镀锌或锌镀层退火的硅钢制造技术

本发明专利技术涉及一种热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材，所述钢片材的组成按重量计包含：0.01≤C≤0.22％，0.50≤Mn≤2.0％，0.2≤Si≤3.0％，0.005≤Al≤2.0％，Mo＜1.0％，Cr≤1.0％，P＜0.02％，Ti≤0.20％，V≤0.40％，Ni≤1.0％，Nb≤0.20％，组成的余量是铁和来自熔炼的不可避免的杂质，并且所述钢片材包含选自下组中至少一种氮化物的内部氮化物层：Si氮化物，Mn氮化物，Al氮化物，包含Si和Mn、或Si和Al、或Al和Mn的复合氮化物，或者包含Si、Mn和Al的复合氮化物，所述钢片材不包含另外的铁氮化物外部层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造含有高硅含量的热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材的方法。
技术介绍
在送交给汽车制造商之前，通常通过热浸镀锌使钢片材涂覆有锌基涂层，以便提高抗腐蚀性。在离开锌浴之后，通常使镀锌的钢片材经受退火，该退火促进锌涂层与钢中的铁的合金化(所谓的锌镀层退火)。这种由锌-铁合金制成的涂层提供了比锌涂层更好的可焊性。为了满足使动力驱动的陆地车辆的结构减轻的需要，已知使用高拉伸强度钢片材，例如TRIP钢(术语TRIP代表转变诱发塑性)，该TRIP钢兼具有很高的机械强度以及很高变形水平的可能性。TRIP钢具有包含铁素体、残余奥氏体和任选的马氏体和/或贝氏体的显微组织，这允许它们获得600-1000MPa的拉伸强度。这类钢广泛用于生产能量吸收零件，例如结构和安全零件例如纵向部件和增强件。大多数高强度钢片材是通过向钢中添加大量硅获得的。硅使铁素体稳定并改善钢的屈服强度Re，并且对于TRIP钢片材，其还抑制残余奥氏体分解形成碳化物。然而，当钢片材含有多于0.2重量％硅时，它们难以镀锌，因为在退火期间，在钢片材的表面上形成了硅氧化物。这些硅氧化物显示出对熔融锌的不良润湿性，从而使钢片材的镀覆性能劣化。为了解决这种问题，已知使用具有低硅含量(低于0.2重量％)的高强度钢。然而，这具有如下的主要缺陷：只有当碳含量提高时才能获得高水平的拉伸强度，即约800MPa。但是，这具有降低焊接点的机械抗性(mechanical resistance)的效应。另一方面，在锌镀层退火处理期间，不论TRIP钢的组成如何，合金化速度强烈降低，因为外部选择性氧化充当了对铁的扩散屏障，从而必须提高锌镀层退火的温度。对于TRIP钢片材，由于残余奥氏体在高温下的分解，所以锌镀层退火温度的提高对TRIP效应的保持是有害的。为了保持TRIP效应，必须将大量的钼(多于0.15重量％)添加到钢中，使得可以延迟碳化物的析出。然而，这对钢片材的成本产生影响。实际上，当TRIP钢片材变形时，随着残余奥氏体在变形影响下转变成马氏体，观察到TRIP效应，并且TRIP钢片材的强度提高。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是弥补上述缺陷并且提出一种热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材，该钢片材具有高硅含量(大于0.2重量％)并且显示出高的机械特性。此外，本专利技术的另一个目的是提出一种对具有高硅含量的钢片材进行热浸镀锌或锌镀层退火的方法，该方法确保了钢片材表面的良好润湿性且没有未镀覆部分，因而确保了钢片材上的锌基或锌-铁涂层的良好附着性和美好的表面外观。本专利技术的另一个目的是当TRIP钢片材被锌镀层退火时保持TRIP效应。为了这个目的，本专利技术的第一主题是一种热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材，其中-->所述钢片材的组成按重量计包含：0.01≤C≤0.22％0.50≤Mn≤2.0％0.2≤Si≤3.0％0.005≤Al≤2.0％Mo＜1.0％Cr≤1.0％P＜0.02％Ti≤0.20％V≤0.40％Ni≤1.0％Nb≤0.20％，组成的余量是铁和来自熔炼的不可避免的杂质，且其中所述钢片材包含选自下组中至少一种氮化物的内部氮化物层：Si氮化物、Mn氮化物、Al氮化物、包含Si和Mn的复合氮化物、包含Si和Al的复合氮化物、包含Mn和Al的复合氮化物以及包含Si、Mn和Al的复合氮化物。