CN112313352B - 热轧钢板、高强度冷轧钢板及它们的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供冷加工时的负载少，而且关于成型性及残留奥氏体的评价满足一定条件的成型性和延展性优异的高强度冷轧钢板及成为其素材的热轧钢板以及它们的制造方法，高强度冷轧钢板及成为其素材的热轧钢板的制造方法分别包括：第一步骤，以合计30％以上的压下率对轧制素材进行粗轧；第二步骤，在800℃以上的温度环境下，使用直径互不相同的多个异径辊，以合计40％以上的压下率对轧制素材进行精轧；第三步骤，在700℃以上的温度环境下进行卷绕。

Description

热轧钢板、高强度冷轧钢板及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及成型性优异的高强度的冷轧钢板及热轧钢板，更详细而言，涉及具备可承受深拉深加工等严格加工的延展性的高强度冷轧钢板及用于引发优异的成型性的热轧钢板以及其制造方法。
背景技术
例如，作为现代的移动方式不可或缺的汽车中使用对强度高的钢板进行压制成型而制造的零件。在制造这种高强度钢板时，有时使用所谓的热压法这一制造方法。
热压法因为在高温环境下使钢板软化并在热态下进行压制加工，所以具有回弹的产生量极少，形状冻结性良好之类的优点。另外，还具有能够通过热压时的淬火效果以高精度地提供具有非常高的强度的零件这一优点。
但是，在上述的热压法中，在压制加工前必须将钢板加热成高温，另外，在热压后需要进行除氧化皮(スケール)作业。因此，热压法虽然具有上述的优点，但是，通常存在作业效率非常差，成本变高之类的缺点。进而，还存在由于压制成型用的模具与加热的钢板相接，所以模具的寿命较短的缺点，这也成为增加制造成本的一个原因。
另一方面，除上述的汽车用零件外，例如，用于手机及笔记本电脑等的显示器用的框架零件等大多使用所谓的冷压制成型为冷轧钢板。这样的冷加工通常是在720℃以下的温度环境下进行加工的方法，还具有使钢板的金属组织变得致密这一特征。
在此，近年来的信息设备及汽车零件中存在轻量化及小型化的严格要求，为了以低成本将这些零件轻量化并小型化，需要使冷轧钢板变薄。而且，在薄板化的钢板中，在相同强度下不能确保作为压制零件的强度，因此，需要提供薄且具有高强度的高强度钢板。另一方面，也需要考虑如下点：如果仅追求强度，则延展性会降低，在压制成型时等会产生开裂。
为了应对这种要求，提出了例如专利文献1～4中例示的高强度高延展性材料(以下，还称为“TRIP钢”)。
例如，在专利文献1中公开了如下内容：以合计60％以上的轧制率对拉伸强度为1000MPa以下的热轧钢板进行冷轧，制成冷轧钢板，进而，将均热温度设为750℃以上进行退火处理后，以3℃/s～100℃/s进行冷却，由此，得到拉伸强度为1280MPa以上且断裂伸长率为3％以上的高强度冷轧钢板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5717631号公报
专利文献2：日本特开2013-76162号公报
专利文献3：日本特开2012-41573号公报
专利文献4：日本特开2012-214868号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在包含上述专利文献1～4在内的现有技术中，谈不上满足市场的需求，存在以下所述的问题。
首先，专利文献1中公开的高强度冷轧钢板确实具备兼备强度和延展性的优异的性质，但预想为了进一步轻量化及小型化，希望得到兼备更高的延展性的高强度冷轧钢板。
另外，关于公开TRIP钢的专利文献2～4，虽然提及成型性优异，但例如几乎没有实施深拉深(深絞り)成型性这一实际的评价，作为实施例的内容，也停留在一部分的文献中记载有极限拉延比的程度，作为成型性的评价，明显不充分。此外，在这些文献中，关于TRIP钢中成为关键因素的残留奥氏体的评价，也停留在记载有残留奥氏体量的程度，在这种TRIP钢中，有可能引起局部的开裂等，因此，存在较多改善的余地。
鉴于解决这种问题，作为一例开发本发明，其目的在于，提供一种冷加工时的负载少，且关于成型性及残留奥氏体的评价满足一定条件的、成型性和延展性优异的高强度冷轧钢板及成为其素材的热轧钢板以及它们的制造方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述问题，本发明一实施方式提供成为高强度冷轧钢板的素材的热轧钢板的制造方法，其特征在于，(1)包括：第一步骤，以合计30％以上的压下率对轧制素材进行粗轧，所述轧制素材为如下组成：以质量％计的含量为C：0.1～0.3％、Si：1.0～2.0％、Mn：1.0～2.5％、Cr：0.5％以下、Ni：1.0％以下、P：0.01％以下、S：0.006％以下、N：0.015％以下、Cu：0.5％以下，余量为Fe及不可避免的杂质；第二步骤，在所述第一步骤后，为了抑制冷轧、退火后的残留奥氏体的聚集或粗粒化，在800℃以上的温度环境下，使用直径互不相同的多个异径辊，以合计40％以上的压下率对所述轧制素材进行精轧；第三步骤，在所述第二步骤后，在700℃以上的温度环境下，进行所述轧制素材的卷绕，由此，制造拉伸强度为900MPa以下的热轧钢板。
此外，在上述(1)记载的热轧钢板的制造方法中，优选的是，(2)在所述第一步骤中，在1100℃以上的温度环境下，对所述轧制素材进行粗轧。
另外，在上述(1)或(2)记载的热轧钢板的制造方法中，优选的是，(3)在所述第二步骤中，以精加工前段中的每台轧机的平均压下率成为40％以上，且精加工后段中的轧机的压下累计应变成为0.5以上的方式进行精轧。
