CN107148488B - 拉伸强度为1300Mpa以上的超高强度镀覆钢板及其制造方法 - Google Patents
拉伸强度为1300Mpa以上的超高强度镀覆钢板及其制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及用于汽车等的超高强度镀覆钢板，更具体地，涉及具有拉伸强度为1300Mpa以上的超高强度镀覆钢板及其制造方法。根据本发明，可以提供一种超高强度镀覆钢板，所述钢板经过切割和收卷工序之后，边缘(edge)部不发生裂纹。
Description
技术领域
本发明涉及用于汽车等的超高强度镀覆钢板，更具体地，涉及具有拉伸强度为1300Mpa以上的超高强度镀覆钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，为了提高汽车的安全性及轻量化，持续进行汽车用钢板的超高强度化，与此同时，为了提高钢板的耐蚀性，主要使用对超高强度钢板表面进行镀覆的镀覆钢板。
目前，作为超高强度镀覆钢板，开发并使用拉伸强度为1300Mp a以上的马氏体钢，并且用于强化耐蚀性的镀覆产品也在处于开发阶段。
一般，这种超高强度钢板的延伸率为10％以下，因此，通常钢铁厂将生产的卷材(coil)进行切割(slitting)后通过收卷的工序生产为宽度窄的卷材，并将该卷材作为原材料适用轧制成型(roll formin g)工艺或简单成型(forming)工艺，从而成型为部件。
但是，将超高强度镀覆钢板进行切割之后再次进行收卷时，在制造的卷材的宽度方向的边缘(edge)部发生裂纹，所述裂纹扩展，直至钢板的中心部发生龟裂。
因此，需要开发能够减少后续进行切割及收卷工序的超高强度镀覆钢板的边缘部发生裂纹的技术。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的一方面提供超高强度镀覆钢板及其制造方法，即使对所述超高强度镀覆钢板进行切割及收卷工序，在边缘部的宽度方向也不会发生并扩展裂纹。
技术方案
本发明的一方面提供超高强度镀覆钢板，其特征在于，所述超高强度镀覆钢板的拉伸强度为1300Mpa以上，且所述镀覆钢板内的氢含量为0.000015重量％以下。
本发明的另一方面提供超高强度镀覆钢板的制造方法，所述方法包括以下步骤：准备拉伸强度为1300Mpa以上的钢板；对所述钢板进行镀覆而制造镀覆钢板；以及对所述镀覆钢板进行热处理，其中，所述热处理使所述镀覆钢板内的氢含量达到0.000015重量％以下。
有益效果
根据本发明，可以提供切割及收卷工序之后，宽度方向的边缘部不发生裂纹的超高强度镀覆钢板。
附图说明
图1示出切割经热处理或未经处理的超高强度镀覆钢板之后观察是否发生裂纹的结果的图。
最佳实施方式
本发明人为了从根本上解决对拉伸强度为1300MPa以上的超高强度镀覆钢板进行切割(slitting)及收卷时，在制造的卷材的宽度方向边缘部发生裂纹并扩展的问题，进行了深入的研究的结果，确认了对超高强度镀覆钢板进行切割及收卷工序之前，通过进行热处理来降低镀覆钢板内的氢浓度时，可以解决上述的问题，并完成了本发明。
尤其，本发明人发现，对超高强度镀覆钢板进行切割及收卷之后，在宽度方向边缘部发生裂纹的原因与钢内的氢含量有关，并着眼于此，提供钢内的氢含量得到减少的超高强度镀覆钢板和能够有效减少钢内的氢含量的方法。
根据本发明的一方面，提供超高强度镀覆钢板，其中，钢内的氢含量为0.000015重量％以下，拉伸强度为1300MPa以上。
优选地，本发明的超高强度镀覆钢板是对具有如下组成的钢板进行镀覆和热处理来获得，所述钢板以重量％计，包含：C：0.12～0.2％、Si：0.5％以下且0％除外、Mn：2.6～4.0％、P：0.03％以下且0％除外、S：0.015％以下且0％除外、Al：0.1％以下且0％除外、Cr：1％以下且0％除外、Ti：48/14*[N]～0.1％、Nb：0.1％以下且0％除外、B：0.005％以下且0％除外、N：0.01％以下且0％除外及余量Fe和其他不可避免的杂质，并且，以体积分数计，微细组织包含90％以上的回火马氏体及10％以下的铁素体和贝氏体。
下面，将详细说明限定所述钢板的成分的理由。此时，若没有另外提及，则各成分的含量单位表示重量％。
C：0.12～0.20％
碳(C)是用于确保钢的强度而必须添加的元素，为了获得所述效果，优选添加0.12％以上。但是，当其含量过多而超过0.20％时，会导致焊接性降低，因此不优选。
因此，优选将C的含量限制为0.12～0.20％。
Si：0.5％以下且0％除外
硅(Si)是铁素体稳定化元素，在设有缓慢冷却区间的常规连续退火型热浸镀热处理炉中退火之后，进行缓慢冷却时，促进铁素体的生成，因此具有强度降低的缺点。此外，如同本发明，为了抑制相转变而添加大量的Mn的情况下，在退火时基于Si而形成表面氧化物，从而由于劣化热浸镀特性、Si的表面浓缩和氧化，具有产生的凹痕(dent)缺陷的危险，因此限制其上限。优选将Si限制为0.5％以下比较有利。
Mn：2.6～4.0％
已知，锰(Mn)是抑制铁素体的形成，且使容易形成奥氏体的元素。在连续退火型热浸镀热处理炉中退火后进行缓慢冷却时，若当Mn的含量小于2.6％时，缓慢冷却时容易生成铁素体，另一方面，当超过4.0％时，由于在板坯和热轧工序中引发的偏析，过度形成带状物(band)，并由于转炉作业时投入过多的合金，导致增加合金铁的成本。
因此，优选将Mn的含量限制在2.6～4.0％。
P：0.03％以下(0％除外)
磷(P)是钢中的杂质元素，当P含量超过0.03％时，降低焊接性，增加发生钢的脆性的风险，并且提高引发凹痕缺陷的可能性。因此，优选将P的含量限制为0.03％以下。
S：0.015％以下且0％除外
硫(S)与P相同均为钢中的杂质元素，当S含量超过0.015％时，提高阻碍钢的延展性和焊接性的可能性。因此，优选将S的含量限制为0.015％以下。
Al：0.1％以下且0％除外
铝(Al)是用于扩大铁素体区域的元素，利用设有缓慢冷却区间的常规连续退火型热浸镀热处理炉时，具有促进铁素体的形成的缺点，并且由于形成AlN，而提高引发降低高温热轧性的可能性。因此，优选将Al的含量限制为0.1％以下。
Cr：1％以下且0％除外
铬(Cr)是抑制铁素体的相变，从而促进低温相变的元素，当利用设有缓慢冷却区间的常规连续退火型热浸镀热处理炉时，具有抑制铁素体的形成的优点。然而，当Cr含量超过1％时，由于投入过多的合金，从而具有增加合金铁的成本的问题，因此，优选将Cr含量限制为1％以下。
Ti：48/14*[N]～0.1％
钛(Ti)作为形成氮化物的元素，将钢中的N析出为TiN，起到清除(scavenging)钢中N的作用，为此，以化学当量计，需要添加48/14*[N]以上的Ti。另外，当未添加Ti时，由于形成AlN，在连续铸造时可能会发生裂纹。然而，当其含量超过0.1％时，除了去除固溶N以外，由于析出附加的碳化物，会减少马氏体的强度。
Nb：0.1％以下且0％除外
铌(Nb)是在奥氏体晶界偏析，并在退火热处理时，抑制奥氏体晶粒的粗大化的元素，因此优选添加Nb。然而，当Nb含量超过0.1％时，由于投入过多合金，增加合金铁的成本，因此，优选将Nb含量限制为0.1％以下。
B：0.005％以下且0％除外
硼(B)是抑制铁素体的形成的元素，尤其，在退火后进行冷却时，具有抑制铁素体的形成的优点，因此，优选添加B。然而，当B含量超过0.005％时，由于析出Fe23(C,B)6，反而促进铁素体的形成，因此，优选将B含量限制为0.005％以下。
N：0.01％以下且0％除外
氮(N)是与Al反应而析出AlN氮化物的元素，形成的AlN是连铸时发生裂纹的原因。因此，优选将N的含量限制为0.01％以下，从而抑制AlN的形成。
