一种热镀锌双相钢及其制备方法

技术领域

本申请涉及钢材制造技术领域，尤其涉及一种热镀锌双相钢及其制备方法。

背景技术

近年来，低成本的汽车结构件受到了广泛关注，双相钢具有低屈强比和不同分级的强度，适配白车身中不同成形难度的零件。目前热镀锌双相钢因工艺限制，影响其强度的马氏体在锌锅后冷却形成，钢材中添加提高淬透性的合金元素Mo来保证足够强度，Mo合金价格较高，导致现阶段热镀锌双相钢的成本较高，提升了汽车的成本，不利于汽车工业的长久发展。

因此，亟需开发一种低成本双相钢的生产工艺。

发明内容

本申请提供了一种热镀锌双相钢及其制备方法，以解决现有热镀锌双相钢的生产成本较高的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种热镀锌双相钢，所述热镀锌双相钢的钢基体的化学成分包括：

C、Mn、Si、Al、P、S、Cr以及Fe；其中，以质量分数计，

C的含量为0.04％-0.09％，Mn的含量为1.0％-1.5％，Si的含量为0.1％-0.3％，Al的含量为0.02％-0.06％，P的含量为≤0.02％，S的含量为≤0.003％，Cr的含量为0.4-0.7％。

可选的，所述热镀锌双相钢的钢基体的化学成分中，所述C的含量为0.046％-0.053％，所述Mn的含量为1.13％-1.23％，所述Si的含量为0.142％-0.155％，所述Al的含量为0.034％-0.041％，所述Cr的含量为0.545-0.58％。

可选的，所述热镀锌双相钢的钢基体的化学成分中，所述C的含量为0.05％，所述Mn的含量为1.2％，所述Si的含量为0.15％，所述Al的含量为0.03％，所述P的含量为0.015％，所述S的含量为0.002％，所述Cr的含量为0.58％。

第二方面，本申请提供了一种热镀锌双相钢的制备方法，用于制备第一方面任一项实施例所述的热镀锌双相钢，所述方法包括：

对板坯进行第一加热和轧制，后进行卷取，并控制所述卷取的温度，得到热轧卷；

对所述热轧卷进行酸洗和冷轧，并控制所述冷轧的总压下率，得到冷硬卷；

对所述冷硬卷进行退火，后进行镀锌，得到热镀锌双相钢；其中，所述退火包括：

对所述冷硬卷进行第二加热，并控制所述第二加热的终点温度，后进行分阶段冷却。

可选的，所述卷取的温度为520-560℃。

可选的，所述冷轧的总压下率为55-70％。

可选的，所述第二加热的终点温度为800-820℃。

可选的，所述第二加热的升温速率为5-12℃/s。

可选的，所述分阶段冷却包括第一冷却和第二冷却；其中，所述第一冷却的终点温度为680-710℃，所述第二冷却的终点温度为440-480℃。

可选的，所述第一冷却和第二冷却的冷却速度均为4-9℃/s。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的该热镀锌双相钢，相较于传统热镀锌高强钢生产策略，减少了贵重合金加入量，以Cr代Mo，开发C-Mn-Cr体系双相钢，合金成本降低，进而降低了现有热镀锌双相钢的生产成本。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请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作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种热镀锌双相钢的制备方法的流程示意图；

图2为本申请实施例1提供的一种热镀锌双相钢的表面质量图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

第一方面，本申请提供了一种热镀锌双相钢，所述热镀锌双相钢的钢基体的化学成分包括：

C、Mn、Si、Al、P、S、Cr以及Fe；其中，以质量分数计，

C的含量为0.04％-0.09％，Mn的含量为1.0％-1.5％，Si的含量为0.1％-0.3％，Al的含量为0.02％-0.06％，P的含量为≤0.02％，S的含量为≤0.003％，Cr的含量为0.4-0.7％。

在一些实施方式中，所述热镀锌双相钢的钢基体的化学成分中，所述C的含量为0.046％-0.053％，所述Mn的含量为1.13％-1.23％，所述Si的含量为0.142％-0.155％，所述Al的含量为0.034％-0.041％，所述Cr的含量为0.545-0.58％。

