专利名称：具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性的冷轧钢板与镀锌钢板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种冷轧钢板与镀锌钢板及其制造方法，该钢板具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性，满足汽车外部面板的要求。
背景技术：
汽车外部面板用钢板要求具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性(抵抗局部凹陷)。面板成形性由指数如屈服强度、延伸率和n值(加工硬化指数)评价。面板定形性和抗硌痕性在许多情况下也用屈服强度和加工与涂层-烤漆处理后的屈服强度评价。如果钢板屈服强度减弱，那么压制成形性提高。可是，面板成形后的抗硌痕性不能令人满意。另一方面，如果钢板的屈服强度增加，那么抗硌痕性改善。可是，在压制成形性方面产生问题如出现皱褶或裂纹。针对这种情况，进行了各种研究来努力获得在压制成形时具有低的屈服点而在成形及烤漆后具有高的屈服强度的钢板，以用作汽车外部面板。作为在屈服强度方面满足这两种矛盾需求的冷轧钢板，开发了一种应用钢中碳原子应变时效现象的烘烤硬化钢板，下文称为“BH钢板”。
具体而言，已经知道的一种制造具有优秀深冲性能的BH钢板的方法中，通过在具有很低碳含量(大约50ppm)的钢中添加能形成碳氮化合物的元素如Nb和Ti来制备冷轧钢板，其中这些元素的添加量同碳的原子比不大于1。例如，日本专利公开(Kokoku)No.60-46166指出将添加Ti或Nb的低碳钢在接近900℃的高温下退火，来制造特定的BH钢板。日本专利公开(Kokai)No.61-276928指出通过在700～850℃的温度范围内退火来制造超低碳BH钢板。
在JP’166公开的技术中，优点在于可以提高BH性能和r值。然而，由于是在高温下退火，恐怕存在铁素体晶粒长大导致的表面粗糙。此外，由于钢板本身软，尽管可获得高的BH性能，但是经过压制成形和烤漆步骤之后的屈服强度不够高。另一方面，在JP’928公开的技术中，同JP’166相比退火温度低，因此满足要求的表面性能和屈服强度。可是，基本上不能提高要求的BH性能和r值。还应该指出这些已有技术主要目的在于提高钢板的BH性能，以便使钢板具有改进的抗硌痕性。因此，恐怕出现抗自然时效性能的劣化，也就是在压力成形时出现拉伸变形，这起因于钢板在室温储存时发生的屈服点伸长。在这种情况下，就钢板的实际使用而言，BH量限制在60MPa左右。
如上所述，传统方法制造的冷轧钢板不能满足表面性能、抗自然时效性能和抗硌痕性要求，而这是用于汽车外部面板的钢板所要求的。
本发明的一个目的是提供一种满足汽车外部面板要求的、具有满意的表面性能、抗自然时效性能和抗硌痕性的冷轧钢板和镀锌钢板及其制造方法。
发明概述(1)本发明提供一种具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性的冷轧钢板，该钢板含有重量百分比0.005～0.015％的C、重量百分比0.01～0.2％的Si、重量百分比0.2～1.5％的Mn、重量百分比0.01～0.07％的P、重量百分比0.006～0.015％的S、重量百分比0.01～0.08％的固溶态Al、重量百分比不大于0.004％的N、重量百分比不大于0.003％的O、重量百分比0.04～0.23％的Nb以及平衡量的Fe和不可避免的杂质，其中Nb和C满足公式1)表示的关系，冷轧钢板满足公式2)表示的关系1.0≤(Nb％×12)/(C％×93)≤3.0 …1)exp(ε)×(5.29×exp(ε)-4.19)≤σ/σ0.2≤exp(ε)×(5.64×exp(ε)-4.49)
…2)其中0.002＜ε≤0.096，ε表示真应变，σ0.2表示0.2％弹性极限应力，σ表示相对于真应变ε的真应力。
(2)本发明提供一种如上述条款(1)所述的、具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性的冷轧钢板，该钢板还包括重量百分比0.0001～0.002％的B。
(3)本发明提供一种具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性的镀锌钢板，这种钢板通过在条款(1)或(2)所述的冷轧钢板上面镀锌获得。
(4)本发明提供一种制造如上述条款(1)或(2)所述的、具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性的冷轧钢板的方法，包括下列步骤制备熔融钢并连铸该钢；进行热轧处理，其中在(Ar3-100)℃或更高的温度终轧，并且钢板在500～700℃卷取；对热轧钢板连续进行冷轧处理和退火处理。
(5)本发明提供一种制造镀锌钢板的方法，该钢板具有条款(3)所述的优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性，包括下列步骤制备熔融钢并连铸上述钢；进行热轧处理，其中在(Ar3-100)℃或更高的温度进行终轧，并且在500～700℃卷取该钢板；对热轧钢板连续进行冷轧处理和镀锌处理。
