Высокопрочный гальванизированный погружением стальной лист и высокопрочный легированный гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия, с пределом прочности 980 мпа или больше, а также способ его производства

Высокопрочный гальванизированный погружением стальной лист и высокопрочный легированный гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия, с пределом прочности 980 мпа или больше, а также способ его производства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к листу высокопрочной стали, имеющему превосходную формуемость (податливость и раздачу отверстия), и к легированному гальванизированному погружением листу стали, проявляющему TRIP эффект (пластичность, вызванная преобразованием), а также к способу их производства.

Данная заявка испрашивает приоритет японской патентной заявки № 2011-216967, поданной 30 сентября 2011 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Высокая прочность стального листа, который является конструкционным материалом, осуществляется для того, чтобы обеспечить как совместимость между экономией веса, компонентов, и т.п. транспортного средства, так и безопасность. В большинстве случаев при увеличении прочности стального листа формуемость (податливость и раздача отверстия) ухудшается. Поэтому необходим баланс прочности и формуемости для того, чтобы использовать лист высокопрочной стали для элементов конструкции транспортных средств. В соответствии с этим требованием до настоящего времени был предложен так называемый стальной лист TRIP, использующий вызванную преобразованием пластичность остаточного аустенита (например, см. патентный документ 1 и патентный документ 2). Высокопрочный стальной лист для транспортного средства требует устойчивости к коррозии в зависимости от компонентов, которые должны быть применены. В таком случае применяется легированный гальванизированный погружением стальной лист. Однако для того, чтобы улучшить податливость, к стали TRIP добавляется кремний. Когда кремний, сконцентрированный на поверхности стального листа, окисляется, у стали TRIP появляется проблема, заключающаяся в том, что во время нанесения гальванического покрытия легко образуются дефекты цинкования.

[0003] В патентных документах 3 и 4 был раскрыт способ производства высокопрочного легированного гальванизированного погружением стального листа, который может достичь улучшения смачиваемости покрытия и снижения температуры легирования путем выполнения предварительного покрытия никелем высокопрочного стального листа с добавками кремния и обработки поверхностного слоя для активизации. В этом способе гальванизированный погружением стальной лист и легированный гальванизированный погружением стальной лист могут быть произведены путем повторного нагрева и покрытия металлом холоднокатаного стального листа, в котором материал, в который предварительно интегрирован исходный лист, производится с помощью процесса холодной прокатки и отжига.

[0004] В дополнение к этому в патентной литературе 5 был предложен способ, который производит легированный гальванизированный погружением стальной лист с большим удлинением путем использования предварительного покрытия листа никелем. Этот способ относится к производству высокопрочного листа стали, имеющего превосходную устойчивость к коррозии путем изготовления стали, состоящей из феррита и мартенсита, с помощью управления компонентами стали, условиями отжига, условиями гальванизации и т.п. и затем выполнения гальванизации погружением.

[0005] Однако в гальванизированном погружением стальном листе и в легированном гальванизированном погружением стальном листе мартенсит, если он образовался, размягчается, когда стальной лист повторно нагревается в процессе цинкования, и, таким образом желаемая прочность не может быть получена. Таким образом, становится трудно одновременно достичь высокой прочности и формуемости, поэтому были бы желательны гальванизированный погружением стальной лист и легированный гальванизированный погружением стальной лист, имеющие хорошую устойчивость к коррозии, высокий предел прочности, равный 980 МПа или больше, и превосходную формуемость.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0006] [Патентный документ 1] JP 61-217529 A.

[Патентный документ 2] JP 5-59429 A.

[Патентный документ 3] JP 2526320 B.

[Патентный документ 4] JP 2526322 B.

[Патентный документ 5] JP 2006-283071 A.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0007] Настоящее изобретение должно решить вышеописанные проблемы и обеспечить высокопрочный, гальванизированный погружением стальной лист и легированный гальванизированный погружением стальной лист, имеющие превосходную податливость и раздачу отверстия, путем комбинирования процесса прокатки с термической обработкой на линии гальванизации.

СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

[0008] Авторы настоящего изобретения подробно исследовали управление структурой с помощью термической обработки и эффекты механической обработки и термической обработки в отношении различных сталей с различным содержанием углерода, кремния и марганца. В результате авторы настоящего изобретения обнаружили, что стальной лист, имеющий уникальные структуры, может быть получен путем механической обработки и термической обработки, используя термическую обработку при непрерывном отжиге, обработку прокаткой и термическую обработку во время последующей гальванизации. В дополнение к этому авторы настоящего изобретения обнаружили, что стальной лист может иметь максимальный предел прочности 980 МПа или больше, что до сих пор было проблемой, превосходную формуемость (податливость и раздачу отверстия), а также способность к покрытию металлом.

[0009] Суть настоящего изобретения заключается в следующем.

[1] Высокопрочный гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия, с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, который включает в себя слой гальванического покрытия, сформированный на поверхности основного стального листа,

в котором основной стальной лист содержит, масс.%:

C: от 0,05 до 0,4;

Si: от 0,01 до 3,0;

Mn: от 0,1 до 3,0;

Al: от 0,01 до 2,0, где Si+Al>0,5;

P: 0,04 или меньше;

S: 0,05 или меньше;

N: 0,01 или меньше; и

остаток, включающий в себя железо и неизбежные примеси,

микроструктура основного стального листа содержит 40% или больше в общей объемной доле мартенсита и бейнита, 8% или больше объемной доли остаточного аустенита, и остаток микроструктуры является ферритом или ферритом и 10% или меньше объемной доли перлита,

мартенсит содержит 10% или больше в общей объемной доле двух или более из трех видов мартенситов (1), (2) и (3), указанных ниже, и

слой гальванического покрытия содержит меньше чем 7 масс.% железа,

мартенсит (1): концентрация углерода (когда есть выпадение цементита, также включает в себя углерод в цементите) CM1 составляет меньше чем 0,8, и твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit1 удовлетворяет выражению 1:

Hit1/{-982,1×(CM1)²+1676×CM1+189}≤0,50 … Выражение 1

мартенсит (2): концентрация углерода (когда есть выпадение цементита, также включает в себя углерод в цементите) CM2 составляет 0,8 масс.% или больше, и твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit2 удовлетворяет выражению 2:

Hit2/{-982,1×(CM2)²+1676×CM2+189}≤0,50 … Выражение 2

мартенсит (3): концентрация углерода (когда есть выпадение цементита, также включает в себя углерод в цементите) CM3 составляет 0,8 масс.% или больше, и твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit3 удовлетворяет выражению 3:

0,5<Hit3/{-982,1×(CM3)²+1676×CM3+189}≤0,80 … Выражение 3.

[0010]

[2] Высокопрочный, гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 1, в котором основной стальной лист дополнительно содержит один или два или больше из, масс.%:

Cr: от 0,05 до 1,0;

Мо: от 0,05 до 1,0;

Ni: от 0,05 до 1,0; и

Cu: от 0,05 до 1,0.

[0011]

[3] Высокопрочный, гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 1, в котором основной стальной лист дополнительно содержит один или два или больше из, масс.%:

Nb: от 0,005 до 0,3;

Ti: от 0,005 до 0,3; и

V: от 0,01 до 0,5.

[0012]

[4] Высокопрочный, гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 1, в котором основной стальной лист дополнительно содержит бор в количестве от 0,0001 до 0,1 масс.%.

[0013]

[5] Высокопрочный, гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 1, в котором основной стальной лист дополнительно содержит один или два или больше из, масс.%:

Ca: от 0,0005 до 0,01;

Mg: от 0,0005 до 0,01; и

РЗМ (редкоземельный металл): от 0,0005 до 0,01.

