超高強(qiáng)度鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種超高強(qiáng)度鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近來(lái)，汽車(chē)公司為了降低環(huán)境污染以及提高燃油效率和安全性，將輕質(zhì)材料、高強(qiáng) 度材料用作汽車(chē)材料的情況逐漸增多，這種材料也被用在除汽車(chē)零部件以外的各種結(jié)構(gòu)部 件上。
[0003] 現(xiàn)有的汽車(chē)用鋼板因考慮到成型性而使用基體組織為鐵素體的低碳鋼系列的高 強(qiáng)度鋼。但是，當(dāng)使用低碳鋼系列的高強(qiáng)度鋼作為汽車(chē)用鋼板時(shí)，在抗張強(qiáng)度為SOOMPa級(jí)以 上的情況下，難以在商業(yè)上確保30%以上的最大延伸率。因此，難以將抗張強(qiáng)度為SOOMPa級(jí) 以上的高強(qiáng)度鋼使用在形狀復(fù)雜的部件上，因此難以自由地設(shè)計(jì)部件，例如難以簡(jiǎn)化部件 的形狀等。
[0004] 而且，以目前的鋼板制造技術(shù)也很難制造出具有1300MPa以上的抗張強(qiáng)度的高強(qiáng) 度且可進(jìn)行冷壓成型或滾乳成型的鋼。
[0005] 為解決上述問(wèn)題而提出的方案有專(zhuān)利文獻(xiàn)1和專(zhuān)利文獻(xiàn)2,在這些文獻(xiàn)中提出了一 種延展性和強(qiáng)度優(yōu)異的奧氏體類(lèi)高錳鋼。
[0006] 但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中雖然通過(guò)加入大量的錳來(lái)確保了延展性，但由于變形部出現(xiàn) 嚴(yán)重的加工固化而使加工后的鋼板產(chǎn)生了容易斷裂的現(xiàn)象，而專(zhuān)利文獻(xiàn)2中雖然確保了延 展性，但由于大量添加硅(Si)而存在電鍍性和熱浸鍍性差的缺點(diǎn)。此外，在所述專(zhuān)利文獻(xiàn)1 和專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所提供的鋼板雖然加工性?xún)?yōu)異，但由于屈服強(qiáng)度低，因此存在碰撞特性較差 的缺點(diǎn)。而且，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中的鋼板由于三片可焊性(3岧吾§勻）和耐延遲斷裂性較差， 并且強(qiáng)度低至1200MPa級(jí)以下，因此難以確保適銷(xiāo)性，從而在商業(yè)化方面未獲得成功。
[0007] 另外，近來(lái)汽車(chē)公司正在擴(kuò)大使用孿晶誘發(fā)塑性（Twinning-Ind uced Plasticity，TWIP)鋼，該孿晶誘發(fā)塑性鋼利用了高錳鋼在塑性變形中形成孿晶(Twin)來(lái)提 高加工固化率，從而能夠改善成型性的特點(diǎn)。
[0008] 但是，具有奧氏體組織的TWIP鋼在提高抗張強(qiáng)度方面存在局限性，因此，難以制成 高強(qiáng)度鋼。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010](專(zhuān)利文獻(xiàn)1)日本公開(kāi)專(zhuān)利第1992-259325號(hào) [0011](專(zhuān)利文獻(xiàn)2)國(guó)際公開(kāi)公報(bào)W002/101109號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，其目的在于提供一種能夠制造超高強(qiáng)度鋼的技術(shù)，該技 術(shù)是通過(guò)控制奧氏體穩(wěn)定化元素的含量的同時(shí)，通過(guò)控制制造條件來(lái)確保超高強(qiáng)度和高延 展性，并確保優(yōu)異的碰撞特性和三片點(diǎn)焊接性來(lái)使彎曲性等加工性?xún)?yōu)異，從而不僅可用作 車(chē)體的結(jié)構(gòu)部件，而且還可以用作形狀復(fù)雜的內(nèi)板材料。
[0014]技術(shù)方案
[0015] 本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種超高強(qiáng)度鋼板，其以重量％計(jì)，包含0.4~0.7%的碳 (C)、12~24% 的錳(Mn)、0·01~3.0% 的鋁(Al)、0· 3% 以下的硅（Si)、0·03% 以下的磷(P)、 0.03%以下的硫(S)、0.04%以下的氮(N)、余量的鐵及其它不可避免的雜質(zhì)，并包含作為微 細(xì)組織的奧氏體單相組織。
