專利名稱：：一種高抗拉強(qiáng)度基板、熱鍍鋅汽車外板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種高抗拉強(qiáng)度基板、熱鍍鋅汽車外板及其制造方法。
背景技術(shù)：
：在過去的幾十年里，作為汽車外板用鋼，為了順應(yīng)深沖、減重、抗凹的發(fā)展潮流，經(jīng)歷了幾次重要的變革與發(fā)展。最初以軟鋼為主，包括低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、深沖IF鋼，IF鋼具有優(yōu)良的冷成形性能，其合金元素低，保證了鋼板鍍鋅后具有優(yōu)良的表面質(zhì)量，但其強(qiáng)度低，導(dǎo)致鋼板的抗凹性差。作為彌補(bǔ)，近幾年大量采用烘烤硬化鋼做外板，烘烤硬化鋼(BH鋼)作為一種微合金高強(qiáng)鋼，其特點(diǎn)是在較低的強(qiáng)度下沖壓成形，通過油漆烘烤提高強(qiáng)度，達(dá)到了成形與一定抗凹性結(jié)合的效果，但由于該鋼種的時效問題使應(yīng)用受到一定的阻礙。隨著對汽車節(jié)能減重、安全環(huán)保意識的加強(qiáng)，大量的高強(qiáng)鋼用于汽車行業(yè)，如雙相鋼、TRIP鋼等。大多應(yīng)用于轎車的內(nèi)板或結(jié)構(gòu)件、加強(qiáng)件。如何在保證沖壓要求的前提下進(jìn)一步提高轎車外板用材強(qiáng)度，同時進(jìn)一步增強(qiáng)汽車外部的抗凹性及耐蝕性，尋求一種新型的汽車外板更新?lián)Q代材料越來越成為材料供給商和汽車設(shè)計工程師追求的目標(biāo)之一。汽車用高強(qiáng)鋼，如雙相鋼、TRIP鋼已經(jīng)有商業(yè)化產(chǎn)品，其強(qiáng)度級別主要包括340980MPa，大多用于汽車內(nèi)板和各種結(jié)構(gòu)件和加強(qiáng)件。還沒有有關(guān)大于340MPa的高強(qiáng)鋼用于轎車外板的專利和文獻(xiàn)報道。申請?zhí)枮?00380109234.X，發(fā)明名稱為"制造雙相鋼板的方法"的中國專利申請公開了一種強(qiáng)度超過600MPa的熱鍍鋅雙相鋼高強(qiáng)鋼，作為汽車結(jié)構(gòu)件。申請?zhí)枮镃N01807327.1，發(fā)明名稱為"高強(qiáng)度雙相薄鋼板和高強(qiáng)度雙相電鍍薄鋼板及其制造方法"公開了一種電鍍鋅鍍層。在美國通用、克萊斯勒汽車生產(chǎn)廠，汽車外覆件的烘烤硬化鋼340BH已逐步被500MPa的電鍍鋅雙相鋼取代。目前轎車外板主要用鋼為軟鋼的無間隙原子鋼(IF鋼)和高強(qiáng)鋼的烘烤硬化鋼(BH)，IF鋼存在抗凹性的不足，而340MPa的BH鋼具有良好的抗凹性但確有時效性的限制。按照汽車工業(yè)節(jié)能減重的要求，進(jìn)一步提高外板用鋼強(qiáng)度是一種有效的途經(jīng)之一。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于轎車外板的抗拉強(qiáng)度在450MPa級到500MPa級的基板，以及使用該基板的熱鍍鋅高強(qiáng)鋼板，使高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板具有良好的沖壓性、抗凹性、烘烤硬化性且沒有時效性的優(yōu)勢。對于450MPa級到500MPa級的冷軋熱鍍鋅轎車覆蓋件的制造，成分設(shè)計和生產(chǎn)工藝至關(guān)重要。對于轎車覆蓋件的制造，主要解決的問題是首先要滿足轎車外板沖壓要求。根據(jù)計算機(jī)模擬的結(jié)果，作為轎車外板為防止沖裂、回彈等，一般要求屈服強(qiáng)度小于300MPa。