CN105695871A - 高屈服比型冷轧钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板及其制造方法。本发明的一个方面提供一种弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型高强度冷轧钢板，按重量％计，其包括：C:0.03～0.1％、Si:0.01～0.35％、Mn:0.5～1.5％、P:0.10％以下、S:0.01％以下、Sol.Al:0.025～0.07％，包括由Ti:0.003～0.1％和Nb：0.003～0.1％组成的组中选择的一种以上的元素，包括余量Fe和不可避免的杂质，微观组织以铁素体为主要组织，所述微观组织中的已再结晶的轧制组织为16～24面积％，平均取向差角度为16～24°。

Description

高屈服比型冷轧钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板及其制造方法，更详细地，涉及一种可用于构件(member)、座椅横档(seatrail)、支柱(pillar)等汽车结构部件中的弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板及其制造方法。

背景技术

近年来，随着各种环境法规和能源监管机制的强化，在汽车领域中，为了提高汽车燃油效率和耐久性，需要更高强度的汽车用钢板。特别是，随着近年来汽车冲击安全性法规的传播，为了提高车体的耐冲击性正广泛使用屈服强度优异的高强度钢用作构件、座椅横档、支柱等结构部件用钢板。这种用于结构部件的钢板的特征是钢板的屈服强度高于抗张强度，即屈服比(屈服强度/抗张强度)越高，越有利于冲击能量的吸收能力。

另一方面，如上所述的汽车用结构部件除了通过滚压成型的方法制造之外，还通过冲压成型的方法制造，因此，用作构件(member)、座椅横档(setrail)、支柱(pillar)等结构部件用钢板，需要同时具有高的弯曲加工性。但是，通常随着钢板的强度增强，会产生弯曲加工性降低的问题，因此目前需要研发能够完善这种现象的元件。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的一个方面是提供一种弯曲加工性和碰撞特性优异的冷轧钢板及其制造方法。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板，按重量％计，包括：C:0.03～0.1％、Si:0.01～0.35％、Mn:0.5～1.5％、P:0.10％以下、S:0.01％以下、Sol.Al:0.025～0.07％，包括由Ti:0.003～0.1％和Nb：0.003～0.1％组成的组中选择的一种以上的元素，包括余量Fe和不可避免的杂质，微观组织以铁素体为主要组织，所述微观组织中的已再结晶的轧制组织为16～24面积％，平均取向差角度(misorientationangle)为16～24°。

并且，本发明的另一方面，提供一种弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板的制造方法，包括以下步骤：准备热轧钢板，其中，所述热轧钢板以重量％计，包括C:0.03～0.1％、Si:0.01～0.35％、Mn:0.5～1.5％、P:0.10％以下、S:0.01％以下、Sol.Al:0.025～0.07％，包括由Ti:0.003～0.1％和Nb：0.003～0.1％组成的组中选择的一种以上的元素，包括余量Fe和不可避免的杂质；以5～50％的压下率(A)对所述热轧钢板进行一次轧制；进行所述一次轧制后，在510～600℃温度(B)下进行一次间歇退火处理；进行所述一次间歇退火处理后，以3～40％的压下率(C)进行二次轧制；进行所述二次轧制后，在520～620℃温度(D)下进行二次间歇退火处理；其中，所述一次轧制时的压下率(A)、一次间歇退火处理时的温度(B)、二次轧制时的压下率(C)以及二次间歇退火处理时的温度(D)满足以下关系式2，

[关系式2]

13.3≤0.01A+0.005B+0.05C+0.02D≤16.8

其中，所述A和C的单位是％，所述B和D的单位是℃。

此外，上述的技术问题解决方法并没有将本发明的特征全部一一列举出来。参照下面的具体实施方式，可更加详细地理解本发明的各种技术特征和基于该特征的优点及其效果。

(三)有益效果

本发明的冷轧钢板具有优异的弯曲加工性和碰撞特性，可以优选应用在构件(member)、座椅横档(setrail)、支柱(pillar)等汽车用结构部件。

并且，更加适当的控制合金组成，从而可进一步确保优异的焊接性。

具体实施方式

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的发明人对此进行了深入的研究，结果得知了通过适当控制微观组织中的已再结晶的轧制组织的面积分数和平均取向差角度(misorientationangle)，可同时提高弯曲加工性和碰撞特性，并完成了本发明。

