用于深沖應用的冷軋扁平鋼產品及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于深沖應用的冷乳扁平鋼產品，具有由于密度降低并結合優化 的機械性能和優化的成形性而減小的重量。本發明同樣涉及用于制造所述扁平鋼產品的方 法。
[0002] 其中，扁平鋼產品被這里被提到，這是指通過乳制操作所獲得的鋼帶、鋼板，和已 經由此獲得的坯料、預切割件和類似物等。
[0003] 如果與合金化方法相關聯的涉及到合金元素含量的數字在此被給出，這些數字是 指重量，除非明確聲明除外。
【背景技術】
[0004] 特別是在扁平鋼產品被用于機動車結構的情況下，不僅強度與成形性的比率而且 物理性能如剛度和密度，對于重量減輕和改進各個機動車固有頻率的改進的總體目標而言 都是特別重要的。伴隨著重量最小化，不同的密度最小化可以在鋼的情況下通過向合金中 增加更大量的輕質Al而實現。此外，在足夠高的Al含量的情況下，在初始順序相（K狀態） 或Fe3Al金屬（D03)順序相會發生，并且這些相具有顆粒硬化、強度增強和延展性降低的效 果。
[0005] 具有在此探討的那種高Al含量的鐵素體Fe-Al鋼涉及應用的優點由于生產和加 工的困難而被削弱。因此，實踐經驗表明，在從這種鋼生產的所述熱乳鋼帶中的任何未再結 晶帶核心區域已被減少，因為在熱乳鋼帶的修整和冷乳過程中可另外發生困難。此外，在現 有技術中復雜的操作是必要的，以避免由于不適當的冷帶紋理而導致的各向異性冷乳鋼帶 性能。這種各向異性的特點在于低的r和n值，并在斷裂時蘊涵低的伸長率。這導致由具 有高Al含量的Fe-Al鋼所生產的冷乳扁平鋼產品的成形和加工特性有問題。
[0006] 以上所總結的問題隨著Al含量的提升而增長并且因此限制了到目前為止所能 實現的降低密度。因此，在工業界考慮含Al的深拉鋼包含按重量計最多6. 5%的Al (參 見 U. Brilx" TiefziehfShige Eisen-Aluminium- LeichtbaustShle "[Deep-drawable lightweight iron-aluminum steels], Konstruktion April 4,2002)。

【發明內容】

[0007] 針對以上闡述的現有技術的背景，本發明的一個目的是提供一種扁平鋼產品，結 合明顯的重量減輕，已經被優化適合于變形并且同樣被優化的機械性能。
[0008] 另外，用于制造這樣的扁平鋼產品的方法被說明。
[0009] 根據本發明，該目的，針對冷乳扁平鋼產品，通過具有權利要求1中所描述的特征 的產品來實現。
[0010] 涉及方法的解決上述問題的本發明的方案是在本發明的扁平鋼產品的生產中執 行根據權利要求8所描述的步驟。
[0011] 本發明的有利配置在從屬權利要求中被描述并且在下文具體地闡明，正如本發明 的總的構思。
[0012] 本發明的用于深沖應用的冷乳扁平鋼產品包括鋼，除了鐵和不可避免的雜質外， 以（重量）％計含有碳：至多〇? 1 %，鋁：6. 5-11 %，稀土金屬：0.02~0? 2%，磷：至多 0. 1%，硫：至多0. 03%，氣：至多0. 1%和選自"猛、娃、銀、欽、鑰、絡、錯、f凡、媽、鉆、銀、棚、 銅、鈣、氮"組中任選的一種或多種元素，其中錳：至多6%，硅：至多1 %，鈮：至多0. 3%，鈦： 至多0. 3%，鋯：至多1%，釩：至多1%，鎢：至多1%，鉬：至多1%，鉻：至多3%，鈷：至多 1%，鎳：最多2%，硼：至多0. 1%，銅：至多3%，鈣：至多0.015%。同時，所述冷乳扁平鋼 產品具有至少為1的r值，以及所述冷乳扁平鋼產品的微觀結構含有0至0. 1 (體積）％的 碳化物。被最小化的碳含量確保本發明的扁平鋼產品的可靠加工性。
[0013] 在根據本發明所設想的用于本發明的扁平鋼產品的合金法中，除了鐵，只有Al和 被分配給稀土金屬組中的至少一種元素是強制性的成分。因此，在根據本發明所加工的的 鋼中，除了鐵和不可避免的雜質（單位：（重量）％ )外，至少含有6. 5-11% A1，至多0? 1% 的C及以及0. 02-0. 2%含量的選自稀土類金屬的一種或多種元素。
[0014] 本發明的冷乳鋼帶r值至少為1，并且本發明的的扁平鋼產品通常實現大于1的 r值。高r值表示本發明冷乳扁平鋼產品的良好的深沖性，因為在深拉過程中變薄的傾向 隨著r值上升而被降低，伴隨著更大程度的深沖啟用。否則，在變薄部位存在部件故障的危 險。
[0015] 本發明的冷乳扁平鋼產品不只是具有高r值，而且也實現了通常超過15%特別是 至少18%的伸長率D50。本發明的扁平鋼產品的微結構的特征在于，它是完全鐵素體，并且 如上所述通常是基本上不含碳化物（Fe-Al-C碳化物）。
[0016] 本發明的扁平鋼產品的高鋁含量，以及密度和重量的降低，伴隨著碰撞行為的改 進也帶來了能量吸收能力的增加。因此，本發明提供了具有改進碰撞性能和比較高的彈性 模量的密度降低的扁平鋼產品，這可以以簡單的方式產生并且提供在機動車輛結構中使用 的最佳先決條件。
[0017] 除了強制性成分，本發明的鋼也可含有多種進一步的合金元素以建立特定性質。 用于此目的的有用的元件總結為"猛、娃、銀、鈦、鉬、絡、錯、銀、媽、鈷、鎳、硼、銅、媽、氮"的 組。這些任選加入的合金元素中的每個可以在本發明的鋼中存在或者完全不存在，并且特 定的元素也應視為"缺席"，當它存在于本發明的扁平鋼產品中的量是不足量并且因此可以 被認為是生產中不可避免的結果所引入的雜質。
[0018] 鋁以6. 5-11 (重量）％的含量存在于本發明的鋼中，相對于在密度方面所希望的 降低，有利的Al含量超過6. 5 (重量）％或超過7 (重量）％，尤其是超過6. 7%。高Al含量 的存在降低了鋼的密度并且顯著地改善了耐腐蝕性和耐氧化性物。同時，這些含量的鋁增 加了拉伸強度。然而，過高的鋁含量會導致成形特性的惡化，表示為r值的降低。為了最小 化Al的不利影響，Al的含量因此被限制為最多11 (重量）％。密度與可加工性的優化比率 被建立，當8-11 (重量）％的Al特別是至少9 (重量）％的Al存在時。
[0019] 在本發明的鋼中的C含量被限制在0? 1(重量）％以下，尤其是0.07(重量）％， 特別有利的C含量為小于0. 05 (重量）％的低含量，尤其是0. 01 (重量）％或更少。高于 〇. 1 (重量）％的C含量會導致在顆粒邊界上形成不希望的脆性卡帕碳化物（"K-碳化物")， 并且導致在熱和冷成形性方面的相應降低。在實踐中，已經發現，適當地將本發明的鋼的C 含量設置為在至多0. 05 (重量）％的范圍內，本發明的鋼通常含有至多0. 008 (重量）％。
[0020] 避免K-碳化物（F-A1-C化合物）的形成對于本發明的鋼具有特殊意義。在通用 鋼在高溫下的加工過程中在熱處理期間，K-carbides在早期階段形成在顆粒邊界處，并且 導致該材料的脆化。通過根據本發明的C含量的最小化和通過添加本發明要求的上下文中 的碳化物形成合金元素，特別低的不含C含量被建立。
[0021] 已發現關于本發明的鋼的理想的加工性特別有效的是選自稀土金屬的組中的至 少一種元素以0.02 % -0.2(重量）％特別是最多0. 15 (重量）％含量被加入到本發明的 鋼中，其中，所述稀土金屬的含量通常為至少〇. 03 (重量）％。原則上，周期表的第一過渡 族和鑭系元素中的任何元素都是適用于該目的的。特別有用的實例是鈰和鑭，它們相對廉 價且有足夠的量。稀土金屬的存在有助于氧化穩定性和本發明的扁平鋼產品的強度方面 的提高，并且具有脫硫和脫氧作用。在本發明的鋼中的稀土金屬的積極效果可以以特別 有針對性的方式被利用，當稀土金屬的含量為至少〇. 03 (重量）％ ;并且稀土金屬含量在 0. 06-0. 12 (重量）％范圍內，尤其是0. 06-0. 10 (重量）％，特別能夠實現本發明的冷乳扁平 鋼產品的可操作地可靠的生產。
[0022] 為了避免從硫和磷對根據本發明所加工的鋼的性能的不利影響，將S含量限制為 最大的0. 03 (重量）％，優選最多為0. 01 (重量）％，P含量到最大為0. 1 (重量）％，優選最 多為0.05(重量）％。
[0023] 本發明的扁平鋼產品的N含量被限制為不大于0. 1 (重量）％，尤其是不超過 0. 02 (重量）％，優選不超過0. 001 (重量）％，以避免形成任何大量的錯的氮化物。這些會 惡化機械性能。
[0024] 鈦、鈮、釩、鋯、鎢和鉬中的每種元素單獨地或以不同的組合被額外地加入本發明 的鋼中作為碳化物形成體，為了結合所存在的C含量。在每一種情況下通過添加鈦、鈮、釩、 鋯、鎢中的一種或多種元素所形成的碳化物額外地有助于增加本發明的鋼的強度。
[0025] 為此目的，Ti和Nb中的每可以在本發明的鋼中存在至多0. 3 (重量）％的含量，特 別是至多〇. 1 (重量）％，并且V、