CN111954723A - 高强度钢板以及高强度镀锌钢板 - Google Patents

高强度钢板以及高强度镀锌钢板 Download PDF

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Abstract

本发明一个方面涉及一种高强度钢板，其满足指定的化学成分组成；相对于金属组织整体，马氏体为93体积％以上，铁素体、珠光体及贝氏体的合计为2体积％以下，残留奥氏体为7体积％以下；并且，在用扫描型电子显微镜观察所述金属组织而得的图像中，利用切断法对总长300μm进行测定而得的马氏体中的板条个数为240个以上；抗拉强度为1470MPa以上。

Description

高强度钢板以及高强度镀锌钢板
技术领域
本发明涉及高强度钢板、以及在高强度钢板的表面具有镀锌层的高强度镀锌钢板。
背景技术
为了实现燃耗改善，对于汽车的结构用构件中所用的钢板要求更高的强度。另外，在将高强度钢板用于汽车的结构用构件时，从碰撞安全性的观点出发，对强度钢板要求冲击吸收能高。
已知高强度钢板的抗拉强度TS(Tensile Strength)越高、并且0.2％屈服强度σ0.2或上屈服点UYP(Upper Yield Point)越高则冲击吸收能越高。由此，对用于汽车的结构用构件的钢板，要求抗拉强度TS为1470MPa以上且0.2％屈服强度或上屈服点UYP为1000MPa以上。以下，有时将上述抗拉强度TS简称为“抗拉强度”，将0.2％屈服强度或上屈服点UYP简称为“屈服强度”。
作为提高上述这样的要求特性中的、高强度钢板的抗拉强度的技术，例如提出了专利文献1这样的技术。该专利文献1中公开了：控制自回火马氏体、铁素体、贝氏体、残留奥氏体各自的百分率，规定自回火马氏体中的铁系碳化物的尺寸和析出个数，从而可以改善抗拉强度和加工性。
但是，该技术停留在研究抗拉强度及加工性层面，未考虑屈服强度。另外，该技术中，进行0.3％的调质轧制后测定了屈服强度。调质轧制虽然可以提高屈服强度，但是，在1470MPa以上的超高强度钢板的情况下，也存在调质轧制未必能够确保充分的伸长率的情况。
本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于，提供：在抗拉强度为1470MPa以上的高强度水平下，屈服强度为1000MPa以上的高强度钢板；以及在该高强度钢板的表面具有镀锌层的高强度镀锌钢板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公報第5365216号
发明内容
本发明一个方面涉及一种高强度钢板，其特征在于，
以质量％计含有
C：0.200～0.280％、
Si：0.40～1.50％以下、
Mn：2.00～3.00％、
P：超过0％且0.015％以下、
S：超过0％且0.0050％以下、
Al：0.015～0.060％、
Cr：0.20～0.80％、
Ti：0.015～0.080％、
B：0.0010～0.0040％，
余部为铁和不可避免的杂质，
相对于金属组织整体，马氏体为93体积％以上，铁素体、珠光体及贝氏体的合计为2体积％以下，残留奥氏体为7体积％以下，
在用扫描型电子显微镜观察所述金属组织而得的图像中，利用切断法对总长300μm进行测定而得的马氏体中的板条个数为240个以上，并且
抗拉强度为1470MPa以上。
附图说明
图1为示出退火工序的加热曲线的示意图。
图2为用切断法计测板条个数时的说明图。
图3为示出实施例中的热处理1中的加热曲线的示意图。
图4为示出实施例中的热处理2中的加热曲线的示意图。
图5为示出实施例中的热处理3中的加热曲线的示意图。
图6为示出本实施方式的高强度钢板中的组织的一例的附图代用显微镜照片。
具体实施方式
本发明人们为了提供抗拉强度为1470MPa以上且具备高屈服强度的高强度钢板，着眼于贝氏体、马氏体及残留奥氏体的量、以及贝氏体和马氏体的下部组织亦即板条反复进行了深入研究。
其结果，发现：若分别如后述那样规定钢板的化学成分组成、马氏体的体积率、贝氏体等(包括铁素体及珠光体)的体积率、残留奥氏体的体积率、及用扫描型电子显微镜(SEM：Scanning Electron Microscope)观察而得的图像(以下，有时称为“SEM图像”)中的利用切断法对总长300μm进行测定而得的马氏体中的板条个数，则可以达到上述目的，于是，基于该见解，进一步反复进行研究，从而完成了本发明。需要说明的是，以下在言及“高强度”时，以“抗拉强度为1470MPa以上的强度水平”的意思来使用。
板条是指马氏体的下部组织。马氏体的结构为多层结构，在一个旧奥氏体晶粒内存在多个板条束(packet)，所述板条束为具有相同的结晶惯态面的晶粒的集合，在各板条束内部存在平行的带状区域亦即板条块(block)，并且在各个板条块中存在板条的集合，所述板条为以几乎相同的晶体取向包含高密度的位错的马氏体结晶。