进而，如上所述，进一步得知了通过在反复进行两次冷轧和间歇退火处理时，分别控制将冷轧时的压下率和间歇退火时的退火温度，以及两者之间的关系，从而实现控制轧制组织的面积分数和平均取向差角度的一个方法。

下面，对本发明的一个方面的弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板进行详细地说明。

首先，对本发明的冷轧钢板的合金组成进行详细说明。

碳(C)：0.03～0.1重量％

碳是用于确保钢的强度而添加的元素。为了获得这样的效果，在本发明中，优选地，包括0.03％重量％以上，更优选地，包括0.04重量％以上，再更优选地，包括0.05重量％以上。相反，碳含量过多时，钢的焊接性和弯曲加工型可能会劣化。因此，所述碳含量的上限值优选为0.1重量％，更优选为0.09重量％，再更优选为0.08重量％。

硅(Si)：0.01～0.35重量％

硅具有通过固溶强化来提高钢的强度的作用，并且具有通过细化晶粒来增加晶粒的界面面积，提高解理裂纹扩展(CleavageCrackPropagation)停止特性的作用。为了获得这样的效果，在本发明中，优选地，包括0.01重量％以上，更优选地，包括0.1重量％以上，再更优选地，包括0.15重量％以上。只是，其含量过多时，不仅引发表面氧化皮缺陷，降低钢板的表面品质，而且还可降低化学处理性、电镀性以及焊接性。因此，所述硅含量的上限值优选为0.35重量％，更优选为0.32重量％，再更优选为0.30重量％。

锰(Mn)：0.5～1.5重量％

锰是通过细化晶粒，将钢中的S完全以MnS析出，从而具有防止基于生成FeS的热脆性，同时，在不降低延展性的情况下通过固溶强化加固钢的作用。为了获得这样的效果，本发明中包含的锰含量优选为0.5重量％以上，更优选为0.6重量％以上，再更加优选为0.7重量％以上。然而，锰含量过多时，可能降低焊接性和热轧性。因此，所述锰含量的上限值优选为1.5重量％，更优选为1.3重量％，再更加优选为1.2重量％。

磷(P)：0.10重量％以下

磷是不可避免地被含有的杂质，是偏析到晶界而降低延展性的主要原因的元素，因此，优选地，将磷含量尽可能控制在最低。理论上最好将磷的含量控制为0重量％，然而在制造工序上必然被含有。因此，关键是管理磷含量的上限值。在本发明中所述磷含量的上限值优选为0.10重量％，更优选为0.05重量％，再更加优选为0.03重量％。

硫(S)：0.01重量％以下

硫是不可避免地被含有的杂质，是降低钢的延展性和焊接性的主要原因的元素，因此，优选地，将硫含量尽可能控制在最低。理论上最好将硫的含量控制为0重量％，然而在制造工序上必然被含有。因此，关键是管理硫含量的上限值。在本发明中所述硫含量的上限值优选为0.01重量％，更优选为0.008重量％,再更加优选为0.005重量％。

可溶铝(Sol.Al)：0.025～0.07重量％

可溶铝主要是用于脱氧而添加的元素，如同硅，是将铁素体内的碳分配给奥氏体，提高马氏体淬透性的有效元素。为了获得这样的效果，本发明中包含的可溶铝含量优选为0.025重量％以上，更优选为0.03重量％以上。然而，可溶铝含量过多时，其效果饱和，而且降低经济性，因此，所述可溶铝含量的上限值优选为0.07重量％，更优选为0.06重量％。

