本發明涉及一種基體材料的屈服強度為380MPa級、鍍層表面潔凈無鋅渣鋅灰、鍍層截面鐵含量及相結構分布均勻的鋅-鐵鍍層鋼板及其生產方法，鋼板的厚度規格在0.7-1.2mm，可以滿足輕量化汽車用鋼板的需求。

背景技術：

鋅-鐵鍍層鋼板（GA）具有優良的抗腐蝕性、涂裝性、焊接性及抗石礫擊打性能，廣泛應用于汽車面板。然而，在其鍍層表面卻容易出現鋅渣鋅灰、鍍層截面鐵含量及相結構分布不均，沖壓成型時易出現鍍層的脫落與粉化等不足，從而給沖壓零件表面質量和生產模具帶來不利影響。

經專利檢索，發現一種無粉化厚規格鋅鐵合金化板的生產方法，將厚度為1.6～2.0mm帶鋼在連續生產線上經退火、鍍鋅、合金化、平整、切割步驟得到鋅鐵合金化板；其特征在于，所述鍍鋅步驟中，控制鋅液溫度在460±5℃，鋅液鋁含量在0.12～0.14wt％。

與本發明申請相比，本申請的鋅液鋁含量在0.065-0.12wt%，明顯低于該文獻的0.12～0.14wt％。如果鋅液鋁含量偏高，則鋅液中形成的鋁-鐵抑制層對鐵向鍍層鋅中的擴散的抑制阻力會更大，不利于鐵的擴散。所以說，兩種材料的特性不一樣，其要求的鋅液鋁含量也不一樣。

另外，本專利的帶鋼厚度規格在0.7-1.2mm，也明顯低于文獻中的1.6～2.0mm厚度。顯然，帶鋼越薄，其生產的工藝技術要求越高，操作控制難度更大，相應的用途和特性也不一樣。

因此，此文獻所述的生產工藝條件和材料厚度規格等關鍵指標與本發明不同，二者沒有可比性。

專利檢索還發現了一種合金化工藝溫度，其溫度數據為450、480、510、540（℃），但其加加熱方式都是采用的恒定式溫度加熱，即加熱時溫度一步到位，中間沒有分段或變化。通常，加熱方式分為三種，包括恒定式加熱、先低后高式分段加熱、先高后低式加熱。而本專利采用的是先高后低式加熱方式，與文獻中所述的加熱方式明顯不同。合金化處理的加熱方式與生產設備或材料特性有關。如果采用全封閉式的合金化爐，則可采用一步到位式加熱方式，但這種設備的投入很高，裝備復雜，維護和配件的成本也很高。但是，如果對加熱方式進行優化，即采用先高后低的加熱方式，則可使用半封閉式合金化爐，其設備投入和后期維護費用就會低很多。顯然，采用先高后低的加熱方式，其技術含量更高，生產成本更低。

本專利采用熱軋超快冷手段，通過鐵素體晶粒細化來提高材料強度，以減少鋼中強化元素Mn的加入量，從而降低了材料的成本；同樣，細晶強化的效果也取消了鋼中應添加的強化元素硅，進而避免了硅對鍍層表面產生產缺陷。

技術實現要素：

本發明在于克服原有技術存在的不足，通過降低鋼中錳含量和取消硅元素，提供一種能在保證鋼板使用力學及使用性能，還能解決Si元素而引起的鋼板表面露鍍等問題。

實現上述目的的措施：

一種屈服強度為380MPa級的鐵-鋅鍍層鋼板，其化學組分及重量百分比含量為：C: 0.09～0.10%，Si：≤0.08%，Mn：0.6～0.83%，P≤0.02%，S≤0.012%，Al：0.02～0.05%，Nb：0.02~0.03%，余為Fe及不可避免的雜質。