而且，为了解决所述问题，本发明一实施方式提供高强度冷轧钢板的制造方法，其特征在于，包含：第四步骤，将通过上述(1)～(3)中任一项记载的热轧钢板的制造法得到的热轧钢板进行冷轧而制造冷轧钢板。
此外，在上述(4)记载的高强度冷轧钢板的制造方法中，优选的是，(5)在所述第四步骤中，以合计60％以上的压下率对所述热轧钢板进行冷轧。
另外，在上述(5)记载的高强度冷轧钢板的制造方法中，优选的是，(6)还具有第五步骤，在所述第四步骤后，以Ac1点以上的均热温度将所述冷轧钢板退火后，进行冷却保持。
另外，在上述(4)～(6)中任一项记载的高强度冷轧钢板的制造方法中，优选的是，(7)所述热轧钢板的厚度为1.2～3.0mm，所述冷轧钢板的厚度为0.01～0.6mm。
进而，为了解决上述问题，本发明一实施方式提供热轧钢板，其特征在于，(8)具有如下组成，以质量％计的含量为C：0.1～0.3％、Si：1.0～2.0％、Mn：1.0～2.5％、Cr：0.5％以下、Ni：1.0％以下、P：0.01％以下、S：0.006％以下、N：0.015％以下、Cu：0.5％以下，余量为Fe及不可避免的杂质，厚度为1.2～3.0mm，拉伸强度为900MPa以下。
进而，为了解决上述问题，本发明一实施方式提供高强度冷轧钢板，其特征在于，(9)具有如下组成，以质量％计的含量为C：0.1～0.3％、Si：1.0～2.0％、Mn：1.0～2.5％、Cr：0.5％以下、Ni：1.0％以下、P：0.01％以下、S：0.006％以下、N：0.015％以下、Cu：0.5％以下，余量为Fe及不可避免的杂质，将主相设为贝氏体组织，除所述贝氏体组织以外，还包含铁素体组织、马氏体组织及残留奥氏体组织，每10μm2的单位面积分散有一个低于10μm的残留奥氏体粒，拉伸强度TS为700MPa以上1400MPa以下，且将断裂伸长率设为EL％时，满足TS≧1400-(30×EL)。
需要说明的是，为了得到上述(9)记载的高强度冷轧钢板，优选的是，将具有以质量％计的含量与上述同样的组成，厚度为1.2～3.0mm，拉伸强度为900MPa以下的热轧钢板作为素材。
另外，在上述(9)记载的高强度冷轧钢板中，优选的是，(10)所述高强度冷轧钢板的表示加工硬化的特性的n值为0.20以上。
另外，在上述(9)或(10)记载的高强度冷轧钢板中，优选的是，(11)所述残留奥氏体组织所占的体积比率为8％以上。
另外，在上述(9)～(11)中任一项记载的高强度冷轧钢板中，优选的是，(12)所述高强度冷轧钢板的厚度为0.01～0.6mm。
另外，在上述(9)～(12)中任一项记载的高强度冷轧钢板中，优选的是，(13)所述高强度冷轧钢板的极限膨出高度为6.5mm以上。
另外，在上述(9)～(13)中任一项记载的高强度冷轧钢板中，优选的是，(14)所述高强度冷轧钢板的极限拉延比为2.0以上。
另外，在上述(9)～(14)中任一项记载的高强度冷轧钢板中，优选的是，(15)所述高强度冷轧钢板的Δr为±0.7的范围。
另外，在上述(9)～(15)中任一项所述的高强度冷轧钢板中，优选的是，(16)所述高强度冷轧钢板的突耳率为10％以下。
发明效果
根据本发明，能够实现冷加工时的负载少，且能够高水准地兼备高成型性和高强度的优异的高强度冷轧钢板。或者，根据本发明，能够提供成为用于实现这种优异的高强度冷轧钢板的素材的热轧钢板。
附图说明
图1是示意性地示出本实施方式的精轧机1的图。
图2是本实施方式中的冷轧钢板的EBSD法得到的截面组织照片。
图3是在本发明的范围外制造的冷轧钢板的EBSD法得到的截面组织照片。
具体实施方式
本发明人对高强度且延展性也优异的钢板进行了深入研究，结果发现：通过采用适当的成分组成、热轧条件、冷轧条件、及退火条件等，也得到也具备理想的延展性的期待的高强度钢板。即，得到如下见解：通过热轧中的粗轧对具有适当的成分范围的钢坯实施高压下轧制，进而，以高温结束精轧下的后段高应变轧制，然后，在进行规定时间(例如，数秒)的空冷后，开始冷却，然后，在适当的温度环境下卷绕冷却的钢板，由此得到容易冷加工且组织均匀性优异的热轧钢板。明确了：通过进一步对该热轧钢板实施适当的冷轧，然后在适当的条件下进行最终退火，能够制造成型性优异的高强度冷轧钢板。
以下，对实现上述见解的本实施方式的钢板等的详情进行说明。
＜轧制素材(轧制原材料)＞
作为本实施方式的高强度冷轧钢板及成为其素材的热轧钢板的制造方法中所使用的轧制素材，能够使用具有特定的组成的钢坯片。作为上述组成，可设为：以质量％计的含量为C：0.1～0.3％、Si：1.0～2.0％、Mn：1.0～2.5％、Cr：0.5％以下、Ni：1.0％以下、P：0.01％以下、S：0.006％以下、N：0.015％以下、Cu：0.5％以下，余量为Fe及不可避免的杂质。
C(碳)是为了使本实施方式中的特征即残留奥氏体组织稳定化的重要的元素。如上述，作为C量，需要为0.1～0.3％的含量。在C量低于0.1％的情况下，不能得到需要的残留奥氏体组织的稳定度。另一方面，在C量超过0.3％的情况下，例如，存在在焊接钢板时，焊接部过度硬化，从而容易从焊接部断裂等问题，不予优选。
Si(硅)也是为了使残留奥氏体组织稳定化的重要的元素。作为Si量，如上述，需要1.0～2.0％的含量。另外，Si是也有助于通过固溶强化提高钢板的强度的元素。Si量越增加，钢板的残留奥氏体组织的稳定性及其体积比率越增加，但在本实施方式中，如上述规定Si量的理由如下。即，在Si量低于1.0％的情况下，不能得到本实施方式中所需的钢板的复合组织和材料特性。另一方面，在Si量超过2.0％的情况下，不能得到本实施方式中所需的钢板的强度和延展性的优选的平衡。另外，从降低成本的观点考虑，在本实施方式中，将Si量的上限设为2.0％。
