时效性和烧结硬化性优良的冷轧钢板及其制造方法

专利名称：时效性和烧结硬化性优良的冷轧钢板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及适用于建材、家电制品的冷轧钢板及其制造方法，特别是涉及通过以弯曲、浅鼓凸为代表的较轻度的加工而成形的部件的烧结硬化性能的提高。这里所说的“钢板”包括钢板、钢带。此外，“冷轧钢板”包括冷轧钢板和对所述冷轧钢板实施了电镀锌、热镀锌等表面处理的冷轧钢板。进而还包括在冷轧钢板的表面或进一步实施了电镀锌、热镀锌等表面处理的冷轧钢板的表面具有化学转化处理被膜的钢板。
背景技术：
近年来，在建材、家电制品方面强烈要求制造成本的降低，特别是为了降低原材费，所使用的原材的薄壁化快速发展，因此期望所使用的钢板的高强度化。建材、家电制品用部件中所要求的使用钢板的高强度化为拉伸强度到达440MI^的水平。而且，主要适用于能够实施弯曲、浅鼓凸等较轻度的加工的部件。伴随着此类原材的薄壁化要求的使用钢板的高强度化，不仅限于建材、家电制品用部件、汽车用部件也对其有所要求。1989年的CAFE规定以后，为了提高汽车燃料效率，热切希望汽车车身的轻量化，所使用的钢板的高强度化逐渐推进。基于这样的背景，作为汽车用钢板，不断开发使用了适量添加了 P、Si、Mn等的高强度钢板，但开发的用于汽车的高强度钢板多为拉伸强度TS为590MPa以上的钢板。这些高强度钢板难以应用于建材、家电制品。这是由于，此种高强度钢板强度过高，因而存在超出加工机的能力而难以进行加工、或者即使能够进行加工而制品的尺寸精度也会降低的问题。此外，这种高强度钢板添加的合金元素多而变得昂贵的情况居多，无法期待原材成本的降低效果。此外，作为汽车的外板用钢板，提出并使用了多种烧结硬化型的软质钢板。例如， 专利文献1中记载了以下冷轧钢板的制造方法将以重量％计含有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%)以下的热轧钢板，以60%以上的轧制率进行冷轧，在 750 900°C、10s以上的条件下进行连续退火，然后，在冷却过程中以平均冷却速度10°C / s以上实施至少冷却至650°C的冷却，从而制造烧结硬化性优良的冷轧钢板。就通过专利文献1中记载的技术制造的钢板而言，由于成为极低碳系，因此在成形时呈软质而具有高加工性，利用成形后的化学转化处理、涂装烧结处理，固溶碳、固溶氮固着于成形时所引入的位错，从而硬化而高强度化。这样的钢板，其拉伸强度为约340MI^ 约390MPa，多作为 BH(烧结硬化)钢板应用于汽车外板。此外，专利文献2中记载了通过成形后的热处理而使强度上升性能优良的冷轧钢板的制造方法。专利文献2中记载了以下冷轧钢板的制造方法将组成为以满足)/ Al(% )彡 0· 3 的范围含有 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%的钢坯进行热轧，在卷取时，在 [Mn%]X [Si%]为1.0以下的情况下，使卷取温度彡700°C，另一方面，在[Mn% ] X [Si % ] 大于1. 0的情况下，使卷取温度彡300+400/( [Mn % ]X[Si% ])，在再结晶退火工序中，再[Mn% ]X[Si% ]为1.0以下的情况下，使退火温度为650 950°C，在[Mn% ]X[Si% ] 大于1. 0的情况下，以满足950-300/( [Mn % ]X[Si% ])彡退火温度彡950的温度进行退火。由此，能够得到钢中的析出Mn%与析出之积为0. 00010%以下、含有0. 0015%以上的固溶N、且具有铁素体相或铁素体主体的组织的冷轧钢板。就通过专利文献2中记载的技术制造的钢板而言，利用固溶N与成形时所引入的位错的相互作用，从而通过成形后热处理使拉伸强度增加60MPa以上。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特公昭60-17004号公报专利文献2 日本特开2002-2^937号公报

发明内容
