本發(fā)明涉及熱壓成形領(lǐng)域，具體用于汽車部件的短流程軋制合金化鍍層熱成形鋼及其制造方法。

背景技術(shù)：

熱成形鋼在高溫加熱成形后具有很高的抗拉強(qiáng)度和在高溫下良好的成形性，從而可以成形復(fù)雜形狀、超高強(qiáng)度的零件，且具有成形精確，焊接性良好，沒有回彈等優(yōu)點。作為汽車用鋼中強(qiáng)度級別最高的鋼種，熱成形鋼被廣泛用于汽車防碰撞的安全部件。

隨著熱成形技術(shù)的發(fā)展，鍍層技術(shù)越來越多地應(yīng)用于熱成形鋼。鍍層既可以防止成形過程中表面氧化和脫碳，又能提高漆裝后的防腐蝕性能。其中，熱鍍鋅具有很好的表面質(zhì)量和優(yōu)異的抗腐蝕性能，是鋼鐵材料最常見、最有效、最經(jīng)濟(jì)的耐大氣腐蝕技術(shù)之一。但是由于鋅層與鋼板的粘附性不良從而影響表面質(zhì)量，鍍鋅前的表面狀態(tài)一般為酸洗冷軋態(tài)。其生產(chǎn)工藝流程為：脫硫鐵水→轉(zhuǎn)爐冶煉→爐外精煉→連鑄→板坯加熱→熱連軋→酸洗+冷連軋→連續(xù)涂鍍→精整包裝→落料→加熱→模具沖壓淬火。生產(chǎn)工藝流程較長，成本較高。

現(xiàn)今，隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，在保證安全和輕量化的前提下，對于表面質(zhì)量要求較低的非表面覆蓋件等零件，汽車生產(chǎn)廠對于“以熱代冷”從而降低生產(chǎn)成本提出了新的要求。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，中薄板坯連鑄連軋工藝得到了長足發(fā)展，采用中薄板坯連鑄連軋工藝可以直接軋制生產(chǎn)0.8～2.0mm的薄鋼板，一些原來只能使用冷軋高強(qiáng)鋼的薄規(guī)格零件已逐步被采用連鑄連軋工藝直接軋制薄鋼板所代替。此類熱軋態(tài)表面與常規(guī)熱軋和冷軋態(tài)表面有較大差異，需要采用新的涂鍍工藝獲得優(yōu)良的鍍層表面質(zhì)量。

專利號為cn103658178a的專利發(fā)明了一種短流程生產(chǎn)高強(qiáng)度薄帶鋼的方法，所發(fā)明的帶鋼屈服強(qiáng)度(rel)≥550mpa，抗拉強(qiáng)度(rm)≥600mpa。其強(qiáng)度較低，不能滿足汽車車身設(shè)計對1300mpa以上超高強(qiáng)度零件的需求。cn103987868a公開了980mpa以上的最大拉伸強(qiáng)度合金化熱浸鍍鋅鋼板，所述母材鋼板按質(zhì)量％計含有c：0.1～0.40％、si：0.5～3.0％、mn：1.5～3.0％，o被限制在0.006％以下、p被限制在0.04％以下、s被限制在0.01％以下、al被限制在2.0％以下、n被限制在0.01％以下。熱浸鋅鍍層含有低于7％的fe，余量由zn、al和不可避免的雜質(zhì)組成。其經(jīng)過酸洗冷軋后再合金化鍍鋅，生產(chǎn)流程較長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于將短流程生產(chǎn)技術(shù)與連續(xù)熱浸鍍技術(shù)二者合理有機(jī)串接，形成一種新型的短流程軋制合金化鍍層熱成形鋼及其制造方法，達(dá)到“以熱代冷”1000mpa級以上超高強(qiáng)度熱成形鋼直接鍍鋅，提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗、提高生產(chǎn)效率、降低成本的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的短流程軋制合金化鍍層熱成形鋼的方法包括電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉、中薄板坯連鑄、鑄坯均熱、軋制、層流冷卻、卷取、合金化熱浸鍍、光整、落料、加熱奧氏體化和模具沖壓成形淬火的步驟：