并且，本发明的冷轧钢板还包括选自由Ti:0.003～0.1％和Nb:0.003～0.1％组成的组中选择的一种以上的元素。钛和铌是为了基于析出强化的钢的强度的提高和晶粒细化而添加的元素。为了获得这样的效果，本发明中优选包含0.003重量％以上，更优选包含0.005重量％以上，再更加优选包含0.008重量％以上。相反，其含量过多时，不仅效果饱和并降低经济性，而且会因析出物形成过多而降低钢的延展性。因此，其上限值优选为0.1重量％，更优选为0.09重量％，再更加优选为0.08重量％。

除了上述成分之外，其余是铁(Fe)。只是，通常在制造过程中，必然会从原料和周边环境混入意料之外的杂质，因此无法排除这些杂质。本技术领域的技术人员都会知道这些杂质，因此不在本说明书中特别说明。

另一方面，根据本发明的另一个具体实施例，设计满足上述成分范围的钢板的合金时，优选地，使C、Mn和Si的合金组成满足下面关系式1。

[关系式1]

[C]+[Mn]/6+[Si]/15≤0.28

其中，所述[C]、[Mn]和[Si]分别表示相应元素的重量％。

所述关系式1表示了能够确保优异的焊接性的成分关系。即，钢中的碳、锰以及硅具有提高碳当量(Ceq)的作用，可知，碳当量越高焊接性越劣化。本发明的发明人通过反复试验导出了本发明的冷轧钢板焊接时不产生焊接缺陷的条件，并能够确认将碳、锰以及硅含量严格控制在上述范围内时，可确保优异的焊接性。

下面，对本发明的冷轧钢板的优选微观组织进行详细说明。

优选地，本发明的冷轧钢板满足所述成分条件，同时其微观组织的主要组织为铁素体，此时，更优选地，所述铁素体的面积分数为98％以上(包括100％)。并且，除了所述铁素体外的余量可以是残余奥氏体，所述残余奥氏体的面积分数优选控制在2％以下。

另一方面，所述微观组织中再结晶的轧制组织优选为16～24面积％。再结晶的轧制组织是指取向差角度为15°以上的组织，所述取向差角度可以使用电子背散射衍射(ElectronBack-ScatteredDiffraction，EBSD)来测量。当所述再结晶的轧制组织小于16面积％时，退火后的晶粒恢复程度非常低，与抗张强度相比屈服强度过于上升，因此具有钢的弯曲加工性降低的问题。相反，当所述再结晶的轧制组织大于24面积％时，虽然钢的延展性优异，但是具有强度劣化的问题。

优选地，本发明的冷轧钢板满足如上所述的成分条件，并具有如上所述的微观组织的同时，微观组织的平均取向差角度为16～24°。当平均取向差角度超出所述范围时，无法同时确保本发明中预期的弯曲加工性和碰撞特性。另一方面，所述平均取向差角度同样可以使用电子背散射衍射来测量。

另一方面，根据本发明的一个具体实施例，如上所述的本发明的冷轧钢板可具有1.0以下的弯曲加工性(R/t)、10％以上的延展率、800MPa以上的屈服强度以及0.95以上的屈服比，由此可优选适用于构件、座椅横档、支柱等汽车结构部件中。

上述的本发明的冷轧钢板可以通过各种方法制造，并不特别限定其制造方法。只是，其中的一个具体实施例可以通过如下的方法制造。

下面，对本发明的另一方面的弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板的制造方法进行详细说明。

首先，准备热轧钢板。本发明中并不特别限定准备热轧钢板的步骤，可以通过本发明所属领域中的公知的各种方法来准备。然而，作为一个优选的具体实施例，可以通过对具有上述组成的钢坯进行再加热，并对所述经过再加热的钢坯进行热轧处理，获得热轧钢板，然后卷取所述热轧钢板，由此准备热轧钢板。

此时，优选地，所述热轧处理时，终轧出口侧的温度控制在880～920℃。当终轧出口侧的温度小于880℃时，会导致钢板的表层产生混晶组织，相反，当终轧出口侧的温度大于920℃时，可能会产生表面氧化皮。