Mn(锰)是为了提高钢板强度所需的元素。作为Mn量，如上述，需要为1.0～2.5％。在Mn量低于1.0的情况下，铁素体量增加，不能得到高的钢板强度。另一方面，在Mn量超过2.5％的情况下，容易生成马氏体，不能得到本实施方式中所需的复合组织。因此，在本实施方式中，规定上述的Mn量。
如上述，Cr(铬)量需要为0.5％以下。这是因为存在如下问题，在Cr量超过0.5％的情况下，Ac1相变点上升，在Ac1相变点以上进行退火时成本上升。因此，在本实施方式中，规定上述的Cr量。
如上述，Ni(镍)量需要为1.0％以下。通过添加Ni，能够提高钢板的强度。在Ni量超过1.0％的情况下，容易生成马氏体，不能得到本实施方式中所需的复合组织。另外，从成本的观点考虑，在本实施方式中如上述规定Ni。
为了提高钢板的焊接性，P(磷)需要尽可能减少。因此，在本实施方式中将P量设为0.01％以下。
为了提高钢板的焊接性，S(硫磺)也需要尽可能减少。因此，在本实施方式中将S量设为0.006％以下。
N(氮)与碳同样为使奥氏体组织的稳定化所需的元素。另一方面，在本实施方式中，作为将N量设为0.015％以下的原因，是因为在超过0.015％的情况下，钢板的焊接性降低。
Cu(铜)是通过固溶强化或析出强化提高强度所需的元素，因此，能够添加一定量。另一方面，在本实施方式中，作为将Cu量设为0.5％以下的原因，是因为有可能引起热轧时的脆化。
作为本实施方式的轧制素材的组成，余量为Fe及不可避免的杂质。不可避免的杂质是指即使没有意图地添加，也会包含的成分。作为这样的不可避免的杂质的具体例，可举出Zn：0.03％以下、Sn：0.3％以下等。
＜高强度冷轧钢板及成为其素材的热轧钢板的制造方法＞
本实施方式中的高强度冷轧钢板的制造方法具有下述的热轧工序，还具有冷轧工序。另外，特别是，本实施方式的高强度冷轧钢板及成为其素材的热轧钢板的制造方法的特征在于，在上述热轧工序中，包括：第一步骤，对由上述组成构成的轧制素材以合计30％以上的压下率将上述轧制素材进行粗轧；第二步骤，在上述第一步骤后，为了抑制冷轧、退火后的残留奥氏体的聚集或粗粒化，在800℃以上的温度环境下，使用直径互不相同的多个异径辊，以合计40％以上的压下率将上述轧制素材进行精轧；第三步骤，在上述第二步骤后，在700℃以上的温度环境下，进行上述轧制素材的卷绕，由此，制造拉伸强度为900MPa以下的热轧钢板。
以下，对该高强度冷轧钢板及成为其素材的热轧钢板的制造方法进行详细说明。
＜制钢＞
首先，通过公知的方法准备调整为上述成分范围的钢坯(轧制素材)。在钢坯的准备中能够使用转炉或电炉等公知的设备。
＜热轧＞
如后述，本实施方式中的热轧工序包括粗轧工序、精轧工序、及卷绕工序。
在将得到的轧制素材首先加热至1100℃以上后，以合计30％以上的压下率进行粗轧(第一步骤)。在轧制素材的加热温度低于1100℃的情况下，由于N的积极的分解固溶不足、及热轧负载变高，故而不予优选。
在上述第一步骤后，在800℃以上的温度环境下，使用直径互不相同的多个异径辊，以合计40％以上的压下率对上述轧制素材进行精轧(第二步骤)。具体而言，例如，优选使用6台轧机或7台轧机进行精轧。
此时，能够使用精加工前段轧机1～3轧机(6台轧机的情况)、或精加工前段轧机1～4轧机(7台轧机的情况)，以每台精加工前段轧机的平均压下率40％以上进行轧制。另外，此时，精加工后段3台轧机的压下的累计应变优选为0.5以上。在上述累计应变低于0.5的情况下，残留奥氏体的聚集及粒子变大，且上述残留奥氏体粒的形状成为被轧制的扁平状，成为各向异性大的原因，故而不予优选。
需要说明的是，上述“累计应变”是考虑到对金属组织的影响的强度，将后段3个机架的各段(各道次)中的应变进行加权累计的应变，在将最终段(最终道次)和其前段(前道次)、前前段(前前道次)中的应变分别设为εn、εn-1、εn-2时，是指由εC＝εn+εn-1/2+εn-2/4表示的εC。
另外，应变ε能够用各机架(各段、或粗轧时的各道次)的送入侧的钢板的厚度h0和送出侧的厚度h1之差除以两者的平均厚度的
ε＝(h0-h1)/{(h0+h1)/2}来表示。
在精轧时，从上述轧制素材的最顶部的向轧机的咬入(噛み込む)起5m以内需要抑制钢板向轧辊的咬入不良。因此，优选根据需要对前段轧机1～5轧机(精轧机6段的情况)或前段轧机1～6轧机(精轧机7段的情况)附加该轧机的预定压下量(用于所规定的轧制的本来的压下量)的10％以下的压下量而将上述轧制素材的最顶部压下。
进而，为了防止轧制中的轧制素材和轧辊产生滑动，作为从精加工最终轧机起1～3轧机的作业辊，优选使用特殊高强辊(ハイグリップロール)。需要说明的是，关于上述特殊高强辊，能够适当使用特许5214905号公报中公开的辊等。
接着，对上述的异径辊进行说明。本实施方式中使用的异径辊例如能够使用日本特开2007-331017号公报中公开的公知的异径辊。即，异径辊是指上下一对工作辊直径不等，且各一对工作辊的平均辊径以直径计低于600mm。由于这样的异径辊的工作辊径小，因此，能够以低的轧制载重进行高压下的轧制。
图1中示意性示出本实施方式中最佳的精轧机的例。
