Спосіб виготовлення холоднокатаної штаби з двофазної сталі з феритно-мартенситною структурою, одержана штаба та її застосування

1. Спосіб виготовлення холоднокатаної штаби із двофазної сталі з феритно-мартенситною структурою, який відрізняється тим, що здійснюють гарячу прокатку сляба, до хімічного складу якого входять в % мас.: 0,010 £ С £ 0,10 0,050 £ Мn £ 1,00 0,010 £ Сr £ 1,00 0,010 £ Si £ 0,50 0,001 £ Р £ 0,20 0,010 £ Аl £ 0,10 N £ 0,010, при цьому решту становлять Fe та технологічні домішки, при цьому згаданий спосіб містить надалі наступні етапи: - одержану штабу в гарячому вигляді змотують у рулон при температурі, що знаходиться в межах від 550 до 850 °С, - штабу піддають холодній прокатці з коефіцієнтом обтиснення, що знаходиться в межах від 60 до 90%, потім штабу піддають безперервному відпалу в міжкритичному інтервалі температур, 2 (19) 1 3 87454 4 ратури, потім фазу витримки при заздалегідь ви15. Сталева штаба за п. 14, яка відрізняється значеній температурі. тим, що в її хімічний склад входять в мас. %: 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що тем0,020 £ С £ 0,06 пература витримки становить від Ас1 до 900 °С. 0,300 £ Mn £ 0,50 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що тем0,010 £ Сr £ 1,00 пература витримки становить від 750 до 850 °С. 0,010 £ Si £ 0,50 10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, який відрізня0,001 £ Р £ 0,10 ється тим, що зазначений етап охолодження до 0,010 £ А1 £ 0,10 температури навколишнього середовища містить N £ 0,010, перше повільне охолодження, зокрема, від темпепри цьому решту становлять Fe та технологічні ратури витримки до 600 °С, під час якого швиддомішки. кість охолодження менша 50 °С/с, потім друге 16. Сталева штаба за одним з пп. 14 або 15, яка охолодження з більш високою швидкістю, що ставідрізняється тим, що має опір розтяганню Rm, новить від 100 °С/с до 1500 °С/с, до температури що перевищує 450 МПа. навколишнього середовища. 17. Сталева штаба за п. 16, яка відрізняється 11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що тим, що має опір розтяганню Rm, що перевищує друге охолодження здійснюють за допомогою за500 МПа. гартування у воді. 18. Сталева штаба за п. 17, яка відрізняється 12. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, який відрізнятим, що має опір розтяганню Rm, що перевищує ється тим, що охолодження здійснюють за допо600 МПа. могою однієї операції при швидкості охолодження, 19. Сталева штаба за будь-яким з пп. 14-18, яка що становить від 100 °С/с до 1500 °С/с. відрізняється тим, що має середній коефіцієнт 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що пластичної анізотропії штаби r, що перевищує 1,1. охолодження здійснюють за допомогою загарту20. Сталева штаба за п. 19, яка відрізняється вання у воді. тим, що має середній коефіцієнт пластичної ані14. Сталева холоднокатана штаба із двофазної зотропії штаби r, що перевищує 1,3. сталі з феритно-мартенситною структурою, до 21. Сталева штаба за будь-яким з пп. 14-20, яка хімічного складу якої входять в мас. %: відрізняється тим, що містить від 1 мас. % до 0,010 £ С £ 0,10 10мас. % мартенситу. 0,050 £ Mn £ 1,00 22. Сталева штаба за п. 21, яка відрізняється 0,010 £ Сr £ 1,00 тим, що містить від 5 мас. % до 8 мас. % мартен0,010 £ Si £ 0,50 ситу. 0,001 £ С £ 0,20 23. Застосування сталевої штаби за будь-яким з 0,010 £ Al £ 0,10 пп. 14-22 для виготовлення деталей для автомобіN £ 0,010, ля за допомогою глибокого штампування. при цьому решту становлять Fe та технологічні домішки, при цьому штаба містить від 1 мас. % до 15 мас. % мартенситу. Цей винахід стосується способу виготовлення холоднокатаної штаби із двофазної сталі з феритно-мартенситною структурою та стосується також штаби, що може бути виготовлена за допомогою цього способу і яка, зокрема, призначена для виготовлення деталей автомобіля шляхом глибокого штампування. В останні роки були розроблені види високоміцних сталей, наприклад, для задоволення потреб автомобільної промисловості, які, зокрема, дозволяють знизити вагу й, отже, товщину деталей, підвищити безпеку, що забезпечується