(6)本发明提供一种具有优秀面板表面定形性和抗硌痕性的冷轧钢板，该钢板含有重量百分比0.004～0.015％的C、重量百分比0.01～0.2％的Si、重量百分比0.1～1.5％的Mn、重量百分比0.01～0.07％的P、重量百分比0.005～0.015％的S、重量百分比0.01～0.08％的固溶态Al、重量百分比不大于0.005％的N、还有选自于由重量百分比0.02～0.12％的Nb和重量百分比0.03～0.1％的Ti组成的群组中至少一种元素，以及平衡量的Fe和不可避免的杂质，其中C、Nb、Ti、N和S满足公式1)表示的关系，冷轧钢板满足公式2)表示的关系-0.001≤C％-(12/93)Nb％-(12/48)Ti*≤0.001 …1)其中，Ti*＝Ti％-(48/14)N％-(48/32)S％，当Ti*不大于0时，认为Ti*为0。
exp(ε)×(5.29×exp(ε)-4.19)≤σ/σ0.2≤exp(ε)×(5.64×exp(ε)-4.49)…2)其中0.002＜ε≤0.096，ε表示真应变，σ0.2表示0.2％弹性极限应力，σ表示相对于真应变ε的真应力。
(7)本发明提供一种如上述条款(6)所述的、具有优秀面板表面定形性和抗硌痕性的冷轧钢板，本钢板还包括重量百分比0.0001～0.002％的B。
(8)本发明提供一种具有优秀面板表面定形性和抗硌痕性的镀锌钢板，这种钢板通过在条款(6)或(7)所述的冷轧钢板上面镀锌获得。
(9)本发明提供一种制造如上述条款(6)或(7)所述的、具有优秀面板表面定形性和抗硌痕性的冷轧钢板的方法，包括下列步骤首先制备熔融钢液并连铸成钢；然后进行热轧处理，其中终轧温度为(Ar3-100)℃或更高；并且在500～700℃卷取钢板；对热轧钢板连续进行冷轧处理和退火处理。
(10)本发明提供一种制造镀锌钢板的方法，该钢板具有条款(8)所述的优秀面板表面定形性和抗硌痕性，包括下列步骤首先制备熔融钢并连铸成钢；然后进行热轧，其中终轧温度为(Ar3-100)℃或更高；并且在500～700℃卷取钢板；对热轧钢带连续进行冷轧处理和镀锌处理。
附图简述
图1A和图1B表示按照本发明第一个实施例的、延伸率El和(Nb×12)/(C×93)之间的、r值与(Nb×12)/(C×93)之间的关系。
图2表示按照本发明第一实施例评价抗硌痕性和定形性的方法。
图3是一个曲线图，表示按照本发明第一实施例的、P0.1(面板产生2％、4％和8％应变时的抗硌痕载荷)和δ(面板产生2％应变时回弹量)如何受到σ/σ0.2、exp(ε)和钢成分的影响。
图4是一个曲线图，表示按照本发明第一实施例的、P0.1(面板产生2％、4％和8％应变时的抗硌痕载荷)和δ(面板产生2％应变时回弹量)如何受到σ/σ0.2、exp(ε)和钢成分的影响。
图5是一个曲线图，表示按照本发明第一实施例的、P0.1(面板产生2％、4％和8％应变时的抗硌痕载荷)和δ(面板产生2％应变时回弹量)如何受到σ/σ0.2、exp(ε)和钢成分的影响。
图6是一个曲线图，表示按照本发明第一实施例的、终轧温度和卷取温度如何影响P0.1(面板产生2％应变时的抗硌痕载荷)、δ和Wca(波高的算术平均值)。
图7表示按照本发明第二实施例的，如何进行评价抗硌痕性和定形性的实验。
图8是一个曲线图，表示按照本发明第二实施例的、P0.1(面板产生2％、4％和8％应变时的抗硌痕载荷)和δ(面板产生2％应变时回弹量)如何受到σ/σ0.2、exp(ε)和钢成分的影响。
图9是一个曲线图，表示按照本发明第二实施例的、P0.1(面板产生2％、4％和8％应变时的抗硌痕载荷)和δ(面板产生2％应变时回弹量)如何受到σ/σ0.2、exp(ε)和钢成分的影响。
图10是一个曲线图，表示按照本发明第二实施例的、P0.1(面板产生2％、4％和8％应变时的抗硌痕载荷)和δ(面板产生2％应变时回弹量)如何受到σ/σ0.2、exp(ε)和钢成分的影响。
图11是一个曲线图，表示按照本发明第二实施例的、终轧温度和卷取温度如何影响P0.1(面板产生2％应变时的抗硌痕载荷)、δ和Wca(波动高度的算术平均值)。
图12是一个曲线图，表示按照本发明第二实施例的例子3的贮存时间和ΔYPel(钢板表面光轧后在25℃储存时的YPel恢复量)之间的关系。
实施本发明的最佳模式为获得能用作汽车外部面板的钢板并具有满意的表面性能、抗自然时效性能和抗硌痕性的冷轧钢板和镀锌钢板及其制造方法，本发明的发明者们进行了广泛的研究。
结果发现通过合金设计可以提高面板的抗硌痕性，其中合金设计的重点在于面板成形阶段的低应变区域的加工硬化行为，而不同于现有技术中通过增加BH值来提高汽车外部面板所要求的抗硌痕性。还发现通过积极抑制BH值可以赋予钢板良好的表面性能和良好的抗自然时效性。这些结果使得本发明的发明者们可以开发稳定制备冷轧钢板和镀锌钢板的技术，该钢板具有优秀的面板表面成形性能和抗硌痕性以及具有至少340MPa的高抗拉强度。
现在描述本发明的一些实施例。(第一实施例)下面描述按照本发明第一实施例的使用添加元素的原因、限制添加元素含量的原因、限制拉伸特性的原因以及限制工艺条件的原因。在下文的说明中，“％”表示“重量百分比”(1)添加元素的含量C0.005～0.015％同Nb形成的碳化物影响面板成形工序中低应变区域的加工硬化，对提高抗硌痕性有贡献。如果C含量低于0.005％，不能获得特定的效果。如果C含量超过0.015％，肯定提高面板的抗硌痕性。可是，面板定形性受到损害。因此得出结论要求C含量在0.005到0.015％的范围内。
Si0.01～0.2％硅可有效地强化钢。然而，如果Si含量低于0.01％，不能获得固溶强化效果。另一方面，如果Si含量超过0.2％，那么钢板表面性能受到损害。此外，镀锌后会产生表面剥落缺陷。因此，Si含量应该在0.01到0.2％的范围内。
