CN105908079A - 一种高强度钢的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度钢的处理方法，高强度钢按重量百分比包含：Si：0.5％～2.5％；Mn：0.5％～5.0％；另外，还包含0.01％～0.1％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种；而在高强度钢进行热浸镀锌之前，会在露点温度低于‑40℃的非氧化性气氛中对所述高强度钢进行加热，加热温度范围为：500℃～900℃，加热平均升温速度小于等于20℃/秒。该高强度钢与热浸镀锌浴之间具有良好浸润性，在热浸镀锌过程中不会发生漏镀缺陷以及镀层强度降低的问题。

Description

一种高强度钢的处理方法

技术领域

本申请涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种高强度钢的处理方法。

背景技术

近年来，在汽车、家电、建筑领域，开始广泛使用对钢板进行表面防锈处理的钢板，尤其是热浸镀锌钢板。

热浸镀锌钢板通常采用以下方法制造。首先，对钢板表面实施脱脂和/或酸洗来进行清洗，或省略前处理工序在预处理炉内将钢板表面油燃烧除去后，通过在非氧化性气氛中进行热处理。其后，将钢板在非氧化性气氛中冷却到适合热浸镀的温度，在避免和大气接触的条件下浸入热浸镀锌浴中，热浸镀锌浴中可能添加有其他合金元素，如Al、Mg、Ti、Si、Sn等。由此钢板表面在熔融的热浸镀锌浴中被镀覆，得到热浸镀锌钢板。

近年来，随着对汽车碳排放要求的提高，使用高强度钢促进车身轻量化的工作不断推进，具有防锈性的高强度热浸镀锌钢板的使用逐渐增加。钢板的高强度化通过添加Si、Mn等元素来实现。Si和Mn在高强度钢板中可以起到固溶强化的效果。此外，适量的Si和Mn元素的添加，还能够使钢板在热处理过程中发生相变，形成马氏体、奥氏体、贝氏体等多种相，实现相变强化。

然而，如上所述的热浸镀锌钢板在镀覆前进行热处理，钢中的Si、Mn与氧的亲和力较高，所以即便在还原气氛中也被选择性地氧化而在钢板表面形成氧化物。这些氧化物降低钢板表面的润湿性，因此镀覆时，成为形成漏镀缺陷的原因。另外，即便不会达到漏镀的程度，也存在使镀层强度降低这样的问题。

针对这样的问题，现有方案采取了一系列措施。

例如，控制热处理过程中氢气分压和水蒸气分压来改善高强度钢表面与热浸镀锌的浸润性的技术。但是该技术的氢气分压和水蒸气分压的控制范围与高强度钢成分和热处理过程有密切关系，难以推广到其他高强度钢的生产中。换言之，如果在连续生产过程中，安排有不同的高强度钢连续生产，由于氢气分压和水蒸气分压均难以快速变化，则难以应用该技术。

再例如，通过控制热处理预热过程中的氧浓度等的气氛来确保良好的镀层质量的技术。但是该技术也与高强度钢的成分和热处理过程有密切关系，难以在连续生产过程中快速应用。

再例如，通过在钢板表面预镀Ni的热浸镀技术。该技术在钢板热处理前进行表面预镀Ni，然后在热处理通过化学或物理方法去除表面预镀Ni。该方法虽然解决了Si和Mn在钢板表面形成氧化物的问题，但是明显增加了生产工序和材料需求，需要在热处理前后安装预镀Ni的装置和去除预镀Ni的装置，并且要消耗Ni，显著增加了制造成本，提高了工序复杂程度，使得次品发生概率上升。

发明内容

本发明了提供了一种高强度钢的处理方法，该高强度钢与热浸镀锌浴之间具有良好浸润性，在热浸镀锌过程中不会发生漏镀缺陷以及镀层强度降低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于热浸镀锌的高强度钢，高强度钢按重量百分比包含：

