高強度鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適用于汽車部件用坯材的、屈服強度(YS)為780MPa以上、拉伸強度(TS)為1180MPa以上且點焊性、延展性和彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板及其制造方法。一種高強度鋼板,將C量設(shè)為0.15%以下,將鐵素體的面積率設(shè)為8~45%,將馬氏體的面積率設(shè)為55~85%,并且將僅與鐵素體鄰接的馬氏體在全部組織中所占的比例設(shè)為15%以下,將鐵素體和馬氏體的平均結(jié)晶粒徑設(shè)為10μm以下,將存在于距離鋼板表面20μm的深度~距離鋼板表面100μm深度的范圍的鐵素體中的結(jié)晶粒徑為10μm以上的鐵素體的面積率設(shè)為小于5%。
【專利說明】
高強度鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及適于作為汽車用鋼板的用途的點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的 高強度鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從地球環(huán)境保護的觀點考慮,為了降低CO2排出量,在維持汽車車體的強度的同 時,實現(xiàn)其輕量化而改善汽車的燃料消耗,這在汽車行業(yè)始終是重要的課題。
[0003] 在維持汽車車體的強度的同時實現(xiàn)其輕量化的方面,有效的是利用成為汽車部件 用坯材的鋼板的高強度化將鋼板薄壁化。另一方面,汽車部件大多是通過沖壓加工、翻邊加 工等而成型。因此,對于可用作汽車部件用坯材的高強度鋼板,不僅要求具有所希望的強 度,還要求優(yōu)異的成型性。
[0004] 近年來,作為汽車車體的骨架用坯材,1180MPa超級高強度鋼板的應(yīng)用正逐步擴 大。在這樣的高強度鋼板成型時,大多實施彎曲加工,要求高強度鋼板具有優(yōu)異的彎曲加工 性。另外,為了確保碰撞等時的乘客的安全,要求這樣的骨架用坯材抗變形性強,即具有高 的屈服強度。關(guān)于這些課題的解決,在高強度鋼板為熱浸鍍鋅鋼板的情況下,難易程度尤其 高。針對這樣的要求,例如專利文獻(xiàn)1中公開了涉及屈服強度高、彎曲加工性優(yōu)異的IlSOMPa 級鋼板的技術(shù)。
[0005] 然而,在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中,11SOMPa級鋼板中所含的C量高,為0.16 %以 上。因此,專利文獻(xiàn)1的1180MPa級鋼板不能說充分具有作為汽車用鋼板的重要的點焊性。
[0006] 專利文獻(xiàn)2中公開了涉及將鋼板中的C量抑制在0.15質(zhì)量%以下的高強度鋼板的 技術(shù)。專利文獻(xiàn)2中記載的高強度鋼板雖然點焊性和彎曲加工性良好,但屈服強度低,小于 780MPa,關(guān)于屈服強度,沒有進(jìn)行任何改善的研究。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-237042號公報 [0010] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-132602號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 本發(fā)明的目的在于有利地解決上述現(xiàn)有技術(shù)具有的問題,提供一種適合作為汽車 部件用坯材的、屈服強度(YS)為780MPa以上、拉伸強度(TS)為1180MPa以上且點焊性、延展 性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板及其制造方法。
[0012] 本發(fā)明人等為了實現(xiàn)上述課題,制造確保780MPa以上的YS和1180MPa以上的TS且 點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板,從鋼板的成分組成、組織以及制造方法 的觀點出發(fā),進(jìn)行了反復(fù)深入研究。其結(jié)果,發(fā)現(xiàn)通過將C量設(shè)為0.15%質(zhì)量以下,將鐵素體 的面積率設(shè)為8~45%,將馬氏體的面積率設(shè)為55~85%,且將僅與鐵素體鄰接的馬氏體在 全部組織中所占的比例設(shè)為15%以下,將鐵素體和馬氏體的平均結(jié)晶粒徑設(shè)為ΙΟμπι以下, 將存在于距離鋼板表面20μπι的深度~距離鋼板表面100μπι深度的范圍的鐵素體中結(jié)晶粒徑 為ΙΟμπι以上的鐵素體的面積率設(shè)為小于5%,能夠得到具有780MPa以上的YS、1180MPa以上 的TS、優(yōu)異的點焊性、延展性以及彎曲加工性的高強度鋼板。更具體而言,本發(fā)明提供以下 技術(shù)方案。
