JP2016513174A - 非常に優れた成形性および疲労性能を有する高強度熱間圧延鋼帯または鋼板、および前記鋼帯または鋼板の製造方法 - Google Patents
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- Y10T428/12785—Group IIB metal-base component
- Y10T428/12792—Zn-base component
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Abstract
Description
0.015〜0.075%のC;
1.0〜2.0%のMn;
0.02〜0.30%のV;
所望により0.01〜0.08%のNb;
最大で0.5%のSi;
最大で0.06%のP;
最大で0.01%のS;
最大で0.1%のAl‐sol;
最大で0.020%のN;
含有物制御のためのカルシウム処理と一致する量の所望によりカルシウム;
残部のFeおよび不可避不純物;
を含む高強度熱間圧延鋼帯または鋼板を提供することによって達成することができ;
Nb、V、Al‐sol、C、およびNの含有量は、<式1>および<式2>を満たし;
i.少なくとも580MPaの引張強度、および少なくとも100%の穴広げ率を有する鋼鉄であり、引張強度(TS)、および全伸び(EI)、板厚t(mm)は、(TS×EI)/t0.2>11000の式を満たす、または
ii.少なくとも650MPaの引張強度、および少なくとも80%の穴広げ率を有する鋼鉄であり、引張強度(TS)、および全伸び(EI)、板厚t(mm)は、(TS×EI)/t0.2>10000の式を満たす、または
iii.少なくとも780MPaの引張強度、および少なくとも60%の穴広げ率を有する鋼鉄であり、引張強度(TS)、および全伸び(EI)、板厚t(mm)は、(TS×EI)/t0.2>9000の式を満たす。
表1に示す化学組成を有する鋼鉄A〜Eを、表2に示す条件下で熱間圧延し、2.5〜3.1mmの範囲の厚さを有する鋼板1〜12を作製した(YS=降伏強度;UTS=極限引張強度;YR=降伏比;EI=伸び)。熱間圧延鋼板を、試験の前に酸洗浄した。報告した引張特性は、JIS No5の形状に基づき、圧延方向に平行に引張試験を行い、EN 10002‐1/ISO 6892‐1に従って試験片に引張強度試験を適用した。いくつかの場合では、引張試験片の表面粗度を、緩やかな研磨を用いて試験片を研削することによって取り除いた。伸びフランジ性の基準と見なされる穴広げ率λを決定するために、90×90mm2のサイズの3つの正方形鋼サンプルを各鋼板から切り出し、続いて、打ち抜きによって10mm径の穴をサンプルにあけた。サンプルの穴広げ性試験は、上向きバーリング(upper burring)で行った。60°の円錐形ポンチを下から押し上げ、厚さ貫通クラックが形成された時点で、穴径dfを測定した。穴広げ率λは、d0=10mmによる以下の式を用いて算出した:
図1は、単相フェライト微細構造を有する鋼板1A、3B、7B、ならびにフェライト、セメンタイト、およびパーライトを含む混合微細構造をすべてが有する鋼板8/9C、10/11D、および12Eについて、引張強度に対する穴広げ率のプロットを示す。図1に示すデータから、単相フェライト微細構造の穴広げ率に対する有益な影響が明らかに示される。図2は、単相フェライト微細構造を有する鋼板1A、3B、7B、ならびにフェライト、セメンタイト、およびパーライトを含む混合微細構造をすべてが有する鋼板8/9C、10/11D、および12Eについて、全伸び(JIS No.5)に対する穴広げ率のプロットを示す。ここでも、データから、穴広げ率と全伸びとの優れたバランスに対する単相フェライト微細構造の有益な影響が示される。図3は、単相フェライト微細構造を有する鋼板3B、ならびにフェライト、パーライト、およびセメンタイトを含む混合微細構造を有する鋼板12EのS‐N疲労曲線(R=−1)を示す。図3にはまた、フェライトおよびマルテンサイトを含む微細構造を有する熱間圧延二相(DP)鋼(2.7mm)、ならびにフェライトおよびベイナイトを含む微細構造を有する熱間圧延フェライト‐ベイナイト(FB)鋼(3.3mm)のS‐N曲線も示す。これら二つの鋼鉄の厚さおよび最大引張強度は、鋼板1〜12と同じ領域である(表2参照)。DP鋼の降伏強度および最大引張強度は、それぞれ、434および647MPaであり(YR=0.67)、FB鋼の降伏強度および最大引張強度は、それぞれ、532および638MPaである(YR=0.83)。DP及びFB鋼のS‐N曲線は、多相型の微細構造を有するこれらの種類の鋼鉄グレードに典型的なものとして見なされる。図3にプロットしたS‐N曲線の比較から、単相フェライト微細構造の疲労強度に対する有益な影響が明らかに示される。
