專利名稱：時效性和燒結(jié)硬化性優(yōu)良的冷軋鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于建材、家電制品的冷軋鋼板及其制造方法，特別是涉及通過以彎曲、淺鼓凸為代表的較輕度的加工而成形的部件的燒結(jié)硬化性能的提高。這里所說的“鋼板”包括鋼板、鋼帶。此外，“冷軋鋼板”包括冷軋鋼板和對所述冷軋鋼板實施了電鍍鋅、熱鍍鋅等表面處理的冷軋鋼板。進而還包括在冷軋鋼板的表面或進一步實施了電鍍鋅、熱鍍鋅等表面處理的冷軋鋼板的表面具有化學(xué)轉(zhuǎn)化處理被膜的鋼板。
背景技術(shù)：
近年來，在建材、家電制品方面強烈要求制造成本的降低，特別是為了降低原材費，所使用的原材的薄壁化快速發(fā)展，因此期望所使用的鋼板的高強度化。建材、家電制品用部件中所要求的使用鋼板的高強度化為拉伸強度到達440MI^的水平。而且，主要適用于能夠?qū)嵤澢?、淺鼓凸等較輕度的加工的部件。伴隨著此類原材的薄壁化要求的使用鋼板的高強度化，不僅限于建材、家電制品用部件、汽車用部件也對其有所要求。1989年的CAFE規(guī)定以后，為了提高汽車燃料效率，熱切希望汽車車身的輕量化，所使用的鋼板的高強度化逐漸推進?；谶@樣的背景，作為汽車用鋼板，不斷開發(fā)使用了適量添加了 P、Si、Mn等的高強度鋼板，但開發(fā)的用于汽車的高強度鋼板多為拉伸強度TS為590MPa以上的鋼板。這些高強度鋼板難以應(yīng)用于建材、家電制品。這是由于，此種高強度鋼板強度過高，因而存在超出加工機的能力而難以進行加工、或者即使能夠進行加工而制品的尺寸精度也會降低的問題。此外，這種高強度鋼板添加的合金元素多而變得昂貴的情況居多，無法期待原材成本的降低效果。此外，作為汽車的外板用鋼板，提出并使用了多種燒結(jié)硬化型的軟質(zhì)鋼板。例如， 專利文獻1中記載了以下冷軋鋼板的制造方法將以重量％計含有C 0. 002 0. 008%, Si 0. 5% 以下、Mn 0. 05 1. 2%, P :0. 10% 以下、Al :0. 01 0.X8 以上、Nb C% X 3以上且(C% X8以下+0. 02%)以下的熱軋鋼板，以60%以上的軋制率進行冷軋，在 750 900°C、10s以上的條件下進行連續(xù)退火，然后，在冷卻過程中以平均冷卻速度10°C / s以上實施至少冷卻至650°C的冷卻，從而制造燒結(jié)硬化性優(yōu)良的冷軋鋼板。就通過專利文獻1中記載的技術(shù)制造的鋼板而言，由于成為極低碳系，因此在成形時呈軟質(zhì)而具有高加工性，利用成形后的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理、涂裝燒結(jié)處理，固溶碳、固溶氮固著于成形時所引入的位錯，從而硬化而高強度化。這樣的鋼板，其拉伸強度為約340MI^ 約390MPa，多作為 BH(燒結(jié)硬化)鋼板應(yīng)用于汽車外板。此外，專利文獻2中記載了通過成形后的熱處理而使強度上升性能優(yōu)良的冷軋鋼板的制造方法。專利文獻2中記載了以下冷軋鋼板的制造方法將組成為以滿足)/ Al(% )彡 0· 3 的范圍含有 C 0. 15 % 以下、Si 0. 005 1. 0%、Mn 0. 01 3. 0 %、Al 0. 005 0. 02%、N 0. 006 0. 020%和P :0. 002 0. 10%的鋼坯進行熱軋，在卷取時，在 [Mn%]X [Si%]為1.0以下的情況下，使卷取溫度彡700°C，另一方面，在[Mn% ] X [Si % ] 大于1. 0的情況下，使卷取溫度彡300+400/( [Mn % ]X[Si% ])，在再結(jié)晶退火工序中，再[Mn% ]X[Si% ]為1.0以下的情況下，使退火溫度為650 950°C，在[Mn% ]X[Si% ] 大于1. 0的情況下，以滿足950-300/( [Mn % ]X[Si% ])彡退火溫度彡950的溫度進行退火。由此，能夠得到鋼中的析出Mn%與析出之積為0. 00010%以下、含有0. 0015%以上的固溶N、且具有鐵素體相或鐵素體主體的組織的冷軋鋼板。就通過專利文獻2中記載的技術(shù)制造的鋼板而言，利用固溶N與成形時所引入的位錯的相互作用，從而通過成形后熱處理使拉伸強度增加60MPa以上?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特公昭60-17004號公報專利文獻2 日本特開2002-2^937號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題對于專利文獻1中記載的適用于汽車的BH鋼板而言，需要賦予2%以上的應(yīng)變和燒結(jié)涂裝處理等熱處理，由此，可得到約30MPa的強度上升。此外，專利文獻2中記載的適用于汽車的鋼板也需要賦予5%以上的應(yīng)變和在120 200°C的低溫范圍內(nèi)的熱處理，由此能夠得到拉伸強度TS增加60MPa以上的高強度化。但是，對建材、家電制品等中的部件而言多進行2%以下的較輕度的加工?；蛘撸袝r幾乎不加工而以平板狀態(tài)來使用。