[0014]

[6] Высокопрочный легированный гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, включающий в себя слой гальванического покрытия, сформированный на поверхности основного стального листа,

в котором основной стальной лист содержит, масс.%:

C: от 0,05 до 0,4;

Si: от 0,01 до 3,0;

Mn: от 0,1 до 3,0;

Al: от 0,01 до 2,0, где Si+Al>0,5;

P: 0,04 или меньше;

S: 0,05 или меньше;

N: 0,01 или меньше; и

остаток, включающий в себя железо и неизбежные примеси,

микроструктура основного стального листа содержит 40% или больше в общей объемной доле мартенсита и бейнита, 8% или больше объемной доли остаточного аустенита, и остаток микроструктуры является ферритом или ферритом и 10% или меньше объемной доли перлита,

мартенсит содержит 10% или больше в общей объемной доле двух или более из трех видов мартенситов (1), (2) и (3), указанных ниже, и

слой гальванического покрытия содержит от 7 до 15 железа,

мартенсит (1): концентрация углерода (когда есть выпадение цементита, также включает в себя углерод в цементите) CM1 составляет меньше чем 0,8 масс.%, и твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit1 удовлетворяет выражению 1:

Hit1/{-982,1×(CM1)²+1676×CM1+189}≤0,50 … Выражение 1

мартенсит (2): концентрация углерода (когда есть выпадение цементита, также включает в себя углерод в цементите) CM2 составляет 0,8 масс.% или больше, и твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit2 удовлетворяет выражению 2:

Hit2/{-982,1×(CM2)²+1676×CM2+189}≤0,50 … Выражение 2

мартенсит (3): концентрация углерода (когда есть выпадение цементита, также включает в себя углерод в цементите) CM3 составляет 0,8 масс.% или больше, и твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit3 удовлетворяет выражению 3:

0,5<Hit3/{-982,1×(CM3)²+1676×CM3+189}≤0,80 … Выражение 3

[0015]

[7] Высокопрочный легированный гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 6, в котором основной стальной лист дополнительно содержит один или два или больше из, масс.%:

Cr: от 0,05 до 1,0;

Мо: от 0,05 до 1,0;

Ni: от 0,05 до 1,0; и

Cu: от 0,05 до 1,0.

[0016]

[8] Высокопрочный легированный гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 6, в котором основной стальной лист дополнительно содержит один или два или больше из, масс.%:

Nb: от 0,005 до 0,3;

Ti: от 0,005 до 0,3; и

V: от 0,01 до 0,5.

[0017]

[9] Высокопрочный легированный гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 6, в котором основной стальной лист дополнительно содержит бор в количестве от 0,0001 до 0,1 масс.%

[0018]

[10] Высокопрочный легированный гальванизированный погружением стальной лист, имеющий превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 6, в котором основной стальной лист дополнительно содержит один или два или больше из, масс.%:

Ca: от 0,0005 до 0,01;

Mg: от 0,0005 до 0,01; и

РЗМ: от 0,0005 до 0,01.

[0019]

[11] Способ производства высокопрочного, гальванизированного погружением стального листа, имеющего превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, включающий в себя:

относительно стальной заготовки, содержащей, масс.%:

C: от 0,05 до 0,4;

Si: от 0,01 до 3,0;

Mn: от 0,1 до 3,0;

Al: от 0,01 до 2,0, где Si+Al>0,5;

P: 0,04 или меньше;

S: 0,05 или меньше;

N: 0,01 или меньше; и

остаток, включающий в себя железо и неизбежные примеси,

нагревание до температуры 1200°C или выше и выполнение горячей прокатки при температуре фазового превращения Ar3 или выше;

выполнение после горячей прокатки холодной прокатки основного стального листа со степенью обжатия 40-70%;

отжиг основного стального листа после холодной прокатки при температуре от 730°C до 900°C;

охлаждение основного стального листа после отжига до температуры от 650°C до 750°C со средней скоростью охлаждения от 0,1 до 200°C/с, и охлаждение основного стального листа до температуры 450°C или ниже от температуры 650-750°C со средней скоростью охлаждения 20°C/с или быстрее;

выдержку основного стального листа, охлажденного до температуры 450°C или ниже, в диапазоне температур от 350°C до 450°C в течение 120 секунд или дольше;

охлаждение основного стального листа, выдержанного в диапазоне температур от 350°C до 450°C, до температуры 70°C или ниже со средней скоростью охлаждения 5°C/с или быстрее;

прокатку основного стального листа, охлажденного до комнатной температуры, с процентом удлинения от 0,2 до 2%;

нагревание прокатанного основного стального листа до температуры от “температура ванны гальванического покрытия -40”°C до “температура ванны гальванического покрытия +50”°C со средней скоростью повышения температуры 10°C/с или быстрее;

погружение в ванну и гальванизацию погружением основного стального листа, нагретого до температуры от “температура ванны гальванического покрытия -40”°C до “температура ванны гальванического покрытия +50”°C, в ванне гальванического покрытия; и

охлаждение гальванизированного погружением стального листа до температуры 70°C или ниже со средней скоростью охлаждения 5°C/с или быстрее.

