CN1990895A - 具有优异焊接性的钢板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢板，其包含：Si：0.20－2％(术语“％”在此指“质量％”，下同)，Mn：1－2.5％，Si和Mn的总质量等于或大于1.5％，和O：等于或小于0.002％(0％除外)，C：0.02－0.25％，P：等于或小于0.1％(0％除外)，S：等于或小于0.05％(0％除外)，Al：0.02－0.2％和N：0.0015－0.015％。即使在等于或大于100cm/分钟的高速弧焊中，本发明的钢板也可以有利地用于形成宽焊珠。

Description

具有优异焊接性的钢板
                          技术领域
总体而言，本发明涉及通过焊接用作汽车部件材料的钢板，更具体而言，涉及具有优异的高速电弧焊接性、能够以等于或高于100cm/分钟的弧焊速度形成宽焊珠的高抗拉强度钢板。
                          背景技术
在汽车部件的组装中涉及不同的焊接处理，其中之一是特别用于组装要求具有优良刚性的部件的气体保护电弧焊接。这是因为电弧焊接增加接缝强度、稳定焊接品质并且提高部件刚性是普遍已知的。然而，电弧焊接的缺点在于需要的时间比其它处理如切割、挤压和涂布更长。由于这一点，当使用电弧焊接时，生产线速度降低，从而导致生产成本增加。因此，如果能够提高钢板的电弧焊接速度，则能够实质上降低生产成本并且在工业上将具有深远意义。
例如，日本专利公开号S61-007089的发明试图通过将特定量的Si和Mn混入用于气体保护电弧焊接的钢丝中实现高速气体保护电弧焊接。然而不幸的是，所引用的发明主要针对规定所述钢丝的组成，并且不必考虑钢板的刚性。另外，所引用的发明不必要地限定所述钢丝中的氧含量等于或大于0.008％以获得焊珠的波纹均匀性和焊珠上张力的降低。
此外，日本专利公开号2000-167691将钢板组成考虑用于高抗拉强度钢板的电弧焊接。所引用的发明的要旨在于高抗拉强度钢板的焊接程序规定“在钢板中的Si含量(质量％)+在焊丝中的Si含量(质量％)≥1.5”。然而，因为所引用的发明以30-60cm/分钟的速度实施这种焊接处理，显然所述发明的目的并不在于实现高速电弧焊接处理。此外，所引用的证发明没有关于氧对电弧焊接的影响的任何描述。
通常，在高速电弧焊接处理中焊珠宽度趋向于减小。因此，为了将高速电弧焊接投入实际应用，特别是因为在实际电弧焊接处理中坡口位置或者焊丝位置常常发生偏离或者产生线路间隙，必须确保一定程度的焊珠宽度。然而，上述引用的发明中没有一个研究在高速电弧焊接过程中的焊珠宽度。
尽管根据汽车工业中燃料效率的提高，对轻(薄)钢板存在强烈需求，但是不应当比碰撞安全性更重要。为了满足两方面，即为了获得轻且碰撞安全性的钢板，更多的汽车生产商现在使用具有减小厚度的高抗拉强度钢板。然而，这种薄钢板在高电流电弧焊接过程中易于熔化，因此在高电流下不易得到足够焊接量。因为这一点，薄钢板的焊道宽度变窄，从而必须确保焊珠宽度增加。而且，因为高抗拉强度钢与软钢相比具有差的挤压处理的稳定性，所以易于增大线路间隙。因此，必须开发用于增加焊珠宽度的方法。
                          发明内容
因此，本发明的一个目的是提供具有优异高速电弧焊接性、能够以等于或高于100cm/分钟的弧焊速度形成宽焊珠的高抗拉强度钢板。
为了实现上述目的和优点，提供一种钢板，其包含：Si：0.20-2％(术语“％”在此指“质量％”，下同)和Mn：1-2.5％，Si和Mn的总质量等于或大于1.5％、和O：等于或小于0.002％(0％除外)、C：0.02-0.25％、P：等于或小于0.1％(0％除外)、S：等于或小于0.05％(0％除外)、Al：0.02-0.2％和N：0.0015-0.015％。
在本发明的钢板中，存在于表面层中的内氧化层的厚度优选等于或小于5μm。
为了提高淬透性，本发明的钢板优选包含选自0.03-2％的Cr、0.03-1％或更少的Mo和0.0003-0.005％的B中的至少一种元素。另外，对于沉淀硬化，本发明的钢板优选包含选自0.005-0.1％的Nb、0.005-0.3％的Ti、0.005-0.5％的V和0.005-0.5％的W中的至少一种元素。
从耐腐蚀性的观点出发，本发明的钢板还可以包含0.03-0.5％或更少的Cu。当钢板包含所限定的Cu时，钢板还可以包含0.015-0.5％的Ni。另外，为了提高可使用性，本发明的钢板可以包含0.0005-0.005％的Ca和/或0.0005-0.005％的REM(稀土元素)，或总计0.0005-0.005％的Zr和/或Mg。此外，为了提高延性，本发明的钢板可以包含0.03-1％的Co。
在仔细分析和验证结果之后，本发明的发明人发现Si和Mn对高速电弧焊接产生有利影响。然而，他们还发现如果使用过量Si，则在焊道上形成更多熔渣并且涂覆层易于脱落。同时，如果使用过量Mn，则降低钢板的可使用性。因此，应当将它们混合在一起代替单独和过量使用Si和Mn。在这样做的情况下，焊道具有优良的耐腐蚀性和可使用性，并且在抑制焊道的所谓隆起即在焊接中形成不规则焊珠形状和宽度的问题之后，焊珠足够宽。
