JP2005264328A - 加工性に優れた高強度鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.05〜0.30%、Si:2.0%以下、Mn:0.8〜3.0%、P:0.1%以下、S:0.07%以下、Al:0.1〜2.5%およびN:0.007%以下を含有し、残部が実質的にFeおよび不可避的不純物からなり、フェライト母相中に孤立して第二相粒が存在し、かつ該第二相粒のうち、焼き戻しマルテンサイト相とベイナイト相を含む混在組織からなる第二相粒の存在比率が20%以上であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
(I)質量%で、C:0.05〜0.30%、Si:2.0%以下、Mn:0.8〜3.0%、P:0.1%以下、S:0.07%以下、Al:0.1〜2.5%およびN:0.007%以下を含有し、残部が実質的にFeおよび不可避的不純物からなり、フェライト母相中に孤立して第二相粒が存在し、かつ該第二相粒のうち、焼き戻しマルテンサイト相とベイナイト相を含む混在組織からなる第二相粒の存在比率が20%以上であることを特徴とする加工性に優れた高強度鋼板。
記
MS(℃)=540−350×{[C%]/(1−〔α%〕/100)}−40×[Mn%]+30×[Al%]
−20×[Cr%]−35×[V%]−10×[Mo%]−17×[Ni%]
−10×[Cu%] ・・・(1)
ただし、[X%]は合金元素Xの質量%、〔α%〕はポリゴナルフェライトの体積分率(%)を意味する。
C:0.05〜0.30%
Cはオーステナイトを安定化させる元素であり、マルテンサイト量の確保および室温でオーステナイトを残留させるために必要な元素である。C量が0.05%未満では、製造条件の最適化を図ったとしても、鋼板の強度確保と同時に残留オーステナイト量を確保し、所定の特性を満たすことが難しい。一方、C量が0.30%を超えると、溶接部および熱影響部の硬化が著しく、溶接性が劣化する。こうした観点から、C量を0.05〜0.30%の範囲内とし、好ましくは0.05〜0.2%とする。
Siは、鋼の強化に有効な元素である。また、フェライト生成元素であり、オーステナイト中へのCの濃化促進および炭化物の生成を抑制することから、残留オーステナイトの生成を促進する働きがあるので、複合組織鋼およびTRIP鋼に添加されることが多い。しかしながら、2.0%を超えるSiの過剰な添加は、フェライト中への固溶量の増加による加工性および靭性の劣化や、赤スケール等の発生による表面性状の劣化が生じる他、溶融めっきを施す場合には、めっき密着性の劣化を引き起こす。従って、Si添加量を2.0%以下とし、好ましくは0.Ol〜2.0%とする。
Mmは、鋼の強化に有効な元素である。また、オーステナイトを安定化させる元素であり、マルテンサイトや残留オーステナイトの体積の増加に必要な元素である。この効果は、Mnが0.8%以上で得られる。一方、Mnを3.0%を超えて過剰に添加すると、第二相分率過大や固溶強化による強度上昇が著しくなる。従って、Mn含有量を0.8〜3.0%とし、好ましくは1.0〜3.0%とする。
Pは、鋼の強化に有効な元素であるが、0.1%を超えて過剰に添加すると、粒界偏析により脆化を引き起こし、耐衝撃性を劣化させる。従って、P含有量を0.1%以下とする。
Sは、MnSなどの介在物となって、耐衝撃性の劣化や溶接部のメタルフローに沿った割れの原因となるので極力低い方がよく、製造コストの面も考慮して、S含有量を0.07%以下とする。
Alは、フェライト生成元素であり、オーステナイト中へのCの濃化促進および炭化物の生成を抑制し、残留オーステナイトの生成を促進する効果がある。この効果の発揮させるには、Alを0.1%以上添加することが必要である。特に、複合組織鋼およびTRIP鋼の場合には、かかる効果を発揮させるため、Alを多量に添加する場合がある。しかしながら、2.5%を超えるAlの過剰添加は、フェライトの脆化を招き、材料の強度−延性バランスを劣化させるとともに、鋼板中の介在物が多くなって延性を劣化させる。従って、Al添加量を0.1〜2.5%とし、好ましくは0.1〜2.0%とする。
