屈服强度700Mpa级热镀锌低合金高强钢及制备方法与流程

屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢及制备方法
技术领域
1.本发明属于汽车用热镀锌高强钢制造技术领域，具体涉及一种屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢及制备方法。


背景技术：

2.随着汽车行业的高速发展，对车身安全性、节能减排、耐抗腐能力提升等方面的追求已成为必然趋势，高强钢在汽车的使用量迅速提高。镀锌低合金高强钢具有较高的强度、良好的成型性、焊接性能和耐腐蚀能力，主要应用车身结构件和加强件。
3.目前，镀锌低合金高强钢研究与应用的屈服强度级别大多在500mpa以下，屈服强度700mpa级镀锌低合金高强钢尚未有研究，随着车身高强钢应用比例不断提高，500mpa级以下低合金高强钢已不能满足车身轻量化、安全性的迫切需求。
4.公开号为cn111074165的中国专利公开了一种700mpa级高强汽车钢热轧酸洗板及其生产方法，该发明属于热轧酸洗产品，成品较厚（2～16mm），700mpa级力学性能指标为抗拉强度，因酸洗产品未经冷轧镀锌工序表面涂渡处理，厚规格尺寸精度控制难度大，存在表面质量差、耐腐蚀能力低、尺寸精度较差，不能满足汽车轻量化、高耐腐蚀性要求。
5.公开号为cn103014539的中国专利；公开了一种屈服强度700mpa级高强度高韧性钢板及其制造方法，该发明属于热轧中厚钢板，钢板组织为回火马氏体和碳化物，非低合金高强钢系列产品钢种，中厚钢板产品不用于车身零件成型，不能满足汽车车身轻量化要求。
6.因此，开发一种屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢对推动汽车工业的发展具有重要的意义。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是提供一种屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢及制备方法。本发明通过低碳及nb、ti微合金化的化学成分设计，匹配合理的生产工艺，强化钢板析出强化作用，获得组织均匀、机械性能稳定、冷弯性能良好、高耐腐蚀性的热镀锌低合金高强钢。
8.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢，所述镀锌钢板的化学成分及质量百分数为：c：0.07～0.12%；si：0.2～0.5%；mn：1.1～1.5%；nb：0.02～0.06%；ti：0.06～0.12%；p≤0.020%；s≤0.012%；als：0.02～0.06%；n≤0.006%，其余为fe及不可避免杂质。
9.进一步的，所述镀锌钢板合金元素的总加入质量不超过2.4%。
10.进一步的，所述镀锌钢板厚度0.6～2.5mm。
11.进一步的，所述镀锌钢板的显微组织为铁素体+珠光体+渗碳体，其中铁素体比例60～70%。
12.进一步的，所述镀锌钢板屈服强度rp0.2：700～800mpa，抗拉强度rm≥750mpa，断后延伸率a80≥12%，180
°
0t折弯不开裂，t为镀锌钢板厚度。
13.本发明成分设计是在c、si、mn固溶强化元素的基础上，通过添加具有细晶强化和析出强化作用的微合金元素nb、ti,以及能起到脱氧和细化晶粒的als元素，严格控制p、s、n杂质元素含量,并设计合理的关键生产工艺,实现钢的细晶强化、析出强化和相变强化，从而获得具有较高屈服强度性能优良的热镀锌低合金高强钢。
14.以下是本发明所涉及主要成分的作用及其限定说明：c：碳是钢铁材料中有效的固溶强化元素，增加c含量能大幅提高钢的强度，但c含量过高时，钢的塑性下降、焊接性能恶化，c含量过低时，材料强度难以保证。本发明c含量限定在0.07～0.12%。
15.si：硅能固溶于铁素体和奥氏体中提高钢的强度，其作用仅次于c、p，可以抑制铁素体中碳化物的析出，使固溶c原子充分向奥氏体中富集，提高材料稳定性。然而si含量过高时，易在加热炉内形成难以去除的氧化铁皮，退火过程中易导致表面元素富集，影响镀后表面质量。本发明si含量限定在0.2～0.5%。
16.mn：锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，也是钢中常用的固溶强化元素，mn易与s形成高熔点mns，削弱由于fes引起的热脆现场，改善加工性能。mn同时也是奥氏体的稳定元素，可有效抑制奥氏体再结晶，mn与c结合形成多种碳化物起到沉淀强化的作用，溶于基体增强固溶强化效果，但mn元素过高，易在退火过程中形成大量锰化物，导致镀层质量下降。本发明中mn含量限定在1.1～1.5%。
17.nb：铌对相变转化行为、铁素体形核有重要作用，在钢种起到细化晶粒和析出强化的作用，本发明中nb含量限定在0.02～0.06%。
18.ti：钛是强化元素，在钢种起细晶强化和析出强化作用，同时ti也是强固n元素，可有效抑制高温加热、轧制中奥氏体晶粒长大，本发明ti含量限定在0.06～0.12%。
19.p：在钢中为杂质元素，要求≤0.020%。
