JP2020526666A - Preservation of mechanical properties in steel alloys after machining and in the presence of stress concentration sites - Google Patents

Preservation of mechanical properties in steel alloys after machining and in the presence of stress concentration sites Download PDF

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Abstract

本発明は、減少した厚さでの高強度鋼における機械的特性の保持に関するものであり、機械的特性性能もまた比較的高い歪み速度で保持される。これらの新しい鋼は、減少したシート厚さが望ましい多数の用途のために優位点を提供し得る。加えて、本明細書の合金は、幾何学的不連続及び付随する応力集中の導入の後に有用な機械的特性を保持するものである。 The present invention relates to the retention of mechanical properties in high-strength steel at reduced thicknesses, and mechanical property performance is also retained at relatively high strain rates. These new steels may offer advantages for a number of applications where reduced sheet thickness is desired. In addition, the alloys herein retain useful mechanical properties after the introduction of geometric discontinuities and associated stress concentrations.

Description

発明の分野
本開示は、減少した厚さでの高強度鋼における機械的特性の保持に関するものであり、機械的特性性能もまた比較的高い歪み速度で保持される。これらの新しい鋼は、減少したシート厚さが望ましい多数の用途のために優位点を提供し得る。加えて、本明細書の合金は、幾何学的不連続及び付随する応力集中の導入の後に有用な機械的特性を保持するものである。
Field of Invention The present disclosure relates to the retention of mechanical properties in high-strength steels at reduced thicknesses, and mechanical property performance is also retained at relatively high strain rates. These new steels may offer advantages for a number of applications where reduced sheet thickness is desired. In addition, the alloys herein retain useful mechanical properties after the introduction of geometric discontinuities and associated stress concentrations.

鋼は、コスト、強度及び延性が主要な要素である選択肢のエンジニアリング材料である。従って、鋼は、建物の建設、電化製品及び自動車を含む、我々の日常生活における多数の用途において用いられ続ける。様々な種類の鋼合金が、この範囲の必要性を達成するために存在し、これらの幅広い範囲の用途のために用いられる目標とされる特性の範囲を備える。測定特性、特に破断前の最大引張歪み及び引張応力、に基づいた3つの異なるクラスにフィットする名称が、鋼の範囲に関して提供される。これらの3つのクラスは:低強度鋼(LSS)、高強度鋼(HSS)及び高性能高強度鋼(AHSS)である。高性能高強度鋼(AHSS)鋼は、高度なエンジニアリング用途に関して主に興味があり、700MPaより大きい引張強度によって分類され、マルテンサイト鋼(MS)、二相(DP)鋼、変態誘起塑性(TRIP)鋼、及び複合相(CP)鋼等のタイプを含む。強度レベルが増加するにつれて、鋼の最大引張伸び(延性)における傾向は負になり、高い抗張力での伸びが低下する。例えば、LSS、HSS及びAHSSの引張伸びは、それぞれ、25%から55%、10%から45%、及び4%から30%までの範囲である。 Steel is an engineering material of choice where cost, strength and ductility are key factors. Therefore, steel continues to be used in a number of applications in our daily lives, including building construction, appliances and automobiles. Various types of steel alloys exist to achieve this range of needs and have a range of targeted properties used for these wide range of applications. Names that fit three different classes based on measurement characteristics, especially maximum tensile strain and tensile stress before fracture, are provided for the range of steels. These three classes are: Low Strength Steel (LSS), High Strength Steel (HSS) and High Performance High Strength Steel (AHSS). High Performance High Strength Steels (AHSS) Steels are primarily of interest for advanced engineering applications and are classified by tensile strength greater than 700 MPa, Martensite Steel (MS), Two Phase (DP) Steels, Transformation Induced Plasticity (TRIP) ) Includes types such as steel and composite phase (CP) steel. As the strength level increases, the tendency for maximum tensile elongation (ductility) of steel becomes negative and the elongation at high tensile strength decreases. For example, the tensile elongation of LSS, HSS and AHSS ranges from 25% to 55%, 10% to 45%, and 4% to 30%, respectively.

鋼が特にエンジニアリングの優位点を提供する領域は、自動車においてであり、多数の異なるタイプの鋼が様々な場所において車全体で利用される。現在の消費者の要望及び政府の規制は、さらにより高い燃料効率を達成する車両を設計することを自動車製造業者に強いている。自動車設計者は、特にホワイトボディ構造における重量減少が、燃料効率を改善することに最も大きな影響を与える可能性を有することを確認している。軽量化として知られる、自動車重量を減少させるプロセスは、ホワイトボディ構造の厚さを減少させ且つ高強度、高い成形性の材料を用いて様々な部品の幾何学的複雑性を増加させることを通して実現され得る。従って、ますます高強度鋼が、厚さ減少及び軽量化を可能にするために、自動車組立のいたるところで望まれる。 The area where steel offers a particular engineering advantage is in automobiles, where many different types of steel are utilized throughout the vehicle in different locations. Current consumer demands and government regulations force automakers to design vehicles that achieve even higher fuel efficiency. Automotive designers have confirmed that weight loss, especially in white body construction, has the greatest potential for improving fuel efficiency. The process of reducing vehicle weight, known as weight reduction, is achieved through reducing the thickness of the white body structure and increasing the geometric complexity of various parts using high-strength, high formability materials. Can be done. Therefore, increasingly high-strength steels are desired throughout automobile assembly to allow for thickness reduction and weight reduction.

安全性は、軽量化プロセスの間でも同様に一定に保たれる又は改善されなくてはならない。自動車高速道路の速度制限は、定期的に増加しており、消費者は、安全性性能が自動車設計の大部分であることを期待する。自動車のホワイトボディ構造は、高速で移動しながら衝突した場合に乗客を保護するであろう剛性構造を提供するように設計される。自動車の衝突の間に、動的負荷、急速変形及びエネルギー散逸が、自動車及び特にホワイトボディ構造のいたるところで生じる。これが生じる時間枠は100msであり得る。高い歪み速度が、この時間の間にホワイトボディ構造のいたるところで観測され、材料は、歪み速度の範囲にわたって複雑な負荷に耐えることができる必要がある。例えば、駐車場において発生する低速度衝突は、高速道路での衝突よりもホワイトボディに関する、より低い歪み速度をもたらすであろう。ホワイトボディ構造に関する材料の機械的特性は、一軸引張試験を含む多数の手段によって、この範囲の歪み速度にわたって測定されて、衝突の間のそれらの応答は、予測され得、設計の考慮事項が検討されるようになる。高い歪み速度は、機械的特性における変化をもたらし得て、自動車設計者が、高い歪み速度条件下で安全性を維持するために追加の厚さを必要とすることによって達成することができる最大軽量化を制限する。 Safety must be maintained or improved as well during the weight reduction process. Speed limits on motorways are increasing on a regular basis, and consumers expect safety performance to be a large part of automotive design. The white body structure of an automobile is designed to provide a rigid structure that will protect passengers in the event of a collision while moving at high speed. During a vehicle collision, dynamic loads, rapid deformation and energy dissipation occur throughout the vehicle and especially the white body structure. The time frame in which this occurs can be 100 ms. High strain rates are observed throughout the white body structure during this time, and the material needs to be able to withstand complex loads over the strain rate range. For example, a low speed collision that occurs in a parking lot will result in a lower strain rate for the white body than a collision on a highway. The mechanical properties of the material with respect to the white body structure have been measured over this range of strain rates by a number of means, including uniaxial tensile testing, their response during collisions can be predicted and design considerations are considered. Will be done. High strain rates can result in changes in mechanical properties and are the maximum weight that auto designers can achieve by requiring additional thickness to maintain safety under high strain rate conditions. Limit the conversion.

エンジニアリング及び技術における進歩が生じるにつれて、小さいスケールへの増加する動機が存在する。消費者、及び拡張によってエンジニア/デザイナーは、サイズ効率の良い商品を定期的に探している。消費者は、可能な限り最小の容積を占有しつつ、必要とされるタスクを達成する製品を探す。この現象の良い例は、携帯電話、タブレット及び他のデバイスが、連続的な設計反復によってサイズが定期的に減少するエレクトロニクス業界において見出され得る。製品の、より小さいサイズへの傾向によって、製品が作製されるエンジニアリング材料上の要求が劇的に増加する。部品の全体サイズが減少すると、日常の製造プロセスにおいて固有である欠陥は、材料特性における大幅な低下をもたらし得る。高強度材料は、それらの特性を達成するために必要とされる複雑な且つしばしば特殊な加工に起因して、部品サイズの小さく又は非常に小さくへの減少によって特に影響を受ける。 As advances in engineering and technology occur, there is an increasing motivation for smaller scales. With consumers, and expansion, engineers / designers are regularly looking for size-efficient products. Consumers look for products that accomplish the required task while occupying the smallest possible volume. A good example of this phenomenon can be found in the electronics industry, where mobile phones, tablets and other devices are regularly reduced in size due to continuous design iterations. The tendency of products to smaller sizes dramatically increases the demands on the engineering materials from which the products are made. As the overall size of a part decreases, defects inherent in routine manufacturing processes can result in a significant reduction in material properties. High-strength materials are particularly affected by the reduction in part size to small or very small due to the complex and often special processing required to achieve their properties.

マルテンサイト鋼は、例えば、優れた強度を提供するが、必要な微細構造を生成するために最終加工ステップとして焼入れを必要とする。焼入れは、小さいスケールで制御することは困難であり、小さな部品において許容できない歪みを潜在的に引き起こし得る。最終加工は、最終部品の形状ではなく、いくつかの用途ではむしろシート又はホイル上で実行され得る。マルテンサイト鋼等の熱的に敏感な材料に関して、最終部品を製造するための切断の間の熱曝露は、微細構造を悪く変え且つ特性を損なわせることがある。形状効果はまた、小さいスケールで延性材料の機械的特性において、より大きい役割を果たし、応力集中器、粒径及び厚さの効果が、応力への材料の機械的応答を悪く変化させる。これらの事実に起因して、熱的に鈍感である、又は、低い合金化若しくは純粋な材料等の単純な加工のいずれかを有する小さいスケール上の使用のために高価なエンジニアリング材料がしばしば必要とされる。エンジニアは、これらの用途に関して風変わりな材料を使用しないことを好むであろう;しかし、日常のエンジニアリング材料は、減少した厚さでの使用に関してしばしば入手できず、法外なコスト及び加工要件に起因して、より小さいデバイスの遅い採用をもたらす。 Martensitic steels, for example, provide excellent strength but require quenching as a final machining step to produce the required microstructure. Quenching is difficult to control on a small scale and can potentially cause unacceptable strain in small parts. The final machining may be performed on the sheet or foil rather than on the shape of the final part, but rather on some applications. For thermally sensitive materials such as martensitic steel, heat exposure during cutting to manufacture the final part can adversely change the microstructure and impair its properties. The shape effect also plays a greater role in the mechanical properties of ductile materials on a small scale, and the effects of stress concentrators, particle size and thickness adversely change the material's mechanical response to stress. Due to these facts, expensive engineering materials are often needed for use on small scales that are either thermally insensitive or have either low alloying or simple processing such as pure materials. Will be done. Engineers will prefer not to use eccentric materials for these applications; however, routine engineering materials are often not available for use in reduced thickness and are due to exorbitant costs and processing requirements. And results in slow adoption of smaller devices.

一実施形態では、本発明は、少なくとも70原子%の鉄、及び、Si、Mn、Cr、Ni、Cu又はCから選択される少なくとも4つ以上の元素を含む金属合金を供給し、前記合金を融解し、<250K/sの速度で冷却し、且つ25.0mmから500mmまでの厚さへ固化するステップを含む、減少した厚さでの金属シート合金における機械的特性を保持するための方法に向けられる。これは、厚さTを有するシート形に合金を加工するステップであって、前記シートが、X(%)の全伸び、Y(MPa)の最大引張強度、及びZ(MPa)の降伏強度を有する、ステップが続く。これはその後、厚さにおける減少T<Tによって第2のシートに合金をさらに加工するステップであって、前記第2のシートが、X=X±10%の全伸び、Y=Y±50MPaの最大引張強度、及びZ=Z±100MPaの降伏強度を有する、ステップが続く。 In one embodiment, the present invention supplies a metal alloy containing at least 70 atomic% iron and at least 4 or more elements selected from Si, Mn, Cr, Ni, Cu or C to provide the alloy. A method for preserving mechanical properties in metal sheet alloys at reduced thicknesses, including the steps of melting, cooling at a rate of <250 K / s, and solidifying to thicknesses from 25.0 mm to 500 mm. Be directed. This is the step of processing the alloy into a sheet having a thickness of T 1 , where the sheet has a total elongation of X 1 (%), a maximum tensile strength of Y 1 (MPa), and Z 1 (MPa). The steps are followed, with a yield strength of. This is then the step of further machining the alloy into a second sheet with a reduction in thickness T 2 <T 1 , where the second sheet has a total elongation of X 2 = X 1 ± 10%, Y 2 The step continues, with a maximum tensile strength of = Y 1 ± 50 MPa and a yield strength of Z 2 = Z 1 ± 100 MPa.

他の1つの実施形態では、本発明は、少なくとも70原子%の鉄、及び、Si、Mn、Cr、Ni、Cu又はCから選択される少なくとも4つ以上の元素を含む金属合金を供給し、前記合金を融解し、<250K/sの速度で冷却し、且つ25.0mmから500mmまでの厚さへ固化するステップを含む、比較的高い歪み速度で金属シート合金における機械的特性を保持するための方法に関する。これはその後、1.2mmから10.0mmの厚さを有するシート形に合金を加工するステップであって、前記シートが、歪み速度Sで試験されたときにX(%)の全伸び、Y(MPa)の最大引張強度、及びZ(MPa)の降伏強度を有する、ステップが続く。これは、歪み速度S>Sで合金からのシートを変形するステップであって、前記シートが、X=X±7%の全伸び、最大引張強度Y=Y±200MPa、及び降伏強度Z=Z±50MPaを有する、ステップが続く。 In one other embodiment, the invention supplies a metal alloy containing at least 70 atomic% iron and at least 4 or more elements selected from Si, Mn, Cr, Ni, Cu or C. To retain the mechanical properties of the metal sheet alloy at relatively high strain rates, including the steps of melting the alloy, cooling at a rate of <250 K / s, and solidifying to a thickness from 25.0 mm to 500 mm. Regarding the method. This is then the step of processing the alloy into a sheet shape with a thickness of 1.2 mm to 10.0 mm, which is the total elongation of X 1 (%) when the sheet is tested at a strain rate S 1. , With a maximum tensile strength of Y 1 (MPa) and a yield strength of Z 1 (MPa), followed by a step. This is a step of deforming a sheet from an alloy at a strain rate S 2 > S 1 , and the sheet has a total elongation of X 3 = X 1 ± 7%, a maximum tensile strength Y 3 = Y 1 ± 200 MPa, And the yield strength Z 3 = Z 1 ± 50 MPa, the step continues.

