低密度熱軋鋼或冷軋鋼及其制造方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明涉及機械強度不低于600MPa并且斷裂延伸率不低于20％的軋制鋼板及其制造方法。本發(fā)明的板的化學組成包括：0.10％≤C≤0.30％、6.0％≤Mn≤15.0％、6.0％≤Al≤15.0％，以及任選的選自Si≤2.0％、Ti≤0.2％、V≤0.6％和Nb≤0.3％中的一種或更多種元素，剩余的組成包括鐵和由生產加工引起的不可避免的雜質。錳與鋁的重量百分比如下：Mn/Al＞1.0。根據本發(fā)明的板的顯微組織由鐵素體、奧氏體和面積分數(shù)最高達5％的K相(Kappa)析出物構成。
【專利說明】低密度熱軋鋼或冷軋鋼及其制造方法和用途
[0001] 本發(fā)明涉及機械強度大于或等于600MPa并且斷裂延伸率大于或等于20%的軋制 鋼及其制造方法。
[0002] 環(huán)境限制迫使汽車制造商不斷地減少車輛的CO2排放。為此，汽車制造商有幾種 選擇，其中他們的主要選擇是減輕車輛的重量或者提高車輛發(fā)動機系統(tǒng)的效率。常常通過 這兩種方法的組合來取得進步。本發(fā)明涉及第一種選擇，即減輕機動車輛的重量。在該非 常具體的領域中，存在兩種可選擇的技術路線：
[0003] 第一技術路線包括減少鋼的厚度同時提高鋼的機械強度水平。不幸的是，該解 決方案由于如下問題而存在局限性：某些汽車部件的剛性的禁止性降低；以及出現(xiàn)聲學問 題，該聲學問題產生使乘客感到不適的環(huán)境；更不用說與增加機械強度有關的延展性的不 可避免的損失。
[0004] 第二技術路線包括通過與其他較輕的金屬形成合金以減小鋼的密度。在這些合金 之中，稱為鐵鋁合金的低密度合金具有有吸引力的機械性質和物理性質同時可以顯著地減 輕重量。在這種情況下，低密度指的是小于或等于7. 3的密度。
[0005] 考慮到鋁與鐵相比的低密度，將鋁添加至鐵可期望顯著減輕汽車結構部件的重 量。在這一點上，專利申請EP2128293描述了組成為0. 2%至0. 8%的C、2%至10%的Μη、 3%至15%的Al的熱軋板或冷軋板以及包含小于99%的鐵素體和大于1 %的剩余奧氏體的 結構。上述板具有在600MPa至IOOOMPa范圍內的機械強度、小于7. 2的密度并且是可涂覆 的。制造熱軋板的方法包括：加熱至l〇〇〇°C與1200°C之間；在700°C與850°C之間的終軋溫 度下進行軋制；以及在低于600°C的溫度下進行卷取。對于冷軋板，以40%至90%的壓下 量冷軋所述熱軋板，并且以I°C /秒至20°C /秒的速率再加熱至再結晶溫度至900°C的溫度 保持10秒至180秒。該專利申請的目的是通過將Mn/Al的比例限制在0. 4與I. 0之間來 防止"隆起（roping) "以及出現(xiàn)軋制裂紋。比例超過1. 0,冷軋引起裂紋出現(xiàn)。
[0006] 專利申請JP2006118000描述了呈現(xiàn)高強度以及良好延展性的重量輕的鋼。為了 實現(xiàn)這種鋼，所提出的鋼的組成按重量百分比包括0. 1 %至1.0%的C、小于3.0%的Si、 10. 0%至 50. 0% 的 Μη、小于 0· 01% 的 P、小于 0· 01% 的 S、5. 0%至 15. 0% 的 Al 和 0· 001% 至0. 05%的N，剩余物為鐵和不可避免的雜質；如果滿足下面的公式（1)，那么所述鋼將具 有小于或等于7.0的密度。
[0007] C ^ -0. 020ΧΜη+Α1/15+0. 53 (1)
[0008] 所述鋼將具有包含鐵素體和奧氏體的顯微組織。機械強度乘以總延伸率的乘積必 須滿足下面的不等式=TSXEl彡20000 (MPaX % )。合金元素 Mn和Al的濃度如此高的鋼 的軋制特性將經受出現(xiàn)裂紋的主要風險是公知的。
[0009] 專利申請W02007/024092的目的為實現(xiàn)可以容易沖壓成形的熱軋板。該申請 涉及包含0.2 %至1%的C、8 %至15 %的Mn的板，其中機械強度乘以延伸率的乘積為 24000MPa%。看起來，該申請涉及完全奧氏體結構，不過這種類型的顯微組織特別難于軋 制。
[0010] 本發(fā)明的目的為通過實現(xiàn)同時具有如下特性的熱軋鋼板或冷軋鋼板來解決上述 問題：
[0011] ?密度小于或等于7.3;
[0012] ?機械強度大于或等于600MPa ;
[0013] ?斷裂延伸率大于或等于20% ;
[0014] ?良好的成型適用性，特別地良好的軋制適用性；
[0015] ?良好的可焊接性和良好的可涂覆性。
[0016] 本發(fā)明的目的之一還為實現(xiàn)一種制造這些板的方法，該方法與傳統(tǒng)工業(yè)應用兼容 同時對制造條件相對不敏感。
[0017] 本發(fā)明的第一個目的是一種軋制鋼板，該軋制鋼板的密度小于或等于7. 3,并且軋 制鋼板的組成為按重量百分比表示的如下元素：
[0018] 0. 10%^ C^O. 30%
[0019] 6. 0%^ Mn ^ 15. 0%
