CN1090246C - 烘烤硬化性优良的冷轧钢板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烘烤硬化性优良的冷轧钢板，是关于在含Ti和/或Nb的极低碳钢中，将固溶C和Mo含量的关系控制在特定范围内而构成的烘烤硬化性优良的冷轧钢板，以及在其中还含特定量B的烘烤硬化性优良的冷轧钢板。

Description

烘烤硬化性优良的冷轧钢板

                          技术领域

本发明是关于钢板，特别是关于烘烤硬化性优良的冷轧钢板。

                          背景技术

作为提高冷轧钢板的烘烤硬化性的方法，例如，特开昭55-141526号公报、特开昭55-141555号公报所提出的方法。即，这些众所周知的方法是，对于添加Nb的钢，是根据钢中C、N、Al的含量添加Nb，将用at％表示的Nb/(固溶C+固溶N)限制在某个范围内，籍此调整钢板中固溶C、固溶N、再控制退火后的冷却速度。另外，象特开昭61-45689号公报所公开的那样，采用复合添加Ti和Nb生产烘烤硬化性优良的钢板技术也是众所周知的。但是，这样仅控制固溶C在某个范围内，烘烤硬化性最多只能期待提高30MPa左右，为使烘烤硬化性在该值以上而残存固溶C时，相反时效硬化性恶化，因此，在长时间保存后进行冲压成形时，将发生滑移线和条纹的问题。这样，要同时满足良好的烘烤硬化性和时效硬化性的两个方面，被认为是困难的，因此，这是长期以来的课题。

对于这些问题，有特开昭62-109927号，特开平4-120217号所揭示那样，提出了采用Mo使烘烤硬化性和时效硬化性两者都好的技术。但是，据本发明人所知，这些方法仅规定了单独Mo的成分范围，实际上，根据C的含量或Ti、Nb的含量，有时有效果，有时没有效果，技术很不稳定。例如，添加Mo时，现有技术中，该范围有单独取0.001～3.0％的，而又有仅为0.02～0.16％的，因此仅看出单独的作用。可是，象这样仅控制Mo的添加量时，其作用不稳定，烘烤效果有时达50MPa，又有时仅为10MPa。

另一方面，在市场中，对应于汽车的轻量化，目前的现状是要求更加提高烘烤硬化性，更加要求烘烤硬化性和延迟时效性同时都提高。

                           发明的公开

本发明的目的是，提供一种谋求烘烤硬化性和延迟时效性两者都提高，同时确保稳定的烘烤硬化量，并且具有比历来的产品烘烤硬化性大的冷轧钢板。

本发明涉及的、烘烤硬化性优良的冷轧钢板是以重量％计含有以下成分的钢板：

C：0.0013～0.007％，

Si：0.001～0.08％，

Mn：0.01～0.9％，

P：0.001～0.10％，

S：0.030％以下，

Al：0.001～0.1％及

N：0.01％以下，其特征在于，含Ti和Nb的范围如下：

Ti：0.001～0.025％，

Nb：0.001～0.040％，而且，这些范围满足用下式定义的K值：

k＝C％-12/93×Nb％-12/48×(Ti％-48/14×N％)≥0.0008(其中，Ti％-48/14×N％≤0时，k＝0)，而且，Mo的添加水平满足下式：

0.005≤Mo％≤0.25和

$0.1\×\sqrt{k}\≤\mathrm{Mo}\%\≤5\×\sqrt{k}$ (其中，k是用前式定义的值)。

在本发明的优选方式中，B以满足以下两式的水平进行添加： $0.005\×\sqrt{k}\≤B\%\≤0.08\×\sqrt{k}$ 和

Mo％/300≤B％≤Mo％/4。

此外，在本发明的优选方式中，其位错密度是在每1μm²的平面视野里有50～3000根位错线。

                      附图的简单说明

图1表示本发明的Mo含量与k值的关系的说明图。

图2表示本发明的B含量与k值的关系的说明图。

实施本发明的最佳方式

作为本发明对象的冷轧钢板是冷轧钢板、热镀锌或电镀锌钢板等，作为炼钢的方法，转炉、电炉、平炉等哪种方法都行，不论用铸模铸造后开坯的板坯或连续铸造的板坯等其制造方法均可。