然而，即使Si和Mn的总含量满足限定的界限，在速度等于或大于100cm/分钟的高速电弧焊接中也发生焊道的隆起并且焊珠宽度不足。本发明的发明人在更彻底的检查之后发现，包含在钢板中的O(氧)对隆起产生不利影响。因此，在控制Si和Mn的总含量不超过其限定的界限并且在抑制O含量等于或小于0.002％时，即使在焊接速度等于或大于100cm/分钟的高速电弧焊接处理中，本发明的发明人也能够得到具有足够宽度和没有隆起的规则形状的焊珠。
对O(氧)进一步的检查表明尽管抑制O(氧)含量等于或小于0.002％，但是如果在钢板表面层中的内氧化层厚于5μm，则氧仍然能对钢板的高速电弧焊接产生负面影响。这可能是因为尽管可以降低钢板中的氧含量，但是如果在表面层中存在内氧化层，则将氧从氧化层供应至焊接金属，从而导致隆起和窄焊珠。然而，本发明并没有受到这种判断机理的限制，因为根据本发明的一个优选实施方案，通过抑制钢板的内氧化层的厚度等于或小于5μm可以实现优异的高速焊接性。
在下面的描述中将部分说明本发明的另外和/或其它方面和优点，并且在每种程度上，将从描述中变得明显，或者可以通过本发明的实践了解。
                          具体实施方式
以下将描述本发明的优选实施方案。
如上所述，本发明的主要目的或者要旨是规定钢板中的Si和Mn的总量并且抑制氧含量。同时，在本发明的一个优选实施方案中，抑制存在于钢板表面层中的内氧化层的厚度等于或小于5μm是重要的。因此，下面将首先描述Si、Mn和O的适宜含量，随后描述内氧化层的适宜厚度。Si：0.2-2％(术语“％”在此指“质量％”，下同)
在本发明中Si是必要元素并且在高速电弧焊接中直接涉及增加焊珠宽度。当钢板中的Si含量等于或大于0.20％，优选等于或大于0.50％并且更优选等于或大于0.80％时，表现出这种作用。然而，如果使用过量Si，则熔池的粘性过度增加，从而产生隆起的焊道。因此，从焊接性的观点出发必须抑制Si含量小于3.0％。另外，当Si含量过高时，在焊珠上形成的炉渣的量增加，之后涂覆层易于脱落，并且涂覆之后的耐腐蚀性降低。因此，从耐腐蚀性的观点出发必须抑制Si含量等于或小于2％。简而言之，限定Si含量等于或小于2％，优选等于或小于1.8％，并且更优选等于或小于1.5％。
Mn：1-2.5％
类似于Si，Mn对高速焊接性有贡献并且在本发明中是必要元素。同时，Mn在确保强度方面起着重要作用。因此，限定Mn含量等于或大于1％，优选等于或大于1.2％，并且更优选等于或大于1.5％。然而，如果使用过量Mn，则明显产生偏析并且例如在冲孔单元中产生双重裂纹(two-plycrack)，导致可使用性降低。因此，限定Mn含量等于或小于2.5％，优选等于或小于2.0％，并且更优选等于或小于1.5％。
Si+Mn：等于或大于1.5％
如上所述，如果Si含量过多，在焊接部分上的涂覆层易于分离，而如果Mn含量过多，则降低可使用性。因此，如果单独使用Si或Mn，那么特别是在焊接速度等于或大于100cm/分钟的高速电弧焊接中难以得到宽焊珠。这说明了Si和Mn应该在钢板中组合使用的原因。具体而言，限定钢板中Si和Mn的总量的下限为1.5％，优选1.8％并且更优选为2.0％。同时，限定Si和Mn的总量的上限，即Si含量的上限和Mn含量的上限之和为4.5％。因为在Si含量和Mn含量中每一种过量时不增加所述作用，所以优选限定总含量等于或小于4.2％，并且更优选等于或小于3.8％。O：等于或小于0.002％(0％除外)
如果在钢板中包含过量O，则熔池的粘性过度降低，结果熔融金属流动强度增加并且趋向于更频繁地产生隆起。另外，焊道宽度也窄。因此，为了实现良好的高速电弧焊接性，抑制本发明钢板中的O含量等于或小于0.002％，优选0.0018％并且更优选0.0015％或更低是重要的。尽管为了确保良好的高速电弧焊接性似乎根本没有氧更好，但是据认为在工业上肯定不可能使氧含量为0％。
通过使用RH脱气装置对熔融钢进行脱气处理(以下称为RH脱气处理)可以减少钢板中的O含量。然而，本发明的钢板和形成该钢板的熔融钢包含大量易于与O结合的Si和Mn，在RH脱气处理过程中的除氧速度趋向于降低。因此，为了制造本发明具有等于或小于0.002％的减少的O含量的钢板，必须进行比平常更久的RH脱气处理。具体而言，在将约250吨的熔融钢进行RH脱气处理的情况下，尽管平常要花约30分钟，但是本发明推荐将其延长为等于或大于50分钟。在这样做的情况下，可将O含量减少至在30分钟长的处理中的O含量的至少1/2-2/3。
存在于钢板表面层中的内氧化层的厚度：等于或小于5μm
在本发明中“内氧化层的厚度”指在垂直于轧制方向的横截面内从表面起在板厚度方向上存在的氧化物的最大距离(最大深度)。这种‘氧化物’主要由Si或Mn氧化物组成，但是它还包含Ti氧化物等并且主要存在于铁素体晶界中。通过在SEM图像(放大率：1,000X)中观察在垂直于轧制方向上的从板表面至50μm深处的钢板横截面，可以得到内氧化层厚度。考虑到内氧化层的厚度变化，在本发明中使用在钢板的宽度方向上厚度的至少5次测量的平均数作为“内氧化层的厚度”。
同时，不管钢板中的O含量可以是如何低，如果作为本发明的钢板Si和Mn含量较高，则在精轧之后的卷绕过程中仍然可以形成内氧化层。因此，为了制造没有或很少有内氧化层的钢板，必须进行足够长时间的RH脱气处理以减少钢板中的O含量，同时，在充分冷却精轧钢板之后进行卷绕。特别是，为了使内氧化层具有等于或小于5μm的厚度，推荐以低于600℃的温度进行卷绕。