[0013] (1)-種點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板,具有如下的成分組 成,以質(zhì)量%計,含有 C:0.05 ~0.15%、Si:0.01~1.00%、Mn:1.5~4.0%、P:0.100%WT、 S:0.02%WT、Al:0.01~0.50%、Cr:0.010~2.000%、Nb :0.005~0.100%、Ti:0.005~ 0.100%、B:0.0005~0.0050%,剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成,下述式(I)表示的K 為3.0以上;并具有如下組織,即,在與鋼板表面垂直的截面的板厚1/4位置的組織觀察中, 以面積率計,含有鐵素體:8~45%、馬氏體:55~85%,并且僅與鐵素體鄰接的馬氏體在全 部組織中所占的比例為15%以下,鐵素體和馬氏體的平均結(jié)晶粒徑為ΙΟμπι以下,并且存在 于距離鋼板表面20μπι的深度~距離鋼板表面100μπι深度的范圍的鐵素體中結(jié)晶粒徑為ΙΟμπι 以上的鐵素體的面積率小于5%。
[0014] K = -0.4X[Si]+1.0X[Mn]+1.3X[Cr]+200X[B]式(I)
[0015]式(I)中,[Si]為Si的含量[質(zhì)量% ],[Μη]為Mn的含量[質(zhì)量% ],[Cr]為Cr的含量 [質(zhì)量%],[B]為B的含量[質(zhì)量%]。
[0016] (2)根據(jù)(1)所述的點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板,以質(zhì)量% 計,進(jìn)一步含有選自Mo:0.005~2.000%、V:0.005~2.000%、Ni :0.005~2.000% 以及Cu: 0.005~2.000%中的至少一種元素。
[0017] (3)根據(jù)(1)或⑵所述的點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板,以質(zhì) 量%計,進(jìn)一步含有選自Ca:0.001~0.005%和REM:0.001~0.005%中的至少一種元素。
[0018] (4)根據(jù)(1)~(3)中任一項所述的點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度 鋼板,上述高強度鋼板為高強度冷乳鋼板。
[0019] (5)根據(jù)(1)~(4)中任一項所述的點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度 鋼板,在鋼板的表面進(jìn)一步具有熱浸鍍鋅被膜。
[0020] (6)根據(jù)(5)所述的點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板,上述熱浸 鍍鋅被膜為合金化熱浸鍍鋅被膜。
[0021] (7)-種點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板的制造方法,其特征在 于,具有如下工序:熱乳工序,對具有(1)~(3)中任一項所述的成分的鋼坯進(jìn)行熱乳時,在 精乳結(jié)束后,以使在600°C~700°C的滯留時間的總計成為10秒以下的方式進(jìn)行冷卻,冷卻 后,以400°C以上且小于600°C的溫度卷取;冷乳工序,在上述熱乳工序后以超過20 %的壓下 率對熱乳板進(jìn)行冷乳;退火工序,在上述冷乳工序后將冷乳板以5°C/s以上的平均加熱速度 加熱直至680 °C以上的范圍的任意溫度即加熱到達(dá)溫度,接著,用500秒以下加熱直至720 °C ~820°C的范圍的任意溫度即退火溫度,在該溫度保持10秒~1000秒;以及,冷卻工序,將上 述退火工序后的冷乳板以3°C/s以上的平均冷卻速度冷卻直至450°C~550°C的范圍的任意 溫度即冷卻停止溫度,在該溫度保持1000秒以下。
[0022] (8)根據(jù)(7)所述的點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板的制造方 法,其特征在于,在上述冷卻工序后進(jìn)一步具有實施熱浸鍍鋅處理的鍍鋅工序。
[0023] (9)根據(jù)(8)所述的點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板的制造方 法,在上述鍍鋅工序后,進(jìn)一步具有實施合金化處理的合金化工序。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明,能夠得到Y(jié)S:780MPa以上、TS:1180MPa以上且點焊性、延展性以及彎 曲加工性優(yōu)異的高強度鋼板。另外,本發(fā)明的高強度鋼板可以為高強度冷乳鋼板、高強度熱 浸鍍鋅鋼板、高強度合金化熱浸鍍鋅鋼板。這些可被優(yōu)選用作汽車部件用坯材。
【具體實施方式】
[0025] 以下,對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。應(yīng)予說明,本發(fā)明不限定于以下的實施方 式。
[0026] 對本發(fā)明的高強度鋼板(本說明書中,有時稱為"鋼板")進(jìn)行說明。
