CN100557058C

CN100557058C - 具有优良可成形性和高屈强比的冷轧钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN100557058C
Application number: CNB2006800153833A
Authority: CN
Inventors: 尹正凤; 赵雷夏; 郑镇熙; 朴万荣; 陈光根; 韩箱浩; 金成一; 金镐石
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2026-05-03
Also published as: JP2008540826A; KR100742919B1; KR100742951B1; TWI309263B; KR20060115624A; KR100742944B1; KR100723180B1; KR100742948B1; CN101184858A; KR20060115647A; KR20060115614A; KR20060115311A; KR20060115646A; KR100742941B1; JP4964870B2; KR100742945B1; KR20060115639A; KR100742932B1; KR20060115626A; KR20060115633A

Abstract

公开一种Nb-Ti复合IF钢材，其中分布有粒度小于或等于2μm的微细沉淀物，如CuS沉淀物。微细沉淀物分布在Nb-Ti复合IF钢材中能够提高屈服强度和降低平面各向异性指数。纳米级的沉淀物可以形成细小的晶粒。结果，溶解碳在晶粒边界的存在量大于晶粒内的量，这种特性有利于室温不老化性质和烘焙硬化性。

Description

具有优良可成形性和高屈强比的冷轧钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及可用作汽车、家用电子器具等的材料的添加铌(Nb)和钛(Ti)的无间隙(IF)冷轧钢板。更具体地，本发明涉及高可成形性的IF冷轧钢板，该钢板的屈服强度因为分布有微细沉淀物而提高，本发明还涉及这种IF冷轧钢板的制造方法。

背景技术

一般而言，要求用于汽车、家用电子器具的冷轧钢板具有优良的抗室温老化性和烘焙硬化性，以及高强度和优良的可成形性。

老化是一种应变老化现象，起因于由溶解的元素如C和N固定在断层引起的硬化。由于老化造成称作“拉伸应变”的缺陷，因此确保优良的抗室温老化性非常重要。

烘焙硬化性指因为存在溶解的碳而使强度提高，所述溶解的碳是在压制成形，随后涂漆和干燥后，留下的微量固溶体态的碳。具有优良烘焙硬化性的钢板能克服因高强度造成的可压制成形性方面的困难。

通过进行分批退火可赋予铝(Al)-脱氧钢抗室温老化性和烘焙硬化性。然而，分批退火延长的时间会使Al-脱氧钢的生产率下降并且在钢材的不同部位发生严重变化。此外，Al-脱氧钢的烘焙硬化(BH)值(涂漆前后屈服强度差)为10-20MPa，表明屈服强度的提高有限。

这种情况下，通过加入形成碳化物和氮化物的元素，如Ti和Nb，然后连续进行退火，可以形成具有优良的抗室温老化性和烘焙硬化性的无间隙(IF)钢。

例如，日本专利申请公开昭(Sho)57-041349描述了Ti-基IF钢通过添加0.4-0.8％的锰(Mn)和0.04-0.12％的磷(P)使其强度得到提高。然而，在极低碳的IF钢中，P因为在晶粒边界偏析引起二次加工脆化的问题。

日本专利申请公开平(Hei)5-078784描述一种提高强度的方法，即添加大于0.9％但不超过3.0％量的Mn作为固溶体增强元素。

韩国专利申请公开2003-0052248描述提高抗二次加工脆化性以及强度和可加工性的方法，即添加0.5-2.0％的Mn，以及铝(Al)和硼(B)来替代P。

日本专利申请公开平(Hei)10-158783描述一种提高强度的方式，即减少P含量，并使用Mn和Si作为固溶体增强元素。根据该公开的内容，Mn的用量可最多达0.5％，Al作为脱氧剂其用量为0.1％，氮(N)作为杂质，其量被限制到小于或等于0.01％。如果提高Mn含量，则电镀特性变差。

日本专利申请公开平(Hei)6-057336揭示一种提高IF钢的强度的方法，即加入0.5-2.5％的铜(Cu)形成ε-Cu沉淀物。获得高强度的IF钢是因为存在ε-Cu沉淀物，但是IF钢的可加工性下降。

日本专利申请公开平(Hei)9-227951和平(Hei)10-265900提出提高可加工性或改善因使用Cu作为沉淀碳化物的晶核而由碳化物造成的表面缺陷的技术。根据前一专利申请公开，在对IF钢进行平整期间加入0.005-0.1％的Cu来沉淀CuS，而CuS沉淀物用作晶核，在热轧期间形成Cu-Ti-C-S沉淀物。此外，前一专利申请公开指出在重结晶期间，形成平行于钢板表面的{111}平面的晶核数量在Cu-Ti-C-S沉淀物附近增加，这样可以提高可加工性。根据后一专利申请公开，在IF钢中加入0.01-0.05％的Cu以获得CuS沉淀物，然后用这种CuS沉淀物作为沉淀碳化物的晶核，来减少溶解的碳(C)量，从而改善表面缺陷。根据现有技术，因为在制造冷轧钢板时使用CuS粗沉淀物，碳化物会留在制成的产品中。此外，因为加入的形成乳液的元素如Ti和Zr的量按照原子重量比计大于硫(S)的量，大部分的硫(S)与Ti或Zr反应，而不是与Cu反应。

