JP2015014026A - 冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】C:0.10%以上0.30%以下、Si:0.50%超2.50%以下、Mn:0.01%以上2.0%未満、P:0.05%以下、S:0.01%以下、N:0.01%以下、Al:0.001%以上1.0%以下、Ti:0.001%以上0.20%以下、B:0.0001%以上0.010%以下、Cr:0%以上1.0%以下、Mo:0%以上1.0%以下であるとともに、B、MoおよびCrの含有量が式(1)および(2)を満足し、残部がFeおよび不純物である化学組成を有し、面積%で、ポリゴナルフェライト:40%以下、残留オーステナイト:5%以上、マルテンサイト:10%以下、残部:ベイナイトであるとともに、残留オーステナイト中の平均C濃度が0.90質量%以上である鋼組織を有する冷延鋼板。
【選択図】図2
Description
(1)質量%で、C:0.10%以上0.30%以下、Si:0.50%超2.50%以下、Mn:0.01%以上2.0%未満、P:0.05%以下、S:0.01%以下、N:0.01%以下、Al:0.001%以上1.0%以下、Ti:0.001%以上0.20%以下、B:0.0001%以上0.010%以下、Cr:0%以上1.0%以下、Mo:0%以上1.0%以下であるとともに、B、MoおよびCrの含有量が下式(1)および(2)を満足し、残部がFeおよび不純物である化学組成を有し、
面積%で、ポリゴナルフェライト:40%以下、残留オーステナイト:5%以上、マルテンサイト:10%以下、残部:ベイナイトであるとともに、前記残留オーステナイト中の平均C濃度が0.90質量%以上である鋼組織を有し、
引張強度が1180MPa以上である機械特性を有すること
を特徴とする冷延鋼板。
1000・B+12・(Mo+Cr/2)≦9.0 ・・・・・(2)
ここで、式中のC、CrおよびMoは、各元素の含有量(単位:質量%)を表す。
(6)下記工程(A)および(B)を有することを特徴とする冷延鋼板の製造方法:
(A)(1)項から(4)項までのいずれかに記載の化学組成を有する熱延鋼板に20%以上80%以下の圧下率の冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程;および
(B)前記冷延鋼板に、800℃以上950℃以下の温度域で1秒間以上300秒間以下の滞在させた後、前記温度域からMs点以上480℃以下の温度域まで5℃/秒以上の冷却速度で冷却し、Ms点以上480℃以下の温度域で30秒間以上1000秒間以下の滞在させる連続焼鈍工程。
Cは、鋼板の高強度化のために必須の元素であり、また、残留オーステナイト形成には必須の元素である。C含有量が0.10%未満では、十分な高強度化を図ることが困難であったり、十分な残留オーステナイトを確保することが困難であったりする。したがって、C含有量は0.10%以上とする。好ましくは0.15%以上である。一方、C含有量が0.30%超では、穴広げ性や溶接性の劣化が顕著となる。したがって、C含有量は0.30%以下とする。好ましくは0.25%以下である。
Siは、セメンタイト生成抑制元素であり、残留オーステナイト形成には必須の元素である。Si含有量が0.50%以下では、目的とする残留オーステナイトを確保することができない場合がある。したがって、Si含有量は0.50%超とする。好ましくは1.0%以上である。一方、Si含有量が2.50%超では、化成処理性や、溶融亜鉛めっきとの濡れ性が著しく劣化する。したがって、Si含有量は2.50%以下とする。好ましくは2.0%以下である。
Mnは、強力なオーステナイト安定化元素であり、鋼板の焼入性向上には有効な元素ではあるが、過度の添加はベイナイト変態を遅延させるため、所望の鋼組織を得ることが困難となる。したがって、Mn含有量は2.0%未満とする。好ましくは1.8%以下である。但し、鋼中のSをMnSとして固定させる目的で、0.01%以上含有する。好ましい含有量は1.0%以上である。
Pは、一般には不純物として含有されるが、固溶強化元素でもあり、鋼板の高強度化には有効な元素である。したがって、積極的に含有させてもよいが、過度の添加は溶接性および靱性を劣化させる。したがって、P含有量は0.05%以下とする。さらに好ましくは0.02%以下である。
