專利名稱：可烘烤硬化的含釩鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低碳鋼帶產(chǎn)品，以及這種提高了烘烤硬化性的鋼帶的制造方法，尤其涉及一種釩含量受到控制的鋼帶產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)高強(qiáng)度薄鋼板和鋼帶的需求一直不斷增長(zhǎng)，尤其是汽車制造商，要求在新的汽車設(shè)計(jì)中，既能提供抗硌痕性，又能減輕重量。鑒于這種要求，增加了對(duì)既有高成形性又同時(shí)表現(xiàn)出烘烤硬化性的鋼材的需求。在此技術(shù)領(lǐng)域中，眾所周知，烘烤硬化性是指在汽車烤漆處理中(典型條件為350°F下烘烤20或30分鐘)，某些特定的鋼中發(fā)生的強(qiáng)化的現(xiàn)象。在烤漆或其它合適的處理過程中，烘烤硬化鋼得到強(qiáng)化，使最終產(chǎn)品具有所需的抗硌痕性。
在給定鋼中，塑性和強(qiáng)度這兩個(gè)特性是互相矛盾的。為獲得優(yōu)良的成形性(例如壓制成形性或隨模成形性)，鋼本質(zhì)上應(yīng)具有塑性，以獲得所需的形狀?？墒牵殡S這種塑性，鋼也必須保持足夠的強(qiáng)度，以便在用作外露面板(如在汽車中常見的那些)時(shí)具有抗硌痕性。
以前工藝已經(jīng)提出各種方案，即通過控制鋼的合金化成分和制造鋼制品的工藝，來克服這種塑性和強(qiáng)度的矛盾。烘烤硬化性是這些方案中有吸引力的一種特性，因?yàn)檫@種硬化在成形之后產(chǎn)生。
Hashimoto等人提出的美國(guó)專利NO.5，133,815公開了一種深沖壓用的冷軋或熱浸鍍鋅薄鋼板。通過控制合金化成分，并控制滲碳工序使薄鋼板獲得合適的固溶碳濃度，使烘烤硬化性提高。
Takechi等人提出的美國(guó)專利NO.4,391,653公開了一種通過控制冷軋鋼帶的氮含量，提高了其烘烤硬化性的高強(qiáng)度冷軋鋼帶。
Irie等人提出的美國(guó)專利NO.4,496,400涉及一種適用于汽車外板的冷軋薄鋼板。該專利公開了添加有效復(fù)合量的鈮，鈮在適量的鋁存在時(shí)，在鋼中起固定C和N的作用；并公開了一種能有效地促進(jìn)鈮發(fā)揮作用的退火條件。為獲得烘烤硬化效應(yīng)，這種鋼的連續(xù)退火需要細(xì)致的加熱和冷卻工藝規(guī)范。
Sato等人提出的美國(guó)專利NO.4，750，952，也公開了一種提高了烘烤硬化性的冷軋薄鋼板。在該專利中限定硫和氮的含量，并考慮硫和氮的含量而把鈦的添加量限制在一個(gè)特定的范圍內(nèi)。該專利還要求“時(shí)問/能量強(qiáng)度”退火(即在重結(jié)晶溫度以上退火超過300秒)。
對(duì)于汽車外部面板的應(yīng)用，考慮到抗腐蝕性，優(yōu)選涂敷了鍍層的鋼如熱浸鍍層鋼?？墒?，特別適合于熱浸鍍層的合金通常使得鋼中無間隙原子(IF)。在這類合金中，合金成分有效地從固溶體中除掉了所有碳原子，而這妨礙了烘烤硬化性。
這樣，需要提供_種改進(jìn)的方法和合金的化學(xué)成分，使得熱浸鍍層鋼制品既有可接受的成形性，又有烘烤硬化性。另外，采用合金化成分如鈦和/或鈮的鋼組成，需要求精確的化學(xué)成分控制，所以需要提供一種適合于烘烤硬化的合金化學(xué)成分，而不要求精確的和極低的合金成分限制，以及不需要高耗能熱處理。
鑒于這種需要，本發(fā)明提供了一種用作薄鋼板如汽車薄鋼板的改進(jìn)的經(jīng)熱軋或冷軋并且退火處理的低碳鋼產(chǎn)品。這種鋼具有比以前工藝中更容易控制的合金化學(xué)成分，并且具有更低的能耗和處理要求。
本發(fā)明概述本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種具有優(yōu)秀烘烤硬化性(同時(shí)具有成形前合適的抗時(shí)效性)，并特別適用于汽車制造的低碳鋼帶和薄鋼板。
本發(fā)明的另一目的是提供一種生產(chǎn)平整度改善了的、經(jīng)熱軋或冷軋并且退火處理的鋼帶和/或薄鋼板的方法，該方法耗能更低，因?yàn)楹辖鸬幕瘜W(xué)成分允許用低的退火溫度而達(dá)到最終產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，隨后續(xù)的描述，將變得清晰。
為滿足前述目的和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明在廣義上涉及經(jīng)熱軋或冷軋并且退火處理的鋼制品，以及制造這些鋼制品的方法。更優(yōu)選的是，鋼經(jīng)過連續(xù)地或批處理退火，再利用熱浸鍍層或電鍍鋅等技術(shù)進(jìn)行鍍層，用作汽車薄鋼板。
本發(fā)明是對(duì)以前制造熱軋或冷軋并且退火處理鋼方法的改進(jìn)，該方法的步驟為鑄造含有有效量碳、錳、鋁、氮、余量的鐵和附帶的雜質(zhì)的鋼，對(duì)鑄造后的鋼隨后進(jìn)行熱軋和冷卻，然后可以冷軋到規(guī)定厚度并在選定的溫度范圍內(nèi)退火。根據(jù)本發(fā)明，鋼中含有重量百分比0.0005到少于O.1％的碳、0到少于0.04％的氮、0到少于0.5％的鈦、O到0.5％的鋁、0到2.5％的錳、0.005到0.6％的釩、余量的鐵和附帶的雜質(zhì)。
添加釩是為了提高冷軋退火鋼制品的烘烤硬化性。而且，在寬范圍內(nèi)可行的釩含量重量百分比范圍，使得在容差(tolerance)范圍內(nèi)鑄造鋼錠變得容易，并且易于制成最終機(jī)械性能對(duì)釩含量的變化相對(duì)不敏感的產(chǎn)品。
在鋼制品烤漆時(shí)，本發(fā)明的合金的化學(xué)成分有益于提高烘烤硬化性。烘烤硬化性可通過在規(guī)定范圍內(nèi)使用釩來控制。
本發(fā)明的另一方面，提供了一種軋制薄鋼板制品，例如一種熱軋或冷軋并且退火處理的鋼制品，基本上含有重量百分比0.0005到0.1％的碳、0到少于0.04％的氮、O到少于O．5％的鈦、0到O.5％的鋁、0到2.5％的錳、0.005到O.6％的釩、余量的鐵和附帶的雜質(zhì)。優(yōu)選地鋼制品基本上含有重量百分比0.0005到0.01％的碳、0到少于0.008％的氮、O到少于0.05％的鈦、O到O.10％的鋁、O到1.0％的錳、0.01到0.15％的釩、余量的鐵和附帶的雜質(zhì)。本發(fā)明的冷軋并且退火的鋼制品，可用任何傳統(tǒng)的方法如熱浸鍍層或電鍍鍍鋅等進(jìn)行鍍層。本發(fā)明的鋼制品，由于釩的添加，提高了烘烤硬化性，并且使鋼制品外觀形狀得到改進(jìn)，而且其合金化學(xué)成分在熔煉和鑄造過程中容易控制。
本發(fā)明的合金的化學(xué)成分也允許使用比先前工藝合金低的固溶退火溫度，降低了與之生產(chǎn)相關(guān)的能量耗費(fèi)。
對(duì)于本發(fā)明的又一方面，通過將釩/碳比例控制為至少為10或大于10，可提高這類鋼的抗時(shí)效性。
附圖
的簡(jiǎn)要描述現(xiàn)在參照本發(fā)明的唯一的一個(gè)圖進(jìn)行描述。此曲線圖表示本發(fā)明中烘烤硬化性(KSI)和固溶退火溫度的關(guān)系。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的描述已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，向低碳鋼中添加有效量的釩，可制造尤其適于用作汽車鍍層薄鋼板的烘烤可硬化的熱軋或冷軋并且退火處理的鋼制品。
本發(fā)明的合金化學(xué)成分能在低的固溶退火溫度下獲得所需的烘烤硬化性，在制品生產(chǎn)過程中成為更加“友好的生產(chǎn)者”。即在此合金鋼化學(xué)法中使用規(guī)定含量范圍內(nèi)的釩，可以容易地在容差內(nèi)鑄造此鋼以獲得可接受的產(chǎn)品。釩的重量百分比超過其它已有工藝中合金化成分的量，在鑄造過程中更容易控制。更重要的是，由于釩含量的典型變化不會(huì)顯著地改變材料機(jī)械性能，本發(fā)明的合金化學(xué)成分不易造成產(chǎn)品最終機(jī)械性能的大范圍變化。
對(duì)應(yīng)于本發(fā)明最寬的實(shí)施方案，本發(fā)明包括一種烘烤硬化性的經(jīng)熱軋或冷軋并且退火處理的鋼制品如低碳鋼薄鋼板或鋼帶。該軋制鋼制品基本上含有重量百分比0.0005到O.1％的碳、0到少于0.04％的氮、0到少于0.5％的鈦、0到O.5％的鋁、0到2.5％的錳、0.005到O.6％的釩、余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地，碳含量的上限為0.01％，氮含量的上限為0.008％，鈦含量的上限為0.05％，釩含量的上限為0.15％。
通常向這種類型的鋼中添加錳，因?yàn)殄i既作為強(qiáng)化元素，又與硫化合，從而防止鋼的熱脆。
由于本發(fā)明的熱軋或冷軋并且退火處理后的鋼為鎮(zhèn)靜鋼，鋼中的鋁起脫氧作用，優(yōu)選將鋁限制在0.08％。
如上所述，氮含量上限為0.04％(400ppm)。優(yōu)選將氮限制在低于0.008％。
為獲得烘烤硬化效應(yīng)，本發(fā)明的低碳鋼需要特定含量的碳。通常地，其下限約為0.0005％(5ppm)，其上限最好為0.005％。
在這種類型的低碳鋼中，盡管硅和磷的含量通常處于殘余雜質(zhì)的水平，但鋼制品的其它特定的最終用途或許要求它們添加的更多一些以獲得高強(qiáng)度。因此，依賴于最終用途，硅和磷可以單獨(dú)或復(fù)合添加，分別達(dá)到重量百分比1.0％和0.25％。其它元素也可用于固溶強(qiáng)化，但一般將Mn、P和Si用于低碳薄鋼板的固溶強(qiáng)化。
鈦主要是通過形成氮化物如氮化鈦添加到鋼中，用于清除固溶氮。這樣，可以簡(jiǎn)單地通過控制固溶碳的量來實(shí)現(xiàn)對(duì)烘烤硬化性的控制。優(yōu)選地，鈦含量應(yīng)控制在至少為氮含量重量百分比的3.4倍。應(yīng)該理解，利用合適的工藝將其它強(qiáng)氮化物形成元素如硼、鋯，或甚至鋁或釩控制在合適的含量，可以代替鈦同固溶氮化合。
正常情況下，低碳薄鋼板中不添加硫，但依賴于使用的煉鋼和鋼水包處理方法，低碳薄鋼板中仍存在殘余量的硫。典型情況下，在最終產(chǎn)品中，硫以多種化合物的形式存在，包括硫化鈦(TiS)?？紤]上述氮化鈦的形成，以及部分鈦和硫反應(yīng)生成TiS，鈦的最佳添加量為3.4N到(3.4N+1.5S)之間，其中N和S分別為氮和硫的重量百分比。
加入釩來控制熱軋或冷軋并且退火處理的鋼制品的烘烤硬化性。釩的優(yōu)選范圍是0.03-0.12％之間，更優(yōu)選0.05-0.10％之間。
在下面將說明，添加釩可以控制烘烤硬化性和抗時(shí)效性，這種控制作用在以前的工藝中沒被認(rèn)識(shí)到。對(duì)于按照本發(fā)明的給定合金化學(xué)成分，已經(jīng)表明釩的添加使烘烤硬化性提高。
本發(fā)明的經(jīng)冷軋并且退火處理的鋼可以隨后加工成鍍層鋼，根據(jù)最終使用目的壓制而成各種形狀。特別是這些鍍層鋼制品適合用作汽車薄鋼板或鋼片，隨后對(duì)這些鍍層鋼制品進(jìn)行涂漆并烘烤以獲得烘烤硬化效應(yīng)和抗硌痕性(用作車輛外露面板)。鍍層可以是實(shí)際中典型使用的任何一種傳統(tǒng)的鍍層例如鍍鋅。
對(duì)于本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的鋼的化學(xué)成分使這類材料的冷軋并且退火技術(shù)比以前的工藝技術(shù)得到提高。在以前的工藝中，將特定的鋼澆注成鋼錠或連鑄成扁坯，再熱軋、冷卻和卷取。熱軋制品即可使用，或者作為一種選擇，將卷取的鋼帶隨后進(jìn)行清洗如酸洗，再經(jīng)過一定道次的冷軋達(dá)到所需的厚度。然后，將冷軋鋼帶或以批處理退火的形式，或以連續(xù)退火的形式進(jìn)行退火，生產(chǎn)重結(jié)晶鋼制品。
這些工藝中也可包括利用諸如電鍍鋅或熱浸鍍層等技術(shù)，對(duì)冷軋并且退火的產(chǎn)品鍍層。這些鍍層工序可以作為退火工藝的一部分。本發(fā)明對(duì)以前工藝的改進(jìn)在于上述本發(fā)明合金鋼的化學(xué)成分比以前工藝的合金化成分允許使用更低的固溶退火溫度，特別是在連續(xù)退火過程中。例如，在Irie等人提出的美國(guó)專利NO.4,496,400中，烘烤可硬化的含鈮薄鋼板的最低退火溫度為900℃(1,652°F)。
相反地，本發(fā)明合金的化學(xué)成分使得其在高于約1450°F(788℃)以上的溫度退火，就能獲得令人感興趣的烘烤硬化性。低退火溫度也導(dǎo)致節(jié)約能源和使單位產(chǎn)品成本降低，同時(shí)容易控制產(chǎn)品的形狀和平整度。
在本發(fā)明合金化學(xué)成分中使用釩，可使固溶退火溫度降低，其原因在于釩比其它合金化成分如鈦或鈮在鋼基體中更容易溶解。因此，可使用低的固溶退火溫度，獲得適應(yīng)烘烤硬化性要求的必要含量的固溶碳。
有效的退火溫度范圍可以低到1,450°F左右，高到約1,650°F。固溶退火處理優(yōu)選在1,500到1,5500F范圍內(nèi)，從而獲得合適的重結(jié)晶、烘烤硬化性、改善的產(chǎn)品的形狀外觀/平整度，以及降低的能耗。
應(yīng)該理解，對(duì)于這些類型的低碳鋼而言，其鑄造、熱軋和冷卻、以及冷軋等工藝步驟在冶金工藝中是眾所周知的。相信對(duì)它們進(jìn)一步詳細(xì)描述，對(duì)理解本發(fā)明并不必要。
為了說明與在這些類型的低碳鋼中使用釩有關(guān)的出乎意料的結(jié)果，進(jìn)行了下述實(shí)驗(yàn)。應(yīng)該注意除非標(biāo)明，這里所有的百分比都是重量百分比。這些實(shí)驗(yàn)只是出于說明的目的，而不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。
將三爐500磅重的實(shí)驗(yàn)鋼水，在實(shí)驗(yàn)室條件下，澆注成鋼錠，隨后熱軋成0.75英寸厚。鋼水的組成主要為0.003％的碳、0.2％的錳、0.004到0.007％的氮、0.02到0.04％的鋁、0.02％的鈦和選定含量的釩，以及余量的鐵和雜質(zhì)。
將熱軋過的鋼錠加熱到2,300°F，并進(jìn)一步從0.75英寸軋制成O.12英寸。為模擬熱軋后輸出輥道噴水冷卻，使軋制所得鋼坯在聚合物溶液中淬火達(dá)到通常的油冷溫度。熱軋樣品從此溫度開始爐冷到室溫。
對(duì)每個(gè)熱軋樣品隨后進(jìn)行酸洗，再經(jīng)過多道次的冷軋，從0.12英寸軋制到0.03英寸，獲得約75％的冷軋壓縮量。
冷軋料然后在溫度1,450到1,650°F之間進(jìn)行30秒的退火，隨后空氣冷卻和光整軋制(冷軋壓縮量約1％)。使光整軋制后的鋼，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的烘烤硬化模擬，包括2％的拉伸預(yù)應(yīng)變，隨后在350°F處理30分鐘。烘烤硬化性增量是指時(shí)效后的屈服應(yīng)力和時(shí)效前2％預(yù)應(yīng)變時(shí)流變應(yīng)力的差。對(duì)此材料也進(jìn)行應(yīng)變時(shí)效指數(shù)(SAI)測(cè)試，這涉及10％的拉伸預(yù)應(yīng)變，隨后在212°F處理60分鐘，來獲得處理的鋼的室溫抗時(shí)效性初始指標(biāo)。
下面的表歸納了實(shí)驗(yàn)鋼的實(shí)際重量百分比組成。
表l

*由鐵和殘余雜質(zhì)平衡補(bǔ)足現(xiàn)在參照附圖，說明在四種不同合金成分鋼之間，烘烤硬化增量和退火保溫溫度的比較。三條標(biāo)明0.02鈦(Ti)的曲線，相應(yīng)于上表給出的三種成分。標(biāo)明0.05鈦(Ti)的曲線，表示過于穩(wěn)定的低碳薄鋼板，適合熱浸鍍層，但沒有顯著的烘烤硬化性。
