JP3889765B2 - 穴拡げ加工性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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([Mo]/96)/([P]/31)≧1.0 …(1)
但し、[Mo]および[P]は、夫々MoおよびPの含有量(質量%)を示す。
Cは強度向上元素として基本的な成分であり、鋼板の引張強度780MPa以上を確保するためには0.02%以上含有させる必要がある。しかしながら、C含有量が0.10%を超えると、ミクロ組織にフェライト以外の第2相(例えば、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト等)が生成、増加してしまい、穴拡げ性が劣化することになる。尚、C含有量の好ましい下限は0.03%であり、好ましい上限は0.06%である。
Siはポリゴナルフェライトの生成を促進し、伸びおよび穴拡げ性を低下させずに強度を確保するのに有効は元素である。こうした効果はその含有量が増加するにつれて大きくなるが、過剰に含有されると表面性状が顕著に劣化すると共に、熱間変形抵抗を増大させ、鋼板の製造が困難になるので、その含有量は1.5%以下とすべきである。尚、Si含有量の好ましい下限は0.2%であり、好ましい上限は1.0%である。
Mnは鋼を固溶強化するのに有用な元素であり、780MPa以上の引張強度を確保するためには、少なくとも0.5%以上含有させる必要がある。しかしながら、Mnを過剰に含有させると焼き入れ性が高くなり過ぎて変態生成物を多量に生成し、高い穴拡げ率を確保することが困難になるので、2.0%以下とすべきである。尚、Mn含有量の好ましい下限は0.7%であり、好ましい上限は1.9%である。
Pは、延性を劣化させずに、鋼を固溶強化するのに有効な元素であり、本発明では特に重要な元素である。Pの含有量が過剰になると、コイル巻取り後の冷却中に粒界中に偏析し、靭性を劣化させ、破面遷移温度vTrsを上昇させることになる。こうしたことから、Pの含有量は、0.025%以下とするのが良い。尚、P含有量の好ましい上限は、0.015%である。
Sはその製造工程で不可避的に混入する元素であるが、穴拡げ性に悪影響を及ぼす硫化物系介在物を形成するので、できるだけ低減することが好ましい。こうした観点から、S含有量は0.01%以下に抑制するのが良い。尚S含有量の好ましい上限は、0.005%であり、より好ましくは0.003%以下とするのが良い。
Alは溶製時の脱酸元素として添加され、鋼の清浄度を向上させるのに有効な元素であるが。こうした効果を発揮させためには、Alが0.02%以上含有させる必要があるが、その含有量が過剰になるとアルミナ系介在物が多量に生成して表面疵の原因となるので、0,15%以下とする必要がある。尚、Al含有量の好ましい下限は0.03%であり、好ましい上限は0.06%である。
Niは、鋼を固溶強化するのに有効な元素であるが、その含有量が過剰になるとその効果が飽和して経済的に不利となるので1%以下とするのが良い。Ni添加による上記効果はその含有量が増大するにつれて大きくなるが、フェライト単相組織鋼で780MPa以上の引張強度を確保という観点からしてして、Niは少なくとも0.1%含有させることが好ましく、より好ましくは0.3%以上含有させるのが良い。また、Ni含有量の好ましい上限は0.8%であり、より好ましくは0.6%以下とするのが良い。
Crは、鋼中Cを析出物にして析出強化し、フェライトを強化するのに有効な元素であるが、その含有量が過剰になってもその効果が飽和して経済的に不利となるので1%以下とするのが良い。Cr添加による上記効果はその含有量が増大するにつれて大きくなるが、上記効果を有効に発揮させるためには、そのCrは少なくとも0.1%含有させることが好ましく、より好ましくは0.3%以上含有させるのが良い。また、Cr含有量の好ましい上限は0.8%であり、より好ましくは0.5%以下とするのが良い。
Nbは、熱間終了後のオーステナイトから生成するフェライトを微細化して、穴拡げ性の向上に寄与する元素である。また、鋼中CおよびNを析出物にして析出強化し、フェライトを強化するのに有効である。こうした効果はその含有量が増加するにつれて大きくなるが、その含有量が過剰になってもその効果が飽和して経済的に不利となるので、0.08%以下とするのが良い。Nbによる上記効果を有効に発揮させるためには、0.01%以上含有させることが好ましい。尚、Nb含有量の好ましい上限は0.06%であり、より好ましくは0.05%以下とするのが良い。
Tiは,フェライト中のCやNを析出物として析出強化し、フェライトを強化すると共に、フェライト中の固溶C量およびセメンタイト量を低減し、穴拡げ性を向上させるのに有効な元素であり、780MPa以上の引張強度を確保する上で重要な元素である。これらの効果を発揮させるためには、Ti含有量は0.05%以上とする必要がある。しかしながら、Ti含有量が過剰になると延性が劣化すると共に、上記効果も飽和するので0.2%以下とする必要がある。尚、Ti含有量の好ましい下限は0.08%であり、好ましい上限は0.15%である。
Moは炭化物としてフェライト中に析出し、フェライトを析出強化するうえで非常に有効な元素である。また巻取りコイルが冷却されるときに、フェライト粒界にPが偏析し、靭性値を低下させ、破面遷移温度vTrsが上昇するのを防止することにも有効に作用する。こうした効果を発揮させるために必要なMo量は、P含有量によっても変化するが、MoとPの原子比で1.0以上となる量[即ち、下記(1)式を満足する量]を含有させるのが良い。但し、Moの含有量が過剰になるとその効果が飽和するので、Mo含有量は0.5%以下とすることが好ましい。
([Mo]/96)/([P]/31)≧1.0 …(1)
但し、[Mo]および[P]は、夫々MoおよびPの含有量(質量%)を示す。
Cuは、鋼の機械的強度を高めたり、材質を改善する効果がある。こうした効果はCu含有量が増加するにつれて大きくなるが、過剰に含有させると却って加工性を劣化させるので、1.0%以下とすることが好ましい。尚、上記効果を発揮させるためのCu含有量の好ましい下限は0.05%であり、より好ましい上限は0.5%である。
Bは、鋼の粒界エネルギーを低下させ、Pの粒界偏析を抑制するのに有効な元素である。こうした効果はその含有量が増加するにつれて大きくなるが、過剰に含有してもその効果が飽和するので、0.01%以下とすることが好ましい。尚、B含有量の好ましい下限は0.001%であり、より好ましい上限は0.005%である。
Caは鋼板中の硫化物を球状化し、穴拡げ性を向上させるのに有効な元素であるが、その含有量が過剰になるとその効果が飽和するので0.005%以下とすることが好ましい。Ca添加による効果を有効に発揮させるためには、Caは0.001%以上含有させることが好ましい。尚、Caのより好ましい上限は0.004%である。
下記表1に示す化学成分組成を有する各種鋼スラブを、1250℃のスラブ加熱温度にて30分保持した後、通常の熱間圧延工程によって、仕上げ圧延温度を900℃で厚さ:4mmの熱延鋼板を得た。その後、平均冷却速度:30℃/sで冷却し、電気加熱炉を用いた600℃の巻取り温度で30分の巻取り処理後、その後の冷却速度を変えるため、冷却速度を制御した炉冷却、炉から取り出し後に放冷、衝風冷却、(衝風+ミスト)冷却、シャワー冷却、水槽への浸漬等による冷却を行い、各種熱延鋼板を得た。
初期穴直径:10mm(d0)の打ち抜き穴を60°円錐ポンチで打ち抜き側から押し広げ、割れが板厚方向に貫通した時点での穴径d(mm)を測定し、次式によって穴拡げ率λを測定した。
λ=[(d−d0)/d0]×100(%)[d0=10mm]
機械加工によって作製したJIS4号衝撃試験片を用い、JIS Z2242に準拠した試験方法で衝撃試験を行い、JISに準拠した方法で脆性破面率(若しくは「延性破面率」)を求め、(試験温度vs脆性破面率)の曲線から、脆性破面率が50%となる遷移温度vTrsを求めた。
下記表3に示す化学成分組成を有する各種鋼スラブを、1250℃のスラブ加熱温度にて30分保持した後、通常の熱間圧延工程によって、仕上げ圧延温度を900〜930℃で厚さ:4mmの熱延鋼板を得た。その後、平均冷却速度:30℃/秒で冷却し、電気加熱炉を用いた450〜650℃の巻取り温度で30分の巻取り処理後、その後の冷却速度を変えるため、冷却速度を制御した炉冷却、炉から取り出し後に放冷、衝風冷却、(衝風+ミスト)冷却、シャワー冷却、水槽への浸漬による冷却等を行い、各種熱延鋼板を得た。
Claims (6)
- C:0.02〜0.10%(質量%の意味、以下同じ)、Si:1.50%以下(0%を含まない)、Mn:0.5〜2.0%、P:0.025%以下(0%を含まない)、S:0.01%以下(0%を含む)、Al:0.02〜0.15%、Ni:1%以下(0%を含まない)、Cr:1%以下(0%を含まない)、Nb:0.08%以下(0%を含まない)、Ti:0.05〜0.2%を夫々含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼板であって、金属組織は90面積%以上のフェライトを含み、当該フェライトはポリゴナルフェライトまたは擬ポリゴナルフェライトを含み、アシキュラーフェライト、ベイニティックフェライトを含まないものであり、当該鋼板の衝撃試験で得られる破面遷移温度vTrsが0℃以下であることを特徴とする穴拡げ加工性に優れた高強度熱延鋼板。
- 更に、Mo:0.5%以下(0%を含まない)を含有すると共に、下記(1)式を満足するものである請求項1に記載の高強度熱延鋼板。
([Mo]/96)/([P]/31)≧1.0 …(1)
但し、[Mo]および[P]は、夫々MoおよびPの含有量(質量%)を示す。 - 更に、Cu:1.0%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1または2に記載の高強度熱延鋼板。
- 更に、B:0.01%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜3のいずれかに記載の高強度熱延鋼板。
- 更に、Ca:0.005%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜4のいずれかに記載の高強度熱延鋼板。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の高強度熱延鋼板を製造するに当たり、前記化学成分を有する鋼スラブを1150〜1300℃の温度範囲に加熱する工程と、加熱後の鋼スラブをAr3変態点以上の仕上げ温度で熱間圧延して鋼板とする工程と、熱間圧延後の鋼板を
500〜650℃の温度域まで平均冷却速度:30℃/秒以上で冷却してコイルに巻取る工程と、巻取り後のコイルを300℃以下の温度まで平均冷却速度:50〜400℃/時で冷却する工程を含むことを特徴とする穴拡げ加工性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
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