新能源汽车用260MPa级合金化热镀锌外板及制备方法

技术领域

本发明涉及汽车外板用镀锌板制造技术领域，具体而言是一种新能源汽车用260MPa级合金化热镀锌外板及其制备方法。

背景技术

汽车轻量化是汽车工业应对资源、能源和环境问题采取的最主要措施，因此，高强度、高表面质量汽车钢在车身上的应用逐渐增加。作为汽车用量最大的外板，高强化、高表面化更是显得尤为重要。BH钢是目前应用普遍的一种的汽车用高强外板，其良好的深冲性能及烤漆阶段显著的强度提升确保其汽车外板的主导地位。但是，BH钢在存放过程中存在较为严重的自然时效，即在自然状态下存放1～3个月后，强度明显上升，塑性显著下降3％～6％，导致冲压开裂。其主要原因在于在存放过程中由于铁素体经受弹性变形导致铁素体中C的饱和固溶度下降，游离C与位错发生弹性交互作用导致强度升高塑性下降。

申请号为201310463769.2专利公开了一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法，其中生产钢板坯，控制钢板坯中C的重量百分比为0.001～0.0025％，Nb的重量含量百分比为0.003～0.012％，并且，其中C相对于Nb的过剩含量范围为5～15ppm；意在通过Nb添加“捕获”钢中游离C，进而起到抑制自然时效的作用。其屈服强度为220～240MPa，抗拉强度为350～380，断后延伸率为35～40％，塑性应变比为1.9～2.3，烘烤硬化值BH2为42～49，并未对塑性衰减进行研究。

申请号为201811219364.3专利公开了一种低碳烘烤硬化钢及其生产方法，其中所述碳烘烤硬化钢的成分质量百分比为C：0.015-0.021wt％，Mn：0.2-0.3wt％，Si：≤0.03wt％，P：0.02-0.03wt％，S：0.005-0.015wt％，Al：0.03-0.06％wt％，N≤0.003％wt％，Cu：0.002-0.015wt％，B：0.0005-0.001wt％，Co：0.001-0.002wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。意在解决时效问题，但是其力学性能较差，抗拉强度仅到达360，断后延伸率为30％。

因此，在保证钢板综合性能的同时，有效解决的自然时效问题对BH钢尤为重要。

发明内容

根据上述技术问题，而提供一种新能源汽车用260MPa级合金化热镀锌外板及其制备方法。本发明采用的技术手段如下：

一种新能源汽车用260MPa级合金化热镀锌外板，所述合金化热镀锌外板的化学成分及质量百分比如下：

C：0.0008％～0.0012％，Si：0.01％～0.015％，Mn：0.3％～0.5％，P：0.02％～0.03％，Cu:0.1％～0.4％、N≤0.003％，S≤0.003％，Al:0.015％～0.02％余量为Fe和不可避免的杂质，且其中纳米Cu析出尺寸为5～10nm之间。且铁素体分为临界区铁素体(IF)10％～14％，外延铁素体(EF)≧85％，余相为未识别相。其屈服强度260～290MPa以上，抗拉强度390MPa以上，断后延伸率40％以上，塑性应变比为2.2以上，烘烤硬化值BH

本发明合金设计的理由如下：

C：C的严格管控在本发明中至关重要。其对BH钢的烘烤硬化值和抗时效性能具有至关重要的作用。自然时效的主要原因即在于C与位错的交互作用，因此严格控制C含量为0.0008％～0.0012％，若C过低导致不能实现钢板烤漆阶段的BH值，C过高则自然时效明显。

