[發明專利]制造具有優異的延遲開裂抵抗性的鐵-碳-錳奧氏體鋼板的方法和由此制得的板材

有效

• 申請號: 200780030576.0
• 申請日: 2007-07-06
• 公開（公告）號: CN101506402A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: C·斯科特;P·屈吉;C·阿勒利
• 申請（專利權）人: 安賽樂米塔爾法國公司;蒂森克虜伯鋼鐵股份公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C21D8/02;C23C30/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李 帆

技術領域

本發明涉及由具有非常高的機械性能(特別是高機械強度)且兼 有優異的延遲開裂抵抗性的鐵-碳-錳奧氏體鋼制造熱軋和冷軋板材。

背景技術

考慮到燃料經濟性和碰撞時的安全性，汽車工業中越來越多地使 用高強度鋼。這要求使用兼有高的拉伸強度和高的延展性的結構材料。 為滿足這些需求，專利FR?2?829?775公開了例如具有鐵、碳(至多2％) 和錳(10-40％)作為主要元素的奧氏體合金，該合金可被熱軋或冷軋并 且具有可超過1200MPa的強度。這些鋼的變形模式取決于堆垛層錯能： 對于足夠高的堆垛層錯能，觀察到的機械變形模式是孿生(twinning)， 其產生高的可加工硬化能力。通過充當位錯擴展的障礙，孿生提高流 動應力。然而，當堆垛層錯能超過一定限度時，完整位錯的滑移成為 主要的變形機制，并且降低加工硬化。上述專利公開了Fe-C-Mn鋼， 其堆垛層錯能使得能夠觀察到高的加工硬化并且兼有非常高的機械強 度。

此外，已知對延遲開裂的敏感性隨著機械強度而增加，特別是在 某些冷成形操作后，因為高的殘余拉伸應力在變形后易于殘留。加之 金屬中可能存在原子氫，這些應力易于導致延遲開裂，即在變形本身 之后一定時間發生的開裂。氫可以通過擴散到晶格缺陷(例如基體/ 夾雜物界面、孿晶邊界和晶界)而逐漸累積。正是在晶界區域中，當 氫在一定時間后達到臨界濃度時其可變得有害。對于恒定的晶粒尺寸， 達到臨界水平所需的時間取決于流動氫的初始濃度、殘余應力濃度場 的強度和氫擴散的動力學。

在特定的情形中，可在鋼制造的一些階段(例如化學或電化學酸 洗、在特殊氣氛下退火、電鍍或熱浸鍍鋅)和在等離子體真空沉積(PVD) 期間引入少量氫。隨后使用潤滑油和油脂進行的機加工操作也可能在 這些物質于高溫下分解后導致氫產生。

例如，在由中碳鋼制造螺栓時可遇到延遲開裂，所述制造包括冷 鍛步驟。

美國專利US?6,261,388公開了用于螺栓、齒輪、軸所用線材和棒 材的制造的冷鍛鋼。組成的主要元素是：C：0.1-0.4％、Mn：0.3-1％、Si ＜0.15％、Cr：0.5-1.2％、B：0.0003-0.005％、Ti：0.020-0.100％，并且 基體包含用于限制晶粒粗化的細Ti或Nb的碳氮化物。通過形成富含 Cr的致密氧化皮，對于具有1000-1400MPa極限拉伸強度(UTS)的鋼 獲得了良好延遲開裂抵抗性，從而提高抗腐蝕性且因此降低腐蝕過程 中產生的氫的量。作為提高延遲開裂抵抗性的解決方案，還發現了減 少硫和磷。然而，這些解決方案針對淬火和回火的鋼，這些鋼的顯微 組織完全不同于這里將要考慮的完全奧氏體鋼。

此外已知的是，根據鋼抵抗性水平，可實施退火處理來降低對延 遲開裂的敏感性：涉及在鐵和鋼上的電沉積物的ISO標準2081-1986 限定了對螺栓用高強度馬氏體鋼的退火處理：退火溫度θ和保持時間 t隨鋼的抵抗性而增加。對于大多數具有抵抗性的鋼，推薦導致氫擴 散的θ＝150-220℃、t＝24小時的退火處理。

然而，該文獻指出這些處理不適用于以非裝配(unfabricated) 方式施加到板材或帶材的涂層。此外，這些處理針對具有低延展性的 中碳馬氏體鋼而不是上述奧氏體Fe-C-Mn合金，它們的組成是完全不 同的。還已知在與馬氏體相比時，氫擴散系數在奧氏體中非常不同。

因此需要具有熱軋或冷軋的鋼板或鋼帶，以用于制造具有非常高 的強度和延展性且兼有優異的延遲開裂抵抗性的零件。所述鋼板應是 裸的(bare)或者涂鋅的。甚至當冷成形零件中存在高的拉伸殘余應力 時，也應獲得這種高的延遲開裂抵抗性。

還需要提供增加延遲開裂抵抗性而不降低其它性能例如韌性的簡 單方法。

發明內容

因此，本發明的目的是提供熱軋或冷軋的鋼板或鋼帶，該鋼板或 鋼帶具有大于900MPa的極限拉伸強度、大于50％的斷裂伸長率，其 特別適于冷成形，并且在制造或使用的每個階段均具有非常高的延遲 開裂抵抗性。

本發明的目的還是提供一種涂覆產品，該產品的延遲開裂抵抗性 可用簡單的金相學觀測進行評價。