因此，在將專利文獻1、專利文獻2中記載的適用于汽車的鋼板應(yīng)用于建材、家電制品用部件的情況下，存在以下問題所賦予的應(yīng)變量小，即使實施之后的燒結(jié)涂裝處理等熱處理，強度上升也小，無法實現(xiàn)所期望的高強度化。此外，對于專利文獻1中記載的適用于汽車的BH鋼板而言，由于長時間的放置而時效硬化，因而還存在成形時產(chǎn)生稱為腰折的折紋而顯著損害制品的外觀的問題。此外，在專利文獻2記載的技術(shù)中，為了確保預(yù)定的固溶N量，使Al含量的上限為0.02%。Al通常是為了脫氧、即以Al2O3的形式降低鋼中的氧而添加的。Al量少時，脫氧變得不充分，鋼中的氧殘留量變多，純度降低，從而存在冷軋時容易產(chǎn)生裂紋、容易產(chǎn)生表面缺陷的問題。本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，目的在于提供能夠防止由時效所致的折紋的產(chǎn)生、并且能夠以賦予約2%以下的較低的應(yīng)變來確保較高燒結(jié)硬化量的、時效性優(yōu)良、燒結(jié)硬化性也優(yōu)良的冷軋鋼板及其制造方法。這里，“燒結(jié)硬化性優(yōu)良”是指賦予不到2.0% (包括0%)的預(yù)應(yīng)變，實施相當于 100 200°C X 5 60分鐘的涂裝燒結(jié)處理的熱處理后的屈服強度Y^it與賦予預(yù)應(yīng)變時的應(yīng)力YSps之差A(yù)YS( = YSht-YSps)為50MPa以上的情況。此外，“時效性優(yōu)良”是指在25°C 以下的常溫氣氛中保持3個月后的屈服伸長率YEl在軋制方向上為2%以下的情況。用于解決問題的方法本發(fā)明人為了達到上述目的，對合金元素給燒結(jié)硬化性帶來的影響進行了深入的研究。其結(jié)果，為了即使在賦予低應(yīng)變量的情況下也能賦予較高燒結(jié)硬化性，想到了對固溶 N的有效利用。此外還得出了如下見解，為了不產(chǎn)生由時效所致的折紋，重要的是使C盡可能以析出物的形式存在。根據(jù)本發(fā)明人的進一步的研究，得出了以下見解為了盡可能降低固溶C，重要的頁
是適當?shù)卣{(diào)整熱軋中的卷取溫度，在使晶粒微細化的同時使碳化物在晶粒內(nèi)析出，進而通過適當?shù)卣{(diào)整冷軋后的退火中的加熱速度和退火溫度而使殘留的固溶C以碳化物的形式析出。此外，還得出了以下見解為了確保適當量的固溶N，重要的是在適當調(diào)整與N結(jié)合而形成析出物的Al含量的同時，使熱軋中的卷取溫度、退火溫度優(yōu)化。更進一步，還得出了以下見解在冷軋后實施表面光軋也有助于有效地抑制由時效所致的折紋的產(chǎn)生。本發(fā)明是基于上述見解并在進一步研究的基礎(chǔ)上完成的。即，本發(fā)明的要點如下所述。(1) 一種冷軋鋼板，其特征在于，具有如下組成以質(zhì)量％計，含有C 0. 020 0. 070%, Si :0. 05%以下、Mn :0. 1 0. 5%, P 0. 05% 以下、S 0. 02% 以下、Al :0. 02 0. 08%、N :0. 005 0. 02%、固溶 N 為 0. 0010%以上，余量由！^和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；以及如下組織以面積率計含有80%以上的平均結(jié)晶粒徑為7 μ m以下的鐵素體相，且在所述鐵素體相的晶粒內(nèi)析出并分散有以平均圓等效直徑計為0. 05 5μπι大小的析出物。(2)如(1)中所述的冷軋鋼板，其特征在于，所述析出物的析出密度為1 100個 /0. 01mm2。(3)如(1)或(2)中所述的冷軋鋼板，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，還含有選自以質(zhì)量％計的Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B :0. 005%以下中的1種或2種以上。(4)如⑴ (3)中任一項所述的冷軋鋼板，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，還含有選自以質(zhì)量％計的Mo :0. 01%以下、Ni :0. 01%以下、Cr :0. 01%以下、Cu :0. 01%以下中的1種或2種以上。(5)如(1) (4)中任一項所述的冷軋鋼板，其特征在于，其表面具有鍍鋅層。(6) 一種冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，依次對鋼原材實施熱軋工序，冷軋工序，退火工序，表面光軋工序，在制作冷軋鋼板時，所述鋼原材的組成以質(zhì)量％計含有C 0. 020 0. 070%, Si 0. 05% 以下、Mn :0. 1 0. 5%, P :0. 05% 以下、S :0. 02% 以下、Al 0. 02 0. 08%, N 0. 005 0. 02%，且余量由!^e和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述熱軋工序如下對所述鋼原材實施使加熱溫度為1150°C以上的加熱后，進行粗軋而形成薄板坯，接著對所述薄板坯實施使精軋結(jié)束溫度為850°C以上的精軋而形成熱軋板，然后將所述熱軋板以滿足下述(1)式的卷取溫度CT進行卷取，[ (Al/28) / (N/14) ] /CT ^ 5. 