本专利技术的第二主题是一种制造这种热浸镀锌或锌镀层退火钢片材的方法，该方法包括如下步骤：a)在炉中对具有上述组成的钢片材进行退火以形成退火的钢片材，所述炉包含：-第一加热区，其中在具有小于-30℃露点的非渗氮气氛中将所述钢片材从环境温度预热到加热温度T1，-第二加热区，其中在具有-30℃到-10℃露点的渗氮气氛(nitriding atmosphere)中将所述经预热的钢片材从所述加热温度T1加热到加热温度T2，-第三加热区，其中在具有小于-30℃露点的非渗氮气氛中将所述经预热的钢片材从所述加热温度T2进一步加热到均热温度T3，-均热区，其中在具有小于-30℃露点的非渗氮气氛中将所述经加热的钢片材在所述均热温度T3下均热持续时间t3，和-冷却区，其中在具有小于-30℃露点的非渗氮气氛中将所述钢片材从均热温度T3冷却到温度T4，b)对所述退火的钢片材进行热浸镀锌从而形成锌基涂覆的钢片材，以及c)任选地，使所述锌基涂覆的钢片材经受合金化处理从而形成锌镀层退火的钢片材。为了获得根据本专利技术的热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材，提供包含以下元素的钢片材：-含量为0.01-0.22重量％的碳。该元素对于获得良好的机械性能是必要的，但其不能以过大量存在以便不损害可焊性。为了促进淬硬性并获得足够的屈服强度Re以及为了形成稳定的残余奥氏体，碳含量必须不小于0.01重量％。从在高温下形成的奥氏体组织发生贝氏体转变，并且形成铁素体/贝氏体层片。由于与奥氏体相比，碳在铁素体中的溶解度非常低，因此奥氏体中的碳在层片之间排出。由于硅和锰，因而存在极少的碳化物析出。因-->此，层片间奥氏体逐渐富集碳而无任何碳化物析出。这种富集使奥氏体稳定化，换言之，在冷却到室温时，不发生该奥氏体的马氏体转变。-含量为0.50-2.0重量％的锰。锰促进淬硬性，使得能够获得高的屈服强度Re。锰促进奥氏体的形成，有助于降低马氏体转变开始温度Ms并使奥氏体稳定化。然而，必须避免钢具有过高的锰含量以便抑制偏析，这可在钢片材的热处理期间得到验证。此外，过量添加锰导致形成引起脆性的厚的内部锰氧化物层，且锌基涂层的附着性将不足。-含量为0.2-3.0重量％的硅。硅改善钢的屈服强度Re。该元素使铁素体和残余奥氏体在室温下稳定。在冷却时，硅抑制渗碳体从奥氏体的析出，显著延缓碳化物的生长。这源自于硅在渗碳体中的溶解度很低且硅提高奥氏体中碳的活性。因此，形成的任何渗碳体核将被富硅的奥氏体区域所包围，且被排出到析出物-基质界面。该富硅的奥氏体还较富集碳，并且由于渗碳体和相邻的奥氏体区域之间的降低的碳活性梯度所致的减少的扩散，渗碳体的生长减缓。因此，这种硅添加有助于使足够量的残余奥氏体稳定从而获得TRIP效应。在用以改善钢片材润湿性的退火步骤期间，内部硅氮化物以及包含硅、铝和锰的复合氮化物形成并且分散在片材表面下方。然而，过量添加硅在均热期间导致不希望的外部选择性氧化，该氧化损害润湿性和锌镀层退火的动力学。-含量为0.005-2.0重量％的铝。与硅相似，铝使铁素体稳定且当钢片材冷却时增加铁素体的形成。它在渗碳体中不太可溶且在此方面可用于在保持钢处于贝氏体转变温度时避免渗碳体的析出以及用于使残余奥氏体稳定。需要最小量的铝以便使钢脱氧。-含量小于1.0的钼。钼促进马氏体的形成且提高耐腐蚀性。然而，过量的钼可能促成焊接区域中的冷裂现象且降低钢的韧性。当希望热浸镀锌层退火的钢片材时，常规方法要求添加Mo以便防止碳化物在镀锌之后的再加热期间析出。这里，得益于硅、铝和锰的内部氮化，可以在比不包含内部氮化物的常规镀锌钢片材的温度更低的温度下进行镀锌钢片材的合金化处理。因此，钼含量可以降低且少于0.01重量％，因为它对于延迟贝氏体转变不是必需的，在常规镀锌钢片材的合金化处理期间正是如此。-含量不超过1.0重量％的铬。必须限制铬含量以便在对钢进行镀锌时避免表面外观问题。-含量不超过0.02重量％、且优本文档来自技高网...

