RU2773722C1

RU2773722C1 - Hot-rolled steel sheet and method for manufacture thereof

Info

Publication number: RU2773722C1
Application number: RU2021111922A
Authority: RU
Inventors: Суджай САРКАР; Гийом МАРСИРО; Ксавье БАНО; Бландин ЭЛЕР
Original assignee: Арселормиттал
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2022-06-08

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to a hot-rolled and heat-treated steel strip suitable for use as a steel sheet for producing automobiles. The hot-rolled and heat-treated steel strip contains, wt.%: 0.11 ≤ carbon ≤ 0.16, 1 ≤ manganese ≤ 2, 0.1 ≤ silicon ≤ 0.7, 0.02 ≤ aluminium ≤ 0.1, 0.15 ≤ molybdenum ≤ 0.4, 0.15 ≤ vanadium ≤ 0.4, 0.002 ≤ phosphorus ≤ 0.02, 0 ≤ sulphur ≤ 0.005, 0 ≤ nitrogen ≤ 0.01, optionally one or several elements of: 0 ≤ chromium ≤ 0.5, 0 ≤ niobium ≤ 0.05, 0.0001 ≤ calcium ≤ 0.005, 0 ≤ boron ≤ 0.001, 0 ≤ magnesium ≤ 0.0010, 0 ≤ titanium ≤ 0.01, wherein 0.3 ≤ Mo+V+Nb ≤ 0.6, iron and unavoidable impurities the rest. The microstructure of the steel sheet includes, by area, 70 to 90% bainite, 10 to 25% ferrite, wherein the total amount of bainite and ferrite is at least 90%, and the total amount of residual austenite and martensite is 0 to 10%.

EFFECT: strip is characterised by good mouldability, high strength and impact resistance.

21 cl, 4 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к горячекатаным стальным листам, подходящим для использования в качестве стального листа для производства автомобилей.The present invention relates to hot rolled steel sheets suitable for use as a steel sheet for the manufacture of automobiles.

Необходимо, чтобы части автомобиля удовлетворяли двум несовместимым обязательным требованиям, а именно, лёгкости формования и прочности, но в последние годы, в свете глобальных экологических проблем автомобилям предъявляется также и третье требование, касающееся улучшения расхода топлива. Таким образом, теперь части автомобиля необходимо изготавливать из материала, обладающего высокой формуемостью с целью удовлетворения критериям лёгкости посадки в процессе сложной сборки автомобиля, и в то же время следует повышать прочность в отношении ударостойкости транспортного средства и долговечность при одновременном снижении массы транспортного средства для повышения эффективности топлива.It is necessary that car parts meet two incompatible mandatory requirements, namely, ease of molding and strength, but in recent years, in light of global environmental problems, a third requirement is also imposed on cars, regarding the improvement of fuel consumption. Thus, it is now necessary to make automobile parts from a material having a high formability in order to meet the criteria for easy fit in the process of complex assembly of an automobile, and at the same time, it is necessary to improve the vehicle impact resistance strength and durability while reducing the vehicle weight to improve efficiency. fuel.

С учётом вышесказанного, основополагающими являются интенсивные исследования и усилия по разработке, направленные на уменьшение количества материала, используемого в автомашине, за счёт повышения прочности материала. В противоположность этому, увеличение прочности стальных листов ухудшает формуемость, и, таким образом, необходима разработка материалов, обладающих как высокой прочностью, так и очень хорошей формуемостью.With that said, intensive research and development efforts are fundamental to reduce the amount of material used in the vehicle by increasing the strength of the material. In contrast, increasing the strength of steel sheets deteriorates the formability, and thus the development of materials having both high strength and very good formability is required.

Предшествующие исследования в данной области и разработки стальных листов с высокой прочностью и очень хорошей формуемостью привели к появлению нескольких способов достижения высокой прочности и хорошей формуемости стальных листов, некоторые из которых перечислены в настоящем документе с целью неоспоримого признания настоящего изобретения:Previous research in this field and the development of steel sheets with high strength and very good formability has led to several ways to achieve high strength and good formability of steel sheets, some of which are listed in this document for the purpose of undeniable recognition of the present invention:

В европейском патенте EP 1138796 заявлена горячекатаная сталь с очень высоким пределом упругости и механическим сопротивлением, применяемая, в частности, при производстве частей автомобилей, отличающаяся следующим массовым составом: 0,08% < углерод < 0,16%; 1% < марганец < 2%; 0,02% < алюминий < 0,1%; кремний < 0,5%; фосфор < 0,03%; сера < 0,01%; ванадий < 0,3%; хром < 1%; азот < 0,015%; молибден < 0,6%. Однако сталь патента EP1138796 не демонстрирует достаточной степени раздачи отверстия, которая является существенно важной для изготовления частей автомобилей.European patent EP 1138796 claims a hot rolled steel with a very high elastic limit and mechanical resistance, used in particular in the production of automotive parts, characterized by the following mass composition: 0.08% < carbon < 0.16%; 1% < manganese < 2%; 0.02% < aluminum < 0.1%; silicon < 0.5%; phosphorus < 0.03%; sulfur < 0.01%; vanadium < 0.3%; chromium < 1%; nitrogen < 0.015%; molybdenum < 0.6%. However, the steel of patent EP1138796 does not show a sufficient degree of expansion of the hole, which is essential for the manufacture of automotive parts.

