CN103380217A - 由复相钢制成的热轧钢板产品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有至少1100MPa的抗拉强度并且结合了良好的延展性能和良好的变形能力的热轧钢板产品。对此，该钢板产品由复相钢制成，该复相钢除了包含有铁和不可避免的杂质以外，还包含有（以重量%示出的）C：0.13-0.2%、Mn：1.8-2.5%、Si：0.70-1.3%、Al：0.01至0.1%、P：不高于0.1%、S：不高于0.01%、Cr：0.25-0.70%、可选择Mo：对此Cr含量和Mo含量总计为0.25-0.7%、Ti：0.08-0.2%和B：0.0005-0.005%，并且具有由最高10体积%的残余奥氏体、10-60体积%的马氏体、最高30体积%的铁素体和至少10体积%的贝氏体构成的组织。本发明还涉及一种制造这种钢板产品的方法。

Description

由复相钢制成的热轧钢板产品及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种由复相钢制成的热轧钢板产品以及这种产品的制造方法。

背景技术

一种由双相钢冷轧而成的钢板产品已由文献EP2028282A1得知，该双相钢除了具有至少950MPa的抗拉强度和良好的可塑性以外还具有表面特性，该表面特性允许在采用简单的制造方法的条件下使由这种钢制成的板材产品在未经涂层的状态下或者具有抗腐蚀的保护涂层的状态下变形成复杂成型的部件，例如汽车车身的部件。这是由此实现的，即，该文献公开的钢由20-70%的马氏体、不超过8%的残余奥氏体以及其余为铁素体和/或贝氏体构成以及包含有（以重量%示出的）：C：0.10-0.20%、Si：0.10-0.60%、Mn：1.50-2.50%、Cr：0.20-0.80%、Ti：0.02-0.08%、B：＜0.0020%、Mo：＜0.25%、Al：＜0.10%、P：≤0.2%、S：≤0.01%、N：≤0.012%以及余量为铁和不可避免的杂质。实践中由这种钢制成的钢板产品时限最高1050MPa的抗拉强度。

文献EP0966547B1描述了制造高强度钢的另一种可行性方法。根据这里所阐述的方法，一种包含有（以重量%示出的）0.10-0.20%的C、0.30-0.60%的Si、1.50-2.00%的Mn、最高0.08%的P、0.30-0.80%的Cr、不高于0.40%的Mo、不高于0.20%的Ti和/或Zr、不高于0.08%的Nb、以及其余为铁和不可避免的杂质的钢经过熔化、浇铸成板坯、然后轧制成热轧钢带。对此轧制温度处于800℃以上。然后以在输出辊道上的至少30℃/s的冷却速度对热轧钢带进行冷却，从而尽量将钢转变到贝氏体阶段并且避免使钢转变为珠光体。热轧钢带组织中的马氏体的部分可以进一步提高抗拉强度。此外，相应较快的冷却有助于最精细的微粒的析出，这些微粒进一步提高了强度。冷却过程可以在低于600℃的温度时结束，通过将带钢在卷取机上进行缠卷然后进一步以卷材的形式进行冷却。这样所得到的热轧钢带通常达到直至1150MPa的抗拉强度。

发明内容

在前面所述的现有技术的背景下，本发明的目的在于，提供一种钢板产品，在这种钢板产品中使进一步提高的抗拉强度与良好的延展性以及从而伴有良好的变形特性相结合。同时给出这种钢板产品的制造方法。

关于钢，通过一种具有权利要求1所述的成份和组织结构的复相钢实现了该目的。

根据本发明实现了前面所述目的的方法具有权利要求14所给出的方法的特征。

本发明的有利的设计已在从属权利要求中给出并在下面详细阐述本发明的基本思想。

用于制造根据本发明进行热轧的钢板产品所使用的复相钢除了包含有铁和不可避免的杂质以外，还包括（以重量%示出的）C：0.13-0.2%、Mn：1.8-2.5%、Si：0.70-1.3%、Al：不高于0.1%、P：不高于0.1%、S：不高于0.01%、Cr：0.25-0.70%、可选择Mo：对此Cr含量和Mo含量总计为0.25-0.7%、Ti：0.08-0.2%和B：0.0005-0.005%。

由于钢的复相组织，由根据本发明的钢热轧而成的钢板产品在具有良好的延展性的同时还具有高强度。同时，根据本发明的钢板产品的组织由于其在严格范围中所选择的合金而具有这样的特征，即，钢板产品的组织是由最高10体积%的残余奥氏体、10-60体积%的马氏体、最高30体积%的铁素体和其余的、应该至少占10体积%份额的贝氏体构成。珠光体在根据本发明的钢板产品中在任何情况下都是以无效的微量存在的，其中珠光体份额尽可能地降低到最小。

