專利名稱：對ahss或者uhss帶材進行熱浸鍍鋅的方法以及所得帶材的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對先進高強度或者超高強度鋼帶材進行熱浸鍍鋅的方法。
背景技術：
先進高強度鋼(AHSS)和超高強度鋼(UHSS)通常用于下述鋼類型，即所述鋼類型比普通的C-Mn鋼和高強度鋼具有更高的屈服強度。AHSS的屈服強度超過400MPa，UHSS的屈服強度超過600MPa 。為了閱讀的方便，在本說明書中，AHSS和UHSS合起來由AHSS表示。
特別地，為汽車工業而開發了 AHSS類型。AHSS類型是例如雙相(DP)鋼、相變誘發塑性(TRIP)鋼、TRIP輔助雙相(TADP)鋼和孿生誘發塑性(TWIP)鋼。通常，這些鋼類型在其縮寫之后具有表示屈服強度的數字，例如DP600和TRIP700。 AHSS類型中的一些已經處于生產，而其它的正在開發。 對于大多數的汽車應用，要求AHSS帶材覆蓋有鋅層(所述鋅層有時候包含至多幾個百分比的其它元素)。然而，本領域內公知的是，AHSS類型難以利用熱浸鍍鋅來覆蓋鋅層，并且已經發現對于含有大量合金化元素的AHSS (例如TWIP鋼)尤為如此。依據現有技術水平，這些AHSS類型的熱浸鍍鋅會在覆鋅的AHSS材料變形期間導致裸點(bare spot)、鋅層剝落、以及在鋅層中形成裂紋。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種用于AHSS鋼帶材熱浸鍍鋅的改良方法。 本發明的另一 目的是提供一種用于AHSS帶材熱浸鍍鋅的方法，通過該方法減少
或消除了裸點的形成和鋅層的剝落，以及減少或消除了在AHSS帶材變形期間鋅層中裂紋
的形成。 此外，本發明的一個目的是提供這樣的熱浸鍍鋅AHSS帶材。 根據本發明，利用一種對先進高強度或者超高強度鋼帶材進行熱浸鍍鋅的方法實現了一個或多個這些目的，該鋼帶材為例如DP鋼，TRIP鋼，TRIP輔助DP鋼以及TWIP鋼的帶材，其中在對帶材熱浸鍍鋅之前對所述帶材進行酸洗并隨后加熱到低于連續退火溫度的溫度。 用這種方法，該AHSS帶材僅被加熱到高至足以形成封閉的抑制層的溫度。該溫度低于因冶金學因素(例如再結晶從而影響機械性能)所必需的常規連續退火溫度。由于該AHSS帶材被加熱到低于常規連續退火溫度的溫度，因此可以減少該鋼帶材表面上的氧化物形成。 優選地，該低于連續退火溫度的溫度在400到60(TC之間。在該溫度范圍內，氧化物的形成顯著減少，并且帶材被充分加熱以便進行隨后的熱浸鍍鋅。 依據優選的實施方案，在加熱到低于連續退火溫度的溫度期間或之后并且在熱浸鍍鋅之前該帶材中的Fe被還原。通過還原該帶材，形成的Fe氧化物被還原，并且以這種方式，熱浸鍍鋅之前在該帶材表面上存在的氧化物量顯著降低。
優選地，采用H2N2來實施還原，更優選地，在還原氣氛中使用5-30%的H2N2。已經發現通過使用該氣氛，可以去除大多數的氧化物。 依據優選的實施方案，在帶材的加熱期間或之后并且在帶材的還原之前，在氣氛中提供過量的02。提供過量的氧氣可以改善鋼帶材在熱浸鍍鋅之前的表面品質，從而改善涂覆在AHSS帶材上的鋅層的品質。據認為氧會在AHSS帶材的表面和內部與該帶材中的合金化元素結合，并且以這種方式，形成的氧化物不能遷移到帶材的表面。氧化之后的還原性氣氛這時將還原帶材表面的氧化物，并且以這種方式，帶材表面的氧化物量顯著減少或甚至幾乎不存在，如實驗所示。 優選地，以0. 05-5% 02的量提供過量的02。發現該氧氣量是足夠的。 依據第一優選實施方案，該鋼帶材作為熱軋帶材進行熱浸鍍鋅。因此，可對熱軋的
AHSS帶材進行熱浸鍍鋅，而不管該帶材采用何種方式生產，如通過半連鑄生產。 優選地，對熱軋帶材進行熱浸鍍鋅，而不在該帶材的熱軋和熱浸鍍鋅之間進行連
續退火步驟。依據本發明的方法，不需要這樣的連續退火步驟，從而可以實現顯著的費用節省。 依據第二優選實施方案，該鋼帶材作為冷軋產品進行熱浸鍍鋅，該冷軋產品在冷軋后和酸洗前被退火。以這種方式提供適合于汽車工業的冷軋熱浸鍍鋅AHSS帶材。
優選地，在冷軋前對鋼帶材進行酸洗。冷軋前的酸洗(常常)是必要的以便去除氧化物，從而防止氧化物的軋入。 優選地，冷軋帶材由熱軋帶材或者帶式連鑄帶材制成。特別地，對于AHSS帶材，需要選擇合適的鑄造和熱軋方法。 因此可以清楚，對冷軋AHSS材料采用本發明的方法，在冷軋步驟之前和之后都要實施酸洗。 依據優選的實施方案，該先進高強度或者超高強度鋼帶材包含0.04-0. 30% C，1.0-3.5% Mn， 0-1.0% Si，0-2.0% Al禾P 0-1. 0% Cr。可以存在其它元素，例如V， Nb， Ti和B，但是通常以少量存在。 優選地，該鋼帶材為相變誘發塑性鋼帶材，包含O. 15-0. 30% C、 1.5-3. 5% Mn、0. 2-0. 8 % Si和0. 5-2. 0 % Al，優選0. 15-0. 24 % C、1. 5-2. 0 % Mn、0. 2-0. 6 % Si和0. 5-1.55Al。也可以存在少量的其它合金化元素。 依據上述所有實施方案中的優選實施方案，該鋼帶材為TWIP鋼帶材，包含
10-40%錳，優選12-25%錳，和至多10%鋁。TWIP鋼帶材非常難以適當地鍍鋅，然而對于具
有上述錳含量的TWIP鋼帶材而言，依據本發明的方法被證實是合適的。 依據本發明的第二方面，提供了一種根據前述制備的先進高強度或超高強度鋼帶
材，在該鋼帶材上包含熱浸鍍鋅的鋅層，在變形期間所述鋅層基本上不產生裸點、剝落或裂
紋，該AHSS帶材非常適用于汽車工業。 優選地，在該鋼帶材和鋅層之間基本上不存在氧化物。由于不存在氧化物，鋅層非常良好地附著于該AHSS帶材。 優選地，該AHSS帶材為TWIP鋼帶材，該TWIP鋼帶材含有10-40%錳，在該鋼帶材上包含熱浸鍍鋅的鋅層，在變形期間所述鋅層基本上不產生裸點、剝落或裂紋。
將參照附圖以實施例來描述本發明 圖1示出依據現有技術的鍍鋅TWIP帶材的橫截面中存在的氧化物。
圖2示出依據本發明制備的鍍鋅TWIP帶材的橫截面中存在的氧化物。
具體實施例方式
依據實施例，TWIP鋼帶材含有14. 8% Mn和3% Al作為合金化元素。在熱軋、酸洗和冷軋之后，該TWIP鋼帶材被連續退火至約80(TC的溫度并再次進行酸洗。然后該帶材在退火線中被加熱到527t:的溫度，隨后在約45(TC的鍍鋅浴中進行熱浸鍍鋅。
在加熱該帶材至527t:的溫度期間，提供1%過量的02。在如此高溫下提供氧氣(stat)不僅在帶材表面形成氧化物，還在表面下方的一些深度處與合金化元素結合。
在提供氧氣之后，使用約5% 112^還原該帶材。該帶材的還原從表面去除了氧化物，然而在表面下方形成的氧化物保留在原處并且不能遷移到表面。因此，通過還原表面，氧化物被有效地去除并且不能在表面上形成新的氧化物。 據認為通過普通的還原，在合金化溫度下在AHSS類型中大量存在的合金化元素會非常快速的遷移到表面，因此進行熱浸鍍鋅前會在表面再次形成氧化物。
