CN101336307A - 具有冷轧带材特性的热轧双相钢带材 - Google Patents

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Abstract

具有≥1.0mm厚度的热轧双相钢带材，该带材可用于制备冷压和切割件，特别是汽车制造工业中的冷压和切割件，从而取代通常用于这些目的相同机械性能的冷轧双相钢。利用化学分析所述包晶钢的热轧带材具有0.06－0.15％的碳百分比而无需大量添加铬和磷，在整个长度上具有恒定的几何外形，以及冷轧带材典型具有的公差特别是厚度的公差，具有＜0.05mm的平行度，低于0.07mm的带材中心和侧边之间的凸度，同时在整个组织的大于80％的百分比中显示出具有优于ASTM E112标准10级的细度的组织。

Description

具有冷轧带材特性的热轧双相钢带材
技术领域
本发明针对于热轧双相钢带材，该热轧双相钢带材具有与相应的冷轧双相钢带材相似的特性。
发明背景
双相钢类型(铁素体-马氏体)的低碳钢带材是已知的，其是冷轧的，具有特殊的几何形状和冶金学特性，以及涉及平面性和可变形性，从而使该带材特别适合于制备要求极严格公差的压制或切割的工件，特别是当以大于1.0mm厚度设计用于汽车制造工业时。
还已知的是通过热轧(例如依据专利EP 0019193、EP 0072867、US 4790889和US 4561910中公开的方法)获得的双相钢带材不显示出性质特征，特别是涉及它们的可冷加工性，它们被认为与通过冷轧获得的双相钢带材相当。
特别地当意图形成汽车工业领域中的结构部分时，该产品的基本特性是事实上趋于被冷成形，并且作为汽车工业中新近开发的碰撞测试的结果，良好的机械抗性适合于吸收冲击。已发现这些钢必须显示出主要由铁素体构成的显微组织，并且具有最小部分的马氏体或贝氏体，即可以通过将钢从700-800℃的临界温度突然冷却获得的高硬度结构。通过这种方式，富含碳的残余奥氏体转变成马氏体或贝氏体，引起晶粒形成非常硬且脆的针状组织，当嵌入软的多得铁素体基体中时该结构允许工件的冷成形，即使是复杂形状的工件，针状组织以非常低的百分比存在，决不高于20％(马氏体)和30％(贝氏体)。
还已知的是，这种类型的钢需要大量添加铬和磷，特别是前一元素以便提高钢的硬化能力并且增加碳化物的产生，然而添加后一元素使铁素体更硬并且引起屈服点提高。这两种元素还都具有提高拉伸强度的效果。
正如上述，这些产品通常源自于冷轧和连续退火的带材，然而仅在冷却步骤期间在退火之后获得所需的双相组织以实现上述的特性。另一方面，这种类型的处理(具有冷轧和随后的退火)就所需的费用和时间而言，涉及相当大的负担，由此在该领域中越来越需要在双相钢中获得具有与常规冷轧钢相同的机械特性的热轧带材。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供上述类型的钢带材，与迄今已知的其它冷轧双相钢不同，上述类型的钢带材具有与冷轧双相钢带材相同的特性并且可以无问题的替代冷轧双相钢带材，特别是用于冷压或切割的工件。
本发明的另一个目的是提供一种钢带材，即使不大量添加铬和磷，该带材也具有上述的相同性质，该性质是其中存在大量这两种元素的钢所特有的。
根据本发明的带材优选(然而并不专门)是通过薄板坯型生产线内设备生产的，如本申请人的EP 0415987中所公开的且在图1中示意所示，并且如权利要求1中所述其特征在于：碳含量为0.06-0.15％，锰含量是1.0-2.0％，且化学组成比现有技术的此类带材的化学组成更差，而不大量添加铬和磷，以及特征在于沿整个长度的恒定几何外形，具有关于厚度的低公差，与冷轧带材典型具有的公差相当。
附图说明
由参照附图的下列描述，本发明的双相钢带材的其它目的、优点和特征将变得更明显，其中：
图1示意显示了薄板坯型的铸造和生产线内轧制设备，该设备特别适合于制造本发明的钢带材；
图2显示了描绘本发明的双相钢带材的机械特性的坐标图，特别是关于冷压特性，与具有相同厚度的冷轧带材相对比；和
图3显示了通过在许多卷材中统计检测的存在特定尺寸铁素体晶粒的频率的变化图解，通过点绘制得到。
具体实施方式
如上文所述，根据本发明的双相钢带材优选(但不专门)在图1图解显示的薄板坯设备中制造，其中特别提到作为专利EP 0415987目的的设备。其中在连续铸造步骤的下游可以区分出下列处理步骤：a)液芯压下；b)直接与连续铸造邻接的粗轧(roughing)步骤；c)在感应炉中加热；d)在具有内部心轴的炉内保温；e)精轧；f)坯体的受控冷却；和g)在卷轴上卷绕。已发现，事实上该设备典型具有的特定工作条件赋予最终产品特别薄和均匀的结构，对最终产品本身的化学-物理特性产生积极影响。
产品应当显示出如权利要求1中所述的特征，即具有双相组织的热轧低碳钢带材(要么由铁素体和马氏体形成要么由铁素体和贝氏体形成)基本为：厚度≥1.0mm且公差在±0.06mm和±0.12mm之间，一直到厚度≤8.0mm，平行度＜0.05mm且组织的晶粒细度优于ASTM E112标准的10级。
在下表中示出，对于1.5-8mm的不同厚度，通常的热卷材、冷轧带材(在标准和严格公差之间相区分)分别对应的标准公差，以及关于本发明双相带材的公差。在最后一列中，还示出了凸度或凸率值，即对应于在带材中心和侧边测得的厚度值之间的差异。
Figure A20068005183600061
容易看出，对本发明的热轧钢带材所检测的公差不仅对应于小于常规热轧带材公差二分之一的平均值，而且甚至低于具有相同厚度的冷轧带材的严格公差。
此外参照图3，可以从本发明钢带材组织的微晶分析观察到，在带材上不同位置并且对许多带材统计平均检测到的晶粒的80％以上具有比对应于ASTM E 112标准10级更低的尺寸，并因此具有比该等级更好的细度。
这些特性与＞20％的破坏应变一起使得这种类型的热轧带材特别适用于精细剪切和通过冲孔的孔形成，以及复杂形状的冷冲压。特别地，实际上已证实使用根据本发明的带材，能够以直角(right angles)和180°形成弯曲，且对于≤3.0mm的带材厚度，弯曲半径≤3倍的带材厚度，而对于厚度≥3.1mm的带材，半径≤5倍带材厚度，而不在最大应力区域中产生缺陷，这证实了该材料的良好塑性。显然，这些结果成为可能的原因是由于如下的细晶粒显微组织：在各方向或多边形晶粒均匀发展，且铁碳化物完全从铁素体晶粒中分离。这样的组织消除了在成形时材料的任何弹性回复，因此允许以这种方式满足非常严格的公差。
通过与相同厚度的冷轧带材进行对比，进行了可成形性的实验测试。从这些测试可以清楚，作为图2的结果，与两种不同钢带材相关的成形极限图的FLD线可以重叠，因此证实根据本发明的带材可适合于代替冷轧的带材。产生图2曲线的可成形性的测试在厚度为1.0mm的带材上进行，在室温下采用直径100mm的模具和1mm/s的冲压速度。
微晶组织的均匀性和细度因此看来是这种类型带材显示的特定可变形性的原因。
最后，与本发明的钢带材有关的化学分析的典型实例记录如下，然而应当清楚的是，除低的碳和锰含量外这不是粘结组合物的情形，不大量添加铬和磷，与已知双相钢的情况相反：C 0.06-0.15％、Mn1.0-2.0％、Si≤0.80％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr≤0.30％、Ni≤0.30％、Mo≤0.03％、Al 0.030-0.050％。
应注意的是在本发明的情形中，铬和磷元素的存在百分比可以被限制到所述值，而无需添加大量这些元素然而仍维持相同的良好性质，这是因为板坯、预带材和轧制带材的温度绝不会低于临界值，超过该临界值时铬碳化物析出并且磷从固溶体中分离。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.热轧、低碳的双相钢带材，其具有由铁素体和马氏体或者铁素体和贝氏体构成的组织，该带材具有≥1.0mm的厚度且特别适用于制备要求可成形性与极小弹性回复的机械特性的冷压和切割工件，并且在带材中心和侧边之间具有低于0.07mm的凸度，其特征在于下列组成：C 0.06-0.15％、Mn 1.0-2.0％、Si≤0.80％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr＜0.30％、Ni≤0.30％、Mo≤0.03％、Al 0.030-0.050％、余量的铁和不可避免的杂质，所述带材在整个长度上具有恒定的几何外形，和对于至多8.00mm的厚度值在±0.06mm和0.12mm之间的厚度公差，该带材具有均匀的微晶组织，整个组织的大于80％具有优于ASTM E 112标准10级的细度，公差、几何特性和冶金学特性的这些限度通过热轧获得而不需要退火并且也不需要下游的冷轧。
2.根据权利要求1的双相钢带材，其特征在于具有＞20％的破坏应变系数。
3.根据权利要求1的双相钢带材，该带材由生产线内薄板坯设备产生，该设备在连续铸造步骤的下游包括：第一液芯压下、粗轧步骤、在感应炉中加热和随后在精轧之前在具有内部心轴的炉内保温、以及坯体的受控冷却和在卷轴上的最终卷绕。
4.根据权利要求1的双相钢带材，该带材由具有化学分析的包晶钢组成而无需任何大量添加铬和磷。
5.根据权利要求1的双相钢带材，该带材具有小于0.05mm的平行度。