[0027]本發(fā)明的高強度鋼板具有如下組成,即以質(zhì)量%計,含有C:0.05~0.15%、Si: 0.01~1.00%、Mn:1.5~4.0%、P:0.100%WT、S:0.02%WT、Al :0.01~0.50%、Cr: 0.010~2.000%、恥:0.005~0.100%、11:0.005~0.100%、8 :0.0005~0.0050%,剩余部 分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成,以特定的式(I)表示的K為3.0以上。以下,對成分組成進(jìn)行 說明。應(yīng)予說明,%是指質(zhì)量%。
[0028] C:0.05 ~0.15%
[0029] C是為了生成馬氏體而使TS上升所必需的元素。如果C量小于0.05%,則馬氏體的 強度低、TS達(dá)不到1180MPa以上。另一方面,如果C量超過0.15 %,則彎曲加工性、點焊性變 差。因此,C量為0.05~0.15%,優(yōu)選為0.06~0.12%。
[0030] Si:0.01 ~1.00%
[0031] Si是對將鋼固溶強化而使TS上升有效的元素。為了得到這樣的效果,必須將Si量 設(shè)為0.01 %以上。另一方面,如果Si量超過1.00%,則導(dǎo)致鍍覆性、點焊性變差。因此,Si量 為0.01~1.00%,優(yōu)選為0.01~0.80%,更優(yōu)選為0.01~0.60%。
[0032] Μη:1·5 ~4.0%
[0033] Mn是將鋼固溶強化而使TS上升或者抑制鐵素體相變、貝氏體相變并使馬氏體生成 而使YS、TS上升的元素。為了得到這樣的效果,必須使Mn量為1.5%以上。另一方面,如果Mn 量超過4.0%,則夾雜物的增加變得顯著,成為鋼的清潔度、耐沖擊性降低的原因。因此,Mn 量為1.5~4.0%,優(yōu)選為1.8~3.5%,更優(yōu)選為2.0~3.0%。
[0034] Ρ:〇·1〇〇% 以下
[0035] P由于晶界偏析而使彎曲加工性降低,并使點焊性變差。因此,優(yōu)選P量盡可能減 少。從制造成本的方面等考慮,P量只要為0.100%以下即可。下限沒有特別規(guī)定,但如果要 使P量小于0.001 %,則導(dǎo)致生產(chǎn)效率的降低,因此優(yōu)選P量為0.001 %以上。
[0036] s:0.02% 以下
[0037] S以MnS等夾雜物的形式存在,使點焊性變差。因此,優(yōu)選S量盡可能減少。從制造成 本方面考慮,S量只要為0.02 %以下即可。下限沒有特別規(guī)定,但如果要使S量小于 0.0005 %,則導(dǎo)致生產(chǎn)效率的降低,因此優(yōu)選S量為0.0005 %以上。
[0038] Al:0.01 ~0.50%
[0039] Al作為脫氧劑發(fā)揮作用,優(yōu)選在脫氧工序中添加。為了得到這樣的效果,必須使Al 量為0.01 %以上。另一方面,如果Al量超過0.50 %,則連續(xù)鑄造時的鋼坯破裂的危險性增 高。因此,將Al量設(shè)為0.01~0.50%。
[0040] Cr:0.010 ~2.000%
[0041] Cr是抑制鐵素體相變、貝氏體相變并使馬氏體生成而使YS、TS上升的元素。為了得 到這樣的效果,必須使Cr量為0.010%以上。另一方面,如果Cr量超過2.000%,則其效果沒 有進(jìn)一步提高而飽和,并且,制造成本上升。因此,Cr量為0.010~2.000%,優(yōu)選為0.010~ 1.500%,更優(yōu)選為0.010~1.000%。
[0042] Nb:0.005 ~0.100%
[0043] Nb是對在退火時抑制鐵素體的再結(jié)晶而將晶粒微細(xì)化有效的元素。為了得到這樣 的效果,必須使Nb量為0.005%以上。另一方面,如果Nb量超過0.100%,則其效果飽和而沒 有進(jìn)一步提高,并且,制造成本上升。因此,Nb量為0.005~0.100 %,優(yōu)選為0.010~ 0.080%,更優(yōu)選為0.010~0.060%。
[0044] Ti:0.005 ~0.100%
[0045] Ti是對在退火時抑制鐵素體的再結(jié)晶而將晶粒微細(xì)化有效的元素。為了得到這樣 的效果,必須使Ti量為0.005%以上。另一方面,如果Ti量超過0.100%,則其效果沒有進(jìn)一 步提高而飽和,并且,制造成本上升。因此,Ti量為0.005~0.100%,優(yōu)選為0.010~ 0.080%,更優(yōu)選為0.010~0.060%。
[0046] Β:0·0005 ~0.0050%
[0047] B是對抑制來自晶界的鐵素體和貝氏體的核生成、得到馬氏體有效的元素。為了充 分得到這樣的效果,必須使B量為0.0005%以上。另一方面,如果B量超過0.0050%,則其效 果沒有進(jìn)一步提高而飽和,并且,制造成本上升。因此,B量為0.0005~0.0050 %,優(yōu)選為 0 · 0015~0 · 0050 %,更優(yōu)選為0 · 0020~0 · 0050 %。
[0048] Κ> 3.0
