一種高強度熱浸鍍鋁鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱浸鍍鋁鋼板連續(xù)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，尤其涉及一種高強度熱浸鍍鋁鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱浸鍍鋁硅鋼材是把預(yù)處理過的鋼鐵材料浸入熔融的鋁硅合金中，保溫一定時間取出，使其表面鍍上一層鋁硅合金鍍層。鋁硅鍍層鋼板具有耐高溫、耐腐蝕等特點，并且具有良好的表面外觀，特別適于在高溫環(huán)境中使用。鋁硅鍍層鋼板具有良好的耐高溫性，在溫度低于450°C時，鋁硅鍍層鋼板會保持光亮的外觀，直到500°C以上才開始氧化和變色。由于鋁和鐵發(fā)生相互擴散，并增厚了其難熔而又致密的鐵鋁合金層，其耐熱性與不銹鋼409相當(dāng)。鋁硅鍍層鋼板還具有優(yōu)異的耐腐蝕性，由于鋁表面氧化作用所形成的致密Al2O3氧化膜，將鋼基和氧化介質(zhì)隔絕，使鍍層即使在很惡劣的環(huán)境條件下也不至于導(dǎo)致進一步腐蝕，因而其抗腐蝕作用很強，對硝酸、海水等也有好的耐蝕性，鋁硅鍍層鋼板耐腐蝕性遠遠大于鍍鋅鋼板。
[0003]鍍鋁鋼板具有以下特性:
[0004]1、耐高溫性:由于鋼板基材和鍍層組織的特定組合，形成一種鐵鋁合金，使鍍鋁板具有極佳的耐高溫性。在450°C時，可保證極高的反射率。在高于480°C時，鍍層外觀發(fā)灰。在高達650°C時，防止鋼板氧化的保護層仍保存完好，未見任何脫落。
[0005]2、熱反射性:在480攝氏度的高溫下，鍍鋁板可反射80%的進射熱量。因此鍍鋁板可制成高效的隔熱屏障或者在高溫應(yīng)用中的熱反射器，通過有效的熱反射使爐內(nèi)溫度迅速升高。
[0006]3、機械強度:在室溫下，鍍鋁板的機械強度與其基材的機械強度一致。在同樣的480°C的高溫下，鍍鋁鋼板的強度是鋁板強度的10倍因此鋼板厚度可至少減少30%。
[0007]4、耐蝕性:在熱浸鍍加工過程中，熔融的鋁立即與空氣中的氧反應(yīng)形成一層A1203保護層，使鋼板表面立即鈍化。這個保護層非常穩(wěn)定且不溶于水，即使后來鋼板表面被劃傷，這個保護層也具有自愈功能。因此，鍍鋁板對化學(xué)腐蝕有極強的耐蝕性。
[0008]5、生態(tài)特性:未化學(xué)鈍化的鍍鋁板對健康無影響，因而可用于食品加工。很多專業(yè)團體的測試報告證實其對人體無害屬環(huán)保產(chǎn)品。鍍鋁板完全可以循環(huán)利用。鍍鋁板可以和不銹鋼媲美但是價格僅為不銹鋼的三分之一左右，被廣泛用于:1，汽車、摩托車消聲器、排氣管、油箱。2，燃燒爐、熱交換器、干燥機、空調(diào)等。3，家庭用熱水器、煤氣爐、面包箱、煙囪、微波爐、食品加工機械、電烤箱、炊具。還可以用于建筑物的蓋板、墻壁、頂棚及其它隔熱部件等。
[0009]6、其他:可用標準MAG和TIG焊接加工?？蛇M行拉伸、沖壓、拉管等成形加工。涂層具有持久的光澤、更優(yōu)秀的耐蝕性和抗風(fēng)化性性能。
[0010]現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)、性能和技術(shù)的重要發(fā)展方向是減重、節(jié)能、降低排放和提高安全性。21世紀的汽車用材料將發(fā)生巨大變化，材料技術(shù)是推動汽車技術(shù)進步的關(guān)鍵，輕量化是今后汽車發(fā)展的核心方向。通過選用新材料、新工藝來實現(xiàn)減輕汽車自身質(zhì)量，并滿足抗碰撞安全性能的要求，需進一步提高車體部件強度。但隨著強度的提高，鋼板成型性能降低，沖壓時易出現(xiàn)開裂、回彈大、形狀穩(wěn)定差等缺陷。為解決此問題，國際學(xué)者采用熱成型工藝，將鋼板加熱到奧氏體溫度區(qū)間進行熱沖壓，同時在模具內(nèi)對沖壓零件進行快速冷卻(淬火)，制造抗拉強度達到HOOMPa以上的部件，其熱壓成型工藝流程為開卷一切割一機器人放置一加熱一淬火(同時成型)一切割?，F(xiàn)在熱浸鍍鋁鋼板被廣泛用于熱壓成型件。
[0011]現(xiàn)有的鍍鋁產(chǎn)品主要包括冷沖壓成型系列鋼板、低合金系列鋼板以及熱壓成型鋼板，強度級別較低，造成鋼材的利用效率不高，本專利提供一種高強度鍍鋁鋼板及其生產(chǎn)方法，可以生產(chǎn)高強度的熱浸鍍鋁鋼板，提高資源的使用效率，降低能源消耗，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于克服上述問題和不足而提供一種一種高強度熱浸鍍鋁鋼板及其生產(chǎn)方法，解決熱浸鍍鋁鋼板強度級別較低，資源利用率低的問題。
[0013]本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的:
[0014]一種高強度熱浸鍍鋁鋼板，該鋼板的成分按重量百分比計如下:C 0.15%?0.65%, S1.01 % ?3.50 %，Mnl.10 ?7.00 %，P 彡 0.50 %，S 彡 0.030 %，A10.02 % ?
