背景技術(shù)：

生產(chǎn)具有高強度和良好成形性特性的鋼是期望的。本發(fā)明涉及鋼組合物以及使用熱加工技術(shù)生產(chǎn)鋼、使得所得鋼表現(xiàn)出高強度和/或冷成形性的加工方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的鋼是使用這樣的組合物和改造的熱工藝生產(chǎn)的，其共同產(chǎn)生由大體上鐵素體和大體上包含馬丁體和貝氏體(以及其他組分)的第二相組成的所得微結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)這樣的微觀結(jié)構(gòu)，所述組合物包含某些合金化添加(alloyingaddition)，并且所述熱工藝包括熱浸鍍鋅/鍍鋅退火(galvannealing)(hdg)或具有某些工藝改造的其它熱工藝。

附圖說明

并入并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖圖示了實施方式，并且與上文給出的一般描述以及下文給出的實施方式的詳細描述一起用于解釋本公開的原理。

圖1描繪了在鍍鋅/鍍鋅退火之前進行淬火步驟的hdg溫度曲線的示意圖。

圖2描繪了圖1的hdg溫度曲線，hdg溫度曲線的平均冷卻速率以虛線示出。

圖3描繪了在鍍鋅/鍍鋅退火之后進行淬火步驟的替代性hdg溫度曲線的示意圖。

具體實施方式

圖1示出了典型的熱浸鍍鋅熱曲線和改造的熱浸鍍鋅熱曲線的組合的示意圖。改造的熱循環(huán)用于在雙相鋼板(在下文中更詳細地描述)中實現(xiàn)高強度和良好的成形性。在具有圖1所示兩個熱循環(huán)的所用鋼板中，鋼板在熱循環(huán)之后大體上包含兩個相——主要是鐵素體的第一相，以及第二相。應(yīng)當理解，本文使用的術(shù)語“第二相”通常用于表示大體上包含占主導(dǎo)的馬丁體以及一些貝氏體的相。然而，還應(yīng)當理解，這樣的第二相也可以包含滲碳體和/或殘余奧氏體中的任何一種或多種。另外，應(yīng)當理解，雖然圖1是關(guān)于熱浸鍍鋅示出的，但是在其它實施方式中可以使用鍍鋅退火或其它熱浸涂布工藝。在又一些實施方式中，完全省略熱浸涂布工藝，并且鋼板僅經(jīng)受如所示出的熱曲線。

圖1中的實線示出了典型的熱浸鍍鋅或鍍鋅退火熱曲線(10)的示意圖?？梢钥闯?，典型熱曲線(10)包括將鋼板加熱到峰值金屬溫度(12)，并且任選地使鋼板在峰值金屬溫度(12)下保持第一預(yù)定時間段。在本實例中，峰值金屬溫度(12)至少高于奧氏體轉(zhuǎn)化溫度(a1)(例如，雙相奧氏體+鐵素體區(qū)域)。因此，在峰值金屬溫度(12)處，鋼的至少一部分(按體積計)將轉(zhuǎn)化成奧氏體和鐵素體的組合。雖然圖1顯示峰值金屬溫度僅僅高于a1，但應(yīng)當理解，在一些實施方式中，峰值金屬溫度還可以包括高于鐵素體完全轉(zhuǎn)化成奧氏體(例如，單相奧氏體區(qū)域)的溫度(a3)的溫度。

如上所述，在典型熱曲線(10)中，鋼板在峰值金屬溫度(12)下保持第一預(yù)定時間量。應(yīng)當理解，鋼板在峰值金屬溫度(12)下所保持的特定時間量可以根據(jù)多種因素而變化，例如鋼板的特定化學性質(zhì)，或在熱循環(huán)結(jié)束時鋼板中的第二相的期望體積量。此外，在一些情況下，在峰值金屬溫度(12)下保持的時間可以減小到零或接近零。在保持時間減少的情況下，可以增加峰值金屬溫度以補償這樣的減少。

