一種帶多孔鐵層的熱鍍鋅鋼板及其鍍鋅方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及熱鍛鋒鋼板技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種帶多孔鐵層的熱鍛鋒鋼板及其鍛 鋒方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱鍛鋒鋼板W其優(yōu)良的耐蝕性廣泛應(yīng)用于汽車、家電、建筑、機(jī)械制造等行業(yè)。隨 著市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品耐蝕性能要求的提高，熱鍛鋒鋼板的需求量已逐漸超過冷社裸板，熱鍛鋒鋼 板的鍛層種類也日益豐富，從純鋒發(fā)展到兩元體系的0.2%Al-Zn、5%Al-Zn、55%Al-Zn、 Al-Si，到新發(fā)展起來的Ξ元體系化-Al-Mg，再到基于化-Al-Mg的含Si或其它金屬的四元成 分體系。鋒液中的A1對(duì)熱鍛鋒鋼板起著很重要作用，一般熱鍛鋒鋼板采用的鋒液中A1含量 在0.16~0.%，有研究報(bào)道提高鋒液中A1含量可增加鋒液流動(dòng)性，有利于生產(chǎn)超薄鍛層 熱鍛鋒鋼板。
[0003] 但幾乎所有的熱鍛鋒生產(chǎn)過程中，鋼板在熱鍛鋒前必須經(jīng)過酸洗，目的是借助硫 酸或鹽酸將鋼板表面氧化物清除干凈，否則殘留氧化鐵皮會(huì)直接影響鋒液的浸潤(rùn)性，進(jìn)而 影響熱鍛產(chǎn)品表面鋒層的表面質(zhì)量及附著性。因此，傳統(tǒng)熱鍛產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是鋒層直接附著于 鋼基板表面，鋼基板表面界面上有薄薄的FesAls阻擋層存在，阻擋層主要起粘附作用，增強(qiáng) 鋒層對(duì)鋼板的附著力，并可保證光滑的產(chǎn)品表面質(zhì)量?，F(xiàn)有工藝面臨的主要問題是酸洗產(chǎn) 生的廢酸、酸霧會(huì)造成日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)酸洗及相關(guān)工序也造成生產(chǎn)成本高，生產(chǎn) 效率低，另外，酸洗與熱鍛工序產(chǎn)能不匹配，不得不分幾條機(jī)組生產(chǎn)等問題。因此，越來越多 的研究團(tuán)隊(duì)致力于研究熱社板免酸洗直接還原退火熱鍛產(chǎn)品及工藝。
[0004] 除此之外，隨著節(jié)能減排及汽車輕量化發(fā)展，高強(qiáng)度及超高強(qiáng)度級(jí)別鋼板不斷被 開發(fā)，提高強(qiáng)度必然設(shè)及高Si、高Μη等合金元素的使用，Si、Mn等合金元素在退火過程中容 易在鋼板表面富集，造成高強(qiáng)鋼在熱鍛過程中與鋒液潤(rùn)濕性下降，從而造成漏鍛、表面質(zhì)量 差、鍛層脫落等問題，也就是所謂的可鍛性下降。為提高高強(qiáng)鋼可鍛性，往往采用預(yù)氧化-還 原工藝來抑制Si、Mn等合金元素的外表面富集，即先使鋼板在高溫下氧化形成一層氧化鐵， 再使氧化鐵還原得到一層還原鐵，從而提高可鍛性。
