钢板和构件以及它们的制造方法与流程

    技术2024-12-08  15


    本发明涉及钢板和构件以及它们的制造方法。


    背景技术:

    1、近年来,由于汽车的车身轻量化需求进一步提高,正在推进高强度钢板在车身骨架部件中的应用。

    2、作为这样的高强度钢板,例如专利文献1中公开了:

    3、“一种高强度钢板,其特征在于,具有如下组织:以质量%计含有c:0.16%~0.72%、si:3.0%以下、mn:0.5%~3.0%、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,剩余部分为fe和不可避免的杂质,

    4、作为钢板组织,满足马氏体相对于钢板组织整体的面积率为10%~90%、残余奥氏体量为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、上述马氏体相对于钢板组织整体的面积率、上述残余奥氏体量和上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60%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%),并且上述残余奥氏体中的平均c量为0.70%~2.00%,拉伸强度为980mpa以上。”。

    5、专利文献2中公开了:

    6、“一种高强度钢板,其特征在于,具有如下组织:以质量%计含有c:0.17%~0.73%、si:3.0%以下、mn:0.5%~3.0%、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,剩余部分为fe和不可避免的杂质,

    7、作为钢板组织,满足下部贝氏体和总马氏体的合计量相对于钢板组织整体的面积率为10%~90%、残余奥氏体量为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、上述下部贝氏体和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10%以下(包括0%),并且上述残余奥氏体中的平均c量为0.70%以上,拉伸强度为980mpa以上。”。

    8、专利文献3中公开了:

    9、“一种耐氢脆化特性优异的高强度钢板,是拉伸强度为1180mpa以上的钢板,其特征在于,以质量%计含有c:0.15~0.25%、si:1~2.5%、mn:1.5~3%、p:0.015%以下、s:0.01%以下、al:0.01~0.1%、n:0.01%以下,剩余部分由铁和不可避免的杂质构成,

    10、相对于金属组织整体,满足贝氏体、贝氏体铁素体和回火马氏体:合计85面积%以上、残余奥氏体:1面积%以上、新鲜马氏体:5面积%以下(包括0面积%)。”。

    11、专利文献4中公开了:

    12、“一种高强度冷轧钢板,其特征在于,具有如下化学组成:以质量%计含有c:超过0.140%且小于0.400%、si:超过0.35%且小于1.50%、mn:超过1.50%且小于4.00%、p:0.100%以下、s:0.010%以下、al:0.100%以下、n:0.0100%以下、ti:0%以上且小于0.050%、nb:0%以上且小于0.050%、v:0%~0.50%、cr:0%~1.00%、mo:0%~0.50%、b:0%~0.0100%、ca:0%~0.0100%、mg:0%~0.0100%、rem:0%~0.0500%、bi:0%~0.050%,剩余部分由fe和杂质构成,

    13、距表面为板厚的1/4的位置处的组织以体积率计包含70.0%以上的回火马氏体、超过3.0%且小于10.0%的残余奥氏体、合计25.0%以下的铁素体和贝氏体、以及5.0%以下的马氏体,

    14、距上述表面为25μm的位置处的组织以体积率计包含合计70%以上的铁素体和贝氏体、以及合计30%以下的马氏体和回火马氏体,

    15、在距上述表面为25μm的位置,上述马氏体和上述回火马氏体的平均粒径为5.0μm以下,

    16、拉伸强度为1310mpa以上,均匀伸长率为5.0%以上,90°v弯曲时的极限弯曲半径r与板厚t之比即r/t为5.0以下。”。

    17、现有技术文献

    18、专利文献

    19、专利文献1:日本特开2010-65272号公报

    20、专利文献2:日本专利第5365112号

    21、专利文献3:日本专利第5412182号

    22、专利文献4:日本专利第6635236号


    技术实现思路

    1、然而,当将高强度钢板应用于车身骨架部件时,以往一直对于将钢板加热并压制的所谓热压制成型中的高强度钢板的应用进行积极研究。然而,最近,从成本、生产率的观点出发,重新开始了对冷压制成型(以下也称为冷压制)中应用高强度钢板的研究。

    2、当对高强度钢板、特别是对拉伸强度(以下也称为ts):1470mpa以上的钢板进行冷压制时,由于成型性、特别是延展性不充分,所以容易产生压制破裂。因此,现状是冷压制中的高强度钢板的应用仅限于形状比较简单的部件中。

    3、另外,当对ts:1470mpa以上的钢板进行冷压制而制成部件时,由于部件内的残余应力的增加、坯材本身所引起的耐延迟断裂特性的劣化,延迟断裂变得显著。这里,延迟断裂是以如下方式导致断裂的现象。即,在对部件施加有高应力的状态下,在氢侵入环境下放置该部件时,氢侵入到该部件内。由此,产生原子间结合力的降低和局部变形而产生微小龟裂,该微小龟裂发展而导致断裂。

    4、这里,专利文献1和2所公开的高强度钢板通过添加大量的si或al来抑制碳化物的形成,从而使钢组织中含有大量的残余奥氏体(以下也称为残余γ)。由此,提高了延展性。但是,残余γ在冷压制时相变为硬质的马氏体,存在它们成为应力集中部并助长延迟断裂的风险。

