CN103890202A - 加工性优良的高强度钢板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供适合作为汽车部件用原材料的、拉伸强度(TS)：980MPa以上、总伸长率(EL)：25％以上的加工性优良的高强度钢板的制造方法。对具有如下成分组成的钢坯进行热轧后，进行在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持3分钟以上的热处理，接着以20％以上的轧制率实施冷轧，之后在Ac1-30℃～Ac1+100℃的到达温度下进行1分钟以上的退火，所述钢坯的成分组成为：以质量％计，含有C：0.03％～0.35％、Si：0.5％～3.0％、Mn：3.5％～10.0％、P：0.100％以下、S：0.02％以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成。

Description

加工性优良的高强度钢板的制造方法
技术领域
本发明涉及适合用于汽车部件用途的加工性优良的高强度钢板的制造方法。
背景技术
近年来，从保护地球环境的观点出发，提高汽车的燃料效率成为重要的课题。因此，通过车身材料的高强度化来谋求薄壁化、通过车身自身的轻量化来谋求提高燃料效率的趋向开始变得活跃。对于像汽车部件这样通过冲压加工、弯曲加工成形为制品的钢板而言，在保持高强度的同时还要求能够耐受加工的成形性。在专利文献1中，通过对高Mn钢进行双相区退火得到了高强度延展性。在专利文献2中，在高Mn钢中使热轧后组织为贝氏体-马氏体组织，并进行退火回火，由此形成微细的残余奥氏体，进而形成由回火贝氏体和回火马氏体构成的复合组织，从而改善了局部延展性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平1-259120号公报
专利文献2：日本特开2003-138345号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在上述专利文献1中，对于Mn富集所带来的加工性提高没有进行任何研究，关于加工性还有改善的余地。在专利文献2中，由于是含有大量在高温进行了回火的贝氏体-马氏体的组织，因此不能说具有足够的强度，另外，为了改善局部延展性而限制了残余奥氏体量，总伸长率也不充分。
本发明有利地解决了上述现有技术存在的问题，其目的在于提供适合作为用于汽车部件用途的钢板的、拉伸强度(TS)：980MPa以上、总伸长率(EL)：25％以上的加工性优良的高强度钢板的制造方法。
用于解决问题的方法
为了制造加工性优良的高强度钢板，本发明人从钢板的成分组成和制造方法的观点出发反复进行了深入研究，结果得到了以下发现。即，发现通过下述方法能够达成上述课题：对添加有3.5％以上的Mn量、0.5％以上的Si量的钢实施热轧后，实施在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持3分钟以上的热处理，接着以20％以上的轧制率进行冷轧后，在退火时加热至Ac1-30℃～Ac1+100℃的到达温度并保持1分钟以上；或者，对添加有3.5％以上的Mn量、0.5％以上的Si量的钢实施热轧后，以20％以上的轧制率实施冷轧，接着实施在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持3分钟以上的热处理后，在退火时加热至Ac1-30℃～Ac1+100℃的到达温度并保持1分钟以上。
本发明是基于这样的见解而完成的，提供以下的发明。
(1)一种加工性优良的高强度钢板的制造方法，其特征在于，准备具有如下成分组成的钢坯：以质量％计，含有C：0.03％～0.35％、Si：0.5％～3.0％、Mn：3.5％～10.0％、P：0.100％以下、S：0.02％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，对该钢坯进行热轧，对该热轧后的钢板实施在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持3分钟以上的热处理，以20％以上的轧制率对该实施热处理后的钢板进行冷轧，对该冷轧后的钢板实施在Ac1-30℃～Ac1+100℃的到达温度下保持1分钟以上的退火。
