Холоднокатаный стальной лист с превосходной стойкостью к старению и способ его изготовления
Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения удлинения, соответствующего пределу текучести, в стали создают холоднокатаный стальной лист с повышенной стойкостью к старению, получают холоднокатаный стальной лист состава, мас.%: C 0,01-0,05, Si 0,2 или менее, Mn 0,5 или менее, P 0,03 или менее, S 0,02 или менее, N 0,01 или менее, Al 0,01-0,1 и остальное Fe и неизбежные примеси, причем содержание растворенного углерода 10 мас.ч./млн или менее, содержание растворенного алюминия 50 мас.ч./млн или более и, по меньшей мере, 40% выделений цементита присутствует на межзеренных границах феррита. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к холоднокатаной стальному листу с прекрасной стойкостью к старению, подходящему в качестве материала для конструкционных деталей автомобилей или элементов конструкции зданий, мебели, приборных щитов и т.п. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления холоднокатаного стального листа.
Известный уровень техники
Холоднокатаный стальной лист благодаря его хорошей формуемости используют в качестве материала для различных структурных деталей. Как правило стальной лист, который является двумерным предметом, штампуют в трехмерную структуру и затем структуры сваркой превращают в более сложную структуру.
Низкоуглеродный стальной лист, содержащий около 0,03% масс. углерода, обычно используют в качестве такого вышеописанного стального листа. Формуемость низкоуглеродного стального листа в целом была улучшена выделением растворенного углерода в виде крупнозернистого цементита. Однако следы, которые называются "следы линий сдвига", обычно появляются на поверхности такого вышеописанного низкоуглеродного стального листа в процессе его формования из-за старения или удлинения при текучести, вызванного небольшим количеством растворенного углерода. Эти следы линий сдвига ухудшают внешний вид поверхности низкоуглеродного стального листа и их появление в большом количестве может привести к разрушению при штамповке.
Патентный документ 1 раскрывает способ улучшения формуемости и конверсионного покрытия низкоуглеродного стального листа за счет снижения содержания углерода в стальном листе до 0,003% масс. или менее, добавлением, Ti и Nb, с контролем содержания серы и также контролем конечной температуры горячей прокатки в соответствии с содержанием Mn, S, Nb и C. Однако проблема этого способа в том, что пластичность при штамповке при практическом формировании получаемого стального листа является неудовлетворительной из-за его плохой стойкости к старению, хотя и относительное удлинение и коэффициент Ланкфорда стального листа относительно хорошие.
Патентный документ 2 раскрывает способ повышения стойкости к старению стали с содержанием бора, эквивалентным или превышающим содержание азота, контролем начальной температуры перестаривания в процессе производства стали. Однако проблема этого способа в том, что мелкозернистый AlN, который является более стабильным, чем BN, преимущественно выделяется в стали, поэтому сталь не только упрочняется, но и старение стали облегчается за счет мелких зерен. То есть, удовлетворительная стойкость к старению стали не может быть достигнута в патентном документе 2.
Патентный документ 3 описывает способ получения холоднокатаного стального листа с превосходной стойкостью к старению охлаждением стального листа до температуры 200-310°C после отжига, увеличением температуры стального листа, охлажденного таким образом, по меньшей мере, на 40°C и затем проведением перестаривания стального листа. Однако в этом способе на практике изменения температуры значительно больше в связи с повторяющимися циклами быстрого охлаждения и нагрева, в результате чего стойкость к старению меняется в партиях стального листа и не может быть улучшена стабильным образом.
Патентный документ 4 описывает способ улучшения стойкости к старению сталей: охлаждением стали до температуры 300-200°C после отжига, нагревом стали для облегчения превращения углерода в цементит, уменьшая тем самым содержание растворенного углерода в стали; и также контролем плотности выделений MnS в стали.
Список цитированной литературы
Документ JP-B 2712986
Документ JP-B 3818024
Документ JP-B 1993-055573
Документ JP-B 1995-109009
Сущность изобретения
Проблема, решаемая изобретением
Как описано выше, создать холоднокатаный стальной лист с достаточно удовлетворительной стойкостью к старению или свойствами устойчивости к старению обычными способами довольно трудно.
Настоящее изобретение направлено на преимущественное решение вышеописанной проблемы известного уровня техники и его целью является создание холоднокатаного стального листа, способного к стабильному проявлению хорошей стойкости к старению, то есть превосходной стойкости к старению, и к способу преимущественного изготовления стального листа.
Пути решения проблемы
Величина удлинения при текучести после хранения в течение длительного времени при комнатной температуре холоднокатаного стального листа обычно используется в качестве показателя для оценки стойкости к старению холоднокатаного стального листа. Альтернативно стойкость к старению холоднокатаного стального листа оценивается упрощенным тестом, включающим: проведение старения с постепенным повышением температуры, применением к стальному листу 8% предварительного растяжения и выдерживанием стального листа в этом состоянии при 100°C в течение одного часа; и определением разницы между напряжением, измеряемым при пределе текучести, вызванным нагревом и напряжением, измеряемым в состоянии упрочнения наклепом после формирования, но до нагрева.
