СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩЕЙСЯ УЛУЧШЕННЫМИ ПРОЧНОСТЬЮ, ТЯГУЧЕСТЬЮ И ФОРМУЕМОСТЬЮ
METHOD OF PRODUCING SHEET STEEL, CHARACTERIZED BY IMPROVED STRENGTH, DUCTILITY AND FORMABILITY

Настоящее изобретение относится к способу производства высокопрочной листовой стали, характеризующейся улучшенными прочностью, тягучестью и формуемостью, и к листу, полученному при использовании данного способа.
Для изготовления различных единиц оборудования, таких как детали элементов конструкции кузова и панелей кузова для механических транспортных средств, известным является использование листов, изготовленных из DP-(двухфазные)-сталей или TRIP-(c пластичностью, обусловленной мартенситным превращением)-сталей.
3
Также известно и использование сталей, обладающих бейнитной структурой, свободных от выделений карбидов, включающих остаточный аустенит, содержащих приблизительно 0,2% С, приблизительно 2% Mn, приблизительно 1,7% Si и характеризующихся пределом текучести при растяжении, составляющим приблизительно 750 МПа, пределом прочности при растяжении, составляющим приблизительно 980 МПа, и полным относительным удлинением, составляющим приблизительно 8%. Данные листы производят в технологических линиях непрерывного отжига в результате охлаждения от температуры отжига, большей, чем температура превращения Ас, вплоть до температуры выдерживания выше температуры превращения Ms и сохранения листа при данной температуре в течение заданного времени.
Для уменьшения массы автомобиля таким образом, чтобы улучшить его коэффициент полезного действия по топливу с учетом сохранения окружающей среды в глобальных масштабах, желательно иметь листы, характеризующиеся улучшенными пределами текучести и прочности при растяжении. Но такие листы также должны характеризоваться хорошей тягучестью и хорошей формуемостью.
В данном отношении желательно иметь листы с нанесенными покрытиями или без нанесенных покрытий, характеризующиеся пределом текучести при растяжении YS, заключенным в пределах от 440 МПа до 750 МПа, предпочтительно заключенным в пределах от 450 МПа до 750 МПа, пределом прочности при растяжении TS, составляющим по меньшей мере 980 МПа, полным относительным удлинением ТЕ, составляющим по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 21%, и коэффициентом раздачи отверстия HER, в соответствии с документом ISO standard 16630:2009 составляющим по меньшей мере 20%. Предел прочности при растяжении TS и полное относительное удлинение ТЕ измеряют в соответствии с документом ISO standard ISO 6892-1, опубликованным в октябре 2009 года. Как это необходимо подчеркнуть, вследствие различий в методах измерения, в частности, вследствие различий в геометриях использующихся образцов, значения полного относительного удлинения ТЕ, соответствующие стандарту ISO standard, очень сильно отличаются от значений полного относительного удлинения, измеренных в соответствии с документом JIS Z 2201-05 standard, в частности, будучи меньшими в сопоставлении с ними. Также вследствие различий в методах измерения значения коэффициента раздачи отверстия HER, соответствующие стандарту ISO standard, очень сильно отличаются от значений коэффициента раздачи отверстия λ, соответствующих документу JFS T 1001 (Japan Iron and Steel Federation standard), и не могут быть с ними сопоставлены.
Также желательно иметь листовые стали, обладающие механическими свойствами, соответствующими вышеупомянутым, в диапазоне толщин от 0,7 до 3 мм, а более предпочтительно в диапазоне от 1 до 2 мм.
Поэтому цель настоящего изобретения заключается в предложении листа, обладающего вышеупомянутыми механическими свойствами, и способа его производства.
Исходя из данной цели изобретение относится к способу производства листовой стали, обладающей микроструктурой, состоящей в долях площади из от 20% до 50% межкритического феррита, от 10% до 20% остаточного аустенита, от 25% до 45% отпущенного мартенсита, от 10% до 20% свежего мартенсита и бейнита, при этом суммарное количество отпущенного мартенсита и бейнита заключено в пределах от 30% до 60%, где способ включает следующие далее последовательные стадии:
- получение холоднокатаной листовой стали, при этом химический состав стали включает в % (масс.):
0,18% ≤ С ≤ 0,25%,
0,9% ≤ Si ≤ 1,8%,
0,02% ≤ Al ≤ 1,0%,
причем 1,0% ≤ Si + Al ≤ 2,35%,
1,5% ≤ Mn ≤ 2,5%,
0,010% ≤ Nb ≤ 0,035%,
0,10% ≤ Cr ≤ 0,40%,
при этом остаток представляет собой Fe и неизбежные примеси,
A
A
- отжиг листовой стали при температуре отжига T и в течение времени отжига t таким образом, чтобы получить структуру, содержащую от 50% до 80% аустенита и от 20% до 50% феррита,
- закалка листа при скорости охлаждения, заключенной в пределах от 20°С/сек до 50°С/сек, вплоть до температуры закалки QT, заключенной в пределах от Ms - 50°С до Ms - 5°С,
- нагревание листа вплоть до температуры распределения РТ, заключенной в пределах от 375°С до 450°С, и сохранение листа при температуре распределения РТ в течение времени распределения Pt, составляющего, по меньшей мере 50 сек,
- охлаждение листа вплоть до комнатной температуры.