утомною міцністю та ударною міцністю деталей. Крім того, ці поліпшення не повинні погіршувати здатність до деформації листів, використовуваних для виготовлення деталей. Таким чином, були розроблені сталі, називані двофазними, які мають феритно-мартенситну структуру, що дозволяють одержати опір розтяганню Rm більший 400 МПа, але не мають добру здатність до деформації штампуванням, тому що їх середній коефіцієнт пластичної анізотропії штаби r наближається до 1. Крім того, вони характери зуються поганою здатністю до цинкування, тому що містять значні кількості кремнію й інших елементів, що заважають доброму змочуванню поверхні штаби розплавленим цинком. Крім того, відомі сталі з монофазною структурою, які мають підвищений середній коефіцієнт пластичної анізотропії штабу r, але мають середні механічні характеристики з опором розтяганню Rm, що не перевищує 400 МПа. Як приклади можна вказати сталі з низкою міжфазною областю або сталі, розкислені алюмінієм і рефосфоровані. Спроби підсилити класичні механізми підвищення міцності цих типів сталей не дозволяють істотно поліпшити їх механічні якості. Крім того, ця сталь повинна мати здатність до цинкування. Завданням цього винаходу є усунення недоліків сталей з попереднього рівня техніки шляхом створення сталевої штаби, що має здатність до глибокого штампування та характеризується одночасно відмінними механічними властивостями й відмінними коефіцієнтами анізотропії. 5 87454 6 У цьому зв'язку першим об'єктом цього винавід температури витримки до 600°С, під час якого ходу є спосіб виготовлення холоднокатаної штаби швидкість охолодження менша 50°С/с, потім друге з двофазної сталі з феритно-мартенситною струкохолодження з більш високою швидкістю, що статурою, який відрізняється тим, що здійснюють гановить від 100°С/с до 1500°С/с, до температури рячу прокатку сляба, у хімічний склад якого вхонавколишнього середовища. дять у мас. %: Об'єктом цього винаходу є також холоднокатана штаба із двофазної сталі з феритно0,010 £ С £ 0,100 мартенситною структурою, хімічний склад якої 0,050 £ Μn £ 1,0 містить у мас. %:: 0,010 £ Сr £ 1,0 0,010 £ С £ 0,100 0,010 £ Si £ 0,50 0,050 £ Μn £ 1,0' 0,001 £ Ρ £ 0,20 0,010 £ Cr £ 1,0 0,010 £ Аl £ 0,10 0,010 £ Si £ 0,50 Ν £ 0,010, 0,001 £ Ρ £ 0,20 при цьому решту становлять домішки, що 0,010 £ ΑΙ £ 0,10 утворюються при виробництві, при тому згаданий спосіб містить надалі наступні етапи: N £ 0,010 - отриману штабу в гарячому вигляді змотують при цьому решту становлять Fe та технологічу рулон при температурі, що знаходиться в межах ні домішки, що утворяться при виробництві, при від 550 до 850°С; цьому штаба містить від 1% до 15% мартенситу. - штабу піддають холодній прокатці з коефіцієУ кращому варіанті виконання склад штаби в нтом обтиснення, що знаходиться в межах від 60 мас. % є наступним: до 90%; 0,020 £ С £ 0,060 - потім штабу піддати безперервному відпалу 0,300 £ Μn £ 0,500 в міжкритичному інтервалі; 0,010 £ Cr £ 1,0 - штабу охолоджують до температури навко0,010 £ Si £ 0,50 лишнього середовища в один або кілька етапів, 0,001 £ Ρ £ 0,100 причому швидкість охолодження від 600°С до тем0,010 £ ΑΙ £ 0,10 ператури навколишнього середовища становить Ν £ 0,010, від 100°С/с до 1500°С/с; при цьому решту становлять домішки, що - і за потреби, її піддають відпуску при темпеутворюються при виробництві. ратурі нижче 300°С, при цьому операції відпалу й Штаба відповідно до цього винаходу може таохолодження здійснюють таким чином, що в остакож характеризуватися наступними відмітними точному підсумку штаба містить від 1 до 15% марознаками, окремо або в комбінації: тенситу. - вона має опір розтяганню штаби Rm, що пеУ кращому варіанті виконання хімічний склад ревищує 450 МПа; містить у мас. %: - вона має опір розтяганню штаби Rm, що пе0,020 £ С £ 0,060 ревищує 500 МПа; 0,300 £ Μn £ 0,500 - вона має опір розтяганню штаби Rm, що пе0,010 £ Сr £ 1,0 ревищує 600 МПа; 0,010 £ Si £ 0,50 - вона має середній коефіцієнт пластичної ані0,001 £ p £ 0,100 зотропії штаби r, що перевищує 1,1; 0,010 £ ΑΙ £ 0,10 - вона має середній коефіцієнт пластичної аніN £ 0,010, зотропії штаби r, що перевищує 1,3; при цьому решту становлять Fe та технологіч- вона містить від 1% до 10мас.