CN112739843B - 具有优异的冲击韧性的热轧未退火铁素体不锈钢板及其制造方法 - Google Patents

具有优异的冲击韧性的热轧未退火铁素体不锈钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

公开了具有优异的冲击特性的厚度为6mm或更大的未退火的热轧铁素体不锈钢板及其制造方法。根据本发明的一个实施方案，具有优异的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板按重量％计包含：大于0％且小于或等于0.03％的量的C、0.1％至0.5％的Si、1.5％或更少的Mn、0.04％或更少的P、10.5％至14％的Cr、大于0％且小于或等于1.5％的量的Ni、0.01％至0.5％的Ti、大于0％且小于或等于1.0％的量的Cu、大于0％且小于或等于0.015％的量的N、0.1％或更少的Al、以及余量的Fe和其他不可避免的杂质，并且满足以下关系(1)，以及与轧制方向垂直的截面的显微组织的平均晶粒尺寸为60μm或更小。(1)1500≤(1001.5*C+950.6*Mn+1350.5*Ni+395.6*Cu‑0.7*Si‑1.0*Ti‑0.1*Cr‑1.0*P‑1.0*Al+1020.5*N)≤2200。

Description

具有优异的冲击韧性的热轧未退火铁素体不锈钢板及其制造 方法
技术领域
本公开内容涉及铁素体不锈钢热轧厚材料及其制造方法，并且更特别地，涉及厚度为6mm或更大并且具有优异的冲击特性的未退火的热轧铁素体不锈钢板及其制造方法。
背景技术
与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢具有差的可加工性、冲击韧性和高温强度，但是由于其不包含大量的Ni，因此其便宜并且具有低的热膨胀。近年来，优选将铁素体不锈钢用于汽车排气系统组件材料。特别地，由于微裂纹和废气泄漏问题，用于排气系统的法兰最近已转变为具有改善的耐腐蚀性和耐久性的铁素体不锈钢厚板。
到目前为止，碳钢已被用于排气系统法兰，但碳钢的腐蚀快速发生，从而引起外表面上的严重红锈和材料的稳定性快速降低的问题。为了解决该问题，将包含多于11％的Cr的STS409L材料应用于法兰。STS409L材料是具有优异的可加工性并且通过在11％Cr下用Ti稳定C、N来防止焊缝敏化的钢种，并且主要在700℃或更低的温度下使用。STS409L材料是最广泛使用的钢种，因为其甚至对汽车排气系统中产生的冷凝物组分都具有一定的耐腐蚀性。然而，409L是单相铁素体并且具有非常差的低温冲击特性，并因此在冬季在法兰加工期间由于脆性裂纹而具有高缺陷率。
此外，由于铁素体不锈钢的厚度比奥氏体不锈钢的厚度厚，因此可加工性和冲击韧性差。因此，铁素体不锈钢在热轧之后在冷轧至目标厚度期间具有脆性裂纹或裂纹扩展，从而导致板的断裂。当使用具有6.0mm或更大的厚度的STS409L厚板加工产品(例如法兰)时，存在冲击特性差(例如由冲击产生的裂纹)的缺点。由于这种低冲击特性，具有6.0mm或更大的厚度的STS409L钢是非常难以制造和加工的钢。
此外，在热轧期间，具有6.0mm或更大的厚度的厚材料具有由于缺乏轧制压下而难以获得细晶粒的问题，并且由于形成粗晶粒和不均匀的晶粒而进一步增加了脆性，并且冲击特性劣化。
发明内容
技术问题
本公开内容的实施方案解决了以上问题，并因此通过经由合金元素组成控制而在没有热轧退火的情况下确保细铁素体晶粒来提供具有改善的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板。
技术方案
根据本公开内容的一个方面，具有优异的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板以全部组成的重量百分比(％)计包含：C：大于0％且为0.03％或更小，Si：0.1％至0.5％，Mn：1.5％或更小，P：0.04％或更小，Cr：10.5％至14％，Ni：大于0％且为1.5％或更小，Ti：0.01％至0.5％，Cu：大于0％且为1.0％或更小，N：大于0％且为0.015％或更小，Al：0.1％或更小，剩余部分的铁(Fe)和其他不可避免的杂质，并且满足下式(1)，以及与轧制方向垂直的方向上的截面显微组织的平均晶粒尺寸为60μm或更小。
