专利名称：经改善深冲性能的可弯热轧薄钢板的制作方法
技术领域：
本发明与易弯曲的热轧薄钢板有关，钢板具有不多于35Kgf/mm2的抗拉强度和不少于50%的总延伸率以及改进了的深冲性和良好弯曲性能及瓢曲性能。
近来，在汽车制造厂、家用电器产品厂等等，都趋向于使用薄的热轧钢板而不是冷轧钢板，这是出于降低成本。不管总样，一般的热轧钢板和冷轧钢板相比，其深冲性能较差，所以它的应用目前受到限制。
钢板的深冲性取决于原材料及r值的延伸性能。其原因是一般的热轧钢板难于用到深冲上，因为它是用通常的方法生产的，其r值的范围最多为1.0，它难于得到象冷轧钢板不少于1.5的r值。为改进热轧钢板在深冲性能上的缺陷，其对策大致分成两种方法，方法之一是尽可能接近冷轧钢板的r值，而另一方法是主要改进其延伸性能。
关于第一种方法，日本专利NO.55-97431，NO.60-77927等等所披露建议的方法中，采用通常使用的钢的化学成份，并在这样一种条件下，进行最后一道热轧，即以高压缩或者高的单位延伸率或者在特别低的温度范围内进行轧制，并以此来改善r值。
无论如何，即使采用上述方法，最后所得到的r值最多是1.0-1.3，达不到冷轧钢板的程度，所以到目前还没有满足其深冲性此外，如果打算用上述方法来得到较高的r值，就基本上需要从常用的范围向高压缩方面和高速轧制方面来改变热轧条件，从而最终超过现有热轧机选定的轧制条件的范围。
另一方面，作为当今深冲性上延伸性能的一个改进建议，是在常用的易弯曲的热轧薄钢板的化学成份中加入硼(B)，并相应调节给定范围内的硼/氮(B/N)及锰/硫(Mn/S)的重量比，如在日本专利NO.62-139849披露中所示出的那样。况且，这样一种热轧钢板的总延伸率最多为48%，即便以热轧钢板的最好性能和冷轧钢板相比，也最多只能等于冷轧钢板的程度。
为此，本发明的一个目的是提供一种具有优良的延伸性能的易弯曲的热轧薄钢板，它有一个不多于35Kgf/mm2的抗拉强度和不少于50%的总延伸率以及一种改进的深冲性。
这里所用的术语“抗拉强度”，意思是用JIS NO.5的抗拉试验试样的抗拉强度，而延伸性能是用一种厚度为1.4mm JIS NO.5的抗拉试验试样所试得的总延伸值。并且，当试样的厚度不同时，根据下列方程，用经换算过的El＊值来代表总的延伸率El＊＝(1.4/t)Elt…(1)(此处，t是抗拉试验试样的厚度mm，而Elt是抗拉试验试样以厚度为t(%)时的总延伸率)。
已知在冷轧钢板厚度不大于1mm的情况时，在轧制成形中的厚度缩小是取决于成形的限度。所以，其深冲性能显得高，是决定于r值的比率而不取决于延伸性能;而在热轧钢板厚度不少于1mm情况时，厚度减小的影响就减少，所以，在取决于r值的比率来讲，其深冲性能是小的，而以延伸性能的比率来说，就显得相对的高。
在上述情况下，发明者已经尝试过，用改善延伸性能来改进热轧薄钢板的深冲性能，并做了各种研究，从而找到了r值等于一般热轧钢板，而其延伸性能显著高于一般钢，进而就完成了本发明。
也就是，本发明立足于一种经改善深冲性能的可弯热轧薄钢板，它包含C(碳)≯0.10wt%(重量百分率，以下用简单的%来表示)，Mn(锰)＜0.20%，Cr(铬)为0.10-2.0%，Al(铝)为0.002-0.100%，其余的是Fe(铁)和不可避免的杂质(第一种发明)。
再者，本发明立足于一种经改善深冲性能的可弯热轧薄钢板，它包含C≯0.1%，Mn＜0.20%，Cr＝0.10-2.02.0%，Al＝0.002-0.100%，至少有Ti(钛)，Nb(铌)，和Zr(锆)之一的总数为0.005-0.10%，其余的是Fe和不可避免的杂质(第二种发明)。
此时，本发明立足于一种改善深冲性能的可弯热轧薄钢板，它包含C≯0.10%，Mn＜0.20%，Cr＝＝0.10-2.0%，Al＝0.002-0.100%，B(硼)＝0.0004-0.0100%，其余的是Fe和不可避免的杂质(第三种发明)。
加之，本发明立足于一种经改善深冲性能的可弯热轧薄钢板，它包含C≯0.10%，Mn＜0.20%，Cr＝0.10-2.0%，Al＝0.002-0.100%，至少有Ti，Nb和Zr之一的总数为0.005-0.10%，B(硼)＝0.0004-0.0100%，其余的是Fe和不可避免的杂质(第四种发明)明)。
根据附图来说明本发明，在此
图1表示本发明钢和普通钢之间在α铁(纯铁体)的晶体颗粒大小以及钢板卷温度上的差别;
图2是表示用来测定极限拉伸比的深挤压简图;而图3是根据本发明和一般钢在抗拉强度和总延伸率之间，抗拉强度和极限拉伸比之间的关系示图。
按本发明将具体叙述可弯曲的热轧薄钢板如下。
按本发明，可弯曲的热轧薄钢板是一种低碳铝的镇静钢，其含量C不超过0.10%，在那里，Cr包括在0.10-2.0%的数量中，而Mn量控制在小于0.20%的低范围内。按本发明可弯曲的热轧薄钢板的化学成份范围取决于下列合金的规划意图，以便保证得到抗拉强度不多于35Kgf/mm2和总延伸率不少于50%的目标。
也就是，在通常的轧制条件下进行热轧，为了尽可能把钢板变成易弯曲的材料，就需要完全消除诸如晶体结构增强、固溶体增强、沉淀弥散硬化等等强度增加的因素，和调节晶体颗粒似显微结构，以便有一个20-100μm的纯铁体晶体颗粒尺寸。为此目的，按本发明，如上面所述的规定其化学成份的范围。化学成份范围的限定理由说明如下。
C(碳)不多于0.10%
C含量应不多于0.10%，是为了获得一种易弯曲的热轧薄钢板。当C量超过0.10%时，其抗拉强度也超过35Kgf/mm2，因而就不能得到本发明总延伸率不少于50%的目标。况且，C量变小，钢板就越容易弯曲，也容易得到高的迟伸性能，所以希望C量不多于0.025%。无论如何，C量的较低限定数约为0.0010%，这是从炼钢限定的观点上说的。即使其含量在0.025-0.10%的范围内，本发明所要的抗拉强度用后面所述的，以适当选择Mn和Cr的含量来获得。
Mn(锰)少于0.20%Mn含量为了有高的延伸性能，需控制到少于0.20%，有如下两条理由。第一条理由是因为有了Mn，使固溶体增强，就需要抑制抗拉强度的升高;而第二个理由是防止α铁晶体颗粒的细微分离，这种分离是因为Mn的作用于起始温度时因α铁变化的降低所产生的在Ar3下降点处来抑制因这种细微分离造成的抗拉强度升高。当锰含量超过0.20%时，就抑制不了上述Mn的作用，因此，其抗拉强度至多为35Kgf/mm2，而总延伸率不少于50%的本发明目的就不能够达到。况且，当Mn含量少于0.01%时，会减低固定S(硫)的作用而造成热脆性的产生，为此，至少应加入约0.01%的锰含量。
Cr(铬)0.10-2.0%所需的Cr含量要在0.10-2.0%的范围内，为了防止固溶体C的不良影响而优化其显微结构。根据本发明，调整Cr含量至上述范围的那一点是一个主要的点。在这方面，将在下面详细叙述发明者研究所得的经验。
作为一种生产易弯曲的热轧薄钢板所采用的方法，通常有所熟知的，尽可能减少强度提高元素如C，Mn等等的方法，和一种提高热轧最终温度或者提高钢板卷温度，以扩大纯铁体晶体的颗粒尺寸。不管怎样，发明者已经找到即使采用这些方法，结果所得的延伸性能等级是极限的。由于在颗粒范围有剩余固溶体C或薄膜似的渗碳体组织，纯铁晶体颗粒尺寸的增大等等。因而只靠这些方法是永远得不到本发明所要的不少于50%的高延伸性能的目的。
为什么固溶物C容易在普通热轧薄钢板中降低C含量时剩下，它的理由是因为这样的事实，在钢中溶解了的C过饱和度被减到迫使沉淀物成一种稀薄的碳化物，也由于粗晶体颗粒的形成而减少沉淀晶核。尤其是，在C含量低(如0.02%)时，如果在颗粒周围渗碳体的沉淀有所发展，则在纯铁体晶体颗粒的周围生成的薄膜状的渗碳体就会降低延伸性能。
作为一种为防止剩余固溶物C或者薄膜状渗碳体的形成的方法，也有一种所知添加碳化型元素，如Ti(钛)，Nb(铌)，Zr(锆)等等的方法。当这种方法特别应用到C含量不多于0.0050%的含碳量极低的低碳钢上时，会得出相当有效的结果，但是还没有得到延伸性能的明显改进。因为，为了充分消除外加碳化型元素固溶物C的不良影响，就需要碳化型元素和C含量的比率至少是10，来作为一个极微的百分率，而由外加碳化型元素本身所产生的强度效果，会通过固溶物C的压缩来产生最终消失这种改进了的效果。
发明者已经发现上述的麻烦可以用有效的Cr(铬)方便地加以改进。
首先，附加的Cr消除了固溶物C的不良影响，并防止了薄膜状渗碳体的形成。虽然这种现象的详细机理还不清楚，但可作如下推测。即，Cr(铬)不象Ti(钛)，Nb(铌)，Zr(锆)，它不是一种坚固的碳化型元素，但与Fe或Mn相比，它有力地趋向形成一种碳化物，所以当Cr与固溶物C一起存在时，就要考虑到由两者原子间的相互影响而保持一种局部地存在着固液物C原子在Cr原子周围的状态。在此情况下，C以同样的碳化物沉淀状态存在着，也就是这样一种状态它一方面，固溶物C的数量以大部分的基体而减少，使无固溶体增强，而另一方面，以无碳化物形成的状态来防止薄膜状渗碳体的形成。以Cr这种添加物，以机械特征看来，很容易保持C的现有状态的。众所周知，Cr本身的固溶体增强量与Mn等相比较是十分小的，所以由添加物Cr升高的强度是很小的，它可产生良好的结果。
Cr添加物的第二个效果是它的一个要点，调整纯铁体(α-铁)颗粒的结构，很容易得到所有的良好颗粒尺寸。为了发展热轧薄钢板的易弯曲材料，和改进其延伸性能，就要求使纯铁体晶体颗粒大小在无粒状表面产生的范围内使其充分变成有规律的颗粒结构。为了获得这样的结构，需要较高的热轧最终温度和较高的钢板卷温度，但在一般钢的压延中存在着一个问题，即它的最佳钢卷的温度范围是十分狭窄的。
在图1中，示意地表示出一般钢中的钢卷温度和纯铁体晶体颗粒尺寸和按照本发明的含铬钢之间的不同关系。由图1可见，在普通钢中，当钢卷温度超过一定值时，不规则的颗粒迅速增长现象导致出现混合的颗粒结构，为此，粗糙的颗粒结构就呈现出粒状表面。因此，为了避免这一危险以维持有规则的颗粒结构，钢卷温度可选择的范围相对地低，并且窄，因而最后所得到的纯铁体颗粒尺寸是不适当的。在另一方面，按照本发明的含铬钢中，不规则的颗粒增长受到抑制，而晶体颗粒随着钢卷温度的升高一起缓慢增长，从而容易地得到有最佳颗粒的有规则的颗粒结构。
为了发展上述效果，至少要加入的铬含量为0.10%，在铬含量超过2.0%时，抗拉强度升高，当得到本发明抗拉强度不多于35Kgf/mm2的目的是困难的，所以它的上限定为2.0%。Al(铝)0.002-0.100%铝作为脱氧成分以改进钢的纯洁，而选定N(氮)来防止延伸性能在应变硬化时的下降，所以这是本发明中的一个主要成分。
为了发展上述效果，至少要加入的铝含量为0.002%，而在铝含量超过0.100%时，效果就饱和，还不如增加氮化铝(AlN)以阻挡纯铁体晶体颗粒的增长。为此目的，Al的数量应当在0.002-0.100%的范围内。
在本发明中，用调整C，Mn和Cr的数量，基本上可达到目的而深冲性能用后面所说的调整其它化学成分范围来进一步加以改进。至少有Ti(钛)、Nb(铌)和Zr(锆)之一的总数是0.005-0.10%。
在第二和第四个的发明中，至少有Ti，Nb和Zr之一包括在内，其总数为0.005-0.10%。Ti，Nb和Zr引成一种碳化物来减少固溶物C，所以在加入适当量时，就能改善其深冲性能。
为了发展这一效果，在限定C的数量不多于0.020%之后，上述成分的总数极微的百分比对C数量的比率在1-5的范围内就足够。无论如何，当比率少于1时，就不发展这些成分的效果。而在比率超过5时，反而增加抗拉强度而降低延伸性能。所以，至少有Ti，Nb和Zr之一的总数是0.005-0.1000%。
在第三和第四个发明中，B(硼)包括在一个0.0004-0.0100%的数值内。B通过N(氮)并作为一个晶核，为了在BN沉淀时沉淀过饱和固溶物C，B可方便地用来防止应变硬化。所以当B数值在合适范围时，可改善其深冲性能。当B的数量少于0.0004%时，就不发展上述效果，而在超过0.0100%时，担心会降低延伸性能。最好B以不多于0.0050%的数量加入。
N(氮)导致固溶体增强，并通过应变硬化，C也降低，N也形成AIN以阻止纯铁体晶体颗粒的增长，所以要尽可能减少N的数量，N的数量最好不多于20百万分率(20ppm)。
P(磷)容易分离到颗粒范围内而导致第二性的工作脆性，并通过固溶体的增强而增加基体的强度，所以要尽可能地减少P值，P的数量最好不多于0.012%。
S(硫)作为一种非金属夹杂物质十分影响延伸性能，并助长热脆性及二次工作脆性，所以S的数量不希望多于0.010%。
按本发明的易弯曲的热轧薄钢板，可以根据常用方式把有上述化学成分的钢热轧产生。其压制条件并不特别严格，但最普通的是要在不低于Ar3点的温度进行最后一道轧制，在终轧温度变得较高情况下，就能得到良好的机械性能。按本发明易弯的热轧薄钢板，即使其终轧温度象750℃-Ar3点范围那样低，有规则颗粒的再结晶纯铁体结构，能够用调整最后一道不少于20%的压缩量来获得，从而也能在高温终轧情况下得到良好的机械性能。因为使成形纯铁体晶体颗粒的再结晶容易被添加物Cr促成，所以在最后一道以不少于20%的压缩就会形成再结晶。这样，即使在不高于Ar3点的终轧温度轧制，也可得到良好的机械性能，这适合轧制厚度为1.0～2.0mm的薄的热轧钢板，近来有增加这种权要求的趋势。
再说，钢卷温度希望不低于550℃以轧制易弯的热轧薄钢板并改进共延伸性能。从机械性能的角度来说，钢卷温度的上限不是特别严格的，但是从酸洗角度来看，希望不高于750℃。
下面给出本发明的图例，但不打算予以限制。
按本发明在热轧薄钢板中，对那些在本例中所说的轧制条件是不特别严格的。
例子在下面表1中所示的一种有表列化学成分的钢，在下面表2所示的热轧条件下热轧到1.4mm厚的热轧薄钢板。然后，测出与这些热轧薄钢板相关的拉力性能，延伸性能以及极限拉伸比(L.D.R)，所得结果如表2中所示。
此外，所测定的拉伸性能及延伸性能的有关试样JIS NO.5是从热轧1.4mm厚的薄钢板，并经过1.0%的平整压制后，在它平行于轧制方向上切得的，而极限拉伸比是用一块经过酸洗深冲后的1.4mm厚的热轧薄钢板上切下的试样中取得其测量结果的，深冲图见图2所示，其条件见下列表3所示。
表 3自动的埃里克森试验机(西德埃里克森AG公司制造)冲头直径dp 33mm冲头肩径Pp 5mm冲模肩径Pd 3mm坯料支座 1吨润滑条件 日本Kosaku ＃720油从图2可看到，按本发明的所有钢显示其抗拉强度都不多于35Kgf/mm2，而总的延伸率都不少于50%。
为了说明按本发明的钢和比较上的钢之间的不同，说明抗拉强度与总延伸率以及抗拉强度和极限拉伸比(L.D.R)之间的关系，见表2、图3所示，从那里，本发明钢和比较上的钢之间的不同变得显而易见。
在按第一个发明的热轧薄钢板中，看不到固溶物C的不良影响，而纯铁体晶体颗粒可以从普通的易弯热轧薄钢板的化学成分范围中除掉锰(Mn)，并加入适量的铬(Cr)，就能得到最佳的有规则的颗粒结构。为此，最后所得的薄钢板与普通钢板相比较，其延伸性能是容易弯曲的、良好的。所以，这种热轧薄钢板显然适合于深冲。
按第二个发明的热轧薄钢板中，至少包括钛、铌和锆的一种，此外还有第一个发明的化学成分，所以进一步改善了深冲性能。
在第三个发明的热轧薄钢板中，含有硼，此外还有第一个发明的化学成分，所以进一步改善了深冲性能。
在第四个发明的热轧薄钢板中，至少包括钛、铌和锆的一种，此外还有第一个发明的化学成分，所以其深冲性能更改进了。
权利要求
1.一种经改善深冲性能的可弯热轧薄钢板，其特征在于包含C(碳)≯0.10wt%(重量百分率)，Mn(锰)＜0.20wt%，Cr(铬)为0.10-2.0wt%，Al(铝)为0.002-0.100wt%，其余的是Fe(铁)和不可避免的杂质。
2.一种经改善深冲性能的可弯热轧薄钢板，其特征在于包含C(碳)≯0.10wt%(重量百分率)，Mn(锰)＜0.20wt%，Cr(铬)为0.10-2.0wt%，Al(铝)为0.002-0.100wt%，至少有Ti(钛)，Nb(铌)和Zr(锆)之一的总数为0.005-0.10wt%，其余的是Fe(铁)和不可避免的杂质。
3.一种经改善深冲性能的可弯热轧薄钢板，其特征在于包含C(碳)≯0.10wt%，Mn(锰)＜0.20wt%，Cr(铬)为0.10-2.0wt%，Al(铝)为0.002-0.100wt%，B(硼)为0.0004-0.0100wt%其余的是Fe(铁)和不可避免的杂质。
4.一种经改善深冲性能的可弯热轧薄钢板，其特征在于包含C(碳)≯0.10wt%，Mn(锰)＜0.20wt%，Cr(铬)为0.10-2.0wt%，Al(铝)为0.002-0.100wt%，至少有Ti(钛)，Nb(铌)，和Zr(锆)之一的总数为0.005-0.10wt%，B(硼)为0.0004-0.0100wt%，其余的是Fe(铁)和不可避免的杂质。
全文摘要
一种经改善深冲性能的可弯热轧薄钢板，其特点是C(碳)≯0.1wt％(重量百分率)，Mn(锰)＜0.20wt％，Cr(铬)为0.10-2.0wt％，Al(铝)为0.002-0.100wt％，其余的是Fe(铁)和不可避免的杂质，还有包括至少有Ti(钛)，Nb(铌)和Zr(锆)和/或B(硼)之一的特殊数量。这种热轧薄钢板的抗拉强度最多35kgf/mm
文档编号C22C38/00GK1055564SQ9010206
公开日1991年10月23日 申请日期1990年4月12日 优先权日1988年10月13日
发明者森田正彦, 乔口耕一, 富樫房夫 申请人:川崎制铁株式会社