加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板及其制造方法
【專利摘要】提供一種改善了延伸率和局部變形能力這兩方的加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板及其制造方法。一種含有C、Si、Mn、Al、P、S,余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼板,該鋼板的金屬組織,含有多邊鐵素體、貝氏體、回火馬氏體、和殘留奧氏體,(1)以掃描型電子顯微鏡觀察金屬組織時(shí),所述貝氏體,由鄰接的殘留奧氏體和/或碳化物的平均間隔在1μm以上的高溫區(qū)域生成貝氏體,和鄰接的殘留奧氏體和/或碳化物的平均間隔低于1μm的低溫區(qū)域生成貝氏體的復(fù)合組織構(gòu)成,(2)以飽和磁化法測(cè)量的所述殘留奧氏體的體積率相對(duì)于金屬組織全體為5%以上。
【專利說(shuō)明】加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及抗拉強(qiáng)度在780MPa以上或590MPa以上的加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車業(yè)界,CO2排放限制等面向地球環(huán)境問(wèn)題的應(yīng)對(duì)成為當(dāng)務(wù)之急。另一方面,從確保乘客的安全性這一觀點(diǎn)出發(fā),汽車的碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)被強(qiáng)化,能夠充分確保乘車空間的安全性的構(gòu)造設(shè)計(jì)推進(jìn)。為了同時(shí)達(dá)成這些要求,有效的是,作為汽車的結(jié)構(gòu)構(gòu)件而使用抗拉強(qiáng)度在780MPa以上的高強(qiáng)度鋼板,并使之更加薄壁化,以使車體輕量化。但是一般來(lái)說(shuō),若增大鋼板的強(qiáng)度,則加工性劣化,因此為了將上述高強(qiáng)度鋼板應(yīng)用于汽車構(gòu)件,加工性的改善就成為無(wú)法回避的課題。
[0003]作為兼?zhèn)鋸?qiáng)度和加工性的鋼板,已知有TRIP (Transformation InducedPlasticity:相變誘發(fā)塑性)鋼板。作為TRIP鋼板之一,已知有使母相為貝氏體鐵素體,并含有殘留奧氏體(以下,表述為殘留Y。)的TBF鋼板(專利文獻(xiàn)I-4)。在TBF鋼板中,能夠利用硬質(zhì)的貝氏體鐵素體獲得高強(qiáng)度,能夠利用存在于貝氏體鐵素體的邊界的微細(xì)的殘留Y獲得良好的延伸率(EL)和延伸凸緣性(λ )。
[0004]作為提高延伸率和延伸凸緣性來(lái)改善加工性的技術(shù),已知有專利文獻(xiàn)5、6。其中在專利文獻(xiàn)5中,通過(guò)活用馬氏體組織來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼板的高強(qiáng)度化,并且以規(guī)定量生成殘留奧氏體,從而改善加工性。在專利文獻(xiàn)6中,通過(guò)活用下貝氏體組織和/或馬氏體組織來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼板的高強(qiáng)度化,并且以規(guī)定量生成殘留奧氏體和回火馬氏體,從而改善加工性。在這些文獻(xiàn)中,為了確保980MPa以上的抗拉強(qiáng)度而將多邊鐵素體的面積率抑制在10%以下。
[0005]為了同時(shí)達(dá)成上述要求,作為汽車的結(jié)構(gòu)構(gòu)件而使用抗拉強(qiáng)度為590MPa以上的高強(qiáng)度鋼板,使之進(jìn)一步薄壁 化而使車體輕量化也有效。但是如上述,一般來(lái)說(shuō),若增大鋼板的強(qiáng)度,則加工性劣化,因此為了將上述高強(qiáng)度鋼板應(yīng)用于汽車構(gòu)件,加工性的改善是無(wú)法回避的課題。
[0006]作為兼?zhèn)鋸?qiáng)度和加工性的鋼板,已知有金屬組織由鐵素體和馬氏體構(gòu)成的DP (二相:Dual Phase)鋼板,和利用了殘留奧氏體(殘留Y )的相變誘發(fā)塑性的TRIP(Transformation Induced Plasticity:相變誘發(fā)塑性)鋼板。
[0007]其中,作為具備強(qiáng)度和加工性的TRIP鋼板,例如已知有專利文獻(xiàn)7的鋼板。在此文獻(xiàn)中公開(kāi)有一種技術(shù),其是通過(guò)使鋼板的金屬組織,成為在鐵素體中混合有馬氏體和殘留Y的復(fù)合組織,從而改善鋼板的強(qiáng)度和加工性(特別是延伸率)。
[0008]另外,在專利文獻(xiàn)8中公開(kāi)有一種技術(shù),其是針對(duì)TRIP鋼板,改善強(qiáng)度(TS)和延伸率(EL)的平衡(具體來(lái)說(shuō),TSXEL),使擠壓成形性提高。在此文獻(xiàn)中,為了改善擠壓成形性,使金屬組織成為含有鐵素體、殘留Y、貝氏體和/或馬氏體的組織。而且在此文獻(xiàn)中記述,殘留Y具有使鋼板的延伸率提高的作用。
[0009]如上述專利文獻(xiàn)7、8所公開(kāi)的,通過(guò)使鋼板的金屬組織成為含有殘留Y的組織,在提高鋼板的強(qiáng)度基礎(chǔ)上,還能夠使延伸率特性提高。
[0010]先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2005 - 240178號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2:特開(kāi)2006 — 274417號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)3:特開(kāi)2007 — 321236號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)4:特開(kāi)2007 — 321237號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)5:特開(kāi)2010 — 65272號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)6:特開(kāi)2010 — 65273號(hào)公報(bào)
[0018]專利文獻(xiàn)7:特開(kāi)平11 — 279691號(hào)公報(bào)
[0019]專利文獻(xiàn)8:特開(kāi)2007 - 126747號(hào)公報(bào)
[0020]最近對(duì)于鋼板的加工性的要求特性越發(fā)嚴(yán)格,例如在用于柱和梁等的鋼板中,要求在比以往任何時(shí)候都嚴(yán)格的條件下進(jìn)行拉伸成形和拉深成形。為此,對(duì)于鋼板來(lái)說(shuō),就希望在加工性之中,特別將延伸率進(jìn)一步提高。但是一般已知,若提高延伸率,則延伸凸緣性(λ )和彎曲性(R)等的局部變形能力降低。因此在TRIP鋼板中,就要求不使強(qiáng)度和延伸率劣化,而改善延伸凸緣性(λ )和彎曲性(R)等的局部變形能力。但是上述的TRIP鋼板,因?yàn)闅埩鬥在加工中相變?yōu)榉浅S?的馬氏體,所以存在延伸凸緣性和彎曲性等的局部變形能力差這樣的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0021]本發(fā)明著眼于上述這樣的情況而形成,其目的在于,提供一種對(duì)于抗拉強(qiáng)度為780MPa以上或590MPa以上的高強(qiáng)度鋼板,改善了延伸率和局部變形能力這兩方的、加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板及其制造方法。
[0022]能夠解決上述課題的所謂本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼板,是以質(zhì)量%計(jì),含有C:0.10-0.3%、S1:1.0 -3.0%、Μη:1.5 -3%、A1:0.005 -3%,并且滿足 P:0.1% 以下、S:0.05% 以下,余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼板。而且該高強(qiáng)度鋼板的金屬組織,含有貝氏體、多邊鐵素體、殘留奧氏體和回火馬氏體,具有如下幾點(diǎn)要旨:(1)以掃描型電子顯微鏡觀察金屬組織時(shí),(Ia)所述貝氏體,由鄰接的殘留奧氏體和/或碳化物的平均間隔為I ym以上的高溫區(qū)域生成貝氏體,和鄰接的殘留奧氏體和/或碳化物的平均間隔低于I μ m的低溫區(qū)域生成貝氏體的復(fù)合組織構(gòu)成,所述高溫區(qū)域生成貝氏體的面積率a相對(duì)于金屬組織全體滿足10-80%,所述低溫區(qū)域生成貝氏體和所述回火馬氏體的合計(jì)面積率b相對(duì)于金屬組織全體滿足10-80%,(Ib)所述多邊鐵素體的面積率C相對(duì)于金屬組織全體滿足10-50%,并且,(2)以飽和磁化法測(cè)量的所述殘留奧氏體的體積率相對(duì)于金屬組織全體為5%以上。以下,將這一高強(qiáng)度鋼板稱為第一高強(qiáng)度鋼板,該第一高強(qiáng)度鋼板滿足抗拉強(qiáng)度為780MPa以上。
[0023]上述第一高強(qiáng)度鋼板,以光學(xué)顯微鏡觀察其金屬組織時(shí),在淬火馬氏體和殘留奧氏體復(fù)合的MA混合相存在的情況下,相對(duì)于MA混合相的總個(gè)數(shù),滿足觀察截面中的當(dāng)量圓直徑d超過(guò)7 μ m的MA混合相的個(gè)數(shù)比例,優(yōu)選低于15% (含0%)。
[0024]所述多邊鐵素體晶粒的平均當(dāng)量圓直徑D,優(yōu)選為10 μ m以下(不含O μ m)。[0025]所述第一高強(qiáng)度鋼板,作為其他的元素,也可以還含有如下等:
[0026](a) Cr: 1%以下(不含0%)和/或Mo: 1%以下(不含0%);
[0027](b)從Ti:0.15%以下(不含0%)、Nb:0.15%以下(不含0%)和V:0.15%以下(不含0%)所構(gòu)成的群中選擇的一種以上的元素;
[0028](c) Cu:1%以下(不含0%)和/或Ni:1%以下(不含0%);
[0029](d) B:0.005% 以下(不含 0%);
[0030](e)從Ca:0.01%以下(不含0%)、Mg:0.01%以下(不含0%)和稀土類元素:0.01%以下(不含0%)所構(gòu)成的群中選擇的一種以上的元素。
[0031]在本發(fā)明中,也包括在上述第一高強(qiáng)度鋼板的表面具有熔融鍍鋅層的高強(qiáng)度熔融鍍鋅鋼板,和在上述第一高強(qiáng)度鋼板的表面具有合金化熔融鍍鋅層的高強(qiáng)度合金化熔融鍍鋅鋼板。
[0032]本發(fā)明的第一高強(qiáng)度鋼板,能夠通過(guò)按順序包括如下工序的方法制造:加熱至((Ac1點(diǎn)+ Ac3點(diǎn))/2}+ 20°C以上、Ac3點(diǎn)+ 20°C以下的溫度區(qū)域的工序;在該溫度區(qū)域保持50秒以上的工序;以2°C /秒以上的平均冷卻速度冷卻至滿足下式(I)的任意的溫度T的工序;在滿足下式(I)的溫度區(qū)域(Tl溫度區(qū)域)保持10~100秒的工序;在滿足下式
(2)的溫度區(qū)域(T2溫度區(qū)域)保持200秒以上的工序。
[0033]400°C≤ Tl (0C) ≤ 540°C …(I)
[0034]2000C≤ T2 (°C)< 400°C …(2)
[0035]能夠解決上述課題的所謂本發(fā)明的其他的高強(qiáng)度鋼板,是以質(zhì)量%計(jì)含有C:0.10 ~0.3%、Si:1.0 ~3%、Mn:1.0 ~2.5%、A1:0.005 ~3%,且滿足 P:0.1% 以下、S:0.05%以下,余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼板。而且該高強(qiáng)度鋼板的金屬組織,含有多邊鐵素體、貝氏體、回火馬氏體和殘留奧氏體,并具有如下幾點(diǎn)要旨:(1)以掃描型電子顯微鏡觀察金屬組織時(shí),(Ia)所述多邊鐵素體的面積率a相對(duì)于金屬組織全體而超過(guò)50%,(Ib)所述貝氏體,由鄰接的殘留奧氏體和/或碳化物的平均間隔在I μ m以上的高溫區(qū)域生成貝氏體,和鄰接的殘留奧氏體和/或碳化物的平均間隔低于I μ m的低溫區(qū)域生成貝氏體的復(fù)合組織構(gòu)成,所述高溫區(qū)域生成貝氏體的面積率b相對(duì)于金屬組織全體滿足5~40%,所述低溫區(qū)域生成貝氏體和所述回火馬氏體的合計(jì)面積率c相對(duì)于金屬組織全體滿足5~40%,
(2)以飽和磁化法測(cè)量的所述殘留奧氏體的體積率相對(duì)于金屬組織全體為5%以上。以下,將這一高強(qiáng)度鋼板稱為第二高強(qiáng)度鋼板,該第二高強(qiáng)度鋼板其抗拉強(qiáng)度滿足590MPa以上。
[0036]上述第二高強(qiáng)度鋼板,以光學(xué)顯微鏡觀察其金屬組織時(shí),在淬火馬氏體和殘留奧氏體復(fù)合的MA混合相存在的情況下,相對(duì)于MA混合相的總個(gè)數(shù),滿足觀察截面中的當(dāng)量圓直徑d超過(guò)7 μ m的MA混合相的個(gè)數(shù)比例優(yōu)選低于15% (含0%)。
[0037]所述多邊鐵素體晶粒的平均當(dāng)量圓直徑D,優(yōu)選為ΙΟμπι以下(不含Ομπι)。
[0038]所述第二高強(qiáng)度鋼板,作為其他的元素,也可以還含有如下等:
[0039](a) Cr: 1%以下(不含0%)和/或Mo: 1%以下(不含0%);
[0040](b)從Ti:0.15%以下(不含0%)、Nb:0.15%以下(不含0%)和V:0.15%以下(不含0%)所構(gòu)成的群中選擇的一種以上的元素;
[0041](c) Cu:1%以下(不含0%)和/或Ni:1%以下(不含0%);
[0042](d) B:0.005% 以下(不含 0%);[0043](e)從Ca:0.01%以下(不含0%)、Mg:0.01%以下(不含0%)和稀土類元素:0.01% 以下(不含0%)所構(gòu)成的群中選擇的一種以上的元素。