精轧机1为6段(6机架)的精轧机。如图所示，由轧钢机F1～F6构成，首先，在前段的3个机架上设置有所谓的CVC轧钢机F1、F2、F3。如图1所示，轧钢机F1设为由工作辊1a、1b和支承辊1c、1d构成的4重的轧机，工作辊1a、1b在辊表面赋予有通过向轴长方向相对移动(位移)从而能够控制钢板的形状的适当的隆起(crown)(CVC即直径的连续的变化)。以上的结构在其它2段CVC轧钢机F2、F3中也可以相同。通过使用这样的轧钢机F1、F2、F3，能够提高经由后段的轧钢机F4、F5、F6而得到的钢板的形状精度。
作为接下来后段的3个机架，配置有所谓的异径辊轧钢机F4、F5、F6。如图1所示，从轧钢机1数起第四个机架即异径辊轧钢机F4设为由工作辊4a、4b和支承辊4c、4d构成的4重的轧机，使用如图所示直径互不相同的辊作为工作辊4a、4b。而且，通过马达等(未图示)仅将位于工作辊4a、4b中下部的大径的辊4b旋转驱动，对于上部的小径的辊4a，设为自由旋转而不施加驱动力。另外，这样的结构在设置于后方的其它2段的异径辊轧钢机F5、F6中也能够设为相同。关于后方的轧钢机，也可以设为与前方的轧钢机相同的CVC轧钢机。全部6个机架的机架间隔分别可以相同，也可以不同。
这些后方3个机架的异径辊轧钢机F4、F5、F6的辊径细，且因仅驱动一方工作辊(4b等)而剪断力作用于钢板，因此，即使为较低的轧制载重，也能够实施压下率高的轧制。具体而言，例如，能够实现接近压下率50％的轧制。作为其结果，具有如下优点：由于轧制载重小，因此，不会产生辊偏平或边缘掉落等问题。
也可以在配置于后段的3个机架的异径辊轧钢机F4、F5、F6的各送出侧配置幕墙型的水冷单元11、12、13。另外，在配置于精轧机1的下游侧的输出辊道20中，也可以配置水冷单元20a及20b，以能够有效地冷却钢板。
需要说明的是，精轧机的出口侧的钢板的温度优选成为800℃以上。
对如上述进行了精轧的钢板在数秒左右(例如2秒～6秒)期间进行空冷后，进行水冷冷却，进行卷绕。在本实施方式中，主要特征在于将此时的卷绕温度设定为700℃以上。在该卷绕温度低于700℃的情况下，引起钢板的高强度化，因此，在继热轧后进行的冷轧产生不良，故而不予优选。从以上的观点考虑，在本实施方式中，将热轧后的卷绕温度设为700℃以上是重要的。另一方面，作为本实施方式中的卷绕温度的上限，优选成为900℃以下。作为规定这样的卷绕温度的上限的原因，是因为如果过于提高温度，则会促进氧化皮生成，从而对之后的酸洗中的脱氧化皮需要时间。
通过以上所述的热轧工序，作为一例，能够得到厚度1.2mm～3.0mm的热轧钢板。该热轧钢板的厚度也可以低于1.2mm，但在厚度低于1.2mm的情况下，需要注意有时施加热轧时的轧辊的负载过度增加这一点。需要说明的是，热轧钢板的厚度也可以超过3.0mm，但在超过3.0mm的情况下，需要注意在之后继续冷轧工序中施加于轧辊的负载仍会过度增加这一点。
另外，以上述方式得到的热轧钢板的拉伸强度优选为900MPa以下。当拉伸强度超过900MPa时，在继热轧后进行的冷轧工序时，施加于轧辊的负载增大，故而不予优选。
＜酸洗＞
对于得到的热轧钢板，为了除去热轧工序中生成的表面的氧化皮，而通过公知的方法进行酸洗。
＜冷轧＞
接着，对以上述方式得到的热轧钢板实施冷轧。在本实施方式的冷轧钢板工序中，优选1次或分为多次以合计60％以上的轧制率(压下率)实施冷轧。另外，在本实施方式中，冷轧的方法及冷轧的次数没有特别限制，能够根据目的的板厚适当选择。
作为最终得到的冷轧钢板的厚度，没有特别严格的限制，但例如优选为0.01mm～0.6mm的范围。需要说明的是，在最终的冷轧钢板的厚度低于0.01mm的情况下，需要注意得到的冷轧钢板的钢性变小这一点。因此，在用于汽车的汽油发动机的垫片等制品时，也要注意形状容易变形这一点。另一方面，在上述厚度超过0.6mm的情况下，需要注意存在制成制品时重量比设计值大、或不能实现要求的小型化这一点。
＜退火＞
在上述冷轧钢板的工序之后，进行退火，由此，能够使加工硬化的钢板软质化，或除去冷轧钢板时的钢板的应变。本实施方式中的退火的工序可以为连续退火，也可以为间隔退火。另外，在上述冷轧工序中，在进行多次冷轧的情况下，能够每次均进行退火。
作为退火时的温度，优选为500℃以上。这是因为在低于500℃的情况下，在钢板中不会引起再结晶，在未软质化的情况下，下一工序的轧制负载增大，故而不予优选。
需要说明的是，在本实施方式中，优选的是，在最后的退火中，具有均热步骤及冷却步骤。通过该均热步骤及冷却步骤，(1)能够将钢板的组织中超过50％的比率的主相设为贝氏体，进而具有例如铁素体相、马氏体相、残留奥氏体相等作为除贝氏体以外的相，并且(2)成为在钢板的任意的区域中具有低于10μm的残留奥氏体粒的状态。
进而，通过上述均热步骤及冷却步骤，能够成为在上述钢板组织中均匀地分散有上述残留奥氏体粒的状态。而且，在本实施方式中，通过将残留奥氏体粒控制为如上述的分散状态，能够得到具有高的强度和良好的成型性的高强度冷轧钢板。
需要说明的是，在本实施方式中，“残留奥氏体粒均匀地分散到钢板组织中”被定义为是指在钢板的任意的区域中含有一定个数以上的低于10μm的残留奥氏体粒。更具体而言，将在将钢板的任意的10μm×10μm的区域设为单位面积时、每任意的单位面积中包含1个以上残留奥氏体粒的情况设为均匀地分散。
此时，进而，残留奥氏体组织在钢板中所占的比率进一步优选为一定以上。更具体而言，在上述均匀地分散的状态下，残留奥氏体组织在钢板中所占的体积比率更优选为8％以上。
这样，在本实施方式中，归结为如下点：为了使高的强度和优异的延展性高水准地并存，例如超过0.1μm的数μm级(超过0.1μm且低于10μm的大小，更优选影响特别大的超过1μm～低于10μm的大小)的残留奥氏体粒以上述的状态分散到钢板组织中是重要的。