发明所要解决的问题对于专利文献1中记载的适用于汽车的BH钢板而言，需要赋予2%以上的应变和烧结涂装处理等热处理，由此，可得到约30MPa的强度上升。此外，专利文献2中记载的适用于汽车的钢板也需要赋予5%以上的应变和在120 200°C的低温范围内的热处理，由此能够得到拉伸强度TS增加60MPa以上的高强度化。但是，对建材、家电制品等中的部件而言多进行2%以下的较轻度的加工。或者，有时几乎不加工而以平板状态来使用。因此，在将专利文献1、专利文献2中记载的适用于汽车的钢板应用于建材、家电制品用部件的情况下，存在以下问题所赋予的应变量小，即使实施之后的烧结涂装处理等热处理，强度上升也小，无法实现所期望的高强度化。此外，对于专利文献1中记载的适用于汽车的BH钢板而言，由于长时间的放置而时效硬化，因而还存在成形时产生称为腰折的折纹而显著损害制品的外观的问题。此外，在专利文献2记载的技术中，为了确保预定的固溶N量，使Al含量的上限为0.02%。Al通常是为了脱氧、即以Al2O3的形式降低钢中的氧而添加的。Al量少时，脱氧变得不充分，钢中的氧残留量变多，纯度降低，从而存在冷轧时容易产生裂纹、容易产生表面缺陷的问题。本发明鉴于上述现有技术的问题，目的在于提供能够防止由时效所致的折纹的产生、并且能够以赋予约2%以下的较低的应变来确保较高烧结硬化量的、时效性优良、烧结硬化性也优良的冷轧钢板及其制造方法。这里，“烧结硬化性优良”是指赋予不到2.0% (包括0%)的预应变，实施相当于 100 200°C X 5 60分钟的涂装烧结处理的热处理后的屈服强度Y^it与赋予预应变时的应力YSps之差AYS( = YSht-YSps)为50MPa以上的情况。此外，“时效性优良”是指在25°C 以下的常温气氛中保持3个月后的屈服伸长率YEl在轧制方向上为2%以下的情况。用于解决问题的方法本发明人为了达到上述目的，对合金元素给烧结硬化性带来的影响进行了深入的研究。其结果，为了即使在赋予低应变量的情况下也能赋予较高烧结硬化性，想到了对固溶 N的有效利用。此外还得出了如下见解，为了不产生由时效所致的折纹，重要的是使C尽可能以析出物的形式存在。根据本发明人的进一步的研究，得出了以下见解为了尽可能降低固溶C，重要的页
是适当地调整热轧中的卷取温度，在使晶粒微细化的同时使碳化物在晶粒内析出，进而通过适当地调整冷轧后的退火中的加热速度和退火温度而使残留的固溶C以碳化物的形式析出。此外，还得出了以下见解为了确保适当量的固溶N，重要的是在适当调整与N结合而形成析出物的Al含量的同时，使热轧中的卷取温度、退火温度优化。更进一步，还得出了以下见解在冷轧后实施表面光轧也有助于有效地抑制由时效所致的折纹的产生。本发明是基于上述见解并在进一步研究的基础上完成的。即，本发明的要点如下所述。(1) 一种冷轧钢板，其特征在于，具有如下组成以质量％计，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 为 0. 0010%以上，余量由！^和不可避免的杂质构成；以及如下组织以面积率计含有80%以上的平均结晶粒径为7 μ m以下的铁素体相，且在所述铁素体相的晶粒内析出并分散有以平均圆等效直径计为0. 05 5μπι大小的析出物。(2)如(1)中所述的冷轧钢板，其特征在于，所述析出物的析出密度为1 100个 /0. 01mm2。(3)如(1)或(2)中所述的冷轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，还含有选自以质量％计的Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B :0. 005%以下中的1种或2种以上。(4)如⑴ (3)中任一项所述的冷轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，还含有选自以质量％计的Mo :0. 01%以下、Ni :0. 01%以下、Cr :0. 01%以下、Cu :0. 01%以下中的1种或2种以上。(5)如(1) (4)中任一项所述的冷轧钢板，其特征在于，其表面具有镀锌层。(6) 一种冷轧钢板的制造方法，其特征在于，依次对钢原材实施热轧工序，冷轧工序，退火工序，表面光轧工序，在制作冷轧钢板时，所述钢原材的组成以质量％计含有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和不可避免的杂质构成，所述热轧工序如下对所述钢原材实施使加热温度为1150°C以上的加热后，进行粗轧而形成薄板坯，接着对所述薄板坯实施使精轧结束温度为850°C以上的精轧而形成热轧板，然后将所述热轧板以满足下述(1)式的卷取温度CT进行卷取，[ (Al/28) / (N/14) ] /CT ^ 5. 5 X IO"3(1)式(其中，A1、N:各元素的含量(质量％)，CT:卷取温度(°C))，所述冷轧工序如下对所述热轧板实施酸洗处理后，实施使冷轧轧制率为60 90%的冷轧，制成冷轧板，所述退火工序是对所述冷轧板实施退火处理而制成冷轧退火板的工序，其中， 所述退火处理如下使退火温度An为满足下述⑵式的温度，使从300°C (退火温度-20°C )的温度范围内的加热速度为1 30°C /s，使(退火温度-20°C )的温度 (退火温度)的温度范围内的加热速度为0. 5 5°C /s，加热至所述退火温度，然后，以5°C /s 以上的冷却速度冷却至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(质量％)，CT:卷取温度(°C)，An:退火温度(°C))所述表面光轧工序是对所述冷轧退火板实施伸长率为0. 5 5%的表面光轧的工序。(7)如(6)所述的冷轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述退火温度下进行150s 以下的均热，然后进行冷却。(8)如(6)或(7)所述的冷轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述组成的基础上， 还含有选自以质量％计的Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B :0. 005%以下中的1种或2种以上。(9)如(6) (8)中任一项所述的冷轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述组成的基础上，还含有选自以质量％计的Mo :0. 01%以下、Ni :0. 01%以下、Cr :0. 01%以下、Cu 0.01%以下中的1种或2种以上。(10)如(6) (9)中任一项所述的冷轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述退火工序之后且在所述表面光轧工序之前，实施在钢板表面形成镀锌层的镀锌处理工序。(11)如(10)所述的冷轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述退火工序中以所述 5°C /s以上的冷却速度将所述冷轧板冷却至500°C以下后，接着实施热镀锌处理工序作为所述镀锌处理工序，所述热镀锌处理工序如下实施浸渍到热镀锌浴中而在钢板表面形成热镀锌层的热镀锌处理，或者进一步实施对所述热镀锌层进行合金化的合金化处理。发明效果根据本发明，能够容易且廉价地提供抑制时效性并且即使在赋予低应变的情况下也显示出较高烧结硬化性的、时效性和烧结硬化性优良的冷轧钢板，从而在产业上发挥出显著的效果。根据本发明，能够廉价地提供通过以弯曲、浅鼓凸为代表的较轻度的加工而成形的钢材。本发明钢板能够用作例如适用于办公桌用桌面等办公用部件、自动售货机、冰箱的面板、空调室外机等家电制品用部件、以及建材用部件的钢材。本发明钢板有助于制品的轻量化、降低成本等，具有产业上有效的效果。
具体实施例方式首先，对本发明冷轧钢板的组成限定原因进行说明。以下，只要无特别说明，将质量％仅记为％。C :0· 020 0. 070%C是通过固溶而增加钢的强度的元素，大量含有时会带来降低成形性(加工性)这样的不良影响。尤其在固溶C量变多时，时效性得以促进，带来在成形时产生折纹等的不良影响，因此在本发明中优选尽可能地降低固溶C量。本发明中，在卷取时、退火时，使C以渗碳体等析出物的形式析出，尽可能降低固溶C。在该方法中，需要预先含有适量的C，因此使 C为0. 020%以上。在C不到0. 020%时，导致碳化物析出的过饱和度小，C无法以碳化物的形式充分地析出。另一方面，含有超过0.070%时，加工性显著降低。因此，使C在0.020 0. 070%的范围内。Si :0.05% 以下Si是通过固溶而增加钢的强度的元素，但在大量含有时钢硬质化，从而加工性降低。此外，大量含有Si时，特别是在退火时生成Si氧化物，带来妨碍镀覆性等的不良影响。此外，Si是使铁素体稳定的倾向强的元素，例如在热轧时，从奥氏体(Y)向铁素体(α)的相变温度上升，有时难以在奥氏体区完成轧制。由此，使Si为0.05%以下。需要说明的是， Si的含量在0. 001%以上时，可以得到增加钢强度的效果。Mn 0. 1 ~ 0. 5%Mn是具有通过固溶来增加钢的强度的作用、并且通过形成MnS使带来诱发热裂纹而使表面性状显著变差等不良影响的有害的S无害化的元素。为了得到这样的效果，需要含有0. 以上的Mn。