Европейский патент EP2171112 является изобретением, которое относится к горячекатаному стальному листу, характеризующемуся сопротивлением выше 800 МПа и удлинением при разрыве больше 10% и имеющему следующий массовый состав: 0,050% ≤ С ≤ 0,090%; 1% < Mn ≤ 2%; 0,015% ≤ Al ≤ 0,050%; 0,1% ≤ Si ≤ 0,3%; 0,10% ≤ Mo ≤ 0,40%; S ≤ 0,010%; P ≤ 0,025%; 0,003% ≤ N ≤ 0,009%; 0,12% ≤ V ≤ 0,22%; Ti ≤ 0,005%; Nb ≤ 0,020% и, необязательно, Cr ≤ 0,45%, при этом остальное состоит из железа и неизбежных примесей, образующихся в процессе производства, при этом микроструктура листа или её часть включает в себя, в долях поверхности, по меньшей мере, 80% верхнего бейнита, при этом необязательная остальная часть состоит из нижнего бейнита, мартенсита и остаточного аустенита, причём сумма концентраций мартенсита и остаточного аустенита ниже 5%. Однако в рамках указанного изобретения также невозможно продемонстрировать степень раздачи отверстия, требуемую для частей автомобилей.European Patent EP2171112 is an invention which relates to a hot-rolled steel sheet having a resistance greater than 800 MPa and an elongation at break greater than 10%, and having the following mass composition: 0.050% ≤ C ≤ 0.090%; 1% < Mn ≤ 2%; 0.015% ≤ Al ≤ 0.050%; 0.1% ≤ Si ≤ 0.3%; 0.10% ≤ Mo ≤ 0.40%; S ≤ 0.010%; P ≤ 0.025%; 0.003% ≤ N ≤ 0.009%; 0.12% ≤ V ≤ 0.22%; Ti ≤ 0.005%; Nb ≤ 0.020% and optionally Cr ≤ 0.45%, with the rest consisting of iron and inevitable impurities formed during the production process, while the microstructure of the sheet or part thereof includes, in surface fractions, at least 80 % upper bainite, with the optional remaining part consisting of lower bainite, martensite and retained austenite, with the sum of the concentrations of martensite and retained austenite below 5%. However, within the framework of the said invention, it is also impossible to demonstrate the degree of expansion of the hole required for parts of automobiles.

Цель настоящего изобретения заключается в решении указанных проблем путём изготовления доступных горячекатаных стальных листов, которые одновременно характеризуются:The purpose of the present invention is to solve these problems by making affordable hot rolled steel sheets which are simultaneously characterized by:

- прочностью при растяжении, равной 940 МПа или больше, а предпочтительно выше 960 МПа;- tensile strength equal to 940 MPa or more, and preferably more than 960 MPa;

- общим удлинением, равным 8% или больше, а предпочтительно выше 9%;a total elongation of 8% or more, and preferably more than 9%;

- степенью раздачи отверстия, равной 40% или больше, а предпочтительно выше 45%.a hole expansion ratio of 40% or more, and preferably more than 45%.

В предпочтительном варианте осуществления стальные листы, соответствующие изобретению, также могут показывать предел текучести 750 МПа или больше.In a preferred embodiment, the steel sheets according to the invention may also show a yield strength of 750 MPa or more.

В предпочтительном варианте осуществления стальные листы, соответствующие изобретению, также могут демонстрировать отношение предела текучести к прочности при растяжении, равное 0,5 или больше.In a preferred embodiment, the steel sheets of the invention may also exhibit a yield strength to tensile strength ratio of 0.5 or greater.

Предпочтительно, такая сталь также может быть вполне пригодна для формования, в частности, для прокатки, и нанесения покрытия при хорошей свариваемости.Preferably, such a steel may also be quite suitable for forming, in particular for rolling, and coating with good weldability.

Другая цель настоящего изобретения состоит также в том, чтобы сделать доступным способ изготовления указанных листов, который является совместимым с обычными промышленными вариантами применения, при этом одновременно устойчивым к смещениям параметров изготовления.Another object of the present invention is also to make available a process for the manufacture of said sheets which is compatible with common industrial applications while at the same time being resistant to manufacturing biases.

Горячекатаный стальной лист настоящего изобретения, необязательно, можно покрывать цинком или цинковыми сплавами для повышения его коррозионной стойкости.The hot rolled steel sheet of the present invention may optionally be coated with zinc or zinc alloys to improve its corrosion resistance.