Nは、鋼の耐時効性を最も大きく劣化させる元素であるため、少ないほどよく、特にN含有量が0.007%を超えると、耐時効性の劣化が顕著となる。従って、N含有量を0.007%以下とする。
Crは、焼鈍温度からの冷却時にパーライト相の生成を抑制する効果を有する。しかしながら、Cr含有量が2.0%を超えると、フェライト量が過少となり加工性の低下が懸念されることから、Cr含有量の上限を2.0%とすることが好ましい。なお、Cr含有量の下限は、特に限定はしないが、パーライト相生成の抑制効果を得るために、0.01%とすることが好ましい。
Vは焼鈍温度からの冷却時にパーライト相の生成を抑制する効果を有する。しかしながら、V含有量が2.0%を超えると、フェライト量が過少となり加工性の低下が懸念されることから、V含有量の上限を2.0%とすることが好ましい。なお、V含有量の下限は、特に限定はしないが、パーライト相生成の抑制効果を得るために、0.005%とすることが好ましい。
Moは、耐遅れ破壊性等に有効な元素であるが、Mo含有量が2.0%を超えると、加工性が低下する傾向がある。従って、Mo含有量は2.0%とすることが好ましい。なお、Mo含有量の下限は、特に限定はしないが、耐遅れ破壊等への効果を十分に得るために、0.005%とすることが好ましい。
TiおよびNb:それぞれ0.1%以下
TiおよびNbは、鋼の析出強化に有効な元素であり、本発明で規定した組織を満たす範囲内であれば、鋼の強化に使用しても差し支えない。しかしながら、TiおよびNbの各含有量が0.1%を超えると、加工性が低下する傾向がある。従って、TiおよびNbの含有量は、それぞれ0.1%以下とすることが好ましい。なお、TiおよびNbの含有量の下限は、特に限定はしないが、析出強化などの効果を十分に得るためには、0.003%とすることが好ましい。
Bは、オーステナイト粒界からのフェライト相の生成を抑制し、第二相を増加させる作用を有する。しかしながら、B含有量が0.0050%を超えると、フェライト量が過少となり、加工性が低下する傾向がある。従って、B含有量は0.0050%以下とする。なお、B含有量の下限は、特に限定はしないが、第二相増加などの効果を十分に得るために、0.0003%とすることが好ましい。
NiおよびCuは、オーステナイト安定化元素であり、オーステナイトを残留させるとともに強度上昇にも効果がある。ただし、NiおよびCuを、それぞれ2.0%を超えて添加すると、鋼板の延性を低下させる傾向がある。従って、NiおよびCuの含有量は、それぞれ2.0%以下とすることが好ましい。なお、NiおよびCuの含有量の下限は、特に限定はしないが、オーステナイト安定化効果を得るために、0.005%とすることが好ましい。
本発明の高強度鋼板は、フェライト母相中に孤立して第二相粒が存在する、いわゆる複合組織を有することが必要である。フェライト相と第二相の複合組織にすることによって、高強度と高加工性の両立が可能になるからである。
上記化学組成を有する冷延鋼板を、まず700〜900℃の第1温度域、具体的には、オーステナイト単相域、もしくはオーステナイト相とフェライト相の2相域で、15〜600秒間焼鈍する。焼鈍温度が700℃未満の場合や、焼鈍時間が15秒間未満の場合には、冷延鋼板中の炭化物が十分に溶解しない場合やフェライトの再結晶が完了せず、目標とする特性が得られない場合がある。一方、焼鈍温度が900℃を超える場合には、オーステナイト粒の成長が著しく、その後の冷却によって生じる第二相からのフェライトの核生成サイトの減少を引き起こす場合がある。また、焼鈍時間が600秒間を超える焼鈍は、多大なエネルギー消費に伴うコストの増加を引き起こす。このため、焼鈍温度を700〜900℃とし、焼鈍時間を15〜600秒間とする。
記
MS(℃)=540−350×{[C%]/(1−〔α%〕/100)}−40×[Mn%]+30×[Al%]
−20×[Cr%]−35×[V%]−10×[Mo%]−17×[Ni%]
