專(zhuān)利名稱(chēng)：超高機(jī)械強(qiáng)度鋼以及涂覆有鋅或鋅合金的該鋼薄板的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超高機(jī)械強(qiáng)度鋼以及涂覆有鋅或鋅合金的該鋼薄板的生產(chǎn)方法。
有若干種其成分及其顯微組織不同的超高機(jī)械強(qiáng)度鋼。因而，被稱(chēng)作雙相鋼的鋼具有由鐵素體和馬氏體構(gòu)成的顯微組織，這可使其達(dá)到400MPa至大于1200MPa的抗拉強(qiáng)度。
為了獲得可達(dá)到高機(jī)械性能的顯微組織，這些鋼種(nuance)均足夠多地載有各種元素，如鉻、硅、錳、鋁或磷。然而，當(dāng)希望對(duì)這些鋼種涂覆防腐蝕涂層(例如通過(guò)熱浸鍍鋅來(lái)進(jìn)行)時(shí)，其會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
實(shí)際上發(fā)現(xiàn)，鋼板表面相對(duì)于鋅或鋅合金具有很差的潤(rùn)濕性。鋼板因而包含未被涂覆的部分，其構(gòu)成了誘發(fā)腐蝕的優(yōu)先區(qū)域。
為了克服此問(wèn)題，業(yè)已提出了各種不同方法。因而，已知的方法是對(duì)金屬進(jìn)行預(yù)涂覆，這將能夠提供與鋅更好結(jié)合的基底。為此，業(yè)已提出沉積鐵，鋁，銅及其它元素，通常通過(guò)電沉積來(lái)進(jìn)行。這些方法的缺點(diǎn)是在鍍鋅之前增加了額外的步驟。
另外還提出，讓鋼板在退火爐中經(jīng)過(guò)，該退火爐尤其具有特定的氣氛，所述氣氛可以使鐵選擇性氧化，從而形成鐵氧化物層，在該層上可以有效地沉積鋅。但是，這種方法需要非常細(xì)致地調(diào)節(jié)和非常嚴(yán)格地控制氧化條件。
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種鋼組合物，其沒(méi)有現(xiàn)有技術(shù)組合物的缺點(diǎn)，尤其是，其特別適合于用鋅或鋅合金涂覆，同時(shí)保持高機(jī)械性能。
為此，本發(fā)明的第一目的在于超高機(jī)械強(qiáng)度鋼，其化學(xué)組成包含(以重量％計(jì))
0.060％≤C≤0.250％0.400％≤Mn≤0.950％Si≤0.300％Cr≤0.300％0.100％≤Mo≤0.500％0.020％≤Al≤0.100％P≤0.100％B≤0.010％Ti≤0.050％其余是鐵和源于生產(chǎn)操作的雜質(zhì)。
在一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述鋼包含0.080％≤C≤0.120％0.800％≤Mn≤0.950％Si≤0.300％Cr≤0.300％0.100％≤Mo≤0.300％0.020％≤Al≤0.100％P≤0.100％B≤0.010％Ti≤0.050％其余是鐵和源于生產(chǎn)操作的雜質(zhì)。
該實(shí)施方式可獲得抗拉強(qiáng)度約為450MPa的鋼薄板。
在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述鋼包含0.080％≤C≤0.120％0.800％≤Mn≤0.950％Si≤0.300％Cr≤0.300％0.150％≤Mo≤0.350％0.020％≤Al≤0.100％
P≤0.100％B≤0.010％Ti≤0.050％其余是鐵和源于生產(chǎn)操作的雜質(zhì)。
該實(shí)施方式可獲得抗拉強(qiáng)度約為500MPa的鋼薄板。
在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述鋼包含0.100％≤C≤0.140％0.800％≤Mn≤0.950％Si≤0.300％Cr≤0.300％0.200％≤Mo≤0.400％0.020％≤Al≤0.100％P≤0.100％B≤0.010％Ti≤0.050％其余是鐵和源于生產(chǎn)操作的雜質(zhì)。
該實(shí)施方式可獲得抗拉強(qiáng)度約為600MPa的鋼薄板。
在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述鋼具有由鐵素體和馬氏體構(gòu)成的顯微組織。
本發(fā)明的第二目的在于涂覆有鋅或鋅合金的本發(fā)明超高機(jī)械強(qiáng)度鋼的薄板。
本發(fā)明的第三目的在于涂覆有鋅或鋅合金的本發(fā)明鋼薄板的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟-制造其組成符合本發(fā)明的扁鋼錠，熱軋然后冷軋所述鋼錠，從而獲得薄板，-以2-100℃/s的速率加熱所述薄板，直至達(dá)到700-900℃的保溫溫度為止，-以2-100℃/s的速率冷卻所述薄板，直至達(dá)到的溫度接近包含熔融鋅或鋅合金的浴的溫度為止，然后
-通過(guò)浸于所述浴中而對(duì)所述薄板涂覆鋅或鋅合金，并以2-100℃/s的冷卻速率將其冷卻至環(huán)境溫度。
在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，薄板在保溫溫度下保溫10-1000秒。
