加工性優(yōu)良的高強度鋼板的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供適合作為汽車部件用原材料的、拉伸強度(TS)：980MPa以上、總伸長率(EL)：25％以上的加工性優(yōu)良的高強度鋼板的制造方法。對具有如下成分組成的鋼坯進行熱軋后，進行在Ac1～Ac1+100℃的到達溫度下保持3分鐘以上的熱處理，接著以20％以上的軋制率實施冷軋，之后在Ac1-30℃～Ac1+100℃的到達溫度下進行1分鐘以上的退火，所述鋼坯的成分組成為：以質量％計，含有C：0.03％～0.35％、Si：0.5％～3.0％、Mn：3.5％～10.0％、P：0.100％以下、S：0.02％以下、余量由Fe和不可避免的雜質構成。
【專利說明】加工性優(yōu)良的高強度鋼板的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及適合用于汽車部件用途的加工性優(yōu)良的高強度鋼板的制造方法。
【背景技術】
[0002]近年來，從保護地球環(huán)境的觀點出發(fā)，提高汽車的燃料效率成為重要的課題。因此，通過車身材料的高強度化來謀求薄壁化、通過車身自身的輕量化來謀求提高燃料效率的趨向開始變得活躍。對于像汽車部件這樣通過沖壓加工、彎曲加工成形為制品的鋼板而言，在保持高強度的同時還要求能夠耐受加工的成形性。在專利文獻I中，通過對高Mn鋼進行雙相區(qū)退火得到了高強度延展性。在專利文獻2中，在高Mn鋼中使熱軋后組織為貝氏體-馬氏體組織,并進行退火回火，由此形成微細的殘余奧氏體,進而形成由回火貝氏體和回火馬氏體構成的復合組織，從而改善了局部延展性。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開平1-259120號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2003-138345號公報

【發(fā)明內容】

[0007]發(fā)明所要解決的問題
[0008]但是，在上述專利文獻I中，對于Mn富集所帶來的加工性提高沒有進行任何研究，關于加工性還有改善的余地。在專利文獻2中，由于是含有大量在高溫進行了回火的貝氏體-馬氏體的組織，因此不能說具有足夠的強度，另外，為了改善局部延展性而限制了殘余奧氏體量，總伸長率也不充分。
[0009]本發(fā)明有利地解決了上述現有技術存在的問題，其目的在于提供適合作為用于汽車部件用途的鋼板的、拉伸強度(TS):980MPa以上、總伸長率(EL):25%以上的加工性優(yōu)良的高強度鋼板的制造方法。
[0010]用于解決問題的方法
[0011]為了制造加工性優(yōu)良的高強度鋼板，本發(fā)明人從鋼板的成分組成和制造方法的觀點出發(fā)反復進行了深入研究，結果得到了以下發(fā)現。即，發(fā)現通過下述方法能夠達成上述課題:對添加有3.5%以上的Mn量、0.5%以上的Si量的鋼實施熱軋后，實施在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下保持3分鐘以上的熱處理，接著以20%以上的軋制率進行冷軋后，在退火時加熱至ACl-30°C~ACl+100°C的到達溫度并保持I分鐘以上；或者，對添加有
3.5%以上的Mn量、0.5%以上的Si量的鋼實施熱軋后，以20%以上的軋制率實施冷軋，接著實施在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下保持3分鐘以上的熱處理后，在退火時加熱至ACl-30°C~ACl+100°C的到達溫度并保持I分鐘以上。
[0012]本發(fā)明是基于這樣的見解而完成的，提供以下的發(fā)明。
