專利名稱：：冷軋鋼板及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及用于汽車的外板(如門、引擎罩和行李箱蓋)的冷軋鋼板的制造方法，更具體的說，本發明涉及一種室溫下具有優異的耐應變時化性(strainagingresistance)以及烘烤硬化性的冷軋鋼板的制造方法，所述方法為在低碳鋼中，調整用以固定碳和氮(其為固溶元素)的鈮(Nb)和鋁(Al)的量，并適當地調整錳(Mn)和磷(P)的量以調整鋼的強度，同時保持外板以及涂漆-熱處理之后的最終產品所需的高屈服強度。
背景技術：
：近年來，車輛用冷軋鋼板需要具有高強度，以通過降低車輛的重量來提高燃料效率并降低車體重量，并且還需要具有足夠的屈服強度和抗拉強度、良好的壓制成形性、點悍性、疲勞特性以及耐油漆腐蝕性等等。一般來說，鋼板在強度和成形性方面具有相對立的特性，但是已知雙相鋼板和烘烤硬化性鋼板可作為同時滿足這兩種性能的鋼板。盡管雙相鋼板具有超過40kgf/mn^級別的高抗拉強度，但其壓制成形性低，除此之外，由于雙相鋼板中添加了大量的合金元素(如錳和鉻)，因此其制造成本昂貴。另一方面，當其抗拉強度為小于或等于40kgf/mn^級別時，烘烤硬化性鋼板具有接近于軟鋼板的屈服強度，使得它們具有優異的可鍛性以及鋼的特性，其中，在壓制成形之后的烘烤硬化過程中，屈服強度增加。烘烤硬化是利用了一種應變時化的工藝，所述應變時化是通過將在碳或氮(其為溶解于鋼中的間隙金屬)變形時所產生的電荷固定而產生的。隨著固溶液中碳和氮的溶解量增加，烘烤硬化水平隨之增高，性發生劣化。因此，對固溶元素進行控制是很重要的。在相關領域中，通過如下方法來制造用于車輛外板的鋼板適當地調節加入到超低碳鋁鎮靜鋼中的鈦(Ti)或鈮(Nb)的量以調節鋼中的固溶元素的量，從而確保烘烤硬化性，并通過加入磷(P)、錳(Mn)和硅(Si)(均為固溶強化元素)等來確保獲得屈服強度。通過加入鈦來控制固溶碳的剩余量從而制造烘烤硬化型鋼的方法，可以使材料質量的差別加大，這是因為鈦會與鋼中諸如氮(N)、硫(S)、碳(C)等多種元素結合，從而使得固溶碳(其對最終的烘烤硬化性具有影響)的含量發生顯著改變。此外，根據制造烘烤硬化型鋼的其他例子，通過加入鈮(Nb)來控制固溶碳的剩余量的方法需要進行高溫退火，這樣可能會使材料質量的差別隨退火條件而加大、并且在制造熱浸鍍材料的過程中鍍覆質量可能發生劣化。此外，對于在相關領域內通過使用固溶碳來確保烘烤硬化性的方法而言，由于碳的擴散速率較高，因此難以確保獲得較長的時化保證期。也就是說，相關領域中的烘烤硬化鋼具有這樣的缺陷其烘烤硬化性較高，而在試圖通過維持鋼中的固態碳以確保烘烤硬化性時，由于碳在室溫下具有高擴散速度，因此這種鋼在室溫下的耐應變時化性降低。此外，由于鋁脫氧鋼中的大部分固溶氮在巻繞工藝中會形成A1N，或者添加有鈦的鋼會在高溫下形成TiN，因此這些元素不能被用作固溶元素。另外，有這樣一種確保烘烤硬化性的示例性方法，其針對碳含量為0.01%或更高的低碳鋼，通過實施高溫退火以除去固溶碳、并通過加入鋁以除去固溶氮。然而，高溫退火具有這樣的缺陷材料各部分的質量差別會隨著控制條件的不同而加大，并且退火后固溶碳不能被完全除去。在這種情況中，即使通過加入鈦和鈮以除去固溶碳，也會由于剩余的固溶碳而造成成形性劣化，并且不能充分地確保獲得室溫下的耐應變時化性，除非對NbC和TiC進行控制。
發明內容技術問題為了克服這些問題，本發明的目的是提供一種具有優異的耐沖擊性(dentresistance)的冷軋鋼板，所述方法為調整用以固定碳和氮的鈮(Nb)及鋁(Al)的量，適當地調整錳(Mn)和磷(P)的量以調整鋼的強度，并利用低溫退火和低溫巻繞，以維持外板所需的屈服強度以及涂漆-熱處理之后的最終產品的高屈服強度。技術方案本發明的冷軋鋼板的制造方法包括加入0.005重量％或更低的碳(C)、0.002重量％至0.005重量°/0的氮(N)、0.1重量％至1重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量%或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁；將Nb/C的原子比值調節至l或更高，并將Al/N的原子比值調節為0.5至1.5;在115(TC至130(TC下將鋼均勻化，其中所述鋼含有鐵(Fe)并且其余為在鋼制造過程中不可避免地包含的元素；將最終熱軋制溫度設定為890。