熱軋扁鋼產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱軋扁鋼產(chǎn)品，其抗拉強(qiáng)度Rm和延展度A80的數(shù)學(xué)乘積為至少 ISOOOMPa*%。此類型的扁鋼產(chǎn)品具有非常高的強(qiáng)度并結(jié)合良好的延展性能，并且因此特別 適用于制造機(jī)動(dòng)車輛車身的組件。
[0002] 本發(fā)明同樣涉及一種用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的扁鋼產(chǎn)品的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 術(shù)語(yǔ)"扁鋼產(chǎn)品"這里應(yīng)當(dāng)被理解為指的是通過軋制工藝生產(chǎn)鋼板或鋼帶以及從 其分離的薄板條等。
[0004] 其中，合金含量在此僅僅以"％"來(lái)表述，這始終意味著"重量百分比（重量比）"， 除非另外被明確說明。
[0005] 抗拉強(qiáng)度Rm和延展度A80的乘積在技術(shù)上也被稱為"品質(zhì)"。
[0006] ΕΡ1466024Β1ΦΕ60315129Τ2)公開了一種生產(chǎn)扁鋼產(chǎn)品的方法，生產(chǎn)的扁鋼產(chǎn)品 具有顯著高于1000兆帕的抗拉強(qiáng)度。為了達(dá)到這個(gè)目的，生產(chǎn)熔化的鋼水，其中含有以 重量百分比的0. 0005-1 %的C，0. 5-10 %的Cu,最高達(dá)2 %的Mn,最高達(dá)5 %的Si，最高達(dá) 0. 5%的Ti,最高達(dá)0. 5% Nb,最高達(dá)5%的Ni,最高達(dá)2%的Al和作為余留部分的鐵以及 由于生產(chǎn)原因而無(wú)法避免的雜質(zhì)。該鋼水熔體被澆鑄以形成帶狀，其厚度最多10毫米并且 通過噴灑水或水-空氣混合物被迅速冷卻到至多KKKTC的溫度。然后，該澆鑄鋼帶在至少 10%的降溫率下進(jìn)行熱軋。熱軋?jiān)诮Y(jié)束溫度下完成，在該溫度下所有的銅在鐵素體和/或 奧氏體晶體中仍然處于固溶體里。然后，該條帶經(jīng)受快速冷卻工序，從而將銅保持在鐵素體 和/或奧氏體溶液的過飽和固溶體里。如此冷卻的鋼帶最終被彎曲形成鋼卷。銅析出帶來(lái) 析出硬化，由此獲得了鋼的理想強(qiáng)度級(jí)別。與此同時(shí)，銅含量意在通過形成保護(hù)性氧化物層 來(lái)增加鋼的耐腐蝕性和抗脆性。
[0007] US2009/0107588A1披露了具有超過1200MPa抗拉強(qiáng)度和高達(dá)10%延展度的熱鋼 帶及其生產(chǎn)方法。這種已知的熱鋼帶由鋼構(gòu)成，所述鋼除了鐵和無(wú)法避免的雜質(zhì)之外，還包 括以重量百分比記的0. 10-0. 25%的C，1-3%的Mn,超過0. 015%的A1，最高達(dá)1.985%的 Si，最高達(dá)0. 30%的Mo,最高達(dá)1. 5%的Co以及最高達(dá)0. 005%的B，其中下述算式應(yīng)適用： 1%彡％ Si+% Al彡2% (%A1 =相應(yīng)Al含量，％ Si =相應(yīng)Si含量）以及％ Cr+(3x% Mo)彡0.3% (% Cr=相應(yīng)Cr含量，％ Mo=相應(yīng)Mo含量）。同時(shí)，鋼將具有微觀結(jié)構(gòu)，其 包括至少75%貝氏體、至少5%殘留奧氏體以及至少2%馬氏體。為了生產(chǎn)熱鋼帶，相應(yīng)組 分的熔化物被澆鑄以形成初次或初級(jí)產(chǎn)品，其隨后被加熱至超過1150°C，并且隨后在熱軋 結(jié)束溫度下進(jìn)行熱軋，在該熱軋結(jié)束溫度下鋼仍舊完全是奧氏體。所獲得的熱鋼帶隨后在 三個(gè)步驟中被冷卻。在第一步驟中，冷卻從在鋼的Ar3溫度之上的溫度開始，以至少70°C / s的冷卻速率直到超過650°C的第一中間溫度。從該第一中間溫度起，冷卻隨后進(jìn)行到第二 中間溫度，第二中間溫度位于貝氏體開始溫度（即開始在鋼中形成貝氏體的溫度）和比馬 氏體開始溫度高50°C的下限溫度之間，其中馬氏體開始溫度即開始在鋼中形成馬氏體的溫 度。第二冷卻步驟中的冷卻速率為20-90°C/s。其后跟隨有第三冷卻步驟，在該步驟中熱 鋼帶被冷卻到室溫。第三冷卻步驟起始的溫度這里是根據(jù)相應(yīng)冷卻速率而確定的。
[0008] US6, 190, 469B1中描述了另一種生產(chǎn)高強(qiáng)度以及易變形的熱鋼帶，其同樣基于 Cu析出的強(qiáng)度增加作用。在該方法中，按重量百分比計(jì)含有0. 15-0. 3 % C，1.5-2. 5% Si，0. 6-1. 8% Μη，0· 02-0. 10% A1，0. 6-2. 0% Cu，0. 6-2. 0% Ni 以及作為余留部分的鐵 和無(wú)法避免的雜質(zhì)的鋼被澆鑄以形成鋼坯。鋼坯被軋制以形成熱鋼帶，熱軋結(jié)束溫度為 750-880°C。所獲得的熱鋼帶隨后通過水來(lái)冷卻，其開始自680-740°C的開始溫度，直至打卷 溫度，該打卷溫度至少與基于公式240x(% Mn+% Ni)-140(其中％ Mn =相應(yīng)Mn含量，％ Ni =相應(yīng)Ni含量）計(jì)算的溫度相同，并且不高于540°C。然后被冷卻至打卷溫度的熱鋼帶 被彎曲形成鋼卷。所獲得的熱鋼帶具有微觀結(jié)構(gòu)，其除了鐵素體之外還包括5-20%的殘留 奧氏體和20-50%的馬氏體，微觀結(jié)構(gòu)包含銅析出，其通過析出硬化對(duì)所獲得的熱鋼帶的強(qiáng) 度有貢獻(xiàn)。以此方式提供和生產(chǎn)的熱鋼帶具有高達(dá)23%的延展度并結(jié)合有1000 MPa的強(qiáng) 度，因此總體而言獲得了超過20000MPa*%的高品質(zhì)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 考慮到上文提到的現(xiàn)有技術(shù)的背景，本發(fā)明的目的是提供一種熱軋扁鋼產(chǎn)品，其 能夠以簡(jiǎn)單且操作可靠的方式生產(chǎn)，并且具有特別高強(qiáng)度與良好可變形性的優(yōu)化組合。此 外，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)這種扁鋼產(chǎn)品的方法。
[0010] 就熱鋼帶而言，上述目的是根據(jù)本發(fā)明由權(quán)利要求1限定的熱軋扁鋼產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn) 的。
[0011] 就方法而言，上述目的是根據(jù)本發(fā)明通過至少執(zhí)行權(quán)利要求8限定的工序來(lái)生產(chǎn) 根據(jù)本發(fā)明的熱軋扁鋼產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)化配置在從屬權(quán)利要求中限定，并且將在下文作為本發(fā)明的一般概念 進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的熱軋扁鋼產(chǎn)品的特征在于，其除了鐵和無(wú)法避免的雜質(zhì)外，按重量 百分比計(jì)（重量比）還包含：
[0014] C ：0. 10-0. 60% .
[0015] Si ：0. 4-2. 0% .
[0016] Al :最聞達(dá) 2.01%，
[0017] Mn ：0. 4-2. 5% .
[0018] Ni :最聞達(dá) I1%，
[0019] Cu :最聞達(dá) 2. 0 *%，
[0020] Mo :最聞達(dá) 0· 4 *%，
[0021] Cr :最聞達(dá) 2 *%，
[0022] Ti :最聞達(dá) 0.21%，
[0023] Nb :最聞達(dá) 0· 2 *%，
[0024] V :最聞達(dá) 0· 5。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的扁鋼產(chǎn)品具有由兩個(gè)金屬相主導(dǎo)的微觀結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)的一個(gè)主導(dǎo) 成分是貝氏體，并且微觀結(jié)構(gòu)的第二主導(dǎo)成分是殘留奧氏體。除了這兩個(gè)主要組分外，可 以存在小比例的馬氏體和鐵素體，但是其含量太小而不會(huì)影響熱軋扁鋼產(chǎn)品的性能。相應(yīng) 地，根據(jù)本發(fā)明的扁鋼產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)除了可選存在的最高達(dá)5%體積比的鐵素體和最高 達(dá)10%體積比的馬氏體之外，包括至少50%體積比的貝氏體，特別為至少60%體積比，以 及作為余留部分的殘留奧氏體，其中殘留奧氏體的至少一部分以塊體形式存在，并且以塊 體形式存在的殘留奧氏體塊體中的至少98%具有小于5μπι的平均直徑。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明提供的扁鋼產(chǎn)品的方法包括以下工藝步驟：
[0027] -提供鋼坯、薄鋼坯或澆鑄鋼帶形式的初級(jí)產(chǎn)品，其除了鐵和無(wú)法避免的雜質(zhì)外， 還含有按重量百分比計(jì)的：〇· 10-0. 60% C，0. 4-2. 0% Si,最高達(dá)2. 0% Α1，(λ 4-2. 5% Mn, 最聞達(dá)1% Ni，最聞達(dá)2. 0*% Cu，最聞達(dá)0. 4% Mo,最聞達(dá)2% Cr，最聞達(dá)0. 2% Ti，最聞達(dá) 0. 2% Nb以及最高達(dá)0. 5% V ;
[0028] -熱軋?jiān)摮跫?jí)產(chǎn)品以在一個(gè)或多個(gè)軋制通道中形成熱鋼帶，所獲得的熱鋼帶在其 離開最后的軋制通道時(shí)具有至少880°C的熱軋結(jié)束溫度；
[0029] -以至少5°C /s的冷卻速率將所獲得的熱鋼帶加速冷卻至位于馬氏體開始溫度MS 和600°C之間的打卷溫度；
[0030] -打卷熱鋼帶以形成鋼卷；
[0031] -冷卻鋼卷，在冷卻以形成貝氏體期間，鋼卷的溫度被保持在下述溫度范圍內(nèi)，直 到熱鋼帶微觀結(jié)構(gòu)的50%體積比特別為至少60%體積比由貝氏體構(gòu)成，所述溫度范圍具 有與貝氏體開始溫度BS相同的上限并且具有與馬氏體開始溫度MS相同的下限，其中從貝 氏體開始溫度BS開始，貝氏體形成在熱鋼帶的微觀結(jié)構(gòu)中，并且從馬氏體開始溫度MS開 始，馬氏體形成在熱鋼帶的微觀結(jié)構(gòu)中。
[0032] 本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)，即如果殘留奧氏體以塊體形式存在的話，只要?dú)埩魥W 氏體塊體的直徑不超過5 μ m，其對(duì)于熱軋扁鋼產(chǎn)品的所需屬性是有益的。目前的現(xiàn) 有技術(shù)中認(rèn)定塊體形式存在的殘留奧氏體原則上應(yīng)予避免，因?yàn)閴K體形式的殘留奧氏 體被理解為是微觀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的原因并且趨向于形成不良的馬氏體。因此，目前在 現(xiàn)有技術(shù)中在這里討論的鋼微觀結(jié)構(gòu)中總是可以發(fā)現(xiàn)最高可能比例的膜狀殘留奧氏 體（參見 Η. K. D. H. Bhadeshia and D. V. Edmonds " Bainite in silicon steels ：new composition-property approach " published in Metal Science Vol. 17, September 1983,pages 411-419(" Part I" )and pages 420-425(" Part 2")。
[0033] 當(dāng)微觀結(jié)構(gòu)中存在的殘留奧氏體的微觀結(jié)構(gòu)成分的長(zhǎng)寬比即最長(zhǎng)程/厚度為I至 5時(shí)，在本文上下文中被稱作"塊狀"殘留奧氏體。作為對(duì)比，當(dāng)微觀結(jié)構(gòu)中存在的殘留奧氏 體聚積物的長(zhǎng)寬比大于5并且殘留奧氏體的相應(yīng)微觀結(jié)構(gòu)成分的寬度小于1 μ m時(shí)，殘留奧 氏體被稱作"膜狀"。相應(yīng)地膜狀殘留奧氏體典型地作為精細(xì)分布的薄片存在。
[0034] 在根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)扁鋼產(chǎn)品中，通過將存在于根據(jù)本發(fā)明獲得的扁鋼產(chǎn)品的微觀 結(jié)構(gòu)中的殘留奧氏體塊體保持為小塊，即由其平均直徑所表示的長(zhǎng)度被限制在小于5 μ m， 從而可以避免根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)為避免塊體形式存在的殘留奧氏體所需的開銷。令人意外的 是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，塊體形式存在且具有小于5 μ m直徑的殘留奧氏體在根據(jù)本發(fā)明提供的此類 鋼的延展度性能方面具有積極效果。以此尺寸存在的殘留奧氏體塊體證明要比更大塊形式 存在的塊狀殘留奧氏體更穩(wěn)定。同時(shí)，他們沒有膜狀形式存在的殘留奧氏體穩(wěn)定，并且因 此產(chǎn)生TRIP效應(yīng)。當(dāng)塊體殘留奧氏體的長(zhǎng)度最多4 μ m特別地最多3 μ m時(shí)，以塊體形式存 在的殘留奧氏體的積極影響可被特別可靠地利用。在此方面，實(shí)踐中已發(fā)現(xiàn)在具有根據(jù)本 發(fā)明的組分并且根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的扁鋼產(chǎn)品中，塊體形式存在的殘留奧氏體的最大長(zhǎng)度在 1-3 μ m的范圍內(nèi)，殘留奧氏體塊體的最大長(zhǎng)度典型地平均被限制在2 μ m。為此令人意外地 不再需要在生產(chǎn)扁鋼產(chǎn)品期間復(fù)雜的多步驟溫度控制。
[0035] 相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的熱軋扁鋼產(chǎn)品可在沒有任何特別花銷的情況下生產(chǎn)，同時(shí) 遵守根據(jù)本發(fā)明為生產(chǎn)方法預(yù)定義的參數(shù)。特別地，不再需要現(xiàn)有技術(shù)中被視為不可或缺 的復(fù)雜冷卻策略或要求高冷卻功率的冷卻策略。
[0036] 當(dāng)殘留奧氏體含量為至少10%體積比時(shí)，根據(jù)本發(fā)明扁鋼產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)中的殘留 奧氏體含量的積極影響特別可靠地發(fā)生，當(dāng)給定殘留奧氏體含量為至少15%體積比時(shí)，可 以預(yù)期特別可靠的有益效果。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的熱軋扁鋼產(chǎn)品通常獲得超過1000 MPa的抗拉強(qiáng)度Rm，特別地 至少為1200Mpa，同時(shí)延展度A80同樣通常超過17%，特別地超過19%。相應(yīng)地，根據(jù)本 發(fā)明的熱鋼帶