一种高耐蚀热成形钢零部件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐蚀热成形钢零部件及其制造方法，属于冶金技术领域。高耐蚀热成形钢零部件包括基体和镀层，所述镀层由富锌的Г‑FeZn相、以及富Fe的α‑Fe(Zn)相组成，其中Г‑FeZn相的体积占比为10～20％；制造方法为用合金化镀锌热成形钢板切割成坯料，转移至加热炉中加热至880～900℃，保温3～5min，随后转移至热成形模具中进行热成形，热成形温度：≥500℃；冷却速度：≥30℃/s。本发明专利技术热成形后镀层对钢铁基体具有牺牲阳极保护作用，同时腐蚀速率降低。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐蚀热成形钢零部件及其制造方法
本专利技术属于冶金
，更具体地说，涉及一种高耐蚀性热成形钢零部件及其制造方法。
技术介绍
近年以来，世界各国法律法规对于汽车碳排放的要求愈发严格，汽车轻量化是减少能源消耗和碳排放有效途径之一。在这一过程中，热成形等高强度零部件被大量应用于汽车车身制造，在降低车身重量的同时，确保了车身碰撞性能。与冷成形技术相比，热成形技术可以避免回弹效应，充分保证零件精度，同时零件的强度高。但钢板在热成形加热过程中，即使有N2气氛保护的情况下，钢板表面仍会生成一层氧化层，热成形部件需要经过喷丸或酸洗处理以确保后续的涂装质量。另外一方面，腐蚀性能是汽车零部件重要的使用性能之一，近年来愈发受到消费者重视，作为安全件的热成形钢制零部件的腐蚀将降低车辆的安全性能。针对以上问题表面带涂镀层的热成形钢板被相继开发出来。在涂层热成形钢中，合金化镀锌热成形钢由于合金化过程中Fe向Zn层中的扩散可提升镀层的熔点，减小了液致裂纹(LME)风险，可被应用于直接热成形，并且成形后零件的防腐性能优异。众所周知地，对于镀层产品，理想的状态是镀层电位足够低，使其能够为钢铁基材提供牺牲阳极保护作用，同时镀层可以形成能够阻碍腐蚀进一步发生的腐蚀产物。然而对于镀锌热成形钢，情况会更加复杂。已知的是延长加热时间和增加加热温度会造成镀层中锌含量的减少、镀层的自腐蚀电位上升，引起牺牲阳极保护能力的下降。但是长期的腐蚀失重不仅受到镀层自腐蚀电位的影响，还会受到加热过程中的镀层增厚的影响、镀层腐蚀后形成腐蚀产物的影响。然而这些因素的有益效果是具有冲突的，例如加热温度升高或时间延长会导致自腐蚀电位上升，虽然会使镀层的腐蚀速率变慢，但是牺牲阳极保护作用却减弱，同时又会造成镀层热成形后厚度增加，但腐蚀产物对腐蚀的抑制作用减弱。因此，实现镀锌热成形钢既具有牺牲阳极保护作用，同时钢板长期腐蚀速率低(金属减薄率)是困难的。例如，中国专利申请号为201710294431.7，申请公开日为2017年9月1日的专利申请文件公开了热压成型用铌钛复合强化合金化镀层钢板及其制造方法。该专利的钢板包括以下化学成分及其重量百分数：C：0.14～0.4％，Si：0.1～0.4％，Mn：0.8～2.0％，Cr：0.1～0.8％,B：0.002～0.01％,Ti：0.01～0.1％,Nb：0.01～0.05％，Al≤0.08％，N≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质；镀层包括以下化学成分及其重量百分数：Al：0.1～0.2％，Fe：5～14％，其余为Zn和不可避免的杂质。该专利技术制造的热压成型用铌钛复合强化镀层钢板，在满足热压成型后抗拉强度为1300～1500MPa，断后伸长率大于5％的前提下，经高温加热冲压成型后镀层连续完整，无扩展至基体的裂纹；镀层合金相中形成两相组织Γ-Fe4Zn9(30Zn-70Fe)和α-Fe(Zn)(80Zn-20Fe)，合金相中Zn含量整体高于30％。但是，该专利的技术方案并不能降低热成形零部件长期腐蚀速率。但是其并未认识到Γ-FeZn与α-Fe(Zn)的比例存在合适的区间可以起到降低热成形零部件长期腐蚀速率的作用，也未能提出同时保证镀层具有牺牲阳极、零件长期腐蚀速率降低的技术方案。再如，申请人于2018年10月12日公开了申请号为201810472765.3、名称为一种热成形钢板用镀液、热成形钢板及热成形部件的中国专利，该专利所述镀液包括以下化学成分及重量百分比：Al：0.10～0.25％；Mg：0.01～0.20％；REM：0.01～0.25％；余量为锌和不可避免的杂质。本专利技术提供的镀液所形成热成形钢板的Zn基镀层在热成形加热过程中，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与稀土元素显著提高了热成形部件的耐腐蚀性能。但是，并未阐述如何在保证牺牲阳极作用的同时降低热成形零部件的长期腐蚀速率。又如，东北大学张杰的博士论文在2014年5月1日公开了超高强度热成形钢镀层组织和性能研究，该论文主要研究热成形钢镀层浸镀工艺、镀层在加热过程中的组织变化和加热工艺对镀层组织、性能的影响规律及热成形对镀层热成形钢板性能的影响。虽然其阐述了镀层中Zn含量下降会造成牺牲阳极保护能力下降的问题，但其并未认识到Γ-FeZn与α-Fe(Zn)的比例存在合适的区间可以起到降低热成形零部件长期腐蚀速率的作用。上述方案中均没有做到镀锌热成形钢在具有牺牲阳极保护作用的同时，还能降低钢板长期腐蚀速率(金属减薄率)。
技术实现思路
1.要解决的问题为了增强镀层对钢板的保护力度，同时降低钢板长期腐蚀速率，本专利技术提供一种高耐蚀热成形钢零部件及其制造方法，通过控制热成形工艺，实现合金化镀锌热成形钢具有牺牲阳极保护作用，同时实现零件长期的腐蚀速率(金属减薄率)降低。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种高耐蚀热成形钢零部件，包括基体和镀层，所述基体为钢基体，所述镀层由富锌的Г-FeZn相、以及富Fe的α-Fe(Zn)相组成，其中Г-FeZn相的体积占比为10～20％。应当注意，此处镀层结构不包含氧化层，氧化层松散易剥落，零件实际应用于车身也需要去除。一种上述高耐蚀热成形钢零部件的制造方法，包括以下步骤：(1)制备合金化镀锌热成形钢板：基板→清洗→热浸镀工艺→合金化处理→冷却→涂油；其中，清洗液为碱性脱脂剂，涂油型号为帕卡兴产RD550HN型防锈油。(2)制备热成形钢零部件：将步骤(1)得到的合金化镀锌热成形钢板切割成坯料，转移至加热炉中加热至奥氏体化温度，即加热至880～900℃，保温3～5min，随后转移至热成形模具中进行热成形，通水冷却，其中，热成形温度：≥500℃；冷却速度：≥30℃/s。进一步地，所述步骤(1)中得到的合金化镀锌热成形钢板上的镀层成分为：Fe含量为8～15Wt％，Al含量为0.1～0.3Wt％，其余为Zn及不可避免的杂质，其中，镀层厚度为单面7～15μm。进一步地，所述基板具有以重量％计如下组成：C：0.10-0.25、Si：0.10-0.50、Mn：0.50-1.80、P：≤0.03、S：≤0.03、Al：≤0.10、Cr：0.10-0.50、Mo：≤0.03、B：0.0004-0.01、N：≤0.01、Ti+Nb+V：0.01-0.10，余量为Fe和不可避免的杂质。进一步地，所述热浸镀工艺中，基板入镀液温度为440～490℃，热浸镀镀液温度为440～480℃，热浸镀时间4～10s。在完成热浸镀工艺后，气刀吹扫控制镀层厚度。进一步地，所述合金化处理中，热浸镀后的带钢进入合金化炉在温度480～520℃之间进行合金化处理，合金化处理时间3～10s，合金化处理的主要作用是防止热成形中的液致裂纹现象。进一步地，所述合金化镀锌热成形钢板的厚度为t，其中1.2mm≤t＜1.8mm。...