(1)1500≤(1001.5*C+950.6*Mn+1350.5*Ni+395.6*Cu-0.7*Si-1.0*Ti-0.1*Cr-1.0*P-1.0*Al+1020.5*N)≤2200
在此，C、Mn、Ni、Cu、Si、Ti、Cr、P、Al和N意指各元素的含量(重量％)。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，未退火的热轧钢板的厚度可以为6.0mm至25.0mm。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，-20℃夏氏冲击能量可以为150J/cm2或更大。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，所述显微组织的晶粒之间的取向差(misorientation)为15°至180°的晶粒的平均尺寸可以为60μm或更小。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，所述显微组织的晶粒之间的取向差为5°至180°的晶粒的平均尺寸可以为30μm或更小。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，所述显微组织的晶粒之间的取向差为2°至180°的晶粒的平均尺寸可以为20μm或更小。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，所述显微组织的晶粒之间的取向差为15°至180°的晶界的分数可以为55％或更大。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，所述显微组织的晶粒之间的取向差为5°至15°的晶界的分数可以为25％或更小。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，所述显微组织的晶粒之间的取向差为2°至5°的晶界的分数可以为16％或更小。
根据本公开内容的另一个方面，具有优异的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板的制造方法包括：在1,220℃或更低下对板坯进行加热，所述板坯以全部组成的重量百分比(％)计包含：C：大于0％且为0.03％或更小，Si：0.1％至0.5％，Mn：1.5％或更小，P：0.04％或更小，Cr：10.5％至14％，Ni：大于0％且为1.5％或更小，Ti：0.01％至0.5％，Cu：大于0％且为1.0％或更小，N：大于0％且为0.015％或更小，Al：0.1％或更小，剩余部分的铁(Fe)和其他不可避免的杂质；对经加热的板坯进行粗轧；对经粗轧的棒材进行精轧；以及将热轧钢板卷取，并且粗轧的最后轧机中的压下率为27％或更大，以及卷取温度为800℃或更低。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，板坯可以满足下式1。
(1)1500≤(1001.5*C+950.6*Mn+1350.5*Ni+395.6*Cu-0.7*Si-1.0*Ti-0.1*Cr-1.0*P-1.0*Al+1020.5*N)≤2200
在此，C、Mn、Ni、Cu、Si、Ti、Cr、P、Al和N意指各元素的含量(重量％)。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，经粗轧的棒材的温度可以为1,020℃至970℃。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，精轧结束温度可以为920℃或更低。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，热轧钢板的厚度可以为6.0mm至25.0mm。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，卷取的热轧钢板的与轧制方向垂直的方向上的截面显微组织的晶粒之间的取向差为15°至180°的晶粒的平均尺寸可以为60μm或更小。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，卷取的热轧钢板的显微组织的与轧制方向垂直的方向上的截面显微组织中的晶粒之间的取向差为15°至180°的晶界的分数可以为55％或更大。