Sは、不純物として含有される元素であり、鋼中でMnSを形成して靱性や穴広げ性を劣化させる。したがって、靱性や穴広げ性の劣化が顕著でない範囲として、S含有量を0.01%以下とする。好ましくは0.005%以下、さらに好ましくは0.002%以下である。
Nは、不純物として含有される元素であり、N含有量が0.01%を超えると鋼中に粗大な窒化物を形成して穴広げ性を劣化させる。したがって、N含有量は0.01%以下とする。好ましくは0.005%以下である。
Alは、鋼の脱酸のため少なくとも0.001%を含有させる。しかし、過剰に添加しても効果が飽和し徒にコスト上昇を招くばかりか、鋼の変態温度を上昇させ熱間圧延時の負荷を増大させる。したがってAl含有量は1.0%以下とする。
Tiは、鋼中でTiNとしてNを固定することで、焼入性低下因子となるBNの形成を抑制する。また加熱時のオーステナイト粒径を微細化し靱性を向上させる。このため、少なくとも0.001%含有させる。一方、過剰に添加すると鋼板の延性が低下する。したがってTi含有量は0.20%以下とする。
Bは、鋼板の加熱時にオーステナイト粒界に偏析し、オーステナイト粒界を安定化することで鋼の焼入性を高めるため、本発明では必須の元素である。その効果を十分に得るには0.0001%以上の含有を必要とする。B含有量は0.0005%以上とすることが好ましい。一方、過度の添加はホウ化物を形成することにより、鋼の焼入性を損なう結果となる。したがって、B含有量は0.010%以下とする。好ましくは0.005%以下である。
CrおよびMoは、いずれも、鋼板の高強度化に有効な元素である。したがって、これらの元素の1種または2種を含有させてもよい。しかし、上記上限値を超えて含有させると、徒にコスト増を招くばかりか、ベイナイト変態が大きく遅延してしまい、未変態オーステナイトへのC濃化が十分に進行せず、所望の鋼組織を得ることが困難となる。したがって、それぞれの含有量は上述のとおりとする。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素の含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
[1000・B+2・(Mo+Cr/2)≧1.0・・・・・(1)]
[1000・B+12・(Mo+Cr/2)≦9.0・・・・(2)]
本発明では、鋼板の焼入性を確保するために、B,MoおよびCrの含有量について式(1)で規定される値を下限値とする。一方、これらの含有量が式(2)で規定する範囲内を超えた場合、ベイナイト変態が大きく遅延してしまい、未変態オーステナイトへのC濃化が十分に進行せず、所望の鋼組織を得ることが困難となる。したがって、式(2)で規定される値をB、MoおよびCr含有量の上限値とする。
NiおよびCuは、いずれも、鋼板の高強度化に有効な元素である。したがって、これらの元素の1種または2種を含有させてもよい。しかし、上記上限値を超えて含有させると、徒にコスト増を招くばかりか、ベイナイト変態が大きく遅延してしまい、未変態オーステナイトへのC濃化が十分に進行せず、所望の鋼組織を得ることが困難となる。したがって、それぞれの含有量は上述のとおりとする。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素の含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
VおよびNbは、炭化物形成元素であり、鋼板の高強度化に有効な元素である。したがって、これらの元素の1種または2種を含有させてもよい。しかし、上記上限値を超えて含有させても、上記作用による効果は飽和してしまい、経済的に不利になる。したがって、各元素の上限値は上述のとおりとする。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素の含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
Ca、MgおよびREMは、鋼中介在物を微細分散化する元素であり、Biは、鋼中におけるMn、Si等の置換型合金元素のミクロ偏析を軽減する元素であり、いずれも鋼板の穴広げ性を高める作用を有する。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、上記上限値を超えて含有させると延性の劣化を招く場合がある。したがって、各元素の含有量は上述のとおりとする。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素の含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。
