RU2778467C1

RU2778467C1 - Cold-rolled coated steel sheet and method for production thereof

Info

Publication number: RU2778467C1
Application number: RU2021110992A
Authority: RU
Inventors: Саманех АЛИБЕЙГИ
Original assignee: Арселормиттал
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2022-08-19

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to the field of metallurgy, namely, to the manufacture of a cold-rolled steel sheet used in automotive engineering. The sheet has the following chemical composition, including the following elements, in % wt.: 0.13 ≤ carbon ≤ 0.18, 1.1 ≤ manganese ≤ 1.8, 0.5 ≤ silicon ≤ 0.9, 0.6 ≤ aluminium ≤ 1.0, 0.002 ≤ phosphorus ≤ 0.02, 0 ≤ sulphur ≤ 0.003, 0 ≤ nitrogen ≤ 0.007, if necessary, one or several of the following optional elements: 0.05 ≤ chromium ≤ 1.0, 0.001 ≤ molybdenum ≤ 0.5, 0.001 ≤ niobium ≤ 0.1, 0.001 ≤ titanium ≤ 0.1, 0.01 ≤ copper ≤ 2.0, 0.01 ≤ nickel ≤ 3.0, 0.0001 ≤ calcium ≤ 0.005, vanadium ≤ 0.1, boron ≤ 0.003, cerium ≤ 0.1, magnesium ≤ 0.010, and zirconium ≤ 0.010, iron and unavoidable impurities the rest. The microstructure of said steel sheet includes, in area fractions, 60 to 75% ferrite, 20 to 30% bainite, 10 to 15% residual austenite, and 0 to 5% martensite, wherein the sum content of residual austenite and ferrite is between 70% and 80%.

EFFECT: resulting sheets have high strength characteristics and moulding capacity.

21 cl, 4 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретение The field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к холоднокатаным и покрытым стальным листам, подходящим для применения в качестве стального листа для автомобилей.The present invention relates to cold rolled and coated steel sheets suitable for use as a steel sheet for automobiles.

Автомобильные детали должны удовлетворять двум несовместимым требованиям, а именно, лёгкость формования и прочность, однако в последние годы также появилось третье требование – снижение потребления топлива автомобилями в связи с глобальной защитой окружающей среды. Таким образом, в настоящее время автомобильные детали должны быть выполнены из материала, обладающего отличной формуемостью для того, чтобы соответствовать критериям легкости при сложной компоновке автомобиля и в то же время обладать повышенной прочностью, стойкостью к ударным нагрузкам и износостойкостью автомобиля при снижении массы автомобиля с целью улучшения эффективности топлива.Automotive parts must satisfy two incompatible requirements, namely, ease of molding and strength, but in recent years, a third requirement has also emerged - reducing the fuel consumption of cars due to global environmental protection. Thus, at present, automotive parts must be made of a material with excellent formability in order to meet the criteria of lightness in a complex vehicle layout, and at the same time, have improved strength, impact resistance and wear resistance of the vehicle while reducing the weight of the vehicle in order to improve fuel efficiency.

Поэтому предпринимаются интенсивные исследования и разработки с целью снижения количества материалов, используемых в автомобилях, путем повышения прочности материалов. С другой стороны, повышение прочности стальных листов снижает их формуемость, и таким образом, вызывает необходимость разработки материалов, имеющих высокую прочность, а также отличную формуемость.Therefore, intensive research and development is being undertaken to reduce the amount of materials used in automobiles by increasing the strength of materials. On the other hand, increasing the strength of steel sheets reduces their formability, and thus necessitates the development of materials having high strength as well as excellent formability.

Уровень техникиState of the art

Ранние исследования и разработки в области высокой прочности и отличной формуемости стальных листов привели к нескольким способам производства стальных листов с высокой прочности и отличной формуемостью стальных листов, некоторые из которых перечислены в описании для заключительной оценки настоящего изобретения.Early research and development in the field of high strength and excellent formability of steel sheets has led to several methods for the production of steel sheets with high strength and excellent formability of steel sheets, some of which are listed in the description for the final evaluation of the present invention.

В патенте США US 20140234657 защищен гальванизированный стальной лист, покрытый окунанием в подогретый состав, имеющий микроструктуру (в объемных долях), равную или больше 20% и равную или меньше, чем 99% в сумме из одного или двух мартенсита и бейнита, остаточная структура содержит один или два компонента из феррита, остаточного аустенита меньше, чем 8% (объемная доля) и долю перлита, равную или меньше, чем 10% по объему. Кроме того, в патенте США 20140234657 достигнута прочность при растяжении 980 MПа, но не удалось достигнуть удлинения 25%.US Pat. No. 20140234657 protects a hot dip-coated galvanized steel sheet having a microstructure (volume fraction) equal to or greater than 20% and equal to or less than 99% in the sum of one or two martensite and bainite, the residual structure comprising one or two components of ferrite, retained austenite less than 8% (volume fraction) and pearlite proportion equal to or less than 10% by volume. In addition, US Pat. No. 20140234657 achieved a tensile strength of 980 MPa but failed to achieve an elongation of 25%.

В патенте США US8657969 защищен высокопрочный гальванизированный стальной лист, обладающий прочностью при растяжении 590 MПа или выше и отличной технологичностью. Композиция содержит следующие компоненты, в масс. %, C: от 0,05% до 0,3%, Si: от 0,7% до 2,7%, Mn: от 0,5% до 2,8%, P: 0,1% или меньше, S: 0,01% или меньше, Al: 0,1% или меньше, и N: 0,008% или меньше, и остальное - железо и неизбежные примеси. Микроструктура содержит, в долях отношения площадей, ферритная фаза: от 30% до 90%, бейнитная фаза: от 3% до 30%, и мартенситная фаза: от 5% до 40%, где, среди мартенситных фаз присутствуют мартенситные фазы, имеющие размерное отношение 3 или выше, в количестве 30% или выше.US Pat. No. 8,657,969 protects a high-strength galvanized steel sheet having a tensile strength of 590 MPa or more and excellent workability. The composition contains the following components, wt. %, C: 0.05% to 0.3%, Si: 0.7% to 2.7%, Mn: 0.5% to 2.8%, P: 0.1% or less, S: 0.01% or less, Al: 0.1% or less, and N: 0.008% or less, and the balance is iron and unavoidable impurities. The microstructure contains, in terms of area ratio, a ferritic phase: from 30% to 90%, a bainite phase: from 3% to 30%, and a martensite phase: from 5% to 40%, where, among the martensitic phases, there are martensitic phases having a dimensional a ratio of 3 or higher, in an amount of 30% or higher.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Целью настоящего изобретения является решение указанных проблем путем предоставления холоднокатаной стали и покрытых листов, которые одновременно обладают:The aim of the present invention is to solve these problems by providing cold rolled steel and coated sheets which simultaneously have:

предельной прочностью при растяжении больше, чем или равной 600 MПа и предпочтительно выше 620 MПа, ultimate tensile strength greater than or equal to 600 MPa and preferably greater than 620 MPa,

общим удлинением больше, чем или равным 31% и предпочтительно выше 33%.an overall elongation greater than or equal to 31% and preferably greater than 33%.

