RU2605034C1 - Hot-rolled steel for hot forming - Google Patents

Hot-rolled steel for hot forming Download PDF

Info

Publication number
RU2605034C1
RU2605034C1 RU2015149849/02A RU2015149849A RU2605034C1 RU 2605034 C1 RU2605034 C1 RU 2605034C1 RU 2015149849/02 A RU2015149849/02 A RU 2015149849/02A RU 2015149849 A RU2015149849 A RU 2015149849A RU 2605034 C1 RU2605034 C1 RU 2605034C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
hot
strength
titanium
niobium
Prior art date
Application number
RU2015149849/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Зайцев
Наталия Анриевна Арутюнян
Антон Викторович Колдаев
Алексей Борисович Степанов
Наталия Анатольевна Карамышева
Александр Владимирович Гришин
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина")
Priority to RU2015149849/02A priority Critical patent/RU2605034C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2605034C1 publication Critical patent/RU2605034C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to ferrous metallurgy, specifically to structural hot rolled steel, intended for production of high-strength steel complex-shape parts by hot forming, including vehicle structural elements. Said steel contains following substances, wt%: carbon 0.08-0.3, silicon 0.20-1.0, manganese 0.60-2.0, chrome 0.60-1.80, nickel 0.02-0.8, molybdenum 0.001-0.30, titanium 0.02-0.08, vanadium 0.002-0.08, niobium 0.038-0.07, boron 0.0001-0.004, copper 0.05-0.20, aluminium 0.01-0.09, nitrogen 0.006-0.015, phosphorus ≤ 0.03, sulphur ≤0.015, iron and unavoidable impurities, including hydrogen ≤ 0.0004, balance. Steel has uniform dispersed ferrite-pearlite structure with number of ferrite grain 9-11, and content of titanium and nitrogen, niobium and carbon linked by relationships: 2.0 ≤ [Ti]/[N] ≤ 5.5 and 0.003 ≤ [Nb]·[C] ≤ 0.012.
EFFECT: high strength after hot forming.
1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к горячекатаным конструкционным сталям, предназначенным для изготовления высокопрочных стальных деталей сложной формы способом горячей штамповки, в том числе элементов конструкции автомобиля.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, namely to hot-rolled structural steels intended for the manufacture of high-strength steel parts of complex shapes by hot stamping, including structural elements of a car.

Создание новых высокоэффективных объектов транспортной, грузоподъемной, горнодобывающей и других видов техники неизбежно приводит к увеличению нагрузок на рабочие узлы и детали. Это, при законодательном требовании снижения материальных, энергетических затрат, металлоемкости изделий, делает необходимым повышение прочностных характеристик сталей, используемых для их изготовления. Однако повышение прочности стали, как правило, приводит к снижению пластичности, что осложняет или делает невозможным изготовление деталей сложной формы. Наиболее эффективным в техническом и экономическом отношении путем решения сформулированной проблемы является использование методов горячей штамповки, совмещенных с закалкой, что позволяет из относительно мало прочных сталей в едином производительном процессе получать высокопрочные изделия и детали.The creation of new highly efficient objects of transport, lifting, mining and other types of equipment inevitably leads to an increase in loads on work units and parts. This, with the legislative requirement to reduce material, energy costs, metal consumption of products, makes it necessary to increase the strength characteristics of the steels used for their manufacture. However, increasing the strength of steel, as a rule, leads to a decrease in ductility, which complicates or makes it impossible to manufacture parts of complex shape. The most technically and economically effective way to solve the formulated problem is to use hot stamping methods combined with hardening, which makes it possible to obtain high-strength products and parts from relatively few strong steels in a single production process.

Известна сталь для горячей штамповки следующего химического состава, мас. %: 0,05-0,40% С; 0,001-0,02 Si; 0,1-3 Mn; 0,0002-0,005 Al; 0,0005-0,01 Ti; 0,003-0,03 О; 0,0052 Cr и/или Мо; остальное Fe и неизбежные примеси, содержание которых ограничено следующими значениями, мас. %: S≤0,02; P≤0,03; N≤0,01%. Дополнительно сталь содержит компоненты, входящие в одну или более из трех групп (а)-(с), мас. %: (а) 0,0005-0,01 В; (b) 0,0051 Nb и/или V и/или W и/или Со; и (с) один или более из 0,0052 Ni и/или Cu. При этом средний диаметр распределенных в стальном листе частиц композитных оксидов на основе Fe-Mn составляет от 0,1 до 15 мкм.Known steel for hot stamping of the following chemical composition, wt. %: 0.05-0.40% C; 0.001-0.02 Si; 0.1-3 Mn; 0.0002-0.005 Al; 0.0005-0.01 Ti; 0.003-0.03 O; 0.0052 Cr and / or Mo; the rest of Fe and inevitable impurities, the content of which is limited by the following values, wt. %: S≤0.02; P≤0.03; N≤0.01%. Additionally, the steel contains components included in one or more of the three groups (a) - (c), wt. %: (a) 0.0005-0.01 V; (b) 0.0051 Nb and / or V and / or W and / or Co; and (c) one or more of 0.0052 Ni and / or Cu. The average diameter of the Fe-Mn-based composite oxide particles distributed in the steel sheet is from 0.1 to 15 μm.

