CN115210398A

CN115210398A - 钢板、构件和它们的制造方法

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Publication number: CN115210398A
Application number: CN202180016583.5A
Authority: CN
Inventors: 和田悠佑; 中垣内达也; 寺嶋圣太郎; 杨灵玲; 横田毅; 山本俊佑; 竹田裕纪
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2022-10-18
Anticipated expiration: 2041-02-24
Also published as: JP7020594B2; MX2022010479A; EP4079884A1; KR20220128658A; WO2021172297A1; EP4079884A4; CN115210398B; JPWO2021172297A1; US20230349019A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种高强度且具有良好的延展性和伸长凸缘性且抑制高应变速率下的延展性劣化的钢板、由该钢板得到的构件以及它们的制造方法。本发明的钢板具有特定的成分组成和钢组织，上述钢组织以面积率计为铁素体：60％～85％，贝氏体：3％～15％，残留奥氏体：3％～15％，新鲜马氏体：5％～15％和剩余部分：5％以下；残留奥氏体中存在渗碳体粒子，残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率与残留奥氏体的面积率的比例为5％～25％，拉伸强度为590MPa以上且小于780MPa。

Description

钢板、构件和它们的制造方法

技术领域

本发明涉及高强度且具有良好的延展性和伸长凸缘性且抑制了高应变速率下的延展性劣化的钢板、构件以及它们的制造方法。本发明的钢板可以很好地用作主要在汽车领域中使用的构件。

背景技术

近年来，为了保护地球环境，提高汽车的油耗量成为重要的课题，需要汽车的车身轻量化和耐碰撞性能的提高。为了满足上述要求，作为汽车用钢板，高强度钢板的需求不断增加。然而，通常钢板的高强度化导致加工性的降低。因此，希望开发兼顾高强度和高加工性的钢板。

另外，在将高强度钢板成型加工成汽车构件那样的复杂形状时，在伸出部位、伸长率凸缘部位产生裂纹、颈缩成为严重的问题。因此，也需要同时能够克服产生裂纹、颈缩的问题的伸长率和扩孔率提高的高强度钢板。而且，在实际的加压成型中，为了提高生产率，以高应变速率加工钢板。因此，除了通常的拉伸试验中评价的低应变速率下的伸长率之外，还需要在高应变速率下伸长率也不降低的钢板。

迄今为止，为了同时提高强度和加工性，制造了铁素体－马氏体双相钢(DP钢)、利用残留奥氏体的相变诱发塑性的TRIP钢等各种复合组织高强度钢板。

例如，在专利文献1中公开了一种高强度钢板的制造方法，其添加大量的Si，将冷轧钢板在双相区域退火后，接着在300～450℃的贝氏体相变区域保持，确保大量的残留奥氏体，由此实现高延展性。

在专利文献2中公开了通过在大量添加Si和Mn的同时使组织为铁素体和回火马氏体来实现高扩孔率的高强度冷轧钢板的制造方法。

另外，作为同时提高伸长率和扩孔率的方法，开发了通过引入回火马氏体、贝氏体来缓和组织间的硬度差的技术。例如，在专利文献3中公开了通过使组织为铁素体、回火马氏体和残留奥氏体来得到高伸长率和扩孔率的技术。另外，在专利文献4中公开了通过使组织为铁素体、贝氏体和残留奥氏体来得到高伸长率和扩孔率的技术。

另外，控制在钢中析出的碳化物的方法也是有效的。在专利文献5中公开了通过使组织为铁素体、低温相变相和残留奥氏体并细化低温相变相中的碳化物的粒径来得到高伸长率和扩孔率的技术。在专利文献6中公开了通过在含有残留奥氏体的钢中优化退火条件来控制渗碳体的尺寸和形态并得到高伸长率和扩孔率的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平2－101117号公报

专利文献2：日本特开2004－256872号公报

专利文献3：日本专利第5463685号公报

专利文献4：日本专利第4894863号公报

专利文献5：日本特开2008－308717号公报

专利文献6：日本专利第4903915号公报

发明内容

然而，在专利文献1中，虽然延展性优异，但是未考虑伸长凸缘性。在专利文献2中，虽然伸长凸缘性优异，但是延展性不充分。在专利文献3、专利文献4和专利文献5中，虽然兼顾了高延展性和伸长凸缘性，但是未考虑高应变速率下的延展性的降低。在专利文献6中，虽然得到了高伸长率，但是未考虑高应变速率下的延展性降低。

本发明鉴于这样的情况，其目的在于提供高强度、具有良好的延展性和伸长凸缘性且抑制高应变速率下的延展性劣化的钢板、构件以及它们的制造方法。

应予说明，本发明所说的高强度是指通过对加工成JIS5号试验片的试验片依据JIS Z 2241(2011)的规定使十字头速度为10mm/min而进行的拉伸试验，拉伸强度(TS)为590MPa以上且小于780MPa。

另外，良好的延展性是指通过上述拉伸试验得到的总伸长率El₁为31％以上。

另外，良好的伸长凸缘性是指对于100mm×100mm的试验片，依据日本钢铁联合会标准JFST 1001，使用60゜圆锥冲头进行3次扩孔试验，平均的扩孔率λ为60％以上。

另外，抑制高应变速率下的延展性劣化是指对于加工成JIS5号试验片的试验片，将上述拉伸试验的十字头速度变更为100mm/min，进行高速拉伸试验，高速拉伸试验中的El₂(总伸长率)的测定值相对于上述通常的拉伸试验中的El₁(总伸长率)的测定值(El₂/El₁)为85％以上。

