專利名稱：沖壓成型性優(yōu)良的薄鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于適合作為汽車用鋼板、鍍層鋼板等使用的具有優(yōu)良深沖性的薄鋼板及其制造方法。
最近，由于環(huán)境問題等突出，所以議論限制汽車的排氣氣體，尤其因?yàn)樵谝种破渑艢饬可掀鹩行ё饔玫娜假M(fèi)提高，所以注視汽車的輕量化。
在汽車車體的輕量化方向，使車體外板用鋼板的厚度薄是有效的。作為適應(yīng)這樣的要求，抗拉強(qiáng)度是400-550MPa，而且具有優(yōu)良沖壓成形性的高強(qiáng)度鋼板是有效的。但是，關(guān)于這樣的高強(qiáng)度鋼板，由于添加強(qiáng)化元素，既降低成形性，又導(dǎo)致電鍍性惡化，而且，隨板厚減小，也存在延性降低的各種問題。
此外，作為謀求輕量化的方法，到目前為止，也研究了關(guān)于將由多個(gè)構(gòu)成部分組成的部件整體成形的方法。但是，迄今的實(shí)情是，以往的薄鋼板的沖壓成形性不夠，不能充分適應(yīng)這樣的要求。
其中，為了適應(yīng)上述要求，有想要制造沖壓成形性優(yōu)于現(xiàn)今的深沖用冷軋鋼板的嘗試。例如，像在特開平4-116124號(hào)公報(bào)中揭示的是其中一個(gè)。這種已有技術(shù)是盡量降低C、N、S、P，而且利用0.5×Si+P＜0.012％，使制造具有總延伸率為54％以上、r值為2.4以上的冷軋鋼成為可能。但是，該方法雖然是高r值，可是由實(shí)施例可知，頂多最高是2.7。通常冷軋鋼板大多數(shù)施行熔融鍍等等而使用，因此，由于這種鍍鋅，r值通常比冷軋鋼板低0.2-0.3左右。因而，冷軋鋼板的r值必須是更高的r值。
另外，在特開平6-172868號(hào)公報(bào)中揭示了得到更高的r值的制造方法。然而，這種方法，在再結(jié)晶退火中，控制露點(diǎn)、氣氛是必要的，由于是裝箱退火，所以有效率低等問題。
因此，本發(fā)明的目的在于，通過對(duì)鋼的成分組成、制造過程動(dòng)腦筋，得到總延伸率和r值同時(shí)高的深沖性優(yōu)良的薄鋼板。
另外，本發(fā)明的其他目的在于建議關(guān)于有利地制造這樣的薄鋼板的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行精心研究的結(jié)果，己查明按照像下述那樣設(shè)計(jì)鋼的成分組成，能夠制造具有比以往更優(yōu)良的深沖性的薄鋼板。
即本發(fā)明，(1)由含有C0.001％(重量)以下、Si0.1％(重量)以下、Mn 0.3％(重量)以下、 P 0.05％(重量)以下、S 0.003(重量)以下、 Al 0.1％(重量)以下、N 0.002％(重量)以下、 Ti 0.005-0.02％(重量)、Nb 0.001-0.01％(重量)，而且C、S和N滿足C+S+N≤0.004％(重量)關(guān)系的含有，而Ti在與C、S和N的關(guān)系中要滿足下式4x(C％)≤(Ti％)-48/14(N％)-48/32(S％)≤12×(C％)的含有，余量Fe和不可避的雜質(zhì)組成的沖壓成形性優(yōu)良的薄鋼板。
(2)另外，本發(fā)明也可以是含有作為合金元素在上述成分中再添加B0.0001-0.0010％(重量)的薄鋼板。
(3)通過下述過程制造上述薄鋼板，將由(1)或(2)中記載的成分組成的鋼扁坯在900-1300℃溫度范圍而且在滿足T(K)×(C％+S％)≤4.0條件的溫度T(K)均熱保持，然后進(jìn)行熱軋溫度為Ac3相變點(diǎn)以上的熱軋，在650℃以下的溫度卷取，酸洗后進(jìn)行壓下率為65-90％的冷軋，然后在700-950℃溫度范圍進(jìn)行再結(jié)晶退火。
首先，說明關(guān)于達(dá)到開發(fā)有關(guān)本發(fā)明薄鋼板的背景，根據(jù)圖示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，特別說明成為數(shù)值限定根據(jù)的研究結(jié)果。
