JP2024500722A - 降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024500722A JP2024500722A JP2023536467A JP2023536467A JP2024500722A JP 2024500722 A JP2024500722 A JP 2024500722A JP 2023536467 A JP2023536467 A JP 2023536467A JP 2023536467 A JP2023536467 A JP 2023536467A JP 2024500722 A JP2024500722 A JP 2024500722A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rolled steel
- steel sheet
- cold
- ultra
- strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000005452 bending Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 66
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 59
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 59
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 50
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 22
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 17
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 14
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 8
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000013001 point bending Methods 0.000 claims description 6
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 5
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 15
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 7
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 6
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 3
- 238000001887 electron backscatter diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000797 Ultra-high-strength steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000029052 metamorphosis Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
- C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/84—Controlled slow cooling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0236—Cold rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
- C21D8/0273—Final recrystallisation annealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/001—Austenite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/002—Bainite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/005—Ferrite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
Abstract
本発明は、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法に関し、より具体的には、メンバ(member)、シートレール(seat rail)及びピラー(pillar)等のような自動車用構造部材として使用できる降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法に関する。
Description
本発明は、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法に関し、より具体的には、メンバ(member)、シートレール(seat rail)及びピラー(pillar)等のような自動車用構造部材として使用できる降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法に関する。
最近、自動車の乗客及び歩行者に対する安全規制の強化により安全装置の構築が義務化され、自動車の燃費向上のための軽量化とは反対の状況となり、車体の重量が増加するという問題がある。消費者の間では、環境にやさしく、燃費の効率の高いハイブリッド(Hybrid)や電気自動車への関心が高まっているが、このような環境にやさしく安全な車を生産するためには、車体構造の軽量化及び車体素材の安定性を確保しなければならない。しかし、ハイブリッド自動車は、既存のガソリンエンジンだけでなく、電気エンジン、電気バッテリー、そして2次燃料保管タンクなどの様々な装置が追加されている。また、運転者の便宜施設等が継続的に追加されて車体の重量が増加している。したがって、車体の軽量化を実現するためには、薄いながらも強度、延性及び曲げ特性などに優れた素材の開発が必須である。よって、このような問題を解決するためには、引張強度980MPa以上の高強度及び高延性等を確保できるギガ級鋼板の開発が必要である。
一方、近年、自動車の衝撃安定性に対する規制の拡大と共に、車体の耐衝撃性を向上させるために、メンバ(member)、シートレール(seat rail)及びピラー(pillar)等の構造部材において、降伏強度に優れた高強度鋼が採用されている。構造部材は、引張強度に対する降伏強度、すなわち、降伏比(降伏強度/引張強度)が高いほど、衝撃エネルギーの吸収に有利な特徴を有している。しかし、一般に鋼板の強度が増加するほど、伸び率が減少して成形加工性が低下するという問題点が発生するため、高降伏比、成形性及び部品加工時の主要物性である曲げ特性が同時に向上した材料の開発が求められている実情である。
降伏強度を高めるための代表的な製造方法としては、連続焼鈍時に水冷却を用いることである。すなわち、焼鈍工程で均熱させた後、水に浸漬し、焼戻しを行うことにより、微細組織をマルテンサイトからテンパードマルテンサイトに変態させた鋼板を製造することができる。このような方法の代表的な従来技術としては特許文献1がある。特許文献1は、炭素0.18~0.3%の鋼材を連続焼鈍した後に常温まで水冷し、次いで、120~300℃の温度で1~15分間の過時効処理を行い、マルテンサイトの体積率が80~97%であり、残部がフェライトである鋼材を製造することに関する技術である。このように水冷した後、焼戻し方式により超高強度鋼を製造する場合、降伏比は非常に高いものの、幅方向、長さ方向の温度偏差によりコイルの形状品質が劣化するという問題が発生する。よって、ロールフォーミング加工時、部位による材質不良、作業性の低下などの問題が発生する。
上記高張力鋼板の加工性を向上させた従来技術としては特許文献2がある。特許文献2は、テンパードマルテンサイトを主体とする複合組織からなる鋼板に関するものであって、加工性を向上させるために、組織の内部に粒径1~100nmの微細析出Cu粒子を分散させることを特徴としている。しかし、特許文献1は、良好な微細Cu粒子を析出させるためにCu含量を2~5%にして過剰に添加することによって、Cuに起因する赤熱脆性が発生する可能性があり、また製造コストが過度に上昇するという問題点がある。
一方、特許文献3は、フェライト(ferrite)を基地組織として、パーライト(pearlite)2~10面積%を含む微細組織を有し、主にTi等のような炭・窒化物形成元素の添加による析出強化及び結晶粒微細化により強度を向上させた鋼板を提示している。特許文献3は、低い製造コストに比べて高い強度が容易に得られるという利点を有しているが、微細析出物により再結晶温度が急激に上昇することになり、十分な再結晶を起こして延性を確保するためには、高温焼鈍を実施しなければならないという欠点がある。また、フェライト基地に炭・窒化物を析出させて強化する既存の析出強化鋼は600MPa級以上の高強度鋼を得ることが困難であるという問題点がある。
したがって、上述した問題点を解決し、高い降伏強度及び曲げ特性を示しながらも、冷間成形が可能な超高強度を有する鋼材の開発が求められている実情である。