20.s：在钢中为杂质元素，要求≤0.012%。
21.als：在钢中起到脱氧和细化晶粒作用，本发明als含量限定在0.02～0.06%。
22.n：在钢中为杂质元素，要求≤0.006%。
23.本发明还提供上述屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢的制备方法，所述制备方法包括冶炼、热轧、冷轧、热镀锌工序；所述热轧工序，将板坯加热至1200～1250℃，精轧开轧温度1000～1100℃，终轧温度控制在870～910℃，轧后通过层流冷却系统冷却至520～570℃卷取。
24.进一步的，所述热镀锌工序，退火方式采用连续退火，控制退火均热温度为750～780℃，缓冷温度650～700℃，锌液温度为455～465℃，光整机延伸率0.2～0.4%。
25.进一步的，所述板坯化学成分及重量百分数为：c：0.07～0.12%；si：0.2～0.5%；mn：1.1～1.5%；nb：0.02～0.06%；ti：0.06～0.12%；p≤0.020%；s≤0.012%；als：0.02～0.06%；n≤0.006%，其余为fe及不可避免杂质。
26.进一步的，所述冶炼工序，采用转炉冶炼，lf+rh双联，连铸后获得板坯。
27.进一步的，所述冷轧工序，压下率控制在45～70%。
28.本发明生产工艺中，热轧工序，使用所述热轧卷取温度，可保证nb、ti复合低合金高强钢中碳、氮化物能够以较大的过冷度析出，保证析出物呈弥散状分布，达到保证成品屈服与抗拉强度的目的。热镀锌工序，镀锌连续退火炉均热温度控制为750～780℃，可有效消
除冷态纤维状组织，防止晶粒粗化，使组织成分均匀化；控制缓冷温度为650～700℃，使奥氏体发生铁素体相变，使c向奥氏体内集中，提升淬透性，控制带钢入锌锅温度450～460℃，锌液温度为455～465℃,奥氏体经适当的冷速发生珠光体转变，光整延伸率0.2～0.4%，确保一定的变形程度后消除屈服平台，提升屈服强度，改善加工性能。
29.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明提供了一种屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强及制备方法，屈服强度rp0.2：700mpa～800mpa，抗拉强度rm≥750mpa，断后延伸率a80≥12%，180
°
0t折弯不开裂。2、本发明通过低碳及nb、ti微合金化成分的合理设计，匹配热轧轧制、冷轧压下率、热浸镀连续退火工艺和投用一定量的光整机延伸，强化钢板析出强化作用，获得组织均匀、机械性能稳定、冷弯性能良好的0.6～2.5mm厚的热镀锌低合金高强钢，可满足汽车工业轻量化、安全性、高耐腐蚀性的发展需求，可广泛应用于车身加强件和结构件。
附图说明
30.图1为实施例1所生产的镀锌钢板金相组织（1000
×
）；图2为实施例2所生产的镀锌钢板金相组织（1000
×
）；图3为实施例3所生产的镀锌钢板金相组织（1000
×
）；图4为实施例4所生产的镀锌钢板金相组织（1000
×
）；图5为实施例5所生产的镀锌钢板金相组织（1000
×
）。
具体实施方式
31.下面结合具体实施例1～5对本发明进一步详细地说明。
32.实施例1～5本发明屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢的制备方法包括冶炼、热轧、冷轧、热镀锌工序；具体操作步骤如下：（1）冶炼：通过转炉冶炼得到符合要求的炼钢成分，钢水经lf+rh双联处理后连续浇铸得到板坯，实施例1～5板坯化学成分如表1所示（镀锌钢板的化学成分相同）。
33.表1 实施例1～5板坯化学成分质量百分含量（wt%）注：表1中成分余量为fe及不可避免杂质。
34.（2）热轧：将连铸板坯送加热炉加热至1200～1250℃，精轧开轧温度1000～1100℃，终轧温度控制在870～910℃，轧后通过层流冷却系统冷却至520～570℃卷取。使用所述热轧卷取温度，可保证nb、ti复合低合金高强钢中碳、氮化物能够以较大的过冷度析出，保证析出物呈弥散状分布，达到保证成品屈服与抗拉强度的目的，实施例1～5热轧工艺参数
见表2。
35.表2 实施例1～5热轧工艺控制参数及冷轧压下率（3）酸轧：将热轧钢卷在酸洗冷轧机组进行酸洗轧制，冷轧压下率为45～70%，实施例1～5冷轧压下率见表2。
36.（4）热镀锌：将经过冷轧后的轧硬状态的钢带进行脱脂清洗，然后在退火炉内在线连续退火处理，控制均热温度为750～780℃，控制缓冷温度为650～700℃，带钢速度为60～100m/min，钢带入锌锅温度450～460℃，锌液温度为455～465℃，光整延伸率0.2～0.4%，锌锅锌液温度波动控制≤
±
5℃，锌锅铝含量0.18～0.28%。
37.镀锌连续退火炉均热温度控制为750～780℃，可有效消除冷态纤维状组织，防止晶粒粗化，使组织成分均匀化；控制缓冷温度为650～700℃，使奥氏体发生铁素体相变，使c向奥氏体内集中，提升淬透性，控制带钢入锌锅温度450～460℃，奥氏体经适当的冷速发生珠光体转变，光整延伸率0.2～0.4%，确保一定的变形程度后消除屈服平台，提升屈服强度，改善加工性能。实施例1～5镀锌工艺参数见表3。