本发明者为了提高冷轧钢板的烘烤硬化性，反复进行种种研究，结果得到了下述预料外的见识，从而完成了本发明。

在历来的冷轧钢板中，如前所述，即使有烘烤硬化性、但其量也小，或时效性不良，或，单独添加通常的碳化物形成元素Mo、Cr、V、W的1种或2种以上，其效果也不稳定，因而，烘烤硬化性良好，而且超过60天的时效性也同时好的情况就比较难以达到。

本发明者关于Mo的添加量发现，C与其有相互关系，而且还与B的含量有相互作用。即，本发明者进行了各种试验和分析发现，Mo、C、B的各含量范围只要满足下式，就能够同时而且充分满足烘烤硬化性和时效硬化性两方面特性。

即Mo满足下式：

0.005≤Mo％≤0.25

$0.1\×\sqrt{k}\≤\mathrm{Mo}\%\≤5\×\sqrt{k}$ 和

k＝C％-12/93×Nb％-12/48×(Ti％-48/14×N％)，而且还判明，此时的C的水平范围只要不在k≥0.0008的范围内，就不呈现效果。

从而可知，当C％-12/93×Nb％-12/48(Ti％-48/14×N％)的值小时，Mo值即使是0.01％左右的小值，也兼备延迟时效性和烘烤硬化性的这两个特性。另外，而当Mo多，当C％-12/93×Nb％-12/48×(Ti％-48/14×N％)的值大时，延迟时效性也将恶化。因此，Mo的含量范围仅在满足上述关系式范围时是有效的。

这其中的原因也不一定清楚，另外，本发明也没有被任何理论所限制，但是根据上述条件，可以推断Mo和C形成偶极子(双极子)，可以推断，由此预防C在位错上固着。而且，还可以推断，Mo对于C满足某种关系时能够稳定地呈现优良的烘烤硬化性和时效性两种特性。另外，重要的是，该C不单单是钢中的含量问题，而且还是以k＝C％-12/93×Nb％-12/48×(Ti％-48/14×N％)表示的固溶C。

另外，尽管在延迟时效性良好的情况下，烘烤硬化性也没有恶化，这被认为是由于在烘烤时的170℃左右的温度下，该偶极子分解，C再一次固溶，将位错固着的缘故。

在使用Cr、V、W或Mn的情况下，在该温度下进行烘烤硬化，看不出有这种效果，这说明只有使用Mo才有效。

在图1中，区域A(其中，包含边界线)是本发明的范围，其烘烤硬化性和延迟时效性优良。区域B烘烤硬化性和延迟时效性优良，但是由于Mo含量多，强度变高，相反延伸率降低，冲压成形时易发生裂纹。另外，在区域C中，烘烤硬化性不足。此外，在区域D，延迟时效性恶化，冲压成形时发生滑移线。

另外，本发明者同时发现，通过与B复合添加，烘烤硬化性更加提高，即，B的浓度满足下式：

$0.005\×\sqrt{k}\≤B\%\≤0.08\×\sqrt{k}$

K＝C％-12/93×Nb％-12/48×(Ti％-48/14×N％)，而且通过满足Mo％/300≤B％≤Mo％/4，则呈现出更加提高的效果。

其原因可以认为，不一定明确是B与Mo的偶极子造成的，或者是B进而与Mo和C的偶极子有关，但不论是与Mo起作用的是哪一个，都有使烘烤硬化性提高的效果。

在图2中，区域A(其中包括边界线)是本发明范围，其烘烤硬化性和延迟时效性优良。区域B烘烤硬化性和延迟时效性优良，但是由于B(硼)多，延伸率降低，冲压成形时易发生裂纹。另外，在区域C中，烘烤硬化性不足。另外，在区域D中，延迟时效性恶化，冲压成形时发生滑移线。

