CN111655888A - 高延展性高强度钢板及其制造方法 - Google Patents

高延展性高强度钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供密接弯曲性优异的高延展性高强度钢板及其制造方法。调整为特定的成分组成，并设为下述钢组织：以面积率计，铁素体相为50％以上、珠光体相为5～30％、贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计为15％以下，包含3个以上纵横比为1.5以下的渗碳体的铁素体的面积率为30％以下，在从表面起到板厚1/4的区域中存在的粒径为10μm以上的夹杂物为2.0个/mm2以下。

Description

高延展性高强度钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及适用于汽车部件等用途的密接弯曲性(close-contact bendability)优异的高延展性高强度钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，从地球环境保护的观点出发，一直在尝试减少CO2等排放气体。在汽车产业中，采取了通过使车身轻量化并提高燃料效率来降低排放气体量的措施。作为车身轻量化的方法之一，可举出通过使汽车中使用的钢板高强度化来使板厚薄壁化的方法。已知延展性伴随钢板的高强度化而降低，需要兼具高强度和延展性的钢板。此外，对于底板周围的部件而言，大多成型加工为复杂形状，需要在弯曲加工后实施冲压加工的密接弯曲时不产生裂纹的钢板。
针对这样的要求，例如，作为加工性优异的冷轧钢板的制造方法，在专利文献1中公开了下述方法：将冷轧板在铁素体-奥氏体的二相区域中加热保持，进行冷却，由此形成微细的铁素体并使余部成为珠光体或贝氏体组织。
在专利文献2中，作为加工性优异的高强度热浸镀锌钢板的制造方法，公开了下述方法：对在退火均热后从650℃起至进入热浸镀锌浴为止或至300℃为止的平均冷却速度进行规定，在进行热浸镀锌前在300℃以下的温度区域中保持规定的时间，从而使钢组织成为铁素体和珠光体，并将铁素体相的晶粒内的渗碳体量控制为适当的量，以制造加工性优异的高强度热浸镀锌钢板。
在专利文献3中，公开了下述密接弯曲性优异的高强度钢板：通过将成分组成调整为适当范围并使钢组织成为贝氏体铁素体或贝氏体的均匀组织，从而减少容易产生裂纹的起点的软质层与硬质层的界面。通过抑制裂纹的起点，从而能够抑制在弯曲时从端面起产生龟裂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-107099号公报
专利文献2：日本特开2013-36071号公报
专利文献3：日本特开平08-295985号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1的技术中，虽然因粒径微细而加工性优异，但存在密接弯曲性变差的问题。
在专利文献2的技术中，存在渗碳体成为空隙形成的起点、密接弯曲性变差的问题。
在专利文献3的技术中，伸长率为10％左右，完全没有考虑延展性。
本发明是鉴于上述情况做出的，目的在于提供密接弯曲性优异的高延展性高强度钢板及其制造方法。
用于解决课题的方案
本申请的发明人从成分组成及钢组织的观点出发进行了深入研究。结果发现，将成分组成调整至适当范围并恰当地控制钢组织极为重要。具体来说，发现通过调整为特定的成分组成并形成为下述钢组织，由此能够实现高强度和密接弯曲性及高延展性，上述钢组织中，以面积率计，铁素体相为50％以上、珠光体相为5～30％、贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计为15％以下，包含3个以上纵横比为1.5以下的渗碳体的铁素体的面积率为30％以下，在从表面起到板厚1/4的区域中存在的粒径为10μm以上的夹杂物为2.0个/mm2以下。
作为用于获得高延展性的钢组织，优选铁素体相与马氏体相的二相复合组织，但该二相复合组织由于铁素体相与马氏体相的硬度差大而成为空隙形成的起点，无法获得良好的密接弯曲性。
与此相对，如上所述，本申请的发明人对成分组成及钢组织进行规定，从而使得在具有铁素体相、珠光体相的复合组织中能够实现拉伸强度为370MPa以上的高强度及延展性和密接弯曲性。即，作为钢组织，通过规定铁素体相的面积率从而确保了强度、延展性，通过恰当地控制作为第二相的珠光体相的面积率，从而确保了强度。此外，通过抑制在从表面起到板厚1/4的区域中存在的粗大夹杂物的生成，从而在确保良好的密接弯曲性的同时获得了高延展性及高强度。
本发明是基于上述发现完成的，其特征如下。
