JP2014201765A - 冷延鋼板及び冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】式(A)の関係が成り立ち、ホットスタンプ前の金属組織が、面積率で40−95%のフェライトと、5−60%のマルテンサイトとを含有し、かつフェライトとマルテンサイトの面積率の和が60%以上を満たし、ナノインデンターにて測定されたマルテンサイトの硬度が、ホットスタンプの前において式(B)、(C)を満足し、引張強度TSと穴拡げ率λとの積TS×λが50000MPa%以上である。(5×[Si]+[Mn])/[C]>10・・・(A)、H2/H11<1.10・・・(B)、σHM<20・・・(C)
【選択図】図1
Description
(5×[Si]+[Mn])/[C]>10・・・(A)
H2/H1<1.10・・・(B)
σHM<20・・・(C)
ここで、H1は前記ホットスタンプ前の板厚表層部の前記マルテンサイトの平均硬度であり、H2は前記ホットスタンプ前の板厚中心部、すなわち板厚中心における板厚方向に200μmの範囲内の前記マルテンサイトの平均硬度であり、σHMは前記ホットスタンプ前の前記板厚中心部における前記マルテンサイトの硬度の分散値である。
n2/n1<1.5・・・(D)
ここで、n1は前記ホットスタンプ前の板厚1/4部における前記円相当直径が0.1μm以上10μm以下の前記MnSの10000μm2あたりの平均個数密度であり、n2は前記ホットスタンプ前の前記板厚中心部における前記円相当直径が0.1μm以上10μm以下の前記MnSの10000μm2あたりの平均個数密度である。
(5×[Si]+[Mn])/[C]>10・・・(A)
H2/H1<1.10・・・(B)
σHM<20・・・(C)
H21/H11<1.10・・・(E)
σHM1<20・・・(F)
ここで、H11はホットスタンプ後の板厚表層部の前記マルテンサイトの平均硬度であり、H21はホットスタンプ後の板厚中心部、すなわち板厚中心における板厚方向に200μmの範囲の前記マルテンサイトの平均硬度であり、σHM1はホットスタンプ後の前記板厚中心部における前記マルテンサイトの前記硬度の分散値である。
n21/n11<1.5・・・(G)
ここで、n11は前記ホットスタンプ後の板厚1/4部における前記円相当直径が0.1μm以上10μm以下の前記MnSの10000μm2あたりの平均個数密度であり、n21は前記ホットスタンプ後の前記板厚中心部における前記円相当直径が0.1μm以上10μm以下の前記MnSの10000μm2あたりの平均個数密度である。
1.5×r1/r+1.2×r2/r+r3/r>1・・・(H)
ここで、ri(i=1,2,3)は前記冷間圧延工程での、前記複数のスタンドのうち最上流から数えて第i(i=1,2,3)段目のスタンドでの単独の目標冷延率を単位%で示しており、rは前記冷間圧延工程における総冷延率を、単位%で示している。
560−474×[C]−90×[Mn]−20×[Cr]−20×[Mo]<CT<830−270×[C]−90×[Mn]−70×[Cr]−80×[Mo]・・・(I)
T×ln(t)/(1.7×[Mn]+[S])>1500 ・・・(J)
なお、(1)〜(15)の鋼板を用いて製造したホットスタンプ成形体は、成形性に優れる。
Cは、マルテンサイト相を強化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0.030%未満では、鋼の強度を十分高めることができない。一方、Cの含有量が0.150%を超えると鋼の延性(伸び)の低下が大きくなる。従って、Cの含有量の範囲は、0.030%以上、0.150%以下とする。なお、穴拡げ性の要求が高い場合にはCの含有量は、0.100%以下とするのが望ましい。