本发明人等为了制造具有良好的延展性(伸长率)和伸长凸缘性(扩孔率)且抑制高应变速率下的延展性劣化的高强度钢板而反复进行了深入研究。特别是通过详细分析在制造钢板的热历程中产生的微观组织变化，进行了用于提高伸长率和扩孔率的研究。本发明人等在研究的过程中对适当调整化学成分而得到的钢板从退火温度以规定的冷却速度冷却并在380℃～420℃进行第一保持，通过贝氏体相变或Q&P(Quench and Partitioning)处理而在奥氏体中富集C，然后在440℃～540℃以规定的条件进行第二保持。结果得到了在残留奥氏体中存在渗碳体粒子的组织，发现能够制造具有良好的延展性和伸长凸缘性且抑制高应变速率下的延展性劣化的高强度钢板。

通常，在含有大量残留奥氏体的钢中，通过残留奥氏体的TRIP效应，在通常的低应变速率下的拉伸试验中得到非常高的伸长率。但是，已知通过施加应变使残留奥氏体相变而生成的加工诱发马氏体大量固溶C而非常硬质。因此，组织间的硬度差大，扩孔率降低。另外，在高应变速率下的拉伸试验中，已知稳定的残留奥氏体不发生马氏体相变，伸长率降低。但是，在本发明的成分和组织中，包含残留奥氏体，具有良好的延展性，同时，抑制伸长凸缘性和高应变速率下的延展性的劣化。其详细情况尚不清楚，但是认为这是因为在第一保持中不可避免地生成的过度富集了C的奥氏体在第二保持中部分地作为渗碳体粒子析出，由此扩孔率上升。如上所述，因第一保持而不可避免地生成的过度富集了C的残留奥氏体由于冲裁时的大应变而成为非常硬的马氏体，成为降低扩孔率的原因。通过本发明的第二保持，渗碳体粒子在过度富集了C的奥氏体中析出，过度富集了C的奥氏体减少。也就是说，与上述过度富集了C的残留奥氏体相比，C浓度较低的残留奥氏体增加。由此，在高应变速率下有助于伸长率的残留奥氏体增加，抑制高应变速率下的延展性劣化。

本发明是基于以上见解而进行的，其主旨如下。

[1]一种钢板，具有如下成分组成和钢组织：

所述成分组成是以质量％计含有：

C：0.05％～0.18％、

Si：0.01％～2.0％、

Al：0.01％～2.0％、

Si与Al的合计：0.7％～2.5％、

Mn：0.5％～2.3％、

P：0.1％以下、

S：0.02％以下、和

N：0.010％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成；

所述钢组织是以面积率计为铁素体：60％～85％，贝氏体：3％～15％，残留奥氏体：3％～15％，新鲜马氏体：3％～15％和剩余部分：5％以下；

上述残留奥氏体中存在渗碳体粒子，上述残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率与上述残留奥氏体的面积率的比例为5％～25％，

并且，拉伸强度为590MPa以上且小于780MPa。

[2]根据[1]所述的钢板，其中，上述残留奥氏体中的渗碳体粒子的平均长径为30nm～400nm。

[3]根据[1]或[2]所述的钢板，其中，上述成分组成进一步以质量％计含有合计1.0％以下的选自Cr、V、Mo、Ni和Cu中的至少1种。

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的钢板，其中，上述成分组成进一步以质量％计含有选自：

Ti：0.20％以下和

Nb：0.20％以下中的至少1种。

[5]根据[1]～[4]中任一项所述的钢板，其中，上述成分组成进一步以质量％计含有：

B：0.005％以下。

[6]根据[1]～[5]中任一项所述的钢板，其中，上述成分组成进一步以质量％计含有选自：

Ca：0.005％以下和

REM：0.005％以下中的至少1种。

[7]根据[1]～[6]中任一项所述的钢板，其中，上述成分组成进一步以质量％计含有选自：

Sb：0.05％以下和

Sn：0.05％以下中的至少1种。

[8]根据[1]～[7]中任一项所述的钢板，其中，在钢板表面具有热浸镀锌层或合金化热浸镀锌层。

[9]一种构件，是对[1]～[8]中任一项所述的钢板实施成型加工和焊接中的至少一者而成的。

[10]一种钢板的制造方法，将具有[1]、[3]～[7]中任一项所述的成分组成的坯材进行热轧和冷轧，然后在700℃～950℃的退火温度下保持30秒～1000秒，以10℃/s以上的平均冷却速度从上述退火温度冷却到150℃～420℃的冷却停止温度，然后在380℃～420℃的温度范围以10秒～500秒的条件进行第一保持，进一步在满足下述式1～式3的温度X℃和保持时间Y秒的条件下进行第二保持。

式1：10000≤(273+X)(12+logY)≤11000

式2：440≤X≤540

式3：Y≤200

[11]根据[10]所述的钢板的制造方法，其中，从上述第一保持中的保持温度到上述第二保持中的上述温度X℃的平均升温速度为3℃/s以上。

[12]根据[10]所述的钢板的制造方法，其中，从上述第一保持中的保持温度到上述第二保持中的上述温度X℃的平均升温速度为10℃/s以上。

[13]根据[10]～[12]中任一项所述的钢板的制造方法，其中，在上述第一保持与上述第二保持之间或上述第二保持结束后，在钢板的表面形成热浸镀锌层或合金化热浸镀锌层。