在實(shí)驗(yàn)中通過以下過程制成試樣(薄鋼板)，即，將由Si0.01％(重量)、Mn0.1％(重量)、P0.01％(重量)、Al0.04％(重量)、Nb0.005％(重量)、C+S+N＝0.0015-0.009％(重量)、Ti0.005-0.04％(重量)成分組成的薄板坯在900-1300℃、在滿足T×(C％+S％)≤4.0(T-加熱溫度(K))的溫度加熱-均熱后，進(jìn)行熱軋，然后以550℃-1小時(shí)的條件進(jìn)行卷取。接著酸洗后進(jìn)行壓下率85％的冷軋，然后在880℃的連續(xù)退火溫度均熱保持20秒。
該實(shí)驗(yàn)首先調(diào)查關(guān)于C、S、N相乘效果對(duì)深沖性的影響。


圖1表示(C+S+N)％(重量)與r值和E1值(延伸率)的關(guān)系。這里，所謂r值是使用JIS5號(hào)拉伸試樣，給予15％預(yù)應(yīng)變后，用3點(diǎn)法進(jìn)行測定，從作為L方向(軋制方向，rL)、D方向(與軋制方向成45°的方向，rD)和C方向(與軋制方向成90 °的方向，rC)的平均值r＝(rL+2×rD+rC)/4求出的。
如該圖所表明的那樣，r值的E1值強(qiáng)烈地依存于(C+S+N)％(重量)，在(C+S+N)％(重量)≤0.004％(重量)時(shí)，顯著提高。而且在4≤Ti*/C≤12的情況下，r值和E1顯著提高。雖然沒有查明其詳細(xì)原因，但認(rèn)為由于C、S、N量減少，熱軋板中的析出物分布發(fā)生變化，有利于r值的再結(jié)晶織構(gòu)發(fā)展，延伸率提高。
下面，為了改善薄鋼板的深沖性，本發(fā)明人特別研究了關(guān)于Ti與C、S和N的關(guān)系對(duì)深沖性的影響。
在該實(shí)驗(yàn)中通過以下過程制成試樣，即，將由Si0.01％(重量)、Mn0.1％(重量)、P0.01％(重量)、Al0.04％(重量)、Nb0.005％(重量)、B0.0003％(重量)、Ti0.005-0.04％(重量)、C+S+N＝0.004％(重量)成分組成的薄板坯在900-1300℃加熱-均熱后，進(jìn)行熱軋，以550℃-1小時(shí)的條件進(jìn)行卷取。接著酸洗，進(jìn)行冷軋壓下率為85％的冷軋后，在880℃的連續(xù)退火溫度均熱保持20秒。
圖2是在該實(shí)驗(yàn)中調(diào)查T(K)×(C+S+N)％(重量)與r值和E1值的關(guān)系的結(jié)果。如該圖表明的那樣，T(K)×(C+S)％(重量)極大影響r值和E1值，在T(K)×(C+S)％(重量)≤4.0時(shí)，顯示最高的r值和E1值。
因此，本發(fā)明人根據(jù)圖2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步進(jìn)行種種探討，結(jié)果查明，以像下述那樣的成分組成是有效的。下面，說明關(guān)于各成分組成的限定理由。
C0.001％(重量)以下、S0.00 3％(重量)以下、N0.002％(重量)以下C、S、N在本發(fā)明中是重要成分，利用它們的相乘作用對(duì)熱軋板的析出舉動(dòng)產(chǎn)生影響，因?yàn)閷?duì)材料性能，特別是總延伸率和r值產(chǎn)生極大影響，所以必須限制其合計(jì)量。
再者，關(guān)于各個(gè)成分，因?yàn)镃降低延性、深沖性、抗時(shí)效性和再結(jié)晶溫度，所以作為上限含有0.001％(重量)，S也和C一樣，若多量添加，就對(duì)深沖性等產(chǎn)生惡劣影響，所以作為上限含有0.003％(重量)，而N也因?yàn)楹虲、S同樣的理由，作為上限含有0.002％(重量)。另外，關(guān)于它們的合計(jì)量，像從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果清楚的那樣，考慮加工性(r值、E1值)，限定(C+S+N)≤0.04％(重量)。
Si0.1％(重量)以下Si有強(qiáng)化鋼的作用，根據(jù)強(qiáng)度添加需要的量，但其添加量超過0.1％(重量)，加工性惡化，所以限定在0.1％(重量)以下。最好是0.05％(重量)。
Mn0.3％(重量)以下Mn在鋼的制造上，作為脫氧元素是必要成分，但過量添加，會(huì)使鋼脆化，強(qiáng)度高到需要以上。因此，限定在0.3％(重量)以下。
