制造具有优异的延迟开裂抵抗性的铁-碳-锰奥氏体钢板的方法和由此制得的板材技术

技术编号:5424878 阅读:246 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
具有优异的延迟开裂抵抗性的奥氏体钢板,所述钢的组成包含,以重量计:0.35%<C<1.05%、15%<Mn<26%、Si<3%、Al<0.050%、S<0.030%、P<0.080%、N<0.1%,至少一种选自钒、钛、铌、钼、铬的金属元素X:0.050%<V<0.50%、0.040%≤Ti<0.50%、0.070%<Nb<0.50%、0.14%<Mo<2%、0.070%<Cr<2%,以及任选地,一种或几种选自0.0005%<B<0.010%、Ni<2%、Cu<5%的元素,余量是铁和制造固有的不可避免的杂质(包括氢),碳化物、氮化物或碳氮化物形式的所述至少一种金属元素的量X↓[p],以重量计:0.030%<V↓[p]<0.40%,0.030%<Ti↓[p]<0.50%,0.040%<Nb↓[p]<0.40%,0.14%<Mo↓[p]<0.44%,0.070%<Cr↓[p]<0.6%,可由一系列至少5个样品测得的标示最大氢含量的氢含量H↓[max]和所述量X↓[p],以重量计,使得:(Ⅰ)<3.3。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由具有非常高的机械性能(特别是高机械强度)且兼有优异的延迟开裂抵抗性的铁-碳-锰奥氏体钢制造热轧和冷轧板材。
技术介绍
考虑到燃料经济性和碰撞时的安全性,汽车工业中越来越多地使用高强度钢。这要求使用兼有高的拉伸强度和高的延展性的结构材料。为满足这些需求,专利FR 2 829 775公开了例如具有铁、碳(至多2%)和锰(10-40%)作为主要元素的奥氏体合金,该合金可被热轧或冷轧并且具有可超过1200MPa的强度。这些钢的变形模式取决于堆垛层错能对于足够高的堆垛层错能,观察到的机械变形模式是孪生(twinning),其产生高的可加工硬化能力。通过充当位错扩展的障碍,孪生提高流动应力。然而,当堆垛层错能超过一定限度时,完整位错的滑移成为主要的变形机制,并且降低加工硬化。上述专利公开了Fe-C-Mn钢,其堆垛层错能使得能够观察到高的加工硬化并且兼有非常高的机械强度。 此外,已知对延迟开裂的敏感性随着机械强度而增加,特别是在某些冷成形操作后,因为高的残余拉伸应力在变形后易于残留。加之金属中可能存在原子氢,这些应力易于导致延迟开裂,即在变形本身之后一定时间发生的开裂。氢可以通过扩散到晶格缺陷(例如基体/夹杂物界面、孪晶边界和晶界)而逐渐累积。正是在晶界区域中,当氢在一定时间后达到临界浓度时其可变得有害。对于恒定的晶粒尺寸,达到临界水平所需的时间取决于流动氢的初始浓度、残余应力浓度场的强度和氢扩散的动力学。 在特定的情形中,可在钢制造的一些阶段(例如化学或电化学酸洗、在特殊气氛下退火、电镀或热浸镀锌)和在等离子体真空沉积(PVD)期间引入少量氢。随后使用润滑油和油脂进行的机加工操作也可能在这些物质于高温下分解后导致氢产生。 例如,在由中碳钢制造螺栓时可遇到延迟开裂,所述制造包括冷锻步骤。 美国专利US 6,261,388公开了用于螺栓、齿轮、轴所用线材和棒材的制造的冷锻钢。组成的主要元素是C0.1-0.4%、Mn0.3-1%、Si<0.15%、Cr0.5-1.2%、B0.0003-0.005%、Ti0.020-0.100%,并且基体包含用于限制晶粒粗化的细Ti或Nb的碳氮化物。通过形成富含Cr的致密氧化皮,对于具有1000-1400MPa极限拉伸强度(UTS)的钢获得了良好延迟开裂抵抗性,从而提高抗腐蚀性且因此降低腐蚀过程中产生的氢的量。作为提高延迟开裂抵抗性的解决方案,还发现了减少硫和磷。然而,这些解决方案针对淬火和回火的钢,这些钢的显微组织完全不同于这里将要考虑的完全奥氏体钢。 此外已知的是,根据钢抵抗性水平,可实施退火处理来降低对延迟开裂的敏感性涉及在铁和钢上的电沉积物的ISO标准2081-1986限定了对螺栓用高强度马氏体钢的退火处理退火温度θ和保持时间t随钢的抵抗性而增加。对于大多数具有抵抗性的钢,推荐导致氢扩散的θ=150-220℃、t=24小时的退火处理。 然而,该文献指出这些处理不适用于以非装配(unfabricated)方式施加到板材或带材的涂层。此外,这些处理针对具有低延展性的中碳马氏体钢而不是上述奥氏体Fe-C-Mn合金,它们的组成是完全不同的。还已知在与马氏体相比时,氢扩散系数在奥氏体中非常不同。 因此需要具有热轧或冷轧的钢板或钢带,以用于制造具有非常高的强度和延展性且兼有优异的延迟开裂抵抗性的零件。所述钢板应是裸的(bare)或者涂锌的。甚至当冷成形零件中存在高的拉伸残余应力时,也应获得这种高的延迟开裂抵抗性。 还需要提供增加延迟开裂抵抗性而不降低其它性能例如韧性的简单方法。
技术实现思路