除Si、Mn和O以外，本发明的钢板还包含作为主要组分的C、P、S、Al和N。对这些元素的描述如下。
C：0.02-0.25％
C是确保强度的有效元素，并且指定其下限为0.02％，优选为0.06％，更优选为0.08％。然而，使用过量的C，在凝固的焊接金属上可能形成裂纹。因此，指定C含量的上限为0.25％，优选为0.22％并且更优选为0.20％。P：等于或小于0.1％(0％除外)
如果在钢板中包含过量P，则在焊接过程中可能产生裂纹。因此，指定P含量的上限为0.1％，优选为0.080％并且更优选为0.060％。特别是，当期望钢板用于存在产生焊接裂纹的趋向的地方时，优选尽可能低地减少P含量。然而，在工业上不可能将钢板中的P含量减少至0％。另外，P是用于通过固溶体强化确保强度的有效元素；优选指定P含量等于或大于0.010％，并且更优选等于或大于0.015％。
S：等于或小于0.05％(0％除外)
S是形成夹杂物的有害元素，并且在过量加入时降低钢板的可使用性。因此，指定S含量的上限为0.05％，优选为0.03％，并且更优选为0.01％。另外，在工业上不可能将钢板中的S含量减少至0％。Al：0.02-0.2％
Al是脱氧必需的一种元素。限定Al含量等于或大于0.02％，优选等于或大于0.025％并且更优选等于或大于0.0030％。但是如果使用过量Al，则形成更多的氧化物基夹杂物，从而导致痂形成的增加。因此，限定Al含量的上限为0.2％，优选为0.15％并且更优选为0.10％。N：0.0015-0.015％
N是通过固溶体强化确保强度的有效元素，并且通过与Al等形成氮化物对精细组织有贡献。因此，指定N含量的下限为0.0015％，优选为0.0020％并且更优选为0.0030％。然而，如果使用过量的N，则在焊接过程中形成气孔。因此，指定N含量的上限为0.015％，优选为0.010％并且更优选为0.0080％。
本发明的钢板包含作为主要组分的上述元素并且余量主要是Fe和不可避免的杂质。根据原料、资源、制造装置等，还可以包含其它不可避免的杂质(例如，Sn、Pb、Zn、Sb和As)。此外，在必要时本发明的钢板还可以任选包含如下元素。
Cr：0.03-2％
Cr是提高淬火性的有效元素，并且必要时可以将其加入到钢板中。Cr含量的下限为0.03％，优选为0.10％，并且更优选为0.20％。然而，如果使用过量Cr，则即使可以进行将涂覆基体浸入磷酸盐浴中的涂覆基体处理，涂覆层粘附性也相当大地降低，并且对基材钢板和涂覆后的耐腐蚀性产生不良影响。因此，限定Cr含量的上限为2％，并且优选为1.5％。
Mo：0.03-1％
Mo也是提高淬火性的有效元素，并且必要时可以将其加入到钢板中。限定Mo含量的下限为0.03％，优选为0.10％，并且更优选为0.20％。然而，类似于Cr，如果使用过量Mo，则降低P处理效率并且涂覆层易于脱落。因此，限定Mo含量的上限为1％，并且优选为0.8％。
B：0.0003-0.005％
B也是提高淬火性的有效元素，并且必要时可以将其加入到钢板中。限定B含量的下限为0.0003％，并且优选为0.0005％。然而，不管可以如何过量地加入B，也不增加这种作用，并且只产生更多的氧化物基夹杂物，从而导致可使用性的降低。因此，限定B含量的上限为0.005％，并且优选等于或小于0.003％。
Nb：0.005-0.1％
Nb对细晶颗粒的产生和沉淀硬化有贡献，并且是一种用于高强度钢板的有效元素。在需要时可将其加入到本发明的钢板中。限定Nb含量的下限为0.005％，优选为0.020％并且更优选为0.030％。然而，因为不管如何过量地加入Nb都不增加这种作用，所以从经济效益的观点出发，限定其上限为0.1％并且优选为0.8％。
Ti：0.005-0.3％
同样，Ti对细晶颗粒的产生和沉淀硬化有贡献，并且是一种用于高强度钢板的有效元素。在需要时可将其加入到本发明的钢板中。限定Ti含量的下限为0.005％，优选为0.010％并且更优选为0.020％。然而，如果加入过量的Ti，则TiN夹杂物的产量急剧增加，结果降低钢板的可使用性。因此，限定Ti含量的上限为0.3％并且优选为0.20％。
V：0.005-0.5％
V也对细晶颗粒的产生和沉淀硬化有贡献，并且是一种用于高强度钢板的有效元素。在需要时可将其加入到本发明的钢板中。限定V含量的下限为0.005％，优选为0.010％并且更优选为0.020％。然而，因为不管如何过量地加入V都不增加这种作用，所以从经济效益的观点出发，限定其上限为0.5％并且优选为0.3％。
W：0.005-0.5％
W是一种通过沉淀硬化用于高强度钢板的有效元素，并且可在需要时将其加入到本发明的钢板中。限定W含量的下限为0.005％，优选为0.010％并且更优选为0.020％。然而，因为不管如何过量地加入W都不增加这种作用，所以从经济效益的观点出发，限定其上限为0.5％并且优选为0.3％。
Cu：0.03-0.5％
Cu是提高耐腐蚀性的有效元素，因此在需要时可将其加入到本发明的钢板中。限定C含量的下限为0.03％，优选为0.05％并更优选为0.08％。然而，因为不管如何过量地加入Cu都不增加这种作用，所以从经济效率的观点出发，限定其上限为0.5％并且优选为0.3％。
Ni：0.015-0.5％