[14]一种构件的制造方法，具有对通过[10]～[13]中任一项所述的钢板的制造方法制造的钢板实施成型加工和焊接中的至少一者的工序。

根据本发明，可以得到高强度、具有良好的延展性和伸长凸缘性且抑制高应变速率下的延展性劣化的钢板。如果对本发明的钢板进行成型加工、焊接等制成构件并将该构件例如应用于汽车结构构件，则能够实现由车身轻量化带来的油耗量改善，因此工业上的利用价值非常大。

具体实施方式

以下，具体说明本发明。首先，对本发明中的钢的成分组成进行说明。应予说明，作为成分含量单位的“％”表示“质量％”。

C：0.05％～0.18％

C是使奥氏体稳定化的元素，是为了得到存在渗碳体粒子的残留奥氏体所必需的元素。另外，由于容易生成除铁素体以外的硬质组织，所以是提高钢板强度且为了使组织复合化来提高TS－EL平衡所必需的元素。如果C含量小于0.05％，则铁素体量变得过多，因此不能得到所期望的强度，或者难以得到以面积分率计为3％以上的残留奥氏体而伸长率降低。因此，C含量为0.05％以上，优选为0.06％以上，更优选为0.07％以上。另一方面，如果C含量超过0.18％，则铁素体量减少，强度显著上升，伸长率降低。因此，C含量为0.18％以下，优选为0.15％以下，更优选为0.13％以下。

Si：0.01％～2.0％

Si抑制奥氏体中的C富集促进和渗碳体等碳化物的生成，促进残留奥氏体的生成。从炼钢中的脱硅成本的观点出发，Si含量为0.01％以上。另一方面，如果Si含量超过2.0％，则表面性状、焊接性劣化，因此Si含量为2.0％以下。Si含量优选为1.8％以下。

Al：0.01％～2.0％

Al抑制奥氏体中的C富集促进和渗碳体等碳化物的生成，促进残留奥氏体的生成。从炼钢中的脱Al成本的观点出发，Al含量为0.01％以上。另一方面，如果Al含量超过2.0％，则连续铸造时产生钢片裂纹的危险性提高。因此，Al含量为2.0％以下，优选为1.8％以下。

Si与Al的合计：0.7％～2.5％

Si与Al抑制奥氏体中的C富集促进和渗碳体等碳化物的生成。为了得到足够量的残留奥氏体，Si与Al的合计含量为0.7％以上，优选为1.0％以上，更优选为1.3％以上。另一方面，从制造成本的观点出发，Si与Al的合计含量为2.5％以下，优选为2.2％以下，更优选为2.0％以下。

Mn：0.5％～2.3％

Mn提高淬火性并抑制退火后的冷却中的珠光体相变，因此是对钢的强化有效的元素。另外，Mn是奥氏体稳定化元素，也有助于残留奥氏体的生成。为了得到这些效果，Mn含量为0.5％以上，优选为0.9％以上。另一方面，如果Mn含量超过2.3％，则铁素体量减少，伸长率降低。因此，Mn含量为2.3％以下，优选为1.8％以下。

P：0.1％以下

P是对钢的强化有效的元素，但是如果过量添加超过0.1％，则由于晶界偏析而引起脆化，机械特性降低。因此，P含量为0.1％以下，优选为0.05％以下，更优选为0.02％以下。P含量的下限没有规定，但是目前工业上可实施的下限为0.002％。

S：0.02％以下

S成为MnS等夹杂物，成为耐冲击特性的劣化、沿着焊接部的金属流的裂纹的原因，因此优选尽量低，从制造成本的观点出发，S含量为0.02％以下。S含量优选为0.01％以下。S含量的下限没有规定，但是目前工业上可实施的下限为0.0002％。

N：0.010％以下

N是使钢的耐时效性大幅劣化的元素，越少越好。如果N含量超过0.010％，则耐时效性的劣化变得显著，因此N含量为0.010％以下。N含量的下限没有规定，但是目前工业上可实施的下限为0.0005％。

本发明的钢板具有以上述成分组成为基本成分且剩余部分包含铁(Fe)和不可避免的杂质的成分组成。这里，本发明的钢板优选具有含有上述成分作为基本成分且剩余部分由铁和不可避免的杂质构成的成分组成。本发明的钢板可以根据所期望的特性适当地含有以下所述的成分(任意元素)。应予说明，以下成分只要以以下所示的上限量以下含有，就能够得到本发明的效果，因此没有特别设置下限。应予说明，在以小于后述的优选下限值包含下述任意元素的情况下，该元素作为不可避免的杂质而包含。

合计1.0％以下的选自Cr、V、Mo、Ni和Cu中的至少1种

Cr、V、Mo、Ni和Cu在从退火温度的冷却时抑制珠光体相变，有效地作用于残留奥氏体的生成。但是，如果选自Cr、V、Mo、Ni和Cu中的至少1种合计超过1.0％，则其效果饱和，成为成本增加的重要因素。因此，在钢板含有这些元素中的至少1种的情况下，这些元素的合计含量为1.0％以下。优选这些元素的合计含量为0.50％以下，更优选为0.35％以下。如果合计含量为1.0％以下，则可以得到本发明的效果，因此合计含量的下限没有特别限定。为了更有效地得到由Cr、V、Mo、Ni和Cu产生的残留奥氏体生成效果，优选使合计含量为0.005％以上，更优选为0.02％以上。

