CN1063802C - 冲压成形性优良的薄钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
得到总延伸率和r值同时高的深冲性优良的薄钢板。
通过以下过程制造上述薄钢板，即，将含有C0.001%(重量)以下、Si0.1%(重量)以下、Mn0.3%(重量)以下、P0.05%(重量)以下、S0.003%(重量)以下、Al0.1%(重量)以下、N0.002%(重量)以下、Ti0.005-0.02%(重量)、Nb0.001-0.01%(重量)，而且C、S和N是C+S+N≤0.004%(重量)，并且Ti和C满足下式
4×(C%)≤(Ti%)-48/32(N%)-48/32(S%)≤12×(C%)的含量，再根据需要添加B0.0001-0.0010%(重量)的钢扁坯在900-1300℃温度范围均热保持，在Ac3相变点以上进行热轧，在650℃以下的温度进行卷取，酸洗后进行压下率65-90%的冷轧，然后在700-950℃进行再结晶退火。
Description
本发明是关于适合作为汽车用钢板、镀层钢板等使用的具有优良深冲性的薄钢板及其制造方法。
最近，由于环境问题等突出，所以议论限制汽车的排气气体，尤其因为在抑制其排气量上起有效作用时可使燃料费用降低，所以重视汽车的轻量化。
在汽车车体的轻量化方面，使车体外板用钢板的厚度变小是有效的。作为适应这样的要求，抗拉强度是400-550MPa，而且具有优良冲压成形性的高强度钢板是有效的。但是，关于这样的高强度钢板，由于添加强化元素，既降低成形性，又导致电镀性恶化，而且，随板厚减小，也存在延性降低的各种问题。
此外，作为谋求轻量化的方法，到目前为止，也研究了关于将由多个构成部分组成的部件整体成形的方法。但是，迄今的实情是，以往的薄钢板的冲压成形性不够，不能充分适应这样的要求。
其中，为了适应上述要求，有想要制造冲压成形性优于现今的深冲用冷轧钢板的尝试。例如，像在特开平4-116124号公报中揭示的是其中一个。这种已有技术是尽量降低C、N、S、P，而且利用0.5×Si+P＜0.012％，使制造具有总延伸率为54％以上、r值为2.4以上的冷轧钢成为可能。但是，该方法虽然是高r值，可是由实施例可知，顶多最高是2.7。通常冷轧钢板大多数采用熔融镀锌等，因此，由于这种镀锌，r值通常比冷轧钢板低0.2-0.3左右。因而，冷轧钢板的r值必须是更高的r值。
另外，在特开平6-172868号公报中揭示了得到更高的r值的制造方法。然而，这种方法，在再结晶退火中，控制露点、气氛是必要的，由于是装箱退火，所以有效率低等问题。
因此，本发明的目的在于，通过对钢的成分、制造过程采取措施，以得到总延伸率和r值同时提高的深冲性优良的薄钢板。
另外，本发明的其他目的在于建议关于有利地制造这样的薄钢板的方法。
为了实现上述目的，本发明人反复进行精心研究的结果，己查明按照像下述那样设计钢的成分，能够制造具有比以往更优良的深冲性的薄钢板。
即本发明，
(1)由含有C0.001％(重量)以下、Si0.1％(重量)以下、
Mn0.3％(重量)以下、 P0.05％(重量)以下、
S0.003(重量)以下、 Al0.1％(重量)以下、
N0.002％(重量)以下、Ti0.005-0.02％(重量)、
Nb0.001-0.01％(重量)，而且C、S和N满足C+S+N≤0.004％(重量)关系的含有，而Ti在与C、S和N的关系中要满足下式4×(C％)≤(Ti％)-48/14(N％)-48/32(S％)≤12×(C％)的含有，余量Fe和不可避的杂质组成的冲压成形性优良的薄钢板。
(2)另外，本发明也可以是含有作为合金元素在上述成分中再添加B0.0001-0.0010％(重量)的薄钢板。
(3)通过下述过程制造上述薄钢板，将由(1)或(2)中记载的成分构成的钢扁坯在900-1300℃温度范围而且在满足T(K)×(C％+S％)≤4.0条件的温度T(K)均热保持，然后进行热轧温度为Ac3相变点以上的热轧，在650℃以下的温度卷取，酸洗后进行压下率为65-90％的冷轧，然后在700-950℃温度范围进行再结晶退火。
首先，说明关于达到开发本发明薄钢板的背景，说明根据图示的实验结果，特别是成为数值限定的根据的研究结果。
在实验中通过以下过程制成试样(薄钢板)，即，将由Si0.01％(重量)、Mn0.1％(重量)、P0.01％(重量)、Al0.04％(重量)、Nb0.005％(重量)、C+S+N＝0.0015-0.009％(重量)、Ti0.005-0.04％(重量)成分组成的薄板坯在900-1300℃、在满足T×(C％+S％)≤4.0(T-加热温度(K))的温度加热-均热后，进行热轧，然后以550℃-1小时的条件进行卷取。接着酸洗后进行压下率85％的冷轧，然后在880℃的连续退火温度均热保持20秒。
该实验首先调查关于C、S、N相乘效果对深冲性的影响。
附图的简单说明
图1表示(C％+N％+S％)和Ti*/C对r值和E1值的影响。
图2表示T(K)×[(C％)+(S％)]对r值和E1值的影响。
图1表示(C+S+N)％(重量)与r值和E1值(延伸率)的关系。这里，所谓r值是使用JIS5号拉伸试样，给予15％预应变后，用3点法进行测定，从作为L方向(轧制方向，rL)、D方向(与轧制方向成45°的方向，rD)和C方向(与轧制方向成90°的方向，rC)的平均值
r＝(rL+2×rD+rC)/4求出的。
如该图所表明的那样，r值的E1值强烈地依存于(C+S+N)％(重量)，在(C+S+N)％(重量)≤0.004％(重量)时，显著提高。而且在4≤Ti*/C≤12的情况下，r值和E1显著提高。虽然没有查明其详细原因，但认为由于C、S、N量减少，热轧板中的析出物分布发生变化，有利于r值的再结晶织构发展，延伸率提高。
下面，为了改善薄钢板的深冲性，本发明人特别研究了关于Ti与C、S和N的关系对深冲性的影响。
在该实验中通过以下过程制成试样，即，将由Si0.01％(重量)、Mn0.1％(重量)、P0.01％(重量)、Al0.04％(重量)、Nb0.005％(重量)、B0.0003％(重量)、Ti0.005-0.04％(重量)、C+S+N＝0.004％(重量)成分构成的薄板坯在900-1300℃加热-均热后，进行热轧，以550℃-1小时的条件进行卷取。接着酸洗，进行冷轧压下率为85％的冷轧后，在880℃的连续退火温度均热保持20秒。
图2是在该实验中调查T(K)×(C+S+N)％(重量)与r值和E1值的关系的结果。如该图表明的那样，T(K)×(C+S)％(重量)极大影响r值和E1值，在T(K)×(C+S)％(重量)≤4.0时，显示最高的r值和E1值。
因此，本发明人根据图2所示的实验结果，进一步进行种种探讨，结果查明，以像下述那样的成分是有效的。下面，说明关于各成分的限定理由。
C0.001％(重量)以下、S0.003％(重量)以下、N0.002％(重量)以下
C、S、N在本发明中是重要成分，利用它们的相乘作用对热轧板的析出行为产生影响，因为对材料性能，特别是总延伸率和r值产生极大影响，所以必须限制其合计量。
再者，关于各个成分，因为C降低延性、深冲性、抗时效性和再结晶温度，所以作为上限含有0.001％(重量)，S也和C一样，若多量添加，就对深冲性等产生恶劣影响，所以作为上限含有0.003％(重量)，而N也因为和C、S同样的理由，作为上限含有0.002％(重量)。另外，关于它们的合计量，像从上述实验结果清楚的那样，考虑加工性(r值、E1值)，限定(C+S+N)≤0.04％(重量)。
Si0.1％(重量)以下
Si有强化钢的作用，根据强度添加需要的量，但其添加量超过0.1％(重量)，加工性恶化，所以限定在0.1％(重量)以下。最好是0.05％(重量)。
Mn0.3％(重量)以下
Mn在钢的制造上，作为脱氧元素是必要成分，但过量添加，会使钢脆化，强度高到需要以上。因此，限定在0.3％(重量)以下。
P 0.05％(重量)以下
P有强化钢的作用，根据要求的强度水平，调整其量，但若其量超过0.05％(重量)，则加工性恶化，所以限定在0.05％(重量)以下。
Al0.1％(重量)以下
Al为钢水脱氧而使用，但因为提高碳氮化物形成元素的利用率，所以也根据需要添加。可是，即使添加超过0.1％(重量)，脱氧效果也饱和，所以限定在0.1％(重量)以下。
Ti0.005-0.02％(重量)
Ti由于与C、N、S有关，在本发明中是起重要作用的成分，用于使C、N、S作为各自的TiC、TiN、TiS析出而添加Ti。其量在0.005％(重量)以下，没有添加效果，另一方面，0.02％(重量)以上的添加，恶化加工性，所以为了得到良好的加工性，其含量限定在0.02％(重量)以下是必要的。
另外，关于Ti，还由于与C有关，必须满足(Ti*％)/(C％)＝4-12关系的含量。
但是，上述Ti*是
(Ti*％)＝(Ti％)-48/14(N％)-48/32(S％)
Ti*/C的比在4以上，薄钢板得到高r值。然而，若该值超过12，Ti的比例就过大，反而降低r值，也不利于钢板的表面性状和钢板成本。
因而，Ti的添加量，还要考虑与C和N、S的关系，像下式
4×(C％)≤(Ti％)-48/14(N％)-48/32(S％)≤12×C那样进行控制是必要的。
Nb0.001-0.01％(重量)
Nb和Ti复合添加时，有提高加工性的效果，但是不到0.001％(重量)的添加量，无添加效果，另一方面，过剩添加合恶化加工性，为了得到良好的加工性，其含量限定在0.001-0.01％(重量)。
B0.0001-0.0010％(重量)
为了提高抗二次加工脆性和面内各向异性添加B，但不到0.0001％(重量)的添加量，没有添加效果，另一方面，若添加超过0.0010％(重量)，则恶化加工性，所以限定在0.0001-0.0010％(重量)。
下面，说明关于本发明的制造方法。
所用的钢扁坯是照上述那样的成分，该钢扁坯以下述那样的热轧条件进行。
扁坯加热温度是900-1300℃温度范围，如上述实验结果表明的那样，在加热温度T是T(K)×(C％+S％)≤4.0时，加工性显著提高。然后在Ac3相变点以上的温度进行热轧。
另外，这种热轧时的精轧温度，从提高加工性出发，希望在Ar3相变点以上。
接着，可以在600℃以下的温度进行热轧后的热轧卷取，为了促进析出和由粗大化而引起的加工性改善，500-600℃的卷取温度是合适的。
如此得到的热轧板接着进行下述条件的冷轧。
在本发明的冷轧中，冷轧压下率越大得到r值越高的钢板，尤其以65％以上的冷轧压下率进行冷轧，能够得到良好的性能。但是，冷轧压下降超过90％，加工性反而恶化，所以应是90％以下。最好是70-85％。
然后，如此得到的冷轧板进行再结晶退火。
冷轧后的这种再结晶退火，可以在700-950℃温度范围内，但希望在800℃以上进行退火。作为退火方法，连续退火法、装箱退火法中的哪一种都可以。
再有，本发明在退火工序中，也可以使用连续退火生产线或者连续熔融镀锌生产线。而且，作为熔融镀锌方法，镀合金化熔融锌、镀非合金化熔融锌的一层镀层或者二层镀层是很适用的。
实施例
表1所示成分的钢扁坯在加热-均热后，进行热粗轧，然后再进行热精轧。卷取所得到的该热轧板后进行酸洗，然后进行80％压下率的冷轧，轧成0.8mm厚的冷轧板，接着进行连续退火。如此得到的薄钢板的材料性能和热轧条件、退火条件一起示于表2中。
这里，所谓r值是像前述那样使用JIS5号拉伸试样，给予15％预应变后，用3点法进行测定，从作为L方向(轧制方向)、D方向(与轧制方向成45°方向)和C方向(与轧制方向成90°方向)的平均值
r(rL+2×rD+rC)/4求出的。
如表2所示结果表明的那样，具有符合本发明成分组成且在符合本发明制造条件下制造的薄钢板，E1值、r值均高，具有优良的加工性。与此相反，比较例的加工性都低劣。