Mn0.2～1.5％Mn用于沉淀硫化物和抑制热塑性的劣化。Mn也能有效地强化钢。如果Mn含量低于0.2％，钢板会产生热脆性，导致屈服强度降低。此外，不能获得本发明钢板的高机械强度特征。并且，Mn涉及提高钢的可加工性能，对在热轧工序中控制MnS的形态是必要的。应该指出在热轧工序通过重溶和再沉淀过程导致细小的MnS颗粒形成。这些MnS颗粒会阻碍钢板的晶粒长大。可是，如果Mn的含量不低于0.2％，那么可以消除由于MnS颗粒出现造成的上述危害。为了在热轧工序有效地控制MnS颗粒的形态，需要添加至少含量为0.45％的Mn。然而，如果Mn含量超过1.5％，那么钢板会硬化且面板的定形性会劣化。因此得出结论要求Mn含量在0.2到1.5％的范围内。
P0.01～0.07％磷可最有效地固溶强化钢。可是，如果P含量低于0.01％，那么P不能表现出足够的强化特性。另一方面，如果P含量超过0.07％，那么钢板的塑性受到损害。而且在连续镀锌工艺中的合金化处理工序，会产生有缺陷的镀层。因此，得出结论要求P含量在0.01到0.07％的范围内。
S0.006～0.015％如果硫的添加量超过0.015％，那么会导致钢的热脆。可是，如果S含量低于0.006％，那么热轧工序中氧化皮剥离性能受到损害，并产生明显的表面缺陷。因此，得出结论要求S含量在0.006到0.015％的范围内。
固溶态Al0.01～0.08％铝用于对钢脱氧和固定N成氮化物。可是如果Al含量低于0.01％，那么不能充分脱氧和固定氮。另一方面，如果Al含量大于0.08％，那么钢板的表面性能会劣化。因此，Al含量应该在0.01到0.08％的范围内。
N≤0.004％氮固定为AlN的形式。然而，如果N含量超过0.004％，那么不可能获得钢板需要的成形性。自然，N含量不应超过0.004％。
O≤0.003％氧形成涉及氧化物的的夹杂物，从而严重影响钢的晶粒长大。如果O含量超过0.003％，那么在退火阶段会损害晶粒长大，不能获得满意的成形性和满意的面板定形性。自然，O含量不应该超过0.003％。为了抑制本发明规定成分的钢中的氧含量在0.003％或更低，有必要使用最佳的制造条件。例如，固溶态Al应该控制在合适的含量水平，并且氧应在第二次精炼工艺后的处理工序中进行控制。
Nb0.04～0.23％铌和C结合形成细小的碳化物颗粒。这些细小的碳化物颗粒在面板成形阶段影响加工硬化行为，从而有利于提高面板的抗硌痕性。可是，如果Nb含量低于0.04％，那么不能获得特定的效果。另一方面，如果Nb含量超过0.23％，尽管抗硌性提高一些，但是面板定形性如回弹特性和表面挠度劣化。自然，Nb含量应该在0.04到0.23％的范围内。
(Nb×12)/(C×93)1.0～3.0
在本发明中为提高钢板的成形性，绝对必须控制(Nb×12)/(C×93)。如果(Nb×12)/(C×93)的值低于1.0，那么不能充分地固定C，导致不能获得本发明目标要求的高r值和高塑性。可是，如果其值超过3.0，那么形成固溶体的Nb含量太高，导致低塑性。在此情况下，不可能获得本发明目标要求的成形性。因此，得出结论要求(Nb×12)/(C×93)的值应该在1.0到3.0的范围内。图1A和图1B表示延伸率El和(Nb×12)/(C×93)之间的、r值与(Nb×12)/(C×93)之间的关系。
为提高要求的抗硌痕性，除了上述添加元素之外，要求添加下述含量的B。
B0.0001～0.002％如果添加B，那么晶界得到强化，结果提高了抗第二次加工脆性的性能。铁素体晶粒也减少了，从而保证屈服强度的绝对值，并提高抗硌痕性。可是，如果B含量小于0.0001％，不能获得这些效果。另一方面，如果B含量超过0.002％，那么屈服点增加，面板定形性受到损害。因此，得出结论要求B含量在0.0001～0.002％的范围内。
(2)拉伸特性exp(ε)×(5.29×exp(ε)-4.19)≤σ/σ0.2≤exp(ε)×(5.64×exp(ε)-4.49)其中0.002＜ε≤0.096，ε表示真应变，σ0.2表示0.2％弹性极限应力，σ表示相对于真应变ε的真应力。
在含有上述条款(1)所述的添加元素、Fe和不可避免的杂质的本发明钢板中。拉伸试验获得的流变应力σ相对于0.2％弹性极限应力σ0.2的比率即σ/σ0.2应该介于exp(ε)×(5.29×exp(ε)-4.19)和exp(ε)×(5.64×exp(ε)-4.49)之间。其中，拉伸试验条件是真应变ε大于0.002而不大于0.096即0.002＜ε≤0.096。
如果σ/σ0.2低于上述下限，在面板产生2％P0.1、4％P0.1和8％P0.1条件下的抗硌痕载荷高达160～190N，如图3～5所示。为测量抗硌痕载荷，钢板成形为如图2所示的模拟面板，其中对钢板施加2％、4％或8％应变并随后在170℃进行20分钟的热处理。然后，测量使模拟面板产生0.1mm残余位移的载荷。可是，如果σ/σ0.2低于上述下限，那么回弹量δ(对具有2％应变的面板测量)高达7～10％，损害了面板定形性。另一方面，如果σ/σ0.2高于上述上限，回弹量δ小到2～5％以改善面板定形性。然而，抗硌痕性低到140～175N。换句话说，不能改善抗硌痕性。在这种条件下，比率σ/σ0.2应该在exp(ε)×(5.29×exp(ε)-4.19)和exp(ε)×(5.64×exp(ε)-4.49)之间的范围内。
一种用作汽车外部面板钢板所要求的、具有优秀面板表面性能和抗硌痕性的冷轧钢板和镀锌钢板，可以通过控制上述条款(1)所述的添加元素组分和上述条款(2)所述的拉伸特性来获得。
这种具有特殊性能的钢板可以按照下述方法制造。
(3)钢板制造工艺在第一个步骤中，冶炼上述条款(1)所述成分的钢。通常使用转炉方法冶炼这种钢，也可以使用电炉方法冶炼。熔融钢水连铸成扁坯。铸造后的扁坯或冷却后的扁坯立即加热，进行热轧。热轧在下述条件下进行终轧温度设定为不低于(Ar3-100)℃，并且钢板卷取温度设定在500～700℃。如果终轧温度低于(Ar3-100)℃，那么2％P0.1(即面板施加2％应变时的抗硌痕载荷)低到140～150N，如图6所示。换句话说，不能改善抗硌痕性。如果卷取温度低于500℃，2％P0.1高，即155-165N。可是，具有2％应变的面板的回弹量δ高达8～10％，导致面板定形性变差。另一方面，如果卷取温度高于700℃，那么Wca值(即波动高度算术平均值，测量长度为25mm，在面板脊线附近选择10个点的测量值的平均值)大，位于一个值在0.4和0.6μm之间的范围内，导致面板定形性差。因此，得出结论终轧温度应不低于(Ar3-100)℃，并且卷取温度应该在500～700℃范围内。
在下一个步骤中，热轧钢带进行酸洗、冷轧和随后的连续退火。作为一种选择，，在连续退火后进行镀锌。为提高钢板的深冲性(r值)，冷轧压下量应至少为70％。退火应优选在铁素体相再结晶温度范围内进行。并且，本发明使用的涂层并不限于连续镀锌。具体而言，即使对连续退火获得的钢板进行表面处理如磷酸镀锌或电镀锌，也不会对最终钢板的性能产生问题。(第二实施例)下面描述按照本发明第二实施例的使用添加元素的原因、限制添加元素含量的原因、限制拉伸性能的原因以及限制生产工艺条件的原因。在下文的说明中，“％”表示“重量百分比”。
(1)添加元素的含量C0.004～0.015％同Nb或Ti一起形成的碳化物影响面板成形工序中低应变区域的加工硬化，对提高抗硌痕性有贡献。如果C含量低于0.004％，不能获得特定的效果。如果C含量超过0.015％，肯定提高面板的抗硌痕性。可是，面板定形性受到损害。因此，得出结论要求C含量在0.004到0.015％的范围内。
Si0.01～0.2％硅可有效地强化钢。然而，如果Si含量低于0.01％，不能获得强化效果。另一方面，如果Si含量超过0.2％，那么钢板表面性能受到损害。此外，镀锌后会产生表面剥落缺陷。因此，Si含量应该在0.01到0.2％的范围内。
Mn0.1～1.5％Mn用于沉淀硫化物和抑制热塑性的劣化。Mn也能有效地强化钢。如果Mn含量低于0.1％，钢板会产生热脆性。然而，如果Mn含量超过1.5％，那么钢板会硬化且面板的定形性会劣化。因此，得出结论要求Mn含量在0.1到1.5％的范围内。
P0.01～0.07％磷可最有效地强化钢。可是，如果P低于0.01％，那么P不能表现出足够的强化特性。另一方面，如果P含量超过0.07％，那么钢板的塑性受到损害。在连续镀锌工艺中的合金化处理工序，会产生有缺陷的镀层。因此，得出结论要求P含量在0.01到0.07％的范围内。
S0.005～0.015％如果硫的添加量超过0.015％，那么会导致钢的热脆。可是，S含量低于0.005％就所要求钢板的制造成本而言是不必要的，因为这要对钢水进行脱硫和脱气处理。因此，得出结论要求S含量在0.005到0.015％的范围内。
固溶态Al(Sol.Al)0.01～0.08％铝用于对钢脱氧。可是如果Al含量低于0.01％，那么不能充分脱氧。另一方面，如果Al含量大于0.08％，那么钢板的表面性能会劣化。因此，Al含量应该在0.01到0.08％的范围内。
N≤0.005％氮固定为TiN的形式。然而，如果N含量超过0.005％，钢板抗自然时效性降低。自然，N含量不应超过0.005％。
Nb0.02～0.12％铌和C结合形成细小的碳化物颗粒。这些细小的碳化物颗粒在面板成形阶段影响加工硬化行为，从而有利于提高面板的抗硌痕性。可是，如果Nb含量低于0.02％，那么不能获得特定的效果。另一方面，如果Nb含量超过0.12％，那么尽管某种程度上提高了抗硌痕性，但面板定形性如回弹特性和表面挠度劣化。自然，Nb含量应该在0.02到0.12％的范围内。
Ti0.03～0.1％与Nb类似，Ti形成细小的碳化物颗粒。这些细小的碳化物颗粒明显提高面板的抗硌痕性。可是，如果Ti含量低于0.03％，那么不能获得特定的效果。另一方面，如果Ti含量超过0.1％，面板定形性受到损害。镀锌钢板的表面也受到损害。自然，Ti应该在0.03到0.1％的范围内。
-0.001≤C％-(12/93)Nb％-(12/48)Ti*≤0.001其中，Ti*＝Ti％-(48/14)N％-(48/32)S％，当Ti*不大于0时，认为Ti*为0。
在本发明中，C％-(12/93)Nb％-(12/48)Ti*(其中Ti*＝Ti％-(48/14)N％-(48/32)S％，当Ti*不大于0时，认为Ti*为0，由C、Nb、Ti决定。)应该至少为-0.001％且不超过0.001％。如果超过0.001％，抗自然时效性劣化。如果小于-0.001％，形成固溶体的Ti或Nb增加，损害钢板表面性能，增加屈服点，导致面板定形性恶化。
在本发明中，为提高抗二次加工脆性和抗硌痕性，除了上述添加元素之外，要求添加下述含量的B。
