截至2009年2月,在过去的几十年里,作为汽车结构件用钢,经历了几次重要的变革与发展,最初以低碳铝镇静钢和含磷钢为主,主要通过固溶强化提高钢板强度;基于汽车结构用钢安全、减重、节能的发展潮流,使用高强度钢板已成为汽车结构用钢的发展趋势;但随着材料强度级别的升高,考虑到材料的焊接性能,不能再添加碳和磷,所以材料逐渐发展到以双相钢、析出强化钢为主,主要用低碳 适量锰的成分体系再添加钼、铬、铌、钛等合金元素通过相变强化和析出强化来实现。2009年2月前CQ级热镀锌析出强化钢尤其得到了广泛的应用,析出强化钢的特点是屈强比较高,具有适中的延伸率和良好的点焊性,对成形性的要求相对较低,适合制造汽车结构件和安全件,如车门的加强件、座椅的底座支撑件等。
按照欧洲标准EN10292的规定,热镀锌析出强化钢按屈服强度大体分为260、300、340、380、420兆帕五个级别,具体牌号和性能要求如表1所示。
YS级别(兆帕) |
YS(兆帕) |
TS(兆帕) |
EL80(%) |
备注 |
HX260LAD Z/ZF |
260~330 |
350~430 |
≥26 |
横向 |
HX300LAD Z/ZF |
300~380 |
380~480 |
≥23 |
横向 |
HX340LAD Z/ZF |
340~420 |
410~510 |
≥21 |
横向 |
HX380LAD Z/ZF |
380~480 |
440~560 |
≥19 |
横向 |
HX420LAD Z/ZF |
420~520 |
470~590 |
≥17 |
横向 |
通过国际联机查新检索的专利和相关文献表明,汽车用热镀锌析出强化钢的生产在国际上已经商业化,大多用于汽车内板和各种结构件和加强件,而强度级别为350~430兆帕的热镀锌析出强化钢尚未见文献记载。联机检索到的相关专利文献有:CN99801687.X,“高强度薄钢板、高强度合金化热镀锌钢板及它们的制造方法”;CN02800375.6,“高强度热镀锌钢板及其制造方法”。这两篇专利文献涉及的成分体系是低碳(0.03~0.2%)、高锰(1.0%以上),添加了一定量的Si(0.5~1.0%),及少量的Mo和Cr。
由于热镀锌产品的退火是在镀锌线上完成的,要经过460℃左右的锌池,故在添加合金元素提高强度的同时,要考虑基板的可镀性及汽车结构件对表面质量的要求,Si、Mn元素过多时在退火过程中易在表面形成富集,影响镀锌时基板的浸润性,造成漏镀等镀锌缺陷。
对于抗拉强度350~430兆帕级的冷轧热镀锌汽车结构件,需要满足汽车结构件对冲压和焊接性要求,防止冲裂、回弹等。
《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》发明者通过控制碳含量、降低锰含量、不加Si、Mo和Cr,添加少量微合金元素Nb的成分设计及控制生产工艺,得到抗拉强度350~430兆帕、焊接和表面质量优良的CQ级析出强化钢,从而完成了该发明。