一种具有优良Fe-Al合金层特征的热镀锌高强钢及其制造方法技术

一种具有优良Fe‑Al合金层特征的热镀锌高强钢及其制造方法，所述热镀锌高强钢依次包括基板、Fe‑Al合金层和镀锌层，所述基板的化学成分重量百分比为：C：0.15～0.25wt％，Si：1.00～2.00wt％，Mn：1.50～3.00wt％，P≤0.015wt％，S≤0.012wt％，Al：0.03～0.06wt％，其余为Fe及不可避免杂质；所述Fe‑Al合金层缺失区域面积小于5％，该Fe‑Al合金层均匀、完整、外貌特征一致，热镀锌后得到的热镀锌钢板外观质量好，无漏镀、麻点、色差等缺陷，适用于对表面质量和成形性都有较高要求的汽车结构件和外板。

A kind of hot dip galvanized high strength steel with excellent Fe Al alloy layer characteristics and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种具有优良Fe-Al合金层特征的热镀锌高强钢及其制造方法
本专利技术属于热镀锌钢板
，具体涉及一种具有优良Fe-Al合金层特征的热镀锌高强钢及其制造方法。
技术介绍
钢板在进行热浸镀纯锌(不加铝)时，由于Fe-Zn反应形成的合金层较厚且脆，致使加工性很差，弯曲变形时易发生锌层脱落。现代连续热镀锌生产线为抑制Fe-Zn合金层的生长，在锌液中添加少量铝(约0.2％)，由于铝对铁的化学亲和性高于锌对铁的化学亲和性，在钢板表面发生选择性反应，首先形成薄的Fe-Al合金层，从而抑制锌的扩散。当下，汽车轻量化的需求越来越强烈，迫使汽车用钢向高强高韧化方向发展。为提高基板强度和韧性，往往在基板中添加Si、Mn、Cr、Al等合金元素，尽管这些合金元素可以使基板获得良好的力学性能，但在退火段热镀锌前，这些合金元素往往会以氧化物形式富集到钢板表面，造成基板表面成分与状态不均匀，从而影响热镀锌时Fe-Al合金层的形成及特征，主要表现为，Fe-Al合金层缺失，不连续，不均匀，合金层形貌不同等，而合金层的特征直接影响到镀锌层表面质量、镀锌层附着力等产品特性。中国专利CN103805840A公开了一种高成形性热镀锌超高强度钢板，通过优化加热段和保温段工艺及露点气氛，提高可镀性，得到热镀锌产品，但实际热镀锌产品表面质量会发生波动，受来料表面状态微观变化影响较大，现场生产难度较大，经常产生漏镀、麻点、色差等问题，究其根由均在于镀层与基板之间的Fe-Al合金层缺失或不连续。中国专利201480008243.8公开了一种用于热浸镀锌的涂覆钢基材，该基材含有0.01～1％C，0.15～15％Mn，0.005～3.5％Si，0.01～2％Al，0.01～2％Cr，热镀锌前先进行两层预镀处理，第一预镀层以Cu为主要成分，第二预镀层以Fe为主要成分，其认为第一预镀层Cu主要是改善钢板表面氧化物富集，但Cu会污染锌液，且Cu不能与锌液形成很好的Fe-Al合金层，影响后续镀层附着力，所以增加第二预镀层Fe，一方面是降低Cu的污染，另方面是为了形成Fe-Al合金层，保证镀层良好附着力。同时其公开了如果直接预镀Fe需要较厚的预镀层(大于800nm)，才能抑制钢板表面氧化物的富集，且Fe镀层不适合降低Mn氧化物的富集。该专利使用两层预镀工艺，不但增加成本，且两层预镀工艺与热镀锌工艺不能很好匹配，难以在同一机组中同时实现两层预镀和热镀锌，因此实际生产难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有优良Fe-Al合金层特征的热镀锌高强钢及其制造方法，该热镀锌钢板的镀层与基板之间存在一层连续的Fe-Al合金层，该Fe-Al合金层缺失区域面积小于5％，Fe-Al合金层均匀、完整、外貌特征一致，热镀锌后得到的热镀锌钢板外观质量好，无漏镀、麻点、色差等缺陷，适用于对表面质量和成形性都有较高要求的汽车结构件和外板。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术在高强钢进行退火和热镀锌前，先预镀一层金属Fe，然后合理设置退火工艺，保证基板在入锌液前，基板表面Fe含量大于95wt％，Si、Mn的含量总和小于2wt％，从而在钢板表面得到一层优良的Fe-Al合金层。具体地，本专利技术的一种具有优良Fe-Al合金层特征的热镀锌高强钢，依次包括基板、Fe-Al合金层和镀锌层；所述基板化学成分重量百分比为：C：0.15～0.25wt％，Si：1.00～2.00wt％，Mn：1.50～3.00wt％，P≤0.015wt％，S≤0.012wt％，Al：0.03～0.06wt％，其余为Fe及不可避免杂质；所述Fe-Al合金层均匀、完整、外貌特征一致，Fe-Al合金层缺失区域面积小于5％。进一步，本专利技术所述热镀锌高强钢的屈服强度600～900MPa，抗拉强度980～1200MPa，延伸率15～22％。本专利技术还提供所述具有优良Fe-Al合金层特征的热镀锌高强钢的制造方法，包括如下步骤：1)预镀Fe处理对基板进行预镀Fe处理，预镀Fe处理之后在基板表面形成一层金属Fe层；所述基板化学成分重量百分比为：C：0.15～0.25wt％，Si：1.00～2.00wt％，Mn：1.50～3.00wt％，P≤0.015wt％，S≤0.012wt％，Al：0.03～0.06wt％，其余为Fe及不可避免杂质；2)退火处理将基板预热至600～650℃；在780～820℃下保温40～80s，退火炉内H2含量为3～7.5％；再以3～10℃/s的速度冷至700～800℃，然后以≥50℃/s的速度冷却至230～340℃，再加热至455～465℃；3)热浸镀锌。进一步，步骤1)中，所述Fe处理方法为电化学镀Fe方法或真空镀Fe方法。步骤1)中，所述金属Fe层的厚度为100～400nm。步骤3)中，热浸镀锌的锌液是Zn、Zn-Al、Zn-Al-Mg或Zn-Al-Mg+X，X包括Si、Ca、Sr、Ba、稀土元素等其他金属中的至少一种。所述热镀锌高强钢基板经预镀Fe处理、退火处理后基板表面成分主要为Fe，Fe含量高于95wt％，Si，Mn的含量总和低于2wt％。本专利技术制造的热镀锌高强钢基板经预镀Fe处理之后，在基板表面形成金属Fe层，再通过上述退火工艺保证了基板在入锌液前，基板表面成分主要为Fe，Fe含量高于95wt％，Si，Mn的含量总和低于2wt％，从而在钢板表面得到一层优良的Fe-Al合金层。所述Fe-Al合金层缺失区域面积小于5％，Fe-Al合金层均匀、完整、外貌特征一致，具有优良的Fe-Al合金层特征。因此，经热浸镀锌后得到的热镀锌钢板外观质量好，无漏镀、麻点、色差等缺陷，是整体连续的，厚度均匀的，形貌特征是一致的。本专利技术的有益效果：本专利技术中基板表面金属Fe层的存在可抑制在退火过程中基板中合金元素Si,Mn氧化物等在基板表面的富集，从而降低基板表面Si,Mn氧化物的含量，提高基板表面Fe的含量，改善基板在热镀锌过程中与锌液的有效接触，有利于Fe-Al合金层的形成。本专利技术中预镀Fe处理并未完全抑制Si,Mn氧化物在表面的富集，允许少量氧化物存在，即退火后基板表面存在少量铁氧化物、硅氧化物、锰氧化物或硅-锰氧化物，这些残留氧化物呈不连续状分布，以孤岛状存在，不会影响Fe-Al合金层的形成。因此，本专利技术预镀Fe层可以在厚度较低的情况下(Fe层厚度≤600nm)即可满足钢板的可镀性。本专利技术中增加预镀Fe层和控制退火工艺均可改善基板与锌液的接触，并同时优化金属Fe层厚度和退火工艺，可使金属Fe层和退火工艺两种手段的效果最大化，是单独控制预镀Fe或单独控制退火工艺难以达到的。本专利技术预镀Fe处理能改善钢板可镀性的机理在于，一定厚度预镀金属Fe层占据钢板表面，在钢板退火过程中，Fe层能占据基板中Si,Mn元素在表面的位置，同时本专利技术的退火工艺控制进一步降低了Si,Mn元素向基板表面的扩散，从而增加了Si,Mn元素在表面的富集难度，即使局部位置有少量Si,Mn元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有优良Fe-Al合金层特征的热镀锌高强钢，所述热镀锌高强钢依次包括基板、Fe-Al合金层和镀锌层，其特征在于，所述基板的化学成分重量百分比为：C：0.15～0.25wt％，Si：1.00～2.00wt％，Mn：1.50～3.00wt％，P≤0.015wt％，S≤0.012wt％，Al：0.03～0.06wt％，其余为Fe及不可避免杂质；所述Fe-Al合金层缺失区域面积小于5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有优良Fe-Al合金层特征的热镀锌高强钢，所述热镀锌高强钢依次包括基板、Fe-Al合金层和镀锌层，其特征在于，所述基板的化学成分重量百分比为：C：0.15～0.25wt％，Si：1.00～2.00wt％，Mn：1.50～3.00wt％，P≤0.015wt％，S≤0.012wt％，Al：0.03～0.06wt％，其余为Fe及不可避免杂质；所述Fe-Al合金层缺失区域面积小于5％。


2.根据权利要求1所述的具有优良Fe-Al合金层特征的热镀锌高强钢，其特征在于，所述热镀锌高强钢的屈服强度600～900MPa，抗拉强度980～1200MPa，延伸率15～22％。


3.根据权利要求1或2所述具有优良Fe-Al合金层特征的热镀锌高强钢的制造方法，包括如下步骤：
1)预镀Fe处理
对基板进行预镀Fe处理，预镀Fe处理后在基板表面形成一层金属Fe层，所述金属Fe层的厚度为50～600nm；
所述基板的化学成分重量百分比为：C：0.15～0.25wt％，Si：1.00～2.00wt％，Mn：1.50～3.00wt％，P≤0.015wt％，S≤0.012wt％，Al：0.03～0.06wt％，其余为Fe及不可避免杂质；
2)退火处理
将基板预热至600～650℃；在780～820℃下保温40～80s，退火炉内H2含量为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭宁，金鑫焱，钟勇，魏军胜，
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