雙相鋼具有低屈服強(qiáng)度的特點(diǎn)，而抗拉強(qiáng)度在450這個級別的雙相鋼，作為汽車結(jié)構(gòu)件其屈服強(qiáng)度指標(biāo)一般在310340MPa之間，顯然直接用做外板是不合適的；另一方面，為了滿足材料強(qiáng)度級別的升高，必然要增加合計元素的添加量，熱鍍鋅產(chǎn)品的退火是在鍍鋅線上完成的，且要經(jīng)過46(TC左右的鋅池，故在添加合金元素提高強(qiáng)度的同時，要考慮基板的可鍍性及外板對表面無缺陷高質(zhì)量的要求。Si、Mn元素過多時在退火過程中易在表面形成富集，影響鍍鋅時基板的浸潤性，造成漏鍍等鍍鋅缺陷，這就需要用Cr、Mo元素部分替代Si、Mn等元素，減少其添加量。本發(fā)明為了滿足以上所述的高強(qiáng)度轎車外板的要求，提供了特有成分及相應(yīng)的熱軋、退火工藝。本發(fā)明的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板，基板鋼種的化學(xué)成分包含(Wt%):C:0.010.08%Si:《0.1%Mn:0.81.8%Cr:《1.0%Mo:《0.5%T.A1:0.020.08%N:《0.006%P+2S:《0.12%1.6%《Mn+3Cr+2Mo《3.8%Fe:余量。其中，優(yōu)選P:《0.02%，S:《0.01%。更優(yōu)選，基板鋼種的化學(xué)成分為(wt%):C:0.020.06%Si:《0.08%Mn:1.01.6%Cr:《0.8%Mo:《0.30%T.A1:0.030.06%P:《0.01%S:《0.006%N:《0.005%1.8%《Mn+3Cr+2Mo《3.5%Fe:余量。本發(fā)明合金設(shè)計的理由如下C是重要的固溶強(qiáng)化元素，是獲得高強(qiáng)度的保證，但轎車外板沖壓工藝一般要求屈服強(qiáng)度小于300MPa，所以C不能太高，但C含量低于0.01%時，臨界退火加熱時鐵素體和奧氏體兩相區(qū)內(nèi)的奧氏體量減少，得到的馬氏體量也相應(yīng)減少，難于保證450MPa以上的強(qiáng)度，因此選擇0.010.08%，優(yōu)選為0.020.06%。Si是鐵素體固溶強(qiáng)化元素，強(qiáng)烈提高強(qiáng)度，但對于熱鍍鋅雙相鋼外板來說，Si含量大于0.1%時會直接影響基板的可鍍性，從而影響外板表面質(zhì)量，是作為熱鍍鋅轎車外板應(yīng)該控制的元素，因此控制Si含量《0.1%，優(yōu)選為《0.08%。Mn可強(qiáng)烈提高淬透性，提高加工硬化性能，Mn含量低于0.8n/。時，組織中難于形成足夠量的馬氏體，強(qiáng)化效果差，高于1.8%時同樣會影響基板的可鍍性和表面質(zhì)量，是作為熱鍍鋅轎車外板應(yīng)該控制的元素，因此控制Mn含量0.801.80%，優(yōu)選為1.01,5%。Cr是貴重金屬元素，作用與Mn相當(dāng)，可提高奧氏體的淬透性，另外，Cr可促進(jìn)C向奧氏體擴(kuò)散，降低鐵素體的屈服強(qiáng)度。但含量過高時增加成本且影響延展性，故控制其含量《1.0%，優(yōu)選為《0.80%。Mo是貴重金屬元素，強(qiáng)碳化物形成元素，在臨界加熱區(qū)內(nèi)多數(shù)溶解，有效提高奧氏體的淬透性，有利于獲得強(qiáng)韌性匹配的雙相鋼。Cr、Mo元素均為熱鍍鋅鋼板中Si、Mn元素的替代元素，含量過高時，可增加生產(chǎn)成本，故控制整齊含量《0.5%，優(yōu)選為《0.30%。T.A1(熔融鋁)Al的主要功能是脫氧劑，不宜過低，但過高時影響連鑄生產(chǎn)，故控制其含量為0.030.06%。P是一種價廉的固溶強(qiáng)化元素，一定適量的P對強(qiáng)度是有益的，但過高時影響焊接性，故控制P《0.02X，優(yōu)選為《0.01%。S在鋼中易形成MnS，引起熱脆，同時影響焊接性，所以越少越好。控制S《0.006%。N在鋼中越少越好。故控制N《0.005%。