高强度钢板及其制造方法
2019-11-22

高强度钢板及其制造方法

提供延展性和延伸凸缘性优良的拉伸强度(TS)为980MPa以上的高强度钢板。使C为0.17~0.73%以下、Si为3.0%以下、Mn为0.5%~3.0%以下、P为0.1%以下、S为0.07%以下、Al为3.0%以下、N为0.010%以下及Si+Al为0.7%以上,并使马氏体相对于钢板组织整体的面积率为10~90%、残留奥氏体量为5~50%、上部贝氏体中的贝氏体铁素体相对于钢板组织整体的面积率为5%以上、所述马氏体中的25%以上为回火马氏体、所述马氏体相对于钢板组织整体的面积率与所述残留奥氏体量及所述上部贝氏体中的贝氏体铁素体相对于钢板组织整体的面积率的合计为65%以上、多边形铁素体相对于钢板组织整体的面积率为0%以上且10%以下,并且使所述残留奥氏体中的平均C量为0.70%以上。

对钢板进行热镀锌处理或合金化热镀锌处理的方法如下所示。

`

` P:0.1%以下

(实施例1)

对于残留奥氏体中的平均C量,由X射线衍射强度测定中的奥氏体的(200)、(220)、(311)各面的强度峰值求出晶格常数,再由以下计算式求出残留奥氏体中的平均C量(质量%)。

专利文献2:日本特开2004-76114号公报

其中,Btl:晶格常数(nm),:元素X的质量另外,C以外的元素的质量%为相对于钢板整体的质量%。 使用从相对于钢板的轧制方向为垂直的方向取下的JIS5号试验片,根据JISZ2241进行拉伸试验。测定TS(拉伸强度)、T.EL(总延伸率),算出强度与总延伸率的乘积(TSXT.EL),评价强度与加工性(延展性)的平衡。另外,在本发明中,将TSXT.EL≥20000(MPa.%)的情况判定为良好。

另外,本发明人为了解决上述问题,关于马氏体的量和其回火状态、以及残留奥氏体的量和其稳定性,详细地进行了研究。结果发现,将在奥氏体单相区内退火的钢板快速冷却时,在控制从马氏体相变开始温度Ms点开始的过冷度的同时生成一部分马氏体,之后,通过活用在抑制碳化物生成的状态下的上部贝氏体相变,可以进一步促进残留奥氏体的稳定化,同时实现高强度化中的延展性的进一步提高和延伸凸缘性。

Mn:0.5%以上且3.0%以下

近年来,从地球环境保护的观点出发,提高汽车的燃料效率成为重要的课题。因此,正积极进行通过车身材料的高强度化来实现车身部件的薄壁化从而使车身本身轻量化的研究。

马氏体中回火马氏体的比例相对于钢板中存在的总马氏体小于25%时,虽然拉伸强度达到980MPa以上,但延伸凸缘性变差。通过对极为硬质且变形能低的淬火状态的马氏体进行回火,能够改善马氏体本身的变形能,使加工性、特别是延伸凸缘性性提高,使TSXλ的值为25000MPa*%以上。此外,淬火状态的马氏体与上部贝氏体的硬度差很大,因此如果回火马氏体的量少、淬火状态的马氏体的量多,则淬火状态的马氏体与上部贝氏体的界面增多,在冲裁加工等时,在淬火状态的马氏体与上部贝氏体的界面处产生微小的空隙,进而在冲裁加工后进行的延伸凸缘成型时,空隙连接而容易发展成裂纹,由此延伸凸缘性进一步变差。因此,使马氏体中回火马氏体的比例,相对于钢板中存在的总马氏体为25%以上。优选为35%以下。另外,在此,回火马氏体,通过SEM观察等作为在马氏体中析出微细的碳化物的组织而被观察到,能够与在马氏体内部不能观察到这种碳化物的淬火状态的马氏体明确地进行区分。

高强度钢板及其制造方法

根据本发明,通过含有规定的钢成分,使钢板组织成为:相对于钢板组织整体的面积率计,马氏体的面积率为5~70%,残留奥氏体的面积率为5~40%,上贝氏体中的贝氏体铁素体的面积率为5%以上,且上述马氏体的面积率、上述残留奥氏体的面积率和上述贝氏体铁素体的面积率的合计为40%以上,上述马氏体中的25%以上为回火马氏体,多边形铁素体相对于钢板组织整体的面积率超过10%且小于50%且其平均粒径为8μm以下,将由邻接的多边形铁素体粒构成的一群铁素体粒作为多边形铁素体粒群时,其平均直径为15μm以下,并且上述残留奥氏体中的平均C量为0.70质量%以上,并且,使拉伸强度为780MPa以上,从而能够得到延展性和拉伸凸缘性优异且拉伸强度为780~1400MPa的高强度加压部件。