一旦第一預(yù)定時間段已經(jīng)過去，典型熱曲線(10)就包括將鋼板快速冷卻到中間溫度(14)。鋼板然后在中間溫度(14)下保持第二預(yù)定時間段。通常，鋼板在中間溫度(14)下保持足夠的時間量以允許鋼板達到接近鋅浴溫度的溫度。

仍然參考典型熱曲線(10)，接下來將鋼板插入液態(tài)鋅的鍍鋅桶或鍍鋅退火裝置中。在該階段期間，將鋼板的溫度稍微降低到低于中間溫度(14)的浴溫度(16)。浴溫度(16)通常低于中間溫度(14)以在避免鋼板進入液態(tài)鋅時形成浮渣。

鋼板在浴溫(16)下保持鍍鋅持續(xù)時間。在使用鍍鋅退火的情況下，鋼板在一段時間時從浴中移除，然后升高到退火溫度。浴溫(16)的特定溫度至少高于鋅的熔點(例如419℃，787°f)。然而，應(yīng)當理解，在一些實例中，取決于鍍鋅浴或鍍鋅退火裝置的具體構(gòu)造，浴溫度(16)可以甚至更高。還應(yīng)當理解，在浴溫(16)相對高于鋅的熔點的情況下，中間溫度(14)可以保持與所示相同、相應(yīng)地升高、或甚至降低。

在鍍鋅或鍍鋅退火過程結(jié)束時，將鋼板冷卻到低于馬丁體起始溫度(ms)，由此將至少一些奧氏體轉(zhuǎn)化成馬丁體。當然，如上所述，也可形成貝氏體、珠光體或殘留奧氏體等其他組分。這些組分與馬丁體的形成一起，形成本文中總體上描述的第二相。如上所述，雖然第二相可以含有馬丁體、貝氏體、珠光體和/或殘留奧氏體中的一種或多種，但是應(yīng)當理解，第二相一般特征在于形成占主導(dǎo)的馬丁體。

在一些情況下，對上述典型熱曲線(10)的改造是期望的。例如，由于典型熱曲線(10)中的鍍鋅或鍍鋅退火步驟，從峰值金屬溫度(12)到馬丁體起始溫度(ms)的平均冷卻速率可能不足以形成期望的體積量的馬丁體——而是形成非馬丁體轉(zhuǎn)化產(chǎn)物(例如貝氏體、滲碳體、珠光體和/或其它)。無論鋼板在鍍鋅或鍍鋅退火之后冷卻有多快，都可能是這種情況。為了彌補這種相對較慢的平均冷卻速率，在這樣的方法中使用的常規(guī)雙相鋼通常包括高合金含量以增加淬透性，由此避免形成非馬丁體轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。然而，由于增加的成本和降低的機械性質(zhì)，相對高的合金化添加可能是不期望的。因此，可期望改造上述的典型熱曲線(10)，以在沒有高合金化添加的情況下在雙相鋼中維持期望量的馬丁體。下述的進一步改造，如從低于馬丁體起始溫度(ms)再加熱到中間溫度(14)，可以是額外期望的，以改善機械性質(zhì)，例如孔膨脹率(her)或屈服強度(不論特定量的合金化添加)。

在改造的熱曲線的本實施方式中，對機械性質(zhì)的改善比預(yù)期更顯著，特別是在考慮到相對較短的回火時間(例如，鋼板暴露于鋅浴時的持續(xù)時間)時。

如圖1所示，上述典型熱曲線(10)可以被改造為包括在上述鍍鋅或鍍鋅退火步驟之前的淬火步驟(18)。可以看出，除了與中間溫度(14)相關(guān)的程序的部分之外，該替代程序大體上與上述程序相同。特別地，不是將鋼板從峰值金屬溫度(12)淬火到中間溫度(14)，而是將鋼板從峰值金屬溫度(12)淬火到淬火溫度(20)。應(yīng)當理解，從峰值金屬溫度(12)到淬火溫度(20)的冷卻速率通常足夠高，以將在峰值金屬溫度(12)下形成的奧氏體中的至少一些轉(zhuǎn)化成馬丁體。換句話說，冷卻速率足夠快以將奧氏體轉(zhuǎn)化成馬丁體，而非以相對較低的冷卻速率形成的其它非馬丁體轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，如鐵素體、珠光體或貝氏體。

