JP2013545890A - Steel blank hot forming method and hot formed parts - Google Patents

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Abstract

第一の態様により、本発明は、鋼ブランクを製品に熱間成形する方法であって、d)熱間成形の際に、加熱された鋼ブランクを、Ar3を超える出発温度T2で出発し、400〜550℃の範囲の中断温度T3に、少なくとも25℃/sの冷却速度V2で冷却し、製品を成形する工程と、e)製品をさらに、中断温度T3から外界温度に0.2〜10℃/sの冷却速度V3で直ちに冷却する工程とを含んでなり、中断温度T3及び冷却速度V3が、こうして得られる製品が、体積画分で、ベイナイト系フェライト55〜90%、残留オーステナイト5〜15%、マルテンサイト5〜30%を含んでなる多相微小構造を有するように選択される、方法を提供する。  According to a first aspect, the invention is a method of hot forming a steel blank into a product, d) during hot forming, starting the heated steel blank at a starting temperature T2 above Ar3; Cooling to an interruption temperature T3 in the range of 400 to 550 ° C. with a cooling rate V2 of at least 25 ° C./s and molding the product; e) the product further from the interruption temperature T3 to the ambient temperature of 0.2 to 10 ° C. / s cooling rate V3 immediately cooling step T3 and cooling rate V3, the product thus obtained is 55% to 90% bainite ferrite and 5% to 15% residual austenite in the volume fraction. Selected from having a multiphase microstructure comprising 5-30% martensite.

Description

本発明は、鋼ブランクを、非常に高い機械的特性を有する熱間成形製品、例えば自動車用部品、に熱間成形する方法、そのように熱間成形した製品、及び熱機械的処理プロセスに使用するための、特に本発明の熱間成形方法で使用するための鋼ストリップ、シート又はブランクに関する。   The present invention is used in a method for hot forming a steel blank into a hot formed product having very high mechanical properties, such as an automotive part, such a hot formed product, and a thermomechanical treatment process. In particular, it relates to a steel strip, sheet or blank for use in the hot forming method of the present invention.

先進高強度鋼(AHSS)開発における最近の発展により、自動車用部品製造業者は、車両の安全性及び自動車部品の耐衝突性を増加し、さらに車体の重量を軽減することができる。AHSSの高い強度及び軽量にも関わらず、従来の鋼と比較して、劣った成形性、乏しい延性及び靱性は、複雑な自動車用部品、例えばA-又はB-ピラー補強、にAHSSを使用することに対する大きなハードルになっている。   Recent developments in the development of advanced high-strength steel (AHSS) allow automotive component manufacturers to increase vehicle safety and automotive component crash resistance, and further reduce vehicle weight. Despite the high strength and light weight of AHSS, the inferior formability, poor ductility and toughness compared to conventional steel use AHSS for complex automotive parts such as A- or B-pillar reinforcement It has become a big hurdle against this.

成形性の問題を解決するために、熱間(プレス)成形(熱間打抜き加工又はプレス硬化)が開発されている。熱間(プレス) 成形により、製品をオーステナイト相が存在する温度範囲に加熱した後に、急速冷却することにより、及びオーステナイトからより硬い相、例えばベイナイト及びマルテンサイト、に相変態することにより、鋼製品の強度が改良される。   In order to solve the problem of formability, hot (press) forming (hot punching or press hardening) has been developed. Steel products by hot forming (pressing), heating the product to a temperature range in which an austenite phase is present and then rapidly cooling and by phase transformation from austenite to harder phases such as bainite and martensite. The strength of is improved.

熱間成形技術の基礎及び使用に適した鋼組成物は、英国特許第1490535号に初めて記載された。その後、多くの炭素−マンガン−ホウ素系の鋼が熱間プレス成形用に開発された。   A steel composition suitable for the basis and use of hot forming technology was first described in British Patent No. 1490535. Since then, many carbon-manganese-boron steels have been developed for hot press forming.

熱間プレス成形に使用する典型的な鋼は、EN10083に規定されている22MnB5の系、すなわちC0.22%、Mn1.2%、B最大50ppm、をベースとしている。22MnB5鋼の熱間プレス成形により、超高強度、最小スプリングバック、及び鋼厚さが低下した複雑な部品、例えばバンパー及びピラー、が製造される。ホウ素鋼の引張強度は、最大1600MPaであり、これは、従来の最高強度冷間打抜き加工鋼のそれよりもはるかに高い。しかし、総伸長A5の延性は6%未満である。   A typical steel used for hot pressing is based on the 22MnB5 system specified in EN10083, ie C0.22%, Mn1.2%, B max 50ppm. Hot pressing of 22MnB5 steel produces complex parts such as bumpers and pillars with ultra-high strength, minimal springback, and reduced steel thickness. The tensile strength of boron steel is up to 1600 MPa, which is much higher than that of conventional highest strength cold stamped steel. However, the ductility of the total elongation A5 is less than 6%.

鋼の耐衝突性を改良するには、延性及び靱性をさらに増加する必要がある。TRIP(変態誘起塑性)により多相微小構造を加えた先進鋼強度鋼が解決策である。これらの鋼は、オーステナイトが残留したフェライト−ベイナイト系微小構造を特徴とし、これが製品の成形中にマルテンサイト変態を受け、仕上がった部品の強化にさらに貢献する。   To improve the impact resistance of steel, it is necessary to further increase the ductility and toughness. Advanced steel strength steel with multiphase microstructure added by TRIP (transformation induced plasticity) is the solution. These steels are characterized by a ferrite-bainite microstructure with retained austenite, which undergoes martensitic transformation during product molding and further contributes to strengthening the finished part.

米国特許出願公開第2008/0286603A1号は、熱間プレス成形に続く急冷により超高強度を示し、塗装後の降伏強度が増加した鋼シートを記載している。この鋼シートは、組成(重量%で表す)が、C0.1〜0.5、Si0.01〜1.0、Mn0.5〜4.0、P0.1以下、S0.03以下、可溶性Al0.1、N0.01〜0.1、W0.3以下、及び残部Fe及び他の不可避な不純物である。さらに、鋼シート製の熱間プレスした部品、及び熱間プレスした部品の製造方法も開示されている。熱間プレスした部品は、塗装用に熱処理した後、降伏強度の高い増加を達成し、一方で、超高引張強度を確保する。この米国特許出願により提供される鋼は、極限引張強度(UTS)が1500MPaであり、総伸長が8%未満である。   US Patent Application Publication No. 2008/0286603 A1 describes a steel sheet that exhibits ultra-high strength by rapid cooling following hot press forming and has increased yield strength after painting. This steel sheet has a composition (expressed in% by weight) of C0.1 to 0.5, Si 0.01 to 1.0, Mn 0.5 to 4.0, P0.1 or less, S0.03 or less, soluble Al0.1, N0.01. ~ 0.1, W0.3 or less, and the balance Fe and other inevitable impurities. Furthermore, a hot-pressed part made of steel sheet and a method for manufacturing the hot-pressed part are also disclosed. Hot-pressed parts achieve a high increase in yield strength after heat treatment for coating, while ensuring ultra high tensile strength. The steel provided by this US patent application has an ultimate tensile strength (UTS) of 1500 MPa and a total elongation of less than 8%.

米国特許出願公開第2008/0251160A1号からは、一様な伸長を有する高強度の冷間圧延した鋼シートが公知であり、(重量%で)C0.1〜0.28、Si1.0〜2.0及びMn1.0〜3.0を含む。構造は、ベイナイト系フェライト30〜65%、多角形フェライト30〜50%、及び残留オーステナイト5〜20%の空間率を有する。下記の製法により、所望の微小構造が得られる。熱間圧延及び冷間圧延の後、鋼シートを、A3変態点(A3)以上の温度に均熱される様に加熱し、次いで式A3−250(℃)≦Tq≦A3−20(℃)により表される温度Tqに、平均冷却速度1〜10℃/sで一時的に冷却し、次いでこの温度からベイナイト変態温度範囲に平均冷却速度11℃/s以上で急冷する。そのような熱処理後の鋼の引張特性は、典型的には、UTS=1000MPaで、総伸長が15%未満である。   From US 2008/0251160 A1, a high strength cold rolled steel sheet with a uniform elongation is known, C0.1-0.28 (% by weight), Si1.0-2.0 and Mn1. Includes 0.0-3.0. The structure has a porosity of 30-65% bainitic ferrite, 30-50% polygonal ferrite, and 5-20% retained austenite. A desired microstructure can be obtained by the following manufacturing method. After hot rolling and cold rolling, the steel sheet is heated so that it is soaked to a temperature equal to or higher than the A3 transformation point (A3), and then according to the formula A3-250 (° C) ≤ Tq ≤ A3-20 (° C) The temperature Tq is temporarily cooled at an average cooling rate of 1 to 10 ° C./s, and then rapidly cooled from this temperature to the bainite transformation temperature range at an average cooling rate of 11 ° C./s or more. The tensile properties of steel after such heat treatment are typically UTS = 1000 MPa and the total elongation is less than 15%.

