DE60106145T2

DE60106145T2 - Hochfeste stahlplatte mit verbesserter verarbeitbarkeit und plattierungshaftung sowie verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE60106145T2
Application number: DE60106145T
Authority: DE
Inventors: Hidekuni Kitakyushu-shi Murakami; Masayoshi Kitakyushu-shi Suehiro; Yoshihisa Kitakyushu-shi Takada
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP3542946B2; KR20020002252A; JP2002012948A; US6562152B2; EP1170391A1; KR20080009236A; CN1333383A; US20020017342A1; CN1194112C; CA2351830A1; DE60106145D1; CA2351830C; KR100821273B1; EP1170391B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochfeste Stahlplatte, die als Automobil-, Bau-, Elektro- und sonstige Konstruktionsteile nützlich ist, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung, und spezieller betrifft sie eine hochfeste Stahlplatte, die verbesserte (hervorragende) Pressstreckung im Zeitpunkt der Druckumformung sowie Plattierungshaftung aufweist, eine hochfeste legierte galvanisierte Stahlplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Für Automobile gab es Untersuchungen zur Verringerung des Gewichtes unter dem Gesichtspunkt, einem Trend der letzten Jahre in Richtung auf eine Reduzierung des Benzinverbrauchs gerecht zu werden. In diesem Zusammenhang wurde hinsichtlich der Werkstoffe ein Versuch zur Erhöhung der Festigkeit unternommen, um selbst nach einer Verringerung der Dicke zwecks Gewichtsreduktion eine zufriedenstellende Festigkeit sicherzustellen. Da sich jedoch mit dem Erhöhen der Festigkeit die Verarbeitbarkeit von Werkstoffen im allgemeinen verschlechtert, wurden Stahlplatten gewünscht, die sowohl den Anforderungen der Verarbeitbarkeit als auch der Festigkeit genügen. Als Maße für die Verarbeitbarkeit werden nicht nur die Ausdehnung in einem Zugversuch, sondern auch der n-Wert und r-Wert verwendet. In jüngster Zeit, wo die Vereinfachung des Umformschrittes durch einteilige Formverfahren ein Thema ist, ist es wichtig, dass der n-Wert, entsprechend einer gleichmäßigen Dehnung, groß ist.
Zu diesem Zweck wurden warmgewalzte Stahlplatten und kaltgewalzte Stahlplatten entwickelt, in denen verformungsinduzierte Umwandlungen ausgenutzt werden, wobei die Austenitphase in der Metallstruktur durch Bearbeitung in harten Martensit umgewandelt wird. In diesem Fall bewirkt die Umwandlung zu Martensit, dass eine große Menge von Versetzungen in die Stahlplatte eingebracht werden, und führt somit zu deutlich gehärteten Stahlplatten. Deshalb wird ein hohes Niveau der Bearbeitungshärtung beibehalten und das Einschnüren wird unterdrückt, und die Gleichmäßigkeit der Ausdehnung wird verbessert.
Diese Stahlplatte ist dergestalt, dass der Stahl keine teuren Legierungselemente enthält, und dass er als grundlegende Legierungselemente etwa 0,07 bis 0,4 Gew.-% Kohlenstoff, etwa 0,3 bis 2,0 Gew.-% Silicium und etwa 0,2 bis 2,5 Gew.-% Mangan enthält, und dass nach der Erzeugung von Austenit in einem Hochtemperatur-Zweiphasengebiet die Umwandlung zu Bainit bei etwa 400°C vorgenommen wurde, wodurch Austenit selbst bei Raumtemperatur in der Metallstruktur erhalten bleibt. Dieser Stahl wird im allgemeinen "Restaustenitstahl", "TRIP-Stahl" oder dergleichen genannt, und mit diesem Stahl verknüpfte Verfahren sind zum Beispiel in JP-A-230715/1989 und 79345/1989 offenbart.