さらに他の1つの実施形態では、本発明は、少なくとも70原子%の鉄、及び、Si、Mn、Cr、Ni、Cu又はCから選択される少なくとも4つ以上の元素を含む金属合金を供給し、前記合金を融解し、<250K/sの速度で冷却し、且つ25.0mmから500mmまでの厚さへ固化するステップを含む、金属シート合金における機械的特性を保持するための方法に向けられる。これはその後、1.2mmから10.0mmの厚さを有するシート形に合金を加工するステップであって、前記シートが、X(%)の全伸び、Y(MPa)の最大引張強度、及びZ(MPa)の降伏強度を有する、ステップが続く。その後、応力集中サイトを導入し得、その後合金からのシートを変形し得、前記シートが、X≧0.2X(%)の全伸び、最大引張強度Y≧0.5Y(MPa)、及び降伏強度Z≧0.6Z(MPa)を有する。 In yet another embodiment, the invention supplies a metal alloy containing at least 70 atomic% iron and at least 4 or more elements selected from Si, Mn, Cr, Ni, Cu or C. , A method for preserving the mechanical properties of a metal sheet alloy, comprising the steps of melting the alloy, cooling at a rate of <250 K / s, and solidifying to a thickness from 25.0 mm to 500 mm. .. This is then a step of processing the alloy into a sheet having a thickness of 1.2 mm to 10.0 mm, wherein the sheet has a total elongation of X 1 (%) and a maximum tensile strength of Y 1 (MPa). , And with a yield strength of Z 1 (MPa), the step continues. The stress concentration site can then be introduced and then the sheet from the alloy can be deformed so that the sheet has a total elongation of X 4 ≥ 0.2 X 1 (%) and a maximum tensile strength Y 4 ≥ 0.5 Y 1 (MPa). ), And the yield strength Z 4 ≧ 0.6 Z 1 (MPa).

以下の詳細な説明は、例示的目的のために提供され且つ本発明の如何なる態様を限定するものとして考えられるべきではない添付の図面を参照してより良く理解され得る。 The following detailed description may be better understood with reference to the accompanying drawings provided for illustrative purposes and should not be considered as limiting any aspect of the invention.

減少した長さスケールでの本明細書の合金における新規の延性達成のまとめSummary of new ductility achievements in alloys herein on a reduced length scale 高い歪み速度での本明細書の合金における新規の延性達成のまとめSummary of novel ductility achievements in alloys herein at high strain rates エッジノッチ等の、導入された応力集中サイトを有する本明細書の合金における維持された延性のまとめSummary of maintained ductility in alloys herein with introduced stress concentration sites, such as edge notches. 合金2シート厚さの関数としての降伏強度及び最大引張強度Yield strength and maximum tensile strength as a function of alloy 2 sheet thickness 合金2シート厚さの関数としての引張伸びAlloy 2 Tensile elongation as a function of sheet thickness 異なる厚さを有する合金2シートに関する応力−歪み曲線の比較Comparison of stress-strain curves for two sheets of alloy with different thicknesses 様々な合金からのサンプルの引張伸び上のシート厚さの効果Effect of sheet thickness on tensile elongation of samples from various alloys 様々な合金からのサンプルにおける降伏強度上のシート厚さの効果Effect of sheet thickness on yield strength in samples from various alloys 様々な合金からのサンプルにおける最大引張強度上のシート厚さの効果Effect of sheet thickness on maximum tensile strength in samples from various alloys 様々な厚さを有する合金1シートサンプルの中心における微細構造のSEM画像である:a)0.7mm厚の冷間圧延されたシート、b)0.7mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシート、c)0.5mm厚の冷間圧延されたシート、及びd)0.5mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシートSEM images of microstructure at the center of alloy 1 sheet samples of varying thickness: a) 0.7 mm thick cold rolled sheet, b) 0.7 mm thick cold rolled and annealed. Sheets, c) 0.5 mm thick cold-rolled sheets, and d) 0.5 mm thick cold-rolled and annealed sheets. 様々な厚さを有する合金2シートサンプルの中心における微細構造のSEM画像である:a)1.0mm厚の冷間圧延されたシート、b)1.0mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシート、c)0.5mm厚の冷間圧延されたシート、d)0.5mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシート、e)0.2mm厚の冷間圧延されたシート、及びf)0.2mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシートSEM images of microstructure at the center of alloy 2-sheet samples of varying thickness: a) 1.0 mm thick cold-rolled sheet, b) 1.0 mm thick cold-rolled and annealed. Sheets, c) 0.5 mm thick cold-rolled sheets, d) 0.5 mm thick cold-rolled and annealed sheets, e) 0.2 mm thick cold-rolled sheets , And f) 0.2 mm thick cold-rolled and annealed sheet 様々な厚さを有する合金27シートサンプルの中心における微細構造のSEM画像である:a)0.8mm厚の冷間圧延されたシート、b)0.8mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシート、c)0.5mm厚の冷間圧延されたシート、d)0.5mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシート、e)0.4mm厚の冷間圧延されたシート、及びf)0.4mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシートSEM images of microstructure at the center of alloy 27 sheet samples of varying thickness: a) 0.8 mm thick cold rolled sheet, b) 0.8 mm thick cold rolled and annealed. Sheets, c) 0.5 mm thick cold-rolled sheets, d) 0.5 mm thick cold-rolled and annealed sheets, e) 0.4 mm thick cold-rolled sheets , And f) 0.4 mm thick cold-rolled and annealed sheet 様々な厚さを有する合金37シートサンプルの中心における微細構造のSEM画像である:a)1.4mm厚の冷間圧延されたシート、b)1.4mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシート、c)0.5mm厚の冷間圧延されたシート、d)0.5mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシート、e)0.3mm厚の冷間圧延されたシート、及びf)0.3mm厚の冷間圧延され且つ焼なましされたシートSEM images of microstructure at the center of alloy 37 sheet samples of varying thickness: a) 1.4 mm thick cold rolled sheet, b) 1.4 mm thick cold rolled and annealed. Sheets, c) 0.5 mm thick cold-rolled sheets, d) 0.5 mm thick cold-rolled and annealed sheets, e) 0.3 mm thick cold-rolled sheets , And f) 0.3 mm thick cold-rolled and annealed sheet ASTM D 638 Type V引張試料形状の概略図;すべての寸法はミリメートルであるSchematic of ASTM D 638 Type V Tensile Sample Shape; all dimensions are in millimeters 直接張力スプリットホプキンソン棒(SHB)デバイスの模式図Schematic diagram of a direct tension split-Hopkinson rod (SHB) device 合金2シートに関する破断での引張伸び上の歪み速度の効果Effect of strain rate on tensile elongation at fracture on alloy 2 sheets 1200s−1の歪み速度で試験される合金2シートからのサンプルのゲージセクションにおける微細構造の明視野TEM顕微鏡写真;a)低倍率画像、b)高倍率画像Bright - field TEM micrograph of microstructure in the gauge section of a sample from an alloy 2 sheet tested at a strain rate of 1200s -1 ; a) low magnification image, b) high magnification image 500s−1の歪み速度で試験される合金2シートからのサンプルのゲージセクションにおける微細構造の明視野TEM顕微鏡写真;a)低倍率画像、b)高倍率画像Bright - field TEM micrograph of microstructure in the gauge section of a sample from an alloy 2 sheet tested at a strain rate of 500s -1 ; a) low magnification image, b) high magnification image 100s−1の歪み速度で試験される合金2シートからのサンプルのゲージセクションにおける微細構造の明視野TEM顕微鏡写真;a)低倍率画像、b)高倍率画像Bright - field TEM micrograph of microstructure in the gauge section of a sample from an alloy 2 sheet tested at a strain rate of 100s -1 ; a) low magnification image, b) high magnification image 10s−1の歪み速度で試験される合金2シートからのサンプルのゲージセクションにおける微細構造の明視野TEM顕微鏡写真;a)低倍率画像、b)高倍率画像Bright - field TEM micrograph of microstructure in gauge section of sample from alloy 2 sheets tested at strain rate of 10s -1 ; a) low magnification image, b) high magnification image 0.7s−1の歪み速度で試験される合金2シートからのサンプルのゲージセクションにおける微細構造の明視野TEM顕微鏡写真;a)低倍率画像、b)高倍率画像Bright - field TEM micrograph of microstructure in the gauge section of a sample from an alloy 2 sheet tested at a strain rate of 0.7s -1 ; a) low magnification image, b) high magnification image 0.0007s−1の歪み速度で試験される合金2シートからのサンプルのゲージセクションにおける微細構造の明視野TEM顕微鏡写真;a)低倍率画像、b)高倍率画像Bright - field TEM micrograph of microstructure in the gauge section of a sample from an alloy 2 sheet tested at a strain rate of 0.0007s -1 ; a) low magnification image, b) high magnification image 異なる歪み速度で試験される合金2シートからのサンプルのゲージセクションでのフェライトスコープ測定Ferrite scope measurements in the gauge section of samples from alloy 2 sheets tested at different strain rates ノッチ付き引張サンプルの概略図Schematic of a notched tensile sample a)合金2からのシートの引張伸び上の、及びb)最大引張強度上の、0.5mm効果の一定深さを有するノッチ直径Notch diameter with a constant depth of 0.5 mm effect on a) tensile elongation of the sheet from alloy 2 and b) maximum tensile strength 合金2からのシートのa)引張伸び上の、及びb)最大引張強度上の、半円ノッチ直径効果Semicircular notch diameter effect on a) tensile elongation and b) maximum tensile strength of the sheet from alloy 2 a)破断断面の中心における、b)破断断面のエッジ近くの、直径1mmのノッチを有する合金2からのサンプル1における破断表面のSEM画像SEM image of the fracture surface in sample 1 from alloy 2 having a notch with a diameter of 1 mm, a) at the center of the fractured section, b) near the edge of the fractured section. a)破断断面の中心における、b)破断断面のエッジ近くの、直径6mmのノッチを有する合金2からのサンプル2における破断表面のSEM画像SEM image of the fracture surface in sample 2 from alloy 2 having a notch with a diameter of 6 mm, a) at the center of the fractured section, b) near the edge of the fractured section

減少した厚さ及び比較的高い歪み速度での本明細書の合金における機械的特性の保持は、図1及び図2に示される。図1は、厚さが減少したときの本明細書の合金における機械的特性保持上のまとめを示す。図1におけるステップ1では、開始条件は、金属合金を供給することである。この金属合金は好ましくは、少なくとも70原子%の鉄、及び、Si、Mn、Cr、Ni、Cu又はCから選択される少なくとも4つ以上の元素を含むであろう。合金化学は、融解され、<250K/sの速度で冷却され、且つ25.0mmから500mm以下の厚さへ固化される。鋳造プロセスは、インゴット鋳造、ブルーム鋳造、連続鋳造、薄スラブ鋳造、厚スラブ鋳造、薄ストリップ鋳造、ベルト鋳造等を含む多様なプロセスにおいて行われ得る。好ましい方法は、薄スラブ鋳造、厚スラブ鋳造、及び薄ストリップ鋳造によるシート形成における連続鋳造であろう。好ましい合金は、少なくとも10体積パーセントから100体積パーセントまでのオーステナイト(γ−Fe)の割合及びその間のすべての増分を示す。合金はその後、1.2mmから10.0mmの範囲である、それゆえ、1.2mm、1.3mm、1.4mm 1.5mm.1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4.0mm、4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm及び5.0mm、5.1mm、5.2mm、5.3mm.5.4mm.5.5mm、5.6mm、5.7mm、5.8mm、5.9mm、6.0mm、6.1mm、6.2mm、6.3mm、6.4mm、6.5mm、6.6mm、6.7mm、6.8mm、6.9mm、7.0mm、7.1mm、7.2mm、7.3mm、7.4mm、7.5mm、7.6mm、7.7mm、7.8mm、7.9mm、8.0mm、8.1mm、8.2mm、8.3mm、8.4mm、8.5mm、8.6mm、8.7mm、8.8mm、8.9mm、9.0mm、9.1mm、9.2mm、9.3mm、9.4mm、9.5mm、9.6mm、9.7mm、9.8mm、9.9mm及び10.0mmの厚さを含む厚さTを有するシート形に加工される。 Preservation of mechanical properties in alloys herein at reduced thickness and relatively high strain rates is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a summary of the retention of mechanical properties of alloys herein when the thickness is reduced. In step 1 of FIG. 1, the starting condition is to supply a metal alloy. The metal alloy will preferably contain at least 70 atomic% iron and at least 4 or more elements selected from Si, Mn, Cr, Ni, Cu or C. The alloy chemistry is melted, cooled at a rate of <250 K / s, and solidified to a thickness of 25.0 mm to 500 mm or less. The casting process can be performed in a variety of processes including ingot casting, bloom casting, continuous casting, thin slab casting, thick slab casting, thin strip casting, belt casting and the like. A preferred method would be continuous casting in sheet formation by thin slab casting, thick slab casting, and thin strip casting. Preferred alloys indicate a percentage of austenite (γ-Fe) from at least 10% by volume to 100% by volume and all increments in between. The alloy is then in the range of 1.2 mm to 10.0 mm, therefore 1.2 mm, 1.3 mm, 1.4 mm 1.5 mm. 1.6mm, 1.7mm, 1.8mm, 1.9mm, 2.0mm, 2.1mm, 2.2mm, 2.3mm, 2.4mm, 2.5mm, 2.6mm, 2.7mm, 2. 8mm, 2.9mm, 3.0mm, 3.1mm, 3.2mm, 3.3mm, 3.4mm, 3.5mm, 3.6mm, 3.7mm, 3.8mm, 3.9mm, 4.0mm, 4.1 mm, 4.2 mm, 4.3 mm, 4.4 mm, 4.5 mm, 4.6 mm, 4.7 mm, 4.8 mm, 4.9 mm and 5.0 mm, 5.1 mm, 5.2 mm, 5. 3 mm. 5.4 mm. 5.5 mm, 5.6 mm, 5.7 mm, 5.8 mm, 5.9 mm, 6.0 mm, 6.1 mm, 6.2 mm, 6.3 mm, 6.4 mm, 6.5 mm, 6.6 mm, 6. 7mm, 6.8mm, 6.9mm, 7.0mm, 7.1mm, 7.2mm, 7.3mm, 7.4mm, 7.5mm, 7.6mm, 7.7mm, 7.8mm, 7.9mm, 8.0 mm, 8.1 mm, 8.2 mm, 8.3 mm, 8.4 mm, 8.5 mm, 8.6 mm, 8.7 mm, 8.8 mm, 8.9 mm, 9.0 mm, 9.1 mm, 9.1 mm. Processed into a sheet with a thickness T 1 including thicknesses of 2 mm, 9.3 mm, 9.4 mm, 9.5 mm, 9.6 mm, 9.7 mm, 9.8 mm, 9.9 mm and 10.0 mm. ..

