技术领域

本发明涉及溶融亚铅涂层钢板、使用溶融亚铅涂层钢板的部件、汽车的骨架结构部件或汽车的加强部件，以及溶融亚铅涂层钢板和部件的制造方法。

背景技术

随着汽车轻量化，对高强度钢板的需求增加，尤其是拉伸强度在780MPa以上的高强度钢板。这类钢板需要具有良好的延展性、伸长率和弯曲性能。

钢板性能指标主要包括以下几项：

1、拉伸强度(TS)：使用JIS Z2241标准测定，要求TS≥780 MPa。

2、延展性：通过计算TS和总伸长率(El)的乘积(TS × El)，要求TS × El ≥ 13000 MPa·%。

3、伸长率：使用JIS Z2256标准进行测试，要求伸长率λ≥20%。

4、弯曲性能：通过90°V弯曲试验评估，要求弯曲半径R≤5t时5个样本中无裂纹或最大微小裂纹<200μm。

5、伸长率各向异性：通过拉伸试验评估，要求各向裂纹发生率<60%。

6、耐冲击破坏性能：通过V弯曲+直交VDA弯曲试验和轴压破坏试验评估。

发明目的

本发明的目的是提供一种高强度、高延展性、高伸长率、高弯曲性能，同时降低伸长率各向异性的溶融亚铅涂层钢板及其制造方法。

技术手段

通过控制母材钢板的成分、钢组织，以及后续的热处理和溶融亚铅涂层处理，制备符合要求的溶融亚铅涂层钢板。

母材钢板的成分主要包括以下元素：

C(碳)：含量为0.030%以上，0.500%以下。

Si(硅)：含量为0.01%以上，2.50%以下。

Mn(锰)：含量为0.10%以上，5.00%以下。

P(磷)：含量为0.100%以下。

S(硫)：含量为0.0200%以下。

Al(铝)：含量为1.000%以下。

N(氮)：含量为0.0100%以下。

O(氧)：含量为0.0100%以下。

此外，母材钢板还可能含有以下元素：

Ti、Nb、V、Ta、W、B、Cr、Mo、Ni、Co、Cu、Sn、Sb、Ca、Mg、REM、Zr、Te、Hf、Bi，含量为0.100%以下。

母材钢板的成分控制是确保其性能的关键。C、Si、Mn的含量对母材钢板的组织结构和性能有重要影响。P、S、Al、N、O等元素的含量则需控制在较低水平，以避免对性能产生不利影响。

