CN101372733B

CN101372733B - 具有优异可成形性的烘烤可硬化冷轧钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN101372733B
Application number: CN2008102118977A
Authority: CN
Inventors: 尹正凤; 孙元镐; 姜基凤; 赵雷夏
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2024-12-21
Also published as: CN101372733A

Abstract

本发明披露了烘烤可硬化的冷轧钢板，以及制造这种钢板的方法，目的在于具有适用于汽车车体等的烘烤硬化性和优异的可成形性。该钢板包含重量百分比大于0.003％而小于等于0.005％的C；0.003％～0.03％的S；0.01％～0.1％的Al；0.02％或更少的N；0.2％或更少的P；0.03％～0.2％的Mn和0.005％～0.2％的Cu中的至少一种；以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，当所述钢板包含Mn和Cu中的一种时，Mn、Cu和S的组成满足下列关系中的一种：0.58*Mn/S≤10和1≤0.5*Cu/S≤10，当所述钢板同时包含Mn和Cu时，Mn、Cu和S的组成满足关系：Mn+Cu≤0.3％和2≤0.5*(Mn+Cu)/S≤20，其中MnS、CuS和(Mn，Cu)S沉淀具有0.2μm或更小的平均尺寸。该钢板中固溶体的含量可以通过细MnS、CuS、(Mn，Cu)S沉淀来控制，从而提供提高的烘烤硬化性、可成形性、屈服强度以及屈服强度-延展性平衡。

Description

具有优异可成形性的烘烤可硬化冷轧钢板及其制造方法

本申请是申请号为200480038805.X、申请日为2004年12月21日的同名发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于汽车车体等的冷轧钢板。更具体地，本发明涉及通过利用细沉淀(fine precipitate)控制晶粒中固溶碳的含量而使烘烤硬化性和可成形性得以改进的冷轧钢板，以及制造所述冷轧钢板的方法。

背景技术

对于用于汽车车体外板的材料，通常使用烘烤硬化冷轧钢板以提高抗冲击性。烘烤硬化冷轧钢板通过冲压成形而具有优异的延展性，并且在冲压成形之后，通过烘漆(paint baking)或涂敷处理(coating treatment)而提高屈服强度。即，由于作为间隙元素的碳或氮在钢中是固溶体形式，并且固定由冲压成形造成的错位，所以增高了烘烤硬化冷轧钢板的屈服点。

烘烤硬化冷轧钢板包括铝镇静钢(其为分批退火材料)，以及无间隙钢(IF钢)。

对于是分批退火材料的铝镇静钢的情形，钢中保留少量的固溶碳，并且确保抗老化性，同时在烘烤处理后提供10～20MPa级的烘烤硬化性。然而，对于这种分批退火材料，存在着即使在烘烤处理后屈服强度的增加较低、以及生产能力较低的缺点。

在对于IF钢的情形，由于通过向钢中加入钛或铌而使钢中的固溶碳或氮完全沉淀，所以提高了钢的可成形性。通过赋予IF钢烘烤硬化性而制造烘烤硬化IF钢。对于烘烤硬化的IF钢，通过控制钛或铌的加入量和碳的加入量使得钢中保留适量的碳，从而确保烘烤硬化性。然而，对于烘烤硬化IF钢的情形，为了使钢中固溶体中保留适量的碳，需要将硫和氮(其能够与钛或铌反应并生成它们的沉淀)的加入量控制在非常窄的范围内，以及也需要控制碳、钛或铌的加入量。因此，要确保高质量的产品很困难，并且制造成本增加。

发明内容

[技术问题]

因此，针对上述问题作出本发明，本发明的目的是提供这样一种烘烤可硬化冷轧钢板及其制造方法，由于在不加入Ti和Nb的情况下即具有较高的塑性-各向异性指数以及较低的平面各向异性指数，该钢板烘烤硬化性和可成形性得到提高。

[技术方案]

根据本发明的一个方面，本发明上述和其它目标可通过提供烘烤可硬化冷轧钢板而实现，该冷轧钢板包含：重量百分比大于0.003％而小于等于0.005％的C；0.003％～0.03％的S；0.01％～0.1％的Al；0.02％或更少的N；0.2％或更少的P；0.03％～0.2％的Mn和0.005％～0.2％的Cu中的至少一种；以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，当所述钢板包含Mn和Cu中的一种时，Mn、Cu和S的组成满足下列关系中的一种：0.58*Mn/S≤10和1≤0.5*Cu/S≤10，当所述钢板同时包含Mn和Cu时，Mn、Cu和S的组成满足关系：Mn+Cu≤0.3％和2≤0.5*(Mn+Cu)/S≤20，其中MnS、CuS和(Mn，Cu)S沉淀具有0.2μm或更小的平均尺寸。

按照选自由Mn和Cu组成的组的加入元素可以将本发明的冷轧钢板分为三类。即，(1)只加入Mn的钢(不含Cu，也可称为“MnS沉淀钢”)，(2)只加入Cu的钢(不含Mn，也可称为“CuS沉淀钢”)，以及(3)加入Mn和Cu的钢(也可称为“MnCu沉淀钢”)，详细描述如下。

