專利名稱：高強(qiáng)度熱軋鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車(chē)的駕駛室加強(qiáng)部件等且具有780MPa以上的拉伸強(qiáng)度的高強(qiáng)度熱軋鋼板，特別涉及一種拉伸性和放邊性優(yōu)良的高強(qiáng)度熱軋鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，對(duì)于汽車(chē)的駕駛室加強(qiáng)部件，從成形性的觀點(diǎn)出發(fā)沒(méi)有使用熱軋鋼板。但是，近年，隨著對(duì)成本低成形性高的鋼板的需求增加，一直在探討對(duì)這樣的部件使用廉價(jià)的熱軋鋼板。特別是，與冷軋鋼板相比表面特性差的熱軋鋼板對(duì)于從外部看不見(jiàn)的這樣的部件是適合的。另外，對(duì)于前縱梁等的耐沖撞部件，使用具有440-590MPa的拉伸強(qiáng)度的熱軋鋼板的情形在增加，但進(jìn)一步要求高強(qiáng)度化。
在使熱軋鋼板適用于這樣的部件的時(shí)候，作為其特性，需要780MPa以上的高拉伸強(qiáng)度和優(yōu)良的拉伸性和放邊性。特別是對(duì)于放邊性，需要使作為其指標(biāo)的擴(kuò)孔率為60％以上。
以達(dá)到提高拉伸性為目的，在特開(kāi)平7-62485號(hào)公報(bào)中公開(kāi)有，在母相的鐵素體中分散硬質(zhì)的殘余奧氏體的第二相的復(fù)合組織鋼板。但是，使用此鋼板，由于母相的鐵素體和第二相的殘余奧氏體的硬度差大，因而得不到優(yōu)良的放邊性。
在特開(kāi)平9-263885號(hào)公報(bào)中提出一種使母相的鐵素體析出強(qiáng)化，縮小與第二相的馬氏體的硬度差，提高拉伸性和放邊性的復(fù)合組織鋼板。但是，此鋼板的拉伸強(qiáng)度不到780MPa，對(duì)于汽車(chē)的駕駛室加強(qiáng)部件及耐沖撞部件是不合適的。
作為拉伸強(qiáng)度超過(guò)780MPa的復(fù)合組織鋼板，在特開(kāi)平5-179396號(hào)公報(bào)中提出一種使母相的鐵素體析出強(qiáng)化，縮小第二相的馬氏體或殘余奧氏體的體積率以達(dá)到提高放邊性的鋼板。使用該鋼板，可降低C當(dāng)量，可改善點(diǎn)焊性及疲勞特性，但擴(kuò)孔率至多不過(guò)46％，作為汽車(chē)的駕駛室加強(qiáng)部件及復(fù)雜的形狀的耐沖撞部件使用，不能說(shuō)放邊性是充分的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有780MPa以上的拉伸強(qiáng)度、優(yōu)良的拉伸性、和擴(kuò)孔率60％以上的優(yōu)良的放邊性的高強(qiáng)度熱軋鋼板。
此目的能夠由具下述組成的高強(qiáng)度熱軋鋼板達(dá)到其具有以質(zhì)量％計(jì)含有C0.04-0.15％、Si1.5％以下、Mn0.5-1.6％、P0.04％以下、S0.005％以下、Al0.04％以下、Ti0.03-0.15％、Mo0.03-0.5％，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的化學(xué)組成，并具有由存在析出物的鐵素體、貝氏體和/或馬氏體所構(gòu)成的第二相、此外的其它相構(gòu)成的組織，并且存在析出物的鐵素體的比例為40-95％、其它相的比例是5％以下。
另外，此高強(qiáng)度熱軋鋼板能夠通過(guò)如下的高強(qiáng)度熱軋鋼板的制造方法來(lái)制造，該高強(qiáng)度熱軋鋼板的制造方法具有將上述的成分組成的鋼板坯加熱到1150-1300℃的工序、對(duì)加熱后的鋼板坯以Ar3相變點(diǎn)以上的終軋溫度進(jìn)行熱軋制成鋼板的工序、將熱軋后的鋼板以20℃/s以上的平均冷卻速度一次冷卻至700-850℃的溫度區(qū)域的工序、對(duì)一次冷卻后的鋼板在680℃以上的溫度區(qū)域保持超過(guò)1s的時(shí)間的工序、將保持后的鋼板以30℃/s以上的平均冷卻速度二次冷卻至550℃以下的溫度區(qū)域并進(jìn)行卷取的工序。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明者等，對(duì)可以適用作汽車(chē)的駕駛室加強(qiáng)部件及耐沖撞部件的高強(qiáng)度熱軋鋼板進(jìn)行了研究，而得到以下的結(jié)果。