Предпочтительно листовая сталь непосредственно после закалки обладает структурой, состоящей в долях площади из по меньшей мере 20% аустенита, от 30% до 60% мартенсита и от 20% до 50% феррита.
В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления композиция стали является такой, что 1,25% ≤ Si + Al ≤ 2,35%.
В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления способ, кроме того, включает между стадией сохранения листа при температуре распределения РТ и стадией охлаждения листа вплоть до комнатной температуры стадию нанесения покрытия на лист погружением в расплав.
В данном варианте осуществления температура распределения РТ предпочтительно заключена в пределах от 400°С до 430°С, а время распределения Pt предпочтительно заключено в пределах от 50 сек до 150 сек.
Например, стадия нанесения покрытия погружением в расплав является стадией цинкования горячим способом.
В соответствии с еще одним примером стадия нанесения покрытия погружением в расплав является стадией цинкования c отжигом, при этом температура сплавления GAT заключена в пределах от 480°С до 515°С. Предпочтительно в данном примере время распределения Pt заключено в пределах от 50 сек до 140 сек.
В соответствии с еще одним конкретным вариантом осуществления стадию охлаждения листа вплоть до комнатной температуры проводят незамедлительно после стадии сохранения листа при температуре распределения РТ в течение времени распределения Pt, и время распределения Pt составляет по меньшей мере 100 сек.
Предпочтительно лист охлаждают вплоть до комнатной температуры при скорости охлаждения, составляющей по меньшей мере 10°С/сек.
Предпочтительно после закалки листа до температуры закалки QT и до нагревания листа до температуры распределения РТ лист выдерживают при температуре закалки QT в течение времени выдерживания, заключенного в пределах от 2 сек до 8 сек, предпочтительно от 3 сек до 7 сек.
Изобретение также относится к листовой стали, имеющей химический состав, включающий в % (масс.):
0,18% ≤ С ≤ 0,25%,
0,9% ≤ Si ≤ 1,8%,
0,02% ≤ Al ≤ 1,0%,
причем 1,0% ≤ Si + Al ≤ 2,35%,
1,5% ≤ Mn ≤ 2,5%,
0,010% ≤ Nb ≤ 0,035%,
0,10% ≤ Cr ≤ 0,40%,
при этом остаток представляет собой Fe и неизбежные примеси,
где микроструктура стали состоит в долях площади из:
- от 20% до 50% межкритического феррита,
- от 10% до 20% остаточного аустенита,
- от 25% до 45% отпущенного мартенсита,
- бейнита, причем суммарное количество отпущенного мартенсита и бейнита заключено в пределах от 30% до 60%,
- от 10% до 20% свежего мартенсита.
Предпочтительно листовая сталь характеризуется пределом текучести при растяжении, заключенным в пределах от 440 до 750 МПа, пределом прочности при растяжении TS, составляющим по меньшей мере 980 МПа, полным относительным удлинением, согласно измерению в соответствии с документом ISO standard 6892-1 составляющим по меньшей мере 20%, и коэффициентом раздачи отверстия HER, согласно измерению в соответствии с документом ISO standard 16630:2009 составляющим по меньшей мере 20%.
В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления композиция стали является такой, что 1,25% ≤ Si + Al ≤ 2,35%.
RA
Предпочтительно уровень содержания С C% в остаточном аустените заключен в пределах от 0,9% до 1,3 %.
В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления на листовую сталь наносят покрытие, например, из Zn или сплава Zn или Al или сплава Al.
Например, листовую сталь подвергают цинкованию горячим способом или цинкованию с отжигом.
Теперь изобретение будет описываться подробно, но без введения ограничений.
Композиция стали, соответствующей изобретению, содержит в массовых процентах:
- от 0,18% до 0,25% углерода, а предпочтительно от 0,19% до 0,22%, для обеспечения наличия удовлетворительной прочности и улучшения стабильности остаточного аустенита. Данный уровень содержания остаточного аустенита необходим для получения достаточного полного относительного удлинения. В случае уровня содержания углерода, составляющего более, чем 0,25%, горячекатаный лист будет чрезмерно твердым для холодной прокатки, а свариваемость будет недостаточной. В случае уровня содержания углерода, составляющего менее, чем 0,18%, уровни пределов текучести и прочности при растяжении не достигнут, соответственно, 450 и 980 МПа, а полное относительное удлинение не достигнет 20%.
