超高強(qiáng)度鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種超高強(qiáng)度鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近來，汽車公司為了降低環(huán)境污染以及提高燃油效率和安全性，將輕質(zhì)材料、高強(qiáng) 度材料用作汽車材料的情況逐漸增多，這種材料也被用在除汽車零部件以外的各種結(jié)構(gòu)部 件上。
[0003] 現(xiàn)有的汽車用鋼板因考慮到成型性而使用基體組織為鐵素體的低碳鋼系列的高 強(qiáng)度鋼。但是，當(dāng)使用低碳鋼系列的高強(qiáng)度鋼作為汽車用鋼板時，在抗張強(qiáng)度為SOOMPa級以 上的情況下，難以在商業(yè)上確保30%以上的最大延伸率。因此，難以將抗張強(qiáng)度為SOOMPa級 以上的高強(qiáng)度鋼使用在形狀復(fù)雜的部件上，因此難以自由地設(shè)計(jì)部件，例如難以簡化部件 的形狀等。
[0004] 而且，以目前的鋼板制造技術(shù)也很難制造出具有1300MPa以上的抗張強(qiáng)度的高強(qiáng) 度且可進(jìn)行冷壓成型或滾乳成型的鋼。
[0005] 為解決上述問題而提出的方案有專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2,在這些文獻(xiàn)中提出了一 種延展性和強(qiáng)度優(yōu)異的奧氏體類高錳鋼。
[0006] 但是，在專利文獻(xiàn)1中雖然通過加入大量的錳來確保了延展性，但由于變形部出現(xiàn) 嚴(yán)重的加工固化而使加工后的鋼板產(chǎn)生了容易斷裂的現(xiàn)象，而專利文獻(xiàn)2中雖然確保了延 展性，但由于大量添加硅(Si)而存在電鍍性和熱浸鍍性差的缺點(diǎn)。此外，在所述專利文獻(xiàn)1 和專利文獻(xiàn)2中所提供的鋼板雖然加工性優(yōu)異，但由于屈服強(qiáng)度低，因此存在碰撞特性較差 的缺點(diǎn)。而且，專利文獻(xiàn)2中的鋼板由于三片可焊性(3岧吾§勻）和耐延遲斷裂性較差， 并且強(qiáng)度低至1200MPa級以下，因此難以確保適銷性，從而在商業(yè)化方面未獲得成功。
[0007] 另外，近來汽車公司正在擴(kuò)大使用孿晶誘發(fā)塑性（Twinning-Ind uced Plasticity，TWIP)鋼，該孿晶誘發(fā)塑性鋼利用了高錳鋼在塑性變形中形成孿晶(Twin)來提 高加工固化率，從而能夠改善成型性的特點(diǎn)。
[0008] 但是，具有奧氏體組織的TWIP鋼在提高抗張強(qiáng)度方面存在局限性，因此，難以制成 高強(qiáng)度鋼。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010](專利文獻(xiàn)1)日本公開專利第1992-259325號 [0011](專利文獻(xiàn)2)國際公開公報(bào)W002/101109號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]要解決的技術(shù)問題
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其目的在于提供一種能夠制造超高強(qiáng)度鋼的技術(shù)，該技 術(shù)是通過控制奧氏體穩(wěn)定化元素的含量的同時，通過控制制造條件來確保超高強(qiáng)度和高延 展性，并確保優(yōu)異的碰撞特性和三片點(diǎn)焊接性來使彎曲性等加工性優(yōu)異，從而不僅可用作 車體的結(jié)構(gòu)部件，而且還可以用作形狀復(fù)雜的內(nèi)板材料。
[0014]技術(shù)方案
