一种基于CSP流程的锌基镀层热成形钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于CSP流程的锌基镀层热成形钢及其制备方法，包括以下步骤：(1)炼钢；(2)CSP连铸；(3)CSP热轧；(4)酸洗；(5)冷轧；(6)热浸镀锌；(7)热成形。所述钢板包括以下重量百分比的化学成分：C：0.10‑0.4、Si：0.10‑0.50、Mn：0.50‑3.50、P：≤0.03、S：≤0.03、Al：≤0.10、Cr：0.10‑2.50、Ni：0.10‑2.50、Mo：≤0.03、B：0.0004‑0.01、N：≤0.01、Ti：0.01‑0.10，余量为Fe和不可避免的杂质。利用CSP流程低成本地生产热成形基板，并在基板上涂覆包含Al、Mg、REM元素的锌液成分形成镀层，该镀层热成形后具有良好耐腐蚀性能，可较好地阻止锌的挥发、氧化，且在热成形过程中该氧化层附着性良好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CSP流程的锌基镀层热成形钢及其制备方法
本专利技术属于热成型钢
，具体涉及一种基于CSP流程的锌基镀层热成形钢及其制备方法。
技术介绍
随着汽车工业的快速发展，世界各国对汽车的安全、节能和排放的要求日益严格。采用热成形技术生产超高强度钢，既可减轻汽车重量、实现节能减排，又可提高汽车的安全性。该技术将成形与强化分为两个步骤生产超高强度汽车零部件的一种新工艺，具有超高强度、成型精度高、避免高强度钢冷成型回弹等优点。但钢板在热成形加热过程中，钢板表面氧化和脱碳，影响了钢板的强度，热成形部件需要经过喷丸或酸洗处理.针对以上问题表面带镀层的热成形钢被相继开发出来，目前应用最为广泛的是Al-Si镀层。而Zn基镀层(GI、GA)相比Al-Si镀层具有牺牲阳极保护作用，Zn基镀层在热成形加热过程中，由于Fe的扩散，镀层逐渐变成Fe-Zn合金或αFe(Zn)的固溶体，即使镀层形成裂纹和基体暴露，镀层仍能提供阴极保护作用。同时，在热成形过程中，由于Al、Zn的扩散会在镀层表面形成Al2O3、ZnO，可避免镀层的高温氧化和锌挥发。但是，由于Zn较低的熔点(420℃)与较低挥发温度(907℃)，锌基镀层在热成形过程中存在熔化、挥发的现象，从而造成镀层粘附模具，对模具造成损伤。研究发现，当加热温度大于600℃时，镀层中的Al开始扩散至镀层表面形成Al2O3层，该层可抑制锌高温挥发。但当加热温度过高(如大于900℃)或加热时间过长(如大于5min)，镀层表面Al2O3层减少，镀层存在挥发的风险。此时，镀层表面形成较厚ZnO层，造成镀层中Zn含量降低，降低了镀层的耐腐蚀性能，同时对后续的焊接性造成不良影响。多数的热成形钢的基板为热轧带钢，但是，由于热轧带钢表面存在一定的氧化层，会造成镀层不良等缺陷；且热轧态的组织相对冷轧后组织粗大，在热冲压成形过程中完全奥氏体化过程中会造成奥氏体晶粒粗大，导致带钢在热冲压时出现液致裂纹脆性(LME)缺陷的概率增大。且热轧带钢的生产成本较大。基于CSP流程的Zn基镀层热成形钢基料，相比常规流程基料更具成本优势。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于CSP流程的锌基镀层热成形钢及其制备方法。利用CSP流程低成本地生产热成形基板，并在基板上涂覆包含Al、Mg、REM元素的锌液成分形成镀层，该镀层热成形后具有良好耐腐蚀性能，可较好地阻止锌的挥发、氧化，且在热成形过程中该氧化层附着性良好。本专利技术采取的技术方案为：一种基于CSP流程的锌基镀层热成形钢的制备方法，包括以下步骤：(1)炼钢；(2)CSP连铸；(3)CSP热轧；(4)酸洗(5)冷轧；(6)热浸镀锌；(7)热成形。进一步地，所述钢板包括以下重量百分比的化学成分：C：0.10-0.4、Si：0.10-0.50、Mn：0.50-3.50、P：≤0.03、S：≤0.03、Al：≤0.10、Cr：0.10-2.50、Ni：0.10-2.50、Mo：≤0.03、B：0.0004-0.01、N：≤0.01、Ti：0.01-0.10，余量为Fe和不可避免的杂质。通过Ni和Mn元素的添加来扩大奥氏体相区，综合考虑综合性能和成本等因素，本专利技术将Ni的添加量为0.10-2.50，Mn的添加量为0.50-3.50。进一步地，所述钢板优选为包括以下重量百分比的化学成分：C：0.20-0.25、Si：0.13-0.33、Mn：0.96-1.26、P：≤0.01、S：≤0.01、Al：≤0.06、Cr：0.13-0.29、Ni：0.21-0.32、Mo：≤0.004、B：0.003-0.006、N：≤0.01、Ti：0.032-0.053，余量为Fe和不可避免的杂质。上述步骤中，冷轧之后基板的组织形貌为铁素体+珠光体组织，晶粒尺寸平均为12微米；热成形之后钢的组织形貌为完全马氏体。所述步骤(2)中，采用动态轻压下，同时投用电磁搅拌辊，以减轻成分偏析和带状组织。所述步骤(3)中，出炉温度1000～1250℃、终轧温度850～900℃、卷取温度580～700℃，CSP热轧的压下率大于100％，通过合理的控制基体脱碳层厚度，为提高冷弯性能好的热成形零部件提供原材料。所述步骤(5)中，冷轧压下量≥50％。所述步骤(6)中，锌合金浴成分以重量百分比计含有0.10-0.25％Al、0.01-0.20％Mg、0.01-0.25％REM，余量为Zn和不可避免的杂质。其中，镀液中添加0.10-0.25％范围的Al后在钢基与镀层间形成抑制层可阻止锌铁反应形成过厚的合金层，且热成形过程中镀层表面形成Al2O3阻止锌的挥发；如果Al含量小于0.10％，形成抑制层不够致密；但过量的Al大于0.25％造成锌液流动性降低易造成镀层偏厚，且对锌锅与铁质设备腐蚀速度加快；镀液中添加0.01-0.20％范围的Mg可增加镀液流动性，且热成形过程中镀层表面形成MgO阻止锌的挥发，表面形成MgO层提高了热成形部件耐腐蚀性能；如果Mg含量小于0.01％，热成形过程中不能形成连续、致密MgO层；Mg含量过高大于0.20％，会使碳钢在热镀锌时镀层活性急剧增大从而造成镀层外观变差；镀液中添加0.01-0.25％含量范围的REM可细化镀层组织并在热成形过程中提高镀层表面氧化膜的致密性，提高其抗高温氧化性能；如果REM含量过高大于0.25％，镀层中形成REM-Zn，影响镀层性能。进一步地，所述REM为Ge、Y中的一种或两种。进一步地，所述镀液优选为包括以下化学成分及重量百分比：Al：0.14-0.22％；Mg：0.04-0.16％；Ge：0.04-0.12％，和/或Y：0.04-0.07％。进一步地，所述热浸镀的工艺为：热浸镀温度：440～480℃；热浸镀时间：3～10s；钢带入锅温度：460±20℃。优选为热浸镀温度455～465℃，热浸镀时间4～8s。进一步地，所述镀层的厚度为单面5～15μm。镀层过薄，耐腐蚀性能降低；镀层过厚，成本增加。所述步骤(7)中，加热温度800-1000℃；加热时间3-10min，然后以≥30℃/s的冷却速度快速预冷至550～650℃，然后进行热冲压。进一步地，优选为：加热温度845-1000℃；加热时间3-6min；热成形温度546-700℃；冷却速度31-36℃/s。本专利技术还提供了根据所述的制备方法制备得到的热成形钢，和/或，热成形钢部件。本专利技术提供的基于CSP流程的锌基镀层热成形钢的制备方法，和常规制备方法相比，工艺成本更低；且基体的合金元素的设置使基体在热成形步骤中，加热后冷却过程中奥氏体稳定性明显提升，铁素体、珠光体和贝氏体转变时间明显推迟，并增加预冷工艺，可保证镀层固化后，基体还未发生扩散相变，从而保证热成形过程中不发生镀层裂纹向基体扩展，且热成形前后零件内部组织由铁素体+珠光体组织转换为完全的马氏体组织，另一方面在热成形加热过程中，由于Fe的扩散，镀层逐渐变成Fe-Zn合金或αFe(Zn)的固溶体，即使镀层形成裂纹和基体暴露，镀层仍能提供阴极保护作用。同时，在热成形过程中，即使在大于900℃高温、长时间加热的情况下，镀层表面会形成一层由MgO、Al2O3及GeO2或Y2O3组成致密连续的氧化层，可较好地阻止锌的挥发、氧化，并且镀层中添加的Mg与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CSP流程的锌基镀层热成形钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)炼钢；(2)CSP连铸；(3)CSP热轧；(4)酸洗(5)冷轧；(6)热浸镀锌；(7)热成形。

【技术特征摘要】
1.一种基于CSP流程的锌基镀层热成形钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)炼钢；(2)CSP连铸；(3)CSP热轧；(4)酸洗(5)冷轧；(6)热浸镀锌；(7)热成形。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钢板包括以下重量百分比的化学成分：C：0.10-0.4、Si：0.10-0.50、Mn：0.50-3.50、P：≤0.03、S：≤0.03、Al：≤0.10、Cr：0.10-2.50、Ni：0.10-2.50、Mo：≤0.03、B：0.0004-0.01、N：≤0.01、Ti：0.01-0.10，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，冷轧之后基板的组织形貌为铁素体+珠光体组织，晶粒尺寸平均为12微米；热成形之后钢的组织形貌为完全马氏体。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用动态轻压下，同时投用电磁搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔磊，晋家春，周世龙，王蕾，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34