高強(qiáng)度熱軋鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及例如適合作為車體的構(gòu)件（memberofautomobilebody)、框架 (frame)等結(jié)構(gòu)構(gòu)件或吊架（suspension)等底部構(gòu)件（underbodyparts)以及卡車 框架（truckframe)部件等汽車構(gòu)件用的高強(qiáng)度熱乳鋼板，特別涉及量產(chǎn)時的沖裁性 (punchability)(以下也稱為量產(chǎn)沖裁性（punchabilityinmassproduction))的提高。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，從保護(hù)地球環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，強(qiáng)烈期望提高汽車的燃料消耗率 (improvementoffuelefficiency)，且為了實(shí)現(xiàn)汽車車體的輕量化，積極地進(jìn)行作為汽車 構(gòu)件用的高強(qiáng)度鋼板的利用。該高強(qiáng)度鋼板的利用不僅對汽車的骨架構(gòu)件，而且對底部構(gòu) 件、卡車框架部件等進(jìn)行。通常伴隨著鋼板的高強(qiáng)度化，鋼板的加工性（workability)下 降。尤其是汽車部件等通過嚴(yán)格的加工而成型，因此強(qiáng)烈期望作為汽車構(gòu)件用原材料的鋼 板兼具高強(qiáng)度和優(yōu)異的加工性。
[0003] 針對這種期望，例如，專利文獻(xiàn)1中記載了一種擴(kuò)孔加工性（holeexpansion formability)優(yōu)異的高強(qiáng)度熱乳鋼板，其具有如下組成：以質(zhì)量％計含有C:0.05~ 0? 15%、Si:1. 50 % 以下、Mn:0? 5 ~2. 5%、P:0? 035 % 以下、S:0? 01 % 以下，進(jìn)一步含 有A1 :0. 020~0. 15%、Ti:0. 05~0. 2 % ;并具有如下組織：含有60~95體積％的貝 氏體（bainite)以及經(jīng)固溶強(qiáng)化（solutestrengthening)或析出強(qiáng)化（precipitation strengthening)的鐵素體（ferrite)或鐵素體和馬氏體（martensite);夏比沖擊試驗(yàn) (Charpyimpacttest)的斷裂轉(zhuǎn)變溫度（fracturetransitiontemperature)為(TC以下。 專利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù)中，熱乳后，以平均冷卻速度30°C/秒以上冷卻至400~550°C的 溫度區(qū)域且卷取成線圈（coil)后，以50~400°C/小時的冷卻速度冷卻至300°C以下，從 而可以防止P向晶界的擴(kuò)散，斷裂轉(zhuǎn)變溫度成為〇°C以下，韌性提高，擴(kuò)孔加工性提高。
[0004]另一方面，在汽車構(gòu)件中，尤其是卡車框架部件、底部部件為了部件連接、輕量化， 進(jìn)一步為了其后的去毛刺加工（burringprocess)、擴(kuò)孔加工（boreexpandingprocess)， 需要大量的開孔。通常，這種開孔從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)出發(fā)以沖裁進(jìn)行實(shí)施，因此大多強(qiáng)烈期望 沖裁性的改善。
[0005] 然而，專利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù)中，僅提及防止P的晶界偏析（intergranular segregation)而使擴(kuò)孔加工性提高，專利文獻(xiàn)1中對沖裁加工性沒有提及，此外，未必能夠 說P向晶界偏析的防止有助于立即改善沖裁端面的性狀，提高沖裁加工性。
[0006] 此外，對于沖裁加工性的提高，例如，專利文獻(xiàn)2中提出了一種高強(qiáng)度熱乳鋼板， 其具有以質(zhì)量％計含有C:0. 01~0. 07%、N:0. 005%以下、S:0. 005%以下、Ti:0. 03~ 0. 2%、B:0. 0002~0. 002 %的組成，并且具有以鐵素體或貝氏體鐵素體（bainitic ferrite)為主相、硬質(zhì)第二相和滲碳體（cementite)以面積率計為3%以下的組織，且沖裁 加工性優(yōu)異。專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)中，通過將B保持在固溶狀態(tài)，可以防止沖裁端面 (punchedsurface)的缺陷。另外，專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)中，以鐵素體或貝氏體鐵素體 為最大面積的相，將對擴(kuò)孔性造成不良影響的硬質(zhì)第二相限制為3%以下。