    5、专利文献3所公开的高强度钢板也利用残余γ来提高延展性。因此,如上所述,残余γ在冷压制时相变为硬质的马氏体,存在它们成为应力集中部并助长延迟断裂的风险。

    6、另外,最近在组装汽车的车身、部件时,对表面具有镀锌层的高强度钢板(例如热浸镀锌钢板、合金化热浸镀锌钢板)实施点焊时,确认到在焊接部发生液态金属脆化开裂(lmec:liquid metal embrittlement cracking,以下也称为lme开裂)。这里,lme开裂是由于在点焊时镀锌层的锌熔融、熔融的锌侵入到焊接部的钢组织的晶界,因打开焊接电极时产生的应力起作用而发生的破裂。特别是在ts:780mpa以上的钢板乃至ts:1470mpa以上的钢板中,通常si含量高,因此存在发生lme开裂的风险。应予说明,即使是未实施镀锌的钢板,在与镀锌钢板进行点焊时,有时也由于镀锌钢板中熔融的锌与该钢板接触而发生lme开裂。

    7、钢板的成分组成的si含量越多,lme开裂越容易发生。在这一点上,例如在专利文献3所公开的高强度钢板中,从确保上述残余γ的观点出发,必须含有大量的si,具体而言,必须使si含量为1~2.5质量%。因此,在专利文献3所公开的高强度钢板中,除了上述延迟断裂的发生之外,还强烈担忧lme开裂的发生。

    8、另外,在专利文献4所记载的高强度钢板中,在表层部生成铁素体、贝氏体。因此,c浓缩到铁素体、贝氏体的周围的未相变奥氏体部,由未相变奥氏体部生成的马氏体变得非常硬质。其结果,存在它们成为应力集中部并助长延迟断裂的风险。

    9、这样,现状是对于在发生lme开裂的担忧少的si含量为1.0质量%以下的成分组成中并未获得同时实现ts:1470mpa以上的强度、优异的成型性和优异的耐延迟断裂特性的钢板,强烈期望开发这样的钢板。

    10、本发明是为了满足上述要求而开发的,其目的在于提供在发生lme开裂的担忧少的si含量为1.0质量%以下的成分组成中同时实现ts:1470mpa以上的强度、优异的成型性和优异的耐延迟断裂特性的钢板及其有利的制造方法。

    11、另外,本发明的目的在于提供以上述钢板为坯材的构件及其制造方法。

    12、于是,发明人等为了实现上述目的而反复进行了深入研究,结果得到以下见解。

    13、i)为了同时实现ts:1470mpa以上的强度、优异的成型性和优异的耐延迟断裂特性,有效的是使si含量为1.0%以下,并极力减少[c%]+[si%]/24+[mn%]/6表示的碳当量ceq。另外,在这样的碳当量ceq低的成分组成(以下也称为低ceq的成分组成)中,为了得到ts:1470mpa以上且成型性、特别是延展性优异的钢板,有效的是制成利用贝氏体作为软质相、利用马氏体作为硬质相的复合组织。

    14、ii)而且,在上述复合组织中,同时满足以下几点是重要的。

    15、·抑制马氏体、特别是回火马氏体内部存在的碳化物的粗大化,具体而言,使马氏体内部存在的碳化物的最大直径为400nm以下。

    16、·控制贝氏体的形态和分布状态,特别是使构成贝氏体的岛状区域的个数密度增加,并且使构成贝氏体的岛状区域中的长径比:1.8以上的岛状区域的个数增加。

    17、由此,不仅能够实现ts:1470mpa以上的强度和优异的成型性,还能够实现优异的耐延迟断裂特性。

    18、iii)另外,为了实现如上所述的贝氏体的形态和分布状态,在制造过程中,同时满足以下几点是特别重要的。

    19、·使达到退火温度为止的加热速度较快。

    20、·使退火温度在奥氏体单相区域中也较低,具体而言为a3点~a3点+40℃。

    21、·在退火后的冷却过程中,在生成贝氏体的650℃~500℃的温度范围内保持一定时间,缩短此时的保持时间。

    22、iv)进而,在碳当量ceq低的成分组成中,为了抑制马氏体内部存在的碳化物的粗大化,需要在上述温度范围内保持后,提高生成马氏体的500℃~50℃的温度范围内的冷却速度。

    23、本发明是基于上述见解并进一步进行研究而完成的。

    24、即,本发明的要旨构成如下。

    25、1.一种钢板,具有如下成分组成:以质量%计c:超过0.20%且0.34%以下、si:1.0%以下、mn:1.6%~2.4%、p:0.050%以下、s:0.0050%以下、sol.al:0.10%以下、n:0.010%以下、ti:超过0%且0.080%以下以及b:超过0%且0.0050%以下,并且满足下式(1),剩余部分为fe和不可避免的杂质,