所述電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉步驟中化學(xué)成分重量百分?jǐn)?shù)為：c：0.14～0.4％,si：0.1～0.4％，mn：0.8～2.0％，al≤0.08％，n≤0.005％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

所述軋制過步驟中，終軋溫度為850～890℃，帶鋼成品厚度為0.8～2.0mm，軋制過程中采用支撐輥潤滑。

所述合金化熱浸鍍步驟中，首先，將鋼帶在0℃～+50℃的露點范圍內(nèi)加熱到780℃～840℃，h2體積百分?jǐn)?shù)為25～85％，以10～30℃/s的冷速冷卻至高于鍍液溫度(td)5～30℃，保溫時間不超過100s，隨后浸鍍到鍍液中，鍍液溫度(td)為(熔點+20)～(熔點+60)℃，浸鍍時間不超過15s，鋼帶熱鍍后經(jīng)氣刀吹掃進(jìn)入感應(yīng)加熱爐進(jìn)行合金化熱處理，再加熱溫度為460～560℃，保溫時間不超過40s，以30～100℃/s的冷速冷卻至室溫并制成鋼卷。

所述奧氏體化和模具沖壓成形淬火步驟中，將合金化熱浸鍍后的鋼卷經(jīng)光整、落料后，在帶有氮氣保護(hù)氣氛的加熱爐內(nèi)加熱到850～920℃保溫1～10min進(jìn)行奧氏體化，然后快速置于帶有冷卻裝置的模具內(nèi)進(jìn)行沖壓成形，成形過程中同時發(fā)生淬火及低溫回火，淬火冷卻速度為20～40℃/s。

優(yōu)選地，所述合金化熱浸鍍步驟中，所得鍍層的化學(xué)成分重量百分?jǐn)?shù)為：al：0.1～0.2％，fe：5～14％，其余為zn和不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，所述合金化熱浸鍍步驟中，加熱溫度為800～820℃，露點范圍為+30～+50℃；h2體積百分?jǐn)?shù)為50～70％。

優(yōu)選地，所述合金化熱浸鍍步驟中，合金化鍍層中fe含量均值在9～13％，鍍層厚度為15～40μm。經(jīng)高溫加熱沖壓成形后鍍層連續(xù)完整，且前述的合金化熱浸鍍組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，形成新的兩相組織γ-fe4zn9(30zn-70fe)和α-fe(zn)(80zn-20fe)，該兩相組織中zn含量均整體高于30％，鍍層抗腐蝕性能良好。

優(yōu)選地，所述熱合金化浸鍍步驟中，浸鍍前冷卻后的溫度為高于鍍液溫度10～20℃，保溫時間為20～30s，浸鍍時間為4～8s。

優(yōu)選地，所述奧氏體化和模具沖壓成形淬火步驟中，加熱到完全奧氏體化溫度870～900℃，保溫2～5min后進(jìn)行高溫沖壓成形，成形后以30～40℃/s的冷速冷卻至室溫。

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)減少了冷連軋工序，其工藝流程大大縮短，鋼水經(jīng)連續(xù)澆鑄成中薄板坯后經(jīng)短暫加熱后直接軋制成薄板，工序成本大幅降低，且?guī)т摰陌逍瘟己?，厚度精度高，能實現(xiàn)“以熱代冷”目的。另外，本發(fā)明表面氧化鐵皮粒度細(xì)小可控，厚度在5μm左右，從而突破了現(xiàn)有技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品鍍層質(zhì)量較差的問題。

