生產奧氏體鋼方法

專利名稱：生產奧氏體鋼方法
生產奧氏體鋼方法
技術領域：
本發明涉及生產在耐受延遲開裂方面優異的奧氏體鋼片材的方法。
鑒于燃料經濟性和碰撞情況下的安全性，在汽車工業中越來越多地使用高強度鋼。這就需要使用結合有高拉伸強度和高延展性的結構材料。奧氏體合金包含作為主要元素的鐵、碳和高水平的錳，可以將其熱軋或冷軋和且其具有可超過IOOOMPa的強度。這些鋼的變形模式取決于堆垛層錯能對于足夠高的堆垛層錯能，觀測到的機械變形的模式為孿晶，這將導致高的加工硬化性。通過充當對于位錯傳播的障礙，孿晶增加流動應力。然而， 當堆垛層錯能超過某一限度時，完美位錯的滑移變為主要的變形機制，且加工硬化降低。眾所周知，對延遲開裂的敏感性隨著機械強度增加，特別是某些冷成型操作之后，這是因為高殘余拉伸應力在變形后往往得到保持。與可能存在于金屬中的原子氫結合，這些壓力往往導致延遲開裂，即是說在變形本身后一定時間發生的開裂。氫可能逐漸因擴散到晶體晶格缺陷例如基體/夾雜物界面、孿晶界和晶界等而逐漸累計。正是在后者情形中，當在一段時間后達到臨界濃度時，氫可變得有害。對于恒定的晶粒尺寸，達到臨界水平所需的時間取決于移動氫的初始濃度、殘余應力濃度場的強度和氫擴散的動力學。
在特別的情況下，可以在鋼生產的一些階段例如化學或電化學酸洗、特定氣氛下的退火、電鍍或熱浸鍍鋅中引進少量的氫。使用的潤滑油和脂的隨后機加工操作也可能在這些物質于高溫下分解后導致氫產生。
本發明的目的是提供一種生產在耐受延遲開裂方面優異的奧氏體鋼片材的方法。
本發明的目的還是提供一種生產具有增加的屈服應力和優異的可焊性的奧氏體鋼片材的方法。
本發明的再一目的是提供一種生產奧氏體鋼片材的方法，該方法與用于這種類型鋼的常規路線相比是能量有效和簡單的。
通過提供一種生產在耐受延遲開裂方面優異的奧氏體鋼片材的方法實現這些目的中的一個或多種，該方法包括
_鑄造錠，或連鑄板坯，或連鑄薄板坯或帶坯連鑄帶材，其組成以重量計包含
-O. 50%-0. 80%C
-10-17%Mn
-至少1.0%A1
-最多0.5%Si
-最多0.020%S
-最多0·050%Ρ
-50_200ppm N
-O. 050-0. 25%V
余量為鐵和生產固有的不可避免的雜質；
_通過將所述錠，連鑄板坯，或連鑄薄板坯或帶坯連鑄帶材熱軋到所需的熱軋厚度提供熱軋帶材。
-將該熱軋帶材冷軋到所需的最終厚度，
-在這樣的過程中連續退火該冷軋帶材該過程包括以加熱速率Vh加熱該帶材到退火溫度Ta持續退火時間ta，然后以冷卻速率V。進行冷卻，其中Ta是750 - 850°C。
通過使用高鋁含量，鋼的SFE增加。降低SFE的元素如硅的任何不利影響被鋁的添加所抵消。此外，鋁降低了碳在奧氏體中的活性和擴散性，這減少了形成碳化物的驅動力。 作為必要合金化添加劑而添加的釩，形成碳化物。如果釩碳化物的尺寸和分布是合適的和在此時，這些釩碳化物行充當氫吸收體(sink)。因此，增加的鋁含量對于控制釩碳化物析出是重要的，因為它防止釩碳化物因降低的碳活性和擴散性(因鋁的存在所致)而粗化。發明人發現，需要至少I. 0%A1和O. 050 - O. 25%的V來實現這一點。較低鋁含量導致太粗的釩碳化物，從而使它們作為氫吸收體是低效的，和需要將釩的量控制在所述值之間以實現足夠數量的小析出物。較高的V值導致析出物的早期形核，從而不可避免地使析出物粗化和變少，而低于O. 050%V的值僅導致極少的析出物，即使它們足夠細。退火處理是重要的，因為它控制釩碳化物的析出和引起冷變形的顯微組織(由冷軋引起)再結晶，從而導致細晶粒組織。在優選實施方案中，硅含量是非常低的，即雜質級別。原則上，鋁含量只受如下事實的限制根據本發明的鋼是奧氏體鋼。在一個實施方案中，最大鋁含量為5%。優選地，鋁含量是至少I. 25和/或最多3. 5%、更優選至少I. 5和/或最多2. 5%。
在一個實施方案中，最大退火溫度Ta是825 °C或甚至800 V。在一個實施方案中， 冷卻速率V。為10 — IOO0C /S。優選的冷卻速率是20 - 800C /s。加熱速率優選是3 — 600C /S。退火時間Ta優選是15 - 300秒。
