JP2015151602A - 高強度鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼板を連続焼鈍する際に以下の(条件1)〜(条件3)を採用する。
(条件1)連続焼鈍の加熱過程において、焼鈍炉内温度:450℃以上A℃以下(A:500≦A)の温度域では、昇温速度:7℃/s以上の条件で鋼板を加熱する。
(条件2)連続焼鈍において鋼板最高到達温度を600℃以上750℃以下とする。
(条件3)連続焼鈍において鋼板温度が600℃以上750℃以下の温度域の鋼板通過時間を30秒以上10分以内、雰囲気の露点を−10℃以上とする。
【選択図】なし
Description
(条件1)連続焼鈍の加熱過程において、焼鈍炉内温度:450℃以上A℃以下(A:500≦A≦600)の温度域では、昇温速度:7℃/s以上の条件で鋼板を加熱する。
(条件2)連続焼鈍において鋼板最高到達温度を600℃以上750℃以下とする。
(条件3)連続焼鈍において鋼板温度が600℃以上750℃以下の温度域の鋼板通過時間を30秒以上10分以内、雰囲気の露点を−10℃以上とする。
(条件1)連続焼鈍の加熱過程において、焼鈍炉内温度:450℃以上A℃以下(500≦A)の温度域では、昇温速度:7℃/s以上の条件で鋼板を加熱する。
(条件2)連続焼鈍において鋼板最高到達温度を600℃以上750℃以下とする。
(条件3)連続焼鈍において鋼板温度が600℃以上750℃以下の温度域の鋼板通過時間を30秒以上10分以内、雰囲気の露点を−10℃以上とする。
Cは、鋼組織中にマルテンサイトなどを形成させることで加工性を向上させる。そのためには、Cの含有量を0.03%以上にする必要がある。一方、Cの含有量が0.35%を超えると強度が上昇しすぎて、延びが低下し、結果として加工性が劣化する。したがって、C量は0.03%以上0.35%以下とする。
Siは鋼を強化して良好な材質を得るのに有効な元素ではある。しかし、Siは易酸化性元素であるため、化成処理性には不利であり、この観点からは、極力添加することは避けるべき元素である。また、0.01%程度のSiは不可避的に鋼中に含まれ、Siの含有量をこれ以下に低減するためにはコストが上昇してしまう。以上より、Siの含有量は0.01%を下限とする。一方、Siの含有量が0.50%を超えると鋼の強化能や伸び向上効果が飽和してくる。また、高強度鋼板の化成処理性が劣化する。したがって、Si量は0.01%以上0.50%以下とする。本発明は、Siの含有量が多い場合であっても化成処理性を改善できる点が特徴の1つである。
Mnは鋼の高強度化に有効な元素である。機械特性や強度を確保するためは、Mnの含有量を3.6%以上にする必要がある。一方、Mnの含有量が8.0%を超えると化成処理性の確保、強度と延性のバランスの確保が困難になる。さらに、コスト的に不利となる。したがって、Mn量は3.6%以上8.0%以下とする。
Alは溶鋼の脱酸を目的に添加される。Alの含有量が0.01%未満の場合、その目的が達成されない。溶鋼の脱酸の効果はAlの含有量を0.01%以上にすることで得られる。一方、Alの含有量が1.0%を超えるとコストアップになる。さらに、Alの含有量が1.0%を超えると、Alの表面濃化が多くなり、化成処理性の改善が困難になってくる。したがって、Al量は0.01%以上1.0%以下とする。
Pは不可避的に含有される元素のひとつであり、含有しなくてもよい。Pの含有量を0.005%未満にするためには、コストの増大が懸念されるため、Pの含有量は0.005%以上が望ましい。一方、Pの含有量が0.10%を超えると溶接性が劣化する。さらに、Pの含有量が0.10%を超えると、化成処理性の劣化が激しくなり、本発明をもってしても化成処理性を向上させることが困難になってくる。したがって、P量は0.10%以下とし、下限としては0.005%が望ましい。
Sは不可避的に含有される元素のひとつであり、Sを含有しなくてもよい。Sの含有量の下限は規定しないが、Sの含有量が多量になると溶接性および耐食性が劣化する。このため、Sの含有量は0.010%以下とする。