Claims (4)

1.热轧、低碳的双相钢带材，其具有由铁素体和马氏体或者铁素体和贝氏体构成的组织，该带材具有≥1.0mm的厚度且特别适用于制备要求可成形性与极小弹性回复的机械特性的冷压和切割工件，该带材由具有化学分析的包晶钢组成而无需任何大量添加铬和磷，并且在带材中心和侧边之间具有低于0.07mm的凸度，其特征在于在整个长度上具有恒定的几何外形，和对于至多8.00mm的厚度值在±0.06mm和0.12mm之间的厚度公差，以及小于0.05mm的平行度，该带材具有均匀的微晶组织，整个组织的大于80％具有优于ASTM E 112标准10级的细度，公差、几何特性和冶金学特性的这些限度通过热轧获得而不需要退火和下游的冷轧。
2.根据权利要求1的双相钢带材，其特征在于具有＞20％的破坏应变系数。
3.根据权利要求1的双相钢带材，该带材具有下列组成：C0.06-0.15％、Mn 1.0-2.0％、Si≤0.80％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr＜0.30％、Ni≤0.30％、Mo≤0.03％、Al 0.030-0.050％。
4.根据权利要求1的双相钢，其由生产线内薄板坯设备产生，该设备在连续铸造步骤的下游包括：第一液芯压下、粗轧步骤、在感应炉中加热和随后在精轧之前在具有内部心轴的炉内保温、以及坯体的受控冷却和在卷轴上的最终卷绕。
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