JP2007070648A - 穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 質量%にて、C:0.01%以上、0.20%以下、Si:2.0%以下、Al:0.010%以上、2.0%以下、Mn:0.5%以上、3.0%以下、P:0.08%以下、S:0.010%以下、N:0.010%以下、を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼組成で、組織がフェライトを主体とするフェライト・ベイナイト組織であって、板厚tの1/8t〜3/8tの範囲でのMnミクロ偏析が、式(1)を満たす範囲にあることを特徴とする高強度薄鋼板およびその製造方法。
0.10≧σ/Mn ・・・(1)
ここでMnは添加量、σはMnミクロ偏析測定における標準偏差である。
【選択図】 図1
Description
0.10≧σ/Mn ・・・(1)
ここでMnは添加量、σはMnミクロ偏析測定における標準偏差である。
C:0.01%以上、0.20%以下、Si:2.0%以下、Al:0.010%以上、2.0%以下、Mn:0.5%以上、3.0%以下、P:0.08%以下、S:0.010%以下、N:0.010%以下、を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、
組織がフェライトを主体とするフェライト・ベイナイト組織であって、
板厚tの1/8t〜3/8tの範囲でのMnミクロ偏析が、式(1)を満たす範囲にあることを特徴とするものである。
0.10≧σ/Mn ・・・(1)
ここでMnは添加量、σはMnミクロ偏析測定における標準偏差である。
Nb:0.005%以上、0.10%以下、Ti:0.03%以上、0.20%以下、V:0.005%以上、0.10%以下、Mo:0.02%以上、0.5%以下、Cr:0.1%以上、5.0%以下、Co:0.01%以上、5.0%以下、W:0.01%以上、5.0%以下の1種または2種以上を含有することができ、
鋼組成中にさらに、
Ca、Mg、Zr、REMの1種または2種以上を0.0005%以上、0.05%以下含有することができ、
鋼組成中にさらに、
Cu:0.04%以上、2.0%以下、Ni:0.02%以上、1.0%以下、B:0.0003%以上、0.0070%以下の1種または2種以上を含有することができる。
請求項1〜5の何れかに記載の高強度薄鋼板をスラブから製造する高強度薄鋼板の製造方法であって、
連続鋳造後冷却途中のスラブを、スラブの厚みtの1/4tの位置における平均冷却速度を100℃/min以上として、液相線温度から固相線温度の間を冷却した後に、そのまま又は1100℃以上に再加熱し、
次いで、熱延仕上げ温度をAr3以上、970℃以下として熱間圧延を行い、引き続き20℃/sec以上の平均冷却速度で冷却し、450℃超、600℃以下の温度で巻き取って、熱延鋼板となすことを特徴とするものである。
請求項1〜5の何れかに記載の高強度薄鋼板をスラブから製造する高強度薄鋼板の製造方法であって、
連続鋳造後冷却途中のスラブを、スラブの厚みtの1/4tの位置における平均冷却速度を100℃/min以上として、液相線温度から固相線温度の間を冷却した後に、そのまま又は1100℃以上に再加熱し、
次いで、熱延仕上げ温度をAr3以上、970℃以下として熱間圧延を行い、引き続き20℃/sec以上の平均冷却速度で800〜600℃まで冷却したうえ、2〜7秒空冷を行い、さらに20℃/sec以上の平均冷却速度で冷却し、450℃超、600℃以下の温度で巻き取って、熱延鋼板となすことを特徴とするものである。
請求項1〜5の何れかに記載の高強度薄鋼板をスラブから製造する高強度薄鋼板の製造方法であって、
連続鋳造後冷却途中のスラブを、スラブの厚みtの1/4tの位置における平均冷却速度を100℃/min以上として、液相線温度から固相線温度の間を冷却した後に、そのまま又は1100℃以上に再加熱し、
次いで、熱延仕上げ温度をAr3以上、970℃以下として熱間圧延を行い、その後650℃以下の温度域まで平均で10〜200℃/secの冷却速度で冷却した後650℃以下の温度で巻き取って熱延鋼板となし、
当該熱延鋼板を、酸洗後圧下率40%以上の冷間圧延を施し、最高温度を0.1×(Ac3−Ac1)+Ac1以上、Ar3+50℃以下の温度で焼鈍した後に、0.1〜100℃/secの平均冷却速度で300℃以上、370℃未満の温度域に冷却し、引き続いて同温度域で1秒〜1000秒保持して、冷延鋼板となすことを特徴とするものである。
また、本発明の高強度薄鋼板の製造方法は、凝固時の冷却速度を高めた熱延鋼板を製造により、通常のスラブよりも凝固組織を微細にしてMnのミクロ偏析を小さいものとすることができる。よって、Mnバンドが小さく組織が均一であるので、従来よりも穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板を製造することができる。
また、本発明の高強度薄鋼板の製造方法は、上記の熱延鋼板を圧延、焼鈍して冷延鋼板を製造するので、従来よりもMnのミクロ偏析が小さく組織が均一である。したがって、従来よりも穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板を製造することができる。
本発明においては、凝固時の冷却速度が100℃/minより高くできれば、どのような手法で鋳造しても良い。例えば、連続鋳造において、スラブ厚を薄くすることや、インゴット鋳造において、インゴットのサイズを小さくすること、また、通常のスラブのうち、冷却速度の速い表層部分を切り出し、これを用いても良い。
0.10≧σ/Mn ・・・(1)
ここで、Mnは添加量、σはMnミクロ偏析測定における標準偏差である。標準偏差σは、EPMA(X線マイクロアナライザー)を用いて、板厚断面を研磨した試料を板厚方向に線分析することにより得られたMn濃度分布データから求めた。
0.05≧σ/Mn ・・・(2)
この条件は冷却の遅い板厚tの1/8t〜3/8tの範囲において満たされる必要がある。なお、高強度薄鋼板とは、高強度薄鋼板または高強度薄鋼板をいう。
Cは、ベイナイトを形成して鋼の強度を高めるのに重要な元素である。Cの含有量が0.01%未満では強度を十分高めることができない。一方、0.20%を超えると延性の低下が大きくなる。従って、本発明におけるCの範囲は、0.01%以上、0.20%以下とする。なお、穴拡げ性の要求が高い場合にはCの上限は、0.05%とするのが望ましい。
本発明の高強度薄鋼板を製造するに際しては、鋳造スラブを、液相線温度から固相線温度の間を100℃/min以上の平均冷却速度で冷却する。ここでの平均冷却速度は、スラブの中間部(厚みtのスラブの1/4tの位置)における平均冷却速度を指す。本発明においては、凝固時の冷却速度が100℃/minより高くできれば、どのような手法で鋳造しても良い。例えば,連続鋳造において、スラブ厚を薄くすることや、インゴット鋳造において、インゴットのサイズを小さくすること、また、通常のスラブのうち、冷却速度の速い表層部分を切り出し、これを用いても良い。例えば、連鋳スラブの厚さを変化させる場合には、スラブの厚みを、100〜30mmとするのが望ましい。厚みが100を超えるとスラブを十分大きい冷却速度で冷却することができないからであり、30mm未満とすると鋳造速度が大きくなって湯面変動、ブレークアウトなどを引き起こし、スラブを安定して鋳造することが困難となるからである。
以上のようにスラブを高速で冷却した後に、温度を制御して熱間圧延を行って巻き取ることによって、Mnのミクロ偏析が小さく組織が均一で、フェライト・ベイナイト組織を有する高強度薄鋼板を製造することができる。
また、焼鈍の最高温度は、0.1×(Ac3−Ac1)+Ac1以上、Ar3+50℃以下とする必要がある。最高温度が、0.1×(Ac3−Ac1 )+Ac1 (℃)未満の場合には、焼鈍温度で得られるオーステナイト量が少ないので、鋼板中に所望の量のベイナイトを生成させることができない。また、焼鈍温度の高温化はオーステナイトの粗大化を招き,延性が低下する他、製造コストの上昇をまねくために、焼鈍温度の上限をAr3+50℃以下とした。
そして、鋼板をその温度域で1〜1000秒保持する。1秒未満ででは、ベイナイトを十分生成させることができないからであり、1000秒までの保持で目的とするベイナイト量を生成させることができるからである。
転炉で溶製した表1に示す化学成分の鋼を、鋳造した。このとき、スラブの1/4tにおける液相線温度から固相線温度間の冷却速度を表2、3に示すように変化させた。これらのスラブを熱間圧延に供して熱延鋼板、ならびに冷延鋼板を製造した。熱延鋼板の製造条件、材料特性を表2に、冷延鋼板の製造条件、材料特性を表3に示す。
鋼A〜Oは、化学成分が本発明の範囲内にある鋼である。これに対し、鋼pはC、Mnが本発明の範囲より高く、鋼sはNb、Tiが本発明の範囲より高い。このため試験番号22,30に示すとおり、強度は高いが伸び、穴拡げ性が著しく低いものとなった。
鋼qはNが本発明の範囲より高く、鋼rはCrが本発明の範囲より高く、また、このため試験番号28,29に示すとおり、伸びが低いものとなってしまった。
試験番号14のものは、熱延後の一次冷却速度が小さく、空冷開始温度が高く、二次冷却速度も小さい。このため、冷却中にパーライトが生成して伸び、穴拡げ性の値が低いものとなった。
試験番号24のものは、空冷開始温度が低い。このため十分な量のフェライトを析出させることができず伸びの値が低いものとなった。
試験番号26のものは、巻取り温度が高いのでパーライトが生成して、伸び、穴拡げ性に劣るものであった。
鋼p〜sは、既記したとおりC、Mn、Nなどの化学成分の少なくとも一種が本発明の範囲より高い。このため試験番号58〜61に示すとおり、伸びや穴拡げ性が低いものとなってしまった。
試験番号40のものは、熱延前の加熱温度および冷延の圧下率が低い。このため、結晶粒が粗大なものとなって、伸びが低い。
試験番号43、57のものは、焼鈍後の冷却速度が本発明の範囲より小さい。このため冷却中にパーライトが生成して伸び,穴拡げ性の低いものとなってしまった。
なお、図3には本発明鋼の伸びを比較鋼と比較して、図4には本発明鋼の穴拡げ性を比較鋼と比較して示す。本発明に係る冷延鋼板は比較鋼に対して優れた伸びと穴拡げ性を有することが分かる。
