CN108474057B - 用于制造具有改善的延展性和可成形性的高强度钢板的方法和所获得的钢板 - Google Patents

用于制造具有改善的延展性和可成形性的高强度钢板的方法和所获得的钢板 Download PDF

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Abstract

一种用于制造钢板的方法，所述方法包括以下顺序步骤：‑提供冷轧钢板，所述钢的化学组成以重量％计包含：0.15％≤C≤0.23％，1.4％≤Mn≤2.6％，0.6％≤Si≤1.5％，0.02％≤Al≤.0％，其中1.0％≤Si+Al≤2.0％，0≤Nb≤0.035％，0≤Mo≤0.3％，0≤Cr≤0.3％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质；‑将所述钢板在Ac1至Ac3的退火温度TA下退火以获得包含至少40％的奥氏体和至少40％的亚温铁素体的组织；‑使所述板以至少20℃/秒的冷却速率从至少600℃的温度淬火至180℃至260℃的淬火温度QT；‑将所述板加热至375℃至470℃的配分温度PT，并将所述板保持在所述配分温度PT下25秒至440秒的配分时间Pt，如果所述配分温度PT为375℃至400℃，则所述配分时间Pt为100秒至440秒，而如果所述配分温度PT为450℃至470℃，则所述配分时间Pt为25秒至150秒；‑将所述板冷却至室温，所述钢板具有以面积分数计由以下组成的最终显微组织：‑至少11％的回火马氏体，‑10％至20％的残余奥氏体，‑40％至60％的铁素体，‑至多6％的新鲜马氏体，‑至多18％的贝氏体。

Description

用于制造具有改善的延展性和可成形性的高强度钢板的方法 和所获得的钢板
本发明涉及用于制造具有改善的延展性和可成形性的高强度钢板的方法以及涉及用该方法获得的板。
为了制造各种设备例如机动车辆的车身结构构件和车身板件的部件，已知使用由DP(双相)钢或TRIP(相变诱导塑性)钢制成的板。
还已知使用这样的钢：具有贝氏体组织，不含碳化物析出物，具有残余奥氏体，包含约0.2％的C、约2％的Mn、约1.7％的Si，屈服强度为约750Mpa，抗拉强度为约980Mpa，总延伸率为约8％。这些板在连续退火线上通过从高于Ac3转变点的退火温度冷却至高于Ms转变点的保持温度并将这些板在此温度下保持给定时间来制造。
例如，JP 2012041573公开了一种用于制造包含10％至93％的铁素体和贝氏体总和、5％至30％的残余奥氏体、5％至20％的马氏体和多至5％珠光体的TRIP钢板方法。该方法包括以下步骤：将热轧或冷轧钢板退火，将钢板冷却至冷却停止温度，以及将该板保持在该温度下1秒至1000秒。在保持在该冷却停止温度期间，奥氏体首先部分转变成贝氏体。然后，碳从贝氏体配分至奥氏体。然而，根据JP 2012041573的实施例，在冷却至冷却停止温度之后且在保持在该温度之前，没有形成马氏体。因此，由最终的冷却形成的存在于组织中的马氏体并未进行配分，并且保持相对高的C含量，导致高的屈服强度和并不令人满意的可成形性。
考虑到全球环境保护，为了减轻车辆的重量以改善其燃料效率，期望具有屈服强度和抗拉强度改善的板。但是这样的板还必须具有良好的延展性和良好的可成形性，更特别地具有良好的延伸凸缘性(stretch flangeability)。
在这方面，期望具有这样的经涂覆或未经涂覆板：其抗拉强度TS为至少980Mpa，总延伸率TE为至少16％，优选为至少17％，还优选为至少18％，以及扩孔率HER大于20％。抗拉强度TS和总延伸率TE根据2009年10月公开的ISO标准ISO 6892-1来测量。必须强调，由于测量方法的差异，特别是由于使用的试样的几何形状的差异，根据ISO标准的总延伸率TE的值差异非常大，特别是比根据JIS Z 2201-05标准测量的总延伸率的值低。扩孔率HER根据ISO标准16630:2009测量。由于测量方法的差异，根据ISO标准16630:2009的扩孔率HER的值差异很大，并且与根据JFS T 1001(日本钢铁联合会标准)的扩孔率λ的值没有可比性。
还期望具有这样的经涂覆或未经涂覆钢板，其具有上述特性或特征，厚度范围为0.7mm至3mm，更优选地该范围为0.8mm至2mm。
因此，本发明旨在提供具有上述机械特征和特性的板以及制造其的方法。
为此目的，本发明涉及一种用于制造钢板的方法，所述钢板的抗拉强度为至少980Mpa，根据ISO标准6892-1的总延伸率为至少16％，以及根据ISO标准16630:2009的扩孔率HER为至少20％，
其中所述方法包括以下顺序步骤：
-提供冷轧钢板，所述钢的化学组成以重量％计包含：
0.15％≤C≤0.23％
1.4％≤Mn≤2.6％，
0.6％≤Si≤1.5％
0.02％≤Al≤1.0％，
其中1.0％≤Si+Al≤2.0％，
0≤Nb≤0.035％，
0≤Mo≤0.3％，
0≤Cr≤0.3％，
剩余部分为Fe和不可避免的杂质；
-将所述钢板在Ac1至Ac3的退火温度TA下退火以获得包含至少40％的奥氏体和至少40％的亚温铁素体(intercritical ferrite)的组织；
-使所述板以至少20℃/秒的冷却速率从至少600℃的温度淬火至180℃至260℃的淬火温度QT；
-将所述板加热至375℃至470℃的配分温度PT，并将所述板保持在该配分温度PT下25秒至440秒的配分时间Pt，如果所述配分温度PT为375℃至400℃，则所述配分时间Pt为100秒至440秒，而如果所述配分温度PT为450℃至470℃，则所述配分时间Pt为25秒至150秒；
