高强度高杨氏模量钢板及其制造方法_5

文档序号:9713205阅读:来源:国知局
TS为780MPa以上的高强度钢板与软钢板相比,冲压成形性、尤其是深拉性大幅下 降。为了应对内外面板、底盘等拉拔成型主体的构件,将本发明例的极限拉伸比(LDR)限定 2.03以上,优选的是将极限拉伸比(LDR)设为2.06以上,更优选的是设为2.09以上,进一步 优选的是设为2.12以上。
[0181] 接下来,说明用于获得这样的高强度高杨氏模量钢板的制造方法。
[0182] 首先,在形成冷乳钢板的情况下,将对利用例如连铸法获得的上述成分组成的钢 板坯加热到1150°C以上1300°C以下的温度区域(钢板坯的加热工序),接着以850°C以上 1000°C以下的温度区域的终乳温度进行热乳(热乳工序),在500°C以上800°C以下的温度区 域进行卷绕(卷绕工序),之后,将经过以40%以上的冷乳压下率进行冷乳的工序(冷乳工 序)而得到的冷乳板加热到450°C以上800°C以下的温度区域(加热工序),在该温度区域中 保持300s以上(加热后的保持工序),接着加热到750°C以上950°C以下(再加热工序),之后 在300°C以上700°C以下的温度区域中以平均冷却速度3°C/s以上进行冷却(再加热后的冷 却工序)。利用本制造方法,能获得作为冷乳钢板的高强度高杨氏模量钢板,即,能获得高强 度高杨氏模量冷乳钢板。
[0183]另外,在形成热镀锌钢板的情况下,将上述成分组成的钢板坯加热到1150°C以上 1300°C以下的温度区域(钢板坯的加热工序),接着以850°C以上1000°C以下的温度区域的 终乳温度进行热乳(热乳工序),在500°C以上800°C以下的温度区域进行卷绕(卷绕工序), 之后,将经过以40 %以上的冷乳压下率进行冷乳的工序(冷乳工序)得到的冷乳板加热到 450°C以上800°C以下的温度区域(加热工序),在该温度区域中保持300s以上(加热后的保 持工序),接着加热到750°C以上950°C以下(再加热工序),之后在550°C以上700°C以下的温 度区域中以平均冷却速度3°C/s以上进行冷却(再加热后的冷却工序),之后实施热镀锌(热 镀锌工序)。利用本制造方法,能获得作为热镀锌钢板的高强度高杨氏模量钢板,即,能获得 高强度高杨氏模量热镀锌钢板。此外,在形成合金化热镀锌钢板的情况下,在实施了热镀锌 之后,在470°C以上600°C以下的温度区域中实施锌镀层的合金化处理(合金化处理工序)。 利用本制造方法,能获得作为合金化热镀锌钢板的高强度高杨氏模量钢板,即,能获得高强 度高杨氏模量合金化热镀锌钢板。
[0184] 以下,详细说明各工序。
[0185] [钢板坯的加热工序]
[0186] 在对铸造的钢板坯进行加热的阶段存在的Ti及V系的析出物在保持原样的状态下 作为粗大的析出物残存在最终获得的钢板内,对强度、杨氏模量、平均r值及LDR没有贡献。 因此,加热钢板坯时,需要使铸造时析出的Ti及V系析出物再溶解。这对强度的贡献在1150 °C以上的加热中得到了确认。另外,为了去除板坯表层的气泡、偏析等缺陷,获得皲裂少、凹 凸少的、平滑的钢板表面,也是加热到1150°C以上较佳。不过,若加热温度超过1300°C,则会 引起奥氏体的晶粒的粗大化。其结果是,最终组织粗大化而招致强度及延性下降。因而,钢 板坯加热到1150°C以上1300°C以下的温度区域。即,板坯加热温度设为1150°C以上1300°C 以下。
[0187] [热乳工序]