在钢板包含Cu的情况下，加入Ni以防止裂纹是适宜的。不绝对要求将Cu和Ni都加入，并且即使钢板已经包含Cu，也不要求加入Ni。钢板中的Ni质量％与钢板中的Cu质量％的比率优选为约0.5。因此，限定Ni含量的下限为0.015％，即Cu含量的下限的1/2。然而，因为仅仅通过过度加入多于所述Cu质量％的Cu不增加Ni加入的益处，所以限定Ni含量的上限为与Cu的上限相同，即0.5％，并且优选为0.3％。
Ca：0.0005-0.005％
Ca是通过改善夹杂物的形态提高钢板的可使用性的有效元素，因此在需要时可将其加入到钢板中。限定Ca含量的下限为0.0005％，优选为0.0010％并且更优选为0.0020％。然而，尽管存在过量Ca，也不增加这种作用并且产生更多的只降低可使用性的氧化物基夹杂物。因此，限定Ca含量的上限为0.005％并且优选为0.003％。
稀土元素：0.0005-0.005％
类似于Ca，稀土元素(也称为REM)是通过改善夹杂物的形态提高钢板的可使用性的有效元素，因此在需要时可将其加入到钢板中。限定REM含量的下限为0.0005％，优选为0.0010％并且更优选为0.0020％。与Ca相似，尽管存在过量REM，也不增加这种作用并且只降低钢板的可使用性。因此，限定REM含量的上限为0.005％并且优选为0.003％。Zr和/或Mg：总计0.0005-0.005％
Zr和Mg两者均对夹杂物的分散和TiN的尺寸减小有贡献，并且是提高钢板的可使用性的有效元素，因此在需要时可以将它们加入。限定总量的下限为0.0005％并且优选为0.0010％。然而，如果过量加入Zr和Mg，则氧化物基夹杂物的产量增加并且钢板的可使用性降低。因此，限定总量的上限为0.005％，优选为0.0030％。
Co：0.03-1％
Co是减少铁素体中的固熔碳的量和提高钢板的可使用性特别是钢板伸长度的有效元素。限定Co含量的下限为0.03％并且优选为0.05％。然而，因为不管如何过量地加入Co都不增加这种作用，所以从经济效益的观点出发，限定其上限为1％并且优选为0.80％。
本发明钢板的特征在于其化学组成，特别是Si、Mn和O的含量和内氧化层的厚度。实际上，在本发明中，对钢板本身的厚度没有特别限制。然而，如果钢板过薄，则在高速电弧焊接中可能将其熔化。另一方面，增加钢板的厚度缩小了对轻钢板的需求。因此，适宜的钢板厚度在1至5mm的范围内变化。
[实施例]
尽管下面将详细公开并描述本发明的优选实施例，但是应理解本发明不限于此，并且只要修改与前述和下述的本发明的目的一致，可以在一定程度上修改本发明，并且这些修改包含在本发明的技术范围内。
1.钢板的制造
将在转炉中脱碳的熔融钢在LF(钢包精炼炉)中进行二次精炼，将其与合金元素混合并且在RH脱气装置中进行RH脱气处理，制备具有列于表1中的化学组成的熔融钢。仅将对应具有高O含量(O：0.0035％)的钢板109的熔融钢进行30分钟(平均处理时间)的脱气处理，其余进行50分钟的RH脱气处理并且将其中的O含量降低至等于或小于0.002％。
然后，对钢进行连续铸造，并且将由此得到的板坯进行热轧件火焰清理处理，在炉中加热至1,200-1,250℃，使用高压水进行除鳞，并且通过粗轧机轧制成40mm的厚度。稍后，控制板坯温度为1,000-1,100℃，并且在高压水下再次将板坯除鳞并且进行精轧。对于精轧，在7个机架上连续轧制板坯，并且控制轧制温度使得在精轧出口侧的温度在850至900℃的范围内。
2-4秒以后，然后将来自精轧轧辊的板以20-60℃/秒的冷却速度过冷(水冷却)，并运送至卷取机以表2中规定的卷绕温度(在表2中以“CT”表示)卷绕。当卷绕温度高于600℃(钢板112和113)时，其内氧化层(在表2中以“氧化层”表示)的厚度超过5μm。
将卷绕的卷材储存并在环境压力下冷却至等于或小于100℃，并通过光整冷轧和矫直机以在鳞上形成裂纹(伸长率：0.3-0.5％)。然后，用盐酸将卷材酸洗以从其上除去鳞，并且涂以防锈油以制造钢板1-23(本发明的实施例)和钢板101-113(比较例)。
[表1-1]
    钢板   Si     Mn   Si+Mn     O     C     P     S     Al     N     其它
    1   0.25   1.30   1.55   0.0012   0.02   0.080   0.0020     0.035     0.0020     Cu：0.30，Ni：0.30
    2   0.25   1.30   1.55   0.0014   0.06   0.018   0.0020     0.040     0.0020     -
    3   0.80   1.50   2.30   0.0017   0.07   0.018   0.0200     0.035     0.0020     Ti：0.015
    4   0.50   1.50   2.00   0.0012   0.06   0.010   0.0010     0.035     0.0020     Nb：0.030，Ca：0.0020
    5   0.60   1.30   1.90   0.0015   0.03   0.080   0.0010     0.035     0.0020     Cu：0.20，Ni：0.10，Nb：0.025，Ca：0.0015
