專利名稱：經改善深沖性能的可彎熱軋薄鋼板的制作方法
技術領域：
本發明與易彎曲的熱軋薄鋼板有關，鋼板具有不多于35Kgf/mm2的抗拉強度和不少于50%的總延伸率以及改進了的深沖性和良好彎曲性能及瓢曲性能。
近來，在汽車制造廠、家用電器產品廠等等，都趨向于使用薄的熱軋鋼板而不是冷軋鋼板，這是出于降低成本。不管總樣，一般的熱軋鋼板和冷軋鋼板相比，其深沖性能較差，所以它的應用目前受到限制。
鋼板的深沖性取決于原材料及r值的延伸性能。其原因是一般的熱軋鋼板難于用到深沖上，因為它是用通常的方法生產的，其r值的范圍最多為1.0，它難于得到象冷軋鋼板不少于1.5的r值。為改進熱軋鋼板在深沖性能上的缺陷，其對策大致分成兩種方法，方法之一是盡可能接近冷軋鋼板的r值，而另一方法是主要改進其延伸性能。
關于第一種方法，日本專利NO.55-97431，NO.60-77927等等所披露建議的方法中，采用通常使用的鋼的化學成份，并在這樣一種條件下，進行最后一道熱軋，即以高壓縮或者高的單位延伸率或者在特別低的溫度范圍內進行軋制，并以此來改善r值。
無論如何，即使采用上述方法，最后所得到的r值最多是1.0-1.3，達不到冷軋鋼板的程度，所以到目前還沒有滿足其深沖性此外，如果打算用上述方法來得到較高的r值，就基本上需要從常用的范圍向高壓縮方面和高速軋制方面來改變熱軋條件，從而最終超過現有熱軋機選定的軋制條件的范圍。
另一方面，作為當今深沖性上延伸性能的一個改進建議，是在常用的易彎曲的熱軋薄鋼板的化學成份中加入硼(B)，并相應調節給定范圍內的硼/氮(B/N)及錳/硫(Mn/S)的重量比，如在日本專利NO.62-139849披露中所示出的那樣。況且，這樣一種熱軋鋼板的總延伸率最多為48%，即便以熱軋鋼板的最好性能和冷軋鋼板相比，也最多只能等于冷軋鋼板的程度。
為此，本發明的一個目的是提供一種具有優良的延伸性能的易彎曲的熱軋薄鋼板，它有一個不多于35Kgf/mm2的抗拉強度和不少于50%的總延伸率以及一種改進的深沖性。
這里所用的術語“抗拉強度”，意思是用JIS NO.5的抗拉試驗試樣的抗拉強度，而延伸性能是用一種厚度為1.4mm JIS NO.5的抗拉試驗試樣所試得的總延伸值。并且，當試樣的厚度不同時，根據下列方程，用經換算過的El＊值來代表總的延伸率El＊＝(1.4/t)Elt…(1)(此處，t是抗拉試驗試樣的厚度mm，而Elt是抗拉試驗試樣以厚度為t(%)時的總延伸率)。
已知在冷軋鋼板厚度不大于1mm的情況時，在軋制成形中的厚度縮小是取決于成形的限度。所以，其深沖性能顯得高，是決定于r值的比率而不取決于延伸性能;而在熱軋鋼板厚度不少于1mm情況時，厚度減小的影響就減少，所以，在取決于r值的比率來講，其深沖性能是小的，而以延伸性能的比率來說，就顯得相對的高。
在上述情況下，發明者已經嘗試過，用改善延伸性能來改進熱軋薄鋼板的深沖性能，并做了各種研究，從而找到了r值等于一般熱軋鋼板，而其延伸性能顯著高于一般鋼，進而就完成了本發明。
也就是，本發明立足于一種經改善深沖性能的可彎熱軋薄鋼板，它包含C(碳)≯0.10wt%(重量百分率，以下用簡單的%來表示)，Mn(錳)＜0.20%，Cr(鉻)為0.10-2.0%，Al(鋁)為0.002-0.100%，其余的是Fe(鐵)和不可避免的雜質(第一種發明)。
再者，本發明立足于一種經改善深沖性能的可彎熱軋薄鋼板，它包含C≯0.1%，Mn＜0.20%，Cr＝0.10-2.02.0%，Al＝0.002-0.100%，至少有Ti(鈦)，Nb(鈮)，和Zr(鋯)之一的總數為0.005-0.10%，其余的是Fe和不可避免的雜質(第二種發明)。
此時，本發明立足于一種改善深沖性能的可彎熱軋薄鋼板，它包含C≯0.10%，Mn＜0.20%，Cr＝＝0.10-2.0%，Al＝0.002-0.100%，B(硼)＝0.0004-0.0100%，其余的是Fe和不可避免的雜質(第三種發明)。
加之，本發明立足于一種經改善深沖性能的可彎熱軋薄鋼板，它包含C≯0.10%，Mn＜0.20%，Cr＝0.10-2.0%，Al＝0.002-0.100%，至少有Ti，Nb和Zr之一的總數為0.005-0.10%，B(硼)＝0.0004-0.0100%，其余的是Fe和不可避免的雜質(第四種發明)明)。
根據附圖來說明本發明，在此
圖1表示本發明鋼和普通鋼之間在α鐵(純鐵體)的晶體顆粒大小以及鋼板卷溫度上的差別;
圖2是表示用來測定極限拉伸比的深擠壓簡圖;而圖3是根據本發明和一般鋼在抗拉強度和總延伸率之間，抗拉強度和極限拉伸比之間的關系示圖。
按本發明將具體敘述可彎曲的熱軋薄鋼板如下。
按本發明，可彎曲的熱軋薄鋼板是一種低碳鋁的鎮靜鋼，其含量C不超過0.10%，在那里，Cr包括在0.10-2.0%的數量中，而Mn量控制在小于0.20%的低范圍內。按本發明可彎曲的熱軋薄鋼板的化學成份范圍取決于下列合金的規劃意圖，以便保證得到抗拉強度不多于35Kgf/mm2和總延伸率不少于50%的目標。
也就是，在通常的軋制條件下進行熱軋，為了盡可能把鋼板變成易彎曲的材料，就需要完全消除諸如晶體結構增強、固溶體增強、沉淀彌散硬化等等強度增加的因素，和調節晶體顆粒似顯微結構，以便有一個20-100μm的純鐵體晶體顆粒尺寸。為此目的，按本發明，如上面所述的規定其化學成份的范圍。化學成份范圍的限定理由說明如下。
C(碳)不多于0.10%
C含量應不多于0.10%，是為了獲得一種易彎曲的熱軋薄鋼板。當C量超過0.10%時，其抗拉強度也超過35Kgf/mm2，因而就不能得到本發明總延伸率不少于50%的目標。況且，C量變小，鋼板就越容易彎曲，也容易得到高的遲伸性能，所以希望C量不多于0.025%。無論如何，C量的較低限定數約為0.0010%，這是從煉鋼限定的觀點上說的。即使其含量在0.025-0.10%的范圍內，本發明所要的抗拉強度用后面所述的，以適當選擇Mn和Cr的含量來獲得。
Mn(錳)少于0.20%Mn含量為了有高的延伸性能，需控制到少于0.20%，有如下兩條理由。第一條理由是因為有了Mn，使固溶體增強，就需要抑制抗拉強度的升高;而第二個理由是防止α鐵晶體顆粒的細微分離，這種分離是因為Mn的作用于起始溫度時因α鐵變化的降低所產生的在Ar3下降點處來抑制因這種細微分離造成的抗拉強度升高。當錳含量超過0.20%時，就抑制不了上述Mn的作用，因此，其抗拉強度至多為35Kgf/mm2，而總延伸率不少于50%的本發明目的就不能夠達到。況且，當Mn含量少于0.01%時，會減低固定S(硫)的作用而造成熱脆性的產生，為此，至少應加入約0.01%的錳含量。
Cr(鉻)0.10-2.0%所需的Cr含量要在0.10-2.0%的范圍內，為了防止固溶體C的不良影響而優化其顯微結構。根據本發明，調整Cr含量至上述范圍的那一點是一個主要的點。在這方面，將在下面詳細敘述發明者研究所得的經驗。