[0020]

[12] Способ производства высокопрочного, гальванизированного погружением стального листа, имеющего превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 11, в котором во время гальванического покрытия скорость потока в ванне гальванического покрытия составляет 10 м/мин или больше и 50 м/мин или меньше.

[0021]

[13] Способ производства высокопрочного, гальванизированного погружением стального листа, имеющего превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 11, в котором перед нагревом до температуры от “температура ванны гальванического покрытия -40”°C до “температура ванны гальванического покрытия +50”°C основной стальной лист подвергается травлению, а затем поверхность основного стального листа полируется и удаляется на глубину 0,1 мкм или больше и предварительно покрывается никелем в количестве от 0,2 г/м² до 2 г/м².

[0022]

[14] Способ производства высокопрочного легированного гальванизированного погружением стального листа, имеющего превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, включающий в себя:

относительно стальной заготовки, содержащей, масс.%:

C: от 0,05 до 0,4;

Si: от 0,01 до 3,0;

Mn: от 0,1 до 3,0;

Al: от 0,01 до 2,0, где Si+Al>0,5;

P: 0,04 или меньше;

S: 0,05 или меньше;

N: 0,01 или меньше; и

остаток, включающий в себя железо и неизбежные примеси,

нагревание до температуры 1200°C или выше и выполнение горячей прокатки при температуре фазового превращения Ar3 или выше;

выполнение после горячей прокатки холодной прокатки основного стального листа со степенью обжатия 40-70%;

отжиг основного стального листа после холодной прокатки при температуре от 730°C до 900°C;

охлаждение основного стального листа после отжига до температуры от 650°C до 750°C со средней скоростью охлаждения от 0,1 до 200°C/с, и охлаждение основного стального листа до температуры 450°C или ниже от температуры 650-750°C со средней скоростью охлаждения 20°C/с или быстрее;

выдержку основного стального листа, охлажденного до температуры 450°C или ниже, в диапазоне температур от 350°C до 450°C в течение 120 секунд или дольше;

охлаждение основного стального листа, выдержанного в диапазоне температур от 350°C до 450°C, до температуры 70°C или ниже со средней скоростью охлаждения 5°C/с или быстрее;

прокатку основного стального листа, охлажденного до комнатной температуры, с процентом удлинения от 0,2 до 2%;

нагревание прокатанного основного стального листа до температуры от “температура ванны гальванического покрытия - 40”°C до “температура ванны гальванического покрытия +50”°C со средней скоростью повышения температуры 10°C/с или быстрее;

погружение в ванну и гальванизацию погружением основного стального листа, нагретого до температуры от “температура ванны гальванического покрытия -40”°C до “температура ванны гальванического покрытия +50”°C, в ванне гальванического покрытия и выполнение легирующей термической обработки при температуре “температура ванны гальванического покрытия - 40”°C или выше и 560°C или ниже в течение 40 секунд; и

охлаждение легированного гальванизированного погружением стального листа, подвергшегося легирующей термической обработке, до температуры 70°C или ниже со средней скоростью охлаждения 5°C/с или быстрее.

[0023]

[15] Способ производства высокопрочного легированного гальванизированного погружением стального листа, имеющего превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 14, в котором во время нанесения гальванического покрытия скорость потока в ванне гальванического покрытия составляет 10 м/мин или больше и 50 м/мин или меньше.

[0024]

[16] Способ производства высокопрочного легированного гальванизированного погружением стального листа, имеющего превосходную адгезию покрытия, формуемость и раздачу отверстия с максимальным пределом прочности 980 МПа или больше, по п. 14, в котором перед нагревом до температуры от “температура ванны гальванического покрытия -40”°C до “температура ванны гальванического покрытия +50”°C основной стальной лист подвергается травлению, а затем поверхность основного стального листа полируется и удаляется на глубину 0,1 мкм или больше и предварительно покрывается никелем в количестве от 0,2 г/м² до 2 г/м².