另一方面，日本专利申请公开平(Hei)6-240365和平(Hei)7-216340描述了加入Cu和P的组合来提高烘焙硬化型IF钢的耐腐蚀性。根据这些专利申请公开，加入0.05-1.0％量的Cu能确保提高耐腐蚀性。然而，实际上，加入的Cu量大于或等于0.2％。

日本专利申请公开平(Hei)10-280048和平(Hei)10-287954提出在再加热和退火时将碳硫化物(Ti-C-S基)溶解在碳化物中，以获得在晶粒边界的固溶体，因而可以获得大于或等于30MPa的烘焙硬化(BH)值(烘焙前后的屈服强度差)。

根据前述的公开，强度可以通过增强固溶体或使用ε-Cu沉淀物得到提高。使用Cu来形成ε-Cu沉淀物并提高耐腐蚀性。此外，使用Cu作为沉淀碳化物的晶核。但在这些公开中没有提及提高高屈强比(即，屈服强度/抗张强度)和降低平面内的各向异性指数。如果一种IF钢的抗张强度与屈服强度的比值(即屈强比)较高，则可以减小该IF钢板的厚度，这样能有效减小重量。此外，如果一种IF钢的平面内各向异性指数较低，在加工期间和加工之后分别会发生更少量折皱和耳状物(ears)现象。

发明内容

技术问题

本发明的一些实施方式的一个目的是提供添加Nb和Ti的IF冷轧钢板，这种钢板能够达到高屈强比和低的平面内各向异性指数。

本发明的一些实施方式的另一个目的是提供制造这种IF冷轧钢板的方法。

技术方案

根据本发明，提供一种冷轧钢板，该冷轧钢板具有包括以下组分的组成：按照重量％表示，小于或等于0.01％的C、0.01-0.2％的Cu、0.005-0.08％的S、小于或等于0.1％的Al、小于或等于0.004％的N、小于或等于0.2％的P、0.0001-0.002％的B、0.002-0.04％的Nb、0.005-0.15％的Ti，以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，该组成满足以下关系式：1≤(Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，S^*＝S-0.8×(Ti-0.8×(48/14)×N)×(32/48)，这种钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的CuS沉淀物。

根据本发明，提供一种冷轧钢板，冷轧钢板具有包括以下组分的组成：按照重量％表示，小于或等于0.01％的C、0.01-0.2％的Cu、0.01-0.3％的Mn、0.005-0.08％的S、小于或等于0.1％的Al、小于或等于0.004％的N、小于或等于0.2％的P、0.0001-0.002％的B、0.002-0.04％的Nb、0.005-0.15％的Ti，以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，该组成满足以下关系式：1≤(Mn/55+Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，和S^*＝S-0.8×(Ti-0.8×(48/14)×N)×(32/48)，该钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的(Mn，Cu)S沉淀物。

根据本发明，提供一种冷轧钢板，该冷轧钢板具有包含以下组分的组成：按照重量％表示，小于或等于0.01％的C、0.01-0.2％的Cu、0.005-0.08％的S、小于或等于0.1％的Al、0.004-0.02％的N、小于或等于0.2％的P、0.0001-0.002％的B、0.002-0.04％的Nb、0.005-0.15％的Ti，以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，该组成满足以下关系式：1≤(Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，1≤(Al/27)/(N^*/14)≤10，S^*＝S-0.8×(Ti-0.8×(48/14)×N)×(32/48)和N^*＝N-0.8×(Ti-0.8×(48/32)×S)×(14/48)，该钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的CuS和AlN沉淀物。

根据本发明，提供一种冷轧钢板，该冷轧钢板具有包含以下组分的组成：按照重量％表示，小于或等于0.01％的C、0.01-0.2％的Cu、0.01-0.3％的Mn、0.005-0.08％的S、小于或等于0.1％的Al、0.004-0.02％的N、小于或等于0.2％的P、0.0001-0.002％的B、0.002-0.04％的Nb、0.005-0.15％的Ti，以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，该组成满足以下关系式：1≤(Mn/55+Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，1≤(Al/27)/(N^*/14)≤10，S^*＝S-0.8×(Ti-0.8×(48/14)×N)×(32/48)和N^*＝N-0.8×(Ti-0.8×(48/32)×S)×(14/48)，该钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的(Mn，Cu)S和AlN的沉淀物。

根据本发明，提供一种冷轧钢板，该冷轧钢板具有包含以下组分的组成：按照重量％表示，小于或等于0.01％的C、小于或等于0.08％的S、小于或等于0.1％的Al、小于或等于0.004％的N、小于或等于0.2％的P、0.0001-0.002％的B、0.002-0.04％的Nb、0.005-0.15％的Ti，选自以下的至少一种组分：0.01-0.2％的Cu、0.01-0.3％的Mn和0.004-0.2％的N，以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，该组成满足以下关系式：1≤(Mn/55+Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，1≤(Al/27)/(N^*/14)≤10(条件是N含量为大于或等于0.004％)，S^*＝S-0.8×(Ti-0.8×(48/14)×N)×(32/48)和N^*＝N-0.8×(Ti-0.8×(48/32)×S)×(14/48)，钢板包含选自平均粒度小于或等于0.2μm的(Mn，Cu)S和AlN沉淀物中的至少一种。

