JP2023507724A - 焼付硬化性及び常温耐時効性に優れた冷延鋼板及びめっき鋼板、並びにこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
V(%)={Vtp/(Vgb+Vtp)}×100
上記関係式1において、Vgbは観察領域内のフェライト粒界で観察される硬質組織の個数を意味し、Vtpは観察領域内のフェライト粒界三重点で観察される硬質組織の個数を意味する。
Hel=[C]+0.5×[Mn]+0.75×[Cr]
上記関係式2において、[C]、[Mn]及び[Cr]は、それぞれC、Mn及びCrの含量(重量%)を意味する。
[関係式2]
Hel=[C]+0.5×[Mn]+0.75×[Cr]
V(%)={Vtp/(Vgb+Vtp)}×100
上記関係式1において、Vgbは観察領域内のフェライト粒界で観察される硬質組織の個数を意味し、Vtpは観察領域内のフェライト粒界三重点で観察される硬質組織の個数を意味する。
炭素(C)はマルテンサイトの形成に効果的に寄与する成分であって、本発明が目的とする複合組織鋼を製造するためには、一定レベル以上の炭素(C)が添加されなければならない。したがって、本発明は、複合組織鋼の実現による焼付硬化性及び常温耐時効性確保の観点から、炭素(C)含量の下限を0.002%に制限することができる。好ましい炭素(C)含量の下限は0.003%であってもよく、より好ましい炭素(C)含量の下限は0.004%であってもよい。但し、炭素(C)が過度に添加される場合、複合組織鋼の形成には有利であるのに対し、素材の強度が上昇して伸び率が低下し、クライアント社での部品加工時に、製品の表面に屈曲欠陥が発生する可能性が高くなるという問題点が存在する。したがって、本発明は、炭素(C)含量の上限を0.015%に制限することができる。好ましい炭素(C)含量の上限は0.013%であってもよく、より好ましい炭素(C)含量の上限は0.01%であってもよい。
マンガン(Mn)は硬化能向上に寄与する成分であるだけでなく、炭素(C)のようにマルテンサイトの形成に効果的に寄与する成分である。したがって、本発明は、複合組織鋼の実現による焼付硬化性及び常温耐時効性確保の観点から、マンガン(Mn)含量の下限を1.5%に制限することができる。好ましいマンガン(Mn)含量の下限は1.6%であってもよく、より好ましいマンガン(Mn)含量の下限は1.8%であってもよい。一方、マンガン(Mn)が過剰に添加される場合、伸び率が低下して加工性が劣り、組織内にバンド状のマンガン(Mn)酸化物の帯を形成して加工クラック及び板破断が発生する危険性が高くなるという問題点が存在する。また、マンガン(Mn)が過度に添加される場合、焼鈍時にマンガン(Mn)酸化物が鋼板の表面に溶出してめっき性を大きく阻害するという問題点が存在する。したがって、本発明は、マンガン(Mn)含量の上限を3.0%に制限することができる。好ましいマンガン(Mn)含量の上限は2.6%であってもよく、より好ましいマンガン(Mn)含量の上限は2.3%であってもよい。
鋼中のリン(P)は成形性を大きく損なうことなく、強度確保に最も有利な元素である。但し、リン(P)が過度に添加される場合、脆性破壊の可能性が増加し、熱間圧延中にスラブの板破断を誘発し得るだけでなく、めっき鋼板の表面特性を大きく低下させる可能性がある。したがって、本発明はリン(P)含量の上限を0.03%に制限することができる。但し、不可避に流入するレベルを考慮して、本発明はリン(P)含量の下限から0%を除くことができる。
硫黄(S)は鋼中に不可避に流入する不純物元素であって、可能な限りその含量を低く管理することが好ましい。特に、鋼中の硫黄(S)は赤熱脆性を誘発する可能性があるため、本発明は硫黄(S)含量の上限を0.01%に制限することができる。但し、不可避に流入するレベルを考慮して、本発明は硫黄(S)含量の下限から0%を除くことができる。
窒素(N)も鋼中に不可避に流入する不純物元素である。したがって、可能な限りその含量を低く管理することが好ましいが、製鋼負荷及び操業条件を考慮して、本発明は窒素(N)含量の上限を0.01%に制限することができる。但し、不可避に流入するレベルを考慮して、本発明は窒素(N)含量の下限から0%を除くことができる。
アルミニウム(Al)は鋼の粒度微細化と脱酸のために添加される成分である。本発明は、安定した状態のアルミニウムキルド(Al-killed)鋼を製造するために、酸可溶アルミニウム(sol.Al)含量の下限を0.02%に制限することができる。好ましい酸可溶アルミニウム(sol.Al)含量の下限は0.025%であってもよい。一方、アルミニウム(Al)が過度に添加される場合、結晶粒微細化により強度は上昇するのに対し、製鋼連鋳操業時に介在物が過剰に形成されて鋼板の表面品質が劣るだけでなく、製造コストの上昇を招く可能性がある。したがって、本発明は、酸可溶アルミニウム(sol.Al)含量の上限を0.06%に制限することができ、より好ましい酸可溶アルミニウム(sol.Al)含量の上限は0.07%であることができる。
クロム(Cr)は、上述したマンガン(Mn)と類似の特性を有するため、鋼の硬化能を向上させるだけでなく、マルテンサイトの形成に効果的に寄与する成分である。鋼中にクロム(Cr)が添加された場合、熱間圧延中にCr23C6のような粗大なクロム(Cr)系炭化物を形成し、鋼中の固溶炭素(C)量を適正レベル以下に制御して降伏点伸び(YP-El)の発生を抑制するため、降伏比の低い複合組織鋼を提供することができる。また、クロム(Cr)は、強度上昇に対する伸び率の低下を最小化して複合組織鋼の伸び率確保に効果的に寄与する元素でもある。したがって、本発明は、このような効果を達成するためにクロム(Cr)を必須として添加することができる。一方、クロム(Cr)が過剰に添加される場合、マルテンサイトの形成割合を過度に増加させるため、伸び率が劣るだけでなく、耐食性が低下する可能性がある。したがって、本発明は、クロム(Cr)含量の上限を1.2%に制限することができ、より好ましいクロム(Cr)含量の上限は0.95%であることができる。
シリコン(Si)は、固溶強化により鋼の強度上昇に寄与する成分ではあるが、本発明ではシリコンを意図的に添加しない。本発明の場合、シリコン(Si)を添加しなくても目的とする物性を確保することができる。一方、シリコン(Si)含量が一定レベルを超える場合、熱延段階から形成されたSi酸化物により最終めっき材の表面特性を劣化させるという問題点が存在するため、本発明ではシリコン(Si)含量の上限を0.1%に制限することができる。好ましいシリコン(Si)含量の上限は0.08%であってもよい。一方、不可避に流入するレベルを考慮して、本発明はシリコン(Si)含量の下限から0%を除くことができる。
Hel=[C]+0.5×[Mn]+0.75×[Cr]
上記関係式2において、[C]、[Mn]及び[Cr]は、それぞれC、Mn及びCrの含量(重量%)を意味する。
V(%)={Vtp/(Vgb+Vtp)}×100
所定の合金組成で備えられるスラブを準備した後、スラブ再加熱を行うことができる。本発明のスラブは、上述の冷延鋼板と対応する合金組成を有するため、スラブの合金組成に対する説明は、上述した冷延鋼板の合金組成に対する説明に代える。
再加熱されたスラブを880℃以上の温度範囲で仕上げ圧延した後、400~700℃の温度範囲で巻き取ることができる。
巻き取られた熱延鋼板は通常の条件で酸洗処理することができ、その後、冷間圧延を適用して冷延鋼板を提供することができる。本発明の冷間圧延は、50~90%の圧下率で行うことが好ましい。もし、冷間圧延の圧下率が一定レベル未満の場合、目標とする鋼板の厚さを確保しにくく、鋼板の形状校正が難しいという問題点が存在するため、本発明は冷間圧延の圧下率の下限を50%に制限することができる。一方、冷間圧延の圧下率が一定レベルを超える場合、鋼板のエッジ(edge)部でクラックが発生する可能性が高く、過度な圧延負荷が問題となり得るため、本発明は冷間圧延の圧下率の上限を90%に制限することができる。
本発明が目的とする微細組織、特にフェライトとマルテンサイトの分率及びマルテンサイトの分布度を制御するためには、連続焼鈍条件の厳格な管理が必須である。本発明の目的とする微細組織を確保するために、冷間圧延が完了した冷延鋼板を1~10℃/sの昇温速度で(Ac1+5℃)~(Ac3-20℃)の温度範囲まで昇温した後、30~240秒間保持する連続焼鈍を行うことができる。
V(%)={Vtp/(Vgb+Vtp)}×100
上記関係式1において、Vgbは観察領域内のフェライト粒界で観察される硬質組織の個数を意味し、Vtpは観察領域内のフェライト粒界三重点で観察される硬質組織の個数を意味する。
表1の合金組成を有するスラブを準備した後、表2の工程条件を適用して溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。それぞれの試片は、1200℃のスラブ再加熱温度条件及び70%の冷間圧延の圧下率が共通的に適用された。各試片における微細組織の観察結果及び物性の測定結果を表2に併せて記載した。
**Ac3=902-255×[C]-11×[Mn]+19×[Si]-5×[Cr]+13×[Mo]-20×[Ni]+55×[V]
Claims (11)
- 重量%で、C:0.002~0.015%、Mn:1.5~3.0%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、N:0.01%以下、sol.Al:0.02~0.06%、Cr:1.2%以下(0%を除く)、残部Fe及び不可避不純物を含み、
微細組織として基地組織であるフェライトと残部の硬質組織とを含み、
下記の関係式1により規定される粒界三重点の硬質組織占有比(V)が70%以上である、焼付硬化性及び常温耐時効性に優れた冷延鋼板。
[関係式1]
V(%)={Vtp/(Vgb+Vtp)}×100
前記関係式1において、Vgbは観察領域内のフェライト粒界で観察される硬質組織の個数を意味し、Vtpは観察領域内のフェライト粒界三重点で観察される硬質組織の個数を意味する。 - 前記フェライトの分率は95面積%以上であり、
前記硬質組織はマルテンサイトを含む、請求項1に記載の焼付硬化性及び常温耐時効性に優れた冷延鋼板。 - 前記冷延鋼板は、下記の関係式2により定義されるHelが1.2~2.5の範囲を満たす、請求項1に記載の焼付硬化性及び常温耐時効性に優れた冷延鋼板。
[関係式2]
Hel=[C]+0.5×[Mn]+0.75×[Cr]
前記関係式2において、[C]、[Mn]及び[Cr]は、それぞれC、Mn及びCrの含量(重量%)を意味する。 - 前記冷延鋼板は、重量%で、0.1%以下(0%を含む)のシリコン(Si)をさらに含む、請求項1に記載の焼付硬化性及び常温耐時効性に優れた冷延鋼板。
- 前記冷延鋼板は、
焼付硬化量(BH、170℃で20分間の熱処理後に引張試験)が30MPa以上であり、
降伏点伸び(YP-El、100℃で1時間の熱処理後に引張試験)が0.2%以下である、請求項1に記載の焼付硬化性及び常温耐時効性に優れた冷延鋼板。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の冷延鋼板と、
前記冷延鋼板の少なくとも一側に形成されためっき層又は合金化めっき層と、を含む、焼付硬化性及び常温耐時効性に優れためっき鋼板。 - 重量%で、C:0.002~0.015%、Mn:1.5~3.0%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、N:0.01%以下、sol.Al:0.02~0.06%、Cr:1.2%以下(0%を除く)、残部Fe及び不可避不純物を含むスラブを加熱する段階と、
前記スラブを熱間圧延して熱延鋼板を提供する段階と、
前記熱延鋼板を巻き取る段階と、
前記熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を提供する段階と、
前記冷延鋼板を連続焼鈍する段階と、を含み、且つ
前記連続焼鈍は1~10℃/sの昇温速度で(Ac1+5℃)~(Ac3-20℃)の温度範囲まで昇温した後30~240秒間保持する、焼付硬化性及び常温耐時効性に優れた冷延鋼板の製造方法。 - 前記スラブは、下記の関係式2により定義されるHelが1.2~2.5の範囲を満たす、請求項7に記載の焼付硬化性及び常温耐時効性に優れた冷延鋼板の製造方法。
[関係式2]
Hel=[C]+0.5×[Mn]+0.75×[Cr]
前記関係式2において、[C]、[Mn]及び[Cr]は、それぞれC、Mn及びCrの含量(重量%)を意味する。 - 前記スラブは、重量%で、0.1%以下(0%を含む)のシリコン(Si)をさらに含む、請求項7に記載の焼付硬化性及び常温耐時効性に優れた冷延鋼板の製造方法。
- 前記スラブ加熱温度は1100~1300℃であり、
前記熱間圧延の仕上げ圧延温度は880℃以上であり、
前記巻取温度は400~700℃であり、
前記冷間圧延の圧下率は50~90%である、請求項7に記載の焼付硬化性及び常温耐時効性に優れた冷延鋼板の製造方法。 - 前記冷延鋼板を440~480℃の溶融亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛めっきする段階と、
選択的に前記溶融亜鉛めっき後460~610℃の温度範囲で20秒以上保持して合金化処理する段階と、をさらに含む、請求項7から10のいずれか一項に記載の焼付硬化性及び常温耐時効性に優れためっき鋼板の製造方法。
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