作為一種生產易彎曲的熱軋薄鋼板所采用的方法，通常有所熟知的，盡可能減少強度提高元素如C，Mn等等的方法，和一種提高熱軋最終溫度或者提高鋼板卷溫度，以擴大純鐵體晶體的顆粒尺寸。不管怎樣，發明者已經找到即使采用這些方法，結果所得的延伸性能等級是極限的。由于在顆粒范圍有剩余固溶體C或薄膜似的滲碳體組織，純鐵晶體顆粒尺寸的增大等等。因而只靠這些方法是永遠得不到本發明所要的不少于50%的高延伸性能的目的。
為什么固溶物C容易在普通熱軋薄鋼板中降低C含量時剩下，它的理由是因為這樣的事實，在鋼中溶解了的C過飽和度被減到迫使沉淀物成一種稀薄的碳化物，也由于粗晶體顆粒的形成而減少沉淀晶核。尤其是，在C含量低(如0.02%)時，如果在顆粒周圍滲碳體的沉淀有所發展，則在純鐵體晶體顆粒的周圍生成的薄膜狀的滲碳體就會降低延伸性能。
作為一種為防止剩余固溶物C或者薄膜狀滲碳體的形成的方法，也有一種所知添加碳化型元素，如Ti(鈦)，Nb(鈮)，Zr(鋯)等等的方法。當這種方法特別應用到C含量不多于0.0050%的含碳量極低的低碳鋼上時，會得出相當有效的結果，但是還沒有得到延伸性能的明顯改進。因為，為了充分消除外加碳化型元素固溶物C的不良影響，就需要碳化型元素和C含量的比率至少是10，來作為一個極微的百分率，而由外加碳化型元素本身所產生的強度效果，會通過固溶物C的壓縮來產生最終消失這種改進了的效果。
發明者已經發現上述的麻煩可以用有效的Cr(鉻)方便地加以改進。
首先，附加的Cr消除了固溶物C的不良影響，并防止了薄膜狀滲碳體的形成。雖然這種現象的詳細機理還不清楚，但可作如下推測。即，Cr(鉻)不象Ti(鈦)，Nb(鈮)，Zr(鋯)，它不是一種堅固的碳化型元素，但與Fe或Mn相比，它有力地趨向形成一種碳化物，所以當Cr與固溶物C一起存在時，就要考慮到由兩者原子間的相互影響而保持一種局部地存在著固液物C原子在Cr原子周圍的狀態。在此情況下，C以同樣的碳化物沉淀狀態存在著，也就是這樣一種狀態它一方面，固溶物C的數量以大部分的基體而減少，使無固溶體增強，而另一方面，以無碳化物形成的狀態來防止薄膜狀滲碳體的形成。以Cr這種添加物，以機械特征看來，很容易保持C的現有狀態的。眾所周知，Cr本身的固溶體增強量與Mn等相比較是十分小的，所以由添加物Cr升高的強度是很小的，它可產生良好的結果。
Cr添加物的第二個效果是它的一個要點，調整純鐵體(α-鐵)顆粒的結構，很容易得到所有的良好顆粒尺寸。為了發展熱軋薄鋼板的易彎曲材料，和改進其延伸性能，就要求使純鐵體晶體顆粒大小在無粒狀表面產生的范圍內使其充分變成有規律的顆粒結構。為了獲得這樣的結構，需要較高的熱軋最終溫度和較高的鋼板卷溫度，但在一般鋼的壓延中存在著一個問題，即它的最佳鋼卷的溫度范圍是十分狹窄的。
在圖1中，示意地表示出一般鋼中的鋼卷溫度和純鐵體晶體顆粒尺寸和按照本發明的含鉻鋼之間的不同關系。由圖1可見，在普通鋼中，當鋼卷溫度超過一定值時，不規則的顆粒迅速增長現象導致出現混合的顆粒結構，為此，粗糙的顆粒結構就呈現出粒狀表面。因此，為了避免這一危險以維持有規則的顆粒結構，鋼卷溫度可選擇的范圍相對地低，并且窄，因而最后所得到的純鐵體顆粒尺寸是不適當的。在另一方面，按照本發明的含鉻鋼中，不規則的顆粒增長受到抑制，而晶體顆粒隨著鋼卷溫度的升高一起緩慢增長，從而容易地得到有最佳顆粒的有規則的顆粒結構。
為了發展上述效果，至少要加入的鉻含量為0.10%，在鉻含量超過2.0%時，抗拉強度升高，當得到本發明抗拉強度不多于35Kgf/mm2的目的是困難的，所以它的上限定為2.0%。Al(鋁)0.002-0.100%鋁作為脫氧成分以改進鋼的純潔，而選定N(氮)來防止延伸性能在應變硬化時的下降，所以這是本發明中的一個主要成分。
