CN104053806A - 高强度热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供兼具优良的强度和加工性(特别是弯曲加工性)的高强度热轧钢板及其制造方法。为了解决该课题，本发明的特征在于，由特定的组成构成，具有铁素体相的面积率为95％以上、该铁素体相的平均结晶粒径为8μm以下、该铁素体相晶粒内的碳化物的平均粒径小于10nm的组织，拉伸强度为980MPa以上。

Description

高强度热轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及在汽车用构件的用途中有用的、兼具拉伸强度(TS)为980MPa以上的高强度和优良的加工性(特别是弯曲加工性)的高强度热轧钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，从保护地球环境的观点出发，为了限制CO2的排放量，在整个汽车业界都以改善汽车燃料效率为志向。为了改善汽车的燃料效率，最有效的是通过使用构件的薄壁化而使汽车轻量化，因此，近年来作为汽车构件用原材的高强度热轧钢板的使用量不断增加。另一方面，由于以钢板作为原材的汽车构件大多通过冲压加工等而成形，因此对于汽车构件用钢板，在高强度的基础上，还要求具有优良的弯曲性(弯曲加工性)。
但是，一般而言，钢铁材料的延展性随高强度化而下降，加工性变差，因此拉伸强度提高至980MPa以上的钢板在成形加工为所希望的部件形状时，可能会产生各种各样的故障。例如，对拉伸强度为980MPa以上的钢板实施冲压加工时，弯曲加工部的裂纹、缩颈等的产生变得显著，因此难以进行部件的成形。
基于上述原因，从将高强度钢板应用于汽车部件等的方面考虑，希望开发出兼具所希望的强度和优良的弯曲加工性的高强度钢板，迄今为止已提出了各种各样的技术。
例如，在专利文献1中提出了将钢板组成设定为以质量％计含有C：0.05～0.20％、Nb：0.1～1.0％、并且固溶C量为0.03％以下的技术。而且，根据专利文献1提出的技术，通过在含有Nb和C的成分体系中限制固溶C量，形成了基体为软质的铁素体相并且在该基体中分散有作为硬质第二相的NbC的钢板组织，能够得到具有优良的弯曲加工性的耐磨损钢板。
另外，在专利文献2中提出了如下技术：将钢板组成设定为以质量％计含有C：0.02～0.2％、Si：0.01～1.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0.2％以下、sol.Al：0.001～0.5％、Ti：0.1％以下、Nb：0.1％以下、V：0.5％以下、Mo：0.5％以下且Ti+Nb：0.1％以下的组成，将钢板组织设定为铁素体主相组织，此外还规定了距钢板表面的深度为板厚的1/4的铁素体的平均结晶粒径和该平均结晶粒径在700℃下的增加速度。而且，根据专利文献2提出的技术，能够得到加工性优良的钢板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-262429号公报
专利文献2：日本特开2008-189978号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，专利文献1提出的技术是通过分散NbC而实质性地对钢板进行强化的技术，通过利用NbC的该技术难以得到拉伸强度为980MPa以上的钢板。这是因为，通过分散析出物而得到的粒子分散强化量随着碳化物体积百分率的增大而上升，但是由于NbC在钢中的溶度积小且原子密度大，因此无法增大碳化物体积百分率。
另外，专利文献2提出的技术中，在钢中添加了Ti、V作为析出强化元素，但由于形成碳化物的Ti和V的含量少或者未进行适当的添加，因此钢板的拉伸强度仍然达不到980MPa。
如上所述，现有技术中难以得到拉伸强度为980MPa以上的高强度钢板。此外，无法在维持这样的钢板强度的同时赋予优良的弯曲加工性。
本发明鉴于上述情况而进行，其目的在于提供具有980MPa以上的拉伸强度、并且弯曲加工性也优良的高强度热轧钢板。
用于解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明人着眼于通过使微细的碳化物分散在加工性良好的铁素体单一组织钢板中而实现强化的技术，对于影响该钢板的高强度化和加工性、特别是弯曲加工性的各种因素进行了深入研究。
而且，本发明人发现，为了使原本为软质的铁素体相成为硬质的铁素体单一组织钢板，使微细的碳化物分散在铁素体相中是极其有效的，并且对能够析出大量微细碳化物的元素进行了摸索，结果发现Ti是最适合的元素。
然而，仅凭Ti碳化物难以使作为铁素体单一组织的热轧钢板的拉伸强度达到980MPa以上，因此，本发明人对于增强由Ti碳化物所致的分散析出强化的方法进行了研究。
结果，作为增强方法，想到了添加V。V在钢中的溶解度大，因此在单独添加时难以析出，但通过与Ti碳化物结合，成为容易析出的状态。结果，在热轧钢板的钢原材中复合添加适当量的Ti和V时，与单独添加Ti或V时相比，钢板强度飞跃性地提高，能够得到拉伸强度为980MPa以上的热轧钢板。
另外，由于V通过与Ti碳化物结合而成为容易析出的状态，因此可知将Ti含量设定为V含量以上也是重要的。
另外，针对如上所述复合添加有Ti和V的拉伸强度为980MPa以上的高强度热轧钢板，本发明人对在维持钢板强度的同时赋予优良的弯曲加工性的方法进行了研究。结果发现，为了赋予弯曲加工性，需要改善钢板的表面性状(surface appearance quality)，并且尽量减少导致钢板的加工性下降的固溶元素量和成为气孔产生起点的夹杂物。而且，进一步研究的结果发现，通过在尽量减少Si含量的基础上形成实现了C、Mn、Ti和V含量的优化的成分组成，能够得到拉伸强度为980MPa以上并且具有优良的弯曲加工性的热轧钢板。
本发明基于上述见解而完成，其要旨如下所述。
[1]一种弯曲性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，由下述组成构成，具有铁素体相的面积率为95％以上、该铁素体相的平均结晶粒径为8μm以下、该铁素体相晶粒内的碳化物的平均粒径小于10nm的组织，拉伸强度为980MPa以上，
所述组成为：以质量％计，含有
C：0.06％以上且0.1％以下、
Si：0.09％以下、
Mn：0.7％以上且1.3％以下、
P：0.03％以下、
S：0.01％以下、
Al：0.1％以下、
N：0.01％以下、
Ti：0.14％以上且0.20％以下、
V：0.07％以上且0.14％以下，
余量为Fe和不可避免的杂质。
[2]如上述[1]所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，以质量％计，进一步含有Nb：0.01％以上且0.05％以下。
[3]如上述[1]或[2]所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，进一步含有Mo、W、Zr、Hf中的任意一种以上，并且将它们的含量限制为Mo：0.05％以下、W：0.05％以下、Zr：0.05％以下、Hf：0.05％以下。
[4]如上述[1]～[3]中任一项所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，以质量％计，进一步含有合计为0.2％以下的O(氧)、Se、Te、Po、As、Bi、Ge、Pb、Ga、In、Tl、Zn、Cd、Hg、Ag、Au、Pd、Pt、Co、Rh、Ir、Ru、Os、Tc、Re、Ta、Be、Sr、REM、B、Ni、Cr、Sb、Cu、Sn、Mg和Ca中的一种以上。
[5]如上述[1]～[4]中任一项所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，在所述钢板表面上进一步具有镀层。
[6]如上述[5]所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，所述镀层为镀锌层。
[7]如上述[5]所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，所述镀层为合金化镀锌层。
[8]一种弯曲性优良的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，在对钢原材进行加热，实施由粗轧和精轧(finishing rolling)构成的热轧，在精轧结束后进行冷却、卷取而制成热轧钢板时，
将所述钢原材的组成设定为：以质量％计，含有
C：0.06％以上且0.1％以下、
Si：0.09％以下、
Mn：0.7％以上且1.3％以下、
P：0.03％以下、
S：0.01％以下、
Al：0.1％以下、
N：0.01％以下、
Ti：0.14％以上且0.20％以下、
V：0.07％以上且0.14％以下，
