DE112008001551B4 - Ein kaltgewalztes Stahlblech und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs, umfassend:
in Gew.-% Hinzufügen von 0,005% oder weniger Kohlenstoff (C), 0,002 bis 0,005% Stickstoff (N), 0,1 bis 1,0% Mangan (Mn), 0,005 bis 0,1% Phosphor (P), 0,015 bis 0,04% Niob (Nb), 0,3% oder weniger Silizium (Si), 0,02% oder weniger Schwefel (S), 0,001 bis 0,03% Aluminium zu Eisen, um einen Stahl zu erhalten;
Einstellen des Atomverhältnisses von Nb/C auf 1 oder mehr und des Atomverhältnisses von Al/N auf 0,5 bis 1,5,
Homogenisieren des Stahls bei einer Temperatur von 1150 bis 1300°C,
Warmwalzen des Stahls bei einer Warmwalzendtemperatur auf 890 bis 950°C, die über einem kritischen Punkt Ar3 liegt; und
Warmwickeln des warmgewalzten Stahlblechs und Kaltwalzen des warmgewalzten Stahlblechs bei einem Kaltwalzreduktionsverhältnis von 40 bis 80%.

Description

  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs, das für eine außen liegende Platte eines Kraftfahrzeugs wie etwa eine Tür, eine Haube und einen Kofferraumdeckel verwendet wird, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs, das mit einer ausgezeichneten Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur und Wärmehärtbarkeit ausgestattet wird, indem die Mengen an Niob (Nb) und Aluminium (Al) eingestellt werden für das Fixieren von Kohlenstoff und Stickstoff eines Mischkristallelements eines kohlenstoffarmen Stahls und indem die Mengen von Mangan (Mn) und Phosphor (P) entsprechend eingestellt werden, um die Festigkeit des Stahls einzustellen, während gleichzeitig die für eine außen liegende Platte und ein Fertigprodukt nach Lackierungswärmebehandlung erforderliche hohe Streckgrenze aufrechterhalten wird.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • In jüngster Zeit erfordern kaltgewalzte Stahlbleche für Fahrzeuge eine hohe Festigkeit, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, indem das Gewicht der Fahrzeuge herabgesetzt wird, und um das Gewicht der Karosserie herabzusetzen, und erfordern auch eine ausreichende Streckgrenze und Zugfestigkeit, gute Pressformeigenschaft, Punktschweißbarkeit, Ermüdungseigenschaft und Lackierungskorrosionsbeständigkeit usw.
  • Im Allgemeinen besitzen Stahlbleche entgegengesetzte Charakteristiken hinsichtlich Festigkeit und Formbarkeit, doch sind Dualphasenstahlbleche und Bake-Hardening-Stahlbleche als Stahlbleche bekannt, die beiden Eigenschaften genügen.
  • Zusätzlich dazu, dass sie im Vergleich mit einer hohen Zugfestigkeit über der Qualität 392,4 N/mm2 eine geringe Pressformeigenschaft besitzen, sind die Herstellung der Dualphasenstahlbleche teuer, und zwar aufgrund eines signifikanten Zusatzes von Legierungselementen wie etwa Mangan und Chrom.
  • Andererseits zeigen die Bake-Hardening-Stahlbleche eine Streckgrenze nahe weichen Stahlblechen, wenn die Zugfestigkeit der Qualität 392,4 N/mm2 oder weniger beträgt, so dass sie eine ausgezeichnete Duktilität aufweisen und ihre Streckgrenze beim Bake-Hardening nach dem Pressformen zunimmt.
  • Das Bake-Hardening ist ein Prozess, der ein Art von Reckalterung verwendet, die erzeugt wird durch das Fixieren von elektrischen Ladungen, die bei einer Verformung von Kohlenstoff oder Stickstoff erzeugt werden, das heißt in Stahl gelöste Zwischengitterelemente. Wenn die Menge an gelöstem Kohlenstoff und Stickstoff in dem Mischkristall zunimmt, steigt der Grad des Bake-Hardening; jedoch kann die natürliche Alterung von übermäßig gelösten Elementen begleitet sein und die Pressformeigenschaft kann sich verschlechtern. Es ist deshalb wichtig, die Menge an gelösten Elementen zu steuern.
