高強度熱軋鋼材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋼材，特別涉及一種高強度熱軋鋼材。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知的高強度汽車用鋼材的開發(fā)，大多朝向晶粒細化來發(fā)展。通常欲獲得粒徑小 于5微米的晶粒，較常使用的方式是采用相變化來達成，例如添加鑰、硼等元素來產(chǎn)生變韌 鐵相變化。然而，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以變韌鐵為主要顯微組織的鋼材的伸長率不佳，因此，于常 溫下不易加工成形，故目前冷加工成形的高強度鋼材已多數(shù)轉(zhuǎn)為以肥粒鐵為主要相的方向 進行發(fā)展。
[0003] 現(xiàn)有以肥粒鐵為主要相的冷加工成形高強度鋼材，以雙相鋼（Dual-PhaseSteel) 最為著名，雙相鋼主要是通過軋延時的冷卻控制，而在肥粒鐵的基相中散布著10~30%的 麻田散鐵，此雙相鋼的抗拉強度為300MPa~900MPa。然而，實際使用時發(fā)現(xiàn)，當麻田散鐵等 低溫相變化產(chǎn)物的含量越多時，雖可有效增加強度，卻會導(dǎo)致加工性變差，因此，雙相鋼需 運用階段冷卻方式來控制鋼材中的麻田散鐵的量，以取得符合后續(xù)應(yīng)用的強度及加工性。 然而，對熱軋的連續(xù)軋延、冷卻及盤卷制程而言，階段冷卻的控制相當不易，通常無法取得 符合業(yè)界要求的加工性。
[0004] 臺灣公告專利第1373532號"高強度熱軋鋼材及其制法"公開了一種晶粒微米化 與析出納米化的冶金設(shè)計，其利用Ti-v復(fù)合添加的方式制作熱軋鋼材，不過此種設(shè)計鋼材 的抗拉強度達880Mpa時，就幾乎已經(jīng)達到極限，若要進一步增加強度就必須再增加 Ti、V、C 的添加量，因為其強度增加主要來自于碳化物的產(chǎn)生，碳化物析出量越多，強度越高。只是， Ti-V的添加量增加，鋼胚在熱軋時的再熱溫度就必須設(shè)定越高，以將鋼胚中的（Ti，V)C固 溶，而太高的再熱溫度除了消耗更多的能源，同時也可能造成晶粒的不正常成長。此外，為 了促進碳化物析出而提高碳含量，也可能促進晶界上析出雪明碳鐵，造成使用伸長率下降， 并導(dǎo)致加工性不佳。
[0005] 因此，有必要提供一種創(chuàng)新且具進步性的高強度熱軋鋼材，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種高強度熱軋鋼材，以總重為100wt%計算，包括0. 01~0. 25wt % 的碳、0· 50 ~3. OOwt% 的猛、0· 3 ~1. Owt% 的銅、0· 2 ~0· 5wt% 的鎳、0· 05 ~0· 30wt% 的 鈦、0· 02~0· 07wt%的釩、0· 1~0· 3wt%的鉻以及0· 0020~0· 0150wt%的氮，而鈦與氮的 含量比值大于3. 42,且該鋼材的顯微結(jié)構(gòu)包含肥粒鐵相及高碳相，該肥粒鐵相的面積比率 為90%以上。
[0007] 本發(fā)明的高強度熱軋鋼材可產(chǎn)生非常大量的析出物，而發(fā)揮最大的析出強化效 果。此外，由于本發(fā)明的高強度熱軋鋼材組織主要是肥粒鐵相（90%以上），因此可具備良 好的冷加工成形性。
[0008] 為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且 為了讓本發(fā)明所述目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉優(yōu)選實施方案，并配合附 圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0009] 圖1顯示本發(fā)明高強度熱軋鋼材的顯微組織照片；及
[0010] 圖2顯示本發(fā)明高強度熱軋鋼材中大量析出物的顯微照片。
【具體實施方式】
[0011] 本發(fā)明提供一種高強度熱軋鋼材，以總重為100wt%計算，包括0. 01~0. 25wt% 的碳、0· 50 ~3. OOwt% 的猛、0· 3 ~1. Owt% 的銅、0· 2 ~0· 5wt% 的鎳、0· 05 ~0· 30wt% 的 鈦、0· 02~0· 07wt%的釩、(λ 1~(λ 3wt%的鉻以及0· 0020~0· 0150wt%的氮。該鋼材的 顯微結(jié)構(gòu)包含肥粒鐵相及高碳相，該肥粒鐵相的面積比率為90%以上，且該肥粒鐵相的粒 徑為1至5微米。在本實施方案中，該高強度熱軋鋼材還具有多個分散于該肥粒鐵相中的 析出物，這些析出物含有碳化物及富銅相（ε -Cu)粒子。優(yōu)選地，碳化物的粒徑為20納米 以下，而富銅相（ε -Cu)粒子的粒徑為30納米以下。
[0012] 上述提及的各種成分分別具有不同的作用，在本發(fā)明中，除了碳、錳、銅、鎳、鈦、 釩、鉻及氮為主要成分之外，其余成分可依據(jù)實際需要進行添加。以下分別針對各種成分及 其含量比例對該高強度熱軋鋼材的影響進行說明：
[0013] 碳：為鋼材中重要的強化元素，且也是決定納米析出物的重要元素。當碳含量太低 時，析出物不易生成。當碳含量太高時，則析出物容易粗化，使得鋼材強度太強，也可能會使 鋼材的硬化能提高而容易產(chǎn)生變韌鐵或麻田散鐵，進而使得該鋼材的伸長率降低。因此，優(yōu) 選地，碳含量應(yīng)控制在〇. 01~〇. 25wt%。
[0014] 錳：為鋼材中重要的固溶強化元素，用以提高鋼材強度。當錳含量太高時，會造成 鋼材的成形性不佳。因此，優(yōu)選地，錳含量應(yīng)控制在〇. 50~3. 00wt %。
[0015] 銅：為鋼材中重要的固溶強化與耐候元素，本發(fā)明利用銅（Cu)在500~650°C所 產(chǎn)生的富銅相（ε -Cu)析出物來提高鋼材強度。優(yōu)選地，銅含量應(yīng)控制在0. 3~1. Owt%。
[0016] 鎳：為鋼材中重要的固溶強化元素，添加鎳可避免因銅的添加而造成鋼胚于高溫 產(chǎn)生熱裂。優(yōu)選地，鎳含量應(yīng)控制在0. 2~0. 5wt%，且鎳含量應(yīng)為銅含量的1/2。
[0017] 氮：為固溶強化元素，且氮與鈦的結(jié)合性良好，在超過1400°C以上的高溫就會開 始形成氮化鈦（TiN)。本發(fā)明主要通過氮化鈦的生成及運用氮化鈦的高溫穩(wěn)定性，在熱軋加 熱爐內(nèi)阻止沃斯田鐵晶粒的過度成長。然而，當?shù)刻邥r，會造成氮化鈦過度粗化而成 為破壞起始源。因此，優(yōu)選地，氮含量應(yīng)控制在〇. 0020~0. 0150wt%。
[0018] 鈦：為常用的析出強化元素，鈦除了可于高溫產(chǎn)生氮化鈦外，也可在噴水冷卻的熱 軋盤卷過程中，產(chǎn)生碳化鈦（Tic)析出。優(yōu)選地，鈦與氮的含量比值大于3. 42,以使鈦的過 飽和度提高，并可在短時間內(nèi)大量成核產(chǎn)生納米級析出物，進而達到析出強化的目的。然 而，當鈦含量太高時，會使得析出的碳化鈦粗化，并讓析出強化效果下降。因此，優(yōu)選地，鈦 含量應(yīng)控制在05~0· 30wt %。
[0019] 硅：為固溶強化元素，硅可延遲雪明碳鐵的析出，使得過飽和的碳得以產(chǎn)生大量納 米級析出物。
[0020] 磷：屬于鋼材中的不純物，容易偏析至晶界，造成晶界脆化。當磷含量過高時，容易 造成熱軋延時的邊裂，且產(chǎn)品在使用時也會產(chǎn)生脆性問題。因此，優(yōu)選地，磷含量應(yīng)控制在 0. 02wt% 以下。
[0021] 硫：屬于鋼材中的不純物，在