[0013](I) 一種加工性優(yōu)良的高強度鋼板的制造方法，其特征在于，準備具有如下成分組成的鋼坯:以質量 ％計，含有 C:0.03%~0.35%,Si:0.5%~3.0%,Μη:3.5%~10.0%,P:0.100%以下、S:0.02%以下，余量由Fe和不可避免的雜質構成，對該鋼坯進行熱軋，對該熱軋后的鋼板實施在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下保持3分鐘以上的熱處理，以20%以上的軋制率對該實施熱處理后的鋼板進行冷軋，對該冷軋后的鋼板實施在ACl-30°C~ACl+100°C的到達溫度下保持I分鐘以上的退火。
[0014](2) 一種加工性優(yōu)良的高強度鋼板的制造方法，其特征在于，準備具有如下成分組成的鋼坯:以質量 ％計，含有 C:0.03%~0.35%,Si:0.5%~3.0%,Μη:3.5%~10.0%,P:0.100%以下、S:0.02%以下，余量由Fe和不可避免的雜質構成，對該鋼坯進行熱軋，以20%以上的軋制率對該熱軋后的鋼板進行冷軋，對該實施冷軋后的鋼板實施在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下保持3分鐘以上的熱處理，對該熱處理后的鋼板實施在ACl-30°C~ACl+100°C的到達溫度下保持I分鐘以上的退火。[0015](3)如⑴或⑵所述的方法，其中，上述鋼坯以質量％計進一步含有Al:0.01%~2.00%。
[0016](4)如(3)所述的方法，其中，上述Al含量以質量％計為0.10%~2.00%。
[0017](5)如⑴~(4)中任一項所述的方法，其中，上述鋼坯以質量％計進一步含有選自 Cr:0.005 % ~2.00 %、Mo:0.005 % ~2.00 %、V:0.005 % ~2.00 %、Ni:0.005 % ~
2.00%、Cu:0.005%~2.00%中的至少一種元素。
[0018](6)如(I)~(5)中任一項所述的方法，其中，上述鋼坯以質量％計進一步含有選自 T1:0.005%~0.20%, Nb:0.005%~0.20%中的至少一種元素。
[0019](7)如⑴~(6)中任一項所述的方法，其中，上述鋼坯以質量％計進一步含有B:0.0003% ~0.0050%。
[0020](8)如⑴~(J)中任一項所述的方法，其中，上述鋼坯以質量％計進一步含有選自 Ca:0.001%~0.005%, REM:0.001%~0.005%中的至少一種元素。
[0021](9)如⑴~⑶中任一項所述的方法，其中，對上述實施退火后的鋼板實施熱鍍鋅。
[0022](10)如⑴~⑶中任一項所述的方法，其中，對上述實施退火后的鋼板實施熱鍍鋅，進而對鍍鋅層進行合金化處理。
[0023](11)如(I)~(10)中任一項所述的方法，其中，上述加工性優(yōu)良的高強度鋼板為具有TS:980MPa以上、EL:25%以上的加工性優(yōu)良的高強度鋼板。
[0024](12)如(I)~(11)中任一項所述的方法，其中，上述C含量以質量％計為0.07%~0.25%。
[0025](13)如(I)~(12)中任一項所述的方法，其中，上述Si含量以質量％計為0.8%~2.3%。
[0026](14)如(I)~(13)中任一項所述的方法，其中，上述Mn含量以質量％計為
3.8%~8.0%。
[0027](15)如(I)~(14)中任一項所述的方法，其中，上述Al含量以質量％計為0.15%~1.5%。
[0028](16)如(15)所述的方法，其中，上述Al含量以質量％計為0.20%~1.0%。
[0029](17)如(I)~(16)中任一項所述的方法，其中，上述熱處理為在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下保持30分鐘以上的熱處理。
[0030]發(fā)明效果
[0031]根據本發(fā)明，能夠得到適合作為用于汽車部件用途的鋼板的、TS:980MPa以上且EL:25%以上的加工性優(yōu)良的高強度鋼板。
【具體實施方式】
[0032]以下詳細說明本發(fā)明。另外，只要不特別聲明，表示成分元素的含量的是指
“質量％”。
[0033]I)成分組成
[0034]C:0.03%~0.35%
[0035]C是用于生成馬氏體、回火馬氏體等低溫相變相從而提高TS的必要元素。另外，C對于使奧氏體穩(wěn)定而生成殘余奧氏體從而提高鋼的加工性而言是有效的元素。C量若低于0.03%，則殘余奧氏體的生成不充分而難以得到高加工性。另一方面，C量若超過0.35%，則點焊性變差。因此，C量為0.03%~0.35%、優(yōu)選為0.07%~0.25%。
[0036]S1:0.5%~3.0%
[0037]Si對于使鋼固溶強化從而提高TS、或者抑制碳化物而生成殘余奧氏體從而提高鋼的加工性而言是有效的元素。為了得到這樣的效果，需要使Si量為0.5%以上。另一方面，Si若超過3.0%，則脆性變得明顯，并且導致表面性狀和焊接性變差。因此，Si量為0.5%~3.0%、優(yōu)選為 0.8%~2.3%。
[0038]Mn:3.5%~10.0%
[0039]Mn是使鋼固溶強化從而提高TS、或者促進馬氏體、回火馬氏體等低溫相變相生成的元素。另外，Mn對于使奧氏體穩(wěn)定從而生成殘余奧氏體而言是有效的元素。為了得到這樣的效果，需要使Mn量為3.5%以上。另一方面，Mn量若超過10.0%，則容易生成ε馬氏體，導致加工性顯著下降。因此，Mn量為3.5%~10.0 %、優(yōu)選為3.8%~8.0%。
[0040]P:0.100% 以下
[0041]P由于晶界偏析使鋼劣化，導致焊接性變差，因此優(yōu)選盡量降低其含量。但是，從制造成本方面等出發(fā)，優(yōu)選P量為0.100%以下。
[0042]S:0.02% 以下
[0043]S以MnS等夾雜物形式存在而使焊接性變差，因此優(yōu)選盡量降低其含量。但是，從制造成本方面出發(fā)，優(yōu)選S量為0.02%以下。
[0044]余量由Fe和不可避免的雜質構成。根據需要可以適當含有以下元素中的I種以上。
[0045]Al:0.10%~2.00%
[0046]Al對于抑制碳化物的生成而生成殘余奧氏體而言是有效的元素。為了得到這樣的效果，優(yōu)選添加0.10%以上。另外，其添加量若為2.00%以下，則不會阻礙加熱時奧氏體的形成，容易得到低溫相變相，因此容易得到高強度高加工性。因此，Al量優(yōu)選為0.10%~2.00%。更優(yōu)選為0.15%~1.5%、最優(yōu)選為0.20%~1.0%。另外，從高效進行鋼的脫氧的觀點出發(fā)，Al量優(yōu)選含有0.01%以上。
[0047]選自Cr:0.005 % ~2.00 %、Mo:0.005 % ~2.00 %、V:0.005 % ~2.00 %、N1:0.005%~2.00%, Cu:0.005%~2.00%中的至少一種
[0048]Cr、Mo、V、N1、Cu對于生成馬氏體等低溫相變相而使鋼高強度化而言是有效的元素。為了得到這樣的效果，優(yōu)選使選自Cr、Mo、V、N1、Cu中的至少一種元素的含量為0.005%以上。另外，Cr、Mo、V、N1、Cu各自的含量若為2.00%以下，則能夠在不會導致成本上升的情況下表現出其效果。因此，Cr、Mo、V、N1、Cu的含量優(yōu)選各自為0.005%~2.00%。
[0049]選自Ti:0.005%~0.20%, Nb:0.005%~0.20%中的至少一種
[0050]T1、Nb對于形成碳氮化物、通過析出強化使鋼高強度化而言是有效的元素。為了得到這樣的效果，優(yōu)選使T1、Nb的含量為0.005%以上。另外，T1、Nb的含量若為0.20%以下，則能夠在不降低EL的情況下得到高強度化的效果。因此，T1、Nb的含量優(yōu)選各自為0.005%~0.20%。
[0051 ] B:0.0003%~0.0050%
[0052]B對于抑制鐵素體從奧氏體晶界生成、并生成低溫相變相從而提高鋼的強度而言是有效的。為了得到這樣的效果，優(yōu)選含有0.0003%以上的B。另外，B若為0.0050%以下，則能夠在不會導致成本上升的情況下表現出其效果。因此，B的含量優(yōu)選為0.0003%~
0.0050%。
[0053]選自Ca:0.001%~0.005%, REM:0.001%~0.005%中的至少一種
[0054]Ca、REM對于通過控制硫化物的形態(tài)來改善加工性而言均是有效的元素。為了得到這樣的效果，優(yōu)選使選自Ca、REM中的至少一種元素的含量為0.001%以上。另外，Ca、REM各自的含量若為0.005%以下，則能夠在不會對鋼的潔凈度帶來不良影響的情況下改善上述特性。因此，Ca、REM的含量優(yōu)選各自為0.001%~0.005%。
[0055]2)制造條件
[0056]本發(fā)明的高強度鋼板如下進行制造:對具有上述成分組成的板坯進行熱軋后實施酸洗，接著以20%以上的軋制率實施冷軋，然后實施在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下保持3分鐘以上的熱處理；或者，熱軋后實施在ACl~ACl+10(TC的到達溫度下保持3分鐘以上的熱處理，然后進行酸洗，接著以20%以上的軋制率實施冷軋，之后進行加熱至ACl-30°C~ACl+100°C的到達溫度并保持I分鐘以上的退火。
[0057]此外，在本發(fā)明中，也可以在上述退火處理后實施熱鍍鋅處理，或者在熱鍍鋅處理后進一步實施鍍鋅層的合金化處理。
[0058]以下進行詳細說明。
[0059]冷軋的軋制率:20%以上
[0060]熱處理條件:在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下保持3分鐘以上
[0061]在本發(fā)明中，冷軋的 軋制率極其重要。通過以20%以上的軋制率進行冷軋，在之后的熱處理或者退火時引起鐵素體的再結晶，能夠得到微細且富有延展性的再結晶鐵素體，加工性提高。另外，鐵素體的微細析出使得奧氏體被微細地分割，能夠得到更穩(wěn)定的殘余奧氏體，加工性提高。另外，Ac1相變點通過下式求出。
[0062]Ac1 (°C ) = 751+500C+35S1-28Mn-16N1-100 (C ^ 0.15% )
[0063]Ac1 (°C ) = 751+143C+35S1-28Mn-16N1-30 (C>0.15% )
[0064]式中的元素符號表示鋼中的各元素的含量(質量％ )。
[0065]熱處理可以在冷軋前進行，也可以在冷軋后、退火前進行。在本發(fā)明中，在退火前進行的熱處理極其重要。通過該熱處理使得Mn在奧氏體中富集，在退火時能夠迅速地生成奧氏體。另外，退火時Mn向奧氏體中的富集得到促進，因此得到更穩(wěn)定的殘余奧氏體，加工性提高。到達溫度若低于Ac1則不會引起逆相變，Mn不會向奧氏體中富集。另一方面，到達溫度若超過ACl+100°C則鐵素體分數減小，因此Mn向奧氏體中的富集量減少，奧氏體變得不穩(wěn)定，無法得到充分的加工性。因此，將熱處理的到達溫度設定為Ac1~ACl+100°C。
[0066]在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下的保持時間若低于3分鐘，則無法充分引起Mn的擴散，Mn向奧氏體中的富集量減少，奧氏體變得不穩(wěn)定，無法得到充分的加工性。因此，將熱處理的保持時間設定為3分鐘以上。優(yōu)選設定為30分鐘以上。
[0067]退火條件:在ACl_30°C~ACl+100°C的到達溫度下保持I分鐘以上
[0068]通過上述退火前的熱處理，得到具有Mn富集部的冷軋材，但在低于ACl-30°C的到達溫度下，不會充分引起逆相變(從鐵素體向奧氏體的相變)，無法得到良好的加工性。另一方面，到達溫度若超過ACl+100°C，則逆相變所帶來的奧氏體的生成量增加，由此導致退火后生成的馬氏體的量過度增加而無法得到良好的加工性。因此，將退火時的到達溫度設定為 ACl-30°C~ACl+100°C。