有益效果
根据本公开内容的一个实施方案，可以对厚度为6.0mm或更大的热轧铁素体不锈钢板的显微组织晶粒尺寸进行精炼以在没有热轧退火热处理的情况下表现出高的夏氏冲击能量值。
附图说明
图1至5是示出作为比较例的N1钢的截面显微组织的照片，图1是IPF(ND)EBSD照片，图2是ODF照片，以及图3是15°至180°的晶粒之间的取向差的高角度晶界照片，图4是5°至15°的晶粒之间的取向差的低角度晶界照片，图5是2°至5°的晶粒之间的取向差的低角度晶界照片。
图6至10是示出作为发明例的N2钢的截面显微组织的照片，图6是IPF(ND)EBSD照片，图7是ODF照片，以及图8是15°至180°的晶粒之间的取向差的高角度晶界照片，图9是5°至15°的晶粒之间的取向差的低角度晶界照片，图10是2°至5°的晶粒之间的取向差的低角度晶界照片。
图11是示出在820℃下卷取的N2钢的截面显微组织的照片。
图12至14是示出根据热轧再加热温度下的奥氏体相分数各温度的夏氏冲击能量值的图。
发明实施方式
根据本公开内容的一个方面，具有优异的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板以全部组成的重量百分比(％)计包含：C：大于0％且为0.03％或更小，Si：0.1％至0.5％，Mn：1.5％或更小，P：0.04％或更小，Cr：10.5％至14％，Ni：大于0％且为1.5％或更小，Ti：0.01％至0.5％，Cu：大于0％且为1.0％或更小，N：大于0％且为0.015％或更小，Al：0.1％或更小，剩余部分的铁(Fe)和其他不可避免的杂质，并且满足下式(1)，以及与轧制方向垂直的方向上的截面显微组织的平均晶粒尺寸为60μm或更小。
(1)1500≤(1001.5*C+950.6*Mn+1350.5*Ni+395.6*Cu-0.7*Si-1.0*Ti-0.1*Cr-1.0*P-1.0*Al+1020.5*N)≤2200
在此，C、Mn、Ni、Cu、Si、Ti、Cr、P、Al和N意指各元素的含量(重量％)。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的实施方案。提供以下实施方案以向本领域普通技术人员传达本公开内容的技术构思。然而，本公开内容不限于这些实施方案，并且可以以另外的形式来体现。在附图中，可能未示出与描述无关的部分以阐明本公开内容，并且此外，为了易于理解，或多或少地夸大地示出了组件的尺寸。
此外，除非存在与其相反的特定描述，否则当一个部分“包括”或“包含”一个要素时，该部分还可以包括其他要素，不排除其他要素。
除非在上下文中具有明显不同的含义，否则以单数使用的表达包括复数表达。
已经研究了各种方法来改善铁素体不锈钢热轧厚板的韧性。首先，存在抑制拉弗斯相(Laves Phase)的方法，其通过降低热轧卷取温度或通过进行快速冷却处理例如水冷却来使材料的脆性劣化。然而，该方法难以应用于实际生产，或者由于在卷取时的低温而在板的表面上引起不良的卷取例如划痕，或者具有由于快速冷却速率而使板的变形变得不均匀以及产生部分裂纹的问题。因此，该方法在实际生产应用中具有困难。此外，与具有6.0mm或更小的厚度的钢板相比，当对厚度为6.0mm或更大的铁素体不锈钢进行热轧时，由于轧制压下不足而难以获得细晶粒尺寸，并且还引起由于形成粗晶粒和不均匀的晶粒而使脆性增加的问题。