这样根据本发明的钢板产品在经热轧的状态下达到大于1100MPa的抗拉强度Rm，特别是经常达到至少1150MPa以及更高，和通常至少为720MPa的屈服极限Re。对于钢板产品的断裂延伸率A80同时可以保证大于7%、特别是大于8%的值。通过根据本发明的复相组织的调整实现了伴有相对较好的延展性的高强度。

在根据本发明所使用的复相钢中添加碳用于组织淬火和形成精细析出物。由于在根据本发明预先给定的含量中存在0.13-0.2重量%的C因此在组织中形成用于所需硬度的足够高的马氏体部分和贝氏体部分。当含量大于0.20重量%时碳阻碍所需要的高的贝氏体的组织部分的形成。更高的C含量会对焊接性能起到负面的影响，这对于根据本发明的材料的应用（例如在汽车制造领域）特别重要。当C含量在0.15-0.18重量%，特别是最高0.17重量%时，那么可以在制造根据本发明的钢板产品所使用钢中特别可靠地利用碳的有利影响。

锰在含量至少为1.8重量%时延迟转变过程并且引起硬的、强度增加的转变产物的形成。因此Mn的存在促进马氏体的形成。为了避免所不允许的强烈的微观偏析，根据本发明含量限制在最大2.5重量%，其中当根据本发明的钢的Mn含量限制在2.05-2.2重量%时，就会特别可靠地发挥Mn的有利的作用。

Si在根据本发明所使用的钢中同样用于强度的提高，通过Si一方面促进铁素体或贝氏体的固溶体硬化以及另一方面使残余奥氏体稳定。残余奥氏体部分对此有助于提高延展性和强度（TRIP效应）。为了达到所需高的机械特性值，根据本发明的钢具有0.70-1.3重量%的Si，特别是至少0.75重量%的Si。当根据本发明的钢的Si含量至少为0.75重量%，特别是至少0.85重量%时，对此特别会出现强度增加以及延展性增加的效果。考虑到由根据本发明的钢所制造的板材产品应具有对于进一步加工以及必要时所涂覆的涂层的最佳的表面特性，同时将Si含量的上限规定在1.3重量%。在保持该上限的情况下，也将晶界氧化的风险降至最低。通过使根据本发明的钢的Si含量限定在1.1重量%，特别是0.95重量%，从而可以以更高的可靠性避免Si在根据本发明所使用的钢的特性上的不利的影响。

制成根据本发明的钢板产品的钢是铝镇静钢。在根据本发明的钢熔化时，铝用于脱氧以及固化可能包含在钢中的氮。出于该目的，必要时可以对根据本发明的钢添加含量少于0.1重量%的Al，当Al含量在0.01-0.06重量%的范围中，特别是处于0.020-0.050重量%时，对此特别可靠地发挥所需的Al的效果。

磷可以用于进一步提高固溶体的强度，但是由于可焊接性含量不应该超过0.1重量%，否则提高偏析形成的风险。

硫含量低于根据本发明预先给定的上限时抑制在根据本发明所使用的钢中形成MnS或（Mn、Fe）S，从而保证根据本发明的钢板产品的良好延展性。当S含量低于0.003重量%时，则特别属于这种情况。

铬在含量至少为0.25重量%时阻碍铁素体形成和珠光体形成。铬相应地促进了淬火组织的形成从而提高对根据本发明的钢板产品所使用的钢的强度。为了不会过度延迟转变，应该将含量限定在最大0.7重量%。通过将根据本发明的钢的Cr含量限制在0.7重量%，使出现晶界氧化的风险降至最低，并且确保根据本发明的钢的良好的延展性能。在保持该上限的情况下实现了由这种钢制成的钢板产品的表面，该表面可以良好地设置金属涂层。

像Cr一样，可选择存在的钼的含量有助于提高根据本发明的钢的强度，通过钼促进钢组织中的精细析出物和马氏体的形成。同时Mo的存在不会对具有金属涂层的板材产品的可涂覆性和其延展性引起不利的影响。实际测试已证实，即使从成本的角度来看，直至0.25重量%、特别是0.22重量%的Mo含量也可以特别有效地利用Mo的有利的影响。即使0.05重量%的Mo含量已经对根据本发明的钢的特性起到积极的作用。

然而为了避免由于过高的马氏体份额而对断裂延伸率的不利影响，将在根据本发明所使用的钢中的Cr含量和Mo含量的总和限制在0.25-0.7重量%。

借助至少0.08至最高0.2重量%、特别是0.09-0.15重量%的钛含量可以促进在根据本发明的钢中形成具有变硬的效果的、以TiC或Ti（C、N）形式存在的精细析出物并且引起颗粒细化。Ti的另一个有利的效用在于固化可能存在的氮，从而避免在根据本发明的钢中形成氮化硼。由于Ti的存在，在添加硼的情况下从而也可以保证强度提高，硼在溶解的状态下可以完全地发挥其作用。当Ti含量为0.11-0.13重量%时，在根据本发明的钢中可以特别可靠地利用Ti的有利的作用。

当B含量为0.0005-0.005重量%时，硼在根据本发明所使用的钢中改善淬硬性。在奥氏体中硼在晶界处偏析并且避免铁素体形成和珠光体形成。硼在仅少量降低变形性的情况下引起强度的显著提高。当根据本发明的钢的B含量规定在0.001-0.002重量%时，B就会特别可靠地在根据本发明的合金中产生有利的影响。

以根据本发明的方式所提供的钢板产品具有特别高的颗粒细微程度、高的屈服极限和提高的强度的特点。包含在钢组织中的马氏体、贝氏体和精细析出物的部分有助于获得高的强度。组织的残余奥氏体部分和铁素体部分保证组织的良好的延伸特性。

如果需要特别保护根据本发明所制造的钢板产品免受腐蚀，则可以使热轧钢带在其变形成部件之前或之后具有金属防护涂层。这可以通过热镀锌或者电解涂层来实现。

在具有大于1100MPa的抗拉强度和前面所述的组织的根据本发明的热轧钢板产品的根据本发明的制造过程中，首先将具有属于根据本发明所使用的钢的合金的成份的钢水浇铸成半成品，对于该半成品通常是被切割成板坯或薄板坯的钢束。

然后将半成品加热到1150-1350℃的温度，为接下来进行的热轧过程确保钢的全奥氏体组织并且在溶液中产生析出物。

从这个加热温度开始，然后将半成品热轧成热轧钢带，对此热轧的终止温度是800-950℃。轧制温度应该处于均匀的奥氏体的范围中并且对此不低于800℃，以使引起变形的析出物保持在少量的状态下并且形成所需的组织成份。

热轧之后将所得到的热轧钢带以至少30℃/s的冷却速度冷却到所选取的缠卷温度。必须这样选择冷却条件，即，避免转变到珠光体并且尽量这样进行转变，即，获得高的贝氏体部分以及根据本发明预先给定的马氏体和残余奥氏体。

当根据本发明预先给定的缠卷温度的范围达到400-570℃时，在该缠卷温度中达到根据本发明的钢的贝氏体阶段，冷却过程结束。然后经相应冷却的热轧钢带缠卷成卷材并且以卷材的形式继续冷却。同时继续转变成贝氏体和马氏体并且形成析出物。

根据本发明的钢由于其特别结合了高强度和良好的延伸特性所以特别适用于制造在实际使用中具有高负载的型材以及适用于对碰撞和强度非常重要的汽车车身部件。

具体实施方式

实施例

测试1

在实验室环境下熔化具有表格1所给出的成份的钢并且浇铸成钢锭。

然后将钢锭加热到1270℃并且从这个温度开始热轧成具有2.5mm厚度的热轧钢带。热轧终止温度为900℃。

所得到的热轧钢带在热轧之后以80℃/s的冷却速度以及在熔炉中490℃的温度时缓慢进行冷却，以模拟在卷材状态下的冷却过程。

所得到的热轧钢带横向于轧制方向具有1192MPa的抗拉强度Rm以及10.5%的延伸率A80。所得到的组织是由35-40体积%的马氏体、约5体积%的铁素体、6体积%的残余奥氏体和其余为贝氏体构成的。

对于第一次比较，以前面所述的方式制成的热轧钢带在热轧之后首先冷却到75℃的温度然后在熔炉中缓慢地继续冷却到室温，以对此模拟在卷材状态下的冷却过程。这样得到的热轧钢带具有1550MPa的抗拉强度Rm以及相对低的、5.9%的延伸率A80。这些热轧钢带主要是马氏体。

对于第二次比较，前面所述的热轧钢带在热轧之后首先冷却到与“缠卷温度”相应的温度600℃然后再缓慢冷却到室温，以模拟在卷材状态下的冷却过程。这样得到的热轧钢带具有955MPa的抗拉强度Rm以及15.5%的延伸率A80。这种组织是由具有25-30体积%的珠光体部分的铁素体构成的。

测试2

同样在实验室环境下熔化具有表格2所给出的成份的钢并且浇铸成钢锭。与第一次测试研究的钢不同，这种钢额外包含0.25重量%的Mo。

然后将钢锭加热到1270℃并且从这个温度开始热轧成具有2.5mm厚度的热轧钢带。热轧终止温度为900℃。

所得到的热轧钢带在热轧之后以80℃/s的冷却速度冷却到550℃的“缠卷温度”，从这个温度开始再次以前面已经描述的方式模拟卷材冷却过程。

所得到的热轧钢带具有1180MPa的抗拉强度Rm以及11%的延伸率A80。钢带的组织具有35-40体积%的马氏体部分、7.5体积%的残余奥氏体含量、10体积%的铁素体含量和其余为贝氏体。

测试3

对于现场测试3a-3c，熔化具有表格3所给出的根据本发明的合金的钢并且浇铸成钢束。然后将由钢束所分割的板坯再次加热到约1260℃的温度，接下来以热轧终止温度WET热轧成具有厚度D的热轧钢带并最终以冷却速率V_T冷却到缠卷温度HT，在该缠卷温度下将热轧钢带缠卷成卷材。每次所设置的参数和所得到的热轧钢带的机械特征（横向于轧制方向规定）在表格4中给出。

这表明，现场测试3c中所得到的热轧钢带由于过高的缠卷温度通过高的铁素体部分（和珠光体）具有明显低于测试3a和3b中所得到的在根据本发明的温度范围中缠卷的热轧钢带的抗拉强度。

测试4

对于用于对比所进行的另一个现场测试V，熔化具有表格5所给出的、由于合金的明显过低的Si含量和同样过低的Mn、Cr和Ti含量而非根据本发明的合金的钢并且浇铸成钢束，由这些钢束分割成板坯。然后将板坯再次加热到1250℃的温度，接下来以热轧终止温度WET热轧成具有厚度D的热轧钢带并最终以冷却速率V_T冷却到缠卷温度HT，在该缠卷温度下将热轧钢带缠卷成卷材。每次所设置的参数和所得到的热轧钢带的机械特征在表格6中给出。

这表明，在对比测试V中所得到的热轧钢带虽然具有高的抗拉强度，但是热轧钢带的延展性能是不足的。

Claims (14)

1.一种具有至少1100MPa的高抗拉强度和良好延展性的热轧钢板产品，所述钢板产品是由一种除了包含有铁和不可避免的杂质以外，还包含有（以重量%示出的）

C：0.13-0.2%、

Mn：1.8-2.5%、

Si：0.70-1.3%、

Al：0.01至0.1%、

P：不高于0.1%、

S：不高于0.01%、

Cr：0.25-0.70%、

可选择Mo：对此Cr含量和Mo含量总计为0.25-0.7%、

Ti：0.08-0.2%、

B：0.0005-0.005%，

的复相钢制成的并且具有由最高10体积%的残余奥氏体、10-60体积%的马氏体、最高30体积%的铁素体和至少10体积%的贝氏体构成的组织。

2.根据权利要求1所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的C含量为0.15-0.18重量%。

3.根据前述权利要求的任意一项所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的C含量最高为0.17重量%。

4.根据前述权利要求的任意一项所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的Mn含量为2.05-2.2重量%。

5.根据前述权利要求的任意一项所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的Si含量至少为0.75重量%。

6.根据前述权利要求的任意一项所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的Si含量最高为1.1重量%。

7.根据权利要求5或6所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的Si含量至少为0.85重量%。

8.根据前述权利要求的任意一项所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的Si含量最高为0.95重量%。

9.根据前述权利要求的任意一项所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的Al含量为0.02-0.05重量%。

10.根据前述权利要求的任意一项所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的Cr含量为0.30-0.40重量%。

11.根据前述权利要求的任意一项所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的Ti含量为0.09-0.15重量%。

12.根据权利要求9或10所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的Ti含量为0.11-0.13重量%。

13.根据前述权利要求的任意一项所述的钢板产品，其特征在于，所述复相钢的B含量为0.001-0.002重量%。

14.一种用于制造热轧钢板产品的方法，所述方法包括以下步骤：

-将根据权利要求1至13的任意一项所提供的复相钢浇铸成半成品，

-将所述半成品加热到1150-1350℃的温度，

-将所述半成品热轧成热轧钢带，其中热轧终止温度为800-950℃，

-以至少30℃/s的冷却速度冷却所得到的热轧钢带，

-在400-570℃的缠卷温度下缠卷所得到的热轧钢带。