需要说明的是，上述“残留奥氏体粒的大小”在本实施方式中是指粒径。具体而言，在每任意单位面积包含1个残留奥氏体粒的情况下，将该粒的最长的部分设为粒径。另外，在每任意的单位面积包含多个残留奥氏体粒的情况下，对它们分别根据上述1个残留奥氏体粒的情况测定粒径，并采用它们的平均值。
首先，对上述的均热步骤进行详细说明。在本实施方式的均热步骤中，优选将钢板的均热温度设为Ac1相变点以上1000℃以下，进行30秒以上均热保持。在上述均热温度低于Ac1相变点的情况下，钢板成为以铁素体为母相的组织形态，因此，不能得到本实施方式中要求的钢板的强度。另一方面，在上述均热温度超过1000℃的情况下，没有特别的优点，且在成本上成为缺点，因此，在本实施方式中将均热温度规定为1000℃。
接着，对上述冷却步骤进行说明。本实施方式中的冷却步骤为上述的均热步骤之后的步骤，优选为将上述钢板以冷却速度10℃/s～100℃/s冷却至保持温度350～500℃后，保持60秒以上～720秒以下的步骤。在上述冷却速度低于10℃/s的情况下，钢板成为以铁素体为主相的组织形态，因此，不能得到本实施方式中要求的钢板的强度。另一方面，在上述冷却速度超过100℃/s的情况下，需要水冷等冷却设备等，而不是气体冷却，成本增加，故而不予优选。另外，这是因为在上述保持时间低于60秒或超过720秒时，TRIP效应所需的残留奥氏体量(γR量)会降低。
另外，在上述保持温度低于350℃的情况下，马氏体组织的比率增加，不能得到本实施方式中要求的钢板的伸长率。另一方面，在上述保持温度超过500℃的情况下，钢板的铁素体相增加，因此，不能得到本实施方式中要求的钢板的强度。
＜调质轧制等＞
以上述方式得到的冷轧钢板能够根据需要进行用于表面粗糙度调节的调质轧制、或用于防锈的Zn、Ni、Sn等电镀及化成处理。
＜层压＞
以上述方式得到的调质轧制板、实施电镀及化成处理而得到的冷轧钢板能够根据需要在该钢板的至少一面侧包覆热塑性树脂膜或热固性树脂膜。
作为用于这样的膜的热塑性树脂，可举出：(1)聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、离子聚合物等烯烃系树脂膜、(2)聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、对苯二甲酸乙二醇酯/间苯二甲酸酯共聚物等聚酯、(3)尼龙6、尼龙6/6、尼龙11、尼龙12等聚酰胺、(4)聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等。
另外，作为热固化树脂，可举出：环氧树脂、乙烯酯树脂等。
在这些热塑性树脂或热固化树脂中，以改善强度等特性为目的，也可以混入玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维等无机纤维、芳纶纤维、聚对苯撑苯并双噻唑纤维(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール)等有机纤维、铝纤维、氧化铝纤维、SUS纤维、铜纤维等金属纤维这样的纤维强化剂。作为强化纤维的形态，可举出：无纺织布、短纤维、无纺织布和织物或针织物的组合等。另外，除上述纤维强化剂外，也可以混入染料、阻燃剂、抗菌剂、抗氧化剂、增塑剂、润滑剂等公知的添加剂。
这些热塑性树脂膜或热固性树脂膜在耐热性、耐腐蚀性、耐冲击性、与钢板的粘接性方面，分别具有不同的特征，能够根据用途分开使用。
另外，在由这些热塑性树脂膜或热固性树脂膜包覆钢板的情况下，能够根据需要使用粘接剂，例如，也能够夹杂环氧系粘接剂、酚系粘接剂、氨基系粘接剂、氨酯系粘接剂、酸改性烯烃树脂系粘接剂、共聚酰胺系粘接剂、共聚酯系粘接剂、它们的混合物等。
＜压制成型＞
以上述方式得到的冷轧钢板能够应用为压制成型用的素材。
＜冷轧钢板＞
接着，对本实施方式的冷轧钢板进行详细说明。本实施方式的冷轧钢板是通过上述的制造方法得到的冷轧钢板。
作为本实施方式的冷轧钢板的组成，具有如下组成：以质量％计的含量为C：0.1～0.3％、Si：1.0～2.0％、Mn：1.0～2.5％、Cr：0.5％以下、Ni：1.0％以下、P：0.01％以下、S：0.006％以下、N：0.015％以下、Cu：0.5％以下，余量为Fe及不可避免的杂质。关于各元素的含量与上述轧制素材中的说明相同，因此，在此省略说明。
本实施方式中的冷轧钢板的特征在于：在其组织中，将主相设为贝氏体组织，进而具有例如铁素体相、马氏体相、残留奥氏体相作为除上述贝氏体以外的相。而且，本实施方式中的冷轧钢板的特征在于：在钢板的任意的区域中存在低于10μm的残留奥氏体粒。
进而，本实施方式中的冷轧钢板的特征在于：上述残留奥氏体粒均匀地分散。即，在本实施方式的冷轧钢板中，其特征在于：在任意的区域中包含一定个数以上粒径低于10μm的残留奥氏体粒。具体而言，其特征在于：在将本实施方式的冷轧钢板的任意的10μm×10μm的区域设为单位面积的情况下，每任意的单位面积包含1个以上粒径低于10μm的大小的残留奥氏体粒。
在本实施方式中，更优选的是，优选在上述单位面积包含1个以上粒径0.1μm～低于10μm(更优选影响特别大的超过1μm～低于10μm)的大小的残留奥氏体粒。更优选为8个以上。这样，通过具有上述范围的粒径的残留奥氏体粒分布于冷轧钢板，能够得到更高强度及高延展性的冷轧钢板。作为其结果，发现：在使本实施方式的冷轧钢板的厚度变得更薄的情况下、或成型为小型零件时，也能够使成型性及强度并存。
需要说明的是，在本实施方式中，上述的粒径能够使用EBSD法(作为一例，测定装置:使用(株)TSL Solutions OIM analysis，测定范围：50×50μm，测定STEP:0.1μm，CI值：0.05以上，Clean UP处理：通过Grain Dilation进行测定)进行测定。图2是本发明的在本发明的范围内制造的冷轧钢板(实施例10)的采用EBSD法的截面组织照片。在本例中，残留奥氏体由白色表示，显示出每10μm×10μm的单位面积包含1个以上粒径低于10μm的大小的残留奥氏体粒(参照图2右侧)。图3是在本发明的范围外制造的冷轧钢板(比较例11)的采用EBSD法的截面组织照片。由同图可知每10μm×10μm的单位面积未存在1个以上粒径低于10μm的大小的残留奥氏体粒。
进而，在本实施方式的冷轧钢板中，上述残留奥氏体粒在钢板组织中所占的比率优选为一定以上。即，在存在大量残留奥氏体粒的情况下，显现TRIP现象，能够得到良好的强度及成型性。在本实施方式中，残留奥氏体组织在钢板中所占的体积比率优选为8％以上。通过设为这样的组成，能够得到作为目的的高水准地兼备钢板强度和延展性的冷轧钢板。
本实施方式的冷轧钢板的进一步特征在于：拉伸强度TS为700MPa以上1400MPa以下。进一步的特征在于，在将断裂伸长率设为EL％时，满足以下的式：
TS≧1400-(30×EL)。
需要说明的是，上述拉伸强度及断裂伸长率能够根据JIS Z 2241进行测定。
另外，本实施方式的冷轧钢板进一步优选表示加工硬化的特性的值即加工硬化指数n值为0.20以上。需要说明的是，该加工硬化指数n值是其越大，弯曲加工性越良好的数值，取0≦n≦1的值(须藤一着：材料试验法、内田老鹤圃社、(1976)、p.34)。在本实施方式的冷轧钢板中，为了实现优异的强度及延展性、成型性等，特别是与轧制方向平行的方向上的加工硬化指数(n值)优选为0.20以上。
本实施方式的冷轧钢板还具有上述的结构，因此，在加工时具有优异的成型性。具体而言，本实施方式的冷轧钢板的极限膨出高度优选为6.5mm以上。即，在基于JIS Z 2247进行膨出试验(張出試験)而测定时，将在膨出时产生开裂时的高度设为极限膨出高度，极限膨出高度优选为6.5mm以上。
本实施方式的冷轧钢板的极限拉延比进一步优选为2.0以上。即，将在深拉深成型试验中得到的未断裂而拉深延展的最大坯料直径D和冲头直径d的比(D/d)设为极限拉延比(LDR)。在本实施方式中，将LDR≧2.0的情况判断为深拉深性良好。
本实施方式的冷轧钢板进一步优选为下述所示的Δr的值为±0.7的范围。Δr的值大时，在成型时产生不需要的突耳(耳)，因此，优选取尽可能小的值。
Δr＝(r0-r90)/2-r45
在此，r0是从冷轧退火板上从L方向(轧制方向)切出5号试验片，根据JIS Z 2254的规定求出的值。另外，r45、r90也同样是从冷轧退火板上从D方向(与轧制方向形成45°的方向)及C方向(与轧制方向形成90°的方向)分别切出5号试验片，根据JIS Z 2254的规定求出的值。
本实施方式的冷轧钢板进一步优选深拉深成型后的突耳率(耳率)为10％以下。即，深拉深成型试验中进行圆筒拉深试验，测定成型后的突耳的高度，测定由下式表示的突耳率。
突耳率＝Δh(hMax-hMin)/hAVe×100
hMax：最大突耳高度、hMin：最少突耳高度、hAVe：平均突耳高度
突耳率的值越低，为越平坦的突耳，能够判断为成型性良好。在本实施方式中，突耳率优选为10％以下。
＜实施例＞
以下举出实施例对本发明进行具体地说明，但本发明不限定于这些实施例。
＜实施例1＞
通过连续铸造法将具有表1所示的成分的钢液(溶鋼)制成钢坯(轧制素材)。钢坯的厚度设为230mm。接着，在将该钢坯加热为1250℃后，以80％的压下率进行粗轧。然后，使用图1所示的6台轧机在1050℃下进行精轧。使用精加工前段轧机1～3轧机，将每台精加工前段轧机的平均压下率设为43％。精加工后段3轧机的压下的累计应变设为0.5。精轧机的出口侧s的钢板的温度设为900℃。
对以上述方式进行精轧的钢板进行3秒的空冷后，进行水冷冷却，并在750℃下进行卷绕。以此方式得到厚度1.8mm的热轧钢板。得到的热轧钢板的拉伸强度为700MPa。
在对以上述方式得到的热轧钢板进行酸洗后，分成2次以合计83％的轧制率进行冷轧。在冷轧后的退火中，在800℃中60秒的均热步骤后，以冷却速度60℃/s冷却至保持温度400℃后，经由保持180秒的冷却步骤，最终得到厚度0.3mm的冷轧钢板。
[残留奥氏体粒的体积比率的测定]
得到的冷轧钢板中的残留奥氏体粒的体积比率的测定通过X射线衍射法来进行。测定设备使用XRD：Rigaku公司制造的SmartLab。
将对得到的冷轧钢板从表面湿式研磨至1/4厚度的位置后，通过化学研磨进行精加工研磨的冷轧钢板设为测定试样。X射线源使用Cu管球，测定设为40～140°(2θ/θ)，送入侧狭缝设为2mm，送入侧、受光狭缝设为1/5deg.。
进而，测定铁素体相的(200)、(211)面和奥氏体相的(200)、(220)、(311)面的5个方位的积分强度后，以Rigaku RINT2000/PC软件根据残留奥氏体定量程序处理说明书中记载的顺序，分别实施平滑处理、背景除去、强度计算、定量计算，从而求出残留奥氏体的体积比率。
将得到的结果示于表3。此外，在本发明中，在残留奥氏体粒的体积比率为8％以上的情况下，能够判断为良好的相结构。
[残留奥氏体粒的分布状态及粒径的测定]