Предполагается, что растворенный углерод в стали образует облако Коттрелла около дислокации, фиксируя таким образом дислокации, что затрудняет пластическую деформацию стали и тем самым вызывает старение. В связи с этим первая простая попытка решить задачу старения состоит в снижении содержания растворенного углерода перестариванием. Однако непрерывный отжиг, включающий разматывание рулонного стального листа и отжиг и перестаривание стального листа, размотанного таким образом, обеспечивает только относительно короткое время перестаривания (максимально 10 минут или около того), причем превращение растворенного углерода в цементит проходит неудовлетворительно и не может быть получена достаточная стойкость к старению.
Таким образом, авторы настоящего изобретения внимательно изучили факторы, влияющие на стойкость к старению, связанные с растворенным углеродом и структурой стали. В результате, изобретатели установили, что процесс старения определяется не просто содержанием растворенного углерода в стали и стойкость к старению стали меняется в зависимости от того, где фактически формируется цементит в структуре феррита. Кроме того, изобретатели также выяснили, что растворенный Al удаляет углерод из внутренней части зерна феррита, повышая тем самым стойкость к старению стали.
Настоящее изобретение было завершено на основе вышеуказанных открытий и его основные признаки следующие.
(1) Холоднокатаный стальной лист с превосходной стойкостью к старению, состава в % масс. или часть/млн масс.(ppm масс.), C: 0,01-0,05%, Si: 0,2 или менее, Mn: 0,5% или менее; P: 0,03% или менее, S: 0,02% или менее; N: 0,01% или менее, Al: 0,01-0,1%, остальное Fe и случайные примеси, причем содержание растворенного углерода: 10 ч./млн. (ppm) или менее, содержание растворенного алюминия: 50 ppm или более и менее 40% выделений цементита находится на межзеренных границах феррита.
(2) Холоднокатаный стальной лист с превосходной стойкостью к старению по пункту 1, дополнительно включающий в % масс. B: 0,0040% или менее.
(3) Холоднокатаный стальной лист с превосходной стойкостью к старению по пункту 1 или 2, дополнительно включающий в % масс., по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Cu, Sn, Ni, Ca, Mg, Co, As, Nb, Ti, Cr, Sb, W, Mo, Pb, Ta, РЗМ, V, Cs, Zr и Hf, так что их общее содержание составляет 1% или менее.
(4) Холоднокатаный стальной лист с превосходной стойкостью к старению по пунктам с 1 по 3, поверхность которого снабжена пленкой покрытия.
(5) Способ изготовления холоднокатаного стального листа с превосходной стойкостью к старению, включающий следующие стадии: получение стального материала, состава, указанного в пунктах 1-3, горячую прокатку стального материала, включающую чистовую прокатку; и после чистовой прокатки - намотку, травление, холодную прокатку, отжиг и перестаривание стального листа для получения холоднокатаного стального листа; характеризующийся тем, что способ дополнительно включает нагрев стального материала до температуры в диапазоне однофазного аустенита при горячей прокатке и завершение горячей прокатки при температуре чистовой прокатки ниже 930°C, проведение намотки при температуре ниже 700°C; удаление окалины с поверхности стального листа травлением; проведение холодной прокатки со степенью обжатия при прокатке, по меньшей мере, 50%, проведение отжига при температуре отжига, равной или выше 680°C, охлаждение стального листа, отожженного таким образом, от температуры отжига до температуры перестаривания со скоростью охлаждения, по меньшей мере, 20°C/с; и проведение перестаривания при температуре 300-500°C.
(6) Способ изготовления холоднокатаного стального листа с превосходной стойкостью к старению по пункту 5, дополнительно включающий нанесение покрытия на стальной лист после перестаривания.
Положительный эффект изобретения
В соответствии с настоящим изобретением можно создать холоднокатаный стальной лист со стойкостью к старению значительно лучше, чем у обычного холоднокатаного стального листа, который является очень полезным в промышленном применении.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение будет подробно описано ниже.
Во-первых, будет объяснена причина, по которой состав холоднокатаного стального листа ограничен вышеуказанными диапазонами в настоящем изобретении. В настоящем изобретении "%" и "ppm" в составе далее представляют % масс. и ppm масс. соответственно, если не указано иное.
C: 0,01-0,05%
Углерод присутствует в стали или в виде цементита, или в виде растворенного углерода. Содержание углерода в стали менее 0,01% снижает движущие силы выделения растворенного углерода, что затрудняет выделение углерода в виде цементита перестариванием. Таким образом, содержание углерода в стали должно составлять, по меньшей мере, 0,01% и предпочтительно, по меньшей мере, 0,015%. Однако содержание углерода в стали более 0,05% приводит к слишком высокому содержанию растворенного углерода, тем самым ухудшая стойкость к старению. Соответственно содержание углерода в стали должно составлять 0,05% или менее, предпочтительно 0,03% или менее и более предпочтительно 0,025% или менее.
Si: 0,2% или менее
Кремний является элементом, который подавляет образование цементита и увеличивает содержание растворенного углерода в стали, что ухудшает стойкость к старению стали. В частности, содержание кремния в стали, превышающее 0,2%, значительно подавляет выделение цементита. Соответственно содержание кремния в стали должно составлять 0,2% или менее и предпочтительно 0,05% или менее.
Mn: 0,5% или менее
Марганец, хотя и не взаимодействует с углеродом с образованием соединения, физически взаимодействует с углеродом в стали с подавлением гладкой диффузии углерода, подавляя таким образом в конечном итоге образование цементита и ухудшая стойкость к старению стали. Соответственно, содержание марганца, подобно содержанию кремния, предпочтительно понижено в настоящем изобретении. В частности, содержания марганца в стали составляет 0,5% или менее, предпочтительно 0,35% или менее.
