具有优良可成形性和极佳可涂镀性高强度钢带的制造方法

摘要

公开一种制造用于汽车结构部件、元件的钢板的方法，所述汽车结构部件、元件例如是包括前侧部件、柱等的各种汽车部件，更具体地说，公开一种制造具有高强度和可成形性以及热浸镀锌性质的钢板的方法。在该方法中，在1050－1300℃的温度范围下对铝镇静钢坯进行均匀化处理之后，在850－950℃的热精轧温度和400－700℃的卷取温度下对该铝镇静钢坯进行热轧，然后以30－80％的冷轧压缩比进行冷轧，并对冷轧钢板进行退火。所述铝镇静钢坯以重量％计包含：C：0.05－0.25％；Si：0.1－1.5％；S：0.02％或以下；N：0.01％或以下；Al：0.02－2.0％；Mn：1.0－2.5％；P：0.001－0.1％；Sb：0.005－0.10％；余量为Fe和其它不可避免的杂质。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢板的制造方法，该钢板能用于汽车的结构部件、元件等，如汽车的各种部件，包括前侧部件、柱等，更具体地涉及制造具有高强度和可成形性以及热浸镀锌性质的钢板的方法。

背景技术

目前研制的用于汽车结构部件等的高强度钢的可成形性差，因此，这种钢很难用于制造复杂结构的元件。

因此，汽车制造厂试图简化元件的形状或者将相对复杂的元件分解成数个子元件，以便于形成该复杂的元件。

然而，使用数个分解的元件需要二次焊接工艺。而且，因为焊接的接点的强度不同于基底材料的强度，对车体设计存在严格的限制。

为此原因，汽车制造厂一直在寻求具有优良可成形性的高强度钢材，以能够使用这种钢材制造复杂形状的元件，并提高车体设计的自由度。而即使这种钢材具有适合用于制造汽车结构部件等的优良可成形性和高强度，如果在钢材中加入大量的合金元素，更具体是硅(Si)时，该钢材在热浸镀锌过程中存在困难。

此外，在连续退火或连续热浸镀锌生产线制造含大量硅的钢材的情况中，存在的问题是在钢板表面的金属晶粒脱落，附着或堆叠在连续退火设施内的炉底辊(hearth roll)上，从而在随后的卷材中产生烙痕缺陷。

发明内容

技术问题

因此，鉴于上述问题做出了本发明，本发明的一个方面是提供一种通过适当控制钢组成和制造条件制造具有高强度和可成形性以及优良热浸镀锌性质的钢板的方法。

技术方案

根据本发明，由制造具有高强度和可成形性以及优良热浸镀锌性质的钢板的方法的方案达到了上面的目的和其他目的，该方法包括：在1050-1300℃温度范围，对铝镇静钢坯(aluminum killed steel slab)进行均匀化处理，该铝镇静钢坯按照重量％计包含：C：0.05-0.25％；Si：0.1-1.5％；S；小于或等于0.02％；N；小于或等于0.01％；Al；0.02-2.0％；Mn；1.0-2.5％；P；0.001-0.1％；Sb；0.005-0.10％；余量的Fe和不可避免的杂质；在850-950℃的热精轧温度和400-700℃的卷取温度下对铝镇静钢坯进行热轧，形成热轧钢板；以30-80％的冷轧压缩比(reduction ratio)对该热轧钢板进行冷轧；对冷轧钢板进行退火。

优选在铝镇静钢坯中加入选自下组的一种或多种元素：Nb：0.001-0.10％，Mo：0.05-0.5％和Co：0.01-1.0％。

有益效果

由本发明可以提供一种具有高强度和可成形性以及优良热浸镀锌性质的钢板。

实施本发明的最佳方式

下面，详细描述本发明。

本发明中，提出对硅含量进行优化。硅是加入低碳铝镇静钢坯中的不可缺少的元素，以提高钢的强度和延性。但是，当加入大量硅时，硅可能富集在钢坯的表面，由此导致降低钢坯的热浸镀锌性质。在本发明中，还提出加入少量的锑。锑用来对加入硅形成的表面氧化物进行改性，从而达到提高熔融锌在热浸镀锌过程中的润湿性，因此达到优良的钢坯热浸镀锌性质。