米国特許出願公開第2008/0308194A1号は、多相微小構造を有する鋼製部品の製造方法を開示している。この鋼の組成は、重量%で、C0.01〜0.50、Mn0.5〜3.0、Si0.001〜3.0、Al0.005〜3.0、Mo≦1.0、Cr≦1.5、P≦0.10、Ti≦0.20、V≦1.0、及び所望により、一種以上の元素、例えばNi≦2.0、Cu≦2.0、S≦0.05及びNb≦0.15を含んでなり、組成物の残部が鉄及び不可避な不純物である。この製法では、鋼シートを、Ac1より高いが、Ac3よりは低い均熱温度Tsに加熱し、この均熱温度Tsに、鋼のオーステナイト含有量が面積当たり25%以上になる様に、均熱時間tsの間保持し、鋼ブランクを、熱間成形用の成形ツール内に移し、得られた部品をツール中で、冷却速度Vで冷却し、フェライト、マルテンサイト又はベイナイト及び残留するオーステナイトを含んでなる多相微小構造が形成され、フェライトは、これらの領域のそれぞれで均質である。   US Patent Application Publication No. 2008 / 0308194A1 discloses a method for manufacturing a steel part having a multiphase microstructure. The composition of this steel is% by weight, C0.01-0.50, Mn0.5-3.0, Si0.001-3.0, Al0.005-3.0, Mo ≦ 1.0, Cr ≦ 1.5, P ≦ 0.10, Ti ≦ 0.20, V ≦ 1.0, and optionally one or more elements, such as Ni ≦ 2.0, Cu ≦ 2.0, S ≦ 0.05 and Nb ≦ 0.15, the balance of the composition being iron and inevitable impurities. In this method, the steel sheet is heated to a soaking temperature Ts that is higher than Ac1, but lower than Ac3, and soaking temperature Ts so that the austenite content of the steel is 25% or more per area. Hold for time ts, transfer the steel blank into a forming tool for hot forming, cool the resulting part in the tool at a cooling rate V, containing ferrite, martensite or bainite and residual austenite A multiphase microstructure is formed, and the ferrite is homogeneous in each of these regions.

Ryu H.-B et al., は、論文「Effect of thermomechanical processing on the retained austenite content in a Si-Mn transformation-induced-plasticity steel」(METALLURGICAL & MATERIALS TRANSACTIONS A, Vol. 33A, No. 9, 2002. p.2811-2816に記載)で、鋼試料を変形製品に熱間成形する方法を報告している。この公知の方法は、1000℃で5分間オーステナイト化した後、920℃で圧縮変形することを含んでなる。この後、この温度で熱間成形工程を完了し、変形した試料を10〜35℃/sの速度で、420〜480℃のシミュレーションしたコイル巻温度範囲に冷却する。この温度で、試料を420℃に2分間かけて徐々に冷却し、ベイナイト変態を完了する。最後に、試料を外界温度に空気冷却する。   Ryu H.-B et al., Published the paper `` Effect of thermomechanical processing on the retained austenite content in a Si-Mn transformation-induced-plasticity steel '' (METALLURGICAL & MATERIALS TRANSACTIONS A, Vol. 33A, No. 9, 2002 p.2811-2816), a method for hot forming steel samples into deformed products is reported. This known method comprises austenitizing at 1000 ° C. for 5 minutes and then compressively deforming at 920 ° C. Thereafter, the hot forming process is completed at this temperature, and the deformed sample is cooled at a rate of 10 to 35 ° C./s to a simulated coil winding temperature range of 420 to 480 ° C. At this temperature, the sample is gradually cooled to 420 ° C. over 2 minutes to complete the bainite transformation. Finally, the sample is air cooled to ambient temperature.

欧州特許出願公開第1686195A1号からは、すでに引き抜いたワイヤに対する-変形の無い―熱処理手順が公知である。この熱処理手順は、温度Ms-50℃〜Bsで60〜3600秒間の中間等温変態期間を含んでなる。   From EP 1686195A1, a heat treatment procedure is known for a wire which has already been drawn, without deformation. This heat treatment procedure comprises an intermediate isothermal transformation period of 60-3600 seconds at a temperature Ms-50 ° C. to Bs.

特開2003193193号公報は、主相としてベイナイト/ベイナイト系フェライト及び第二相としてオーステナイトを含んでなる2相微小構造を有する鋼シートを開示している。製造方法は、200〜450℃で1〜3000秒間の等温熱処理を含んでなる。   Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003193193 discloses a steel sheet having a two-phase microstructure comprising bainite / bainite-based ferrite as a main phase and austenite as a second phase. The manufacturing method comprises isothermal heat treatment at 200 to 450 ° C. for 1 to 3000 seconds.

自動車工業の必要条件に適合するために、機械的特性を改良した鋼製品が常に要求されている。   There is a constant need for steel products with improved mechanical properties to meet the requirements of the automotive industry.

本発明の目的は、そのような鋼製品の製造方法、並びに鋼組成物、特にこの方法で使用するのに好適な、より詳しくは、自動車用途向けのホウ素鋼代替品として熱間プレス成形に好適な、先進高強度TBF(TRIP-支援のベイナイト系フェライト)鋼製品を提供することである。   The object of the present invention is to produce such steel products, as well as steel compositions, in particular suitable for use in this method, more particularly suitable for hot press forming as a boron steel replacement for automotive applications. Is to provide advanced high-strength TBF (TRIP-supported bainite ferrite) steel products.

本発明の別の目的は、強度及び延性を同時に改良した多相微小構造鋼を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a multiphase microstructure steel with improved strength and ductility simultaneously.

さらに別の目的は、1400MPaを超える、例えば約1500MPaの極限引張強度を有する鋼を提供することである。さらに別の目的は、総伸長が8%を超える、例えば約12%の鋼を提供することである。   Yet another object is to provide a steel having an ultimate tensile strength in excess of 1400 MPa, for example about 1500 MPa. Yet another object is to provide steel with a total elongation of over 8%, for example about 12%.

第一の態様により、本発明は、請求項1に記載するように、鋼ブランクを製品、例えば自動車用部品、に熱間成形する方法であって、下記の工程、すなわち
d) 熱間成形の際に、加熱された鋼ブランクを、Ar3を超える出発温度T2で出発し、400〜550℃の範囲の中断温度T3(interrupt temperature T3)に、少なくとも25℃/sの冷却速度V2で冷却し、製品を成形する工程と、
e) 直ちに製品を、中断温度T3から外界温度に0.2〜10℃/sの冷却速度V3でさらに冷却する工程と
を含んでなり、中断温度T3及び冷却速度V3が、こうして得られる製品が、体積画分で、
ベイナイト系フェライト55〜90%
残留オーステナイト5〜15%
マルテンサイト5〜30%
を含んでなる多相微小構造を有するように選択される、方法を提供する。
According to a first aspect, the present invention provides a method for hot forming a steel blank into a product, such as an automotive part, as claimed in claim 1, comprising the following steps:
d) During hot forming, the heated steel blank starts at a starting temperature T2 above Ar3 and is cooled to an interrupt temperature T3 in the range 400-550 ° C with at least 25 ° C / s. Cooling at speed V2 and molding the product;
e) immediately cooling the product from the interruption temperature T3 to the outside temperature at a cooling rate V3 of 0.2 to 10 ° C./s, and the interruption temperature T3 and the cooling rate V3 are In fractions,
Bainitic ferrite 55-90%
5-15% residual austenite
Martensite 5-30%
Wherein the method is selected to have a multiphase microstructure comprising:

