專利名稱：很高強度和低密度熱軋薄鋼板及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種從一帶材軋機得到的很高強度和低密度熱軋薄鋼板，及其制造方法。
背景技術(shù)：
由于截至2008年要求把CO2排放量降低到140g/Km，所以減輕機動車重量變得越來越需要。這種減輕重量或許只能通過增加鋼材的機械強度水平以補償薄鋼板厚度的減小來達到。因此必需增加用于生產(chǎn)所用的一些部件的薄鋼板的機械性能而同時減小該薄鋼板的厚度。這種方法在機動車領域的預定應用中，隨著各部件剛度的減小及出現(xiàn)不可接受的噪音和振動而達到它的極限，其中噪音是令人不舒服的。
在熱軋扁鋼材制品領域，鋼材制品的機械性能通過在一寬帶材軋機上控制式軋制得到，最高強度水平用很高強度的貝氏體結(jié)構(gòu)的鋼材得到，上述貝氏體結(jié)構(gòu)鋼材能達到在800MPa和1000MPa之間的機械強度水平，但它們的密度是一種標準鋼材的密度，也就是說一種為7.8g/cm3的密度。
利用一種添加元素如鋁，也能得到一種低密度的鋼材，在上述鋼材中添加8.5％的鋁能使密度降到7g/cm3。這種解決方案不能達到大于480MPa的機械強度水平。加入其它添加元素如鉻、釩和鈮，在它們的含量分別為高達1％、0.1％和0.4％范圍情況下，不能達到超過580MPa的機械強度水平。在這種方法中，由于得到很差的機械強度性能而抵消了密度上的減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為熱軋薄鋼板的用戶提供一種低密度(薄)鋼板，所述低密度薄鋼板具有可與目前所用高強度薄鋼板相當?shù)膹姸人剑蛏踔粮咚?，并且那樣做為的是將低密度和高機械強度的兩個優(yōu)點結(jié)合起來。
本發(fā)明的第一個目的是一種很高強度和低密度的熱軋薄鋼板，其特征在于它的組成按重量％計包括0.04％≤碳≤0.5％0.05％≤錳≤3％和任選地下列硬化元素0.01％≤鈮≤0.1％0.01％≤鈦≤0.2％0.01％≤釩≤0.2％，上述硬化元素單獨地或組合取用，和/或?qū)D(zhuǎn)變溫度起作用的一些元素0.0005％≤硼≤0.005％0.05％≤鎳≤2％0.05％≤鉻≤2％0.05％≤鉬≤2％，上述對轉(zhuǎn)變溫度起作用的元素單獨地或組合取用，余量是鐵和熔煉中固有的一些元素，其特征在于它包括2％≤硅≤10％1％≤鋁≤10％。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，鋼在它的組成中，按重量％計包括0.04％≤碳≤0.3％0.08％≤錳≤3％2％≤硅≤6％1％≤鋁≤10％。
在另一個優(yōu)選實施例中，按照本發(fā)明所述的薄鋼板是這樣的，即硅含量是在3和6％之間，鋁含量是在1和2％之間。
在另一個優(yōu)選實施例中，按照本發(fā)明所述的薄鋼板是這樣的，即硅含量是在2和3％之間，鋁含量是在7和10％之間。
在另一個優(yōu)選實施例中，按照本發(fā)明所述的薄鋼板的硅和稆的含量是這樣的，即％Si+％Al≥9。
按照本發(fā)明所述的薄鋼板還可以具有單獨地或組合式的下列特點—薄鋼板具有一種包括一種初生鐵素體相和一種次生鐵素體相顯微組織，上述初生鐵素體的平均粒徑大于上述次生鐵素體的平均粒徑，上述顯微組織還含有(若干)碳化物相，—薄鋼板具有一種在熱軋之前再加熱薄鋼板期間得到的初生鐵素體相，和一種在熱軋之后得到的次生鐵素體相，及還有碳化物相；—薄鋼板包括一種其平均粒徑大于5μm的初生鐵素體相，和一種其平均粒徑小于2μm的次生鐵素體相。
本發(fā)明的第二個目的是一種用于制造熱軋薄鋼板的方法，所述方法包括一些步驟—再加熱一種(初軋)板坯，所述板坯組成是按照本發(fā)明所述的組成，由此形成一種其顯微組織包括一種初生鐵素體相和一種奧氏體相的板坯；和然后—熱軋上述板坯，在熱軋結(jié)束時的溫度高于在再加熱期間所形成的奧氏體相的AR3溫度，以便在奧氏體條件下進行軋制，由此使奧氏體相轉(zhuǎn)變成一種次生鐵素體相和碳化物相。