C至950°C(該溫度恰好高于Ar3臨界點)；將熱軋鋼板進行熱巻繞，并以40%至80%的冷軋壓下率(coldreductionratio)對熱軋鋼板進行冷軋。此外，在冷軋后，在750'C至880'C的溫度范圍內進行退火。此外優選的是，在45(TC至650'C的溫度范圍內進行熱巻繞。由本發明的實施方案的鋼所形成的冷軋鋼板包含0.005重量％或更低的碳(C)、0.002重量％至0.005重量％的氮(N)、0.1重量%至1重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量％或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁，余量為鐵以及在鋼制造過程中不可避免地包含的元素，其中Nb/C的原子比值被調節為1或更高，并且Al/N的原子比值被調節為0.5至1.5。有益效果本發明被設計為通過使用碳和氮作為固溶元素來制造冷軋鋼板，該冷軋鋼板具有優異的室溫下的耐應變時化性以及烘烤硬化性。因此，本發明具有如下優點制造具有優異的室溫下的耐應變時化性以及烘烤硬化性的冷軋鋼板，以及使用低溫退火和低溫巻繞。此外，本發明具有這樣的優點通過最大程度地防止形成固溶碳，以阻止碳對烘烤硬化造成的影響，從而防止出現非均勻加工、并確保獲得室溫下的耐應變時化性以及較長的時化保證期。'此外，根據本發明的實施方案，由于錳含量降低，因此加工性和點焊性能得以改善。通過控制沉淀物以及固溶氮來控制烘烤硬化，從而彌補了由錳含量的降—低所造成的鋼板強度的下降。因此，本發明可穩定地用于車輛的外板。圖1為示出根據冷軋鋼板制造方法的實施方案與具有不同元素的比較例之間的對比情況的圖，其示出了烘烤硬化值隨熱巻繞溫度的改變而發生的變化。圖2為示出本發明實施方案與對比例的烘烤硬化值隨退火溫度的改變而發生的變化的圖。本發明的最佳實施方式下面將參照附圖對本發明的優選實施方案進行詳細描述。本發明的實施方案的冷軋鋼板及其制造方法包括加入0.02重量％至0.05重量％的氮(N)、0.1重量％至1重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量％或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁；將Nb/C的原子比值調節至1或更p，并將Al/N的原子比值調節為0.5至1.5;在1150。C至1300匸的溫度下(其為奧氏體溫度區域)將鋼均勻化，其中所述的鋼含有鐵(Fe)并且其余為在鋼制造過程中不可避免地包含的元素；在最終熱軋制過程中，在89(TC至95(TC下(該溫度高于Ar3臨界點)對鋼進行軋制，從而形成熱軋鋼板；在45(TC至65(TC的溫度范圍內將熱軋鋼板進行熱巻繞，以40%至80%的冷軋壓下率對熱軋鋼板進行軋制，并在75CTC至88(TC的溫度下進行退火。然后，可通過以下方法制造經熱浸鍍的鋼板，所述方法為在合金化熱浸鍍生產線上，通過鍍鋁鋅工藝或者鍍鋅工藝，于460'C的溫度下進行熱浸鍍，并在46(TC至56(TC的溫度下進行合金化。優選的是，在退火后于40(TC下進行過時化(overaging)處理，但是當退火在低溫下進行時，則可以不進行過時化處理。鍍覆溫度為46(TC，該溫度為本領域內已知的熔爐內的溫度，并且優選不對該溫度進行規定。當熱巻繞溫度低于45(TC時，在鋼坯再加熱過程中氮結合成AIN，從而不能通過氮來確保獲得烘烤硬化性。相反，當巻繞溫度高于65(TC時，烘烤硬化性會快速降低，因此可將熱巻繞溫度限定為450'C至650°C。此外，根據本發明的合金組成，采用碳含量為0.005重量％或更低的超低碳鋼，來最大程度地防止形成固溶碳，并且通過降低原料鋼中的碳含量而僅使用固溶氮，來控制鋼的烘烤硬化性。與利用碳相比，僅利用氮進行控制更有利于獲得烘烤硬化性。這是因為氮在鋼中的擴散速度比碳低，因此這對室溫下的耐應變時化性是有利的。室溫下的耐應變時化性使鋼的質量隨著時間的延長而發生改變，并且由于烘烤硬化鋼在由鋼材制造商供應給汽車制造商之后的很長一段時間之后才會被使用，因此應確保烘烤硬化鋼在室溫下具有耐應變時化性。通過調節Nb/C的原子比值來最大限度地除去殘存的極少量的固溶碳。將Nb/C的原子比值調節為1或更高，這使得鋼中的全部固溶碳轉化為NbC沉淀物，從而僅有固溶氮存在于鋼中。因此，在烘烤硬化時可防止固溶碳的影響。通過與氮形成沉淀物的鋁來對固溶氮進行控制。當固溶氮未被恰當地控制時，室溫下的耐應變時化性以及成形性會發生劣化。將用以控制固溶氮的Al/N的原子比值調節為0.5至1.5。這是因為當Al/N的原子比值低于0.5時，不能穩定地確保室溫下的耐應變時化性，而當Al/N的原子比值高于1.5時，則不能確保固溶氮具有合適的含量，從而會使烘烤硬化性劣化。此外，本發明的合金組成通過降低錳(其會使加工性和點焊性能發生劣化)的含量，來提高加工性和點焊性能。通過均勻化處理、并通過NbC和A1N的沉積硬化而使結構變得精細，來彌補由錳含量的降低所造成的冷軋鋼板強度的下降。本發明實施方案的冷軋鋼板中所含成分以重量％計(下文中稱為%)如下。1.碳(C):0.005%或更低當碳含量大于或等于0.005%時，用以固定碳的鈮Nb含量會增加，這不僅使鋼的制造成本增加，而且會使鋼的加工性下降。此外，當利用鈮對碳進行的固定不充分時，會快速發生由碳造成的時化，可能使得鋼在室溫下的耐應變時化性降低。因此，將碳的含量限定為0.005%或更低。2.硅(Si):0.3%或更低硅(Si)會提高在鋼中以固溶態存在的碳的活性，從而使室溫下的耐應變時化性劣化并使得鍍覆質量顯著降低。此外，盡管隨著硅的含量增加，強度會由于固溶硬化而增加，但是這會使可鍛性降低，因此將硅的最大添加量限定為0.3%。3.錳(Mn):0.1%至1,0%錳(Mn)以固溶態存在于鋼中，并且其具有提高鋼強度的功能。然而，其含量為1.0%或更高時會大大降低可鍛性，因此將錳的最高添加量限定為1.0%。另一方面，當不向鋼中加入錳時，存在于鋼中的硫可能會造成熱脆性，因此優選將錳的最低添加量限定為0.1%。4.磷(P):0.005%至0.1%磷(P)以固溶態存在于鋼中，并且其具有提高鋼強度的功能。其含量為0.1%或更高時會大大降低鋼的可鍛性和可焊性，因此將磷的最高添加量限定為0.1%。然而，當不向鋼中加入磷時，則難以確保鋼具有足夠的強度，因此優選將磷的最低添加量限定為0.005%。5.鈮(Nb):0.015%至0.04%加入鈮以固定在鋼中以固溶態存在的碳。存在于鋼中的固溶碳會阻止冷軋總體結構(collectivestructure)的形成，從而使鋼的加工性劣化。此外，當碳以固溶態存在時，碳的快速擴散會使室溫下的耐應變時化性劣化，因此需要足夠量的鈮來將固溶碳固定。將鈮的所需含量設定為使得Nb/C的原子比值為1或更高；因此，考慮到碳的含量，將鈮的最低含量限定為0.015%，并且將其最高含量限定為0.04%。6.氮(N):0.002%至0.005%一般來說，氮(N)是不可避免地會加入到鋼中的元素；然而，由于本發明利用氮來控制烘烤硬化性，因此需要調整本發明中的氮的添加量。當其添加量過低時，則難以確保烘烤硬化性，而當添加量過高時，則可以通過氮來確保獲得足夠的烘烤硬化性，但是可能會由于固溶氮而造成時化并使加工性劣化。因此，氮的添加量在0.02%至0.005%的范圍內。7.鋁(Al):0.001%至0.03%另外還加入鋁以使鋼脫氧，但是鋁會與本發明中的氮結合，因而也被用來控制烘烤硬化性。當鋁含量為0.001%或更低時，脫氧性降低，并且氧存在于鋼中。因此，當在鋼制造過程中加入形成氧化物的元素(如錳和硅)時，會形成氧化錳和氧化硅，從而難以對硅等元素進行控制。然而，當鋁含量大于或等于0.03%時，則不必要地加入了過量的鋁，使得其與鋼中存在的氮反應，并形成了氮化鋁沉淀物。因此，不能夠通過氮來獲得烘烤硬化性。所以，將^;的最大添加量限定為0.03%。此外，在鋼的制造過程中，通常會不可避免地包含硫(S)元素，因而將其添加范圍限定為0.02%或更低。下表l示出了分別具有不同組分的本發明實施方案以及比較例。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在表1中，通過以下方法獲得所述實施方案和比較例，所述方法為將固溶鋼錠在125(TC的加熱爐內保持兩小時，并隨后對其進行熱軋，其中熱軋的最終溫度為卯(TC，熱巻繞溫度為56(TC，并且以70%的冷軋壓下率進行冷軋。以-3'C/秒的冷卻速度將冷軋樣品冷卻，并在80(TC的溫度下連續退火，將連續退火后的樣品在萬能材料試驗機中進行拉伸試驗。下表2示出了隨著表1中的各實施方案和比較例的熱處理條件和制造條件的改變，機械性能發生的變化。