本発明による方法を実行するための出発材料としての鋼ブランクは、標準的な鋳造方法、又は鋼ストリップ若しくは鋼材料から間接的に得られる。鋳造インゴットの熱間圧延では、予熱温度は約1100〜1250℃でよい。伝統的な熱間圧延通し及び圧延条件を使用し、鋼インゴットを厚さが3〜5mmのシート製品に圧延することができる。仕上げ圧延温度は、約850〜880℃である。熱間圧延の後、鋼シートは、平均冷却速度5〜50℃/sでコイル巻温度550〜700℃に冷却する。550℃未満のコイル巻温度では、過剰のマルテンサイト又はベイナイトが形成され、熱間圧延鋼シートの強度を過剰に増加させる。過度の強度増加は、その後に続く冷間圧延の際に、冷間圧延した鋼シートの製造に対する負荷として作用し、例えば乏しい外観のような問題を引き起こす。冷間圧延の際、コイル巻した熱間圧延シートは、酸洗し、冷間圧延する。冷間圧延は、標準条件下で約30〜75%の圧下率で行うこともできる。しかし、不均質再結晶の防止を考えると、冷間圧延圧下率は、好ましくは40〜70%に調整する。冷間圧延の後、シートの厚さは、製品の必要条件に応じて、約1〜2mmである。冷間圧延の後、シートは、巻き戻されて、本発明による熱間成形に好適なサイズのブランクにされる。冷間圧延シートは、本発明による方法における好ましい出発製品である。   The steel blank as starting material for carrying out the method according to the invention is obtained indirectly from standard casting methods or from steel strips or steel materials. In the hot rolling of a cast ingot, the preheating temperature may be about 1100-1250 ° C. Using traditional hot rolling and rolling conditions, a steel ingot can be rolled into a sheet product having a thickness of 3-5 mm. The finish rolling temperature is about 850-880 ° C. After hot rolling, the steel sheet is cooled to a coil winding temperature of 550 to 700 ° C. at an average cooling rate of 5 to 50 ° C./s. At coil winding temperatures below 550 ° C., excess martensite or bainite is formed, excessively increasing the strength of the hot rolled steel sheet. Excessive strength increases act as a burden on the production of cold rolled steel sheets during subsequent cold rolling, causing problems such as poor appearance. At the time of cold rolling, the hot-rolled sheet wound with a coil is pickled and cold-rolled. Cold rolling can also be performed at a rolling reduction of about 30-75% under standard conditions. However, considering prevention of heterogeneous recrystallization, the cold rolling reduction is preferably adjusted to 40 to 70%. After cold rolling, the sheet thickness is about 1-2 mm, depending on the product requirements. After cold rolling, the sheet is rewound into a blank of a size suitable for hot forming according to the present invention. Cold rolled sheets are a preferred starting product in the process according to the invention.

熱間成形の際に行う本冷却方法では、2工程冷却パターン及び中断冷却温度を適切に調整する。   In the present cooling method performed during hot forming, the two-step cooling pattern and the interrupted cooling temperature are adjusted appropriately.

有利には、工程d)で使用する加熱した鋼ブランクは、オーステナイト構造を有する。そのようなオーステナイト構造を得るための好ましい実施態様では、本発明による方法は、
a)鋼ブランクをAc3より高い、好ましくはAc3+20℃〜Ac3+60℃の、オーステナイト化温度T1に、より好ましくは10〜25℃/sの加熱速度で加熱する工程と、
b)鋼ブランクを該範囲に、好ましくは1〜5分間の均熱時間t1、均熱する工程と、
c)所望により、加熱及び均熱したブランクを熱間成形設備に移動させる工程と
を含んでなる。
Advantageously, the heated steel blank used in step d) has an austenitic structure. In a preferred embodiment for obtaining such an austenitic structure, the method according to the invention comprises:
a) heating the steel blank to an austenitizing temperature T1, higher than Ac3, preferably Ac3 + 20 ° C. to Ac3 + 60 ° C., more preferably at a heating rate of 10-25 ° C./s;
b) soaking the steel blank within this range, preferably a soaking time t1 of 1 to 5 minutes;
c) optionally moving the heated and soaked blank to a hot forming facility.

オーステナイト構造を得るためのこれらのオーステナイト化工程は、鋼シート、ブランクのストリップを、例えば炉中又は熱間成形設備自体中で、Ac3より高い、より好ましくはAc3+20℃〜Ac3+60℃の、温度T1に加熱することにより行う。好ましくは加熱速度は、10〜25℃/sの範囲内である。この加熱工程に続いて、Ac3より高い温度、好ましくはAc3+20℃〜Ac3+60℃で、短時間、好ましくは1〜5分間均熱する(Ac3は、フェライトからオーステナイトへの変態が、亜共析鋼で加熱により完了する温度である)。オーステナイト化温度(T1)及び均熱時間は、確実に炭化物が完全に溶解するように選択する。次いで、該当する場合、このように均熱した鋼ブランクを熱間成形装置、例えば熱間成形プレスに移動させる。該当する場合、移動時間は、通常は短い移動時間に、例えば10秒間未満に調整し、ブランクが、次の熱間成形工程の開始温度T2未満に冷却されるのを防止する。熱間成形の出発温度T2及び同時冷却は、Ar3点(典型的には、780〜830℃)より高くすべきであり、例えば移動中の、フェライト相変態を防止する。(Ar3は、オーステナイトが、鋼の冷却により、フェライトに転換し始める温度である。) 熱間成形の際、ブランクは変形し、同時に400〜550℃の中断急冷温度T3に、25℃/sより高い冷却速度V2で冷却し、亜共析フェライト及びパーライトの形成を回避する。冷却速度が25℃/s未満である場合、急冷の際にパーライトが発生することがある。直ちに、すなわちブランクを予め決められた時間、約T3の温度に、例えばT3における等温オーステンパー、に保持することなく、鋼ブランクを、室温に、0.2〜10℃/sのさらなる冷却速度V3で冷却させる。該範囲内の5℃/sより高い冷却速度は、高い総伸長(At)を達成するのに有利である。0.5〜5℃/sの範囲は、高い極限引張強度(UTS)の観点から好ましい。最終工程における中断温度T3とさらなる冷却速度V3を組み合わせて調節することにより、こうして製造される製品の最終微小構造における様々な相の体積画分が効果的に調整される。中断急冷温度T3は、ベイナイト変態範囲内である。T3が高すぎる、すなわち一般的に550℃を超える場合、以下に続く冷却速度V3におけるゆっくりとした冷却工程の際に、幾らかのパーライト構造が形成されることがある。T3が低すぎる、すなわちMs点未満である場合、ベイナイト構造が、最終微小構造に不十分な量で得られる。V3が速すぎる場合、最終微小構造中に得られるマルテンサイトが多すぎて、十分な伸長を確保することが不可能である。V3が遅すぎる場合、高強度を保証するには、得られるマルテンサイトが少なすぎる。その上、T3とV3の組合せは、得られる製品が体積画分で55〜90%のベイナイト系フェライト、5〜15%の残留オーステナイト、及び5〜30%のマルテンサイトを含んでなる多相微小構造を含んでなる製品が得られるように、選択する。この範囲内の低い、典型的には、10%未満のマルテンサイト含有量は、比較的高い総伸長を与える。比較的高いUTSは、多相微小構造が55〜85%のベイナイト系フェライト、5〜15%の残留オーステナイト、及び10〜30%のマルテンサイトを含んでなる場合に達成される。一般的に、中断温度T3が高いほど、この多相微小構造を得るにはV3は低くなければならない   These austenitization steps to obtain the austenitic structure are performed at a temperature T1, higher than Ac3, more preferably Ac3 + 20 ° C. to Ac3 + 60 ° C., in steel sheets, blank strips, for example in the furnace or in the hot forming equipment itself. This is done by heating. Preferably the heating rate is in the range of 10-25 ° C./s. This heating step is followed by soaking at a temperature higher than Ac3, preferably Ac3 + 20 ° C to Ac3 + 60 ° C, for a short time, preferably 1-5 minutes (Ac3 is a transformation of ferrite to austenite in hypoeutectoid steel. Temperature completed by heating). The austenitizing temperature (T1) and soaking time are selected to ensure complete dissolution of the carbide. Then, if applicable, the so-heated steel blank is moved to a hot forming apparatus, for example a hot forming press. If applicable, the travel time is usually adjusted to a short travel time, for example less than 10 seconds, to prevent the blank from being cooled below the start temperature T2 of the next hot forming step. The hot forming starting temperature T2 and co-cooling should be above the Ar3 point (typically 780-830 ° C.), for example to prevent ferrite phase transformation during migration. (Ar3 is the temperature at which austenite begins to convert to ferrite due to cooling of the steel.) During hot forming, the blank is deformed and at the same time an interrupted quenching temperature T3 of 400-550 ° C, from 25 ° C / s Cool at a high cooling rate V2 to avoid the formation of hypoeutectoid ferrite and pearlite. When the cooling rate is less than 25 ° C / s, pearlite may be generated during rapid cooling. Immediately, ie without holding the blank at a temperature of about T3 for a predetermined time, for example, isothermal austemper at T3, the steel blank is cooled to room temperature with a further cooling rate V3 of 0.2-10 ° C / s Let Cooling rates higher than 5 ° C./s within this range are advantageous for achieving high total elongation (At). A range of 0.5 to 5 ° C./s is preferable from the viewpoint of high ultimate tensile strength (UTS). By adjusting the interruption temperature T3 in the final process and the further cooling rate V3 in combination, the volume fraction of the various phases in the final microstructure of the product thus produced is effectively adjusted. The interrupted quenching temperature T3 is within the bainite transformation range. If T3 is too high, ie generally above 550 ° C., some pearlite structure may be formed during the subsequent slow cooling process at cooling rate V3. If T3 is too low, ie below the Ms point, a bainite structure is obtained in an amount insufficient for the final microstructure. If V3 is too fast, there will be too much martensite in the final microstructure, making it impossible to ensure sufficient elongation. If V3 is too slow, too little martensite is obtained to ensure high strength. In addition, the combination of T3 and V3 is a multiphase microscopic product in which the resulting product comprises 55-90% bainitic ferrite, 5-15% retained austenite, and 5-30% martensite in the volume fraction. Choose so that a product comprising the structure is obtained. A low martensite content within this range, typically less than 10%, gives a relatively high total elongation. A relatively high UTS is achieved when the multiphase microstructure comprises 55-85% bainitic ferrite, 5-15% retained austenite, and 10-30% martensite. In general, the higher the interruption temperature T3, the lower V3 must be to obtain this multiphase microstructure.

