ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к стальному листу для горячей штамповки, к способу его изготовления, и к изделию из горячештампованного стального листа, пригодному для изготовления компонента механической конструкции, и тому подобного.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Были предприняты усилия, направленные на снижение веса стали, используемой для кузова транспортного средства, путем повышения прочности стали, чтобы снизить вес транспортного средства. Высокое упрочнение стали содействует улучшению характеристик устойчивости транспортного средства при аварийном столкновении. Что касается тонкого стального листа, широко применяемого для транспортного средства, то, как правило, по мере повышения прочности ухудшается формуемость прессованием и становится более затруднительным изготовление компонента, имеющего сложную форму. Например, участок с высокой степенью обработки растрескивается, и соответственно снижению пластичности ухудшается точность размеров вследствие более высокого упругого последействия. Соответственно этому нелегко изготовить компоненты штамповкой высокопрочного стального листа, в частности стального листа, имеющего предел прочности при растяжении 780 МПа или более. Проще обрабатывать высокопрочный стальной лист не штамповкой, а роликовым профилированием, но целевое применение ограничено компонентом, имеющим равномерное поперечное сечение в продольном направлении.
[0003] Способ, называемый горячей штамповкой, целью которого является получение высокой формуемости высокопрочного стального листа, описан в Патентном документе 1. Согласно горячей штамповке можно формовать высокопрочный стальной лист с высокой точностью и получать изделие из высокопрочного горячештампованного стального листа.
[0004] Материал, прочность которого после закалки относится к классу прочности 1500 МПа, описан в Патентных документах 2 и 3. Стальной лист для горячей штамповки, предназначенный для улучшения пластичности, в то же время с получением высокой прочности описан в Патентном документе 4. В Патентных документах 5 и 6 описан стальной лист, предназначенный для улучшения закаливаемости. Однако существуют проблемы в тех технологиях, в которых необходимо начинать закалку при высокой температуре, и затруднительно улучшить ударную вязкость и локальную деформируемость и прочие.
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
[0005] Патентный документ 1: Японская выложенная патентная публикация № 2002-102980.
Патентный документ 2: Японская выложенная патентная публикация № 2011-236483.
Патентный документ 3: Японская выложенная патентная публикация № 2004-323944.
Патентный документ 4: Японская выложенная патентная публикация № 2010-65292.
Патентный документ 5: Японская выложенная патентная публикация № 2011-195958.
Патентный документ 6: Японская патентная публикация № 3879459.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
[0006] Одна цель настоящего изобретения состоит в создании стального листа для горячей штамповки, способа его изготовления и изделия из горячештампованного стального листа, способного достигать хорошей ударной вязкости и локальной деформируемости, даже когда закалку начинают при относительно низкой температуре.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
[0007] Авторы настоящего изобретения провели обстоятельные исследования, имея в виду, что важно обеспечить генерирование мартенсита с высокой долей площади в условиях закалки для получения превосходной ударной вязкости и локальной деформируемости после закалки, и специальный химический состав важен, чтобы обеспечить возможность начала закалки при относительно низкой температуре. В результате обнаружено, что хорошие ударная вязкость и локальная деформируемость могут быть получены, даже если закалку начинают при относительно низкой температуре, благодаря комбинации химического состава и структуры стали в пределах определенного диапазона. В результате авторы настоящего изобретения пришли к разработке разнообразных вариантов осуществления изобретения, описанных ниже.
[0008] (1)
Стальной лист для горячей штамповки, включающий химический состав, выраженный в % по массе:
С: 0,08% или более, и менее 0,20%;
Si: от 0,003% до 0,2%;
Mn: от 1,6% до 3,5%;
кислоторастворимый Al: от 0,0002% до 2,0%;
В: от 0,0003% до 0,01%;
Р: 0,1% или менее;
S: 0,004% или менее;
N: 0,01% или менее;
Ti: от 0% до 0,04 +48/14×[N]%, когда содержание N выражается как [N];
Cr: от 0% до 1,00%;
Bi: от 0% до 0,5%;
Са: от 0% до 0,05%;
Mg: от 0% до 0,05%;
REM (редкоземельный металл): от 0% до 0,05%;
Mo: от 0% до 1%;
Cu: от 0% до 1%;
Ni: от 0% до 1%;
W: от 0% до 1%;
Nb: от 0% до 1%;
V: от 0% до 1%;
остальное количество: Fe и загрязняющие примеси,
причем:
выражение (1) удовлетворяется, когда содержание Mn представлено как [Mn], и содержание С представлено как [С],
где [Mn]+6,67×[С]-2,73≥0 (1); и
стальной лист включает структуру стали, выраженную в доле площади:
бейнит: от 1% до 95%;
феррит: от 5% до 94%; и
остальное количество: один или более, выбранные из группы, состоящей из перлита, мартенсита и остаточного аустенита.
[0009] (2)
Стальной лист для горячей штамповки согласно пункту (1), в котором
доля площади бейнита составляет от 20% до 95%, и
доля площади феррита составляет от 5% до 80%.
[0010] (3)
Стальной лист для горячей штамповки согласно пункту (1), в котором
доля площади бейнита составляет 1% или более, и менее 20%, и
доля площади феррита составляет от 40% до 94%.
[0011] (4)
Стальной лист для горячей штамповки согласно любому из пунктов (1)-(3), в котором химический состав содержит:
Ti: от 48/14×[N]% до 0,04+48/14×[N]%.
[0012] (5)
Стальной лист для горячей штамповки согласно любому из пунктов (1)-(4), в котором
содержание Cr составляет от 0,01% до 1,00%, и
когда содержание Mn представлено как [Mn], и содержание Cr представлено как [Cr], удовлетворяется выражение (2),
1,6≤[Mn]+[Cr]≤3,5 (2).
[0013] (6)
Стальной лист для горячей штамповки согласно любому из пунктов (1)-(5), в котором химический состав содержит:
Bi: от 0,0001% до 0,5%.
[0014] (7)
Стальной лист для горячей штамповки согласно любому из пунктов (1)-(6), в котором химический состав содержит один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из:
Са: от 0,0005% до 0,05%;
Mg: от 0,0005% до 0,05%; и
REM: от 0,0005% до 0,05%.
[0015] (8)
Стальной лист для горячей штамповки согласно любому из пунктов (1)-(7), в котором химический состав содержит один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из:
Mo: от 0,03% до 1%;
Cu: от 0,01% до 1%;
Ni: от 0,01% до 1%; и
W: от 0,01% до 1%.
[0016] (9)
Стальной лист для горячей штамповки согласно любому из пунктов (1)-(8), в котором химический состав содержит один или два элемента, выбранных из группы, состоящей из:
Nb: от 0,005% до 1%; и
V: от 0,005% до 1%.
[0017] (10)
Способ изготовления стального листа для горячей штамповки, включающий стадии, в которых:
проводят горячую прокатку стального слитка или стальной заготовки;
проводят кислотное травление стального листа, полученного горячей прокаткой;
проводят холодную прокатку стального листа, полученного кислотным травлением; и
выполняют термическую обработку стального листа, полученного холодной прокаткой,
причем:
стальной слиток или стальная заготовка включает химический состав, выраженный, в % по массе:
С: 0,08% или более, и менее 0,20%;
Si: от 0,003% до 0,2%;
Mn: от 1,6% до 3,5%;
кислоторастворимый Al: от 0,0002% до 2,0%;
В: от 0,0003% до 0,01%;
Р: 0,1% или менее;
S: 0,004% или менее;
N: 0,01% или менее;
Ti: от 0% до 0,04 + 48/14×[N]%, когда содержание N выражается как [N];
Cr: от 0% до 1,00%;
Bi: от 0% до 0,5%;
Са: от 0% до 0,05%;
Mg: от 0% до 0,05%;
REM: от 0% до 0,05%;
Mo: от 0% до 1%;
Cu: от 0% до 1%;
Ni: от 0% до 1%;
W: от 0% до 1%;
Nb: от 0% до 1%;
V: от 0% до 1%;
остальное количество: Fe и загрязняющие примеси,
выражение (1) удовлетворяется, когда содержание Mn представлено как [Mn], и содержание С представлено как [С],
где [Mn]+6,67×[С]-2,73≥0 (1);
горячая прокатка включает стадии, в которых:
начинают прокатку при температуре 1050°С или более; и
после этого проводят намотку в рулон при температуре в диапазоне от 400°С до 700°С; и
выполняют термическую обработку, включающую стадии, в которых:
нагревают до температуры в диапазоне от 700°С до 840°С;
после этого охлаждают до температуры 500°С или менее со средней скоростью охлаждения от 5°С/сек до 100°С/сек; и
после этого выдерживают при температуре в диапазоне от 300°С до 500°С в течение времени от 5 секунд до 600 секунд.
[0018] (11)
Способ изготовления стального листа для горячей штамповки, включающий стадии, в которых:
проводят горячую прокатку стального слитка или стальной заготовки;
проводят кислотное травление стального листа, полученного горячей прокаткой;
проводят холодную прокатку стального листа, полученного кислотным травлением;
выполняют термическую обработку стального листа, полученного холодной прокаткой, и
проводят плакирование стального листа, полученного термической обработкой,
причем:
стальной слиток или стальная заготовка включает химический состав, выраженный, в % по массе:
С: 0,08% или более, и менее 0,20%;
Si: от 0,003% до 0,2%;
Mn: от 1,6% до 3,5%;
кислоторастворимый Al: от 0,0002% до 2,0%;
В: от 0,0003% до 0,01%;
Р: 0,1% или менее;
S: 0,004% или менее;
N: 0,01% или менее;
Ti: от 0% до 0,04+48/14×[N]%, когда содержание N выражается как [N];
Cr: от 0% до 1,00%;
Bi: от 0% до 0,5%;
Са: от 0% до 0,05%;
Mg: от 0% до 0,05%;
REM: от 0% до 0,05%;
Mo: от 0% до 1%;
Cu: от 0% до 1%;
Ni: от 0% до 1%;
W: от 0% до 1%;
Nb: от 0% до 1%;
V: от 0% до 1%;
остальное количество: Fe и загрязняющие примеси,
выражение (1) удовлетворяется, когда содержание Mn представлено как [Mn], и содержание С представлено как [С],
где [Mn]+6,67×[С]-2,73≥0 (1);
горячая прокатка включает стадии, в которых:
начинают прокатку при температуре 1050°С или более; и
после этого проводят намотку в рулон при температуре в диапазоне от 400°С до 700°С; и
выполняют термическую обработку, включающую стадии, в которых:
нагревают до температуры в диапазоне от 700°С до 840°С;
после этого охлаждают до температуры 580°С или менее со средней скоростью охлаждения от 3°С/сек до 20°С/сек; и
после этого выдерживают при температуре в диапазоне от 500°С до 570°С в течение времени от 5 секунд до 600 секунд, и
плакирование включает стадии, в которых:
выполняют обработку гальванизацией погружением; и
после этого выполняют обработку для легирования при температуре в диапазоне от 500°С до 650°С.
[0019] (12)
Способ изготовления стального листа для горячей штамповки согласно пунктам (10) или (11),
в котором химический состав содержит:
Ti: от 48/14×[N]% до 0,04+48/14×[N]%.
[0020] (13)
Способ изготовления стального листа для горячей штамповки согласно любому из пунктов (10)-(12),
в котором содержание Cr составляет от 0,01% до 1,00%, и когда содержание Mn представлено как [Mn], и содержание Cr представлено как [Cr], удовлетворяется выражение (2),
1,6≤[Mn]+[Cr]≤3,5 (2).
[0021] (14)
Способ изготовления стального листа для горячей штамповки согласно любому из пунктов (10)-(13),
в котором химический состав содержит:
Bi: от 0,0001% до 0,5%.
[0022] (15)
Способ изготовления стального листа для горячей штамповки согласно любому из пунктов (10)-(14),
в котором химический состав содержит один элемент, или два, или более элементов, выбранных из группы, состоящей из:
Са: от 0,0005% до 0,05%;
Mg: от 0,0005% до 0,05%; и
REM: от 0,0005% до 0,05%.
[0023] (16)
Способ изготовления стального листа для горячей штамповки согласно любому из пунктов (10)-(15),
в котором химический состав содержит один элемент, или два, или более элементов, выбранных из группы, состоящей из:
Mo: от 0% до 1%;
Cu: от 0% до 1%;
Ni: от 0% до 1%; и
W: от 0% до 1%.
[0024] (17)
Способ изготовления стального листа для горячей штамповки согласно любому из пунктов (10)-(16),
в котором химический состав содержит один элемент или два элемента, выбранных из группы, состоящей из:
Nb: от 0% до 1%; и
V: от 0% до 1%.
[0025] (18)
Изделие из горячештампованного стального листа, имеющего химический состав, выраженный, в % по массе:
С: 0,08% или более, и менее 0,20%;
Si: от 0,003% до 0,2%;
Mn: от 1,6% до 3,5%;
кислоторастворимый Al: от 0,0002% до 2,0%;
В: от 0,0003% до 0,01%;
Р: 0,1% или менее;
S: 0,004% или менее;
N: 0,01% или менее;
Ti: от 0% до 0,04 +48/14×[N]%, когда содержание N выражается как [N];
Cr: от 0% до 1,00%;
Bi: от 0% до 0,5%;
Са: от 0% до 0,05%;
Mg: от 0% до 0,05%;
REM: от 0% до 0,05%;
Mo: от 0% до 1%;
Cu: от 0% до 1%;
Ni: от 0% до 1%;
W: от 0% до 1%;
Nb: от 0% до 1%;
V: от 0% до 1%;
остальное количество: Fe и загрязняющие примеси,
причем выражение (1) удовлетворяется, когда содержание Mn представлено как [Mn], содержание С представлено как [С],
где [Mn]+6,67×[С]-2,73≥0 (1)
и имеющего структуру стали, в которой доля площади мартенсита составляет 90% или более, и предел прочности при растяжении составляет 1600 МПа или менее.
[0026] (19)
Изделие из горячештампованного стального листа согласно пункту (18),
в котором химический состав содержит:
Ti: от 48/14×[N]% до 0,04+48/14×[N]%.
[0027] (20)
Изделие из горячештампованного стального листа согласно пункту (18) или (19),
в котором содержание Cr составляет от 0,01% до 1,00%, и когда содержание Mn представлено как [Mn], и содержание Cr представлено как [Cr], удовлетворяется выражение (2),
1,6≤[Mn]+[Cr]≤3,5 (2).
[0028] (21)
Изделие из горячештампованного стального листа согласно любому из пунктов (18)-(20),
в котором химический состав содержит:
Bi: от 0,0001% до 0,5%.
[0029] (22)
Изделие из горячештампованного стального листа согласно любому из пунктов (18)-(21),
в котором химический состав содержит один элемент, или два, или более элементов, выбранных из группы, состоящей из:
Са: от 0,0005% до 0,05%;
Mg: от 0,0005% до 0,05%; и
REM: от 0,0005% до 0,05%.
[0030] (23)
Изделие из горячештампованного стального листа согласно любому из пунктов (18)-(22),
в котором химический состав содержит один элемент, или два, или более элементов, выбранных из группы, состоящей из:
Mo: от 0% до 1%;
Cu: от 0% до 1%;
Ni: от 0% до 1%; и
W: от 0% до 1%.
[0031] (24)
Изделие из горячештампованного стального листа согласно любому из пунктов (18)-(23),
в котором химический состав содержит один элемент или два элемента, выбранных из группы, состоящей из:
Nb: от 0% до 1%; и
V: от 0% до 1%.
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0032] Согласно настоящему изобретению возможно получение хорошей ударной вязкости и локальной деформируемости, даже если закалку начинают при относительно низкой температуре.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0033] Далее описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к стальному листу для горячей штамповки, используемому для изготовления изделия из горячештампованного стального листа способом горячей штамповки. При горячей штамповке стальной лист для горячей штамповки, как правило, нагревают для формования и затем закалки. Соответственно стальному листу для горячей штамповки согласно настоящему изобретению возможно получение достаточного количества мартенсита, даже если закалку после нагрева начинают при относительно низкой температуре, например, в сочетании с химическим составом и структурой стали, описываемыми ниже.
[0034] Сначала описывается химический состав стального листа для горячей штамповки согласно настоящему варианту исполнения. В нижеследующем описании символ «%», будучи единицей содержания каждого элемента, содержащегося в стальном листе для горячей штамповки, означает «% по массе», если не оговорено иное.
[0035] Химический состав стального листа для горячей штамповки согласно настоящему варианту исполнения выражается, в % по массе, С: 0,08% или более, и менее 0,20%; Si: от 0,003% до 0,2%; Mn: от 1,6% до 3,5%; кислоторастворимый Al: от 0,0002% до 2,0%; В: от 0,0003% до 0,01%; Р: 0,1% или менее; S: 0,004% или менее; N: 0,01% или менее; Ti: от 0% до 0,04+48/14×[N]%, когда содержание N выражается как [N]; Cr: от 0% до 1,00%; Bi: от 0% до 0,5%; Са: от 0% до 0,05%; Mg: от 0% до 0,05%; REM: от 0% до 0,05%; Mo: от 0% до 1%; Cu: от 0% до 1%; Ni: от 0% до 1%; W: от 0% до 1%; Nb: от 0% до 1%; V: от 0% до 1%; остальное количество: Fe и загрязняющие примеси. Кроме того, выражение (1) удовлетворяется, когда содержание Mn представлено как [Mn], содержание С представлено как [С]. В качестве загрязняющих примесей примерными являются примеси, содержащиеся в сырьевых материалах, таких как руда и скрап, и примеси, обусловленные процессом изготовления.
[Mn]+6,67×[С]-2,73≥0 (1)
[0036] (С: 0,08% или более, и менее 0,20%)
Углерод (С) является очень важным элементом, который повышает закаливаемость и главным образом влияет на прочность после закалки. Углерод (С) также представляет собой очень важный элемент, который эффективен для регулирования локальной деформируемости (локальной пластичности) и ударной вязкости (характеристики поглощения энергии) после горячей штамповки. Когда содержание С составляет менее 0,08%, прочность после закалки может быть недостаточной, или не может быть получена достаточная закаливаемость. Соответственно этому содержание С составляет 0,08% или более. Когда содержание С составляет 0,20% или более, прочность после закалки является чрезмерно высокой, и достаточная локальная деформируемость и ударная вязкость не могут быть получены. Поэтому содержание С составляет менее 0,20%. Содержание С предпочтительно составляет 0,18% или менее, и более предпочтительно 0,16% или менее.
[0037] (Si: от 0,003% до 0,2%)
Кремний (Si) представляет собой очень важный элемент для улучшения закаливаемости и для стабильного обеспечения прочности после закалки. Действие Si состоит в подавлении образования окалины при высокотемпературном нагреве в условиях горячей штамповки. Когда содержание Si составляет менее 0,003%, затруднительно получить вышеуказанные эффекты. Соответственно этому содержание Si составляет 0,003% или более. Для более надежного получения вышеуказанных действий содержание Si предпочтительно составляет 0,01% или более. Когда содержание Si превышает 0,2%, температура, при которой происходит аустенитное превращение, является очень высокой. Соответственно этому могут возрастать затраты, необходимые для нагрева при горячей штамповке, или закалка является недостаточной вследствие недостаточного нагрева. Кроме того, когда выполняют обработку с нанесением плакирующего покрытия горячим погружением, снижается смачиваемость. Поэтому содержание Si составляет 0,2% или менее.
[0038] (Mn: от 1,6% до 3,5%)
Марганец (Mn) представляет собой очень эффективный элемент для улучшения прокаливаемости и стабильного обеспечения прочности после закалки. Когда содержание Mn составляет менее 1,6%, затруднительно получить вышеуказанные эффекты. Соответственно этому содержание Mn составляет 1,6% или более. Для более надежного получения вышеуказанных эффектов содержание Mn предпочтительно составляет 2,0% или более. Когда содержание Mn превышает 3,5%, проявления вышеуказанных действий насыщаются, и снижается ударная вязкость после закалки. Соответственно этому содержание Mn составляет 3,5% или менее.
[0039] Кроме того, когда содержание Mn представлено как [Mn], и содержание С представлено как [С], удовлетворяется выражение (1).
[Mn]+6,67×[С]-2,73≥0 (1)
Когда выражение (1) не удовлетворяется, прокаливаемость является недостаточной, и желательные механические свойства не могут быть получены после горячей штамповки.
[0040] (Кислоторастворимый Al (sol.Al): от 0,0002% до 2,0%)
Алюминий (Al) представляет собой элемент, действие которого состоит в обеспечении бездефектности стали в результате раскисления расплавленной стали. Когда содержание кислоторастворимого Al составляет менее 0,0002%, получить вышеуказанные эффекты затруднительно. Соответственно этому содержание кислоторастворимого Al составляет 0,0002% или более. Al также является очень эффективным элементом для улучшения прокаливаемости и для стабильного обеспечения прочности после закалки. Однако когда содержание кислоторастворимого Al превышает 2,0%, эффекты вышеуказанных действий насыщаются,и без необходимости возрастает стоимость. Соответственно этому содержание кислоторастворимого Al составляет 2,0% или менее.
[0041] (В: от 0,0003% до 0,01%)
Бор (В) является очень эффективным элементом для улучшения прокаливаемости и для стабильного обеспечения прочности после закалки. Когда содержание бора (В) составляет менее 0,0003%, вышеуказанные эффекты получить затруднительно. Соответственно этому содержание В составляет 0,0003% или более. Когда содержание В превышает 0,01%, эффекты вышеуказанных действий насыщаются и снижается ударная вязкость после закалки. Соответственно этому содержание В составляет 0,01% или менее.
[0042] (Р: 0,1% или менее)
Фосфор (Р) не является существенным элементом и может содержаться в стали, например, как загрязняющая примесь. С позиции ударной вязкости: чем меньше содержание Р, тем лучше. В частности, когда содержание Р превышает 0,1%, становится значительным снижение ударной вязкости. Соответственно этому содержание Р составляет 0,1% или менее. Для обеспечения лучшей ударной вязкости содержание Р предпочтительно составляет 0,05% или менее, и более предпочтительно 0,03% или менее. Фосфор (Р) способен содействовать улучшению прокаливаемости и стабильному обеспечению прочности после закалки. Для получения этих эффектов Р может содержаться преднамеренно. Снижение содержания Р является дорогостоящим и расходы значительно возрастают для сокращения содержания Р ниже 0,0002%. Соответственно этому содержание Р может быть 0,0002% или более.
[0043] (S: 0,004% или менее)
Сера (S) не является существенным элементом и может содержаться в стали, например, как загрязняющая примесь. С позиции ударной вязкости: чем меньше содержание S, тем лучше. В частности, когда содержание S превышает 0,004%, становится значительным снижение ударной вязкости. Соответственно этому содержание S составляет 0,004% или менее. Снижение содержания S является дорогостоящим и расходы значительно возрастают для сокращения содержания S ниже 0,0002%. Соответственно этому содержание S может быть 0,0002% или более.
[0044] (N: 0,01% или менее)
Азот (N) не является существенным элементом, и может содержаться в стали, например, как загрязняющая примесь. С позиции ударной вязкости: чем меньше содержание N, тем лучше. В частности, когда содержание N превышает 0,01%, значительно снижаются локальная деформируемость и ударная вязкость в соответствии с образованием крупнозернистых нитридов. Соответственно этому содержание N составляет 0,01% или менее. Снижение содержания N является дорогостоящим и затраты значительно возрастают для сокращения содержания N ниже 0,0002%. Соответственно этому содержание N может быть 0,0002% или более, или составлять 0,0008% или более, чтобы дополнительно сократить стоимость.
[0045] Ti, Cr, Bi, Ca, Mg, REM, Mo, Cu, Ni, W, Nb, и V не являются существенными элементами и представляют собой произвольно выбранные элементы, которые надлежащим образом содержатся в стальном листе для горячей штамповки, вплоть до предварительно заданного количества как предельного.
[0046] (Ti: от 0% до 0,04 +48/14×[N]%, когда содержание N выражается как [N]%)
Ti подавляет рекристаллизацию аустенита, предотвращает рост зерен благодаря формированию дополнительных тонкодисперсных карбидов для измельчения аустенитных зерен, когда стальной лист для горячей штамповки нагревают до точки Ас3 или выше при горячей штамповке. В результате значительно улучшается ударная вязкость изделия из горячештампованного стального листа. Соответственно этому Ti может содержаться. Для надежного получения этого эффекта содержание Ti предпочтительно составляет величину «48/14×[N]%» или более. Однако когда содержание Ti превышает величину «48/14×[N]+0,04%», эффект вышеуказанной функции насыщается, и без необходимости возрастает стоимость. Соответственно этому содержание Ti составляет 0,04+48/14×[N]% или менее. А именно предпочтительно, чтобы соблюдалось условие «Ti: от 48/14×[N]% до 0,04+48/14×[N]%».
[0047] (Cr: от 0% до 1,00%)
Хром (Cr) является очень эффективным элементом для улучшения прокаливаемости и стабильного обеспечения прочности после закалки, таким же образом, как Mn. Соответственно этому Cr может содержаться. Для надежного получения этого эффекта содержание Cr предпочтительно составляет 0,01% или более, и более предпочтительно 0,1% или более. Однако когда содержание Cr превышает 1,00%, вышеуказанные эффекты насыщаются, и без необходимости возрастает стоимость. Соответственно этому содержание Cr составляет 1,00% или менее. А именно предпочтительно, чтобы соблюдалось условие «Cr: от 0,01% до 1,00%». Кроме того, когда сумма величин содержания Mn и содержания Cr превышает 3,5%, эффекты вышеуказанных функций насыщаются, и снижается ударная вязкость после закалки. Соответственно этому сумма величин содержания Mn и содержания Cr составляет 3,5% или менее. А именно когда содержание Mn представлено как [Mn], содержание Cr представлено как [Cr], предпочтительно, чтобы удовлетворялось выражение (2). Совокупность содержания Mn и содержания Cr предпочтительно составляет 2,8% или менее.
1,6≤[Mn]+[Cr]≤3,5 (2).
[0048] (Bi: от 0% до 0,5%)
Висмут (Bi) представляет собой элемент, действие которого состоит в том, что он становится центром кристаллизации в процессе затвердевания расплавленной стали, и делает малым расстояние между вторичными осями дендритов, чтобы подавить ликвацию Mn и прочих элементов внутри расстояния между осями дендритов. В частности, в настоящем варианте исполнения Mn содержится в количестве 1,6% или более, и поэтому Bi эффективно предотвращает снижение ударной вязкости, обусловленное ликвацией Mn. Соответственно этому Bi может содержаться. Для надежного получения этого эффекта содержание Bi предпочтительно составляет 0,0001% или более. Однако когда содержание Bi превышает 0,5%, эффект вышеуказанного действия насыщается, и без необходимости возрастает стоимость. Соответственно этому содержание Bi составляет 0,5% или менее. А именно предпочтительно, чтобы соблюдалось условие «Bi: от 0,0001% до 0,5%». Из соображений подавления ликвации Mn и других элементов содержание Bi более предпочтительно составляет 0,0002% или более, и еще более предпочтительно 0,0005% или более.
[0049] (Са: от 0% до 0,05%, Mg: от 0% до 0,05%, REM: от 0% до 0,05%)
Каждый из кальция (Са), магния (Mg) и REM (редкоземельного металла) представляет собой элемент, действие которого проявляется в измельчении включений в стали и в предотвращении растрескивания, обусловленного включениями при горячей штамповке. Соответственно этому может содержаться один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из этих элементов. Для надежного получения этого эффекта каждое из содержания Са, содержания Mg и содержания REM предпочтительно составляет 0,0005% или более. Однако когда любой из этих уровней содержания превышает 0,05%, эффект вышеуказанного действия насыщается, и без необходимости возрастает стоимость. Соответственно этому каждое из содержания Са, содержания Mg, и содержания REM составляет 0,05% или менее. А именно предпочтительно, чтобы соблюдалось по меньшей мере одно из условий «Са: от 0,0005% до 0,05%», «Mg: от 0,0005% до 0,05%», и «REM: от 0,0005% до 0,05%».
[0050] REM (редкоземельный металл) обозначает элементы 17 видов, в совокупности Sc, Y и лантаноидов, и «содержание REM» означает совокупное содержание этих элементов 17 видов. Лантаноид при промышленном производстве может быть добавлен в форме, например, мишметалла.
[0051] (Mo: от 0% до 1%, Cu: от 0% до 1%, Ni: от 0% до 1%, W: от 0% до 1%)
Каждый из молибдена (Mo), меди (Cu), никеля (Ni) и вольфрама (W) представляет собой элемент, эффективный в улучшении прокаливаемости и стабильном обеспечении прочности после закалки. Соответственно этому может содержаться один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из этих элементов. Для надежного получения этого эффекта содержание Mo предпочтительно составляет 0,03% или более, и каждое из содержания Cu, содержания Ni и содержания W предпочтительно составляет 0,01% или более. Однако когда любой из этих уровней содержания превышает 1%, эффекты вышеуказанных действий насыщаются, и без необходимости возрастает стоимость. Соответственно этому каждое из содержания Mo, содержания Cu, содержания Ni и содержания W составляет 1% или менее. А именно предпочтительно, чтобы соблюдалось по меньшей мере одно из условий «Mo: от 0,03% до 1%», «Cu: от 0,01% до 1%», «Ni: от 0,01% до 1%», и «W: от 0,01% до 1%».
[0052] (Nb: от 0% до 1%, V: от 0% до 1%)
Каждый из ниобия (Nb) и ванадия (V) подавляет рекристаллизацию аустенита, предотвращает рост зерен благодаря формированию дополнительных тонкодисперсных карбидов для измельчения аустенитных зерен, когда стальной лист для горячей штамповки нагревают до точки Ас3 или выше при горячей штамповке. Соответственно этому могут содержаться один или два элемента, выбранные из группы, состоящей из этих элементов. Для надежного получения этого эффекта каждый из уровней содержания Nb и содержания V предпочтительно составляет 0,005% или более. Однако когда любой из этих уровней содержания превышает 1%, эффект вышеуказанного действия насыщается, и без необходимости возрастает стоимость. Соответственно этому каждый из уровней содержания Nb и содержания V составляет 1% или менее. А именно предпочтительно, что соблюдалось по меньшей мере одно из условий «Nb: от 0,005% до 1%» и «V: от 0,005% до 1%».
[0053] Далее описывается структура стали стального листа для горячей штамповки согласно настоящему варианту исполнения. Стальной лист для горячей штамповки имеет структуру стали, представляемую бейнитом: от 1% до 95%; ферритом: от 5% до 94%; и с остальным количеством из: одного или более компонентов из группы, состоящей из перлита, мартенсита и остаточного аустенита. Каждое из численных значений, имеющих отношение к структуре стали, представляет, например, среднее значение для всего стального листа в целом для горячей штамповки, но оно может быть представлено численным значением, относящимся к структуре стали в точке, глубина которой от поверхности стального листа для горячей штамповки составляет 1/4 толщины стального листа (далее эта точка может описываться как «положение на 1/4 глубины»). Например, когда толщина стального листа для горячей штамповки составляет 2,0 мм, это может быть представлено численным значением в точке, глубина которой от поверхности составляет 0,50 мм. Это обусловливается тем, что структура стали в положении на 1/4 глубины представляет усредненную структуру стали по направлению толщины изделия из горячештампованного стального листа. В настоящем изобретении доля площади каждой фазы или структуры, измеренная в положении на 1/4 глубины, рассматривается как доля площади каждой из них.
[0054] Как правило, при горячей штамповке С находится в твердом растворе в результате аустенитного превращения при нагреве. Закаливаемость и твердость после закалки становятся высокими благодаря твердому раствору углерода (С). Фаза или структура, концентрация С в которой высока, такая как бейнит, перлит, мартенсит, цементит, и остаточный аустенит, становится исходной точкой аустенизации при нагреве. Соответственно этому чем больше эти доли площади, тем больше ускоряется аустенизация. С другой стороны, феррит, концентрация С в котором низка, с трудом становится исходной точкой аустенизации, и чем больше доля площади феррита, тем сильнее подавляется рост зерен аустенита.
[0055] (Доля площади феррита: от 5% до 94%)
Когда доля площади феррита составляет 5% или более, соответствующим образом подавляется исходная точка аустенизации. Соответственно этому можно предотвратить чрезмерный рост зерен аустенита и дополнительно повысить ударную вязкость после горячей штамповки. Соответственно этому доля площади феррита составляет 5% или более. Для надежного получения этого эффекта доля площади феррита предпочтительно составляет 15% или более, более предпочтительно 30% или более, и еще более предпочтительно 40% или более.
[0056] Когда доля площади феррита составляет 94% или менее, соответствующим образом обеспечивается исходная точка аустенизации. Соответственно этому можно вызвать быстрое развитие аустенизации и улучшается производительность. Поэтому доля площади феррита составляет 94% или менее.
[0057] Доля площади феррита включает соответственные площади полигонального феррита, игольчатого феррита и бейнитного феррита, но площадь феррита, присутствующего в перлите, сюда не входит.
[0058] (Доля площади бейнита: от 1% до 95%)
Из соображений ускорения аустенитного превращения при нагреве предпочтительно, чтобы присутствовали фазы или структуры, концентрация С в каждой из которых является высокой, такие как бейнит, перлит, мартенсит, цементит, и остаточный аустенит. Однако когда в стальном листе для горячей штамповки присутствует фаза или структура, концентрация С в которой чрезмерно высока, С концентрируется в аустените, образованном при превращении этих фаз или структур, и поэтому когда после этого выполняют закалку, формируется область, прочность которой является локально высокой, с микроскопической точки зрения, и легко могут быть снижены локальная деформируемость и ударная вязкость. Когда основное внимание уделяется концентрации С, то фаза или структура среди бейнита, перлита, мартенсита, цементита и остаточного аустенита, концентрация С которой является наименьшей, представляет собой бейнит. Поэтому фаза или структура, где с трудом происходит локальное концентрирование С, представляет собой бейнит. Когда доля площади бейнита составляет 1% или более, становятся значительными улучшения локальной деформируемости и ударной вязкости. Соответственно этому доля площади бейнита составляет 1% или более. Кроме того, предпочтительно, чтобы иной структурой, нежели феррит, был бейнит. Доля площади феррита составляет 5% или более, и поэтому доля площади бейнита составляет 95% или менее.
[0059] Сумма доли площади феррита и доли площади бейнита предпочтительно составляет 40% или более, более предпочтительно 45% или более, еще более предпочтительно 50% или более, и дополнительно предпочтительно 55% или более. Чем меньше сумма доли площади феррита и доли площади бейнита, тем больше доли площади перлита, мартенсита, цементита и остаточного аустенита. Поэтому является затруднительной диффузия С, легко происходит неравномерная закалка, и облегчается проявление сильного распределения твердости. Соответственно этому затруднительно получить достаточные локальную деформируемость и ударную вязкость. Сумма доли площади феррита и доли площади бейнита более предпочтительно составляет 90% или более, и наиболее предпочтительно 100%.
[0060] Когда доля площади бейнита составляет от 20% до 95%, предпочтительно, чтобы доля площади феррита составляла от 5% до 80%. Чем больше доля площади бейнита, тем короче время, необходимое для аустенизации при закалке. Соответственно этому благоприятным образом снижается стоимость и сокращается продолжительность.
[0061] Когда доля площади бейнита составляет 1% или более, и менее 20%, предпочтительно, чтобы доля площади феррита составляла от 40% до 94%. Чем больше доля площади феррита, тем более превосходная предварительная формуемость может быть получена. В частности, когда доля площади феррита составляет 40% или более, является значительным улучшение предварительной формуемости.
[0062] Остальное количество иных компонентов, нежели феррит и бейнит, составляет, например, один или более из перлита, мартенсита, цементита, и остаточного аустенита. Чем меньше их содержание, тем более это предпочтительно.
[0063] Предпочтительно, чтобы на поверхности стального листа для горячей штамповки был сформирован содержащий Zn плакирующий слой. А именно стальной лист с поверхностной обработкой является предпочтительным в качестве стального листа для горячей штамповки. Благодаря плакирующему слою может быть получен такой эффект, как улучшение коррозионной стойкости изделия из горячештампованного стального листа, сформованного горячей штамповкой. Типы плакирующего слоя не являются конкретно ограниченными, и в порядке примера приведены образованный электролитическим осаждением слой и сформированный горячим погружением плакирующий слой. В качестве образованного электролитическим осаждением слоя приведены примеры полученного электролитическим цинкованием в расплаве слоя, и слоя, сформированного электролитическим осаждением Zn-Ni-сплава. В качестве полученного горячим погружением плакирующего слоя примерными являются сформированный гальванизацией погружением слой, образованный гальванизацией погружением легированный слой, сформированный горячим погружением алюминиевый плакирующий слой, выполненный горячим погружением плакирующий слой из Zn-Al-сплава, выполненный горячим погружением плакирующий слой из Zn-Al-Mg-сплава, и полученный горячим погружением плакирующий слой из Zn-Al-Mg-Si-сплава.
[0064] Количество материала, осажденного в виде плакирующего покрытия, также не является конкретно ограниченным, и в принципе оно может быть общепринятым. В частности, когда плакирующий слой представляет собой слой из чистого цинка, плакирующий слой может частично испаряться, когда стальной лист для горячей штамповки нагревают до температуры точки Ас3 или более при горячей штамповке. Соответственно этому в частности, предпочтительно регулировать количество плакирующего покрытия на большую величину в случае электролитического осаждения, при котором количество осажденного материала склонно быть меньшим, чем плакирующего слоя, образованного горячим погружением. Вследствие вышеуказанных причин в качестве плакирующего слоя предпочтителен слой, образованный гальванизацией погружением, и, в частности, предпочтителен выполненный горячим погружением слой цинкового сплава (в том числе образованный гальванизацией погружением легированный слой), температура плавления которого является более высокой, чем температура плавления чистого цинка.
[0065] Далее описывается способ изготовления стального листа для горячей штамповки. Стальной лист для горячей штамповки согласно настоящему варианту исполнения может достигать желательного эффекта до тех пор, пока он имеет вышеуказанные химический состав и структуру стали, независимо от способа его изготовления. Соответственно этому способ его изготовления не является конкретно ограниченным. Однако согласно описываемому ниже способу изготовления можно надежно изготовить стальной лист для горячей штамповки согласно настоящему варианту исполнения.
[0066] Способ изготовления стального листа для горячей штамповки согласно настоящему варианту исполнения в общих чертах может быть классифицирован на два типа. Один представляет собой способ изготовления, который не включает обработку плакированием, и другой представляет собой способ изготовления, который предусматривает плакирующую обработку.
[0067] Сначала описывается способ изготовления, который не включает обработку плакированием. В способе изготовления стальной слиток или стальную заготовку подвергают горячей прокатке, полученный горячей прокаткой стальной лист подвергают кислотному травлению, полученный после обработки кислотным травлением стальной лист подвергают холодной прокатке, и выполняют термическую обработку стального листа, полученного холодной прокаткой. Химический состав стального слитка или стальной заготовки, по существу, согласуется с химическим составом изготовляемого стального листа для горячей штамповки.
[0068] При горячей прокатке прокатку начинают при температуре 1050°С или более и после этого наматывают в рулон при температуре в диапазоне от 400°С до 700°С.
[0069] Стальной слиток или стальная заготовка могут содержать неметаллические включения, вызывающие ухудшение локальной деформируемости и ударной вязкости изделия из горячештампованного стального листа, полученного закалкой стального листа для горячей штамповки. Соответственно этому предпочтительно обеспечивать возможность достаточного перехода в твердый раствор этих неметаллических включений при горячей прокатке стального слитка или стальной заготовки. Когда проводят горячую прокатку стального слитка или стальной заготовки, имеющих вышеуказанный химический состав, переход неметаллических включений в твердый раствор ускоряется, если прокатку начинают при температуре 1050°С или более. Поэтому начальная температура прокатки составляет 1050°С или более. Например, прокатка может быть начата после нагрева стального слитка или стальной заготовки, температура которых составляет менее 1050°С, до температуры 1050°С или более, или же прокатка может быть начата при температуре 1050°С или более без снижения температуры стального слитка после непрерывного литья, или стальной заготовки после прокатки в обжимном стане, до температуры ниже 1050°С. Конечная температура горячей прокатки не является конкретно ограниченной, но предпочтительно она составляет 820°С или более.
[0070] Когда температура намотки в рулон после прокатки составляет менее 400°С, феррит не может быть обеспечен в достаточной степени, и поэтому прочность горячекатаного стального листа становится чрезмерно высокой. Соответственно этому затруднительно получить вышеуказанную структуру стали. Кроме того, при холодной прокатке становится затруднительным контролировать нагрузку и регулировать плоскостность и толщину стального листа и в результате этого надлежащая холодная прокатка не может быть выполнена или снижается производительность процесса изготовления. Соответственно этому температура намотки составляет 400°С или более.
[0071] Когда температура намотки в рулон после прокатки составляет 700°С или более, структура стали становится любой из только феррита, комбинации феррита и цементита, или перлита, и содержащая бейнит структура стали не может быть получена. Соответственно этому температура намотки составляет 700°С или менее. Как правило, когда температура намотки в рулон является слишком высокой, после намотки нарастает окалина, и поэтому легко образуются обусловленные окалиной дефекты. Кроме того, когда температура намотки является слишком высокой, рулон стального листа в высокотемпературном состоянии легко деформируется под собственным весом после намотки, и на поверхности стального листа в рулоне могут возникать царапины, вызванные деформацией. Причина деформации состоит в том, что после намотки остается непревращенный аустенит, и может происходить ферритное превращение. Если ферритное превращение происходит после намотки, объем рулона стального листа расширяется в соответствии с ферритным превращением, и после этого происходит тепловое сжатие, и поэтому рулон стального листа утрачивает созданное при намотке натяжение.
[0072] Условия обработки кислотным травлением не являются конкретно ограниченными и, к примеру, она может быть выполнена на основе типичных условий. До или после обработки кислотным травлением может быть выполнена дрессировка. Например, посредством дрессировки может быть скорректирована плоскостность и может быть ускорено отслаивание окалины. Относительное удлинение в процентах при дрессировке не является конкретно ограниченным и, например, оно может составлять 0,3% или более, и менее 3,0%.
[0073] Условия холодной прокатки не являются конкретно ограниченными и, например, она может быть выполнена на основе типичных условий. Степень обжатия не является конкретно ограниченной и степень обжатия предпочтительно составляет 80% или менее.
[0074] При термической обработке (рекристаллизационном отжиге) стальной лист нагревают до температуры в диапазоне от 700°С до 840°С, охлаждают до температуры 500°С или менее со средней скоростью охлаждения от 5°С/сек до 100°С/сек, и после этого выдерживают при температуре в диапазоне от 300°С до 500°С в течение времени от 5 секунд до 600 секунд.
[0075] Термическая обработка обусловливает рекристаллизацию. Когда температура нагрева при термической обработке составляет менее 700°С, рекристаллизация обеспечивается недостаточно, легко сохраняется структура стали после горячей прокатки, и является затруднительным получение стального листа для горячей штамповки, имеющего желательную структуру стали. Соответственно этому когда стальной лист для горячей штамповки подвергают закалке, затруднительно получить стабильные характеристики. Поэтому температура нагрева при термической обработке составляет 700°С или более. Когда температура нагрева при термической обработке превышает 840°С, увеличивается количество тепловой энергии для обеспечения температуры, повышая стоимость изготовления или снижая производительность процесса изготовления. Поэтому температура нагрева при термической обработке составляет 840°С или менее.
[0076] Когда средняя скорость охлаждения до температуры 500°С или менее составляет меньше 5°С/сек, чрезмерно образуется перлит или крупнозернистый цементит, и желательная структура стали не может быть получена. Соответственно этому не может быть получена достаточная закаливаемость, и могут ухудшаться характеристики после закалки. Соответственно этому средняя скорость охлаждения до температуры 500°С или менее составляет 5°С/сек или более. Когда средняя скорость охлаждения до температуры 500°С или менее превышает 100°С/сек, чрезмерно образуется мартенсит или остаточный аустенит, и желательная структура стали не может быть получена. Поэтому не может быть получена достаточная закаливаемость, и могут ухудшаться характеристики после закалки. Соответственно этому средняя скорость охлаждения до температуры 500°С или менее составляет 100°С/сек или менее.
[0077] Когда продолжительность выдерживания при температуре в диапазоне от 300°С до 500°С составляет меньше 5 секунд, желательная структура стали не может быть получена. Поэтому продолжительность выдерживания составляет 5 секунд или более. Когда продолжительность выдерживания превышает 600 секунд, значительно снижается производительность процесса изготовления. Соответственно этому продолжительность выдерживания составляет 600 секунд или менее.
[0078] Изготовление стального листа для горячей штамповки согласно настоящему варианту исполнения возможно в серии процессов, как указано выше.
[0079] Далее описывается способ изготовления, включающий обработку плакированием. В способе изготовления стальной слиток или стальную заготовку подвергают горячей прокатке, полученный горячей прокаткой стальной лист подвергают кислотному травлению, полученный после обработки кислотным травлением стальной лист подвергают холодной прокатке, выполняют термическую обработку стального листа, полученного холодной прокаткой, и проводят обработку плакированием. Химический состав стального слитка или стальной заготовки, по существу, согласуется с химическим составом изготавливаемого стального листа для горячей штамповки. Горячая прокатка, обработка кислотным травлением и холодная прокатка могут быть выполнены в условиях, подобных условиям способа изготовления, который не предусматривает обработки плакированием.
[0080] При термической обработке стальной лист нагревают до температуры в диапазоне от 700°С до 840°С, охлаждают до температуры 580°С или менее со средней скоростью охлаждения от 3°С/сек до 20°С/сек, и после этого выдерживают при температуре в диапазоне от 500°С до 570°С в течение времени от 5 секунд до 600 секунд.
[0081] Термическая обработка обусловливает рекристаллизацию, но в этом способе изготовления позднее выполняют обработку плакированием, и поэтому условия отличаются от условий способа изготовления, который не включает обработку плакированием. Температура нагрева при термической обработке составляет от 700°С до 840°С на том же основании, как в способе изготовления, который не предусматривает обработку плакированием.
[0082] Когда средняя скорость охлаждения до температуры 580°С или менее составляет меньше 3°С/сек, желательная структура стали не может быть получена, даже если выполняют обработку плакированием. Соответственно этому средняя скорость охлаждения до температуры 580°С или менее составляет 3°С/сек или более. Когда средняя скорость охлаждения до температуры 580°С или менее превышает 20°С/сек, желательная структура стали не может быть получена, даже если выполняют обработку плакированием. Поэтому средняя скорость охлаждения до температуры 580°С или менее составляет 20°С/сек или менее.
[0083] Когда продолжительность выдерживания при температуре в диапазоне от 500°С до 570°С составляет менее 5 секунд, желательная структура стали не может быть получена. Поэтому продолжительность выдерживания составляет 5 секунд или более. Когда продолжительность выдерживания превышает 600 секунд, значительно снижается производительность процесса изготовления. Соответственно этому продолжительность выдерживания составляет 600 секунд или менее.
[0084] При обработке плакированием выполняют обработку гальванизацией погружением, и после этого проводят обработку для легирования при температуре в диапазоне от 500°С до 650°С.
[0085] Условия обработки гальванизацией погружением не являются конкретно ограниченными, и, например, она может быть выполнена на основе типичных условий. В качестве продолжения оборудования для вышеуказанной термической обработки может быть размещено оборудование для непрерывного горячего погружного цинкования, и термическая обработка и обработка гальванизацией погружением могут проводиться в непрерывном режиме. Кроме того, оборудование для непрерывного горячего погружного цинкования может быть размещено независимо от оборудования для термической обработки.
[0086] Когда температура обработки для легирования составляет менее 500°С, легирование может быть недостаточным, и содержание Fe в цинковом плакирующем слое после обработки для легирования может быть менее 8%. Соответственно этому температура обработки для легирования составляет 500°С или более. Когда температура обработки для легирования превышает 650°С, содержание Fe в цинковом плакирующем слое после обработки для легирования может превышать 20%. Поэтому температура обработки для легирования составляет 650°С или менее. После обработки для легирования может быть выполнена дрессировка, и этот процесс не оказывает вредного влияния на характеристики. Например, дрессировкой корректируют плоскостность. Относительное удлинение в процентах при дрессировке не является конкретно ограниченным, и может быть подобным типичному относительному удлинению.
[0087] Содержание Fe в плакирующем слое предпочтительно составляет 8% или более. Когда содержание Fe составляет 8% или более, повышается скорость образования твердого Fe-Zn-раствора, и можно более надежно подавлять формирование полученной гальванизацией погружением фазы при горячей штамповке. С другой стороны, чем выше содержание Fe, тем сильнее проявляется эффект снижения производительности процесса изготовления. Соответственно этому содержание Fe предпочтительно составляет 20% или менее.
[0088] Когда удельный вес плакирующего покрытия составляет менее 35 г/м2 в расчете на одну сторону, может оказаться невозможными получение желательной коррозионной стойкости изделия из горячештампованного стального листа. Кроме того, легко снижается производительность процесса изготовления. Соответственно этому удельный вес плакирующего покрытия предпочтительно составляет 35 г/м2 или более в расчете на одну сторону.
[0089] (Изделие из горячештампованного стального листа)
Выполняют горячую штамповку стального листа для горячей штамповки согласно этому варианту исполнения, и тем самым получают изделие из горячештампованного стального листа. Соответственно этому химический состав изделия из горячештампованного стального листа, по существу, соответствует составу стального листа для горячей штамповки. Структура стали изделия из горячештампованного стального листа зависит от условий горячей штамповки, и в этом варианте осуществления настоящего изобретения доля площади мартенсита составляет 90% или более. Когда доля площади мартенсита составляет менее 90%, хорошая локальная деформируемость и ударная вязкость не могут быть получены, даже если химический состав является надлежащим. Когда доля площади мартенсита составляет 90% или более, можно получить хорошую локальную деформируемость и ударную вязкость. Кроме того, предел прочности при растяжении изделия из горячештампованного стального листа может составлять 1600 МПа или менее вследствие взаимосвязи между желательной локальной деформируемостью, ударной вязкостью и прочими характеристиками.
ПРИМЕР
[0090] Далее описываются эксперименты, проведенные авторами настоящего изобретения.
[0091] (Первый эксперимент)
В первом эксперименте использовали слябы, имеющие перечисленный в Таблице 1 химический состав, и изготовили стальные листы для горячей штамповки, имеющие указанные в Таблице 2 структуры стали. Часть стальных листов для горячей штамповки изготовили в виде плакированного стального листа выполнением обработки плакированием. Обозначение «GA» в разделе «Тип стального листа» представляет гальванизированный погружением легированный стальной лист, «EG» обозначает электролитически гальванизированный стальной лист, «GI» обозначает гальванизированный погружением стальной лист, и «CR» представляет холоднокатаный стальной лист.
[0092] При изготовлении стального листа для горячей штамповки горячую прокатку выполняли для слябов, имеющих химический состав, перечисленный в Таблице 1, и получили горячекатаные стальные листы с толщиной 3,2 мм каждый. Затем горячекатаные стальные листы подвергли кислотному травлению, чтобы получить протравленные кислотой стальные листы. Часть протравленных кислотой стальных листов подвергли холодной прокатке, чтобы получить холоднокатаные стальные листы с толщиной 1,6 мм. После этого выполнили термическую обработку и обработку плакированием холоднокатаных стальных листов. В ряде испытаний часть из холодной прокатки, термической обработки и обработки плакированием не проводили. Условия горячей прокатки (температура нагрева сляба и температура намотки в рулон), наличие/отсутствие холодной прокатки, наличие/отсутствие и условия термической обработки (температура нагрева, средняя скорость охлаждения до температуры 550°С или менее, температура прекращения охлаждения, и продолжительность выдерживания при температуре прекращения охлаждения), и наличие/отсутствие обработки плакированием, перечислены в Таблице 2.
[0093] Температуру ванны для гальванизации погружением, когда изготавливали гальванизированный погружением стальной лист или гальванизированный погружением легированный стальной лист, регулировали на 460°С. Удельный вес плакирующего покрытия регулировали на 45 г/м2, и содержание Fe в плакирующем покрытии регулировали на 13%. Обработку для легирования, когда изготавливали гальванизированный погружением легированный стальной лист, выполняли при температуре 550°С в течение 20 секунд.
[0094] Структура стали каждого из стальных листов для горячей штамповки была определена так, как описано ниже. А именно на поперечном сечении, которое было параллельным направлению прокатки стального листа для горячей штамповки, выполнили травление ниталем, и структуры стали обследовали в 10 полях зрения в положении на 1/4 глубины с использованием сканирующего электронного микроскопа. В этом обследовании измерение проводили при 1000-кратном увеличении.
[0095] (Таблица 1)
[0096] (Таблица 2)
[0097] Испытание на горячую штамповку выполняли с использованием устройства для испытания горячей штамповки. В этом испытании испытательный образец нагревали в нагревательной печи, пока температура поверхности не достигла 900°С, выдерживали при температуре 900°С в течение двух минут, затем извлекали из нагревательной печи. После этого испытательный образец оставили остывать естественным образом до предварительно заданной температура (температура начала закалки), и выполнили обработку с быстрой закалкой при предварительно заданной температуре. Предварительно заданные температуры составляли 800°С или 500°С. Форму изделия из горячештампованного стального листа, полученного горячей штамповкой, устанавливали в виде плоского листа. Размер испытательного образца для испытания горячей штамповки устанавливали на 200 мм по ширине и 80 мм в длину.
[0098] Также выполняли измерение предела прочности при растяжении после закалки. В этом измерении получили образец для испытания на растяжение согласно Японскому промышленному стандарту JIS № 5 по направлению перпендикулярно направлению прокатки, испытание на растяжение выполняли на основе стандарта JIS Z 2241, и измеряли предел прочности при растяжении (TS).
[0099] Также проводили испытание на твердость после закалки. В испытании на твердость измеряли твердость по Виккерсу поперечного сечения параллельно направлению прокатки. Это измерение выполняли на основе стандарта JIS Z 2244, и нагрузку на индентор при измерении регулировали на 98 кН. В этом измерении твердость определяли в 10 точках, каждую из которых выдерживали на расстоянии 200 мкм в одном и том же положении по глубине от поверхности образца, и находили среднее значение. Находили твердость по Виккерсу, когда закалку начинали при температуре 800°С (HV800), и твердость по Виккерсу, когда закалку начинали при температуре 500°С (HV500), и также находили разность между этими значениями. Кроме того, также определяли долю площади мартенсита в стальном листе, закалку которого начинали при температуре 800°С.