本发明中规定的、用切断法对总长300μm进行测定而得的马氏体中的板条个数(以下，有时称为“每300μm总长中的板条个数”)为：在实施了硝酸乙醇腐蚀的钢板的板厚1/4处，用FE-SEM(场发射扫描电子显微镜，Field Emission Scanning Electron Microscope)以3000倍对平行于轧制方向的切断面进行拍摄，利用切断法对总长300μm进行测定而得的个数。
本发明人们认为：马氏体中的板条对屈服强度、抗拉强度带来影响，从而反复进行了深入研究。其结果，获知：使每300μm总长中的板条个数满足后述的要件，这对于达成高屈服强度和抗拉强度都是重要的。以下，详细说明本发明的实施方式。
[每300μm总长中的板条个数：240个以上]
本实施方式的高强度钢板必须满足每300μm总长中的板条数为240个以上。若板条个数小于240个，则屈服强度或抗拉强度低下。其理由未必明确，但认为大约如下。首先，板条与板条的边界具有妨碍位错的运动且提高屈服强度的效果，而且本实施方式的化学成分体系中，微细的渗碳体等铁系碳化物、或膜状残留奥氏体存在于板条的边界，有可能成为位错运动的进一步障碍。基于以上原因，认为：若每指定长度中的板条多，则屈服强度和抗拉强度均提高。上述板条个数的下限优选为245个以上，更优选为250个以上。板条个数的上限为约600个以下。
[马氏体：93体积％以上]
金属组织中的马氏体为本实施方式的高强度钢板的基体组织。通过将该马氏体相对于金属组织整体设为93体积％以上，可以提高屈服强度及抗拉强度。若马氏体小于93体积％，则其它软质的组织在低应力下开始塑性变形，从而屈服强度降低。马氏体的下限优选为94体积％以上，更优选为95体积％以上。马氏体的上限为约99体积％以下。马氏体包括回火马氏体、自退火马氏体，但是，若过度回火则每300μm总长中的板条个数少于240个，因此过度回火的回火马氏体不包含在本实施方式中作为对象的马氏体中。
[铁素体、珠光体及贝氏体：合计为2体积％以下]
与作为基体组织的马氏体相比，这些组织软，若这些组织增加，则在低应力下这些组织本身开始塑性变形，导致屈服强度及抗拉强度降低。从这样的观点出发，铁素体、珠光体及贝氏体的合计需要相对于金属组织整体为2体积％以下。这些组织的上限优选为1.5体积％以下，更优选为1.0体积％以下。贝氏体的下限可以为0体积％。以下，只要没有特别说明，则用“贝氏体”来代表铁素体、珠光体及贝氏体。
[残留奥氏体：7体积％以下]
关于金属组织中的残留奥氏体而言，需要相对于金属组织整体为7体积％以下。存在于板条边界的少量的膜状残留奥氏体抑制位错的移动，从而可能具有提高抗拉强度、和/或屈服强度的效果。但是，残留奥氏体本身与马氏体组织相比软，因此即使为膜状，在过量存在时也会降低屈服强度及抗拉强度。从这样的观点出发，残留奥氏体需要为7体积％以下。残留奥氏体的上限优选为6体积％以下，更优选为5体积％以下。残留奥氏体的下限为约1体积％以上。
本实施方式的高强度钢板除了如上所述地规定板条个数和马氏体体积率、贝氏体体积率、残留奥氏体体积率以外，还需要对钢板的化学成分组成也进行适宜规定。这些的范围的设定理由如下所述。需要说明的是，下述化学成分组成中的“％”均表示“质量％”。
(C：0.200～0.280％)
C为用于确保钢板的强度所必需的元素。C量若不足，则钢板的抗拉强度低下。因此，C量设为0.200％以上。C量的下限优选为0.205％以上，更优选为0.210％以上。但是，若过量添加C，则有残留奥氏体的体积率增加到大于7体积％、招致屈服强度低下之虞。因此，将C量的上限设为0.280％以下。C量的上限优选为0.270％以下，更优选为0.260％以下。进一步优选为0.250％以下，进一步更优选为0.240％以下。
(Si：0.40～1.50％)
Si作为固溶强化元素而众所周知，为在抑制延性低下且提高抗拉强度方面有效地发挥作用的元素。另外，认为：对于抑制马氏体的过度回火、确保微细的板条有效。为了有效地发挥该效果，Si量需要设为0.40％以上。Si量的下限优选为0.50％以上，更优选为0.60％以上。进一步优选为0.70％以上，进一步更优选为0.80％以上。但是，若Si量达到过量，则有残留奥氏体体积率增大、招致屈服强度低下之虞。因此，将Si量的上限设为1.50％以下。Si量的上限优选为1.40％以下，更优选为1.30％以下。
(Mn：2.00～3.00％)
Mn为有助于钢板的高强度化的元素，对于抑制铁素体和贝氏体的生成、形成作为目标的以马氏体为主的组织而言是必需的。为了有效地发挥该效果，Mn量需要设为2.00％以上。Mn量的下限优选为2.05％以上，更优选为2.10％以上。但是，若Mn量达到过量，则有招致板坯折损、冷轧载荷增大等之虞。因此，将Mn量的上限设为3.00％以下。Mn量的上限优选为2.90％以下，更优选为2.80％以下。进一步优选为2.70％以下，进一步更优选为2.60％以下。
(P：超过0％且0.015％以下)
