高屈服比型超高强度冷轧钢板及其制造方法与流程

文档序号:14891315发布日期:2018-07-07 18:15阅读:189来源:国知局
本发明涉及主要使用于汽车的高屈服比(yr)型超高强度冷轧钢板及其制造方法,更详细地,涉及加工性、弯曲特性及焊接性优异的高屈服比型超高强度冷轧钢板及其制造方法。
背景技术
:近年来,根据各种环境管制及能量使用管制,为了提高燃油效率或耐久性,用于汽车的钢板要求强度更高的钢板。尤其,近年来,随着汽车的冲击稳定性管制的扩大,为了提高车体的耐冲击性,从而在功能件(member)、座椅导轨(seatrail)及柱(pillar)等结构部件中使用屈服强度优异的高强度钢。所述结构部件的特征在于,相对于拉伸强度的屈服强度值越高,即,屈服比(屈服强度/拉伸强度)越高,越有利于冲击能量吸收能力。但是,一般随着钢板强度的增加,伸长率会减小,从而产生降低成型加工性的问题,因此,需要开发能够弥补所述问题的材料。一般对钢进行强化的方法有固溶强化、析出强化、通过晶粒微细化的强化、相变强化等。但是,所述方法中的固溶强化和通过晶粒微细化的强化具有难以制造拉伸强度为490mpa级以上的高强度钢的缺点。为了制造高屈服比(yr)钢材,需要引入降低冷轧压下率的轻压下、降低退火温度的回复退火工序。现有技术文献(专利文献1)韩国公开专利第2016-0047465号技术实现要素:要解决的技术问题本发明的优选的一个方面的目的在于,提供加工性、弯曲特性及焊接性优异的高屈服比型超高强度冷轧钢板。本发明的优选的另一个方面的目的在于,提供加工性、弯曲特性及焊接性优异的高屈服比型超高强度冷轧钢板的制造方法。技术方案本发明的优选的一个方面,提供高屈服比型超高强度冷轧钢板,所述冷轧钢板,以重量%计,包含:c:0.06~0.1%、si:0.35%以下(0%除外)、mn:0.6~1.5%、p:0.03%以下(包含0%)、s:0.01%以下(包含0%)、sol.al:0.07%以下(0%除外)、n:0.03%以下(包含0%)、cr:0.05~1.5%、ti和nb中的一种或两种:0.003~0.15%、剩余的fe及其他杂质;所述c、mn、cr、si的含有量满足下述关系式(1);[关系式1]c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(si+ni+cu)/15≤0.30(所述[c]、[mn]、[cr]及[si]分别表示该元素的重量%)并且,微细组织包含铁素体,铁素体的未再结晶分率为80面积%以上,微细组织中分布有纳米析出物,10nm以下的纳米析出物的分布密度为150个/μm2以上。本发明的优选的另一个方面,提供制造高屈服比型超高强度冷轧钢板的方法,其包括:板坯加热步骤,对板坯进行加热,所述板坯,以重量%计,包含:c:0.06~0.1%、si:0.35%以下(0%除外)、mn:0.6~1.5%、p:0.03%以下(包含0%)、s:0.01%以下(包含0%)、sol.al:0.07%以下(0%除外)、n:0.03%以下(包含0%)、cr:0.05~1.5%、ti和nb中的一种或两种:0.003~0.15%、剩余的fe及其他杂质,所述c、mn、cr、si的含有量满足下述关系式(1),[关系式1]c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(si+ni+cu)/15≤0.30(所述[c]、[mn]、[cr]及[si]分别表示该元素的重量%);热轧步骤,将经过加热的板坯进行热轧,以使精轧出口侧的温度达到880~920℃,从而获得热轧钢板;收卷步骤,在550~650℃的温度下,对所述热轧钢板进行收卷;一次冷轧步骤,以20~50%的一次压下率,对所述热轧钢板进行一次冷轧;一次分批退火步骤,以400~550℃的退火温度,将经过一次冷轧的钢板进行一次分批退火(batchannealing,ba);二次冷轧步骤,以5~20%的二次压下率,将经过一次退火的钢板进行二次冷轧;二次分批退火步骤,以500~620℃的退火温度,将经过二次冷轧的钢板进行二次分批退火(batchannealing,ba);以及炉冷步骤,所述二次分批退火之后,进行炉冷至常温;所述一次压下率(a)、一次退火温度(b)、二次压下率(c)及二次退火温度(d)满足下述关系式(2),[关系式2]10.4<0.01a+0.006b+0.04c+0.015d<13.6。所述冷轧钢板的制造方法可以进一步包括炉冷步骤之后,以0.1~1.0%的压延率对钢板进行平整轧制的步骤。有益效果根据本发明,可以制造加工性、弯曲特性及焊接性优异的高屈服比型超高强度冷轧钢板。具体实施方式下面,对本发明进行说明。为了根据本发明制造加工性、弯曲特性及焊接性优异的高屈服比型超高强度冷轧钢板,适当地控制钢的组成、微细组织、析出物及制造条件是非常重要的。本发明的主要概念如下所述。1)设定钢成分中的c、mn、cr及si的含有量,以使满足预定的关系式。由此能够改善焊接性。2)将铁素体作为微细组织,并在该铁素体相中分布纳米析出物。由此能够改善弯曲特性及伸长率。3)控制铁素体的未再结晶分率。由此能够在铁素体单相中确保高强度。4)设定一次压下率(a)、一次退火温度(b)、二次压下率(c)及二次退火温度(d),以使满足预定的关系式。由此能够获得高屈服强度及高屈服比。下面,对本发明的优选的一个方面的高屈服比型超高强度冷轧钢板进行说明。本发明的优选的一个方面的高屈服比型超高强度冷轧钢板,以重量%计,包含:c:0.06~0.1%、si:0.35%以下(0%除外)、mn:0.6~1.5%、p:0.03%以下(包含0%)、s:0.01%以下(包含0%)、sol.al:0.07%以下(0%除外)、n:0.03%以下(包含0%)、cr:0.05~1.5%、ti和nb中的一种或两种:0.003~0.15%、剩余的fe及其他杂质;所述c、mn、cr、si的含有量满足下述关系式(1);[关系式1]c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(si+ni+cu)/15≤0.30(所述[c]、[mn]、[cr]及[si]分别表示该元素的重量%)并且,微细组织包含铁素体,铁素体的未再结晶分率为80面积%以上,微细组织中分布有纳米析出物,10nm以下的纳米析出物的分布密度为150个/μm2以上。首先,对钢成分和成分范围进行说明。c:0.06~0.1重量%(以下,简单地表示为“%”)钢中的碳(c)是用于实现高强度化的非常重要的元素。但是,当碳的含量超过0.1%时,难以满足本发明钢所需要的焊接性,即,难以满足0.30以下的碳当量(ceq)值,从而使焊接性和弯曲加工性劣化。当碳的含量降低至小于0.06%时,虽然可以满足本发明中所提出的焊接性的条件,但是难以确保所需强度,因此,碳的含量优选限定为c:0.06~0.1%。更优选的c的含量为0.06~0.08%。si:0.35%以下(0%除外)钢中的硅(si)是引发si自身的固溶强化效果且对确保强度和材质非常有效的元素,但是,关于表面特性,不仅会引发表面氧化皮缺陷,而且降低化学转化处理性,因此,优选限制硅的含量范围。本发明中,为了在高yr钢材中确保冲击特性的同时不降低焊接性,si含量范围优选为0.35%以下。更优选的si的含量为0.30%以下。mn:0.6~1.5%钢中的锰(mn)在不破坏延展性的情况下,使粒子微细化,并且将钢中的硫完全析出为mns,从而防止因fes的生成所导致的热脆性,同时,锰是使钢强化的元素,因此,优选添加0.6%以上的锰,当锰的含量超过1.5%时,发生焊接性及热轧性等问题的可能性高,因此,优选将所述mn的含量控制为1.5%以下的范围。更优选的mn的含量为0.6~1.0%。p:0.03%以下(包含0%)p为杂质元素,优选尽可能地抑制p的含量。p的含量优选限定为0.03%以下。s:0.01%以下(包含0%)钢中的硫(s)作为钢中的杂质元素,是阻碍钢板的延展性及焊接性的元素。当硫的含量超过0.01%时,阻碍钢板的延展性及焊接性的可能性高,因此,优选将所述s的含量限制为0.01%以下。更优选地,s的含量限制为0.008%以下。sol.al:0.07%以下(0%除外)铝作为脱氧剂而添加,优选将铝的含量限定为0.07%以下。n:0.03%以下(包含0%)氮为杂质元素,优选尽可能地抑制氮的含量。优选将氮的含量限定为0.03%以下。ti和nb中的一种或两种:0.003~0.15%钢中的ti及nb是对钢板强度的提高及晶粒的微细化有效的元素,当ti及nb的各个含量或两种的含量之和小于0.003%时,难以确保如上所述的效果,当ti及nb的各个含量或两种的含量之和超过0.1%时,会析出10nm以上的粗大的析出物,从而具有材质劣化的问题。因此,优选将ti及nb的各个含量或两种的含量之和限定为0.003~0.15%。更有选的ti和nb的含量之和为0.05~0.13%。cr:0.05~1.5%铬(cr)是为了提高钢的淬透性并确保高强度而添加的成分,本发明中铬是起提高铁素体强度的作用的元素。当所述cr的含量小于0.05%时,难以确保如上所述的效果,当所述cr的含量超过1.5%时,不仅会使如上所述的效果饱和,而且因热轧强度的过度增加,会发生使冷轧性劣化的问题,因此,优选将所述cr的含量限制为1.5%以下。更优选的cr的含量为0.05~0.5%。本发明除了所述成分以外,剩余由fe及其他不可避免的杂质组成。为了改善焊接性,本发明的优选的一个方面的高屈服比型超高强度冷轧钢板满足下述关系式(1)。[关系式1]c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(si+ni+cu)/15≤0.30(所述[c]、[mn]、[cr]及[si]分别表示该元素的重量%)本发明的优选的一个方面的高屈服比型超高强度冷轧钢板的微细组织包含铁素体,铁素体的未再结晶分率为80面积%以上。当铁素体的未再结晶分率小于80面积%时,会导致强度的降低。优选地,微细组织中分布有纳米析出物,10nm以下的纳米析出物的分布密度为150个/μm2以上。析出物的密度达到预定以上才具有析出强化效果,当晶界中存在析出物时,强度增加效果显著且具有晶粒微细化效果。本发明的优选的一个方面的高屈服比型超高强度冷轧钢板可以具有0.30以下的ceq值、0的r/t、980mpa以上的屈服强度、1080mpa以上的拉伸强度、8%以上的伸长率及0.90以上的屈服比。下面,对本发明的优选的另一个方面的制造高屈服比型超高强度冷轧钢板的方法进行说明。本发明的优选的另一个方面的制造高屈服比型超高强度冷轧钢板的方法包括:板坯加热步骤,对板坯进行加热,所述板坯,以重量%计,包含:c:0.06~0.1%、si:0.35%以下(0%除外)、mn:0.6~1.5%、p:0.03%以下(包含0%)、s:0.01%以下(包含0%)、sol.al:0.07%以下(0%除外)、n:0.03%以下(包含0%)、cr:0.05~1.5%、ti和nb中的一种或两种:0.003~0.15%、剩余的fe及其他杂质,所述c、mn、cr、si的含有量满足下述关系式(1),[关系式1]c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(si+ni+cu)/15≤0.30(所述[c]、[mn]、[cr]及[si]分别表示该元素的重量%);热轧步骤,将经过加热的板坯进行热轧,以使精轧出口侧的温度达到880~920℃,从而获得热轧钢板;收卷步骤,在550~650℃的温度下,对所述热轧钢板进行收卷;一次冷轧步骤,以20~50%的一次压下率,对所述热轧钢板进行一次冷轧;一次分批退火步骤,以400~550℃的退火温度,将经过一次冷轧的钢板进行一次分批退火;二次冷轧步骤,以5~20%的二次压下率,将经过一次退火的钢板进行二次冷轧;二次分批退火步骤,以500~620℃的退火温度,将经过二次冷轧的钢板进行二次分批退火;以及炉冷步骤,所述二次分批退火之后,进行炉冷至常温;所述一次压下率(a)、一次退火温度(b)、二次压下率(c)及二次退火温度(d)满足下述关系式(2)。[关系式2]10.4<0.01a+0.006b+0.04c+0.015d<13.6热轧步骤对如上所述组成的板坯进行加热,然后将所述板坯进行热轧,以使精轧出口侧的温度达到880~920℃,从而获得热轧钢板。此时,板坯的加热温度优选为1180℃以上。当精轧出口侧的温度低于880℃时,表层部生成混晶组织(duplexgrainstructure),从而具有材质劣化的可能性,当精轧出口侧的温度超过920℃时,具有热轧组织粗大化的可能性。收卷步骤在550~650℃的温度下,对所述热轧钢板进行收卷。当收卷温度低于550℃时,析出物会减少,从而具有降低强度的可能性,当收卷温度超过650℃时,因微细组织的粗大化,具有降低强度的可能性。一次冷轧步骤及一次分批退火步骤以20~50%的一次压下率,对所述热轧钢板进行一次冷轧,然后以400~550℃的退火温度,将经过一次冷轧的钢板进行一次分批退火。当所述一次压下率小于20%时,具有降低强度的可能性,当所述一次压下率超过50%时,分批退火炉(baf)退火后,促进再结晶,从而具有降低强度的可能性。当所述一次退火温度低于400℃时,具有降低伸长率的可能性,当所述一次退火温度超过550℃时,再结晶分率会增加,从而具有降低强度的可能性。二次冷轧步骤及二次分批退火步骤以5~20%的二次压下率,将经过一次退火的钢板进行二次冷轧,然后以500~620℃的退火温度,将经过二次冷轧的钢板进行二次分批退火。当所述二次压下率小于5%时,具有难以确保充分的强度的问题,当所述二次压下率超过20%时,二次baf后,再结晶分率会增加,从而具有降低强度的可能性。当所述二次退火温度低于500℃时,具有降低伸长率的可能性,当所述二次退火温度超过620℃时,具有降低强度的可能性。炉冷步骤所述二次分批退火后,进行炉冷至常温。一次压下率(a)、一次退火温度(b)、二次压下率(c)及二次退火温度(d)的关系所述一次压下率(a)、一次退火温度(b)、二次压下率(c)及二次退火温度(d)满足下述关系式(2)。[关系式2]10.4<0.01a+0.006b+0.04c+0.015d<13.6本发明中,为了在回复退火钢中确保预定水平的冲击特性的同时获得高屈服比,将属于本发明的成分范围的钢材作为对象进行了很多实验的结果,认识到在确保预定的延展性的条件下,为了确保0.90以上的屈服比、980mpa以上的屈服强度,冷轧时的压下率(a、c)和退火温度(b、d)非常重要,并且这些因素需要具有预定的关系,基于这些认识,提出了所述关系式(2)。当压下率高时,即使以相同的baf退火温度进行操作,因再结晶分率的增加,强度也会下降,当压下率低时,难以确保充分的冷轧强度。当baf退火温度高时,即使压下率低,因再结晶分率的增加,强度也会下降。能够满足关系式(2)的冷轧及退火温度非常重要。即,当冷轧时的压下率和退火温度的关系式(2)的值小于10.4或超过13.6时,难以获得同时满足980mpa以上的屈服强度和0.90以上的屈服比的钢材。制造所述冷轧钢板的方法可以包括炉冷步骤后,以0.1~1.0%的压延率对钢板进行平整轧制的步骤。当所述平整轧制时的压延率小于0.1%时,在强度的确保上存在问题,当所述平整轧制时的压延率超过1.0%时,具有急剧减少伸长率的可能性。根据本发明的优选的另一个方面的制造高屈服比型超高强度冷轧钢板的方法,能够制造具有0.30以下的ceq值、0的r/t、980mpa以上的屈服强度、1080mpa以上的拉伸强度、8%以上的伸长率及0.90以上的屈服比的高屈服比型冷轧钢板。下面,通过实施例对本发明进行更具体的说明。(实施例)将具有下述表1的组成的钢坯进行真空熔解,然后在加热炉中,在1250℃的再加热温度下,加热一小时,并进行热轧,然后进行收卷。此时,在880~920℃的温度范围结束热轧,并将收卷温度设置为650℃。利用经过热轧的钢板进行酸洗。以下述表2的条件,将经过热轧的钢板进行冷轧及分批退火,最终以1%的压延率,进行平整轧制。并且,用回复退火冷轧钢板制作din拉伸试片,并测定材质(屈服强度(ys)、拉伸强度(ts)、伸长率(tel)),然后将其结果示于下述表2中。下述表2中也示出了屈服比(yr)及弯曲特性。[表1]钢csimncrpssol.altinbn式(1)10.070.260.80.30.010.0030.040.080.040.0040.2820.130.260.80.10.010.0030.040.080.040.0040.330.0710.7110.30.010.0030.040.080.040.0040.3540.0720.260.30.20.010.0030.040.080.040.0040.1750.0720.2620.30.010.0030.040.080.040.0040.48[表2][表3]如上述表1、表2及表3所示,可以知道,满足本发明的成分范围和制造条件的情况下(发明钢1~7),满足980mpa以上的屈服强度、1080mpa以上的拉伸强度、0.90以上的屈服比、8%以上的伸长率的同时,代表焊接性的关系式(1)的值为0.3以下。另外,可以知道,不满足本发明的关系式(2)的比较钢(1~3)的情况下,无法满足本发明钢中所提出的物理性质。在比较钢3的情况下,可以知道,因高的压下率及高的baf温度,未结晶分率低,从而强度低。此外,可以知道,不满足本发明的组成范围的比较钢(4~5)的情况下,无法满足本发明钢中所提出的物理性质中的伸长率,比较钢6的情况下,无法满足强度,比较钢7的情况下,因表示焊接性的ceq为0.48,高于作为标准的0.30,因此,焊接性不良。如上所述,本发明通过严格控制钢的组成(成分及成分范围)及制造条件,从而能够制造焊接性、弯曲加工性及伸长率非常优异且具有980mpa以上的屈服强度、0.90以上的屈服比、8%以上的伸长率的高yr型超高强度钢材。当前第1页12
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