專利名稱：：具有優異的翻邊可加工性的高錳高強度鋼板的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種具有優異的翻邊可加工性(burringworkability)的高錳高強度鋼板，其用于汽車等的結構構件、緩沖器增強材料和沖擊吸收材料，更具體地講，本發明涉及一種這樣的高錳高強度鋼板，其中，通過添加C、Mn和Al來控制其微觀結構，從而提高其物理性質，例如強度、伸長率和擴孔率。
背景技術：
：緩沖器增強材料或室內的沖擊吸收材料直接關系到車輛碰撞中的乘客的安全，因此，抗拉強度為780MPa或更高的超高強度熱軋鋼板已被廣泛地用作增強/吸收材料。另外，增強/吸收材料應當具有高伸長率以及高抗拉強度，并要求其具有優異的擴孔率，以提高法蘭單元或部件聯結單元的可成型性。為了應對日益嚴重的環境污染問題的治理的目的，已經越來越多地將高強度鋼用在高強度部件中，以提高燃料效率，因此，已經逐漸嘗試將抗拉強度為780MPa或更高的高強度鋼商業化。用于汽車的高強度鋼的典型示例包括多相鋼、雙相(DP)鋼、相變誘發塑性(TRIP)鋼和孿晶誘發塑性(TWIP)鋼。通常，將制造板片的方法分成再利用所制造的板坯的偏析組分的再加熱工藝；將板坯軋制成最終厚度的板的熱軋工藝；在室溫下將熱軋板冷卻/巻繞的冷卻工藝。這里，將從加熱爐取出的板坯在奧氏體區進行軋制，然后，在冷卻工藝中，在比馬氏體開始(Ms)溫度低的終冷溫度下使奧體氏轉變成馬氏體。此時，將所得到的鋼稱為雙相鋼。雙相鋼由于馬氏體相對于整體結構的比例的增大而具有提高的強度，并且還由于鐵素體比例的增大而具有提高的延性。在這種情況下，當增大馬氏體比例以提高其強度時，鐵素體比例相對地減小，這導致延性劣化。并且，雙相鋼具有這樣一個問題，即，應當4是高其冷卻速率，以在低溫下形成馬氏體。如該方法所述，在軋制工藝中形成奧氏體，并在冷卻工藝中通過控制冷卻速率、終冷溫度等，而在室溫下形成鐵素體、馬氏體、一些貝氏體和混合的馬氏體/奧氏體相。所得到的鋼為多相鋼，且所得到的鋼提高了相變誘發塑性鋼的強度和延性。多相鋼不具有由馬氏體轉變導致的屈服比特性，因此，已經將多相鋼廣泛地用在各種應用領域中，因為它由于使用了的相對少量的添加合金元素而具有優異的可焊性，并且還具有高的屈服強度，盡管由于高屈服強度而致使其可成形性不太令人滿意。此外，在軋制工藝中形成奧氏體、奧氏體或鐵素體雙相之后，然后在冷卻工藝中通過控制冷卻速率和終冷溫度，而在貝氏體轉變溫度范圍內對其進行熱處理，當除了貝氏體轉變之外凝聚的奧氏體在室溫下保持亞穩狀態時，可以制造出相變誘發塑性鋼。在目前可商業獲得的鋼之中，相變誘發塑性鋼具有最優異的強度和伸長率平衡(強度x伸長率)。考慮到處于商業使用階段的鋼，孿晶誘發塑性鋼具有最優異的強度x伸長率平衡。孿晶誘發塑性鋼是應變硬化性質得到提高的鋼，因此，通過調整諸如錳、碳和鋁之類的組分而獲得穩定的奧氏體單相，并在相變過程中使用位錯和孿晶系統作為相變裝置，由此抑制了頸縮，并提高了伸長率。然而，當馬氏體經受應變硬化工藝時，軟基體相和硬馬氏體相的邊界在相變或處理工藝過程中足以形成空位，因此，其強度相對于伸長率是優異的，但其擴孔率較差。相變誘發塑性鋼具有低的翻邊可加工性，因為相變誘發馬氏體和軟基體相的邊界也在相變過程中形成空位。孿晶誘發塑性鋼與相同強度的超高強度鋼(雙相鋼、相變"i秀發塑性鋼等)相比具有相同或類似水平的擴孔率，認為這與孿晶引起的高應變硬化速率有關。
