NL8006404A - Werkwijze voor het vervaardigen van staalplaat; voortbrengselen. - Google Patents

Description

VO 121+9

Titel: Werkwijze voor het vervaardigen van staalplaat; voortbrengselen

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een tweefasen, koud gewalste staalplaat met een laag bezwijkings- punt, een lage bezwijkingsverhouding en een hoge ductiliteit, maar toch 2 een treksterkte van 1+0-80 kg/mm . Staalstroken en gesneden staalplaten 5 worden hier gemeenschappelijk aangeduid als platen.

Onlangs is in de automobielindustrie veel inspanning verricht om het gewicht van autocarrosserieën te verlagen, in hoofdzaak teneinde het brandstofverbruik van de auto te verlagen. Omdat een verlaging van het gewicht een vermindering van de dikte van de staalplaten van de 10 carrosserie noodzakelijk maakt, is het essentieel dat voor het bereiken van dit doel als ook voor het verzekeren van veiligheid zeer sterke staalplaten worden gebruikt. Het gebruik van staalplaten met hoge trekkracht is tegenwoordig in de automobielindustrie meer gebruikelijk.

Om aan dergelijke eisen in de automobielindustrie te voldoen, is 15 het voor de staalindustrie noodzakelijk dat staalplaten met betere eigenschappen dan bekende koud gewalste staalplaten met hoge sterkte worden verschaft tegen lagere kosten.

Bekende tweefasen, koud gewalste staalplaten met hoge trekkracht en een werkwijze voor het vervaardigen daarvan zijn bijvoorbeeld beschre-20 ven in de Japanse ter inzage gelegde octrooiaanvrage Sho· 50-981+19, volgens welke publikatie een koolstof en mangaan en desgewenst 0,1 -0,7$ silicium houdend staal wordt verhit tot op de tweefasen (a ·+;γ ) eoexistentiezone, zoals vastgesteld in de evenwichtsfasediagrammen, en daarna betrekkelijk snel tot 500°C wordt afgekoeld met een gemiddelde 25 koelsnelheid van 0,5 tot 30°C/sec om een staalstructuur te verkrijgen, die in hoofdzaak is samengesteld uit ferriet en het. transformatieprodukt, dat door de snelle koeling is gevormd en gedeeltelijk het resterende austeniet bevat.

Het doel van de uitvinding is om een werkwijze te verschaffen voor 30 het tegen lage kosten vervaardigen van een tweefasen, koud gewalste staalplaat met hoge trekkracht, welke uitstekend bewerkbaar is door een combinatie van de koelomstandigheden die volgen op de weektrap, in het bijzonder in een continue ontlaatbehandeling met de chemische samen- stelling van de staaluitgangsmaterialen.

i 8 0 0 6 40 4 - 2 -

De volgens de uitvinding verkregen staalplaat vertoont een laag bezwijkingspunt en toch een treksterkte van 1+0-80 kg/mm en een hoge rek. Daarom heeft de staalplaat volgens de uitvinding voordelen op de volgende punten.

5 Het bezwijkingspunt staat in verband met het terugveerverschij nsel van de staalplaat wanneer deze aan vorming in een pers wordt onderworpen. Het lage bezwijkingspunt (lage bezwijkingsverhouding) verzekert derhalve een beter passen van het staal in de vorm van de pers en derhalve een beter gevormde vorm, zodat de belastingen van de machine die de pers 10 vormt, aanzienlijk verminderd kunnen worden. De uitvinding kan bijdragen tot een voldoen aan de vraag in de automobielindustrie naar staalplaten met hoge trekkracht tegen lagere prijzen, omdat een tweefasen staalplaat met hoge sterkte tegen geringe produktiekosten met kleinere hoeveelheden legeringselementen kan worden vervaardigd.

15 De hoge ductiliteit van de volgens de uitvinding verkregen staal plaat kan vanzelfsprekend succes verzekeren van een hoge mate van bewerking. In dit opzicht is de uitvinding uitgesproken voordelig.

De gewoonlijk voor de buitenkant van de automobielcarrosserieën toegepaste staalplaten hebben een dikte van ongeveer 0,8 mm. Zoals gezegd 20 zijn vele pogingen ondernomen om-het gewicht van de automobielcarrosse^· rieën te verminderen, waarvan êên gericht is op een vermindering van de dikte van de staalplaten.

