CN108642425B - 热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板及其生产方法 - Google Patents

热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了热冲压用Al‑Si‑Ti合金镀层钢板及其生产方法，所述镀层钢板镀液含有以下重量百分比的元素：Si3‑6％、Ti0.1‑1％、Fe≤2％，其余为Al和不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明通过采用Al+Si+Ti的镀液成分设计，通过Ti与Si的协同作用降低镀层中合金层厚度，使合金层的厚度≤5μm，使其具有良好的成型性能；Ti的协同作用，使镀液中Si的含量下降，有效降低Si对Al镀层熔点降低的影响，而且Ti能使镀层的熔点进一步升高，使该镀层具有良好的抗流挂性能；此外，Ti还起着细化镀层晶粒的作用，使镀层具有良好的抗高温氧化性能，热冲压成形后表面不容易开裂，不粘模具等特点。

Description

热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁材料表面氧化防护技术，具体涉及热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板及其生产方法。
背景技术
近年来，高强减薄、节能减排一直是汽车行业的主要发展趋势，其中，热冲压是实现产品高强化的一种常用方式，它是通过热处理和高温成形相结合的方式来实现产品高强度。常用的热冲压产品主要有：前、后门左右防撞杆(梁)、前、后保险杠、A柱加强板、B柱加强板、C柱加强板、板中通道、车顶加强梁等安全结构件，这些热冲压产品具有强度高、形状复杂、成形性好、高尺寸精度、回弹小等特点。根据零件的服役情况，热冲压用钢表面状态分为裸板和带镀层的钢板，由于带镀层的热冲压钢板相对于裸板可以省掉热冲压后的喷丸处理，正越来越受到重视。
最常用的有铝或者铝合金镀层热冲压钢及锌基镀层热冲压钢，由于锌基镀层会产生到基体的裂纹，因此目前常用的还是铝或者铝合金镀层热冲压钢。
热浸镀铝产品一般分为Al-Si镀层和纯Al镀层，前者称为Π型镀层，后者称为Ι镀层。热浸镀铝工艺过程中，镀层与基板之间往往存在一个过渡层，过渡层为Fe和Al之间的金属间化合物，属脆性相。Ι镀层中脆性相较厚，成形过程中大变形区的镀层易从界面处断裂，导致镀层剥落，基板剥落。为减低脆性相的厚度、提高产品的成形性能，一般在镀液中加入一定量的Si，即Π型镀层。Si含量减低金属间化合物厚度的主要机理为Si占据中间金属化合物结构中铝原子快速扩散的空位，从而阻碍铝的扩散。
在镀铝产品热成形加热过程中会导致镀铝层熔融而发生流挂、与模具发生粘黏，为防止流挂、粘黏，目前公开的方法为在熔点以下的温度缓慢升温，在此期间使合金化得以进行，从而使镀层的熔点升高。Π型镀层中由于Si的存在一方面会降低镀层的熔点，另一方面由于其会阻碍加热过程中铝的扩散，因此为防止其产生流挂、粘黏，所需的加热速率更慢，对提高生产不利。
发明内容
本发明提供了热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板，采用上述Al-Si-Ti合金镀液，在钢板表面形成抗高温氧化镀层材料，过渡层厚度≤5μm，可满足100℃/s的加热速度下镀层与炉底辊不粘黏，镀层均匀性良好，能较好的保护钢基底。
本发明还提供了热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板的生产方法。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供的热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板的生产方法，为：
A、钢板清洗；
B、连续退火：
C、热浸镀；
D、气刀采用氮气喷吹，镀后采用氮气风冷，然后水冷至室温。
步骤A所述清洗具体流程为：碱洗→碱刷洗→碱洗→水刷洗→电解清洗→漂洗→烘干；
步骤A清洗后，保证钢板单面残油≤20mg/m2、残铁≤10mg/m2。
步骤A中所述钢板的化学成分重量百分比为：C：0.22％-0.25％、Si：0.1％-0.3％、Mn：0.8％-1.5％、P：≤0.030％、S：≤0.030％、Al：0.030％-0.070％、Cr：0.1％-0.5％、N≤0.009％、0.03％≤Ti≤0.1％、0.0010％≤B≤0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述钢板的生产工艺为：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调→精炼→连铸→热轧→酸洗冷轧。
步骤A中所述钢板优选为热冲压成形钢板；优选为1-3mm的冷轧带钢；优选为22MnB5。
步骤B所述连续退火是指：带钢加热至750-850℃，进行退火，退火保温时间50-120s。
步骤C热浸镀所用的镀液为上述Al-Si-Ti合金镀液，含有以下重量百分比的元素：Si3-6％、Ti 0.1-1％、Fe≤2％，其余为Al和不可避免的杂质。
步骤C所述热浸镀具体为：钢板入镀液温度600-700℃，热浸镀镀液温度600-700℃。
步骤D控制镀层厚度控制在13-30μm；
步骤D中控制冷却速度≤15℃/s。
本发明提供的热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板，采用上述方法生产得到。
与现有技术相比，本发明通过采用Al+Si+Ti的镀液成分设计，通过Ti与Si的协同作用降低镀层中合金层厚度，使合金层的厚度≤5μm，从而使其具有良好的成型性能；同时Ti的协同作用，使镀液中Si的含量下降，能够有效的降低Si对Al镀层熔点降低的影响，再者Ti的添加能使镀层的熔点进一步升高，使该镀层具有良好的抗流挂性能；此外，Ti还起着细化镀层晶粒的作用，使镀层具有良好的抗高温氧化性能，热冲压成形后表面不容易开裂，不粘模具等特点。采用本发明技术方案所制得的涂覆的钢板，所得的过渡层厚度≤5μm，可满足100℃/s的加热速度下镀层与炉底辊不粘黏，镀层均匀性良好，能较好的保护钢基底。
具体实施方式
实施例1
热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板的生产方法，为：采用铁水预处理→转炉冶炼→合金微调→精炼→连铸→热轧→酸洗冷轧步骤制备所需的热浸镀用钢板，所制备的钢板成分如下表2所示。
具体生产方法在连续热镀锌线上进行，包括以下步骤：
A、钢板清洗：碱洗→碱刷洗→碱洗→水刷洗→电解清洗→漂洗→烘干；清洗后，保证钢板单面残油≤20mg/m2、残铁≤10mg/m2。
B、连续退火：带钢以2-4℃/s的加热速度加热至750-850℃，进行退火，退火保温时间50-120s。
C、热浸镀：钢板入镀液温度600-700℃，热浸镀镀液温度600-700℃，合金镀液成分如下表1所示。
D、气刀采用氮气喷吹，氮气温度20-100℃，镀层厚度控制在13-30μm，镀后采用氮气风冷，冷却速度≤15℃/s，钢板冷却至200℃，然后水冷至室温。
具体工艺参数如下表3所示。
实施例2-5的合金镀液成分如下表1所示，钢板成分如下表2所示，热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板的生产方法如下表3所示。
表1镀液化学成分(wt％)
实施例 Al Si Ti Fe
实施例1 95.3 3.2 0.7 0.8
实施例2 94.8 4.1 0.5 0.6
实施例3 94 5.0 0.6 0.4
实施例4 93.7 5.2 0.4 0.7
实施例5 92.8 5.8 0.8 0.6
表2基板化学成分(wt％)
Figure BDA0001630590480000031
表3热浸镀工艺
Figure BDA0001630590480000041
表4镀层热处理工艺及加热后镀层状况
Figure BDA0001630590480000042
将实施例1-5生产的对涂覆有镀层的钢板以小于100℃/s的速度在加热炉中进行加热并保温，加热温度800-950℃，保温2-10min，热处理实施工艺、加热后的镀层粘附情况如上表4。镀层与炉底辊不粘黏，镀层均匀性良好，能较好的保护钢基底，镀层具有良好的抗高温氧化性能。