在本實例中，淬火溫度低于馬丁體起始溫度(ms)。淬火溫度(20)與馬丁體起始溫度(ms)之間的差異可根據(jù)所用鋼板的個體組成而變化。然而，在許多實施方式中，淬火溫度(20)與ms之間的差異足夠大，以形成占主導(dǎo)的馬丁體的第二相。

一旦達到淬火溫度(20)，鋼板的溫度將在淬火溫度下維持預(yù)定的淬火時間。由于馬丁體的形成幾乎是瞬時的，所以鋼板處于淬火溫度下的特定時間量通常是不顯著的。

在淬火到淬火溫度(20)之后，將鋼板再加熱到中間溫度(14)或者再加熱到處于或接近浴溫度(16)的另一溫度。在本實例中，再加熱相對較快，并且可以使用各種方法進行，例如感應(yīng)加熱、噴燈加熱和/或本領(lǐng)域已知的其它方法。一經(jīng)再加熱，鋼板就被插入鋅浴。在鋅浴中，如上所述，鋼板將達到浴溫(16)，在該情況下鋼板將保持鍍鋅的剩余時間。鋼板在鋅浴中持續(xù)的特定時間量主要由鍍鋅/鍍鋅退火過程決定。然而，應(yīng)當理解，在該時間期間，馬丁體被回火以由此改善鋼板的機械性質(zhì)。在使用鍍鋅退火過程的情況下，鋼板可以在從浴中移除之后加熱到退火溫度。

盡管再加熱步驟在本文中關(guān)于例如鍍鋅或鍍鋅退火的涂布步驟進行描述，但是應(yīng)當理解，并不打算有這樣的限制。例如，在一些實例中，可以僅僅進行再加熱步驟，然后可以如下所述進行該方法。在這樣的實例中，鋼板被保持在中間溫度(14)或浴溫度(16)下，盡管實際上不經(jīng)受鍍鋅或鍍鋅退火處理。此外，在一些實例中，鋼板可以保持在相對于浴溫度(16)較低的溫度(例如400℃)下，因為在不施加鋅的情況下不需要將鋼板加熱到鋅的熔點。鋼板可以在這樣的溫度下保持任何適合的時間，這對于考慮到本文的教導(dǎo)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是明顯的。

一旦鍍鋅、鍍鋅退火或其它類似的熱工藝結(jié)束，鋼板就被冷卻到室溫，如上文類似描述的。因此，在本實例中，首先將鋼板加熱到峰值金屬溫度(12)以形成奧氏體和任選的鐵素體。接著，將鋼板從峰值金屬溫度(12)冷卻到淬火溫度(20)以形成第二相的馬丁體或其他組分。淬火后，將鋼板再加熱到近似鋅浴溫度以進行鍍鋅和任選的鍍鋅退火。最后，將鋼板冷卻到環(huán)境溫度。

圖2示出了典型熱曲線(10)的平均冷卻速率(30)與經(jīng)改造以包括淬火步驟(18)的典型熱曲線(10)的平均冷卻速率(32)的比較?？梢钥闯?，淬火步驟(18)顯著降低了典型熱曲線(10)的平均冷卻速率。在本文所述的方法用于連續(xù)鍍鋅/鍍鋅退火線(line)的實例中，平均冷卻速率可以至少部分地取決于鍍鋅/鍍鋅退火線的進料速度。例如，在使用約30米/分鐘的進料速度的情況下，使用典型熱曲線(10)的平均冷卻速率為約17℃/秒，而使用本文所述的改造的平均冷卻速率為約48℃/秒。在使用約91米/分鐘的進料速度的實例中，使用典型熱曲線(10)的平均冷卻速率為約6℃/秒，而使用本文所述的改造的平均冷卻速率為約16℃/秒。在使用約120米/分鐘的進料速度的又一些實例中，使用典型熱曲線(10)的平均冷卻速率為約4℃/秒，而使用本文所述的改造的平均冷卻速率為約12℃/秒。

