JP2016180139A - 成形性に優れた高強度鋼板 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
【課題】降伏強度(YS)が800MPa以上、引張強度(TS)が1180MPa以上、引張強度−伸びバランス(TS×EL)が18000MPa・%以上で、かつ伸びフランジ性(λ)が50%以上を確保しうる、成形性に優れた高強度鋼板を提供する。
【解決手段】質量%で、C:0.05〜0.50%、Si:1.0〜3.0%、Mn:1.0〜5.0%、Al:0.001〜0.10%をそれぞれ含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、焼戻しマルテンサイト+ベイニティックフェライト:合計で60%以上、フレッシュマルテンサイトと残留オーステナイトの混合組織(MA):5%以上、ポリゴナルフェライト:0〜5%からなる組織を有し、前記MA中のMn濃度が、鋼板全体のMn含有量の1.2倍以上である高強度鋼板。
【選択図】なし
Description
質量%で、
C:0.05〜0.50%、
Si:1.0〜3.0%、
Mn:1.0〜5.0%、
Al:0.001〜0.10%
をそれぞれ含み、
残部が鉄および不可避的不純物からなり、
前記不可避的不純物のうち、P、S、Nが、
P:0.1%以下、
S:0.01%以下、
N:0.01%以下
にそれぞれ制限される成分組成を有し、
全組織に対する面積率で、
焼戻しマルテンサイト+ベイニティックフェライト:合計で60%以上、
フレッシュマルテンサイトと残留オーステナイトの混合組織(以下、この混合組織を「MA」という。):5%以上、
ポリゴナルフェライト:0〜5%
からなる組織を有し、
前記MA中のMn濃度が、鋼板全体のMn含有量の1.2倍以上である
ことを特徴とするものである。
上記第1発明において、
成分組成が、さらに、質量%で、
Cr:0.05〜1.0%、
Mo:0.05〜1.0%、
Ni:0.05〜1.0%、
B:0.0001〜0.002%
のいずれか1種または2種以上を含む
ものである。
上記第1または第2発明において、
成分組成が、さらに、質量%で、
Ti:0.01〜0.15%、
Nb:0.01〜0.15%、
V:0.01〜0.15%
のいずれか1種または2種以上を含むものである。
本発明鋼板は、上述したように、母相を焼戻しマルテンサイトとベイニティックフェライトとし、さらにMnを濃化させたMAを含有させることを特徴とするものである。
焼戻しマルテンサイトとベイニティックフェライトを主相とすることで、引張強度−伸びバランスを向上させるとともに、伸びフランジ性を向上させることができる。このような作用を効果的に発揮させるため、全組織に対する焼戻しマルテンサイト+ベイニティックフェライトの合計含有量は、面積率で60%以上、好ましくは65%以上、さらに好ましくは70%以上必要である。
なお、本発明における「ベイニティックフェライト」とは、ベイナイト組織が転位密度の高いラス状組織を持った下部組織を有しており、組織内に炭化物を有していない点で、ベイナイト組織とは明らかに異なり、また、転位密度がないかあるいは極めて少ない下部組織を有するポリゴナルフェライト組織、あるいは細かいサブグレイン等の下部組織を持った準ポリゴナルフェライト組織とも異なっている(日本鉄鋼協会 基礎研究会 発行「鋼のベイナイト写真集−1」参照)。
MAを一部導入することで、引張強度−伸びバランスを向上させることができる。全組織に対するMAの含有量は、引張強度−伸びバランスを確保するため面積率で5%以上、好ましくは7%以上、さらに好ましくは9%以上必要である。
なお、本発明における「MA」とは、フレッシュマルテンサイトと残留オーステナイトの混合組織であって、顕微鏡観察ではフレッシュマルテンサイトと残留オーステナイトを分離(判別)することが困難な組織である。フレッシュマルテンサイトとは、鋼板を加熱温度からMS点以下まで冷却する過程で未変態オーステナイトがマルテンサイト変態した状態のものをいい、焼戻し処理後の焼戻しマルテンサイトとは区別している。