  • Stahlbleche für außen liegende Platten von Fahrzeugen sind hergestellt geworden, um eine Wärmehärtbarkeit sicherzustellen durch entsprechendes Einstellen der Menge an Titan (Ti) oder Niob (Nb), die zu einem ultrakohlenstoffarmen, Aluminium-beruhigten Stahl zugesetzt wird, um die Menge an gelösten Elementen in dem Stahl einzustellen, und um die Streckgrenze sicherzustellen durch Hinzufügen von Phosphor (P), Mangan (Mn) und Silizium (Si) usw., die mischkristallverfestigende Elemente sind.
  • Ein Verfahren zum Steuern der Menge an verbleibendem Kohlenstoff durch Zusetzen von Titan zum Herstellen eines Bake-Hardening-Stahls kann zu variierenden Qualitäten des Materials führen, da sich die Menge an Kohlenstoff erheblich verändern kann. Dem ist so, weil sich das Titan mit einer Vielzahl von Elementen wie etwa Stickstoff (N), Schwefel (S), Kohlenstoff (C) in dem Stahl verbinden kann.
  • Gemäß weiteren Beispielen des Herstellens von Bake-Hardening-Stahl erfordert weiterhin ein Verfahren zum Steuern der Menge an verbleibendem Kohlenstoff durch Zusetzen von Niob (Nb) ein Hochtemperaturglühen, und deshalb variiert die Qualität des Materials in Abhängigkeit von den Bedingungen des Glühens, und die Qualität einer Plattierung kann sich in einem Feuerbeschichtungsplattierungsprozess, der sich anschließen kann, verschlechtern. Außerdem ist ein Verfahren zum Sicherstellen der Wärmehärtbarkeit unter Verwendung von gelöstem Kohlenstoff mit der Schwierigkeit verbunden, eine lange Alterungsgewährleistungsperiode sicherzustellen, weil der Kohlenstoff in dem Stahl eine relativ hohe Diffusionsgeschwindigkeit besitzt.
  • Das heißt, die durch das Aufrechterhalten von in dem Stahl gelösten Kohlenstoffatomen hergestellte Bake-Hardening-Stähle sind nachteilig, während die Wärmehärtbarkeit hoch ist, weil die Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur abnimmt, weil Kohlenstoffatome bei Raumtemperatur eine hohe Diffusionsgeschwindigkeit besitzt.
  • Weiterhin wird kein Stickstoff für die Wärmehärtbarkeit verwendet, weil im Fall von aluminiumentoxidiertem Stahl ein Großteil von [lacune] in einem Wickelprozess in AlN abgezogen wird und im Fall von mit Titan versetztem Stahl bei einer hohen Temperatur in Tin abgezogen wird.
  • Zudem gibt es eine zusätzliche Technologie zum Sicherstellen einer Wärmehärtbarkeit, die gelösten Kohlenstoff durch Ausüben eines Hochtemperaturglühens entfernt und gelösten Stickstoff durch Zusetzen von Aluminium entfernt, und zwar für kohlenstoffarmen Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,01% oder mehr. Das Hochtemperaturglühen besitzt jedoch Nachteile dadurch, dass die Qualität des Materials je nach den Steuerbedingungen variieren kann und der gelöste Kohlenstoff nach dem Glühen möglicherweise nicht ausreichend entfernt ist.
  • Selbst wenn in diesem Fall der gelöste Kohlenstoff durch Zusetzen von Titan und Niob entfernt wird, verschlechtert sich die Formbarkeit und die Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur wird durch den verbleibenden Kohlenstoff nicht ausreichend sichergestellt, sofern nicht das Management von NbC und TiC gesteuert werden.
  • Technisches Problem
  • Zur Überwindung der Probleme besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs mit einer ausgezeichneten Beulfestigkeit durch Einstellen der Menge an Niob (Nb) und Aluminium (Al) zum Fixieren von Kohlenstoff und Stickstoff, entsprechendes Einstellen der Menge an Mangan (Mn) und Phosphor (P) zum Einstellen der Festigkeit des Stahls und Verwenden eines Niedertemperaturglühens und Niedertemperaturwickelns, um die erforderliche Streckgrenze für eine außen liegende Platte und eine hohe Streckgrenze in dem Endprodukt nach der Lackierungswärmebehandlung beizubehalten.