[0015] 本發(fā)明的一個方面提供一種超高強(qiáng)度鋼板，其以重量％計(jì)，包含0.4~0.7%的碳 (C)、12~24% 的錳(Mn)、0·01~3.0% 的鋁(Al)、0· 3% 以下的硅（Si)、0·03% 以下的磷(P)、 0.03%以下的硫(S)、0.04%以下的氮(N)、余量的鐵及其它不可避免的雜質(zhì)，并包含作為微 細(xì)組織的奧氏體單相組織。
[0016] 本發(fā)明的另一個方面提供一種超高強(qiáng)度鋼板的制造方法，該方法包括以下步驟： 在1050~1300°C的溫度下加熱具有上述成分組成范圍的鋼錠或連鑄板坯而進(jìn)行均質(zhì)化處 理;在850~1000°C的熱精乳溫度:（α??早己I望巧哲色8￡ )下，對上述經(jīng)過均質(zhì)化處理 的鋼錠或連鑄板坯進(jìn)行熱乳;在200~700°C的溫度下，對上述經(jīng)過熱乳的鋼板進(jìn)行收卷；以 30~80%的冷乳壓下率對上述經(jīng)過收卷的鋼板進(jìn)行冷乳;在400~900°C的溫度下，對上述 經(jīng)過冷乳的鋼板進(jìn)行連續(xù)退火處理；以及對上述經(jīng)過連續(xù)退火處理的鋼板進(jìn)行再乳制。
[0017] 有益效果
[0018] 本發(fā)明通過控制添加的成分的種類和含量，并對冷乳鋼板或施鍍處理的鋼板進(jìn)一 步實(shí)施再乳制來加工固化，從而確保1300MPa以上的抗張強(qiáng)度和1000 MPa以上的屈服強(qiáng)度， 進(jìn)而能夠制造一種可同時確保強(qiáng)度和延展性的超高強(qiáng)度鋼板。所述超高強(qiáng)度鋼板不僅可以 充分地使用在車體的結(jié)構(gòu)部件或形狀復(fù)雜的內(nèi)板材料中，還可以使用在需要具備優(yōu)異的碰 撞特性的前縱梁(front side member)等中。
【附圖說明】
[0019 ]圖1是對本發(fā)明的一個具體例的鋼種(表1的發(fā)明鋼5)的再乳制前后的微細(xì)組織的 乳制方向晶粒的縱橫比的變化進(jìn)行觀察的結(jié)果。
[0020] 圖2是定義微細(xì)組織的乳制方向晶?？v橫比的模式圖。
[0021] 圖3是對本發(fā)明的一個具體例的鋼種(表3的發(fā)明鋼5)的再乳制前后的微細(xì)組織的 晶粒進(jìn)行觀察的結(jié)果。
[0022] 圖4是對本發(fā)明的一個具體例的鋼種(表5的發(fā)明鋼7)的再乳制前后的微細(xì)組織的 平均粒度大小的變化進(jìn)行觀察的結(jié)果。
[0023] 圖5是將表7的發(fā)明例和比較例的抗張強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度值用圖表來表示的圖。
[0024] 優(yōu)選實(shí)施方式
[0025] 本發(fā)明的發(fā)明人為了解決現(xiàn)有的高錳鋼雖然通過大量添加錳而能夠確保高強(qiáng)度， 但難以確保延展性而不易成型的問題，并進(jìn)行深入的研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)為了同時確保優(yōu)異 的強(qiáng)度和延展性而通過控制添加的成分，并對制造出的鋼進(jìn)行再乳制來加工固化，從而能 夠制造出一種在汽車部件制備中所需的各種加工性能優(yōu)異的、能夠在產(chǎn)品中使用的超高強(qiáng) 度鋼板。
[0026] 此外，還確認(rèn)了通過優(yōu)化合金成分的組成成分和含量，不僅能夠確保優(yōu)異的碰撞 特性和可鍍性，還能夠確保三片焊接時的優(yōu)異的焊接性能，從而完成了本發(fā)明。
[0027] 因此，本發(fā)明涉及一種超高強(qiáng)度鋼板，該超高強(qiáng)度鋼板通過控制組分體系，即通過 控制錳、碳、鋁等奧氏體穩(wěn)定化元素的含量來確保常溫下完整的奧氏體相，并通過在塑性變 形中優(yōu)化形變孿晶(deformat ion twin)的生成，同時對制造出的鋼進(jìn)行再乳制來確保優(yōu)異 的強(qiáng)度，并通過控制微細(xì)組織來確保加工性和碰撞特性，除此之外，還能夠確保可鍍性和焊 接性。