好ましくは、製造される製品中の鋼、特にTBF鋼、は、炭化物を含まないベイナイト系フェライト、炭素濃度が高い残留オーステナイト、及び比較的少量のマルテンサイトを含んでなる、より好ましくは、それらからなる多相構造を特徴とする。多相構造では、母相構造(マトリックス)は、炭化物を実質的に含まないベイナイト系フェライトの細かい板を含んでなる。そのような微小構造の形成は、ベイナイト変態の際にセメンタイトの析出が、鋼を十分な量のSi及び/又はAlと合金化することによって抑制されるためであり、Si及びAlは、セメンタイトに対する溶解度が非常に低く、一般的にオーステナイトからのセメンタイトの成長を大幅に遅らせる。ベイナイト系フェライトから拒絶される炭素は、残留オーステナイトに多く集まり、それによって、ベイナイト変態の後の冷却の際にマルテンサイトに変態するか、又は室温までそれを安定化させる。   Preferably, the steel in the manufactured product, in particular TBF steel, comprises bainite-based ferrite free of carbides, retained austenite with a high carbon concentration, and more preferably a relatively small amount of martensite. Characterized by a multiphase structure. In the multiphase structure, the matrix structure (matrix) includes a fine plate of bainite ferrite substantially free of carbides. The formation of such a microstructure is due to the fact that cementite precipitation during the bainite transformation is suppressed by alloying the steel with a sufficient amount of Si and / or Al. Solubility is very low and generally slows the growth of cementite from austenite. Carbon rejected from bainite-based ferrites is concentrated in residual austenite, thereby transforming to martensite upon cooling after bainite transformation or stabilizing it to room temperature.

この種の微小構造の利点は多岐にわたる。TBF鋼におけるベイナイト系フェライトは、超微粒子径、通常は長さが最大で約15マイクロメートルまで、厚さが最大0.3マイクロメートルまでの(典型的には、長さが約10μm、厚さが約0.2μm)の板の形態で存在する。さらに、強度及び延性は同時に改良される。既存のTRIP(変態誘起塑性)鋼と対照的に、高流動応力は、ベイナイト系ラス(lath)の厚さが小さく、亜共析多角形フェライトが存在しないためである。残留オーステナイトは、追加のTRIP効果を与え、総伸長の改良に有用であると推定される。マルテンサイト島の存在は、高強度及び高い瞬間的な硬化速度につながる。残留オーステナイトにより得られる変態誘起塑性と、TBF鋼における細かい板状ベイナイト系フェライトとの間の相乗効果が確保されれば、TBF鋼の伸長に劇的な改良が得られる。靱性及び衝突性能も改良される。   The advantages of this type of microstructure are diverse. Bainitic ferrites in TBF steel have ultrafine particle sizes, usually up to about 15 micrometers in length and up to 0.3 micrometers in thickness (typically about 10 μm in length and about It exists in the form of a 0.2 μm plate. Furthermore, strength and ductility are improved at the same time. In contrast to existing TRIP (transformation-induced plasticity) steels, high flow stress is due to the small thickness of bainite lath and the absence of hypoeutectoid polygonal ferrite. Residual austenite is presumed to give additional TRIP effects and be useful in improving total elongation. The presence of martensite islands leads to high strength and high instantaneous cure rate. If a synergistic effect between the transformation-induced plasticity obtained by retained austenite and the fine plate-type bainite ferrite in TBF steel is ensured, a dramatic improvement in the elongation of TBF steel can be obtained. Toughness and impact performance are also improved.

その上、鋼の高強度及び高延性に達するために、最終的な微小構造における様々な相の構成成分は、好ましくは、体積画分で、ベイナイト系フェライト55〜90%、残留オーステナイト5〜15%、及びマルテンサイト5〜30%を含んでなる。   Moreover, in order to reach the high strength and high ductility of the steel, the constituents of the various phases in the final microstructure are preferably 55% to 90% bainite-based ferrite and 5% to 15% retained austenite in the volume fraction. %, And 5-30% martensite.

本発明による多相微小構造は、特殊な組成を有する鋼を設計することにより、及び上記のような熱機械的処理方法の慎重な調整を行うことにより、得ることができる。   The multiphase microstructure according to the invention can be obtained by designing a steel with a special composition and by careful adjustment of the thermomechanical treatment method as described above.

従って、言い換えれば第一態様で、本発明の好ましい実施態様は、鋼ブランクを製品に熱間成形する方法であって、鋼ブランクをオーステナイト化温度T1、有利にはAc3+20℃〜Ac3+60℃に加熱すること、及び鋼ブランクを、炭化物が完全に溶解するように、オーステナイト化温度範囲に均熱すること、加熱し、均熱したブランクを、フェライト相の変態を防止しながら、熱間成形装置、例えば熱間プレス、に導入すること、鋼ブランクを熱間成形し、Ar3より高い出発温度T2で出発し、形状製品を成形し、こうして熱間成形した製品を、ベイナイト変態範囲内の中断温度T3に、亜共析フェライト及びパーライトの形成を回避するような冷却速度で冷却すること、及びさらに製品を中断温度T3から外界温度に、こうして製造された製品中に、体積画分で、ベイナイト系フェライトが55〜90%、残留オーステナイトが5〜15%、マルテンサイトが5〜30%になるように冷却することを含んでなる、方法に関する。   Thus, in other words, in a first aspect, a preferred embodiment of the present invention is a method of hot forming a steel blank into a product, wherein the steel blank is heated to an austenitizing temperature T1, preferably Ac3 + 20 ° C. to Ac3 + 60 ° C. And soaking the steel blank into the austenitizing temperature range so that the carbide is completely dissolved, heating the soaked blank while preventing the transformation of the ferrite phase, Introducing into the hot press, the steel blank is hot formed, starting at a starting temperature T2 higher than Ar3, forming the shape product, and thus hot forming the product to the interruption temperature T3 within the bainite transformation range Cooling at a cooling rate that avoids the formation of hypoeutectoid ferrite and pearlite, and also the product from the interruption temperature T3 to ambient temperature, thus the volume fraction in the manufactured product , Bainitic ferrite 55 to 90%, residual austenite is 5% to 15%, martensite comprises a cooling to be 5-30%, to a method.