剩余的由Fe及不可避免的杂质组成，其中，杂质可以包含Mo、V、Ni、稀土金属(RareEarth Metal，REM)等。
优选地，用于获得本发明的超高强度镀覆钢板的钢板满足上述成分组成，同时所述钢板的微细组织，以体积分数计，包含90％以上的马氏体及10％以下的铁素体和贝氏体。基于所述微细组织的构成的效果上的特殊点在于，作为硬质相(hard phase)的马氏体具有主相的微细组织，因此，具有容易确保超高强度的优点。
对这种钢板进行热处理，从而最终获得的本发明的超高强度镀覆钢板也具有相同的微细组织，进而，进一步进行回火热处理时，马氏体转变为回火马氏体。
另外，实际上，难以实现测定三次元概念的体积分数的方法，因此，用常规的观察微细组织时使用的通过观察截面测定面积分数来代替。
此外，优选地，通过对具有所述组分体系和微细组织的钢板进行镀覆及热处理来获得，并且，相比热处理前，热处理后的钢内的氢含量为0.000015重量％以下。由此，本发明的超高强度镀覆钢板的屈服强度与拉伸强度比值的目标能够达到0.75以上。
为了制造具有如上所述的组分体系和微细组织的超高强度镀覆钢板，将进行如下过程。
首先，准备钢板，所述钢板，以重量％计，包含：C：0.12～0.2％、Si：0.5％以下且0％除外、Mn：2.6～4.0％、P：0.03％以下且0％除外、S：0.015％以下且0％除外、Al：0.1％以下且0％除外、Cr：1％以下且0％除外、Ti：48/14*[N]～0.1％、Nb：0.1％以下且0％除外、B：0.005％以下且0％除外、N：0.01％以下且0％除外及余量Fe和其他不可避免的杂质，并且，以体积分数计，微细组织包含90％以上的回火马氏体以及10％以下的铁素体和贝氏体。
然后，对所述钢板进行镀覆以制造镀覆钢板，然后进行热处理。
此时，所述镀覆不进行特别的限定，例如，可以进行热浸镀锌、热浸镀铝、电镀锌等工序。
并且，优选地，所述镀覆后进行热处理，以使镀覆钢板内的氢含量达到0.000015重量％以下。此时，通过在高温下进行短时间的热处理或在相对较低温度下进行长时间的热处理，使氢含量减少至目标水平。因此，在本发明中并不对热处理时间、温度条件进行特别限定。
但是，通常热处理温度越高，拉伸强度减少得越多，因此，优选考虑客户所要求的拉伸强度水平来设置热处理温度和时间。
一般，超高强度镀覆钢板是通过切割以及收卷工序来制造成具有一定宽度的卷材，所述切割工序是对钢板边缘部施加非常大的应力的作业。就超高强度镀覆钢板而言，由于镀层，从而具有边缘部的截面的品质差的缺点，并且，在强大的应力下，钢内的氢具有容易偏析的倾向。因此，对这种超高强度镀覆钢板进行切割工序时，切割之后，钢内的氢在镀覆钢板的边缘部的高应力部分上偏析，由此，在超高强度镀覆钢板的边缘部上发生裂纹，并向宽度方向扩展。
因此，根据本发明进行热处理，使超高强度镀覆钢板的钢内的氢含量降低至0.000015重量％以下时，能够有效抑制切割之后进行收卷时随着时间而发生的边缘部裂纹。
下面，通过实施例对本发明进行更详细地说明。但是，需要注意的是，下述的实施例仅仅是为了更详细地说明本发明而例示的，而不是用于限定本发明的权利范围。本发明的权利范围是根据权利要求书中记载的内容和由此合理地推导的内容而决定的。
具体实施方式
(实施例)
评估对初始屈服强度为1149MPa，初始拉伸强度为1556MPa的超高强度镀覆钢板进行热处理前与以以下表1中示出的条件进行热处理后的钢内的氢含量的变化，并表示在下述表1中。
其中，将由0.18％C、0.1％Si、3.6％Mn、0.011％P、0.11％Cr、0.021％Ti、0.038％Nb、0.0017％B、0.003％S、0.025％Al及0.004％N的组分体系组成的钢材以厚度为*12mm*100mm的试片大小准备并使用，所述热处理，以每小时100℃的加热速度从25℃升温至250℃，并且，在进行所述热处理的同时，利用气相色谱测定钢内的氢含量。