在本公开内容中，通过向厚度为6.0mm或更大的热轧厚板中添加Ni、Mn或Cu，通过在1,220℃或更低的热轧再加热温度下将奥氏体相分数而不是铁素体单相控制为一定量或更大来引起奥氏体相变和再结晶，从而确保最终的细铁素体晶粒。根据本公开内容的未退火的热轧铁素体不锈钢板即使不进行热轧退火也可以将热轧钢板的与轧制方向垂直的方向上的截面显微组织的平均晶粒尺寸控制为60μm或更小。
在本说明书中，“铁素体不锈钢”意指具有6.0mm或更大的厚度的热轧未退火钢板。
根据本公开内容的一个实施方案的具有优异的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板以全部组成的重量百分比(％)计包含：C：大于0％且为0.03％或更小，Si：0.1％至0.5％，Mn：1.5％或更小，P：0.04％或更小，Cr：10.5％至14％，Ni：大于0％且为1.5％或更小，Ti：0.01％至0.5％，Cu：大于0％且为1.0％或更小，N：大于0％且为0.015％或更小，Al：0.1％或更小，剩余部分的铁(Fe)和其他不可避免的杂质。
在下文中，将描述本公开内容的实施方案中的合金组分元素含量的数值限制的原因。在下文中，除非另有说明，否则单位为重量％。
C的含量为大于0％且为0.03％或更小，以及N的含量为大于0％且为0.015％或更小。
C和N作为Ti(C，N)碳氮化物形成元素，当C和N含量高时以间隙形式存在，不形成Ti(C，N)碳氮化物，而是以固溶态存在，从而使材料的延伸率和低温冲击特性劣化。当材料在焊接之后在600℃或更低下长时间使用时，由于产生Cr23C6碳化物而发生晶间腐蚀，因此优选将C和N的含量分别控制为0.03％或更小和0.015％或更小。
Si的含量为0.1％至0.5％。
Si是脱氧元素并且添加至少0.1％以用于脱氧，并且由于其是形成铁素体相的元素，因此当含量增加时，铁素体相的稳定性增加。如果Si的含量大于0.5％，则炼钢Si夹杂物增加并且发生表面缺陷。由于这个原因，优选将Si含量控制为0.5％或更小。
Mn的含量为1.5％或更小。
Mn是奥氏体相稳定元素，并且为了在热轧再加热温度下确保一定水平的奥氏体相分数而添加。然而，当含量增加时，由于形成析出物例如MnS而降低耐点蚀性，因此优选将Mn的含量控制为1.5％或更小。
P的含量为0.04％或更小。
由于P作为杂质包含在铬铁(用于不锈钢的原料)中，因此其由铬铁的纯度和量来确定。然而，由于P是有害元素，因此优选具有低含量，但由于低P铬铁昂贵，因此将其设定为0.04％或更小，这是不使材料或耐腐蚀性显著劣化的范围。更优选地，可以将其限制为0.03％或更小。
Cr的含量为10.5％至14％。
Cr是用于确保不锈钢的耐腐蚀性的必需元素。当Cr的含量低时，在冷凝水的气氛中耐腐蚀性降低，而当含量高时，强度增加并且延伸率和冲击特性降低。在本公开内容中，由于待改善冲击韧性的目标钢种是包含10.5％至14％Cr的铁素体不锈钢板，因此将Cr的含量限制为10.5％至14％。
Ni的含量为大于0％且为1.5％或更小。
Ni是奥氏体相稳定元素，并且有效地抑制点蚀生长，并且当以少量添加时有效地改善热轧钢板的韧性。为了在与稍后将描述的式(1)有关的热轧再加热温度下确保一定水平的奥氏体相分数而添加Ni。然而，大量的添加可能由于固溶强化而导致材料硬化和韧性降低，并且由于Ni是昂贵的元素，因此考虑到Mn与Cu之间的含量关系，可以将其限制为1.5％或更小。
Ti的含量为0.01％至0.5％。
Ti是固定C和N以防止晶间腐蚀的有效元素。然而，当Ti的含量降低时，由于在焊接区域处发生的晶间腐蚀，耐腐蚀性降低，因此优选将Ti控制为至少0.01％或更大。然而，当Ti含量太高时，炼钢夹杂物增加，可能由于炼钢夹杂物增加而出现一些表面缺陷例如痂，在连铸过程中发生水口阻塞现象。由于这个原因，将Ti含量控制为0.5％或更小，并且更优选0.35％或更小。
Cu的含量为大于0％且为1.0％或更小。
Cu是奥氏体相稳定元素，并且为了在与稍后将描述的式(1)有关的热轧再加热温度下确保一定水平的奥氏体相分数而添加。当以一定量添加时，Cu用于改善耐腐蚀性，但是过量添加由于析出硬化而降低韧性，因此考虑到Mn与Ni之间的含量关系，优选将其限制为1.0％或更小。