P为不可避免地包含的元素，为在晶界处偏析、助长晶界脆化的元素，为了避免加工时的断裂等，建议尽量减少。因此，P量设为0.015％以下。P量的上限优选为0.013％以下，更优选为0.010％以下。需要说明的是，P为不可避免地混入到钢中的杂质，工业生产上不可能将其量设为0％。
(S：超过0％且0.0050％以下)
S也与P同样地为不可避免地包含的元素，为了避免生成夹杂物、加工时的断裂等，建议尽量减少S量。因此，S量设为0.0050％以下。S量的上限优选为0.0040％以下，更优选为0.0030％以下。需要说明的是，S为不可避免地混入到钢中的杂质，工业生产上不可能将其量设为0％。
(Al：0.015～0.060％)
Al为作为脱氧剂起作用的元素。为了有效地发挥该作用，Al量需要设为0.015％以上。Al量的下限优选为0.025％以上，更优选为0.030％以上。但是，若Al量达到过量，则有钢板中生成较多的氧化铝等夹杂物、加工时招致断裂之虞。因此，Al量的上限设为0.060％以下。Al量的上限优选为0.055％以下，更优选为0.050％以下。
(Cr：0.20～0.80％)
Cr对于抑制铁素体和贝氏体的生成、形成作为目标的以马氏体为主的组织而言是必需的。另外，认为：具有抑制马氏体的过度回火、使板条微细的效果。为了有效地发挥该效果，Cr量需要设为0.20％以上。Cr量的下限优选为0.25％以上，更优选为0.30％以上。但是，若Cr量达到过量，则在钢板表面形成热浸镀锌、或合金化热浸镀锌时，有时会发生不能镀敷。因此，Cr量的上限设为0.80％以下。Cr量的上限优选为0.75％以下，更优选为0.70％以下。
(Ti：0.015～0.080％)
Ti为形成碳化物、和/或氮化物而提高钢板的强度的元素。此外，而且是使后述的B的淬火性提高效果有效地发挥而有效的元素。即，Ti形成氮化物，从而降低钢中的N，其结果：抑制B氮化物的形成，让B成为固溶状态，从而让B的淬火性提高效果可以有效地发挥出来。据此，Ti通过提高淬火性而有助于钢板的高强度化。为了有效地发挥该效果，Ti量需要设为0.015％以上。Ti量的下限优选为0.018％以上，更优选为0.020％以上。
但是，若Ti量达到过量，则Ti碳化物、和/或Ti氮化物过量，有时会引起加工裂纹。因此，Ti量的上限设为0.080％以下。Ti量的上限优选为0.070％以下，更优选为0.060％以下，进一步优选为0.050％以下。进一步更优选为0.040％以下。
(B：0.0010～0.0040％)
B具有提高淬火性、从而抑制铁素体和贝氏体的生成的效果。由此，为有助于钢板的高强度化的元素。为了有效地发挥该效果，B量需要设为0.0010％以上。B量的下限优选为0.0012％以上，更优选为0.0014％以上。但是，若B量达到过量，则其效果饱和，而成本增加，因此B量设为0.0040％以下。B量的上限优选为0.0030％以下。
本实施方式的高强度钢板的基本成分如上所述，余部实质上为铁。但是，当然允许由于原材料、生产材料、制造设备等的状況而使钢中包含不可避免地被带入的杂质。作为该不可避免的杂质，除了上述的P、S以外还包括例如N、O等，这些分别优选为以下的范围。
(N：0.0100％以下)
N作为杂质元素而不可避免地存在，有时会引起加工裂纹。基于该理由，N量优选为0.0100％以下，更优选为0.0060％以下，进一步优选为0.0050％以下。N量越少越优选，但是工业生产上难以设为0％。
(O：0.0020％以下)
O作为杂质元素而不可避免地存在，有时会引起加工裂纹。基于该理由，O量优选为0.0020％以下，更优选为0.0015％以下，进一步优选为0.0010％以下。O量越少越优选，但是工业生产上难以设为0％。
本实施方式的高强度钢板，根据需要以以下所示的范围可以含有Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb、Ca等元素，钢板的特性会根据所含的元素种类而得到进一步改善。可以分别以以下所示的范围单独或适当组合含有这些元素。
(Cu：超过0％且0.30％以下)
Cu为对提高钢板的耐腐蚀性有效的元素，可以根据需要而包含。其效果随着含量的增加而增大，为了有效地发挥上述效果，Cu量优选设为0.03％以上，更优选为0.05％以上。但是，若Cu量达到过量，则其效果饱和，成本增加。因此，Cu量的上限优选为0.30％以下，更优选为0.20％以下，进一步优选为0.15％以下。
(Ni：超过0％且0.30％以下)
Ni为对提高钢板的耐腐蚀性有效的元素，可以根据需要而包含。其效果随着含量的增加而增大，为了有效地发挥上述效果，Ni量优选设为0.03％以上，更优选为0.05％以上。但是，若Ni量达到过量，则其效果饱和且成本增加。因此，Ni量的上限优选为0.30％以下，更优选为0.20％以下，进一步优选为0.15％以下。
(Mo：超过0％且0.30％以下)
