JP2001294978A - 高い動的変形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板とその製造方法 - Google Patents
高い動的変形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板とその製造方法Info
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Abstract
る事によって、高い動的な衝撃エネルギー吸収能を有す
る良加工性高強度熱延鋼板とその製造方法を提供する。 【解決手段】 0.01〜3質量%のCoを含む成分を
限定した鋼のミクロ組織をフェライトもしくはベイナイ
トを体積分率最大の相とし、体積分率で3%以上の残留
オーステナイトを含む第2相との複合組織とし、残留オ
ーステナイト中の固溶C量[C]と鋼材の平均Mn等量
Mneqによって決まる値M=(678−428×
[C]−33×Mneq)が−140以上180以下で
あり、3〜10%の静的平均応力σstと静的な最大応
力TS及び3〜10%の動的平均応力σdynとが、式
(σdyn−σst)×TS/1000≧40を満足す
る事を特徴とする高い動的変形抵抗と良好な成形性を有
する高強度熱延鋼板とその製造方法。
Description
用され、衝突時の衝撃エネルギーを効率よく吸収するこ
とによって乗員の安全性確保に寄与することの出来る高
い動的変形抵抗を示す高強度熱延鋼板とその製造方法に
関するものである。
の最重要性能として認識され、それに対応するための高
い高速変形抵抗を示す材料への期待が高まっている。例
えば乗用車の前面衝突においては、フロントサイドメン
バーと呼ばれる部材にこの様な材料を適用すれば、該部
材が圧潰することで衝撃のエネルギーが吸収され、乗員
にかかる衝撃を和らげることが出来る。自動車の衝突時
に各部位が受ける変形の歪み速度は103 (1/s)程
度まで達するため、材料の衝撃吸収性能を考える場合に
は、この様な高歪み速度領域での動的変形特性の解明が
必要である。また同時に、省エネルギー、CO2 排出削
減を目指して自動車車体の軽量化を同時に達成すること
が必須と考えられ、このために有効な高強度鋼板へのニ
ーズが高まっている。
Vol.9(1996)P.1112〜1115に、
高強度薄鋼板の高速変形特性と衝撃エネルギー吸収能に
ついて報告し、その中で、103 (1/s)程度の高歪
み速度領域での動的強度は、10-3(1/s)の低歪み
速度での静的強度と比較して大きく上昇すること、材料
の強化機構によって変形抵抗の歪み速度依存性が変化す
ること、この中で、TRIP(変態誘起塑性)型鋼やD
P(フェライトマルテンサイト2相)型鋼が他の高強度
鋼板に比べて優れた成形性と衝撃吸収能を兼ね備えてい
ることを報告している。また、残留オーステナイトを含
む耐衝撃特性に優れた高強度鋼板とその製造方法を提供
するものとして特開平7−18372号公報に開示があ
るが、衝撃吸収能を変形速度の上昇に伴う降伏応力の上
昇のみで表現していることから、衝撃吸収能を向上させ
るために、残留オーステナイトの量以外に残留オーステ
ナイトの性質をどの様に制御すべきかは明確にされてい
ない。
衝突時の衝撃エネルギーの吸収に及ぼす部材構成材料の
動的変形特性は少しづつ解明されつつあるものの、衝撃
エネルギー吸収能に優れた自動車部品用鋼材としてどの
様な特性に注目し、どの様な基準に従って材料選定を行
うべきかは未だ十分には明らかにされていない。また、
自動車用部品は、鋼材をプレス成形によって要求された
部品形状に成形され、その後一般的には塗装焼き付けさ
れた後に自動車に組み込まれ、実際の衝突現象に直面す
る。従って、プレス加工性と衝突時の衝撃吸収エネルギ
ー能の両立が重要であると考えられる。本発明は、フロ
ントサイドメンバー等の衝突時の衝撃エネルギー吸収を
担う部品に成形加工されて使用される鋼材で、高い衝撃
エネルギー吸収能を示す良加工性の高強度熱延鋼板とそ
の製造方法を提供することを目的としている。
に、本発明は、 (1)質量%で、Cを0.04%以上0.3%以下、M
n、Ni、Cr、Cu、Moの中の1種または2種以上
を合計で0.5%以上3.5%以下、SiとAlの一方
または双方を合計で0.5%以上3%以下、Coを0.