[0188] 热乳工序包括粗乳及精乳,加热后的钢板坯经过该粗乳及精乳而成为热乳板。若 该热乳的终乳温度超过l〇〇〇°C,则氧化物(热乳氧化皮)的生成量急剧增加,钢基体和氧化 物之间的界面不平,因此会使在后阶段的酸洗工序后、冷乳工序后的表面品质劣化。另一方 面,若热乳的终乳温度不足850°C,则乳制负载增大而乳制负荷变大,并且奥氏体的未再结 晶状态下的压下率上升而生长异常的织构。其结果是,最终制品中面内异向性变得明显,不 仅材质的均匀性受到损害,还导致杨氏模量、平均r值及LDR本身下降。因而,热乳的终乳温 度设为850°C以上1000°C以下,优选的是设为850°C以上950°C以下。
[0189] 此外,钢板坯在通常的条件下经粗乳而形成薄钢片。在此,在降低了加热温度的情 况下,从防止热乳时的故障的观点出发,优选的是在精乳前使用钢片加热器等对薄钢片进 行加热。
[0190] [卷绕工序]
[0191] 若卷绕热乳后的热乳板时的卷绕温度超过800°C,则铁素体晶粒粗大化,妨碍冷乳 中的取向的集聚,而且Ti、v的碳氮化物粗大化而抑制退火时的铁素体的再结晶的效果、抑 制奥氏体晶粒的粗大化的效果变小。另一方面,若卷绕温度不足500°C,则除了铁素体之外, 还生成硬质的贝氏体、马氏体。在该情况下,冷乳中的变形变得不均匀。其结果是,退火后的 织构没有生长,杨氏模量、平均r值及LDR没有提高。因而,卷绕温度设为500°C以上800°C以 下。即,热乳后在500°C以上800°C以下的温度区域卷绕。
[0192] [冷乳工序]
[0193] 在热乳工序后进行冷乳,使对杨氏模量、平均r值及LDR的提高有效的α-铁及γ -铁 集聚。即,通过冷乳而使α-铁及γ -铁生长,由此,即使是在之后的退火工序后的组织中,具 有α-铁及γ -铁的铁素体增加,尤其是具有γ -铁的铁素体增加,杨氏模量、平均r值及LDR提 高。为了获得这样的效果,需要将冷乳时的冷乳压下率设为40%以上。此外,从提高杨氏模 量、平均r值及LDR的观点出发,优选的是将冷乳压下率设为50%以上。另一方面,若冷乳压 下率变大,则乳制负载会变大而制造变得困难,因此,优选的是将冷乳压下率设为80%以 下。因而,将冷乳压下率设为40%以上,优选的是设为40%以上80%以下,更优选的是设为 50%以上80%以下。此外,乳制道次的数量、各道次的冷乳压下率并无特别规定,就能发挥 本发明的效果。
[0194] [加热工序]
[0195] 加热时的退火温度低的情况下,残存未再结晶组织,向γ-铁的集聚变困难,各方 向的杨氏模量、平均r值及LDR下降。因此,退火温度设为450°C以上。此外,从提高杨氏模量、 平均r值及LDR的观点出发,优选的是将退火温度设为550°C以上。另一方面,若退火温度超 过800°C,则奥氏体晶粒粗大化,在退火后冷却时再相变的铁素体难以集聚成α-铁及γ -铁, 尤其是难以集聚成γ_铁。因而,加热工序中的退火温度设为450°C以上800°C以下。即,在加 热工序中,加热到450°C以上800°C以下的温度区域。优选的是加热到550°C以上800°C以下 的温度区域
[0196] [加热后的保持工序]
[0197] 若在上述的450°C以上800°C以下的温度区域中的保持时间不足300s,则残存未再 结晶组织,向γ-铁的集聚变困难,各方向的杨氏模量、平均r值及LDR下降。因此,保持时间 设为300s以上。另外,虽然不需要特别的限定,但若保持时间超过100000s,则再结晶铁素体 粒径粗大化,因此保持时间优选的是为100000s以下。因而,保持时间设为300s以上,优选的 是设为300s以上100000s以下。在实施加热后的冷却工序的情况下,可以冷却至室温,另外, 也可以实施经过过时效区域的处理。此外,虽然不需要特别的限定,但若下降至室温或过时 效区域为止的平均冷却速度超过80°C/s,则存在钢板形状恶化的可能性,因此优选的是平 均冷却速度为80°C/s以下。
[0198] [再加热工序]
[0199] 若再加热时的退火温度不足750°C,则奥氏体的生成不足。其结果是,在再加热工 序中的退火后的冷却工序中无法获得足够量的马氏体,难以确保期望的强度。另外,残存未 再结晶组织而使延性下降。因而,退火温度设为750°C以上。另外,若退火时的退火温度超过 950°C则奥氏体的晶粒粗大化,最终获得的钢板的拉伸强度TS具有下降倾向,因此退火温度 设为950°C以下。因而,再加热工序中的退火温度设为750°C以上950°C以下。即,在再加热工 序中,加热到750°C以上950°C以下的温度区域。
[0200] [再加热后的冷却工序]
[0201 ]在上述的再加热工序中的退火后的冷却时,若冷却速度变得过小,则未相变奥氏 体转变成珠光体,无法确保期望的马氏体的面积率,难以确保期望的强度。例如,若在形成 冷乳钢板的情况下在300°C以上700°C以下的温度区域中的平均冷却速度不足3°C/s,或者, 在形成热镀锌钢板的情况下在550°C以上700°C以下的温度区域中的平均冷却速度不足3 °C/s,则未相变奥氏体转变成珠光体,无法确保期望的马氏体的面积率,难以确保期望的强 度。因而,在形成冷乳钢板的情况下将在300°C以上700°C以下的温度区域中的平均冷却速 度设为3°C/s以上。另外,在形成热镀锌钢板的情况下将在550°C以上700°C以下的温度区域 中的平均冷却速度设为3°C/s以上。另外,虽然不需要特别的限定,但若上述的平均冷却速 度超过80°C/s,则存在钢板形状恶化的可能性,因此优选的是上述的平均冷却速度为80°C/ S以下。因而,在形成冷乳钢板的情况下在300°C以上700°C以下的温度区域中、在形成热镀 锌钢板的情况下在550°C以上700°C以下的温度区域中的平均冷却速度设为3°C/s以上,优 选的是设为3°C/s以上80°C/s以下。
[0202]之后,在制造为冷乳钢板的情况下,也可以实施经过过时效区域的处理。另外,在 制造为热镀锌钢板的情况下,也可以使板通过熔融锌中,此外,在制造为合金化热镀锌钢板 的情况下,也可以进行合金化处理。
[0203][热镀锌工序]
[0204]实施热镀锌的情况下,优选的是在420°C以上550°C以下的温度区域中实施,能够 在退火后的冷却工序中进行。对于热镀锌浴,在GI(热镀锌钢板)的情况下,优选的是使用含 有Al: 0.15~0.23质量%的锌浴,在GA(合金化热镀锌钢板)的情况下,优选的是使用含有 Al :0.12~0.20质量%的锌浴。另外,镀敷附着量优选的是单面20~70g/m2(双面镀敷),GA 优选的是,通过实施下述的合金化处理使镀层中的Fe浓度为7~15质量%。
[0205][合金化处理工序]
[0206] 若合金化处理时的合金化处理温度不足470°C,则会发生不进行合金化的问题。另 一方面,在合金化处理温度超过600°C的情况下,引起铁素体的晶粒的粗大化,难以确保期 望的强度。因而,合金化处理温度设为470°C以上600°C以下。即,锌镀层的合金化处理在470 °C以上600°C以下的温度区域实施。
[0207]在加热后的保持工序之后、实施再加热工序的本制造方法中,在加热后进行保持 工序(第1次退火),不实施冷却工序,在连续退火线(CAL)或者热镀锌线(CGL)中实施再加热 工序而进行再加热(第2次退火)。在热镀锌线(CGL)中,进行第2次加热的情况下,在再加热 后的冷却过程中,在上述的再加热后的冷却工序之后实施热镀锌。另外,之后,恰当地实施 合金化处理。
[0208]在本制造方法中,在第1次退火工序中,暂时加热到450°C以上800°C以下的温度区 域,之后,进行保持,从而使未再结晶铁素体充分地再结晶,使有利于提高杨氏模量、平均r 值及LDR的织构生长。
[0209] 另外,如上所述,如果在第1次退火工序中,尤其是提高了向γ -铁的集聚,则在之 后的第2次退火工序中,即使在铁素体基底中弥散有马氏体,也形成向α-铁及γ -铁的集聚 高的铁素体及马氏体,因此织构不会大幅变化,能够有效地提高强度。