Al的含量为0.1％或更小。
Al可用作脱氧元素并且其效果可以在0.005％或更大下表现出来。然而，过量添加引起室温下的延性和韧性降低，因此将上限设定为0.1％并且Al不必要包含在内。
在本公开内容中，待改善冲击韧性的铁素体不锈钢板的厚度为6.0mm至25.0mm。
如上所述，在热轧厚板中，存在由于轧制压下不足而引起的脆性问题，并且用于解决该问题的根据本公开内容的热轧未退火铁素体不锈钢板的厚度为6.0mm或更大。然而，考虑到粗轧之后经粗轧的棒材的厚度，上限可以为25.0mm。优选地，其可以为12.0mm或更小以适合于制造用途。
根据本公开内容的一个实施方案的具有优异的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板满足下式(1)。
(1)1500≤(1001.5*C+950.6*Mn+1350.5*Ni+395.6*Cu-0.7*Si-1.0*Ti-0.1*Cr-1.0*P-1.0*Al+1020.5*N)≤2200
在此，C、Mn、Ni、Cu、Si、Ti、Cr、P、Al和N意指各元素的含量(重量％)。
通过在上述合金组成的范围内进一步满足式(1)，在用于热轧的再加热温度下可以将奥氏体相分数控制为30％或更大。例如，再加热温度为约1,200℃，以及奥氏体相分数更优选为40％或更大。通过在再加热温度范围内确保30％或更大的奥氏体相分数，引起奥氏体相变和再结晶，并且可以通过此获得细晶粒的最终铁素体相。
根据晶粒之间的取向差，最终铁素体显微组织可以分为再结晶的完整晶粒和亚晶粒。
亚晶粒是为了实现热力学平衡并减少随着位错产生而增加的不稳定能量而形成的准晶粒，并且也称为轮廓(contour)。通过热轧产生不均匀变形和原子向非平衡位置的移动，从而导致位错和堆叠缺陷，并且这样的缺陷的存在使体系的自由能增加，因此其自发地恢复到没有缺陷的状态。在这些缺陷中，边缘位错即使在相对低的温度下也可能引起位错滑动。可以形成具有小角度的排列失配边界的低角度边界，并且被低角度边界包围的区域称为亚晶粒。
例如，晶粒之间的取向差为15°至180°的晶粒可以称为再结晶的完整晶粒，以及晶粒之间的取向差为2°至15°的晶粒可以称为亚晶粒。在本公开内容中，在亚晶粒中，对晶粒之间的取向差为2°至5°的晶粒和晶粒之间的取向差为5°至15°的晶粒进行进一步分类。
利用晶粒之间的取向差对亚晶粒进行分类的原因是看到亚晶粒对冲击韧性的影响。事实上，在图1中的作为比较例的N1钢的情况下，2°至15°的低角度晶界(Low AngleGrain Boundary，LAGB)的比率的总和占约70％，但可以看出与发明例相比，冲击韧性差。由此可以看出，与发明例的N2钢一样，高角度晶界(High Angle Grain Boundary，HAGB)比率高并且其晶粒尺寸应当细。
如果满足本公开内容的合金组成和式(1)，则可以通过奥氏体相变和再结晶在不进行热轧退火过程的情况下确保细铁素体晶粒。
与根据本公开内容的一个实施方案的未退火的热轧铁素体不锈钢板的与轧制方向垂直的方向上的截面显微组织的平均晶粒尺寸满足60μm或更小。
具体地，晶粒之间的取向差为15°至180°的完整晶粒的平均尺寸可以为60μm或更小，以及取向差为5°至180°的晶粒(包含晶粒之间的取向差为5°至15°的亚晶粒)的平均尺寸可以为30μm或更小。此外，取向差为2°至180°的晶粒(包含晶粒之间的取向差为2°至5°的亚晶粒)的平均尺寸可以为20μm或更小。
亚晶粒是细晶粒，因此其影响冲击韧性，但是取向差为15°至180°的再结晶的完整晶粒对冲击韧性具有更大的影响。这预测是因为冲击能量被晶界吸收，并且完整晶粒的晶界可以吸收比亚晶粒更多的冲击能量。实际上，在以下实施例的表1中，在比较例(N1钢)的情况下，2°至15°的低角度晶界(LAGB)的比率的总和占约70％，但可以看出与发明例相比，冲击韧性差。由此可以看出，与发明例的N2钢一样，高角度晶界(HAGB)比率高并且其晶粒尺寸应当细。即，为了确保优异的冲击韧性，取向差为15°至180°的晶界分数应大于一定分数。