[1]高延展性高强度钢板，其具有下述成分组成和钢组织，上述成分组成以质量％计含有C：0.100～0.250％、Si：0.001～1.0％、Mn：0.75％以下、P：0.100％以下、S：0.0150％以下、Al：0.010～0.100％、N：0.0100％以下，余量为Fe及不可避免杂质，上述钢组织中，以面积率计，铁素体相为50％以上、珠光体相为5～30％、贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计为15％以下，包含3个以上纵横比为1.5以下的渗碳体的铁素体的面积率为30％以下，在从表面起到板厚1/4的区域中存在的粒径为10μm以上的夹杂物为2.0个/mm2以下。
[2]根据[1]所述的高延展性高强度钢板，其中，上述成分组成以质量％计还含有从Cr：0.001～0.050％、V：0.001～0.050％、Mo：0.001～0.050％、Cu：0.005～0.100％、Ni：0.005～0.100％及B：0.0003～0.2000％中选择的一种以上的元素。
[3]根据[1]或[2]所述的高延展性高强度钢板，其中，上述成分组成以质量％计还含有从Ca：0.0010～0.0050％及REM：0.0010～0.0050％中选择的一种以上的元素。
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的高延展性高强度钢板，其在表面具有镀覆层。
[5]根据[4]所述的高延展性高强度钢板，其中，上述镀覆层为热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层或电镀锌层。
[6]高延展性高强度钢板的制造方法，其具有下述工序：热轧工序，在连续铸造后的平均冷却速度为0.5℃/s以上、在1150℃以上的温度区域中滞留的时间为2000～3000秒的条件下，对具有[1]～[3]中任一项记载的成分组成的钢材料进行热轧，以卷取温度为600℃以下的温度进行卷取；酸洗工序，对上述热轧工序后的钢板进行酸洗；和退火工序，将上述酸洗工序后的钢板以至400℃为止的平均加热速度为2.0℃/s以上的条件加热至(Ac1+20)℃以上，在(Ac1+20)℃以上的温度区域中保持10秒以上且300秒以下，在该保持后以至550℃为止的平均冷却速度为10～200℃/s的条件冷却至550℃以下，在350℃以上且550℃以下的温度区域中保持30～800秒，在该保持后至200℃为止的温度区域以平均冷却速度为2.0℃/s以上且5.0℃/s以下的条件进行冷却。
[7]高延展性高强度钢板的制造方法，其具有下述工序：热轧工序，在连续铸造后的平均冷却速度为0.5℃/s以上、在1150℃以上的温度区域中滞留的时间为2000～3000秒的条件下，对具有[1]～[3]中任一项中记载的成分组成的钢材料进行热轧，以卷取温度为600℃以下的温度进行卷取；酸洗工序，对上述热轧工序后的钢板进行酸洗；冷轧工序，对上述酸洗工序后的钢板进行冷轧；和退火工序，将上述冷轧工序后的钢板以至400℃为止的平均加热速度为2.0℃/s以上的条件加热至(Ac1+20)℃以上，在(Ac1+20)℃以上的温度区域中保持10秒以上且300秒以下，在该保持后以至550℃为止的平均冷却速度为10～200℃/s的条件冷却至550℃以下，在350℃以上且550℃以下的温度区域中保持30～800秒，在该保持后至200℃为止的温度区域以平均冷却速度为2.0℃/s以上且5.0℃/s以下的条件进行冷却。
[8]根据[6]或[7]所述的高延展性高强度钢板的制造方法，其中，在上述退火工序中的在350℃以上且550℃以下的温度区域中保持30～800秒后，实施镀覆处理。
发明效果
根据本发明，能够获得密接弯曲优异的高延展性高强度钢板。本发明的高延展性高强度钢板由于密接弯曲性优异，因此例如能够通过应用于汽车结构构件来实现基于车身轻量化的燃料效率改善，产业上的使用价值非常大。
附图说明
图1是示出比较例的SEM图像的一例的图。
图2是示出发明例的SEM图像的一例的图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。本发明不限于下述实施方式。
首先，说明本发明的高延展性高强度钢板(以下，有时称为本发明的钢板)的成分组成。成分组成的说明中元素含量的单位“％”表示“质量％”。
C：0.100～0.250％
C为用于确保望的强度并使组织复合化以提高强度和延展性的必需元素。为了获得该效果，C含量需为0.100％以上。C含量优选0.120％以上，进一步优选0.140％以上。另一方面，若C含量超过0.250％，则强度提高显著，无法获得期望的延展性。若C含量超过0.250％，则珠光体的强度提高，由此铁素体与珠光体的硬度差变大，此外，渗碳体的生成被促进，从而使得密接弯曲性降低。因此，C含量设为0.250％以下。C含量优选0.220％以下，进一步优选0.200％以下。