5 X IO"3(1)式(其中，A1、N:各元素的含量(質(zhì)量％)，CT:卷取溫度(°C))，所述冷軋工序如下對所述熱軋板實施酸洗處理后，實施使冷軋軋制率為60 90%的冷軋，制成冷軋板，所述退火工序是對所述冷軋板實施退火處理而制成冷軋退火板的工序，其中， 所述退火處理如下使退火溫度An為滿足下述⑵式的溫度，使從300°C (退火溫度-20°C )的溫度范圍內(nèi)的加熱速度為1 30°C /s，使(退火溫度-20°C )的溫度 (退火溫度)的溫度范圍內(nèi)的加熱速度為0. 5 5°C /s，加熱至所述退火溫度，然后，以5°C /s 以上的冷卻速度冷卻至500°C以下， 1.0 ^ {[ (Al/28)/(N/14) ]/CT}/{[ (Al/28)/(N/14) ]/An} ^ 1.5 (2)式
(其中，A1、N:各元素的含量(質(zhì)量％)，CT:卷取溫度(°C)，An:退火溫度(°C))所述表面光軋工序是對所述冷軋退火板實施伸長率為0. 5 5%的表面光軋的工序。(7)如(6)所述的冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述退火溫度下進行150s 以下的均熱，然后進行冷卻。(8)如(6)或(7)所述的冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上， 還含有選自以質(zhì)量％計的Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B :0. 005%以下中的1種或2種以上。(9)如(6) (8)中任一項所述的冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，還含有選自以質(zhì)量％計的Mo :0. 01%以下、Ni :0. 01%以下、Cr :0. 01%以下、Cu 0.01%以下中的1種或2種以上。(10)如(6) (9)中任一項所述的冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述退火工序之后且在所述表面光軋工序之前，實施在鋼板表面形成鍍鋅層的鍍鋅處理工序。(11)如(10)所述的冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述退火工序中以所述 5°C /s以上的冷卻速度將所述冷軋板冷卻至500°C以下后，接著實施熱鍍鋅處理工序作為所述鍍鋅處理工序，所述熱鍍鋅處理工序如下實施浸漬到熱鍍鋅浴中而在鋼板表面形成熱鍍鋅層的熱鍍鋅處理，或者進一步實施對所述熱鍍鋅層進行合金化的合金化處理。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠容易且廉價地提供抑制時效性并且即使在賦予低應(yīng)變的情況下也顯示出較高燒結(jié)硬化性的、時效性和燒結(jié)硬化性優(yōu)良的冷軋鋼板，從而在產(chǎn)業(yè)上發(fā)揮出顯著的效果。根據(jù)本發(fā)明，能夠廉價地提供通過以彎曲、淺鼓凸為代表的較輕度的加工而成形的鋼材。本發(fā)明鋼板能夠用作例如適用于辦公桌用桌面等辦公用部件、自動售貨機、冰箱的面板、空調(diào)室外機等家電制品用部件、以及建材用部件的鋼材。本發(fā)明鋼板有助于制品的輕量化、降低成本等，具有產(chǎn)業(yè)上有效的效果。
具體實施例方式首先，對本發(fā)明冷軋鋼板的組成限定原因進行說明。以下，只要無特別說明，將質(zhì)量％僅記為％。C :0· 020 0. 070%C是通過固溶而增加鋼的強度的元素，大量含有時會帶來降低成形性(加工性)這樣的不良影響。尤其在固溶C量變多時，時效性得以促進，帶來在成形時產(chǎn)生折紋等的不良影響，因此在本發(fā)明中優(yōu)選盡可能地降低固溶C量。本發(fā)明中，在卷取時、退火時，使C以滲碳體等析出物的形式析出，盡可能降低固溶C。在該方法中，需要預(yù)先含有適量的C，因此使 C為0. 020%以上。在C不到0. 020%時，導(dǎo)致碳化物析出的過飽和度小，C無法以碳化物的形式充分地析出。另一方面，含有超過0.070%時，加工性顯著降低。因此，使C在0.020 0. 070%的范圍內(nèi)。Si :0.05% 以下Si是通過固溶而增加鋼的強度的元素，但在大量含有時鋼硬質(zhì)化，從而加工性降低。此外，大量含有Si時，特別是在退火時生成Si氧化物，帶來妨礙鍍覆性等的不良影響。此外，Si是使鐵素體穩(wěn)定的傾向強的元素，例如在熱軋時，從奧氏體(Y)向鐵素體(α)的相變溫度上升，有時難以在奧氏體區(qū)完成軋制。由此，使Si為0.05%以下。需要說明的是， Si的含量在0. 001%以上時，可以得到增加鋼強度的效果。Mn 0. 1 ~ 0. 5%Mn是具有通過固溶來增加鋼的強度的作用、并且通過形成MnS使帶來誘發(fā)熱裂紋而使表面性狀顯著變差等不良影響的有害的S無害化的元素。為了得到這樣的效果，需要含有0. 以上的Mn。另一方面，含量超過0.5%時，因硬質(zhì)化而使加工性降低、或者抑制退火時的鐵素體的再結(jié)晶等不良影響變得顯著。