JP2019505691A - 改善された延性及び成形加工性を有する高強度鋼板を製造するための方法並びに得られた鋼板 - Google Patents
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Abstract
Description
冷間圧延鋼板を用意するステップであって、
・鋼の化学組成が、重量%により、
0.15%≦C≦0.23%、
2.0%≦Mn≦2.8%、
1.0%≦Si≦2.1%、
0.02%≦Al≦1.0%、
0≦Nb≦0.035%、
0≦Mo≦0.3%、
0≦Cr≦0.4%
を含有し、ただし、1.7%≦Si+Al≦2.1%であり、残り部分が、Fe及び不可避的な不純物であるステップ、
・少なくとも65%のオーステナイト及び最大35%の二相域フェライトを含む構造を得るように、アニーリング温度TAで前記鋼板をアニーリングするステップ、
・少なくとも20℃/秒の冷却速度で、少なくとも600℃の温度から、Ms−170℃〜Ms−80℃の間に含まれる焼入れ温度QTまで、前記鋼板を焼入れするステップ、
・前記鋼板を350℃〜450℃の間の分配温度PTに加熱し、80秒〜440秒の間に含まれる分配時間Ptにわたって鋼板をこの温度に維持するステップ、
・前記鋼板を室温に直ちに冷却するステップ
を含み、
前記鋼板が、表面の割合により、
・0.45%より低いC含量を有する40%〜70%の間の焼戻しされたマルテンサイト、
・7%〜15%の間の残留オーステナイト、
・15%〜35%の間のフェライト、
・最大で5%のフレッシュマルテンサイト、
・最大で15%のベイナイト
からなる最終的な微細構造を有する、方法に関する。
・15%〜35%の間のフェライト、
・10%〜30%の間のオーステナイト、
・40%〜70%の間のマルテンサイト、
・最大で15%の下部ベイナイト
からなる構造を有する。
・前記鋼から製造された鋼板を熱間圧延して、熱間圧延鋼板を得ること、
・400℃〜750℃の間に含まれる温度Tcで前記熱間圧延鋼板をコイル化すること、
・2〜6日の間の時間にわたって、500℃〜700℃の間に含まれる温度THBAでバッチ式アニーリングを実施すること、
・前記熱間圧延鋼板を冷間圧延して、前記冷間圧延鋼板を得ること
を含む。
C≧0.16%、
C≦0.21%、
Mn≧2.2%、
Mn≦2.7%、
0.010%≦Nb、
Mo≦0.05%又は
Mo≧0.1%、
Cr≦0.05%又は
Cr≧0.1%
の少なくとも1つを満たす。
・第1の鋼板がZn又はZn合金によってコーティングされており、C+Si/10≦0.30%及びAl≧6(C+Mn/10)−2.5%であるような、本発明による方法によって製造された第1の鋼板でできた第1の構成要素を用意すること、
・C+Si/10≦0.30%及びAl≧6(C+Mn/10)−2.5%であるような組成を有する鋼板でできた第2の構成要素を用意すること、
・前記第1の鋼板でできた前記第1の構成要素を、鋼板でできた前記第2の構成要素に抵抗スポット溶接すること
を含む、方法にも関する。
0.15%≦C≦0.23%、
2.0%≦Mn≦2.8%、
1.0%≦Si≦2.1%、
0.02%≦Al≦1.0%、
0≦Nb≦0.035%、
0≦Mo≦0.3%、
0≦Cr≦0.4%
を含有し、ただし、1.7%≦Si+Al≦2.1%であり、残り部分が、Fe及び不可避的な不純物である、鋼板において、
前記鋼板が、表面の割合により、
・0.45%より低いC含量を有する40%〜70%の間の焼戻しされたマルテンサイトと、
・7%〜15%の間の残留オーステナイト、
・15%〜35%の間のフェライト、
・最大で5%のフレッシュマルテンサイト、
・最大で15%のベイナイト
からなる微細構造を有する、鋼板にも関する。
C≧0.16%、
C≦0.21%、
Mn≧2.2%、
Mn≦2.7%、
0.010%≦Nb、
Mo≦0.05%又は
Mo≧0.1%、
Cr≦0.05%又は
Cr≧0.1%
の少なくとも1つを満たす。
・満足な強度を確保するため及び十分な伸びを得るために必要な残留オーステナイトの安定性を改善するための、0.15%〜0.23%の炭素。好ましくは、炭素含量は、0.16%以上及び/又は好ましくは0.21%以下である。炭素含量が高すぎる場合、熱間圧延された鋼板が硬すぎて、冷間圧延することができず、溶接性が不十分である。炭素含量が0.15%未満である場合、引張強度が1180MPaに到達しない。
・2.0%〜2.8%のマンガン。最低値は、少なくとも40%の焼戻しされたマルテンサイトを含有する微細構造及び1180MPa超の引張強度を得るために十分な硬化能を有するように規定されている。最大値は、延性に関して有害な偏析の問題を伴わないように規定されている。好ましくは、マンガン含量は、2.2%以上及び/又は2.7%以下である。
・ケイ素含量とアルミニウム含量との合計が1.7%〜2.1%の間に含まれる、1.0%〜2.1%のケイ素及び0.02%〜1.0%のアルミニウム。
・任意選択的に、熱間圧延中にオーステナイトグレインを純化するため及び析出強化をもたらすための、0.010%〜0.035%のニオブ。0.010%〜0.035%のNb含量により、満足な降伏強度及び伸び、特に少なくとも900MPaの降伏強度を得ることができる。
・0%〜0.3%のモリブデン及び/又は0%〜0.4%のクロム。Mo及びCrは、硬化能を増大させるため、及び、分配中におけるオーステナイトの分解を大きく低減するという目的で残留オーステナイトを安定化するために、添加してもよい。一実施形態によれば、モリブデン及びクロムは、排除され得、モリブデン及びクロムの含量はそれぞれ、0.05%未満のままであってよく、0.05%未満の含量は、残留元素としてのCr又はMoの存在に対応する。Mo及び/又はCrが任意により添加される場合、Mo及び/又はCrの含量は、少なくとも0.1%である。
・0.7mm〜3mmの厚さを有するコーティングされた試験対象の鋼板の試料が、溶接区域の周囲の割れが起きる最小臨界変位を測定するために、高温引張試験に供される。鋼板として切り出された試料は、長さが10mmで幅が10mmの較正済み区域及び長さが40mmで幅が30mmのヘッド部を有し、ヘッド部と較正済み部分との曲率の半径は、5mmである。
・高温引張試験は、各試料を迅速に(1000℃/秒)加熱し、所定の温度に試料を維持し、加熱された試料に所定の伸び又は変位を及ぼし、次いで、伸び又は変位が維持された状態で空気中において試料を冷却することによって、実施されている。冷却後、LME割れが存在するか否かを判定するために、試料を観察する。少なくとも2mmの少なくとも1個の割れが試料に形成された場合、試料が割れを有すると判定される。
・試験は、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃及び950℃等の複数の所定の温度において、0.5mm、0.75mm、1mm、1.25mm、1.5mm、1.75mm及び2mm等の伸び又は変位を用いて実施される。伸び又は変位は、試料を保持しているGleebleシミュレータのアゴ部の伸び又は変位である。
・割れの発生の臨界変位が報告されており、最小臨界変位、すなわち、割れが発生する最小の変位は、検討された温度範囲に関して測定されている。
・電極先端の直径:8mm、
・溶接力:4.5kN、
・溶接時間:40msの期間(冷却時間)を空けた180msの3回のパルス、
・保持時間:400ms
である。
各抵抗スポット溶接部の割れの数の比率は、次のとおりである。
・C+Si/10≦0.30%:GleebleLME試験>1.5mm。抵抗スポット溶接部のうちの80%が10個未満の割れを有し、0%が20個以上の割れを有する。
・C+Si/10>0.30%:GleebleLME試験<1.5mm。抵抗スポット溶接部のうちの40%のみが10個未満の割れを有し、30%が20個以上の割れを有する。
・C+Si/10≦0.30%であるような組成に関しては、各抵抗スポット溶接部の割れの平均数は、6未満であり、
・C+Si/10>0.30%であるような組成に関しては、各抵抗スポット溶接部の割れの平均数は、6より高い。