Siは有害な炭化物の生成を抑え、フェライト組織を主体とし、残部がマルテンサイトである複合組織を得るのに重要な元素である。しかし、Si含有量が1.000%を超える場合、鋼の伸びや穴拡げ性が低下するほかホットスタンプ後の化成処理性やめっき密着性も低下する。そのため、Siの含有量は1.000%以下とする。また、Siは脱酸のために添加されるが、Siの含有量が0.010%未満では脱酸効果が十分でない。そのため、Siの含有量は、0.010%以上とする。
Alは、脱酸剤として重要な元素である。脱酸の効果を得るために、Alの含有量を0.010%以上とする。一方、Alを過度に添加しても、上記効果は飽和し、かえって鋼を脆化させる。そのため、Alの含有量は0.010%以上0.050%以下とする。
Mnは、鋼の焼き入れ性を高めて鋼を強化するのに重要な元素である。しかしながら、Mnの含有量が0.50%未満では、鋼の強度を十分高めることができない。一方、Mnの含有量が2.70%を超えると、焼入れ性が必要以上に高まるので、鋼の強度上昇を招き、これにより鋼の伸びや穴拡げ性が低下する。このように材質上の観点からすれば上限は2.70%までだが、MnはSi同様に鋼板表面にて選択酸化され、ホットスタンプ後の化成処理性やめっき密着性を悪化させ得る。後述の実施例でMnが1.50%の場合にめっき密着性が不合格であったことから、本発明のMn上限は1.50%未満とする。更に好ましくは1.45%である。従って、Mnの含有量は0.50%以上、1.50%未満とする。尚、伸びの要求がより高い場合、Mnの含有量は1.00%以下とすることが望ましい。
Pは、含有量が多い場合粒界へ偏析し、鋼の局部延性と溶接性とを劣化させる。従って、Pの含有量は0.060%以下とする。その一方で、Pをいたずらに低減させることは、精錬時のコストアップにつながるので、Pの含有量は0.001%以上とすることが望ましい。
Sは、MnSを形成して鋼の局部延性及び溶接性を著しく劣化させる元素である。従って、Sの含有量の上限を0.010%とする。また、精錬コストの問題から、Sの含有量の下限を0.001%とするのが望ましい。
Nは、AlN等を析出させて結晶粒を微細化するのに重要な元素である。しかし、Nの含有量が0.0100%を超えていると、固溶N(固溶窒素)が残存して鋼の延性が低下する。従って、Nの含有量は0.0100%以下とする。なお、精錬時のコストの問題から、Nの含有量の下限を0.0005%とするのが望ましい。
(5×[Si]+[Mn])/[C]>10・・・(A)
上記式(A)の関係が成り立てば、ホットスタンプ前あるいはホットスタンプ前及びホットスタンプ後においてTS×λ≧50000MPa・%との条件を満足することが出来る。(5×[Si]+[Mn])/[C]の値が10以下であると、十分な穴拡げ性を得ることができない。これは、C量が高いと硬質相の硬度が高くなりすぎて、軟質相との硬度差(硬度の比)が大きくなりλ値が劣ること、及び、Si量又はMn量が少ないとTSが低くなることが原因である。
H2/H1<1.10・・・(B)
σHM<20・・・(C)
H21/H11<1.10・・・(E)
σHM1<20・・・(F)
また、ここで、分散値は以下の数1に示す式(K)によって求められ、マルテンサイトの硬度の分布を示す値である。
n2/n1<1.5・・・(D)
n21/n11<1.5・・・(G)
なお、この関係は、ホットスタンプ前の鋼板及びホットスタンプ後の鋼板のいずれにおいても、同様である。
T×ln(t)/(1.7[Mn]+[S])>1500・・・(J)
T×ln(t)/(1.7[Mn]+[S])が1500以下であると、円相当直径が0.1μm以上10μm以下のMnSの面積率が大きくなり、かつ板厚1/4部における円相当直径が0.1μm以上10μm以下のMnSの個数密度と、板厚中心部における円相当直径が0.1μm以上10μm以下のMnSの個数密度との差も大きくなることがある。なお、熱間圧延を施す前の加熱炉の温度とは、加熱炉出側取出温度であり、在炉時間とは、スラブを熱延加熱炉に挿入してから取り出すまでの時間である。MnSは前述のようにホットスタンプ後も変化が生じないことから、熱間圧延前の加熱工程の際に式(J)を満足することが好ましい。