  • Technische Lösung
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Bereitstellen eines legierten Stahls umfassend, in Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht des legierten Stahls, 0,005% oder weniger Kohlenstoff (C), 0,002 bis 0,005% Stickstoff (N), 0,1 bis 1% Mangan (Mn), 0,005 bis 0,1% Phosphor (P), 0,015 bis 0,04% Niob (Nb), 0,3% oder weniger Silizium (Si), 0,02% oder weniger Schwefel (S), 0,001 bis 0,03% Aluminium, und Eisen (Fe); Einstellen des Atomverhältnisses von Nb/C auf 1 oder mehr und des Atomverhältnisses von Al/N auf 0,5 bis 1,5, Homogenisieren des legierten Stahls bei einer Temperatur von 1150 bis 1300°C, Warmwalzen der Stahllegierung zum Bereitstellen eines warmgewalzten Stahlblechs mit einer Warmwalzendtemperatur auf 890 bis 950°C, die genau über einem kritischen Punkt Ar3 liegt; und Warmwickeln des warmgewalzten Stahlblechs und Kaltwalzen des warmgewalzten Stahlblechs bei einem Kaltwalzreduktionsverhältnis von 40 bis 80%.
  • Weiterhin erfolgt das Glühen in einem Temperaturbereich von 750 bis 880°C nach dem Kaltwalzen.
  • Weiterhin wird bevorzugt, dass das Warmwickeln in einem Temperaturbereich von 450 bis 650°C durchgeführt wird.
  • Ein kaltgewalztes Stahlblech, aus einem Stahl nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet, umfasst: in Gew.-%, 0,005% oder weniger Kohlenstoff (C), 0,002 bis 0,005% Stickstoff (N), 0,1 bis 1% Mangan (Mn), 0,005 bis 0,1% Phosphor (P), 0,015 bis 0,04% Niob (Nb), 0,3% oder weniger Silizium (Si), 0,02% oder weniger Schwefel (S), 0,001 bis 0,03% Aluminium, und der Rest Eisen (Fe) und Elemente, die unvermeidlicherweise beim Herstellen des Stahls enthalten sind, wobei ein Atomverhältnis von Nb/C auf 1 oder mehr eingestellt wird und ein Atomverhältnis von Al/N auf 0,5 bis 1,5 eingestellt wird.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Die vorliegende Erfindung ist ausgelegt zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs mit ausgezeichneter Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur und Wärmehärtbarkeit unter Verwendung von Kohlenstoff und Stickstoff als Mischkristallelementen. Die vorliegende Erfindung besitzt dementsprechend einen Vorteil des Herstellens eines kaltgewalzten Stahlblechs mit ausgezeichneter Reckalterungsbeständigkeit bei Raumtemperatur und Wärmehärtbarkeit und unter Verwendung von Niedertemperaturglühen und Niedertemperaturwickeln.
  • Weiterhin besitzt die vorliegende Erfindung einen Vorteil dahingehend, dass eine ungleichförmige maschinelle Bearbeitung verhindert und eine Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur und eine lange Alterungsgewährleistungsperiode sichergestellt werden, indem Mischkristallkohlenstoff maximal verhindert wird, um den Effekt des Kohlenstoffs bei dem Bake-Hardening zu verhindern.
  • Da weiterhin gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Mangangehalt herabgesetzt wird, werden die Bearbeitbarkeit und die Punktschweißfähigkeit verbessert. Eine Reduktion der Festigkeit des Stahlblechs aufgrund der Reduktion des Mangangehalts wird durch das Bake-Hardening durch das Steuern von Präzipitaten und Mischkristallstickstoff kompensiert. Deshalb kann die vorliegende Erfindung stabil für außen liegende Platten von Fahrzeugen verwendet werden.
  • Kurze Beschreibung von Zeichnungen
  • 1 ist eine grafische Darstellung, die einen Vergleich einer Ausführungsform gemäß eines Verfahrens zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs mit einem Vergleichsbeispiel mit anderen Elementen veranschaulicht und eine Veränderung des Bake-Hardening-Werts in Abhängigheit von der Warmwickeltemperatur zeigt.
  • 2 ist eine grafische Darstellung, die Änderungen bei Bake-Hardening-Werten gegenüber der Glühtemperatur der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Vergleichsbeispiel zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden im Folgenden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben.
