SE450390B - Sett att framstella kallvalsad mjukstalplat med god djupdragbarhet och aldringsstabilitet - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 450 390 2 månader, t ex sprickor, kontraktioner eller flytfigurer till följd av en försämring genom åldring eller återgång av resttöjning efter sträckning till sträckgränsen. Man har gjort många förslag för att reglera dessa defekter “ vid ett kontinuerligt glödgningsförfarande. Ett sådant förslag ligger i att sänka kolhalten i det smälta stålet (japansk offentliggjord patentansökan 58333/80) och ett annm;är att tillsätta karbid- eller nitridbildare såsom Ti eller Zr (de japanska patentskrifterna 31531/75 och 3884/77). Dessa tillverkningsmetoder har som ersättning för kistglödgning av Al-tätat stål fortfarande problem till följd av höga kostnader och andra faktorer för sta- bil produktion av stål med extra låg kolhalt och tillsätt- ning av karbid- eller nitridbildare. gu Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett sätt att framställa kallvalsat mjuk- stàl genom ett kontinuerligt glödgningsförfarande, vil- ket ger utmärkt djupdragbarhet och âldringsstabilitet jämfört med vad som uppnås för konventionellt, kistglöd- gat, Al-tätat stål, varvid uppfinningen åstadkommer det- ta genom en kombination av en reglering av stålets ke- miska sammansättning och en reglering av temperaturcy- keln under det kontinuerliga glödgningsförfarandet.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskri- vas under hänvisning till de bifogade ritningarna. Fig l visar ett diagram över sambandet mellan släckningstem- pcraturer och kolhalt, sträckgräns och àldringsindex vid kontiuerlig glödgning. Fig 2 visar ett diagram över hur de mekaniska egenskaperna ändras vid accelererade åld- ringsprov vid temperaturen 38°C och jämför stålmaterial, som framställts enligt uppfinningen respektive enligt konventionella metoder.

Uppfinningsförfarandet enligt uppfinningen utnytt- jas vid framställning av plattämnen eller kontinuerligt gjutna plattämnen av smält stål, som innehåller en regle- rad mängd kol av 0,01-0,03%, mangan i mängden 0,01-0,30%, löst aluminium i mängden 0,020-O,l0O% och kväve i en t 10 20 30 450 590 3 mängd av högst 0,0050% och resten Fe och oundvikliga för- oreningar. Vid uppfinningen utsättes plattämnet för en varmvalsning vid temperaturer över 830°C. En glödskalsav- lägsningsbehandling kan utföras efter en haspling av plåt- materialet vid mer än 650°C. Kallvalsning genomföres sedan, företrädesvis vid en kallreduktionsgrad av mer än 60%.

Därefter följer varmhållning av det kallvalsade stålet un- der mer än 10 s i en kontinuerlig glödgningslinje vid tem- peraturer mellan över Al-omvandlingspunkten men under A3-omvandlingspunkten, varpå materialet kyles med en kyl- ningshastighet av mer än 200°C/s. Slutligen utsättes stå- let för en överåldringsbehandling vid temperaturer av 300-500°C under mer än 30 s. Företrädesvis bringas det smälta stålet innehålla 0,0005-0,0050% bor och företrä- desvis genomföres den kontinuerliga glödgníngen under samma upphettningscykel.

Skälen till den kemiska kompositionen framgår av det följande.

Kolhalten 0,0l-0,03% är viktig liksom starttempera- turen för snabbkylningen under det kontinuerliga glödg- ningsförloppet. Fig l visar sambandet mellan slutproduk- tens kolhalt, sträckgräns och åldringsindex. I området 0,01-0,03% ligger sträckgränsen vid ett minimum, och âldringsindexet sjunker hastigt vid à 0,01% C och blir sedan konstant. Vid kolhalter av < 0,01% är allt kol emellertid löst, och om stålet snabbkyles vid en tem- peratur som är över 650°C, kan martensit icke alstras, och mängden övermättat löst kol är låg i jämförelse med vad som är fallet när kolhalten är å 0,01%, och om över- âldringsbehandlingen utföres, skulle det övermättade, lösta kolet inte helt utskiljas, varför åldringsmotstânds- förmågan blir sämre och sträckgränsen hög. I fråga om kolhalter över 0,03% gäller, att martensit, om stålet snabbkyles i vatten från den höga temperaturen, skulle alst- ras i sådan utsträckning, att åldringsstabiliteten eller -motstândsförmágan förbättras, men samtidigt skulle styr- keniväerna kraftigt öka och duktiliteten på ett ofördel- 10 15 20 25 30 35 450 390 4 aktigt sätt minskas. Om man sàlunda beaktar åldringssta- “ biliteten och de mekaniska egenskaperna efter produktio- nen, är det mest föredragna kolhaltområdet 0,01-0,03%, inom vilket martensiten föreligger i den mest lämpade mängden för de båda.