[0005] 但是，基于熱社免酸洗還原退火熱鍛鋒和采用預(yù)氧化-還原工藝的熱鍛鋒運(yùn)兩種 技術(shù)方案有一共同點(diǎn)，即熱鍛工藝前，基板表面都存在還原產(chǎn)生的多孔還原鐵，也叫海綿 鐵，結(jié)構(gòu)非常疏松多孔且有一定厚度形成一層多孔鐵層。跟傳統(tǒng)的酸洗板表面有很大不同， 運(yùn)類多孔鐵表面鋼板進(jìn)行熱鍛鋒時(shí)，在多孔鐵層上很難形成連續(xù)的化2A15阻擋層，從而導(dǎo)致 鍛鋒鋼板很容易出現(xiàn)產(chǎn)品表面質(zhì)量差，大量爆發(fā)組織產(chǎn)生，鍛層結(jié)合力差等問題，無法滿足 使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種帶多孔鐵層的熱鍛鋒鋼板及其鍛鋒方法，該熱鍛鋒鋼 板表面質(zhì)量好，鍛層附著力好，實(shí)現(xiàn)了低成本、短流程、節(jié)能環(huán)保，可應(yīng)用于建筑、家電、汽車 用鋼等領(lǐng)域，尤其適合于對(duì)耐蝕性有要求、成型不復(fù)雜的場(chǎng)合。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[000引一種帶多孔鐵層的熱鍛鋒鋼板，包括鋼板和鍛層，所述熱鍛鋒鋼板的鋼板表面存 在多孔鐵層，所述多孔鐵層與鍛層之間存在一層連續(xù)完整的化2A15阻擋層;所述熱鍛鋒鋼板 表面光滑連續(xù)完整，180°折彎后鍛層未發(fā)生脫落。
[0009] 進(jìn)一步，所述鋼板上多孔鐵層與鋼板直接相連。
[0010] 又，所述鋼板上多孔鐵層與鋼板之間存在鐵氧化物、娃氧化物、儘氧化物或娃-儘 氧化物。
[0011] 優(yōu)選的，所述多孔鐵層厚度為5nm-5ym。
[0012]另外，所述多孔鐵層中孔桐為開放的孔桐或閉合的孔桐。
[0013] 所述鋼板為熱社板或冷社板。
[0014] 本發(fā)明的帶多孔鐵層的熱鍛鋒鋼板的鍛鋒方法，將帶多孔鐵層的鋼板進(jìn)行熱鍛鋒 操作，其中，入鋒鍋時(shí)鋼板溫度為440~480°C，熱浸鍛時(shí)間含3s，鋒液中A1質(zhì)量百分含量> 0.5wt% ;出鋒鍋后鋼板的冷卻速度> 10°C/s。
[001引進(jìn)一步，所述帶多孔鐵層的鋼板的多孔鐵層厚度在5nm-5皿。
[0016]本發(fā)明所述多孔鐵層微觀形貌可能呈現(xiàn)不同特征，疏松的或者致密的，其中多孔 結(jié)構(gòu)中孔桐為開放的孔桐或閉合的孔桐。
[0017]優(yōu)選的，所述鋒液中A1質(zhì)量含量為0.5~2%，其余成分為Zn、Mg、Si等其他金屬。
[0018] 另外，本發(fā)明所述帶多孔鐵層的鋼板中多孔鐵層與鋼板直接相連或多孔鐵層與鋼 板之間存在鐵氧化物、娃氧化物、儘氧化物、娃-儘氧化物等其他物質(zhì)。
[0019] 本發(fā)明所述鋼板為熱社板或冷社板。
[0020] 本發(fā)明鋒液可 W 是化-A1、ai-Al -Mg或Zn-Al -Mg+x，X 包括S i、Ca、Sr、Ba、稀±元素 等其他金屬，其中A1含量不低于0.5wt%。
[0021] 本發(fā)明所述鋼板可W是雙相鋼(DP鋼）、相變誘導(dǎo)塑性鋼(TRIP鋼）、復(fù)相鋼(CP鋼）、 馬氏體鋼(MART鋼）、李晶誘導(dǎo)塑性鋼(TWIP鋼）、普通碳鋼等。
[0022] 本發(fā)明所述鋼板上多孔鐵層的獲取方式:將鋼板表面氧化皮直接進(jìn)行還原退火， 使氧化皮在還原性氣體的保護(hù)性氣氛和還原溫度控制下，得到多孔金屬鐵;也可將鋼板表 面氧化皮進(jìn)行冷社后，再進(jìn)行還原退火得到多孔金屬鐵;還可W通過燒結(jié)法或電沉積法等 其他方法得到多孔金屬鐵。其中，上述鋼板表面氧化皮不局限于熱社過程中形成的氧化皮， 只要將鋼板氧化得到一層連續(xù)或半連續(xù)的氧化物即可。
[0023] 本發(fā)明的核屯、機(jī)理是：