不管確切的機制是什么，已發現利用本發明的方法可以明顯減少或幾乎消除存在于TWIP鋼上的熱浸鍍鋅的鋅層中的氧化物量。圖l示出了在依據現有技術的此類層的橫截面中存在的氧化物。在橫軸上給出了在鋅層表面下方的距離，在縱軸上給出了氧化物和鋅的量(在圖1和圖2中)。從圖1中可以清楚，在從鋼基體到鋅覆層的過渡區中存在許多氧化物，這些氧化物引起鋅層與基材的不良附著，從而在彎曲該材料時在鋅層中導致裸點、剝落和形成裂紋。圖2示出了依據本發明制備的鍍鋅TWIP帶材的橫截面中存在的氧化物。氧化物(幾乎)不再出現，并且與依據現有技術進行熱浸鍍鋅的材料相比，依據本發明的熱浸鍍鋅的TWIP鋼帶材在關于裸點、剝落和裂紋方面具有好得多的性能。
權利要求
對先進的高強度或者超高強度鋼帶材進行熱浸鍍鋅的方法，該鋼帶材例如為雙相鋼，相變誘發塑性鋼，相變誘發塑性輔助雙相鋼以及孿生誘發塑性鋼的帶材，其特征在于，在對該帶材進行熱浸鍍鋅之前，對該帶材進行酸洗并隨后加熱到低于連續退火溫度的溫度。
2. 根據權利要求1的方法，其中該低于連續退火溫度的溫度在400到60(TC之間。
3. 根據權利要求1或2的方法，其中在加熱到低于連續退火溫度的溫度期間或之后并 且在熱浸鍍鋅之前將帶材中的Fe還原。
4. 根據權利要求3的方法，其中采用H2N2來實施所述還原，優選地在還原氣氛中使用 5-30 %的H2N2。
5. 根據權利要求3或4的方法，其中在加熱帶材期間或之后并且在帶材還原之前，在氣 氛中提供過量的02。
6. 根據權利要求5的方法，其中以0. 05-5% 02的量提供過量的02。
7. 根據前述權利要求中任一項的方法，其中該鋼帶材作為熱軋帶材進行熱浸鍍鋅。
8. 根據權利要求7的方法，其中對該熱軋帶材進行熱浸鍍鋅，在該帶材的熱軋和熱浸 鍍鋅之間沒有連續退火步驟。
9. 根據權利要求1-6中任一項的方法，其中該鋼帶材作為冷軋產品進行熱浸鍍鋅，在 冷軋之后并且在酸洗之前對其進行退火。
10. 根據權利要求9的方法，其中該鋼帶材在冷軋前經歷酸洗。
11. 根據前述權利要求中任一項的方法，其中該冷軋帶材由熱軋帶材或者帶式連鑄帶 材制成。
12. 根據權利要求l-ll中任一項的方法，其中該先進高強度或者超高強度鋼帶材包含 0. 04-0. 30% C， 1. 0-3. 5% Mn，O-l. 0% Si，0-2. 0% Al和0-1. 0% Cr。
13. 根據權利要求12的方法，其中該鋼帶材為相變誘發塑性鋼帶材，包含O. 15-0. 30% C， 1. 5-3. 5 % Mn，O. 2—0. 8 % Si禾P 0. 5—2. 0 % Al，優選0. 15—0. 24 % C， 1. 5—2. 0 % Mn， 0. 2-0. 6% Si和0. 5-1. 55Al。
14、 根據前述權利要求中任一項的方法，其中該鋼帶材為孿生誘發塑性鋼帶材，包含 10-40%錳，優選12-25%錳，和至多10%鋁。
15、 根據前述權利要求中任一項制備的先進高強度或超高強度鋼帶材，在該鋼帶材上 包含熱浸鍍鋅的鋅層，在變形期間所述鋅層基本上沒有裸點、剝落或裂紋。
16. 根據權利要求13的鋼帶材，其中在該鋼帶材和鋅層之間基本上不存在氧化物。
17. 孿生誘發塑性鋼帶材，含有10-40%錳，在該鋼帶材上包含熱浸鍍鋅的鋅層，在變 形期間所述鋅層基本上沒有裸點、剝落或裂紋。
全文摘要
本發明涉及一種對先進的高強度或者超高強度鋼帶材，例如雙相鋼、相變誘發塑性鋼、相變誘發塑性輔助雙相鋼以及孿生誘發塑性鋼帶材進行熱浸鍍鋅的方法。依據本發明，在對帶材進行熱浸鍍鋅之前，對帶材進行酸洗并隨后加熱到低于連續退火溫度的溫度。
文檔編號C23C2/02GK101730752SQ200880014350
公開日2010年6月9日 申請日期2008年4月29日 優先權日2007年5月2日
發明者H·B·范費爾德胡伊岑, P·G·科馬迪奧 申請人:科魯斯斯塔爾有限公司