    6   1.10   1.10   2.20   0.0011   0.07   0.010   0.0030     0.035     0.0019     Cu：0.30，Ni：0.20，Cr0.20，Ca：0.0012
    7   1.50   1.10   2.60   0.0018   0.11   0.010   0.0010     0.035     0.0020     Cr：0.10.Ca：0.0020
    8   0.90   1.65   2.55   0.0015   0.04   0.080   0.0010     0.035     0.0020     Cu：0.30，Ni0.30，Ti：0.150
    9   1.00   1.40   2.40   0.0009   0.035   0.007   0.0015     0.030     0.0030     Ti：0.145
    10   0.20   1.50   1.70   0.0012   0.08   0.018   0.0030     0.025     0.0020     Nb：0.050，Ti：0.160
    11   2.00   1.50   3.50   0.0017   0.13   0.100   0.0005     0.035     0.0036     Cr：0.10
    12   0.20   1.50   1.70   0.0019   0.22   0.010   0.0030     0.032     0.0050     Cu：0.09，Cr：0.30，Ti：0.030，B：0.0027
    13   0.20   1.30   1.50   0.0012   0.23   0.010   0.0035     0.035     0.0020     Cu：0.08，Cr：0.25，Ti：0.030，B：0.0003
    14   0.20   2.20   2.40   0.0015   0.22   0.010   0.0030     0.035     0.0020     -
    15   1.00   1.40   2.40   0.0011   0.035   0.010   0.0015     0.180     0.0030     -
    16   1.50   1.00   2.50   0.0009   0.22   0.010   0.0030     0.032     0.0050     Cr：1.30
    17   0.25   1.30   1.55   0.0014   0.06   0.018   0.0020     0.035     0.0020     Mo：0.2
    18   0.25   1.30   1.55   0.0014   0.06   0.018   0.0020     0.035     0.0020     V：0.015
    19   0.25   1.30   1.55   0.0014   0.06   0.018   0.0020     0.035     0.0020     W：0.010
    20   0.25   1.30   1.55   0.0014   0.06   0.018   0.0020     0.035     0.0020     REM：0.0010
    21   0.25   1.30   1.55   0.0014   0.06   0.018   0.0020     0.035     0.0020     Zr：0.002
    22   0.25   1.30   1.55   0.0014   0.06   0.018   0.0020     0.035     0.0020     Co：0.05
    23   0.25   1.30   1.55   0.0014   0.06   0.018   0.0020     0.035     0.0020     Mg：0.0005
余量主要为Fe和不可避免的杂质(单位：质量％)
[表1-2]
  钢板 Si Mn Si+Mn O C P S Al N 其它
  101   0.50   1.30   1.80  0.0015   0.0030   0.080   0.0020   0.035   0.0020   -
  102   0.25   1.00   1.25  0.0008   0.06   0.018   0.0020   0.040   0.0020   -
  103   0.80   1.50   2.30  0.0014   0.07   0.018   0.0200   0.035   0.0060   Ti：0.32
104 0.60 1.30 1.90 0.0019 0.45 0.080 0.0010 0.035 0.0020   Cu：0.20，Ni：0.10，Nb：0.025，Ca：0.0015
  105   0.01   1.50   1.51  0.0013   0.11   0.010   0.0010   0.035   0.0020   Cr：0.10，Ca：0.0020
