一種高強(qiáng)度熱鍍鋅q&p鋼的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高強(qiáng)度汽車用鋼板技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高強(qiáng)度熱鍍鋅Q&P (Quenchedand Partit1ned)鋼的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，為了滿足汽車輕量化和安全性的技術(shù)需求，在汽車用鋼方面，開發(fā)和大量采用高強(qiáng)度及超高強(qiáng)度鋼板已成為各大科研院所、汽車制造企業(yè)和鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)共同努力的方向，相繼開發(fā)出第一代、第二代及第三代汽車鋼，包括不同強(qiáng)度級別的雙相鋼(DP鋼)、TRIP鋼等。作為先進(jìn)的第三代汽車鋼一種，Q&P鋼因在馬氏體基體上能夠獲得一定量的殘余奧氏體而具有高強(qiáng)度和高強(qiáng)塑積等力學(xué)性能優(yōu)勢，在2003年由Speer等人提出。相應(yīng)的工藝路線為:先將合金奧氏體化保溫處理，然后一次淬火到Ms-Mf2間的某一溫度(Quenching Temperature，簡稱QT)，得到先形成馬氏體和未轉(zhuǎn)變奧氏體，再在這個溫度或高于此溫度(Partit1ning Temperature，簡稱PT)進(jìn)行保溫配分處理，使碳從先形成馬氏體向未轉(zhuǎn)變奧氏體中擴(kuò)散并使之穩(wěn)定化，最后二次淬火至室溫，得到由馬氏體和富碳奧氏體組成的具有高強(qiáng)度和較好塑韌性的復(fù)雜組織。工藝中PT = QT時為一步法(one step)Q&P工藝，PT>QT時為兩步法Q&P工藝。關(guān)于Q&P鋼的軋制方法和熱處理工藝研宄開展很多，未涉及到低碳合金鋼將Q&P處理工藝與熱鍍鋅工藝同時完成的相關(guān)闡述。
[0003]在汽車覆蓋件的實(shí)際制造過程中，鋼板需要經(jīng)過沖壓成形、涂裝、焊接等多道復(fù)雜工序，這對汽車鋼的成形性、耐蝕性、涂覆和焊接性能以及表面質(zhì)量都提出的更高的要求。在這種工藝背景下，熱鍍鋅技術(shù)應(yīng)用而生，通過將鋼鐵工件浸入熔融的鋅液，使鐵基體表面與以鋅元素為主要成分并加入其他少量合金元素的鍍層之間形成鐵-鋅合金，而起到利用電化學(xué)原理犧牲陽極來保護(hù)鋼基的作用，同時在一定程度上提高鋼板的表面質(zhì)量和力學(xué)性會K。
[0004]傳統(tǒng)的熱鍍鋅工藝是針對普通的鋼板(包括對Q&P工藝制得的鋼板)，其主要流程是將熱處理、淬火之后的鋼板，經(jīng)過去氧化皮、去油質(zhì)等處理，在不低于450°C的鍍鋅槽中進(jìn)行加熱、浸鍍工序步驟，從而導(dǎo)致鋼板不可避免地進(jìn)行二次加熱，在再升溫時導(dǎo)致的殘奧量降低，以破壞鋼板的強(qiáng)塑積和成形性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)上述提出的傳統(tǒng)熱鍍鋅工藝中存在的二次加熱導(dǎo)致殘奧量降低破壞強(qiáng)塑積和成形性等技術(shù)問題，而提供一種屈服強(qiáng)度不小于210MPa的高強(qiáng)度熱鍍鋅Q&P鋼的制備方法。本發(fā)明主要利用Q&P處理過程中對低碳合金鋼的配分工藝，將熱鍍鋅和配分處理同時進(jìn)行，從而避免了現(xiàn)有熱鍍鋅工藝中再升溫導(dǎo)致的殘奧量降低，以破壞強(qiáng)塑積和成形性的不足；通過這種改善過后工藝處理的熱鍍鋅Q&P鋼的力學(xué)性能優(yōu)異，并且具有較強(qiáng)的鍍層結(jié)合力。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0007]一種高強(qiáng)度熱鍍鋅Q&P鋼的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
[0008]S1、將低碳合金鋼制成待用鋼件，該低碳合金鋼的化學(xué)成分重量百分比為:
[0009]C:0.I ?0.51% ；A1:1.0 ?2.5% ；Si:0 ?2.0% ；Mn:0 ?1.5% ；Cr:0 ?1.1% ;Ni:0 ?3.0% ；V:0 ?0.2% ；Mo:0 ?0.7% ；Nb:0 ?0.05% ；P 彡 0.015% ；S 彡 0.005% ；
