高屈服比高强度冷轧钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有高屈服比的高强度冷乳钢板及其制造方法，特别是涉及适合作为 汽车等的结构件的构件的高强度冷乳钢板。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于关注环境问题的热潮，C02排放限制变得严格，在汽车领域中，通过车 身的轻量化来提高燃料效率成为大的课题。因此，正推进由对汽车用零件应用高强度钢板 而带来的薄壁化。特别是正在推进将拉伸强度(TS)为980MPa以上的高强度钢板应用于汽车 用零件。
[0003] 对于用于汽车的结构用零件、增强用零件等汽车用零件的高强度钢板而言，要求 成形性优良。特别是对于用于具有复杂形状的零件的高强度钢板而言，不仅仅要求伸长率 或延伸凸缘性(也称为扩孔性)这样的特性中某一特性优良，而是要求这两种特性都优良。 此外，对于上述结构用零件、增强用零件等汽车用零件而言，要求优良的碰撞吸收能量特 性。为了使碰撞吸收能量特性提高，提高所使用的钢板的屈服比是有效的。使用了屈服比高 的钢板的汽车用零件即使以低变形量也能够高效地吸收碰撞能量。需要说明的是，此处的 屈服比(YR)是表示屈服应力(YS)与拉伸强度(TS)之比的值，以YR=YS/TS表示。
[0004] 以往，作为兼具高强度和成形性的高强度薄钢板，已知有铁素体-马氏体组织的双 相钢(DP钢）。另外，作为兼具高强度和优良的延展性的钢板，可以举出利用了残余奥氏体的 相变诱发塑性(TRansformation Induced Plasticity)的TRIP钢板。该TRIP钢板具有含有 残余奥氏体的钢板组织，在马氏体相变开始温度以上的温度下使其加工变形时，残余奥氏 体因应力而诱发相变成马氏体从而可以得到大伸长率。但是，该TRIP钢板存在如下问题:在 冲裁加工时残余奥氏体相变成马氏体，由此在与铁素体的界面处产生裂纹，扩孔性(延伸凸 缘性)变差。
[0005] 作为使T RIP钢板的延伸凸缘性提高的钢板，例如在专利文献1中公开了一种伸长 率和延伸凸缘性优良的高强度冷乳钢板，其具有满足残余奥氏体:至少5%、贝氏体铁素体： 至少60%、多边形铁素体:20%以下（包括0%)的钢组织。另外，在专利文献2中公开了一种 伸长率和延伸凸缘性优良的高强度钢板，其含有相对于全部组织以占有率计为50%以上的 回火马氏体作为母相组织，并且含有相对于全部组织以占有率计为3~20%的残余奥氏体 作为第二相组织。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开2005-240178号公报 [0009] 专利文献2:日本特开2002-302734号公报
【发明内容】
[0010]发明所要解决的问题
[0011] 然而，通常DP钢在马氏体相变时向铁素体中导入可动位错因此变为低屈服比，碰 撞吸收能量特性低。另外，对于作为有效利用了残余奥氏体的TRIP钢板的专利文献1的钢板 而言，伸长率相对于强度不充分，在TS为980MPa以上的高强度区域中难以确保充分的伸长 率。另外，在专利文献2的技术中，对于实施例中具体公开的伸长率和延伸凸缘性优良的钢 板而言，屈服比低，TS也为590~940MPa水平，并非是在980MPa以上的高强度区域中伸长率 和延伸凸缘性优良、提高了屈服比的钢板。
[0012] 由此，对于拉伸强度为980MPa以上的高强度钢板而言，难以在确保高屈服比而保 持优良的碰撞吸收能量特性的同时，确保伸长率和延伸凸缘性而具有优良的成形性，期望 兼具这些特性的钢板。
[0013] 本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供伸长率和延伸凸缘性优良、具 有高屈服比的高强度冷乳钢板及其制造方法。
[0014] 用于解决问题的方法
[0015] 本发明人们反复进行了深入研究，结果发现:形成将铁素体、马氏体的平均结晶粒 径设定为规定范围、同时将铁素体、马氏体和残余奥氏体的体积分数设定为规定范围、进而 余量主要为具有规定范围的平均结晶粒径的贝氏体和/或回火马氏体的显微组织，对铁素 体与贝氏体和/或回火马氏体组织的硬度差、贝氏体和/或回火马氏体组织与马氏体的硬度 差进行控制，由此可以在确保高屈服比的同时、在高延展性的基础上一并得到优良的延伸 凸缘性。本发明立足于上述见解。
[0016] 首先，本发明人们对钢板组织与如上所述的拉伸强度、屈服比、伸长率、延伸凸缘 性等特性的关系进行了研究，如下所述进行了考察。
[0017] a)在钢板组织中存在有马氏体或残余奥氏体的情况下，在扩孔试验中，冲裁加工 时在与铁素体的界面处产生空隙，在之后的扩孔过程中空隙彼此连结、发展，由此产生裂 缝。因此，难以确保良好的延伸凸缘性。
[0018] b)通过在钢板组织内含有位错密度高的贝氏体、回火马氏体，由此屈服强度升高， 因此能够得到高屈服比，另外，可以使延伸凸缘性变得良好。但是，这种情况下，伸长率降 低。
[0019] c)为了提高伸长率，含有软质的铁素体、残余奥氏体是有效的。但是，拉伸强度、延 伸凸缘性降低。
[0020] 因此，本发明人们进一步进行了深入研究，得出如下见解。
[0021 ] i)通过在钢中添加适量Si，使铁素体固溶强化，添加适量B，从而提高淬透性。通过 使用B而不是会使马氏体或回火马氏体的硬度提高的淬火元素，抑制了使马氏体的硬度提 高。此外，对作为空隙产生源的硬质相的体积分数进行调节，使钢板组织中含有作为硬质中 间相的回火马氏体、贝氏体，同时将铁素体和马氏体的平均结晶粒径微细化。由此，能够抑 制在冲裁加工时产生的空隙的数量及扩孔时的空隙的连结，在确保伸长率、屈服比的同时， 扩孔性(延伸凸缘性)提高。
[0022] ii)过量添加淬火元素时，马氏体相变开始点降低，为了得到所需的回火马氏体的 体积分数必须要降低冷却停止温度，需要过度的冷却能力，成本增大。另一方面，B能够在不 使马氏体相变开始点降低的情况下确保淬透性。因此，通过使用B作为淬火元素，能够降低 冷却所需的成本。
[0023] iii)B在热乳时的精乳后的冷却中能够抑制铁素体、珠光体的生成。通过添加 B，使 热乳钢板的钢板组织为贝氏体均质组织，然后在退火时进行快速加热，由此能够对微细化 和纳米硬度差进行控制。
[0024] 基于上述见解，反复进行了研究，结果发现：添加以质量％计51:0.6~2.5%和B: 0.0002~0.0050%，进而在适当的条件下热乳、冷乳后，在退火中实施热处理，由此使铁素 体与贝氏体和/或回火马氏体的纳米硬度差为3.5GPa以下、使贝氏体和/或回火马氏体与马 氏体的纳米硬度差为2.5GPa以下，并且将铁素体、残余奥氏体、马氏体的体积分数控制在不 损害强度和延展性的范围内，由此能够在确保高屈服比的同时、提高伸长率和延伸凸缘性。
[0025] 本发明基于上述见解，本发明的主旨如下所述。
[0026] [1]-种高屈服比高强度冷乳钢板，其具有以质量％计含有C:0.05~0.15%、Si: 0.6~2.5%、Mn:2.2~3.5%、P :0.08%WT、S:0.010%WT、Al:0.01~0.08%、N:0.010% 以下、Ti :0.002~0.05%、B:0.0002~0.0050%、余量由Fe和不可避免的杂质构成的组成， 并且具有如下显微组织:含有以体积分数计为20%~55%的平均结晶粒径为7μπι以下的铁 素体、以体积分数计为5~15 %的残余奥氏体、以体积分数计为0.5~7 %的平均结晶粒径为 4μπι以下的马氏体，同时包含平均结晶粒径为6μπι以下的贝氏体和/或回火马氏体组织，并 且，铁素体与贝氏体和/或回火马氏体组织的纳米硬度差为3.5GPa以下，贝氏体和/或回火 马氏体组织与马氏体的纳米硬度差为2.5GPa以下。
[0027] [2]如上述[1]所述的高屈服比高强度冷乳钢板，其中，以质量％计还含有V: 0.10%以下、Nb:0.10%以下中的一种以上。
[0028] [3]如上述[1]或上述[2]所述的高屈服比高强度冷乳钢板，其中，以质量％计还含 有Cr :0.50%以下、Mo:0.50%以下、Cu:0.50%以下、Ni :0.50%以下中的一种以上。
[0029] [4]如上述[1]~上述[3]中任一项所述的高屈服比高强度冷乳钢板，其中，以质 量％计还含有Ca:0.0050%以下、REM:0.0050%以下中的一种以上。