RU2802417C2 - Cold-rolled martensitic steel and method for producing the specified steel - Google Patents
Cold-rolled martensitic steel and method for producing the specified steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802417C2 RU2802417C2 RU2021136957A RU2021136957A RU2802417C2 RU 2802417 C2 RU2802417 C2 RU 2802417C2 RU 2021136957 A RU2021136957 A RU 2021136957A RU 2021136957 A RU2021136957 A RU 2021136957A RU 2802417 C2 RU2802417 C2 RU 2802417C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel sheet
- temperature
- rolled
- cold
- paragraphs
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Настоящее изобретение относится к способу получения холоднокатаной мартенситной стали, подходящей для автомобильной промышленности, и особенно к мартенситным сталям, обладающим пределом прочности при растяжении 1280 МПа или выше.The present invention relates to a method for producing cold rolled martensitic steel suitable for the automotive industry, and especially to martensitic steels having a tensile strength of 1280 MPa or higher.
Уровень техники State of the art
Автомобильные детали должны соответствовать двум несовместимым требованиям, а именно, легкость формования и прочность, однако в последнее время также появилось третье требование – улучшение потребления топлива автомобилем с точки зрения глобальной проблемы защиты окружающей среды. Таким образом, в настоящее время автомобильные детали должны быть произведены из материала, обладающего отличной формуемостью, для того, чтобы соответствовать критерию легкого монтажа сложных автомобильных агрегатов, и в то же время иметь повышенную прочность для ударостойкости транспортного средства и долговечности при снижении массы транспортного средства для повышения топливной эффективности.Automotive parts must meet two incompatible requirements, namely, ease of molding and strength, but recently a third requirement has also emerged - improving vehicle fuel consumption from the point of view of global environmental protection issues. Thus, nowadays, automobile parts need to be manufactured from material having excellent formability in order to meet the criterion of easy installation of complex automobile assemblies, and at the same time have increased strength for vehicle impact resistance and durability while reducing vehicle weight for improving fuel efficiency.
Поэтому были проведены интенсивные научно-исследовательские работы с целью уменьшения количества материалов, используемых в автомобиле, путем повышения прочности материалов. Наоборот, повышение прочности стального листа снижает способность к формованию, и таким образом, необходима разработка материалов, обладающих высокой прочностью, а также высокой формуемостью.Therefore, intensive research and development work has been carried out to reduce the amount of materials used in a car by increasing the strength of the materials. On the contrary, increasing the strength of the steel sheet reduces the formability, and thus it is necessary to develop materials having high strength as well as high formability.
В ранних научно-исследовательских работах в области повышения прочности и улучшения формуемости стальных листов были разработаны несколько способов получения высокой прочности и высокой формуемости стальных листов, некоторые из которых перечислены здесь с целью заключительной оценки настоящего изобретения.In early research work in the field of increasing the strength and improving the formability of steel sheets, several methods for obtaining high strength and high formability of steel sheets were developed, some of which are listed here for the purpose of final evaluation of the present invention.
Стальной лист в документе WO2017/065371 производится с использованием этапов: быстрый нагрев материала стального листа в течение 3 - 60 секунд до точки превращения Ac3 или выше и выдерживание материала стального листа, причем материал стального листа содержит от 0,08 до 0,30 масс.% C, 0,01 - 2.0 масс.% Si, от 0,30 до 3.0 масс.% Mn, 0,05 масс.% или меньше P и 0,05 масс.% или меньше S, и остаток представляет собой Fe и другие неизбежные примеси; быстрое охлаждение нагретого стального листа водой или маслом со скоростью 100°C/с или выше; и быстрый отпуск при 500°C до точки превращения A1 в течение от 3 до 60 секунд, включая время нагревания и выдерживание. Однако для стали в документе WO2017/065371 предел прочности при растяжении не может превышать 1300 МПа, и не упомянут коэффициент расширения отверстия, даже для однофазной структуры, имеющей отпущенный мартенсит.The steel sheet in WO2017/065371 is produced using the steps of rapidly heating the steel sheet material for 3 to 60 seconds to the Ac3 conversion point or higher and holding the steel sheet material, wherein the steel sheet material contains from 0.08 to 0.30 wt. % C, 0.01 to 2.0 wt% Si, 0.30 to 3.0 wt% Mn, 0.05 wt% or less P and 0.05 wt% or less S, and the remainder is Fe and other unavoidable impurities; rapid cooling of the heated steel sheet with water or oil at a speed of 100°C/s or higher; and rapid tempering at 500°C to transformation point A1 for 3 to 60 seconds, including heating and holding time. However, for steel, WO2017/065371 tensile strength cannot exceed 1300 MPa, and there is no mention of the hole expansion coefficient, even for a single-phase structure having tempered martensite.