Da zur Erhaltung von Austenit die außergewöhnliche Umwandlung zu Bainit genutzt wird, kann jedoch in diesen Stahlplatten eine beabsichtigte Metallstruktur nicht erzeugt werden ohne strenge Kontrolle der Abkühlrate von einem Temperaturbereich, in dem zwei Phasen koexistieren, und strenge Kontrolle der Haltebedingungen (Temperatur und Zeit) um 400°C, und dies ist ursächliches Hindernis für gute Festigkeit und Gewähr der Ausdehnung sowie für eine Verbesserung der Ausbeute im Zeitpunkt der Herstellung.
Bei der Verwendung der Stahlplatte für galvanisierte Stahlplatten, welche gegenwärtig zur Hauptströmung bei Stahlplatten für Automobile werden, findet ferner auf Grund der Wärmevorgeschichte im Zeitpunkt des Beschichtens ein Zusammenbruch der bevorzugten Metallstruktur statt und zusätzlich ist auf Grund der Anwesenheit von 0,3 bis 2,0 Gew.-% Silicium die Haftung an Zink schlecht. Deshalb kann keine gute oberflächliche Korrosionsbeständigkeit gewährt werden, und dies hat eine ausgedehnte industrielle Nutzung der Stahlplatten behindert.
Um das vorstehende Problem zu lösen, offenbaren zum Beispiel JP-A-333552/1992, 70886/1993 und 145788/1994 ein Verfahren zur Verbesserung der Benetzbarkeit durch Beschichten mittels der Zugabe von Nickel, ein Verfahren zur Verminderung von Silicium durch Zugabe von Aluminium mit der gleichen Wirkung wie Silicium, und ein Verfahren zur Mehrfachbeschichtung aus Zinkplattierung und Nickelplattierung, welche gute Haftung an Zinkplattierung hat.
In diesen Verfahren erhöht jedoch zum Beispiel die Zugabe der Legierung oder die Steigerung der Anzahl von Schritten die Herstellungskosten und zusätzlich bleibt die beabsichtigte Metallstruktur instabil. Das heißt, das Problem wurde nicht gründlich gelöst.
JP 09241788 A offenbart eine Stahlplatte, die 0,002 – 0,08 % N enthält, wobei ihre Struktur durch 3 – 40 Vol.-% Restaustenit gekennzeichnet ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hochfeste Stahlplatte bereitzustellen, die eine beabsichtigte Restaustenitstruktur durch einfachere Temperaturkontrolle sicherstellen kann, gute Haftung an Zinkbeschichtung hat, für hoch korrosionsbeständige oberflächenbehandelte Stahlplatten angewandt werden kann und gute Bearbeitbarkeit besitzt.
Im Hinblick auf die Bereitstellung hochfester Stahlplatten, die die vorstehende Aufgabe erfüllen können, führten die hier genannten Erfinder umfassende und intensive Untersuchungen zum Zusammenhang zwischen der Eignung zum Beschichten und den Bestandteilen der Stahlplatte durch, die zum Abschluss der vorliegenden Erfindung führten. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist wie folgt.
Stickstoff war bislang als ein Element zur Stabilisierung einer Austenitphase bekannt. In einem herkömmlichen Produktionsverfahren, worin auf der Stufe des geschmolzenen Stahls eine hohe Konzentration von Stickstoff eingebracht wird, ist jedoch die Raffination schwierig. Ferner wird in halbfertigen Stahlprodukten während des Gusses Gas freigesetzt, und nach dem Festwerden bleiben Gasblasen unbeseitigt. Dies macht es unmöglich, gute halbfertige Stahlprodukte herzustellen. Aus diesem Grund war die Anwendung von stickstoffreichem Stahl für Stahlplatten zur Verarbeitung, die für den Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist, nicht untersucht worden, und somit sind die Bearbeitbarkeit und die Eignung zum Beschichten unbekannt. Dementsprechend machten die hier genannten Erfinder Untersuchungen zu einem Verfahren für das Einbringen von Stickstoff unmittelbar vor der Erzeugung eines Produktes nach dem Guss und fanden, dass das Einbringen einer großen Menge von Stickstoff wirksam für die Verbesserung der Bearbeitbarkeit und der Eignung zum Beschichten ist.