Указанная сталь после горячей штамповки имеет высокую прочность и характеризуется замедленным разрушением, вызванным водородным охрупчиванием. Образованные в жидкой стали комплексные оксиды Fe-Mn в процессе горячей и холодной прокатки сляба вытягиваются, дробятся и уменьшаются в размере, становясь эффективными ловушками водорода. Недостатком данной стали является неконтролируемость выделения оксидов при таком большем содержании кислорода, что приводит к образованию различного рода дефектов.The specified steel after hot stamping has high strength and is characterized by delayed fracture caused by hydrogen embrittlement. The Fe-Mn complex oxides formed in liquid steel during the hot and cold rolling of a slab are drawn, crushed, and reduced in size, becoming effective hydrogen traps. The disadvantage of this steel is the uncontrolled emission of oxides at such a high oxygen content, which leads to the formation of various kinds of defects.

(Патент RU 2557114, МПК C22C 38/18, C22C 38/22, C22C 38/18, опубликован 20.07.2015)(Patent RU 2557114, IPC C22C 38/18, C22C 38/22, C22C 38/18, published July 20, 2015)

Известна сталь для горячей штамповки следующего химического состава, мас. %: 0,040≤C≤0,100; 0,80≤Mn≤2,00; Si≤0,30; S≤0,005; P≤0,030; 0,010≤Al≤0,070; 0,015≤Nb≤0,100; 0,030≤Ti≤0,080; N≤0,009; Cu≤0,100; Ni≤0,100; Cr≤0,100; Mo≤0,100; Ca≤0,006; железо и неизбежные примеси остальное. При этом микроструктура стальной детали состоит, по меньшей мере, из 75% равноосного феррита, мартенсита в количестве не менее 5% и не более 20% и бейнита в количестве, не превышающем 10%.Known steel for hot stamping of the following chemical composition, wt. %: 0,040≤C≤0,100; 0.80≤Mn≤2.00; Si 0 0.30; S≤0.005; P≤0.030; 0.010≤Al≤0.070; 0.015≤Nb≤0.100; 0.030≤Ti≤0.080; N≤0.009; Cu≤0,100; Ni≤0,100; Cr≤0,100; Mo≤0,100; Ca≤0.006; iron and inevitable impurities rest. At the same time, the microstructure of the steel part consists of at least 75% equiaxed ferrite, martensite in an amount of at least 5% and not more than 20%, and bainite in an amount not exceeding 10%.

Указанная сталь позволяет получать детали с однородной структурой и механическими свойствами, улучшенным относительным удлинением и хорошей коррозионной стойкостью. Однако вследствие низкого содержания углерода, обеспечивающего повышенную пластичность, предлагаемая сталь не имеет высоких прочностных характеристик. Кроме того, отсутствие среди легирующих компонентов бора ограничивает применение этой стали для производства массивных деталей из-за недостаточного уровня прокаливаемости.The specified steel allows to obtain parts with a homogeneous structure and mechanical properties, improved elongation and good corrosion resistance. However, due to the low carbon content, providing increased ductility, the proposed steel does not have high strength characteristics. In addition, the absence of boron among the alloying components limits the use of this steel for the production of massive parts due to the insufficient level of hardenability.