  • Ein kaltgewalztes Stahlblech und ein Verfahren zum Herstellen von diesem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Bereitstellen einer Stahllegierung, die Folgendes umfasst: in Gew.-%, 0,02 bis 0,05% Stickstoff (N), 0,1 bis 1% Mangan (Mn), 0,005 bis 0,1% Phosphor (P), 0,015 bis 0,04% Niob (Nb), 0,3% oder weniger Silizium (Si), 0,02% oder weniger Schwefel (S), 0,001 bis 0,03% Aluminium, Eisen (Fe) und unvermeidliche Verunreinigungen; Einstellen des Atomverhältnisses von Nb/C auf 1 oder weniger und des Atomverhältnisses von Al/N auf 0,5 bis 1,5; Homogenisieren der Stahllegierung bei einer Temperatur im Bereich von 1150 bis 1300°C, was ein Austenitbereich ist, Formen eines warmgewalzten Stahlblechs durch Walzen des Stahls bei einer Temperatur im Bereich von 890 bis 950°C, die über einem kritischen Punkt Ar3 ist, bei dem letzten Warmwalzen; Warmwickeln des warmgewalzten Stahlblechs bei einem Temperaturbereich von 450 bis 650°C, Walzen des warmgewalzten Stahlblechs mit einem Kaltwalzreduktionsverhältnis von 40 bis 80% und Ausführen eines Glühens bei einer Temperatur im Bereich von 750 bis 880°C.
  • Danach kann ein feuerbeschichtetes plattiertes Stahlblech hergestellt werden durch Ausführen einer Feuerbeschichtungsplattierung bei einer Temperatur von 460°C in einem Prozess der Galvalume- oder Zinkplattierung auf einer legierenden Feuerbeschichtungsplattierungslinie und Ausführen eines Legierens bei einer Temperatur im Bereich von 460 bis 560°C.
  • Es wird bevorzugt, die Überalterung bei einer Temperatur von 400°C nach dem Glühen auszuführen, kann aber übersprungen werden, wenn das Glühen bei einer niedrigen Temperatur ausgeführt wird.
  • Die Plattierungstemperatur von 460°C ist eine Temperatur in einem Schmelzofen, der in der Technik bekannt ist, obgleich sie nicht darauf beschränkt ist.
  • Die Temperatur des Warmwickelns wird bei einer Temperatur unter 450°C ausgeführt, Stickstoff kann in einem Brammenerwärmungsprozess in AlN gebondet werden, so dass die Wärmehärtbarkeit möglicherweise nicht durch den Stickstoff sichergestellt werden kann.
  • Wenn im Gegensatz dazu die Wickeltemperatur über 650°C liegt, kann die Wärmehärtbarkeit rapide abnehmen, und deshalb kann die Temperatur des Warmwickelns auf einen Bereich von 450 bis 650°C begrenzt werden.
  • Gemäß der Legierungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein 0,005 Gew.-% oder weniger Kohlenstoff enthaltender ultrakohlenstoffarmer Stahl als Rohstahl verwendet werden, um Mischkristallkohlenstoff zu minimieren, was das Bake-Hardening des Stahls steuert, und zwar mit dem Mischkristallstickstoff an Stelle des Kohlenstoffs.
  • Eine Steuerung unter Verwendung des Stickstoffs ist vorteilhafter, um ein Bake-Hardening zu erzielen, als die Verwendung des Kohlenstoffs. Dem ist so, weil der Stickstoff in Stahl eine geringere Diffusionsgeschwindigkeit als der Kohlenstoff aufweist, so dass er bei der Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur vorteilhaft ist. Hierbei betrifft der Ausdruck „Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur” die Änderungen bei der Qualität des Stahls mit verstreichender Zeit, und ein wärmegehärteter Stahl sollte bei der Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur sichergestellt werden, weil er bei der Kraftfahrzeugherstellung während nach der Stahlherstellung verwendet werden wird.
  • Es kann höchstens eine sehr kleine Menge an verbleibendem Mischkristallkohlenstoff durch Einstellen des Atomverhältnisses von Nb/C entfernt werden. Das Atomverhältnis von Nb/C wird auf 1 oder mehr eingestellt, was den ganzen Mischkristallkohlenstoff in dem Stahl in ein Präzipitat von NbC derart abzieht, dass in dem Stahl nur Mischkristallstickstoff vorliegt. Dementsprechend spielt der Mischkristallkohlenstoff beim Bake-Hardening eine kleine Rolle.
  • Der Mischkristallstickstoff wird durch Aluminium gesteuert, der mit Stickstoff ein Präzipitat bildet. Wenn der Mischkristallstickstoff nicht angemessen gesteuert wird, können sich die Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur und die Formbarkeit verschlechtern. Das Atomverhältnis von Al/N zum Steuern des Mischkristallstickstoffs kann auf einen Bereich von 0,5 bis 1,5 eingestellt werden. Dem ist so, weil die Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur möglicherweise nicht stabil sichergestellt ist, wenn das Atomverhältnis von Al/N unter 0,5 liegt, wohingegen eine entsprechende Menge von Mischkristallstickstoff möglicherweise nicht sichergestellt wird, wenn es über 1,5 liegt, so dass sich die Wärmehärtbarkeit verschlechtern kann.