当本发明的冷轧钢板满足以下在C、Ti、Nb、N和S含量之间的关系式时：0.8≤(Ti^*/48+Nb/93)/(C/12)≤5.0和Ti^*＝Ti-0.8×((48/14)×N+(48/32)×S)，这种冷轧钢板显示室温不老化性质。此外，当由C和Ti含量确定的溶质碳(Cs)[Cs＝(C-Nb×12/93-Ti^*×12/48)×10000，其中，Tⁱ*＝Ti-0.8×((48/14)×N+(48/32)×S)，条件是当Ti^*小于0时，Ti^*定义为0))的值为5-30时，本发明的冷轧钢板具有烘焙硬化性。

取决于对组成的设计，本发明的冷轧钢板的特性是280MPa量级的软冷轧钢板和大于或等于340MPa量级的高强度冷轧钢板。

当本发明的组成的P含量小于或等于0.015％时，可以制造280MPa量级的软冷轧钢板。当这种软冷轧钢板还包含至少一种选自Si和Cr的固溶体增强元素，或P含量在0.015-0.2％范围时，可以达到大于或等于340MPa的高强度。只含P的高强度钢中的P含量优选在0.03-0.2％。高强度钢的Si含量优选在0.1-0.8％范围。高强度钢的Cr含量优选为0.2-1.2％。当本发明的冷轧钢板含有至少一种选自Si和Cr的元素时，P含量可以自由限定在小于或等于0.2％。

为达到更好的可加工性，本发明的冷轧钢板还可以含有0.01-0.2重量％的Mo。

根据本发明，提供制造冷轧钢板的方法，该方法包括以下步骤：将满足所述组成之一的板坯再加热至高于或等于1,100℃的温度；在高于或等于Ar₃相变点的精轧温度下对再加热的板坯进行热轧，提供热轧的钢板；以300℃/分钟的速度冷却热轧的钢板；在低于或等于700℃的温度将冷却的钢板卷绕；对卷绕的钢板进行冷轧；并对冷轧钢板进行连续退火。

最佳方式

下面详细描述本发明。

粒度小于或等于0.2祄的微细沉淀物分布在本发明的冷轧钢板中。这种沉淀物的例子包括MnS沉淀物、CuS沉淀物以及MnS和CuS的复合沉淀物。这些沉淀物简称为“(Mn，Cu)S”。

本发明人已经发现，当微细沉淀物分布在添加Nb和Ti的IF钢(还简称为“Nb-Ti复合IF钢”)中时，IF钢的屈服强度提高，平面内各向异性指数下降，因此达到提高可加工性。基于这些发现完成了本发明。用于本发明的沉淀物在传统IF钢方面几乎没有引起过注意。特别是未从屈服强度和平面内各向异性指数方面考虑而主动使用这种沉淀物。

需要对Nb-Ti复合IF钢中的组分进行调节，以获得(Mn、Cu)S沉淀物和/或AlN沉淀物。如果IF钢含有Ti、Zr以及其它元素，S和N优选与Ti和Zr反应。因为本发明的冷轧钢板是Nb-Ti复合IF钢，Ti与C、N和S反应。因此，需要对组分进行调节，使S和N分别沉淀为(Mn，Cu)S和AlN形式。

由此获得的微细沉淀物能够形成细小晶粒。晶粒的细小粒度相对提高了晶粒边界的比例。因此，在晶粒边界存在的溶解碳量大于晶粒内的量，因此能达到优良的室温不老化性质。因为存在于晶粒内的溶解碳能更自由地迁移，结合到可移动的断层，因此影响室温老化性质。相反，在稳定位置(如在晶粒边界和沉淀物附近)偏析的溶解碳在较高温度(例如进行涂漆/烘焙处理的温度)下活化，因此影响烘焙硬化性。

分布在本发明钢板内的微细沉淀物对因沉淀增强而提高屈服强度、改进强度-展延形间的平衡、平面内各向异性指数和塑性的各向异性有正面影响。因此，微细的(Mn，Cu)S沉淀物和AlN沉淀物必须均匀分布。根据本发明的冷轧钢板，影响沉淀物的组分的含量、组分间的组成、制备条件和热轧后特定的冷却速度都对微细沉淀物的分布有很大的影响。

下面说明按照本发明的冷轧钢板的组成组分。

碳(C)含量优选限制到小于或等于0.01％。

碳(C)影响冷轧钢板的抗室温老化性和烘焙硬化性。当碳含量超过0.01％时，需要添加昂贵的试剂Nb和Ti来去除残留的碳，这在经济上不利并且从可成形性方面考虑也是不希望的。仅意图获得抗室温老化性时，优选保持低的碳含量，这样能够减少昂贵试剂Nb和Ti的添加量。当意图保证所需的烘焙硬化性时，优选加入的碳量为大于或等于0.001％，更优选0.005-0.01％，当碳含量小于0.005％时，不必增加Nb和Ti的量也能保证抗室温老化性。

铜(Cu)含量优选在0.01-0.2％范围。

铜的作用是形成微细CuS沉淀物，该沉淀物能使晶粒细小。铜通过促进沉淀而降低了冷轧钢板的平面内各向异性指数并提高了冷轧钢板的屈服强度。为了形成微细沉淀物，Cu含量必须大于或等于0.01％。当Cu含量大于0.2％时，获得粗的沉淀物。Cu含量更优选在0.03-0.2％范围。

锰(Mn)含量优选在0.01-0.3％范围。

锰的作用是将钢中固溶体态的硫沉淀为MnS沉淀物，因而防止发生因溶解硫(或称作固溶体增强元素)引起的热脆性。从这种技术观点考虑，一般加入大量的锰。本发明人已经发现，当降低锰含量并使硫含量达到最佳时，获得非常微细的MnS沉淀物。基于这一发现，锰含量被限制为小于或等于0.3％。为了保证这种特性，锰含量必须大于或等于0.01％。当锰含量小于0.01％，即以固溶体态残留的硫含量较高时，可能产生热脆性。当锰含量大于0.3％时，形成粗的MnS沉淀物，因此难以达到要求的强度。更优选的Mn含量为0.01-0.12％。

硫(S)含量优选限制为小于或等于0.08％。

硫(S)与Cu和/或Mn反应，分别形成CuS和MnS沉淀物。当硫含量大于0.08％时，溶解硫的比例增加。溶解硫的增加会使钢板的展延性和可成形性明显变差，并增加热脆性的危险。为了获得尽可能多的CuS和/或MnS沉淀物，优选硫含量大于或等于0.005％。

铝(Al)含量优选限制为小于或等于0.1％。

铝与氮(N)反应，形成微细AlN沉淀物，因而能完全防止溶解氮引起的老化。当氮含量大于或等于0.004％时，充分形成AlN沉淀物。微细AlN沉淀物分布在钢板中，能够形成细小晶粒并通过沉淀增强提高钢板的屈服强度。Al含量更优选在0.01-0.1％范围。

氮(N)含量优选限制为小于或等于0.02％。

当意图使用AlN沉淀物时，氮的加入量最多为0.02％。另外，控制氮含量小于或等于0.004％。当氮含量小于0.004％时，AlN沉淀物数量较少，因此晶粒的微细作用和沉淀增强效果都可忽略。相反，当氮含量大于0.02％时，通过使用溶解的氮也难以保证老化性质。

磷(P)含量优选限制为小于或等于0.2％。

磷是具有优良的固溶体增强作用并能使r-值略减小的元素。磷保证了本发明钢板的高强度，控制了钢板中的沉淀。要求强度在280MPa量级的钢中理想的磷含量限定为小于或等于0.015％。强度在340MPa量级的高强度钢的理想磷含量限定为大于0.015％但不超过0.2％。磷含量超过0.2％可能导致钢板的展延性下降。因此，磷含量优选限定为最大0.2％。当本发明中加入Si和Cr时，磷含量适当控制在小于或等于0.2％，以达到要求的强度。

硼(B)含量优选在0.0001-0.002％范围。

加入硼以防止发生二次加工脆化。因此，优选硼含量为大于或等于0.0001％。当硼含量超过0.002％时，钢板的深拉延性明显变差。

铌(Nb)含量优选在0.002-0.04％范围。

加入Nb的目的是保证不老化性质和改进钢板的可成形性。Nb是一种潜在的形成碳化物的元素，在钢中加入铌，从而在钢中形成NbC沉淀物。此外，NbC沉淀物使钢板在退火期间被良好织构化，因此显著提高了钢板的深拉延性。当加入的Nb含量不大于0.002％时，形成很少量的NbC沉淀物。因此，钢板不能良好织构化，这样，钢板的深拉延性几乎没有得到改善。相反，当Nb含量大于0.04％时，形成非常大量的NbC沉淀物。因此，降低了钢板的深拉延性和延伸率，这样，钢板的可成形性明显变差。

钛(Ti)含量优选在0.005-0.15％范围。

加入钛的目的是保证不老化性质和改进钢板的可成形性。Ti是一种潜在的形成碳化物的元素，在钢中加入钛，从而在钢中形成TiC沉淀物。此外，TiC沉淀物使溶解碳沉淀，以保证不老化性。当加入的Ti含量小于0.005％时，形成很少量的TiC沉淀物。因此，钢板不能良好织构化，这样，钢板的深拉延性几乎没有得到改善。相反，当Ti的加入量大于0.15％时，形成大量的TiC沉淀物。因此，降低了晶粒的细小化作用，导致高的平面内各向异性指数，降低屈服强度，电镀特性明显变差。

为形成(Mn，Cu)S和AlN沉淀物，将Mn、Cu、S、Nb、Ti、Al、N和C的含量调节在下面关系式限定的范围内。以下关系式中指出的各组分以重量％表示。

1≤(Cu/63.5)/(S*/32)≤30 (1)

S*＝S-0.8×(Ti-0.8×(48/14)×N)×(32/48) (2)

关系式1中，S*由关系式2决定，表示不与Ti反应，之后与Cu反应的硫含量。为获得微细CuS沉淀物，优选(Cu/63.5)/(S*/32)的值大于或等于1。如果(Cu/63.5)/(S*/32)的值大于30，则分布粗的CuS沉淀物，这是不希望发生的。为稳定地形成粒度小于或等于0.2μm的CuS沉淀物，(Cu/63.5)/(S*/32)的值优选在1-20范围，更优选为1-9，最优选为1-6。

1≤(Mn/55+Cu/63.5)/(S*/32)≤30 (3)

关系式3与形成(Mn，Cu)S沉淀物相关，通过在关系式1中加入Mn含量得到关系式3。为有效形成(Mn，Cu)S沉淀物，(Mn/55+Cu/63.5)/(S*/32)的值必须大于或等于1。当关系式3的值大于30时，形成粗的(Mn，Cu)S沉淀物。为稳定地形成粒度小于或等于0.2μm的(Mn，Cu)S沉淀物，(Cu/63.5)/(S*/32)的值较优选在1-20范围，更优选为1-9，最优选为1-6。当Mn和Cu一起加入时，Mn和Cu的总量优选为0.05-0.4％。对Mn和Cu的总量进行限制的原因是为了获得微细(Mn，Cu)S沉淀物。

1≤(Al/27)/(N*/14)≤10 (4)

N*＝N-0.8×(Ti-0.8×(48/32)×S)×(14/48) (5)

关系式4与形成微细(Mn，Cu)S沉淀物相关，关系式4中，N*由关系式5决定，表示不与Ti反应，之后与Al反应的N含量。为了获得微细AlN沉淀物，(Al/27)/(N^*/14)的值在1-10范围。为了获得有效AlN沉淀，(Al/27)/(N^*/14)的值必须大于或等于1。如果(Al/27)/(N^*/14)的值大于10，则形成粗的AlN沉淀物。，因此导致差的可加工性和低的屈服强度。(Al/27)/(N^*/14)的值优选在1-6范围。

本发明的冷轧钢板的组分可以根据所要获得的沉淀物种类以不同的方式进行组合。例如，本发明提供的一种冷轧钢板，该冷轧钢板具有包含以下组分的组成：按照重量％表示，小于或等于0.01％的C、小于或等于0.08％的S、小于或等于0.1％的Al、小于或等于0.004％的N、小于或等于0.2％的P、0.0001-0.002％的B、0.002-0.04％的Nb、0.005-0.15％的Ti，至少一种选自以下的组分：0.01-0.2％的Cu、0.01-0.3％的Mn和0.004-0.2％的N，以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，其中，组成满足以下关系式：1≤(Mn/55+Cu/63.5)/(S*/32)≤30，1≤(Al/27)/(N*/14)≤10(前提是N含量大于或等于0.004％)，S^*＝S-0.8×(Ti-0.8×(48/14)×N)×(32/48)和N^*＝N-0.8×(Ti-0.8×(48/32)×S)×(14/48)，且钢板包含至少一种选自以下的沉淀物：MnS、CuS、MnS和AlN的沉淀物，所述沉淀物的平均粒度小于或等于0.2μm。即，选自0.01-0.2％的Cu、0.01-0.3％的Mn和0.004-0.2％的N的一种或多种组分产生粒度不大于0.2μm的(Mn，Cu)S和AlN沉淀物的各种组合。

本发明的钢板中，碳沉淀为NbC和TiC形式。因此，钢板的抗室温老化性和烘焙硬化性受到溶解碳的状况的影响，这种状况下没有形成NbC和TiC沉淀物。考虑到这些要求，最优选Nb、Ti和C的含量满足以下关系式。

0.8≤(Ti*/48+Nb/93)/(C/12)≤5.0 (6)

Ti*＝Ti-0.8×((48/14)×N+(48/32)×S) (7)

关系式6与形成NbC和TiC沉淀以去除固溶体态的碳，因而达到室温不老化性质相关。关系式6中，Ti*由关系式7决定，表示N和S反应，之后与C反应的钛的含量。

当(Ti*/48+Nb/93)/(C/12)的值小于0.8时，很难保证室温不老化性质。相反，当(Ti*/48+Nb/93)/(C/12)的值大于5时，以固溶体态残留在钢中的Nb和Ti量较大，会使钢的展延性变差。当意图在不保证烘焙硬化性条件下获得室温不老化性时，优选将碳含量限定为小于或等于0.005％。虽然碳含量大于0.005％，当满足关系式6时仍可以获得室温不老化性，但是NbC和TiC沉淀量增加，因此使钢板的可加工性变差。

Cs＝(C-Nb×12/93-Ti*×12/48)×10000 (8)

(条件是当Ti*小于0时，Ti*定义为0。)

关系式8与达到烘焙硬化性相关。在关系式8中Cs以ppm表示，代表未沉淀为NbC和TiC形式的溶解碳的含量。为了获得高的烘焙硬化值，Cs值必须大于或等于5ppm。如果Cs值超过30ppm，溶解碳的含量增加，使得难以获得室温不老化性。

微细沉淀物最好能均匀分布在本发明的组成中。沉淀物的平均粒度优选小于或等于0.2μm。根据本发明人进行的研究，当沉淀物的平均粒度大于0.2μm时，钢板的强度低且平面内各向异性指数低。此外，有大量平均粒度小于或等于0.2μm的沉淀物分布在本发明的组成中。虽然对分布的沉淀物的数量没有特别的限制，但是有较多数量的沉淀物是更有利的。分布的沉淀物的数量优选大于或等于1×10⁵/mm²，更优选大于或等于1×10⁶/mm²，最优选大于或等于1×10⁷/mm²。通过增加沉淀物的数量，提高了塑性-各向异性指数并降低了平面内各向异性指数，结果显著提高了可加工性。可加工性的提高存在限制，这是公知的，因为平面内各向异性指数随塑性-各向异性指数增加而提高。值得注意的是，当本发明钢板中分布的沉淀物数量增加时，钢板的塑性-各向异性指数提高，而钢板的平面内各向异性指数下降。本发明其中形成微细沉淀物的钢板满足对屈强比(屈服强度/抗张强度)大于或等于0.58的要求。

