用于深冲应用的冷轧扁平钢产品及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于深冲应用的冷乳扁平钢产品，具有由于密度降低并结合优化 的机械性能和优化的成形性而减小的重量。本发明同样涉及用于制造所述扁平钢产品的方 法。
[0002] 其中，扁平钢产品被这里被提到，这是指通过乳制操作所获得的钢带、钢板，和已 经由此获得的坯料、预切割件和类似物等。
[0003] 如果与合金化方法相关联的涉及到合金元素含量的数字在此被给出，这些数字是 指重量，除非明确声明除外。
【背景技术】
[0004] 特别是在扁平钢产品被用于机动车结构的情况下，不仅强度与成形性的比率而且 物理性能如刚度和密度，对于重量减轻和改进各个机动车固有频率的改进的总体目标而言 都是特别重要的。伴随着重量最小化，不同的密度最小化可以在钢的情况下通过向合金中 增加更大量的轻质Al而实现。此外，在足够高的Al含量的情况下，在初始顺序相（K状态） 或Fe3Al金属（D03)顺序相会发生，并且这些相具有颗粒硬化、强度增强和延展性降低的效 果。
[0005] 具有在此探讨的那种高Al含量的铁素体Fe-Al钢涉及应用的优点由于生产和加 工的困难而被削弱。因此，实践经验表明，在从这种钢生产的所述热乳钢带中的任何未再结 晶带核心区域已被减少，因为在热乳钢带的修整和冷乳过程中可另外发生困难。此外，在现 有技术中复杂的操作是必要的，以避免由于不适当的冷带纹理而导致的各向异性冷乳钢带 性能。这种各向异性的特点在于低的r和n值，并在断裂时蕴涵低的伸长率。这导致由具 有高Al含量的Fe-Al钢所生产的冷乳扁平钢产品的成形和加工特性有问题。
[0006] 以上所总结的问题随着Al含量的提升而增长并且因此限制了到目前为止所能 实现的降低密度。因此，在工业界考虑含Al的深拉钢包含按重量计最多6. 5%的Al (参 见 U. Brilx" TiefziehfShige Eisen-Aluminium- LeichtbaustShle "[Deep-drawable lightweight iron-aluminum steels], Konstruktion April 4,2002)。
【发明内容】
[0007] 针对以上阐述的现有技术的背景，本发明的一个目的是提供一种扁平钢产品，结 合明显的重量减轻，已经被优化适合于变形并且同样被优化的机械性能。
[0008] 另外，用于制造这样的扁平钢产品的方法被说明。
[0009] 根据本发明，该目的，针对冷乳扁平钢产品，通过具有权利要求1中所描述的特征 的产品来实现。
[0010] 涉及方法的解决上述问题的本发明的方案是在本发明的扁平钢产品的生产中执 行根据权利要求8所描述的步骤。
[0011] 本发明的有利配置在从属权利要求中被描述并且在下文具体地阐明，正如本发明 的总的构思。
[0012] 本发明的用于深冲应用的冷乳扁平钢产品包括钢，除了铁和不可避免的杂质外， 以（重量）％计含有碳：至多〇? 1 %，铝：6. 5-11 %，稀土金属：0.02~0? 2%，磷：至多 0. 1%，硫：至多0. 03%，氣：至多0. 1%和选自"猛、娃、银、钦、钥、络、错、f凡、妈、钻、银、棚、 铜、钙、氮"组中任选的一种或多种元素，其中锰：至多6%，硅：至多1 %，铌：至多0. 3%，钛： 至多0. 3%，锆：至多1%，钒：至多1%，钨：至多1%，钼：至多1%，铬：至多3%，钴：至多 1%，镍：最多2%，硼：至多0. 1%，铜：至多3%，钙：至多0.015%。同时，所述冷乳扁平钢 产品具有至少为1的r值，以及所述冷乳扁平钢产品的微观结构含有0至0. 1 (体积）％的 碳化物。被最小化的碳含量确保本发明的扁平钢产品的可靠加工性。
[0013] 在根据本发明所设想的用于本发明的扁平钢产品的合金法中，除了铁，只有Al和 被分配给稀土金属组中的至少一种元素是强制性的成分。因此，在根据本发明所加工的的 钢中，除了铁和不可避免的杂质（单位：（重量）％ )外，至少含有6. 5-11% A1，至多0? 1% 的C及以及0. 02-0. 2%含量的选自稀土类金属的一种或多种元素。
[0014] 本发明的冷乳钢带r值至少为1，并且本发明的的扁平钢产品通常实现大于1的 r值。高r值表示本发明冷乳扁平钢产品的良好的深冲性，因为在深拉过程中变薄的倾向 随着r值上升而被降低，伴随着更大程度的深冲启用。否则，在变薄部位存在部件故障的危 险。
