耐久性优异的高强度钢材及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于商用车辆的底盘部件的骨架件类和轮盘等的钢材，更详细地涉及一种耐久性优异的高强度钢材及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐久性优异的高强度钢材及其制造方法
本专利技术涉及一种耐久性优异的高强度钢材及其制造方法。
技术介绍
以往，商用车辆的底盘部件的骨架件类和轮盘使用厚度为5mm以上且具有450-600MPa的屈服强度的高强度钢板以确保根据车辆特性的高刚性，但近年来，为了汽车的轻量化和高强度化，正在应用拉伸强度为650MPa以上的高强度钢材。当使用高强度钢材制造部件时，经过将进行剪切成型和冲孔成型的板材进行冲压(press)成型来制造的步骤，上述剪切成型和冲孔成型时，在钢板的剪切部位形成微细的裂纹，因此具有最终产品(部件)的耐久寿命会缩短的缺点。作为用于解决这种问题的方法，在专利文献1中，经过常规的奥氏体区热轧后，在高温下进行收卷，从而使铁素体相作为基体组织，并形成微细的析出物。此外，专利文献2中提出了如下技术，即将收卷温度冷却至形成贝氏体相作为基体组织的温度后进行收卷，以使不形成粗大的珠光体组织。专利文献3中公开了如下技术，即通过使用钛(Ti)、铌(Nb)等，在热轧过程中在未再结晶区中以40％以上的压下率进行轧制，以使奥氏体晶粒微细化。为了制造高强度钢，主要使用Si、Mn、Al、Mo、Cr等合金成分，在这种情况下，有效地提高热轧钢板的强度，但当添加大量的合金成分时，一部分成分在钢中偏析(segregation)或者导致微细组织的不均匀，因此剪切成型性变差，并且在剪切面产生的微细的裂纹在疲劳环境中容易扩展，因此会发生部件的损坏。特别地，随着钢材的厚度增加，厚度表层部和中心部之间的微细组织的不均匀性增加，因此剪切面的裂纹的产生增加，并且在疲劳环境中裂纹的扩展速度也会变快，导致耐久性变差。但是，上述技术(专利文献1至专利文献3)并未考虑具有高强度的厚钢材的疲劳特性。此外，使用Ti、Nb、V等析出物形成元素以使厚钢材的晶粒微细化并获得析出强化效果时，若在容易形成析出物的500-700℃左右的高温下进行收卷或者在热轧后的冷却过程中不对钢板的冷却速度进行控制，则在厚钢材的厚度中心部形成粗大的碳化物，从而导致剪切面的质量变差。并且，在热轧过程中在未再结晶区施加40％的大的压下率会导致轧制板的形状质量变差，并且给设备带来负荷，因此存在实际难以应用的问题。(专利文献1)日本公开专利公报第2002-322541号(专利文献2)韩国授权公报第10-1528084号(专利文献3)日本公开专利公报第1997-143570号
技术实现思路
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如下的钢材及其制造方法，所述钢材是具有一定厚度的厚钢材，并且不仅具有高强度，而且耐久性优异。本专利技术的技术问题并不限于上述内容。对于本领域技术人员而言，从本专利技术的整体说明书的内容理解本专利技术的附加技术问题是没有困难的。技术方案本专利技术的一个方面提供一种耐久性优异的高强度钢材，以重量％计，所述高强度钢材包含：碳(C)：0.05-0.15％、硅(Si)：0.01-1.0％、锰(Mn)：1.0-2.3％、铝(Al)：0.01-0.1％、铬(Cr)：0.005-1.0％、磷(P)：0.001-0.05％、硫(S)：0.001-0.01％、氮(N)：0.001-0.01％、铌(Nb)：0.005-0.07％、钛(Ti)：0.005-0.11％、余量的Fe和其它不可避免的杂质，作为微细组织，铁素体相和贝氏体相的分数之和为90％以上，并且中心部(厚度方向上的t/4位置至t/2位置)中晶粒的纵横比(短边/长边之比)为0.3以下的晶粒的分数小于50％，在中心部的单位面积(1mm2)内观察到的晶界长度为700mm以上。本专利技术的另一个方面提供一种制造耐久性优异的高强度钢材的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在1200-1350℃的温度范围内，将具有上述合金组成的钢坯进行加热；将加热的所述钢坯进行热轧以制造热轧钢板；将所述热轧钢板冷却至400-500℃的温度范围后进行收卷(CT)；以及所述收卷后进行空冷至常温至200℃的温度范围，其中，所述热轧是在满足以下[关系式1]的温度(FDT(℃))下进行热精轧，所述冷却进行以下一次冷却和二次冷却，所述一次冷却以满足[关系式2]的冷却速度(CR1)进行，所述二次冷却以满足以下[关系式3]的冷却速度(CR2)进行。[关系式1]Tn-50≤FDT(热轧终止温度(℃))≤TnTn＝730+92×[C]+70×[Mn]+45×[Cr]+650×[Nb]+410×[Ti]-80×[Si]-1.4×(t-5)(其中，各元素表示其重量百分含量，t表示最终热轧钢板的厚度(mm))，[关系式2]CR1≥196-300×[C]+4.5×[Si]-71.8×[Mn]-59.6×[Cr]+187×[Ti]+852×[Nb](其中，各元素表示其重量百分含量)，[关系式3]CR最小≤CR2≤CR最大(CR最大＝76.6-157×[C]-25.2×[Si]-14.1×[Mn]-27.3×[Cr]+61×[Ti]+448×[Nb]，CR最小＝27.4-45.3×[C]+5.28×[Si]-11×[Mn]-7.33×[Cr]+42.3×[Ti]+82×[Nb]，各元素表示其重量百分含量)。有益效果根据本专利技术，可以提供如下的厚钢材，所述厚钢材具有高强度，并且成型时截面的质量优异，因此成型后可以确保优异的钢材的疲劳极限与屈服强度之比。所述本专利技术的钢材具有可以适用于汽车的底盘部件的骨架件类和轮盘等的效果。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施例的专利技术钢和比较钢的根据厚度的疲劳强度与屈服强度之比的图表。最佳实施方式本专利技术人为了解决现有的用于汽车的厚钢材在成型时耐久性降低的问题而进行了深入研究。特别地，本专利技术人调查现有的厚钢材的根据成分和微细组织的成型后的剪切面的裂纹分布和耐久性的变化的结果，确认了根据对钢材的厚度中心部的晶粒的形状进行控制，耐久特性发生变化。由此，本专利技术人确认了可以提供如下的钢材，所述钢材具有高强度，并且成型时截面的质量优异，因此具有所期望的耐久性，从而完成了本专利技术。以下，对本专利技术进行详细说明。以重量％计，本专利技术的一个方面的耐久性优异的高强度钢材可以包含：碳(C)：0.05-0.15％、硅(Si)：0.01-1.0％、锰(Mn)：1.0-2.3％、铝(Al)：0.01-0.1％、铬(Cr)：0.005-1.0％、磷(P)：0.001-0.05％、硫(S)：0.001-0.01％、氮(N)：0.001-0.01％、铌(Nb)：0.005-0.07％、钛(Ti)：0.005-0.11％。以下，对如上所述限制本专利技术中提供的热轧钢板的合金组成的理由进行详细说明。另外，除非另有说明，否则本专利技术中各元素的含量是以重量为基准，组织的比例是以面积为基准。碳(C)：0.05-0.15％碳(C)是强化钢的最经济且最有效的元素，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐久性优异的高强度钢材，以重量％计，所述高强度钢材包含：碳(C)：0.05-0.15％、硅(Si)：0.01-1.0％、锰(Mn)：1.0-2.3％、铝(Al)：0.01-0.1％、铬(Cr)：0.005-1.0％、磷(P)：0.001-0.05％、硫(S)：0.001-0.01％、氮(N)：0.001-0.01％、铌(Nb)：0.005-0.07％、钛(Ti)：0.005-0.11％、余量的Fe和其它不可避免的杂质，/n作为微细组织，铁素体相和贝氏体相的分数之和为90％以上，并且中心部中晶粒的纵横比为0.3以下的晶粒的分数小于50％，所述中心部为厚度方向上的t/4位置至t/2位置，所述纵横比为短边/长边之比，在所述中心部的单位面积(1mm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181126 KR 10-2018-01471241.一种耐久性优异的高强度钢材，以重量％计，所述高强度钢材包含：碳(C)：0.05-0.15％、硅(Si)：0.01-1.0％、锰(Mn)：1.0-2.3％、铝(Al)：0.01-0.1％、铬(Cr)：0.005-1.0％、磷(P)：0.001-0.05％、硫(S)：0.001-0.01％、氮(N)：0.001-0.01％、铌(Nb)：0.005-0.07％、钛(Ti)：0.005-0.11％、余量的Fe和其它不可避免的杂质，
作为微细组织，铁素体相和贝氏体相的分数之和为90％以上，并且中心部中晶粒的纵横比为0.3以下的晶粒的分数小于50％，所述中心部为厚度方向上的t/4位置至t/2位置，所述纵横比为短边/长边之比，在所述中心部的单位面积(1mm2)内观察到的晶界长度为700mm以上。