Bの含有量が0.001%未満では焼き入れ促進効果が得られにくい。一方、Bの含有量が0.005%超えでは化成処理性が劣化する場合がある。よって、Bを含有する場合、B量は0.001%以上0.005%以下とすることが好ましい。ただし、機械的特性改善上、Bを含有する必要がないと判断される場合、鋼板はBを含有する必要はない。必要に応じて含有することは、他の任意元素についても同様である。
Nbの含有量が0.005%未満では強度調整の効果が得られにくい。一方、Nbの含有量が0.05%超えではコストアップを招く。よって、Nbを含有する場合、Nb量は0.005%以上0.05%以下とする。
Tiの含有量が0.005%未満では強度調整の効果が得られにくい。一方、Tiの含有量が0.05%超えでは化成処理性の劣化を招く場合がある。よって、Tiを含有する場合、Ti量は0.005%以上0.05%以下とすることが好ましい。
Crの含有量が0.001%未満では焼き入れ性効果が得られにくい。一方、Crの含有量が1.0%超えではCrが表面濃化するため、溶接性が劣化する。よって、Crを含有する場合、Cr量は0.001%以上1.0%以下とすることが好ましい。
Moの含有量が0.05%未満では強度調整の効果が得られにくい。一方、Moの含有量が1.0%超えではコストアップを招く。よって、Moを含有する場合、Mo量は0.05%以上1.0%以下とすることが好ましい。
Cuの含有量が0.05%未満では残留γ相形成促進効果が得られにくい。一方、Cuの含有量が1.0%超えではコストアップを招く。よって、Cuを含有する場合、Cu量は0.05%以上1.0%以下とすることが好ましい。
Niの含有量が0.05%未満では残留γ相形成促進効果が得られにくい。一方、Niの含有量が1.0%超えではコストアップを招く。よって、Niを含有する場合、Ni量は0.05%以上1.0%以下とすることが好ましい。
SnやSbは鋼板表面の窒化、酸化、あるいは酸化により生じる鋼板表面から数十ミクロン領域の脱炭を抑制する観点から含有することができる。窒化や酸化を抑制することで鋼板表面においてマルテンサイトの生成量が減少するのを防止し、得られる高強度鋼板の疲労特性や表面品質が改善する。以上の観点から、Snおよび/またはSbを含有する場合は、いずれも0.001%以上の含有量とすることが好ましい。また、いずれかの含有量が0.20%を超えると靭性の劣化を招くので、これらの含有量はそれぞれ0.20%以下とすることが好ましい。
TaはCやNと炭化物や炭窒化物を形成することで高強度化に寄与し、さらに高降伏比(高YR)化に寄与する。さらに、Taは熱延板組織を微細化する作用を有し、この作用により、冷延、焼鈍後のフェライト粒径が微細化される。そして、粒界面積の増大に伴う粒界へのC偏析量が増大し、高焼付き硬化量(BH量)を得ることができる。このような観点から、Taを0.001%以上含有することができる。一方、Taの含有量が0.10%を超える場合、原料コストの増加を招くだけでなく、焼鈍後の冷却過程におけるマルテンサイトの形成を妨げる可能性がある。さらには、熱延板中に析出したTaCは、冷間圧延時の変形抵抗を高くし、安定した実機製造を困難にする場合がある。よって、Taを含有する場合、その含有量は0.10%以下とすることが好ましい。
WおよびVは炭窒化物を形成し、鋼を析出効果により高強度化する作用を有する元素であり、必要に応じて添加できる。このような作用は、Wおよび/またはVを添加する場合、いずれも0.001%以上含有して認められる。一方、これらの元素の含有量が0.10%を超える場合、鋼板が過度に高強度化し、延性が劣化してしまう場合がある。以上より、Wおよび/またはVを含有する場合、いずれも含有量は0.001%以上0.10%以下が好ましい。
(特徴1)高強度鋼板の鋼板表面から100μm以内の領域に、Fe、Si、Mn、Al、P、B、Nb、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni、Sn、Sb、Ta、WおよびVの中から選ばれる少なくとも1種以上の酸化物を、合計で片面あたり0.010〜0.050g/m2有する。
(特徴2)鋼板表面から10μm以内の領域における、鋼板結晶粒界から1μm以内の粒内に、Mnを含む酸化物を有する。
JIS Z 2241に準拠する金属材料引張試験方法に従い、引張強度(TS)、伸び(El)を測定した。測定結果は後述する加工性の評価に用いた。
化成処理性の評価方法は次の通りである。化成処理液は日本パーカライジング社製の化成処理液(パルボンドL3080(登録商標))を用い、下記方法で化成処理を施した。
