JP4102273B2 - 加工性に優れた高張力鋼板の製造方法 - Google Patents
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(2)残留オーステナイトは5〜40体積%であり、
(3)母相組織を挟んで対向する第2相組織間の最大距離を光学顕微鏡写真に基づいて測定したとき、該最大距離が8μm以下となっている点に本発明の要旨がある。
フェライト:0〜60面積%
前記残留オーステナイトは、長軸/短軸比が3以上であるラス状残留オーステナイトを、全残留オーステナイトに対して60面積%以上含むことが推奨される。
TS×λ ≧20000 …(2)
[式中、TSは引張強さの測定結果(単位:MPa)、Elは全伸びの測定結果(単位:%)、λは穴広げ率の測定結果(単位:%)を示す]
上述したような高張力鋼板は、例えば、C:0.10〜0.6質量%、Si+Al:0.1〜2質量%、Mn:1.0〜3質量%、P:0.02質量%以下(0質量%を含まない)、及びS:0.03質量%以下(0質量%を含まない)を含有し、かつマルテンサイト組織又はベイナイト組織が導入された鋼板を、圧下率12〜28%で冷間圧延し、次いでフェライト−オーステナイト2相域温度に加熱した後、Ms点以上Bs点以下の温度までフェライト変態、パーライト変態、及びベイナイト変態を避けながら急冷し、当該温度域でオーステナイト相のC濃度を高めてオーステナイト相のMs点を下げることによって製造できる。
本発明の鋼板は、組織と成分によって特徴づけられる。まず本発明を最も特徴付ける組織について説明する。
フェライト:0面積%以上(例えば10面積%以上、又は15面積%以上)60面積%以下(例えば50面積%以下、又は40面積%以下)
また残留オーステナイトは、TRIP(変態誘起塑性)効果を発揮するための本質的な組織であり、全伸びの向上に有用である。残留オーステナイトの量は、飽和磁化測定法によって調べることができ、5体積%以上(好ましくは8体積%以上、さらに好ましくは10体積%以上)となっていることが必要である。しかし残留オーステナイトが多量になると、伸びフランジ性(穴広げ率)が劣化する。従って残留オーステナイトは、40体積%以下(好ましくは30体積%以下、さらに好ましくは20体積%以下)となっていることが必要である。
次に本発明の鋼板の成分について説明する。以下、化学成分の単位は全て質量%を意味する。
Cは高強度を確保し、且つ残留オーステナイトを確保するために必須の元素である。詳細には、オーステナイト相中に十分なCを固溶させ、室温でも所望のオーステナイト相を残留させる為に重要な元素であり、強度−伸びフランジ性のバランスを高めるのに有用である。C量は0.10%以上、好ましくは0.13%以上、さらに好ましくは0.15%以上とする。一方、Cが過剰になると、その効果が飽和するのみならず、鋳造した段階で中心偏析による欠陥が生じやすくなる。従ってC量は0.6%以下、好ましくは0.5%以下、さらに好ましくは0.4%以下とする。なおC量が0.3%を超えると溶接性が低下するようになる。従って溶接性も考慮するなら、C量は0.3%以下、好ましくは0.28%以下、さらに好ましくは0.25%以下とすることが推奨される。
Si及びAlは、残留オーステナイトが分解して炭化物が生成するのを抑えるのに有効な元素である。特にSiは固溶強化元素としても有用である。従ってSi及びAlは、合計で0.1%以上、好ましくは0.3%以上、さらに好ましくは0.5%以上、特に1.0%以上添加する。但し合計で2%以上添加しても効果が飽和して経済性が低下するだけでなく、熱間脆性を引き起こしやすくなる。従ってSi及びAlは、合計で2%以下、好ましくは1.8%以下とする。
Mnはオーステナイトを安定化し、所定量以上の残留オーステナイトを確保するのに有効な元素である。従ってMnは1.0%以上、好ましくは1.2%以上、さらに好ましくは1.3%以上とする。一方、Mnが過剰になると鋳片割れの原因となる。従ってMnは、3%以下、好ましくは2.5%以下、さらに好ましくは2.0%以下とする。
Pは、所望の残留オーステナイトを確保するのに有効な元素である。従ってPは必須(0%超)とすることとし、0.001%以上、好ましくは0.005%以上とすることが推奨される。しかしPが過剰になると二次加工性が劣化する。従ってPは0.02%以下、好ましくは0.015%以下とする。
SはMnSなどの硫化物系介在物を形成し、割れの起点となって加工性を劣化させるため、極力低減するのが望ましい。従ってSは0.03%以下、好ましくは0.01%以下、さらに好ましくは0.005%以下とする。なおSを0%とすることは困難であり、Sは0%超(通常0.001%以上)程度となっている。
これらCa及びREM(希土類元素)は、いずれも鋼中硫化物の形態を制御し、加工性向上に有効な元素である。前記希土類元素としては、Sc、Y、ランタノイドなどが挙げられる。上記作用を有効に発揮させる為には、それぞれ、0.0003%以上(特に0.0005%以上)とすることが推奨される。但し過剰に添加しても効果が飽和して経済性が低下するため、それぞれ、0.003%以下(特に0.002%以下)とする。
これらNb、Ti、及びVは、析出強化及び組織微細化効果があり、高強度化に有用な元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、それぞれ、0.01%以上(特に0.02%以上)とすることが推奨される。但し過剰に添加しても効果が飽和して経済性が低下するため、それぞれ、0.1%以下(好ましくは0.08%以下、さらに好ましくは0.05%以下)とする。
これらNo、Ni、Cu、及びCrは、鋼の強化元素として有用であると共に、残留オーステナイトを安定化して所定量以上確保するのに有効な元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、それぞれ、0.05%以上(特に0.1%以上)とすることが推奨される。但し過剰に添加しても効果が飽和して経済性が低下するため、Mo及びCrはそれぞれ2%以下(好ましくは1%以下、より好ましくは0.8%以下)、Ni及びCuはそれぞれ1%以下(好ましくは0.5%以下、より好ましくは0.4%以下)とする。
TS×λ ≧20000 …(2)
[式中、TSは引張強さの測定結果(単位:MPa)、Elは全伸びの測定結果(単位:%)、λは穴広げ率の測定結果(単位:%)を示す]
特に優れた本発明の鋼板によれば上記式(1)の左辺(TS×El)を、24500以上(特に25000以上)とすることも可能であり、上記式(2)の左辺(TS×λ)を38000以上(特に40000以上)とすることも可能である。
上述した本発明のTRIP鋼板は、マルテンサイト組織(焼き戻されていないマルテンサイト組織;焼入れマルテンサイト組織)又はベイナイト組織(焼き戻されていないベイナイト組織)が導入された鋼板(成分組成はTRIP鋼板と共通する)を、圧下率12〜28%で冷間圧延し、次いでフェライト−オーステナイト2相域温度に加熱した後、Ms点以上Bs点以下の温度までフェライト変態、パーライト変態、及びベイナイト変態を避けながら急冷し、当該温度域でオーステナイト相のC濃度を高めてオーステナイト相のMs点を下げることによって製造できる。マルテンサイト組織又はベイナイト組織が導入された鋼板(マルテンサイト−フェライト組織、ベイナイト−フェライト組織となっているものも含む)を2相域に加熱して所定パターンで冷却すると、母相(焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトなど)とは異なる第2相(残留オーステナイトを含む相)を生成させることができる。そしてこの熱処理に先立って適切な条件で冷間圧延をしておくと、熱処理時に生成する第2相(残留オーステナイトを含む相)を近接させることができる。例えばマルテンサイト−フェライト組織又はベイナイト−フェライト組織からなる鋼板を冷間圧延する場合、圧下率が低すぎても高すぎても、第2相間の距離が長くなって全伸びや伸びフランジ性(穴広げ率)の向上が不十分となるのに対して、適切な圧下率に制御すると第2相間の距離を短くでき、全伸びや伸びフランジ性(穴広げ率)を著しく向上させることができる。またマルテンサイト組織又はベイナイト組織からなる鋼板であって、フェライト組織が実質的に存在しないものを冷間圧延する場合にも、圧下率が低い場合の第2相間の距離の増大作用(全伸びや伸びフランジ性の低下)は緩和される傾向にあるものの、圧下率が高い場合の第2相間の距離の増大作用(全伸びや伸びフランジ性の低下)は増幅される傾向にあり、やはり適切な圧下率を設定する必要がある。該圧下率は、具体的には12%以上(好ましくは15%以上、さらに好ましくは18%以上)、28%以下(好ましくは25%以下、さらに好ましくは23%以下)程度の範囲で設定する。