[0016] 本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種超高強(qiáng)度鋼板的制造方法，該方法包括以下步驟： 在1050~1300°C的溫度下加熱具有上述成分組成范圍的鋼錠或連鑄板坯而進(jìn)行均質(zhì)化處 理;在850~1000°C的熱精乳溫度:（α??早己I望巧哲色8￡ )下，對(duì)上述經(jīng)過(guò)均質(zhì)化處理 的鋼錠或連鑄板坯進(jìn)行熱乳;在200~700°C的溫度下，對(duì)上述經(jīng)過(guò)熱乳的鋼板進(jìn)行收卷；以 30~80%的冷乳壓下率對(duì)上述經(jīng)過(guò)收卷的鋼板進(jìn)行冷乳;在400~900°C的溫度下，對(duì)上述 經(jīng)過(guò)冷乳的鋼板進(jìn)行連續(xù)退火處理；以及對(duì)上述經(jīng)過(guò)連續(xù)退火處理的鋼板進(jìn)行再乳制。
[0017] 有益效果
[0018] 本發(fā)明通過(guò)控制添加的成分的種類(lèi)和含量，并對(duì)冷乳鋼板或施鍍處理的鋼板進(jìn)一 步實(shí)施再乳制來(lái)加工固化，從而確保1300MPa以上的抗張強(qiáng)度和1000 MPa以上的屈服強(qiáng)度， 進(jìn)而能夠制造一種可同時(shí)確保強(qiáng)度和延展性的超高強(qiáng)度鋼板。所述超高強(qiáng)度鋼板不僅可以 充分地使用在車(chē)體的結(jié)構(gòu)部件或形狀復(fù)雜的內(nèi)板材料中，還可以使用在需要具備優(yōu)異的碰 撞特性的前縱梁(front side member)等中。
【附圖說(shuō)明】
[0019 ]圖1是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)具體例的鋼種(表1的發(fā)明鋼5)的再乳制前后的微細(xì)組織的 乳制方向晶粒的縱橫比的變化進(jìn)行觀察的結(jié)果。
[0020] 圖2是定義微細(xì)組織的乳制方向晶?？v橫比的模式圖。
[0021] 圖3是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)具體例的鋼種(表3的發(fā)明鋼5)的再乳制前后的微細(xì)組織的 晶粒進(jìn)行觀察的結(jié)果。
[0022] 圖4是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)具體例的鋼種(表5的發(fā)明鋼7)的再乳制前后的微細(xì)組織的 平均粒度大小的變化進(jìn)行觀察的結(jié)果。
[0023] 圖5是將表7的發(fā)明例和比較例的抗張強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度值用圖表來(lái)表示的圖。
[0024] 優(yōu)選實(shí)施方式
[0025] 本發(fā)明的發(fā)明人為了解決現(xiàn)有的高錳鋼雖然通過(guò)大量添加錳而能夠確保高強(qiáng)度， 但難以確保延展性而不易成型的問(wèn)題，并進(jìn)行深入的研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)為了同時(shí)確保優(yōu)異 的強(qiáng)度和延展性而通過(guò)控制添加的成分，并對(duì)制造出的鋼進(jìn)行再乳制來(lái)加工固化，從而能 夠制造出一種在汽車(chē)部件制備中所需的各種加工性能優(yōu)異的、能夠在產(chǎn)品中使用的超高強(qiáng) 度鋼板。
[0026] 此外，還確認(rèn)了通過(guò)優(yōu)化合金成分的組成成分和含量，不僅能夠確保優(yōu)異的碰撞 特性和可鍍性，還能夠確保三片焊接時(shí)的優(yōu)異的焊接性能，從而完成了本發(fā)明。
[0027] 因此，本發(fā)明涉及一種超高強(qiáng)度鋼板，該超高強(qiáng)度鋼板通過(guò)控制組分體系，即通過(guò) 控制錳、碳、鋁等奧氏體穩(wěn)定化元素的含量來(lái)確保常溫下完整的奧氏體相，并通過(guò)在塑性變 形中優(yōu)化形變孿晶(deformat ion twin)的生成，同時(shí)對(duì)制造出的鋼進(jìn)行再乳制來(lái)確保優(yōu)異 的強(qiáng)度，并通過(guò)控制微細(xì)組織來(lái)確保加工性和碰撞特性，除此之外，還能夠確?？慑冃院秃?接性。
[0028] 下面，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029] 首先，對(duì)控制本發(fā)明的超高強(qiáng)度鋼板的成分的原因進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此時(shí)，成分元素 的含量都以重量％表示。
[0030] C:0.4 ~0.7%
[0031]碳(C)是對(duì)奧氏體相的穩(wěn)定化起作用的元素，因此，其添加量越增加，越有利于奧 氏體相的形成。但是，如果碳含量小于0.4%，則在變形時(shí)會(huì)形成α'（阿爾法撇)_馬氏體相， 因此加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋，使延展性變差。另一方面，如果碳含量大于0.7%，則由于電阻的增 加而會(huì)在利用電阻進(jìn)行焊接的三片點(diǎn)焊接時(shí)導(dǎo)致焊接性能下降。因此，在本發(fā)明中優(yōu)選將 碳含量控制在0.4~0.7%。
[0032] Mn: 12 ~24%
[0033]錳(Mn)是與碳一起用于穩(wěn)定奧氏體相所必需的元素。但是，如果錳含量小于12%， 則會(huì)生成破壞成型性的α'_馬氏體相，因此雖然能夠提高強(qiáng)度，但延展性急劇下降，加工固 化率也低。另一方面，如果錳含量大于24%，則會(huì)抑制孿晶（Twin)的生成，因此雖然能夠強(qiáng) 度提高，但會(huì)使延展性下降，并會(huì)因電阻增加而導(dǎo)致焊接性下降。而且，Mn的添加量越增加， 在進(jìn)行熱乳時(shí)越容易產(chǎn)生裂紋，并且，因制造成本增加而對(duì)經(jīng)濟(jì)效益方面不利。因此，在本 發(fā)明中優(yōu)選將Mn的含量控制在12~24%。
[0034] Α1:0·01 ~3.0%
[0035] 鋁(Al)-般是為了對(duì)鋼進(jìn)行脫氧而添加的元素，但在本發(fā)明中鋁是為了提高延展 性和耐延遲斷裂性能而添加的。即，雖然Al是鐵素體相的穩(wěn)定的元素，但會(huì)在鋼的滑移面上 增加堆垛層錯(cuò)能(stacking fault enegy)來(lái)抑制ε-馬氏體相的生成，從而提高延展性和耐 延遲斷裂性。而且，Al在Mn的添加量低的情況下也會(huì)抑制ε-馬氏體相的生成，因此，Al對(duì)于 將Mn的添加量最小化的同時(shí)提高加工性能方面起到很大作用。因此，當(dāng)Al的添加量小于 0.01%時(shí)，由于生成ε-馬氏體相而雖然能夠提高強(qiáng)度，但是會(huì)導(dǎo)致延展性急劇下降，另一方 面，如果Al的添加量大于3.0%，則會(huì)抑制孿晶的產(chǎn)生而降低延展性，在連續(xù)鑄造時(shí)使鑄造 性變差，在熱乳時(shí)鋼板表面會(huì)產(chǎn)生大量的氧化而降低產(chǎn)品的表面品質(zhì)。因此，在本發(fā)明中優(yōu) 選將Al的含量控制在0.01~3.0%。
[0036] Si:0.3% 以下
[0037] 硅(Si)作為固溶強(qiáng)化的元素，是通過(guò)固溶效果來(lái)降低結(jié)晶粒度，從而提高鋼板的 屈服強(qiáng)度的元素。眾所周知，通常當(dāng)硅的添加量過(guò)多時(shí)，會(huì)使表面形成氧化硅層，從而降低 熱浸鍍性。
[0038] 但是，在大量添加 Mn的鋼中添加適當(dāng)量的Si時(shí)，會(huì)在表面形成薄的氧化硅層，從而 抑制Mn的氧化，由此能夠防止在冷乳鋼板中乳制后所形成的厚的Mn氧化層的形成，并且，能 夠防止退火后冷乳鋼板中的腐蝕，從而提高表面品質(zhì)，并作為電鍍材料的基礎(chǔ)鋼板而能夠 維持優(yōu)異的表面品質(zhì)。但是，所述Si的添加量增加得過(guò)多時(shí)，在熱乳時(shí)鋼板表面會(huì)形成大量 的Si氧化物，從而導(dǎo)致酸洗性能下降，并使熱乳鋼板的表面品質(zhì)下降。而且，Si在連續(xù)退火 工序和連續(xù)熱浸鍍工序中進(jìn)行高溫退火時(shí)會(huì)濃縮在鋼板表面上，從而在進(jìn)行熱浸鍍時(shí)會(huì)降 低熔融鋅在鋼板表面上的潤(rùn)濕性而降低可鍍性。并且，大量地添加 Si會(huì)大幅降低鋼的焊接 性。因此，為避免上述問(wèn)題，硅的添加量?jī)?yōu)選為0.3 %以下。
[0039] P及S:分別為0.03%以下
[0040]在通常情況下，磷(P)和硫(S)是在制造鋼時(shí)不可避免地含有的元素，因此將其含 量分別