P: 0,03% или менее
Фосфор, за счет его сегрегации на межзеренных границах феррита подавляет выделение цементита на межзеренных границах феррита и таким образом ухудшает стойкость к старению стали. Соответственно содержание фосфора в стали должно составлять 0,03% или менее, предпочтительно 0,025% или менее.
S: 0,02% или менее
Сера является элементом, который связывается с Mn с образованием MnS в настоящем изобретении. Слишком много серы в стали способствует присутствию MnS на межзеренных границах феррита, тем самым подавляя выделение цементита на межзеренных границах феррита с ухудшением стойкости к старению стали. Соответственно содержание серы в стали должно составлять 0,02% или менее, предпочтительно 0,015% или менее.
N: 0,01% или менее
Азот связывается с алюминием с образованием AlN и в случае, когда бор добавляется к стали, связывается с бором с образованием BN. Поэтому слишком высокое содержание азота в стали затрудняет надежное получение достаточного количества растворенного Al, что очень важно в настоящем изобретении, тем самым ухудшая стойкость к старению стали. Соответственно содержание азота в стали должно составлять 0,01% или менее, предпочтительно 0,006% или менее.
Al: 0,01-0,1%
Алюминий является важным элементом в настоящем изобретении. Хотя алюминий не взаимодействует с углеродом с образованием карбида, растворенный Al удаляет углерод из внутренней части зерен феррита и способствует образованию цементита на межзеренных границах феррита. Содержание Al в стали должно составлять, по меньшей мере, 0,01% для достижения этого эффекта и существенного улучшения стойкости к старению стали. Однако содержание Al в стали более 0,1% увеличивает концентрацию алюминия на межзеренных границах и значительно подавляет выделение цементита по границам зерна. Соответственно содержание Al должно составлять 0,01-0,1%.
В дополнение к вышеупомянутым основным компонентам состав стального листа настоящего изобретения также может при необходимости включать элементы, описанные ниже.
B: 0,0040% или менее
Бор, который преимущественно связан с азотом с образованием BN, позволяет алюминию находиться в виде растворенного Al и тем самым способствует эффективному образованию растворенного алюминия. Однако содержание бора в стали, превышающее 0,0040%, приводит к сегрегации избыточного бора на межзеренных границах феррита, такая сегрегация не только ингибирует выделение цементита на межзеренных границах феррита, что ухудшает стойкость к старению стали, но и способствует образованию Fe23(CB)6, что увеличивает предел текучести и ухудшает формуемость стали. Таким образом, содержание бора, добавленного в сталь, должно составлять 0,0040% или менее.
По меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Cu, Sn, Ni, Ca, Mg, Co, As, Nb, Ti, Cr, Sb, W, Mo, Pb, Ta, РЗМ, V, Cs, Zr и Hf с их общим содержанием, составляющим 1% или менее
Cu, Sn, Ni, Ca, Mg, Co, As, Nb, Ti, Cr, Sb, W, Mo, Pb, Ta, РЗМ, V, Cs, Zr и Hf являются полезными элементами для повышения коррозионной стойкости стали соответственно. Однако общее содержание этих элементов в стали более 1% приводит к их сегрегации на межзеренных границах, тем самым ингибируя выделение цементита по межзеренным границам. Соответственно в любом случае при добавлении этих элементов отдельно или в комбинации их общее содержание в стали должно составлять 1% или менее и предпочтительно 0,5% или менее. Следует отметить, что остальное в составе или другие компоненты, отличные от вышеописанных, являются Fe и случайными примесями.
Простой регулировки содержания компонентов стального листа настоящего изобретения в вышеуказанных диапазонах не достаточно для достижения требуемого результата. В настоящем изобретении очень важно адекватно контролировать содержание растворенного углерода, содержание растворенного алюминия и состояние выделений цементита в стали соответственно.
В частности, в настоящем изобретении необходимо, чтобы содержание растворенного углерода составляло 10 ppm или менее и содержание растворенного Al должно составлять, по меньшей мере, 50 ppm соответственно, и, по меньшей мере, 40% цементита должны быть в виде выделений на межзеренных границах феррита.
Содержание растворенного углерода: 10 ppm или менее
Обычно предпочтительно снизить содержание растворенного углерода в стали как можно ниже, потому что растворенный углерод вызывает старение стали. Однако в настоящем изобретении содержание растворенного углерода, не превышающее определенный уровень, довольно приемлемо, потому что цементит, выделенный на межзеренных границах феррита, дает на них дислокации при формовании растяжением, что приводит к формированию подвижной дислокации. В связи с этим в настоящем изобретении содержание растворенного углерода в стали должно составлять 10 ppm или менее. Содержание растворенного углерода может быть определено измерением внутреннего трения.
Содержание растворенного алюминия: 50 ppm или более
Растворенный алюминий удаляет углерод из внутренней части зерна феррита, способствуя тем самым формированию цементита на межзеренных границах феррита. Кроме того, в результате этого удаления углерода из внутренних частей зерна феррита содержание углерода в зерне феррите уменьшается до успешного улучшения стойкости к старению стали. В связи с этим содержание растворенного алюминия в стали ниже 50 ppm приводит к тому, что эффект удаления углерода может быть неудовлетворительным. Соответственно содержание растворенного алюминия в стали должно быть по меньшей мере 50 ppm. Однако содержание растворенного алюминия в стали, превышающее 0,09%, способствует значительному подавлению образования цементита на межзеренных границах феррита из-за присутствия слишком большого количества алюминия. Соответственно верхний предел содержания растворенного алюминия в стали предпочтительно составляет 0,09%.