余量由Fe和不可避免的杂质构成，
将所述钢原材的加热温度设定为1100℃以上且1350℃以下，将所述精轧的精轧温度设定为850℃以上，在精轧结束后3秒钟以内开始所述冷却，将所述冷却的平均冷却速度设定为20℃/秒以上，将所述卷取的卷取温度(coiling temperature)设定为550℃以上且700℃以下。
[9]如上述[8]所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述组成的基础上，以质量％计，进一步含有Nb：0.01％以上且0.05％以下。
[10]如上述[8]或[9]所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述组成的基础上，进一步含有Mo、W、Zr、Hf中的任意一种以上，并且将它们的含量限制为Mo：0.05％以下、W：0.05％以下、Zr：0.05％以下、Hf：0.05％以下。
[11]如上述[8]～[10]中任一项所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述组成的基础上，以质量％计，进一步含有合计为0.2％以下的O(氧)、Se、Te、Po、As、Bi、Ge、Pb、Ga、In、Tl、Zn、Cd、Hg、Ag、Au、Pd、Pt、Co、Rh、Ir、Ru、Os、Tc、Re、Ta、Be、Sr、REM、B、Ni、Cr、Sb、Cu、Sn、Mg和Ca中的一种以上。
[12]如上述[8]～[11]中任一项所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述热轧钢板的表面上形成镀层。
[13]如上述[12]所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述镀层为镀锌层。
[14]如上述[12]所述的弯曲性优良的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述镀层为合金化镀锌层。
发明效果
根据本发明，能够得到适合于汽车的结构构件等用途的、拉伸强度为980MPa以上且弯曲加工性优良的高强度热轧钢板，能够实现汽车构件轻量化、汽车构件成形等效果显著，并且能够进一步拓展高强度热轧钢板的用途，在产业上发挥显著的效果。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。
(高强度热轧钢板)
首先，对本发明钢板的组织和碳化物的限定理由进行说明。本发明的热轧钢板具有铁素体相的面积率为95％以上、该铁素体相的平均结晶粒径为8μm以下、该铁素体相晶粒内的碳化物的平均粒径小于10nm的组织。
铁素体相的面积率：95％以上
热轧钢板的基体的金属组织优选设定为加工性优良的铁素体单相组织。如果贝氏体相、马氏体相、渗碳体、珠光体等第二相组织混入到钢板组织中，则会在硬度彼此不同的铁素体相与第二相组织的界面上产生气孔，导致钢板的弯曲加工性下降。
另外，在本发明中，想要通过在钢板中析出Ti、V等的碳化物而确保所希望的钢板强度，这些碳化物大多是在热轧钢板制造工序中的精轧结束后的冷却过程中在奥氏体向铁素体相变的同时析出至相界面的碳化物。因此，为了得到更多的碳化物而达到所希望的钢板强度(拉伸强度：980MPa以上)，需要促进铁素体相变，如果铁素体相的面积率低于95％，则难以使拉伸强度为980MPa以上。
基于以上的原因，在本发明中，优选使热轧钢板的金属组织为铁素体单相组织，但即使并不完全是铁素体单相，只要铁素体面积率为95％以上，也能够得到所希望的强度(拉伸强度：980MPa以上)，因此，将铁素体相的面积率设定为95％以上。优选为98％以上。
另外，在本发明的热轧钢板中，作为钢板中可以含有的铁素体相以外的组织，可以列举渗碳体、珠光体、贝氏体相、马氏体相等。如果这些组织大量存在于钢板中，则钢板特性(弯曲加工性等)下降。因此，优选尽量减少这些组织，但只要相对于钢板的金属组织整体的合计面积率为5％以下，则是允许的。优选为2％以下。
铁素体相的平均结晶粒径：8μm以下
如果铁素体平均结晶粒径超过8μm，则容易形成混晶组织(mixedgrain size microstructure)。而且，在混晶组织中，弯曲加工时应力容易集中于粗大的铁素体晶粒，因此钢板的弯曲加工性显著下降。因此，将铁素体相的平均结晶粒径的上限设定为8μm。优选为6μm以下，进一步优选为4.5μm以下。
铁素体晶粒内的碳化物
从确保强度的观点考虑，本发明的热轧钢板必须使碳化物在铁素体相的晶粒内微细析出。在本发明中，作为在铁素体相的晶粒内微细析出的碳化物，可以列举Ti碳化物、V碳化物以及Ti与V的复合碳化物，或者在碳化物中进一步含有Nb、W、Mo、Hf、Zr的物质。需要说明的是，这些碳化物大多是在热轧钢板制造工序中的精轧结束后的冷却过程中在奥氏体向铁素体相变的同时析出至相界面的碳化物。
铁素体晶粒内的碳化物的平均粒径：小于10nm
在本发明的热轧钢板中，通过使上述碳化物、主要是Ti与V的复合碳化物微细地分散而实现强化，由于碳化物越微细则阻碍位错运动的粒子数越增多，因此通过分散碳化物而得到的强化量增大。因此，在本发明中，为了使热轧钢板达到所希望的拉伸强度(980MPa)，将分散在铁素体晶粒内的碳化物的平均粒径设定为小于10nm。优选小于7nm，进一步优选为5nm以下。
接着，对本发明热轧钢板的成分组成的限定理由进行说明。需要说明的是，以下表示成分组成的％，只要没有特别说明，则表示质量％(mass％)。
C：0.06％以上且0.1％以下
C与Ti、V结合或进一步与Nb结合而以碳化物的形式微细分散(fine particle distribution)在钢板中。即，C是形成微细的碳化物而使铁素体组织显著强化的元素，是对热轧钢板进行强化所必需的元素。为了得到拉伸强度为980MPa以上的高强度钢板，需要将C含量设定为至少0.06％以上。另一方面，如果C含量超过0.1％，则会析出大量的渗碳体而使钢板的弯曲加工性下降。其原因在于，在渗碳体与基体(铁素体)的界面处容易生成微孔，该微孔成为在钢板的弯曲加工部产生裂纹的主要因素。因此，将C含量设定为0.06％以上且0.1％以下。优选为0.07％以上且0.09％以下。
Si：0.09％以下
Si作为提高钢板强度而不会导致延展性(伸长率)下降的有效元素，在以往的高强度钢板中积极地含有。然而，Si容易在钢板表面上富集而在钢板表面上形成铁橄榄石(Fe2SiO4)。由于该铁橄榄石在钢板表面上形成为楔形，因此在钢板的弯曲加工时成为裂纹的起点。因此，在本发明中，希望尽量降低Si含量，但可以允许至0.09％，因此将Si含量的上限设定为0.09％。优选为0.06％以下。需要说明的是，Si含量也可以减少至杂质水平。
Mn：0.7％以上且1.3％以下
Mn使铁素体相的晶粒中析出的碳化物微细化，因此是对热轧钢板的高强度化有效的元素。如前所述，在本发明中，析出到铁素体相的晶粒中的碳化物大多是在热轧钢板制造工序中的精轧结束后的冷却过程中在奥氏体向铁素体相变的同时析出至相界面的。因此，如果上述相变温度高，则碳化物在高温范围内析出，在卷取之前的冷却过程中碳化物发生粗大化(coarsening)。
针对这样的问题，由于Mn具有降低钢的从奥氏体向铁素体相变的相变温度的作用，因此通过含有规定量的Mn，能够使上述相变温度降低至后述的卷取温度范围，使碳化物在钢板卷取的同时析出。而且，这种在卷取的同时析出而没有长时间暴露在高温范围的碳化物会维持在微细的状态。为了使碳化物微细化而得到拉伸强度为980MPa以上的热轧钢板，需要将Mn含量设定为至少0.7％以上。另一方面，如果Mn含量超过1.3％，则因固溶Mn所致的钢板的结构性下降变得显著，因此无法得到所希望的弯曲加工性。因此，将Mn含量设定为0.7％以上且1.3％以下。优选为0.8％以上且1.2％以下。
P：0.03％以下
P是偏析到晶界而成为加工时晶界裂纹的起点、从而导致钢板的弯曲加工性变差的有害元素，因此优选尽量减少。因此，在本发明中，为了避免上述问题，将P含量设定为0.03％以下。优选为0.02％以下。P含量也可以减少至杂质水平。
S：0.01％以下
S在钢中以MnS等夹杂物的形式存在。由于该夹杂物是硬质的，因此在钢板的弯曲加工时，基体与夹杂物的界面成为气孔的起点，导致钢板的弯曲加工性下降。因此，在本发明中，优选尽量减少S含量，将其设定为0.01％以下。优选为0.008％以下。S含量即使为零也没有问题。
Al：0.1％以下
Al是作为脱氧剂发挥作用的元素。为了获得这种效果，希望含有0.02％以上，但如果Al含量超过0.1％，则氧化铝等夹杂物对弯曲加工性的不良影响变得明显。因此，将Al含量设定为0.1％以下。优选为0.08％。
N：0.01％以下
