CN1243844C - 具有优异的孔膨胀能力的多相钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钢板，其在强度与延伸率之间和强度与孔膨胀能力之间均实现了优异的平衡，换句话说，本发明提供了一种在强度和孔膨胀能力之间实现了优异的平衡的多相钢板。本发明涉及一种具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于：作为以质量计的化学成分，所述钢板含有：C：0.03-0.15%，P：不多于0.010%，S：不多于0.003%，和硅和铝之一或两者的总量为0.5-4%，并且Mn、Ni、Cr、Mo和Cu中的一种或多种的总量为0.5-4%，其余由Fe和不可避免的杂质组成；钢板截面处的显微结构由如下组分组成：残余的奥氏体和马氏体之一或两者，其总面积百分数为3-30%，并且余量由铁素体和贝氏体之一或两者组成；显微结构中晶粒的最大长度不大于10微米；和在钢板截面处尺寸为20微米或更大的掺杂物的数量为每平方毫米不多于0.3片。

Description

具有优异的孔膨胀能力的多相钢板及其生产方法
                       技术领域
本发明涉及具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，所述钢板打算用于汽车，如客车和载重汽车等等，用于工业机床或其类似物；另外本发明还涉及所述钢板的生产方法。
                       背景技术
近年来，随着对汽车车体重量减轻和在撞击时保证乘客安全的需求的增加，对高强度钢板的需要正日益增长。特别是，抗张强度TS590MPa类(60kgf/mm2类)钢的应用正迅速地扩展。
作为用于所述应用的钢板，熟知的有包含残余奥氏体和/或马氏体的多相钢板。例如，如日本未审专利公开H9-104947所公开的，通过在其中包含适当量的残余奥氏体而获得在强度和延伸率之间实现优异平衡的钢板(当抗张强度为60-69kgf/mm2时，总延伸率为33.8-40.5％)。然而，在该技术中，还没有充分考虑注重强度与孔膨胀能力之间的平衡的技术，特别是，一点也没有考虑超低P的工艺要求、显微结构的最大长度、掺杂物的控制、以及显微结构硬度的控制。因此，钢板的性能一直较次(当抗张强度为60-69kgf/mm2时，孔膨胀率d/d0为1.46-1.68，即，就净孔膨胀率而言为46-68％)，并且应用一直受到限制。
与此同时，日本未审专利公开H3-180426披露了在强度和孔膨胀能力之间实现优异平衡的贝氏体钢板(当抗张强度为60-67kgf/mm2时，孔膨胀率d/d0为1.72-2.02，即就净孔膨胀率而言为72-102％)。然而，由于该技术提供的不是多相结构，而是均相结构(贝氏体单相结构)，作为改善净孔膨胀率的方法，强度与延伸率之间的平衡相当不足(当抗张强度为60-67kgf/mm2时，总延伸率为27-30％)，并且应用再次受到限制。
也就是说，尽管在汽车零件的压制成形中，由强度与延伸率之间的平衡所表示的冲压伸展成型性和由强度与孔膨胀能力之间的平衡所表示的伸展凸缘(flange)成型性是成型的两个主要方面，但是，迄今尚未得到同时满足这两个方面的技术，因此，所述两个部分均优异一直是推广应用的关键。
近年来，由于全球的环境问题，正在加速开发高强度钢板，当考虑将其应用于极度难于成型的部件时，需要在强度与延伸率之间的平衡和强度与孔膨胀能力之间的平衡均优异的钢板，换言之，需要强度与孔膨胀能力之间的平衡优异的多相钢板。
                       发明内容
本发明的目的是通过解决传统钢板的问题来提供具有如下性能的钢板：在强度和孔膨胀能力之间优异的平衡(抗张强度乘以净孔膨胀率所获得的值，不低于35,000MPa％，优选不低于46,000MPa％)，和在强度和延伸率之间优异的平衡(抗张强度乘以总延伸率所获得的值，不低于18,500MPa％，优选不低于20,000MPa％)，即具有优异的孔膨胀能力的多相钢板；以及所述钢板的生产方法。
强度与孔膨胀能力之间的平衡(MPa％)，和强度与延伸率之间的平衡(MPa％)是压制-成形性的指标。如果这些值大的话，最终产品将显示出优异的性能。强度与孔膨胀能力之间的平衡由拉伸试验所获得的强度值(MPa)和孔膨胀试验所获得的孔膨胀率(％)值的乘积表示。另外，在强度与延伸率之间的平衡由拉伸试验所获得的强度值(MPa)和拉伸试验所获得的总延伸率值的乘积表示。在通常使用的钢板中，如果抗张强度增加，那么，孔膨胀率和延伸率都将下降，结果是，强度与孔膨胀能力之间的平衡(MPa％)，和强度与延伸率之间的平衡(MPa％)将显示出低值。另一方面，根据本发明，可抑制孔膨胀率和延伸率这两个值的降低，并且有可能使强度与孔膨胀能力之间的平衡(MPa％)和强度与延伸率之间的平衡(MPa％)均取得较高的值。
从钢的制造至热轧，本发明者进行了认真的研究，并最终发明了具有优异的孔膨胀能力的多相钢板及其生产方法。
本发明的要点如下：
(1)、一种具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于：以化学成分的质量计，所述钢板包含，
C：0.03-0.15％，
P：不多于0.010％，
S：不多于0.003％，和
Si和Al之一或两者的总量为0.5-4％，并且Mn、Ni、Cr、Mo和Cu中的一种或多种的总量为0.5-4％，其余为Fe和不可避免的杂质；
在钢板截面处的显微结构由如下组分组成：残余的奥氏体和马氏体之一或两者，其占总面积的3-30％；并且其余为铁素体和贝氏体之一或两者；
在显微结构中晶粒的最大长度不大于10微米；和
在钢板截面处，20微米或更大的掺杂物的数量不多于每平方毫米0.3片。
(2)、一种具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于：
以化学成分的质量计，所述钢板包含，
C：0.03-0.15％，
P：不多于0.010％，
S：不多于0.003％，和
Si和Al之一或两者的总量为0.5-4％，并且Mn、Ni、Cr、Mo和Cu中的一种或多种的总量为0.5-4％，其余为Fe和不可避免的杂质；
在钢板截面处，显微结构由如下组分组成：残余的奥氏体和马氏体之一或两者，其占总面积的3-30％；珠光体，以面积百分数计其为大于0％至不大于3％；并且其余为铁素体和贝氏体之一或两者；
在显微结构中晶粒的最大长度不大于10微米；和
在钢板截面处，20微米或更大的掺杂物的数量不多于每平方毫米0.3片。
(3)、根据(1)或(2)的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于，贝氏体的微观维氏硬度(micro Vickers hardness)小于240。
(4)、根据(1)-(3)任一项的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于，以化学成分质量计，其还包含总量为0.3％或更少的Nb、V和Ti中的一种或多种。
(5)、根据(1)-(4)任一项的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于，以化学成分质量计，其还包含0.01％或更少的B。
(6)、根据(1)-(5)任一项的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于，以化学成分质量计，其还包含0.01％或更少的Ca和0.05％或更少的REM之一或两者。
(7)、一种具有优异的孔膨胀能力的多相钢板的生产方法，以化学成分的质量计，所述钢板含有：
C：0.03-0.15％，
P：不多于0.010％，
S：不多于0.003％，和
Si和Al之一或两者的总量为0.5-4％，并且Mn、Ni、Cr、Mo和Cu中的一种或多种的总量为0.5-4％，其余为Fe和不可避免的杂质；其特征在于：
当对具有所述成分的钢水进行提纯时，在钢水脱硫的同时，在添加脱硫助熔剂之后，对钢水进行不少于1.5次的循环；
另外，当通过对由所述钢水铸造而获得的平板(slab)进行热轧以生产钢板时，通过将精轧进口温度控制在950℃或更高，并将精轧出口温度控制在780-920℃而进行精轧；和
在500℃或更低的温度对如此获得的钢板进行卷曲。
(8)、根据(7)的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板的生产方法，其特征在于，以化学成分质量计，所述钢板还包含总量为0.3％或更少的Nb、V和Ti中的一种或多种。
(9)、根据(7)-(8)的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板的生产方法，其特征在于，以化学成分质量计，所述钢板另外还包含0.01％或更少的B。
(10)、根据(7)-(9)任一项的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板的生产方法，其特征在于，以化学成分质量计，所述钢板还包含0.01％或更少的Ca和0.05％或更少的REM之一或两者。
                      附图简述
图1显示化学成分P对净孔膨胀率的影响。
图2显示显微结构的最大长度对净孔膨胀率的影响。
图3显示掺杂物数量P对净孔膨胀率的影响。
图4是显示当使用RH时钢水熔炼的示意图。
图5显示在脱硫助熔剂添加之后钢水回流频率对掺杂物数量的影响。
图6显示热轧精轧机的精轧进出口温度对显微结构最大长度的影响。
               本发明的最佳实施方式
在下面将详细解释本发明。
首先，解释化学成分。
C是稳定奥氏体并获得多相结构的重要元素，并且C的添加量不低于0.03％重量，以便使奥氏体稳定并获得残余奥氏体和马氏体之一或两者，其总量以面积百分数计不低于3％。然而，C含量的上限设在不大于0.15％重量，优选不大于0.11％重量，以避免可焊性的退化和对净孔膨胀率的负面影响。
P是本发明添加元素中要关键控制的元素。在图1中示出了P的作用。图1示出了：利用具有表1中1号钢化学成分的钢板，对P含量和钢板净孔膨胀率之间关系的测量结果。
表1
  钢序号                                       化学成分(质量％)
  C   Si   Mn   P   S   Al   N   Al+Si
  1   0.11   1.88   1.40   0.006-0.034   0.01   0.03   0.003   1.41
  2   0.10   1.40   1.40   0.008   0.001   0.04   0.002   1.44
以the Japan Iron and Steel Federation Standard JFS T1001-1996为基准计算净孔膨胀率。根据图1，通过将P含量控制在不大于0.010％重量的范围内，净孔膨胀率明显且成指数地改善，并且确定了其对净孔膨胀率的影响，该影响是在传统概念的范围内所不曾想到的。通过所述处理，能避免压制裂缝。尽管原因尚不完全清楚，但是，据推测，P含量的减少将改善穿孔的边缘性能(例如：刻面(facet)尺寸最小化、断面粗糙度的降低和微裂纹的减少；抑制剪切平面上显微结构可加工性的退化，等等)，并导致净孔膨胀率的改善。
