DE69230447T3

DE69230447T3 - Hochfeste,kaltgewalzte stahlplatte mit exzellenter umformbarkeit,feuerverzinktes,kaltgewalztes stahlblech und verfahren zur herstellung dieser bleche

Info

Publication number: DE69230447T3
Application number: DE69230447T
Authority: DE
Inventors: Kohsaku Chuo Kenkyu Honbu of Futtsu-shi USHIODA; Naoki Chuo Kenkyu Honbu of Futtsu-shi YOSHINAGA; Osamu Chuo Kenkyu Honbu of Futtsu-shi AKISUE
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2012-03-14
Also published as: EP0691415A1; EP0691415A4; DE69230447D1; KR960014517B1; EP0691415B1; US5384206A; JP3365632B2; WO1992016668A1; EP0691415B2; DE69230447T2

Description

Diese Erfindung betrifft kaltgewalzten Bandstahl mit hoher Festigkeit und guter Formbarkeit sowie auch ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Hochfester, kaltgewalzter Bandstahl, mit dem sich die vorliegende Erfindung befasst, wird zur Verwendung in einem Automobil, elektronischen Heimgeräten, einem Gebäude usw. pressgeformt. Ein solches Band schließt sowohl kaltgewalzten Bandstahl ohne Oberflächenbehandlung im engeren Sinn als auch kaltgewalzten Bandstahl mit Oberflächenbehandlung, wie zum Beispiel Plattieren mit Zn und legiertem Zn, zum Zweck der Vorbeugung vor Rost ein. Ein erfindungsgemäßer Bandstahl weist sowohl Festigkeit als auch Bearbeitbarkeit auf und deshalb kann dieses Band, wenn es verwendet werden soll, dünner als herkömmliche Bandstähle gemacht werden und kann folglich leicht sein. Deshalb wird. angenommen, dass es zum Schutz der Umwelt der Erde beitragen kann.
Mit dem jüngsten Fortschritt bei der Vakuumentgasungsbehandlung von Stahlschmel zen ist es nun einfach geworden, Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt mittels Schmelzen herzustellen, und es besteht nun ein zunehmender Bedarf an Bandstählen mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt mit guter Bearbeitbarkeit. Unter solchen Bändern besitzt ein Bandstahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt, dem Ti und Nb in Kombination zugegeben wurden und der beispielsweise in JP-A-59-31827 und JP-A-59-38337 offenbart wird, eine sehr gute Bearbeitbarkeit, weist auch eine Beschichtungs-Einbrennhartbarkeit (BH) auf und ist hinsichtlich der Feuerverzinkbarkeit ausgezeichnet und hält deshalb jetzt eine wichtige Stellung.
EP-A-0 108 268 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Stahlblech mit Supertiefziehbarkeit, das Ti, Nb und B enthält. JP-A-02-163318 und JP-A-02-163346 offenbaren ein kaltgewalztes und ein tauchgalvanisiertes, hochfestes Stahlblech mit verbesserter Pressformbarkeit, das Ti, Nb und B enthält. JP-A-02-149624 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von hochfestem, kaltgewalztem Stahlblech, das hinsichtlich Formbarkeit ausgezeichnet ist und Ti, Nb und B enthält.
Andererseits sind bislang viele Versuche unternommen worden, um die Festigkeit unter Beibehaltung der Bearbeitbarkeit zu erhöhen. Insbesondere im Fall von Stahl mit einer Zugfestigkeit von 35 bis 50 kgf/mm² (die Einheit „kgf" kann in die SI-Einheit „N" umge rechnet werden, indem die jeweiligen Werte mit 9,80665 multipliziert werden), mit dem sich die vorliegende Erfindung befasst, sind P, Si und so weiter zum Stahl zugegeben worden, um die Festigkeit zu erhöhen, wobei dabei ein Mechanismus der Verfestigung durch feste Lösungen ausgenutzt wird. Beispielsweise offenbaren JP-A-59-31827 und JP-A-59-38337 ein Verfahren zur Herstellung von hochfestem, kaltgewalztem Bandstahl, wobei hauptsächlich Si und P zu einem Bandstahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt, dem Ti und Nb zugegeben wurde, zugegeben werden, wodurch die Zugfestigkeit bis in die 45 kgf/mm²-Klasse angehoben wird. JP-B-57-57945 offenbart eine repräsentatives Verfahren nach dem Stand der Technik, das ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten, kaltgewalzten Bandstahls betrifft, wobei P zu einem Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt, dem Ti zugegeben wurde, zugegeben wird. JP-A-56-139654 offenbart sowohl hochfesten Bandstahl auf der Basis von Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt, dem Nb zugegeben wurde, als auch ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Wie vorstehend beschrieben sind P und dann Si bislang umfassend als Element zur Verfestigung verwendet worden. Das liegt daran, dass angenommen wurde, dass die Festigkeit durch Zugabe einer kleinen Menge an P und Si erhöht werden kann, da sie eine sehr hohe Fähigkeit zur Verfestigung durch feste Lösungen aufweisen, dass die Duktilität und Tiefziehbarkeit nicht so erniedrigt werden und dass die Kosten für die Zugabe sich nicht so erhöhen. Tatsächlich wird jedoch, wenn die Zunahme der Festigkeit lediglich mit diesen Elementen erreicht werden soll, nicht nur die Festigkeit, sondern auch die Streckgrenze gleichzeitig merklich erhöht, so dass ein Fehler in der ebenen Gestalt auftritt, und seine Verwendung als Automobilblech ist manchmal begrenzt. Falls Feuerverzinkung angewendet wird, verursacht Si einen Plattierungsfehler und P und Si erniedrigen auch die Legierungsgeschwindigkeit stark, was zu dem Problem führt, dass sich die Produktivität erniedrigt.
Andererseits ist es auch bekannt, Mn und Cr als Elemente zur Verfestigung durch feste Lösungen zu verwenden. JP-A-63-190141 und JP-A-64-62440 offenbaren ein Verfahren, bei dem Mn zu einem Ti-haltigen Bandstahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt zugegeben wird, und JP-B-59-42742 und das vorstehend erwähnte JP-B-57-57945 offenbaren ein Verfahren, bei dem Mn und Cr zu einem Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt mit zugegebenem Ti zugegeben werden; jedoch (i) spielt die Zugabe von Mn oder Cr lediglich eine Hilfsrolle für die Hauptzusatzelemente P und Si, und deshalb weist der erhaltene kaltgewalzte Bandstahl verglichen mit der Festigkeit eine hohe Streckgrenze auf, und außerdem (ii) werden sie definitiv nicht für andere Zwecke als den vorstehenden Zweck (i) zugegeben, wie (a) den Zweck der Erhöhung der Kaltverfestigungsgeschwindigkeit, (b) den Zweck der Verleihung der BH-Eigenschaft, (c) den Zweck der Erhöhung der Nachbearbeitbarkeit und (d) den Zweck der Verbesserung der Plattierbarkeit mittels Feuerverzinkung.
Ferner offenbart JP-A-2-111841 kaltgewalzten Bandstahl und feuerverzinkten Bandstahl mit guter Bearbeitbarkeit und Beschichtungshärtbarkeit, bei dem mindestens 1,5%, aber weniger als 3,5% Mn zu Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt mit zugegebenem Ti zugegeben wird. Bei der Zugabe einer großen Menge Mn ist der Zweck, stabilen Betrieb des Warmwalzens auf Grund eines erniedrigten Ar₃-Umwandlungspunkts ebensowie die Einheitlichkeit des Metallgefüges zu erreichen. Zum Zwecke der weiteren Verbesserung der Duktilität wird auch die Zugabe von bis zu 0,2 bis 1,0% Cr oder V offenbart. Jedoch gibt es keine Beschreibung unter dem Gesichtspunkt, dass die Zugabe einer großen Menge Mn oder Cr die mechanischen Eigenschaften und insbesondere die Ausgewogenheit zwischen Festigkeit und Duktilität verbessert. Außerdem wird im Hinblick auf Nachbearbeitbarkeit, Fähigkeit zur chemischen Umwandlungsbehandlung und Plattierungshaftvermögen die Menge der Zugabe an Si zu höchstens 0,03% bestimmt. Jedoch ist Si ein wirksames Element zur Verfestigung durch feste Lösungen, und in der Tat kann es in einer Menge von mehr als 0,03% ohne wesentlichen Schaden für solche Eigenschaften zugegeben werden.
Von Bandstahl, der für Automobilblech oder dergleichen verwendet wird, wird streng gefordert, dass er eine gute ebene Gestalt besitzt, bei der nach dem Pressen weder Rückspringen noch Ebenenspannung auftritt. Übrigens ist bekannt, dass je niedriger die Streckgrenze ist, desto besser die ebene Gestalt ist. Jedoch beinhaltet im allgemeinen, wie im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben, das hochfeste Design von Bandstahl eine extreme Zunahme der Streckgrenze. Deshalb ist es notwendig, die Festigkeit zu erhöhen, während die Zunahme der Streckgrenze so weit wie möglich eingeschränkt wird.
Außerdem muss Bandstahl, nachdem er pressgeformt wurde, eine beulenverhindernde Eigenschaft besitzen. Die beulenverhindernde Eigenschaft bedeutet eine Beständigkeit des Bandstahls gegenüber dauerhafter Deformation durch Beulen, die eintritt, wenn ein Stein oder dergleichen gegen ein montiertes Automobil schlägt. Wenn die Banddicke einheitlich ist, gilt, dass je höher die Deformationsbelastung nach dem Pressformen und Beschichtungs-Einbrennen ist, desto besser die beulenverhindernde Eigenschaft ist. Deshalb gilt im Fall von Bandstahl mit der gleichen Streckgrenze, dass je höher das Kaltverfestigungsvermögen im Bereich geringer Belastung ist und auch je höher die Beschichtungs-Einbrennhärtbarkeit ist, desto mehr wird die beulenverhindernde Eigenschaft verbessert.
Aus dem vorstehenden wird klar, dass ein wünschenswerter hochfester Bandstahl, der für Automobilblech oder dergleichen verwendet wird, keine so hohe Streckgrenze aufweist und extrem kaltverfestigt ist und wenn möglich Beschichtungs-Einbrennhärtbarkeit aufweist. Natürlich muss er auch hinsichtlich der Bearbeitbarkeit, wie dem mittleren r-Wert (Tiefziehbarkeit) und der Dehnung (Ausbauchungseigenschaft), ausgezeichnet sein und darf ferner bei normalen Temperaturen im wesentlichen nicht altern.