N在炼钢阶段中与作为碳化物形成元素的Ti结合而形成粗大的Ti氮化物，阻碍微细碳化物的形成，因此使钢板强度显著降低。此外，在钢板的弯曲加工时，在基体与粗大的Ti氮化物的界面处容易产生气孔，对钢板的弯曲加工性产生不良影响。因此，优选尽量减少N含量，将其设定为0.01％以下。优选为0.008％以下。N含量即使为零也没有问题。
Ti：0.14％以上且0.20％以下
Ti是与C形成碳化物而有助于钢板高强度化的元素。为了确保所希望的热轧钢板强度(拉伸强度：980MPa以上)，需要将Ti含量设定为0.14％以上。另一方面，如果Ti含量超过0.20％，则在制造热轧钢板时，无法通过热轧前的钢原材(钢坯)的加热而使粗大的Ti碳化物溶解，最终得到的(卷取后的)热轧钢板中会残留粗大的Ti碳化物。如果残留这种粗大的Ti碳化物，则不仅会使热轧钢板强度下降，而且基体与粗大的Ti碳化物的界面在钢板弯曲加工时成为气孔的起点，导致钢板的弯曲加工性下降。因此，将Ti含量设定为0.14％以上且0.20％以下。优选为0.15％以上且0.19％以下。
V：0.07％以上且0.14％以下
V与Ti同样地是与C形成碳化物而有助于钢板高强度化的元素。V与Ti结合而形成微细的复合碳化物，因此对钢板的高强度化有效。为了确保所希望的热轧钢板强度(拉伸强度：980MPa以上)，需要将V含量设定为0.07％以上。另一方面，如果V含量多于Ti含量，则V成为难以析出的状态，以固溶状态残留在钢板中的V量变多。处于固溶状态的V会导致钢板的弯曲加工性变差，因此需要将V含量设定为Ti含量以下、即0.14％以下。因此，将V含量设定为0.07％以上且0.14％以下。优选为0.08％以上且0.13％以下。
Nb：0.01％以上且0.05％以下
以上是本发明中的基本成分，在上述基本成分的基础上，可以进一步含有Nb：0.01％以上且0.05％以下。
Nb具有在制造实质上具有铁素体单相组织的热轧钢板时的热轧工序中，阻碍奥氏体向铁素体相变前的奥氏体晶粒的再结晶而形成未再结晶组织的作用。在未再结晶组织中，热轧所产生的应变能容易发生蓄积，铁素体相的成核位点数增加。因此，如果添加Nb，则在热轧工序中铁素体相的成核位点数增加，结果能够使铁素体相的晶粒微细化。为了获得这种效果，优选将Nb含量设定为0.01％以上。另一方面，如果在热轧工序中对钢施加了过度的应变能，则奥氏体→铁素体相变温度上升，因此可能无法得到微细的碳化物。从这种观点出发，优选将Nb含量设定为0.05％以下。更优选为0.02％以上且0.04％以下。
Mo：0.05％以下、W：0.05％以下、Zr：0.05％以下、Hf：0.05％以下
另外，在上述基本成分的基础上进一步含有Mo、W、Zr和Hf中的任意一种以上时，它们的含量优选限制为Mo：0.05％以下、W：0.05％以下、Zr：0.05％以下、Hf：0.05％以下。
Mo、W、Zr和Hf是形成碳化物而有助于钢板高强度化的元素，但以固溶状态残留的量也较多。这些固溶元素导致基体的加工性下降，对钢板的弯曲加工性产生不良影响。Mo、W、Zr、Hf相对于含量来说析出的比例低，以固溶元素形式残留在钢板中的量多。因此，希望尽量降低它们的含量，但各自可以允许至0.05％，因此将上限量设定为0.05％。优选为0.03％以下。需要说明的是，Mo、W、Zr、Hf的含量也可以为零。
其他含有成分
另外，在上述基本成分的基础上，可以进一步含有合计为0.2％以下的O(氧)、Se、Te、Po、As、Bi、Ge、Pb、Ga、In、Tl、Zn、Cd、Hg、Ag、Au、Pd、Pt、Co、Rh、Ir、Ru、Os、Tc、Re、Ta、Be、Sr、REM、B、Ni、Cr、Sb、Cu、Sn、Mg和Ca中的任意一种以上。从钢板的弯曲加工性的观点出发，这些元素可以允许至合计为0.2％。优选设定为合计为0.09％以下。上述以外的成分为Fe和不可避免的杂质。
另外，可以在本发明的热轧钢板的表面上形成镀层。通过在表面上形成镀层，热轧钢板的耐腐蚀性提高，能够应用于在苛刻的腐蚀环境下使用的汽车部件等。
镀层的种类没有特别限定，电镀层、化学镀层均可以应用。另外，镀层的合金成分也没有特别限定，可以列举热镀锌层、合金化热镀锌层等作为优选的例子，当然并不限定于此，现有公知的镀层均可以应用。
(高强度热轧钢板的制造方法)
接着，对本发明的热轧钢板的制造方法进行说明。
本发明中，对上述组成的钢原材(钢坯)进行加热，实施由粗轧和精轧构成的热轧，在精轧结束后进行冷却、卷取，制成热轧钢板。
而且，本发明的特征在于，将上述钢原材的加热温度设定为1100℃以上且1350℃以下，将上述精轧的精轧温度设定为850℃以上，在精轧结束后3秒钟以内开始上述冷却，将上述冷却的平均冷却速度设定为20℃/秒以上，将上述卷取的卷取温度设定为550℃以上且700℃以下。