Basierend auf diesem Befund unternahmen die hier genannten Erfinder weitere Untersuchungen, zum Beispiel zum Einfluss von Elementen, wie Silicium, Mangan und Kohlenstoff, und Nebenelementen, wie Calcium, Natrium und Magnesium, sowie der Nitrierbedingungen und Wärmevorgeschichte, um die Kontrolle über die beabsichtigte Metallstruktur auszuführen, was zum Abschluss der vorliegenden Erfindung führte. Der Hauptsachverhalt ist wie folgt.

(1) Grundsätzlich wird Stickstoff in einer hohen Konzentration eingebracht.
(2) Die Gehalte an Silicium, Aluminium und dergleichen, welche Nitride bilden, werden so reguliert, dass sie in einen geeigneten Gehaltsbereich fallen.
(3) Calcium, Natrium, Magnesium und dergleichen werden wahlweise zugesetzt, um die Bildung von Eisennitrid zu steuern.
(4) Die Gehalte von härtenden Elementen, wie Kohlenstoff, Silicium, Mangan und Phosphor werden kontrolliert, um die Festigkeit von jeder die Metallstruktur aufbauenden Phase zu regulieren und die Festigkeit und Ausdehnung der Stahlplatte zu regulieren.
(5) Die Wärmevorgeschichte wird kontrolliert, so dass Austenit weiter stabilisiert wird und bei Raumtemperatur in großer Menge erhalten bleibt.

Somit kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen, die in den Patentansprüchen definiert sind, erfüllt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in Einzelheiten beschrieben.
Zu Beginn wird der Grund für die Einschränkung der chemischen Zusammensetzung der Stahlplatte oder des Stahls gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
Stickstoff ist ein Element, das für die vorliegende Erfindung äußerst wichtig ist. Wie Mangan ist Stickstoff ein Austenitbildner. Insbesondere tritt Stickstoff mit Mangan in Wechselwirkung, wobei die Stabilität von Austenit verbessert wird. Die Folge ist, dass die Ausscheidung von Carbiden während des Kühlens oder Haltens bei niedrigen Temperaturen unterdrückt wird. Deshalb können die Gehalte an Silicium und Aluminium, welche bislang zur Unterdrückung der Carbidbildung zugesetzt wurden, verringert werden, und dies kann zusätzlich die Plattierungshaftung verbessern. Wenn die Konzentration von Stickstoff geringer als 0,082 Gew.-% ist, kann dieser beabsichtigte Effekt nicht erzielt werden. Andererseits beträgt die Obergrenze der Stickstoffkonzentration 2,0 Gew.-%, weil eine Steigerung der Stickstoffkonzentration die Verlängerung der Zeit erfordert, welche für die Behandlung zum Einbringen von Stickstoff nötig ist.
Kohlenstoff ist ein Element, das im Austenit in einem Temperaturbereich angereichert wird, in dem zwei Phasen koexistieren, sowie in einem Temperaturbereich, in dem die Umwandlung zu Bainit stattfindet, um Austenit zu stabilisieren. Auf Grund der Wirkung dieses Elementes bleibt Austenit sogar bei Raumtemperatur erhalten, und die durch die Umwandlung induzierte Plastizität kann die Formbarkeit verbessern. Aus diesem Grund beträgt im herkömmlichen Stahl der Kohlenstoffgehalt etwa 0,1 Gew.-%. Im erfindungsgemäßen Stahl andererseits ist der Kohlenstoffgehalt nicht speziell begrenzt, da Stickstoff den Austenit stabilisiert.
Das nachstehende Faktum sollte allerdings erwähnt werden. Bei der Umwandlung von Austenit nimmt Kohlenstoff abhängig von der Umwandlungstemperatur ein kompliziertes Verhalten an, das heißt, entsprechend der Umwandlungstemperatur findet eine Umwandlung zu Perlit, oberer Bainitstufe, unterer Bainitstufe und dergleichen statt. Deshalb ist Kohlenstoff auch verursachend für die Notwendigkeit einer strengen Temperaturkontrolle zur Erhaltung des Austenits während der Abkühlung. Ferner macht eine übertriebene Verringerung des Kohlenstoffgehalts die Ferritphase übermäßig weich, wenngleich dies auch vom Gehalt an anderen härtenden Elementen abhängt. In diesem Fall bringt eine Umformung nicht die verformungsinduzierte Umwandlung der Austenitphase mit sich, und die Umformung ist allein auf die Ferritphase konzentriert, was zu Brüchen führt, die oft die Bearbeitbarkeit beeinträchtigen.