(1)MnS沉淀钢包含：重量百分比0.003％～0.005％的C；0.005％～0.03％的S；0.01％～0.1％的Al；0.02％或更少的N；0.2％或更少的P；0.05％～0.2％的Mn；以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，Mn和S以重量计的组成满足关系：0.58*Mn/S≤10，其中MnS沉淀具有0.2μm或更小的平均尺寸。制造MnS沉淀钢的方法包括以下步骤：在将板材钢料再加热到1100℃或更高温度之后，采用在Ar₃转变温度或更高温度下的精轧来对板材钢料进行热轧，以提供热轧钢板，所述板材钢料包含：重量百分比0.003％～0.005％的C；0.005％～0.03％的S；0.01％～0.1％的Al；0.02％或更少的N；0.2％或更少的P；0.05％～0.2％的Mn；以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，Mn和S以重量计的组成满足关系：0.58*Mn/S≤10；以200℃/min或更快的冷却速率将热轧钢板冷却；在700℃或更低温度下将冷却的钢板成卷；冷轧该钢板；以及连续退火该冷轧的钢板。

(2)CuS沉淀钢包含：重量百分比0.003％～0.005％的C；0.003％～0.025％的S；0.01％～0.08％的Al；0.02％或更少的N；0.2％或更少的P；0.01％～0.2％的Cu；以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，Cu和S以重量计的的组成满足关系：1≤0.5*Cu/S≤10，其中CuS具有0.1μm或更小的平均尺寸。制造CuS沉淀钢的方法包括以下步骤：在将板材钢料再加热到1100℃或更高温度之后，采用在Ar₃转变温度或更高温度下的精轧来对板材钢料进行热轧，以提供热轧钢板，所述板材钢料包含：重量百分比0.003％～0.005％的C；0.003％～0.025％的S；0.01％～0.08％的Al；0.02％或更少的N；0.2％或更少的P；0.01％～0.2％的Cu；以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，Cu和S以重量计的组成满足关系：1≤0.5*Cu/S≤10，以300℃/min或更快的冷却速率将热轧钢板冷却；在700℃或更低温度下将冷却的钢板成卷；冷轧该钢板；连续退火该冷轧的钢板。

(3)MnCu沉淀钢包含：重量百分比0.003％～0.005％的C；0.003％～0.025％的S；0.01％～0.08％的Al；0.02％或更少的N；0.2％或更少的P；0.03％～0.2％的Mn；0.005％～0.2％的Cu；以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，Mn、Cu和S以重量计的组成满足关系：Mn+Cu≤0.3％和2≤0.5*(Mn+Cu)/S≤20，其中MnS、CuS和(Mn，Cu)S沉淀具有0.2μm或更小的平均尺寸。制造MnCu沉淀钢的方法包括以下步骤：在将板材钢料再加热到1100℃或更高温度之后，采用在Ar₃转变温度或更高温度下的精轧来对板材钢料进行热轧，以提供热轧钢板，所述板材钢料包含：重量百分比0.003％～0.005％的C；0.003％～0.025％的S；0.01％～0.08％的Al；0.02％或更少的N；0.2％或更少的P；0.03％～0.2％的Mn；0.005％～0.2％的Cu；余下的为Fe和其它不可避免的杂质，其中，Mn、Cu和S以重量计的组成满足关系：Mn+Cu≤0.3％和2≤0.5*(Mn+Cu)/S≤20；以300℃/min或更快的冷却速率将热轧钢板冷却；在700℃或更低温度下将冷却的钢板成卷；冷轧该钢板；连续退火该冷轧的钢板。

本发明的上述烘烤可硬化冷轧钢板可以用于具有240MPa级抗拉强度的可延展冷轧钢板，或者用于具有340MPa级或更高抗拉强度的高强度冷轧钢板。

对于240MPa级的可延展冷轧钢板的情形，该钢板包含重量百分比0.003％～0.005％的C；0.003％～0.03％的S；0.01％～0.1％的Al；0.004％或更少的N；0.015％或更少的P；0.03～0.2％的Mn和0.005％～0.2％的Cu中的至少一种；以及余量的Fe和其他不可避免的杂质，其中，当钢板包含Mn和Cu中的一种时，Mn、Cu和S以重量计的组成满足一种下列关系：0.58*Mn/S≤10和1≤0.5*Cu/S≤10，当钢板同时包含Mn和Cu时，Mn、Cu和S以重量计的组成满足关系：Mn+Cu≤0.3％和2≤0.5*(Mn+Cu)/S≤20，其中MnS、CuS和(Mn，Cu)S具有0.2μm或更小沉淀的平均尺寸。

对于340Mpa级或更高级的高强度冷轧钢板的情形，该钢板可分为其中至少包含作为固溶强化元素的P、Si和Cr中的一种的钢，以及其中包含更高含量的作为沉淀强化元素的N的钢。即，在可延展冷轧钢板中优选包含0.2％或更少的P、0.1％～0.8％的Si、以及0.2％～1.2％的Cr中的至少一种。如果只将P加入到可延展冷轧钢板中，那么P的含量优选在0.03％～0.2％的范围。可选择地，通过将N的含量增加至0.005％～0.02％并且加入0.03％～0.06％的P，高强度特性可以借助AlN沉淀而得到保证。

为了进一步提高冷轧钢板的可成形性，钢板还可以包含0.01％～0.2％的Mo。

[有益效果]

由上所述，根据本发明，该烘烤可硬化冷轧钢板允许通过细的MnS、CuS、(Mn，Cu)S沉淀而控制晶粒中固溶体的含量，从而提供提高的烘烤硬化性、可成形性、屈服强度和屈服强度-延展性平衡。

附图说明

从下面结合附图所进行的详细描述中，将会更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征以及其他优点，其中：

图1a至1c是示出晶粒中固溶碳的含量与沉淀尺寸之间的关系的图示，其中，图1a示出了MnS沉淀钢的情形，图1b示出了CuS沉淀钢的情形，图1c示出了MnCu沉淀钢的情形；

