一种具有优异的强度及延展性的轻质钢板及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种抑制包含奥氏体的钢板进行热处理过程中所发生的脱碳，从而防止因脱碳引起的奥氏体的损失，因此，添加少量的碳和锰也可确保强度和延展性的轻质钢板及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用作汽车结构部件、内外板等的钢板，详细而言，涉及一种具有优异的强度和延展性的轻质钢板。
技术介绍
近来，随着新型燃料汽车(例如电动汽车)的问世，电瓶等汽车燃料系统的重量同现有内燃机相比预计会大幅增加，因此，需要开发能显著减少车身重量的轻质材料。虽然考虑使用铝或锰作为轻质材料，但是由于所述铝或锰的强度和延展性低并且费用高，因此，不能避免继续利用钢材。钢材的强度和延展性明显比铝、锰优异，并且成本也非常低。到目前为止，虽然试图通过降低高强度高延展性钢材的厚度来谋求车身的轻质化，但实际上当钢材自身的高比重无法满足汽车所要求的轻质化限度时，钢材中不可避免的使用诸如Al等非铁金属。因此，正在开发主要通过添加轻元素Al来降低比重的钢材。目前已知的制造技术有：超低碳钢中添加2.0～10.0wt％的Al的铁素体钢材的制造技术和超低碳钢中添加8wt％的Al、添加10～30wt％的Mn的奥氏体类钢材的制造技术。但是存在以下问题。上述铁素体钢材含有0.8～1.2wt％的碳，其中包含10～30wt％的锰和8～12wt％的铝的技术(专利文献1)，以及添加0.2wt％以下的碳和2.5～10wt％的铝，通过抑制析出物和晶体组织来确保钢性，并确保了一定程度的延展性，但是抗张强度降至400MPa，延伸率仅为约25％。为了解决上述问题，开发了包含大量的残余奥氏体，从而引起相变
诱发塑性(Transformation Induced Plasticity)，通过抑制铁素体晶体组织，获得没有皱纹状变形，强度和延展性优异的双相(Duplex)轻质钢板(专利文献2)。但是，上述双相轻质钢板，为了热轧板钢进行再加热或为了获得机械特性进行热处理，则双相轻质钢板形成脱碳(Decarbonization)导致碳损失，同时奥氏体也减少，从而降低强度和延展性。(专利文献1)日本公开专利特开2006-176843号(专利文献2)日本公开专利特开2009-287114号
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术的一方面，其目的在于提供一种可确保高强度和延展性的轻质钢板及其制造方法，通过抑制对包含奥氏体的钢板进行热处理过程中所发生的脱碳，防止脱碳引起的奥氏体的损失，从而即使当向所述钢板添加少量碳和锰，也可确保所述钢板的高强度和高延展性。技术方案本专利技术提供一种具有优异的强度和延展性的轻质钢板，其按重量％计，包含0.1～1.2％的C、2～10％的Mn、3～10％的Al、0.1％以下的P以及0.01％以下的S，包含选自由5.0％以下的Ni、5.0％以下的Cu、0.01～0.05％的Sb及0.01％以下的B组成的组中的一种以上，余量为Fe及不可避免的杂质，并且其中下述B*的值满足2～10，B*＝Ni+0.5Cu+100Sb+500B(各成分的值为重量％)。并且，本专利技术提供一种具有优异强度和延展性的轻质钢板的制造方法，其包括如下步骤：在1000～1200℃下再加热满足上述组成及B*值的钢锭的步骤；所述再加热的钢锭进行热轧后，在700℃以上进行精热轧的步骤；所述热轧后进行收卷从而制造热轧钢板的步骤；及所述热轧钢板用40％以上的冷轧压下率进行冷轧的步骤。有益效果根据本专利技术，有效地抑制具有包含奥氏体的双相轻质钢板的脱碳，从而添加少量合金元素也能获得充分的剩余奥氏体，并且剩余奥氏体和碳化物分散在铁氧体基体上，以降低材质异方性和提高强度和延展性，其中抗张强度为700MPa以上，延伸率为30％以上，从而不仅可以提供成形性优异的热轧钢板，还可以提供冷轧钢板和镀金钢板，因此，可使得车身非常轻。附图说明图1为图示双相(Duplex)钢脱碳机理的模式图。图2为图示比较例4中在700℃维持30分后的组织照片和碳浓度分布图表。图3为图示专利技术例4和比较例4的热轧钢板组织照片。图4为图示专利技术例4中根据冷轧前热处理的组织变化照片。优选实施方式图1示出了包含奥氏体和铁氧体的双相钢的脱碳机制模式。如图1所述，当铁氧体和奥氏体都包含于钢材组织时，在高温的氧化性气氛中，在铁氧体表面上，碳和氧反应形成CO2或CO。钢表面的铁氧体的碳变得比平衡浓度低，根据浓度梯度，碳扩散到表面，从而持续形成脱碳。但是，作为铁氧体单相，其碳浓度的梯度不大，因此脱碳较少。但是，奥氏体和铁氧体彼此接触时，因奥氏体上存在大量的平衡固溶碳，而铁氧体上存在极少量的平衡固溶碳，导致浓度梯度变得非常大。因此，由于从奥氏体获得充足的碳，脱碳可以持续地进行，导致被铁氧体抢走碳的奥氏体，因碳含量降低而变成铁氧体。因此，可以减少有利于加工性的奥氏体的量。因此，本专利技术的专利技术人认识到，通过晶界使碳活跃扩散，从而导出如下抑制脱碳的方法：(1)添加晶界偏析元素来降低碳的晶界扩散速度的方法；(2)利用强烈的氧化元素在晶界上形成氧化物，防止氧渗透过