鋳造製品から厚さTでこのシートを製造するためのステップは、固有の製造ルート及び固有の目標とされるゴールに応じて変わり得る。例として、この目標とされる厚さのシートに達するための1つのプロセスルートとして厚スラブ鋳造を考慮する。合金は、典型的には厚さ150から300mmの厚さ範囲における水冷金型を通り抜けて鋳造されるであろう。冷却後の鋳造されたインゴットはその後、酸化物を含む表面欠陥を除去するためのいくつかの表面処理を含み得る熱間圧延のために好ましくは用意されるであろう。インゴットはその後、典型的には厚さ15から100mmのトランスファーバースラブをもたらすいくつかのパスを含み得る粗圧延機ホットローラーを通り抜けるであろう。このトランスファーバーはその後、1.2mmから10.0mmまでの上記で参照された範囲における厚さTを有するホットバンドコイルを製造するための連続/タンデム熱間圧延仕上げスタンドを通り抜けるであろう。 The steps for producing this sheet from a cast product to a thickness T 1 can vary depending on the unique manufacturing route and the unique targeted goals. As an example, consider thick slab casting as one process route to reach this target thickness sheet. The alloy will typically be cast through a water-cooled mold in the thickness range of 150-300 mm. The cast ingot after cooling will then preferably be prepared for hot rolling, which may include some surface treatment to remove surface defects including oxides. The ingot will then pass through a rough rolling mill hot roller, which may include several passes that typically result in a transfer bar slab with a thickness of 15 to 100 mm. The transfer bar will then pass through a continuous / tandem hot rolled finish stand for producing hotband coils with a thickness T 1 in the range referenced above from 1.2 mm to 10.0 mm.

他の1つの例は、好ましくは、薄スラブ鋳造プロセスを通して、鋳造された材料を加工することであろう。この場合では、鋳造が典型的には、水冷金型を通り抜けることによって厚さ35から150mmまでを形成した後、新たに形成されたスラブは、スラブを目標とされる温度まで直接持っていくために適用される補助トンネル炉又は誘導加熱によって冷却無しで直接熱間圧延へ行く。スラブはその後、好ましくは1から7個であるマルチスタンド仕上げ圧延機において直接熱間圧延される。熱間圧延後、ストリップは、厚さ1.2mmから10.0mmの上記で参照された範囲における厚さTを有するホットバンドコイルに圧延される。ブルーム鋳造は上記例と同様であるだろうが、より高い厚さは、典型的には200から500mm厚に鋳造され得、初期ブレーカーステップは、初期鋳造厚さを減少させる必要があり、それが熱間圧延粗圧延機を通り抜けることを可能にするであろうことに留意されたい。ストリップ鋳造は、同様であるだろうが、鋳造後に直接好ましくは1つだけの熱間圧延スタンドによって厚さ1.2mmから10.0mmの値を有するTの、より低い厚さに鋳造され得る。 Another example would preferably be to process the cast material through a thin slab casting process. In this case, after the casting typically forms a thickness of 35 to 150 mm by passing through a water-cooled mold, the newly formed slab brings the slab directly to the target temperature. Go directly to hot rolling without cooling by auxiliary tunnel furnace or induction heating applied to. The slabs are then hot rolled directly in a multi-stand finish rolling mill, preferably 1 to 7. After hot rolling, the strips are rolled into hot band coils with a thickness of 1.2 mm to 10.0 mm and a thickness T 1 in the range referenced above. Bloom casting would be similar to the example above, but higher thicknesses could typically be cast to a thickness of 200-500 mm and the initial breaker step would need to reduce the initial casting thickness, which Note that it will allow it to pass through hot rolling rough rolling mills. Strip casting would be similar, but may be cast directly after casting to a lower thickness of T 1 , preferably with a thickness of 1.2 mm to 10.0 mm, by only one hot rolling stand. ..

従って、1.2mmから10mmの好ましい厚さTへのステップ1における、及び、その後0.2mmから1.2mm未満の範囲における好ましい厚さへのステップ2におけるスラブ材料から進むことにおける固有のプロセスは、熱間圧延、冷間圧延、及び/又は、焼なましが続く冷間圧延を含み得る。従って、ステップ2において、合金厚さは、好ましくは0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm.0.6mm.0.7mm.0.8mm.0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mmまでであり得るが1.2mmを含まないことがある。熱間圧延は一般的に、1.2mmから10.0mmまでの好ましい厚さを提供するために用いられ、典型的には、粗圧延機、仕上げ圧延機、及び/又はステッケル圧延機において行われる。冷間圧延は、ステップ1及び/又はステップ2において好ましく、一般的にタンデム圧延機、z−圧延機、及び/又はリバース圧延機を用いて行われる。特性目標に応じた冷間圧延材料は焼なましされ得て、部分的に又は延性の回復によってのいずれかで冷間圧延プロセスからの延性損失を回復する。典型的には、冷間圧延が進み且つより高い量のゲージ減少が生じるにつれて、延性が減少し、冷間圧延は、亀裂が観測されるまで又はその直前まで続くであろう。冷間圧延されたシートの引張延性の回復は一般的に、700℃以上での熱処理によって生じる。いったんステップ2において特定される厚さTを有するシートが形成されると、その後シートは、X(%)の全伸び、Y(MPa)の最大引張強度、及びZ(MPa)の降伏強度を示すであろう。ステップ2における本明細書の合金に関する好ましい特性は、12から80%までの引張伸び、700から2100MPaまでの最大引張強度値であり、降伏強度は、250から1500MPaまでの範囲である。 Thus, the unique process of proceeding from the slab material in step 1 to a preferred thickness T 1 of 1.2 mm to 10 mm and then in step 2 to a preferred thickness in the range 0.2 mm to less than 1.2 mm. May include hot rolling, cold rolling, and / or cold rolling followed by annealing. Therefore, in step 2, the alloy thickness is preferably 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm. 0.6 mm. 0.7 mm. 0.8 mm. It can be up to 0.9 mm, 1.0 mm, 1.1 mm, 1.2 mm but may not include 1.2 mm. Hot rolling is generally used to provide preferred thicknesses from 1.2 mm to 10.0 mm and is typically performed in rough rolling mills, finish rolling mills, and / or stickel rolling mills. .. Cold rolling is preferably performed in step 1 and / or step 2, and is generally performed using a tandem rolling mill, a z-rolling mill, and / or a reverse rolling mill. The cold-rolled material according to the characteristic target can be annealed to recover ductility loss from the cold-rolling process either partially or by recovering ductility. Typically, as cold rolling progresses and a higher amount of gauge reduction occurs, ductility will decrease and cold rolling will continue until or just before cracks are observed. Restoration of tensile ductility of cold-rolled sheets is generally caused by heat treatment above 700 ° C. Once a sheet with the thickness T 1 specified in step 2 is formed, then the sheet has a total elongation of X 1 (%), a maximum tensile strength of Y 1 (MPa), and a Z 1 (MPa). Will indicate yield strength. Preferred properties for alloys herein in step 2 are tensile elongations from 12 to 80%, maximum tensile strength values from 700 to 2100 MPa, and yield strengths in the range 250 to 1500 MPa.

ステップ3では、合金は、好ましくは、厚さT<Tへステップ2と同様の方法で冷間圧延され且つ焼なましされる。ステップ3では、ステップ1における及びステップ2後の前記合金と比較すると、全伸びは、全伸びX=X±10%、Y=Y±50MPa、及びZ=Z±100MPaであるレベルで維持される。ステップ3における合金の厚さは、Tとして識別され、ステップ2における厚さT未満である。ステップ3における合金の好ましい特性は以下のとおりである:X=2から90%;Y=650MPaから2150MPa及びZ=150MPaから1600MPa。 In step 3, the alloy is preferably cold rolled and annealed to a thickness T 2 <T 1 in the same manner as in step 2. In step 3, the total elongation is X 2 = X 1 ± 10%, Y 2 = Y 1 ± 50 MPa, and Z 2 = Z 1 ± 100 MPa, as compared with the alloy in step 1 and after step 2. Maintained at a certain level. The thickness of the alloy in step 3 is identified as T 2 and is less than the thickness T 1 in step 2. Preferred properties of the alloy in step 3 are as follows: X 2 = 2 to 90%; Y 2 = 650 MPa to 2150 MPa and Z 2 = 150 MPa to 1600 MPa.

図2は、比較的高い歪み速度で、つまり合金が>0.007から1200s−1のSの歪み速度を経験する場合、本明細書の合金における本開示の延性保持上のまとめを示す。ステップ1及びステップ2は、図1に関連して上述したものと同一である。いったん1.2mmから10.0mmの厚さを有するシートが形成されると、その後シートは、好ましくは0.007s−1以下であり且つ0.007から0.0001s−1までの範囲における、歪み速度Sで試験されるとき、X(%)の全伸び、Y(MPa)の最大引張強度、及びZ(MPa)の降伏強度を示すであろう。この合金に関する好ましい特性は、12から80%までの引張伸び、700から2100MPaまでの最大引張強度値であり、降伏強度は、250から1500MPaまでの範囲であろう。ステップ3において、0.2mmから1.2mm未満の厚さを有するシートは、エンジニアリング歪み速度S>Sで変形されるときに、合金は、X=X±7%、最大引張強度Y=Y±200MPa、及び降伏強度Z=Z±50MPaを示すようになる。ステップ3における合金の好ましい特性は以下のとおりである:X=5から87%;Y=500MPaから2300MPa及びZ=200MPaから1550MPa。 FIG. 2 shows a ductility retention summary of the present disclosure in alloys herein when the strain rate is relatively high, i.e. the alloy experiences a strain rate of S 2 from> 0.007 to 1200 s- 1 . Steps 1 and 2 are identical to those described above in connection with FIG. Once the sheet having a thickness of 10.0mm from 1.2mm are formed, then the sheet is in the range of preferably not more 0.007S -1 or less and from 0.007 to 0.0001 s -1, distortion When tested at speed S 1 , it will show total elongation of X 1 (%), maximum tensile strength of Y 1 (MPa), and yield strength of Z 1 (MPa). Preferred properties for this alloy would be a tensile elongation of 12 to 80%, a maximum tensile strength value of 700 to 2100 MPa, and a yield strength in the range of 250 to 1500 MPa. In step 3, when the sheet having a thickness of 0.2 mm to less than 1.2 mm is deformed at an engineering strain rate S 2 > S 1 , the alloy is X 3 = X 1 ± 7%, maximum tensile strength. Y 3 = Y 1 ± 200 MPa and yield strength Z 3 = Z 1 ± 50 MPa are shown. The preferred properties of the alloy in step 3 are: X 3 = 5 to 87%; Y 3 = 500 MPa to 2300 MPa and Z 3 = 200 MPa to 1550 MPa.

本明細書の合金はまた、シートエッジでのノッチ等の応力集中サイトが導入されるときに脆性破壊を回避することが示される。本明細書の応力集中サイトは、応力が集中され得る合金シート上の場所であり、表面におけるノッチ、穴、切れ目等の、幾何学的不連続、亀裂、欠けた部分、へこみ等を含むがそれらに限定されない。図3は、エッジノッチ等の応力集中サイトの導入によって本明細書の合金において機械的特性における変化がどのように保持されるかのまとめを示す。いったんステップ2において1.2mmから10.0mmの厚さを有するシートが形成されると、その後シートは、X(%)の全伸び、Y(MPa)の最大引張強度、及びZ(MPa)の降伏強度を示すであろう。この合金に関する好ましい特性は再び、12から80%までの引張伸び、700から2100MPaまでの最大引張強度値であり、降伏強度は、250から1500MPaまでの範囲である。ステップ3において、応力集中を経験するシートは、変形に対する応答において以下を示すことが可能である:X≧0.2X(%)、最大引張強度Y≧0.5Y(MPa)、及び降伏強度Z≧0.6Z(MPa)。ステップ3における合金の好ましい特性は以下のとおりである:X≧2.4%;Y≧350MPa及びZ≧150MPa。 The alloys herein are also shown to avoid brittle fracture when stress concentration sites such as notches at the sheet edge are introduced. The stress concentration sites herein are locations on alloy sheets where stress can be concentrated, including geometric discontinuities, cracks, chips, dents, etc. on the surface, such as notches, holes, cuts, etc. Not limited to. FIG. 3 shows a summary of how the introduction of stress concentration sites such as edge notches retains changes in mechanical properties in the alloys herein. Once a sheet with a thickness of 1.2 mm to 10.0 mm was formed in step 2, the sheet then had a total elongation of X 1 (%), a maximum tensile strength of Y 1 (MPa), and Z 1 ( It will show the yield strength of MPa). Preferred properties for this alloy are again a tensile elongation of 12 to 80%, a maximum tensile strength value of 700 to 2100 MPa, and a yield strength in the range of 250 to 1500 MPa. In step 3, the sheet experiencing stress concentration can show the following in response to deformation: X 4 ≥ 0.2 X 1 (%), maximum tensile strength Y 4 ≥ 0.5 Y 1 (MPa), And yield strength Z 4 ≧ 0.6 Z 1 (MPa). The preferred properties of the alloy in step 3 are as follows: X 4 ≥ 2.4%; Y 4 ≥ 350 MPa and Z 4 ≥ 150 MPa.