另一方面，含量超过0.5%时，因硬质化而使加工性降低、或者抑制退火时的铁素体的再结晶等不良影响变得显著。因此，使Mn在0.1 0.5%的范围内。需要说明的是，优选为0.3%以下。P :0.05% 以下P是有助于增加强度的元素，但由于其在晶界偏析，会带来使延展性、韧性降低的不良影响。因此，在不必特别利用由P带来的强度增加效果时，优选尽可能降低其含量，但只要其含量为约0.05%以下，则能够允许上述的不良影响。因此，使P为0.05%以下。需要说明的是，优选为0. 03%以下。S :0.02% 以下S会诱发热裂纹而使表面性状显著变差。而且，S不仅在钢中基本上以夹杂物的形式存在而几乎不会对强度有帮助，而且还形成粗大的MnS，降低延展性。由此，S作为杂质， 优选尽可能地降低其含量，只要其含量为0. 02%以下，则能够允许上述不良影响。因此，使 S为0. 02%以下。Al :0· 02 0. 08%Al是本发明中重要的元素。Al是作为脱氧剂起作用的元素，为了充分地得到该效果，需要含有0.02%以上的Al。需要说明的是，更优选超过0.02%。此外，Al与N结合而形成A1N，具有固定N的作用。本发明中，为了将有助于增加烧结硬化性的固溶N稳定地确保在所期望的范围内，将Al调整在适当范围内。AlN的析出受温度的影响。因此，为了稳定地确保所期望的固溶N量，调整Al含量使其与卷取温度的关系满足(1)式，进而使卷取温度与退火温度的关系满足( 式。为了满足(1)式、(2)式，需要至少含有0.02%以上的Al。另一方面，Al的大量含有使热轧时的 Y - α相变的相变点上升，因此难以在奥氏体区完成轧制。由此，使Al为0.02 0.08%。 需要说明的是，优选为0. 060%以下。N :0· 005 0. 02%N是通过固溶来增加钢的强度的元素，为了在本发明中提高烧结硬化性，有效地利用固溶N。为了确保所期望的优良的烧结硬化性，需要确保0.0010%以上的固溶N，至少需要含有0. 005 %的N。另一方面，含有超过0. 02%的N时，产生钢坯裂纹的倾向增强，可能会产生表面缺陷。因此，使N在0.005 0.02%的范围内。需要说明的是，优选为0.007 0. 015%。固溶N :0. 0010% 以上固溶N在涂装烧结处理时固着于由赋予应变所引入的位错，从而增加钢板强度。 为了确保所期望的AYS(涂装烧结处理后的屈服应力相对于赋予应变时的应力的增加量)，使本发明中固溶N量为0. 0010%以上。另外，通过如下方法调整固溶N量在使Al含量在上述范围内的基础上，进而使卷取温度、退火温度优化。需要说明的是，优选使固溶N 量为0.0020%以上。更优选为0.0040%以上。上述的成分为基本的成分，根据所期望的强度，在基本组成的基础上还可以根据需要含有选自Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B :0. 005%以下中的1种或2种以上，和/ 或选自Mo :0. 01%以下、Ni :0. 01%以下、Cr :0. 01%以下、Cu :0. 01%以下中的1种或2种以上。选自Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B :0. 005%以下中的1种或2种以上Ti、Nb、B均是具有使冷轧钢板的铁素体微细化的作用的元素，可以根据需要选择含有1种或2种以上。为了得到这样的效果，优选使它们的含量各自为Ti 0. 001%以上、 Nb 0. 001%以上、B :0. 0005%以上，过量地含有时固溶N量降低，从而使烧结硬化性降低。 因此，在含有这些元素时，将它们的含量各自限定为Ti :0. 01 %以下、Nb :0. 01 %以下、B 0. 005% 以下。选自Mo 0. 01% 以下、Ni :0. 01% 以下、Cr :0. 01% 以下、Cu :0. 01% 以下中的 1 种或2种以上Mo、Ni、Cr、Cu均是具有通过固溶强化而增加钢板强度的作用的元素，可以根据需要选择含有1种或2种以上。为了得到这样的效果，优选使它们的含量各自为Mo 0. 001% 以上、Ni :0. 001%以上、Cr :0. 001%以上、Cu :0. 001%以上。另一方面，过量地含有时会导致延展性降低，因此，将这些元素的含量各自限定为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和不可避免的杂质构成。下面，对本发明冷轧钢板的组织限定原因进行说明。