在優選的實施方案中，最大退火溫度Ta為775 — 7950C (即785±10°C )。
優選地，在冷軋前已經將鋼帶材材料進行酸洗。在冷軋前酸洗(常常)是必要的，以去除氧化物，以防止氧化物的軋入。優選地，從熱軋帶材材料或帶式連鑄帶材材料生產所述冷軋帶材材料。
在本發明的優選實施方案中，在連續退火后在以冷卻率V。冷卻過程中，使帶材通過熱浸浴用于通過將帶材熱浸到構成金屬涂層的金屬的熔融浴中提供金屬涂層。該過程導致了生產金屬涂覆的鋼帶材的非常經濟和快速的過程。金屬涂層可以是任何已知的常見涂層，如鋅或鋅合金，其中鋅可與元素如招和/或鎂進行合金化。
在本發明的另一實施方案中，在連續退火后將帶材酸洗，其中通過如下方式對帶材提供金屬涂層在退火后酸洗，然后加熱到低于連續退火溫度的溫度，然后使帶材通過熱浸浴用于通過將帶材熱浸到構成金屬涂層的金屬的熔融浴中來提供金屬涂層。如果上述的經濟性工藝不是優選的，那么此替代性工藝是可用的。對于某些特定金屬涂層的附著力而言，這可能有問題，因此酸洗處理可能是必要的。酸洗后，不必要也不希望將帶材加熱到高于Ta。優選地，加熱溫度低于保持Ta。
使用此方法，將帶材材料僅加熱到對于形成封閉的抑制層足夠高的溫度。該溫度低于出于冶金學原因(例如再結晶以影響力學性能)而必要的通常的連續退火溫度。由此， 減少了鋼帶材材料表面上的氧化物的形成。
優選地，低于連續退火溫度的溫度是400 - 6000C。在該溫度范圍內，氧化物的形成大大減少，且將帶材材料充分加熱用于隨后的熱浸鍍鋅。
根據優選的實施方案，在加熱到低于連續退火溫度的溫度的過程中或之后，且在熱浸鍍鋅之前，帶材材料中的Fe被還原。通過還原帶材材料，還原了所形成的鐵氧化物，并且以這種方法在熱浸鍍鋅之前顯著減少了帶材材料表面上存在的氧化物的量。
優選地，使用H2N2、更優選使用5-30%H2N2在還原氣氛中進行還原。已發現,使用這種氣氛，可除去大多的氧化物。
根據優選的實施方案，在加熱帶材材料期間或之后，且在還原帶材材料之前，在氣氛中提供過量的02。提供過量的氧改善了熱浸鍍鋅之前的鋼帶材材料的表面品質，和因而改善了涂覆在AHSS帶材材料上的鋅層的品質。假設氧在帶材材料的表面處和內部結合 AHSS帶材材料中的合金化元素，并且以這種方式形成的氧化物不能遷移到帶材材料表面。
然后，在氧化之后的還原氣氛將會還原在帶材材料處的氧化物，和以這種方式在帶材材料表面處的氧化物的量大大減少，或甚至幾乎不存在，如實驗已所示。優選地，以O.05-5% O2提供過量的02。發現該數量的氧就足夠了。
在本發明的優選實施方案中，將根據本發明的V合金化的鋼帶材材料進行熱軋， 酸洗和冷軋，然后連續退火到根據本發明的溫度和再次酸洗。然后，在退火線中將帶材材料加熱到527°C的溫度，然后在約450°C在鍍鋅浴中熱浸鍍鋅。
在帶材材料加熱到527°C溫度的過程中，提供1%的過量02。在如此高溫下提供氧使得不只在帶材材料的表面處形成氧化物，還在表面下的一定深度結合合金化元素。在提供氧后，使用約5%H2N2將帶材材料還原。帶材材料的還原從表面去除了氧化物，但形成在表面下方的氧化物保留在原處，且并不能遷移到表面。
因此，通過將表面進行還原，有效地去除了氧化物，且沒有新的氧化物可以形成在表面處。這些氧化物在未去除時導致鋅層與基材的不良附著力，在材料彎曲時導致裸點、剝落和在鋅層中形成裂紋。據認為，通過常規還原，合金化元素在合金化溫度下很快地遷移到表面，因此在熱浸鍍鋅發生之前再次在表面處形成氧化物。不管確切機制可能是什么，已發現使用此方法降低或幾乎消除了在V合金化的TWIP鋼上的熱浸鍍鋅的鋅層中發現的氧化物的量。
在本發明的實施方案中，冷軋壓下率為10到90%，更優選30 — 85，甚至更優選 45 — 80% ο
在本發明的實施方案中，在向帶材提供金屬涂層之前或之后，以O. 5 - 10%的壓下率將退火的帶材冷軋硬化。
在本發明實施方案中，釩含量是O. 06 - O. 22%。
在本發明的第二個方面，通過權利要求I到6中任何一項的方法生產提供帶材或片材，其中鋼優選地提供有金屬涂層。在本發明的優選實施方案中，將帶材或片材用于生產汽車的內部或外部零件或輪子或液壓用途。
現在，將進一步通過以下的非限制性的實施例解釋發明
在此研究中使用的材料的化學組成如表I所示。
表I所研究的材料的化學組成(包括典型的半工業無硅參比材料)(都以重量％計， 余量Fe和雜質)
編碼CSiMnAlVSNP8V-1O. 74O. 3613. 82. 2O. 080O. 011O. 011低*權利要求
1.一種生產在耐受延遲開裂方面優異的奧氏體鋼片材的方法，該方法包括-鑄造錠，或連鑄板坯，或連鑄薄板坯或帶坯連鑄帶材，其組成以重量計包含-O. 50%-0. 80%C -10-17%Mn -至少 I. 0%A1 -最多 O. 5%Si -最多 O. 020%S -最多 O. 050%P -50_200ppm N -O.050-0. 25%V余量為鐵和生產所固有的不可避免的雜質；-通過將所述錠，連鑄板坯，連鑄薄板坯或帶坯連鑄帶材熱軋到所需的熱軋厚度提供熱軋帶材，-將該熱軋帶材冷軋到所需的最終厚度，-在這樣的過程中連續退火該冷軋帶材該過程包括以加熱速率Vh加熱該帶材到退火溫度Ta持續退火時間ta，然后以冷卻速率V。進行冷卻，其中Ta是750 - 850°C。
2.根據權利要求I的方法，其中鋁含量為至少I.25和/或至多3. 5%。
3.根據權利要求I的方法，其中在連續退火后在以冷卻率V。冷卻過程中，使帶材通過熱浸浴用于通過將帶材熱浸到構成金屬涂層的金屬的熔融浴中提供金屬涂層。
4.根據權利要求I的方法，其中在連續退火后將帶材酸洗，且其中通過如下方式對帶材提供金屬涂層在退火后酸洗，然后加熱到低于連續退火的溫度，然后使帶材通過熱浸浴用于通過將帶材熱浸到構成金屬涂層的金屬的熔融浴中提供金屬涂層。
5.根據前述權利要求中任一項的方法，其中冷軋壓下率為10-90%，更優選30-85%，更加優選45-80%。
6.根據前述權利要求中任一項的方法，其中在對帶材提供金屬涂層之前或之后，以 O. 5-10%的壓下率冷軋硬化退火的帶材。
7.根據前述權利要求中任一項的方法，其中釩含量為O.06-0. 22%。
8.根據前述權利要求中任一項的方法，其中■冷卻速率V。為10 - IOO0C /s，和/或其中 ■加熱速率Vh優選為3 — 60°C /s，和/或其中 ■退火時間ta優選為15 - 300秒。
9.根據權利要求1、2或4到8中任一項的方法，其中在連續退火后將帶材酸洗，且其中通過如下方式對帶材提供金屬涂層在連續退火后酸洗，然后加熱到400-600°C的溫度，然后使帶材通過熱浸浴用于通過將帶材熱浸到構成金屬涂層的金屬的熔融浴中提供金屬涂層。
10.根據權利要求9的方法，其中在加熱到低于連續退火溫度的溫度的過程中或之后，且在熱浸鍍鋅之前，將帶材材料中的Fe進行還原，優選地，其中使用H2N2、更優選使用 5-30%H2N2在還原氣氛中進行還原。
11.根據權利要求10的方法，其中在加熱帶材材料期間或之后，且在還原帶材材料之前，在氣氛中提供過量的O2，優選地，以O. 05-5% O2的量提供過量的02。
12.根據前述權利要求中任一項的方法，其中將熱軋后的卷取溫度保持低于500°C和/ 或退火溫度Ta為785°C ± 10°C。
13.由根據權利要求I到12中任一項的方法生產的帶材或片材，其中鋼優選提供有金屬涂層。
14.根據權利要求13的帶材或片材的用途，用于生產汽車的內部或外部零件或輪子。
15.根據權利要求13的帶材或片材的用途，用于液壓成形應用。
全文摘要
本發明提供了一種生產在耐受延遲開裂方面優異的奧氏體鋼片材的方法以及由此獲得的鋼。
文檔編號C21D9/34GK102939394SQ201180028406
公開日2013年2月20日 申請日期2011年6月10日 優先權日2010年6月10日
發明者B·伯克豪特, M·C·M·康奈爾森, J·R·帕特爾 申請人:塔塔鋼鐵艾默伊登有限責任公司