表3に示す化学組成を有する鋼鉄A〜Kを、表4に示す条件下で熱間圧延し、2.6〜3.6mmの範囲の厚さを有する鋼板1〜28を作製した。サンプルの調製および試験は、例1に類似して行った。試験した鋼板の引張特性および穴広げ率を表4に示す。表4にはまた、試験した鋼板の微細構造の種類の評価も示す。微細構造には、フェライト分率が97%以上の場合に、Fを割り当てる。セメンタイトおよび/またはパーライト分率が3%超である場合、微細構造には、F+C+Pを割り当てる。鋼板9B、10B、11B、および22Eの疲労特性も表4に示す。疲労特性およびS‐N疲労曲線(破壊までのサイクル数(Nf)の関数としての応力(MPa))を、疲労応力比R−1(両振り引張圧縮荷重)および圧延方向に対して平行方向の疲労試験で測定した。S‐N疲労試験は、疲労試験の英国標準法 BS3518 パート1に従って行った。表4には、1×105および5×105サイクルで破壊が発生する応力比R−1での応力範囲として定められる1×105および5×105サイクルでの疲労強度を報告する。
図4は、表4に挙げた鋼板1A〜28K(発明例)について、引張強度に対して穴広げ率をプロットしたものを示す。これらの鋼板はすべて単相フェライト微細構造を持つ。図4にはまた、多相微細構造を有する市販の鋼板から得たベンチマークデータも示す。このデータセットは、熱間圧延高強度低合金(HSLA)鋼、フェライト‐ベイナイト(FB)鋼、二相(DP)鋼、複合相(CP)鋼、およびベイナイト鋼(BS)を含む。すべての鋼板について、微細構造の種類(F=フェライト、B=ベイナイト、M=マルテンサイト、P=パーライト)は、図4の凡例中にて括弧内に示す。図4に示すデータから、多相微細構造と比較した単相フェライト微細構造の有益性が明らかに示されており:本発明の発明例1A〜28K(表4)の穴広げ率は、多相微細構造を有する典型的な市販の鋼板よりも高く、引張強度は類似している。図5は、鋼板18E〜21E(表4)について、全伸び(JIS No.5の形状)に対して穴広げ率をプロットしてものを示し、最大引張強度レベルは800〜830MPaである。図5にはまた、鋼板18E〜21Eに類似の最大引張強度レベルおよび厚さを有する典型的な熱間圧延鋼板CP800、BS800、およびE690TMのデータも示す。これらのデータは、本発明で達成される穴広げ率と全伸びとの間の優れたバランスを確信的に示している。鋼板18E〜21E(表4に挙げる発明例)の完全単相フェライト微細構造は、多相鋼板と比較した場合、類似の最大引張強度レベルと共に穴広げ率と全伸びとの大きく改善されたバランスを提供する。図6および7は、それぞれ引張強度が約600〜650および800〜830MPaを有する鋼板から得られたデータに対応するS‐N疲労曲線(R=−1)を示す。図6は、類似の引張強度および厚さを有する熱間圧延鋼板FB590および熱間圧延鋼板DB600の典型的なS‐N曲線と比較して、鋼板9B、10B、および11B(表4に挙げる発明例)のS‐N曲線を示す。図6に示すデータから、単相フェライト微細構造が、類似の最大引張強度および類似の厚さを有するフェライトおよびベイナイト(FB590)またはフェライトおよびマルテンサイト(DP600)から成る多相微細構造を持つ鋼板よりも非常に高い疲労強度を提供することが確認される。類似の結論が図7からも導かれ、それは、冷間圧延CP800および冷間圧延DP800の典型的なS‐N疲労曲線と比較した鋼板22E(表4に挙げる発明例)のS‐N疲労曲線を示している。図7に示すデータは、単相フェライト微細構造が、多相微細構造および類似の最大引張強度を有する鋼板よりも非常に高い疲労強度を提供することを確信的に示している。
Claims (15)
- 570〜870MPaの最大引張強度、ならびに全伸び、伸びフランジ性、および耐疲労性の非常に優れた組み合わせを有する、高強度熱間圧延鋼帯または鋼板であって、(重量パーセントで):
0.015〜0.075%のC;
1.0〜2.0%のMn;
0.02〜0.30%のV;
所望により、0.01〜0.08%のNb;
最大で0.5%のSi;
最大で0.06%のP;
最大で0.01%のS;
最大で0.1%のAl‐sol;
最大で0.020%のN;
所望により、含有物制御のためのカルシウム処理と一致する量のカルシウム;
残部のFeおよび不可避不純物;
を含み、
Nb、V、Al‐sol、C、およびNの含有量(重量パーセント)は、<式1>および<式2>を満たし;
- 前記微細構造が、チタンベースの析出物またはチタン含有物を含まない、請求項1に記載の鋼帯または鋼板。
- 少なくとも0.02%のCおよび/または
少なくとも1.4%のMnおよび/または
少なくとも0.10%のVおよび/または
少なくとも0.015%のNbおよび/または
最大で0.25%のSiおよび/または
最大で0.02%のPおよび/または
最大で0.006%のSおよび/または
最大で0.030%のAl‐solおよび/または
少なくとも0.01%のN、