3.如上述1或2所述的高强度钢板,其特征在于,上述钢板W质量%计进一步含有选自

6.如上述1~5中任一项所述的高强度钢板,其特征在于,上述钢板W质量%计进一步含有选自

上贝氏体由板条状的贝氏体铁素体和存在于贝氏体铁素体之间的残留奥氏体和/或碳化物构成,其特征在于,在板条状的贝氏体铁素体中不存在规则地排列的微细的碳化物。另一方面,下贝氏体由板条状的贝氏体铁素体和存在于贝氏体铁素体之间的残留奥氏体和/或碳化物构成,运与上贝氏体相同,但下贝氏体的特征在于,在板条状的贝氏体铁素体中存在规则地排列的细微的碳化物。

专利文献4中记载的钢板中,W使用不含铁素体的钢组织来解决上述课题为目的,但特别是需要HOOMPaW上的高强度时,虽然对应该强度等级可得到优异的拉伸凸缘性和延展性,但在HOOMPaW下的强度等级下不能说充分地确保了对材料所要求的拉伸凸缘性,其应用范围仍然有限。

专利文献2中提出了一种复合组织钢板,该复合组织钢板通过规定指定的合金成分,使钢组织成为具有残留奥氏体的贝氏体且规定贝氏体中的残留奥氏体量,从而使烧结固化性优异。

在本发明的钢板中,有效利用上贝氏体相变,特别是使提高了碳稠化量的残留奥氏体形成于上贝氏体中。其结果,能够得到加工时即使在高应变区域也可显示TRIP效应的残留奥氏体。通过使运样的残留奥氏体与马氏体并存而有效利用,从而即使在拉伸强度(W下,也简称为TS)为780MPaW上的高强度区域也得到良好的加工性,具体而言,能够使TS与总拉伸率(W下,也简称为T.化)的积、TSXT.化的值为27000MPa.%W上,能够得到强度与延展性的平衡优异的钢板。

Cr:0.05%~5.0〇/〇,

另外,发明人等为了解决上述课题,在实现铁素体与硬质组织的复合组织化的基础上着眼于硬质组织的构成,特别是详细研究了马氏体的回火状态与残留奥氏体的关系。其结果发现在基于贝氏体相变的残留奥氏体的稳定化之前,在马氏体相变的开始:Ms点W下且马氏体相变的结束:Mf点W上的溫度区域进行冷却而生成一部分马氏体时,通过控制Ms点和从Ms点的过冷度,从而对于高强度化时兼具延展性和拉伸凸缘性而言,能够进一步提局延展性。

As点(°C)=910_203X1/2+44.7X_30X+700X+130X-15.2X-IlX-20X+31.5X+104X+400X

1.一种高强度钢板,其特征在于,

高强度钢板及其制造方法

提供加工性优良的拉伸强度(TS)为980MPa以上的高强度钢板。具有如下组成,以质量%计,含有C:0.17%以上且0.73%以下、Si:3.0%以下、Mn:0.5%以上且3.0%以下、P:0.1%以下、S:0.07%以下、Al:3.0%以下和N:0.010%以下,并且满足Si+Al为0.7%以上,余量为Fe及不可避免的杂质;作为钢板组织,下部贝氏体及总马氏体的合计量相对于钢板组织整体的面积率为10%以上且90%以下、残留奥氏体量为5%以上且50%以下、上部贝氏体中的贝氏体铁素体相对于钢板组织整体的面积率为5%以上、所述下部贝氏体及总马氏体的合计量中的淬火状态的马氏体为75%以下、多边形铁素体相对于钢板组织整体的面积率为0%以上且10%以下,并且所述残留奥氏体中的平均C量为0.70%以上。