选自Ti：0.20％以下和Nb：0.20％以下中的至少1种

Ti、Nb具有形成碳氮化合物并通过粒子分散强化使钢高强度化的作用。但是，即使分别含有超过0.20％的Ti、Nb，也过度高强度化，延展性降低。因此，在钢板含有Ti和Nb中的至少1种的情况下，各元素的含量为0.20％以下。优选各元素的合计含量为0.15％以下，更优选为0.08％以下。如果Ti含量和Nb含量分别为0.20％以下，则可以得到本发明的效果，因此Ti含量和Nb含量的下限没有特别限定。为了更有效地得到由Ti、Nb产生的粒子分散强化的效果，Ti和Nb的含量优选分别为0.01％以上。

B：0.005％以下

B具有抑制晶界偏析而从奥氏体晶界生成铁素体、提高强度的作用。但是，即使含有超过0.005％的B，也作为硼化物析出，不能得到提高足够强度的效果。因此，在钢板含有B的情况下，B含量为0.005％以下。优选B含量为0.004％以下，更优选为0.003％以下。如果B含量为0.005％以下，则可以得到本发明的效果，因此B含量的下限没有特别限定。为了更有效地得到由B产生的强度上升的效果，B含量优选为0.0003％以上。

选自Ca：0.005％以下和REM：0.005％以下中的至少1种

Ca、REM都具有通过硫化物的形态控制来提高加工性的效果。然而，过量添加有对清洁度产生不良影响的风险，因此在钢板含有Ca和REM中的至少1种的情况下，各元素的含量为0.005％以下。优选各元素的合计含量为0.004％以下，更优选为0.003％以下。如果Ca含量和REM含量分别为0.005％以下，则可以得到本发明的效果，因此Ca含量和REM含量的下限没有特别限定。为了更有效地得到由Ca、REM产生的提高加工性的效果，Ca和REM的含量优选分别为0.0001％以上。

选自Sb：0.05％以下和Sn：0.05以下中的至少1种

Sb、Sn具有抑制脱碳、脱氮、脱硼等且抑制钢的强度降低的作用。然而，过量添加有伸长凸缘性恶化的可能性，因此在钢板含有Sb和Sn中的至少1种的情况下，各元素的含量为0.05％以下。优选各元素的合计含量为0.04％以下，更优选为0.03％以下。如果Sb含量和Sn含量分别为0.05％以下，则可以得到本发明的效果，因此Sb含量和Sn含量的下限没有特别限定。为了更有效地得到由Sb和Sn产生的抑制强度降低的效果，Sb和Sn的含量优选分别为0.003％以上。

下面对钢板的钢组织进行说明。

本发明的钢板具有以面积率计为铁素体：60％～85％、贝氏体：3％～15％、残留奥氏体：3％～15％、新鲜马氏体：3％～15％和剩余部分：5％以下的钢组织。另外，残留奥氏体中存在渗碳体粒子，该残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率与该残留奥氏体的面积率的比例为5％～25％。

铁素体的面积率：60％～85％

为了确保良好的延展性，相对软质的铁素体以面积率计需要60％以上。铁素体的面积率优选为65％以上，更优选为70％以上。另一方面，为了确保强度，铁素体的面积率需要为85％以下。该面积率优选为83％以下。

贝氏体的面积率：3％～15％

通过贝氏体相变使C富集在奥氏体中而形成残留奥氏体。因此，贝氏体以面积率计为3％以上。该面积率优选为4％以上。另一方面，为了确保良好的延展性，使贝氏体的面积率为15％以下。该面积率优选为10％以下。

新鲜马氏体的面积率：3％～15％

从得到本发明的强度的观点出发，新鲜马氏体以面积率计需要3％以上。该面积率优选为4％以上。另外，如果新鲜马氏体的面积率超过15％，则强度变高，伸长率降低。因此，新鲜马氏体的面积率为15％以下。该面积率优选为12％以下。

本发明中的铁素体、贝氏体、新鲜马氏体的面积率通过点计数法求出。切出与钢板的轧制方向平行的板厚截面，在200℃下进行2小时热处理。由此，新鲜马氏体被回火。将该样品的板厚截面(L截面)研磨后，在1体积％硝酸乙醇腐蚀液中腐蚀，在距钢板表面1/4厚度位置，使用扫描电子显微镜以1500倍的倍率观察两个视场。面积率可以通过在观察得到的图像上绘制网格并进行各视场240点的点计数来求出。铁素体为黑色，贝氏体为灰色且具有板条状的形态的组织。新鲜马氏体是含有在200℃下热处理2小时而析出的微细析出物的灰色组织。析出物呈白色。应予说明，在后述的本发明的钢板的制造方法中，在第一保持之前的冷却中生成的马氏体在第一保持和第二保持中被回火，从而有时在本发明的组织中包含回火马氏体。如果用扫描电子显微镜观察，则回火马氏体具有比上述在200℃下对新鲜马氏体进行2小时热处理而得的组织明显粗大的碳化物和分层结构。因此，能够区分组织中包含的回火马氏体和上述在200℃下对新鲜马氏体进行2小时热处理而得的组织。