[0028] 下面，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029] 首先，對控制本發(fā)明的超高強(qiáng)度鋼板的成分的原因進(jìn)行詳細(xì)說明。此時，成分元素 的含量都以重量％表示。
[0030] C:0.4 ~0.7%
[0031]碳(C)是對奧氏體相的穩(wěn)定化起作用的元素，因此，其添加量越增加，越有利于奧 氏體相的形成。但是，如果碳含量小于0.4%，則在變形時會形成α'（阿爾法撇)_馬氏體相， 因此加工時會出現(xiàn)裂紋，使延展性變差。另一方面，如果碳含量大于0.7%，則由于電阻的增 加而會在利用電阻進(jìn)行焊接的三片點(diǎn)焊接時導(dǎo)致焊接性能下降。因此，在本發(fā)明中優(yōu)選將 碳含量控制在0.4~0.7%。
[0032] Mn: 12 ~24%
[0033]錳(Mn)是與碳一起用于穩(wěn)定奧氏體相所必需的元素。但是，如果錳含量小于12%， 則會生成破壞成型性的α'_馬氏體相，因此雖然能夠提高強(qiáng)度，但延展性急劇下降，加工固 化率也低。另一方面，如果錳含量大于24%，則會抑制孿晶（Twin)的生成，因此雖然能夠強(qiáng) 度提高，但會使延展性下降，并會因電阻增加而導(dǎo)致焊接性下降。而且，Mn的添加量越增加， 在進(jìn)行熱乳時越容易產(chǎn)生裂紋，并且，因制造成本增加而對經(jīng)濟(jì)效益方面不利。因此，在本 發(fā)明中優(yōu)選將Mn的含量控制在12~24%。
[0034] Α1:0·01 ~3.0%
[0035] 鋁(Al)-般是為了對鋼進(jìn)行脫氧而添加的元素，但在本發(fā)明中鋁是為了提高延展 性和耐延遲斷裂性能而添加的。即，雖然Al是鐵素體相的穩(wěn)定的元素，但會在鋼的滑移面上 增加堆垛層錯能(stacking fault enegy)來抑制ε-馬氏體相的生成，從而提高延展性和耐 延遲斷裂性。而且，Al在Mn的添加量低的情況下也會抑制ε-馬氏體相的生成，因此，Al對于 將Mn的添加量最小化的同時提高加工性能方面起到很大作用。因此，當(dāng)Al的添加量小于 0.01%時，由于生成ε-馬氏體相而雖然能夠提高強(qiáng)度，但是會導(dǎo)致延展性急劇下降，另一方 面，如果Al的添加量大于3.0%，則會抑制孿晶的產(chǎn)生而降低延展性，在連續(xù)鑄造時使鑄造 性變差，在熱乳時鋼板表面會產(chǎn)生大量的氧化而降低產(chǎn)品的表面品質(zhì)。因此，在本發(fā)明中優(yōu) 選將Al的含量控制在0.01~3.0%。
[0036] Si:0.3% 以下
[0037] 硅(Si)作為固溶強(qiáng)化的元素，是通過固溶效果來降低結(jié)晶粒度，從而提高鋼板的 屈服強(qiáng)度的元素。眾所周知，通常當(dāng)硅的添加量過多時，會使表面形成氧化硅層，從而降低 熱浸鍍性。
[0038] 但是，在大量添加 Mn的鋼中添加適當(dāng)量的Si時，會在表面形成薄的氧化硅層，從而 抑制Mn的氧化，由此能夠防止在冷乳鋼板中乳制后所形成的厚的Mn氧化層的形成，并且，能 夠防止退火后冷乳鋼板中的腐蝕，從而提高表面品質(zhì)，并作為電鍍材料的基礎(chǔ)鋼板而能夠 維持優(yōu)異的表面品質(zhì)。但是，所述Si的添加量增加得過多時，在熱乳時鋼板表面會形成大量 的Si氧化物，從而導(dǎo)致酸洗性能下降，并使熱乳鋼板的表面品質(zhì)下降。而且，Si在連續(xù)退火 工序和連續(xù)熱浸鍍工序中進(jìn)行高溫退火時會濃縮在鋼板表面上，從而在進(jìn)行熱浸鍍時會降 低熔融鋅在鋼板表面上的潤濕性而降低可鍍性。并且，大量地添加 Si會大幅降低鋼的焊接 性。因此，為避免上述問題，硅的添加量優(yōu)選為0.3 %以下。
[0039] P及S:分別為0.03%以下
[0040]在通常情況下，磷(P)和硫(S)是在制造鋼時不可避免地含有的元素，因此將其含 量分別