另外，使用以表3所示制造条件制造的冷轧钢板，在连续熔融镀锌生产线和电镀锌生产线进行镀锌，在表3中同时示出这些材料的性能。如表3所示结果表明的那样，以符合本发明条件制造的镀锌薄钢板具有优良的加工性。
[表1]
| 钢 | C | Si | Mn | P | S | Al | N | Ti | Nb | B | C+N+S | (Ti-48/14×N-48/32×S)/C | 备注 |
| 1 | 0.0008 | 0.010 | 0.05 | 0.015 | 0.0010 | 0.025 | 0.0011 | 0.0090 | 0.005 | 0 | 0.0029 | 4.6607 | 实施例 |
| 2 | 0.0005 | 0.005 | 0.10 | 0.042 | 0.0018 | 0.040 | 0.0017 | 0.0108 | 0.009 | 0.0006 | 0.0040 | 4.5429 | 实施例 |
| 3 | 0.0006 | 0.020 | 0.03 | 0.0087 | 0.0020 | 0.032 | 0.0013 | 0.0140 | 0.008 | 0.0005 | 0.0039 | 10.9048 | 实施例 |
| 4 | 0.0009 | 0.015 | 0.03 | 0.020 | 0.0015 | 0.050 | 0.0010 | 0.0160 | 0.006 | 0.0004 | 0.0034 | 11.4683 | 实施例 |
| 5 | 0.0005 | 0.020 | 0.15 | 0.012 | 0.0025 | 0.060 | 0.0005 | 0.0110 | 0.008 | 0.0001 | 0.0035 | 11.0714 | 实施例 |
| 6 | 0.0007 | 0.013 | 0.07 | 0.100 | 0.0020 | 0.063 | 0.0030 | 0.0240 | 0.065 | 0.0007 | 0.0057 | 15.3061 | 比较例 |
| 7 | 0.0008 | 0.040 | 0.15 | 0.022 | 0.0060 | 0.055 | 0.0005 | 0.0120 | 0.012 | 0.0001 | 0.0073 | 1.6071 | 比较例 |
| 8 | 0.0015 | 0.028 | 0.52 | 0.074 | 0.0040 | 0.049 | 0.0015 | 0.0080 | 0.005 | 0.0004 | 0.0070 | -2.0952 | 比较例 |
[表2]
( )内是扁坯加热温度T(K)
| 钢 | 热轧条件 | 退火温度(℃) | 材料性能 | 备注 | |||||
| 扁坯加热温度 | T(K)×(C+S) | 热轧终轧温度(℃) | 板卷卷取温度(℃) | TS(MPa) | EI(％) | r值 | |||
| 1 | 1200(1473) | 2.8514 | 880 | 550 | 820 | 285 | 56 | 3.10 | 实施例 |
| 2 | 970(1246) | 2.8589 | 880 | 600 | 880 | 274 | 57 | 2.85 | 实施例 |
| 3 | 1000(1273) | 3.3098 | 880 | 600 | 850 | 301 | 55 | 3.05 | 实施例 |
| 4 | 1050(1323) | 3.1752 | 880 | 650 | 880 | 282 | 57 | 3.30 | 实施例 |
| 5 | 1050(1323) | 3.969 | 880 | 640 | 850 | 305 | 55 | 3.25 | 实施例 |
| 6 | 1000(1273) | 3.4371 | 880 | 540 | 830 | 320 | 48 | 2.40 | 比较例 |