为了避免由硫化物-系统掺杂物所引起的净孔膨胀率和可焊性的退化，S含量设在不大于0.003质量％，优选不大于0.001质量％。
Si和Al是用于获得多相结构的元素。它们使得残余奥氏体和马氏体之一或两者总共占到不低于3％的面积百分比，并且具有改善净孔膨胀率的功能，通过促进铁素体的形成和抑制碳化物的形成，并强化铁素体，由此，降低了铁素体和硬相(如贝氏体和马氏体)之间的硬度差，并有助于结构的一致性。此外，它们还起脱氧元素的作用。根据上述观点，硅和铝之一或两者的总添加量的下限应当不低于0.5质量％。考虑到成本和效果之间的平衡，所述总添加量的上限设在不大于4质量％。
有关硅和铝的每一种的添加量，可以考虑如下因素。
特别是，当要求优异的表面质量时，可以采用如下措施：通过将硅含量控制在少于0.1质量％，优选不多于0.01质量％，以避免硅屑(scale)，或通过将硅含量控制在大于1.0质量％，优选大于1.2质量％以使硅屑无害(通过在整个表面上形成硅屑)。
另外，例如，在希望通过利用硅和铝在强化铁素体功能方面的差异来降低抗张强度的情况下，也可以增加铝的添加量和减少硅的添加量来满足材料性能的要求。
考虑到在炼钢中的缺点，如耐火材料的侵蚀，喷管阻塞等等，以及材料性能，铝的添加量应限制在不多于0.2质量％，优选不多于0.1质量％。
Mn、Ni、Cr、Mo和Cu是用于获得多相结构的元素，并且也是强化铁素体的元素。根据上述观点，它们中的一种或多种的总添加量的下限应当不低于0.5质量％。考虑到成本和效果之间的平衡，所述总添加量的上限设在不大于4质量％。
此外，Nb、V、Ti、B、Ca和REM中的一种或多种可以作为选择性元素添加。
Nb、V和Ti是对于更高强度有效的元素，然而，考虑到成本和效果之间的平衡，这些元素中的一种或多种的总添加量设在不多于0.3质量％。
B具有强化元素的作用，并且其添加量不多于0.01质量％。另外，B还具有缓和P的负面影响的效果。
通过控制硫化物-系统掺杂物的形状(球化处理)，Ca可以进一步改善净孔膨胀率，因此，Ca可以不大于0.01质量％的比例添加。
此外，出于相同的原因，REM也可以不大于0.05质量％的比例添加。
另外，如果需要的话，N可以不大于0.02质量％的比例添加，目的在于使奥氏体稳定和强化钢板。
接着，在下面解释显微结构。
为了获得优异的净孔膨胀率，从不破坏断面尺寸一致性(穿孔边缘的一种特性，所述一致性已通过P的最终减少而得到改善)等的角度考虑，显微结构中晶粒最大长度的控制和掺杂物数量和尺寸的控制是特别重要的。因此，首先对此进行解释。
当显微结构的晶粒尺寸影响穿孔边缘处的断面时，它将明显地影响净孔膨胀率。甚至在显微结构中晶粒的平均尺寸较小的情况下，如果最大粒径较大的话，它也将对净孔膨胀率产生负面影响。当显微结构由许多晶粒组成时，净孔膨胀率不受平均粒径所支配：当在许多晶粒中存在大晶粒时，即使平均粒径不大，它也将对净孔膨胀率产生负面影响。在本发明中，有关晶粒的尺寸，影响净孔膨胀率的不是圆形折合(circle-reduced)直径而是其最大长度。
图2示出了：利用具有表1中2号钢化学成分的钢板，对钢板中显微结构的最大长度和钢板净孔膨胀率之间关系的测量结果。如图2所示，当显微结构的最大长度不大于10微米时，净孔膨胀率明显且成指数地改善，由此认识到了其对净孔膨胀率的影响，该影响是在传统概念的范围内所不曾想到的。通过所述处理，能避免压制裂缝。
在本发明中，在截面用nitral试剂和日本未审专利公开S59-219473披露的试剂侵蚀之后，根据在垂直于钢板轧制方向的截面上拍得的400倍放大光学显微照片，沿厚度方向对整个截面取平均值，由此计算显微结构的最大长度。
此外，关于掺杂物控制，通过减少粗掺杂物的数量可改善净孔膨胀率。通过用显微镜(400倍放大率)沿钢板的轧制方向观察抛光-磨光断面并综合最大长度为20微米或更大的粗掺杂物的数量，来获得粗掺杂物的数量。图3示出了：利用具有表1中2号钢化学成分的钢板，对钢板中粗掺杂物的数量(最大长度为20微米或更大)和净孔膨胀率之间关系的测量结果。应当理解的是，当粗掺杂物的数量(最大长度20微米或更大)不多于规定的数量(每平方毫米不多于0.3片)时，能够明显地改善净孔膨胀率，并且能够避免压制裂缝。
另外，将贝氏体的微观维氏硬度控制在240以下将对孔膨胀能力的改善起到很好的作用。贝氏体硬度的下降将降低铁素体和贝氏体之间硬度的差异，并因此有助于改善结构的一致性。然而，如果贝氏体的微观维氏硬度超过240时，铁素体和贝氏体之间的硬度差异将偏离孔膨胀能力希望的范围，并且贝氏体本身可加工性的退化将造成孔膨胀能力进一步的退化。P的减少(不多于0.01％)将特别有助于增强所述作用，但详细情况尚不清楚。
在本发明中，通过在1-10克的负载下，用日本未审专利公开S59-219473披露的试剂，对垂直于钢板轧制方向的截面进行侵蚀，并取五个点处测量的平均值(从七个点的测量值中除去最大值和最小值以后剩下的五个值的平均值)，借助对贝氏体进行识别来获得贝氏体的微观维氏硬度。
此外，为了实现强度和延伸率之间优异的平衡，以及强度和孔膨胀能力之间优异的平衡，关键在于控制多相结构的种类和面积百分数。
通过将残余奥氏体和马氏体之一或两者的面积百分数控制在3-30％之间，在强度和延伸率之间实现了优异的平衡(抗张强度乘以总延伸率所获得的值不低于18,500MPa％)，以及强度和孔膨胀能力之间优异的平衡(抗张强度乘以净孔膨胀率所获得的值不低于35,000MPa％)。
当残余奥氏体和马氏体之一或两者的总面积百分数低于3％时，将不可能实现对强度和延伸率之间平衡的稳定的改善作用，所述作用将通过残余奥氏体和马氏体获得。因此，其下限设在3％。