生產一種屈服強度為380MPa級的鐵-鋅鍍層鋼板的方法，其在于：其步驟：

1）對熱軋后的鋼板在冷卻速度360℃/s下冷卻至490℃，隨后冷軋；

2）進行連續熱鍍鋅，并控制鋅鍋溫度控制在460±3℃，帶鋼入鋅鍋溫度控制在460-485℃；控制鋅液中鋁重量百分比含量在0.061~0.069%；

3）鍍鋅結束后，在采取保溫措施下將鋼板送至鋅-鐵擴散處理加熱爐常規加熱，在不超過3s的條件下加熱至545℃；保溫溫度控制在480~525℃；

4）自然冷卻至室溫并待用。

本發明中各主要強化元素及工藝的作用及機理：

C是間隙強化元素，其特點是強化效果明顯，原料成本低。含量要求控制在0.09-0.10%，如果超出此范圍，則材料的強度容易偏低或偏高。

Mn是置換強化元素，其特點是強化略低于C元素，成本高于C元素。含量要求控制在0.6-0.83%，如果超出此范圍，則材料的強度會偏低或偏高。

Si，在本發明中是作為不利元素加以控制的，這是因為在生產中進一步發現，當硅含量作為有效元素，且高于0.075%時，會導致鋼板表面鍍層產生露鍍等問題。

Al在鋼基中做為脫氧元素，控制范圍在0.02～0.05%，如果超過0.05%，將增加成本；如果低于0.02%，容易發生脫氧不充分，造成鋼中氧化鐵等夾雜物。Nb是微合金化元素，其特點是與鋼中C、N元素結合，形成Nb(CN)第二相析出物，阻止晶細長大，達到細化強化及析出強化的效果。含量要求控制在0.02-0.03%，如果超出此范圍，則材料的強度會偏低或偏高。

本發明之所以對熱軋板進行終軋快速冷卻，就是通過超快冷技術，獲得細小的鐵素體晶粒，以實現材料的細晶強化，從而代替傳統的錳、硅固溶強化，既降低了成本，也提高的材料的韌性。因為細晶細強在提高材料的同時，對材料的韌性沒有明顯的影響；而固溶強化會降低材料的韌性。

本發明之所以將鋅液中的鋁含量控制在0.061-0.069%，作用有二：其一是在鋅液中形成Fe₂Al₅的中間層或過濾層，避免鋼基中的Fe原子大量擴散到鋅液中，減輕Fe含量過高對鋅液純凈度的影響，從而改善鍍層表面的清潔質量。其二是如鋅液中鋁含量高于0.069%，形成的過濾層就會偏厚，鐵原子難以適量的進入鋅-鐵鍍層，而不能形成有效的鋅-鐵鍍層。當然，如鋅液中鋁含量低于0.061%，則Fe₂Al₅的中間層或過濾層太薄，達不到適量過濾鐵原子效果。

本發明之所以控制帶鋼入鋅鍋溫度在460-485℃，是由于如果高于485℃，容易增加鋅液溫度，引起鋅鍋底渣上浮；如果低于460℃，容易降低鋅液溫度，此時鋅鍋底部電加熱器會工作，也會引起底部鋅渣上浮。

本發明之所以在不到3s時間內快速加熱至545℃，意在于解決傳統方式所需加熱時間較長的問題。如果加熱時間過長，則加熱爐的高度（合金化爐均為立式爐），既增加成本，也占有較多的空間。

本發明與現有技術相比，能在保證鋼板使用力學及使用性能，鍍層與鋼基板結合牢固，并在沖壓成形時鍍層不易出現粉化與脫落現象的前提下，還能避免Si元素而引起鋼板露鍍等缺陷問題。

附圖說明

圖1為本發明鋼板鍍層的截面形貌圖。

具體實施方式

下面對本發明予以詳細描述：

表1為本發明各實施例及對比例的化學成分取值列表；

表2為本發明各實施例及對比例的主要工藝參數取值列表；

表3為本發明各實施例及對比例的拉伸性能和鍍層質量情況列表。

本發明各實施案例具體按照以下步驟進行生產：

1）對熱軋后的鋼板在冷卻速度360℃/s下冷卻至490℃，隨后冷軋；

2）進行連續熱鍍鋅，并控制鋅鍋溫度控制在460±3℃，帶鋼入鋅鍋溫度控制在460-485℃；控制鋅液中鋁重量百分比含量在0.061~0.069%；

3）鍍鋅結束后，在采取保溫措施下將鋼板送至鋅-鐵擴散處理加熱爐常規加熱，在不超過3s的條件下加熱至545℃；保溫溫度控制在480~525℃；

4）自然冷卻至室溫并待用。

表1 本發明各實施例及對比例的化學成分取值列表（wt.%）

表2 本發明各實施例及對比例的主要工藝參數取值列表

表3 本發明各實施例及對比例的拉伸性能和鍍層質量情況列表

從表3可以看出，所實施案例的鋼板相應的力學性能優異，屈服強度、抗拉強度與延伸率均滿足相應要求，其中，屈服強度分布在398-413（MPa），延伸率在25-27（%），鍍層截面鐵含量在9.6～10.1（%），60°V彎測試抗粉化性能均在1級，明顯優于常規的2級。產品在成形過程中未出現粉化與脫落現象。尤其是采用熱軋超快冷的細晶細化技術取代錳、硅固溶強化，材料的屈服強度波動范圍更小，材料性能更穩定，前者波動范圍在15MPa，明顯小于后者的30MPa。

而對比樣的鐵含量為8.0-8.1（%），與目標值10.0%的差距較大；相的抗粉化指標也只有2級，明顯低于本發明的1級指標。

本具體實施方式僅為最佳例舉，并非對本發明技術方案的限制性實施。