合金
本明細書の合金の化学組成は、利用される好ましい原子比率を提供する表1において示される。
Alloys The chemical compositions of alloys herein are shown in Table 1, which provides the preferred atomic ratios utilized.

表1からわかり得るように、本明細書の合金は、70原子%より大きいFe、並びに以下の6つの(6)元素:Si、Mn、Cr、Ni、Cu及びCから選択される少なくとも4つ以上の元素を有する鉄系金属合金を含む、から本質的に成る、又はから成る。他の元素の不純物のレベルは、0から5000ppmの範囲である。従って、識別された選択された元素以外の元素が5000ppmある場合、このような選択された元素のレベルはそのとき、5000ppmの不純物を構成するためにより低いレベルで組み合わされて存在し得て、存在するすべての元素の合計(選択された元素及び不純物)が100原子パーセントであるようになる。 As can be seen from Table 1, the alloys herein are Fe greater than 70 atomic% and at least four selected from the following six (6) elements: Si, Mn, Cr, Ni, Cu and C. Containing, or essentially consisting of, an iron-based metal alloy having the above elements. Impurity levels for other elements range from 0 to 5000 ppm. Thus, if there are 5000 ppm of elements other than the identified selected elements, the levels of such selected elements can then be present in combination at lower levels to constitute 5000 ppm of impurities. The sum of all the elements (selected elements and impurities) will be 100 atomic percent.

上記に関して、及び表1からさらに分かり得るように、好ましくは、Feが70原子%超のレベルで存在し、そのとき、示された6つの(6)元素から4つ以上の元素を選択する、又は、5つ以上の元素を選択する、又は6つすべての元素を選択して、合計で100原子パーセントとなる元素の処方を提供する。元素の好ましいレベルは、選択される場合、以下の範囲に入り得る:Si(1.14から6.13)、Mn(3.19から15.17)、Cr(0.78から8.64);Ni(0.9から11.44)、Cu(0.37から1.87)及びC(0.67から3.68)。従って、4つの(4)元素が選択される場合、6つの元素の内の2つは選択されず排除され得ることが理解され得る。5つの(5)元素が選択される場合、6つの元素の内の1つが排除され得る。さらに、Feの特に好ましいレベルは、73.95から84.69原子%の範囲である。再び、他の元素の不純物のレベルは、好ましくは0から5000ppm(0から0.5重量%)の範囲において制御される。 With respect to the above, and as can be further seen from Table 1, preferably Fe is present at levels above 70 atomic percent, when four or more elements are selected from the six (6) elements shown. Alternatively, 5 or more elements are selected, or all 6 elements are selected to provide a formulation of elements totaling 100 atomic percent. Preferred levels of the element, if selected, can fall within the following range: Si (1.14 to 6.13), Mn (3.19 to 15.17), Cr (0.78 to 8.64). Ni (0.9 to 11.44), Cu (0.37 to 1.87) and C (0.67 to 3.68). Therefore, it can be understood that when four (4) elements are selected, two of the six elements can be excluded and excluded. If five (5) elements are selected, one of the six elements may be excluded. Further, a particularly preferred level of Fe is in the range of 73.95 to 84.69 atomic%. Again, the levels of impurities in other elements are preferably controlled in the range of 0 to 5000 ppm (0 to 0.5% by weight).

実験室スラブ鋳造
合金は、市販の鉄添加剤粉末及び既知の化学的性質を備えるベース鋼原料を用いて表1における原子比率に従って3,000から3,400グラム分量に秤量された。上記で示されたように、不純物は、用いられる原料に応じて様々なレベルで存在し得る。不純物元素は、一般的に以下の元素を含むであろう;Al、Co、N、P、Ti、Mo、W、Ga、Ge、Sb、Nb、Zr、O、Sn、Ca、及びSは、存在する場合、上述した所望の元素を犠牲にして0から5000ppm(100万分の1)(0から0.5重量%)の範囲であろう。好ましくは、不純物のレベルは、0から3000ppm(0.3重量%)の範囲に入るように制御される。
Laboratory slab casting alloys were weighed to 3,000 to 3,400 grams according to the atomic ratios in Table 1 using commercially available iron additive powders and base steel raw materials with known chemical properties. As shown above, impurities can be present at various levels depending on the raw materials used. Impurity elements will generally include the following elements; Al, Co, N, P, Ti, Mo, W, Ga, Ge, Sb, Nb, Zr, O, Sn, Ca, and S are: If present, it will be in the range of 0 to 5000 ppm (1 / 1,000,000) (0 to 0.5% by weight) at the expense of the desired elements described above. Preferably, the level of impurities is controlled to be in the range of 0 to 3000 ppm (0.3 wt%).

分量は、Indutherm VTC800V真空傾斜鋳造機内に配されたジルコニア被覆シリカるつぼ内に装填された。機器はその後、鋳造及び融解チャンバを空にして、溶融物の酸化を防止するために鋳造前に2回大気圧へアルゴンによってフラッシュした。溶融物は、合金組成及び分量質量に応じておよそ5から7分、十分に融解されるまで14kHz RF誘導コイルによって加熱された。最後の固形物が融解するのが観測された後、追加の30から45秒間の加熱が許可されて、過熱を提供し溶融物均一性を確保した。鋳造機はその後チャンバを空にし、るつぼを傾け、溶融物を水冷銅金型内に注いだ。溶融物は、チャンバが大気圧へアルゴンによって満たされる前に200秒間真空下で冷却することが許可された。 The quantity was loaded into a zirconia-coated silica crucible placed in an Indutherm VTC 800V vacuum tilting casting machine. The instrument was then emptied of the casting and melting chambers and flushed twice with argon to atmospheric pressure prior to casting to prevent oxidation of the melt. The melt was heated by a 14 kHz RF induction coil for approximately 5 to 7 minutes, depending on alloy composition and volume mass, until fully melted. After the final solid was observed to melt, additional heating for 30-45 seconds was allowed to provide overheating and ensure melt uniformity. The foundry then emptied the chamber, tilted the crucible, and poured the melt into a water-cooled copper mold. The melt was allowed to cool under vacuum for 200 seconds before the chamber was filled with argon to atmospheric pressure.

実験室鋳造は、図1、図2及び図3におけるステップ1に対応し、50mmの厚さを有するスラブを提供する。装置能力に応じて、ステップ1におけるスラブ厚さは25.0から500mmまで変動し得る。 Laboratory casting corresponds to step 1 in FIGS. 1, 2 and 3 and provides a slab with a thickness of 50 mm. The slab thickness in step 1 can vary from 25.0 to 500 mm, depending on the equipment capacity.

熱的分析
本明細書の各合金からの50mgと150mgとの間のサンプルは、鋳放し条件においてとられた。このサンプルは、40℃/分の速度で、合金の化学的性質に応じて900℃と1300℃との間の初期ランプ温度へ加熱された。温度はその後、合金の化学的性質に応じて1425℃と1515℃との間の最大温度へ10℃/分で増加された。いったんこの最大温度が達成されると、サンプルは、最大温度へ10℃/分で再加熱される前に初期ランプ温度へ10℃/分の速度で戻って冷却された。示唆走査熱量(DSC)測定が、実験の4つのすべての段階を通してNetzsch Pegasus 404 DSCを用いてとられ、このデータは、1102から1505℃の範囲である(表2)各合金の固相線温度及び液相線温度を決定するために用いられた。合金の化学的性質に応じて、液相線−固相線ギャップは、31から138℃まで変動する。熱的分析は、合金の化学的性質に応じて変動する以下の熱間圧延プロセスに関して最大温度上の情報を提供する。
Thermal Analysis Samples between 50 mg and 150 mg from each alloy herein were taken under as-cast conditions. The sample was heated at a rate of 40 ° C./min to an initial lamp temperature between 900 ° C. and 1300 ° C., depending on the chemistry of the alloy. The temperature was then increased at 10 ° C./min to a maximum temperature between 1425 ° C. and 1515 ° C., depending on the chemistry of the alloy. Once this maximum temperature was achieved, the sample was cooled back to the initial lamp temperature at a rate of 10 ° C./min before being reheated to maximum temperature at 10 ° C./min. Suggested scanning calorimetry (DSC) measurements were taken using the Netzsch Pegasus 404 DSC throughout all four stages of the experiment, and this data is in the range 1102 to 1505 ° C. (Table 2) Solid phase temperature of each alloy. And used to determine the liquidus temperature. The liquidus-solidarity gap varies from 31 to 138 ° C., depending on the chemistry of the alloy. Thermal analysis provides information on maximum temperature for the following hot rolling processes, which vary depending on the chemistry of the alloy.

実験室熱間圧延
本明細書の合金は好ましくは、高温で実験室スラブの熱間圧延によって実験室ホットバンドに加工された。実験室合金加工は、連続鋳造によって製造されたスラブからのホットバンド製造をシミュレートために開発される。工業用熱間圧延は、目標温度へトンネル炉においてスラブを加熱すること、その後、目標ゲージに達するためにリバース圧延機又はマルチスタンド圧延機又は両方の組み合わせのいずれかにそれを通すことによって実施される。いずれかの圧延機タイプ上の圧延の間、スラブの温度は、空気への及び作業ロールへの熱損失に起因して徐々に減少するので、最終的なホットバンドは、減少した温度で形成される。これは、1100℃と1250℃との間へトンネル炉において加熱して、その後熱間圧延することによって実験室においてシミュレートされる。実験室圧延機は、各熱間圧延パスの間の熱のより大きな損失を引き起こす工業用圧延機よりも遅いので、スラブは、パス間で4分間再加熱されて、温度の低下を減少させ、実験室圧延機を出るときの目標ゲージでの最終温度は一般的に、炉温度及び最終厚さに応じて、800℃から1000℃の範囲である。
Laboratory hot rolling The alloys herein were preferably processed into laboratory hot bands by hot rolling of laboratory slabs at high temperatures. Laboratory alloying is developed to simulate hot band production from slabs produced by continuous casting. Industrial hot rolling is carried out by heating the slab in a tunnel furnace to a target temperature and then passing it through either a reverse rolling mill or a multi-stand rolling mill or a combination of both to reach the target gauge. To. During rolling on either rolling mill type, the temperature of the slab gradually decreases due to heat loss to the air and to the working rolls, so the final hot band is formed at the reduced temperature. To. This is simulated in the laboratory by heating in a tunnel furnace between 1100 ° C and 1250 ° C and then hot rolling. Since laboratory rolling mills are slower than industrial rolling mills, which cause a greater loss of heat between each hot rolling pass, the slabs are reheated for 4 minutes between the passes to reduce temperature drops, The final temperature on the target gauge upon exiting the laboratory rolling mill is generally in the range of 800 ° C to 1000 ° C, depending on the furnace temperature and final thickness.

熱間圧延前に、実験室スラブは、Lucifer EHS3GT−B18炉において予熱された。炉のセットポイントは、合金融点及び熱間圧延プロセスにおけるポイントに応じて、1100℃から1250℃の間で変動し、初期温度は、より高い還元を促進するためにより高く設定され、後の温度は、ホットバンド上の表面酸化を最小にするために低く設定される。スラブは、それらが目標温度に達することを確実にするために熱間圧延前に40分間浸漬することが可能であり、その後、トンネル炉からFenn Model 061 2高圧延機に押し出された。50mm鋳造物は、空気冷却が許可される前に圧延機を通って5から10パスの間熱間圧延される。熱間圧延後の最終厚さ範囲は好ましくは、20%から50%までの範囲のパス当たりの可変圧下によって1.8mmから4.0mmである。 Prior to hot rolling, the laboratory slabs were preheated in the Lucifer EHS3GT-B18 furnace. The set point of the furnace varies between 1100 ° C and 1250 ° C, depending on the melting point of the alloy and the points in the hot rolling process, the initial temperature is set higher to promote higher reductions and later temperatures. Is set low to minimize surface oxidation on the hot band. The slabs could be dipped for 40 minutes before hot rolling to ensure they reached the target temperature and then extruded from the tunnel furnace into the Fen Model 0612 high rolling mill. The 50 mm casting is hot rolled through a rolling mill for 5 to 10 passes before air cooling is allowed. The final thickness range after hot rolling is preferably 1.8 mm to 4.0 mm with variable rolling per pass in the range of 20% to 50%.

引張試料は、ワイヤEDMを用いて実験室ホットバンドから切断された。引張特性は、InstronのBluehill制御及び分析ソフトウェアを用いて、Instron機械試験フレーム(Model 3369)上で測定された。サンプルは、0.036mm/sの一定変位速度で変位制御下において試験されて、機械適合性、サンプル滑り、及び用いられるくさび作用グリップのセッティングを含むが常にそれらに限定されるわけではないいくつかの要因に応じて、4.4x10−4−1から6.8x10−3−1の範囲である、ビデオ歪み測定から計算された、サンプル歪み速度をもたらした。 Tensile samples were cut from the laboratory hot band using wire EDM. Tensile properties were measured on an Instron mechanical test frame (Model 3369) using Instron's Bluehill control and analysis software. Samples have been tested under displacement control at a constant displacement rate of 0.036 mm / s and include, but are not always limited to, mechanical compatibility, sample slippage, and wedge action grip settings used. Depending on the factors of, the sample strain rate calculated from the video strain measurement, which ranges from 4.4 x 10 -4 s -1 to 6.8 x 10 -3 s -1 , was obtained.