当残余奥氏体和马氏体之一或两者的总面积百分数大于30％时，对强度和延伸率之间平衡的改善作用将饱和，并且此时将引起净孔膨胀率等的退化。因此，考虑到压制成形性，所述总面积百分数的上限设在30％。
在本发明中，优选的是，珠光体不包含在钢板中，这是因为它将妨碍强度与延伸率之间的平衡以及强度与孔膨胀能力之间的平衡。因此，将珠光体的面积百分数确定在至多不超过3％，优选不多于1％。
除上述限制以外，更优选的是增加下列限制。
当要求在强度和延伸率之间实现特别优异的平衡(不低于20,000MPa)时，最好将残余奥氏体的面积百分数设在不低于3％。
此外，当要求在强度和孔膨胀能力之间实现特别优异的平衡(就抗张强度乘以净孔膨胀率所获得的值而言，不低于46,000MPa％)时，马氏体的面积百分数最好设在不大于3％。
另一方面，考虑到形状的适应能力(fixability)，当要求低屈服比(以屈服应力除以抗张强度，再将所除得的值乘以100得到的屈服比YR计，不大于70％)时，马氏体的面积百分数设在不低于3％。
优选的是，通过将残余有奥氏体和/或马氏体显微结构的最大长度控制在不大于2微米，还可使所述作用进一步增强。
显微结构的其余结构由铁素体和贝氏体之一或两者组成，并且通过将铁素体和贝氏体的总面积百分数控制在不低于80％，能够抑制压制成形性的退化，所述退化是由硬结构所造成的，在这种硬结构中铁素体和贝氏体没有以网状形式相互结合。
由于上述的作用，可同时获得强度和孔膨胀能力之间优异的平衡(抗张强度乘以净孔膨胀率所获得的值不低于35,000MPa％，优选不低于46,000MPa％)，以及强度和延伸率之间优异的平衡(抗张强度乘以总延伸率所获得的值不低于18,500MPa％，优选不低于20,000MPa％)，并且压制成形性也明显改善。
在本发明中，在截面用nitral试剂和日本未审专利公开S59-219473披露的试剂侵蚀之后，根据在垂直于钢板轧制方向的截面上拍得的1000倍放大光学显微照片，并借助X-射线分析，来进行显微结构构成的识别、面积百分数的测量、和残余奥氏体和/或马氏体最大长度的测量。
接着，对生产方法进行说明。
首先，当在炼钢过程中对钢水进行精炼时，重要的是，在利用二次精炼装置(如RH)对钢水进行脱硫的同时，在添加脱硫助熔剂之后，使钢水回流不少于1.5次。在本发明中，钢水的回流由每单位时间在二次精炼装置(如RH)内部循环的钢水量来表示的，并且有不同的计算公式。例如，如“The Refining Limitation of Impurity Elements in a MassProduction Scale”(Iron and Steel Institute of Japan，The Forum ofElevated Temperature Refining Process Section，and Japan Society forthe Promotion of Science，The 19th Steelmaking Committee，ReactionProcess Workshop，1996年3月，第184-187页)中所披露的，由下面公式1表示的钢水回流量Q定义为一次的回流量：
回流量Q＝11.4×V1/3×D4/3×{ln(P1/P0)}1/3×k        ……Eq1，
其中
Q：回流钢水量(t/min.)，
V：回流气体流速(Nl/min.)，
D：通气管内径(m)，
P0：真空室压力(Pa)，
P1：回流气体注入口的压力(Pa)，和
K：常数(以二次精炼装置为基准测定的常数，在这种情况下为4)。
利用RH精炼钢水的示意图示于图4中。将脱气腔2的两个通气管3浸入钢水锅1中，气体从这些通气管之一的下面吹入(在这种情况下，氩通过注射枪4从通气管之一的下面吹入)，然后，使钢水锅1中的钢水升高并进入脱气室2中，并在脱气处理之后，使钢水下降并从另一通气管3返回至钢水锅中。在本发明中，尽管采用了其中利用RH的二次精炼装置的例子，不用说的是，也可以使用其它装置(例如，DH)。
图5示出了：脱硫助熔剂添加之后的钢水回流频率(当对具有表1中2号钢成分的钢水进行精炼时)和在由钢水铸造而成的平板进行热轧所获得的钢板截面处的每平方毫米内20微米或更大尺寸的掺杂物数量之间关系的测量结果。如图5所示，通过增加钢水的回流频率，明显地促进了脱硫助熔剂体系掺杂物的表面处理，粗掺杂物(20微米或更大)数量可降至不多于规定的数量(每平方毫米不多于0.3)，改善了净孔膨胀率，并因此避免了压制裂缝。
然后，当生产根据本发明的热-轧钢板时，检查在热-轧制过程中的精轧温度条件。图6示出了：在对具有表1中2号钢成分的平板进行热-轧时的精轧进出口温度与所获得的钢板截面处的显微结构中晶粒的最大长度之间的关系。
如图6所示，通过将精轧进口温度调节至不低于960℃且精轧出口温度不低于780℃，显微结构的最大长度被严格控制在不大于10微米，因此，能够改善净孔膨胀率并且能够避免压制裂缝。优选的是，根据化学成分、精轧速度以及精轧出口温度，对精轧进口温度进行调节。
在本发明中，如果精轧出口温度超过920℃的话，整个显微结构将变粗糙，将明显地出现如压制成形性退化这样的缺陷以及产生屑(scale)这样的缺陷，因此，将该温度确定为上限温度。
尽管在精轧后对冷却台的条件没有特别的规定，但可以采用冷却速率的多步控制(将淬火、缓慢冷却和恒温相结合)或在精轧出口处的立即淬火，这些通常是已知的，其目的在于控制显微结构的面积百分数，促进显微结构的细化，并形成多相结构。
卷曲温度的上限设在500℃，以便使残余奥氏体和马氏体之一或两者的面积百分数总计占3％或更高。如果卷曲温度超过500℃的话，将不能够保证总计3％或更高的面积百分数，并因此得不到强度和延伸率之间优异的平衡(抗张强度乘以总延伸率)。
在本发明中，在卷曲之后，可以采用气冷或者强制冷却对钢板进行冷却。
另外，在冷却然后再加热一次之后，可以对平板进行轧制，或者通过HCR或HDR进行轧制。此外，可以通过所谓的薄板连续铸造来生产平板。
此外，根据本发明的钢板可以镀锌或类似物以改善耐腐蚀性，或者可以涂润滑剂或类似物以进一步改善压制成形性。
                       实施例
除了待测试的钢中的Fe以外，在表2中还示出了其它化学成分。
待测试钢的炼钢和热轧生产条件示于表3中。所获得的热-轧钢板的显微结构和材料性能示于表4和表5中。
[表2]
  钢序号                                                                    化学成分(质量％)   附注
  C   Si   Mn   P   S   Al   N   Ni   Cr   Cu   Mo   Others   *1   *2
  1   0.11   1.38   1.40   0.009   0.001   0.03   0.003   -   -   -   -   1.41   1.40
  2   0.10   1.40   1.40   0.008   0.001   0.04   0.002   -   -   -   -   Ca：0.0035   1.44   1.40
  3   0.09   1.35   1.36   0.010   0.001   0.04   0.002   -   -   -   -   B：0.001   1.39   1.36
  4   0.11   1.42   1.39   0.009   0.002   0.02   0.003   -   -   -   -   V：0.0011   1.44   1.39
  5   0.06   1.55   1.50   0.008   0.001   0.10   0.002   -   -   -   -   Ti：0.014   1.65   1.50
6 0.06 1.51 1.53 0.006 0.001 0.03 0.002 - - - -   Nb：0.012，REM：0.0015 1.54 1.63
  7   0.08   1.50   1.45   0.006   0.001   0.04   0.004   -   -   -   0.10   1.54   1.55
  8   0.08   1.49   1.54   0.015   0.002   0.03   0.004   -   -   0.15   -   1.52   1.69   P含量在本发明范围之外
  9   0.14   1.39   1.26   0.009   0.001   0.03   0.003   -   0.16   -   -   1.42   1.42
  10   0.13   1.40   1.20   0.008   0.001   0.03   0.004   0.14   -   -   -   1.43   1.43
  11   0.06   1.25   1.29   0.008   0.001   0.03   0.003   -   -   -   -   1.28   1.39
  12   0.06   1.21   1.35   0.015   0.001   0.02   0.003   -   -   -   -   1.23   1.35   P含量在本发明范围之外
  13   0.07   1.22   1.32   0.010   0.002   0.03   0.003   -   -   0.12   -   1.25   1.44
  14   0.09   1.10   1.30   0.009   0.001   0.03   0.004   -   0.08   -   -   1.13   1.38
  15   0.08   1.05   1.30   0.006   0.002   0.02   0.002   0.12   -   -   -   1.07   1.42
  16   0.11   1.98   1.95   0.009   0.001   0.03   0.003   -   -   -   -   2.01   1.95
  17   0.14   1.45   1.05   0.005   0.001   0.02   0.003   -   -   -   -   1.47   1.05
*1 Al+Si(不包括不可避免的杂质)
*2 Mn+Ni+Cr+Cu+Mo(不包括不可避免的杂质)
[表3]
序号 钢序号                炼钢条件                              热轧条件
  钢水循环频率t(次)*1   平板尺寸，厚度×密度(mm) 精轧进口温度，FT0(℃) 精轧出口温度，FT7(℃)   精轧后尺寸，厚度×宽度(mm)
  1   1   1.7   250×950   960   855   3.2×850
  2   1   3.5   250×950   1010   865   3.2×850
  3   1   2.5   250×950   935   825   3.2×850
  4   1   0.9   250×950   990   850   3.2×850
  5   1   0.6   250×950   1040   895   3.2×850
  6   2   1.5   250×1100   1035   875   3.2×850
  7   3   1.6   250×1400   915   810   3.2×850
  8   4   2.0   250×850   1020   860   3.2×850
  9   5   1.7   245×1100   1025   865   2.9×920
  10   6   1.6   245×1100   1000   855   2.9×920
[表3-续1]
序号 钢序号                炼钢条件                             热轧条件
钢水循环频率t(次)*1   平板尺寸，厚度×密度(mm) 精轧进口温度，FT0(℃) 精轧出口温度，FT7(℃)   精轧后尺寸，厚度×宽度(mm)
  11   7   0.7   250×1000   980   850   2.6×1000
  12   8   2.4   250×1000   1020   870   2.6×1000
  13   9   2.3   250×1000   945   835   3.0×990
  14   10   1.7   250×950   985   856   3.0×990
  15   11   2.6   250×950   990   860   9.2×1250
  16   12   1.5   245×900   1010   890   3.2×1350
  17   13   0.8   245×850   995   860   2.9×1215
  18   14   1.8   235×1000   920   820   3.5×1350
  19   15   1.2   235×950   1025   880   3.5×900
  20   16   1.7   260×950   1000   855   9.2×850
  21   17   1.7   260×950   960   855   9.2×850
22 17 1.7 250×950 960 930 3.2×850
[表3-续2]
  序号   钢序号 冷却台的冷却条件   冷却条件 附注
  冷却温度，CT(℃)
  1   1   50℃/秒   415
  2   1   50℃/秒   475
  3   1   50℃/秒   400   FT0在本发明范围之外
  4   1   50-15-50℃/秒   405   t在本发明范围之外
  5   1   50℃/秒   400   t在本发明范围之外
  6   2   50℃/秒   870
  7   3   50℃/秒   410   FT0在本发明范围之外
  8   4   50℃/秒   405
  9   5   55°/秒   505   CT在本发明范围之外
  10   6   55℃/秒   440
[表3-续3]
  序号   钢序号 冷却台的冷却条件   卷曲条件 附注
  卷曲温度，CT(℃)
  11   7   60℃/秒   415   t在本发明范围之外
  12   8   60℃/秒   360
  13   9   55℃/秒   395   FT0在本发明范围之外
  14   10   55℃/秒   410
  15   11   50℃/秒在空气冷却5分钟后 ＜100
  16   12   50-15-50℃/秒   ＜100
17 13   50℃/秒在空气冷却5分钟后 ＜100   t在本发明范围之外
18 14   50℃/秒在空气冷却5分钟后 ＜100   FT0在本发明范围之外
19 15   50℃/秒在空气冷却5分钟后 ＜100 t在本发明范围之外
  20   16   50℃/秒   400
  21   17   50℃/秒   600   CT在本发明范围之外
  22   17   50-15-50℃/秒   ＜100   FT7在本发明范围之外
*1钢水的回流频率，例如可由下列公式进行计算。
由下面公式表示的回流钢水量Q定义为一次的回流量：
回流量Q＝[11.4×V1/3×D4/3×{ln(P1/P0)}1/3]×4，
式中
V：回流气体的流速(Nl/min.)，D：通气管的截面积(m2).P0：真空室的压力(Pa)，和P1：回流气体注射口的压力(Pa)
[表4]
  序号   F   B   F+B   保留的γ   M           保留的γ+M   保留的显微结构
面积百分数(％) 面积百分数(％)   面积百分数(％)   面积百分数(％)   面积百分数   面积百分数(％)   平均粒径(微米)
  1   84   11   95   5   0   5   2
  2   85   11   96   3   0   3   2   1％P
  3   83   9   92   8   0   8   2
  4   85   10   95   5   0   5   2
5 86 11 97 3 0 3
  6   84   10   94   6   0   6   2
  7   83   11   94   6   0   6   2
  8   85   11   96   4   0   4   2
  9   82   16   98   1   0   1   2   1％P
  10   83   13   96   4   0   4   3
11 82 13 95 5 0 5 2
[表4-续1]
  序号 F B F+B 保留的γ M 保留的γ+M   保留的显微结构
面积百分数(％) 面积百分数(％) 面积百分数(％) 面积百分数(％) 面积百分数 面积百分数(％)   平均粒径(微米)
  12   60   13   93   3   4   7   2
  13   82   10   92   8   0   8   2
  14   82   11   93   7   0   7   2
  15   80   6   86   2   12   14   3
  16   80   4   84   3   13   16   3
  17   80   5   85   3   12   15   3
  18   82   6   88   0   12   12   3
  19   83   5   88   1   11   12   3
  20   65   30   95   5   0   5   2
  21   77   15   92   0   0   0   8％P
  22   69   0   69   0   31   31   ＞10
[表4-续2]
序号   显微结构的最大长度为10微米或更小   尺寸为20微米或更大的掺杂物的数量为0.3或更少 B的微观维氏硬度为240或更低 附注
  1   ○   ○   ○
  2   ○   ○   ○
3 × ○ ×   显微结构的最大长度在本发明范围之外
  4   ○   ×   ○   掺杂物数量超出本发明的范围
  5   ○   ×   ○   掺杂物数量超出本发明的范围
  6   ○   ○   ○
7 × ○ ×   显微结构的最大长度在本发明范围之外
  8   ○   ○   ○
  9   ○   ○   ○   γ+M在本发明范围之外
  10   ○   ○   ○
  11   ○   ×   ○   掺杂物数量超出本发明的范围
[表4-续3]
  序号   显微结构的最大长度为10微米或更小   尺寸为20微米或更大的掺杂物的数量为0.3或更少   B的微观维氏硬度为240或更低   附注
  12   ○   ○   ×
13 × ○ ×   显微结构的最大长度在本发明范围之外
  14   ○   ○   ○
  15   ○   ○   ○
  16   ○   ○   ×
  17   ○   ×   ○   掺杂物数量超出本发明的范围
18 × ○ ×   显微结构的最大长度在本发明范围之外
  19   ○   ×   ○   掺杂物数量超出本发明的范围
  20   ○   ○   ○
  21   ○   ○   ○   γ+M和P在本发明范围之外
  22   ×   ○   -   γ+M和最大长度在本发明范围之外
显微结构：F：铁氧体，B：贝氏体，保留的γ：保留的奥氏体，
          M：马氏体，和P：珠光体
[表5]
  序号               穿孔膨胀能力                        静态抗张性能   附注
净孔膨胀率入(％)   TS×λMPa·％   TSMpA   YSMpA   T.El％   YR％   TS×TElMPa·％
  1   80   48320   604   476   36   0.79   21744   本发明实施例
  2   94   56870   605   495   34   0.82   20570   本发明实施例
  3   57   34884   612   494   34   0.81   20808   对比例
  4   56   34832   622   465   35   0.75   21770   对比例
  5   53   32595   615   491   32   0.80   19680   对比例
6 98 60760 620 496 33 0.80 20460 本发明实施例
  7   56   34664   619   477   35   0.77   21665   对比例
  8   85   51340   604   480   34   0.79   20536   本发明实施例
  9   112   67312   601   485   28   0.81   16828   对比例
  10   104   62400   600   466   35   0.78   21000   本发明实施例
  11   55   33385   607   471   34   0.78   20638   对比例
  12   50   30950   619   490   32   0.79   19808   对比例
  13   55   34375   625   468   35   0.75   21875   对比例
  14   105   64890   618   472   34   0.76   21012   本发明实施例
  15   75   46575   621   410   33   0.66   20493   本发明实施例
  16   45   27810   618   399   32   0.65   19776   对比例
  17   40   25160   629   411   31   0.65   19499   对比例
  18   46   29440   640   421   29   0.66   18560   对比例