Si：0.5％～2.5％；Mn：0.5％～5.0％；另外，还包含0.01％～0.1％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe；

所述高强度钢的制作方法包括：

在露点温度低于-40℃的非氧化性气氛中对所述高强度钢进行加热，加热温度范围为：500℃～900℃，加热平均升温速度小于等于20℃/秒；

对所述高强度钢进行热浸镀锌。

优选的，Si：0.5％～2.0％，Mn：0.5％～4.0％，另外，还包含0.03％～0.08％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

优选的，Si：0.5％～1.8％，Mn：0.8％～3.5％，另外，还包含0.04％～0.08％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

优选的，Si：0.5％～1.2％，Mn：1.2％～3.5％，另外，还包含0.05％～0.07％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

优选的，所述对所述高强度钢进行热浸镀锌之前，所述方法还包括：

对所述高强度钢进行冷却处理。

本发明公开了一种高强度钢，所述高强度钢按重量百分比包含：Si：0.5％～2.5％；Mn：0.5％～5.0％；另外，还包含0.01％～0.1％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种；余量为Fe。

优选的，所述高强度钢按重量百分比包含：

Si：0.5％～2.0％，Mn：0.5％～4.0％，另外，还包含0.03％～0.08％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

优选的，所述高强度钢按重量百分比包含：

Si：0.5％～1.8％，Mn：0.8％～3.5％，另外，还包含0.04％～0.08％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

优选的，所述高强度钢按重量百分比包含：

Si：0.5％～1.2％，Mn：1.2％～3.5％，另外，还包含0.05％～0.07％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明公开了一种高强度钢的处理方法，高强度钢按重量百分比包含：Si：0.5％～2.5％；Mn：0.5％～5.0％；另外，还包含0.01％～0.1％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种；而在高强度钢进行热浸镀锌之前，会对露点温度低于-40℃的非氧化性气氛中对所述高强度钢进行加热，加热温度范围为：500℃～900℃，加热平均升温速度小于等于20℃/秒。为了使添加的Sn、Bi、Sb、Ge一种或几种能够充分偏聚到晶界位置和表面，钢板热处理的温度不能太低，加热速度不能太快。根据研究结果得知，在以不超过20℃/秒加热到500℃以上，可以得到充分偏聚的Sn、Bi、Sb、Ge一种或几种元素分布。但是加热的温度不能太高，露点温度也不能太高，否则铁会与气氛中残余的氧在高温下发生化学反应，形成致密的铁的氧化物薄膜，阻碍Sn、Bi、Sb、Ge一种或几种元素的偏聚，并且降低浸润性。根据研究结果得知，在露点温度不高于-40℃的气氛中加热不超过900℃，可以避免形成致密的四氧化三铁氧化物薄膜，进而该高强度钢在热浸镀锌后不会发生漏镀缺陷以及镀层强度降低的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中连续网状氧化物形貌示意图；

图2为本发明实施例中孤立岛状氧化物形貌示意图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

首先，将详细描述本发明中的高强度钢。需要说明的是，在本发明中，高强度是指拉伸强度为440MPa以上。另外，本发明的高强度合金化热浸镀锌钢板包含冷轧钢板、热轧钢板中的任一种。

高强度钢按重量百分比包含：Si：0.5％～2.5％；Mn：0.5％～5.0％；另外，还包含0.01％～0.1％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

Si是在改善高强度钢板的机械特性方面最重要的元素，因此钢中需要含有重量比0.1％以上的Si。但是，如果Si超过2.5％则难以抑制氧化膜的生成，使镀层的结合强度下降。因此，Si设为0.1～2.5％。优选的，Si含量范围为0.5％～2.0％，特别优选的，Si含量范围为0.5％～1.8％，最优选的，Si含量范围为0.5％～1.2％。

