CN1214127C - 扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了防止伴随着690N/mm2以上的高强度化的扩孔性和延展性变差，即使在高强度下也具有高的扩孔性和延展性的高强度热轧钢板及其制造方法。该钢板的第一方案为扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板，该热轧钢板是含有以质量%计C0.01～0.15%，Si0.30～2.00%，Mn0.50～3.00%，P≤0.03%，S≤0.005%，和Ti0.01～0.50%，Nb0.01～0.05%中的一种或者两种，并由剩余部分为铁和不可避免杂质构成的钢构成的高强度热轧钢板，整个结晶颗粒中短径(ds)与长径(dl)的比例(ds/dl)为0.1以上的结晶颗粒存在80%以上，并且，钢结构由铁素体为80%以上、剩余为贝氏体构成，强度为690N/mm2以上。第二方案的钢板是具有上述基本组成的高强度热轧钢板，其中钢结构是粒径2微米以上的铁素体的比例为80%以上的铁素体·贝氏体两相结构，强度为690N/mm2以上。第三方案的钢板是具有上述基本组成，并且其中C、Si、Mn、Ti和Nb的含量满足式115≤(917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790×([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)≤235的钢构成的高强度热轧钢板，钢结构由铁素体为80%以上、剩余为贝氏体构成，强度为770N/mm2以上。

Description

扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及主要以压制加工的汽车车轮部件等为对象，板厚为1.0-6.0mm、具有690N/mm2以上强度的、扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，作为以解决汽车环境问题为契机改善燃料费的对策，减轻车体重量和部件一体成形化带来的降低成本的消息越来越多，压制加工性优良的高强度热轧钢板的开发也正在进行。目前，这种加工用高强度热轧钢板已知的有，由铁素体·马氏体结构或者铁素体·贝氏体结构构成的混合结构的热轧钢板，或者基本上以贝氏体、铁素体为主体的单相结构的热轧钢板。
但是，由于在铁素体·马氏体结构中，从变形初期开始就在马氏体周围产生细微空隙，产生裂纹，因此，存在扩孔性差的问题，不适合车轮部件等要求扩孔性高的用途。
对于高强度热轧钢板，已知具有扩孔性和延展性相对立的倾向，作为改善铁素体·贝氏体结构的扩孔性的一个手段，可缩小铁素体和贝氏体的硬度差。但是，如果使硬度与硬的贝氏体相应，延展性就大幅度降低，而与软质的铁素体相应，强度就不足。为了弥补这种强度的不足，需要分散大量的析出物来强化钢板，结果，使延展性降低。特开平4-88125号公报、特开平3-180426号公报中，公开了具有以贝氏体为主体的结构的钢板，虽然由于具有以贝氏体为主体的结构，扩孔性优良，但由于软质的铁素体相少而延展性差。特开平6-172924号公报、特开平7-11382号公报中公开了具有以铁素体为主体的结构的钢板，其扩孔性优良，但是由于为了确保强度析出了硬质的碳化物，延展性仍然很差。
特开平6-200351号公报中公开了具有铁素体·贝氏体结构的、扩孔性和延展性均优良的钢板，在特开平6-293910号公报中，公开了通过采用二段冷却来控制铁素体的占有率来制造兼顾扩孔性、延展性的钢板的方法。但是，在汽车进一步轻量化、部件复杂化等背景下，要求更高的扩孔性和延展性，对于钢板而言，还要求具有采用上述技术无法达到的高度的加工性和高强度。
发明概要
本发明为了解决上述现有的问题，目的在于提供防止伴随着690N/mm2以上高强度化的扩孔性和延展性劣化，即使在高强度下也具有高的扩孔性和延展性的高强度热轧钢板，和该钢板的制造方法。
如上所述，大家知道，对于高强度热轧钢板而言，具有扩孔性和延展性相对立的倾向。本发明者们为了解决上述课题进行了锐意研究，结果发现，通过在铁素体·贝氏体钢中尽可能地将结晶粒球状化，就可在不使扩孔性变差的情况下改善延展性，从而完成了本发明的第一方案。即，本发明的第一方案是，通过关注铁素体·贝氏体钢中提高延展性的铁素体和确保强度的TiC、NbC构成的析出物，使铁素体晶粒形成球状，以在不降低扩孔性的情况下改善延展性，然后生成析出物确保强度，来解决上述课题。
因此，根据本发明的第一方案，提供扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板，该热轧钢板是含有以质量％计C 0.01～0.15％，Si 0.30～2.00％，Mn 0.50～3.00％，P≤0.03％，S≤0.005％，和Ti 0.01～0.50％，Nb 0.01～0.05％中的一种或者两种，并由剩余部分为铁和不可避免杂质构成的钢构成的高强度热轧钢板，整个结晶颗粒中短径(ds)与长径(dl)的比例(ds/dl)为0.1以上的结晶颗粒在80％以上，并且，钢结构由铁素体80％以上、剩余为贝氏体构成，强度为690N/mm2以上。
本发明者们发现，通过尽可能地使铁素体·贝氏体钢中铁素体结晶颗粒的粒径为一定值以上，能够在不使扩孔性变差的情况下改善延展性，从而完成了本发明的第二方案。即，本发明的第二方案是，通过关注铁素体·贝氏体钢中提高延展性的铁素体和确保强度的TiC、NbC构成的析出物，使铁素体晶粒充分生长，以在不降低扩孔性的情况下改善延展性，然后生成析出物，确保强度，从而解决了上述课题。
因此，根据本发明的第二方案，提供扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板，该热轧钢板是含有以质量％计C 0.01～0.15％，Si 0.30～2.00％，Mn 0.50～3.00％，P≤0.03％，S≤0.005％，和Ti 0.01～0.50％，Nb 0.01～0.05％中的一种或者两种，并由剩余部分为铁和不可避免杂质构成的钢构成的高强度热轧钢板，钢结构为粒径2微米以上的铁素体比例为80％以上的铁素体·贝氏体两相结构，强度为690N/mm2以上。
本发明者们发现，对于强度为770N/mm2以上的高强度热轧钢板，为了改善延展性，扩大铁素体粒径是有效的，从而完成了本发明的第三方案。即，本发明的第三方案是，通过关注铁素体·贝氏体钢中提高延展性的铁素体和确保强度的TiC、NbC构成的析出物，使铁素体晶粒充分生长，在不降低扩孔性的情况下改善延展性，然后生成析出物，结果发现了用于确保强度的关系式。
根据本发明的第三方案，提供扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板，该热轧钢板是含有以质量％计C 0.01～0.15％，Si 0.30～2.00％，Mn 0.50～3.00％，P≤0.03％，S≤0.005％，和Ti 0.01～0.50％，Nb 0.01～0.05％中的一种或者两种，并由剩余部分为铁和不可避免杂质构成的钢构成，C、Si、Mn、Ti和Nb的含量满足式
115≤(917-480[C％]+100[Si％]-100[Mn％])-(790×([Ti％]+[Nb％]/2)0.05)≤235的钢形成的高强度热轧钢板，钢结构由铁素体为80％以上、剩余部分为贝氏体构成，强度为770N/mm2以上。
这些扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板可以通过下面的制造方法制造，对上述组成的钢使轧制结束温度为Ar3变态点～950℃进行热轧，然后以20℃/秒以上的冷却速度冷却到650～800℃，另外空冷2～15秒，再以20℃/秒以上的冷却速度冷却到350～600℃，然后卷绕。
附图的简单说明
图1是表示本发明第一方案的钢和比较钢的ds/dl≥0.1的结晶颗粒的比例和延伸率的关系的分布图。
图2是表示本发明第二方案的钢和比较钢中的高强度热轧钢板中粒径在2微米以上的铁素体比例和延伸率的关系的分布图。
图3是表示本发明第三方案的钢和比较钢中高强度热轧钢板的延伸率和λ值的关系的分布图。
图4是表示本发明第三方案的钢和比较钢中计算式的值和λ值的关系的分布图。
图5是表示本发明第三方案的钢和比较钢中计算式的值和延伸率的关系的分布图。
发明的具体说明
高强度热轧钢板的基本组成
本发明中，高强度热轧钢板中的C为0.01～0.15％，优选为0.01～0.08％。C是析出碳化物确保强度所必须的元素，不到0.01％时，难以确保所需的强度。另一方面，如果超过了0.15％，延展性的降低增大。特别是为了实现980N/mm2以上的强度，加入C是有效的，为了兼有高扩孔性和延展性，C的含量应在0.08％以下。
Si是本发明最重要的元素之一，抑制有害碳化物的生成，对使结构形成以铁素体为主体剩余为贝氏体的复合结构是重要的，而且，通过加入Si能够兼顾强度和延展性。为了获得上述作用，必须添加0.3％以上。但是，如果增加添加量，化学转换处理性降低，并且点焊性也差，因此以2.0％为上限。特别是，为了实现980N/mm2以上的强度，加入Si是有效的，而为了兼有高的扩孔性和延展性，应使Si含量为1.5％以下。特别是，使Si的范围为0.9～1.2％，能够有效地兼顾扩孔性和延展性。
Mn是本发明重要的元素之一，是为确保强度所必须的元素，为此，加入0.50％以上是必须的。但是，如果超过3.0％大量加入，容易引起显微偏析和宏观偏析，使扩孔性变差。特别是，为了实现980N/mm2以上的强度，加入Mn是有效的，而为了兼有高扩孔性和延展性，应使Mn的含量为2.5％以下。特别是，要有效地兼顾扩孔性和延展性，应使Mn的范围为1.00～1.50％。
P在铁素体中固溶，降低其延展性，因此其含量为0.03％以下。S形成MnS，起到破坏起点的作用，明显降低扩孔性和延展性，因此为0.005％以下。
Ti和Nb在本发明中也是最重要的元素之一，析出TiC、NbC等细微的碳化物，是确保强度的有效元素。为了达到该目的，必须加入Ti 0.05～0.50％、Nb 0.01～0.05％中的一种或者两种，Ti不足0.05％、Nb不足0.01％时，难以确保强度，这是因为如果Ti超过了0.50％，Nb超过了0.05％，会生成大量的析出物，延展性变差。特别是，为了实现980N/mm2以上的强度，加入Ti和Nb是有效的，为了兼顾高的扩孔性和延展性，应使Ti的含量为0.20％以下，Nb的含量为0.04％以下。
Ca、稀土元素(REM)是控制硫化物类夹杂物形态并提高扩孔性的有效元素。为了有效控制其形态，应加入0.0005％以上Ca、REM中的一种或者两种。另一方面，大量加入不仅会造成硫化物类夹杂物粗大化，使纯度变差，降低延展性，而且，会造成成本上升，因此使上限为0.01％。
根据第一方案的高强度热轧钢板
结晶粒的短径(ds)和长径(dl)之比(ds/dl)是表示晶粒生长情况的指标，也是本方案中最重要的指标之一。为了兼顾扩孔性和延展性，必须使晶粒成长并且短径/长径比(ds/dl)为0.1以上。结晶粒的短径/长径比不足0.1时，结晶粒为扁平的，不形成充分恢复的结晶粒，从而造成延展性降低。因此，具有上述短径/长径比的晶粒占整个结晶粒的比例必须在80％以上。这是因为如果该比例不足80％，延展性降低，拉伸强度在690N/mm2以上时，无法兼顾扩孔性。在图1中表示，在拉伸强度780～820N/mm2、λ值(扩孔值)100～115的高强度热轧钢板中短径/长径比≥0.1的晶粒所占比例和延伸率的关系，该比例不足80％时，延展性降低。因此，在本发明第一方案中，为了兼顾扩孔性和延展性，短径/长径比≥0.1的结晶粒占整个结晶粒的比例必须在80％以上。要获得更明显的效果，应使短径/长径比≥0.2的结晶粒的比例在80％以上。
本发明的扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板可以热轧含有上述成份的板等钢片来制造，高强度热轧钢板中的钢结构为由铁素体为80％以上、剩余为贝氏体构成的两相结构。其原因是由于在铁素体不足80％时，延展性的降低增大，因此铁素体·贝氏体结构中的铁素体的量必须为80％以上。
