JP2014015638A - 熱間プレス鋼板部材およびその製造方法ならびに熱間プレス用鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】C:0.26%以上0.35%以下、Mn:1.5%以上2.0%以下、Nb:0.01%以上1.0%以下、B:0.0001%以上0.01%以下を含有するとともに、Cr:0.5%以下、P:0.05%以下、S:0.03%以下、Si:0.5%以下、Cu:1%以下、V:1%以下、Mo:1%以下、Al:1%以下およびN:0.01%以下からなる群から選択された1種または2種以上を含有し、さらに、式(1)式:3.42N+0.001≦Ti≦3.42N+0.5を満足するTiを含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、旧オーステナイト平均粒径が10μm以下である鋼組織を有し、引張強さが1.8GPa以上2.0GPa以下である機械特性を有する熱間プレス鋼板部材である。式(1)中のTiおよびNは鋼中の各元素の含有量を示す。
【選択図】なし
Description
旧オーステナイト平均粒径が10μm以下である鋼組織を有し、
引張強さが1.8GPa以上2.0GPa以下である機械特性を有する
ことを特徴とする、熱間プレス鋼板部材。
ここで、式(1)中のTiおよびNは、鋼中の各元素の含有量(単位:質量%)を示す。
本発明に係る熱間プレス鋼板部材(以下、単に「鋼板部材」ともいう。)および熱間プレス用鋼板の化学組成を上記のように規定した理由を説明する。以下の説明において、各合金元素の含有量を表す「%」は、特に断りがない限り質量%を意味する。
Cは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ熱間プレス後の強度を主に決定する非常に重要な元素である。特に、熱間プレス後の強度でTS1.8GPa以上を確保するには、C含有量を少なくとも0.26%とする必要がある。したがって、C含有量は0.26%以上とする。好ましくは0.28%以上である。一方、C含有量が0.35%を超えると、熱間プレス後の強度が高くなりすぎて、靱性劣化が著しくなる。したがって、C含有量は0.35%以下とする。好ましくは0.33%以下である。
Mnは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ熱間プレス後の強度を安定して確保するために、非常に効果のある元素である。しかし、Mn含有量が1.5%未満ではその効果は十分ではない。したがって、Mn含有量は1.5%以上とする。一方、Mn含有量が2.0%を超えると、その効果は飽和するとともに、熱間プレス後の靭性や耐遅れ破壊性を大幅に劣化させてしまう。したがって、Mn含有量は2.0%以下とする。好ましくは1.7%以下である。
Nbは、鋼板をAc3点以上に加熱したときに、再結晶を抑制するとともに微細な炭化物を形成してオーステナイト粒を細粒にするため、熱間プレス後の靱性を大きく改善する作用を有する。しかし、Nb含有量が0.01%未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Nb含有量は0.01%以上とする。好ましくは0.02%以上、さらに好ましくは0.04%以上である。一方、Nb含有量が1.0%超になると、上記作用による効果は飽和し、いたずらにコスト増を招く。したがって、Nb含有量は1.0%以下とする。好ましくは0.15%以下、さらに好ましくは0.1%以下である。
Bは、鋼の焼入れ性を高め、かつ熱間プレス後の強度の安定確保効果をさらに高めるのに有効な元素である。また、粒界に偏析して粒界強度を高め、靱性や耐遅れ破壊性を向上させる点でも重要な元素である。さらに、熱間プレスに供する際の加熱工程におけるオーステナイトの粒成長を抑制することにより、靭性を向上させる作用をも有する。B含有量が0.0001%未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、B含有量は0.0001%以上とする。好ましくは、0.001%以上である。
ここで、rは旧オーステナイト粒の平均切片長さ(μm)である。
これらの元素は、鋼の焼入れ性を高め,かつ熱間プレス後の強度の安定確保に効果の有る元素である。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかし、上記上限値以上に含有させてもその効果は小さく、いたずらにコスト増を招くため、各合金元素の含有量は上記範囲とする。なお、上記効果をより確実に得るには、Cr:0.01%以上、P:0.0001%以上、S:0.0001%以上、Si:0.01%以上、Cu:0.01%以上、V:0.01%以上、Mo:0.01%以上、Al:0.01%以上およびN:0.0001%以上の少なくとも一つを満足させることが好ましい。
Tiは、鋼中のNを固定することにより、Bによる作用効果を向上させる作用を有する。Ti含有量が、(3.42N+0.001)%未満では、上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ti含有量は(3.42N+0.001)%以上とする。好ましくは(3.42N+0.02)%以上である。一方、Ti含有量が(3.42N+0.5)%を超えると、Ti系析出物が多量に生成してしまい、靭性を劣化させる。したがって、Ti含有量は(3.42N+0.5)以下とする。好ましくは(3.42N+0.08)%以下である。
Niは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ熱間プレス後の強度を安定して確保するために、非常に効果のある元素である。さらに、劈開破壊強度を上昇させ、靭性を大きく改善する効果を有する。さらには耐遅れ破壊性を改善する効果を有する。したがって、Niを含有させてもよい。しかし、Ni含有量が3%を超えるとその効果は飽和し、かつコスト増を招く。したがって、Ni含有量は3%以下とする。好ましくは1.0%以下である。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ni含有量は0.01%以上とすることが好ましく、0.1%以上とすることがさらに好ましい。