01%以上3%以下含み、残部がFe及び不可避的不純
物からなり、最終的に得られるミクロ組織がフェライト
もしくはベイナイトを体積分率最大の相とし、体積分率
で3%以上の残留オーステナイトを含む第2相との複合
組織である高い動的変形抵抗と良好な成形性を有する高
強度熱延鋼板。
%[C]と鋼材の平均Mn等量質量%(Mneq=Mn
+(Ni+Cr+Cu+Mo)/2)によって決まる値
(M=678−428×[C]−33×Mneq)が−
140以上180以下である前記(1)記載の高い動的
変形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板。 (3)5×10-4〜5×10-3(1/s)の歪み速度範
囲で変形した時の3〜10%の相当歪み範囲における変
形応力の平均値σstと最大応力TS及び、5×102
〜5×103 (1/s)の歪み速度範囲で変形した時の
3〜10%の相当歪み範囲における変形応力の平均値σ
dynとが、式 (σdyn−σst)×TS/100
0≧40 を満足する事を特徴とした前記(1)又は
(2)記載の高い動的変形抵抗と良好な成形性を有する
高強度熱延鋼板。
を合計で0.3質量%以下含む事を特徴とした前記
(1)〜(3)に記載の高い動的変形抵抗と良好な成形
性を有する高強度熱延鋼板。 (5)Pを0.2質量%以下含むことを特徴とした前記
(1)〜(4)に記載の高い動的変形抵抗と良好な成形
性を有する高強度熱延鋼板。 (6)Bを0.01質量%以下含むことを特徴とした前
記(1)〜(5)に記載の高い動的変形抵抗と良好な成
形性を有する高強度熱延鋼板。
005%、Rem:0.001〜0.02%の1種もし
くは2種を含むことを特徴とする前記(1)〜(6)に
記載の高い動的変形抵抗と良好な成形性を有する高強度
熱延鋼板。 (8)0%超10%以下の予変形を与えた後の鋼材の残
留オーステナイト体積分率が2.5%超であり、かつ、
予変形前の残留オーステナイト体積分率と予変形後の残
留オーステナイト体積分率の比が0.4以上であること
を特徴とした前記(1)〜(6)に記載の高い動的変形
抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板。 (9)最終的に得られたミクロ組織中の残留オーステナ
イトの平均粒径と、体積分率最大の相であるフェライト
もしくはベイナイトの平均粒径の比が0.6以下である
ことを特徴とする前記(1)〜(7)に記載の高い動的
変形抵抗と良好な成形性を有する高強度延鋼板。
記載の成分を有する鋳造スラブを、鋳造ままもしくは一
旦冷却した後に1000℃〜1300℃の範囲に再度加
熱し、熱延を鋼材の成分で決まるAr3 変態温度−10
℃以上Ar3 変態温度+120℃未満の熱延完了温度F
Tで完了し、その後5℃/秒以上100℃/秒以下の冷
却速度で冷却し巻き取る際に、FTがAr3 変態温度+
50℃以上の場合には300℃以上500℃未満の温度
で巻き取り、FTがAr3 変態温度+50℃未満の場合
には350℃以上500℃未満の温度で巻き取ること
で、最終的に得られるミクロ組織がフェライトもしくは
ベイナイトを体積分率最大の相とし、体積分率で3%以
上の残留オーステナイトを含む第2相との複合組織であ
り、残留オーステナイト中の固溶C質量%[C]と鋼材
の平均Mn等量質量%(Mneq=Mn+(Ni+Cr
+Cu+Mo)/2)によって決まる値(M=678−
428×[C]−33×Mneq)が−140以上18
0以下で、5×10-4〜5×10-3(1/s)の歪み速
度範囲で変形した時の3〜10%の相当歪み範囲におけ
る変形応力の平均値σstと最大応力TS及び、5×1
02 〜5×103 (1/s)の歪み速度範囲で変形した
時の3〜10%の相当歪み範囲における変形応力の平均
値σdynとが、式 (σdyn−σst)×TS/1
000≧40 を満足する事を特徴とした、高い動的変
形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板の製造方
法。
た後の鋼材の残留オーステナイト体積分率が2.5%超
であり、かつ、予変形前の残留オーステナイト体積分率
と予変形後の残留オーステナイト体積分率の比が0.4
以上であることを特徴とした前記(10)記載の高い動
的変形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板の製