残留奥氏体粒的分布状态通过扫描电子显微镜(SEM)进行的EBSD(electron backscattering diffraction)法来测定。测定设备使用(株)TSL Solutions OIM analysis。使用与上述X射线衍射法中的测定试样相同的试样，进行扫描电子显微镜(日立高新技术社制FE-SEM(SU8020))的测定。
此外，在实施例1中，作为一例，将每任意的10μm×10μm的单位面积中包含8个以上粒径低于10μm的残留奥氏体粒的情况设为○，将不包含8个以上残留奥氏体粒的情况设为×。另外，算出上述每单位面积中观察到的全部的残留奥氏体粒的粒径的平均值。将结果示于表3。
[机械特性(拉伸试验)]
从得到的冷轧钢板以拉伸方向成为与钢板的轧制方向平行的方向的方式选取样品，准备JIS 13B号试验片。使用得到的试验片，根据JIS Z2241进行拉伸试验，测定拉伸强度(TS)、断裂伸长率(EL)。根据得到的拉伸强度(TS)及断裂伸长率(EL)的值，将满足“拉伸强度(TS)≧1400-30×断裂伸长率(EL)”的式的情况设为○，将不满足该式的情况设为×。将结果示于表3。
[机械特性(n值)]
使用通过上述拉伸试验得到的结果基于JIS Z 2253算出n值。将得到的n值的结果示于表3。此外，在本发明中，能够将n值为0.20以上的情况判断为成型性良好。
[成型性评价(极限膨出高度)]
使用得到的冷轧钢板，基于JIS Z 2247进行膨出试验，得到极限膨出高度的值。膨出试验使用冲头直径为10mm的冷轧钢板进行。将膨出时产生开裂时的高度设为极限膨出高度。将得到的数值示于表3。
需要说明的是，根据膨出试验，能够评价钢板的基于总伸长特性和局部延展性两者的复合效应。另外，在本发明中，在极限膨出高度为6.5mm以上的情况下，能够判断为成型性良好。
[成型性评价(极限拉延比)]
使用得到的冷轧钢板进行深拉深成型试验，得到极限拉延比(LDR)的值。深拉深成型试验以圆筒拉深试验进行。作为试验条件，设为冲头直径：30mm、Rp：3.0mm、冲模直径：30.7mm、Rd：2.5mm、按压力：10kN、成型速度：2.5mm/s。润滑使用润滑油及聚乙烯片，在高润滑条件下实施。将未断裂而拉深延展的最大坯料直径D和冲头直径d的比(D/d)设为极限拉延比(LDR)。将得到的结果示于表3。此外，在本发明中，能够将LDR≧2.0以上的情况判断为深拉深性良好。
[成型性评价(Δr)]
Δr的值如以下方式得到。使用得到的冷轧钢板，从L方向(轧制方向)、D方向(与轧制方向形成45°的方向)及C方向(与轧制方向形成90°的方向)分别切出5号试验片。根据JISZ 2254的规定分别求出r值(rL＝r0、rD＝r45、rC＝r90)，并通过下述式算出Δr值。
Δr＝(r0-r90)/2-r45
将得到的结果示于表3。此外，在本发明中，Δr为±0.7的范围内的情况能够判断为成型性良好。
[成型性评价(突耳率)]
突耳率如以下方式算出。使用得到的冷轧钢板，与上述同样进行深拉深成型试验。测定深拉深成型后的突耳的高度，使用下述式算出突耳率。
突耳率＝Δh(hMax-hMin)/hAVe×100
hMax：最大突耳高度、hMin：最少突耳高度、hAVe：平均突耳高度
将得到的结果示于表3。此外，在本发明中，在突耳率为10％以下的情况下，能够判断为成型性良好。
＜实施例2～实施例21、比较例1～比较例13＞
与实施例1同样地进行实施例2～实施例21、及比较例1～比较例13。使用的冷轧钢板使用表1所示的成分，除在表3或表4所示的条件下进行轧制以外，设为与实施例1同样的条件。将得到的结果分别示于表3和表4。另外，将热轧后的热轧钢板的机械特性示于表2。
[表1]
Figure BDA0002859553640000201
/>
※tr：意指达到检测极限而无法记载数值
[表2]
Figure BDA0002859553640000202
[表3]
Figure BDA0002859553640000203
[表4]
Figure BDA0002859553640000211
关于表1所示的钢坯片的钢种，钢种1～3为纳入本发明的成分范围的钢坯片，但钢种4～6为本发明的成分范围外的钢坯片。使用这些钢种1～6的钢坯片，得到实施例及比较例的各值。
关于表2所示的热轧后的热轧钢板的机械特性，示出钢种2和钢种4的特性。钢种2的卷绕温度(CT)为700℃以上，因此，能够得到拉伸强度(TS)为900MPa以下的特性。
另一方面，钢种4的卷绕温度(CT)低为480℃，因此，拉伸强度(TS)高达1034MPa。其结果，在之后的冷轧时，不能变薄至作为目标的0.6mm以下，如果轧制次数和轧制载重增大，则产生开裂，因此中止冷轧。需要说明的是，关于钢种5～7，由于卷绕温度低，因此，有可能硬质化从而在冷轧时产生开裂，因此，不实施使卷绕温度变化的试验。在本发明中，为了降低冷轧时的负载，将热轧后的拉伸强度为900MPa以下的情况判断为良好。
另外，在表2中，“FT(Finishing Temperature)”表示精轧机送出侧的钢圈温度，“YP(Yield Point)”表示屈服点，“EL(Elongation)”表示断裂伸长率。
关于表4所示的结果，比较例1、3、4、7的均热步骤时的保持温度低为300℃，因此，主相成为马氏体。其结果，不能确保一定以上的残留奥氏体粒，结果是伸长不足，因此，成为不优选的结果。
比较例2及比较例9中，在均热步骤后的冷却步骤中，未进行一定时间的保持，因此，不能确保一定以上的残留奥氏体粒，从而不满足特性。
比较例5及比较例8中，冷却步骤中的保持温度过高，因此，不能确保一定以上的残留奥氏体粒，从而不满足特性。