Mo为有助于钢板的高强度化的元素，可以根据需要而包含。其效果随着含量的增加而增大，为了有效地发挥上述效果，Mo量优选为0.03％以上，更优选为0.05％以上。但是，若Mo量达到过量，则其效果饱和且成本增加。因此，Mo量的上限优选为0.30％以下，更优选为0.25％以下，进一步优选为0.20％以下。
(V：超过0％且0.30％以下)
V为有助于钢板的高强度化的元素，可以根据需要而包含。其效果随着含量的增加而增大，为了有效地发挥上述效果，V量优选设为0.05％以上，更优选为0.010％以上。但是，若V量达到过量，则其效果饱和且成本增加。因此，V量的上限优选为0.30％以下，更优选为0.25％以下，进一步优选为0.20％以下，进一步更优选为0.15％以下。
(Nb：超过0％且0.040％以下)
Nb为有助于钢板的高强度化的元素，可以根据需要而包含。其效果随着含量的增加而增大，为了有效地发挥上述效果，Nb量优选设为0.003％以上，更优选为0.005％以上。但是，若Nb量达到过量，则弯曲性劣化。因此，Nb量的上限优选为0.040％以下，更优选为0.035％以下，进一步优选为0.030％以下。
(Ca：超过0％且0.0050％以下)
Ca为对于使钢中的硫化物球状化、提高弯曲性而言有效的元素，可以根据需要而包含。其效果随着含量的增加而增大，为了有效地发挥上述效果，Ca量优选设为0.0005％以上，更优选为0.0010％以上。但是，若Ca量达到过量，则其效果饱和且成本增加。因此，Ca量的上限优选为0.0050％以下，更优选为0.0030％以下，进一步优选为0.0025％以下。
接着，对制造本实施方式的高强度钢板的方法进行说明。
满足上述要件的本实施方式的高强度钢板可以通过在热轧、冷轧及退火(加热、均热及冷却)的各工序中进行适当控制、特别是对冷轧后的退火工序进行适当控制来制造。以下，按照热轧、冷轧、其后的退火的顺序对用于制造本实施方式的高强度钢板的条件进行说明。
热轧的条件例如如以下所述。
[热轧条件]
若热轧前的加热温度低，则有TiC等碳化物难以固溶在奥氏体中之虞。因此，热轧前的加热温度优选设为1200℃以上。该加热温度更优选为1250℃以上。但是，若热轧前的加热温度过度提高则成本上涨。因此，热轧前的加热温度的上限优选为1350℃以下，更优选为1300℃以下。
若热轧的精轧温度低，则有轧制时的变形阻力变大、操作困难之虞。因此，精轧温度优选设为850℃以上。该精轧温度更优选为870℃以上。但是，若精轧温度过度变高，则有产生起因于氧化皮的划痕之虞。因此，精轧温度的上限优选为980℃以下，更优选为950℃以下。
若考虑生产率，则自热轧的精轧至卷取的平均冷却速度优选设为10℃/秒以上，更优选为20℃/秒以上。另一方面，若平均冷却速度过度变快，则存在发生硬质化、其后的冷轧变困难的情况。因此，平均冷却速度优选设为100℃/秒以下，更优选为50℃/秒以下。
[热轧卷取温度：620℃以上]
若热轧卷取温度低于620℃，则有热轧钢板的强度变高、通过冷轧难以压下之虞。因此，热轧时的卷取温度优选设为620℃以上，更优选为630℃以上，进一步优选为640℃以上。另一方面，若热轧时的卷取温度过度变高，则氧化皮变厚，酸洗性变差。因此，卷取温度优选设为750℃以下，更优选为700℃以下。
[冷轧时的轧制率：10％以上且70％以下]
对热轧钢板实施酸洗以除去氧化皮，供于冷轧。若冷轧时的轧制率(与“压下率”含义相同)小于10％，则难以确保所设定的板厚公差。为了得到指定厚度的钢板则必需在热轧工序中将板厚减薄，若在热轧工序中减薄则钢板长度变长，因此酸洗耗费时间，生产率低下。因此，冷轧时的轧制率优选设为10％以上。更优选为20％以上，进一步优选为25％以上。另一方面，若冷轧时的轧制率超过70％，则冷轧时产生裂纹的可能性会提高。因此，冷轧时的轧制率的上限优选为70％以下。更优选为65％以下，进一步优选为60％以下。
为了得到本实施方式的高强度钢板，推荐对冷轧后的退火工序也进行适当控制。该退火工序基本上包含：下述的(a)加热后的处于900℃以上的均热工序、(b)上述(a)的工序后接着进行的自900℃至540℃的第1冷却工序、(c)上述(b)的工序后接着进行的自540℃至440℃的第2冷却工序、(d)自440℃至280～230℃的第3冷却工序、(e)自230℃至50℃以下的第4冷却工序。通过包含这些工序来进行制造，可以得到本实施方式的高强度钢板。
另外，本实施方式的高强度钢板也包括在其表面具有热浸镀锌钢板、合金化热浸镀锌钢板的类型，在制造这些镀锌钢板时，在上述(c)的自540℃至440℃的第2冷却工序中一并进行在热浸锌中的浸渍处理和其后的锌与铁的合金化热处理即可。
将包含上述(a)～(e)的各工序的退火工序的加热曲线示于图1的示意图，并且在以下更具体地进行说明。
(a)加热后的处于900℃以上的均热工序
加热到900℃以上且在900℃以上保持20秒以上。在均热温度低于900℃的情况下，有可能生成会降低屈服强度、抗拉强度的软质的铁素体。因此，该温度的下限设为900℃以上。优选为905℃以上，更优选为910℃以上。需要说明的是，对于均热温度的上限，虽然不进行特别设定，但是会使生产率变差，因此优选为1000℃以下。更优选为980℃以下，进一步优选为960℃以下。
