一种磷化性能优异的冷轧低密度钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种磷化性能优异的冷轧低密度钢板，所述冷轧低密度钢板的表面具有铁颗粒层，所述铁颗粒层中具有分散的铁颗粒；所述冷轧低密度钢板含有质量百分含量为3.0～7.0％的Al元素。相应地，本发明专利技术还公开了该冷轧低密度钢板的制造方法。本发明专利技术所述的冷轧低密度钢板具有低密度，高强度且磷化性能优异，因而适用于制造汽车结构件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷轧钢板及其制造方法，尤其涉及一种磷化性能优异的冷轧钢板及其制造方法。
技术介绍
随着环保法规以及节能降耗的要求越来越高，轻量化是汽车发展的方向之一。从材料角度实现汽车轻量化的路径有：使用铝、镁等轻质合金替代钢材；使用更高强度的钢替代传统的低强度钢实现材料减薄；通过降低钢材密度提高钢材的比强度，即开发低密度钢。由于铝的密度比钢低的多，因此现有技术通过在钢种添加一定含量的铝来实现降低材料密度。例如,公开号为CN104220609A，公开日为2014年12月17日，名称为“高强度无晶隙低密度钢及所述钢的制备方法”的中国专利文献公开了一种高强度无晶隙低密度钢及其制备方法，为了降低密度，该钢的Al含量为6-9％。又例如，公开号为CN101755057A，公开日为2010年6月23日，名称为“具有良好可压延性的低密度钢”的中国专利文献公开了一种热轧铁素体钢片材，其中Al的含量为6％≤Al≤10％。然而对于Al含量较高的钢进行磷化处理时，会出现磷化结晶覆盖率低的情况，无法满足汽车用户涂装的要求。用于汽车零部件的材料在除油、除锈后，通常要进行磷化处理，使金属表面生成一层磷化膜，正常的磷化膜具有多孔性，均匀细致，涂料渗入到孔隙中，增加涂层的附着力的作用，同时具有耐电泳漆电泳过程中的腐蚀性，增强电泳效果的作用。所以，磷化膜成为涂层不可缺少的良好底层，不磷化或磷化效果不佳都无法保证涂装质量。由于高强钢添加了较多的合金元素，合金元素会在退火后的钢板表面富集而形成氧化膜，从而不利于磷化过程的均匀反应，易造成磷化覆盖率低、磷化结晶粗大、疏松等缺陷，不符合汽车制造的要求。磷化性能差也是高强度钢板在汽车制造方面的常见问题。为了获得高强钢优异的磷化处理性能，控制合金成分含量是一种方法，但对合金成分含量进行限制，会影响材料性能的发挥。除控制成分之外，控制退火工艺是另一种改善高强钢磷化性能的方法。但现有技术中存在缺陷：例如对退火工艺的控制无法适用于大多数连续退火生产线，或对于退火生产时工艺参数难度较大例如气氛露点控制在-45℃以下，或增加了退火工艺步骤因而增加了生产成本。现有技术在改善高强钢磷化性能时主要解决Si和Mn两个元素表面富集后对磷化性能的不利影响，而这种钢板中，Al元素的质量百分比通常≤1％。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种磷化性能优异的冷轧低密度钢板，该冷轧低密度钢板通过控制Al元素的质量百分比使其具有低密度，并通过控制钢板表面氧化形成铁颗粒层使其具有高强度且磷化性能优异，从而解决现有技术中Al元素含量高和磷化性能优异不可兼得的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种磷化性能优异的冷轧低密度钢板，所述冷轧低密度钢板的表面具有铁颗粒层，所述铁颗粒层中具有分散的铁颗粒；所述冷轧低密度钢板含有质量百分含量为3.0～7.0％的Al元素。在本专利技术所述的磷化性能优异的冷轧低密度钢板中，Al元素的设计原理为：Al元素是铁素体形成元素。添加Al元素可显著降低钢板的密度，因此，在本专利技术中，Al元素的质量百分比含量不低于3.0％。然而，Al元素的质量百分比含量超过7.0％，会抑制奥氏体形成，另外，Al元素可显著增加钢中奥氏体的堆垛层错能，因而Al元素的质量百分比含量超过7.0％，会抑制钢中残余奥氏体在形变时被诱导发生马氏体相变，从而使钢板难以获得良好的强度和塑性匹配。因此，本专利技术限定Al元素的质量百分比含量为3.0～7.0％。此外，本专利技术所述的冷轧低密度钢板的表面具有铁颗粒层，该铁颗粒层可以解决Al含量较高时低密度钢的磷化问题。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，所述铁颗粒层内侧具有紧邻铁颗粒层的内氧化层，所述内氧化层中含有Al的氧化物。在本专利技术所述的磷化性能优异的冷轧低密度钢板中，通过控制退火气氛的露点抑制Al2O3外氧化的形成，并将其转化成内氧化层的内氧化，同时在钢板表面形成铁颗粒，从而解决了冷轧高强低密度钢的磷化问题。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，所述内氧化层中还含有Mn的氧化物。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，所述内氧化层的厚度为0.2-10μm。在本专利技术所述的磷化性能优异的冷轧低密度钢板中，当内氧化层的厚度<0.2μm时，无法更有效地抑制Al元素的外氧化，当内氧化层厚度＞10μm时可能会影响钢板次表层的成形性能，因此，优选地，所述的内氧化层的厚度控制为0.2-10μm。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，所述内氧化层中的氧化物存在于晶界和晶内。所述内氧化层中的氧化物主要是Al的氧化物和Mn的氧化物，氧化物同时分布在内氧化层中的晶粒内部和晶界位置。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，所述铁颗粒层的厚度小于内氧化层的厚度。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，所述铁颗粒层的厚度为0.1-5μm。