專利名稱：：具有優(yōu)良表面質量的鍍Zn鋼板及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種通常用于汽車內板或外板的高強度薄鋼板；更具體而言，涉及這樣一種鍍Zn鋼板，其在制造高強度鋼板的過程中具有比常規(guī)的高強度鋼更優(yōu)良的成型性并具有優(yōu)良的表面質量；并涉及制造所述鋼板的方法。
背景技術：
：近來，由于形成汽車所用組件的復雜化和集成化，汽車鋼板不僅需要具有較高的成型程度，還需具有優(yōu)良的加工脆性(workbriUleness)、焊接部分的疲勞性能以及優(yōu)良的鍍層表面質量。通常，為了改善成型性和強度，加入強化材料質量的元素Si、Mn、Ti、Nb和Al以制造鋼板。大部分元素都比Fe更易氧化，這將在冷卻退火過程中造成氧化物的表面富集。當這種表面氧化物富集發(fā)生時，易使鍍層質量劣化，例如形成未鍍鋅的棵點。當表面氧化物粗糙時，表面氧化物可吸附在爐底輥上而造成缺陷，例如鍍層鋼板表面上的微小凹坑。為了解決所述鍍層缺陷，日本的高爐公司提供了制造深拉用薄鋼板的技術，這些技術已為我們所熟知。日本專利乂>開文本No.2002-146477、2001-64750、2002-294397和2002-1553177〉開了加入特定元素例如Cr、Sb和Sn以改善鍍層性能的方法。并且，日本專利公開文本No.2001-288550提供了一種在冷軋前先預氧化熱巻板以抑制在冷卻退火過程中于表面上形成聚集物的方法。然而，這類方法具有加入特定元素的效果不明確及對冶金特性的考慮不清楚的問題。并且，由于不能將上述常規(guī)工藝中的一些在目前的、常規(guī)的熱軋-冷軋-連續(xù)退火設備中實施，商業(yè)生產實際上是不能實施的
發(fā)明內容技術問題本發(fā)明一方面提供了這樣一種鍍Zn鋼板，其經由對鋼的合金元素和熱巻取溫度進行適當地調控而使具有優(yōu)良可加工性的高強度薄鋼板具有良好的表面質量；以及一種制造所述鍍Zn鋼板的方法。技術方案根據本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)良表面質量的鍍Zn鋼板，所述鍍Zn鋼板包括，以重量百分比計C:0.04至0.25%、Mn:0.2至2.5%、Si:0.01至1.7%、Al:0.01至1.5%、P:0.01至0.1°/。、S:0.02°/?；蛞韵?、及Sb:0.001至0.1%、剩余量的Fe、以及不可避免的雜質，其中Si和Al滿足O.5《Si+Al<2.0且在其表面上的氧化物層厚度為liam或以下。根據本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種制造具有優(yōu)良表面質量的鍍Zn鋼板的方法，所述方法包括在1100至125(TC的溫度再加熱并熱軋一種板材鋼料，所述板材鋼料包括，以重量百分比計C:0.04至0.25%、Mn:0.2至2.5%、Si:0.01至1.7%、Al:0.01至1.5%、P:0.01至0.1°/。、S:0.02%或以下、及Sb:0.001至0.1%、剩余量的Fe、以及不可避免的雜質，其中Si和Al滿足0.5《Si+Al<2.0;在450至750。C的溫度巻取所述板材鋼料；酸洗并冷軋所述板材鋼料；以及在700至860。C范圍內的溫度退火所述板材鋼料。有益效果本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)良可加工性和高強度的鍍Zn鋼板，其具有優(yōu)良的鍍層性能。圖1為一幅示出每種類型鋼的表面某些氧化物金屬元素分布的圖表，鋼的類型根據是否加入Sb而區(qū)分；圖2示出了每種類型鋼的表面氧化物尺寸的照片，鋼的類型根據是否加入Sb而區(qū)分；圖3示出了每種類型鋼的表面氧化物尺寸的照片，鋼的類型根據熱軋和巻取溫度而區(qū)分；并且圖4示出了每種類型鋼的Zn鍍層外部形狀的照片，鋼的類型根據是否加入Sb而區(qū)分。