Skälet till manganhalten 0,05-0,30% är, att ju lägre manganhalten är, desto bättre är detta för âstadkommande av ett mjukt material, men samtidigt har den lägre grän- sen 0,05% angivits med hänsyn till ytegenskaper och varm- sprödhet. Mer än 0,30% mangan gör stålet hårt och sänker djupdragbarheten.

Mängden 0,020-O,lOO% löst aluminium är den normala mängden för ett vanligt Al-tätat stål. Om mängden löst aluminium vore <0,020%, skulle utskiljningen av AlN för- dröjas och tillväxten av ferritkorn bli otillfredsstäl- lande. Om utfällning uppträder, blir ferritkornstorleken fin. Å andra sidan ger halter av löst aluminium över 0,lO0% höga kostnader och gör slutprodukten ganska hård till följd av härdning i fast lösning.

Skälet till begränsningen av kvävehalten till högst 0,OO5% är följande. Ju lägre kvävehalten är, desto bätt- re är det, och maximum är 0,0050%. Vid mer än 0,0050% kommer mera AlN att utskiljas och att härda materialet.

Boret tillsättes i mängden 0,0005-0,0050% för att reglera kornen vid varmvalsningen. Tillsatsen inom detta haltomrâde verkar hindrande på korntillväxten genom ut- skiljning av en finkornig borfas och ger den varmvalsade plåten korn med en kornstorlek, som är föredragen för djupdragningsstål. Vid mindre än 0.0005% kan någon effekt av bor inte framträda, och vid över 0,0050% ger borhalten sprödhet och orsak till kantsprickbildning hos plattan, och dessutom blir slutprodukten hård och duktiliteten dålig.

Vid uppfinningen tillverkas ett plattämne av smält stål, som har bibringats en komposition inom det angiv- na sammansättningsomrádet. Vid varmvalsningen är slut- temperaturen över 830°C, och om sluttemperaturen vore under denna temperatur skulle E-värdet sänkas. Valsnings- temperaturen är över 650°C för att göra AlN-utskiljningen 10 20 30 35 450 390 5 och -kohesionen fullständig. Den varmvalsade bandringen utsättes sedan för kallvalsning vid en kallreduktionsgrad av mer än 60% efter en glödskalsavlägsningsbehandling ge- nom betning eller mekanisk behandling. Vid den kontinuer- liga glödgningen upphettas stålet till temperaturomràdet (d+Y), som ligger över Al-omvandlingspunkten men under A3-omvandlingspunkten, varvid stålet hâlles inom detta temperaturområde under mer än 10 s för att göra rekris- tallisationen fullständig, varpå följer snabb kylning från temperaturen över 650°C med en kylningshastighet av över 20000/s samt en överâldring av bandmaterialet genem ett det hâlles via en temperatur ev 3oo-soo°c under mer än 30 s för utskiljning av övermättat, löst kol. Den momentana kontinuerliga glödgningen särpräglas av att martensit alstras genom att en snabb kylning sker från temperaturområdet (a+y). Det är känt från exempel på höghållfasta stålplåtar, att samexistensen av fer- rit och martensit kraftigt undertrycker âldringen vid rumstemperatur. Vid uppfinningen har det konstaterats, att man genom att kombinera ett optimalt kolhaltsområde och starttemperaturen för snabbkylningen kan åstadkomma lämplig fördelning av martensiten, så att den framställda produkten får tillfredsställande åldringsstabilitet och utmärkta mekaniska egenskaper. Skälet till att ange starttemperaturen till över 650°C och kylningshastighe- ten till mer än ZOOOC/s är, att martensit inte skulle alstras, om man skulle arbeta utanför dessa gränsvärden med ett stål, som har det enligt uppfinningen angivna kolhaltomrâdet.

I fråga Om varmhâllningstemperaturen under det kon- tinuerliga glödgningsförfarandet gäller, att temperatu- rer över A3-omvandlingspunkten gör texturen slumpartad, varigenom man snabbt minskar djupdragbarheten och den to- tala förlängningen, medan man under A3-omvandlingspunkten får en större ferritkornstorld<än vid högre temperatu- rer, varigenom materialet mjuknar och djupdragbarheten följaktligen ökar. I fråga om starttemperaturen må näm- nas, att martensit, om snabbkylningen sker från under 10 15 20 25 30 35 450 390 6 650°C, inte skulle uppträda och att mikrostrukturen skul- le bli ferrit + perlit, så att man inte kan uppnå den önskade åldringsstabiliteten. Vid starttemperaturer över 650°C uppstår martensiten och kan åldringsstabiliteten förbättras; och om kylningen påbörjas från så höga tem- peraturer som 750°C, blir materialet mer eller mindre hårt. Det föredragna temperaturomrâdet för starttempera- turen för den snabba kylningen är därför mellan 650°C een 7so°c.

EXEMPEL l Stål med de i tabell l angivna kemiska sammansätt- ningarna utnyttjades för framställning av ett plattämne genom kontinuerlig gjutning. Vid varmvalsningen av platt- ämnet utfördes slutvalsningen vid 870°C, och det färdiga bandmaterialet hade tjockleken 2,8 mm och hasplades vid 700°C. Provstycken togs ut från mittpartiet av det varm- valsade bandet, och i laboratoriet befriades provet från glödskal genom betning i saltsyra, varpå följde kallvals- ning till 0,8 mm (7l,4% reduktion genom kallvalsning) i ett laboratoriekallvalsningsverk. Simulationsprov för kontinuerlig glödgning utfördes i ett saltbad. Åldrings- cykeln vid den kontinuerliga glödgningen var värmning vid 850°C, hållning vid temperatur under 1,5 min, ut- tagning från saltbadet, luftkylning, snabbkylning i vat- tenstrålar från temperaturer av A = 750°C, B = 650°C och C = 550°C, överåldring 350°C x 2 min och kallvalsning med liten reduktionsgrad (l%) i laboratoriekallvalsnings- verket. Mekaniska egenskaper provades, och i fig l an- ges provresultaten.

EXEMPEL 2 Stål med de i tabell 2 angivna sammansättningarna göts till plattämnen genom kontinuerlig gjutning. Platt- ämnena utsattes för varmvalsning med en sluttemperatur av 870°C och haspling vid 700°C (sluttjocklek = 2,8 mm).

Den varmvalsade plâthaspeln befriades från glödskal ge- " nom betning i saltsyra, varpå följde kallvalsning till en tjocklek av 0,8 mm i ett kontinuerligt Verk. Den kon- ,~ nä 10 15 20 25 30 35 450 390 7 tinuerliga glödgningen utfördes under de i tabell 3 an- givna förhållandena. Plåthastigheten i glödgningslinjen var 100 m/min. Efter uppvärmningen och varmhâllningen släcktes stålet i vatten från de i tabell 3 angivna glödgningstemperaturerna. Efter betning, neutralisering, sköljning och torkning utfördes överâldringsbehandlingen vid mellan 4oo°c een 3oo°c, varpå följde en kallvelening vid liten reduktionsgrad (0,8-l,0%). Provstycken ur ma- terialet uttogs, och provresultaten anges i tabell 3.

EXEMEL 3 För att undersöka åldringsuppträdandet för prov- styckena 1 exempel 2 utfördes och accelererades âldrings- prov vid 38°C under utnyttjande av stålen llA, 12A, 13A och l3B i tabell 3. I fig 2 anges förändringarna för de mekaniska egenskaperna till följd av de accelererade âldringsproven vid 38°C.

Av exempel l kan man konstatera, att de mekaniska egenskaperna efter kallvalsningen med liten reduktions- grad är ytterst bra i kolhaltsområdet 0,01-0,03%.

För en kolhalt av å 0,01% ligger âldringsindexet för be- dömning av åldringsstabiliteten vid ett lågt värde.