Si：0.001～1.0％
Si为铁素体相生成元素且会使钢强化，因此是有效的元素。有助于抑制粗大的碳化物的生成以改善密接弯曲性。因而，将Si含量设为0.001％以上。Si含量优选0.005％以上，更加优选0.010％以上。若Si含量超过1.0％，则生成粗大的碳化物，密接弯曲性降低。因此，Si含量设为1.0％以下。Si含量优选0.8％以下，进一步优选0.6％以下。Si含量的下限设为能够获得期望的强度及伸长率的量。
Mn：0.75％以下
Mn与C同样地为用于确保期望的强度的必需元素，其使奥氏体相稳定化，促进珠光体相的生成。Mn也有助于强度确保。若能够以其他构成来实现确保强度等，则Mn含量也可以较少，但为了获得上述效果，优选将Mn含量设为0.10％以上。更加优选0.20％以上，进一步优选0.25％以上。若Mn含量超过0.75％，则珠光体的面积率变得过大，延展性降低。此外，Mn为尤其促进MnS生成及粗大化的元素，因此密接弯曲性降低。因此，Mn含量设为0.75％以下。Mn含量优选0.72％以下，进一步优选0.70％以下。
P：0.100％以下
P为对于钢的强化有效的元素，但若P含量超过0.100％，则会因晶界偏析而引起脆化，使得密接弯曲性劣化。因此，P含量设为0.100％以下。P含量优选0.080％以下，进一步优选0.050％以下。P含量的下限并无特别限定，但目前工业上可实现的下限为0.001％左右。
S：0.0150％以下
S会成为MnS等非金属夹杂物，并会因该非金属夹杂物而促进空隙形成，因此导致密接弯曲性降低。S含量越低越好，S含量设为0.0150％以下。S含量优选0.0120％以下，进一步优选0.0100％以下。S含量的下限并无特别限定，但目前工业上可实现的下限为0.0002％左右。
Al：0.010～0.100％
对于Al而言，为了钢的脱氧及减少钢中的粗大夹杂物量而含有0.010％以上。Al含量优选0.015％以上，进一步优选0.020％以上。另一方面，若Al含量超过0.100％，则由于AlN生成而促进空隙形成，因此密接弯曲性降低。因此，Al含量设为0.100％以下。Al含量优选0.080％以下，进一步优选0.060％以下。
N：0.0100％以下
N只要为通常的钢所含的量即0.0100％以下，则不会影响本发明效果。若N含量超过0.0100％，则由于AlN生成而使得密接弯曲性降低。因此，N含量设为0.0100％以下。N含量优选0.0080％以下，进一步优选0.0060％以下。N含量的下限并无特别限定，但目前工业上可实现的下限为0.0006％左右。
本发明的钢板的成分组成也可以为以质量％计还含有从Cr：0.001～0.050％、V：0.001～0.050％、Mo：0.001～0.050％、Cu：0.005～0.100％、Ni：0.005～0.100％及B：0.0003～0.2000％中选择的一种以上的元素作为任意元素。
Cr、V能够出于提高钢的淬硬性并进行高强度化的目的而添加。从获得该效果的观点出发，可以含有0.001％以上的Cr及V中的任意元素。Cr及V中的任意元素的含量优选0.005％以上，更加优选0.010％以上。对于Cr及V中的任意元素，当为0.050％以下时，则粗大夹杂物量、渗碳体量不会变得过剩，能够获得期望的密接弯曲性。Cr及V中的任意元素的含量优选0.045％以下，更加优选0.040％以下。
Mo为对于钢的淬硬性强化有效的元素，能够出于进行高强度化的目的而添加。从获得该效果的观点出发，可以使Mo含有0.001％以上。Mo含量优选0.003％以上，更加优选0.005％以上。当Mo含量为0.050％以下时，粗大夹杂物量、渗碳体量不会变得过剩，能够获得期望的密接弯曲性。Mo含量优选0.040％以下，更加优选0.030％以下。
Cu、Ni为有助于强度的元素，能够出于钢的强化的目的而添加。从获得该效果的观点出发，可以使Cu及Ni中的任意元素含有0.005％以上。Cu及Ni中的任意元素的含量优选0.010％以上，更加优选0.020％以上。当Cu及Ni中的任意元素的含量为0.100％以下时，则粗大夹杂物量、渗碳体量不会变得过剩，能够获得期望的密接弯曲性。Cu及Ni中的任意元素的含量优选0.080％以下，更加优选0.060％以下。
B具有抑制从奥氏体晶界生成铁素体的作用，因此能够根据需要添加。从获得该效果的观点出发，可以使B含有0.0003％以上。B含量优选0.0005％以上，更加优选0.0010％以上。当B含量为0.2000％以下时，粗大夹杂物量、渗碳体量不会变得过剩，能够获得期望的密接弯曲性。B含量优选0.1000％以下，更加优选0.0100％以下。
