SE446883B - Forfarande for framstellning av stalplat med dubbelfasstruktur - Google Patents

Description

446 883 plåt med liknande hållfasthet. Emellertid är sträckgränsen högre och töjningen lägre än vid konventionell stålplåt av mjukt kolstäl.

Den stålplåt med dubbelfasstruktur som beskrivs i ovannämnda skrift- er är sålunda icke fullt tillräcklig för efterkommande av de stränga kraven på bilkarosserier.

Syftet med föreliggande uppfinning är att öka användbarheten av stälplåt med dubbelfasstruktur och att åstadkomma ett förfarande för framställning av stålplåt med dubbelfasstruktur och en låg sträck- gränu liknande den hos plåt av mjukt kolstål, en brotthållfasthet av 35-50 kp/mm2 och högre töjning jämfört med konventionell höghållfast stålplåt.

Stålplåt med dubbelfasstruktur enligt föreliggande uppfinning har lägre sträckgräns jämfört med känd stålplåt med dubbelfasstruktur genom kombination av angivna beståndsdelar baserade på lågkolhaltiga och-högmanganhaltiga stål och angivna kontinuerliga glödgningsbeting- elser.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning för framställning av kallvalsad stålplät med dubbelfasstruktur och en brotthållfasthet .av 35-50 kp/mm2, ett s.k. sträckförhållande mindre än 60 % och hög töjning utmärker sig av att man på konventionellt sätt först varmval- sar och kallvalsar ett stål innefattande 0,01-0,05 % C, mindre än 0,2 % Si, 1,7-2,5 % Mn, 0,01-0,10 % Al, varvid resten utgöres av Fe och oundvikliga föroreningar, varefter man håller den framställda stålplåten i 20 s till 20 min vid en temperatur av 720-85000 samt kyler stålplåten med en kylhastighet mellan 3 och 50°C/s och även ovanför ett värde (°C/s) som anges av följande formel: 12 x ¿if1n(%)_72 - 62 x [Mn(%)J + 81.

Sträckförhållande definieras som sträckgränsvärdet genom brott- gränsvärdet i procent.

Företrädesvis innehåller stålet dessutom 0,005-0,050 % av minst en sällsynt jordartsmetall, 0,01-0,1 % Zr, 0,001-0,02 % Ca, mindre än 1,0 % Cr, mindre än 0,5 % Ni, mindre än 0,5 % Mo och 0,0005-0,0050 % B.

Företrädesvis innehåller stålet icke något Si som beståndsdel.

Stålplåten enligt föreliggande uppfinning har en låg sträck- gräns vanligen lika med den för plåt av konventionellt mjukt kolstâl, en hög brotthållfasthet av 55-50 kp/mm? och även högre töjning jäm- fört med den för konventionella höghällfasta stål med likartad brott- hållfasthet. Stâlplåten har följaktligen följande tydliga fördelar. 446 883 Sträckgränsen står i direkt relation till pressformningsför- loppets äterfjädring och pressbelastningen är lägre för bearbetning av stålplåt med låg sträckgräns för uppnående av exakt formade alster.

Stâlplåten enligt föreliggande uppfinning har lika låg sträckgräns som mjukt kolstål, varför stålplåten med fördel kan formas genom pressning. I Stålplåten enligt uppfinningen har en töjning som är ca 5 % högre än den för konventionell höghållfast stälplåt, vilket innebär att stålplåten enligt föreliggande uppfinning har större formbarhet.

Konventionell stålplåt för bilkarosserier utgörs vanligen av stålplåt med en tjocklek av 0,8 mm. Pâ sista tiden har man använt tunnare stålplât för att minska bilens totalvikt. I detta fall blir bucklingsbeständigheten som anger beständigheten mot en lokal buck- lingskraft, ett viktigt problem. Bucklingsbeständigheten står i rela- tion till stålplåtens tjocklek och hållfasthet.Det viktigaste skälet för att använda höghâllfast stålplåt till bilkarosserier är för att förbättra karosseriets bucklingsbeständighet.

Stälplåten enligt föreliggande uppfinning tillförsäkrar hög formbarhet genom låg sträckgräns och hög töjning samt även hög buck- lingsbeständighet genom hög hållfasthet. Sålunda kan den höghållfasta stålplâten enligt föreliggande uppfinning användas för bilkarosseríer istället för plåt av konventionellt mjukt kolstål med fördel för att stärka och minska karosseriets totalvikt.

Nedan följer nu en beskrivning av föredragna utföringsformer.

Först kommer skäl och avgränsande skäl för konstruktionsele- menten vid föreliggande uppfinning att beskrivas.