有利には、鋼は、下記の元素、すなわち(重量%で)C0.15〜0.45、Si0.6〜2.5、Mn1.0〜3.0、Mo0〜0.5、Cr0〜1.0、P0.001〜0.05、S<0.03、Ca<0.003、Ti0.1以下及びV0.1以下、及び残部Fe及び他の不可避な不純物を含んでなる。所望により、鋼は、Al1.5%未満を、同量のSiを部分的に置き換えて含むことができるが、ただし、Si及びAlの合計は1.2〜2.5%の範囲内である。好ましくは、多相微小構造のより優れた制御には、Mn及びCrの量はMn+Cr≦3%を満足させ、一方、好ましくは、C及びMoの量もC+1/3Mo≦0.45%を満足させる。   Advantageously, the steel has the following elements: C0.15-0.45 (by weight), Si0.6-2.5, Mn1.0-3.0, Mo0-0.5, Cr0-1.0, P0.001-0.05, S <0.03, Ca <0.003, Ti0.1 or less and V0.1 or less, and the balance Fe and other inevitable impurities. If desired, the steel may contain less than 1.5% Al, partially replacing the same amount of Si, provided that the sum of Si and Al is in the range of 1.2-2.5%. Preferably, for better control of the multiphase microstructure, the amount of Mn and Cr satisfies Mn + Cr ≦ 3%, while preferably the amount of C and Mo also satisfies C + 1 / 3Mo ≦ 0.45%.

以下に、鋼組成物中の各元素の機能を説明する。含有量は、総組成物の重量%として表す。   Below, the function of each element in a steel composition is demonstrated. The content is expressed as% by weight of the total composition.

Cは、高強度を確保し、残留オーステナイトを確保する元素である。Cは、0.15%以上の量で加え、所望の多相微小構造を形成し、超高強度及び延性を達成する。一方、C含有量が0.45%を超えると、連続的に冷却するサブプロセス(subprocess)を含んでなる本発明による方法では、多相微小構造を得るのが困難になる。その上、鋼シートの靱性及び溶接性が損なわれる可能性が大きい。Cは、好ましくは、0.2〜0.4%、より好ましくは0.2〜0.35%の量で存在する。   C is an element that ensures high strength and ensures retained austenite. C is added in an amount of 0.15% or more to form the desired multiphase microstructure and achieve ultra high strength and ductility. On the other hand, if the C content exceeds 0.45%, it is difficult to obtain a multiphase microstructure in the method according to the present invention comprising a subprocess that is continuously cooled. In addition, the toughness and weldability of the steel sheet are likely to be impaired. C is preferably present in an amount of 0.2-0.4%, more preferably 0.2-0.35%.

Mnは、本発明による鋼組成物の主要元素の一つである。Mnの機能は、オーステナイトを安定化させ、所望の多相微小構造を得ることにある。Mnが1.0%未満である場合、その効果は十分に特徴付けられない。これに対して、含有量が3%を超えると、完全なマルテンサイト構造が容易に作られる。その結果、鋼は、プレス成形の際に硬化し、脆くなる。さらに、Mnは、Ac3温度を下げるのに有用な元素である。Mn含有量が高い程、熱間プレス成形に必要な温度を下げるのに有利である。Mn含有量は、1.0〜3.0%、好ましくは、1.5〜2.5%、より好ましくは1.6〜2.5%、さらに好ましくは1.7〜2.4%の範囲内に制限される。   Mn is one of the main elements of the steel composition according to the present invention. The function of Mn is to stabilize austenite and obtain the desired multiphase microstructure. If Mn is less than 1.0%, the effect is not well characterized. On the other hand, when the content exceeds 3%, a complete martensite structure can be easily formed. As a result, steel hardens and becomes brittle during press molding. Furthermore, Mn is an element useful for lowering the Ac3 temperature. A higher Mn content is advantageous for lowering the temperature required for hot press forming. The Mn content is limited within the range of 1.0 to 3.0%, preferably 1.5 to 2.5%, more preferably 1.6 to 2.5%, and still more preferably 1.7 to 2.4%.

Siは、固溶体を補強するのに効果的な元素であり、残留オーステナイトの分解による炭化物の形成を抑制するのに有用である。高い延性、靱性及び成形性を得るには、炭化物の形成(転移炭化物又はセメンタイト)は出来るだけ回避すべきである。Siは、ベイナイト化の際に脆いセメンタイトの析出を抑制するので、成形性及び靱性を改良する。最小1.0%のSiが、炭化物を含まないベイナイトの形成に必要である。しかし、Siは、鋼基材に付着した酸化物の形成により、亜鉛めっき性を損なうことも知られている。従って、Siの上限は、2.5%未満に制御する。Si含有量は、1.2〜2.5%が有利であり、より好ましくは1.4〜2.0%である。   Si is an element effective for reinforcing a solid solution, and is useful for suppressing the formation of carbides due to decomposition of retained austenite. In order to obtain high ductility, toughness and formability, carbide formation (transition carbide or cementite) should be avoided as much as possible. Since Si suppresses the precipitation of brittle cementite during bainite formation, it improves formability and toughness. A minimum of 1.0% Si is required to form carbide free bainite. However, it is also known that Si impairs galvanizing properties due to the formation of oxides attached to the steel substrate. Therefore, the upper limit of Si is controlled to less than 2.5%. The Si content is advantageously 1.2 to 2.5%, more preferably 1.4 to 2.0%.

Alも、特にオーステナイトの分解による、炭化物の形成を抑制するのに効果的な元素である。Siの、同量のAlによる部分的置き換えは、TBF鋼における熱間ディップ塗装性に対して悪影響を及ぼさずに、セメンタイト形成を効果的に遅延させることが示されている。しかし、高濃度のAlにより、強度の観点から細かい板状のフェライトより効果が低い、多角形フェライトが発生する可能性が高くなる。Siを同量のAlで完全に置き換えると、強度−延性バランスが著しく損なわれる。加える場合、Alの量は、1.5%以下に制限する。   Al is also an effective element for suppressing the formation of carbides, particularly due to the decomposition of austenite. Partial replacement of Si with the same amount of Al has been shown to effectively retard cementite formation without adversely affecting hot dip coatability in TBF steel. However, the high concentration of Al increases the possibility of generating polygonal ferrite, which is less effective than fine plate-like ferrite in terms of strength. If Si is completely replaced by the same amount of Al, the strength-ductility balance is significantly impaired. When added, the amount of Al is limited to 1.5% or less.

Pは、所望の残留オーステナイトを維持するのに有用な元素であり、その効果は、Pの量が0.001%以上、より好ましくは0.005%以上で発揮されるが、Pは、過剰量で加えた時に鋼の加工性が損なわれることがある。従ってP含有量は、好ましくは0.05%以下に制限する。   P is an element useful for maintaining the desired retained austenite, and the effect is exhibited when the amount of P is 0.001% or more, more preferably 0.005% or more, but P is added in excess. Sometimes the workability of steel is impaired. Therefore, the P content is preferably limited to 0.05% or less.

Sは、硫化物系の混在物、例えば亀裂形成を開始し、加工性を損なうMnS、を形成する有害な元素である。従って、Sの量を出来るだけ少なくするのが好ましい。従って、Sは0.03%以下に抑える。   S is a harmful element that forms sulfide-based inclusions, such as MnS, which initiates crack formation and impairs workability. Therefore, it is preferable to reduce the amount of S as much as possible. Therefore, S is suppressed to 0.03% or less.

Mo及びCrは、鋼の硬化性を改良し、ベイナイトフェライトの形成を促進するのに役立つ。同時に、Mo及びCrは、残留オーステナイトを安定化させる類似の効果を有する元素である。従って、Mo及びCrは、プロセス制御にとって非常に効果的である。Mo及びCrのそれぞれを0.05%以上含むのが有利である。しかし、Mo及びCrのそれぞれを過剰に加えると、その効果は飽和され、それ以上の添加は経済的ではない。従って、Moの量は0.5%以下であり、Crの量は1%以下である。   Mo and Cr help improve the hardenability of the steel and promote the formation of bainite ferrite. At the same time, Mo and Cr are elements that have a similar effect of stabilizing retained austenite. Therefore, Mo and Cr are very effective for process control. It is advantageous to contain 0.05% or more of each of Mo and Cr. However, if each of Mo and Cr is added in excess, the effect is saturated and further addition is not economical. Therefore, the amount of Mo is 0.5% or less, and the amount of Cr is 1% or less.

Ti及びVは、強化析出物を形成し、微小構造を精錬する効果を有する。Ti及びVのそれぞれの量は0.1%以下、好ましくは0.05%以下である。   Ti and V have the effect of forming strengthening precipitates and refining the microstructure. The amount of each of Ti and V is 0.1% or less, preferably 0.05% or less.

Caは、鋼中の硫化物の形態を制御し、加工性を改良するのに有効な元素である。Caを0.0003%以上含むことが推奨される。しかし、過剰に加えると、その効果は飽和される。従って、好ましい量は0.0003〜0.003%である。   Ca is an element effective for controlling the form of sulfide in steel and improving workability. It is recommended to contain 0.0003% or more of Ca. However, if added in excess, the effect is saturated. Therefore, the preferred amount is 0.0003-0.003%.