根据第二方案的高强度热轧钢板
铁素体粒径的大小是本方案中最重要的指标之一。本发明者们经过锐意研究，结果发现，如果使粒径在2微米以上的铁素体所占的面积率为80％以上，就可得到扩孔性和延展性都优良的性能。即，如图2(拉伸强度780～820N/mm2，λ值为100～115的高强度热轧钢板的例子)所示，如果粒径为2微米以上的铁素体晶粒的比例在80％以上，钢板具有高的延展性。粒径不足2微米时，结晶粒不能充分恢复成长，造成延展性降低。因此，在本发明第二方案中，为了良好地兼顾扩孔性和延展性，必须使粒径为2微米以上的铁素体的比例在80％以上。要获得更显著的效果，应使粒径为3微米以上的铁素体晶粒的比例在80％以上。粒径可将各晶粒的面积换算成相当于圆的直径来求出。
高强度热轧钢板中的钢结构由铁素体和贝氏体构成。由于这里的钢结构中含有粒径为2微米以上的铁素体为80％以上，因此钢结构是铁素体80％以上的铁素体·贝氏体两相结构。例如，作为本发明的结构，可以是2微米以上粒径的铁素体为80％以上，剩余为2微米以下粒径的铁素体和贝氏体，或者2微米以上粒径的铁素体为80％以上，剩余仅为贝氏体的结构。如上所述要使贝氏体为20％以下，这是因为如果贝氏体的量多于该量，延展性的降低增大。
根据第三方案的高强度热轧钢板
在本发明的第三方案中，C、Si、Mn、Ti和Nb的含量必须满足式115≤(917-480[C％]+100[Si％]-100[Mn％])-(790×([Ti％]+[Nb％]/2)0.05)≤235。式的左项(917-480[C％]+100[Si％]-100[Mn％]表示铁素体生成的容易程度，右项(790×([Ti％]+[Nb％]/2)0.05)表示TiC、NbC等碳化物析出的容易程度。为了优先生成铁素体并使其晶粒成长，要抑制能有效抑制晶粒生长的碳化物的析出。为此，根据式计算的值必须在115以上。另一方面，如果过度抑制碳化物的析出，固溶C在贝氏体中变浓，贝氏体的硬度增加，与铁素体的硬度差增大，从而扩孔性变差。因此，要有效析出碳化物来提高扩孔性，由式计算的值必须在235以下。
本发明的扩孔性和延展性均优良的高强度热轧钢板可以热轧含有上述成份的板等钢板来制造高强度热轧钢板，高强度热轧钢板的钢结构为铁素体80％以上、剩余为贝氏体的两相结构。铁素体不足80％时，延展性的降低增大，因此，铁素体·贝氏体结构中铁素体的量必须在80％以上。贝氏体中含有少量残留γ。
第四方案的高强度热轧钢板
根据本发明的优选方案第四方案，整个结晶粒的短径(ds)和长径(dl)之比(ds/dl)为0.1以上的结晶粒存在80％以上，并且，强度为690N/mm2以上，进一步优选钢结构为粒径2微米以上的铁素体的比例为80％以上的铁素体·贝氏体两相结构。
该第四方案的钢板兼有上述第一方案和第二方案的特性。即，在上述第一和第二方案中，可以改善延展性，通过组合这些方案，可进一步改善扩孔性。不受理论的限制，为了改善扩孔性，将结构均一化并且减少龟裂发生起点二者均是有效的，通过将长宽比(ds/dl)和粒径2微米以上的铁素体比例二者都控制在上述给定的范围内，可以减少铁素体相和贝氏体相的界面。其结果可认为是，减少了扩孔成形时龟裂发生的起点，改善了扩孔性。该作用即使采用第一或者第二方案也可实现，根据兼有这两方面的第四方案，能够发挥最有效的作用。
第五方案的高强度热轧钢板
根据本发明的优选方案第五方案，在具有上述基本组成的钢板中，优选整个结晶粒的短径(ds)和长径(dl)之比(ds/dl)为0.1以上的结晶粒存在80％以上，并且钢结构由铁素体80％、剩余为贝氏体构成，强度为770N/mm2以上，并且C、Si、Mn、Ti和Nb的含量满足式115≤(917-480[C％]+100[Si％]-100[Mn％])-(790×([Ti％]+[Nb％]/2)0.05)≤235。
该第五方案的钢板兼有上述第一方案和第三方案两方面的特性。即，上述第一方案对延展性改善有效，第三方案对扩孔性改善有效，通过组合第一和第三方案，对延展性的改善和扩孔性的改善具有叠加效果。因此，组成在上述式的范围中时，通过控制合金碳化物的生成，具有铁素体的形状容易满足上述条件的效果。不受理论的限制，为了改善扩孔性，结构的均一化和龟裂发生起点的降低二者均有效，分别通过上式改善前者，通过控制铁素体的形状改善后者，由此，可以在扩孔性改善方面获得叠加效果。
第六方案的高强度热轧钢板
根据本发明的优选方案第六方案，在具有上述基本组成的钢板中，优选钢结构为粒径2微米以上的铁素体比例为80％以上的铁素体·贝氏体两相结构，强度为770N/mm2以上，C、Si、Mn、Ti和Nb的含量满足115≤(917-480[C％]+100[Si％]-100[Mn％])-(790×([Ti％]+[Nb％]/2)0.05)≤235。
该第六方案的钢板兼有上述第二方案和第三方案的特性。即，上述第二方案对延展性改善有效，第三方案对扩孔性改善有效，通过组合第二和第三方案，对延展性的改善和扩孔性的改善具有叠加效果。因此，组成在上述式的范围中时，通过控制合金碳化物的生成，具有铁素体粒径容易满足上述条件的效果。不受理论的限制，为了改善扩孔性，结构的均一化和龟裂发生起点的降低二者均有效，分别通过上式改善前者，通过控制铁素体的粒径改善后者，由此，可以在扩孔性改善方面获得叠加效果。
第七方案的高强度热轧钢板
根据本发明的优选方案第七方案，在具有上述基本组成的钢板中，优选整个结晶粒的短径(ds)和长径(dl)之比(ds/dl)为0.1以上的结晶粒存在80％以上，并且强度为770N/mm2以上，钢结构为粒径2微米以上的铁素体比例为80％以上的铁素体·贝氏体两相结构，C、Si、Mn、Ti和Nb的含量满足115≤(917-480[C％]+100[Si％]-100[Mn％])-(790×([Ti％]+[Nb％]/2)0.05)≤235。
该第七方案的钢板兼有上述第一方案、第二方案和第三方案的特性。即，上述第一和第二方案对延展性改善有效，第三方案对扩孔性改善有效，通过组合这些方案，对延展性的改善和扩孔性的改善具有叠加效果。因此，组成在上述式的范围中时，通过控制合金碳化物的生成，具有铁素体的形状容易满足上述条件的效果。不受理论的限制，为了改善扩孔性，结构的均一化和龟裂发生起点的降低二者均有效，分别通过上式改善前者，通过控制铁素体的粒径和形状改善后者，由此，可以在扩孔性改善方面获得叠加效果。
制造方法
根据本发明的各方案，本发明扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板可以如下任意一个所述制造。首先，根据各方案准备上述基本组成的钢片。然后，在将该钢片热轧时，为了抑制铁素体的生成并使扩孔性良好，使轧制结束温度为Ar3变态点～950℃进行热轧，接着以20℃/秒以上的冷却速度冷却到650～800℃，然后空冷2～15秒，接着，以20℃/秒以上的冷却速度冷却到350～600℃并进行卷绕。为了抑制铁素体的生成并使扩孔性良好，必须使轧制结束温度为Ar3变态点以上。但是，如果具有相当的高温，结构的粗大化造成强度和延展性降低，因此，加工压制结束温度必须为950℃。
为了获得高扩孔性，在轧制结束之后快速冷却钢板是重要的，其冷却速度必须为20℃/秒以上。这是因为，不足20℃/秒时，抑制对扩孔性有害的碳化物形成是困难的。
其次，为了析出铁素体，增加其占有率并提高延展性，一旦停止钢板的急冷，就实施空冷是重要的。但是，空冷开始温度不足650℃时，对扩孔性有害的珠光体从早期开始就产生了。另一方面，空冷开始温度超过800℃时，铁素体的生产缓慢，不仅难以获得空冷的效果，而且在之后的冷却中，还容易引起珠光体的生成。因此。使空冷开始温度为650～800℃。而且，即使空冷时间超过15秒，不仅铁素体的增加饱和，对之后的冷却速度、卷绕温度的控制的负荷增加。因此，使空冷时间为15秒以下。空冷时间不足2秒时，无法充分析出铁素体。
空冷后再次快速冷却钢板，其冷却速度必须仍然为20℃/秒以上。这是因为不足20℃/秒时，容易生成有害的珠光体。因此，该骤冷的停止温度，即卷绕温度为350～600℃。这是因为卷绕温度不足350℃时，对扩孔性有害的硬质马氏体产生，另一方面，如果超过600℃，对扩孔性有害的珠光体、粒界渗碳体容易生成。
通过组合上述成份和热轧条件，可以制造上述第一到第七方案的任意一种钢板。即使对本发明钢板的表面进行表面处理(例如镀锌等)，也具有本发明的效果，不超出本发明。
实施例
例A
将具有表A1中表示的化学成份组成的钢进行转炉溶制，通过连续铸造制成板，在同表A1所示的热轧条件下进行轧制和冷却，制造板厚2.6～3.2mm的热轧钢板。
                                                                            表A1
No.                                                   化学成分(质量％)   精加工温度℃   空冷开始温度，℃   卷绕温度℃
    C     Si     Mn     P     S     Ti     Nb     Ca     REM
    A1     0.03     1.50     1.00     0.006     0.001     0.155     -     -     -   930   710   500
    A2     0.03     1.05     1.35     0.007     0.001     0.125     0.025     0.0025     -   910   720   450
    A3     0.04     0.86     1.50     0.006     0.001     0.150     -     0.0030     -   920   720   480
    A4     0.04     1.45     1.90     0.007     0.001     0.110     -     -     -   920   680   480
    A5     0.04     1.45     1.95     0.007     0.001     0.165     0.035     -     -   900   700   510
    A6     0.05     1.40     0.95     0.006     0.001     0.135     0.030     0.0030     -   890   700   370
    A7     0.05     1.25     1.60     0.008     0.001     0.140     0.030     -     -   890   650   500
    A8     0.06     1.25     1.60     0.006     0.001     0.150     -     0.0025     -   910   720   570
    A9     0.06     1.00     1.55     0.007     0.001     0.130     0.025     0.0025     -   900   750   480
    A10     0.05     0.85     0.60     0.006     0.001     0.050     -     -     -   900   710   520
    A11     0.04     0.95     1.35     0.008     0.001     0.120     0.030     -     0.0025   910   710   500
                                                          表A2
No.   拉伸强度N/mm2     延伸率％     λ值％     结构   铁素体的占有率(％)   粒经2μm以上的铁素体的比例(％)     ds/dl≥0.1的比例(％)   计算式的值   本发明方案No.
  A1   791     24.5     103     F+B   87   85     86   232.9   1
  A2   796     24.0     119     F+B   87   84     91   157.2   1
  A3   787     23.5     110     F+B   85   *73     88   115.3   1
  A4   793     24.0     117     F+B   84   *75     87   145.3   1
  A5   984     14.0     108     F+B   80   *69     80   122.2   1
  A6   825     22.0     105     F+B   86   *76     82   219.5   1
  A7   883     17.0     117     F+B   80   *70     83   138.3   1
  A8   834     18.0     120     F+B   81   *71     85   134.7   1
  A9   835     19.0     112     F+B   83   *77     86   116.5   1
  A10   699     27.0     135     F+B   87   *78     81   *237.9   1
  A11   797     23.5     117     F+B   84   *75     86   143.1   1
                                                                          注)F：铁素体、B：贝氏体
对于上述得到的热轧钢板，进行根据JIS5号试验片的拉伸试验、扩孔试验和结构观察。通过30视野的光学显微镜照片对整个结晶粒进行扫描，求出扫描的各结晶粒的短径和长径之比(ds/dl)。而扩孔试验是用60°圆锥冲孔机压扩出初期孔径(d0：10mm)的冲孔，由裂纹贯通板厚时的孔径(d)求出扩孔值(λ值)＝(d-d0)/d0×100进行评价。这些结果在表A2表示。
No.A1～A11是化学组成、加工温度、空冷开始温度和卷绕温度都在本发明的范围内，并且，短径/长径比(ds/dl)为0.1以上的结晶颗粒的比例在80％以上的本发明例，是具有高λ值和延伸率的、扩孔性和延展性均优良的高强度热轧钢板。
采用No.A1所示成份的钢，在使加工温度为920℃、空冷开始温度为625℃和卷绕温度为460℃进行热轧时，由于空冷开始温度低于本发明的范围，在结构中产生珠光体，并且铁素体的占有率也低至76％，因此，延伸率为20％，λ值为93％，扩孔性、延展性平衡差。而且，同样，采用No.A1所示成份的钢，在使加工温度为910℃、空冷开始温度为690℃、卷绕温度为330℃进行热轧时，由于卷绕温度低于本发明的范围，在结构中产生马氏体，并且铁素体的占有率也低至64％，为此，延伸率为20％，λ值为64％，扩孔性和延展性平衡仍然很差。
例B
对具有表B1所示化学成份组成的钢进行转炉溶制，通过连续铸造制成板，同样在表B1所示的热轧条件下进行轧制和冷却，制造板厚2.6～3.2mm的热轧钢板。使急冷速度为40℃/秒，空冷时间为10秒。
                                                                           表B1
No.                                                      化学成分(质量％)   精加工温度℃   空冷开始温度，℃   卷绕温度℃
    C     Si     Mn     P     S     Ti     Nb     Ca     REM
    B1     0.03     1.05     1.80     0.006     0.001     0.120     -     -     -   910   710   500
    B2     0.03     0.95     1.55     0.006     0.001     0.150     -     0.0025     -   900   700   500
    B3     0.03     1.25     1.15     0.006     0.001     0.140     0.030     0.0025     -   900   720   450
    B4     0.04     1.45     1.00     0.006     0.001     0.150     -     -     -   920   720   480
    B5     0.04     1.35     1.65     0.006     0.001     0.120     0.030     -     -   900   670   520
    B6     0.04     0.65     1.50     0.006     0.001     0.100     -     0.0025     -   920   700   500
    B7     0.05     1.35     1.75     0.006     0.001     0.180     0.030     0.0025     -   880   700   400
    B8     0.05     0.85     1.40     0.006     0.001     0.150     -     -     -   890   650   480
    B9     0.06     1.20     1.05     0.006     0.001     0.135     0.030     -     -   900   740   480
    B10     0.06     1.35     1.25     0.006     0.001     0.135     -     0.0025     -   930   700   570
    B11     0.04     0.95     1.35     0.006     0.001     0.125     0.025     -     0.0025   910   690   510
                                                               表B2
No.  拉伸强度N/mm2    延伸率％    λ值％    结构  铁素体的占有率(％)   粒经2μm以上的铁素体的比例(％)  ds/dl≥0.1的比例(％)  计算式的值  本发明方案No.
    B1     800     23.5     113     F+B     83     82     *79     117.1     2
    B2     793     24.0     118     F+B     87     85     87     124.1     2
    B3     832     18.0     118     F+B     90     88     *78     192.9     2
    B4     783     24.5     103     F+B     85     84     *75     224.3     2
    B5     853     17.0     115     F+B     86     83     *76     153.1     2
    B6     717     22.0     122     F+B     90     89     82     *108.7     2
    B7     976     15.0     108     F+B     91     89     *79     125.0     2
    B8     782     24.0     115     F+B     93     92     *79     119.5     2
    B9     825     18.0     118     F+B     88     86     *77     184.7     2
    B10     782     24.0     120     F+B     84     83     83     183.5     2
    B11     794     23.5     119     F+B     85     82     *75     142.4     2
                                                                                注)F：铁素体、B：贝氏体
对于上述得到的热轧钢板，进行根据JIS5号试验片的拉伸试验、扩孔试验和结构观察。对于结构观察，用硝酸乙醇腐蚀液腐蚀后，用扫描电子显微镜辨认铁素体和贝氏体，通过图象解析测定粒径2微米以上铁素体的面积率。而扩孔试验是用60°圆锥冲孔机压扩出初期孔径(d0：10mm)的冲孔，由裂纹贯通板厚时的孔径(d)求出扩孔值(λ值)＝(d-d0)/d0×100进行评价。这些结果在表B2表示。
No.B1～B11是化学组成、加工温度、空冷开始温度和卷绕温度都在本发明的范围内，结构由铁素体·贝氏体构成，并且，粒径2微米以上的铁素体比例在80％以上的本发明例，是具有高λ值和延伸率的、扩孔性和延展性均优良的高强度热轧钢板。
虽然表中没有表示，采用No.B1所示成份的钢，在使加工温度为920℃、空冷开始温度为625℃和卷绕温度为460℃进行热轧时，由于空冷开始温度低于本发明的范围，在结构中产生珠光体，并且粒径2微米以上的铁素体的占有率低至75％，因此，延伸率为19％，λ值为95％，扩孔性、延展性平衡差。而且，同样，采用No.B1所示成份的钢，在使加工温度为910℃、空冷开始温度为680℃、卷绕温度为320℃进行热轧时，由于卷绕温度低于本发明的范围，在结构中产生马氏体，并且粒径2微米以上的铁素体的面积率低至63％，为此，延伸率为20％，λ值为63％，扩孔性和延展性平衡仍然很差。
例C
对具有表C1所示化学成份组成的钢进行转炉溶制，通过连续铸造制成板，同样在表C1所示的热轧条件下进行轧制和冷却，制造板厚2.6～3.2mm的热轧钢板。使急冷速度为40℃/秒，空冷时间为10秒。
                                                                                表C1
No.                                                  化学成分(质量％)     精加工温度℃   空冷开始温度，℃   卷绕温度℃
    C     Si     Mn     P     S     Ti     Nb     Ca     REM
    C1     0.03     1.55     2.00     0.006     0.001     0.100     -     -     -     920   720   450
    C2     0.03     0.90     1.50     0.007     0.001     0.150     -     0.0025     -     920   720   500
    C3     0.03     1.20     1.25     0.006     0.001     0.130     0.030     -     -     930   700   500
    C4     0.04     1.50     1.00     0.006     0.001     0.150     -     -     -     910   680   480
    C5     0.04     1.15     1.30     0.007     0.001     0.120     0.030     0.0030     -     920   700   500
    C6     0.05     1.05     1.40     0.008     0.001     0.130     0.030     -     -     890   720   530
    C7     0.05     1.20     1.45     0.007     0.001     0.135     -     -     -     890   700   580
    C8     0.05     1.35     1.85     0.006     0.001     0.175     0.035     0.0030     -     900   650   490
    C9     0.06     1.20     1.45     0.007     0.001     0.135     -     0.0025     -     900   720   370
    C10     0.06     1.25     1.05     0.006     0.001     0.130     0.025     -     -     900   750   510
    C11     0.04     1.15     1.30     0.007     0.001     0.150     0.030     -     0.0025     920   700   500
                                                           表C2
No.   拉伸强度N/mm2     延伸率％     λ值％     结构   铁素体的占有率(％)   粒经2μm以上的铁素体的比例   ds/dl≥0.1的比例(％)   计算式的值   本发明方案No.