造方法。 (12)最終的に得られたミクロ組織中の残留オーステ
ナイトの平均粒径と、体積分率最大の相であるフェライ
トもしくはベイナイトの平均粒径の比が0.6以下であ
ることを特徴とする前記(10)又は(11)記載の動
的変形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板の製
造方法にある。
等の衝撃吸収用部材は、鋼板のプレス成形加工等によっ
て製造され、自動車の衝突時に効率よく衝撃エネルギー
を吸収することが要求される。従って、良好なプレス成
形性と衝撃時の高いエネルギー吸収能の両立が必要とな
る。本発明者らの研究結果、この様な成形性と優れた衝
撃吸収特性を両立させうる高強度鋼板として、鋼板に適
量の残留オーステナイトを含むことが適していることを
見いだした。すなわち、最適なミクロ組織は、種々の置
換型元素によって容易に固溶強化されるフェライトもし
くはベイナイトを体積分率最大の相として、変形中に硬
質のマルテンサイトに変態する残留オーステナイトを体
積分率で3%以上含む場合に、上記両特性の両立が可能
であることが判明した。
に定めることなく本発明の効果を得ることができるが、
その量(%)が鋼板のC濃度(質量%)の120倍を越
える場合にはオーステナイトの安定性が十分でなく、結
果として成形性や衝撃エネルギー吸収能を低下させるた
めに120×C(%)以下とする事が好ましい。また、
初期ミクロ組織にマルテンサイト粒子を含む場合にも、
他の条件が満足されれば、本発明の範囲内である。
である。C:Cはオーステナイトを室温で安定化させて
残留させるために必要なオーステナイトの安定化に貢献
する最も安価な元素であるために、本発明において最も
重要な元素といえる。鋼材の平均C量は、室温で確保で
きる残留オーステナイト体積分率に影響を及ぼすのみな
らず、製造の加工熱処理中に未変態オーステナイト中に
濃化する事で、残留オーステナイトの加工に対する安定
性を向上させることが出来る。しかしながら、この添加
量が0.04質量%未満の場合には、最終的に得られる
残留オーステナイト体積分率が3%以上を確保すること
が出来ないので0.04%を下限とした。
確保可能な残留オーステナイト体積分率は増加し、残留
オーステナイト体積率を確保しつつ残留オーステナイト
の安定性を確保することが可能となる。しかしながら、
鋼材のC添加量が過大になると、必要以上に鋼材の強度
を上昇させ、プレス加工等の成形性を阻害するのみなら
ず、静的な強度上昇に比して動的な応力上昇が阻害され
ると共に、溶接性を低下させることによって部品として
の鋼材の利用が制限されるようになる。従って鋼材のC
質量%の上限を0.3%とした。
加元素の一つである。残留オーステナイトの安定性を向
上させることは後述のように鋼板の成形性の向上のみな
らず動的な変形抵抗を向上させることによって衝突時の
エネルギー吸収能を向上させる。このとき、オーステナ
イトの安定性を決定するのは残留オーステナイト中の化
学成分である。発明者らは、種々の化学組成のオーステ
ナイトを調査した結果、Coが効率的に残留オーステナ
イト中の炭素濃度を高める事で、残留オーステナイトを
安定化できることを発見した。
鋼を再加熱・熱延し、380℃〜400℃で巻き取られ
た鋼板の3〜10%歪みでの高速変形時の平均応力σd
ynと静的な引張り試験時の平均応力σstおよび静的
な引張り試験の最大応力TSによって求まる値{(σd
yn―σst)×TS/1000}をCoの添加量に対
してプロットした。この縦軸が大きいほど、同一の強度
レベルで比較した際の動的変形抵抗が高いことを示す。
図から明らかなように、Coの添加は動的変形抵抗を向
上させる。このときCoの添加量が0.01質量%未満
では上式の値が40未満となり、後述のように実部材か
らの要求に応えられないため、これをCo添加の下限と
した。また、Coを3質量%超添加することは経済的に
大きなデメリットを生じるためにこれをCo添加の上限
とした。
の安定化元素であり、フェライト体積率を増加させるこ
とによって鋼材の加工性を向上させる働きがある。ま
た、Al、Si共にセメンタイトの生成を抑制すること
から、効果的にオーステナイト中へのCを濃化させるこ
とを可能とすることから、室温で適当な体積分率のオー
ステナイトを残留させるためには不可避的な添加元素で
ある。この様な機能を持つ添加元素としては、Al、S
i以外に、PやCu、Cr、Mo等があげられ、この様