因此，使Mn在0.1 0.5%的范圍內(nèi)。需要說明的是，優(yōu)選為0.3%以下。P :0.05% 以下P是有助于增加強度的元素，但由于其在晶界偏析，會帶來使延展性、韌性降低的不良影響。因此，在不必特別利用由P帶來的強度增加效果時，優(yōu)選盡可能降低其含量，但只要其含量為約0.05%以下，則能夠允許上述的不良影響。因此，使P為0.05%以下。需要說明的是，優(yōu)選為0. 03%以下。S :0.02% 以下S會誘發(fā)熱裂紋而使表面性狀顯著變差。而且，S不僅在鋼中基本上以夾雜物的形式存在而幾乎不會對強度有幫助，而且還形成粗大的MnS，降低延展性。由此，S作為雜質(zhì)， 優(yōu)選盡可能地降低其含量，只要其含量為0. 02%以下，則能夠允許上述不良影響。因此，使 S為0. 02%以下。Al :0· 02 0. 08%Al是本發(fā)明中重要的元素。Al是作為脫氧劑起作用的元素，為了充分地得到該效果，需要含有0.02%以上的Al。需要說明的是，更優(yōu)選超過0.02%。此外，Al與N結(jié)合而形成A1N，具有固定N的作用。本發(fā)明中，為了將有助于增加燒結(jié)硬化性的固溶N穩(wěn)定地確保在所期望的范圍內(nèi)，將Al調(diào)整在適當范圍內(nèi)。AlN的析出受溫度的影響。因此，為了穩(wěn)定地確保所期望的固溶N量，調(diào)整Al含量使其與卷取溫度的關(guān)系滿足(1)式，進而使卷取溫度與退火溫度的關(guān)系滿足( 式。為了滿足(1)式、(2)式，需要至少含有0.02%以上的Al。另一方面，Al的大量含有使熱軋時的 Y - α相變的相變點上升，因此難以在奧氏體區(qū)完成軋制。由此，使Al為0.02 0.08%。 需要說明的是，優(yōu)選為0. 060%以下。N :0· 005 0. 02%N是通過固溶來增加鋼的強度的元素，為了在本發(fā)明中提高燒結(jié)硬化性，有效地利用固溶N。為了確保所期望的優(yōu)良的燒結(jié)硬化性，需要確保0.0010%以上的固溶N，至少需要含有0. 005 %的N。另一方面，含有超過0. 02%的N時，產(chǎn)生鋼坯裂紋的傾向增強，可能會產(chǎn)生表面缺陷。因此，使N在0.005 0.02%的范圍內(nèi)。需要說明的是，優(yōu)選為0.007 0. 015%。固溶N :0. 0010% 以上固溶N在涂裝燒結(jié)處理時固著于由賦予應(yīng)變所引入的位錯，從而增加鋼板強度。 為了確保所期望的AYS(涂裝燒結(jié)處理后的屈服應(yīng)力相對于賦予應(yīng)變時的應(yīng)力的增加量)，使本發(fā)明中固溶N量為0. 0010%以上。另外，通過如下方法調(diào)整固溶N量在使Al含量在上述范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上，進而使卷取溫度、退火溫度優(yōu)化。需要說明的是，優(yōu)選使固溶N 量為0.0020%以上。更優(yōu)選為0.0040%以上。上述的成分為基本的成分，根據(jù)所期望的強度，在基本組成的基礎(chǔ)上還可以根據(jù)需要含有選自Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B :0. 005%以下中的1種或2種以上，和/ 或選自Mo :0. 01%以下、Ni :0. 01%以下、Cr :0. 01%以下、Cu :0. 01%以下中的1種或2種以上。選自Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B :0. 005%以下中的1種或2種以上Ti、Nb、B均是具有使冷軋鋼板的鐵素體微細化的作用的元素，可以根據(jù)需要選擇含有1種或2種以上。為了得到這樣的效果，優(yōu)選使它們的含量各自為Ti 0. 001%以上、 Nb 0. 001%以上、B :0. 0005%以上，過量地含有時固溶N量降低，從而使燒結(jié)硬化性降低。 因此，在含有這些元素時，將它們的含量各自限定為Ti :0. 01 %以下、Nb :0. 01 %以下、B 0. 005% 以下。選自Mo 0. 01% 以下、Ni :0. 01% 以下、Cr :0. 01% 以下、Cu :0. 01% 以下中的 1 種或2種以上Mo、Ni、Cr、Cu均是具有通過固溶強化而增加鋼板強度的作用的元素，可以根據(jù)需要選擇含有1種或2種以上。為了得到這樣的效果，優(yōu)選使它們的含量各自為Mo 0. 001% 以上、Ni :0. 001%以上、Cr :0. 001%以上、Cu :0. 001%以上。另一方面，過量地含有時會導(dǎo)致延展性降低，因此，將這些元素的含量各自限定為Mo 0. 01%以下、Ni 0. 01 %以下、Cr 0. 01% 以下、Cu 0. 01% 以下。上述成分以外的余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。下面，對本發(fā)明冷軋鋼板的組織限定原因進行說明。從確保延展性、使加工性良好的觀點出發(fā)，本發(fā)明冷軋鋼板具有以面積率計含有 80%以上的鐵素體相的組織。