本发明中，为补偿减少硅含量时的钢坯强度，以适当调节的含量，在钢坯中加入碳和锰，或者另外选自铌、钼和钴的一种或多种元素，以使钢具有大于590MPa的抗拉强度的高强度。

此外，在本发明中，进行了连续热浸镀锌热处理后，最后，残余的奥氏体相分布在具有极低碳浓度的铁素体上，以达到提高制成的钢板的拉伸和应变硬化指数(n)而不考虑钢板的高抗拉强度。

即，由本发明能够通过以下方式制造具有高强度和可成形性以及优良热浸镀锌性质的钢板：降低硅含量；加入少量锑；适当调节碳和锰的含量，或者另外的选自铌、钼和钴的一种或多种元素的含量，以补偿由于硅含量减小的钢强度；在进行连续热浸镀锌热处理后，将残余奥氏体相分布在具有极低碳浓度的铁素体上。制造的钢板可以适当用作热浸镀锌钢板的基底金属。

下面，详细说明选择用于钢板的元素和限定这些元素的含量的原因。

碳(C)在两相区退火、缓慢冷却和快速冷却期间富集在奥氏体相中，在贝氏体区等温淬火期间富集在奥氏体相中，从而有助于将奥氏体相中的马氏体的转变温度降低至低于室温。

此外，碳具有固溶体增强作用，并且碳含量影响次生相的份数。

即，碳含量越大，残余奥氏体量增加，由此，马氏体量增加，导致提高钢的强度和延性。

如果碳含量小于0.05重量％(下面，简称为“％”)，晶粒在钢中生长，碳对固溶体增强和沉淀增强的作用变差。因此，钢不能达到足够的抗拉强度。

而且，因为在常规连续退火过程中形成的残余奥氏体量不足，碳对达到提高钢的强度和延性的作用就较小。

因此，碳含量必须大于0.05％。

本发明中，降低了对固溶体增强有较大作用的硅的含量。因此，需要加入较大量的碳，以达到足够的钢强度。如果碳含量大于0.25％，因为增加了残余奥氏体量而提高了固溶体增强作用以及钢的抗拉强度。但是，形成大量的残余奥氏体会出现抗延迟断裂(anti-delay rupture)现象。