(Патент RU 2423532, МПК C21D 8/04, C21D 9/48, C22C 38/04, опубликован 10.07.2011)(Patent RU 2423532, IPC C21D 8/04, C21D 9/48, C22C 38/04, published July 10, 2011)

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является сталь следующего химического состава, мас. %: 0,10-0,35 C; 0,01-1,0 Si; 0,3-2,3 Mn, 0,01-0,5 Al; P≤0,03; S≤0,02; N≤0,1; остальное составляет Fe и неизбежные примеси. Дополнительно сталь содержит один или более элементов, выбранных из группы, включающей, в мас. %: 0,01-2,0 Cr; 0,001-0,5 Ti; 0,001-0,5 Nb; 0,0005-0,01 B; 0,01-1,0 Mo; 0,01-0,5 W; 0,01-0,5 V; 0,01-1,0 Cu; 0,01-5,0 Ni. При этом среднеквадратическое отклонение диаметров частиц карбидов железа, содержащихся в области от поверхности до 1/4 толщины стального листа, составляет 0,8 мкм или менее.The closest analogue of the claimed invention is steel of the following chemical composition, wt. %: 0.10-0.35 C; 0.01-1.0 Si; 0.3-2.3 Mn; 0.01-0.5 Al; P≤0.03; S≤0.02; N≤0.1; the rest is Fe and unavoidable impurities. Additionally, the steel contains one or more elements selected from the group including, in wt. %: 0.01-2.0 Cr; 0.001-0.5 Ti; 0.001-0.5 Nb; 0.0005-0.01 B; 0.01-1.0 Mo; 0.01-0.5 W; 0.01-0.5 V; 0.01-1.0 Cu; 0.01-5.0 Ni. Moreover, the standard deviation of the diameters of the particles of iron carbides contained in the region from the surface to 1/4 of the thickness of the steel sheet is 0.8 μm or less.

Указанная сталь позволяет производить горячештампуемые изделия с высокой прочностью и характеризующиеся малой величиной прогиба в случае их большой длины. Твердость поверхностного слоя стального листа, определяющая, в значительной степени, размер прогиба, увеличивается в результате регулирования равномерного распределения по размерам частиц карбидов железа.The specified steel allows the production of hot stamping products with high strength and characterized by a small amount of deflection in the case of their large length. The hardness of the surface layer of the steel sheet, which determines, to a large extent, the size of the deflection, increases as a result of regulation of the uniform distribution of iron carbide particles in size.

(Патент RU 2552817, МПК C22C 38/06, C21D 9/46, опубликован 10.06.2015 - прототип)(Patent RU 2552817, IPC C22C 38/06, C21D 9/46, published June 10, 2015 - prototype)

Однако высокие значения верхних концентрационных пределов легирующих, в том числе титана, ванадия, меди, ниобия и, особенно, никеля обуславливают очень высокую стоимость стали и ограничивают ее широкое использование. В то же время уровень прочности представленных в примерах сталей (предел прочности) не превышает 1815 МПа при приближении к максимальному содержанию углерода 0,34%.However, the high values of the upper concentration limits of alloying, including titanium, vanadium, copper, niobium and, especially, nickel, determine the very high cost of steel and limit its widespread use. At the same time, the strength level of the steels presented in the examples (tensile strength) does not exceed 1815 MPa when approaching the maximum carbon content of 0.34%.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является получение экономнолегированной горячекатаной стали с дисперсной и однородной структурой для изготовления высокопрочных изделий способом горячей штамповки.The problem to which the present invention is directed, is to obtain an economically alloyed hot-rolled steel with a dispersed and uniform structure for the manufacture of high-strength products by hot stamping.

Техническим результатом данного изобретения является обеспечение необходимой степени дисперсности и однородности структуры по объему металла после горячей прокатки для достижения высокой прочности после горячей штамповки.The technical result of this invention is to provide the necessary degree of dispersion and uniformity of the structure over the volume of metal after hot rolling to achieve high strength after hot stamping.

Технический результат достигается тем, что горячекатаная сталь для горячей штамповки, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, ванадий, ниобий, бор, медь, алюминий, азот, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси, согласно изобретению, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:The technical result is achieved by the fact that hot rolled steel for hot stamping containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, titanium, vanadium, niobium, boron, copper, aluminum, nitrogen, sulfur, phosphorus, iron and inevitable impurities, according to the invention contains components in the following ratio, wt.%:

Углерод: 0,08-0,3Carbon: 0.08-0.3

Кремний: 0,20-1,0Silicon: 0.20-1.0

Марганец: 0,60-2,0Manganese: 0.60-2.0

Хром: 0,60-1,80Chrome: 0.60-1.80

Никель: 0,02-0,8Nickel: 0.02-0.8

Молибден: 0,001-0,30Molybdenum: 0.001-0.30

Титан: 0,02-0,08Titanium: 0.02-0.08

Ванадий: 0,002-0,08Vanadium: 0.002-0.08

Ниобий: 0,038-0,07Niobium: 0.038-0.07

Бор: 0,0001-0,004Boron: 0.0001-0.004

Медь: 0,05-0,20Copper: 0.05-0.20

Алюминий: 0,01-0,09Aluminum: 0.01-0.09

Азот: 0,006-0,015Nitrogen: 0.006-0.015

Фосфор: ≤0,03Phosphorus: ≤0.03

Серу: ≤0,015Sulfur: ≤0.015

Железо и неизбежные примеси, в том числе водород ≤0,0004, остальное, при этом она имеет однородную дисперсную феррито-перлитную структуру с баллом зерна феррита 9-11, а содержания титана и азота, ниобия и углерода связаны зависимостями 2,0≤[Ti]/[N]≤5,5; 0,003≤[Nb]·[C]≤0,012.Iron and inevitable impurities, including hydrogen ≤0,0004, the rest, while it has a homogeneous dispersed ferrite-pearlite structure with a ferrite grain score of 9-11, and the contents of titanium and nitrogen, niobium and carbon are related by 2.0≤ [ Ti] / [N] ≤5.5; 0.003≤ [Nb] · [C] ≤0.012.

Поскольку легирующие элементы, приведенные во втором пункте формулы изобретения - прототипа (патент RU 2552817), не содержатся одновременно в каком-либо из 22 составов стали, указанных в таблицах 1, 4, 6 описания изобретения, заявленный нами состав стали не подпадает под действие патента RU 2552817 и соответствует условию патентоспособности «новизна». Привлечение сведений, содержащихся в описании изобретения, для трактовки формулы изобретения, правомерно, так как соответствует пункту 10.8(2) Административного регламента.Since the alloying elements shown in the second paragraph of the claims - prototype (patent RU 2552817) are not simultaneously contained in any of the 22 compositions of steel specified in tables 1, 4, 6 of the description of the invention, the composition of steel declared by us does not fall within the scope of the patent RU 2552817 and meets the condition of patentability "novelty." Attraction of the information contained in the description of the invention for the interpretation of the claims is lawful, as it corresponds to clause 10.8 (2) of the Administrative Regulation.

Сущность изобретения заключается в том, что благодаря предлагаемому химическому составу в стали при температурах горячей прокатки происходит формирование благоприятной структуры, характеризующейся наличием объемной системы наноразмерных выделений избыточных фаз, в первую очередь, карбидных и карбонитридных, что обуславливает необходимый уровень дисперсности феррито-перлитной структуры и однородность состава. В результате при нагреве перед горячей штамповкой в сталях образуется мелкозернистый аустенит. После горячей штамповки мелкое зерно аустенита наследуется в конечной структуре металла совместно с наноразмерными выделениями избыточных фаз, что обеспечивает получение высоких прочностных свойств.The essence of the invention lies in the fact that due to the proposed chemical composition in steel at hot rolling temperatures, a favorable structure is formed, characterized by the presence of a volumetric system of nanoscale precipitation of excess phases, primarily carbide and carbonitride, which determines the required level of dispersion of the ferrite-pearlite structure and uniformity composition. As a result, when heated before hot stamping in steels, fine-grained austenite is formed. After hot stamping, small austenite grains are inherited in the final metal structure together with nanoscale precipitates of excess phases, which ensures high strength properties.

Увеличение содержания углерода в стали способствует повышению прочности. Для достижения значений предела прочности стали после горячей штамповки выше 1000 МПа требуется концентрация углерода выше 0,08%. В то же время при введении углерода более 0,3% возможно ухудшение свариваемости, что затрудняет дальнейшее использование стальных изделий и элементов конструкций.Increasing the carbon content in steel helps increase strength. To achieve the ultimate strength of steel after hot stamping above 1000 MPa, a carbon concentration above 0.08% is required. At the same time, with the introduction of carbon more than 0.3%, weldability may be deteriorated, which complicates the further use of steel products and structural elements.

Содержание кремния и алюминия в назначенных настоящим изобретением пределах: 0,20-1,0 и 0,01-0,09%, соответственно, определяет необходимую степень раскисленности стали и способствует повышению прочностных характеристик. Кремний является твердорастворным упрочняющим элементом.The content of silicon and aluminum in the range prescribed by the present invention: 0.20-1.0 and 0.01-0.09%, respectively, determines the necessary degree of deoxidation of steel and helps to increase strength characteristics. Silicon is a solid solution strengthening element.