选自Ca:0.001%以上且0.005%以下和REM:0.001%以上且0.005%以下中的I种或2种

以上,对基本成分进行了说明,但在本发明中,仅满足上述的成分范围并不充分,需要满足下式。

通常,为了实现钢板的高强度化,需要相对于钢板的组织整体增加马氏体或贝氏体等硬质相的比例。但是,通过增加硬质相的比例而实现的钢板的高强度化导致加工性降低,因此期望兼具高强度和优良的加工性的钢板的开发。目前,已开发出铁素体-马氏体双相钢(DP钢)和利用了残留奥氏体的相变诱发塑性的TRIP钢等各种复合组织钢板。

此外,通过如下方法对钢板组织中最硬质的组织的硬度进行判断。即,组织观察的结果是,在观察到淬火状态的马氏体时,通过显微维氏硬度计在载荷为0.02N下对这些淬火状态的马氏体中的10个点进行测定,将它们的平均值作为钢板组织中最硬质的组织的硬度。另外,在未观察到淬火状态的马氏体时,如前所述,将回火马氏体、上部贝氏体或下部贝氏体中的任一组织作为本发明钢板中`最硬质的相。在本发明钢板的情况下,这些最硬质的相为HV(800的相。

Mn:0.5%以上且3.0%以下

S:0.07%以下

本发明涉及在汽车、电气设备等产业领域中使用的加工性、特别是延展性和延伸凸缘性优良的拉伸强度(TS)为980MPa以上的高强度钢板及其制造方法。

Mn是对钢的强化有效的元素。如果Mn量小于0.5%,则在退火后的冷却中,碳化物在比生成贝氏体或马氏体的温度高的温度范围析出,因此无法确保有助于钢的强化的硬质相的量。另一方面,如果Mn量超过3.0%,则引起铸造性的劣化等。因此,使Mn量在0.5%以上且3.0%以下的范围内。优选在1.5%以上且2.5%以下的范围内。

本发明有利地解决上述问题,其目的在于,提供加工性、特别是延展性和延伸凸缘性优良的拉伸强度(TS)为980MPa以上的高强度钢板及其有利的制造方法。

Al是对钢的强化有用的元素,并且是在炼钢工序中作为脱氧剂而添加的有用的元素。如果Al量超过3.0%,则钢板中的夹杂物增多,使延展性变差。因此,使Al量为3.0%以下。优选为2.0%以下。

高强度钢板及其制造方法

根据本发明,能够得到延展性高且拉伸强度高的高强度钢板,其中,作为钢组成,含有C:0.30%以上且0.73%以下、Si:3.0%以下、Al:3.0%以下、Si+Al:0.7%以上、Cr:0.2%以上且8.0%以下、Mn:10.0%以下、Cr+Mn:1.0%以上、P:0.1%以下、S:0.07%以下和N:0.010%以下,余量为Fe及不可避免的杂质,另外,作为钢组织,马氏体相对于钢板组织整体的面积率为15%以上且90%以下,残余奥氏体量为10%以上且50%以下,该马氏体中50%以上为回火马氏体且该回火马氏体相对于钢板组织整体的面积率为10%以上,多边形铁素体相对于钢板组织整体的面积率为10%以下(包括0%),由此,使拉伸强度为1470MPa以上且拉伸强度×总伸长率为29000MPa·%以上。

接下来,对本发明中如上限定钢板的成分组成的理由进行说明。

马氏体的面积率:15%以上且90%以下

对于残余奥氏体中的平均C量而言,由X射线衍射强度测定中的奥氏体的(200)、(220)、(311)各面的强度峰求出晶格常数,由如下计算式求出残余奥氏体中的平均C量(质量%)O

专利文献3:日本特开平11-256273号公报

回火马氏体的面积率:10%以上

原奥氏体晶界的总长度的测定方法和原奥氏体晶界在回火马氏体中存在的比例或原奥氏体晶界与回火马氏体邻接的比例的求算方法如下。

关于含有残余奥氏体的复合组织钢板,例如专利文献I中提出了一种高张力钢板,通过规定合金成分而使钢组织为具有残余奥氏体的微小且均匀的贝氏体,从而使弯曲加工性和冲击特性优良。

Si和Al均是抑制碳化物的生成、在本发明中确保强度与延展性的平衡的基础上对促进作为重要组织的残余奥氏体生成有用的元素。即使单独含有Si或Al,对抑制碳化物也有效,但需要至少含有Si量与Al量的合计为0.7%以上的Si和Al。