0.006% ；0 ( 30ppm ;余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)；
[0010]S2、將待用鋼件在真空高溫爐內(nèi)加熱奧氏體化溫度780 0C?950 V，保溫3_5分鐘；在用氮?dú)饣驓鍤庾鳛楸Ｗo(hù)氣體的冷卻腔內(nèi)經(jīng)一次淬火降溫至Ms點(diǎn)與M f點(diǎn)之間，保溫為0.5?3分鐘；
[0011]S3、經(jīng)一次升溫加熱到450°C?500°C，進(jìn)行配分處理，保溫O?5分鐘，再快速投入與鋼件等溫的恒溫鍍鋅槽中，熱鍍鋅并繼續(xù)配分處理，保溫1s?60s ;
[0012]S4、經(jīng)二次淬火降溫至室溫。
[0013]進(jìn)一步地，所述Si含量為0.5?1.5%，重量百分比計。娃是鋼中基本的元素，同時也是本發(fā)明中最重要的元素之一。Q&P鋼中加入硅的主要目的是抑制滲碳體的析出，促進(jìn)碳在殘余奧氏體中富集，穩(wěn)定奧氏體。但過多的硅，將破壞鍍鋅層的吸附能力；另外，如果硅的含量超過2.0%，鋼中容易形成硅的氧化物，使鋼發(fā)生脆性斷裂。因此，鋼中硅的含量控制不超過2.0%，優(yōu)選范圍在0.5?1.5%之間。
[0014]進(jìn)一步地，所述的Al含量為1.5?2.5%，重量百分比計。銷是鋼中基本的元素，同時也是本發(fā)明中最重要的元素之一。Q&P鋼中加入鋁的主要目的是增強(qiáng)鍍鋅層的吸附能力，另外，鋁在鋼中也能夠起到抑制滲碳體析出的作用。對于增強(qiáng)熱鍍鋅層的吸附能力來說，通常控制在1.0?2.5%即可，優(yōu)選范圍在1.5?2.5%。
[0015]進(jìn)一步地，步驟S2中的一次淬火降溫速率為不低于10°C /S。
[0016]進(jìn)一步地，步驟S3中的一次升溫速率為10°C /s加熱到450°C?500°C。
[0017]進(jìn)一步地，步驟S4中的二次淬火降溫速率為不低于10°C /S。
[0018]較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明科學(xué)地運(yùn)用Q&P處理過程中對低碳合金鋼的配分工藝，將熱鍍鋅和配分處理同時進(jìn)行，與本領(lǐng)域之前已經(jīng)公開的技術(shù)手段的區(qū)別是:
[0019](I)將經(jīng)過冶煉、熱軋、冷軋及退火處理的板材提前進(jìn)行除銹、去油質(zhì)處理，并在真空高溫爐中進(jìn)行加熱，在第一次淬火過程中以氮?dú)饣驓鍤鉃楸Ｗo(hù)氣體的冷卻腔內(nèi)進(jìn)行冷卻，隔絕空氣，這樣既可以保證淬火過程中足夠的冷卻速度，又避免了板材表面氧化皮或雜質(zhì)的產(chǎn)生，該步驟可以達(dá)到與熱鍍鋅工藝中酸洗和水洗的相同目的，都可以獲得表面清潔度較好的板材，有利于提高鍍層與基體的附著性；
[0020](2)添加Al元素。Al的添加，起到淬火-配分過程中抑制碳化物析出的目的，并且能夠促進(jìn)鍍鋅層的吸附能力，通?？刂圃?.0?2.5%即可，優(yōu)選范圍在1.5?2.5% ;
[0021](3)Q&P工藝處理的碳配分過程需要借助獨(dú)立的等溫工序來保證馬氏體中的碳充分?jǐn)U散至奧氏體，形成富碳的奧氏體組織以保證鋼材具有高強(qiáng)度的同時，還具有較高的強(qiáng)塑積，而熱鍍鋅也需要這樣恒定的溫度環(huán)境以實(shí)現(xiàn)掛鍍。本發(fā)明通過改進(jìn)以往的工藝流程，將二者進(jìn)行結(jié)合，將板材一次淬火再升溫后的保溫過程中(保溫O?5分鐘)，再放置在溫度范圍為450°C?500°C的恒溫鍍鋅槽中，保溫1s?60s，同時完成鍍鋅和碳配分兩項處理，最終通過冷卻可以獲得高強(qiáng)度熱鍍鋅Q&P鋼，簡化工藝流程，節(jié)約生產(chǎn)成本，更重要的是，避免了現(xiàn)有熱鍍鋅工藝中將整個Q&P工藝流程結(jié)束后，再重新升溫鍍鋅，導(dǎo)致鋼的殘奧量降低，以破壞強(qiáng)塑積和成形性的不足；
[0022](4)將經(jīng)過該工藝處理的板材制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣件，進(jìn)行拉伸試驗獲得的實(shí)驗數(shù)據(jù)也表明，通過這種改善過后工藝處理的鍍鋅Q&P鋼的力學(xué)性能優(yōu)異，并且具有較強(qiáng)的鍍層結(jié)合力。
[0023]綜上，本發(fā)明提出的熱鍍鋅Q&P鋼的制備方法，實(shí)現(xiàn)了 Q&P工藝與熱鍍鋅處理同時完成的目的，極大程度地簡化了生