な元素を適当に添加することも同様な効果が期待され
る。
双方の合計が0.5質量%未満の場合には、セメンタイ
ト生成抑制の効果が十分でなく、オーステナイトの安定
化に最も効果的な添加されたCの多くが炭化物の形で浪
費され、本発明に必要な残留オーステナイト体積率を確
保することが出来ないかもしくは残留オーステナイトの
確保に必要な製造条件が大量生産工程の条件に適しな
い。従って下限を0.5質量%とした。また、AlとS
iの一種もしくは双方の合計が3.0%を越える場合に
は、母相であるフェライトもしくはベイナイトの硬質化
や脆化を招き、歪み速度上昇による変形抵抗の増加を阻
害するばかりでなく、鋼材の加工性の低下、靱性の低
下、さらには鋼材コストの上昇を招き、また化成処理性
等の表面処理特性が著しく劣化するために、3.0質量
%を上限値とした。
i、Cr、Cu、Moは全てオーステナイト安定化元素
であり、室温でオーステナイトを安定化させるためには
有効な元素である。特に、溶接性の観点からCの添加量
が制限される場合には、この様なオーステナイト安定化
元素を適量添加することによって効果的にオーステナイ
トを残留させることが可能となる。また、これらの元素
はAlやSi程ではないがセメンタイトの生成を抑制す
る効果があり、オーステナイトへのCの濃化を助ける働
きもする。更に、これらの元素はAl、Siと共にマト
リックスであるフェライトやベイナイトを固溶強化させ
ることによって、高速での動的変形抵抗を高める働きも
持つ。
は2種以上の添加の合計が0.5質量%未満の場合に
は、必要な残留オーステナイトの確保が出来なくなると
ともに、鋼材の強度が低くなり、有効な車体軽量化が達
成できなくなることから、下限を0.5質量%とした。
一方、これらの合計が3.5質量%を越える場合には、
母相であるフェライトもしくはベイナイトの硬質化を招
き、歪み速度上昇による変形抵抗の増加を阻害するばか
りでなく、鋼材の加工性の低下、靱性の低下、さらには
鋼材コストの上昇を招くために、上限を3.5質量%と
した。
するNb、Ti、Vは、炭化物、窒化物もしくは炭窒化
物を形成することによって鋼材を高強度化する事が出来
るが、その合計が0.3%を越えた場合には母相である
フェライトやベイナイト粒内もしくは粒界に多量の炭化
物、窒化物もしくは炭窒化物として析出し、高速変形時
の可動転位発生源となって、高い動的変形抵抗を得るこ
とが出来なくなる。また、炭化物の生成は、本発明にと
って最も重要な残留オーステナイト中へのCの濃化を阻
害し、Cを浪費することから上限を0.3質量%とし
た。但し、これらの元素の添加によって高強度化するた
めには、Nb、Ti、Vの合計で0.005質量%以上
添加することが好ましい。
材の高強度化や前述のように残留オーステナイトの確保
に有効ではあるが、0.2質量%を越えて添加された場
合には鋼材のコストの上昇を招くばかりでなく、体積分
率最大の相であるフェライトやベイナイトの変形抵抗を
必要以上に高め、かつ高速変形時の変形抵抗の上昇を阻
害する。更に、耐置き割れ性の劣化や疲労特性、靱性の
劣化を招くことから、0.2質量%をその上限とした。
但し、Pの添加の効果を得るためには、0.005質量
%以上含有することが好ましい。
界の強化や鋼材の高強度化に有効ではあるが、その添加
量が0.01質量%を越えるとその効果が飽和するばか
りでなく、必要以上に鋼板強度を上昇させ、高速変形時
の変形抵抗の上昇を阻害すると共に、部品への加工性も
低下させることから、上限を0.01質量%とした。但
し、Bの添加効果を得るためには、0.0005質量%
以上含有することが好ましい。
emはいずれも、硫化物の形態を制御することで、靱
性、溶接性等を向上させ、更には特に伸びフランジ成形
性に代表されるプレス成形性を向上させる元素である。
しかしながら、Caが0.0005質量%未満、Rem
が0.001質量%未満の場合にはその効果が発揮され
ず、また、Caが0.005質量%超、Remが0.0
2質量%超ではこれらの効果が飽和するばかりでなく逆
に酸化物起因で靱性を劣化させるために、これらを各々
の添加量の上限、下限とした。
収用部材は、特徴的にハット型の断面形状をしており、
この様な部材の高速での衝突圧潰時の変形を本発明者ら
が解析した結果、最大では40%以上の高い歪みまで変
形が進んでいるものの、吸収エネルギー全体の約70%
以上が、高速の応力−歪み線図の10%以下の歪み範囲