【技术保护点】
1.一种高耐蚀热成形钢零部件，其特征在于：包括基体和镀层，所述镀层由富锌的Г-FeZn相、以及富Fe的α-Fe(Zn)相组成，其中Г-FeZn相的体积占比为10～20％。/n

【技术特征摘要】
1.一种高耐蚀热成形钢零部件，其特征在于：包括基体和镀层，所述镀层由富锌的Г-FeZn相、以及富Fe的α-Fe(Zn)相组成，其中Г-FeZn相的体积占比为10～20％。


2.一种权利要求1所述高耐蚀热成形钢零部件的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备合金化镀锌热成形钢板：基板→清洗→热浸镀工艺→合金化处理→冷却→涂油；
(2)制备热成形钢零部件：将步骤(1)得到的合金化镀锌热成形钢板切割成坯料，转移至加热炉中加热至880～900℃，保温3～5min，随后转移至热成形模具中进行热成形，热成形温度：≥500℃；冷却速度：≥30℃/s。


3.根据权利要求2所述的一种高耐蚀热成形钢零部件的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中得到的合金化镀锌热成形钢板上的镀层成分为：Fe含量为8～15Wt％，Al含量为0.1～0.3Wt％，其余为Zn及不可避免的杂质，其中，镀层厚度为单面7～15μm。


4.根据权利要求3所述的一种高耐蚀热成形钢零部件的制造方法，其特征在于：所述基板具有以重量％计如下组成：C：0.10-0.25、Si：0.10-0.50、Mn：0.50-1.80、P：≤0.03、S：≤0.03、Al：≤0.10、Cr：0.10-0.50、Mo：≤0.03、B：0.0004-0.01、N：≤0.01、Ti+Nb+V：0.01-0.10，余量为Fe和不可避免的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子涛，计遥遥，晋家春，周世龙，崔磊，张军，王伟峰，刘东亚，成昌晶，
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