-将所述板冷却至室温；
所述钢板具有以面积分数计由以下组成的最终显微组织：
-至少11％的回火马氏体，所述回火马氏体的C含量为至多0.45％，
-10％至20％的残余奥氏体，
-40％至60％的铁素体，
-至多5％的新鲜马氏体，
-至多18％的贝氏体。
贝氏体包含下贝氏体。
优选地，回火马氏体的C含量为至多0.03％。
优选地，经淬火的板在临加热至配分温度PT之前具有以面积分数计由以下组成的组织：40％至60％的铁素体，至少15％的残余奥氏体，至少11％的马氏体以及至多18％的下贝氏体。
根据一个实施方案，所述方法在退火步骤与淬火步骤之间包括以下步骤：将所述板以低于10℃/秒的冷却速率缓慢冷却至高于或等于600℃的温度。
在该实施方案中，相对于整个组织，铁素体以面积分数计包含40％至60％的亚温铁素体和0％至15％的转变铁素体，所述转变铁素体在所述缓慢冷却步骤期间形成，应理解，作为亚温铁素体和转变铁素体分数总和的铁素体分数为40％至60％。
根据一个特定实施方案，提供所述冷轧钢板的步骤包括：
-热轧由所述钢制成的板以获得热轧钢板；
-在400℃至750℃的温度Tc下卷取所述热轧钢板；
-在500℃至700℃的温度THBA下进行分批退火2天至6天的时间，
-冷轧所述热轧钢板以获得所述冷轧钢板。
优选地，在使板淬火至淬火温度QT之后且在将板加热至配分温度PT之前，将板保持在淬火温度QT下2秒至8秒，优选地3秒至7秒的保持时间。
优选地，钢的化学组成满足以下条件中的至少一者：C≥0.17％，C≤0.21％，Mn≥1.9％，Mn≤2.5％，0.010％≤Nb，Mo≤0.05％，或Mo≥0.1％，Cr≤0.05％，或Cr≥0.1％。
根据第一特定实施方案，在将板保持在配分温度PT与将板冷却至室温之间，将钢板在不高于480℃的温度下热浸涂，配分温度PT为400℃至470℃，配分时间Pt为25秒和150秒。
根据第二特定实施方案，在将板保持在配分温度PT之后，立即将板冷却至室温，配分温度PT为375℃至450℃，配分时间Pt为100秒和440秒。
在该实施方案中，在将钢板冷却至室温的步骤之后，钢板例如通过电化学法或者通过真空涂覆工艺进行涂覆。
例如，钢板被用Zn或Zn合金进行涂覆。
根据一个特定实施方案，钢的化学组成使得：C+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/6)-2.5％。
在该实施方案中，钢的化学组成优选使得：0.6％≤Si≤1.3％以及0.5％<Al≤1.0％，还优选使得：0.7％≤Si<1.0％以及0.7％≤Al≤1.0％。
根据另一个特定实施方案，钢的化学组成使得：1.0％≤Si≤1.5％以及0.02％≤Al≤0.5％。
本发明还涉及一种用于制造至少两个钢板的电阻点焊部的方法，所述方法包括：
-通过根据本发明的方法制造第一钢板，所述第一钢板被用Zn或Zn合金进行涂覆，并使得：C+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/6)-2.5％；
-提供第二钢板，所述第二钢板的组成使得：C+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/6)-2.5％；
-将所述第一钢板电阻点焊至所述第二钢板。
优选地，第二钢板是根据本发明的，并被用Zn或Zn合金进行涂覆。
本发明还涉及一种钢板，其中所述钢的化学组成以重量％计包含：
0.15％≤C≤0.23％，
1.4％≤Mn≤2.6％，
0.6％≤Si≤1.5％
0.02％≤Al≤1.0％，
其中1.0％≤Si+Al≤2.0％，
0≤Nb≤0.035％，
0≤Mo≤0.3％，
0≤Cr≤0.3％，
剩余部分为Fe和不可避免的杂质，
所述钢板具有以面积分数计由以下组成的显微组织：
-至少11％的回火马氏体，所述回火马氏体的C含量为至多0.45％，
-10％至20％的残余奥氏体，
-40％至60％的铁素体，
-至多6％的新鲜马氏体，
-至多18％的贝氏体。
贝氏体包含下贝氏体。
优选地，回火马氏体的C含量为至多0.03％。
根据一个实施方案，相对于整个组织，铁素体包含40％至60％的亚温铁素体和0％至15％的转变铁素体。
优选地，残余奥氏体中的C含量为0.9％至1.2％。
优选地，钢板的屈服强度为至少550Mpa，抗拉强度为至少980Mpa，根据ISO 6892-1的总延伸率为至少16％，以及根据ISO 16630:2009的扩孔率HER为至少20％。
还优选地，屈服强度为550Mpa至860Mpa。特别地，低于860Mpa的屈服强度允许确保优异的可成形性。
优选地，钢的化学组成满足以下条件中的至少一者：C≥0.17％，C≤0.21％，Mn≥1.9％，Mn≤2.5％，Mo≤0.05％，或Mo≥0.1％，0.010％≤Nb，Cr≤0.05％，或Cr≥0.1％。
根据一个特定实施方案，钢的化学组成使得：C+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/6)-2.5％。
在该实施方案中，钢的化学组成优选使得：0.6％≤Si≤1.3％以及0.5％<Al≤1.0％，还优选使得：0.7％≤Si<1.0％以及0.7％≤Al≤1.0％。
根据另一个特定实施方案，钢的化学组成使得：1.0％≤Si≤1.5％以及0.02％≤Al≤0.5％。