Bij de poging om de dikte van de staalplaat te verminderen is echter een probleem opgetreden met betrekking tot de deukvastheid, 25 namelijk bestandheid tegen locaal indeuken van de plaat. De deukvastheid hangt af van de dikte en de sterkte van de staalplaat. De belangrijkste reden voor het gebruiken van een dunne staalplaat met hoge sterkte voor de buitenkant van de automobielcarrosserieën is verbetering van deze deukvastheid. De uitvinding heeft derhalve het belangrijke technische 30 voordeel dat een staalplaat met betere deukvastheid met een hoge treksterkte wordt verkregen terwijl een bevredigende bewerkbaarheid met een laag bezwijkingspunt en een hoge rek in stand worden gehouden, en de uitvinding is dan ook commercieel van groot belang doordat de volgens de uitvinding verkregen staalplaat goed kan voldoen aan de vraag van 35 de automobielindustrie naar vervanging van de bekende platen van zacht staal die als buitenkant van de automobielcarrosserieën worden toegepast.

8 00 6 40 4 - 3 -

De uitvinding zal aan de hand van de tekening en een aantal specifiekevoorbeelden nader worden toegelicht.

De fig. 1a, b en c tonen respectievelijk de neiging tot vorming van een tweefasen structuur, afhankelijk van verschillende koolstof-5 en mangaangehalten in combinatie, bij een bepaalde koelsnelheid.

Een van de essentiële maatregelen volgens de uitvinding is, zoals nog zal worden toegelicht, het aanleggen van een zeer hoge koelsnelheid van 30-300°C/sec voor het afkoelen tot een temperatuur van niet meer dan 250°C in een continu ontlaatproces. Om de gewenste doeleinden van de 10 uitvinding te bereiken met een dergelijke snelle afkoeling, moet het staaluitgangsmateriaal aan de volgende voorwaarden met betrekking tot de chemische samenstelling voldoen.

Wanneer het koolstofgehalte minder dan 0,01$ bedraagt, is de structuur die door de snelle koeling kan worden verkregen, niet vol-15 doende, maar wanneer anderzijds het koolstofgehalte meer dan 0,12$ bedraagt, is de hoeveelheid van het aan de snelle afkoeling te wijten transformatieprodukt buitensporig zodat het lastig is om een tweefasen-structuur met hoge ductiliteit zoals gewenst volgens de uitvinding te verkrijgen. Ih.ditgeval.bestaat het transformatieprodukt uit martensiet 20 en niet-getransformeerd_-austeniet.

Mangaan bewerkt een verhoging van de hardbaarheid van de γ-fase, bevordert het transformatieprodukt van de snelle koeling gedurende de koeltrap, en versterkt de. ferrietmatrix, verhoogt derhalve de ductiliteit. Mangaangehalten van minder dan 1,0$ zijn echter niet voldoende 25 om de gewenste hardbaarheid te realiseren. Anderzijds zijn mangaangehalten van meer dan 1,8$ niet gewenst, omdat de lasbaarheid daardoor wordt verslechterd en bepaalde economische nadelen worden opgeroepen.

Aluminium is essentieel voor de deoxydatie van staal, maar minder dan.0,0:1$ aluminium is voör;dat doel niet voldoende. Aluminiumgehalten 30 van niet meer dan 0,10$ zijn echter voor dit doel voldoende.

Silicium is niet essentieel, en niet meer dan 0,1$ silicium is voldoende, maar voor het verbeteren van de ductiliteit van de tweefasen-structuur kan het worden toegevoegd in een hoeveelheid van niet meer dan 1,2$. Siliciumgehalten van meer dan 1,2$ zullen nadelige invloeden 35 uitoefenen op de verfbaarheid en corrosievastheid van de verkregen staal- 800 6 40 4 - k - platen. De bovengrens voor het siliciumgehalte is daarom 1,2/¾.

Voor een verdere verbetering van de sterkte, kunnen chroom, koper en nikkel elk in hoeveelheden van meer dan 1% worden toegevoegd, en voor het verbeteren van de buigbaarheid, kunnen calcium, zeldzaam aardmetaal 5 '.en zirkoon elk in hoeveelheden van niet meer dan 0,1% worden toegevoegd.

Het uitgangsmateriaal met een chemische samenstelling die zoals bovenstaand is aangegeven is ingesteld, wordt met een gebruikelijke continue gietwerkwijze of werkwijze voor het breken van gietelingen verwerkt tot platen ("slabs"), waarna de platen heet gewalst en koud 10 gewalst worden tot koud gewalste platen ("sheets"). De aldus verkregen koud gewalste platen worden aan het continue ontlaadproces dat een van de kenmerken van de uitvinding vormt, onderworpen.