残留奥氏体的面积率：3％～15％

为了确保良好的延展性，利用残留奥氏体的TRIP效应。为了通过TRIP效应提高伸长率，需要使残留奥氏体的面积率为3％以上。残留奥氏体的面积率优选为4％以上，更优选为5％以上。另外，从得到本发明的强度的观点出发，残留奥氏体的面积率为15％以下，优选为12％以下，更优选为10％以下。

在本发明中，将通过以下测定方法求出的残留奥氏体的体积率视为残留奥氏体的面积率。可以通过将钢板研磨至板厚方向的1/4面并对该板厚1/4面测定X射线衍射强度来求出。入射X射线使用MoKα射线，对于残留奥氏体的{111}、{200}、{220}、{311}面与铁素体的{110}、{200}、{211}面的峰的积分强度的所有组合，求出强度比，将它们的平均值作为残留奥氏体的体积率。

残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率与残留奥氏体的面积率的比例(残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率/残留奥氏体的面积率)：5％～25％

残留奥氏体中存在渗碳体粒子。本发明所说的“残留奥氏体中存在渗碳体粒子”定义为渗碳体与残留奥氏体具有至少一部分的界面的状态。因此，如果一部分与残留奥氏体具有界面，则其他部分可以与铁素体、贝氏体铁素体、新鲜马氏体等其他相具有界面。通过残留奥氏体含有渗碳体粒子，降低扩孔率的残留奥氏体中的固溶C浓度过高的部分减少，能够提高扩孔率。这样的效果在残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率与残留奥氏体的面积率的比例为5％以上时得到。另一方面，如果该比例超过25％以上，则残留奥氏体的稳定性显著降低，因此伸长率降低。因此，使该比例为5％以上，另外，使该比例为25％以下。

本发明中的残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率与残留奥氏体的面积率的比例通过以钢板的板厚方向的1/4面为观察面的透射电子显微镜观察来求出。具体而言，该比例观察5个残留奥氏体并通过点计数法求出。透射电子显微镜观察用试样使用电解研磨法制作。明场图像以包括周围界面的方式以50000倍拍摄残留奥氏体。在得到的图像上绘制网格，进行各视场240点的点计数，将对应于渗碳体粒子的交点的个数除以对应于残留奥氏体的交点的个数，由此求出。网格是相对于图像的纵×横为0.1μm×0.1μm的格子状。渗碳体粒子的鉴定使用电子衍射。

残留奥氏体中的渗碳体粒子的平均长径：30nm～400nm(优选范围)

为了确保高扩孔率，优选使残留奥氏体中的渗碳体粒子的平均长径为30nm以上。如果使该平均长径为30nm以上，则在剪切时不易生成微细的空隙，容易得到高扩孔率。另外，如果使残留奥氏体中的渗碳体粒子的平均长径为400nm以下，则渗碳体粒子附近的残留奥氏体中的C浓度不易降低，残留奥氏体的稳定性提高，容易得到高伸长率。因此，为了确保更好的伸长率，优选使残留奥氏体中的渗碳体粒子的平均长径为400nm以下。应予说明，渗碳体粒子的平均长径通过从图像中测定10个渗碳体粒子的最大长度并计算其平均值来求出，上述图像是用透射电子显微镜拍摄残留奥氏体内部存在的渗碳体粒子而得的。

剩余部分：5％以下

为了得到本发明的效果，除铁素体、贝氏体、新鲜马氏体、残留奥氏体以外的剩余部分为5％以下。作为剩余部分的组织，例如可以包含回火马氏体、珠光体。应予说明，残留奥氏体中存在的渗碳体粒子包含在剩余部分中。

本发明的钢板可以在表面具有热浸镀锌层或合金化热浸镀锌层。

从有效地得到本发明的效果的观点出发，本发明的钢板的板厚优选为0.2mm～3.2mm。

下面说明本发明的钢板的制造方法的一个实施方式。

本发明的钢板的制造方法的一个实施方式例如对具有上述成分组成的坯材进行热轧和冷轧而得到钢板，将该钢板在700℃～950℃的退火温度下保持30秒～1000秒，以10℃/s以上的平均冷却速度从退火温度冷却到150℃～420℃的冷却停止温度，然后在380℃～420℃的温度范围以10秒～500秒的条件进行第一保持，进一步在满足下述式1～式3的温度X℃和保持时间Y秒的条件下进行第二保持。

式1：10000≤(273+X)(12+logY)≤11000

式2：440≤X≤540

式3：Y≤200

以下，详细说明本发明的钢板的制造方法的一个实施方式。应予说明，加热或冷却以下所示的坯材(钢材料)、钢板等时的温度除非特别说明，否则表示坯材(钢材料)、钢板等的表面温度。

具有上述成分组成的钢通过通常公知的工序熔炼后，经过分块或连续铸造而制成坯材，经过热轧而制成热钢圈。在进行热轧时，优选将坯材加热到1100～1300℃，使最终精轧温度为850℃以上实施热轧，在400～750℃下进行卷绕。在卷绕温度超过750℃的情况下，热轧钢板中的渗碳体等碳化物粗大化，由此有时在冷轧后的短时间退火时的均热中不完全熔解而不能得到所需的强度。然后，用通常公知的方法进行酸洗、脱脂等预备处理后实施冷轧。在进行冷轧时，优选以30％以上的冷压下率实施冷轧。如果冷压下率低，则不促进铁素体的再结晶，残留未再结晶铁素体，有时延展性(伸长率)和扩孔性降低。