钢板例如被用Zn或Zn合金进行涂覆，所述涂覆由低于480℃的温度下的涂覆所实现。
优选地，所述钢板的厚度为0.7mm至3mm，优选为0.8mm至2mm。
本发明还涉及一种焊接结构，其包括至少10个至少两个钢板的电阻点焊部，其中第一钢板是根据本发明的，被用Zn或Zn合金进行涂覆，并且使得：C+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/6)-2.5％，第二钢板的组成使得：C+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/6)-2.5％，每个电阻点焊部的裂纹的平均数目小于6。
优选地，第二钢板是根据本发明的，并被用Zn或Zn合金进行涂覆。
本发明还涉及根据本发明的方法制造的钢板或根据本发明的钢板用于制造机动车辆中的结构部件的用途。
本发明还涉及根据本发明的方法制造的电阻点焊部或根据本发明的焊接结构用于制造机动车辆中的结构部件的用途。
现在参照附图详细地描述本发明，但并没有引入限制。
根据本发明的钢的组成以重量％计包含：
-0.15％至0.23％的碳，以确保令人满意的强度并改善残余奥氏体(其是获得足够的延伸率所必需的)的稳定性。优选地，碳含量高于或等于0.17％，和/或低于或等于0.21％。如果碳含量太高，则热轧板太硬而不能冷轧并且可焊接性不足。如果碳含量低于0.15％，则抗拉强度将无法达到980Mpa。
-1.4％至2.6％的锰。最小量被限定成具有足够的淬透性以获得包含至少11％的回火马氏体的显微组织和大于980Mpa的抗拉强度。最大量被限定成避免具有对延展性不利的偏析问题。优选地，锰含量高于或等于1.9％，和/或低于或等于2.5％。
-0.6％至1.5％的硅和0.02％至1.0％的铝，硅和铝含量的总和为1.0％至2.0％。
一定量的铝与氧结合成为Al2O3，并且与氮结合成为AlN，该量取决于O和N含量并且保持小于0.025％。剩余部分(如果存在的话)未被结合并且存在为“游离铝”。
与氧结合的铝由液体阶段中的脱氧所产生。其对延展性特性不利，因此其含量必须被尽可能限制。
与氮结合的铝使退火期间奥氏体晶粒的生长减慢。氮是由熔炼所产生的残留元素并且在钢板中小于0.010％。
在奥氏体范围内加热之后，本发明人发现，Si和游离Al通过延缓碳化物的形成而使奥氏体稳定。特别地，如果将钢板在一定温度下冷却以获得部分马氏体转变，并立即再加热并保持在碳从马氏体向奥氏体重新分配的温度PT下，则这会发生。如果Si和游离Al含量相加是足量的，则发生碳重新分配而没有显著的碳化物析出。为此目的，Si+Al按重量计必须大于1.0％(但小于2.0％)。此外，硅提供固熔强化并提高扩孔率。但是Si含量必需限制在1.5％以避免在板的表面形成不利于可涂覆性的硅氧化物。
此外，本发明人发现，当Si/10>0.30％-C(Si和C以重量％表示)时，由于LME(液体金属脆化现象)，硅不利于经涂覆板的点焊并且特别不利于镀锌或镀锌扩散退火或电镀锌板。LME的发生在热影响区和焊接接头的焊接金属中的晶界处产生裂纹。因此，(C+Si/10)必须保持为小于或等于0.30％，当板要进行涂覆时尤其如此。
本发明人还发现，为了减少LME的发生，对于被考虑的组成域，Al含量必须高于或等于6(C+Mn/10)-2.5％。
因此，根据第一实施方案，特别是当不太可能出现LME时，仅添加Al以脱氧或任选地以控制退火期间的奥氏体晶粒生长，其含量小于或等于0.5％，例如小于0.1％，但为至少0.020％。根据该第一实施方案，Si含量为1.0％至1.5％。在该实施方案中，C+Si/10可以为例如高于0.30％。
根据第二实施方案，特别是当必须考虑LME问题时，特别是当板被用Zn或Zn合金进行涂覆时，C+Si/10必须小于或等于0.30％。这意味着至少在C高于0.2％时，Si必须保持为1.0％。因此，当C和/或Mn含量太高时，以更重要的量添加铝以至少部分替换Si以使奥氏体稳定并降低LME敏感性。在该第二实施方案中，Al含量使得：Al≥6(C+Mn/10)-2.5％以及Si+Al≥1.0％，因此，Al优选为0.5％至1.0％，并且Si为0.6％至1.3％，优选为0.7％至1％。优选地，Al含量高于或等于0.7％。然而，Al含量限于1.0％以防止Ac3转变温度升高，Ac3转变温度升高意味着当在高温下加热以在退火步骤中获得钢板的奥氏体化时，成本更高。
-任选地，0.010％至0.035％铌，以使热轧期间奥氏体晶粒细化并且在最终的热处理期间提供析出强化。0.010％至0.035％的Nb含量使得可以获得令人满意的屈服强度和延伸率水平，特别是至少550Mpa的屈服强度，甚至在钢板未经热浸涂时始终为至少600MPa的屈服强度。
-0％至0.3％的钼和/或0％至0.3％的铬。可以添加Mo和Cr以增加淬透性并且使残余奥氏体稳定以显著减少配分期间的奥氏体分解。根据一个实施方案，可以将钼和铬仅保持在低的水平，它们的含量可以各自小于0.05％，小于0.05％的含量对应于存在Cr或Mo作为剩余元素。当主动添加Mo和/或Cr时，其含量为至少0.1％。
余量为铁和由炼钢所产生的剩余元素。在该方面，至少将Ni、Cu、Ti、V、B、S、P和N考虑为剩余元素，它们是不可避免的杂质。因此，它们的含量为：Ni小于0.05％、Cu小于0.03％、V小于0.007％、B小于0.0010％、S小于0.005％、P小于0.02％和N小于0.010％。Ti含量限于0.05％，因为高于这样的值，在液体阶段会主要析出大尺寸碳氮化物，并且钢板的可成形性会降低，导致总延伸率的17％目标更难以达到。
当板涂覆有Zn或Zn合金时，可点焊接性可能受LME(液体金属催化)现象影响。
特定钢对该现象的敏感性可以通过在高温下进行的拉伸测试来评估。特别地，该热拉伸测试可以使用Gleeble RPI热模拟器进行，这样的装置本身是本领域已知的。
这种名为“Gleeble LME测试”的测试描述如下：
–使厚度为0.7mm至3mm的经涂覆板样品经受高温拉伸测试以确定哪个是焊接区周围发生开裂的最小临界位移。在板中切割的样品具有10mm长和10mm宽的校准区，40mm长和30mm宽的头部，头部与校准部分之间的曲率半径为5mm。
-高温拉伸测试通过如下过程进行：将各个样品迅速加热(1000℃/秒)，将样品保持在预定的温度下并使经加热的样品经受预定的延伸或位移，然后在空气中冷却样品，保持该延伸或位移。在冷却之后，观察样品以确定是否存在LME开裂。如果在样品上形成至少2mm的至少一个裂纹，则确定样品具有裂纹。
-在多个预定温度例如700℃、750℃、800℃、850℃、900℃和950℃下以0.5mm、0.75mm、1mm、1.25mm、1.5mm、1.75mm、2mm等的延伸或位移进行该测试，延伸或位移是将样品保持在Gleeble模拟器上的夹具的延伸或位移。
-报道开裂发生的临界位移，并确定考虑的温度范围的最小临界位移，即开裂发生的最小位移。
通常，认为当700℃至800℃的温度下的最小临界位移小于1.5mm时，电阻点焊中发生LME的可能性高，而当该最小临界位移为至少1.5mm时，电阻点焊中观察到许多LME裂纹的可能性低。
在这方面，本发明人发现，对于对应于本发明的钢或与这些钢类似的钢，如果组成使得(C+Si/10)小于或等于0.30％，并且Al高于或等于6(C+Mn/10)-2.5％，则最小临界位移为至少1.5mm，而当(C+Si/10)大于0.30％和/或Al小于6(C+Mn/10)-2.5％时，最小临界位移小于1.5mm，甚至小于1mm。
作为实例，已经用具有以下组成的钢进行Gleeble LME测试：
S1:C＝0.226％，Mn＝2.01％，Si＝0,716，Al＝0.802％，Cr＝0.097％
S2:C＝0.204％，Mn＝2.07％，Si＝1.44％，Al＝0.033％，Cr＝0.341％
对于S1，C+Si/10＝0.2976％，最小临界位移为2.25mm。
对于S2，C+Si/10＝0.4412％，最小临界位移为0.9mm。
用于评估经涂覆板的可点焊性的另一种方法是“LME点焊测试”，该测试允许确定例如在包括通过电阻点焊组装的部件的产品(例如车身)的工业生产中，在大量的电阻点焊部中具有开裂焊点的可能性。
该“LME点焊测试”源自电阻点焊的电极寿命测试，其中在叠加在一起的三个板上实施多个(例如30个)电阻点焊部：待测试的板和两个由镀锌低碳板制成的支撑板，例如根据EN 10346的DX54D+Z。板的厚度为1.6mm，电阻点焊部根据用于异质组合件的ISO标准18278-2形成。参数为：
-电极尖端直径：8mm，
-焊接力：4.5kN，
-焊接时间：间隔40毫秒周期(冷却时间)180毫秒内3个脉冲，
-保持时间：400毫秒。
对于该测试，为了确定电阻点焊部中的裂纹的最终发生，将样品切割并抛光。然后用苦味酸蚀刻电阻点焊部并通过显微镜例如以200倍放大倍率观察，以确定每个所观察的电阻点焊部中的裂纹数目和每个电阻点焊部中的裂纹长度的总和。
对于实例S1和S2，每个电阻点焊部的裂纹数目的比例如下：
-S1：Gleeble LME测试≥1.5mm，80％的电阻点焊部具有小于10个裂纹，0％的电阻点焊部具有20个或更多裂纹，
-S2：Gleeble LME测试<1.5mm，仅40％的电阻点焊部具有小于10个裂纹，30％的电阻点焊部具有20个或更多裂纹。
如果考虑每个电阻点焊部中的裂纹的平均数目，则结果如下：
-S1：每个电阻点焊部中的裂纹的平均数目为5，
-S2：每个电阻点焊部中的裂纹的平均数目为10。
厚度为2mm至5mm的热轧板可以由上述本发明的钢组成以已知的方式制造。作为实例，在轧制之前的再加热温度可以为1200℃至1280℃，优选为约1250℃，精轧温度优选为Ar3至950℃，优选高于850℃，卷取在优选为400℃至750℃的温度下进行。优选地，如果Si>1.0％，则卷取温度低于或等于550℃。
在卷取之后，板具有铁素体-珠光体组织或铁素体-珠光体-贝氏体组织。
在卷取之后，任选地对板进行分批退火以降低钢板的硬度，因此改善热轧卷取钢板的可冷轧性。
例如，将热轧卷取钢板在500℃至700℃例如550℃至650℃的温度下分批退火2天至6天，优选地3天至5天的时间。该时间包括加热至分批退火温度和从分批退火温度冷却至环境温度。
该分批退火优选在钢组成的第一实施方案中进行，特别是在钢包含大于1.0％的Si时进行。在组成的第二实施方案中，可以省略分批退火步骤。
可以对板进行酸洗和冷轧以获得厚度为0.7mm至3mm例如0.8mm至2mm的冷轧板。
然后，在连续退火线上对板进行热处理，或者如果板经热浸涂，则优选在组合的连续退火和热浸涂线上处理。
热处理和任选的涂覆包括以下步骤：
-在Ac1至Ac3的退火温度TA下将板退火，使得在退火步骤结束时，钢具有由奥氏体和亚温铁素体组成的组织，奥氏体的分数为至少40％，并且亚温铁素体的分数为至少40％。Ac1和Ac3分别表示在加热步骤期间转变成奥氏体的开始温度和结束温度。本领域技术人员知道如何根据膨胀测试或者通过使用半经验公式来确定退火温度TA。
将板保持在退火温度下，即保持在TA-5℃至TA+5℃下，退火时间tA优选大于30秒，还优选大于80秒，但不需要大于300秒。
-任选地，以低于10℃/秒，优选地低于5℃/秒的冷却速率将板从退火温度TA缓慢冷却至冷却停止温度，以形成转变铁素体而不形成珠光体或贝氏体，以获得40％至60％的铁素体分数(亚温铁素体+转变铁素体)。该缓慢冷却步骤旨在形成铁素体，特别是在亚温铁素体的分数低于40％时。在那种情况下，在缓慢冷却期间形成的铁素体的分数高于或等于40％-IF且低于或等于60％-IF，IF是亚温铁素体的分数。如果亚温铁素体的分数为至少40％，则缓慢冷却是任选的。在任何情况下，在缓慢冷却期间形成的铁素体的分数低于或等于60％-IF，使得铁素体分数保持为至多60％。更一般地，在缓慢冷却(如果进行)期间形成的铁素体的分数为0％至15％，优选为至少2％和/或至多5％。冷却停止温度高于组织的奥氏体的Ms温度并且优选为750℃至600℃。本领域技术人员知道如何确定所述Ms温度。事实上，高于750℃的冷却停止温度并不允许形成足够的铁素体，而低于600℃的冷却停止温度可能导致形成贝氏体。在缓慢冷却步骤期间可能形成的铁素体(在下文中命名为“转变铁素体”)不同于在退火步骤结束时保留在组织中的亚温铁素体。特别地，与转变铁素体相反，亚温铁素体是多边形的。此外，转变铁素体富含碳和锰，即具有高于亚温铁素体的碳和锰含量的碳和锰含量。因此，在用焦亚硫酸盐蚀刻之后，通过用使用二次电子的FEG-TEM显微镜观察显微照片，可以区分亚温铁素体和转变铁素体。在显微照片上，如图所示，亚温铁素体呈中等灰色，而转变铁素体由于其较高的碳和锰含量而呈深灰色。在图中，IF表示亚温铁素体，TF表示转变铁素体，FM表示新鲜马氏体，RA表示残余奥氏体。对于钢的每种特定组成，本领域技术人员知道如何准确地确定适合于获得期望的转变铁素体分数的缓慢冷却条件。转变铁素体的形成允许更精确地控制最终组织中的铁素体的面积分数，因此提供稳健性。
-紧接在退火步骤或缓慢冷却步骤之后，通过以足够快以避免形成铁素体、上贝氏体和粒状贝氏体的冷却速率，从至少600℃的温度冷却至低于在退火和缓慢冷却之后剩余的奥氏体的Ms转变点的淬火温度QT来将板淬火。冷却速率优选高于20℃/秒，还优选高于50℃/秒。对于钢的每种特定组成和每种组织，本领域技术人员知道如何确定在退火和缓慢冷却之后剩余的奥氏体的Ms转变点。本领域技术人员也知道如何确定适合于在紧接在淬火之后获得期望组织的淬火温度，该期望组织由40％至60％的亚温铁素体和转变铁素体的总和、至少15％优选地15％至35％的奥氏体、至少11％优选地11％至40％的马氏体和至多18％的下贝氏体组成。通常，淬火温度在180℃至260℃之间。如果淬火温度QT低于180℃，则最终组织中的回火(或配分)马氏体的分数太高而不能使足够量的残余奥氏体稳定在高于10％，使得总延伸率不会达到16％。此外，如果淬火温度QT高于260℃，则回火马氏体的分数太低而不能获得期望的抗拉强度。优选地，淬火温度QT为200℃至250℃。
-任选地，将经淬火的板保持在淬火温度QT下2秒至8秒，优选地3秒至7秒的保持时间。
-将板从淬火温度再加热至375℃至470℃的配分温度PT，并将板保持在配分温度PT下25秒至440秒的配分时间Pt。在该配分步骤期间，碳被配分，即从马氏体扩散到奥氏体中，奥氏体因此富含碳。配分时间Pt取决于配分温度PT。特别地，如果配分温度PT为375℃至400℃，则配分时间Pt为100秒至440秒，如果配分温度PT为400℃至450℃，则配分时间Pt为25秒至440秒，如果配分温度PT为450℃至470℃，则配分时间Pt为25秒至150秒。当通过感应加热进行再加热时，再加热速率可以很高，例如为6℃/秒至13℃/秒。
在第一实施方案中，在配分步骤之后立即将板冷却至室温，而不进行热浸涂。在该第一实施方案中，配分温度PT为375℃至450℃，优选为400℃至450℃，并且配分时间Pt为100秒至440秒，优选为170秒至430秒。当板未经热浸涂时，375℃至450℃的配分温度PT和100秒至440秒的配分时间Pt使得可以获得根据ISO 6892-1的至少17％的总延伸率。
在第二实施方案中，紧接在将板保持在配分温度PT的步骤之后对板进行热浸涂，然后冷却至室温。在选择配分温度PT和配分时间Pt时考虑热浸涂步骤。在该第二实施方案中，配分温度PT为400℃至470℃，优选为410℃至465℃，并且配分时间Pt为25秒至150秒，优选为40秒至90秒。当板经热浸涂时，如果配分温度PT高于470℃或低于400℃，则最终经涂覆产品的延伸率并不令人满意。
热浸涂可以是例如镀锌，但所有金属热浸涂都是可能的，条件是在涂覆期间使板达到的温度保持低于480℃。当板被镀锌时，在通常条件下进行，例如通过具有430℃至480℃的温度的Zn-浴进行。根据本发明的钢可以用Zn或Zn合金(例如锌-镁或锌-镁-铝)进行镀锌。
-紧接在保持步骤之后或热浸涂步骤之后，以优选高于1℃/秒例如2℃/秒至20℃/秒的冷却速度将板冷却至室温。
-任选地，在冷却至室温之后，如果板未经热浸涂，则板可以通过电化学法例如电镀锌或者通过任何真空涂覆工艺例如等离子体气相沉积或喷射气相沉积来进行涂覆。可以使用任何种类的涂料，特别是锌或锌合金，例如锌-镍、锌-镁或锌-镁-铝合金。
该热处理使得可以实现最终组织(即在配分、任选的热浸涂和冷却至室温之后)，其以面积分数计由以下组成：
-残余奥氏体，表面分数为10％至20％，
-回火马氏体，表面分数为至少11％，例如为11％至40％，