其中，要根据Mo的范围进而限定其区域范围。

其中，添加B时，用Ti固定N是重要的。

另外，许多电子显微镜观察结果也表明，由于位错分布其特性也有很大变化。本发明者在电子显微镜下观察延迟时效性良好的试样，结果发现其位错密度，在每1μm²平面视野里有50～3000根时，延迟时效性和烘烤硬化性进一步得到改善的现象。位错密度不足50根时，本发明并不能没有效果，但是50根以上能更明显改善烘烤硬化性。位错密度在每1μm²超过3000根的情况下，钢材的延伸率反而下降，冲压时有发生裂纹的倾向。其原因不一定清楚，但是可以认为是由于位错形成应变场，并引起Mo和B、Mo和C的偶极子相互作用所致。

限定本发明钢的各成分范围的理由如下。

首先，C取为0.0013％以上是由于，若降低C的水平到不足该值时，则涉及到炼钢成本的增加，另外也得不到高的烘烤硬化性。另一方面，C取为0.007％以下是由于，超过该水平时，因C是引起钢强化的元素，使强度变高，损害加工性。而且由于添加的Ti、Nb元素量多，由于其析出物造成的强度上升不可避免结果使加工性恶化，同时对经济也不利。另外，延迟时效性也恶化。

Si取为0.001％以上是因为，若降低Si的水平到不足该值时，则涉及到炼钢成本的增加，另外，也得不到高的烘烤硬化性。Si取为0.08％以下是由于，若超过这一水平时，强度变得过高，损害加工性。另外，还因为在实施镀锌时，锌难以附着，损害密着性。

Mn取为0.01％以上是由于，不满该下限值时，则得不到高的烘烤硬化性。另一方面，Mn取为0.9％以下是由于，若超过该值时，由于Mn是钢的强化元素而使强度变高，损害了加工性。

P取为0.001％以上是由于，P的水平取不足该值时，则涉及到炼钢成本的较大幅度增加，另外，也得不到高的烘烤硬化性。另外，P的含量取为0.10％以下是因为，P作为钢的强化元素，即使少量的P也使强度变高，因而损害加工性。而且，P是在结晶晶界富集，是容易引起晶界脆化的元素，由于损害加工性，最好添加量不超过0.10％。

S取为0.030％以下，本来S存在于钢中是无意义的元素，另外，由于形成TiS，减少了有效的Ti，因此，希望少量使用。另外，因为若S超过0.030％时，在热轧时引起热脆性，引起表面裂纹的所谓热脆性，因而不佳。

Al取为0.001％以上，是用于脱氧必要的成分，不足0.001％时，则产生气泡，这会构成缺陷，因此，必须要有0.001％以上的浓度。另外，将其上限取为0.1％是由于，若添加超过该值对成本不利。而且强度变高，损害加工性。

N取为0.01％以下，添加量超过该值时，若不多添加Ti，就不能确保必要的时效性，而且强度变高，损害加工性。

Ti和Nb是所谓Nb-Ti-IF钢的加工性(或进而镀覆性)良好的钢所必要的元素，该范围是满足其特性的范围。它的含量下限取为0.001％是由于，未达此值时，则将C、N等固溶元素固定、确保必要的时效性困难。另外，将Ti的添加量上限取作0.025％是因为，即使超量添加延迟时效性也饱和，再结晶温度反而上升，另外，引起加工性恶化。另外，Nb的上限取为0.040％是因为，即使超过此值添加，时效性也饱和，再结晶温度反而上升，另外，引起加工性恶化。

本发明中，特别是关于C量，满足下式是重要的。

即，Ti、Nb在上述范围内，特别是将其范围设定成为满足下列关系式是重要的：

k＝C％-12/93×Nb％-12/48×(Ti％-48/14×N％)≥0.0008在该条件以外时，不能确保时效硬化性，在170℃×20min的热处理温度下，几乎看不出强度提高。

另外，上式中，在Ti％-48/14×N％≤0的情况下，k也取为0，但是，通常最好取Ti％-48/14×N％＞0。

Mo取为0.005％以上是因为，在其以下时，得不到烘烤硬化性提高的效果。另外，Mo水平的上限取为0.25％是因为，若超过该值时，由于Mo是钢的强化元素，使强度变得过高，损害了加工性。另外，若超过该上限时，烘烤硬化性也饱和，由于高价对经济也不利，因而不佳。