并且，优选地，卷取时的卷取温度为520～600℃。当卷取温度小于520℃时，导致热轧钢板的强度过度提高，从而可发生冷轧时因负荷导致形状不良等制造方面的问题。相反，当卷取温度大于600℃时，可能会产生热轧材料的劣化。

接着，一次轧制所述热轧钢板。此时，压下率优选为5～50％，更优选为10～40％。当所述一次轧制时的压下率小于5％时，可能会产生退火时的再结晶驱动力不足的问题，相反，当压下率大于50％时，可能会产生退火时再结晶分数过于增加的问题。

接着，进行一次间歇退火处理。此时，退火温度优选为510～600℃，更优选为540～580℃。当所述一次间歇退火时的退火温度小于510℃时，可能会有未再结晶的分数过于增加的问题，相反，当退火温度大于600℃时，可能会产生再结晶分数过于增加的问题。

接着，进行二次轧制。此时，压下率优选为3～30％，更优选为5～10％。当所述二次轧制时的压下率小于3％时，可能会降低强度，相反，当压下率大于40％时，可能会降低延展性。

接着，进行二次间歇退火处理。此时，退火温度优选为520～620℃，更优选为540～580℃。当所述二次间歇退火时的退火温度小于520℃时，可能会降低延展性和弯曲加工性，相反，当退火温度大于620℃时，可能会降低强度。

另一方面，本发明的发明人为了导出用于确保一定水平以上的碰撞特性，同时确保优异的弯曲加工性的条件而进行深入研究的过程中，得知了不仅要分别适当控制所述一次轧制时的压下率(A)、一次间歇退火处理时的温度(B)、二次轧制时的压下率(C)以及二次间歇退火处理时的温度(D)，而且还要适当控制它们之间的关系，更加具体地，为了同时确保0.95以上的屈服比和1.0以下的弯曲加工性(R/t)，所述A至D需要满足以下关系式2。

[关系式2]

13.3≤0.01A+0.005B+0.05C+0.02D≤16.8

其中，所述A和C的单位为％，所述B和D的单位为℃。

另一方面，根据本发明的一个具体实施例，对根据所述方法进行至二次间歇退火处理后的冷轧钢板，还可以使用0.1～1.0％的压下率来进一步进行平整轧制。通常，平整轧制转变组织的钢时，大部分不会增加抗张强度，而提高50至100MPa以上的屈服强度。当所述压下率小于0.1％时，对于本发明的抗张强度为830MPa级的高强度钢，具有难以控制形状的缺点，相反，所述压下率大于1.0％时，屈服强度过于增加，具有不仅降低延展性，而且会使操作性变得很不稳定的缺点。

下面，通过本发明的实施例进行更加详细的说明。但是，这些实施例只是用于例示本发明的实施，本发明并不限定于此。这是因为本发明的保护范围是通过权利要求书中记载的事项和由此合理推导的事项而决定的。

实施例

对如下表1组成的钢坯进行真空熔解，在加热炉内在1250℃的加热温度下进行一个小时的再加热，然后进行热轧处理，使得终轧出口侧温度为890℃，然后在600℃温度下进行卷取，由此获得热轧钢板。然后根据下表2中的条件进行一次轧制、一次退火处理、二次轧制以及二次退火处理，从而获得冷轧钢板。之后，分别观察冷轧钢板的微观组织，测量平均取向差角度后，通过激光焊接试验(laserweldingtest)评价焊接性，并制作DIN抗张强度试验片，测量机械特性(屈服强度、抗张强度、屈服比、延展率以及弯曲加工性)，并将其结果显示在表3中。其中，所述表3中的YS、TS、YR、T-El分别表示屈服强度、抗张强度、屈服比(YieldRatio,YR＝YS/TS)、破坏延展率。

所述取向差角度是利用SEM-JEOL6500F和EDAXTSLEBSD设备放大至2000倍并将stepsize设置为0.1μm而进行的测量，测量大小为46μm×140μm。