[0049] K 由 K = -0.4X[Si]+1.0X[Mn]+1.3X[Cr]+200X[B]表示。K 作為用于保持組織為 馬氏體的連接、使僅與鐵素體鄰接的馬氏體在全部組織中所占的比例為15%以下的指標(biāo), 是以經(jīng)驗得到的式子。如果K小于3.0,則僅與鐵素體鄰接的馬氏體增大而使彎曲加工性變 差。因此,K為3.0以上,優(yōu)選為3.2以上。應(yīng)予說明,式(I)中,[Si]為Si的含量[質(zhì)量% ],[Μη] 為Mn的含量[質(zhì)量% ],[Cr]為Cr的含量[質(zhì)量% ],[Β]為B的含量[質(zhì)量% ]。
[0050] Fe和不可避免的雜質(zhì)
[0051]剩余部分是Fe和不可避免的雜質(zhì)。以上是高強度鋼板的必要成分。本發(fā)明中,鋼板 可以含有以下任意成分。
[0052]選自Mo :0.005~2.000%、V: 0.005~2.000%、Ni :0.005~2 · 000%、Cu:0.005~ 2.000%中的至少1種
[0053] Mo、V、Ni、Cu是使馬氏體等低溫相變相生成而有助于高強度化的元素。為了得到這 樣的效果,必須使選自Mo、V、Ni、Cu中的至少1種元素的含量為0.005%以上。另一方面,如果 Mo、V、Ni、Cu中任一種的含量超過2.000%,則其效果沒有增高而飽和,并且,制造成本上升。 因此,]?〇、¥、附、(:11的含量各自為0.005~2.000%。
[0054] 選自 Ca:0.001 ~0.005%、1^]\1:0.001~0.005%中的至少1種
[0055] Ca、REM均是對通過硫化物的形態(tài)控制而改善加工性有效的元素。為了得到這樣的 效果,必須使選自Ca、REM中的至少1種元素的含量為0.001%以上。另一方面,如果0 &、1^中 的任一種的含量超過0.005%,則對鋼的清潔度帶來負(fù)面影響而可能使特性降低。因此,將 Ca、REM的含量設(shè)為O. OOl % ~0.005%。
[0056]接著,對本發(fā)明的鋼板的組織進(jìn)行說明。本發(fā)明中,鋼板的組織(有時稱為"微組 織")在與鋼板表面垂直的截面的板厚1/4位置的組織觀察中,以面積率計,含有鐵素體:8~ 45 %、馬氏體:55~85 %,并且僅與鐵素體鄰接的馬氏體在全部組織中所占的比例為15 %以 下,鐵素體以及馬氏體的平均結(jié)晶粒徑為IOym以下,并且存在于距離鋼板表面20μπι的深度 ~距離鋼板表面100μπι深度的范圍的鐵素體中結(jié)晶粒徑為ΙΟμπι以上的鐵素體的面積率小于 5%。各自的限定理由分別如下。
[0057] 鐵素體的面積率:8~45 %
[0058] 如果鐵素體的面積率小于8%,則延展性降低,彎曲加工性也降低。另一方面,如果 鐵素體的面積率超過45%,則難以使YS為780MPa以上,并且難以使TS為1180MPa以上。因此, 鐵素體的面積率為8~45%,優(yōu)選為15~40%,更優(yōu)選為20~40%。
[0059] 馬氏體的面積率:55~85 %
[0060] 如果馬氏體的面積率小于55%,則難以使YS為780MPa以上,并且難以使TS為 1180MPa以上。另一方面,如果馬氏體的面積率超過85 %,則延展性降低,彎曲加工性也降 低。因此,馬氏體的面積率為55~85%,優(yōu)選為60~80%,更優(yōu)選為60~75%。
[0061 ]僅與鐵素體鄰接的馬氏體在全部組織中所占的比例:15%以下
[0062] 在以馬氏體為主體的組織中,僅與鐵素體鄰接的孤立的馬氏體導(dǎo)致彎曲加工性變 差。該機理還不明確,但可推測由于應(yīng)力分配的不均勻而導(dǎo)致容易在馬氏體與鐵素體的界 面產(chǎn)生微觀裂紋等。如果僅與鐵素體鄰接的馬氏體的比例超過15%,則得不到充分的彎曲 加工性。因此,僅與鐵素體鄰接的馬氏體之比例為15%以下,優(yōu)選為10%以下,更優(yōu)選為5% 以下。
[0063] 鐵素體和馬氏體的平均結(jié)晶粒徑:10μπι以下
[0064] 本發(fā)明中,重要的是鐵素體和馬氏體均為微細(xì)的。通過使他們均為微細(xì)的,從而使 延展性和彎曲加工性提高。如果鐵素體、馬氏體中的任一種的平均結(jié)晶粒徑超過10Μ1,則延 展性和彎曲加工性降低。因此,鐵素體和馬氏體的平均結(jié)晶粒徑為IOM以下,優(yōu)選為8μπι以 下,更優(yōu)選為5μηι以下,進(jìn)一步優(yōu)選為3μηι以下。
[0065]存在于距離鋼板表面20μπι的深度~距離鋼板表面100μπι深度的范圍的鐵素體中結(jié) 晶粒徑為IOwii以上的鐵素體的面積率:小于5 %
[0066] 如果存在于距離鋼板表面20μπι的深度~距離鋼板表面100μπι深度的范圍(以下,有 時稱為"表層部")的鐵素體中結(jié)晶粒徑為IOym以上的鐵素體的面積率為5 %以上,則彎曲加 工性變差。該機理還不明確,但認(rèn)為如本發(fā)明所述,在由均勻微細(xì)顆粒構(gòu)成的組織中,粗粒 的混雜使應(yīng)力分配變得不均勻,因此彎曲加工性變差。特別是,在龜裂的產(chǎn)生和伸展發(fā)生的 表層部,該影響顯著。這樣,如果在表層部存在5%以上的結(jié)晶粒徑為ΙΟμπι以上的鐵素體,則 導(dǎo)致彎曲加工性變差。因此,使存在于表層部的鐵素體中結(jié)晶粒徑為IOMi以上的鐵素體的 面積率小于5 %。應(yīng)予說明,"距離鋼板表面20μπι"和"距離鋼板表面100μπι"的"鋼板表面"是 指鋼板的表面本身,在高強度鋼板為高強度冷乳鋼板的情況下是指冷乳鋼板的表面,在高 強度鋼板為高強度熱浸鍍鋅鋼板的情況下是指熱浸鍍鋅鋼板的表面。在高強度合金化熱浸 鍍鋅鋼板的情況下也同樣。