% мартенситу; ні домішки, що утворюються при виробництві. - вона містить від 5% до 8мас.% мартенситу. Спосіб відповідно до цього винаходу може таНарешті, третім об'єктом цього винаходу є викож характеризуватися наступними відмітними користання сталевої штаби відповідно до цього ознаками, окремо або в комбінації: винаходу для виготовлення деталей для автомо- штабу піддають гарячій прокатці при темпебіля за допомогою глибокого штампування. ратурі, що перевищує 850°С; Спосіб відповідно до цього винаходу склада- штабу в гарячому вигляді змотують у рулон ється з гарячої прокатки сляба спеціального склапри температурі, що знаходиться в межах від 550 ду, потім змотування в рулон в гарячому стані до 750°С; штаби, отриманої при температурі, що знаходить- штабу піддають холодній прокатці з коефіцієся в межах від 550 до 850°С. нтом обтиснення, що становить від 70 до 80%; Це намотування в рулон при підвищеній тем- безперервний відпал штаби після холодної пературі по суті сприяє поліпшенню того, що назипрокатки містить фазу підвищення температури, вають будовою, тобто анізотропною структурою. потім фазу витримки при заздалегідь визначеній Таке намотування сприяє осадженню цементиту температурі; Fe3C і скороченню кількості вуглецю, що перехо- температура витримки становить від АсІ до дить у розчин під час відпала й негативно впливає 900°С; на розвиток рекристалізаційної текстури. - температура витримки становить від 750 до Після цього здійснюють холодну прокатку 850°С; штаби з коефіцієнтом обтиснення від 60% до 90%, - охолодження до температури навколишнього потім безперервний відпал штаби в міжкритичному середовища містить перше повільне охолодження інтервалі. 7 87454 8 Відпал у між критичному інтервалі дозволяє ською мовою), що звичайно здійснюють при темповторно розчинити навуглецьовані фази, що пературах від 300 до 500°С, зокрема, відбувається утворилися під час намотування в рулон після резнищення мартенситу, що є істотним елементом кристалізації. Оскільки аустенізація й розчинення цього винаходу. навуглецьованих фаз відбуваються після рекрисВідпуск, здійснюваний, за потреби, відповідно талізації, це дозволяє зберегти вуглець, що залидо цього винаходу, складається в осадженні часшився при рекристалізації, і вивільнити його після тини вуглецю у вигляді твердого розчину, що зарозвитку рекристалізованої феритної текстури. лишився в мартенситі, без зниження вмісту цього Таким чином, вуглець у твердому розчині не вплимартенситу. Максимальна температура цього відває на текстуру, як у випадку намотування в рулон пуску становить 300°С, переважно 250°С и ще при низькій температурі, і на текстуру впливає переважніше - 200°С. тільки ізотропний характер мартенситу, що утвоКомпозиція відповідно до цього винаходу місрився. тить вуглець у кількості від 0,010% до 0,100%. Цей Після цього охолоджують штабу до темпераелемент має велике значення для досягнення дотури навколишнього середовища в один або кілька брих механічних характеристик, але не повинен етапів, причому швидкість охолодження від 600°С бути присутнім у занадто великих кількостях, тому до температури навколишнього середовища стащо він може сприяти утворенню занадто великої новить від 100°С/с до 1500°С/с, і за потреби, її кількості мартенситної фази. відпускають при температурі нижче 300°С. Вона також містить марганець з вмістом від Фаза швидкого охолодження дозволяє сфор0,050% до 1,0%. Марганець підвищує межу пружмувати мартенсит у структурі стали, що забезпеності сталі, значно , знижуючи при цьому її ковчує одержання дуже добрих механічних характекість, тому його вміст обмежують. ристик. Однак варто уникати надмірного Композиція містить також хром з вмістом від формування мартенситу, тому що він є ізотропним 0,010% до 1,0%, що сприяє необхідному формуі, отже, знижує середній коефіцієнт пластичної ванню мартенситу. анізотропії штаби r. Композиція містить також кремній з вмістом від Загартування у воді дозволяє сформувати 0,010% до 0,50%. Він значно підвищує