Содержание растворенного Al может быть рассчитано вычитанием суммы содержания Al, присутствующего в виде AlN, и содержания Al, присутствующего в виде оксида алюминия, из общего содержания Al. Сумма содержания Al, присутствующего в виде AlN, и содержания Al, присутствующего в виде оксида алюминия, может быть количественно измерена экстракцией только AlN и оксида алюминия с внутренней стороны стального листа с помощью Br-метанольного раствора.
Доля цементита, присутствующего на межзеренных границах: по меньшей мере, 40% от общего количества выделений цементита
Доля цементита, присутствующего на межзеренных границах феррита, имеет важное значение в настоящем изобретении. Цементит, присутствующий на межзеренных границах, который тверже матрицы, вводит дислокации в зерна феррита при деформации стали. В связи с этим предпочтительно выделение цементита на межзеренных границах в максимальной степени. Исследование, проведенное авторами настоящего изобретения, показало, что наличие, по меньшей мере, 40% цементита, выделенного на межзеренных границах феррита, облегчает введение подвижных дислокации в зерна феррита, когда стальной лист начинает деформироваться или подвергается дрессировке, что приводит к достаточной стойкости к старению стального листа. Соответственно в настоящем изобретении, по меньшей мере, 40% выделений цементита находятся на межзеренных границах феррита. Доля цементита, присутствующего на межзеренных границах стали, может быть определена из поперечного сечения структуры стали: получением поперечного сечения стального листа по толщине листа разрезом в направлении, параллельном направлению прокатки, для изучения структуры; зеркальной полировкой поперечного сечения, выделением цементита с помощью травления пикралем; наблюдением цементита, выделенного таким образом, под микроскопом (×500), и определением отношения площадей области цементита, присутствующего на межзеренных границах феррита, по отношению к общей площади цементита, такое отношение площадей может рассматриваться как "доля цементита, присутствующего на межзеренных границах".
Стальной лист настоящего изобретения может иметь покрытие или пленку покрытия на своей поверхности. Пленка покрытия, сформированная на поверхности холоднокатаного стального листа, улучшает коррозионную стойкость холоднокатаного стального листа. Примеры покрытия (пленки) включают цинкование, цинкование с последующим отжигом, покрытие, наносимое методом электролитического цинкования в расплаве, такое как электролитическое покрытие Zn-Ni сплавом и т.п.
Далее будет описан способ изготовления холоднокатаного стального листа настоящего изобретения.
В настоящем изобретении холоднокатаный стальной лист предпочтительно изготавливают получением стального материала в виде сляба предпочтительно способом непрерывного литья и последовательно горячей прокаткой, охлаждением, намоткой, травлением, непрерывной прокаткой и отжигом стального материала.
В настоящем изобретении способ получения слитков стального материала особенно не ограничен и любой известный способ получения слитков, например конвертер, электрическая печь, индукционная печь и т.п., может быть соответственно использован. Метод литья особенно не ограничен. Непрерывная разливка может быть также использована. Что касается горячей прокатки сляба, то он может быть подвергнут горячей прокатке или после повторного нагрева или после нагрева сляба в течение короткого периода в нагревательной печи для температурной компенсации.
Стальной материал, полученный таким образом, подвергают горячей прокатке. Горячая прокатка может включать либо черновую прокатку и чистовую прокатку, либо состоять только из чистовой прокатки, исключая черновую прокатку. В обоих случаях температура нагрева сляба и чистовой прокатки являются критически важными.
Температура нагрева плоской заготовки: в диапазоне, соответствующему однофазному аустениту
Если температура нагрева плоской заготовки находится в двухфазной феррито-аустенитной области, т.е. ниже, чем в области однофазного аустенита, феррит, вытянутый в виде полос в направлении прокатки, образуется при горячей прокатке, что подавляет образование цементита по межзеренным границам. Поэтому необходимо нагревать плоские заготовки до температуры в области однофазного аустенита (т.е. температуры, равной или выше Ac3 точки).
Температура чистовой прокатки ниже 930°C
Температура чистовой прокатки, равная или выше 930°C, делает некоторую часть зерна в стали крупнозернистой, что приводит к неравномерной и ненадежной стойкости к старению стали. Соответственно температура чистовой прокатки должна быть ниже 930°C. Нижний предел температуры чистовой прокатки, хотя никаких особых ограничений не требуется, предпочтительно составляет 820°C или выше.
Стальной лист, полученный вышеуказанной горячей прокаткой, подвергается охлаждению и намотке. Также важна температура намотки в процессе намотки.
Температура намотки ниже 700°C
Температура намотки, равная или выше 700°C, делает зерно феррита крупнозернистым и диффузию углерода в межзеренные границы феррита недостаточной, ухудшая тем самым стойкость к старению стали. Соответственно температура намотки должна быть ниже 700°C и предпочтительно 680°C или ниже. Нижний предел температуры намотки, хотя никаких особых ограничений для него не требуется, предпочтительно составляет около 580°C.
