UA80448C2

UA80448C2 - A method for making steel plate, steel plate and piece thereof

Info

Publication number: UA80448C2
Application number: UAA200504482A
Authority: UA
Inventors: Joel Marsal; Dominique Mescolini
Original assignee: Usinor
Priority date: 2002-10-14
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2007-09-25
Also published as: CA2502079C; ES2345045T3; AU2003283507A1; BR0315255B1; ATE470729T1; DE60332951D1; ZA200502882B; RU2005114614A; FR2845694B1; EP1558769A1; KR20050055006A; JP2011006792A; EP1558769B1; WO2004035838A1; JP2006503183A; MXPA05003938A; CN1705757A; PL200655B1; KR101044741B1; JP4892190B2

Description

Опис винаходу

Даний винахід стосується способу одержання сталевих листів, а також сталевих листів та деталей, 2 одержаних з цих листів.

Сталеві листі та деталі можуть мати антикорозійне покриття, що наноситься, наприклад, гарячим або електролітичним цинкуванням. Сталеві листі призначені, зокрема, для виготовлення з них автомобільних зовнішніх деталей, таких, наприклад, як капот, а виливки товщиною, що перевищує товщину листів, використовуються, зокрема, для виготовлення конструкційних елементів автомобіля. 70 Дійсно, автомобільні зовнішні деталі повинні бути виготовлені з матеріалу, що легко обробляється штампуванням, а після цієї операції має високий опір до вм'ятин, і який повинен мати якомога меншу вагу для зменшення зносу автомобіля.

Однак ці різні властивості є суперечливими: матеріал має гарну здатність до обробки штампуванням при низькій межи його пружності, а для високого опору до вм'ятин він повинен мати високу міжу пружності та значну 79 товщину.

Отже, були створені сталі, так звані сталі "баКе Нагдепіпд" (або сталі ВН), які мають низьку міжу пружності перед деформацією, що дозволяє їх легко штампувати. Однак після штампування, наступного нанесення фарби та термообробки випалом (наприклад, при 1709С протягом 20 хв.) було відзначено, що границя пружності деталей або листів зі сталі ВН істотно зростає, що надає їм високого опору до вм'ятин.

Застосовна до конструктивних елементів така властивість зміцнення при випалі покриття успішно застосовується, зокрема, для зменшення товщини і, отже, ваги цих деталей.

З металургійної точки зору така зміна властивостей пояснюється переходом вуглецю сталі у твердий розчин.

Вуглець має властивість осаджуватися на дислокаціях сталі до їхнього насичення, що і зміцнює сталь.

Контролюючи кількість вуглецю у твердому розчині та щільність дислокацій у сталі під час застосування с 29 способу, можна при бажанні певною мірою підвищити міцність сталі, створюючи при цьому нові дислокації, (У насичуванні вуглецем, що є присутнім у вигляді твердого розчину та мігрує під дією термічної активації. Однак при цьому слід стежити за тим, щоб не допустити занадто великого вмісту вуглецю у твердому розчині, тому що цим можна викликати старіння сталі у вигляді передчасного зміцнення до початку штампування, що суперечило со б поставленій меті.

Відомі зміцнені випалом сталі, до складу яких входять марганець та кремній, а також значна кількість чЕ фосфору, що досягає близько 0,1 мас.95. Ці сталі характеризуються високими механічними властивостями та ч здатні збільшувати міжу пружності після випалу (ВН) до близько 45МПа, але схильні до значного природного старіння. ав!

Метою даного винаходу є створення зміцнених випалом сталей з високими механічними властивостями, со 32 збільшенням міжи пружності після випалу (ВН), щонайменше, на 40Мпа, які є менш чутливими до природного старіння, ніж сталі, відомі з рівня техніки.

Тому першим об'єктом винаходу є спосіб одержання зміцнений випалом, який включає: - виплавку сталі, до складу якої входять, мас.9о: « - . и? (ее) («в) щ» щ»

ІЧ е) іме) 60 б5

00355 з 0,06 0,50 5 Мп з 1,10 0,08 5 515 0,20 0,015 5 Аз 0,070

М з 0,007

Мі з 0,040 ю» би 0,040

Р з 0,035 се 5 6550015 о

Мо 50,010 (ее) '

Ті 5 0,005, ій до складу входить також бор у кількості: З два В «18 о

Зо решта - залізо та домішки, обумовлені виплавкою, со - виливання сляба з даної сталі, наступну його гарячу прокатку для одержання листа, при цьому температура наприкінці прокатки перевищує температуру точки Аз; - намотування листа при температурі від 500 до 7002С; « - холоднулрокатку листа при ступені обтиснення від 50 до 8095; З - термообробку шляхом безперервного відпалу тривалістю менше 15хв.; с - холодне деформування при ступені обтиснення від 1,2 до 2,595. Відповідно до першого кращого варіанта "» виконання, термообробка шляхом безперервного відпалу включає: " - нагрівання сталі до температури від 750 до 8509С; - ізотермічне витримування; со 45 - перше охолодження до температури від 500 до 3802С; - ізотермічне витримування; (ав) - друге охолодження до температури навколишнього середовища. їз Відповідно до другого кращого варіанта виконання перше охолодження включає перший етап повільного охолодження при швидкості менше 102С/с та другий етап швидкого охолодження при швидкості від 20 до 502С/с. ї Спосіб може також включати такі варіанти, узяті роздільно або в поєднанні: со - вміст марганцю та кремнію в сталі складає:

Ми, мас. 4--- - - -515 ві масою - вміст марганцю в сталі складає від 0,55 до 0,б5мас.9о, вміст кремнію - від 0,08 до 0,12мас.9о; о - вміст марганцю в сталі складає від 0,95 до 1,05мас.9о, вміст кремнію в сталі - від 0,16 до 0,20мас/9о; - вміст азоту в сталі складає менше 0,005мас.оо; їмо) - вміст фосфору в сталі складає менше 0,015мас.оо.

Вміст вуглецю в складі, відповідно до винаходу, вибирають від 0,03 до 0,0бмас.95ю, тому що цей елемент бо істотно знижує пластичність сталі. Однак необхідно забезпечити його присутність у кількості не менше 0О,ОЗмас.95 для запобігання старінню.

Вміст марганцю в складі, відповідно до винаходу, повинен досягати від 0,50 до 1,1О0мас.9о. Марганець підвищує границю пружності сталі, але різкою зменшує пластичність. При вмісті менше 0,5Омас.9о. спостерігаються процеси старіння, а при вмісті більше 1,1Омас.об, різко знижується пластичність. 65 Вміст кремнію в складі, відповідно до винаходу, повинен досягати від 0,08 до 0,2Омас.9о. Кремній істотно підвищує границю пружності сталі при незначному зниженні пластичності, але значно збільшує її здатність до старіння. Якщо вміст кремнію становить менше 0,08мас.95, то сталь не має високих механічних властивостей, а при його вмісті понад 0,2О0мас.Уо. виникають проблеми стосовно зовнішнього вигляду поверхні, на якій з'являється смугастість.

Згідно з кращим варіантом виконання винаходу, співвідношення між вмістом марганцю та кремнію становить від 4 до 15, що необхідно для попередження труднощів, обумовлених крихкістю при торцевому зварюванні.

Дійсно, у випадку застосування інших показників спостерігається утворення оксидів у процесі такого "7 зварювання, що викликає окрихчування.

Основне призначення бору полягає у зв'язуванні азоту в результаті раннього випадання в осад нітридів 70 бору. Однак він повинен бути присутнім у кількості, достатній для попередження занадто великої кількості вільного азоту, істотно не перевищуючи при цьому стехіометричної кількості, тому що вільна залишкова кількість може викликати металургійні проблеми та забарвлення кромок рулону. Для відомості нагадується, що точна стехіометрія досягається при співвідношенні В/М - 0,77.