ЭФФЕКТ(ЭФФЕКТЫ) ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0025] В соответствии с настоящим изобретением возможно получить гальванизированный погружением стальной лист и легированный гальванизированный погружением стальной лист, имеющие превосходную формуемость с высокой прочностью и тем самым внести заметный вклад в промышленность.

ВАРИАНТ(ВАРИАНТЫ) ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0026] Далее настоящее изобретение будет описано подробно.

Микроструктура основного стального листа

Сначала будут описаны микроструктуры основного стального листа в соответствии с настоящим изобретением. Микроструктуры основного стального листа в соответствии с настоящим изобретением включают в себя бейнит, мартенсит и остаточный аустенит. Далее мартенсит включает в себя два или больше из трех видов мартенситов (1), (2), и (3), определяемых ниже.

[0027] Мартенсит (1): концентрация углерода (когда есть выпадение цементита, также включает в себя углерод в цементите) CM1 составляет меньше чем 0,8 масс.%, и твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit1 удовлетворяет выражению 1:

Hit1/{-982,1×(CM1)²+1676×CM1+189}≤0,50 … Выражение 1

Мартенсит (2): концентрация углерода (когда есть выпадение цементита, также включает в себя углерод в цементите) CM2 составляет 0,8 масс.% или больше, и твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit2 удовлетворяет выражению 2:

Hit2/{-982,1×(CM2)²+1676×CM2+189}≤0,50 … Выражение 2

Мартенсит (3): концентрация углерода (когда есть выпадение цементита, также включает в себя углерод в цементите) CM3 составляет 0,8 масс.% или больше, и твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit3 удовлетворяет выражению 3:

0,5<Hit3/{-982,1×(CM3)²+1676×CM3+189}≤0,80 … Выражение 3

[0028] Хотя подробная причина этого неясна, когда два или больше вида мартенсита из этих трех видов мартенсита (1)-(3) содержатся в количестве 10% или больше суммарной объемной доли, достигаются как прочность, так и раздача отверстия. Мартенсит, который имеет самую твердую структуру из структур, содержащихся в основном стальном листе по настоящему изобретению, является существенным для того, чтобы гарантировать максимальный предел прочности 980 МПа или больше. С другой стороны, в испытании на раздачу отверстия и в испытании на изгиб, поскольку мартенсит является отправной точкой образования раковин, известно, что мартенсит ухудшает раздачу отверстия. Поэтому для того, чтобы гарантировать раздачу отверстия, необходимо предотвратить концентрацию деформации на конкретном зерне мартенсита, смешивая два или более вида мартенсита из этих трех различных видов мартенсита. В результате был найден способ, который не ухудшает раздачу отверстия, способствуя более высокому упрочнению. Этот эффект может быть получен, когда суммарная объемная доля этих двух или более видов мартенсита из трех видов мартенсита составляет 10% или больше. Исходя из этого, нижний предел объемной доли трех видов мартенсита (1)-(3) устанавливается равным 10%. Предпочтительно нижний предел составляет 15% или больше.

[0029] Мартенсит (1) является мартенситом отпуска, который имеет низкую концентрацию углерода и является не очень твердым. Концентрация углерода CM1 в мартенсите (1) составляет меньше чем 0,8 масс.%. Когда имеется выпадение цементита в мартенсите (1), углерод, содержащийся в цементите, который выпадает в мартенсите (1), также включается в эту концентрацию. Цементит в мартенсите, упоминаемый в настоящем документе, может быть результатом выпадения либо внутри, либо между рейками мартенсита, так что проявляется эффект настоящего изобретения. Эта структура происходит из свежего мартенсита, образующегося во время охлаждения до температуры 70°C или ниже после выдержки при температуре от 350 до 450°C в процессе отжига способа производства по настоящему изобретению. Мартенсит (1) является мартенситом отпуска, в котором свежий мартенсит, образующийся во время охлаждения до температуры 70°C или ниже после выдержки при температуре от 350 до 450°C, подвергается отпуску во время обработки погружением в ванну гальванического покрытия или во время легирующей обработки.