钢的组织控制要求如下：

马氏体(Martensite)面积分数：10%以上，80%以下。马氏体是强化相，对提高钢的强度起重要作用。

铁素体(Ferrite)面积分数：20%以上，90%以下。铁素体是软相，对提高钢的延性起关键作用。

残留奥氏体(Austenite)面积分数：10%以下。残留奥氏体过多会降低钢的强度和延性。

取向的铁素体面积占全部铁素体的比例：50%以下。这一比例过高会导致钢的各向异性增加。

母材钢板加热到50°C时放出的低温域扩散性氢含量：0.015质量ppm以下。氢含量过高会导致钢的各向异性增加。

母材钢板的残余奥氏体相面积分数：5%以下。残余相过多会降低钢的强度。

这些组织控制要求旨在实现钢的强度和延性的良好平衡。马氏体和铁素体面积分数的控制尤为重要。同时，还需控制低温域扩散性氢含量和残余相面积分数，以降低钢的各向异性。

其中，控制取向的铁素体面积占全部铁素体的比例的手段包括以下几种：

1、控制热轧过程中的冷却条件：通过控制热轧钢板的冷却条件，例如适当降低冷却速度，以减少取向的铁素体面积占比。

2、增加冷轧过程中的累积压下率：增加冷轧过程中的累积压下率，如达到40%以上，有助于减少取向的铁素体面积占比。

3、控制冷轧过程中的平均加热速度：在250-600°C的温度范围内，控制冷轧过程中的平均加热速度在1-100°C/s范围内，有助于减少取向的铁素体面积占比。

4、控制熔融亚锌涂层钢板的冷却条件：在100-450°C的温度范围内对熔融亚锌涂层钢板进行保温处理，然后进行冷却，有助于减少取向的铁素体面积占比。

5、施加冷却后的压延处理：在冷却后施加0.05-1.00%的压延处理，有助于减少取向的铁素体面积占比。

关键技术参数：

预热处理：卷取温度控制在400-700°C。

酸洗处理：去除钢板表面氧化物。

冷轧处理：总压下率≥40%，累积压下率≥30%。

熔融锌涂层处理：温度控制在400-500°C，涂层量20-80 g/m2。

合金化处理：温度控制在460-560°C。

冷却处理：冷却速率控制在2-50°C/s，冷却停止温度控制在300°C以下。

具体实施方式

包括具体的成分范围、钢组织要求、后续的热处理和溶融亚铅涂层处理条件等。

实验结果

实验证明，本发明的溶融亚铅涂层钢板达到了高强度、高延展性、高伸长率、高弯曲性能，同时降低了伸长率的各向异性。

实施例和对比例的比较如下：

实施例：

母材钢板的成分组成：C 0.05-0.5wt%, Si 0.01-2.5wt%, Mn 0.1-5wt%, P ≤0.1wt%, S ≤0.02wt%, Al ≤1wt%, N ≤0.01wt%, O ≤0.01wt%

母材钢板的组织：Martensite面积分数10-80%, Ferrite面积分数20-90%, Retained Austenite面积分数≤10%

母材钢板的低温域扩散性氢含量：≤0.015wt% ppm

溶融锌涂层处理后的合金化处理：温度控制在460-560°C

对比例：

母材钢板的成分组成：不符合实施例的要求

母材钢板的组织：不符合实施例的要求

母材钢板的低温域扩散性氢含量：不符合实施例的要求

溶融锌涂层处理后的合金化处理：未进行合金化处理

比较结果显示，实施例满足了高强度、高延性、高伸长率、高弯曲性能的要求，而对比例未能满足这些要求。实施例的关键技术参数得到了优化和精确控制，如成分组成、组织结构和低温域扩散性氢含量，这是其优越性能的主要原因。

图1：展示了实施例中的V弯曲+直交VDA弯曲试验用样本的制备模式图。图1(a)显示了V弯曲加工(一次弯曲加工)，而图1(b)则展示了直交VDA弯曲(二次弯曲加工)。

V弯曲实验的条件：

测试方法：采用DI支持、Punch压缩的方式。

成型载荷：10吨。

测试速度：30 mm/min。

保持时间：5秒。

弯曲方向：平行于钢板的轧制方向。

直交VDA弯曲实验的条件：

测试方法：采用滚子支撑、Punch压缩的方式。

滚子直径：φ30mm。

Punch尖端R：0.4mm。

滚子间距：(钢板厚度×2)+0.5mm。

测试速度：20 mm/min。

测试片尺寸：60mm×60mm。

弯曲方向：垂直于钢板的轧制方向。

判断标准：

在进行3次直交VDA弯曲实验时，求得最大载荷时的挠度Smax的平均值。

如果Smax≥26.0mm，则判断为弯曲耐冲击性能优异。

V弯曲实验后，观察样品的外观，如果没有肉眼可见的裂纹，或者裂纹数量在1处以下，则判断为弯曲耐冲击性能优异。

图2：呈现了实施例中的轴压破坏试验用样本及试验的模式图。图2(a)展示了试验用部材的正视图，图2(b)则是试验用部材的斜视图。图2©简要展示了轴压破坏试验。

轴压破坏试验的实验条件和合格判定标准如下：

实验条件：

从所得的溶融亚锌涂层钢板中，剪裁尺寸为150mm×100mm的试验片。

使用肩部半径为5.0mm的模具，将试验片冲压成如图2所示的H型部件。

另外，将用于H型部件的钢板剪裁成80mm×100mm的尺寸。

将剪裁后的钢板与H型部件用激光焊接组合，制成如图2所示的试验用部件。

将试验用部件与地板和TIG焊接连接，制成轴压破坏试验用样品。

使用冲击速度为10mm/min的冲击器对样品进行等速冲击，直至样品被压碎至70mm。

合格判定标准：

轴压破坏试验后，观察试验用部件的外观。

如果没有肉眼可见的裂纹，则判定为“A”。

如果有1处以下肉眼可见的裂纹，则判定为“B”。

如果有2处以上肉眼可见的裂纹，则判定为“C”。

“A”或“B”的情况下，判定为具有优异的冲击耐破坏性。

技术来源：ＪＦＥスチール株式会社 特许7364119