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>61602804700比較例7210270454838比較例8230350382522比較例如表2所示，樣品No.l至4對應于本發明實施方案，其抗拉強度為270MPa至360MPa，伸長率為38%至47%,烘烤硬化強度為33MPa至40MPa，并且時化系數小于或等于30，因此它們獲得了高強度鋼，保持了優異的可鍛性，具有高烘烤硬化性，并且在室溫下具有出色的耐應變時化性。另一方面，在比較例No.5、6禾n8中，Al的添加量較高，因而即使在低巻繞溫度下進行巻繞工藝，也會由于鋁將氮固定從而不能夠確保獲得足夠的烘烤硬化性。此外，在比較例No.7中未加入鈮，因此有大量的碳以固溶態存在于鋼中，從而使烘烤硬化性較高，但是其在室溫下的耐應變時化性較低。圖1示出了在比較例和本發明實施方案(實施方案No.l和比較例No.5)的各自一種樣品中，烘烤硬化值隨熱巻繞溫度的變化而發生改變，并且圖2示出了烘烤硬化值隨退火溫度的變化而發生改變。從圖l中可看出，隨著實施方案No.l的巻繞溫度降低，烘烤硬化性隨之升高，特別是，當溫度低于60(TC時，烘烤硬化性快速升高。這是因為當熱軋巻繞溫度降低時，A1N的沉淀被推延，因而可存在大量的固溶態氮。在實施方案No.l、2、3和4(在熱軋巻繞工藝中確保具有充足的固溶氮)中，如圖2所示，即使在較低的退火溫度下也可確保獲得足夠的烘烤硬化性，因此可實現低溫退火。退火溫度越低，越節省能量，并且使合金化熱浸鍍性能得以改善。權利要求1.一種制造冷軋鋼板的方法，包括加入0.005重量％或更低的碳(C)、0.002重量％至0.005重量％的氮(N)、0.1重量％至1.0重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量％或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁；將Nb/C的原子比值調節為1或更高，并將Al/N的原子比值調節為0.5至1.5，在1150℃至1300℃的溫度下將鋼均勻化，其中所述鋼含有鐵(Fe)并且其余為在制造鋼的過程中不可避免地包含的元素，將最終熱軋制溫度設定為890℃至950℃，該溫度高于Ar3臨界點；以及將所述熱軋鋼板進行熱卷繞，并以40％至80％的冷軋壓下率對所述熱軋鋼板進行冷軋。2.根據權利要求1所述的制造冷軋鋼板的方法，其中在所述冷軋之后，于750'C至88(TC下進行退火。3.根據權利要求1或2所述的制造冷軋鋼板的方法，其中在45(TC至65(TC的溫度下進行熱巻繞。4.一種由鋼形成的冷軋鋼板，所述鋼含有0.005重量％或更低的碳、0.002重量％至0.005重量％的氮(N)、0.1重量％至1重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量％或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁，余量為鐵(Fe)以及在制造所述鋼的過程中不可避免地包含的元素，其中Nb/C的原子比值被調節為1或更高，并且Al/N的原子比值被調節為0.5至1.5。全文摘要本發明涉及一種制造冷軋鋼板的方法，該方法包括加入0.005重量％或更低的碳(C)、0.002重量％至0.005重量％的氮(N)、0.1重量％至1.0重量％的錳(Mn)、0.005重量％至0.1重量％的磷(P)、0.015重量％至0.04重量％的鈮(Nb)、0.3重量％或更低的硅(Si)、0.02重量％或更低的硫(S)、0.001重量％至0.03重量％的鋁；將Nb/C的原子比值調節為1或更高，并將Al/N的原子比值調節為0.5至1.5，在1150℃至1300℃的溫度下將鋼均勻化，其中所述鋼含有鐵(Fe)并且其余為在制造鋼的過程中不可避免地包含的元素；將最終熱軋制溫度設定為890℃至950℃，該溫度高于Ar3臨界點；以及將所述熱軋鋼板進行熱卷繞，并以40％至80％的冷軋壓下率對所述熱軋鋼板進行冷軋。文檔編號C21D8/02GK101680046SQ200880019601公開日2010年3月24日申請日期2008年10月23日優先權日2007年10月29日發明者任龍彬,李汀洙,金成柱申請人:現代制鐵株式會社