本發(fā)明的最佳實施方式以下將對本發(fā)明的實施方案進行詳細說明。在研究改善具有優(yōu)良可加工性的高強度鋼板的鍍層表面質量的方法期間，基于以下研究結果而作出本發(fā)明鍍層表面可通過適當地調控鋼的合金元素和熱巻取溫度而改善。下面將對本發(fā)明鋼的元素組成范圍進行說明。C的含量可為0.04至0.25%。中的C可富集于奧氏體上，從而降低奧氏體中馬氏體的轉變溫度。當C的含量小于0.04%時，由于晶粒生長而且由C導致的固溶強化作用和沉降強化作用減小，可能難以提供足夠的抗張強度。另一方面，當C的含量大于0.25%時，由于固溶作用和殘留奧氏體的量提高，抗張強度可能增加且由于大量殘留奧氏體的形成可能產生延遲斷裂抗性。并且，焊接性能大大劣化。因此，C的含量可限定為0.04至0.25%。Mn的含量可為0.2至2.5%。Mn具有固溶強化作用。當Mn的含量小于0.2%時，作用不明顯。當Mn的含量大于2.5%時，由于過高的可淬性使鋼強度大大增加，可加工性能可能降低且鋼的焊接性能可能劣化。因此，Mn的含量可限定為0.2至2.5%。Si的含量可為0.01至1.7%。鋼中的Si可增加鋼的強度而不降低其可鍛性，且可加入0.01%或以上以提供強度。另一方面，當加入量大于1.7°/。時，由于Si氧化物可在連續(xù)退火方法的高溫退火過程中富集于鋼板的表面上，這種氧化5物可在連續(xù)熱浸鍍鋅過程中降低鋼板表面上Zn的可濕性。并且鋼的焊接性能可能由于鋼中大量的Si而大大劣化。Al的含量可為0.01至1.5%。通常在鋼中加入Al是為了使鋼脫氧。然而，在本發(fā)明中，加入Al是為了改善可鍛性。加入Al以抑制在等溫淬火過程中所形成碳化物的形成并改善強度。當Al的含量小于0.01%時，其難以達到該效果。當Al的含量大于1.5%時，在冷軋鋼板退火過程中內部氧化增加而使GA鍍層的合金化過程被抑制且要求高的合金化溫度。因此，Al的含量可限定為0.01至1.5%。P的含量可為0.01至0.1°/。鋼中的P,與Mn—起，是一種加入以改善強度的代表性的固溶元素。當P的含量小于0.01%時，其難以達到效果。當P的含量大于0.10%時，焊接性能可能劣化，并且由于在連續(xù)鑄造過程中發(fā)生的中心偏析而可4吏4岡的每部分6勺才才料偏離(materialdeviation)力口居'J。S的含量可為0.02°/。或以下。鋼中的S是一種為了制造鋼而必然要加入的元素。S含量的上限可限定為0.02%或以下。Sb的含量可為0.001至0.1%。Sb是本發(fā)明中非常重要的元素。雖然Sb本身在高溫下不形成氧化物層，但可抑制鋼中元素的擴散，從而抑制氧化物的形成。并且，Sb對抑制沿鋼板晶界發(fā)生的選擇性氧化具有顯著效果。加入Sb可抑制在熱軋過程中沿鋼板表面晶界所形成的各種氧化物的滲透，所述氧化物滲透是由大量的Si、Mn和Al造成的。通常，當熱軋鋼板晶界上的氧化物深度大于1jam時，酸洗后金屬中的殘留氧化物可在接下來的冷軋過程中造成各種氧化皮缺陷(scaledefect)。因此，控制熱軋鋼板晶界上的氧化物的深度是重要的。加入Sb以抑制熱軋鋼板邊界的選擇性氧化，對抑制氧化皮缺陷有極大效果。加入Sb可抑制退火過程中由于大量Si、Mn和Al而導致的氧化物的形成從而改善鍍層性能；更具體而言，當Mn和B復合地加入時，加入Sb可有效抑制表面上氧化物層的粗化。當退火的氧化物粗糙生長時，所述氧化物可反復地堆積于軋輥上并在冷軋材料或鍍層材料表面上造成凹坑。加入Sb以抑制表面上的氧化物，對抑制凹坑有極大效果。由于加入適當量的Sb同時具有增加鋼材的強度和可鍛性的效果，加入適當量的Sb對改善機械性能非常有效。除了Sb，類似的效果也表現(xiàn)在Sn、Se和Y中。然而，對于抑制熱軋鋼板邊界氧化的能力而言，Sn次于Sb。并且，Se和Y的表面富集程度大于另一種元素，且Se和Y可在形成于表面上的Si02和Ah03之下形成氧化物而可能使氧化物粗化。