B0.0001～0.002％如果添加B，那么晶界得到强化，结果提高了抗第二次加工脆性的性能。铁素体晶粒也减少了，从而保证屈服强度的绝对值，并提高抗硌痕性。可是，如果B含量小于0.0001％，不能获得这些效果。另一方面，如果B含量超过0.002％，那么屈服点增加，面板定形性受到损害。因此，得出结论要求B含量在0.0001～0.002％的范围内。
(2)拉伸特性
exp(ε)×(5.29×exp(ε)-4.19)≤σ/σ0.2≤exp(ε)×(5.64×exp(ε)-4.49)其中0.002＜ε≤0.096，ε表示真应变，σ0.2表示0.2％弹性极限应力，σ表示相对于真应变ε的真应力。
在含有上述条款(1)所述的添加元素、Fe和不可避免的杂质的本发明钢板中，拉伸试验获得的流变应力σ相对于0.2％弹性极限应力σ0.2的比率即σ/σ0.2介于exp(ε)×(5.29×exp(ε)-4.19)和exp(ε)×(5.64×exp(ε)-4.49)之间。其中，拉伸试验条件是真应变ε大于0.002而不小于0.096即0.002＜ε≤0.096。
如果σ/σ0.2低于上述下限，在面板产生2％P0.1、4％P0.1和8％P0.1条件下的抗硌痕载荷高达160～210N，如图8～10所示。为测量抗硌痕载荷，钢板成形为如图2所示的模拟面板，其中对钢板施加2％、4％或8％应变并随后在170℃进行20分钟的热处理。然后，测量使模拟面板产生0.1mm残余位移的载荷。可是，如果σ/σ0.2低于上述下限，那么回弹量δ(对具有2％应变的面板测量)高达7～11％，损害了面板定形性。另一方面，如果σ/σ0.2高于上述上限，回弹量δ小到1～5％。然而，抗硌痕性低到140～165N。换句话说，不能改善抗硌痕性。
一种适合用作汽车外部面板钢板所要求的、具有优秀面板表面性能和抗硌痕性的冷轧钢板和镀锌钢板，可以通过控制上述条款(1)所述的添加元素组分和上述条款(2)所述的拉伸特性来获得。
这种具有特殊性能的钢板可以按照下述方法制造。
(3)钢板制造工艺在第一个步骤中，冶炼上述条款(1)所述成分的钢。通常使用转炉方法冶炼这种钢，也可以使用电炉方法冶炼。熔融钢水连铸成扁坯。铸造后的扁坯或冷却后的扁坯立即加热到1050℃或更高的温度，进行热轧。热轧在下述条件下进行终轧温度设定为不低于(Ar3-100)℃，并且卷取温度设定在500～700℃。如果终轧温度低于(Ar3-100)℃，那么2％P0.1(即面板施加2％应变时的抗硌痕载荷)低到140～155N，如图11所示。换句话说，不能改善面板的抗硌痕性。如果卷取温度低于500℃或高于700℃，2％P0.1高，即达到156-175N。可是，Wca值(即波动高度算术平均值，测量长度为25mm，在面板脊线附近选择10个点的测量值的平均值)大，位于一个值在0.2和0.6μm之间的范围内，导致面板定形性差。
在下一个步骤中，热轧钢板进行酸洗、冷轧和随后的连续退火。作为一种选择，在连续退火后进行镀锌。为提高钢板的深冲性，冷轧压下量应优选至少为70％。退火应在铁素体相再结晶温度范围内进行，但不超过930℃。并且，本发明使用的涂层并不限于镀锌。具体而言，即使对连续退火所获得的钢板进行表面处理如磷酸镀锌或电镀锌，也不会对最终钢板的性能产生问题。
现在描述本发明的一些例子，来说明本发明的产生的主要效果。例子(例子1)在实验室制备表1所示成分的钢水，随后连铸得到厚度为60mm的扁钢坯。在表1中所示的样品No.1到7表示本发明规定成分的钢，而样品No.8到15表示对比例的钢。扁钢坯利用初轧机降低钢板的厚度到30mm，随后在空气条件下将钢坯在1050℃加热1.5小时，用于热轧加工(利用粗轧机进行)。在粗轧之后，在900℃进行终轧，随后在630℃进行卷取模拟，从而获得具有3mm厚的热轧钢板。然后，对热轧钢板进行酸洗，随后冷轧将其厚度降低到0.8mm，接着在840℃连续退火处理90秒。作为一种选择，在840℃连续退火处理90秒之后，在460℃时进行镀锌，接着在530℃进行合金化处理。并且，随后对退火钢板或镀锌钢板进行1.0％的表面光轧加工，以便制备用于试验的样品。这些样品用于拉伸试验(JIS No.5的测试样，按照JIS Z 2241规定的方法测试)和用于测试r值、2％BH量(按照JIS G 3135规定的方法测试)以及ΔYPel(样品表面光轧后在25℃储存6个月的屈服点伸长的恢复量)。样品也要构成图2所示的模拟面板(在形成2、4、8％应变的三个水平下成形)。在170℃热处理20分钟后，检验面板的抗硌痕性和面板的定形性。抗硌痕性在P0.1的载荷下，即面板产生0.1mm的残余位移(在下文说明中，2％P0.1、4％P0.1和8％P0.1分别表示面板具有2、4、6％的应变)的条件下评价。另一方面，面板定形性利用回弹量δ和波动高度算术平均值Wca(JIS B 0610)表示。回弹量δ利用面板产生2％应变时的曲率半径R’和压模曲率半径R来定义，即δ定义为(R’/R-1)×100。这里δ不大于6％，即δ≤6％，评价结果标记为○。这里δ为7～10％，即δ＝7～10％，评价结果标记为△。这里δ大于10％，即δ＞10％，评价结果标记为×。另一方面，对于表面波动高度，每个具有长度25mm，在面板的脊线附近选择10个位置测量，并且其平均测量值表示为Wca。这里Wca不大于0.2μm，即Wca≤0.2μm，评价结果标记为○。这里Wca大于0.2μm但不大于0.4μm，即0.2μm＜Wca≤0.4μm，评价结果标记为△。这里Wca大于0.4μm但不大于0.6μm，即0.4μm＜Wca≤0.6μm，评价结果标记为×。
