專利名稱：：冷軋鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于汽車的外板(如門、引擎罩和行李箱蓋)的冷軋鋼板的制造方法，更具體的說，本發(fā)明涉及一種室溫下具有優(yōu)異的耐應(yīng)變時(shí)化性(strainagingresistance)以及烘烤硬化性的冷軋鋼板的制造方法，所述方法為在低碳鋼中，調(diào)整用以固定碳和氮(其為固溶元素)的鈮(Nb)和鋁(Al)的量，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)整錳(Mn)和磷(P)的量以調(diào)整鋼的強(qiáng)度，同時(shí)保持外板以及涂漆-熱處理之后的最終產(chǎn)品所需的高屈服強(qiáng)度。
背景技術(shù)：
：近年來，車輛用冷軋鋼板需要具有高強(qiáng)度，以通過降低車輛的重量來提高燃料效率并降低車體重量，并且還需要具有足夠的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度、良好的壓制成形性、點(diǎn)悍性、疲勞特性以及耐油漆腐蝕性等等。一般來說，鋼板在強(qiáng)度和成形性方面具有相對立的特性，但是已知雙相鋼板和烘烤硬化性鋼板可作為同時(shí)滿足這兩種性能的鋼板。盡管雙相鋼板具有超過40kgf/mn^級別的高抗拉強(qiáng)度，但其壓制成形性低，除此之外，由于雙相鋼板中添加了大量的合金元素(如錳和鉻)，因此其制造成本昂貴。另一方面，當(dāng)其抗拉強(qiáng)度為小于或等于40kgf/mn^級別時(shí)，烘烤硬化性鋼板具有接近于軟鋼板的屈服強(qiáng)度，使得它們具有優(yōu)異的可鍛性以及鋼的特性，其中，在壓制成形之后的烘烤硬化過程中，屈服強(qiáng)度增加。烘烤硬化是利用了一種應(yīng)變時(shí)化的工藝，所述應(yīng)變時(shí)化是通過將在碳或氮(其為溶解于鋼中的間隙金屬)變形時(shí)所產(chǎn)生的電荷固定而產(chǎn)生的。隨著固溶液中碳和氮的溶解量增加，烘烤硬化水平隨之增高，性發(fā)生劣化。因此，對固溶元素進(jìn)行控制是很重要的。在相關(guān)領(lǐng)域中，通過如下方法來制造用于車輛外板的鋼板適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)加入到超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼中的鈦(Ti)或鈮(Nb)的量以調(diào)節(jié)鋼中的固溶元素的量，從而確保烘烤硬化性，并通過加入磷(P)、錳(Mn)和硅(Si)(均為固溶強(qiáng)化元素)等來確保獲得屈服強(qiáng)度。通過加入鈦來控制固溶碳的剩余量從而制造烘烤硬化型鋼的方法，可以使材料質(zhì)量的差別加大，這是因?yàn)殁仌?huì)與鋼中諸如氮(N)、硫(S)、碳(C)等多種元素結(jié)合，從而使得固溶碳(其對最終的烘烤硬化性具有影響)的含量發(fā)生顯著改變。此外，根據(jù)制造烘烤硬化型鋼的其他例子，通過加入鈮(Nb)來控制固溶碳的剩余量的方法需要進(jìn)行高溫退火，這樣可能會(huì)使材料質(zhì)量的差別隨退火條件而加大、并且在制造熱浸鍍材料的過程中鍍覆質(zhì)量可能發(fā)生劣化。此外，對于在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)通過使用固溶碳來確保烘烤硬化性的方法而言，由于碳的擴(kuò)散速率較高，因此難以確保獲得較長的時(shí)化保證期。也就是說，相關(guān)領(lǐng)域中的烘烤硬化鋼具有這樣的缺陷其烘烤硬化性較高，而在試圖通過維持鋼中的固態(tài)碳以確保烘烤硬化性時(shí)，由于碳在室溫下具有高擴(kuò)散速度，因此這種鋼在室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性降低。此外，由于鋁脫氧鋼中的大部分固溶氮在巻繞工藝中會(huì)形成A1N，或者添加有鈦的鋼會(huì)在高溫下形成TiN，因此這些元素不能被用作固溶元素。另外，有這樣一種確保烘烤硬化性的示例性方法，其針對碳含量為0.01%或更高的低碳鋼，通過實(shí)施高溫退火以除去固溶碳、并通過加入鋁以除去固溶氮。然而，高溫退火具有這樣的缺陷材料各部分的質(zhì)量差別會(huì)隨著控制條件的不同而加大，并且退火后固溶碳不能被完全除去。在這種情況中，即使通過加入鈦和鈮以除去固溶碳，也會(huì)由于剩余的固溶碳而造成成形性劣化，并且不能充分地確保獲得室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性，除非對NbC和TiC進(jìn)行控制。