Die vorliegende Erfindung soll diese Erfordernisse erfüllen, und eine Aufgabe der Erfindung ist es, hochfesten, kaltgewalzten Bandstahl bereitzustellen, der eine Zugfestigkeit von 35 bis 50 kgf/mm², eine Streckgrenze von 15 bis 28 kgf/mm² und ein WH-Ausmaß (2% Deformationsbelastung – Streckgrenze) von mindestens 4 kgf/mm², was ein Maß für das Kaltverfestigungsvermögen im Bereich geringer Belastung ist, aufweist und erforderlichenfalls eine BH-Eigenschaft von mindestens 2 kgf/mm² aufweisen kann und hinsichtlich mittlerem r-Wert und Dehnung gut ist und kaum Versprödung bei der Nachbearbeitung verursacht und weiter erforderlichenfalls gute Feuerverzinkbarkeit aufweisen kann, wobei die Aufgabe auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bands bereitstellt.
Um die vorstehende Aufgabe zu erfüllen, haben die hier genannten Erfinder eine ernsthafte Untersuchung unternommen und die folgenden Befunde erhalten.
Es wurden nämlich unter Verwendung eines Grundstahls mit sehr niedrigem Kohlen stoffgehalt, dem Nb oder Ti und Nb in Kombination zugegeben war, repräsentative Elemente zur Verfestigung durch feste Lösungen, Si, P, Mn und Cr, dazu gegeben, und im einzelnen wurden die Zugeigenschaft und insbesondere die Streckgrenze und das Kaltverfestigungsphänomen nach Kaltwalzen, Glühen und Temperwalzen untersucht. Als Ergebnis wurde gefunden, (a) dass Si und P, die bislang umfassend als Element zur Verfestigung durch feste Lösungen verwendet wurden, die Streckgrenze merklich erhöhen, wenn sie in Spurenmengen zugegeben werden, und (b) dass als Ergebnis die Kaltverfestigungsgeschwindigkeit im Bereich geringer Belastung merklich verringert wird.
Andererseits wurde ein neuer, wichtiger Befund erhalten, dass, wenn Mn und Cr, die bislang nicht viel als Element zur Verfestigung durch feste Lösungen verwendet wurden, zugegeben werden, (a) die Streckgrenze kaum zunimmt, während die Zugfestigkeit zunimmt, und (c) als Ergebnis die Kaltverfestigungsgeschwindigkeit im Bereich geringer Belastung eher mit der Zugabe dieser Elemente zunimmt.
Als Ergebnis der Untersuchung dieser Mechanismen wurden die fundamentalen Prin zipien aufgestellt, (a) dass die Streckgrenze durch den Unterschied der Atomradien zwischen dem Element Fe und dem zugegebenen Element X bestimmt wird, und dass je größer der Unterschied der Atomradien ist, desto mehr die Streckgrenze zunimmt, (b) dass die Kaltverfestigungsgeschwindigkeit eng mit dem Translationsverhalten der Fehlordnung zusammenhängt, und wenn die Stapelfehlerenergie bei Zugabe des Elements X abnimmt, die Quertranslation der Fehlordnung schwierig wird, so dass die Fehlordnungsdiehte zunimmt, wodurch die Kaltverfestigungsgeschwindigkeit zunimmt. Demgemäß ist verständlich, dass, da Si und P einen sehr viel kleineren Atomradius als Fe aufweisen, der Unterschied im Atomradius groß wird, so dass die Streckgrenze stark zunimmt, und dass sich, da Mn und Cr einen ziemlich ähnlichen Atomradius wie Fe aufweisen, die Streckgrenze kaum ändert.
Andererseits ist der Einfluss auf die Stapelfehlerenergie, die mit der Kaltverfestigungsgeschwindigkeit zusammenhängt, nicht ganz klar, jedoch wurde als Ergebnis einer ausführlichen Betrachtung der Fehlordnungsstruktur nach dem anfänglichen Kaltverfestigen mit einem Elektronenmikroskop erstmals klar, dass Si und P im Bereich der begutachteten Zugabemenge kaum einen Einfluss auf die Stapelfehlerenergie haben, während Mn und Cr sie eher erniedrigen.
Auf Grund der vorstehenden Mechanismen wird angenommen, dass sich, wenn Mn und/oder Cr zugegeben wird, die Streckgrenze kaum ändert, während die Kaltverfestigungsgeschwindigkeit zunimmt, wodurch die Zugfestigkeit zunimmt. Um die vorstehend erwähnte Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, bedeutet ein solches charakteristisches Verhalten, dass die Zugabe von Mn und/oder Cr gegenüber der bislang verwendeten Zugabe von Si und P bevorzugt wird. Deshalb ist in der vorliegenden Erfindung die definitive Verwendung von Mn und/oder Cr eine grundlegende Lösung nach dem Stand der Technik. Jedoch werden nur bei der Zugabe von Mn und/oder Cr Fälle angetroffen, wo die erwünschte Festigkeit nicht erhalten wird und wo die Herstellungskosten zunehmen, und deshalb wird die Zugabe von Si und P in Kombination damit auch in Betracht gezogen.