Mn为固溶强化元素，对于实现钢板的高强度化是有效的，因此需要含有重量比在0.1％以上。另一方面，如果Mn超过5.0％则焊接性、镀层结合强度下降，并且难以确保强度延性平衡。因此，Mn设为0.1～5.0％。优选的，Mn含量范围为0.5％～4.0％，特别优选的，Mn含量范围为0.8％～3.5％，最优选的，Mn含量范围为1.2％～3.5％。

Sn、Bi、Sb、Ge均是铁中的表面偏聚元素，在热处理过程中容易在铁素体和奥氏体晶界位置以及钢基体表面发生偏聚。此外，Sn、Bi、Sb、Ge与氧的结合力均比铁差，在热处理过程中不容易与氧形成稳定氧化物。因此，添加重量比为0.01％的Sn、Bi、Sb、Ge可以阻碍Si和Mn向晶界以及钢基体表面的偏聚，使得Si的氧化物形貌从连续网状(图1所示)转变为孤立岛状(图2所示)，从而可以提高钢基体表面与热浸镀锌浴之间的浸润性。但是，这些元素会比较明显地降低高强度钢的延展性，恶化高强度钢的冲击性能，破坏高强度钢的均匀性，这些元素的添加上限不应超过0.1％。因此，Sn、Bi、Sb、Ge中的一种或多种的添加范围为0.01～0.1％。优选的，Sn、Bi、Sb、Ge中的一种或多种的添加范围为0.03％～0.08％，特别优选的，Sn、Bi、Sb、Ge中的一种或多种的添加范围为0.04％～0.08％，最优选的，Sn、Bi、Sb、Ge中的一种或多种的添加范围为0.05％～0.07％。

接下来，对本发明的高强度钢的制造方法进行说明。

在对钢板进行热浸镀锌前，进行如下热处理，即，在露点温度低于-40℃的非氧化性气氛中对钢板进行加热，加热最低温度为500℃，最高温度为900℃，加热平均升温速度小于等于20℃/秒。做此处理之后，将钢板在非氧化性气氛中冷却到适合热浸镀的温度，在避免和大气接触的条件下浸入热浸镀锌浴中，热浸镀锌浴中可能添加有其他合金元素，如Al、Mg、Ti、Si、Sn等。由此钢板表面在熔融的热浸镀锌浴中被镀覆，得到热浸镀锌钢板。

为了使添加的Sn、Bi、Sb、Ge一种或几种能够充分偏聚到晶界位置和表面，钢板热处理的温度不能太低，加热速度不能太快。根据研究结果得知，在以不超过20℃/秒加热到500℃以上，可以得到充分偏聚的Sn、Bi、Sb、Ge一种或几种元素分布。但是加热的温度不能太高，露点温度也不能太高，否则铁会与气氛中残余的氧在高温下发生化学反应，形成致密的铁的氧化物薄膜，阻碍Sn、Bi、Sb、Ge一种或几种元素的偏聚，并且降低浸润性。根据研究结果得知，在露点温度不高于-40℃的气氛中加热不超过900℃，可以避免形成致密的四氧化三铁氧化物薄膜。

优选的，所述高强度钢按重量百分比包含：Si：0.5％～2.0％，Mn：0.5％～4.0％，另外，还包含0.03％～0.08％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

特别优选的，所述高强度钢按重量百分比包含：Si：0.5％～1.8％，Mn：0.8％～3.5％，另外，还包含0.04％～0.08％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

最优选的，所述高强度钢按重量百分比包含：Si：0.5％～1.2％，Mn：1.2％～3.5％，另外，还包含0.05％～0.07％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

以下提供对本发明实施例的解释

【实施例和对比例】

使用厚度为0.80mm宽度为1200mm的钢板作为钢基体1，对钢板实施热处理和热浸镀锌处理，热浸镀锌的锌液化学质量百分数为：Al：0.2％，余量为Zn。采用评估实验评估了钢板表面热浸镀锌镀层的质量。表1列出了钢板的化学成分，表2列出了实验结果。

表1(重量百分比％)