本发明的钢板的成分组成以质量％计还可以含有从Ca：0.0010～0.0050％及REM：0.0010～0.0050％中选择的一种以上的元素作为任意元素。
Ca、REM能够出于钢的脱氧、脱硫的目的而添加。从获得该效果的观点出发，可以使Ca及REM中的任意元素含有0.0010％以上。Ca及REM中的任意元素的含量优选0.0015％以上，更加优选0.0020％以上。对于Ca及REM中的任意元素，当含量为0.0050％以下时，不会使硫化物过剩析出，能够获得期望的密接弯曲性。因而，对于Ca及REM中的任意元素，将含量设为0.0050％以下。Ca及REM中的任意元素的含量优选0.0040％以下。
上述以外的余量为Fe及不可避免杂质。在上述任意元素以低于下限值包含的情况下，该元素作为不可避免杂质存在。
接下来，说明本发明的钢板的钢组织。本发明的钢板的钢组织中，以面积率计，铁素体相为50％以上、珠光体相为5～30％、贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计为15％以下，包含3个以上纵横比为1.5以下的渗碳体的铁素体的面积率为30％以下，在从表面起到板厚1/4的区域中存在的粒径为10μm以上的夹杂物为2.0个/mm2以下。钢组织中的各组织的面积率、上述夹杂物的个数密度采用以实施例中记载的测定方法获得的值。
铁素体相的面积率：50％以上
为了确保延展性，铁素体相以面积率计需要为50％以上。铁素体相的面积率优选55％以上，进一步优选60％以上，特别优选70％以上。铁素体相的面积率优选95％以下，更加优选90％以下，进一步优选88％以下。
珠光体相的面积率：5～30％
为了确保强度并缓和铁素体相与珠光体相的硬度差以获得良好的密接弯曲性，珠光体相的面积率需要为5％以上。珠光体相的面积率优选7％以上，进一步优选9％以上。另一方面，若珠光体相的面积率超过30％，则强度过度上升，无法获得期望的延展性，因此珠光体相的面积率设为30％以下。珠光体相的面积率优选28％以下，进一步优选26％以下。
贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计面积率：15％以下
当密接弯曲时，若存在硬质的贝氏体、马氏体，则其与铁素体的硬度差变大，贝氏体及/或马氏体与铁素体的界面成为空隙形成的起点，因此密接弯曲性降低。残余奥氏体也在密接弯曲时向马氏体相变，因此为了获得良好的密接弯曲性，需要减少贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计面积率。若贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计面积率超过15％，则上述问题显著出现，因此将贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计面积率设为15％以下。贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计面积率优选10％以下，进一步优选5％以下。下限没有特别限定，也存在1％以上、2％以上的情况，但由于越少越好，因此也可以是0％。
包含3个以上纵横比为1.5以下的渗碳体的铁素体的面积率：30％以下
若纵横比为1.5以下的渗碳体在一个铁素体晶粒中为3个以上，则在铁素体与渗碳体界面将促进空隙的形成。若该包含3个以上的渗碳体的铁素体的面积率超过30％，则密接弯曲时空隙连结而使得密接弯曲性降低。纵横比超过1.5的渗碳体为在珠光体相变中析出的渗碳体，因此计入珠光体相的面积率。如上所述，包含3个以上纵横比为1.5以下的渗碳体的铁素体的面积率设为30％以下。包含3个以上纵横比为1.5以下的渗碳体的铁素体的面积率优选25％以下，进一步优选20％以下。下限没有特别限定，也可以是0％。此处所说的纵横比设为在将渗碳体晶粒近似为椭圆时，将该渗碳体的长轴长度除以短轴长度而得的值。
在从表面起到板厚1/4的区域中存在的粒径为10μm以上的夹杂物：2.0个/mm2以下
粒径为10μm以上的夹杂物会成为空隙的起点。若该粗大夹杂物超过2.0个/mm2，则密接弯曲时空隙连结而使得密接弯曲性降低。特别是，由于粗大夹杂物存在于从表面起到板厚1/4的区域中，因而密接弯曲时承受较大的应力而形成空隙，从而使得密接弯曲性降低。在钢板厚度方向上，在粗大夹杂物位于从板厚1/4到板厚中心的区域中的情况下，密接弯曲时的应力不大，因此不易形成空隙，不会使密接弯曲性降低。因此，需要将在从表面起到板厚1/4的区域中存在的粒径为10μm以上的夹杂物控制为2.0个/mm2以下。在从表面起到板厚1/4的区域中存在的粒径为10μm以上的夹杂物优选1.5个/mm2以下，进一步优选1个/mm2以下。下限没有特别限定，也可以是0个/mm2。所谓“表面”，在具有镀覆层的情况下表示除镀覆层以外的母材钢板表面。