此外，如果碳含量太高，会使钢的可焊性显著劣化。

因此，碳含量优选限定在0.05-0.25％的范围。

锰(Mn)除了具有固溶体增强作用外，还具有延迟在两相区退火期间形成的奥氏体相中的铁素体转化的作用。因此，必须适当调节锰的含量。

如果锰含量小于1.0％，锰不能充分抑制从奥氏体向珠光体的转变。因此，在制成的钢板的结构中形成珠光体，这会导致钢板的强度和延性劣化。

此外，因为锰对固溶体增强有较大作用，锰含量必须大于1.0％，以达到足够的钢抗拉强度。

然而，如果锰含量大于2.5％，因为过高的可硬化性而极大提高了钢的强度，因此使钢的可成形性和可焊性劣化。

因此，锰含量优选限定为小于2.5％。

硅(Si)因为其固溶体增强作用而具有提高钢强度以及通过从铁素体相除去碳而提高钢延性的作用。

此外，硅用来抑制在贝氏体转变期间形成碳化物，由此，硅能促使碳富集在奥氏体相中，从而对形成残余奥氏体相起很大作用。残余奥氏体相对提高钢的延性有利。

因此，硅含量必须大于0.1％。

然而，如果硅含量增加过多，存在的问题是在热轧过程期间在钢板的表面形成氧化硅。氧化硅可能使酸洗效率下降。

此外，在连续热浸镀锌工艺的两相区退火期间，硅富集在钢板的表面。因此，硅的作用是降低热浸镀锌过程期间熔融锌对钢板表面的润湿性，导致制成的钢板的热浸镀锌效率下降。

而且，如果硅含量增加过多，会使钢的可焊性严重劣化。

因此，硅含量必须限定为小于1.5％。

磷(P)作为固溶体增强元素而经常加入，但是，在本发明中，加入磷是抑制在等温淬火期间形成碳化物，同时提高钢的强度。

即，本发明中，磷具有与硅相同的作用。

因此，如果加入的磷太少，富集在残余奥氏体相中的碳含量不足。这会使残余奥氏体的稳定性劣化，导致钢的延性劣化。

因此，在本发明中，磷的含量必须大于0.001％。

但是，如果磷含量大于0.1％，存在的问题是钢的可焊性差，在由连续浇铸期间引起的中心偏析的每个区域发生严重的钢材性质偏差。

因此，磷含量必须限定为小于0.1％。

铝(Al)是用来对钢脱氧而常规加入的元素，但是，在本发明中，加入铝是为了提高钢的延性以及对钢脱氧。

本发明中，铝具有与硅和磷相同的作用，铝含量限定在0.02-2.0％的范围。

如果硅含量太高，存在的问题是钢的热浸镀锌性质和可焊性严重劣化。因此，优选降低硅含量，并加入适量的磷和铝作为抑制形成碳化物的元素，达到与硅相同的作用。

此外，铝是有利于提高制成的钢板的热浸镀锌性质的元素。因此，在本发明中，提出适当选择硅、铝和磷的含量。

锑(Sb)是本发明中的重要元素，对抑制MnO、SiO₂、Al₂O₃等在表面富集发挥很大作用，并改变了形成的氧化物的特性，由此达到提高熔融锌对钢板的润湿性。

为获得上述效果，锑含量必须至少为0.005％。但是，当加入超过预定量的锑时，不可能达到所要求的效果。因此，锑含量的上限值为0.10％。

铌(Nb)是为提高钢强度而加入的元素，能用来极大提高钢强度，而不会使制成的钢板的热浸镀锌性质劣化，原因是铌能产生细小晶粒和沉淀增强作用。

如果铌含量小于0.001％，沉淀的含量很低，由此对提高钢强度的作用很小。

然而，如果铌含量超过0.1％，存在的问题是沉淀的颗粒将依据热处理条件而变粗，由过量的细小沉淀可能引起严重的材料性质偏差，以及钢的可成形性严重劣化。

因此，铌含量优选限定在0.001％-0.1％范围。

钼(Mo)也是为提高钢的强度而加入的元素，能用来抑制在高温退火过程中氧化物的形成，由此，达到在热浸镀锌过程中提高熔融锌对钢板的润湿性。

虽然钼含量必须至少为0.05％，以获得上述效果，但是优选将钼含量的上限值限定为0.5％。原因是如果钼含量超过该预定限度，钢的伸长率显著下降。

钴(Co)是为提高钢强度而加入的元素，能用来抑制在高温退火过程中氧化物的形成，由此，达到在热浸镀锌过程中提高熔融锌对钢板的润湿性。

虽然钴含量必须至少为0.01％，以获得上述效果，但是优选将钴含量的上限值限定为1.0％。原因是如果钴含量超过该预定限度，钢的伸长率显著下降。

一般而言，硫(S)是制造钢板必不可少的元素，硫含量限定为小于0.02％。

氮(N)也是制造钢板必不可少的元素，氮含量限定为小于0.010％。

下面，描述本发明制造钢板的条件。

将按照上述方式制造的钢坯在约1050-1300℃的温度进行再加热，进行均匀化处理。然后，在正好高于Ar₃温度的850-950℃温度范围内，在常规条件下，对均匀化的钢坯进行热精轧，形成热轧钢板。然后，在400-700℃温度范围，对该热轧钢板进行卷取。

