家具用鋼構(gòu)件起草單位

杭州德昌五金家具有限公司、浙江省家具與五金研究所等。

陳德昌、林鵬等。 2100433B

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼，特別涉及高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼。

一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法專利目的

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》的第一個(gè)目的是提供一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼。

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》的第二個(gè)目的是提供這種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼的制造方法。

一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法技術(shù)方案

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》提供的高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼具有如下以重量百分比計(jì)的化學(xué)成分：C：0.02～0.10％；Si：≤0.1％；Mn：0.10～0.80％；P：≤0.05％；S：≤0.015％；T.Al：0.01～0.10％；Nb：0.002～0.02％；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》的高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼具有的抗拉強(qiáng)度為350兆帕～430兆帕。

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》的高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼的合金設(shè)計(jì)理由如下：

C：0.02～0.10％。C是重要的固溶強(qiáng)化元素，可以使材料獲得高的強(qiáng)度，但高的碳含量會(huì)使材料的沖壓性和焊接性惡化，所以碳不能太高，再結(jié)合考慮材料需要達(dá)到的350～430兆帕的強(qiáng)度級(jí)別和性能范圍，因此碳控制在0.02～0.10％。

Si：≤0.1％。Si是鐵素體固溶強(qiáng)化元素，極大地提高強(qiáng)度，但對(duì)于熱鍍鋅鋼板來說，Si含量高時(shí)在鋼板表面析出產(chǎn)生氧化膜影響表面處理，從而降低鋼板和液體鋅的濕潤粘附張力，會(huì)直接影響基板的可鍍性，從而影響熱鍍鋅鋼板表面質(zhì)量，所以Si元素控制盡量少。

Mn：為了保證鋼的綜合機(jī)械性能（強(qiáng)度、韌性），需要添加一定量的Mn，Mn尤其對(duì)抗拉強(qiáng)度影響較大。但Mn含量高時(shí)一方面會(huì)影響基板的可鍍性和表面質(zhì)量，同時(shí)也對(duì)焊接性不利，所以在保證材料強(qiáng)度的前提下盡量減少錳元素的添加量。

T.Al：0.02～0.10％。Al的主要功能是脫氧劑，不宜過低，但過高時(shí)影響連鑄生產(chǎn)。

P：≤0.05％。P是一種價(jià)廉的固溶強(qiáng)化元素，適量的P對(duì)強(qiáng)度是有益的，但過高時(shí)影響焊接性。所以《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》在保證材料強(qiáng)度的前提下盡量控制P元素；

S：≤0.015％。S在鋼中易形成MnS，引起熱脆，同時(shí)影響焊接性，所以S要盡量低，一般控制在0.015％以下。

Nb：0.002～0.02％。一方面Nb通過抑制再結(jié)晶細(xì)化晶粒提高材料的強(qiáng)度和韌性，另一方面，NbC、NbN等析出物彌散分布，通過位錯(cuò)的“繞過析出物”和“切過析出物”兩種機(jī)理起到析出強(qiáng)化的作用，但考慮《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》的材料強(qiáng)度相對(duì)較低，抗拉強(qiáng)度350兆帕，所以添加了很少量的Nb元素，在降低C、Si、Mn、P元素含量的情況下保證材料的強(qiáng)度，同時(shí)使材料有高的屈強(qiáng)比（0.7以上），從而保證材料有好的綜合機(jī)械性能、良好的焊接性和表面質(zhì)量。

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》的第二方面提供上述高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼的制備方法，包括冶煉、連鑄、熱軋、酸洗、冷軋軋制、退火和熱鍍鋅工序，其中熱軋工序控制加熱溫度≤1250℃，終軋溫度≥870℃，卷取溫度在600℃～680℃；退火工序控制溫度在720℃～820℃。

按如下以重量百分比計(jì)的化學(xué)成分進(jìn)行冶煉：C：0.02～0.10％；Si≤0.1％；Mn：0.10～0.80％；P≤0.05％；S≤0.015％；T.Al：0.01～0.10％；Nb：0.002～0.02％；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

然后通過連鑄鑄成板坯。

熱軋工序中控制以下參數(shù)：

終軋溫度：熱軋時(shí)材料是進(jìn)行完全再結(jié)晶軋制，為了避免材料進(jìn)入兩相區(qū)軋制導(dǎo)致混晶，所以終軋溫度≥870℃，控制在Ar3溫度之上。

卷曲溫度：卷曲溫度過高，會(huì)導(dǎo)致晶粒粗大最終對(duì)成品材料強(qiáng)度影響較大。綜合考慮到析出物的析出和長(zhǎng)大，采用600～680℃的高溫卷曲，以得到較細(xì)小的鐵素體基體晶粒組織和尺寸適當(dāng)?shù)奶肌⒌龀鑫镌冀M織。

然后按常規(guī)進(jìn)行酸洗冷軋。

退火工序如圖1所示。再結(jié)晶退火溫度是控制高強(qiáng)鋼性能最為重要的工藝因素，在保證材料完全再結(jié)晶退火和奧氏體組織不粗化的前提下盡量采取低的退火溫度；但考慮到鋅層的可鍍性，所以退火溫度不要太低?！兑环N高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》的高屈強(qiáng)比熱鍍鋅鋼板制備方法中，臨界再結(jié)晶退火溫度為720～820℃。

一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法改善效果

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》涉及的一種抗拉強(qiáng)度350～430兆帕熱鍍鋅汽車結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)制造技術(shù)，具有良好的焊接性、高屈強(qiáng)比和優(yōu)質(zhì)的表面質(zhì)量，基板為冷軋板，鍍層分有熱鍍純鋅及鋅鐵合金化熱鍍鋅，微觀組織如圖2所示為均勻的鐵素體基體加沿晶界彌散析出的滲碳體。

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》通過控制一定量的碳含量，低的錳含量（0.3以下），不加Si，不添加Mo和Cr，添加少量的微合金元素Nb，通過碳錳的固溶強(qiáng)化和NbC的析出強(qiáng)化的效果得到抗拉強(qiáng)度350～430兆帕的析出強(qiáng)化鋼，同時(shí)較低的Si、Mn含量使熱鍍鋅鋼板有好的可鍍性從而保證材料有高的表面質(zhì)量?！兑环N高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》鋼種的微觀組織如圖2所示，為均勻的鐵素體基體加沿晶界彌散析出的滲碳體。

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》鋼材的成分體系低硅、低錳，且不含鉻、鉬等合金元素，故成本低。

《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》鋼材的橫向力學(xué)性能滿足屈服強(qiáng)度260～330兆帕，抗拉強(qiáng)度350～430兆帕，延伸率EL₈₀≥26％。

圖1為熱鍍鋅退火模擬工藝示意圖。

圖2為《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》鋼種的金相組織。

圖3為《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》鋼種的典型拉伸曲線。

圖4為《一種高屈強(qiáng)比熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件用鋼及其制造方法》鋼種屈服強(qiáng)度和平整延伸率的關(guān)系曲線。