JP2021155791A - Steel plate for hot-stamping component and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホットスタンプ部品用鋼板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a steel sheet for hot stamping parts and a method for manufacturing the same.
近年、使用する鋼材の高強度化を図ることにより自動車の重量を低減する努力が、自動車の燃費向上のために、強力に行われている。その結果、自動車に広く利用されている薄鋼板を冷間プレス成形して製造される部品(以下、「プレス成形部品」という)の製造において、複雑な形状を有するプレス成形部品を製造することが、鋼板の強度の増加に伴うプレス成形性の低下により、困難になっている。 In recent years, efforts to reduce the weight of automobiles by increasing the strength of the steel materials used have been strongly made in order to improve the fuel efficiency of automobiles. As a result, in the production of parts manufactured by cold press molding of thin steel plates widely used in automobiles (hereinafter referred to as "press molded parts"), it is possible to manufacture press molded parts having a complicated shape. , It becomes difficult due to the decrease in press formability due to the increase in the strength of the steel sheet.
具体的には、鋼板の延性の低下に起因して、プレス成形部品における加工度が高い部位で破断したり、いわゆるスプリングバックおよび壁反りが大きくなってプレス成形部品の寸法精度が低下するといった問題が多発している。特に780MPa以上の引張強度を有する高強度鋼板からなるプレス成形部品を製造することは容易なことではない。 Specifically, due to the decrease in ductility of the steel sheet, there are problems such as fracture at a highly processed part of the press-formed part, so-called springback and wall warpage, and deterioration of the dimensional accuracy of the press-formed part. Is occurring frequently. In particular, it is not easy to manufacture a press-molded part made of a high-strength steel plate having a tensile strength of 780 MPa or more.
冷間プレス成形ではなくロール成形によれば、高強度鋼板からなるロール成形部品を容易に製造することができる。しかし、ロール成形では、長手方向へ一定の横断面を有するロール成形部品しか製造できず、複雑な横断面形状を有するプレス成形部品を製造することはできない。 By roll forming rather than cold press forming, roll-formed parts made of high-strength steel sheets can be easily manufactured. However, in roll molding, only roll-molded parts having a constant cross-sectional shape in the longitudinal direction can be manufactured, and press-molded parts having a complicated cross-sectional shape cannot be manufactured.
これに対し、加熱した鋼板をプレス成形するホットスタンプ法(熱間プレス成形法ともいう)では、成形時の高温の鋼板が軟質かつ高延性になっているため、複雑な形状を有するプレス成形部品を、破断およびスプリングバックさらには壁反りといった成形不良を生じることなく、寸法精度よく成形できる。 On the other hand, in the hot stamping method (also called hot press forming method) in which a heated steel sheet is press-formed, the high-temperature steel sheet at the time of forming is soft and highly ductile, so that the press-formed part has a complicated shape. Can be molded with high dimensional accuracy without causing molding defects such as breakage, springback, and wall warpage.
その上、ホットスタンプ法によれば、鋼板をオーステナイト単相域の温度に加熱してからプレス成形し、プレス成形に用いる金型の内部で成形品を急速に冷却して焼入れることによって、鋼板の成形と同時に、マルテンサイト変態によるプレス成形部品の高強度化を図ることもできる。このように、ホットスタンプ法は、高強度のプレス成形部品の製造に適した優れた技術である。なお、以降の説明では、ホットスタンプ法により製造されたプレス成形部品を「ホットスタンプ部品」という。 Moreover, according to the hot stamping method, the steel sheet is heated to a temperature in the austenite single-phase region and then press-molded, and the molded product is rapidly cooled and baked inside the mold used for press-molding. At the same time as molding, it is possible to increase the strength of press-molded parts by martensitic transformation. As described above, the hot stamping method is an excellent technique suitable for manufacturing high-strength press-molded parts. In the following description, the press-molded parts manufactured by the hot stamping method will be referred to as "hot stamping parts".
現在、ホットスタンプ部品の一例として、比較的単純な形状を有するバンパーレインフォースメントが知られている。引張強度が1.5GPa級のホットスタンプ部品は、既に、バンパーレインフォースメントなど、例えばBピラーレインフォースメントといったボディシェルの構造部材(骨格部材)に広く用いられている。 Currently, as an example of a hot stamping component, a bumper reinforcement having a relatively simple shape is known. Hot stamping parts having a tensile strength of 1.5 GPa class have already been widely used for structural members (skeleton members) of body shells such as bumper reinforcements, for example, B-pillar reinforcements.
近年、より高強度、特に引張強度が1.8GPa以上のホットスタンプ部品を製造することが検討されており、例えばBピラーレインフォースメントといった、衝突の際に衝撃荷重を主に負担することになるボディシェルの構造部材(骨格部材)にも、引張強度が1.8GPa以上のホットスタンプ部品を用いることが検討されている。 In recent years, it has been studied to manufacture hot stamped parts having higher strength, particularly tensile strength of 1.8 GPa or more, and mainly bears an impact load in the event of a collision such as B-pillar reinforcement. It is being studied to use hot stamped parts having a tensile strength of 1.8 GPa or more for the structural members (skeleton members) of the body shell.
ところが、ホットスタンプ部品の引張強度が1.8GPa以上という超高強度に達すると、ホットスタンプ部品の変形能が不足してホットスタンプ部品の耐破壊特性(例えば曲げ性)が低下し、衝突時に、ホットスタンプ部品の吸収エネルギーが低下したり、ホットスタンプ部品自体が破断したりするおそれが高まる。このため、引張強度が1.8GPa以上のホットスタンプ部品として実用化されているのは、1.8GPa級のバンパーレインフォースメントだけであり、実際、変形能の高い引張強さ1.8GPa以上のホットスタンプ部品を製造した例はこれまで報告されていない。 However, when the tensile strength of the hot stamped component reaches an ultra-high strength of 1.8 GPa or more, the deformability of the hot stamped component is insufficient and the fracture resistance (for example, bendability) of the hot stamped component deteriorates. There is an increased risk that the absorbed energy of the hot stamping component will decrease and that the hot stamping component itself will break. For this reason, only 1.8 GPa class bumper reinforcements have been put into practical use as hot stamping parts with a tensile strength of 1.8 GPa or more, and in fact, they have a high deformability and a tensile strength of 1.8 GPa or more. No examples of manufacturing hot stamping parts have been reported so far.
このため、引張強さが1.8GPa以上のホットスタンプ部品を製造するためには、ホットスタンプ部品に、さらに焼戻し処理を施して変形能を高める必要がある。しかし、ホットスタンプ工程に焼戻し工程を追加することは、作業効率の低下および設備費の上昇により、ホットスタンプ部品の製造コストが著しく上昇する。 Therefore, in order to manufacture a hot stamped part having a tensile strength of 1.8 GPa or more, it is necessary to further temper the hot stamped part to enhance its deformability. However, adding a tempering process to the hot stamping process significantly increases the manufacturing cost of hot stamping parts due to a decrease in work efficiency and an increase in equipment cost.
特許文献1には、C:0.25〜0.45%(本明細書では化学組成または濃度に関する「%」は特に断りがない限り「質量%」を意味する)、Mn+Cr:0.5〜3.0%、さらにSi:0.5%以下、Ni:2%以下、Cu:1%以下、V:1%以下およびAl:1%以下の1種または2種以上を含有する鋼板をAc3点以上(Ac3点+100℃)以下の温度域に5分間以下保持した後にプレス成形を行い、次いでMs点までの冷却速度が上部臨界冷却速度以上で、かつMs点から150℃までの平均冷却速度が10〜500℃/秒で、冷却を行うことによって、旧オーステナイト平均粒径が10μm以下である自動焼戻しマルテンサイトにより構成される鋼組織を有し、焼入れままで靱性に優れた引張強度が1.8GPa以上のホットスタンプ部品と、このホットスタンプ部品用鋼板が開示されている。 In Patent Document 1, C: 0.25 to 0.45% (in the present specification, "%" regarding the chemical composition or concentration means "mass%" unless otherwise specified), Mn + Cr: 0.5 to Ac. Press molding is performed after holding in a temperature range of 3 points or more (Ac 3 points + 100 ° C.) for 5 minutes or less, and then the cooling rate to the Ms point is equal to or higher than the upper critical cooling rate, and the average from the Ms point to 150 ° C. It has a steel structure composed of automatically tempered martensite with an average austenite particle size of 10 μm or less by cooling at a cooling rate of 10 to 500 ° C./sec, and has excellent tensile strength as it is hardened. A hot stamped component having a temperature of 1.8 GPa or more and a steel plate for this hot stamped component are disclosed.
特許文献2,3には、C:0.26〜0.45%、Mn+Cr:0.5〜3.0%、Nb:0.02〜1.0%、3.42N+0.001≦Ti≦3.42N+0.5を満たす量のTi、さらにSi:0.5%以下、Ni:2%以下、Cu:1%以下、V:1%以下およびAl:1%以下の1種又は2種以上を含有する化学組成を有する鋼板をAc3点以上(Ac3点+100℃)以下の温度域に5分間以下保持した後にプレス成形を行い、次いでMs点までの冷却速度が上部臨界冷却速度以上で、かつMs点から150℃までの平均冷却速度が10〜500℃/秒で、冷却を行うことによって、旧オーステナイト粒径10μm以下である自動焼戻しマルテンサイトを含む微細組織を有し、焼入れままで靱性に優れた引張強度が1.8GPa以上のホットスタンプ部品が開示されている。 Patent Documents 2 and 3 describe C: 0.26 to 0.45%, Mn + Cr: 0.5 to 3.0%, Nb: 0.02 to 1.0%, 3.42N + 0.001 ≦ Ti ≦ 3. An amount of Ti that satisfies .42N + 0.5, and one or more of Si: 0.5% or less, Ni: 2% or less, Cu: 1% or less, V: 1% or less, and Al: 1% or less. The steel plate having the chemical composition contained is held in a temperature range of Acc 3 points or more (Ac 3 points + 100 ° C.) or less for 5 minutes or less, and then press-molded, and then the cooling rate to the Ms point is equal to or higher than the upper critical cooling rate. Moreover, it has a microstructure containing automatic tempered martensite having an old austenite particle size of 10 μm or less by cooling at an average cooling rate of 10 to 500 ° C./sec from the Ms point to 150 ° C., and has toughness as it is hardened. A hot stamped component having an excellent tensile strength of 1.8 GPa or more is disclosed.
特許文献4には、C:0.25〜0.40%、Si:0.05%以上0.5%未満、Mn:1.0〜1.7%、P:0.020%以下、S:0.0010%未満、Al:0.002〜0.06%、N:0.006%以下、Cr:0.02〜0.6%、B:0.00010〜0.0040%、Ti:0.005〜0.04%、Nb:0.03〜0.12%、残部:Feおよび不可避的不純物からなる化学組成を有し、最大長さ10μm以上の介在物および析出物の数密度が100個/mm2以下であるとともに、ホットスタンプ後の旧オーステナイト粒径が10μm以下である金属組織を有する鋼板に対しホットスタンプを行うことにより得られる、1.8〜2.5GPaの引張強度を有し、かつ優れた靱性を有するホットスタンプ鋼板部材が開示されている。 Patent Document 4 describes C: 0.25 to 0.40%, Si: 0.05% or more and less than 0.5%, Mn: 1.0 to 1.7%, P: 0.020% or less, S. : Less than 0.0010%, Al: 0.002 to 0.06%, N: 0.006% or less, Cr: 0.02 to 0.6%, B: 0.00010 to 0.0040%, Ti: It has a chemical composition of 0.005 to 0.04%, Nb: 0.03 to 0.12%, balance: Fe and unavoidable impurities, and the number density of inclusions and precipitates having a maximum length of 10 μm or more is 100. It has a tensile strength of 1.8 to 2.5 GPa obtained by hot stamping a steel plate having a metallographic structure having a metal structure of / mm 2 or less and an old austenite particle size of 10 μm or less after hot stamping. A hot stamped steel plate member having excellent toughness is disclosed.