在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，包含熔融鋅或鋅合金的浴保持在450-480℃的溫度，并且薄板的浸入時(shí)間為2-400秒。
在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述浴主要含鋅。
本發(fā)明的第四目的在于涂覆有鋅或鋅合金的超高機(jī)械強(qiáng)度鋼薄板在生產(chǎn)汽車(chē)構(gòu)件中的用途。
本發(fā)明基于以下的新發(fā)現(xiàn)，即通過(guò)用所要求保護(hù)的最大值來(lái)限制錳、硅和鉻的含量，由此生產(chǎn)的鋼種可以獲得優(yōu)異的涂覆性。根據(jù)希望的機(jī)械性能水平來(lái)調(diào)節(jié)淬火元素的含量，所述淬火元素例如是碳和鉬，已發(fā)現(xiàn)它們不會(huì)損害所述涂覆性。
為此，例如可使用提供臨界淬火速度V(℃/s)的十進(jìn)制對(duì)數(shù)的常規(guī)公式Log(V)＝4.5-2.7％Cγ-0.95％Mn-0.18％Si-0.38％Cr-1.17％Mo-1.29(％C×％Cr)-0.33(％Cr×％Mo)式中，Cγ表示冷卻前奧氏體的碳含量。
本發(fā)明鋼組合物包含0.060-0.250重量％的碳，因?yàn)闃I(yè)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳含量低于0.060％時(shí)，該鋼種不可再淬火，并且無(wú)法再獲得所希望的高機(jī)械性能。當(dāng)碳含量高于0.250重量％時(shí)，碳將嚴(yán)重地?fù)p害該鋼種的可焊性。
所述組合物還包含0.400-0.950重量％的錳。與碳相同，需要滿足下限要求，以便獲得可淬火鋼種，同時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足上限要求，以保證該鋼種良好的涂覆性。
所述組合物還包含最高為0.300重量％的硅。為保證該鋼種良好的涂覆性，必須滿足其上限要求。
所述組合物還包含最高為0.300重量％的鉻。為保證該鋼種良好的涂覆性，必須滿足其上限要求。
最后，本發(fā)明組合物應(yīng)當(dāng)包含0.100-0.500重量％的鉬，因?yàn)闃I(yè)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鉬含量低于0.100％時(shí)，該鋼種無(wú)法再獲得所希望的高機(jī)械性能。當(dāng)鉬含量高于0.500重量％時(shí)，鉬將嚴(yán)重地?fù)p害該鋼種的可焊性。
所述組合物還可任選地包含至多0.010重量％的硼，并且如果需要的話，其可利用最大含量為0.050重量％的鈦進(jìn)行保護(hù)。元素鈦對(duì)氮的親合力明顯大于硼，其通過(guò)形成一氮化鈦而捕獲硼。
所述鋼組合物還可以包含各種不可避免的殘余元素，包括N、Nb、Cu、Ni、W、V。
特別優(yōu)選地是，對(duì)可使鋼容易老化的氮含量進(jìn)行限制。
由于其改善的鍍鋅性能，本發(fā)明鋼特別適合在生產(chǎn)汽車(chē)用構(gòu)件領(lǐng)域中的應(yīng)用，尤其是用于生產(chǎn)可見(jiàn)構(gòu)件如車(chē)身元件，在涂漆之后，與利用現(xiàn)有技術(shù)的鋼生產(chǎn)的元件相比，其具有美觀的外表。
現(xiàn)在將基于下面的觀察結(jié)果和實(shí)施例來(lái)闡明本發(fā)明，所述實(shí)施例是非限定性實(shí)施例，表1給出了所試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分(以10-3重量％表示)。
表1
*根據(jù)本發(fā)明將這些不同組成制成15kg鋼錠的形式。然后將這些鋼錠加熱至1250℃保溫45分鐘，之后經(jīng)過(guò)7道次熱軋，最終的軋制溫度為900℃。
通過(guò)利用帶有阻化劑的水淬火來(lái)冷卻如此獲得的鋼板，冷卻速率約為25℃/s，然后在被冷卻之前于550℃被卷繞。
然后，在進(jìn)行下述熱循環(huán)之前，以70％的壓下率對(duì)其進(jìn)行冷軋。
-以約30℃/s的速率加熱，直至達(dá)到770-810℃的保溫溫度保持50-80秒，以模擬80-150m/min的線速度，-以約10℃/s的速率冷卻薄板，直至達(dá)到470℃為止。
然后在鋅浴中將薄板浸鍍鋅，在該浴中的停留時(shí)間取決于所選的線速度(80-150m/min)，然后以5℃/s的速率冷卻至環(huán)境溫度。
隨后測(cè)量每塊薄板的下述機(jī)械性能-Rm抗拉強(qiáng)度(MPa)，-Rel彈性極限(MPa)，-A斷裂伸長(zhǎng)(％)，-Ag分布伸長(zhǎng)(％)(allongement réparti)，-P水平(％)(palier)，以及薄板的馬氏體比例(％M)。
試驗(yàn)1鉬含量和硼存在的影響針對(duì)保溫溫度為790℃且線速度為120m/min的鋼種A-F研究這種影響。
*根據(jù)本發(fā)明對(duì)于本發(fā)明鋼種來(lái)說(shuō)，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)增加鉬含量，馬氏體含量將增加，這使得抗拉強(qiáng)度增加且彈性極限降低。
但是，添加硼不會(huì)使馬氏體的百分比增加，而是會(huì)導(dǎo)致馬氏體和滲碳相的細(xì)化。
