專利名稱：加工用熱軋鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及時(shí)效后的BH特性優(yōu)良的加工用熱軋鋼板及其制造方法。
本申請(qǐng)對(duì)2003年9月24日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)第2003-332013號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，在此對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行了引用。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于汽車的燃油費(fèi)用上升等原因，故而以輕量化為目的，正在推行Al合金等輕金屬和高強(qiáng)度鋼板在汽車構(gòu)件上的應(yīng)用。但是，Al合金等輕金屬盡管具有高比強(qiáng)度這一優(yōu)勢(shì)，但是與鋼相比較，由于價(jià)格明顯昂貴，所以其應(yīng)用只限于特殊的用途。因此，為了更廉價(jià)且在更廣的范圍內(nèi)推進(jìn)汽車的輕量化，就需要鋼板的高強(qiáng)度化。
由于材料的高強(qiáng)度化一般地會(huì)使成型性(加工性)等材料特性惡化，所以如何不使材料特性惡化而能謀求高強(qiáng)度化，就成為高強(qiáng)度鋼板開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。特別是作為內(nèi)部板材構(gòu)件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、行走部分構(gòu)件用鋼板所要求的特性，重要的是翻邊加工性、延展性、耐疲勞性和耐蝕性等，而如何在高強(qiáng)度和這些特性之間取得高度的平衡也是很重要的。
例如，在特開(kāi)2000-169935號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2000-169936號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了一種TRIP(TRansformation Induced Plasticity)鋼，即如上所述，為了兼顧高強(qiáng)度化和各項(xiàng)特性、特別是成型性，通過(guò)在鋼的微觀組織中含有殘留奧氏體，使其表現(xiàn)出TRIP現(xiàn)象，從而使成型性(延展性和深拉深性)得以飛速提高。
該技術(shù)在590MPa左右的強(qiáng)度水平，因殘留奧氏體的TRIP現(xiàn)象而表現(xiàn)出超過(guò)35％的斷裂伸長(zhǎng)率和優(yōu)良的深拉深性(LDR極限拉深比)。但是，為得到370～540MPa強(qiáng)度范圍的鋼板，必然地必須降低C、Si、Mn等元素，不過(guò)，如果將C、Si、Mn等元素降低到370～540MPa強(qiáng)度范圍的水平，則為了產(chǎn)生TRIP現(xiàn)象，所存在的問(wèn)題是不能在室溫下于微觀組織中保持必要的殘留奧氏體。因此，目前的現(xiàn)狀是在使用270～340MPa級(jí)左右的鋼板的構(gòu)件中，如果不以沖壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的操作和設(shè)備的改善為前提，則難以應(yīng)用540MPa級(jí)或以上的高強(qiáng)度鋼板，當(dāng)前，使用370～490MPa級(jí)左右的鋼板成為更現(xiàn)實(shí)的解決方案。另一方面，為實(shí)現(xiàn)汽車車體的輕量化，近年對(duì)于薄壁化(gauge down)的要求越來(lái)越高，在薄壁化的前提下，如何維持沖壓產(chǎn)品的強(qiáng)度，就成了車體輕量化的課題。
作為解決這樣的課題的手段，提出了如下的BH鋼板，其在沖壓成型時(shí)強(qiáng)度較低，但通過(guò)引入因沖壓引起的變形和此后的烘烤涂裝處理，使沖壓產(chǎn)品的強(qiáng)度得以提高。
為提高BH特性，增加固溶C和N是有效的，但另一方面，這些固溶元素的增加會(huì)使常溫下的時(shí)效退化加劇。為此，兼顧BH特性和耐常溫時(shí)效退化就成為很重要的技術(shù)。
根據(jù)以上的必要性，例如在特開(kāi)平09-278697號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平2000-028141號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了如下的技術(shù)，即通過(guò)固溶N的增加使BH特性提高，利用晶粒細(xì)化引起的使晶界面積增加的效果來(lái)抑制常溫下的固溶C、N的擴(kuò)散，由此使BH特性和耐常溫時(shí)效退化性能得以兼顧。
但是，晶粒的細(xì)化引起屈服點(diǎn)的上升，有可能使沖壓成型性發(fā)生退化。另外，增加固溶N有利于BH量的增加，不過(guò)因時(shí)效產(chǎn)生的屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)的出現(xiàn)，有可能使時(shí)效后的BH量明顯減少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及加工用熱軋鋼板及其制造方法，該熱軋鋼板在低屈服比下具有優(yōu)良的沖壓成型性，同時(shí)因時(shí)效引起的BH量的降低較少，因而可以穩(wěn)定地獲得60MPa或以上的BH量，具有370～490MPa級(jí)的強(qiáng)度范圍，而且時(shí)效后的BH特性優(yōu)良。也就是說(shuō)，本發(fā)明的目的在于提供加工用熱軋鋼板以及可以廉價(jià)且穩(wěn)定地制造該鋼板的方法，即使是拉伸強(qiáng)度為370～490MPa級(jí)的鋼板，通過(guò)引入因沖壓引起的變形和烘烤涂裝處理，也可以穩(wěn)定地得到與使用540～640MPa級(jí)鋼板的情況同等的沖壓產(chǎn)品強(qiáng)度，而且時(shí)效后的BH特性優(yōu)良。
根據(jù)目前通常所采用的制造設(shè)備，同時(shí)考慮到按工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的370～490MPa級(jí)鋼板的制造工藝，本發(fā)明者進(jìn)行了潛心的研究，以獲得時(shí)效后BH性(因時(shí)效引起的BH量的減少較少)優(yōu)良且具有優(yōu)異的沖壓成型性的鋼板。
其結(jié)果，本發(fā)明者有了新的發(fā)現(xiàn)在含有C＝0.01～0.2％、Si＝0.01～0.3％、Mn＝0.1～1.5％、P≤0.1％、S≤0.03％、Al＝0.001～0.1％、N≤0.006％、余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼板中，其微觀組織具有作為主相的多邊形鐵素體和硬質(zhì)第二相；硬質(zhì)第二相的體積分?jǐn)?shù)為3～20％；硬度比(硬質(zhì)第二相硬度/多邊形鐵素體硬度)為1.5～6；粒徑比(多邊形鐵素體粒徑/硬質(zhì)第二相粒徑)為1.5或以上；這些是非常有效的，從而完成了本發(fā)明。
也就是說(shuō)，本發(fā)明的要點(diǎn)如下。
本發(fā)明的熱軋鋼板以質(zhì)量％計(jì)，含有C＝0.01～0.2％、Si＝0.01～0.3％、Mn＝0.1～1.5％、P≤0.1％、S≤0.03％、Al＝0.001～0.1％、N≤0.006％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其微觀組織具有作為主相的多邊形鐵素體和硬質(zhì)第二相；硬質(zhì)第二相的體積分?jǐn)?shù)為3～20％；硬度比(硬質(zhì)第二相硬度/多邊形鐵素體硬度)為1.5～6；粒徑比(多邊形鐵素體粒徑/硬質(zhì)第二相粒徑)為1.5或以上。
根據(jù)本發(fā)明的上述方案，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)效后的BH特性優(yōu)良的加工用熱軋鋼板。該熱軋鋼板在低屈服比下具有優(yōu)良的沖壓成型性，而且在鋼板制成后，即使對(duì)于曝露在諸如進(jìn)行自然時(shí)效之類的環(huán)境中的情況，也能穩(wěn)定地獲得60MPa或以上的BH量。為此，即使是拉伸強(qiáng)度為370～490MPa級(jí)的鋼板，也能通過(guò)引入因沖壓引起的變形和烘烤涂裝處理，穩(wěn)定地得到與使用540～640MPa級(jí)鋼板的情況同等的沖壓產(chǎn)品強(qiáng)度。這樣，本發(fā)明可以說(shuō)是工業(yè)價(jià)值很高的發(fā)明。
在上述方案中，以質(zhì)量％計(jì)，也可以進(jìn)一步含有選自B＝0.0002～0.002％、Cu＝0.2～1.2％、Ni＝0.1～0.6％、Mo＝0.05～1％、V＝0.02～0.2％、Cr＝0.01～1％之中的一種、二種或更多種。
在上述方案中，以質(zhì)量％計(jì)，也可以進(jìn)一步含有Ca＝0.0005～0.005％、REM＝0.0005～0.02％之中的一種或二種。
在上述方案中，也可以實(shí)施鍍鋅。
本發(fā)明的熱軋鋼板的制造方法包括對(duì)于以質(zhì)量％計(jì)含有C＝0.01～0.2％、Si＝0.01～0.3％、Mn＝0.1～1.5％、P≤0.1％、S≤0.03％、Al＝0.001～0.1％、N≤0.006％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼坯，通過(guò)粗軋而將其加工成粗棒的工序；在最終階段和其前一階段的壓下率合計(jì)為25％或以上且最終階段的壓下率為1～15％、結(jié)束溫度為從Ar3相變點(diǎn)溫度至(Ar3相變點(diǎn)溫度+100℃)的溫度區(qū)域的條件下，對(duì)上述粗棒進(jìn)行精軋而加工成軋材的工序；將軋材在低于Ar3相變點(diǎn)溫度但不小于Ar1相變點(diǎn)溫度的溫度區(qū)域保持1～15秒，然后以100℃/sec或以上的冷卻速度冷卻到350℃而成為熱軋鋼板，繼而在低于350℃的溫度下進(jìn)行卷取的工序。
在上述方案中，也可以將精軋的開(kāi)始溫度設(shè)定為(Ar3相變點(diǎn)溫度+250℃)或以上。
在上述方案中，于直至精軋粗棒的工序開(kāi)始的期間內(nèi)、和/或于精軋粗棒的工序中，也可以加熱粗棒或者軋材。
在上述方案中，在從粗軋鋼坯的工序結(jié)束之時(shí)刻到精軋粗棒的工序開(kāi)始之時(shí)刻的期間內(nèi)，也可以對(duì)粗棒進(jìn)行去氧化皮處理。
在上述方案中，也可以將得到的熱軋鋼板浸入鍍鋅槽中，從而對(duì)鋼板表面進(jìn)行鍍鋅處理。
在上述方案中，鍍鋅后也可以進(jìn)行合金化處理。


圖1是將鋼板試料的硬度比對(duì)第二相的體積分?jǐn)?shù)作圖所繪制的曲線。
具體實(shí)施例方式
下面就完成本發(fā)明的基礎(chǔ)性研究結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。
為調(diào)查時(shí)效后的BH特性和鋼板的微觀組織之間的關(guān)系，本發(fā)明者進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)。熔煉鋼成分如表1所示的鑄坯而用各種制造工藝制造2mm厚的鋼板，然后就準(zhǔn)備好的鋼板進(jìn)行時(shí)效后的BH特性和微觀組織的調(diào)查。
表1(質(zhì)量％)

時(shí)效后的BH特性按照以下的步驟進(jìn)行評(píng)價(jià)。從各自的鋼板切出JISZ2201所述的5號(hào)試片，然后對(duì)這些試片施行100℃×60分的人工時(shí)效處理。其后，進(jìn)一步對(duì)試片施加2％的拉伸預(yù)變形，接著施行與170℃×20分的涂裝烘烤工序相當(dāng)?shù)臒崽幚碇?，再度?shí)施拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)按照J(rèn)IS Z2241的方法進(jìn)行。
在此，所謂時(shí)效后的BH特性優(yōu)良是指人工時(shí)效處理后的BH量較大。另外，所謂的BH量定義為從再拉伸的上屈服點(diǎn)中扣除2％的拉伸預(yù)變形的流動(dòng)應(yīng)力所得到的值。
另一方面，微觀組織的調(diào)查按如下的方法進(jìn)行。將從鋼板板寬(W)的1/4W或3/4W的位置切出的試料沿軋制方向斷面進(jìn)行研磨，并用硝酸乙醇試劑進(jìn)行浸蝕。用光學(xué)顯微鏡以200～500倍的放大倍數(shù)進(jìn)行觀察，拍攝了表層下0.2mm、板厚(t)的1/4t、1/2t這些視野的照片。
所謂的微觀組織的體積分?jǐn)?shù)，在上述的金屬組織照片上用面積分?jǐn)?shù)來(lái)定義。其次，多邊形鐵素體以及第二相平均粒徑的測(cè)量，則用JISG0552所述的比較法等來(lái)進(jìn)行。首先，根據(jù)該比較法等得到的測(cè)量值求出粒度編號(hào)G，然后根據(jù)粒度編號(hào)G由m＝8×2G求出每1mm2斷面面積的晶粒的數(shù)量m，繼而根據(jù)該m由dm＝1/m得到平均粒徑dm，該dm便被定義為多邊形鐵素體和第二相的平均粒徑。
此外，作為平均粒徑的測(cè)量方法，也可以將使用上述光學(xué)顯微鏡觀察得到的圖像輸入到圖像處理裝置等中進(jìn)行處理而將其作為當(dāng)量圓直徑求出。所謂作為主相的多邊形鐵素體和第二相的粒徑比，被定義為多邊形鐵素體的平均粒徑(dm)/第二相的平均粒徑(ds)。
再者，硬質(zhì)第二相和作為主相的多邊形鐵素體的硬度比，被定義為硬質(zhì)第二相的維氏硬度(Hv(s))/主相的維氏硬度(Hv(m))。硬質(zhì)第二相和主相的維氏硬度都是采用JIS Z2244所述的方法，分別測(cè)量10個(gè)或以上的點(diǎn)，其中去掉各自的最大值和最小值之后所求出的平均值。
按上述的方法測(cè)量時(shí)效后的BH量和第二相的體積分?jǐn)?shù)以及硬度比，得到的結(jié)果如圖1所示。在此，圖中硬質(zhì)第二相的體積分?jǐn)?shù)為3～20％且硬度比為1.5～6的鋼板，以圓形記號(hào)表示，除此以外的鋼板，以四角形記號(hào)表示。另外，鋼板時(shí)效后的BH量，在該鋼板的記號(hào)內(nèi)以數(shù)值表示。
另外，在記號(hào)附近，記載著鋼板的微觀組織。在圖1中，PF表示多邊形鐵素體，BF表示貝氏體鐵素體、M表示馬氏體，B表示貝氏體，P表示珠光體。
如圖1所示，本發(fā)明者新觀察到時(shí)效后的BH量和第二相的體積分?jǐn)?shù)以及硬度比具有非常強(qiáng)烈的相關(guān)性，當(dāng)?shù)诙嗟捏w積分?jǐn)?shù)為3～20％且硬度比為1.5～6時(shí)，時(shí)效后的BH量達(dá)到60MPa或以上。
雖然其機(jī)理尚不清楚，但在微觀組織中，當(dāng)以最佳的狀態(tài)(體積分?jǐn)?shù)、硬度比)含有硬質(zhì)第二相時(shí)，由于在制造時(shí)硬質(zhì)第二相在低溫下發(fā)生相變，所以引入許多的可移動(dòng)位錯(cuò)?？梢酝茰y(cè)其原因在于如果某種程度地引入這些可移動(dòng)位錯(cuò)，則即使在時(shí)效后，也能抑制屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)的發(fā)生和屈服點(diǎn)的上升，從而因加工產(chǎn)生的變形可有效地反映到BH量中。
下面就本發(fā)明的鋼板的微觀組織進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
在本發(fā)明中，微觀組織必然地是由多邊形鐵素體和硬質(zhì)第二相構(gòu)成，所謂硬質(zhì)第二相就是馬氏體或貝氏體。如果硬質(zhì)第二相是馬氏體，則與貝氏體相比，由于體積膨脹較大，可移動(dòng)位錯(cuò)的引入量較多，所以能夠進(jìn)一步降低屈服點(diǎn)并使BH量得以增大，因此硬質(zhì)第二相優(yōu)選為馬氏體。但是，允許存在不可避免地含有的直到3％左右的殘留奧氏體。
如上所述，為了兼顧加工性和優(yōu)良的時(shí)效后地BH性，必須使第二相的體積分?jǐn)?shù)為3～20％，硬度比為1.5～6.0或以上。
為了獲得時(shí)效后也較高的BH量，當(dāng)硬質(zhì)第二相低于3％時(shí)，不能得到時(shí)效后也不發(fā)生屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)、也不使BH量降低這種程度的可移動(dòng)位錯(cuò)，當(dāng)超過(guò)20％時(shí)，則作為主相的多邊形鐵素體的體積分?jǐn)?shù)減少，從而加工性產(chǎn)生退化。因此，第二相的體積分?jǐn)?shù)設(shè)定為3～20％。