[0030] Концентрация углерода CM1 в мартенсите (1) составляет меньше чем 0,8 масс.%. Это также включает в себя тот случай, когда концентрация углерода уменьшается до величины меньшей чем 0,8 масс.%, когда углерод в свежем мартенсите диффундирует в аустенит во время обработки погружением в ванну гальванического покрытия или легирующей обработки, и таким образом свежий мартенсит отпускается даже при том, что концентрация углерода в свежем мартенсите составляет 0,8 масс.% или больше, в дополнение к случаю, когда концентрация углерода в свежем мартенсите, сформированном во время охлаждения до температуры 70°C или ниже после выдержки при температуре от 350 до 450°C, была меньше чем 0,8 масс.%.

[0031] Так как мартенсит (1) имеет столь низкую концентрацию углерода CM1, как меньше чем 0,8 масс.%, и отпускается, он является самым мягким из трех видов мартенсита (1)-(3). Твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit1 мартенсита (1) удовлетворяет выражению 1. Когда объемная доля мартенсита (1) составляет 60% или больше микроструктуры основного стального листа, объемная доля феррита и остаточного аустенита становится слишком низкой, и податливость ухудшается, так что верхний предел предпочтительно составляет 60%.

[0032] Мартенсит (2) имеет высокую концентрацию углерода, но является мартенситом, который смягчается отпуском. Концентрация углерода CM2 в мартенсите (2) составляет 0,8 масс.% или больше. Когда имеется выпадение цементита в мартенсите (2), углерод, содержащийся в цементите, который выпадает в мартенсите (2), также включается в эту концентрацию. Аналогичным образом цементит в мартенсите может быть результатом выпадения либо внутри, либо между рейками мартенсита. Мартенсит (2) получается в результате вызванного напряжением, создаваемым при прокатке, преобразования мартенсита, причем в этот мартенсит преобразуется часть остаточного аустенита. В то время как основной стальной лист выдерживается в диапазоне температур от 350 до 450°C после отжига, происходит бейнитное преобразование микроструктуры в основном стальном листе, и таким образом углерод диффундирует в непреобразованный аустенит. Остаточный аустенит, в котором концентрируется углерод, формируется в основном стальном листе, который охлаждается до температуры 70°C или ниже. Путем вызванного напряжением преобразования остаточного аустенита, в котором концентрируется углерод, путем прокатки может быть получен мартенсит, который является источником мартенсита (2). Мартенсит (2) является мартенситом отпуска, в котором преобразованный в результате напряжения при прокатке мартенсит отпускается во время обработки погружением в ванну гальванического покрытия или во время легирующей обработки.

[0033] Как и мартенсит (1), мартенсит (2) является мартенситом отпуска, но является более твердым, чем мартенсит (1), так как концентрация углерода высока. Твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit2 мартенсита (2) удовлетворяет выражению 2. Когда объемная доля мартенсита (2) составляет 40% или больше микроструктуры основного стального листа, податливость ухудшается, так что верхний предел предпочтительно устанавливается равным 60%.

[0034] Мартенсит (3) является мартенситом, который имеет высокую концентрацию углерода, не отпущен или отпущен в небольшой степени. Концентрация углерода CM3 в мартенсите (3) составляет 0,8 масс.% или больше. Когда имеется выпадение цементита в мартенсите (3), углерод, содержащийся в цементите, который выпадает в мартенсите (3), также включается в эту концентрацию. Аналогичным образом цементит в мартенсите может быть результатом выпадения либо внутри, либо между рейками мартенсита. Мартенсит (3) является свежим мартенситом, который формируется преобразованием во время охлаждения до температуры 70°C или ниже после нанесения гальванического покрытия или легирующей термообработки. В дополнение к этому мартенсит (3) является также мартенситом, остающимся в состоянии свежего мартенсита, не будучи существенно отпущенным во время легирующей термообработки или легирующей обработки (не в состоянии мартенситов (1) и (2)).