如果卷取温度太低，在热轧钢板中形成高强度的次生相，从而使热轧钢板的强度提高，并在实施热轧过程后使热轧钢板的形状变差。这是造成难以对热轧钢板进行冷轧的一个因素。

因此，卷取温度限定为高于400℃。

另一方面，如果卷取热轧温度太高，可能在热轧钢板中形成粗的珠光体。粗的珠光体在退火过程中难以再溶解(resolution)，不可能使退火后的钢板具有均匀的结构。这会产生诸多问题，不仅降低制成的冷轧钢板的可成形性，而且提高了退火温度。

因此，卷取温度的上限为700℃。

如果完成上述热轧，对钢板进行冷轧，以调整钢板的形状和厚度。

优选冷轧压缩比在30-80％范围之内。

然后，在其两相区对冷轧钢板进行连续退火。

这种情况下，如果退火温度太低，很难达到足够的可成形性和向奥氏体的转变以在低温保持奥氏体相。因此，退火温度限定为高于700℃。

此外，高于700℃的高退火温度是为在热轧期间形成的珠光体达到完全再溶解，并因此使次生相在冷却期间均匀分布所需要的。

然而，如果退火温度超过870℃，转变的奥氏体可能在冷却期间再次转变为铁素体。因此，制成的钢板发生残余奥氏体中碳浓度不足以及由于其中形成针状结构而使伸长率下降的问题。

因此，退火温度的上限值为870℃。

完成高温退火后，优选将钢板缓慢冷却至620-700℃温度范围。

这种情况下，冷却速率必须保持在1-7℃/秒内，以获得足够量的铁素体，从而提高钢板的可成形性。

优选，冷却后的钢板在450-350℃温度范围保持超过10秒后，进行热浸镀锌工艺。

本发明的方式

下面，参照实施例详细描述本发明。

实施例

将具有下面表1所示组成的各钢坯在1250℃的加热炉中保持1小时，然后进行热轧。

在这种情况，热精轧温度为900℃，卷取温度为620℃。

然后，对该热轧钢板进行酸洗，然后以50％的冷轧压缩比进行冷轧。

对冷轧钢板进行连续热浸镀锌热处理，其中，退火温度为800℃，热浸镀锌镀浴温度为460℃。

完成热浸镀锌热处理后，使用万能拉伸试验机进行拉伸试验，结果示于下面表2。

表1

Is：本发明钢，Cs：比较例钢

表2

由表2可以知道，本发明的第1号至第11号钢的抗拉强度大于590MPa，拉伸率大于25％。

由上面的结果可以判定，应赞成本发明可以提供适合用于汽车结构部件如各部件和柱的材料。

比较例第12号钢是通过减少锰含量并过度提高钼的含量获得的，其具有高可硬化性。因此，比较例第12号钢的抗拉强度低，拉伸率低，因此，不适合用于高强度的结构部件。

比较例第13号钢是加入足量的铝、铌等获得的，由此具有高强度和延性。但是，比较例第13号钢不含锑(Sb)，存在热浸镀锌质量差的问题，由此，不适合用于要求优良抗腐蚀能力的汽车结构部件。

比较例第14号钢具有适合用于汽车高强度结构部件的强度和延性，但是因为其中加入了大量硅而不能用作热浸镀锌材料的基底钢板。

此外，比较例第14号钢存在的一个问题是，在高温退火期间，在退火炉内钢板表面可能部分剥落，并附着在炉底辊上，从而在随后的卷材中产生烙痕缺陷。

虽然为说明目的公开了本发明的优选实施方式，但是，本领域的技术人员应理解在不偏离附图揭示的本发明的范围和精神下，可以进行各种变动、添加和替换。

工业应用

由上面的描述可以理解，本发明提供了具有高强度和可成形性以及优良的热浸镀锌性质的钢板。