で吸収されていることを見いだした。従って、高速での
衝突エネルギーの吸収能の指標として、10%以下での
高速変形時の動的変形抵抗を採用した。特に、歪み量と
して3%〜10%の範囲が最も重要であることから、高
速引張り変形時の相当歪みで3%〜10%の範囲の平均
応力σdynをもって衝撃エネルギー吸収能の指標とし
た。
σdynは、鋼材の静的な引張り強度{5×10-4〜5
×10-3(1/s)の歪み速度範囲で測定された静的な
引張り試験における最大応力TS}の上昇に伴って大き
くなることが一般的である。従って、鋼材の静的な引張
り強度を増加させることは部材の衝撃エネルギー吸収能
の向上に直接寄与する。しかしながら、鋼材の強度が上
昇すると部材への成形性が劣化し、必要な部材形状を得
ることが困難となる。従って、同一のTSで高いσdy
nを持つ鋼材が好ましい。特に部材への加工時の歪みレ
ベルが主に10%以下であることから、部材への成型時
に考慮すべき形状凍結性等の成形性の指標となる低歪み
領域での応力が低いことが成形性向上のためには重要で
ある。
-3(1/s)の歪み速度範囲で変形した時の3〜10%
の相当歪み範囲における変形応力の平均値σstの差が
大きいほど静的には成形性に優れ、動的には高い衝撃エ
ネルギーの吸収能を持つと言える。この関係で、特に
(σdyn−σst)×TS/1000≧40の関係を
満足する鋼材は、実部材への成形性に優れると同時に衝
撃エネルギー吸収能が他の鋼材に比べて高く、部材の総
質量を増加させることなく衝撃エネルギー吸収能を向上
させることができる。本発明者らの実験検討の結果、同
一レベルのTSに対して、(σdyn−σst)は部材
への加工が行われる以前の鋼板中に含まれる残留オース
テナイト中の固溶炭素量[C]鋼材の平均Mn等量質量
%(Mneq=Mn+(Ni+Cr+Cu+Mo)/
2)によって変化することが見いだされた。
解析やメスバウアー分光により実験的に求めることが出
来、例えば、板状の資料に対してCo、Cu、FeのK
α線を用いたX線解析により、オーステナイトの(00
2)、(022)、(113)、(222)面の反射角
度を測定し、「X線回折要論」、B.D.Cullit
y著(松村源太郎訳)、株式会社アグネの第11章に記
述されているように、反射角度から格子常数を計算し、
cos2 Θ=0(但しΘは反射角度)に外挿する事で得
られる格子常数の値から、オーステナイトの格子常数と
オーステナイト中の固溶C濃度との関係{例えばR.
C.Ruhl and M.Cohen,Transa
ction of The Metallurgica
l Society of AIME,vol 245
(1969)pp241−251に記述されている式
[1]、即ち、格子常数=3.572+0.033(質
量%C)の関係}を用いてオーステナイト中のC濃度に
換算する事によってなされる。また、オーステナイトの
格子常数に及ぼすその他の元素の効果はそれほど大きく
無いことから、無視しても差し支えないことがわかって
いる。
にして得られた残留オーステナイト中の固溶C
([C])と鋼材に添加されている置換型合金元素から
求められるMneqを用いて計算される値(M=678
−428×[C]−33×Mneq)が−140以上1
80以下の場合に、同一の静的な引張り強度TSに対し
て大きな(σdyn−σst)を示すことが見いだされ
た。このときMが180超では、残留オーステナイトが
低歪み領域で硬質のマルテンサイトに変態することか
ら、成形性を支配する低歪み領域での静的な応力を上昇
させてしまい、形状凍結性等の成形性を劣化させるのみ
ならず、(σdyn−σst)の値を小さくすることか
ら、良好な成形性と高い衝撃エネルギー吸収能の両立が
得られないためにMを180以下とした。また、Mが−
140未満の場合には、残留オーステナイトの変態が高
い歪み領域に限定されるために、良好な成形性は得られ
るものの(σdyn−σst)を増大させる効果がなく
なることからMの下限を−140とした。
α線を用いたX線解析によりフェライトの(200)
面、(211)面及びオーステナイトの(200)面、
(220)面、(311)面の積分反射強度をもちい
て、Journal of The Iron and
Steel Institute,206(196
8)p60に示された方法にて算出できる。また、体積
分率最大の相であるフェライト又はベイナイトはナイタ