[0067]應(yīng)予說明,作為鐵素體、馬氏體以外的相,有時還包含貝氏體、珠光體、殘留奧氏 體。由于這些相不利于YS、彎曲加工性的改善,所以,這些相的面積率總計小于20%,優(yōu)選小 于15%,更優(yōu)選小于8%。
[0068] 上述面積率是指,各相面積在觀察面積所占的比例。各相的面積率是通過以下方 法導(dǎo)出的。對與鋼板表面垂直的截面研磨后,用3%硝酸酒精使其腐蝕,用SEM(掃描式電子 顯微鏡)以1500倍的倍率對板厚1/4的位置進(jìn)行3個視野拍攝,使用Media Cybernetics公司 制的Image-Pro,根據(jù)得到的圖像數(shù)據(jù),將3個視野的平均面積率作為各相的面積率。在上述 圖像數(shù)據(jù)中,可作如下區(qū)別:鐵素體為黑色,馬氏體為白色。
[0069] 另外,鐵素體和馬氏體的平均結(jié)晶粒徑為以如下方法導(dǎo)出的結(jié)晶粒徑,即,對于求 得面積率的上述圖像數(shù)據(jù),將視野內(nèi)的鐵素體和馬氏體的面積的合計除以鐵素體和馬氏體 的個數(shù)而求得平均面積,將其1/2次冪作為平均結(jié)晶粒徑。
[0070] 本發(fā)明的高強度鋼板可以是高強度冷乳鋼板,另外,也可以是在鋼板的表面具有 熱浸鍍鋅被膜的高強度熱浸鍍鋅鋼板、在鋼板的表面具有合金化熱浸鍍鋅被膜的高強度合 金化熱浸鍍鋅鋼板。
[0071 ]熱浸鍍鋅被膜和合金化熱浸鍍鋅被膜
[0072]熱浸鍍鋅被膜是含有Zn作為主體的層。合金化熱浸鍍鋅被膜是含有利用合金化反 應(yīng)使鋼中的Fe在鍍鋅中擴散而成的Fe-Zn合金作為主體的層。
[0073]熱浸鍍鋅被膜和合金化熱浸鍍鋅被膜中,除Zn以外,在不損害本發(fā)明的效果的范 圍內(nèi),還可以含有Fe、Al、Sb、Pb、Bi、Mg、Ca、Be、Ti、Cu、Ni、Co、Cr、Mn、P、B、Sn、Zr、Hf、Sr、V、 Se、REM〇
[0074] 高強度鋼板的制造方法
[0075] 以下,關(guān)于本發(fā)明的高強度鋼板的制造方法,對優(yōu)選的制造方法、優(yōu)選的制造條件 進(jìn)行說明。本發(fā)明的高強度鋼板的優(yōu)選的制造方法具有熱乳工序、冷乳工序、退火工序、冷 卻工序,根據(jù)需要,可以進(jìn)一步具有鍍鋅工序、合金化工序。以下,對這些各工序進(jìn)行說明。
[0076] 熱乳工序
[0077]熱乳工序是指,對鋼坯進(jìn)行精乳,在精乳結(jié)束后,以在600~700 °C的滯留時間的總 計為10秒以下的方式進(jìn)行冷卻,冷卻后,以400 °C以上且小于600 °C的溫度進(jìn)行卷取的工序。
[0078] 首先,對熱乳工序中使用的鋼坯的制造進(jìn)行說明。制造具有上述鋼板的成分組成 的鋼坯。為了防止宏觀偏析,鋼坯優(yōu)選用連續(xù)鑄造法制造。應(yīng)予說明,用除了連續(xù)鑄造法以 外的方法也能夠制造鋼坯,可以采用鑄錠法、薄鋼坯鑄造法等其它方法。在為鑄錠法的情況 下,可以對鋼進(jìn)行熔煉后,實施開坯乳制而制造鋼坯。
[0079] 接著,對上述鋼坯進(jìn)行熱乳。為了對鋼坯進(jìn)行熱乳,可以將鋼坯暫時冷卻至室溫, 其后再加熱而進(jìn)行熱乳,也可以不將鋼坯冷卻至室溫而裝入加熱爐并進(jìn)行熱乳。或者,也可 使用進(jìn)行稍許的保溫后立即進(jìn)行熱乳的節(jié)能工藝。在對鋼坯進(jìn)行加熱的情況下,為了使碳 化物熔化,或為了防止乳制載荷的增加,優(yōu)選加熱至ll〇〇°C以上。另外,為了防止氧化燒損 的增加,優(yōu)選將鋼坯的加熱溫度設(shè)為1300 °C以下。
[0080] 對鋼坯進(jìn)行熱乳時,從在降低鋼坯的加熱溫度的同時防止乳制時的問題產(chǎn)生的觀 點考慮,可以對粗乳制后的粗棒進(jìn)行加熱。另外,可使用將粗棒彼此接合并連續(xù)進(jìn)行精乳的 所謂連續(xù)乳制工序。
[0081] 精乳有使各向異性增大而降低冷乳?退火后的加工性的情況。因此,優(yōu)選在Ar3相 變點以上的精乳溫度下進(jìn)行精乳。另外,為了降低乳制載荷、使形狀?材質(zhì)均勻化,優(yōu)選在 精乳的全部道次或部分道次下進(jìn)行摩擦系數(shù)為0.10~0.25的潤滑乳制。
[0082]本發(fā)明中,有效的是調(diào)整上述精乳后的條件。具體而言,在精乳結(jié)束后以使在600 ~700°C的滯留時間的總計成為10秒以下的方式進(jìn)行冷卻,并在冷卻后以400 °C以上且小于 600 °C的溫度進(jìn)行卷取。各條件的優(yōu)選理由如下。
[0083]精乳后,如果600~700°C時的滯留時間超過10秒,則生成B碳化物等含有B的化合 物,鋼中的固溶B降低,退火時的B的效果減退,從而得不到本發(fā)明的組織。因此,在600~700 °C的滯留時間的總計為10秒以下,優(yōu)選為8秒以下。
[0084] 如果卷取溫度為600°C以上,則生成B碳化物等含有B的化合物,鋼中的固溶B降低, 退火時的B的效果減退而得不到本發(fā)明的組織。另一方面,如果卷取溫度小于400°C,則鋼板 的形狀差。因此,卷取溫度設(shè)為400 °C以上且小于600 °C。
[0085] 另外,卷取后的熱乳板優(yōu)選通過酸洗等除去氧化皮后用于下述冷乳工序。
[0086] 冷乳工序
[0087]冷乳工序是指,以超過20%的壓下率對熱乳工序后的熱乳板進(jìn)行冷乳的工序。如 果壓下率為20%以下,則退火時,鋼板的表面?zhèn)扰c內(nèi)部側(cè)的應(yīng)變?nèi)菀桩a(chǎn)生差別,導(dǎo)致結(jié)晶粒 徑的不均勻,因此得不到本發(fā)明的組織。因此,冷乳的壓下率超過20%,優(yōu)選為30%以上。應(yīng) 予說明,上限沒有特別規(guī)定,但從形狀的穩(wěn)定性等觀點考慮,優(yōu)選為90%以下左右。
[0088] 退火工序
[0089] 退火工序是指如下工序,即,在冷乳工序后以5°C/s以上的平均加熱速度,將冷乳 板加熱直至680 °C以上的范圍的任意溫度即加熱到達(dá)溫度,接著,用500秒以下加熱直至720 ~820°C的范圍的任意溫度即退火溫度,在該溫度保持10~1000秒。各條件的優(yōu)選理由如 下。
[0090] 如果直至680°C以上的范圍的任意溫度即加熱到達(dá)溫度的平均加熱速度小于5°C/ s,則鐵素體粒粗大化而得不到本發(fā)明的微組織。因此,平均加熱速度設(shè)為5°C/s以上。上限 沒有特別規(guī)定,但從生產(chǎn)穩(wěn)定性的觀點考慮,優(yōu)選為500°C/s以下。
[0091] 如果平均加熱速度以5°C/s以上進(jìn)行加熱時的加熱到達(dá)溫度小于680 °C,則鐵素體 顆粒粗大化而得不到本發(fā)明的微組織。因此,平均加熱速度以5°C/s以上進(jìn)行加熱時的加熱 到達(dá)溫度為680 °C以上的范圍的任意溫度,優(yōu)選為700 °C以上的范圍的任意溫度。加熱到達(dá) 溫度的上限如果達(dá)到退火溫度以上,則溫度控制變得困難,因此,從生產(chǎn)率的觀點考慮,實 質(zhì)上小于退火溫度。
[0092] 將720~820°C的范圍的任意溫度設(shè)定為退火溫度,從上述加熱到達(dá)溫度進(jìn)一步加 熱直至退火溫度。本發(fā)明中,在500秒以內(nèi)進(jìn)行直至退火溫度的加熱(從上述加熱到達(dá)溫度 到退火溫度的加熱時間)。如果加熱所需時間超過500秒,則顆粒粗大化而得不到本發(fā)明的 微組織。因此,直至上述退火溫度的加熱時間為500秒以下,優(yōu)選為300秒以下。
[0093] 另外,如果退火溫度小于720°C,則奧氏體的生成變得不充分,得不到本發(fā)明的微 組織。另一方面,如果超過820°C,則奧氏體中的碳變得稀薄,在其后的冷卻或保持的過程中 過量生成鐵素體、貝氏體,因此,得不到本發(fā)明的微組織。因此,退火溫度為720~820°C的范 圍的任意溫度,優(yōu)選為740~810 °C的范圍的任意溫度。
[0094] 另外,如果退火溫度時的保持時間小于10秒,則奧氏體的生成變得不充分,得不到 本發(fā)明的微組織。另一方面,如果上述保持時間超過1000秒,則奧氏體粒變粗大,得不到本 發(fā)明的微組織。因此,退火溫度時的保持時間為10~1000秒,優(yōu)選為30~500秒。
[0095] 冷卻工序
[0096]冷卻工序是指,將退火工序后的冷乳板以3°C/s以上的平均冷卻速度冷卻直至450 ~550°C的范圍的任意溫度即冷卻停止溫度,在該溫度下保持1000秒以下的工序。各條件的 優(yōu)選理由如下。
[0097]如果平均冷卻速度小于3°C/s,則在冷卻中或保持中過量生成鐵素體、貝氏體而得 不到本發(fā)明的微組織。因此,平均冷卻速度為3°C/s以上,優(yōu)選為5°C/s以上。平均冷卻速度 的上限沒有特別限定,從減少蛇行等生產(chǎn)阻礙重要因素的觀點考慮,優(yōu)選為l〇〇°C/s以下。 [0098]另外,如果冷卻停止溫度小于450°C,則貝氏體過量生成而得不到本發(fā)明的微觀組 織。另一方面,如果超過550°C,則鐵素體過量生成而得不到本發(fā)明的微觀組織。因此,冷卻 停止溫度設(shè)為450~550 °C的范圍的任意溫度。
[0099]如果冷卻后的保持時間超過1000秒,則貝氏體過量生成而得不到本發(fā)明的微組 織。因此,保持時間為1000秒以下,優(yōu)選為500秒以下。另外,保持時間的下限沒有特別規(guī)定, 但從用于進(jìn)行后續(xù)的鍍覆浴浸漬的溫度控制的觀點考慮,優(yōu)選為10秒以上。
[0100] 鍍鋅工序
[0101 ]鍍鋅工序是指對冷卻工序后的冷乳板實施鍍鋅處理的工序。優(yōu)選將如上得到的鋼 板浸漬于440°c~500°C的鍍鋅浴中,其后,通過氣體擦拭等調(diào)整鍍覆附著量而進(jìn)行鍍鋅處 理。應(yīng)予說明,鍍鋅處理中,優(yōu)選使用Al量為0.08~0.18%的鍍鋅浴。
[0102] 合金化處理
[0103] 本發(fā)明的高強度熱浸鍍鋅鋼板中的鍍覆可以為合金化熱浸鍍鋅。該情況下,本發(fā) 明的高強度熱浸鍍鋅用具有熱乳工序、冷乳工序、退火工序、冷卻工序、鍍鋅工序、合金化工 序的方法制造。熱乳工序、冷乳工序、退火工序、冷卻工序、鍍鋅工序如上所述,省略說明。
[0104] 合金化工序中進(jìn)行的合金化處理中,優(yōu)選在460°C~580°C的溫度區(qū)域,將高強度 熱浸鍍鋅鋼板保持1秒~40秒并進(jìn)行合金化。
[0105] 其它處理
[0106] 對實施了冷卻工序、鍍鋅工序、或者進(jìn)一步實施了合金化處理后的鋼板以形狀矯 正、表面粗度的調(diào)整等為目的進(jìn)行調(diào)質(zhì)乳制。另外,可以在冷卻工序后、鍍鋅工序后或合金 化處理后,實施樹脂、油脂涂覆等各種涂裝處理。
[0107] 實施例
[0108] 利用真空熔煉爐對表1所示的成分組成的鋼進(jìn)行熔煉,開坯乳制,制成鋼坯(表1 中,N為不可避免的雜質(zhì))。將這些鋼坯加熱至1200 °C后,進(jìn)行粗乳、精乳后卷取,制作熱乳板 (熱乳條件為表2、3所述)。接著,冷乳直至厚度1.4mm來制造冷乳板(壓下率為表2、3所述)。 然后,將該冷乳板供于退火。退火是模擬連續(xù)退火生產(chǎn)線和連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)線,在實驗室 中以表2、3所示的條件進(jìn)行,制作冷乳鋼板、熱浸鍍鋅鋼板、合金化熱浸鍍鋅鋼板(鍍覆為合 金化熱浸鍍鋅的鋼板)1~45。熱浸鍍鋅鋼板在460 °C的鍍覆浴中浸漬,使附著量35~45g/m2 的鍍層形成于表面后,以冷卻速度l〇°C/秒進(jìn)行冷卻,由此制成。另外,合金化熱浸鍍鋅鋼板 在鍍覆形成后以530°C進(jìn)行合金化處理,以冷卻速度10°C/秒進(jìn)行冷卻而制成。然后,對得到 的鋼板實施壓下率〇. 3%的平整乳制。
[0109] 對鋼板1~45進(jìn)行微組織的確認(rèn)。關(guān)于各相的面積率,對與鋼板表面垂直的截面研 磨后,用3%硝酸酒精使其腐蝕,用SEM(掃描式電子顯微鏡)以1500倍的倍率對板厚1/4的位 置進(jìn)行3個視野拍攝,使用Media Cybernetics公司制的Image-Pro,根據(jù)得到的圖像數(shù)據(jù), 求得各相的面積率,將3個視野的平均面積率作為各相的面積率。另外,鐵素體和馬氏體的 平均結(jié)晶粒徑可利用如下方法導(dǎo)出,即,關(guān)于求得面積率的上述圖像數(shù)據(jù),通過將視野內(nèi)的 鐵素體和馬氏體的面積的合計除以鐵素體和馬氏體的個數(shù)而求得平均面積,將其1/2次冪 作為平均結(jié)晶粒徑。將結(jié)果示于表4、5。
[0110] 關(guān)于鋼板1~45,根據(jù)以下的試驗方法,求得拉伸特性、彎曲特性以及點焊性。
[0111] <拉伸試驗〉
[0112]在與乳制方向成直角的方向采集JIS5號拉伸試驗片(JIS Z2201),進(jìn)行基于應(yīng)變 速度為l(T3/s的JIS Z 2241的規(guī)定的拉伸試驗,求得YS、TS以及UEL(均勻伸長率)JS設(shè)為 0.2%耐力。
[0113] <彎曲試驗>
[0114] 采集將與乳制方向平行的方向設(shè)為彎曲試驗軸向的寬度為35mm、長度為IOOmm的 長條形的試驗片,進(jìn)行彎曲試驗。以行程速度為l〇mm/ S、壓痕載荷為lOton、按壓保持時間5 秒、彎曲半徑R為1.5mm的條件進(jìn)行90° V彎曲試驗,用10倍的放大鏡觀察彎曲頂點的脊線部, 將能看到Imm以上的龜裂的情況判定為差,將龜裂小于Imm的情況判定為良好。
[0115] <點焊試驗>
[0116] 試驗條件為:電極:DR6mm-40R、加壓力:4802N(490kgf)、初始加壓時間:30個循環(huán)/ 60Hz、通電時間:17個循環(huán)/60Hz、保持時間:1個循環(huán)/60Hz。試驗電流對同一編號的鋼板以 0.2kA間距變化直至4.6~10.0 kA,另外,從10.0 kA以0.5kA間距變化直至進(jìn)行熔敷。各試驗 片供于十字拉伸試驗、焊接部的熔核直徑的測定。電阻點焊接頭的十字拉伸試驗基于JIS Z3137的規(guī)定進(jìn)行。熔核直徑基于JIS Z 3139的記載,如下實施。對于與板表面垂直的截面, 將電阻點焊后的對稱圓狀的芯棒用適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ谕ㄟ^焊接點的大致中心的截面切成兩半。 對切截面進(jìn)行研磨、腐蝕后,通過基于光學(xué)顯微鏡觀察的截面組織觀察,測定熔核直徑。這 里,將除去塑性金屬環(huán)區(qū)的熔融區(qū)域的最大直徑作為熔核直徑。在熔核直徑為4t 1/2(mm)(t: 鋼板的板厚)以上的焊接材料中進(jìn)行十字拉伸試驗時,將母材斷裂的情況判定為優(yōu),將熔核 斷裂的情況判定為差。將以上結(jié)果示于表4、5。
[0117] 表1