图2a和2b是示出MnS沉淀尺寸和冷却速率之间的关系的图示，其中图2a示出了0.58*Mn/S<10的情形，图2b示出了0.58*Mn/S>10的情形；

图3a至3c是示出CuS沉淀尺寸和冷却速率之间的关系的图示，其中图3a示出0.5*Cu/S＝2.56的情形，图3b示出了0.5*Cu/S＝8.1的情形，图3c示出0.5*Cu/S＝28的情形；以及

图4a和4b是示出MnS、CuS和(Mn，Cu)S沉淀尺寸和冷却速率之间的关系的图示，其中，图4a示出了2≤0.5*(Mn+Cu)/S≤20的情形，图4b示出了0.5*(Mn+Cu)/S>20的情形。

具体实施方式

现在对本发明的优选实施方式进行详细描述。但是，应该注意本发明并不限于这些实施方式。对于本发明钢板的组成，“重量百分比”在下文中将简单表示为“％”。

本发明的发明人在考察不加入Ti和Nb的情况下提高烘烤硬化性中发现了新的事实，将描述如下。即，MnS、CuS、(Mn，Cu)S细沉淀可合适地控制晶粒中固溶碳的含量，从而提高屈服强度，尤其是烘烤后的屈服强度。这些沉淀不仅对由沉淀强化导致的屈服强度的增加产生积极影响、而且对塑性-各向异性指数以及平面各向异性指数产生积极影响。

参考图1a至1c，可以看出，MnS、CuS、(Mn，Cu)S沉淀的分布越细，晶粒中固溶碳含量的降低程度越大。这归因于保留在晶粒中的固溶碳的相对自由的运动。更具体地说，固溶碳能在晶粒中自由运动，然后易于与可移动位错结合，从而影响室温下的老化特性。固溶碳也可以移动到更稳定的区域，如晶界或沉淀周围，在这些区域中析出，并且在那里于高温下活化，例如，在烘漆处理期间，从而影响烘烤硬化性。因此，晶粒中固溶碳含量的减少意味着碳存在于诸如晶界或细沉淀周围的更稳定区域，并影响烘烤硬化性。

图1a至1c是示出晶粒中固溶碳的含量与沉淀尺寸之间关系的图示，其中，图1a示出了MnS沉淀钢的情形，图1b示出了CuS沉淀钢的情形，图1c示出了MnCu沉淀钢的情形。沉淀的尺寸越细晶粒中固溶碳的含量降低得就越多，而且对于在碳总含量中不存在于晶粒中的碳来说，其有效地影响烘烤硬化性。参考图1a至1c，可以看出，当MnS沉淀具有约0.2μm或更小的尺寸时(图1a)，当CuS沉淀具有约0.1μm或更小的尺寸时(图1b)，以及当MnCu沉淀具有约0.2μm或更小的尺寸时(图1c)，晶粒中固溶碳的含量减少至约20ppm或更低。

同样地，为了确保对烘烤硬化性有效的碳含量，具有精细分布的MnS、CuS、MnCu-沉淀同时保持钢中的碳含量在0.003％～0.005％的范围很重要。因此，对用于精细地分布这些沉淀的方法进行了研究，并且结果表明，通过控制Mn、Cu和S的含量、以及这些元素在钢中的组成、并结合控制热轧后的冷却速率，就能够实现这些沉淀在晶粒中的精细分布。

图2a是在将钢板热轧之后考察相应于冷却速率的沉淀尺寸而得到的图示，所述钢板包含：0.004％的C；0.15％的Mn；0.008％的P；0.015％的S；0.03％的Al；0.0012％的N(其中0.58*Mn/S＝5.8)。参考图2a，在Mn和S的组成满足关系0.58*Mn/S≤10的条件下，通过控制钢板的冷却速率，MnS沉淀具有0.2μm或更小的尺寸。

图3a是在将钢板热轧之后考察相应于冷却速率的沉淀尺寸而得到的图示，所述钢板包含：0.004％的C；0.01％的P；0.008％的S；0.05％的Al；0.0014％的N；0.041％Cu(其中0.5*Cu/S＝2.56)。参考图3a，在Cu和S的组成满足关系0.5*Cu/S≤10的条件下，通过控制钢板的冷却速率，CuS沉淀具有0.1μm或更小的尺寸。

图4a是在将钢板冷轧之后考察相应于冷却速率的沉淀尺寸而得到的图示，所述钢板包含：0.004％的C；0.13％的Mn；0.009％的P；0.015％的S；0.04％的Al；0.0029％的N；0.04％Cu(其中Mn+Cu＝0.17％并且0.5*(Mn+Cu)/S＝5.67)。参考图4a，在Mn、Cu和S的组成满足关系2≤0.5*(Mn+Cu)/S≤20的条件下，通过控制钢板的冷却速率，MnS、CuS和(Mn，Cu)S沉淀具有0.2μm或更小的尺寸。

根据本发明的烘烤可硬化的冷轧钢板具有高屈服强度，这样就能使钢板的厚度减少。因此，根据本发明的冷轧钢板具有使其产品重量降低的效果。另外，本发明的冷轧钢板的低的平面各向异性将在钢板加工期间或之后皱褶和耳状物(ear)的形成降到最低。由于通过细沉淀使保留在晶界中的碳含量适当，所以本发明的冷轧钢板还具有强化了的晶界，从而防止了由加工后变弱的晶界引起的脆性断裂。

下面对本发明的烘烤可硬化冷轧钢板及其制造方法进行详细描述。

[本发明的冷轧钢板]

碳(C)：0.003％～0.005％

尽管由于细沉淀的缘故而减少了晶粒中固溶碳的含量(由于碳在晶界或细沉淀的周围析出)，在不损害室温下的老化特性的情况下增大了烘烤硬化性，因为较高量的碳析出在晶界或细沉淀周围。也就是说，由于钢板中的碳含量增大，增大含量的碳在晶界或细沉淀周围析出，这是增大钢板烘烤硬化性的有效方式。因此，为了确保烘烤硬化性，钢板中的碳含量必须在0.003％或更高。也就是说，为了提高烘烤硬化性，碳含量超过0.0030％和0.0031％或更高。然而，如果碳含量超过0.005％，可成形性迅速降低。因此，碳含量优选在0.003％～0.005％的范围内。

硫(S)：0.003％～0.03％

硫含量低于0.003％不仅可导致MnS、CuS、(Mn，Cu)S沉淀量的降低，而且产生过量的粗沉淀，从而降低钢板的烘烤硬化性。硫的含量高于0.03％可导致大量的固溶硫，从而显著降低钢板的延展性和可成形性，并增加热脆的可能性。根据本发明，对于MnS沉淀钢，硫含量优选在0.005％～0.03％的范围内，对于CuS沉淀钢，硫含量优选在0.003％～0.025％的范围内。对于MnCu沉淀钢，硫含量优选在0.003％～0.025％的范围内。

铝(Al)：0.01％～0.1％

铝为合金元素，通常用作脱氧剂。然而，在本发明中，把铝加入到钢中用于沉淀在钢中的氮。并因此防止了可成形性因固溶氮而降低。铝含量低于0.01％会导致固溶氮含量的升高，从而降低可成形性，而铝含量高于0.1％会导致固溶铝升高，从而降低钢的延展性。根据本发明，对于CuS沉淀钢和MnCu沉淀钢，铝含量优选在0.01％～0.08％的范围内。如果氮含量增大到0.005％～0.02％，那么通由于AIN沉淀的强化效果可以获得高强度钢板。

氮(N)：0.02％或更低

氮是在钢生产过程中引入到钢中的不可避免的元素，并且为了获得强化效果，优选以不超过0.02％的量加入到钢中。为了获得可延展钢板，氮含量优选为0.004％或更低。为了获得高强度钢板，氮含量优选为0.005％～0.02％。尽管为了获得强化效果氮含量必须为0.005％或更高，但是氮含量超过0.02％会导致钢板的可成形性变差。为了利用氮提供高强度的钢，磷含量优选在0.03％～0.06％。根据本发明，为了借助AIN沉淀确保高强度，Al和N的组合，即，0.52*Al/N(这里Al和N以重量百分比计)优选在1～5的范围内。Al和N的组合(0.52*Al/N)低于1会由于固溶氮而导致可成形性降低，反之，Al和N的组合(0.52*Al/N)高于5会导致可忽略的强化效果。

磷(P)：0.2％或更低

磷为合金元素，其在允许r-值(塑性-各向异性指数)少量降低的同时可增大固溶体的强化效果，并且可确保其中沉淀被控制的钢的高强度。因此，为了通过控制P的含量而确保高强度，P含量优选为0.2％或更低。磷含量高于0.2％会导致钢板延展性降低。当为了确保钢板的高强度而只将磷加入到钢中时，磷含量优选在0.03％～0.2％。对于可延展的钢板，P含量优选为0.015％或更低。对于利用AIN沉淀来确保高强度的钢板来说，P含量优选在0.03％～0.06％。这归因于以下事实：尽管磷含量为0.03％或更高能够确保目标强度，但是磷含量超过0.06％会降低钢的延展性和可成形性。根据本发明，在通过加入Si和Cr来确保钢板的高强度的情形中，为了获得目标强度，P含量可以适当控制在0.2％(重量)之内或更低。在这种情形中，即使P含量为0.015％或更低，也能确保高强度。

在本发明中，优选将锰(Mn)和铜(Cu)中的至少一种加入到钢中。这些元素和硫(S)结合，并生成MnS、CuS或(Mn，Cu)S沉淀。

锰(Mn)：0.03％～0.2％

锰为合金元素，其将钢中的固溶硫沉淀成MnS沉淀，从而防止由固溶硫引起的热脆。在本发明中，在适于S和/或Cu与Mn的结合、以及对冷却速率合适的条件下，Mn以细MnS和/或(Mn，Cu)S沉淀形式被沉淀。在烘漆处理过程中，通过使碳在晶界或沉淀周围而不是在晶粒中析出，细沉淀能够赋予钢板烘烤硬化性。为了达到这些效果，Mn含量必须为0.03％或更高。同时，锰含量超过0.2％会由于锰含量较高而引起粗沉淀，从而降低钢板的烘烤硬化性。如果仅把Mn加入到钢中(不含Cu)，那么锰含量优选为0.05％～0.2％。

铜(Cu)：0.005％～0.2％

铜为合金元素，它在适于S和/或Mn与Cu结合、以及对冷却速率(在热轧工艺的卷绕处理之前)适合的条件下产生细沉淀。在烘漆处理过程中，通过使碳在晶界或沉淀周围而不是在晶粒中析出，细沉淀能够赋予钢板烘烤硬化性。为了达到这些效果，Cu含量必须为0.005％或更高。同时，铜含量超过0.2％会由于铜含量较高而引起粗沉淀，从而降低钢板的烘烤硬化性。如果仅把Cu加入到钢中(不含Mn)，那么铜含量优选为0.01％～0.2％。