1.6%《Mn+3Cr+2Mo《3.8%，優(yōu)選為1.8%《Mn+3Cr+2Mo《3.5%，幾個元素綜合作用，一方面保證在C含量較低的前提下鋼板的強(qiáng)度，一方面防止添加過多，使屈服強(qiáng)度偏高且增加成本。本發(fā)明的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板的制造方法，包括如下步驟a)所述組分通過冶煉、精煉、連鑄鑄成板坯；b)熱軋采用65068(TC的高溫巻曲，以得到正常的珠光體+鐵素體原始組織，然后按常規(guī)冷酸連軋；c)熱鍍鋅退火，臨界再結(jié)晶退火溫度為800860'C;d)從退火溫度至鋅池的冷速為516°C/S;e)進(jìn)入450465'C的鋅池完成鍍鋅處理。本發(fā)明可在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中冶煉，并在加熱鋼包中精煉，然后通過連鑄鑄成板坯，由于熱軋原始組織可影響退火后鋼板的屈服強(qiáng)度，為保證較低的屈服強(qiáng)度，熱軋采用65068(TC的高溫巻曲，以得到正常的珠光體十鐵素體原始組織，然后按常規(guī)冷酸連軋。熱鍍鋅退火工藝中，再結(jié)晶退火溫度是控制高強(qiáng)鋼性能最為重要的工藝因素，本發(fā)明鋼種的臨界再結(jié)晶退火溫度為S0086(TC，在鐵素體和奧氏體兩相區(qū)完成，在保證奧氏體組織不粗化和表面質(zhì)量的前提下盡可能采用高溫退火，溫度太低，碳化物沒有完全溶解到奧氏體中，影響淬透性和馬氏體數(shù)量，特別是溫度過低時晶粒細(xì)小，不利于屈服強(qiáng)度的降低，更好的退火溫度為835855°C.圖1是熱鍍鋅退火模擬工藝示意圖。從退火溫度至鋅池的冷速一般在516°C/S(圖中ICR)，最好為714°C/S，冷速過小，容易產(chǎn)生珠光體相變，降低基板的強(qiáng)度，冷速過大時易產(chǎn)生貝氏體相變，影響基板的延展性。完成1CR的冷卻后，基板進(jìn)入450465'C的鋅池完成鍍鋅處理，如果是熱鍍鋅產(chǎn)品，則開始2aCR段的冷卻，要保證該冷速大于3。C/S，更好的大于7°C/S，可有效防止奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變，以減少非馬氏體組織的生成，生產(chǎn)線上應(yīng)盡可能采用最大的冷速。如果是生產(chǎn)鋅鐵合金化熱鍍鋅產(chǎn)品，則鋼板從鋅池出來后再加熱到48055(TC進(jìn)行約815秒的合金化處理，合金化溫度越低，所需時間越長，工業(yè)大生產(chǎn)難于實(shí)現(xiàn)，溫度過高，可能會造成鍍層鐵含量偏高，導(dǎo)致鍍層粉化。合金化處理后進(jìn)行2bCR冷卻，2bCR冷卻條件同2aCR。即要保證該冷速大于3'C/S，更好的大于7"C/S，可有效防止奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變，以減少非馬氏體組織的生成，生產(chǎn)線上應(yīng)盡可能采用最大的冷速。根據(jù)本發(fā)明的更高強(qiáng)度的熱鍍鋅汽車外板的生產(chǎn)制造技術(shù)，得到的更高強(qiáng)度的熱鍍鋅汽車外板具有良好的沖壓性和優(yōu)質(zhì)的表面質(zhì)量。由于基板為冷軋板，鍍層分有熱鍍鋅及鋅鐵合金化熱鍍鋅，微觀組織為鐵素體加第二相，第二相主要為馬氏體，包括了少量的珠光體和貝氏體，第二相百分比含量不大于整個組織的20%，其中馬氏體含量在第二相中的比例大于80%，抗拉強(qiáng)度在450550MPa，屈服強(qiáng)度小于300MPa，強(qiáng)塑積大于17000MPa*%，總延伸率大于32%(50標(biāo)距，橫向拉伸)，烘烤硬化值BH2大于40MPa。圖1是熱鍍鋅退火模擬工藝示意圖。圖24是實(shí)施例1~3的鋼板的金相組織的1000倍的顯微照片。圖5是實(shí)施例的拉伸曲線。具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明。