ール腐食写真を元に画像処理もしくはポイントカウント
法などを用いて測定することができる。
えた後の残留オーステナイト体積分率の測定も上記の方
法によって行うことができる。この時、予変形後の残留
オーステナイト体積分率が2.5%未満になると、衝撃
エネルギー吸収能が著しく劣化するために、これを相当
歪みで0%超10%以下の予変形を与えた後の残留オー
ステナイト体積分率の下限値とした。予変形後の残留オ
ーステナイト体積分率の上限は特に定めることなく本発
明の効果を得ることができるが、その量(%)が鋼板の
C濃度(質量%)の120倍を越える場合にはオーステ
ナイトの安定性が十分でなく、結果として成形性や衝撃
エネルギー吸収能を低下させるために120×C(%)
以下とする事が好ましい。
げ、プレス成形、鍛造、圧延、造管、拡管等のどの様な
変形様式でもかまわない。また、この予変形前後での残
留オーステナイト体積分率の比が0.4未満である場合
には、衝撃エネルギー吸収能に及ぼす残留オーステナイ
トの効果が現れないためにこれを下限値とした。また、
この比の上限は特に定めることなく本発明の効果を得る
ことができるが、今想定している最大の予変形量である
相当歪みで10%の予変形を与えた際に、この比が0.
9を越えるような場合には、残留オーステナイトが必要
以上に安定となり、効果が小さくなるため、相当歪みで
10%の予変形を与えた際の予変形前後での残留オース
テナイト体積分率の比は0.9以下とすることが好まし
い。
ナイトの粒径に比べ、残留オーステナイトの平均粒径が
大きくなると、残留オーステナイトの安定性そのものが
低下し、成形性も衝撃エネルギー吸収能も低下させるた
めに、残留オーステナイト粒はできるだけ細粒にするこ
とが好ましい。特に体積分率最大の相であるフェライト
やベイナイトの粒径に対する残留オーステナイトの平均
粒径の比が0.6超となった場合にはこの傾向が顕著で
あるために、これを粒径比の上限とした。この比の下限
は特に定めることなく本発明の効果を得ることができる
が、残留オーステナイト粒を極度に細粒化することは必
要以上にオーステナイトを安定化することによって残留
オーステナイトの効果を小さくするため、体積分率最大
の相であるフェライトやベイナイトの粒径に対する残留
オーステナイトの平均粒径の比は0.05以上であるこ
とが好ましい。
ず、穴広げ加工性や曲げ性にも優れていることが確認さ
れている。また、成形性と衝突エネルギー吸収能以外
に、疲労特性や衝撃特性も良好である。本発明鋼に通常
のスキンパス圧延や熱延板熱処理、表面処理等を施して
も本発明の特性を阻害するものではない。
する場合には、所定の成分に調整されたスラブを鋳造ま
まもしくは一旦冷却した後に1000℃〜1300℃の
範囲に再度加熱し、熱間圧延を行う。再加熱温度を10
00℃未満とする場合には、スラブの均一加熱が困難と
なり、表面キズ発生等の問題を生じるので、再加熱温度
の下限を1000℃とした。また、再加熱温度が130
0℃以上では、スラブの変形が激しくなると同時にコス
ト高となることから、これを上限とした。また、熱延完
了温度FTが鋼材の化学成分で決まるAr3 変態温度−
10℃未満である場合には(σdyn−σst)が低く
なる。従ってこれを熱延完了温度の下限値とする。
の場合には必要以上に鋼板の強度が上昇するのみなら
ず、組織の粗大化が起こり、鋼板動的変形抵抗の上昇を
阻害する。またこの様な高温で熱延が完了された場合に
は鋼板の表面粗度が大きくなり、表面品位を落とす。従
ってこれを熱延完了温度の上限値とする。熱延完了後に
冷却されるが、このときの冷却速度を5℃/秒未満もし
くは100℃/秒超とすることは、大量生産の工程条件
上困難であることから、これを下限、上限とした。また
冷却の方法は一定の冷却速度で行っても、途中で低冷却
速度の領域を含むような複数種類の冷却速度の組み合わ
せであってもよい。
巻き取り温度が500℃以上では所定の量の残留オース
テナイトを確保することができないためにこれを上限と
した。また、熱延完了温度FTがAr3 +50℃以上の
場合には300℃未満で巻取ると、必要以上の強度上昇
を招くと共に、(σdyn−σst)の値が小さくなる
ことからFTがAr3 +50℃以上の場合の巻取温度の
下限を300℃とした。また、FTがAr3 +50℃未
満の場合には、350℃未満で巻き取った場合に(σd
yn−σst)の値が小さくなることから、FTがAr