ポリゴナルフェライトは軟質相であり、鋼板の強度を低下させるため、本発明では可能な限り少なくするのが望ましいが、面積率で5%、好ましくは4%、さらに好ましくは3%までの混入は許容される。
なお、本発明における「ポリゴナルフェライト」とは、『日本鉄鋼協会 基礎研究会 発行「鋼のベイナイト写真集−1」』に記載されている、ポリゴナルフェライト組織と準ポリゴナルフェライト組織を総称したものである。
MA中にMnを濃化することで、MAを構成する残留オーステナイトが安定化し、より高いひずみ領域で加工誘起変態できるようになり、高ひずみ領域での加工硬化度合が高まるため、延性が向上する。このような作用を有効に発揮させるためには、前記MA中のMn濃度は、鋼板全体のMn含有量の1.2倍以上、好ましくは1.25倍以上、さらに好ましくは1.3倍以上とする。
ここで、各相の面積率およびMA中のMn濃度の各測定方法について説明する。
つぎに、本発明鋼板を構成する成分組成について説明する。以下、化学成分の単位はすべて質量%である。また、各成分の「含有量」を単に「量」と記載することもある。
Cは、鋼板の強度を向上させるのに重要な元素である。強度向上作用を有効に発揮させるためには、Cを0.05%以上、好ましくは0.08%以上、さらに好ましくは0.12%以上含有させる必要がある。ただし、C量が過剰になると、焼戻し時に粗大な炭化物が析出しやすくなり、伸びフランジ性を低下させるとともに、溶接性にも悪影響を及ぼすようになるので、C量は0.50%以下、好ましくは0.45%以下、さらに好ましくは0.40%以下とする。
Siは、焼戻し時における炭化物粒子の粗大化を抑制する効果を有し、伸びフランジ性向上に寄与するとともに、固溶強化元素として鋼板の降伏強度上昇にも寄与する有用な元素である。このような作用を有効に発揮させるためには、Siを1.0%以上、好ましくは1.1%以上、さらに好ましくは1.2%以上含有させる必要がある。ただし、Si量が過剰になると、溶接性を著しく低下させるようになるので、Si量は3.0%以下、好ましくは2.9%以下、さらに好ましくは2.8%以下とする。
Mnは、上記Siと同様、焼戻し時におけるセメンタイトの粗大化を抑制する効果を有し、伸びフランジ性向上に寄与するとともに、固溶強化元素として鋼板の降伏強度上昇にも寄与する有用な元素である。また、焼入れ性を高めることで、冷却時のフェライト変態を抑制する効果もある。このような作用を有効に発揮させるためには、Mnを1.0%以上、好ましくは1.1%以上、さらに好ましくは1.2%以上含有させる必要がある。ただし、Mn量が過剰になると、最終組織中のMA量が過剰となり、逆に伸びフランジ性を低下させるようになるので、Mn量は5.0%以下、好ましくは4.8%以下、さらに好ましくは4.6%以下とする。
Alは、脱酸材として添加される有用な元素である。脱酸材としての作用を有効に発揮させるためには、Alを0.001%以上、好ましくは0.003%以上、さらに好ましくは0.005%以上含有させる必要がある。ただし、Al量が過剰になると、鋼の清浄度を悪化させるので、Al量は0.10%以下、好ましくは0.08%以下、さらに好ましくは0.06%以下とする。
Pは、不純物元素として不可避的に存在し、固溶強化により強度の上昇に寄与するが、旧オーステナイト粒界に偏析し、粒界を脆化させることで曲げ性を劣化させるので、P量は0.1%以下、好ましくは0.05%以下、さらに好ましくは0.03%以下に制限する。
Sも、不純物元素として不可避的に存在し、MnS介在物を形成して、曲げ変形時に亀裂の起点となることで曲げ性を低下させるので、S量は0.01%以下、好ましくは0.005%以下、さらに好ましくは0.003%以下に制限する。