Углерод присутствует в стали в количестве от 0,11% до 0,16%. Углерод является элементом, необходимым для увеличения прочности стального листа путём регулирования образования феррита, а также углерод придаёт стали прочность за счёт дисперсионного твердения в результате образования карбида ванадия или карбидов ниобия, с учётом вышесказанного, углерод играет решающую роль в повышении прочности. Однако содержание углерода менее 0,11% неспособно придать стали настоящего изобретения прочность при растяжении. С другой стороны, при содержании углерода, превышающем 0,16%, сталь демонстрирует плохую точечную свариваемость, которая ограничивает её применение для производства частей автомобилей. Предпочтительное содержание для настоящего изобретения можно поддерживать в диапазоне от 0,11% до 0,15%.Carbon is present in steel in an amount of 0.11% to 0.16%. Carbon is an element necessary to increase the strength of the steel sheet by controlling the formation of ferrite, and also carbon imparts strength to steel by precipitation hardening by the formation of vanadium carbide or niobium carbides, in view of the above, carbon plays a decisive role in increasing strength. However, a carbon content of less than 0.11% is unable to impart tensile strength to the steel of the present invention. On the other hand, when the carbon content exceeds 0.16%, the steel exhibits poor spot weldability, which limits its application to the production of automotive parts. The preferred content for the present invention can be maintained in the range of 0.11% to 0.15%.

Содержание марганца в стали настоящего изобретения составляет от 1% до 2%. Данный элемент является гаммагенным, а также оказывает влияние на B_s- и M_s- температуры, следовательно, он играет важную роль в контролировании образования феррита. Цель добавления марганца заключается в придании стали прокаливаемости в существенной степени. Для обеспечения прочности и прокаливаемости стального листа было определено количество, составляющее, по меньшей мере, 1% масс. марганца. Однако, если содержание марганца составляет больше 2%, он производит неблагоприятные воздействия, как например, он замедляет превращение аустенита в ходе охлаждения после горячей прокатки. В дополнение к этому, при содержании марганца выше 1,8% он активирует сегрегацию по центральной линии, следовательно, ухудшает формуемость и свариваемость настоящей стали. Предпочтительное содержание для настоящего изобретения можно поддерживать в диапазоне от 1,3% до 1,8%,The manganese content of the steel of the present invention is 1% to 2%. This element is gammagenic and also affects the B _s and M _s temperatures, hence it plays an important role in controlling the formation of ferrite. The purpose of adding manganese is to give the steel hardenability to a significant extent. To ensure the strength and hardenability of the steel sheet, an amount of at least 1% of the mass was determined. manganese. However, if the content of manganese is more than 2%, it produces adverse effects such as slowing down the transformation of austenite during cooling after hot rolling. In addition, when the content of manganese is higher than 1.8%, it activates the segregation along the center line, therefore, degrades the formability and weldability of real steel. The preferred content for the present invention can be maintained in the range of 1.3% to 1.8%,

Содержание кремния в стали настоящего изобретения составляет от 0,1% до 0,7%. Кремний является упрочнителем твёрдого раствора, особенно для микроструктур феррита и бейнита. В дополнение к этому, более высокое содержание кремния может замедлять осаждение цементита. Однако непропорциональное содержание кремния приводит к возникновению такой проблемы, как дефекты поверхности, подобные тигровым полосам, что оказывает неблагоприятное воздействие на способность стали настоящего изобретения к восприятию покрытия. С учётом вышесказанного, концентрацию регулируют в рамках верхнего предела, составляющего 0,7%. Предпочтительное содержание для настоящего изобретения можно поддерживать в диапазоне от 0,2% до 0,6%.The content of silicon in the steel of the present invention is from 0.1% to 0.7%. Silicon is a solid solution hardener, especially for ferrite and bainite microstructures. In addition, higher silicon content can slow down cementite settling. However, the disproportionate content of silicon leads to the problem of surface defects like tiger stripes, which adversely affects the coating acceptability of the steel of the present invention. In view of the foregoing, the concentration is regulated within the upper limit of 0.7%. The preferred content for the present invention can be maintained in the range of 0.2% to 0.6%.

Алюминий является элементом, который присутствует в стали настоящего изобретения в количестве от 0,02% до 0,1%. Алюминий представляет собой альфагенный элемент и придаёт пластичность стали настоящего изобретения. Алюминий в стали проявляет тенденцию к связыванию с азотом для образования нитрида алюминия, следовательно, с точки зрения настоящего изобретения, содержание алюминия необходимо поддерживать как можно более низким, а предпочтительно от 0,02% до 0,06%.Aluminum is an element that is present in the steel of the present invention in an amount of 0.02% to 0.1%. Aluminum is an alphagenic element and imparts ductility to the steel of the present invention. Aluminum in steel tends to bind with nitrogen to form aluminum nitride, therefore, in terms of the present invention, the aluminum content should be kept as low as possible, and preferably between 0.02% and 0.06%.

Молибден является существенно важным элементом, содержание которого в стали настоящего изобретения составляет от 0,15% до 0,4%; молибден повышает прокаливаемость стали настоящего изобретения и оказывает влияние на превращение аустенита в феррит и бейнит в ходе охлаждения после горячей прокатки. Однако введение молибдена излишне повышает стоимость добавления легирующих элементов, так что по экономическим причинам его содержание ограничивается величиной 0,4%. Предпочтительный предел для молибдена находится в диапазоне от 0,15% до 0,3%.Molybdenum is an essential element, the content of which in the steel of the present invention is from 0.15% to 0.4%; molybdenum improves the hardenability of the steel of the present invention and influences the transformation of austenite into ferrite and bainite during cooling after hot rolling. However, the introduction of molybdenum unnecessarily increases the cost of adding alloying elements, so that for economic reasons its content is limited to 0.4%. The preferred limit for molybdenum is in the range of 0.15% to 0.3%.

Ванадий представляет собой существенно важный элемент, содержание которого в стали настоящего изобретения составляет от 0,15% до 0,4%. Ванадий является эффективным в отношении увеличения прочности стали за счёт образования карбидов, нитридов или карбонитридов, а верхний предел составляет 0,4% по экономическим причинам. Указанные карбиды, нитриды или карбонитриды образуются на второй и третьей ступени охлаждения. Предпочтительный предел для ванадия находится в диапазоне от 0,15% до 0,3%.Vanadium is an essential element, the content of which in the steel of the present invention is from 0.15% to 0.4%. Vanadium is effective in increasing the strength of steel by forming carbides, nitrides or carbonitrides, and the upper limit is 0.4% for economic reasons. Said carbides, nitrides or carbonitrides are formed in the second and third cooling stages. The preferred limit for vanadium is in the range of 0.15% to 0.3%.

Фосфорный компонент стали настоящего изобретения содержится в количестве от 0,002% до 0,02%. Фосфор ухудшает точечную свариваемость и пластичность в горячем состоянии, конкретно, вследствие его склонности к сегрегации на границах зёрен или совместной сегрегации с марганцем. По этим причинам его содержание ограничивается величиной 0,02%, а предпочтительно ниже 0,015%.The phosphorus component of the steel of the present invention is contained in an amount of 0.002% to 0.02%. Phosphorus impairs spot weldability and hot ductility, specifically due to its tendency to segregate at grain boundaries or co-segregate with manganese. For these reasons, its content is limited to 0.02%, and preferably below 0.015%.

Сера не является существенно важным элементом, но может содержаться в стали как примесь, и с точки зрения настоящего изобретения, содержание серы, предпочтительно, по возможности низкое, но составляет 0,005% или меньше, в аспекте стоимости изготовления. Кроме того, если в стали имеется более высокое содержание серы, она связывается с образованием сульфидов, в особенности с марганцем, и ослабляет его благоприятное влияние на сталь настоящего изобретения; с учётом вышесказанного, предпочтительным является содержание ниже 0,003%.Sulfur is not an essential element, but may be contained in the steel as an impurity, and from the point of view of the present invention, the sulfur content is preferably as low as possible, but is 0.005% or less, in terms of manufacturing cost. In addition, if the steel has a higher sulfur content, it binds to the formation of sulfides, especially manganese, and reduces its beneficial effect on the steel of the present invention; in view of the above, a content below 0.003% is preferred.

Содержание азота ограничивается величиной 0,01% во избежание старения материала, азот образует нитриды, которые придают прочность стали настоящего изобретения за счёт дисперсионного твердения с участием ванадия и ниобия, но в любом случае, при содержании азота в количестве более 0,01% он может образовывать большое количество нитридов алюминия, которые являются неблагоприятными для стали настоящего изобретения, следовательно, предпочтительный верхний предел для азота составляет 0,005%.The nitrogen content is limited to 0.01% to avoid aging of the material, nitrogen forms nitrides, which give strength to the steel of the present invention due to precipitation hardening with the participation of vanadium and niobium, but in any case, if the nitrogen content is more than 0.01%, it can form a large amount of aluminum nitrides, which are unfavorable for the steel of the present invention, hence the preferred upper limit for nitrogen is 0.005%.

Хром является необязательным элементом для настоящего изобретения. В стали настоящего изобретения может содержаться от 0% до 0,5% хрома. Хром представляет собой элемент, который обеспечивает прокаливаемость стали, но более высокое содержание хрома, больше 0,5%, приводит к появлению совместной сегрегации по центральной линии, аналогично случаю марганца.Chromium is an optional element for the present invention. The steel of the present invention may contain from 0% to 0.5% chromium. Chromium is the element that provides the hardenability of the steel, but a higher chromium content, greater than 0.5%, results in co-segregation along the center line, similar to the case of manganese.

Ниобий является необязательным элементом для настоящего изобретения. В стали настоящего изобретения ниобий может содержаться в количестве от 0% до 0,05% и добавляется в сталь настоящего изобретения для образования карбидов или карбонитридов с целью придания прочности стали настоящего изобретения за счёт дисперсионного твердения.Niobium is an optional element for the present invention. In the steel of the present invention, niobium may be contained in an amount of 0% to 0.05%, and is added to the steel of the present invention to form carbides or carbonitrides in order to impart strength to the steel of the present invention by precipitation hardening.

Содержание кальция в стали настоящего изобретения составляет от 0,0001% до 0,005%. Кальций добавляют в сталь настоящего изобретения как необязательный элемент, особенно при обработке включений, тормозя таким образом вредные воздействия серы.The calcium content of the steel of the present invention is from 0.0001% to 0.005%. Calcium is added to the steel of the present invention as an optional element, especially when treating inclusions, thus inhibiting the harmful effects of sulfur.

0,3 ≤ Mo + V + Nb ≤ 0,60.3 ≤ Mo + V + Nb ≤ 0.6

Совокупное наличие молибдена, ванадия и ниобия поддерживают в диапазоне от 0,3% до 0,6% для придания стали настоящего изобретения прочности и определённой степени раздачи отверстия, поскольку и ниобий, и ванадий образуют нитриды, карбонитриды или карбиды, тогда как молибден обеспечивает образование адекватного количества феррита, следовательно, приведённое уравнение является основой настоящего изобретения в достижении баланса между прочностью при растяжении путём обеспечения формирования выделений и приданием степени раздачи отверстия путём обеспечения формирования адекватного количества феррита.The combined presence of molybdenum, vanadium and niobium is maintained in the range of 0.3% to 0.6% to give the steel of the present invention strength and a certain degree of expansion of the hole, since both niobium and vanadium form nitrides, carbonitrides or carbides, while molybdenum provides the formation an adequate amount of ferrite, therefore, the above equation is the basis of the present invention in achieving a balance between tensile strength by ensuring the formation of precipitates and giving the degree of expansion of the hole by ensuring the formation of an adequate amount of ferrite.

Можно добавлять и другие элементы, такие как бор или магний, по отдельности или в сочетании в следующих массовых соотношениях: бор

0,001%, магний

0,0010. Вплоть до указанных максимальных уровней содержания данные элементы делают возможным измельчение зерна в ходе затвердевания.You can add other elements such as boron or magnesium, individually or in combination in the following mass ratios: boron

0.001% magnesium

0.0010. Up to the indicated maximum levels, these elements make it possible to refine the grain during hardening.

Титан является остаточным элементом и может присутствовать в количестве до 0,01%.Titanium is a residual element and may be present in amounts up to 0.01%.

Остальная часть композиции стали состоит из железа и неизбежных примесей, образующихся в результате выполнения обработки.The rest of the steel composition consists of iron and inevitable impurities resulting from the processing.

Микроструктура стального листа заключает в себе следующее:The microstructure of the steel sheet includes the following:

В случае стали настоящего изобретения бейнит составляет от 70% до 90% микроструктуры по площади. Бейнит образует первичную фазу стали в качестве матрицы и в совокупности состоит из верхнего бейнита и нижнего бейнита. Для обеспечения прочности при растяжении, равной 940 МПа, а предпочтительно, 960 МПа или больше, необходимо иметь 70% бейнита. Бейнит начинает формироваться на третьей ступени охлаждения и образуется до сворачивания в рулон.In the case of the steel of the present invention, bainite comprises 70% to 90% of the microstructure by area. Bainite forms the primary phase of steel as a matrix and is collectively composed of upper bainite and lower bainite. To achieve a tensile strength of 940 MPa, and preferably 960 MPa or more, it is necessary to have 70% bainite. Bainite begins to form in the third stage of cooling and is formed before rolling into a roll.

В случае стали настоящего изобретения феррит составляет от 10% до 25% микроструктуры по площади. В совокупности феррит содержит полигональный феррит и игольчатый феррит. Феррит сообщает стали настоящего изобретения удлинение, а также формуемость. Для обеспечения удлинения, равного 8%, а предпочтительно, 9% или больше, необходимо иметь 10% феррита. Феррит образуется в стали настоящего изобретения при охлаждении после горячей прокатки. Однако в случае, если содержание феррита в стали настоящего изобретения составляет выше 25%, прочность при растяжении не достигается.In the case of the steel of the present invention, ferrite constitutes 10% to 25% of the microstructure by area. Collectively, ferrite comprises polygonal ferrite and acicular ferrite. Ferrite imparts elongation to the steel of the present invention as well as formability. To achieve an elongation of 8%, and preferably 9% or more, 10% ferrite is required. Ferrite is formed in the steel of the present invention upon cooling after hot rolling. However, if the ferrite content of the steel of the present invention is above 25%, the tensile strength is not achieved.

Для обеспечения баланса между прочностью и формуемостью совокупное количество бейнита и феррита составляет больше 90%. Совокупное присутствие бейнита и феррита сообщает прочность при растяжении, равную 940 МПа; вследствие наличия бейнита и феррита обеспечивается формуемость.To ensure a balance between strength and formability, the combined amount of bainite and ferrite is more than 90%. The combined presence of bainite and ferrite gives a tensile strength of 940 MPa; formability is provided due to the presence of bainite and ferrite.

