為了制造各種設(shè)備，例如汽車部件、拖車、卡車等，使用由例如DP(雙相)或TRIP(相變誘導塑性)鋼的鋼制成的高強度鋼板。
為了減輕設(shè)備的重量(這是為了減少能量消耗而非?？扇〉?，期望使鋼具有更好的機械特性，例如屈服強度或拉伸強度。但這樣的鋼應具有良好的可成形性和良好的延展性。
為此，提出使用包含約0.2％C、2.5％Mn、1.5％Si并且具有由馬氏體和殘余奧氏體組成的組織的鋼。通過由退火、分級淬火和過時效組成的熱處理在連續(xù)退火線上制造板。過時效的目的是通過從馬氏體轉(zhuǎn)移來產(chǎn)生殘余奧氏體的碳富集以提高殘余奧氏體的穩(wěn)定性。在這些鋼中，Mn含量總是保持小于3.5％。盡管用這樣的鋼可以獲得令人關(guān)注的特性，但是獲得具有更好穩(wěn)定性的殘余奧氏體以獲得更好的特性仍然是明確的目標。但是具有良好的可成形性所必需的延展性應保持在高水平，特別是非常好的延伸凸緣性(flangeability)是非常有益的。更具體地，期望具有屈服強度高于1050MPa，均勻延伸率為至少10％且對應于根據(jù)ISO標準16630:2009測量的擴孔率HER的延伸凸緣性為至少25。在這方面，應當注意，由于測量方法之間的差異，根據(jù)ISO標準16630:2009測量的擴孔率HER與根據(jù)JFS T 1001(日本鋼鐵聯(lián)盟標準)測量的擴孔率λ沒有可比性。
為此，本發(fā)明涉及一種用于制造具有改進的可成形性的高強度鋼板的方法，根據(jù)該方法，以重量百分比計，鋼的化學組成包含：
0.25％<C≤0.4％
2.3％≤Mn≤3.5％
2.3％≤Si≤3.0％
Al≤0.040％
剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)，所述方法包括以下步驟：
-熱軋由所述鋼制成的板以獲得熱軋鋼板，
-使所述熱軋鋼板在400℃至700℃下分批退火300秒至10小時的時間，
-冷軋所述熱軋和分批退火的鋼板以獲得冷軋鋼板，
-通過在高于鋼的轉(zhuǎn)變點Ac3+20℃但低于1100℃的退火溫度AT下對所述冷軋鋼板進行均熱處理來使其退火，
-通過使所述板冷卻到Ms-65℃至Ms-115℃的淬火溫度QT來使所述板淬火，以獲得包含至少65％且優(yōu)選大于75％的馬氏體和至少15％的殘余奧氏體，鐵素體加上貝氏體的總和小于10％的組織，Ms是根據(jù)安德魯斯(Andrews)公式的鋼的Ms轉(zhuǎn)變點，
-將所述板加熱到360℃至500℃的過時效溫度PT，并將其保持在所述溫度下10秒至600秒的時間Pt以及，
-使所述板冷卻至室溫。
例如，將板保持在過時效溫度PT下300秒至600秒的時間Pt。
優(yōu)選地，所述方法還包括，在熱軋和分批退火之間，卷取熱軋鋼板的步驟。在優(yōu)選為350℃至580℃的卷取溫度下卷取所述熱軋鋼板。
分批退火優(yōu)選在525℃至700℃，優(yōu)選550℃至700℃，例如550℃至650℃的溫度下進行。
優(yōu)選地，分批退火進行4小時至10小時的時間。
優(yōu)選地，使板冷卻至淬火溫度QT以獲得包含至少75％的馬氏體的最終組織。
例如，使板冷卻至淬火溫度QT以獲得包含至少20％的殘余奧氏體的最終組織。
優(yōu)選地，鋼的化學組成使得2.3％≤Si≤2.5％。
優(yōu)選地，鋼的組成使得0.25％<C≤0.35％，并且2.4％≤Mn≤2.7％。
優(yōu)選地，退火溫度AT大于860℃且小于950℃，淬火溫度QT在200℃與260℃之間且過時效溫度在370℃與430℃之間。
優(yōu)選地，鋼的化學組成包含：
0.25％<C≤0.35％
2.4％≤Mn≤2.7％
2.3％≤Si≤2.5％