本発明の一側面は、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法を提供しようとするものである。
本発明の一実施形態は重量%で、C:0.03~0.12%、Si:0.03~0.30%、Mn:2.1~2.9%、Al:0.005~0.07%、Nb:0.01~0.08%、Ti:0.005~0.08%、B:0.0005~0.005%、Cr:0.7~1.4%、Mo:0.005~0.10%、N:0.008%以下(0%は除く)、残部Fe及びその他の不可避不純物を含み、下記関係式1~3を満たし、微細組織は面積%で、フレッシュマルテンサイト:4~19%、テンパードマルテンサイトとベイナイトの合計:78~95%及び残留オーステナイト:0.2~2.0%を含み、上記微細組織の平均結晶粒サイズは0.5~6μmである降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板を提供する。
[関係式1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb/C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
(但し、上記関係式1~3に記載の合金成分の含量は重量%を意味する。)
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb/C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
(但し、上記関係式1~3に記載の合金成分の含量は重量%を意味する。)
本発明の他の実施形態は重量%で、C:0.03~0.12%、Si:0.03~0.30%、Mn:2.1~2.9%、Al:0.005~0.07%、Nb:0.01~0.08%、Ti:0.005~0.08%、B:0.0005~0.005%、Cr:0.7~1.4%、Mo:0.005~0.10%、N:0.008%以下(0%は除く)、残部Fe及びその他の不可避不純物を含み、下記関係式1~3を満たすスラブを加熱する段階と、上記加熱されたスラブを仕上げ圧延の出側温度がAr3+50℃~Ar3+150℃となるように仕上げ圧延して熱延鋼板を得る段階と、上記熱延鋼板をMs+50℃~Ms+300℃まで冷却した後に巻き取る段階と、上記巻き取られた熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、上記冷延鋼板をAr3+10℃~Ar3+70℃の温度範囲で連続焼鈍する段階と、上記連続焼鈍された冷延鋼板を50~200秒間均熱処理する段階と、上記均熱処理された冷延鋼板を620~700℃まで1~10℃/sの冷却速度で1次冷却する段階と、上記1次冷却された冷延鋼板を360~420℃まで5~50℃/sの冷却速度で2次冷却する段階と、上記2次冷却された冷延鋼板を250~650秒間過時効処理した後、320~400℃で終了する段階と、を含み、上記2次冷却及び過時効処理時、下記関係式4~6を満たす、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法を提供する。
[関係式1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb/C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
[関係式4]
10≦A≦70
[関係式5]
30≦B≦100
[関係式6]
2.5≦過時効処理時間/B≦14
(但し、上記関係式1~3に記載の合金成分の含量は重量%を意味し、上記関係式4~6において、AはMs-2次冷却終了温度(℃)であり、BはMs-過時効処理終了温度(℃)である。)
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb/C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
[関係式4]
10≦A≦70
[関係式5]
30≦B≦100
[関係式6]
2.5≦過時効処理時間/B≦14
(但し、上記関係式1~3に記載の合金成分の含量は重量%を意味し、上記関係式4~6において、AはMs-2次冷却終了温度(℃)であり、BはMs-過時効処理終了温度(℃)である。)
本発明の一側面によれば、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板について説明する。まず、本発明の合金組成について説明する。下記で説明する合金組成の含量は、特に断りのない限り重量%を意味する。
C:0.03~0.12%
炭素(C)は、固溶強化のために添加される非常に重要な元素である。また、炭素は析出元素と結合して微細炭化物を生成することで強度の向上に寄与する。上記Cの含量が0.03%未満の場合には、所望の強度を確保することが非常に難しい。一方、上記Cの含量が0.12%を超えると、硬化能の増加により冷却中にマルテンサイトが過度に形成されるため、強度が急激に増加し、曲げ特性が低下することがあり、これにより、本発明が得ようとするHER、R/t及び3点曲げの最大角度を得ることが難しい可能性がある。また、溶接性が低下し、顧客社での部品加工時に溶接欠陥が発生する可能性が高くなる。したがって、上記Cの含量は0.03~0.12%の範囲を有することが好ましい。上記C含量の下限は0.04%であることがより好ましく、0.05%であることがさらに好ましい。上記C含量の上限は0.10%であることがより好ましく、0.09%であることがさらに好ましい。
炭素(C)は、固溶強化のために添加される非常に重要な元素である。また、炭素は析出元素と結合して微細炭化物を生成することで強度の向上に寄与する。上記Cの含量が0.03%未満の場合には、所望の強度を確保することが非常に難しい。一方、上記Cの含量が0.12%を超えると、硬化能の増加により冷却中にマルテンサイトが過度に形成されるため、強度が急激に増加し、曲げ特性が低下することがあり、これにより、本発明が得ようとするHER、R/t及び3点曲げの最大角度を得ることが難しい可能性がある。また、溶接性が低下し、顧客社での部品加工時に溶接欠陥が発生する可能性が高くなる。したがって、上記Cの含量は0.03~0.12%の範囲を有することが好ましい。上記C含量の下限は0.04%であることがより好ましく、0.05%であることがさらに好ましい。上記C含量の上限は0.10%であることがより好ましく、0.09%であることがさらに好ましい。
Si:0.03~0.30%
ケイ素(Si)は鋼の5大元素であって、少量が製造工程中に自然に添加される。上記Siは強度の増加に寄与し、炭化物の生成を抑制して焼鈍均熱処理及び冷却中に炭素が炭化物として生成されないようにする。また、この炭素が分配され残留オーステナイトに集積することにより、常温でオーステナイト相が残留するようにして伸び率の確保に有利とする。上記Siの含量が0.03%未満の場合には、上述した効果を十分に確保し難くなる可能性がある。一方、上記Siの含量が0.30%を超える場合には、固溶強化の効果が大きくなって伸び率が減少することがあり、表面スケール欠陥を誘発してめっき表面品質が低下し、化成処理性を低下させることがある。したがって、上記Siの含量は0.03~0.30%の範囲を有することが好ましい。上記Si含量の下限は0.04%であることがより好ましく、0.05%であることがさらに好ましい。上記Si含量の上限は0.25%であることがより好ましく、0.20%であることがさらに好ましい。
ケイ素(Si)は鋼の5大元素であって、少量が製造工程中に自然に添加される。上記Siは強度の増加に寄与し、炭化物の生成を抑制して焼鈍均熱処理及び冷却中に炭素が炭化物として生成されないようにする。また、この炭素が分配され残留オーステナイトに集積することにより、常温でオーステナイト相が残留するようにして伸び率の確保に有利とする。上記Siの含量が0.03%未満の場合には、上述した効果を十分に確保し難くなる可能性がある。一方、上記Siの含量が0.30%を超える場合には、固溶強化の効果が大きくなって伸び率が減少することがあり、表面スケール欠陥を誘発してめっき表面品質が低下し、化成処理性を低下させることがある。したがって、上記Siの含量は0.03~0.30%の範囲を有することが好ましい。上記Si含量の下限は0.04%であることがより好ましく、0.05%であることがさらに好ましい。上記Si含量の上限は0.25%であることがより好ましく、0.20%であることがさらに好ましい。
Mn:2.1~2.9%
マンガン(Mn)は、鋼中の硫黄を完全にMnSとして析出させ、FeSの生成による熱間脆性を防止するとともに、鋼を固溶強化させる元素である。上記Mnの含量が2.1%未満の場合には、本発明で目標とする強度の確保に困難がある。一方、上記Mnの含量が2.9%を超えると、溶接性、熱間圧延性などの問題が発生する可能性が高く、同時に硬化能を増加させてマルテンサイトを過度に形成させることがあり、伸び率の減少をもたらすことがある。また、微細組織内にMn-Band(Mn酸化物の帯)が形成されて加工クラック及び板破断が発生する危険が高くなるという問題があり、焼鈍時にMn酸化物が表面に溶出してめっき性を大きく阻害するという問題がある。したがって、上記Mnの含量は2.1~2.9%の範囲を有することが好ましい。上記Mn含量の下限は2.2%であることがより好ましく、2.3%であることがさらに好ましい。上記Mn含量の上限は2.8%であることがより好ましく、2.7%であることがさらに好ましい。