Марганец (0,60-2,0%), хром (0,60-1,80%), бор (0,0001-0,004%), ванадий (0,002-0,08%), молибден (0,001-0,30%) и никель (0,02-0,8%) в предлагаемых пределах необходимы для обеспечения высокой прокаливаемости стали. Кроме того, марганец, ванадий и молибден повышают прочностные характеристики. Этим обусловлен нижний предел содержания элементов. Ограничение верхнего предела диктуется экономическими соображениями, так как дальнейшее повышение их концентрации в стали не приводит к существенному повышению прокаливаемости и, соответственно, прочности после горячей штамповки.Manganese (0.60-2.0%), chromium (0.60-1.80%), boron (0.0001-0.004%), vanadium (0.002-0.08%), molybdenum (0.001-0, 30%) and nickel (0.02-0.8%) within the proposed limits are necessary to ensure high hardenability of steel. In addition, manganese, vanadium and molybdenum increase strength characteristics. This is due to the lower limit of the content of elements. The limitation of the upper limit is dictated by economic considerations, since a further increase in their concentration in steel does not lead to a significant increase in hardenability and, accordingly, strength after hot stamping.

Медь аналогично кремнию и марганцу способствует повышению прочности за счет упрочнения твердого раствора при 0,05% или более. Верхний предел содержания меди, 0,2%, обусловлен возможным ухудшением разливаемости и качества поверхности горячекатаного стального листа.Copper, like silicon and manganese, helps to increase strength by hardening a solid solution at 0.05% or more. The upper limit of the copper content, 0.2%, is due to a possible deterioration in the spillability and surface quality of the hot-rolled steel sheet.

Ограничение концентрации серы (не более 0,015%) и фосфора (не более 0,03%) обусловлено необходимостью обеспечить удовлетворительную обрабатываемость стали при температурах горячей прокатки, водорода (не более 0,0004%) - стойкость против водородного охрупчивания.The limitation of the concentration of sulfur (not more than 0.015%) and phosphorus (not more than 0.03%) is due to the need to ensure satisfactory machinability of steel at hot rolling temperatures, hydrogen (not more than 0.0004%) - resistance to hydrogen embrittlement.

Содержание азота не менее 0,006% необходимо для формирования достаточного количества выделений избыточных нитридных, карбонитридных фаз микролегирующих элементов, не более 0,015% - для предотвращения нежелательного процесса образования нитрида бора, вызывающего снижение прокаливаемости, а также из-за ухудшения свариваемости.A nitrogen content of not less than 0.006% is necessary for the formation of a sufficient amount of precipitation of excess nitride, carbonitride phases of microalloying elements, not more than 0.015% - to prevent the undesirable process of boron nitride formation, which causes a decrease in hardenability, and also because of a deterioration in weldability.

Титан и ниобий являются основными микролегирующими элементами, обеспечивающими формирование объемной системы наноразмерных выделений карбидных и карбонитридных избыточных фаз при концентрациях не менее 0,02 и 0,038%, соответственно, в результате чего достигается необходимый уровень дисперсности феррито-перлитной структуры и повышается однородность состава горячекатаного проката перед горячей штамповкой. Кроме того, титан, образуя нитриды, предотвращает образование нитридов бора и, тем самым, стабилизирует положительное влияние бора на прокаливаемость стали, сдерживает рост зерна при аустенизации стали. Этим вызвано необходимое минимальное содержание титана относительно азота: 2,0≤[Ti]/[N]. Верхняя граница его содержания 0,08% обусловлена допустимым содержанием азота и условием [Ti]/[N]≤5,5. При больших концентрациях титана происходит формирование выделений TiN больших размеров, которые могут оказывать негативное влияние приводить к возникновению дефектов металла.Titanium and niobium are the main microalloying elements that provide the formation of a volumetric system of nanoscale precipitates of carbide and carbonitride excess phases at concentrations of at least 0.02 and 0.038%, respectively, resulting in the required level of dispersion of the ferrite-pearlite structure and increase the uniformity of the composition of hot rolled before hot stamping. In addition, titanium, forming nitrides, prevents the formation of boron nitrides and, thereby, stabilizes the positive effect of boron on the hardenability of steel, inhibits grain growth during austenization of steel. This causes the required minimum titanium content relative to nitrogen: 2.0≤ [Ti] / [N]. The upper limit of its content of 0.08% is due to the permissible nitrogen content and the condition [Ti] / [N] ≤5.5. At high titanium concentrations, large-sized TiN precipitates are formed, which can have a negative effect and lead to the appearance of metal defects.