在本发明中，钢的熔炼方法没有特别限定，可以采用转炉、电炉等公知的熔炼方法。另外，还可以使用真空脱气炉进行二次精炼。然后，从生产率、品质上的问题考虑，优选通过连铸法制成钢坯(钢原材)，但也可以通过铸锭-开坯轧制法、薄板坯连铸法等公知的铸造方法制成钢坯。
钢原材的加热温度：1100℃以上且1350℃以下
对如上所得的钢原材(钢坯)实施粗轧和精轧，在本发明中，需要在粗轧之前对钢原材进行加热而形成实质上均匀的奥氏体相，使粗大的碳化物溶解。如果钢原材的加热温度低于1100℃，则粗大的碳化物不溶解，因此在热轧结束后的冷却、卷取工序中微细分散的碳化物的量减少，最终得到的热轧钢板的强度显著下降。另一方面，如果上述加热温度高于1350℃，则会发生氧化皮咬入，导致钢板的表面性状(surface appearance quality)变差。
基于以上的原因，将钢原材的加热温度设定为1100℃以上且1350℃以下。优选为1150℃以上且1320℃以下。但是，在对钢原材实施热轧时，在铸造后的钢原材处于1100℃以上且1350℃以下的温度范围的情况下、或者钢原材的碳化物溶解的情况下，也可以不对钢原材进行加热而进行直送轧制。另外，对于粗轧条件，没有特别限定。
精轧温度：850℃以上
如果精轧温度低于850℃，则在精轧中开始铁素体相变而形成铁素体晶粒伸展的组织，而且形成铁素体晶粒部分生长而得到的混晶组织，因此热轧钢板的弯曲加工性显著下降。因此，将精轧温度设定为850℃以上。优选为870℃以上。另外，精轧温度的上限没有特别限定，可以根据钢坯再加热温度、通板速度、钢板板厚而确定精轧温度。因此，实质上精轧温度的上限为990℃以下。
从精轧结束后到开始强制冷却的时间：3秒钟以内
在刚精轧后的高温状态的钢板中，蓄积在奥氏体相中的应变能大，因此通过应变诱导析出而生成碳化物。由于该碳化物在高温下析出，因此容易粗大化，因此如果产生应变诱导析出，则难以得到微细的析出物。因此，在本发明中，为了抑制应变诱导析出，需要在热轧结束后迅速开始强制冷却，从精轧结束后开始，最慢在3秒钟以内开始冷却。优选为2秒钟以内。
平均冷却速度：20℃/秒以上
如上所述，精轧结束后的钢板维持在高温的时间越长，则越容易通过应变诱导析出而导致碳化物的粗大化。另外，在本发明中，虽然通过在钢板中含有规定量的Mn而抑制了奥氏体→铁素体相变，但是当冷却速度慢时，会在高温下开始铁素体相变，碳化物容易粗大化。因此，在精轧后需要急冷，为了避免上述问题，需要以20℃/秒以上的平均冷却速度进行冷却。优选的平均冷却速度为40℃/秒以上。但是，如果精轧结束后的冷却速度过快，则卷取温度的控制变得困难，可能难以得到稳定的热轧钢板强度，因此优选设定为150℃/秒以下。
卷取温度：550℃以上且700℃以下
如果卷取温度低于550℃，则无法得到足够量的碳化物，钢板强度下降。另一方面，如果卷取温度高于700℃，则析出的碳化物粗大化，因此钢板强度下降。因此，将卷取温度的范围设定为550℃以上且700℃以下。优选为580℃以上且680℃以下。
需要说明的是，热轧后的卷取后的热轧钢板可以为表面上附着有氧化皮的状态，也可以为通过进行酸洗而除去氧化皮后的状态，其特性没有变化，在任一状态下均表现出上述的优良特性。另外，在本发明中，可以对卷取后的热轧钢板实施镀覆处理而在热轧钢板表面上形成镀层。
本发明的热轧钢板即使实施短时间的740℃以下的加热处理，材质变动也小。因此，为了对钢板赋予耐腐蚀性，可以对本发明的热轧钢板实施镀覆处理而在其表面上设置镀层。镀覆处理在740℃以下的加热温度下也能够实施，因此即使对本发明的热轧钢板实施镀覆处理，也不会损害本发明的效果。镀层的种类没有特别限定，电镀层、化学镀层均可以应用。另外，镀层的合金成分也没有特别限定，可以列举热镀锌层、合金化热镀锌层等作为优选的例子，当然并不限定于此，现有公知的镀层均可以应用。
镀覆处理的方法也没有特别限定，现有公知的方法均可以应用。例如，可以列举在将退火温度设定为740℃以下的连续镀覆生产线(continuous galvanizing/galvannealing line)上通板后，将钢板浸渍到镀浴中再提起的方法等。另外，在镀覆处理后，可以在煤气炉等炉中对钢板表面进行加热而实施合金化处理。
