成型性和扩孔性优异的超高强度钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于汽车的超高强度钢板，更详细地，涉及一种成型性和扩孔性优异的超高强度钢板及其制造方法。

Ultra high strength steel with excellent formability and reaming property and its manufacturing method

The invention relates to a super - high strength steel plate for a car, in more detail, a super - high - strength steel plate with excellent formability and reamability and a manufacturing method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成型性和扩孔性优异的超高强度钢板及其制造方法
本专利技术涉及一种用于汽车的超高强度钢板，更详细地，涉及一种成型性和扩孔性优异的超高强度钢板及其制造方法。
技术介绍
为了实现汽车钢板的轻量化，应减少钢板的厚度，然而，为了确保碰撞稳定性，应增加钢板的厚度或提高强度，因此，存在彼此矛盾的问题。为了解决所述问题，应在提高基材的强度的同时提高成型性，众所周知，符合的钢板有被称为先进高强度钢(AdvancedHighStrengthSteel，AHSS)的双相钢(DualPhaseSteel，DP钢)、相变诱导塑性钢(TransformationInducedPlasticity，TRIP钢)、多相钢(ComplexPhaseSteel，CP钢)等各种用于汽车的钢板。如上所述的先进的高强度钢可以通过增加碳含量或合金成分来进一步提高强度，但是从点焊性等实用性方面考虑时，可实现的拉伸强度局限在约1200MPa级水平。因此，为了实现更高的强度，有积极利用马氏体(Martensite)组织的马氏体钢(martensitesteel)，但是，其延伸率非常低，仅限用于简单形状的辊轧成型部件。另外，作为可用于确保碰撞稳定性的结构部件的钢板，备受瞩目的有在高温成型之后进行水冷，即通过与模具(Die)直接接触的快速冷却来确保最终强度的热压成型(HotPressForming，HPF)钢，但是，因设备的投资比例过高、热处理及工艺成本的增加，难以广泛应用。因此，对能够进行比热压成型低廉的冷压成型的材料的需求增加。以往，开发了将拉伸强度与延伸率的乘积实现为25000MPa％以上的各种技术。例如，在专利文献1中，利用包含3.5～9.0％的Mn的钢来确保拉伸强度与延伸率的乘积为30000MPa％以上的非常优异的物理性质，然而，由于这种钢的屈服比低至0.43～0.65水平、最高屈服强度也低至720MPa水平，因此难以与热处理后屈服强度为1050MPa水平的传统的1.5G级热压成型钢竞争。并且，专利文献2涉及一种技术，即，在100℃～Ac1+50℃的温度区间中，使包含2～9％的Mn且通过逆相变获得的双相组织钢发生热变形，以使晶粒细化，从而提高低温韧性，虽然上述技术可提高屈服强度，但是需要在制造工艺的最后步骤中执行温变形。不仅如此，在所述专利文献1和专利文献2中，没有对冲压成型时可以确保延伸凸缘部的成型性的扩孔性或延伸凸缘性、边缘延展性(edgeductility)的评价结果，而且也没有给出关于改善方案的启示。但是，如果考虑利用各种成型模具的实际冲压成型，需要开发可以对显示拉拔和延展特性的延伸率以及弯曲性和边缘延展性全部做出评价且改善扩孔性的产品。另外，在专利文献3中，提出了通过在包含3～7％的Mn的钢中增加Al来提高Ac1的温度，以能够进行连续退火的方法，虽然该方法具有拉伸强度与延伸率的乘积高的优点，但是没有改善扩孔性，从而无法明确确保冲压成型性。并且，在专利文献4和专利文献5中，提供了利用包含3.5～10％的Mn的钢制造拉伸强度为980MPa以上，且拉伸强度与延伸率的乘积为24000MPa％以上的高强度钢板的方法，但是，在对热轧后收卷的卷板进行热处理时，由于在Ac1相变点以下进行收卷，抑制由于优先分配(partitioning)Mn导致的奥氏体的增加和退火马氏体的形成，从而无法有效地确保冷变形性，并且，随着最终退火和中间退火等只在两相域中进行，在最终组织中，铁素体与其他相(phase)之间的硬度差可能非常大，而这很有可能会导致最终产品的屈服强度和扩孔性变差。不仅如此，所述文献中没有试图改善屈服强度和扩孔性，而仅仅简单地评价了弯曲性，这尽管可适用于简单部件的成型，但是无法针对复杂的冲压成型给出合适的方案。现有技术文献(专利文献1)中国专利公开号第101638749号(专利文献2)中国专利公开号第103060678号(专利文献3)韩国公开专利公报第2012-0070739号(专利文献4)韩国公开专利公报第2014-0060574号(专利文献5)国际申请号PCT-JP2012-005706