Документ WO2010/036028 относится к стальному листу, подвергнутому горячему цинкованию, и к способу его производства. Стальной лист, подвергнутый горячему цинкованию, включает стальной лист, включающий мартенситную структуру в качестве матрицы, и слой горячего цинкования, образовавшийся на стальном листе. Стальной лист содержит C от 0,05 масс.% до 0,30 масс.%, Mn от 0,5 масс.% до 3.5 масс.%, Si от 0,1 масс.% до 0,8 масс.%, Al от 0,01 масс.% до 1,5 масс.%, Cr от 0,01 масс.% до 1,5 масс.%, Mo от 0,01 масс.% до 1,5 масс.%, Ti от 0,001 масс.% до 0,10 масс.%, N от 5 ч/млн до 120 ч/млн, бор от 3 ч/млн до 80 ч/млн, примеси и остаток представляет собой Fe. Однако для стали в документе WO2010/036028 не упомянут коэффициент расширения отверстия.WO2010/036028 relates to hot-dip galvanized steel sheet and its production process. The hot-dip galvanized steel sheet includes a steel sheet including a martensitic structure as a matrix, and a hot-dip galvanized layer formed on the steel sheet. The steel sheet contains C from 0.05 wt% to 0.30 wt%, Mn from 0.5 wt% to 3.5 wt%, Si from 0.1 wt% to 0.8 wt%, Al from 0.01 wt.% to 1.5 wt.%, Cr from 0.01 wt.% to 1.5 wt.%, Mo from 0.01 wt.% to 1.5 wt.%, Ti from 0.001 wt% to 0.10 wt%, N from 5 ppm to 120 ppm, boron from 3 ppm to 80 ppm, impurities and the remainder is Fe. However, for steel, WO2010/036028 does not mention the hole expansion coefficient.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Задачей настоящего изобретения является решение указанных проблем путем получения доступных холоднокатаных мартенситных стальных листов, которые одновременно имеют:The objective of the present invention is to solve these problems by obtaining affordable cold-rolled martensitic steel sheets, which simultaneously have:
- предел прочности при растяжении, который больше или равен 1280 МПа и предпочтительно выше 1300 МПа,- tensile strength that is greater than or equal to 1280 MPa and preferably greater than 1300 MPa,
- предел текучести, который больше или равен 1100 МПа и предпочтительно выше 1150 Мпа,- a yield strength that is greater than or equal to 1100 MPa and preferably greater than 1150 MPa,
- коэффициент расширения отверстия больше 40% и предпочтительно выше 50%.- the expansion ratio of the hole is greater than 40% and preferably above 50%.
Предпочтительно указанная сталь также может иметь хорошую пригодность для формования, для прокатывания с хорошей способностью к свариванию и покрытию.Preferably, said steel may also have good formability, rollability with good weldability and coating ability.
Другой задачей настоящего изобретения также является разработка способа получения указанных листов, который является совместимым с традиционными областями применения в промышленности, наряду с устойчивостью к изменениям параметров производства.It is also another object of the present invention to provide a method for producing said sheets that is compatible with traditional industrial applications while being resistant to variations in production parameters.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Указанные выше цели и другие преимущества настоящего изобретения станут более наглядными из подробного описания предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.The above objects and other advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of the preferred embodiment of the present invention.
В химический состав холоднокатаной мартенситной стали входят следующие элементы:The chemical composition of cold-rolled martensitic steel includes the following elements:
Углерод присутствует в стали настоящего изобретения в количестве между 0,1% и 0,2%. Углерод представляет собой элемент, необходимый для повышения прочности стали настоящего изобретения путем получения фаз низкотемпературного превращения, таких как мартенсит, поэтому углерод играет две решающие роли, – одна состоит в повышении прочности. Однако при содержании углерода меньше, чем 0,1%, невозможно обеспечить для стали настоящего изобретения предел прочности при растяжении. С другой стороны, при содержании углерода, превышающем 0,2%, наблюдается плохая свариваемость стали, что ограничивает ее применение для автомобильных деталей. Предпочтительное содержание углерода для настоящего изобретения можно поддерживать между 0,11% и 0,19%, и более предпочтительно между 0,12% и 0,18%.Carbon is present in the steel of the present invention in an amount between 0.1% and 0.2%. Carbon is an element necessary to increase the strength of the steel of the present invention by producing low temperature transformation phases such as martensite, so carbon plays two critical roles, one is to increase strength. However, when the carbon content is less than 0.1%, it is impossible to provide the steel of the present invention with tensile strength. On the other hand, when the carbon content exceeds 0.2%, poor weldability of steel is observed, which limits its use for automotive parts. The preferred carbon content for the present invention can be maintained between 0.11% and 0.19%, and more preferably between 0.12% and 0.18%.
Содержание марганца в стали настоящего изобретения находится между 1,5% и 2,5%. Этот элемент является гаммагенным. Марганец обеспечивает упрочнение твердого раствора, снижает температуру ферритного превращения и снижает скорость ферритного превращения, и поэтому способствует образованию мартенсита. Для обеспечения прочности, а также для облегчения образования мартенсита требуется количество марганца, по меньшей мере 1,5%. Однако, когда содержание марганца превышает 2,5%, наблюдаются вредные эффекты, поскольку он тормозит превращение аустенита в мартенсит во время охлаждения после отжига. При содержании выше 2,5% может происходить избыточная сегрегация марганца в стали во время затвердевания, причем ухудшается однородность внутри материала, что может вызвать поверхностное растрескивание в течение процесса горячего деформирования. Предпочтительный предел содержания марганца находится между 1,6% и 2,4% и более предпочтительно между 1,6% и 2,2%.The manganese content of the steel of the present invention is between 1.5% and 2.5%. This element is gammagenic. Manganese provides solid solution strengthening, lowers the ferrite transformation temperature and reduces the ferrite transformation rate, and therefore promotes the formation of martensite. To ensure strength, as well as to facilitate the formation of martensite, an amount of manganese of at least 1.5% is required. However, when the manganese content exceeds 2.5%, detrimental effects are observed because it inhibits the transformation of austenite to martensite during cooling after annealing. Above 2.5%, excessive segregation of manganese into the steel may occur during solidification, degrading the homogeneity within the material, which may cause surface cracking during the hot forming process. The preferred limit for manganese content is between 1.6% and 2.4%, and more preferably between 1.6% and 2.2%.
