一種1000MPa級高鋁熱鍍鋅雙相鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及汽車用冷軋高鋁熱鍍鋅超高強鋼板技術領域，提供了一種IOOOMPa級 冷軋高鋁熱鍍鋅雙相鋼及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著汽車減重節能、環保以及安全性概念的不斷深化，雙相鋼等先進高強度鋼越 來越受到關注。雙相鋼以其良好的強度和延性匹配、高的初始加工硬化率、高的碰撞吸收能 和低屈強比等優點逐漸成為汽車制造的重要材料。在超輕鋼車體-先進車概念項目所設計 的車身結構中，以抗拉強度為IOOOMPa的雙相鋼所占的比例最大，占汽車車身重量的30% 左右。
[0003] 同時，鍍鋅鋼板能保證汽車具有良好的耐腐蝕穿孔能力，因此在汽車上的使用量 一直在增加，特別是超高強度汽車用深沖鍍鋅鋼板。然后長期以來，我國高品質超高強度的 鍍鋅板尚存在諸多問題，較依賴進口，尤其是高檔轎車的鍍鋅板。因此為滿足我國汽車行 業對高品質超高強度熱鍍鋅雙相鋼的迫切需求，開發先進超高強度熱鍍鋅雙相鋼相當有意 義。
[0004] 以往開發的超高強度雙相鋼往往通過Si的添加來增加強度，但是Si的添加會導 致熱鍍鋅雙相鋼退火時容易在鋼帶表面富集氧化，降低鍍鋅浸潤性，造成漏鍍等缺陷，并且 會惡化鍍鋅板的點焊性，因此在生產中Si的添加受到嚴格控制。而Al在鋼中的強化效果 與Si相似，鋁還可以形成AlN析出，起到一定的細化晶粒作用，不易在表面富集。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種IOOOMPa級汽車用高鋁熱鍍鋅雙相鋼及其制備方法， 采用以Al代替Si,從而避免Si由于在鋼板表面富集氧化導致的漏鍍等鍍鋅缺陷。同時通 過添加 Mn、Cr、Mo來提高鋼的強度和韌性，使得鋼具有良好的強韌性配比和使用性，強度級 別可以達到IOOOMPa以上。
[0006] 本發明針對熱鍍鋅工藝特點，在鋼中添加了少量的Cr、Mo元素，用來提高臨界區 退火時所形成的奧氏體島的淬透性，促進C和合金元素向奧氏體擴散，凈化鐵素體基體，降 低鐵素體基體的強度，而從獲得低屈強比的雙相鋼。
[0007] 通過制定合理的工藝參數，可以有效地利用合金元素的作用，最大限度的提高雙 相鋼的綜合性能。熱鍍鋅生產線比連續退火生產線相比，冷卻能力有限，而且還要經過鋅鍋 鍍鋅，所以在化學成分設計上既要考慮基板的淬透性，也要考慮基板的可鍍性，與C-Si-Mn 系冷軋連退雙相鋼相比，有很大的區別。再者，考慮到生產成本方面，也不宜添加過多的貴 重合金元素。
[0008] 本發明采用以Al代替Si,從而避免Si由于在鋼板表面富集氧化導致的漏鍍等鍍 鋅缺陷。同時通過添加 Mn、Cr、Mo來提高鋼的強度和韌性，使得鋼具有良好的強韌性配比和 使用性。本發明的化學成分質量百分比：
[0009] C :0· 10 % ?0· 18 %、Mn : I. 4 % ?I. 9 %、Cr :0· 20 % ?0· 60 %、Mo :0· 10 % ? 0· 40 %、Si :彡 0· 050 %、Al :0· 50 % ?0· 90 %、S :彡 0· 0030 %、P :彡 0· 0090 %、N : < 0. 0050% ;其余為鐵和不可避免的雜質元素。
[0010] 進一步優化為（質量百分比）：C :0· 14%?0· 16%、Mn :1· 7% ?1. 9 %、Cr : 0· 40 % ?0· 60 %、Mo :0· 20 % ?0· 30 %、Al :0· 70 % ?0· 90 %、Si :彡 0· 050 %、S : 彡0. 0030%、P :彡0. 0090%、N :彡0. 005% ;其余為鐵和不可避免的雜質元素。