硬質(zhì)第二相相對(duì)于作為主相的多邊形鐵素體，當(dāng)其硬度比低于1.5時(shí)，時(shí)效后也不發(fā)生屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)，也不能得到不使BH量降低這種程度的可移動(dòng)位錯(cuò)，即使超過(guò)6，其效果也達(dá)到飽和。因此，硬度比設(shè)定為1.5～6。
另一方面，雖然為獲得優(yōu)良的加工性而將主相設(shè)定為多邊形鐵素體，但是為獲得這種效果，必須使多邊形鐵素體和第二相的粒徑比為1.5或以上。當(dāng)多邊形鐵素體和第二相的粒徑比低于1.5時(shí)，受硬質(zhì)第二相的影響而使延展性降低。此外，當(dāng)硬質(zhì)第二相如同馬氏體那樣而成為使溶質(zhì)元素得以濃縮、硬度得以上升的相時(shí)，必然地第二相的粒徑具有減少的傾向，由于變得更加難以受到硬質(zhì)第二相的影響而使延展性得到改善，所以優(yōu)選粒徑比為2.5或以上。
另外，如果多邊形鐵素體的平均粒徑超過(guò)8μm，則屈服應(yīng)力降低，由于成型性提高，所以優(yōu)選大于8μm。雖然沒(méi)有特別談到多邊形鐵素體的平均粒徑的上限，但從防止產(chǎn)生粗糙表面等角度考慮，優(yōu)選為25μm或以下。
再者，鋼板表面的最大高度Ry優(yōu)選為15μm(15μmRy，1(基準(zhǔn)長(zhǎng)度sampling length)2.Smm，ln(評(píng)價(jià)長(zhǎng)度travelling length)12.5mm)或以下。很明顯，這是因?yàn)槔缦窠饘俨牧掀谠O(shè)計(jì)便覽、日本材料學(xué)會(huì)編、84頁(yè)上所記載的那樣，熱軋或酸洗后保持狀態(tài)不變的鋼板的疲勞強(qiáng)度與鋼板表面的最大高度Ry相關(guān)。
本發(fā)明還表明不只是上述評(píng)價(jià)的2％預(yù)變形的BH量比較優(yōu)良，即使N≤0.006％，10％預(yù)變形的BH量也達(dá)40MPa或以上，10％預(yù)變形的拉伸強(qiáng)度的上升值(△TS)也可以達(dá)到40MPa或以上。
接著就本發(fā)明的化學(xué)成分的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。
C低于0.01％時(shí)，雖然可以抑制時(shí)效退化，但有可能不僅不能得到充分的第二相的硬度以及體積分?jǐn)?shù)，而且還會(huì)減少鋼板中能夠以固溶狀態(tài)存在的C量，且導(dǎo)致BH量的降低，所以C設(shè)定為0.01％或以上。另外，當(dāng)含量超過(guò)0.2％時(shí)，則第二相的體積分?jǐn)?shù)增加，從而導(dǎo)致強(qiáng)度上升和加工性退化，所以C設(shè)定為0.2％或以下。再者，在需要某種程度的擴(kuò)孔性的情況下，優(yōu)選的C為0.1％或以下。
Si、Mn是本發(fā)明中的重要的元素。這些元素盡管使本發(fā)明的鋼板處在490MPa或以下的低強(qiáng)度，但為了得到由作為本發(fā)明之要件的多邊形鐵素體和第二相構(gòu)成的復(fù)合組織，必須含有特定的含量。特別是Mn，在軋制結(jié)束后的冷卻中，將擴(kuò)大鐵素體、奧氏體二相狀態(tài)的溫度領(lǐng)域，所具有的效果是容易得到由作為本發(fā)明之要件的多邊形鐵素體和第二相構(gòu)成的復(fù)合組織，故而添加0.1％或以上。但是，即使Mn的添加超過(guò)1.5％，其效果也已達(dá)到飽和，所以其上限設(shè)定為1.5％。
另一方面，因?yàn)镾i在冷卻中具有抑制鐵碳化合物析出的效果，所以添加0.01％或以上，但當(dāng)添加量超過(guò)0.3％時(shí)，其效果得以過(guò)度發(fā)揮而不能得到由多邊形鐵素體和第二相構(gòu)成的復(fù)合組織。再者，當(dāng)超過(guò)0.3％時(shí)，則有可能使化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性能退化，所以其上限設(shè)定為0.3％。另外，當(dāng)沒(méi)有充分地添加可以抑制因S引起的熱裂發(fā)生的元素時(shí)，除Mn以外，還優(yōu)選以質(zhì)量％計(jì)，添加Mn/S≥20的Mn量。再者，當(dāng)(Si+Mn)的添加量超過(guò)1.5％時(shí)，則強(qiáng)度提高過(guò)多，導(dǎo)致加工性退化，故而優(yōu)選將其上限設(shè)定為1.5％。
P是雜質(zhì)，越低越好，當(dāng)含量超過(guò)0.1％時(shí)，就會(huì)對(duì)加工性和焊接性產(chǎn)生不良影響，所以設(shè)定為0.1％或以下。但是，如果考慮到焊接性，則優(yōu)選為0.02％或以下。
S不但熱軋時(shí)引起裂紋，而且含量過(guò)多時(shí)，將會(huì)生成使擴(kuò)孔性退化的A系雜夾物，所以應(yīng)該盡量降低其含量，但如果為0.03％或以下，則在可以允許的范圍內(nèi)。但是，在需要某種程度的擴(kuò)孔性的情況下，優(yōu)選0.001％或以下，進(jìn)而在要求較高的擴(kuò)孔性的情況下，優(yōu)選為0.003％或以下。
Al用于鋼水脫氧，需要添加0.001％或以上，但由于會(huì)招致成本的上升，所以其上限設(shè)定為0.1％。另外，當(dāng)添加太多時(shí)，就會(huì)使非金屬雜夾物增多，從而導(dǎo)致延伸率的退化，所以優(yōu)選設(shè)定為0.06％或以下。再者，為增加BH量，優(yōu)選為0.015％或以下。
N通常使BH量得以提高，因而是優(yōu)選的元素，但添加的N量超過(guò)0.006％時(shí)，則時(shí)效退化加劇，所以設(shè)定為0.006％或以下。再者，對(duì)于以制造后在室溫下放置二星期或更長(zhǎng)時(shí)間、之后再供給加工為前提的情況，從時(shí)效性的角度考慮，優(yōu)選為0.005％或以下。另外，考慮到出口時(shí)夏季將在高溫下放置以及用船舶運(yùn)輸時(shí)要通過(guò)赤道，優(yōu)選的是低于0.003％。
B由于具有提高淬硬性、容易得到由作為本發(fā)明之要件的多邊形鐵素體和第二相構(gòu)成的復(fù)合組織的效果，所以根據(jù)需要進(jìn)行添加。但是，在低于0.0002％時(shí)，在獲得其效果方面是不充分的。而當(dāng)添加量超過(guò)0.002％時(shí)，就會(huì)發(fā)生板坯裂紋。因此，B的添加量設(shè)定為0.0002％～0.002％。
再者，為增加強(qiáng)度，也可以含有選自Cu0.2～1.2％、Ni0.1～0.6％、Mo0.05～1％、V0.02～0.2％、Cr0.01～0.1％之中的析出強(qiáng)化元素或固溶強(qiáng)化元素的一種、二種或更多種。關(guān)于其中的任何一種元素，含量低于上述范圍時(shí)，不能得到其效果。而含量高于上述范圍時(shí)，其效果達(dá)到飽和，即使含量再增加，其效果也不會(huì)再增加。
Ca和REM是改變非金屬雜夾物的形態(tài)而使之無(wú)害化的元素，其中非金屬雜夾物將成為破壞的起點(diǎn)，或者使加工性退化。不過(guò)，當(dāng)添加量低于0.0005％時(shí)，不能獲得這種效果，而當(dāng)Ca的添加量超過(guò)0.005％、REM的添加量超過(guò)0.02％時(shí)，其效果也達(dá)到飽和。為此，優(yōu)選添加Ca＝0.0005～0.005％、REM＝0.0005～0.02％。
此外，在以這些成分為主要成分的鋼中，也可以含有合計(jì)量為1％或以下的Ti、Nb、Zr、Sn、Co、Zn、W、Mg。但是，Sn在熱軋時(shí)恐怕會(huì)使鋼產(chǎn)生缺陷，所以優(yōu)選為0.05％或以下。
下面就本發(fā)明制造方法的限定理由進(jìn)行詳細(xì)的敘述。
本發(fā)明的熱軋鋼板的制造方法包括熱軋鑄造后的鋼坯，之后進(jìn)行冷卻的方法；將熱軋后的軋材或熱軋鋼板進(jìn)一步于熔融鍍生產(chǎn)線中實(shí)施熱處理的方法；進(jìn)而對(duì)這些鋼板實(shí)施其它的表面處理的方法。
本發(fā)明的熱軋鋼板的制造方法是通過(guò)熱軋鋼坯而加工成熱軋鋼板的方法，其包括軋制鋼坯而加工為粗棒(也稱薄板坯)的粗軋工序，軋制粗棒而加工成軋材的精軋工序，以及冷卻軋材而成為熱軋鋼板的冷卻工序。
在本發(fā)明中，熱軋之前進(jìn)行的制造方法，即鋼坯的制造方法并不進(jìn)行特別的限定。例如，在通過(guò)高爐、轉(zhuǎn)爐或者電爐等進(jìn)行熔煉之后，繼續(xù)采用各種2次精煉進(jìn)行成分調(diào)整，使其成為所需要的成分含量，隨后除采用通常的連鑄、鋼錠法進(jìn)行的鑄造外，還可以采用薄板鑄造等方法進(jìn)行鑄造。原料可以使用廢料。在通過(guò)連鑄得到板坯的情況下，可以將高溫鑄坯直接運(yùn)送到熱軋機(jī)，也可以冷卻到室溫后在加熱火爐中再加熱之后進(jìn)行熱軋。
關(guān)于鋼坯的再加熱溫度，并沒(méi)有進(jìn)行特別的限制，但如果為1400℃或以上，則氧化皮的脫落量增多，成品率降低，所以再加熱溫度優(yōu)選為低于1400℃。另外，當(dāng)在低于1000℃的溫度下加熱時(shí)，由于在去氧化皮處理方面明顯地?fù)p害操作效率，所以鋼坯的再加熱溫度優(yōu)選為1000℃或以上。再者，當(dāng)在低于1100℃的溫度下加熱時(shí)，由于氧化皮脫落量較少，而且有可能不能通過(guò)隨后的去氧化皮處理將板坯表層的雜夾物與氧化皮一起去除，所以鋼坯的再加熱溫度優(yōu)選為1100℃或以上。
熱軋工序包括粗軋工序和該粗軋結(jié)束后的精軋工序，但是為了抑制板厚方向的材質(zhì)偏差，將精軋開(kāi)始溫度設(shè)定為(Ar3相變點(diǎn)溫度+250℃)或以上。精軋開(kāi)始溫度的上限并沒(méi)有特別的規(guī)定，但超過(guò)1250℃時(shí)，則精軋結(jié)束溫度有可能超過(guò)(Ar3相變點(diǎn)溫度+100℃)，所以精軋開(kāi)始溫度優(yōu)選為1250℃或以下。為了將精軋開(kāi)始溫度設(shè)定為(Ar3相變點(diǎn)溫度+250℃)或以上，可以根據(jù)需要在從粗軋結(jié)束到精軋開(kāi)始的期間和/或精軋過(guò)程中，對(duì)粗棒或軋材進(jìn)行加熱。
特別是在本發(fā)明中，為了穩(wěn)定地得到優(yōu)良的斷裂伸長(zhǎng)率，有效的方法是抑制MnS等的微細(xì)析出。通常，MnS等析出物在1250℃左右的鋼坯的再加熱中將發(fā)生再固溶，在此后的熱軋中產(chǎn)生微細(xì)析出。因此，如果能夠?qū)撆鞯脑偌訜釡囟瓤刂圃?150℃左右，從而抑制MnS等的再固溶，便可以使延展性得以改善。但是，為了使軋制結(jié)束溫度落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在從粗軋結(jié)束到精軋開(kāi)始的期間和/或精軋過(guò)程中，對(duì)粗棒或軋材進(jìn)行加熱就成為有效的手段。此時(shí)的加熱裝置可以采用任何方式，但是如果是臥式，則在板厚方向可以均勻受熱，所以優(yōu)選的是臥式。
在粗軋結(jié)束和精軋開(kāi)始的期間，當(dāng)進(jìn)行去氧化皮處理時(shí)，優(yōu)選滿足下述條件，即鋼板表面的高壓水的沖擊壓力P(MPa)×流量L(升/cm2)≥0.0025。
鋼板表面的高壓水的沖擊壓力P敘述如下(參照《鐵和鋼》1991vol.77 No.9 p1450)。
P(MPa)＝5.64×P0×V/H2
其中，P0(MPa)液體壓力V(升/min)噴嘴液流量H(cm)鋼板表面和噴嘴間的距離流量L敘述如下。
L(升/cm2)＝V/(W×v)在此，V(升/min)噴嘴液流量W(cm)每個(gè)噴嘴的噴射液噴到鋼板表面的平均寬度V(cm/min)穿引速度為獲得本發(fā)明的效果，沖擊壓力P×流量L的上限沒(méi)有必要進(jìn)行特別的規(guī)定，但如果增加噴嘴液流量，則會(huì)產(chǎn)生噴嘴的磨耗加劇等麻煩，所以優(yōu)選設(shè)定為0.02或以下。
通過(guò)去氧化皮處理可以去除表面的氧化皮，從而使鋼板表面的最大高度Ry變?yōu)?5μm(15μmRy，l(基準(zhǔn)長(zhǎng)度sampling length)2.5mm，ln(評(píng)價(jià)長(zhǎng)度travelling length)12.5mm)或以下。另外，此后的精軋為防止去氧化皮處理后再度生成氧化皮，優(yōu)選在5秒以內(nèi)進(jìn)行。
另外，也可以在粗軋和精軋之間將薄板坯接合在一起，從而進(jìn)行連續(xù)的精軋。此時(shí)，也可以暫時(shí)將粗棒卷繞成卷材狀，根據(jù)需要保存在具有保溫功能的蓋子里，再度開(kāi)卷之后將其接合在一起。
為得到該成分體系所優(yōu)選的微觀組織分?jǐn)?shù)、主相和第二相的硬度比，精軋必須在軋制結(jié)束后，使其產(chǎn)生適度的鐵素體相變，所以必須進(jìn)行在最終階段和其前一階段的壓下率合計(jì)為25％或以上的軋制。當(dāng)最終階段的壓下率低于1％時(shí)，鋼板的平面度降低，而超過(guò)15％時(shí)，則過(guò)度地進(jìn)行鐵素體相變而不能得到優(yōu)選的多邊形鐵素體和第二相的粒徑比為2.5或以上的微觀組織，所以最終階段的壓下率設(shè)定為1～15％。關(guān)于最終階段和其前一階段的合計(jì)壓下率，其上限并沒(méi)有特別的設(shè)定，但從軋制的反作用力對(duì)設(shè)備形成制約的角度考慮，優(yōu)選為50％或以下。
再者，精軋結(jié)束溫度(FT)被設(shè)定為Ar3相變點(diǎn)溫度～(Ar3相變點(diǎn)溫度+100℃)。在此，所謂的Ar3相變點(diǎn)溫度，例如通過(guò)以下的計(jì)算式簡(jiǎn)單地用與鋼成分的關(guān)系來(lái)表示。
即，Ar3＝910-310×％C+25×％Si-80×％Mneq其中，Mneq＝％Mn+％Cr+％Cu+％Mo+％Ni/2+10(％Nb-0.02)或者在添加B的情況下，Mneq＝％Mn+％Cr+％Cu+％Mo+％Ni/2+10(％Nb-0.02)+1。
在此，式中的％C、％Si、％Mn、％Cr、％Cu、％Mo、％Ni、％Nb分別表示元素C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo、Ni、Nb在鋼坯中的含量(質(zhì)量％)。
當(dāng)精軋結(jié)束溫度(FT)低于Ar3相變點(diǎn)溫度時(shí)，則可能成為α十γ的二相區(qū)域軋制，可能在軋制后的鐵素體晶粒中殘留加工組織，從而導(dǎo)致延展性的退化，所以精軋結(jié)束溫度設(shè)定為Ar3相變點(diǎn)溫度或以上。另外，如果軋制結(jié)束溫度(FT)超過(guò)(Ar3相變點(diǎn)溫度+100℃)，則軋制結(jié)束后的鐵素體相變所需要的軋制所產(chǎn)生的變形，因奧氏體的再結(jié)晶而得以緩和，以致不能獲得最終所需要的微觀組織，所以精軋結(jié)束溫度(FT)設(shè)定為(Ar3相變點(diǎn)溫度+100℃)或以下。
精軋結(jié)束后，在低于Ar3相變點(diǎn)溫度但不小于Ar1相變點(diǎn)溫度的α十γ的二相溫度區(qū)域保持1～15秒，不過(guò)，當(dāng)該保持時(shí)間低于1秒時(shí)，則鐵素體—奧氏體的二相分離就不能充分地進(jìn)行而不能得到最終所需要的微觀組織。在此，所謂Ar1相變點(diǎn)溫度，例如通過(guò)以下的計(jì)算式簡(jiǎn)單地用與鋼成分的關(guān)系來(lái)表示。
即，Ar1＝830-270×％C-90×％Mneq另一方面，當(dāng)超過(guò)15秒時(shí)，則生成珠光體，不但有可能得不到所需要的微觀組織，而且穿引速度降低，生產(chǎn)效率明顯降低，所以在該溫度區(qū)域的保持時(shí)間設(shè)定為1～15秒。直至該保持溫度的冷卻并沒(méi)有特別的規(guī)定，但為了促進(jìn)α十γ的分離，優(yōu)選以20℃/s或以上的冷卻速度在該溫度區(qū)域進(jìn)行冷卻。其次，在保溫結(jié)束后，以100℃/sec或以上的冷卻速度冷卻到350℃，當(dāng)?shù)陀?50℃時(shí)進(jìn)行卷取，但當(dāng)冷卻速度低于100℃/sec時(shí)，則生成珠光體，不能得到充分的硬質(zhì)第二相，從而不能獲得所需要的微觀組織，因而也不能充分地確保BH性。因此，冷卻速度設(shè)定為100℃/sec或以上。冷卻速度的上限不進(jìn)行特別的規(guī)定便可以獲得本發(fā)明的效果，但是恐怕會(huì)因熱變形引起板的翹曲，所以優(yōu)選設(shè)定為200℃/s或以下。
為獲得時(shí)效后也不發(fā)生屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)、也不使BH量降低這種程度的可移動(dòng)位錯(cuò)，需要硬度比達(dá)到1.5～6，而當(dāng)卷取溫度為350℃或以上時(shí)，由于不能實(shí)現(xiàn)1.5～6的硬度比，所以卷取溫度限定為低于350℃。再者，從耐時(shí)效退化的角度考慮，卷取溫度優(yōu)選為150℃或以下。另外，卷取溫度的下限值沒(méi)有必要進(jìn)行特別的限定，不過(guò)，當(dāng)卷材長(zhǎng)時(shí)間處于被水潤(rùn)濕的狀態(tài)時(shí)，恐怕因生銹而使外觀不良，所以優(yōu)選為50℃或以上。
熱軋工序結(jié)束后根據(jù)需要進(jìn)行酸洗，之后也能夠以在線或離線的方式施行壓下率為10％或以下的平整或壓下率直至40％左右的冷軋。
此外，為進(jìn)行鋼板形狀的矯正以及通過(guò)引入可移動(dòng)位錯(cuò)而提高延展性，優(yōu)選施行0.1％～2％的平整冷軋。
為在酸洗后的熱軋鋼板上施行鍍鋅，也可以浸漬在鍍鋅槽中，根據(jù)需要進(jìn)行合金化處理。
實(shí)施例下面根據(jù)實(shí)施例就本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
具有表2所示的化學(xué)成分的A～K鋼，用轉(zhuǎn)爐進(jìn)行熔煉，連續(xù)鑄造后，直接輸送或經(jīng)再加熱后進(jìn)入粗軋工序，粗軋之后接著進(jìn)行精軋，制成厚度為1.2～5.5mm的鋼板，然后進(jìn)行卷取。在此，有關(guān)表中的化學(xué)組成，用質(zhì)量％來(lái)表示。
表2

制造條件的詳細(xì)情況如表3所示。在此，“粗棒加熱”表示在從粗軋結(jié)束到精軋開(kāi)始的期間和/或在精軋中粗棒或軋材的加熱，是否進(jìn)行了這種加熱用有無(wú)來(lái)表示?！癋T”表示精軋溫度，所謂“保持時(shí)間”是指在低于Ar3相變點(diǎn)溫度但不小于Ar1相變點(diǎn)溫度之溫度區(qū)域的空冷時(shí)間，所謂“在保持溫度區(qū)域～350℃的冷卻速度”是表示冷卻時(shí)通過(guò)保持溫度區(qū)域～350℃的溫度區(qū)域時(shí)的平均冷卻速度，所謂“CT”是表示卷取溫度。此外，所謂“MT”是使用輸出輥道的中間溫度計(jì)測(cè)量的溫度，不過(guò)在本實(shí)施例中，該溫度相當(dāng)于“保持溫度區(qū)域～350℃的冷卻”的開(kāi)始冷卻溫度。
如表3所示，在實(shí)施例3在粗軋后，在沖擊壓力為2.7MPa、流量為0.001升/cm2的條件下實(shí)施去氧化皮處理。另外，實(shí)施例8還施行了鋅鍍。
表3-1

*1粗軋后，實(shí)施沖擊壓力為2.7MPa、流量為0.001升/cm2的去氧化皮處理*2經(jīng)過(guò)鍍鋅工序表3-2

表中γR表示殘留奧氏體。
與為實(shí)施發(fā)明的最優(yōu)方案所述的評(píng)價(jià)方法同樣，用拉伸試驗(yàn)和人工時(shí)效后的BH試驗(yàn)就這樣得到的薄鋼板進(jìn)行了評(píng)價(jià)。再者，同樣地進(jìn)行了微觀組織的調(diào)查、多邊形鐵素體與第二相的平均粒徑的測(cè)量、及硬質(zhì)第二相與作為主相的多邊形鐵素體的硬度比的測(cè)量，其結(jié)果如表3所示。
實(shí)施例1～12含有預(yù)定量的鋼成分，其微觀組織包括作為主相的多邊形鐵素體和硬質(zhì)第二相，且第二相的體積分?jǐn)?shù)為3～20％，硬度比為1.5～6，粒徑比為1.5或以上。該實(shí)施例1～12所得到的加工用熱軋鋼板，其人工時(shí)效后的BH量超過(guò)60Mpa，時(shí)效后具有優(yōu)良的BH性。
上述以外的比較例1～8基于以下的理由，處在本發(fā)明的范圍以外。
在比較例1中，最終階段的壓下率以及最終階段和其前一階段的合計(jì)壓下率處在本發(fā)明權(quán)利要求5的范圍之外，所以不能得到權(quán)利要求1所述的所需要的微觀組織，不能得到充分的人工時(shí)效后的BH量。
在比較例2中，精軋結(jié)束溫度(FT)處在本發(fā)明權(quán)利要求5的范圍之外，所以不能得到權(quán)利要求1所述的所需要的微觀組織，不能得到人工時(shí)效后的BH量。
在比較例3中，保持時(shí)間處在本發(fā)明權(quán)利要求5的范圍之外，所以不能得到權(quán)利要求1所述的所需要的微觀組織，不能得到充分的人工時(shí)效后的BH量。
在比較例4中，在保持溫度～350℃的溫度區(qū)域的冷卻速度和卷取溫度(CT)處在本發(fā)明權(quán)利要求5的范圍之外。特別是在保持溫度～350℃的溫度區(qū)域的冷卻速度低于100℃/sec，所以生成珠光體。這樣一來(lái)，不能得到權(quán)利要求1所述的所需要的微觀組織，不能得到充分的人工時(shí)效后的BH量。
在比較例5中，最終階段的壓下率處在本發(fā)明權(quán)利要求5的范圍之外，所以不能得到權(quán)利要求1所述的所需要的微觀組織，不能得到充分的人工時(shí)效后的BH量。
在比較例6中，使用的鋼坯Y1的Si含量處在本發(fā)明權(quán)利要求1的范圍之外，所以不能得到權(quán)利要求1所述的所需要的微觀組織，不能得到充分的人工時(shí)效后的BH量。
在比較例7中，使用的鋼坯Y2的N含量處在本發(fā)明權(quán)利要求1的范圍之外，所以盡管可以得到權(quán)利要求1所述的所需要的微觀組織，但時(shí)效退化很激烈，不能得到充分的人工時(shí)效后的BH量。
在比較例8中，使用的鋼坯Y3的C含量和Si處在本發(fā)明權(quán)利要求1的范圍之外，而且卷取的溫度也處在本發(fā)明權(quán)利要求6的范圍之外，所以不能得到權(quán)利要求1所述的所需要的微觀組織。
該加工用熱軋鋼板由于因時(shí)效引起的BH量的降低較少，所以為穩(wěn)定地能得到60MPa或以上的BH量，即使是拉伸強(qiáng)度為370～490MPa級(jí)的鋼板，通過(guò)引入因擠壓產(chǎn)生的變形和進(jìn)行烘烤涂裝處理，也可以得到與使用540～640MPa級(jí)鋼板的情況同等的沖壓產(chǎn)品強(qiáng)度。
為此，特別如汽車的車體用零配件等那樣，本發(fā)明的鋼板可以適于用作旨在實(shí)現(xiàn)輕量化的薄壁化要求很高的工業(yè)產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種加工用熱軋鋼板，其以質(zhì)量％計(jì)，含有C＝0.01～0.2％、Si＝0.01～0.3％、Mn＝0.1～1.5％、P≤0.1％、S≤0.03％、A1＝0.001～0.1％、N≤0.006％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其微觀組織具有作為主相的多邊形鐵素體和硬質(zhì)第二相；硬質(zhì)第二相的體積分?jǐn)?shù)為3～20％；硬質(zhì)第二相硬度與多邊形鐵素體硬度之硬度比為1.5～6；多邊形鐵素體粒徑與硬質(zhì)第二相粒徑之粒徑比為1.5或以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工用熱軋鋼板，其以質(zhì)量％計(jì)，進(jìn)一步含有選自B＝0.0002～0.002％、Cu＝0.2～1.2％、Ni＝0.1～0.6％、Mo＝0.05～1％、V＝0.02～0.2％、以及Cr＝0.01～1％之中的一種、二種或更多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工用熱軋鋼板，其以質(zhì)量％計(jì)，進(jìn)一步含有Ca＝0.0005～0.005％、以及REM＝0.0005～0.02％之中的一種或二種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工用熱軋鋼板，其實(shí)施了鍍鋅處理。
5.一種加工用熱軋鋼板的制造方法，其包括對(duì)于以質(zhì)量％計(jì)含有C＝0.01～0.2％、Si＝0.01～0.3％、Mn＝0.1～1.5％、P≤0.1％、S≤0.03％、Al＝0.001～0.1％、N≤0.006％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼坯，通過(guò)粗軋而將其加工成粗棒的工序；在最終階段和其前一階段的壓下率合計(jì)為25％或以上且最終階段的壓下率為1～15％、結(jié)束溫度為從Ar3相變點(diǎn)溫度至(Ar3相變點(diǎn)溫度+100℃)的溫度區(qū)域的條件下，對(duì)所述粗棒進(jìn)行精軋而加工成軋材的工序；將軋材在低于Ar3相變點(diǎn)溫度但不小于Ar1相變點(diǎn)溫度的溫度區(qū)域保持1～15秒，然后以100℃/sec或以上的冷卻速度冷卻到350℃而成為熱軋鋼板，繼而在低于350℃的溫度下進(jìn)行卷取的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工用熱軋鋼板的制造方法，其中將精軋的開(kāi)始溫度設(shè)定為(Ar3相變點(diǎn)溫度+250℃)或以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工用熱軋鋼板的制造方法，其中在直至精軋粗棒的工序開(kāi)始的期間內(nèi)、和/或在精軋粗棒的工序中，對(duì)粗棒或者軋材進(jìn)行加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工用熱軋鋼板的制造方法，其中在從粗軋鋼坯的工序結(jié)束之時(shí)刻到精軋粗棒的工序開(kāi)始之時(shí)刻的期間內(nèi)，對(duì)粗棒進(jìn)行去氧化皮處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工用熱軋鋼板的制造方法，其中將得到的熱軋鋼板浸入鍍鋅槽中而對(duì)鋼板表面進(jìn)行鍍鋅處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加工用熱軋鋼板的制造方法，其中在鍍鋅后進(jìn)行合金化處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加工用熱軋鋼板，其以質(zhì)量％計(jì)，含有C＝0.01～0.2％、Si＝0.01～0.3％、Mn＝0.1～1.5％、P≤0.1％、S≤0.03％、Al＝0.001～0.1％、N≤0.006％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其微觀組織具有作為主相的多邊形鐵素體和硬質(zhì)第二相；硬質(zhì)第二相的體積分?jǐn)?shù)為3～20％；硬度比(硬質(zhì)第二相硬度/多邊形鐵素體硬度)為1.5～6；粒徑比(多邊形鐵素體粒徑/硬質(zhì)第二相粒徑)為1.5或以上。
文檔編號(hào)C22C38/54GK1856589SQ20048002730
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
發(fā)明者橫井龍雄, 山田徹哉, 河野 治 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社