高强度冷轧钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高强度冷乳钢板及其制造方法，特别是涉及适合于汽车等的结构件的 构件的用途的高强度冷乳钢板及其制造方法。
【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llSOMPa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求得。
[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）。作为使主相为铁素体并分散有马氏体的复合组织钢的DP钢，在低屈服比下TS 也高、伸长率也优良。但是，具有如下缺点:变形时应力集中于铁素体与马氏体的界面，由此 容易产生裂纹，延伸凸缘性差。因此，作为延伸凸缘性也优良的DP钢，在专利文献1中公开了 如下技术:具有由回火马氏体和铁素体构成的双相组织，对回火马氏体的硬度和其面积率、 回火马氏体中的渗碳体粒子的分布状态进行规定，由此确保伸长率与延伸凸缘性的平衡， 同时实现TS为1180MPa以上的高强度化。
[0005] 另外，作为兼具高强度和优良的延展性的钢板，可以列举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进行加工变形时，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。因此，作为延伸凸缘性也优良的TRIP钢板，在专利文献2中公开了一种低屈服比高 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，伸长率和延伸凸缘性优良且TS达到980MPa以上的高强度。另 外，在专利文献3中公开了一种TS为980MPa以上的具有优良的伸长率和延伸凸缘性的高强 度钢板，其对铁素体、贝氏体、残余奥氏体的面积率进行了限制，具有马氏体的面积率为 50%以上的组织，对马氏体的硬度分布进行了控制。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开2011-052295号公报 [0009] 专利文献2:日本特开2005-240178号公报 [0010] 专利文献3:日本特开2011-047034号公报
【发明内容】
[0011] 发明所要解决的问题
[0012] 然而，通常，对于像DP钢这样利用了马氏体相变的钢而言，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，碰撞吸收能量特性降低。此外，对于专利文献1的钢板 而言，成形性、特别是伸长率不充分。另外，专利文献2的钢板虽然达到了 980MPa以上的高强 度，但在1180MPa以上这样的高强度区域中并没有提高伸长率和延伸凸缘性。另外，对于专 利文献3的钢板而言，伸长率和延伸凸缘性不充分。
[0013]如上所述，对于llSOMPa以上的高强度钢板而言，难以在确保高屈服比以便可以得 到优良的碰撞吸收能量特性的同时确保优良的伸长率和延伸凸缘性。因此，期望开发兼具 这些特性的钢板。
[0014] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于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。
[0015] 用于解决问题的方法
[0016] 本发明人们反复进行了深入研究，结果发现：以特定的比率控制铁素体、残余奥氏 体、马氏体的钢板组织的体积分数，并且，对铁素体的平均粒径、马氏体、残余奥氏体或它们 的混合相的大小和数量进行控制，由此可以在确保高屈服比的同时、在高伸长率的基础上 一并得到优良的延伸凸缘性。本发明立足于上述见解。
[0017] 首先，本发明人们对钢板的显微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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 因此，本发明人们反复进行了深入研究，得出如下见解:通过在钢中适量添加 Si使 铁素体固溶强化，进而使马氏体或残余奥氏体、或者它们的混合相的结晶粒径微细化从而 分散在钢中，由此能够抑制冲裁加工时产生的空隙的数量，能够在确保伸长率、屈服比的同 时提高扩孔性(延伸凸缘性）。
[0022] 基于上述见解，反复进行了研究，结果发现：将Si含量以质量％计设定为0.8~ 2.4%的范围，在规定的条件下实施两次退火，由此能够控制铁素体、残余奥氏体、马氏体的 体积分数，进而使结晶粒径为2μπι以下的马氏体、残余奥氏体或它们的混合相在钢中微细分 散，能够在确保高屈服比的同时提高伸长率和扩孔性。
[0023]本发明基于上述见解，本发明的主旨如下所述。
[0024] [ 1]一种高强度冷乳钢板，其具有以质量％计含有C:0.15~0.27%、Si :0.8~ 2.4%、]^:2.3~3.5%、？:0.08%以下、5:0.005%以下、厶1 :0.01~0.08%川:0.010%以下、 且余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，并且具有如下显微组织:铁素体的平均结 晶粒径为5μηι以下，铁素体的体积分数为3~20%，残余奥氏体的体积分数为5~20%，马氏 体的体积分数为5~20 %，余量中包含贝氏体和/或回火马氏体，并且，与钢板的乳制方向平 行的板厚截面内每2000μπι2中的结晶粒径为2μπι以下的残余奥氏体、马氏体或它们的混合相 的总个数为150个以上。
[0025] [2]如上述[1]所述的高强度冷乳钢板，其中，以质量％计还含有选自V:0.10%以 下、Nb:0.10%以下、Ti :0.10%以下中的一种以上。
[0026] [3]如上述[1]或[2]所述的高强度冷乳钢板，其中，以质量％计还含有B:0.0050% 以下。
[0027] [4]如上述[1]~[3]中任一项所述的高强度冷乳钢板，其中，以质量％计还含有选 自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。
[0028] [5]如上述[1]~[4]中任一项所述的高强度冷乳钢板，其中，以质量％计还含有选 自Ca:0.0050%以下、REM:0.0050%以下中的一种以上。
[0029] [6]-种高强度冷乳钢板的制造方法，准备具有上述[1]~[5]中任一项所述的成 分组成的钢坯，对上述钢坯实施热乳、酸洗、冷乳而制造冷乳钢板，实施如下第一退火:将上 述冷乳钢板在800°C以上的第一均热温度下保持30秒以上，以3°C/秒以上的第一平均冷却 速度从第一均热温度冷却至320~500°C，在320~500°C的第一保持温度范围内保持30秒以 上后冷却至室温，然后，实施如下第二退火：以3~30°C/秒的平均加热速度加热至750°C以 上的第二均热温度后保持30秒以上，以3°C/秒以上的第二平均冷却速度从第二均热温度冷 却至120~320°C，接着加热至320~500°C的第二保持温度范围后保持30秒以上，然后冷却 至室温。
[0030] 发明效果
[0031] 根据本发明，通过对钢板的成分组成和显微组织进行控制，可以稳定地得到高强 度、且具有高屈服比、伸长率和延伸凸缘性均优良的高强度冷乳钢板。
【具体实施方式】
[0032] 首先，对本发明的高强度冷乳钢板的成分组成的限定原因进行说明。需要说明的 是，在本说明书中，表示钢的成分组成的"％"是指质量％。
[0033] C:0.15 ~0.27%
[0034] C对于钢板的高强度化而言是有效的元素，参与到贝氏体、回火马氏体、残余奥氏 体和马氏体等第二相的形成中而有助于高强度化。C量低于0.15%时，难以确保贝氏体、回 火马氏体、残余奥氏体和马氏体。因此，C量需要设定为0.15%以上。优选为0.16%以上。另 一方面，C量大于0.27%时，铁素体、回火马氏体、马氏体的硬度差增大，因此，延伸凸缘性降 低。因此，C量需要设定为0.27%以下。优选为0.25%以下。
[0035] Si:0.8 ~2.4%
[0036] Si是铁素体生成元素，对于固溶强化而言也是有效的元素。在本发明中，为了确保 铁素体、得到高拉伸强度和优良的伸长率，Si量需要设定为0.8%以上。优选为1.2%以上。 另一方面，Si量大于2.4%时，化学转化处理性降低。因此，Si量需要设定为2.4%以下。优选 为2.1%以下。
[0037] Μη:2·3 ~3.5%
[0038] Μη对于固溶强化而言是有