表2表示测量和评价结果。在样品No.1～7中，每个成分都在本发明规定的范围内，延伸率El高达41.6～45.0％。平均r值，即(r0+2r45+r90)/4，高达1.80～2.20。本发明的任何样品的ΔYPel都是0％。另一方面，回弹量δ和波动高度Wca也很小，分别为3-5％和0.09μm～0.17μm，保证良好的面板定形性。并且，面板具有2％、4％、8％应变时的抗硌痕性P0.1高达158N-193N。
另一方面，钢样品No.8～15中，每个成分都不在本发明规定的范围内，不能同时满足成形性、定形性和抗硌痕性。具体而言，对比样品No.8～9中的每个表现出2％BH高达33～42MPa，并且ΔYPel为0.9％-2.2％，表明这些对比样品不满足抗自然时效性。还发现抗硌痕性P0.1在2％-8％应变时为165N-193N，表明具有高的抗硌痕性。然而，每个对比样品延伸率El和r值低，回弹量δ和Wca大，表明这些对比样品不满足成形性和定形性要求。对比钢样品No.10延伸率El和r值高，回弹量δ和Wca低，表明这些样品满足成形性和定形性的要求。可是，抗硌痕性载荷P0.1在2％-8％应变时降低到148N-172N。对比钢样品No.11的σ0.2高达265-270MPa，表明样品的抗硌痕性满足要求。然而，这些钢样品的回弹量δ和Wca大，表明这些样品的定形性差。并且这些钢样品的延伸率El和r值低。对比钢样品No.12～13中的每个表现出高的r值，即2.02～2.20，但El低即35.8～36.8％。并且这些钢样品σ0.2高达240-250MPa，表明满足抗硌痕性要求。然而，这些钢样品的回弹量δ和Wca大，表明这些对比钢样品的定形性不满足要求。对比钢样品No.14～15中的每个的延伸率El低，即37.0～38.5％，并且r值低，即1.51～1.69，表明这些样品的定形性差。
表1
*在本发明范围之外 (续)
表1
>*在本发明范围之外表2
*公式(1)范围之外CA连续退火CG连续镀锌 (续)
表2
*公式(1)范围之外CA连续退火CG连续镀锌 (续)
表2<
公式(1)范围之外CA连续退火 CG连续镀锌(续)
表2
*公式(1)范围之外CA连续退火CG连续镀锌(例子2)在实验室制备表1所示的本发明的No.2钢样品成分的钢水，随后连铸得到厚度为50mm的扁钢坯。钢坯利用初轧机降低钢板的厚度到25mm，随后在空气条件下将钢板在1250℃加热1小时，随后进行热轧加工以降低热轧钢板的厚度到2.8mm。在热轧处理中的终轧温度和卷取温度分别在770～930℃和450～750℃的温度范围内变化。然后，热轧钢板进行酸洗，随后将其厚度冷轧降低到0.75mm，接着在825℃保温处理90秒。并且，随后对钢板进行延伸率为1.2％的表面光轧加工。如此制备的薄钢板的机械性能和面板性能象例子1那样进行检验。表3表示其结果。本发明No.1～3钢样品中的每个的终轧温度低于(Ar3-100)℃。这些钢样品中的每个表现出在2％-8％应变下的低P0.1值，即139N-159N，以及高Wca值即0.35μm～0.4μm，这表明这些钢样品的抗硌痕性和定形性差。并且这些钢样品的r值低到1.69～1.77。No.7和12钢样品中的每个的卷取温度低于500℃。这些钢样品中的每个分别表现出高的σ0.2即243-248MPa，表明具有良好的抗硌痕性。然而，这些钢样品的回弹量δ高达8％，而Wca高达0.3μm，表明这些钢样品的面板定形性差。No.11、15和18钢样品中的每个的卷取温度高于700℃。这些钢样品中的每个表现出低的σ0.2，即210-216MPa，以及低的δ值，即2％。然而，其Wca高达0.42～0.43μm。这些钢样品的抗硌痕性载荷也低。另一方面，钢样品No.4-6、8-10、13、14、16和17中的每个在终轧温度和卷取温度方面都在本发明规定的范围内，发现其成形性、抗硌痕性和定形性都满足要求。
表3
>(续)
表3
在公式(1)范围外**在本发明范围外(例子3)在实验室制备表4所示成分的钢水(表4中的No.1到15表示本发明的例子，而例子No.16到29表示对比例的钢)，随后连铸得到厚度为60mm的扁钢坯。扁钢坯利用初轧机降低钢板的厚度到30mm，随后在空气条件下将钢坯在1100℃加热1小时，进行热轧加工(利用粗轧机进行)。在粗轧之后，在890℃进行终轧，随后在600℃进行卷取模拟，从而获得具有3mm厚的热轧钢板。然后，热轧钢板进行酸洗，随后将其厚度冷轧降低到0.75mm，接着在850℃连续退火处理90秒。作为一种选择，在850℃连续退火处理90秒之后，在460℃时进行镀锌，接着在500℃进行合金化处理。并且，随后对退火钢板或镀锌钢板进行1.0％的表面光轧加工，以制备试验用样品。这些样品用于拉伸试验(JISNo.5的测试样，按照JIS Z 2241规定的方法测试)和用于测试2％BH量(按照JIS G 3135规定的方法测试)以及ΔYPel(样品表面光轧后在25℃储存6个月的屈服点伸长的恢复量)。样品也要构成图7所示的模拟面板(在应变为2％、4％、8％的三个水平模制)。在170℃热处理20分钟后，检验面板的抗硌痕性和面板的定形性。抗硌痕性在P0.1的载荷下且面板产生0.1mm的残余位移(在下文说明中，2％P0.1、4％P0.1和8％P0.1分别表示面板具有2、4、8％的应变)的条件下评价。另一方面，面板定形性利用回弹量δ和波动高度算术平均值Wca表示(JIS B0610)。回弹量δ利用面板产生2％应变时的曲率半径R’和压模曲率半径R来定义，即δ定义为(R’/R-1)×100。这里δ不大于6％，即δ≤6％，评价结果标记为○。这里δ为7～10％，即δ＝7～10％，评价结果标记为△。这里δ大于10％，即δ＞10％，评价结果标记为×。另一方面，对于表面波动高度，每个具有长度25mm，按照JIS B0610规定的方法在面板的脊线附近选择10个位置测量，并且其平均测量值表示为Wca。这里Wca不大于0.2μm，即Wca≤0.2μm，评价结果标记为○。这里Wca大于0.2μm但不大于0.4μm，即0.2μm＜Wca≤0.4μm，评价结果标记为△。这里Wca大于0.4μm但不大于0.6μm，即0.4μm＜Wca≤0.6μm，评价结果标记为×。
表5表示测量和评价结果。在样品No.1～15中，每个成分都在本发明规定的范围内，2％BH量是0到26MPa，而ΔYPel为0。对比例样品No.16的含C量为0.0025％且2％BH量为36-38MPa，而本发明钢样品的2％P0.1、4％P0.1和8％P0.1要高即150-180N、160-192N和175-208N，表明钢板具有高的抗硌痕性。由于δ≤6％(评价结果标记为○)和Wca＜0.2μm(评价结果标记为○)，本发明钢样品也满足面板定形性要求。对于经过表面软化退火在25℃储存18个月的样品(本发明的钢样品No.6和对比例钢样品18)测量了屈服点延长的恢复量ΔYPel，其结果表示在图12中。本发明的钢样品No.6储存18个月后的ΔYPel值低于0.2％，表明具有优秀的抗自然时效性。另一方面，对比例钢样品No.18的ΔYPel值大于2.2％，表明其抗自然时效性明显恶化。
不在本发明范围内的钢样品对比例No.16-29分别表现出高的2％P0.1、4％P0.1和8％P0.1即140-195N、151-202N和160-213N，表明钢板具有高的抗硌痕性。然而，对比例钢样品No.16、18、19、23、24和29，2％BH量为33-45MPa，ΔYPel值不小于0.2％即ΔYPel≥0.2％，而Wca大于0.2μm即Wca＞0.2％。换句话说，对比例钢样品比本发明钢样品的抗自然时效性和面板成形性差。对比例钢样品No.17、20-22和25-28的ΔYPel值为0，表明具有满意的抗自然时效性。可是，这些对比例的钢样品的回弹量δ不小于7％，即δ≥7％，表明这些钢样品不具有满意的面板定形性。
表4
(续)
表4
注符号*表示值不在本发明规定的范围内Ti*＝Ti％-(48/14)N％-(48/32)S％(其中Ti*不大于0时，认为Ti*为0) (续)
表4
注符号*表示值不在本发明规定的范围内Ti*＝Ti％-(48/14)N％-(48/32)S％(其中Ti*不大于0时，认为Ti*为0) (续)
表4
注符号*表示值不在本发明规定的范围内Ti*＝Ti％-(48/14)N％-(48/32)S％(其中Ti*不大于0时，认为Ti*为0)
表5(部分1)
(续)
表5(部分1)<
<p>表5(部分1)
<p>表5(部分2)
(续)
表5(部分2)
注符号*表示值不在本发明规定的范围内 (续)
表5(部分2)<
>
表5(部分3)<
>注符号*表示值不在本发明规定的范围内 (续)
表5(部分3)
注符号*表示值不在本发明规定的范围内 (续)
表5(部分3)
(例子4)在实验室制备表4所示的本发明的No.2和14样品成分的钢水，随后连铸得到厚度为50mm的钢坯。钢坯利用初轧机降低钢板的厚度到20mm，随后在空气条件下将钢坯在1200℃加热1小时，进行热轧加工而降低热轧钢板的厚度到2.8mm。在热轧处理中的终轧温度和卷取温度分别在750～930℃和440～750℃的温度范围内变化。然后，热轧钢板进行酸洗，随后冷轧将其厚度降低到0.75mm，接着在800℃连续退火(保温处理)90秒。并且，随后对钢板进行(1.4％)表面光轧加工。如此制备的薄钢板构成图7所示的模拟面板，并施加2、4、8％的应变，接着在170℃热处理20分钟，所述热处理相当于涂层-烘烤处理。表6表示面板抗硌痕性(2、4、8％三个水平的应变)和面板施加2％应变的定形性的评价结果。示于表6的样品No.4-7、9-12、15-18、20、21、27-29、32-34和36-39在本发明的范围内。另一方面，No.1-3、8、13、14、19、22-26、30、31、35和40表示对比例。
对比例No.1～3和23-26钢样品中的每个的终轧温度低于(Ar3-100)℃，不在本发明的范围内。结果这些对比例的钢样品中的每个表现出2％P0.1-8％P0.1值为140N-158N和140N-165N，Wca值分别为0.38μm～0.43μm和0.37μm～0.59μm，结果不能获得良好的面板抗硌痕性和优秀的定形性。对比例No.8、14、31和35钢样品中的每个的卷取温度低于500℃，这些钢样品中的表现出高抗硌痕性即2％-8％P0.1值为160N-189N。然而，这些钢样品Wca高达0.23-0.45μm，回弹量δ为7-8％，表明它们的面板定形性差。
此外，对比例No13、19、22、30和40钢样品中的每个的卷取温度高于700℃。这些钢样品中的每个表现出低的抗硌痕性即2％-8％P0.1值为145N-166N。而且，其Wca为0.33～0.42μm，表明面板的定形性差。
另一方面，钢样品No.4-7、9-12、15-18、20、21、27-29、32-34和36-39中的每个在终轧温度和卷取温度方面都在本发明规定的范围内。结果发现其2％-8％P0.1值为153N-188N，表明具有良好的面板抗硌痕性。本发明样品也满足δ值要求，即δ≤5％，以及满足Wca要求即Wca＜0.2μm，表明具有良好的定形性。
表6
(续)
表6
注符号*表示值不在本发明规定的范围内表6(续)
续)
表6(续)<
注符号*表示值不在本发明规定的范围内工业应用如上所述，本发明通过规定钢的成分、拉伸特性和制造工艺条件，能稳定生产满足用作汽车外部面板的钢板所要求的抗硌痕性、表面定形性、抗自然时效性能和拉伸强度为340MPa或更高的冷轧钢板和镀锌钢板。因此，本发明在钢铁工业和汽车工业有很高的价值。
权利要求
1.一种具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性的冷轧钢板，含有重量百分比0.005～0.015％的C、重量百分比0.01～0.2％的Si、重量百分比0.2～1.5％的Mn、重量百分比0.01～0.07％的P、重量百分比0.006～0.015％的S、重量百分比0.01～0.08％的固溶态Al、重量百分比不大于0.004％的N、重量百分比不大于0.003％的O、重量百分比0.04～0.23％的Nb以及平衡量的Fe和不可避免的杂质，其中Nb和C满足公式(1)表示的关系，冷轧钢板满足公式(2)表示的关系1.0≤(Nb％×12)/(C％×93)≤3.0…(1)exp(ε)×(5.29×exp(ε)-4.19)≤σ/σ0.2≤exp(ε)×(5.64×exp(ε)-4.49) …(2)其中0.002＜ε≤0.096，ε表示真应变，σ0.2表示0.2％弹性极限应力，σ表示相对于真应变ε的真应力。
2.按照权利要求1所述的冷轧钢板，其特征在于，还包括重量百分比0.0001～0.002％的B。
3.一种涂覆熔融锌的、具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性的钢板，它通过在权利要求1或2所述的冷轧钢板上面镀锌获得。
4.一种制造如权利要求1或2所述的冷轧钢板的方法，包括下列步骤制备熔融钢并连铸所述钢；进行热轧处理，其中在(Ar3-100)℃或更高的温度终轧以形成热轧钢带，并且在500～700℃卷取所述钢带；以及对热轧钢带连续进行冷轧处理和退火处理。
5.一种制造如权利要求3所述的具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性的镀锌钢板的方法，包括下列步骤制备熔融钢并连铸所述钢；进行热轧处理，其中在(Ar3-100)℃或更高的温度终轧以形成热轧钢带，并且在500～700℃卷取所述钢带；对热轧钢带连续进行冷轧处理和镀锌处理。
6.一种具有优秀面板定形性和抗硌痕性的冷轧钢板，含有重量百分比0.004～0.015％的C、重量百分比0.01～0.2％的Si、重量百分比0.1～1.5％的Mn、重量百分比0.01～0.07％的P、重量百分比0.005～0.015％的S、重量百分比0.01～0.08％的固溶态Al、重量百分比不大于0.005％的N、还有选自于由重量百分比0.02～0.12％的Nb和重量百分比0.03～0.1％的Ti组成的群组中的至少一种元素，以及平衡量的Fe和不可避免的杂质，其中C、Nb、Ti、N和S满足公式(1)表示的关系，冷轧钢板满足公式(2)表示的关系-0.001≤C％-(12/93)Nb％-(12/48)Ti*≤0.001…(1)其中，Ti*＝Ti％-(48/14)N％-(48/32)S％，当Ti*不大于0时，认为Ti*为0；exp(ε)×(5.29×exp(ε)-4.19)≤σ/σ0.2≤exp(ε)×(5.64×exp(ε)-4.49) …(2)其中0.002＜ε≤0.096，ε表示真应变，σ0.2表示0.2％弹性极限应力，σ表示相对于真应变ε的真应力。
7.如权利要求6所述的冷轧钢板，其特征在于，还包括重量百分比0.0001～0.002％的B。
8.一种具有优秀面板表面定形性和抗硌痕性的镀锌钢板，通过在权利要求6或7所述的冷轧钢板上面镀锌获得。
9.一种制造如权利要求6或7所述的冷轧钢板的方法，包括下列步骤首先制备熔融钢并连铸所述钢；然后进行热轧，其中在(Ar3-100)℃或更高的温度进行终轧以形成热轧钢带；并且在500～700℃卷取所述钢带；对热轧钢带连续进行冷轧处理和退火处理。
10.一种制造如权利要求8所述的具有优秀面板表面定形性和抗硌痕性的镀锌钢板的方法，包括下列步骤首先制备熔融钢并连铸所述钢；然后进行热轧，其中在(Ar3-100)℃或更高的温度进行终轧以形成热轧钢带；并且在500～700℃卷取所述钢带；对热轧钢带连续进行冷轧处理和镀锌处理。
全文摘要
公开了一种具有优秀成形性、面板定形性和抗硌痕性的冷轧钢板。它含有0.005～0.015%的C、0.01～0.2%的Si、0.2～1.5%的Mn、0.01～0.07%的P、0.006～0.015%的S、0.01～0.08%的固溶态Al、不大于0.004%的N、不大于0.003%的O、0.04～0.23%的Nb,其中｛1.0≤(Nb%×12)/(C%×93)≤3.0｝,以及平衡量的Fe和不可避免的杂质;冷轧钢板满足下述关系:exp(ε)×(5.29×exp(ε)－4.19)≤σ/σ
文档编号C22C38/14GK1261408SQ9880661
公开日2000年7月26日 申请日期1998年9月24日 优先权日1998年4月27日
发明者北野总人, 森田正哉, 细谷佳弘, 藤田毅, 井上正, 岩渊正洋, 石井武雄 申请人:日本钢管株式会社