[0069]保持時間若低于I分鐘，則由逆相變所帶來的奧氏體的生成不充分，無法得到良好的加工性。因此，保持時間設定為I分鐘以上。
[0070]進行上述退火后，冷卻至室溫。在進行熱鍍鋅處理、鍍鋅層的合金化處理的情況下，優(yōu)選在上述退火后冷卻至室溫的期間進行熱鍍鋅處理，或者進一步進行鍍鋅層的合金化處理。
[0071]熱鍍鋅處理優(yōu)選如下進行:將由上述得到的鋼板(退火后的鋼板)浸潰到440°C以上且500°C以下的熱鍍鋅浴中，然后，通過氣體擦拭等調整鍍層附著量。熱鍍鋅處理優(yōu)選使用Al量為0.08質量％~0.18質量％的鍍`鋅浴。此外，對于鍍鋅層的合金化處理，優(yōu)選在460°C以上且580°C以下的溫度范圍內保持I秒以上且40秒以下來進行合金化。
[0072]基于形狀矯正、調整表面粗糙度等目的，可以對冷軋鋼板、熱鍍鋅鋼板、合金化熱鍍鋅鋼板進行表面光軋。另外，還可以實施樹脂涂覆、油脂涂覆等各種涂裝處理。
[0073]其他制造方法的條件沒有特別限定，優(yōu)選按照以下條件進行。
[0074]為了防止宏觀偏析，板坯優(yōu)選利用連鑄法來制造，但也可以通過鑄錠法、薄板坯鑄造法來制造。對板坯進行熱軋時，可以將板坯先冷卻至室溫，之后再加熱而進行熱軋，也可以不使板坯冷卻至室溫而裝入加熱爐中進行熱軋?；蛘咭部梢詰迷谏赃M行保溫后立即進行熱軋的節(jié)能工藝。對板坯進行加熱時，為了使碳化物熔化或者防止軋制負荷的增大，優(yōu)選加熱至1100°c以上。另外，為了防止氧化皮損耗的增大，優(yōu)選將板坯的加熱溫度設定為1300°C 以下。
[0075]對板坯進行熱軋時，從即使降低板坯的加熱溫度也能防止軋制時的故障的觀點出發(fā)，也可以對粗軋后的粗棒材進行加熱。另外，可以應用所謂的連軋工藝，即，將粗棒材彼此接合，連續(xù)地進行精軋。精軋有時會增大各向異性而使冷軋/退火后的加工性降低，因此優(yōu)選在Ar3相變點以上的精軋溫度下進行。另外，為了降低軋制負荷以及形狀/材質的均一化，優(yōu)選在精軋的所有道次或者一部分道次中進行摩擦系數為0.10~0.25的潤滑軋制。從鋼板形狀穩(wěn)定性的觀點出發(fā)，優(yōu)選將卷取條件設定為350°C以上。另外，若在超過650°C的溫度下進行卷取，則鋼板表面的氧化層不均變得明顯，表面品質下降，因此優(yōu)選將卷取溫度設定為650°C以下。
[0076]卷取后的鋼板在通過酸洗等除去氧化皮后，在上述條件下實施熱處理、冷軋、退火、熱鍍鋅。
[0077]實施例
[0078]利用真空熔煉爐熔煉表1所示成分組成的鋼，進行軋制而制成鋼坯(表1中，N為不可避免的雜質)。將這些鋼坯加熱至120(TC后進行粗軋、精軋，在550°C下卷取，制成板厚
2.3mm的熱軋板。接著，在表2、3所示的條件下進行熱處理，酸洗后，在表2、3所示的條件下進行冷軋，制造冷軋鋼板并供于退火。另外，對于一部分鋼坯，在熱軋、酸洗后，在表2、3所示的條件下進行冷軋，接著在表2、3所示的條件下進行熱處理后供于退火。對于退火而言，模擬箱式退火爐、連續(xù)退火生產線、連續(xù)熱鍍鋅生產線在實驗室中進行，制作冷軋鋼板、熱鍍鋅鋼板和合金化熱鍍鋅鋼板。另外，熱鍍鋅鋼板通過在退火后，將鋼板浸潰于460°C的熱鍍鋅浴中，形成每單面的鍍層附著量為35g/m2~45g/m2的鍍鋅層(兩面鍍層)后，以10°C/秒的平均冷卻速度進行冷卻來制作；合金化熱鍍鋅鋼板通過在形成鍍鋅層后，在560°C下進行30秒的合金化處理，并以10°C /秒的平均冷卻速度進行冷卻來制作。對于所得到的冷軋鋼板、熱鍍鋅鋼板和合金化熱鍍鋅鋼板，以與軋制方向成直角的方向為拉伸方向的方式裁取JIS5號拉伸試驗片，以10_3/s的應變速度進行拉伸試驗。將結果示于表2、3中。
[0079]表1
【權利要求】