    26、相对于组织整体,以面积率计马氏体:超过60%且90%以下、贝氏体:10%~30%、残余奥氏体:小于5%以及剩余部分:5%以下,

    27、上述马氏体内部存在的碳化物的最大直径为400nm以下,

    28、构成上述贝氏体的岛状区域的个数密度为120×10-4个/μm2以上,

    29、构成上述贝氏体的岛状区域中,长径比:1.8以上的岛状区域的个数以相对于构成上述贝氏体的岛状区域的总个数的比例计为60%以上,

    30、拉伸强度为1470mpa以上,

    31、均匀伸长率为5.5%以上。

    32、[c%]+[si%]/24+[mn%]/6≤0.70···(1)

    33、2.根据上述1所述的钢板,其中,上述成分组成以质量%计进一步含有以下a组和b组中的至少一者。

    34、(a组)

    35、cu:1.00%以下、ni:1.00%以下、mo:0.50%以下、cr:1.00%以下、zr:0.100%以下、ca:0.0100%以下、nb:0.100%以下、v:0.200%以下、w:0.200%以下、sb:0.100%以下、sn:0.100%以下和mg:0.0100%以下。

    36、(b组)

    37、选自se、as、pb、bi、zn、cs、rb、co、la、tl、nd、y、in、be、hf、tc、ta、o、la、ce和pr中的一种或两种以上:合计0.02%以下。

    38、3.根据上述1或2所述的钢板,其中,在表面具有镀层。

    39、4.一种构件,是使用上述1~3中任一项所述的钢板而成的。

    40、5.一种钢板的制造方法,具有:

    41、热轧工序,对具有上述1或2所述的成分组成的钢坯实施热轧而制成热轧钢板;

    42、冷轧工序,对上述热轧钢板进行冷轧而制成冷轧钢板;

    43、退火工序,将上述冷轧钢板在50℃~退火温度的温度范围内的平均加热速度:3.5℃/s以上的条件下进行加热,接着在上述退火温度:a3点~a3点+40℃和退火时间:30秒以上的条件下进行退火;

    44、第1冷却工序,接着,将上述冷轧钢板在上述退火温度~650℃的温度范围内的平均冷却速度:10℃/秒以上的条件下进行冷却;

    45、保持工序,将上述冷轧钢板在650℃~500℃的温度范围内的保持时间:10秒~200秒的条件下进行保持;

    46、第2冷却工序,将上述冷轧钢板在500℃~50℃的温度范围内的平均冷却速度:70℃/s以上的条件下冷却至50℃以下的冷却停止温度;以及

    47、回火工序,将上述冷轧钢板在回火温度:150~250℃和回火时间:30秒以上的条件下进行回火。

    48、6.根据上述5所述的钢板的制造方法,其中,进一步具有在上述回火工序后对上述冷轧钢板进行镀覆处理的镀覆处理工序。

    49、7.一种构件的制造方法,具有如下工序:对上述1~3中任一项所述的钢板实施成型加工和接合加工中的至少一者而制成构件。

    50、根据本发明,可以得到在发生lme开裂的担忧少的si含量为1.0质量%以下的成分组成中同时实现ts:1470mpa以上的强度、优异的成型性和优异的耐延迟断裂特性的钢板。另外,由于上述特性,本发明的钢板也能够通过冷压制而应用于具有更复杂形状的部件,因此能够在成本、生产率方面更有利地对部件强度的提高和轻量化做出贡献。


    技术特征:

    1.一种钢板,具有如下成分组成:以质量%计,c:超过0.20%且0.34%以下、si:1.0%以下、mn:1.6%~2.4%、p:0.050%以下、s:0.0050%以下、sol.al:0.10%以下、n:0.010%以下、ti:超过0%且0.080%以下以及b:超过0%且0.0050%以下,并且满足下式(1),剩余部分为fe和不可避免的杂质,

    2.根据权利要求1所述的钢板,其中,所述成分组成进一步以质量%计含有以下a组和b组中的至少一者,

    3.根据权利要求1所述的钢板,其中,在表面具有镀层。

    4.根据权利要求2所述的钢板,其中,在表面具有镀层。

    5.一种构件,是使用权利要求1~4中任一项所述的钢板而成的。

    6.一种钢板的制造方法,具有:

    7.根据权利要求6所述的钢板的制造方法,其中,进一步具有在所述回火工序后对所述冷轧钢板进行镀覆处理的镀覆处理工序。

    8.一种构件的制造方法,具有如下工序:对权利要求1~4中任一项所述的钢板实施成型加工和接合加工中的至少一者而制成构件。


    技术总结
    提供一种具有发生LME开裂的担忧少的Si含量为1.0质量%以下的成分组成且同时实现TS:1470MPa以上的强度、优异的成型性和优异的耐延迟断裂特性的钢板。采用规定的成分组成,并且采用以马氏体和贝氏体为主体的复合组织,使马氏体内部存在的碳化物的最大直径为400nm以下,使贝氏体的个数密度为120×10-4个/μm2以上,使长径比:1.8以上的贝氏体的个数比例为60%以上。

    技术研发人员:吉冈真平,秦克弥,木村英之
    受保护的技术使用者:杰富意钢铁株式会社
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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