(2)一种加工性优良的高强度钢板的制造方法，其特征在于，准备具有如下成分组成的钢坯：以质量％计，含有C：0.03％～0.35％、Si：0.5％～3.0％、Mn：3.5％～10.0％、P：0.100％以下、S：0.02％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，对该钢坯进行热轧，以20％以上的轧制率对该热轧后的钢板进行冷轧，对该实施冷轧后的钢板实施在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持3分钟以上的热处理，对该热处理后的钢板实施在Ac1-30℃～Ac1+100℃的到达温度下保持1分钟以上的退火。
(3)如(1)或(2)所述的方法，其中，上述钢坯以质量％计进一步含有Al：0.01％～2.00％。
(4)如(3)所述的方法，其中，上述Al含量以质量％计为0.10％～2.00％。
(5)如(1)～(4)中任一项所述的方法，其中，上述钢坯以质量％计进一步含有选自Cr：0.005％～2.00％、Mo：0.005％～2.00％、V：0.005％～2.00％、Ni：0.005％～2.00％、Cu：0.005％～2.00％中的至少一种元素。
(6)如(1)～(5)中任一项所述的方法，其中，上述钢坯以质量％计进一步含有选自Ti：0.005％～0.20％、Nb：0.005％～0.20％中的至少一种元素。
(7)如(1)～(6)中任一项所述的方法，其中，上述钢坯以质量％计进一步含有B：0.0003％～0.0050％。
(8)如(1)～(7)中任一项所述的方法，其中，上述钢坯以质量％计进一步含有选自Ca：0.001％～0.005％、REM：0.001％～0.005％中的至少一种元素。
(9)如(1)～(8)中任一项所述的方法，其中，对上述实施退火后的钢板实施热镀锌。
(10)如(1)～(8)中任一项所述的方法，其中，对上述实施退火后的钢板实施热镀锌，进而对镀锌层进行合金化处理。
(11)如(1)～(10)中任一项所述的方法，其中，上述加工性优良的高强度钢板为具有TS：980MPa以上、EL：25％以上的加工性优良的高强度钢板。
(12)如(1)～(11)中任一项所述的方法，其中，上述C含量以质量％计为0.07％～0.25％。
(13)如(1)～(12)中任一项所述的方法，其中，上述Si含量以质量％计为0.8％～2.3％。
(14)如(1)～(13)中任一项所述的方法，其中，上述Mn含量以质量％计为3.8％～8.0％。
(15)如(1)～(14)中任一项所述的方法，其中，上述Al含量以质量％计为0.15％～1.5％。
(16)如(15)所述的方法，其中，上述Al含量以质量％计为0.20％～1.0％。
(17)如(1)～(16)中任一项所述的方法，其中，上述热处理为在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持30分钟以上的热处理。
发明效果
根据本发明，能够得到适合作为用于汽车部件用途的钢板的、TS：980MPa以上且EL：25％以上的加工性优良的高强度钢板。
具体实施方式
以下详细说明本发明。另外，只要不特别声明，表示成分元素的含量的“％”是指“质量％”。
1)成分组成
C：0.03％～0.35％
C是用于生成马氏体、回火马氏体等低温相变相从而提高TS的必要元素。另外，C对于使奥氏体稳定而生成残余奥氏体从而提高钢的加工性而言是有效的元素。C量若低于0.03％，则残余奥氏体的生成不充分而难以得到高加工性。另一方面，C量若超过0.35％，则点焊性变差。因此，C量为0.03％～0.35％、优选为0.07％～0.25％。
Si：0.5％～3.0％
Si对于使钢固溶强化从而提高TS、或者抑制碳化物而生成残余奥氏体从而提高钢的加工性而言是有效的元素。为了得到这样的效果，需要使Si量为0.5％以上。另一方面，Si若超过3.0％，则脆性变得明显，并且导致表面性状和焊接性变差。因此，Si量为0.5％～3.0％、优选为0.8％～2.3％。
Mn：3.5％～10.0％
Mn是使钢固溶强化从而提高TS、或者促进马氏体、回火马氏体等低温相变相生成的元素。另外，Mn对于使奥氏体稳定从而生成残余奥氏体而言是有效的元素。为了得到这样的效果，需要使Mn量为3.5％以上。另一方面，Mn量若超过10.0％，则容易生成ε马氏体，导致加工性显著下降。因此，Mn量为3.5％～10.0％、优选为3.8％～8.0％。
P：0.100％以下
P由于晶界偏析使钢劣化，导致焊接性变差，因此优选尽量降低其含量。但是，从制造成本方面等出发，优选P量为0.100％以下。
S：0.02％以下
S以MnS等夹杂物形式存在而使焊接性变差，因此优选尽量降低其含量。但是，从制造成本方面出发，优选S量为0.02％以下。
余量由Fe和不可避免的杂质构成。根据需要可以适当含有以下元素中的1种以上。
Al：0.10％～2.00％
Al对于抑制碳化物的生成而生成残余奥氏体而言是有效的元素。为了得到这样的效果，优选添加0.10％以上。另外，其添加量若为2.00％以下，则不会阻碍加热时奥氏体的形成，容易得到低温相变相，因此容易得到高强度高加工性。因此，Al量优选为0.10％～2.00％。更优选为0.15％～1.5％、最优选为0.20％～1.0％。另外，从高效进行钢的脱氧的观点出发，Al量优选含有0.01％以上。
选自Cr：0.005％～2.00％、Mo：0.005％～2.00％、V：0.005％～2.00％、Ni：0.005％～2.00％、Cu：0.005％～2.00％中的至少一种
Cr、Mo、V、Ni、Cu对于生成马氏体等低温相变相而使钢高强度化而言是有效的元素。为了得到这样的效果，优选使选自Cr、Mo、V、Ni、Cu中的至少一种元素的含量为0.005％以上。另外，Cr、Mo、V、Ni、Cu各自的含量若为2.00％以下，则能够在不会导致成本上升的情况下表现出其效果。因此，Cr、Mo、V、Ni、Cu的含量优选各自为0.005％～2.00％。
选自Ti：0.005％～0.20％、Nb：0.005％～0.20％中的至少一种
Ti、Nb对于形成碳氮化物、通过析出强化使钢高强度化而言是有效的元素。为了得到这样的效果，优选使Ti、Nb的含量为0.005％以上。另外，Ti、Nb的含量若为0.20％以下，则能够在不降低EL的情况下得到高强度化的效果。因此，Ti、Nb的含量优选各自为0.005％～0.20％。
B：0.0003％～0.0050％
B对于抑制铁素体从奥氏体晶界生成、并生成低温相变相从而提高钢的强度而言是有效的。为了得到这样的效果，优选含有0.0003％以上的B。另外，B若为0.0050％以下，则能够在不会导致成本上升的情况下表现出其效果。因此，B的含量优选为0.0003％～0.0050％。
选自Ca：0.001％～0.005％、REM：0.001％～0.005％中的至少一种
Ca、REM对于通过控制硫化物的形态来改善加工性而言均是有效的元素。为了得到这样的效果，优选使选自Ca、REM中的至少一种元素的含量为0.001％以上。另外，Ca、REM各自的含量若为0.005％以下，则能够在不会对钢的洁净度带来不良影响的情况下改善上述特性。因此，Ca、REM的含量优选各自为0.001％～0.005％。
2)制造条件
本发明的高强度钢板如下进行制造：对具有上述成分组成的板坯进行热轧后实施酸洗，接着以20％以上的轧制率实施冷轧，然后实施在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持3分钟以上的热处理；或者，热轧后实施在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持3分钟以上的热处理，然后进行酸洗，接着以20％以上的轧制率实施冷轧，之后进行加热至Ac1-30℃～Ac1+100℃的到达温度并保持1分钟以上的退火。
此外，在本发明中，也可以在上述退火处理后实施热镀锌处理，或者在热镀锌处理后进一步实施镀锌层的合金化处理。
以下进行详细说明。
冷轧的轧制率：20％以上
热处理条件：在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持3分钟以上
在本发明中，冷轧的轧制率极其重要。通过以20％以上的轧制率进行冷轧，在之后的热处理或者退火时引起铁素体的再结晶，能够得到微细且富有延展性的再结晶铁素体，加工性提高。另外，铁素体的微细析出使得奥氏体被微细地分割，能够得到更稳定的残余奥氏体，加工性提高。另外，Ac1相变点通过下式求出。
Ac1(℃)＝751+500C+35Si-28Mn-16Ni-100(C≤0.15％)
Ac1(℃)＝751+143C+35Si-28Mn-16Ni-30(C>0.15％)
式中的元素符号表示钢中的各元素的含量(质量％)。
热处理可以在冷轧前进行，也可以在冷轧后、退火前进行。在本发明中，在退火前进行的热处理极其重要。通过该热处理使得Mn在奥氏体中富集，在退火时能够迅速地生成奥氏体。另外，退火时Mn向奥氏体中的富集得到促进，因此得到更稳定的残余奥氏体，加工性提高。到达温度若低于Ac1则不会引起逆相变，Mn不会向奥氏体中富集。另一方面，到达温度若超过Ac1+100℃则铁素体分数减小，因此Mn向奥氏体中的富集量减少，奥氏体变得不稳定，无法得到充分的加工性。因此，将热处理的到达温度设定为Ac1～Ac1+100℃。
在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下的保持时间若低于3分钟，则无法充分引起Mn的扩散，Mn向奥氏体中的富集量减少，奥氏体变得不稳定，无法得到充分的加工性。因此，将热处理的保持时间设定为3分钟以上。优选设定为30分钟以上。
退火条件：在Ac1-30℃～Ac1+100℃的到达温度下保持1分钟以上
通过上述退火前的热处理，得到具有Mn富集部的冷轧材，但在低于Ac1-30℃的到达温度下，不会充分引起逆相变(从铁素体向奥氏体的相变)，无法得到良好的加工性。另一方面，到达温度若超过Ac1+100℃，则逆相变所带来的奥氏体的生成量增加，由此导致退火后生成的马氏体的量过度增加而无法得到良好的加工性。因此，将退火时的到达温度设定为Ac1-30℃～Ac1+100℃。
保持时间若低于1分钟，则由逆相变所带来的奥氏体的生成不充分，无法得到良好的加工性。因此，保持时间设定为1分钟以上。
进行上述退火后，冷却至室温。在进行热镀锌处理、镀锌层的合金化处理的情况下，优选在上述退火后冷却至室温的期间进行热镀锌处理，或者进一步进行镀锌层的合金化处理。
热镀锌处理优选如下进行：将由上述得到的钢板(退火后的钢板)浸渍到440℃以上且500℃以下的热镀锌浴中，然后，通过气体擦拭等调整镀层附着量。热镀锌处理优选使用Al量为0.08质量％～0.18质量％的镀锌浴。此外，对于镀锌层的合金化处理，优选在460℃以上且580℃以下的温度范围内保持1秒以上且40秒以下来进行合金化。
基于形状矫正、调整表面粗糙度等目的，可以对冷轧钢板、热镀锌钢板、合金化热镀锌钢板进行表面光轧。另外，还可以实施树脂涂覆、油脂涂覆等各种涂装处理。
其他制造方法的条件没有特别限定，优选按照以下条件进行。
为了防止宏观偏析，板坯优选利用连铸法来制造，但也可以通过铸锭法、薄板坯铸造法来制造。对板坯进行热轧时，可以将板坯先冷却至室温，之后再加热而进行热轧，也可以不使板坯冷却至室温而装入加热炉中进行热轧。或者也可以应用在稍进行保温后立即进行热轧的节能工艺。对板坯进行加热时，为了使碳化物熔化或者防止轧制负荷的增大，优选加热至1100℃以上。另外，为了防止氧化皮损耗的增大，优选将板坯的加热温度设定为1300℃以下。
对板坯进行热轧时，从即使降低板坯的加热温度也能防止轧制时的故障的观点出发，也可以对粗轧后的粗棒材进行加热。另外，可以应用所谓的连轧工艺，即，将粗棒材彼此接合，连续地进行精轧。精轧有时会增大各向异性而使冷轧/退火后的加工性降低，因此优选在Ar3相变点以上的精轧温度下进行。另外，为了降低轧制负荷以及形状/材质的均一化，优选在精轧的所有道次或者一部分道次中进行摩擦系数为0.10～0.25的润滑轧制。从钢板形状稳定性的观点出发，优选将卷取条件设定为350℃以上。另外，若在超过650℃的温度下进行卷取，则钢板表面的氧化层不均变得明显，表面品质下降，因此优选将卷取温度设定为650℃以下。
卷取后的钢板在通过酸洗等除去氧化皮后，在上述条件下实施热处理、冷轧、退火、热镀锌。
实施例
利用真空熔炼炉熔炼表1所示成分组成的钢，进行轧制而制成钢坯(表1中，N为不可避免的杂质)。将这些钢坯加热至1200℃后进行粗轧、精轧，在550℃下卷取，制成板厚2.3mm的热轧板。接着，在表2、3所示的条件下进行热处理，酸洗后，在表2、3所示的条件下进行冷轧，制造冷轧钢板并供于退火。另外，对于一部分钢坯，在热轧、酸洗后，在表2、3所示的条件下进行冷轧，接着在表2、3所示的条件下进行热处理后供于退火。对于退火而言，模拟箱式退火炉、连续退火生产线、连续热镀锌生产线在实验室中进行，制作冷轧钢板、热镀锌钢板和合金化热镀锌钢板。另外，热镀锌钢板通过在退火后，将钢板浸渍于460℃的热镀锌浴中，形成每单面的镀层附着量为35g/m2～45g/m2的镀锌层(两面镀层)后，以10℃/秒的平均冷却速度进行冷却来制作；合金化热镀锌钢板通过在形成镀锌层后，在560℃下进行30秒的合金化处理，并以10℃/秒的平均冷却速度进行冷却来制作。对于所得到的冷轧钢板、热镀锌钢板和合金化热镀锌钢板，以与轧制方向成直角的方向为拉伸方向的方式裁取JIS5号拉伸试验片，以10-3/s的应变速度进行拉伸试验。将结果示于表2、3中。
表1
表2
*CR:无镀层(冷轧钢板，其中No.5为热轧退火板)，GI:热镀锌钢板，GA:合金化热镀锌钢板
表3
Figure BDA0000496211000000112
*CR:无镀层(冷轧钢板），GI:热镀锌钢板，GA:合金化热镀锌钢板
在本发明例中，TS为980MPa以上且EL为25％以上，确认具有高强度和加工性。另一方面，在比较例中，TS、EL中的至少任何一项结果较差。
产业上的可利用性
根据本发明，能够得到拉伸强度(TS)：980MPa以上、总伸长率(EL)：25％以上的加工性优良的高强度钢板。若将本发明的高强度钢板用于汽车部件用途，则能够有助于汽车的轻量化，能够大大有助于汽车车身的高性能化。

Claims (17)

1.一种加工性优良的高强度钢板的制造方法，其特征在于，
准备具有如下成分组成的钢坯：以质量％计，含有C：0.03％～0.35％、Si：0.5％～3.0％、Mn：3.5％～10.0％、P：0.100％以下、S：0.02％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，
对该钢坯进行热轧，
对该热轧后的钢板实施在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持3分钟以上的热处理，
以20％以上的轧制率对该实施热处理后的钢板进行冷轧，
对该冷轧后的钢板实施在Ac1-30℃～Ac1+100℃的到达温度下保持1分钟以上的退火。
2.一种加工性优良的高强度钢板的制造方法，其特征在于，
准备具有如下成分组成的钢坯：以质量％计，含有C：0.03％～0.35％、Si：0.5％～3.0％、Mn：3.5％～10.0％、P：0.100％以下、S：0.02％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，
对该钢坯进行热轧，
以20％以上的轧制率对该热轧后的钢板进行冷轧，
对该实施冷轧后的钢板实施在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持3分钟以上的热处理，
对该热处理后的钢板实施在Ac1-30℃～Ac1+100℃的到达温度下保持1分钟以上的退火。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述钢坯以质量％计进一步含有Al：0.01％～2.00％。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述Al含量以质量％计为0.10％～2.00％。
5.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其中，所述钢坯以质量％计进一步含有选自Cr：0.005％～2.00％、Mo：0.005％～2.00％、V：0.005％～2.00％、Ni：0.005％～2.00％、Cu：0.005％～2.00％中的至少一种元素。
6.如权利要求1～5中任一项所述的方法，其中，所述钢坯以质量％计进一步含有选自Ti：0.005％～0.20％、Nb：0.005％～0.20％中的至少一种元素。
7.如权利要求1～6中任一项所述的方法，其中，所述钢坯以质量％计进一步含有B：0.0003％～0.0050％。
8.如权利要求1～7中任一项所述的方法，其中，所述钢坯以质量％计进一步含有选自Ca：0.001％～0.005％、REM：0.001％～0.005％中的至少一种元素。
9.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其中，对所述实施退火后的钢板实施热镀锌。
10.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其中，对所述实施退火后的钢板实施热镀锌，进而对镀锌层进行合金化处理。
11.如权利要求1～10中任一项所述的方法，其中，所述加工性优良的高强度钢板为具有TS：980MPa以上、EL：25％以上的加工性优良的高强度钢板。
12.如权利要求1～11中任一项所述的方法，其中，所述C含量以质量％计为0.07％～0.25％。
13.如权利要求1～12中任一项所述的方法，其中，所述Si含量以质量％计为0.8％～2.3％。
14.如权利要求1～13中任一项所述的方法，其中，所述Mn含量以质量％计为3.8％～8.0％。
15.如权利要求1～14中任一项所述的方法，其中，所述Al含量以质量％计为0.15％～1.5％。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述Al含量以质量％计为0.20％～1.0％。
17.如权利要求1～16中任一项所述的方法，其中，所述热处理为在Ac1～Ac1+100℃的到达温度下保持30分钟以上的热处理。
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