P0.05％(重量)以下P有強(qiáng)化鋼的作用，根據(jù)要求的強(qiáng)度水平，調(diào)整其量，但若其量超過0.05％(重量)，則加工性惡化，所以限定在0.05％(重量)以下。
Al0.1％(重量)以下Al為鋼水脫氧而使用，但因?yàn)樘岣咛嫉镄纬稍氐睦寐?，所以也根?jù)需要添加。可是，即使添加超過0.1％(重量)，脫氧效果也飽和，所以限定在0.1％(重量)以下。
Ti0.005-0.02％(重量)Ti由于與C、N、S有關(guān)，在本發(fā)明中是擔(dān)任重要任務(wù)的成分，為了使C、N、S作為各自的TiC、TiN、TiS析出固定而添加Ti。其量在0.005％(重量)以下，沒有添加效果，另一方面，0.02％(重量)以上的添加，惡化加工性，所以為了得到良好的加工性，其含量限定在0.02％(重量)以下是必要的。
另外，關(guān)于Ti，還由于與C有關(guān)，必須滿足(Ti*％)/(C％)＝4-12關(guān)系的含有。
但是，上述Ti*是(Ti*％)＝(Ti％)-48/14(N％)-48/32(S％)Ti*/C的比在4以上，薄鋼板得到高r值。然而，若該值超過12，Ti的比例就過大，反而降低r值，也不利于鋼板的表面性狀和鋼板成本。
因而，Ti的添加量，還要考慮與C和N、S的關(guān)系，像下式4×(C％)≤(Ti％)-48/14(N％)-48/32(S％)≤12×C那樣進(jìn)行控制是必要的。
Nb0.001-0.01％(重量)Nb和Ti復(fù)合添加時(shí)，有提高加工性的效果，但是不到0.001％(重量)的添加，無添加效果另一方面，過剩添加合惡化加工性，為了得到良好的加工性，其含量限定在0.001-0.01％(重量)。
B 0.0001-0.0010％(重量)為了提高抗二次加工脆性和面內(nèi)各向異性添加B，但不到0.0001％(重量)的添加，沒有添加效果，另一方面，若添加超過0.0010％(重量)，則惡化加工性，所以限定在0.0001-0.0010％(重量)。
下面，說明關(guān)于本發(fā)明的制造方法。
所用的鋼扁坯是照上述那樣的成分組成，該鋼扁坯以下述那樣的熱軋條件進(jìn)行。
扁坯加熱溫度是900-1300℃溫度范圍，如上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明的那樣，在加熱溫度T是T(K)×(C％+S％)≤4.0時(shí)，加工性顯著提高。然后在Ac3相變點(diǎn)以上的溫度進(jìn)行熱軋。
另外，這種熱軋時(shí)的精軋溫度，從提高加工性出發(fā)，希望在Ar3相變點(diǎn)以上。
接著，可以在600℃以下的溫度進(jìn)行熱軋后的熱軋卷取，為了促進(jìn)析出和由粗大化而引起的加工性改善，500-600℃的卷取溫度是合適的。
如此得到的熱軋板接著進(jìn)行下述條件的冷軋。
在本發(fā)明的冷軋中，冷軋壓下率越大得到r值越高的鋼板，尤其以65％以上的冷軋壓下率進(jìn)行冷軋，能夠得到良好的性能。但是，冷軋壓下降超過90％，加工性反而惡化，所以應(yīng)是90％以下。最好是70-85％。
然后，如此得到的冷軋板進(jìn)行再結(jié)晶退火。
冷軋后的這種再結(jié)晶退火，可以在700-950℃溫度范圍內(nèi)，但希望在800℃以上進(jìn)行退火。作為退火方法，連續(xù)退火法、裝箱退火法中的哪一種都可以。
再有，本發(fā)明在退火工序中，也可以使用連續(xù)退火生產(chǎn)線或者連續(xù)熔融鍍鋅生產(chǎn)線。而且，作為熔融鍍鋅方法，鍍合金化熔融鋅、鍍非合金化熔融鋅的一層鍍或者二層鍍是很適用的。
實(shí)施例表1所示成分組成的鋼扁坯在加熱-均熱后，進(jìn)行熱粗軋，然后再進(jìn)行熱精軋。卷取所得到的該熱軋板后進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行80％壓下率的冷軋，軋成0.8mm厚的冷軋板，接著進(jìn)行連續(xù)退火。如此得到的薄鋼板的材料性能和熱軋條件、退火條件一起示于表2中。