从确保延展性、使加工性良好的观点出发，本发明冷轧钢板具有以面积率计含有 80%以上的铁素体相的组织。作为铁素体相以外的第二相，可以例示出珠光体、马氏体、贝氏体、残余奥氏体等。铁素体相以面积率计不足80%时，第二相的组织百分率增加，因而加工性降低。需要说明的是，从成形性的观点出发，优选使铁素体相以面积率计为85 95%。使铁素体相的平均结晶粒径为7 μ m以下。平均结晶粒径变大至超过7 μ m时，由表面光轧所引入的应变的分布变得不均勻，变得无法对钢板整体有效地赋予所引入的应变。 需要说明的是，优选为4 7μπι。另外，铁素体的平均结晶粒径使用通过光学显微镜(倍率200 1000倍)观察20个视野以上、利用根据JIS法的切割法、图像分析而算出的值。此外，使以碳化物为主体的析出物在铁素体相晶粒内析出并分散。由此能够尽可能地降低固溶C，从而能够抑制由时效所致的屈服伸长的出现。使析出物的大小以平均圆等效直径计为0.05 5μπι。由于烧结硬化量(AYS)会大大影响析出物的粒径，因此通过使该程度大小的析出物以适当量存在，能够稳定地确保AYS :50MPa以上的烧结硬化量。析出物的大小平均不到0. 05 μ m时，烧结硬化量小，无法稳定地确保AYS :50MPa以上。另一方面，平均超过5μπι而较大时，即使赋予应变烧结硬化量也小，无法得到所期望的特性。需要说明的是，优选使上述大小的析出物以1 100个/0.01mm2的析出密度存在。 析出密度不足1个/0. Olmm2时，烧结硬化量小，无法稳定地确保AYS :50MPa以上。另一方面，超过100个/0.01mm2时，加工性降低。就本发明冷轧钢板的制造方法而言，依次对钢原材实施热轧工序、冷轧工序、退火工序、以及表面光轧工序，从而形成冷轧钢板。下面，对本发明冷轧钢板的优选制造方法进行说明。在钢原材的制造方法中，只要能够得到组成为以质量％计含有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！^和不可避免的杂质构成的钢原材，则无需特别的限定，优选将上述组成的钢水通过转炉法、电炉法等常用的熔炼方法进行熔炼，并通过连铸法等常用的铸造方法制成钢坯等钢原材。为了防止成分的宏观偏析，钢原材的铸造方法优选连铸法，但采用铸锭法、薄钢坯铸造法也不会有任何问题。然后对所得的钢原材实施热轧工序，用于热轧的加热，除了可以应用暂时冷却至室温、然后进行再加热的方法以外，也可以应用并不冷却至室温而将热片直接装入到加热炉中、或者在进行略微的保热后立刻进行轧制的直送轧制等节能工艺而并无问题。使热轧工序如下对钢原材在预定温度下进行加热，实施由粗轧和精轧构成的热轧，制成热轧板，接着进行卷取。优选使加热温度为1150°C以上。就热轧中的加热而言，需要在加热中使A1N、!^e3C等碳氮化物暂时固溶，在卷取后仅使碳化物析出。因此，优选将热轧的加热温度限定为1150°C以上。加热温度不到1150°C 时，碳氮化物的固溶不充分，因而无法在卷取后成为适当大小的析出物。加热温度的上限无需特别限制，从晶粒粗大化、由氧化所致的氧化皮损耗等的观点出发，优选为1300°C以下。加热后的钢原材被粗轧成预定尺寸形状的薄板坯，只要能够确保预定尺寸形状， 则对于粗轧的条件无需特别限制。接着，对薄板坯实施精轧而制成热轧板。优选使精轧的精轧结束温度为850°C以上。本发明中，精轧优选在奥氏体(Y)区内进行。精轧中，钢板的温度从Y区变成铁素体(α)区时，轧制载荷急剧降低，轧制机的载荷控制变得困难，有发生断裂等通板中的麻烦的风险。另一方面，这样的风险只要使钢板温度从进入侧开始为α区的温度进行通板即可避免，但轧制温度降低，热轧板的组织成为未再结晶铁素体。在其后的工序即冷轧时产生轧制载荷增大的问题。由此，只要使精轧在Y区完成且为本发明的钢组成范围，则优选为850°C以上。另一方面，精轧结束温度的上限无需特别限制，变得过高时，晶粒粗大化，因而存在冷轧板的加工性降低的问题，因此优选为约950°C以下。接着，将得到的热轧板卷取成线圈状。直至卷取的冷却速度无需特别限制，只要为空气冷却以上的冷却速度即充分。需要说明的是，可以根据需要进行强制冷却，例如 IOO0C /s以上的骤冷。对本发明中的卷取温度CT进行调整，以使其与A1、N含量的关系满足下述(1)式。[ (Al/28) / (N/14) ] /CT ^ 5. 5 X IO"3(1)式(其中，A1、N:各元素的含量(质量％)，CT:卷取温度(°C))。本发明中，为了抑制AlN的析出，从而确保热轧板中所期望的固溶N量，调整卷取温度CT使其满足与Al量、N量相关的(1)式。卷取温度CT不满足上述(1)式时，在热轧板的情况下无法确保所期望的固溶N量，在冷轧板的情况下无法确保所期望的优良的烧结硬化性。需要说明的是，通过在上述条件下对热轧板进行卷取，固溶C以碳化物的形式析出， 并且铁素体相的结晶粒径微细化。