- от 1,5% до 2,5% марганца. Минимум определяют для достижения достаточной прокаливаемости в целях получения микроструктуры, содержащей по меньшей мере 30% суммарного количества мартенсита и бейнита, и предела прочности при растяжении, составляющего более, чем 980 МПа. Максимум определяют во избежание возникновения проблем, связанных с ликвацией, которые являются вредными c точки зрения тягучести.
- от 0,9% до 1,8% кремния в целях стабилизации аустенита для получения упрочнения твердого раствора и задерживания образования карбидов во время перестаривания, то есть, во время сохранения при температуре распределения РТ, без образования оксидов кремния на поверхности листа, что было бы вредным с точки зрения пригодности к нанесению покрытия. Предпочтительно уровень содержания кремния является большим или равным 1,1%. Увеличенное количество кремния улучшает коэффициент раздачи отверстия. Предпочтительно уровень содержания кремния является меньшим или равным 1,7%. Уровень содержания кремния, составляющий более, чем 1,8%, будет приводить к образованию оксидов кремния на поверхности.
3
- от 0,02% до 1,0% алюминия. Алюминий добавляют для раскисления жидкой стали, и он увеличивает эксплуатационную надежность способа изготовления, в частности, уменьшает вариации доли аустенита при варьировании температуры отжига. Максимальный уровень содержания алюминия определяют для предотвращения увеличения температуры превращения Ас до температуры, которая сделала бы отжиг более затруднительным. Алюминий, как и кремний, задерживает образование карбидов во время перераспределения углерода из мартенсита в аустенит, представляющего собой результат перестаривания. Для задерживания образования карбидов минимальный уровень содержания Al + Si должен составлять 1,0%, предпочтительно 1,25%. Максимальный уровень содержания Al + Si должен составлять 2,35%. Таким образом, в соответствии с одним первым вариантом осуществления 1,0% ≤ Al + Si < 1,25%. В соответствии с одним вторым вариантом осуществления 1,25% ≤ Al + Si ≤ 2,35%.
- от 0,10% до 0,40% хрома. По меньшей мере, 0,10% необходимо для увеличения прокаливаемости и стабилизации остаточного аустенита в целях задерживания образования бейнита во время перестаривания. Допустимым является максимум в 0,40% Cr, выше отмечается эффект насыщения, и добавление Cr является как бесполезным, так и дорогостоящим. Кроме того, уровень содержания Cr, составляющий более, чем 0,40%, приводил бы к образованию окалины, содержащей оксиды хрома, прочно пристающие к поверхности листовой стали во время горячей прокатки и холодной прокатки и с очень большим трудом удаляемые в результате травления.
- от 0,010% до 0,035% ниобия в целях измельчения бывших аустенитных зерен и получения дисперсионного упрочнения. Уровень содержания Nb в диапазоне от 0,010% до 0,035% делает возможным получение удовлетворительных предела текучести при растяжении и относительного удлинения, в частности, предела текучести при растяжении, составляющего по меньшей мере 440 МПа.
Остаток представляет собой железо и остаточные элементы, представляющие собой результат осуществления сталеплавильного производства. В данном отношении Ni, Mo, Cu, Ti, V, B, S, P и N по меньшей мере рассматриваются в качестве остаточных элементов, которые представляют собой неизбежные примеси. Поэтому их уровни содержания составляют менее, чем 0,05% для Ni, 0,02% для Мо, 0,03 % для Cu, 0,007% для V, 0,0010% для B, 0,005% для S, 0,02% для P и 0,010% для N. Уровень содержания Ti ограничивается значением 0,05%, поскольку выше таких значений будут образовываться крупноразмерные выделения карбонитридов в основном в жидкой фазе, и формуемость листовой стали ухудшится, что делает более труднодостижимой цель в виде 20% для полного относительного удлинения.
Лист получают в результате горячей прокатки и холодной прокатки в соответствии со способами, известными для специалистов в соответствующей области техники. Холоднокатаный лист имеет толщину в диапазоне от 0,7 мм до 3 мм, например, в диапазоне от 1 мм до 2 мм.
После прокатки лист подвергают травлению или зачистке, после этого термической обработке и либо нанесению покрытия погружением в расплав, либо нанесению покрытия электроосаждением либо нанесению покрытия в вакууме.
