JP2022513993A - 穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
炭素(C)は、鋼の強度向上に効果的に寄与する元素であるため、本発明は、熱延鋼板の強度を確保するために、一定水準以上の炭素(C)を含むことができる。また、炭素(C)含有量が一定水準以下の場合、熱間圧延後の冷却時に低温組織が多量に形成されて、本発明が目的とする微細組織を確保することができない問題が生じる可能性があるため、本発明は、0.12%以上の炭素(C)を含むことができる。炭素(C)含有量は、0.125以上であることが好ましく、0.13%以上であることがより好ましい。これに対し、炭素(C)が過剰に添加される場合、強度は向上するものの、穴拡げ性(HER)及び溶接性は低下する問題が生じる可能性があるため、本発明における炭素(C)含有量を0.30%未満に制限することができる。炭素(C)含有量は、0.29%以下であることが好ましく、0.28%以下であることがより好ましい。
マンガン(Mn)は、鋼の強度及び硬化能の向上に効果的に寄与する元素である。また、マンガン(Mn)は、鋼の製造工程中に不可避に流入する硫黄(S)と結合してMnSを形成するため、硫黄(S)によるクラック発生を効果的に防止することが可能な元素でもある。したがって、本発明は、このような効果を達成するために0.1%以上のマンガン(Mn)を含むことができる。マンガン(Mn)含有量は、0.3%以上であることが好ましく、0.5%以上であることがより好ましい。但し、マンガン(Mn)が過剰に添加される場合、残留オーステナイトによる引張強度の低下が懸念されるだけでなく、溶接性及び経済性の側面で好ましくないため、本発明におけるマンガン(Mn)含有量の上限を2.5%に制限することができる。マンガン(Mn)含有量は、2.3%以下であることが好ましく、2.1%以下であることがより好ましい。
シリコン(Si)は、酸素との親和力が強い元素であるため、多量に添加される場合、表面スケールによる表面品質の低下を引き起こす可能性があり、溶接性の側面でも好ましくない。したがって、本発明におけるシリコン(Si)含有量の上限を0.5%に制限することができる。シリコン(Si)含有量は、0.4%以下であることが好ましく、0.3%以下であることがより好ましい。但し、シリコン(Si)は、脱酸剤として作用するだけでなく、鋼の強度向上に寄与する元素でもあるため、本発明におけるシリコン(Si)含有量の下限から0%を除くことができる。
ホウ素(B)は、鋼の硬化能の向上に効果的に寄与する元素であって、少量の添加によっても熱間圧延後の冷却時にフェライト及びパーライトなどの低温組織への変態を効果的に抑制することが可能な元素である。したがって、本発明は、このような効果を達成するために0.0005%以上のホウ素(B)を含むことができる。ホウ素(B)含有量は、0.0007%以上が好ましく、0.0009%以上であることがより好ましい。これに対し、ホウ素(B)が過剰に添加される場合、ホウ素(B)が鉄(Fe)と反応して粒界脆性を引き起こす可能性があるため、本発明におけるホウ素(B)含有量の上限を0.005%に制限することができる。ホウ素(B)含有量は、0.003%以下であることが好ましく、0.002%以下であることがより好ましい。
リン(P)は、結晶粒界に偏析されて鋼の靭性の低下を引き起こす主要元素である。したがって、リン(P)含有量を可能な限り低く制御することが好ましい。したがって、リン(P)含有量を0%に制限することが理論上最も有利である。但し、リン(P)は、製鋼工程中、鋼中に不可避に流入する不純物であるため、その含有量を0%に制御するには、過度な工程の負荷が誘発される可能性がある。したがって、本発明は、このような点を考慮して、リン(P)含有量の上限を0.02%に制限することができる。
硫黄(S)は、MnSを形成して析出物の量を増加させ、鋼を脆化させる主要元素である。したがって、硫黄(S)含有量を可能な限り低く制御することが好ましい。したがって、硫黄(S)含有量を0%に制限することが理論上最も有利である。但し、硫黄(S)も製鋼工程中、鋼中に不可避に流入する不純物であるため、その含有量を0%に制御するには、過度な工程の負荷が誘発される可能性がある。したがって、本発明は、このような点を考慮して、硫黄(S)含有量の上限を0.01%に制限することができる。
クロム(Cr)は、鋼の硬化能の形成に寄与する元素であるため、本発明は、このような効果を達成するためにクロム(Cr)を含むことができる。但し、高価元素であるクロム(Cr)が過剰に添加されることは経済的な側面で好ましくなく、クロム(Cr)が過剰に添加される場合、溶接性を低下させるおそれがあるため、本発明におけるクロム(Cr)含有量の上限を0.5%に制限することができる。クロム(Cr)含有量は、0.4%以下であることが好ましく、0.3%以下であることがより好ましい。