本發(fā)明成分設(shè)計及熱鍍鋅退火工藝的制定是對工業(yè)大生產(chǎn)工況條件的模擬，所以可在工業(yè)大生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)。各個實(shí)施例的成分見表1。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>冷軋板制造工藝路線為煉鋼、鑄錠4鍛造、鋸切—熱軋4酸洗—冷軋">CGL—性能檢測。其中，鍛造工藝加熱123(TCX1小時，開鍛溫度1150°C，終鍛溫度900°C;鍛坯尺寸為厚度25X寬度195X長度Lmm，經(jīng)鋸切最后熱軋坯尺寸為厚度25X寬度195X長70mm。熱軋再加熱1200°CX1小時，終軋溫度890°C，軋后水冷，巻取溫度65(TC700'C，熱軋板厚度2.8mm，酸洗后冷軋，冷軋板厚度0.7mm。經(jīng)上述工藝后再經(jīng)熱鍍鋅退火處理，用連退模擬試驗(yàn)機(jī)模擬熱鍍鋅退火工藝，按照J(rèn)IS5#標(biāo)準(zhǔn)測定力學(xué)性能，在1000倍下用光學(xué)顯微鏡觀察金相組織，金相試驗(yàn)用Lepera方法浸蝕，并用光學(xué)圖像處理儀測定馬氏體含量。熱鍍鋅退火后的力學(xué)性能見表2，金相組織見圖24，拉伸曲線見圖5。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注CJS:屈服強(qiáng)度，CJb:抗拉強(qiáng)度，55?？傃由炻?，CJb*5:強(qiáng)塑積，n:加工硬化指數(shù)，馬氏體％:是指金相組織中的馬氏體含量。圖24是實(shí)施例l-3的鋼板的金相組織X1000?？梢钥闯?，金相組織中有47%的馬氏體。圖5是典型的拉伸曲線(無屈服延伸)。有拉伸曲線可以看出，本發(fā)明高強(qiáng)鋼具有無屈服延伸、無時效的特點(diǎn)，這種特性作為轎車外板材料具有獨(dú)特的優(yōu)勢。從以上結(jié)果可以看出，本發(fā)明的高強(qiáng)鋼微觀組織為鐵素體加第二相，第二相主要為馬氏體，包括了少量的珠光體和貝氏體，第二相百分比含量不大于整個組織的20%，其中馬氏體含量在第二相中的比例大于80%，如圖2-4所示，圖中灰色的基體組織為鐵素體，第二相為黑色或白色塊狀，其中大部分為馬氏體，少量貝氏體?？估瓘?qiáng)度在450550MPa，屈服強(qiáng)度小于300MPa，強(qiáng)塑積大于17000MPa*%，總延伸率大于32%(50標(biāo)距，橫向拉伸)，烘烤硬化值BH2大于40MPa。具有良好的沖壓性和表面質(zhì)以上是通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但不僅僅限于這些實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思的前提下還可以有更多其他實(shí)施例。權(quán)利要求1.一種高抗拉強(qiáng)度基板，其以重量百分?jǐn)?shù)計的化學(xué)組成為C0.01～0.08％Si≤0.1％Mn0.8～1.8％Cr≤1.0％Mo≤0.5％T.Al0.02～0.08％N≤0.006％P+2S≤0.12％1.6％≤Mn+3Cr+2Mo≤3.8％Fe余量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗拉強(qiáng)度基板，其特征在于，P:《0.02%，S:《0.01%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗拉強(qiáng)度基板，其特征在于，其以重量百分?jǐn)?shù)計的化學(xué)組成為C:0.020.06%Si:《0.08%Mn:1.01.6%Cr:《0.8%Mo:《0.30%T.A1:0.030.06%P:《0.01%S:《0.006%N:《0.005%1.8%《Mn+3Cr+2Mo《3.5%Fe:余量。