Термическая обработка, которую предпочтительно проводят в объединенной технологической линии непрерывного отжига и нанесения покрытия погружением в расплав, включает стадии:
А
А
А
А
A
A
- отжига листа при температуре отжига Т таким образом, чтобы по завершении стадии отжига сталь обладала бы структурой, состоя из от 50% до 80% аустенита и от 20% до 50% феррита, предпочтительно от 25% до 50% феррита. Специалисты в соответствующей области техники знают то, как определить температуру отжига Т на основании дилатометрических испытаний. В общем случае температура отжига заключена в пределах от 780°С до 840°С. Предпочтительно лист нагревают до температуры отжига при скорости нагревания, составляющей по меньшей мере 3°С/сек. Лист сохраняют при температуре отжига, то есть, сохраняют в диапазоне от Т - 5°С до Т + 10°С, в течение времени отжига t, достаточного для гомогенизирования химического состава. Данное время отжига t предпочтительно составляет более, чем 30 сек, но не должно составлять более, чем 300 сек. Предпочтительно время отжига составляет по меньшей мере 70 сек.
- закалки листа вплоть до температуры закалки QT, меньшей, чем температура превращения Ms аустенита, остающегося после отжига, при скорости охлаждения, достаточно большой для избегания образования новых феррита и бейнита во время охлаждения. Полезным для избегания такого образования является Cr. Например, скорость охлаждения составляет более, чем 20°С/сек. Температура закалки находится в диапазоне от Ms - 50°С до Ms - 5°С в целях получения структуры, состоящей из по меньшей мере 20% аустенита, от 30% до 60% мартенсита и от 20% до 50% феррита, которым является межкритический феррит, непосредственно после охлаждения. В случае температуры закалки QT, составляющей менее, чем Ms - 50°С, доля отпущенного и неотпущенного мартенсита в конечной структуре будет чрезмерно большой для стабилизации достаточного количества остаточного аустенита, составляющего более, чем 10%, и полное относительное удлинение, составляющее по меньшей мере 20%, получено не будет. Помимо этого, в случае температуры закалки QT, составляющей более, чем Ms - 5°С, доля образовавшегося мартенсита будет чрезмерно маленькой таким образом, что распределение углерода во время последующей стадии распределения будет недостаточным. Следовательно, аустенит недостаточно стабилизируется для получения желательной доли остаточного аустенита после охлаждения до комнатной температуры, и относительное удлинение, составляющее по меньшей мере 20%, не получается.
- необязательного выдерживания подвергнутого закалке листа при температуре закалки в течение времени выдерживания, заключенного в пределах от 2 сек до 8 сек, предпочтительно от 3 сек до 7 сек.
- повторного нагревания листа от температуры закалки вплоть до температуры распределения РТ, заключенной в пределах от 375°С до 450°С, а предпочтительно заключенной в пределах от 375°С до 430°С. В случае температуры распределения РТ, составляющей более, чем 450°С, полное относительное удлинение, составляющее более, чем 20%, получено не будет. В случае температуры распределения РТ, составляющей менее, чем 430°С, может быть получено полное относительное удлинение, составляющее по меньшей мере 21%. Предпочтительно в случае нанесения на лист покрытия погружением в расплав, например, в результате цинкования горячим способом или цинкования с отжигом, температура распределения РТ будет заключена в пределах от 400°С до 430°С. Скорость повторного нагревания может быть высокой в случае проведения повторного нагревания при использовании индукционного нагревателя, но скорость повторного нагревания не оказывало ощутимого воздействия на конечные свойства листа.
- сохранения листа при температуре распределения РТ в течение времени распределения Pt, составляющего по меньшей мере 50 сек, например, заключенного в пределах от 50 сек до 250 сек. Во время стадии распределения углерод распределяется, то есть, диффундирует из мартенсита в аустенит, который, таким образом, обогащается по углероду и стабилизируется. В случае необходимости цинкования листа горячим способом время распределения Pt предпочтительно будет заключено в пределах от 50 сек до 150 сек. В случае необходимости цинкования с отжигом листа время распределения Pt предпочтительно будет заключено в пределах от 50 сек до 140 сек. В случае ненанесения покрытия на лист погружением в расплав время распределения предпочтительно составляет по меньшей мере 100 сек.
- необязательно в случае необходимости нанесения на лист покрытия погружением в расплав подстраивания температуры листа в результате охлаждения или нагревания в целях обеспечения равенства температуре, при которой на лист необходимо наносить покрытие погружением в расплав.
- необязательного нанесения на лист покрытия погружением в расплав. Необязательное нанесение покрытия погружением в расплав может представлять собой, например, цинкование горячим способом, но возможным является нанесение всех металлических покрытий погружением в расплав при том условии, что температуры, до которых лист доводят во время нанесения покрытия, остаются меньшими, чем 480°С. В случае цинкования листа горячим способом это производят в обычных условиях. Листовая сталь, соответствующая изобретению, может подвергнута цинкованию с отжигом при температуре цинкования с отжигом, заключенной в пределах от 480°С до 515°С, например, заключенной в пределах от 480°С до 500°С, для проведения сплавления покрытия из Zn в результате встречной диффузии с Fe после погружения стали в ванну с Zn. В случае температуры цинкования с отжигом, составляющей более, чем 515°С, полное относительное удлинение будет уменьшаться до менее, чем 20%. Сталь, соответствующая изобретению, также может быть подвергнута цинкованию горячим способом при использовании сплавов Zn, подлобных цинково-магниевому или цинково-магниево-алюминиевому.