本发明的钢板应用于高强度钢板时，所述钢板还可以含有至少一种选自P、Si和Cr的固溶体增强元素。前面已经说明了P的附加作用，因此省略对它们的说明。

硅(Si)含量优选在0.1-0.8％范围。

Si是具有固溶体增强作用的元素，会使延伸率略下降。Si保证了本发明钢板的高强度，控制了钢板中的沉淀。只有当Si含量大于或等于0.1％时，才可以保证高强度。然而，当Si含量大于0.8％时，钢板的展延性变差。

铬(Cr)含量优选在0.2-1.2％范围。

Cr是具有固溶体增强作用的元素，Cr降低了二次加工脆化温度，并因形成Cr的碳化物降低了老化指数。Cr保证了本发明钢板的高强度，控制了钢板中的沉淀，并具有降低钢板平面内各向异性指数的作用。只有当Cr含量大于或等于0.2％时，才能保证高强度。然而，当Cr含量超过1.2％时，钢板的展延性变差。

本发明的冷轧钢板还含有钼(Mo)。

本发明的冷轧钢板中钼(Mo)含量优选在0.01-0.2％范围。

Mo以元素加入，能提高钢板的塑性-各向异性指数。只有当钼含量不小于0.01％时，才能提高钢板的塑性-各向异性指数。然而，当钼含量超过0.2％时，塑性-各向异性指数不再提高，存在热脆性的危险。

制造冷轧钢板

下面，参见下面的优选实施方式说明制造本发明的冷轧钢板的方法。本发明的实施方式可以进行各种修改，这些修改都在本发明的范围之内。

本发明方法的特征在于，满足上面定义的钢材组成之一的钢材可以通过进行热轧和冷轧，在冷轧后钢板中形成平均粒度小于或等于0.2μm的沉淀物来进行处理。冷轧钢板中的沉淀物的平均粒度受到钢材组成设计和处理条件的影响，如再加热温度和卷绕温度。特别是，热轧后的冷却速度直接影响到沉淀物的平均粒度。

热轧条件

本发明中，对满足上面定义的组成之一的钢材进行再加热，然后进行热轧。再加热温度优选为高于或等于1,100℃。将钢材再加热至低于1,100℃的温度时，在连续浇铸期间形成的粗沉淀物不能完全溶解而残留。粗沉淀物甚至在热轧后仍保持残留。

优选在不低于Ar₃相变点的精轧温度下进行热轧。当精轧温度低于Ar₃相变点时，产生轧制颗粒(rolled grain)，它们会使可加工性变差并使强度下降。

冷却优选在进行卷绕之前但在热轧之后以大于或等于300℃/分钟的速度进行。虽然对组分的组成加以控制以形成微细沉淀物，但是在小于300℃/分钟下冷却时，形成的沉淀物的平均粒度大于0.2μm。即，随冷却速度提高产生许多晶核，因此沉淀物变得越来越细。因为沉淀物的粒度随冷却速度升高而减小，因此不必限定冷却速度的上限。但是，当冷却速度大于1,000℃/分钟时，减小沉淀物粒度的作用不再有明显的提高。因此，冷却速度优选在300-1000℃/分钟。

卷绕(winding)条件

热轧之后，在不超过700℃温度下进行卷绕。当卷绕温度高于700℃时，形成的沉淀物太粗，因此很难保证高强度。

冷轧条件

钢材以50-90％的压下率(reduction rate)进行冷轧。因为冷轧压下率小于50％时，在退火重结晶后导致产生少量晶核，晶粒通过退火而过度生长，使通过退火重结晶的晶粒***，导致强度和可成形性下降。冷却压下率大于90％时会导致提高可成形性，同时产生过多大量的晶核，因此，通过退火重结晶的晶粒变得太细，这样使钢材的展延性变差。

连续退火

连续退火温度对确定最终产品的机械性质起重要作用。根据本发明，连续退火优选在700-900℃温度下进行。连续退火在低于700℃的温度下进行时，重结晶不完全，因此不能保证要求的展延性。相反，连续退火在高于900℃温度下进行时，重结晶的晶粒***，因此钢材的强度变差。维持连续退火直到钢材完成重结晶。钢材的重结晶在大于或等于10秒时间内完成。连续退火优选进行10秒至30分钟。

实施本发明的方式

参见下面的实施例更详细地说明本发明。

按照ASTM E-8标准测试方法，评价以下实施例中制造的钢板的机械性质。具体而言，对各钢板进行机加工，制得标准样品。使用抗张强度试验机(从INSTRON Company以6025型号获得)测定屈服强度、抗张强度、延伸率、塑性-各向异性指数(r_m值)和平面内各向异性指数(Δr值)和老化指数。塑性-各向异性指数r_m和平面内各向异性指数(Δr值)分别采用以下等式计算：r_m＝(r₀+2r₄₅+r₉₀)/4和Δr＝(r₀-2r₄₅+r₉₀)/2。

钢板的老化指数定义为通过对各样品进行退火，然后进行1.0％光整冷轧和于100℃进行2小时热处理后测定的屈服点延伸率。标准样品的烘焙硬化(BH)值通过以下方式测定，在各样品上施加2％应变，应变的样品于170℃退火20分钟。测定退火后样品的屈服强度。BH值通过由退火后测得的屈服强度值减去退火前测得的屈服强度值计算得到。