○:10%以下
×:10%超
<電着塗装後の耐食性>
上記の方法で得られた化成処理鋼板より寸法70mm×150mmの試験片を切り出し、日本ペイント社製のPN−150G(登録商標)でカチオン電着塗装(焼付け条件:170℃×20分、膜厚25μm)を行った。その後、端部と評価しない側の面をAlテープでシールし、カッターナイフにて鋼板表面に達するクロスカット(クロス角度60°)を入れ、試験サンプルとした。
○: 剥離幅が片側2.5mm未満
×: 剥離幅が片側2.5mm以上
<加工性>
加工性は、供試材から圧延方向に対して90°方向にJIS5号引張試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠してクロスヘッド速度10mm/minの条件で引張試験を行い、引張り強度TS(MPa)と伸びEl(%)を測定し、TS×El≧24000のものを良好、TS×El<24000のものを不良とした。
内部酸化量は、「インパルス炉溶融−赤外線吸収法」により測定する。ただし、素材(すなわち焼鈍を施す前の鋼板)に含まれる酸素量を差し引く必要がある。本発明では、連続焼鈍後の高強度鋼板の両面からそれぞれ100μm以上研磨した位置での鋼中酸素濃度を測定し、その測定値を素材に含まれる酸素量OHとした。また、連続焼鈍後の高強度鋼板表面の板厚方向全体での鋼中酸素濃度を測定して、その測定値を内部酸化後の酸素量OIとした。このようにして得られた高強度鋼板の内部酸化後の酸素量OIと、素材に含まれる酸素量OHとを用いて、OIとOHの差(=OI−OH)を算出し、さらに片面単位面積(すなわち1m2)当たりの量に換算した値(g/m2)を内部酸化量とした。
SEMまたはTEM観察により、倍率20000倍の条件で無作為に5視野を観察し、必要に応じてEDX分析することで行った。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.03〜0.35%、Si:0.01〜0.50%、Mn:3.6〜8.0%、Al:0.01〜1.0%、P:0.10%以下、S:0.010%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼板を連続焼鈍する際に、
前記連続焼鈍の加熱過程において、焼鈍炉内温度:450℃以上A℃以下(A:500≦A)の温度域では、昇温速度:7℃/s以上の条件で前記鋼板を加熱し、
前記連続焼鈍において鋼板最高到達温度を600℃以上750℃以下とし、
前記連続焼鈍において鋼板温度が600℃以上750℃以下の温度域の鋼板通過時間を30秒以上10分以内、雰囲気の露点を−10℃以上とすることを特徴とする高強度鋼板の製造方法。 - 前記鋼板は、成分組成として、質量%で、さらに、B:0.001〜0.005%、Nb:0.005〜0.05%、Ti:0.005〜0.05%、Cr:0.001〜1.0%、Mo:0.05〜1.0%、Cu:0.05〜1.0%、Ni:0.05〜1.0%、Sn:0.001〜0.20%、Sb:0.001〜0.20%、Ta:0.001〜0.10%、W:0.001〜0.10%およびV:0.001〜0.10%の中から選ばれる1種以上の元素を含有することを特徴とする請求項1に記載の高強度鋼板の製造方法。
- 前記連続焼鈍を行った後、硫酸を含む水溶液で電解酸洗を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の高強度鋼板の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の成分組成を有し、
鋼板表面から100μm以内の領域に、Fe、Si、Mn、Al、P、B、Nb、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni、Sn、Sb、Ta、WおよびVの中から選ばれる少なくとも1種以上の酸化物を、合計で片面あたり0.010〜0.050g/m2有し、
さらに、鋼板表面から10μm以内の領域における、鋼板結晶粒界から1μm以内の粒内に、Mnを含む酸化物を有することを特徴とする高強度鋼板。
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