比较例6中，均热步骤中的均热温度为Ac3相变点以上，因此，相结构与Ac3相变点以下的情况不同，结果是不能满足残留奥氏体粒的量。
比较例10及比较例11中，在钢坯片中添加一定量以上Cr，因此，Ac1相变点上升。其结果，在800℃的均热温度下，不能得到贝氏体相及奥氏体相，铁素体相成为主相。结果是不能得到满足强度、延展性的平衡的冷轧钢板。
比较例12中，钢坯片中作为奥氏体稳定元素的Si不足，因此，不能确保一定的残留奥氏体粒。结果是不能得到满足强度、延展性的平衡的冷轧钢板。
比较例13中，C量及Si量少，因此，不能得到一定的残留奥氏体粒，铁素体成为主相。其结果，不能得到满足强度的冷轧钢板。
根据以上可明确，在本发明的实施例中，通过满足表中所示的相结构、机械特性值、成型性的基准，可得到成型性优异的高强度冷轧钢板。另一方面，在比较例中，没有在适当的条件下进行制造，因此，不满足相结构、机械特性、成型性的基准的任一个，从而判断不足成为成型性优异的高强度冷轧钢板。
需要说明的是，上述的实施方式和各实施例能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种变形。
产业上的可利用性
如以上所说明，根据本发明的热轧钢板及冷轧钢板以及它们的制造方法，能够得到成型性优异的高强度冷轧钢板及成为其素材的热轧钢板。其中，本发明的高强度冷轧钢板即使在作为薄板而通过压制成型等成型为小型零件等的情况下，也不会产生开裂，成型性优异。进而，本发明的高强度冷轧钢板能够实现成型品的小型化及轻量化的要求，产业上的可利用性极高。
本发明的高强度冷轧钢板能够用于汽车的汽油发动机的垫片、笔记本电脑或智能手机的框体、电子设备的框架零件等。
附图标记说明
1 精轧机
F4、F5、F6 异径辊轧钢机
4a、4b 工作辊
4c、4d 支承辊
11、12、13 水冷单元
20a、20b 水冷单元

Claims (15)

1.热轧钢板的制造方法，其特征在于，包括：
第一步骤，以合计30％以上的压下率对轧制素材进行粗轧，所述轧制素材为如下组成：以质量％计的含量为C：0.1～0.3％、Si：1.0～2.0％、Mn：1.0～2.5％、Cr：0.5％以下、Ni：1.0％以下、P：0.01％以下、S：0.006％以下、N：0.015％以下、Cu：0.5％以下，余量为Fe及不可避免的杂质；
第二步骤，在所述第一步骤后，在800℃以上的温度环境下，使用直径互不相同的多个异径辊，以合计40％以上的压下率对所述轧制素材进行精轧；
第三步骤，在所述第二步骤后，在700℃以上的温度环境下，进行所述轧制素材的卷绕，由此制造拉伸强度为900MPa以下的热轧钢板。
2.根据权利要求1所述的热轧钢板的制造方法，其中，在所述第一步骤中，在1100℃以上的温度环境下，对所述轧制素材进行粗轧。
3.根据权利要求1或2所述的热轧钢板的制造方法，其中，在所述第二步骤中，以精加工前段中的每台轧机的平均压下率为40％以上，且精加工后段中的轧机的压下累计应变为0.5以上的方式进行精轧。
4.高强度冷轧钢板的制造方法，其特征在于，包括：
第四步骤，将通过权利要求1～3中任一项所述的热轧钢板的制造方法得到的热轧钢板进行冷轧从而制造冷轧钢板。
5.根据权利要求4所述的高强度冷轧钢板的制造方法，其中，在所述第四步骤中，以合计60％以上的压下率对所述热轧钢板进行冷轧。
6.根据权利要求5所述的高强度冷轧钢板的制造方法，其中，还具有：第五步骤，在所述第四步骤后，在Ac1点以上的均热温度下将所述冷轧钢板退火后，进行冷却保持。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的高强度冷轧钢板的制造方法，其中，所述热轧钢板的厚度为1.2～3.0mm，所述冷轧钢板的厚度为0.01～0.6mm。
8.高强度冷轧钢板，其特征在于，具有如下组成：以质量％计的含量为C：0.1～0.3％、Si：1.0～2.0％、Mn：1.0～2.5％、Cr：0.5％以下、Ni：1.0％以下、P：0.01％以下、S：0.006％以下、N：0.015％以下、Cu：0.5％以下，余量为Fe及不可避免的杂质，
将主相设为贝氏体组织，除所述贝氏体组织以外还包含铁素体组织、马氏体组织及残留奥氏体组织，
每1 0μm2的单位面积分散有1个以上的超过0.1μm且低于10μm的残留奥氏体粒，
拉伸强度TS为700MPa以上1400MPa以下，且
将断裂伸长率设为EL％时，满足TS≧1400-(30×EL)。
9.根据权利要求8所述的高强度冷轧钢板，其中，所述高强度冷轧钢板的表示加工硬化的特性的n值为0.20以上。
10.根据权利要求8或9所述的高强度冷轧钢板，其中，所述残留奥氏体组织所占的体积比率为8％以上。
11.根据权利要求10所述的高强度冷轧钢板，其中，所述高强度冷轧钢板的厚度为0.01～0.6mm。
12.根据权利要求10所述的高强度冷轧钢板，其中，所述高强度冷轧钢板的极限膨出高度为6.5mm以上。
13.根据权利要求10所述的高强度冷轧钢板，其中，所述高强度冷轧钢板的极限拉延比为2.0以上。
14.根据权利要求10所述的高强度冷轧钢板，其中，所述高强度冷轧钢板的Δr在±0.7的范围。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的高强度冷轧钢板，其中，所述高强度冷轧钢板的突耳率为10％以下。
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