1.8から2.3mmの厚さによる熱間圧延条件における合金の引張特性は、フェライトスコープによって測定された磁気相体積パーセント(Fe%)を含む表3において挙げられる。最大引張強度値は、13.0から69.5%の引張伸びと共に913から2011MPaまで変動し得る。降伏強度は、250から1313MPaまでの範囲である。本明細書の鋼合金からのホットバンドの機械的特性は、合金の化学的性質、加工条件、及び加工条件に対する材料の力学的応答に応じる。相対的な磁気相体積パーセントは、合金の化学的性質に応じてホットバンドにおける0.1から64.9Fe%の磁気相体積パーセントによって、フェライトスコープによって測定された。表3の特性は、図1、図2及び図3のステップ2に対応することに留意すべきである。ホットバンドのさらなる加工は、例えば事例1に示されるような冷間圧延及び焼なましを通して追加的に生じ得る。 The tensile properties of the alloy under hot rolling conditions with a thickness of 1.8 to 2.3 mm are listed in Table 3 including the magnetic phase volume percent (Fe%) measured by a ferrite scope. The maximum tensile strength value can vary from 913 to 2011 MPa with a tensile elongation of 13.0 to 69.5%. The yield strength is in the range of 250 to 1313 MPa. The mechanical properties of hot bands from steel alloys herein depend on the chemistry of the alloy, the working conditions, and the mechanical response of the material to the working conditions. Relative magnetic phase volume percent was measured by a ferrite scope with a magnetic phase volume percent of 0.1 to 64.9 Fe% in the hot band, depending on the chemistry of the alloy. It should be noted that the properties of Table 3 correspond to step 2 of FIGS. 1, 2 and 3. Further processing of the hot band can occur additionally, for example through cold rolling and annealing as shown in Case 1.

事例
事例#1 1.2mm厚さでのシートの引張特性
表1に挙げられた本明細書の合金からのホットバンドは、複数の冷間圧延パスを通って1.2mmの最終目標ゲージ厚さへ冷間圧延された。冷間圧延は、周囲温度での圧延として定義される。ホットバンド材料は、圧延プロセスの間に埋め込まれ得た表面酸化物を除去するために冷間圧延の前にメディアブラストされた。結果として得られた洗浄されたシート材料は、Fenn Model 061 2高圧延機を用いて圧延された。シートは、ロールを通して供給され、所望の厚さが達成される又は追加の圧延が厚さの大幅な減少を達成しない点へ材料硬化するまで、各後続のパスに関してロールギャップは減少される。焼なましは、延性を回復するために次の圧延の前に適用された。冷間圧延及び焼なましの複数のサイクルが適用され得る。いったん最終ゲージ厚さが達成されると、サンプルは、ワイヤEDMによって各冷間圧延されたシートから切断された。引張特性は、InstronのBluehill制御及び分析ソフトウェアを用いて、Instron機械試験フレーム(Model 3369)上で測定された。すべての試験は、変位制御における周囲温度で行われた。サンプルは、0.036mm/sの一定変位速度で変位制御下で試験されて、機械適合性、サンプル滑り、及び用いられるくさび作用グリップのセッティングを含むが常にそれらに限定されるわけではないいくつかの要因に応じて、4.4x10−4−1から6.8x10−3−1の範囲である、ビデオ歪み測定から計算された、サンプル歪み速度をもたらした。
Cases Case # 1 Tensile properties of sheets at 1.2 mm thickness The hot bands from the alloys listed in Table 1 have a final target gauge thickness of 1.2 mm through multiple cold rolling passes. Cold-rolled to. Cold rolling is defined as rolling at ambient temperature. The hot band material was media blasted prior to cold rolling to remove surface oxides that could be embedded during the rolling process. The resulting washed sheet material was rolled using a Fen Model 0612 high rolling mill. The sheet is fed through rolls and the roll gap is reduced for each subsequent pass until the desired thickness is achieved or the material cures to the point where additional rolling does not achieve a significant reduction in thickness. Annealing was applied before the next rolling to restore ductility. Multiple cycles of cold rolling and annealing can be applied. Once the final gauge thickness was achieved, the sample was cut from each cold-rolled sheet by wire EDM. Tensile properties were measured on an Instron mechanical test frame (Model 3369) using Instron's Bluehill control and analysis software. All tests were performed at ambient temperature in displacement control. Samples have been tested under displacement control at a constant displacement rate of 0.036 mm / s and include, but are not always limited to, mechanical compatibility, sample slip, and wedge action grip settings used. Depending on the factors of, the sample strain rate calculated from the video strain measurement, which ranges from 4.4 x 10 -4 s -1 to 6.8 x 10 -3 s -1 , was obtained.

冷間圧延後の本明細書の合金からの1.2mm厚のシートの引張特性は、表4に挙げられる。冷間圧延後の最大引張強度値は、1360から2222MPaまでの範囲であり;降伏強度は1006から2073MPaまで変動し、引張伸びは、4.2から37.2%までの範囲において記録される。磁気相体積パーセントは、合金の化学的性質に応じて冷間圧延されたシートにおいて1.6から84.9Fe%までの範囲においてフェライトスコープによって測定された。 The tensile properties of the 1.2 mm thick sheet from the alloys herein after cold rolling are listed in Table 4. The maximum tensile strength value after cold rolling is in the range of 1360 to 2222 MPa; the yield strength varies from 1006 to 2073 MPa and the tensile elongation is recorded in the range of 4.2 to 37.2%. The magnetic phase volume percent was measured by a ferrite scope in the range of 1.6 to 84.9 Fe% on cold-rolled sheets depending on the chemistry of the alloy.

*1.2mmの厚さは、高強度及び装置限界に起因してこれらの合金において達成されなかった。合金は、1.3から1.4mmの厚さで試験される。 * 1.2 mm thickness was not achieved in these alloys due to high strength and equipment limitations. Alloys are tested to a thickness of 1.3 to 1.4 mm.

図1、図2及び図3におけるステップ2におけるシート材料の最終処理を表す工業用連続焼なましプロセスの間に予想される熱曝露をシミュレートすることが意図された条件下でサンプルは焼なましされた。サンプルは、850℃へ予熱された炉内に装填され、10分間温度で保持され、酸化ダメージを最小にするためにホイルに包まれ、安定したアルゴン流れ下で保持された。サンプルは、温度で除去され、試験前に周囲温度へ空冷することが許可された。引張特性は、InstronのBluehill制御及び分析ソフトウェアを用いて、Instron機械試験フレーム(Model 3369)上で測定された。すべての試験は、0.036mm/sの一定変位速度で変位制御における周囲温度で行われ、機械適合性、サンプル滑り、及び用いられるくさび作用グリップのセッティングを含むが常にそれらに限定されるわけではないいくつかの要因に応じて、4.4x10−4−1から6.8x10−3−1の範囲である、ビデオ歪み測定から計算された、サンプル歪み速度をもたらした。 Samples are not baked under conditions intended to simulate expected heat exposure during the industrial continuous annealing process, which represents the final treatment of the sheet material in step 2 in FIGS. 1, 2 and 3. Annealed. Samples were loaded into a furnace preheated to 850 ° C., held at temperature for 10 minutes, wrapped in foil to minimize oxidative damage, and held under a stable argon stream. Samples were removed at temperature and allowed to air cool to ambient temperature prior to testing. Tensile properties were measured on an Instron mechanical test frame (Model 3369) using Instron's Bluehill control and analysis software. All tests are performed at a constant displacement rate of 0.036 mm / s at ambient temperature in displacement control and include, but are not always limited to, mechanical compatibility, sample slippage, and wedge action grip settings used. Depending on some factors, we provided sample strain rates calculated from video strain measurements, ranging from 4.4 x 10 -4 s -1 to 6.8 x 10 -3 s -1 .

焼なまし後の本明細書の合金からの1.2mmのシートの引張特性は、表5に挙げられる。本明細書の合金からの焼なましされたシートの最大引張強度値は、725から2072MPaまでの範囲であり;降伏強度は267から1428MPaまで変動し、引張伸びは、12.8から76.9%までの範囲において記録される。相対的な磁気相体積パーセントは、合金の化学的性質に応じて0.2から68.2Fe%の磁気相体積パーセントによって、フェライトスコープによって測定された。 The tensile properties of the 1.2 mm sheet from the alloys herein after annealing are listed in Table 5. Maximum tensile strength values for annealed sheets from alloys herein range from 725 to 2072 MPa; yield strengths vary from 267 to 1428 MPa and tensile elongations range from 12.8 to 76.9. Recorded in the range up to%. Relative magnetic phase volume percent was measured by a ferrite scope with a magnetic phase volume percent of 0.2 to 68.2 Fe%, depending on the chemistry of the alloy.

本明細書の合金からの冷間圧延され焼なましされたシートの特性は、図1、図2及び図3におけるステップ2に対応する。 The properties of the cold-rolled and annealed sheet from the alloys herein correspond to step 2 in FIGS. 1, 2 and 3.

*1.2mmの厚さは、高強度及び装置限界に起因してこれらの合金において達成されなかった。サンプルは、1.3から1.4mmの厚さで試験された。 * 1.2 mm thickness was not achieved in these alloys due to high strength and equipment limitations. Samples were tested to a thickness of 1.3 to 1.4 mm.

この事例は、4.4×10−4−1から6.8x10−3−1までの歪み速度で試験された、1.2から1.4mmの厚さを有する本明細書の合金からのシート材料の特性を実証する。 This example is from an alloy of 1.2 to 1.4 mm thick, tested at strain rates from 4.4 x 10 -4 s -1 to 6.8 x 10 -3 s -1. Demonstrate the properties of the sheet material.

事例#2 合金2の引張特性上のシート厚さ効果
合金2からのホットバンドは、複数の冷間圧延パスを通して異なる厚さを有するシートに冷間圧延された。いったん目標とされるゲージ厚さが達成されると、サンプルは、ワイヤEDMによって各冷間圧延されたシートから切断された。工業用連続焼なましプロセスの間に予想される熱曝露をシミュレートすることが意図された条件下でサンプルは焼なましされた。サンプルは、酸化を防止するためにステンレス鋼ホイルに包まれ、850℃での予熱された炉内に装填された。サンプルは、10分間炉に放置され、一方で炉は、除去され空冷が許可される前にアルゴンでパージされた。唯一の例外は、4.8mm材料に関する最終焼なましであった。すべての他の厚さに関して用いられる10分焼なましとは対照的に、この焼なましは、850℃20分の空冷焼なましであった。この変化の目的は、非常に厚いサンプルであったので材料が温まるための時間をより多くできることであった。引張特性は、InstronのBluehill制御及び分析ソフトウェアを用いて、Instron機械試験フレーム(Model 5984)上で測定された。すべての試験は、変位制御における周囲温度で行われた。すべてのサンプルは、0.125mm/sの変位速度で試験されて、機械適合性、サンプル滑り、及び用いられるくさび作用グリップのセッティングを含むが常にそれらに限定されるわけではないいくつかの要因に応じて、9.1x10−4−1から1.9x10−3−1の範囲である、ビデオ歪み測定から計算された、サンプル歪み速度をもたらした。
Case # 2 Sheet thickness effect on the tensile properties of alloy 2 The hot band from alloy 2 was cold rolled into sheets with different thicknesses through multiple cold rolling passes. Once the target gauge thickness was achieved, the sample was cut from each cold-rolled sheet by wire EDM. Samples were annealed under conditions intended to simulate expected heat exposure during the industrial continuous annealing process. The sample was wrapped in stainless steel foil to prevent oxidation and loaded into a preheated furnace at 850 ° C. Samples were left in the furnace for 10 minutes, while the furnace was purged with argon before being removed and allowed for air cooling. The only exception was final annealing for 4.8 mm materials. In contrast to the 10-minute annealing used for all other thicknesses, this annealing was an air-cooled annealing at 850 ° C. for 20 minutes. The purpose of this change was to allow more time for the material to warm because it was a very thick sample. Tensile properties were measured on an Instron mechanical test frame (Model 5984) using Instron's Bluehill control and analysis software. All tests were performed at ambient temperature in displacement control. All samples have been tested at displacement rates of 0.125 mm / s and include, but are not always limited to, mechanical compatibility, sample slippage, and wedge action grip settings used. Correspondingly, sample strain rates calculated from video strain measurements were obtained, ranging from 9.1 x 10 -4 s -1 to 1.9 x 10 -3 s -1 .

異なる厚さへ加工された合金2からのシートの引張試験の結果は、表6に挙げられる。図1におけるステップ3を表す1.2mm未満の厚さを有するサンプルにおいて、引張強度は、1100から1190MPaまで変動し、降伏強度は408と439MPaとの間である。図4及び図5は、厚さの関数としての合金2シートの引張特性を示す。平均引張伸びは、合金2シートに関して53.7%であり、厚さは、(1.2mmの厚さを有する合金2シートにおける平均の61.5%と比較して)0.20から1.03mmまで変化する。わずかに高い伸びは、1.2mmより上のより厚いシートサンプルにおいて66.4%まで観測される。図6における応力−歪み曲線はまた、異なる厚さを有するシートサンプルにおける応力−歪み挙動及び一貫した特性を実証する。 The results of tensile tests of sheets from alloys 2 processed to different thicknesses are listed in Table 6. In the sample having a thickness of less than 1.2 mm, which represents step 3 in FIG. 1, the tensile strength varies from 1100 to 1190 MPa and the yield strength is between 408 and 439 MPa. 4 and 5 show the tensile properties of the alloy 2 sheet as a function of thickness. The average tensile elongation is 53.7% for the 2 alloy sheets and the thickness is 0.20 to 1. (compared to the average 61.5% for the 2 sheets of alloy with a thickness of 1.2 mm). It changes up to 03 mm. Slightly higher elongation is observed up to 66.4% in thicker sheet samples above 1.2 mm. The stress-strain curves in FIG. 6 also demonstrate stress-strain behavior and consistent properties in sheet samples with different thicknesses.

この事例は、4.8mmから小さくは0.2mmまでの幅広い範囲における厚さを有するシートにおいて高い延性が維持されたことを実証する。1.2mm未満へのシート厚さにおける減少は、マイナス7.8%を超え1.2mm厚さを有するシートにおけるもの以上である平均全伸びをもたらす。平均最大引張強度は、1.2mm厚さ以上を有する対応するシートにおけるものより25MPa小さく、平均降伏強度は67MPa小さい。 This case demonstrates that high ductility was maintained in sheets with a wide range of thicknesses from 4.8 mm to as small as 0.2 mm. A reduction in sheet thickness to less than 1.2 mm results in an average total elongation greater than that in sheets having a thickness of more than minus 7.8% and 1.2 mm. The average maximum tensile strength is 25 MPa smaller than that of the corresponding sheet having a thickness of 1.2 mm or more, and the average yield strength is 67 MPa smaller.