另外，即使将均热温度设为900℃以上，但如果在900℃以上的保持时间小于10秒则可能生成铁素体。因此，在900℃以上的保持时间设为10秒以上。优选为15秒以上，更优选为20秒以上。需要说明的是，对于保持时间的上限，虽然不进行特别设定，但是会使生产率变差，因此优选为200秒以下，更优选为100秒以下。
(b)自900℃至540℃的第1冷却工序
自900℃至540℃的第1冷却工序中的平均冷却速度设为10℃/秒以上且50℃/秒以下。若该平均冷却速度小于10℃/秒，则生成铁素体的可能性提高，难以确保所期望的屈服强度、抗拉强度。因此，上述平均冷却速度需要设为10℃/秒以上，优选为11℃/秒以上，更优选为12℃/秒以上。另一方面，若上述平均冷却速度超过50℃/秒，则难以控制钢板温度，设备成本增加。因此，上述平均冷却速度的上限需要设为50℃/秒以下，优选为40℃/秒以下，更优选为30℃/秒以下。
(c)自540℃至440℃的第2冷却工序
540℃以下的第2冷却工序中的至冷却停止温度为止的平均冷却速度需要设为0.5℃/秒以上。若第2冷却工序中的平均冷却速度低于0.5℃/秒，则有贝氏体增加之虞。因此，上述平均冷却速度设为0.5℃/秒以上。优选为0.8℃/秒以上。需要说明的是，对于平均冷却速度的上限，虽然不进行特别设定，但是需要显著提高设备的能力，因此优选为50℃/秒以下。更优选为40℃/秒以下，进一步优选为30℃/秒以下。
第2冷却工序中的冷却停止温度需要设为440℃以上。若第2冷却工序中的冷却停止温度低于440℃，则贝氏体增加，导致屈服强度、抗拉强度低下。因此，第2冷却工序中的冷却停止温度的下限设为440℃以上。优选为445℃以上，更优选为450℃以上。
需要说明的是，上述图1中显示了3种第1冷却工序中的冷却曲线，但是其表示：只要可以确保上述的平均冷却速度，则可以为任何冷却曲线。概括而言，如果在200秒以内通过自540℃至440℃的温度范围则可以确保0.5℃/秒以上的平均冷却速度。
在进行热浸镀锌的情况下，该第2冷却工序中，包括在镀浴中的浸渍处理→合金化热处理在内的平均冷却速度需要满足上述的条件。浸渍于镀浴前的钢板温度优选为超过440℃～480℃以下的范围。
在上述热浸锌中的浸渍处理后，根据需要而进行锌与铁的合金化热处理。在该合金化热处理中，为了确保镀敷的性能，需要将温度(合金化热处理温度)设为440℃以上且540℃以下。若该温度低于440℃则镀锌和铁的扩散不充分，不能生成合金化热浸镀锌层。因此，合金化热处理温度的下限设为440℃以上。优选为445℃以上，更优选为450℃以上。另一方面，若合金化热处理温度超过540℃，则生成铁素体的可能性增加，抗拉强度低下，而且铁向锌中的扩散变得过多，形成容易发生脆性剥离的合金化热浸镀锌层，在冲压成形时等，该镀层剥离的可能性变高。
(d)自440℃至280～230℃的第3冷却工序
第3冷却工序中的至冷却停止温度为止的平均冷却速度需要设为5.0℃/秒以上。若第3冷却工序中的平均冷却速度小于5.0℃/秒，则有贝氏体增加之虞。另外，即使抑制了贝氏体的生成，也因发生碳从通过Ms点后生成的马氏体中向残留奥氏体中的分配而稳定化，相变为马氏体的量减少。其结果：容易包含超过7％的残留奥氏体，因此上述平均冷却速度设为5.0℃/秒以上。
上述Ms点为马氏体开始相变的温度，基于“铁钢材料”(日本金属学会发行、第45页)中记载的下述式(I)，可以由钢板的化学成分组成简单地求出。需要说明的是，下述式(I)中的[]表示各元素的含量(质量％)，钢板中不含的元素作为0％来计算。
Ms点(℃)＝550－361[C]－39[Mn]－35[V]－20[Cr]－17[Ni]－10[Cu]－5([Mo]+[W])+15[Co]+30[Al] (I)
平均冷却速度优选为15.0℃/秒以上，更优选为20℃/秒以上。对于此时的平均冷却速度的上限，虽然不进行特别设定，但是若将平均冷却速度设为过快则需要显著提高设备能力，因此优选为50℃/秒以下。更优选为40℃/秒以下，进一步优选为30℃/秒以下。
第3冷却工序中的冷却停止温度需要设为230℃以上且280℃以下。若第3冷却工序中的冷却停止温度低于230℃，则马氏体的自回火变得过多，马氏体中的板条个数减少，存在抗拉强度低下的可能性。因此，第3冷却工序中的冷却停止温度的下限设为230℃以上。优选为240℃以上，更优选为250℃以上。
另一方面，若第3冷却工序中的冷却停止温度超过280℃，则贝氏体增加，可能招致屈服强度、抗拉强度的低下。因此，第3冷却工序中的冷却停止温度的上限设为280℃以下。优选为275℃以下，更优选为270℃以下。
(e)自230℃至50℃以下的第4冷却工序
在上述第3冷却工序后接着进行的第4冷却工序中，优选使自230℃至50℃以下中的至冷却停止温度为止的平均冷却速度设为3.0℃/秒以下。需要说明的是，在上述第3冷却工序中的冷却停止温度高于230℃的情况下，第3冷却工序中的冷却停止温度至230℃的平均冷却速度没有限制。