從下面結(jié)合附圖所作的說明將清楚地理解本發(fā)明，上述各附圖代表—在圖1中，示出一種鋼材的密度隨硅含量，鋁含量，和/或硅加鋁含量的不同而改變的曲線；—在圖2中，按照本發(fā)明所述的一種含0.04％碳(加熱I)的鋼材的顯微組織；—在圖3中，按照本發(fā)明所述的一種含0.160％碳(加熱J)的鋼材的顯微組織；—在圖4中，按照本發(fā)明所述的一種含0.268％碳的鋼材(加熱K)的鋼材的顯微組織。
—在圖5中，一種含0.505％碳(加熱L)的鋼材的顯微組織，所述鋼材示出用于對照。
具體實施例方式
按照本發(fā)明所述在一個帶材軋機上熱軋的鋼材具有一種高強度和一種低密度。
鋼材按重量計具有下列一般組成0.04％≤碳≤0.5％0.05％≤錳≤3％可以含有下列硬化元素0.01％≤鈮≤0.1％0.01％≤鈦≤0.2％0.01％≤釩≤0.2％，上述硬化元素單獨或組合采用，和/或一些對轉(zhuǎn)變溫度起作用的元素0.0005％≤硼≤0.005％0.05％≤鎳≤2％0.05％≤鉻≤2％0.05％≤鉬≤2％，上述對轉(zhuǎn)變溫度起作用的元素單獨或組合采用，余量是鐵和熔煉中固有的一些元素，并包括2％≤硅≤10％1％≤鋁≤10％。
按照本發(fā)明所述的薄鋼板中碳含量按重量計是在0.04和0.5％之間，優(yōu)選的是按重量計在0.04和0.3％之間。鋼的結(jié)構(gòu)隨碳含量不同所產(chǎn)生的變化在圖2-5中示出，并表明，按照本發(fā)明所述的鋼材結(jié)構(gòu)(圖2-4)包括粗粒初生鐵素體和一種(若干)碳化物相的混合物和具有較小晶粒的細次生鐵素體。如果碳含量低于0.04％，則顯微組織不含各碳化物相，并且損失機械性能。相反，如果碳含量按重量計超過0.5％，則結(jié)構(gòu)變得很脆，并且觀察到，顯微組織不再含有初生鐵素體(參見圖5)。
在不希望結(jié)合任何理論情況下，可以認為，這種新型顯微組織的形成是由于碳、硅和鋁含量的結(jié)合。它使其能達到很好的機械性能。具體地說，根據(jù)硅和鋁含量及各添加元素的含量，按照本發(fā)明所述的鋼材可以達到620MPa-大于1000MPa范圍內(nèi)的機械強度水平和約7.55并降到7g/cm3的密度，如圖1中所示。
機械性能可能通過加入一種微量合金元素如鈮、鈦或釩增加，后兩種元素密度比鐵低。
按照本發(fā)明所述的薄鋼板可以用任何合適的方法制造。
然而，優(yōu)選的是采用按照本發(fā)明所述的方法。這種方法首先包括在熱軋之前將板坯再加熱到一個高溫(優(yōu)選的是900℃以上)。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在這個再加熱步驟期間，板坯具有一種顯微組織，所述顯微組織包括稱之為一種初生鐵素體相的物質(zhì)，上述初生鐵素體相在高溫下形成并與一種奧氏體相共存。
通過用這種方法熱軋，以使軋制結(jié)束時的溫度保持高于AR3值，上述AR3值是對于單獨奧氏體相計算得到的，在各奧氏體條件下進行軋制。
可以看出，奧氏體相然后完全轉(zhuǎn)變成一種碳化物相/次生鐵素體混合物，上述混合物的平均粒徑小于其保持(殘余)的初生鐵素體相的平均粒徑。
有利的是，將選定一種碳-錳對，以便具有一個AR3轉(zhuǎn)變溫度，因此可以確保在奧氏體條件下軋制。
下面表1給出按照本發(fā)明所述的各種組成，上述表1示出各種不同元素對鋼材性能的影響。
表1加熱A、C、F、H和L被給出以用于對照，而加熱B、D、E、G、I、J和K是按照本發(fā)明進行。

表1中所提供的數(shù)據(jù)表明，鋁本身不能得到鋼材的一種低密度和上述鋼材的高強度水平。
在標有E的鋼材例子中，軋制溫度為895℃和帶材卷取溫度為600℃，在一冷卻速率為49℃/s情況下，使鋼材具有一機械強度為750MPa。通過降低帶材卷取溫度，能夠增加機械強度水平。
標有B的鋼材例子的情況是這樣，其帶材卷取溫度為20℃，具有一冷卻速率為5℃/s，因而使它能達到一機械強度水平為902MPa。
通過增加冷卻速率，由在一870℃溫度下軋制和在一120℃溫度下卷取帶材和具有冷卻速率為130℃/s時所生產(chǎn)的標有C的鋼材情況下，得到一種具有一機械強度為1296MPa的鋼材。
機械強度水平也可以通過碳和錳的含量和/或通過如上所述的其它添加元素的含量進行調(diào)節(jié)?？梢圆捎媚承┎僮魅缋缍螣彳埢蛞环N熱處理如一種退火操作，來修改或調(diào)節(jié)機械性能的水平。
按照本發(fā)明，所提出的鋼材滿足熱軋鋼材領域中兩個矛盾的要求，即(一方面為)高機械性能和(另一方面為)低密度。用于生產(chǎn)很高機械強度水平的鋼材的現(xiàn)有解決方案是基于使用一些不能顯著改變密度的添加元素，而用于生產(chǎn)低密度鋼材的現(xiàn)有解決方案是基于使用一些不能達到高機械強度水平的添加元素。
本發(fā)明的鋼材將這兩種性能，亦即一種高機械強度水平和一種很低密度結(jié)結(jié)合起來，以便減輕可在機動車中使用的一部件的重量。
權(quán)利要求
1.一種很高強度和低密度的熱軋薄鋼板，其特征在于它的組成按重量％計包括0.04％≤碳≤0.5％0.05％≤錳≤3％和任選地下列硬化元素0.01％≤鈮≤0.1％0.01％≤鈦≤0.2％0.01％≤釩≤0.2％，所述硬化元素單獨或組合取用，及任選地對轉(zhuǎn)變溫度起作用的元素0.0005％≤硼≤0.005％0.05％≤鎳≤2％0.05％≤鉻≤2％0.05％≤鉬≤2％，所述對轉(zhuǎn)變溫度起作用的元素單獨或組合取用，余量是鐵和熔煉中所固有的一些元素，其特征在于它包括2％≤硅≤10％，1％≤鋁≤10％。
2.如權(quán)利要求1所述的薄鋼板，其特征在于，所述組成包括0.04％≤碳≤0.3％0.08％≤錳≤3％2％≤硅≤6％1％≤鋁≤10％。
3.如權(quán)利要求1和2中任一項所述的薄鋼板，其特征在于硅含量是在3和6％之間，鋁含量是在1和2％之間。
4.如權(quán)利要求1和2中任一項所述的薄鋼板，其特征在于硅含量是在2和3％之間，鋁含量是在7和10％之間。
5.如權(quán)利要求1，2和4中任一項所述的薄鋼板，其特征在于硅和鋁的含量為％Si+％Al≥9。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的薄鋼板，其特征在于它還具有一種包括一種初生鐵素體相和一種次生鐵素體相的顯微組織，所述初生鐵素體的平均粒徑大于所述次生鐵素體的平均粒徑，所述顯微組織還含有碳化物相。
7.如權(quán)利要求6所述的薄鋼板，其特征在于所述初生鐵素體相是鋼在熱軋之前進行再加熱期間得到的，所述次生鐵素體相是在熱軋之后得到的。
8.如權(quán)利要求6和7中任一項所述的薄鋼板，其特征在于所述初生鐵素體相具有大于5μm的平均粒徑，所述次生鐵素體相具有小于2μm的平均粒徑。
9.一種用于制造如權(quán)利要求6-8中任一項所述的熱軋薄鋼板的方法，其特征在于它包括以下步驟—將一種板坯再加熱，所述板坯的組成是按照權(quán)利要求1-5中任一項所述的組成，由此形成一種其顯微組織包括一種初生鐵素體相和一種奧氏體相的板坯；及然后—熱軋所述板坯，在熱軋結(jié)束時的溫度高于在再加熱期間所形成的奧氏體相的AR3溫度，以便在奧氏體條件下進行熱軋，由此將奧氏體相轉(zhuǎn)變成一種次生鐵素體相和碳化物相。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高阻低密度熱疊層式薄鋼板，所述薄鋼板包括下列元素，所述元素用重量百分數(shù)表示0.04％≤碳≤0.5％；0.05％≤錳≤3％；可含有一些硬化元素0.01％≤鈮≤0.1％；0.01％≤鈦≤0.2％；0.01％≤釩≤0.2％，所述硬化元素單獨或組合采用；和/或?qū)D(zhuǎn)變溫度起作用的元素，0.0005％≤硼0.005％；0.05％≤鎳≤2％；0.05％≤鉻≤2％；0.05％≤鉬≤2％，所述對轉(zhuǎn)變起作用的元素單獨或組合采用，其余是鐵和生產(chǎn)中固有的一些元素，其特征在于它包括2％≤硅　　　≤10％；1％≤鋁≤10％。本發(fā)明還涉及薄鋼板的生產(chǎn)。
文檔編號C22C38/04GK1688725SQ03805625
公開日2005年10月26日 申請日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月11日
發(fā)明者X·巴諾, C·吉羅 申請人:于西納公司