在根据本公开内容的未退火的热轧铁素体不锈钢板中，与总的晶界相比，其中晶粒之间的取向差为15°至180°的晶界的分数可以为55％或更大。
此外，优选的是与总的晶界相比，晶粒之间的取向差为5°至15°的晶界的分数为25％或更小，以及晶粒之间的取向差为2°至5°的晶界分数优选为16％或更小。
因此，本公开内容的具有优异的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板可以显示出150J/cm2或更大的-20℃夏氏冲击能量。
接着，将描述根据本公开内容的一个实施方案的具有优异的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板的制造方法。
根据本公开内容的一个实施方案的具有优异的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板的制造方法包括：在1,220℃或更低下对板坯进行加热，所述板坯以全部组成的重量百分比(％)计包含：C：大于0％且为0.03％或更小，Si：0.1％至0.5％，Mn：1.5％或更小，P：0.04％或更小，Cr：10.5％至14％，Ni：大于0％且为1.5％或更小，Ti：0.01％至0.5％，Cu：大于0％且为1.0％或更小，N：大于0％且为0.015％或更小，Al：0.1％或更小，剩余部分的铁(Fe)和其他不可避免的杂质；对经加热的板坯进行粗轧；对经粗轧的棒材进行精轧；以及将热轧钢板卷取。
限制合金元素含量的数值的原因和热轧钢板的厚度的描述如上所述。
此外，板坯的合金组成可以满足如上所述的下式(1)。
(1)1500≤(1001.5*C+950.6*Mn+1350.5*Ni+395.6*Cu-0.7*Si-1.0*Ti-0.1*Cr-1.0*P-1.0*A1+1020.5*N)≤2200
在热轧之前将包含以上组成的合金元素的板坯加热至1,220℃或更低之后，可以对经加热的板坯进行粗轧。板坯加热温度优选为1,220℃或更低以通过低温热轧产生位错，而当板坯温度太低时，不可能进行粗轧，因此加热温度的下限可以为1,150℃或更高。
此时，可以将粗轧的最后轧机中的压下率控制为27％或更大。通常，当热轧钢板的厚度厚时，压下率降低，使得位错的量由于施加至材料的应力低而减少。因此，随着热轧钢板的厚度变厚，使热轧之前的加热炉温度尽可能低，并且当进行热轧时，将粗轧的载荷分布向后端移动以在温度低于前端的后端处进行强压下。以这种方式，通过强压下使得粗轧的最后轧机中的压下率变为27％或更大，可以顺利地产生热轧钢板的位错。
通过粗轧过程制造的经粗轧的棒材的温度可以为1,020℃至970℃，并且在精轧之后厚度为6.0mm至25mm，其可以在没有热轧退火热处理的情况下被卷取。精轧结束温度可以为960℃或更低。更优选地，精轧结束温度可以为920℃或更低。
卷取温度可以为800℃或更低。如果卷取温度高于800℃，则优选将热轧钢板在800℃或更低下卷取，因为其可能对应于奥氏体相区域并且可能在冷却过程期间产生马氏体相。
关于卷取的未退火的热轧钢板的与轧制方向垂直的方向上的截面显微组织，晶粒之间的取向差为15°至180°的晶粒的平均尺寸可以为60μm或更小，以及该取向差的晶界分数可以为55％或更大。
在下文中，将通过本公开内容的一个优选实施方案更详细地进行描述。
实施例
在将下表1中所示的组成的板坯加热至1,200℃之后，将粗轧的最后轧机中的压下率设定为30％，并进行热轧至10.0mm的厚度，使得在精轧之前经粗轧的棒材的温度为约1,000℃，以及在精轧结束时的温度为910℃。
[表1]
Figure BDA0002983724650000111
如表2中所示，将N1钢至N3钢的热轧钢板在750℃下卷取，并且示出了式(1)的γ指数值和对应的奥氏体相(γ)分数。
[表2]
Ac1(℃) 卷取温度(℃) 式(1)(γ指数) γ相分数
N1 800 750 1,286 3％
N2 777 750 1,629 33％
N3 767 750 1,752 43％
1.显微组织
观察奥氏体相(γ)分数被控制为3％的N1钢和奥氏体相(γ)分数被控制为33％的N2钢的TD截面的1/4厚度的点处的显微组织，并在以下表3和图1至10中示出。
[表3]
Figure BDA0002983724650000112
图1至5是示出作为比较例的N1钢的截面显微组织的照片，图1是IPF(ND)EBSD照片，图2是ODF照片，以及图3是15°至180°的晶粒之间的取向差的高角度晶界照片，图4是5°至15°的晶粒之间的取向差的低角度晶界照片，图5是2°至5°的晶粒之间的取向差的低角度晶界照片。图6至10是示出作为发明例的N2钢的截面显微组织的照片，图6是IPF(ND)EBSD照片，图7是ODF照片，以及图8是15°至180°的晶粒之间的取向差的高角度晶界照片，图9是5°至15°的晶粒之间的取向差的低角度晶界照片，图10是2°至5°的晶粒之间的取向差的低角度晶界照片。
作为观察作为比较例的N1钢的截面显微组织的结果，如图3中所示，通过15°至180°的晶粒之间的取向差的高角度晶界法观察到的铁素体晶粒的尺寸粗至约150μm。另一方面，如图8中所示，作为发明例的N2钢的截面显示出通过15°至180°的高角度晶界法观察到的54μm的细平均晶粒尺寸。
发明例N2钢中的晶粒之间的取向差为5°至180°(包括5°至15°)的平均晶粒尺寸和2°至180°(包括2°至5°)的平均晶粒尺寸也比比较例N1钢中细。
作为观察来自图3至5(其为从图1的N1钢EBSD照片中分离的15°至180°HAGB、5°至15°LAGB和2°至5°LAGB的照片)的各晶界分数的结果，亚晶粒(5°至15°、2°至5°)的分数高于完整再结晶晶粒(15°至180°)的分数。另一方面，当观察来自图8至10(其为从图6的N2钢EBSD照片中分离的15°至180°HAGB、5°至15°LAGB和2°至5°LAGB的照片)的各晶界分数时，完整再结晶晶粒(15°至180°)的分数高于亚晶粒(5°至15°、2°至5°)的分数。
可以知晓完整晶粒和亚晶粒的分数分布如何影响冲击能量值以及以下的冲击能量测试结果。
另一方面，下表4示出了在820℃(其高于Ac1温度)下卷取N2钢的情况。
[表4]
Ac1(℃) 卷取温度(℃) 式(1)(γ指数) γ相分数
N2 777 <u>820</u> 1,629 33％
图11是示出在820℃下卷取的N2钢的截面显微组织的照片。如表2和表4中所示，N2钢的Ac1温度为约777℃。在图6中，当将N2钢的卷取温度设定为750℃(其低于Ac1温度)时，可能无法发现马氏体相。然而，参照图11，可以看出当将卷取温度设定为820℃(其高于Ac1温度)时，产生逆转变马氏体相以及细铁素体晶粒。如稍后所述，在0℃下的冲击吸收能量也非常差，为16J/cm2。
2.冲击韧性评估
根据ASTM E 23标准在各温度下对N1钢至N3钢进行夏氏冲击测试，并且结果示于下表4中。
[表5]
Figure BDA0002983724650000131
图12至14是分别示出N1钢至N3钢在-20℃、0℃和20℃下的夏氏冲击能量的图。
参照表5和图12至14，作为测量各温度下的冲击吸收能量的结果，在1,200℃下其奥氏体相分数被控制为3％的N1钢在-20℃和0℃下显示出10J/cm2或更小的冲击能量值，并且即使在+20℃的温度下也不超过25J/cm2。然而，根据本公开内容，在1,200℃再加热温度下奥氏体相分数被控制为33％和43％的N2钢和N3钢的0℃冲击吸收能量值全部测量为200J/cm2或更大。N3钢在所有温度下均显示出350J/cm2或更大的高冲击吸收能量值。
在以上描述中，已经描述了本公开内容的示例性实施方案，但本公开内容不限于此。本领域普通技术人员将理解，可以在不脱离权利要求的构思和范围的情况下进行各种改变和修改。
工业适用性
通过改善铁素体热轧材料的冲击韧性，可以将本公开内容的未退火的热轧钢板用于汽车法兰产品。

Claims (11)

1.一种具有优异的冲击韧性的未退火的热轧铁素体不锈钢板，所述铁素体不锈钢以全部组成的重量百分比计包含：C：大于0％且为0.03％或更小，Si：0.1％至0.5％，Mn：1.5％或更小，P：0.04％或更小，Cr：10.5％至14％，Ni：大于0％且为1.5％或更小，Ti：0.01％至0.5％，Cu：大于0％且为1.0％或更小，N：大于0％且为0.015％或更小，Al：0.1％或更小，剩余部分的铁和其他不可避免的杂质，以及
满足下式(1)，以及与轧制方向垂直的方向上的截面显微组织的平均晶粒尺寸为60μm或更小，
其中所述未退火的热轧钢板的厚度为6.0mm至25.0mm，以及其中所述显微组织的晶粒之间的取向差为15°至180°的晶界的分数为55％或更大；
其中所述未退火的热轧钢板具有在1,220℃或更低的热轧再加热温度；
(1)1500≤(1001.5*C+950.6*Mn+1350.5*Ni+395.6*Cu-0.7*Si-1.0*Ti-0.1*Cr-1.0*P-1.0*Al+1020.5*N)≤2200
在此，C、Mn、Ni、Cu、Si、Ti、Cr、P、Al和N意指各元素的重量百分比含量。
2.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢板，其中-20℃夏氏冲击能量为150J/cm2或更大。
3.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢板，其中所述显微组织的晶粒之间的取向差为15°至180°的晶粒的平均尺寸为60μm或更小。
4.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢板，其中所述显微组织的晶粒之间的取向差为5°至180°的晶粒的平均尺寸为30μm或更小。
5.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢板，其中所述显微组织的晶粒之间的取向差为2°至180°的晶粒的平均尺寸为20μm或更小。
6.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢板，其中所述显微组织的晶粒之间的取向差为5°至15°的晶界的分数为25％或更小。
7.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢板，其中所述显微组织的晶粒之间的取向差为2°至5°的晶界的分数为16％或更小。
8.一种未退火的热轧铁素体不锈钢板的制造方法，所述方法包括：
在1,220℃或更低下对板坯进行加热，所述板坯以全部组成的重量百分比计包含：C：大于0％且为0.03％或更小，Si：0.1％至0.5％，Mn：1.5％或更小，P：0.04％或更小，Cr：10.5％至14％，Ni：大于0％且为1.5％或更小，Ti：0.01％至0.5％，Cu：大于0％且为1.0％或更小，N：大于0％且为0.015％或更小，Al：0.1％或更小，剩余部分的铁和其他不可避免的杂质，并且所述板坯满足下式(1)；
对经加热的板坯进行粗轧以获得粗轧棒材；
对经粗轧的棒材进行精轧至6.0mm至25.0mm的厚度以获得热轧钢板；以及
将所述热轧钢板卷取，以及
所述粗轧的最后轧机中的压下率为27％或更大，
卷取温度为800℃或更低；
(1)1500≤(1001.5*C+950.6*Mn+1350.5*Ni+395.6*Cu-0.7*Si-1.0*Ti-0.1*Cr-1.0*P-1.0*Al+1020.5*N)≤2200
在此，C、Mn、Ni、Cu、Si、Ti、Cr、P、Al和N意指各元素的重量百分比含量。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其中所述经粗轧的棒材的温度为1,020℃至970℃，
其中精轧结束温度为920℃或更低。
10.根据权利要求8所述的制造方法，其中卷取的热轧钢板的与轧制方向垂直的方向上的截面显微组织的晶粒之间的取向差为15°至180°的晶粒的平均尺寸为60μm或更小。
11.根据权利要求8所述的制造方法，其中卷取的热轧钢板的与轧制方向垂直的方向上的截面显微组织中的晶粒之间的取向差为15°至180°的晶界的分数为55％或更大。
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