特許文献1〜4により開示された発明によれば、確かに、焼入れままで引張強度が1.8GPa以上のホットスタンプ部品が提供される。 According to the inventions disclosed in Patent Documents 1 to 4, it is true that a hot stamped component having a tensile strength of 1.8 GPa or more as it is hardened is provided.
しかし、上述したように、ボディシェルの構造部材(骨格部材)にも引張強度が1.8GPa以上のホットスタンプ部品を用いるためには、ホットスタンプ部品には、高強度化(引張強度1.8GPa以上)のみならず、さらなる変形能の改善による耐破壊特性(例えば曲げ性)の向上が必要である。このような観点から、特許文献1〜4により開示されたホットスタンプ部品の変形能および耐破壊特性には、まだ改善の余地がある。 However, as described above, in order to use a hot stamping component having a tensile strength of 1.8 GPa or more for the structural member (skeleton member) of the body shell, the hot stamping component has a high strength (tensile strength of 1.8 GPa). In addition to the above), it is necessary to improve the fracture resistance (for example, bendability) by further improving the deformability. From this point of view, there is still room for improvement in the deformability and fracture resistance of the hot stamped parts disclosed in Patent Documents 1 to 4.
特に、引張強度が1.8GPa以上のホットスタンプ部品においては、さらなる変形能の改善による耐破壊特性を向上することにより板厚の低減および軽量化を図ることができる。 In particular, in hot stamping parts having a tensile strength of 1.8 GPa or more, the plate thickness and weight can be reduced by improving the fracture resistance characteristics by further improving the deformability.
また、ホットスタンプ部品を使用する場合、そのホットスタンプ部品の方向によって衝撃特性が異なることは望ましくない。 Further, when a hot stamped component is used, it is not desirable that the impact characteristics differ depending on the direction of the hot stamped component.
本発明は、従来の技術が有するこの課題に鑑みてなされたものであり、焼入れ後の焼戻しを行わずに、変形能、衝突時の耐破壊特性および衝撃特性に優れ、衝撃特性の異方性が小さくかつ引張強さが例えば1.8GPa以上のホットスタンプ部品を製造する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this problem of the prior art, and is excellent in deformability, fracture resistance at the time of collision and impact characteristics without tempering after quenching, and is anisotropic of impact characteristics. It is an object of the present invention to provide a technique for manufacturing a hot stamped part having a small amount and a tensile strength of, for example, 1.8 GPa or more.
一般的に、ホットスタンプ部品の引張強度が高くなると、ホットスタンプ部品の曲げ性の確保が難しくなる。本発明者らは、衝突時におけるホットスタンプ部品の耐破壊特性の改善に着目して鋭意研究を重ねた結果、以下に列記の知見A〜Eを得て、本発明を完成した。 Generally, when the tensile strength of a hot stamped component is high, it becomes difficult to secure the bendability of the hot stamped component. As a result of intensive studies focusing on the improvement of the fracture resistance of hot stamped parts at the time of collision, the present inventors have obtained the findings A to E listed below and completed the present invention.
(A)ホットスタンプ部品用鋼板について三点曲げを行ったところ、その割れ部には延伸したMnSが存在し、このMnSに起因したディンプルが破面に多数確認された。すなわち、延伸したMnSが破壊の起点になる。このため、ホットスタンプ部品用鋼板では延伸したMnSを低減する必要がある。 (A) When the steel sheet for hot stamping parts was bent at three points, stretched MnS was present in the cracked portion, and many dimples caused by this MnS were confirmed on the fracture surface. That is, the stretched MnS becomes the starting point of fracture. Therefore, it is necessary to reduce the stretched MnS in the steel sheet for hot stamping parts.
(B)ホットスタンプ部品を確認したところ、ホットスタンプ法ではホットスタンプ部品用鋼板をオーステナイト単相域に十分に加熱するにも拘らず、低強度化および低変形能化を引き起こす未溶解の微細なセメンタイトが多数存在した。このため、セメンタイトの溶解を促進する必要がある。 (B) When the hot stamping parts were confirmed, in the hot stamping method, although the steel sheet for the hot stamping parts was sufficiently heated to the austenite single-phase region, undissolved fine particles causing low strength and low deformation ability. There were many cementites. Therefore, it is necessary to promote the dissolution of cementite.
(C)変形能の低下を回避するためにNbを添加すると、Nb系炭化物が生成してボイドの生成の起点になる。ボイドの生成を抑制するためには、Nb含有量を適正化する必要がある。 (C) When Nb is added in order to avoid a decrease in deformability, Nb-based carbides are generated and serve as a starting point for void formation. In order to suppress the formation of voids, it is necessary to optimize the Nb content.
(D)すなわち、ホットスタンプ部品用鋼板およびホットスタンプ部品の製造過程において、鋼中の介在物および炭化物等の、衝突時のホットスタンプ部品の破壊の起点となる不純物をできるだけ低減することにより、ホットスタンプ部品の耐破壊特性を大きく改善することができ、これにより、例えばボディシェルの構造部材(骨格部材)にも用いることできるホットスタンプ部品を提供できる。 (D) That is, in the manufacturing process of steel sheets for hot stamping parts and hot stamping parts, impurities such as inclusions and carbides in the steel, which are the starting points of destruction of the hot stamping parts at the time of collision, are reduced as much as possible to make the hot stamping parts hot. The fracture resistance of the stamped component can be greatly improved, and this makes it possible to provide a hot stamped component that can be used, for example, as a structural member (skeleton member) of a body shell.
(E)一方、鋼中の介在物および炭化物は完全には排除できない。逆にこれを利用すれば、ホットスタンプ部品の強度を高めることができる。 (E) On the other hand, inclusions and carbides in steel cannot be completely eliminated. On the contrary, if this is used, the strength of the hot stamping component can be increased.
本発明は以下に列記の通りである。 The present invention is as listed below.
(1)化学組成が、C:0.18〜0.50%、Si:0.001〜2.00%、Mn:0.001〜3.00%、P:0.10%以下、S:0.0015%以下、Nb:0.010〜0.100%、Cr:0.001〜0.50%、Al:0.0001〜0.100%、Ti:0.001〜0.500%、O:0.0030%未満、B:0.0006〜0.0030%、N:0.0100%以下、および残部:Feおよび不純物であり、下記(i)式、(ii)式および(iii)式を満足し、
金属組織が、フェライトおよびパーライトを主たる組織とし、フェライト粒径が30.0μm以下であり、パーライト面積率が15%以上であり、フェライトおよびパーライトの合計の面積率が95%以上であるとともに、残部組織はベイナイト、残留オーステナイトおよびセメンタイトの一種以上を含み、板厚の1/4〜3/4の深さ位置における100μm以上の長さを有するMnSの面積率が0.0100%以下であるとともに、鋼中に存在する粒径0.5μm以上の炭化物のうち、粒径1.2μm以上の炭化物(セメンタイトおよびNbTi複合炭窒化物)の個数割合が10.0%以下である、ホットスタンプ部品用鋼板。
3.0℃/秒≦Vc90≦30℃/秒 ・・・・・・・(i)
log(Vc90)=2.94−0.75A ・・・・・・・(ii)
A=2.7C+0.4Si+Mn+0.45Ni+0.8Cr+2Mo ・・・(iii)
ただし、(iii)式において、元素記号は各元素の含有量(質量%)を示す。
(1) The chemical composition is C: 0.18 to 0.50%, Si: 0.001 to 2.00%, Mn: 0.001 to 3.00%, P: 0.10% or less, S: 0.0015% or less, Nb: 0.010 to 0.100%, Cr: 0.001 to 0.50%, Al: 0.0001 to 0.100%, Ti: 0.001 to 0.500%, O: less than 0.0030%, B: 0.0006 to 0.0030%, N: 0.0100% or less, and the balance: Fe and impurities, which are the following formulas (i), (ii) and (iii). Satisfy the formula,
The metal structure is mainly composed of ferrite and pearlite, the ferrite particle size is 30.0 μm or less, the pearlite area ratio is 15% or more, the total area ratio of ferrite and pearlite is 95% or more, and the balance. The structure contains one or more of bainite, retained austenite and cementite, and the area ratio of MnS having a length of 100 μm or more at a depth of 1/4 to 3/4 of the plate thickness is 0.0100% or less, and the area ratio is 0.0100% or less. Steel plate for hot stamping parts in which the number ratio of carbides (cementite and NbTi composite carbide) having a particle size of 1.2 μm or more is 10.0% or less among the carbides having a particle size of 0.5 μm or more in steel. ..
3.0 ° C / sec ≤ Vc90 ≤ 30 ° C / sec ... (i)
log (Vc90) = 2.94-0.75A ... (ii)
A = 2.7C + 0.4Si + Mn + 0.45Ni + 0.8Cr + 2Mo ... (iii)
However, in equation (iii), the element symbol indicates the content (mass%) of each element.
(2)前記化学組成が、V:2.00%以下、Ta:0.50%以下、およびW:3.00%以下から選択される1種以上を有する、1項に記載のホットスタンプ部品用鋼板。 (2) The hot stamping component according to item 1, wherein the chemical composition has one or more selected from V: 2.00% or less, Ta: 0.50% or less, and W: 3.00% or less. Steel plate for.
(3)前記化学組成が、Ni:5.00%以下、Cu:3.00%以下、およびMo:0.50%以下から選択される1種以上を有する、1または2項に記載のホットスタンプ部品用鋼板。 (3) The hot according to item 1 or 2, wherein the chemical composition has at least one selected from Ni: 5.00% or less, Cu: 3.00% or less, and Mo: 0.50% or less. Steel plate for stamp parts.
(4)前記化学組成が、Mg:0.0030%以下、Ca:0.0030%以下、La:0.030%以下、およびCe:0.030%以下から選択される1種以上を有する、1〜3項のいずれかに記載のホットスタンプ部品用鋼板。 (4) The chemical composition has one or more selected from Mg: 0.0030% or less, Ca: 0.0030% or less, La: 0.030% or less, and Ce: 0.030% or less. The steel plate for hot stamping parts according to any one of Items 1 to 3.
(5)1〜4項のいずれかに記載のホットスタンプ部品用鋼板を製造する方法であって、
前記化学組成を有する鋼塊または鋼片を(iv)式で示されるT(℃)以上で30分間以上の時間で加熱後、1000℃〜1150℃で粗圧延を完了し、Ae3点以上で仕上圧延を完了する圧延工程と、
平均冷却速度10〜200℃/秒で冷却する冷却工程と、
450〜600℃で巻き取る巻取工程と、
10〜60%の圧下率で行う冷間圧延工程と、
750℃以上の温度域で焼鈍を施し、焼鈍後750〜550℃での冷却速度を3〜40℃/秒として冷却する焼鈍工程と
を含む、ホットスタンプ部品用鋼板の製造方法。
T(℃)=〔0.020+(質量%Mn)(質量%S)〕/(1.9×10−5)・・・(iv)
ただし、(iv)式において、質量%Mn,質量%SはそれぞれMn,Sの含有量(質量%)を示す。
(5) The method for manufacturing a steel sheet for hot stamping parts according to any one of Items 1 to 4.
After heating the ingot or steel piece having the chemical composition at T (° C.) or higher represented by the formula (iv) for 30 minutes or longer, rough rolling is completed at 1000 ° C. to 1150 ° C. at 3 or more Ae points. The rolling process that completes the finish rolling and
A cooling process that cools at an average cooling rate of 10 to 200 ° C / sec,
The winding process of winding at 450-600 ° C and
Cold rolling process performed at a reduction rate of 10 to 60% and
A method for manufacturing a steel sheet for hot stamping parts, which comprises an annealing step of annealing in a temperature range of 750 ° C. or higher and then cooling at a cooling rate of 3 to 40 ° C./sec at 750 to 550 ° C. after annealing.
T (° C.) = [0.020+ (mass% Mn) (mass% S)] / (1.9 × 10-5 ) ... (iv)
However, in equation (iv), mass% Mn and mass% S indicate the contents (mass%) of Mn and S, respectively.