- охлаждения листа до комнатной температуры после стадии нанесения покрытия погружением в расплав или непосредственно после стадии сохранения листа при температуре распределения при скорости охлаждения, предпочтительно составляющей более, чем 10°С/сек.
Вместо использования нанесения покрытия погружением в расплав на лист может быть нанесено покрытие при использовании электрохимических способов, например, электролитического цинкования, или при использовании любого способа нанесения покрытия в вакууме, подобного плазменному осаждению из паровой фазы или струйному осаждению из паровой фазы. Опять-таки может быть использован любой тип покрытий, а, в частности, из цинка или цинковых сплавов, подобных цинково-никелевому, цинково-магниевому или цинково-магниево-алюминиевому сплавам.
Данная обработка делает возможным получение конечной структуры, то есть, после распределения, необязательного нанесения покрытия погружением в расплав и охлаждения до комнатной температуры, состоящей из от 20% до 50% межкритического феррита, от 10% до 20% остаточного аустенита, от 25% до 45% отпущенного мартенсита, от 10% до 20% свежего мартенсита и бейнита, при этом суммарное количество отпущенного мартенсита и бейнита заключено в пределах от 30% до 60%.
Кроме того, данная обработка делает возможным получение увеличенного уровня содержания С в остаточном аустените, который составляет по меньшей мере 0,9%, предпочтительно даже по меньшей мере 1,0% и вплоть до 1,3 %.
При использовании такой обработки могут быть получены листы, характеризующиеся пределом текучести при растяжении YS, заключенным в пределах от 450 МПа до 750 МПа, пределом прочности при растяжении, составляющим по меньшей мере 980 МПа, полным относительным удлинением, составляющим по меньшей мере 20% и даже более, чем 21%, и коэффициентом раздачи отверстия HER, в соответствии с документом ISO standard 16630:2009 составляющим по меньшей мере 20%.
Следующие далее примеры предназначены для целей иллюстрирования и не предполагают восприятия в качестве ограничения объема раскрытия изобретения в настоящем документе.
Примеры:
В порядке одного примера листы, полученные из стали, характеризующейся композицией, содержащей 0,21% С, 1,5% Si, 1,9% Mn, 0,015% Nb, 0,2% Cr и 0,02% Al, при этом остаток представляет собой Fe и примеси, (композиция №1), производили в результате горячей прокатки и холодной прокатки.
Температуры Ас1, Ас3 и Ms для стали определили в результате проведения экспериментов при использовании дилатометра в виде Ас1 = 780°С, Ас3 = 900°С и Ms = 250°С.
A
Первые образцы листа подвергали термической обработке в результате отжига при температуре ТА в течение периода времени t, закалки при температуре QT при скорости охлаждения 50°С/сек, повторному нагреванию до температуры распределения РТ и сохранению при температуре распределения РТ в течение времени распределения Pt, после этого незамедлительному охлаждению до комнатной температуры.
Условия проведения термической обработки и полученные свойства приводятся в таблице I.
A
В приведенных ниже таблицах ТА представляет собой температуру отжига, t представляет собой время отжига, QT представляет собой температуру закалки, РТ представляет собой температуру распределения, Pt представляет собой время сохранения при температуре распределения, YS представляет собой предел текучести при растяжении, TS представляет собой предел прочности при растяжении, UE представляет собой равномерное относительное удлинение, TE представляет собой полное относительное удлинение, а HER представляет собой коэффициент раздачи отверстия, измеренный в соответствии со стандартом ISO.
В приведенных ниже таблице I и таблицах II-IV подчеркнутые числа не соответствуют изобретению, а обозначение «н/о» говорит о том, что данные свойства не определяли.
Таблица I
Пример
Т<sub>А</sub> (°С)
t<sub>A</sub> (сек)
QT (°C)
PT (°C)
Pt (сек)
YS (МПа)
TS (МПа)
UE (%)
TE (%)
HER (%)
1
820
120
175
400
150
691
1054
12,1
16,9
н/о
2
200
694
1062
14,2
21,8
н/о
3
225
612
1016
15,4
21,5
31
4
250
594
996
10,5
10,4
н/о
5
225
375
150
489
996
15,6
21,4
н/о
6
400
612
1016
15,4
21,5
31
7
425
526
980
17
21,6
н/о
8
450
440
1011
15,6
20,4
н/о
9
225
400
50
520
1030
12,9
15,1
20,6
10
80
601
1035
13,7
18,1
28
11
100
639
1039
16,3
23,5
30,2
12
150
612
1016
15,4
21,5
31
Для примеров 1-12 температура отжига составляла 820°С, что приводило к получению структуры после стадии отжига, состоящей из 65% аустенита и 35% межкритического феррита.