Вміст алюмінію в складі, відповідно до винаходу, становить від 0,015 до 0,07Омас.Ую. і не досягає /5 Критичної величини. Алюміній присутній у марці сталі, відповідно до винаходу, обумовленої способом розливання, при якому цей елемент додають для розкислення стали. При цьому важливо не перевищувати вміст 0,07Омас.бо, тому що в противному випадку виникають труднощі, викликані включеннями оксидів алюмінію, які негативно впливають на механічні властивості сталі.

Вміст фосфору в сталі, відповідно до винаходу, обмежений величиною менше 0,035мас.95, краще, менше 2о 0,015мас.то. Він (фосфор) дозволяє збільшити границю пружності марки сталі, але одночасно підвищує і здатність до старіння при термообробці, чим і пояснюється його обмеження. Крім того, він негативно впливає на пластичність.

Вміст титану в складі повинен складати менше 0,005мас.бо, вміст сірки - менше 0,015мас.9о, вміст нікелю - менше 0,04Омас.9о, вміст міді - менше 0,04Омас.95 і вміст молібдену - менше 0,01Омас.бо. В дійсності ці різні с ге елементи є залишковими елементами, обумовленими виплавкою сталі даної марки, які зустрічаються найчастіше. їхній вміст необхідно обмежувати, тому що вони здатні утворювати включення, які погіршують і) механічні властивості марки сталі. До залишкових елементів може належати також ніобій, який до складу не вводять, але який може бути присутнім у ньому у вигляді слідів, тобто, в кількості менше 0,00495, краще, менше 0,00195, і найкраще, відсутні. со

Другим об'єктом винаходу є зміцнений випалом'сталевий лист, одержаний способом, відповідно до винаходу, який характеризується межею пружності від 260 до З360МПа, границею міцності при розтяганні від 320 до М 460МпПа, показником ВН2 вище 40МПа, краще, вище бОМПа, і плоскою ділянкою кривої границі пружності 0,290і «ЖК менше.

Нижче винахід пояснюється за допомогою прикладів, при цьому в таблиці наведений склад різних тестованих о сталей в бо.мас., з яких одержані виливки 1-4, відповідно до винаходу, а виливок 5 використовується для с порівняння.

ІЧ е) Решту в складі виливків 1-5 утворюють, як звичайно, залізо та можливі домішки, обумовлені виплавкою.

Вимірювання збільшення межи пружності після випалу

Для кількісного визначення збільшення межи пружності сталі після випалу проводили традиційні випробування, що моделюють реальну обробку, при якій сталь штампують та випалюють. о Потім зразок піддають одноосьовому розтяганню 295 та термообробці при 1702 протягом 20 хвилин.

Під час цих операцій послідовно вимірюють: де - межу пружності Кей зразка, вирізаного зі сталевого листа після його безперервного відпалу; - межу пружності Ке295 зразка після одноосьового розтягання 290; 60 - межу пружності КетТТ після термообробки при 1702С протягом 20 хвилин.

Різниця між показниками Кеб та Ке295 дозволяє обчислити зміцнення після обробки (умогк пагдепіпуд або М/Н - механічне зміцнення), а різниця між показниками Ке29о та КеТТ дає зміцнення після випалу, яке при цьому традиційному випробуванні позначається як ВНІ.

Застосовувані скорочення: 65 А: подовження при розриві, 90;

Ке: межа пружності, МПа;

Кт: межу міцності при розтяганні, МПа; п: коефіцієнт нагартування;

Р: плоскі ділянка кривої границі пружності, 9о.

Приклад 1

З виливків 1-4 одержали сляби, які піддали гарячій прокатці при температурі вище Аг3. Температура наприкінці прокатки слябів склала 854-880 «С. Одержані листі змотували при температурі 580-620 ес і прокочували в холодному стані при ступені обтиснення 70-76905.