对热轧板实施冷轧工序。在冷轧工序中，对热轧板实施酸洗处理后，实施冷轧轧制率为60 90%的冷轧，形成冷轧板。对热轧板进行酸洗后的冷轧轧制率，优选由热轧板和制品板的板厚来决定。通常冷轧轧制率为60%以上时，加工性、板厚精度没有特别的问题。另一方面，冷轧轧制率超过 90%时，对冷轧机的负荷变得过大，操作变困难。因此，优选将冷轧轧制率限定为60 90% 的范围内。对冷轧板实施退火工序。退火工序是对冷轧板实施退火处理而形成冷轧退火板的工序。退火处理中，使退火温度An为满足下述(2)式的温度。本发明的退火处理中，为了确保所期望的固溶N量、 得到所期望的烧结硬化性，首先，将退火温度An调整为满足( 式的温度。固溶N量依赖于Al量、N量以及卷取温度、退火温度，因此为了确保所期望的固溶N量，重要的是调整退火温度使其满足Al量、N量、以及卷取温度、退火温度的关系式即( 式。退火温度不满足 (2)式时，难以确保所期望的固溶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(质量％)，CT:卷取温度(°C)，An:退火温度(°C))使直至上述退火温度An的加热为加热速度分两个阶段变化的加热。通过使直至退火温度的加热速度分两个阶段变化，能够使晶粒内的析出物(碳化物)的大小、析出量成为所期望的分布状态。第一阶段的加热为在300°C (退火温度_20°C )的温度区域的加热，使加热速度为1 30°C /s。在该温度区域内的加热速度不到1°C /s时，热轧板中生成的碳化物溶解， 固溶C量增加。另一方面，该加热速度增大为超过30°C /s时，碳化物等在铁素体相晶粒内的析出变得不充分，固溶C量变多，无法在赋予应变-涂装烧结处理后降低屈服伸长率。由此，将该温度区域内的加热速度限定为1 30°C /s的范围内。此外，第二阶段的加热为在(退火温度_20°C) (退火温度)的温度区域的加热， 使加热速度为0. 5 5°C /s。在该温度区域内的加热速度不到0. 5°C /s时，碳化物溶解， 固溶C量增加，无法在赋予应变-涂装烧结处理后降低屈服伸长率。另一方面，该加热速度超过5°C /s时，碳化物等在铁素体相晶粒内的析出变得不充分，固溶C量变多，无法在赋予应变-涂装烧结处理后降低屈服伸长率。由此，将该温度区域内的加热速度限定为0. 5 50C /s的范围内。通过上述两个阶段的加热而加热至退火温度An后，优选在退火温度An下进行 150s以下的均热。均热时间为超出150s的较长时间时，晶粒生长而成为粗大晶粒，因此导致加工时表面粗糙，表面性状降低。因此，优选将退火温度An下的均热时间限定为150s以下的范围内。另外，本发明还包括退火温度An下的均热时间为Os，S卩，在到达上述退火温度 An后立刻开始冷却的情况。需要说明的是，不到1 时，有时再结晶未完成、或者即使完成但晶粒生长也受到抑制，从而延展性(伸长率)降低，故更优选为15s以上。均热后的冷却以5°C /s以上的冷却速度冷却至500°C以下。均热后的冷却速度不到5°C /s时，铁素体相晶粒内的析出物的粗大化变显著，难以确保所期望的析出物的大小，因而难以确保所期望的烧结硬化量。冷却的停止温度高于 500°C时，通过其后的冷却，碳化物的粗大化发展。因此，优选在均热后以5°C/s以上的冷却速度冷却至500°C以下。需要说明的是，在低于500°C的区域的冷却速度无需特别限制。此外，也可以采取在冷却中途进行保持等热历史。此外，为了提高退火工序后的耐腐蚀性，根据需要可以在表面光轧工序前进行热镀锌、电镀锌等在钢板表面形成镀锌层的镀锌处理工序。例如，也可以实施热镀锌处理工序，即在退火工序之后，接着在480°C左右实施热镀锌处理。在热镀锌处理工序中，优选以下热镀锌处理，即在上述退火处理中将冷轧板以5°C /s以上的冷却速度冷却至500°C以下的预定的温度、优选冷却至450°C左右的温度，在这样的退火工序之后，接着，浸渍到保持在480°C左右的温度的热镀锌浴中，在钢板表面形成热镀锌层；或者优选进一步实施使镀层合金化的合金化处理，即优选将所形成的热镀锌层加热到450°C以上且550°C以下，形成铁-锌合金层。在退火工序后、或退火工序、热镀锌工序或镀锌工序后，实施表面光轧工序。表面光轧工序是对冷轧退火板实施伸长率为0. 5 5%的表面光轧的工序。对冷轧退火板实施表面光轧来矫正形状，并且对钢板(表面)赋予适当的应变，从而能够抑制冷轧钢板因时效所致的折纹的产生。特别是在制成部件的加工时赋予钢板的加工量少的轻加工的情况下，为了确保加工-涂装烧结处理后所期望的烧结硬化量，表面光轧中的应变附加量变得重要。本发明中，将表面光轧中的伸长率限定为0. 5 5%的范围。表面光轧中的伸长率不到0. 5%时，特别是在制成部件的加工量少的轻加工的情况下，难以确保所期望的烧结硬化量。另一方面，伸长率增大至超过5%时，由于加工硬化而钢板强度变高，成形性降低，因此多发生加工后形状不良的情况。需要说明的是，伸长率优选为3%以下。实施例以下，基于实施例进一步详细地说明本发明。[实施例1]以表1所示组成的钢原材(钢坯)为起始原材，在表2所示的条件下，实施热轧工序、冷轧工序、退火工序以及表面光轧工序，制成表2所示板厚的冷轧钢板。对于所得的冷轧钢板，对固溶N量、组织、拉伸特性、烧结硬化性、时效性进行了调查。试验方法如下所述。(1)固溶N量测定从所得的冷轧钢板裁取电解提取用试验片，对在戊二酮类电解液中利用定电位电解法提取的电解提取物中的N量进行分析，作为析出N量。用钢中的总N量减去所得的析出N量，作为固溶N量。(2)组织观察试验从所得的冷轧钢板裁取组织观察用试验片，对轧制方向截面进行研磨，腐蚀(硝酸乙醇溶液)，使用光学显微镜(倍率200 1000倍)或扫描电子显微镜(倍率500 2000倍)对板厚的1/4 3/4的位置进行观察视野数20个视野以上的观察，拍照并鉴定组织，并且，使用图像分析装置求出铁素体相的平均结晶粒径和各相的组织百分率。此外，使用扫描电子显微镜(倍率2000 5000倍)或透射电子显微镜(倍率2000 5000倍)， 对铁素体晶粒内析出的析出物的大小和每单位面积的析出物个数(析出密度)进行测定。 这里，铁素体相的平均结晶粒径通过依据JIS G 0552-1998的规定的切割法来计算。此外，析出物的大小以平均圆等效直径来表示，其如下求得求出各个析出物的面积，从所述面积算出各个析出物的圆等效直径，求出所得的值的算术平均值。(3)拉伸试验从所得的冷轧钢板以使轧制方向为拉伸方向的方式裁取JIS5号拉伸试验片，以拉伸速度IOmm/分钟来进行拉伸试验，求出拉伸特性(屈服强度YS、拉伸强度TS、伸长率 El)。(4)烧结硬化性试验从所得的冷轧钢板以使轧制方向为拉伸方向的方式裁取JIS5号拉伸试验片，在拉伸试验中附加表3所示的预应变，求出预应变加工时的屈服强度YSps (预应变加工)。然后，在预应变加工后，实施表3所示条件的与涂装烧结处理相当的热处理(与涂装烧结相当的热处理)。预应变加工-热处理后，进行拉伸试验，求出屈服强度Y、、屈服伸长率(EIy) HTO作为烧结硬化性，算出热处理前后的屈服强度上升量Δ YS(=屈服强度YSht-预应变加工时的应力YSps)。(5)时效性将所得的冷轧钢板在25°C下保管3个月后，以使轧制方向为拉伸方向的方式裁取 JIS5号拉伸试验片，实施拉伸试验，求出屈服伸长率YE1，评价时效性。YEl为2%以下时， 评价为时效性优良。所得的结果如表3所示。
权利要求
1.一种冷轧钢板，其特征在于，具有如下组成以质量％计，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 为 0. 0010%以上，余量由1 和不可避免的杂质构成；以及如下组织以面积率计含有80%以上的平均结晶粒径为7 μ m以下的铁素体相，且在所述铁素体相的晶粒内析出并分散有以平均圆等效直径计为0. 05 5μπι大小的析出物。
2.如权利要求1所述的冷轧钢板，其特征在于，所述析出物的析出密度为1 100个 /0. 01mm2。
3.如权利要求1或2所述的冷轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，还含有选自以质量％计的Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B :0. 005%以下中的1种或2种以上。
4.如权利要求1 3中任一项所述的冷轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，还含有选自以质量％计的Mo :0. 01%以下、Ni :0. 01%以下、Cr :0. 01%以下、Cu :0. 01%以下中的1种或2种以上。
5.如权利要求1 4中任一项所述的冷轧钢板，其特征在于，其表面具有镀锌层。
6.一种冷轧钢板的制造方法，其特征在于，依次对钢原材实施热轧工序、冷轧工序、退火工序、表面光轧工序，在制作冷轧钢板时，所述钢原材的组成以质量％计含有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和不可避免的杂质构成，所述热轧工序如下对所述钢原材实施使加热温度为1150°C以上的加热后，进行粗轧而形成薄板坯，接着对所述薄板坯实施使精轧结束温度为850°C以上的精轧而形成热轧板， 然后将所述热轧板以满足下述(1)式的卷取温度CT进行卷取，所述冷轧工序如下对所述热轧板实施酸洗处理后，实施使冷轧轧制率为60 90%的冷轧，制成冷轧板，所述退火工序是对所述冷轧板实施退火处理而制成冷轧退火板的工序，其中，所述退火处理如下使退火温度An为满足下述( 式的温度，使从300°C至比退火温度低20°C的温度的温度范围内的加热速度为1 30°C /s，使从比退火温度低20°C的温度至退火温度的温度范围内的加热速度为0. 5 5°C /s，加热至所述退火温度，然后，以5°C /s以上的冷却速度冷却至500°C以下，所述表面光轧工序是对所述冷轧退火板实施伸长率为0. 5 5%的表面光轧的工序，[(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，单位为质量％，CT 卷取温度，单位为。C，An 退火温度，单位为。C。
7.如权利要求6所述的冷轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述退火温度下进行 150s以下的均热，然后进行冷却。
8.如权利要求6或7所述的冷轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述组成的基础上， 还含有选自以质量％计的Ti :0. 01%以下、Nb :0. 01%以下、B 0. 005%以下中的1种或2种以上。
9.如权利要求6 8中任一项所述的冷轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述组成的基础上，还含有选自以质量％计的Mo :0. 01%以下、Ni :0. 01%以下、Cr :0. 01%以下、Cu 0.01%以下中的1种或2种以上。
10.如权利要求5 9中任一项所述的冷轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述退火工序之后且在所述表面光轧工序之前，实施在钢板表面形成镀锌层的镀锌处理工序。
11.如权利要求10所述的冷轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述退火工序中以所述5°C /s以上的冷却速度将所述冷轧板冷却至500°C以下的预定温度后，接着实施热镀锌处理工序作为所述镀锌处理工序，所述热镀锌处理工序如下实施浸渍到热镀锌浴中而在钢板表面形成热镀锌层的热镀锌处理、或者进一步实施对所述热镀锌层进行合金化的合金化处理。
全文摘要
提供时效性优良、烧结硬化性优良的冷轧钢板。对组成为以质量％计含有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％的钢原材，加热到1150℃以上，实施精轧结束温度为850℃以上的精轧而形成热轧板，以满足Al和N量的特定关系式的卷取温度进行卷取，接着进行轧制率为60～90％的冷轧，使加热速度为两个阶段来进行加热、均热，直至满足与Al量、N量、卷取温度的特定关系式的退火温度，再以5℃/s以上的冷却速度冷却至500℃以下。另外，可以进一步在钢板表面形成热镀锌层等镀锌层。由此，形成固溶N为0.0010％以上并且具有如下组织的冷轧钢板含有面积率为80％以上的平均结晶粒径为7μm以下的铁素体相、所述铁素体相的结晶晶粒内析出有平均圆等效直径为0.05～5μm的大小的析出物，从而能够防止由时效所致的折纹的产生、并且能够在赋予不到2.0％的较低的应变-涂装烧结相当的热处理后确保50MPa以上的烧结硬化量。
文档编号C21D9/46GK102395695SQ20108001671
公开日2012年3月28日 申请日期2010年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者吉田元太郎, 安原英子, 花泽和浩 申请人:杰富意钢铁株式会社