Biは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ熱間プレス後の強度を安定して確保するために、非常に有効な元素である。また組織を均一にし、熱間プレス後の靭性を一層高める作用を有する元素でもある。さらには鋼板中への水素侵入を抑制し、耐遅れ破壊性を改善する効果も有する。したがって、Biを含有させてもよい。しかし、Bi含有量が0.02%を超えると、熱間加工性が劣化して、熱間圧延が困難になる。したがって、Bi含有量は0.02%以下とする。好ましくは0.015%以下である。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Bi含有量は0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがさらに好ましい。
これらの元素は、製鋼時における介在物制御、特に介在物の微細分散化に寄与し、熱間プレス後の靭性を高める作用を有する元素である。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかし、いずれも0.01%を超えて含有させると、表面性状の劣化が顕在化する場合がある。したがって、各元素の含有量はそれぞれ上記の通りとする。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、これらの元素の少なくとも一つの含有量を0.0003%以上とすることが好ましい。
熱間プレス鋼板部材において、旧オーステナイト平均粒径が10μm超では、良好な靭性を確保することが困難である。したがって、旧オーステナイト平均粒径は10μm以下とする。好ましくは8μm以下である。良好な靭性を確保する観点からは、旧オーステナイト平均粒径は細粒であるほど好ましい。したがって、旧オーステナイト平均粒径の下限は特に規定する必要はないが、通常は3μm以上である。
引張強さが1.8GPa未満では、近年のさらなる高強度化のニーズに応えることができず、また、靭性や耐遅れ破壊性がさほど問題になることはない。したがって、熱間プレス鋼板部材の引張強さは1.8GPa以上とする。
次に、上記の特徴を有する本発明に係る熱間プレス鋼板部材の好ましい製造方法について説明する。
表1に示す化学組成を有する実験室にて溶製したスラブを1250℃で30分間加熱し、900℃以上で熱間圧延を行い、板厚4mmの鋼板とした。熱間圧延後は、600℃まで水スプレー冷却したのち炉に装入し、600℃で30分間保持した後、20℃/時で室温まで徐冷することにより、熱延巻き取り工程を模擬した。得られた熱延板は、酸洗によりスケールを除去した後、冷間圧延にて板厚2.6mmとした。
本発明例である例No.1〜9では、硬さばらつきが少なく、靭性および耐遅れ破壊性に優れるのは明らかである。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.26%以上0.35%以下、Mn:1.5%以上2.0%以下、Nb:0.01%以上1.0%以下、B:0.0001%以上0.01%以下を含有するとともに、Cr:0.5%以下、P:0.05%以下、S:0.03%以下、Si:0.5%以下、Cu:1%以下、V:1%以下、Mo:1%以下、Al:1%以下およびN:0.01%以下からなる群から選択された1種または2種以上を含有し、さらに、下記式(1)式を満足するTiを含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、
旧オーステナイト平均粒径が10μm以下である鋼組織を有し、
引張強さが1.8GPa以上2.0GPa以下である機械特性を有する
ことを特徴とする、熱間プレス鋼板部材。
3.42N+0.001≦Ti≦3.42N+0.5 (1)
ここで、式(1)中のTiおよびNは、鋼中の各元素の含有量(単位:質量%)を示す。 - 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Ni:3%以下を含有することを特徴とする請求項1に記載の熱間プレス鋼板部材。
- 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Bi:0.02%以下を含有することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の熱間プレス鋼板部材。
- 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.01%以下、Mg:0.01%以下、REM:0.01%以下およびZr:0.01%以下からなる群から選ばれた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1から請求項3までのいずれか1項に記載の熱間プレス鋼板部材。
- 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の化学組成を有する鋼材をAc3点以上(Ac3点+100℃)以下の温度域に加熱し、前記加熱の完了から熱間プレスの開始までに前記鋼材が空冷に曝される時間を15秒間未満として熱間プレスを施し、上部臨界冷却速度以上の冷却速度で室温まで冷却することを特徴とする、熱間プレス鋼板部材の製造方法。
- 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の化学組成を有する鋼板であって、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の熱間プレス鋼板部材の素材としての用途に供されることを特徴とする、熱間プレス用鋼板。
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JP5835622B2 (ja) | 2015-12-24 |
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