実用的な製造方法に関して、上記の熱処理は、連続焼きなまし設備(CAL)、熱間プレス成形設備、塩浴、等で加熱及び冷却することにより、行うことができる。   Regarding the practical production method, the above heat treatment can be performed by heating and cooling in a continuous annealing facility (CAL), a hot press forming facility, a salt bath, and the like.

有利には、第一の組み合わされた変形/冷却工程d)を、熱間成形設備で行う。好ましい実施態様では、第二の冷却工程e)は、空気中又は熱間成形設備の外側のストック中で行う。   Advantageously, the first combined deformation / cooling step d) is performed in a hot forming facility. In a preferred embodiment, the second cooling step e) takes place in air or in stock outside the hot forming facility.

好ましくは、成形製品の鋼は、極限引張強度(UTS)が少なくとも1400MPa、有利には少なくとも1500MPa、より好ましくは少なくとも1600MPa、最も好ましくは少なくとも1700MPaである。   Preferably, the steel of the molded product has an ultimate tensile strength (UTS) of at least 1400 MPa, advantageously at least 1500 MPa, more preferably at least 1600 MPa, most preferably at least 1700 MPa.

有利には、成形製品の鋼は、総伸長が少なくとも8%、好ましくは少なくとも10%、より好ましくは少なくとも12%、最も好ましくは少なくとも14%である。   Advantageously, the steel of the shaped product has a total elongation of at least 8%, preferably at least 10%, more preferably at least 12%, most preferably at least 14%.

熱処理方法は、熱間(プレス)成形を標準的な熱間成形設備で、冷却中断温度及び速度を包含する同時冷却プロセスだけを改良して、使用することにより、簡単に行うことができる。オーステナイト化後、ヒートブランクを熱間プレスのダイセットに挿入し、そこでブランクを成形し、冷却する。炉からプレス成形ツールまでの移動時間(例えば5〜10s)は、出発変形温度がAr3より確実に高くなるように制御する。成形ツール中の鋼部品の冷却速度V2は、変形によって、及びツールと鋼ブランクの間の接触の質によって異なる。成形ツールは、例えば液体を循環させて冷却し、プレス金型中で急冷する際に、確実に冷却速度が十分に高く(>25℃/s)なるように冷却する。中断冷却温度は、プレスツールを分離するための時間により制御される。次いで、成形製品は、金型から取り出し、空気中で室温に冷却する。成形製品、例えばシート、は、積み重ね、次いで空気中で外界温度に冷却することもできる。   The heat treatment method can be easily performed by using hot (press) forming with standard hot forming equipment, with only improved simultaneous cooling process including cooling interruption temperature and speed. After austenitization, the heat blank is inserted into a hot press die set where the blank is molded and cooled. The moving time from the furnace to the press forming tool (for example, 5 to 10 s) is controlled so that the starting deformation temperature is surely higher than Ar3. The cooling rate V2 of the steel part in the forming tool depends on the deformation and on the quality of contact between the tool and the steel blank. The molding tool is cooled by circulating a liquid, for example, and is cooled so that the cooling rate is sufficiently high (> 25 ° C./s) when it is rapidly cooled in a press mold. The interrupted cooling temperature is controlled by the time for separating the press tool. The molded product is then removed from the mold and cooled to room temperature in air. Molded products, such as sheets, can be stacked and then cooled to ambient temperature in air.

室温に冷却した後、部品は、自動車本体構造に構築される。次いで、塗料焼付け工程を行う。塗料焼付けサイクルは特性に影響しない。   After cooling to room temperature, the parts are built into the car body structure. Next, a paint baking process is performed. The paint baking cycle does not affect the properties.

第二の態様で、本発明は、好ましくは本発明による方法により成形した鋼製品であって、該鋼が体積画分で、
ベイナイト系フェライト55〜90%、
残留オーステナイト5〜15%、
マルテンサイト5〜30%
を含んでなる微小構造を有する、鋼製品を提供する。
In a second aspect, the present invention is preferably a steel product formed by the method according to the invention, wherein the steel is in a volume fraction,
Bainitic ferrite 55-90%,
5-15% residual austenite,
Martensite 5-30%
A steel product having a microstructure comprising

本発明による方法に関して上に記載した組成物及び微小構造の詳細、特に有利な、及び/又は好ましい実施態様は、本発明の第二の態様にも同様に適用できる。好ましくは、鋼は、極限引張強度が、少なくとも1400MPa、有利には少なくとも1500MPa、好ましくは少なくとも1600MPa、より好ましくは少なくとも1700MPaである、及び/又は総伸長が少なくとも8%、好ましくは少なくとも10%、より好ましくは少なくとも12%、最も好ましくは少なくとも14%である。   The details and particularly advantageous and / or preferred embodiments of the compositions and microstructures described above with respect to the method according to the invention are equally applicable to the second aspect of the invention. Preferably, the steel has an ultimate tensile strength of at least 1400 MPa, advantageously at least 1500 MPa, preferably at least 1600 MPa, more preferably at least 1700 MPa, and / or a total elongation of at least 8%, preferably at least 10%, more Preferably it is at least 12%, most preferably at least 14%.

第三の態様によれば、本発明は、熱機械的処理で、特に上に記載する本発明の熱間成形方法で使用する鋼ストリップ、シート、又はストリップであって、組成が、重量%で、
C 0.15〜0.45
Si 0.6〜2.5
Mn 1.0〜3.0
Al 0〜1.5
Mo 0〜0.5
Cr 0〜1.0
P 0.001〜0.05
S <0.03
Ca <0.003
Ti <0.1
V <0.1
残部Fe及び不可避な不純物であり、
Si+Al=1.2〜2.5%である、ストリップを提供する。
According to a third aspect, the present invention is a steel strip, sheet or strip for use in a thermomechanical treatment, in particular in the hot forming method of the invention as described above, the composition being in weight%. ,
C 0.15-0.45
Si 0.6-2.5
Mn 1.0-3.0
Al 0-1.5
Mo 0 ~ 0.5
Cr 0-1.0
P 0.001-0.05
S <0.03
Ca <0.003
Ti <0.1
V <0.1
The balance Fe and inevitable impurities,
Provide a strip with Si + Al = 1.2-2.5%.

好ましくは、Mn+Cr≦3%及びC+1/3Mo≦0.45%の関係を適用する。   Preferably, the relationship of Mn + Cr ≦ 3% and C + 1 / 3Mo ≦ 0.45% is applied.

本発明の第三態様による鋼ストリップ、シート又はブランクの好ましい組成物は、合金化元素が中に存在するが、重量%で表して、
C 0.2〜0.4、好ましくは0.2〜0.35及び/又は
Si 0.8〜2.0、好ましくは1.2〜1.8及び/又は
Mn 1.5〜2.5、好ましくは1.7〜2.4及び/又は
Mo 0.05〜0.5及び/又は
Cr 0.05〜1.0及び/又は
P 0.005〜0.05及び/又は
Ca 0.0003〜0.003
を含んでなる。
A preferred composition of a steel strip, sheet or blank according to the third aspect of the invention, in which the alloying elements are present, expressed in weight percent,
C 0.2-0.4, preferably 0.2-0.35 and / or Si 0.8-2.0, preferably 1.2-1.8 and / or Mn 1.5-2.5, preferably 1.7-2.4 and / or Mo 0.05-0.5 and / or Cr 0.05-1.0 And / or P 0.005-0.05 and / or Ca 0.0003-0.003
Comprising.

鋼ストリップ、シート又はブランクから得た製品は、熱処理後に急速冷却することにより、高い引張強度を示し、熱処理後に、特に塗装に対する高い降伏強度を示す。これらの利点に基づいて、本発明による鋼製品の優れた衝撃特性が得られる。さらに、本発明の鋼製品は、有利なことにコーティング層に対する良好な密着性を示す。その上、本発明の
鋼製品の他の利点は、塗装後の良好な表面外観及び優れた耐食性である。
Products obtained from steel strips, sheets or blanks show a high tensile strength by rapid cooling after heat treatment, and a high yield strength, especially for paints, after heat treatment. Based on these advantages, the excellent impact properties of the steel product according to the invention are obtained. Furthermore, the steel product of the present invention advantageously exhibits good adhesion to the coating layer. Moreover, other advantages of the steel product of the present invention are a good surface appearance after coating and excellent corrosion resistance.

