TWI238855B - High tensile cold-rolled steel sheet excellent in ductility and in strain aging hardening properties, and method for producing the same - Google Patents

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1238855 A7 ______B7 五、發明説明（1 ) 【技術領域】 本發明係關於主要是汽車車體用的高加工性的高張力 冷軋鋼板，特別是關於拉伸強度（T S )超過440MPa以 上的具有優異的延展性以及變形時效硬化性之高張力冷軋 鋼板及其製造方法。本發明的高張力冷軋鋼板的用途係可 以從：只要利用輕度的撓曲加工或輥製成型即可形成管體 之較輕微程度的加工，乃至於利用沖壓機進行沖製成型之 類的較大變形程度的廣大加工範圍。又，本發明中所稱的 鋼板也包含了鋼帶。 本發明中，所謂「具優異的變形時效硬化性」意指具 有下列的特性： (1 )實施了拉伸變形5%的預變形之後，以170°C 的溫度保持20分鐘的條件下進行時效處理時，這個時效 處理前後的變形應力增加量（簡稱BH;BH=時效處理 後的降伏應力-時效處理前的預變形應力）超過80MPa 以上； (2 )且變形時效處理（前述預變形+前述時效處理 )前後的拉伸強度增加量（簡稱△ T S ; △ T S =時效處 理後的拉伸強度-預變形前的拉伸強度）超過40MPa以 上。 【背景技術】 由於當前的地球環境問題所衍生的對於汽車排廢氣的 限制，車體重量的輕量化變成一個極爲重要的課題。爲了 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：Z97公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4 - 1238855 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 減輕車體重量，增加受到大量採用的鋼板的強度，也就是 應用高張力鋼板，將板厚變薄的做法非常有效。 但是’即使是採用了較薄的尚張力鋼板的汽車零件， 也必須充分地發揮因應其功能所被要求的特性。所要求的 特性之中，例如：對於撓曲、絞捲變形的靜態強度、疲勞 強度、耐衝擊特性等。因此，應用於汽車零件的高張力鋼 板在成型加工之後，必須具有這樣的優異特性。 另一方面，在於製作汽車零件的過程中，係對於鋼板 進行沖壓成型。如果鋼板的強度過高的話，將會發生例如 :形狀凍結性會降低；因爲延性降低導致成型時發生裂開 、頸縮現象等的問題。這一類的問題將會阻礙高張力鋼板 應用於汽車車體的用途之擴大。 爲了解決這種問題的已知方法之一，針對於例如：外 面板用的冷軋鋼板，係採用例如：極低碳鋼作爲素材，將 最後的固融狀態下的殘存含碳量控制在適正範圍的鋼板。 這種鋼板在進行成型時係維持在軟質，以確保形狀凍結性 、延性，並且利用在沖壓成型後所進行的170°C X 20分鐘 程度的塗裝烤漆過程所引起的變形時效硬化現象所產生的 降伏應力（Y S )的上升，以謀求確保耐凹性。但是，這 種鋼板，在進行沖壓成型時會因爲碳（C)固融於鋼中而成 爲軟質，另一方面，則又因爲沖壓成型之後所進行的塗裝 烤漆過程，使得固融碳固著於沖壓成型時所導入的轉位內 ，而導致降伏應力（Y S )上升。 但是，這種鋼板，若基於爲了防止：造成表面缺陷之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) C·

、1T -41 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -5- 1238855 A7 ____B7 五、發明説明（3) 一的結構應變的發生的觀點，最好將“因變形時效硬化所 導致的降伏應力上升量”抑制得較低。因此，實際上對於 零件輕量化的幫助不大。 也就是說，想要使零件輕量化，單單只靠變形時效所 導致的降伏應力的上升是不夠，更進一步發生變形時的強 度特性的上升也是必要的。換言之，變形時效後的拉伸強 度的上升是必須的。 另外一方面，針對於外觀上不會造成太大的問題的用 途而言，則有人提議：使用固融氮（N)來更進一步增加 烘烤硬化量的鋼板；將組織製作成由肥粒鐵與麻田散鐵所 組成的複合組織以更進一步提高烘烤硬化性的鋼板。 例如：日本特開昭6 0 - 5 2 5 2 8號公報所揭示的 ，是將含有 C : 0.02 〜0.15%、Μη: 0.8 〜3.5%、P : 0.02 〜0.15%、A1 :低於 0.10% 、N : 0·005〜0.025 %的鋼以低於550°C的溫度來進 行捲取的熱軋；以及採用控制冷卻熱處理來作爲冷軋後的 退火處理之具有良好的延性以及點焊特性之高強度薄鋼板 的製造方法。以日本特開昭6 0 - 5 2 5 2 8號公報揭示 的技術所製造出來的鋼板係具有：由以肥粒鐵和麻田散鐵 爲主體的低溫變態生成物相所構成的混合組織，而具有優 異的延性，並且積極地利用因添加了氮（N )所導致的在 於塗裝烘烤時的變形時效特性，以謀求獲得高強度。 然而，日本特開昭6 0 - 5 2 5 2 8號公報所揭示的 技術，其變形時效硬化所導致的降伏應力γ S的增加量雖 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝· 訂 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 -6- 1238855 A7 ____B7_ 五、發明説明（4 ) 然很大，但是拉伸強度T S的增加量卻很少，而且降伏應 力Y S的增加量變化很大等等機械特性的變動很大，所以 也還存在著無法將鋼板的厚度製作成對於當前所期望的汽 車零件的輕量化有所幫助的薄化程度之問題。 又，有人提出一種“變態誘起塑性型鋼板”，係將金 相組織作成：由肥粒鐵、變韌鐵和殘餘沃斯田鐵所組成的 複合組織，以明顯地提高延性。例如：日本特開昭6 1 -2 1 7 5 2 9號公報所揭示的，是以對於含C : 〇. 12〜 0.70%、Si: 0.4 〜1.8%、Μη: 0·2 〜2.5%、A1: 0.01 〜 0.07%、Ν :低於0.02%，其餘爲Fe和不可避免的雜質 所組成的鋼板實施經控制了連續退火的條件的退火處理爲 特徵之具有優異的延性之高強度鋼板的製造方法。然而， 以日本特開昭6 1 - 2 1 7 5 2 9號公報所揭示的技術所 製造的鋼板係利用A1來將N變成A1 N晶析出來以謀求提 高該鋼板的延性，而C、N等的侵入型元素則幾乎都不存 在。因此，即使在於沖製成型後進行塗裝烘烤處理，強度 也幾乎都不增加。因此，尙殘留著一個問題點爲：無法適 用於要求完成品零件的強度較低，且又具有較強的耐衝擊 性的用途方面。此外，以日本特開昭6 1 - 2 1 7 5 2 9 號公報所揭示的技術所製造的鋼板，若與同一強度的其他 鋼板比較的話，其Si、Μη等的含量較高，塗裝性、焊接 性都不佳。 基於提高乘客的安全性的觀點所期待的鋼板，最好同 時兼具有優異的加工性和耐衝擊性。也就是說，所期待的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -7- 1238855 A7 B7 五、發明説明（i:) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鋼板是當進行沖製成型時，要軟而容易加工，加工後利用 塗裝烘烤處理等的熱處理，可同時增加降伏應力和拉伸強 度’而能夠提高零件強度的鋼板。 針對於這種的期望，例如：日本特開平1 〇 -3 1 0 8 2 4號公報、特開平1 0 — 3 1 0 8 4 7號公報 係揭示出：含有 C : 0.01 〜0.08 %、Si: 0.005 〜1.0%、 Μη: 0.01 〜3.0%、A1: 0.001〜0·1%、N : 0.0002 〜0·01 經濟部智慧財產局員工消費合作社印发 % ’且含W、Cr、Mo的其中一種或兩種以上，合計含量 爲0·05〜3.0%，金相組織係肥粒鐵或以肥粒鐵爲主體的 具有成型後強度上升之熱處理特性之合金化融熔鍍鋅鋼板 及其製造方法。此處所稱的“成型後強度上升之熱處理特 性” ’是指：進行超過2 %的變形量的成型加工後，再實 施200〜4 00°C的加熱處理，其熱處理後的拉伸強度會較 之其熱處理前的拉伸強度更爲增加的特性而言。然而，以 曰本特開平1 〇 — 3 1 〇 8 2 4號公報、特開平 1 0 - 3 1 0 8 4 7號公報所揭示的技術所製造出來的鋼 板，在實施塗裝烘烤處理時，必須以較傳統的熱處理（170 °C )更高的溫度，也就是以200〜450°C的溫度來實施，而 存有：降低零件製造時的生產性，不利於成本之問題。 此外，上述傳統的鋼板，雖然在於單純的拉伸試驗所 測得的塗裝烘烤處理後的強度不錯，但是，卻因實際的沖 製條件的不同，在進行塑性變形時的強度存在著很大的變 動，未必能夠充分地適用於要求極高可靠性的零件。 本發明之目的係要打破上述的傳統技術的界限，以提 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -8- 1238855 A7 B7 五、發明説明（6) 供··具有較高的延性和在成型成汽車零件之後可獲得充分 的汽車零件強度，對於汽車車體的輕量化很有幫助的具優 異的變形時效硬化性之高張力冷軋鋼板以及可以工業方式 很低價地製造這些鋼板的製造方法。本發明中所稱的變形 時效硬化性係以：在進行拉伸變形量爲5 %的預變形後， 以保持於170°C的溫度20分鐘的時效條件下，B Η量超 過80MPa ; △ 丁 S超過50MPa以上爲目標。 【發明之揭示】 本發明人等，爲了解決上述課題，嘗試改變成分以及 製造條件來製造鋼板並且進行許多材質評價實驗。其結果 ，發現了某一創見，也就是：將在於需要高加工性的領域 中以往並未被積極的利用的N (氮）當作強化元素，降低 其他的合金元素，並且有效地活用以這種作爲強化元素的 N的作用所發生的很大的變形時效硬化現象，可以很容易 同時兼具有提高成型性以及成型後的高強度化的特性。 此外，發現了另一創見，也就是：藉由調整包含加熱 冷卻條件在內的冷軋鋼板的退火條件，可以將金相組織變 成由：肥粒鐵、變韌鐵和殘餘沃斯田鐵所組成的複合組織 ，以明顯地提高延性進而提高沖製成型性，並且可將固融 氮（N )量調整至適正値，可有效地活用N (氮）的作用 所導致的大變形時效硬化現象，進而可以顯著地提高汽車 零件的耐衝擊性。 本發明係基於以上的創見而開發完成的，其要旨如下 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) £· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 1238855 A7 B7 五、發明説明（7) 本案的第一發明爲一種具優異的延展性及△ T S超過 50MPa的變形時效硬化性之高張力冷軋鋼板，其特徵爲： 具有：以質量％換算時，由包含：C : 0.05〜0.30% ; Si :〇·4 〜2.0% ; Μη: 0.7 〜3.0% ; P : 0.08% 以下；A1: 0.02% 以下；Ν : 0.0050 〜0.0250% ;且 Ν/Α1 超過 0.3 以上’固融狀態的Ν超過0.0010%以上，其餘爲Fe以及 不可避免的雜質所構成的組成分，以及以體積率換算，係 包含：20%〜80%的肥粒鐵相；和10%〜60%的變韌鐵 相；和其餘超過3 %以上的沃斯田鐵相的複合組織。 