發明內容技術問題本發明的一方面提供了一種高錳高強度鋼板，其中，通過調整C、Mn和Al的含量并控制該鋼板的微觀結構而使其具有50%或更高的延伸率、50,000MPaxy。或更高的TSxEl平衡以及40%或更高的擴孔率。技術方案根據本發明的一方面，提供了一種具有優異的翻邊可加工性的高錳高強度鋼板，其包括以重量計0.2-1.0%的C、10-25%的Mn、0.3-3.0%的Al、0.05%或更少的S、0.05。/。或更少的P、余量的Fe和不可避免的雜質，其中，所述化學元素令人滿意地具有18(im或更大的晶粒尺寸。有益效果本發明的一方面能夠提供一種高強度鋼板，因為該高強度鋼板具有優異的物理性質，如延伸率和擴孔率以及強度，所以該高強度鋼板能夠有助于汽車部件的形成。圖1是示出根據本發明一個示例性實施例制造的試驗樣品的晶粒尺寸和抗拉強度x伸長率的相互關系的曲線圖。圖2是示出根據本發明一個示例性實施例制造的試驗樣品的晶粒尺寸和擴孔率的相互關系的曲線圖。圖3是示出為了獲得在110(TC和2分鐘的條件下的相同效果，熱處理時間隨遞增溫度的曲線圖。具體實施例方式在下文中，將參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例。本發明人致力于開發一種具有優異的擴孔率以及優異的強度和伸長率的超高強度鋼。穩定的奧氏體結構是通過添加大量的C和Mn而制成的，從而顯示出優異的伸長率，并且通過在相變期間形成孿晶來抑制縮頸現象。另夕卜，通過添加Al來控制孿晶的比例，由此增大局部伸長率。因此，與無鋁的鋼相比，本發明的高強度鋼板的擴孔率提高了15%，從而確保了大約30%的擴孔率。然而，高強度鋼板需要具有更高的擴孔率，以應用于汽車部件，即，擴孔率越高，越符合需要。然而，認為高強度鋼板需要達到大約40%的擴孔率。因此，本發明是在以下事實的基礎上提出的，即，通過調整C、Mn和Al的含量并通過熱處理4吏它們的晶粒尺寸變粗大，能夠確^昧高擴孔率以及強度和伸長率。在下文中，將詳細描述根據本發明的高強度鋼板中的組分的含量。碳(C)的含量優選為0.2%-1.0%的范圍。碳(C)是鋼中的最重要的組分之一，它與諸如韌性、耐蝕性和強度等所有理化性質密切相關，并對鋼的物理性質影響最大。當碳(C)的含量小于0.2%時，奧氏體的穩定性會下降，且雙相的比例會減小，而當碳(C)的含量超過1.0%時，由于低可焊性和雙相比例的突然增大，可加工性會突然劣化。因此，優選的是，將碳(C)的含量限制到0.2%-1.0%的范圍。錳(Mn)的含量優選為10%-25%的范圍。錳(Mn)是奧氏體穩定劑，它通過提高鋼的淬透性來提高鋼的強度。在鋼中應當存在至少10%的錳，以獲得穩定的奧氏體結構。這里，當錳(Mn)的含量超過25%時，會導致煉鋼工藝的明顯增大的負荷，且可焊性變差，并且還會形成夾雜物。因此，優選的是，將錳(Mn)的含量限制到10%-25%的范圍。鋁(Al)的含量優選為0.3%-3.0%的范圍。鋁(Al)是鐵素體雙重穩定劑，它有助于提高鋼的強度，并通常作為脫氧劑而加入。同時，鋁在相變過程中通過增加堆垛層錯能而持續產生孿晶。如果鋁(Al)的含量小于0.3%，則對堆垛層錯能的影響會小，而當鋁(A1)的含量超過3.0%時，在煉鋼工藝過程中會不斷地發生水口堵塞現象或產生混合夾雜物。優選的是，將鋁(Al)的含量限制到0.3%-3.0%的范圍。硫(S)的含量優選為0.05%或更少的范圍。當硫(S)的含量超過0.05%時，在熱軋板上形成粗大的MnS,這導致可加工性和韌性變差。因此，優選以盡可能低的量添加硫(S)。磷(P)的含量優選為0.05%或更少的范圍。當磷(P)的含量超過0.05%時，在熱軋板上形成粗大的MnS,這導致可加工性和韌性變差。因此，優選以盡可能低的量添加磷(P)。根據本發明制造的組合物除了包括上述組分外，還包括余量的Fe和其它不可避免的雜質。根據本發明的鋼板滿足18fim或更大的晶粒尺寸的要求，從而確保了優異的翻邊可加工性。具有奧氏體單相結構的高錳鋼的質量由奧氏體晶粒尺寸以及奧氏體的穩定性和堆垛層錯能來確定。