高强度钢板及其制造方法转让专利
申请号 : CN201880084272.0
文献号 : CN111527224B
文献日 : 2021-11-05
发明人 : 长谷川宽 , 南秀和 , 中垣内达也 , 佐佐木香菜 , 田中翔二
申请人 : 杰富意钢铁株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种高强度钢板,
其具有:
以质量%计含有C:0.05~0.40%、Si:0.10~3.0%、Mn:1.5~4.0%、P:0.100%以下且不包括0%、S:0.02%以下且不包括0%、Al:0.010~1.0%、N:0.010%以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成;以及
以面积率计含有合计为40~100%的下贝氏体、马氏体和残余奥氏体、15%以下的残余奥氏体、合计为0~60%的上贝氏体和铁素体的钢组织,在所述钢组织中,长径比为3以上的伸展铁素体相以面积率计为1%以下,从钢板表面起到50μm为止的区域中的马氏体的平均结晶粒径为20μm以下,从钢板表面起到50μm为止的
10 2
区域中的短轴长度为0.8μm以下的氧化物为1.0×10 个/m以上,从钢板表面起到50μm为止
8 2
的区域中的短轴长度超过1.0μm的粗大氧化物为1.0×10个/m以下,钢板内捕获氢量为0.05质量ppm以上。
2.如权利要求1所述的高强度钢板,其中,以质量%计还含有选自Cr:0.005~2.0%、Ti:0.005~0.20%、Nb:0.005~0.20%、Mo:0.005~2.0%、V:0.005~2.0%、Ni:0.005~
2.0%、Cu:0.005~2.0%、B:0.0001~0.0050%、Ca:0.0001~0.0050%、REM:0.0001~
0.0050%、Sn:0.01~0.50%、Sb:0.0010~0.10%中的一种以上。
3.如权利要求1或2所述的高强度钢板,其中,在表面具有由一个以上的层构成的覆膜。
4.如权利要求1或2所述的高强度钢板,其中,在表面具有镀锌层。
5.如权利要求1或2所述的高强度钢板,其中,在表面具有合金化热镀锌层。
6.一种高强度钢板的制造方法,其具有:热轧工序,其中,将具有权利要求1或2所述的成分的钢坯粗轧后以15MPa以上的压力进行去氧化皮处理,在800~950℃下实施精轧,精轧后进行冷却,在550℃以下进行卷取;
退火工序,其中,将所述热轧工序中得到的热轧板加热至730~950℃,在该温度范围内在氢浓度为1.0~35.0体积%且露点为‑35~15℃的气氛中保持10~1000秒;
冷却工序,其中,将所述退火工序后的钢板之后以平均5℃/秒以上冷却至600℃,在超过Ms且600℃以下停止冷却,在超过Ms且600℃以下的温度范围内停留1000秒以下,该停留后在Ms~50℃的温度范围内的平均冷却速度为1.0℃/秒以上的条件下冷却至室温;
伸长轧制工序,其中,将所述冷却工序后的钢板以0.05~1%的伸长率进行轧制;以及时效处理工序,其中,将所述伸长轧制工序后的钢板在满足下述式(1)的条件下进行时效处理,
(273+T)×(20+log10(t))≥6800 (1)其中,T为温度且为200℃以下,t为时间且其单位为小时。
7.一种高强度钢板的制造方法,其具有:热轧工序,其中,将具有权利要求1或2所述的成分的钢坯粗轧后以15MPa以上的压力进行去氧化皮处理,在800~950℃下实施精轧,精轧后进行冷却,在550℃以下进行卷取;
冷轧工序,其中,将所述热轧工序中得到的热轧板以20%以上的压下率进行冷轧;
退火工序,其中,将所述冷轧工序中得到的冷轧板加热至730~950℃,在该温度范围内在氢浓度为1.0~35.0体积%且露点为‑35~15℃的气氛中保持10~1000秒;
冷却工序,其中,将所述退火工序后的钢板之后以平均5℃/秒以上冷却至600℃,在超过Ms且600℃以下停止冷却,在超过Ms且600℃以下的温度范围内停留1000秒以下,该停留后在Ms~50℃的温度范围内的平均冷却速度为1.0℃/秒以上的条件下冷却至室温;