本発明による方法の実用的な実施態様を、温度と時間の関係をプロットした図1に図式的に示す。鋼ブランクを15℃の加熱速度で、Ac3+20℃〜Ac3+60℃のオーステナイト化温度T1に加熱し、その温度に均熱時間t1の間均熱する。このように加熱し、均熱したブランクを炉から熱間成形設備に移動させ、この間に空気冷却がある程度起こる。ブランクの熱間プレス成形前に、温度T2がAr3未満にはならないように注意する。熱間プレス成形の後、このように成形したブランクは、25℃より高い速度で中断温度T3に冷却する。次いで、空気冷却を行う。   A practical embodiment of the method according to the invention is shown schematically in FIG. 1, which plots the relationship between temperature and time. The steel blank is heated at a heating rate of 15 ° C. to an austenitizing temperature T1 of Ac 3 + 20 ° C. to Ac 3 + 60 ° C. and soaked to that temperature for a soaking time t1. The blank thus heated and soaked is moved from the furnace to the hot forming facility, during which some air cooling occurs. Care should be taken that the temperature T2 does not fall below Ar3 before hot blanking the blank. After hot press forming, the blank thus formed is cooled to an interruption temperature T3 at a rate higher than 25 ° C. Next, air cooling is performed.

本発明を下記の例によりさらに説明する。   The invention is further illustrated by the following examples.

表1に規定する組成を有する鋼A〜Fを、約25kg(100×110×330mm)のインゴットに鋳造した。インゴットを再加熱し、次いで厚さ40mmを有するスラブに大まかに熱間圧延した。仕上げ熱間圧延を、下記のプロセスパラメーター、すなわち予熱1200℃で30分間、複数回通しで厚さ4mmに圧延(48-27-18-12-8-6-4mm)、及び仕上げ圧延温度860±20℃で行った。ランアウトテーブルに記載の速度30℃/sで600℃に調整冷却を行い、商業的に使用されているコイル巻方法をシミュレーションした。コイル巻工程の後、鋼プレートは、フェライト及びパーライトからなる微小構造を含み、引張強度が700MPa未満である。次いで、プレートを4〜1mmのシートに冷間圧延した。   Steels A to F having the composition specified in Table 1 were cast into ingots of about 25 kg (100 × 110 × 330 mm). The ingot was reheated and then roughly hot rolled into a slab having a thickness of 40 mm. Finish hot rolling is carried out at the following process parameters: preheating 1200 ° C for 30 minutes, multiple passes to a thickness of 4mm (48-27-18-12-8-6-4mm), and finish rolling temperature 860 ± Performed at 20 ° C. Regulated cooling was performed to 600 ° C at a speed of 30 ° C / s described in the runout table, and a commercially used coil winding method was simulated. After the coil winding process, the steel plate contains a microstructure composed of ferrite and pearlite and has a tensile strength of less than 700 MPa. The plate was then cold rolled into a 4 to 1 mm sheet.

Figure 2013545890
Figure 2013545890

重要な温度、例えばAc3及びMs、は、本発明によるプロセスにおける温度を測定し易くするために、標準的膨張分析により、測定した。   Important temperatures, such as Ac3 and Ms, were measured by standard expansion analysis to facilitate measurement of the temperature in the process according to the invention.

得られた冷間圧延シートを、CASIMシミュレータを使用して熱処理にかけた。具体的には、鋼シートを870〜920℃に速度15℃/sで加熱し、シートをこの温度に2分間保持し、次いで速度50℃/sで中断温度400〜550℃に冷却し、その後、速度0.2〜10℃/sで冷却し、異なった空気冷却条件をシミュレーションした。   The resulting cold rolled sheet was subjected to heat treatment using a CASIM simulator. Specifically, the steel sheet is heated to 870-920 ° C. at a rate of 15 ° C./s, the sheet is held at this temperature for 2 minutes, then cooled to a break temperature of 400-550 ° C. at a rate of 50 ° C./s, then Cooling at a speed of 0.2-10 ° C / s, different air cooling conditions were simulated.

引張試験は、JIS 5引張試験試料を使用して行い、必要な微小構造を有する試料の引張強度及び伸長を測定した。微小構造中のベイナイト及び/又はマルテンサイトの体積画分を、金属組織学的特性評価を膨張分析と組み合わせて推定した。残留オーステナイトの体積画分は、TEMを使用して測定した。他の測定は、標準的なものである。引張試験結果及び必要とする微小構造構成成分を有する本発明の合金を表2に示す。   The tensile test was performed using a JIS 5 tensile test sample, and the tensile strength and elongation of the sample having the necessary microstructure were measured. The volume fraction of bainite and / or martensite in the microstructure was estimated by combining metallographic characterization with expansion analysis. The volume fraction of retained austenite was measured using TEM. Other measurements are standard. Table 2 shows the alloys of the present invention having the tensile test results and the required microstructure constituents.

実験結果は、微小構造及び特性が、オーステナイト化温度T1がAc3より高い、有利にはAc3+20℃〜 Ac3+60℃の間にある限り、T1から実質的に独立していることを示している。また、移動温度T2及び冷却速度V2は、T2がAr3より高く、V2が25℃/s以上であり、好ましくは100℃/s未満である限り、微小構造及び特性に大きく影響しないことも立証された。しかし、微小構造及び特性は、中断温度T3及び冷却速度V3に強く依存する。C含有量及び合金化元素含有量は、T3及びV3の選択に大きな影響を有する。これらの結果から、本発明による合金に必要な多相微小構造の条件は、T3及びV3を注意深く調節することにより得られる。より高いC含有量又はより高いMo含有量を有する合金には、冷却速度V3は、より低い範囲0.25〜2℃/sに調整することができ、より低いC又はより低いMoを含む合金には、冷却速度V3は、より高い範囲2〜10℃/sに調整することができる。固定T3温度での所与の合金組成物には、より高い冷却速度がベイナイト系フェライトを少なくするが、マルテンサイトは比較的多くなる。従って、より高い強度が得られる。より低い冷却速度は、ベイナイト系フェライトが多くなるが、マルテンサイトは比較的少なくなり、より高い伸長が達成される。T3温度が高いほど、所与の冷却速度で、比較的より多くのベイナイト系フェライトが最終微小構造中にあり、より高い強度が得られるが、伸長はより低くなる。   Experimental results show that the microstructure and properties are substantially independent of T1 as long as the austenitizing temperature T1 is higher than Ac3, preferably between Ac3 + 20 ° C. and Ac3 + 60 ° C. It has also been demonstrated that the movement temperature T2 and cooling rate V2 do not significantly affect the microstructure and properties as long as T2 is higher than Ar3 and V2 is 25 ° C / s or higher, preferably less than 100 ° C / s. It was. However, the microstructure and properties are strongly dependent on the interruption temperature T3 and the cooling rate V3. The C content and the alloying element content have a great influence on the selection of T3 and V3. From these results, the necessary multiphase microstructure conditions for the alloy according to the invention can be obtained by carefully adjusting T3 and V3. For alloys with higher C content or higher Mo content, the cooling rate V3 can be adjusted to the lower range 0.25-2 ° C./s, for alloys with lower C or lower Mo The cooling rate V3 can be adjusted to a higher range of 2-10 ° C./s. For a given alloy composition at a fixed T3 temperature, a higher cooling rate results in less bainite ferrite, but relatively higher martensite. Therefore, higher strength can be obtained. A lower cooling rate results in more bainite ferrite but relatively less martensite and higher elongation is achieved. The higher the T3 temperature, at a given cooling rate, there is relatively more bainite-based ferrite in the final microstructure, resulting in higher strength but lower elongation.