Мартенсит и остаточный аустенит являются необязательными компонентами стали настоящего изобретения и могут присутствовать совокупно в количестве от 0% до 10% по площади и обнаруживаются в следовых количествах. В случае настоящего изобретения мартенсит заключает в себе и свежий мартенсит, и отпущенный мартенсит. Мартенсит придаёт прочность стали настоящего изобретения. Когда содержание мартенсита превышает 10%, он придаёт избыточную прочность, и предел текучести выходит за рамки приемлемого верхнего предела. В предпочтительном варианте осуществления совокупное количество мартенсита и остаточного аустенита составляет от 2 до 10%.Martensite and retained austenite are optional components of the steel of the present invention and may be present together in an amount of 0% to 10% by area and are found in trace amounts. In the case of the present invention, martensite includes both fresh martensite and tempered martensite. Martensite gives strength to the steel of the present invention. When the content of martensite exceeds 10%, it imparts excessive strength and the yield strength goes beyond the acceptable upper limit. In a preferred embodiment, the combined amount of martensite and retained austenite is between 2 and 10%.

В дополнение к описанию вышеупомянутой микроструктуры, микроструктура горячекатаного стального листа не содержит таких микроструктурных компонентов, как перлит и цементит, но они могут обнаруживаться в следовых количествах.In addition to describing the above microstructure, the microstructure of the hot rolled steel sheet does not contain microstructural components such as pearlite and cementite, but they may be found in trace amounts.

Стальной лист согласно изобретению можно получать любым подходящим способом. Предпочтительный способ состоит в получении полупродукта отливки стали с химическим составом согласно изобретению. Разливку можно выполнять либо в слитках, либо непрерывно в форме тонких слябов или тонких полос, т.е. с толщиной, находящейся в диапазоне приблизительно от 220 мм для слябов до нескольких десятков миллиметров для тонкой полосы.The steel sheet according to the invention can be produced by any suitable method. The preferred method is to obtain a semi-finished steel casting with a chemical composition according to the invention. Casting can be carried out either in ingots or continuously in the form of thin slabs or thin strips, i. e. with a thickness ranging from approximately 220 mm for slabs to several tens of millimeters for thin strip.

Например, сляб, имеющий вышеописанный химический состав, изготовляют путём непрерывной разливки, в которой сляб необязательно подвергают прямому мягкому обжатию в ходе процесса непрерывной разливки для исключения сегрегации по центральной линии и обеспечения отношения локального углерода к номинальному углероду, поддерживаемому ниже 1,10. Сляб, полученный при помощи процесса непрерывной разливки, можно использовать непосредственно при высокой температуре после непрерывной разливки или можно сначала охлаждать до комнатной температуры, а затем снова нагревать для горячей прокатки.For example, a slab having the above-described chemical composition is made by continuous casting, in which the slab is optionally subjected to direct soft reduction during a continuous casting process to eliminate centerline segregation and keep the local carbon to nominal carbon ratio below 1.10. The slab obtained by the continuous casting process can be directly used at high temperature after continuous casting, or can be first cooled to room temperature and then reheated for hot rolling.

Температура сляба, который подвергают горячей прокатке, предпочтительно составляет, по меньшей мере, 1200°С и должна быть ниже 1300°C. В случае, если температура сляба ниже 1200°C, на прокатном стане прилагается избыточная нагрузка. С учётом вышесказанного, температура сляба предпочтительно является достаточно высокой, так что горячую прокатку можно выполнять в 100%-ном аустенитном диапазоне. Следует избегать повторного нагревания при температурах выше 1275°C, поскольку это обусловливает потерю производительности, а также является дорогостоящим в промышленном масштабе. С учётом вышесказанного, предпочтительная температура повторного нагрева составляет от 1200°C до 1275°C.The temperature of the slab which is subjected to hot rolling is preferably at least 1200°C and should be below 1300°C. In case the temperature of the slab is lower than 1200° C., an excessive load is applied to the rolling mill. In view of the above, the temperature of the slab is preferably high enough so that hot rolling can be performed in the 100% austenitic range. Reheating at temperatures above 1275° C. should be avoided as this results in loss of productivity and is also costly on an industrial scale. In view of the above, the preferred reheat temperature is between 1200°C and 1275°C.

Конечная температура горячей прокатки для настоящего изобретения составляет от 850°C до 975°C, а предпочтительно от 880°C до 930°C.The hot rolling end temperature for the present invention is 850°C to 975°C, and preferably 880°C to 930°C.

Затем горячекатаную полосу, полученную указанным способом, охлаждают в условиях трёхступенчатого процесса охлаждения, при этом ступень один процесса охлаждения начинают сразу после окончания горячей прокатки, и на ступени один горячекатаную полосу охлаждают от конечной температуры горячей прокатки до температуры в диапазоне от 650°C до 720°C со скоростью охлаждения от 40°C/с до 150°C/с. В предпочтительном варианте осуществления скорость охлаждения для ступени охлаждения один составляет от 40°C/с до 120°C/с.Then, the hot-rolled strip obtained in this way is cooled under the conditions of a three-stage cooling process, wherein stage one of the cooling process begins immediately after the end of hot rolling, and in stage one, the hot-rolled strip is cooled from the hot rolling end temperature to a temperature in the range of 650°C to 720 °C with cooling rate from 40°C/s to 150°C/s. In a preferred embodiment, the cooling rate for cooling stage one is between 40°C/s and 120°C/s.

После этого начинают ступень охлаждения два с температуры в диапазоне от 650°C до 725°C в течение периода времени от 1 секунды до 10 секунд, предпочтительно от 2 до 9 секунд, и останавливают ступень два при температуре от 620°C до 690°C. В продолжение указанной ступени охлаждение выполняют путём воздушного охлаждения, и период времени определяется в соответствии с предполагаемой микроструктурой феррита в стали, изготовляемой далее; на данной ступени формируется микроструктура феррита, а микролегирующие элементы, такие как ванадий и/или ниобий, образуют нитриды, карбиды и карбонитриды для придания прочности стали.Thereafter, cooling stage two is started at a temperature in the range of 650°C to 725°C for a period of 1 second to 10 seconds, preferably 2 to 9 seconds, and stage two is stopped at a temperature of 620°C to 690°C . In the continuation of the said stage, cooling is performed by air cooling, and the period of time is determined in accordance with the expected microstructure of the ferrite in the steel produced next; at this stage, the ferrite microstructure is formed, and microalloying elements, such as vanadium and/or niobium, form nitrides, carbides, and carbonitrides to impart strength to the steel.

Затем начинают ступень охлаждения три с температуры в диапазоне от 620°C до 690°C до достижения диапазона температур сворачивания в рулон, который простирается от 450°C до 550°C, со скоростью охлаждения выше 20°C/с. На данной ступени охлаждения начинается превращение бейнита, и указанное превращение бейнита продолжается до того момента, когда во время охлаждения свёрнутая в рулон горячекатаная полоса проходит через M_s-температуру, и после этого превращение бейнита останавливается. В предпочтительном варианте осуществления диапазон температур сворачивания в рулон простирается от 470°C до 530°C.Next, cooling stage three is started from a temperature in the range of 620°C to 690°C until the coiling temperature range is reached, which extends from 450°C to 550°C, with a cooling rate above 20°C/s. At this stage of cooling, the bainite transformation starts and said bainite transformation continues until the moment when, during cooling, the coiled hot-rolled strip passes through the M _s temperature, after which the bainite transformation stops. In a preferred embodiment, the coiling temperature range extends from 470°C to 530°C.

После этого горячекатаную полосу сворачивают в рулон при температуре в диапазоне от 450°C до 550°C, а предпочтительно от 470°C до 530°C. Затем свёрнутую в рулон горячекатаную полосу охлаждают до комнатной температуры для получения горячекатаного стального листа.Thereafter, the hot-rolled strip is coiled at a temperature in the range of 450°C to 550°C, and preferably 470°C to 530°C. Then, the coiled hot-rolled strip is cooled to room temperature to obtain a hot-rolled steel sheet.

ПримерыExamples

Следующие ниже результаты испытаний, примеры, иллюстративное пояснение примеров и таблицы, которые представлены в настоящем документе, являются неограничивающими по характеру и должны рассматриваться как приведённые только в целях иллюстрации, и они будут отображать преимущественные признаки настоящего изобретения.The following test results, examples, illustrative explanation of examples and tables, which are presented in this document, are non-limiting in nature and should be considered as given for purposes of illustration only, and they will display the advantageous features of the present invention.

Составы стальных листов, изготовленных из сталей различных составов, представлены в таблице 1, при этом стальные листы получены в соответствии с параметрами процесса, приведёнными в таблице 2, соответственно. Далее в таблице 3 показаны микроструктуры стальных листов, полученных в ходе испытаний, а в таблице 4 приведён результат оценок достигнутых свойств.The compositions of steel sheets made from steels of various compositions are presented in Table 1, with the steel sheets obtained in accordance with the process parameters shown in Table 2, respectively. The following table 3 shows the microstructures of the steel sheets obtained during the tests, and table 4 shows the result of the assessments of the achieved properties.

Таблица 3Table 3

В таблице 3 приведены в качестве примеров результаты испытаний, проведённых в соответствии со стандартами при использовании различных микроскопов, таких как сканирующий электронный микроскоп, для определения микроструктур сталей, как соответствующих изобретению, так и сравнительных.Table 3 shows, by way of example, the results of tests carried out in accordance with the standards using various microscopes, such as a scanning electron microscope, to determine the microstructures of steels, both according to the invention and comparative.

Данные результаты представлены в настоящем документе:These results are presented in this paper:

I = лист согласно изобретению; R = сравнительный лист; подчёркнутые значения не соответствуют изобретению.I = sheet according to the invention; R = comparison sheet; the underlined values do not correspond to the invention.