В предпочтительном варианте осуществления стальные листы, заявленные в изобретении, также могут иметь предел текучести 320 MПа или выше. In a preferred embodiment, the steel sheets of the invention may also have a yield strength of 320 MPa or higher.

В предпочтительном варианте осуществления стальные листы, заявленные в изобретении, также могут иметь отношение предела текучести к прочности при растяжении, равное 0,6 или выше.In a preferred embodiment, the steel sheets of the invention may also have a yield strength to tensile strength ratio of 0.6 or higher.

Предпочтительно, кроме того, указанная сталь может иметь хорошую применимость для формования, в частности для прокатки, с хорошей свариваемостью и способностью к покрытию. Preferably, in addition, said steel can have good applicability for forming, in particular for rolling, with good weldability and coating ability.

Другой целью настоящего изобретения является разработка доступного способа производства указанных листов, которые совместимы с традиционным промышленным применением, в тоже время являются устойчивыми к изменению параметров производства.It is another object of the present invention to provide an affordable method for the production of said sheets which is compatible with conventional industrial applications while being resistant to changes in manufacturing parameters.

Холоднокатаный и термообработанный стальной лист настоящего изобретения необязательно может быть покрыт цинком или сплавами цинка, или алюминием, или сплавами алюминия для того, чтобы повысить их сопротивление коррозии.The cold rolled and heat treated steel sheet of the present invention may optionally be coated with zinc or zinc alloys or aluminum or aluminum alloys in order to improve their corrosion resistance.

Углерод присутствует в стали в количестве между 0,13% и 0,18%. Углерод представляет собой элемент, необходимый для повышения прочности стального листа путем получения фаз низкотемпературного превращения, таких как бейнит, кроме того, углерод играет решающую роль в стабилизации аустенит, поэтому является необходимым элементом для сохранения остаточного аустенита. Следовательно, углерод играет две решающие роли, одна состоит в повышении прочности и другая – в сохранении аустенита, обеспечивающего пластичность. Однако при содержании углерода меньше, чем 0,13% невозможна стабилизация аустенита в соответствующем количестве, которое требуется для стали настоящего изобретения. С другой стороны, при содержании углерода, превышающем 0,18%, наблюдается плохая свариваемость стали методом точечной сварки, что ограничивает ее применение для автомобильных деталей. Carbon is present in steel in amounts between 0.13% and 0.18%. Carbon is an element necessary to increase the strength of steel sheet by producing low-temperature transformation phases such as bainite, in addition, carbon plays a critical role in stabilizing austenite, so it is a necessary element for retaining retained austenite. Therefore, carbon plays two crucial roles, one is to increase strength and the other to retain austenite, which provides ductility. However, when the carbon content is less than 0.13%, it is not possible to stabilize the austenite in the appropriate amount required for the steel of the present invention. On the other hand, when the carbon content exceeds 0.18%, the weldability of the steel by spot welding is poor, which limits its application to automotive parts.

Содержание марганца в стали настоящего изобретения находится между 1,1% и 1,8%. Этот элемент является гаммагенным. Основной целью добавления марганца является получение структуры, которая содержит аустенит и придает прочность стали. Установлено, что марганец в количестве по меньшей мере 1,1% по массе обеспечивает прочность и способность к твердению стального листа, а также стабилизацию аустенита. Однако, когда содержание марганца превышает 1,8%, наблюдаются вредные эффекты, поскольку он тормозит превращение аустенита в бейнит во время старения при повышенной температуре для преобразования бейнита. Кроме того, содержание марганца выше 1,8% также снижает пластичность и, кроме того, ухудшается свариваемость стали согласно изобретению, поэтому нельзя достигнуть заданного удлинения. Предпочтительное содержание марганца для настоящего изобретения можно поддерживать между 1,2% и 1,8%, еще более предпочтительно от 1,3% до 1,7%. The manganese content of the steel of the present invention is between 1.1% and 1.8%. This element is gammagenic. The main purpose of adding manganese is to obtain a structure that contains austenite and gives strength to steel. It has been found that manganese in an amount of at least 1.1% by weight provides the strength and hardenability of the steel sheet, as well as the stabilization of austenite. However, when the content of manganese exceeds 1.8%, harmful effects are observed because it inhibits the transformation of austenite into bainite during aging at an elevated temperature to transform bainite. In addition, the manganese content above 1.8% also reduces the ductility and furthermore deteriorates the weldability of the steel according to the invention, so that the desired elongation cannot be achieved. The preferred manganese content for the present invention can be maintained between 1.2% and 1.8%, even more preferably between 1.3% and 1.7%.