Mn：Mn元素为本发明中的重要元素，起到固溶强化的作用。然而当Mn元素的添加量过高时，钢板的强度过高影响其成形性能，因此将其含量限定为0.3％～0.5％。

Si：Si元素为本发明中的重要元素之一，起到固溶强化的作用，但是过高含量的Si将严重影响镀锌板的表面质量，因此将其含量限定为0.01％～0.015％。

Cu：Cu是本发明主要元素，在本发明采用超低C的添加情况下，Cu的单质析出有利于实现钢板性能，因此将其含量限定为0.1％～0.4％。Cu在钢中添加可以多种形式析出提供钢板强度补充，在500-680℃区间以纳米单质析出形式，且不与C结合，提高晶界强度。这在本发明中至关重要，说明Cu不消耗少量的C，单独提高钢板强度，不影响其他元素对时效性能的影响。

P：P元素为本发明中的重要元素之一，起到固溶强化的作用。然而，P极易偏聚在晶界，当P含量过高时会造成钢板二次加工脆化性能下降。同时，过量P元素使钢板的强度过高影响其成形性能，因此将其含量限定为0.02％～0.03％。

N：N是钢中的杂质元素，影响钢板的抗时效性，且不利于r值的提高，因此将其含量限定为≤0.003％。

S：S是钢中的杂质元素，易与Mn反应形成MnS，使钢板的性能恶化，所以其含量越低越好，因此将其含量限定为≤0.003％。

Al：本发明严格控制Al含量，原因在于Al含量过低钢中O含量提高导致铸坯质量，Al含量过高导致钢板强度下降，因此将其含量限定为0.015％～0.02％。

本发明还提供了一种新能源汽车用260MPa级合金化热镀锌外板的制备方法，其包括以下步骤：

(1)冶炼：按照上述化学成分进行冶炼、精炼、铸造成铸坯。

在铸造过程中，中包钢水浇铸温度为1500～1600℃，保证组织及成分均匀。

(2)热轧：加热温度在1180～1220℃之间，在炉时长120～180min，加热阶段保证铸坯组织均匀化，防止温度过高奥氏体晶粒粗化，防止等温时间过长导致奥氏体晶粒粗化。

开轧温度在1120～1150℃之间，终轧温度在950～980℃之间，促进奥氏体再结晶区轧制，有效细化奥氏体晶粒；

卷取温度在500～590℃之间，促进该阶段Cu单质析出，防止析出粗化。

(3)酸洗：对热轧卷取后钢表面存在的铁皮氧化物进行酸洗去除。

(4)冷轧：冷轧产品规格保持在0.6～0.8mm厚，对应该发明产品对应的目标汽车面板厚度，轧制压下控制在80～85％。冷轧变形的储能使再结晶的驱动力，充足的的压下率可以保证铁素体再结晶的效果，可形成有利于深冲性能的强{111}//ND(γ)织构，控制γ织构比例80％以上；但过高的轧制压下增加冷轧机的负荷，不能保证目标厚度的实现。

(5)合金化热镀锌：先以1～2.5℃/s的速度升温至500～680℃，加热速度及温度保证该阶段Cu析出行为。随后升温至860～920℃，等温时间10～60s；将钢板加热至临界区以上，引入一定含量临界区铁素体，均衡钢板塑性；且有效控制温度及时间范围，防止过量导致铁素体粗化。缓冷阶段：以2～4℃/s的冷却速度将钢板缓冷至620～650℃，促进该阶段外延铁素体形成，防止冷速过快导致形核驱动力不足且该阶段冷速保证Cu析出进行，温度过高导致过冷度不足。接着，将钢板以≥30℃/s的冷速降至450～470℃并等温10～20s，作为一次时效；随后将钢板放入450～460℃的锌锅内。然后钢板进入合金化炉进行合金化处理，合金化温度为460～490℃，合金化时间为10～24s；最后将钢板冷却至室温。其中关键参数说明如下：

合金化热镀锌过程是在恒温坏境下镀层中铁含量不断增加的过程。研究表明当镀层表面铁含量达到8％-10％时，合金化过程完成，此时镀层中为为η+δ相或δ相(FeZn

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种新能源汽车用260MPa级合金化热镀锌外板的屈服强度260～290MPa以上，抗拉强度390MPa以上，断后延伸率40％以上，塑性应变比为2.2以上，烘烤硬化值BH