1.一種加工性優(yōu)良的高強度鋼板的制造方法，其特征在于， 準備具有如下成分組成的鋼坯:以質量％計，含有C:0.03%~0.35%, S1:0.5%~3.0%,Μη:3.5%~10.0%, P:0.100%以下、S:0.02%以下，余量由Fe和不可避免的雜質構成， 對該鋼坯進行熱軋， 對該熱軋后的鋼板實施在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下保持3分鐘以上的熱處理， 以20%以上的軋制率對該實施熱處理后的鋼板進行冷軋， 對該冷軋后的鋼板實施在ACl-30°C~ACl+100°C的到達溫度下保持I分鐘以上的退火。
2.—種加工性優(yōu)良的高強度鋼板的制造方法，其特征在于， 準備具有如下成分組成的鋼坯:以質量％計，含有C:0.03%~0.35%, S1:0.5%~3.0%, Mn:3.5%~10.0%, P:0.100%以下、S:0.02%以下，余量由Fe和不可避免的雜質構成， 對該鋼坯進行熱軋， 以20%以上的軋制率對該熱軋后的鋼板進行冷軋， 對該實施冷軋后的鋼板實施在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下保持3分鐘以上的熱處理， 對該熱處理后的鋼板實施在ACl-30°C~ACl+100°C的到達溫度下保持I分鐘以上的退火。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，所述鋼坯以質量％計進一步含有Al:0.01%~2.00%。
4.如權利要求3所述的方法，其中，所述Al含量以質量％計為0.10%~2.00%。
5.如權利要求1~4中任一項所述的方法，其中，所述鋼坯以質量％計進一步含有選自Cr:0.005%~2.00%,Mo:0.005%~2.00%,V:0.005%~2.00%,N1:0.005%~2.00%,Cu:0.005%~2.00%中的至少一種元素。
6.如權利要求1~5中任一項所述的方法，其中，所述鋼坯以質量％計進一步含有選自T1:0.005%~0.20%, Nb:0.005%~0.20%中的至少一種元素。
7.如權利要求1~6中任一項所述的方法，其中，所述鋼坯以質量％計進一步含有B:0.0003%~0.0050%。
8.如權利要求1~7中任一項所述的方法，其中，所述鋼坯以質量％計進一步含有選自Ca:0.001%~0.005%, REM:0.001%~0.005%中的至少一種元素。
9.如權利要求1~8中任一項所述的方法，其中，對所述實施退火后的鋼板實施熱鍍鋅。
10.如權利要求1~8中任一項所述的方法，其中，對所述實施退火后的鋼板實施熱鍍鋅，進而對鍍鋅層進行合金化處理。
11.如權利要求1~10中任一項所述的方法，其中，所述加工性優(yōu)良的高強度鋼板為具有TS:980MPa以上、EL:25%以上的加工性優(yōu)良的高強度鋼板。
12.如權利要求1~11中任一項所述的方法，其中，所述C含量以質量％計為0.07%~0.25%。
13.如權利要求1~12中任一項所述的方法，其中，所述Si含量以質量％計為0.8%~.2.3%。
14.如權利要求1~13中任一項所述的方法，其中，所述Mn含量以質量％計為3.8%~.8.0%。
15.如權利要求1~14中任一項所述的方法，其中，所述Al含量以質量％計為.0.15%~1.5%。
16.如權利要求15所述的方法，其中，所述Al含量以質量％計為0.20%~1.0%。
17.如權利要求1~16中任一項所述的方法，其中，所述熱處理為在Ac1~ACl+100°C的到達溫度下保持30分鐘以上的熱處理。
【文檔編號】C22C18/04GK103890202SQ201280052447
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權日:2011年10月24日
【發(fā)明者】長谷川寬, 川崎由康, 中垣內達也, 金子真次郎, 長瀧康伸 申請人:杰富意鋼鐵株式會社