在700℃～950℃的退火温度下保持30秒～1000秒

在本发明中，在700℃～950℃的温度范围、具体而言奥氏体单相区域或奥氏体与铁素体的双相区域退火(保持)30秒～1000秒。在退火温度小于700℃的情况、保持(退火)时间小于30秒的情况下，铁素体的再结晶或向奥氏体的逆相变不充分，不能得到目标组织，有时强度不足。另一方面，在退火温度超过950℃的情况下，奥氏体晶粒的生长显著，有时引起由于随后的冷却而产生的铁素体相变的成核位点的减少。另外，在保持(退火)时间超过1000秒的情况下，奥氏体粗大化，另外，有时引起伴随大量的能量消耗的成本增加。退火温度优选为750℃以上。另外，退火温度优选为900℃以下。另外，该退火温度下的保持时间优选为40秒以上。另外，退火温度下的保持时间优选为500秒以下。

以10℃/s以上的平均冷却速度从退火温度冷却到150℃～420℃的冷却停止温度

如果从退火温度的平均冷却速度小于10℃/s，则生成珠光体，不能得到足够量的残留奥氏体，伸长率降低。因此，从退火温度的平均冷却速度为10℃/s以上。该平均冷却速度优选为15℃/s以上。平均冷却速度的上限没有特别限定，但是从减轻设备投资负担的观点出发，优选为200℃/s以下。

如果冷却停止温度高于420℃，则贝氏体相变的驱动力降低，因此不能得到足够量的残留奥氏体。另一方面，如果冷却停止温度小于150℃，则马氏体相变进行，未相变奥氏体的量降低，不能得到足够量的残留奥氏体。因此，冷却停止温度为150℃～420℃。

在380℃～420℃的温度范围以10秒～500秒的条件进行第一保持

该温度范围内的保持是本发明中重要的要件之一。在保持温度小于380℃、保持温度超过420℃或保持时间小于10秒的情况下，不促进由贝氏体相变引起的向未相变奥氏体的C富集或从马氏体向未相变奥氏体的C分配。因此，不能得到足够量的残留奥氏体量，不能得到高伸长率。另外，在保持时间超过500秒的情况下，产生珠光体相变，残留奥氏体的面积率降低，因此不能得到高伸长率。

在满足下述式1～式3的温度X℃和保持时间Y秒的条件下进行第二保持

式1：10000≤(273+X)(12+logY)≤11000

式2：440≤X≤540

式3：Y≤200

满足上述条件的温度范围内的保持也是本发明中重要的要件之一。通过第二保持，在第一保持中产生的过度富集了C的奥氏体中析出渗碳体粒子。由此，能够在提高扩孔率的同时抑制高应变速率下的伸长率的降低。以往几乎没有调查过这样的从过度富集了C的奥氏体中析出渗碳体粒子。对该析出现象反复深入研究，结果发现，在依赖于温度和时间的式1的参数“(273+X)(12+logY)”满足10000～11000时，残留奥氏体的面积率为3％以上，并且能够在残留奥氏体中适当地存在渗碳体粒子。“(273+X)(12+logY)”是将马氏体钢的回火参数中的常数设定为12的参数，依赖于第二保持中的温度X℃和保持时间Y秒。在X＜440或(273+X)(12+logY)＜10000的情况下，渗碳体粒子的析出不充分，残留过度富集了C的残留奥氏体，引起扩孔率的降低、高应变速率下的伸长率降低。另一方面，在540＜X或11000＜(273+X)(12+logY)的情况下，渗碳体粒子过度析出，或由于珠光体相变而残留奥氏体量显著减少，因此不能得到高伸长率。在Y＞200的情况下，析出的渗碳体粗大化或产生珠光体相变，从而伸长率降低。因此，需要在满足上述式1～式3的温度X℃和保持时间Y秒的条件下进行第二保持。

从第一保持中的保持温度到第二保持中的温度X℃的平均升温速度为3℃/s以上(优选范围)

如果从第一保持中的保持温度到第二保持中的温度X℃的平均升温速度为3℃/s以上，则渗碳体粒子容易均匀析出，容易得到高的伸长率。因此，该平均升温速度优选为3℃/s以上。该平均升温速度更优选为10℃/s以上。该平均升温速度进一步优选为20℃/s以上。另外，该平均升温速度的上限没有特别限定，但是从减轻设备投资负担的观点出发，优选为200℃/s以下。

热浸镀锌层或合金化热浸镀锌层的形成

在第一保持与第二保持之间(第一保持结束后且第二保持开始前)或第二保持结束后，可以在钢板的表面形成热浸镀锌层或合金化热浸镀锌层。在钢板的表面形成热浸镀锌层的情况下，在第一保持与第二保持之间或第二保持结束后，使钢板浸入通常的浴温的镀浴中进行镀覆处理，通过气体擦拭等调整附着量。在镀浴温度时，不需要特别限定其条件，但是优选450～500℃的范围。在钢板的表面形成合金化热浸镀锌层的情况下，在形成热浸镀锌层后对该热浸镀锌层实施合金化处理，形成合金化热浸镀锌层。

为了提高实际使用时的防锈能力，如上所述，可以对钢板的表面进行热浸镀锌处理。在这种情况下，为了确保加压性、点焊性和涂料密合性，多使用在镀覆后实施热处理而使钢板的Fe扩散到镀覆层中的合金化热浸镀锌。