伸长轧制工序,其中,将所述冷却工序后的钢板以0.05~1%的伸长率进行轧制;以及时效处理工序,其中,将所述伸长轧制工序后的钢板在满足下述式(1)的条件下进行时效处理,
(273+T)×(20+log10(t))≥6800 (1)其中,T为温度且为200℃以下,t为时间且其单位为小时。
8.如权利要求6或7所述的高强度钢板的制造方法,其中,在所述退火工序后的任意一个工序中进行覆膜赋予处理。
9.如权利要求6或7所述的高强度钢板的制造方法,其中,在所述冷却工序中进行镀锌处理。
10.如权利要求9所述的高强度钢板的制造方法,其中,在所述镀锌处理后进一步进行合金化处理。
说明书 :
高强度钢板及其制造方法
技术领域
背景技术
要开发出强度和加工性这两者均优良的钢板。近年来,拉伸强度(以下,TS)超过980MPa的高
强度钢板的应用扩大,但成形难度高,因此,大多如零部件、摇臂部件等那样以直线形状实
施弯曲主体的加工,要求弯曲性优良的钢板。因此,进行了大量弯曲性优良的高强度钢板的
开发。例如,专利文献1中公开了涉及通过回火马氏体的平均结晶粒径的微细化而使弯曲性
优良的钢板的技术。另外,专利文献2中公开了涉及通过控制夹杂物、析出物的量、形态而使
弯曲性优良的钢板的技术。
发明内容
体的钢组织,在该钢组织中,调整成长径比为3以上的伸展铁素体相以面积率计为1%以下、
从钢板表面起到50μm为止的区域中的马氏体的平均结晶粒径为20μm以下、从钢板表面起到
10 2
50μm为止的区域中的短轴长度为0.8μm以下的氧化物为1.0×10 个/m以上、从钢板表面起
8 2
到50μm为止的区域中的短轴长度超过1.0μm的粗大氧化物为1.0×10个/m以下,并且调整
成钢板内捕获氢量为0.05质量ppm以上,由此,表现出高强度和优良的弯曲性。
1180MPa的范围内时为1.5以下、在TS为1180MPa以上且小于1320MPa的范围内时为2.5以下、
在TS为1320MPa以上且小于1600MPa的范围内时为3.5以下、在TS为1600MPa以上且小于
2100MPa的范围内时为5.0以下。
和不可避免的杂质构成的成分组成;以及
10 2
止的区域中的短轴长度为0.8μm以下的氧化物为1.0×10 个/m以上,从钢板表面起到50μm
8 2
为止的区域中的短轴长度超过1.0μm的粗大氧化物为1.0×10个/m以下,
2.0%、Cu:0.005~2.0%、B:0.0001~0.0050%、Ca:0.0001~0.0050%、REM:0.0001~
0.0050%、Sn:0.01~0.50%、Sb:0.0010~0.10%中的一种以上。
停留后在Ms~50℃的温度范围内的平均冷却速度为1.0℃/秒以上的条件下冷却至室温;
停留后在Ms~50℃的温度范围内的平均冷却速度为1℃/秒以上的条件下冷却至室温;
具体实施方式
记载的数值作为下限值和上限值的含义使用。
为0.07%以上、更优选为0.09%以上、进一步优选为0.11%以上。另一方面,C含量超过
0.40%时,马氏体发生硬化,弯曲性的劣化变得显著。因此,C含量设定为0.40%以下,优选
设定为0.37%以下、更优选设定为0.35%以下、进一步优选设定为0.32%以下。
选为0.20%以上、更优选为0.30%以上、进一步优选为0.40%以上。Si含量超过3.0%时,钢
发生脆化,弯曲性的劣化变得显著。因此,Si含量设定为3.0%以下。优选为2.5%以下、更优
选为2.0%以下、进一步优选为1.8%以下。
选为1.8%以上、更优选为2.0%以上、进一步优选为2.2%以上。另一方面,Mn含量超过
4.0%时,钢发生脆化,无法得到本发明的弯曲性。因此,Mn含量设定为4.0%以下。优选设定
为3.8%以下、更优选设定为3.6%以下、进一步优选设定为3.4%以下。
产效率的降低,因此从生产效率的观点出发优选为0.001%以上。
时导致生产效率的降低,因此从生产效率的观点出发优选为0.0005%以上。