  C1   786     24.0     115     F+B   82   *73   80   153.5   3
  C2   785     24.0     113     F+B   83   *75   81   124.1   3
  C3   819     22.5     121     F+B   85   *72   *78   180.3   3
  C4   787     24.0     103     F+B   88   *76   *78   229.3   3
  C5   807     23.0     117     F+B   86   82   *79   168.1   3
  C6   831     18.0     120     F+B   81   *74   *79   140.7   3
  C7   784     24.0     118     F+B   83   81   80   153.3   3
  C8   988     14.0     110     F+B   80   80   81   115.5   3
  C9   789     23.0     115     F+B   82   *73   80   148.5   3
  C10   807     23.5     119     F+B   81   80   *79   191.5   3
  C11   803     23.0     117     F+B   85   83   *79   168.0   3
                                                                            注)F：铁素体B：贝氏体
对于上述得到的热轧钢板，进行根据JIS5号试验片的拉伸试验、扩孔试验和结构观察。扩孔试验是用60°圆锥冲孔机压扩出初期孔径(d0：10mm)的冲孔，由裂纹贯通板厚时的孔径(d)求出扩孔值(λ值)＝(d-d0)/d0×100进行评价。这些结果在表C2表示。
No.C1～C11是化学组成、加工温度、空冷开始温度和卷绕温度都在本发明的范围内，根据式(917-480[C％]+100[Si％]-100[Mn％])-(790×([Ti％]+[Nb％]/2)0.05)计算的值为115～235的本发明例，是具有高λ值和延伸率的、扩孔性和延展性均优良的高强度热轧钢板。
采用No.C1所示成份的钢，在使加工温度为920℃、空冷开始温度为630℃和卷绕温度为450℃进行热轧时，由于空冷开始温度低于本发明的范围，在结构中产生珠光体，并且铁素体的占有率低至75％，因此，延伸率为21％，λ值为95％，扩孔性、延展性平衡差。而且，同样，采用No.C1所示成份的钢，在使加工温度为900℃、空冷开始温度为700℃、卷绕温度为330℃进行热轧时，由于卷绕温度低于本发明的范围，因此，在结构中产生马氏体，并且铁素体的占有率也低至65％，为此，延伸率为19％，λ值为83％，扩孔性和延展性平衡仍然很差。
图3中表示拉伸强度为770～820N/mm2的高强度热轧钢板的延伸率和λ值的平衡，本发明的钢相对于比较钢(参照例E)具有良好的延伸率和λ值。这样，本发明钢的优良特性如图4、5所示，具有根据式计算的值为115～235之间的结果。而且，图4、5还涉及拉伸强度770～820N/mm2的高强度热轧钢板。
例D
对具有表D1所示化学成份组成的钢进行转炉溶制，通过连续铸造制成板，同样在表D1所示的热轧条件下进行轧制和冷却，制造板厚2.6～3.2mm的热轧钢板。使急冷速度为40℃/秒，空冷时间为10秒。
                                                                            表D1
No.                                                    化学成分(质量％)     精加工温度℃   空冷开始温度，℃   卷绕温度℃
    C     Si     Mn     P     S     Ti     Nb     Ca   REM
    D1     0.03     1.05     1.85     0.006     0.001     0.130     -     -   -     930   720   500
    D2     0.04     1.55     0.90     0.006     0.001     0.145     -     -   -     920   700   510
    D3     0.05     0.80     1.45     0.006     0.001     0.150     -     -   -     900   700   480
    D4     0.03     1.60     0.90     0.006     0.001     0.145     -     -   -     920   650   530
    D5     0.04     0.80     1.55     0.006     0.001     0.150     -     0.0030   -     910   670   520
    D6     0.06     1.15     1.70     0.006     0.001     0.155     -     0.0025   -     910   680   500
    D7     0.06     1.00     1.60     0.007     0.001     0.130     0.025     0.0250   -     900   700   480
    D8     0.03     0.95     1.65     0.007     0.001     0.140     -     0.0025   -     930   680   480
    D9     0.03     1.60     1.95     0.006     0.001     0.110     -     -   -     930   680   450
    D10     0.05     1.10     1.35     0.008     0.001     0.130     0.030     -   -     910   700   480
    D11     0.06     1.20     1.00     0.006     0.001     0.130     0.025     -   -     900   670   500
    D12     0.05     1.20     0.80     0.006     0.001     0.080     -     -   -     910   680   480
    D13     0.05     1.30     1.85     0.006     0.001     0.180     0.035     0.0025   -     910   700   500
    D14     0.04     1.40     2.00     0.007     0.001     0.165     0.035     -   -     920   700   520
    D15     0.05     1.35     1.90     0.006     0.001     0.175     0.030     0.0030   -     900   710   500
    D16     0.05     1.40     1.85     0.006     0.001     0.175     0.035     0.0030   -     900   670   480
                                                         表D2
No.  拉伸强度N/mm2   延伸率％    λ值％    结构   铁素体的占有率(％)   粒经2μm以上的铁素体的比例(％)   ds/dl≥0.1的比例(％)  计算式的值  本发明方案No.