根据本发明，控制Mn、Cu和S的含量和结合，以产生细沉淀，并且这些根据Mn和/或Cu的加入量而变化。

对于MnS沉淀钢，Mn和S的组成优选满足关系：0.58*Mn/S≤10(这里Mn和S以重量百分比表示)。Mn和S结合生成MnS沉淀，根据Mn和S的加入量，MnS沉淀的沉淀状态可以变化，并因此影响钢板的烘烤硬化性、屈服强度、以及平面各向异性指数。0.58*Mn/S的值大于10会生成粗MnS沉淀，导致烘烤硬化性和平面各向异性指数变差。

对于CuS沉淀钢，Cu和S的组成优选满足关系：1≤0.5*Cu/S≤10(这里Cu和S以重量百分比表示)。Cu和S结合生成CuS沉淀，根据Cu和S的加入量，CuS沉淀的沉淀状态可以变化，并因此影响钢板的烘烤硬化性、塑性-各向异性指数、以及平面各向异性指数。0.5*Cu/S的值为1或更高能够生成有效的CuS沉淀，0.5*Cu/S的值大于10会生成粗CuS沉淀，导致烘烤硬化性、塑性-各向异性指数以及平面各向异性指数变差。为了可靠地确保CuS沉淀具有01μm或更小的尺寸，0.5*Cu/S的值优选为1～3。

当Mn和Cu一起加入到钢板中时，Mn和Cu的总含量优选为0.3％或更低。这归因于以下事实：Mn和Cu的总含量超过0.3％很可能产生粗沉淀，从而降低烘烤硬化性。0.5*(Mn+Cu)/S(这里Mn、Cu和S以重量百分比表示)的值优选为2～20。Mn和Cu与S结合生成MnS、CuS和(Mn，Cu)S沉淀，根据Mn、Cu和S加入量，其沉淀的沉淀状态可以变化，并且影响钢板的烘烤硬化性、塑性-各向异性指数、以及平面各向异性指数。0.5*(Mn+Cu)/S的值为2或更高能够生成有效的沉淀，0.5*(Mn+Cu)/S的值大于20会生成粗沉淀，导致烘烤硬化性、塑性-各向异性指数以及平面各向异性指数变差。根据本发明，0.5*(Mn+Cu)/S的值在2～20的范围时，沉淀的平均尺寸减少至02μm或更小。在这种情况下，在晶粒中每单位面积分布2×10⁶个或更多(数目/mm²)的沉淀是理想的。0.5*(Mn+Cu)/S的值在7以下或以上时，沉淀的种类和数目显著不同。具体地说，当0.5*(Mn+Cu)/S的值为7或更低时，均匀分布着的是大量非常细的MnS和CuS分开的沉淀，而不是(Mn，Cu)S的复合沉淀。同时，当0.5*(Mn+Cu)/S的值大于7时，不考虑沉淀尺寸之间的较小差异，分布在晶粒中的沉淀的数量减少，原因是(Mn，Cu)S复合物沉淀的量增加。在本发明中，沉淀数量的增加能够提高烘烤硬化性、平面各向异性指数、耐二次加工脆性等。为了这个目的，优选在晶粒和晶界中每单位面积分布2×10⁸个(数目/mm²)或更多的沉淀。在本发明中，甚至在0.5*(Mn+Cu)/S的值相同的情况下，加入较少量的Mn和Cu也能减少分布沉淀的数量。如果增大Mn和Cu的含量，沉淀变粗，导致分布沉淀的数量减少。

根据本发明，MnS、CuS和(Mn，Cu)S沉淀优选具有0.2μm或更小的平均尺寸。MnS、CuS和(Mn，Cu)S沉淀可以根据Mn和Cu的加入量，具有不同的合适的尺寸。最优选地，对于MnS沉淀，沉淀具有0.2μm或更小的尺寸，对于CuS沉淀，沉淀具有0.1μm或更小的尺寸，以及对于MnS、CuS和(Mn，Cu)S沉淀的混合物，沉淀具有0.2μm或更小的尺寸。根据本发明，如果MnS、CuS和(Mn，Cu)S沉淀具有大于其优选的的平均尺寸，那么将尤其降低烘烤硬化性，也使塑性-各向异性指数和平面各向异性指数变差。

同时，根据本发明，为了用于340Mpa级或更高级的高强度钢板，可将至少一种固溶体强化元素，即P、Si和Cr中的至少一种加入到钢中。加入磷所获得的效果在前面已经描述过了，故将相关描述省略。

硅(Si)：0.1％～0.8％

硅为合金元素，其可提高固溶体强化效果，同时使延展性略微降低，因而确保了按照本发明控制沉淀的钢板的高强度。硅含量为0.1％或更高可确保钢板的强度，但是硅含量超过0.8％会导致其延展性降低。

铬(Cr)：0.2％～1.2％

铬为合金元素，其可提高固溶体强化效果，同时提高室温下的抗老化性能，因而确保钢板的高强度，同时降低了按照本发明控制沉淀的钢板的平面各向异性指数。铬含量为0.2％或更高能确保钢板的强度，但是铬含量超过1.2％会导致其延展性降低。

钼(Mo)可以加入到本发明的冷轧钢板中。

钼：0.01％～0.2％

钼为合金元素，其可增大钢板的塑性-各向异性指数。钼含量为0.01％或更高能够提高钢板的塑性-各向异性指数，但是钼含量超过0.2％会引起热脆性而不再提高塑性-各向异性指数。

[制造冷轧钢板的方法]

本发明的特征在于满足上述组成的钢板可以通过热轧和冷轧进行处理，从而具有平均尺寸精细减小的沉淀。沉淀的平均尺寸受Mn、Cu以及S的含量和组成、以及制造过程的影响，并尤其受热轧后的冷却速率的直接影响。

[热轧条件]