作為鐵素體相以外的第二相，可以例示出珠光體、馬氏體、貝氏體、殘余奧氏體等。鐵素體相以面積率計不足80%時，第二相的組織百分率增加，因而加工性降低。需要說明的是，從成形性的觀點出發(fā)，優(yōu)選使鐵素體相以面積率計為85 95%。使鐵素體相的平均結(jié)晶粒徑為7 μ m以下。平均結(jié)晶粒徑變大至超過7 μ m時，由表面光軋所引入的應(yīng)變的分布變得不均勻，變得無法對鋼板整體有效地賦予所引入的應(yīng)變。 需要說明的是，優(yōu)選為4 7μπι。另外，鐵素體的平均結(jié)晶粒徑使用通過光學(xué)顯微鏡(倍率200 1000倍)觀察20個視野以上、利用根據(jù)JIS法的切割法、圖像分析而算出的值。此外，使以碳化物為主體的析出物在鐵素體相晶粒內(nèi)析出并分散。由此能夠盡可能地降低固溶C，從而能夠抑制由時效所致的屈服伸長的出現(xiàn)。使析出物的大小以平均圓等效直徑計為0.05 5μπι。由于燒結(jié)硬化量(AYS)會大大影響析出物的粒徑，因此通過使該程度大小的析出物以適當量存在，能夠穩(wěn)定地確保AYS :50MPa以上的燒結(jié)硬化量。析出物的大小平均不到0. 05 μ m時，燒結(jié)硬化量小，無法穩(wěn)定地確保AYS :50MPa以上。另一方面，平均超過5μπι而較大時，即使賦予應(yīng)變燒結(jié)硬化量也小，無法得到所期望的特性。需要說明的是，優(yōu)選使上述大小的析出物以1 100個/0.01mm2的析出密度存在。 析出密度不足1個/0. Olmm2時，燒結(jié)硬化量小，無法穩(wěn)定地確保AYS :50MPa以上。另一方面，超過100個/0.01mm2時，加工性降低。就本發(fā)明冷軋鋼板的制造方法而言，依次對鋼原材實施熱軋工序、冷軋工序、退火工序、以及表面光軋工序，從而形成冷軋鋼板。下面，對本發(fā)明冷軋鋼板的優(yōu)選制造方法進行說明。在鋼原材的制造方法中，只要能夠得到組成為以質(zhì)量％計含有C :0. 020 0. 070%, Si 0. 05% 以下、Mn :0. 1 0. 5%、P :0. 05% 以下、S :0. 02% 以下、Al :0. 02 0. 08%, N 0. 005 0. 02%，余量由！^和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼原材，則無需特別的限定，優(yōu)選將上述組成的鋼水通過轉(zhuǎn)爐法、電爐法等常用的熔煉方法進行熔煉，并通過連鑄法等常用的鑄造方法制成鋼坯等鋼原材。為了防止成分的宏觀偏析，鋼原材的鑄造方法優(yōu)選連鑄法，但采用鑄錠法、薄鋼坯鑄造法也不會有任何問題。然后對所得的鋼原材實施熱軋工序，用于熱軋的加熱，除了可以應(yīng)用暫時冷卻至室溫、然后進行再加熱的方法以外，也可以應(yīng)用并不冷卻至室溫而將熱片直接裝入到加熱爐中、或者在進行略微的保熱后立刻進行軋制的直送軋制等節(jié)能工藝而并無問題。使熱軋工序如下對鋼原材在預(yù)定溫度下進行加熱，實施由粗軋和精軋構(gòu)成的熱軋，制成熱軋板，接著進行卷取。優(yōu)選使加熱溫度為1150°C以上。就熱軋中的加熱而言，需要在加熱中使A1N、!^e3C等碳氮化物暫時固溶，在卷取后僅使碳化物析出。因此，優(yōu)選將熱軋的加熱溫度限定為1150°C以上。加熱溫度不到1150°C 時，碳氮化物的固溶不充分，因而無法在卷取后成為適當大小的析出物。加熱溫度的上限無需特別限制，從晶粒粗大化、由氧化所致的氧化皮損耗等的觀點出發(fā)，優(yōu)選為1300°C以下。加熱后的鋼原材被粗軋成預(yù)定尺寸形狀的薄板坯，只要能夠確保預(yù)定尺寸形狀， 則對于粗軋的條件無需特別限制。接著，對薄板坯實施精軋而制成熱軋板。優(yōu)選使精軋的精軋結(jié)束溫度為850°C以上。本發(fā)明中，精軋優(yōu)選在奧氏體(Y)區(qū)內(nèi)進行。精軋中，鋼板的溫度從Y區(qū)變成鐵素體(α)區(qū)時，軋制載荷急劇降低，軋制機的載荷控制變得困難，有發(fā)生斷裂等通板中的麻煩的風(fēng)險。另一方面，這樣的風(fēng)險只要使鋼板溫度從進入側(cè)開始為α區(qū)的溫度進行通板即可避免，但軋制溫度降低，熱軋板的組織成為未再結(jié)晶鐵素體。在其后的工序即冷軋時產(chǎn)生軋制載荷增大的問題。由此，只要使精軋在Y區(qū)完成且為本發(fā)明的鋼組成范圍，則優(yōu)選為850°C以上。另一方面，精軋結(jié)束溫度的上限無需特別限制，變得過高時，晶粒粗大化，因而存在冷軋板的加工性降低的問題，因此優(yōu)選為約950°C以下。接著，將得到的熱軋板卷取成線圈狀。直至卷取的冷卻速度無需特別限制，只要為空氣冷卻以上的冷卻速度即充分。需要說明的是，可以根據(jù)需要進行強制冷卻，例如 IOO0C /s以上的驟冷。對本發(fā)明中的卷取溫度CT進行調(diào)整，以使其與A1、N含量的關(guān)系滿足下述(1)式。[ (Al/28) / (N/14) ] /CT ^ 5. 5 X IO"3(1)式(其中，A1、N:各元素的含量(質(zhì)量％)，CT:卷取溫度(°C))。本發(fā)明中，為了抑制AlN的析出，從而確保熱軋板中所期望的固溶N量，調(diào)整卷取溫度CT使其滿足與Al量、N量相關(guān)的(1)式。卷取溫度CT不滿足上述(1)式時，在熱軋板的情況下無法確保所期望的固溶N量，在冷軋板的情況下無法確保所期望的優(yōu)良的燒結(jié)硬化性。需要說明的是，通過在上述條件下對熱軋板進行卷取，固溶C以碳化物的形式析出， 并且鐵素體相的結(jié)晶粒徑微細化。