认为：在板条边界适量存在膜状的奥氏体则作为位错的移动障碍的效果提高，对于确保屈服强度、抗拉强度而言是优选的。若第4冷却工序中的平均冷却速度大于3.0℃/秒，则残留奥氏体小于1体积％，难以发挥作为位错的移动障碍的效果。因此，上述平均冷却速度设为3.0℃/秒以下。优选为2.5℃/秒以下，更优选为2.0℃/秒以下。需要说明的是，对于此时的平均冷却速度的下限，虽然不进行特别设定，但是会使生产率变差，因此优选为0.05℃/秒以上。更优选为0.10℃/秒以上。
本实施方式的高强度钢板不限于通过上述的制造方法而得到。本实施方式的高强度钢板只要满足本发明中规定的构成要件，则也可以为通过其它制造方法得到的。
本实施方式的高强度钢板为如下的高强度钢板：如上所述地调整了化学成分组成；并且，相对于金属组织整体，将马氏体设为93体积％以上、将贝氏体设为2体积％以下、将残留奥氏体设为7体积％以下；而且，上述金属组织的SEM图像中利用切断法对总长300μm进行测定而得的板条个数为240个以上，抗拉强度为1470MPa以上。该高强度钢板的抗拉强度达到1470MPa以上，且屈服强度达到1000MPa以上。
本实施方式的高强度钢板的抗拉强度优选为1500MPa以上，更优选为1550MPa以上。抗拉强度高者较佳，其上限没有特别限定，通常为1800MPa程度。另外，屈服强度优选为1020MPa以上，更优选为1040MPa以上。屈服强度也是高者较佳，其上限没有特别限定，通常为1400MPa程度。
本实施方式的高强度钢板即使不进行调质轧制也具有充分高的屈服强度、抗拉强度，若实施调质轧制，则能够达到更高的屈服强度。
在本实施方式的高强度钢板的表面可以设置热浸镀锌层(GI：Hot Dip-Galvanized)或合金化热浸镀锌层(GA：Alloyed Hot Dip-Galvanized)。即，在高强度钢板的表面具有热浸镀锌层或合金化热浸镀锌层的高强度热浸镀锌钢板、高强度合金化热浸镀锌钢板也包括在本发明中。此时的镀锌层的种类没有特别限定，可以是在镀层中包含合金元素的镀锌层。另外，镀锌层可以被覆在钢板的单面或两面。
本说明书如上所述公开了各种实施方式的技术，其主要技术总结如下。
本发明一个方面涉及一种高强度钢板，其特征在于，以质量％计含有C：0.200～0.280％、Si：0.40～1.50％以下、Mn：2.00～3.00％、P：超过0％且0.015％以下、S：超过0％且0.0050％以下、Al：0.015～0.060％、Cr：0.20～0.80％、Ti：0.015～0.080％、B：0.0010～0.0040％，余部为铁和不可避免的杂质，
相对于金属组织整体，马氏体为93体积％以上，铁素体、珠光体及贝氏体的合计为2体积％以下，残留奥氏体为7体积％以下，在用扫描型电子显微镜观察所述金属组织而得的图像中，利用切断法对总长300μm进行测定而得的马氏体中的板条个数为240个以上，并且抗拉强度为1470MPa以上。
根据上述构成，可以实现：在抗拉强度为1470MPa以上的高强度水平下，屈服强度为1000MPa以上的高强度钢板。
对于所述高强度钢板而言，根据需要以质量％计进一步含有选自由Cu：超过0％且0.30％以下、Ni：超过0％且0.30％以下、Mo：超过0％且0.30％以下、V：超过0％且0.30％以下、Nb：超过0％且0.040％以下和Ca：超过0％且0.0050％以下构成的组中的1种以上也有用，高强度冷轧钢板的特性根据所含的元素的种类而可以得到进一步改善。
本发明另一个方面涉及一种高强度镀锌钢板，其特征在于，在如上所述的高强度钢板的表面具有热浸镀锌层或合金化热浸镀锌层。
以下列举实施例对本发明进行更具体地说明，但是本发明并不受下述实施例的限制，在能够符合前述及后述主旨的范围内可加以变更而实施，这些方案均包括在本发明的技术范围内。
实施例
制造了下述表1所示的化学成分组成(钢种：钢A、B、C)的实验用板坯。将该板坯加热到1250℃，实施了热轧直至板厚：2.8mm～3.1mm为止。此时的精轧温度设为900℃，将自热轧的精轧至卷取的平均冷却速度设为20℃/秒、将卷取温度设为650℃而进行了热轧。对得到的热轧钢板进行酸洗后，将表面研削或冷轧组合，进行了减薄至板厚：1.4mm～2.6mm为止。该时任一钢种的冷轧率(冷轧时的轧制率)均在10％～60％的范围内。表1中，“－”的栏表示未添加，“＜”的栏表示低于检测限。另外，如上所述，P、S、N、O为不可避免的杂质，P、S、N、O的栏所示的值表示不可避免地包含的量。另外，余部包含除铁和上述所示的不可避免的杂质以外的不可避免的杂质。
Figure BDA0002695397030000141
其后，对于得到的冷轧钢板，通过图3～5所示的加热曲线的热处理(热处理1～3)实施了退火。具体而言，对于钢种A、B进行了热处理1～3。此外的钢种C进行了热处理1。