在一些实施方式中，所述热镀锌双相钢的钢基体的化学成分中，所述C的含量为0.05％，所述Mn的含量为1.2％，所述Si的含量为0.15％，所述Al的含量为0.03％，所述P的含量为0.015％，所述S的含量为0.002％，所述Cr的含量为0.58％。

在本申请实施例中的热镀锌双相钢的钢基体的化学成分设计中，减少了贵重合金加入量，以Cr代Mo，开发C-Mn-Cr体系双相钢，合金成本降低，进而降低了现有热镀锌双相钢的生产成本。

控制C的含量为0.04％-0.09％的积极效果：C元素是钢的强化元素，一定含量的C元素可以保证带钢获得足够的抗拉强度。但是过高的碳含量对焊接性能有不利影响；碳含量不足时，带钢的抗拉强度.不足。在上述数值范围内，可以获得良好的抗拉强度和焊接性能。具体地，该C的含量可以为0.04％、0.06％、0.09％等。

控制Mn的含量为1.0％-1.5％的积极效果：保证带钢的抗拉强度。Mn含量不足时，抗拉强度不足。具体地，该Mn的含量可以为1.0％、1.3％、1.5％等。

控制Si的含量为0.1％-0.3％的积极效果：保证带钢的抗拉强度，提高淬透性。Si含量过高时会产生红锈，影响热镀锌表面质量。具体地，该Si的含量可以为0.1％、0.2％、0.3％等。

控制Al的含量为0.02％-0.06％的积极效果：便于调控其他成分含量。过高Al含量造成炼钢生产困难。具体地，该Al的含量可以为0.02％、0.04％、0.06％等。

控制P的含量为≤0.02％的积极效果：过高的P的含量，会降低带钢塑性。具体地，该P的含量可以为0.02％、0.01％等。

控制S的含量为≤0.003％的积极效果：过高的S的含量，会降低带钢塑性和焊接性。具体地，该S的含量可以为0.003％、0.002％、0.0025％等。

控制Cr的含量为0.4-0.7％的积极效果：提高带钢的淬透性，同时Cr元素在本申请实施例中用来替代Mo元素，使带钢获得足够的抗拉强度。若该Cr的含量过高，在一定程度上会造成表面质量不佳，热镀锌后表面出现明显的色差；若该Cr的含量过低，在一定程度上会造成带钢淬透性不足，使抗拉强度不足。具体地，该Cr的含量可以为0.4％、0.5％、0.6％、0.7％等。

优选地，上述C的含量为0.046％-0.053％，上述Mn的含量为1.13％-1.23％，上述Si的含量为0.142％-0.155％，上述Al的含量为0.034％-0.041％，上述Cr的含量为0.545-0.58％。

更优选地，上述C的含量为0.05％，上述Mn的含量为1.2％，上述Si的含量为0.15％，上述Al的含量为0.03％，上述P的含量为0.015％，上述S的含量为0.002％，上述Cr的含量为0.58％。

第二方面，本申请提供了一种热镀锌双相钢的制备方法，请参见图1，用于制备第一方面任一项实施例所述的热镀锌双相钢，所述方法包括：

S1、对板坯进行第一加热和轧制，后进行卷取，并控制所述卷取的温度，得到热轧卷；

在一些实施方式中，所述卷取的温度为520-560℃。

在本申请实施例中控制卷取的温度为520-560℃的积极效果：合适的卷取温度能使带钢组织均匀，调控轧制组织性能，控制红锈缺陷。若该卷取温度过高，在一定程度上会使钢中的Cr元素和Fe、O元素形成难以去除的氧化铁皮，造成红锈缺陷，该缺陷遗传至热镀锌工序，造成表面色差；若该卷取温度过低，在一定程度上会使热轧卷整体强度升高，冷轧制时轧制负荷大，同时带钢边中冷却均匀性控制难度加大，冷却不均，边部组织硬化，冷轧制时易发边裂断带。具体地，该卷取温度可以为520℃、540℃、560℃等。

“第一加热”表示在炉加热，板坯加热温度为1190℃-1290℃，加热的保温时间为190-210min，上述轧制包括粗轧，粗轧温度为1050-1120℃，轧制终轧温度为880-920℃。