表2

关于镀层漏镀性，采用目视方法，将存在明显漏镀缺陷的情况记为×，将存在少量漏镀缺陷的情况记为□，将不存在漏镀缺陷的情况记为○。

关于镀层强度，将镀层钢板折弯180°，然后目视折弯外缘表面是否有镀层脱落，将存在明显镀层脱落的情况记为×，将存在少量镀层脱落的情况记为□，将不存在镀层脱落的情况记为○。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明公开了一种高强度钢的处理方法，高强度钢按重量百分比包含：Si：0.5％～2.5％；Mn：0.5％～5.0％；另外，还包含0.01％～0.1％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种；而在高强度钢进行热浸镀锌之前，会对露点温度低于-40℃的非氧化性气氛中对所述高强度钢进行加热，加热温度范围为：500℃～900℃，加热平均升温速度小于等于20℃/秒。为了使添加的Sn、Bi、Sb、Ge一种或几种能够充分偏聚到晶界位置和表面，钢板热处理的温度不能太低，加热速度不能太快。根据研究结果得知，在以不超过20℃/秒加热到500℃以上，可以得到充分偏聚的Sn、Bi、Sb、Ge一种或几种元素分布。但是加热的温度不能太高，露点温度也不能太高，否则铁会与气氛中残余的氧在高温下发生化学反应，形成致密的铁的氧化物薄膜，阻碍Sn、Bi、Sb、Ge一种或几种元素的偏聚，并且降低浸润性。根据研究结果得知，在露点温度不高于-40℃的气氛中加热不超过900℃，可以避免形成致密的四氧化三铁氧化物薄膜，进而该高强度钢在热浸镀锌后不会发生漏镀缺陷以及镀层强度降低的问题。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种高强度钢的处理方法，其特征在于，

在露点温度低于-40℃的非氧化性气氛中对所述高强度钢进行加热，加热温度范围为：500℃～900℃，加热平均升温速度小于等于20℃/秒；所述高强度钢按重量百分比包含：Si：0.5％～2.5％；Mn：0.5％～5.0％；另外，还包含0.01％～0.1％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种；余量为Fe；

对所述高强度钢进行热浸镀锌。

2.如权利要求1所述的一种高强度钢的处理方法，其特征在于，所述高强度钢按重量百分比包含：

Si：0.5％～2.0％，Mn：0.5％～4.0％，另外，还包含0.03％～0.08％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

3.如权利要求1所述的一种高强度钢的处理方法，其特征在于，所述高强度钢按重量百分比包含：

Si：0.5％～1.8％，Mn：0.8％～3.5％，另外，还包含0.04％～0.08％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

4.如权利要求1所述的一种高强度钢的处理方法，其特征在于，所述高强度钢按重量百分比包含：

Si：0.5％～1.2％，Mn：1.2％～3.5％，另外，还包含0.05％～0.07％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

5.如权利要求1所述的一种高强度钢的处理方法，其特征在于，所述对所述高强度钢进行热浸镀锌之前，所述方法还包括：

对所述高强度钢进行冷却处理。

6.一种高强度钢，其特征在于，所述高强度钢按重量百分比包含：Si：0.5％～2.5％；Mn：0.5％～5.0％；另外，还包含0.01％～0.1％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种；余量为Fe。

7.如权利要求6所述的高强度钢，其特征在于，所述高强度钢按重量百分比包含：

Si：0.5％～2.0％，Mn：0.5％～4.0％，另外，还包含0.03％～0.08％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

8.如权利要求6所述的高强度钢，其特征在于，所述高强度钢按重量百分比包含：

Si：0.5％～1.8％，Mn：0.8％～3.5％，另外，还包含0.04％～0.08％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。

9.如权利要求6所述的高强度钢，其特征在于，所述高强度钢按重量百分比包含：

Si：0.5％～1.2％，Mn：1.2％～3.5％，另外，还包含0.05％～0.07％的Sn、Bi、Sb、Ge中一种或多种，余量为Fe。