奧氏體的穩定性隨著錳、鎳和碳的含量增加而提高，進而使高錳鋼的質量顯著提高。并且，堆垛層錯能隨著鋁的含量增加而增大，從而在轉變鋼上產生孿晶，并提高鋼的伸長率。高錳超高強度鋼的晶粒尺寸與擴孔率密切相關。通常，根據熱軋工藝和冷軋工藝制造的鋼板的平均晶粒尺寸為8pm。這里，通過改變熱軋溫度或退火溫度來稍微增大板的平均晶粒尺寸，但是難以制造出平均晶粒尺寸為10pm或更大的鋼。根據本發明，可以使用各種方法來確保18|am或更大的平均晶粒尺寸，例如，通過熱處理控制晶粒尺寸，等等。因為考慮到活化能，晶粒尺寸控制與高維持溫度和時間有關，所以可以以爐冷或空氣冷卻方式實施熱處理之后的冷卻工藝，rc/秒或更大的速率的冷卻可以控制相結構。另外，晶粒尺寸可以是作為熱處理結構的奧氏體單相的晶粒尺寸。本發明的方式在下文中，將參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例。示例將具有如下表1所列的組分的錠料在1200。C下加熱1小時，在90(TC進行熱軋，然后用水冷卻到680°C。在錠料冷卻之后，測量在如下表2所列的熱處理溫度的條件下制造的試驗樣品的強度、伸長率和擴孔率。在下面表2和表3中列出了結果。利用重結晶所需的活化能和下面等式來計算達到熱處理溫度的熱處理時間。考慮到高錳鋼的活化能為276,210卡/摩爾，當在與1100。C和2分鐘相同的熱處理條件下計算熱處理時間時，在圖3中示出了熱處理時間。另外，以爐冷或空氣冷卻方式實施熱處理之后的冷卻。根據下面等式計算晶粒生長速率。這里，"d"表示熱處理后的晶粒尺寸，"d。"表示熱處理之前的晶粒尺寸，"n"和"K"表示在熱處理過程中晶粒生長材料的常數，"Q"表示活化能，"R"表示物理常數(尾數常數)，"T"表示溫度。dn-dn0=Ktexp(-Q/RT)表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如表2和3所示，在滿足熱處理條件的本發明示例1至7的情況下，顯示出通過確保18(im或更大的平均奧氏體晶粒尺寸(AGS),根據本發明的高強度鋼板具有優異的翻邊可加工性，例如，42.6%或更高的拉伸翻邊率。優選的是，因為擴孔率隨總伸長率和均勻伸長率之差的增大而提高，所以通過增大晶粒尺寸來提高擴孔率。另外，根據本發明的高強度鋼板顯示出優異的機械性質，例如，50，000MPax。/。或更高的TSxEl平衡以及50%或更高的伸長率。然而，在不滿足熱處理條件的對比示例1和2的情況下，看出高強度鋼板顯示出10-llpm的平均奧氏體晶粒尺寸(AGS)，因此，拉伸翻邊率劣化,權利要求1、一種具有優異的翻邊可加工性的高錳高強度鋼板，包括以重量計0.2％-1.0％的C、10％-25％的Mn、0.3％-3.0％的A1、0.05％或更少的S、0.05％或更少的P、余量的Fe和不可避免的雜質，其中，所述化學元素令人滿意地具有18μm或更大的晶粒尺寸。2、如權利要求1所述的高強度鋼板，其中，所述晶粒尺寸是作為熱處理結構的奧氏體單相的晶粒尺寸。全文摘要本發明提供了一種具有優異的翻邊可加工性的高錳高強度鋼板，其用于汽車等的結構構件、緩沖器增強材料和沖擊吸收材料。該高強度鋼板包括以重量計0.2％-1.0％的C、10％-25％的Mn、0.3％-3.0％的Al、0.05％或更少的S、0.05％或更少的P、余量的Fe和不可避免的雜質，其中，所述化學元素令人滿意地具有18D或更大的晶粒尺寸。因為該高強度鋼板具有優異的物理性質，如延伸率和擴孔率以及強度，所以該高強度鋼板能夠有助于汽車部件的形成。文檔編號C22C38/00GK101432455SQ200780015344公開日2009年5月13日申請日期2007年12月20日優先權日2006年12月26日發明者金成圭,陳光根申請人:Posco公司