5.00 % ;其成分組成還含有 Cr0.20 % ?1.00 %，N1.20 % ?3.00 %，Cu 彡 0.50 %，Mo ^ 1.50%,B ^ 0.005%,Ca ^ 0.004%,Mg ( 0.004%中的至少一種；其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)元素；所述鋼板最終組織組成為:鐵素體+馬氏體+粒狀貝氏體+殘余奧氏體，其體積分數(shù)分別為鐵素體O %?30 %，馬氏體20 % -60 %，粒狀貝氏體20 % -70 %，殘余奧氏體5%?20% ;且馬氏體和貝氏體的體積分數(shù)之和在60%以上，殘余奧氏體分布于馬氏體、貝氏體晶粒之間或馬氏體內(nèi)部。
[0015]本發(fā)明鋼化學(xué)成分設(shè)計理由如下:
[0016]C提高鋼的淬透性，提高馬氏體的強度，為殘余奧氏體的富碳提供足夠的碳。含量太低鋼的強度不足，含量太高焊接性能差，鋼的塑性變差，因此將C控制在0.15%?0.65%, O
[0017]Si固溶強化元素，同時可以抑制滲碳體的析出，穩(wěn)定奧氏體因此將Si控制在
0.01%?3.50%。
[0018]Mn，固溶強化元素，提高鋼的淬透性，降低馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，因此，將Mn控制在
1.10 ?5.00%。
[0019]P^0.50%,固溶強化元素，抑制滲碳體的析出。
[0020]S ^ 0.030%，鋼中的雜質(zhì)元素，越少越好。
[0021]Al，鋼中主要的脫氧元素，固溶強化元素，同時可以抑制滲碳體的析出，穩(wěn)定奧氏體，減少鋼的選擇性氧化對于熱浸鍍的影響，因此，將Al控制在0.02%?5.00%。
[0022]Cr，固溶強化元素，可明顯提高亞穩(wěn)奧氏體的穩(wěn)定性和淬透性，增大奧氏體的過冷能力，推遲鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，有利于亞穩(wěn)奧氏體區(qū)的出現(xiàn)，因此，將Cr控制在0.20%?
1.00%。
[0023]Ni,固溶強化元素，提高鋼的淬透性，將Ni控制在0.20%?3.00%。
[0024]Cu，固溶強化元素，提高鋼的淬透性，同時具有析出強化的作用將Cu控制在Cu ( 0.50%。
[0025]Mo，固溶強化元素，提高鋼的淬透性，減少工藝對于鋼的性能穩(wěn)定性的影響，Mo具有很強的溶質(zhì)拖拽作用，對珠光體轉(zhuǎn)變的抑制作用非常明顯，因此，將Mo控制在Mo ( 1.50%。
[0026]B,強化晶界，增強淬透性，將B彡0.005%。
[0027]Ca、Mg，減少鋼中的氧化物，提高鋼水的純凈度，改善鋼中的夾雜物形狀，提高成型性能，在本發(fā)明中，將Ca、Mg控制在Ca彡0.004%, Mg ^ 0.004%
[0028]一種高強度熱浸鍍鋁鋼板的生產(chǎn)方法，包括冶煉、鑄造、熱軋、酸洗、熱鍍鋁，鋼板在連續(xù)熱浸鍍鋁生產(chǎn)線加熱到750°C -950°C，保溫溫度750°C _950°C，然后進行熱鍍鋁，鋁石圭鍛液的化學(xué)成分為A188%?92%, Si8%?12%,鋼板的組織為鐵素體+馬氏體+粒狀貝氏體+殘余奧氏體或馬氏體+粒狀貝氏體+殘余奧氏體。
[0029]熱軋板酸洗后直接進行熱浸鍍鋁處理。
[0030]鋼板在連續(xù)熱浸鍍鋁生產(chǎn)線加熱及保溫溫度控制在奧氏體區(qū)，冷卻至680 0C _700°C進入鋁硅鍍液，出鍍液后以大于20°C /s迅速風(fēng)冷至300°C _550°C，空冷3-lOs，之后以大于15°C /s的速度快速冷卻到所述鋼的Ms點和Mf點之間的溫度后，再空冷至150°C，然后水淬至50°C以下，鋼的組織為粒狀貝氏體+馬氏體+殘余奧氏體。
[0031]鋼板也可以在連續(xù)熱浸鍍鋁生產(chǎn)線加熱及保溫溫度控制在奧氏體區(qū)，緩冷至奧氏體和鐵素體的兩相區(qū)，快冷至680°C -700°C進入鋁硅鍍液，出鍍液后以大于20°C /s迅速風(fēng)冷至300°C -550°C的貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，空冷3-10s，之后以大于15°C /s的速度快速冷卻到所述鋼的Ms點和Mf點之間的溫度后，再空冷至150°C，然后水淬至50°C以下，鋼的組織為鐵素體+粒狀貝氏體+馬氏體+殘余奧氏體。
[0032]鋼板在連續(xù)熱浸鍍鋁生產(chǎn)線加熱過程中在650-780°C采用氧化性氣氛，之后的加熱和保溫過程采用還原性氣氛。鋼板在連續(xù)退火的加熱過程中采用了氧化性氣氛進行預(yù)氧化處理，以抑制鋼板表面S1、Mn等元素氧化物的過