[0210] 此外,也可以在如上述那样实施热处理,形成了冷乳钢板、热镀锌钢板或合金化热 镀锌钢板等之后,实施平整乳制。在上述的热处理后实施平整乳制的情况下,平整乳制的伸 长率优选的是设为0.1%以上1.5%以下的范围。在不足0.1%的情况下形状矫正的效果小, 也难以控制,因此0.1%为良好范围的下限。另外,若超过1.5%,则生产性显著下降,因此将 其设为良好范围的上限。其中,平整乳制既可以在线内进行,也可以在线外进行。另外,既可 以一次性地进行目标的伸长率的平整,也可以分为数次进行。
[0211]实施例1
[0212] 接下来,说明第一实施方式的实施例。需要说明的是,本发明不限于该实施例。
[0213] 将具有表1所示的成分组成、余量为Fe及不可避免的杂质的钢在转炉中进行熔炼, 用连铸法制成板坯。对得到的板坯在表2所示的条件下实施热乳,接着,对得到的热乳板进 行酸洗。接着,在表2所示的条件下进行冷乳,之后,进行表2所示的加热(第1次退火)及再加 热(第2次退火),制成冷乳钢板(CR:冷乳钢板(无镀层))。对一部分冷乳钢板进行再加热(第 2次退火),之后,实施热镀锌(GI:热镀锌钢板)。另外,对一部分冷乳钢板进行再加热(第2次 退火),之后,实施热镀锌,之后进一步实施合金化处理(GA:合金化热镀锌钢板)。对于表2中 的再加热(第2次退火)后的平均冷却速度,在CR中是300~700°C的温度区域中的平均冷却 速度,在GI和GA中是550~700°C的温度区域中的平均冷却速度。
[0214] 需要说明的是,对于热镀锌浴,在GI中使用含有Al: 0.18质量%的锌浴,在GA中使 用含有41:0.15质量%的锌浴,浴温设为470°〇。镀敷附着量设为单面458/!11 2(双面镀敷),在 GA中,镀层中的Fe浓度设为9~12质量%。
[0215] 将如以上那样得到的各钢板作为试样,评价了机械特性。关于机械特性,如以下那 样进行了拉伸试验、杨氏模量测定、平均r值测定及深拉成形试验而进行了评价。其结果示 于表3。另外,作为试样的各钢板的板厚也示于表3。
[0216][拉伸试验]
[0217]使用以拉伸方向为钢板的乳制方向的方式从实施了伸长率0.5 %的平整乳制的钢 板中采样的、JIS Z 2201(1998年)中规定的JIS5号试验片,以JIS Z 2241(1998年)为基准 进行拉伸试验,测定了拉伸强度TS、总伸长率EL。
[0218][杨氏模量测定]
[0219] 对于杨氏模量测定,从钢板的乳制方向(L方向)、相对于钢板的乳制方向呈45°方 向(D方向)、相对于钢板的乳制方向呈直角方向(C方向)这3个方向切出IOmm X 50mm的试验 片,使用横向振动式的谐振频率测定装置遵照American Society to Testing Materials 的基准(Cl 259)测定了杨氏模量。
[0220] [平均测定]
[0221]对于平均r值测定,分别使用JIS Z 2201(1998年)中规定的JIS5号试验片,从钢板 的乳制方向(L方向)、相对于钢板的乳制方向呈45°方向(D方向)、相对于钢板的乳制方向呈 直角方向(C方向)这3个方向分别以JIS Z 2254的规定为基准求出各自的塑性应变比n、rD、 rc,利用下式算出平均r值。
[0222] 平均 r值=(η+2η+ιχ)/4
[0223] 其中,在本发明中,将平均r值2 1.05的情况判定为平均r值良好。
[0224] [深拉成形试验]
[0225] 深拉成形试验是通过杯突试验(cupping test)来进行的,利用极限拉伸比(LDR) 评价深拉性。杯突试验条件是,在试验中使用直径Φ 3 3mm的圆柱凸模(cylindrical punch),板厚1.2m
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