マンガン(Mn)は、鋼中の硫黄を完全にMnSとして析出させ、FeSの生成による熱間脆性を防止するとともに、鋼を固溶強化させる元素である。上記Mnの含量が2.1%未満の場合には、本発明で目標とする強度の確保に困難がある。一方、上記Mnの含量が2.9%を超えると、溶接性、熱間圧延性などの問題が発生する可能性が高く、同時に硬化能を増加させてマルテンサイトを過度に形成させることがあり、伸び率の減少をもたらすことがある。また、微細組織内にMn-Band(Mn酸化物の帯)が形成されて加工クラック及び板破断が発生する危険が高くなるという問題があり、焼鈍時にMn酸化物が表面に溶出してめっき性を大きく阻害するという問題がある。したがって、上記Mnの含量は2.1~2.9%の範囲を有することが好ましい。上記Mn含量の下限は2.2%であることがより好ましく、2.3%であることがさらに好ましい。上記Mn含量の上限は2.8%であることがより好ましく、2.7%であることがさらに好ましい。
Al:0.005~0.07%
アルミニウム(Al)は製鋼時の脱酸のために添加される元素である。上記Alの含量が0.005%未満の場合には、脱酸効果を十分に得ることが困難であり、0.07%を超える場合には、溶鋼中の酸素(O)と反応して高融点の酸化物(介在物)が形成され、ノズル詰まりが発生することがあり、また、このように形成される介在物の形状が鋭く、曲げ特性が低下することがある。したがって、上記Alの含量は0.005~0.07%であることが好ましい。上記Al含量の下限は0.010%であることがより好ましく、0.020%であることがさらに好ましい。上記Al含量の上限は0.06%であることがより好ましく、0.05%であることがさらに好ましい。
アルミニウム(Al)は製鋼時の脱酸のために添加される元素である。上記Alの含量が0.005%未満の場合には、脱酸効果を十分に得ることが困難であり、0.07%を超える場合には、溶鋼中の酸素(O)と反応して高融点の酸化物(介在物)が形成され、ノズル詰まりが発生することがあり、また、このように形成される介在物の形状が鋭く、曲げ特性が低下することがある。したがって、上記Alの含量は0.005~0.07%であることが好ましい。上記Al含量の下限は0.010%であることがより好ましく、0.020%であることがさらに好ましい。上記Al含量の上限は0.06%であることがより好ましく、0.05%であることがさらに好ましい。
Nb:0.01~0.08%
ニオブ(Nb)は、オーステナイト粒界に偏析して焼鈍熱処理時にオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制し、微細な炭化物を形成して強度の増加に寄与する元素である。上記Nbの含量が0.01%未満の場合には、上述した効果が不十分である。一方、上記Nbの含量が0.08%を超える場合には、粗大な炭化物が析出し、鋼中の固溶炭素量の低減により強度及び伸び率が減少することがあり、製造コストが上昇するという問題点がある。したがって、上記Nbの含量は0.01~0.08%の範囲を有することが好ましい。上記Nb含量の下限は0.02%であることがより好ましく、0.03%であることがさらに好ましい。上記Nb含量の上限は0.07%であることがより好ましく、0.06%であることがさらに好ましい。
ニオブ(Nb)は、オーステナイト粒界に偏析して焼鈍熱処理時にオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制し、微細な炭化物を形成して強度の増加に寄与する元素である。上記Nbの含量が0.01%未満の場合には、上述した効果が不十分である。一方、上記Nbの含量が0.08%を超える場合には、粗大な炭化物が析出し、鋼中の固溶炭素量の低減により強度及び伸び率が減少することがあり、製造コストが上昇するという問題点がある。したがって、上記Nbの含量は0.01~0.08%の範囲を有することが好ましい。上記Nb含量の下限は0.02%であることがより好ましく、0.03%であることがさらに好ましい。上記Nb含量の上限は0.07%であることがより好ましく、0.06%であることがさらに好ましい。
Ti:0.005~0.08%
チタン(Ti)は微細炭化物形成元素であって、降伏強度及び引張強度の確保に寄与する。また、Tiは窒化物形成元素であって、鋼中のNをTiNとして析出させてAlN析出を抑制する効果があり、連続鋳造時にクラックが発生する危険を低減させる利点がある。上記Tiの含量が0.005%未満の場合には、上述した効果を得ることが困難になる可能性がある。一方、上記Tiの含量が0.08%を超えると、粗大な炭化物が析出し、鋼中の固溶炭素量の低減により強度及び伸び率が減少することがあり、連鋳時にノズル詰まりを引き起こすことがある。したがって、上記Tiの含量は0.005~0.08%の範囲を有することが好ましい。上記Ti含量の下限は0.007%であることがより好ましく、0.01%であることがさらに好ましい。上記Ti含量の上限は0.07%であることがより好ましく、0.06%であることがさらに好ましい。
チタン(Ti)は微細炭化物形成元素であって、降伏強度及び引張強度の確保に寄与する。また、Tiは窒化物形成元素であって、鋼中のNをTiNとして析出させてAlN析出を抑制する効果があり、連続鋳造時にクラックが発生する危険を低減させる利点がある。上記Tiの含量が0.005%未満の場合には、上述した効果を得ることが困難になる可能性がある。一方、上記Tiの含量が0.08%を超えると、粗大な炭化物が析出し、鋼中の固溶炭素量の低減により強度及び伸び率が減少することがあり、連鋳時にノズル詰まりを引き起こすことがある。したがって、上記Tiの含量は0.005~0.08%の範囲を有することが好ましい。上記Ti含量の下限は0.007%であることがより好ましく、0.01%であることがさらに好ましい。上記Ti含量の上限は0.07%であることがより好ましく、0.06%であることがさらに好ましい。
B:0.0005~0.005%
ボロン(B)は鋼材の硬化能の確保に大きく寄与する元素であって、このような効果を得るためには0.0005%以上添加することが好ましい。しかし、上記Bの含量が0.005%を超えると、粒界にボロン炭化物を形成させてフェライトの核生成場所を提供するため、むしろ硬化能を悪化させるおそれがある。したがって、上記Bの含量は0.0005~0.005%の範囲を有することが好ましい。上記B含量の下限は0.0010%であることがより好ましく、0.0015%であることがさらに好ましい。上記B含量の上限は0.0045%であることがより好ましく、0.004%であることがさらに好ましい。
ボロン(B)は鋼材の硬化能の確保に大きく寄与する元素であって、このような効果を得るためには0.0005%以上添加することが好ましい。しかし、上記Bの含量が0.005%を超えると、粒界にボロン炭化物を形成させてフェライトの核生成場所を提供するため、むしろ硬化能を悪化させるおそれがある。したがって、上記Bの含量は0.0005~0.005%の範囲を有することが好ましい。上記B含量の下限は0.0010%であることがより好ましく、0.0015%であることがさらに好ましい。上記B含量の上限は0.0045%であることがより好ましく、0.004%であることがさらに好ましい。
Cr:0.7~1.4%
クロム(Cr)は硬化能を向上させ、鋼の強度を高める元素である。上記Crの含量が0.7%未満の場合には、目標とする強度の確保が難しい可能性がある。一方、上記Crの含量が1.4%を超える場合には、鋼板の延性が低下する可能性がある。したがって、上記Crの含量は0.7~1.4%の範囲を有することが好ましい。上記Cr含量の下限は0.75%であることがより好ましく、0.8%であることがさらに好ましい。上記Cr含量の上限は1.3%であることがより好ましく、1.2%であることがさらに好ましい。
クロム(Cr)は硬化能を向上させ、鋼の強度を高める元素である。上記Crの含量が0.7%未満の場合には、目標とする強度の確保が難しい可能性がある。一方、上記Crの含量が1.4%を超える場合には、鋼板の延性が低下する可能性がある。したがって、上記Crの含量は0.7~1.4%の範囲を有することが好ましい。上記Cr含量の下限は0.75%であることがより好ましく、0.8%であることがさらに好ましい。上記Cr含量の上限は1.3%であることがより好ましく、1.2%であることがさらに好ましい。
Mo:0.005~0.10%
モリブデン(Mo)は炭化物を形成する元素であって、Ti、Nb、Vなどの炭・窒化物形成元素との複合添加時に、析出物のサイズを微細に保持して降伏強度及び引張強度を向上させる役割を果たす。また、上記Moは鋼の硬化能を向上させ、マルテンサイトを結晶粒界(Grain bondary)に微細に形成させて降伏比の制御を可能とする利点がある。上述した効果のためには、上記Moが0.0005%以上添加されることが好ましい。但し、高価な元素であるため、その含量が高くなるほど、製造上不利となる欠点があるため、その含量を適切に制御することが好ましい。上記Moの含量が0.10%を超えると、製造コストの急激な上昇を招き、経済性が低下するだけでなく、過度な結晶粒微細化効果と固溶強化効果により、むしろ鋼の延性が低下するという問題がある。したがって、上記Moの含量は0.005~0.10%の範囲を有することが好ましい。上記Mo含量の下限は0.007%であることがより好ましく、0.01%であることがさらに好ましい。上記Mo含量の上限は0.08%であることがより好ましく、0.06%であることがさらに好ましい。