又’上述第一發明係在上述組成分之外，以質量％換 算時，又包含有下列的a群〜c群的其中一群或兩群以上 者爲佳， a 群係：包含 B : 0.0003 〜0.01% ; Cu: 0.005 〜1.5 % ; Ni: 0.005 〜1.5% ; Cr: 0·05 〜1.0% 之中的一種或兩 種以上； b群係·包含Ti、Nb、V、Zr之中的一*種或兩種以 上，合計0.002〜0.03% ; c群係：Ca、REM之中的一種或兩種合計o.ooio〜 0.010%。 又，上述第一發明的高張力冷軋鋼板，係以板厚度小 於3.2mm以下的薄鋼板爲宜。 又，本案的第二發明係一種具優異的延展性及△ T S 超過50MPa的變形時效硬化性之高張力冷軋鋼板之製造 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 批衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局®工消費合作社印製 -10- 1238855 A7 B7 五、發明説明（8) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 方法，其特徵爲：係針對於：以質量％換算時，由包含： C : 0·05 〜0.30% ; Si: 0.4 〜2.0% ; Μη: 0·7 〜3.0% ; P :0.08% 以下；Α1: 0.02% 以下；Ν : 0.0050 〜0.0250% ; 且N / Α1超過0.3以上的薄冷軋鋼板，先實施加熱溫度係 處於（A c i變態點）〜（A c 3變態點+ 50°C )之間的 退火處理，接下來，從該加熱溫度起，至少在於600°C到 500°C的範圍係以5〜150°C/秒的冷卻速度進行冷卻’並 且實施將350〜500°C的溫度範圍維持超過30秒的冷卻· 維持處理。 【用以實施發明之最佳形態】 首先，說明限定本發明的鋼板的成分的理由。此外， 關於質量％，在於以下的記載方式中，只以％來表示。 C : 0.05 〜0.25% 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 C係用來增加鋼板的強度的元素，而且是集中在沃斯 田鐵（r )相中用來穩定r相的元素，在本發明中，爲了 確保強度與所期的殘餘r量，必須含有c超過0.05%以上 。另一方面，當含C量超過0.25%以上的話，焊接性將會 明顯地惡化。因此，乃將C限定於0.05〜0.25%的範圍。 又，基於兼顧極高的延性和焊接性的觀點來考慮，係以將 C限定於0.07〜0.18%的範圍爲佳。

Si : 0.4 〜2.0% 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -11 - 1238855 A7 B7 五、發明説明（9) S i係既不會明顯地降低鋼的延性又可讓鋼板高強度 化的有用元素，此外，當r變態成變韌鐵的時候，可以抑 制碳化物的產生，係具有可增加未變態7的穩定性的效果 的元素。這種效果係必須含s i超過0 · 4 %以上才會產生。 另一方面，如果含Si超過2.0%以上的話，其效果將會飽 和，而且對於表面性質和狀態、化成處理性等的表面美觀 性帶來不良影響。因此，乃將Si限定於0.4〜2.0%的範 圍。又，係以將Si限定於0.6〜1.5%的範圍爲佳。 Μη : 0.5 〜3.0% Μη係用來提高淬火性的元素，對於增加鋼板強度很 有幫助。而且，Μη是用來防止產生因爲S所導致的熱間 裂開現象很有效的元素，最好是配合S的含量來添加。此 外，Μη係集中於r相中，用來提高淬火性，並且濃縮於 r相中，具有穩定殘餘r的效果。這種效果係必須含Μη 超過0.5%以上才會產生。另一方面，如果含Μη超過3.0 %以上的話，上述效果將會飽和，而且會使得點焊性明顯 地惡化。因此，乃將Μ η限定於0 · 5〜3 · 0 %的範圍。又， 係以將Μη限定於0.9〜2.0%的範圍爲佳。 Ρ : 0.08% 以下 Ρ係可當作鋼的固融強化元素，對於改善延性、r値 很有用的元素，但是如果含量過多的話，將導致鋼的脆化 ，進而會降低鋼板的延展性和凸緣加工性。又，P在於鋼 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12- 1238855 A7 B7 五、發明説明（10) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 中偏析出來的傾向很強，因此將會導致焊接部的脆化。所 以乃將P限定爲低於0.08%。此外，如果是特別重視鋼板 的延展性和凸緣加工性的情況，最好將P限定爲低於0.04 %。又，若是基於考慮到焊接部的韌性的話，係以將P限 定爲低於0.02%爲佳。 A1 : 0.02% 以下 A1係在進行熔製時當作脫氧劑來作用，以提高鋼的 淸淨度，並且對於金相組織的細微化很有效的元素，在本 發明中係以含A1超過0.0005%以上爲宜。另一方面，如 果含A1太多的話，將會導致鋼板表面的淸淨性的惡化， 進而將會減少固融狀態的N，因而使得對於變形時效硬化 現象有所幫助的固融N變得不夠，將會降低本發明的特徵 也就是變形時效硬化特性。所以在本發明中，乃將A1限 定爲低於0.02%以下。此外，如果是想要獲得穩定且較高 的變形時效硬化特性的話，最好將A1限定爲低於0.015% 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 N : 0.0050 〜0.0250% N是在於本發明中的最重要的元素。本發明係藉由含 有適量的N並且控制製造條件，以確保在於冷軋製品所必 須而且是充分的量的固融狀態的N。藉此，可充分地發揮 因爲固融強化和變形時效硬化所產生的強度（Y S、T S )上升的效果，可以穩定地符合本發明的鋼板的機械性質 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -13- 1238855 A7 B7 五、發明説明（11) 要件，也就是T S超過440MPa以上、塗裝烘烤硬化量（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) B Η量）提高80MPa以上、以及變形時效處理前後的拉 伸強度的增加量（△ T S )超過50MPa以上。如此一來 ，完成品（零件）的耐衝擊性、耐疲勞性均可提高。此外 ，藉由活用固融N的強化作用，可減少C、Si、Μη等的 添加量，而可防止焊接性、塗裝性的降低。 Ν如果未滿0.0050%的話，上述的強度上升效果難以 穩定地顯現出來。另一方面，Ν若超過0.0250%的話，鋼 板的內部缺陷發生率會變高，並且連續鑄造時容易產生鋼 板裂縫等。因此，在本發明中，乃將Ν限定爲0.0050〜 0.0250%的範圍。此外，如果是基於考慮到整個製造過程 中的材質穩定性、提高良品率的觀點的話，最好將Ν限定 .爲0.0070〜0.0170%的範圍更佳。此外，如果是本發明所 界定的範圍內的Ν含量的話，對於點焊、電弧焊等的焊接 性完全不會有不良影響。 固融狀態的Ν : 0.0010%以上 經濟部智慧財產局員工涓費合作社印製 爲了讓冷軋製品能夠因爲固融強化而確保充分的強度 ，並且充分地發揮因Ν所產生的變形時效硬化現象，鋼中 的固融狀態的Ν (也稱爲固融Ν )必須是以超過0.0010% 以上的量（濃度）存在。 此處，固融Ν量是從鋼中的總Ν量減掉晶析Ν量而求 得的。關於晶析Ν量的分析法，本發明人等對於各種的分 析法進行比較檢討之結果，認爲是以根據使用定電位電解 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) Α4規格（210X297公楚) ~ — 一 -14- 1238855 A7 B7 五、發明説明（12) 法的電解抽出分析法來求得的最爲有效。此外，關於抽出 分析時所採用的溶解基質鐵的方法，係有酸分解法、鹵素 法以及電解法。其中，電解法不會讓碳化物、氮化物等的 極不穩定的晶析物也分解，而能夠穩定地只讓基質鐵溶解 ，因此最爲適宜。至於電解液則採用乙丙酮系電解液， 以定電位進行電解。本發明中顯示出使用定電位電解法所 測定出的晶析N量的結果係與實際的零件強度最爲對應。 基於上述事由，本發明中係將利用定電位電解法所抽 出的殘渣化學分解之後，求出殘渣中的N量，將這個結果 當作晶析N量。 此外，爲了獲得更高的BH量、ATS，固融N量是 以超過0.0020%以上爲宜，而想要更進一步的高値的話， 固融N量係以超過0.0030%以上爲佳。 N / A1 (含N量與含A1量的比）：超過0.3以上 想要在製品狀態下讓固融N量穩定地殘留超過0.0010 %以上的話，必須限制用來強力地固定N的元素也就是 A1的量。本發明人等針對於本發明的成分範圍內的含N 量和含A1量的組合進行大範圍的改變後的鋼板加以檢討 之結果，得知若想要讓冷軋製品中的固融N量超過0.0010 %以上，以便穩定地獲得高時效變形硬化特性，如果將含 A1量限定爲低於0.02%的情況下，必須將N / A1設定爲 超過0.3以上。也就是含A1量限定爲低於（含N量）/ 0.3。本發明中，除了上述的成分之外，最好是因應必要 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 -15- 1238855 A7 B7 五、發明説明（1含 又含有下列a群〜d群之中所選出的1群或2群以上爲宜 a 群係：包含 B : 〇·〇〇〇3 〜0.01% ; Cu: 0·005 〜1.5 % ; Ni: 0.005 〜1.5% ; Cr: 0.05 〜1.0% 之中的一種或兩 種以上； b群係：包含Ti、Nb、V、Zr之中的一種或兩種以 上，合計0.002〜0.03% ; c群係：Ca、REM之中的一種或兩種合計0.0010〜 0.010%。 a 群係：包含 B : 0.0003 〜0.01% ; Cu: 0.005 〜1.5 % ; Ni : 0.005 〜1.5% ; Cr : 0.05 〜1.0% 之中的一種或兩 種以上 a群的元素：B、Cu、Ni都與Μη同樣爲可提高淬火 性的元素，可因應必要選擇性地含有其中一種或兩種以上 〇 Β係提高淬火性以及延性之有效的元素，這種效果係 含量超過0.0003%以上才會顯現。另外，如果含量超過 0.01%以上的話，Β將會變成晶析物，降低鋼板的加工性 。因此，最好是將Β限定在0.0003〜0.01%的範圍。

Cu係提高淬火性以及增加鋼板的強度之有效的元素 ，這種效果係.含量超過0.05%以上才會顯現。另外，如果 含量超過1.5%以上的話，熱軋時容易產生銹皮瑕疵。因 此，最好是將C u限定在0. 〇 5〜1 · 5 %的範圍。

Ni係提高淬火性以及增加鋼板的強度之有效的元素 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16- 1238855 A7 ____ B7___ 五、發明説明（14) ，即使含有Ni，對於鋼板的電鍍性的不良影響也很少’ 可因應必要來含有Ni。上述的效果係含量超過0.005%以 上才會顯現。另外，如果含量超過1 · 5 %以上的話，強度 的增加將會過多，而降低延性，因而降低沖製成型性。因 此，最好是將Ni限定在0.005〜1.5%的範圍。

Cr係提高淬火性以及增加鋼板的強度’並且具有可 使殘留r的分布狀態細微分散的作用，且具有改善延性的 效果之元素。這種效果係含量超過0.05%以上才會顯現。 另外，如果含量超過1.0%以上的話，將會阻礙電鍍時的 濕潤性。因此，最好是將Cr限定在0.05〜1.0%的範圍。 b群係：包含Ti、Nb、V、Zr之中的一種或兩種以 上，合計0.002〜0.03% b群的元素：Ti、Nb、V、Zr之任何一種都是具有 可使結晶粒子細微化，改善延性的效果之元素，可因應需 求來加以選擇添加。但是如果添加量過大的話，將會導致 固融狀態的N減少。因此，限定爲Ti、Nb、V、Zr之中 的一種或兩種以上，合計0.002〜0.03%的範圍爲宜。 c群係：Ca、REM之中的一種或兩種合計0.0010〜 0.010% c群的元素·· Ca、REM都是屬於對控制中介物質的 形態有所幫助的元素，特別是在於要求延伸凸緣成型性的 情況，最好是單獨或混合地含有c群的元素。這種情況， 如果c群元素的合計含量未達0.0010%的話，則用來控制 中介物質的形態之效果不足’相反地’如果含量超過 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 、訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -17- 1238855 A7 B7 五、發明説明（15) 0.010%的話，則容易產生表面缺陷。因此，C群的元素 的含量最好是限定於合計0.002〜0.03%的範圍爲宜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述成分以外的其餘部分，係由Fe以及不可避免的 雜質所組成的。至於不可避免的雜質，可以容許含有0.02 %以下的S。 S在鋼板中係以中介物質的形態存在，這種元素係對 於鋼板的延性以及耐腐鈾性有不良的影響，所以最好是儘 可能地降低其含量。此外，在於特別需要良好的加工性的 用途時，係以S含量低於0.015%以下爲宜，如果又進一 步要求高水準的延伸凸緣性的情況，係以S含量低於 0.008%以下爲宜。爲了將變形時效硬化特性維持在穩定 的高水準，最好是將S含量降低到0.008%以下爲宜（雖然 其詳細的作用機制尙未明瞭）。 其次，說明本發明的鋼板的金相組織。 肥粒鐵相的體積率：20〜80% 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的冷軋鋼板之目的係在於：供要求高度加工性 的汽車用鋼板等的用途使用，爲了確保其延性，乃採用肥 粒鐵相的體積率佔20〜80%的金相組織。如果肥粒鐵相 的體積率未滿20%的話，當成需要具有高度的加工性的 汽車用鋼板使用時，難以確保其延性。若是需要具有良好 的延性的情況，肥粒鐵相的體積率係以超過30%以上爲 宜。另外，如果肥粒鐵相的體積率超過80%以上的話， 複合金相組織的優點就變少。因此，乃將肥粒鐵相的體積 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 1238855 A7 B7 五、發明説明（16) 率的範圍設定爲20〜80%。 變？刃鐵相的體積率：10〜60% 本發明的冷軋鋼板之目的係在於：供要求高度加工性 的汽車用鋼板等的用途使用，爲了確保其延性與強度的優 異的平衡性，除了採用肥粒鐵相之外，又含有體積率佔 10〜60%的變韌鐵相。如果變韌鐵相的體積率未滿10% 的話，難以確保所需的延性和強度。此外，若是需要具有 更好的延性的情況，變韌鐵相的體積率係以超過1 5 %以 上爲宜。另外，如果變韌鐵相的體積率超過60%以上的 話，則延性將會明顯地降低。因此，乃將變韌鐵相的體積 率的範圍設定爲10〜60%。 其餘的沃斯田鐵相的體積率：超過3%以上 本發明的冷軋鋼板爲了確保較高的延性，含有體積率 佔超過3 %以上的其餘的沃斯田鐵（r )相。藉此，在於 拉伸強度爲590MPa級的鋼板時，可以確保超過35%以上 ，在於拉伸強度爲780MPa級的鋼板時，可以確保超過30 %以上的拉伸量。至於其餘的沃斯田鐵（T )相的上限’ 雖然未予特別的限定，但是實質上係以1 5 %的程度爲上 限。本發明中，係藉由含有多量的N而且以固融狀態殘存 下來，藉此可極穩定地確保其餘的沃斯田鐵（r)相的量 〇 又，至於上述的金相組織以外的相，係可容許若干量 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- .參 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 1238855 A7 B7 五、發明説明（17) (10%以下）的麻田散鐵相存在。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 具有上述的成分以及金相組織的本發明的冷軋鋼板， 係拉伸強度（T S )超過440MPa以上的具有優異的延展 性以及變形時效硬化性之冷軋鋼板，在於沖製成型以及塗 裝烘烤處理後，會增加降伏應力以及拉伸強度，而變成具 有優異的耐衝擊性的完成品（零件）。 在於制定變形時效硬化性的時候，預變形量是重要的 因子。本發明人等，先想定出應用於汽車用鋼板的變形樣 式’再針對於預變形量對於變形時效硬化性的影響進行調 查，結果發現了 ： (1 )前述變形樣式的變形應力，除了變形量極大的 加工的情況除外，大部分都是以相當於單軸變形量（拉伸 •變形量）就可以整理出來。 (2 )在於實際的零件身上，係較之這個相當於單軸 變形量（拉伸變形量）再高出5%左右。 (3 )零件強度係與預變形5 %的變形時效處理後所 獲得的強度（Y S和T S )非常地對應。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 基於以上的這些創見，本發明係將變形時效處理的預 變形制定爲拉伸變形的5%。 傳統的塗裝烘烤處理條件是採用：170°C X 20min作爲 標準。又，對於含有多量的固融N的本發明的鋼板施加超 過5 %以上的變形量的情況下，即使實施更爲緩慢（更低 溫）的處理，亦可達成硬化，換言之，可將時效處理的條 件放得更廣。一般而言，爲了獲得硬化量，只要是在於不 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) "" -20- 1238855 A7 B7 五、發明説明（18) 會因過度的時效而導致其軟化的前提下，以更高溫的條件 下，保持更長的時間係較爲有利。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 具體而言，本發明的鋼板，在於預變形後，其硬化趨 於明顯的加熱溫度的下限係大約爲1 〇〇°c。另外，如果加 熱溫度超過300°C的話，硬化將會變成最高程度，加熱溫 度超過400°C的話，則反而呈現出軟化的傾向，熱變形、 發生變色的現象會趨於明顯。又，至於保持時間，當加熱 溫度爲200°C程度的時候，大約保持超過30秒以上的程 度即可達成近乎充分的硬化。如果想要獲得更大更穩定的 硬化，最好是保持超過60秒以上。但是，如果保持超過 20分鐘以上的話，不僅無法獲得更進一步的硬化，反而 會明顯地降低生產效率而不實用。 經濟部智慈財產局員工消費合作社印紫 基於以上的情事，本發明係將時效處理條件制定成： 參考傳統的塗裝烘烤處理條件：17(TC X 20min來進行評估 。即使在於對傳統的塗裝烘烤型的鋼板尙未能達成充分的 硬化之程度的低溫加熱和較短的保持時間之時效處理條件 之下，本發明的鋼板係亦穩定地可達成較大的硬化。此外 ，至於加熱的方法，並未特別地加以限制，不僅可利用一 般的塗裝烘烤處理所採用的以加熱爐的氣相環境加熱的方 式，也可以採用例如：電磁感應加熱、或者利用不會氧化 的火焰、雷射、電漿等來進行加熱。 汽車用的零件強度必須能夠負荷來自於外部的複雜的 應力，因此，素材鋼板不僅是在於較小變形範圍時的強度 特性很重要，在於較大變形範圍時的強度特性也很重要。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -21 - 1238855 Α7 Β7 五、發明説明（/了） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明人等有鑑於這一點，乃將用來充當汽車零件素材的 本發明的鋼板的B Η量制定爲超過80MPa以上，並且將 △TS量制定成超過5〇MPa以上。想要讓BH量與 Δ T S量更大時，只要將進行時效處理時的加熱溫度設定 在更高溫側，及/或將保持的時間設定爲更長即可。 又，本發明的鋼板係具備有“在尙未進行成型加工的 狀態下，即使在室溫下放置1年左右的較長時間，也不會 發生時效惡化（Y S增加，且E 1 (伸長）減少的現象） ”之傳統的鋼板所不具備的優點。 .此外，雖然本發明的效果，即使在於製品鋼板的厚度 較厚的情況下，亦可發揮出來，但是，製品鋼板的厚度若 超過3.2mm的時候，在於冷軋鋼板退火過程中就無法確 保所需的充分的冷卻速度，因而進行連續退火時會產生變 形時效，而難以獲得製品所設定的目標之變形時效硬化性 。因此，本發明的鋼板的厚度最好是設定在3.2mm以下 爲宜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印焚 又，本發明亦可在上述的本發明的冷軋鋼板的表面實 施電鍍或熔融浸鍍。這種電鍍或浸鍍鋼板也顯示出與電鍍 或浸鍍前相同程度的T S、B Η量、△ T S量。至於電鍍 或浸鍍的種類係可適用：鋅的電鎪；熔融鋅的浸鍍；合金 化熔融鋅的浸鍍；錫的電鍍；鉻的電鍍；鎳的電鍍等。 其次，說明本發明的鋼板的製造方法。 本發明所使用的薄鋼板係：將具有上述的成分的鋼胚 料加熱利用熱軋以製作成熱軋鋼板，接下來，對於該熱軋 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -22- 1238855 A7 ___B7 五、發明説明 鋼板實施冷軋，以調整成所期的鋼板厚度的冷軋鋼板。至 於鋼胚料加熱溫度、熱軋、冷軋的輥軋條件並不必特別地 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 限疋’只要能夠獲得所期的厚度的冷乳鋼板即可。 本發明係針對於含有：以質量％換算時，C : 0.05〜 0.30% ; Si: 0.4 〜2.0% ; Μη: 0.7 〜3.0% ; Ρ : 0·08% 以 下；Α1: 0.02% 以下；Ν : 0.0050 〜0.0250% ;且 Ν/Α1 超過〇·3以上的薄鋼板，使用連續退火機，實施退火處理 〇 退火處理的加熱溫度係設定爲：（A c :變態點）〜 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (A c 3變態點+ 5〇°C )之間。本發明爲了要確保製品中 的預定量的殘留r，最好是將退火處理的加熱溫度設定爲 超過A c :變態點。藉由加熱至超過A c i變態點以上， 金相組織將會分離成肥粒鐵與沃斯田鐵（r )的兩相，在 於冷卻後將產生殘留r。另外，即使加熱溫度超過A C 3 變態點，於冷卻中金相組織也會分離成肥粒鐵與沃斯田鐵 (r )的兩相，在於冷卻後將產生殘留r。但是，如果加 熱溫度超過A c 3變態點+ 50°c的話，在於退火處理中將 會造成結晶粒子的成長，而降低延性。基於這種理由，退 火處理的加熱溫度係設定爲：（A c i變態點）〜（ A c 3變態點+ 50°C )之間爲宜。又，在於加熱溫度下的 保持時間雖然沒有特別地限定，但是係以20〜60秒爲宜。 接下來，鋼板係從加熱溫度起，實施至少在於600°C 至500°C的範圍內係以5〜150°C /秒的冷卻速度，急速冷 卻至350〜500°C的溫度範圍之冷卻處理。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23- 1238855 A7 _B7 五、發明説明（21) 冷卻速度如果未達5°C /秒的話，將會引起波來鐵變 態，而抑制殘留r的形成，結果將會降低延性。另外，如 果冷卻速度超過1 5(TC /秒的話，將會有大量的固融狀態 的C殘留在肥粒鐵相中，而抑制殘留τ的形成。基於這個 理由，從加熱溫度起至3 50〜50(TC的溫度範圍爲止的冷 卻速度是以5〜1 50°C /秒的冷卻速度爲宜。此外，這種 急冷處理，亦可僅在於600°C至50(TC的範圍內實施。這 是因爲在600°C至500°C的溫度範圍中，波來鐵的變態較 爲顯著的緣故。本發明在於600°C至500它的溫度範圍以 外的範圍中，並沒有必要如此地限定冷卻速度。 接下來，在350〜500°C的溫度範圍內，維持超過30 秒的維持處理。藉由實施在350〜500°C的溫度範圍內的 維持處理，一部份的r相將會變態成變韌鐵，在這個時候 ，c係集中於未變態的r相中，使得r相趨於穩定。如此 一來，即使冷卻到室溫狀態之後，依然保持在沃斯田鐡狀 態，變成殘留r。這種反應是在於350〜500°C的溫度範 圍內顯著地發生，所以維持處理的溫度若超過500°C的話 ，變成容易形成碳化物，無法促進C濃縮到沃斯田鐵中， 而阻礙了殘留T的形成。又，維持處理的溫度若未達350 °c的話，上述的反應就需要較長的時間，所以無法形成預 定量的殘留r。此外，爲了要獲得充分的殘留r量，最好 是將維持的時間設定爲超過60秒。又，基於生產性的觀 點的考量，維持的時間設定爲不超過600秒爲宜。此外， 本發明中所稱的“維持”，亦可視爲在於350〜500°C的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） — — I — ——jpT — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -24- 1238855 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（22) 溫度範圍內的緩慢加熱或緩慢冷卻。 〔實施例〕 利用轉爐熔製出表1所示的成分的熔鋼，以連續鑄造 法製作成鋼胚料。將這種鋼胚料加熱至1150°C之後，進 行熱軋，以做成熱軋鋼板。此外，將熱軋的精製輥軋結束 的溫度設定在800°C至900°C的範圍。將這些熱軋鋼板經 過酸洗之後，實施冷軋而製作成冷軋鋼板。接下來，對於 這些冷軋鋼板利用連續退火機（C A L )實施如表2所示 的條件之退火處理以及冷卻/維持處理。此外，從退火的 加熱溫度起至680°C爲止，進行緩慢冷卻（冷卻速度：1.5°C /秒），從680°C起實施急速冷卻。 針對於所製得的鋼板，調查其中的固融N量、微視組 織、拉伸特性、變形時效硬化性。 (1 )固融N量的調查 固融N量係從利用化學分析所求得的鋼中的總N量減 掉晶析N量而計算出來。晶析N量係利用上述之採用定電 位電解法之分析法所求得者。 (2 )微視組織 從各冷軋退火鋼板採取試驗片，針對於與輥軋方向垂 直相交的斷面（C斷面）使用光學顯微鏡或掃描型電子顯 微鏡攝取微視組織，使用畫像解析裝置來求出肥粒鐵的組 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 丨 ----：—、訂-----41^1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -25- 1238855 A7 __B7___ 五、發明説明（23) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 織分布率' 變韌鐵的組織分布率。至於殘留T量則是利用 X線繞射法從鋼板的板厚l/4t的面來測定出來。並且從 r的（211)以及（220)的結晶面和α的（200)以及（220)的結晶 面的強度比來計算出殘留Τ的體積率。 (3 )拉伸特性 從各冷軋退火鋼板採取輥軋方向上的JIS 5號試驗片 ，依據〗IS Ζ 2241號的規定，實施變形速度爲3χ 10·3/ 秒的拉伸試驗，求出降伏強度Y S、拉伸強度T S、伸長 率Ε 1。 (4)變形時效硬化性 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 從各冷軋退火鋼板採取輥軋方向上的】IS 5號試驗片 ，先施予5%的拉伸變形來作爲預變形，接下來，實施相 當於17(TC X 20min的塗裝烘烤處理的熱處理之後，實施 變形速度爲3x 1(Τ3/秒的拉伸試驗，以求出預變形/塗 裝烘烤處理之後的拉伸特性（降伏應力Y S Β Η、拉伸強 度 TS)，並計算出 ΒΗ 量= YSbh — YS5%;Z\TS =T S Β η - T S。又，Y S 5 %是將製品鋼板實施5%的 預變形時的變形應力，YSbh、TSbh係預變形/塗裝 烘烤處理之後的降伏應力和拉伸強度；T S係製品鋼板的 拉伸強度。 這些結果均顯示於表2。 本發明的實施例均顯示出具有優異的延性和優異的變 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26- 1238855 A7 __B7 五、發明説明（24) 形時效硬化性，且具有高B Η量、△ T S的鋼板，可以提 高零件的耐衝擊性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 【產業上之可利用性】 根據本發明，係可達成：穩定地製造出可同時增加： 依據預變形-塗裝烘烤處理所產生的降伏應力（Β Η量） 提高80MPa以上；以及拉伸強度（ATS )提高超過 5OMPa以上的高變形時效硬化性和高成型性的高張力冷軋 鋼板之產業上的特殊效果。此外，將本發明的高張力冷軋 鋼板應用在汽車零件的話，既可獲得因塗裝烘烤處理等所 增加的降伏應力，又可增加拉伸強度之具有穩定的高耐衝 擊特性之零件。此外，所使用的鋼板的厚度可從例如： 2.0mm程度降低到1.6mm程度，較傳統的鋼板厚度降低一 級，具有可充分地促進汽車車體的輕量化之優異的效果。 此外，藉由利用固融N所產生的強化作用，可降低Si、 Μη等的其他的強化元素的含量，具有可改善焊接性、塗 裝性的效果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） -27- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1238855 A7 B7 五、發明説明（25)

ο" Ρ < 00 oo § oo oo oo o 00 in oo oo CO s 00 o oo ο CO oo o P < ιο LO 卜 § 證 LO s 卜 卜 丨？ 〇Μ lg 链 m 1 c3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ΙΛ 8 Ο δ Λ I 1 1 ! 1 1 1 1 1 CO s o ο 另 Ο ο 1 1 1 1 1 1 1 1 1 oo s o ο ο ο i I ο 广 ο ο ο Λ ο ο • Β, Cu, Ni, Cr 1 1 1 I 1 1 I 8000.0:9 o o s o a 1 1 ο ο ώ i o ci o eg e> LO 〇 2 o m 00 o SI o JO o s 8 c5 to οο ο 2 o o c> o CO 8 〇 in 〇 i o o O CO s CD o o o s c> 1-H CD § ο oq ο ο 8 o | o o o § o H s o g c=> CO o o CO o o s o § «〇 ο ο ο ο ο CO to s o ΙΛ 8 〇 in 8 C> LO 8 〇 in s o in 8 〇 LO s o LO 8 o i O LO 8 O i ο i ο CL o T-H o r—H o o o o s o o o o o ο Ο S CO 寸 —· 04 CM ca CO 寸 r-4 »-H r-5 to »—4 卜 寸 o CO CO to cr> o (M ^-5 r—< r-H ο ^5 o o ca o o o o o o r-H i-H o o o o ΙΟ Ο CO ο ί < CQ o Q ILi Li. (D X 一 J (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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LP 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -28- 1238855 A7 B7 五、發明説明（26) 道Siv i I1^1¾ —tew·LB-—fi^·Lffi·IfLffi*LE- IteN'1^teN- I—i u g Is szoz OL 59 S9 09 18 S9 0i s SI 09 01 sg olcq Si 100

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Claims (1)

1238855 修正替_ 斑 A 8 m C8 P8 六、申請專利範圍”年/ 1、 一種具優異的延展性及△ T S超過50MPa的變 形時效硬化性之高張力冷軋鋼板，其特徵爲： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 具有：以質量％換算時，由包含： C : 0.05 〜0.30% ; Si : 0.4 〜2.0% ; Μη : 0.7 〜3.0% ; Ρ : 0.08% 以下； Α1 : 0.02% 以下； Ν : 0.0050 〜0.0250% ; 且N / Α1超過0.3以上，固融狀態的Ν超過0·0010% 以上，其餘爲Fe以及不可避免的雜質所構成的組成分， 以及 以體積率換算，係包含·· 20%〜80%的肥粒鐵相；和 10%〜60%的變韌鐵相；和其餘超過3%以上的沃斯田鐵 相的複合組織。 2、 如申請專利範圍第1項之具優異的延展性及變形 時效硬化性之高張力冷軋鋼板，其中係在上述組成分之外 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ，以質量％換算時，又包含有下列的a群〜c群的其中一 群或兩群以上， a 群係：包含 B ·· 0.0003 〜0.01% ; Cu : 0.005 〜1.5 % ; Ni: 0.005 〜1.5% ; Cr: 0.05 〜1·〇% 之中的一種或兩 種以上； b群係··包含Ti、Nb、V、Zr之中的一種或兩種以 上，合計0.002〜0.03% ; 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX297公釐） -30- 1238855 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 c群係：Ca、REM之中的一種或兩種合計0.0010〜 0.010% 〇 3、 如申請專利範圍第1或2項之具優異的延展性及 變形時效硬化性之高張力冷軋鋼板，其中上述高張力冷軋 鋼板的板厚度係小於3.2mm以下。 4、 一種具優異的延展性及ΔΤ S超過50MPa的變 形時效硬化性之高張力冷軋鋼板之製造方法，其特徵爲： 係針對於：以質量％換算時，由包含： C : 〇.〇5 〜0.30% ; Si : 0.4 〜2.0% ; Μη : 0.7 〜3.0% ; Ρ : 0.08% 以下； Α1 : 0.02% 以下； Ν : 0.0050 〜0.0250% ; 且N / Α1超過0.3以上的薄冷軋鋼板， 先實施加熱溫度係處於（A c i變態點）〜（A c 3 變態點+ 50°C )之間的退火處理， 接下來，從該加熱溫度起，至少在於600°C到500°C 的範圍係以5〜1 5(TC /秒的冷卻速度進行冷卻，並且實 施將350〜500t的溫度範圍維持超過30秒的冷卻•維持 處理。 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tT 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -31 -