Claims (8)
- 板厚tの1/8t〜3/8tの範囲におけるMnのミクロ偏析が、式(1)を満たすことを特徴とする穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板。
0.10≧σ/Mn ・・・(1)
ここでMnは添加量、σはMnミクロ偏析測定における標準偏差である。 - 質量%にて、
C:0.01%以上、0.20%以下、Si:2.0%以下、Al:0.010%以上、2.0%以下、Mn:0.5%以上、3.0%以下、P:0.08%以下、S:0.010%以下、N:0.010%以下、を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、
組織がフェライトを主体とするフェライト・ベイナイト組織であって、
板厚tの1/8t〜3/8tの範囲でのMnミクロ偏析が、式(1)を満たす範囲にあることを特徴とする穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板。
0.10≧σ/Mn ・・・(1)
ここでMnは添加量、σはMnミクロ偏析測定における標準偏差である。 - 鋼組成中にさらに、
Nb:0.005%以上、0.10%以下、Ti:0.03%以上、0.20%以下、V:0.005%以上、0.10%以下、Mo:0.02%以上、0.5%以下、Cr:0.1%以上、5.0%以下、Co:0.01%以上、5.0%以下、W:0.01%以上、5.0%以下の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項2に記載の穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板。 - 鋼組成中にさらに、
Ca、Mg、Zr、REMの1種または2種以上を0.0005%以上、0.05%以下含有することを特徴とする請求項2または3に記載の穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板。 - 鋼組成中にさらに、
Cu:0.04%以上、2.0%以下、Ni:0.02%以上、1.0%以下、B:0.0003%以上、0.0070%以下の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項2〜4の何れかに記載の穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板。 - 請求項1〜5の何れかに記載の高強度薄鋼板をスラブから製造する高強度薄鋼板の製造方法であって、
連続鋳造後冷却途中のスラブを、スラブの厚みtの1/4tの位置における平均冷却速度を100℃/min以上として、液相線温度から固相線温度の間を冷却した後に、そのまま又は1100℃以上に再加熱し、
次いで、熱延仕上げ温度をAr3以上、970℃以下として熱間圧延を行い、引き続き20℃/sec以上の平均冷却速度で冷却し、450℃超、600℃以下の温度で巻き取って、熱延鋼板となすことを特徴とする穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板の製造方法。 - 請求項1〜5の何れかに記載の高強度薄鋼板をスラブから製造する高強度薄鋼板の製造方法であって、
連続鋳造後冷却途中のスラブを、スラブの厚みtの1/4tの位置における平均冷却速度を100℃/min以上として、液相線温度から固相線温度の間を冷却した後に、そのまま又は1100℃以上に再加熱し、
次いで、熱延仕上げ温度をAr3以上、970℃以下として熱間圧延を行い、引き続き20℃/sec以上の平均冷却速度で800〜600℃まで冷却したうえ、2〜7秒空冷を行い、さらに20℃/sec以上の平均冷却速度で冷却し、450℃超、600℃以下の温度で巻き取って、熱延鋼板となすことを特徴とする穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板の製造方法。 - 請求項1〜5の何れかに記載の高強度薄鋼板をスラブから製造する高強度薄鋼板の製造方法であって、
連続鋳造後冷却途中のスラブを、スラブの厚みtの1/4tの位置における平均冷却速度を100℃/min以上として、液相線温度から固相線温度の間を冷却した後に、そのまま又は1100℃以上に再加熱し、
次いで、熱延仕上げ温度をAr3以上、970℃以下として熱間圧延を行い、その後650℃以下の温度域まで平均で10〜100℃/secの冷却速度で冷却した後650℃以下の温度で巻き取って熱延鋼板となし、
当該熱延鋼板を、酸洗後圧下率40%以上の冷間圧延を施し、最高温度を0.1×(Ac3−Ac1)+Ac1以上、Ar3+50℃以下の温度で焼鈍した後に、0.1〜200℃/secの平均冷却速度で300℃以上、370℃未満の温度域に冷却し、引き続いて同温度域で1秒〜1000秒保持して、冷延鋼板となすことを特徴とする穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板の製造方法。
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