本発明により、焼戻しを行わずに、ホットスタンプ成形とその際の焼入れのままで、超高強度(特に引張強度が1.8GPa以上)を有するとともに耐破壊特性が大きく改善されたホットスタンプ部品を製造することが可能になる。これにより、引張強度が1.8GPa以上のホットスタンプ部品を、例えばボディシェルの構造部材(骨格部材)にも用いることが可能になるとともに、引張強度が1.8GPa以上のホットスタンプ部品の製造コストの上昇を防ぐことができる。 According to the present invention, a hot stamped component having ultra-high strength (particularly a tensile strength of 1.8 GPa or more) and greatly improved fracture resistance characteristics can be obtained by hot stamping and quenching at that time without tempering. It becomes possible to manufacture. This makes it possible to use hot stamped parts with a tensile strength of 1.8 GPa or more for, for example, structural members (skeleton members) of body shells, and the manufacturing cost of hot stamped parts with a tensile strength of 1.8 GPa or more. Can be prevented from rising.
本発明を説明する。 The present invention will be described.
1.本発明に係るホットスタンプ部品用鋼板
(1)化学組成
はじめに、必須元素を説明する。
1. 1. Steel Sheet for Hot Stamping Parts According to the Present Invention (1) Chemical Composition First, essential elements will be described.
(1−1)C:0.18〜0.50%
Cは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度を主に決定する非常に重要な元素である。特に、焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度1.8GPa以上を確保するために、C含有量は、0.18%以上であり、0.20%以上が好ましく、0.24%以上がさらに好ましい。一方、C含有量が0.50%を超えると、焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度が高くなり過ぎるために靱性の劣化が著しくなる。このため、C含有量は、0.50%以下であり、0.40%以下が好ましく、0.38%以下がさらに好ましい。
(1-1) C: 0.18 to 0.50%
C is a very important element that enhances the hardenability of the steel sheet for hot stamping parts and mainly determines the tensile strength of the hot stamping parts after quenching. In particular, in order to secure a tensile strength of 1.8 GPa or more for the hot stamped parts after quenching, the C content is 0.18% or more, preferably 0.20% or more, and more preferably 0.24% or more. .. On the other hand, if the C content exceeds 0.50%, the tensile strength of the hot stamped parts after quenching becomes too high, so that the toughness is significantly deteriorated. Therefore, the C content is 0.50% or less, preferably 0.40% or less, and more preferably 0.38% or less.
(1−2)Si:0.001〜2.00%
Siは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の高強度を安定して達成することに効果がある。この効果を得るために、Si含有量は、0.001%以上であり、0.050%以上が好ましく、0.100%以上がさらに好ましい。一方、Si含有量が2.00%を超えても、上記効果は飽和し、コストの上昇を招くことになる。このため、Si含有量は、2.00%以下であり、1.50%以下が好ましく、1.0%以下がさらに好ましい。
(1-2) Si: 0.001 to 2.00%
Si is effective in improving the hardenability of steel sheets for hot stamping parts and stably achieving high strength of hot stamping parts after quenching. In order to obtain this effect, the Si content is 0.001% or more, preferably 0.050% or more, and more preferably 0.100% or more. On the other hand, even if the Si content exceeds 2.00%, the above effect is saturated and the cost is increased. Therefore, the Si content is 2.00% or less, preferably 1.50% or less, and more preferably 1.0% or less.
(1−3)Mn:0.001〜3.00%
Mnは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の高強度を安定して得ることに非常に効果がある元素である。Mn含有量が0.001%未満ではこの効果を十分に得られない。このため、Mn含有量は、0.001%以上であり、0.50%以上が好ましく、1.00%以上がさらに好ましい。一方、Mn含有量が3.00%を超えても、上記効果は飽和し、逆に安定して引張強度を確保することが困難となる。このため、Mn含有量は、3.00%以下であり、2.50%以下が好ましく、2.00%以下がさらに好ましい。
(1-3) Mn: 0.001 to 3.00%
Mn is an element that is very effective in improving the hardenability of steel sheets for hot stamping parts and stably obtaining high strength of hot stamping parts after quenching. If the Mn content is less than 0.001%, this effect cannot be sufficiently obtained. Therefore, the Mn content is 0.001% or more, preferably 0.50% or more, and more preferably 1.00% or more. On the other hand, even if the Mn content exceeds 3.00%, the above effect is saturated, and conversely, it becomes difficult to stably secure the tensile strength. Therefore, the Mn content is 3.00% or less, preferably 2.50% or less, and even more preferably 2.00% or less.
(1−4)P:0.10%以下
Pは焼入れ後のホットスタンプ部品の靱性を大きく劣化させるため、P含有量は少ないほど好ましいが、0.10%の含有は許容される。したがって、P含有量は、0.10%以下である。しかし、P含有量を0.001%未満に低減するには製鋼コストの上昇が避けられない。このため、P含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
(1-4) P: 0.10% or less Since P significantly deteriorates the toughness of the hot stamped parts after quenching, the smaller the P content is, the more preferable, but 0.10% is allowed. Therefore, the P content is 0.10% or less. However, in order to reduce the P content to less than 0.001%, an increase in steelmaking cost is unavoidable. Therefore, the P content is preferably 0.001% or more.
(1−5)S:0.0015%以下
Sは、少ないほど変形能と耐破壊特性が向上するため、S含有量は0.0015%以下とする。好ましくは0.001%未満である。ただし、S含有量を少なくするには脱Sコストがかかるため、S含有量は、0.0001%以上とすることが好ましい。S含有量は、0.0003%以上がさらに好ましい。
(1-5) S: 0.0015% or less Since the smaller the amount of S, the better the deformability and fracture resistance, the S content should be 0.0015% or less. It is preferably less than 0.001%. However, since it takes a cost to remove S to reduce the S content, the S content is preferably 0.0001% or more. The S content is more preferably 0.0003% or more.
(1−6)Nb:0.010〜0.100%
Nbは、ホットスタンプ部品用鋼板をAc3点以上に加熱したときに、再結晶を抑制し、かつ微細な炭化物を形成してオーステナイト粒を細粒にするため、ホットスタンプ部品の靱性を大きく改善する効果を有する。この効果を得るため、Nb含有量は、0.010%以上であり、0.020%以上が好ましく、0.040%以上がさらに好ましい。一方、後述するように、Nb含有量が0.100%を超えると鋼塊または鋼片のNb炭窒化物が粗大化する。このため、Nb含有量は、0.100%以下であり、0.080%以下が好ましく、0.060%以下がさらに好ましい。
(1-6) Nb: 0.010 to 0.100%
Nb greatly improves the toughness of hot stamping parts because it suppresses recrystallization and forms fine carbides to make austenite grains finer when the steel sheet for hot stamping parts is heated to 3 points or more. Has the effect of In order to obtain this effect, the Nb content is 0.010% or more, preferably 0.020% or more, and more preferably 0.040% or more. On the other hand, as will be described later, when the Nb content exceeds 0.100%, the Nb carbonitride of the ingot or steel piece becomes coarse. Therefore, the Nb content is 0.100% or less, preferably 0.080% or less, and even more preferably 0.060% or less.
(1−7)Cr:0.001〜0.50%
Crは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の高強度を安定して得ることに非常に効果がある元素である。この効果を得るために、Cr含有量は、0.001%以上であり、0.10%以上が好ましく、0.20%以上がさらに好ましい。一方、Cr含有量が0.50%を超えても、上記効果は飽和し、逆に安定して引張強度を確保することが困難となる。このため、Cr含有量は、0.50%以下であり、0.40%以下が好ましく、0.30%以下がさらに好ましい。
(1-7) Cr: 0.001 to 0.50%
Cr is an element that is very effective in improving the hardenability of steel sheets for hot stamping parts and stably obtaining high strength of hot stamping parts after quenching. In order to obtain this effect, the Cr content is 0.001% or more, preferably 0.10% or more, and more preferably 0.20% or more. On the other hand, even if the Cr content exceeds 0.50%, the above effect is saturated, and conversely, it becomes difficult to stably secure the tensile strength. Therefore, the Cr content is 0.50% or less, preferably 0.40% or less, and more preferably 0.30% or less.
(1−8)Al:0.0001〜0.100%
Alは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度を安定して確保することに効果がある元素である。この効果を得るため、Al含有量は、0.0001%以上であり、0.010%以上が好ましく、0.020%以上がさらに好ましい。一方、Al含有量が0.100%を超えても、上記効果は飽和し、コストが嵩むだけとなる。このため、Al含有量は、0.100%以下であり、0.060%以下が好ましく、0.040%以下がさらに好ましい。
(1-8) Al: 0.0001 to 0.100%
Al is an element that is effective in improving the hardenability of the steel sheet for hot stamping parts and stably securing the tensile strength of the hot stamping parts after quenching. In order to obtain this effect, the Al content is 0.0001% or more, preferably 0.010% or more, and more preferably 0.020% or more. On the other hand, even if the Al content exceeds 0.100%, the above effect is saturated and the cost is increased. Therefore, the Al content is 0.100% or less, preferably 0.060% or less, and more preferably 0.040% or less.
(1−9)Ti:0.001〜0.500%
Tiは、ホットスタンプ部品用鋼板をAc3点以上に加熱したときに、再結晶を抑制し微細な炭化物を形成してオーステナイト粒を細粒にするためにホットスタンプ部品の靱性を大きく改善する効果を奏する。この効果を確実に得るために、Ti含有量は、0.001%以上であり、0.010%以上が好ましく、0.020%以上がさらに好ましい。一方、Ti含有量が0.500%を超えても、上記効果は飽和し、コストが嵩むだけとなる。このため、Ti含有量は、0.500%以下であり、0.100%以下が好ましく、0.050%以下がさらに好ましい。
(1-9) Ti: 0.001 to 0.500%
Ti has the effect of greatly improving the toughness of hot stamping parts in order to suppress recrystallization and form fine carbides to make austenite grains finer when the steel sheet for hot stamping parts is heated to 3 points or more. Play. In order to surely obtain this effect, the Ti content is 0.001% or more, preferably 0.010% or more, and more preferably 0.020% or more. On the other hand, even if the Ti content exceeds 0.500%, the above effect is saturated and the cost is increased. Therefore, the Ti content is 0.500% or less, preferably 0.100% or less, and more preferably 0.050% or less.
(1−10)O:0.0030%未満
Oは、不純物として鋼中に存在する。Oが存在すると、酸化物を形成し耐破壊特性を低下させるために、O含有量は少ないほうが好ましいが、0.0030%程度の含有は許容される。このため、O含有量は0.0030%未満である。
(1-10) O: Less than 0.0030% O is present in steel as an impurity. In the presence of O, a small O content is preferable in order to form an oxide and lower the fracture resistance characteristics, but a content of about 0.0030% is allowed. Therefore, the O content is less than 0.0030%.
(1−11)B:0.0006〜0.0030%
Bは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度を安定して確保する効果を高めることに有効である。また、Bは、結晶粒界に偏析して粒界強度を高め、ホットスタンプ部品の靱性を向上させる点でも重要な元素である。さらに、Bは、ホットスタンプ部品用鋼板の加熱時のオーステナイト粒の成長を抑制する効果も高い。この効果を得るため、B含有量は、0.0006%以上であり、0.001%以上が好ましく、0.0015%以上がさらに好ましい。一方、B含有量が0.0030%を超えても、上記効果は飽和し、コストが嵩むだけとなる。このため、B含有量は、0.0030%以下であり、0.0025%以下が好ましく、0.0020%以下がさらに好ましい。
(1-11) B: 0.0006 to 0.0030%
B is effective in enhancing the hardenability of the steel sheet for hot stamping parts and enhancing the effect of stably securing the tensile strength of the hot stamping parts after quenching. B is also an important element in that it segregates at the grain boundaries to increase the grain boundary strength and improve the toughness of the hot stamped parts. Further, B also has a high effect of suppressing the growth of austenite grains during heating of the steel plate for hot stamping parts. In order to obtain this effect, the B content is 0.0006% or more, preferably 0.001% or more, and even more preferably 0.0015% or more. On the other hand, even if the B content exceeds 0.0030%, the above effect is saturated and the cost is increased. Therefore, the B content is 0.0030% or less, preferably 0.0025% or less, and even more preferably 0.0020% or less.
(1−12)N:0.0100%以下
Nは、不純物として鋼中に存在する。Nが存在すると、Bと結合しBNを生成し、Bの効果を減少させるため、N含有量は少ないほうが好ましいが、0.010%程度の含有は許容される。このため、N含有量は、0.0100%以下であり、0.0080%以下が好ましく、0.0060%以下がさらに好ましい。
(1-12) N: 0.0100% or less N is present in steel as an impurity. When N is present, it binds to B to generate BN and reduces the effect of B. Therefore, a small N content is preferable, but a content of about 0.010% is allowed. Therefore, the N content is 0.0100% or less, preferably 0.0080% or less, and even more preferably 0.0060% or less.
次に、任意元素を説明する。 Next, arbitrary elements will be described.
(1−13)V:2.00%以下
Vは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度を安定して確保することに効果がある元素である。しかし、V含有量が2.00%を超えても上記効果は飽和し、コストが嵩むだけとなる。このため、V含有量は、2.00%以下であり、1.50%以下が好ましく、1.00%以下がさらに好ましい。上記効果を確実に得るためには、V含有量は、0.001%以上であり、0.10%以上が好ましく、0.20%以上がさらに好ましい。
(1-13) V: 2.00% or less V is an element that is effective in improving the hardenability of steel sheets for hot stamping parts and stably ensuring the tensile strength of hot stamping parts after quenching. .. However, even if the V content exceeds 2.00%, the above effect is saturated and the cost is increased. Therefore, the V content is 2.00% or less, preferably 1.50% or less, and even more preferably 1.00% or less. In order to surely obtain the above effect, the V content is 0.001% or more, preferably 0.10% or more, and more preferably 0.20% or more.
(1−14)Ta:0.50%以下
Taは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度を安定して確保することに効果がある元素である。しかし、Ta含有量が0.50%を超えると上記効果は飽和し、コストが嵩むだけとなる。このため、Ta含有量は、0.50%以下であり、0.40%以下が好ましく、0.30%以下がさらに好ましい。上記効果を確実に得るためには、Ta含有量は、0.001%以上であり、0.005%以上が好ましく、0.1%以上がさらに好ましい。
(1-14) Ta: 0.50% or less Ta is an element that is effective in improving the hardenability of steel sheets for hot stamping parts and stably securing the tensile strength of hot stamping parts after quenching. .. However, if the Ta content exceeds 0.50%, the above effect is saturated and the cost is increased. Therefore, the Ta content is 0.50% or less, preferably 0.40% or less, and more preferably 0.30% or less. In order to surely obtain the above effect, the Ta content is 0.001% or more, preferably 0.005% or more, and further preferably 0.1% or more.
(1−15)W:3.00%以下
Wは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度を安定して確保することに効果がある元素である。しかし、W含有量が3.00%を超えると上記効果は飽和し、コストが嵩むだけとなる。このため、W含有量は、3.00%以下であり、2.00%以下が好ましく、1.00%以下がさらに好ましい。上記効果を確実に得るためには、W含有量は、0.01%以上であり、0.05%以上が好ましく、0.10%以上がさらに好ましい。
(1-15) W: 3.00% or less W is an element that is effective in improving the hardenability of steel sheets for hot stamping parts and stably securing the tensile strength of hot stamping parts after quenching. .. However, when the W content exceeds 3.00%, the above effect is saturated and the cost is increased. Therefore, the W content is 3.00% or less, preferably 2.00% or less, and even more preferably 1.00% or less. In order to surely obtain the above effect, the W content is 0.01% or more, preferably 0.05% or more, and more preferably 0.10% or more.
(1−16)Ni:5.00%以下
Niは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度を安定して確保することに効果がある元素である。しかし、Ni含有量が5.00%を超えると上記効果は飽和し、コストが嵩むだけとなる。このため、Ni含有量は、5.00%以下であり、3.00%以下が好ましく、2.00%以下がさらに好ましい。上記効果を確実に得るためには、Ni含有量は、0.01%以上であり、0.10%以上が好ましく、0.20%以上がさらに好ましい。
(1-16) Ni: 5.00% or less Ni is an element that is effective in improving the hardenability of steel sheets for hot stamping parts and stably securing the tensile strength of hot stamping parts after quenching. .. However, if the Ni content exceeds 5.00%, the above effect is saturated and the cost is increased. Therefore, the Ni content is 5.00% or less, preferably 3.00% or less, and more preferably 2.00% or less. In order to surely obtain the above effect, the Ni content is 0.01% or more, preferably 0.10% or more, and more preferably 0.20% or more.
(1−17)Cu:3.00%以下
Cuは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度を安定して確保することに効果がある元素である。しかし、Cu含有量が3.00%を超えても上記効果は飽和し、コストが嵩むだけとなる。このため、Cu含有量は3.00%以下であり、2.00%以下が好ましく、1.00%以下がさらに好ましい。上記効果を確実に得るためには、Cu含有量は、0.01%以上であり、0.20%以上が好ましく、0.5%以上がさらに好ましい。
(1-17) Cu: 3.00% or less Cu is an element that is effective in improving the hardenability of steel sheets for hot stamping parts and stably securing the tensile strength of hot stamping parts after quenching. .. However, even if the Cu content exceeds 3.00%, the above effect is saturated and the cost is increased. Therefore, the Cu content is 3.00% or less, preferably 2.00% or less, and even more preferably 1.00% or less. In order to surely obtain the above effect, the Cu content is 0.01% or more, preferably 0.20% or more, and more preferably 0.5% or more.
(1−18)Mo:0.50%以下
Moは、ホットスタンプ部品用鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後のホットスタンプ部品の引張強度を安定して確保することに効果がある元素である。しかし、Mo含有量が0.50%を超えても上記効果は飽和し、コストが嵩むだけとなる。このため、Mo含有量は0.50%以下であり、0.40%以下が好ましく、0.30%以下がさらに好ましい。上記効果を確実に得るためには、Mo含有量は、0.005%以上であり、0.10%以上が好ましく、0.20%以上がさらに好ましい。
(1-18) Mo: 0.50% or less Mo is an element that is effective in improving the hardenability of steel sheets for hot stamping parts and stably securing the tensile strength of hot stamping parts after quenching. .. However, even if the Mo content exceeds 0.50%, the above effect is saturated and the cost is increased. Therefore, the Mo content is 0.50% or less, preferably 0.40% or less, and more preferably 0.30% or less. In order to surely obtain the above effect, the Mo content is 0.005% or more, preferably 0.10% or more, and more preferably 0.20% or more.
(1−19)Mg:0.0030%以下
Mgは、鋼中の介在物を微細化し、焼入れ後のホットスタンプ部品の靱性を向上させる効果を有する。しかし、Mg含有量が0.0030%を超えるとこの効果は飽和し、コストが嵩む。このため、Mg含有量は、0.0030%以下であり、0.0025%以下が好ましく、0.0020%以下がさらに好ましい。上記効果を確実に得るためには、Mg含有量は、0.0005%以上であり、0.0010%以上が好ましく、0.0015%以上がさらに好ましい。
(1-19) Mg: 0.0030% or less Mg has the effect of refining inclusions in steel and improving the toughness of hot stamped parts after quenching. However, if the Mg content exceeds 0.0030%, this effect is saturated and the cost increases. Therefore, the Mg content is 0.0030% or less, preferably 0.0025% or less, and even more preferably 0.0020% or less. In order to surely obtain the above effect, the Mg content is 0.0005% or more, preferably 0.0010% or more, and more preferably 0.0015% or more.
(1−20)Ca:0.0030%以下
Caは、鋼中の介在物を微細化し、焼入れ後のホットスタンプ部品の靱性を向上させる効果を有する。しかし、Ca含有量が0.0030%を超えるとこの効果は飽和し、コストが嵩む。このため、Ca含有量は、0.0030%以下であり、0.0025%以下が好ましく、0.0020%以下がさらに好ましい。上記効果を確実に得るためには、Ca含有量は、0.0005%以上であり、0.0010%以上が好ましく、0.0015%以上がさらに好ましい。
(1-20) Ca: 0.0030% or less Ca has the effect of refining inclusions in steel and improving the toughness of hot stamped parts after quenching. However, if the Ca content exceeds 0.0030%, this effect is saturated and the cost increases. Therefore, the Ca content is 0.0030% or less, preferably 0.0025% or less, and even more preferably 0.0020% or less. In order to surely obtain the above effect, the Ca content is 0.0005% or more, preferably 0.0010% or more, and further preferably 0.0015% or more.
(1−21)La:0.030%以下
Laは、鋼中の介在物を微細化し、焼入れ後のホットスタンプ部品の靱性を向上させる効果を有する。しかし、La含有量が0.030%を超えるとこの効果は飽和し、コストが嵩む。このため、La含有量は、0.030%以下であり、0.020%以下が好ましく、0.010%以下がさらに好ましい。上記効果を確実に得るためには、La含有量は、0.001%以上であり、0.003%以上が好ましく、0.005%以上がさらに好ましい。
(1-21) La: 0.030% or less La has the effect of refining inclusions in steel and improving the toughness of hot stamped parts after quenching. However, if the La content exceeds 0.030%, this effect is saturated and the cost increases. Therefore, the La content is 0.030% or less, preferably 0.020% or less, and more preferably 0.010% or less. In order to surely obtain the above effect, the La content is 0.001% or more, preferably 0.003% or more, and further preferably 0.005% or more.
(1−22)Ce:0.030%以下
Ceは、鋼中の介在物を微細化し、焼入れ後のホットスタンプ部品の靱性を向上させる効果を有する。しかし、Ce含有量が0.030%を超えるとこの効果は飽和し、コストが嵩む。このため、Ce含有量は、0.030%以下であり、0.025%以下が好ましく、0.020%以下がさらに好ましい。上記効果を確実に得るためには、Ce含有量は、0.001%以上であり、0.005%以上が好ましく、0.010%以上がさらに好ましい。
(1-22) Ce: 0.030% or less Ce has the effect of refining inclusions in steel and improving the toughness of hot stamped parts after quenching. However, if the Ce content exceeds 0.030%, this effect is saturated and the cost increases. Therefore, the Ce content is 0.030% or less, preferably 0.025% or less, and more preferably 0.020% or less. In order to surely obtain the above effect, the Ce content is 0.001% or more, preferably 0.005% or more, and more preferably 0.010% or more.
(1−23)下記(i)式、(ii)式および(iii)式を満足する。
3.0℃/秒≦Vc90≦30℃/秒 ・・・・・・・(i)
log(Vc90)=2.94−0.75A ・・・・・・・(ii)
A=2.7C+0.4Si+Mn+0.45Ni+0.8Cr+2Mo ・・・(iii)
ただし、(iii)式において、元素記号は各元素の含有量(質量%)を示す。
Vc90は90%のマルテンサイト組織が得られる臨界冷却速度であり、焼入れ性の指標となるパラメータである。Vc90が3.0℃/秒未満となると、焼入れ性は優れるものの、コイルを巻き戻した際および冷間圧延の際に割れ等が生じ易くなり、靭性が低下する。一方、Vc90が30℃/秒を超えるとホットスタンプ部品の角部および隅部における硬さのばらつきが大きくなり、衝突特性を確保できなくなる。したがって、Vc90を3.0〜30℃/秒とする。
(1-23) The following equations (i), (ii) and (iii) are satisfied.
3.0 ° C / sec ≤ Vc90 ≤ 30 ° C / sec ... (i)
log (Vc90) = 2.94-0.75A ... (ii)
A = 2.7C + 0.4Si + Mn + 0.45Ni + 0.8Cr + 2Mo ... (iii)
However, in equation (iii), the element symbol indicates the content (mass%) of each element.
Vc90 is a critical cooling rate at which a 90% martensite structure can be obtained, and is a parameter that is an index of hardenability. When Vc90 is less than 3.0 ° C./sec, hardenability is excellent, but cracks and the like are likely to occur when the coil is rewound and cold rolled, and the toughness is lowered. On the other hand, when Vc90 exceeds 30 ° C./sec, the variation in hardness at the corners and corners of the hot stamping component becomes large, and the collision characteristics cannot be ensured. Therefore, Vc90 is set to 3.0 to 30 ° C./sec.
上記以外の残部は、Feおよび不純物である。不純物としては、鉱石およびスクラップ等の原材料に含まれるもの、製造工程において含まれるもの、が例示される。 The rest other than the above is Fe and impurities. Examples of impurities include those contained in raw materials such as ore and scrap, and those contained in the manufacturing process.
(2)金属組織
(2−1)フェライトおよびパーライトの混合組織
本発明に係る鋼板は、ホットスタンプ用ブランクの加工性の観点、ホットスタンプ時の成形性および焼入性などの観点から、その金属組織は、フェライトおよびパーライトを主たる組織とする。
(2) Metallic structure (2-1) Mixed structure of ferrite and pearlite The steel plate according to the present invention is a metal thereof from the viewpoint of workability of a blank for hot stamping, formability during hot stamping, and hardenability. The structure is mainly ferrite and pearlite.
(2−2)フェライト粒径:30.0μm以下
フェライト粒が粗大になると、同時に存在するパーライト組織の間隔が大きくなるため、ホットスタンプの加熱時のオーステナイト相内の炭素の分布にばらつきが生じ、焼入れ後の硬度がばらつく原因になる。硬度のばらつきにより、必要以上に硬度が高い部分が生じるために耐衝撃特性および靭性に悪影響を及ぼす。このため、ホットスタンプの加熱時に硬度のばらつきを生じないように、ホットスタンプ部品用鋼板の組織として、パーライト組織を予め均一に分散させるために、フェライト粒径は、30.0μm以下であり、好ましくは25.0μm以下である。
(2-2) Ferrite grain size: 30.0 μm or less When the ferrite grains become coarse, the spacing between the pearlite structures existing at the same time becomes large, so that the distribution of carbon in the austenite phase during heating of the hot stamping varies. It causes the hardness after quenching to vary. Due to the variation in hardness, a portion having a hardness higher than necessary is formed, which adversely affects the impact resistance and toughness. Therefore, the ferrite particle size is preferably 30.0 μm or less in order to uniformly disperse the pearlite structure in advance as the structure of the steel sheet for hot stamping parts so that the hardness does not vary when the hot stamp is heated. Is 25.0 μm or less.
(2−3)パーライト面積率:15%以上
パーライトは、フェライトとセメンタイトが交互に層状に並んだ組織である。このため、急速加熱により溶体化し易い。短時間の間にホットスタンプ部品用鋼板の温度を高めることができれば焼きも入り易くなり、ホットスタンプ部品の高強度を確保できる。急速加熱して使用するホットスタンプ部品用鋼板としては、パーライトの面積率は、15%以上であり、好ましくは20%以上であり、さらに好ましくは25%以上である。
(2-3) Pearlite area ratio: 15% or more Pearlite is a structure in which ferrite and cementite are alternately arranged in layers. Therefore, it is easily dissolved by rapid heating. If the temperature of the steel plate for hot stamping parts can be raised in a short period of time, it becomes easier to harden and the high strength of the hot stamping parts can be ensured. As a steel sheet for hot stamping parts used by rapid heating, the area ratio of pearlite is 15% or more, preferably 20% or more, and more preferably 25% or more.
(2−4)フェライトおよびパーライトの合計の面積率:95%以上
ベイナイト、残留オーステナイト、セメンタイト等の不可避的に生成する組織を含んでいてもよい。フェライトおよびパーライトの合計の面積率が95%以上であれば、急速加熱し使用するホットスタンプ部品用鋼板として使用するのに特性的には問題はない。なお、残部組織は、例えば、ベイナイト、残留オーステナイト、およびセメンタイトである。残部組織の合計面積率が5%以下であれば、特性上問題がない。
(2-4) Total area ratio of ferrite and pearlite: 95% or more It may contain inevitably formed structures such as bainite, retained austenite, and cementite. If the total area ratio of ferrite and pearlite is 95% or more, there is no characteristic problem in using it as a steel sheet for hot stamping parts to be used by rapid heating. The residual tissue is, for example, bainite, retained austenite, and cementite. If the total area ratio of the remaining structure is 5% or less, there is no problem in terms of characteristics.
(2−5)板厚の1/4〜3/4の深さ位置における100μm以上の長さを有するMnSの面積率:0.0100%以下
連続鋳造により製造したスラブの中心部は偏析が多くなる。スラブを圧延し薄板としても偏析は引き継がれ、薄板の中央部には偏析が多くなる。このため、本発明では、板厚中心部(1/4〜3/4t)の位置に着目する。
(2-5) Area ratio of MnS having a length of 100 μm or more at a depth position of 1/4 to 3/4 of the plate thickness: 0.0100% or less The central part of the slab manufactured by continuous casting has a large segregation. Become. Even if the slab is rolled into a thin plate, the segregation is inherited, and the segregation increases in the central portion of the thin plate. Therefore, in the present invention, attention is paid to the position of the central portion (1/4 to 3/4 t) of the plate thickness.
MnSは割れの起点になることは知られている。本発明では、鋼中のS含有量を減少させることによりMnSの生成を抑制する。しかし、ホットスタンプ部品用鋼板の方向により異方性が大きいと、ホットスタンプメーカーでの製造オペレーティングが困難になるだけではなく、ホットスタンプ部品の特性に不具合が生じるおそれがある。 It is known that MnS is the starting point of cracking. In the present invention, the formation of MnS is suppressed by reducing the S content in the steel. However, if the anisotropy is large depending on the direction of the steel plate for hot stamping parts, not only the manufacturing operation by the hot stamping maker becomes difficult, but also the characteristics of the hot stamping parts may be defective.
本発明者らは、この異方性の原因について詳細に調査したところ、MnSが靭性の異方性を悪化させる原因であることを知見した。MnSは、延伸し易い介在物である。MnSの長さが100μm以上になると、MnSの延伸に伴う異方性が大きくなる。ただし、100μm以上のMnSが鋼中に存在していても、その面積率が0.0100%以下であれば特に異方性の問題は生じない。 The present inventors investigated the cause of this anisotropy in detail, and found that MnS is a cause of exacerbating the anisotropy of toughness. MnS is an inclusion that is easily stretched. When the length of MnS is 100 μm or more, the anisotropy associated with the stretching of MnS becomes large. However, even if MnS of 100 μm or more is present in the steel, if the area ratio is 0.0100% or less, the problem of anisotropy does not occur.
したがって、本発明では、長さ100μm以上のMnSの面積率を0.0100%以下と規定する。なお、MnSの面積率の下限は特に規定しないが、鋼中に存在するMnおよびSの含有量を考えれば、100μm以下のMnSも含めて0.0001%以上のMnSは存在する。 Therefore, in the present invention, the area ratio of MnS having a length of 100 μm or more is defined as 0.0100% or less. The lower limit of the area ratio of MnS is not particularly specified, but considering the contents of Mn and S present in the steel, 0.0001% or more of MnS including MnS of 100 μm or less exists.
(2−6)鋼中に存在する粒径0.5μm以上の炭化物のうち、粒径1.2μm以上の炭化物(セメンタイトおよびNbTi複合炭窒化物)の個数割合:10.0%以下
本発明では、NbおよびTiを必須元素として含有するため、NbとTiの複合炭窒化物NbTi(C,N)が生成する。スラブ段階での複合炭窒化物NbTi(C,N)は粗大であり、これが圧延後の鋼板に残存すると、ホットスタンプ部品用鋼板あるいはホットスタンプ部品の靭性の低下の原因となる。
(2-6) Of the carbides having a particle size of 0.5 μm or more present in steel, the number ratio of carbides (cementite and NbTi composite carbonitride) having a particle size of 1.2 μm or more: 10.0% or less In the present invention. , Nb and Ti are contained as essential elements, so that a composite carbide nitride NbTi (C, N) of Nb and Ti is produced. The composite carbonitride NbTi (C, N) at the slab stage is coarse, and if it remains on the rolled steel sheet, it causes a decrease in the toughness of the hot stamped steel sheet or the hot stamped part.
また、ホットスタンプ部品用鋼板にセメンタイト(Fe3C)が溶けずに残存すると、ホットスタンプ部品用鋼板を加熱中にオーステナイト中に溶解し、オーステナイト中のC濃度を上昇させる。ホットスタンプ工程での加熱が不十分な場合、例えば、製造効率を高めるために急速加熱して短時間加熱とした場合には、セメンタイトの溶解が不十分となり、ホットスタンプ部品の靭性の低下につながる。 When cementite (Fe 3 C) remains undissolved in the steel sheet for hot stamping parts, the steel sheet for hot stamping parts is dissolved in austenite during heating to increase the C concentration in austenite. If the heating in the hot stamping process is insufficient, for example, if the cementite is heated rapidly for a short time in order to improve the manufacturing efficiency, the cementite is not sufficiently dissolved, which leads to a decrease in the toughness of the hot stamping part. ..
このように複合炭窒化物NbTi(C,N)およびセメンタイト(以下、合わせて「炭化物」という。)が存在すると、靭性の低下が生じる。一方で、微細な複合炭窒化物NbTi(C,N)には、ピン止め作用による析出強化により鋼板の強度を高める効果がある。このことから、微細な複合炭窒化物NbTi(C,N)は一定量存在させておく必要がある。 The presence of the composite carbonitrides NbTi (C, N) and cementite (hereinafter collectively referred to as "carbides") causes a decrease in toughness. On the other hand, the fine composite carbonitride NbTi (C, N) has the effect of increasing the strength of the steel sheet by strengthening precipitation by the pinning action. For this reason, it is necessary to have a certain amount of the fine composite carbonitride NbTi (C, N) present.
本発明者らは、炭化物と靭性の関係について詳細に調査したところ、炭化物の種類によらず、一部の粗大な炭化物が多く存在するとホットスタンプ部品用鋼板あるいはホットスタンプ部品の靭性が低下することを知見した。すなわち、鋼中に存在する粒径0.5μm以上の炭化物のうち、粒径1.2μm以上の炭化物の個数割合が10.0%以下である場合にホットスタンプ部品用鋼板あるいはホットスタンプ部品の靭性を確保できる。 When the present inventors investigated the relationship between carbides and toughness in detail, the toughness of the steel plate for hot stamping parts or the toughness of hot stamping parts was lowered when a large amount of some coarse carbides was present regardless of the type of carbides. Was found. That is, the toughness of the steel plate for hot stamping parts or the toughness of hot stamping parts when the number ratio of the carbides having a particle size of 1.2 μm or more in the steel is 10.0% or less. Can be secured.
また、粒径1.2μm未満の複合炭窒化物NbTi(C,N)は鋼板の強度向上に寄与する。一方、粒径1.2μm未満のセメンタイトはホットスタンプ工程で容易に溶解させることができ、ホットスタンプ部品の靭性が低下することはない。言い換えれば、単に炭化物を減少させるのではなく、あえて鋼板中に存在する粒径0.5μm以上1.2μm未満の比較的微細な炭化物の個数割合が90.0%超とすれば、ホットスタンプ部品の強度と靭性を両立できる。 Further, the composite carbonitride NbTi (C, N) having a particle size of less than 1.2 μm contributes to the improvement of the strength of the steel sheet. On the other hand, cementite having a particle size of less than 1.2 μm can be easily dissolved in the hot stamping step, and the toughness of the hot stamping component is not lowered. In other words, instead of simply reducing carbides, if the number ratio of relatively fine carbides with a particle size of 0.5 μm or more and less than 1.2 μm present in the steel sheet is more than 90.0%, the hot stamping component It is possible to achieve both strength and toughness.
なお、粒径0.5μm未満の微細な炭化物を除いた個数割合で粒径1.2μm以上の炭化物の個数割合を規定するのは、微細な炭化物が組織観察により観察できない場合もあることによる。 The number ratio of carbides having a particle size of 1.2 μm or more is specified by the number ratio excluding fine carbides having a particle size of less than 0.5 μm because fine carbides may not be observed by microstructure observation.
なお、フェライトおよびパーライトの面積率、フェライト粒径、MnSの面積率、ならびに炭化物の個数割合は、例えば、実施例に記載の方法で測定することができる。 The area ratio of ferrite and pearlite, the ferrite grain size, the area ratio of MnS, and the number ratio of carbides can be measured by, for example, the method described in Examples.
(3)用途
本発明に係る鋼板は、ホットスタンプ部品に用いられるものである。対象とするホットスタンプ部品としては、バンパーレインフォースメントおよび自動車のボディシェルの構造部材(例えばAピラーレインフォースメント,Bピラーレインフォースメント,フロントサイドメンバ,リアーサイドメンバ,ルーフレール,各種クロスメンバ等)が例示される。
(3) Applications The steel sheet according to the present invention is used for hot stamping parts. Target hot stamp parts include bumper reinforcements and structural members of automobile body shells (for example, A-pillar reinforcement, B-pillar reinforcement, front side members, rear side members, roof rails, various cross members, etc.). Is exemplified.
2.本発明に係るホットスタンプ部品用鋼板の製造方法
次に、本発明に係るホットスタンプ部品用鋼板の製造方法を説明する。
2. Method for Manufacturing Steel Sheet for Hot Stamping Parts According to the Present Invention Next, a method for manufacturing a steel sheet for hot stamping parts according to the present invention will be described.
(2−1)圧延工程
上述した化学組成を有する鋼塊または鋼片を、(iv)式:T(℃)=〔0.020+(質量%Mn)(質量%S)〕/(1.9×10−5)(質量%Mn,質量%SはそれぞれMn,Sの含有量を示す。)で示される温度T(℃)以上で30分間以上加熱後、1000〜1150℃で粗圧延を完了する。上述した化学組成の成分系では、低S含有を基本としており、成分的な観点からMnSを低減する。これに加えて、加熱時の温度をMnSの溶体化を進めるために最適化する。
(2-1) Rolling Step A steel ingot or steel piece having the above-mentioned chemical composition is subjected to the formula (iv): T (° C.) = [0.020+ (mass% Mn) (mass% S)] / (1.9). × 10-5 ) (Mass% Mn and mass% S indicate the contents of Mn and S, respectively.) After heating for 30 minutes or more at a temperature T (° C.) or higher, rough rolling is completed at 1000 to 1150 ° C. do. In the component system having the above-mentioned chemical composition, the content of low S is basically low, and MnS is reduced from the viewpoint of components. In addition to this, the heating temperature is optimized to promote the solution of MnS.
鋼塊または鋼片の加熱温度の制限、具体的には、(iv)式で示される温度T(℃)以上にすることにより溶体化を促進し、好ましくは1200℃以上で1時間以上加熱することにより、鋼塊または鋼片に存在するMnSの影響を低減できる。 Limiting the heating temperature of the ingot or piece of steel, specifically, promoting solution formation by setting the temperature T (° C.) or higher represented by the formula (iv) or higher, preferably 1200 ° C. or higher for 1 hour or longer. Thereby, the influence of MnS present on the ingot or the steel piece can be reduced.
また、セメンタイトは、ホットスタンプ部品用鋼板に残存する粗大な炭化物を防止し、スラブで生じている粗大なセメンタイトを溶体化させるため、(iv)式で示される温度T(℃)以上とする。 Further, the cementite is set to a temperature T (° C.) or higher represented by the formula (iv) in order to prevent coarse carbides remaining on the steel plate for hot stamping parts and to dissolve the coarse cementite generated in the slab.
さらに、Nb系炭窒化物Nb(C,N)は、鋼塊または鋼片に存在する粗大なNb系炭窒化物の溶体化を進める。鋼塊または鋼片のNb炭窒化物の粗大化防止の観点から、Nbの上限は0.100%とし、鋼塊または鋼片の加熱温度を(iv)式で示される温度T(℃)以上、望ましくは1200℃以上とすることにより、Nbの影響を低減できる。 Further, the Nb-based carbonitride Nb (C, N) promotes solutionization of the coarse Nb-based carbonitride present in the ingot or the steel piece. From the viewpoint of preventing the coarsening of the Nb carbonitride of the ingot or steel piece, the upper limit of Nb is 0.100%, and the heating temperature of the steel ingot or steel piece is the temperature T (° C.) or more represented by the equation (iv). , Desirably, the influence of Nb can be reduced by setting the temperature to 1200 ° C. or higher.
鋼塊または鋼片を以上のように加熱した後、粗圧延を開始し、1000〜1150℃で粗圧延を完了する。粗圧延の終了温度が1000℃未満であると、再結晶が進まず圧延による異方性が強くなる。一方、粗圧延の終了温度が1150℃を超えると、再結晶は進行するものの、結晶粒の粗大化が進行し、仕上圧延での結晶粒の粗大化につながる。 After heating the ingot or piece of steel as described above, rough rolling is started, and rough rolling is completed at 1000 to 1150 ° C. If the end temperature of rough rolling is less than 1000 ° C., recrystallization does not proceed and the anisotropy due to rolling becomes strong. On the other hand, when the end temperature of the rough rolling exceeds 1150 ° C., although recrystallization proceeds, the coarsening of the crystal grains progresses, which leads to the coarsening of the crystal grains in the finish rolling.
この後、Ae3点以上で仕上圧延を完了する。Ae3点より低い温度で仕上圧延を施すと、加工フェライトが残存し、延性が大幅に劣化するからである。本発明で規定する化学組成の成分系では、仕上圧延の完了温度がAe3点以上であれば、これらの問題は生じない。一方、仕上圧延の完了温度が1050℃を超えると、スケール噛み込み等の表面欠陥を生じるおそれがある。したがって、仕上圧延の完了温度は1050℃以下であることが好ましい。 After that, the finish rolling is completed at 3 or more Ae points. This is because if the finish rolling is performed at a temperature lower than 3 points of Ae, the processed ferrite remains and the ductility is significantly deteriorated. In the component system having the chemical composition specified in the present invention, these problems do not occur if the finish rolling completion temperature is Ae 3 points or more. On the other hand, if the finish rolling completion temperature exceeds 1050 ° C., surface defects such as scale biting may occur. Therefore, the completion temperature of finish rolling is preferably 1050 ° C. or lower.
なお、Ae3点は下記式に従って算出する。
Ae3(℃)=937−477C+56Si−20Mn−16Cu−15Ni−5Cr+38Mo+136Ti−19Nb+198Al+3315B
但し、上記式中の元素記号は、鋼板中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合には0を代入するものとする。
The Ae 3 points are calculated according to the following formula.
Ae 3 (° C.) = 937-477C + 56Si-20Mn-16Cu-15Ni-5Cr + 38Mo + 136Ti-19Nb + 198Al + 3315B
However, the element symbol in the above formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel sheet, and if it is not contained, 0 is substituted.
(2−2)冷却工程
仕上圧延終了後、10〜200℃/秒の平均冷却速度で冷却する。これにより、熱間圧延後における上述した析出物の析出および成長を抑制できる。平均冷却速度の下限は、20℃/秒が好ましく、30℃/秒がより好ましい。一方、平均冷却速度の上限は、150℃/秒が好ましく、100℃/秒がより好ましい。
(2-2) Cooling step After finishing rolling, the product is cooled at an average cooling rate of 10 to 200 ° C./sec. This makes it possible to suppress the precipitation and growth of the above-mentioned precipitates after hot rolling. The lower limit of the average cooling rate is preferably 20 ° C./sec, more preferably 30 ° C./sec. On the other hand, the upper limit of the average cooling rate is preferably 150 ° C./sec, more preferably 100 ° C./sec.
(2−3)巻取工程
熱間圧延後には、600〜450℃でコイルに巻取る。巻取り温度が600℃以下であることにより十分な量のパーライト組織を得ることができ、上記析出物の粗大化を防止することができる。一方、巻取り温度が450℃未満であると、ベイナイト主体の組織となり、熱間圧延に引き続いて行われる冷間圧延での圧延荷重が高くなり、冷間圧延性が低下する。このため、巻取温度は、450℃以上であり、好ましくは500℃以上である。
(2-3) Winding step After hot rolling, the coil is wound at 600 to 450 ° C. When the winding temperature is 600 ° C. or lower, a sufficient amount of pearlite structure can be obtained, and coarsening of the precipitate can be prevented. On the other hand, when the winding temperature is less than 450 ° C., the structure is mainly bainite, the rolling load in the cold rolling performed after the hot rolling becomes high, and the cold rollability deteriorates. Therefore, the winding temperature is 450 ° C. or higher, preferably 500 ° C. or higher.
(2−4)酸洗工程
必要に応じて、熱間圧延後にコイルに巻取られたコイル(鋼帯)を一旦巻き戻してから酸洗して、表面に生成したスケールの除去処理(脱スケール)を行う。
(2-4) Pickling step If necessary, the coil (steel strip) wound around the coil after hot rolling is once rewound and then pickled to remove scale generated on the surface (descale). )I do.
(2−5)冷間圧延工程
巻取後または酸洗後に、10〜60%の圧下率で冷間圧延を行う。冷間圧延は、周知慣用の条件で行えばよい。圧下率が10%未満では、焼鈍後の組織が混粒となりやすく焼入れ性のばらつきを生じ、硬度のばらつきが出やすくなる。一方、圧下率が60%超では冷間圧延時の負荷が大きくなり工業レベルで圧延を行うことがコスト的にも難しくなる。
(2-5) Cold Rolling Step After winding or pickling, cold rolling is performed at a rolling reduction of 10 to 60%. Cold rolling may be carried out under well-known and customary conditions. If the reduction rate is less than 10%, the structure after annealing tends to be mixed and the hardenability varies, and the hardness tends to vary. On the other hand, if the rolling reduction ratio exceeds 60%, the load during cold rolling becomes large and it becomes difficult to perform rolling at the industrial level in terms of cost.
(2−6)焼鈍工程
冷間圧延後に、オーステナイト相を活用してセメンタイトの再溶解を促進するとともにセメンタイトへのCr,Mn濃化を防止するために、750℃以上の温度域で焼鈍を施す。この温度域で焼鈍を行うことで適切にセメンタイトへのCr,Mn濃化を防止できる。さらに、冷却後の金属組織をフェライトおよびパーライトを主たる混合組織とするため、焼鈍後750〜550℃での冷却速度を3〜40℃/秒として冷却する。
(2-6) Annealing process After cold rolling, annealing is performed in a temperature range of 750 ° C. or higher in order to promote the redissolution of cementite by utilizing the austenite phase and prevent the concentration of Cr and Mn in cementite. .. By annealing in this temperature range, it is possible to appropriately prevent the concentration of Cr and Mn in cementite. Further, in order to make the metal structure after cooling mainly a mixed structure of ferrite and pearlite, the metal structure is cooled at a cooling rate of 3 to 40 ° C./sec at 750 to 550 ° C. after annealing.
冷間圧延された鋼帯に対する焼鈍は、アンコイル状態で行う連続焼鈍でもよいし、コイルに巻取って行う箱焼鈍でもよい。 The annealing of the cold-rolled steel strip may be continuous annealing performed in an uncoiled state, or box annealing performed by winding on a coil.
このようにして、本発明に係るホットスタンプ部品用鋼板が製造される。 In this way, the steel sheet for hot stamping parts according to the present invention is manufactured.
実施例を参照しながら、本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically described with reference to Examples.
表1に示す化学組成(表1に示す以外の残部はFeおよび不純物)を有するスラブを、表2に示すスラブ加熱温度およびスラブ加熱時間で加熱した後に粗圧延を開始し、表2に示す粗圧延終了温度で粗圧延を完了し、さらに、表2に示す仕上圧延終了温度で仕上圧延を完了して板厚1.12〜2.56mmとし、冷却温度を制御しながら冷却した後、表2に示す巻取温度でコイルに巻取った。巻取ったコイルは巻戻した後に酸洗を行って脱スケールを行い、冷間圧延を施し、表2に示す焼鈍温度で焼鈍を行うとともに、焼鈍後、冷却速度を制御しながら冷却した。表1,2における下線は本発明の範囲外であることを示す。 After heating a slab having the chemical composition shown in Table 1 (the rest other than that shown in Table 1 is Fe and impurities) at the slab heating temperature and slab heating time shown in Table 2, rough rolling is started, and the rough rolling shown in Table 2 is started. Rough rolling is completed at the rolling end temperature, and finish rolling is completed at the finish rolling end temperature shown in Table 2 to a plate thickness of 1.12 to 2.56 mm. After cooling while controlling the cooling temperature, Table 2 The coil was wound at the winding temperature shown in. The wound coil was unwound, pickled, descaled, cold-rolled, annealed at the annealing temperature shown in Table 2, and after annealing, cooled while controlling the cooling rate. Underlines in Tables 1 and 2 indicate that they are outside the scope of the present invention.
製造したコイルについては、ホットスタンプ処理を施し、ホットスタンプ処理後のホットスタンプ部品の組織観察を行うとともに、ホットスタンプ部品用鋼板としての特性を有するか評価した。具体的には、No.1〜21、x1〜x13のホットスタンプ部品用鋼板を製造するとともに、下記(1)〜(3)に示す組織観察を行った。 The manufactured coil was subjected to hot stamping treatment, and the structure of the hot stamped parts after the hot stamping treatment was observed, and whether or not the coil had characteristics as a steel plate for hot stamping parts was evaluated. Specifically, No. Steel sheets for hot stamping parts of 1 to 21 and x1 to x13 were manufactured, and the microstructures shown in the following (1) to (3) were observed.
(1)金属組織
試料L断面を鏡面研磨した後、ナイタールエッチングを行い、板厚1/4厚における組織観察を光学顕微鏡にて行った。倍率500倍の光学顕微鏡写真からの画像解析により、フェライト粒径、パーライト面積率およびフェライトとパーライトの合計面積率を求めた。
(1) Metallic structure After mirror polishing the cross section of the sample L, nightal etching was performed, and the structure was observed with an optical microscope at a plate thickness of 1/4. The ferrite particle size, the pearlite area ratio, and the total area ratio of ferrite and pearlite were determined by image analysis from an optical micrograph at a magnification of 500 times.
(2)板厚の1/4〜3/4の深さ位置における100μm以上の長さを有するMnSの面積率
鋼板の一部から試料片を切り出し、試料L断面を鏡面研磨し、光学顕微鏡写真からの画像解析により、MnSの大きさを特定するとともに、その面積率を計算した。ここで、板厚の1/4〜3/4t領域、すなわち、板厚1.6mmtの中央部の0.8mmの範囲について20mm幅の領域(0.8mm×20mm=16mm2)を測定領域とした。
(2) Area ratio of MnS having a length of 100 μm or more at a depth position of 1/4 to 3/4 of the plate thickness A sample piece is cut out from a part of a steel plate, the cross section of the sample L is mirror-polished, and an optical microscope photograph is taken. The size of MnS was specified by image analysis from, and the area ratio was calculated. Here, a region having a width of 20 mm (0.8 mm × 20 mm = 16 mm 2 ) is defined as a measurement region in a region of 1/4 to 3/4 t of the plate thickness, that is, a region of 0.8 mm in the center of the plate thickness of 1.6 mmt. bottom.
(3)鋼中に存在する粒径0.5μm以上の炭化物のうち、粒径1.2μm以上の炭化物(セメンタイト、NbTi複合炭窒化物)の個数割合
鋼板の一部から試料片を切り出し、試料L断面を鏡面研磨し、走査型電子顕微鏡にて、炭化物(セメンタイトおよびNbTi複合炭窒化物)の個数割合を測定した。ここで、板厚の1/4〜3/4t領域、すなわち、板厚1.6mmtの場合、中央部の0.8mmの範囲について5mm幅の領域(0.8mm×5mm=4mm2)を測定領域とし、EDXにて組成分析を行い炭化物であるかを確認するとともに、粒径0.5μm以上の炭化物について1.2μm以上、1.2μm未満の炭化物を区別してその個数をカウントし、1.2μm以上の炭化物の個数を粒径0.5μm以上の炭化物の個数で除算して1.2μm以上の炭化物の個数割合を算出した。
一方、鋼板特性に関し、下記(4)〜(6)に示す方法により評価した。
(3) Number ratio of carbides (cementite, NbTi composite carbide nitride) with a particle size of 1.2 μm or more among the carbides with a particle size of 0.5 μm or more present in steel A sample piece is cut out from a part of a steel plate and sampled. The L cross section was mirror-polished, and the number ratio of carbides (cementite and NbTi composite carbonitride) was measured with a scanning electron microscope. Here, in the case of a 1/4 to 3/4 t region of the plate thickness, that is, in the case of a plate thickness of 1.6 mmt, a region having a width of 5 mm (0.8 mm × 5 mm = 4 mm 2 ) is measured in a range of 0.8 mm in the central portion. As a region, composition analysis was performed with EDX to confirm whether it was a carbide, and for carbides with a particle size of 0.5 μm or more, carbides of 1.2 μm or more and less than 1.2 μm were distinguished and the number was counted. The number ratio of carbides having a particle size of 1.2 μm or more was calculated by dividing the number of carbides having a particle size of 2 μm or more by the number of carbides having a particle size of 0.5 μm or more.
On the other hand, the steel sheet characteristics were evaluated by the methods shown in (4) to (6) below.
(4)強度(TS,YS),伸びEL
JIS Z 2201に規定される5号試験片を鋼板より採取し、JIS Z 2241に準拠した引張試験を行い、強度(TS,YS)および伸びELを評価した。
(4) Strength (TS, YS), elongation EL
The No. 5 test piece specified in JIS Z 2201 was sampled from a steel plate and subjected to a tensile test in accordance with JIS Z 2241 to evaluate the strength (TS, YS) and elongation EL.
(5)限界曲げR
曲げ性評価に関しては、鋼板から30mm×100mmの試験片を採取し、先端Rが2.0〜5.0のパンチにて90度曲げ試験を行い、曲げ部に割れが発生する最大Rを求めた。割れが発生する最大Rは板厚tにも依存するため、得られた最大Rを板厚t(1.6mm)で除算して、限界R/tとして、R/tが2.2以下のものを曲げ性が良好なものとして評価した。
(5) Limit bending radius
Regarding the evaluation of bendability, a test piece of 30 mm × 100 mm was taken from a steel plate, and a 90-degree bending test was performed with a punch having a tip R of 2.0 to 5.0 to obtain the maximum R at which cracks occur in the bent portion. rice field. Since the maximum R at which cracks occur depends on the plate thickness t, the obtained maximum R is divided by the plate thickness t (1.6 mm) to set the limit R / t, and R / t is 2.2 or less. The product was evaluated as having good bendability.
(6)L方向およびC方向のvTrsおよびvE
ホットスタンプ処理し、熱処理した後のホットスタンプ部品については、衝撃試験を行い、破面遷移温度(vTrs)および吸収エネルギー(vE)に関して部品の異方性を確認した。ホットスタンプ部品から切り出した厚み1.6mmの鋼片をその長辺が圧延方向に対して平行(L方向)または垂直(C方向)になるように採取し、同じ方向の鋼片を6枚積層してネジ止めした後、Vノッチ試験片を作成し、シャルピー衝撃試験を行った。
(6) vTrs and vE in the L and C directions
The hot stamped parts after hot stamping and heat treatment were subjected to an impact test, and the anisotropy of the parts was confirmed with respect to the fracture surface transition temperature (vTrs) and the absorbed energy (vE). A steel piece with a thickness of 1.6 mm cut out from a hot stamped part is sampled so that its long side is parallel (L direction) or perpendicular (C direction) to the rolling direction, and six steel pieces in the same direction are laminated. After screwing, a V-notch test piece was prepared and a Charpy impact test was performed.
ここでは、圧延方向に対して平行(L方向)および垂直(C方向)の破面遷移温度(vTrs)がともに−40℃以下、同じく室温における吸収エネルギー(vE)がともに50J/cm2以上となるものを○(良好)として評価した。 Here, the fracture surface transition temperature (vTrs) parallel (L direction) and perpendicular (C direction) to the rolling direction are both -40 ° C or less, and the absorbed energy (vE) at room temperature is both 50 J / cm 2 or more. Was evaluated as ○ (good).
表3に、組織観察の結果を示す。また、表4に鋼板の機械特性の結果を示す。表3における下線は本発明の範囲外であることを示し、表4における下線は機械特性が芳しくない値であることを示す。 Table 3 shows the results of tissue observation. Table 4 shows the results of the mechanical properties of the steel sheet. The underline in Table 3 indicates that it is outside the scope of the present invention, and the underline in Table 4 indicates that the mechanical properties are not good.
表4におけるNo.1〜No.21は本発明の規定を全て満足する本発明例であり、No.x1〜x13は本発明の規定を満足しない比較例である。 No. in Table 4 1-No. Reference numeral 21 denotes an example of the present invention that satisfies all the provisions of the present invention. x1 to x13 are comparative examples that do not satisfy the provisions of the present invention.
表4に示すように、No.1〜No.21の本発明例は、フェライトおよびパーライトを主たる組織とし、フェライト粒径が19.9μm以下、パーライト面積率が16%以上、フェライトおよびパーライトの合計面積率が95%以上、100μm以上のMnS面積率が0.0096%以下、1.2μm以上の炭化物割合が9.7%以下であり、焼戻しを行わずにホットスタンプ成形とその際の焼入れのままで、TS:1803〜2521(MPa),YS:1075〜1615(MPa),EL:8.7〜10.8(%),限界R/t:1.25〜2.19,L方向およびC方向のvTrs:−40℃以下,vE:50J/cm2以上,良好な耐水素性特性の機械特性を有しており、超高強度(特に引張強度が1.8GPa以上)を有するとともに耐破壊特性が大きく改善されたホットスタンプ部品を製造できることが分かる。 As shown in Table 4, No. 1-No. In the 21st example of the present invention, ferrite and pearlite are the main structures, the ferrite particle size is 19.9 μm or less, the pearlite area ratio is 16% or more, the total area ratio of ferrite and pearlite is 95% or more, and the MnS area ratio is 100 μm or more. Is 0.0096% or less, and the carbide ratio of 1.2 μm or more is 9.7% or less. : 1075 to 1615 (MPa), EL: 8.7 to 10.8 (%), limit R / t: 1.25 to 2.19, vTrs in the L and C directions: -40 ° C or less, vE: 50J It is possible to manufacture hot stamped parts that have mechanical properties of / cm 2 or more and good hydrogen resistance characteristics, have ultra-high strength (particularly tensile strength of 1.8 GPa or more), and have greatly improved fracture resistance characteristics. I understand.
これに対し、No.x1は、巻取温度が本発明の範囲の上限を超え、さらに焼鈍後の750〜550℃の平均冷却速度も本発明の範囲の下限を下回るため、パーライトを十分に生成することができなかった。このため、ホットスタンプ時の焼入れ性が悪化し、十分な引張強度TSを得ることができなかった。 On the other hand, No. In x1, the winding temperature exceeded the upper limit of the range of the present invention, and the average cooling rate of 750 to 550 ° C. after annealing was also lower than the lower limit of the range of the present invention, so that pearlite could not be sufficiently produced. .. Therefore, the hardenability at the time of hot stamping deteriorates, and a sufficient tensile strength TS cannot be obtained.
No.x2は、焼鈍後の750〜550℃の平均冷却速度も本発明の範囲の下限を下回るため、パーライトを十分に生成することができなかった。このため、ホットスタンプ時の焼入れ性が悪化し、十分な引張強度TSを得ることができなかった。 No. For x2, the average cooling rate of 750 to 550 ° C. after annealing was also below the lower limit of the range of the present invention, so that pearlite could not be sufficiently produced. Therefore, the hardenability at the time of hot stamping deteriorates, and a sufficient tensile strength TS cannot be obtained.
No.x3は、焼鈍後の平均冷却速度が本発明の範囲の上限を超えるため、パーライトを十分に生成することができなかった。このため、ホットスタンプ時の焼入れ性が悪化し、十分な引張強度TSを得ることができなかった。 No. For x3, the average cooling rate after annealing exceeded the upper limit of the range of the present invention, so that pearlite could not be sufficiently produced. Therefore, the hardenability at the time of hot stamping deteriorates, and a sufficient tensile strength TS cannot be obtained.
No.x4は、巻取温度が本発明の範囲の上限を超えるため、パーライトを十分に生成することができなかった。このため、ホットスタンプ時の焼入れ性が悪化し、十分な引張強度TSを得ることができなかった。 No. With x4, pearlite could not be sufficiently produced because the winding temperature exceeded the upper limit of the range of the present invention. Therefore, the hardenability at the time of hot stamping deteriorates, and a sufficient tensile strength TS cannot be obtained.
No.x5は、スラブ加熱温度が本発明の範囲の下限を下回るため、上記MnSの面積率および上記炭化物の割合がいずれも本発明の範囲の上限を超え、限界R/tが芳しくない値であり、破面遷移温度(vTrs)および吸収エネルギー(vE)も芳しくない値であった。 No. Since the slab heating temperature is below the lower limit of the range of the present invention, x5 is a value in which the area ratio of MnS and the ratio of the carbides both exceed the upper limit of the range of the present invention and the limit R / t is not good. The fracture surface transition temperature (vTrs) and absorbed energy (vE) were also unfavorable values.
No.x6は、スラブ加熱時間が本発明の範囲の下限を下回るため、上記MnSの面積率および上記炭化物の割合がいずれも本発明の範囲の上限を超え、限界R/tが芳しくない値であり、破面遷移温度(vTrs)および吸収エネルギー(vE)も芳しくない値であった。 No. Since x6 is below the lower limit of the range of the present invention, the area ratio of MnS and the ratio of the carbides both exceed the upper limit of the range of the present invention, and the limit R / t is not good. The fracture surface transition temperature (vTrs) and absorbed energy (vE) were also unfavorable values.
No.x7は、仕上圧延後の平均冷却速度が本発明の範囲の下限を下回るため、上記炭化物の割合がいずれも本発明の範囲の上限を超え、限界R/tが芳しくない値であった。 No. In x7, since the average cooling rate after finish rolling was below the lower limit of the range of the present invention, the proportions of the above-mentioned carbides all exceeded the upper limit of the range of the present invention, and the limit R / t was a value that was not favorable.
No.x8は、冷間圧延後の焼鈍温度が本発明の範囲の下限を下回るため、上記炭化物の割合がいずれも本発明の範囲の上限を超え、限界R/tが芳しくない値であった。 No. In x8, since the annealing temperature after cold rolling was below the lower limit of the range of the present invention, the proportions of the above-mentioned carbides all exceeded the upper limit of the range of the present invention, and the limit R / t was a value that was not favorable.
No.x9は、Cr含有量が本発明の範囲の上限を超え、Vc90値も本発明の範囲の上限を超えるため、ホットスタンプ時の焼入れ性が悪化し引張強度TSが小さくなり、破面遷移温度(vTrs)および吸収エネルギー(vE)も芳しくない値であった。 No. In x9, the Cr content exceeds the upper limit of the range of the present invention, and the Vc90 value also exceeds the upper limit of the range of the present invention. vTrs) and absorbed energy (vE) were also unfavorable values.
No.x10は、Vc90値が本発明の範囲の下限を下回るため、破面遷移温度(vTrs)および吸収エネルギー(vE)が芳しくない値であった。 No. In x10, since the Vc90 value was below the lower limit of the range of the present invention, the fracture surface transition temperature (vTrs) and the absorbed energy (vE) were unfavorable values.
No.x11は、Vc90値が本発明の範囲の上限を超えるため、ホットスタンプ時の焼入れ性が悪化し引張強度TSが小さくなり、破面遷移温度(vTrs)および吸収エネルギー(vE)も芳しくない値であった。 No. In x11, since the Vc90 value exceeds the upper limit of the range of the present invention, the hardenability at the time of hot stamping deteriorates, the tensile strength TS becomes small, and the fracture surface transition temperature (vTrs) and the absorbed energy (vE) are also unfavorable values. there were.
No.x12は、Nb含有量が本発明の範囲の下限を下回り、巻取温度が本発明の範囲の上限を超えるため、パーライトを十分に生成することができなかった。このため、引張強度TSが小さくなり、破面遷移温度(vTrs)および吸収エネルギー(vE)が芳しくない値であった。 No. For x12, the Nb content was below the lower limit of the range of the present invention, and the winding temperature exceeded the upper limit of the range of the present invention, so that pearlite could not be sufficiently produced. Therefore, the tensile strength TS became small, and the fracture surface transition temperature (vTrs) and the absorbed energy (vE) were unfavorable values.
さらに、No.x13は、Nb含有量が本発明の範囲の上限を超え、1.2μm以上の炭化物の割合が10%超となったため、限界R/tが芳しくない値であり、破面遷移温度(vTrs)および吸収エネルギー(vE)も芳しくない値であった。 Furthermore, No. x13 is a value at which the limit R / t is not favorable because the Nb content exceeds the upper limit of the range of the present invention and the proportion of carbides of 1.2 μm or more exceeds 10%, and the fracture surface transition temperature (vTrs). And the absorbed energy (vE) was also an unfavorable value.
Claims (5)
C :0.18〜0.50%、
Si:0.001〜2.00%、
Mn:0.001〜3.00%、
P :0.10%以下、
S :0.0015%以下、
Nb:0.010〜0.100%、
Cr:0.001〜0.50%、
Al:0.0001〜0.100%、
Ti:0.001〜0.500%、
O :0.0030%未満、
B :0.0006〜0.0030%、
N :0.0100%以下、および
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式、(ii)式および(iii)式を満足し、
金属組織が、フェライトおよびパーライトを主たる組織とし、フェライト粒径が30.0μm以下であり、パーライト面積率が15%以上であり、フェライトおよびパーライトの合計の面積率が95%以上であるとともに、残部組織はベイナイト、残留オーステナイトおよびセメンタイトの一種以上を含み、
板厚の1/4〜3/4の深さ位置における100μm以上の長さを有するMnSの面積率が0.0100%以下であるとともに、
鋼中に存在する粒径0.5μm以上の炭化物のうち、粒径1.2μm以上の炭化物の個数割合が10.0%以下である、ホットスタンプ部品用鋼板。
3.0℃/秒≦Vc90≦30℃/秒 ・・・・・・・(i)
log(Vc90)=2.94−0.75A ・・・・・・・(ii)
A=2.7C+0.4Si+Mn+0.45Ni+0.8Cr+2Mo ・・・(iii)
ただし、(iii)式において、元素記号は各元素の含有量(質量%)を示す。 The chemical composition is mass%,
C: 0.18 to 0.50%,
Si: 0.001-2.00%,
Mn: 0.001 to 3.00%,
P: 0.10% or less,
S: 0.0015% or less,
Nb: 0.010 to 0.100%,
Cr: 0.001 to 0.50%,
Al: 0.0001 to 0.100%,
Ti: 0.001 to 0.500%,
O: Less than 0.0030%,
B: 0.0006 to 0.0030%,
N: 0.0100% or less, and the balance: Fe and impurities.
Satisfy the following equations (i), (ii) and (iii),
The metal structure is mainly composed of ferrite and pearlite, the ferrite particle size is 30.0 μm or less, the pearlite area ratio is 15% or more, the total area ratio of ferrite and pearlite is 95% or more, and the balance. The tissue contains one or more of bainite, retained austenite and cementite,
The area ratio of MnS having a length of 100 μm or more at a depth position of 1/4 to 3/4 of the plate thickness is 0.0100% or less, and the area ratio is 0.0100% or less.
A steel sheet for hot stamping parts in which the number ratio of carbides having a particle size of 1.2 μm or more is 10.0% or less among the carbides having a particle size of 0.5 μm or more present in steel.
3.0 ° C / sec ≤ Vc90 ≤ 30 ° C / sec ... (i)
log (Vc90) = 2.94-0.75A ... (ii)
A = 2.7C + 0.4Si + Mn + 0.45Ni + 0.8Cr + 2Mo ... (iii)
However, in equation (iii), the element symbol indicates the content (mass%) of each element.
V :2.00%以下、
Ta:0.50%以下、および
W :3.00%以下
から選択される1種以上を有する、請求項1に記載のホットスタンプ部品用鋼板。 When the chemical composition is mass%,
V: 2.00% or less,
The steel sheet for hot stamping parts according to claim 1, which has at least one selected from Ta: 0.50% or less and W: 3.00% or less.
Ni:5.00%以下、
Cu:3.00%以下、および
Mo:0.50%以下
から選択される1種以上を有する、請求項1または2に記載のホットスタンプ部品用鋼板。 When the chemical composition is mass%,
Ni: 5.00% or less,
The steel sheet for hot stamping parts according to claim 1 or 2, which has at least one selected from Cu: 3.00% or less and Mo: 0.50% or less.
Mg:0.0030%以下、
Ca:0.0030%以下、
La:0.030%以下、および
Ce:0.030%以下
から選択される1種以上を有する、請求項1〜3のいずれかに記載のホットスタンプ部品用鋼板。 When the chemical composition is mass%,
Mg: 0.0030% or less,
Ca: 0.0030% or less,
The steel sheet for hot stamping parts according to any one of claims 1 to 3, which has one or more selected from La: 0.030% or less and Ce: 0.030% or less.
前記化学組成を有する鋼塊または鋼片を(iv)式で示されるT(℃)以上で30分間以上の時間で加熱後、1000℃〜1150℃で粗圧延を完了し、Ae3点以上で仕上圧延を完了する圧延工程と、
平均冷却速度10〜200℃/秒で冷却する冷却工程と、
450〜600℃で巻き取る巻取工程と、
10〜60%の圧下率で行う冷間圧延工程と、
750℃以上の温度域で焼鈍を施し、焼鈍後750〜550℃での冷却速度を3〜40℃/秒として冷却する焼鈍工程と
を含む、ホットスタンプ部品用鋼板の製造方法。
T(℃)=〔0.020+(質量%Mn)(質量%S)〕/(1.9×10−5)・・・(iv)
ただし、(iv)式において、質量%Mn,質量%SはそれぞれMn,Sの含有量(質量%)を示す。 The method for manufacturing a steel sheet for hot stamping parts according to any one of claims 1 to 4.
After heating the ingot or steel piece having the chemical composition at T (° C.) or higher represented by the formula (iv) for 30 minutes or longer, rough rolling is completed at 1000 ° C. to 1150 ° C. at 3 or more Ae points. The rolling process that completes the finish rolling and
A cooling process that cools at an average cooling rate of 10 to 200 ° C / sec,
The winding process of winding at 450-600 ° C and
Cold rolling process performed at a reduction rate of 10 to 60% and
A method for manufacturing a steel sheet for hot stamping parts, which comprises an annealing step of annealing in a temperature range of 750 ° C. or higher and then cooling at a cooling rate of 3 to 40 ° C./sec at 750 to 550 ° C. after annealing.
T (° C.) = [0.020+ (mass% Mn) (mass% S)] / (1.9 × 10-5 ) ... (iv)
However, in equation (iv), mass% Mn and mass% S indicate the contents (mass%) of Mn and S, respectively.
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