作为钢组织，在对与钢板轧制方向垂直的板厚截面1/4位置进行研磨后，使用3质量％硝酸乙醇溶液进行腐蚀，使用扫描型电子显微镜(SEM)以1000倍的倍率观察三个视野，在倍率1000的SEM图像上的实际长度82μm×57μm的区域上布置间隔为4.8μm的16×15的网格，通过对处于各相上的点数进行计数的计点(point counting)法，求出各相的面积率。将这些值取平均(三个视野)，作为各相的面积率。对于在从表面起到板厚1/4的区域中存在的粒径为10μm以上的夹杂物数量而言，在对与钢板轧制方向垂直的板厚截面进行研磨后，使用3质量％硝酸乙醇溶液进行腐蚀，在从表面起到板厚1/4位置的范围内使用SEM以1000倍的倍率观察，通过对个数进行计数来计算。粒径设为长轴与短轴的平均值。
本发明的钢板也可以在表面具有镀覆层。作为镀覆层，优选热浸镀锌层(存在称为GI的情况)、合金化热浸镀锌层(存在称为GA的情况)、电镀锌层。在合金化热浸镀锌层的情况下，优选Fe含量处于7～15质量％的范围。若低于7质量％，则发生合金化不均或剥落性(flaking property)劣化。另一方面，若超过15质量％，则耐镀覆剥离性劣化。镀覆金属也可以不是锌，例如能够举出Al镀覆等。
接下来，说明本发明的钢板的特性。本发明的钢板具有上述成分组成及钢组织，因此具有下述特性。
本发明的钢板为高强度。具体来说，使用实施例中记载的方法测定的拉伸强度(TS)为370MPa以上。钢板的拉伸强度优选400MPa以上，更加优选420MPa以上。拉伸强度的上限并无特别限定，但从容易与其他特性达成均衡的观点出发，拉伸强度优选700MPa以下，更加优选650MPa以下，进一步优选600MPa以下，特别优选低于590MPa。
本发明的钢板为高延展性。具体来说，使用实施例中记载的方法测定的断裂伸长率(El)为35.0％以上、优选37.0％以上，更加优选39.0％以上。断裂伸长率的上限并无特别限定，但从容易与其他特性达成均衡的观点出发，断裂伸长率优选60.0％以下，更加优选55.0％以下，进一步优选50.0％以下。
本发明的钢板的密接弯曲性优异。具体来说，所谓密接弯曲性优异，定义为在使用实施例中记载的方法进行评价时，弯曲棱线部没有出现0.2mm以上的裂纹。
接下来，说明本发明的钢板的制造方法。本发明的制造方法包括热轧工序、酸洗工序、根据需要进行的冷轧工序和退火工序。
热轧工序
热轧工序为下述工序：在连续铸造后的平均冷却速度为0.5℃/s以上、在1150℃以上的温度区域中滞留的时间为2000～3000秒的条件下对具有成分组成的钢材料进行热轧，以卷取温度为600℃以下的温度进行卷取。
连续铸造后的平均冷却速度：0.5℃/s以上
若连续铸造后的平均冷却速度低于0.5℃/s，则碳氮化物系夹杂物粗大化。上述平均冷却速度为0.5℃/s以上，更加优选0.7℃/s以上。此处的平均冷却速度设为基于钢材料表面的温度所测定的平均冷却速度。若表面的平均冷却速度在该范围内，则中心的碳氮化物系夹杂物也难以粗大化，且即使粗大化，中心附近在密接弯曲时承受的应力也比表面小，因此不会对密接弯曲性造成影响。上限可以不作特别限定，但若平均冷却速度过快，则存在铸造材料表面产生裂纹的情况，因此连续铸造后的平均冷却速度优选1000℃/s以下。
在1150℃以上的温度区域中滞留的时间：2000～3000秒
从板坯加热开始到热轧结束为止的期间，于1150℃以上的温度滞留的时间为2000秒以上且3000秒以下。若该滞留时间短于2000秒，则铸造时生成的硫化物未固溶而粗大化，从而密接弯曲性劣化。因此，在1150℃以上的温度区域中滞留的时间设为2000秒以上。在1150℃以上的温度区域中滞留的时间优选2300秒以上。另一方面，若在1150℃以上的温度区域中滞留的时间过长，则生成夹杂物并粗大化，因此会使密接弯曲性劣化。因此，在1150℃以上的温度区域中滞留的时间设为3000秒以下。在1150℃以上的温度区域中滞留的时间优选2800秒以下，进一步优选2600秒以下。
精轧的结束温度：Ar3点以上(优选条件)
若精轧的结束温度低于Ar3点，则生成导入了应变的铁素体相或硬质的贝氏体，存在在退火后的组织中残留未再结晶铁素体相或贝氏体而延展性降低的情况。因此，精轧的结束温度优选为Ar3点以上。Ar3点能够通过下式(1)计算。
Ar3＝910-310×[C]-80×[Mn]+0.35×(t-0.8) (1)
其中，[M]表示元素M的含量(质量％)，t表示板厚(mm)。对应于含有元素而引入校正项。在含有Cu、Cr、Ni、Mo的情况下，在式(1)的右边加入-20×[Cu]、-15×[Cr]、-55×[Ni]、-80×[Mo]的校正项。
卷取温度：600℃以下