-40％至60％的铁素体，相对于整个组织，所述铁素体优选地包含40％至60％的亚温铁素体和0％至15％优选地0％至5％的转变铁素体，
-至多6％的新鲜马氏体，例如2％至5％，
-至多18％的贝氏体，其包含下贝氏体。
至少10％的残余奥氏体分数与至少40％的铁素体分数一起允许获得至少16％的总延伸率，当板未经热浸涂时总延伸率始终为至少17％，延伸率根据ISO标准ISO 6892-1来测量。
此外，该处理允许在残余奥氏体中获得增加的C含量，其为至少0.9％，优选为甚至至少1.0％，并且高至1.2％。
马氏体包含新鲜马氏体和回火马氏体。
回火马氏体(其为配分马氏体)的C含量为至多0.45％，该含量由在配分步骤期间碳从马氏体向奥氏体配分而产生。特别地，该含量由碳从淬火期间形成的马氏体向奥氏体配分而产生。
回火(或配分)马氏体中的至多0.45％的C含量是保证奥氏体足够稳定所必需的，因此总延伸率为至少16％。此外，回火马氏体中的高于0.45％的C含量将导致马氏体内的碳化物析出，增加屈服强度。因此，该马氏体中的至多0.45％的C含量允许实现至多860MPa的屈服强度，因此实现钢板的高可成形性。
回火马氏体中的C含量通常为至多0.03％。回火马氏体中的至多0.03％的C含量保证了奥氏体的最佳稳定，奥氏体在扩孔率测试期间不转变成马氏体，因此保证了至少20％的扩孔率HER。
在配分步骤之后由富集奥氏体(enriched austenite)转变成马氏体而产生的新鲜马氏体的C含量为至少0.9％并且通常小于1.2％。组织中的新鲜马氏体的分数低于或等于6％。事实上，根据ISO标准ISO 16630:2009，高于6％的新鲜马氏体分数会导致低于20％的扩孔率。
通过该热处理，可以获得具有以下特性的钢板：其屈服强度YS为至少550MPa，抗拉强度TS为至少980MPa，根据ISO标准6892-1的总延伸率TE为至少16％，甚至高于17％，以及根据ISO标准16630:2009的扩孔率HER为至少20％，甚至为至少30％。
特别地，当板未经热浸涂时，板的屈服强度YS为至少600MPa，抗拉强度TS为至少980MPa，根据ISO标准6892-1的总延伸率TE为至少17％，甚至高于18％，以及根据ISO标准16630:2009的扩孔率HER为至少20％，甚至为至少30％。
当板经热浸涂时，板的屈服强度YS为至少550MPa，抗拉强度TS为至少980MPa，根据ISO标准6892-1的总延伸率TE为至少16％，甚至高于18％，以及根据ISO标准16630:2009的扩孔率HER为至少20％，甚至为至少30％。
实施例：
作为实施例和比较，制造了由根据表I的钢组成制成的板，元素以重量计来表示。表I中报道了转变温度例如Ac1和Ac3。Ac1和Ac3通过膨胀法来测量。
表I
在该表中，“res.”意指元素仅作为剩余物存在，并且并不主动添加该元素，“nd”意指值未确定。
将板热轧，然后在450℃(钢I至III和V)或730℃(钢IV)下卷取。将一些板在550℃或650℃下分批退火4天。在卷取或分批退火之后，将板酸洗并冷轧以获得厚度为1mm、1.2mm或1.6mm的板，退火，淬火，配分并冷却至室温。在配分与冷却至室温之间，将一些板通过在460℃下镀锌来进行热浸涂。
表II中报道了对未经涂覆板的处理条件，表III中报道了对经热浸涂的板的处理条件。
表II
在这些表中，T卷取表示卷取温度，th表示冷轧之后的板的厚度，THBA表示分批退火温度，TA为退火温度，tA为退火时间，QT为淬火温度，PT为配分温度，Pt为配分时间。在表III中，Ms表示由退火产生的奥氏体的马氏体开始温度。
表III
所测量的特性是根据标准ISO 16630:2009测量的扩孔率HER、屈服强度YS、拉伸应力TS、均匀延伸率UE和总延伸率TE。根据2009年10月公布的ISO标准ISO 6892-1测量屈服强度YS、拉伸应力TS、均匀延伸率UE和总延伸率TE，与实施例12相同的实施例12*以及实施例21、22、24和25除外，其中根据JIS Z 2201-05标准测量这些特性。
表IV中报道了对未经热浸涂的板所获得的机械特性和显微组织。F为铁素体的面积分数，TM为回火马氏体的面积分数，FM为新鲜马氏体的面积分数，RA为残余奥氏体的面积分数，B为贝氏体的面积分数。
在所有这些实施例1至25中，回火马氏体的C含量为至多0.45％。
表IV
这些实施例表明通过根据本发明的方法，当未进行热浸涂时，可以获得抗拉强度为至少980Mpa且根据ISO 6892-1的总延伸率为至少17％甚至大于18％的钢板。这些钢板的屈服强度为至少600Mpa并且低于860MPa，均匀延伸率为至少10％，通常大于13％，根据ISO16630:2009的扩孔率HER为至少20％，甚至大于30％。
实施例1至4的比较表明所述方法随着淬火温度QT和配分温度PT的变化是非常稳健的。特别地，实施例10表明当板未经热浸涂时，选择375℃至450℃的配分温度PT和100秒至440秒特别是高于100秒的配分时间Pt使得可以实现至少17％的总延伸率。
此外，对实施例12和12*所测量的总延伸率的比较表明根据ISO标准的总延伸率TE的值较低，在这种情况下比根据JIS Z 2201-05标准的总延伸率的值低约3％。
表V中报道了对经热浸涂的板所获得的机械特性和显微组织。如前所述，根据ISO6892-1测量TE，根据ISO 16630:2009测量HER。此外，F为铁素体的面积分数，TM为回火马氏体的面积分数，FM为新鲜马氏体的面积分数，RA为残余奥氏体的面积分数，B为贝氏体的面积分数。