Det har sålunda kunnat konstaterats, att man kan framställa en kallvalsad stålplåt med samma mekaniska egenskaper som de mekaniska egenskaperna för kistglödgat A1-tätat stål, om man utnyttjar det kontinuerliga glödg- ningsförfarandet enligt uppfinningen och det korrekta kolhaltsområdet och den korrekta värmebehandlingscykeln, och detta bekräftas även av de produkter, som fram- ställts genom praktiska prov och som åskådliggöres i exempel 2. De kontinuerligt glödgade materialen enligt föreliggande uppfinning uppvisade inte alls någon åter- gång av resttöjningen efter sträckning till sträckgränsen vid alla de provresultat, som erhölls vid den accelere- rade âldringen 38°C x 16 dygn ("38°C x 16 dygn" motsvarar ca 20°C x 4 månader), och därför kan dessa stål bedömas som att vara helt icke-åldrande. 450 390 8 TABELL 1 Kemisk komposition víktl Anmärk- Nr ning C Mn P S N LÖSC A1 1 0,003 0,02 0,21 0,012 0,016 0,0033 0,063 2 0,006 0,02 0,27 0,014 0,016 0,0037 0,036 3 0,009 0,01 0,22 0,012 0,013 0,0041 0,045 4 0,012 0,02 0,20 0,013 0,014 0,004s 0,045 Uppfin- 5 0,013 0,02 0,23 0,015 0,013 0,0028 0,035 6 0,018 0,01 0,18 0,011 0,021 0,0029 0,042 7 0,020 0,01 0,16 0,010 0,010 0,0020 0,068 8 0,023 0,02 0,26 0,010 0,021 0,0033 0,052 9 0,030 0,01 0,20 0,011 0,020 0,0034 0,062 10 0,040 0,02 0,15 0,014 0,017 0,0037 0,044 TABELL 2 Kemisk komposition víktï Anmärk- Nr Löst ning C S1 Mn P S N A1 B 11 0,005 0,01 0,17 0,012 0,015 0,0028 0,048 - 12 0,015 0,02 0,15 0,014 0,018 0,0025 0,037 _ Uppfin. 13 0,022 0,01 0,20 0,010 0,015 0,0031 0,053 - " 14 0,044 0,01 0,14 0,011 0,012 0,0027 0,050 - 15 0,025 0,01 0,41 0,019 0,017 0,0027 0,044 _ 16 0,018 0,02 0,18 0,012 0,018 o,00ss 0,056 - 17 0,020 0,02 0,15 0,011 0,020 0,0o33 0,061 0,0022 uppfin. 'll vs 450 590 9 TABELL 3 Nr A YP 2 TS 2 El AI 2 _ Anmärkning B C kp/mm kp/mm Z Kp/rmn r 111 85o°c 65o°c 17,8 29,5 50,3 5,8 1,78 118 75o°c 65o°c 18,4 30,2 50,5 5,6 1,64 128 85o°c 75o°c 18,5 31,4 48,5 1,6 1,75 uppfinningen 128 85o°c 65o°c 17,9 31,1 49,2 1,7 1,73 " 134 85o°c 65o°c 18,1 31,3 48,8 1,4 1,75 " 138 75o°c 65o°c 18,7 32,0 48,1 1,6 1,67 " 13c 7oo°c 55o°c 20,4 32,8 46,2 4,1 1,52 148 85o°c 65o°c 21,5 34,6 43,3 1,3 1,48 154 85o°c 65o°c 20,3 33,7 45,8 1,8 1,54 16A 85o°c 65o°c 20,6 33,6 44,7 2,0 1,57 17A 85o°c 65o°c 17,6 30,7 47,8 1,9 1,69 uppfinningen = Förhållanden vid kontinuerlig glödgníng = Upphettníngstemperaturer, OC = Släckníngstemperaturer, °C YP = Sträckgräns TS = Dragbrottgräns El = Brottförlängning AI = Åldringsíndex

Claims (2)

1. 0 15 450 390 10 PATENTKRAV l. Sätt att framställa kallvalsad mjukstâlplât med utmärkt djupdragbarhet och âldringsstabilitet genom ett kontinuerligt glödgningsförfarande, k ä n n e t e c k- n a t därav, att ett plattämne framställes av ett stål med 0,0l4L03% kol, 0,05-0,30% mangan, 0,020-O,l00% löst aluminium, högst 0,0050% kväve och resten Fe och ound- vikliga föroreningar, att detta plattämne varmvalsas vid temperaturer över 830°C, därefter kallvalsas och i en kontinuerlig glödgningslinje bibehâlles vid en tem- peratur inom omrâdet mellan Al- och A3-omvandlingspunk- terna under mer än lO s, varpå stålet kyles med kylhastig- heter över ZOOOC/s och överàldras vid temperaturer av 3oo-5oo°c under mer än 30 s.

2. Sätt enligt patentkravet l, n a t därav, att stålet dessutom bringas innehålla 0,0005-0,0050% bor. k ä n n e t e c k-