モリブデン(Mo)は炭化物を形成する元素であって、Ti、Nb、Vなどの炭・窒化物形成元素との複合添加時に、析出物のサイズを微細に保持して降伏強度及び引張強度を向上させる役割を果たす。また、上記Moは鋼の硬化能を向上させ、マルテンサイトを結晶粒界(Grain bondary)に微細に形成させて降伏比の制御を可能とする利点がある。上述した効果のためには、上記Moが0.0005%以上添加されることが好ましい。但し、高価な元素であるため、その含量が高くなるほど、製造上不利となる欠点があるため、その含量を適切に制御することが好ましい。上記Moの含量が0.10%を超えると、製造コストの急激な上昇を招き、経済性が低下するだけでなく、過度な結晶粒微細化効果と固溶強化効果により、むしろ鋼の延性が低下するという問題がある。したがって、上記Moの含量は0.005~0.10%の範囲を有することが好ましい。上記Mo含量の下限は0.007%であることがより好ましく、0.01%であることがさらに好ましい。上記Mo含量の上限は0.08%であることがより好ましく、0.06%であることがさらに好ましい。
N:0.008%以下(0%は除く)
上記窒素(N)は、製造工程上、不可避に含有される元素であるが、炭・窒化物の形成を通じて鋼材の強度向上に寄与する元素である。但し、上記Nの含量が0.008%を超える場合には、脆性が発生する危険性が大きく増加するだけでなく、TiNを形成して残った余分のNによって、硬化能に寄与すべきBがBNの形態で消耗されることがある。したがって、上記Nの含量は0.008%以下であることが好ましい。上記Nの含量は0.007%以下であることがより好ましく、0.006%以下であることがさらに好ましい。
上記窒素(N)は、製造工程上、不可避に含有される元素であるが、炭・窒化物の形成を通じて鋼材の強度向上に寄与する元素である。但し、上記Nの含量が0.008%を超える場合には、脆性が発生する危険性が大きく増加するだけでなく、TiNを形成して残った余分のNによって、硬化能に寄与すべきBがBNの形態で消耗されることがある。したがって、上記Nの含量は0.008%以下であることが好ましい。上記Nの含量は0.007%以下であることがより好ましく、0.006%以下であることがさらに好ましい。
一方、本発明の冷延鋼板は、上述した合金成分を満たすとともに、下記関係式1~3を満たすことが好ましい。これにより、本発明が目標とする曲げ加工性に非常に優れた引張強度980MPa以上の超高強度鋼板を製造することができる。
[関係式1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
上記関係式1は、強度及び溶接性を確保するための成分関係式である。上記関係式1の値が0.18未満の場合には、本発明が目標とする強度を確保することが困難であり、0.30を超える場合には溶接性が低下する可能性がある。したがって、上記関係式1の値は、0.18~0.30の範囲を有することが好ましい。上記関係式1の値の下限は0.19であることがより好ましく、0.20であることがさらに好ましい。上記関係式1の値の上限は0.28であることがより好ましく、0.26であることがさらに好ましい。
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
上記関係式2は、硬化能を確保するための硬化能指数に関する関係式である。上記関係式2の値が180未満の場合には、硬化能の不足により本発明で目標とする強度を確保することが困難であり、270を超える場合には、硬化能が過度に高くなり曲げ特性及び成形性が低下する可能性がある。したがって、上記関係式2の値は、180~270の範囲を有することが好ましい。上記関係式2の値の下限は190であることがより好ましく、200であることがさらに好ましい。上記関係式2の値の上限は260であることがより好ましく、250であることがさらに好ましい。
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb/C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb/C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
上記関係式3は、本発明が目標とする強度、硬化能及び溶接性を同時に確保するための成分関係式である。上記関係式3の値が700未満の場合には、溶接性が低下することがあるだけでなく、硬化能の不足により本発明が目標とする強度の確保が困難であり、1200を超える場合には、硬化能が過度に高くなり曲げ特性及び成形性が低下する可能性がある。したがって、上記関係式3の値は、700~1200の範囲を有することが好ましい。上記関係式3の値の下限は700であることがより好ましく、800であることがさらに好ましい。上記関係式3の値の上限は1150であることがより好ましく、1100であることがさらに好ましい。
本発明の残りの成分は鉄(Fe)である。但し、通常の製造過程では、原料又は周囲環境から意図しない不純物が不可避に混入する可能性があるため、これを排除することはできない。これらの不純物は通常の製造過程における技術者であれば、誰でも分かるものであるため、本明細書では、その全ての内容について特に言及しない。
但し、そのうちリン及び硫黄は一般的に多く言及される不純物であるため、これについて簡略に説明すると、次の通りである。
P:0.04%以下(0%は除く)
リン(P)は、結晶粒界及び/又は相間粒界に偏析して脆性を誘発し得る元素である。したがって、その含量をできるだけ低く制御しなければならず、0.04%以下に制限することが好ましい。上記Pの含量は0.03%以下に制限することがより好ましく、0.02%以下に制限することがさらに好ましい。
リン(P)は、結晶粒界及び/又は相間粒界に偏析して脆性を誘発し得る元素である。したがって、その含量をできるだけ低く制御しなければならず、0.04%以下に制限することが好ましい。上記Pの含量は0.03%以下に制限することがより好ましく、0.02%以下に制限することがさらに好ましい。
S:0.005%以下(0%は除く)
硫黄(S)は不純物であって、鋼中にMnS非金属介在物及び連鋳凝固中に偏析して高温クラックを誘発することがある。したがって、その含量をできるだけ低く制御しなければならず、0.005%以下に制限することが好ましい。上記Sの含量は、0.004%以下に制限することがより好ましく、0.003%以下に制限することがさらに好ましい。
硫黄(S)は不純物であって、鋼中にMnS非金属介在物及び連鋳凝固中に偏析して高温クラックを誘発することがある。したがって、その含量をできるだけ低く制御しなければならず、0.005%以下に制限することが好ましい。上記Sの含量は、0.004%以下に制限することがより好ましく、0.003%以下に制限することがさらに好ましい。
なお、上記不純物はトランプ元素としてSb、Mg、Sn、Sb、Zn及びPbのうち1以上を含み、その合計が0.1重量%以下であり得る。トランプ元素は、製鋼工程で原料として使用するスクラップなどに由来する不純物元素であって、その合計が0.1%を超える場合には、スラブの表面クラックを引き起こすことがあり、鋼板の表面品質を低下させる可能性がある。
以下、本発明の一実施形態に係る降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の微細組織等について説明する。
本発明の冷延鋼板の微細組織は面積%で、フレッシュマルテンサイト:4~19%、テンパードマルテンサイトとベイナイトの合計:78~95%及び残留オーステナイト:0.2~2.0%を含むことが好ましい。本発明の冷延鋼板の微細組織は、テンパードマルテンサイト(以下、「TM」ともいう)とベイナイト(以下、「B」ともいう)を主組織として含む。上記テンパードマルテンサイトとベイナイトは微細組織上、その区別が容易ではないため、本発明では、上記テンパードマルテンサイトとベイナイトの合計の分率を制御する。上記テンパードマルテンサイトとベイナイトの合計の分率が78%未満の場合には、目標とする強度の確保が難しく、95%を超える場合には、曲げ特性及び伸び率が低下する可能性がある。上記フレッシュマルテンサイト(以下、「FM」ともいう)は強度の確保に有利な組織である。上記フレッシュマルテンサイトの分率が4%未満の場合には目標とする強度の確保が難しく、19%を超える場合には曲げ特性及び伸び率が低下する可能性がある。上記残留オーステナイト(以下、「RA」ともいう)は、伸び率の確保に有利な組織である。上記残留オーステナイトの分率が0.2%未満の場合には上記効果を十分に得ることが困難であり、2.0%を超える場合には加工時にマルテンサイトに変態してHER又は曲げ特性が低下する可能性がある。一方、上記微細組織は、10%以下のフェライトをさらに含むことができる。上記フェライト組織は、製造工程上、不可避に形成され得る組織ではあるが、肯定的な機能を果たすこともある。例えば、上記フェライトは伸び率の確保に寄与することができる。但し、その分率が10%を超える場合には、本発明が得ようとする強度の確保が困難であり得る。上記フェライトの分率は7%以下であることがより好ましく、5%以下であることがさらに好ましい。
一方、上記微細組織の平均結晶粒サイズは0.5~6μmであることが好ましい。上記平均結晶粒サイズは微細であるほど、強度及びHER等の物性の確保に有利であるが、0.5μm未満に制御するためには、結晶粒微細化に有効なNb、Ti、Mo及びV等の投入量が過度に多くなり、製造コストが上昇することがある。上記平均結晶粒サイズが6μmを超える場合には、本発明が目標とする強度の確保が難しく、HER及び曲げ特性が非常に低下する可能性がある。したがって、上記平均粒サイズは0.5~6.0μmの範囲を有することが好ましい。上記平均結晶粒サイズの下限は1.0μmであることがより好ましく、1.5μmであることがさらに好ましい。上記平均結晶粒サイズの上限は5.5μmであることがより好ましく、5.0μmであることがさらに好ましい。