Vad beträffar de kemiska beståndsdelarna är kol nödvändigt för framställning av 5-30 % omvandlingsprodukt av X-fas, då stålet kyla från tvåfasområdet produkt Icke att bildas. Då kolhalten är högre än 0,05 % ökar omvand- lingsprodukten och det framställda stålet blir hårdare än vad som av- ses med föreliggande uppfinning, varför en formbarhet likartad den för plåt av mjukt kolstål icke kan uppnås. Omvandlingsprodukten be- står i huvudsak av martensit och innehåller ofta oomvandlad austenit- fas.

Kisel är ett mycket användbart ämne för att lätt uppnå dubbel- fasstruktur, vilket beskrivs i den japanska utläggningsskriften 39210/75. Kisel är emellertid ett skadligt ämne för målningsbarheten och korrosinnnbeständigheten efter målning, vilka är oundvikligt nöd- 446 883 vändiga egenskaper för kallvalsad stâlplät, särskilt för bilkarosse- rier, varför man föredrar att minska kiselhalten, Den tillätliga gränsen är mindre än 0,2 %. Emellertid föredrar man en halt mindre än 0,05 % för harmoniering med de stränga kraven. Ett av de utmärkan- de dragen för föreliggande uppfinning är just att stål med dubbelfas- struktur som är lämplig för bilkarosserier uppnås utan kisel, som är ett lämpligt ämne för uppnående av stål med dubbelfasstruktur.

Mangan är en av de viktigaste beståndsdelarna enligt föreligg- ande uppfinning. Mangan ökar X-fasens härdbarhet för uppnående av omvandlingsprodukten under kylförloppet och ökar formbarheten genom förstärkning av ferritgrundmassan. Härdbarheten är icke tillräcklig då manganhalten är lägre än 1,7 % och dess verkan är mättad då manganhalten är högre än 2,5 %. Dessutom är det svårt att tillsätta mer än 2,5 % mangan vid vanlig stålframställning i en konverter.

Al är nödvändigt för desoxidation av stålet, och desoxidation- en är icke tillräcklig då Al-halten är lägre än 0,01 %. Då Al-halten är lägre än 0,10 %, hämmas stålets formbarhet genom ökande aluminium- oxidinneslutning. I 7 Sällsynta jordartsmetallen Zr och Ca sfäroidiserar sulfidinne- slutningarna i stålet och bidrar till att öka formbarhetcn, varför ett eller flera av dessa ämnen-ingår i stålet. Den undre gränsen för uppnående av denna verkan av de sällsynta jordartsmetallerna,Zr och Ca är 0,005, 0,01 respektive 0,001 %, och den övre gränsen vid vilken verkan är mättad är 0,050, 0,1 respektive 0,02 %.

Cr, Ni, Mo och B ökar X-fasens härdbarhet och förstärker verkan av Mn. Sålunda kan ett eller flera av ämnena Cr, Ni, Mo och B till- sättas om så befinnes nödvändigt. Ämnenas övre haltgräns bestäms utifrån mättnadseffekten eller som en kompromiss mellan ekonomi och effekt. Den undre gränsen be- stäms av den effekt man önskar uppnå.

Vad beträffar framställningsförloppet för stålet enligt före- liggande uppfinning är det absolut nödvändigt att glödga kontinuer- ligt efter varm- och kallvalsningen. Vad beträffar glödgningsbeting- elserna är det nödvändigt att rekristallisera den kallvalsade ferrit- fasen och sedan uppnå tvåfastillständetzx-X. För uppnäende av dessa betingelser är en undre gränstemperatur av 72000 nödvändig. Då tem- wpßraturen är högre än 85000 ökas proportionen av X-fasens volym i tvåfastillståndet1M-X. minskar koncentrationen av C och Mn i X~fasen, minskar X-fasens härdbarhet, och kan den önskade dubbelfasstrukturen icke uppnås. Då glödgningstiden är kortare än 20 s kan icke tillräck- 446 883 lig Y-fasomvandling uppnås, och då denna tid är längre än 20 min, blir X-funfördrlníngen alltför grov, och från grova X-faskorn erhålls en alltför grov omvandlingsprodukt. För uppnäende av mest lämpliga volymförhâllande och fördelning mellanix- och X-faserna, är en upp- värmning mellan 50 s och 5 min vid 750-8O0OC att föredra.

Kylhastigheten är en mycket viktig faktor för uppnående av önskad omvandlingsprodukt. Då kylhastigheten är lägre än BGC/s kan önskad omvandlingsprodukt icke uppnås. Då kylhastigheten är högre än ä0°C/n avtar formbarheten alltför mycket. Orsaken därtill kan vara en minskning av restaustenitfasen i omvandlingsprodukten. Dessutom dis- torderas det framställda stålbandet då kylhastigheten är alltför hög, och ökar sträckgränsen och minskar formbarheten genom den plastiska deformationen vid korrektion genom valsning med liten reduktion (kall- valsning) efter glödgning, så att de för dubbelfasstrukturen karaktär- istiska egenskaperna försämras. Den övre gränsen för kylhastigheten bestäms av ovannämnda två saker. Särskilt av den senare och kylhastig- heten kan företrädesvis vara begränsad till mindre än 3000/s. Kyl- hastigheten utgör medelkylhastigheten från 700 till BOOOC.