Таблица 4Table 4

В таблице 4 приведены в качестве примеров механические свойства сталей, как соответствующих изобретению, так и сравнительных. С целью определения прочности при растяжении, предела текучести и общего удлинения проводили испытания на растяжение в соответствии со стандартами JIS Z2241.Table 4 shows, by way of example, the mechanical properties of steels, both according to the invention and comparative. In order to determine the tensile strength, yield strength and total elongation, tensile tests were carried out in accordance with JIS Z2241 standards.

Результаты различных механических испытаний, проведённых в соответствии со стандартами, представлены ниже.The results of various mechanical tests carried out in accordance with the standards are presented below.

Таблица 4Table 4

Claims

1. Hot-rolled and heat-treated steel strip containing, wt.%:

0.11 ≤ carbon ≤ 0.16,

1 ≤ manganese ≤ 2,

0.1 ≤ silicon ≤ 0.7,

0.02 ≤ aluminum ≤ 0.1,

0.15 ≤ molybdenum ≤ 0.4,

0.15 ≤ vanadium ≤ 0.4,

0.002 ≤ phosphorus ≤ 0.02,

0 ≤ sulfur ≤ 0.005,

0 ≤ nitrogen ≤ 0.01,

optionally one or more elements:

0 ≤ chromium ≤ 0.5,

0 ≤ niobium ≤ 0.05,

0.0001 ≤ calcium ≤ 0.005,

0 ≤ boron ≤ 0.001,

0 ≤ magnesium ≤ 0.0010,

0 ≤ titanium ≤ 0.01,

where 0.3 ≤ Mo+V+Nb ≤ 0.6,

iron and inevitable impurities - the rest;

The microstructure of the steel sheet includes an area of 70 to 90% bainite, 10 to 25% ferrite, while the total amount of bainite and ferrite is at least 90%, and the total amount of residual austenite and martensite is from 0 to 10%.

2. The strip according to claim 1, characterized in that the silicon content in the steel is from 0.2 to 0.6 wt.%.

3. Strip according to claim. 1 or 2, characterized in that the carbon content in the steel is from 0.11 to 0.15 wt.%.

4. The strip according to claim 3, characterized in that the content of vanadium in the steel is from 0.15 to 0.3 wt.%.

5. Strip according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the manganese content in steel is from 1.3 to 1.8 wt.%.

6. Strip according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the content of molybdenum in steel is from 0.15 to 0.3 wt.%.

7. Strip according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the aluminum content in the steel is from 0.02 to 0.06 wt.%.

8. Strip according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the total amount of residual austenite and martensite in the microstructure is from 2 to 10%.

9. Strip according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that it has a tensile strength of 950 MPa or more and a hole expansion ratio of 40% or more.

10. The strip according to claim 9, characterized in that it has a tensile strength of 960 MPa or more and a total elongation of 8% or more.

11. A method for producing hot-rolled and heat-treated steel strip, including the following successive stages:

cast steel with a composition according to any one of paragraphs. 1-7 per slab;

heating the slab to a temperature in the range from 1200 to 1300°C;

rolling said slab in the austenitic range, in which the hot rolling end temperature is 850 to 975°C, to obtain a hot-rolled steel strip;

a three-stage cooling of the hot-rolled strip is carried out, in which:

in the first step, cooling the hot-rolled steel sheet starts from a temperature range of 850 to 975°C and reaches a temperature range of 650 to 725°C, with a cooling rate of 40 to 150°C/s;

in the second step, cooling the hot-rolled steel sheet starts from a temperature range of 650 to 725°C and reaches a temperature range of 620 to 690°C, the duration of said second step being 1 to 10 seconds and being air cooling;

in the third step, cooling the hot-rolled steel sheet starts from a temperature range of 620 to 690°C and reaches a temperature range of 450 to 550°C; moreover, the cooling rate is more than 20°C/s;

then, the hot-rolled steel strip is coiled at a temperature in the range of 450 to 550°C;

cooling the coiled hot-rolled steel strip to room temperature.

12. The method according to p. 11, characterized in that the slab is heated to a temperature in the range from 1200 to 1275°C.

13. Method according to claim 11 or 12, characterized in that the hot rolling end temperature is between 880 and 930°C.

14. The method according to any one of paragraphs. 11-13, characterized in that the hot-rolled steel strip is rolled from 470 to 530°C.

15. The method according to any one of paragraphs. 11-14, characterized in that the cooling rate in the first stage of cooling is from 40 to 120°C/s.

16. The method according to any one of paragraphs. 11-15, characterized in that the cooling rate in the third cooling stage is 25°C/s or more.

17. The method according to any one of paragraphs. 11-16, characterized in that the duration of the second stage of cooling is from 2 to 9 s.

18. The use of hot-rolled and heat-treated steel strip according to any one of paragraphs. 1-10 as a material for the manufacture of structural or safety elements of a vehicle.

19. The use of a method for producing hot-rolled and heat-treated steel strip according to any one of paragraphs. 11-17 to obtain a material for the manufacture of structural or safety elements of a vehicle.

20. Vehicle element, which is a structural element or safety element, characterized in that it is made of hot-rolled and heat-treated steel strip according to any one of paragraphs. 1-10.

21. A vehicle containing an element according to clause 20.