根据本发明，将满足上述组成的钢进行再加热，然后进行热轧处理。再加热温度优选为1100℃或更高。这归因于这样的事实：低于1100℃的再加热温度引起在连续铸造过程中产生粗沉淀并且保持不完全溶解的状态，由此粗沉淀甚至在热轧后还存在。

优选地，在Ar₃转变温度或更高温度进行精轧的条件下进行热轧。如果精轧在低于Ar₃转变温度下进行，生成轧粒(rolled grain)，从而显著降低钢板的延展性以及可成形性。

在热轧之后冷却速率优选为200℃/min或更高。更具体地，在(1)MnS沉淀钢、(2)CuS沉淀钢、以及(3)MnCu沉淀钢的冷却速率之间存在微小的差异。

首先，对于MnS沉淀钢的情形，冷却速率优选为200℃/min或更高。甚至在Mn和S的组成满足根据本发明的关系：0.58*Mn/S≤10时，低于200℃/min的冷却速率会产生尺寸大于0.2μm的MnS粗沉淀。就是说，由于冷却速率增大，产生大量晶核，使得MnS沉淀变得更加细小。当Mn和S的组成满足关系：0.58*Mn/S>10时，在再加热过程中处于不完全溶解状态的粗沉淀的数量增大，使得即使增大冷却速率，晶核数量也不增加，因此MnS沉淀不会变得更细(图2b，0.0038％的C；0.43％的Mn；0.011％的P；0.009％的S；0.035％的Al；以及0.0043％的N)。

参考图2a和2b，由于冷却速率的增加导致生成更细的MnS沉淀，所以不必要提供冷却速率的上限。但是，即使当冷却速率为1000℃/min或更高时，MnS沉淀的尺寸不再进一步减小，所以冷却速率更优选在200℃/min～1000℃/min的范围。

其次，对于CuS沉淀钢的情形，热轧后的冷却速率优选300℃/min或更高。甚至在Cu和S的组成满足根据本发明的关系：0.5*Cu/S≤10时，低于300℃/min的冷却速率会产生尺寸大于0.1μm的CuS粗沉淀。就是说，由于冷却速率增大，产生大量晶核，使得CuS沉淀变得更细。当Cu和S的组成满足关系：0.5*Cu/S>10时，在再加热过程中处于不完全溶解状态的粗沉淀的数量增加，以致增大冷却速率不会导致晶核数量增加，并因此CuS沉淀不会变得更细(图3c，0.0039％的C；0.01％的P；0.005％的S；0.03％的Al；0.0015％的N以及0.28％的Cu)。

参考图3a至3c，由于冷却速率的增加导致生成更细的CuS沉淀，所以不必要提供冷却速率的上限。然而，即使当冷却速率为1000℃/min或更高时，CuS沉淀的尺寸不再进一步减小，因而冷却速率更优选在300℃/min～1000℃/min的范围。图3a和3b(0.0043％的C；0.01％的P；0.005％的S；0.03％的Al；0.0024％的N；以及0.081％的Cu)分别示出0.5*Cu/S≤3和0.5*Cu/S>3的情况。如图中所示，可以看出，当0.5*Cu/S的值为3或更小时，能够更稳定地获得具有0.1μm或更小尺寸的CuS沉淀。

最后，对于MnCu沉淀钢的情形，冷却速率优选为300℃/min或更高。即使当Mn、Cu和S的组成满足根据本发明的关系：2≤0.5*(Mn+Cu)/S≤20时，低于300℃/min的冷却速率会产生平均尺寸大于0.2μm的粗沉淀。就是说，由于冷却速率增大，产生大量晶核，使得沉淀变得更细。当Mn、Cu和S的组成具有关系：0.5*(Mn+Cu)/S>20时，在再加热过程中处于不完全溶解状态的粗沉淀的数量增加，使得即使增大冷却速率，晶核数量也不会增加，并因此沉淀不会变得更细(图4b，0.0039％的C；0.4％的Mn；0.01％的P；0.01％的S；0.05％的Al；0.0016％的N；以及0.15％的Cu)。

参考图4a和4b，由于冷却速率的增加导致生成更细的沉淀，所以不必要提供冷却速率的上限。然而，即使当冷却速率为1000℃/min或更高时，沉淀尺寸不再进一步减小，因而冷却速率更优选在300℃/min～1000℃/min的范围。

[卷绕条件]

在上述热轧之后，优选在700℃或更低的温度进行卷绕处理。当在高于700℃的温度进行卷绕处理时，形成的沉淀太粗，因此会降低钢的烘烤硬化性。

[冷轧条件]

将钢板冷轧到希望的厚度，优选在50～90％的压缩率(reductionrate)。由于压缩率小于50％会导致在重结晶退火后产生少量的核，退火后晶粒过度生长，以至于通过退火而重结晶的晶粒变粗，这导致强度和可成形性的降低。冷压缩率大于90％会导致提高的可成形性，同时产生过多的核，以至于通过退火而重结晶的晶粒变得过细，因此降低钢的延展性。

[连续退火]

连续退火温度在确定产品的机械性能上起重要作用。根据本发明，优选在500～900℃的温度进行连续退火。连续退火温度低于500℃会产生过细的重结晶晶粒，以至于不能确保希望的延展性。连续退火温度高于900℃会产生粗的重结晶晶粒，以至于降低钢的强度。提供连续退火的维持时间以便完成钢的重结晶，并且钢的重结晶可在连续退火后约10秒或更长时间内完成。