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的一个方面的目的在于，提供一种超高强度钢板及其制造方法，所述钢板的屈服强度优异，从而容易应用于碰撞结构部件，并且，所述钢板的扩孔性优异，从而能够确保优异的冲压成型性。(二)技术方案本专利技术的一个方面提供一种成型性和扩孔性优异的超高强度钢板，以重量％计，所述钢板包括：碳(C)：0.04～0.17％、硅(Si)：2％以下、锰(Mn)：4～10％、磷(P)：0.05％以下且0％除外、硫(S)：0.02％以下且0％除外、铝(Al)：0.5％以下且0％除外、氮(N)：0.02％以下且0％除外及余量的Fe和其他不可避免的杂质，所述C和Mn满足下述关系式1，并且，以体积分数计，作为微细组织包括20％以上的残余奥氏体和50％以上的退火马氏体，[关系式1]C+(Mn/25)≤0.46。本专利技术的另一个方面提供一种成型性和扩孔性优异的超高强度钢板的制造方法，包括以下步骤：将满足所述组成成分和关系式的钢坯再加热至1100～1300℃的温度范围；在Ar3～1000℃的温度范围下，对所述再加热的钢坯进行热精轧，从而制造热轧钢板；在720℃以下的温度下，收卷所述热轧钢板；在Ac1～Ac1+((Ac3-Ac1)/2)的温度范围下，对收卷的所述热轧钢板进行30分钟以上的热处理；对热处理的所述热轧钢板进行酸洗及冷轧，从而制造冷轧钢板；在Ac3以上的温度下，对制造的所述冷轧钢板进行30秒以上的一次退火热处理，然后进行冷却；及在550～620℃的温度范围下，对经过一次退火热处理及冷却的所述冷轧钢板进行30分钟以上的二次退火热处理。(三)有益效果根据本专利技术，提供一种超高强度钢板，所述钢板的用于提高汽车结构部件所需的碰撞性能和成型性的机械物理性质，即屈服强度、延伸率及扩孔性均优异。本专利技术的所述超高强度钢板具有适用于冷压成型的优点，因此，能够将现有的热压成型部件替换为低成本的冷压成型部件，并且抑制高温成型时引起的CO2的产生等，从而可作为有利的环保材料。附图说明图1是对本专利技术的一个实施例的专利技术钢4进行最终退火(二次退火)热处理时机械物理性质随温度而变化的图表。图2是示出利用Thermo-Calc计算的0.14C-7Mn-1Si钢(对应于专利技术钢4)的平衡状态图(其中，Thermo-Calc表示Thermo-CalcSoftware公司的热学计算程序)。图3是对本专利技术的一个实施例的专利技术钢7进行最终退火(二次退火)热处理时机械物理性质随温度而变化的图表。图4是观察本专利技术的一个实施例的专利技术钢7的最终退火后的TEM析出物的照片(4a)和EDS结果(4b)的图(4a的数值表示析出物的大小(直径))。图5是观察本专利技术的一个实施例的专利技术钢7的各工艺的微细组织和相分率的变化的结果的图。最佳实施方式为了开发一种钢材，即，适用于与现有的热压成型相比可降低成本的冷压成型的同时，与热压成型部件相比，具有同等以上的机械物理性质的钢材，本专利技术的专利技术人进行了深入研究，结果确认可以通过优化钢的组成成分和制造条件来提供具有适用于冷压成型的微细组织的钢板，并完成了本专利技术。下面，对本专利技术进行详细说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成型性和扩孔性优异的超高强度钢板，以重量％计，包括：碳(C)：0.04～0.17％、硅(Si)：2％以下、锰(Mn)：4～10％、磷(P)：0.05％以下且0％除外、硫(S)：0.02％以下且0％除外、铝(Al)：0.5％以下且0％除外、氮(N)：0.02％以下且0％除外及余量的Fe和其他不可避免的杂质，所述C和Mn满足下述关系式1，并且，以体积分数计，作为微细组织包括20％以上的残余奥氏体和50％以上的退火马氏体，[关系式1]C+(Mn/25)≤0.46。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 KR 10-2015-01531951.一种成型性和扩孔性优异的超高强度钢板，以重量％计，包括：碳(C)：0.04～0.17％、硅(Si)：2％以下、锰(Mn)：4～10％、磷(P)：0.05％以下且0％除外、硫(S)：0.02％以下且0％除外、铝(Al)：0.5％以下且0％除外、氮(N)：0.02％以下且0％除外及余量的Fe和其他不可避免的杂质，所述C和Mn满足下述关系式1，并且，以体积分数计，作为微细组织包括20％以上的残余奥氏体和50％以上的退火马氏体，[关系式1]C+(Mn/25)≤0.46。2.根据权利要求1所述的成型性和扩孔性优异的超高强度钢板，其中，所述钢板还包括从0.1％以下且0％除外的钛(Ti)、0.1％以下且0％除外的铌(Nb)、0.2％以下且0％除外的钒(V)及0.5％以下且0％除外的钼(Mo)中选择的一种以上元素。3.根据权利要求1所述的成型性和扩孔性优异的超高强度钢板，其中，所述钢板还包括0.001～0.1％的锆(Zr)和0.001～0.5％的钨(W)中的一种以上元素。4.根据权利要求1所述的成型性和扩孔性优异的超高强度钢板，其中，所述钢板还包括从1％以下且0％除外的镍(Ni)、0.5％以下且0％除外的铜(Cu)及1％以下且0％除外的铬(Cr)中选择的一种以上元素。5.根据权利要求1所述的成型性和扩孔性优异的超高强度钢板，其中，所述钢板还包括0.04％以下且0％除外的锑(Sb)、0.01％以下且0％除外的钙(Ca)及0.01％以下且0％除外的硼(B)中的一种以上元素。6.根据权利要求1所述的成型性和扩孔性优异的超高强度钢板，其中，所述钢板的拉伸强度为980MPa以上，屈服比(屈服强度/拉伸强度)为0.6以上，拉伸强度与延伸率的乘积为25000MPa％以上，且所述钢板具有15％以上的扩孔性。7.根据权利要求1所述的成型性和扩孔性优异的超高强度钢板，其中，所述钢板为冷轧钢板、热浸镀锌钢板及合金化热浸镀锌钢板中的一种。8.一种成型性和扩孔性优异的超高强度钢板的制造方法，包括以下步骤：将钢坯再加热至1100～1300℃的温度范围，以重量％计，所述钢坯包括：碳(C)：0.04～0.17％、硅(Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：李圭荣，柳朱炫，李世雄，李源辉，黃辨木，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR