CN1306046C - 很高强度和低密度热轧薄钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高阻低密度热叠层式薄钢板，所述薄钢板包括下列元素，所述元素用重量百分数表示：0.04%≤碳≤0.5%；0.05%≤锰≤3%；可含有一些硬化元素：0.01%≤铌≤0.1%；0.01%≤钛≤0.2%；0.01%≤钒≤0.2%，所述硬化元素单独或组合采用；和/或对转变温度起作用的元素，0.0005%≤硼 0.005%；0.05%≤镍≤2%；0.05%≤铬≤2%；0.05%≤钼≤2%，所述对转变起作用的元素单独或组合采用，其余是铁和生产中固有的一些元素，其特征在于它包括：2%≤硅≤10%；1%≤铝≤10%。本发明还涉及薄钢板的生产。

Description

很高强度和低密度热轧薄钢板 及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种从一带材轧机得到的很高强度和低密度热轧薄钢板，及其制造方法。

背景技术

由于截至2008年要求把CO₂排放量降低到140g/Km，所以减轻机动车重量变得越来越需要。这种减轻重量或许只能通过增加钢材的机械强度水平以补偿薄钢板厚度的减小来达到。因此必需增加用于生产所用的一些部件的薄钢板的机械性能而同时减小该薄钢板的厚度。这种方法在机动车领域的预定应用中，随着各部件刚度的减小及出现不可接受的噪音和振动而达到它的极限，其中噪音是令人不舒服的。

在热轧扁钢材制品领域，钢材制品的机械性能通过在一宽带材轧机上控制式轧制得到，最高强度水平用很高强度的贝氏体结构的钢材得到，上述贝氏体结构钢材能达到在800MPa和1000MPa之间的机械强度水平，但它们的密度是一种标准钢材的密度，也就是说一种为7.8g/cm³的密度。

利用一种添加元素如铝，也能得到一种低密度的钢材，在上述钢材中添加8.5％的铝能使密度降到7g/cm³。这种解决方案不能达到大于480MPa的机械强度水平。加入其它添加元素如铬、钒和铌，在它们的含量分别为高达1％、0.1％和0.4％范围情况下，不能达到超过580MPa的机械强度水平。在这种方法中，由于得到很差的机械强度性能而抵消了密度上的减小。

发明内容

本发明的目的是为热轧薄钢板的用户提供一种低密度(薄)钢板，所述低密度薄钢板具有可与目前所用高强度薄钢板相当的强度水平，或甚至更高水平，并且那样做为的是将低密度和高机械强度的两个优点结合起来。

本发明的第一个目的是一种很高强度和低密度的热轧薄钢板，其特征在于它的组成按重量％计包括：

0.04％≤碳≤0.15％

0.05％≤锰≤3％

和任选地下列硬化元素：

0.01％≤铌≤0.1％

0.01％≤钛≤0.2％

0.01％≤钒≤0.2％，上述硬化元素单独地或组合取用，

和/或对转变温度起作用的一些元素：

0.0005％≤硼≤0.005％

0.05％≤镍≤2％

0.05％≤铬≤2％

0.05％≤钼≤2％，上述对转变温度起作用的元素单独地或组合取用，

余量是铁和熔炼中固有的一些元素，其特征在于它包括：

2％≤硅≤10％

1％≤铝≤10％。

在本发明的一个优选实施例中，钢在它的组成中，按重量％计包括：

0.04％≤碳≤0.3％

0.08％≤锰≤3％

2％≤硅≤6％

1％≤铝≤10％。

在另一个优选实施例中，按照本发明所述的薄钢板是这样的，即硅含量是在3和6％之间，铝含量是在1和2％之间。

在另一个优选实施例中，按照本发明所述的薄钢板是这样的，即硅含量是在2和3％之间，铝含量是在7和10％之间。

在另一个优选实施例中，按照本发明所述的薄钢板的硅和稆的含量是这样的，即：

              ％Si+％Al≥9。

按照本发明所述的薄钢板还可以具有单独地或组合式的下列特点：

—薄钢板具有一种包括一种初生铁素体相和一种次生铁素体相显微组织，上述初生铁素体的平均粒径大于上述次生铁素体的平均粒径，上述显微组织还含有(若干)碳化物相，

—薄钢板具有一种在热轧之前再加热薄钢板期间得到的初生铁素体相，和一种在热轧之后得到的次生铁素体相，及还有碳化物相；

—薄钢板包括一种其平均粒径大于5μm的初生铁素体相，和一种其平均粒径小于2μm的次生铁素体相。

本发明的第二个目的是一种用于制造热轧薄钢板的方法，所述方法包括一些步骤：

—再加热一种(初轧)板坯到900℃以上，所述板坯组成是按照本发明所述的组成，由此形成一种其显微组织包括一种初生铁素体相和一种奥氏体相的板坯；和然后

—热轧上述板坯，在热轧结束时的温度高于在再加热期间所形成的奥氏体相的AR3温度，以便在奥氏体条件下进行轧制，由此使奥氏体相转变成一种次生铁素体相和碳化物相。

附图说明

从下面结合附图所作的说明将清楚地理解本发明，上述各附图代表：

—在图1中，示出一种钢材的密度随硅含量，铝含量，和/或硅加铝含量的不同而改变的曲线；

—在图2中，按照本发明所述的一种含0.04％碳(加热I)的钢材的显微组织；

—在图3中，按照本发明所述的一种含0.160％碳(加热J)的钢材的显微组织；

—在图4中，按照本发明所述的一种含0.268％碳的钢材(加热K)的钢材的显微组织。

—在图5中，一种含0.505％碳(加热L)的钢材的显微组织，所述钢材示出用于对照。

具体实施方式

按照本发明所述在一个带材轧机上热轧的钢材具有一种高强度和一种低密度。

钢材按重量计具有下列一般组成：

0.04％≤碳≤0.5％

0.05％≤锰≤3％

可以含有下列硬化元素：

0.01％≤铌≤0.1％

0.01％≤钛≤0.2％

0.01％≤钒≤0.2％，上述硬化元素单独或组合采用，

和/或一些对转变温度起作用的元素：

0.0005％≤硼≤0.005％

0.05％≤镍≤2％

0.05％≤铬≤2％

0.05％≤钼≤2％，上述对转变温度起作用的元素单独或组合采用，余量是铁和熔炼中固有的一些元素，并包括：

2％≤硅≤10％

1％≤铝≤10％。

按照本发明所述的薄钢板中碳含量按重量计是在0.04和0.5％之间，优选的是按重量计在0.04和0.3％之间。钢的结构随碳含量不同所产生的变化在图2-5中示出，并表明，按照本发明所述的钢材结构(图2-4)包括粗粒初生铁素体和一种(若干)碳化物相的混合物和具有较小晶粒的细次生铁素体。如果碳含量低于0.04％，则显微组织不含各碳化物相，并且损失机械性能。相反，如果碳含量按重量计超过0.5％，则结构变得很脆，并且观察到，显微组织不再含有初生铁素体(参见图5)。

在不希望结合任何理论情况下，可以认为，这种新型显微组织的形成是由于碳、硅和铝含量的结合。它使其能达到很好的机械性能。具体地说，根据硅和铝含量及各添加元素的含量，按照本发明所述的钢材可以达到620MPa-大于1000MPa范围内的机械强度水平和约7.55并降到7g/cm³的密度，如图1中所示。

机械性能可能通过加入一种微量合金元素如铌、钛或钒增加，后两种元素密度比铁低。

按照本发明所述的薄钢板可以用任何合适的方法制造。

然而，优选的是采用按照本发明所述的方法。这种方法首先包括在热轧之前将板坯再加热到一个高温(优选的是900℃以上)。本发明人发现，在这个再加热步骤期间，板坯具有一种显微组织，所述显微组织包括称之为一种初生铁素体相的物质，上述初生铁素体相在高温下形成并与一种奥氏体相共存。

通过用这种方法热轧，以使轧制结束时的温度保持高于AR3值，上述AR3值是对于单独奥氏体相计算得到的，在各奥氏体条件下进行轧制。

可以看出，奥氏体相然后完全转变成一种碳化物相/次生铁素体混合物，上述混合物的平均粒径小于其保持(残余)的初生铁素体相的平均粒径。

有利的是，将选定一种碳-锰对，以便具有一个AR3转变温度，因此可以确保在奥氏体条件下轧制。

下面表1给出按照本发明所述的各种组成，上述表1示出各种不同元素对钢材性能的影响。

                        表1

加热A、C、F、H和L被给出以用于对照，而加热B、D、E、G、I、J和K是按照本发明进行。

	C％	Mn％	Si％	Al％	Rm(Mpa)	密度
							A	0.24	2.46	1.83	＜0.1	1423	7.74
B	0.23	2.53	3.06	1.28	902	7.54
							C	0.12	2.55	4.09	＜0.1	1296	7.55
D	0.07	2.67	5.28	5	1400	7.14
							E	0.068	1.29	3.23	1.423	750	7.52
F	0.079	1.21	1.44	3.25	587	7.44
							G	0.042	1.37	3.27	1.43	760	7.51
H	0.204	2.62	＜0.1	8.05	673	7.02
							I	0.040	1.688	3.66	1.075	621	7.55
J	0.160	1.270	3.69	1.153	835	7.52
							K	0.268	1.155	3.59	1.435	949	7.51
L	0.505	0.167	3.48	1.041	1134	7.54

表1中所提供的数据表明，铝本身不能得到钢材的一种低密度和上述钢材的高强度水平。

在标有E的钢材例子中，轧制温度为895℃和带材卷取温度为600℃，在一冷却速率为49℃/s情况下，使钢材具有一机械强度为750MPa。通过降低带材卷取温度，能够增加机械强度水平。

标有B的钢材例子的情况是这样，其带材卷取温度为20℃，具有一冷却速率为5℃/s，因而使它能达到一机械强度水平为902MPa。

通过增加冷却速率，由在一870℃温度下轧制和在一120℃温度下卷取带材和具有冷却速率为130℃/s时所生产的标有C的钢材情况下，得到一种具有一机械强度为1296MPa的钢材。

机械强度水平也可以通过碳和锰的含量和/或通过如上所述的其它添加元素的含量进行调节。可以采用某些操作如例如二次热轧或一种热处理如一种退火操作，来修改或调节机械性能的水平。

按照本发明，所提出的钢材满足热轧钢材领域中两个矛盾的要求，即(一方面为)高机械性能和(另一方面为)低密度。用于生产很高机械强度水平的钢材的现有解决方案是基于使用一些不能显著改变密度的添加元素，而用于生产低密度钢材的现有解决方案是基于使用一些不能达到高机械强度水平的添加元素。

本发明的钢材将这两种性能，亦即一种高机械强度水平和一种很低密度结结合起来，以便减轻可在机动车中使用的一部件的重量。

Claims (9)

1.一种很高强度和低密度的热轧薄钢板，其特征在于它的组成按重量％计包括：

0.04％≤碳≤0.5％

0.05％≤锰≤3％

和任选地下列硬化元素：

0.01％≤铌≤0.1％

0.01％≤钛≤0.2％

0.01％≤钒≤0.2％，所述硬化元素单独或组合取用，及任选地对转变温度起作用的元素：

0.0005％≤硼≤0.005％

0.05％≤镍≤2％

0.05％≤铬≤2％

0.05％≤钼≤2％，所述对转变温度起作用的元素单独或组合取用，

余量是铁和熔炼中所固有的一些元素，其特征在于它包括：

2％≤硅≤10％，

1％≤铝≤10％，

并且，所述薄钢板还具有一种包括一种初生铁素体相和一种次生铁素体相的显微组织，所述初生铁素体的平均粒径大于所述次生铁素体的平均粒径，所述显微组织还含有碳化物相。

2.如权利要求1所述的薄钢板，其特征在于，所述组成包括：

0.04％≤碳≤0.3％

0.08％≤锰≤3％

2％≤硅≤6％

1％≤铝≤10％。

3.如权利要求1和2中任一项所述的薄钢板，其特征在于：硅含量是在3和6％之间，铝含量是在1和2％之间。

4.如权利要求1和2中任一项所述的薄钢板，其特征在于：硅含量是在2和3％之间，铝含量是在7和10％之间。

5.如权利要求1或2所述的薄钢板，其特征在于，所述硅和铝的含量为：

％Si+％Al≥9。

6.如权利要求1或2所述的薄钢板，其特征在于：所述初生铁素体相是钢在热轧之前进行再加热期间得到的，所述次生铁素体相是在热轧之后得到的。

7.如权利要求1或2所述的薄钢板，其特征在于：所述初生铁素体相具有大于5μm的平均粒径，所述次生铁素体相具有小于2μm的平均粒径。

8.一种用于制造如权利要求1-7中任一项所述的热轧薄钢板的方法，其特征在于它包括以下步骤：

—将一种板坯再加热到900℃以上，所述板坯的组成是按照权利要求1-5中任一项所述的组成，由此形成一种其显微组织包括一种初生铁素体相和一种奥氏体相的板坯；及然后

—热轧所述板坯，在热轧结束时的温度高于在再加热期间所形成的奥氏体相的AR3温度，以便在奥氏体条件下进行热轧，由此将奥氏体相转变成一种次生铁素体相和碳化物相。

9、使用如权利要求1-7中任一项所述的热轧薄钢板或者用如权利要求8所述的方法得到的热轧薄钢板制造机动车的用途。

Images