如上所述，根据本发明，通过优化钢板组成和制造条件，能够得到具有铁素体相的面积率为95％以上、该铁素体相的平均结晶粒径为8μm以下、上述铁素体相晶粒内的碳化物的平均粒径小于10nm的组织的热轧钢板。另外，在本发明中，在为了提高弯曲加工性而减少了钢板中存在的固溶元素和粗大的夹杂物的基础上谋求高强度化，因此能够制成弯曲加工性优良的高强度热轧钢板。
此外，在本发明中，对钢板中含有的碳化物形成元素(Ti和V，或进一步含有Nb、W、Mo、Hf、Zr)的含量进行了优化，并且规定了热轧钢板的制造条件。由此，能够使上述平均粒径小于10nm的碳化物充分析出到铁素体晶粒中，能够在维持优良的弯曲加工性的同时将热轧钢板的拉伸强度提高至980MPa以上。需要说明的是，本发明优选应用于拉伸强度为1100MPa以下的热轧钢板，更优选应用于拉伸强度为1052MPa以下的热轧钢板。
实施例
在表2所示的热轧条件下对具有表1所示组成的壁厚250mm的钢原材(钢坯)实施热轧，制成板厚为1.4～3.2mm的热轧钢板。需要说明的是，表2中记载的冷却速度是从精轧温度到卷取温度的平均冷却速度。
另外，对于一部分所得到的热轧钢板，使其在退火温度为720℃的热镀锌生产线上通板，然后浸渍到460℃的镀浴(镀浴组成：Zn-0.13质量％Al)中，制成热镀锌材料(GI材料)。另外，对于一部分热镀锌材料(GI材料)，使其在热镀锌生产线上通板，进行镀浴浸渍后，在520℃下实施合金化处理，制成合金化热镀锌材料(GA材料)。GI材料和GA材料的镀层附着量均设定为每单面45～55g/m2。
另外，另行确认了：除钢板No.3～5、12～18以外，在卷取之前的冷却中未产生奥氏体向铁素体的相变。
【表2】
*下划线部分表示在本发明的范围之外。
*1精轧结束后到开始冷却的时间(S)。
从上述所得的热轧钢板(热轧钢板、GI材料、GA材料)上裁取试验片，进行组织观察、拉伸试验、弯曲试验，求出铁素体相的面积率、铁素体相以外的组织的种类和面积率、铁素体相的平均结晶粒径、碳化物的平均粒径、屈服强度、拉伸强度、伸长率、极限弯曲半径。试验方法如下所述。
(i)组织观察
铁素体相的面积率通过以下方法进行评价。对于与轧制方向平行的截面的板厚中心部，使用扫描型光学显微镜将利用5％硝酸乙醇溶液(nital)腐蚀而显现的组织放大至400倍，对10个视野进行拍摄。铁素体相是具有在晶粒内未观察到腐蚀痕迹和渗碳体的形态的组织。另外，将多边形铁素体、贝氏体铁素体、针状铁素体和粒状铁素体作为铁素体，导出铁素体相的面积率、铁素体相的平均粒径和铁素体相晶粒内的碳化物的平均粒径。
通过图像分析分离出铁素体相与贝氏体、马氏体等铁素体相以外的相，通过铁素体相相对于观察视野的面积率求出铁素体相的面积率。此时，将以线状形态观察到的晶界也作为铁素体相的一部分计入。将得到的铁素体相的面积率示于表3中。
对3张上述放大至400倍拍摄的代表性的照片各自画出3条水平线和垂直线，通过基于ASTM E112-10的切割法求出铁素体相的平均结晶粒径，将3张的平均值作为最终的平均结晶粒径。将得到的平均结晶粒径示于表3中。
通过薄膜法从所得到的热轧钢板的板厚中央部制作样品，利用透射型电子显微镜(倍率：135000倍)进行观察，通过100个以上析出物粒径的平均值求出铁素体相晶粒中的碳化物的平均粒径。计算该析出物粒径时，不包括粒径为1.0μm以上的粗大渗碳体、氮化物。将所得到的碳化物的平均粒径示于表3中。
(ii)拉伸试验
由所得到的热轧钢板在与轧制方向垂直的方向上制作JIS5号拉伸试验片，进行5次基于JIS Z2241(2011)的规定的拉伸试验，求出平均的屈服强度(YS)、拉伸强度(TS)、总伸长率(El)。需要说明的是，拉伸试验的十字头速度设定为10mm/分钟。
(iii)弯曲试验(弯曲加工性评价)
通过剪切加工从得到的热轧钢板上以长度方向相对于轧制方向成直角的方式裁取长条状试验片(100W×35L mm)。此时，使剪切面与断裂面在试验片端面上为同一方向。使用如上裁取的试验片，通过基于JIS Z2248的V形块法进行3次弯曲试验，用肉眼观察试验后样品的弯曲部外侧，将没有裂纹、伤痕等缺陷的样品作为合格。使用具有各种内径半径的挤压模具进行试验，如下式所示，将用合格的挤压模具的最小内侧半径R(mm)除以热轧钢板的板厚t(mm)所得到的值(R/t)作为极限弯曲半径。
(极限弯曲半径)＝(合格的挤压模具的最小内侧半径R)/(钢板板厚t)
极限弯曲半径的值越小，则表示结果越好。将极限弯曲半径为2.0以下的情况评价为良好“○”，将极限弯曲半径超过2.0的情况评价为不良“×”。
将由上所得的结果示于表3中。