事例#3 選択された合金からのシートの引張特性上の厚さ効果
合金1、合金27、及び合金37からのホットバンドは、複数の冷間圧延パスを通して1.2mm未満の異なる厚さを有するシートに冷間圧延された。いったん目標とされるゲージ厚さが達成されると、サンプルは、ワイヤEDMによって各冷間圧延されたシートから切断された。図1におけるステップ2におけるシート加工での最終処理を表す工業用連続焼なましプロセスの間に予想される熱曝露をシミュレートすることが意図された条件下でサンプルは焼なましされた。サンプルは、酸化を防止するためにステンレス鋼ホイルに包まれ、850℃での予熱された炉内に装填された。サンプルは、10分へ炉に放置され、一方で炉は、除去され空冷が許可される前にアルゴンでパージされた。引張特性は、InstronのBluehill制御及び分析ソフトウェアを用いて、Instron機械試験フレーム(Model 5984)上で測定された。すべての試験は、変位制御における周囲温度で行われた。すべてのサンプルは、0.125mm/sの変位速度で試験されて、機械適合性、サンプル滑り、及び用いられるくさび作用グリップのセッティングを含むが常にそれらに限定されるわけではないいくつかの要因に応じて、9.1x10−4−1から1.9x10−3−1の範囲である、ビデオ歪み測定から計算された、サンプル歪み速度をもたらした。
Case # 3 Thickness effect on the tensile properties of the sheet from the selected alloy The hot bands from alloy 1, alloy 27, and alloy 37 have different thicknesses less than 1.2 mm through multiple cold rolling passes. The sheet was cold rolled. Once the target gauge thickness was achieved, the sample was cut from each cold-rolled sheet by wire EDM. Samples were annealed under conditions intended to simulate expected heat exposure during the industrial continuous annealing process, which represents the final treatment in sheet processing in step 2 in FIG. The sample was wrapped in stainless steel foil to prevent oxidation and loaded into a preheated furnace at 850 ° C. Samples were left in the furnace for 10 minutes, while the furnace was purged with argon before being removed and allowed for air cooling. Tensile properties were measured on an Instron mechanical test frame (Model 5984) using Instron's Bluehill control and analysis software. All tests were performed at ambient temperature in displacement control. All samples have been tested at displacement rates of 0.125 mm / s and include, but are not always limited to, mechanical compatibility, sample slippage, and wedge action grip settings used. Correspondingly, sample strain rates calculated from video strain measurements were obtained, ranging from 9.1 x 10 -4 s -1 to 1.9 x 10 -3 s -1 .

異なる厚さへ加工された合金からのシートの引張試験の結果は、図1におけるステップ3を表す表7に挙げられる。合金1に関して、引張伸びは、44.9から51.1%までの範囲において、合金27に関して63.8から73.8%までの範囲において、及び合金37に関して6.0から7.0%までの範囲において測定される。シート厚さの関数としての引張伸びは、選択された合金に関して図6に示される。図8及び図9は、選択された合金に関して異なる厚さを有するシートの降伏強度及び最大引張強度を示す。最大引張強度は、合金1シートにおいて1203から1269MPaまでの、合金27シートにおいて972から1067MPaまでの、及び合金37シートにおいて1493から1614MPaまでの範囲である。降伏強度は、合金1シートにおいて375から444MPaまで、合金27シートにおいて367から451MPaまで、及び合金37シートにおいて612から820MPaまで変動する。 The results of tensile tests of sheets from alloys processed to different thicknesses are listed in Table 7 representing step 3 in FIG. Tensile elongation for alloy 1 ranges from 44.9 to 51.1%, for alloy 27 in the range 63.8 to 73.8%, and for alloy 37 from 6.0 to 7.0%. It is measured in the range of. Tension elongation as a function of sheet thickness is shown in FIG. 6 for the selected alloy. 8 and 9 show the yield strength and maximum tensile strength of sheets with different thicknesses for the selected alloy. The maximum tensile strength ranges from 1203 to 1269 MPa for one alloy sheet, 972 to 1067 MPa for 27 alloy sheets, and 1493 to 1614 MPa for 37 alloy sheets. Yield strength varies from 375 to 444 MPa for one alloy sheet, from 367 to 451 MPa for 27 alloy sheets, and from 612 to 820 MPa for 37 alloy sheets.

この事例は、本明細書の合金の引張延性が、0.2mmという小さいシート厚さでさえ維持されることを実証しており、マイナス7.3%を越え1.2mm厚さを有する対応するシートにおけるもの以上の平均全伸びを実証する。平均最大引張強度は、±98MPaの範囲における降伏強度を有して1.2mm厚さ以上を有する対応するシートにおけるものの±35MPaの範囲である。 This case demonstrates that the tensile ductility of the alloys herein is maintained even at sheet thicknesses as small as 0.2 mm, corresponding to those having a thickness of more than minus 7.3% and 1.2 mm. Demonstrate average total elongation above that on the sheet. The average maximum tensile strength is in the range of ± 35 MPa of the corresponding sheet having a yield strength in the range of ± 98 MPa and a thickness of 1.2 mm or more.

事例#4 異なる厚さでの選択された合金からのシートにおける微細構造
合金1、合金2、合金27、及び合金37からのホットバンドは、複数の冷間圧延パスを通して1.2mm未満の異なる厚さを有するシートに冷間圧延された。いったん目標とされるゲージ厚さが達成されると、サンプルは、ワイヤEDMによって各冷間圧延されたシートから切断された。工業用連続焼なましプロセスの間に予想される熱曝露をシミュレートすることが意図された条件下でサンプルは焼なましされた。サンプルは、酸化を防止するためにステンレス鋼ホイルに包まれ、850℃での予熱された炉内に装填された。冷間圧延され焼なましされた状態の微細構造は、SEMによって調査されて、加工の間の構造変化を示す。SEMサンプルを用意するために、ピースがシートからEDMによって切断され、エポキシにおいて取り付けられ、シート断面は、9μm、6μm及び1μmダイヤモンド懸濁溶液によって徐々に、最終的に0.02μmシリカによって研磨された。SEM調査は、Carl Zeiss SMT Inc.によって製造されたEVO−60走査型電子顕微鏡を用いて行われた。
Case # 4 Microstructure in sheets from selected alloys at different thicknesses Hot bands from alloys 1, 2, alloys 27, and 37 have different thicknesses less than 1.2 mm through multiple cold rolling passes. It was cold-rolled into a sheet having a shaving. Once the target gauge thickness was achieved, the sample was cut from each cold-rolled sheet by wire EDM. Samples were annealed under conditions intended to simulate expected heat exposure during the industrial continuous annealing process. The sample was wrapped in stainless steel foil to prevent oxidation and loaded into a preheated furnace at 850 ° C. The cold-rolled and annealed microstructure is investigated by SEM to show structural changes during processing. To prepare the SEM sample, the pieces were cut from the sheet by EDM and attached in epoxy, and the sheet cross section was gradually and finally polished with 0.02 μm silica with 9 μm, 6 μm and 1 μm diamond suspension solutions. .. The SEM survey was conducted by Carl Zeiss SMT Inc. This was done using the EVO-60 scanning electron microscope manufactured by.

図10は、異なる厚さを有する合金1シートサンプルにおける微細構造を示す。冷間圧延された構造は、0.7及び0.5mmそれぞれの厚さを有するシートの中心において図10a及び図10cに示される。冷間圧延されたサンプルは、粒界を見つけるのが困難である非常に変形した微細構造を持つ。焼なまし後のこれらのシートサンプルにおける微細構造は、等軸粒及び明確な粒界を有する再結晶構造によって表される図10b及び図10dにおいて示される。 FIG. 10 shows the microstructure of alloy 1 sheet samples with different thicknesses. The cold-rolled structure is shown in FIGS. 10a and 10c at the center of the sheet having thicknesses of 0.7 and 0.5 mm, respectively. Cold-rolled samples have highly deformed microstructures where grain boundaries are difficult to find. The microstructures in these sheet samples after annealing are shown in FIGS. 10b and 10d represented by equiaxed grains and recrystallized structures with clear grain boundaries.

図11は、異なる厚さを有する合金2シートサンプルにおける微細構造を示す。冷間圧延された構造は、1.0、0.5及び0.2mmそれぞれの厚さを有するシートの中心において図11a、図11c及び図11eに示される。冷間圧延されたサンプルは、粒界を見つけるのが困難である非常に変形した微細構造を持つ。焼なまし後のこれらのシートサンプルにおける微細構造は、等軸粒及び明確な粒界を有する再結晶構造によって表される図11b、図11d及び図11fにおいて示される。 FIG. 11 shows the microstructure of alloy 2 sheet samples with different thicknesses. The cold-rolled structure is shown in FIGS. 11a, 11c and 11e at the center of the sheet having thicknesses of 1.0, 0.5 and 0.2 mm respectively. Cold-rolled samples have highly deformed microstructures where grain boundaries are difficult to find. The microstructures of these sheet samples after annealing are shown in FIGS. 11b, 11d and 11f represented by equiaxed grains and recrystallized structures with clear grain boundaries.

合金27からのシートサンプルにおける構造は、合金1及び合金2と同様であり、図12に示される。合金27からのシートにおける再結晶微細構造は、図12b、図12d及び図12fに示されるように、他の調査された合金と比較して双晶をほとんど有さない。 The structure of the sheet sample from alloy 27 is similar to alloy 1 and alloy 2 and is shown in FIG. The recrystallized microstructure in the sheet from alloy 27 has few twins as compared to other investigated alloys, as shown in FIGS. 12b, 12d and 12f.

合金37は、焼なましが典型的な再結晶構造形成につながらない異なるタイプの合金である。図13は、冷間圧延後の並びに冷間圧延及び焼なまし後の異なる厚さを有する合金37からのシートの中心での構造を示す。冷間圧延された構造と焼なましされた構造との間で唯一の小さな差異が観測される。異なる厚さでの対応するサンプルは、実質的に同一の構造を有する。 Alloy 37 is a different type of alloy in which annealing does not lead to typical recrystallized structure formation. FIG. 13 shows the structure at the center of the sheet from the alloy 37 having different thicknesses after cold rolling and after cold rolling and annealing. Only a small difference is observed between the cold-rolled structure and the annealed structure. Corresponding samples at different thicknesses have substantially the same structure.

この事例は、微細構造が最終シート厚さとは独立して、冷間圧延されたシートの焼なまし後で本明細書の合金において維持されることを実証する。 This case demonstrates that the microstructure is maintained in the alloys herein after annealing the cold-rolled sheet, independent of the final sheet thickness.

事例#5 合金2からのシートの引張延性上の歪み速度効果
合金2のスラブは、表1において提供される原子組成に従って鋳造された。鋳造に続いて、スラブは、連続してより小さいロールギャップを通して熱間圧延されて、2から5mm厚の範囲におけるホットバンドコイルを製造し、その後、図2におけるステップ2におけるシート材料を表すおよそ1.4mmの目標とされる厚さが達成されるまで冷間圧延及び焼なましサイクルを受けた。焼なましは、この場合、950から1050℃までの温度範囲において行われた。
Example # 5 Strain Rate Effect on Tensile Ductility of Sheets from Alloy 2 Alloy 2 slabs were cast according to the atomic composition provided in Table 1. Following casting, the slab is continuously hot rolled through smaller roll gaps to produce a hot band coil in the range of 2 to 5 mm thick, after which approximately 1 representing the sheet material in step 2 in FIG. It underwent a cold rolling and annealing cycle until the target thickness of .4 mm was achieved. Annealing was performed in this case in the temperature range from 950 to 1050 ° C.

材料の引張特性は、歪み速度の関数として特徴付けられた。引張サンプルは、図14に示されるASTM D638 Type V引張形状において0.0007s−1、0.7s−1、10s−1、100s−1、500s−1及び1200s−1公称歪み速度で試験された。0.0007s−1から500s−1までの歪み速度で試験された引張サンプルは、MTSサーボ−油圧試験フレーム上で試験された。サンプルは、グリップ内に装入され、公称歪み速度を生成するのに必要な速度でクロスヘッドを上昇させることによって負荷が印可された。カップとコーンロッドアセンブリから成るスラックアダプタが1s−1より大きい歪み速度で用いられて、試料へ負荷を印可する前に試験フレームが目標とされる一定歪み速度を達成することを可能にした。高い歪み速度試験の間に発生した試験装置における定在波の効果を緩和するために、搭載された棒が500s−1で用いられた。1200s−1の歪み速度で、スプリットホプキンソン棒(SHB)が用いられた。SHB装置は、直径25.4mmの7075 Al入射(incident)棒及び伝達(transmission)棒から成り、試験試料はAl棒間にしっかりと固定された。歪みゲージは、棒における歪みを測定するために伝達棒及び入射棒上で用いられた。ストライカーチューブは、ストライカープレートに向かって入射チューブの周りに発射されて、引張歪みパルスを発生させ、サンプル内の歪みが記録された。SHBの模式図は、図15に提供される。 The tensile properties of the material were characterized as a function of strain rate. Tensile samples were tested in ASTM D638 Type V tensile shape shown in FIG. 14 at 0.0007s -1 , 0.7s -1 , 10s -1 , 100s -1 , 500s -1 and 1200s -1 nominal strain rates. .. Tensile samples tested at strain rates from 0.0007s -1 to 500s -1 were tested on the MTS Servo-Hydraulic Test Frame. The sample was loaded into the grip and loaded by raising the crosshead at the speed required to generate the nominal strain rate. A slack adapter consisting of a cup and cone rod assembly was used at strain rates greater than 1s -1 to allow the test frame to achieve the targeted constant strain rate before applying load to the sample. Onboard rods were used at 500s- 1 to mitigate the effects of standing waves on the test equipment that occurred during the high strain rate test. A split-Hopkinson rod (SHB) was used with a strain rate of 1200s -1 . The SHB device consisted of a 7075 Al incident rod and a transmission rod with a diameter of 25.4 mm, and the test sample was firmly fixed between the Al rods. Strain gauges were used on transfer rods and incident rods to measure strain on the rods. The striker tube was fired around the incident tube towards the striker plate to generate a tensile strain pulse and strain in the sample was recorded. A schematic diagram of the SHB is provided in FIG.