對熱軋板實施冷軋工序。在冷軋工序中，對熱軋板實施酸洗處理后，實施冷軋軋制率為60 90%的冷軋，形成冷軋板。對熱軋板進行酸洗后的冷軋軋制率，優(yōu)選由熱軋板和制品板的板厚來決定。通常冷軋軋制率為60%以上時，加工性、板厚精度沒有特別的問題。另一方面，冷軋軋制率超過 90%時，對冷軋機的負荷變得過大，操作變困難。因此，優(yōu)選將冷軋軋制率限定為60 90% 的范圍內(nèi)。對冷軋板實施退火工序。退火工序是對冷軋板實施退火處理而形成冷軋退火板的工序。退火處理中，使退火溫度An為滿足下述(2)式的溫度。本發(fā)明的退火處理中，為了確保所期望的固溶N量、 得到所期望的燒結(jié)硬化性，首先，將退火溫度An調(diào)整為滿足( 式的溫度。固溶N量依賴于Al量、N量以及卷取溫度、退火溫度，因此為了確保所期望的固溶N量，重要的是調(diào)整退火溫度使其滿足Al量、N量、以及卷取溫度、退火溫度的關(guān)系式即( 式。退火溫度不滿足 (2)式時，難以確保所期望的固溶N量。1.0 ^ {[ (Al/28)/(N/14) ]/CT}/{[ (Al/28)/(N/14) ]/An} ( 1. 5 (2)式(其中，A1、N:各元素的含量(質(zhì)量％)，CT:卷取溫度(°C)，An:退火溫度(°C))使直至上述退火溫度An的加熱為加熱速度分兩個階段變化的加熱。通過使直至退火溫度的加熱速度分兩個階段變化，能夠使晶粒內(nèi)的析出物(碳化物)的大小、析出量成為所期望的分布狀態(tài)。第一階段的加熱為在300°C (退火溫度_20°C )的溫度區(qū)域的加熱，使加熱速度為1 30°C /s。在該溫度區(qū)域內(nèi)的加熱速度不到1°C /s時，熱軋板中生成的碳化物溶解， 固溶C量增加。另一方面，該加熱速度增大為超過30°C /s時，碳化物等在鐵素體相晶粒內(nèi)的析出變得不充分，固溶C量變多，無法在賦予應(yīng)變-涂裝燒結(jié)處理后降低屈服伸長率。由此，將該溫度區(qū)域內(nèi)的加熱速度限定為1 30°C /s的范圍內(nèi)。此外，第二階段的加熱為在(退火溫度_20°C) (退火溫度)的溫度區(qū)域的加熱， 使加熱速度為0. 5 5°C /s。在該溫度區(qū)域內(nèi)的加熱速度不到0. 5°C /s時，碳化物溶解， 固溶C量增加，無法在賦予應(yīng)變-涂裝燒結(jié)處理后降低屈服伸長率。另一方面，該加熱速度超過5°C /s時，碳化物等在鐵素體相晶粒內(nèi)的析出變得不充分，固溶C量變多，無法在賦予應(yīng)變-涂裝燒結(jié)處理后降低屈服伸長率。由此，將該溫度區(qū)域內(nèi)的加熱速度限定為0. 5 50C /s的范圍內(nèi)。通過上述兩個階段的加熱而加熱至退火溫度An后，優(yōu)選在退火溫度An下進行 150s以下的均熱。均熱時間為超出150s的較長時間時，晶粒生長而成為粗大晶粒，因此導(dǎo)致加工時表面粗糙，表面性狀降低。因此，優(yōu)選將退火溫度An下的均熱時間限定為150s以下的范圍內(nèi)。另外，本發(fā)明還包括退火溫度An下的均熱時間為Os，S卩，在到達上述退火溫度 An后立刻開始冷卻的情況。需要說明的是，不到1 時，有時再結(jié)晶未完成、或者即使完成但晶粒生長也受到抑制，從而延展性(伸長率)降低，故更優(yōu)選為15s以上。均熱后的冷卻以5°C /s以上的冷卻速度冷卻至500°C以下。均熱后的冷卻速度不到5°C /s時，鐵素體相晶粒內(nèi)的析出物的粗大化變顯著，難以確保所期望的析出物的大小，因而難以確保所期望的燒結(jié)硬化量。冷卻的停止溫度高于 500°C時，通過其后的冷卻，碳化物的粗大化發(fā)展。因此，優(yōu)選在均熱后以5°C/s以上的冷卻速度冷卻至500°C以下。需要說明的是，在低于500°C的區(qū)域的冷卻速度無需特別限制。此外，也可以采取在冷卻中途進行保持等熱歷史。此外，為了提高退火工序后的耐腐蝕性，根據(jù)需要可以在表面光軋工序前進行熱鍍鋅、電鍍鋅等在鋼板表面形成鍍鋅層的鍍鋅處理工序。例如，也可以實施熱鍍鋅處理工序，即在退火工序之后，接著在480°C左右實施熱鍍鋅處理。在熱鍍鋅處理工序中，優(yōu)選以下熱鍍鋅處理，即在上述退火處理中將冷軋板以5°C /s以上的冷卻速度冷卻至500°C以下的預(yù)定的溫度、優(yōu)選冷卻至450°C左右的溫度，在這樣的退火工序之后，接著，浸漬到保持在480°C左右的溫度的熱鍍鋅浴中，在鋼板表面形成熱鍍鋅層；或者優(yōu)選進一步實施使鍍層合金化的合金化處理，即優(yōu)選將所形成的熱鍍鋅層加熱到450°C以上且550°C以下，形成鐵-鋅合金層。在退火工序后、或退火工序、熱鍍鋅工序或鍍鋅工序后，實施表面光軋工序。表面光軋工序是對冷軋退火板實施伸長率為0. 5 5%的表面光軋的工序。