[0024] 多孔鐵層由于活性較高，比表面積大，熱浸鍛過程中，F(xiàn)e-Al相具有較高熱力學(xué)穩(wěn) 定性，F(xiàn)e-Al首先發(fā)生反應(yīng)，造成新生相前沿侶元素瞬時(shí)耗盡，當(dāng)鋒液中A1含量不高時(shí)，周圍 A1來不及擴(kuò)散，Zn原子逐漸融入Fe-Al相，形成富鋒相，導(dǎo)致FesAls阻擋層形成不完整，最終 導(dǎo)致產(chǎn)品表面質(zhì)量差，鍛層附著力差。當(dāng)提高鋒液中A1含量含0.5wt % (優(yōu)選為0.5~% ) 時(shí)，A1的擴(kuò)散及補(bǔ)償基本可得到補(bǔ)償，抑制化化合金相生長(zhǎng)，從而有利于FesAls阻擋層的形 成和產(chǎn)品質(zhì)量性能改善。適度延長(zhǎng)浸鍛時(shí)間也可在一定程度上緩解A1的擴(kuò)散，也有利于 化2A15阻擋層的形成，本發(fā)明控制熱浸鍛時(shí)間> 3s。
[0025] 本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)多孔鐵層的微觀形貌對(duì)熱鍛鋒層結(jié)構(gòu)有所影響，多孔鐵層結(jié)構(gòu)越 致密，越有利于形成化2A1s阻擋層，鋒液中A1含量可適度降低，多孔鐵層結(jié)構(gòu)越疏松，需提高 鋒液中A1含量才能獲得較好化2A1s阻擋層，但A1含量過高會(huì)影響熱鍛鋒鋼板的其它性能，如 焊接性能等。
[00%]入鋒鍋時(shí)溫度為440~480°C:入鋒鍋溫度過高，會(huì)使多孔鐵與鋒液中A1、加反應(yīng)速 度快，結(jié)合鋒鍋中A1含量含0.5wt%的要求，本發(fā)明限定入鋒鍋時(shí)帶鋼溫度為440~480°C， 才能形成較好的FesAls阻擋層。適度延長(zhǎng)浸鍛時(shí)間，也有利于形成完整的阻擋層，本發(fā)明控 制熱浸鍛時(shí)間> 3s。
[0027] 出鋒鍋后鋼板的冷卻速度含10°C/s:提高鍛后冷卻速度，可降低化化反應(yīng)速率，對(duì) 熱鍛鋒鋼板表面質(zhì)量有利。多孔鐵層厚度在5nm-5ym之間：多孔鐵層厚度對(duì)熱鍛鋒鍛層結(jié)合 力有所影響，厚度越薄，鍛層結(jié)合力越好。
[0028] 本發(fā)明的鍛鋒方法確保帶多孔鐵層的鋼板鍛鋒后在多孔鐵層與鍛層之間形成一 層連續(xù)完整的FesAls阻擋層，進(jìn)而使熱鍛鋒鋼板表面質(zhì)量光滑，缺陷數(shù)大大降低；180°折彎 后鍛層未發(fā)生脫落，鍛層附著力好。
[0029] 本發(fā)明的有益效果：
[0030] 本發(fā)明控制鋒液中A1含量為0.5wt%W上，并調(diào)整熱浸鍛工藝來控制化2A1曬擋層 的形成及形貌特征，從而保證帶多孔鐵層的熱鍛鋒鋼板表面質(zhì)量光滑，缺陷數(shù)大大降低，鍛 層附著力好，可實(shí)現(xiàn)低成本、短流程、節(jié)能環(huán)保。
[0031] 本發(fā)明所述熱鍛鋒鋼板存在連續(xù)的化2A15阻擋層，鋼板表面質(zhì)量好，鍛層結(jié)合力優(yōu) 良，耐蝕性優(yōu)良，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱鍛鋒鋼板，應(yīng)用于建筑、家電、汽車用鋼等領(lǐng)域，尤其適合于 對(duì)耐蝕性有要求，成型不復(fù)雜的場(chǎng)合。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1和對(duì)比例1的多孔鐵層表面的掃描電鏡圖。
[0033] 圖2為對(duì)比例1制備的熱鍛鋒鋼板的表面掃描電鏡圖。
[0034] 圖3為對(duì)比例1制備的熱鍛鋒鋼板阻擋層的形貌掃描電鏡圖。
[0035] 圖4為對(duì)比例1制備的熱鍛鋒鋼板阻擋層的邸S能譜成分圖。
[0036] 圖5為對(duì)比例1制備的熱鍛鋒鋼板的截面掃描電