不管獲得的特定冷卻速率如何，應(yīng)當理解，可以通過如上所述再加熱鋼板來獲得鋼板的改善的機械性質(zhì)。無論鋼板是包含常規(guī)雙相合金組合物還是本文所述的具有相對較低的合金化元素的組合物，都可以實現(xiàn)這些改善。

在獲得降低的冷卻速率的實施方式中，應(yīng)當理解，由于平均冷卻速率的降低，因此在淬火步驟(18)被添加到典型熱曲線(10)時，更容易形成馬丁體。由于條件增加了形成馬丁體的傾向，鋼板中需要更少的合金化元素。因此，在將淬火步驟(18)應(yīng)用于上述典型熱曲線(10)時，雙相鋼可以用顯著更少的合金化元素進行鍍鋅或鍍鋅退火。盡管具有更少的合金化元素，但鋼板可具有與僅使用典型熱曲線(10)處理的常規(guī)雙相鋼相似的熱處理后馬丁體含量。

應(yīng)當理解，在一些實例中，改造典型熱曲線(10)、使得淬火步驟(18)在鍍鋅/鍍鋅退火之后而非之前進行可能是期望的。在圖3中可以看到一個這樣的實例。在圖3中。如圖3所示，淬火步驟(18)可以類似于上文所描述的進行，將鋼板快速冷卻到低于馬丁體起始溫度(ms)。當如圖3所示淬火步驟(18)在鍍鋅或鍍鋅退火之后進行時，從峰值金屬溫度(12)到中間溫度(14)或浴溫(16)的平均冷卻速率與圖2所示的典型熱曲線(10)的平均冷卻速率(30)相似。由于這是相對較低的冷卻速率，因此應(yīng)當理解，與典型熱曲線(10)中遭遇的情況類似，馬丁體形成將減少。在更少的馬丁體形成的情況下，可能需要更高的合金化元素以獲得期望水平的馬丁體。因此，在鍍鋅或鍍鋅退火之后應(yīng)用淬火步驟(18)將不會實現(xiàn)與減少的合金化含量相關(guān)聯(lián)的成本節(jié)約。然而，在鍍鋅或鍍鋅退火之后應(yīng)用淬火步驟(18)仍然將促進改善的機械性質(zhì)，例如孔膨脹率(her)和屈服強度。在一些實例中，對鋼板的機械性質(zhì)的這些改善可以與通過在鍍鋅或鍍鋅退火之前應(yīng)用淬火步驟(18)所獲得的那些改善相當。

在方法的一些變型(其中在鍍鋅或鍍鋅退火之后應(yīng)用淬火步驟(18))中，還可以進行回火步驟(40)，其中鋼板在淬火步驟(18)之后被加熱到高于或低于馬丁體起始溫度(ms)的預(yù)定溫度達預(yù)定的時間段。當使用這樣的回火步驟時，平均冷卻速率也類似于圖2所示的典型熱曲線(10)的平均冷卻速率(30)。因此，仍然需要高合金含量以形成占主導(dǎo)的馬丁體的第二相。然而，這樣的回火步驟進一步改善機械性質(zhì)，例如孔膨脹率(her)和屈服強度。

鋼板可以包括通常存在于常規(guī)雙相鋼中的各種合金化元素。例如，在一些實施方式中，碳提供增加的強度。例如，增加碳濃度通常降低ms溫度，降低其他非馬丁體組分(例如貝氏體、鐵素體、珠光體)的轉(zhuǎn)化溫度，并增加形成非馬丁體產(chǎn)物所需要的時間。此外，增加的碳濃度可以改善材料的淬透性，從而保持在材料的核附近(在那里冷卻速率可被局部地抑制)形成非馬丁體組分。然而，應(yīng)當理解，碳添加可以受到限制，因為顯著的碳濃度可以導(dǎo)致對可焊性的不利影響。此外，在更高濃度下，碳可具有對成形性的有害影響。因此，碳含量通常保持為約0.067-0.14重量％。