Ferner haben die hier genannten Erfinder auch einen neuen Befund erhalten, dass eine definitive Zugabe von Mn und/oder Cr auch die BH-Eigenschaft verbessert. Es wird angenommen, dass dies der Tatsache zuzuschreiben ist, dass das Löslichkeitsprodukt davon, da diese Elemente hinsichtlich der Anziehungskraft mit C wechselwirken und deshalb C im Zustand der festen Lösung in einer Matrix, die bezüglich C mit TiC oder NbC im Gleichgewicht ist, besser stabilisieren, groß wird, so dass C während des Glühens wieder als feste Lösung gelöst wird, mit dem Ergebnis, dass die Menge an restlichem C im Zustand der festen Lösung zunimmt. Deshalb kann die Zugabe von Mn und/oder Cr auch definitiv als neues Mittel zur Verleihung der BH-Eigenschaft verwendet werden. Wie B ist C im Zustand der festen Lösung, der die BH-Eigenschaft verleiht, auch als Mittel zur Verhinderung von Versprödung bei der Nachbearbeitung wirksam, die als Nachteil von Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt bekannt ist.
Ferner haben die hier genannten Erfinder auch einen neuen Befund erhalten, dass der erfindungsgemäße Stahl, in dem Mn und/oder Cr definitiv verwendet werden, während die Menge der Zugabe von Si und P, die viel als Element zur Verfestigung in herkömmlichem Stahl verwendet wurden, begrenzt ist, die folgenden Vorteile bei der Herstellung eines legierten, feuerverzinkten Bandstahls hat, insbesondere mit einem kontinuierlichen Feuerverzinkungsverfahren vom Zendimir-Typ. Si und P begrenzen nämlich die Legierungsreaktion zwischen Zn und Fe, und deshalb musste, wenn ein Bandstahl mit einer großen Menge dieser Elemente hergestellt wurde, die Geschwindigkeit des Produktionsbands abgesenkt werden, wodurch die Produktivität vermindert wurde. Außerdem verschlechtert die Zugabe von Si das Plattierungshaftvermögen und hat verschiedene Probleme während des Pressformens verursacht. Andererseits wurde gefunden, dass die Zugabe von Mn und Cr solche nachteiligen Wirkungen nicht hervorruft. Auch dies wurde definitiv als Mittel zur Lösung der Probleme der herkömmlichen Verfahren verwendet.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis einer solchen Idee und neuer Befunde aufgestellt, und die Aufgaben der vorliegenden Erfindung können mit den in den Patentansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst werden.
Die Gründe, warum die Stahlzusammensetzung und die Herstellungsbedingungen wie vorstehend beschrieben in der vorliegenden Erfindung begrenzt sein sollten, werden nun weiter beschrieben.
C: C ist ein sehr wichtiges Element, das die Eigenschaften des Produktmaterials bestimmt. In der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt, der vakuum-entgast wurde, eine Bedingung. Wenn der C-Gehalt weniger als 0,0005% beträgt, nimmt die Korngrenzenfestigkeit ab, so dass sich Versprödung bei der Nachbearbeitung entwickelt, und auch die Herstellungskosten nehmen stark zu. Deshalb wird die Untergrenze auf 0,0005% festgesetzt. Im Gegensatz dazu nimmt, wenn der C-Gehalt größer als 0,01% ist, die Formbarkeit stark ab, auch wenn die Festigkeit zunimmt, und deshalb wird die Obergrenze auf 0,01% festgesetzt.
Si: Si ist als Element bekannt, das die Festigkeit bei geringen Kosten erhöht. Seine Zugabemenge variiert in Abhängigkeit vom angestrebten Festigkeitsniveau, und falls die Zugabemenge größer als 0,8% ist, nimmt die Streckgrenze übermäßig zu, so dass während des Pressens Ebenenspannung auftritt. Darüberhinaus werden Probleme angetroffen, wie erniedrigte Fähigkeit zur chemischen Umwandlungsbehandlung, erniedrigtes Feuerverzinkungshaftvermögen und erniedrigte Produktivität auf Grund einer verzögerten Legierungsreaktion. Deshalb wird die Obergrenze auf 0,8% festgesetzt. Im Fall von Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt, dem Ti und Nb in Kombination zugegeben wurden, wird verhältnismäßig grobes TiN ausgeschieden, und deshalb muss definitiv Si verwendet werden, damit ein hochfestes Gefüge erreicht wird. Deshalb wird die Untergrenze auf mindestens 0,03% festgesetzt. Im Fall von Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt, dem Nb zugegeben wurde, ist die Untergrenze nicht besonders festgesetzt.
