JP2022531250A - 高強度および高成形性を有する鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施例による高強度鋼板は、重量%で、炭素(C):0.05~0.15%、シリコン(Si):0超過0.4%以下、マンガン(Mn):4.0~9.0%、アルミニウム(Al):0超過0.3%以下、リン(P):0.02%以下、硫黄(S):0.005%以下、窒素(N):0.006%以下、残部の鉄(Fe)およびその他の不可避不純物を含む。また、前記高強度鋼板は、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、バナジウム(V)およびモリブデン(Mo)の少なくとも1つをさらに含み、前記少なくとも1つは、それぞれ0超過0.02%以下であってもよい。さらに、前記高強度鋼板は、重量%で、ボロン(B):0超過0.001%以下をさらに含むことができる。
炭素(C)は、製鋼において最も重要な合金元素であり、本発明では、基本的な強化の役割およびオーステナイト安定化を主な目的とする。オーステナイト中の高い炭素(C)濃度は、オーステナイト安定度を向上させて材質向上のための適切なオーステナイトの確保に容易である。しかし、過度に高い炭素(C)含有量は、炭素当量の増加による溶接性の低下をもたらし、冷却中にパーライトなどのセメンタイト析出組織が多数生成されることがあるため、炭素(C)は、鋼板全重量の0.05~0.15%添加することが好ましい。前記炭素を0.05%未満で含む時、鋼板の強度確保が難しく、0.15%超過で含む時、靭性および延性が劣化しうる。
シリコン(Si)は、フェライト中の炭化物形成を抑制する元素であり、炭素(C)の活動度を高めてオーステナイトの拡散速度を高める。シリコン(Si)はまた、フェライト安定化元素としてよく知られ、冷却中にフェライト分率を高めて延性を増加させる元素として知られている。さらに、炭化物の形成抑制力が非常に大きいため、ベイナイト形成時、残留オーステナイト中の炭素濃度の増加によるTRIP効果を確保するために必要な元素である。しかし、シリコン(Si)が0.4%超過で添加される場合、工程時に鋼板表面に酸化物(SiO2)が形成されることがあり、熱間圧延時の圧延負荷を高め、赤スケールを多量発生させる可能性がある。したがって、シリコン(Si)は、鋼板全重量の0.4%以下で添加することが好ましい。
マンガン(Mn)は、オーステナイト安定化元素であって、マンガン(Mn)が添加されることにより、マルテンサイト形成開始温度であるMsが次第に低くなって、熱処理後の残留オーステナイト分率を増加させる効果をもたらすことができる。
アルミニウム(Al)は、シリコン(Si)と同様に、フェライト安定化および炭化物の形成を抑制する元素として知られている。また、平衡温度を高める効果があり、アルミニウム(Al)の添加時、適正な熱処理温度区間が広くなるというメリットがある。ただし、アルミニウムが0.3%超過で過度に添加される場合、AlNの析出によって連鋳に問題が発生しうる。したがって、アルミニウムは、鋼板全重量の0超過0.3%以下で添加される。
ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、バナジウム(V)およびモリブデン(Mo)は、鋼中に選択的に含まれる。まず、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、およびバナジウム(V)は、鋼中にて炭化物の形態で析出する元素であり、炭化物の析出による強度確保のために添加される元素である。チタン(Ti)の場合、AlNの形成を抑制して連鋳中のクラック形成を抑制する機能を行うことができる。ただし、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、およびバナジウム(V)をそれぞれ0.2%超過で添加する場合、粗大な析出物を形成することにより、鋼中の炭素量を低減させて材質を劣化させ、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、およびバナジウム(V)の投入による製造コスト上昇のデメリットがある。また、チタンが過剰に添加される場合、連鋳中にノズル詰まりの原因になりうる。これにより、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)およびバナジウム(V)は少なくとも1つが添加される時、それぞれ鋼板全重量の0超過0.2%以下で添加される。
ボロン(B)は、鋼板に選択的に添加され、粒界強化元素として機能することができる。ボロンは、鋼板全重量の0超過0.001%以下で添加される。ボロンが0.001%超過で添加される場合、BNなどの窒化物を形成することにより、高温延性を低下させることがある。
リン(P)、硫黄(S)および窒素(N)は、製鋼過程で鋼中に不可避に添加される。すなわち、理想的には含まないことが好ましいが、工程技術上完全な除去が難しくて一定少量が含まれる。
図1は、本発明の一具体例による高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法を概略的に示す工程フロー図である。
連鋳工程により、表1の比較成分系および実施成分系を有する鋼スラブを製造した。前記鋼スラブから試験片を製造して、高温引張試験を実施した。比較成分系の場合、シリコンおよびアルミニウムの含有量範囲が、本発明の実施例によるシリコンおよびアルミニウムの含有量範囲の上限値を超えた。
表1の実施成分系の試験片に対して、表3により1次および2次焼鈍熱処理工程をそれぞれ実施した。比較例1および比較例3の場合、2次焼鈍温度が本発明の実施例による2次焼鈍温度の下限値640℃より低かった。比較例2および比較例4の場合、2次焼鈍温度が本発明の実施例による2次焼鈍温度の上限値660℃より高かった。比較例5~比較例7は、1次焼鈍温度が本発明の実施例による1次焼鈍温度の上限値750℃より高かった。また、比較例7は、2次焼鈍温度が本発明の実施例による2次焼鈍温度の上限値660℃より高かった。比較例8~11の場合、1次焼鈍熱処理を進行させずに、2次焼鈍熱処理のみ進行させた。さらに、比較例11は、2次焼鈍温度が本発明の実施例による2次焼鈍温度の上限値660℃より高かった。
表1の実施成分系の試験片に対して、表5により1次および2次焼鈍熱処理工程をそれぞれ実施した。
表1の実施成分系の試験片に対して、表7により1次および2次焼鈍熱処理工程をそれぞれ実施した。
Claims (14)
- 重量%で、炭素(C):0.05~0.15%、シリコン(Si):0超過0.4%以下、マンガン(Mn):4.0~9.0%、アルミニウム(Al):0超過0.3%以下、リン(P):0.02%以下、硫黄(S):0.005%以下、窒素(N):0.006%以下、残部の鉄(Fe)およびその他の不可避不純物を含み、
フェライトおよび残留オーステナイトからなる微細組織を有し、
前記微細組織の結晶粒の大きさは、3μm以下であり、
降伏強度(YS):800MPa以上、引張強度(TS):980MPa以上、延伸率(EL):25%以上、ホール広げ性(HER):20%以上である、
高強度および高成形性を有する鋼板。 - ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、バナジウム(V)およびモリブデン(Mo)の少なくとも1つを含み、前記少なくとも1つは、重量%で、それぞれ0超過0.02%以下である、
請求項1に記載の高強度および高成形性を有する鋼板。 - ボロン(B):0超過0.001%以下をさらに含む、
請求項1に記載の高強度および高成形性を有する鋼板。 - 前記微細組織内の前記残留オーステナイトの体積分率は、10~30体積%である、
請求項1に記載の高強度および高成形性を有する鋼板。 - (a)重量%で、炭素(C):0.05~0.15%、シリコン(Si):0超過0.4%以下、マンガン(Mn):4.0~9.0%、アルミニウム(Al):0超過0.3%以下、リン(P):0.02%以下、硫黄(S):0.005%以下、窒素(N):0.006%以下、残部の鉄(Fe)およびその他の不可避不純物を含む鋼スラブを用いて熱延板材を製造するステップと、
(b)前記熱延板材を冷間圧延して冷延板材を製造するステップと、
(c)前記冷延板材をAC3~AC3+15℃の温度で1次熱処理するステップと、
(d)前記1次熱処理した冷延板材を二相域温度で2次熱処理するステップと、を含み、
(d)ステップの後に、前記冷延板材は、フェライトおよび残留オーステナイトからなる微細組織を有する、
高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法。 - 前記鋼スラブは、
ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、バナジウム(V)およびモリブデン(Mo)の少なくとも1つを含み、前記少なくとも1つは、重量%で、それぞれ0超過0.02%以下である、
請求項5に記載の高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法。 - 前記鋼スラブは、
ボロン(B):0超過0.001%以下をさらに含む、
請求項5に記載の高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法。 - 前記微細組織内の前記残留オーステナイトの体積分率は、10~30体積%である、
請求項5に記載の高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法。 - (c)ステップは、
前記熱処理された冷延板材を4~10℃/sの冷却速度で350~450℃まで冷却するステップを含む、
請求項5に記載の高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法。 - (d)ステップは、
前記熱処理された冷延板材を4~10℃/sで350~450℃に冷却するステップを含む、
請求項9に記載の高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法。 - (a)ステップは、
(a1)前記鋼スラブを1150~1250℃の温度に再加熱するステップと、
(a2)再加熱された前記鋼スラブを925~975℃の仕上げ圧延温度で熱間圧延するステップと、
(a3)前記熱間圧延された鋼材を10~30℃/sの冷却速度で700℃~800℃まで冷却した後に巻取るステップと、を含む、
請求項5に記載の高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法。 - (a)ステップと(b)ステップとの間に、
前記熱延板材を550℃~650℃で軟化熱処理するステップをさらに含む、
請求項5に記載の高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法。 - (d)ステップの後に、
前記冷延板材は、降伏強度(YS):800MPa以上、引張強度(TS):980MPa以上、延伸率(EL):25%以上、ホール広げ性(HER):20%以上を有する、
請求項5に記載の高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法。 - (d)ステップの後に、
前記冷延板材の結晶粒の大きさは、3μm以下である、
請求項5に記載の高強度および高成形性を有する鋼板の製造方法。
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