Содержание кремния в стали настоящего изобретения находится между 0,5% и 0,9%. Кремний представляет собой компонент, который может замедлять осаждение карбидов во время старения при повышенной температуре, поэтому, благодаря присутствию кремния, богатый углеродом аустенит стабилизируется при комнатной температуре. Кроме того, благодаря низкой растворимости кремния в карбиде, он эффективно подавляет или замедляет образование карбидов, поэтому также способствует образованию бейнитной структуры, которая желательна согласно настоящему изобретению, поскольку придает стали существенные признаки. Однако несоразмерное содержание кремния не дает упомянутого эффекта и приводит к такой проблеме, как хрупкость при отпуске. Поэтому концентрацию регулируют до верхнего предела 0,9%. Предпочтительное содержание кремния для настоящего изобретения можно поддерживать между 0,6% и 0,8%The silicon content of the steel of the present invention is between 0.5% and 0.9%. Silicon is a component that can slow down the precipitation of carbides during aging at elevated temperature, therefore, due to the presence of silicon, carbon-rich austenite is stabilized at room temperature. In addition, due to the low solubility of silicon in carbide, it effectively suppresses or slows down the formation of carbides, therefore also contributes to the formation of a bainite structure, which is desirable according to the present invention, since it gives the steel significant features. However, the disproportionate content of silicon does not have the above effect and leads to the problem of temper brittleness. Therefore, the concentration is adjusted to an upper limit of 0.9%. The preferred silicon content for the present invention can be maintained between 0.6% and 0.8%

Алюминий является существенным элементом и присутствует в стали между 0,6% и 1%. Алюминий представляет собой альфагенный элемент и увеличивает общее удлинение стали настоящего изобретения. Требуется минимальное количество 0,6% алюминия для того, чтобы иметь минимум феррита в стали и увеличить удлинение стали настоящего изобретения. Кроме того, алюминий используется для удаления кислорода из стали в состоянии расплава, чтобы очистить сталь настоящего изобретения, а также предотвращает попадание кислорода из газовой фазы. Однако в случае, когда алюминия больше 1%, он образует нитрил AlN, который оказывает вредное воздействие на сталь настоящего изобретения, поэтому предпочтительное содержание алюминия находится в диапазоне между 0,6% и 0,8%.Aluminum is an essential element and is present in steel between 0.6% and 1%. Aluminum is an alphagenic element and increases the overall elongation of the steel of the present invention. A minimum amount of 0.6% aluminum is required in order to have a minimum of ferrite in the steel and to increase the elongation of the steel of the present invention. In addition, aluminum is used to remove oxygen from the steel in the molten state, to purify the steel of the present invention, and also prevents oxygen from entering the gas phase. However, in the case where aluminum is more than 1%, it forms AlN nitrile, which has a detrimental effect on the steel of the present invention, so the aluminum content is preferably between 0.6% and 0.8%.

Содержание фосфора в стали настоящего изобретения находится между 0,002% и 0,02%. Фосфор снижает свариваемость методом точечной сварки и пластичность стали в горячем состоянии, особенно из-за тенденции к сегрегации по границам зерен или к совестной сегрегации с марганцем. По этим причинам содержание фосфора ограничено до 0,02 % и предпочтительно – ниже чем 0,014%.The content of phosphorus in the steel of the present invention is between 0.002% and 0.02%. Phosphorus reduces the hot ductility and spot weldability of steel, especially due to the tendency to segregate at grain boundaries or co-segregate with manganese. For these reasons, the phosphorus content is limited to 0.02% and preferably lower than 0.014%.

Сера не является существенным элементом, но может содержаться в стали как примесь, и с точки зрения настоящего изобретения предпочтительно как можно меньшее содержание серы, однако оно составляет 0,003% или меньше, с точки зрения производственных затрат. Кроме того, если в стали присутствует больше серы, она образует сульфиды особенно с марганцем и снижает его выгодное влияние на сталь настоящего изобретения.Sulfur is not an essential element, but may be contained in the steel as an impurity, and from the point of view of the present invention, the sulfur content is preferably as low as possible, but it is 0.003% or less from the point of view of production costs. In addition, if more sulfur is present in the steel, it forms sulfides especially with manganese and reduces its beneficial effect on the steel of the present invention.

Содержание азота ограничено до 0,007%, для того чтобы избежать старения материала и свести к минимуму осаждение нитридов в течение затвердевания, которые оказывает вредное воздействие на механические свойства стали.The nitrogen content is limited to 0.007% in order to avoid aging of the material and to minimize the precipitation of nitrides during solidification, which have a detrimental effect on the mechanical properties of the steel.

Хром является необязательным элементом для настоящего изобретения. Содержание хрома, присутствующего в стали настоящего изобретения, может составлять между 0,05% и 1%. Хром является существенным элементом, который обеспечивает прочность и твердение стали, но когда используют больше 1%, он ухудшает доводку поверхности стали. Кроме того, при содержании хрома до 1% огрубляется дисперсионная конфигурация карбидов в бейнитных структурах, поэтому сохраняется низкая плотность карбидов в бейните. Chromium is an optional element for the present invention. The content of chromium present in the steel of the present invention may be between 0.05% and 1%. Chromium is an essential element that provides strength and hardening of the steel, but when more than 1% is used, it degrades the surface finish of the steel. In addition, when the chromium content is up to 1%, the dispersion configuration of carbides in bainite structures is coarsened, so the low density of carbides in bainite is preserved.

Молибден является необязательным элементом, который составляет от 0,001% до 0,5% в стали настоящего изобретения; молибден играет значительную роль при определении способности к твердению и твердости, задерживает появление бейнита и устраняет осаждение карбидов в бейните. Однако добавка молибдена чрезмерно повышает затраты на добавление легирующих элементов, таким образом, по экономическим причинам его содержание ограничено до 0,5%.Molybdenum is an optional element that makes up 0.001% to 0.5% in the steel of the present invention; Molybdenum plays a significant role in determining the hardness and hardness, delays the appearance of bainite and eliminates the precipitation of carbides in bainite. However, the addition of molybdenum excessively increases the cost of adding alloying elements, thus, for economic reasons, its content is limited to 0.5%.

Ниобий является необязательным элементом для настоящего изобретения. Содержание ниобия, присутствующего в стали настоящего изобретения, может составлять между 0,001 и 0,1%, причем ниобий добавляют в сталь настоящего изобретения для образования карбо-нитридов, которые придают прочность стали настоящего изобретения путем дисперсионного твердения. Кроме того, ниобий может воздействовать на размер микроструктурных компонентов путем осаждения в виде карбо-нитридов и торможения рекристаллизации в течение процесса нагрева. Таким образом, формируется более мелкозернистая микроструктура в конце температурной выдержки и, как следствие, после завершения отжига, что приводит к твердению стали настоящего изобретения. Однако содержание ниобия выше 0,1% экономически нецелесообразно, так как наблюдается эффект насыщения его влияния; это означает, что дополнительное количество ниобия не приводит к какому-либо улучшению прочности продукта. Niobium is an optional element for the present invention. The content of niobium present in the steel of the present invention may be between 0.001 and 0.1%, and niobium is added to the steel of the present invention to form carbonitrides, which impart strength to the steel of the present invention by precipitation hardening. In addition, niobium can affect the size of microstructural components by depositing as carbonitrides and inhibiting recrystallization during the heating process. Thus, a finer-grained microstructure is formed at the end of the holding temperature and consequently after the completion of annealing, resulting in hardening of the steel of the present invention. However, the content of niobium above 0.1% is not economically feasible, since there is a saturation effect of its influence; this means that the additional amount of niobium does not lead to any improvement in the strength of the product.

