CN1138106A - 优良加工性能钢板及其制备方法和镀锌钢板与树脂涂层钢板 - Google Patents
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Abstract
公开了一种钢板,所述钢板由含规定量的C、Si、Mn、P、S、N和Ti的钢制成,且所述钢还满足下式的条件:
(Ti*/48)/(C/12+S/32)=0.8-4.0
Ti*=Ti-(48/14)N其制造方法提供了具有优良机械性能,成型和冲压加工特性的钢板,而且内部包含主要由Ti4C2S2或Ti4C2S2和TiS构成的析出物。所述钢板进而形成镀锌表面,且该表面涂覆抗腐蚀、防手印的塑料涂层。
Description
热轧钢板和冷轧钢板被广泛地用于各种用途,如汽车和家用电器的外板,因为它们有满足各种不同用途的特性。比如,用于计算机和家用电器,如VTR(磁带录象机)和磁带录音机底板的金属板常需要冲压加工可动底板部件。这些部件的边沿理论上不应用任何突出于该部件表面规定高度的毛刺。比如,很多时候形成VTR头的轴的换头打孔,但是当有毛刺时,在组装时则不能将这种插头***。还有,当滑动部件卡住或当置于被冲压的表面。而不能很好地起作用时,或当“毛刺”断裂及引起电流短路时会引起很多麻烦。
按常规,低碳Al镇静钢常被用于此种材料的用途,如用于可冲压处理的用途。在这种低碳铝镇静钢中,碳析出于脆的渗碳体(碳化铁)的粗晶粒层中,在将压加工时这对产生裂纹有作用,以使很少出现毛刺,而且磨损的剪切负荷一直很小,MnS的析出物对裂纹的产生有同样的效果,而且渗碳体产生的同样结果已被证实。
可是类似渗碳体和MnS的析出物在控制临界的金属变形能力方面是决定性的因素,其作为裂纹产生源的二次相在挤压折边和拉伸折边过程中引起很多问题。因此,即使低碳铝镇静钢的冲压在加工性很好,但它们不适应冲压表面的边缘必须承受二次加工,如形成折边或拉伸折边的处理。
另一方面,最近为产生最终机加工产品的更复杂的形状,以及还要满足用户对更简化的压制成型的要求,产品加工的折边特性和拉伸折边性还必须达到优良的程度。近来,为满足这些需求,大量采用超低碳的添加了规定量的碳-氮化合元素,如规定量钛或铌的IF-基钢。
这种有低的屈服强度,高延伸率和优越的压制成形性的IF-基的钢已广泛地被用作伴随有高度材料变形加工的零件材料,如,汽车车体材料。然而,常规的IF-基钢有一些缺点,如:与低碳铝镇静钢相比,冲压加工性能很差,而且冲压后在边沿上有大的毛刺。最终的表面粗糙度和机加工时的对切屑的处置也不令人满意,因此这使IF-基钢不能按特殊用途被采用。
换言之,对于家用电器和汽车部件——主要是将金属板冲压而成——的压力成型而言,上述的IF基钢尽管有优越的成型性,但仍不适用,因为它与低碳铝镇静钢相比冲压成形性差,而且在冲压成形后在该钢的边缘上有大的毛刺。比如,在用于汽车部件时,带有这些毛刺的钢截面的附着力很差,这引起腐蚀之类的不良效果。其它的问题在于,当将冲压后的金属板堆在舱内以便装运时,由于磨损在运输过程中由于毛刺而产生金属粉,其随之划伤产品的表面。很多用途需要钻孔或车出螺纹,但IF基钢的这种不良的成品表面粗糙度及机加工的切屑处理被视为缺点。
为了改善冲压成型性(及机加工过程中的加工性),后面所谈的方法是可行的。但是,尽管事实上只有部分金属实际上被冲压,可是此金属其它部分的机械性能必然受损,这引起了将成为严重问题的强度不足。
已试过多种工艺方法来改善钢板被冲压部位的质量,如正确的清理和采用各种冲压和模压模型。已提出各种针对工件材料的方法,如,钢板的硬化或钢板表层的硬化。有一种钢板硬化法的特殊例子是添加诸如磷之类的强化固溶体元素。另一个特殊的使钢表面硬化的例子是低退火后通过轧制此钢板而对其表面层施以塑性应变的方法,或使表面渗氮或渗碳的方法(日本专利公开,平1-255626,2-133561,3-199343及3-202442)等。然而,按该成形方法,虽然冲压加工性改善,但钢板的基本机械性能,如延伸率和γ值大为恶化。按后一种渗氮或渗碳的方法,需要特殊的设备。通过添加锰和硫而产生大量MnS析出物的方法也已提出(见日本专利公开平1-230748及6-73457)。但是这些方法大大地增加了钢中的硫含量,这不仅使钢在热加工过程中易开裂,而且还发生经常出现与气孔和气泡相关的点状缺陷和与裂纹有关的表面缺陷的新问题。
鉴于上文所述,不是满足全面令人满意的成形的要求,而是该钢还不得不满足优良的切削和冲压加工性能方面的要求,这些要求是家用电器和汽车部件对该钢的要求,迫切需要的不是大量增加如硫的添加剂,而是开发一种组成元素与超低碳IF基钢相近,而还具有优良的成形和冲压加工特性的改善的钢。
对钢镀锌,然后在镀锌表面上涂塑料层作为防腐蚀和改善外观,或抑制触模时产生手印(改善抗手印性)的基本方法是公知的。可是用于电器底板或电气设备壳的钢板通常必须有电接地的组件,这使得该件的导电性成为一个基本特性。可是为了确保这种导电性,塑料层就不能厚到足以保证抗腐蚀或抗手印能力的程度。为解决此问题,提出了给钢镀锌,而后用极薄的有机塑料层来改进抗手印能力而同时仍落到足以提供足够的该钢接地的表面导电性的方法。可是这种极落的有机塑料层对于同时满足电接地和抗手印能力的要求显得不够。因此,仍需要开发一种有令人满意的电接地和抗手印性能的表面处理的钢。
考虑到上述局面,本发明的目的在于通过良好地调整化学成分而提供一种钢,该钢保留IF基钢板的优良的成形和机加工性能,而没有出现内部或表面缺陷的问题,而且还提供良好的可冲压加工性,而无毛刺出现。
另一目的是提供优良的成形,这在本发明中不仅显示对深冲和挤压成形,而且还对该钢冲压之后的折边加工及拉伸折边性有是优良的加工性能。
本发明又一目的是通过用上述钢板作基本原料及在其表面镀锌而提供有优良机加工性或加工性的镀锌钢板。
本发明再一目的是通过在整个镀锌表面上涂塑料层来提供具有良好抗腐蚀和手印能力,而又不损失接地能力的塑料层的钢板。
本发明还有一目的是提供制造具有上述特性的钢的方法,即稳定的和适于按工业规模生产的方法。
为达到上述目的,本发明的钢必须满足以下件(重量%):
碳:0.0010-0.010%,更好是0.0010-0.008%;
硅:1%或更少,更好是0.25%或更少;
锰:0.1-1.0%更好是0.2-1%;
磷:小于0.1,更好是小于0.05%;
硫:0.01-0.025%;
氮:小于0.01%;
钛:小于0.2%,更好是小于0.15%而且还要满足:
(Ti*/48)/(C/12+S/32)=0.8-4.0
然而,
Ti*=Ti-(48/14)N
以设内部主要包含Ti4C2S2及余为铁和不可避免杂质的其它条件。
主要由Ti4C2S2构成的析出物尺寸最好为1000-10000,而析出数量为5×103个/mm2(最好小于5×105)。
本发明的钢经冷轧或热轧,当热轧时,由所述的(Ti*/48)/(C/12+S/32)所算出的值在1.0-3.0的范围内,而主要是Ti4C2S2的析出物的尺寸为1000-10000,而且所述析出物的数量最好为5×103个/mm2。
当冷轧时,由所述的(Ti*/48)/(C/12+S/32)所算出的值在0.8-4.0的范围内,而更好是在1.0-2.5的范围内。主要是Ti4C2S2的析出物除Ti4C2S2外还含TiS,而其尺寸为1000-10000,其数量最好为5×105个/mm2。
所述的热轧钢或冷轧钢可以其现在的状态使用,其表面可镀锌以改善抗蚀能力及外观。按本发明,此方法包括在热轧或冷轧钢板至少一侧形成3-4g/m2的镀锌层,然后在钢的镀锌层上再形成1-2.5g/m2的塑料涂层。这种钢的塑料涂层起着进一步改善抗腐蚀和抗手印能力的作用。
本发明还以制造该热轧或冷轧钢板的方法为特征。按该热轧钢制造方法的优选组成,满足了对该热轧钢板条件的所述元素的成分,进而,由所述的(Ti*/48)/(C/12+S/32)所算出的值落在1.0-3.0的范围内,而且在该钢于1100-1200℃的温度范围内加热后,在(Ar3转变温度+80℃)至(Ar3转变温度-40℃)的温度范围内完成热成形轧制,接着在低于700℃的温度范围内卷取而产生内部主要由Ti4C2S2组成的析出物,其尺寸为1000-10000,其数量为5×103个/mm2。
该冷轧钢制造方法的优选种类的特征在于化学成分满足先前所列的元素,进而由(Ti*/48)/(C/12+S/32)所算出的值落在0.8-4.0的范围内。在该钢在1100-1200℃的温度范围内加热后,在(Ar3转变温度+80℃至Ar3转变温度-40℃的温度范围内完成热轧。然后在600-700℃间的温度范围内进行卷取,在钢的冷轧后进行退火以便产生内部主要以Ti4C2S2组成的析出物,其尺寸为1000-10000,其数量为1×104-5×105个/mm2。
图1是表示钢中硫含量对冲压加工过程中的毛刺高度和γ值影响的曲线
图2是表示钢中硫含量与表面裂纹产生指数关系的曲线。
如上所述,本发明钢(下文包括冷轧和热轧钢两种),除有特定的钢中成分外,内部包含主要是Ti4C2S2或TiC2S2和TiS的析出物,而所述析出物最好有特定的尺寸和量。这些基本上和常规超低碳IF钢组分相类似的条件使得优良的压制特性将被保持并在达到冲压和机加工特性方面的改进上取得成功。
更具体的是,通过将硫含量保持最少以改善冲压加工性,硫形成了主要是Ti4C2S2或Ti4C2S2和TiS的析出物,通过适当地调整这种析出物的尺寸和量,常规工艺的例子中指出的缺陷被避免,而且在后续工艺过程中可得到有优良成形和冲压加工性能,而且还满足折边加工和拉伸折边加工性的钢。为保证这种优良的冲压加工性能,冲压加工后的毛刺高度应小于25μm,而更好是小于15μm。
通常,压制和冲压加工在室温下进行,而材料温度基本上不上升,因为得到所述改善结果,而就析出物和夹杂物的状况,尺寸和分布方面而言要求在室温下进行处理。还有,在机加工时,温度相当高,从而材料中的夹杂物必须是能通过在机加工时出现的温度范围内熔融(夹杂物)而提供理想的材料机加工特性的类型。主要由Ti4C2S2组成的析出物被赋予全部的这些特性,而且机加工方面的的大的改进,如冲压加工性已被证实。与Ti4C2S2相比,TiS析出物是大的,而且可引起表面缺陷,但当其尺寸在1000-10000A的范围内时,这种表面缺陷不会出现,而且改善的热加工和冲压加工特性被证实是与Ti4C2S2材料一样的。
但是在显微镜等级观察被冲压的钢板时,似乎剪切的表面首先在钢板的前后伴随着落下的冲头与钢板的接触而形成。集中于所述剪切表面上的应力引起增加剪切变形,从而导致空穴的形成,它们随后形成在钢板前后长得更大的裂纹,而这些裂纹组合起来时就得到了冲压钢板。因此,促进上述孔穴和裂纹的发展将证明在降低冲压加工后的毛刺尺寸方面是有效的。然而,在Ti4C2S2及TiS中,这些析出物是相当大的,以使裂纹和空穴在强剪切变形处附近的发展进行,结果,可冲压加工性明显改善,而毛刺尺寸也减小了。
另一方面,在拉伸折边性方面,冲压形成的孔的边缘在借助于锥形或柱形冲头进行的所谓“卷边”加工过程中变宽。空穴在晶界结合处形成,并变成穿透此钢的裂纹。因此,最好减少析出物和夹杂物的量,它们是促进形成这些空穴和裂纹的。
如所能看到的,由于析出物和夹杂物的尺寸对冲压和去毛刺特性赋予不同的效果。本发明人如下的探索证实,在各种析出物和夹杂物之中,如果特别是Ti4C2S2或Ti4C2S2和TiS的尺寸和分散量被控制为最佳量,则可冲压加工性和拉伸折边性双重目标可达到而无面缺陷。
还有,在超低碳IF钢中的析出物和夹杂物,除钢中通常含有的MnS和Al2O3外,还包括钛的附加物,如TiC、Ti4C2S2、TiS、TiN、FeTiP、Ti2O;及含铌添加剂的钢中的Nb(C,N)。它们相对于各自的尺寸和分布有各自的特性,而且在观察对钢的成形性,机加工性、冲压和去毛刺特性后,以下的相应的资料被证实。
Ti4C2S2,TiS:
如果Ti4C2S4析出物的尺寸为1000-10000,对于热轧钢其量为5×103个/mm2或更多,对于冷轧钢在1×104-5×105个/mm2之间,那么不仅机加工性能和冲压加工性明显改善,而且对毛刺等的形成性实际上也无有害效果。上述热轧和冷轧钢间的可允许量间的差别是由于冷轧钢要求高和表面精度的缘故。由于过量的所述析出物有害地影响表面精度的可能性,所以对冷轧钢设置了这种限制。将满足与下面的主要含Ti4C2S2的析出物成分相关的条件的钢坯在1100-1200℃的温度范围内加热,然后在(Ar3转变温度+80℃)至(Ar3转变温度-40℃)的温度范围内完成成形热轧。对于热轧钢而言,该材料接着在低于700℃的温度范围卷起。但对于冷轧钢,则在热轧后,接着在以常规方法进行冷轧后于600-700℃范围为进行卷取,用有效的工艺进行退火。在加热上述钢坯时,TiS可在Ti4C2S2生成的最终阶段析出。TiS的尺寸在完成热轧时与Ti4C2S2的尺寸相比是相当大的,以致在采用热轧时可能出现表面缺陷。因此,当实际上采用此钢时,必须将条件设定以尽可能地限制TiS析出物。
然而,在热轧后进行的冷轧中,大的TiS析出物在冷轧时破裂成小块,而且在后面的退火过程中几乎不发现TiS析出物的生长,所以改善的可冲压加工性能得以保持,而且对导致表面缺陷的有害效果则被消除,以改显示与Ti4C2S2相同的效果。困此,当采用在主要是Ti4C2S2析出物的含TiS的冷轧钢时,可得到冲压成形性方面的明显改善,前提是,该析出物的尺寸保持在1000-10000之内,其量保持在1×104-5×105个/mm2之内。
还有,与加热温度和热轧的优选条件的偏差将减少主要含Ti4C2S2或Ti4C2S2及TiS的析出物的量,以致不仅显示冲压加工性和拉伸折边性方面的改进很差,而且产生会引起对钢的成形起有害作用的TiC,因而达不到本发明的目的。
TiC,Nb(C.N):
当该析出物约为100时,由于该尺寸过小,以致不仅对钢的成形产生有害效果,而且冲压成形性方面的改善也很差。一种通过向超低碳IF冷轧钢中添加钛和铌的化合物来改进该钢的冲压加工性及成形的工艺是已知的(日本专利公开,平6-73457)。但是,本发明人的评估证明,在钢中添加0.003-0.03%范围内的铌在钢中产生Nb(C.N),并且消耗碳,结果不产生对改善冲压加工性和拉伸折边性有效的Ti4C2S2,因而达不到本发明的目的。
FeTiP:
虽然折出物FeTiP的尺寸近似于Ti4C2S2尺寸而且对改善冲压加工性及拉伸折边性能有效,然而由于在晶界上出现膜状析出物,以使钢的成形急剧变差。
TiN
虽然析出物TiN的尺寸近似于Ti4C2S2的尺寸,而且取得相同的改善结果,但由于它在实际应用中过软,从而在冲压加工性方面几乎量不出任何改善,并在拉伸折边性方面的改善很差。此外,由于机加工时温度的上升降低了切削效果,所以机加工不令人满意。氮含量也难于调整,以致含这种钛化合物的钢的机加工性、冲压性和拉伸折边性方面的有效改善很难达到。
Ti2O:
这种析出物的尺寸比Ti4C2S2的尺寸大,从而冲压加工性和拉伸的边性方面的改善差。此外,由于可能的表面缺陷,TiO2是不希望的。
MnS:
MnS有夹杂物和析出物,前者以微米为单位而后者是前者尺寸的1/10,当硫增加时,增加的夹杂物块意味着冲压加工性被改善,但如在先前提及的日本专利公开平6-73457中所示那样,改善冲压加工性需要0.02%或更多的硫,大量的硫会引起成形变差和表面缺陷。
如上所示,为在含超低碳钛的IF-基钢中得到和产生夹杂物和析出物,有多种可能的化合物的组合。在这些各种化合物中,析出物尺寸为1000-10000的Ti4C2S2(或Ti4C2S2和TiS)对冲压和拉伸折边性显示良好的效果,而不引起对成形的有害影响。此外,如果适当调整该钢板的成分和机加工条件,以致使析出物主要由其量为5×103个/mm2或更多的Ti4C2S2或(Ti4C2S2和TiS)组成(对热轧钢板而言),而另一方面,对冷轧钢板而言则将该量保持在1×104-5×105个/mm2的范围内,那么这些特性则可以极有效的方式被证实。这些新知识成了本发明的基础。下面,讲清设定本发明钢板化学成分的理由。
C:0.0010-0.010%
碳与钛结合生成Ti4C2S2,它是不可缺少的元素。碳含量必须至少为0.0010%,但是,如果碳含量过大,则所产生的TiC量增加而且随之金属的延展性或延伸率下降,屈服极限上升,成形及拉伸-折边性受到有害的影响。鉴于上述事实,为保证良好的成形,上限定为0.010%。
Si:1.0%或更少
硅是改善强度而不损失延展性或延伸率的有效元素,但当硅含量过高时,退火时产生的氧化层长得很大,而且对后续的成形过程产生有害影响,而且还引起镀锌层的不均匀分布。由于这些原因,将硅含量限于1.00%或更少,再者,在钢板的合金熔融镀锌过程中由于形成所述的氧化层而倾向于出现未镀锌的部位,所以最好将硅含量限制于0.20%。
Mn:0.1-1.0%
锰产生MnS,是改善拉伸-折边性和冲压加工性的辅助元素。为有效地显示这些改进,锰含量必须为0.10%或更多。然而,当此含量过大时则对成形和拉伸-折边性产生有害效果,所以必须将锰含量限制于1%或更少。
P:0.1%或更少
磷悬浮于钢中或形成FeTiP析出物,在前一种情况下,磷是强化元素,相反地则对成形产生有害影响。在后一种情况下,由于形成析出物,所以发现冲压和拉伸-折边性稍有改进,但对成形的影响极差,所以应将磷限于0.1%或更少,较好是限于0.05%或更少。
S:0.01-0.025%
硫与后面提及的钛结合并是在形成主要含Ti4C2S2或(Ti4C2S2和TiS)的析出物时是不可缺少的元素,为使这些析出物显示有改善冲压加工性,Ti4C2S2或(Ti4C2S2和TiS)的量必须为5×103个/mm2或更多。因此硫含量必须为0.010%或更多。可是这些效果在0.025%时为最大,而当此含量。被超过时,不仅对压制成型产生有害影响,而且表面缺陷趋于增加,所以将其上限定为0.025%。
顺便说一下,图1是针对基本成分为0.0052%碳、0.01%硅、0.4%锰、0.014%磷、0.03%铝、0.08%钛和0.006%氮的钢板的,表示硫含量自0.002%变到0.037%时的冲压加工性和γ值的曲线,在此图中,经箱式退火类型的Al镇静钢(C:0.044%、Al:0.045%有优良的冲压和机加工特性)被用作对比试样。图2表示硫含量与表面缺陷比率的关系曲线。
按下述方式进行物理性能实验。将真空熔炼锻造的40Kg金属坯加热到1200℃,然后以30mmt进行粗轧,接着,在将此坯加热到1200℃后,在板厚为4mmt,最终温度为920℃或更高,轧制温度为680℃的条件下将其热轧,而后切成3.2mmt。而后将此金属冷轧至0.8mmt,而且在1分钟的,800℃平均温度的连续退火后,进行1%的轧制调整,结果产生实验样品冷轧板。一块10mm×110mm的试验样被用来作γ值测试,而且在施加0-15%的拉伸应变时测宽度和板厚。在0.8mmt冷轧钢上,以9%的间隙冲压出10mm直径的环形后在边缘测毛刺高度,而后评估。对该冷轧钢板表面目测表面缺陷,然后在固定长度上按找到所出现的表面缺陷的百分数进行评价。
如图1和图2清楚表示,当硫含量小于0.01%时,冲压过程的毛刺高度极大,因而达不到本发明的目的。但是硫含量超过0.025%时,表面缺陷又大量增加,从而阻碍本发明目的完成。但当硫含量为0.01%或更多,和0.025%或更少,表面缺陷和毛刺高度可被尽可能地限制,并得到高的γ值。
图1和2中的数据示出了硫含量对冷轧钢的物理特性所产生的影响,这种影响与对冷轧进行前的热轧钢的影响非常相同。将硫含量定在0.001-0.025%的范围内,由于生产的热轧钢板具有优良的冲压加工性而无表面缺陷而被证明是正确的。
N:0.01%或更少
氮与钛结合产生TiN,但TiN实际上对改善冲压加工能力无任何影响。在与碳结合的情况下氮减弱钢的拉伸-折边性和抗拉性能,因此为避免这种缺点将其上限定为0.01%。
Ti:0.2%或更少
由于在钢中产生Ti4C2S2或(Ti4C2S2和TiS)析出物,而且对冲压加工性能和拉伸折边性能产生改善,所以钛是最重要的元素之一。钛含量的下限值必须根据钢中氮、硫和碳的含量而定。但达到本发明效果的最大含量为0.2%,更高的含量不是有效的花费。最好钛含量为0.15%或更少。
除形成Ti4C2S2和TiS之外,钛还可按照条件与固溶的氮形成TiN,或与固溶的碳形成TiC。钛的下限值必须通过考虑它们各自的作用和基于下面的式(1)按碳、硫和氮的含量而定。当形成热轧钢时,该值应在1.0-3.0的范围内,而对冷轧钢而言则在0.8-4.0的范围内,而各种元素的含量根据与其它元素的关系调整。
(Ti*/48)/(C/12+S/32)……式(1)
而Ti*=Ti-(48/14)N。
但对热轧钢而言,当该值小于式(1)中的值时,钛含量对于与碳和硫的结合是不够的,并且对产生改善冲压加工性所需的Ti4C2S2也是不够的。但当该值超过3.0,而且碳含量也过量时,则固溶的碳含量增加,或当硫含量过量时,则产生MnS和大的TiS,以使无论在何种情况下,延展性和延伸率很差,而且得不到充分的成形和拉伸-折边性加工。在冷轧钢中当由上述式(1)的值小于0.8时,钛含量对于与碳和硫的结合是不够的,并且对改善冲压加工性所需Ti4C2S2也是不足的。但当该值超过4.0,并且碳含量也过量时,则固溶的碳增加,或当硫过量时,产生MnS,以使无论在任何情况下,延展性和延伸率很差,并且得不到充分的成形和拉伸-折边性加工。在冷轧钢的情况下,当由上述式(1)所得的值有一定的允许限度时,因为,在冷轧前进行的热轧结束时,即使产生一些大的(粗的)TiS,而后续的冷轧也能将其破碎成较细的颗粒,这样预期对表面精度的影响没有任何大的问题。
Al:0.1%或更少
铝是这样一种元素:作为抗氧化剂采用它是基本的和不可缺少的。过高的铝含量是以非金属Al2O3为基的夹杂物的来源,它对机械特性和机加工带来有害影响,因而铝含量被限制于0.1%或更少。
当本发明钢的特殊性能力析出物以具有主要为Ti4C2S2或(Ti4C2S2和TiS)的组成,而且在1000-10000范围的尺寸被含于该钢中时,机加工,冲压和拉抻折边性明显改善,而对成形无有害影响。但在钢中产生最佳量的这种主要为Ti4C2S2的析出物的钢板制造条件,及热轧时的温度和卷取条件是基本的。已经证实,为完成本发明的目的,将满足上述化学成分要求的钢坯加热到1100-1200℃的范围内,在(Ar3转变温度+80℃)至(Ar3转变温度-40℃)的范围内完成热成型轧制,然后在600-700℃的温度范围内卷取是足够的了。
如果此时的加热温度低于1100℃,所产生的MnS的量增加,钢中的Ti4C2S2析出物的量将减少。如果加热超过1200℃,则析出物全部溶解,从而得不到正确量的Ti4C2S2折出物。还有,当热成形轧制温度超过700℃时,以Ti4C2S2为基的析出物则变成FeTiP为基的析出物,从而不能得到本发明所期望的改进的机加工性和冲压加工性。对于卷取温度未设特别值作其下限,但如过低,则不产生以Ti为基的析出物,或即使产生了TiC也得不到Ti4C2S2析出物,从而,500℃或更高的温度是适宜的。如果制造冷轧钢板时的卷取温度过低,则TiC析出物不完全,固溶的残留碳量将使退火的γ值变差,从而,最好将卷取温度定在600-700℃的范围内。
只要保持上述的加热和卷取温度,即使热终轧温度有点变化,对Ti4C2S2产生量几乎没有影响。但是,为得到平滑的热轧及有稳定机加工性能和产品形状的热轧钢板,最好将终轧温度定在(Ar3转变温度+80℃)至(Ar3转变温度-40℃)的温度范围内。但当热终轧温度过低时,产生FeTiP。这种FeTiP和固溶的碳使压制成型特性变差。相反,当热终轧温度过高时,产生的大的(粗)TiS的量增加,这在使用此热轧钢板时,特别成为表面缺陷的起源。但是,当经冷轧并以冷轧钢板使用时,上述大的(粗)TiS在冷轧过程中破碎成小块,因而不成为表面缺陷的起源。在实际使用此冷轧钢板时,这些TiS析出物是改善冲压加工性的有效成分。
对于热轧后进行的冷轧和退火条件无特殊限制,但是为将在热轧时产生的Ti4C2S2析出物的最佳尺寸和分散量保持理想的效果,设定60-85%的下压力及后面退火时的700℃或更高和Ac3点或以下的温度,而设定750-850℃的温度范围是更为可取的。若将上述设定的下压力用于冷轧,即使在完成热轧后内部存有大(粗)的TiS为基的析出物,这些析出物也将在冷轧过程中被碎成小块,这样将不成为表面缺陷的起源,而且该析出物被证实是获得改善的冲压加工性的有效要素。
这样得到的热轧或冷轧钢板可这样使用,或进而电镀锌,或熔融镀锌以防锈,或进行化学处理,如酸-碱处理或铬酸盐处理。因此,有机塑料涂覆或类似的处理当然将证实作为表面处理是有效的。
实际上只有少数情况钢板底座不用某种表面涂覆而使用。这是因为就这样使用热或冷轧钢板在外部气氛中短时间即产生红锈。这种锈蚀侵入金属不仅降低其强度而且还对驱动部件和电路产生有害影响,这是因为脱落锈粉的缘故。使用表面处理对于防止产生锈蚀是极有效的方法。本发明用锌合金电镀锌,这显示出优越的防锈效果而又不对成形和冲压加工性产生有害影响。
多种镀锌法是可行的,如将钢板浸于熔融镀溶液中进行的可熔镀锌法、通过含锌离子的电解液施加电荷使在钢板表面沉积金属锌的电镀锌法,及使蒸发状态的锌附着于钢板表面的蒸气附着镀锌法。然而在本发明中采用电镀锌法是符合要求的,因为即使粘附的材料相当薄,镀锌层中有精致的外观,镀锌层中材料分布均匀,同时事实上没有表面缺陷。为使此电镀锌层有效地防锈,镀锌层附着厚度应为3g/m2或更多。如果此附着层不足,则不能保证抗腐蚀性能或必须在此镀锌层上形成超厚的塑料涂层,从而损失电接地性。从耐腐蚀性的观点出发,对附着镀锌层厚度无特别限制,但当其超过40g/m2时,即使该层作得过厚也不能得到抗腐蚀效果。若镀锌过程的时间过长,或镀锌层的封闭性过低,则可出现镀层的剥落,故其厚度应限为40g/m2。
除镀纯锌之外,本文所用的电镀锌层还包括与锌一起的含Ni、Co和Fe的锌基镀层,或可以是低镀同样的纯锌或锌基镀层,或可能是不同类型的预镀锌层,在镀锌类型中锌含量可以是50%(重量)或更多。
形成的电镀锌层是足以自身完成钢板的防锈目的的。为将这种钢板用作如底板材料,除防锈外,最好在该镀锌层本身加上防手印性能。达到此目的极有效的方法是在电镀锌层上再涂一层塑料涂层。塑料层的较佳附着量在0.1-2.5%g/m2的范围内。当附着的塑料涂层量不足时则得不到令人满意的抗蚀性和抗手印性,反之,当该量过大时,顶层的导电性下降,而且接地性极差。
对于构成塑料层的树脂组分类型无特别限制,但最常用的树脂是乙烯聚合物树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂、丙烯酸树脂、尿烷树脂、含环氧树脂或乙烯不饱和羧酸聚合物的聚酰胺树脂。这些类型的树脂可按需要单独或与二种或多种混合使用。通过用常规方法改变这些树脂中的官能团,或用交联溶液加强他们而形成有用的树脂组分。此外,比如可应用有机或无机的硅化合物来改善抗手印性,或可将蜡成分少量地加到此树脂中来改善压制加工时的表面型划伤特性,或可将蜡组分引入该树脂中的官能团中的重整单元中。
塑料涂层最好是作为压制加工后的表面防护层,以使抗腐蚀和抗手印。为此,环氧树脂、乙烯聚合物树脂、聚酯树脂和尿烷树脂中的一种或多种混合的树脂作为基本树脂是较好的。
最好是添加比如硅石颗粒来进一步改善塑料涂层的抗腐蚀性,附加的硅石颗粒比如是硅的无机化合物,其量约为基底树脂重量的5%或更多。但当硅石颗粒含量过大时,它起了防滑材料的作用,结果提高了涂层的磨擦系数,降低其润滑质量,另外的不足是机加工后显示降低了抗腐蚀能力,所以此含量应为约30%(重量)或更少,而更好是10%(重量)或更少。
用1~20μm的颗粒尺寸可得到这种硅石颗粒的最好效果。换言之,硅石颗粒越小,则涂层越精细,因而改善了密封性。结果改善了涂层的抗腐蚀性和涂覆性(涂层沉积),但如果所用颗粒小于1μm,则不能得到更大的效果,从而,颗粒尺寸下限为1μm足够了。反之当此尺寸大于20μm时,涂层表面***糙,不能形成精细的膜,抗腐蚀性也变差。因此较好的颗粒尺寸为4-6μm。这种硅石颗粒作为胶体硅石是已知的,而比如商标名“ Snow-Tex XS或Snow-Tex SS”(两者均由NissanKagaku Kogyo制造,商品名)可购得。
对塑料涂层的形成方法无任何特殊限制。在用常规方法在以前述方法制成的热轧或冷轧钢板一侧或两侧形成电镀锌层后,可用所需的方法,如辊涂、浸涂或喷涂将塑料层绝于整个镀锌表面上。在镀锌钢板表面完成化学处理,如铬酸盐或酸-碱处理后,此时形成塑料层将证实在用塑料涂层加强镀锌层的密封性方面是有效的。该涂层当然包括在本发明的技术范围内。
实施例
本发明构成和效果的特定实施例用本文所列的实施方案说明,下文所述的这些实施方案对本发明无任何限制而且可在本发明的可适用的精神的范围内作进一步更改,而且上述内容包括在本发明的技术范围内。
在下面实施方案中所采用的针对拉伸性能、机加工性能、冲压加工性能的性能实验,鉴定钢板中析出物的类型和量的方法叙述于下。
析出物类型和数量的鉴定:
通过用透射电子微镜以复制提取法进行观察。以10000倍的放大率,在0.15mm2的视野中寻找析出物的数量,然后计算得到1mm2的内的析出物数量。
拉伸性能:
将按JIS5制成的试块被用于拉伸试验,屈服点(YP)、抗拉强度(TS)、延伸率(E1)和加工硬化系数(n值)各被评定。在100℃再处理60分钟后以屈服点的上升量评定非时效性能(A.I)。
γ值:
采用10mm×110mm的试块。当施加0%和15%的拉伸应变时测量该试块的宽和厚。
冲压加工性:
冲压带有约12%的间隙和30mm直径的环状试片,并测量和评定在边缘上出现的毛刺高度。
机加工性:
用高频感应加热焊接法焊每块试块板而制成外径60mm的管。以125m/分的切削速度0.06m/转的切下速度进行切削。评定切断重复次数(工具寿命)及切屑(切削废料)形状(G00D=小的,卷曲状切屑,DEPECT=长的卷曲状切屑)。
拉伸折边性:
在每个试块板上冲出直径20mm的孔。冲出的孔(dia/mm)用顶角30°的锥形冲头扩宽,直到裂纹贯穿钢板厚度。用下式以此时孔径(df:mm)求出孔的扩张率,然后评定拉伸折边性。
孔扩张率=[(df-di)/di]×100(%)
实施方案1
将化学成分如表1的钢坯加热到1180℃后,设定约920℃的热终轧温度和630℃的卷取温度,然后完成热轧得到厚3.2mm的热轧钢板。除拉伸性能,机加工性能和冲压加工性能外,还检测由热轧获得钢中产生的析出物类型和数量,结果示于表2。
表1
钢种 | 化学成分(重量%) | Ar3点 | 析出物数目*1(个/mm2) | 注 | ||||||||
C | Si | Mn | P | S | Al | Ti | N | (Ti*/48)/(C/12+S/32) | ||||
A | 0.0052 | 0.02 | 0.32 | 0.013 | 0.017 | 0.032 | 0.078 | 0.0067 | 1.2 | 892 | 2.1×104 | *2 |
B | 0.0031 | 0.02 | 0.46 | 0.035 | 0.014 | 0.033 | 0.048 | 0.0027 | 1.2 | 877 | 1.6×104 | *2 |
C | 0.0033 | 0.01 | 0.63 | 0.015 | 0.022 | 0.033 | 0.070 | 0.0028 | 1.3 | 865 | 3.7×104 | *2 |
D | 0.0032 | 0.01 | 0.94 | 0.016 | 0.018 | 0.034 | 0.076 | 0.0036 | 1.6 | 857 | 4.2×104 | *2 |
E | 0.0129 | 0.02 | 0.37 | 0.016 | 0.008 | 0.032 | 0.115 | 0.0059 | 1.5 | 883 | 3.9×103 | *3 |
F | 0.0017 | 0.44 | 0.44 | 0.091 | 0.007 | 0.031 | 0.085 | 0.0041 | 4.1 | 874 | 3.2×103 | *3 |
G | 0.0044 | 0.02 | 0.17 | 0.016 | 0.009 | 0.028 | 0.076 | 0.0045 | 2.0 | 905 | 2.3×103 | *3 |
H | 0.0035 | 0.01 | 1.15 | 0.014 | 0.006 | 0.031 | 0.066 | 0.0037 | 2.3 | 825 | 2.7×103 | *3 |
I | 0.0032 | 0.01 | 0.44 | 0.088 | 0.008 | 0.036 | 0.074 | 0.0108 | 1.5 | 881 | 4.1×104 | *3 |
J | 0.0028 | 0.02 | 0.46 | 0.013 | 0.005 | 0.036 | 0.039 | 0.0034 | 1.4 | 868 | 2.8×104 | *3 |
K | 0.0045 | 0.01 | 0.44 | 0.018 | 0.031 | 0.029 | 0.106 | 0.0045 | 1.4 | 876 | 2.3×105 | *3 |
L | 0.0055 | 0.01 | 0.42 | 0.015 | 0.016 | 0.031 | 0.055 | 0.0056 | 0.8 | 875 | 2.4×104 | *3 |
M | 0.0007 | 0.01 | 0.45 | 0.021 | 0.022 | 0.035 | 0.077 | 0.0032 | 1.8 | 879 | 3.1×103 | *3 |
而其它钢种为Ti4C2S2型合金析出物*2:本发明实施例*3:对比例
表2
钢种 | 拉伸性能 | 冲压特性 | 机加工性 | 注 | ||||
YS(N/mm2) | TS(N/mm2) | n值 | El(%) | 毛刺高度(μm) | 工具寿命(次) | 切屑处理 | ||
A | 163 | 315 | 0.247 | 53 | 34 | 56 | ○ | *1 |
B | 158 | 324 | 0.251 | 53 | 24 | 53 | ○ | *1 |
C | 159 | 328 | 0.242 | 52 | 29 | 48 | ○ | *1 |
D | 190 | 385 | 0.236 | 45 | 25 | 46 | ○ | *1 |
E | 184 | 342 | 0.222 | 45 | 44 | 37 | × | *2 |
F | 224 | 436 | 0.203 | 36 | 38 | 29 | × | *2 |
G | 162 | 318 | 0.242 | 50 | 65 | 39 | × | *2 |
H | 214 | 355 | 0.222 | 45 | 54 | 41 | × | *2 |
I | 221 | 359 | 0.219 | 44 | 46 | 26 | × | *2 |
J | 153 | 317 | 0.244 | 49 | 57 | 17 | × | *2 |
K | 164 | 323 | 0.231 | 46 | 37 | 43 | ○ | *2 |
L | 190 | 314 | 0.196 | 45 | 40 | 45 | ○ | *2 |
M | 143 | 297 | 0.250 | 51 | 63 | 21 | × | *2 |
可将表1和2的结果解释如下:
钢种A、B和C是软钢,而钢种D是符合本发明规定条件的高强度钢。所有这些钢种,除具有优良的拉伸性能外,还都有优良的冲压和机加工性能。
反之,E-J的钢种由于硫含量不足而冲压加工性能和机加工性能很差。此外,钢种E的碳含量过高,于是因产生了TiC使拉伸性能变差。钢种H的锰含量过高,于是因产生MnS使冲压加工性能变差。钢种M的碳量不足,以使拉伸性能很差,还有差的冲压加工性能,因为产生的Ti4C2S2沉淀物量不足。以下的在表2中未示,但由于钢种F中的硅含量过大,所以在电镀锌的过程中氧化硅层引起镀锌层中的变化,并且镀锌层的封闭性差。在钢种K中被证明由于硫含量过大,即使冲压加工性能可令人满意但拉伸性能很坏,此外在轧制后的钢板表面上鉴别到表面缺陷,如气孔和裂纹。在钢种F和L中,钢中Ti和碳的量的平衡差,以使不能满足上述式(1)中的条件。结果除拉伸性能平衡差之外,冲压加工性能差,并且抗时效性能不令人满意。
实施方案2:
采用表1所示的钢种B(Ar3点877℃)。除加热温度、终轧温度和卷取温度作了如表3所示的变更外,以与实施方案1相同的方法进行热轧。热轧钢板宽3.2mm。除检测各试块的析出物类型和数量外,正如实施方案1还检验了拉伸和冲压加工性能。结果示于表4。
表3
钢种 | 热轧条件(℃) | 析出物数目和类型(个/mm2) | 注 | ||
加热温度 | 终轧温度 | 卷取温度 | |||
B1B2B3B4 | 1230118011451070 | 935920915930 | 610630620605 | 3.4×103TiS1.6×104Ti4C2S2型1.0×104Ti4C2S2型4.7×103MnS | *1*2*2*1 |
B5B6B7 | 117511701180 | 995895825 | 630630625 | 3.5×103MnS型3.6×104Ti4C2S2型2.7×103FeTiP型 | *1*2*1 |
B8B9B10 | 119011751185 | 915930920 | 735580525 | 3.8×103FeTiP型1.9×104Ti4C2S2型4.4×104Ti4C2S2型 | *1*2*2 |
表4
钢种 | 拉伸性能 | 冲压特性 | 机加工性 | 注 | ||||
YS(N/mm2) | TS(N/mm2) | n值 | El(%) | 毛刺高度(μm) | 工具寿命(次) | 切屑处理 | ||
B1B2B3B4 | 163158157155 | 327324325319 | 0.2490.2510.2470.244 | 51535249 | 44242741 | 46534937 | ×○○× | *1*2*2*1 |
B5B6B7 | 149159154 | 324322317 | 0.2130.2540.196 | 475343 | 432632 | 385546 | ×○△ | *1*2*1 |
B8B9B10 | 162153166 | 320328336 | 0.2180.2460.237 | 474348 | 383135 | 305044 | ×○○ | *1*2*2 |
*1:对比例
*2:本发明实施例
表3和4中的符号B1-B4示出了热终轧温度和卷取温度的适宜温度范围。特别是,当检测加热温度的效果时,在1100-1200℃(B2、B3)范围内加热的钢种中,发现以Ti4C2S2为基的析出物以适宜的尺寸和数量产生,并且在每种情况下拉伸性能和冲压加工性能均佳。反之在对比试样(B1)中加热温度超过1200℃时,形成主要为TiS的析出物,而当在对比试样(B4)中此温度低于1100℃时,形成主要为MnS的析出物,而冲压加工性和机加工性能在此两种情况下均差。
符号B5-B7示出了加热温度和卷取温度的适宜范围。特别是,当检测终轧温度效果时,发现在1100-1200℃(B6)的范围内进行加热的钢种中,产生适宜尺寸和数量的Ti4C2S2基析出物,而且在每种情况下,拉伸性能和冲压加工性能均佳。反之,在对比试样(B5)中终轧温度过高时形成主要为MnS的析出物,而在对比试样(B7)中,当终轧温度过低时,形成主要为FeTiP的析出物,而冲压性能在此二种情况下均差。
符号B8-B10表示加热和终轧的适宜温度范围。特别是,当检测卷取温度的效果时,发现卷取温度在正确的范围内的钢种(B10,B11),产生尺寸和数量适宜的基本上是Ti4C2S2析出物,而且在每种情况下拉伸和冲压加工性能均佳。反之,当卷取温度在对比试样(B8)中过高时,主要为FeTiP的析出物形成,而且得不到满意的机加工性能。
实施方案3:
在将示于表5的化学成分的钢坯加热到1180℃后,设定约920℃的终轧温度和630℃的卷取温度,然后进行热轧。得到3.2mm厚的热轧钢板后,将每块热轧钢板冷轧至0.8mm厚。进行800℃,1分钟的连续退火后,进行百分之1的回火轧制。检测各自的拉伸和冲压加工性能,然后将所得结果列于表5。
除检测上述所得的冷轧钢中所产生的析出物类型和数量外,还检测拉伸,冲压加工和拉伸折边性能,而所得结果示于表6。
表5
钢种 | 化学成分(重量%) | Ar3点 | 析出物数目*1(个/mm2) | 注 | |||||||||
C | Si | Mn | P | S | Al | Ti | N | B | (Ti*/48)/(C/12+S/32) | ||||
A | 0.0052 | 0.02 | 0.32 | 0.013 | 0.017 | 0.032 | 0.078 | 0.0067 | - | 1.2 | 892 | 4.4×104 | *2 |
B | 0.0031 | 0.02 | 0.46 | 0.035 | 0.014 | 0.033 | 0.048 | 0.0027 | - | 1.2 | 877 | 3.1×104 | *2 |
C | 0.0033 | 0.01 | 0.63 | 0.015 | 0.022 | 0.033 | 0.070 | 0.0028 | - | 1.3 | 865 | 7.7×104 | *2 |
D | 0.0032 | 0.01 | 0.94 | 0.016 | 0.018 | 0.034 | 0.076 | 0.0036 | - | 1.6 | 857 | 8.7×104 | *2 |
E | 0.0129 | 0.02 | 0.37 | 0.016 | 0.008 | 0.032 | 0.115 | 0.0059 | - | 1.5 | 883 | 7.8×103 | *3 |
F | 0.0017 | 0.44 | 0.44 | 0.091 | 0.007 | 0.031 | 0.085 | 0.0041 | - | 4.1 | 874 | 6.5×103 | *3 |
G | 0.0044 | 0.02 | 0.17 | 0.016 | 0.009 | 0.028 | 0.076 | 0.0045 | - | 2.0 | 905 | 4.1×103 | *3 |
H | 0.0035 | 0.01 | 1.15 | 0.014 | 0.006 | 0.031 | 0.066 | 0.0037 | - | 2.3 | 825 | 4.6×103 | *3 |
I | 0.0032 | 0.01 | 0.44 | 0.088 | 0.008 | 0.036 | 0.074 | 0.0108 | - | 1.5 | 881 | 8.2×103 | *3 |
J | 0.0028 | 0.02 | 0.46 | 0.013 | 0.005 | 0.036 | 0.039 | 0.0034 | - | 1.4 | 868 | 6.9×103 | *3 |
K | 0.0045 | 0.01 | 0.44 | 0.018 | 0.031 | 0.029 | 0.106 | 0.0045 | - | 1.4 | 876 | 6.3×103 | *3 |
L | 0.0039 | 0.01 | 0.55 | 0.013 | 0.043 | 0.032 | 0.125 | 0.0036 | - | 1.4 | 872 | 9.8×103 | *3 |
M | 0.0050 | 0.01 | 0.46 | 0.014 | 0.017 | 0.033 | 0.050 | 0.0058 | - | 0.7 | 881 | 4.3×103 | *3 |
N | 0.0007 | 0.01 | 0.45 | 0.021 | 0.022 | 0.035 | 0.077 | 0.0032 | - | 1.8 | 879 | 5.2×103 | *3 |
O | 0.0038 | 0.01 | 0.36 | 0.011 | 0.019 | 0.037 | 0.081 | 0.031 | 0.005 | 1.6 | 891 | 2.9×104 | *2 |
其它钢种为Ti4C2S2型合金析出物*2:本发明实施例*3:对比例
表6
钢种 | 拉伸性能 | 冲压特性 | 拉伸折边性能 | 注 | |||
YS(N/mm2) | TS(N/mm2) | El(%) | γ(值) | 毛刺高度(μm) | 扩孔限度(%) | ||
A | 165 | 316 | 52 | 2.12 | 23 | 203 | *1 |
B | 158 | 327 | 51 | 2.03 | 17 | 216 | *1 |
C | 157 | 331 | 51 | 1.97 | 20 | 198 | *1 |
D | 188 | 382 | 45 | 1.95 | 17 | 206 | *1 |
E | 186 | 344 | 43 | 1.62 | 32 | 175 | *2 |
F | 221 | 430 | 33 | 1.74 | 28 | 151 | *2 |
G | 158 | 318 | 47 | 1.80 | 45 | 197 | *2 |
H | 222 | 359 | 43 | 1.66 | 39 | 189 | *2 |
I | 224 | 356 | 42 | 1.72 | 33 | 174 | *2 |
J | 155 | 321 | 47 | 1.84 | 42 | 205 | *2 |
K | 164 | 327 | 44 | 1.85 | 36 | 162 | *2 |
L | 168 | 322 | 42 | 1.77 | 35 | 133 | *2 |
M | 193 | 213 | 43 | 1.43 | 39 | 158 | *2 |
N | 143 | 298 | 50 | 1.99 | 51 | 194 | *2 |
O | 183 | 322 | 49 | 1.94 | 16 | 203 | *1 |
对表5和6的结果作如下解释。
在此实施方案中,钢种A、B和C是软钢,而钢种D是符合本发明规定条件的高强度钢。钢种O是含元素硼的一个实施方案。全部这些钢种除有优良的拉伸性能外还有优良的冲压性和机加工性。
反之,E-J的钢种均因硫含量不足而使冲压加工性能差。此外,钢种E的碳含量过高,所以由于产生了TiC而拉伸性能不好。钢种H锰含量过高,从而因产生MnS而使拉伸性能和拉伸折边性能不佳。钢种M的碳含量不足,因此拉伸性能不好,而且冲压加工和拉伸折边性能也不好,这是因为产生的Ti4C2S2析出物的量不足的缘故。下列在表2中未示出,但由于钢种F中硅含量过高,电镀锌时形成的硅氧化物层引起镀锌层的变化,因而镀锌层的密封性不良。在钢种K中证实了,因为硫含量过大,即使冲压加工性能令人满意,但拉伸性能也不好,进而,如气孔和裂纹之类的表面缺陷也在轧制后的钢板表面上被发现。在钢种F和M中,Ti和C的量的平衡不佳,从而不能满足上述式(1)的条件,因此,除拉伸性能平衡不好之外,冲压加工性能和拉伸折边性能也差,而且抗时效性能不令人满意。
实施方案4:
采用表5中所示的钢种B(Ar3点为877℃)。除加热温度,热终轧温度和卷取温度作如表7中所示的变更外,以与实施方案3相同的方法进行热轧。热轧钢板厚3.2mm,进而冷轧至板厚0.8mm。进行1分钟,800℃的连续退火后,进行百分之1的回火轧制,结果得到冷轧钢。检测各自的拉伸性能,拉伸折边性能和冲压加工性能,所得结果示于表8。
表7
钢种 | 热轧条件(℃) | 析出物数目和类型(个/mm2) | 注 | ||
加热温度 | 终轧温度 | 卷取温度 | |||
B1B2B3B4 | 1230118011451070 | 935920915930 | 610630620605 | 6.4×105TiS型3.1×104Ti4C2S2型6.3×104Ti4C2S2型8.7×103MnS型 | *1*2*2*1 |
B5B6B7 | 117511701180 | 995895850 | 630630625 | 5.5×105MnS型5.2×104Ti4C2S2型5.1×103FeTiP型 | *1*2*1 |
B8B9B10 | 119011801175 | 915925930 | 735680580 | 3.8×103FeTiP型3.6×104Ti4C2S2型8.8×103Ti4C2S2型 | *1*2*1 |
表8
钢种 | 拉伸性能 | 冲压特性 | 拉伸折边性能 | 注 | |||
YS(N/mm2) | TS(N/mm2) | El(%) | γ(值) | 毛刺高度(μm) | 扩孔限度(%) | ||
B1B2B3B4 | 164156155161 | 326327322323 | 49515047 | 1.812.032.111.88 | 32131936 | 179216196181 | *1*2*2*1 |
B5B6B7 | 157156152 | 321319315 | 455242 | 1.792.061.65 | 341826 | 186223177 | *1*2*1 |
B8B9B10 | 160150178 | 328323335 | 455042 | 1.611.941.60 | 302130 | 175194173 | *1*2*1 |
表7和8中的符号B1-B4示出了终轧温度和卷取温度的合适温度范围。特别是,当检测加热温度的影响时,在1100-1200℃的范围内加热的钢种(B2、B3)中发现,生成了尺寸和数量适宜的Ti4C2S2为基的析出物,而且在各种情况下,拉伸性能,拉伸折边性能和冲压加工性能均佳。反之,当对比样品B1中的加热温度超过1200℃时,形成主要为MnS的析出物,而当在对比试样(B4)中该温度低于1100℃时,形成主要为TiS的析出物,在此两种情况下冲压加工性能均差。
符号B5-B7示出了加热和卷取温度的适宜范围。特别是,当检测终轧温度的影响时,在于1100-1200℃的范围内进行了加热的钢种中(B6),发现形成了尺寸和数量适宜的主要为Ti4C2S2的析出物,而拉伸性能,拉伸折边性能和冲压加工性能在各种情况下均佳。反之,当在对比试样(B5)中的终轧温度过高时,只形成MnS析出物,而当在对比试样(B7)中热终轧温度过低时,则形成主要是FeTiP的析出物,而在此两种情况下,冲压加工性能均不好。
符号B8-B10示出了加热和热终轧温度的适宜范围。尤其是在检测卷取温度的影响时,在卷取温度于正确范围内的钢种(B9)中,发现产生了尺寸和数量适宜的Ti4C2S2和TiS为主的析出物,而且拉伸性能,拉伸折边性能和冲压加工性能在各种情况下均佳。反之,当对比试样(B8)中的卷取温度过高时,形成主要为FeTiP的析出物,而且得不到令人满意的拉伸折边性能。当对比试样(B10)中的卷取温度过低时,不能以足够的量产生主要为Ti4C2S2和TiS的析出物,因而冲压加工和拉伸折边性能有点下降。
实施方案5:
将从实施方案3的冷轧钢板中采用的钢种A、B和C所得的冷轧钢板,以常规方法,在其表面镀锌,从而形成1-50g/m2的镀锌层。然后进行铬酸盐处理,以使在镀锌层上形成的铬沉淀物转化成10mg/m2的金属铬。
乙烯基的树脂、酯或尿烷树脂被用来与转变成尺寸为4-6μm固体形成的胶体硅颗粒混合,其是为该树脂中10%份配合比,然后以0.05-3g/m2的量涂覆,以便得到表面处理过的钢板。评定抗腐蚀,抗手印及接地性能,结果示于表9:
抗腐蚀性:
按JIS Z2371中所列的方法进行盐喷雾实验,然后评定产生1%白色锈蚀的时间。
O=240小时或更多,X=小于240小时。
抗手印能力:
将试块浸入在40℃的50%白色凡士林溶液中,然后取出,测量和评定涂凡士林部分和未涂凡士林部分的退色。涂和未涂凡干林部分间的色差(ΔE)为“3或更少”则表示良好的抗手印性。
O=ΔE为3或更少 X=大于ΔE
接地性:
以实验物相隔100mm安置的接头之间的表面电阻测量试块的表面导电性,然后评价结果。
O=表面电阻为200欧或更小
X=表面电阻为200欧或更大综合评价:O=满意X=不满意
表9
№ | 钢种 | 锌附着量 | 树脂种类* | 树脂附着量(g/m2) | 抗腐蚀性 | 抗手印性 | 接地性 | 综合评价 | 注 |
12345 | AABBC | 1510204030 | 乙烯乙烯乙烯尿烷酯 | 0.50.50.10.32.5 | ○○○○○ | ○○○○○ | ○○○○○ | ○○○○○ | 实施方案 |
6789 | BBBC | 2202020 | 乙烯尿烷无聚酯 | 0.053.0-0.05 | ×○×× | ×○×× | ○×○○ | ×××× | 对比例 |
可将表9的结果解释于下。
实施方案№1-5的电镀锌层和塑料涂覆钢材的化学成分和量符合本发明规定的条件。还得到了板好耐腐蚀性,抗手印和接地性的效果。
反之,№6由于电镀锌层和塑料涂层的附着量不足所以抗腐蚀和抗手印性差。№7由于涂塑料过多所以接地性差。№8由于未涂塑料层所以抗腐蚀性和抗手印性差。№9由于涂塑料量不足所以不能提供满意的抗腐蚀性和抗手印性。本发明是如上所述完成的,而且除钢材的组成元素外,尤其将钛、硫、锰和氮的含量作为调整,而硫、氮和碳量与钛量的相互关系被适当控制,以使以合适的量和尺寸产生Ti4C2S2析出物。这使得有极佳冲压加工性能的薄钢板得以产生而又不损失其成型和机加工性能。本发明的方法还使得有这些性能的薄钢板得以在按工业规模可靠地生产。
Claims (9)
1.一种提供优良机械性能的钢板、它包含主要由Ti4C2S4构成的析出物并满足下列元素规定量的条件(重量%):
碳:0.0010-0.010%
硅:1.0%或更少
锰:0.1-1.0%
磷:0.1或更少
硫:0.01-0.025%
氮:0.01%或更少
钛:0.2%或更少
余量:Fe和不可避免的杂质,所述的元素满足下式的条件:
(Ti*/48)/(C/12+S/32)=0.8-4.0
Ti*=Ti-(48/14)N。
2.按照权利要求1的优良机械性能的钢板,其中,析出物内部主要包含Ti4C2S2,其尺寸为1000-10000,而数量为5×103个/mm2或更多。
3.按照权利要求2的优良机械性能的钢板,其中该钢板为热轧钢板并满足下式:
(Ti*/48)/(C/12+S/32)=1.0-3.0
Ti*=Ti-(48/14)N。
4.按照权利要求2的优良机械性能的钢板,其中,该钢板是冷轧钢板,而且主要含T4C2S2的析出物,还包括TiS和Ti4C2S2,而所述析出物的尺寸为1000-10000,其量为1×104-5×105个/mm2.
5.按照权利要求1-4中任一项的优良机械性能的钢板,其中该钢板满足列元素规定量的条件重量%。
碳:0.0010-0.008%
硅:0.25%或更少
锰:0.20-1.0%
磷:0.05%或更少
钛:0.15%或更少
6.按照权利要求1的镀锌钢板,其中该钢板的至少一侧以量为3-40g/m2镀锌或锌合金。
7.按照权利要求5的树脂涂层钢板,其中在所述镀锌或锌合金板上形成塑料涂层,附着量为0.1-2.5g/m2。
8.一种提供优良机械性能并满足下列元素规定量的条件(重量%)的热轧钢板的制造方法,
碳:0.0010-0.010%
硅:1.0%或更少
锰:0.1-1.0%
磷:0.1或更少
硫:0.01-0.025%
氮:0.01%或更少
钛:0.2%或更少
余量:Fe和不可避免的杂质,所述的元素满足下式的条件:
(Ti*/48)/(C/12+S/32)=1.0-3.0
Ti*=Ti-(48/14)N。所述制造方法包括步骤:在1100-1200℃的温度范围内加热所述钢,然后在(Ar3转变温度+80℃)至(Ar3转变温度-40℃)的温度范围内完成热轧,接着在不大于700℃的温度范围卷取,以使产生内部主要为Ti4C2S2,尺寸为1000-10000,数量为5×103个/mm2或更多的析出物。
9.一种提供优良机械性能并满足下列元素规定量的条件(重量%)的冷轧钢板的制造方法:
碳:0.0010-0.010%
硅:1.0%或更少
锰:0.1-1.0%
磷:0.1或更少
硫:0.01-0.025%
氮:0.01%或更少
钛:0.2%或更少
余量:Fe和不可避免的杂质,所述钢满足下式的条件:
(Ti*/48)/(C/12+S/32)=0.8-4.0
Ti*=Ti-(48/14)N。所述的制造方法包括步骤:在1100-1200℃的温度范围内加热所述钢,在(Ar3转变温度+80℃)至(Ar3转变温度-40℃)的温度范围内完成热轧,接着在600-700℃的温度范围卷取,将该钢冷轧后进行退火,以使产生内部主要含Ti4C2S2或Ti4C2S2和TiS,尺寸为1000-10000,数量为1×104-5×105个/mm2的析出物。
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