106 3.00 1.65 4.65 0.0011 0.04 0.080 0.0010 0.035 0.0020   Cu：0.30，Ni0.30，Ti：0.150
107 0.20 3.00 3.20 0.0011 0.23 0.010 0.0035 0.035 0.0020   Cu：0.08，Cr：0.25，Ti：0.030，B：0.0003
  108   0.20   0.45   0.65  0.0018   0.22   0.010   0.0030   0.032   0.0050   Cr：1.30
  109   0.20   1.30   1.50  0.0035   0.035   0.005   0.0100   0.022   0.0045   -
  110   0.05   1.55   1.60  0.0009   0.10   0.009   0.0100   0.040   0.0030   -
  111   0.15   1.45   1.60  0.0012   0.08   0.012   0.0060   0.033   0.0028   -
  112   1.10   1.10   2.20  0.0011   0.07   0.010   0.0030   0.035   0.0030   -
  113   1.10   1.10   2.20  0.0011   0.07   0.010   0.0030   0.035   0.0030   -
余量主要为Fe和不可避免的杂质(单位：质量％)
另外，当O含量是约0.002％时，可以使用任何一种常规使用的方法。在本发明中，通过燃烧-红外吸收光谱法以ppm级测量O含量。
2.钢板的内氧化层的厚度的测量
使用由此得到的钢板，对于SEM图像(放大率：1000X)上的每个点，观察在垂直于轧制方向上的横截面至50μm的深度，并且测量各自的内氧化层的厚度。测量结果示于表2中(在表2中以“氧化层”表示)。应该指出示于表2中的内氧化层的厚度是在每一块钢板的宽度方向上5个任选厚度的平均值。
3.钢板的机械性能的测量
至于每一块钢板的机械性能，测量抗拉强度(MPa)、伸长率(％)和孔膨胀率(％)并且将其测量结果示于表2中(在表2中，抗拉强度以“TS”表示，伸长率以“E1”表示并且孔膨胀率以“λ”表示)。在此，孔膨胀的定义和测试方法遵循日本钢铁联合会的标准“孔膨胀测试方法JFST1001-1996”。
当抗拉强度、伸长率和孔膨胀率分别等于或大于600MPa、等于或大于15％和等于或大于50％时，将它们评价为良好。
4.钢板的焊接
钢板的焊接条件如下：
钢板的板厚度：2.9mm。
焊接机：脉冲焊接机
1接缝形式：侧部搭接角焊，
焊炬倾角：移动角：45°和操作角：向前移动10°，
保护气体组成：Ar：80体积％和CO2 ： 20体积％
(在钢板23的焊接中，保护气体组成为Ar：90体积％，和CO2：10体积％。)
电弧焊接电流
根据如下给定的焊接速度调整电流。另外，根据保护气体组成选择最适宜的电压；
80cm/分钟：210A
90cm/分钟：230A
100cm/分钟：250A
110cm/分钟：270A
120cm/分钟：290A
130cm/分钟：310A
140cm/分钟：330A
150cm/分钟：350A
焊丝：镀铜焊丝
(在钢板21的焊接中，使用非镀铜焊丝。)，
焊丝直径：1.2mm，
焊丝组成：C：0.05％(术语“％”在此指“质量％”，下同)，Si：0.81％，Mn：1.25％，P：0.010％和S：0.015％
(在钢板22的焊接中，焊丝具有如下组成：C：0.06％、Si：0.25％、Mn：1.34％、P：0.012％、S：0.018％、Ti：0.05％；并且在钢板23的焊接中，焊丝具有如下组成：C：0.06％，Si：0.30％，Mn：1.25％，P：0.007％和S：0.010％.)，和
焊丝的挤压长度(与机件接触的距离)：15mm
5.钢板焊接性的评价
(1)速度极限
从80cm/分钟至10cm/分钟增加焊接速度用于焊接钢板，并且得到不导致隆起缺陷的速度极限。结果示于表2中。如果其速度极限等于或大于100cm/分钟，则将钢板评价为具有良好的高速焊接性。
(2)焊珠宽度
当以100cm/分钟的焊接速度焊接钢板时测量焊珠宽度。结果示于表2中。应该指出在表2中的焊珠宽度是典型焊接点的3个任选的焊珠宽度的平均值。如果其焊珠宽度等于或大于7.0mm，则将钢板评价为具有良好的高速焊接性。
断裂位置
以100cm/分钟的焊接速度焊接钢板，并且从其搭接角焊缝接缝(lap fillet joints)收集宽度为25mm的试样以进行接缝抗拉测试。确定断裂位置是在基材(钢板)中还是在焊接金属中。如果基材断裂，则将钢板评价为具有良好的接缝强度。此外，尽管是焊接金属断裂，但是如果其断裂强度等于或大于600MPa(钢板的目标抗拉强度)，则将受试钢板评价为具有良好的接缝强度。
 [表2-1]
钢板 CT(℃) 氧化层(μm) TS(MPa) E1(％) TS×E1 λ(％) 速度极限(cm/分钟) 焊珠宽度(mm) 断裂位置*1
    1  500     0     720     23     16560     100     110   7.3   基材
    2  500     0     810     21     17010     90     110   7.2   基材