基于上述理由本发明可在烘烤硬化钢等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式中一种新能源汽车用260MPa级合金化热镀锌外板的典型金相图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种新能源汽车用260MPa级合金化热镀锌外板，所述合金化热镀锌外板的化学成分及质量百分比如下：

C：0.0008％～0.0012％，Si：0.01％～0.015％，Mn：0.3％～0.5％，P：0.02％～0.03％，Cu:0.1％～0.4％、N≤0.003％，S≤0.003％，Al:0.015％～0.02％余量为Fe和不可避免的杂质，且其中纳米Cu析出尺寸为5～10nm之间。且铁素体分为临界区铁素体(IF)10％～14％，外延铁素体(EF)≧85％，余相为未识别相。其屈服强度260～290MPa以上，抗拉强度390MPa以上，断后延伸率40％以上，塑性应变比为2.2以上，烘烤硬化值BH

其制备方法，其包括以下步骤：

(1)冶炼：按照上述化学成分进行冶炼、精炼、铸造成铸坯。

在铸造过程中，中包钢水浇铸温度为1500～1600℃，保证组织及成分均匀。

(2)热轧：加热温度在1180～1220℃之间，在炉时长120～180min，加热阶段保证铸坯组织均匀化，防止温度过高奥氏体晶粒粗化，防止等温时间过长导致奥氏体晶粒粗化。

开轧温度在1120～1150℃之间，终轧温度在950～980℃之间，促进奥氏体再结晶区轧制，有效细化奥氏体晶粒；

卷取温度在500～590℃之间，促进该阶段Cu单质析出，防止析出粗化。

(3)酸洗：对热轧卷取后钢表面存在的铁皮氧化物进行酸洗去除。

(4)冷轧：冷轧产品规格保持在0.6～0.8mm厚，对应该发明产品对应的目标汽车面板厚度，轧制压下控制在80～85％。冷轧变形的储能使再结晶的驱动力，充足的的压下率可以保证铁素体再结晶的效果，可形成有利于深冲性能的强{111}//ND(γ)织构，控制γ织构比例80％以上；但过高的轧制压下增加冷轧机的负荷，不能保证目标厚度的实现。

(5)合金化热镀锌：先以1～2.5℃/s的速度升温至500～680℃，加热速度及温度保证该阶段Cu析出行为。随后升温至860～920℃，等温时间10～60s；将钢板加热至临界区以上，引入一定含量临界区铁素体，均衡钢板塑性；且有效控制温度及时间范围，防止过量导致铁素体粗化。缓冷阶段：以2～4℃/s的冷却速度将钢板缓冷至620～650℃，促进该阶段外延铁素体形成，防止冷速过快导致形核驱动力不足且该阶段冷速保证Cu析出进行，温度过高导致过冷度不足。接着，将钢板以≥30℃/s的冷速降至450～470℃并等温10～20s，作为一次时效；随后将钢板放入450～460℃的锌锅内。然后钢板进入合金化炉进行合金化处理，合金化温度为460～490℃，合金化时间为10～24s；最后将钢板冷却至室温。

下面以如下十五个实施例对本发明的成分、制备工艺及性能进行详细说明。

十五个实施例的成分如表1所示：

表1实施例钢的主要化学成分，wt％

十五个实施例的铸造、热轧及冷轧工艺如表2所示：

表2实施例钢的铸造、热轧及冷轧工艺

十五个实施例的合金化热镀锌工艺如表3所示：

表3实施例钢的合金化热镀锌工艺

十五个实施例的性能如表4所示：

表4实施例钢的性能

通过表1～表4可知，通过上述成分及参数制备的一种新能源汽车用260MPa级合金化热镀锌外板，其解决了烘烤硬化钢板自然时效问题的同时，使钢具有优良的力学性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。