下記表1に記載の成分組成の供試鋼(表中の単位は質量%)を真空溶製し、厚さ20〜30mmの実験用スラブとした後、図8(a)に示す熱間圧延−1段階(単調)冷却パターン、又は図8(b)に示す熱間圧延−2段階冷却パターンによって板厚2.0〜2.5mmの熱延板とし、さらに冷間圧延して板厚2.0mmの冷延板を製造した。この冷延板をフェライト−オーステナイト2相域温度(800℃)に加熱して120秒間保持して均熱し、温度400℃まで急冷して120秒間保持する熱処理を行ってTRIP鋼板を製造した。なお上記図8(a)及び図8(b)中の記号の意味は、以下の通りである。
SRT:熱間圧延加熱温度
FDT:熱間圧延仕上げ温度
CR1:第1段階目の冷却速度
CTN:第1段階目の冷却後の保持温度
CR2:第2段階目の冷却速度
CT:巻き取り温度
上記熱間圧延−1段階又は2段階冷却の条件、熱間圧延板の組織、及び冷間圧延の圧下率を下記表2〜4に示す。また得られたTRIP鋼板の組織、引張強さ(TS)、全伸び(El)、伸びフランジ性(穴広げ率:λ)も下記表2〜4に示す。加えて下記表2〜4のうち、引張強さ(TS)が790〜810MPaとなるTRIP鋼板を抽出し、第2相間の最大距離と全伸びとの関係を整理したものを図1に示し、第2相間の最大距離と穴広げ率λとの関係を整理したものを図2に示す。
Claims (7)
- 母相組織と第2相組織とを有し、前記母相組織は焼戻しマルテンサイト又は焼戻しベイナイトを構成組織とし、更にフェライトを含んでいてもよく、前記第2相組織は残留オーステナイトを構成組織とし、下記(1)〜(3)の要件を満足する高張力鋼板の製造方法であって、
マルテンサイト組織又はベイナイト組織が導入された鋼板を、圧下率12〜28%で冷間圧延し、次いでフェライト−オーステナイト2相域温度に加熱した後、300℃以上480℃以下の温度までフェライト変態、パーライト変態、及びベイナイト変態を避けながら急冷し、当該温度域でオーステナイト相のC濃度を高めてオーステナイト相のMs点を下げることによって、(4)前記母相組織を挟んで対向する前記第2相組織間の最大距離を光学顕微鏡写真に基づいて測定したとき、該最大距離が8μm以下となっていることを特徴とする加工性に優れた高張力鋼板の製造方法。
(1)該鋼板はC:0.10〜0.6質量%、Si+Al:0.1〜2質量%、Mn:1.0〜3質量%、P:0.02質量%以下(0質量%を含まない)、及びS:0.03質量%以下(0質量%を含まない)を含有し、残部はFe及び不可避的不純物であり、
(2)光学顕微鏡写真にて組織の面積率を測定したときの焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びフェライトの面積率(写真全体の面積を100%とする)が、
焼戻しマルテンサイト又は焼戻しベイナイト:20〜85面積%、
フェライト:0〜60面積%であり、
(3)飽和磁化測定法によって測定した残留オーステナイトの体積率は5〜40体積%である。 - 前記鋼板が、さらにCa:0.003質量%以下(0質量%を含まない)を含有する請求項1に記載の製造方法。
- 前記鋼板が、さらにNb:0.1質量%以下(0質量%を含まない)を含有する請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記鋼板が、さらにMo:2質量%以下(0質量%を含まない)を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記残留オーステナイトは、長軸/短軸比が3以上であるラス状残留オーステナイトを、全残留オーステナイトに対して60面積%以上含むものである請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 前記鋼板の引張強さが750〜1050MPaであって、
引張強さTS、全伸びEl、及び穴広げ率λが下記式(1)及び下記式(2)の関係を満足している請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
TS×El≧24000 …(1)
TS×λ ≧20000 …(2)
[式中、TSは引張強さの測定結果(単位:MPa)、Elは全伸びの測定結果(単位:%)、λは穴広げ率の測定結果(単位:%)を示す] - 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法によって製造された高張力鋼板を加工することによって得られる鋼部品。
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