  • Weiterhin verbessert die Legierungszusammensetzung der Erfindung die Bearbeitbarkeit und die Punktschweißbarkeit durch Reduzieren der Inhaltsmenge an Mangan, was die Bearbeitbarkeit und Punktschweißbarkeit verschlechtern kann. Eine Festigkeitsreduktion des kaltgewalzten Stahlblechs, die durch Reduzieren des Mangangehalts verursacht wird, kann dadurch kompensiert werden, dass die Struktur durch NbC und AlN-Ausscheidungshärten homogenisiert und winzig klein gemacht wird.
  • In dem kaltgewalzten Stahlblech von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthaltene Bestandteile sind unter Bezugnahme auf Gew.-% (im Folgenden als % bezeichnet) wie folgt.
  • 1. Kohlenstoff (C): 0,005% oder weniger
  • Wenn die Menge an Kohlenstoff 0,005% oder mehr beträgt, kann die Menge an Niob Nb zum Fixieren des Kohlenstoffs zunehmen, so dass nicht nur die Herstellungskosten des Stahls zunehmen können, sondern auch die Bearbeitbarkeit des Stahls abnehmen kann.
  • Wenn das Fixieren des Kohlenstoffs unter Verwendung des Niobs unzureichend ist, kann die Alterung aufgrund des Kohlenstoffs weiterhin rapide fortschreiten, so dass die Reckalterungsfestigkeit des Stahls bei Raumtemperatur reduziert sein kann. Deshalb wird die Menge an Kohlenstoff auf 0,005% oder weniger begrenzt.
  • 2. Silizium (Si): 0,3% oder weniger
  • Das Silizium (Si) kann die Aktivität des in einem Mischkristallzustand im Stahl vorliegenden Kohlenstoffs vergrößern, so dass sich die Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur verschlechtern kann und die Plattierungsqualität signifikant reduziert werden kann. Wenngleich weiterhin mit der Zunahme der Menge die Festigkeit durch Mischkristallhärtung zunehmen kann, was aber die Duktilität reduziert, so dass die größte zugesetzte Menge an Silizium auf 0,3% begrenzt ist.
  • 3. Mangan (Mn): 0,1 bis 1,0%
  • Das Mangan (Mn) liegt in dem Mischkristallzustand in dem Stahl vor und weist eine Funktion auf, die Festigkeit des Stahls zu vergrößern. Die Menge von 1,0% oder mehr kann jedoch größtenteils die Duktilität herabsetzen, so dass die größte zugesetzte Menge an Mangan möglicherweise auf 1,0% begrenzt ist. Wenn andererseits kein Mangan dem Stahl zugesetzt wird, kann eine Warmbrüchigkeit durch in dem Stahl vorliegenden Schwefel hervorgerufen werden, so dass die kleinste zugesetzte Menge an Mangan bevorzugt auf 0,1% begrenzt ist.
  • 4. Phosphor (P): 0,005 bis 0,1%
  • Der Phosphor liegt im Mischkristallzustand des Stahls vor und weist eine Funktion auf, die Festigkeit des Stahls zu vergrößern. Die Menge von 0,1% oder mehr kann die Duktilität und Schweißbarkeit des Stahls erheblich herabsetzen, so dass die größte zugesetzte Menge des Phosphors auf 0,1% begrenzt werden kann. Wenn jedoch dem Stahl kein Mangan zugesetzt wird, kann es schwierig sein, eine ausreichende Festigkeit des Stahls sicherzustellen, so dass die kleinste zugesetzte Menge an Phosphor bevorzugt auf 0,005% begrenzt ist.
  • 5. Niob (Nb): 0,015 bis 0,04%
  • Das Niob wird zugesetzt, um den in dem Mischkristallzustand in dem Stahl vorliegenden Kohlenstoff zu fixieren. Der in dem Stahl vorliegende Mischkristallkohlenstoff verhindert, dass eine Kaltwalzsammelstruktur entsteht, so dass sich die Bearbeitbarkeit des Stahls verschlechtert. Wenn weiterhin Kohlenstoff in dem Mischkristallzustand existiert, verschlechtert sich die Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur durch schnelle Diffusion des Kohlenstoffs, sodass eine ausreichende Menge an Niob benötigt wird, um den Mischkristallkohlenstoff zu fixieren. Die erforderliche Menge an Niob wird so eingestellt, dass das Atomverhältnis von Nb/C 1 oder mehr beträgt; deshalb ist die kleinste Menge auf 0,015% begrenzt und das Maximum ist unter Berücksichtigung der Kohlenstoffmenge auf 0,04% begrenzt.
  • 6. Stickstoff (N): 0,002 bis 0,005%
  • Im Allgemeinen ist der Stickstoff (N) ein Element, das unvermeidlicherweise dem Stahl zugesetzt wird; es wird jedoch benötigt, um die zugesetzte Menge an Stickstoff in der vorliegenden Erfindung einzustellen, weil die vorliegende Erfindung die Wärmehärtbarkeit unter Verwendung des Stickstoffs steuert. Wenn die zugesetzte Menge zu klein ist, ist es schwierig, die Wärmehärtbarkeit sicherzustellen, und wenn die zugesetzte Menge zu groß ist, kann es möglich sein, ausreichende Wärmehärtbarkeit durch den Stickstoff sicherzustellen, kann aber wegen des Mischkristallstickstoffs eine Alterung verursachen und die Bearbeitbarkeit verschlechtern. Deshalb liegt die zugesetzte Menge an Stickstoff im Bereich von 0,02 bis 0,005%.
  • 7. Aluminium (Al): 0,001 bis 0,03%
  • Das Aluminium wird auch zugesetzt, um den Stahl zu deoxidieren, wird aber verwendet, um die Wärmehärtbarkeit durch Bonden mit dem Stickstoff in der vorliegenden Erfindung zu steuern. Wenn die Menge an Aluminium 0,001% oder weniger beträgt, wird die Desoxidation herabgesetzt und Sauerstoff ist in Gegenwart in dem Stahl. Wenn Elemente, die oxidierte Substanzen bilden, wie etwa Mangan und Silizium, während der Herstellung des Stahls zugesetzt werden, entstehen dementsprechend Manganoxid und Siliziumoxid, so dass die Elementsteuerung des Siliziums usw. schwierig ist. Wenn jedoch die Menge an Aluminium 0,03% oder mehr beträgt, wird eine unnötig übermäßige Menge zugesetzt, so dass sie mit Stickstoff in Gegenwart in dem Stahl reagiert und ein Aluminiumnitridpräzipitat bildet. Deshalb kann die Wärmehärtbarkeit durch den Stickstoff nicht erreicht werden. Dementsprechend ist die größte zugesetzte Menge an Stickstoff auf 0,03% begrenzt.
  • Außerdem ist der Schwefel (S) ein Element, das während der Herstellung des Stahls im Allgemeinen unvermeidlich enthalten ist, so dass der Zusatzbereich auf 0,02% oder weniger begrenzt ist.
  • Die folgende Tabelle 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung und ein Vergleichsbeispiel, die jeweils unterschiedliche Bestandteile besitzen. [Tabelle 1]
    Stahl Nr. Chemisches Element Referenz
    C Nb Mn P S Al N Al/N
    1 0,0023 0,028 0,2 0,011 0,007 0,005 0,0024 1,11 Ausführungsform
    2 0,0030 0,030 0,4 0,040 0,005 0,005 0,0030 0,86 Ausführungsform
    3 0,0021 0,025 0,6 0,030 0,005 0,006 0,0035 0,89 Ausführungsform
    4 0,0031 0,030 0,3 0,060 0,005 0,010 0,0044 1,18 Ausführungsform
    5 0,0022 0,020 0,2 0,020 0,005 0,040 0,0025 8,30 Vergleichsbeispiel
    6 0,0025 0,050 0,2 0,011 0,006 0,02 0,0024 4,30 Vergleichsbeispiel
    7 0,0023 0 0,2 0,011 0,006 0,01 0,0048 1,08 Vergleichsbeispiel
    8 0,0025 0,018 0,3 0,06 0,005 0,045 0,0034 6,8 Vergleichsbeispiel
  • In Tabelle 1 werden die Ausführungsformen und Vergleichsbeispiele dadurch erhalten, dass der Ingot des Mischkristallstahls zwei Stunden lang in einem Heizofen von 1250°C gehalten und dann warmgewalzt wird, wobei die Endtemperatur des Warmwalzens 900°C beträgt, die Temperatur des Warmwickelns 560°C beträgt und das Kaltwalzen bei einem Kaltwalzreduktionsverhältnis von 70% durchgeführt wird.
  • Die kaltgewalzte Probe wird mit einer Kühlgeschwindigkeit von –3°C/s gekühlt und bei einer Temperatur von 800°C kontinuierlich geglüht, und die Probe ist nach dem kontinuierlichen Glühen einer Zugprüfung in einer Universalprüfmaschine unterzogen worden.
  • Die folgende Tabelle 2 zeigt Änderungen bei den mechanischen Eigenschaften gemäß Wärmebehandlungsbedingungen und Herstellungsbedingungen der Ausführungsform und ein Vergleichsbeispiel von Tabelle 1. [Tabelle 2]
    Stahl Nr. Mechanische Eigenschaft Referenz
    Streckgrenze (MPa) Zugfestigkeit (MPa) Dehnungsverhältnis (%) BH (MPa) Al (MPa)
    1 182 283 46 35 23 Ausführungsform
    2 230 355 39 37 24 Ausführungsform
    3 233 357 40 33 22 Ausführungsform
    4 240 360 38 40 20 Ausführungsform
    5 170 280 45 20 10 Vergleichsbeispiel
    6 160 280 47 0 0 Vergleichsbeispiel
    7 210 270 45 48 38 Vergleichsbeispiel
    8 230 350 38 25 22 Vergleichsbeispiel
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt, entsprechen die Probennummern 1 bis 4 Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und besitzen eine Zugfestigkeit von 270 bis 360 MPa, ein Dehnungsverhältnis von 38 bis 47%, eine Bake-Hardening-Festigkeit von 33 bis 40 MPa und einen Alterungsindex von 30 oder weniger, so dass sie einen hochfesten Stahl erzielen, eine ausgezeichnete Duktilität beibehalten, eine hohe Wärmehärtfähigkeit und eine ausgezeichnete Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur besitzen.
  • Andererseits ist bei den Vergleichsbeispielen von Nr. 5, 6 und 8 die Zusatzmenge an Al hoch, so dass eine ausreichende Wärmehärtfähigkeit durch das den Stickstoff fixierende Aluminium nicht sichergestellt werden kann, obwohl der Wickelprozess bei einer niedrigen Wickeltemperatur ausgeführt wird.
  • Weiter wird bei der vergleichenden Nr. 7 kein Niob zugesetzt, so dass eine große Menge an Kohlenstoff in Gegenwart in dem Mischkristallzustand in dem Stahl vorliegt, und dementsprechend ist die Wärmehärtfähigkeit hoch, aber die Reckalterungsfestigkeit bei Raumtemperatur ist niedrig.
  • 1 zeigt eine grafische Darstellung, die Änderungen bei den Bake-Hardening-Werten gemäß einer Warmwickeltemperatur bei einem Beispiel jedes des Vergleichsbeispiels und der Ausführungsform zeigt (Ausführungsform Nr. 1 und Vergleichsbeispiel Nr. 5), und 2 ist eine grafische Darstellung, die Änderungen bei Bake-Hardening-Werten gemäß einer Glühtemperatur zeigt.
  • Aus 1 ist ersichtlich, dass die Wärmehärtbarkeit mit abnehmender Wickeltemperatur von Ausführungsform Nr. 1 zunimmt und insbesondere nimmt die Wärmehärtbarkeit unter 600°C schnell zu.
  • Dem ist so, weil die Ausfällung von AlN verzögert wird, wenn die Warmwalzwickeltemperatur sinkt, so dass Stickstoff in einer großen Menge von Mischkristallzustand existieren kann.
  • Bei den Ausführungsformen Nr. 1, 2, 3 und 4 mit ausreichendem Mischkristallstickstoff wird in dem Warmwalzwickelprozess sichergestellt, wie in 1 gezeigt, ist es möglich, eine ausreichende Wärmehärtbarkeit selbst bei einer niedrigen Glühtemperatur sicherzustellen, so dass Glühen bei niedriger Temperatur möglich ist. Je niedriger die Glühtemperatur, umso mehr wird Energie gespart und die Legierungstauchbeschichtungseigenschaft wird verbessert.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs, umfassend: in Gew.-% Hinzufügen von 0,005% oder weniger Kohlenstoff (C), 0,002 bis 0,005% Stickstoff (N), 0,1 bis 1,0% Mangan (Mn), 0,005 bis 0,1% Phosphor (P), 0,015 bis 0,04% Niob (Nb), 0,3% oder weniger Silizium (Si), 0,02% oder weniger Schwefel (S), 0,001 bis 0,03% Aluminium zu Eisen, um einen Stahl zu erhalten; Einstellen des Atomverhältnisses von Nb/C auf 1 oder mehr und des Atomverhältnisses von Al/N auf 0,5 bis 1,5, Homogenisieren des Stahls bei einer Temperatur von 1150 bis 1300°C, Warmwalzen des Stahls bei einer Warmwalzendtemperatur auf 890 bis 950°C, die über einem kritischen Punkt Ar3 liegt; und Warmwickeln des warmgewalzten Stahlblechs und Kaltwalzen des warmgewalzten Stahlblechs bei einem Kaltwalzreduktionsverhältnis von 40 bis 80%.
