JP4379618B2 - High-tensile hot-rolled steel sheet and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、高張力熱延鋼板及びその製造方法に関する。特に、本発明は、自動車や各種産業機械に用いられる部材の素材として好適な、表面性状に優れ、高強度で加工性にも優れた微細な結晶粒を有する熱延鋼板及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a high-tensile hot-rolled steel sheet and a method for producing the same. In particular, the present invention relates to a hot-rolled steel sheet having fine crystal grains having excellent surface properties, high strength and excellent workability, and a method for producing the same, which are suitable as materials for members used in automobiles and various industrial machines.

連続熱間圧延によって製造される高張力熱延鋼板は、比較的安価な構造材料として自動車を始めとする各種産業機械に広く適用されており、プレス加工等の成形加工によって所定の形状に加工されることが多い。このため、高張力熱延鋼板には優れた加工性が要求される。   High-tensile hot-rolled steel sheets manufactured by continuous hot rolling are widely applied to various industrial machines such as automobiles as relatively inexpensive structural materials, and are processed into a predetermined shape by forming such as pressing. Often. For this reason, excellent workability is required for the high-tensile hot-rolled steel sheet.

一般に、鋼板はその強度を増加させると加工性(例えば延性)が低下するが、強度と延性がともに優れる鋼板として、いわゆる「残留オーステナイト」、つまり、未変態のまま残ったオーステナイトの変態誘起塑性(以下、「TRIP」という。)を利用した鋼板が知られており、例えば、特許文献1には、質量%で、0.2%前後のC、1.5%前後のSi及び1.5%前後のMnを含有する鋼を熱間圧延し、Ar3点近傍で仕上圧延を行ってから40℃/s以上の冷却速度で加速冷却した後、400℃近傍で巻き取ることからなる残留オーステナイトを有する鋼板の製造方法が開示されている。 Generally, when the strength of a steel sheet increases, the workability (for example, ductility) decreases. However, as a steel sheet having both excellent strength and ductility, so-called “residual austenite”, that is, transformation-induced plasticity of austenite remaining untransformed ( Hereinafter, a steel sheet using “TRIP”) is known. For example, Patent Document 1 discloses, in mass%, about 0.2% C, about 1.5% Si, and about 1.5%. The steel containing Mn before and after is hot-rolled, finish-rolled in the vicinity of Ar 3 point, accelerated and cooled at a cooling rate of 40 ° C./s or more, and then wound up in the vicinity of 400 ° C. A method for manufacturing a steel sheet is disclosed.

また、特許文献2には、Siの含有量を低減し、代わりにAlを多量に含有させた延性及び穴拡げ性に優れた残留オーステナイトを含む鋼板及びその製造方法が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses a steel sheet containing retained austenite which has a reduced content of Si, and instead contains a large amount of Al and has excellent ductility and hole expansibility, and a method for manufacturing the same.

一方、鋼の強化には、固溶強化、析出強化、変態強化及び細粒化強化(結晶粒の微細化による強化)などが知られているが、このうち結晶粒組織の微細化は一般に延性を低下させることなく高強度化できる。しかしながら、結晶粒の微細化により十分な強化効果を得るには少なくともフェライト粒径を3μm以下に細粒化する必要があり、そうした微細組織を得るための技術や、組織の細粒化と残留オーステナイトのTRIP現象とを組み合わせて高い強度と優れた延性とを両立させた「強度−延性バランス」に優れた鋼の製造方法がいくつか提案されている。   On the other hand, for strengthening steel, solid solution strengthening, precipitation strengthening, transformation strengthening and fine grain strengthening (strengthening by crystal grain refinement) are known. Of these, grain refinement is generally ductile. The strength can be increased without lowering. However, in order to obtain a sufficient strengthening effect by refining the crystal grains, it is necessary to refine the ferrite grain size to at least 3 μm or less. Techniques for obtaining such a microstructure, refinement of the structure and residual austenite Several methods for producing a steel having an excellent “strength-ductility balance” in which a high strength and an excellent ductility are made compatible by combining the TRIP phenomenon have been proposed.

例えば、特許文献3には、「重量%にて、C:0.05〜0.3%とMn:0.5〜3%を含み、残部が実質的にFeからなる組成の鋼を、Ac3点以上の温度から5℃/s以上100℃/s未満の冷却速度にて冷却して650℃以下とし、フェライト相、ベイナイト相、またはマルテンサイト相のような低温相が析出を開始する温度までの温度範囲で、加工開始に対する加工終了の断面積減少率が60%以上の加工を、1パスまたは1パス当たり30%以上の多パスにて施し、その後空冷又はそれ以上の冷却速度にて400℃以下の温度にまで冷却する」ことからなる「微細粒フェライト組織を有する鋼の製造方法」が開示されている。 For example, Patent Document 3 states that “in weight percent, a steel having a composition containing C: 0.05 to 0.3% and Mn: 0.5 to 3%, and the balance being substantially Fe, is Ac. Cooling at a cooling rate of 5 ° C./s or more and less than 100 ° C./s from a temperature of 3 points or more to 650 ° C. or less, and a temperature at which a low temperature phase such as a ferrite phase, a bainite phase, or a martensite phase starts to precipitate Up to 60% or more of the cross-sectional area reduction rate at the end of processing with respect to the start of processing in the temperature range up to 30% or more per pass, and then at air cooling or higher cooling rate “A method for producing a steel having a fine-grained ferrite structure” comprising “cooling to a temperature of 400 ° C. or lower” is disclosed.

また、特許文献4には、「C:0.05〜0.30wt%、Si:0.30〜2.0wt%、Mn:1.0〜2.5wt%、Al:0.003〜0.100wt%、Nb:0.05〜0.50wt%を含有し、残部はFe及び不可避的不純物の組成になり、また残留オーステナイトが5〜20vol%で、残部は主にポリゴナルフェライトからなる鋼組織を有し、該ポリゴナルフェライト粒のうち、粒径:8μm以下の微細粒が個数比率で全体の85%以上を占め、かつ平均粒径が5μm以下」である「超微細粒を有する延性、靱性、耐疲労特性および強度−伸びバランスに優れた高張力熱延鋼板およびその製造方法」が開示されている。   Patent Document 4 discloses that “C: 0.05-0.30 wt%, Si: 0.30-2.0 wt%, Mn: 1.0-2.5 wt%, Al: 0.003-0. Steel structure containing 100 wt%, Nb: 0.05 to 0.50 wt%, the balance being the composition of Fe and inevitable impurities, residual austenite being 5 to 20 vol%, and the balance being mainly composed of polygonal ferrite Among the polygonal ferrite grains, the fine grains having a particle size of 8 μm or less occupy 85% or more of the total number ratio and the average particle diameter is 5 μm or less. A high-tensile hot-rolled steel sheet excellent in toughness, fatigue resistance and strength-elongation balance and a method for producing the same are disclosed.

特開昭63−4017号公報JP 63-4017 A 特開平5−112846号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-112846 特開2001−98322号公報JP 2001-98322 A 特開平11−1747号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-1747

本発明の目的は、自動車や各種産業機械に用いられる部材の素材として好適な、高強度で加工性に優れ、しかも、いわゆる「島状スケール」の生成が抑制されて表面性状にも優れた、微細な結晶粒を有する熱延鋼板及びその製造方法を提供することである。   The object of the present invention is suitable as a material for members used in automobiles and various industrial machines, has high strength and excellent workability, and also has excellent surface properties by suppressing the generation of so-called `` island scales ''. It is providing the hot-rolled steel plate which has a fine crystal grain, and its manufacturing method.

具体的には、Siの含有量を0.5%未満に低減することによって島状スケールの生成を抑制し、Alを含有させることによって穴拡げ性を高め、組織中に残留オーステナイトを含ませることにより延性を高め、更に、ポリゴナルフェライトの結晶粒を3.0μm以下の適正サイズに微細化することによって高強度化した熱延鋼板と、前記特性を有する鋼板を800℃程度以上の実用的な熱間圧延によって製造する方法とを提供することである。   Specifically, the formation of island scales is suppressed by reducing the Si content to less than 0.5%, the hole expandability is enhanced by containing Al, and the retained austenite is included in the structure. To improve the ductility, and further increase the strength of the hot rolled steel sheet by refining the crystal grains of polygonal ferrite to an appropriate size of 3.0 μm or less, and a steel sheet having the above-mentioned characteristics at a practical temperature of about 800 ° C. or more. And a method of manufacturing by hot rolling.

前述の特許文献1で提案された技術によると、引張強度(TS)と全延び(EL)との積である「TS×EL」の値で24000MPa・%以上の「強度−延性バランス」の優れた鋼板が得られるものの、加工性の重要な指標の一つである穴拡げ性が低いため、伸びフランジ性が要求されるような部品の素材としては用いることができない。また、残留オーステナイトを確保するために0.5%以上のSiを含有しているため、「島状スケール」と呼ばれる鋼板の表面不良が発生する。   According to the technique proposed in Patent Document 1 described above, an excellent “strength-ductility balance” of 24000 MPa ·% or more in terms of “TS × EL”, which is the product of tensile strength (TS) and total elongation (EL). However, since the hole expandability, which is one of the important indexes of workability, is low, it cannot be used as a material for parts that require stretch flangeability. Further, since 0.5% or more of Si is contained in order to secure retained austenite, a surface failure of the steel plate called “island scale” occurs.