Det är nödvändigt att bestämma kylhastigheten ur X-fasens härd- barhet i förhållande till beståndsdelarna. Vid föreliggande uppfinning har genom många experiment kunnat konstateras att den undre gränsen för kylhastigheten kan beskrivas med följande empiriska formel.

Den undre gränsen för kylhastigheten (OC/s) = 12 x [Mn(%)_72 - 62 x [Mn(%)J + 81.

Med andra ord då Mn-halten är 1,5 % är kylhastigheten högre än 1500/s och då Mn-halten är 2,0 % är kylhastigheten högre än 500/s, under hänsynstagande till X-fasens härdbarhet.

Effekten och de avgränsande betingelserna för beståndsdelarna enligt föreliggande uppfinning har nu beskrivits och varm- och kall- valsning är vanliga operationer. Vad beträffar det varmvalsade bandets upphasplingstemperatur, är högtemperaturupphaspling i intervallet 730-80000 att föredra för upprätthållande av tvåfasområdet innan kall- valsningen utförs för förbättrande av dispersionen av C och Mn i I-fasen under glödgningen av tvåfasområdet.

Glödgningen vid föreliggande uppfinning utförs medelst kontinu- erlig glödgningsutrustning. Denna konventionella glödgningsutrustning tillverkas emellertid för band av mjukt kolstål på sådant sätt att en överåldringsugn upprättas efter den kontinuerliga glödgningsutrust- ningen. Vid föreliggande uppfinning är en överâldring som gynnar ut- 446 883 skiljning av karbid skadlig ur metallurgisk synvinkel, varför över- åldríngsugnen bör vara tillräckligt kall för att hindra stålet från överåldring, då stålbandet enligt föreliggande uppfinning oundvikligen passerar överåldringsugnen. ~ Uppfinningen kommer nu att beskrivas i några exempel.

Exempel 1. Tabell 1 visar den kemiska sammansättningen, glödg- ningsbetingelserna och de mekaniska egenskaperna hos de stål som skall provas. Stålen framställdes i en konverter och avkolades genom vakuum- avgasning. Stålcn gjöts och förvalsades, varefter de varmvalsades till stålband med en tjocklek av 2,7 mm. Sluttemperaturen vid varmvalsning- en var 91000 och upphasplingstemperaturen 750°C. Därefter betades banden och kallvalsades till en tjocklek av 0,8 mm. De färdiga stål- ' banden glödgades kontinuerligt.

I tabellen I är nr 1-3 och 8 jämförelsestål. Stål nr 1 mot- svarar framställningsförfarandet enligt den japanska utläggningsskrift- en 39210/75 och stål nr 2 framställningsförfarandet enligt den japan- ska utlåggningsskriften 98Ä19/75. Stål nr 3 är ettlänt stål med fosfor- tillsats som används till höghållfast stålplåt med en brotthållfasthet mellan ÄO-50 kp/mm2. Stål nr 8 är ett aluminiumtätat stål för konven- tionell plåt av mjukt kolstål. Stålen nr U och 7 är stål enligt före- liggande uppfinning. Stål nr 6 har samma sammansättning som stål nr 5, emellertid har kylhastigheten ändrats för jämförelsens skull. Till stålen nr 5-8 tillsätts icke Si under stålframställningen. Vad beträff- ar glödgningsbetingelserna hölls_stâlen i 2 min vid 75000 och kyldes de därefter med en kylhastighet av 1090/s eller 3°C/s.

Såsom framgår av tabell 1, har stålen enligt föreliggande upp- finning låg sträckgräns. Denna är i huvudsak lika med den plåt av kon- ventionellt mjukt kolstål, dvs. stål nr 8, och väsentligt lägre än vid konventionella höghållfasta stål för samma ändamål, dvs. stål nr 3. _ Töjningen för stålen nr Ä, 5 och 7 enligt föreliggande uppfinning är förbättrad några få procent i förhållande till jåmförelsestålet nr 3.

Sålunda förväntas den kallvalsade stålplåten enligt föreliggande upp- finning ha förbättrad formbarhet genom den förbättrade töjningen och sträckgränsen, och även en förbättrad bucklingsbeständighet.