Claims (6)

1.热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法为：
A、钢板清洗；
B、连续退火：
C、热浸镀；
D、气刀采用氮气喷吹，镀后采用氮气风冷，然后水冷至室温；
步骤B所述连续退火是指：带钢加热至750-850℃，进行退火，退火保温时间50-120s；
步骤C所述热浸镀具体为：钢板入镀液温度600-700℃，热浸镀镀液温度600-700℃；
步骤C热浸镀所用的镀液为上述Al-Si-Ti合金镀液，含有以下重量百分比的元素：Si3-6%、Ti 0.1-1%、Fe≤2%，其余为Al和不可避免的杂质；
步骤D控制镀层厚度控制在13-30μm。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤A清洗后，保证钢板单面残油≤20mg/m2、残铁≤10 mg/m2。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤A中所述钢板为热冲压成形钢板。
4.根据权利要求1或3所述的生产方法，其特征在于，步骤A中所述钢板的化学成分重量百分比为：C：0.22%-0.25%、Si：0.1%-0.3%、Mn：0.8%-1.5%、P：≤0.030%、S：≤0.030%、Al：0.030%-0.070%、Cr：0.1%-0.5%、N≤0.009%、0.03%≤Ti≤0.1%、0.0010%≤B≤0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤D中控制冷却速度≤15℃/s，钢板冷却至200℃。
6.一种权利要求1-5任一项所述的生产方法生产的热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板。
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