ここで、Ar3点は、フォーマスター試験を行い、試験片の長さの変曲点から推定した。
1.5×r1/r+1.2×r2/r+r3/r>1.0・・・(H)
ここで、「ri」は、前記冷間圧延における、最上流から数えて第i(i=1,2,3)段目のスタンドでの単独の目標冷延率(%)であり、「r」は前記冷間圧延における目標の総冷延率(%)である。総圧延率は、いわゆる累積圧下率であり、最初のスタンドの入口板厚を基準とし、この基準に対する累積圧下量(最初のパス前の入口板厚と最終パス後の出口板厚との差)の百分率である。
560−474×[C]−90×[Mn]−20×[Cr]−20×[Mo]<CT<830−270×[C]−90×[Mn]−70×[Cr]−80×[Mo]・・・(I)
図8a及び図8bは、本発明の実施形態に係る冷延鋼板の製造方法を示すフローチャートである。図中の符号S1〜S13は、上述した各工程にそれぞれ対応する。
λ(%)={(d´−d)/d}×100・・・(L)
d´:亀裂が板厚を貫通した時の穴径 d:穴の初期径
尚、表3中のめっきの種類で、CRはめっき無し、即ち冷延鋼板であり、GIは溶融亜鉛めっき、GAは合金化溶融亜鉛めっき、EGは電気めっきを冷延鋼板に施していることを示す。
尚、表中の判定の、G、Bは、それぞれ以下を意味している。
G:対象となる条件式を満足している。
B:対象となる条件式を満足していない。
S2 鋳造工程
S3 加熱工程
S4 熱間圧延工程
S5 巻取り工程
S6 酸洗工程
S7 冷間圧延工程
S8 焼鈍工程
S9 調質圧延工程
S10 溶融亜鉛めっき工程
S11 合金化処理工程
S12 アルミめっき工程
S13 電気亜鉛めっき工程
Claims (15)
- 質量%で、
C:0.030%以上、0.150%以下、
Si:0.010%以上、1.000%以下、
Mn:0.50%以上、1.50%未満、
P:0.001%以上、0.060%以下、
S:0.001%以上、0.010%以下、
N:0.0005%以上、0.0100%以下、
Al:0.010%以上、0.050%以下、
を含有し、選択的に、
B:0.0005%以上、0.0020%以下、
Mo:0.01%以上、0.50%以下、
Cr:0.01%以上、0.50%以下、
V:0.001%以上、0.100%以下、
Ti:0.001%以上、0.100%以下、
Nb:0.001%以上、0.050%以下、
Ni:0.01%以上、1.00%以下、
Cu:0.01%以上、1.00%以下、
Ca:0.0005%以上、0.0050%以下、
REM:0.0005%以上、0.0050%以下、
の1種以上を含有する場合があり
残部がFe及び不可避不純物からなり、
前記C含有量、前記Si含有量及び前記Mn含有量を、単位質量%でそれぞれ[C]、[Si]及び[Mn]と表したとき、下記式(A)の関係が成り立ち、
かつホットスタンプ前の金属組織が、面積率で、40%以上95%以下のフェライトと、5%以上60%以下のマルテンサイトとを含有し、かつ前記フェライトの面積率と前記マルテンサイトの面積率との和が60%以上を満たし、さらに前記金属組織が、面積率で10%以下のパーライトと、体積率で5%以下の残留オーステナイトと、面積率で40%未満の残ベイナイトとのうち1種以上を含有する場合があり、
ナノインデンターにて測定された前記マルテンサイトの硬度が、前記ホットスタンプ前において、下記の式(B)及び式(C)を満足し、
引張強度TSと穴拡げ率λとの積であるTS×λにおいて50000MPa・%以上を満足することを特徴とする冷延鋼板。
(5×[Si]+[Mn])/[C]>10・・・(A)
H2/H1<1.10・・・(B)
σHM<20・・・(C)