本发明例的拉伸强度TS均为980MPa以上且弯曲加工性也均优良，形成了兼具强度和加工性的热轧钢板。另一方面可知，偏离本发明范围的比较例无法确保规定的高强度，或者无法得到良好的弯曲加工性。
产业上的可利用性
根据本发明，能够得到适合于汽车的结构构件等用途的、拉伸强度为980MPa以上并且弯曲加工性优良的高强度热轧钢板，能够同时实现汽车构件的轻量化和汽车构件的成形。

Claims (14)

1.一种高强度热轧钢板，其由下述组成构成，具有铁素体相的面积率为95％以上、该铁素体相的平均结晶粒径为8μm以下、该铁素体相晶粒内的碳化物的平均粒径小于10nm的组织，拉伸强度为980MPa以上，
所述组成为：以质量％计，含有
C：0.06％以上且0.1％以下、
Si：0.09％以下、
Mn：0.7％以上且1.3％以下、
P：0.03％以下、
S：0.01％以下、
Al：0.1％以下、
N：0.01％以下、
Ti：0.14％以上且0.20％以下、
V：0.07％以上且0.14％以下，
余量为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的高强度热轧钢板，其中，在所述组成的基础上，以质量％计，进一步含有Nb：0.01％以上且0.05％以下。
3.如权利要求1或2所述的高强度热轧钢板，其中，在所述组成的基础上，进一步含有Mo、W、Zr、Hf中的任意一种以上，并且将它们的含量限制为Mo：0.05％以下、W：0.05％以下、Zr：0.05％以下、Hf：0.05％以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的高强度热轧钢板，其中，在所述组成的基础上，以质量％计，进一步含有合计为0.2％以下的O(氧)、Se、Te、Po、As、Bi、Ge、Pb、Ga、In、Tl、Zn、Cd、Hg、Ag、Au、Pd、Pt、Co、Rh、Ir、Ru、Os、Tc、Re、Ta、Be、Sr、REM、B、Ni、Cr、Sb、Cu、Sn、Mg和Ca中的一种以上。
5.如权利要求1～4中任一项所述的高强度热轧钢板，其中，在所述钢板表面上进一步具有镀层。
6.如权利要求5所述的高强度热轧钢板，其中，所述镀层为镀锌层。
7.如权利要求5所述的高强度热轧钢板，其中，所述镀层为合金化镀锌层。
8.一种高强度热轧钢板的制造方法，其中，在对钢原材进行加热，实施由粗轧和精轧构成的热轧，在精轧结束后进行冷却、卷取而制成热轧钢板时，
将所述钢原材的组成设定为：以质量％计，含有
C：0.06％以上且0.1％以下、
Si：0.09％以下、
Mn：0.7％以上且1.3％以下、
P：0.03％以下、
S：0.01％以下、
Al：0.1％以下、
N：0.01％以下、
Ti：0.14％以上且0.20％以下、
V：0.07％以上且0.14％以下，
余量由Fe和不可避免的杂质构成，
将所述钢原材的加热温度设定为1100℃以上且1350℃以下，将所述精轧的精轧温度设定为850℃以上，在精轧结束后3秒钟以内开始所述冷却，将所述冷却的平均冷却速度设定为20℃/秒以上，将所述卷取的卷取温度设定为550℃以上且700℃以下。
9.如权利要求8所述的高强度热轧钢板的制造方法，其中，在所述组成的基础上，以质量％计，进一步含有Nb：0.01％以上且0.05％以下。
10.如权利要求8或9所述的高强度热轧钢板的制造方法，其中，在所述组成的基础上，进一步含有Mo、W、Zr、Hf中的任意一种以上，并且将它们的含量限制为Mo：0.05％以下、W：0.05％以下、Zr：0.05％以下、Hf：0.05％以下。
11.如权利要求8～10中任一项所述的高强度热轧钢板的制造方法，其中，在所述组成的基础上，以质量％计，进一步含有合计为0.2％以下的O(氧)、Se、Te、Po、As、Bi、Ge、Pb、Ga、In、Tl、Zn、Cd、Hg、Ag、Au、Pd、Pt、Co、Rh、Ir、Ru、Os、Tc、Re、Ta、Be、Sr、REM、B、Ni、Cr、Sb、Cu、Sn、Mg和Ca中的一种以上。
12.如权利要求8～11中任一项所述的高强度热轧钢板的制造方法，其中，在所述热轧钢板的表面上形成镀层。
13.如权利要求12所述的高强度热轧钢板的制造方法，其中，所述镀层为镀锌层。
14.如权利要求12所述的高强度热轧钢板的制造方法，其中，所述镀层为合金化镀锌层。
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