表V
在实施例26至31中，回火马氏体的C含量为至多0.45％。
这些实施例表明通过根据本发明的方法，可以获得抗拉强度为至少980Mpa且根据ISO 6892-1的总延伸率为至少16％甚至大于18％的经热浸涂钢板。这些钢板的屈服强度为至少550MPa并且低于860MPa，均匀延伸率为至少12％，以及根据ISO 16630:2009的扩孔率HER为至少20％，甚至大于30％。
关于可点焊性，当组成使得C+Si/10≤0.30％时，根据本发明的板具有低的LME敏感性。这意味着这样的钢可以制造包括电阻点焊部的结构例如车身，对于这样的钢，电阻点焊部中的裂纹数目使得平均值小于每个电阻点焊部6个裂纹的可能性和具有小于10个裂纹的可能性为98％。
特别地，可以通过根据本发明的方法制造第一钢板，提供第二钢板，并将第一钢板电阻点焊至第二钢板来制造包括至少两个钢板的电阻点焊部的焊接结构，所述第一板使得+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/10)-2.5％，并用Zn或Zn合金进行涂覆，所述第二钢板的组成使得C+Si/10≤0.30％且Al≥6(C+Mn/10)-2.5％。第二钢板可以例如通过根据本发明的方法制造，并用Zn或Zn合金进行涂覆。
因此，获得了具有低LME敏感性的焊接结构。例如，对包括至少十个电阻点焊部的这样的焊接结构，每个电阻点焊部的裂纹的平均数目小于6。
由于根据本发明任选地通过电阻点焊焊接的钢板提供了在制造过程期间的高可成形性和在碰撞情况下的高能量吸收，因此其有益地用于制造机动车辆中的结构部件。由于位于焊接区域中的裂纹的最终萌生和扩展大大减少，因此根据本发明的电阻点焊部也有益地用于机动车辆中的结构部件。

Claims (33)

1.一种用于制造钢板的方法，所述钢板的抗拉强度为至少980Mpa，根据ISO标准6892-1的总延伸率为至少16％，以及根据ISO标准16630:2009的扩孔率HER为至少20％，
所述方法包括以下顺序步骤：
-提供由钢制成的冷轧钢板，所述钢的化学组成以重量计包含：
0.15％≤C≤0.23％
1.4％≤Mn≤2.6％，
0.6％≤Si≤1.5％
0.02％≤Al≤1.0％，
其中1.0％≤Si+Al≤2.0％，
0≤Nb≤0.035％，
0≤Mo≤0.3％，
0≤Cr≤0.3％，
Ni<0.05％，
Cu<0.03％，
V<0.007％，
B<0.0010％，
S<0.005％，
P<0.02％，
N<0.010％，
以及剩余部分，所述剩余部分为Fe和不可避免的杂质；
-将所述钢板在Ac1至Ac3的退火温度TA下退火以获得包含至少40％的奥氏体和至少40％的亚温铁素体的组织；
-使所述钢板以至少20℃/秒的冷却速率从至少600℃的温度淬火至180℃至260℃的淬火温度QT；
-将所述钢板加热至375℃至470℃的配分温度PT，并将所述钢板保持在所述配分温度PT下25秒至440秒的配分时间Pt，如果所述配分温度PT为375℃至400℃，则所述配分时间Pt为100秒至440秒，以及如果所述配分温度PT为450℃至470℃，则所述配分时间Pt为25秒至150秒；
-将所述钢板冷却至室温，
所述钢板具有以面积分数计由以下组成的最终显微组织：
-至少11％的回火马氏体，所述回火马氏体的C含量为至多0.45％，
-10％至20％的残余奥氏体，
-40％至60％的铁素体，
-至多6％的新鲜马氏体，
-至多18％的贝氏体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述回火马氏体的C含量为至多0.03％。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述钢板恰在加热至所述配分温度PT之前具有由以下组成的组织：
-40％至60％的铁素体，
-至少15％的残余奥氏体，
-至少11％的马氏体，和
-至多18％的下贝氏体。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括在所述退火步骤与所述淬火步骤之间的以下步骤：将所述板以低于10℃/秒的冷却速率缓慢冷却至至少600℃的温度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中相对于整个组织，所述铁素体以面积分数计包含40％至60％的亚温铁素体和0％至15％的转变铁素体，所述转变铁素体在所述缓慢冷却步骤期间形成。
6.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述冷轧钢板的步骤包括：
-热轧由所述钢制成的板以获得热轧钢板，
-在400℃至750℃的卷取温度Tc下卷取所述热轧钢板，
-在500℃至700℃的温度THBA下进行分批退火2天至6天的时间，
-冷轧所述热轧钢板以获得所述冷轧钢板。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在使所述钢板淬火至所述淬火温度QT之后以及在将所述钢板加热至所述配分温度PT之前，将所述钢板保持在所述淬火温度QT下2秒至8秒的保持时间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述钢的化学组成满足以下条件中的至少一者：
C≥0.17％，
C≤0.21％，
Mn≥1.9％，
Mn≤2.5％，
0.010％≤Nb，
Mo≤0.05％，或
Mo≥0.1％，
Cr≤0.05％，或
