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Diese
Erfindung betrifft kaltgewalzten Bandstahl mit hoher Festigkeit
und guter Formbarkeit sowie auch ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Um
die vorstehende Aufgabe zu erfüllen,
haben die hier genannten Erfinder eine ernsthafte Untersuchung unternommen
und die folgenden Befunde erhalten.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Gründe,
warum die Stahlzusammensetzung und die Herstellungsbedingungen wie
vorstehend beschrieben in der vorliegenden Erfindung begrenzt sein
sollten, werden nun weiter beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Als
nächstes
werden die Gründe
zur Begrenzung der Herstellungsbedingungen erläu tert.
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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.
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Die
Bedingungen beim Kaltwalzen können
gewöhnlich
sein, und um die Tiefziehbarkeit nach dem Glühen zu gewährleisten, wird die Reduktionsrate
auf mindestens 60% festgesetzt.
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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.
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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.
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Als
nächstes
wird die vorliegende Erfindung mittels Beispielen beschrieben.
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Die
Zeichnung ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Streckgrenze
und σd (Maßzahl
für die Beuleneigenschaft)
zeigt.
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[Beispiel 1]
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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.
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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.
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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.
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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
(σd = YP + WH + BH) verbessert.
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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.
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[Beispiel 2]
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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.
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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.
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Die
Fe-Konzentration in der Plattierungsschicht wurde mittels Röntgenbeugung
gefunden.
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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 sd, 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 δi 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.
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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.