[0044]在本發(fā)明中,也包括在上述第二高強(qiáng)度鋼板的表面具有熔融鍍鋅層的高強(qiáng)度熔融鍍鋅鋼板,和在上述第二高強(qiáng)度鋼板的表面具有合金化熔融鍍鋅層的高強(qiáng)度合金化熔融鍍鋅鋼板。
[0045]本發(fā)明的第二高強(qiáng)度鋼板,能夠通過(guò)按順序包括如下工序的方法制造:加熱至ACi 點(diǎn)+20°C以上、Ac3A+20°C以下的溫度區(qū)域的工序;在該溫度區(qū)域保持50秒以上的工序; 以2~50°C /秒的平均冷卻速度冷卻至滿足下式(I)的任意的溫度T的工序;在滿足下式
(I)的溫度區(qū)域保持10~100秒的工序;在滿足下式(2)的溫度區(qū)域保持200秒以上的工序。
【權(quán)利要求】
1.一種加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板,其特征在于,以質(zhì)量%計(jì)含有:
C:0.10 -0.3%、
S1:1.0 -3.0%、
Mn:1.5 -3%、
Al:0.005 -3%, 并且,滿足:
P:0.1% 以下、
S:0.05% 以下, 余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成, 該鋼板的金屬組織包括貝氏體、多邊鐵素體、殘留奧氏體和回火馬氏體, (O以掃描型電子顯 微鏡觀察金屬組織時(shí), (Ia)所述貝氏體由鄰接的殘留奧氏體和/或碳化物的平均間隔在I μ m以上的高溫區(qū)域生成貝氏體,和鄰接的殘留奧氏體和/或碳化物的平均間隔低于I μ m的低溫區(qū)域生成貝氏體的復(fù)合組織構(gòu)成, 所述高溫區(qū)域生成貝氏體的面積率a相對(duì)于金屬組織全體滿足10-80%, 所述低溫區(qū)域生成貝氏體和所述回火馬氏體的合計(jì)面積率b相對(duì)于金屬組織全體滿足10-80%, (Ib)所述多邊鐵素體的面積率c相對(duì)于金屬組織全體滿足10-50%,并且, (2)以飽和磁化法測(cè)量的所述殘留奧氏體的體積率相對(duì)于金屬組織全體為5%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,以光學(xué)顯微鏡觀察所述金屬組織時(shí),在淬火馬氏體和殘留奧氏體復(fù)合而成的MA混合相存在時(shí),相對(duì)于MA混合相的總個(gè)數(shù),滿足觀察截面中的當(dāng)量圓直徑d超過(guò)7 μ m的MA混合相的個(gè)數(shù)比例低于15% (含0%)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述多邊鐵素體晶粒的平均當(dāng)量圓直徑D在10 μ m以下(不含O μ m)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述鋼板還含有Cr:1%以下(不含0%)和/或Mo:1%以下(不含0%)作為其他的元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述鋼板還含有從由T1:0.15%以下(不含0%)、Nb:0.15%以下(不含0%)和V:0.15%以下(不含0%)所構(gòu)成的群中選擇的一種以上的元素作為其他的元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述鋼板還含有Cu:1%以下(不含0%)和/或Ni:1%以下(不含0%)作為其他的元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述鋼板還含有B:0.005%以下(不含0%)作為其他的元素。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述鋼板還含有從由Ca:0.01%以下(不含0%)、Mg:0.01%以下(不含0%)和稀土類元素:0.01%以下(不含0%)所構(gòu)成的群中選擇的一種以上的元素作為其他的元素。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,在所述鋼板的表面具有熔融鍍鋅層或合金化熔融鍍鋅層。
10.一種加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,是制造權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼板的方法,其中,按順序包括如下工序: 加熱至((Ac1點(diǎn)+ Ac3點(diǎn))/2} + 20°C以上、Ac3點(diǎn)+ 20°C以下的溫度區(qū)域的工序; 在該溫度區(qū)域保持50秒以上的工序; 以2V /秒以上的平均冷卻速度冷卻至滿足下式(I)的任意的溫度T工序; 在滿足下式(I)的溫度區(qū)域保持10~100秒的工序; 在滿足下式(2)的溫度區(qū)域保持200秒以上的工序; 4000C≤Tl (℃)≤540°C…(I) 2000C≤T2 (?!?≤400。?!?2)。