試驗(yàn)2熱處理的影響針對(duì)鋼種D，研究在三個(gè)線速度和三個(gè)保溫溫度下的這種影響(m/min)
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，保溫溫度和線速度對(duì)所獲得的機(jī)械性能幾乎沒(méi)有影響。這對(duì)于應(yīng)當(dāng)不易受這類(lèi)變化影響的工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一個(gè)特別有利的優(yōu)點(diǎn)。
然后針對(duì)鋼種F研究這種影響
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，將硼添加至本發(fā)明鋼種中將使所形成的馬氏體的比例穩(wěn)定，該比例根本不會(huì)變化，與熱處理參數(shù)無(wú)關(guān)。
試驗(yàn)3鍍鋅能力對(duì)鋼種A、B、C和F的薄板進(jìn)行熱浸鍍鋅并將露點(diǎn)調(diào)節(jié)至-40℃。鋼種A和B獲得的薄板在其涂層中有缺陷，相反，鋼種C和F具有連續(xù)涂層。
權(quán)利要求
1.一種超高機(jī)械強(qiáng)度鋼，其特征在于，其化學(xué)組成包含，以重量％計(jì)0.060％≤C≤0.250％0.400％≤Mn≤0.950％Si≤0.300％Cr≤0.300％0.100％≤Mo≤0.500％0.020％≤Al≤0.100％P≤0.100％B≤0.010％Ti≤0.050％其余是鐵和源于生產(chǎn)操作的雜質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的鋼，其特征在于，它還包含0.080％≤C≤0.120％0.800％≤Mn≤0.950％Si≤0.300％Cr≤0.300％0.100％≤Mo≤0.300％0.020％≤Al≤0.100％P≤0.100％B≤0.010％Ti≤0.050％其余是鐵和源于生產(chǎn)操作的雜質(zhì)。
3.權(quán)利要求1的鋼，其特征在于，它還包含0.080％≤C≤0.120％0.800％≤Mn≤0.950％Si≤0.300％Cr≤0.300％0.150％≤Mo≤0.350％0.020％≤Al≤0.100％P≤0.100％B≤0.010％Ti≤0.050％其余是鐵和源于生產(chǎn)操作的雜質(zhì)。
4.權(quán)利要求1的鋼，其特征在于，它還包含0.100％≤C≤0.140％0.800％≤Mn≤0.950％Si≤0.300％Cr≤0.300％0.200％≤Mo≤0.400％0.020％≤Al≤0.100％P≤0.100％B≤0.010％Ti≤0.050％其余是鐵和源于生產(chǎn)操作的雜質(zhì)。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的鋼，其特征在于，其顯微組織由鐵素體和馬氏體構(gòu)成。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的鋼的超高機(jī)械強(qiáng)度薄板，其特征在于，它涂覆有鋅或鋅合金。
7.權(quán)利要求6的鋼薄板的生產(chǎn)方法，其特征在于，它包括如下步驟-制造其組成符合權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的扁鋼錠，熱軋然后冷軋所述鋼錠，從而獲得薄板，-以2-100℃/s的速率加熱所述薄板，直至達(dá)到700-900℃的保溫溫度為止，-以2-100℃/s的速率冷卻所述薄板，直至達(dá)到的溫度接近包含熔融鋅或鋅合金的浴的溫度為止，然后-通過(guò)浸于所述浴中而對(duì)所述薄板涂覆鋅或鋅合金，并以2-100℃/s的冷卻速率將其冷卻至環(huán)境溫度。
8.權(quán)利要求7的方法，其特征在于，薄板在所述保溫溫度下保溫10-1000秒。
9.權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，所述包含熔融鋅或鋅合金的浴保持在450-480℃的溫度，并且所述薄板的浸入時(shí)間為2-400秒。
10.權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述浴主要包含鋅。
11.權(quán)利要求6的涂覆有鋅或鋅合金的超高機(jī)械強(qiáng)度鋼薄板在生產(chǎn)汽車(chē)構(gòu)件中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及超高機(jī)械強(qiáng)度鋼，其化學(xué)組成包含(以重量％計(jì))0.060％≤C≤0.250％；0.400％≤Mn≤0.950％；Si≤0.300％；Cr≤0.300％；0.100％≤Mo≤0.500％；0.020％≤Al≤0.100％；P≤0.100％；B≤0.010％；Ti≤0.050％，其余是鐵和源于生產(chǎn)操作的雜質(zhì)。本發(fā)明還涉及涂覆有鋅或鋅合金的所述鋼的薄板的制造方法。
文檔編號(hào)C21D9/52GK1688724SQ03823840
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者A·莫林, J-L·拉普因特 申請(qǐng)人:于西納公司