S2、对所述热轧卷进行酸洗和冷轧，并控制所述冷轧的总压下率，得到冷硬卷；

在一些实施方式中，所述冷轧的总压下率为55-70％。

在本申请实施例中，该冷轧采用5道次轧制。控制冷轧的总压下率为55-70％的积极效果：使带钢获得合适的冷轧厚度，便于热轧冷轧生产。若该冷轧的总压下率过高，在一定程度上会使带钢的加工硬化，同时由于热轧的卷取温度控制较低，轧制时轧制力过大，轧制困难；若该冷轧的总压下率过低，在一定程度上会使热轧卷厚度过厚，热轧轧制困难，同时也影响带钢表面质量。具体地，该冷轧的总压下率可以为55％、60％、65％、70％等。

上述酸洗的工艺参数包括：盐酸浓度42-54g/L，酸液温度72-87℃。

S3、对所述冷硬卷进行退火，后进行镀锌，得到热镀锌双相钢；其中，所述退火包括：对所述冷硬卷进行第二加热，并控制所述第二加热的终点温度，后进行分阶段冷却。

在一些实施方式中，所述第二加热的终点温度为800-820℃。

在一些实施方式中，所述第二加热的升温速率为5-12℃/s。

在本申请实施例中，“第二加热的终点温度”表示退火温度，控制退火温度为800-820℃的积极效果：充分消除带钢加工硬化，同时调控不同比例的奥氏体相。若该退火温度过高，在一定程度上会使本申请实施例中的带钢中奥氏体化程度过高，冷却后抗拉强度和屈服强度都会升高，塑性下降；若该退火温度过低，在一定程度上会使带钢仍存在加工硬化，成形性下降。具体地，该退火温度可以为800℃、810℃、820℃等。在该退火温度下保温1-3min。

在本申请实施例中，控制第二加热的升温速率为5-12℃/s的积极效果：保证晶粒长大速度处于合适的范围，过低和过高都会影响抗拉强度。

在一些实施方式中，所述分阶段冷却包括第一冷却和第二冷却；其中，所述第一冷却的终点温度为680-710℃，所述第二冷却的终点温度为440-480℃。

在一些实施方式中，所述第一冷却和第二冷却的冷却速度均为4-9℃/s。

在本申请实施例中，分阶段进行冷却的积极效果：便于调控带钢中铁素体和奥氏体的比例，控制最终双相钢成品重铁素体和马氏体的比例。

“第一冷却”采用缓冷方式，“第一冷却的终点温度”为缓冷温度，控制第一冷却的终点温度为680-710℃的积极效果：控制铁素体比例。当缓冷温度小于680℃时，铁素体比例较低，本申请实施例中的带钢抗拉强度不足；当缓冷温度高于710℃时，本申请实施例中的带钢抗拉强度升高。具体地，该第一冷却的终点温度可以为680℃、700℃、710℃等。在该第一冷却的终点温度保温1-2min。

“第二冷却”采用快冷方式，“第二冷却的终点温度”为快冷温度，控制第二冷却的终点温度为440-480℃的积极效果：控制后续带钢入锅温度，保证涂镀性和成品性能。过低造成涂镀性变差，造成脱锌；过高使带钢更充分地回火，使抗拉强度下降。具体地，该第二冷却的终点温度可以为440℃、460℃、480℃等。

控制第一冷却和第二冷却的冷却速度均为4-9℃/s的积极效果：控制带钢中各组织的比例，过高的冷速使奥氏体变成马氏体，使抗拉强度升高；过低的冷速在一定的带速下不能达到第二冷却的终点温度。具体地，该冷却速率可以为4℃/s、6℃/s、9℃/s等。

在第二冷却后进入锌锅进行热镀锌，锌锅含铝量以质量分数计为0.22％-0.26％。经过热镀锌后冷却，冷却塔顶辊温度达到150℃-200℃。冷却后经过光整机光整，光整的延伸率为0.8-1.2％。

在上述第一方面提供的低成本化学成分基础上，结合热轧-冷轧-退火-镀锌配套工艺，低温卷取+大压下调控高Cr表面，高温退火+两段冷却保证性能，明确加热速度的和冷却速度等关键控制点，最终制备得到抗拉强度大于450MPa，屈服强度大于270MPa，在标距为80mm的延伸率大于32％，扩孔率大于50％的热镀锌双相钢钢，降低了生产成本，并提高了成形性能。