3 +50℃未満の場合の巻取温度の下限を350℃とし
た。最終的に得られた鋼板の(σdyn−σst)を高
めるためには巻き取り温度を460℃以下とすることが
好ましい。
200℃に加熱し、各鋼の成分からAr3 =901−3
25×%C+33×%Si−92×%Mneqの式(%
Mneq=%Mn+%Ni/2+%Cr/2+%Cu/
2+%Mo/2)で計算されるAr3 変態温度+50℃
〜Ar3 変態温度+100℃の範囲内で熱延を完了し、
45℃/秒の冷却速度で冷却し、400℃〜450℃の
範囲で巻き取った。この様にして得られた熱延鋼板の動
的な特性を調査し、静的な特性と比較した結果を表3に
示した。鋼の成分が本発明の範囲内のものについては表
中の*1の欄に示した値、すなわち、(σdyn−σs
t)×TS/1000が40以上であることがわかる。
囲内である鋼P2を用いて、熱延条件を変化させた場合
の特性を調査した結果を表4に示す。P2鋼のAr3 変
態温度は上記の式から764℃と計算された。加熱温度
は1200℃一定とした。熱延完了温度FTがAr3 +
50℃以上の830℃の場合には、No.1、4では巻
き取り温度CTが本発明の範囲外であるために所定の動
的変形抵抗の上昇(σdyn−σst)が得られていな
い。また、No.5では、FTが本発明の範囲外である
ために結果的に残留オーステナイト粒径とフェライト粒
径の比が0.6よりも大きくなり、所定の動的変形抵抗
σdynが得られていない。他の例はすべて本発明の例
であり、熱延完了温度、CTが本発明の範囲内であれば
所定の動的変形抵抗の上昇(σdyn−σst)が得ら
れることがわかる(表中の*1の欄の値が40以上)。
全性の確保の要求に応えることのできる高い動的変形抵
抗を有する良加工性高強度熱延鋼板を確実に提供するこ
とができる。
能のバランスを表す{(σdyn−σst)×TS/1
000}とCo添加量の関係を示す図、
能の指標である、5×102 〜5×103 (1/s)の
歪み速度範囲で変形した時の3〜10%の相当歪み範囲
における変形応力の平均値σdynと5×10-4〜5×
10-3(1/s)の歪み速度範囲で変形した時の3〜1
0%の相当歪み範囲における変形応力の平均値σstの差
(σdyn−σst)と静的な素材強度との関係を示す
図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 質量%で、Cを0.04%以上0.3%
以下、Mn、Ni、Cr、Cu、Moの中の1種または
2種以上を合計で0.5%以上3.5%以下、SiとA
lの一方または双方を合計で0.5%以上3%以下、C
oを0.01%以上3%以下含み、残部がFe及び不可
避的不純物からなり、最終的に得られるミクロ組織がフ
ェライトもしくはベイナイトを体積分率最大の相とし、
体積分率で3%以上の残留オーステナイトを含む第2相
との複合組織である高い動的変形抵抗と良好な成形性を
有する高強度熱延鋼板。 - 【請求項2】 残留オーステナイト中の固溶C質量%
[C]と鋼材の平均Mn等量質量%(Mneq=Mn+
(Ni+Cr+Cu+Mo)/2)によって決まる値
(M=678−428×[C]−33×Mneq)が−
140以上180以下である請求項1記載の高い動的変
形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板。 - 【請求項3】 5×10-4〜5×10-3(1/s)の歪
み速度範囲で変形した時の3〜10%の相当歪み範囲に
おける変形応力の平均値σstと最大応力TS及び、5
×102 〜5×103 (1/s)の歪み速度範囲で変形
した時の3〜10%の相当歪み範囲における変形応力の
平均値σdynとが、式 (σdyn−σst)×TS
/1000≧40 を満足する事を特徴とした請求項1
又は請求項2記載の高い動的変形抵抗と良好な成形性を
有する高強度熱延鋼板。 - 【請求項4】 Nb、Ti、Vの1種又は2種以上を合
計で0.3質量%以下含む事を特徴とした請求項1〜3
に記載の高い動的変形抵抗と良好な成形性を有する高強
度熱延鋼板。 - 【請求項5】 Pを0.2質量%以下含むことを特徴と
した請求項1〜4に記載の高い動的変形抵抗と良好な成
形性を有する高強度熱延鋼板。 - 【請求項6】 Bを0.01質量%以下含むことを特徴
とした請求項1〜5に記載の高い動的変形抵抗と良好な
成形性を有する高強度熱延鋼板。 - 【請求項7】 質量%で、Ca:0.0005〜0.0