Після цього листи піддали безперервному відпалу, який включає такі етапи: 70 - нагрівання листа до температури 7502С при швидкості беС/с, - витримування при цій температурі протягом 50 секунд, - повільне охолодження до 6502 при швидкості 42С/с, - швидке охолодження до 4002 при швидкості 282С/с, - витримування при цій температурі протягом 170 секунд, і - охолодження до температури навколишнього середовища при швидкості 52С/с.

Потім з листів вирізали зразки та вимірювали границі пружності Кеб. Після цього зразки піддавали одноосьовому розтяганню 295 і вимірювали їхні границі пружності Ке29о та інші механічні властивості. Після цього їх піддавали звичайній термічній обробці при 17092 протягом 20 хвилин та заміряли їхні нові межи пружності КетТтТ. Потім обчислювали показник ВН2.

Одержані результати наведені в нижче у таблиці.

Виливоюметї 96000067

Виливоємо? 3050 я? (044 сч о

Було встановлено, що виливки 1-3, відповідно до винаходу, мають високі механічні властивості, високий показник ВНІ і не мають або мають лише незначну плоску ділянку кривої межи пружності.

Потім вирізали нові зразки зі сталевих листів, що пройшли безперервний відпал, і піддавали термообробці 00 при 759С протягом 10 годин. Ця термообробка рівнозначна природному старінню протягом 6 місяців при температурі навколишнього середовища. При цьому були одержані такі результати. ч « "Виливок ме 1 (перед старнням) 096 зва 0298) 366. Ф зв со

ІВиливок Ме 2. (перед старінням) 305 | 422 ве о 38

Виливок Мо? (пслястарння) 259031 0150 0510. « - с Після моделювання природного старіння протягом 6 місяців було встановлено, що виливки 1-3, відповідно до й винаходу, не характеризуються поверненням плоскої ділянки, яка порушує зовнішній вигляд 2 (0,295 або менше). и"? Приклад 2

З виливків 1-5 виготовили сляби та піддали їх гарячій прокатці, при цьому температура наприкінці прокатки становила 850-8802С. Одержані листи змотали при температурі 580-6202С і піддали холодній прокатці при (о) ступені обтиснення 70-76905.

Потім сталеві листи піддали безперервному відпалу, який включає такі етапи: о - нагрівання листа до температури 8202С при швидкості 72С/с,

Її - витримування при цій температурі протягом З0 секунд, 1» 50 - повільне охолодження до 6502 при швидкості 6б2С/с, - швидке охолодження до 4702 при швидкості 45С/с, со - витримування при цій температурі протягом 20 секуная, і - охолодження до температури навколишнього середовища при швидкості 112С/с.

Потім з листів вирізали зразки та виміряли границі пружності Кеб. Після цього зразки піддали одноосьовому 22 розтяганню 295 і виміряли їхні границі пружності КМе295 та інші механічні властивості. Після цього їх піддали

Ф! звичайній термічній обробці при 1702С-протягом 20 хвилин і виміряли їхні нові границі пружності КетТТт. Потім розрахували показник ВН. о Одержані результати наведені в нижче у таблиці. бо ан лЕЙ

Мо 1 ше

Мо 2 65 Виливок 282 377 (9) 82

Мо З

Мо 4

Мо 5

Було встановлено, що виливки 1-4, відповідно до винаходу, мають високі механічні властивості, дуже високий показник ВН2 і не мають або мають лише незначну плоску ділянку кривої границі пружності, на відміну від виливка Мо 5, плоска ділянка якого складала 1,295.