在一些實施方式中，錳通過降低其它非馬丁體組分的轉(zhuǎn)化溫度并增加馬丁體的量而提供增加的強度。錳可以通過提高淬透性而進一步提高鋼板形成馬丁體的傾向。錳還可以通過固溶體加強而增加強度。然而，高濃度的錳的存在可降低成形性。因此，錳含量通常以約1.65-2.9重量％的濃度存在。

在一些實施方式中，進行鋁添加以提供脫氧。然而，超過某些水平的鋁添加可導(dǎo)致成形性降低。因此，鋁通常以約0.015-0.07重量％的濃度存在。

在一些實施方式中，可以添加硅以促進由占主導(dǎo)的鐵素體和馬丁體組成的雙相結(jié)構(gòu)。然而，當硅增加超過某些濃度時，鋅將不會有效地粘附到鋼板上。因此，硅通常以約0.1-0.25重量％的濃度存在。

在一些實施方式中，添加鈮以精制鐵素體晶粒。這樣的晶粒精制是改善成形性和改善焊接質(zhì)量所期望的。然而，如果鈮濃度超過某個量，則鋼板的成形性將下降。因此，鈮通常以約0-0.045重量％的濃度存在。或者，在一些實例中，鈮以約0.015-0.045重量％的濃度存在。

在一些實施方式中，添加釩以增加淬透性和/或精制鐵素體晶粒。當添加時，釩通常以小于或等于0.05重量％的濃度被包含。

在一些實例中，添加鉻以改善成形性和焊接質(zhì)量。然而，超過某些濃度的鉻添加將導(dǎo)致低質(zhì)量的表面性質(zhì)。因此，鉻可以以約0-0.67重量％或0.2-0.67重量％的濃度被包含。

在其它實施方式中，鉬可用于提高淬透性。當使用鉬時，鉬可以以約0.08-0.45重量％的濃度被包含。在其它實施方式中，鉬的下限濃度被進一步降低，或甚至完全消除。

在一些實施方式中，添加鈦和硼以增加強度。應(yīng)當理解，在一些實施方式中，鈦和硼可以一起使用、代替另一者單獨使用、或者這兩種元素均不使用。當使用鈦時，鈦以約0.01-0.03重量％的濃度存在。當使用硼時，硼以約0.0007-0.0013重量％的濃度存在。

在鈦和硼一起添加的實施方式中，鈦通常以適合的濃度存在，以基本上防止硼形成氮化物。因此，鈦可以被包含，以在氮與硼結(jié)合之前與氮結(jié)合。在某些情況下，鈦以氮的重量百分比的約3.43倍的濃度被包含。當鈦以該濃度被包含時，鈦通常與氮結(jié)合，由此防止硼形成氮化物。

在其他實施方式中，可以做出元素濃度和所選特定元素的變化。當然，在做出這樣的變化的情況下，應(yīng)當理解，根據(jù)上文所述對于每種給定合金化添加的性質(zhì)，這樣的變化可對鋼板微結(jié)構(gòu)和/或機械性質(zhì)具有期望的或不期望的影響。

實施例

實施例1

鋼板的實施方式用下表1所示的組合物制成。

實施例2

使通過表1中所述的組合物制成的鋼板的實施方式經(jīng)受機械測試。選定數(shù)量的表1中所述的組合物的機械性質(zhì)在表2中陳述。

實施例3

鋼板的實施方式用下表3中所述的組合物制成。表3中所示的特定組合物是基于表1所述的組成范圍。

實施例4

使通過用表3中所述的組合物制成的鋼板的實施方式經(jīng)受機械測試。表3中所述的每種組合物的機械性質(zhì)在下表4至15中陳述。

應(yīng)當理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對本發(fā)明進行各種改造。因此，本發(fā)明的限制應(yīng)由所附權(quán)利要求確定。