a)使組織由存在析出物的鐵素體、第二相和其它相構(gòu)成，其中，第二相由貝氏體和/或馬氏體構(gòu)成，其它相由此外的不存在析出物的鐵素體、珠光體、殘余奧氏體等構(gòu)成，并且使存在析出物的鐵素體的比例為40-95％，其它相的比例為5％以下時(shí)，可以得到780Mpa以上的拉伸強(qiáng)度、優(yōu)良的拉伸率、和擴(kuò)孔率60％以上的優(yōu)良的放邊性。
b)存在于鐵素體中的析出物包含Ti和Mo，其平均粒徑為20nm以下、平均間隔60nm以下時(shí)，能夠使鐵素體更加高強(qiáng)度化，能夠更加縮小鐵素體和第二相的硬度差，可得到更優(yōu)良的放邊性。
本發(fā)明是基于上述見(jiàn)解而開(kāi)發(fā)的發(fā)明，以下說(shuō)明其詳情。
1)化學(xué)組成CC為了得到780Mpa以上的拉伸強(qiáng)度需要為0.04％以上，但超過(guò)0.15％時(shí)第二相增加、放邊性變差。從而，C為0.04-0.15％，優(yōu)選為0.04-0.1％，更優(yōu)選為0.05-0.08％。
SiSi對(duì)于提高拉伸率和放邊性是有效的。但是，Si超過(guò)1.5％時(shí)表面特性顯著變差，同時(shí)耐腐蝕性也變差。另外，熱軋時(shí)的變形阻力增加，不到1.8mm板厚的鋼板的制造變得困難，從而，Si為1.5％以下，優(yōu)選為1.2％以下，更優(yōu)選為0.3-0.7％。
MnMn為了得到780Mpa以上的拉伸強(qiáng)度需要為0.5％以上，但超過(guò)1.6％時(shí)焊接性顯著變差。從而，Mn為0.5-1.6％，優(yōu)選為0.8-1.4％。
PP超過(guò)0.04％時(shí)向原奧氏體(γ)晶界偏析，低溫韌性顯著變差，同時(shí)鋼板的各相異性變大其加工性顯著下降。從而，P為0.04％以下，優(yōu)選為0.025％以下，更優(yōu)選為0.015％以下。
SS超過(guò)0.005％時(shí)向原γ晶界偏析，作為MnS析出，由于低溫韌性顯著變差，所以對(duì)于用于寒冷地區(qū)的汽車(chē)用的鋼板不合適。從而，S為0.005％以下，優(yōu)選為0.003％以下。
AlAl作為鋼的脫氧劑而添加，是對(duì)提高鋼的純度有用的元素。為了得到這樣的效果，使Al含有0.001％以上是理想的，但超過(guò)0.04％時(shí)大量地形成夾雜物，成為構(gòu)成表面瑕疵的原因。從而，Al為0.04％以下。
TiTi由于在鐵素體中析出而使鐵素體強(qiáng)化，所以在達(dá)到780Mpa以上的拉伸強(qiáng)度方面是重要的元素。另外，由于使鐵素體強(qiáng)化，所以能夠使鐵素體和硬質(zhì)的第二相的硬度差變小，提高放邊性。為此，需要使Ti含有0.03％以上，但超過(guò)0.15％時(shí)其效果飽和，導(dǎo)致成本增加。從而，Ti為0.03-0.15％，優(yōu)選為0.05-0.12％。
MoMo作為碳化物析出，在使鐵素體強(qiáng)化方面是非常有效的元素。不含Mo時(shí)，要達(dá)到780Mpa以上的拉伸強(qiáng)度是困難的。另外，由于使鐵素體強(qiáng)化，所以能夠使鐵素體和硬質(zhì)的第二相的硬度差變小，提高放邊性。為此，需要使Mo含有0.03％以上，但超過(guò)0.5％時(shí)其效果飽和，導(dǎo)致成本增加。從而，Mo為0.03-0.5％。