引張サンプルにおける歪みは、0.0007s−1及び0.7s−1の歪み速度で機械伸縮計によって測定された。Digital Image Correlation(DIC)が、10s−1、100s−1及び500s−1で試験されるサンプルに関して歪みを測定するために用いられた。5つの引張サンプルは、すべての歪み速度で試験された。0.0007s−1の歪み速度での1つのサンプルの場合では、サンプルの損失をもたらした異常が生じた。1200s−1で試験された2つのサンプルは、試験の間に失敗しなかった。 Strains in tensile samples were measured by mechanical extensometers at strain rates of 0.0007s -1 and 0.7s -1 . Digital Image Correlation (DIC) was used to measure strain on samples tested at 10s -1 , 100s -1 and 500s -1 . Five tensile samples were tested at all strain rates. In the case of one sample at a strain rate of 0.0007s -1 , anomalies that resulted in sample loss occurred. The two samples tested at 1200s -1 did not fail during the test.

破断での測定された歪みは、表8に提供される。測定された歪みは、図16において歪み速度の関数としてプロットされる。表9は、各公称歪み速度に関して破断での引張伸びによって測定されるような平均延性を提供する。すべての歪み速度で測定された平均引張伸びは、すべての歪み速度にわたって全平均の55.5%に近いことに留意すべきである。0.0007s−1から500s−1までの歪み速度で、破断での平均引張伸びは、すべての試験の全平均のおよそ±3%内である。1200s−1での試験は、すべての他の試験よりも破断での高い引張伸びを有するように測定されたが、この試験手段の性質に起因してこれらの値は、実際の値よりもわずかに高く測定され得る。最大引張強度は、347から512MPaまでの降伏強度と共に944から1187MPaまでの範囲において測定される(表10)。 The measured strains at break are provided in Table 8. The measured strain is plotted in FIG. 16 as a function of strain rate. Table 9 provides average ductility as measured by tensile elongation at break for each nominal strain rate. It should be noted that the average tensile elongation measured at all strain rates is close to 55.5% of the total average over all strain rates. At strain rates from 0.0007s -1 to 500s -1 , the average tensile elongation at break is within approximately ± 3% of the overall average for all tests. The tests at 1200s -1 were measured to have higher tensile elongation at break than all other tests, but due to the nature of this test tool these values are slightly lower than the actual values. Can be measured high. Maximum tensile strength is measured in the range of 944 to 1187 MPa with yield strength of 347 to 512 MPa (Table 10).

表8から10における引張特性は、図2におけるステップ3におけるシート材料を表す。 The tensile properties in Tables 8 to 10 represent the sheet material in step 3 in FIG.

この事例は、本明細書の合金の引張延性が、0.007から1200s−1の歪み速度の比較的大きい範囲にわたって保持されることを実証する。測定された平均最大引張強度は、より高い歪み速度で62MPa低く、平均降伏強度は、59MPa低い。 This case demonstrates that the tensile ductility of the alloys herein is maintained over a relatively large range of strain rates from 0.007 to 1200s- 1 . The measured average maximum tensile strength is 62 MPa lower at higher strain rates and the average yield strength is 59 MPa lower.

事例#6 合金2からのシートにおける微細構造上の歪み速度効果
0.0007s−1から1200s−1までの範囲である5つの異なる歪み速度で試験された合金2からのシートからのサンプルの微細構造(事例#5参照)は、TEMによって調査された。TEM調査に関して、ピースが、ダイヤモンドソーによって、変形したサンプルのゲージセクションから切断される。その後、研削及び研磨が、切断されたピースから薄いホイルを作るために行われる。研磨は、9μm、6μm及び1μmダイヤモンド懸濁溶液によって徐々に、最終的に0.02μmシリカによって行われた。70から80μmの厚さを有するホイルは、研磨の後で得られた。直径3mmのディスクは、ホイルから打ち抜かれ、最終研磨は、ツインジェット研磨装置を用いる電解研磨によって実行された。用いられる化学溶液は、メタノールベースにおいて混合された30%硝酸であった。TEM観察に関して不十分な薄い領域の場合、TEM試料は、Gatan Precision Ion Polishing System(PIPS)を用いてイオンミリングされ得る。イオンミリングは通常、4.5keVで行われ、傾斜角度は、4°から2°へ減少して、薄い領域を切り開く。TEM調査は、200kVで動作するJEOL 2100高解像度顕微鏡を用いて行われた。
Example # 6 Microstructural strain rate effect on sheet from alloy 2 Microstructure of sample from sheet from alloy 2 tested at 5 different strain rates ranging from 0.0007s -1 to 1200s -1 (See Case # 5) was investigated by TEM. For TEM investigations, the piece is cut from the gauge section of the deformed sample by a diamond saw. Grinding and polishing are then performed to make a thin foil from the cut pieces. Polishing was carried out gradually with 9 μm, 6 μm and 1 μm diamond suspension solutions, and finally with 0.02 μm silica. Foil with a thickness of 70-80 μm was obtained after polishing. The 3 mm diameter disc was punched out of foil and the final polishing was performed by electropolishing using a twin jet grinder. The chemical solution used was 30% nitric acid mixed in a methanol base. For thin areas that are inadequate for TEM observation, the TEM sample can be ion milled using the Gatan Precision Ion Polishing System (PIPS). Ion milling is typically performed at 4.5 keV and the tilt angle is reduced from 4 ° to 2 ° to cut through thin areas. The TEM survey was performed using a JEOL 2100 high resolution microscope operating at 200 kV.

図17は、1200s−1で試験されたサンプルの明視野TEM画像を示す。変形双晶は、機械的変形を通して生じず熱処理の間に生じる双晶の形成である高速変形サンプルにおいて顕著であることが分かり得る。双晶は、明確でシャープであり、それらが変形から新たに形成されることを示している。サンプルにおける変形モードである双晶形成によって、変形双晶がオーステナイト構造を維持するので、相変態は、減少する。変形の方法としての双晶形成は、図18から図21において示されるように、500、100、10及び0.7s−1の歪み速度で変形されたサンプルにおいて見られ得る。0.0007s−1の歪み速度で変形したサンプルは、変形後のサンプルゲージにおけるフェライトスコープ測定から明らかである変形の間の相変態による転位の支配を実証する図22において見られ得る異なる構造を有する。図23に示されるように、変換された生成物相に相関する磁気相体積パーセントは、0.0007s−1の低い歪み速度での変形の場合において最も高い。 FIG. 17 shows a brightfield TEM image of the sample tested at 1200s- 1 . Deformed twins can be found to be prominent in fast deformed samples, which are the formation of twins that do not occur through mechanical deformation but occur during heat treatment. Twins are clear and sharp, indicating that they are newly formed from the deformation. By twinning, which is a mode of deformation in the sample, the phase transformation is reduced because the deformed twins maintain the austenite structure. Twin formation as a method of deformation can be seen in samples deformed at strain rates of 500, 100, 10 and 0.7s -1 , as shown in FIGS. 18-21. Samples deformed at a strain rate of 0.0007s -1 have different structures that can be seen in FIG. 22 demonstrating the control of dislocations due to phase transformation during deformation as evidenced by ferrite scope measurements on the post-deformation sample gauge. .. As shown in FIG. 23, the magnetic phase volume percent that correlates with the converted product phase is highest for deformations at low strain rates of 0.0007s -1 .

この事例は、歪み速度を増加させるほど双晶形成のより高い発生を伴う本明細書の合金の変形の間の変形メカニズムの変化を実証する。高い歪み速度での双晶形成による変形は、相変態を抑制し(つまり、生成されるフェライトの総量が減少することを意味する)、幅広い範囲の歪み速度におけるシート材料の比較的高い引張延性の保持を可能にする。 This case demonstrates a change in the deformation mechanism during the deformation of the alloys herein with higher occurrence of twinning as the strain rate increases. Deformation due to twinning at high strain rates suppresses phase transformation (that is, reduces the total amount of ferrite produced) and provides a relatively high tensile ductility of the sheet material over a wide range of strain rates. Allows retention.

事例#7 合金2からのシートの引張特性上のノッチ効果
合金2のスラブは、表1において提供される原子組成に従って鋳造された。鋳造に続いて、スラブは、連続してより小さいロールギャップを通して熱間圧延されて、ホットバンドコイルを製造し、その後、図3におけるステップ2におけるシートを表すおよそ1.4mmの目標とされる厚さが達成されるまで冷間圧延及び焼なましサイクルを受けた。
Example # 7 Notch effect on the tensile properties of the sheet from Alloy 2 The slab of Alloy 2 was cast according to the atomic composition provided in Table 1. Following casting, the slab is continuously hot rolled through smaller roll gaps to produce a hot band coil, after which a targeted thickness of approximately 1.4 mm representing the sheet in step 2 in FIG. 3 is achieved. It underwent a cold rolling and annealing cycle until

引張試料は、ワイヤEDMを介してシートから切断された。試料は、図24に示されるように幅及び長さのほぼ中心で対照的な2つのノッチを有した。サンプルは、1つのグリップが固定され且つ他方が0.125mm/sの変位速度の固定速度で動くことによって引っ張って試験された。引張特性は、InstronのBluehill制御及び分析ソフトウェアを用いて、Instron機械試験フレーム上で測定された。すべての試験は、変位制御における周囲温度で行われた。ノッチ上で中心に置かれた50mmのゲージ長さが用いられた。応力は、ノッチ付き幅ではなく公称幅に基づいて計算された(図24)。 The tensile sample was cut from the sheet via wire EDM. The sample had two contrasting notches approximately centered in width and length, as shown in FIG. Samples were tested by pulling by moving one grip at a fixed rate with a displacement rate of 0.125 mm / s. Tensile properties were measured on an Instron mechanical test frame using Instron's Bluehill control and analysis software. All tests were performed at ambient temperature in displacement control. A gauge length of 50 mm centered on the notch was used. Stress was calculated based on the nominal width rather than the notched width (FIG. 24).

ノッチ直径及びノッチ深さの関数としての合金2シートサンプルの引張特性が、表11に挙げられる。ノッチ付きサンプルの引張伸びは、12.4%から40.7%までの範囲であり、降伏強度は298から420MPaまでの範囲であり、最大引張強度は636から1123MPaまでの範囲であった。合金2からのシートの引張特性上の0.5mmの一定深さを有するノッチ直径の効果は、図25に示される。ノッチ直径の関数としての半円ノッチを有するシートの引張特性における変化は、図26に示される。このデータは、図3におけるステップ3におけるシートを表す。 The tensile properties of the alloy two-sheet sample as a function of notch diameter and notch depth are listed in Table 11. The tensile elongation of the notched sample ranged from 12.4% to 40.7%, the yield strength ranged from 298 to 420 MPa, and the maximum tensile strength ranged from 636 to 1123 MPa. The effect of a notch diameter with a constant depth of 0.5 mm on the tensile properties of the sheet from Alloy 2 is shown in FIG. Changes in the tensile properties of sheets with semi-circular notches as a function of notch diameter are shown in FIG. This data represents the sheet in step 3 in FIG.

この事例は、一定深さでノッチ直径を増加させることによる、本明細書の合金からのノッチ付きサンプルの引張伸びにおける増加を実証する。深さを増加させる場合では、平均伸びは、ノッチ深さ(半円)とは独立していることが示される。 This case demonstrates an increase in tensile elongation of the notched sample from the alloys herein by increasing the notch diameter at a constant depth. In the case of increasing depth, the average elongation is shown to be independent of the notch depth (semicircle).

事例#8 試験後のノッチ付きサンプルにおける延性破断表面
SEM破断分析は、引張試験後の合金2シートからの選択されたノッチ付き試料上で実施された(事例#7参照)。1.0及び6.0mmのノッチ半径を有する2つのサンプルは、検査のために選択された(表12)。SEM調査は、Carl Zeiss SMT Inc.によって製造されたEVO−60走査型電子顕微鏡を用いて行われた。
Case # 8 Ductile fracture surface SEM fracture analysis in the notched sample after the test was performed on a selected notched sample from the alloy 2 sheet after the tensile test (see Case # 7). Two samples with notch radii of 1.0 and 6.0 mm were selected for inspection (Table 12). The SEM survey was conducted by Carl Zeiss SMT Inc. This was done using the EVO-60 scanning electron microscope manufactured by.

図27及び図28では、引張試験後の破断表面のSEM画像は、サンプル1及びサンプル2それぞれに関して示される。画像は、破断断面の中心から及びエッジ近くでとられる。両方のサンプルは、延性破断を実証した。より微細な構造がエッジに近い程見られるが、破断断面の中心とエッジとの間で破断モードにおける差異はない。 In FIGS. 27 and 28, SEM images of the fractured surface after the tensile test are shown for Sample 1 and Sample 2, respectively. Images are taken from the center of the fractured section and near the edges. Both samples demonstrated ductile fracture. A finer structure is seen closer to the edge, but there is no difference in fracture mode between the center and edge of the fracture cross section.

この事例は、本明細書の合金からのシート材料内へのノッチ導入が、脆性の壊滅的な破断を引き起こさないことを実証する。試験後のノッチ付きサンプルは、延性破断を実証している。 This case demonstrates that the introduction of notches into the sheet material from the alloys herein does not cause catastrophic breakage of brittleness. The notched sample after the test demonstrates ductile fracture.

本明細書の合金は、様々な用途において利用され得る。例えば、本明細書の合金は、車両フレーム、車両シャーシ又は車両パネルにおいて位置付けられ得る。加えて、本明細書の合金は、貯蔵タンク、貨物車又は鉄道タンク車に関して用いられ得る。鉄道タンク車は、具体的には、タンク、ジャケット付きタンク又はヘッドシールドを有するタンクを含み得る。他の用途は、ボディアーマー、金属盾、軍用車両及び装甲車両を含む。このような用途は、図1、図2及び/又は図3の内のいずれか1つにしたがって製造された合金を適用する。 The alloys herein can be used in a variety of applications. For example, the alloys herein can be positioned in a vehicle frame, vehicle chassis or vehicle panel. In addition, the alloys herein can be used for storage tanks, freight cars or railroad tank cars. Rail tank cars may specifically include tanks, jacketed tanks or tanks with head shields. Other uses include body armor, metal shields, military vehicles and armored vehicles. Such applications apply alloys manufactured according to any one of FIGS. 1, 2 and / or 3.