38.表3 实施例1～5镀锌工艺控制参数将本发明实施例1～5得到的冷轧镀锌钢板按照《gb/t 228.1-2010 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验。实施例1～5得到的热镀锌低合金高强钢的横向80标距力学性能见表4。
39.表4 实施例1～5镀锌低合金高强钢的力学性能、厚度及铁素体比例
从拉伸检测结果结果来看，采用本发明技术方案得到的700mpa级热镀锌低合金高强钢屈服强度700～800mpa，抗拉强度≥750mpa，断后伸长率a80≥12%。且钢板180
°
0t 折弯不开裂，t为钢板厚度。
40.实施例1～5制备的700mpa级热镀锌低合金高强钢钢板金相组织见图1～图5，从金相组织可看出根据本发明生产的镀锌钢板显微组织为铁素体+珠光体+渗碳体，组织均匀。
41.以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢，其特征在于，所述镀锌钢板的化学成分及质量百分数为：c：0.07～0.12%；si：0.2～0.5%；mn：1.1～1.5%；nb：0.02～0.06%；ti：0.06～0.12%；p≤0.020%；s≤0.012%；als：0.02～0.06%；n≤0.006%，其余为fe及不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢，其特征在于，所述镀锌钢板合金元素的总加入质量不超过2.4%。3.根据权利要求1-3任意一项所述的屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢，其特征在于，所述镀锌钢板厚度0.6～2.5mm。4.根据权利要求1-3任意一项所述的屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢，其特征在于，所述镀锌钢板的显微组织为铁素体+珠光体+渗碳体，其中铁素体比例60～70%。5.根据权利要求1-3任意一项所述的屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢，其特征在于，所述镀锌钢板屈服强度rp0.2：700～800mpa，抗拉强度rm≥750mpa，断后延伸率a80≥12%，180
°
0t折弯不开裂，t为镀锌钢板厚度。6.基于权利要求1-5任意一项所述的屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括冶炼、热轧、冷轧、热镀锌工序；所述热轧工序，将板坯加热至1200～1250℃，精轧开轧温度1000～1100℃，终轧温度控制在870～910℃，轧后通过层流冷却系统冷却至520～570℃卷取。7.根据权利要求6所述的屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢的制备方法，其特征在于，所述热镀锌工序，退火方式采用连续退火，控制退火均热温度为750～780℃，缓冷温度650～700℃，锌液温度为455～465℃，光整机延伸率0.2～0.4%。8.根据权利要求6或7所述的屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢的制备方法，其特征在于，所述板坯化学成分及重量百分数为：c：0.07～0.12%；si：0.2～0.5%；mn：1.1～1.5%；nb：0.02～0.06%；ti：0.06～0.12%；p≤0.020%；s≤0.012%；als：0.02～0.06%；n≤0.006%，其余为fe及不可避免杂质。9.根据权利要求6或7所述的屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢的制备方法，其特征在于，所述冶炼工序，采用转炉冶炼，lf+rh双联，连铸后获得板坯。10.根据权利要求6或7所述的屈服强度700mpa级热镀锌低合金高强钢的制备方法，其特征在于，所述冷轧工序，压下率控制在45～70%。

技术总结
本发明公开了一种屈服强度700Mpa级热镀锌低合金高强钢及制备方法，钢板的化学成分及重量百分数为：C：0.07～0.12%；Si：0.2～0.5%；Mn：1.1～1.5%；Nb：0.02～0.06%；Ti：0.06～0.12%；P≤0.020%；S≤0.012%；Als：0.02～0.06%；N≤0.006%，其余为Fe及不可避免杂质。制备方法包括冶炼、热轧、冷轧、热镀锌工序。本发明通过低碳及Nb、Ti微合金化成分的合理设计，匹配热轧轧制、冷轧压下率、热浸镀连续退火工艺和投用一定量的光整机延伸，强化钢板析出强化作用，获得组织均匀、机械性能稳定、冷弯性能良好、高耐腐蚀性的热镀锌低合金高强钢。高耐腐蚀性的热镀锌低合金高强钢。高耐腐蚀性的热镀锌低合金高强钢。


技术研发人员：韩雄超 卢建光 王亮亮 宋志超 鲁安平 赵晓萌 张才华 张玉杰
受保护的技术使用者：河钢股份有限公司邯郸分公司
技术研发日：2022.02.08
技术公布日：2022/5/25