對冷軋退火板實施表面光軋來矯正形狀，并且對鋼板(表面)賦予適當?shù)膽?yīng)變，從而能夠抑制冷軋鋼板因時效所致的折紋的產(chǎn)生。特別是在制成部件的加工時賦予鋼板的加工量少的輕加工的情況下，為了確保加工-涂裝燒結(jié)處理后所期望的燒結(jié)硬化量，表面光軋中的應(yīng)變附加量變得重要。本發(fā)明中，將表面光軋中的伸長率限定為0. 5 5%的范圍。表面光軋中的伸長率不到0. 5%時，特別是在制成部件的加工量少的輕加工的情況下，難以確保所期望的燒結(jié)硬化量。另一方面，伸長率增大至超過5%時，由于加工硬化而鋼板強度變高，成形性降低，因此多發(fā)生加工后形狀不良的情況。需要說明的是，伸長率優(yōu)選為3%以下。實施例以下，基于實施例進一步詳細地說明本發(fā)明。[實施例1]以表1所示組成的鋼原材(鋼坯)為起始原材，在表2所示的條件下，實施熱軋工序、冷軋工序、退火工序以及表面光軋工序，制成表2所示板厚的冷軋鋼板。對于所得的冷軋鋼板，對固溶N量、組織、拉伸特性、燒結(jié)硬化性、時效性進行了調(diào)查。試驗方法如下所述。(1)固溶N量測定從所得的冷軋鋼板裁取電解提取用試驗片，對在戊二酮類電解液中利用定電位電解法提取的電解提取物中的N量進行分析，作為析出N量。用鋼中的總N量減去所得的析出N量，作為固溶N量。(2)組織觀察試驗從所得的冷軋鋼板裁取組織觀察用試驗片，對軋制方向截面進行研磨，腐蝕(硝酸乙醇溶液)，使用光學(xué)顯微鏡(倍率200 1000倍)或掃描電子顯微鏡(倍率500 2000倍)對板厚的1/4 3/4的位置進行觀察視野數(shù)20個視野以上的觀察，拍照并鑒定組織，并且，使用圖像分析裝置求出鐵素體相的平均結(jié)晶粒徑和各相的組織百分率。此外，使用掃描電子顯微鏡(倍率2000 5000倍)或透射電子顯微鏡(倍率2000 5000倍)， 對鐵素體晶粒內(nèi)析出的析出物的大小和每單位面積的析出物個數(shù)(析出密度)進行測定。 這里，鐵素體相的平均結(jié)晶粒徑通過依據(jù)JIS G 0552-1998的規(guī)定的切割法來計算。此外，析出物的大小以平均圓等效直徑來表示，其如下求得求出各個析出物的面積，從所述面積算出各個析出物的圓等效直徑，求出所得的值的算術(shù)平均值。(3)拉伸試驗從所得的冷軋鋼板以使軋制方向為拉伸方向的方式裁取JIS5號拉伸試驗片，以拉伸速度IOmm/分鐘來進行拉伸試驗，求出拉伸特性(屈服強度YS、拉伸強度TS、伸長率 El)。(4)燒結(jié)硬化性試驗從所得的冷軋鋼板以使軋制方向為拉伸方向的方式裁取JIS5號拉伸試驗片，在拉伸試驗中附加表3所示的預(yù)應(yīng)變，求出預(yù)應(yīng)變加工時的屈服強度YSps (預(yù)應(yīng)變加工)。然后，在預(yù)應(yīng)變加工后，實施表3所示條件的與涂裝燒結(jié)處理相當?shù)臒崽幚?與涂裝燒結(jié)相當?shù)臒崽幚?。預(yù)應(yīng)變加工-熱處理后，進行拉伸試驗，求出屈服強度Y、、屈服伸長率(EIy) HTO作為燒結(jié)硬化性，算出熱處理前后的屈服強度上升量Δ YS(=屈服強度YSht-預(yù)應(yīng)變加工時的應(yīng)力YSps)。(5)時效性將所得的冷軋鋼板在25°C下保管3個月后，以使軋制方向為拉伸方向的方式裁取 JIS5號拉伸試驗片，實施拉伸試驗，求出屈服伸長率YE1，評價時效性。YEl為2%以下時， 評價為時效性優(yōu)良。所得的結(jié)果如表3所示。
權(quán)利要求
1.一種冷軋鋼板，其特征在于，具有如下組成以質(zhì)量％計，含有C :0. 020 0. 070%, Si :0. 05%以下、Mn :0. 1 0.5%、 P 0. 05% 以下、S 0. 02% 以下、Al 0. 02 0. 08%,N :0. 005 0. 02%，固溶 N 為 0. 0010%以上，余量由1 和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；以及如下組織以面積率計含有80%以上的平均結(jié)晶粒徑為7 μ m以下的鐵素體相，且在所述鐵素體相的晶粒內(nèi)析出并分散有以平均圓等效直徑計為0. 05 5μπι大小的析出物。
2.如權(quán)利要求1所述的冷軋鋼板，其特征在于，所述析出物的析出密度為1 100個 /0. 01mm2。
3.如權(quán)利要求1或2所述的冷軋鋼板，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，還含有選自以質(zhì)量％計的Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B :0. 005%以下中的1種或2種以上。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的冷軋鋼板，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，還含有選自以質(zhì)量％計的Mo :0. 01%以下、Ni :0. 01%以下、Cr :0. 01%以下、Cu :0. 01%以下中的1種或2種以上。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的冷軋鋼板，其特征在于，其表面具有鍍鋅層。