加入Sb可對抑制冷軋鋼板退火過程中MnO、Si02和人1203的表面富集的發(fā)生具有極佳效果，并可改善機械性能。為了達到這種效果，需要0.001°/。的Sb。然而，由于當加入比特定限度更多的Sb時沒有更進一步改善的效果，故其上限可為O.1%。在具有所述元素范圍的鋼板的合金設計中，Si和Al可滿足0.5《Si+Al<2.0。當Si和Al的總量小于0.5%時，其難以達到特定的機械性能。當總量大于2.0時，由于形成的氧化層成為完好鍍層形成的障礙，故難以提供鍍層質量。因此，Si和Al的總量可限定為0.5至2.0重量％。根據本發(fā)明的示例性實施方案，含有所述元素的鋼板還包括以下元素中的一種或多種Co:0.01至1.0%、B:0.0002至0.002%、Zr:0.0005至0.1%、Ti:0.001至0.1%、Nb:0.001至0.1%、La:0.0005至0.040°/。、Mo:0.005至0.5%、Ce:0.0005至0.040%、及Ca:0.0005至0.030%。Co的含量可為0.01至1.0%。在鋼中加入Co以改善鋼的強度。由于可在高溫退火過程中抑制氧7化物的形成，故可改善連續(xù)熱浸鍍層過程中鋼板的可濕性。為達到該效果，Co的含量應為0.01°/或以上。然而，當加入的Co大于特定限度時，鋼的伸長率大大降低。因此，Co的上限可為1.0。/。。B的含量可為0.0002至0.002%。鋼中的B，作為晶界強化元素，可改善點焊部件的疲勞性能并可抑制P晶界的脆性。并且，在制造含大量Al和Si的鋼的過程中，其有利于改善高溫可鍛性。為達到該效果，B的含量應為0.0002°/。以上。然而，當B的含量大于0.002°/。時，可加工性迅速下降并使表面性質劣化。因此，B的含量可限定為0.0002至0.0002%。Zr的含量可為0.0005至0.1%。鋼中的Zr為具有柱狀枝晶晶界的固溶體狀態(tài)并可增加Al富集的低熔點化合物的熔點，從而防止在1300。C或以下溫度下產生液膜并強化柱狀枝晶的晶界。當Zr的含量小于0.0005%時，其難以達到該效果。當Zr的含量大于0.1%時，其難以達到更進一步改善的效果。因此，其含量可限定為0.0005至0.1%。Ti和Nb的含量可分別為0.001至0.1°/。。鋼中的Ti和Nb對增加鋼板強度和晶粒細化具有效果。當Ti和Nb的含量小于0.001°/。時，其難以達到該效果。當Ti和Nb的含量大于0.1%時，由于制造成本的增加和過量的沉淀，鐵素體的可鍛性可能降低。因此，Ti和Nb的含量可分別限定為0.001至0.1%。La和Ce的含量可分別為0.0005至0.04%。鋼中的La和Ce可減小造成晶界脆性的柱狀枝晶的尺寸和數量，并可增加具有優(yōu)良高溫可鍛性的等軸枝晶的數量，從而增強鑄件結構的熱加工性能。并且，La和Ce可通過形成P和S的化合物而減小P和S的副作用——P和S可從晶界中偏析出來并減小晶界的斷裂強度。然而，當La和Ce的含量分別小于0.0005%時，其量可分別限定為0.0005至0.04%。Mo的含量可為0.005至0.5%。在鋼中加入Mo以改善加工脆性和鍍層性能。當Mo的含量小于0.005%時，其不能表現(xiàn)出預期效果。當Mo的含量大于0.05%時，不僅該效果大大降低而且在經濟學上也是不利的。Mo的含量可限定為0.005至0.05%。Ca的含量可為0.0005至0.03%。4丐Ca可與鋼液中的非金屬夾雜物例如MnO和MnS—起形成化合物以球化(spherodize)該非金屬夾雜物。從而可增加柱狀晶粒的斷裂強度，使鋼板不易產生邊緣裂縫并可增加孔膨脹性。然而，當Ca的含量超過0.03%時，其不產生更大的效果。因此Ca可以0.0005至0.030%的量加入。除所述元素外的其它組分為Fe和不可避免的雜質。根據本發(fā)明的示例性實施方案，鋼板表面上氧化物層的厚度限定為1jura或以下。經由冷軋后的退火過程形成于金屬表面上的氧化物層可充當鋼和鍍層之間的壁障，降低鍍層附著力。