若卷取温度超过600℃，则珠光体相的面积率增加，在退火后的钢板中，形成珠光体相的面积率超过30％的钢组织，导致延展性下降。因此，卷取温度设为600℃以下。由于热轧钢板的形状会劣化，因此卷取温度优选设为200℃以上。
酸洗工序
酸洗工序是对热轧工序后的钢板进行酸洗的工序。在酸洗工序中，将表面生成的黑氧化皮去除。酸洗条件并无特别限定。
冷轧工序
冷轧工序是根据需要进行的工序，是对酸洗工序后的钢板进行冷轧的工序。冷轧的压下率优选40％以上。若冷轧的压下率低于40％，则铁素体相的再结晶难以进行，存在退火后的钢组织中残留未再结晶铁素体相而延展性降低的情况。由此，优选冷轧的压下率为40％以上。
退火工序
退火工序为下述工序：将热轧工序后的钢板或冷轧工序后的钢板以至400℃为止的平均加热速度为2.0℃/s以上的条件加热至(Ac1+20)℃以上，在(Ac1+20)℃以上的温度区域中保持10秒以上且300秒以下，在该保持后以至550℃为止的平均冷却速度为10～200℃/s的条件冷却至550℃以下，在350℃以上且550℃以下的温度区域中保持30～800秒，在该保持后至200℃为止的温度区域以平均冷却速度为2.0℃/s以上且5.0℃/s以下的条件进行冷却。
以至400℃为止的平均加热速度为2.0℃/s以上进行加热
该条件为本发明中的重要条件之一。400℃以下的温度区域为渗碳体生成的温度区域。若针对该温度区域以低于2.0℃/s进行加热，则残留的渗碳体粗大化或生成新的渗碳体，渗碳体在退火后残留，从而密接弯曲性降低。因此，设为以至400℃为止的平均加热速度为2.0℃/s以上的条件进行加热。至400℃为止的平均加热速度优选2.5℃/s以上，进一步优选3.0℃/s以上。上述平均加热速度的上限并无特别限定，但通常为15.0℃/s以下。该加热为至作为下述退火温度的(Ac1+20)℃以上为止的加热，但也可以将至400℃为止的平均加热速度设为2.0℃/s以上，超过400℃的温度区域的平均加热速度适当采用通常的加热条件。
于(Ac1+20)℃以上的温度保持10秒以上且300秒以下
在退火温度低于(Ac1+20)℃的情况下、在以上述退火温度保持的退火时间短于10秒的情况下，退火时渗碳体未充分溶解而存在渗碳体相，因此密接弯曲性降低。由于存在渗碳体相，从而碳(C)被用于渗碳体，参与(固溶)强化的C量变少，因此也存在强度降低的情况。因此，退火温度设为(Ac1+20)℃以上。退火温度优选(Ac1+30)℃以上，进一步优选(Ac1+40)℃以上。退火时间设为10秒以上。退火时间优选20秒以上，进一步优选30秒以上。在退火时间超过300秒的情况下，夹杂物粗大化而使密接弯曲性降低。因此，退火时间设为300秒以下。退火时间优选270秒以下，进一步优选240秒以下。退火温度的上限没有特别规定，但在超过900℃的温度的情况下，效果饱和，因此退火温度优选900℃以下。Ac1点能够由下式(2)计算。
Ac1＝723+22×[Si]-18×[Mn]+17×[Cr]+4.5×[Mo]+16×[V] (2)
其中，[M]表示元素M的含量(质量％)。
以至550℃为止的平均冷却速度为10～200℃/s的条件冷却至550℃以下
该条件为本发明中重要的条件之一。在以上述退火温度保持后，使至550℃为止的平均冷却速度加快以进行急冷，从而能够控制所生成的珠光体相的面积率。优选以平均冷却速度10～200℃/s冷却至520℃以下，进一步优选以平均冷却速度10～200℃/s冷却至500℃以下。在至550℃为止的平均冷却速度低于10℃/s的情况下，由于不生成珠光体而促进渗碳体向铁素体的析出，因此包含3个以上渗碳体的铁素体面积率超过30％，密接弯曲性降低。因此，至550℃为止的平均冷却速度设为10℃/s以上。至550℃为止的平均冷却速度优选12℃/s以上，进一步优选15℃/s以上。在至550℃为止的平均冷却速度超过200℃/s的情况下，珠光体相过度析出而强度提高，延展性及密接弯曲性劣化。因此，至550℃为止的平均冷却速度设为200℃/s以下。由于进行后述的350℃以上且550℃以下的保持，因此冷却停止温度优选350℃以上。在将冷却停止温度设为低于350℃的情况下，为了进行350℃以上且550℃以下的保持而进行加热。
在350℃以上且550℃以下的温度区域中保持30～800秒