Exempel P. Glödgningsbctingelsernas betydelse kommer nu att beskrivas.-ïabell 2 visar de mekaniska egenskaperna vid ändring av glödgnings- och kylbetíngelserna för stålet nr U i tabell 1. Effek- Lnn av glödgníngstcmpcrnturun visas I A och C, och effekten av kyl- hastigheten i D och E. I A når glödgningstemperaturen icke den önskade tvåfasområdestemperaturen, och i C är glödgningstemperaturen alltför 446 883 hög för' uppnående av enfasområdet . I D är kylhastígheten alltför låg; och i E är kylhastigheten alltför hög. Såsom framgår' av B resul- terar' glödgnings- øch kylbetingelserna enligt föreliggande uppfinning, i s.tâl.plât med hög brotthållfasthet, låg sträckgräns och hög töjníng. 446 883 0000000000000000. 008000000 020m . 00000 000 000 000000 000000 00000000000000000: 08 -0.00 :_0000 00.000 00 0 00000 00.» 00000050 :00000000000000083000005 0 0.00 00 00 0.00 0.00 0.0 ,. __ J... 00050 000.0 000.0 00.0 00.0 000.0 00000000 0.0 00 00 0.00 0.00 __ 00 J.- 00.0.00000.0 000.0 00.0 00.0 000.0 0000 . 000.0 000m 000 00000 ._ 00 00 0.00 0.00 __ 0 J_| __ 000.0 000.0 00.0 00.0 000.0 00000000 0.0 00 00 0.00 0.00 __ __ J.- __ 000.0 000.0 00.0 00.0 000.0 __ 0 0.0 00 .00 0.00 0.00 0.0 __ J.- __ 000.0 000.0 00.0 00.0 000.0 .E00 _ _ 000 00005 0.00 00 00 0.00 0.00 0.0 0. __ J_| __ 000.0 000.0 00.0 00.0 00.0 __ 0 0.00 00 00 0.00 0.00 __ __ J.- __ 000.0 000.0 00.0 00.0 00.0 __ 0 .0.00 00 00 0.00 0.00 0.0 00 00000 00000 000.0 000.0 00.0 00.0 00.0 00000000 00 cs 000 A Éäš A 0000000 3 0000 0 000 +0.0.00å00 000.0 0:0: 0 050.00 0000000 :000.0 000001090 0.005. 00 .0 š 00 0 100 100000000 -0000 -..h 000.00 -000000 .000 :0.00 1000000 1000 -00 000000 10000: bëmmum :wmfiš nwømflw 0000: ^m .Hc mHÉ . nmmfiwwcfinwn wcflzuummflåañm 00000500 .Hwmmxmswmw .020000000000 rmwäcwumflw mwfiflnwsfivcox 0 HHmnmB 446 883 w mao Qowfiflzfiwm mm mN NnNm mám SN N x Om» m 8 Nm mdm QmN Sd om x om» n 8 :m QN: måN 2 N x CNN u mm R Q? ä? 3 N x om» m 3 Nm 1% .flwN å N x 02 a :s S: ANÉBš Qâëšv 360V E? x wow wväxxmmxwfxxumxpm wšmwë wsmxmxpoxm mäxwxowxxm QOQOTQN» :Nå .xwßwwcxpmpmwsxäšxø Am .Hc wHB Lwawxmcwww mxwfiümxwä vwnwfiwwmn -flämømz w Ünmßmm..

Claims (2)

446 883 10 Stålet enligt föreliggande uppfinning kan framställas genom konventionell götgjutning eller genom kontinuerlig gjutning. Stâlet kan framställas genom vakuumavgasning, t.ex. medelst det s.k. DH-för- farandet eller det s.k. RH-förfarandet; Den kontinuerliga glödgnings- utrustningen kan utgöras av varje önskad utrustning som tillfreds- ställer glödgningsbetingelserna enligt föreliggande uppfinning.Som kontinuerlig glödgníngsutrustning kan en kontinuerlig smält zink- * pläteringsutrustning användas för uppnående av zinkpläterad stålplåt. P a t e n t k r a v

1. Förfarande för framställning av stâlplât med dubbelfasstruk- tur genom varmvalsning och kallvalsning av ett kolhaltigt stål inne- hållande mindre än 0,2% Si, 1,7-2,5% Mn och 0,01-0,10% Al, varvid resten utgöres av Fe, vid vilket förfarande stålplâten efter kall- valsningen rekristallisationsglödgas vid en temperatur av 720-850°C i 20 s till 20 min och därefter kyles, k ä n n e t e c k n a t a v att stålet innehåller 0,01-0,05% C och att stâlplâten kyles inom temperaturintervallet från 700 till 300°C med en medelkylhastighet från 3 till 50°C, varvid värdet av kylhastígheten (OC/s) är minst lika med det värde_som anges av följande formel: 12 x ßanmjz - 62 x ßi (%)] + 81.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att stålet icke innehåller något Si.