6.一種冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，依次對鋼原材實施熱軋工序、冷軋工序、退火工序、表面光軋工序，在制作冷軋鋼板時，所述鋼原材的組成以質(zhì)量％計含有C 0. 020 0. 070%, Si 0. 05% 以下、Mn :0. 1 0. 5%、P :0. 05% 以下、S :0. 02% 以下、Al :0. 02 0. 08%, N 0. 005 0. 02%，且余量由!^e和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述熱軋工序如下對所述鋼原材實施使加熱溫度為1150°C以上的加熱后，進行粗軋而形成薄板坯，接著對所述薄板坯實施使精軋結(jié)束溫度為850°C以上的精軋而形成熱軋板， 然后將所述熱軋板以滿足下述(1)式的卷取溫度CT進行卷取，所述冷軋工序如下對所述熱軋板實施酸洗處理后，實施使冷軋軋制率為60 90%的冷軋，制成冷軋板，所述退火工序是對所述冷軋板實施退火處理而制成冷軋退火板的工序，其中，所述退火處理如下使退火溫度An為滿足下述( 式的溫度，使從300°C至比退火溫度低20°C的溫度的溫度范圍內(nèi)的加熱速度為1 30°C /s，使從比退火溫度低20°C的溫度至退火溫度的溫度范圍內(nèi)的加熱速度為0. 5 5°C /s，加熱至所述退火溫度，然后，以5°C /s以上的冷卻速度冷卻至500°C以下，所述表面光軋工序是對所述冷軋退火板實施伸長率為0. 5 5%的表面光軋的工序，[(Al/28) / (N/14) /CT 彡 5. 5 X IO"3(1)式1.0 ^ {[ (Al/28) / (N/14) /CT} / {[ (Al/28) / (N/14) /An}彡 1.5(2)式其中，Al、N:各元素的含量，單位為質(zhì)量％，CT 卷取溫度，單位為。C，An 退火溫度，單位為。C。
7.如權(quán)利要求6所述的冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述退火溫度下進行 150s以下的均熱，然后進行冷卻。
8.如權(quán)利要求6或7所述的冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上， 還含有選自以質(zhì)量％計的Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B 0. 005%以下中的1種或2種以上。
9.如權(quán)利要求6 8中任一項所述的冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，還含有選自以質(zhì)量％計的Mo :0. 01%以下、Ni :0. 01%以下、Cr :0. 01%以下、Cu 0.01%以下中的1種或2種以上。
10.如權(quán)利要求5 9中任一項所述的冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述退火工序之后且在所述表面光軋工序之前，實施在鋼板表面形成鍍鋅層的鍍鋅處理工序。
11.如權(quán)利要求10所述的冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述退火工序中以所述5°C /s以上的冷卻速度將所述冷軋板冷卻至500°C以下的預(yù)定溫度后，接著實施熱鍍鋅處理工序作為所述鍍鋅處理工序，所述熱鍍鋅處理工序如下實施浸漬到熱鍍鋅浴中而在鋼板表面形成熱鍍鋅層的熱鍍鋅處理、或者進一步實施對所述熱鍍鋅層進行合金化的合金化處理。
全文摘要
提供時效性優(yōu)良、燒結(jié)硬化性優(yōu)良的冷軋鋼板。對組成為以質(zhì)量％計含有C0.020～0.070％、Si0.05％以下、Mn0.1～0.5％、P0.05％以下、S0.02％以下、Al0.02～0.08％、N0.005～0.02％的鋼原材，加熱到1150℃以上，實施精軋結(jié)束溫度為850℃以上的精軋而形成熱軋板，以滿足Al和N量的特定關(guān)系式的卷取溫度進行卷取，接著進行軋制率為60～90％的冷軋，使加熱速度為兩個階段來進行加熱、均熱，直至滿足與Al量、N量、卷取溫度的特定關(guān)系式的退火溫度，再以5℃/s以上的冷卻速度冷卻至500℃以下。另外，可以進一步在鋼板表面形成熱鍍鋅層等鍍鋅層。由此，形成固溶N為0.0010％以上并且具有如下組織的冷軋鋼板含有面積率為80％以上的平均結(jié)晶粒徑為7μm以下的鐵素體相、所述鐵素體相的結(jié)晶晶粒內(nèi)析出有平均圓等效直徑為0.05～5μm的大小的析出物，從而能夠防止由時效所致的折紋的產(chǎn)生、并且能夠在賦予不到2.0％的較低的應(yīng)變-涂裝燒結(jié)相當?shù)臒崽幚砗蟠_保50MPa以上的燒結(jié)硬化量。
文檔編號C21D9/46GK102395695SQ20108001671
公開日2012年3月28日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者吉田元太郎, 安原英子, 花澤和浩 申請人:杰富意鋼鐵株式會社