在350℃以上且550℃以下的温度区域中的保持时间短于30秒的情况下，珠光体相变不会充分地进行而在冷却后发生从残余奥氏体到马氏体的相变，因此延展性容易降低，密接弯曲性降低。因此，350℃以上且550℃以下的温度区域中的保持时间需要为30秒以上。350℃以上且550℃以下的温度区域中的保持时间优选40秒以上，进一步优选50秒以上。在350℃以上且550℃以下的温度区域中的保持时间超过800秒的情况下，珠光体面积率超过30％，因此延展性及密接弯曲性降低。因此，350℃以上且550℃以下的温度区域中的保持时间设为800秒以下。350℃以上且550℃以下的温度区域中的保持时间优选750秒以下，进一步优选700秒以下。在保持温度超过550℃的情况下，珠光体面积率变为30％以上，因此延展性及密接弯曲性降低。因此，保持温度设为550℃以下。保持温度优选520℃以下，进一步优选500℃以下。若保持温度低于350℃，则生成贝氏体而密接弯曲性降低。因此，保持温度设为350℃以上。保持温度优选365℃以上，进一步优选380℃以上。
以至200℃为止的平均冷却速度为2.0℃/s以上且5.0℃/s以下进行冷却
在350℃以上且550℃以下的温度区域中保持30～800秒后以该条件进行冷却。该条件是本发明中的重要条件之一。该温度区域为渗碳体生成的温度区域，因此基于与至400℃为止的升温时的平均加热速度相同的理由，至200℃为止的平均冷却速度设为2.0℃/s以上。至200℃为止的平均冷却速度优选2.3℃/s以上，进一步优选2.6℃/s以上。在该温度区域中，需要使未在保持时发生相变的奥氏体充分地向珠光体相变。若至200℃为止的平均冷却速度超过5.0℃/s，则难以生成渗碳体，但残余奥氏体向马氏体相变，与铁素体的硬度差变大，密接弯曲性及延展性降低。因此，至200℃为止的平均冷却速度设为5.0℃/s以下。至200℃为止的平均冷却速度优选4.7℃/s以下，进一步优选4.3℃/s以下。该冷却的冷却停止温度优选10～200℃。
在制造具有镀覆层的钢板的情况下，也可以在350℃以上且550℃以下的温度区域中保持30～800秒后并在冷却前实施镀覆处理。此外，也可以在镀覆处理后实施合金化处理。在进行合金化处理时，例如，将钢板加热为450℃以上且600℃以下来实施合金化处理。也可以在冷却后实施电镀锌处理。
在本发明的制造方法的热处理中，只要在上述温度范围内，则无需使保持温度恒定，在冷却速度于冷却中变化的情况下，只要在规定的冷却速度的范围内就没有问题。只要在热处理中满足期望的热历史，则使用任何设备实施热处理均不会影响本发明的主旨。而且，为了进行形状矫正而实施平整轧制的处理也包含在本发明的范围内。此外，在本发明中，对所制得的镀覆钢板实施化学转化处理等各种表面处理也不会有损本发明的效果。
实施例1
以下，基于实施例具体地说明本发明。
将具有表1所示的成分组成的钢材料(板坯)设为起始原材。将这些钢材料在表2所示的条件下进行热轧、酸洗，然后实施冷轧、退火。一部分钢板(钢板No.1、5)未实施冷轧。接下来，对一部分(钢板No.34～42)实施镀锌处理。
针对由以上操作制得的钢板评价组织观察、拉伸特性、密接弯曲性。测定方法如下所示。将结果示于表3。
(1)钢组织观察
在对与钢板轧制方向垂直的板厚截面1/4位置进行研磨后，使用3质量％硝酸乙醇溶液进行腐蚀，使用扫描型电子显微镜(SEM)以1000倍的倍率在三个视野内观察，在倍率1000倍的SEM图像上的实际长度82μm×57μm的区域上布置间隔为4.8μm的16×15的网格，通过对处于各相上的点数进行计数的计点法，求出各相的面积率。将这些值取平均(三个视野)，作为各相的面积率。
作为渗碳体的纵横比，针对在以上述方法观察的铁素体中存在的渗碳体，从放大至5000倍的倍率的SEM图像测定长轴长度和短轴长度，将长轴长度除以短轴长度来计算。
作为在从表面起到板厚1/4的区域中存在的粒径为10μm以上的夹杂物数量，在对与钢板轧制方向垂直的板厚截面进行研磨后，使用3质量％硝酸乙醇溶液进行腐蚀，使用SEM以1000倍的倍率在从表面起到板厚1/4位置的范围内随机观察多个视野，并通过对个数进行计数来计算。粒径设为长轴与短轴的平均值。作为SEM图像的一例，将No.22的比较例的SEM图像示于图1中，将No.23的发明例的SEM图像示于图2中。
(2)拉伸特性
从所制得的钢板的轧制方向采集JIS5号拉伸试验片，实施拉伸试验(JISZ2241(2011))。拉伸试验中，实施至断裂为止，求出拉伸强度、断裂伸长率(延展性)。将拉伸强度为370MPa以上设为良好。作为延展性的评价基准，在断裂伸长率为35.0％以上的情况下判断为延展性良好。
(3)密接弯曲性
在将所制得的钢板以轧制方向为30mm、垂直方向为100mm切断而制得弯曲试验片后，以R＝0.5mm实施U弯曲。然后，以使得钢板与钢板的间隙消失的方式以10吨(ton)进行冲压加工，使钢板密接。然后，使用立体显微镜以×20倍观察弯曲棱线部，实施裂纹观察。按照下述方式评价密接弯曲性。
弯曲棱线部产生0.2mm以上的裂纹的情况设为“不合格”，未产生裂纹的情况设为“合格”。