De weektrap in het continue ontlaatproces wordt bij voorkeur uitgevoerd in een temperatuursgebied van 730 - 800°C gedurende een tijds-15 periode van 20 sec tot 2 minuten en wel om de volgende redenen.

Weken beneden T30°C en korter dan 20 seconden leidt niet tot een voldoende hoeveelheid γ en een voldoende koolstof, mangaan enz. concentratie in γ , die nodig is om een gewenst resterend austeniet te verkrijgen, en zelfs wanneer een snelle koeling wordt uitgevoerd, kan 20 niet een gewenste tweefasen structuur worden verkregen waardoor het onmogelijk is om een staalplaat met een goed uitgebalanceerde sterkte en ductiliteit te verkrijgen. Anderzijds zal weken bij een temperatuur boven 800°C leiden tot een buitensporige hoeveelheid γ en zal de mangaancon-centratie in γ verdund zijn, zodat zelfs met een snelle koeling niet een 25 gewenste hoeveelheid resterend austeniet kan worden verkregen en eerder de hoeveelheid hard martensiet wordt vergroot. De verkregen staalplaat zal dan niet een goede balans tussen sterkte en ductiliteit bezitten. De bovengrens voor de weekduur is gesteld op 2 minuten, hoewel een langere weekduur kan worden toegepast. Een langere duur vereist echter een langere 30 oven en is om redenen van kapitaalkosten en economie niet wenselijk.

De op bovenstaand vermelde weektrap volgende koeling wordt uitgevoerd met een koelsnelheid van 30 - 300°C/sec, bij voorkeur 100 - 300°C/ sec tot 250°C. De reden voor het stellen van een eindpunt van „de snelle koeling op 250°C is dat wanneer de snelle koeling bij temperaturen boven 35 250°C wordt beëindigd, het resterende austeniet transformeert in marten siet zodat geen tweefasen structuur kan worden verkregen.

3 00 6 40 4 - 5 - 1

Met betrekking tot de koelsnelheid wordt opgemerkt wanneer de koelsnelheid minder dan 30°C/sec bedraagt, het niet mogelijk is om een tweefasen-structuur te verkrijgen met de laaggelegeerde staalsamenstel-ling zoals volgens de uitvinding gedefinieerd, en wanneer de koelsnel-5 heid meer dan 300°C/sec bedraagt, is de ductiliteit van het verkregen staal gering. Voor wat de ductiliteit betreft, deze verandert niet wezenlijk wanneer de koelsnelheid in het gebied van 30 - 300°C/sec ligt. De in dit gebied geregelde koelsnelheid is moeilijk te bereiken door koelen met vloeistof of koelen door onderdompelen in water, maar kan gemakkelijk 10 worden verkregen door damp-vloeistofkoeling door een mengsel van damp en vloeistof tegen de staalplaat te blazen. Een extra voordeel van deze damp-vloeistofkoeling is dat een uniform koeleffect over de breedte van de staalstrook kan worden gerealiseerd, en derhalve een uniforme kwaliteit van het materiaal kan worden bewerkt.

15 De staalplaten worden na het continue ontlaatproces aan een strek- behandeling onderworpen, gewoonlijk met een vermindering van ongeveer 10$.

Thans volgen'.enkele voorbeelden ter toelichting van de uitvinding.

Staalplaten met verschillende staalsamenstellingen, zoals getoond in tabel A, werden vervaardigd en heet gewalst tot heet gewalste staal-20 stroken met een dikte van 2,5 mm, en verder koud gewalst tot koud gewalste staalstroken met een dikte van 0,7 mm. Deze koud gewalste staalstroken werden aan een continue ontlaatbehandeling onderworpen, waarbij ze gedurende ho seconden op 770°C werden geweekt, en tot gewone temperaturen werden afgekoeld met verschillende koelsnelheden, die variëren van 10°C 25 to ongeveer 1000°C/sec (afschrikken met water). De eigenschappen van de verkregen staalplaten staan eveneens in tabel A.

Volgens de gebruikelijke continue ontlaatbehandeling, bedroeg de koelsnelheid na de weektrap ongeveer 10°C/sec. Met een dergelijke geringe koelsnelheid was het onmogelijk om een tweefasen staalplaat te verkrij-30 gen met een laag bezwijkingspunt en een lage bezwijkingsverhouding, tenzij de hoeveelheid legeringslementen (Mn) groot is zoals in staal D. Voorts heeft deze standaardtechniek het nadeel dat wanneer .het mangaan-gehalte toeneemt, de lasbaarheid slechter wordt en de productiekosten hoger worden.