Außerdem beeinträchtigt eine hohe Konzentration von Kohlenstoff die Schweißbarkeit der Stahlplatte. Wenn man die Stabilität des Umwandlungsverhaltens, die Regulierung der Festigkeit und die Schweißbarkeit in Betracht zieht, beträgt die Kohlenstoffkonzentration vorzugsweise nicht mehr als 0,125 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,02 bis 0,06 Gew.-%.
Im herkömmlichen Stahl wird Silicium im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 2 Gew.-% zugesetzt, um die Ausscheidung von Zementit zu unterdrücken und somit die Anreicherung von Kohlenstoff in Austenit zu fördern, wodurch die Stabilität von Austenit gesteigert wird. Im erfindungsgemäßen Stahl bildet Silicium jedoch Nitride während der Behandlung zum Einbringen von Stickstoff und verringert folglich die in Austenit angereicherte Stickstoffmenge. Aus diesem Grund ist die Zugabe einer übermäßigen Menge an Silicium unvorteilhaft. Wie vorstehend beschrieben ist Silicium andererseits ein Element, das für die Härtung der Ferritphase und die Verbesserung der Formbarkeit der Stahlplatte nützlich ist. Deshalb beträgt der Siliciumgehalt vorzugsweise nicht mehr als 0,63 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,01 bis 0,2 Gew.-%.
Mangan ist ein austenitstabilisierendes Element und ist gleichzeitig ein Element, das, wie vorstehend beschrieben, nützlich für die Härtung der Ferritphase ist. Wenn der Mangangehalt hoch ist, bekommt jedoch die Bandstruktur Bedeutung. Dies verschlechtert Eigenschaften und unvorteilhafterweise kommt es leicht vor, dass Punktschweißstellen in Nuggets brechen. Deshalb liegt der Mangangehalt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 3,0 Gew.-%.
Unter dem Gesichtspunkt, die Härte sicherzustellen, kann Phosphor in einer Menge von mindestens 0,004 Gew.-% zugesetzt werden.
Aluminium wird im herkömmlichen Stahl extensiv als ein Deoxidierungsmittel verwendet, und außerdem wie Silicium unter dem Aspekt des Unterdrückens der Zementitausscheidung zum Stabilisieren von Austenit. Im erfindungsgemäßen Stahl bildet Aluminium jedoch Nitride während der Behandlung zum Einbringen von Stickstoff und verringert folglich die in Austenit angereicherte Stickstoffmenge. Deshalb ist die Zugabe einer übermäßigen Menge an Aluminium unvorteilhaft. Der Aluminiumgehalt beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,3 Gew.-%, stärker bevorzugt nicht mehr als 0,1 Gew.-%.
Die erfindungsgemäße Stahlplatte umfasst grundsätzlich die vorstehenden Bestandteile. Zusätzlich zu diesen Elementen und Eisen kann mindestens ein aus Nickel, Chrom, Calcium, Natrium, Magnesium und Molybdän ausgewähltes Element zugesetzt werden, um Austenit zu stabilisieren und die Menge an Restaustenit zu erhöhen. Die Zugabe dieser Elemente in einer übermäßigen Menge steigert jedoch manchmal die Kosten und beeinträchtigt gleichzeitig die Bearbeitbarkeit. Aus diesem Grund ist die zugesetzte Menge von jedem dieser Elemente auf nicht mehr als 2,0 Gew.-% begrenzt.
Ferner sind beispielsweise Kupfer und Kobalt, die bislang dem herkömmlichen Restaustenitstahl zugesetzt wurden, um zum Beispiel die Bearbeitbarkeit und die Eignung zum Beschichten zu verbessern, nicht nachteilig für die Wirkung der vorliegenden Erfindung, wenn sie dem erfindungsgemäßen Stahl in der gleichen Weise zugesetzt werden, wie sie in den herkömmlichen Stählen verwendet werden.