因此,本专利技术的目的是提供热轧或冷轧的钢板或钢带,该钢板或钢带具有大于900MPa的极限拉伸强度、大于50%的断裂伸长率,其特别适于冷成形,并且在制造或使用的每个阶段均具有非常高的延迟开裂抵抗性。 本专利技术的目的还是提供一种涂覆产品,该产品的延迟开裂抵抗性可用简单的金相学观测进行评价。 为此目的,本专利技术的一个主题是奥氏体钢板或钢带,其化学组成包含,含量以重量表示0.35%≤C≤1.05%、15%≤Mn≤26%、Si≤3%、Al≤0.050%、S≤0.030%、P≤0.080%、N≤0.1%,至少一种选自钒、钛、铌、钼、铬的金属元素X0.050%≤V≤0.50%、0.040%≤Ti≤0.50%、0.070%≤Nb≤0.50%、0.14%≤Mo≤2%、0.070%≤Cr≤2%,以及任选地,选自0.0005%≤B≤0.010%、Ni≤2%、Cu≤5%的一种或几种元素,余量由铁和熔炼固有的不可避免的杂质(包括氢)构成,碳化物、氮化物或碳氮化物形式的金属元素的量Xp为,以重量计0.030%≤Vp≤0.40%、0.030%≤Tip≤0.50%、0.040%≤Nbp≤0.40%、0.14%≤Mop≤0.44%、0.070%≤Crp≤0.6%,以重量计的氢含量Hmax和所述量Xp使得在该比例中,Hmax和Xp以相同的重量单位表示。 优选地,氢含量Hmax和所述量Xp使得 根据优选实施方案,制造具有锌或锌-Y合金涂层的钢带或钢板,其中元素Y是Ni、Cr、Mg的一种或多种而非Fe或Mn。 本专利技术的另一个目的是包含基础钢的涂覆钢板,在所述基础钢上具有锌或锌-Y合金,其中元素Y是Ni、Cr、Mg的一种或多种而非Fe或Mn,所述基础钢的组成包含,以重量计0.35%≤C≤1.05%、15%≤Mn≤26%、Si≤3%、Al≤0.050%、S≤0.030%、P≤0.080%、N≤0.1%,至少一种选自钒、钛、铌、钼、铬的金属元素X0.050%≤V≤0.50%、0.040%≤Ti≤0.50%、0.070%≤Nb≤0.50%、0.14%≤Mo≤2%、0.070%≤Cr≤2%、以及任选地,选自0.0005%≤B≤0.010%、Ni≤2%、Cu≤5%的一种或几种元素,余量由铁和熔炼固有的不可避免的杂质构成,碳化物、氮化物或碳氮化物形式的金属元素的量Xp为,以重量计0.030%≤Vp≤0.40%、0.030%≤Tip≤0.50%、0.040%≤Nbp≤0.40%、0.14%≤Mop≤0.44%、0.070%≤Crp≤0.6%,涂层的厚度小于或等于50微米,该涂层在其与所述基础材料的界面处包含富铁和锰的的Zn合金化层,该合金化层的厚度大于或等于1微米。 优选地,该合金化层的厚度大于或等于4微米。 根据优选实施方案,合金化层的厚度大于或等于7微米。 优选地,该板材包含基础钢,该基础钢上具有锌或锌-Y涂层,该板材包含在钢与锌或锌-Y合金涂层之间充当氢阻挡层的金属涂层。 优选地,金属涂层的金属选自Sn、Ni、Ti、Cu、W或Al、或者基于所述金属的合金。 根据优选实施方案,该金属涂层具有0.1-1微米的厚度。 优选地,钢的组成包含,以重量计0.35%≤C≤0.50%。 根据另一个优选实施方案,钢组成包含0.50%<C≤0.70%。 优选地,钢的组成包含,以重量计0.70%<C≤1.05%。 根据优选实施方案,钢的组成包含17%≤Mn≤24%。 优选地,钢的组成包含,以重量计16%≤Mn≤19%。 有利地,钢组成包含0.070%≤V≤0.40%,析出碳化物、氮化物或碳氮化物形式的钒的量Vp为0.本文档来自技高网
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【技术保护点】
具有优异延迟开裂抵抗性的奥氏体钢板,所述钢的组成包含,以重量计: 0.35%≤C≤1.05% 15%≤Mn≤26% Si≤3% A1≤0.050% S≤0.030% P≤0.080% N≤0.1%,  选自钒、钛、铌、钼、铬的至少一种金属元素X 0.050%≤V≤0.50% 0.040%≤Ti≤0.50% 0.070%≤Nb≤0.50% 0.14%≤Mo≤2% 0.070%≤Cr≤2%, 以及任 选地,选自如下的一种或几种元素 0.0005%≤B≤0.010% Ni≤2% Cu≤5%, 余量是铁和制造固有的不可避免的杂质,所述不可避免的杂质包括氢,碳化物、氮化物或碳氮化物形式的所述至少一种金属元素的量X↓[p ]为,以重量计: 0.030%≤V↓[p]≤0.40% 0.030%≤Ti↓[p]≤0.50% 0.040%≤Nb↓[p]≤0.40% 0.14%≤Mo↓[p]≤0.44% 0.070%≤Cr↓[p]≤0.6%  可由一系列至少5个样品测得的标示最大氢含量的氢含量H↓[max]和量X↓[p],以重量计,使得: 1000H↓[max]/X↓[p]≤3.3。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:C斯科特P屈吉C阿勒利
申请(专利权)人:安赛乐米塔尔法国公司蒂森克虏伯钢铁股份公司
类型:发明
国别省市:FR[法国]

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