Содержание кремния в стали настоящего изобретения находится между 0,1% и 0,25%. Кремний представляет собой элемент, который дает вклад в повышение прочности путем упрочнения твердого раствора. Кремний является компонентом, который может замедлять осаждение карбидов во время охлаждения после отжига, поэтому кремний способствует образованию мартенсита. Однако кремний также создает феррит и, кроме того, повышает точку превращения Ac3, что может сдвигать температуру отжига в более высокий температурный диапазон. Поэтому максимальное содержание кремния поддерживают при 0,25%. Кроме того, содержание кремния выше 0,25% может смягчать охрупчивание, и дополнительно кремний также ухудшает покрываемость. Предпочтительный предел содержания кремния находится между 0,16% и 0,24% и более предпочтительно между 0,18% и 0,23%.The silicon content of the steel of the present invention is between 0.1% and 0.25%. Silicon is an element that contributes to strength by solution strengthening. Silicon is a component that can retard the precipitation of carbides during cooling after annealing, so silicon promotes the formation of martensite. However, silicon also creates ferrite and in addition increases the Ac3 transformation point, which can shift the annealing temperature to a higher temperature range. Therefore, the maximum silicon content is maintained at 0.25%. In addition, silicon content above 0.25% can mitigate embrittlement, and additionally silicon also impairs coatability. The preferred silicon content limit is between 0.16% and 0.24%, and more preferably between 0.18% and 0.23%.
Содержание хрома в композиционном рулоне стали настоящего изобретения находится между 0,1% и 1%. Хром является существенным элементом, который обеспечивает прочность стали путем упрочнения твердого раствора, причем требуется минимум 0,1% Сr для придания прочности. Однако при использовании более 1% ухудшается шероховатость поверхности стали. Предпочтительный предел содержания хрома находится между 0,1% и 0,5%.The chromium content of the composite steel coil of the present invention is between 0.1% and 1%. Chromium is an essential element that provides strength to steel through solid solution strengthening, requiring a minimum of 0.1% Cr to impart strength. However, when using more than 1%, the surface roughness of the steel deteriorates. The preferred chromium content limit is between 0.1% and 0.5%.
Содержание алюминия в настоящем изобретении находится между 0,01% и 1%. Алюминий удаляет кислород, находящийся в расплавленной стали, чтобы предотвратить образование кислорода в газовой фазе в течение процесса затвердевания. Кроме того, алюминий связывает азот в стали с образованием нитрида алюминия для того, чтобы уменьшить размер зерен. При повышенном содержании алюминия, свыше 1%, увеличивается значение Ac3 до высокой температуры, таким образом, снижается производительность. Предпочтительный предел содержания алюминия находится между 0,01% и 0,05%.The aluminum content in the present invention is between 0.01% and 1%. Aluminum removes oxygen present in the molten steel to prevent oxygen from forming in the gas phase during the solidification process. In addition, aluminum binds nitrogen in the steel to form aluminum nitride in order to reduce grain size. With increased aluminum content, above 1%, the Ac3 value increases to a high temperature, thus reducing productivity. The preferred aluminum content limit is between 0.01% and 0.05%.
Титан добавляют в сталь настоящего изобретения в количестве между 0,001% и 0,1%. Титан образует нитриды, которые появляются в процессе затвердевания продукта отливки. Поэтому количество титана ограничено до 0,1%, чтобы избежать образования крупнозернистых нитридов титана, наносящих ущерб формуемости. В случае, когда содержание титана составляет менее 0,001%, Ti не оказывает никакого эффекта на сталь настоящего изобретения.Titanium is added to the steel of the present invention in an amount between 0.001% and 0.1%. Titanium forms nitrides, which appear during the solidification process of the casting product. Therefore, the amount of titanium is limited to 0.1% to avoid the formation of coarse titanium nitrides that are detrimental to formability. In the case where the titanium content is less than 0.001%, Ti has no effect on the steel of the present invention.
Сера не является существенным элементом, но может содержаться в стали как примесь, и с точки зрения настоящего изобретения предпочтительно как можно меньшее содержание серы, однако оно составляет 0,09% или меньше, с точки зрения производственных затрат. Кроме того, если в стали присутствует больше серы, она образует сульфиды особенно с марганцем и снижает его выгодное влияние на сталь настоящего изобретения.Sulfur is not an essential element, but may be contained in steel as an impurity, and from the point of view of the present invention, the sulfur content as low as possible is preferable, but it is 0.09% or less from the point of view of production costs. In addition, if more sulfur is present in the steel, it forms sulfides especially with manganese and reduces its beneficial effect on the steel of the present invention.
Содержание фосфора в стали настоящего изобретения находится между 0% и 0,09%. Фосфор снижает свариваемость методом точечной сварки и пластичность стали в горячем состоянии, особенно из-за тенденции к сегрегации по границам зерен или к совместной сегрегации с марганцем. По этим причинам содержание фосфора ограничено до 0,09% и предпочтительно, ниже чем 0,06%.The phosphorus content of the steel of the present invention is between 0% and 0.09%. Phosphorus reduces the spot weldability and hot ductility of steel, especially due to its tendency to segregate at grain boundaries or to co-segregate with manganese. For these reasons, the phosphorus content is limited to 0.09% and preferably lower than 0.06%.
Содержание азота ограничено до 0,09%, для того чтобы избежать старения материала и свести к минимуму осаждение нитридов алюминия в течение затвердевания, что оказывает вредное воздействие на механические свойства стали.Nitrogen content is limited to 0.09% in order to avoid aging of the material and to minimize the precipitation of aluminum nitrides during solidification, which has a detrimental effect on the mechanical properties of the steel.
Молибден является необязательным элементом, который составляет от 0% до 0,4% в стали настоящего изобретения; молибден играет значительную роль для улучшения способности к твердению и твердости, задерживает появление бейнита и поэтому способствует образованию мартенсита, особенно при добавлении в количестве, по меньшей мере 0,001% или даже по меньшей мере 0,002%. Однако добавка молибдена чрезмерно повышает затраты на добавление легирующих элементов, таким образом, по экономическим причинам его содержание ограничено до 0,4%.Molybdenum is an optional element that accounts for 0% to 0.4% in the steel of the present invention; Molybdenum plays a significant role in improving hardening ability and hardness, retards the appearance of bainite and therefore promotes the formation of martensite, especially when added in an amount of at least 0.001% or even at least 0.002%. However, the addition of molybdenum excessively increases the cost of adding alloying elements, thus, for economic reasons, its content is limited to 0.4%.
Содержание ниобия, присутствующего в стали настоящего изобретения, составляет между 0% и 0,1%, причем ниобий применяют для образования карбонитридов, которые придают прочность стали настоящего изобретения путем дисперсионного твердения. Кроме того, ниобий может сильно влиять на размер микроструктурных компонентов путем осаждения в виде карбонитридов и торможения рекристаллизации в течение процесса нагревания. Таким образом, формируется более мелкозернистая микроструктура в конце температурной выдержки и, как следствие, после завершения отжига это будет приводить к твердению продукта. Однако содержание ниобия выше 0,1% экономически нецелесообразно, так как наблюдается эффект насыщения его влияния; это означает, что дополнительное количество ниобия не приводит к какому-либо улучшению прочности продукта.The content of niobium present in the steel of the present invention is between 0% and 0.1%, and niobium is used to form carbonitrides, which impart strength to the steel of the present invention by precipitation hardening. In addition, niobium can strongly influence the size of microstructural components by precipitating as carbonitrides and inhibiting recrystallization during the heating process. Thus, a finer-grained microstructure is formed at the end of the temperature exposure and, as a consequence, after completion of annealing, this will lead to hardening of the product. However, a niobium content above 0.1% is not economically feasible, since a saturation effect of its influence is observed; this means that the additional amount of niobium does not lead to any improvement in the strength of the product.
Ванадий является эффективным для повышения прочности стали путем образования карбидов или карбонитридов, причем верхний предел его содержания составляет 0,1% по экономическим причинам.Vanadium is effective in increasing the strength of steel by forming carbides or carbonitrides, with an upper limit of 0.1% for economic reasons.
Никель может быть добавлен как необязательный элемент в количестве от 0% до 1%, чтобы увеличить прочность и улучшить ударную вязкость стали настоящего изобретения. Для достижения указанного эффекта предпочтительным минимумом является 0,01% Ni. Однако, когда содержание никеля превышает 1%, Ni вызывает ухудшение пластичности.Nickel may be added as an optional element in an amount of 0% to 1% to increase the strength and improve the toughness of the steel of the present invention. To achieve this effect, the preferred minimum is 0.01% Ni. However, when the nickel content exceeds 1%, Ni causes deterioration in ductility.
Медь может быть добавлена как необязательный элемент в количестве от 0% до 1%, чтобы увеличить прочность и улучшить сопротивление коррозии стали настоящего изобретения. Для достижения указанного эффекта предпочтительным минимумом является 0,01% меди. Однако, когда содержание Cu превышает 1%, это может ухудшить внешний вид поверхности.Copper may be added as an optional element in an amount of 0% to 1% to increase the strength and improve the corrosion resistance of the steel of the present invention. To achieve this effect, the preferred minimum is 0.01% copper. However, when the Cu content exceeds 1%, it may deteriorate the appearance of the surface.
Бор является необязательным элементом для стали настоящего изобретения, причем его количество может находиться между 0% и 0,05%. Бор образует боронитриды и придает дополнительную прочность стали настоящего изобретения при добавлении в количестве по меньшей мере 0,0001%.Boron is an optional element for the steel of the present invention, and its amount may be between 0% and 0.05%. Boron forms boronitrides and imparts additional strength to the steel of the present invention when added in an amount of at least 0.0001%.
Кальций может быть добавлен в сталь настоящего изобретения в количестве между 0,001% и 0,01%. Кальций добавляют в сталь настоящего изобретения в качестве необязательного элемента особенно в ходе обработки включений. Кальций способствует очистке стали путем связывания наносящей ущерб серы, содержащейся в глобулярной форме, и таким образом, замедляет вредное действие серы.Calcium can be added to the steel of the present invention in an amount between 0.001% and 0.01%. Calcium is added to the steel of the present invention as an optional element, especially during the treatment of inclusions. Calcium helps clean steel by binding damaging sulfur contained in globular form and thus slowing down the harmful effects of sulfur.
Прочие элементы, такие как Sn, Pb или Sb, могут быть добавлены индивидуально или в комбинации, в следующих соотношениях: Sn 0,1%, Pb 0,1% и Sb 0,1%. Вплоть до указанного максимального уровня содержания, эти элементы дают возможность очистить зерна во время затвердевания. Остальная часть состава стали приходится на железо и неизбежные примеси, появившиеся при переработке.Other elements such as Sn, Pb or Sb may be added individually or in combination in the following proportions: Sn 0.1%, Pb 0.1% and Sb 0.1%. Up to the specified maximum content level, these elements make it possible to clean the grains during hardening. The rest of the steel composition is made up of iron and inevitable impurities that appear during processing.
Теперь микроструктура мартенситного стального листа будет описана подробно, причем все проценты даны в долях площади.Now, the microstructure of martensitic steel sheet will be described in detail, with all percentages given as area fractions.
Мартенсит составляет по меньшей мере 95% микроструктуры в долях площади. Мартенсит настоящего изобретения может содержать как свежий, так и отпущенный мартенсит. Однако свежий мартенсит является необязательным микрокомпонентом, количество которого в стали ограничено между 0% и 4%, предпочтительно между 0 и 2%, и еще лучше, до 0%. Свежий мартенсит может образоваться в течение охлаждения после отпуска. Отпущенный мартенсит образуется из мартенсита, который образуется во время второго этапа охлаждения после отжига и особенно немного ниже температуры Ms и более конкретно между Ms-10°C и 20°C. Затем указанный мартенсит подвергается отпуску в течение выдерживания при температуре отпуска Tотп между 150°C и 300°C. Мартенсит настоящего изобретения придает пластичность и прочность указанной стали. Предпочтительно содержание мартенсита находится между 96% и 99%, и более предпочтительно между 97% и 99%.Martensite makes up at least 95% of the microstructure in area fractions. The martensite of the present invention may contain both fresh and tempered martensite. However, fresh martensite is an optional trace component, the amount of which in the steel is limited to between 0% and 4%, preferably between 0 and 2%, and even better to 0%. Fresh martensite may form during cooling after tempering. Tempered martensite is formed from martensite that is formed during the second cooling stage after annealing and especially slightly below the temperature Ms and more specifically between Ms-10°C and 20°C. Said martensite is then tempered by holding at a tempering temperature Ttemp between 150°C and 300°C. The martensite of the present invention imparts ductility and strength to said steel. Preferably, the martensite content is between 96% and 99%, and more preferably between 97% and 99%.
Совокупное количество феррита и бейнита составляет между 1% и 5% микроструктуры. Совокупное присутствие бейнита и феррита не оказывает вредного влияния на сталь настоящего изобретения до 5%, однако выше 5% механические свойства могут значительно ухудшаться. Поэтому предпочтительный предел совокупного количества феррита и бейнита поддерживается между 1% и 4% и более предпочтительно между 1% и 3%.The combined amount of ferrite and bainite constitutes between 1% and 5% of the microstructure. The combined presence of bainite and ferrite does not adversely affect the steel of the present invention up to 5%, but above 5% the mechanical properties may be significantly degraded. Therefore, the preferred limit of the total amount of ferrite and bainite is maintained between 1% and 4%, and more preferably between 1% and 3%.
Бейнит образуется во время повторного нагревания до отпуска. В предпочтительном варианте осуществления, сталь настоящего изобретения содержит от 1 до 3% бейнита. Бейнит может придавать стали формуемость, однако, когда присутствует в слишком большом количестве, бейнит может ухудшать предел прочности стали при растяжении.Bainite forms during reheating before tempering. In a preferred embodiment, the steel of the present invention contains from 1 to 3% bainite. Bainite can impart formability to steel, however, when present in too much quantity, bainite can degrade the tensile strength of steel.
Феррит может образоваться в течение охлаждения на первом этапе охлаждения после отжига, но он не является обязательным микроструктурным компонентом. Образование феррита необходимо сдерживать на возможно низком уровне, и предпочтительно меньше, чем 2% или даже меньше, чем 1%.Ferrite may form during cooling in the first cooling stage after annealing, but it is not an essential microstructural component. Ferrite formation should be kept to as low a level as possible, and preferably less than 2% or even less than 1%.
Остаточный аустенит представляет собой необязательную микроструктуру, которая может присутствовать в стали между 0% и 2%.Retained austenite is an optional microstructure that can be present in steel between 0% and 2%.
Кроме микроструктуры, упомянутой выше, микроструктура холоднокатаного мартенситного стального листа не содержит микроструктурные компоненты, такие как перлит и цементит.Apart from the microstructure mentioned above, the microstructure of cold rolled martensitic steel sheet does not contain microstructural components such as pearlite and cementite.
Сталь согласно изобретению может быть произведена с помощью любого подходящего способа. Однако предпочтительно использовать способ согласно изобретению, который будет подробно описан в качестве не ограничивающего примера.The steel according to the invention can be produced using any suitable method. However, it is preferable to use the method according to the invention, which will be described in detail by way of non-limiting example.
Указанный предпочтительный способ включает получение заготовки стальной отливки, имеющей химический состав первоначальной стали согласно изобретению. Отливка может быть выполнена или в виде слитков, или непрерывно в форме тонких слябов или тонких полос, то есть, с толщиной приблизительно в диапазоне от 220 мм для слябов вплоть до десятков миллиметров для тонкой полосы.Said preferred method involves producing a steel casting blank having the chemical composition of the original steel according to the invention. The casting can be made either in the form of ingots or continuously in the form of thin slabs or thin strips, that is, with a thickness ranging from approximately 220 mm for slabs down to tens of millimeters for thin strip.
Например, сляб, обладающий химическим составом согласно изобретению, производится путем непрерывной отливки, причем сляб необязательно подвергается непосредственно мягкому восстановлению в течение процесса непрерывной отливки для того, чтобы избежать центральной сегрегации и обеспечить, чтобы отношение локального содержания углерода к номинальному содержанию углерода поддерживалось ниже 1,10. Сляб, полученный в процессе непрерывной отливки, может быть использован непосредственно при высокой температуре после непрерывной отливки или сначала может быть охлажден до комнатной температуры и затем повторно нагрет для горячей прокатки.For example, a slab having the chemical composition of the invention is produced by continuous casting, wherein the slab is not necessarily directly subjected to soft reduction during the continuous casting process in order to avoid central segregation and ensure that the ratio of local carbon content to nominal carbon content is maintained below 1. 10. The slab produced by the continuous casting process can be used directly at high temperature after continuous casting, or it can be first cooled to room temperature and then reheated for hot rolling.
Температура сляба, который подвергается горячей прокатке, должна составлять по меньшей мере 1000°C и должна быть ниже 1280°C. В случае, когда температура сляба ниже, чем 1280°C, на прокатный стан воздействует избыточная нагрузка и, кроме того, температура стали может снизиться до температуры фазового превращения феррита во время чистовой прокатки, с помощью которой сталь будет прокатана в состоянии, в котором превращенный феррит содержится в структуре. Поэтому температура сляба должна быть достаточно высокой для того, чтобы горячая прокатка обязательно завершилась в диапазоне температур от Ac3 до Ac3 + 100°C. Повторное нагревание при температуре выше 1280°C должно быть исключено, поскольку в промышленности эта операция является дорогостоящей.The temperature of the slab that is hot rolled must be at least 1000°C and must be below 1280°C. In the case where the temperature of the slab is lower than 1280°C, the rolling mill is subject to excess load and, in addition, the temperature of the steel may decrease to the ferrite phase transformation temperature during finishing rolling, by which the steel will be rolled in a state in which the transformed ferrite is contained in the structure. Therefore, the slab temperature must be high enough to ensure that hot rolling is completed in the temperature range from Ac3 to Ac3 + 100°C. Reheating above 1280°C should be avoided as this is a costly operation in industry.
Затем полученный таким образом лист охлаждают со скоростью по меньшей мере 20°C/с до температуры сматывания полосы в рулон, которая должна быть ниже 650°C. Предпочтительно скорость охлаждения будет меньше или равна 200° C/с.The sheet thus obtained is then cooled at a rate of at least 20°C/s to the strip winding temperature, which must be below 650°C. Preferably the cooling rate will be less than or equal to 200°C/s.
Затем горячекатаный стальной лист сматывают при температуре сматывания полосы в рулон ниже 650°C для того, чтобы избежать овализации, и предпочтительно между 475°C и 625°C для того, чтобы избежать образования окалины, причем еще более предпочтительным диапазоном указанной температуры сматывания полосы в рулон является температура между 500°C и 625°C. Затем смотанный горячекатаный стальной лист охлаждается до комнатной температуры, до его необязательной обработки в процессе отжига горячей полосы.The hot-rolled steel sheet is then coiled at a strip coiling temperature below 650°C in order to avoid ovalization, and preferably between 475°C and 625°C in order to avoid the formation of scale, with an even more preferred range of said strip coiling temperature at roll is temperature between 500°C and 625°C. The coiled hot-rolled steel sheet is then cooled to room temperature before optionally being processed through a hot strip annealing process.
Горячекатаный стальной лист может быть обработан на необязательной стадии удаления окалины с целью удаления окалины, образовавшейся во время горячей прокатки, до необязательного отжига горячей полосы. Затем горячекатаный лист может быть подвергнут необязательному отжигу горячей полосы. В предпочтительном варианте осуществления, указанный отжиг горячей полосы осуществляется при температуре между 400°C и 750°C, предпочтительно, по меньшей мере, в течение 12 часов и не больше, чем 96 часов, причем предпочтительно температура остается ниже 750°C для того, чтобы избежать частичного превращения горячекатаной микроструктуры, и, следовательно, возможной потери однородности микроструктуры. Впоследствии, необязательная стадия удаления окалины из указанного горячекатаного стального листа может быть осуществлена, например, путем травления этого листа.The hot rolled steel sheet may be subjected to an optional descaling step to remove scale generated during hot rolling before optionally annealing the hot strip. The hot rolled sheet may then be optionally subjected to hot strip annealing. In a preferred embodiment, said hot strip annealing is carried out at a temperature between 400°C and 750°C, preferably for at least 12 hours and not more than 96 hours, with the temperature preferably remaining below 750°C in order to to avoid partial transformation of the hot-rolled microstructure, and therefore a possible loss of microstructure homogeneity. Subsequently, the optional step of removing scale from said hot-rolled steel sheet can be carried out, for example, by pickling the sheet.
Затем указанный горячекатаный стальной лист подвергается холодной прокатке с целью получения холоднокатаного стального листа с уменьшением толщины между 35 и 90%.Then, said hot-rolled steel sheet is cold rolled to obtain a cold-rolled steel sheet with a thickness reduction between 35 and 90%.
После этого, холоднокатаный стальной лист подвергается термической обработке, которая придает стали настоящего изобретения необходимые механические характеристики и микроструктуру.Thereafter, the cold-rolled steel sheet is subjected to heat treatment, which imparts the required mechanical properties and microstructure to the steel of the present invention.
Холоднокатаный стальной лист нагревают со скоростью, по меньшей мере, равной 2°C/с, и предпочтительно больше, чем 3°C/с, до температуры выдержки Tвыд между Ac3 и Ac3+100° C, и предпочтительно между Ac3+10°C и Ac3+100°C, где величина Ac3 для стального листа вычисляется с использованием следующей формулы:The cold-rolled steel sheet is heated at a rate of at least 2°C/s, and preferably greater than 3°C/s, to a holding temperature Texp between Ac3 and Ac3+100° C, and preferably between Ac3+10° C and Ac3+100°C, where the Ac3 value for steel sheet is calculated using the following formula:
в которой содержание элементов выражено в массовых процентах холоднокатаного стального листа.in which the element content is expressed as a mass percentage of the cold-rolled steel sheet.
Холоднокатаный стальной лист выдерживают при температуре Tвыд в течение от 10 секунд до 500 секунд для того, чтобы обеспечить полную рекристаллизацию и полное превращение в аустенит сильно деформационно-упрочненной исходной структуры.The cold-rolled steel sheet is kept at a temperature T ext for from 10 seconds to 500 seconds in order to ensure complete recrystallization and complete transformation of the highly strain-hardened original structure into austenite.