Примеры от 1 до 4 иллюстрируют воздействие температуры закалки на полученные механические свойства. Как это демонстрируют данные примеры, в случае температуры закалки QT, большей или меньшей диапазона Ms - 50°C - Ms - 5°C, полное относительное удлинение ТЕ не достигнет 20%.
Примеры от 5 до 8 иллюстрируют вариации механических свойств в зависимости от температуры распределения РТ, при этом пример 6 идентичен примеру 3. Как это демонстрируют данные примеры, в случае температуры распределения РТ, заключенной в пределах от 375°С до 450°С, механические свойства будут достигать целевых значений.
В частности, в случае температуры распределения РТ, заключенной в пределах от 375°С до 425°С, относительное удлинение при растяжении ТЕ будет составлять даже более, чем 21%, а предел текучести при растяжении - более, чем 450 МПа.
Примеры от 10 до 12 иллюстрируют воздействие времени распределения Pt на механические свойства для листа, на который наносят покрытие погружением в расплав. Пример 12 идентичен примерам 3 и 6.
Как это демонстрируют данные примеры, в отсутствие стадии нанесения покрытия погружением в расплав время распределения Pt, составляющее по меньшей мере 100 сек, делает возможным получение предела текучести при растяжении, заключенного в пределах от 440 до 750 МПа, предела прочности при растяжении, составляющего более, чем 980 МПа, полного относительного удлинения, составляющего более, чем 20%, даже более, чем 21%, и коэффициента раздачи отверстия, составляющего более, чем 20% и даже более, чем 30%.
A
Другие примеры листа подвергали термической обработке в результате отжига при температуре ТА в течение периода времени t таким образом, чтобы получить структуру, содержащую от 50% до 80% аустенита и от 20% до 50% феррита, закалки при температуре QT при скорости охлаждения 50°С/сек, повторному нагреванию до температуры распределения РТ, сохранению при температуре распределения РТ в течение времени распределения Pt, цинкованию горячим способом при 430°С и охлаждению до комнатной температуры.
Условия проведения термической обработки и полученные свойства приводятся в таблице II.
Примеры от 13 до 15 иллюстрируют вариации механических свойств в зависимости от температуры распределения РТ для листа, оцинкованного горячим способом. Как это демонстрируют данные примеры, в случае цинкования листа горячим способом температура распределения РТ, заключенная в пределах от 400°С до 430°С, делает возможным получение полного относительного удлинения ТЕ, составляющего более, чем 20%, при этом полное относительное удлинение ТЕ уменьшается при увеличении температур распределения.
Примеры от 16 до 18 иллюстрируют воздействие температуры закалки QT на полученные свойства, при этом температуры отжига ТА составляют 820°С или 840°С. Как это демонстрируют данные примеры, в случае температуры закалки, заключенной в пределах от Ms - 50°C до Ms - 5°C, полученные механические свойства будут удовлетворительными. Однако, в случае температуры закалки QT, составляющей более, чем Ms - 5°C, полное относительное удлинение ТЕ будет составлять менее, чем 20%, что обуславливается образованием чрезмерно маленькой доли мартенсита.
Примеры от 19 до 24 иллюстрируют вариацию полученных механических свойств в зависимости от температуры распределения РТ при температуре закалки QT, составляющей 200°С (примеры от 19 до 21) или 225°С (примеры от 22 до 24). Как это демонстрируют данные примеры, в случае чрезмерно высокой температуры распределения РТ полное относительное удлинение, составляющее более, чем 20%, получено не будет.
Таблица II
Пример
Т<sub>А</sub> (°С)
t<sub>A</sub> (сек)
QT (°C)
PT (°C)
Pt (сек)
YS (МПа)
TS (МПа)
UE (%)
TE (%)
HER (%)
13
820
120
225
400
100
459
1054
17,4
22,2
20,3
14
415
449
1042
17,2
23,6
н/о
15
430
440
1076
17,1
23,2
н/о
16
820
136
200
400
100
450
1061
18
25,4
н/о
17
840
225
470
1076
16,9
23,5
н/о
18
840
250
491
1073
15,7
17,4
н/о
19
800
136
200
400
100
644
1072
16,5
23,3
н/о
20
430
611
1096
16,8
23,3
н/о
21
460
501
1142
13,3
16,8
н/о
22
820
136
225
400
100
605
1068
16,9
23,1
н/о
23
430
618
1100
15,2
20,3
н/о
24
460
645
1176
13,4
19,1
н/о
25
820
85
225
400
62
504
1080
16,9
20,2
н/о
26
172
124
589
1057
16,7
21
н/о
A
A
A
Примеры 25 и 26 иллюстрируют вариацию достигнутых механических свойств при варьировании времени отжига t и времени распределения Pt. Как это демонстрируют данные примеры, даже если желательные механические свойства будут получаться всегда при варьировании времени отжига t и при времени отжига Pt, составляющем по меньшей мере 50 сек, предел текучести при растяжении YS и полное относительное удлинение ТЕ будут улучшаться при увеличении времени отжига t и времени распределения Pt.