を含む、請求項1または2に記載の鋼帯または鋼板。 - 最大で0.015%のAl‐sol、好ましくは、最大で0.010%のAl‐solを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の鋼帯または鋼板。
- Nb、V、Al‐sol、C、およびNの含有量(重量パーセント)が、<式1a>および<式2a>:
- Nb、V、Al‐sol、C、およびNの含有量(重量パーセント)が、<式1b>および<式2b>:
- 少なくとも580MPaの引張強度および/または100%以上の穴広げ率を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の鋼帯または鋼板。
- 少なくとも680MPaの引張強度および/または80%以上の穴広げ率を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の鋼帯または鋼板。
- 少なくとも780MPaの引張強度および/または60%以上の穴広げ率を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の鋼帯または鋼板。
- i.少なくとも580MPaの引張強度、および少なくとも100%の穴広げ率を有し、引張強度(TS)、および全伸び(EI)、および板厚t(mm)は、(TS×EI)/t0.2>11000の式を満たすか、または
ii.少なくとも650MPaの引張強度、および少なくとも80%の穴広げ率を有し、引張強度(TS)、および全伸び(EI)、および板厚t(mm)は、(TS×EI)/t0.2>10000の式を満たすか、または
iii.少なくとも780MPaの引張強度、および少なくとも60%の穴広げ率を有し、引張強度(TS)、および全伸び(EI)、および板厚t(mm)は、(TS×EI)/t0.2>9000の式を満たす、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の鋼帯または鋼板。 - 前記鋼板が、亜鉛コーティングまたは亜鉛合金コーティングを備え、コーティングプロセスは、好ましくは、溶融めっきによって行われ、ならびに/または前記亜鉛合金コーティングは、好ましくは、その主たる合金化元素として、アルミニウムおよび/もしくはマグネシウムを含有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の鋼帯または鋼板。
- 570〜870MPaの引張強度、ならびに成形性および耐疲労性の非常に優れた組み合わせを有する高強度鋼板の製造方法であって、(重量パーセントで):
0.015〜0.075%のC;
1.0〜2.0%のMn;
0.02〜0.30%のV;
所望により、0.01〜0.08%のNb;
最大で0.5%のSi;
最大で0.06%のP;
最大で0.01%のS;
最大で0.1%のAl‐sol;
最大で0.020%のN;
所望により、含有物制御のためのカルシウム処理と一致する量のカルシウム;
残部のFeおよび不可避不純物;
を含む厚板または薄板スラブの鋳造工程を含み;
Nb、V、Al‐sol、C、およびNの含有量は、<式1>および<式2>;
続いて、固化したスラブを1050〜1250℃の温度に再加熱し、前記鋼鉄スラブを熱間圧延し、Ar3温度またはそれより高い仕上げ熱間圧延温度で前記熱間圧延を仕上げ、700〜580℃の範囲の温度で熱間圧延鋼板を巻き取る工程を含み、前記熱間圧延は、従来のホットストリップミル、または薄板スラブ鋳造機および直接圧延設備のホットミルで行われる、方法。 - 前記熱間圧延鋼板が、少なくとも10℃/秒および/または最大で600℃/秒の平均冷却速度にて前記巻取り温度まで冷却され、好ましくは、前記熱間圧延鋼板が、少なくとも40℃/秒および/または最大で150℃/秒の平均冷却速度にて前記巻取り温度まで冷却される、請求項12に記載の方法。
- 前記巻き取られた熱間圧延鋼帯が、前記コイルを水槽中に浸漬することによる冷却、または水の噴霧による前記コイルの能動的な冷却に付される、請求項12または13に記載の方法。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の高強度熱間圧延鋼板を用い、好ましくは、前記鋼板が
少なくとも580MPaの引張強度、および少なくとも100%の穴広げ率を有し、引張強度(TS)、全伸び(EI)、および板厚t(mm)は、(TS×EI)/t0.2>11000の式を満たすか、または
少なくとも650MPaの引張強度、および少なくとも80%の穴広げ率を有し、引張強度(TS)、全伸び(EI)、および板厚t(mm)は、(TS×EI)/t0.2>10000の式を満たすか、または
少なくとも780MPaの引張強度、および少なくとも60%の穴広げ率を有し、引張強度(TS)、全伸び(EI)、および板厚t(mm)は、(TS×EI)/t0.2>9000の式を満たす、
パーツ、好ましくは自動車用パーツ、より好ましくはシャーシパーツ。
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