Al≤0.040％
并且退火溫度AT大于860℃且小于950℃，淬火溫度QT在200℃與260℃之間且過時效溫度在370℃與430℃之間。
任選地，可以例如在經(jīng)或不經(jīng)合金化的情況下還通過熱浸涂覆涂覆板。
優(yōu)選地，將板保持在所述過時效溫度PT下10秒至200秒的時間Pt，并且在冷卻至室溫之前在450℃至490℃的溫度下進行熱浸涂覆。
本發(fā)明還涉及由鋼制成的高強度鋼板，以重量百分比計，所述鋼的化學組成包含：
0.25％<C≤0.4％
2.3％≤Mn≤3.5％
2.3％≤Si≤3％
Al≤0.040％
剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)，所述鋼具有包含大于65％且優(yōu)選大于75％的馬氏體，至少15％，優(yōu)選至少20％的殘余奧氏體，并且小于10％的鐵素體加上貝氏體的總和的組織。
優(yōu)選地，鋼的化學組成使得2.3％≤Si≤2.5％。
優(yōu)選地，鋼的組成使得0.25％<C≤0.35％，并且2.4％≤Mn≤2.7％。
優(yōu)選地，鋼的化學組成包含：
0.25％<C≤0.35％
2.4％≤Mn≤2.7％
2.3％≤Si≤2.5％
Al≤0.040％
屈服強度YS可以大于或等于1050MPa，拉伸強度大于或等于1300MPa，均勻延伸率UE大于或等于10％，總延伸率大于或等于13％，且擴孔率HER大于或等于25％。通常，拉伸強度小于2000MPa。
任選地，板的至少一個面為經(jīng)涂覆的。
現(xiàn)在將通過實施例對本發(fā)明進行舉例說明和詳細描述而不引入限制。
以重量百分比計，根據(jù)本發(fā)明的鋼的組成包含：
-0.25％<C≤0.4％且優(yōu)選0.25％<C≤0.35％，以獲得令人滿意的強度和改進殘余奧氏體的穩(wěn)定性。如果碳含量過高，則可焊接性降低。
-2.3％≤Mn≤3.5％。Mn含量高于2.3％且優(yōu)選高于2.4％以具有足夠的淬透性，以便能夠獲得包含至少75％的馬氏體的組織以及具有至少1100MPa的拉伸強度。但是，為了不產(chǎn)生太多對延伸凸緣性不利的偏析，錳含量必須保持小于3.5％，且優(yōu)選小于2.7％。
-Si≥2.3％，并且Si≤3％且優(yōu)選Si≤2.5％。硅可用于使奧氏體穩(wěn)定，以提供固溶強化和延遲過時效期間在從馬氏體到奧氏體的碳再分配期間碳化物的形成。但是在太高的硅含量下，將在板的表面上形成氧化硅，這對于涂覆特性是不利的。
剩余部分為Fe和由熔融產(chǎn)生的雜質(zhì)。這樣的雜質(zhì)包括N、S、P和殘余元素例如Cr、Ni、Mo、Cu、B和Al。
通常，N含量保持小于0.01％，S含量小于0.01％，P含量小于0.02％，Cr含量小于0.1％，Ni含量小于0.1％，Mo含量小于0.05％，Cu含量小于0.2％，B含量小于0.0010％且Al含量小于0.02％。然而，必須注意，可以添加Al以使鋼脫氧。在這種情況下，其含量可以達到0.04％。此外，Al可形成AlN的小析出物，這可用于限制退火期間奧氏體晶粒生長。
根據(jù)本發(fā)明的鋼的目標是無微合金化，例如Ti、V和Nb。這樣的元素的含量分別限制為0.050％，優(yōu)選地，Nb、Ti、V的總和限制為0.1％。
對于這種鋼可以以已知方式制造厚度為2mm至5mm的熱軋板。作為一個實例，軋制之前的再加熱溫度可為1200℃至1280℃，優(yōu)選約1250℃，精軋溫度優(yōu)選小于850℃，起始冷卻溫度小于800℃，停止冷卻溫度為570℃至590℃，并且卷取必須在350℃至580℃進行。
根據(jù)第一實施方案，卷取在350℃至450℃，優(yōu)選375℃至450℃的卷取溫度下進行。根據(jù)第二實施方案，卷取在450℃至580℃，優(yōu)選540℃至580℃的卷取溫度下進行。
在熱軋后，將板在400℃至700℃的溫度下分批退火300秒至10小時，優(yōu)選4小時至10小時。通過對鋼板進行回火的分批退火改進了熱軋和卷取鋼板的可冷軋性。
可對熱軋板進行酸洗并冷軋以獲得厚度為0.5mm至2mm的冷軋板。
然后，在連續(xù)退火線上對板進行熱處理。
在熱處理之前，確定最佳淬火溫度QT最佳。該最佳淬火溫度是必須停止淬火以獲得最佳殘余奧氏體含量的溫度。
為了確定此理論最佳淬火溫度QT最佳，可以使用安德魯斯和Koistinen Marburger關(guān)系。這些關(guān)系是：
Ms＝539-423×C-30.4×Mn-12.1×Cr-7.5×Mo-7.5×Si
和：
fa’＝1-exp{-0.011x(Ms-QT)}
fα’是在溫度QT下的淬火期間獲得的馬氏體的比例。為了確定在淬火至淬火溫度QT之后在過時效和冷卻至室溫后的殘余奧氏體的比例，假定，在淬火后，在高于QT的溫度下，在足以引起馬氏體與奧氏體之間的充分的碳分配和鐵素體和貝氏體的形成盡可能低的時間內(nèi)對板進行過時效處理。還假定，在過時效之后，使板冷卻至室溫。
本領(lǐng)域技術(shù)人員知道如何計算殘余奧氏體的比例和理論最佳淬火溫度QT最佳(其是殘余奧氏體的比例最大的淬火溫度)。
理論最佳淬火溫度QT最佳不必需是必須停止淬火的淬火溫度QT。
熱處理的目的是獲得由至少65％且優(yōu)選至少75％的馬氏體和至少15％且優(yōu)選至少20％的殘余奧氏體以及盡可能少的鐵素體或貝氏體組成的組織。鐵素體和貝氏體表面分數(shù)的總和小于10％且優(yōu)選小于5％。
馬氏體、鐵素體和貝氏體的比例是這些組分的面積分數(shù)。通過X射線衍射測量殘余奧氏體的比例。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道如何確定這些比例。
為了進行此熱處理，使板在高于鋼的Ac3轉(zhuǎn)變點并且優(yōu)選等于或高于Ac3+20℃(以具有完全奧氏體的組織)但小于1100℃且優(yōu)選小于950℃(以便不使奧氏體晶粒過于粗化)的退火溫度AT下退火。
當退火結(jié)束時，通過冷卻至停止冷卻的淬火溫度QT來使鋼淬火。然后在冷卻至室溫之前將板加熱至過時效溫度PT(在過時效時間Pt期間將板保持在此溫度下)或者在經(jīng)或不經(jīng)合金化(例如鍍鋅、鍍鋅層擴散退火處理或用鋁合金涂覆)的情況下進行熱浸涂覆。
對于淬火，冷卻速度必須足夠高以避免形成鐵素體或貝氏體。在這方面，大于10℃/秒的冷卻速度是足夠的。
淬火溫度QT小于鋼的Ms轉(zhuǎn)變點以確保所獲得的組織是馬氏體和殘余奧氏體。
淬火溫度QT使得殘余奧氏體含量足以獲得期望的特性。
在本發(fā)明中，淬火溫度QT優(yōu)選為QT最佳+45℃至QT最佳-5℃。因為對于本發(fā)明的鋼，QT最佳約等于Ms-110℃，因此淬火溫度QT可以在Ms-65℃與Ms-115℃之間選擇，Ms是使用安德魯斯公式計算的Ms。
過時效溫度PT為360℃至500℃，例如360℃至460℃，并且過時效時間Pt為10秒至600秒，例如300秒至600秒。
通過這樣的熱處理，所獲得的鋼的組織包含至少65％并且甚至大于75％的馬氏體和至少15％的殘余奧氏體，鐵素體加上貝氏體含量的總和保持小于10％。殘余奧氏體的含量甚至可以大于20％，并且鐵素體加上貝氏體的總和甚至可以小于5％。
馬氏體、鐵素體和貝氏體含量是分數(shù)面積并且通過X射線衍射測量奧氏體含量。
任選地，在過時效與冷卻至環(huán)境(或室溫)溫度之間，可以對板進行熱浸涂覆，例如鍍鋅或鍍鋅層擴散退火處理。為此，將過時效結(jié)束時的板的溫度調(diào)整至熱浸涂覆浴溫度，例如對于鋅涂覆470℃(+/-10℃)。
特別地，如果在過時效步驟之后且在使板冷卻至環(huán)境溫度之前對板進行熱浸涂覆，則必須考慮對應于熱浸和最后對應于合金化的熱處理，這意味著結(jié)果是過時效時間Pt縮短。因此，當在過時效步驟之后且在使板冷卻至環(huán)境溫度之前對板進行熱浸涂覆時，則過時效時間Pt可以低至10秒，并且至多200秒。
對于具有以下優(yōu)選組成的鋼：0.25％<C≤0.35％，2.4％≤Mn≤2.7％，2.3％≤Si≤2.5％，剩余部分為Fe和雜質(zhì)，退火溫度優(yōu)選大于860℃且小于950℃，淬火溫度QT優(yōu)選為200℃至260℃且過時效溫度優(yōu)選為370℃至430℃。
這樣的板的屈服YS強度大于1050MPa，拉伸強度TS大于1300MPa，均勻延伸率UE大于或等于10％且根據(jù)ISO標準16630:2009測量的擴孔率HER大于或等于25％。
作為實例和比較，制造了對應于鑄件H118、H117和H115的三種鋼。鋼的組成、轉(zhuǎn)變點和理論任選溫度列于表I中。
表I
在此表中，通過膨脹測定法測量Ac1和Ac3溫度，Ms是使用安德魯斯公式計算的值，QT最佳是理論最佳淬火溫度且γ％是對應于QT最佳的殘余奧氏體的計算分數(shù)。
通過熱軋和冷軋獲得了厚度為1mm的板。
對于熱軋，再加熱溫度為1250℃，精軋溫度低于850℃，噴水冷卻的起始冷卻溫度低于800℃，停止冷卻溫度為570℃至590℃且卷取在560℃下進行。
使厚度為2.5mm的熱軋板在550℃的溫度下分批退火10小時。然后對熱軋板進行冷軋以獲得厚度為1mm的冷軋板。
在板中取出21個樣品并進行熱處理。對于每個鑄件，一些樣品在高于Ac3退火而另一些樣品在低于Ac3退火約180秒的時間，然后淬火至等于QT最佳、QT最佳-20℃、QT最佳+20℃和QT最佳+40℃的淬火溫度QT并在350℃或400℃下過時效處理100秒或500秒。
熱處理的條件和獲得的結(jié)果列于表II中。
表II
在此表中，γ％是通過X射線衍射在樣品上測量的殘余奧氏體含量，YS是屈服強度，TS是拉伸強度，UE是均勻延伸率而HER是根據(jù)ISO標準的擴孔率。
實施例8至21表明，用鑄件H115和H117無法獲得期望的結(jié)果。
實施例2、3和4表明，用鑄件H118，用高于Ac3的退火溫度，在MS-65℃與Ms-115℃之間等于最佳淬火溫度QT最佳的淬火溫度QT，約400℃的過時效溫度和約500秒的過時效時間，可以獲得大于1050MPa的屈服強度，大于1300MPa的拉伸強度，至少10％的均勻延伸率。實施例2表明可以獲得大于25％的擴孔率。
但是，實施例1表明，如果淬火溫度太低，則至少均勻延伸率不足。
實施例5、6和7表明，如果過時效時間太短或過時效溫度太低，在不存在進一步熱浸涂覆步驟的情況下，或如果退火溫度在Ac3以下，則無法獲得期望的結(jié)果。
上述板為未經(jīng)涂覆的。但是，很顯然，可以通過任何方式，即通過熱浸涂覆、通過電涂覆、通過真空涂覆例如JVD或PVD等涂覆板。當熱浸涂覆板時，涂覆可為經(jīng)或不經(jīng)合金化(鍍鋅層擴散退火處理)的鍍鋅。在這些情況下，必須考慮對應于熱浸和最終對應于在使板冷卻至環(huán)境溫度之前進行的合金化的熱處理。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道如何做，例如通過測試，以優(yōu)化過時效溫度和時間。在這種情況下，板的至少一個表面可為經(jīng)涂覆的并且更具體地經(jīng)金屬涂覆的。