JP2008156680A - 高降伏比を有する高強度冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.05〜0.25%、Si:0.001〜0.7%、Mn:1.1〜1.9%、B:0.0001〜0.0008%、Al:0.001〜0.1%、N:0.001〜0.01%、S:0.01%以下、O:0.01%以下を含有し、更に、NbとTiとの何れか一方又は両方を合計で0.01〜0.07%含有し、残部がFe及び可避的不純物からなり、鋼板組織が再結晶フェライト、未再結晶フェライト及びパーライトを含み、引張り最大強度が590MPa以上であり、降伏比が0.70以上であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
なお、降伏比(YR)とは、引張最大応力(TS)に対する降伏応力(YP)の比を示す値であり、YR=YP/TSで表される。
(1) 質量%で、
C:0.05〜0.25%、
Si:0.001〜0.7%、
Mn:1.1〜1.9%、
B:0.0001〜0.0008%、
Al:0.001〜0.1%、
N:0.001〜0.01%、
S:0.01%以下、
O:0.01%以下、
P:0.04%以下
を含有し、更に、NbとTiとの何れか一方又は両方を合計で0.01〜0.07%含有し、残部がFe及び可避的不純物からなり、鋼板組織が再結晶フェライト、未再結晶フェライト及びパーライトを含み、引張り最大強度が590MPa以上であり、降伏比が0.70以上であることを特徴とする高降伏比を有する高強度冷延鋼板。
Ni:0.01〜0.8%、
Cu:0.01〜0.8%、
Cr:0.01〜0.8%
のうち何れか1種以上を含有することを特徴とする前記(1)乃至(3)の何れか一項に記載の高降伏比を有する高強度冷延鋼板。
V:0.001〜0.1%
を含有することを特徴とする前記(1)乃至(4)の何れか一項に記載の高降伏比を有する高強度冷延鋼板。
REM:0.0001〜0.1%、
Ca:0.0001〜0.1%
のうち何れか1種以上を含有することを特徴とする前記(1)乃至(5)の何れか一項に記載の高降伏比を有する高強度冷延鋼板。
本発明者らは、引張り最大強度590MPa以上の高強度鋼板において、高温焼鈍を行わなくとも高い降伏比と良好な成形性を両立させることを目的として鋭意検討を行った。その結果、NbとTiとの何れか一方又は両方を添加することで、フェライトを強化しつつ、鋼板組織を再結晶フェライト、未再結晶フェライト及びパーライトの混合組織とし、且つ、Bを添加した熱延板組織の制御を行うことで、未再結晶フェライトを分散させ、無害化することで、低温焼鈍を行ったとしても高降伏比と成形性の確保が可能であることを見出した。
鋼板組織は、再結晶フェライト、未再結晶フェライト及びパーライトを含む混合組織とする必要がある。
通常、未再結晶フェライトは、転位を多く含むことから降伏比が高く、一方では延性が低いといった欠点を有している。加えて、穴拡げ試験の際に、亀裂は層状に存在する未再結晶フェライトに沿って伝播することから、穴拡げ性も悪い。この原因としては、変形時に硬質な未再結晶フェライトと軟質な再結晶フェライトとの界面に変形が集中することから、穴拡げ加工のような大加工を伴う場合、或いは、引張り試験の最大応力近傍の大変形領域では、界面に亀裂形成の元となるマイクロボイドが形成され、これらが連結することによって亀裂が進展し、穴拡げ性や伸びを劣化させていると考えられる。この結果、未再結晶フェライトを含む鋼板は、高い加工性を必要とする用途へは使用できない。
(C:0.05〜0.25%)
Cは、NbやTiの析出物を用いた析出強化、或いは、パーライト組織を用いた組織強化により強度化しようとする場合に必須の元素である。Cが0.05%未満では、590MPa以上の強度確保が難しいことから、下限値を0.05%とする。一方、Cの含有量を0.25%以下とする理由は、Cが0.25%を超えると、スポット溶接部の強度を確保することが困難となるためである。但し、かしめやボルトによる機械的な締結を行うのであれば、0.25%を超えてCを含有したとしても本発明の効果である高い降伏比を有し、良好な穴拡げ性を有する高強度鋼板を得ることができる。
Siは、めっき性や化成性に悪影響を及ぼすことから、その添加は抑制すべきである。0.7%を超えると溶融亜鉛めっき時に不めっきが多発し、化成性が劣化することから、その上限値を0.7%とする。但し、Siを多量に添加したとしても、連続焼鈍炉及び連続溶融亜鉛めっきライン内の酸素ポテンシャルを制御し、Si酸化物の形態制御を行うのであれば、0.7%を超えて添加できる。下限は、特に定めることなく本発明の効果は発揮されるが、0.001%未満とすることは、過度の設備投資を招くことから好ましくない。そこで、下限値を0.001%とする。
Mnは、固溶強化元素である。Mnが1.1%未満では、590MPa以上の強度確保が難しいことから、その下限値を0.5%とする。一方、Mnは、オーステナイト安定化元素であることから、オーステナイトがパーライトへと変態するのを抑制する。Mnを多量に添加すると、オーステナイトからパーライトへの変態が抑制されてしまい、マルテンサイトやベイナイトへと変態してしまうことから、降伏比が低下する。Mn添加量が1.9%以上となると、この傾向が顕著になることからその上限を1.9%とする。
Bは、熱延組織制御を通じた穴拡げ性向上の観点から非常に重要である。熱延板組織がフェライト及びパーライトよりなる層状組織であると、冷延後の焼鈍を低温で行った場合、層状の未再結晶フェライト、再結晶フェライト及びパーライトからなる混合組織となり、延性及び穴拡げ性が大幅に低下する。Bを0.0001%以上添加することで、熱延板組織を層状のフェライト及びパーライト組織から、コロニー状に分散するパーライトとフェライト組織、フェライト及びベイナイト組織、ベイナイト単相組織へと制御することで、冷延及び焼鈍後の穴拡げ性が改善可能である。そこで、下限値を0.0001%以上とする。
Nb及びTiは析出強化、細粒強化、および、再結晶の遅延により、引張り最大強度と降伏比を高める。NbとTiとの何れか一方又は両方の合計が、0.01%以下の場合は590MPa以上の強度と0.7以上の降伏比を確保できない。一方、0.07%を超えた添加は、再結晶抑制が顕著となり、未再結晶フェライトの体積率を45%以下にするため、高温焼鈍を要することとなり生産性が悪い。そこで、その上限を0.07%とする。NbとTiとの何れか一方の元素を用いた強化を行っても構わないが、Tiは強力な窒化物形成元素であることから、Alに比較して、Nと優先的に結び付くことで、微細な窒化物を形成し、粗大なAlNの形成を抑制し、曲げ性の劣化を抑制することから、特に、重要である。一方、Bよりも窒化物を形成し難いことから、過剰の添加やスラブ加熱温度の極端な低下は、熱延巻取り後の固溶N量の減少をもたらし、BNの形成を抑制してしまう。このことから過剰なTi添加を抑制することが望ましい。
Alは、フェライト形成を促進し、延性を向上させるので添加してもよい。また、脱酸材としても活用可能である。しかしながら、過剰な添加はAl系の粗大介在物を形成し、表面傷や穴拡げ性の劣化の原因になる。このことから、Al添加の上限を0.1%とする。Alを用いた脱酸を行う場合、鋼中のAl含有量を0.001%未満とするのは困難であるので、0.001%が実質的な下限である。
Nは、粗大な窒化物を形成して曲げ性や穴拡げ性を劣化させ、且つ溶接時のブローホール発生の原因になることから、含有量を0.01%以下に抑制する必要がある。一方、熱延巻取り後にBNを形成させるため、Nは0.001%以上添加する必要がある。添加量が、0.001%未満であると、連続焼鈍ライン及び連続溶融亜鉛めっきライン通板時のパーライト変態が十分進まず、マルテンサイトやベイナイトを含む組織となってしまい、降伏比0.7以上とすることができない。
Sは、溶接性並びに鋳造時及び熱延時の製造性に悪影響を及ぼすことから、含有量を0.01%以下に抑制する必要がある。一方、S含有量の下限は特に定める必要はないが、S含有量を極端に低下させることは多大なコストが必要になるため、経済性の観点から0.001%が実質的な下限になる。
Oは、酸化物を形成し、成形性を劣化させることから、含有量を0.01%以下に抑制する必要がある。一方、Oの含有量の下限は特に定める必要はないが、Oの含有量を極端に低下させることは多大なコストが必要になるため、経済性の観点から0.001%が実質的な下限になる。