将参照如下实施例对本发明进行更详细的描述。

在下面的对实施例的描述中，根据ASTM标准(ASTM E-8标准)将冷轧钢板加工成标准样品，并对其机械性能进行检测。利用抗拉强度测试机(从INSTRON公司可获得，型号第6025)检测机械性能。在这些机械性能中，在将样品进行2％的变形，接着在120℃进行热处理20分钟后检测烘烤后的屈服强度。根据下式(1)和(2)分别获得塑性-各向异性指数(r_m值)和平面各向异性指数(Δr值)：

r_m(r₀+2r₄₅+r₉₀)/4----(1)

Δr＝(r₀-2r₄₅+r₉₀)/2----(2)

同时，在检测了基料中存在的所有沉淀的尺寸和数量之后，获得了沉淀的平均尺寸和数量。

[实施例1-1]MnS沉淀钢

为了获得根据本发明的MnS-沉淀的钢，在将表1所示的板材钢料再加热到1200℃的温度之后，接着将板材钢料进行精轧，以提供热轧钢板，将热轧钢板以200℃/min的速度进行冷却，并在650℃卷绕。然后，将热轧钢板以75％的压缩率冷轧，接着连续退火冷轧钢板。在910℃进行精轧，该温度高于Ar₃转变温度，并且通过以10℃/s的速度加热钢板到750℃进行连续退火40秒。例外地，表1中的样品A8，在再加热到1050℃后，接着进行精轧，以50℃/min的速度冷却样品，并接着在750℃卷绕。

表1

注：R-1＝0.58*Mn/S

表2

注：YS＝屈服强度，TS＝抗拉强度，E1＝伸长率，r-值：塑性-各向异性指数，Δr-值：平面各向异性指数，PBYS＝烘烤后屈服强度，DBTT＝用于研究二次加工脆性的延展性-脆性转变温度，AS＝沉淀的平均尺寸，IS＝本发明的钢，CS＝对比的钢，CVS＝传统的钢

如表2所示，样品A1～A4具有优异的屈服强度、伸长率、和屈服强度-延展性平衡以及烘烤硬化性。另外，这些样品具有高的塑性-各向异性指数和低的平面各向异性指数，从而提供优异的可成形性。

相反，由于其低的碳含量，样品A5提供低的烘烤后屈服强度。由于其大的沉淀尺寸，样品A6也具有低的烘烤后屈服强度。由于其高的碳含量，样品A7具有低的伸长率和塑性-各向异性指数，从而在成形加工过程中具有高的断裂可能性。由于其低的烘烤后屈服强度和高的二次加工脆性温度，样品A8(传统IF钢板)具有在受到冲击时高的断裂可能性。

样品A9至A12具有优异的可成形性以及烘烤硬化性。相反，由于其加入高数量的Mo，样品A13具有差的可成形性。

[实施例1-2]用固溶体强化的高强度MnS沉淀钢

为了提供根据本发明的用固溶体强化的高强度MnS沉淀钢，将表3所示的板材钢料再加热至1200℃之后，接着精轧这些板材钢料以提供热轧钢板，以200℃/min的冷却速率将热轧钢板冷却，并在650℃卷绕。然后，将热轧钢板以75％的压缩率进行冷轧，接着连续退火该冷轧钢板。在910℃进行精轧，该温度高于Ar3转变温度，通过以10℃/s的速度加热钢板到750℃进行连续退火40秒。

表3

注：R-1＝0.58*Mn/S

表4

注：YS＝屈服强度，TS＝抗拉强度，El＝伸长率，r-值：塑性-各向异性指数，Δr-值：平面各向异性指数，PBYS＝烘烤后屈服强度，DBTT＝用于研究二次加工脆性的延展性-脆性转变温度，AS＝沉淀的平均尺寸，IS＝本发明的钢，CS＝对比的钢

[实施例1-3]用AIN沉淀强化的MnS沉淀钢

为了提供根据本发明的用AIN沉淀强化的MnS沉淀钢，在将表5所示的板材钢料再加热到1200℃的温度后，接着精轧板材钢料以提供热轧钢板，以200℃/min的冷却速率冷却该热轧钢板，并在650℃卷绕。然后，将热轧钢板以75％的压缩率进行冷轧，接着连续退火该冷轧钢板。在910℃进行精轧，该温度高于Ar₃转变温度，通过以10℃/s的速度加热钢板到750℃进行连续退火40秒。

表5

注：R-1＝0.58*Mn/S，R-2＝0.52*Al/N

表6

[实施例2-1]CuS沉淀钢

为了提供根据本发明的CuS沉淀钢，在将表7所示的板材钢料再加热到1200℃的温度后，接着精轧板材钢料以提供热轧钢板，以400℃/min的冷却速率冷却该热轧钢板，然后在650℃卷绕。然后将热轧钢板以75％的压缩率进行冷轧，接着连续退火该冷轧钢板。在910℃进行精轧，该温度高于Ar₃转变温度，并且通过以10℃/s的速度加热钢板到750℃进行连续退火40秒。例外地，对于表7中样品D7，在被再加热到1050℃的温度后，接着进行精轧，以400℃/min的冷却速率冷却，然后在650℃卷绕。对于表7中样品D8～D11，在被再加热到1200℃的温度之后，接着进行精轧，以450℃/min的冷却速率冷却，然后在650℃卷绕。

表7

注：R-3＝0.5*Cu/S

表8

[实施例2-2]用固溶体强化的高强度CuS沉淀钢

为了提供根据本发明的固溶体强化的高强度CuS沉淀钢，在将表9所示的板材钢料再加热到1200℃的温度后，接着精轧该板材钢料以提供热轧钢板，以400℃/min的冷却速率冷却该热轧钢板，然后在650℃卷绕。然后，将该热轧钢板以75％的压缩率冷轧，接着连续退火该冷轧钢板。在910℃进行精轧，该温度高于Ar₃转变温度，并且通过以10℃/s的速度加热钢板到750℃进行连续退火40秒。