[0100] Также проводили оценку локальной деформируемости после закалки. При этой оценке измеряли степень расширения отверстия согласно «Методу JFST1001 испытания расширения отверстия» Стандарта Японской Федерации чугуна и стали.
[0101] Также проводили оценку ударной вязкости после закалки. При этой оценке в испытании на ударную вязкость по Шарпи измеряли величину поглощения энергии стального листа, обработку с закалкой которого выполняли при температуре 800ºС. В измерении поглощения энергии напластовывали воедино три фрагмента, в которых холодную прокатку не проводили, и напластовывали воедино шесть фрагментов, в которых выполняли холодную прокатку, каждый из них скрепляли винтами для изготовления испытательных образцов с общей толщиной 9,6 мм. Испытательный образец представлял собой образец для испытания по Шарпи с V-образным надрезом, описанный в стандарте JIS Z 2202. Метод испытания основывался на методе, описанном в стандарте JIS 2242, и исследовали поглощение энергии при температуре -40°С. Величины поглощения энергии, полученные на образцах для испытания по Шарпи, в которых надрезы были проделаны по направлению под углом 0° или по направлению под углом 90° относительно направления прокатки, были представлены как J0, J90, соответственно.
[0102] Эти результаты перечислены в Таблице 3. При оценке закаливаемости образцы, в которых разность между HV800 и HV500 составляла 15 HV или менее, и доля площади мартенсита составляла 90% или более, были оценены как «превосходные», и другие были оценены как «худшие». При оценке локальной деформируемости образцы, в которых степень расширения отверстия составляла 40% или более, оценивались как «превосходные», и другие оценивались как «худшие». При оценке ударной вязкости образцы, в которых как J0, так и J90 составляли 30 Дж или более, и значение «J0/J90» составляло 0,5 или более, были оценены как «превосходные», и другие были оценены как «худшие». Значение «J0/J90» отражает анизотропию ударной вязкости.
[0103] [Таблица 3]
[0104] Как можно видеть из Таблицы 3, стальные листы для горячей штамповки примера, которые были в пределах диапазона согласно настоящему изобретению, имели хорошую закаливаемость, локальную деформируемость и ударную вязкость. Кроме того, они имели надлежащий предел прочности при растяжении 1600 МПа или менее после закалки. С другой стороны, в сравнительных примерах по меньшей мере одна характеристика ухудшилась.
[0105] В каждом из испытаний №67 и №69, в которых температуру намотки в рулон регулировали на 350°С, надлежащую холодную прокатку выполнить не удалось, как указано в Таблице 2. В каждом из испытаний №68 и №70, в которых температуру намотки в рулон устанавливали на 750°С, после намотки возникала деформация, и поэтому последующие обработки выполнить не удалось.
[0106] (Второй эксперимент)
Во втором эксперименте проводили оценку времени нагрева, необходимого для закалки стального листа. При этой оценке стальной лист нагревали до температуры 900°С перед закалкой, и измеряли как твердость по Виккерсу после выдерживания при температуре 900°С в течение четырех минут и закалки, так и твердость по Виккерсу после выдерживания при температуре 900°С в течение 1,5 минут и закалки. Затем находили разность между двумя типами твердости по Виккерсу. Образец, в котором разность составляла 15 или менее, оценивали как «⓪», и образец, в котором разность составляла свыше 15 и 30 или менее, оценивали как «». Результаты перечислены в Таблице 4.
[0107] [Таблица 4]
[0108] Как указано в Таблице 4, достаточная аустенизация была достигнута при выдерживании в течение 1,5 минут, и разность величин твердости по Виккерсу составляла 15 или менее в испытаниях от №30 до №32, однако достаточная аустенизация не была получена при выдерживании в течение 1,5 минут, и разность величин твердости по Виккерсу составляла свыше 15 в испытании №33, в котором доля площади бейнита была меньше 20%.
[0109] (Третий эксперимент)
В третьем эксперименте проводили оценку предварительной формуемости стальных листов, в каждом из которых доля площади бейнита составляет 1% или более, и менее 20%. При этой оценке выполняли испытание на растяжение стального листа для горячей штамповки перед закалкой. В этом измерении приготовили образец для испытания на растяжение согласно стандарту JIS №5 по направлению перпендикулярно направлению прокатки, испытание на растяжение выполняли согласно стандарту JIS Z 2241, и измеряли общее относительное удлинение (T-EL). Образец, в котором общее относительное удлинение (T-EL) составляло 10% или более, оценивали как «⓪», и прочие образцы оценивали как «». Результаты перечислены в Таблице 5.
[0110] [Таблица 5]
[0111] Как перечислено в Таблице 5, хорошую предварительную формуемость удалось получить в испытании № 33, в котором доля площади феррита составляла менее 40%, и превосходную предварительную формуемость удалось получить в каждом из испытаний № 3, № 6 и № 8, в которых доля площади феррита была 40% или более.
[0112] (Четвертый эксперимент)
В четвертом эксперименте проводили оценки общей деформируемости и ударной вязкости таким же образом, как в первом эксперименте, в отношении изделия из горячештампованного стального листа. Результаты приведены в Таблице 6. Температуру нагрева перед закалкой регулировали на 900°С, продолжительность выдерживания при температуре 900°С регулировали на четыре минуты, и изделия из горячештампованного стального листа оставляли охлаждаться естественным образом в атмосфере при комнатной температуре до температуры 200°С при закалке, при изготовлении изделий из горячештампованного стального листа в испытаниях №71, №72 и №73.
[0113] [Таблица 6]
[0114] Как указано в Таблице 6, когда доля площади мартенсита составляла 90% или более, удалось получить хорошую локальную деформируемость и ударную вязкость, но достаточную локальную деформируемость и ударную вязкость не удалось получить в сравнительных примерах, в которых доля площади мартенсита была меньше 90%.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0115] Настоящее изобретение может быть использовано, например, в отраслях промышленности для изготовления и применения стального листа для горячей штамповки, используемого для компонентов кузова транспортного средства, таких как дверная балка и средняя стойка, и прочих. Настоящее изобретение может быть использовано также в отраслях промышленности для изготовления и применения других конструкционных компонентов машин и прочих деталей.
Изобретение относится к области металлургии. Для повышения ударной вязкости и локальной деформируемости стальной лист для горячей штамповки имеет химический состав, в мас.%: С 0,08 или более, и менее 0,20; Si от 0,003 до 0,2; Mn от 1,6 до 3,5; и другие элементы, и, кроме того, имеет структуру стали, выраженную в доле площади: бейнит от 1% до 95%, феррит от 5% до 94%, остальное количество: один или более компонент, выбранный из группы, состоящей из перлита, мартенсита и остаточного аустенита, при этом выполняется условие: [Mn]+6,67×[С]-2,73≥0, где содержание Mn представлено как [Mn], содержание С представлено как [С]. 6 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 табл.
1. Стальной лист для горячей штамповки, включающий химический состав, выраженный в % по массе:
С 0,08 или более, и менее 0,20
Si от 0,003 до 0,2
Mn от 1,6 до 3,5
кислоторастворимый Al: от 0,0002 до 2,0
В от 0,0003 до 0,01
Р 0,1 или менее
S 0,004 или менее
N 0,01 или менее
Ti от 0 до 0,04 +48/14×[N], где содержание N выражено как [N]
Cr от 0 до 1,0
Bi от 0 до 0,5
Са от 0 до 0,05
Mg от 0 до 0,05
REM от 0 до 0,05
Мо от 0 до 1,0
Cu от 0 до 1,0
Ni от 0 до 1,0
W от 0 до 1,0
Nb от 0 до 1,0
V от 0 до 1,0
Fe и загрязняющие
примеси - остальное,
при удовлетворении выражения [Mn]+6,67×[С]-2,73≥0(1), где содержание Mn представлено как [Mn], и содержание С представлено как [С],
и стальной лист имеет структуру стали, выраженную в доле площади, %:
бейнит от 1 до 95
феррит от 5 до 94 и
один или более компонент, выбранный из группы, состоящей из перлита, мартенсита и остаточного аустенита - остальное количество.
2. Стальной лист для горячей штамповки по п. 1, который имеет в
долях площади, %: бейнит от 20 до 95 и феррит от 5 до 80.
3. Стальной лист для горячей штамповки по п. 1, который имеет
в долях площади,%: бейнит 1 или более, и менее 20, и феррит от 40 до 94.
4. Стальной лист для горячей штамповки по любому из пп. 1-3, химический состав которого содержит:
Ti от 48/14×[N] до 0,04+48/14× [N], мас.%.
5. Стальной лист для горячей штамповки по любому из пп. 1-3, в котором
содержание Cr составляет от 0,01 до 1,00, мас.%, и
удовлетворяется выражением 1,6≤[Mn]+[Cr]≤3,5 (2),
где содержание Mn представлено как [Mn], а содержание Cr представлено как [Cr].
6. Стальной лист для горячей штамповки по любому из пп. 1-3, в котором химический состав содержит:
Bi от 0,0001 до 0,5, мас.%.
7. Стальной лист для горячей штамповки по любому из пп. 1-3, в котором химический состав содержит один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из, мас.%:
Са от 0,0005 до 0,05
Mg от 0,0005 до 0,05
REM от 0,0005 до 0,05.
8. Стальной лист для горячей штамповки по любому из п.п. 1-3, в котором химический состав содержит один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из, мас.%:
Мо от 0,03 до 1,0
Cu от 0,01 до 1,0
Ni от 0,01 до 1,0
W от 0,01 до 1,0.
9. Стальной лист для горячей штамповки по любому из пп. 1-3, в котором химический состав содержит один или два элемента, выбранных из группы, состоящей из, мас.%:
Nb от 0,005 до 1,0
V от 0,005 до 1,0.
10. Способ изготовления стального листа для горячей штамповки, включающий стадии:
горячую прокатку стального слитка или стальной заготовки,
кислотное травление стального листа, полученного горячей прокаткой,
холодную прокатку стального листа, полученного кислотным травлением, и
термическую обработку стального листа, полученного холодной прокаткой,
при этом
стальной слиток или стальная заготовка имеет химический состав, мас.%:
С 0,08 или более, и менее 0,20
Si от 0,003 до 0,2
Mn от 1,6 до 3,5
кислоторастворимый Al: от 0,0002 до 2,0
В от 0,0003 до 0,01
Р 0,1 или менее
S 0,004 или менее
N 0,01 или менее
Ti от 0 до 0,04 +48/14×[N], где содержание N выражено как [N]
Cr от 0 до 1,0
Bi от 0 до 0,5
Са от 0 до 0,05
Mg от 0 до 0,05
REM от 0 до 0,05
Мо от 0 до 1,0
Cu от 0 до 1,0
Ni от 0 до 1,0
W от 0 до 1,0
Nb от 0 до 1,0
V от 0 до 1,0
Fe и загрязняющие
Примеси - остальное,
при удовлетворении выражения [Mn]+6,67×[С]-2,73≥0(1), где содержание Mn представлено как [Mn] и содержание С представлено как [С],
горячую прокатку стального сляба или стальной заготовки начинают при температуре 1050°С или более,
намотку в рулон после прокатки проводят при температуре в диапазоне от 400°С до 700°С, а
термическую обработку выполняют с нагревом до температуры в диапазоне от 700°С до 840°С, с последующим охлаждением до температуры 500°С или менее со средней скоростью охлаждения от 5°С/с до 100°С/с и выдержкой при температуре в диапазоне от 300°С до 500°С в течение времени от 5 с до 600 с.
11. Способ изготовления стального листа для горячей штамповки, включающий стадии:
горячую прокатку стального слитка или стальной заготовки,
кислотное травление стального листа, полученного горячей прокаткой,
холодную прокатку стального листа, полученного кислотным травлением,
термическую обработку стального листа, полученного холодной прокаткой, и
плакирование стального листа, полученного термической обработкой,
при этом
стальной слиток или стальная заготовка имеет химический состав, мас.%:
С 0,08 или более, и менее 0,20
Si от 0,003 до 0,2
Mn от 1,6 до 3,5
кислоторастворимый Al: от 0,0002 до 2,0
В от 0,0003 до 0,01
Р 0,1 или менее
S 0,004 или менее
N 0,01 или менее
Ti от 0 до 0,04 +48/14×[N], где содержание N выражено как [N]
Cr от 0 до 1,0
Bi от 0 до 0,5
Са от 0 до 0,05
Mg от 0 до 0,05
REM от 0 до 0,05
Мо от 0 до 1,0
Cu от 0 до 1,0
Ni от 0 до 1,0
W от 0 до 1,0
Nb от 0 до 1,0
V от 0 до 1,0
Fe и загрязняющие
примеси - остальное,
при удовлетворении выражения [Mn]+6,67×[С]-2,73≥0(1), где содержание Mn представлено как [Mn] и содержание С представлено как [С],
горячую прокатку стального сляба или стальной заготовки начинают при температуре 1050°С или более,
намотку в рулон после прокатки проводят при температуре в диапазоне от 400°С до 700°С,
термическую обработку выполняют с нагревом до температуры в диапазоне от 700°С до 840°С, с последующим охлаждением до температуры 580°С или менее со средней скоростью охлаждения от 3°С/с до 20°С/с и с выдержкой при температуре в диапазоне от 500°С до 570°С в течение времени от 5 с до 600 с, а
плакирование проводят путем гальванизации погружением с последующим
легированием при температуре в диапазоне от 500°С до 650°С.
12. Способ изготовления стального листа для горячей штамповки по п. 10 или 11,
в котором химический состав содержит:
Ti от 48/14×[N] до 0,04+48/14×[N], мас.%.
13. Способ изготовления стального листа для горячей штамповки по п. 10 или 11,
в котором содержание Cr составляет от 0,01 до 1,00, мас.%, и
удовлетворяется выражением 1,6≤[Mn]+[Cr]≤3,5 (2),
где содержание Mn представлено как [Mn], а содержание Cr представлено как [Cr].
14. Способ изготовления стального листа для горячей штамповки по п. 10 или 11,
в котором химический состав содержит:
Bi от 0,0001 до 0,5 мас.%.
15. Способ изготовления стального листа для горячей штамповки по п. 10 или 11,
в котором химический состав содержит один элемент или два, или более элементов, выбранных из группы, состоящей из, мас.%:
Са от 0,0005 до 0,05
Mg от 0,0005 до 0,05
REM от 0,0005 до 0,05.
16. Способ изготовления стального листа для горячей штамповки по п. 10 или 11,
в котором химический состав содержит один элемент, или два, или более элементов, выбранных из группы, состоящей из, мас.%:
Мо от 0,03 до 1,0
Cu от 0,01 до 1,0
Ni от 0,01 до 1,0
W от 0,01 до 1,0.
17. Способ изготовления стального листа для горячей штамповки по п. 10 или 11,
в котором химический состав содержит один элемент или два элемента, выбранных из группы, состоящей из, мас.%:
Nb от 0,005 до 1,0
V от 0,005 до 1,0.
18. Изделие из стального листа для горячей штамповки, имеющего химический состав, мас.%:
С 0,08 или более, и менее 0,20
Si от 0,003 до 0,2
Mn от 1,6 до 3,5
кислоторастворимый Al: от 0,0002 до 2,0
В от 0,0003 до 0,01
Р 0,1 или менее
S 0,004 или менее
N 0,01 или менее
Ti от 0 до 0,04 +48/14×[N], где содержание N выражено как [N]
Cr от 0 до 1,0
Bi от 0 до 0,5
Са от 0 до 0,05
Mg от 0 до 0,05
REM от 0 до 0,05
Мо от 0 до 1,0
Cu от 0 до 1,0
Ni от 0 до 1,0
W от 0 до 1,0
Nb от 0 до 1,0
V от 0 до 1,0
Fe и загрязняющие
примеси - остальное,
при удовлетворении выражения [Mn]+6,67×[С]-2,73≥0(1), где содержание Mn представлено как [Mn] и содержание С представлено как [С], и имеющего структуру стали, в которой доля площади мартенсита составляет 90% или более, а предел прочности при растяжении составляет 1600 МПа или менее.
19.Изделие из стального листа для горячей штамповки по п. 18, в котором химический состав содержит:
Ti от 48/14×[N] до 0,04+48/14×[N] мас.%.
20. Изделие из стального листа для горячей штамповки по п. 18 или 19, в котором
содержание Cr составляет от 0,01 до 1,00, мас.%, и
удовлетворяется выражением 1,6≤[Mn]+[Cr]≤3,5 (2),
где содержание Mn представлено как [Mn], а содержание Cr представлено как [Cr].
21. Изделие из стального листа для горячей штамповки по п. 18 или 19,
в котором химический состав содержит:
Bi от 0,0001 до 0,5 мас.%.
22. Изделие из стального листа для горячей штамповки по п. 18 или 19,
в котором химический состав содержит один элемент, или два, или более элементов, выбранных из группы, состоящей из, мас.%:
Са от 0,0005 до 0,05
Mg от 0,0005 до 0,05
REM от 0,0005 до 0,05.
23. Изделие из стального листа для горячей штамповки по п. 18 или 19,
в котором химический состав содержит один элемент, или два, или более элементов, выбранных из группы, состоящей из, мас.%:
Мо от 0,03 до 1,0
Cu от 0,01 до 1,0
Ni от 0,01 до 1,0
W от 0,01 до 1,0.
24. Изделие из стального листа для горячей штамповки по п. 18 или 19,
в котором химический состав содержит один элемент или два элемента, выбранных из группы, состоящей из, мас.%:
Nb от 0,005 до 1,0
V от 0,005 до 1,0.
| Автоматическая акустическая блокировка | 1921 |
|
SU205A1 |
| СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНЫХ ЛИСТОВ ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКИ | 2005 |
|
RU2277594C1 |
| СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНОГО ЛИСТА С ОЧЕНЬ ВЫСОКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ПРОЧНОСТИ НА РАЗРЫВ, ПЛАСТИЧНОСТИ И УДАРНОЙ ПРОЧНОСТИ И ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ПО СПОСОБУ ЛИСТ | 2007 |
|
RU2397268C2 |
| RU 239323237 C2, 21.07.2011. | |||