2.根据权利要求1所述的耐久性优异的高强度钢材，其中，所述钢材的马氏体和奥氏体的混合组织的分数小于3％。


3.根据权利要求1所述的耐久性优异的高强度钢材，其中，所述钢材的马氏体和奥氏体的混合组织和马氏体相的面积分数之和为1-10％。


4.根据权利要求1所述的耐久性优异的高强度钢材，其中，所述钢材的拉伸强度为650MPa以上，疲劳极限与屈服强度之比疲劳极限/屈服强度为0.25以上。


5.一种制造耐久性优异的高强度钢材的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在1200-1350℃的温度范围内，将钢坯进行加热，以重量％计，所述钢坯包含：碳(C)：0.05-0.15％、硅(Si)：0.01-1.0％、锰(Mn)：1.0-2.3％、铝(Al)：0.01-0.1％、铬(Cr)：0.005-1.0％、磷(P)：0.001-0.05％、硫(S)：0.001-0.01％、氮(N)：0.001-0.01％、铌(Nb)：0.005-0.07％、钛(Ti)：0.005-0.11％、余量的Fe和其它不可避免的杂质；
将加热的所述钢坯进行热轧以制造热轧钢板；
将所述热轧钢板冷却至400-500℃的温度范围后...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成一，罗贤择，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR