低密度热轧钢或冷轧钢及其制造方法和用途
【专利摘要】本发明涉及机械强度不低于600MPa并且断裂延伸率不低于20％的轧制钢板及其制造方法。本发明的板的化学组成包括：0.10％≤C≤0.30％、6.0％≤Mn≤15.0％、6.0％≤Al≤15.0％，以及任选的选自Si≤2.0％、Ti≤0.2％、V≤0.6％和Nb≤0.3％中的一种或更多种元素，剩余的组成包括铁和由生产加工引起的不可避免的杂质。锰与铝的重量百分比如下：Mn/Al＞1.0。根据本发明的板的显微组织由铁素体、奥氏体和面积分数最高达5％的K相(Kappa)析出物构成。
【专利说明】低密度热轧钢或冷轧钢及其制造方法和用途
[0001] 本发明涉及机械强度大于或等于600MPa并且断裂延伸率大于或等于20%的轧制 钢及其制造方法。
[0002] 环境限制迫使汽车制造商不断地减少车辆的CO2排放。为此，汽车制造商有几种 选择，其中他们的主要选择是减轻车辆的重量或者提高车辆发动机系统的效率。常常通过 这两种方法的组合来取得进步。本发明涉及第一种选择，即减轻机动车辆的重量。在该非 常具体的领域中，存在两种可选择的技术路线：
[0003] 第一技术路线包括减少钢的厚度同时提高钢的机械强度水平。不幸的是，该解 决方案由于如下问题而存在局限性：某些汽车部件的刚性的禁止性降低；以及出现声学问 题，该声学问题产生使乘客感到不适的环境；更不用说与增加机械强度有关的延展性的不 可避免的损失。
[0004] 第二技术路线包括通过与其他较轻的金属形成合金以减小钢的密度。在这些合金 之中，称为铁铝合金的低密度合金具有有吸引力的机械性质和物理性质同时可以显著地减 轻重量。在这种情况下，低密度指的是小于或等于7. 3的密度。
[0005] 考虑到铝与铁相比的低密度，将铝添加至铁可期望显著减轻汽车结构部件的重 量。在这一点上，专利申请EP2128293描述了组成为0. 2%至0. 8%的C、2%至10%的Μη、 3%至15%的Al的热轧板或冷轧板以及包含小于99%的铁素体和大于1 %的剩余奥氏体的 结构。上述板具有在600MPa至IOOOMPa范围内的机械强度、小于7. 2的密度并且是可涂覆 的。制造热轧板的方法包括：加热至l〇〇〇°C与1200°C之间；在700°C与850°C之间的终轧温 度下进行轧制；以及在低于600°C的温度下进行卷取。对于冷轧板，以40%至90%的压下 量冷轧所述热轧板，并且以I°C /秒至20°C /秒的速率再加热至再结晶温度至900°C的温度 保持10秒至180秒。该专利申请的目的是通过将Mn/Al的比例限制在0. 4与I. 0之间来 防止"隆起（roping) "以及出现轧制裂纹。比例超过1. 0,冷轧引起裂纹出现。
[0006] 专利申请JP2006118000描述了呈现高强度以及良好延展性的重量轻的钢。为了 实现这种钢，所提出的钢的组成按重量百分比包括0. 1 %至1.0%的C、小于3.0%的Si、 10. 0%至 50. 0% 的 Μη、小于 0· 01% 的 P、小于 0· 01% 的 S、5. 0%至 15. 0% 的 Al 和 0· 001% 至0. 05%的N，剩余物为铁和不可避免的杂质；如果满足下面的公式（1)，那么所述钢将具 有小于或等于7.0的密度。
[0007] C ^ -0. 020ΧΜη+Α1/15+0. 53 (1)
[0008] 所述钢将具有包含铁素体和奥氏体的显微组织。机械强度乘以总延伸率的乘积必 须满足下面的不等式=TSXEl彡20000 (MPaX % )。合金元素 Mn和Al的浓度如此高的钢 的轧制特性将经受出现裂纹的主要风险是公知的。
[0009] 专利申请W02007/024092的目的为实现可以容易冲压成形的热轧板。该申请 涉及包含0.2 %至1%的C、8 %至15 %的Mn的板，其中机械强度乘以延伸率的乘积为 24000MPa%。看起来，该申请涉及完全奥氏体结构，不过这种类型的显微组织特别难于轧 制。
[0010] 本发明的目的为通过实现同时具有如下特性的热轧钢板或冷轧钢板来解决上述 问题：
[0011] ?密度小于或等于7.3;
[0012] ?机械强度大于或等于600MPa ;
[0013] ?断裂延伸率大于或等于20% ;
[0014] ?良好的成型适用性，特别地良好的轧制适用性；
[0015] ?良好的可焊接性和良好的可涂覆性。
[0016] 本发明的目的之一还为实现一种制造这些板的方法，该方法与传统工业应用兼容 同时对制造条件相对不敏感。
[0017] 本发明的第一个目的是一种轧制钢板，该轧制钢板的密度小于或等于7. 3,并且轧 制钢板的组成为按重量百分比表示的如下元素：
[0018] 0. 10%^ C^O. 30%
[0019] 6. 0%^ Mn ^ 15. 0%
[0020] 6. 0%^ Al ^ 15. 0%
[0021] 和任选地选自如下元素中的一种或更多种元素：
[0022] Si ^ 2. 0%
[0023] Ti ^ 0. 2%
[0024] V ^ 0. 6%
[0025] Nb ^ 0. 3%
[0026] 剩余的组成由铁和由于加工引起的不可避免的杂质构成，其中锰的重量与铝的重 量的比例，
【权利要求】
1. 一种轧制钢板，所述轧制钢板的密度小于或等于7. 3并且所述轧制钢板的组成包含 按重量百分比表示的以下元素： 0. 10%^ C ^ 0. 30% 6. 0%^ Mn ^ 15. 0% 6. 0%^ A1 ^ 15. 0% 和任选地选自以下的一种或更多种元素： Si ^ 2. 0% Ti ^ 0. 2% V ^ 0. 6% Nb ^ 0. 3%
所述板的显微组织由铁素 ， 体、奥氏体和面积分数最高达5%的K相析出物构成。
2. 根据权利要求1所述的钢板，所述钢板的组成包含按重量百分比表示的0. 18% < C < 0? 21%。
3. 根据权利要求1或2所述的钢板，所述钢板的组成包含按重量百分比表示的7. 0% 彡 Mn 彡 10. 0%。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的钢板，所述钢板的组成包含按重量百分比表示 的 6. 0%彡 A1 < 12. 0%。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的钢板，所述钢板的组成包含按重量百分比表示 的 6. 0%彡 A1 < 9. 0%。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的钢板，所述钢板的组成包含按重量百分比表示 的Si d
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的钢板，所述钢板的K相析出物的面积分数小于 或等于2%。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的钢板，所述钢板的拉伸机械强度大于或等于 600MPa并且所述钢板的断裂延伸率大于或等于20%。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的钢板，所述钢板的Mn含量与A1含量的比例为
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的钢板，所述钢板的Mn含量与A1含量的比例为
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的钢板，所述钢板的Mn含量与A1含量的比例
〇
12. -种制造密度小于或等于7. 3的轧制钢板的方法，其中： 获得具有在权利要求1至11中任一项中所述的组成的钢； 对所述钢进行铸造以形成半成品； 将所述半成品任选地再加热到1000°C至1280°C的温度Trah ; 在存在铁素体的情况下轧制所述经再加热的半成品至少一个轧制道次以得到板； 终轧温度T&大于或等于850°C ; 以冷却速率VMfl将所述板冷却至小于或等于600°C的卷取温度Tb()b ; 然后卷取经冷却的板。
13. 根据权利要求12所述的制造轧制板的方法，以薄板坯或薄带坯的形式直接铸造所 述半成品。
14. 根据权利要求11或13中任一项所述的制造方法，其中所述终轧温度T&为900°C 至 980°C。
15. 根据权利要求11至14中任一项所述的制造方法，其中所述冷却速率VMfl小于或 等于55°C /秒。
16. 根据权利要求11至15中任一项所述的制造方法，其中所述卷取温度为450°C至 550。。。
17. -种制造密度小于或等于7. 3的经冷轧和退火的钢板的方法，其中： 获得根据在权利要求11至16中任一项中所述的轧制钢板；然后 以35%至90%的压下率冷轧所述板以得到经冷轧的板；然后 以速率V。将所述板加热到800°C至950°C的保持温度Tm持续少于600秒的时间长度 tm ;然后 以速率VMf2将所述板冷却至小于或等于500°C的温度。
18. 根据权利要求17所述的制造方法，其中所述温度Tm为800°C至900°C。
19. 根据权利要求16或18中任一项所述的制造方法，其中所述冷却速率VMf2大于或 等于30°C /秒。
20. 根据权利要求16至19中任一项所述的制造方法，其中在500°C至460°C的温度下 保持所述冷却速率VMf2。
21. 根据权利要求11至20中任一项所述的制造方法，其中然后用锌、锌合金或锌基合 金涂覆所述金属板。
22. 根据权利要求1至11中任一项所述的钢板或者能够通过根据权利要求12至21中 任一项所述的方法获得的钢板用于制造陆上机动车的结构部件或蒙皮部件的用途。
【文档编号】C22C38/02GK104350169SQ201380027985
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年5月27日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】伊恩·阿尔贝托·苏亚索罗德里格斯, 阿斯特丽德·佩拉德, 泽维尔·加拉 申请人:安赛乐米塔尔研发有限公司