应予说明，在本发明的制造方法中的一系列的热处理中，只要在上述温度范围内，保持温度就不必恒定，另外，即使在冷却速度在冷却中变化的情况下，只要在规定的范围内，就不损害本发明的主旨。另外，只要满足热历程，钢板就可以在任何设备中实施热处理。另外，热处理后为了矫正形状而对本发明的钢板进行表面光轧也包含在本发明的范围内。

接下来，对本发明的构件及其制造方法进行说明。

本发明的构件是对本发明的钢板实施成型加工和焊接中的至少一者而成的。另外，本发明的构件的制造方法具有对通过本发明的钢板的制造方法制造的钢板实施成型加工和焊接中的至少一者。

本发明的钢板为高强度，具有良好的延展性和伸长凸缘性，抑制高应变速率下的延展性劣化。因此，使用本发明的钢板得到的构件为高强度，在伸出部位、伸长率凸缘部位极少产生裂纹、颈缩。因此，本发明的构件可以适用于将钢板成型加工成复杂形状而得到的构件等。本发明的构件例如可以适用于汽车构件。

成型加工可以不限制地使用加压加工等一般的加工方法。另外，焊接可以不限制地使用点焊、电弧焊接等一般的焊接。

实施例

参照实施例具体说明本发明。本发明的范围不限定于以下实施例。

[实施例1]

将由表1所示的成分组成构成的钢在真空熔解炉中熔炼，在1250℃的温度下加热保持1小时，在精轧温度900℃下轧制至板厚4.0mm。将热轧后的钢板在550℃下保持1小时后进行炉冷。应予说明，将热轧后的钢板在550℃下保持1小时后进行炉冷的处理是与将热轧后的钢板在550℃下卷绕的处理等价的处理。接着，将得到的热轧钢板酸洗后，进行冷轧至板厚1.4mm。接着，对冷轧后的冷轧钢板在表2所示的条件下进行处理，制造钢板。

[表2]

※1：从退火温度到冷却停止温度的平均冷却速度

※2：冷却停止温度

※3：(273+X)(12+logγ)

※4：从第一保持中的保持温度到第二保持中的温度X℃的平均升温速度

※5：第一保持和第二保持之间的镀覆处理

※6：第二保持结束后的镀覆处理

CR：冷轧钢板，GI：熔融镀锌钢板，GA：合金化熔融镀锌钢板

<组织的评价>

(铁素体、贝氏体和新鲜马氏体的面积率)

用点计数法求出铁素体、贝氏体和新鲜马氏体的面积率。从由上述方法制造的各钢板切出与钢板的轧制方向平行的板厚截面，采集样品，在200℃下进行2小时热处理。将该样品的板厚截面(L截面)研磨后在1体积％硝酸乙醇腐蚀液中腐蚀，在距钢板表面1/4厚度位置，使用扫描电子显微镜以1500倍的倍率观察で两个视场。面积率通过在观察得到的图像上绘制网格并进行各视场240点的点计数来求出。铁素体为黑色，贝氏体为灰色且具有板条状的形态的组织。新鲜马氏体是含有在200℃下热处理2小时而析出的微细析出物的灰色组织。析出物呈白色。

(残留奥氏体的面积率)

将通过以下测定方法求出的残留奥氏体的体积率视为残留奥氏体的面积率。残留奥氏体的体积率将通过上述方法制造的各钢板研磨至板厚方向的1/4面并对该板厚1/4面测定X射线衍射强度来求出。入射X射线使用MoKα射线，对于残留奥氏体的{111}、{200}、{220}、{311}面与铁素体的{110}、{200}、{211}面的峰的积分强度的所有组合，求出强度比，将它们的平均值作为残留奥氏体的体积率。

(除铁素体、贝氏体、新鲜马氏体和残留奥氏体以外的剩余部分的面积率)

剩余部分的面积率通过从100％减去通过上述方法算出的铁素体、贝氏体、新鲜马氏体和残留奥氏体的各面积率来算出。

(残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率与残留奥氏体的面积率的比例)

将通过上述方法制造的各钢板通过以板厚方向的1/4面为观察面的透射电子显微镜观察来观察5个残留奥氏体。通过点计数法求出残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率与残留奥氏体的面积率的比例。透射电子显微镜观察用试样使用电解研磨法制作。明场图像以包括周围界面的方式以50000倍拍摄残留奥氏体。在得到的图像上绘制网格，进行各视场240点的点计数，将对应于渗碳体粒子的交点的个数除以对应于残留奥氏体的交点的个数，由此求出渗碳体粒子的面积率。网格是相对于图像的纵×横为0.1μm×0.1μm的格子状。渗碳体粒子的鉴定使用电子衍射。

(残留奥氏体中的渗碳体粒子的平均长径)

残留奥氏体中的渗碳体粒子的平均长径通过从图像中测定10个渗碳体粒子的最大长度并算出其平均值来求出，上述图像是用上述透射电子显微镜拍摄残留奥氏体内部存在的渗碳体粒子而得的。

应予说明，对于残留奥氏体的面积率小于3％的样品，未进行利用透射电子显微镜的渗碳体粒子的面积率、平均长径的测定。

＜拉伸特性＞

进行拉伸试验，测定TS(拉伸强度)、El₁(总伸长率)。拉伸试验对于加工成JIS5号试验片的试验片，依据JIS Z 2241(2011)的规定，使十字头速度为10mm/min来进行。应予说明，在本发明中，将拉伸强度为590MPa以上且小于780MPa、El₁≥31(％)的情况判定为延展性良好。