ここで、H1は前記ホットスタンプ前の板厚表層部の前記マルテンサイトの平均硬度であり、H2は前記ホットスタンプ前の板厚中心部、すなわち板厚中心における板厚方向に200μmの範囲内の前記マルテンサイトの平均硬度であり、σHMは前記ホットスタンプ前の前記板厚中心部における前記マルテンサイトの前記硬度の分散値である。 - 前記冷延鋼板中に存在する、円相当直径が0.1μm以上10μm以下のMnSの面積率が0.01%以下であり、
下記式(D)が成り立つことを特徴とする請求項1に記載の冷延鋼板。
n2/n1<1.5・・・(D)
ここで、n1は前記ホットスタンプ前の板厚1/4部における前記円相当直径が0.1μm以上10μm以下の前記MnSの10000μm2あたりの平均個数密度であり、n2は前記ホットスタンプ前の前記板厚中心部における前記円相当直径が0.1μm以上10μm以下の前記MnSの10000μm2あたりの平均個数密度である。 - 質量%で、
C:0.030%以上、0.150%以下、
Si:0.010%以上、1.000%以下、
Mn:0.50%以上、1.50%未満、
P:0.001%以上、0.060%以下、
S:0.001%以上、0.010%以下、
N:0.0005%以上、0.0100%以下、
Al:0.010%以上、0.050%以下、
を含有し、選択的に、
B:0.0005%以上、0.0020%以下、
Mo:0.01%以上、0.50%以下、
Cr:0.01%以上、0.50%以下、
V:0.001%以上、0.100%以下、
Ti:0.001%以上、0.100%以下、
Nb:0.001%以上、0.050%以下、
Ni:0.01%以上、1.00%以下、
Cu:0.01%以上、1.00%以下、
Ca:0.0005%以上、0.0050%以下、
REM:0.0005%以上、0.0050%以下、
の1種以上を含有する場合があり、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
前記C含有量、前記Si含有量、及び前記Mn含有量を、単位質量%でそれぞれ[C]、[Si]及び[Mn]と表したとき、前記式(A)の関係が成り立ち、
ホットスタンプ前及びホットスタンプ後の金属組織が、面積率で、40%以上95%以下のフェライトと、5%以上60%以下のマルテンサイトとを含有し、かつ前記フェライトの面積率と前記マルテンサイトの面積率との和が60%以上を満たし、さらに前記金属組織が、面積率で10%以下のパーライトと、体積率で5%以下の残留オーステナイトと、面積率で40%未満の残ベイナイトとのうち1種以上を含有する場合があり、
ナノインデンターにて測定された前記マルテンサイトの硬度が、前記ホットスタンプ後において、前記の式(B)、式(C)及び下記の式(E)、式(F)を満足し、
引張強度TSと穴拡げ率λの積であるTS×λにおいて50000MPa・%以上を満足することを特徴とするホットスタンプ用冷延鋼板。
(5×[Si]+[Mn])/[C]>10・・・(A)
H2/H1<1.10・・・(B)
σHM<20・・・(C)
H21/H11<1.10・・・(F)
σHM1<20・・・(G)
ここで、H11は前記ホットスタンプ後の板厚表層部の前記マルテンサイトの平均硬度であり、H21は前記ホットスタンプ後の板厚中心部、すなわち板厚中心における板厚方向に200μmの範囲の前記マルテンサイトの平均硬度であり、σHM1は前記ホットスタンプ後の前記板厚中心部における前記マルテンサイトの前記硬度の分散値である。 - 前記冷延鋼板中に存在する、円相当直径が0.1μm以上10μm以下のMnSの面積率が0.01%以下であり、
前記式(D)及び下記式(G)が成り立つことを特徴とする請求項3に記載のホットスタンプ用冷延鋼板。
n2/n1<1.5・・・(D)
n21/n11<1.5・・・(G)
ここで、n11は前記ホットスタンプ後の板厚1/4部における前記円相当直径が0.1μm以上10μm以下の前記MnSの10000μm2あたりの平均個数密度であり、n21は前記ホットスタンプ後の前記板厚中心部における前記円相当直径が0.1μm以上10μm以下の前記MnSの10000μm2あたりの平均個数密度である。 - 表面に溶融亜鉛めっきが施されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のホットスタンプ用冷延鋼板。