表9

注：R-3＝0.5*Cu/S

表10

[实施例2-3]用AIN沉淀强化的CuS沉淀钢

为了提供根据本发明的用AIN沉淀强化的CuS沉淀钢，在将表11所示的板材钢料再加热到1200℃的温度后，接着精轧该板材钢料以提供热轧钢板，以400℃/min的冷却速率冷却该热轧钢板，并在650℃卷绕。然后，将该热轧钢板以75％的压缩率进行冷轧，接着连续退火该冷轧钢板。在910℃进行精轧，该温度高于Ar₃转变温度，并且通过以10℃/s的速度加热钢板到750℃进行连续退火40秒。例外地，对于表11中的样品F8～F10，在被再加热到1200℃的温度之后，接着进行精轧，以550℃/min的冷却速率冷却这些样品，然后在650℃卷绕。

表11

注：R-2＝0.52*Al/N，R-3＝0.5*Cu/S

表12

[实施例3-1]MnCu沉淀钢

为了提供根据本发明的MnCu沉淀钢，在将表13所示的板材钢料再加热到1200℃的温度后，接着精轧该板材钢料以提供热轧钢板，以600℃/min的冷却速率冷却该热轧钢板，并在650℃卷绕。然后，将该热轧钢板以75％的压缩率进行冷轧，接着连续退火该冷轧钢板。在910℃进行精轧，该温度高于Ar₃转变温度，并且通过以10℃/s的速度加热钢板到750℃进行连续退火40秒。

表

13

注：R-4＝Mn+Cu，R-5＝0.5*(Mn+Cu)/S

表14

注：YS＝屈服强度，TS＝抗拉强度，El＝伸长率，r值：塑性-各向异性指数，Δr值：平面各向异性指数，PBYS＝烘烤后屈服强度，DBTT＝用于研究二次加工脆性的延展性-脆性转变温度，AS＝沉淀的平均尺寸，IS＝本发明的钢，CS＝对比的钢

[实施例3-2]用固溶体强化的高强度MnCu沉淀钢

为了提供根据本发明的用溶体强化的高强度MnCu沉淀钢，在将表15所示的板材钢料再加热到1200℃的温度后，接着精轧该板材钢料以提供热轧钢板，以600℃/min的冷却速率冷却该热轧钢板，并在650℃卷绕。然后，将该热轧钢板以75％的压缩率进行冷轧，接着连续退火该冷轧钢板。在910℃进行精轧，该温度高于Ar₃转变温度，并且通过以10℃/s的速度加热钢板到750℃进行连续退火40秒。

表15

注：R-4＝Mn+Cu，R-5＝0.5*(Mn+Cu)/S

表16

注：YS＝屈服强度，TS＝抗拉强度，El＝伸长率，r-值：塑性-各向异性指数，Δr-值：平面各向异性指数，PBYS＝烘烤后屈服强度，DBTT＝用于研究二次加工脆性的延展性-脆性转变温度，AS＝沉淀的平均尺寸，PN＝沉淀的数量，IS＝本发明的钢，CS＝对比钢

[实施例3-3]用AIN沉淀强化的MnCu沉淀钢

为了提供根据本发明的用AIN沉淀强化的MnCu沉淀钢，在将表17所示的板材钢料再加热到1200℃的温度后，接着精轧该板材钢料以提供热轧钢板，以400℃/min的冷却速率冷却该热轧钢板，并在650℃卷绕。然后，将该热轧钢板以75％的压缩率进行冷轧，接着连续退火该冷轧钢板。在910℃进行精轧，该温度高于Ar₃转变温度，并且通过以10℃/s的速度加热钢板到750℃进行连续退火40秒。

表17

注：R-2＝0.52*Al/N，R-4＝Mn+Cu，R-5＝0.5*(Mn+Cu)/S

表18

注：YS＝屈服强度，TS＝抗拉强度，El＝伸长率，r值：塑性-各向异性指数，Δr值：平面各向异性指数，PBYS＝烘烤后屈服强度，DBTT＝用于研究二次加工脆性的延展性-脆性转变温度，AS＝沉淀的平均尺寸，PN＝沉淀的数量，IS＝本发明的钢，CS＝对比的钢

尽管为了说明的目的披露了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明所附权利要求所披露的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、增加和替换。

Claims

1.一种具有优异可成形性的烘烤可硬化冷轧钢板的制造方法，包括以下步骤：在将板材钢料再加热到1100℃或更高温度之后，采用在Ar₃转变温度或更高温度下的精轧来对所述板材钢料进行热轧，用以提供热轧钢板，所述板材钢料包含：重量百分比大于0.003％而小于等于0.005％的C；0.005％～0.03％的S；0.01％～0.1％的Al；0.02％或更少的N；0.2％或更少的P；0.05％～0.2％的Mn；以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，以重量计Mn和S的组成满足关系：0.58*Mn/S≤10；以200℃/min或更快的速度冷却该热轧的钢板；在650～700℃的温度下卷绕该冷却的钢板；然后冷轧该冷却的钢板；以及连续退火该冷轧的钢板。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述板材钢料包含0.015％或更少的P。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述板材钢料包含0.004％或更少的N。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述板材钢料还含0.03％～0.2％的P。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述板材钢料含0.005％～0.02％的N，以及0.03％～0.06％的P。

6.根据权利要求1所述的方法，其中Al和N的组成满足关系：1≤0.52*Al/N≤5。