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高抗拉強(qiáng)度基板得到的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板，其特征在于，所述基板經(jīng)過熱鍍鋅或鋅鐵合金化熱鍍鋅得到高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板，其特征在于，所述熱鍍鋅汽車外板的微觀組織為鐵素體加第二相，第二相中馬氏體含量為大于80%;抗拉強(qiáng)度在450550MPa，屈服強(qiáng)度小于300MPa，強(qiáng)塑積大于17000MPa*%，總延伸率大于32%(50標(biāo)距，橫向拉伸)，烘烤硬化值BH2大于40MPa，具有良好的沖壓性和表面質(zhì)量。7.—種高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板的制造方法，包括如下步驟a)權(quán)利要求1或2所述的組分通過冶煉、精煉、連鑄鑄成板坯；b)熱軋采用65068(TC的高溫巻曲，以得到正常的珠光體+鐵素體原始組織，然后按常規(guī)冷酸連軋；c)熱鍍鋅退火，臨界再結(jié)晶退火溫度為800860°C;d)從退火溫度至鋅池的冷速為516°C/S;e)進(jìn)入450465。C的鋅池完成鍍鋅處理。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板的制造方法，其特征在于，所述的退火溫度為S35855。C。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板的制造方法，其特征在于，所述的退火溫度至鋅池的冷速為714°C/S。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板的制造方法，其特征在于，對于熱鍍鋅產(chǎn)品，鋼板從鋅池出來后進(jìn)行第二段冷卻，冷卻速度大于3°C/S。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板的制造方法，其特征在于，所述冷卻速度大于7"C/S。12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板的制造方法，其特征在于，對于鋅鐵合金化熱鍍鋅產(chǎn)品，鋼板從鋅池出來后再加熱到48055(TC進(jìn)行約815秒的合金化處理，再進(jìn)行第二段冷卻，冷卻速度大于3°C/S。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板的制造方法，其特征在于，所述的冷卻速度大于7'C/S。全文摘要一種高抗拉強(qiáng)度基板的化學(xué)組成為(wt％)C0.01～0.08％，Si≤0.1％，Mn0.8～1.8％，Cr≤1.0％，Mo≤0.5％，T.Al0.02～0.08％，N≤0.006％，P+2S≤0.12％，1.6％≤Mn+3Cr+2Mo≤3.8％，F(xiàn)e余量。采用上述高抗拉強(qiáng)度基板的一種高抗拉強(qiáng)度熱鍍鋅汽車外板及其制造方法包括所述組分通過冶煉、精煉、連鑄鑄成板坯；熱軋采用650～680℃的高溫卷曲，以得到正常的珠光體+鐵素體原始組織，然后按常規(guī)冷酸連軋；熱鍍鋅退火，臨界再結(jié)晶退火溫度為800～860℃；從退火溫度至鋅池的冷速為5～16℃/S；進(jìn)入450～465℃的鋅池完成鍍鋅處理。文檔編號B62D29/00GK101353755SQ200710044158公開日2009年1月28日申請日期2007年7月24日優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日發(fā)明者紅張,楊勝利,鄭建平,錢洪衛(wèi)申請人:寶山鋼鐵股份有限公司