JP2018127646A - 高強度熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.02〜0.08%、Si:0.5%以下、Mn:0.8〜2.0%、P:0.025%以下、S:0.005%以下、Al:0.005〜0.10%、N:0.005%以下、Nb:0.03〜0.10%、Ti:0.005〜0.05%、Ca:0.0005〜0.005%、O:0.005%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、鋼組織が、平均粒径5.0μm以下のベイニティックフェライト単相からなり、引張強さTSが640MPa以上である高強度熱延鋼板。
【選択図】なし
Description
C:0.02〜0.08%、 Si:0.5%以下、
Mn:0.8〜2.0%、 P:0.025%以下、
S:0.005%以下、 Al:0.005〜0.10%、
N:0.005%以下、 Nb:0.03〜0.10%、
Ti:0.005〜0.05%、 Ca:0.0005〜0.005%、
O:0.005%以下
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼組織が、平均粒径5.0μm以下のベイニティックフェライト単相からなり、
引張強さTSが640MPa以上であることを特徴とする高強度熱延鋼板。
前記鋼素材を、前記[1]または[2]に記載の成分組成を有する鋼素材とし、
前記粗圧延工程が、鋼素材を加熱した後、粗圧延を施す第一粗圧延工程と、第一粗圧延工程後に、表面温度で平均冷却速度:50℃/s以上となる冷却速度でAr3変態点以下の温度に達するまで急冷した後、該急冷を停止する粗圧延冷却工程と、粗圧延冷却工程後に、930℃以下の未再結晶オーステナイト域で粗圧延を1パス以上5パス以下施しシートバーとする第二粗圧延工程とを有し、
前記第二粗圧延工程および前記仕上圧延工程における930℃以下の未再結晶オーステナイト域での全圧下率が65%以上であり、
前記仕上圧延後冷却工程が、前記熱延板を板厚中心で平均冷却速度:20℃/s以上となる冷却速度で冷却することを特徴とする高強度熱延鋼板の製造方法。
Cは、鋼の強度を上昇させる作用を有する元素であり、本発明では所望の高強度を確保するために、0.02%以上の含有を必要とする。一方、0.08%を超える過剰な含有は、パーライト等の第二相の組織分率を増大させ、母材靭性および溶接熱影響部靭性を低下させる。このため、Cは0.02〜0.08%の範囲に限定した。なお、好ましくは0.02〜0.05%である。
Siは、固溶強化、焼入れ性の向上を介して、鋼の強度を増加させるが、同時に靭性を低下させる作用を有し、また、Siは電縫溶接時にSiの酸化物を形成し、電縫溶接部の靭性を低下させる。このため、本発明では、Siはできるだけ低減することが望ましいが、0.5%までは許容できることから、Siは0.5%以下に限定した。なお、好ましくは0.3%以下である。
Mnは、焼入性を向上させる作用を有し、焼入性向上を介し鋼板の強度を増加させる。また、Mnは、MnSを形成しSを固定することにより、Sの粒界偏析を防止してスラブ(鋼素材)割れを抑制する。このような効果を得るためには、0.8%以上の含有を必要とする。一方、2.0%を超える含有は、偏析を助長する。この偏析を消失させるには、1300℃を超える温度に加熱する必要があり、このような熱処理を工業的規模で実施することは現実的でない。このため、Mnは0.8〜2.0%の範囲に限定した。なお、好ましくは0.9〜1.7%である。
Pは、鋼中に不純物として不可避的に含まれるが、鋼の強度を上昇させる作用を有する。しかし、0.025%を超えて過剰に含有すると溶接性が低下する。このため、Pは0.025%以下に限定した。なお、好ましくは0.015%以下である。
Sは、Pと同様に鋼中に不純物として不可避的に含まれるが、0.005%を超えて過剰に含有すると、スラブ割れを生起させるとともに、熱延鋼板においては粗大なMnSを形成し、延性の低下を生じさせる。このため、Sは0.005%以下に限定した。なお、好ましくは0.003%以下である。
Alは、脱酸剤として作用する元素であり、このような効果を得るためには、0.005%以上含有する。一方、0.10%を超える含有は、電縫溶接時の、溶接部の清浄性を著しく損なう。このようなことから、Alは0.005〜0.10%に限定した。なお、好ましくは0.08%以下である。
Nは、鋼中に不可避的に含まれる元素であるが、過剰な含有はスラブ鋳造時の割れを多発させる。このため、Nは0.005%以下に限定した。なお、好ましくは0.003%以下である。
Nbは、オーステナイト粒の粗大化、再結晶を抑制する作用を有する元素であり、仕上圧延におけるオーステナイト未再結晶温度域圧延を可能にするとともに、炭窒化物として微細析出することにより、溶接性を損なうことなく、少ない含有量で熱延鋼板を高強度化する作用を有する。このような効果を得るためには、0.03%以上の含有を必要とする。一方、0.10%を超える過剰な含有は、熱間仕上圧延中の圧延荷重の増大をもたらし、熱間圧延が困難となる場合がある。このため、Nbは0.03〜0.10%の範囲に限定した。なお、好ましくは0.03〜0.07%である。
Tiは、窒化物を形成しNを固定しスラブ(鋼素材)割れを防止する効果を有するとともに、炭化物として微細析出することにより、鋼板を高強度化させる。このような効果は、0.005%以上の含有で顕著となる。一方、0.05%を超える含有は析出強化により降伏点が著しく上昇する。このため、Tiは0.005〜0.05%に限定した。なお、好ましくは0.005〜0.03%である。
Caは、粗大な硫化物を球状の硫化物とする硫化物の形態制御に寄与する元素である。このような効果を得るためには、Caは0.0005%以上含有させる。一方、Ca:0.005%を超える含有は、鋼板の清浄度を低下させる。また、Caの含有量が0.0005〜0.005%の範囲外の場合は、MnSの粗大化やCaOの凝集・粗大化により、表面品質、延性亀裂伝播停止特性や、低温靱性が悪くなる。このため、Ca:0.0005〜0.005%の範囲に限定する。
本発明でOは不可避的不純物であり含有量の上限を規定する。Oは、粗大で靱性に悪影響を及ぼす介在物生成を抑制するため、0.005%以下とする。
Ar3(℃)=910−310C−80Mn−20Cu−15Cr−55Ni−80Mo
Ac3(℃)=961.6−311.9C+49.5Si−36.4Mn−51Cu−29Ni−8.7Cr+13.5Mo+308.1Nb−140Nb+318.9Ti+12.7Al+438.1P−2818S+611.2B−969N
得られた熱延鋼板から、圧延方向に平行な断面が観察面となるよう切り出し、該断面を3%ナイタールで腐食現出し、走査電子顕微鏡で2000倍に拡大して、板厚1/2t位置(tは鋼板の厚さ(板厚)である。)を観察中心として撮影した。得られた熱延鋼板の鋼組織は、熱延鋼板No.20はベイニティックフェライトの面積率が90%およびパーライトの面積率が10%の混合相であり、その他の比較例および発明例は、ベイニティックフェライトの面積率が95%以上であるベイニティックフェライト単相であった。また、JIS G 0551 2013 鋼−結晶粒度の顕微鏡試験方法に記載の切断法により、ベイニティックフェライトの平均粒径を求めた結果を表2「平均粒径」欄に示す。
(1)表面品質試験
得られた熱延鋼板について、鋼板の全域にわたり表面を目視で観察し、割れの有無を調査し、表面品質を評価した。100μm以上の割れ等の表面欠陥が観察された場合を×、観察されなかった場合を○として評価した。
(2)引張試験
得られた熱延鋼板から、圧延方向に直交する方向(C方向)が長手方向(引張方向)となるように採取した全厚の矩形試験片を用い、JIS Z 2241の規定に準拠して、引張試験を実施し、引張強さTSを求めた。
(3)衝撃試験
得られた熱延鋼板の板厚中央部から、圧延方向に直交する方向(C方向)が長手方向となるようにVノッチ試験片を採取し、JIS Z 2242の規定に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、破面遷移温度vTrs、および、試験温度:−80℃での吸収エネルギーvE−80(J)を求めた。板厚中央部は、板厚をtとしたときの、板厚1/2t位置である。なお、試験片は3本とし、得られた破面遷移温度vTrs(℃)の算術平均および吸収エネルギー値の算術平均をそれぞれ求め、その鋼板の破面遷移温度vTrs(℃)および吸収エネルギー値vE−80(J)とした。
(4)CTOD試験
得られた熱延鋼板から、圧延方向に直交する方向(C方向)が長手方向となるようにCTOD試験片を採取し、BS 7448:Part1 1991の規定に準拠して、試験温度:−10℃でCTOD試験を行い、−10℃での限界開口変位量δc(mm)を求めた。
(5)DWTT試験
得られた熱延鋼板から、圧延方向に直交する方向(C方向)が長手方向となるようにDWTT試験片を採取し、ASTM E436の規定に準拠して、DWTT試験を実施し、85%SATT温度(℃)(:延性破面率が85%となる最低温度)を求めた。
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.02〜0.08%、 Si:0.5%以下、
Mn:0.8〜2.0%、 P:0.025%以下、
S:0.005%以下、 Al:0.005〜0.10%、
N:0.005%以下、 Nb:0.03〜0.10%、
Ti:0.005〜0.05%、 Ca:0.0005〜0.005%、
O:0.005%以下
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼組織が、平均粒径5.0μm以下のベイニティックフェライト単相からなり、
引張強さTSが640MPa以上であることを特徴とする高強度熱延鋼板。 - 前記成分組成に加えてさらに、質量%で、Cu:0.005〜0.5%、Ni:0.005〜0.5%、Cr:0.005〜0.5%、Mo:0.005〜0.5%およびV:0.005〜0.3%から選択される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に記載の高強度熱延鋼板。
- 鋼素材に、粗圧延を施しシートバーとする粗圧延工程と、該シートバーに仕上圧延を施し熱延板とする仕上圧延工程と、該熱延板を冷却する仕上圧延後冷却工程と、仕上圧延後冷却工程の後に巻き取る巻取工程とをこの順に施して熱延鋼板とするにあたり、
前記鋼素材を、請求項1または2に記載の成分組成を有する鋼素材とし、
前記粗圧延工程が、鋼素材を加熱した後、粗圧延を施す第一粗圧延工程と、第一粗圧延工程後に、表面温度で平均冷却速度:50℃/s以上となる冷却速度でAr3変態点以下の温度に達するまで急冷した後、該急冷を停止する粗圧延冷却工程と、粗圧延冷却工程後に、930℃以下の未再結晶オーステナイト域で粗圧延を1パス以上5パス以下施しシートバーとする第二粗圧延工程とを有し、
前記第二粗圧延工程および前記仕上圧延工程における930℃以下の未再結晶オーステナイト域での全圧下率が65%以上であり、
前記仕上圧延後冷却工程が、前記熱延板を板厚中心で平均冷却速度:20℃/s以上となる冷却速度で冷却することを特徴とする高強度熱延鋼板の製造方法。 - 前記巻取工程が、巻取り温度:350〜700℃で巻取り、巻取り完了後、コイル中央部で平均冷却速度が5〜20℃/hとなる冷却速度で冷却することを特徴とする請求項3に記載の高強度熱延鋼板の製造方法。
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