实施例

在第二温度范围内,将通过从退火温度开始至第一温度范围为止的冷却生成的马氏体回火,使未相变奥氏体相变为抑制碳化物的生成的上贝氏体等,由此进行奥氏体的稳定化。第二温度范围的上限超过520°C时,碳化物从未相变奥氏体中析出,因此,得不到期望的组织。另一方面,第二温度范围的下限低于340°C的情况下,由未相变奥氏体生成下贝氏体而使C在奥氏体中的富集量减少成为问题。因此,使第二温度范围的范围为340°C以上且520°C以下的范围。优选为370°C以上且450°C以下的范围。

高强度钢板及其制造方法

本发明提供一种高强度钢板及其制造方法,所述高强度钢板含有纳米晶粒(晶粒粒径为1.2μm以下)并且合金元素添加量得到抑制,通过对铁素体晶粒的微细化,从而使钢板强度提高,并且其强度和延性的均衡性能优异,该性能在加压成型时很重要,而且钢板的静动差为170MPa以上。本发明的高强度钢板的特征在于,该钢板呈现出由铁素体相和分散于该铁素体相中的硬质第二相构成的金属组织,在该金属组织中硬质第二相所占的面积分数为3%~30%,在所述铁素体相中晶粒粒径为1.2μm以下的纳米晶粒所占的面积分数为15%~90%,并且晶粒粒径为1.2μm以下的纳米晶粒的平均粒径dS和晶粒粒径超过1.2μm的微晶粒的平均粒径dL满足式(dL/dS≥3)。

如果这时的冷却速率如也不穿过CCT曲线中的贝氏体转变开始鼻尖的冷却速率那么大,则硬质第二相成为马氏体。另外,如果穿过贝氏体转变开始鼻尖并冷却到Ms点以

首先,对于在开头描述的作为一直以来的尝试的累积叠轧进行说明。累积叠轧给

此外,发明人在详细研究的基础上得到如下认识:即使压延前的硬质第二相间隔

在此,就热轧钢板中的硬质第二相的测定方法进行说明。在热轧钢板中,对与压延

下面,对用于得到目标组织的制造方法进行说明。图2是表示热轧的温度历史的图。如图中所示,首先,将板坯加热到奥氏体区域即Ac3转变点以上,进行粗压延,然后进行精压延。将该精压延的温度设为略高于Ar3转变点的温度,即设为在铁素体不析出的范围内尽量低温的奥氏体区域,由此来抑制压延时的粒子生长。然后,通过冷却到铁素体和奥氏体的两相区域,从而制成铁素体和奥氏体的混合组织。

1)金属组织由铁素体相和硬质第二相(渗碳体、珠光体、马氏体、贝氏体和残留奥

9〈(7)式〜(9)式的规定理由>

C是指从总C量中减去与第二组元素(Nb和Ti)结合的C后得到的固溶碳量,该C量是根据下述(12)式计算出的值。另外,在(12)式中,分别将添加元素的构成比例(质量%)代入到各添加元素中。

另外,发明人对适于制造上述高强度钢板的方法反复进行了深入研究。结果得到了如下认识:为了采用通常的冷轧来实现晶粒的超微细化,将压延前的结晶组织制成软质铁素体和硬质第二相的复合组织,同时采用适于硬质第二相的间隔所期望的压延率实施冷轧,进而以能够抑制晶粒生长的温度、时间进行退火,这样能够得到具有上述微晶粒和纳米晶粒的混合组织的高强度钢板。

进而,在这种高强度钢板中,优选含有成分在下述(7)式和下述(8)式的前提下满

高强度钢板及其制造方法

本发明提供一种抗拉强度为1180MPa以上的高强度钢板。该高强度钢板满足规定的成分组成,且是钢板的板厚1/4位置的组织在以规定的方法进行测定时,满足下述(1)~(4)的全部为特征的、加工性和低温韧性优异的抗拉强度为1180MPa以上的高强度钢板。(1)相对于全部组织,铁素体的体积率为5%以上且35%以下,且贝氏体铁素体和/或回火马氏体的体积率为50%以上。(2)相对于全部组织,初生马氏体与残留奥氏体的混合组织(MA组织)的体积率为20%以下(不含0%)。(3)相对于全部组织,残留奥氏体的体积率为5%以上。(4)残留奥氏体中的堆垛层错为10.0×10-3(nm/nm2)以下。

在单相域进行均热保持之后,如上述,通过控制从均热保持温度起的冷却速度,使铁素体生成、成长而控制铁素体量。特别是因为在上述均热保持中没有生成铁素体,所以一边放慢冷却速度而使铁素体生成、成长一边进行冷却。具体来说,从上述均热保持温度至100~500°C为止的平均冷却速度为50°C/秒以下。若平均冷却速度高于50°C/秒,则冷却中无法生成铁素体,不能确保延展性。为了在冷却过程中促进铁素体的生成、成长,上述平均冷却速度优选为45°C/秒以下,更优选为40°C/秒以下。上述平均冷却速度的下限没有特别限定,但为了抑制在冷却过程中的过剩的铁素体生成、成长而优选为1°C/秒以上,更优选为5°C/秒以上。

本发明的钢板,作为其他元素,也可以含有如下等:

还有,对于余量组织也进行观察,确认余量组织是贝氏体铁素体和/或回火马氏体。因此,贝氏体铁素体和/或回火马氏体的体积率,由求得(表中,表述为"贝氏体铁素体/回火马氏体(v〇l.%)")。

实验No.34因为Si量不足,所以强度-延展性平衡差。

残留奥氏体的体积率、残留奥氏体中的堆垛层错分别以如下方式测定。

还有,在上述镀覆处理中,适当进行碱水溶液浸渍脱脂、水洗、酸洗等清洗处理。

所述高强度钢板中,作为其他元素,也可以含有从Ti:0.15%以下(不含0%)、Nb:0.15%以下(不含0%)和V:0.15%以下(不含0%)所构成的组中选择的至少一种。

由表1~7可知以下内容。实验No.l、2、5~7、9~32、40和46~56是使用满足本发明的成分组成的钢种,以本发明所规定的退火条件进行热处理而制造的例子。这些例子均满足本发明中规定的金属组织,在抗拉强度llSOMPa以上的区域,延展性优异,强度-延展性平衡(TSXEL平衡)也良好。另外低温韧性也优异。

(TEM观察)

最终制品是热乳钢板、冷乳钢板时,在制造方法(I)和(II)的任意一个之中,均除了继上述工序1实施下述工序2以外,也可以在上述工序1之后,经过别的工序再实施工序2。最终制品是电镀锌钢板时,上述制造方法(I)和(II)的任意一个,均可以采用以下任意方法:按(工序1)-(工序2)-(电镀锌)的顺序实施的方法;如后述的实施例,按(工序1)-(兼备工序2的电镀锌)的顺序实施的方法;按(工序1)-(电镀锌)-(工序2)的顺序实施的方法。

高强度钢板及其制造方法

本发明提供一种延伸率和延伸凸缘性都优良的980MPa以上的高强度钢板,其实质为铁素体单相组织,分散析出平均粒径不足10nm的包含Ti、Mo及V的碳化物,并且该包含Ti、Mo及V的碳化物具有满足V/(Ti+Mo+V)≥0.3(原子比)的平均组成,由此适合作如汽车用部件进行冲压时剖面形状复杂的用途。

由于碳化物能够稳定而微细地存在,因而影响碳化物的组成。具体来说,碳化物的平均组成中,以原子%表示的11、110、¥满足¥/(11+110+力彡0.3时抑制析出物粗大化的效果变高,能够得到所希望的微细析出物。因此,在本发明中,将在以原子%表示的Ti、Mo、V满足V/(Ti+Mo+V)彡0.3的范围内分散析出含有Ti、Mo、V的碳化物作为必要条件。其中,V/(Ti+Mo+V)的上限优选限定在0.7左右。

•其他

下面,对上述各成分条件(不特别说明时为质量%)进行说明。

并且,在制造具有980MPa以上的拉伸强度的2.5mm以下的热轧薄钢板时,本申请在轧制后析出担负强度的析出物。因此,在轧制中钢是软质的,从而不会特别增大与轧制有关的设备负担就能够进行制造。

4 其中,C、Ti、Mo、V表示各成分的质量%。

不必特别规定终轧结束温度的上限。但是,由于以高温进行终轧时结晶颗粒粗大化而结晶组织的强度降低,因而额外需要微细碳化物等引起的强度,浪费变多。因此,终轧结束温度优选在1000°c以下。

另外,Si虽然可以不积极含有,但极端地减少的话使制造成本变差。0.001%左右是实用的下限值。

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