＜伸长凸缘性＞

伸长凸缘性通过扩孔试验来评价。采集100mm×100mm的试验片，依据日本钢铁联合会标准JFST 1001，使用60゜圆锥冲头进行3次扩孔试验，求出平均的扩孔率λ(％)。应予说明，在本发明中，将λ≥60(％)判定为伸长凸缘性良好。

＜高应变速率下的伸长率＞

进行高速拉伸试验，测定El₂(总伸长率)。高速拉伸试验对于加工成JIS5号试验片的试验片，将上述拉伸试验的十字头速度变更为100mm/min来进行。应予说明，在本发明中，将高速拉伸试验中的El₂(总伸长率)的测定值相对于上述通常的拉伸试验中的El₁(总伸长率)的测定值为85％以上的情况判定为良好。也就是说，将El₂/El₁为0.85以上评价为抑制高应变速率下的延展性劣化。

[表3]

※1：铁素体的面积率

※2：贝氏体的面积率

※3：新鲜马氏体的面积率

※4：残留奥氏体的面积率

※5：剩余部分的面积率

※6：残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率与残留奥氏体的面积率的比例

※7：残留奥氏体中的渗碳体粒子的平均长径

—表示残留奥氏体的面积率小于3％，未进行利用透射电子显微镜的渗碳体粒子的面积率、平均长径的测定

El₁：通常拉伸实验中的总伸长率

El₂：高应变速率下的总伸长率

El₂/El₁：高速拉伸试验中的总伸长率(El₂)相对于通常拉伸实验中的总伸长率(El₁)

本发明例的钢板是TS为590MPa以上的高强度，具有良好的延展性和伸长凸缘性，抑制高应变速率下的延展性劣化。另一方面，比较例的钢板的这些项目中的至少一个比本发明例差。

[实施例2]

通过加压加工对实施例1的表3的No.1的钢板进行成型加工，制造本发明例的构件。进而，通过点焊将实施例1的表3的No.1的钢板与实施例1的表3的No.9的钢板接合，制造本发明例的构件。本发明例的构件为高强度，在伸出部位、伸长率凸缘部位极少产生裂纹、颈缩，抑制高应变速率下的延展性劣化，因此可以确认能够适用于汽车构件等。

Claims

1.一种钢板，具有如下成分组成和钢组织：

所述成分组成是以质量％计含有：

C：0.05％～0.18％、

Si：0.01％～2.0％、

Al：0.01％～2.0％、

Si与Al的合计：0.7％～2.5％、

Mn：0.5％～2.3％、

P：0.1％以下、

S：0.02％以下、和

N：0.010％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成；

所述残留奥氏体中存在渗碳体粒子，所述残留奥氏体中的渗碳体粒子的面积率与所述残留奥氏体的面积率的比例为5％～25％，

拉伸强度为590MPa以上且小于780MPa。

2.根据权利要求1所述的钢板，其中，所述残留奥氏体中的渗碳体粒子的平均长径为30nm～400nm。

3.根据权利要求1或2所述的钢板，其中，所述成分组成进一步以质量％计含有合计1.0％以下的选自Cr、V、Mo、Ni和Cu中的至少1种。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的钢板，其中，所述成分组成进一步以质量％计含有选自

Ti：0.20％以下和

Nb：0.20％以下

中的至少1种。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的钢板，其中，所述成分组成进一步以质量％计含有

B：0.005％以下。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的钢板，其中，所述成分组成进一步以质量％计含有选自

Ca：0.005％以下和

REM：0.005％以下

中的至少1种。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的钢板，其中，所述成分组成进一步以质量％计含有选自

Sb：0.05％以下和

Sn：0.05％以下

中的至少1种。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的钢板，其中，在钢板表面具有热浸镀锌层或合金化热浸镀锌层。

9.一种构件，对权利要求1～8中任一项所述的钢板实施成型加工和焊接中的至少一者而成。

10.一种钢板的制造方法，将具有权利要求1、3～7中任一项所述的成分组成的坯材进行热轧和冷轧，然后在700℃～950℃的退火温度下保持30秒～1000秒，以10℃/s以上的平均冷却速度从所述退火温度冷却到150℃～420℃的冷却停止温度，然后在380℃～420℃的温度范围以10秒～500秒的条件进行第一保持，进一步在满足下述式1～式3的温度X℃和保持时间Y秒的条件下进行第二保持；

式1：10000≤(273+X)(12+logY)≤11000

式2：440≤X≤540

式3：Y≤200。

11.根据权利要求10所述的钢板的制造方法，其中，从所述第一保持中的保持温度到所述第二保持中的所述温度X℃的平均升温速度为3℃/s以上。

12.根据权利要求10所述的钢板的制造方法，其中，从所述第一保持中的保持温度到所述第二保持中的所述温度X℃的平均升温速度为10℃/s以上。

13.根据权利要求10～12中任一项所述的钢板的制造方法，其中，在所述第一保持与所述第二保持之间或所述第二保持结束后，在钢板的表面形成热浸镀锌层或合金化热浸镀锌层。

14.一种构件的制造方法，具有对通过权利要求10～13中任一项所述的钢板的制造方法制造的钢板实施成型加工和焊接中的至少一者的工序。