发明中可以允许为1.0%以下。优选设定为0.50%以下。
选为0.0005%以上。
0.0050%、REM:0.0001~0.0050%、Sn:0.01~0.50%、Sb:0.0010~0.10%
方面,Cr、Cu、Ni各自的含量超过2.0%时,残余奥氏体大量残留,弯曲性稍微劣化。因此,这
些元素的含量优选为2.0%以下。更优选为1.5%以下、进一步优选为1.0%以下。
物粗大化,固溶碳也减少,因此导致钢的软化。因此,Ti优选设定为0.20%以下。更优选为
0.10%以下、进一步优选为0.05%以下。另外,Nb优选设定为0.20%以下。更优选为0.10%
以下、进一步优选为0.05%以下。另外,V优选设定为2.0%以下。更优选为1.0%以下、进一
步优选为0.5%以下。另外,Mo优选设定为2.0%以下。更优选为1.0%以下、进一步优选为
0.5%以下。
0.0050%时,夹杂物增加,弯曲性稍微劣化。因此,B含量优选为0.0050%以下。更优选为
0.0030%以下。
时,夹杂物量增加,弯曲性稍微劣化。因此,Ca、REM的含量优选均设定为0.0050%以下。更优
选为0.0030%以下。
超过上限时,因晶界脆化导致弯曲性稍微劣化。因此,Sn含量优选为0.50%以下。更优选为
0.10%以下。Sb含量优选为0.10%以下。更优选为0.05%以下。
Ce、Bi、W、Pb作为不可避免的杂质。
100%。需要说明的是,马氏体包括淬火状态的马氏体和回火马氏体这两者。另外,下贝氏体
是指含有取向一致的碳化物的贝氏体,包括回火贝氏体。
以下、更优选设定为8%以下。残余奥氏体的面积率的下限没有特别限定,可以为0%,优选
为1%以上、更优选为2%以上。
45%。特别是对于高强度钢而言,上贝氏体和铁素体的合计面积率越少,则在弯曲性方面越
优选,在TS为1320MPa以上且小于1600MPa的范围内时优选合计面积率为10%以下,在TS为
1600MPa以上且小于2100MPa的范围内时优选合计面积率为3%以下。另外,上贝氏体是指不
含取向一致的碳化物的贝氏体。
下。因此,长径比为3以上的伸展铁素体相的面积率设定为1%以下。
粒径设定为20μm以下,能抑制弯曲加工时的微小龟裂,得到本发明的弯曲性。因此,从钢板
表面起到50μm为止的区域中的马氏体的平均结晶粒径设定为20μm以下。关于下限没有特别
限定,大多为1μm以上。
时,在弯曲加工时氧化物与钢基界面发生剥离而容易产生微小的空隙,发生塑性松弛,由
此,不易产生宏观裂纹。
个/m以上
10个/m以下
10 个/m时,无法得到本发明的弯曲性。另一方面,短轴长度超过1.0μm的氧化物超过1.0×
8 2
10个/m时,使弯曲性劣化。因此,从钢板表面起到50μm为止的区域中的氧化物设定为1.0×
10 2 10 2
10 个/m以上、优选设定为100.0×10 个/m以上,短轴长度超过1.0μm的氧化物设定为1.0
8 2 7 2
×10个/m以下、更优选设定为1.0×10个/m以下。需要说明的是,在钢板表面具有覆膜的
情况下,将钢基与覆膜的界面设为钢板表面。另外,本发明中的氧化物主要为Fe、Si、Mn、Al、
10
Mg、Ti等的简单氧化物或复合氧化物。对于上限没有特别限定,多数情况下为500.0×10
2
个/m以下。需要说明的是,从钢板表面起到50μm为止的区域中的短轴长度超过0.8μm且小
于1.0μm的氧化物不会给本发明的效果带来较大的影响。
中,捕获氢是指以200℃/小时进行升温脱附时在350℃以上时脱附的氢。特别优选将在350
~600℃下脱附的氢设定为0.05质量ppm以上,更优选将在450~600℃下脱附的氢设定为
0.05质量ppm以上。上限没有特别限定,钢板内捕获氢多数情况下为1.00质量ppm以下。弯曲
加工前,需要将钢板内捕获氢量设定为0.05质量ppm以上,但是,在弯曲加工后的制品中,如
果非弯曲加工部的钢板内捕获氢为0.05质量ppm以上,则视为弯曲加工部的钢板内捕获氢
为0.05质量ppm以上。
3%硝酸乙醇溶液进行腐蚀,利用SEM(扫描电子显微镜)以1500倍的倍率对钢板表面附近和
沿板厚方向距钢板表面300μm的位置分别拍摄3个视野,由所得到的图像数据使用Media
Cybernetics公司制造的Image‑Pro求出各组织的面积率,将视野的平均面积率设为各组织
的面积率。在上述图像数据中,如下进行区分:铁素体为内部不含碳化物的黑色,上贝氏体
为内部不含取向一致的碳化物的灰色或暗灰色,残余奥氏体为白色或亮灰色,下贝氏体为
内部含有取向一致的碳化物的灰色或暗灰色,马氏体为白色或者内部含有具有多个取向的
碳化物的亮灰色或灰色或暗灰色,珠光体为黑色与白色的层状组织。另外,碳化物可以以白
色的点或线状的形式来区分。需要说明的是,在本发明中,如上所述,根据回火状态而存在
特征不同的马氏体,但没有将这些回火状态不同的马氏体特别地区别开,而是均作为马氏
体。
射线测定fcc铁(奥氏体相)的(200)面、(220)面、(311)面以及bcc铁(铁素体相)的(200面)、
(211)面、(220)面的积分反射强度,由来自fcc铁(奥氏体相)各面的积分反射强度相对于来
自bcc铁(铁素体相)各面的积分反射强度的强度比求出体积率,将该体积率的值作为面积
率的值。在本发明中,残余奥氏体相的面积率通过上述基于X射线衍射的方法求出。
使用Media Cybernetics公司制造的Image‑Pro,可以调查短轴长度为0.8μm以下的氧化物
的个数以及短轴长度超过0.8μm的氧化物的有无。在上述图像数据中,氧化物可以以白色的
点或线状的形式来区分。另外,钢板表层的马氏体的平均结晶粒径也根据上述表层的图像
数据算出。具体而言,根据图像数据求出马氏体的面积,将由该面积求出的圆等效直径设为
马氏体的结晶粒径,进行个数平均,由此算出马氏体的平均结晶粒径。需要说明的是,在马
氏体的平均结晶粒径的计算中,马氏体的晶界设定为原奥氏体晶界或与其他组织的晶界,
不包含板条束边界或板条块边界。
测定方法如实施例中记载的那样,为如下所述的方法:在与轧制方向成直角的方向上裁取
‑3
JIS5号拉伸试验片(JIS Z2201),进行依据应变速度设定为10 /秒的JIS Z 2241(1998)的
规定的拉伸试验。
1180MPa以上且小于1320MPa的范围内时为2.5以下、在TS为1320MPa以上且小于1600MPa的
范围内时为3.5以下、在TS为1600MPa以上且小于2100MPa的范围内时为5.0以下。
秒的条件下进行90°V弯曲试验,利用10倍的放大镜观察弯曲顶点的棱线部,求出没有发现
龟裂长度为0.5mm以上的龟裂的最小弯曲半径。
锈性、耐延迟断裂性、美观性、润滑性、抗菌性等效果。
的合金化热镀锌层。
进行冷却,在550℃以下进行卷取,得到热轧板;根据需要进行的冷轧工序,其中,以20%以
上的压下率实施冷轧而得到冷轧板;退火工序,其中,加热至730~950℃,在该温度范围内
在氢浓度为1.0~35.0体积%且露点为‑35~15℃的气氛中保持10~1000秒;之后的冷却工
序,其中,以平均5℃/秒以上冷却至600℃,在超过Ms且600℃以下停止冷却,在超过Ms且600
℃以下的温度范围内停留1000秒以下,然后在Ms~50℃的温度范围内的平均冷却速度为
1.0℃/秒以上的条件下冷却至室温;之后的伸长轧制工序,其中,以0.05~1%的伸长率实
施轧制;以及时效处理工序,其中,在满足下述式的条件下实施时效处理。
上。上限没有特别限定,优选为75MPa以下。
的马氏体的平均粒径增大,弯曲性劣化。因此,精轧温度设定为800~950℃。关于下限,优选
为830℃以上。关于上限,优选为920℃以下。
规定,从形状稳定性等观点出发,优选为250℃以上。
压下率设定为20%以上、优选设定为30%以上。上限没有特别规定,从形状稳定性等观点出
发,优选为90%以下。
或马氏体相变而变为最终组织中的马氏体或贝氏体,因此,奥氏体的生成不充分时,无法得
到期望的钢组织。另一方面,超过950℃时,生成粗粒,这种情况下也无法得到期望的钢组
织。因此,退火温度设定为730~950℃。关于下限,优选为750℃以上。关于上限,优选为930
℃以下。
间设定为10~1000秒。关于下限,优选设定为30秒以上。关于上限,优选设定为500秒以下。
需要说明的是,在本发明中退火保持时间是指在上述退火温度范围内的停留时间,无需一
定保持恒定,也包括在730~950℃的范围内的加热、冷却状态。
730~950℃的温度范围内的气氛中的氢浓度设定为1.0~35.0体积%。关于下限,优选为
4.0体积%以上。关于上限,优选设定为32.0体积%以下。
15℃,关于下限,优选为‑30℃以上。关于上限,优选为5℃以下。
优选设定为8℃/秒以上。上限没有特别限定,优选为1500℃/秒以下。
度设定为超过Ms且600℃以下。关于下限,优选为440℃以上。关于上限,优选设定为560℃以
下。
此,在Ms~600℃内的停留时间设定为1000秒以下、优选设定为500秒以下、更优选设定为
200秒以下。关于下限,优选为5秒以上、更优选为10秒以上。需要说明的是,冷却后,可以在
加热至期望的温度后停留。
选为1500℃/秒以下。本冷却的冷却停止温度为室温。室温是指15~25℃。
下限,优选为0.10%以上。关于上限,优选设定为0.7%以下、更优选设定为0.5%以下。
伸长轧制后的时效处理设定为满足(273+T)×(20+log10(t))≥6800、T≤200。其中,T设为温
度(℃),t设为时间(小时)。
轧;也可以在不使钢坯冷却至室温的情况下装入加热炉中进行热轧。或者也可以应用略微
进行保温后立即进行热轧的节能工艺。对钢坯进行加热的情况下,为了使碳化物溶解、或者
防止轧制载荷的增大,优选加热至1100℃以上。另外,为了防止氧化皮损耗的增大,钢坯的
加热温度优选设定为1300℃以下。需要说明的是,钢坯温度为钢坯表面的温度。对钢坯进行
热轧时,也可以对粗轧后的粗棒进行加热。另外,也可以应用将粗棒彼此接合并连续地进行
精轧的所谓的连续轧制工艺。另外,在热轧中,为了减小轧制载荷、形状和材质的均匀化,优
选在精轧的全部道次或一部分道次进行摩擦系数为0.10~0.25的润滑轧制。
实施热轧,制成热轧板(HR)。接着,一部分冷轧至1.4mm而制成冷轧板(CR)。将所得到的热轧
板和冷轧板供于退火。关于退火,在实验室中使用热处理、并且针对一部分样品使用镀覆处
理装置,在表2‑1和表2‑2所示的条件下进行,制作冷轧钢板(CR)、热镀锌钢板(GI)和合金化
2
热镀锌钢板(GA)1~34。热镀锌钢板通过浸渍在465℃的镀浴中、形成附着量为35~45g/m
的镀层而制作,合金化镀锌钢板通过在镀层形成后进行在500~600℃下保持1~60秒的合
金化处理而制作。镀覆处理后以8℃/秒冷却至室温。
通过上述方法进行的钢组织(显微组织)的观察结果、特定区域的氧化物的观察结果也示于
表3中。但是,对于与粗大氧化物有关的项目,将从钢板表面起到50μm为止的区域中的短轴
8 2
长度超过1.0μm的粗大氧化物为1.0×10个/m以下的情况记为“无”,将从钢板表面起到50μ
8 2
m为止的区域中的短轴长度超过1.0μm的粗大氧化物超过1.0×10个/m的情况记为“有”。
依据应变速度设定为10 /秒的JIS Z 2241(1998)的规定的拉伸试验,求出TS。需要说明的
是,在本发明中将980MPa以上设为合格。
持时间为5秒的条件下进行90°V弯曲试验,利用10倍的放大镜对弯曲顶点的棱线部进行观
察,求出没有发现龟裂长度为0.5mm以上的龟裂的最小弯曲半径。算出最小弯曲半径R相对
于板厚t的比(R/t),利用该比(R/t)来评价弯曲性。
续加热至800℃后,冷却至室温,再次以200℃/小时的升温速度加热至800℃。将第一次与第
二次加热的氢释放的差值设为氢释放量,将其中在350~600℃下检测到的氢设为捕获氢。
将结果示于表3中。
的范围内时为3.5以下、在TS为1600MPa以上且小于2100MPa的范围内时为5.0以下。另一方
面,在本发明的范围以外的比较例没有得到期望的TS、弯曲性中的某一项。