[面積%で、ポリゴナルフェライト:40%以下、残留オーステナイト:5%以上、マルテンサイト:10%以下、残部:ベイナイト、残留オーステナイト中の平均C濃度:0.90質量%以上]
1180MPaの引張強度を得るには、ポリゴナルフェライトの面積率を少なくとも40%以下とする必要がある。好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下である。10%以上の全伸びを得るには、残留オーステナイトの面積率を5%以上とする必要がある。40%以上の穴広げ率を得るためには、残留オーステナイト中の平均C濃度を0.90質量%以上、マルテンサイトの面積率を少なくとも10%以下、残部をベイナイトとする必要がある。マルテンサイトの面積率は5%以下とすることが好ましい。
ポリゴナルフェライトの面積率は、鋼板の圧延方向断面を切出し、ナイタール液により鋼組織を現出後、1/4厚さ位置を光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡を用いて撮影し、得られた組織写真から、ポイントカウンティング法によって算出した値をその面積率とする。
マルテンサイトの面積率は、鋼板の圧延方向断面を切出し、Lepera試薬により鋼組織を現出後、1/4厚さ位置を、光学顕微鏡を用いて撮影し、得られた組織写真の明着色部の面積率を画像処理によって算出した後、その値から残留オーステナイトの面積率を差し引いた値を、その面積率とする。
[引張強度が1180(MPa)以上]
本発明に係る冷延鋼板の引張強度は、近年の自動車用冷延鋼板に要求される軽量化を満足させるため、1180MPa以上とする。また、本発明に係る冷延鋼板は、それに加えて[引張試験における全伸び(El)が10%以上]、[引張強度とJFS T1001に記載の方法で測定された穴広げ率(λ)の積(TS・λ)が50GPa・%以上]を有することが好ましい。
[冷間圧延率:20〜80%]
後工程である連続焼鈍工程において加熱中のオーステナイト粒径を微細化するため、冷間圧延の圧下率は20%以上とする。一方、過度の圧下は圧延加重が過大となり冷延ミルの負荷増大を招くため、その圧下率は80%以下とする。
加熱温度が800℃未満であったり、滞在させる時間が1秒間未満であったりすると、十分にオーステナイト化が進行しないため、最終組織におけるポリゴナルフェライト分率が過多になる場合や、残留オーステナイトの面積率が過少となる場合がある。一方、加熱温度が950℃超であったり、滞在させる時間が300秒間超であったりすると、オーステナイト粒径が粗大化し、鋼板の靱性が劣化するばかりでなく、製造性を阻害する。したがって、上述した条件とする。
上記冷却速度が5℃/秒未満では、冷却中にフェライト変態が過剰に進行してしまうため、最終組織におけるポリゴナルフェライト分率が過多になる。冷却速度の上限は特に規定しないが、Ms点以上480℃以下の温度域からの過冷却を防ぐため200℃/秒以下とするのが好ましい。
溶融亜鉛めっきの浸漬条件については常法に従えばよく、めっき浴温は420℃以上500℃以下、侵入板温は420℃以上500℃以下、浸漬時間は5秒間以下とすればよい。めっき浴中の化学組成として、Alを0.08質量%以上0.2質量%以下含有することが好ましく、その他、不可避的不純物であるFe、およびSi,Mg,Mn,Cr,Ti,Pbが含有されていても本発明に影響を及ぼさない。また、上記浸漬工程後にガスワイピング等公知の方法によりめっきの目付量を制御することが好ましい。目付量は片面あたり25〜75g/m2であることが好ましい。
合金化処理温度が460℃未満であると、合金化速度が遅くなり生産性を損なうばかりでなく、合金化処理むらが発生する可能性がある。一方、合金化処理温度が550℃を超えると、未変態オーステナイトが分解してしまい、最終組織における残留オーステナイトが過少となる。さらに、合金化が過度に進行してしまい鋼板のパウダリング性が劣化する場合がある。したがって、合金化処理温度は460℃以上550℃以下とする。
熱延鋼板の素材として使用する鋼スラブは、製造性の観点から連続鋳造法で成長することが好ましいが、造塊法、薄スラブ鋳造法でもよい。また、鋳造したスラブは一旦室温まで冷却しても、室温まで冷却することなく加熱炉に直送しても構わない。