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題為了克服這些問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)異的耐沖擊性(dentresistance)的冷軋鋼板，所述方法為調(diào)整用以固定碳和氮的鈮(Nb)及鋁(Al)的量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整錳(Mn)和磷(P)的量以調(diào)整鋼的強(qiáng)度，并利用低溫退火和低溫巻繞，以維持外板所需的屈服強(qiáng)度以及涂漆-熱處理之后的最終產(chǎn)品的高屈服強(qiáng)度。技術(shù)方案本發(fā)明的冷軋鋼板的制造方法包括加入0.005重量％或更低的碳(C)、0.002重量％至0.005重量°/0的氮(N)、0.1重量％至1重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量%或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁；將Nb/C的原子比值調(diào)節(jié)至l或更高，并將Al/N的原子比值調(diào)節(jié)為0.5至1.5;在115(TC至130(TC下將鋼均勻化，其中所述鋼含有鐵(Fe)并且其余為在鋼制造過程中不可避免地包含的元素；將最終熱軋制溫度設(shè)定為890。C至950°C(該溫度恰好高于Ar3臨界點(diǎn))；將熱軋鋼板進(jìn)行熱巻繞，并以40%至80%的冷軋壓下率(coldreductionratio)對熱軋鋼板進(jìn)行冷軋。此外，在冷軋后，在750'C至880'C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火。此外優(yōu)選的是，在45(TC至650'C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱巻繞。由本發(fā)明的實(shí)施方案的鋼所形成的冷軋鋼板包含0.005重量％或更低的碳(C)、0.002重量％至0.005重量％的氮(N)、0.1重量%至1重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量％或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁，余量為鐵以及在鋼制造過程中不可避免地包含的元素，其中Nb/C的原子比值被調(diào)節(jié)為1或更高，并且Al/N的原子比值被調(diào)節(jié)為0.5至1.5。有益效果本發(fā)明被設(shè)計(jì)為通過使用碳和氮作為固溶元素來制造冷軋鋼板，該冷軋鋼板具有優(yōu)異的室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性以及烘烤硬化性。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)制造具有優(yōu)異的室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性以及烘烤硬化性的冷軋鋼板，以及使用低溫退火和低溫巻繞。此外，本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點(diǎn)通過最大程度地防止形成固溶碳，以阻止碳對烘烤硬化造成的影響，從而防止出現(xiàn)非均勻加工、并確保獲得室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性以及較長的時(shí)化保證期。'此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，由于錳含量降低，因此加工性和點(diǎn)焊性能得以改善。通過控制沉淀物以及固溶氮來控制烘烤硬化，從而彌補(bǔ)了由錳含量的降—低所造成的鋼板強(qiáng)度的下降。因此，本發(fā)明可穩(wěn)定地用于車輛的外板。圖1為示出根據(jù)冷軋鋼板制造方法的實(shí)施方案與具有不同元素的比較例之間的對比情況的圖，其示出了烘烤硬化值隨熱巻繞溫度的改變而發(fā)生的變化。圖2為示出本發(fā)明實(shí)施方案與對比例的烘烤硬化值隨退火溫度的改變而發(fā)生的變化的圖。