為了發展上述效果，至少要加入的鋁含量為0.002%，而在鋁含量超過0.100%時，效果就飽和，還不如增加氮化鋁(AlN)以阻擋純鐵體晶體顆粒的增長。為此目的，Al的數量應當在0.002-0.100%的范圍內。
在本發明中，用調整C，Mn和Cr的數量，基本上可達到目的而深沖性能用后面所說的調整其它化學成分范圍來進一步加以改進。至少有Ti(鈦)、Nb(鈮)和Zr(鋯)之一的總數是0.005-0.10%。
在第二和第四個的發明中，至少有Ti，Nb和Zr之一包括在內，其總數為0.005-0.10%。Ti，Nb和Zr引成一種碳化物來減少固溶物C，所以在加入適當量時，就能改善其深沖性能。
為了發展這一效果，在限定C的數量不多于0.020%之后，上述成分的總數極微的百分比對C數量的比率在1-5的范圍內就足夠。無論如何，當比率少于1時，就不發展這些成分的效果。而在比率超過5時，反而增加抗拉強度而降低延伸性能。所以，至少有Ti，Nb和Zr之一的總數是0.005-0.1000%。
在第三和第四個發明中，B(硼)包括在一個0.0004-0.0100%的數值內。B通過N(氮)并作為一個晶核，為了在BN沉淀時沉淀過飽和固溶物C，B可方便地用來防止應變硬化。所以當B數值在合適范圍時，可改善其深沖性能。當B的數量少于0.0004%時，就不發展上述效果，而在超過0.0100%時，擔心會降低延伸性能。最好B以不多于0.0050%的數量加入。
N(氮)導致固溶體增強，并通過應變硬化，C也降低，N也形成AIN以阻止純鐵體晶體顆粒的增長，所以要盡可能減少N的數量，N的數量最好不多于20百萬分率(20ppm)。
P(磷)容易分離到顆粒范圍內而導致第二性的工作脆性，并通過固溶體的增強而增加基體的強度，所以要盡可能地減少P值，P的數量最好不多于0.012%。
S(硫)作為一種非金屬夾雜物質十分影響延伸性能，并助長熱脆性及二次工作脆性，所以S的數量不希望多于0.010%。
按本發明的易彎曲的熱軋薄鋼板，可以根據常用方式把有上述化學成分的鋼熱軋產生。其壓制條件并不特別嚴格，但最普通的是要在不低于Ar3點的溫度進行最后一道軋制，在終軋溫度變得較高情況下，就能得到良好的機械性能。按本發明易彎的熱軋薄鋼板，即使其終軋溫度象750℃-Ar3點范圍那樣低，有規則顆粒的再結晶純鐵體結構，能夠用調整最后一道不少于20%的壓縮量來獲得，從而也能在高溫終軋情況下得到良好的機械性能。因為使成形純鐵體晶體顆粒的再結晶容易被添加物Cr促成，所以在最后一道以不少于20%的壓縮就會形成再結晶。這樣，即使在不高于Ar3點的終軋溫度軋制，也可得到良好的機械性能，這適合軋制厚度為1.0～2.0mm的薄的熱軋鋼板，近來有增加這種權要求的趨勢。
再說，鋼卷溫度希望不低于550℃以軋制易彎的熱軋薄鋼板并改進共延伸性能。從機械性能的角度來說，鋼卷溫度的上限不是特別嚴格的，但是從酸洗角度來看，希望不高于750℃。
下面給出本發明的圖例，但不打算予以限制。
按本發明在熱軋薄鋼板中，對那些在本例中所說的軋制條件是不特別嚴格的。
例子在下面表1中所示的一種有表列化學成分的鋼，在下面表2所示的熱軋條件下熱軋到1.4mm厚的熱軋薄鋼板。然后，測出與這些熱軋薄鋼板相關的拉力性能，延伸性能以及極限拉伸比(L.D.R)，所得結果如表2中所示。
此外，所測定的拉伸性能及延伸性能的有關試樣JIS NO.5是從熱軋1.4mm厚的薄鋼板，并經過1.0%的平整壓制后，在它平行于軋制方向上切得的，而極限拉伸比是用一塊經過酸洗深沖后的1.4mm厚的熱軋薄鋼板上切下的試樣中取得其測量結果的，深沖圖見圖2所示，其條件見下列表3所示。
表 3自動的埃里克森試驗機(西德埃里克森AG公司制造)沖頭直徑dp 33mm沖頭肩徑Pp 5mm沖模肩徑Pd 3mm坯料支座 1噸潤滑條件 日本Kosaku ＃720油從圖2可看到，按本發明的所有鋼顯示其抗拉強度都不多于35Kgf/mm2，而總的延伸率都不少于50%。
為了說明按本發明的鋼和比較上的鋼之間的不同，說明抗拉強度與總延伸率以及抗拉強度和極限拉伸比(L.D.R)之間的關系，見表2、圖3所示，從那里，本發明鋼和比較上的鋼之間的不同變得顯而易見。
在按第一個發明的熱軋薄鋼板中，看不到固溶物C的不良影響，而純鐵體晶體顆粒可以從普通的易彎熱軋薄鋼板的化學成分范圍中除掉錳(Mn)，并加入適量的鉻(Cr)，就能得到最佳的有規則的顆粒結構。為此，最后所得的薄鋼板與普通鋼板相比較，其延伸性能是容易彎曲的、良好的。所以，這種熱軋薄鋼板顯然適合于深沖。
按第二個發明的熱軋薄鋼板中，至少包括鈦、鈮和鋯的一種，此外還有第一個發明的化學成分，所以進一步改善了深沖性能。
在第三個發明的熱軋薄鋼板中，含有硼，此外還有第一個發明的化學成分，所以進一步改善了深沖性能。
在第四個發明的熱軋薄鋼板中，至少包括鈦、鈮和鋯的一種，此外還有第一個發明的化學成分，所以其深沖性能更改進了。
權利要求
1.一種經改善深沖性能的可彎熱軋薄鋼板，其特征在于包含C(碳)≯0.10wt%(重量百分率)，Mn(錳)＜0.20wt%，Cr(鉻)為0.10-2.0wt%，Al(鋁)為0.002-0.100wt%，其余的是Fe(鐵)和不可避免的雜質。
2.一種經改善深沖性能的可彎熱軋薄鋼板，其特征在于包含C(碳)≯0.10wt%(重量百分率)，Mn(錳)＜0.20wt%，Cr(鉻)為0.10-2.0wt%，Al(鋁)為0.002-0.100wt%，至少有Ti(鈦)，Nb(鈮)和Zr(鋯)之一的總數為0.005-0.10wt%，其余的是Fe(鐵)和不可避免的雜質。
3.一種經改善深沖性能的可彎熱軋薄鋼板，其特征在于包含C(碳)≯0.10wt%，Mn(錳)＜0.20wt%，Cr(鉻)為0.10-2.0wt%，Al(鋁)為0.002-0.100wt%，B(硼)為0.0004-0.0100wt%其余的是Fe(鐵)和不可避免的雜質。
4.一種經改善深沖性能的可彎熱軋薄鋼板，其特征在于包含C(碳)≯0.10wt%，Mn(錳)＜0.20wt%，Cr(鉻)為0.10-2.0wt%，Al(鋁)為0.002-0.100wt%，至少有Ti(鈦)，Nb(鈮)，和Zr(鋯)之一的總數為0.005-0.10wt%，B(硼)為0.0004-0.0100wt%，其余的是Fe(鐵)和不可避免的雜質。
全文摘要
一種經改善深沖性能的可彎熱軋薄鋼板，其特點是C(碳)≯0.1wt％(重量百分率)，Mn(錳)＜0.20wt％，Cr(鉻)為0.10-2.0wt％，Al(鋁)為0.002-0.100wt％，其余的是Fe(鐵)和不可避免的雜質，還有包括至少有Ti(鈦)，Nb(鈮)和Zr(鋯)和/或B(硼)之一的特殊數量。這種熱軋薄鋼板的抗拉強度最多35kgf/mm
文檔編號C22C38/00GK1055564SQ9010206
公開日1991年10月23日 申請日期1990年4月12日 優先權日1988年10月13日
發明者森田正彥, 喬口耕一, 富樫房夫 申請人:川崎制鐵株式會社