[0007] 此外，專利文獻(xiàn)3中提出了一種沖裁性優(yōu)異的高強(qiáng)度熱乳鋼板，其具有如下組 成：以質(zhì)量％計含有c:0? 05 ~0? 15%、Si:0? 1 ~1. 5%、Mn:1 ~2%、P:0? 03% 以下、S: 0? 003% 以下、A1 :0? 01 ~0? 08%、Ti:0? 05 ~0? 15%、N:0? 005% 以下，且具有如下組織： 貝氏體相以面積率計大于95%，在板厚的1/4位置的貝氏體組織的平均粒徑在與乳制方向 (rollingdirection)平行的板厚截面為5ym以下、在與乳制方向成直角方向的板厚截面 為4ym以下，以板厚中央位置為中心在板厚的1/10的區(qū)域的長寬比（aspectratio)為 5以上的伸長至乳制方向的晶粒為7個以下，且具有780MPa以上的拉伸強(qiáng)度。專利文獻(xiàn)3 中記載的技術(shù)中，通過減小貝氏體的平均粒徑且減少板厚中央部區(qū)域的伸長粒（spreading grain)的數(shù)量，沖裁性提高。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1:日本專利第3889766號公報（日本特開2006-274318號公報）
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2004-315857號公報
[0012] 專利文獻(xiàn)3:日本特開2012-62562號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 沒有特別的用于評價鋼板的沖裁性自身的規(guī)定，鋼板的沖裁性以往一直是在與日 本鋼鐵聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)（TheJapanIronandSteelFederationStandards)(JFST1001)所規(guī) 定的擴(kuò)孔試驗(yàn)方法（hole-enlargingtestmethod)中進(jìn)行的擴(kuò)孔試驗(yàn)前的開孔同樣的方 法、條件下進(jìn)行評價。即，實(shí)驗(yàn)室中，例如大多從鋼板采集lOOmmX100mm左右的板料（blank sheet)，對該板料嚴(yán)守板厚的12% ±1% (板厚2mm以上）的間隙（clearance)條件，使用 沒有損耗的圓筒沖頭（cylindricalpunch) (l_0.m:m_cp)，對板料以均等地被充分?jǐn)D壓的狀 態(tài)沖裁10lllTO(p的孔，觀察被沖裁的孔端面的斷裂面狀況，評價該鋼板的沖裁性。
[0014] 然而，即使是以這種方法被評價為具有優(yōu)異的沖裁性的鋼板，尤其是高強(qiáng)度鋼板 也大多產(chǎn)生由部件的量產(chǎn)時的沖裁加工（Stamping)所致的開孔不良，成為問題。
[0015] 此外，專利文獻(xiàn)2和3中記載的技術(shù)中，以與JFS T1001所規(guī)定的沖裁時的間隙 不同的板厚的17~23%或板厚的1〇~20%的間隙，沖裁lOtnmtp的孔，評價鋼板的沖裁 性。然而，即使是專利文獻(xiàn)2和3中記載的技術(shù)中作為沖裁性優(yōu)異的鋼板而制造的高強(qiáng)度 鋼板，也存在以下問題：大多產(chǎn)生由量產(chǎn)時的沖裁加工所致的開孔不良，很難說是量產(chǎn)時的 沖裁性優(yōu)異的鋼板，需要進(jìn)一步改善材質(zhì)。
[0016] 因此，本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種具有高強(qiáng)度且尤其 是在部件的量產(chǎn)制造時的沖裁性優(yōu)異的高強(qiáng)度熱乳鋼板及其制造方法。
[0017] 本發(fā)明的發(fā)明人等為了達(dá)成上述目的，對于對高強(qiáng)度熱乳鋼板的量產(chǎn)沖裁性產(chǎn)生 影響的各種原因進(jìn)行了研究。
[0018] 其結(jié)果，首次發(fā)現(xiàn)通過按照以往標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行評價的沖裁性與實(shí)際部件的量 產(chǎn)制造時的沖裁性存在巨大的背離。實(shí)際上量產(chǎn)制造部件時也在模具更換（diechange) 的時刻（timing)調(diào)整沖裁間隙（punchingclearance)。然而，非常難以將沖裁間隙完全 調(diào)整至適當(dāng)條件的范圍內(nèi)且進(jìn)行管理，通常因沖裁孔的圓周方向的位置而產(chǎn)生間隙變動(clearancechange)。進(jìn)而，在量產(chǎn)制造中會發(fā)生沖頭的破損和損耗等，將其完全地維護(hù) 管理是近乎不可能的，與沖裁條件的變動相關(guān)。進(jìn)而，在實(shí)際部件的量產(chǎn)制造時，除上述的 沖裁時的間隙的變動以外，有時根據(jù)部件形狀（partshape)、制造工藝（manufacturing process)，在量產(chǎn)制造工序的中途需要利用沖裁加工的開孔。在這種情況下，沖裁方向不 是垂直方向，而是傾斜方向，或孔的定中心（centering)變難，除此以外，想到了有時板擠 壓條件（sheetclampingconditions)容易變差。即，量產(chǎn)制造時的沖裁加工與實(shí)驗(yàn)室 中的沖裁加工不同，除了是在極其嚴(yán)峻的條件下的沖裁以外，還會受到上述各種工藝變動 (processvariability)，因此，發(fā)現(xiàn)即使是在按照如上所述的標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的沖裁 性評價中被評價為具有優(yōu)異的沖裁性的鋼板，也經(jīng)常發(fā)生由部件的量產(chǎn)制造時的沖裁加工 進(jìn)行的開孔差的情況。