将图3～5所示的热处理中的详细数据示于下述表2～4。即，图3所示的加热曲线基于下述表2所示的数据(热处理1)，图4所示的加热曲线基于下述表3所示的数据(热处理2)，图5所示的加热曲线基于下述表4所示的数据(热处理3)。需要说明的是，图3～5中所示的“s”为“秒”的意思。另外，表2～4表示图1对应工序[(a)～(e)]。
在图3～5所示的热处理1～3中，第2冷却工序[图1所示的(c)的工序]中没有进行热浸镀锌处理及合金化热处理。下述表2～4所示的“步骤”表示依次示出对应于图3～5的数值(设定温度、冷却速度)的实测位置，在图3～5中对表2～4所示的步骤位置进行了部分省略。另外，在表2～4中，用负数表示的冷却速度表示加热速度(升温速度)。
需要说明的是，在表2～4中，也存在未明确记载上述工序(a)～(c)中规定的温度范围内的平均冷却速度的位置，这些值可以基于表2～4的数据来计算。例如，若计算表2中钢板温度达到900℃的通过时间(表2所示的“总时间”；以下相同)则为“130秒”，自900℃至540℃的平均冷却速度[上述工序(b)中的平均冷却速度]为12.9℃/秒[≒(900℃－540℃)/(158秒－130秒)]。
另外，若计算表2中钢板温度达到440℃的通过时间则为“252秒”，则自540℃至440℃的平均冷却速度[上述工序(c)中的平均冷却速度]为1.06℃/秒[≒(540℃－440℃)/(252秒－158秒)]。同样地，若计算自440℃至280℃的平均冷却速度[上述工序(d)中的平均冷却速度]，则为20.0℃/秒[＝(440℃－280℃)/(260秒－252秒)]。
表2
Figure BDA0002695397030000161
表3
Figure BDA0002695397030000162
表4
Figure BDA0002695397030000171
对于这样得到的各钢板，按照下述步骤测定了马氏体的体积率、贝氏体的体积率、残留奥氏体的体积率及每300μm总长中的板条个数、以及拉伸特性。
[金属组织中的各组织的百分率]
本实施例中，如下所述地测定了存在于钢板的板厚1/4处的马氏体、贝氏体、残留奥氏体的百分率。根据本实施例的制造方法，各区域中存在上述以外的组织(例如铁素体、珠光体)的可能性极低，因此没有测定上述以外的组织。因此，在钢板的板厚1/4处，按照马氏体、贝氏体、残留奥氏体的合计为100体积％的方式来计算了。
[残留奥氏体的体积率]
关于残留奥氏体而言，从上述退火后的钢板切出1.4mm×20mm×20mm的试验片，磨削到板厚的1/4处后进行化学研磨，然后通过X射线衍射法测定了残留奥氏体(以下记作“残留γ”)的体积率(ISIJ Int.Vol.33.(1993)，No.7，P.776)。测定装置使用了2维微细部X射线衍射装置“RINT-PAPIDII”(产品名，株式会社理学(Rigaku Corporation)制)，测定面为板厚的1/4处附近。靶使用了Co，测定次数则相对于各试验各进行了1次。
[马氏体及贝氏体的体积率]
关于贝氏体及马氏体而言，如下所述地通过点算法来测定了。首先，从上述钢板切出1.4mm×20mm×20mm的试验片，对平行于轧制方向的切断面进行研磨，实施硝酸乙醇腐蚀后，用FE-SEM(场发射扫描电子显微镜，Field Emission Scanning Electron Microscope)照片(倍率3000倍)观察了板厚的1/4处的组织。在FE-SEM图像上用0.3μm间隔的格子进行了观察，基于晶粒颜色等来区分了贝氏体及马氏体，测定了各自的体积率。关于测定点而言，对格子所正交的点处的组织进行分离，调查了100个点并计算了百分率。分别对1个视野进行了测定。
详细而言，在硝酸乙醇腐蚀后的SEM照片中，呈示黑色的组织是贝氏体，其余的部分是马氏体。图6(附图代用照片)中示出了表示贝氏体和马氏体的金属组织例。
如以上所详述，本实施例中用不同的方法测定了残留奥氏体和其以外的组织(贝氏体、马氏体)，因此这些组织的合计未必成为100体积％。因此，在确定贝氏体及马氏体各自的体积百分率时，按照全部组织的合计为100体积％的方式进行了调整。具体而言，从100体积％中减去用X射线衍射法测定的残留奥氏体的百分率，对于得到的数值，将利用点算法测定的贝氏体及马氏体的各百分率按照比例重新分配，最終确定了贝氏体及马氏体的各体积百分率。
[每300μm总长中的板条个数]
关于对总长300μm进行测定而得的板条个数而言，用FE-SEM以3000倍拍摄了实施硝酸乙醇腐蚀后的钢板的板厚1/4处的平行于轧制方向的切断面，利用切断法对总长300μm进行了测定。切断法通常为计测粒径的方法(JIS G 0551：2013)，本实施例中作为计测板条个数的手法来使用。具体而言，在上述FE-SEM图像上描绘总长300μm的线，测定了该线穿过板条的次数(交点的个数)。在用FE-SEM以倍率3000倍拍摄实施了硝酸乙醇腐蚀的钢板而得的SEM图像中，将作为白色部的1μm以上的区域作为板条了。图2[图2(a)、图2(b)]示意性示出了用切断法计测板条个数时的状态。