在這種情況下，當氧化物層生長至具有大于ljum的厚度時，由于氧化物的分離可產生凹坑和鍍層缺陷。因此，當該氧化物層均勻地形成時，其可有利地確保鍍層的質量。在本發(fā)明中，加入0.005至0.1%的Sb并使之富集于金屬表面而不4皮氧化，以此抑制氧化作用，從而均勻地形成氧化物層并將其厚度限制于1jum或以下。下面將對制造具有上述組成的鋼板的方法進行描述。在1100至125(TC的溫度再加熱含有上述組成的板材鋼料。當溫度低于IIO(TC時，結構均一化以及Ti和Nb的再固溶(re-solidsolution)不足。當溫度高于1250。C時，在氧化皮和金屬界面上以及金屬中形成大量的氧化物例如Si02、MnO和Ah03,其可使表面質量劣化。因此，再熱溫度可限定為1100至1250°C。之后，在Ar3轉變溫度至95(TC的溫度下進行熱精軋。當熱精軋溫度低于Ar3轉變點時，耐熱轉變性可能迅速增加且可能出現(xiàn)制造缺陷。當溫度高于950。C時，不但可能出現(xiàn)過厚的氧化皮，而且鋼板可能還會粗化。因此，熱精軋溫度可限定為Ar3轉變點至950°C。熱精軋之后，在450至750。C下巻取所述板材鋼料。巻取溫度的限定對實現(xiàn)本發(fā)明中加入Sb的效果非常重要。巻取后鋼中的Si、Mn和Al可對FeO的氧化皮起反應并在氧化皮和金屬之間的界面上形成氧化物。無論是Si、Mn還是Al的氧化物都對頂面金屬層中元素的富集具有重大影響。重復的加入Sb的實驗結果為，當在低于45(TC的溫度下進行巻取時，頂面金屬層中的Si、Mn和Al的富集過多，其無法提供Sb的抑制氧化物的效果。當溫度高于750。C時，Si、Mn和Al的內部氧化的深度過大，表面粗糙度和酸洗性能劣化。因此，為在本發(fā)明所限定的Si、Mn和Al的元素范圍中達到加入Sb的效果，熱巻取溫度可限定為450至750。C。酸洗經由所述工藝形成的熱軋鋼板，冷軋至目標厚度，并在700至86(TC下退火以除去再結晶和微結構缺陷。當退火溫度低于700°C時，由于退火的氧化物展開地很小，加入Sb的效果不明顯。當溫度高于86(TC時，由于氧化物過度生長，不可能通過加入Sb抑制表面氧化物。具體實施方式以下將對本發(fā)明的實施方案進行詳細描述。[實施方案]在1200。C的溫度下于加熱爐中提煉出具有如下表1中所示組成的板材鋼料，在如表2所示的溫度下巻取，并冷軋，以此制造鋼板。隨后，在780至830。C的溫度下于N2-10°/。H20的氛圍中以每90秒3°C/sec的加熱速率退火該板材鋼料并對其進行熱處理。檢測富集于鋼板表面的Mn和Al的量，示于表1中。并且，在46(TC的溫度下將Zn鍍于鋼板表面并檢測其外部形狀和鍍層附著力。鍍層情況和鍍層性能的檢測結果示于下表2中。在表2中，在棵點沒被涂鍍和當沒有鍍層缺陷的情況下鍍層的外部形狀用O表示，當出現(xiàn)缺陷時寫出該缺陷的名字。并且，為了評價鍍層附著力，將鍍層板切割至20mmxOmm，60°彎曲拉直，在鍍層板的彎曲部位黏附膠帶，并基于以下參照檢測自彎曲部位剝離的碎片的寬度。:無碎片剝離或剝離碎片的寬度為1mm或以下，〇剝離碎片的寬度為1至3mm，并且A:剝離碎片的寬度為3至5mm。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>如表2所示，使用滿足本發(fā)明元素范圍的本發(fā)明鋼1至8、根據本發(fā)明方法制造的本發(fā)明例1至9，表現(xiàn)出優(yōu)良的鍍層表面性能。然而，使用在本發(fā)明元素范圍之外的比較鋼9至15、根據本發(fā)明方法制造的比較例5至11，和使用滿足本發(fā)明元素范圍的發(fā)明鋼、根據不同于本發(fā)明的方法制造的比較例1至4都表現(xiàn)出鍍層表面性能的劣化。圖1示出根據是否加入Sb的本發(fā)明鋼7、8和15的表面氧化物分布。即，可檢測到通過加入Sb而使富集于表面上的Mn和Al的相對量減少。圖2示出根據是否加入Sb的本發(fā)明鋼1和比較鋼7的冷軋鋼板表面上形成的氧化物的形狀。在圖2中，(a)示出本發(fā)明鋼1并且(b)示出比較鋼7。如圖2所示，對于加入Sb的鋼而言，可獲知表面氧化物的粒徑明顯減小。并且，在圖3中，為了檢測熱巻取溫度的效果，對于加入Sb的鋼(本發(fā)明鋼8)而言，示出了當熱巻取溫度為400°C(a)和當熱巻取溫度為620°C(b)時在相同退火條件下所形成的表面氧化物的形狀。如圖3中所示，對于低溫巻取而言，表面氧化物的粒徑顯著增加，從而大大破壞了加入Sb的效果。并且，在圖4中，照片示出了在加入Sb的鋼(本發(fā)明鋼5)和無Sb鋼(比較鋼6)中出現(xiàn)的未鍍鋅的棵點。本發(fā)明鋼5如圖4的(a)中所示，比較鋼6如圖4的(b)中所示。如圖4中所示，對于無Sb鋼而言，未鍍鋅的棵點出現(xiàn)的幾率高。權利要求1.一種具有優(yōu)良表面質量的鍍Zn鋼板，所述鍍Zn鋼板包括，以重量百分比計C0.04至0.25％、Mn0.2至2.5％、Si0.01至1.7％、A10.01至1.5％、P0.01至0.1％、S0.02％或以下、及Sb0.001至0.1％、剩余量的Fe、以及不可避免的雜質，其中Si和A1滿足0.5≤Si+A1≤2.0且在其表面上的氧化物層厚度為1μm或以下。2.權利要求1的鍍Zn鋼板，其中在熱軋過程中鍍Zn鋼板的晶界氧4匕物為1iam或以下。3.權利要求1的鍍Zn鋼板，其中在冷軋后的退火期間形成氧化物層。4.權利要求1的鍍Zn鋼板，還包括以下元素中的一種或多種，以重量百分比計Co:0.01至1.0°/。、B:0.0002至0.0020%、Zr:0.0005至0.1%、Ti:0.001至0.1%、Nb:0.001至0.1%、La:0.0005至0.040%、Mo:0.005至0.5%、Ce:0.0005至0.040%、及Ca:0.0005至0.030%。5.—種制造具有優(yōu)良表面質量的鍍Zn鋼板的方法，所述方法包括在1100至1250。C的溫度再加熱并熱軋一種板材鋼料，所述板材鋼料包括，以重量百分比計C:0.04至0.25%、Mn:0.2至2.5%、Si:0.01至1.7%、Al:0.01至1.5%、P:0.01至0.1%、S:0.02%或以下、及Sb:0.001至0.1%、剩余量的Fe、以及不可避免的雜質，其中Si和Al滿足0.5<Si+Al<2.0;在450至750。C的溫度下巻取所述板材鋼料；酸洗并冷軋所述板材鋼料；以及在700至860。C范圍內的溫度下退火所述板材鋼料。6.權利要求5的方法，其中所述鍍Zn鋼板還包括以下元素中的一種或多種，以重量百分比計Co:0.01至1.0%、B:0.0002至0.0020%、Zr:0.0005至0.1%、Ti:0.001至0.1%、Nb:0.001至0.1%、La:0.0005至0.040°/。、Mo:0.005至0.5%、Ce:0.0005至0.040%、及Ca:0.0005至0.030%。全文摘要本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)良表面質量的鍍Zn鋼板，其通常用于汽車的內部和外部面板。所述鍍Zn鋼板包括，以重量百分比計C0.04至0.25％、Mn0.2至2.5％、Si0.01至1.7％、Al0.01至1.5％、P0.01至0.1％、S0.02％或以下、及Sb0.001至0.1％、剩余量的Fe、以及不可避免的雜質，其中Si和Al滿足0.5＜Si+Al＜2.0且在其表面上的氧化物層厚度為1D或以下。在具有優(yōu)良可加工性的高強度薄鋼板中所述鍍Zn鋼板可具有優(yōu)良的鍍層質量。文檔編號C22C38/00GK101460642SQ200780020227公開日2009年6月17日申請日期2007年12月21日優(yōu)先權日2006年12月27日發(fā)明者孫一領,李承福,陳光根申請人:Posco公司