正如圖中表明的，在低碳鋼中可利用添加釩來控制烘烤硬化性。曲線圖表明，在含鈦低碳鋼中加入一定量的釩，例如0.05％的釩，與沒加入釩的類似成分鋼相比，在高于1500°F和低于1600°F范圍內(nèi)退火，提高了烘烤硬化性。曲線圖還表明，當(dāng)釩添加量增加到約0.1％時(shí)，可獲得更好的烘烤硬化性。最后，曲線圖還表明，在低退火溫度下(低于優(yōu)選退火溫度范圍1500°F到1550°F)，在低碳含釩鋼中也會(huì)發(fā)生烘烤硬化性的提高。在低退火溫度時(shí)，與非含釩鋼的烘烤硬化性范圍(從約低于1KSI到約2.5KSI)相比，含釩鋼的烘烤硬化性范圍增加到約2KSI到約5KSI的范圍。并且，應(yīng)變時(shí)效指數(shù)測(cè)試結(jié)果表明，這些鋼成形前在室溫下表現(xiàn)出足夠高的抗時(shí)效性。
對(duì)于本發(fā)明的另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在上述含釩鋼成分中控制釩對(duì)碳的比例，可使抗時(shí)效性出乎意料地提高。特別是，對(duì)這些鋼保持釩碳比為約10或大于10，可獲得上述抗時(shí)效性。假設(shè)選擇的釩和碳含量之間保持釩/碳為10或大于10，相信大范圍內(nèi)的釩含量，即約0.005％30少于約0.6％(如上所述)，都會(huì)導(dǎo)致抗時(shí)效性提高。更優(yōu)選地，釩含量的下限設(shè)為0.02％。相信釩的上限取決于烘烤硬化性何時(shí)降到不可接受的程度。
參照下面的表2，給出了九種特定成分鋼的抗時(shí)效性的對(duì)比數(shù)據(jù)(以屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)(YPE)表示)，同時(shí)也給出了這九種鋼的化學(xué)成分。
室溫抗時(shí)效性，通過測(cè)量在加速時(shí)效試驗(yàn)(212°F/1小時(shí))后觀察到的屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)(YPE)的量來確定。如果時(shí)效試驗(yàn)后不存在明顯的YPE證據(jù)(即YPE小于約O.2％)，那么稱這種鋼基本上無時(shí)效。我們的測(cè)試結(jié)果表明，臨界V/C比(以重量百分比表示)約lO或更高時(shí)，可確保鋼至少在14500F到15500F的優(yōu)選退火溫度范圍內(nèi)(更優(yōu)選在1500到1550°F范圍內(nèi))具有充足的抗時(shí)效性。
正如本表所表明的，釩碳比為10或以上的成分具有最低的屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)理解，在屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)表中所描述的各成分的鋼，也按照本申請(qǐng)公開的內(nèi)容、成分范圍和工藝條件，進(jìn)行烘烤硬化。
間隙固溶原子的含量，是影響時(shí)效行為的重要參數(shù)。通常，易于和碳或氮化學(xué)結(jié)合的元素，傾向于減少固溶碳和固溶氮的量，進(jìn)而降低時(shí)效硬化或屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)。在本發(fā)明中，我們知道，在鋼中，釩和碳反應(yīng)形成釩的碳化物，釩用來控制固溶碳的含量，在保持室溫抗時(shí)效性的同時(shí)，提供合適程度的烘烤硬化性。釩和碳化合的程度，可以用釩和碳的濃度比(V/C)來表示。V/C濃度比被認(rèn)為是反映釩的碳化物溶解性(或者相反，穩(wěn)定性)的重要參數(shù)，從而控制固溶碳濃度(根據(jù)V/C比)，也就是說，此碳化物的穩(wěn)定性由V和C共同決定，而不是單獨(dú)決定。
本發(fā)明的另一方面，對(duì)成分落入上述寬的范圍內(nèi)的鋼，須經(jīng)模擬的批處理或閉箱處理退火，來確定具這些成分的鋼是否表現(xiàn)出烘烤硬化性。
閉箱退火包括將一個(gè)罩子罩在一卷或多卷鋼卷上，引入保護(hù)性氣體，并加熱使整個(gè)鋼卷都獲得規(guī)定范圍的溫度，從而實(shí)現(xiàn)完全的重結(jié)晶。典型地，此范圍為約1,200到1,400°F。由于鋼卷含有大量的鋼，加熱和冷卻速度較低，典型地為只有每小時(shí)50°F，一個(gè)處理循環(huán)周期為幾天。為在實(shí)驗(yàn)室模擬閉箱處理退火，將鋼帶樣品密封在一個(gè)不銹鋼容器中，此容器允許由4％氫氣和96％氮?dú)鈽?gòu)成的混合氣體流過，以每小時(shí)50°F的速度加熱到1,300°F，并在1,300°F保溫15小時(shí)，然后以每小時(shí)50°F的速度冷卻到室溫。
表3和4描述了組成落入上述范圍內(nèi)的鋼分別經(jīng)過模擬批處理退火和生產(chǎn)試驗(yàn)批處理退火后的烘烤硬化性。如這些表中所示，很令人驚奇地，這些鋼都表現(xiàn)出烘烤硬化性。
表2

>*所有鋼帶經(jīng)過光整軋制和212°F/lhr時(shí)效。
由于閉箱退火時(shí)冷卻速率低，對(duì)碳化物沉淀有利，應(yīng)變時(shí)效通常不會(huì)成為問題?？墒?，烘烤硬化性有些出人意料或令人驚奇，這被認(rèn)為是由于釩影響其碳化物的溶解性和沉淀行為而導(dǎo)致上述結(jié)果。
本發(fā)明合金鋼的化學(xué)成分使其提高了烘烤硬化性和抗時(shí)效性，降低了固溶退火溫度，改善了薄鋼板或鑰帶的形狀外觀和平整度，以及在鑄造過程中容易控制釩的添加并且降低了最終機(jī)械性能對(duì)釩含量變化的敏感性。這些使得這種鋼，或者以熱軋或冷軋并且退火后狀態(tài)，或者以鍍層產(chǎn)品狀態(tài)，理想地用作薄鋼板和/或鋼帶制品。
表3模擬批處理退火后的烘烤硬化性

*鋼的成分相應(yīng)于表l中的0.02Ti-0.05V．**鋼的成分相應(yīng)于表l中的0.02Ti-O.10V***0.0023C、0.71Mn、0.015P、0.009S、0.021Ti、0.28Al、0.053V、0.004N，并由Fe和雜質(zhì)平衡補(bǔ)足。
表4批處理退火Ti+V產(chǎn)品試驗(yàn)(所有的測(cè)試都在鋼帶寬度的中心)

10化學(xué)成分-H 0.0067C、0.14Mn、0.062P、0.026燦、0.0043N、0.020Ti、0.047V，T 0.0054C、0.14Mn、0.062P、0.027Al、0.0038N、0.021Ti、0.047V。
11化學(xué)成分-H 0.0058C、0.12Mn、0.064P、0.028A1、0.0057N、0.025Ti、0.053V，T 0.0055C、O.13Mn、0.066P、0.033Al、0.0044N、0.026Ti、0.051V。
*烘烤硬化KSI值是H和T樣品的平均值，H和T分別代表鋼帶卷的頭部和尾部。
鑒于對(duì)傳統(tǒng)無間隙原子鋼的改進(jìn)，以及本發(fā)明鋼制品和制造方法的“友好的生產(chǎn)者”特征，這種鋼特別適合于熱浸鍍層工藝如熱浸鍍鋅等類似工藝。
本發(fā)明合金鋼成分的冷軋并且退火后的鋼制品，可利用任何一種傳統(tǒng)的熱浸鍍層工藝，優(yōu)選用連續(xù)退火熱浸鍍層生產(chǎn)線。一旦完成熱浸鍍層，鍍層鋼制品可用傳統(tǒng)工藝成形為汽車面板。這些面板易于成形，并隨后對(duì)之進(jìn)行涂漆和烘烤，涂漆后的面板表現(xiàn)出良好的抗硌痕性。
本發(fā)明從一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例角度進(jìn)行了公開，如前所述，可滿足本發(fā)明的各個(gè)目的。并且，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的低碳鋼制品及其制造方法，它利用釩作為合金化成分，提高了烘烤硬化性并降低了生產(chǎn)中的能耗。
當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的說明，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可設(shè)想各種變化、修正和變更。因此，傾向于本發(fā)明只是受限制于所附的權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1．一種制造軋制鋼制品的方法，包括步驟鑄造含有有效量碳、錳、鋁、氮和余量的鐵以及附帶的雜質(zhì)的低碳鋼；將上述鋼隨后熱軋其改進(jìn)包括使上述鋼的組成基本上為含有重量百分比0.0005到0.1％的碳、0到少于0.04％的氮、0到少于0.5％的氮化物形成元素、0到0.5％的鋁、0到2.5％的錳、0.005到0.6％的釩以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)，其中所述的釩用來在所述鋼進(jìn)行烤漆時(shí)提高其烘烤硬化性。
2．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)所述熱軋鋼進(jìn)行冷軋，并在選定的溫度范圍內(nèi)退火。
3．按照權(quán)利要求2所述的方法，其中所述改進(jìn)還包括所述退火溫度范圍的下限為約1450°F。
4．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述釩含量的范圍為0.05％到O.15％。
5．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中由于所述釩的添加使烘烤硬化性增加至少3KSI。
6．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鋼的組成基本上為重量百分比0.0018到0.0028％的碳、O.18到0.22％的錳、0.024到0.040％的鋁、0.0044到0.0065％的氮、0.018到0.022％作為所述的氮化物形成元素的鈦、0.049到0.094％的釩以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。
7．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)所述鋼進(jìn)行鍍層。
8．按照權(quán)利要求7所述的方法，其中所述鋼用熱浸鍍層方法鍍層。
9．按照權(quán)利要求7所述的方法，其中所述鋼用電鍍鋅方法來鍍層。
10按照權(quán)利要求l所述的方法，其中使所述鋼成形為薄鋼板制品，再經(jīng)過烤漆工序。
11．一種軋制鋼制品，基本上含有重量百分比0.0005到少于0.1％的碳、0到2.5％的錳、0到0.5％的鋁、O到少于0.5％的氮化物形成元素、0到少于0.04％的氮、0.005到O.6％的釩、余量的鐵和附帶的雜質(zhì)，其中所述的釩用來在上述鋼制品進(jìn)行烤漆時(shí)提高其烘烤硬化性。
12．按照權(quán)利要求11所述的軋制鋼制品，其中所述釩含量的范圍為0.05到0.15％。
13．按照權(quán)利要求11所述的軋制鋼制品，其中所述氮化物形成元素為鈦，其含量范圍為0.015到0.025％。
14．按照權(quán)利要求11所述的軋制鋼制品，其中碳含量少于0.005％。
15．按照權(quán)利要求11所述的軋制鋼制品，其中所述的鋼制品包括在其上面的鍍層。
16．按照權(quán)利要求ll所述的軋制鋼制品，其中所述鋼制品表現(xiàn)出至少為4KIS的烘烤硬化性。
17．按照權(quán)利要求11所述的軋制鋼制品，其中所述鋼的組成基本上為含重量百分比0.0018到0.0028％的碳、O.18到0.22％的錳、0.024到0.040％的鋁、0.0044到0.0065％的氮、0.018到0.022％作為所述的氮化物形成元素的鈦、0.049到0.094％的釩，以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。
18．按照權(quán)利要求11所述的軋制鋼制品，其中所述的氮化物形成元素為鈦，其含量約為0.02％。
19．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述碳含量為0.001到0.01％，所述氮含量為0.00l到0.005％，所述釩含量為0.03到O.12％，所述鋁含量為0.02到0.08％，作為所述的氮化物形成元素的鈦的含量大于3.4×所述的氮含量。
20．按照權(quán)利要求ll所述的軋制鋼制品，其中所述碳含量為0.001到0.01％，所述氮含量為0.001到0.005％，所述釩含量為0.03到0.12％，所述鋁含量為0.02到0.08％，作為所述的氮化物形成元素的鈦的含量大于3.4×所述的氮含量。
21．按照權(quán)利要求11所述的軋制鋼制品，其中磷的添加量為約0到0.25％。
22．按照權(quán)利要求11所述的軋制鋼制品，其中硅的添加量為約O到1.O％。
23．按照權(quán)利要求11所述的軋制鋼制品，其中磷和硅的總添加量為約0到1.25％。
24．一種制造低碳薄鋼板制品的方法，包括添加釩來控制固溶碳和烘烤硬化性的步驟。
25．一種薄鋼板制品，其成分中包括控制烘烤硬化性的釩。
26．一種制造含釩低碳薄鋼板制品的方法，包括在所述鋼中保持釩/碳比為約lO或以上，從而提高抗時(shí)效性的步驟。
27．按照權(quán)利要求26所述的方法，其中所述低碳薄鋼板具有權(quán)利要求l所述的組成。
28．按照權(quán)利要求27所述的方法，其中所述釩含量為約0．02到O.6％重量。
29．按照權(quán)利要求27所述的方法，其中所述釩含量約為0.05到約0.20％重量。
30．一種軋制鋼制品，基本上含有重量百分比0.0005到少于0.1％的碳、O到2.5％的錳、O到O.5％的鋁、0到少于0.5％的氮化物形成元素、O到少于0.04％的氮、0.005到O.6％的釩、余量的鐵和附帶的雜質(zhì)，其中所述鋼制品在釩/碳比為約lO或以上時(shí)，表現(xiàn)出提高的抗時(shí)效性。
31．按照權(quán)利要求30所述的軋制鋼制品，其中所述釩/碳比為約10到約64之間。
32．按照權(quán)利要求30所述的軋制鋼制品，其中所述釩含量的范圍為0.02到0.6％重量。
33．按照權(quán)利要求32所述的軋制鋼制品，其中所述釩含量的范圍為約0.05到約0.20％重量。
34．按照權(quán)利要求2所述的方法，其中對(duì)所述冷軋鋼進(jìn)行批處理退火，所述批處理退火鋼表現(xiàn)出烘烤硬化性。
35．按照權(quán)利要求34所述的方法，其中批處理退火包括步驟將卷狀的冷軋鋼帶緩慢加熱到約1200°到1400°的溫度范圍，在所述溫度下將鋼卷保溫一段時(shí)間，再將所述鋼卷緩慢地冷卻到室溫。
全文摘要
本文公開了軋制鋼制品如經(jīng)熱軋或冷軋并退火處理的薄鋼板和/或鋼帶,是在低碳鋼中含有有效量的釩,以制成改善了烘烤硬化性的產(chǎn)品,該產(chǎn)品特別適合汽車應(yīng)用。在合金鋼化學(xué)成分中使用釩來控制烘烤硬化性,允許在其生產(chǎn)流程中在較低的溫度下固溶處理退火,并確定了一個(gè)成分范圍,該范圍使得其更容易在其所需成分范圍內(nèi)鑄造,導(dǎo)致產(chǎn)品最終機(jī)械性能變化較小?？刂柒C與碳的比例,保持其值約為10或更高,還能提高其抗時(shí)效性。
文檔編號(hào)C22C38/00GK1209174SQ96180128
公開日1999年2月24日 申請(qǐng)日期1996年5月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月27日
發(fā)明者基思·A·泰勒, 約翰·G·斯皮爾 申請(qǐng)人:伯利恒鋼鐵公司