根据表3，在本发明例(具有面积率为50％以上的铁素体相和面积率为5～30％的珠光体相，贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计面积率为15％以下，包含3个以上纵横比为1.5以下的渗碳体的铁素体的面积率为30％以下，在从表面起到板厚1/4内存在的粒径为10μm以上的夹杂物为2.0个/mm2以下)中，获得了延展性高且密接弯曲性良好的高强度钢板。另一方面，在比较例中，强度、延展性、密接弯曲性中任意一项以上变低。确认到的粒径为10μm以上的夹杂物的粒径全部小于20μm。由此认为，对密接弯曲性提高造成影响的是粒径为10μm以上且小于20μm的夹杂物。对于成分不满足本发明的钢而言，即使对制造条件进行调整，强度、延展性、密接弯曲性中的任意一项以上也变低。
[表1]
Figure BDA0002599959930000181
[表2]
Figure BDA0002599959930000191
[表3]
Figure BDA0002599959930000201

Claims (8)

1.高延展性高强度钢板，其具有下述成分组成和钢组织，
所述成分组成以质量％计含有
C：0.100～0.250％、
Si：0.001～1.0％、
Mn：0.75％以下、
P：0.100％以下、
S：0.0150％以下、
Al：0.010～0.100％、
N：0.0100％以下，余量为Fe及不可避免杂质，
所述钢组织中，以面积率计，铁素体相为50％以上、珠光体相为5～30％、贝氏体与马氏体与残余奥氏体的合计为15％以下，包含3个以上纵横比为1.5以下的渗碳体的铁素体的面积率为30％以下，在从表面起至板厚1/4的区域中存在的粒径为10μm以上的夹杂物为2.0个/mm2以下。
2.根据权利要求1所述的高延展性高强度钢板，其中，所述成分组成以质量％计还含有从
Cr：0.001～0.050％、
V：0.001～0.050％、
Mo：0.001～0.050％、
Cu：0.005～0.100％、
Ni：0.005～0.100％及
B：0.0003～0.2000％中选择的一种以上的元素。
3.根据权利要求1或2所述的高延展性高强度钢板，其中，所述成分组成以质量％计还含有从Ca：0.0010～0.0050％及REM：0.0010～0.0050％中选择的一种以上的元素。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高延展性高强度钢板，其在表面具有镀覆层。
5.根据权利要求4所述的高延展性高强度钢板，其中，所述镀覆层为热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层或电镀锌层。
6.高延展性高强度钢板的制造方法，其具有下述工序：
热轧工序，在连续铸造后的平均冷却速度为0.5℃/s以上、在1150℃以上的温度区域中滞留的时间为2000～3000秒的条件下，对具有权利要求1至3中任一项中记载的成分组成的钢材料进行热轧，以卷取温度为600℃以下的温度进行卷取；
酸洗工序，对所述热轧工序后的钢板进行酸洗；和
退火工序，将所述酸洗工序后的钢板以至400℃为止的平均加热速度为2.0℃/s以上的条件加热至(Ac1+20)℃以上，在(Ac1+20)℃以上的温度区域中保持10秒以上且300秒以下，在该保持后以至550℃为止的平均冷却速度为10～200℃/s的条件冷却至550℃以下，在350℃以上且550℃以下的温度区域中保持30～800秒，在该保持后至200℃为止的温度区域以平均冷却速度为2.0℃/s以上且5.0℃/s以下的条件进行冷却。
7.高延展性高强度钢板的制造方法，其具有下述工序：
热轧工序，在连续铸造后的平均冷却速度为0.5℃/s以上、在1150℃以上的温度区域中滞留的时间为2000～3000秒的条件下，对具有权利要求1至3中任一项中记载的成分组成的钢材料进行热轧，以卷取温度为600℃以下的温度进行卷取；
酸洗工序，对所述热轧工序后的钢板进行酸洗；
冷轧工序，对所述酸洗工序后的钢板进行冷轧；和
退火工序，将所述冷轧工序后的钢板以至400℃为止的平均加热速度为2.0℃/s以上的条件加热至(Ac1+20)℃以上，在(Ac1+20)℃以上的温度区域中保持10秒以上且300秒以下，在该保持后以至550℃为止的平均冷却速度为10～200℃/s的条件冷却至550℃以下，在350℃以上且550℃以下的温度区域中保持30～800秒，在该保持后至200℃为止的温度区域以平均冷却速度为2.0℃/s以上且5.0℃/s以下的条件进行冷却。
8.根据权利要求6或7所述的高延展性高强度钢板的制造方法，其中，在所述退火工序中的在350℃以上且550℃以下的温度区域中保持30～800秒后，实施镀覆处理。
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