该热镀锌双相钢的制备方法是基于上述热镀锌双相钢来实现，该热镀锌双相钢的化学成分的具体步骤可参照上述实施例，由于该热镀锌双相钢的制备方法采用了上述实施例的部分或全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

本申请提供的一种热镀锌双相钢的制备方法，所述方法包括：

S1、对板坯进行第一加热和轧制，后进行卷取，并控制所述卷取的温度，得到热轧卷；

S2、对所述热轧卷进行酸洗和冷轧，并控制所述冷轧的总压下率，得到冷硬卷；

S3、对所述冷硬卷进行退火，后进行镀锌，得到热镀锌双相钢；其中，所述退火包括：对所述冷硬卷进行第二加热，并控制所述第二加热的终点温度，后进行分阶段冷却。具体的工艺参数请参见下述实施例部分。

实施例1

本实施例的冷轧钢卷规格为2.0×1395mm，钢卷成分的重量百分比为：所述板坯化学成分以质量分数计为：C：0.052％，Mn：1.23％，Si：0.151％，Al：0.036％，P：0.008％，S：0.0014％，Cr：0.545％，加热的保温时间194min，粗轧温度1097℃，终轧温度910℃，卷取温度533℃，盐酸浓度50g/L，所述酸液温度75℃，冷轧制的总压下率63.64％，采用5道次轧制，退火温度813℃，加热速度8℃/s，保温1.5min，缓冷温度704℃，冷却速度5℃/s，保温1.2min，快冷温度457℃，冷却速度5℃/s，锌锅含铝量以质量分数计0.23％，塔顶辊温度165℃，光整延伸率1.13％。

力学性能：抗拉强度472MPa、屈服强度283MPa、在标距为80mm的延伸率34％、扩孔率57％。

实施例2

本实施例的冷轧钢卷规格为1.2×1275mm，钢卷成分的重量百分比为：所述板坯化学成分以质量分数计为：C：0.053％，Mn：1.22％，Si：0.155％，Al：0.034％，P：0.009％，S：0.0019％，Cr：0.556％，加热的保温时间197min，粗轧温度1091℃，终轧温度903℃，卷取温度541℃，盐酸浓度51g/L，所述酸液温度77℃，冷轧制的总压下率60％，采用5道次轧制，退火温度809℃，加热速度7℃/s，保温1.4min，缓冷温度697℃，冷却速度5℃/s，保温1.2min，快冷温度461℃，冷却速度5℃/s，锌锅含铝量以质量分数计0.24％，塔顶辊温度171℃，光整延伸率1.17％。

力学性能：抗拉强度461MPa、屈服强度281MPa、在标距为80mm的延伸率32％、扩孔率54％。

实施例3

本实施例的冷轧钢卷规格为1.6×1495mm，钢卷成分的重量百分比为：所述板坯化学成分以质量分数计为：C：0.046％，Mn：1.13％，Si：0.142％，Al：0.041％，P：0.009％，S：0.0018％，Cr：0.556％，加热的保温时间203min，粗轧温度1102℃，终轧温度894℃，卷取温度546℃，盐酸浓度47g/L，所述酸液温度73℃，冷轧制的总压下率64.4％，采用5道次轧制，退火温度817℃，加热速度8℃/s，保温1.5min，缓冷温度703℃，冷却速度4℃/s，保温1.3min，快冷温度459℃，冷却速度4℃/s，锌锅含铝量以质量分数计0.26％，塔顶辊温度168℃，光整延伸率1.04％。

力学性能：抗拉强度477MPa、屈服强度292MPa、在标距为80mm的延伸率33％、扩孔率56％。

实施例4

本实施例的冷轧钢卷规格为1.2×1450mm，钢卷成分的重量百分比为：所述板坯化学成分以质量分数计为：C：0.05％，Mn：1.2％，Si：0.15％，Al：0.03％，P：0.015％，S：0.002％，Cr：0.58％，加热的保温时间205min，粗轧温度1102℃，终轧温度894℃，卷取温度560℃，盐酸浓度54g/L，所述酸液温度80℃，冷轧制的总压下率70％，采用5道次轧制，退火温度817℃，加热速度8℃/s，保温1.5min，缓冷温度703℃，冷却速度7℃/s，保温1.3min，快冷温度459℃，冷却速度7℃/s，锌锅含铝量以质量分数计0.26％，塔顶辊温度168℃，光整延伸率1.04％。