А
A
Другие примеры листа подвергали термической обработке в результате отжига при температуре Т в течение периода времени t таким образом, чтобы получить структуру, содержащую от 50% до 80% аустенита и от 20% до 50% феррита, закалки при температуре QT при скорости охлаждения 50°С/сек, повторному нагреванию до температуры распределения РТ, сохранению при температуре распределения РТ в течение времени распределения Pt, цинкованию с отжигом при различных температурах цинкования с отжигом GAT, после этого охлаждению до комнатной температуры.
Условия проведения термической обработки и полученные свойства приводятся в таблице III.
Таблица III
Пример
Т<sub>А</sub> (°С)
t<sub>A</sub> (сек)
QT (°C)
PT (°C)
Pt (сек)
GAT (°C)
YS (МПа)
TS (МПа)
UE (%)
TE (%)
HER (%)
27
820
120
225
400
50
480
601
1011
15,5
22
23,9
28
100
608
994
17
26,2
27,3
29
50
500
574
1020
15,2
20,5
25,5
30
100
583
998
16,6
24,1
26,8
31
50
520
537
1008
12,8
17,2
н/о
32
100
538
985
14,1
19,5
н/о
Как это демонстрируют данные примеры, в случае температуры цинкования с отжигом GAT, заключенной в пределах от 480°С до 515°С, целевые механические свойства будут получены при использовании либо времени распределения Pt 50 сек, либо времени распределения Pt 100 сек. В случае температуры цинкования с отжигом GAT 520°С полное относительное удлинение упадет до менее, чем 20%.
Были проведены дополнительные испытания для исследования воздействия скорости технологической линии на механические свойства листа во время изготовления, то есть, стабильности данных механических свойств в зависимости от вариаций скорости технологической линии.
Данные испытания были проведены в технологической линии непрерывного отжига, характеризующейся минимальной скоростью технологической линии 50 м/мин и максимальной скоростью технологической линии 120 м/мин, при конфигурировании секций томления и распределения таким образом, чтобы максимальные время томления и время распределения, достигаемые при использовании минимальной скорости технологической линии, составляли бы, соответственно, 188 сек и 433 сек. Минимальные время томления и время распределения, достигаемые при использовании максимальной скорости технологической линии, составляют, соответственно, 79 сек и 188 сек.
Испытания были проведены при использовании минимальной и максимальной скоростей технологической линии при температуре закалки QT 225°C и температуре распределения РТ 400°С. На листы покрытия не наносили.
Условия проведения термической обработки и полученные свойства приводятся в таблице IV.
Таблица IV
Пример
Т<sub>А</sub> (°С)
t<sub>A</sub> (сек)
QT (°C)
PT (°C)
Pt (сек)
YS (МПа)
TS (МПа)
UE (%)
TE (%)
HER (%)
33
820
79
225
400
181
604
985
16,2
24,6
23,3
34
188
433
665
994
15,2
21,8
28,2
Как это демонстрируют данные испытания, скорость технологической линии оказывает незначительное воздействие на качество полученных механических свойств, так что целевые свойства могут быть получены по всему диапазону скоростей технологической линии. Как это также демонстрируют данные результаты, способ изготовления является очень эксплуатационно надежным в отношении вариаций скорости технологической линии.
Были проведены дополнительные испытания при использовании сталей, характеризующихся композициями, приведенными в таблице V. В таблице V приводятся только уровни содержания C, Mn, Si, Cr, Nb и Al, при этом остаток композиций представляет собой железо и неизбежные примеси. В таблице V также приводятся и температуры Ас1, Ас3 и Ms для стали, определенные в результате проведения экспериментов при использовании дилатометра.
Таблица V
№ композиции
C (%)
Mn (%)
Si (%)
Cr (%)
Nb (%)
Al (%)
Ac1 (°C)
Ac3 (°C)
Ms (°C)
2
0,22
1,9
1,5
0,2
0,03
0,05
770
875
240
3
0,22
1,9
1,0
0,2
0,03
0,05
770
860
230
4
0,22
1,9
1,0
0,2
0,03
0,5
760
915
180
Листовые стали, характеризующиеся данными композициями, производили в результате горячей прокатки и холодной прокатки.
Образцы данных листов подвергали термической обработке в результате отжига при температуре ТА в течение периода времени tA таким образом, чтобы получить структуру, содержащую от 50% до 80% аустенита и от 20% до 50% феррита, закалки при температуре QT при скорости охлаждения 50°С/сек, повторному нагреванию до температуры распределения РТ и сохранению при температуре распределения РТ в течение времени распределения Pt, цинкованию горячим способом при 430°С и охлаждению до комнатной температуры.