05%、Rem:0.001〜0.02%の1種もしく
は2種を含むことを特徴とする請求項1〜6に記載の高
い動的変形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼
板。 - 【請求項8】 0%超10%以下の予変形を与えた後の
鋼材の残留オーステナイト体積分率が2.5%超であ
り、かつ、予変形前の残留オーステナイト体積分率と予
変形後の残留オーステナイト体積分率の比が0.4以上
であることを特徴とした請求項1〜6に記載の高い動的
変形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板。 - 【請求項9】 最終的に得られたミクロ組織中の残留オ
ーステナイトの平均粒径と、体積分率最大の相であるフ
ェライトもしくはベイナイトの平均粒径の比が0.6以
下であることを特徴とする請求項1〜7に記載の高い動
的変形抵抗と良好な成形性を有する高強度延鋼板。 - 【請求項10】 請求項1及び4〜7に記載の成分を有
する鋳造スラブを、鋳造ままもしくは一旦冷却した後に
1000℃〜1300℃の範囲に再度加熱し、熱延を鋼
材の成分で決まるAr3 変態温度−10℃以上Ar3 変
態温度+120℃未満の熱延完了温度FTで完了し、そ
の後5℃/秒以上100℃/秒以下の冷却速度で冷却し
巻き取る際に、FTがAr3 変態温度+50℃以上の場
合には300℃以上500℃未満の温度で巻き取り、F
TがAr3 変態温度+50℃未満の場合には350℃以
上500℃未満の温度で巻き取ることで、最終的に得ら
れるミクロ組織がフェライトもしくはベイナイトを体積
分率最大の相とし、体積分率で3%以上の残留オーステ
ナイトを含む第2相との複合組織であり、残留オーステ
ナイト中の固溶C質量%[C]と鋼材の平均Mn等量質
量%(Mneq=Mn+(Ni+Cr+Cu+Mo)/
2)によって決まる値(M=678−428×[C]−
33×Mneq)が−140以上180以下で、5×1
0-4〜5×10-3(1/s)の歪み速度範囲で変形した
時の3〜10%の相当歪み範囲における変形応力の平均
値σstと最大応力TS及び、5×102 〜5×103
(1/s)の歪み速度範囲で変形した時の3〜10%の
相当歪み範囲における変形応力の平均値σdynとが、
式 (σdyn−σst)×TS/1000≧40を満
足する事を特徴とした、高い動的変形抵抗と良好な成形
性を有する高強度熱延鋼板の製造方法。 - 【請求項11】 0%超10%以下の予変形を与えた後
の鋼材の残留オーステナイト体積分率が2.5%超であ
り、かつ、予変形前の残留オーステナイト体積分率と予
変形後の残留オーステナイト体積分率の比が0.4以上
であることを特徴とした請求項10記載の高い動的変形
抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板の製造方
法。 - 【請求項12】 最終的に得られたミクロ組織中の残留
オーステナイトの平均粒径と、体積分率最大の相である
フェライトもしくはベイナイトの平均粒径の比が0.6
以下であることを特徴とする請求項10又は11記載の
動的変形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板の
製造方法。
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JP2000103818A JP4287976B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 高い動的変形抵抗と良好な成形性を有する高強度熱延鋼板とその製造方法 |
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KR101443447B1 (ko) | 2012-07-30 | 2014-09-19 | 현대제철 주식회사 | 고강도 강판 및 그 제조 방법 |
-
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- 2000-04-05 JP JP2000103818A patent/JP4287976B2/ja not_active Expired - Lifetime
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