| 7 | 1250(1473) | 10.3564 | 880 | 650 | 800 | 309 | 43 | 2.45 | 比较例 |
| 8 | 900(1173) | 6.4515 | 880 | 620 | 880 | 324 | 45 | 2.56 | 比较例 |
表3
| 钢 | 热轧条件 | 镀层种类 | 材料性能 | 备注 | |||||
| 加热温度T1(℃) | T(K)×(C+S) | 热轧终轧温度(℃) | 板卷卷取温度(℃) | Ts(MPa) | E1(％) | r值 | |||
| 1 | 1200(1473) | 2.6514 | 880 | 550 | 镀合金化熔融锌 | 286 | 54 | 2.95 | 实施例 |
| 2 | 970(1246) | 2.8589 | 880 | 600 | 镀合金化熔融锌 | 280 | 55 | 2.76 | 实施例 |
| 3 | 1000(1273) | 3.3098 | 880 | 650 | 电镀锌(Zn) | 300 | 53 | 2.95 | 实施例 |
| 4 | 1050(1323) | 3.1752 | 880 | 600 | 电镀锌(Zn-Ni) | 280 | 54 | 3.15 | 实施例 |
| 5 | 1050(1323) | 3.969 | 880 | 620 | 电镀锌(Zn) | 295 | 55 | 3.16 | 实施例 |
| 6 | 1000(1273) | 3.4371 | 880 | 680 | 电镀锌(Zn-Fe) | 310 | 43 | 2.24 | 比较例 |
| 7 | 1250(1473) | 10.3564 | 880 | 600 | 镀合金化熔融锌 | 300 | 40 | 2.31 | 比较例 |
| 8 | 900(1173) | 6.4515 | 880 | 580 | 电镀锌(Zn) | 315 | 42 | 2.42 | 比较例 |
发明的效果
如以上说明的那样，按照本发明，在得到具有比以往优良的加工性的薄钢板的同时，也能够容易制造这样的薄钢板。
Claims (4)
1.冲压成形性优良的薄钢板，其特征在于，它含有C0.001％(重量)以下、Si0.1％(重量)以下、Mn0.3％(重量)以下、P0.05％(重量)以下、S0.003％(重量)以下、Al0.1％(重量)以下、N0.002％(重量)以下、Ti0.005-0.02％(重量)、Nb0.001-0.01％(重量)，而且C、S和N满足C+S+N≤0.004％(重量)关系的含量，而Ti在与C、S和N的关系中，满足下式
4×(C％)≤(Ti％)-48/14(N％)-48/32(S％)≤12×(C％)的含量，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.权利要求1所述的冲压成形性优良的薄钢板，其特征在于，除上述钢成分外，还含有作为合金元素的B0.0001-0.0010％(重量)。
3.冲压成形性优良的薄钢板的制造方法，其特征在于，由权利要求1所述成分构成的钢扁坯在900-1300℃温度范围，而且满足下式
T(K)×(C％+S％)≤4.0条件的温度T(K)进行均热保持，然后进行热轧温度在Ac攪3攭相变点以上的热轧，在650℃以下的温度卷取，酸洗后进行65-90％压下率的冷轧，此后在700-950℃温度范围进行再结晶退火。
4.冲压成形性优良的薄钢板的制造方法，其特征在于，由权利要求2所述成分构成的钢扁坯在900-1300℃的温度范围，而且满足下式
T(K)×(C％+S％)≤4.0条件的温度T(K)进行均热保持，然后进行热轧温度在A3相变点以上的热轧，在650℃以下的温度进行卷取，酸洗后进行压下率65-90％的冷轧，然后，在700-950℃的温度范围进行再结晶退火。
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