35 Wanneer de koelsnelheid in het gebied van 30 - 300°C/sec werd ge- 800 6 40 4 - 6 - houden zoals volgens de uitvinding wordt voorgeschreven, kan een bevredigende tweefasen-structuur worden verkregen, zelfs met een kleine hoeveelheid legeringselementen, en verandert de resulterende ductiliteit niet wezenlijk, zoals door de stalen A - C en E - I wordt getoond.

5 Wanneer anderzijds de koelsnelheid verder verhoogd werd tot 350°C/ sec (besproeien met water) of 1000°C/sec (onderdompelen in water), werd de verkregen ductiliteit aanzienlijk slechter en kon het gewenste doel van de uitvinding niet worden gerealiseerd.

In de fig. 1a, b en c, die de relatie tussen de koelsnelheid en de 10 vorming van de tweefasen-structuur bij verschillende gehalten aan koolstof en mangaan tonen, geven de getoonde getallen de bezwijkingsverhou-ding in procenten aan, en een bezwijkingsverhouding van 50$ is als grenslijn voor de tweefasen-structuur gesteld.

8 00 6 40 4 - τ - ο ηΓ

t- 0J

Λ η Ο) LT\ 0\ d on οι Φ vj CO J- o -¾ on in Ö t“ on -p j- vo =3 m ,, °„ °i, I If d on co S .h 3 oj oj £ X ft ~ ·«- o * * * o Φ CO ,Μ O OJ τ— \ ¢) #» λ λ #\ O d -- ο On go o on on cm cm ^ o

d w «S

•rl u t CM -— -— .zf ¢) 'tt T) « ·> ·> λ X d $ on cm j· o H +34¾ LA MO Ό t— Φ 05 d to I .

Η Ώ Λ -- co -- On O ‘C Q) -P ·>*>·> "

O Rgö NO 00 -- LA

X Φ ή ? CMon-d- on X X Pk

WXXOXXXXW

♦K

<11

ii t-C— t— J-COt-CMOO

]_C] J| ^ »---- wii Φ &«. t-coLAoooNoooon

mjj d ^ onononononcucMoncM

S !i o φ --

-- Λ ^ J- LA ON CM J- 0-*- LA

-7Π ^ nc\rtn*t«inn * h 8 M 00CMt-CM00CM--_=i-O.

P 4: ^ -3-J-J-LALANOVOOt- :p? M J- ONVO 'CM CO 00 O NO -- bn +3 S3 ci«nnricv *\r>«nr>

N Ö d M COOn-M-VOLAOT-OCM

Φ-ΗΡΧ CM CM CM CM 00-=1- 00 -=f _=f X X ft'-' LAONCMLAOOOLACM--• Ont-LACMCM^-’-CMJ-

H OOOOOOOOO

O

W < OOO OOOOOO

on d 1 1 1 1 1 1 on 1 1 0 b b 0 d ,2 d θ· 0 on ,2 do t=-2 do ^ -H g CÖ -- NO O g CÖ-- O g'tÖ.-- -¾¾ CQ ·ΡΌ *· ί Z Z ·> Λ.Ο'ϋ " « —- gO O -— SO1— go bD co On t— 0 md on On on la d d j- vot-T-j-j-iAont- • ]—ί N-1 ΛΛΛΛΛΛΛΛ H ^r-T-CMT--^T-r-r--

H

Φ ^'-onoooNCMcot-vo X LAonononoNVOt— ΟΜΟ to 0 0000000--0 r\#innr\*** n

Φ OOOOOOOOO

w

<fqofi|xlptlü>fr!H . bD bD

0 a d

•Η -H

Ti Ti d τί ö •η s s 'd *h ε = = .= ï> X > 800 6 40 4 —J-UJ--- - 8 - «Γ =fc =fc =lfc =|fc

A CM CM V- _rj- OJ

(D A A . A A A

-P p O LA MO MO t— Φ CM T- i- T- r- s Ö Αΐ O 00 Pt ¢0¾¾ t\ t\ Φ* Ψ\ W\ Λί ο p gj co cm ^ pt ΛίΟ-pjj MO 00 t- 00 00 •H 03 P ^ A U I ,

O Φ ;rp ' ^CM 0\ U> > \D

03 -P Ϊλ +3 '-*»*> ·>·> ·» 'η (β β ff p ^ Pt Pt O ^- cöp φ .4 p rn po po pt Pt A M ft «Τ'

r' O 00 O CM MO O

V] Λ ft Λ ft ft ft φ co o\ o o\ oo p CM 1- CM CM r- το A ;ë ο o on cm mo mo

LP\ 'fll r7^ A A A A A . A

PO fi ft t- LA Pt LA t- p -pJj mo t— > t- t- t- a)

to P bD

Φ 0 I I ^

Qhn-P oOOOnPOCMOn-HCh-P

R Ö S •'•'"•'"''SO-H

0 .PP on cm po la ρ- ao φ ^ ,Ο ,Μ ft CMPOPOPOPOPO't-1'teS..p

• O O .H

CJ----- ------------------------------- LA H

Φ *- O O O V*. -H

COW o ·· -p ^ II ^ LA o MIIO M β Η II O rp O LA CM C >d 0 II *—" Φ ·% #. #. .,-1 i> II p 00 C— MO till'd II)

p II <0 CM CM CM PPM

Φ II ·Η ·Η O Cd

>11 Qj I J t) ί H

— u pp o Λ ^ pp II H la -§ £ > T- O Φ p < II Φ CM ρ ft « »> «> ,β > φ II Ö +3 -p 00 ON O P W Φ f4 II CO 02 LA MO t— ΦΜν Η II H > Ö PQ II Φ I I 03 Ή pj < II o ;rp Λ Μ4ί Φ E-l II ftn g & -P Pt CM Ö'T 11)

(o Q d A A A »H ·Η A

Φ -Η ft t- 03 CM ft*! > Ρ ,Ο ,3 ft CM CM 00 tjU d .. -Η Φ 3 £ 4! 4>

00 0000000 N'-'W

m φ 3 id14 A oOi .^ptPtcMrnoo ' P "m Φ ΑΑΛΑΑΑΑΑΑ $_| -p P LA LA LA CO 00 t— d— t— Pt P ,3 Ö POPOPOCMCMCMCMCMCM β β φ P P ίο o ., « M -p p Ο Λ 2 P 02 Ch

1- f t OOOnOMLA’-T-r-MOO p I

' A A A A A A A Λ Λ -pöd) -P-P 00 LA On VO VO CO V£) r- C\J W Φ φ

CQ -=t Lf\ \Q \Q \o t— t*— CQ

Ö aJ +2

1 1 V

til? rn 02 I φ

Cgn-p Pf CM LA LA t1— 00 MO LA (J (1) d K Ü A A A A A A A A Λ CH<DÖ φ .ft β . CM r- OMO C— O CO CM LA I > φ

ί Ü ft CMCMCMCMCMOOCMCACn OmJM

Φ ’3 ·Η *5 Q) Ό T- OOOOO 4^^(1) « ö p φ Φ > rd Μ Φ Λ! OOO^-CMCA Ρ·ΗΟ φ #ν»»ΛΛΛ φ d p dNOMO\t-CO ΜΦΜ CM CM CM CM CM ·ΗΡ^£| •Ö > Ö . Φ Φ Φ CÖ O A ΐ P A -d LA 3 £ PtOOPtCAOO |> C β g« Λ Λ Λ Λ Λ φ Ο Ο

4>JJ Pt CM LA Pt τ— A

•ω LAMOMOMOt— Qlxl^,

1 .hT

g S-P Pt 00 >- CM ON

A A A A A

Φ.ΡΡ la-^CMCTnCM

42^ft CMOOmCMCA

8 0 0 6 40 4 I l·"·5.....s-"-3- " -fc 0 " --

Claims (3)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een tweefasen, koud gewalste staalplaat met hoge trekkracht welke uitstekend bewerkbaar is, met het kenmerk, dat een staal dat 0,01 - 0,12% koolstof, niet meer dan 0,1% silicium, 1,0 - 1,8% mangaan, 0,01 - 0,10% sol.Al, en de rest ijzer en 5 verontreinigingen bevat, heet wordt gewalst; de heet gewalste staalplaat koud wordt gewalst, de koud gewalste staalplaat wordt onderworpen aan . een continue ontlaatbehandeling, waarbij geweekt wordt in een tempera-tuursgebied van 730 - 800°C gedurende 20 seconden tot 2 minuten, en tot 250°C of lager wordt afgekoeld met een koelsnelheid van 30 - 300°C/sec. 10 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het silicium- gehalte in het staal meer dan 0,1%, maar niet meer dan 1,2% bedraagt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, of 2, met het kenmerk, dat de koelsnelheid 100 - 300°C/sec bedraagt. U. Werkwijze volgens .eenlofimeer van de conclusies 1-3, met het 15 kenmerk, dat het koelen wordt uitgevoerd met een damp-watermengsel.

5· Voortbrengselen, verkregen onder toepassing van staal dat met de werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1 - h is vervaardigd. 1 8 00 6 40 4