Die Duktilität der Stahlplatte als Endprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung variiert in Abhängigkeit vom Volumenanteil des im Produkt enthaltenen Restaustenits. Wenn der Volumenanteil des Restaustenits geringer als 3 Gew.-% ist, kann die Wirkung nicht deutlich erreicht werden. Wenn andererseits der Volumenanteil des Restaustenits 20 Gew.-% übersteigt, besteht die Möglichkeit, dass im gepressten Zustand eine große Menge an Martensit vorliegt, wenn die Umformung unter extrem harten Bedingungen durchgeführt wird. Dies wirft manchmal Probleme in der sekundären Umformung und Schlagfestigkeit auf. Aus diesem Grund ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Volumenanteil des Restaustenits auf nicht mehr als 20 Gew.-% begrenzt.
Als Nächstes wird das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren der Stahlplatte beschrieben.
Das charakteristische Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass Stickstoff in einer sehr hohen Konzentration eingebracht wird, die von herkömmlichen Stahlplatten zur Verarbeitung nicht erwartet wird. Wie vom herkömmlichen Stahl her verständlich ist, lässt sich zum Einbringen einer großen Menge von Stickstoff die chemische Zusammensetzung auf der Stufe des geschmolzenen Stahls schwer regulieren. Die Anwendung der Nitrierung auf halbfertige Stahlprodukte oder Stahlplatten ermöglicht es jedoch, eine hohe Konzentration von Stickstoff relativ einfach einzubringen.
Bezüglich der Bedingungen für die Nitrierung unter Einsatz von Gas wird der Stahl 2 Sekunden bis 10 Minuten im Temperaturbereich von 550 bis 800°C in einer Atmosphäre gehalten, die nicht weniger als 2 % Ammoniak enthält. Wenn die Temperatur außerhalb des vorstehend definierten Bereiches liegt, wird die Nitrierungseffizienz verringert. Deshalb ist in diesem Fall eine lange Zeitspanne nötig, um ein erforderliches Niveau der Nitrierung zu schaffen. Wenn ferner die Temperatur unterhalb der Untergrenze des vorstehenden Temperaturbereiches liegt, wird Eisennitrid gebildet, wodurch es unmöglich wird, Stickstoff in fester Lösung auszunutzen, was für die im erfindungsgemäßen Stahl notwendige Erhaltung von Austenit vorteilhaft ist.
Die Zusammensetzung des Atmosphärengases ist nicht speziell eingeschränkt. Die für das Einbringen von Stickstoff erforderliche Ammoniak-Konzentration ist unter dem Gesichtspunkt der Nitrierungseffizienz auf nicht weniger als 2 % begrenzt. Beim Einbringen von Stickstoff wird die Haltezeit unter den erfindungsgemäßen Temperatur- und Atmosphärenbedingungen ermittelt, indem ein Gleichgewicht mit der erforderlichen Menge an Stickstoff berücksichtigt wird. Wenn jedoch die Betriebseffizienz und dergleichen in Betracht gezogen werden, ist die Zeit für das Halten bei der vorstehenden Temperatur auf 2 Sekunden bis 10 Minuten begrenzt.
Der Zeitpunkt für das Einbringen von Stickstoff kann irgendeine Stufe halbfertiger Stahlprodukte oder geglühter Platten sein. Da allerdings bei der Nitrierung die Stickstoffdiffusion von der Oberfläche des Stahls in den Stahl hinein ausgenutzt wird, wird das Einbringen einer hohen Konzentration an Stickstoff durch Verringern der Plattendicke einfacher. Aus diesem Grund wird der Stickstoffeinbau vorzugsweise im oder nach dem Schritt des Warmfertigwalzens ausgeführt. Bei der Herstellung von gewöhnlichen kaltgewalzten Stahlplatten wird unter dem Gesichtspunkt der Produktion vorzugsweise während des Schrittes des Rekristallisationsglühens ein Glühofen teilweise oder vollständig auf die erfindungsgemäßen Temperatur- und Atmosphärenbedingungen gebracht, um Stickstoff in die Platten einzubringen.