- 前記表面に前記溶融亜鉛めっきが施されている前記ホットスタンプ用冷延鋼板の表面には合金化溶融亜鉛めっきが施されていることを特徴とする請求項5に記載のホットスタンプ用冷延鋼板。
- 表面に電気亜鉛めっきが施されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のホットスタンプ用冷延鋼板。
- 表面にアルミめっきが施されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のホットスタンプ用冷延鋼板。
- 請求項1または3に記載の化学成分を有する溶鋼を鋳造して鋼材とする鋳造工程と:
前記鋼材を加熱する加熱工程と;
前記鋼材に、複数のスタンドを有する熱間圧延設備を用いて熱間圧延を施す熱間圧延工程と;
前記鋼材を、前記熱間圧延工程後に巻取る巻取り工程と;
前記鋼材に、前記巻取り工程後に、酸洗を行う酸洗工程と、
前記鋼材に、前記酸洗工程後に、複数のスタンドを有する冷間圧延機にて下記の式(H)が成り立つ条件下で冷間圧延を施す冷間圧延工程と、
前記鋼材に、前記冷間圧延工程後に、700℃以上850℃以下で焼鈍を行い冷却する焼鈍工程と、
前記鋼材に、前記焼鈍工程後に、調質圧延を行う調質圧延工程と;
を有することを特徴とするホットスタンプ用冷延鋼板の製造方法。
1.5×r1/r+1.2×r2/r+r3/r>1・・・(H)
ここで、ri(i=1,2,3)は、前記冷間圧延工程にて、前記複数のスタンドのうち最上流から数えて第i(i=1,2,3)段目のスタンドでの単独の目標冷延率を単位%で示しており、rは前記冷間圧延工程における総冷延率を、単位%で示している。 - 前記巻取り工程における巻取り温度を、単位℃で、CTと表し;
前記鋼材の前記C含有量、前記Mn含有量、前記Si含有量及び前記Mo含有量を、単位質量%で、それぞれ[C]、[Mn]、[Si]及び[Mo]と表したとき;
下記の式(I)が成り立つことを特徴とする請求項9に記載のホットスタンプ用冷延鋼板の製造方法。
560−474×[C]−90×[Mn]−20×[Cr]−20×[Mo]<CT<830−270×[C]−90×[Mn]−70×[Cr]−80×[Mo]・・・(I) - 前記加熱工程における加熱温度を、単位℃でTとし、且つ在炉時間を、単位分でtとし;
前記鋼材の前記Mn含有量及び前記S含有量を、単位質量%でそれぞれ[Mn]、[S]としたとき;
下記の式(J)が成り立つことを特徴とする請求項9に記載のホットスタンプ用冷延鋼板の製造方法。
T×ln(t)/(1.7×[Mn]+[S])>1500 ・・・(J) - 前記焼鈍工程と前記調質圧延工程との間に溶融亜鉛めっきを施す溶融亜鉛めっき工程を有することを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載のホットスタンプ用冷延鋼板の製造方法。
- 前記溶融亜鉛めっき工程と前記調質圧延工程との間に合金化処理を施す合金化処理工程を有することを特徴とする請求項12に記載のホットスタンプ用冷延鋼板の製造方法。
- 前記調質圧延工程の後に電気亜鉛めっきを施す電気亜鉛めっき工程を有することを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載のホットスタンプ用冷延鋼板の製造方法。
- 前記焼鈍工程と前記調質圧延工程との間にアルミめっきを施すアルミめっき工程を有することを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載のホットスタンプ用冷延鋼板の製造方法。
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