Верхний предел содержания ниобия (0,07%) связан с ограничением по углероду и условием 0,003≤[Nb]·[C]≤0,012. Указанный концентрационный интервал обусловлен необходимостью полного растворения частиц карбида ниобия при температурах нагрева под горячую прокатку. Тогда во время горячей прокатки происходит интенсивное формирование выделений Nb(CN) малых размеров, наиболее эффективно способствующих получению однородной и дисперсной структуры. Кроме того, необоснованное увеличение содержания титана и ниобия приводит к повышению стоимости металлопродукции.The upper limit of the niobium content (0.07%) is associated with a carbon limit and the condition 0.003≤ [Nb] · [C] ≤0.012. The specified concentration range is due to the need for complete dissolution of the particles of niobium carbide at heating temperatures for hot rolling. Then, during hot rolling, intensive formation of Nb (CN) precipitates of small sizes occurs, which most effectively contribute to obtaining a homogeneous and dispersed structure. In addition, an unreasonable increase in the content of titanium and niobium leads to an increase in the cost of metal products.

Дисперсность структуры стали после горячей прокатки (номер зерна феррита 9-11 по ГОСТ 5639-82) обеспечивает высокий уровень прочностных характеристик металла после горячей штамповки и закалки с любыми скоростями охлаждения. При нагреве горячекатаных ферритно-перлитных сталей перед горячей штамповкой зарождение формирующегося аустенита происходит на границах раздела феррита и перлита (цементита). Поэтому, чем более мелкодисперсными будут исходные выделения перлита (цементита) и чем более равномерно они будут распределены по объему металла, тем более мелкозернистым будет получающийся аустенит, что является благоприятным фактором для формирования высокого комплекса свойств после горячей штамповки, так как более мелкое зерно аустенита будет наследоваться в конечной структуре металла. В то же время повышение дисперсности (номер зерна феррита выше 11), напротив, снижает уровень прочностных свойств из-за снижения стабильности аустенита и, в результате, доли мартенсита в металле готовых изделий.The dispersion of the steel structure after hot rolling (ferrite grain number 9-11 according to GOST 5639-82) provides a high level of strength characteristics of the metal after hot stamping and quenching with any cooling rate. When hot-rolled ferritic-pearlite steels are heated before hot stamping, the formation of forming austenite occurs at the ferrite and perlite (cementite) interfaces. Therefore, the finer the initial perlite (cementite) precipitates and the more evenly they are distributed over the metal volume, the finer the austenite will be finer-grained, which is a favorable factor for the formation of a high complex of properties after hot stamping, since the finer austenite grain will be inherited in the final structure of the metal. At the same time, an increase in dispersion (ferrite grain number is above 11), on the contrary, reduces the level of strength properties due to a decrease in the stability of austenite and, as a result, the proportion of martensite in the metal of finished products.

Примеры конкретного исполнения изобретенияExamples of specific embodiments of the invention

В качестве примеров представлены результаты исследования пяти вариантов сталей, составы которых указаны в таблице 1.As examples, the results of a study of five steel options are presented, the compositions of which are indicated in table 1.

Выплавку стали производили в основной индукционной ИСТ-0,01 печи с емкостью тигля 30 кг. Нагрев заготовок под прокатку осуществляли в камерной нагревательной электрической печи до температуры 1220-1250°C и выдерживали в течение 25-45 минут. Прокатку заготовок на толщину 3-18 мм проводили на лабораторном прокатном стане ДУО 300 за 6-12 проходов при температуре начала прокатки в диапазоне 1170-1210°C. Полученные полосы охлаждали замедленно, помещая в печь периодического действия, нагретую до температур смотки полосы в рулон, и охлаждали с печью, имитируя охлаждение смотанного рулона. Из образцов горячекатаного проката отбирали пробы для проведения анализа микроструктуры. Результаты исследований по ГОСТ 5639-82 представлены в таблице 2.Steel was smelted in the main induction IST-0.01 furnace with a crucible capacity of 30 kg. The billets for rolling were heated in a chamber heating electric furnace to a temperature of 1220-1250 ° C and held for 25-45 minutes. Billet rolling to a thickness of 3-18 mm was carried out on a DUO 300 laboratory rolling mill for 6-12 passes at a rolling start temperature in the range of 1170-1210 ° C. The resulting strips were cooled slowly by placing them in a batch furnace heated to the coil winding temperatures and cooled with the furnace, simulating cooling of the coiled coil. Samples were taken from the hot rolled products for analysis of the microstructure. The research results according to GOST 5639-82 are presented in table 2.