[拉伸特性]
关于抗拉强度TS、0.2％屈服强度σ0.2而言，以平行于冷轧的轧制面的面中的、垂直于轧制方向的方向成为试验片的长度的方式采集了JIS5号试验片(板状试验片)，按照JISZ 2241：2011进行了试验。
关于合格基准而言，抗拉强度TS是以1470MPa以上设为合格，屈服强度(0.2％屈服强度σ0.2)是以1000MPa以上设为合格。
将这些的结果与应用钢种(表1的钢种A、B、C)及热处理条件(热处理1～3)一起示于下述表5。
Figure BDA0002695397030000191
根据该结果，可以如下进行考察。试验No.4、7为使用满足本发明中规定的化学成分组成的钢种(表1的钢种B、C)、以合适的热处理条件(图3所示的热处理1)进行了制造的实施例。该例中，金属组织中的各组织的百分率、及每300μm总长中的板条个数被调整至合适，屈服强度(0.2％屈服强度σ0.2)为1000MPa以上，抗拉强度TS为1470MPa以上，可知满足合格基准。
与此相对地，试验No.1～3、5、6为不满足本发明中规定的某要件的比较例，不满足钢板的某特性。
具体而言，试验No.1是以合适的热处理条件(图3所示的热处理1)进行了制造、但是使用了不满足本发明中规定的化学成分组成的钢种(表1的钢种A)的例子。该例中，使用了不含Cr的钢种，因此贝氏体过量，且每300μm总长中的板条个数也减少，因此屈服强度低下。
试验No.2是使用不满足本发明中规定的化学成分组成的钢种(表1的钢A)、以不合适的热处理条件(图4所示的热处理2)进行了制造的例子。该例为使用了不含Cr的钢种、且第3冷却工序[图1所示的(d)的工序]中的平均冷却速度未达到5.0℃/秒以上的例子(表3的步骤6～13)，残留奥氏体变多，屈服强度和抗拉强度TS低下。
试验No.3是使用不满足本发明中规定的化学成分组成的钢种(表1的钢种A)、以不合适的热处理条件(图5所示的热处理3)进行了制造的例子。该例为使用不含Cr的钢种、且将第3冷却工序[图1所示的(d)的工序]中的冷却停止温度设为100℃的例子(表4的步骤9)，每300μm总长中的板条个数变少，因此抗拉强度TS低下。
另一方面，试验No.5及6使用了满足本发明中规定的化学成分组成的钢种(表1的钢种B)，但是热处理条件偏离了合适的范围(图4所示的热处理2、图5所示的热处理3)，未得到所期望的特性。
具体而言，试验No.5为第3冷却工序[图1所示的(d)的工序]中的平均冷却速度未达到5.0℃/秒以上的例子(表4的步骤6～13)，残留奥氏体变多，屈服强度和抗拉强度TS低下。
试验No.6是将第3冷却工序[图1所示的(d)的工序]中的冷却停止温度设为100℃的例子(表4的步骤9)，每300μm总长中的板条个数变少，因此抗拉强度TS低下。
本申请以2018年3月26日申请的日本国专利申请特愿2018-58189以及2019年1月22日申请的日本国专利申请特愿2019-008594为基础，其内容包含在本申请中。
为了表述本发明，上文中一边参照具体例、附图等一边通过上述实施方式对本发明进行了适当并充分的说明，但应该认识到本领域技术人员容易对上述实施方式进行变更和/或改良。因此，本领域技术人员实施的变形实施方式或改良实施方式，只要是没有脱离权利要求书中记载的权利要求的保护范围的水平，该变形实施方式或改良实施方式可解释为被包含在该权利要求的保护范围内。
产业上的可利用性
本发明在钢板、镀锌钢板及它们的制造方法、以及汽车等的结构部件等技术领域中，具有广泛的产业上的可利用性。

Claims (3)

1.一种高强度钢板，其特征在于，
以质量％计含有
C：0.200～0.280％、
Si：0.40～1.50％以下、
Mn：2.00～3.00％、
P：超过0％且0.015％以下、
S：超过0％且0.0050％以下、
Al：0.015～0.060％、
Cr：0.20～0.80％、
Ti：0.015～0.080％、以及
B：0.0010～0.0040％，
余部为铁和不可避免的杂质，
相对于金属组织整体，马氏体为93体积％以上，铁素体、珠光体及贝氏体的合计为2体积％以下，残留奥氏体为7体积％以下，
在用扫描型电子显微镜观察所述金属组织而得的图像中，利用切断法对总长300μm进行测定而得的马氏体中的板条个数为240个以上，并且
抗拉强度为1470MPa以上。
2.根据权利要求1所述的高强度钢板，其特征在于，
以质量％计还含有
选自由Cu：超过0％且0.30％以下、Ni：超过0％且0.30％以下、Mo：超过0％且0.30％以下、V：超过0％且0.30％以下、Nb：超过0％且0.040％以下和Ca：超过0％且0.0050％以下构成的组中的1种以上。
3.一种高强度镀锌钢板，其特征在于，
在权利要求1或2所述的高强度钢板的表面具有热浸镀锌层或合金化热浸镀锌层。
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