本發(fā)明的最佳實(shí)施方式下面將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的實(shí)施方案的冷軋鋼板及其制造方法包括加入0.02重量％至0.05重量％的氮(N)、0.1重量％至1重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量％或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁；將Nb/C的原子比值調(diào)節(jié)至1或更p，并將Al/N的原子比值調(diào)節(jié)為0.5至1.5;在1150。C至1300匸的溫度下(其為奧氏體溫度區(qū)域)將鋼均勻化，其中所述的鋼含有鐵(Fe)并且其余為在鋼制造過程中不可避免地包含的元素；在最終熱軋制過程中，在89(TC至95(TC下(該溫度高于Ar3臨界點(diǎn))對鋼進(jìn)行軋制，從而形成熱軋鋼板；在45(TC至65(TC的溫度范圍內(nèi)將熱軋鋼板進(jìn)行熱巻繞，以40%至80%的冷軋壓下率對熱軋鋼板進(jìn)行軋制，并在75CTC至88(TC的溫度下進(jìn)行退火。然后，可通過以下方法制造經(jīng)熱浸鍍的鋼板，所述方法為在合金化熱浸鍍生產(chǎn)線上，通過鍍鋁鋅工藝或者鍍鋅工藝，于460'C的溫度下進(jìn)行熱浸鍍，并在46(TC至56(TC的溫度下進(jìn)行合金化。優(yōu)選的是，在退火后于40(TC下進(jìn)行過時(shí)化(overaging)處理，但是當(dāng)退火在低溫下進(jìn)行時(shí)，則可以不進(jìn)行過時(shí)化處理。鍍覆溫度為46(TC，該溫度為本領(lǐng)域內(nèi)已知的熔爐內(nèi)的溫度，并且優(yōu)選不對該溫度進(jìn)行規(guī)定。當(dāng)熱巻繞溫度低于45(TC時(shí)，在鋼坯再加熱過程中氮結(jié)合成AIN，從而不能通過氮來確保獲得烘烤硬化性。相反，當(dāng)巻繞溫度高于65(TC時(shí)，烘烤硬化性會(huì)快速降低，因此可將熱巻繞溫度限定為450'C至650°C。此外，根據(jù)本發(fā)明的合金組成，采用碳含量為0.005重量％或更低的超低碳鋼，來最大程度地防止形成固溶碳，并且通過降低原料鋼中的碳含量而僅使用固溶氮，來控制鋼的烘烤硬化性。與利用碳相比，僅利用氮進(jìn)行控制更有利于獲得烘烤硬化性。這是因?yàn)榈阡撝械臄U(kuò)散速度比碳低，因此這對室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性是有利的。室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性使鋼的質(zhì)量隨著時(shí)間的延長而發(fā)生改變，并且由于烘烤硬化鋼在由鋼材制造商供應(yīng)給汽車制造商之后的很長一段時(shí)間之后才會(huì)被使用，因此應(yīng)確保烘烤硬化鋼在室溫下具有耐應(yīng)變時(shí)化性。通過調(diào)節(jié)Nb/C的原子比值來最大限度地除去殘存的極少量的固溶碳。將Nb/C的原子比值調(diào)節(jié)為1或更高，這使得鋼中的全部固溶碳轉(zhuǎn)化為NbC沉淀物，從而僅有固溶氮存在于鋼中。因此，在烘烤硬化時(shí)可防止固溶碳的影響。通過與氮形成沉淀物的鋁來對固溶氮進(jìn)行控制。當(dāng)固溶氮未被恰當(dāng)?shù)乜刂茣r(shí)，室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性以及成形性會(huì)發(fā)生劣化。將用以控制固溶氮的Al/N的原子比值調(diào)節(jié)為0.5至1.5。這是因?yàn)楫?dāng)Al/N的原子比值低于0.5時(shí)，不能穩(wěn)定地確保室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性，而當(dāng)Al/N的原子比值高于1.5時(shí)，則不能確保固溶氮具有合適的含量，從而會(huì)使烘烤硬化性劣化。此外，本發(fā)明的合金組成通過降低錳(其會(huì)使加工性和點(diǎn)焊性能發(fā)生劣化)的含量，來提高加工性和點(diǎn)焊性能。通過均勻化處理、并通過NbC和A1N的沉積硬化而使結(jié)構(gòu)變得精細(xì)，來彌補(bǔ)由錳含量的降低所造成的冷軋鋼板強(qiáng)度的下降。本發(fā)明實(shí)施方案的冷軋鋼板中所含成分以重量％計(jì)(下文中稱為%)如下。1.碳(C):0.005%或更低當(dāng)碳含量大于或等于0.005%時(shí)，用以固定碳的鈮Nb含量會(huì)增加，這不僅使鋼的制造成本增加，而且會(huì)使鋼的加工性下降。此外，當(dāng)利用鈮對碳進(jìn)行的固定不充分時(shí)，會(huì)快速發(fā)生由碳造成的時(shí)化，可能使得鋼在室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性降低。