Титан является необязательным элементом и может быть добавлен в сталь настоящего изобретения в количестве между 0,001% и 0,1%. Как и ниобий, Ti вовлекается в образование карбо-нитридов, поэтому он играет роль в твердении стали настоящего изобретения. Кроме того, титан образует нитриды, которые появляются в процессе затвердевания продукта отливки. Поэтому количество титана ограничено до 0,1%, чтобы избежать образования крупнозернистых нитридов титана, наносящих ущерб формуемости. В случае, когда содержание титана составляет менее 0,001%, Ti не оказывает никакого эффекта на сталь настоящего изобретения.Titanium is an optional element and may be added to the steel of the present invention in an amount between 0.001% and 0.1%. Like niobium, Ti is involved in the formation of carbonitrides, so it plays a role in the hardening of the steel of the present invention. In addition, titanium forms nitrides, which appear during the solidification of the cast product. Therefore, the amount of titanium is limited to 0.1% in order to avoid the formation of coarse titanium nitrides, which are detrimental to formability. In the case where the titanium content is less than 0.001%, Ti has no effect on the steel of the present invention.

Медь может быть добавлена как необязательный элемент в количестве от 0,01% до 2%, чтобы увеличить прочность и улучшить сопротивление коррозии стали. Для достижения указанного эффекта требуется 0,01% меди. Однако, когда содержание Cu превышает 2%, это может ухудшить внешний вид поверхности.Copper can be added as an optional element in an amount of 0.01% to 2% to increase the strength and improve the corrosion resistance of the steel. To achieve this effect, 0.01% copper is required. However, when the Cu content exceeds 2%, it may degrade the appearance of the surface.

Никель может быть добавлен как необязательный элемент в количестве от 0,01% до 3%, чтобы увеличить прочность и улучшить ударную вязкость стали. Для достижения указанного эффекта требуется минимум 0,01% меди. Однако, когда содержание никеля превышает 3%, Ni вызывает ухудшение пластичности. Nickel can be added as an optional element in an amount of 0.01% to 3% to increase strength and improve the toughness of the steel. A minimum of 0.01% copper is required to achieve this effect. However, when the nickel content exceeds 3%, Ni causes deterioration in ductility.

Содержание кальция в стали настоящего изобретения находится между 0,0001% и 0,005%. Кальций добавляют в сталь настоящего изобретения в качестве необязательного элемента, особенно в ходе обработки включений. Кальций способствует очистке стали путем связывания наносящей ущерб серы, содержащейся в глобулярной форме, и таким образом, замедляет вредное действие серы. The calcium content of the steel of the present invention is between 0.0001% and 0.005%. Calcium is added to the steel of the present invention as an optional element, especially during the processing of inclusions. Calcium contributes to the cleaning of steel by binding the harmful sulfur contained in the globular form, and thus slows down the harmful effects of sulfur.

Ванадий является эффективным для повышения прочности стали путем образования карбидов или карбо-нитридов, причем верхний предел его содержания составляет 0,1% по экономическим причинам. Прочие элементы, такие как церий, бор, магний или цирконий, могут быть добавлены индивидуально или в комбинации, в следующих соотношениях по массе: церий

0,1%, бор

0,003%, магний

0,010% и цирконий

0,010%. Вплоть до указанного максимального уровня содержания, эти элементы дают возможность очистить зерна во время затвердевания. Остальная часть стальной композиции приходится на железо и неизбежные примеси, появившиеся при переработке.Vanadium is effective in increasing the strength of steel by forming carbides or carbonitrides, with an upper limit of 0.1% for economic reasons. Other elements such as cerium, boron, magnesium or zirconium may be added individually or in combination, in the following weight ratios: cerium

0.1%, boron

0.003% magnesium

0.010% and zirconium

0.010%. Up to the specified maximum content, these elements make it possible to clean the grains during hardening. The rest of the steel composition is iron and the inevitable impurities that appear during processing.

Микроструктура стального листа включает:The microstructure of the steel sheet includes:

феррит составляет от 60% до 75% микроструктуры от доли площади для стали настоящего изобретения. Феррит представляет собой первичную фазу стали в качестве матрицы. В настоящем изобретении феррит совокупно состоит из полигонального феррита и игольчатого феррита. Феррит придает стали настоящего изобретения высокую прочность, а также удлинение. Для того, чтобы обеспечить удлинение31% и предпочтительно 33% или выше, необходимо иметь 60% феррита. В стали настоящего изобретения феррит образуется во время охлаждения после отжига. Однако когда содержание феррита составляет выше 75% прочность стали настоящего изобретения не достигается. ferrite makes up 60% to 75% of the microstructure of the area fraction for the steel of the present invention. Ferrite is the primary phase of steel as a matrix. In the present invention, the ferrite is collectively composed of polygonal ferrite and acicular ferrite. Ferrite gives the steel of the present invention high strength as well as elongation. In order to achieve an elongation of 31% and preferably 33% or higher, 60% ferrite is required. In the steel of the present invention, ferrite is formed during cooling after annealing. However, when the ferrite content is above 75%, the strength of the steel of the present invention is not achieved.

Бейнит составляет от 20% до 30% микроструктуры от доли площади для стали настоящего изобретения. В настоящем изобретении бейнит совокупно состоит из пластинчатого бейнита и гранулярного бейнита. Для обеспечения прочности при растяжении 620 MПа и предпочтительно 630 MПа или выше необходимо иметь 20% бейнита. Бейнит образуется при выдерживании во время старения при повышенной температуре. Bainite makes up 20% to 30% of the microstructure of the area fraction for the steel of the present invention. In the present invention, bainite is collectively composed of lamellar bainite and granular bainite. To achieve a tensile strength of 620 MPa and preferably 630 MPa or higher, 20% bainite is required. Bainite is formed by exposure during aging at elevated temperatures.

Остаточный аустенит составляет от 10% до 15% от доли площади для стали. Известно, что остаточный аустенит имеет более высокую растворимость углерода, чем бейнит и, поэтому действует как эффективная ловушка углерода, и следовательно, тормозит образование карбидов в бейните. Предпочтительно процентное содержание углерода внутри остаточного аустенита настоящего изобретения превышает 0,9% и предпочтительно меньше, чем 1,1%. Согласно изобретению остаточный аустенит в стали придает ей повышенную пластичность.Residual austenite is 10% to 15% of the area fraction for steel. It is known that retained austenite has a higher carbon solubility than bainite and therefore acts as an effective carbon trap and therefore inhibits the formation of carbides in bainite. Preferably, the percentage of carbon within the retained austenite of the present invention is greater than 0.9% and preferably less than 1.1%. According to the invention, residual austenite in the steel gives it increased ductility.

Мартенсит является необязательным компонентом и может присутствовать в количестве между 0% и 5% от доли площади микроструктуры, и находится в следовых количествах. Мартенсит для настоящего изобретения включает в себя свежий мартенсит, а также отпущенный мартенсит. В настоящем изобретении мартенсит образуется благодаря охлаждению после отжига и становится отпущенным при выдерживании во время старения при повышенной температуре. Свежий мартенсит также образуется во время охлаждения после покрытия холоднокатаного стального листа. Мартенсит придает пластичность и прочность стали настоящего изобретения, когда его содержание меньше 5%. Когда содержание мартенсита превышает 5%, сталь приобретает избыточную прочность, однако вне приемлемого предела, мартенсит снижает удлинение. Предпочтительные пределы для мартенсита находятся между 0% и 3%. Martensite is an optional component and may be present in an amount between 0% and 5% of the area fraction of the microstructure, and is found in trace amounts. The martensite for the present invention includes fresh martensite as well as tempered martensite. In the present invention, martensite is formed by cooling after annealing, and becomes tempered by holding during aging at an elevated temperature. Fresh martensite is also formed during cooling after coating of the cold rolled steel sheet. Martensite imparts ductility and strength to the steel of the present invention when its content is less than 5%. When the martensite content exceeds 5%, the steel acquires excessive strength, but beyond the acceptable limit, the martensite reduces the elongation. Preferred limits for martensite are between 0% and 3%.

Суммарное содержание феррита и остаточного аустенита всегда должно быть между 70% и 80%, чтобы иметь общее удлинение 31%, и требуется минимум 70% феррита и остаточного аустенита, чтобы обеспечить общее удлинение выше 31%, и иметь прочность при растяжении 600 MПа. Феррит и остаточный аустенит представляют собой мягкие фазы, по сравнению с мартенситом и бейнитом, поэтому они обеспечивают удлинение и пластичность, однако когда их совокупное содержание превышает 80%, прочность понижается вне допустимого предела. The total content of ferrite and retained austenite must always be between 70% and 80% to have a total elongation of 31%, and a minimum of 70% ferrite and retained austenite is required to provide a total elongation above 31%, and have a tensile strength of 600 MPa. Ferrite and retained austenite are soft phases compared to martensite and bainite, so they provide elongation and ductility, but when their combined content exceeds 80%, the strength decreases beyond the allowable limit.

Кроме вышеупомянутой микроструктуры, холоднокатаный и термообработанный стальной лист не содержит микроструктурных компонентов, таких как перлит и цементит, без ухудшения механических характеристик стальных листов.Besides the aforementioned microstructure, the cold-rolled and heat-treated steel sheet does not contain microstructural components such as pearlite and cementite without degrading the mechanical properties of the steel sheets.

Стальной лист согласно изобретению может быть получен любым подходящим способом. Предпочтительный способ заключается в получении полудоведенной отливки стали, имеющей химический состав согласно изобретению. Разливка может быть осуществлена или в болванки, или непрерывно в форме тонких слябов или тонких полос, то есть, толщиной в диапазоне приблизительно от 220 мм для слябов, до десятков миллиметров для тонких полос.The steel sheet according to the invention can be obtained by any suitable method. The preferred method is to obtain a semi-finished steel casting having a chemical composition according to the invention. Casting may be carried out either in ingots or continuously in the form of thin slabs or thin strips, ie, in a thickness ranging from about 220 mm for slabs to tens of millimeters for thin strips.

Например, сляб, имеющий вышеописанный химический состав, производится путем непрерывной разливки, при которой сляб необязательно подвергается непосредственному мягкому уменьшению толщины в ходе процесса непрерывной отливки, чтобы избежать центральной сегрегации и обеспечить поддержание отношения локального углерода к номинальному углероду ниже 1,10. Сляб, полученный с использованием процесса непрерывной разливки, может быть использован непосредственно при высокой температуре после непрерывной разливки, или сначала может быть охлажден до комнатной температуры и затем подогрет для горячей прокатки.For example, a slab having the above-described chemical composition is produced by continuous casting, in which the slab is optionally subjected to direct soft reduction in thickness during the continuous casting process in order to avoid central segregation and to maintain the ratio of local carbon to nominal carbon below 1.10. The slab obtained using the continuous casting process can be used directly at high temperature after continuous casting, or it can first be cooled to room temperature and then reheated for hot rolling.

Температура сляба, который подвергается горячей прокатке, составляет по меньшей мере 1150°C, и должна быть ниже 1280°C. В случае, когда температура сляба ниже, чем 1150°C, прокатный стан подвергается избыточной нагрузке. Поэтому предпочтительно температура сляба является достаточно высокой для того, чтобы горячая прокатка могла быть осуществлена в температурном диапазоне от Ac1 +50°С до Ac1+250°C и предпочтительно между Ac1+50°C и Ac1+200°C, хотя всегда температура окончательной прокатки остается выше Ac1+50°C. Температура повторного нагрева не должна превышать 1280°C поскольку такой технологический режим является дорогостоящим. The temperature of the slab that is subjected to hot rolling is at least 1150°C, and must be below 1280°C. In the case where the temperature of the slab is lower than 1150° C., the rolling mill is subjected to an excessive load. Therefore, preferably the temperature of the slab is high enough so that hot rolling can be carried out in the temperature range from Ac1 +50°C to Ac1+250°C and preferably between Ac1+50°C and Ac1+200°C, although the final temperature is always rolling remains above Ac1+50°C. The reheat temperature should not exceed 1280°C because this process mode is expensive.

Температурный диапазон окончательной прокатки между Ac1 + 50°С и Ac1+ 250°C является предпочтительным для того, чтобы иметь структуру, которая способствует рекристаллизации и прокатке. Необходимо, чтобы окончательный прогон прокатки осуществлялся при температуре больше, чем Ac1 + 50°C, поскольку ниже указанной температуры способность стального листа к деформированию при прокатке значительно снижается. Затем полученный таким образом лист охлаждают со скоростью охлаждения выше 30°C/с до температуры сматывания в рулон, котораядолжна быть ниже 625°C. Предпочтительно скорость охлаждения будет меньше или равна 200°C/с.The final rolling temperature range between Ac1 + 50°C and Ac1+ 250°C is preferable in order to have a structure that promotes recrystallization and rolling. It is necessary that the final rolling pass be carried out at a temperature greater than Ac1 + 50°C, because below this temperature, the rolling deformability of the steel sheet is greatly reduced. The sheet thus obtained is then cooled at a cooling rate above 30° C./s to a coiling temperature which ismust be below 625°C. Preferably the cooling rate will be less than or equal to 200°C/s.

Затем горячекатаный стальной лист сматывают при температуре сматывания в рулон ниже 625°С для того, чтобы избежать овализации, и предпочтительно ниже 600°С, чтобы предотвратить образование окалины. Предпочтительным диапазоном температуры сматывания в рулон является температура между 350°C и 600°C. Свёрнутый в рулон горячекатаный стальной лист может быть охлажден до комнатной температуры, прежде чем подвергнуться необязательному отжигу горячих состояний. Then, the hot-rolled steel sheet is wound at a coiling temperature below 625° C. in order to avoid ovalization, and preferably below 600° C. in order to prevent scale formation. The preferred coiling temperature range is between 350°C and 600°C. The coiled hot rolled steel sheet may be cooled to room temperature before being subjected to optional hot temper annealing.

Горячекатаный стальной лист может быть подвергнут необязательному удалению окалины на стадии удаления окалины, образовавшейся во время горячей прокатки, до необязательного отжига горячих состояний. Затем горячекатаный может быть подвергнут необязательному отжигу горячих состояний при температуре между 400°C и 750°C, в течение, по меньшей мере, 12 часов и не больше, чем 96 часов, при этом температуру поддерживают ниже 750°С для того, чтобы избежать частичной трансформации горячекатаной микроструктуры, и, следовательно, потерять гомогенность микроструктуры. В последующем может быть осуществлена необязательная стадия удаления окалины с указанного горячекатаного стального листа, например, путем травления этого листа. Указанный горячекатаный стальной лист подвергают холодной прокатке, чтобы получить холоднокатаный стальной лист с понижением толщины между 35 и 90%. Затем холоднокатаный стальной лист, полученный в процессе холодной прокатки, подвергают отжигу для того, чтобы придать стали настоящего изобретения микроструктуру и механические характеристики.The hot rolled steel sheet may optionally be descaled in a descaling step formed during hot rolling prior to optional hot annealing. The hot rolled may then be subjected to an optional hot temper annealing at a temperature between 400°C and 750°C for at least 12 hours and no more than 96 hours, the temperature being maintained below 750°C in order to avoid partial transformation of the hot-rolled microstructure, and therefore lose the homogeneity of the microstructure. Subsequently, an optional step of removing scale from said hot-rolled steel sheet may be carried out, for example by pickling the sheet. Said hot-rolled steel sheet is subjected to cold rolling to obtain a cold-rolled steel sheet with a thickness reduction between 35% and 90%. Then, the cold-rolled steel sheet obtained by the cold rolling process is subjected to annealing in order to impart the microstructure and mechanical characteristics to the steel of the present invention.

При отжиге холоднокатаный стальной лист обрабатывают на двух ступенях нагрева, достигая температуры томления между Ac1+ 30°C и Ac3, где величины Ac1 и Ac3 для стали изобретения рассчитывают с использованием следующей формулы:In annealing, the cold-rolled steel sheet is processed in two heating stages, reaching a soaking temperature between Ac1+ 30°C and Ac3, where the Ac1 and Ac3 values for the steel of the invention are calculated using the following formula:

Ac1 = 723 - 10,7[Mn] - 16[Ni] + 29,1[Si] + 16,9[Cr] + 6,38[W] + 290[As]Ac1 = 723 - 10.7[Mn] - 16[Ni] + 29.1[Si] + 16.9[Cr] + 6.38[W] + 290[As]

Ac3 = 910 - 203[C]^1/2 - 15,2[Ni] + 44,7[Si] + 104[V] + 31,5[Mo] + 13,1[W] - 30[Mn] - 11[Cr] - 20[Cu] + 700[P] + 400[Al] + 120[As] + 400[Ti] Ac3 = 910 - 203[C] ^1/2 - 15.2[Ni] + 44.7[Si] + 104[V] + 31.5[Mo] + 13.1[W] - 30[Mn] - 11[Cr] - 20[Cu] + 700[P] + 400[Al] + 120[As] + 400[Ti]

в которой содержание элементов выражены в процентах по массе.in which the content of elements is expressed as a percentage by weight.

На первой ступени холоднокатаный стальной лист нагревают со скоростью между 10°C/с и 40°C/с до температуры в диапазоне между 550°C и 650°C. После этого на следующей второй ступени нагрева холоднокатаный стальной лист нагревают со скоростью между 1°C/с и 5°C/с до температуры томления при отжиге.In the first stage, the cold rolled steel sheet is heated at a rate between 10°C/s and 40°C/s to a temperature in the range between 550°C and 650°C. Thereafter, in the next second heating stage, the cold-rolled steel sheet is heated at a rate between 1°C/s and 5°C/s to an annealing soaking temperature.