上述のように提供される本発明の冷延鋼板は、降伏強度(YS):800~980MPa、引張強度(TS):980~1180MPa、伸び率(EL):4~12%、降伏比(YS/TS):0.70~0.95、穴拡げ率(HER):35~80%、R/t:0.8以下、3点曲げの最大角度:90~140°であってもよい。上記降伏強度は820~960MPaであることがより好ましく、850~950MPaであることがさらに好ましい。上記引張強度は、1000~1170MPaであることがより好ましく、1020~1160MPaであることがさらに好ましい。上記伸び率は5~11%であることがより好ましく、6~10%であることがさらに好ましい。降伏比は0.72~0.92であることがより好ましく、0.75~0.90であることがさらに好ましい。上記穴拡げ率は40~75%であることがより好ましく、45~70%であることがさらに好ましい。上記R/tは0.15~0.70であることがより好ましく、0.20~0.60であることがさらに好ましい。上記3点曲げの最大角度は95~135°であることがより好ましく、100~130°であることがさらに好ましい。
また、本発明の冷延鋼板は硬度(HvBM)が300~400Hvであってもよい。上記母材硬度は310~390Hvであることがより好ましく、320~380Hvであることがさらに好ましい。さらに、溶接後に形成される溶接部の溶融部(Fusion Zone)硬度(HvFZ)が350~450Hvであってもよい。上記溶接部の溶融部硬度が350Hv未満である場合には、十分な溶融部硬度を確保できず、溶接部の強度が低い可能性がある。一方、450Hvを超える場合には、溶融部硬度が高すぎて、クラック発生の敏感性が高くなるため、溶接部の強度と衝撃吸収エネルギーが低くなることがある。上記冷延鋼板の硬度、すなわち、溶接後の母材に該当する硬度(HvBM)は、溶融部硬度(HvFZ)と類似するほど良く、よって、その比(HvFZ/HvBM)は1.30以下であることが好ましい。上記HvFZ/HvBMは1.25以下であることがより好ましく、1.20以下であることがさらに好ましい。
以下、本発明の一実施形態に係る降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板について説明する。
まず、上述した合金組成を満たすスラブを加熱する。本発明では、上記スラブ加熱温度について特に限定しないが、例えば、上記スラブの加熱は1100~1300℃で行うことができる。上記スラブ加熱温度が1100℃未満の場合には、スラブ温度が低く、粗圧延時に圧延負荷が発生する可能性があり、1300℃を超える場合には組織が粗大化することがあり、電力費の上昇といった欠点が生じることがある。上記スラブ加熱温度の下限は1125℃であることがより好ましく、1150℃であることがさらに好ましい。上記スラブ加熱温度の上限は1275℃であることがより好ましく、1250℃であることがさらに好ましい。一方、上記スラブは230~270mmの厚さを有することができる。
その後、上記加熱されたスラブを仕上げ圧延の出側温度がAr3+50℃~Ar3+150℃となるように仕上げ圧延して熱延鋼板を得る。上記仕上げ圧延の出側温度がAr3+50℃未満の場合には、熱間変形抵抗が急激に増加する可能性が高い。上記仕上げ圧延の出側温度がAr3+150℃を超える場合には、厚すぎる酸化スケールが発生するだけでなく、鋼板の微細組織が粗大化する可能性が高い。したがって、上記仕上げ圧延の出側温度は、Ar3+50℃~Ar3+150℃の範囲を有することが好ましい。上記仕上げ圧延の出側温度の下限はAr3+60℃がより好ましく、Ar3+70℃がさらに好ましい。上記仕上げ圧延の出側温度の上限は、Ar3+140℃がより好ましく、Ar3+130℃がさらに好ましい。一方、上記Ar3とは、加熱時にオーステナイトに変態する温度を意味し、例えば、910-203C1/2+44.7Si+31.5Mo-30Mn-11Cr+700P+400Al+400Tiのような式でその値を求めることができる。
その後、上記熱延鋼板をMs+50℃~Ms+300℃まで冷却した後、巻き取る。上記巻取温度がMs+50℃未満の場合、過剰なマルテンサイト又はベイナイトが生成されて熱延鋼板の過度な強度上昇を招くため、冷間圧延時の負荷による形状不良などの問題が発生することがある。一方、Ms+300℃を超えると、表面スケールの増加により酸洗性が劣化することがある。したがって、上記巻取温度は、Ms+50℃~Ms+300℃の範囲を有することが好ましい。上記巻取温度の下限は、Ms+60℃であることがより好ましく、Ms+70℃であることがさらに好ましい。上記巻取温度の上限は、Ms+290℃であることがより好ましく、Ms+270℃であることがさらに好ましい。一方、上記巻取後には、上記巻き取られた熱延鋼板を0.1℃/s以下の冷却速度で常温まで冷却することができる。上記Msとは、冷却時にマルテンサイトが変態し始める温度を意味し、例えば、539-423C-30.4Mn-7.5Si+30Alのような式でその値を求めることができる。
その後、上記巻取及び冷却された熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得る。上記冷間圧延は40~70%の圧下率で行うことができる。上記冷間圧下率が40%未満の場合には、再結晶の駆動力が弱まり、良好な再結晶粒を得るのに問題が生じる可能性が高く、形状校正が非常に難しいという欠点がある。70%を超える場合には、鋼板のエッジ(edge)部にクラックが発生する可能性が高く、圧延荷重が急激に増加する可能性がある。したがって、上記冷間圧延は40~70%の圧下率で行われることが好ましい。一方、上記冷間圧延の前には、表面に付着したスケールや不純物などを除去するために酸洗を行うこともできる。
その後、上記冷延鋼板をAr3+10℃~Ar3+70℃の温度範囲で連続焼鈍する。上記連続焼鈍温度がAr3+10℃未満の場合には、オーステナイトに十分に変態しないため、後工程において本発明が得ようとするマルテンサイト又はベイナイト分率が得られ難く、強度の確保が難しくなる可能性がある。一方、Ar3+70℃を超える場合には、オーステナイト結晶粒サイズが粗大化し、目標とする曲げ特性の確保が困難になる可能性がある。したがって、上記連続焼鈍温度は、Ar3+10℃~Ar3+70℃の範囲を有することが好ましい。上記連続焼鈍温度の下限は、Ar3+20℃であることがより好ましく、Ar3+30℃であることがさらに好ましい。上記連続焼鈍温度の上限は、Ar3+60℃であることがより好ましく、Ar3+50℃であることがさらに好ましい。
その後、上記連続焼鈍された冷延鋼板を50~200秒間均熱処理する。これは、冷間圧延組織の再結晶及び結晶粒成長とともに、本発明が提示する焼鈍温度で十分なオーステナイト分率を確保するためである。上記均熱処理時間が50秒未満の場合には、オーステナイトへの逆変態が十分に起こらず、最終組織においてフェライト分率が増加し、目標とする強度の確保が難しくなる可能性がある。一方、上記均熱処理時間が200秒を超えると、オーステナイト結晶粒サイズが粗大化し、最終製品における曲げ特性が低下する可能性がある。上記均熱処理時間の下限は55秒であることがより好ましく、60秒であることがさらに好ましい。上記均熱処理時間の上限は190秒であることがより好ましく、180秒であることがさらに好ましい。
その後、上記均熱処理された冷延鋼板を620~700℃まで1~10℃/sの冷却速度で1次冷却する。上記1次冷却段階は、フェライトとオーステナイトの平衡炭素濃度を確保して鋼板の延性及び強度を増加させるためのものである。上記1次冷却終了温度が630℃未満、又は700℃を超える場合には、本発明で目標とする延性及び強度を確保し難くなる。上記冷却速度が1℃/s未満の場合には、フェライト変態が加速化して目標とする微細組織分率の確保が難しいという欠点があり、10℃/sを超える場合には、過度なマルテンサイト変態により伸び率の確保が難しいという欠点がある。
その後、上記1次冷却された冷延鋼板を360~420℃まで5~50℃/sの冷却速度で2次冷却する。上記2次冷却は、本発明において重要視する制御因子の一つであり、上記2次冷却終了温度は強度、延性及び曲げ特性を同時に確保するために極めて重要な条件である。上記2次冷却終了温度が360℃未満の場合には、過度なマルテンサイト分率の増加により延性の確保が難しく、420℃を超える場合には、十分なマルテンサイトの確保が難しく、目標とする強度の確保が難しい。したがって、本発明で目標とする物性を確保するための重要な制御因子の一つである2次冷却終了温度は360~420℃の範囲を有することが好ましい。上記2次冷却終了温度の下限は365℃であることがより好ましく、370℃であることがさらに好ましい。上記2次冷却終了温度の上限は410℃であることがより好ましく、405℃であることがさらに好ましい。上記2次冷却速度が5℃/s未満の場合には、遅い冷却速度によりマルテンサイト及びベイナイト変態前に、フェライト変態が優先的に発生し、本発明が得ようとする適正量の微細組織分率が得られないという欠点があり、50℃/sを超える場合には、過度な冷却速度による形状劣化の問題で通板性が低下し、板破断が発生することがある。上記2次冷却速度の下限は7.5℃/sであることがより好ましく、10℃/sであることがさらに好ましい。上記2次冷却速度の上限は47.5℃/sであることがより好ましく、45℃/sであることがさらに好ましい。