・アニーリングするステップが終了したときに、鋼が、少なくとも65%で最大100%のオーステナイト及び0%〜35%の二相域フェライトを含む構造を有するように、アニーリング温度TAで鋼板をアニーリングするステップ。当業者は、膨張率測定試験又は半経験的な式の使用によってアニーリング温度TAをどのように判定するかを知っている。好ましくは、アニーリング温度TAは、オーステナイトグレインの粗大化を限定するために、最大でAc3+50℃である。Ac3は、加熱するステップ中にいて、オーステナイトへの変態が終了する温度を表す。さらに好ましくは、アニーリング温度TAは、最大でAc3である。鋼板は、好ましくは60秒超、さらに好ましくは80秒超であるが300秒超である必要はないアニーリング時間tAにわたって、アニーリング温度に維持され、すなわち、TA−5℃〜TA+5℃の間に維持される。
・任意選択的に、パーライト又はベイナイトの形成を伴うことなく15%〜35%の間に含まれる合計でのフェライトの割合を得るように、10℃/秒より低い、好ましくは5℃/秒より低い冷却速度でアニーリング温度TAから冷却停止温度に鋼板をゆっくり冷却するステップ。ゆっくり冷却することは、例えば、70秒〜150秒の間に含まれる時間にわたって実施される。このゆっくり冷却するステップは、特に二相域フェライトの割合が15%未満である場合において、フェライトを形成することを目的とする。この場合、ゆっくりした冷却中に形成されたフェライトの割合は、IFが二相域フェライトの割合であるとき、15%−IF以上で35%−IF以下である。二相域フェライトの割合が少なくとも15%である場合、ゆっくりした冷却は、任意選択的なものである。いずれの場合であっても、ゆっくりした冷却中に形成されたフェライトの割合は、35%−IF以下であり、この結果、合計でのフェライトの割合は、最大で35%のままである。冷却停止温度は、好ましくは、750℃〜600℃の間に含まれる。実際、750℃超の冷却停止温度は、十分なフェライトを形成することができないが、600℃未満の冷却停止温度は、ベイナイトの形成を起こすことができる。「変態フェライト」とさらに呼ばれている、ゆっくり冷却するステップ中に形成され得るフェライトは、アニーリングするステップが終了したときに構造中に残留している二相域フェライトと異なる。特に、変態フェライトとは著しく異なり、二相域フェライトは多角形である。加えて、変態フェライトは、炭素及びマンガンに富んでおり、すなわち、鋼の平均炭素含量及びマンガン含量より高く、二相域フェライトの炭素含量及びマンガン含量より高い、炭素含量及びマンガン含量を有する。したがって、二相域フェライトと変態フェライトは、メタ重亜硫酸塩によってエッチングした後に、二次電子を使用したFEG−TEM顕微鏡による顕微鏡写真を観察することによって識別できる。顕微鏡写真においては、二相域フェライトは、中間の灰色であるように見えるが、変態フェライトは、炭素含量及びマンガン含量がより高いため、暗い灰色であるように見える。鋼に関する特定の各組成に関しては、当業者は、所望の変態フェライトの割合を得るのに適したゆっくりした冷却の条件をどのように正確に判定するかを知っている。変態フェライトの形成により、最終的な構造中におけるフェライトの面積の割合をより精確に制御することができ、この結果、ロバスト性(堅牢性)がもたらされる。
・アニーリングするステップ又はゆっくり冷却するステップの直後に、上部ベイナイト及び粒状ベイナイトの形成を回避するのに十分なほど速い冷却速度において、少なくとも600℃の温度から、アニーリング及びゆっくりした冷却の後に残留しているオーステナイトのMs変態点より低い焼入れ温度QTに冷却することによって、鋼板を焼入れする。焼入れ温度QTは、Ms−80℃〜Ms−170℃の間に含まれる。冷却速度は、少なくとも20℃/秒、好ましくは少なくとも50℃/秒である。鋼に関する特定の各組成及び各構造に関しては、当業者は、アニーリング及びゆっくりした冷却の後に残留しているオーステナイトのMs変態点をどのように判定するかを知っている。当業者は、焼入れの直後に、合計で15%〜35%の間の二相域フェライト及び変態フェライト、10%〜30%の間のオーステナイト及び40%〜70%の間のマルテンサイトからなり、存在する場合は残り部分が、いずれの場合においても15%未満の下部ベイナイトである、望ましい構造を得るために適合された焼入れ温度をどのように判定するかも知っている。一般に、焼入れ温度は、180℃〜260℃の間である。焼入れ温度QTがMs−170℃より低い場合、最終的な構造中における焼戻しされた(又は分配された)マルテンサイトの割合が高すぎて、7%超の十分な量の残留オーステナイトを安定化することができず、この結果、ISO規格6892−1に従った全伸びが12%に到達しない。さらに、焼入れ温度QTがMs−80℃より高い場合、焼戻しされたマルテンサイトの割合が低すぎて、所望の引張強度を得ることができない。好ましくは、焼入れ温度QTは、200℃〜250℃の間に含まれる。
・任意選択的に、自動焼戻しされたマルテンサイトの形成を回避するように、2秒〜8秒の間、好ましくは3秒〜7秒の間に含まれる保持時間にわたって、焼入れされた鋼板を焼入れ温度QTに保持するステップ。
・焼入れ温度から350℃〜450℃の間、好ましくは375℃〜450℃の間、さらに好ましくは400℃〜440℃の間に含まれる分配温度PTに鋼板を再加熱するステップ。再加熱が誘導加熱によって実施される場合、再加熱速度は高くてもよく、例えば6〜13℃/秒の間であってよい。分配温度PTが450℃より高い又は350℃より低い場合、最終的な製品の伸びは、満足ではない。
・80秒〜440秒の間、好ましくは170秒〜430秒の間に含まれる分配時間Ptにわたって鋼板を分配温度PTに維持するステップ。この分配するステップ中に、炭素が分配され、すなわち、マルテンサイトからオーステナイト中に拡散し、この結果、オーステナイトが高濃度化される。
・この維持するステップの直後に、好ましくは1℃/秒より高い冷却速度、例えば2℃/秒〜20℃/秒の間の冷却速度で鋼板を室温に冷却する。
・任意選択的に、室温に冷却した後、鋼板は、電気化学的方法、例えば電気亜鉛めっきによってコーティングすることもできるし、又は、PVD若しくはジェット気相成長のような任意の真空コーティング法によってコーティングすることもできる。任意の種類のコーティングを使用することが可能であり、特に、亜鉛又は亜鉛−ニッケル合金、亜鉛−マグネシウム合金若しくは亜鉛−マグネシウム−アルミニウム合金のような亜鉛合金を使用することが可能である。
・7%〜15%の間に含まれる表面の割合を有する残留オーステナイト、
・40%〜70%の間に含まれる表面の割合を有する焼戻しされたマルテンサイト、
・構造全体に対して、0%(0%を含める。)〜35%の間の二相域フェライト及び0%(0%を含める。)〜35%の間の変態フェライトを含み、15%〜35%の間に含まれる表面の割合を有するフェライト
からなる最終的な構造を得ることが可能である。第1の実施形態によれば、フェライトは、二相域フェライトからなる。第2の実施形態によれば、フェライトは、二相域フェライト及び変態フェライトを含み、
例えば、
0%〜15%の間の二相域フェライト及び0%(0%を含めない。)〜35%の間の変態フェライト、
・最大で5%のフレッシュマルテンサイト、
・下部ベイナイトを含む最大で15%のベイナイト
を含む。
Claims (31)
- 少なくとも1180MPaの引張強度及びISO規格6892−1に従って測定された少なくとも12%の全伸び及びISO規格16630:2009に従って測定された少なくとも25%の穴広げ率HERを有する鋼板を製造するための方法であって、以下の連続ステップ:
−冷間圧延鋼板を用意するステップであって、鋼の化学組成が、重量%により、
0.15%≦C≦0.23%、
2.0%≦Mn≦2.8%、
1.0%≦Si≦2.1%、
0.02%≦Al≦1.0%、
0≦Nb≦0.035%、
0≦Mo≦0.3%、
0≦Cr≦0.4%
を含有し、ただし、1.7%≦Si+Al≦2.1%であり、残り部分が、Fe及び不可避的な不純物であるステップ、
−少なくとも65%のオーステナイト及び最大35%の二相域フェライトを含む構造を得るように、アニーリング温度TAで前記鋼板をアニーリングするステップ、
−少なくとも20℃/秒の冷却速度で、少なくとも600℃の温度から、Ms−170℃〜Ms−80℃の間に含まれる焼入れ温度QTまで、前記鋼板を焼入れするステップ、
−前記鋼板を前記焼入れ温度QTから350℃〜450℃の間の分配温度PTに加熱し、80秒〜440秒の間に含まれる分配時間Ptにわたって鋼板をこの温度に維持するステップ、
−前記鋼板を室温に直ちに冷却するステップ
を含み、
前記鋼板が、表面の割合により、
0.45%より低いC含量を有する40%〜70%の間の焼戻しされたマルテンサイト、
7%〜15%の間の残留オーステナイト、
15%〜35%の間のフェライト、
最大で5%のフレッシュマルテンサイト、
最大で15%のベイナイト
からなる最終的な微細構造を有する、方法。 - 焼戻しされたマルテンサイトが、0.03%未満のC含量を有する、請求項1に記載の方法。
- アニーリングするステップと焼入れステップとの間に、少なくとも70秒にわたって5℃/秒未満の冷却速度で鋼板を600℃以上の温度にゆっくり冷却するステップを含む、請求項1又は2に記載の方法。
- フェライトが、構造全体に対する面積の割合により、0%〜15%の間の二相域フェライト及び0%〜35%の間の変態フェライトを含み、前記変態フェライトが、ゆっくり冷却するステップ中に形成される、請求項3に記載の方法。
- 焼入れされた鋼板が、分配温度PTに加熱する前に、表面の割合により、
15%〜35%の間のフェライト、
10%〜30%の間のオーステナイト、
40%〜70%の間のマルテンサイト、
最大で15%の下部ベイナイト
からなる構造を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記冷間圧延鋼板を用意するステップが、
−前記鋼でできた鋼板を熱間圧延して、熱間圧延鋼板を得ること、
−400℃〜750℃の間に含まれる温度Tcで前記熱間圧延鋼板をコイル化すること、
−2〜6日の間の時間にわたって、500℃〜700℃の間に含まれる温度THBAでバッチ式アニーリングを実施すること、
−前記熱間圧延鋼板を冷間圧延して、前記冷間圧延鋼板を得ること
を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 - 鋼板が焼入れ温度QTに焼入れされた後で、前記鋼板が分配温度PTに加熱される前に、前記鋼板が、2秒〜8秒の間、好ましくは3秒〜7秒の間に含まれる保持時間にわたって焼入れ温度QTに保持される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 鋼の化学組成が、以下の条件:
C≧0.16%、
C≦0.21%、
Mn≧2.2%、
Mn≦2.7%、
0.010%≦Nb、
Mo≦0.05%又は
Mo≧0.1%、
Cr≦0.05%又は
Cr≧0.1%
の少なくとも1つを満たす、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。 - 鋼の化学組成が、C+Si/10≦0.30%及びAl≧6(C+Mn/10)−2.5%であるような化学組成である、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 鋼の化学組成が、1.0%≦Si<1.3%及び0.5%<Al≦1.0%であるような化学組成である、請求項9に記載の方法。
- 1.0%≦Si≦1.2%及び0.6%≦Al≦1.0%である、請求項10に記載の方法。
- 鋼板を室温に冷却するステップの後に、前記鋼板が、電気化学的方法又は真空コーティング法によってコーティングされる、請求項9から11のいずれか一項に記載の方法。
- 鋼板が、Zn又はZn合金によってコーティングされている、請求項12に記載の方法。
- 鋼の化学組成が、1.3%≦Si≦2.1%及び0.02%≦Al≦0.5%であるような化学組成である、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 抵抗スポット溶接によって組み立てられた鋼板でできた少なくとも2個の構成要素でできた部品を製造するための方法であって、