[0127] 本發(fā)明中,可確認(rèn)YS為780MPa以上,TS為1180MPa以上,TSXUEL為6000MPa · %以 上且彎曲加工性良好,且有優(yōu)異的點焊性。
[0128] 因此,根據(jù)本發(fā)明例,能夠得到點焊性、延展性以及彎曲加工性優(yōu)異的高強度鋼 板,起到有助于汽車的輕量化、大大有助于汽車車體的高性能化這樣的優(yōu)異的效果。
[0129] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0130] 根據(jù)本發(fā)明,能夠得到Y(jié)S為780MPa以上、TS為1180MPa以上、TS X UEL為 6000Mpa · %以上且彎曲加工性良好、且點焊性優(yōu)異的高強度鋼板。將本發(fā)明的高強度鋼板 用于汽車用部件用途時,有助于汽車的輕量化、大大有助于汽車車體的高性能化。
【主權(quán)項】
1. 一種高強度鋼板,具有如下的成分組成,以質(zhì)量%計,含有c: 0.05~0.15 %、Si : 0.01 ~1.00%、Mn:1.5~4.0%、P:0.100%WT、S:0.02%WT、Al :0.01~0.50%、Cr:0.010~ 2.000%、Nb:0.005~0.100%、Ti :0.005~0.100%、Β:0·0005~0.0050%,剩余部分由Fe和 不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成,下述式(I)表示的K為3.0以上, 所述鋼板具有如下組織,即,在與鋼板表面垂直的截面的板厚1/4位置的組織觀察中, 以面積率計,含有鐵素體:8~45%、馬氏體:55~85%,并且僅與鐵素體鄰接的馬氏體在全 部組織中所占的比例為15%以下,鐵素體和馬氏體的平均結(jié)晶粒徑為ΙΟμπι以下,并且存在 于距離鋼板表面20μπι的深度~距離鋼板表面100μπι深度的范圍的鐵素體中結(jié)晶粒徑為ΙΟμπι 以上的鐵素體的面積率小于5%, K = -0.4X[Si]+1.0X[Mn]+1.3X[Cr]+200X[B]式(I) 式(I)中,[Si]為Si的含量[質(zhì)量% ],[Μη]為Μη的含量[質(zhì)量% ],[Cr]為Cr的含量[質(zhì) 量%],[B]為B的含量[質(zhì)量%]。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度鋼板,其中,以質(zhì)量%計,進(jìn)一步含有選自Mo:0.005~ 2·000%、V:0.005~2.000%、Ni:0·005~2.000% 以及Cu:0.005~2.000% 中的至少一種元 素。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強度鋼板,其中,以質(zhì)量%計,進(jìn)一步含有選自Ca: 0.001 ~0.005%和REM:0.001~0.005%中的至少一種元素。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的高強度鋼板,其中,所述高強度鋼板為高強度冷 乳鋼板。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的高強度鋼板,其中,在鋼板的表面進(jìn)一步具有熱 浸鍍鋅被膜。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強度鋼板,其中,所述熱浸鍍鋅被膜為合金化熱浸鍍鋅被 膜。7. -種高強度鋼板的制造方法,其特征在于,具有如下工序: 熱乳工序,對具有權(quán)利要求1~3中任一項所述的成分的鋼坯進(jìn)行熱乳時,在精乳結(jié)束 后,以使在600°C~700°C的滯留時間的總計成為10秒以下的方式進(jìn)行冷卻,冷卻后,以400 °C以上且小于600°C的溫度進(jìn)行卷取; 冷乳工序,在所述熱乳工序后將熱乳板以超過20 %的壓下率進(jìn)行冷乳; 退火工序,在所述冷乳工序后將冷乳板以5°C/s以上的平均加熱速度加熱直至680°C以 上的范圍的任意溫度即加熱到達(dá)溫度,接著,用500秒以下加熱直至720 °C~820 °C的范圍的 任意溫度即退火溫度,在該溫度保持10秒~1000秒;以及 冷卻工序,將所述退火工序后的冷乳板以3°C/s以上的平均冷卻速度冷卻直至450°C~ 550 °C的范圍的任意溫度即冷卻停止溫度,在該溫度保持1000秒以下。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高強度鋼板的制造方法,其特征在于,在所述冷卻工序后進(jìn)一 步具有實施熱浸鍍鋅處理的鍍鋅工序。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高強度鋼板的制造方法,其中,在所述鍍鋅工序后,進(jìn)一步具 有實施合金化處理的合金化工序。
【文檔編號】C21D9/46GK105829564SQ201480069326
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年11月27日
【發(fā)明人】長谷川寬, 金子真次郎, 牧水洋, 牧水洋一, 鈴木善繼
【申請人】杰富意鋼鐵株式會社