[发明专利]一种具有良好涂层质量的高强韧性预涂覆钢板及其制备方法以及钢构件及其应用

说明书

本发明公开了一种具有良好涂层质量的高强韧性预涂覆钢板及其制备方法以及钢构件及其应用，通过综合控制预涂层厚度、基板清洗质量、退火工艺，能够得到含有均匀的脱碳层的预涂覆钢板，单面脱碳层厚度20～50μm，此时脱碳层表面氧含量O_界面与基体中氧含量O_基体之间的比值O_界面/O_基体≤2.0，这样的预涂覆钢板在热成形前、后均具有良好的涂层质量，热成形前钢板卷表面漏镀数量≤5处/km，加热后涂层无孔洞缺陷，且热成形钢构件具有高强韧性，热成形烘烤后抗拉强度≥1450MPa，冷弯角较常规铝硅涂层产品提高5～10°。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种具有良好涂层质量的高强韧性预涂覆钢板及其制备方法以及钢构件及其应用。

背景技术

近年来，世界各国对汽车的安全、节能和排放的要求日益严格，高强减薄、节能减排一直是汽车行业的主要发展趋势。其中，热冲压是实现产品高强化的一种常用方式，它是通过奥氏体化处理、高温成形和快速冷却相结合的方式来实现产品高强度，主要应用于高强度、成形复杂零部件的生产，可以避免冷成形难成形、回弹大、尺寸稳定性差等缺点。

热冲压用钢分为裸板和带涂层的钢板，由于带涂层的热冲压钢板相对于裸板可以省掉热冲压后的喷丸处理，正越来越受到重视，一般涂层为铝或者铝合金涂层、锌基涂层，而锌基涂层高温冲压时易产生液态锌致脆性，造成冲压开裂，目前已成熟应用的主要为Al-Si涂层热成形钢。

热成形零件在复杂的载荷条件下不仅要求具有高强度，同时也需要良好的塑韧性。一般热成形淬火后零件强度可达1500MPa以上，部分产品甚至能达到2000MPa，但强度提升的同时伴随着塑韧性的下降，一般热成形后零件延伸率约5％，弯曲极限角度(试验标准参考VDA238-100)约40～50°。随着人们对车身碰撞安全性能的研究不断深入，弯曲极限角度是热成形钢塑韧性评价的重要指标。汽车用材料或零件冷弯性能(弯曲极限角度)不足会导致在车辆碰撞过程中零件容易出现过早脆断，无法有效吸收碰撞产生的能量，也不利于乘员安全。

关于如何提高Al-Si涂层钢板热成形后的冷弯性能国内外开展了很多研究。蒂森在专利CN102652177B提出在含有0.1～25wt％的H₂、H₂O和其余的N₂以及由技术条件决定的不可避免的杂质，并且，该退火气氛具有在-20℃和+60℃之间的露点，其中，退火气氛中H₂O/H₂的比值最高为0.957。将扁钢制品加热到600～1100℃的保持温度，并保持10～360s的持续时间；由此使退火处理之后得到的扁钢制品具有10～200μm厚度的可延展的边缘层，这样的边缘层能够避免由于成形导致的材料裂缝或形成缺口的危险。

安赛乐米塔尔在专利CN104769138B中提出在22MnB5钢板涂镀之前预先在钢板基体表面形成深度P50％(碳含量等于基体钢板碳含量的50％处的深度)为6～30μm的脱碳层，并且特征在于该板在基材与金属预涂层之间不包含铁氧化物层，尽管该脱碳区中存在氧化物(其对应于该区域的氧富集)，脱碳层表面0～5μm之间平均氧含量Om与基材氧含量之比大于15，但仍可以获得高弯曲值。

育材堂在专利CN108588612B提出了减薄涂层的方式来提高铝硅涂层板的VDA冷弯角的方法，提出降低预涂层厚度至3～19μm，降低C原子在涂层/基体界面附近(基体一层)富集程度，相比于常规预涂层厚度，冷弯角提高1～7°。

总的说来，上述提高冷弯性能的方法为预涂覆钢板形成脱碳层或者降低预涂层厚度。但是，发明人发现，脱碳、涂层减薄不可避免地恶化铝硅涂层质量，这里所说的涂层质量包括热成形前(热浸镀后)铝硅涂层质量和热成形后铝硅涂层质量。