Cr≥0.1％。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述钢板保持在所述配分温度PT与将所述钢板冷却至室温之间，将所述钢板在不高于480℃的温度下热浸涂，
所述配分温度PT为400℃至470℃；以及
所述配分时间Pt为25秒至150秒。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述钢板保持在所述配分温度PT之后，立即将所述钢板冷却至室温，
所述配分温度PT为375℃至450℃；以及
所述配分时间Pt为100秒至440秒。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在将所述钢板冷却至室温的步骤之后，通过电化学法或者通过真空涂覆工艺涂覆所述钢板。
12.根据权利要求9所述的方法，其中用Zn或Zn合金涂覆所述钢板。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述钢的化学组成使得：C+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/10)-2.5％。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述钢的化学组成使得：0.6％≤Si≤1.3％以及0.5％<Al≤1.0％。
15.根据权利要求14所述的方法，其中0.7％≤Si<1.0％以及0.7％≤Al≤1.0％。
16.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述钢的化学组成使得：1.0％≤Si≤1.5％以及0.02％≤Al≤0.5％。
17.一种用于制造至少两个钢板的电阻点焊部的方法，所述方法包括：
-通过根据权利要求13所述的方法制造第一钢板，
-提供第二钢板，所述第二钢板的组成使得：C+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/10)-2.5％，
-将所述第一钢板电阻点焊至所述第二钢板。
18.一种由钢制成的钢板，所述钢的化学组成以重量计包含：
0.15％≤C≤0.23％
1.4％≤Mn≤2.6％，
0.6％≤Si≤1.5％
0.02％≤Al≤1.0％，
其中1.0％≤Si+Al≤2.0％，
0≤Nb≤0.035％，
0≤Mo≤0.3％，
0≤Cr≤0.3％，
Ni<0.05％，
Cu<0.03％，
V<0.007％，
B<0.0010％，
S<0.005％，
P<0.02％，
N<0.010％，
以及剩余部分，所述剩余部分为Fe和不可避免的杂质，
所述钢板具有以面积分数计由以下组成的显微组织：
-至少11％的回火马氏体，所述回火马氏体的C含量为至多0.45％，
-10％至20％的残余奥氏体，
-42％至60％的铁素体，
-至多6％的新鲜马氏体，
-至多18％的贝氏体。
19.根据权利要求18所述的钢板，其中所述回火马氏体的C含量为至多0.03％。
20.根据权利要求18所述的钢板，其中相对于整个组织，所述铁素体包含40％至60％的亚温铁素体和0％至15％的转变铁素体。
21.根据权利要求18所述的钢板，其中所述残余奥氏体的C含量为0.9％至1.2％。
22.根据权利要求18所述的钢板，其中所述钢板的屈服强度为至少550Mpa，抗拉强度为至少980Mpa，根据ISO 6892-1的总延伸率为至少16％，以及根据ISO 16630:2009的扩孔率HER为至少20％。
23.根据权利要求18所述的钢板，其中所述钢的化学组成满足以下条件中的至少一者：
C≥0.17％，
C≤0.21％，
Mn≥1.9％，
Mn≤2.5％，
Mo≤0.05％，或
Mo≥0.1％，
0.010％≤Nb，
Cr≤0.05％，或
Cr≥0.1％。
24.根据权利要求18至23中任一项所述的钢板，其中所述钢的化学组成使得：C+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/10)-2.5％。
25.根据权利要求24所述的钢板，其中所述钢的化学组成使得：0.6％≤Si≤1.3％以及0.5％<Al≤1.0％。
26.根据权利要求25所述的钢板，其中0.7％≤Si<1.0％以及0.7％≤Al≤1.0％。
27.根据权利要求18至23中任一项所述的钢板，其中所述钢的化学组成使得：1.0％≤Si≤1.5％以及0.02％≤Al≤0.5％。
28.根据权利要求24所述的钢板，其中所述钢板涂覆有Zn或Zn合金，所述涂覆由低于480℃的温度下的涂覆得到。
29.根据权利要求18所述的钢板，其中所述钢板的厚度为0.7mm至3mm。
30.一种焊接结构，包括至少十个至少两个钢板的电阻点焊部，其中所述两个钢板中的第一者是根据权利要求28所述的钢板，所述两个钢板中的第二者的组成使得：C+Si/10≤0.30％以及Al≥6(C+Mn/10)-2.5％，以及其中每个电阻点焊部的裂纹的平均数目小于6。
31.根据权利要求30所述的焊接结构，其中所述第二钢板是根据权利要求28所述的钢板。
32.根据权利要求1制造的钢板或根据权利要求18所述的钢板用于制造机动车辆中的结构部件的用途。
33.根据权利要求17制造的电阻点焊部或根据权利要求30所述的焊接结构用于制造机动车辆中的结构部件的用途。
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