一般的に、チタン(Ti)は、炭素(C)及び窒素(N)と結合して炭化物及び窒化物を形成することが知られている元素である。本発明は、硬化能を確保するためにホウ素(B)を鋼中に必須に添加するが、鋼中に含まれる窒素(N)及びホウ素(B)が結合する場合、本発明が目的とするホウ素(B)の添加効果を達成することができなくなる。これに対し、チタン(Ti)が添加される場合、ホウ素(B)と結合する前の窒素(N)がチタン(Ti)と結合して窒化物を形成するため、ホウ素(B)の添加効果をより効果的に向上させることができる。したがって、本発明は、このような効果を達成するために0.005%以上のチタン(Ti)を添加することができる。チタン(Ti)含有量は、0.01%以上であることが好ましく、0.015%以上であることがより好ましい。但し、チタン(Ti)が過剰に添加される場合、スラブ製造段階での連鋳性が低下する問題が生じるため、本発明におけるチタン(Ti)含有量の上限を0.2%に制限することができる。チタン(Ti)含有量は、0.17%以下であることが好ましく、0.15%以下であることがより好ましい。
本発明のスラブ鋼組成は、上述した熱延鋼板の鋼組成と対応するため、本発明のスラブ鋼組成に関する説明は、上述した熱延鋼板の鋼組成に関する説明に代える。
熱間圧延直後の熱延鋼板に対して急冷条件の冷却を実施することができる。
下記表1の組成を有するスラブを製造した後、下記表2の条件を用いて、熱延鋼板の試験片を製造した。それぞれのスラブは、通常の製造方法により製造され、1,050~1,350℃の温度範囲で再加熱されて均質化処理された。
Claims (8)
- 重量%で、炭素(C):0.12%以上0.30%未満、マンガン(Mn):0.1~2.5%、シリコン(Si):0.5%以下(0%を除く)、ホウ素(B):0.0005~0.005%、リン(P):0.02%以下、硫黄(S):0.01%以下、残りの鉄(Fe)及び不可避不純物を含み、
95体積%以上のマルテンサイトを微細組織として含み、
引張強度(TS)と穴拡げ性(HER)の積が30,000MPa%以上である、穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板。 - 前記熱延鋼板は、重量%で、クロム(Cr):0.5%以下及びチタン(Ti):0.005~0.2%のうち1種以上をさらに含む、請求項1に記載の穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板。
- 前記微細組織は、フェライト、ベイナイト、炭化物、及び残留オーステナイトのうち1種以上を合計5体積%以下含む、請求項1に記載の穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板。
- 前記熱延鋼板の引張強度(TS)は1,250MPa以上である、請求項1に記載の穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板。
- 前記熱延鋼板の穴拡げ性(HER)は20%以上である、請求項1に記載の穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板。
- 前記熱延鋼板の厚さは1.5mm以下である、請求項1に記載の穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板。
- 重量%で、炭素(C):0.12%以上0.30%未満、マンガン(Mn):0.1~2.5%、シリコン(Si):0.5%以下(0%を除く)、ホウ素(B):0.0005~0.005%、リン(P):0.02%以下、硫黄(S):0.01%以下、残りの鉄(Fe)及び不可避不純物を含むスラブを再加熱する段階;
前記再加熱されたスラブを熱間圧延して熱延鋼板を提供する段階;
前記熱間圧延の終了時点から5秒以内に前記熱延鋼板の冷却を開始し、50~1,000℃/sの冷却速度で350℃以下の冷却終了温度まで前記熱延鋼板を冷却する段階;及び
前記冷却された熱延鋼板を巻取る段階;を含む、穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。 - 前記スラブは、重量%で、クロム(Cr):0.5%以下及びチタン(Ti):0.005~0.2%のうち1種以上をさらに含む、請求項7に記載の穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
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