在本专利技术所述的磷化性能优异的冷轧低密度钢板中，当铁颗粒层的厚度<0.1μm时，磷化性能相对来说不太好；而当铁颗粒层厚度>5μm时，则需要更长的退火保温时间形成铁颗粒层，因此，优选地，本专利技术限定了铁颗粒层的厚度为0.1-5μm。进一步优选地，本专利技术所述的冷轧低密度钢板的铁颗粒层的厚度为0.3-3μm。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，所述铁颗粒的粒径为0.1-5μm。在本专利技术所述的磷化性能优异的冷轧低密度钢板中，当铁颗粒的粒径<0.1μm时，铁颗粒的厚度及覆盖面积较少，磷化性能相对较差；当铁颗粒的粒径>5μm时，会导致铁颗粒层过厚，因此，优选地，本专利技术限定了铁颗粒的粒径为0.1-5μm。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，所述铁颗粒覆盖钢板表面30％以上的面积。在本专利技术所述的磷化性能优异的冷轧低密度钢板中，当铁颗粒覆盖钢板表面小于30％的面积时，没有铁颗粒覆盖的钢板表面面积过大，可能会导致这些位置磷化性能较差。因此，优选地，本专利技术限定了所述铁颗粒覆盖钢板表面30％以上的面积。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，相邻铁颗粒之间的间距最大不超过铁颗粒平均粒径的10倍。上述方案中，若相邻铁颗粒之间的间隔最大超过铁颗粒平均粒径的10倍，则磷化时，铁颗粒之间的间隔位置可能会出现未磷化。因此，优选地，本专利技术限定了相邻铁颗粒之间的间距最大不超过铁颗粒平均粒径的10倍。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，所述钢板的微观组织为铁素体和残余奥氏体。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板，所述残余奥氏体的相比例为6-30％。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，所述残余奥氏体中C元素的质量百分含量不低于0.8％。在本专利技术所述的磷化性能优异的冷轧低密度钢板中，C是重要的固溶强化元素，促进奥氏体生成，在富含Al元素的低密度钢中，若残余奥氏体中的C的质量百分比低于0.8％时，残余奥氏体的含量和力学稳定性相对较低，因而钢板的强度和延展性均较低。因此，本专利技术所述的磷化性能优异的冷轧低密度钢板残余奥氏体中的C含量不低于0.8％。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，其密度＜7500kg/m3，使所述的冷轧低密度钢密度较低、轻量化，从而适用于制造汽车结构件。进一步地，在本专利技术所述的冷轧低密度钢板中，其化学元素质量百分含量为：C：0.25本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷化性能优异的冷轧低密度钢板，其特征在于：所述冷轧低密度钢板的表面具有铁颗粒层，所述铁颗粒层中具有分散的铁颗粒；所述冷轧低密度钢板含有质量百分含量为3.0～7.0％的Al元素。

【技术特征摘要】
1.一种磷化性能优异的冷轧低密度钢板，其特征在于：所述冷轧低密度钢板的表面具有铁颗粒层，所述铁颗粒层中具有分散的铁颗粒；所述冷轧低密度钢板含有质量百分含量为3.0～7.0％的Al元素。2.如权利要求1所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述铁颗粒层内侧具有紧邻铁颗粒层的内氧化层，所述内氧化层中含有Al的氧化物。3.如权利要求2所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述内氧化层中还含有Mn的氧化物。4.如权利要求2或3所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述内氧化层的厚度为0.2-10μm。5.如权利要求2或3所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述内氧化层中的氧化物存在于晶界和晶内。6.如权利要求2或3所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述铁颗粒层的厚度小于内氧化层的厚度。7.如权利要求1所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述铁颗粒层的厚度为0.1-5μm。8.如权利要求1所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述铁颗粒的粒径为0.1-5μm。9.如权利要求1所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述铁颗粒覆盖钢板表面30％以上的面积。10.如权利要求1所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，相邻铁颗粒之间的间距最大不超过铁颗粒平均粒径的10倍。11.如权利要求1所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述钢板的微观组织为铁素体和残余奥氏体。12.如权利要求11所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述残余奥氏体的相比例为6-30％。13.如权利要求11或12所述的冷轧低密度钢板，其特征在于，所述残余奥氏体中C元素的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鑫焱，杨旗，赵艳亮，王利，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31