晶界和防止碳(C)扩散。本专利技术的在晶界上添加所述晶界偏析元素及形成氧化物的方法，没有降低机械性质，可以有效地防止脱碳，由此在不损失奥氏体的情况下，用少量的碳和锰就可以制造强度和延展性优异的低比重轻质钢板。本专利技术的轻质钢板按重量计，包含0.1～1.2％的C、2～10％的Mn、3～10％的Al、0.1％以下的P、0.01％以下的S，包含选自由5.0％以下的Ni、5.0％以下的Cu、0.01～0.05％的Sb及0.01％以下的B组成的组中的一种以上，余量为Fe及不可避免的杂质，并且下述B*的值满足2～10。B*＝Ni+0.5Cu+100Sb+500B(各成分的值为重量％)以下，对本专利技术的组成进行详细的说明(重量％)。C(碳)：0.1～1.2％钢中的碳不仅可以稳定化奥氏体，还可以形成碳化铁从而提供弥散硬化效果。特别是，连续铸造中所形成的柱状晶的再结晶速度快，从而热轧时形成粗大的对象组织，因此，为了形成高温的碳化物从而将组织微细并且增加强度，需要一定量的碳含量。本专利技术的示例性实施方案可以防止脱碳，从而不需要大量的碳，因此，优选其下限为0.1％。此外，当碳的添加量增加时，由于碳化铁和卡巴碳化物的增加，虽然强度得以提高，但是显著降低了钢的延展性。特别是，添加Al的钢，卡巴碳化物析出在铁氧体晶粒上引起脆性，因此，卡巴碳化物的上限优选为1.2％。Mn(锰)：2～10％在本专利技术中锰元素用于同碳一起控制碳化物的特性，有助于在高温下形成奥氏体。锰通过与碳共存有助于碳化物高温析出，由此，可通过抑制晶界上的碳化物来抑制热脆性，从而最终提高所述轻质钢板的强度。此外，锰能够通过增加钢的晶格常数来降低密度，因此，降低钢材的比重。因此，锰的下限优选为2％。但是，锰的添加量过多，带来锰的中心偏析及热轧钢板上过多的膜组织，从而降低延展性，因此上限优选为10％。Al(铝)：3～10％铝在本专利技术中与C、Mn一起是非常重要的元素。通过添加铝，可降低钢材的比重。为此，优选添加3％以上。为了降低比重，优选大量添加铝，但是，大量添加时会增加卡巴碳化物、FeAl、Fe3Al等金属间化合物，从而降低钢的延展性，因此，其上限优选为10％。如本专利技术，即使控制C、Mn、Al的含量，高温(例如650-1250℃)中结构相优选包含5面积％以上的奥氏体。当所述奥氏体相不足5面积％时，钢板退火后常温上无法获得双相(Duplex)，从而无法获得抗张强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有优异的强度及延展性的轻质钢板，其特征在于，所述轻质钢板按重量％计，包含0.1～1.2％的C、2～10％的Mn、3～10％的Al、0.1％以下的P、0.01％以下的S，包含选自由5.0％以下的Ni、5.0％以下的Cu、0.01～0.05％的Sb及0.01％以下的B组成的组中的一种以上，余量为Fe及不可避免的杂质，并且下述B*的值满足2～10，B*＝Ni+0.5Cu+100Sb+500B(各成分的值为重量％)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.24 KR 10-2013-01632271.一种具有优异的强度及延展性的轻质钢板，其特征在于，所述轻质钢板按重量％计，包含0.1～1.2％的C、2～10％的Mn、3～10％的Al、0.1％以下的P、0.01％以下的S，包含选自由5.0％以下的Ni、5.0％以下的Cu、0.01～0.05％的Sb及0.01％以下的B组成的组中的一种以上，余量为Fe及不可避免的杂质，并且下述B*的值满足2～10，B*＝Ni+0.5Cu+100Sb+500B(各成分的值为重量％)。2.如权利要求1所述的具有优异的强度及延展性的轻质钢板，其特征在于，所述轻质钢板的微细组织为铁素体基体组织包含10～50％面积分率的剩余奥氏体。3.如权利要求1所述的具有优异的强度及延展性的轻质钢板，其特征在于，所述轻质钢板的抗张强度为700MPa以上，伸长率为30％以上。4.一种具有优异的强度及延展性的轻质钢板的制造方法，其特征在于，所述轻质钢板的制造方法包括以下步骤：在1000～1200℃的温度下再加热钢锭的步骤，所述钢锭按重量％计，包含0.1～1.2％的C、2～10％的Mn、3～10％的Al、0.1％以下的P、0.01％以下的S，包含选自由5.0％以下的Ni、5.0％以下的Cu、0.01～0.05％的Sb及0.01％以下的B组成的组中的一种以上，余量为Fe及不可避免的杂质，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭在贤，具民书，申东锡，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR