JP2020059880A - Steel material and method for manufacturing the same - Google Patents

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顕吾 畑
Kengo Hata
顕吾 畑
ひとみ 西畑
Hitomi Nishihata
ひとみ 西畑
夏実 大浦
Natsumi Oura
夏実 大浦
藤原 知哉
Tomoya Fujiwara
知哉 藤原
河野 佳織
Yoshiori Kono
佳織 河野
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Abstract

To provide a steel material more excellent in ductility than that of conventional TRIP steel, and a method for manufacturing the same.SOLUTION: A steel material has a chemical composition containing, by mass%, C: 1.00% or less, Si: 0.80-3.00%, Mn:0.2-7.0%, Al:3.00% or less, Ni:0-10.0%, Cu:0-3.0%, Cr:0-10.0%, Ti:0-1.0%, Nb:0-1.0%, V:0-1.0%, Mo:0-2.0%, W:0-1.0%, B:0-0.01%, Co:0-1.0%, Ca:0-0.01%, Mg:0- 0.01%, REM:0-0.01%, and the balance Fe with inevitable impurities, Ceq: 0.10-1.00, has a metallic structure, by vol.%, composed of 40% or more of tempered martensite, 10% or more of bainite, 5% or more of retained austenite, and 5% or more of ferrite, and has an area ratio of crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 of 70% or more in the total amount of the tempered martensite, bainite and ferrite, and has a tensile strength of 1,150 MPa or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、鋼材およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a steel material and a method for manufacturing the steel material.

鋼の組織中に残留オーステナイトを含む鋼材が知られている。残留オーステナイトを含む混合組織とした加工誘起変態型鋼(TRIP鋼)は、高強度でありながら優れた延性を有するため、様々な分野で使用されている。そのため、これまでに、TRIP鋼の特性を向上させるための組織制御の研究が数多くなされてきた。   A steel material containing retained austenite in the structure of steel is known. Work-induced transformation type steel (TRIP steel) having a mixed structure containing retained austenite has high strength and excellent ductility, and is therefore used in various fields. Therefore, many studies on the structure control for improving the properties of the TRIP steel have been made so far.

例えば、特許文献1には、熱延と冷延を行った鋼板に、A点〜(A点+50℃)の温度で10〜1800秒間加熱し保持した後、3℃/s以上の平均冷却速度で(Ms点−100℃)〜Bs点の温度まで冷却し保持することで、ベイニティックフェライトと残留γからなる高強度薄鋼板が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a steel sheet hot-rolled and cold-rolled is heated and held at a temperature of A 3 point to (A 3 point + 50 ° C.) for 10 to 1800 seconds, and then an average of 3 ° C./s or more. A high-strength thin steel sheet composed of bainitic ferrite and residual γ is disclosed by cooling and holding at a cooling rate to a temperature of (Ms point −100 ° C.) to Bs point.

また、特許文献2には、熱延と冷延を行った鋼板を素材とし、焼鈍で(Ac点−50℃)〜Ac点の温度域を2℃/s以下で加熱する。その後の冷却過程で20℃/s以上の冷却速度でMs点−100℃以下の温度域に冷却し、300〜600℃の温度域に再加熱する処理を施すことで、60〜95%の焼戻しマルテンサイトと残留γを含む組織を有する1200MPa以上の鋼板が開示されている。 Further, Patent Document 2, a steel sheet subjected to hot rolling and cold rolling the material, the temperature range of annealing at (Ac 3 point -50 ° C.) to Ac 3 point heating at 2 ° C. / s or less. In the subsequent cooling process, it is cooled to a temperature range of Ms point −100 ° C. or lower at a cooling rate of 20 ° C./s or more and is reheated to a temperature range of 300 to 600 ° C., thereby tempering at 60 to 95%. A steel sheet of 1200 MPa or more having a structure containing martensite and residual γ is disclosed.

特開2006−207018号公報JP, 2006-207018, A 国際公開第2009/099079号International Publication No. 2009/0999079

特許文献1および2に開示されるような通常のTRIP鋼の場合、金属組織を構成する、焼戻しマルテンサイト、ベイナイト、フェライト(および残留オーステナイト)の結晶粒径ならびにその形状について、十分に配慮された組織制御は行われていなかった。そのため、従来のTRIP鋼にも、延性向上の観点において改善の余地が残されている。   In the case of ordinary TRIP steels as disclosed in Patent Documents 1 and 2, sufficient consideration was given to the crystal grain sizes of tempered martensite, bainite, ferrite (and retained austenite) and their shapes that constitute the metal structure. There was no tissue control. Therefore, the conventional TRIP steel also has room for improvement from the viewpoint of improving ductility.

本発明は、残留オーステナイトを含む金属組織を有し、かつ従来のTRIP鋼より延性に優れる鋼材およびその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a steel material having a metal structure containing retained austenite and having a ductility superior to that of a conventional TRIP steel, and a method for producing the steel material.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の鋼材およびその製造方法を要旨とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and has as its gist the following steel material and a method for manufacturing the same.

(1)化学組成が、質量%で、
C:1.00%以下、
Si:0.80〜3.00%、
Mn:0.2〜7.0%、
P:0.10%以下、
S:0.030%以下、
Al:3.00%以下、
N:0.010%以下、
Ni:0〜10.0%、
Cu:0〜3.0%、
Cr:0〜10.0%、
Ti:0〜1.0%、
Nb:0〜1.0%、
V:0〜1.0%、
Mo:0〜2.0%、
W:0〜1.0%、
B:0〜0.01%、
Co:0〜1.0%、
Ca:0〜0.01%、
Mg:0〜0.01%、
REM:0〜0.01%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式で定義されるCeqが0.10〜1.00であり、
金属組織が、体積%で、40%以上の焼戻しマルテンサイト、10%以上のベイナイト、5%以上の残留オーステナイト、5%以上のフェライトを含み、
焼戻しマルテンサイト、ベイナイトおよびフェライトの総量のうち、アスペクト比が3.0未満である結晶粒の面積割合が、70%以上であり、
1150MPa以上の引張強さを有する、
鋼材。
Ceq=C+1/24Si+1/6Mn+1/40Ni+1/5Cr+1/4Mo+1/14V ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼素材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。
(1) The chemical composition is% by mass,
C: 1.00% or less,
Si: 0.80 to 3.00%,
Mn: 0.2 to 7.0%,
P: 0.10% or less,
S: 0.030% or less,
Al: 3.00% or less,
N: 0.010% or less,
Ni: 0 to 10.0%,
Cu: 0 to 3.0%,
Cr: 0 to 10.0%,
Ti: 0 to 1.0%,
Nb: 0 to 1.0%,
V: 0 to 1.0%,
Mo: 0 to 2.0%,
W: 0 to 1.0%,
B: 0 to 0.01%,
Co: 0 to 1.0%,
Ca: 0 to 0.01%,
Mg: 0 to 0.01%,
REM: 0 to 0.01%,
The balance: Fe and impurities,
Ceq defined by the following formula (i) is 0.10 to 1.00,
The metal structure contains 40% or more of tempered martensite, 10% or more of bainite, 5% or more of retained austenite, and 5% or more of ferrite in volume%.
Of the total amount of tempered martensite, bainite and ferrite, the area ratio of crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 is 70% or more,
Having a tensile strength of 1150 MPa or more,
Steel material.
Ceq = C + 1 / 24Si + 1 / 6Mn + 1 / 40Ni + 1 / 5Cr + 1 / 4Mo + 1 / 14V (i)
However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel material.

(2)前記金属組織中のフェライト粒の平均結晶粒径が3.0μm以下である、
上記(1)に記載の鋼材。
(2) The average grain size of ferrite grains in the metal structure is 3.0 μm or less,
The steel material according to (1) above.

(3)前記化学組成が、質量%で、
Ni:0.1〜10.0%、
Cu:0.3〜3.0%、および
Cr:0.1〜10.0%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)または(2)に記載の鋼材。
(3) The chemical composition is mass%,
Ni: 0.1 to 10.0%,
Cu: 0.3 to 3.0%, and Cr: 0.1 to 10.0%,
Containing one or more selected from,
The steel material according to (1) or (2) above.

(4)前記化学組成が、質量%で、
Ti:0.01〜1.0%、
Nb:0.01〜1.0%、
V:0.01〜1.0%、
Mo:0.05〜2.0%、
W:0.05〜1.0%、
B:0.0003〜0.01%、および
Co:0.05〜1.0%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)から(3)までのいずれかに記載の鋼材。
(4) The chemical composition is mass%,
Ti: 0.01 to 1.0%,
Nb: 0.01 to 1.0%,
V: 0.01 to 1.0%,
Mo: 0.05-2.0%,
W: 0.05 to 1.0%,
B: 0.0003 to 0.01%, and Co: 0.05 to 1.0%,
Containing one or more selected from,
The steel material according to any one of (1) to (3) above.

(5)前記化学組成が、質量%で、
Ca:0.0001〜0.01%、
Mg:0.0001〜0.01%、および
REM:0.0001〜0.01%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)から(4)までのいずれかに記載の鋼材。
(5) The chemical composition is mass%,
Ca: 0.0001 to 0.01%,
Mg: 0.0001 to 0.01%, and REM: 0.0001 to 0.01%,
Containing one or more selected from,
The steel material according to any one of (1) to (4) above.

(6)上記(1)および(3)から(5)までのいずれかに記載の化学組成を有し、
マルテンサイトを主体とする金属組織を有する鋼素材を、500℃/s以上の平均昇温速度でAc点〜Ac点+100℃の温度範囲まで加熱した後、5〜30s保持してから冷却を開始し、10℃/s以上100℃/s未満の平均冷却速度でMs点−50℃〜Ms点−200℃の温度域まで冷却した後、300〜500℃の温度範囲まで再加熱して30〜500s保持した後、室温まで冷却する、
鋼材の製造方法。
(6) The chemical composition according to any one of (1) and (3) to (5) above,
A steel material having a metal structure mainly composed of martensite is heated to a temperature range of Ac 3 points to Ac 3 points + 100 ° C. at an average heating rate of 500 ° C./s or more, and then held for 5 to 30 seconds and then cooled. And cooling to a temperature range of Ms point −50 ° C. to Ms point −200 ° C. at an average cooling rate of 10 ° C./s or more and less than 100 ° C./s, and then reheating to a temperature range of 300 to 500 ° C. After holding for 30 to 500 s, cool to room temperature,
Steel material manufacturing method.

(7)前記マルテンサイトを主体とする金属組織を有する鋼素材に、予め冷間加工を行う、
上記(6)に記載の鋼材の製造方法。
(7) The steel material having a metallic structure mainly composed of martensite is previously cold-worked,
The method for producing a steel material according to (6) above.

本発明によれば、アスペクト比の低い結晶粒を多く含み、かつ残留オーステナイトを含む金属組織とすることにより、従来のTRIP鋼より延性に優れる鋼材を得ることが可能になる。   According to the present invention, it is possible to obtain a steel material having a ductility superior to that of the conventional TRIP steel by forming a metal structure containing a large amount of crystal grains having a low aspect ratio and containing retained austenite.

本発明者らは、従来のTRIP鋼よりもさらに延性に優れる鋼を製造するための方法について鋭意検討を行った結果、以下の知見を得るに至った。   The present inventors have earnestly studied a method for producing a steel having a ductility superior to that of the conventional TRIP steel, and as a result, have obtained the following findings.

(a)一般に、マルテンサイトおよびベイナイトの下部組織は、パケットまたはブロックといった針状の形状の組織が発達するため、組織内の結晶粒のアスペクト比は大きい傾向にある。   (A) In general, the substructure of martensite and bainite has a needle-like structure such as a packet or a block that develops, so that the aspect ratio of crystal grains in the structure tends to be large.

(b)アスペクト比が大きい結晶粒は、鋼材が加工されて結晶粒が変形する時に、その幅方向に破断して微細なクラックを生じやすい。このようなクラックが生じやすい鋼材は、容易に破壊してしまい高い延性を得ることが困難と考えられる。   (B) Crystal grains having a large aspect ratio are likely to break in the width direction and generate fine cracks when the steel material is processed and the crystal grains are deformed. It is considered that it is difficult to obtain a high ductility because a steel material that is susceptible to such cracks easily breaks.

(c)一方、塊状の結晶粒は鋼材が加工を受けたときに、破断が生じ難い。そのため、塊状の結晶粒からなる金属組織を有する鋼は、高い変形を受けても破壊に至り難く、延性に優れるものと考えられる。   (C) On the other hand, the lumpy crystal grains are less likely to break when the steel material is processed. Therefore, it is considered that the steel having a metallographic structure composed of agglomerated crystal grains does not easily break even when subjected to high deformation and has excellent ductility.

本発明者らは、上記のような金属組織を有する鋼を製造する方法について、さらに検討を行った結果、以下の知見を得た。   As a result of further studies on the method for producing steel having the above-described metal structure, the present inventors have obtained the following findings.

(d)マルテンサイトまたは冷間加工されたマルテンサイトを主体とする初期組織を有する鋼素材を超急速加熱し、一気にオーステナイト単相域まで加熱すると、オーステナイト粒が生成する。   (D) When a steel material having an initial structure mainly composed of martensite or cold-worked martensite is ultra-rapidly heated to austenite single phase region at once, austenite grains are generated.

(e)このとき、超急速加熱を行う前の鋼素材の組織の違いによって、加熱後の微細度合が大きく変わる。鋼素材に、金属組織中にオーステナイトの核生成サイトが多数存在する鋼を用いると、微細な組織が得られやすくなる。   (E) At this time, the degree of fineness after heating largely changes due to the difference in the structure of the steel material before the ultra-rapid heating. When a steel having a large number of austenite nucleation sites in the metal structure is used as the steel material, a fine structure is easily obtained.

(f)微細な組織を得たい場合には、超急速加熱を行う前に、鋼素材に対して、冷間加工を行うことが好ましい。   (F) When it is desired to obtain a fine structure, it is preferable to perform cold working on the steel material before performing ultra-rapid heating.

(g)生成した超微細オーステナイト粒は、高温状態では粗大な粒に成長しやすい。そのため、超急速加熱後は一定の時間内に冷却を開始することによって、超微細組織を維持する。   (G) The generated ultrafine austenite grains are likely to grow into coarse grains in a high temperature state. Therefore, after the ultra-rapid heating, cooling is started within a fixed time to maintain the ultra-fine structure.

(h)超微細オーステナイト粒の成長粗大化を防止するため、変態温度を低くすることも有効である。粒界の移動は原子の拡散によるものであるため、温度を下げて拡散速度を小さくすれば、微細な粒のまま維持することが可能になる。   (H) In order to prevent the growth and coarsening of ultrafine austenite grains, it is also effective to lower the transformation temperature. Since the movement of the grain boundaries is due to the diffusion of atoms, it is possible to maintain the fine grains as they are by lowering the temperature to reduce the diffusion rate.

(i)Mn等の含有量を調整することによって、鋼素材の変態温度を低下させることが可能になる。   (I) The transformation temperature of the steel material can be lowered by adjusting the content of Mn and the like.

(j)超微細オーステナイト粒を生成させたのち、冷却を行うと相変態が起こり、フェライト、ベイナイト、マルテンサイトが生成する。その時のフェライト粒、ならびにベイナイトおよびマルテンサイトのブロックの形状は、元のオーステナイト粒の粒径に大きく依存し、微細なオーステナイト粒であるほど塊状の組織が生成する。   (J) When ultrafine austenite grains are generated and then cooled, a phase transformation occurs, and ferrite, bainite, and martensite are generated. The shape of the ferrite grains and the blocks of bainite and martensite at that time largely depend on the grain size of the original austenite grains, and the finer the austenite grains, the more agglomerate structure is generated.

(k)本発明の製造方法によって得られる超微細オーステナイト粒からは、焼戻しマルテンサイト、ベイナイトおよびフェライトの総量のうち、アスペクト比が3.0未満である結晶粒の面積割合が70%以上である組織が得られる。   (K) From the ultrafine austenite grains obtained by the production method of the present invention, the area ratio of the crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 is 70% or more in the total amount of tempered martensite, bainite and ferrite. The organization is obtained.

本発明は、上記の知見を基礎としてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。   The present invention is based on the above findings. Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.

(A)化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
(A) Chemical composition The reasons for limiting each element are as follows. In addition, in the following description, "%" regarding the content means "mass%".

C:1.00%以下
Cは鋼材の強度を向上させる元素である。C含有量は鋼材に要求される特性に応じて選定されるが、1.00%を超えるとMf点が低下しすぎて、加熱中に生じたオーステナイトの一部または全部が冷却中に変態せずに、必要量のマルテンサイトが得られず、十分な強度が得られなくなる。そのため、C含有量は1.00%以下とする。C含有量は0.50%以下であるのが好ましく、0.35%以下であるのがより好ましい。上記の効果を得るためには、C含有量は0.03%以上であるのが好ましい。
C: 1.00% or less C is an element that improves the strength of the steel material. The C content is selected according to the properties required for the steel material, but if it exceeds 1.00%, the Mf point will be too low, and some or all of the austenite generated during heating will transform during cooling. Otherwise, the required amount of martensite cannot be obtained and sufficient strength cannot be obtained. Therefore, the C content is 1.00% or less. The C content is preferably 0.50% or less, more preferably 0.35% or less. In order to obtain the above effects, the C content is preferably 0.03% or more.

Si:0.80〜3.00%
Siはセメンタイトの析出を抑制し、残留オーステナイトを安定化させるために含有させる必要がある。しかしながら、その含有量が3.00%を超えると、熱間加工性が劣化して圧延時に割れやすくなる。そのため、Si含有量は0.80〜3.00%とする。Si含有量は1.00%以上であるのが好ましく、2.50%以下であるのが好ましい。
Si: 0.80 to 3.00%
Si must be contained in order to suppress the precipitation of cementite and stabilize the retained austenite. However, if the content exceeds 3.00%, the hot workability is deteriorated and cracks easily occur during rolling. Therefore, the Si content is 0.80 to 3.00%. The Si content is preferably 1.00% or more, and preferably 2.50% or less.

Mn:0.2〜7.0%
MnはA変態点を低下させてオーステナイト生成温度域を低くすることによって、オーステナイト相の成長粗大化速度を低下させるのに有効な元素である。また、Mnはオーステナイト相へ分配される元素である。さらに、残留オーステナイトを活用したい場合には有効な元素となる。超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するためには、0.2%以上含有させる必要がある。一方、Mn含有量が7.0%を超えると、Mf点が低下しすぎて、加熱中に生じたオーステナイトの一部または全部が冷却中に変態せずに、必要量のマルテンサイトが得られず、十分な強度が得られなくなる。そのため、Mn含有量は0.2〜7.0%とする。Mn含有量は5.0%以下であるのが好ましく、3.0%以下であるのがより好ましい。
Mn: 0.2-7.0%
Mn is an element effective in lowering the growth coarsening rate of the austenite phase by lowering the A 1 transformation point and lowering the austenite formation temperature range. Further, Mn is an element that is distributed to the austenite phase. Furthermore, it is an effective element when it is desired to utilize retained austenite. In order to suppress the growth coarsening of the ultrafine austenite structure, it is necessary to contain 0.2% or more. On the other hand, when the Mn content exceeds 7.0%, the Mf point is too low, and a part or all of the austenite generated during heating does not transform during cooling, and the required amount of martensite is obtained. As a result, sufficient strength cannot be obtained. Therefore, the Mn content is set to 0.2 to 7.0%. The Mn content is preferably 5.0% or less, more preferably 3.0% or less.

P:0.10%以下
Pは、一般に不純物として含有される元素であるが、固溶強化により強度を高める効果を有する元素でもある。したがって、Pを積極的に含有させてもよい。しかし、Pは偏析し易い元素であり、その含有量が0.10%を超えると、粒界偏析に起因する成形性および靭性の低下が顕著となる。したがって、P含有量は0.10%以下とする。P含有量は0.050%以下であるのが好ましく、0.030%以下であるのがより好ましく、0.020%以下であるのがさらに好ましい。P含有量の下限は特に規定する必要はないが、上記の効果を得たい場合には、0.001%以上とすることが好ましい。
P: 0.10% or less Although P is an element generally contained as an impurity, it is also an element having an effect of increasing strength by solid solution strengthening. Therefore, P may be positively contained. However, P is an element that easily segregates, and if its content exceeds 0.10%, the formability and toughness significantly decrease due to the segregation of grain boundaries. Therefore, the P content is 0.10% or less. The P content is preferably 0.050% or less, more preferably 0.030% or less, and further preferably 0.020% or less. The lower limit of the P content does not have to be specified in particular, but it is preferably 0.001% or more in order to obtain the above effects.

S:0.030%以下
Sは、不純物として含有される元素であり、鋼中に硫化物系介在物を形成して鋼板の成形性を低下させる。S含有量が0.030%を超えると、成形性の低下が著しくなる。したがって、S含有量は0.030%以下とする。S含有量は0.010%以下であるのが好ましく、0.005%以下であるのがより好ましく、0.001%以下であるのがさらに好ましい。S含有量の下限は特に規定する必要はないが、精錬コストの上昇を抑制する観点からは0.0001%以上とすることが好ましい。
S: 0.030% or less S is an element contained as an impurity and forms a sulfide-based inclusion in the steel to reduce the formability of the steel sheet. When the S content exceeds 0.030%, the moldability is significantly deteriorated. Therefore, the S content is 0.030% or less. The S content is preferably 0.010% or less, more preferably 0.005% or less, and further preferably 0.001% or less. The lower limit of the S content need not be specified in particular, but is preferably 0.0001% or more from the viewpoint of suppressing an increase in refining cost.

Al:3.00%以下
Alはフェライト相へ分配される元素であって、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するには、脱酸のために通常含有される量より多く含有させる必要がある。しかしながら、その含有量が3.00%を超えると、熱間加工性が劣化して圧延時に割れやすくなる。そのため、Al含有量は3.00%以下とする。Al含有量は2.50%以下であるのが好ましく、2.00%以下であるのがより好ましい。上記の効果を得るためには、Al含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.03%以上であるのがより好ましい。
Al: 3.00% or less Al is an element that is distributed to the ferrite phase, and in order to suppress the growth coarsening of the ultrafine austenite structure, it is necessary to add more than the amount usually contained for deoxidation. is there. However, if the content exceeds 3.00%, the hot workability is deteriorated and cracks easily occur during rolling. Therefore, the Al content is 3.00% or less. The Al content is preferably 2.50% or less, more preferably 2.00% or less. In order to obtain the above effects, the Al content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more.

N:0.010%以下
Nは、不純物として含有される元素であり、鋼板の成形性を低下させる作用を有する。N含有量が0.010%を超えると、成形性の低下が著しくなる。したがって、N含有量は0.010%以下とする。N含有量は0.0080%以下であるのが好ましく、0.0070%以下であるのがより好ましい。N含有量の下限は特に規定する必要はないが、後述するようにTi、NbおよびVの1種以上を含有させて鋼組織の微細化を図る場合を考慮すると、炭窒化物の析出を促進させるためにN含有量は、0.0010%以上とすることが好ましく、0.0020%以上とすることがより好ましい。
N: 0.010% or less N is an element contained as an impurity and has an effect of reducing the formability of the steel sheet. When the N content exceeds 0.010%, the formability is significantly reduced. Therefore, the N content is 0.010% or less. The N content is preferably 0.0080% or less, and more preferably 0.0070% or less. The lower limit of the N content does not have to be specified in particular, but considering the case where one or more kinds of Ti, Nb and V are contained to refine the steel structure as described later, the precipitation of carbonitride is promoted. Therefore, the N content is preferably 0.0010% or more, and more preferably 0.0020% or more.

本発明の製造方法に供される鋼には、上記の元素に加えてさらに、下記に示す量のNi、Cu、Cr、Ti、Nb、V、Mo、W、B、Co、Ca、MgおよびREMから選択される1種以上の元素を含有させてもよい。   In addition to the above elements, the steel used in the production method of the present invention further contains the following amounts of Ni, Cu, Cr, Ti, Nb, V, Mo, W, B, Co, Ca, Mg and One or more elements selected from REM may be contained.

Ni:0〜10.0%
NiはA変態点を低下させてオーステナイト生成温度域を低くすることによって、オーステナイト相の成長粗大化速度を低下させるのに有効な元素である。また、Niはオーステナイト相へ分配される元素である。そのため必要に応じてNiを含有させてもよい。しかしながら、Ni含有量が10.0%を超えると、粒成長の抑制効果が飽和してくる。したがって、Ni含有量は10.0%以下とする。Ni含有量は5.0%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Ni含有量は0.1%以上とするのが好ましい。
Ni: 0 to 10.0%
Ni is an element effective in lowering the growth coarsening rate of the austenite phase by lowering the A 1 transformation point and lowering the austenite formation temperature range. Further, Ni is an element that is distributed to the austenite phase. Therefore, Ni may be contained if necessary. However, when the Ni content exceeds 10.0%, the effect of suppressing grain growth becomes saturated. Therefore, the Ni content is 10.0% or less. The Ni content is preferably 5.0% or less. In order to obtain the above effects, the Ni content is preferably 0.1% or more.

Cu:0〜3.0%
CuはA変態点を低下させてオーステナイト生成温度域を低くすることによって、オーステナイト相の成長粗大化速度を低下させるのに有効な元素である。また、Cuはオーステナイト相へ分配される元素である。そのため必要に応じてCuを含有させてもよい。しかしながら、Cu含有量が3.0%を超えると、加工性が劣化して圧延時に割れやすくなる。したがって、Cu含有量は3.0%以下とする。Cu含有量は2.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Cu含有量は0.3%以上とするのが好ましい。
Cu: 0 to 3.0%
Cu is an element effective in lowering the growth coarsening rate of the austenite phase by lowering the A 1 transformation point and lowering the austenite formation temperature range. Cu is an element that is distributed to the austenite phase. Therefore, Cu may be contained if necessary. However, if the Cu content exceeds 3.0%, the workability deteriorates and cracks easily occur during rolling. Therefore, the Cu content is 3.0% or less. The Cu content is preferably 2.5% or less. In order to obtain the above effects, the Cu content is preferably 0.3% or more.

Cr:0〜10.0%
Crはオーステナイト相へ分配される元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてCrを含有させてもよい。しかしながら、Cr含有量が10.0%を超えると、強度と延性または強度と靱性とのアンバランスが生じる。したがって、Cr含有量は10.0%以下とする。Cr含有量は8.0%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Cr含有量は0.1%以上とするのが好ましい。
Cr: 0 to 10.0%
Cr is an element that is distributed to the austenite phase, and is an element that is effective in suppressing the growth coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, Cr may be contained if necessary. However, if the Cr content exceeds 10.0%, an imbalance between strength and ductility or strength and toughness occurs. Therefore, the Cr content is 10.0% or less. The Cr content is preferably 8.0% or less. In order to obtain the above effects, the Cr content is preferably 0.1% or more.

Ti:0〜1.0%
Tiはフェライト相へ分配され、かつ、拡散の遅い元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてTiを含有させてもよい。しかしながら、Ti含有量が1.0%を超えると、鋼が脆化してくる。したがって、Ti含有量は1.0%以下とする。Ti含有量は0.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Ti含有量は0.01%以上とするのが好ましい。
Ti: 0 to 1.0%
Ti is an element that is distributed to the ferrite phase and that diffuses slowly, and is an element that is effective in suppressing the growth coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, Ti may be contained if necessary. However, if the Ti content exceeds 1.0%, the steel becomes brittle. Therefore, the Ti content is 1.0% or less. The Ti content is preferably 0.5% or less. In order to obtain the above effects, the Ti content is preferably 0.01% or more.

Nb:0〜1.0%
Nbはフェライト相へ分配され、かつ、拡散の遅い元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてNbを含有させてもよい。しかしながら、Nb含有量が1.0%を超えると、鋼が脆化してくる。したがって、Nb含有量は1.0%以下とする。Nb含有量は0.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Nb含有量は0.01%以上とするのが好ましい。
Nb: 0 to 1.0%
Nb is an element that is distributed into the ferrite phase and that diffuses slowly, and is an element that is effective in suppressing the growth coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, Nb may be contained if necessary. However, if the Nb content exceeds 1.0%, the steel becomes brittle. Therefore, the Nb content is 1.0% or less. The Nb content is preferably 0.5% or less. In order to obtain the above effects, the Nb content is preferably 0.01% or more.

V:0〜1.0%
Vはフェライト相へ分配される元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてVを含有させてもよい。しかしながら、V含有量が1.0%を超えると、鋼が脆化してくる。したがって、V含有量は1.0%以下とする。V含有量は0.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、V含有量は0.01%以上とするのが好ましい。
V: 0 to 1.0%
V is an element that is distributed to the ferrite phase, and is an element that is effective in suppressing the growth coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, V may be contained if necessary. However, if the V content exceeds 1.0%, the steel becomes brittle. Therefore, the V content is 1.0% or less. The V content is preferably 0.5% or less. In order to obtain the above effects, the V content is preferably 0.01% or more.

Mo:0〜2.0%
Moはフェライト相へ分配され、かつ、拡散の遅い元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてMoを含有させてもよい。しかしながら、Mo含有量が2.0%を超えると、粒成長の抑制効果が飽和してくる。したがって、Mo含有量は2.0%以下とする。Mo含有量は1.0%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Mo含有量は0.05%以上とするのが好ましい。
Mo: 0-2.0%
Mo is an element that is distributed into the ferrite phase and that diffuses slowly, and is an element that is effective in suppressing the growth coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, Mo may be contained if necessary. However, if the Mo content exceeds 2.0%, the effect of suppressing grain growth becomes saturated. Therefore, the Mo content is 2.0% or less. The Mo content is preferably 1.0% or less. In order to obtain the above effects, the Mo content is preferably 0.05% or more.

W:0〜1.0%
Wはフェライト相へ分配され、かつ、拡散の遅い元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてWを含有させてもよい。しかしながら、W含有量が1.0%を超えると、粒成長の抑制効果が飽和してくる。したがって、W含有量は1.0%以下とする。W含有量は0.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、W含有量は0.05%以上とするのが好ましい。
W: 0 to 1.0%
W is an element that is distributed to the ferrite phase and that diffuses slowly, and is an element that is effective in suppressing the growth coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, W may be contained if necessary. However, if the W content exceeds 1.0%, the effect of suppressing grain growth becomes saturated. Therefore, the W content is 1.0% or less. The W content is preferably 0.5% or less. In order to obtain the above effects, the W content is preferably 0.05% or more.

B:0〜0.01%
Bは焼入れ性が向上する元素で、マルテンサイトを含む組織を得るには有効な元素である。そのため必要に応じてBを含有させてもよい。しかしながら、B含有量が0.01%を超えると、靱性が悪化する。したがって、B含有量は0.01%以下とする。B含有量は0.005%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、B含有量は0.0003%以上とするのが好ましい。
B: 0 to 0.01%
B is an element that improves the hardenability and is an effective element for obtaining a structure containing martensite. Therefore, B may be contained if necessary. However, if the B content exceeds 0.01%, the toughness deteriorates. Therefore, the B content is 0.01% or less. The B content is preferably 0.005% or less. In order to obtain the above effects, the B content is preferably 0.0003% or more.

Co:0〜1.0%
Coはフェライト相へ分配される元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてCoを含有させてもよい。しかしながら、Co含有量が1.0%を超えると、粒成長の抑制効果が飽和してくる。したがって、Co含有量は1.0%以下とする。Co含有量は0.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Co含有量は0.05%以上とするのが好ましい。
Co: 0 to 1.0%
Co is an element that is distributed to the ferrite phase, and is an element that is effective in suppressing the growth coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, Co may be contained if necessary. However, if the Co content exceeds 1.0%, the effect of suppressing grain growth becomes saturated. Therefore, the Co content is 1.0% or less. The Co content is preferably 0.5% or less. In order to obtain the above effects, the Co content is preferably 0.05% or more.

Ca:0〜0.01%
Mg:0〜0.01%
REM:0〜0.01%
Ca、MgおよびREMは、オーステナイト粒成長を抑制するピン留め効果を有し、オーステナイト粒を微細化する効果を有する。そのため必要に応じてこれらの元素から選択される1種以上を含有させてもよい。しかしながら、これらの元素の含有量がそれぞれ0.01%を超えると、脆化して加工性が劣化する。したがって、各元素ともその含有量を0.01%以下とする。また、2種以上を複合的に含有させる場合、その合計含有量は0.03%であってもよい。上記の効果を得るためには、Ca、MgおよびREMから選択される1種以上を0.0001%以上含有させるのが好ましい。
Ca: 0 to 0.01%
Mg: 0-0.01%
REM: 0 to 0.01%
Ca, Mg and REM have a pinning effect of suppressing austenite grain growth and an effect of refining austenite grains. Therefore, one or more selected from these elements may be contained if necessary. However, if the content of each of these elements exceeds 0.01%, embrittlement occurs and workability deteriorates. Therefore, the content of each element is set to 0.01% or less. Further, when two or more kinds are contained in combination, the total content thereof may be 0.03%. In order to obtain the above effects, it is preferable to contain 0.0001% or more of at least one selected from Ca, Mg and REM.

ここで、REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素を指し、前記REMの含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。   Here, REM refers to a total of 17 elements of Sc, Y and lanthanoid, and the content of the REM means the total content of these elements.

本発明の製造方法に供される鋼の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。   In the chemical composition of the steel used in the manufacturing method of the present invention, the balance is Fe and impurities.

なお「不純物」とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   The "impurity" is a component that is mixed in during the industrial production of steel products due to various factors such as ores, raw materials such as scrap, and the manufacturing process, and is permitted within a range that does not adversely affect the present invention. Means something.

Ceq:0.10〜1.00
Ceqは炭素当量を意味し、下記(i)式で定義される。Ceqが0.10未満では、鋼材の強度が十分に得られない。一方、Ceqが1.00を超えると、靭性および延性が悪化するだけでなく、溶接を行う場合には溶接性および溶接部特性が劣化する。したがって、Ceqは0.10〜1.00とする。Ceqは0.20以上であるのが好ましく、0.30以上であるのがより好ましい。また、Ceqは0.90以下であるのが好ましい。
Ceq=C+1/24Si+1/6Mn+1/40Ni+1/5Cr+1/4Mo+1/14V ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼素材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。
Ceq: 0.10 to 1.00
Ceq means carbon equivalent and is defined by the following formula (i). If Ceq is less than 0.10, the strength of the steel material cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when Ceq exceeds 1.00, not only the toughness and ductility deteriorate, but also when welding is performed, the weldability and weld zone characteristics deteriorate. Therefore, Ceq is set to 0.10 to 1.00. Ceq is preferably 0.20 or more, and more preferably 0.30 or more. Further, Ceq is preferably 0.90 or less.
Ceq = C + 1 / 24Si + 1 / 6Mn + 1 / 40Ni + 1 / 5Cr + 1 / 4Mo + 1 / 14V (i)
However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel material.

(B)金属組織
本発明に係る鋼材の金属組織は、体積%で、40%以上の焼戻しマルテンサイト、10%以上のベイナイト、5%以上の残留オーステナイト、5%以上のフェライトを含み、焼戻しマルテンサイト、ベイナイトおよびフェライトの総量のうち、アスペクト比が3.0未満である結晶粒の面積割合が、70%以上である。それぞれの組織の限定理由について説明する。
(B) Metallographic Structure The metallographic structure of the steel material according to the present invention includes, in volume%, 40% or more tempered martensite, 10% or more bainite, 5% or more retained austenite, 5% or more ferrite, and tempered martensite. The area ratio of crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 is 70% or more of the total amount of sites, bainite, and ferrite. The reasons for limiting each organization will be explained.

焼戻しマルテンサイト:40%以上
焼戻しマルテンサイトは、硬質な組織であり、鋼の強度を向上する。そのため、焼戻しマルテンサイトの体積率を40%以上とする。延性より強度を重視したい場合には、その体積率は50%以上であるのが好ましく、60%以上であるのがより好ましい。なお、焼戻しマルテンサイトは適度な靭性を有するので、より硬質な組織であるマルテンサイトと異なり、延性を阻害する影響が比較的に小さい。
Tempered martensite: 40% or more Tempered martensite has a hard structure and improves the strength of steel. Therefore, the volume ratio of tempered martensite is set to 40% or more. When it is desired to emphasize the strength rather than the ductility, the volume ratio is preferably 50% or more, more preferably 60% or more. Since tempered martensite has an appropriate toughness, unlike martensite, which has a harder structure, the effect of inhibiting ductility is relatively small.

ベイナイト:10%以上
ベイナイトは、硬質かつ靱性に富む組織である。そのため、ベイナイトの体積率を10%以上とする。上限は特に設けないが、他の組織との関係から実質的に40%未満となる。なお、ベイナイトとは鉄の体心立方構造からなるベイニティックフェライトと、鉄炭化物(FeCの化学成分を有するセメンタイト)の混合組織である。このうちのベイニティックフェライトは後述のフェライトとは区別される。
Bainite: 10% or more Bainite is a hard and tough structure. Therefore, the volume ratio of bainite is set to 10% or more. The upper limit is not particularly set, but is substantially less than 40% due to the relationship with other organizations. In addition, bainite is a mixed structure of bainitic ferrite having a body-centered cubic structure of iron and iron carbide (cementite having a chemical component of Fe 3 C). Of these, bainitic ferrite is distinguished from ferrite described later.

残留オーステナイト:5%以上
残留オーステナイトは、TRIP効果により、鋼の延性を向上する組織である。そのため、残留オーステナイトの体積率を5%以上とする。なお、残留オーステナイトの体積率について、上限は特に設けないが、他の組織との関係から実質的に45%以下となる。また、残留オーステナイトの体積率が過剰であると、強度が低下するおそれがある。そのため、残留オーステナイトの体積率は40%以下であるのが好ましく、30%以下であるのがより好ましく、20%以下であるのがさらに好ましい。
Retained austenite: 5% or more Retained austenite is a structure that improves the ductility of steel due to the TRIP effect. Therefore, the volume ratio of retained austenite is set to 5% or more. The upper limit of the volume ratio of retained austenite is not particularly set, but it is substantially 45% or less due to the relationship with other structures. Further, if the volume ratio of retained austenite is excessive, the strength may decrease. Therefore, the volume ratio of retained austenite is preferably 40% or less, more preferably 30% or less, and further preferably 20% or less.

フェライト:5%以上
フェライトは、軟質な組織であり、鋼の延性を向上する。そのため、フェライトの体積率を5%以上とする。フェライトの体積率を5%以上にすることによって、鋼材の延性を向上させる効果が得られる。一方、その量が過剰であると鋼の強度が低下するおそれがあることから、フェライトの体積率は30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましい。なお、フェライトは急速加熱・保持後の冷却過程においてオーステナイトの一部が相変態することで生成する。なお、フェライトの平均結晶粒径は3.0μm以下であることが好ましい。
Ferrite: 5% or more Ferrite has a soft structure and improves the ductility of steel. Therefore, the volume ratio of ferrite is set to 5% or more. By setting the volume ratio of ferrite to 5% or more, the effect of improving the ductility of the steel material can be obtained. On the other hand, if the amount is excessive, the strength of the steel may decrease. Therefore, the volume ratio of ferrite is preferably 30% or less, more preferably 20% or less. Ferrite is formed by a phase transformation of part of austenite in the cooling process after rapid heating and holding. The average crystal grain size of ferrite is preferably 3.0 μm or less.

微細なフェライトおよび残留オーステナイトが含まれることによって、鋼板の伸び向上に効果的であるとともに、粒径が微細であることで、曲げ性または伸びフランジ性(穴広げ率)が低下しにくい効果が得られ、また、高い降伏応力が得られる。粗大なフェライトまたは残留オーステナイトが含まれると、伸びフランジ変形時にボイドの起点になりやすく、穴広げ率が低く、降伏応力が低くなる。   By containing fine ferrite and retained austenite, it is effective in improving the elongation of the steel sheet, and the grain size is fine, so that bendability or stretch flangeability (hole expansion rate) is less likely to decrease. And a high yield stress is obtained. If coarse ferrite or retained austenite is contained, it tends to be the starting point of voids when the stretch flange is deformed, the hole expansion ratio is low, and the yield stress is low.

上記以外の組織については特に限定されないが、そのほかに、マルテンサイト、パーライト等の組織から選択される1種以上が含まれていてもよい。しかしながら、それらの合計体積率は25%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。   The structure other than the above is not particularly limited, but one or more kinds selected from structures such as martensite and pearlite may be contained in addition to the above. However, the total volume ratio thereof is preferably 25% or less, more preferably 20% or less, and further preferably 15% or less.

また、金属組織において、焼戻しマルテンサイト、ベイナイトおよびフェライトの総量のうち、アスペクト比が3.0未満である結晶粒の面積割合が、70%以上である。これにより、鋼材の延性がより高まる。アスペクト比が3.0未満の結晶粒とは、結晶粒が球状に近いことを意味する。球状に近い結晶粒は、変形時に破断しにくく延性向上効果があると考えられる。アスペクト比が3.0未満である結晶粒の面積割合は、75%以上であるのが好ましい。   Further, in the metal structure, the area ratio of crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 is 70% or more of the total amount of tempered martensite, bainite, and ferrite. This further increases the ductility of the steel material. A crystal grain having an aspect ratio of less than 3.0 means that the crystal grain is nearly spherical. It is considered that the crystal grains that are close to spherical are less likely to break during deformation and have an effect of improving ductility. The area ratio of crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 is preferably 75% or more.

なお、本発明において、各組織の体積率、フェライト粒の平均結晶粒径およびアスペクト比が3.0未満である結晶粒の面積割合は、以下の方法により測定するものとする。   In the present invention, the volume ratio of each structure, the average crystal grain size of ferrite grains, and the area percentage of crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 are measured by the following methods.

まず、鋼材の圧延方向および板厚方向に平行な断面が観察面となるように、試料を採取する。そして、当該観察面を鏡面研磨し、ナイタール腐食液で腐食した後、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて組織観察を行う。   First, a sample is taken so that the cross section parallel to the rolling direction and the plate thickness direction of the steel material becomes the observation surface. Then, the observation surface is mirror-polished and corroded with a Nital etchant, and then the structure is observed using a scanning electron microscope (SEM).

上記観察面の板厚1/4深さ位置において、1000倍で130μm×130μmの範囲を撮影する。得られたミクロ組織写真を白黒の二値化処理を施してから画像解析を行い、ベイナイト、フェライト、パーライトおよびその他の組織を特定し、JIS G 0551(2013)規格に定める、「鋼−結晶粒度の顕微鏡試験方法」に基づく方法を用いて、それぞれの面積率を求める。さらに面積率から体積率への換算は、線分法により行う。当該線分法は、例えば、Robert T. DeHoff、Frederik N. Rhines共編(Quantitative Microscopy、1968年)に記載される手法に基づく。   At a depth of 1/4 of the thickness of the observation surface, an image of a region of 130 μm × 130 μm at 1000 times is photographed. The obtained microstructure photograph is subjected to black-and-white binarization processing and then image analysis is performed to identify bainite, ferrite, pearlite and other structures, and defined in JIS G 0551 (2013) standard, "Steel-grain size". The area ratio of each is determined using the method based on the "microscopic test method". Furthermore, conversion from the area ratio to the volume ratio is performed by the line segment method. The line segment method is based on, for example, the method described in Robert T. DeHoff and Frederik N. Rhines (ed., Quantitative Microscopy, 1968).

また、残留オーステナイトは、SEMではマルテンサイトとの区別が困難であるため、X線回折法によってその体積率の測定を行う。そして、上記のSEM観察によって得られたその他の体積率から、残留オーステナイトの体積率を差し引くことによって、残部(マルテンサイトなどが該当)の体積率とする。   Moreover, since the retained austenite is difficult to distinguish from martensite by SEM, the volume ratio thereof is measured by the X-ray diffraction method. Then, the volume ratio of the remaining austenite is subtracted from the other volume ratios obtained by the above SEM observation to obtain the volume ratio of the balance (such as martensite).

さらに、電子線後方散乱回折装置(EBSD)による結晶方位の測定および解析を行う。EBSDによる測定において、結晶方位差が15°以上の結晶粒界で囲まれるBCC構造を有する結晶粒をフェライト粒とする。そして、フェライトの平均結晶粒径は、特定されたフェライト粒の円相当直径の平均値を、下式に基づき算出することにより求める。但し、下式中のAiはi番目のフェライト粒の面積を表し、diはi番目のフェライト粒の円相当直径を表す。   Further, the crystal orientation is measured and analyzed by an electron beam backscattering diffractometer (EBSD). In the measurement by EBSD, a crystal grain having a BCC structure surrounded by crystal grain boundaries having a crystal orientation difference of 15 ° or more is a ferrite grain. Then, the average crystal grain size of ferrite is obtained by calculating the average value of the circle equivalent diameters of the specified ferrite grains based on the following formula. However, Ai in the following formula represents the area of the i-th ferrite grain, and di represents the circle equivalent diameter of the i-th ferrite grain.

Figure 2020059880
Figure 2020059880

なお、上記の測定においては、円相当直径が0.3μm以上の結晶粒のみを対象とする。   In the above measurement, only crystal grains having a circle equivalent diameter of 0.3 μm or more are targeted.

上記の結晶粒のアスペクト比は、次の方法で求められる。組織をEBSD測定し、焼戻しマルテンサイト、ベイナイトおよびフェライトの領域において、結晶方位差が15°以上の境界(大角粒界)で囲まれる結晶粒を特定する。得られたデータを用いてプログラム処理を実施し特定した結晶粒のアスペクト比を求める。プログラム処理により、結晶粒の平均座標(重心)、重心を通る直線、結晶粒を横切る切片の長さを求める。プログラム処理において、結晶粒の平均X座標、結晶粒の平均Y座標、重心を通る直線は、次の式により求められる。   The aspect ratio of the crystal grains is determined by the following method. The structure is subjected to EBSD measurement, and in the regions of tempered martensite, bainite and ferrite, crystal grains surrounded by boundaries (large-angle grain boundaries) having a crystal orientation difference of 15 ° or more are specified. Program processing is performed using the obtained data to determine the aspect ratio of the specified crystal grains. By the program processing, the average coordinates (center of gravity) of the crystal grains, the straight line passing through the center of gravity, and the length of the section crossing the crystal grains are obtained. In the program processing, the average X coordinate of crystal grains, the average Y coordinate of crystal grains, and a straight line passing through the center of gravity are obtained by the following formula.

結晶粒の平均X座標:x(ave)=Σ(x/n)
結晶粒の平均Y座標:y(ave)=Σ(y/n)
重心を通る直線:y−x(ave)=a(x−x(ave))
重心を通る直線の傾きa=tanθであり、θ=0〜360°の値をとる。
Average X coordinate of crystal grains: x (ave) = Σ i (x i / n)
Average Y coordinate of crystal grains: y (ave) = Σ i (y i / n)
A straight line passing through the center of gravity: y−x (ave) = a (xx−ave)
The inclination a of the straight line passing through the center of gravity is a = tan θ, and θ = 0 to 360 °.

求めた切片の長さのうち、最大長さと最小長さの比(=最大長さ/最小長さ)を、結晶粒のアスペクト比とする。   The ratio of the maximum length to the minimum length (= maximum length / minimum length) of the obtained lengths of the slices is defined as the aspect ratio of the crystal grain.

上記の方法で得られたアスペクト比が3.0未満の結晶粒の合計面積の、全視野に対する面積率を求める。   The area ratio of the total area of the crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 obtained by the above method to the entire visual field is obtained.

(C)機械特性
本発明においては、鋼材の引張強さは1150MPa以上とする。引張強さは1200MPa以上であるのが好ましい。また、強度および延性のバランスを確保する観点から、引張強さと伸びとの積が18000MPa・%以上であることが好ましい。
(C) Mechanical Properties In the present invention, the tensile strength of the steel material is 1150 MPa or more. The tensile strength is preferably 1200 MPa or more. From the viewpoint of ensuring the balance between strength and ductility, the product of tensile strength and elongation is preferably 18000 MPa ·% or more.

(D)製造方法
本発明に係る鋼材は、上述の化学組成を有し、所定の金属組織を有する鋼素材に対して、オーステナイト単相となる温度域へ急速に加熱した後、Ms点以下へ冷却し、その後再加熱する焼鈍工程を行うことによって製造することが可能である。各条件について、以下に詳しく説明する。
(D) Manufacturing Method The steel material according to the present invention has the above-described chemical composition, and is rapidly heated to a temperature range where it becomes an austenite single phase, and then to the Ms point or lower. It can be manufactured by performing an annealing step of cooling and then reheating. Each condition will be described in detail below.

(D−1)鋼素材
熱処理を施す前の鋼素材としては、マルテンサイトを主体とする金属組織を有するものを用いる。
(D-1) Steel Material As the steel material before heat treatment, one having a metal structure mainly composed of martensite is used.

ここで、「マルテンサイトを主体」とする組織とは、その体積率が95.0%以上である金属組織を意味する。鋼素材中には、フェライト、パーライト、ベイナイト、残留オーステナイト等の組織が混在する場合もあるが、これらの組織は合計体積率で5.0%以下であれば許容される。   Here, the structure having “mainly martensite” means a metal structure having a volume ratio of 95.0% or more. There are cases where structures such as ferrite, pearlite, bainite, and retained austenite are mixed in the steel material, but these structures are acceptable if the total volume ratio is 5.0% or less.

なお、鋼素材の製造方法については、金属組織が上記の規定を満足するものである限り特に制限はなく、一般的な方法を用いればよい。   The method for producing the steel material is not particularly limited as long as the metallographic structure satisfies the above rules, and a general method may be used.

(D−2)焼鈍工程
上記の鋼素材に対して、焼鈍工程を行う。焼鈍工程は、さらに昇温工程、保持工程、冷却工程および再加熱工程の4つに細分化することができる。それぞれの工程における条件について、以下に詳しく説明する。
(D-2) Annealing step An annealing step is performed on the above steel material. The annealing step can be further subdivided into four steps of a temperature raising step, a holding step, a cooling step and a reheating step. The conditions in each step will be described in detail below.

<昇温工程>
前述の化学組成および金属組織を有する鋼素材を、まず500℃/s以上の平均昇温速度でAc点〜Ac点+100℃の温度域まで加熱する。Ac点以上のオーステナイト単相域まで加熱することで、均一な組織を得ることができる。一方、Ac点+100℃を超えて加熱すると粒成長の速度が大きくなり粗大なオーステナイト粒に成長してしまう。
<Temperature raising step>
The steel material having the above chemical composition and metal structure, at first, 500 ° C. / s or more an average heating rate for heating to a temperature range of Ac 3 point to Ac 3 point + 100 ° C.. A uniform structure can be obtained by heating to the austenite single-phase region of Ac 3 or higher. On the other hand, if heating is performed at a temperature exceeding Ac 3 point + 100 ° C., the grain growth rate increases and coarse austenite grains grow.

オーステナイト粒の細粒化には、加熱速度が速いほど好ましい。上記の温度域までの平均昇温速度は、500℃/s以上とする。平均昇温速度は1000℃/s以上であるのが望ましい。平均昇温速度の上限については特に制限はないが、実用的な範囲として20000℃/s以下であることが望ましい。   A faster heating rate is preferable for making the austenite grains finer. The average heating rate up to the above temperature range is 500 ° C./s or more. The average heating rate is preferably 1000 ° C./s or more. The upper limit of the average heating rate is not particularly limited, but it is preferably 20,000 ° C./s or less as a practical range.

なお、本発明において、Ac点は以下の方法により求める。同一の化学組成および金属組織を有する複数の試験片を用意し、所定の加熱速度で、種々の温度まで加熱後、保持時間を1s以内として、上記の加熱温度から70℃まで1000℃/sの平均冷却速度で冷却する。そして、その後の試験片の硬度が、最高焼き入れ硬さとなる試験片に適用した加熱温度をAc点とする。また、Ac点は加熱時の熱膨張測定から求めても同様の結果が得られる。 In the present invention, Ac 3 point is determined by the following method. A plurality of test pieces having the same chemical composition and metal structure were prepared, and after heating to various temperatures at a predetermined heating rate, the holding time was set to 1 s or less, and the heating temperature was increased to 70 ° C. from 1000 ° C./s. Cool at average cooling rate. Then, the hardness of the test piece after that is the heating temperature applied to the test piece having the maximum quenching hardness is Ac 3 point. Further, the Ac 3 point gives the same result even if it is determined from the thermal expansion measurement during heating.

<保持工程>
上記の条件で加熱し、5〜30s保持した後に冷却を開始する。Ac点〜Ac点+100℃の温度域で保持することでセメンタイトを溶解させる。保持時間が5s未満であると、セメンタイトが十分に溶解せず、最終組織まで残存してしまい、十分な量の残留オーステナイトが得られなくなるおそれがある。一方、保持時間が30sを超えると、保持中における元素の拡散が顕著になる。
<Holding process>
After heating under the above conditions and holding for 5 to 30 seconds, cooling is started. It is dissolved cementite in holding in a temperature range of Ac 3 point to Ac 3 point + 100 ° C.. If the holding time is less than 5 s, cementite may not be sufficiently dissolved and may remain in the final structure, so that a sufficient amount of retained austenite may not be obtained. On the other hand, if the holding time exceeds 30 s, the diffusion of elements during holding becomes remarkable.

<冷却工程>
冷却工程では、前記Ac点〜Ac点+100℃の温度域から、10℃/s以上100℃/s未満の平均冷却速度でMs点−50℃〜Ms点−200℃の温度域まで冷却する。この冷却の途中において、オーステナイトの一部がフェライトに変態する。さらに、Ms点−50℃〜Ms点−200℃の温度域に到達し保持することで、残りのオーステナイトの一部がマルテンサイトに変態する。Ms点−50℃〜Ms点−200℃の温度域に保持する時間は特に制限されないが、5〜300s程度とすることが好ましい。
<Cooling process>
In the cooling process, the cooling from the temperature range of the Ac 3 point to Ac 3 point + 100 ° C., at an average cooling rate of less than 10 ° C. / s or higher 100 ° C. / s to a temperature range of Ms point -50 ° C. Ms point -200 ° C. To do. During this cooling, a part of austenite is transformed into ferrite. Further, by reaching and maintaining the temperature range of Ms point −50 ° C. to Ms point −200 ° C., a part of the remaining austenite is transformed into martensite. The time for maintaining the temperature range of Ms point −50 ° C. to Ms point −200 ° C. is not particularly limited, but is preferably about 5 to 300 s.

この冷却工程において、細粒のオーステナイトから変態するフェライト、ベイナイトおよびマルテンサイトは細粒であり、かつ、アスペクト比の小さい塊状の組織が生成するため、アスペクト比が3.0未満の結晶粒の面積割合を70%以上とすることができる。平均冷却速度が10℃/sを下回ったり、冷却後の温度域がMs点−50℃を超えたりすると、組織に十分なマルテンサイトが現れず強度が低下する。また、冷却後の温度域は、十分な延性を確保する観点からMs点−150℃以上であるのが好ましい。   In this cooling step, ferrite, bainite, and martensite that are transformed from fine-grained austenite are fine grains, and a lumpy structure with a small aspect ratio is generated, so that the area of crystal grains with an aspect ratio of less than 3.0 is The ratio can be 70% or more. When the average cooling rate is lower than 10 ° C./s or the temperature range after cooling exceeds the Ms point −50 ° C., sufficient martensite does not appear in the structure and the strength decreases. Further, the temperature range after cooling is preferably Ms point −150 ° C. or higher from the viewpoint of ensuring sufficient ductility.

<再加熱工程>
その後、鋼材を300〜500℃に再加熱して30〜500s保持する。この時、マルテンサイトが焼戻されるため、高強度でありながら靭性に優れた組織が得られる。さらに、300〜500℃で保持中に、未変態のオーステナイトに炭素が拡散し、オーステナイトの安定性を高める。この現象よって、最終組織において5%以上の残留オーステナイトが得られ、鋼の伸びを高めることができる。再加熱した後の鋼板は、室温へ任意の冷却速度で冷却する。
<Reheating process>
Then, the steel material is reheated to 300 to 500 ° C. and held for 30 to 500 s. At this time, since martensite is tempered, a structure having high strength and excellent toughness can be obtained. Further, during the holding at 300 to 500 ° C., carbon diffuses into the untransformed austenite and enhances the stability of the austenite. By this phenomenon, 5% or more of retained austenite is obtained in the final structure, and the elongation of steel can be increased. The steel sheet after reheating is cooled to room temperature at an arbitrary cooling rate.

これらの工程を行うことにより、上述した金属組織を有する鋼材を得ることが可能になる。   By performing these steps, it becomes possible to obtain the steel material having the above-described metal structure.

(D−3)冷間加工工程
さらに微細な組織を得たい場合には、上記の焼鈍工程の前に、冷間加工工程を行うことが望ましい。その理由は以下のとおりである。
(D-3) Cold Working Step When it is desired to obtain a finer structure, it is desirable to perform the cold working step before the annealing step. The reason is as follows.

加熱時に微細なオーステナイトの結晶粒を多数分散させるためには、金属組織中に予め多数のオーステナイトの核生成サイトを得ておく必要がある。核生成サイトとなり得るのは、初期組織の結晶粒界、炭化物等の析出物と素地の結晶粒との界面などである。焼戻しマルテンサイト組織は、旧オーステナイト粒の中にパケット、ブロック、ラス等の下部組織を有し、それらの境界も核生成サイトとなり得る。   In order to disperse a large number of fine austenite crystal grains during heating, it is necessary to obtain in advance a large number of austenite nucleation sites in the metal structure. The nucleation site may be a grain boundary of the initial structure, an interface between a precipitate such as carbide and the grain of the base material, or the like. The tempered martensite structure has substructures such as packets, blocks and laths in the former austenite grains, and their boundaries can also be nucleation sites.

また、マルテンサイト組織に冷間加工を施すと、結晶粒がより微細になるため、さらに核生成サイトが増加し、金属組織中に細かく分散した状態となる。そのため、冷間加工されたマルテンサイトを鋼素材として用いれば微細な組織が得られる。   Further, when the martensite structure is subjected to cold working, the crystal grains become finer, so that the nucleation sites are further increased, and the martensite structure is finely dispersed in the metal structure. Therefore, if cold-worked martensite is used as a steel material, a fine structure can be obtained.

マルテンサイトを加熱する場合には、フェライトがオーステナイトに変態するのに先立ち、マルテンサイトに固溶していたCが炭化物として析出する。炭化物もオーステナイトと同じく金属組織内の結晶界面等に優先的に析出する。前述のように析出した炭化物と素地組織との界面も有効な核生成サイトであることから、冷間加工されたマルテンサイト組織を出発組織とし、加熱過程で微細な炭化物が多数形成する過程を経てからオーステナイト変態が開始するように加熱することで、より多くの核生成サイトを得ることができる。   In the case of heating martensite, C, which is a solid solution in martensite, precipitates as a carbide before the transformation of ferrite into austenite. Similar to austenite, carbide also preferentially precipitates at the crystal interface in the metal structure. As described above, since the interface between the precipitated carbide and the base structure is also an effective nucleation site, the cold-worked martensite structure is used as the starting structure, and a lot of fine carbides are formed during the heating process. More nucleation sites can be obtained by heating so that the austenite transformation starts from.

なお、冷間加工を施す方法について特に制限はなく、例えば、冷間圧延を行う場合、冷間加工度が20%以上となる条件とすることが望ましい。   The method of performing cold working is not particularly limited, and for example, when cold rolling is performed, it is desirable to set the condition such that the cold working degree is 20% or more.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.

表1に示す化学組成を有する180kgの鋼塊を高周波真空溶解炉にて溶製し、熱間鍛造により30mm厚さの鋼片にした。得られたスラブについて、熱間圧延試験機によって熱間圧延を施し、厚さ2mmの熱延鋼板とした。   A 180 kg steel ingot having the chemical composition shown in Table 1 was melted in a high-frequency vacuum melting furnace and was hot forged into a steel piece having a thickness of 30 mm. The obtained slab was hot rolled by a hot rolling tester to obtain a hot rolled steel sheet having a thickness of 2 mm.

なお、試験番号1〜3、5〜11、13、15、17〜19、21〜24および29については、熱延後、焼戻し処理後の熱延鋼板に対して冷間圧延試験機にて冷間圧延を施し、厚さ1mmの冷延鋼板とした。これにより、表2に示す金属組織を有する冷延鋼板または熱延鋼板を作製し、鋼素材(試験番号1〜32)とした。   Regarding test numbers 1 to 3, 5 to 11, 13, 15, 17 to 19, 21 to 24 and 29, the hot rolled steel sheet after hot rolling and tempering treatment was cooled by a cold rolling tester. Hot rolling was performed to obtain a cold rolled steel sheet having a thickness of 1 mm. As a result, cold-rolled steel sheets or hot-rolled steel sheets having the metal structure shown in Table 2 were produced and used as steel materials (test numbers 1 to 32).

Figure 2020059880
Figure 2020059880

Figure 2020059880
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得られた鋼素材から、幅50mm、長さ70mm、および厚さ0.5mmの試験片を採取した。採取した各試験片に対して、表2に示す条件に従って熱処理を実施した。加熱は通電加熱により行い、冷却は窒素ガスを噴射して行った。なお、表2には、各素材のAc点を併せて示す。熱処理前後の各試験片について組織観察および引張試験に供した。 A test piece having a width of 50 mm, a length of 70 mm, and a thickness of 0.5 mm was collected from the obtained steel material. Heat treatment was performed on each of the collected test pieces according to the conditions shown in Table 2. Heating was performed by electric heating, and cooling was performed by injecting nitrogen gas. In addition, Table 2 also shows Ac 3 points of each material. Each test piece before and after heat treatment was subjected to a structure observation and a tensile test.

熱処理前後の試験片の金属組織は、以下の方法により測定した。   The metal structures of the test pieces before and after the heat treatment were measured by the following method.

まず、熱処理前後の試験片から、圧延方向および板厚方向に平行な断面が観察面となるように、観察用試料を採取した。そして、当該観察面を鏡面研磨し、ナイタール腐食液で腐食した後、SEMを用いて組織観察を行った。   First, an observation sample was taken from the test piece before and after the heat treatment so that the cross section parallel to the rolling direction and the plate thickness direction was the observation surface. Then, the observation surface was mirror-polished and corroded with a Nital etchant, and then the structure was observed using an SEM.

上記観察面の板厚1/4深さ位置において、1000倍で130μm×130μmの範囲を撮影した。得られたミクロ組織写真を白黒の二値化処理を施してから画像解析を行い、ベイナイト、フェライト、パーライトおよびその他の組織を特定し、JIS G 0551(2013)に基づきそれぞれの面積率を求め、線分法によりそれぞれの体積率に換算した。また、残留オーステナイトの体積率は、X線回折法によって測定した。   An image of a range of 130 μm × 130 μm was taken at a magnification of 1000 at a position where the plate thickness was 1/4 the depth of the observation surface. The obtained microstructure photograph is subjected to black-and-white binarization processing, then image analysis is performed, bainite, ferrite, pearlite and other structures are specified, and each area ratio is obtained based on JIS G 0551 (2013). Each volume ratio was converted by the line segment method. The volume ratio of retained austenite was measured by the X-ray diffraction method.

また、フェライトの平均結晶粒径は、EBSDによる測定において特定されたフェライト粒の円相当直径の平均値を算出することにより求めた。   Further, the average crystal grain size of ferrite was obtained by calculating the average value of the equivalent circle diameters of the ferrite grains specified in the measurement by EBSD.

さらに、上記のEBSDによって特定されたBCC構造を有する結晶粒(焼戻しマルテンサイト、ベイナイトおよびフェライト)についてアスペクト比の測定を行い、アスペクト比が3.0未満の結晶粒の合計面積の、全視野に対する面積率を求めた。   Furthermore, the aspect ratio of the crystal grains (tempered martensite, bainite, and ferrite) having the BCC structure specified by the above EBSD was measured, and the total area of the crystal grains with an aspect ratio of less than 3.0 was measured for all fields of view. The area ratio was calculated.

なお、上記の測定においては、円相当直径が0.3μm以上の残留オーステナイトのみを対象とした。   In the above measurement, only retained austenite having a circle equivalent diameter of 0.3 μm or more was used.

Figure 2020059880
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表1〜3を参照して、本発明で規定される条件を全て満足する試験番号1〜18は、引張強さが1150MPa以上であり、かつ張強さと伸びとの積が18000MPa・%以上となり、強度および延性のバランスに優れる結果となった。   With reference to Tables 1 to 3, Test Nos. 1 to 18 satisfying all the conditions specified in the present invention have a tensile strength of 1150 MPa or more, and a product of tensile strength and elongation of 18000 MPa ·% or more, The result was an excellent balance of strength and ductility.

これらに対して、試験番号19〜29は、鋼の化学組成は本発明の規定を満足するものの、製造条件が不適切であったことに起因して、金属組織が本発明の規定を満足しなかった。   On the other hand, in Test Nos. 19 to 29, although the chemical composition of steel satisfies the requirements of the present invention, the metallurgical structure satisfies the requirements of the present invention due to inappropriate manufacturing conditions. There wasn't.

具体的には、試験番号19は、焼鈍工程の保持温度がAc+100℃を超えたため、焼鈍中のオーステナイトが粗大化し、アスペクト比が3.0未満の結晶粒の面積割合が70%よりも小さくなった。 Specifically, in Test No. 19, since the holding temperature in the annealing step exceeded Ac 3 + 100 ° C., the austenite during annealing was coarsened, and the area ratio of the crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 was 70% or more. It got smaller.

試験番号20は、焼鈍工程の保持時間が5sを超えたため、焼鈍中のオーステナイトが粗大化し、アスペクト比が3.0未満の結晶粒の面積割合が70%よりも小さくなった。   In Test No. 20, since the holding time in the annealing step exceeded 5 s, the austenite during annealing was coarsened and the area ratio of the crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 was smaller than 70%.

試験番号21は、焼鈍工程の加熱速度が500℃/s未満であるため、焼鈍中のオーステナイトが粗大化し、アスペクト比が3.0未満の結晶粒の面積割合が70%よりも小さくなった。   In Test No. 21, since the heating rate in the annealing step was less than 500 ° C./s, the austenite during annealing was coarsened, and the area ratio of the crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 was smaller than 70%.

また、試験番号22および29は、熱処理前の鋼素材の金属組織がフェライト/パーライトを主体とするものであったため、焼鈍中のオーステナイトが粗大化し、アスペクト比が3.0未満の結晶粒の面積割合が70%よりも小さくなった。   Further, in Test Nos. 22 and 29, since the metal structure of the steel material before heat treatment was mainly ferrite / pearlite, the austenite during annealing was coarsened, and the area of the crystal grains with an aspect ratio of less than 3.0 The ratio became smaller than 70%.

試験番号23は、焼鈍工程における冷却停止温度がMs点−200℃よりも低かったため、オーステナイトが全てマルテンサイトに変態してしまい、最終組織に残留オーステナイトが得られなかった。   In Test No. 23, the cooling stop temperature in the annealing step was lower than the Ms point of −200 ° C., so that all the austenite was transformed into martensite, and retained austenite could not be obtained in the final structure.

試験番号24は、焼鈍工程における再加熱温度が500℃を超えたため、この温度においてオーステナイトがセメンタイトに変態してしまい、最終組織に残留オーステナイトが得られなかった。   In Test No. 24, since the reheating temperature in the annealing step exceeded 500 ° C., austenite was transformed into cementite at this temperature, and residual austenite was not obtained in the final structure.

試験番号25は、焼鈍工程における冷却速度が10℃/sよりも小さいため、冷却途中で多量のフェライトが生成してしまい、最終組織に占めるマルテンサイトの面積率が低下した。それとともに、フェライト粒径は5.0μmを超えた。   In Test No. 25, since the cooling rate in the annealing step was lower than 10 ° C./s, a large amount of ferrite was generated during cooling, and the area ratio of martensite in the final structure was reduced. At the same time, the ferrite grain size exceeded 5.0 μm.

試験番号26は、焼鈍工程の加熱速度が500℃/s未満であり、かつ冷却速度が10℃/sよりも小さいため、アスペクト比が3.0未満の結晶粒の面積割合が70%よりも小さくなった。   Test No. 26 has a heating rate of less than 500 ° C./s and a cooling rate of less than 10 ° C./s in the annealing step, so that the area ratio of crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 is more than 70%. It got smaller.

試験番号27は、焼鈍工程における再加熱温度が300℃よりも低かったため、オーステナイトが全てマルテンサイトに変態してしまい、最終組織に残留オーステナイトが得られなかった。   In Test No. 27, the reheating temperature in the annealing step was lower than 300 ° C., so that all the austenite was transformed into martensite, and retained austenite could not be obtained in the final structure.

試験番号28は、焼鈍工程における冷却停止温度がMs点−50℃よりも高かったため、オーステナイトからマルテンサイトへの変態が十分に起こらず、その代わりに再加熱温度で多量のベイナイトが変態してしまい、最終組織に焼戻しマルテンサイトの面積率が十分に得られなかった。   In Test No. 28, the cooling stop temperature in the annealing step was higher than the Ms point −50 ° C., so the transformation from austenite to martensite did not occur sufficiently, and instead, a large amount of bainite transformed at the reheating temperature. However, the area ratio of tempered martensite was not sufficiently obtained in the final structure.

その結果、これらの鋼は、強度または延性のいずれかが低く、強度および延性のバランスに劣る結果となった。   As a result, these steels had low strength or ductility, resulting in poor balance of strength and ductility.

試験番号30および31は、MnまたはCの含有量が過剰であり、Ceqの値が高い例である。その結果、試験番号30および31は、組織に占めるフェライトの体積率が低下し、強度と伸びのバランスが低くなった。   Test numbers 30 and 31 are examples in which the Mn or C content is excessive and the Ceq value is high. As a result, in Test Nos. 30 and 31, the volume ratio of ferrite in the structure was reduced, and the balance between strength and elongation was low.

試験番号32は、Ceqの値が低く焼き入れ性が低いため、フェライトのみで構成された組織となった。そのため、強度が低くなった。   Test No. 32 had a low Ceq value and low hardenability, and therefore had a structure composed of only ferrite. Therefore, the strength became low.

本発明によれば、アスペクト比の低い結晶粒を多く含み、かつ残留オーステナイトを含む金属組織とすることにより、従来のTRIP鋼より延性に優れる鋼材を得ることが可能になる。   According to the present invention, it is possible to obtain a steel material having a ductility superior to that of the conventional TRIP steel by forming a metal structure containing a large amount of crystal grains having a low aspect ratio and containing retained austenite.

Claims (7)

化学組成が、質量%で、
C:1.00%以下、
Si:0.80〜3.00%、
Mn:0.2〜7.0%、
P:0.10%以下、
S:0.030%以下、
Al:3.00%以下、
N:0.010%以下、
Ni:0〜10.0%、
Cu:0〜3.0%、
Cr:0〜10.0%、
Ti:0〜1.0%、
Nb:0〜1.0%、
V:0〜1.0%、
Mo:0〜2.0%、
W:0〜1.0%、
B:0〜0.01%、
Co:0〜1.0%、
Ca:0〜0.01%、
Mg:0〜0.01%、
REM:0〜0.01%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式で定義されるCeqが0.10〜1.00であり、
金属組織が、体積%で、40%以上の焼戻しマルテンサイト、10%以上のベイナイト、5%以上の残留オーステナイト、5%以上のフェライトを含み、
焼戻しマルテンサイト、ベイナイトおよびフェライトの総量のうち、アスペクト比が3.0未満である結晶粒の面積割合が、70%以上であり、
1150MPa以上の引張強さを有する、
鋼材。
Ceq=C+1/24Si+1/6Mn+1/40Ni+1/5Cr+1/4Mo+1/14V ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼素材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。
The chemical composition is% by mass,
C: 1.00% or less,
Si: 0.80 to 3.00%,
Mn: 0.2 to 7.0%,
P: 0.10% or less,
S: 0.030% or less,
Al: 3.00% or less,
N: 0.010% or less,
Ni: 0 to 10.0%,
Cu: 0 to 3.0%,
Cr: 0 to 10.0%,
Ti: 0 to 1.0%,
Nb: 0 to 1.0%,
V: 0 to 1.0%,
Mo: 0 to 2.0%,
W: 0 to 1.0%,
B: 0 to 0.01%,
Co: 0 to 1.0%,
Ca: 0 to 0.01%,
Mg: 0 to 0.01%,
REM: 0 to 0.01%,
The balance: Fe and impurities,
Ceq defined by the following formula (i) is 0.10 to 1.00,
The metal structure contains 40% or more of tempered martensite, 10% or more of bainite, 5% or more of retained austenite, and 5% or more of ferrite in volume%.
Of the total amount of tempered martensite, bainite and ferrite, the area ratio of crystal grains having an aspect ratio of less than 3.0 is 70% or more,
Having a tensile strength of 1150 MPa or more,
Steel material.
Ceq = C + 1 / 24Si + 1 / 6Mn + 1 / 40Ni + 1 / 5Cr + 1 / 4Mo + 1 / 14V (i)
However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel material.
前記金属組織中のフェライト粒の平均結晶粒径が3.0μm以下である、
請求項1に記載の鋼材。
The average grain size of ferrite grains in the metal structure is 3.0 μm or less,
The steel material according to claim 1.
前記化学組成が、質量%で、
Ni:0.1〜10.0%、
Cu:0.3〜3.0%、および
Cr:0.1〜10.0%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1または請求項2に記載の鋼材。
The chemical composition is% by mass,
Ni: 0.1 to 10.0%,
Cu: 0.3 to 3.0%, and Cr: 0.1 to 10.0%,
Containing one or more selected from,
The steel material according to claim 1 or 2.
前記化学組成が、質量%で、
Ti:0.01〜1.0%、
Nb:0.01〜1.0%、
V:0.01〜1.0%、
Mo:0.05〜2.0%、
W:0.05〜1.0%、
B:0.0003〜0.01%、および
Co:0.05〜1.0%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1から請求項3に記載の鋼材。
The chemical composition is% by mass,
Ti: 0.01 to 1.0%,
Nb: 0.01 to 1.0%,
V: 0.01 to 1.0%,
Mo: 0.05-2.0%,
W: 0.05 to 1.0%,
B: 0.0003 to 0.01%, and Co: 0.05 to 1.0%,
Containing one or more selected from,
The steel material according to claim 1.
前記化学組成が、質量%で、
Ca:0.0001〜0.01%、
Mg:0.0001〜0.01%、および
REM:0.0001〜0.01%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1から請求項4までのいずれかに記載の鋼材。
The chemical composition is% by mass,
Ca: 0.0001 to 0.01%,
Mg: 0.0001 to 0.01%, and REM: 0.0001 to 0.01%,
Containing one or more selected from,
The steel material according to any one of claims 1 to 4.
請求項1および請求項3から請求項5までのいずれかに記載の化学組成を有し、
マルテンサイトを主体とする金属組織を有する鋼素材を、500℃/s以上の平均昇温速度でAc点〜Ac点+100℃の温度範囲まで加熱した後、5〜30s保持してから冷却を開始し、10℃/s以上100℃/s未満の平均冷却速度でMs点−50℃〜Ms点−200℃の温度域まで冷却した後、300〜500℃の温度範囲まで再加熱して30〜500s保持した後、室温まで冷却する、
鋼材の製造方法。
Having the chemical composition according to any one of claims 1 and 3 to 5,
A steel material having a metal structure mainly composed of martensite is heated to a temperature range of Ac 3 points to Ac 3 points + 100 ° C. at an average heating rate of 500 ° C./s or more, and then held for 5 to 30 seconds and then cooled. And cooling to a temperature range of Ms point −50 ° C. to Ms point −200 ° C. at an average cooling rate of 10 ° C./s or more and less than 100 ° C./s, and then reheating to a temperature range of 300 to 500 ° C. After holding for 30 to 500 s, cool to room temperature,
Steel material manufacturing method.
前記マルテンサイトを主体とする金属組織を有する鋼素材に、予め冷間加工を行う、
請求項6に記載の鋼材の製造方法。
Steel material having a metal structure mainly composed of martensite, cold working in advance,
The method for manufacturing the steel material according to claim 6.
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