[发明专利]具有优越成型性，强度及焊接性的奥氏体高锰钢及其制造工艺

说明书

本发明涉及一种奥氏体高锰钢，这种钢是在要求高成型性，例如汽车钢板、电子器件用板等领域中被采用的。本发明特别是涉及一种具有良好成型性、高强度及优越焊接性的奥氏体高锰钢。

在钢的应用领域中，汽车钢板及电子器件用板要求最好的成型性。

特别是在汽车工业中，近年来为缓解空气污染，对二氧化碳的排放要求日益严格。根据这一趋势，一直需要有良好成型性的高强度钢板，以及改善的燃料燃烧率和减轻汽车的重量。

按常规，为保证这种成型性，一直采用基体组织为铁素体的超低碳钢作汽车钢板(美国专利4,950,025、4,830,686及5,078,809)。

然而，在采用超低碳钢作汽车钢板时，尽管成型性优越，但抗拉强度却低到274.4-372.4Mpa。因此汽车的重量不能降低，而汽车的安全性降低，从而危及乘员的生命。

这种具有fenite基体铁素体的超低碳钢最多可含0.005％的碳，而杂质的溶解度限度很低。如果以超过溶解度限度的量添加碳和其它杂质，则形成碳化物和氧化物，结果特定的组织在冷轧和退火处理期间不能发展，因而使成型性下降。

因此，在具有fenite基体的常规汽车钢板的情况下，碳的加入量被减至约0.003％，而且将其它杂质也减至最小量，以便提高成型性。随之而来的一些困难，就是在炼钢过程中必须进行特殊处理，如脱气处理，以及在冷轧和退火处理期间必须发展特定组织。

此外，使超低碳钢的低强度得以改善的多相钢被公开于美国专利4,854,976中。在这种钢中，加入大量Si、Mn、p、Al、及B，以便形成贝氏体组织和小于8％的残余奥氏体组织，由此将抗拉强度提高到490-686MPa。然而，由于贝氏体组织和残余奥氏体组织的变形能力不同，降低了成型性，因此，这种材料有限地用于不要求高成型性的汽车零件。

同时，用作电子器件外用板的钢板必须是不受磁场影响的，高强度和高成型性的无磁材料。因而，为此主要采用奥氏体不锈钢，但这种钢含昂贵的约8％的镍，同时由于在其制造期间变形产生的α′-马氏体的影响，其磁化率也不稳定。

多年来本发明人一直致力于研究如何克服常规汽车钢板及电子器件用钢钢板的缺点，并已成功地开发了一种有优越成型性及强度的奥氏体高锰钢。

直到目前，尚未发现用高锰钢来提供良好的成型性及强度的案例。

目前，高锰钢用于核聚变反应堆、用于防止静电荷的磁悬浮轨，以及作为无磁结构材料用于变压器(日本专利公开昭63-35758、64-17819、61-288052及60-36647)。此外，这种材料还作为无磁钢被用来作VTR某些部件及电子声频装置的部件(日本专利公开昭62-136557)。

然而，在这些无磁性高锰钢中，Al或不作为合金成分加入，或为脱氧、抗氧化、耐腐蚀、固溶强化及细化晶粒而最多仅加至4％(日本专利公开，昭60-36647、63-35758及62-136557)。

同时，同类组成体系的，与本发明相关的合金已公开于韩国专利29304中(相应的美国专利是4,847,046，日本专利是1,631,935)，此专利已向发明人授权。

然而，在韩国专利29304中公开的合金体系只考虑其超低温强度和韧性，因而只用于低温用途。因此它与旨在改善成型性，强度及焊接性的本发明的钢是大不相同的。

因而，本发明的一个目的是提供一种奥氏体高锰钢及其制造工艺，其中，具有面心立方晶格的奥氏体Fe-Mn-Al-C钢具有高延伸率这一事实被用来产生适量的形变孪晶，由此改善成型性，强度和焊接性。

本发明的另一目的是提供一种奥氏体高锰钢及其制备工艺，其中，将一种固溶强化元素加到具有面心立方晶格的奥氏体Fe-Mn-Al-C中，以使形变孪晶进一步改善成型性，强度和焊接性。

结合附图来详述本发明的较佳实施方案可使本发明的上述目的及其它优点更为明确，在附图中：

图1是表示Mn和Al添加范围的曲线图；

图2是表示基于实验的成型性限度的曲线图；

图3是表示在本发明钢中形成形变孪晶的电子显微镜照片；

图4是显示在本发明另一实施方案中形变孪晶形成的电子显微镜照片；

图5是表示基于实验的成型性的曲线图；

图6是表示基于实验的焊点硬度变化曲线图。

本发明的钢含小于0.70％(重量)的C，并加入Mn和Al，以使其处于图1的A.B.C.D.和E所围成的范围中。其余部分是Fe和其它的不可避免的杂质，由此形成具有优越成型性，强度和焊接性的奥氏体高锰钢。