[0020] 6. 0%^ Al ^ 15. 0%
[0021] 和任選地選自如下元素中的一種或更多種元素：
[0022] Si ^ 2. 0%
[0023] Ti ^ 0. 2%
[0024] V ^ 0. 6%
[0025] Nb ^ 0. 3%
[0026] 剩余的組成由鐵和由于加工引起的不可避免的雜質構成，其中錳的重量與鋁的重 量的比例，
【權利要求】
1. 一種軋制鋼板，所述軋制鋼板的密度小于或等于7. 3并且所述軋制鋼板的組成包含 按重量百分比表示的以下元素： 0. 10%^ C ^ 0. 30% 6. 0%^ Mn ^ 15. 0% 6. 0%^ A1 ^ 15. 0% 和任選地選自以下的一種或更多種元素： Si ^ 2. 0% Ti ^ 0. 2% V ^ 0. 6% Nb ^ 0. 3%
所述板的顯微組織由鐵素 ， 體、奧氏體和面積分數(shù)最高達5%的K相析出物構成。
2. 根據權利要求1所述的鋼板，所述鋼板的組成包含按重量百分比表示的0. 18% < C < 0? 21%。
3. 根據權利要求1或2所述的鋼板，所述鋼板的組成包含按重量百分比表示的7. 0% 彡 Mn 彡 10. 0%。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的鋼板，所述鋼板的組成包含按重量百分比表示 的 6. 0%彡 A1 < 12. 0%。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的鋼板，所述鋼板的組成包含按重量百分比表示 的 6. 0%彡 A1 < 9. 0%。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的鋼板，所述鋼板的組成包含按重量百分比表示 的Si d
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的鋼板，所述鋼板的K相析出物的面積分數(shù)小于 或等于2%。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的鋼板，所述鋼板的拉伸機械強度大于或等于 600MPa并且所述鋼板的斷裂延伸率大于或等于20%。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的鋼板，所述鋼板的Mn含量與A1含量的比例為
10. 根據權利要求1至9中任一項所述的鋼板，所述鋼板的Mn含量與A1含量的比例為
11. 根據權利要求1至10中任一項所述的鋼板，所述鋼板的Mn含量與A1含量的比例
〇
12. -種制造密度小于或等于7. 3的軋制鋼板的方法，其中： 獲得具有在權利要求1至11中任一項中所述的組成的鋼； 對所述鋼進行鑄造以形成半成品； 將所述半成品任選地再加熱到1000°C至1280°C的溫度Trah ; 在存在鐵素體的情況下軋制所述經再加熱的半成品至少一個軋制道次以得到板； 終軋溫度T&大于或等于850°C ; 以冷卻速率VMfl將所述板冷卻至小于或等于600°C的卷取溫度Tb()b ; 然后卷取經冷卻的板。
13. 根據權利要求12所述的制造軋制板的方法，以薄板坯或薄帶坯的形式直接鑄造所 述半成品。
14. 根據權利要求11或13中任一項所述的制造方法，其中所述終軋溫度T&為900°C 至 980°C。
15. 根據權利要求11至14中任一項所述的制造方法，其中所述冷卻速率VMfl小于或 等于55°C /秒。
16. 根據權利要求11至15中任一項所述的制造方法，其中所述卷取溫度為450°C至 550。。。
17. -種制造密度小于或等于7. 3的經冷軋和退火的鋼板的方法，其中： 獲得根據在權利要求11至16中任一項中所述的軋制鋼板；然后 以35%至90%的壓下率冷軋所述板以得到經冷軋的板；然后 以速率V。將所述板加熱到800°C至950°C的保持溫度Tm持續(xù)少于600秒的時間長度 tm ;然后 以速率VMf2將所述板冷卻至小于或等于500°C的溫度。
18. 根據權利要求17所述的制造方法，其中所述溫度Tm為800°C至900°C。
19. 根據權利要求16或18中任一項所述的制造方法，其中所述冷卻速率VMf2大于或 等于30°C /秒。
20. 根據權利要求16至19中任一項所述的制造方法，其中在500°C至460°C的溫度下 保持所述冷卻速率VMf2。
21. 根據權利要求11至20中任一項所述的制造方法，其中然后用鋅、鋅合金或鋅基合 金涂覆所述金屬板。
22. 根據權利要求1至11中任一項所述的鋼板或者能夠通過根據權利要求12至21中 任一項所述的方法獲得的鋼板用于制造陸上機動車的結構部件或蒙皮部件的用途。
【文檔編號】C22C38/02GK104350169SQ201380027985
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年5月27日 優(yōu)先權日:2012年5月31日
【發(fā)明者】伊恩·阿爾貝托·蘇亞索羅德里格斯, 阿斯特麗德·佩拉德, 澤維爾·加拉 申請人:安賽樂米塔爾研發(fā)有限公司