Потім вирізали нові зразки зі сталевих листів, що пройшли безперервний відпал, і піддали термообробці при 70 759Сб протягом 10 годин. Ця термообробка еквівалентна природному старінню протягом б місяців при температурі навколишнього середовища. При цьому були одержані такі результати. сс нні В ий шіві я (перед старінням) (після старіння) кн ре (перед старінням) пише т те (після старіння)

Кн (перед старінням) пише т ре» (після старіння) Ге

Виливок Мо 4 зо 413 0187 02 |31,7 тисни | о (після старіння)

Виливок Мо 5 з33 436 0186 1,2 |31,6 пе Дії Ной ва Бий і со " т (після старіння) «

Після моделювання природного старіння протягом 6 місяців було встановлено, що виливки Мо1-4, відповідно до винаходу, не характеризуються плоскою ділянкою, яка порушує зовнішній вигляд 7 (0,295 або менше), на о

Відміну від виливка 5, плоска ділянка якого складала 1,895. ее)

Claims

Формула винаходу «

1. Спосіб одержання сталевого листа, що може бути зміцнений випалом, який включає виплавку сталі, до шщ с складу якої входять, мас. 90: . 0,03 « С « 0,06 "» 0,50 « Мп « 1,10 0,08 « Бі «х 0,20 0,015 « А « 0,070 (ее) М « 0,007 о Мі « 0,040 Си х 0,040 е Р «0,035 їз 70 З « 0,015 со Мо « 0,010 Ті «х 0,005, при цьому до складу сталі входить також бор, кількість якого відповідає наступному співвідношенню: 0,64 « В/М « 1,60, решта - залізо та домішки, обумовлені виплавкою,

(Ф. виливання сляба з даної сталі, наступну його гарячу прокатку для одержання листа, при цьому температура ко наприкінці прокатки перевищує температуру точки А;з, намотування листа при температурі від 500 до 700 2С, холодну прокатку листа при ступені обтиснення від 50 до 80 95, термообробку шляхом безперервного відпалу бо тривалістю менше 15 хв., що включає ізотермічне витримування при температурі від 750 до 850 2С, холодне деформування при ступені обтиснення від 1,2 до 2,5 95.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що термообробку шляхом безперервного відпалу проводять наступним чином: нагрівають сталь до температури від 750 до 850 С, ізотермічно витримують, проводять перше охолодження 65 до температури від 380 до 500 С, ізотермічно витримують, проводять друге охолодження до температури навколишнього середовища.

3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що перше охолодження сталі проводять наступним чином: повільно охолоджують сталь при швидкості менше 10 «С/с та швидко охолоджують сталь при швидкості від 20 до 50 гС/с.

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1 - 3, який відрізняється тим, що вміст марганцю та кремнію в сталі відповідає співвідношенню, мас. 90: 4 « Мп/5і « 15.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1 - 4, який відрізняється тим, що сталь містить Мп від 0,55 до 0,65 мас. 95 та містить 5і - від 0,08 до 0,12 мас. 905.

6. Спосіб за будь-яким з пп. 1 - 4, який відрізняється тим, що сталь містить Мп від 0,95 до 1,05 мас. 95 та 70 містить ЗІ - від 0,16 до 0,20 мас. 905.

7. Спосіб за будь-яким з пп. 1 - 6, який відрізняється тим, що сталь містить М менше 0,005 мас. 95.

8. Спосіб за будь-яким з пп. 1 - 7, який відрізняється тим, що сталь містить Р менше 0,015 мас. 95.

9. Зміцнений випалом сталевий лист, який відрізняється тим, що він одержаний способом за будь-яким з пп. 1 - 8 та має наступні властивості: границя пружності від 260 до 360 МПа, міцність при розтяганні від 320 до 75 460 МПа, показник зміцнення ВН2 вище 40 МПа та плоска ділянка кривої границі пружності 0,2 Уо або менше.

10. Зміцнений випалом сталевий лист за п. 9, який відрізняється тим, що в ньому показник зміцнення ВН2 становить більше 60 МПа.

11. Деталь, одержана із заготовки, вирізаної зі сталевого листа за п. 9 або 10, пофарбованого та випаленого при температурі нижче 200 20. Офіційний бюлетень "Промислова власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2007, М 15, 25.09.2007. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. се (о) (ее) «І «І (ав) (ее) -

с . а (ее) (ав) т» т» со (Ф) ко бо б5