实施例1

首先，按照下面表中示出的组成制备钢板坯。对钢板坯进行再加热和精热轧，提供热轧的钢板。该热轧钢板以400℃/分钟速度冷却，于650℃进行卷绕，以75％的压下率进行冷轧，然后进行连续退火，制得冷轧钢板。此时，于910℃进行精热轧，该温度高于Ar₃相变点，通过以10℃/秒速度将热轧钢板加热至830℃并保持40秒进行连续退火，制得最终的冷轧钢板。

表1

表2

表3

^*注：

YS＝屈服强度，TS＝抗张强度，E1＝延伸率，r_m＝塑性-各向异性指数，Δr＝平面内各向异性指数，AI＝老化指数，SWE＝二次加工脆化，IS＝本发明钢材，CS＝比较例钢材

实施例2

表4

表5

表6

^*注：

YS＝屈服强度，TS＝抗张强度，E1＝延伸率，r_m＝塑性-各向异性指数，Δr＝平面内各向异性指数，SWE＝二次加工脆化，AI＝老化指数，IS＝本发明钢材，CS＝比较例钢材

实施例3

首先，按照下面表中示出的组成制备钢板坯。对钢板坯进行再加热和精热轧，提供热轧的钢板。该热轧钢板以400℃/分钟速度冷却，于650℃进行卷绕，以75％的压下率进行冷轧，然后进行连续退火，制得冷轧钢板。此时，于910℃进行精热轧，该温度高于Ar₃相变点，通过以10℃/秒速度将热轧钢板加热至830℃并保持40秒进行连续退火，制得最终的冷轧钢板

表7

表8

表9

^*注：

实施例4

表10

表11

表12

^*注：

实施例5

表13

表14

表15

^*注：

实施例6

表16

表17

表18

^*注：

实施例7

表19

表20

表21

^*注：

实施例8

表22

表23

表24

^*注：

实施例9

表25

表26

表27

^*注：

实施例10

表28

表29

表30

^*注：

实施例11

表31

表32

表33

^*注：

实施例12

表34

表35

表36

^*注：

实施例13

表37

表38

表39

^*注：

实施例14

表40

表41

表42

^*注：

本发明所述的优选实施方式并不构成对本发明的限制，只是用于说明目的。具有和权利要求书定义的本发明的技术精神基本上相同的构成和基本相同的操作效果的任何实施方式都包括在本发明的技术范围之内。

工业应用

由上面的描述可以了解，根据本发明的冷轧钢板，微细沉淀物分布在Nb-Ti复合IF钢中，使得形成细小的晶粒，结果，通过增强沉淀降低了平面内各向异性指数并提高了屈服强度。

Claims

1.一种具有优良可成形性和高屈强比的冷轧钢板，所述冷轧钢板具有包括以下组分的组成，以重量计：小于或等于0.01％的C、0.01-0.2％的Cu、0.005-0.08％的S、小于或等于0.1％的Al、小于或等于0.004％的N、小于或等于0.2％的P、0.0001-0.002％的B、0.002-0.04％的Nb、0.005-0.15％的Ti，以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，

其中，所述组成满足以下关系式：

1≤(Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，

S^*＝S-0.8×(Ti-0.8×(48/14)×N)×(32/48)，

所述钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的CuS沉淀物。

2.如权利要求1所述的冷轧钢板，其特征在于所述组成还包括0.01-0.3％的Mn，并满足以下关系式：1≤(Mn/55+Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，所述钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的(Mn，Cu)S沉淀物。

3.如权利要求1所述的冷轧钢板，其特征在于N含量为0.004-0.02％，所述组成满足以下关系式：

1≤(Al/27)/(N^*/14)≤10，

N^*＝N-0.8×(Ti-0.8×(48/32)×S)×(14/48)，

所述钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的AlN沉淀物。

4.如权利要求1所述的冷轧钢板，其特征在于所述组成还包含0.01-0.3％的Mn和0.004-0.02％的N，并满足以下关系式：

1≤(Mn/55+Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，

1≤(Al/27)/(N^*/14)≤10，

N^*＝N-0.8×(Ti-0.8×(48/32)×S)×(14/48)，

所述钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的(Mn，Cu)S沉淀物和AlN沉淀物。

5.如权利要求1至4中任何一项所述的冷轧钢板，其特征在于C、Ti、Nb、N和S的含量满足以下关系式：

0.8≤(Ti^*/48+Nb/93)/(C/12)≤5.0，

Ti^*＝Ti-0.8×((48/14×N+(48/32)×S)。

6.如权利要求5所述的冷轧钢板，其特征在于C含量小于或等于0.005％。

7.如权利要求1至4中任何一项所述的冷轧钢板，其特征在于由C和Ti含量确定的溶质碳(Cs)为5-30，Cs＝(C-Nb×12/93-Ti^*×12/48)×10000，其中Ti^*＝Ti-0.8×((48/14)×N+(48/32)×S)，条件是当Ti^*小于0时，Ti^*定义为0。