Коэффициент обжатия при холодной прокатке: по меньшей мере, 50%
Коэффициент обжатия при холодной прокатке ниже 50% приводит к смешанному размеру зерна феррита, ухудшая тем самым стойкость к старению. Соответственно коэффициент обжатия при холодной прокатке должен быть, по меньшей мере, 50%. Однако коэффициент обжатия при холодной прокатке, превышающий 95%, делает зерно феррита слишком мелкодисперсным для индуцирования подвижных дислокации через цементит по межзеренным границам, когда стальной лист начинают деформировать или подвергают дрессировке. Соответственно верхний предел коэффициента обжатия при холодной прокатке предпочтительно составляет около 95%.
Температура отжига: 680°C или выше
Температура отжига ниже 680°C приводит к неполной перекристаллизации. Соответственно температура отжига должна быть 680°C или выше. Однако температура отжига более 900°C вызывает образование аустенита и приводит к смешанному размеру зерна, тем самым ухудшая стойкость к старению. Соответственно температура отжига предпочтительно составляет 900°C или ниже и более предпочтительно 850°C или ниже.
Скорость охлаждения от температуры отжига до температуры перестаривания: по меньшей мере, 20°C/с
Скорость охлаждения от температуры отжига (680°C или выше) до температуры перестаривания при охлаждении стального листа после вышеуказанного процесса отжига должна составлять, по меньшей мере, 20°C/с, потому что скорость охлаждения ниже 20°C/с не только приводит к выделению комковатого цементита на межзеренных границах, но также к недостаточному снижению содержания растворенного углерода. Соответственно скорость охлаждения должна составлять, по меньшей мере, 20°C/с и предпочтительно, по меньшей мере, 30°C/с. Верхний предел скорости охлаждения, хотя особенно и не ограничен, может быть около 100°C/с.
Перестаривание: 300-500°C
Температура перестаривания очень важна с точки зрения достижения удовлетворительного выделения цементита. Температура перестаривания выше 500°C препятствует образованию гладких выделений цементита и приводит к недостаточному снижению содержания растворенного углерода. С другой стороны, температура перестаривания ниже 300°C способствует формированию цементита в зерне феррита и приводит к невозможности выделения цементита на межзеренных границах. Соответственно температура перестаривания должна быть в диапазоне 300-500°C. Кроме того, слишком короткое время перестаривания не позволяет трансформировать растворенный углерод в достаточной степени в цементит, в то время как слишком большое время перестаривания позволяет цементиту коагулировать и стать крупнозернистым на межзеренных границах феррита. Требуемый эффект не будет достигнут как в случае слишком короткого, так и в случае слишком длинного времени перестаривания. Соответственно время перестаривания предпочтительно составляет 1-10 минут.
Холоднокатаный стальной лист настоящего изобретения, полученный таким образом, может быть подвергнут нанесению покрытия для создания покрытия или пленки покрытия, образующихся на его поверхности. Примеры пленок покрытия включают: цинковое покрытие, сформированное на поверхности стального листа цинкованием; и отожженное после цинкования покрытие, сформированное отжигом стального листа, оцинкованного таким образом. Цинкование и отжиг могут быть проведены на одной производственной линии. Альтернативно пленка покрытия может быть сформирована на поверхности стального листа электролитическим способом, например, электролитическое нанесение Zn-Ni сплава и т.п. Дрессировка стального листа может быть осуществлена после его перестаривания. Дрессировка стального листа с покрытием может быть проведена либо до, либо после процесса нанесения покрытия. Коэффициент обжатия предпочтительно составляет 0,5-1,5%.
Пример 1
Проводят непрерывную разливку образцов расплавленной стали состава, представленного в таблице 1, для получения слябов (стальной материал), толщина каждого из которых составляет 300 мм. Каждый сляб, полученный таким образом, нагревают до температуры нагрева, соответствующей области однофазного аустенита, представленной в таблице 2, проводят чистовую прокатку при температуре чистовой прокатки, представленной в таблице 2, и затем намотку при температуре намотки, представленной в таблице 2, в результате чего получают образец горячекатаного стального листа с заданной толщиной листа. Этот образец горячекатаного стального листа подвергают травлению для удаления окалины на его поверхности и холодной прокатке с коэффициентом обжатия, представленным в таблице 2, для получения листа толщиной 1 мм. Образец холоднокатаного стального листа, полученный таким образом, подвергают последовательно непрерывному отжигу, охлаждению и перестариванию при условиях, указанных в таблице 2. После перестаривания затем образец стального листа подвергают дрессировке с коэффициентом обжатия: 0,8%. Каждый из образцов стального листа Nos 8-11 в таблице 2 подвергают электроцинкованию так, что пленка покрытия, полученного электроцинкованием, образуется на каждой из соответствующих, то есть передней и задней поверхностях стального листа в количестве 30 г/м2 (сухой вес). Образцы стального листа Nos 22 и 23 подвергают после холодной прокатки отжигу и нанесению покрытия на линии горячего цинкования соответственно. Нанесение покрытия на каждый из образцов стального листа Nos 22 и 23 проводят так, чтобы сформировать пленку цинкового покрытия на каждом из соответствующих, то есть передней и задней поверхностях стальных листов с 60 г/м2 (сухой вес). Каждый из образцов стального листа Nos 22 и 23 подвергают дрессировке после горячего цинкования.
Содержание растворенного углерода, содержание растворенного алюминия и долю выделений цементита на межзеренных границах определяют в каждом образце холоднокатаного стального листа, полученного таким образом. Кроме того, отбирают фрагменты каждого образца холоднокатаного стального листа, проводят испытания на растяжение с использованием этих фрагментов.
Далее изучают стойкость к старению каждого образца холоднокатаного стального листа.
Методы испытаний и измерений:
(i) содержание растворенного углерода
Содержание растворенного углерода в холоднокатаном стальном листе определяют измерением внутреннего трения, включающим отбор образца (длина: 150 мм, ширина: 15 мм) холоднокатаного стального листа; и измерением Q-1 с использованием тестера внутреннего трения (температура испытания 10°C) при различных частотах.
(ii) содержание растворенного Al
Содержание растворенного алюминия в холоднокатаном стальном листе определяют: экстракцией AlN и оксида алюминия из стального листа, химической экстракцией (Br-метанольный раствор); количественным определением содержания экстрагированных таким образом AlN и оксида алюминия для определения суммы содержания AlN и содержания оксида алюминия, и вычетом суммы содержания AlN и оксида алюминия из общего содержания алюминия в стали.
(iii) анализ выделений цементита
Долю выделений цементита на межзеренных границах феррита образцов, полученных таким образом, холоднокатаного стального листа определяют: получением поперечного сечения образца стального листа по толщине листа разрезом в направлении, параллельном направлению прокатки, для изучения структуры; зеркальной полировкой поперечного сечения, выделением цементита с помощью травления раствором пикраля; фотографированием изображения цементита оптическим микроскопом (×500); изучением позиций выделений цементита в десяти областях соответственно; определением общей площади выделений цементита на межзеренных границах феррита и общей площади цементита в десяти областях; делением общей площади выделений цементита на межзеренных границах феррита на общую площадь цементита.
(iv) испытание на растяжение
Отбирают образец JIS №5 для испытания на растяжение (JIS Z 2201) от каждого образца холоднокатаного стального листа, полученного таким образом так, чтобы направление растяжения образца совпадало с направлением, параллельным направлению прокатки. Испытания на растяжение проводят в соответствии с JIS Z 2241 с использованием образца для измерения прочности на разрыв.
(v) стойкость к старению
Удлинение, соответствующее пределу текучести, каждого образца, полученного таким образом, холоднокатаного стального листа измеряют выдерживанием образа стального листа при 100°C в течение одного часа, охлаждением образца до комнатной температуры и проведением испытания на растяжение образца. Образец с удлинением, соответствующим пределу текучести, 1% или менее оценивают как превосходную стойкость к старению.
Полученные результаты представлены в таблице 2.
| Таблица 1 | |||||||||||
| Тип стали | Состав (% масс.) | Ac3 точка (°C) | Примечание | ||||||||
| C | Si | Mn | P | S | Al | N | B | Другие | |||
| A | 0,006 | 0,01 | 0,25 | 0,005 | 0,006 | 0,051 | 0,0031 | - | - | 903 | Сталь сравн. |
| B | 0,012 | 0,02 | 0,25 | 0,005 | 0,007 | 0,056 | 0,0033 | - | - | 901 | Сталь изобретения |
| C | 0,019 | 0,01 | 0,27 | 0,006 | 0,006 | 0,052 | 0,0033 | - | - | 897 | Сталь изобретения |
| D | 0,038 | 0,01 | 0,25 | 0,005 | 0,007 | 0,053 | 0,0036 | - | - | 889 | Сталь изобретения |
| E | 0,069 | 0,01 | 0,26 | 0,006 | 0,006 | 0,052 | 0,0033 | - | - | 876 | Сталь сравн. |
| F | 0,028 | 0,15 | 0,41 | 0,024 | 0,013 | 0,049 | 0,0028 | - | - | 898 | Сталь изобретения |
| G | 0,029 | 0,31 | 0,39 | 0,024 | 0,013 | 0,047 | 0,0027 | - | - | 907 | Сталь сравн. |
| H | 0,022 | 0,02 | 0,17 | 0,011 | 0,015 | 0,039 | 0,0034 | - | - | 898 | Сталь изобретения |
| I | 0,022 | 0,02 | 0,17 | 0,011 | 0,015 | 0,053 | 0,0035 | - | - | 898 | Сталь изобретения |
| J | 0,022 | 0,02 | 0,17 | 0,011 | 0,015 | 0,075 | 0,0033 | - | - | 898 | Сталь изобретения |
| K | 0,022 | 0,02 | 0,17 | 0,012 | 0,015 | 0,182 | 0,0036 | - | - | 898 | Сталь сравн. |
| L | 0,018 | 0,02 | 0,25 | 0,023 | 0,018 | 0,041 | 0,0045 | 0,0010 | - | 899 | Сталь изобретения |
| M | 0,018 | 0,02 | 0,25 | 0,023 | 0,018 | 0,041 | 0,0044 | 0,0035 | - | 899 | Сталь изобретения |
| N | 0,018 | 0,02 | 0,26 | 0,023 | 0,018 | 0,042 | 0,0045 | 0,0062 | - | 898 | Сталь сравн. |
| O | 0,036 | 0,05 | 0,32 | 0,005 | 0,003 | 0,039 | 0,0012 | - | - | 891 | Сталь изобретения |
| P | 0,035 | 0,05 | 0,33 | 0,005 | 0,005 | 0,041 | 0,0015 | - | - | 891 | Сталь изобретения |
| Q | 0,037 | 0,06 | 0,34 | 0,006 | 0,004 | 0,040 | 0,0016 | - | - | 891 | Сталь изобретения |
| R | 0,012 | 0,15 | 0,14 | 0,015 | 0,005 | 0,068 | 0,0025 | - | As:0.0054, Sb:0.0112, Hf:0.0003 | 911 | Сталь изобретения |
| S | 0,025 | 0,08 | 0,33 | 0,022 | 0,012 | 0,011 | 0,0019 | - | Co:0.0041, Ca:0.0017 | 897 | Сталь изобретения |
| T | 0,013 | 0,05 | 0,39 | 0,007 | 0,017 | 0,013 | 0,0033 | - | V:0.02, Mg:0.0021, W:0.012, Nb:0.001 | 900 | Сталь изобретения |
| U | 0,041 | 0,02 | 0,23 | 0,004 | 0,014 | 0,075 | 0,0067 | 0,0023 | Zr:0.002, REM:0.0008, Cs:0.0065 | 889 | Сталь изобретения |
| V | 0,037 | 0,01 | 0,25 | 0,012 | 0,011 | 0,053 | 0,0059 | - | Pb:0.002, Ta:0.002, Ti:0.002% | 890 | Сталь изобретения |
| W | 0,044 | 0,02 | 0,22 | 0,022 | 0,009 | 0,044 | 0,0042 | - | Cu:0.06, Ni:0.09, Sn:0.0012 | 888 | Сталь изобретения |
| X | 0,031 | 0,01 | 0,21 | 0,024 | 0,006 | 0,055 | 0,0039 | 0,0033 | Mo:0.02, Cr:0.05 | 893 | Сталь изобретения |
| Y | 0,021 | 0,05 | 0,23 | 0,019 | 0,013 | 0,004 | 0,0059 | - | - | 899 | Сталь сравн. |
| Z | 0,018 | 0,02 | 0,25 | 0,009 | 0,008 | 0,038 | 0,0028 | - | - | 899 | Сталь изобретения |
| Таблица 2 | ||||||||||||||
| No. | Тип стали | Сляб Т-ра нагрева (°C) | Горячая прокатка | Холодная прокатка - Отжиг - Перестаривание | Содержание растворенных элементов и доля выделений цементита на межзеренных границах | Механические свойства | Примечание | |||||||
| Т-ра завершения чистовой прокатки (°C) | Т-ра намотки (°C) | Коэффициент обжатия при холодной прокатке (%) | Т-ра отжига (°C) | Скорость охлаждения (°C/с) | Т-ра перестаривания (°C) | Содежание растворенного углерода ppm | Содержание растворен. Al (%) | Доля выделений цементита на межзеренных границах феррита (%) | Прочность на разрыв (МПа) | Удлинение, соответствующее пределу текучести (после выдерживания при 100°C 1 час), % | ||||
| 1 | A | 1250 | 860 | 660 | 55 | 740 | 30 | 460 | 26 | 0,045 | 82 | 317 | 3,0 | Срав пример |
| 2 | B | 1250 | 860 | 660 | 55 | 740 | 30 | 460 | 5 | 0,050 | 71 | 320 | 0,8 | Пример |
| 3 | C | 1250 | 860 | 660 | 55 | 740 | 30 | 460 | 6 | 0,046 | 63 | 331 | 0,5 | Пример |
| 4 | D | 1250 | 860 | 660 | 55 | 740 | 30 | 460 | 7 | 0,046 | 55 | 345 | 0,6 | Пример |
| 5 | E | 1250 | 860 | 660 | 55 | 740 | 30 | 460 | 18 | 0,046 | 35 | 390 | 2,5 | Срав пример |
| 6 | F | 1230 | 880 | 680 | 65 | 720 | 25 | 420 | 5 | 0,044 | 56 | 326 | 0,6 | Пример |
| 7 | G | 1230 | 880 | 680 | 65 | 830 | 25 | 420 | 15 | 0,042 | 38 | 357 | 1,9 | Срав пример |
| 8 | H | 1230 | 860 | 670 | 70 | 760 | 45 | 440 | 4 | 0,032 | 60 | 308 | 0,4 | Пример |
| 9 | I | 1230 | 860 | 670 | 70 | 760 | 45 | 440 | 7 | 0,046 | 58 | 318 | 0,5 | Пример |
| 10 | J | 1230 | 860 | 670 | 70 | 760 | 45 | 440 | 4 | 0,069 | 55 | 322 | 0,6 | Пример |
| 11 | K | 1230 | 860 | 670 | 70 | 760 | 45 | 440 | 3 | 0,175 | 35 | 354 | 2,3 | Срав пример |
| 12 | L | 1260 | 900 | 620 | 60 | 720 | 50 | 460 | 2 | 0,032 | 79 | 317 | 0,4 | Пример |
| 13 | M | 1260 | 900 | 620 | 60 | 720 | 50 | 460 | 2 | 0,033 | 80 | 315 | 0,3 | Пример |
| 14 | N | 1260 | 900 | 620 | 60 | 720 | 50 | 460 | 2 | 0,033 | 33 | 352 | 2,5 | Срав пример |
| 15 | O | 1260 | 800 | 680 | 80 | 740 | 80 | 480 | 3 | 0,037 | 46 | 323 | 0,2 | Пример |
| 16 | P | 1200 | 890 | 740 | 80 | 760 | 70 | 440 | 14 | 0,038 | 32 | 320 | 1,3 | Срав пример |
| 17 | Q | 1200 | 890 | 640 | 80 | 800 | 60 | 350 | 5 | 0,037 | 85 | 310 | 0,2 | Пример |
| 18 | R | 1180 | 870 | 660 | 80 | 780 | 60 | 380 | 4 | 0,063 | 84 | 316 | 0,3 | Пример |