這里，所謂r值是像前述那樣使用JIS5號(hào)拉伸試樣，給予15％預(yù)應(yīng)變后，用3點(diǎn)法進(jìn)行測定，從作為L方向(軋制方向)、D方向(與軋制方向成45°方向)和C方向(與軋制方向成90°方向)的平均值r(rL+2×rD+rC)/4求出的。
如表2所示結(jié)果表明的那樣，具有符合本發(fā)明成分組成且在符合本發(fā)明制造條件下制造的薄鋼板，E1值、r值均高，具有優(yōu)良的加工性。與此相反，比較例的加工性都低劣。
另外，使用以表3所示制造條件制造的冷軋鋼板，在連續(xù)熔融鍍鋅生產(chǎn)線和電鍍鋅生產(chǎn)線進(jìn)行鍍鋅，在表3中同時(shí)示出這些材料的性能。如表3所示結(jié)果表明的那樣，以符合本發(fā)明條件制造的鍍鋅薄鋼板具有優(yōu)良的加工性。
()內(nèi)是扁坯加熱溫度T(K)
表3
()內(nèi)是扁坯加熱溫度T(k)
發(fā)明的效果如以上說明的那樣，按照本發(fā)明，在得到具有比以往優(yōu)良的加工性的薄鋼板的同時(shí)，也能夠容易制造這樣的薄鋼板。
附圖的簡單說明圖1表示(C％+N％+S％)和Ti*/C對(duì)r值和E1值的影響。
圖2表示T(K)×[(C％)+(S％)]對(duì)r值和E1值的影響。
權(quán)利要求
1.沖壓成形性優(yōu)良的薄鋼板，其特征在于，它含有C0.001％(重量)以下、Si0.1％(重量)以下、Mn0.3％(重量)以下、P0.05％(重量)以下、S0.003％(重量)以下、Al0.1％(重量)以下、N0.002％(重量)以下、Ti0.005-0.02％(重量)、Nb0.001-0.01％(重量)，而且C、S和N滿足C+S+N≤0.004％(重量)關(guān)系的含有，而Ti在與C、S和N的關(guān)系中，滿足下式4×(C％)≤(Ti％)-48/14(N％)-48/32(S％)≤12×(C％)的含有，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.權(quán)利要求1所述的沖壓成形性優(yōu)良的薄鋼板，其特征在于，除上述鋼成分外，還含有作為合金元素的B0.0001-0.0010％(重量)。
3.沖壓成形性優(yōu)良的薄鋼板的制造方法，其特征在于，由權(quán)利要求1所述成分組成構(gòu)成的鋼扁坯在900-1300℃溫度范圍，而且滿足下式T(K)×(C％+S％)≤4.0條件的溫度T(K)進(jìn)行均熱保持，然后進(jìn)行熱軋溫度Ac3相變點(diǎn)以上的熱軋，在650℃以下的溫度卷取，酸洗后進(jìn)行65-90％壓下率的冷軋，此后在700-950℃溫度范圍進(jìn)行再結(jié)晶退火。
4.沖壓成形性優(yōu)良的薄鋼板的制造方法，其特征在于，由權(quán)利要求2所述成分組成構(gòu)成的鋼扁坯在900-1300℃的溫度范圍，而且滿足下式T(K)×(C％+S％)≤4.0條件的溫度T(K)進(jìn)行均熱保持，然后進(jìn)行熱軋溫度在Ac3相變點(diǎn)以上的熱軋，在650℃以下的溫度進(jìn)行卷取，酸洗后進(jìn)行壓下率65-90％的冷軋，然后，在700-950℃的溫度范圍進(jìn)行再結(jié)晶退火。
全文摘要
通過以下過程制造上述薄鋼板，即，將含有C0.001％(重量)以下、Si0.1％(重量)以下、Mn0.3％(重量)以下、P0.05％(重量)以下、S0.003％(重量)以下、Al0.1％(重量)以下、N0.002％(重量)以下、Ti0.005-0.02％(重量)、Nb0.001-0.01％(重量)，而且C、S和N是C+S+N≤0.004％(重量)，并且Ti和C滿足下式4×(C％)≤(Ti％)-48/32(N％)-48/32(S％)≤12×(C％)的含有，再根據(jù)需要添加B0.0001-0.0010％(重量)的鋼扁壞在900-1300℃的溫度范圍均熱保持，在AC
文檔編號(hào)C21D8/04GK1141352SQ9610608
公開日1997年1月29日 申請(qǐng)日期1996年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月16日
發(fā)明者安原英子, 坂田敬, 加藤俊之 申請(qǐng)人:川崎制鐵株式會(huì)社