Затем холоднокатаный стальной лист охлаждается в процессе охлаждения на двух этапах, где первый этап охлаждения начинается от температуры Tвыд, причем холоднокатаный стальной лист охлаждается со скоростью охлаждения CR1 между 15°C/с и 150°C/с, до температуры T1, которая находится в диапазоне между 650°C и 750°C. В предпочтительном варианте осуществления скорость охлаждения CR1 на первом этапе охлаждения находится между 20°C/с и 120°C/с. Предпочтительная температура T1 для указанного первого этапа находится между 660°C и 725°C.Then, the cold-rolled steel sheet is cooled in a cooling process in two stages, where the first cooling stage starts from the temperature T ext , and the cold-rolled steel sheet is cooled at a cooling rate CR1 between 15°C/s and 150°C/s, to a temperature T1, which is in the range between 650°C and 750°C. In a preferred embodiment, the cooling rate CR1 in the first cooling stage is between 20°C/s and 120°C/s. The preferred temperature T1 for said first step is between 660°C and 725°C.
На втором этапе охлаждения холоднокатаный стальной лист охлаждается от температуры T1 до температуры T2, которая находится между Ms-10°C и 20°C, со скоростью охлаждения CR2 по меньшей мере 50°C/с. В предпочтительном варианте осуществления, скорость охлаждения CR2 в течение второго этапа охлаждения составляет по меньшей мере 100°C/с и более предпочтительно по меньшей мере 150°C/с. Предпочтительная температура T2 для указанного второго этапа находится между Ms-50°C и 20°C.In the second cooling step, the cold-rolled steel sheet is cooled from temperature T1 to temperature T2, which is between Ms-10°C and 20°C, with a cooling rate CR2 of at least 50°C/s. In a preferred embodiment, the cooling rate of CR2 during the second cooling step is at least 100°C/s and more preferably at least 150°C/s. The preferred temperature T2 for said second step is between Ms-50°C and 20°C.
Значение Ms для стального листа вычисляется с использованием следующей формулы:The Ms value for a steel sheet is calculated using the following formula:
После этого холоднокатаный стальной лист повторно нагревается до температуры отпуска Tотп между 150°C и 300°C со скоростью нагревания, по меньшей мере, 1°C/с и предпочтительно, по меньшей мере, 2°C/с и больше, чем по меньшей мере 10°C/с, в течение 100 с и 600 с. Предпочтительный температурный диапазон для отпуска находится между 200°C и 300°C, и предпочтительная длительность выдерживания при температуре Tотп находится между 200 с и 500 с.Thereafter, the cold-rolled steel sheet is reheated to a tempering temperature Ttemp between 150°C and 300°C at a heating rate of at least 1°C/s and preferably at least 2°C/s and more than at least 10°C/s, for 100 s and 600 s. The preferred temperature range for tempering is between 200°C and 300°C, and the preferred holding time at temperature Tref is between 200 s and 500 s.
Затем холоднокатаный стальной лист охлаждается до комнатной температуры, чтобы получить холоднокатаную мартенситную сталь.The cold-rolled steel sheet is then cooled to room temperature to obtain cold-rolled martensitic steel.
Холоднокатаный мартенситный стальной лист настоящего изобретения необязательно может быть покрыт цинком или цинковыми сплавами, или алюминием или алюминиевыми сплавами с целью улучшения коррозионной стойкости листа.The cold rolled martensitic steel sheet of the present invention may optionally be coated with zinc or zinc alloys, or aluminum or aluminum alloys to improve the corrosion resistance of the sheet.
ПримерыExamples
Следующие испытания, примеры, символический пример и таблицы, которые приведены в описании, по сути являются не ограничивающими и должны рассматриваться только с целью иллюстрации, причем они демонстрируют преимущества настоящего изобретения.The following tests, examples, symbolic example and tables, which are given in the description, are not limiting in nature and should be considered for purposes of illustration only, and they demonstrate the advantages of the present invention.
Стальные листы, произведенные из сталей, имеющих различный состав, приведены в таблице 1, где стальные листы получены в соответствии с технологическими параметрами, предусмотренными в таблице 2, соответственно. После этого, в таблице 3 приведены данные микроструктуры стальных листов, полученных во время исследований, и в таблице 4 сведены результаты оценки полученных характеристик.Steel sheets produced from steels having different compositions are given in Table 1, where the steel sheets are obtained according to the process parameters provided in Table 2, respectively. After this, Table 3 shows the microstructure data of the steel sheets obtained during the research, and Table 4 summarizes the results of evaluating the obtained characteristics.
Таблица 2table 2
В таблице 2 собраны данные горячей прокатки и отжига с технологическими параметрами, реализованными на холоднокатаных стальных листах с целью придать сталям из таблицы 1 необходимые механические характеристики для того, чтобы превратить их в холоднокатаную мартенситную сталь. Table 2 summarizes hot rolling and annealing data with process parameters implemented on cold rolled steel sheets to give the steels in Table 1 the necessary mechanical properties to become cold rolled martensitic steel.
Таблица 3 иллюстрирует результаты испытаний, проведенных в соответствии со стандартами, на различных микроскопах, таких как сканирующий электронный микроскоп, для определения микроструктуры как для сталей изобретения, так и эталонных сталей, выраженных в долях площади. Результаты приведены ниже.Table 3 illustrates the results of tests carried out in accordance with the standards on various microscopes, such as scanning electron microscopes, to determine the microstructure of both the invention steels and the reference steels, expressed in area fractions. The results are shown below.
Таблица 3Table 3
I = Согласно изобретению; R = справочные данные; подчеркнутые величины: не соответствуют изобретению.I = According to the invention; R = reference data; underlined values: do not correspond to the invention.