Из полученных образцов горячекатаного проката изготавливали по 6 полос размером 2×8×110 мм и подвергали термической обработке, имитирующей горячую штамповку. Для этого полосы нагревали до температуры 900°C, выдерживали при этой температуре 3 минуты и закаливали в потоке воздуха со скоростью охлаждения около 30°C/с. Из закаленных образцов отбирали пробы для проведения механических испытаний по ГОСТ 1497-84 и оценки уровня прокаливаемости. Критерием высокой прокаливаемости считали наличие в структуре не менее 95% мартенсита по данным металлографического анализа. Усредненные результаты измерений механических свойств и оценки доли мартенсита для каждого состава представлены в таблице 2. Для образцов всех сталей отмечена удовлетворительная свариваемость.From the obtained samples of hot-rolled steel, 6 strips of 2 × 8 × 110 mm in size were made and subjected to heat treatment simulating hot stamping. For this, the bands were heated to a temperature of 900 ° C, kept at this temperature for 3 minutes and quenched in a stream of air with a cooling rate of about 30 ° C / s. Samples were taken from hardened samples for mechanical testing according to GOST 1497-84 and for assessing the hardenability level. The criterion of high hardenability was considered to be the presence of at least 95% martensite in the structure according to metallographic analysis. The averaged results of measurements of mechanical properties and estimates of the martensite fraction for each composition are presented in Table 2. For weldability of all steels, satisfactory weldability was noted.

Видно, что образцы сталей №1-3 и №5, соответствующих формуле изобретения, характеризуются однородностью микроструктуры после горячей прокатки, высокой прокаливаемостью и высокими значениями предела текучести и предела прочности после горячей штамповки. При этом величина предела прочности образцов сталей №1 и №3 значительно выше, чем представленные в таблицах 3 и 5 прототипа (Патент RU 2552817) для сталей с таким же содержанием углерода. В то же время, для сталей вариантов №4 и №6, для которых не выполняется одно из заявленных условий 0,003≤[Nb]·[C]≤0,012 или 2,0≤[Ti]/[N]≤5,5, соответственно, такие же высокие значения прочностных характеристик, как для образцов сталей №1-3 и №5 не достигаются.It is seen that the samples of steels No. 1-3 and No. 5, corresponding to the claims, are characterized by uniformity of the microstructure after hot rolling, high hardenability and high values of yield strength and tensile strength after hot stamping. The value of the tensile strength of samples of steels No. 1 and No. 3 is significantly higher than that presented in tables 3 and 5 of the prototype (Patent RU 2552817) for steels with the same carbon content. At the same time, for steels of options No. 4 and No. 6, for which one of the stated conditions is not satisfied 0.003≤ [Nb] · [C] ≤0.012 or 2.0≤ [Ti] / [N] ≤5.5, accordingly, the same high values of strength characteristics as for steel samples No. 1-3 and No. 5 are not achieved.

Таким образом, использование настоящего изобретения существенно повышает прочность стальных деталей, получаемых методом горячей штамповки. Thus, the use of the present invention significantly increases the strength of steel parts obtained by hot stamping.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (1)

Горячекатаная сталь для горячей штамповки, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, ванадий, ниобий, бор, медь, алюминий, азот, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
углерод 0,08-0,3
кремний 0,20-1,0
марганец 0,60-2,0
хром 0,60-1,80
никель 0,02-0,8
молибден 0,001-0,30
титан 0,02-0,08
ванадий 0,002-0,08
ниобий 0,038-0,07
бор 0,0001-0,004
медь 0,05-0,20
алюминий 0,01-0,09
азот 0,006-0,015
фосфор ≤0,03
сера ≤0,015
железо и неизбежные примеси, в том числе водород ≤0,0004, остальное,
при этом она имеет однородную дисперсную феррито-перлитную структуру с баллом зерна феррита 9-11, а содержания титана и азота, ниобия и углерода связаны зависимостями: 2,0≤[Ti]/[N]≤5,5 и 0,003≤[Nb]·[C]≤0,012.
Hot rolled steel for hot stamping containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, titanium, vanadium, niobium, boron, copper, aluminum, nitrogen, sulfur, phosphorus, iron and inevitable impurities, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%:
carbon 0.08-0.3
silicon 0.20-1.0
Manganese 0.60-2.0
chrome 0.60-1.80
nickel 0.02-0.8
molybdenum 0.001-0.30
titanium 0.02-0.08
vanadium 0.002-0.08
niobium 0.038-0.07
boron 0.0001-0.004
copper 0.05-0.20
aluminum 0.01-0.09
nitrogen 0.006-0.015
phosphorus ≤0.03
sulfur ≤0.015
iron and unavoidable impurities, including hydrogen ≤0,0004, the rest,
Moreover, it has a uniform dispersed ferrite-pearlite structure with a ferrite grain score of 9-11, and the contents of titanium and nitrogen, niobium and carbon are related by the dependencies: 2.0≤ [Ti] / [N] ≤5.5 and 0.003≤ [Nb ] · [C] ≤0.012.
RU2015149849/02A 2015-11-20 2015-11-20 Hot-rolled steel for hot forming RU2605034C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149849/02A RU2605034C1 (en) 2015-11-20 2015-11-20 Hot-rolled steel for hot forming