Mn: Mn ist ein wirksames Element zur Verfestigung durch feste Lösungen, das die Festigkeit erhöht, ohne dass die Streckgrenze stark erhöht wird, und es hat auch die Wirkung der Verleihung von Beschichtungs-Einbrennhärtbarkeit und die Wirkung der Verbesserung der Fähigkeit zur chemischen Umwandlungsbehandlung und der Plattierbarkeit. Deshalb wird es in der vorliegenden Erfindung definitiv zugegeben. Falls die Zugabemenge höchstens 0,5% beträgt, sind die vorstehend erwähnten Wirkungen nicht deutlich sichtbar, und deshalb wird die Untergrenze auf mindestens 0,5% festgesetzt. Im Gegensatz dazu nimmt, wenn dieser Gehalt mehr als 3,0% beträgt, die nach dem Glühen hervorgerufene Niedertemperaturumwandlungssubstanz zu und die Streckgrenze nimmt stark zu und die Duktilität wird erniedrigt. Außerdem wird auch der r-Wert erniedrigt und deshalb wird die Obergrenze auf 3,0% festgesetzt.
Cr: Wie Mn ist Cr auch ein wirksames Element, das die Festigkeit erhöht, während es die Streckgrenze kaum erhöht, und Beschichtungs-Einbrennhärtbarkeit verleiht. Deshalb wird, wenn die BH-Eigenschaft weiter erhöht oder ein Gefüge mit erhöhter Festigkeit bei niedriger Streckgrenze erzielt werden soll, dieses Element definitiv verwendet. Im Fall der Verwendung von Cr wird jedoch, wenn seine Zugabemenge weniger als 0,2% beträgt, keine Wirkung erhalten, und deshalb wird der Wert für die Untergrenze auf 0,2% festgesetzt. Im Gegensatz dazu wird, wenn diese Menge größer als 3% ist, die Dekapiereigenschaft des warmgewalzten Bands erniedrigt und die Fähigkeit zur chemischen Umwandlungsbehandlung des Bandprodukts wird gemindert. Deshalb wird die Obergrenze auf 3% festgesetzt.
P: Wie Si ist P als Element bekannt, das die Festigkeit bei geringen Kosten erhöht, und die Zugabemenge variiert in Abhängigkeit vom angestrebten Festigkeitsniveau. Wenn, wie in der vorliegenden Erfindung, eine Zugfestigkeit von 35 bis 50 kgf/mm² erhalten werden soll, wird die Zugabemenge auf mindestens 0,01% festgesetzt. Wenn jedoch die Zugabemenge größer als 0,12% ist, nimmt die Streckgrenze zu stark zu, so dass sich eine fehlerhafte ebene Gestalt während des Pressens entwickelt. Daneben ist die Legierungsreaktion zum Zeitpunkt des kontinuierlichen Feuerverzinkens äußerst verzögert, so dass die Produktivität erniedrigt ist. Außerdem wird auch Versprödung bei der Nachbearbeitung angetroffen. Deshalb wird der Wert der Obergrenze auf 0,12% festgesetzt.
S: Es wird bevorzugt, dass die Mange an S klein ist; jedoch nehmen die Herstellungskosten zu, wenn diese Menge kleiner als 0,001% ist, und deshalb wird dieser Wert als Untergrenze festgesetzt. Im Gegensatz dazu scheidet sich, wenn die Menge größer als 0,015% ist, eine große Menge MnS aus, wodurch die Bearbeitbarkeit vermindert wird, und deshalb wird dieser Wert als Obergrenze festgesetzt.
Al: Al wird verwendet, um die Desoxidation einzustellen und um N zu fixieren. Wenn diese Menge kleiner als 0,01% ist, wird die Ausbeute der Zugabe von Ti und Nb erniedrigt. Im Gegensatz dazu nehmen, wenn diese Menge größer als 0,1% ist, die Kosten zu.
Nb: Nb dient zur Fixierung eines Teils oder des gesamten C durch Erzeugung von NbC, wodurch die Bearbeitbarkeit und die Eigenschaft des Nicht-Alterns von Bandstahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt gewährleistet wird. Wenn der Nb-Gehalt kleiner als 0,005% ist oder wenn Nb ≤ 93/12 (C – 0,0015) eintritt, wird der Effekt durch die Zugabe nicht erhalten. Deshalb wird dieses Element in einer Menge von mindestens 0,005% so zugegeben, dass Nb ≥ 93/12 (C – 0,0015) erfüllt ist.
Wenn jedoch Ti und Nb in Kombination zugegeben werden, übernimmt Ti teilweise die Rolle von Nb und deshalb wird die Untergrenze für Nb auf 0,003% festgesetzt. Im Gegensatz dazu werden, wenn der Nb-Gehalt größer als 0,10% ist, eine große Zunahme der Legierungskosten, ein Anstieg der Umkristallisationstemperatur und eine erniedrigte Bearbeitbarkeit hervorgerufen, und deshalb wird der Wert der Obergrenze auf 0,10% festgesetzt.
Ti: Ti dient zur Fixierung des gesamten N oder eines Teils oder des gesamten C und S, wodurch die Bearbeitbarkeit und die Eigenschaft des Nicht-Alterns von Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt gewährleistet wird. Ti fixiert den gesamten N, wodurch TiN bereitgestellt wird, und deshalb wird Ti ≥ 3,4 N bereitgestellt. Wenn die Menge an Ti kleiner als 0,005% ist, wird der Effekt durch die Zugabe nicht erhalten, und deshalb wird dieser Wert als Untergrenze festgesetzt. Im Gegensatz dazu wird, wenn diese Menge größer als 0,1% ist, eine große Zunahme der Legierungskosten hervorgerufen, und deshalb wird der Wert für die Obergrenze auf 0,10% festgesetzt.
N: Es wird bevorzugt, dass die Menge an N klein ist. Jedoch nehmen die Kosten stark zu, wenn diese Menge auf weniger als 0,0005% festgesetzt wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn diese Menge zu groß ist, die Zugabe von Nb und Al notwendig und auch die Bearbeitbarkeit wird vermindert. Deshalb wird der Wert der Obergrenze auf 0,0060% festgesetzt.
B: Wo N im voraus fixiert wird, scheidet sich B an Kristallkorngrenzen aus und ist wirksam bei der Verhinderung von Versprödung bei der Nachbearbeitung. Deshalb wird es in einer Menge von 0,0001 bis weniger als 0,0005% zugegeben. Wenn diese Menge weniger als 0,0001% beträgt, ist die Wirkung unzureichend, und wenn diese Menge nicht weniger als 0,0005% beträgt, verursacht sie Verschlechterung der Bearbeitbarkeit. In dem Fall, wo Ti und Nb in Kombination zugegeben werden und auch Cr enthalten ist, wird jedoch die Bearbeitbarkeit beibehalten, selbst wenn nicht weniger als 0,0005% dieses Elements zugegeben werden, und deshalb wird die Obergrenze auf 0,0020% festgesetzt.
Als nächstes werden die Gründe zur Begrenzung der Herstellungsbedingungen erläu tert.
Die Temperatur beim Beenden des Warmwalzens muss mindestens Ar₃ – 100°C betragen, um die Bearbeitbarkeit des Bandprodukts zu gewährleisten. Die Aufwickeltemperatur wird auf den Bereich zwischen Zimmertemperatur und 750°C festgesetzt. Die vorliegende Erfindung weist ein Merkmal dahingehend auf, dass das Produktmaterial kaum durch die Aufwickeltemperatur für das Warmwalzen beeinflusst wird. Es wird angenommen, dass dies teilweise der Tatsache zuzuschreiben ist, dass bei der Zugabe einer beträchtlichen Menge an Mn und Cr das Gefüge des warmgewalzten Bands in der Korngröße ziemlich fein und einheitlich ist. Die Obergrenze für die Aufwickeltemperatur wird auf 750°C festgelegt, um die Abnahme der Ausbeute auf Grund von Verschlechterung des Materials an gegenüberliegenden Enden des Coils zu verhindern.
Die Bedingungen beim Kaltwalzen können gewöhnlich sein, und um die Tiefziehbarkeit nach dem Glühen zu gewährleisten, wird die Reduktionsrate auf mindestens 60% festgesetzt.
Die Temperatur beim Durchlaufglühen oder die Temperatur beim Glühen in den Anlagen zum kontinuierlichen Feuerverzinken vom In-Line-Glühtyp wird auf 700°C bis 900°C festgesetzt. Wenn die Glühtemperatur weniger als 700°C beträgt, ist die Umkristallisation unzureichend. Die Bearbeitbarkeit und die BH-Eigenschaft werden mit zunehmender Glühtemperatur verbessert, aber wenn diese Temperatur höher als 900°C ist, ist diese Temperatur zu hoch, so dass das Band leicht bricht, und auch die Ebenheit des Bands wird nachteilig beeinflusst.
Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein hochfester, kaltgewalzter Band stahl hergestellt, der eine Zugfestigkeit von 35 bis 50 kgf/mm², eine Streckgrenze von 15 bis 28 kgf/mm² und ein WH-Ausmaß (2% Deformationsbelastung – Streckgrenze) von mindestens 4 kgf/mm², was ein Maß für das Kaltverfestigungsvermögen im Bereich geringer Belastung ist, aufweist und erforderlichenfalls eine BH-Eigenschaft von mindestens 2 kgf/mm² aufweisen kann und einen mittleren r-Wert von mindestens 1,6 aufweisen kann und hinsichtlich der Dehnung gut ist und kaum Versprödung bei der Nachbearbeitung verursacht und weiter erforderlichenfalls gute Feuerverzinkbarkeit aufweisen kann, wie es der Anlass erfordert.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung mittels Beispielen beschrieben.
Die Zeichnung ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Streckgrenze und σ_d (Maßzahl für die Beuleneigenschaft) zeigt.
[Beispiel 1]
Stähle mit den jeweiligen, in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen wurden durch Schmelzen hergestellt, und jeder Stahl wurde zu einem Bandstahl mit einer Dicke von 4,0 mm bei einer Brammenerwärmtemperatur von 1150°C, einer Endbehandlungstemperatur von 910°C und einer Aufwickeltemperatur von 650°C warmgewalzt. Nach dem Dekapieren wurde er bei einer Reduktionsrate von 80% zu einem kaltgewalzten Band mit einer Dicke von 0,8 mm kaltgewalzt. Nachfolgend wurde das Band durchlaufgeglüht, wobei die Aufheizgeschwindigkeit 15°C/s betrug, Durchwärmen wurde mit einer Rate von 840°C × 50 s bewirkt und die Abkühlgeschwindigkeit betrug 20°C/s. Ferner wurde das Band mit einer Reduktionsrate von 0,5% tempergewalzt und ein JIS Nr. 5 Zugteststück wurde daraus entnommen und damit wurde ein Zugtest durchgeführt. Die Ergebnisse des Zugtests werden zusammen in Tabelle 2 gezeigt.
Hier ist das WH-Ausmaß, das in der vorliegenden Erfindung wichtig ist, das Ausmaß an Kaltverfestigung, das auftritt, wenn eine Zugbeanspruchung von 2% in der Walzrichtung angelegt wird, und ist ein Wert, der erhalten wird, indem die Streckspannung (YP) von der 2% Deformationsbelastung abgezogen wird. Das BH-Auumaß ist auch ein Ausmaß der Zunahme einer Belastung (ein Wert, der erhalten wird, indem die 2% Deformationsbelastung von der niedrigeren Streckspannung, wenn der Zugtest erneut durchgeführt wurde, abgezogen wird), die erhalten wird, wenn mit einem um 2% vorgestreckten Material eine Wärmebehandlung, entsprechend einem Beschichtungseinbrennen von 170°C × 20 min., und dann wieder ein Zugtest durchgeführt wurde. Die Versprödungsübergangstemperatur bei der Nachbearbeitung ist eine Duktilitäts-Versprödungsübergangstemperatur, die erhalten wird, wenn ein Fallgewichtstest bei verschiedenen Temperaturen auf einen Becher angewendet wurde, der geformt wurde, indem ein Rohteil mit einem Durchmesser von 50 mm aus einem tempergewalzten Bandstahl gestanzt wird und dann mit einem Stempel mit einem Durchmesser von 33 mm zu einer Becherform geformt wird.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich haben erfindungsgemäße Stähle, verglichen mit herkömmlichen Stählen, mit denen ein Zugtest vom gleichen Grad durchgeführt wurde, eine niedrige Streckgrenze und eine gute ebene Gestalt und sind hinsichtlich WH-Ausmaß und BH-Ausmaß hoch und sind deshalb für äußere und innere Automobilbleche geeignet. Es wird nämlich erwartet, dass die erfindungsgemäßen Stähle, verglichen mit herkömmlichen Stählen, eine niedrige Streckgrenze haben und eine gute ebene Gestalt nach dem Pressen aufweisen, selbst wenn sie die gleiche Zugfestigkeit wie die von herkömmlichen Stählen haben.
Andererseits sind, wie in 1 gezeigt, die erfindungsgemäßen Stähle, verglichen mit den herkömmlichen Stählen, im (WH + BH)-Ausmaß hoch, selbst wenn sie die gleiche Streckgrenze wie die der herkömmlichen Stähle aufweisen, und deshalb ist gleichzeitig die beulenverhindernde Eigenschaft (σ_d = YP + WH + BH) verbessert.
Außerdem haben, wie in Tabelle 2 gezeigt, die erfidungsgemäßen Stähle, verglichen mit den herkömmlichen Stählen, eine kleinere Zugabemenge an P und Si und eine viel größere Zugabemenge an Mn und Cr und haben deshalb ein größeres BH-Ausmaß und sind hinsichtlich der Beständigkeit gegenüber Versprödung bei der Nachbearbeitung überlegen. Wenn Stahl Nr. 2-4 1 Stunde bei 100°C künstlich gealtert würde, verursachte er Streckgrenzendehnung von 1,2% (YP-E1), was Streckbeanspruchung hervorruft.
[Beispiel 2]
Die Stähle Nrn. 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 und 2-3 mit den jeweiligen, in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen wurden durch Schmelzen hergestellt und jeder Stahl wurde zu einem Bandstahl mit einer Dicke von 4,0 mm bei einer Brammenerwärmtemperatur von 1150°C, einer Endbehandlungstemperatur von 900°C und einer Aufwickeltemperatur von 500°C warmgewalzt. Nach dem Dekapieren wurde er mit einer Reduktionsrate von 80% zu einem kaltgewalzten Band mit einer Dicke von 0,8 mm kaltgewalzt. Nachfolgend wurde er mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 15°C/s auf eine Maximaltemperatur von 820°C erhitzt und dann mit einer Geschwindigkeit von etwa 10°C/s abgekühlt und auf üblicherweise verwendete Weise feuerverzinkt (die Al-Konzentration im Bad betrug 0,11%). Er wurde weiter erhitzt und mit ihm wurde 20 s bei 520°C eine Legierungsbehandlung durchgeführt und dann wurde er mit einer Geschwindigkeit von etwa 10°C/s auf Zimmertemperatur abgekühlt. Im Hinblick auf die so erhaltenen, legierten, feuerverzinkten Bandstähle wurden die mechanischen Eigenschaften, das Plattierungshaftvermögen und die Fe-Konzentration im Plattierungsfilm gemessen. Die Ergebnisse davon werden zusammen in Tabelle 3 gezeigt.
Hierbei wurde das Plattierungshaftvermögen so bewertet, dass das Band um 180° gebogen wurde, so dass es mit sich selbst in Kontakt kam, und um den Zustand der Abtrennung des Zinkfilms zu bestimmen, wurde ein Cellophan-Klebeband auf den gebogenen Teil geklebt und dann davon abgezogen, wodurch das Plattierungshaftvermögen nach der Menge der Abtrennung der Plattierung beurteilt wurde. Die Bewertung erfolgte mittels der folgenden 5 Rangstufen:
1 ... starke Abtrennung, 2 ... mittlere Abtrennung, 3 ... kleine Abtrennung, 4 ... sehr kleine Abtrennung, 5 ... überhaupt keine Abtrennung.
Die Fe-Konzentration in der Plattierungsschicht wurde mittels Röntgenbeugung gefunden.
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich haben die erfindungsgemäßen Stähle, verglichen mit herkömmlichen Stählen, eine niedrige YP und ein hohes WH-Ausmaß und BH-Ausmaß, und s_d, was der beulenverhindernden Eigenschaft entspricht, ist erhöht. Dies wurde auch in Beispiel 1 bestätigt. Weiterhin haben die erfindungsgemäßen Stähle, verglichen mit herkömmlichen Stählen, ein gutes Plattierungshaftvermögen und die Fe-Konzentration in der Legierungsschicht liegt auf einem Niveau, das der δ_i Phase entspricht, von der angenommen wird, dass sie eine erwünschte Phase ist. Es wird angenommen, dass dies der Tatsache zuzuschreiben ist, dass Mn und Cr zugegeben werden, um die Festigkeit zu erhöhen, während die Menge an Si, die das Plattierungshaftvermögen verschlechtert, und die Menge an P und Si, die die Legierungsreaktion begrenzt, so weit wie möglich verringert wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, kann gemäß der vorliegenden Erfindung das hochfeste, kaltgewalzte Band, das hinsichtlich der Pressformbarkeit, die bislang nicht erreicht wurde, ausgezeichnet ist, mit einem preisgünstigen Herstellungsverfahren erhalten werden. Darüberhinaus weist der erfindungsgemäße Stahl eine gute Feuerverzinkbarkeit auf und kann eine Funktion zur Vorbeugung gegen Rost erfüllen. Als Ergebnis kann, wenn der erfindungsgemäße Stahl für eine Karosserie oder einen Rahmen eines Automobils verwendet wird, die Blechdicke und folglich das Gewicht der Autokarosserie verringert werden, und deshalb kann die vorliegende Erfindung viel zum globalen Schutz der Umwelt beitragen, der in jüngster Zeit viel Interesse und Sorgen auf sich gezogen hat. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung vom industriellen Gesichtspunkt sehr bedeutsam.

Claims

Hochfester, kaltgewalzter Bandstahl und feuerverzinkter, hochfester, kaltgewalzter Bandstahl, die ausgezeichnete Formbarkeit aufweisen und nach dem Gewicht aus 0,0005 bis 0,01% C, höchstens 0,8% Si, mehr als 0,5% aber höchstens 3,0% Mn, 0,2 bis 3,0% Cr, 0,01 bis 0,12% P, 0,0010 bis 0,015% S, 0,01 bis 0,1% Al, 0,0005 bis 0,0060% N, wenigstens 0,0001% aber weniger als 0,0005% B, 0,005 bis 0,1% Nb, wobei der Nb-Gehalt die Bedingung Nb ≥ 93/12 (C – 0,0015) erfüllt, und dem Rest Fe und zufälligen Verunreinigungen bestehen.
Hochfester, kaltgewalzter Bandstahl und feuerverzinkter, hochfester, kaltgewalzter Bandstahl, die ausgezeichnete Formbarkeit aufweisen und nach dem Gewicht aus 0,0005 bis 0,01% C, mehr als 0,03% aber höchstens 0,8% Si, mehr als 0,5% aber höchstens 3,0% Mn, 0,2 bis 3,0% Cr, 0,01 bis 0,12% P, 0,0010 bis 0,015% S, 0,01 bis 0,1% Al, 0,0005 bis 0,0060% N, 0,005 bis 0,1% Ti, 0,003 bis 0,1% Nb, wobei der N-Gehalt und der Ti-Gehalt die Bedingung Ti ≥ 3,4 N erfüllen, gegebenenfalls 0,0001 bis 0,0020% B und dem Rest Fe und zufälligen Verunreinigungen bestehen.
Verfahren zur Herstellung von hochfestem, kaltgewalztem Bandstahl, gekennzeichnet durch die Schritte: Beenden des Warmwalzens einer Bramme mit einer chemischen Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 bei einer Temperatur von wenigstens (Ar₃ – 100)°C; Aufwickeln bei einer Temperatur im Bereich von Zimmertemperatur bis 750°C; Kaltwalzen bei einer Walzrate von wenigstens 60%; und Einstellen der Glühtemperatur während des Durchlaufglühens auf 700 bis 900°C.
Verfahren zur Herstellung von feuerverzinktem, hochfestem, kaltgewalztem Bandstahl,, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst: Beenden des Warmwalzens einer Bramme mit einer chemischen Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 bei einer Temperatur von. wenigstens (Ar₃ – 100)°C; Aufwickeln bei einer Temperatur im Bereich von Zimmertemperatur bis 750°C; Kaltwalzen bei einer Walzrate von wenigstens 60%; und Durchführen einer Feuerverzinkung des In-line-Glühtyps mit dem kaltgewalzten Bandstahl bei einer Glühtemperatur von 700 bis 900°C.