  D1     791     22.0     105     F+B     84     80     *78     *109.2     2
  D2     781     22.5     108     F+B     82     80     *77     *245.5     2
  D3     783     22.0     110     F+B     84     81     *77     *109.5     2
  D4     780     22.5     113     F+B     83     *75     82     *255.3     1
  D5     787     22.0     111     F+B     82     *76     81     *104.3     1
  D6     845     17.5     115     F+B     84     82     81     *113.5     4
  D7     840     18.5     118     F+B     83     81     80     *111.5     4
  D8     784     23.5     120     F+B     86     83     83     *106.6     4
  D9     803     24.5     127     F+B     87     83     82     160.1     7
  D10     831     20.0     121     F+B     85     82     81     150.7     7
  D11     799     24.5     125     F+B     88     85     84     191.5     7
  D12     691     26.5     135     F+B     85     83     82     *236.7     4
  D13     994     13.0     101     F+B     82     80     *78     *109.5     2
  D14     982     13.5     99     F+B     80     *75     82     *112.2     1
  D15     981     14.5     107     F+B     84     82     81     *110.9     4
  D16     992     15.0     113     F+B     86     83     82     120.5     7
                                                                            注)F：铁素体、B：贝氏体
对于上述得到的热轧钢板，进行根据JIS5号试验片的拉伸试验、扩孔试验和结构观察。扩孔试验是用60°圆锥冲孔机压扩出初期孔径(d0：10mm)的冲孔，由裂纹贯通板厚时的孔径(d)求出扩孔值(λ值)＝(d-d0)/d0×100进行评价。这些结果在表D2表示。
例E(比较例)
对具有表E1所示化学成份组成的钢进行转炉溶制，通过连续铸造制成板，同样在表E1所示的热轧条件下进行轧制和冷却，制造板厚2.6～3.2mm的热轧钢板。使急冷速度为40℃/秒，空冷时间为10秒。
                                                                          表E1
No.                                                     化学成分(质量％)   精加工温度℃   空冷开始温度，℃   卷绕温度℃
    C     Si     Mn     P     S     Ti     Nb     Ca   REM
    E1     0.03     0.51     1.45     0.071     0.001     0.246     -     -   -   880   660   550
    E2     0.03     0.51     1.48     0.010     0.001     0.151     0.013     -   -   870   680   450
    E3     0.04     0.70     2.20     0.013     0.002     0.130     0.020     -   -   850   650   500
    E4     0.04     0.99     1.98     0.019     0.001     0.120     0.030     0.0030   -   870   680   480
    E5     0.04     0.51     1.51     0.012     0.001     0.250     -     -   -   890   680   350
    E6     0.04     0.51     1.51     0.011     0.001     0.150     0.013     -   -   890   670   500
    E7     0.05     0.90     2.00     0.018     0.003     0.080     0.030     -   -   900   670   450
    E8     0.05     0.68     1.59     0.017     0.002     0.220     -     -   -   890   720   500
    E9     0.05     0.52     1.50     0.018     0.001     0.150     0.032     0.0030   -   920   700   520
    E10     0.06     0.76     1.53     0.019     0.005     0.250     -     -   -   920   680   500
                                                         表E2
No.  拉伸强度N/mm2    延伸率％    λ值％    结构   铁素体的占有率(％)   粒经2μm以上的铁素体的比例(％)   ds/dl≥0.1的比例(％)  计算式的值     区分
  E1   843     15.0     105     F+B     82     *44     *38     *72.1   比较例
  E2   845     13.0     100     F+B     81     *37     *30     *85.3   比较例
  E3   819     22.0     80     F+B     78     *76     *73     *31.8   比较例
  E4   786     21.7     108     F+B     79     *68     *67     *84.1   比较例
  E5   868     13.0     110     F+B     78     *32     *28     *77.8   比较例
  E6   805     18.0     102     F+B     79     *39     *36     *60.7   比较例
  E7   803     23.0     85     F+B     79     *77     *75     *80.7   比较例
  E8   825     18.0     162     F+B     80     *57     *52     *69.6   比较例
  E9   802     20.8     114     F+B     80     *59     *60     *72.8   比较例
  E10   832     17.0     145     F+B     83     *46     *42     *74.1   比较例
                                                                                注)F：铁素体、B：贝氏体
对于上述得到的热轧钢板，进行根据JIS5号试验片的拉伸试验、扩孔试验和结构观察。扩孔试验是用60°圆锥冲孔机压扩出初期孔径(d0：10mm)的冲孔，由裂纹贯通板厚时的孔径(d)求出扩孔值(λ值)＝(d-d0)/d0×100进行评价。这些结果在表E2表示。
结果，No.E1～E10在本发明条件之外的比较例在强度、扩孔性和延展性的平衡方面差。
如上所述，本发明经济地提供了具有拉伸强度为690N/mm2以上的高强度、并且兼顾扩孔性和延展性的高强度热轧钢板，本发明适合作为具有高加工性的高强度热轧钢板。本发明的高强度热轧钢板使车体的轻量化、部件的一体成形化和加工工序的合理化成为可能，并且能够达到改进的燃料消耗量，降低制造成本的目的，在工业上利用价值大。

Claims (6)

1.一种扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板，该钢板是含有以质量％计C 0.01～0.15％，Si 0.30～2.00％，Mn 0.50～3.00％，P≤0.03％，S≤0.005％，和Ti 0.01～0.50％，Nb 0.01～0.05％中的一种或者两种，并由剩余部分为铁和不可避免杂质构成的钢构成的高强度热轧钢板，整个结晶颗粒中短径(ds)与长径(dl)的比例(ds/dl)为0.1以上的结晶颗粒存在80％以上，并且，钢结构由铁素体为80％以上、剩余为贝氏体构成，强度为690N/mm2以上。
2.权利要求1记载的扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板，其中钢结构是粒径2微米以上的铁素体的比例为80％以上的铁素体·贝氏体两相结构。
3.权利要求1或2记载的扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板，其中C、Si、Mn、Ti和Nb的含量满足式115≤(917-480[C％]+100[Si％]-100[Mn％])-(790×([Ti％]+[Nb％]/2)0.05)≤235，并且上述强度为770N/mm2以上。
4.权利要求1或2记载的扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板，其中含有0.0005～0.01％的Ca、稀土类元素的一种或者两种。
5.权利要求3记载的扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板，其中含有0.0005～0.01％的Ca、稀土类元素的一种或者两种。
6.权利要求1到5任意一项记载的扩孔性和延展性优良的高强度热轧钢板的制备方法，其中对上述组成的钢使轧制结束温度为Ar3变态点～950℃进行热轧，然后以20℃/秒以上的冷却速度冷却到650～800℃，另外空冷2～15秒，再以20℃/秒以上的冷却速度冷却到350～600℃，然后卷绕。
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