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149849/02A RU2605034C1 (en) 2015-11-20 2015-11-20 Hot-rolled steel for hot forming

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2605034C1 true RU2605034C1 (en) 2016-12-20

Family

ID=58697461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015149849/02A RU2605034C1 (en) 2015-11-20 2015-11-20 Hot-rolled steel for hot forming

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2605034C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490133C2 (en) * 2009-02-02 2013-08-20 Арселормитталь Инвестигасион И Десаррольо С.Л. Method of forming parts with coating and parts thus produced
EP2631308A1 (en) * 2010-10-22 2013-08-28 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method for manufacturing hot stamped body having vertical wall, and hot stamped body having vertical wall
EP2631306A1 (en) * 2010-10-22 2013-08-28 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Process for producing hot stamp molded article, and hot stamp molded article
US20130243641A1 (en) * 2010-11-29 2013-09-19 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Rolled steel bar or wire for hot forging
RU2552817C1 (en) * 2011-04-27 2015-06-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Steel plate of hot-stamped product and method of its manufacturing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490133C2 (en) * 2009-02-02 2013-08-20 Арселормитталь Инвестигасион И Десаррольо С.Л. Method of forming parts with coating and parts thus produced
EP2631308A1 (en) * 2010-10-22 2013-08-28 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method for manufacturing hot stamped body having vertical wall, and hot stamped body having vertical wall
EP2631307A1 (en) * 2010-10-22 2013-08-28 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Steel sheet and steel sheet production process
EP2631306A1 (en) * 2010-10-22 2013-08-28 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Process for producing hot stamp molded article, and hot stamp molded article
US20130243641A1 (en) * 2010-11-29 2013-09-19 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Rolled steel bar or wire for hot forging
RU2552817C1 (en) * 2011-04-27 2015-06-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Steel plate of hot-stamped product and method of its manufacturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5578289B2 (en) Cold-rolled steel sheet, method for producing the same, and hot stamping molded body
TWI412609B (en) High strength steel sheet and method for manufacturing the same
US10597760B2 (en) High-strength steel material for oil well and oil well pipes
JP5458649B2 (en) High carbon hot rolled steel sheet and manufacturing method thereof
CA2966476C (en) High toughness and high tensile strength thick steel plate with excellent material homogeneity and production method for same
US10450622B2 (en) Method for heat-treating a manganese steel product and manganese steel product
RU2680041C2 (en) Method for producing high-strength steel sheet and produced sheet
CN105008570A (en) Thick, tough, high tensile strength steel plate and production method therefor
US20130037182A1 (en) Mechanical part made of steel having high properties and process for manufacturing same
TW201317366A (en) High-strength hot-dip galvanized steel sheet and process for producing same
JP6711434B2 (en) Abrasion resistant steel plate and manufacturing method thereof
CN108315637B (en) High carbon hot-rolled steel sheet and method for producing same
KR20200002957A (en) Steel parts and how to manufacture them
WO2016129548A1 (en) Ultra-high-strength steel plate having excellent yield ratio and workability
JP6244701B2 (en) High carbon hot rolled steel sheet excellent in hardenability and workability and method for producing the same
WO2021089851A1 (en) Medium manganese steel product and method of manufacturing the same
CN112877591A (en) High-strength and high-toughness steel for hardware tool and chain and manufacturing method thereof
RU2533469C1 (en) Production of steel sheets of higher wear resistance
KR102090196B1 (en) Rolled bar for cold forging
RU2625861C1 (en) Production of steel sheets of higher wear resistance
EP3269836B1 (en) High-strength cold-rolled steel sheet and method for manufacturing same
KR101301617B1 (en) Material having high strength and toughness and method for forming tower flange using the same
RU2605034C1 (en) Hot-rolled steel for hot forming
RU2654093C2 (en) High-strength, high-hardness steel and production of sheets therefrom
JP6390685B2 (en) Non-tempered steel and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180725