所述激光焊接试验是通过以长15mm、宽8mm进行激光焊接后，测量的裂缝(crack)深度，评价基准如下。

○:不产生裂缝或裂缝深度小于1～40mm

△:裂缝深度大于40mm并小于等于60mm

X:裂缝深度大于60mm

[表1]

[表2]

[表3]

通过表1可知，满足本发明的提出的合金组成和制造条件的发明例1至7，可知同时满足了屈服强度为800MPa以上、抗张强度为830MPa以上、屈服比为0.95以上、弯曲加工性(R/t)为1.0以下，特别是发明例1至5，碳当量属于本发明中提出的范围内，因此焊接性同样优异。

相反，比较例1至10，合金组成或制造条件中的一个超出了本发明中提出的范围，因此延展性和碰撞特性中的一个以上显示出了劣化。

Claims (8)

1.一种弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板，按重量％计，包括：C:0.03～0.1％、Si:0.01～0.35％、Mn:0.5～1.5％、P:0.10％以下、S:0.01％以下、Sol.Al:0.025～0.07％，包括由Ti:0.003～0.1％和Nb：0.003～0.1％组成的组中选择的一种以上的元素，包括余量Fe和不可避免的杂质，

微观组织以铁素体为主要组织，所述微观组织中的已再结晶的轧制组织为16～24面积％，

平均取向差角度为16～24°。

2.根据权利要求1所述的弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板，其特征在于，以面积分数计，所述冷轧钢板包括98％以上的铁素体，所述98％以上包括100％。

3.根据权利要求1所述的弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板，其特征在于，所述冷轧钢板的以下面关系式1定义的碳当量为0.28以下，

[关系式1]

碳当量＝[C]+[Mn]/6+[Si]/15

其中，所述[C]、[Mn]和[Si]分别表示相应元素的重量％。

4.一种弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板的制造方法，包括以下步骤：

准备热轧钢板，其中，所述热轧钢板以重量％计，包括C:0.03～0.1％、Si:0.01～0.35％、Mn:0.5～1.5％、P:0.10％以下、S:0.01％以下、Sol.Al:0.025～0.07％，包括由Ti:0.003～0.1％和Nb：0.003～0.1％组成的组中选择的一种以上的元素，包括余量Fe和不可避免的杂质；

以5～50％的压下率(A)对所述热轧钢板进行一次轧制；

进行所述一次轧制后，在510～600℃温度(B)下进行一次间歇退火处理；

进行所述一次间歇退火处理后，以3～40％的压下率(C)进行二次轧制；

进行所述二次轧制后，在520～620℃温度(D)下进行二次间歇退火处理；

其中，所述一次轧制时的压下率(A)、一次间歇退火处理时的温度(B)、二次轧制时的压下率(C)以及二次间歇退火处理时的温度(D)满足以下关系式2，

[关系式2]

13.3≤0.01A+0.005B+0.05C+0.02D≤16.8

其中，所述A和C的单位是％，所述B和D的单位是℃。

5.根据权利要求4所述的弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板的制造方法，其特征在于，所述准备热轧钢板的步骤，包括：

对钢坯进行再加热，其中所述钢坯，以重量％计，包括C:0.05～0.1％、Si:0.01～0.35％、Mn:0.5～1.5％、P:0.10％以下、S:0.01％以下、Sol.Al:0.025～0.07％，包括由Ti:0.003～0.1％和Nb：0.003～0.1％组成的组中选择的一种以上的元素，包括余量Fe和不可避免的杂质；

对所述再加热的钢坯进行热轧处理，以获得热轧钢板；

卷取所述热轧钢板。

6.根据权利要求5所述的弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板的制造方法，其特征在于，所述热轧处理时，终轧出口侧的温度为880～920℃。

7.根据权利要求5所述的弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板的制造方法，其特征在于，进行所述卷取时，卷取温度为520～600℃。

8.根据权利要求4所述的弯曲加工性和碰撞特性优异的高屈服比型冷轧钢板的制造方法，其特征在于，所述二次退火处理后，还包括以0.1～1.0％的压下率平整轧制的步骤。