[0019] 本發(fā)明的發(fā)明人等鑒于這種量產(chǎn)制造時的沖裁加工狀況，對量產(chǎn)沖裁性的評價方 法進(jìn)行了進(jìn)一步研究。其結(jié)果，首次發(fā)現(xiàn)在量產(chǎn)制造時的沖裁加工中，除上述的沖裁時的 間隙的變動以外，沖裁孔徑（punchedholediameter)、板擠壓條件進(jìn)一步對沖裁端面性狀 (appearancesofpunchedsurface)產(chǎn)生顯著影響。然后，進(jìn)一步研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將沖裁 沖頭（punch)設(shè)為50〇1111(|>_的平底型（flat-bottomedtype)，以沖裁間隙為30%的方式 決定模頭（die)側(cè)的孔徑，進(jìn)一步在沖裁模頭上放置隔板（spacer)，在其上放置板料后進(jìn) 行板擠壓而固定并沖裁的方法是可評價量產(chǎn)沖裁性的最好的方法。
[0020] 本發(fā)明的發(fā)明人等使用上述評價方法，對鋼板組織對量產(chǎn)沖裁性產(chǎn)生的影響進(jìn) 行了深入研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，僅使貝氏體相的大?。ǔ叽纾┪⒓?xì)化的貝氏體相的尺寸控 制（size-controlling)對于達(dá)成所需的量產(chǎn)沖裁性是不充分的，需要進(jìn)行另一種的進(jìn)一 步組織控制（microstructurecontrolling)(組織控制的精致化、進(jìn)化（elaborationor evolutionofmicrostructurecontrolling))，通過進(jìn)一步研究明確了支配量產(chǎn)沖裁性 的組織單元不僅是宏觀的貝氏體組織，而且是其下部組織（lowermicrostructure)即貝 氏體板條的間隔（lathintervalofbainite)、以及碳化物的析出行為（precipitation behaviorofcarbide)〇
[0021] 因此，本發(fā)明的發(fā)明人等進(jìn)一步進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)對高強(qiáng)度熱乳鋼板的量產(chǎn)沖裁 性的顯著提高有效的是：除了調(diào)整坯料加熱溫度以外，進(jìn)一步將精乳的壓下率和精乳結(jié)束 溫度、以及精乳結(jié)束后的冷卻時機(jī)和冷卻速度控制等調(diào)整為適當(dāng)范圍，且使鋼板組織以貝 氏體相為主體，并且減小作為下部組織的貝氏體板條間隔（lathinterval)，且以使鐵系碳 化物（ironbasedcarbide)在貝氏體板條的晶粒內(nèi)析出的方式進(jìn)行調(diào)整。
[0022] 本發(fā)明是基于上述發(fā)現(xiàn)并加以進(jìn)一步研究而完成的。即，本發(fā)明的主旨如下。
[0023] (1) -種高強(qiáng)度熱乳鋼板，其特征在于，具有如下組成：以質(zhì)量％計含有C:大于 0? 07%且為 0? 2% 以下、Si:2. 0% 以下、Mn:1. 0 ~3. 0%、P:0? 05% 以下、S:0? 005% 以下、 A1 :0? 1%以下、N:0? 01%以下、Ti:0? 05~0? 3%、V:0? 05~0? 3%，其余部分由Fe和不可 避免的雜質(zhì)構(gòu)成；并具有如下組織：貝氏體相以體積率計大于90%且貝氏體板條的平均間 隔為0. 45ym以下，且全部Fe系碳化物中，貝氏體板條的晶粒內(nèi)所析出的Fe系碳化物的個 數(shù)比率為10%以上。
[0024] (2)如（1)所述的高強(qiáng)度熱乳鋼板，其特征在于，除上述組成以外，以質(zhì)量％計進(jìn) 一步含有選自Nb:0? 005~0? 2%、B:0? 0002~0? 0030%中的1種或2種。
[0025] (3)如⑴或⑵所述的高強(qiáng)度熱乳鋼板，其特征在于，除上述組成以外，以質(zhì)量％ 計進(jìn)一步含有選自Cu:0? 005~0? 3%、Ni:0? 005~0? 3%、Sn:0? 005~0? 3%中的1種或 2種以上。
[0026] (4)如（1)~（3)中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度熱乳鋼板，其特征在于，除上述組成以外， 以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有選自Mo:0? 002~0? 3%、Cr:0? 002~0? 3%中的1種或2種。
[0027] (5)如（1)~（4)中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度熱乳鋼板，其特征在于，除上述組成以外， 以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有選自Ca:0. 0002~0. 004%、REM:0. 0002~0. 004%中的1種或2 種。
[0028] (6) -種