8.如权利要求7所述的冷轧钢板，其特征在于C含量为0.001-0.01％。

9.如权利要求1至4中任一项所述的冷轧钢板，其特征在于所述冷轧钢板满足大于或等于0.58的屈强比(屈服强度/抗张强度)。

10.如权利要求1至4中任一项所述的冷轧钢板，其特征在于沉淀物的数量为大于或等于1×10⁶/mm²。

11.如权利要求1至4中任何一项所述的冷轧钢板，其特征在于P含量为小于或等于0.015％。

12.如权利要求1至4中任何一项所述的冷轧钢板，其特征在于P含量为0.03-0.2％。

13.如权利要求1至4中任何一项所述的冷轧钢板，其特征在于所述组成还包含选自0.1-0.8％的Si和0.2-1.2％的Cr中的一种或两种组分。

14.如权利要求1至4中任何一项所述的冷轧钢板，其特征在于所述组成还包含0.01-0.2％的Mo。

15.如权利要求13所述的冷轧钢板，其特征在于所述组成还包含0.01-0.2％的Mo。

16.如权利要求2或4所述的冷轧钢板，其特征在于Mn和Cu的总量为0.05-0.4％。

17.如权利要求2或4所述的冷轧钢板，其特征在于Mn含量为0.01-0.12％。

18.如权利要求2或4所述的冷轧钢板，其特征在于(Mn/55+Cu/63.5)/(S^*/32)的值为1-9。

19.如权利要求3或4所述的冷轧钢板，其特征在于(Al/27)/(N^*/14)的值为1-6。

20.一种制造具有优良可成形性和高屈强比的冷轧钢板的方法，该方法包括以下步骤：

将钢板坯再加热至高于或等于1100℃的温度，所述钢板坯具有包含以下组分的组成，以重量计：小于或等于0.01％的C、0.01-0.2％的Cu、0.005-0.08％的S、小于或等于0.1％的Al、小于或等于0.004％的N、小于或等于0.2％的P、0.0001-0.002％的B、0.002-0.04％的Nb、0.005-0.15％的Ti，以及余量的Fe和其它不可避免的杂质，该组成满足以下关系式：1≤(Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，S^*＝S-0.8×(Ti-0.8×(48/14)×N)×(32/48)；

在高于或等于Ar₃相变点的精轧温度下对所述再加热的钢板坯进行热轧，得到热轧的钢板；

以大于或等于300℃/分钟的速度冷却所述热轧钢板；

在低于或等于700℃的温度下对所述冷却钢板进行卷绕；

对所述卷绕钢板进行冷轧；

对所述冷轧钢板进行连续退火，所述冷轧钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的CuS沉淀物。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述组成还包含0.01-0.3％的Mn，并满足以下关系式：1≤(Mn/55+Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，所述钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的(Mn，Cu)S沉淀物。

22.如权利要求20所述的方法，其特征在于N含量为0.004-0.02％，所述组成满足以下关系式：

1≤(Al/27)/(N^*/14)≤10，

N^*＝N-0.8×(Ti-0.8×(48/32)×S)×(14/48)，

所述钢板包含平均粒度小于或等于0.2μm的AlN沉淀物。

23.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述组成还包含0.01-0.3％的Mn，N含量为0.004-0.02％，所述组成满足以下关系式：

1≤(Mn/55+Cu/63.5)/(S^*/32)≤30，

1≤(Al/27)/(N^*/14)≤10，

N^*＝N-0.8×(Ti-0.8×(48/32)×S)×(14/48)，

24.如权利要求20至23中任何一项所述的方法，其特征在于C、Ti、Nb、N和S的含量满足以下关系式：

0.8≤(Ti^*/48+(Nb/93)/(C/12)≤5.0，

Ti^*＝Ti-0.8×((48/14)×N+(48/32)×S)。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于C含量为小于或等于0.005％。

26.如权利要求20至23中任何一项所述的方法，其特征在于由C和Ti含量确定的溶质碳(Cs)为5-30，Cs＝(C-Nb×12/93-Ti^*×12/48)×10000，其中Ti^*＝Ti-0.8×((48/14)×N+(48/32)×S)，条件是当Ti^*小于0时，Ti^*定义为0。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于C含量为0.001-0.01％。

28.如权利要求20至23中任一项所述的方法，其特征在于冷轧钢板满足大于或等于0.58的屈强比(屈服强度/抗张强度)。

29.如权利要求20至23中任一项所述的方法，其特征在于沉淀物的数量为大于或等于1×10⁶/mm²。

30.如权利要求20至23中任何一项所述的方法，其特征在于P含量为小于或等于0.015％。

31.如权利要求20至23中任何一项所述的方法，其特征在于P含量为0.03-0.2％。

32.如权利要求20至23中任何一项所述的方法，其特征在于所述组成还包含选自0.1-0.8％的Si和0.2-1.2％的Cr中的一种或两种组分。

33.如权利要求20至23中任何一项所述的方法，其特征在于所述组成还包含0.01-0.2％的Mo。

34.如权利要求32所述的方法，其特征在于所述组成还包含0.01-0.2％的Mo。

35.如权利要求21或23所述的方法，其特征在于Mn和Cu总量为0.08-0.4％。

36.如权利要求21或23所述的方法，其特征在于Mn含量为0.01-0.12％。

37.如权利要求21或23所述的方法，其特征在于(Mn/55+Cu/63.5)/(S^*/32)的值为1-9。

38.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于(Al/27)/(N^*/14)的值为1-6。