Es kann auch ein Verfahren durchgeführt werden, in dem in der ersten Hälfte des Verfahrensschrittes eine hohe Konzentration an Stickstoff eingebracht wird und anschließend die Hochtemperaturbehandlung oder das Halten bei einer geeigneten Temperatur durchgeführt wird, um die Austenitphase zu stabilisieren. Ferner kann ein Verfahren durchgeführt werden, in dem die Rekristallisation und das Verleihen eines geeigneten Maßes an Duktilität durch das Erreichen der höchsten Temperatur im Schritt des Glühens vollzogen werden, und danach die Behandlung zum Einbringen von Stickstoff ausgeführt wird, um eine größere Menge an Austenitphase zu erzeugen. Außerdem kann die Wirkung der vorliegenden Erfindung auch erzielt werden, indem diese Verfahren kombiniert werden oder indem ein Verfahren eingeführt wird, in welchem nach Rekristallisation bei einer hohen Temperatur die Nitrierung bei einer niedrigen, in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallenden Temperatur durchgeführt wird und danach die Temperatur wieder angehoben wird, um die Struktur zu regulieren.
Der erfindungsgemäße Stahl hat einen geringeren Siliciumgehalt als die herkömmlichen Stähle und besitzt somit das Merkmal, dass die Eignung zum Beschichten gut ist, wenn der erfindungsgemäße Stahl als Urplatte für galvanisierte Stahlplatten verwendet wird. Die Dicke einer Zinkbeschichtung ist nicht speziell eingeschränkt. Allerdings beträgt die Dicke unter dem Gesichtspunkt der Korrosionsbeständigkeit vorzugsweise nicht weniger als 0,1 μm und unter dem Gesichtspunkt der Bearbeitbarkeit beträgt sie vorzugsweise nicht mehr als 10 μm.
BEISPIELE
An kaltgewalzten Stahlplatten, die unter herkömmlichen Warmwalz- und Kaltwalzbedingungen hergestellt waren, wurde das Glühen vorgenommen und ein Teil der geglühten Platten wurde plattierbeschichtet. Danach wurden die Platten einem 0,6%-igen Nachwalzen unterzogen, um Stahlplatten oder plattierbeschichtete Stahlplatten zu erzeugen. Die Bestandteile der Stähle sind in Tabelle 1 gezeigt. Für die erfindungsgemäßen Stähle wurde die Behandlung zum Einbringen von Stickstoff durchgeführt, indem die Platten im Verlauf der Abkühlung von der höchsten erreichten Temperatur im Glühschritt in einer Ammoniakgas enthaltenden Atmosphäre gehalten wurden, wodurch eine hohe Konzentration von Stickstoff in die Platten eingebracht wurde. Die in Tabelle 1 gezeigten Werte des Stickstoffniveaus sind diejenigen der Endprodukte. Das Stickstoffniveau der Stähle wurde reguliert, indem die Haltetemperatur, die Haltezeit und die Konzentration von Ammoniakgas eingestellt wurden.
Bedingungen für die Behandlung zum Einbringen von Stickstoff sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt. Das Beschichten wurde in einem Zink-Plattierbad durchgeführt, welches 10 % Aluminium enthielt. Der Volumenanteil des Restaustenits in den so erhaltenen Stahlplatten wurde mit Röntgendiffraktometrie (Fünf-Peak-Verfahren) unter Verwendung von MoKα-Strahlung gemessen. Es wurden Prüflinge für den Zugversuch JIS Nr. 5 aus diesen Stahlplatten entnommen und einem Kaltzugversuch unter den Bedingungen von 50 nun Messlänge und 10 mm/Min. Zuggeschwindigkeit unterzogen.
Die Eignung zum Beschichten wurde in Form von Nonplattierung und Plattierungshaftung bewertet. Ob Nonplattierung vorlag oder nicht, wurde durch visuelle Prüfung beurteilt. Für die Plattierungshaftung wurde nach einem 60°-V-Biegetest an den beschichteten Stahlplatten ein Klebstreifentest durchgeführt. In diesem Fall wurde die Plattierungshaftung als akzeptabel angesehen, wenn der Schwärzungsgrad im Klebstreifentest weniger als 20 % betrug.
Für die Schweißbarkeit wurde eine Punktschweißung vorgenommen unter Schweißbedingungen von Schweißstrom : 10 kA, ausgeübter Druck : 22 kg, Schweißdauer: 12 Zyklen, Elektrodendurchmesser : 6 mm, Elektrodenform : Kuppel mit Spitze von 6ϕ-40R. Wenn die Zahl der kontinuierlichen Punkte, die geschaffen wurden bis der Nuggetdurchmesser geringer als 4 √t wurde, wobei t die Plattendicke bedeutet, den Wert 1000 überstieg, wurde in diesem Fall die Schweißbarkeit als akzeptabel angesehen.
Materialien und die Ergebnisse der Bewertung der Eignung zum Beschichten sind in Tabelle 2 gezeigt.
Für alle erfindungsgemäßen Stähle betrug die Gesamtstreckung nicht weniger als 30 %, wobei sie zugleich eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 580 MPa besitzen. Das heißt, die erfindungsgemäßen Stähle wiesen eine Kombination von hoher Festigkeit mit guter Druckformbarkeit auf, und erfüllten gleichzeitig die Anforderungen für die Eignung zum Beschichten und die Schweißbarkeit.
Andererseits war bei herkömmlichen Stählen, bei denen der Stickstoffgehalt nicht in den Bereich der vorliegenden Erfindung fiel, die Bearbeitbarkeit vor dem Beschichten gut. Die Bearbeitbarkeit nach dem Beschichten war jedoch verschlechtert, weil die Wärmevorgeschichte im Beschichtungsschritt zum Verschwinden von Restaustenit führte. Ferner war für einige der herkömmlichen Stähle, in denen der Silicium- oder Aluminiumgehalt hoch war, die Eignung zum Beschichten schlecht. Unter den erfindungsgemäßen Stählen, die eine hohe Konzentration an Stickstoff enthalten, hatten jene, bei denen die Gehalte an Silicium, Kohlenstoff, Mangan, Phosphor, Aluminium und dergleichen in jeweils spezifische Bereiche fielen, besonders gute Bearbeitbarkeit. Außerdem war die Wirkung von Nebenelementen, wie Nickel, Chrom, Calcium, Natrium, Magnesium und Molybdän ebenfalls deutlich.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung klar hervorgeht, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Regulierung des Stickstoffgehaltes zur Sicherstellung der beabsichtigten Restaustenitstruktur hochfeste Stahlplatten realisieren, die gute Haftung an Zinkplattierung und hervorragende Bearbeitbarkeit besitzen.

Claims

Hochfeste Stahlplatte mit verbesserter Verarbeitbarkeit und Plattierungshaftung, umfassend N: 0,082 bis 2,0 Gew.-% gegebenenfalls eines oder mehrere ausgewählt aus C: nicht mehr als 0,125 Gew.-% Mn: 0,18 bis 3,0 Gew.-% Si: nicht mehr als 0,63 Gew.-% P: 0,004 bis 0,013 Gew.-% Al: nicht mehr als 0,3 Gew.-% Ni: nicht mehr als 2 Gew.-% Cr: nicht mehr als 2 Gew.-% Ca: nicht mehr als 2 Gew.-% Mg: nicht mehr als 2 Gew.-% Mo: nicht mehr als 2 Gew.-%, und Na: nicht mehr als 2 Gew.-%, wobei der Rest aus Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, und die einen Volumenanteil an Restaustenit 3 bis 20 % aufweist.
Hochfeste Stahlplatte gemäß Anspruch 1 mit einer Beschichtung aus Zinklegierung darauf.
Verfahren zur Herstellung einer hochfesten Stahlplatte mit verbesserter Verarbeitbarkeit und Plattierungshaftung gemäß Anspruch 1 oder 2, umfassend den Schritt einer Nitrierungsbehandlung, welche das Halten des Stahles nach dem Warmwalzen für 2 Sekunden bis 10 Minuten in einer nicht weniger als 2% Ammoniak enthaltenden Atmosphäre in einem Temperaturbereich von 550 bis 800°C umfasst.