因此，將碳的含量限定為0.005%或更低。2.硅(Si):0.3%或更低硅(Si)會(huì)提高在鋼中以固溶態(tài)存在的碳的活性，從而使室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性劣化并使得鍍覆質(zhì)量顯著降低。此外，盡管隨著硅的含量增加，強(qiáng)度會(huì)由于固溶硬化而增加，但是這會(huì)使可鍛性降低，因此將硅的最大添加量限定為0.3%。3.錳(Mn):0.1%至1,0%錳(Mn)以固溶態(tài)存在于鋼中，并且其具有提高鋼強(qiáng)度的功能。然而，其含量為1.0%或更高時(shí)會(huì)大大降低可鍛性，因此將錳的最高添加量限定為1.0%。另一方面，當(dāng)不向鋼中加入錳時(shí)，存在于鋼中的硫可能會(huì)造成熱脆性，因此優(yōu)選將錳的最低添加量限定為0.1%。4.磷(P):0.005%至0.1%磷(P)以固溶態(tài)存在于鋼中，并且其具有提高鋼強(qiáng)度的功能。其含量為0.1%或更高時(shí)會(huì)大大降低鋼的可鍛性和可焊性，因此將磷的最高添加量限定為0.1%。然而，當(dāng)不向鋼中加入磷時(shí)，則難以確保鋼具有足夠的強(qiáng)度，因此優(yōu)選將磷的最低添加量限定為0.005%。5.鈮(Nb):0.015%至0.04%加入鈮以固定在鋼中以固溶態(tài)存在的碳。存在于鋼中的固溶碳會(huì)阻止冷軋總體結(jié)構(gòu)(collectivestructure)的形成，從而使鋼的加工性劣化。此外，當(dāng)碳以固溶態(tài)存在時(shí)，碳的快速擴(kuò)散會(huì)使室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性劣化，因此需要足夠量的鈮來將固溶碳固定。將鈮的所需含量設(shè)定為使得Nb/C的原子比值為1或更高；因此，考慮到碳的含量，將鈮的最低含量限定為0.015%，并且將其最高含量限定為0.04%。6.氮(N):0.002%至0.005%一般來說，氮(N)是不可避免地會(huì)加入到鋼中的元素；然而，由于本發(fā)明利用氮來控制烘烤硬化性，因此需要調(diào)整本發(fā)明中的氮的添加量。當(dāng)其添加量過低時(shí)，則難以確保烘烤硬化性，而當(dāng)添加量過高時(shí)，則可以通過氮來確保獲得足夠的烘烤硬化性，但是可能會(huì)由于固溶氮而造成時(shí)化并使加工性劣化。因此，氮的添加量在0.02%至0.005%的范圍內(nèi)。7.鋁(Al):0.001%至0.03%另外還加入鋁以使鋼脫氧，但是鋁會(huì)與本發(fā)明中的氮結(jié)合，因而也被用來控制烘烤硬化性。當(dāng)鋁含量為0.001%或更低時(shí)，脫氧性降低，并且氧存在于鋼中。因此，當(dāng)在鋼制造過程中加入形成氧化物的元素(如錳和硅)時(shí)，會(huì)形成氧化錳和氧化硅，從而難以對硅等元素進(jìn)行控制。然而，當(dāng)鋁含量大于或等于0.03%時(shí)，則不必要地加入了過量的鋁，使得其與鋼中存在的氮反應(yīng)，并形成了氮化鋁沉淀物。因此，不能夠通過氮來獲得烘烤硬化性。所以，將^;的最大添加量限定為0.03%。此外，在鋼的制造過程中，通常會(huì)不可避免地包含硫(S)元素，因而將其添加范圍限定為0.02%或更低。下表l示出了分別具有不同組分的本發(fā)明實(shí)施方案以及比較例。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在表1中，通過以下方法獲得所述實(shí)施方案和比較例，所述方法為將固溶鋼錠在125(TC的加熱爐內(nèi)保持兩小時(shí)，并隨后對其進(jìn)行熱軋，其中熱軋的最終溫度為卯(TC，熱巻繞溫度為56(TC，并且以70%的冷軋壓下率進(jìn)行冷軋。以-3'C/秒的冷卻速度將冷軋樣品冷卻，并在80(TC的溫度下連續(xù)退火，將連續(xù)退火后的樣品在萬能材料試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。下表2示出了隨著表1中的各實(shí)施方案和比較例的熱處理?xiàng)l件和制造條件的改變，機(jī)械性能發(fā)生的變化。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>61602804700比較例7210270454838比較例8230350382522比較例如表2所示，樣品No.l至4對應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施方案，其抗拉強(qiáng)度為270MPa至360MPa，伸長率為38%至47%,烘烤硬化強(qiáng)度為33MPa至40MPa，并且時(shí)化系數(shù)小于或等于30，因此它們獲得了高強(qiáng)度鋼，保持了優(yōu)異的可鍛性，具有高烘烤硬化性，并且在室溫下具有出色的耐應(yīng)變時(shí)化性。