2)組織如上所述，為了得到對(duì)汽車(chē)的駕駛室加強(qiáng)部件及耐沖撞部件所希望的拉伸性及放邊性，使鋼板的組織為由存在析出物的鐵素體、貝氏體和/或馬氏體所構(gòu)成的第二相、及此外的不存在析出物的鐵素體、珠光體及殘余奧氏體等的其它相構(gòu)成的組織，并且需要使存在析出物的鐵素體的比例為40-95％、其它相的比例為5％以下。
存在析出物的鐵素體的比例在不到40％時(shí)硬質(zhì)的第二相變得過(guò)多，超過(guò)95％時(shí)硬質(zhì)的第二相變得過(guò)少。無(wú)論怎樣的情形都導(dǎo)致拉伸性下降。
在這里，存在析出物的鐵素體是指在晶粒內(nèi)存在能夠用透射電子顯微鏡(TEM)等觀察且具有析出強(qiáng)化能的微細(xì)的析出物的鐵素體。另外，存在析出物的鐵素體的比例，可如下述那樣求得。
即，首先，從鋼板的板厚方向1/4的位置采取3個(gè)TEM用的試樣，用100萬(wàn)倍的倍率進(jìn)行TEM觀察，求得觀察到析出物的鐵素體對(duì)于全部鐵素體的面積率。接著，在研磨鋼板截面后，用3％硝酸乙醇腐蝕液進(jìn)行浸蝕，通過(guò)光學(xué)顯微鏡以400倍對(duì)板厚方向1/4的位置進(jìn)行觀察，通過(guò)圖像處理求得鐵素體的面積率。并且，令由TEM觀察求得的觀察到析出物的鐵素體相對(duì)全部鐵素體的面積率和由光學(xué)顯微鏡求得的鐵素體的面積率的積為存在析出物的鐵素體的比例。
除去存在析出物的鐵素體的余量是由貝氏體和/或馬氏體構(gòu)成的第二相和不存在析出物的鐵素體、珠光體、殘余奧氏體等的其它相，但需要使其它相的比例為5％以下，優(yōu)選為3％以下。
在鐵素體中存在包含Ti和Mo的析出物，使該析出物的平均粒徑為20nm以下，優(yōu)選為10nm以下，使平均間隔為60nm以下，優(yōu)選為40nm以下時(shí)，用納米硬度計(jì)測(cè)定的鐵素體的硬度為3-8GPa、由貝氏體和/或馬氏體構(gòu)成的第二相的硬度為6-13GPa，能夠縮小鐵素體和第二相的硬度差，可得到更優(yōu)良的拉伸性和放邊性。
在鐵素體中存在的析出物，通過(guò)裝備在TEM中的能量分散型X射線分光裝置鑒別其組成，通過(guò)圖像處理將析出物看作圓而求出直徑，求出其平均粒徑。另外，通過(guò)TEM觀察，數(shù)出存在于300nm見(jiàn)方的區(qū)域的析出物個(gè)數(shù)，測(cè)定試樣的膜厚，計(jì)算數(shù)出析出物個(gè)數(shù)的區(qū)域的體積，假定析出物均勻分散來(lái)計(jì)算析出物的平均間隔。
另外，以本發(fā)明的方法制造本發(fā)明的鋼板時(shí)，貝氏體的比例為60％以下，馬氏體的比例為35％以下。
在這里，馬氏體的比例，在研磨鋼板截面后，用將4％苦味酸酒精和2％焦硫酸鈉1比1混合的液體進(jìn)行浸蝕，在板厚方向1/4的位置通過(guò)光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察，通過(guò)圖像處理測(cè)定求得被浸蝕成白色的馬氏體的面積率。貝氏體的比例用掃描式電子顯微鏡以1000倍進(jìn)行觀察，通過(guò)圖像處理求得。鐵素體、貝氏體、馬氏體以外的相的種類，由上述掃描式電子顯微鏡判別。另外，其它相的比例為存在析出物的鐵素體、馬氏體和貝氏體以外的比例。
鐵素體和第二相的硬度，使用Hysitron公司制的納米硬度計(jì)TRIBOSCOPE，使壓痕深度為50±20nm地調(diào)整負(fù)荷，在板厚方向1/4的位置分別測(cè)定10個(gè)點(diǎn)，對(duì)它們?nèi)∑骄刀蟮谩Ａ硗?，這時(shí)壓痕的1邊的長(zhǎng)度約為350nm。通過(guò)這樣的納米硬度計(jì)，能夠正確地測(cè)定以往不可能正確測(cè)定的復(fù)合組織鋼的第二相的硬度。
3)制造方法3.1板坯加熱溫度(SRT)由上述的成分構(gòu)成的板坯用連續(xù)鑄造法或鑄錠+開(kāi)坯法來(lái)制造。在該板坯中，在熱軋后已經(jīng)粗大地析出用于使鐵素體析出強(qiáng)化的析出物(主要是Ti類碳化物)。由于該粗大的析出物幾乎沒(méi)有強(qiáng)化能，所以在熱軋前的板坯加熱時(shí)暫時(shí)熔化，需要在熱軋后微細(xì)地再析出，因此，需要將板坯加熱到1150℃以上。另外，加熱超過(guò)1300℃時(shí)由于組織粗大化，因而拉伸性及放邊性變差。從而，SRT為1150℃-1300℃，優(yōu)選為1200℃-1300℃。
3.2熱軋終軋溫度在熱軋板坯時(shí)，在鐵素體+奧氏體的二相區(qū)域結(jié)束軋制時(shí)，鐵素體中的畸變殘留，導(dǎo)致拉伸性的惡化。從而，最終軋制溫度即終軋溫度需要為成為奧氏體單相區(qū)域的Ar3相變點(diǎn)以上。
另外，Ar3相變點(diǎn)受鋼板的成分的影響，例如用下述的式(1)表示。
Ar3＝910-203×[C]1/2+44.7×[Si]-30×[Mn]+31.5×[Mo]…(1)在這里，[M]表示元素M的含有量(質(zhì)量％)。
3.3軋制后的冷卻條件被熱軋的鋼板，為了使存在析出物的鐵素體的比例為40％以上，需要以20℃/s以上、優(yōu)選50℃/s以上的平均冷卻速度一次冷卻至700-850℃的溫度區(qū)域，接著在680℃以上的溫度區(qū)域保持超過(guò)1s的時(shí)間，優(yōu)選保持3s以上。在平均冷卻速度不到20℃/s及保持溫度不到680℃時(shí)，鐵素體相變的驅(qū)動(dòng)力小，另外在保持時(shí)間為1s以下時(shí)，鐵素體相變時(shí)間不足，不能得到存在40％以上的析出物的鐵素體。
另外，對(duì)于在680℃以上的溫度區(qū)域保持超過(guò)1s的時(shí)間，以20℃/s以上的平均冷卻速度一次冷卻至700-850℃的溫度區(qū)域后，例如也可以進(jìn)行空冷。
進(jìn)而，在鐵素體中存在包含Ti和Mo的析出物，為了使該析出物的平均粒徑為20nm以下，使平均間隔為60nm以下，優(yōu)選一次冷卻至700-850℃且滿足(SRT/3+300)℃以上、(SRT/8+700)℃以下的溫度區(qū)域。這是因?yàn)?，由于SRT不同而存在于板坯中的Ti類碳化物的熔化量不同，所以在冷卻中析出的析出物的粒徑及間隔很大地受到SRT的影響。
在680℃以上的溫度區(qū)域保持超過(guò)1s的時(shí)間后，形成由貝氏體和/或馬氏體構(gòu)成的第二相，為了使其它相的比例為5％以下，需要以30℃/s以上、優(yōu)選50℃/s以上的平均冷卻速度二次冷卻至550℃以下、優(yōu)選450℃以下、更優(yōu)選350℃以下的溫度區(qū)域后進(jìn)行卷取。
實(shí)施例用轉(zhuǎn)爐熔煉具有表1的化學(xué)組成的鋼A-U后，以連續(xù)鑄造制成板坯，在表2-1、2-2的條件下進(jìn)行熱軋，制造出板厚1.4mm的鋼板1-34。另外，表1的Ar3點(diǎn)是從上述式(1)求出的值。并且，在上述的方法中，進(jìn)行了組織及析出物的解析、硬度測(cè)定。進(jìn)而，從與鋼板的軋制方向正交的方向采取JIS5號(hào)試驗(yàn)片，遵照J(rèn)IS Z 2241進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，求得拉伸強(qiáng)度(TS)、拉伸性(EL)。另外，為了評(píng)價(jià)放邊性，根據(jù)日本鋼鐵聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)JFST 1001進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)，測(cè)定了擴(kuò)孔率(λ)。
本發(fā)明的目標(biāo)值是TS≥780MPa、EL≥22％、λ≥60％。
將結(jié)果表示在表3-1、3-2中。
在作為發(fā)明例的鋼板1、5、9、11-13、18-19、21-23、25-26、28-34中，全部是TS≥780MPa、EL≥22％、λ≥60％，可知其強(qiáng)度高、拉伸性及放邊性好。
表1

下劃線發(fā)明范圍以外表2-1

下劃線發(fā)明范圍以外表2-2

下劃線發(fā)明范圍以外表3-1

下劃線發(fā)明范圍以外F存在析出物的鐵素體，f不存在析出物的鐵素體，B貝氏體，M馬氏體，P珠光體表3-2

下劃線發(fā)明范圍以外F存在析出物的鐵素體，f不存在析出物的鐵素體，B貝氏體，M馬氏體，P珠光體
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度熱軋鋼板，具有以質(zhì)量％計(jì)含有C0.04-0.15％、Si1.5％以下、Mn0.5-1.6％、P0.04％以下、S0.005％以下、Al0.04％以下、Ti0.03-0.15％、Mo0.03-0.5％，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的化學(xué)組成，并具有由存在析出物的鐵素體、貝氏體和/或馬氏體構(gòu)成的第二相、和前述以外的其它相構(gòu)成的組織，并且存在所述析出物的鐵素體的比例為40-95％，所述其它相的比例是5％以下。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度熱軋鋼板，存在于鐵素體中的析出物包含Ti和Mo，所述析出物的平均粒徑為20nm以下，平均間隔為60nm以下。
3.一種高強(qiáng)度熱軋鋼板的制造方法，其具有如下工序?qū)⒕哂幸再|(zhì)量％計(jì)含有C0.04-0.15％、Si1.5％以下、Mn0.5-1.6％、P0.04％以下、S0.005％以下、Al0.04％以下、Ti0.03-0.15％、Mo0.03-0.5％，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的化學(xué)組成的鋼板坯加熱到1150-1300℃的溫度區(qū)域的工序；對(duì)所述加熱后的鋼板坯以Ar3相變點(diǎn)以上的終軋溫度進(jìn)行熱軋而制成鋼板的工序；將所述熱軋后的鋼板以20℃/s以上的平均冷卻速度一次冷卻至700-850℃的溫度區(qū)域的工序；對(duì)所述冷卻后的鋼板在680℃以上的溫度區(qū)域保持超過(guò)1s時(shí)間的工序；和將所述保持后的鋼板以30℃/s以上的平均冷卻速度二次冷卻至550℃以下的溫度區(qū)域并進(jìn)行卷取的工序。
4.如權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度熱軋鋼板的制造方法，將熱軋后的鋼板一次冷卻至700-850℃且滿足(SRT/3+300)℃以上、(SRT/8+700)℃以下的溫度區(qū)域，在這里，SRT表示鋼板坯的加熱溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度熱軋鋼板，具有如下的化學(xué)組成以質(zhì)量％計(jì)含有C0.04－0.15％、Si1.5％以下、Mn0.5－1.6％、P0.04％以下、S0.005％以下、Al0.04％以下、Ti0.03－0.15％、Mo0.03－0.5％，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并具有由存在析出物的鐵素體、由貝氏體和/或馬氏體構(gòu)成的第二相和此外的其它相構(gòu)成的組織，并且存在析出物的鐵素體的比例為40－95％、其它相的比例是5％以下。本發(fā)明的高強(qiáng)度熱軋鋼板，例如板厚為1.4mm時(shí)，具有780MPa以上的拉伸強(qiáng)度、22％以上的拉伸性、60％以上的擴(kuò)孔率，適用于汽車(chē)的駕駛室加強(qiáng)部件及耐沖撞部件。
文檔編號(hào)C21D9/46GK1756853SQ20048000555
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2004年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月21日
發(fā)明者仮屋房亮, 高木周作, 清水哲雄, 妻鹿哲也, 坂田敬, 高橋?qū)?申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社