Затем холоднокатаный стальной лист предпочтительно выдерживают при температуре томления в течение от 10 до 500 секунд, чтобы обеспечить по меньшей мере 30% превращения сильно наклёпанной исходной структуры в аустенитную микроструктуру. Затем холоднокатаный стальной лист охлаждают на двух ступенях охлаждения до температуры старения при длительном выдерживании. На первой ступени охлаждения холоднокатаный стальной лист охлаждается со скоростью меньше, чем 5°C/с и предпочтительно меньше, чем 3°C/с до температуры в диапазоне между 600°C и 720°C и предпочтительно между 625°C и 720°C. В ходе указанной первой ступени охлаждения формируется ферритная матрица настоящего изобретения. После этого на последующей второй ступени охлаждения холоднокатаный стальной лист охлаждается до температуры длительного старения в диапазоне между 250°C и 470°C при скорости охлаждения между 10°C/с и 100°C/с. Затем холоднокатаный стальной лист выдерживают при температуре длительного старения в диапазоне от 5 до 500 секунд. Затем холоднокатаный стальной лист доводят до температуры ванны для нанесения покрытия в диапазоне от 400°C до 480°С, чтобы облегчать покрытие холоднокатаного стального листа. Затем холоднокатаный стальной лист покрывают с использованием любого известного промышленного процесса, такого как электрогальванизация, струйное вакуумное напыление (JVD), напыление путем конденсации паров (PVD), нанесение путем окунания в подогретый пропиточный состав (оцинкованное железо) и др.The cold rolled steel sheet is then preferably held at the soaking temperature for 10 to 500 seconds to allow at least 30% conversion of the heavily work hardened starting structure to an austenitic microstructure. Then, the cold-rolled steel sheet is cooled in two cooling stages to the long-term aging temperature. In the first cooling stage, the cold rolled steel sheet is cooled at a rate of less than 5°C/s and preferably less than 3°C/s to a temperature in the range between 600°C and 720°C and preferably between 625°C and 720°C . During said first cooling stage, the ferrite matrix of the present invention is formed. Thereafter, in a subsequent second cooling stage, the cold-rolled steel sheet is cooled to a long-term aging temperature in the range between 250°C and 470°C at a cooling rate between 10°C/s and 100°C/s. Then, the cold-rolled steel sheet is held at a long-term aging temperature in the range of 5 to 500 seconds. Then, the cold-rolled steel sheet is brought to a plating bath temperature in the range of 400° C. to 480° C. to facilitate coating of the cold-rolled steel sheet. Then, the cold rolled steel sheet is coated using any known industrial process such as electrogalvanization, vacuum jet spraying (JVD), vapor deposition spraying (PVD), hot dip coating (galvanized iron), etc.

ПримерыExamples

Следующие испытания, примеры, иллюстративные примеры и таблицы, которые представлены в изобретении, являются по существу неограниченными и должны рассматриваться только с целью иллюстрации, и будут демонстрировать выгодные признаки настоящего изобретения.The following tests, examples, illustrative examples and tables, which are presented in the invention, are essentially unlimited and should be considered for the purpose of illustration only, and will demonstrate the advantageous features of the present invention.

Стальные листы, выполненные из сталей, имеющих различный состав, скомплектованы в таблице 1, где стальные листы получены в соответствии с технологическими параметрами, которые приведены в таблице 2, соответственно. В последующей таблице 3 показаны микроструктуры стальных листов, полученных во время испытаний, и в таблице 4 сведены результаты оценки свойств полученных листов.Steel sheets made from steels having different compositions are compiled in Table 1, where the steel sheets are obtained in accordance with the technological parameters shown in Table 2, respectively. The following table 3 shows the microstructures of the steel sheets obtained during the tests, and table 4 summarizes the results of the evaluation of the properties of the obtained sheets.

Подчеркнутые значения: не соответствуют изобретению.Underlined values: do not correspond to the invention.

В таблице 2 собраны технологические параметры отжига, осуществляемого со сталями из таблицы 1. Стали состава A и B используют для производства листов согласно изобретению. В этой таблице также указаны эталонные стали, которые обозначены здесь, как C и D. В таблице 2 также приведены табличные данные Ac1 и Ac3. Эти величины Ac1 и Ac3 определены для сталей изобретения и эталонных сталей следующим образом:Table 2 summarizes the process parameters for annealing carried out with the steels of Table 1. Steel compositions A and B are used to produce sheets according to the invention. This table also lists reference steels, which are referred to here as C and D. Table 2 also lists tabular data for Ac1 and Ac3. These Ac1 and Ac3 values are defined for invention steels and reference steels as follows:

Ac1 =723 - 10,7[Mn] - 16[Ni] + 29,1[Si] + 16,9[Cr] + 6,38[W] + 290[As]Ac1 =723 - 10.7[Mn] - 16[Ni] + 29.1[Si] + 16.9[Cr] + 6.38[W] + 290[As]

Ac3 = 910 - 203[C]^1/2 - 15,2[Ni] + 44,7[Si] + 104[V] + 31,5[Mo] + 13,1[W] - 30[Mn] - 11[Cr] - 20[Cu] + 700[P] + 400[Al] + 120[As] + 400[Ti]Ac3 = 910 - 203[C] ^1/2 - 15.2[Ni] + 44.7[Si] + 104[V] + 31.5[Mo] + 13.1[W] - 30[Mn] - 11[Cr] - 20[Cu] + 700[P] + 400[Al] + 120[As] + 400[Ti]

где содержание элементов выражено в процентах по массе.where the content of elements is expressed as a percentage by weight.

Все листы были охлаждены со скоростью охлаждения 34°C/с после горячей прокатки и окончательно доведены до температуры 460°C, до охлаждения. Все листы были сжаты при холодной прокатке на 65%. All sheets were cooled at a cooling rate of 34°C/s after hot rolling and finally brought to a temperature of 460°C before cooling. All sheets were cold-rolled to 65% contraction.

Таблица 2 приведена ниже.Table 2 is shown below.

В таблице 3 приведены примеры результатов испытаний, проведенных в соответствии со стандартами с использованием различных микроскопов, таких как сканирующий электронный микроскоп, для определения микроструктуры сталей изобретения, а также эталонных сталей. Результаты приведены ниже. Table 3 shows examples of the results of tests carried out in accordance with the standards using various microscopes, such as a scanning electron microscope, to determine the microstructure of the steels of the invention, as well as reference steels. The results are shown below.

I = согласно изобретению; R = эталон; подчеркнутые значения: не соответствуют изобретению.I = according to the invention; R = reference; underlined values: do not correspond to the invention.