межу пружзначну кількість навуглецьованих фаз у порівнянні ності сталі, незначно знижуючи при цьому її ковз розглянутий аналізом. Можна знизити фракцію кість і погіршуючи її здатність до нанесення помартенситної фази, що сформувалася, знижуючи криття. температуру витримки до більш низьких значень у Композиція містить також фосфор з вмістом міжкритичній області або здійснюючи повільне від 0,001% до 0,20%, що підвищує твердість мікроохолодження перед загартуванням. структури, не погіршуючи при цьому її текстури. Можна також знизити різницю твердості між Композиція містить також алюміній з вмістом феритною структурою й мартенситною фазою, від 0,010% до 0,10%, що стримує старіння шляхом охолоджуючи більш повільно штабу або здійснюзв'язування азоту. ючи короткий відпуск протягом приблизно одної Приклади хвилини мартенситної фази, що сформувалася У якості не обмежувальних прикладів і для після загартування у воді. кращого розуміння цього винаходу були зроблені Необхідно відзначити, що цей відпуск в жоддві марки сталі. ному разі не є штучним зверхстарінням, як це відЇхній склад у тисячних частках відсотка навебувається у відомих технічних рішеннях. Дійсно, дений у наступній таблиці: при штучному зверхстарінні (або overaging англійА В С 60 43 Μn 600 373 Сr 70 76 Решту складу утворюють залізо та неминучі при виробництві домішки. Використовувані скорочення: Re - межа пружності штаби в МПа; Rm - опір розтяганню штаби в МПа; r - коефіцієнт пластичної анізотропії; Ρ - ступінь, що відповідає ділянці пружнього розтягання, на графіку "напруження-розтягання"; %m - вміст мартенситу в структурі штаби. Після виробництва дві марки були аустенизовані при 1250°С протягом однієї години для розчинення нітридів алюмінію. Після цього сляби були піддані гарячій прокатці таким чином, щоб температура наприкінці прокатки перевищувала 900°С і досягла значення температури намотування в ру Si 70 13 Ρ 20 22 ΑΙ 56 56 Ν 5 5,7 лон. Марку А змотували в рулон при 720°С, тоді як один зразок марки В був намотаний у рулон при 550°С, а інший - при 720°С. Після цього різні зразки були піддані холодній прокатці до одержання коефіцієнта обтиснення в 75%, потім пройшли обробку відпалом при температурі витримки 750°С для деяких зразків і 800°С для інших зразків. Після цього здійснили охолодження до температури навколишнього середовища зі швидкістю порядку 25°С/с за допомогою загартування у воді. Після цього виміряли механічні характеристики й анізотропію отриманих сталей. Результати наведені в наступній таблиці: 9 Марка 87454 Τ Τ намот. витрим. (°С) (°С) 800 А 720 750 800 720 750 В 800 550 750 Напрямок Re (МПа) Rm (МПа) Ρ (%) r Τ L 45° Τ L 45° Τ L 45° Τ L 45° Τ L 45° Τ L 45° 420 405 425 443 438 451 432 430 436 454 457 461 455 446 472 475 463 482 711 713 720 713 717 736 656 697 668 662 690 677 677 667 687 680 668 697 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3 0,4 0,3 1,10 1,11 0,85 1,26 1,13 0,84 1,46 1,60 1,01 2,04 1,41 1,01 1,47 1,44 0,97 1,46 1,25 0,83 Загальна анізотропія сталі визначається середнім коефіцієнтом нормальної анізотропії r: rT + rL + 2(r 45°) , де r= 4 rТ - значення r, виміряне в поперечному напрямку за ходом прокатки штаби; rL - значення r, виміряне в поздовжньому напрямку за ходом прокатки штаби; r45° - значення r, виміряне під кутом 45° відносно напрямку прокатки штаби. Для температури намотування в рулон 720°С на Фіг. 1 показане співвідношення між середнім коефіцієнтом r і рівнем вмісту мартенситу, що Комп’ютерна верстка В. Мацело 10 r середній %m 0,98 14 1,02 12 1,27 8 1,37 7 1,21 6 1,09 5 утворився, %m для марок А и В, яке відзначається тим, що чим вище рівень вмісту мартенситу, тим більш ізотропною є сталь. Крім того, відзначається тим, що чим вищий рівень вмісту мартенситу, тим вищі механічні характеристики. Як ілюстрація на Фіг. 2 показана мікроструктура стали, отримана для марки А, намотаної в рулон при 720°С, що потім пройшла через відпал при 750°С з одержанням в остаточному підсумку 12% мартенситу. На фігурі чітко видний ферит і мартенсит, що утворився. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601