[0035] Мартенсит (3) является самой твердой структурой из трех видов мартенсита (1)-(3). Твердость в испытании на определение твердости наноиндентором Hit3 мартенсита (3) удовлетворяет выражению 3. По этой причине мартенсит (3) способствует высокому упрочнению, но ухудшает раздачу отверстия. Соответственно для того, чтобы достичь как прочности, так и формуемости, верхний предел содержания мартенсита (3) в объемной доле микроструктуры основного стального листа составляет 10%. Однако когда объемная доля мартенсита (3) становится слишком маленькой, трудно гарантировать максимальный предел прочности 980 МПа или больше, так что нижний предел предпочтительно устанавливается равным 3% или больше.

[0036] Бейнит является эффективным для обеспечения прочности. Когда высокопрочный стальной лист, имеющий предел прочности, превышающий 980 МПа, содержит мартенсит и бейнит в суммарной объемной доле 40% или больше, возможно гарантировать прочность и получить высокую раздачу отверстия. Когда суммарная объемная доля составляет меньше чем 40%, предел прочности составляет меньше чем 980 МПа. Соответственно нижний предел устанавливается равным 40%.

[0037] Остаточный аустенит является структурой, которая повышает податливость, в частности однородное удлинение посредством вызванной преобразованием пластичности. Для того чтобы получить особенно хорошее удлинение, необходимо, чтобы содержание остаточного аустенита составляло 8% об. или больше. Кроме того, благодаря преобразованию в мартенсит при обработке остаточный аустенит также способствует получению высокого упрочнения.

[0038] В микроструктуре основного стального листа по настоящему изобретению феррит не является существенным. Однако поскольку феррит вызывает улучшение податливости, он может содержаться. Во время отжига возможно управлять объемной долей феррита, выполняя охлаждение после отжига двухфазного отжига. Кроме того, возможно управлять объемной долей феррита путем охлаждения после отжига. Однако когда доля феррита увеличивается, уменьшается прочность. Хотя высокое упрочнение может быть получено дисперсионным упрочнением и упрочнением твердого раствора, объемная доля феррита предпочтительно составляет 40% или меньше.

[0039] Перлит может содержаться в объемной доле 10% или меньше. Когда объемная доля перлита превышает 10%, прочность и податливость уменьшаются. Поэтому верхний предел его содержания устанавливается равным 10%.

[0040] Кроме того, каждая фаза микроструктур, таких как мартенсит, бейнит, аустенит, перлит и феррит, может быть идентифицирована, и их местоположения и объемные доли могут наблюдаться и количественно измеряться с использованием оптического микроскопа, имеющего увеличение 1000х, а также сканирующего и просвечивающего электронного микроскопа, имеющего увеличение от 1000х до 100000х, после того, как срез стального листа в направлении прокатки или срез под прямым углом к направлению прокатки протравлен реактивом Ниталь, описанным в патентном документе JP 59-219473 A. Доля площади, занимаемая каждой структурой, может быть получена путем наблюдения 20 или больше областей и применения способа подсчета точек или анализа изображения. Затем полученная доля площади определяется как объемная доля каждой структуры.

[0041] Способом классификации трех видов мартенсита (1)-(3) является классификация по твердости и концентрации углерода. Твердость может быть получена путем измерения твердости наноиндентором для трех или более точек в зернах мартенсита и вычислении среднего значения твердости Hit. Поскольку в основном стальном листе в соответствии с настоящим изобретением содержится большое количество добавочных элементов, диаметр кристаллического зерна является небольшим. Кроме того, в основном стальном листе в соответствии с настоящим изобретением размер углубления может быть больше, чем диаметр зерен мартенсита при измерении твердости по Виккерсу. Поэтому измерение твердости микрообласти выполняется с помощью наноиндентора. Образцы, вырезанные параллельно направлению прокатки, фиксируются и затем подвергаются зеркальной полировке и электролитической полировке. Затем на полированных образцах выполняется измерение твердости. Что касается условий испытания, глубина углубления измеряется с использованием 50 нм индентора Берковича. Кроме того, этот метод испытаний оставляет очень маленькое углубление и является чувствительным к отношению между диаметром зерна мартенсита и размером углубления или к неровностям поверхности. Поэтому в качестве предварительного испытания выполняются электролитическая полировка в различных условиях и определение твердости в условиях изменения глубины вдавливания, и условия, при которых получаются самые воспроизводимые хорошие значения, устанавливаются в качестве условий испытания.