Figure 2013545890
Figure 2013545890

上記の表では、下記の略号を使用する。
BF=ベイナイト系フェライト
M =マルテンサイト
Ar=残留オーステナイト
HV5=5kgfの負荷で測定したビッカース硬度
YS=降伏強度
UTS=極限引張強度
At=総伸長
In the above table, the following abbreviations are used.
BF = Bainitic ferrite
M = Martensite
Ar = retained austenite
Vickers hardness measured at a load of HV5 = 5 kgf
YS = yield strength
UTS = ultimate tensile strength
At = total growth

Claims (16)

鋼ブランクを製品に熱間成形する方法であって、
d) 熱間成形の際に、加熱された鋼ブランクを、Ar3を超える出発温度T2で出発し、400〜550℃の範囲の中断温度T3に、少なくとも25℃/sの冷却速度V2で冷却して製品を成形する工程と、
e) 直ちに前記製品を、前記中断温度T3から外界温度に0.2〜10℃/sの冷却速度V3でさらに冷却する工程と
を含んでなり、
前記中断温度T3及び冷却速度V3が、こうして得られる製品が、体積画分で、
ベイナイト系フェライト55〜90%
残留オーステナイト5〜15%
マルテンサイト5〜30%
を含んでなる多相微小構造を有するように選択される、方法。
A method of hot forming a steel blank into a product,
d) During hot forming, the heated steel blank is started at a starting temperature T2 above Ar3 and cooled to an interruption temperature T3 in the range 400-550 ° C with a cooling rate V2 of at least 25 ° C / s. The process of molding the product,
e) immediately cooling the product immediately from the interruption temperature T3 to the ambient temperature at a cooling rate V3 of 0.2 to 10 ° C./s,
The product at which the interruption temperature T3 and the cooling rate V3 are obtained in this way is a volume fraction,
Bainitic ferrite 55-90%
5-15% residual austenite
Martensite 5-30%
Selected to have a multiphase microstructure comprising.
所望により鋼ストリップ、シートから製造された、前記ブランクが、重量%で、下記の組成、
C 0.15〜0.45
Si 0.6〜2.5
Mn 1.0〜3.0
Al 0〜1.5
Mo 0〜0.5
Cr 0〜1.0
P 0.001〜0.05
S <0.03
Ca <0.003
Ti <0.1
V <0.1
残部Fe及び不可避不純物
を有し、Si+Al=1.2〜2.5%である、請求項1に記載の方法。
Optionally manufactured from steel strip, sheet, the blank is in weight percent and has the following composition:
C 0.15-0.45
Si 0.6-2.5
Mn 1.0-3.0
Al 0-1.5
Mo 0 ~ 0.5
Cr 0-1.0
P 0.001-0.05
S <0.03
Ca <0.003
Ti <0.1
V <0.1
The method according to claim 1, further comprising Fe and inevitable impurities, wherein Si + Al = 1.2 to 2.5%.
Mn+Cr≦3%及びC+1/3Mo≦0.45%である、請求項2に記載の方法。   The method according to claim 2, wherein Mn + Cr ≦ 3% and C + 1 / 3Mo ≦ 0.45%. 前記組成が、重量%で
C 0.2〜0.4及び/又は
Si 0.8〜2.0及び/又は
Mn 1.5〜2.5及び/又は
Mo 0.05〜0.5及び/又は
Cr 0.05〜1.0及び/又は
P 0.005〜0.05及び/又は
Ca 0.0003〜0.003
を含んでなる、請求項2又は3に記載の方法。
The composition is, by weight percent, C 0.2-0.4 and / or Si 0.8-2.0 and / or Mn 1.5-2.5 and / or Mo 0.05-0.5 and / or Cr 0.05-1.0 and / or P 0.005-0.05 and / or Ca 0.0003-0.003
The method according to claim 2 or 3, comprising:
前記組成が、重量%で
C 0.2〜0.35及び/又は
Si 1.2〜1.8及び/又は
Mn 1.7〜2.4
を含んでなる、請求項2〜4のいずれか一項に記載の方法。
The composition is, by weight percent, C 0.2-0.35 and / or Si 1.2-1.8 and / or Mn 1.7-2.4
The method according to any one of claims 2 to 4, comprising:
前記ベイナイト系フェライトが実質的に炭化物を含まず、残留オーステナイトの炭素濃度が高い、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the bainite-based ferrite is substantially free of carbides and the retained austenite has a high carbon concentration. 前記ベイナイト系フェライトの粒子の長さが最大15μmであり、厚さが最大0.3μmである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the bainite-based ferrite particles have a maximum length of 15 μm and a maximum thickness of 0.3 μm. 前記熱間成形工程d)の前に、
a)前記鋼ブランクをAc3より高い、好ましくはAc3+20℃〜Ac3+60℃のオーステナイト化温度T1に、好ましくは10〜25℃/sの加熱速度で加熱する工程と、
b)前記鋼ブランクを前記範囲に、好ましくは1〜5分間の均熱時間、均熱する工程と、
c)所望により、前記加熱及び均熱したブランクを熱間成形設備に移動させる工程と
をさらに含んでなる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
Before the hot forming step d)
a) heating the steel blank to an austenitizing temperature T1 higher than Ac3, preferably Ac3 + 20 ° C. to Ac3 + 60 ° C., preferably at a heating rate of 10-25 ° C./s;
b) soaking the steel blank in the above range, preferably a soaking time of 1 to 5 minutes;
c) The method according to any one of claims 1 to 7, further comprising a step of moving the heated and soaked blank to a hot forming facility, if desired.
工程a)が、連続焼きなまし設備、熱間成形設備、又は塩浴等で行われる、請求項5に記載の方法。   The method according to claim 5, wherein step a) is carried out in a continuous annealing facility, a hot forming facility, a salt bath or the like. 工程d)が、熱間成形設備で行われる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein step d) is performed in a hot forming facility. 工程e)が、熱間成形設備の外側の空気中で行われる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 10, wherein step e) is performed in air outside the hot forming facility. 好ましくは請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法により成形された鋼製品であって、前記鋼が、体積画分で、
ベイナイト系フェライト55〜90%
残留オーステナイト5〜15%
マルテンサイト5〜30%
を含んでなる微小構造を有する、鋼製品。
Preferably, a steel product formed by the method according to any one of claims 1 to 11, wherein the steel is in a volume fraction,
Bainitic ferrite 55-90%
5-15% residual austenite
Martensite 5-30%
A steel product having a microstructure comprising
前記鋼が、少なくとも1400MPa、有利には少なくとも1500MPa、好ましくは少なくとも1600MPa、より好ましくは少なくとも1700MPaである極限引張強度、及び/又は少なくとも8%、好ましくは少なくとも10%、より好ましくは少なくとも12%、最も好ましくは少なくとも14%である総伸長を有する、請求項13に記載の鋼製品。   The steel has an ultimate tensile strength of at least 1400 MPa, advantageously at least 1500 MPa, preferably at least 1600 MPa, more preferably at least 1700 MPa, and / or at least 8%, preferably at least 10%, more preferably at least 12%, most 14. Steel product according to claim 13, preferably having a total elongation of at least 14%. 熱機械的処理方法、好ましくは請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法、で使用する鋼ストリップ、シート又はブランクであって、重量%で、下記の組成、
C 0.15〜0.45
Si 0.6〜2.5
Mn 1.0〜3.0
Al 0〜0.6
Mo 0〜0.5
Cr 0〜1.0
P 0.001〜0.05
S <0.03
Ca <0.003
Ti <0.1
V <0.1
残部Fe及び不可避不純物
を有し、Si+Al=1.2〜2.5%である、鋼ストリップ、シート又はブランク。
A steel strip, sheet or blank for use in a thermomechanical treatment method, preferably a method according to any one of claims 1 to 12, wherein the composition of
C 0.15-0.45
Si 0.6-2.5
Mn 1.0-3.0
Al 0-0.6
Mo 0 ~ 0.5
Cr 0-1.0
P 0.001-0.05
S <0.03
Ca <0.003
Ti <0.1
V <0.1
A steel strip, sheet or blank with the balance Fe and inevitable impurities and Si + Al = 1.2-2.5%.
Mn+Cr≦3%及びC+1/3Mo≦0.45%である、請求項14に記載の鋼ストリップ、シート又はブランク。   15. A steel strip, sheet or blank according to claim 14, wherein Mn + Cr ≦ 3% and C + 1 / 3Mo ≦ 0.45%. 重量%で
C 0.2〜0.4、好ましくは0.2〜0.35及び/又は
Si 0.8〜2.0、好ましくは1.2〜1.8及び/又は
Mn 1.5〜2.5、好ましくは1.7〜2.4及び/又は
Mo 0.05〜0.5及び/又は
Cr 0.05〜1.0及び/又は
P 0.005〜0.05及び/又は
Ca 0.0003〜0.003
である、請求項14または15に記載の鋼ストリップ、シート又はブランク。
By weight% C 0.2-0.4, preferably 0.2-0.35 and / or Si 0.8-2.0, preferably 1.2-1.8 and / or Mn 1.5-2.5, preferably 1.7-2.4 and / or Mo 0.05-0.5 and / or Cr 0.05-1.0 and / or P 0.005-0.05 and / or Ca 0.0003-0.003
The steel strip, sheet or blank according to claim 14 or 15, wherein
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