[0011] 本發明合金成分設計理由如下：
[0012] C :碳在雙相鋼中不再以固溶強化為主，但仍顯著地影響所有的相變過程，并控制 最終的組織和力學性能。鋼中碳含量高對鋼基力學性能不利，影響其焊接性，并且為保證具 有較大的鐵素體析出區，碳含量也不能過高。控制C富集于亞穩奧氏體區域而避免其析出， 是獲得多邊形鐵素體包圍第二相的雙相組織的保證。鋼中碳含量對熱鍍鋅有顯著的影響， 含碳量越高，鐵一鋅反應就越劇烈，鐵的重量損失越大，同時鐵鋅合金層越厚從而使鍍鋅層 粘附性變壞并易造成鋅表面出現鋅瘤缺陷，所以其含量一般不超過〇. 16%。
[0013] Si :娃是非碳化物形成元素，在低碳鋼中，Si提高奧氏體向鐵素體的轉變溫度，促 進鐵素體析出，提高獲得相同量鐵素體所需的冷卻速度，促進鐵素體中碳向奧氏體集中富 集，對鐵素體起凈化作用，有利于擴大鐵素體轉變和貝氏體轉變之間的卷取窗口。但對熱 鍍鋅雙相鋼來講，如果Si添加過量，退火時容易在鋼帶表面氧化，降低鍍鋅浸潤性，造成漏 鍍點等鍍層缺陷，并且會惡化鍍鋅板的點焊性，所以其添加量受到嚴格限制，含量優選為 彡 0· 050%。
[0014] Al :鋁作為脫氧劑或合金元素加入鋼中，其脫氧能力比硅、錳強得多。鋁在鋼中的 主要作用是細化晶粒、固定鋼中的氮，從而顯著提高鋼的沖擊韌性，降低冷脆傾向和時效傾 向性。鋁還可提高鋼的抗腐蝕性能，特別是與鑰、銅、硅、鉻等元素配合時，效果更好。鋁對臨 界區加熱時奧氏體形態的影響與硅相似，鋁還可以形成AlN析出，起到一定的細化晶粒作 用。鋁在雙相鋼中所起的作用與硅的作用類似。鋁是強烈縮小Y圈的元素，它提高Acl和 Arl點，并使Ar3略為降低。鋁還顯著提高Ms點和減少鋼淬火后的殘余奧氏體量。由于雙 相鋼中不適宜加入過多的硅，而鋁的作用與硅相似，可以考慮在雙相鋼中降低硅元素含量， 而用鋁來代替硅，其含量優選為〇. 70%?0. 90%。
[0015] Mn :優選為1. 7%?1. 9%。錳是擴大奧氏體區的元素，在中間緩冷階段延遲珠光 體和貝氏體的形成，提高鋼的淬透性，從而促進在緩冷結束后的強制冷卻過程中形成馬氏 體。但當含錳量較低時，鐵素體相變后的殘余奧氏體不穩定，在冷卻過程中容易相變為貝 氏體組織，不能得到雙相鋼要求的鐵素體和馬氏體鋼組織；如果含錳量過高，將會過分穩定 奧氏體，抑制硅元素促進鐵素體析出的作用，使鐵素體析出量變少，殘余奧氏體的含碳量減 少，反而降低了緩冷后鋼的淬透性。Mn在退火過程中會在鋼帶表面被氧化和沉積，過量Mn 將會惡化鍍鋅浸潤性，所以還必須添加其他元素。
[0016] Cr :優選為0. 40%?0. 60%。Cr是中強碳化物形成元素，顯著提高鋼的淬透性， 不僅能強烈推遲珠光體轉變和貝氏體轉變，而且擴大了"卷取窗口"。Cr雖是弱固溶強化元 素，但能增大奧氏體的過冷能力，從而細化組織、得到強化效果。Cr是擴大奧氏體亞穩區窗 口的溫度范圍最有效的元素。
[0017] Mo :優選為0. 20%?0. 30%。鑰是碳化物形成元素，但在臨界區加熱時，鑰的碳 化物多已溶解，因此對臨界區加熱所形成的奧氏體島的淬透性有良好的影響，Mo對珠光體 轉變的抑制作用非常明顯，對推遲貝氏體轉變影響作用不大，但可以顯著降低Bs溫度。加 入Mo對抗拉強度的影響超過屈服強度，因此一定意義上可以降低屈強比，而保持延性基本 不變。對于熱鍍鋅雙相鋼來講，Mo相對其他添加元素有很多優點：首先，由于Mo氧化物的 生成吉布斯自由能比Mn、Si、P等氧化物的高，所以在熱鍍鋅退火時不易發生表面氧化，也 沒有表面偏析現象，因此不會影響鋅液的浸潤性；其次，Mo不會延