力学性能：抗拉强度491MPa、屈服强度295MPa、在标距为80mm的延伸率30％、扩孔率54％。

实施例5

本实施例的冷轧钢卷规格为1.6×1700mm，钢卷成分的重量百分比为：所述板坯化学成分以质量分数计为：C：0.09％，Mn：1.5％，Si：0.3％，Al：0.06％，P：0.009％，S：0.0018％，Cr：0.69％，加热的保温时间190min，粗轧温度1120℃，终轧温度920℃，卷取温度520℃，盐酸浓度42g/L，所述酸液温度72℃，冷轧制的总压下率55％，采用5道次轧制，退火温度800℃，加热速度12℃/s，保温1.5min，缓冷温度680℃，冷却速度4℃/s，保温1.3min，快冷温度440℃，冷却速度4℃/s，锌锅含铝量以质量分数计0.26％，塔顶辊温度168℃，光整延伸率1.04％。

力学性能：抗拉强度481MPa、屈服强度265MPa、在标距为80mm的延伸率32％、扩孔率59％。

对比例1

本对比例的冷轧钢卷规格为1.6×1495mm，钢卷成分的重量百分比为：所述板坯化学成分以质量分数计为：C：0.056％，Mn：1.31％，Si：0.14％，Al：0.04％，P：0.011％，S：0.002％，Mo：0.12％，加热的保温时间201min，粗轧温度1097℃，终轧温度891℃，卷取温度621℃，盐酸浓度50g/L，所述酸液温度75℃，冷轧制的总压下率64.4％，采用5道次轧制，退火温度800℃，加热速度11℃/s，保温1.5min，缓冷温度701℃，冷却速度4℃/s，保温1.2min，快冷温度453℃，冷却速度5℃/s，锌锅含铝量以质量分数计0.23％，塔顶辊温度177℃，光整延伸率1.1％。

力学性能：抗拉强度465MPa、屈服强度281MPa、在标距为80mm的延伸率52％、扩孔率38％。

对比例1

本对比例的冷轧钢卷规格为1.2×1275mm，钢卷成分的重量百分比为：所述板坯化学成分以质量分数计为：C：0.053％，Mn：1.22％，Si：0.155％，Al：0.034％，P：0.009％，S：0.0019％，Cr：0.556％，加热的保温时间197min，粗轧温度1091℃，终轧温度903℃，卷取温度541℃，盐酸浓度51g/L，所述酸液温度77℃，冷轧制的总压下率60％，采用5道次轧制，退火温度780℃，加热速度7℃/s，保温1.4min，缓冷温度672℃，冷却速度5℃/s，保温1.2min，快冷温度455℃，冷却速度5℃/s，锌锅含铝量以质量分数计0.24％，塔顶辊温度176℃，光整延伸率1.13％。

力学性能：抗拉强度436MPa、屈服强度241MPa、在标距为80mm的延伸率36％、扩孔率42％。

通过上述实施例1-5，以Cr代Mo降低了合金成本，并结合热轧-冷轧-退火-镀锌配套工艺，低温卷取+大压下调控高Cr表面，高温退火+两段冷却保证性能，明确加热速度的和冷却速度等关键控制点，制备得到的热镀锌双相钢具有优异的力学性能。此外，参见图2的实施例1提供的热镀锌双相钢的表面质量图，可得知该钢板表面质量优良。

在本申请实施例中，以Cr代Mo降低了合金成本。对比实施例3和对比例1，实施例3合金成本约541元/吨，对比例1中合金成本约765元/吨，通过Cr代Mo合金成本降低224元/吨，同时力学性能和扩孔率未见明显差异。

对比例2中退火温度过低以及缓冷温度过低，最终的热镀锌双相钢的力学性能较本申请实施例差。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。