| 19 | S | 1180 | 870 | 680 | 80 | 750 | 120 | 360 | 3 | 0,007 | 80 | 319 | 0,1 | Пример |
| 20 | T | 1180 | 870 | 660 | 70 | 740 | 100 | 330 | 4 | 0,007 | 65 | 324 | 0,1 | Пример |
| 21 | U | 1200 | 890 | 600 | 70 | 720 | 80 | 420 | 6 | 0,062 | 70 | 322 | 0,4 | Пример |
| 22 | V | 1200 | 880 | 680 | 70 | 690 | 40 | 469 | 7 | 0,042 | 65 | 332 | 0,5 | Пример |
| 23 | W | 1200 | 850 | 660 | 70 | 700 | 35 | 360 | 4 | 0,036 | 60 | 329 | 0,6 | Пример |
| 24 | X | 1250 | 920 | 640 | 70 | 710 | 50 | 380 | 3 | 0,049 | 60 | 325 | 0,4 | Пример |
| 25 | Y | 1200 | 900 | 650 | 65 | 720 | 60 | 410 | 5 | 0,001 | 58 | 312 | 1,5 | Срав пример |
| 26 | Z | 1250 | 960 | 660 | 65 | 720 | 80 | 440 | 14 | 0,030 | 62 | 345 | 1,3 | Срав пример |
| 27 | Z | 1200 | 890 | 660 | 35 | 720 | 80 | 440 | 11 | 0,029 | 62 | 354 | 1,6 | Срав пример |
| 28 | Z | 1200 | 890 | 660 | 65 | 670 | 80 | 440 | 25 | 0,030 | 34 | 658 | 1,3 | Срав пример |
| 29 | Z | 1200 | 890 | 660 | 65 | 720 | 15 | 440 | 18 | 0,029 | 65 | 355 | 1,6 | Срав пример |
| 30 | Z | 1200 | 890 | 660 | 65 | 720 | 80 | 250 | 18 | 0,030 | 30 | 364 | 1,7 | Срав пример |
| 31 | Z | 1200 | 890 | 660 | 65 | 720 | 80 | 550 | 17 | 0,030 | 62 | 331 | 1,8 | Срав пример |
| 32 | Z | 1200 | 890 | 660 | 65 | 720 | 80 | 440 | 6 | 0,029 | 67 | 316 | 0,3 | Пример |
Из таблицы 2 видно, что каждый образец холоднокатаного стального листа в соответствии с настоящим изобретением обладает удлинением, соответствующим пределу текучести, 1% или менее, то есть имеет превосходную стойкость к старению.
1. Холоднокатаный стальной лист с повышенной стойкостью к старению, включающий, мас.%:
C 0,01-0,05
Si 0,2 или менее
Mn 0,5 или менее
P 0,03 или менее
S 0,02 или менее
N 0,01 или менее
Al 0,01-0,1,
Fe и
неизбежные примеси - остальное
причем содержание растворенного углерода: 10 мас.ч./млн или менее, содержание растворенного алюминия: 50 мас.ч./млн или более и, по меньшей мере, 40% выделений цементита присутствует на межзеренных границах феррита.
2. Холоднокатаный стальной лист по п.1, дополнительно включающий в мас.%: B 0,0040 или менее.
3. Холоднокатаный стальной лист по п.1, дополнительно включающий в мас.%, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Cu, Sn, Ni, Ca, Mg, Co, As, Nb, Ti, Cr, Sb, W, Mo, Pb, Ta, РЗМ, V, Cs, Zr и Hf, так чтобы их общее содержание составляло 1% или менее.
4. Холоднокатаный стальной лист по п.2, дополнительно включающий в мас.%, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Cu, Sn, Ni, Ca, Mg, Co, As, Nb, Ti, Cr, Sb, W, Mo, Pb, Ta, РЗМ, V, Cs, Zr и Hf, так чтобы их общее содержание составляло 1% или менее.
5. Холоднокатаный стальной лист по любому из пп.1-4, на поверхность которого нанесена пленка покрытия.
6. Способ изготовления холоднокатаного стального листа с повышенной стойкостью к старению, включающий получение стального материала, имеющего состав, указанный в любом из пп. 1-4, горячую прокатку стального материала, включающую чистовую прокатку, а после чистовой прокатки - намотку, травление, холодную прокатку, отжиг и перестаривание для получения холоднокатаного стального листа, при этом нагрев стального материала до температуры в диапазоне однофазного аустенита при горячей прокатке и завершение горячей прокатки при температуре чистовой прокатки ниже 930°C,
намотку ведут при температуре ниже 700°C,
травление проводят для удаления окалины с поверхности стального листа,
холодную прокатку производят с коэффициентом обжатия, по меньшей мере, 50%,
отжиг осуществляют при температуре, равной или выше 680°C,
охлаждение стального листа от температуры отжига до температуры перестаривания ведут со скоростью охлаждения, по меньшей мере, 20°C/с, а перестаривание стального листа проводят при температуре 300-500°C.
7. Способ по п.6, дополнительно включающий нанесение покрытия на стальной лист после перестаривания.