一方、本発明において重要な微細組織であるテンパードマルテンサイトとベイナイト分率を目標レベルに確保するためには、Ms温度と2次冷却終了温度との差を精密に制御することが重要である。より詳細には、下記関係式4を満たすことが好ましい。Msと2次冷却終了温度との差、すなわち、Aの値が10℃未満の場合には、マルテンサイト又はベイナイト変態が少なく、目標とする強度の確保が難しいことがあり、Aの値が70℃を超える場合にはマルテンサイト領域に滞在する時間が長いため、過度なマルテンサイト分率の増加により延性の確保が難しくなる。したがって、上記Msと2次冷却終了温度との差、すなわち、Aの値は10~70℃であることが好ましい。上記A値の下限は15℃であることがより好ましく、20℃であることがさらに好ましい。上記A値の上限は65℃であることがより好ましく、60℃であることがさらに好ましい。一方、Msとは、マルテンサイト変態が始まる温度を意味し、その値は下記式1によって求めることができる。
[関係式4]
10≦A≦70
(但し、上記関係式4において、AはMs-2次冷却終了温度である(℃)。)
10≦A≦70
(但し、上記関係式4において、AはMs-2次冷却終了温度である(℃)。)
その後、上記2次冷却された冷延鋼板を250~650秒間過時効処理した後、320~400℃で終了する。上記過時効処理は、2次冷却終了時点の温度と同一又は高い温度で行われることが好ましい。上記過時効処理は、2次冷却終了時に生成されたフレッシュマルテンサイトがテンパードマルテンサイトに変態することを促進させるための工程であり、これにより、高い降伏強度及び曲げ特性を安定的に確保することができる。したがって、本発明で得ようとする高い曲げ加工性を確保するために、過時効処理は非常に重要な因子であり、本発明では、上記過時効処理時間を250~650秒の範囲に精密制御する。上記過時効処理時間が250秒未満である場合には、フレッシュマルテンサイトからテンパードマルテンサイトへの変態が僅かに起こり、曲げ加工性が低下する可能性がある。一方、過時効処理時間が650秒を超える場合には、生産性の減少及び過度なテンパードマルテンサイト変態により、本発明が得ようとする引張強度の確保が難しい可能性がある。上記過時効処理時間の下限は260秒であることがより好ましく、270秒であることがさらに好ましい。上記過時効処理時間の上限は600秒であることがより好ましく、550秒であることがさらに好ましい。上記過時効処理終了温度が320℃未満の場合には、過度なフレッシュマルテンサイト変態により伸び率の確保が難しく、曲げ特性が低下する可能性がある。上記過時効処理終了温度が400℃を超える場合には、フレッシュマルテンサイトからテンパードマルテンサイトへの変態が僅かに起こり、曲げ特性が低下する可能性がある。上記過時効処理終了温度の下限は、325℃であることがより好ましく、330℃であることがさらに好ましい。上記過時効処理終了温度の上限は395℃であることがより好ましく、380℃であることがさらに好ましい。一方、HER及び曲げ特性をより改善しようとする場合には、上記過時効処理後、上記2次冷却終了温度まで冷却を行った後に再加熱して過時効処理をさらに行うことができる。
一方、本発明において重要な微細組織であるテンパードマルテンサイト分率を目標レベルに確保するためには、Ms温度と過時効処理終了温度との差を精密に制御することが重要である。より詳細には、下記関係式5を満たすことが好ましい。Ms温度と過時効処理終了温度との差、すなわち、Bの値が30℃未満の場合にはマルテンサイト変態が十分でなく、目標とする強度の確保が難しいことがある。上記Bの値が100℃を超える場合には、過度なフレッシュマルテンサイト変態により目標とする伸び率と曲げ特性の確保が難しい場合がある。したがって、上記Ms温度と過時効処理終了温度との差、すなわち、Bの値は30~100℃であることが好ましい。上記B値の下限は35℃であることがより好ましく、40℃であることがさらに好ましい。上記B値の上限は95℃であることがより好ましく、90℃であることがさらに好ましい。
[関係式5]
30≦B≦100
(但し、上記関係式5において、BはMs-過時効処理終了温度である(℃)。)
30≦B≦100
(但し、上記関係式5において、BはMs-過時効処理終了温度である(℃)。)
なお、本発明では、目標とする微細組織分率と機械的物性のために、上記2次冷却及び過時効処理の際に、下記関係式6を満たすことが好ましい。
[関係式6]
2.5≦過時効処理時間/B≦14
2.5≦過時効処理時間/B≦14
上記関係式6は、本発明が目標とする微細組織を精密に制御して目標とする物性を確保するためのものである。上記関係式6の値が2.5未満の場合、過時効保持時間が短いか、又は過時効処理終了温度が低い場合であって、過度なフレッシュマルテンサイト変態により目標とする伸び率や曲げ特性を確保することが難しくなる可能性がある。一方、上記関係式6の値が14を超える場合、過時効保持時間が長くなったり、過時効処理終了温度が高くなったりして目標とする微細組織分率の確保が難しく、目標とする物性の確保が難しいことがある。したがって、上記関係式6の値は2.5~14の範囲を有することが好ましい。上記関係式6の値の下限は3.0であることがより好ましく、3.5であることがさらに好ましい。上記関係式6の値の上限は12であることがより好ましく、10であることがさらに好ましい。
一方、本発明では、上記過時効処理の後、過時効処理された冷延鋼板を0.1~2.0%の伸び率で調質圧延する段階をさらに含むことができる。通常、調質圧延する場合、引張強度の増加はほとんどなく、少なくとも50MPa以上の降伏強度の上昇が起こる。上記伸び率が0.1%未満であると、形状の制御が難しい可能性があり、2.0%を超える場合には、高延伸作業により操業性が大きく不安定になるおそれがある。
以下、実施例を通じて本発明についてより詳細に説明する。但し、下記の実施例は、本発明を例示してより詳細に説明するためのものであり、本発明の権利範囲を限定するものではないことに留意する必要がある。本発明の権利範囲は、特許請求の範囲に記載された事項及びこれにより合理的に類推される事項によって決定されるものである。
(実施例1)
下記表1に記載の合金組成を有する溶鋼を準備した後、250mm厚さのスラブに製造し、1200℃で12時間加熱した後、下記表2に記載の条件で仕上げ圧延した後、巻き取って熱延鋼板を製造した。このように製造された熱延鋼板に対して酸洗を行った後、50%の冷間圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を製造した。この冷延鋼板を下記表3に記載の条件で連続焼鈍、均熱処理、1次及び2次冷却、過時効処理を行うことにより、最終冷延鋼板を製造した。
下記表1に記載の合金組成を有する溶鋼を準備した後、250mm厚さのスラブに製造し、1200℃で12時間加熱した後、下記表2に記載の条件で仕上げ圧延した後、巻き取って熱延鋼板を製造した。このように製造された熱延鋼板に対して酸洗を行った後、50%の冷間圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を製造した。この冷延鋼板を下記表3に記載の条件で連続焼鈍、均熱処理、1次及び2次冷却、過時効処理を行うことにより、最終冷延鋼板を製造した。
このように製造された最終冷延鋼板について、微細組織、平均結晶粒サイズ及び機械的物性を測定した後、その結果を下記表4に記載した。
微細組織及び平均結晶粒サイズは、後方散乱電子回折(Electron BackScatter Diffraction、EBSD)装備を用いて測定した。
機械的物性のうち引張強度(TS)、降伏強度(YS)、伸び率(EL)は圧延水平方向に引張試験片を採取した後、引張試験により測定した。このとき、Gauge Lengthは80mmであり、引張試験片の幅は20mmである試験片の規格を使用した。
溶融部硬度(HvFZ)及び母材硬度(HvBS)は、冷延鋼板に対してCO2レーザ溶接機を用いて6kW-3minの条件でBOP(Bead On Plate)溶接を行った後、ビッカース硬度計を用いて500gfの荷重で1/4t(t=厚さ地点)において5回測定した後に平均した。
上記表1~4から分かるように、本発明が提案する合金組成と製造条件を満たす発明例1~5の場合には、本発明が得ようとする微細組織を確保でき、優れた機械的物性を有していることが分かる。
一方、比較例1~8は、本発明が提案する合金組成を満たさず、一部の製造条件を満たしていないことから、本発明が得ようとする微細組織を確保できず、機械的物性が低下することが分かる。
(実施例2)
実施例1に記載の発明鋼1の合金組成を有する溶鋼を準備した後、250mm厚さのスラブに製造し、1200℃で12時間加熱した後、下記表5に記載の条件で仕上げ圧延した後に、巻き取って熱延鋼板を製造した。このように製造された熱延鋼板に対して酸洗を行った後、50%の冷間圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を製造した。この冷延鋼板を下記表6に記載の条件で連続焼鈍、均熱処理、1次及び2次冷却、過時効処理を行うことにより、最終冷延鋼板を製造した。
実施例1に記載の発明鋼1の合金組成を有する溶鋼を準備した後、250mm厚さのスラブに製造し、1200℃で12時間加熱した後、下記表5に記載の条件で仕上げ圧延した後に、巻き取って熱延鋼板を製造した。このように製造された熱延鋼板に対して酸洗を行った後、50%の冷間圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を製造した。この冷延鋼板を下記表6に記載の条件で連続焼鈍、均熱処理、1次及び2次冷却、過時効処理を行うことにより、最終冷延鋼板を製造した。
このようにして製造された最終冷延鋼板について、微細組織、平均結晶粒サイズ及び機械的物性を測定した後、その結果を下記表7に記載した。
微細組織及び平均結晶粒サイズは、後方散乱電子回折(Electron BackScatter Diffraction、EBSD)装備を用いて測定した。
機械的物性のうち引張強度(TS)、降伏強度(YS)、伸び率(EL)は圧延水平方向に引張試験片を採取した後、引張試験により測定した。このとき、Gauge Lengthは80mmであり、引張試験片の幅は20mmである試験片の規格を使用した。
機械的特性のうち、HERはISO 16330標準に従って測定し、穴は直径10mmのパンチを使用して12%のクリアランスで剪断加工を行った。
機械的物性のうち、R/tはR(限界曲げ半径)を鋼板の厚さで除した値である。このとき、上記Rは、圧延方向と水平方向(長軸)に幅30mm×長さ35mmの試験片を採取した後、片面を0.2mm研削し、研削面をパンチと接しないようにして、JIS Z 2248に準拠したVブロック法で曲げ試験を行い、その時の曲げ半径を0~5mmまで様々に変化させ、材料が破断することなく曲げ加工が可能な最小曲げ半径を求めて算出した。
機械的物性のうち3点曲げの最大角度は、VDA(Verband Der Automobilindustrie)の規格に基づいて、各試験片当たり3回測定した後、平均値を測定した。
上記表5~7から分かるように、本発明が提案する合金組成と製造条件を満たす発明例6~10の場合には、本発明が目標とする微細組織の種類及び分率と平均結晶粒サイズを確保することにより、本発明が得ようとする機械的物性(引張特性、HER、曲げ特性)を確保していることが分かる。
一方、比較例9~16は、本発明が提案する合金組成は満たしているものの、製造条件を満たしていないため、本発明が目標とする微細組織又は平均結晶粒サイズを確保できず、機械的物性が低下することが分かる。特に、比較例9及び10の場合には、それぞれ仕上げ圧延温度と巻取温度が本発明の条件を満たさず、板破断が発生した。
図1は、発明例6をSEMで観察した微細組織の写真である。図1から分かるように、発明例6は、本発明が目標とする微細組織が適切に形成されていることが確認できる。
(実施例3)
実施例1に記載の発明鋼2の合金組成を有する溶鋼を準備した後、250mm厚さのスラブに製造し、1200℃で12時間加熱した後、下記表8に記載の条件で仕上げ圧延した後に、巻き取って熱延鋼板を製造した。このようにして製造された熱延鋼板に対して酸洗を行った後、50%の冷間圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を製造した。この冷延鋼板を下記表9に記載の条件で連続焼鈍、均熱処理、1次及び2次冷却、過時効処理を行うことにより、最終冷延鋼板を製造した。
実施例1に記載の発明鋼2の合金組成を有する溶鋼を準備した後、250mm厚さのスラブに製造し、1200℃で12時間加熱した後、下記表8に記載の条件で仕上げ圧延した後に、巻き取って熱延鋼板を製造した。このようにして製造された熱延鋼板に対して酸洗を行った後、50%の冷間圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を製造した。この冷延鋼板を下記表9に記載の条件で連続焼鈍、均熱処理、1次及び2次冷却、過時効処理を行うことにより、最終冷延鋼板を製造した。
このようにして製造された最終冷延鋼板について、微細組織、平均結晶粒サイズ及び機械的物性を測定した後、その結果を下記表10に記載した。
微細組織及び平均結晶粒サイズは、後方散乱電子回折(Electron BackScatter Diffraction、EBSD)装備を用いて測定した。
機械的物性のうち3点曲げの最大角度は、VDA(Verband Der Automobilindustrie)の規格に基づいて、各試験片当たり3回測定した後、平均値を測定した。
上記表8~10から分かるように、本発明が提案する合金組成と製造条件を満たす発明例11~15の場合には、本発明が目標とする微細組織を確保することにより、本発明が得ようとする曲げ特性を確保していることが分かる。
一方、比較例17~20は、本発明が提案する合金組成は満たしているものの、製造条件のうち過時効処理条件と関係式5及び6を満たしていないため、本発明が目標とする微細組織を確保できず、曲げ特性が低下することが分かる。
Claims (12)
- 重量%で、C:0.03~0.12%、Si:0.03~0.30%、Mn:2.1~2.9%、Al:0.005~0.07%、Nb:0.01~0.08%、Ti:0.005~0.08%、B:0.0005~0.005%、Cr:0.7~1.4%、Mo:0.005~0.10%、N:0.008%以下(0%は除く)、残部Fe及びその他の不可避不純物を含み、
下記関係式1~3を満たし、
微細組織は面積%で、フレッシュマルテンサイト:4~19%、テンパードマルテンサイトとベイナイトの合計:78~95%及び残留オーステナイト:0.2~2.0%を含み、
前記微細組織の平均結晶粒サイズは0.5~6μmである、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。
[関係式1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb/C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
(但し、前記関係式1~3に記載の合金成分の含量は重量%を意味する。) - 前記不純物は、P:0.04%以下(0%は除く)及びS:0.005%以下(0%は除く)をさらに含む、請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。
- 前記不純物は、Sb、Mg、Sn、Sb、Zn及びPbのうち1以上を含み、その合計が0.1重量%以下である、請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。
- 前記微細組織は10%以下のフェライトをさらに含む、請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。
- 前記冷延鋼板は、降伏強度(YS):800~980MPa、引張強度(TS):980~1180MPa、伸び率(EL):4~12%、降伏比(YS/TS):0.70~0.95、穴拡げ率(HER):35~80%、R/t:0.8以下、3点曲げの最大角度:90~140°を有する、請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。
- 前記冷延鋼板は硬度(HvBM)が300~400Hvであり、溶接後に形成される溶接部の溶融部硬度(HvFZ)は350~450Hvであり、HvFZ/HvBMは1.30以下である、請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。
- 重量%で、C:0.03~0.12%、Si:0.03~0.30%、Mn:2.1~2.9%、Al:0.005~0.07%、Nb:0.01~0.08%、Ti:0.005~0.08%、B:0.0005~0.005%、Cr:0.7~1.4%、Mo:0.005~0.10%、N:0.008%以下(0%は除く)、残部Fe及びその他の不可避不純物を含み、下記関係式1~3を満たすスラブを加熱する段階と、
前記加熱されたスラブを仕上げ圧延の出側温度がAr3+50℃~Ar3+150℃となるように仕上げ圧延して熱延鋼板を得る段階と、
前記熱延鋼板をMs+50℃~Ms+300℃まで冷却した後に巻き取る段階と、
前記巻き取られた熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、
前記冷延鋼板をAr3+10℃~Ar3+70℃の温度範囲で連続焼鈍する段階と、
前記連続焼鈍された冷延鋼板を50~200秒間均熱処理する段階と、
前記均熱処理された冷延鋼板を620~700℃まで1~10℃/sの冷却速度で1次冷却する段階と、
前記1次冷却された冷延鋼板を360~420℃まで5~50℃/sの冷却速度で2次冷却する段階と、
前記2次冷却された冷延鋼板を250~650秒間過時効処理した後、320~400℃で終了する段階と、を含み、
前記2次冷却及び過時効処理時に、下記関係式4~6を満たす、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。
[関係式1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb/C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
[関係式4]
10≦A≦70
[関係式5]
30≦B≦100
[関係式6]
2.5≦過時効処理時間/B≦14
(但し、前記関係式1~3に記載の合金成分の含量は重量%を意味し、前記関係式4~6において、AはMs-2次冷却終了温度(℃)であり、BはMs-過時効処理終了温度(℃)である。) - 前記スラブ加熱は1100~1300℃で行われる、請求項7に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。
- 前記スラブは230~270mmの厚さを有する、請求項7に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。