Pは、鋼板の板厚中央部に偏析する傾向があり、溶接部を脆化させる。Pが0.04%を超えると溶接部の脆化が顕著になることから、その適正範囲を0.04%以下に限定した。Pの下限値は特に定めないが、0.0001%未満とすることは経済的に不利となるため、0.0001%を下限値とすることが好ましい。
Vは、炭化物形成元素であることから、NbやTiと同様に、析出強化或いは細粒強化により、強度と降伏比を高めることができるので添加してもよい。この効果は、0.01%以上の添加で顕著になることから、下限値は0.01%とする。一方、0.1%を超える過剰な添加は、コスト高を招くだけでなく、再結晶の遅延が顕著となり、未再結晶組織となりやすく、延性や穴拡げ性が劣化する。或いは、再結晶を促進させるために、高温焼鈍が必要となるので好ましくない。このことから、上限値は0.1%とした。
(Cu:0.01〜0.8%)
(Cr:0.01〜0.8%)
Ni、Cu、Crは、Mnと同様に固溶強化により、鋼板強度と降伏比を増加させる。但し、この効果は、0.01%以上でないと得られないことから、それぞれの下限値を0.01%以上とする。また、0.8%以上の添加は、パーライト変態の遅延が顕著となり、組織をフェライトおよびマルテンサイトあるいはベイナイト組織とし、降伏比を低下させてしまうことから好ましくない。このことから、それぞれの上限値は0.8%とする。
(Ca:0.0001〜0.1%)
REMやCaは、硫化物の形態制御が可能であることから、更なる穴拡げ性向上のために添加してもよい。この効果は、0.0001%以上の添加で顕著となることから、それぞれ0.0001%以上添加する必要がある。一方で、0.1%を超える添加は、経済上好ましくないことから、この値が上限となる。
熱間圧延に供するスラブは特に限定するものではない。すなわち、連続鋳造スラブや薄スラブキャスターなどで製造したものであればよい。また、鋳造後に直ちに熱間圧延を行う連続鋳造−直接圧延(CC−DR)のようなプロセスにも適合する。
Ar3=901−325×C+33×Si−92×(Mn+Ni/2+Cr/2+Cu/2+Mo/2)
また、本発明の加工性に優れた高強度高延性溶融亜鉛めっき鋼板の素材は、通常の製鉄工程である精錬、製鋼、鋳造、熱延、冷延工程を経て製造されることを原則とするが、その一部或いは全部を省略して製造されるものでも、本発明に係わる条件を満足する限り、本発明の効果を得ることができる。
すなわち、Bの添加を行っていない鋼番号K−1,2は、熱延組織を所定の組織に制御できないことから、焼鈍後の鋼板中に存在する未再結晶フェライトが圧延方向に伸びた組織となり、50%以上の穴拡げ率を確保できなかった。
また、Bの添加量が0.0019%と本発明の範囲を超える鋼番号L−1〜3は、鋼板組織を未再結晶フェライト、再結晶フェライト及びパーライトよりなる組織とすることができず、0.7以上の降伏比と50%以上の穴拡げ率が確保できない。
また、Ti及びNbを含まない鋼番号M−1,2は、再結晶が速やかに進行してしまうことから、590MPa以上の引張最大強度と、0.7以上の降伏比が確保できなかった。
また、Mnを多く含む鋼番号N−1は、焼鈍後のオーステナイトからパーライトへの変態が遅く、鋼板組織を未再結晶フェライト、再結晶フェライト及びパーライトよりなる組織とすることができず、0.7以上の降伏比と50%以上の穴拡げ率が確保できなかった。
また、Cの含有量が少ない鋼番号O−1は、Cが少な過ぎることから、鋼板の強度確保に必要なパーライト組織が得られず、590MPa以上の引張最大強度確保ができなかった。
Claims (11)
- 質量%で、
C:0.05〜0.25%、
Si:0.001〜0.7%、
Mn:1.1〜1.9%、
B:0.0001〜0.0008%、
Al:0.001〜0.1%、
N:0.001〜0.01%、
S:0.01%以下、
O:0.01%以下、
P:0.04%以下
を含有し、更に、NbとTiとの何れか一方又は両方を合計で0.01〜0.07%含有し、残部がFe及び可避的不純物からなり、鋼板組織が再結晶フェライト、未再結晶フェライト及びパーライトを含み、引張り最大強度が590MPa以上であり、降伏比が0.70以上であることを特徴とする高降伏比を有する高強度冷延鋼板。 - 前記鋼板組織に含まれる未再結晶フェライトの体積率が5〜45%であることを特徴とする請求項1に記載の高降伏比を有する高強度冷延鋼板。
- 前記鋼板組織に含まれる未再結晶フェライトの平均圧延方向長さ(LUF)と再結晶フェライトの平均圧延方向長さ(LRF)との比(LUF/LRF)が3以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の高降伏比を有する高強度冷延鋼板。
- 更に、質量%で、
Ni:0.01〜0.8%、
Cu:0.01〜0.8%、
Cr:0.01〜0.8%
のうち何れか1種以上を含有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の高降伏比を有する高強度冷延鋼板。 - 更に、質量%で、
V:0.001〜0.1%
を含有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の高降伏比を有する高強度冷延鋼板。 - 更に、質量%で、
REM:0.0001〜0.1%、
Ca:0.0001〜0.1%
のうち何れか1種以上を含有することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の高降伏比を有する高強度冷延鋼板。 - 請求項1乃至6の何れか一項に記載の鋼板の表面に、質量%で5%以下のFeを含有する溶融亜鉛めっき層を有することを特徴とする高降伏比を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 請求項1乃至7の何れか一項に記載の鋼板の表面に、質量%で5〜20%のFeを含有する合金化溶融亜鉛めっき層を有することを特徴とする高降伏比を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載の化学成分からなる鋳造スラブを直接又は一旦冷却した後1200℃以上に加熱し、Ar3変態点以上で熱間圧延を完了し、400〜630℃の温度域にて巻き取り、酸洗後、圧下率40〜70%の冷延を施し、連続焼鈍ラインを通板するに際して、580〜720℃間を平均加熱速度1.4℃/秒以上で加熱し、最高加熱温度720〜810℃で焼鈍した後、630〜570℃間を平均冷却速度45℃/秒以下で冷却し、450℃〜200℃の温度範囲で30秒以上保持することを特徴とする高降伏比を有する高強度冷延鋼板の製造方法。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載の化学成分からなる鋳造スラブを直接又は一旦冷却した後1200℃以上に加熱し、Ar3変態点以上で熱間圧延を完了し、400〜630℃の温度域にて巻き取り、酸洗後、圧下率40〜70%の冷延を施し、連続溶融亜鉛めっきラインを通板するに際して、580〜750℃間を平均加熱速度1.4℃/秒以上で加熱し、最高加熱温度720〜810℃で焼鈍した後、630〜570℃間を平均冷却速度45℃/秒以下で(亜鉛めっき浴温度−40)℃〜(亜鉛めっき浴温度+50)℃まで冷却した後、亜鉛めっき浴に浸漬し、室温まで冷却することを特徴とする高降伏比を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載の化学成分からなる鋳造スラブを直接又は一旦冷却した後1200℃以上に加熱し、Ar3変態点以上で熱間圧延を完了し、400〜630℃の温度域にて巻き取り、酸洗後、圧下率40〜70%の冷延を施し、連続溶融亜鉛めっきラインを通板するに際して、580〜750℃間を平均加熱速度1.4℃/秒以上で加熱し、最高加熱温度720〜810℃で焼鈍した後、630〜570℃間を平均冷却速度45℃/秒以下で(亜鉛めっき浴温度−40)℃〜(亜鉛めっき浴温度+50)℃まで冷却した後、亜鉛めっき浴に浸漬し、必要に応じて460℃以上の温度で合金化処理を施し、室温まで冷却することを特徴とする高降伏比を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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