    3  500     0     820     22     18040     70     140   8.0   基材
    4  500     0     800     19     15200     85     130   7.7   基材
    5  500     0     770     24     18480     90     130   7.7   基材
    6  500     0     830     22     18260     70     140   8.0   基材
    7  500     0     800     18     14400     65     150   8.1   基材
    8  500     0     780     22     17160     80     140   7.9   基材
    9  500     0     775     22     17050     90     150   8.2   基材
    10  500     0     795     18     14310     70     100   7.1   基材
    11  500     0     850     17     14450     70     150   8.0   基材
    12  500     0     845     16     13520     60     100   7.0   基材
    13  500     0     890     15     13350     55     100   7.2   825
    14  500     0     880     17     14960     70     100   7.1   800
    15  500     0     800     21     16800     80     150   8.1   基材
    16  500     0     900     15     13500     65     150   8.0   785
    17  500     0     810     20     16200     70     110   7.4   基材
    18  500     0     800     21     16800     75     120   7.1   基材
    19  500     0     790     20     15800     70     110   7.2   基材
    20  500     0     780     20     15600     85     110   7.2   基材
    21*2  500     0     775     21     16275     70     110   7.2   基材
    22*3  500     0     780     22     17160     85     110   7.3   基材
    23*4  500     0     765     19     14535     75     120   7.1   基材
*1如果断裂位置在焊接金属中而不在基材(钢板)中，则说明此时的断裂强度(单位：MPa)。
*2在钢板21的焊接中，使用非镀铜焊丝。
*3在钢板22的焊接中，使用具有如下组成的焊丝：C：0.06、Si：0.25、Mn：1.34、P：0.012、S：0.018、Ti：0.05(单位：质量％)。
*4在钢板23的焊接中，使用具有如下组成的焊丝：0.06、Si：0.30、Mn：1.25、P：0.007、和S：0.010(单位：质量％)以及Ar：90和CO2：10(单位：体积％)的保护气体。
[表2-2]
钢板 CT(℃) 氧化层(μm) TS(MPa) E1(％) TS×E1 λ(％) 速度极限(cm/分钟) 焊珠宽度(mm) 断裂位置*1
  101  500     0     470     30     14100     110     130   7.5 基材
  102  500     0     780     21     16380     80     100   6.0 基材
  103  500     0     795     19     15105     40     110   7.8 基材
  104*2  500     0     965     12     11580     35     130   7.5 805
  105  500     0     775     21     16275     80     90   - 基材
  106*3  500     0     790     22     17380     75     90   - 基材
  107  500     0     900     10     9000     35     100   7.2 770
  108  500     0     510     15     7650     40     100   5.5 基材