首先，测定未进行镀覆的冷轧钢板和镀覆钢板的钢内的氢含量的结果，冷轧钢板的钢内的氢含量为0％，完全不存在氢，而镀覆钢板显示出0.000022重量％的高的数值。
这种结果表明，具有体心正方(BCT)结构的马氏体(碳含量低的马氏体具有与BCC结构几乎相同的结构)和具有体心正方(BCT)结构的少量贝氏体的氢的溶解度非常低，并且氢的扩散非常快，从而在制造冷轧钢板之后的数分钟至数小时之内全部扩散并消失，因此，主相由马氏体形成的冷轧钢板中的钢内的氢含量被测定为0％。
表1
如所述表1所示，可以确认，当热处理温度均为150℃时，气氛气体中，与7％的氢含量相比，在0％时氢含量减少得更快，并且，当气氛气体中的氢含量均为0％时，与150℃的热处理温度相比，热处理温度为200℃时，氢含量减少得更快。
即，在进行热处理时，当气氛气体中的氢含量越低，且热处理温度越高时，对减少钢内的氢含量越有利。
并且，对镀覆钢板A、镀覆钢板B及镀覆钢板C进行切割后，观察是否随着时间发生裂纹，并将其结果表示在图1中。其中，所述镀覆钢板A未进行热处理，所述镀覆钢板B在100％氢气氛、150℃温度下，进行了24小时热处理，所述镀覆钢板C在7％氢气氛、200℃温度下，进行了24小时热处理。
如图1所示，可以确认，在未进行热处理的镀覆钢板A和经过热处理之后钢内的氢含量仍超过0.000015重量％的镀覆钢板B均发生了裂纹。另一方面，在低氢气氛和在高温中进行热处理的镀覆钢板C中未发生裂纹。
这种结果表示，可通过对具有作为主相的马氏体的超高强度镀覆钢板进行回火热处理来提供屈服强度与拉伸强度之比为0.75以上的超高强度镀覆钢板。但是，随着热处理温度变高，拉伸强度的减少会增加，因此，需要对应客户要求的拉伸强度水平来考虑热处理温度和时间。
Claims (4)
1.超高强度镀覆钢板，其特征在于，所述镀覆钢板以重量％计，由以下组分组成：C：0.12～0.2％、Si：0.5％以下且0％除外、Mn：2.6～4.0％、P：0.03％以下且0％除外、S：0.015％以下且0％除外、Al：0.1％以下且0％除外、Cr：1％以下且0％除外、Ti：48/14*[N]～0.1％、N b：0.1％以下且0％除外、B：0.005％以下且0％除外、N：0.01％以下且0％除外及余量Fe和其他不可避免的杂质，以体积分数计，所述超高强度镀覆钢板的微细组织由90％以上的回火马氏体及10％以下的铁素体和贝氏体组成，拉伸强度为1300Mpa以上，且所述镀覆钢板内的氢含量为0.000015重量％以下。
2.根据权利要求1所述的超高强度镀覆钢板，其中，所述镀覆钢板的屈服比为0.75以上。
3.超高强度镀覆钢板的制造方法，所述方法由以下步骤组成：准备拉伸强度为1300Mpa以上的钢板，所述钢板以重量％计，由以下组分组成：C：0.12～0.2％、Si：0.5％以下且0％除外、Mn：2.6～4.0％、P：0.03％以下且0％除外、S：0.015％以下且0％除外、Al：0.1％以下且0％除外、Cr：1％以下且0％除外、Ti：48/14*[N]～0.1％、Nb：0.1％以下且0％除外、B：0.005％以下0％除外、N：0.01％以下且0％除外及余量Fe和其他不可避免的杂质，并且，以体积分数计，微细组织由90％以上的回火马氏体及10％以下的铁素体和贝氏体组成；对所述钢板进行镀覆而制造镀覆钢板；以及对所述镀覆钢板进行热处理，其中，所述热处理使所述镀覆钢板内的氢含量达到0.000015重量％以下。
4.根据权利要求3所述的超高强度镀覆钢板的制造方法，其中，经过热处理的所述镀覆钢板的屈服比为0.75以上。
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