11.一種加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板,其特征在于,以質(zhì)量%計(jì)含有:
C:0.10 ~0.3%、
S1:1.0 ~3%、
Mn:1.0 ~2.5%、
Al:0.005 ~3%, 并且,滿足:
P:0.1% 以下、
S:0.05% 以下, 余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成, 該鋼板的金屬組織包括多邊鐵素體、貝氏體、回火馬氏體和殘留奧氏體, (O以掃描型電子顯微鏡觀察金屬組織時(shí), (Ia)所述多邊鐵素體的面積率a相對(duì)于金屬組織全體超過(guò)50%, (Ib)所述貝氏體由鄰接的殘留奧氏體和/或碳化物的平均間隔在I μ m以上的高溫區(qū)域生成貝氏體,和鄰接的殘留奧氏體和/或碳化物的平均間隔低于I μ m的低溫區(qū)域生成貝氏體的復(fù)合組織構(gòu)成, 所述高溫區(qū)域生成貝氏體的面積率b相對(duì)于金屬組織全體滿足5~40%, 所述低溫區(qū)域生成貝氏體和所述回火馬氏體的合計(jì)面積率c相對(duì)于金屬組織全體滿足5~40%, (2)以飽和磁化法測(cè)量的所述殘留奧氏體的體積率相對(duì)于金屬組織全體在5%以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,以光學(xué)顯微鏡觀察所述金屬組織時(shí),淬火馬氏體和殘留奧氏體復(fù)合而成的MA混合相存在時(shí),相對(duì)于MA混合相的總個(gè)數(shù),滿足觀察截面中的當(dāng)量圓直徑d超過(guò)7 μ m的MA混合相的個(gè)數(shù)比例低于15% (含0%)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述多邊鐵素體晶粒的平均當(dāng)量圓直徑D在10 μ m以下(不含O μ m)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述鋼板還含有Cr:1%以下(不含0%)和/或Mo:1%以下(不含0%)作為其他的元素。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述鋼板還含有從由T1:0.15%以下(不含0%)、Nb:0.15%以下(不含0%)和V:0.15%以下(不含0%)所構(gòu)成的群中選擇的一種以上的元素作為其他的元素。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述鋼板還含有Cu:1%以下(不含0%)和/或Ni:1%以下(不含0%)作為其他的元素。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述鋼板還含有B:0.005%以下(不含0%)作為其他的元素。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,所述鋼板還含有從由Ca:0.01%以下(不含0%)、Mg:0.01%以下(不含0%)和稀土類元素:0.01%以下(不含0%)所構(gòu)成的群中選擇的一種以上的元素作為其他的元素。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高強(qiáng)度鋼板,其中,在所述鋼板的表面具有熔融鍍鋅層或合金化熔融鍍鋅層。
20.一種加工性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,是制造權(quán)利要求11所述的高強(qiáng)度鋼板的方法,其中,按順序包括如下工序: 加熱至Ac1點(diǎn)+ 20°C以上、Ac3點(diǎn)+ 20°C以下的溫度區(qū)域的工序; 在該溫度區(qū)域保持50秒以上的工序; 以2-50°C /秒的平均冷卻速度冷卻至滿足下式(I)的任意的溫度T的工序; 在滿足下式(I)的溫度區(qū)域保持10-100秒的工序; 在滿足下式(2)的溫度區(qū)域保持200秒以上的工序; 4000C≤Tl (0C)≤ 540°C…(I) 2000C≤ T 2 (。。)< 400。?!?2)。
【文檔編號(hào)】C23C2/02GK103459638SQ201280015849
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】二村裕一, 中屋道治, 木村高行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所