Nも、不純物元素として不可避的に存在し、ひずみ時効により鋼板の加工性を低下させるので、N量は0.01%以下、好ましくは0.005%以下、さらに好ましくは0.003%以下に制限する。
Mo:0.05〜1.0%、
Ni:0.05〜1.0%、
B:0.0001〜0.002%
のいずれか1種または2種以上
これらの元素は、焼入れ性を高めて鋼板の強度を向上させるのに有用である。焼入れ性を有効に発揮させるためには、Cr、Mo、Niの含有量はそれぞれ、0.05%以上、より好ましくは0.1%以上、Bの含有量は0.0001%以上、より好ましくは0.0002%以上とすることが推奨される。ただし、これらの元素は過剰に含有させると加工性が劣化するとともに高コストとなるので、Cr、Mo、Niの含有量はそれぞれ、1.0%以下、さらには0.8%以下、Bの含有量は0.002%以下、より好ましくは0.001%以下に制限するのが望ましい。
Nb:0.01〜0.15%、
V:0.01〜0.15%
のいずれか1種または2種以上
これらの元素は、鋼の析出強化元素として有用である。析出強化作用を有効に発揮させるためには、これらの元素の含有量はそれぞれ、0.01%以上、より好ましくは0.02%以上とすることが推奨される。ただし、これらの元素は過剰に含有させると加工性が劣化するので、これらの元素の含有量は0.15%以下、さらには0.10%以下に、それぞれ制限するのが望ましい。
まず、上記成分組成を有する鋼を溶製し、造塊または連続鋳造によりスラブ(鋼材)としてから、仕上げ温度900℃以下(好ましくは880℃以下)の条件で熱間圧延(熱延)を行い、熱延後の巻取り温度を600〜700℃とし、その後、常温まで冷却して熱延板とする。このようにして、熱延板の組織をベイナイトもしくはパーライト単相組織、またはフェライトを含むような2相組織とする。
ξ=(Tpa+273)・{log(tpa)+20}/1000・・・式(1)
この予備焼鈍処理によって、炭化物を粗大化させるとともに、該炭化物中にMnを濃化させる。
Ac3(℃)=910−203√[C]+44.7[Si]−30[Mn]+700[P]+400[Al]+400[Ti]+104[V]−11[Cr]+31.5[Mo]−20[Cu]−15.2[Ni]・・・式(2)
ただし、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を示す。
Claims (3)
- 質量%で、
C:0.05〜0.50%、
Si:1.0〜3.0%、
Mn:1.0〜5.0%、
Al:0.001〜0.10%
をそれぞれ含み、
残部が鉄および不可避的不純物からなり、
前記不可避的不純物のうち、P、S、Nが、
P:0.1%以下、
S:0.01%以下、
N:0.01%以下
にそれぞれ制限される成分組成を有し、
全組織に対する面積率で、
焼戻しマルテンサイト+ベイニティックフェライト:合計で60%以上、
フレッシュマルテンサイトと残留オーステナイトの混合組織(以下、この混合組織を「MA」という。):5%以上、
ポリゴナルフェライト:0〜5%
からなる組織を有し、
前記MA中のMn濃度が、鋼板全体のMn含有量の1.2倍以上である
ことを特徴とする成形性に優れた高強度鋼板。 - 成分組成が、さらに、質量%で、
Cr:0.05〜1.0%、
Mo:0.05〜1.0%、
Ni:0.05〜1.0%、
B:0.0001〜0.002%
のいずれか1種または2種以上を含む
請求項1に記載の成形性に優れた高強度鋼板。 - 成分組成が、さらに、質量%で、
Ti:0.01〜0.15%、
Nb:0.01〜0.15%、
V:0.01〜0.15%
のいずれか1種または2種以上を含む
請求項1または2に記載の成形性に優れた高強度鋼板。
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