[0042] Концентрация углерода в зернах мартенсита может быть измерена любым способом измерения, который гарантирует точность при условии получения точной концентрации разложения. Например, концентрация углерода в зернах мартенсита может быть получена путем тщательного измерения концентрации углерода с шагом 0,5 мкм или меньше с использованием электронного микрозондового анализа (EPMA) в связке с полевым эмиссионным электронным сканирующим микроскопом (FE-SEM). Следовательно, мартенситы (1)-(3) классифицируются согласно твердости и концентрации углерода.

[0043] Кроме того, чтобы различать эти мартенситы (1)-(3), выражения 1-3 используют относительное выражение между количеством углерода CM1-CM3 и твердостью Hit, получаемой в тесте на нановдавливание в каждом мартенсите. Знаменатели левых сторон выражений 1, 2 и 3, которые являются входными значениями концентрации углерода, представляют твердость мартенсита без карбидов (свежего мартенсита) в зависимости от концентрации углерода. Твердость мартенсита, содержавшегося в основном стальном листе по настоящему изобретению, становится ниже, чем твердость свежего мартенсита, за счет образования цементита в зернах и отпуска. Поэтому классификация выполняется с помощью соотношения между твердостью мартенсита стального листа и твердостью свежего мартенсита в знаменателе.

[0044] Химический состав основного стального листа

Далее будет дано описание причин количественных ограничений в составах основного стального листа в настоящем изобретении. Кроме того, проценты в составе представляют собой массовые проценты.

[0045] C: углерод добавляется в качестве элемента, который увеличивает прочность стали и стабилизирует остаточный аустенит для улучшения податливости. Когда содержание углерода составляет менее 0,05%, трудно гарантировать предел прочности 980 МПа или больше. Податливость, свариваемость и ударная вязкость заметно ухудшаются при чрезмерном добавлении углерода, превышающем 0,40%. Поэтому содержание углерода устанавливается в диапазоне от 0,05% до 0,4%. Более предпочтительный диапазон составляет от 0,13% до 0,3%.

[0046] Si: кремний является элементом, полезным для увеличения прочности стального листа за счет упрочнения твердого раствора. В дополнение к этому кремний является существенным элементом, который способствует концентрации углерода в аустените во время бейнитного преобразования и образует остаточный аустенит при отжиге для того, чтобы подавить образование цементита. Эти эффекты не проявляются, когда содержание кремния составляет менее 0,01%, и отслаивание окалины и химическая обратимость, образующиеся при горячей прокатке, заметно ухудшаются при чрезмерном добавлении кремния, превышающем 3,0%. Таким образом, содержание кремния устанавливается в диапазоне от 0,01% до 3,0%.

[0047] Mn: марганец является элементом, эффективным для улучшения прокаливаемости. Эффект увеличения прокаливаемости проявляется недостаточно, когда содержание марганца составляет менее 0,1%, а ударная вязкость ухудшается при чрезмерном добавлении марганца, превышающем 3,0%. Соответственно содержание марганца устанавливается в диапазоне от 0,1% до 3,0%.

[0048] Al: алюминий является элементом, имеющим функцию раскислителя. В дополнение к этому алюминий является элементом, стабилизирующим феррит, как и кремний, и может также использоваться в качестве альтернативы для кремния. Такой эффект не проявляется, когда содержание алюминия составляет менее 0,01%, а ударная вязкость ухудшается при чрезмерном добавлении алюминия, превышающем 2,0%. Поэтому содержание алюминия устанавливается в диапазоне от 0,01% до 2,0%.

[0049] Al+Si: алюминий и кремний являются элементами, имеющими те же самые функции стабилизации феррита и подавления цементита. Соответственно важным является полное добавленное количество алюминия и кремния. Когда полное добавленное количество алюминия и кремния составляет 0,5% или меньше, функция стабилизации феррита и подавления цементита становится слабой. Поэтому полное добавленное количество алюминия и кремния должно составлять больше чем 0,5%.

[0050] P: фосфор является загрязняющим элементом, который выделяется на границах зерна, понижая их прочность и ухудшая тем самым ударную вязкость. Таким образом, содержание фосфора предпочтительно должно быть снижено. Верхний предел содержания фосфора ограничивается величиной 0,04% с учетом текущей техно