−10×[Cu%] ・・・(1)
ただし、[X%]は合金元素Xの質量%、〔α%〕はポリゴナルフェライトの体積分率(%)を意味する。
引張試験は、得られた各鋼板から打抜き加工したJIS5号試験片を用いて行い、TS(引張り強さ)、El(全伸び)を測定し、強度と伸びの積(TS×El)で表される強度−伸びバランスの値を求めた。なお、本発明では、TS×El≧19800(MPa・%)の場合を良好と判定した。
得られた各鋼板を100mm×100mmに切断後、クリアランス12%で直径10mmの穴を打ち抜いた後、内径75mmのダイスを用いてしわ押さえ力9tonで抑えた状態で、60°円錐のポンチを穴に押し込んで亀裂発生限界における穴直径を測定し、下記に示す式から、限界穴拡げ率(%)を求め、この限界穴拡げ率の値から伸びフランジ性を評価した。なお、本発明では、限界穴拡げ率λ≧50%を良好と判定した。
限界穴拡げ率λ(%)={(Df−D0)/D0}×100
ただし、Dfは亀裂発生時の穴径(mm)、D0は初期穴径(mm)である。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.05〜0.30%、Si:2.0%以下、Mn:0.8〜3.0%、P:0.1%以下、S:0.07%以下、Al:0.1〜2.5%およびN:0.007%以下を含有し、残部が実質的にFeおよび不可避的不純物からなり、フェライト母相中に孤立して第二相粒が存在し、かつ該第二相粒のうち、焼き戻しマルテンサイト相とベイナイト相を含む混在組織からなる第二相粒の存在比率が20%以上であることを特徴とする加工性に優れた高強度鋼板。
- 質量%で、Cr:2.0%以下、V:2.0%以下およびMo:2.0%以下から選ばれる1種または2種以上の元素をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載の加工性に優れた高強度鋼板。
- 質量%で、Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下、B:0.0050%以下、Ni:2.0%以下およびCu:2.0%以下から選ばれる1種または2種以上の元素をさらに含有することを特徴とする請求項1または2に記載の加工性に優れた高強度鋼板。
- 質量%で、C:0.05〜0.30%、Si:2.0%以下、Mn:0.8〜3.0%、P:0.1%以下、S:0.07%以下、Al:0.1〜2.5%およびN:0.007%以下を含有し、残部が実質的にFeおよび不可避的不純物からなる鋼板を、700〜900℃の第1温度域で15〜600秒間保持した後、5℃/s以上の冷却速度で、下記(1)式で得られるMS〜MS−50℃の温度範囲まで冷却した後、350〜600℃の第2温度域で15〜600秒間保持した後、少なくとも200℃までの温度域を3℃/s以上の冷却速度で冷却することを特徴とする、加工性に優れた高強度鋼板の製造方法。
記
MS(℃)=540−350×{[C%]/(1−〔α%〕/100)}−40×[Mn%]+30×[Al%]
−20×[Cr%]−35×[V%]−10×[Mo%]−17×[Ni%]
−10×[Cu%] ・・・(1)
ただし、[X%]は合金元素Xの質量%、〔α%〕はポリゴナルフェライトの体積分率(%)を意味する。 - 前記鋼板が、質量%で、Cr:2.0%以下、V:2.0%以下およびMo:2.0%以下から選ばれる1種または2種以上の元素をさらに含有することを特徴とする請求項4に記載の加工性に優れた高強度鋼板の製造方法。
- 前記鋼板が、質量%で、Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下、B:0.0050%以下、Ni:2.0%以下およびCu:2.0%以下から選ばれる1種または2種以上の元素をさらに含有することを特徴とする請求項4または5に記載の加工性に優れた高強度鋼板の製造方法。
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