В таблице 4 приведены примеры механических характеристик сталей изобретения, а также эталонных сталей. С целью определения прочности при растяжении, предела текучести (YS) и общего удлинения, испытание на растяжение проведены в соответствии со стандартом JIS Z2241.Table 4 gives examples of the mechanical characteristics of the steels of the invention, as well as reference steels. In order to determine the tensile strength, yield strength (YS) and total elongation, a tensile test was carried out in accordance with JIS Z2241.

Результаты механических испытаний, проведенных в соответствии со стандартами, собраны в таблице 4.The results of mechanical tests carried out in accordance with the standards are summarized in Table 4.

Claims

1. Cold rolled steel sheet having the following chemical composition, including the following elements, expressed as a percentage by weight:

0.13% ≤ carbon ≤ 0.18%

1.1% ≤ manganese ≤ 1.8%

0.5% ≤ silicon ≤ 0.9%

0.6% ≤ aluminum ≤ 1%

0.002% ≤ Phosphorus ≤ 0.02%

0% ≤ sulfur ≤ 0.003%

0% ≤ nitrogen ≤ 0.007%

and may contain one or more of the following optional elements

0.05% ≤ chromium ≤ 1%

0.001% ≤ molybdenum ≤ 0.5%

0.001% ≤ niobium ≤ 0.1%

0.001% ≤ titanium ≤ 0.1%

0.01% ≤ copper ≤ 2%

0.01% ≤ nickel ≤ 3%

0.0001% ≤ calcium ≤ 0.005%

0% ≤ vanadium ≤ 0.1%

0% ≤ boron ≤ 0.003%

0% ≤ cerium ≤ 0.1%

0% ≤ magnesium ≤ 0.010%

0% ≤ zirconium ≤ 0.010%

iron and inevitable impurities - the rest,

wherein the microstructure of said steel sheet comprises, in area fractions, 60 to 75% ferrite, 20 to 30% bainite, 10 to 15% retained austenite, and 0 to 5% martensite, wherein the combined content of retained austenite and ferrite is between 70 % and 80%.

2. Steel sheet according to claim. 1, in which the composition includes from 0.6% to 0.8% silicon.

3. Steel sheet according to claim. 1 or 2, in which the composition includes from 0.14% to 0.18% carbon.

4. Steel sheet according to claim 3, wherein the composition comprises 0.6% to 0.8% aluminum.

5. Steel sheet according to any one of paragraphs. 1-4, in which the composition includes from 1.2% to 1.8% manganese.

6. Steel sheet according to claim. 5, in which the composition includes from 1.3% to 1.7% manganese.

7. Steel sheet according to any one of paragraphs. 1-6, in which the combined content of retained austenite and ferrite is between 73% and 80%, and the percentage of retained austenite is less than 13%.

8. Steel sheet according to any one of paragraphs. 1-7, in which the amount of martensite is between 0% and 3%.

9. Steel sheet according to any one of paragraphs. 1-8, in which the carbon content in the retained austenite is between 0.9 and 1.1%.

10. Steel sheet according to any one of paragraphs. 1-9, wherein said steel sheet has a tensile strength of 600 MPa or more and a total elongation of 31% or more.

11. The steel sheet according to claim 10, wherein said steel sheet has a yield strength of 320 MPa or more and a total elongation of 33% or more.

12. Steel sheet according to any one of paragraphs. 1-11, wherein said steel sheet is coated.

13. A method for producing a cold-rolled steel sheet, including the following successive steps:

providing a semi-finished product made of steel having a composition according to any one of paragraphs. 1-6;

reheating the specified semi-finished product to a temperature between 1150°C and 1280°C;

rolling said semi-finished product in the austenitic range at which the end temperature of hot rolling is between Ac1+50°C and Ac1+250°C to obtain a hot-rolled steel sheet;

cooling the sheet at a cooling rate above 30°C/s to a coiling temperature which is below 625°C; and winding into a roll of hot-rolled sheet;

cooling said hot rolled sheet to room temperature;

optional implementation of the process of removing scale from the specified hot-rolled steel sheet;

optionally annealing the hot rolled steel sheet at a temperature between 400°C and 750°C;

cold rolling said hot rolled steel sheet with a compression ratio between 35% and 90% to obtain a cold rolled steel sheet;

then performing annealing at a holding temperature between Ac1+30°C and Ac3 for a holding period between 10 and 500 seconds by heating said cold-rolled steel sheet in two heating stages, in which:

in the first heating stage, the cold rolled steel sheet is heated at a rate between 10°C/s and 40°C/s to a temperature in the range between 550°C and 650°C;

then, in the second step, the cold rolled steel sheet is heated at a rate between 1°C/s and 5°C/s from a temperature in the range between 550°C and 650°C to an annealing temperature at a holding temperature at which the sheet is held,

then the cold-rolled steel sheet is cooled in two cooling stages, in which:

in the first cooling stage, the cold-rolled steel sheet is cooled at a cooling rate of less than 5°C/s to a temperature in the range between 600°C and 720°C,

then, in the second stage, the sheet is cooled at a cooling rate between 10°C/s and 100°C/s from a temperature in the range between 600°C and 720°C to the aging temperature,

then said cold rolled steel sheet is aged at a temperature between 250°C and 470°C for 5 to 500 seconds, and

then cooled to room temperature to obtain a cold rolled steel sheet.

14. The method according to claim 13, wherein the roll temperature is below 600°C.

15. Method according to claim 13 or 14, wherein the final rolling temperature is between Ac1+50°C and Ac1+200°C.

16. The method according to any one of paragraphs. 13-15, wherein the cooling rate after annealing the cold-rolled sheet in the first cooling step is less than 3°C/s in a temperature range between 625°C and 720°C.

17. The method according to any one of paragraphs. 13-16, in which the cold rolled steel sheet is annealed between Ac1+30°C and Ac3, the annealing temperature being chosen to ensure that at least 30% austenite is present at the end of soak.

18. The method according to any one of paragraphs. 13-17, in which the cold rolled steel sheet is coated at a temperature in the range between 400°C and 480°C.

19. The use of a steel sheet according to any one of paragraphs. 1-12 for the production of structural or protective parts of a vehicle.

20. The use of a method for producing cold-rolled steel sheet according to any one of paragraphs. 13-18 for the production of structural or protective parts of a vehicle.

21. A vehicle containing a part obtained from a cold-rolled steel sheet according to any one of paragraphs. 1-12.