[0015] 本发明的冷乳扁平钢产品不只是具有高r值，而且也实现了通常超过15%特别是 至少18%的伸长率D50。本发明的扁平钢产品的微结构的特征在于，它是完全铁素体，并且 如上所述通常是基本上不含碳化物（Fe-Al-C碳化物）。
[0016] 本发明的扁平钢产品的高铝含量，以及密度和重量的降低，伴随着碰撞行为的改 进也带来了能量吸收能力的增加。因此，本发明提供了具有改进碰撞性能和比较高的弹性 模量的密度降低的扁平钢产品，这可以以简单的方式产生并且提供在机动车辆结构中使用 的最佳先决条件。
[0017] 除了强制性成分，本发明的钢也可含有多种进一步的合金元素以建立特定性质。 用于此目的的有用的元件总结为"猛、娃、银、钛、钼、络、错、银、妈、钴、镍、硼、铜、妈、氮"的 组。这些任选加入的合金元素中的每个可以在本发明的钢中存在或者完全不存在，并且特 定的元素也应视为"缺席"，当它存在于本发明的扁平钢产品中的量是不足量并且因此可以 被认为是生产中不可避免的结果所引入的杂质。
[0018] 铝以6. 5-11 (重量）％的含量存在于本发明的钢中，相对于在密度方面所希望的 降低，有利的Al含量超过6. 5 (重量）％或超过7 (重量）％，尤其是超过6. 7%。高Al含量 的存在降低了钢的密度并且显著地改善了耐腐蚀性和耐氧化性物。同时，这些含量的铝增 加了拉伸强度。然而，过高的铝含量会导致成形特性的恶化，表示为r值的降低。为了最小 化Al的不利影响，Al的含量因此被限制为最多11 (重量）％。密度与可加工性的优化比率 被建立，当8-11 (重量）％的Al特别是至少9 (重量）％的Al存在时。
[0019] 在本发明的钢中的C含量被限制在0? 1(重量）％以下，尤其是0.07(重量）％， 特别有利的C含量为小于0. 05 (重量）％的低含量，尤其是0. 01 (重量）％或更少。高于 〇. 1 (重量）％的C含量会导致在颗粒边界上形成不希望的脆性卡帕碳化物（"K-碳化物")， 并且导致在热和冷成形性方面的相应降低。在实践中，已经发现，适当地将本发明的钢的C 含量设置为在至多0. 05 (重量）％的范围内，本发明的钢通常含有至多0. 008 (重量）％。
[0020] 避免K-碳化物（F-A1-C化合物）的形成对于本发明的钢具有特殊意义。在通用 钢在高温下的加工过程中在热处理期间，K-carbides在早期阶段形成在颗粒边界处，并且 导致该材料的脆化。通过根据本发明的C含量的最小化和通过添加本发明要求的上下文中 的碳化物形成合金元素，特别低的不含C含量被建立。
[0021] 已发现关于本发明的钢的理想的加工性特别有效的是选自稀土金属的组中的至 少一种元素以0.02 % -0.2(重量）％特别是最多0. 15 (重量）％含量被加入到本发明的 钢中，其中，所述稀土金属的含量通常为至少〇. 03 (重量）％。原则上，周期表的第一过渡 族和镧系元素中的任何元素都是适用于该目的的。特别有用的实例是铈和镧，它们相对廉 价且有足够的量。稀土金属的存在有助于氧化稳定性和本发明的扁平钢产品的强度方面 的提高，并且具有脱硫和脱氧作用。在本发明的钢中的稀土金属的积极效果可以以特别 有针对性的方式被利用，当稀土金属的含量为至少〇. 03 (重量）％ ;并且稀土金属含量在 0. 06-0. 12 (重量）％范围内，尤其是0. 06-0. 10 (重量）％，特别能够实现本发明的冷乳扁平 钢产品的可操作地可靠的生产。
[0022] 为了避免从硫和磷对根据本发明所加工的钢的性能的不利影响，将S含量限制为 最大的0. 03 (重量）％，优选最多为0. 01 (重量）％，P含量到最大为0. 1 (重量）％，优选最 多为0.05(重量）％。
[0023] 本发明的扁平钢产品的N含量被限制为不大于0. 1 (重量）％，尤其是不超过 0. 02 (重量）％，优选不超过0. 001 (重量）％，以避免形成任何大量的错的氮化物。这些会 恶化机械性能。
[0024] 钛、铌、钒、锆、钨和钼中的每种元素单独地或以不同的组合被额外地加入本发明 的钢中作为碳化物形成体，为了结合所存在的C含量。在每一种情况下通过添加钛、铌、钒、 锆、钨中的一种或多种元素所形成的碳化物额外地有助于增加本发明的钢的强度。
[0025] 为此目的，Ti和Nb中的每可以在本发明的钢中存在至多0. 3 (重量）％的含量，特 别是至多〇. 1 (重量）％，并且V、