Условия проведения термической обработки и полученные свойства приводятся в таблице VI. В приведенной ниже таблице VI обозначение «н/о» говорит о том, что данные свойства не определяли.
Таблица VI
Пример
№ композиции
T<sub>A</sub> (°C)
t<sub>A</sub> (s)
QT (°C)
PT (°C)
Pt (s)
YS (MPa)
TS (MPa)
UE (%)
TE (%)
HER (%)
35
2
800
136
200
400
100
472
1074
16,6
20
н/о
36
2
820
136
225
400
100
459
1045
16,8
20,6
н/о
37
3
800
136
200
400
100
544
1007
18,2
22,4
н/о
38
3
800
85
225
400
62
494
989
17,2
21
н/о
39
3
800
136
225
400
100
520
987
18,2
21,7
н/о
40
3
820
85
225
400
62
578
1035
16,4
20,8
н/о
41
4
820
136
150
400
100
606
1019
17,5
22,3
н/о
42
4
900
136
325
400
100
1091
1200
6,4
9,9
н/о
Образцы 35-41 производили при использовании способа, соответствующего изобретению, и они характеризуются пределом текучести при растяжении, заключенным в пределах от 440 до 750 МПа, пределом прочности при растяжении, составляющим по меньшей мере 980 МПа, и полным относительным удлинением, составляющим по меньшей мере 20%.
Образец 42 подвергали закалке до температуры, большей, чем Ms (Ms = 180°C), таким образом, чтобы во время распределения могла бы стабилизироваться недостаточная доля аустенита. Как следствие образец 42 характеризуется полным относительным удлинением, составляющим намного менее, чем 20%.
А
A
Другие образцы листа, характеризующегося композицией № 4, подвергали термической обработке в результате отжига при температуре Т в течение периода времени t таким образом, чтобы получить структуру, содержащую от 50% до 80% аустенита и от 20% до 50% феррита, закалки при температуре QT при скорости охлаждения 50°С/сек, повторному нагреванию до температуры распределения РТ, сохранению при температуре распределения РТ в течение времени распределения Pt, цинкованию с отжигом при различных температурах цинкования с отжигом GAT, после этого охлаждению до комнатной температуры.
Условия проведения термической обработки и полученные свойства приводятся в таблице VII.
Таблица VII
Пример
№ композиции
Т<sub>А</sub> (°С)
t<sub>A</sub> (сек)
QT (°C)
PT (°C)
Pt (сек)
GAT (°C)
YS (МПа)
TS (МПа)
UE (%)
TE (%)
HER (%)
43
4
800
136
160
400
100
500
539
1051
15,4
20,5
21
44
4
820
621
1049
15,7
21,4
23
45
4
820
520
609
1057
12,8
18,9
н/о
Как это демонстрируют данные примеры, в случае температуры цинкования с отжигом GAT, заключенной в пределах от 480°С до 515°С, будут получены целевые механические свойства. В случае температуры цинкования с отжигом GAT 520°С полное относительное удлинение упадет до менее, чем 20%.
Были проведены дополнительные испытания для исследования воздействия скорости технологической линии на механические свойства листа, характеризующегося композицией № 3, во время изготовления, то есть, стабильности данных механических свойств в зависимости от вариаций скорости технологической линии.
Данные испытания были проведены в технологической линии непрерывного отжига, характеризующейся минимальной скоростью технологической линии 50 м/мин и максимальной скоростью технологической линии 120 м/мин, при конфигурировании секций томления и распределения таким образом, чтобы максимальные время томления и время распределения, достигаемые при использовании минимальной скорости технологической линии, составляли бы, соответственно, 188 сек и 433 сек. Минимальные время томления и время распределения, достигаемые при использовании максимальной скорости технологической линии, составляют, соответственно, 79 сек и 188 сек.
Испытания были проведены при использовании минимальной и максимальной скоростей технологической линии. На листы покрытия не наносили.
Условия проведения термической обработки и полученные свойства приводятся в таблице VIII.
Таблица VIII
Пример
№ композиции
T<sub>A</sub> (°C)
t<sub>A</sub> (s)
QT (°C)
PT (°C)
Pt (s)
YS (MPa)
TS (MPa)
UE (%)
TE (%)
HER (%)
46
3
800
79
200
400
181
683
990
16,5
20,2
н/о
47
3
188
433
707
955
19,2
23,9
н/о
Как это опять-таки демонстрируют данные испытания, скорость технологической линии оказывает незначительное воздействие на качество полученных механических свойств, так что целевые свойства могут быть получены по всему диапазону скоростей технологической линии. Как это также демонстрируют данные результаты, способ изготовления является очень эксплуатационно надежным в отношении вариаций скорости технологической линии.