【技术保护点】
热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材，其特征在于：　　－该钢片材的组成按重量计包含：　　０．０１≤Ｃ≤０．２２％　　０．５０≤Ｍｎ≤２．０％　　０．２≤Ｓｉ≤３．０％　　０．００５≤Ａｌ≤２．０％　　Ｍｏ＜１．０％　　Ｃｒ≤１．０％　　Ｐ＜０．０２％　　Ｔｉ≤０．２０％　　Ｖ≤０．４０％　　Ｎｉ≤１．０％　　Ｎｂ≤０．２０％，　　组成的余量是铁和来自熔炼的不可避免的杂质，　　－所述钢片材包含选自下组中的至少一种氮化物的内部氮化物层：Ｓｉ氮化物、Ｍｎ氮化物、Ａｌ氮化物、包含Ｓｉ和Ｍｎ的复合氮化物、包含Ｓｉ和Ａｌ的复合氮化物、以及包含Ｓｉ、Ｍｎ和Ａ１的复合氮化物，所述钢片材不包含另外的铁氮化物外部层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2007.06.29 EP 07290814.81.热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材，其特征在于：-该钢片材的组成按重量计包含：0.01≤C≤0.22％0.50≤Mn≤2.0％0.2≤Si≤3.0％0.005≤Al≤2.0％Mo＜1.0％Cr≤1.0％P＜0.02％Ti≤0.20％V≤0.40％Ni≤1.0％Nb≤0.20％，组成的余量是铁和来自熔炼的不可避免的杂质，-所述钢片材包含选自下组中的至少一种氮化物的内部氮化物层：Si氮化物、Mn氮化物、Al氮化物、包含Si和Mn的复合氮化物、包含Si和Al的复合氮化物、以及包含Si、Mn和A1的复合氮化物，所述钢片材不包含另外的铁氮化物外部层。2.根据权利要求1的热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材，其中所述钢片材进一步包含≤0.015重量％的P。3.根据权利要求1或2的热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材，其中所述钢片材进一步包含＜0.01重量％的Mo。4.根据权利要求1-3中任一项的热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材，其中所述钢片材的显微组织是包含铁素体、残余奥氏体以及任选的马氏体和/或贝氏体的TRIP显微组织。5.根据权利要求1-4中任一项的热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材，其中所述内部氮化物形成于距钢片材表面2.0-12.0μm的深度处。6.制造根据权利要求1-5中任一项的热浸镀锌或锌镀层退火的钢片材的方法，该方法包括如下步骤a)在炉中对具有权利要求1-3所述组成的钢片材进行退火以形成退火的钢片材，所述炉包含：-第一加热区，其中在具有小于-30℃露点的非渗氮气氛中将所述钢片材从环境温度预热到加热温度T1，-第二加热区，其中在具有-30℃到-10℃露点的渗氮气氛中将所述经预热的钢片材从所述加热温度T1加热到加热温度T2，-第三加热区，其中在具有小于-30℃露点的非渗氮气氛中将所述经预热的钢片材从所述加热温度T2进一步加热到均热温度T3，-均热区，其中在具有小于-30℃露点的非渗氮气氛中...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·波特兰德，JM·马泰格纳，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔法国公司，新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：FR