按照本發(fā)明制造的耐蝕高強(qiáng)度合金化鍍層汽車板，強(qiáng)度大于1000mpa。經(jīng)高溫加熱沖壓成形后鍍層連續(xù)完整，未發(fā)現(xiàn)有擴(kuò)展至基體的裂紋。且合金化熱浸鍍組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，形成兩相組織γ-fe4zn9(30zn-70fe)和α-fe(zn)(80zn-20fe)，合金相中zn含量整體高于30％，保證鍍層具有良好的防腐性能，成品鋼基組織為馬氏體，其中馬氏體的體積百分?jǐn)?shù)不小于95％。鋼板在高溫成形后，鍍層完整無脫落。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基板表面氧化鐵皮掃描形貌。

圖2為本發(fā)明熱成形前合金化鍍層掃描形貌。

圖3為本發(fā)明熱成形后合金化鍍層掃描形貌。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖是具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明的短流程軋制合金化鍍層熱成形鋼的方法，主要包括電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉、中薄板坯連鑄、鑄坯均熱、軋制、層流冷卻、卷取、合金化熱浸鍍、光整、落料、加熱奧氏體化、模具沖壓成形淬火，具體工藝為：

按照化學(xué)成分冶煉并連鑄連軋；

所述軋制過程的終軋溫度為850～890℃，帶鋼成品厚度為0.8～2.0mm，軋制過程中采用支撐輥潤滑；

將鋼帶在0℃～+50℃的露點范圍內(nèi)加熱到780℃～840℃，h2體積百分?jǐn)?shù)為25～85％，以10～30℃/s的冷速冷卻至高于鍍液溫度(td)5～30℃，保溫時間不超過100s，隨后浸鍍到鍍液中，鍍液溫度(td)為(熔點+20)～(熔點+60)℃，浸鍍時間不超過15s；鋼帶熱鍍后經(jīng)氣刀吹掃進(jìn)入感應(yīng)加熱爐進(jìn)行合金化熱處理，再加熱溫度為460～560℃，保溫時間不超過40s，以30～100℃/s的冷速冷卻至室溫并制成鋼卷；

根據(jù)汽車車身零件尺寸的大小，將板卷落料成相應(yīng)的規(guī)格，在帶有氮氣保護(hù)氣氛的加熱爐內(nèi)加熱到850～920℃保溫1～10min進(jìn)行奧氏體化，然后快速置于帶有冷卻裝置的模具內(nèi)進(jìn)行沖壓成形，成形過程中同時發(fā)生淬火及低溫回火，淬火冷卻速度20～40℃/s，成品鋼基組織為馬氏體，其中馬氏體的體積百分?jǐn)?shù)不小于95％。鋼板在高溫成形后，鍍層完整無脫落。

下面對本發(fā)明予以詳細(xì)描述：

合金化鍍鋅工藝參數(shù)、鍍層質(zhì)量及熱沖壓工藝參數(shù)見表1、2。

表1合金化工藝參數(shù)

表2(續(xù)1)合金化鍍層質(zhì)量及熱沖壓工藝參數(shù)

從圖1～3和表1～2可以看出：

軋制后的鋼板按照表1、2所示工藝參數(shù)合金化熱浸鍍后，氧化鐵皮的成分和形態(tài)發(fā)生改變，鋼基表面氧化鐵皮由較為疏松的fe2o3和fe3o4轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小致密的feo和少量的fe3o4(圖1)，厚度在5～10μm，鍍層在鋼基表面附著性良好。合金化熱浸鍍鍍層主要由δ相構(gòu)成，表面有少量ζ相(圖2)。鋼板在高溫(854～920℃)成形后，鍍層完整無脫落，微裂紋未擴(kuò)展至鋼基內(nèi)(圖3)。

經(jīng)過本發(fā)明的工藝制造的合金化鍍層產(chǎn)品可以改變短流程生產(chǎn)的鋼基表面氧化鐵皮性狀，可耐受高溫成形并無鍍層脫落或裂紋擴(kuò)展情況發(fā)生，鍍層耐蝕性良好，滿足現(xiàn)代鍍層熱成形鋼的生產(chǎn)和使用要求。