另外，进而在该范围中使Mo的浓度设定为满足下式，烘烤硬化性和延迟时效性都被改善：

$0.1\×\sqrt{k}\≤\mathrm{Mo}\%\≤5\×\sqrt{k}$ 和

k＝C％-12/93×Nb％-12/48×(Ti％-48/14×N％)。

满足上述条件的范围，如前所述，被认为是形成Mo和C的偶极子的最合适的范围。即使对于C而言提高Mo浓度到必要以上，效果也饱和，成本也变高，另外，由于存在钢材延伸率降低的情况，所以最好上限取0.25％。另外，若超过0.25％，由于难以发生再结晶，延伸率也有可能降低，因而不佳。但是，作为本发明目的效果自身不是没有。

另一方面，未满0.005％的Mo水平时，不能改善时效硬化性，发生YP伸长。

关于B，将其浓度设定为满足下式：

   $0.005\×\sqrt{k}\≤B\%\≤0.08\×\sqrt{k}$

和k＝C％-12/93×Nb％-12/48×(Ti％-48/14×N％)而且最好是设定成满足下式：

Mo％/300≤B％≤Mo％/4

当B未满

和/或未满Mo％/300时，不能改善时效硬化性，和发生YP伸长。另外，单独加B效果小，而与Mo一起复合添加时效果特别好。另外，即使添加超过上述条件的B，其效果也饱和，对成本不利，另外总延伸率下降，钢材性能恶化等，因而不佳。

                          实施例

下述表1、表2同时示出了本发明实施例和比较例。

用转炉冶炼表1、表2所示成分的钢，然后连续铸造成板坯。冷轧该板坯，而后进行退火，制成冷轧钢板。常温时效性是在40℃的气氛中保持70天，而后进行拉伸试验，测定这时的YP伸长，以0.02％以下为良好。另外，烘烤硬化性的测定是将冷轧钢板延伸2％，而后在170℃下保持20分钟，测定保持后的YP伸长，并测定与进行延伸2％之前时的强度差。在本发明中，延迟时效性都在0.01％以下，烘烤硬化性都超过50MPa。在比较例中，Mo少的钢，延迟时效性差，超过0.2％，另外，烘烤硬化性也变差。另外，Mo多的钢，虽然延迟时效性和烘烤硬化性都好，但在冲压时发生裂纹。

另外，表3、表4可以看到，在显示出位错密度效果的当中，与比较例相比，烘烤硬化性改善了约20MPa。表3、表4的位错密度是从冷轧钢板上取薄膜试片，用透射电子显微镜，各取3个薄膜试片，用常规观察方法求得位错，换算成1μm²的根数，并取其平均值得到的。在本发明中，常温时效性都在0.02％以下，是良好的。另外，烘烤硬化性都显示出50MPa以上，显示了满意的值。

根据本发明，可得到烘烤硬化性和延迟时效性都优良的钢板。

                                     表1

                                   表1(续)

                                   表2

                               表2(续)

                                表3

                                  表3(续)

                               表4

                                表4(续)

Claims (3)

1.烘烤硬化性优良的冷轧钢板，该钢板是含有以下成分(重量％)的钢板：

C：0.0013～0.007％，

Si：0.001～0.08％，

Mn：0.01～0.9％，

P：0.001～0.10％，

S：0.030％以下，

Al：0.001～0.1％和

N：0.01％以下，其特征在于，

Ti和Nb的含量范围为：

Ti：0.001～0.025％，

Nb：0.001～0.040％，而且，这些范围满足下式定义的K值：

k＝C％-12/93×Nb％-12/48×(Ti％-48/14×N％)≥0.0008(其中，Ti％-48/14×N％≤0时，K＝0)，而且含有满足下式的水平的Mo作为添加剂：

0.005≤Mo％≤0.25

和 $0.1\×\sqrt{k}\≤\mathrm{Mo}\%\≤5\×\sqrt{k}$ (其中，用前述式定义k的值)。

2.权利要求1所述冷轧钢板，其特征在于，还以满足下式的水平的B：

$0.005\×\sqrt{k}\≤B\%\≤0.08\×\sqrt{k}$ (其中，k是用前述式定义的值)，

和Mo％/300≤B％≤Mo％/4。

3.权利要求1或2所述的冷轧钢板，其特征在于，其位错密度为每1μm²平面视野中有50～3000根。

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