  2. Verfahren zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs nach Anspruch 1, wobei das Glühen in einem Bereich von 750 bis 880°C nach dem Kaltwalzen durchgeführt wird.
  3. Verfahren zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Warmwickeln in einem Temperaturbereich von 450 bis 650°C durchgeführt wird.
  4. Kaltgewalztes Stahlblech, ausgebildet aus einem Stahl umfassend: in Gew.-%, 0,005% oder weniger Kohlenstoff (C), 0,002 bis 0,005% Stickstoff (N), 0,1 bis 1,0% Mangan (Mn), 0,005 bis 0,1% Phosphor (P), 0,015 bis 0,04% Niob (Nb), 0,3% oder weniger Silizium (Si), 0,02% oder weniger Schwefel (S), 0,001 bis 0,03% Aluminium, und der Rest Eisen (Fe) und Elemente, die unvermeidlicherweise beim Herstellen des Stahls enthalten sind, wobei ein Atomverhältnis von Nb/C auf 1 oder mehr eingestellt wird und ein Atomverhältnis von Al/N auf 0,5 bis 1,5 eingestellt wird.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Stahlblechs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Stahllegierung umfassend Eisen (Fe), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Mangan (Mn), Phosphor (P), Niob (Nb), Silizium (Si), Schwefel (S), Aluminium (Al), wobei das Atomverhältnis von Nb/C 1 oder größer ist und das Atomverhältnis von Al/N zwischen 0,5 und 1,5 in der Stahllegierung beträgt, Warmwalzen der Stahllegierung, um ein warmgewalztes Stahlblech bereitzustellen; und Kaltwalzen des warmgewalzten Stahlblechs.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bereitstellen der Stahllegierung Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Rohstahlmaterials und dem Rohstahlmaterial ein oder mehrere Elemente zusetzen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Mangan (Mn), Phosphor (P), Niob (Nb), Silizium (Si), Schwefel (S), Aluminium (Al).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Nb in einer derartigen Menge zugesetzt wird, dass das Atomverhältnis von Nb/C 1 oder größer wird, wobei kein C zugesetzt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Nb und C in derartigen Mengen zugesetzt werden, dass das Atomverhältnis von Nb/C 1 oder größer wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Al und N in einer derartigen Menge zugesetzt werden, dass das Atomverhältnis von Al/N in einem Bereich von 0.5 bis 1,5 liegt.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei C unter Bezugnahme auf das Gesamtgewicht der Stahllegierung in einer Menge von 0,005 Gew.-% oder weniger zugesetzt wird, wobei N unter Bezugnahme auf das Gesamtgewicht in einer Menge von 0,002 bis 0,005 Gew.-% zugesetzt wird, wobei Mn unter Bezugnahme auf das Gesamtgewicht in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gew.-% zugesetzt wird, wobei P unter Bezugnahme auf das Gesamtgewicht in einer Menge von 0,005 bis 0,1 Gew.-% zugesetzt wird, wobei Nb unter Bezugnahme auf das Gesamtgewicht in einer Menge von 0,015 bis 0,04 Gew.-% zugesetzt wird, wobei Si unter Bezugnahme auf das Gesamtgewicht in einer Menge von 0,03 Gew.-% oder weniger zugesetzt wird, wobei S unter Bezugnahme auf das Gesamtgewicht in einer Menge von 0,02 Gew.-% oder weniger zugesetzt wird, wobei Al unter Bezugnahme auf das Gesamtgewicht in einer Menge von 0,001 bis 0,03 Gew.-% zugesetzt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bereitstellen der Stahllegierung weiterhin Folgendes umfasst: Homogenisieren des Stahlmaterials mit Elementzusatz bei einer Temperatur zwischen 1150 und 1300°C.
  12. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Endtemperatur des Warmwalzens in einem Bereich von 890 bis 950°C über einem kritischen Punkt Ar3 liegt.
  13. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Kaltwalzreduktionsverhältnis des Kaltwalzens in einem Bereich von 40 bis 80% liegt.
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