−請求項13による方法によって製造された第1の鋼板でできた第1の構成要素を用意すること、
ーC+Si/10≦0.30%及びAl≧6(C+Mn/10)−2.5%であるような組成を有する鋼板でできた第2の構成要素を用意すること、
−前記第1の鋼板でできた前記第1の構成要素を、鋼板でできた前記第2の構成要素に抵抗スポット溶接すること
を含む、方法。 - 以下の化学組成を有する鋼板であって、重量%により、
0.15%≦C≦0.23%、
2.0%≦Mn≦2.8%、
1.0%≦Si≦2.1%、
0.02%≦Al≦1.0%、
0≦Nb≦0.035%、
0≦Mo≦0.3%、
0≦Cr≦0.4%
を含有し、ただし、1.7%≦Si+Al≦2.1%であり、残り部分が、Fe及び不可避的な不純物である、鋼板において、
前記鋼の微細構造が、表面の割合により、
0.45%より低いC含量を有する40%〜70%の間の焼戻しされたマルテンサイト、
7%〜15%の間の残留オーステナイト、
15%〜35%の間のフェライト、
最大で5%のフレッシュマルテンサイトと、
最大で15%のベイナイト
からなる鋼板。 - 焼戻しされたマルテンサイトが、0.03%より低いC含量を有する、請求項16に記載の鋼板の方法。
- フェライトが、構造全体に対して、0%〜15%の間の二相域フェライト及び0%〜35%の間の変態フェライトを含む、請求項16又は17に記載の鋼板。
- 残留オーステナイト中のC含量が、0.9%〜1.2%の間に含まれる、請求項16から18のいずれか一項に記載の鋼板。
- 少なくとも900MPaの降伏強度、少なくとも1180MPaの引張強度及びISO規格6892−1に従って測定された少なくとも12%の全伸び及びISO規格16630:2009に従って測定された少なくとも25%の穴広げ率HERを有する、請求項16から19のいずれか一項に記載の鋼板。
- 鋼の化学組成が、以下の条件:
C≧0.16%、
C≦0.21%、
Mn≧2.2%、
Mn≦2.7%、
0.010%≦Nb、
Mo≦0.05%又は
Mo≧0.1%、
Cr≦0.05%又は
Cr≧0.1%
の少なくとも1つを満たす、請求項16から20のいずれか一項に記載の鋼板。 - 鋼の化学組成が、C+Si/10≦0.30%及びAl≧6(C+Mn/10)−2.5%であるような化学組成である、請求項16から21のいずれか一項に記載の鋼板。
- 鋼の化学組成が、1.0%≦Si≦1.3%及び0.5%<Al≦1.0%であるような化学組成である、請求項22に記載の鋼板。
- 1.0%≦Si<1.2%及び0.6%≦Al≦1.0%である、請求項23に記載の鋼板。
- 鋼の化学組成が、1.3%≦Si≦2.1%及び0.02%≦Al≦0.5%であるような化学組成である、請求項16から22のいずれか一項に記載の鋼板。
- 鋼板が、Zn又はZn合金によってコーティングされており、該コーティングが電気化学的方法又は真空コーティング法の使用によって生じる、請求項22から24のいずれか一項に記載の鋼板。
- 鋼板の厚さが、0.7〜3mmの間、好ましくは0.8〜2mmの間に含まれる、請求項16から26のいずれか一項に記載の鋼板。
- 鋼板から製造された少なくとも2個の部品の少なくとも10個の抵抗スポット溶接部を含む溶接構造であって、第1の鋼板が、請求項26によるものであり、第2の鋼板が、C+Si/10≦0.30%及びAl≧6(C+Mn/10)−2.5%であるような組成を有し、抵抗スポット溶接部1個当たりの割れの平均数が、6未満である、溶接構造。
- 第2の鋼板が、請求項26によるものである、請求項28に記載の溶接構造。
- 自動車の構造部品の製造のための、請求項1から14のいずれか一項によって製造される鋼板又は請求項16から27のいずれか一項に記載の鋼板の使用。
- 自動車の構造部品の製造のための、請求項15によって製造された抵抗スポット溶接部又は請求項28若しくは29に記載の溶接構造の使用。
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