另一方面，在比較例No.5、6禾n8中，Al的添加量較高，因而即使在低巻繞溫度下進(jìn)行巻繞工藝，也會(huì)由于鋁將氮固定從而不能夠確保獲得足夠的烘烤硬化性。此外，在比較例No.7中未加入鈮，因此有大量的碳以固溶態(tài)存在于鋼中，從而使烘烤硬化性較高，但是其在室溫下的耐應(yīng)變時(shí)化性較低。圖1示出了在比較例和本發(fā)明實(shí)施方案(實(shí)施方案No.l和比較例No.5)的各自一種樣品中，烘烤硬化值隨熱巻繞溫度的變化而發(fā)生改變，并且圖2示出了烘烤硬化值隨退火溫度的變化而發(fā)生改變。從圖l中可看出，隨著實(shí)施方案No.l的巻繞溫度降低，烘烤硬化性隨之升高，特別是，當(dāng)溫度低于60(TC時(shí)，烘烤硬化性快速升高。這是因?yàn)楫?dāng)熱軋巻繞溫度降低時(shí)，A1N的沉淀被推延，因而可存在大量的固溶態(tài)氮。在實(shí)施方案No.l、2、3和4(在熱軋巻繞工藝中確保具有充足的固溶氮)中，如圖2所示，即使在較低的退火溫度下也可確保獲得足夠的烘烤硬化性，因此可實(shí)現(xiàn)低溫退火。退火溫度越低，越節(jié)省能量，并且使合金化熱浸鍍性能得以改善。權(quán)利要求1.一種制造冷軋鋼板的方法，包括加入0.005重量％或更低的碳(C)、0.002重量％至0.005重量％的氮(N)、0.1重量％至1.0重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量％或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁；將Nb/C的原子比值調(diào)節(jié)為1或更高，并將Al/N的原子比值調(diào)節(jié)為0.5至1.5，在1150℃至1300℃的溫度下將鋼均勻化，其中所述鋼含有鐵(Fe)并且其余為在制造鋼的過程中不可避免地包含的元素，將最終熱軋制溫度設(shè)定為890℃至950℃，該溫度高于Ar3臨界點(diǎn)；以及將所述熱軋鋼板進(jìn)行熱卷繞，并以40％至80％的冷軋壓下率對所述熱軋鋼板進(jìn)行冷軋。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造冷軋鋼板的方法，其中在所述冷軋之后，于750'C至88(TC下進(jìn)行退火。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造冷軋鋼板的方法，其中在45(TC至65(TC的溫度下進(jìn)行熱巻繞。4.一種由鋼形成的冷軋鋼板，所述鋼含有0.005重量％或更低的碳、0.002重量％至0.005重量％的氮(N)、0.1重量％至1重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量％或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁，余量為鐵(Fe)以及在制造所述鋼的過程中不可避免地包含的元素，其中Nb/C的原子比值被調(diào)節(jié)為1或更高，并且Al/N的原子比值被調(diào)節(jié)為0.5至1.5。全文摘要本發(fā)明涉及一種制造冷軋鋼板的方法，該方法包括加入0.005重量％或更低的碳(C)、0.002重量％至0.005重量％的氮(N)、0.1重量％至1.0重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量％或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁；將Nb/C的原子比值調(diào)節(jié)為1或更高，并將Al/N的原子比值調(diào)節(jié)為0.5至1.5，在1150℃至1300℃的溫度下將鋼均勻化，其中所述鋼含有鐵(Fe)并且其余為在制造鋼的過程中不可避免地包含的元素；將最終熱軋制溫度設(shè)定為890℃至950℃，該溫度高于Ar3臨界點(diǎn)；以及將所述熱軋鋼板進(jìn)行熱卷繞，并以40％至80％的冷軋壓下率對所述熱軋鋼板進(jìn)行冷軋。文檔編號(hào)C21D8/02GK101680046SQ200880019601公開日2010年3月24日申請日期2008年10月23日優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日發(fā)明者任龍彬,李汀洙,金成柱申請人:現(xiàn)代制鐵株式會(huì)社