Claims (31)

a.少なくとも70原子%の鉄、及び、Si、Mn、Cr、Ni、Cu又はCから選択される少なくとも4つ以上の元素を含む金属合金を供給し、前記合金を融解し、<250K/sの速度で冷却し、且つ25.0mmから500mmまでの厚さへ固化するステップと;
b.厚さTを有するシート形に前記合金を加工するステップであって、前記シートが、X(%)の全伸び、Y(MPa)の最大引張強度、及びZ(MPa)の降伏強度を有する、ステップと;
c.厚さにおける減少T<Tによって第2のシートに前記合金をさらに加工するステップであって、前記第2のシートが、X=X±10%の全伸び、Y=Y±50MPaの最大引張強度、及びZ=Z±100MPaの降伏強度を有する、ステップと;
を含む、減少した厚さでの金属シート合金における機械的特性を保持するための方法。
a. A metal alloy containing at least 70 atomic% iron and at least 4 or more elements selected from Si, Mn, Cr, Ni, Cu or C was supplied to melt the alloy and have a rate of <250 K / s. With the step of cooling with and solidifying to a thickness from 25.0 mm to 500 mm;
b. In the step of processing the alloy into a sheet having a thickness of T 1 , the sheet has a total elongation of X 1 (%), a maximum tensile strength of Y 1 (MPa), and a yield of Z 1 (MPa). With strength, with steps;
c. A step of further processing the alloy into a second sheet by a reduction in thickness T 2 <T 1 , where the second sheet has a total elongation of X 2 = X 1 ± 10%, Y 2 = Y 1 With a step having a maximum tensile strength of ± 50 MPa and a yield strength of Z 2 = Z 1 ± 100 MPa;
A method for preserving mechanical properties in metal sheet alloys at reduced thicknesses, including.
前記少なくとも70原子%パーセントの鉄が、Si、Mn、Cr、Ni、Cu又はCから選択される5つ以上の元素と組み合わされる、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein at least 70 atomic percent iron is combined with five or more elements selected from Si, Mn, Cr, Ni, Cu or C. 前記少なくとも70原子%パーセントの鉄が、全部で6つの元素:Si、Mn、Cr、Ni、Cu及びCと組み合わされる、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein at least 70 atomic percent iron is combined with a total of six elements: Si, Mn, Cr, Ni, Cu and C. 選択される4つの元素のレベルが以下の通りである、請求項1に記載の方法:Si(1.14から6.13原子パーセント)、Mn(3.19から15.17原子パーセント)、Cr(0.78から8.64原子パーセント);Ni(0.9から11.44原子パーセント)、Cu(0.37から1.87原子パーセント)。 The method of claim 1, wherein the levels of the four elements selected are: Si (1.14 to 6.13 atomic percent), Mn (3.19 to 15.17 atomic percent), Cr. (0.78 to 8.64 atomic percent); Ni (0.9 to 11.44 atomic percent), Cu (0.37 to 1.87 atomic percent). ステップ(b)において形成された前記合金が、X(12%から80%)、Y(700MPaから2100MPa)、及びZ(250MPaから1500MPa)を示す、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the alloy formed in step (b) exhibits X 1 (12% to 80%), Y 1 (700 MPa to 2100 MPa), and Z 1 (250 MPa to 1500 MPa). ステップ(b)において形成された前記合金が、1.2mmから10.0mmの厚さを示す、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the alloy formed in step (b) exhibits a thickness of 1.2 mm to 10.0 mm. ステップ(c)において形成された前記合金が、X(2から90%)、Y(650MPaから2150MPa)、及びZ(150MPaから1600MPa)を示す、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the alloy formed in step (c) exhibits X 2 (2 to 90%), Y 2 (650 MPa to 2150 MPa), and Z 2 (150 MPa to 1600 MPa). ステップ(c)において形成された前記合金が、0.2mmから<1.2mmの厚さを示す、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the alloy formed in step (c) exhibits a thickness of 0.2 mm to <1.2 mm. ステップ(c)において形成された前記合金が、車両フレーム、車両シャーシ又は車両パネルにおいて位置付けられる、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the alloy formed in step (c) is positioned in the vehicle frame, vehicle chassis or vehicle panel. ステップ(c)において形成された前記合金が、貯蔵タンク、貨物車又は鉄道タンク車において位置付けられる、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the alloy formed in step (c) is positioned in a storage tank, freight car or railroad tank car. a.少なくとも70原子%の鉄、及び、Si、Mn、Cr、Ni、Cu又はCから選択される少なくとも4つ以上の元素を含む金属合金を供給し、前記合金を融解し、<250K/sの速度で冷却し、且つ25.0mmから500mmまでの厚さへ固化するステップと;
b.1.2mmから10.0mmの厚さを有するシート形に前記合金を加工するステップであって、前記シートが、歪み速度Sで試験されたときにX(%)の全伸び、Y(MPa)の最大引張強度、及びZ(MPa)の降伏強度を有する、ステップと;
c.歪み速度S>Sで前記合金からのシートを変形するステップであって、前記シートが、X=X±7%の全伸び、最大引張強度Y=Y±200MPa、及び降伏強度Z=Z±50MPaを有する、ステップと;
を含む、比較的高い歪み速度で金属シート合金における機械的特性を保持するための方法。
a. A metal alloy containing at least 70 atomic% iron and at least 4 or more elements selected from Si, Mn, Cr, Ni, Cu or C was supplied to melt the alloy and have a rate of <250 K / s. With the step of cooling with and solidifying to a thickness from 25.0 mm to 500 mm;
b. Comprising the steps of processing the alloy from 1.2mm to a sheet shape having a thickness of 10.0 mm, the sheet is, X 1 total elongation (%) when tested at a strain rate S 1, Y 1 With a step having a maximum tensile strength of (MPa) and a yield strength of Z 1 (MPa);
c. A step of deforming a sheet from the alloy at a strain rate S 2 > S 1 , where the sheet has a total elongation of X 3 = X 1 ± 7%, a maximum tensile strength Y 3 = Y 1 ± 200 MPa, and yield. With a step having an intensity Z 3 = Z 1 ± 50 MPa;
A method for preserving mechanical properties in metal sheet alloys at relatively high strain rates, including.
前記少なくとも70原子%パーセントの鉄が、Si、Mn、Cr、Ni、Cu又はCから選択される5つ以上の元素と組み合わされる、請求項11に記載の方法。 11. The method of claim 11, wherein at least 70 atomic percent iron is combined with five or more elements selected from Si, Mn, Cr, Ni, Cu or C. 前記少なくとも70原子%パーセントの鉄が、全部で6つの元素:Si、Mn、Cr、Ni、Cu及びCと組み合わされる、請求項11に記載の方法。 11. The method of claim 11, wherein at least 70 atomic percent iron is combined with a total of six elements: Si, Mn, Cr, Ni, Cu and C. 選択される4つの元素のレベルが以下の通りである、請求項11に記載の方法:Si(1.14から6.13原子パーセント)、Mn(3.19から15.17原子パーセント)、Cr(0.78から8.64原子パーセント);Ni(0.9から11.44原子パーセント)、Cu(0.37から1.87原子パーセント)。 The method of claim 11, wherein the levels of the four elements selected are: Si (1.14 to 6.13 atomic percent), Mn (3.19 to 15.17 atomic percent), Cr. (0.78 to 8.64 atomic percent); Ni (0.9 to 11.44 atomic percent), Cu (0.37 to 1.87 atomic percent). ステップ(b)において形成された前記合金が、X(12%から80%)、Y(700MPaから2100MPa)、及びZ(250MPaから1500MPa)を示す、請求項11に記載の方法。 The method of claim 11, wherein the alloy formed in step (b) exhibits X 1 (12% to 80%), Y 1 (700 MPa to 2100 MPa), and Z 1 (250 MPa to 1500 MPa). 歪み速度Sが、0.007s−1から0.0001s−1である、請求項11に記載の方法。 The method of claim 11, wherein the strain rate S 1 is 0.007s -1 to 0.0001s -1 . ステップ(c)において形成された前記合金が、X(5%から87%)、Y(500MPaから2300MPa)、及びZ(200MPaから1550MPa)を示す、請求項11に記載の方法。 15. The method of claim 11, wherein the alloy formed in step (c) exhibits X 3 (5% to 87%), Y 3 (500 MPa to 2300 MPa), and Z 3 (200 MPa to 1550 MPa). 歪み速度Sが、>0.007s−1から1200s−1である、請求項11に記載の方法。 The method of claim 11, wherein the strain rate S 2 is> 0.007s -1 to 1200s -1 . ステップ(c)における前記加工が、ロール成形、金属スタンピング又はハイドロフォーミングを含む、請求項11に記載の方法。 11. The method of claim 11, wherein the process in step (c) includes roll molding, metal stamping or hydroforming. ステップ(c)において形成された前記合金が、車両フレーム、車両シャーシ又は車両パネルにおいて位置付けられる、請求項11に記載の方法。 11. The method of claim 11, wherein the alloy formed in step (c) is positioned in the vehicle frame, vehicle chassis or vehicle panel. ステップ(c)において形成された前記合金が、貯蔵タンク、貨物車又は鉄道タンク車において位置付けられる、請求項11に記載の方法。 11. The method of claim 11, wherein the alloy formed in step (c) is positioned in a storage tank, freight car or railroad tank car. ステップ(c)において形成された前記合金が、ボディアーマー、盾、軍用車両又は装甲車両において位置付けられる、請求項11に記載の方法。 11. The method of claim 11, wherein the alloy formed in step (c) is positioned in body armor, shields, military vehicles or armored vehicles. a.少なくとも70原子%の鉄、及び、Si、Mn、Cr、Ni、Cu又はCから選択される少なくとも4つ以上の元素を含む金属合金を供給し、前記合金を融解し、<250K/sの速度で冷却し、且つ25.0mmから500mmまでの厚さへ固化するステップと;
b.1.2mmから10.0mmの厚さを有するシート形に前記合金を加工するステップであって、前記シートが、X(%)の全伸び、Y(MPa)の最大引張強度、及びZ(MPa)の降伏強度を有する、ステップと;
c.応力集中サイトを導入し、その後前記合金からのシートを変形するステップであって、前記シートが、X≧0.2X(%)の全伸び、最大引張強度Y≧0.5Y(MPa)、及び降伏強度Z≧0.6Z(MPa)を有する、ステップと;
を含む、金属シート合金において機械的特性を保持するための方法。
a. A metal alloy containing at least 70 atomic% iron and at least 4 or more elements selected from Si, Mn, Cr, Ni, Cu or C was supplied to melt the alloy and have a rate of <250 K / s. With the step of cooling with and solidifying to a thickness from 25.0 mm to 500 mm;
b. In the step of processing the alloy into a sheet shape having a thickness of 1.2 mm to 10.0 mm, the sheet has a total elongation of X 1 (%), a maximum tensile strength of Y 1 (MPa), and Z. With a step having a yield strength of 1 (MPa);
c. A step of introducing a stress concentration site and then deforming a sheet from the alloy, wherein the sheet has a total elongation of X 4 ≥ 0.2 X 1 (%) and a maximum tensile strength Y 4 ≥ 0.5 Y 1 ( With a step having MPa) and yield strength Z 4 ≧ 0.6 Z 1 (MPa);
A method for preserving mechanical properties in metal sheet alloys, including.
前記少なくとも70原子%パーセントの鉄が、Si、Mn、Cr、Ni、Cu又はCから選択される5つ以上の元素と組み合わされる、請求項23に記載の方法。 23. The method of claim 23, wherein at least 70 atomic percent iron is combined with five or more elements selected from Si, Mn, Cr, Ni, Cu or C. 前記少なくとも70原子%パーセントの鉄が、全部で6つの元素:Si、Mn、Cr、Ni、Cu及びCと組み合わされる、請求項23に記載の方法。 23. The method of claim 23, wherein at least 70 atomic percent iron is combined with a total of six elements: Si, Mn, Cr, Ni, Cu and C. 選択される4つの元素のレベルが以下の通りである、請求項23に記載の方法:Si(1.14から6.13原子パーセント)、Mn(3.19から15.17原子パーセント)、Cr(0.78から8.64原子パーセント);Ni(0.9から11.44原子パーセント)、Cu(0.37から1.87原子パーセント)。 The method of claim 23, wherein the levels of the four elements selected are: Si (1.14 to 6.13 atomic percent), Mn (3.19 to 15.17 atomic percent), Cr. (0.78 to 8.64 atomic percent); Ni (0.9 to 11.44 atomic percent), Cu (0.37 to 1.87 atomic percent). ステップ(b)において形成された前記合金が、X(12%から80%)、Y(700MPaから2100MPa)、及びZ(250MPaから1500MPa)を示す、請求項23に記載の方法。 23. The method of claim 23, wherein the alloy formed in step (b) exhibits X 1 (12% to 80%), Y 1 (700 MPa to 2100 MPa), and Z 1 (250 MPa to 1500 MPa). ステップ(c)における前記加工が、ロール成形、金属スタンピング又はハイドロフォーミングを含む、請求項23に記載の方法。 23. The method of claim 23, wherein the process in step (c) includes roll molding, metal stamping or hydroforming. ステップ(c)において形成された前記合金が、車両フレーム、車両シャーシ又は車両パネルにおいて位置付けられる、請求項23に記載の方法。 23. The method of claim 23, wherein the alloy formed in step (c) is positioned in the vehicle frame, vehicle chassis or vehicle panel. ステップ(c)において形成された前記合金が、貯蔵タンク、貨物車又は鉄道タンク車において位置付けられる、請求項23に記載の方法。 23. The method of claim 23, wherein the alloy formed in step (c) is positioned in a storage tank, freight car or railroad tank car. ステップ(c)において形成された前記合金が、ボディアーマー、盾、軍用車両又は装甲車両において位置付けられる、請求項23に記載の方法。 23. The method of claim 23, wherein the alloy formed in step (c) is positioned in body armor, shields, military vehicles or armored vehicles.
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