- 前記巻取後、前記巻き取られた熱延鋼板を0.1℃/s以下の冷却速度で常温まで冷却する段階をさらに含む、請求項7に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。
- 前記冷間圧延は40~70%の圧下率で行われる、請求項7に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。
- 前記過時効処理後、過時効処理された冷延鋼板を0.1~2.0%の伸び率で調質圧延する段階をさらに含む、請求項7に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2020-0176410 | 2020-12-16 | ||
KR1020200176410A KR102461164B1 (ko) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | 항복강도 및 굽힘특성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법 |
PCT/KR2021/017889 WO2022131619A1 (ko) | 2020-12-16 | 2021-11-30 | 항복강도 및 굽힘특성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024500722A true JP2024500722A (ja) | 2024-01-10 |
Family
ID=82059682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023536467A Pending JP2024500722A (ja) | 2020-12-16 | 2021-11-30 | 降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240052468A1 (ja) |
EP (1) | EP4265781A4 (ja) |
JP (1) | JP2024500722A (ja) |
KR (1) | KR102461164B1 (ja) |
CN (1) | CN116547401A (ja) |
WO (1) | WO2022131619A1 (ja) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2528387B2 (ja) | 1990-12-29 | 1996-08-28 | 日本鋼管株式会社 | 成形性及びストリップ形状の良好な超高強度冷延鋼板の製造法 |
JP4308689B2 (ja) | 2004-03-16 | 2009-08-05 | Jfeスチール株式会社 | 加工性の良好な高強度鋼およびその製造方法 |
JP5234876B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2013-07-10 | Jfeスチール株式会社 | 高張力冷延鋼板の製造方法 |
KR101344537B1 (ko) * | 2011-10-28 | 2013-12-26 | 현대제철 주식회사 | 고강도 강판 및 그 제조 방법 |
KR101449134B1 (ko) * | 2012-10-15 | 2014-10-08 | 주식회사 포스코 | 용접성 및 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법 |
JP6291289B2 (ja) * | 2013-03-06 | 2018-03-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 鋼板形状および形状凍結性に優れた高強度冷延鋼板およびその製造方法 |
KR101546134B1 (ko) * | 2013-07-30 | 2015-08-21 | 현대제철 주식회사 | 고강도 열연강판 및 그 제조 방법 |
KR101674751B1 (ko) | 2013-12-20 | 2016-11-10 | 주식회사 포스코 | 구멍확장성이 우수한 석출강화형 강판 및 그 제조방법 |
-
2020
- 2020-12-16 KR KR1020200176410A patent/KR102461164B1/ko active IP Right Grant
-
2021
- 2021-11-30 WO PCT/KR2021/017889 patent/WO2022131619A1/ko active Application Filing
- 2021-11-30 JP JP2023536467A patent/JP2024500722A/ja active Pending
- 2021-11-30 EP EP21906924.2A patent/EP4265781A4/en active Pending
- 2021-11-30 CN CN202180081861.5A patent/CN116547401A/zh active Pending
- 2021-11-30 US US18/266,765 patent/US20240052468A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4265781A4 (en) | 2024-05-01 |
KR102461164B1 (ko) | 2022-11-02 |
CN116547401A (zh) | 2023-08-04 |
WO2022131619A1 (ko) | 2022-06-23 |
EP4265781A1 (en) | 2023-10-25 |
US20240052468A1 (en) | 2024-02-15 |
KR20220086193A (ko) | 2022-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101453240B1 (ko) | 높은 기계적 강도, 연성 및 성형성 특성들을 갖는 강판, 이 강판들의 제조 방법 및 용도 | |
CN110100032B (zh) | 屈服比低且均匀延伸率优异的回火马氏体钢及其制造方法 | |
JP6700398B2 (ja) | 高降伏比型高強度冷延鋼板及びその製造方法 | |
KR101353787B1 (ko) | 용접성 및 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법 | |
JP7087078B2 (ja) | 衝突特性及び成形性に優れた高強度鋼板及びその製造方法 | |
KR20160078850A (ko) | 열처리 강재, 내구특성이 우수한 초고강도 성형품 및 그 제조방법 | |
CN115572892A (zh) | 高强度热轧钢和高强度热轧钢的制造方法 | |
KR102020407B1 (ko) | 고항복비형 고강도 강판 및 이의 제조방법 | |
KR100957967B1 (ko) | 항복강도 이방성 특성이 우수한 고강도 냉연강판,용융아연도금강판 및 그 제조방법 | |
JP7167159B2 (ja) | 電縫鋼管用熱延鋼板及びその製造方法、並びに電縫鋼管 | |
US20240002968A1 (en) | Ultra-high strength cold rolled steel sheet having excellent bendability, and method of manufacturing same | |
KR20230056822A (ko) | 연성이 우수한 초고강도 강판 및 그 제조방법 | |
KR101382854B1 (ko) | 용접성 및 굽힘가공성이 우수한 고항복비형 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법 | |
KR101988760B1 (ko) | 성형성이 우수한 초고강도 강판 및 이의 제조방법 | |
JP2024500722A (ja) | 降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法 | |
KR101153696B1 (ko) | 항복강도 및 신장 플랜지성이 우수한 강판 및 그 제조방법 | |
KR101076082B1 (ko) | 초고강도 열연강판 및 그 제조방법 | |
KR102440772B1 (ko) | 성형성이 우수한 고강도강판 및 그 제조방법 | |
KR102470747B1 (ko) | 항복비 및 성형성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 고강도 냉연강판 | |
US20230295759A1 (en) | Steel sheet having excellent formability and strain hardening rate | |
KR20230073569A (ko) | 우수한 강도 및 성형성을 갖는 냉연강판 및 그 제조방법 | |
KR20230087773A (ko) | 강도 및 연성이 우수한 강판 및 그 제조방법 | |
KR101417225B1 (ko) | 신장플랜지성이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법 | |
KR101505270B1 (ko) | 냉연강판 및 그 제조방법 | |
KR101459837B1 (ko) | 고강도 냉연강판 및 그 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230615 |