В таблице 4 собраны результаты различных механических испытаний, проведенных в соответствии со стандартами. Испытания предела прочности при растяжении и предела текучести проведены в соответствии со стандартом JIS-Z2241. Для оценки расширения отверстия проведено испытание, называемое «расширение отверстия»; в этом испытании в образце пробивают отверстие 10 мм и подвергают деформации, после которой измеряют диаметр отверстия и рассчитывают величину HER% = 100*(Df-Di)/Di Table 4 summarizes the results of various mechanical tests carried out in accordance with the standards. Tensile strength and yield strength tests are carried out in accordance with JIS-Z2241 standard. To evaluate the expansion of the hole, a test called "hole expansion" is performed; in this test, a 10 mm hole is punched in the sample and subjected to deformation, after which the hole diameter is measured and the value HER% = 100*(Df-Di)/Di is calculated
Таблица 4Table 4
(%)HER
(%)
I = Согласно изобретению; R = справочные данные; подчеркнутые величины: не соответствуют изобретению.I = According to the invention; R = reference data; underlined values: do not correspond to the invention.
Claims (56)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IBPCT/IB2019/054022 | 2019-05-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021136957A RU2021136957A (en) | 2023-06-15 |
| RU2802417C2 true RU2802417C2 (en) | 2023-08-28 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2566131C1 (en) * | 2011-09-30 | 2015-10-20 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Hot galvanised steel sheet and method of its production |
| RU2599934C2 (en) * | 2012-08-15 | 2016-10-20 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Steel sheet for hot stamping, method of its manufacturing and item made from hot-stamped steel sheet |
| WO2018117544A1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | 주식회사 포스코 | Tempered martensitic steel having low yield ratio and excellent uniform elongation, and manufacturing method therefor |
| RU2667947C2 (en) * | 2014-05-20 | 2018-09-25 | Арселормиттал | Double-annealed steel sheet having high mechanical strength and ductility, method of manufacture and use of such sheets |
| EP3395993A1 (en) * | 2015-12-23 | 2018-10-31 | Posco | High yield ratio type high-strength cold-rolled steel sheet and manufacturing method thereof |
| RU2675025C2 (en) * | 2014-06-06 | 2018-12-14 | Арселормиттал | High-strength multi-phase steel, method for its preparation and application |
| EP3473741A1 (en) * | 2016-08-30 | 2019-04-24 | JFE Steel Corporation | Thin steel sheet and process for producing same |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2566131C1 (en) * | 2011-09-30 | 2015-10-20 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Hot galvanised steel sheet and method of its production |
| RU2599934C2 (en) * | 2012-08-15 | 2016-10-20 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Steel sheet for hot stamping, method of its manufacturing and item made from hot-stamped steel sheet |
| RU2667947C2 (en) * | 2014-05-20 | 2018-09-25 | Арселормиттал | Double-annealed steel sheet having high mechanical strength and ductility, method of manufacture and use of such sheets |
| RU2675025C2 (en) * | 2014-06-06 | 2018-12-14 | Арселормиттал | High-strength multi-phase steel, method for its preparation and application |
| EP3395993A1 (en) * | 2015-12-23 | 2018-10-31 | Posco | High yield ratio type high-strength cold-rolled steel sheet and manufacturing method thereof |
| EP3473741A1 (en) * | 2016-08-30 | 2019-04-24 | JFE Steel Corporation | Thin steel sheet and process for producing same |
| WO2018117544A1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | 주식회사 포스코 | Tempered martensitic steel having low yield ratio and excellent uniform elongation, and manufacturing method therefor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3140117C (en) | A cold rolled martensitic steel and a method of martensitic steel thereof | |
| US9580785B2 (en) | High-strength galvannealed steel sheet having excellent formability and fatigue resistance and method for manufacturing the same | |
| US8876987B2 (en) | High-strength steel sheet and method for manufacturing same | |
| JP5136609B2 (en) | High-strength hot-dip galvanized steel sheet excellent in formability and impact resistance and method for producing the same | |
| CA2932315C (en) | Martensitic steel with delayed fracture resistance and manufacturing method | |
| KR101464844B1 (en) | High-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent processability and impact resistance and process for producing same | |
| JP4528137B2 (en) | Manufacturing method of high strength and high ductility steel sheet with excellent hole expandability | |
| WO2011158818A1 (en) | Hot-stamp-molded article, process for production of steel sheet for hot stamping, and process for production of hot-stamp-molded article | |
| WO2012002565A1 (en) | High-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent processability and process for producing same | |
| KR102471559B1 (en) | Cold-rolled and coated steel sheet and its manufacturing method | |
| CN113811624B (en) | Cold rolled martensitic steel and method for martensitic steel thereof | |
| KR20220095237A (en) | Hot rolled steel sheet and its manufacturing method | |
| JP6037087B1 (en) | High-strength cold-rolled steel sheet and manufacturing method thereof | |
| US10337094B2 (en) | Hot-dip galvanized steel sheet and production method therefor | |
| WO2016157257A1 (en) | High-strength steel sheet and production method therefor | |
| RU2802417C2 (en) | Cold-rolled martensitic steel and method for producing the specified steel | |
| RU2785760C1 (en) | Cold-rolled martensitic steel and method for producing martensitic steel | |
| KR20220002541A (en) | Cold rolled and coated steel sheet and method for manufacturing the same | |
| RU2788613C1 (en) | Cold-rolled coated steel sheet and method for production thereof | |
| RU2795439C1 (en) | Cold-rolled and coated steel sheet and method for its production | |
| JP5988000B1 (en) | High strength steel plate and manufacturing method thereof | |
| WO2024033688A1 (en) | A cold rolled martensitic steel and method of producing thereof | |
| WO2023223078A1 (en) | A martensitic steel sheet and a method of manunfacturing thereof | |
| KR20230016218A (en) | Heat-treated cold-rolled steel sheet and its manufacturing method |