  109  500     0     800     20     16000     70     90   - 基材
  110  500     0     810     20     16200     70     90   - 基材
  111  550     0     810     19     15390     65     100   6.5 基材
  112  600     6     790     17     13430     85     100   6.0 基材
  113  650     8     820     18     14760     100     90   - 基材
*1如果断裂位置在焊接金属中而不在基材(钢板)中，则说明此时的断裂强度(单位：MPa)。
*2在钢板104的焊接中，在固体焊接金属上形成裂纹。
*3在钢板106的焊接中，在焊珠上形成大量熔渣。
从表2中的结果明显看出，满足化学组成和内氧化层厚度要求的钢板1-23具有优异的高速焊接性，即电弧焊接速度极限等于或大于100cm/分钟并且在100cm/分钟的电弧焊接速度下的焊珠宽度等于或大于7.0mm，而且表现出良好的接缝强度(其断裂位置在基材中，或者即使焊接金属断裂，断裂强度也等于或大于600MPa)。另外，钢板23和24具有等于或大于600MPa的抗拉强度，等于或大于15％的伸长率和等于或大于50％的孔膨胀率，从而证实每一块均具有高强度和良好的可使用性。
钢板101具有低于本发明限定的下限的C含量和471MPa的不足的抗拉强度。
钢板102具有低于本发明限定的下限的Si+Mn含量，6.0mm的窄焊珠宽度和不令人满意的高速焊接性。
钢板103具有超过本发明限定的上限的Ti含量，并且由于夹杂物的增加而具有40％的不足的孔膨胀率(可使用性)。
钢板104具有超过本发明限定的上限的C含量和低可使用性(伸长率和孔膨胀率)。同时，在固体焊接金属上形成裂纹。这是因为在钢板中的过量C也增加了焊接金属中的C含量。
钢板105具有低于本发明限定的下限的Si含量，易于产生隆起，具有90cm/分钟的低电弧焊接速度极限并且表现出令人不满意的高速焊接性。
钢板106具有超过本发明限定的上限的Si含量并且涂覆层由于在其焊珠上形成的大量炉渣而易于脱落。同时，它表现出降低的耐腐蚀性。因为Si含量高达3.00％，熔池的粘性过度增加，从而导致隆起。
钢板107具有超过本发明限定的上限的Mn含量并且表现出差的可使用性(伸长率和孔膨胀率)。
钢板108具有低于本发明限定的下限的Mn含量和5.5mm的薄焊珠宽度，并且表现出令人不满意的高速焊接性。同时，它具有510MPa的较次抗拉强度。
钢板109具有超过本发明限定的上限的O含量，由于熔池的过低粘性而易于产生隆起，并且表现出较次的高速焊接性，其电弧焊接速度极限为90cm/分钟。
钢板110具有低于本发明限定的下限的Si含量，在焊接过程中易于产生隆起，并且表现出较次的高速焊接性，其电弧焊接速度极限为90cm/分钟。
钢板111具有低于本发明限定的下限的Si含量并且由于熔池的低粘性而具有6.5mm的薄焊珠宽度，而且表现出令人不满意的高速焊接性。
钢板112具有6μm厚的内氧化层，由于熔池的低粘性而具有6.0mm的薄焊珠宽度并且表现出令人不满意的高速焊接性。
钢板113具有8μm厚的内氧化层，由于熔池的低粘性而易于产生隆起，并且表现出较次的高速焊接性，其电弧焊接速度极限为90cm/分钟。
此外，在表2-1和2-2中，氧化层“0”指在指定的方法下没有观察到氧化层。
尽管已经描述了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员应该理解本发明不限于描述的优选实施方案，而可以在后附权利要求所限定的本发明的精神和范围内进行各种变化和修改。

Claims (9)

1.一种钢板，其包含：
Si：0.20-2％(术语“％”在此指“质量％”，下同)，
Mn：1-2.5％，Si和Mn的总质量等于或大于1.5％，和
O：等于或小于0.002％(0％除外)，
C：0.02-0.25％，
P：等于或小于0.1％(0％除外)，
S：等于或小于0.05％(0％除外)，
Al：0.02-0.2％，和
N：0.0015-0.015％。
2.权利要求1所述的钢板，其中存在于钢板表面层中的内氧化层的厚度等于或小于5μm。
3.权利要求1所述的钢板，其还包含选自0.03-2％的Cr、0.03-1％的Mo和0.0003-0.005％的B中的至少一种元素。
4.权利要求1所述的钢板，其还包含选自0.005-0.1％的Nb、0.005-0.3％的Ti、0.005-5％的V和0.005-0.5％的W中的至少一种元素。
5.权利要求1所述的钢板，其还包含0.03-0.5％或更少的Cu。
6.权利要求1所述的钢板，其还包含0.0005-0.005％的Ca和0.0005-0.005％的REM(稀土元素)中的至少一种。
7.权利要求1所述的钢板，其还包含总计为0.0005-0.005％的Zr和Mg。
8.权利要求1所述的钢板，其还包含0.03-1％的Co。
9.根据权利要求5所述的钢板，其还包含0.015-0.5％的Ni。
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