熱間圧延に供する際のスラブ加熱温度は1100℃以上1350℃以下とすることが好ましい。1100℃以上とすることにより、炭化物の溶解をより確実に進行させることができる。また、圧延加重を軽減させて操業をより容易にすることができる。また、1350℃以下とすることにより、スケールロスの低減を図るとともに、コストの低減を図ることも可能となる。
熱間圧延の仕上げ温度は850℃以上1050℃以下とすることが好ましい。仕上げ温度を850℃以上とすることにより、圧延抵抗が低減させて圧延をより容易に行うことが可能となる。また、仕上げ温度を1050℃以下とすることにより、より美麗な表面性状を確保することが可能となり、最終製品における表面欠陥を抑制することができる。巻取温度は300℃以上750℃以下とすることが好ましい。
表1に示す化学組成を有する鋼を実験室で溶製して鋼塊を鋳造し、表2に示す条件にて熱間圧延を施し3mm厚の熱延鋼板を得た。その後酸洗を施した後、表2に示す圧下率の冷間圧延を行い、1.2mm厚の冷延鋼板を得た。
Claims (8)
- 質量%で、C:0.10%以上0.30%以下、Si:0.50%超2.50%以下、Mn:0.01%以上2.0%未満、P:0.05%以下、S:0.01%以下、N:0.01%以下、Al:0.001%以上1.0%以下、Ti:0.001%以上0.20%以下、B:0.0001%以上0.010%以下、Cr:0%以上1.0%以下、Mo:0%以上1.0%以下であるとともに、B、MoおよびCrの含有量が下式(1)および(2)を満足し、残部がFeおよび不純物である化学組成を有し、
面積%で、ポリゴナルフェライト:40%以下、残留オーステナイト:5%以上、マルテンサイト:10%以下、残部:ベイナイトであるとともに、前記残留オーステナイト中の平均C濃度が0.90質量%以上である鋼組織を有し、
引張強度が1180MPa以上である機械特性を有すること
を特徴とする冷延鋼板。
1000・B+2・(Mo+Cr/2)≧1.0 ・・・・・(1)
1000・B+12・(Mo+Cr/2)≦9.0 ・・・・・(2)
ここで、式中のC、CrおよびMoは、各元素の含有量(単位:質量%)を表す。 - 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、Ni:1.0%以下およびCu:1.0%以下からなる群から選択された1種または2種を含有することを特徴とする、請求項1に記載の冷延鋼板。
- 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、V:0.50%以下およびNb:0.10%以下からなる群から選択された1種または2種を含有することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の冷延鋼板。
- 前記化学組成が、前記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Bi: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までのいずれかに記載の冷延鋼板。
- 表面に溶融亜鉛めっき層または合金化溶融亜鉛めっき層を備えることを特徴とする、請求項1から請求項4までのいずれかに記載の冷延鋼板
- 下記工程(A)および(B)を有することを特徴とする冷延鋼板の製造方法:
(A)請求項1から請求項4までのいずれかに記載の化学組成を有する熱延鋼板に20%以上80%以下の圧下率の冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程;および
(B)前記冷延鋼板に、800℃以上950℃以下の温度域で1秒間以上300秒間以下の滞在させた後、前記温度域からMs点以上480℃以下の温度域まで5℃/秒以上の冷却速度で冷却し、Ms点以上480℃以下の温度域で30秒間以上1000秒間以下の滞在させる連続焼鈍工程。 - 請求項6に記載された製造方法により得られた冷延鋼板に、溶融亜鉛めっき処理を施すことを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
- 請求項7に記載された製造方法により得られた冷延鋼板に、460℃以上550℃以下の温度域で合金化処理を施すことを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
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