  19   45   28530   634   409   31   0.65   19654   对比例
  20   81   63261   781   560   29   0.72   22649   本发明实施例
  21   70   42350   605   540   26   0.89   15780   对比例
  22   30   23400   780   535   23   0.69   17940   对比例
在本发明中，通过下面方法对显微结构和性能进行评估。
利用JIS 5号试件(test pieces)进行拉伸试验，并获得了抗张强度(TS)、屈服强度(YS)、屈服比(YR＝YS/TS×100)、总延伸量(T.EL)以及强度和延伸率(TS×T.EL)之间的平衡。
根据the Japan Iron and Steel Federation Standard JFS T1001-1996来计算净孔膨胀率。
在用nitral试剂和日本未审专利公开JP59-219473中披露的试剂对截面进行侵蚀之后，根据在垂直于钢板轧制方向的截面上所拍的400倍放大率光学显微照片，来计算显微结构中晶粒的最大长度。
通过用显微镜(400倍放大率)观察垂直于钢板轧制方向的抛光-磨光断面并综合最大长度20微米或更大的粗掺杂物的数量，来获得钢板中粗掺杂物的数量。
在用nitral试剂、日本未审专利公开S59-219473所披露的试剂和日本未审专利公开H5-163590中披露的试剂对截面进行侵蚀之后，根据在垂直于钢板轧制方向的截面上所拍的1000倍放大率的光学显微照片，并结合X-射线分析，来识别显微结构的结构，测量面积百分数，并测量残余奥氏体和/或马氏体的最大长度。
按照下列公式，以X-射线分析中Mo-Kα为基准，计算残余奥氏体的面积百分数(Fγ：以％计)：
Fγ(％)＝(2/3){100/(0.7×α(211)/γ(220)+1)}+(1/3){100/(0.78×α(211)/γ(311)+1)}，式中，α(211)、γ(220)、α(211)和γ(311)表示在各平面上的密度。
在本发明的实施例中(实施例1、2、6、8、10、14、15和20)，如表5所示，获得了在压制可成形性方面优异的高强度热-轧钢板，其在强度和孔膨胀能力之间实现了优异的平衡(以抗张强度乘以净孔膨胀率所获得的值计，不低于35,000MPa％)并在强度和延伸率之间实现了优异的平衡(以抗张强度乘以总延伸率所获得的值计，不低于18,500MPa％)。
另一方面，在对比例中(对比例3-5、7、9、11-13和16-19)，由于某些条件超出了本发明的范围之外，如表1-3标记处所解释的，因此，无论如何也只能获得具有差机械性能(在强度与孔膨胀能力之间的平衡方面和在强度与延伸率之间的平衡方面差)的钢板。
本发明使得提供稳定、成本低的、在压制可成形性方面优异的多相钢板成为可能，所述钢板实现了在强度和孔膨胀能力之间优异的平衡和在强度和延伸率之间优异的平衡；另外本发明还提供所述钢板的生产方法。因此，应用范围和使用条件已显著地得到扩展，并且本发明的工业和经济效应也是十分显著的。

Claims (5)

1.一种具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于：
作为以质量计的化学成分，所述钢板含有：
C：0.03-0.15％，
P：不多于0.010％，
S：不多于0.003％，和
硅和铝之一或两者的总量为0.5-4％，并且Mn、Ni、Cr、Mo和Cu中的一种或多种的总量为0.5-4％，其余由Fe和不可避免的杂质组成；
钢板截面处的显微结构由如下组分组成：残余的奥氏体和马氏体之一或两者，其总面积百分数为3-30％；珠光体，其面积百分数为0％至不多于3％；并且余量由铁素体和贝氏体之一或两者组成；
所述显微结构中晶粒的最大长度不大于10微米；和
在钢板截面处尺寸为20微米或更大的掺杂物的数量为每平方毫米不多于0.3片。
2.一种根据权利要求1的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于，贝氏体的微观维氏硬度小于240。
3.根据权利要求1或2的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于，作为以质量计的化学成分，所述钢板还含有Nb、V、Ti、B、Ca和REM中的一种或多种，Nb、V和Ti的总量为0.3％或更少，B的量为0.01％或更少，Ca的量为0.01％或更少，以及REM的量为0.05％或更少。
4.一种根据权利要求3的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板，其特征在于，其贝氏体的微观维氏硬度小于240。
5.根据权利要求1-4任一项所述的具有优异的孔膨胀能力的多相钢板的生产方法，作为以质量计的化学成分，所述钢板含有：
C：0.03-0.15％，
P：不多于0.010％，
S：不多于0.003％，和
硅和铝之一或两者的总量为0.5-4％，并且Mn、Ni、Cr、Mo和Cu中的一种或多种的总量为0.5-4％，其余由Fe和不可避免的杂质组成；
其特征在于：
当对具有所述成分的钢水进行精炼时，在对钢水进行脱硫的同时，在添加脱硫助熔剂之后，钢水的循环次数不少于1.5次；
另外，当对由所述钢水铸造而成的平板进行热-轧以生产钢板时，通过将精轧进口温度控制在950℃或更高，将精轧出口温度控制在780-920℃的范围内，来进行精轧；和
在500℃或更低的温度下对如此获得的钢板进行卷曲。
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