なお、AlはSiと同様にセメンタイトの析出を抑制する効果を有しており、組織中にオーステナイトを残留させることができる。しかも、前記のAlの効果は、同じ質量割合でSiを含有させた場合よりも顕著であり、更に、Alには、ポリゴナルフェライトの均一で微細な生成を促進する一方で、穴拡げ性を劣化させる粗大ベイナイトの生成を抑制する作用もある。   Al, like Si, has an effect of suppressing the precipitation of cementite, and austenite can remain in the structure. In addition, the effect of the Al is more remarkable than the case where Si is contained at the same mass ratio. Further, Al promotes uniform and fine formation of polygonal ferrite while improving the hole expandability. There is also an action which suppresses generation of coarse bainite which deteriorates.

前記の特許文献2で提案された技術は、上記のAlの効果をうまく活用したものであり、Siの含有量を1.0%以下に低減し、代わりにAlをsol.Al量で0.8%以上含有させた鋼を、780〜840℃で熱間での仕上圧延を終了した後、10〜50℃/sの冷却速度にて300〜450℃まで加速冷却して巻き取る方法によって、或いは、前記の鋼を、780〜940℃で熱間での仕上圧延を終了した後、10℃/s以上の冷却速度にて600〜700℃まで冷却し、2〜10秒間空冷した後、20℃/s以上の冷却速度にて300〜450℃まで加速冷却し巻き取る方法によって、「TS×EL」の値で24000MPa・%以上の「強度−延性バランス」と、穴拡げ率で90%以上という優れた加工性とを有する鋼板を得るものである。しかしながら、Alは加工性向上という点では顕著な効果を発揮する反面Siに比べて固溶強化能が低いので、高強度化という点では不利であり、しかも、フェライト安定化元素であるAlをsol.Al量で0.8%以上も含有させることは、オーステナイトの不安定化につながるため、熱間圧延温度を過度に上昇させる必要が生じる場合があり、生産性や製造コスト面で改善の余地がある。   The technique proposed in Patent Document 2 utilizes the above-mentioned effect of Al well, reduces the Si content to 1.0% or less, and instead replaces Al with sol. After finishing the hot rolling at 780 to 840 ° C., the steel containing 0.8% or more of Al is accelerated and cooled to 300 to 450 ° C. at a cooling rate of 10 to 50 ° C./s. After finishing the hot rolling at 780 to 940 ° C. by the winding method or after cooling the steel to 600 to 700 ° C. at a cooling rate of 10 ° C./s or more, and for 2 to 10 seconds. After air cooling, by the method of accelerated cooling to 300-450 ° C. at a cooling rate of 20 ° C./s or more and winding, “strength-ductility balance” with a value of “TS × EL” of 24000 MPa ·% or more and hole expansion A steel sheet having excellent workability of 90% or more is obtained. However, Al exhibits a remarkable effect in terms of improving workability, but has a lower solid solution strengthening ability than Si, so it is disadvantageous in terms of increasing strength, and the ferrite stabilizing element Al is sol. . Inclusion of 0.8% or more in the amount of Al leads to destabilization of austenite, so it may be necessary to excessively increase the hot rolling temperature, and there is room for improvement in terms of productivity and manufacturing cost. is there.

特許文献3で提案された技術によると、単純組成の低炭素鋼でも3μm以下の微細フェライト粒組織が得られる。しかしながら、650℃以下の低温域で1パス当り30%以上といういわゆる「低温大圧下」圧延を行う必要があり、工業的な規模の生産に適用することは難しい。   According to the technique proposed in Patent Document 3, a fine ferrite grain structure of 3 μm or less can be obtained even with a low-carbon steel having a simple composition. However, it is necessary to perform so-called “low temperature and large pressure” rolling of 30% or more per pass in a low temperature region of 650 ° C. or lower, and it is difficult to apply to industrial scale production.

特許文献4で提案された技術は、Nbを0.05〜0.50%含有させることによってNbCを析出させ、NbCによる初期オーステナイト粒の微細化及び圧延過程での動的再結晶によるオーステナイト粒の微細化を通じて、工業的に実施される800℃程度以上の温度での熱間圧延の場合にも容易に2〜4μmの微細フェライト粒組織を得るものである。しかも、組織中に残留オーステナイトを含むため、「TS×EL」の値で26000MPa・%以上の「強度−延性バランス」の優れた鋼板を得ることができる。しかしながら、NbCを多量析出させる技術であるが故に、必然的に得られる残留オーステナイト量が低下し、したがって、安定且つ確実に、残留オーステナイト量を確保し、また、高強度化を達成するためには、特許文献4の実施例の表1に示されているように、前述の特許文献1と同様に1%以上のSiを含有させることとなり、この場合には、穴拡げ性や表面性状が低下する。   In the technique proposed in Patent Document 4, NbC is precipitated by containing 0.05 to 0.50% of Nb, the austenite grains are refined by NbC, and the austenite grains are dynamically recrystallized during rolling. Through refinement, a fine ferrite grain structure of 2 to 4 μm can be easily obtained even in the case of hot rolling at a temperature of about 800 ° C. or higher, which is carried out industrially. In addition, since the retained austenite is included in the structure, a steel sheet having an excellent “strength-ductility balance” of 26000 MPa ·% or more in terms of “TS × EL” can be obtained. However, since it is a technique for precipitating a large amount of NbC, the amount of retained austenite inevitably obtained is lowered. Therefore, in order to ensure the amount of retained austenite stably and reliably, and to achieve high strength. As shown in Table 1 of Examples of Patent Document 4, 1% or more of Si is contained in the same manner as Patent Document 1 described above, and in this case, hole expansibility and surface properties are deteriorated. To do.

そこで、本発明者らは、高強度で加工性に優れ、しかも、いわゆる「島状スケール」の生成が抑制されて表面性状にも優れた、微細な結晶粒を有する熱延鋼板を得るために鋭意研究を重ねた。その結果、下記(a)〜(d)の知見を得た。   In order to obtain a hot-rolled steel sheet having fine crystal grains, the present inventors have high strength and excellent workability, and further, the generation of so-called “island scales” is suppressed and the surface properties are also excellent. Researched earnestly. As a result, the following findings (a) to (d) were obtained.

(a)多パスで行う熱間圧延をAr3点以上(概ね800℃程度以上)の温度で完了し、その後に施す1次冷却の際、圧延完了から0.4秒以内に720℃まで冷却すると、極めて微細なフェライト粒が得られる。Ar3点以上の温度域の圧延では、オーステナイトに歪みが蓄積され、圧延完了後0.4秒以内に720℃まで冷却することによって、前述の歪みが効率的にオーステナイト内に凍結される。そして、720℃以下の温度になると、オーステナイトからフェライトへの変態が活発化し、蓄積された歪みを核としてフェライト粒が多数発生し、微細なフェライト組織が形成されるためと考えられる。 (A) Hot rolling performed in multiple passes is completed at a temperature of Ar 3 or higher (approximately 800 ° C. or higher), and then cooled to 720 ° C. within 0.4 seconds after the completion of rolling at the time of primary cooling performed thereafter. Then, extremely fine ferrite grains are obtained. In rolling in a temperature range of Ar 3 or higher, strain is accumulated in austenite, and the strain is efficiently frozen in austenite by cooling to 720 ° C. within 0.4 seconds after completion of rolling. When the temperature is 720 ° C. or lower, the transformation from austenite to ferrite is activated, and a large number of ferrite grains are generated with the accumulated strain as a nucleus to form a fine ferrite structure.

(b)上記(a)の手法によるとフェライトの生成が著しく促進されるため、非常に焼入れ性の高い鋼組成であっても微細なフェライトを多量に生成させることができる。「島状スケール」の生成抑制のために低Si化した鋼にオーステナイトを残留させるには一定量のAlを含有させる必要があるが、Alを含有する鋼の場合はオーステナイトが不安定になってAr3点が著しく上昇する。したがって、Alを含有する鋼をオーステナイト域で熱間圧延するためには、オーステナイト安定化元素であるCやMnを含有させてAr3点を下げる必要がある。しかし、このような鋼組成では焼入れ性が著しく増加するので、通常の熱間圧延条件では組織におけるフェライトの体積割合が低下し、ポリゴナルフェライト主体の組織が得られない。しかしながら、上記(a)で述べた処理によれば、焼入れ性の高い鋼であっても多量且つ微細なフェライトを得ることができ、しかも、未変態のオーステナイト中にCが濃縮するので、効率的に残留オーステナイトを含む組織とすることができる。 (B) According to the above method (a), the generation of ferrite is remarkably promoted, so that a large amount of fine ferrite can be generated even with a steel composition having a very high hardenability. It is necessary to contain a certain amount of Al in order to leave austenite in steel with low Si to suppress generation of “island scale”, but in the case of steel containing Al, austenite becomes unstable. Ar 3 point rises remarkably. Therefore, in order to hot-roll steel containing Al in the austenite region, it is necessary to contain C and Mn as austenite stabilizing elements to lower the Ar 3 point. However, since the hardenability is remarkably increased in such a steel composition, the volume ratio of ferrite in the structure is reduced under normal hot rolling conditions, and a structure mainly composed of polygonal ferrite cannot be obtained. However, according to the treatment described in the above (a), a large amount of fine ferrite can be obtained even in a steel with high hardenability, and moreover, C is concentrated in untransformed austenite. To a structure containing residual austenite.

(c)通常の場合、残量オーステナイトはベイニティックフェライトの界面にラス状で存在するが、上記(a)の処理によって得られる残留オーステナイトはフェライトの粒界や粒内に微細な粒状で均一分散する。そのため、延性や穴拡げ性が一層向上し、しかも、機械的特性の異方性が極めて小さくなる。   (C) Normally, the remaining austenite is present in the form of lath at the interface of the bainitic ferrite, but the residual austenite obtained by the treatment (a) is fine and uniform in the ferrite grain boundaries and grains. scatter. Therefore, ductility and hole expansibility are further improved, and the anisotropy of mechanical properties is extremely reduced.

(d)微細フェライトによる細粒化強化により、固溶強化能が高いSiの含有量を低減しても高強度化を達成することができる。しかも、フェライトの細粒化及び低Si化によって島状スケールの生成が抑制され、表面性状が極めて良好となる。   (D) Strengthening can be achieved even if the content of Si having a high solid solution strengthening capacity is reduced by refining and strengthening with fine ferrite. In addition, the formation of island scale is suppressed by reducing the ferrite grain size and reducing the Si content, and the surface properties are extremely good.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。   The present invention has been completed based on the above findings.

本発明の要旨は、下記(1)〜(4)に示す高張力熱延鋼板及び(5)〜(6)に示す高張力熱延鋼板の製造方法にある。   The gist of the present invention resides in the high-tensile hot-rolled steel sheets shown in the following (1) to (4) and the high-tensile hot-rolled steel sheets shown in (5) to (6).

(1)質量%で、C:0.05〜0.30%、Si:0.5%未満、Mn:0.5〜3.0%及びAl:0.1〜2.0%を含有するとともにSiとAlの含有量の和が0.5〜2.0%を満たし、残部はFe及び不純物の化学組成で、組織中に体積割合で5%以上のオーステナイトと60%以上のポリゴナルフェライトを含有し、更に、前記オーステナイトの平均結晶粒径が2.0μm以下、前記ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が1.0μmを超えて3.0μmまでで、しかも、前記オーステナイト中のC含有量が質量%で、0.7〜2.0%であることを特徴とする高張力熱延鋼板。   (1) By mass%, C: 0.05 to 0.30%, Si: less than 0.5%, Mn: 0.5 to 3.0% and Al: 0.1 to 2.0% In addition, the sum of the contents of Si and Al satisfies 0.5 to 2.0%, the balance is the chemical composition of Fe and impurities, and the volume ratio in the structure is 5% or more austenite and 60% or more polygonal ferrite. The average crystal grain size of the austenite is 2.0 μm or less, the average crystal grain size of the polygonal ferrite is more than 1.0 μm to 3.0 μm, and the C content in the austenite Is a high-tensile hot-rolled steel sheet characterized by being 0.7% to 2.0% by mass.

(2)SiとAlの含有量の和が下記(1)式を満たす上記(1)に記載の高張力熱延鋼板。
0.5≦Si+Al≦(13×C+Mn+10)/10・・・(1)、
但し、(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。
(2) The high-tensile hot-rolled steel sheet according to (1), wherein the sum of the contents of Si and Al satisfies the following formula (1).
0.5 ≦ Si + Al ≦ (13 × C + Mn + 10) / 10 (1),
However, the element symbol in the formula (1) represents the content in steel in mass% of the element.

(3)Feの一部に代えて、質量%で、Nb:0.005〜0.10%、Ti:0.005〜0.20%及びV:0.005〜0.20%のうちの1種以上を含有する上記(1)又は(2)に記載の高張力熱延鋼板。   (3) Instead of a part of Fe, in mass%, Nb: 0.005 to 0.10%, Ti: 0.005 to 0.20%, and V: 0.005 to 0.20% The high-tensile hot-rolled steel sheet according to (1) or (2), which contains one or more kinds.

(4)Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.0002〜0.01%、Zr:0.002〜0.10%及びREM(希土類元素):0.002〜0.10%のうちの1種以上を含有する上記(1)から(3)までのいずれかに記載の高張力熱延鋼板。   (4) Instead of a part of Fe, in mass%, Ca: 0.0002 to 0.01%, Zr: 0.002 to 0.10%, and REM (rare earth element): 0.002 to 0.10 The high-tensile hot-rolled steel sheet according to any one of (1) to (3) above, which contains one or more of%.

(5)上記(1)から(4)までのいずれかに記載の化学組成を有する高張力熱延鋼板の製造方法であって、前記化学組成の鋼塊又は鋼片を熱間圧延してAr3点以上の温度で熱間での圧延を完了した後、1次冷却を行って0.4秒以内に720℃まで冷却し、更に、その1次冷却を720〜550℃の温度域の温度T1℃で停止し、次いで、2次冷却によってT1℃から500℃までを1〜30秒で冷却し、更に、その2次冷却を500〜300℃の温度域の温度T2℃まで行った後T2〜300℃の温度域で巻き取ることを特徴とする高張力熱延鋼板の製造方法。 (5) A method for producing a high-tensile hot-rolled steel sheet having the chemical composition according to any one of (1) to (4) above, wherein a steel ingot or steel slab having the chemical composition is hot-rolled to form Ar After completion of hot rolling at a temperature of 3 points or more, primary cooling is performed, cooling to 720 ° C. within 0.4 seconds, and further, the primary cooling is performed in a temperature range of 720 to 550 ° C. Stop at T 1 ° C, then cool down from T 1 ° C to 500 ° C by secondary cooling in 1 to 30 seconds, and further perform the secondary cooling to a temperature T 2 ° C in the temperature range of 500 to 300 ° C. After that, a method for producing a high-tensile hot-rolled steel sheet, which is wound up in a temperature range of T 2 to 300 ° C.

(6)1次冷却が720℃まで0.2秒以内に冷却するものである上記(5)に記載の高張力熱延鋼板の製造方法。   (6) The method for producing a high-tensile hot-rolled steel sheet according to the above (5), wherein the primary cooling is performed to 720 ° C. within 0.2 seconds.

ここで、或る相の体積割合は面積割合に等しいことが知られているため、上記ポリゴナルフェライト及びオーステナイトが組織に占める体積割合はそれぞれ、例えば、通常の2次元的な評価方法によって求めたポリゴナルフェライト及びオーステナイトの割合から決定すればよい。   Here, since the volume ratio of a certain phase is known to be equal to the area ratio, the volume ratio of the polygonal ferrite and austenite in the structure was determined by, for example, a normal two-dimensional evaluation method. What is necessary is just to determine from the ratio of polygonal ferrite and austenite.

なお、本発明における「オーステナイト」とは、オーステナイトが変態せずに残ったいわゆる「残留オーステナイト」を指す。   The “austenite” in the present invention refers to so-called “residual austenite” in which austenite remains without being transformed.

また、「ポリゴナルフェライト」とはアスペクト比が2以下であるフェライトを指し、光学顕微鏡や走査電子顕微鏡による組織観察像を画像解析処理することで確認することができる。なお、アスペクト比は、圧延方向に平行に切断した面における圧延方向のフェライト粒径をdRD、圧延方向に垂直な方向のフェライト粒径をdNDとしたとき、「dRD/dND」又は「dND/dRD」で表される。
本発明でいう「平均結晶粒径」とは、いわゆる「切片法」で求めた平均粒切片長を1.12倍したASTM公称粒径を指す。
“Polygonal ferrite” refers to ferrite having an aspect ratio of 2 or less, and can be confirmed by image analysis processing of a structure observation image obtained by an optical microscope or a scanning electron microscope. The aspect ratio is “dRD / dND” or “dND / dRD” where dRD is the ferrite grain size in the rolling direction on the plane cut in parallel to the rolling direction and dND is the ferrite grain size in the direction perpendicular to the rolling direction. Is represented.
The “average crystal grain size” as used in the present invention refers to the ASTM nominal grain size obtained by multiplying the average grain section length obtained by the so-called “section method” by 1.12.

「REM(希土類元素)」は、Sc、Y及びランタノイドの合計17元素の総称であり、REMの含有量は上記元素の合計含有量を指す。   “REM (rare earth element)” is a general term for a total of 17 elements of Sc, Y, and lanthanoid, and the content of REM indicates the total content of the above elements.

本発明でいう「鋼塊」は、JIS G 0203(1984)に規定されているとおり、「鋳片」を含むものをいう。   The “steel ingot” as used in the present invention means one containing “slab” as defined in JIS G 0203 (1984).

以下、上記(1)〜(4)の高張力熱延鋼板に係る発明及び(5)〜(6)の高張力熱延鋼板の製造方法に係る発明を、それぞれ「(1)の発明」〜「(6)の発明」という。また、総称して「本発明」ということがある。   Hereinafter, the invention related to the high-tensile hot-rolled steel sheet of (1) to (4) and the invention related to the manufacturing method of the high-tensile hot-rolled steel sheet of (5) to (6) are respectively referred to as “the invention of (1)” to It is referred to as “(6) invention”. Also, it may be collectively referred to as “the present invention”.

本発明の高張力熱延鋼板は、「強度−延性バランス」に優れるので、自動車や各種の産業機械に用いられる高強度構造部材の素材として利用することができ、しかも、高い穴拡げ性と優れた表面性状も具備しているので、従来の高強度高延性鋼板に比べて、その適用範囲は極めて広い。また、本発明の高張力熱延鋼板は、本発明の方法によって800℃程度以上の実用的な熱間圧延によって比較的容易に製造することができる。   Since the high-tensile hot-rolled steel sheet of the present invention is excellent in “strength-ductility balance”, it can be used as a material for high-strength structural members used in automobiles and various industrial machines, and has high hole expansibility and excellent performance. In addition, since it also has a surface texture, its application range is very wide compared to conventional high strength and high ductility steel sheets. Moreover, the high-tensile hot-rolled steel sheet of the present invention can be manufactured relatively easily by practical hot rolling at about 800 ° C. or higher by the method of the present invention.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「%」表示は「質量%」を意味する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. In addition, "%" display of the content of each element means "mass%".

(A)鋼の化学組成
C:0.05〜0.30%
Cは、高温でのオーステナイトを安定化する作用がある。このため、オーステナイトからフェライトへの変態温度が低下し、熱間圧延の仕上げ温度を低くすることができるので、フェライト結晶粒の微細化が促進される。また、Cはフェライト変態の進行に伴ってオーステナイト中に濃縮し、オーステナイトを安定化するとともに鋼板を強化する作用も有する。
(A) Chemical composition of steel C: 0.05 to 0.30%
C has the effect of stabilizing austenite at high temperatures. For this reason, the transformation temperature from austenite to ferrite is lowered and the finishing temperature of hot rolling can be lowered, so that the refinement of ferrite crystal grains is promoted. C also concentrates in austenite as the ferrite transformation proceeds, and has the effect of stabilizing the austenite and strengthening the steel sheet.

しかし、Cの含有量が0.05%未満では十分なオーステナイト安定化効果が得られないため所望の残留オーステナイト量を確保できない。一方、その含有量が0.30%を超えると熱間圧延後のフェライト変態が遅延し、フェライトの体積割合が減少するうえ、溶接性も顕著に劣化する。したがって、Cの含有量を0.05〜0.30%とした。なお、Cの含有量の好ましい下限は0.10%で、好ましい上限は0.20%である。   However, if the C content is less than 0.05%, a sufficient austenite stabilizing effect cannot be obtained, so that a desired retained austenite amount cannot be ensured. On the other hand, if the content exceeds 0.30%, the ferrite transformation after hot rolling is delayed, the volume fraction of ferrite is reduced, and the weldability is significantly deteriorated. Therefore, the content of C is set to 0.05 to 0.30%. In addition, the minimum with preferable content of C is 0.10%, and a preferable upper limit is 0.20%.

Si:0.5%未満
Siは、フェライトを安定化し、ポリゴナルフェライトの生成を促進してCの未変態オーステナイト中への濃化を助長する作用、更には、セメンタイトの析出を遅らせる作用を通じて、オーステナイトが未変態のままで残る量、つまり、残留オーステナイトの量を多くする。Siには、ポリゴナルフェライトを固溶強化して鋼板強度を高める作用もある。こうした効果を確実に得るには、Siは0.05%以上の含有量とすることが好ましい。
Si: Less than 0.5% Si stabilizes ferrite, promotes the formation of polygonal ferrite, promotes the concentration of C in untransformed austenite, and further acts to delay the precipitation of cementite. The amount of austenite remaining untransformed, that is, the amount of retained austenite is increased. Si also has the effect of increasing the strength of the steel sheet by solid solution strengthening of polygonal ferrite. In order to surely obtain such an effect, it is preferable that the Si content is 0.05% or more.

しかしながら、Siの含有量が0.5%以上では島状スケールの生成が顕著になって鋼板の表面性状が劣化する。したがって、Siの含有量を0.5%未満とした。なお、Siの含有量は、Alの含有量との合計が0.5〜2.0%を満たすものでなければならない。このことについては後述する。   However, when the Si content is 0.5% or more, the formation of island scale becomes remarkable and the surface properties of the steel sheet deteriorate. Therefore, the Si content is less than 0.5%. The Si content must be 0.5 to 2.0% in total with the Al content. This will be described later.

Mn:0.5〜3.0%
Mnは、強度を高める作用を有する。また、高温でのオーステナイトを安定化してオーステナイトからフェライトへの変態温度を低下させるので、熱延の仕上げ温度を低くすることができ、このため、フェライト結晶粒の微細化が促進される。
Mn: 0.5 to 3.0%
Mn has an effect of increasing strength. In addition, since the austenite at high temperature is stabilized and the transformation temperature from austenite to ferrite is lowered, the finishing temperature of hot rolling can be lowered, and therefore the refinement of ferrite crystal grains is promoted.

しかしながら、Mnの含有量が0.5%未満では前記の効果が得難い。一方、その含有量が3.0%を超えると、熱間圧延後の冷却過程で十分な量のポリゴナルフェライトを生成させることが困難となる。したがって、Mnの含有量を0.5〜3.0%とした。なお、Mnの含有量は0.8〜3.0%とすることが好ましい。   However, if the Mn content is less than 0.5%, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, if the content exceeds 3.0%, it becomes difficult to generate a sufficient amount of polygonal ferrite in the cooling process after hot rolling. Therefore, the Mn content is set to 0.5 to 3.0%. In addition, it is preferable that content of Mn shall be 0.8 to 3.0%.

Al:0.1〜2.0%
Alは、本発明において特に重要な元素である。すなわち、AlはSiと同様に、フェライトを安定化し、ポリゴナルフェライトの生成を促進してCの未変態オーステナイト中への濃化を助長する作用、更には、セメンタイトの析出を遅らせる作用を通じて、オーステナイトが未変態のままで残る量、つまり、残留オーステナイトの量を多くする。しかも、その作用は同じ質量割合でSiを含有させる場合よりも顕著である。Alには、ポリゴナルフェライトの均一で微細な生成を促進し、穴拡げ性を高める作用もある。
Al: 0.1 to 2.0%
Al is an especially important element in the present invention. That is, Al, like Si, stabilizes ferrite, promotes the formation of polygonal ferrite and promotes the concentration of C in untransformed austenite, and further delays the precipitation of cementite. Increases the amount that remains untransformed, that is, the amount of retained austenite. And the effect | action is more remarkable than the case where Si is contained by the same mass ratio. Al also has the effect of promoting uniform and fine formation of polygonal ferrite and enhancing hole expansibility.

しかしながら、Alの含有量が0.1%未満では前記の効果が得難い。一方、Alの過剰な添加は、高温でのオーステナイトを不安定化して熱間圧延の仕上温度(完了温度)を過度に上昇させ、また安定した連続鋳造を困難にする。特に、Alの含有量が2.0%を超えると、熱間圧延の完了温度を高くしなければならず、また、ノズル詰まりを生じて連続鋳造性の低下を招く。したがって、Alの含有量を0.1〜2.0%とした。Alの含有量の好ましい下限は0.3%で、好ましい上限は1.5%である。なお、Alの含有量は、Siの含有量との合計が0.5〜2.0%を満たすものでなければならない。このことについては後述する。   However, when the Al content is less than 0.1%, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, excessive addition of Al destabilizes austenite at high temperatures, excessively raises the finishing temperature (completion temperature) of hot rolling, and makes stable continuous casting difficult. In particular, if the Al content exceeds 2.0%, the hot rolling completion temperature must be increased, and nozzle clogging occurs, resulting in a decrease in continuous castability. Therefore, the Al content is set to 0.1 to 2.0%. The preferable lower limit of the Al content is 0.3%, and the preferable upper limit is 1.5%. The Al content must be 0.5 to 2.0% in total with the Si content. This will be described later.

SiとAlの含有量の和:
SiとAlの含有量は、上述のSiが0.5%未満で、且つ、Alが0.1〜2.0%であることに加えて、両元素の含有量の和が0.5〜2.0%を満たすようにする必要がある。
Sum of Si and Al content:
The content of Si and Al is less than 0.5% for the above-mentioned Si and 0.1 to 2.0% for Al, and the sum of the contents of both elements is 0.5 to It is necessary to satisfy 2.0%.

SiとAlの含有量の和(以下、「Si+Al」ともいう。)が0.5%未満では、セメンタイトの析出を遅延させる作用が不十分になって一部セメンタイトが生成する。このため、残留オーステナイトの量が低下し、所望の残留オーステナイト量を確保することができない。一方、SiとAlの含有量の和が2.0%を超えると、たとえAlの含有量が2.0%以下であっても、高温でのオーステナイトが不安定化して熱間圧延の仕上温度(完了温度)が過度に上昇し、また、連続鋳造を安定して行うことが困難になる。   When the sum of the contents of Si and Al (hereinafter also referred to as “Si + Al”) is less than 0.5%, the action of delaying the precipitation of cementite becomes insufficient, and part of the cementite is generated. For this reason, the amount of retained austenite decreases, and a desired retained austenite amount cannot be ensured. On the other hand, if the sum of Si and Al content exceeds 2.0%, even if the Al content is 2.0% or less, the austenite at high temperature becomes unstable and the finishing temperature of hot rolling (Completion temperature) rises excessively, and it becomes difficult to carry out continuous casting stably.

このため、(1)の発明においては、「Si+Al」を0.5〜2.0%とした。「Si+Al」の好ましい下限は1.0%で、好ましい上限は1.8%である。   For this reason, in the invention of (1), “Si + Al” is set to 0.5 to 2.0%. The preferable lower limit of “Si + Al” is 1.0%, and the preferable upper limit is 1.8%.

なお、オーステナイトへの歪み蓄積効率を高めてフェライトを微細化し、細粒化強化の効果を一層高めるには、実製造上Ar3点を950℃以下にすることが有効であるので、元素記号をその元素の質量%での鋼中含有量として表したとき、上記「Si+Al」の値が、「(13×C+Mn+10)/10」以下となるようにするのがよい。 In order to increase the strain accumulation efficiency in austenite and refine the ferrite and further enhance the effect of strengthening the refinement, it is effective to set the Ar 3 point to 950 ° C. or less in actual production. When expressed as a steel content in mass% of the element, the value of “Si + Al” is preferably “(13 × C + Mn + 10) / 10” or less.

このため、(2)の発明においては、SiとAlの含有量の和が前記(1)式を満たすように規定した。   For this reason, in the invention of (2), it is defined that the sum of the contents of Si and Al satisfies the formula (1).

したがって、前記(1)の発明に係る高張力熱延鋼板の化学組成を、上述した範囲のCからAlまでの元素を含むとともに、「Si+Al」が0.5〜2.0%を満たし、残部はFe及び不純物からなることと規定した。また、前記(2)の発明に係る高張力熱延鋼板の化学組成について、更に、「Si+Al」が前記(1)式を満たすように規定した。   Therefore, the chemical composition of the high-tensile hot-rolled steel sheet according to the invention of (1) above contains elements from C to Al in the above-described range, and “Si + Al” satisfies 0.5 to 2.0%, and the balance Is defined as consisting of Fe and impurities. The chemical composition of the high-tensile hot-rolled steel sheet according to the invention (2) is further defined so that “Si + Al” satisfies the formula (1).

なお、本発明に係る高張力熱延鋼板には、上記の成分元素に加え、必要に応じて、後述する第1群及び第2群のうちの少なくとも1群から選んだ1種以上の元素を任意添加元素として添加し、含有させてもよい。   In addition to the above-described component elements, the high-tensile hot-rolled steel sheet according to the present invention contains, as necessary, one or more elements selected from at least one of the first group and the second group described later. An optional additive element may be added and contained.

以下、任意添加元素に関して説明する。   Hereinafter, the optional additive element will be described.

第1群:Nb:0.005〜0.10%、Ti:0.005〜0.20%及びV:0.005〜0.20%
Nb、Ti及びVは、いずれもフェライト地に炭窒化物として析出し、鋼板の強度を高める作用を有する。上記の析出物には、オーステナイトやフェライトの粗大化を抑制して、結晶粒の微細化を促進する作用がある。こうした効果を確実に得るには、少なくともいずれかを0.005%以上含有させることが好ましい。
First group: Nb: 0.005-0.10%, Ti: 0.005-0.20% and V: 0.005-0.20%
Nb, Ti and V are all precipitated as carbonitrides on the ferrite ground, and have the effect of increasing the strength of the steel sheet. The above precipitate has an action of suppressing the coarsening of austenite and ferrite and promoting the refinement of crystal grains. In order to reliably obtain such an effect, it is preferable to contain at least one of 0.005% or more.

しかしながら、Nbを0.10%を超えて含有させても、また、Ti又はVを0.20%を超えて含有させても、前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。更に、炭窒化物の析出に多量のCが消費されるので残留オーステナイトの量が少なくなり、所望の残留オーステナイト量を確保できなくなる。   However, even if Nb is contained in an amount exceeding 0.10% and Ti or V is contained in an amount exceeding 0.20%, the above effects are saturated and the cost is increased. Further, since a large amount of C is consumed for precipitation of carbonitride, the amount of retained austenite is reduced, and the desired amount of retained austenite cannot be ensured.

したがって、Nb、Ti及びVを添加する場合のそれぞれの含有量は、Nbは0.005〜0.10%、Tiは0.005〜0.20%及びVは0.005〜0.20%とするのがよい。添加する場合のそれぞれの含有量のより好ましい下限は、Nbが0.008%、Tiが0.008%及びVが0.008%である。また、添加する場合のそれぞれの含有量のより好ましい上限は、Nbが0.08%、Tiが0.15%及びVが0.15%である。なお、上記のNb、Ti及びVはいずれか1種のみ、又は2種以上の複合で添加することができる。   Therefore, when Nb, Ti and V are added, the respective contents are 0.005 to 0.10% for Nb, 0.005 to 0.20% for Ti and 0.005 to 0.20% for V. It is good to do. The more preferable lower limit of each content in the case of adding is 0.008% for Nb, 0.008% for Ti, and 0.008% for V. Moreover, the upper limit with more preferable each content in the case of adding is 0.08% for Nb, 0.15% for Ti, and 0.15% for V. In addition, said Nb, Ti, and V can be added only with any 1 type or 2 or more types of composite.

第2群:Ca:0.0002〜0.01%、Zr:0.002〜0.10%及びREM(希土類元素):0.002〜0.10%
Ca、Zr及びREMは、いずれも介在物の形状を調整して冷間加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、0.0002%以上のCa、0.002%以上のZr及び0.002%以上のREMのうちの少なくとも1種を含有させることが好ましい。
Second group: Ca: 0.0002 to 0.01%, Zr: 0.002 to 0.10%, and REM (rare earth element): 0.002 to 0.10%
Ca, Zr, and REM all have an effect of improving the cold workability by adjusting the shape of inclusions. In order to reliably obtain this effect, it is preferable to contain at least one of 0.0002% or more of Ca, 0.002% or more of Zr, and 0.002% or more of REM.

しかしながら、Caが0.01%を超えて含有されると、また、Zr又はREMが0.10%を超えて含有されると、鋼中の介在物が多くなり過ぎて却って加工性が低下する。   However, if Ca is contained in excess of 0.01%, and if Zr or REM is contained in excess of 0.10%, the inclusions in the steel increase so much that the workability decreases. .

したがって、Ca、Zr又はREMを添加する場合のそれぞれの含有量は、Caは0.0002〜0.01%、Zrは0.002〜0.10%、そしてREMは0.002〜0.10%とするのがよい。添加する場合のそれぞれの含有量のより好ましい下限は、Caが0.0005%、Zrが0.01%、そしてREMが0.01%である。また、添加する場合のそれぞれの含有量のより好ましい上限は、Caが0.005%、Zrが0.05%、そしてREMが0.05%である。なお、上記のCa、Zr及びREMはいずれか1種のみ、又は2種以上の複合で添加することができる。   Therefore, when Ca, Zr or REM is added, the respective contents are 0.0002 to 0.01% for Ca, 0.002 to 0.10% for Zr, and 0.002 to 0.10 for REM. % Is good. The more preferable lower limit of each content in the case of adding is 0.0005% for Ca, 0.01% for Zr, and 0.01% for REM. Moreover, the upper limit with more preferable each content in the case of adding is 0.005% of Ca, 0.05% of Zr, and 0.05% of REM. In addition, said Ca, Zr, and REM can be added only with any 1 type or 2 or more types of composite.

したがって、前記(3)の発明に係る高張力熱延鋼板の化学組成は、鋼板の強度を高めるとともに結晶粒を微細化することを目的として、前記(1)又は(2)の発明の鋼のFeの一部に代えて、Nb:0.005〜0.10%、Ti:0.005〜0.20%及びV:0.005〜0.20%の1種以上を含むものとした。   Therefore, the chemical composition of the high-tensile hot-rolled steel sheet according to the invention of (3) is that of the steel of the invention of (1) or (2) for the purpose of increasing the strength of the steel sheet and refining crystal grains. Instead of a part of Fe, one or more of Nb: 0.005 to 0.10%, Ti: 0.005 to 0.20%, and V: 0.005 to 0.20% were included.

また、前記(4)の発明に係る高張力熱延鋼板の化学組成は、冷間加工性を高めることを目的として、前記(1)から(3)までのいずれかの発明の鋼のFeの一部に代えて、Ca:0.0002〜0.01%、Zr:0.002〜0.10%及びREM(希土類元素):0.002〜0.10%のうちの1種以上を含むものとした。   Further, the chemical composition of the high-tensile hot-rolled steel sheet according to the invention of (4) is for the purpose of improving cold workability, and the Fe of the steel of any one of the inventions of (1) to (3). In place of a part, Ca: 0.0002 to 0.01%, Zr: 0.002 to 0.10%, and REM (rare earth element): 0.002 to 0.10% are included. It was supposed to be.

なお、「REM(希土類元素)」が、Sc、Y及びランタノイドの合計17元素の総称で、REMの含有量が上記元素の合計含有量を指すことは既に述べたとおりである。   Note that “REM (rare earth element)” is a generic name for a total of 17 elements of Sc, Y and lanthanoid, and the content of REM indicates the total content of the above-described elements as already described.

なお、鋼中に混入する不純物としては、P、S、Cu、Ni、Cr及びMoなどが挙げられるが、例えばP、Sについては、できればその含有量を以下のように規制するのが望ましい。   Examples of impurities mixed in the steel include P, S, Cu, Ni, Cr, and Mo. For example, the content of P and S is preferably regulated as follows.

P:0.05%以下
Pは靱性や延性に悪影響を及ぼすため、その含有量は0.05%以下に抑えるのが望ましい。なお、ポリゴナルフェライトを一層均一に分散させるために、Pの含有量は0.010%以下とすることがより一層好ましい。
P: 0.05% or less Since P adversely affects toughness and ductility, its content is preferably suppressed to 0.05% or less. In order to disperse the polygonal ferrite more uniformly, the P content is more preferably 0.010% or less.

S:0.05%以下
Sは硫化物系介在物を形成して加工性を低下させるため、その含有量は0.05%以下に抑えるのが望ましい。なお、一段と優れた加工性を確保するために、Sの含有量は0.003%以下とすることがより一層好ましい。
S: 0.05% or less Since S forms sulfide inclusions and deteriorates workability, its content is preferably suppressed to 0.05% or less. In order to secure further excellent workability, the content of S is more preferably 0.003% or less.

上述の化学組成を有する鋼は、例えば転炉、電気炉又は平炉等により溶製される。鋼塊の製造は、鋳型に注入する「造塊法」又は「連続鋳造法」のいずれの手段を用いても構わない。   Steel having the above-described chemical composition is produced by, for example, a converter, an electric furnace, a flat furnace, or the like. For the production of the steel ingot, any means of “ingot-making method” or “continuous casting method” injected into the mold may be used.

(B)高張力熱延鋼板の組織
本発明の高張力熱延鋼板は、その組織を、体積割合で5%以上のオーステナイトと60%以上のポリゴナルフェライトを含有し、更に、前記オーステナイトの平均結晶粒径が2.0μm以下、前記ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が1.0μmを超えて3.0μmまでのものとする必要がある。
(B) Structure of high-tensile hot-rolled steel sheet The high-tensile hot-rolled steel sheet of the present invention contains 5% or more austenite and 60% or more polygonal ferrite in volume ratio, and further, the average of the austenite. It is necessary that the crystal grain size is 2.0 μm or less, and the average crystal grain size of the polygonal ferrite exceeds 1.0 μm and reaches 3.0 μm.

先ず、相の種類について、体積割合で5%以上のオーステナイトと60%以上のポリゴナルフェライトを含有するものとしたのは、組織に占めるオーステナイトが体積割合で5%未満の場合には十分な延性が得られないからである。更に、組織に占めるポリゴナルフェライトが体積割合で60%未満の場合にも、十分な延性や穴拡げ性が確保できないためである。   First, regarding the type of phase, it is assumed that 5% or more austenite and 60% or more polygonal ferrite are contained in a volume ratio. When the austenite in the structure is less than 5% in volume ratio, sufficient ductility is achieved. It is because it cannot be obtained. Furthermore, even when the polygonal ferrite occupying the structure is less than 60% by volume, sufficient ductility and hole expansibility cannot be ensured.

組織に占めるオーステナイトの量が多ければ多いほど延性が向上するので、体積割合で組織の60%以上を占める主相のポリゴナルフェライト以外の組織がすべてオーステナイトであっても構わない。   Since the ductility improves as the amount of austenite in the structure increases, all the structures other than the main phase polygonal ferrite occupying 60% or more of the structure in volume ratio may be austenite.

また、一層優れた延性や穴拡げ性を確保するために、組織に占めるポリゴナルフェライトの体積割合は70%以上であることが好ましく、95%(つまり、ポリゴナルフェライト以外の組織がオーステナイトだけで、そのオーステナイトの体積割合が5%の場合)であってもよい。   Further, in order to ensure further excellent ductility and hole expansibility, the volume ratio of polygonal ferrite in the structure is preferably 70% or more, and 95% (that is, the structure other than polygonal ferrite is only austenite). Or a volume ratio of the austenite is 5%).

本発明の高張力熱延鋼板は、上記のポリゴナルフェライトとオーステナイト以外の第3相を含んでいてもよい。ここで、ポリゴナルフェライトとオーステナイト以外の相としては、例えば、ベイナイトが挙げられる。   The high-tensile hot-rolled steel sheet of the present invention may include a third phase other than the polygonal ferrite and austenite. Here, examples of the phase other than polygonal ferrite and austenite include bainite.

次に、相のサイズについて、オーステナイトの平均結晶粒径を2.0μm以下、ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径を1.0μmを超えて3.0μmまでのものとしたのは、オーステナイトの平均結晶粒径が2.0μmを超える場合には、「TRIP」現象によって硬質で且つ粗大なマルテンサイトが生成し、局部延性が劣化するからである。また、ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が1.0μm以下では、強度は上昇するものの延性の低下が著しくなって「強度−延性バランス」が急激に低下し、一方、ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が3.0μmを超える場合には、細粒化強化の効果が十分に得られないためである。   Next, regarding the size of the phase, the average crystal grain size of austenite is 2.0 μm or less, and the average crystal grain size of polygonal ferrite is more than 1.0 μm to 3.0 μm. This is because when the particle diameter exceeds 2.0 μm, hard and coarse martensite is generated by the “TRIP” phenomenon, and the local ductility deteriorates. On the other hand, when the average crystal grain size of polygonal ferrite is 1.0 μm or less, the strength is increased, but the ductility is remarkably lowered, and the “strength-ductility balance” is sharply reduced. This is because when the diameter exceeds 3.0 μm, the effect of strengthening refinement cannot be obtained sufficiently.

オーステナイトのサイズが小さければ小さいほど、より均一、且つ多量に分散するので、「TRIP」現象が効率的に起こって延性が向上する。したがって、本発明の高張力熱延鋼板におけるオーステナイトの平均結晶粒径の下限値は特に規定しなくてもよい。なお、通常観察される「残留オーステナイト」は、平均結晶粒径が0.05μm以上のものである。また、オーステナイトのアスペクト比が2を超える場合には、鋼板の機械的特性の異方性が大きくなる場合があるので、オーステナイトのアスペクト比は2以下であることが好ましい。   The smaller the austenite size, the more uniformly and more widely dispersed, so that the “TRIP” phenomenon occurs efficiently and ductility is improved. Therefore, the lower limit value of the average crystal grain size of austenite in the high-tensile hot-rolled steel sheet of the present invention may not be specified. Note that “residual austenite” that is usually observed has an average crystal grain size of 0.05 μm or more. Further, when the aspect ratio of austenite exceeds 2, the anisotropy of the mechanical properties of the steel sheet may increase, so the austenite aspect ratio is preferably 2 or less.

上述の理由から、本発明の高張力熱延鋼板は、その組織を、体積割合で5%以上のオーステナイトと60%以上のポリゴナルフェライトを含有し、更に、前記オーステナイトの平均結晶粒径が2.0μm以下、前記ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が1.0μmを超えて3.0μmまでのものとした。   For the reasons described above, the high-strength hot-rolled steel sheet of the present invention contains 5% or more austenite and 60% or more polygonal ferrite in volume ratio, and the average grain size of the austenite is 2 The average crystal grain size of the polygonal ferrite exceeds 1.0 μm and reaches 3.0 μm.

既に述べたように、或る相の体積割合は面積割合に等しいことが知られているため、上記オーステナイト及びポリゴナルフェライトが組織に占める体積割合はそれぞれ、例えば、通常の2次元的な評価方法によって求めたオーステナイト及びポリゴナルフェライトの割合から決定すればよい。その他の相に関しても同様である。   As described above, since the volume ratio of a certain phase is known to be equal to the area ratio, the volume ratio of the austenite and polygonal ferrite in the structure is, for example, a normal two-dimensional evaluation method. May be determined from the ratio of austenite and polygonal ferrite obtained by the above. The same applies to the other phases.

なお、本発明における「オーステナイト」は、オーステナイトが変態せずに残ったいわゆる「残留オーステナイト」を指す。   The “austenite” in the present invention refers to so-called “residual austenite” in which austenite remains without transformation.

また、「ポリゴナルフェライト」は、アスペクト比が2以下であるフェライトを指し、既に述べたように、光学顕微鏡や走査電子顕微鏡による組織観察像を画像解析処理することによって確認することができる。なお、フェライトのアスペクト比は、圧延方向に平行に切断した面における圧延方向のフェライト粒径をdRD、圧延方向に垂直な方向のフェライト粒径をdNDとしたとき、「dRD/dND」又は「dND/dRD」で表される。   “Polygonal ferrite” refers to a ferrite having an aspect ratio of 2 or less, and can be confirmed by image analysis processing of a structure observation image obtained by an optical microscope or a scanning electron microscope, as described above. The aspect ratio of ferrite is “dRD / dND” or “dND” where dRD is the ferrite grain size in the rolling direction on the plane cut in parallel to the rolling direction and dND is the ferrite grain size in the direction perpendicular to the rolling direction. / DRD ".

前記オーステナイトのアスペクト比も同様に、圧延方向に平行に切断した面における圧延方向のオーステナイト粒径をdRD、圧延方向に垂直な方向のオーステナイト粒径をdNDとしたとき、「dRD/dND」又は「dND/dRD」で表され、光学顕微鏡や走査電子顕微鏡による組織観察像を画像解析処理することで確認することができる。   Similarly, the aspect ratio of the austenite is “dRD / dND” or “a” when the austenite grain size in the rolling direction on the plane cut in parallel with the rolling direction is dRD and the austenite grain size in the direction perpendicular to the rolling direction is dND. dND / dRD ”, which can be confirmed by performing image analysis processing on a tissue observation image obtained by an optical microscope or a scanning electron microscope.

なお、既に述べたように、本発明でいう「平均結晶粒径」は、いわゆる「切片法」で求めた平均粒切片長を1.12倍したASTM公称粒径を指す。   As described above, the “average crystal grain size” in the present invention refers to the ASTM nominal grain size obtained by multiplying the average grain section length obtained by the so-called “intersection method” by 1.12.

(C)高張力熱延鋼板のオーステナイト中のC含有量
本発明の高張力熱延鋼板は、上記(B)項で述べた組織におけるオーステナイト中のC含有量が0.7〜2.0%のものでなければならない。
(C) C content in austenite of high-tensile hot-rolled steel sheet The high-tensile hot-rolled steel sheet of the present invention has a C content in the austenite in the structure described in the above section (B) of 0.7 to 2.0%. Must be the ones.

オーステナイト中のC含有量が0.7%未満であると、鋼板を加工する場合の変形初期に「TRIP」現象が起こるため延性が向上しない。一方、2.0%を超える場合には、オーステナイトが安定になりすぎるため「TRIP」が起こらず、延性の低下をきたす。   If the C content in the austenite is less than 0.7%, the “TRIP” phenomenon occurs at the initial stage of deformation when the steel sheet is processed, and the ductility is not improved. On the other hand, when it exceeds 2.0%, since austenite becomes too stable, “TRIP” does not occur and ductility is lowered.

したがって、本発明の高張力熱延鋼板は、上記(B)項で述べた組織におけるオーステナイト中のC含有量を0.7〜2.0%とした。   Therefore, in the high-tensile hot-rolled steel sheet of the present invention, the C content in the austenite in the structure described in the above section (B) is set to 0.7 to 2.0%.

なお、上記オーステナイト中のC含有量の好ましい下限は0.9%であり、好ましい上限は1.6%である。   In addition, the minimum with preferable C content in the said austenite is 0.9%, and a preferable upper limit is 1.6%.

(D)高張力熱延鋼板の製造方法
前記(A)項に記載の化学組成、(B)項に記載の組織及び(C)項に記載のオーステナイト中のC含有量を有する(1)の発明〜(4)の発明に係る高張力熱延鋼板は、例えば、前記(A)項に記載の化学組成を有する「鋼塊又は鋼片を熱間圧延してAr3点以上の温度で熱間での圧延を完了した後、1次冷却を行って0.4秒以内に720℃まで冷却し、更に、その1次冷却を720〜550℃の温度域の温度T1℃で停止し、次いで、2次冷却によってT1℃から500〜300℃の温度域の温度T2℃でまでを1〜30秒で冷却してT2〜300℃の温度域で巻き取る」ことを特徴とする前記(5)の発明によって比較的容易に製造することができる。
(D) Manufacturing method of high-tensile hot-rolled steel sheet The chemical composition described in the item (A), the structure described in the item (B), and the C content in the austenite described in the item (C). The high-strength hot-rolled steel sheet according to the inventions of the invention to (4) has, for example, the chemical composition described in the item (A), “hot ingot or steel slab and hot at a temperature of Ar 3 point or higher. After completing the rolling in between, primary cooling is performed to cool to 720 ° C. within 0.4 seconds, and further, the primary cooling is stopped at a temperature T 1 ° C. of 720 to 550 ° C., then, wound cooled to a temperature range of T 2 to 300 ° C. until the 30 seconds at a temperature T 2 ° C. in a temperature range of 500 to 300 ° C. from T 1 ° C. by the secondary cooling "that characterized According to the invention of (5), it can be manufactured relatively easily.

(D−1)熱間圧延:
熱間での圧延は、圧延後にオーステナイトからフェライトへ変態させるためにその完了温度をAr3点以上とするのがよい。圧延によってオーステナイトに導入された加工歪みの蓄積効果が大きくなって結晶粒の微細化が促進されるので、上記熱間圧延の完了温度はAr3点に近いほど好ましい。なお、被圧延材である鋼塊又は鋼片の「Si+Al」が前記(1)式を満たす場合には、Ar3点が950℃以下となり加工歪みの蓄積効果を大きくすることが容易になるので、後述する熱間圧延完了後の1次冷却処理によって、平均結晶粒径が1.0μmを超えて2μmまでの微細なポリゴナルフェライト粒を容易に得ることができる。
(D-1) Hot rolling:
The hot rolling is preferably performed at an Ar 3 point or higher in order to transform from austenite to ferrite after rolling. Since the effect of accumulating work strain introduced into austenite by rolling is increased and the refinement of crystal grains is promoted, the completion temperature of the hot rolling is preferably closer to the Ar 3 point. In addition, when “Si + Al” of a steel ingot or steel slab that is a material to be rolled satisfies the above formula (1), the Ar 3 point becomes 950 ° C. or less, and it becomes easy to increase the accumulation effect of processing strain. Fine polygonal ferrite grains having an average crystal grain size exceeding 1.0 μm and up to 2 μm can be easily obtained by primary cooling treatment after completion of hot rolling described later.

したがって、前記(5)の発明においては、Ar3点以上の温度で熱間圧延を完了することとした。 Therefore, in the invention of (5), the hot rolling is completed at a temperature not lower than the Ar 3 point.

熱間圧延に供する鋼塊又は鋼片として、次の(イ)〜(ハ)に記載のものを用いれば、容易にAr3点以上の熱間圧延完了温度を確保することができる。 If the steel ingots or steel slabs to be used for hot rolling are those described in the following (A) to (C), the hot rolling completion temperature not lower than Ar 3 can be easily ensured.

(イ)Ar3点以下の温度域まで温度降下していない鋳造ままの鋼塊又は鋳造後直接に熱間加工され、Ar3点以下の温度域まで温度降下していない鋼片、
(ロ)鋳造後の冷塊をAc3点以上の温度域まで再加熱した鋼塊又は熱間加工後の冷片をAc3点以上の温度域まで再加熱した鋼片、
(ハ)冷間加工された冷片をAc3点以上の温度域まで再加熱した鋼片。
(B) after the ingot or casting of the left cast that is not temperature drops to Ar 3 point or less of the temperature region directly to the hot working, the steel strip which is not a temperature drop to a temperature range of below 3 points Ar,
(B) to a temperature range of Ac 3 point or more cold piece after ingot or hot working was reheated to a temperature range of Ac 3 point or more to Hiyakatamari after casting reheated slab,
(C) A steel piece obtained by reheating a cold-worked cold piece to a temperature range of Ac 3 or higher.

なお、上記(ロ)及び(ハ)のAc3点以上の温度域へ再加熱する場合の加熱温度の上限は特に制限されるものではない。しかし、低コストにして高い生産性と均一な機械的特性とを確保するという点からは900〜1350℃程度とするのがよく、TiCやNbCなどの析出物をオーステナイト中に十分に固溶させる必要がない鋼種の場合には、初期のオーステナイト結晶粒を微細化し、熱間圧延後のフェライト粒を微細化し易くするために、上記の範囲の中でも比較的低い900〜1100℃とすることが好ましい。 In addition, the upper limit of the heating temperature in the case of reheating to the temperature range of 3 points or more of (b) and (c) is not particularly limited. However, from the viewpoint of ensuring high productivity and uniform mechanical properties at low cost, it is preferable that the temperature is about 900 to 1350 ° C., and precipitates such as TiC and NbC are sufficiently dissolved in austenite. In the case of a steel type that is not necessary, in order to refine the initial austenite crystal grains and to facilitate refinement of the ferrite grains after hot rolling, it is preferable that the temperature is relatively low 900 to 1100 ° C. .

熱間圧延に際しては、リバースミル又はタンデムミルを用いるのがよく、特に、工業的な生産性の面からは、少なくとも最終の数段はタンデムミルを用いた圧延とすることが好ましい。   In the hot rolling, it is preferable to use a reverse mill or a tandem mill. In particular, from the viewpoint of industrial productivity, at least the last several stages are preferably rolled using a tandem mill.

なお、熱間圧延における圧下量は、Ar3点〜「Ar3点+100℃」の温度域における板厚減少率が40%以上であることが好ましく、Ar3点〜「Ar3点+80℃」の温度域における板厚減少率が60%以上であれば一層好ましい。上記の圧延は、1パスで行う必要はなく、連続した複数パスの圧延であってもよい。 The reduction in hot rolling is preferably such that the sheet thickness reduction rate in the temperature range of Ar 3 point to “Ar 3 point + 100 ° C.” is 40% or more, Ar 3 point to “Ar 3 point + 80 ° C.” More preferably, the plate thickness reduction rate in the temperature range is 60% or more. The above rolling does not have to be performed in one pass, and may be a continuous multiple-pass rolling.

複数パスの圧延における1パス当たりの圧下量は、好ましくは板厚減少率で15〜60%である。歪みを蓄積させたオーステナイトから変態によって生成するフェライトのサイズを微細化しやすいという点からは、1パス当たりの圧下量を大きくする方が好ましいが、圧延完了後の冷却条件を調整することで、1パス当たりの圧下量が40%以下の複数パスの圧延によっても平均結晶粒径が3.0μm以下の微細なポリゴナルフェライトフェライト粒を得ることができる。   The amount of reduction per pass in the multipass rolling is preferably 15 to 60% in terms of sheet thickness reduction rate. From the viewpoint of easily reducing the size of ferrite produced by transformation from austenite in which strain is accumulated, it is preferable to increase the amount of reduction per pass, but by adjusting the cooling conditions after completion of rolling, 1 Fine polygonal ferrite ferrite grains having an average crystal grain size of 3.0 μm or less can be obtained by rolling a plurality of passes with a reduction amount per pass of 40% or less.

(D−2)熱間圧延後の冷却と巻き取り:
熱間での圧延を完了した後、オーステナイトに導入された加工歪みを解放することなく、これを駆動力としてオーステナイトからフェライトへ変態させ、微細なフェライト粒組織を生成させるために、先ず、熱間圧延を完了した後、1次冷却を行って0.4秒以内に720℃まで冷却し、更に、その1次冷却を720〜550℃の温度域の温度T1℃で停止するのがよい。
(D-2) Cooling and winding after hot rolling:
After the hot rolling is completed, in order to transform the austenite to ferrite as a driving force without releasing the processing strain introduced in the austenite, first, in order to generate a fine ferrite grain structure, After the rolling is completed, primary cooling is performed to cool to 720 ° C. within 0.4 seconds, and the primary cooling is preferably stopped at a temperature T 1 ° C. in a temperature range of 720 to 550 ° C.

720℃を超える温度で、冷却を停止又は鈍化させて、熱間圧延完了後に720℃に至るまでの時間が0.4秒を超えると、微細なフェライトが生成する以前に、加工によって導入された歪みが解放されてしまう場合や、歪みの存在形態が変化してフェライトの核生成に有効ではなくなり、フェライト粒が顕著に粗大化する場合がある。   When the cooling time is stopped or slowed down at a temperature exceeding 720 ° C. and the time from hot rolling to 720 ° C. after completion of hot rolling exceeds 0.4 seconds, it is introduced by processing before fine ferrite is formed. In some cases, the strain is released, or the existence form of the strain is changed so that it is not effective for nucleation of ferrite, and the ferrite grains are remarkably coarsened.

1次冷却によって、鋼板の温度が720℃に達すると、フェライト変態が活発化する温度域に入る。なお、フェライト変態の温度域は、720〜550℃の温度域であるため、550℃を下回る温度域まで1次冷却するとフェライト(ポリゴナルフェライト)の体積割合が激減してベイナイトやマルテンサイトといった低温変態相が生成する場合がある。   When the temperature of the steel sheet reaches 720 ° C. due to primary cooling, the steel enters a temperature range in which ferrite transformation is activated. In addition, since the temperature range of the ferrite transformation is a temperature range of 720 to 550 ° C., when the primary cooling is performed to a temperature range lower than 550 ° C., the volume ratio of ferrite (polygonal ferrite) is drastically reduced and low temperatures such as bainite and martensite. A transformation phase may form.

したがって、前記(5)の発明においては、熱間圧延を完了した後、1次冷却を行って0.4秒以内に720℃まで冷却し、更に、その1次冷却を720〜550℃の温度域の温度T1℃で停止することとした。 Therefore, in the invention of (5), after the hot rolling is completed, the primary cooling is performed to cool to 720 ° C. within 0.4 seconds, and the primary cooling is performed at a temperature of 720 to 550 ° C. It was decided to stop at the temperature T 1 ° C of the zone.

なお、熱間圧延を完了した後、720℃まで冷却する時間は、0.2秒以内であることが一層好ましい。これは、加工歪みのオーステナイト中への凍結がより容易になり、加工歪みを駆動力としたオーステナイトからフェライトへの変態によって、一層安定且つ確実に微細なポリゴナルフェライト粒組織が得られるためである。   The time for cooling to 720 ° C. after completing the hot rolling is more preferably within 0.2 seconds. This is because freezing of working strain into austenite becomes easier, and the transformation from austenite to ferrite using the working strain as a driving force makes it possible to obtain a more stable and reliable fine polygonal ferrite grain structure. .

したがって、前記(6)の発明においては、熱間圧延を完了した後の1次冷却で、720℃までを0.2秒以内に冷却することとした。   Therefore, in the invention of (6), it is decided to cool to 720 ° C. within 0.2 seconds by the primary cooling after completing the hot rolling.

なお、上記の1次冷却に水冷を用い、その冷却速度を400℃/s以上とすることが更に好ましい。   More preferably, water cooling is used for the primary cooling, and the cooling rate is 400 ° C./s or more.

また、熱間圧延を完了した後、1次冷却を行って0.4秒以内に700℃まで冷却することによっても、加工歪みのオーステナイト中への凍結がより容易になり、加工歪みを駆動力としたオーステナイトからフェライトへの変態によって、一層安定且つ確実に微細なポリゴナルフェライト粒組織が得られる。このため、熱間圧延を完了した後、1次冷却を行って0.4秒以内に700℃まで冷却することがより好ましい。   In addition, after completion of hot rolling, primary cooling is performed and cooling to 700 ° C. within 0.4 seconds makes it easier to freeze the working strain into austenite, thereby driving the working strain to the driving force. By the transformation from austenite to ferrite, a fine polygonal ferrite grain structure can be obtained more stably and reliably. For this reason, after completing the hot rolling, it is more preferable to perform primary cooling and cool to 700 ° C. within 0.4 seconds.

更に、ベイナイトやマルテンサイトといった低温変態相の生成をできるだけ抑えて、十分な量のポリゴナルフェライトを得るために、1次冷却の停止温度は700〜600℃の温度域の温度とするのが一層好ましい。   Furthermore, in order to suppress the generation of low-temperature transformation phases such as bainite and martensite as much as possible and obtain a sufficient amount of polygonal ferrite, the primary cooling stop temperature is further set to a temperature range of 700 to 600 ° C. preferable.

上記の1次冷却の後は、2次冷却によってT1℃から500℃までを1〜30秒で冷却し、更に、その2次冷却を500〜300℃の温度域の温度T2℃まで行った後T2〜300℃の温度域で巻き取るのがよい。 After the above primary cooling, the secondary cooling is performed from 1 to 30 seconds from T 1 ° C to 500 ° C, and the secondary cooling is further performed to a temperature T 2 ° C in the temperature range of 500 to 300 ° C. good to take up at a temperature range of T 2 ~300 ℃ after.

温度T1℃から500℃までを1秒未満で2次冷却すると、ポリゴナルフェライトの生成量が少なく、そのため未変態オーステナイト中へのCの濃化が不十分となって、体積割合で5%以上という所望量のオーステナイトを残留させることができない場合がある。一方、温度T1℃から500℃までの冷却に30秒を超える時間を要する場合には、この2次冷却中にパーライトが生成するため、残留オーステナイト量が減少し十分な「TRIP」効果が得られない場合がある。 When secondary cooling from T 1 ° C to 500 ° C is performed in less than 1 second, the amount of polygonal ferrite produced is small, so the concentration of C in the untransformed austenite becomes insufficient and the volume ratio is 5%. In some cases, the desired amount of austenite cannot be retained. On the other hand, if it takes more than 30 seconds to cool from T 1 ° C to 500 ° C, pearlite is generated during this secondary cooling, so the amount of retained austenite is reduced and a sufficient “TRIP” effect is obtained. It may not be possible.

なお、巻き取り温度が500℃を超えるとパーライトが生成して残留オーステナイト量が減少するため、十分な「TRIP」効果が得られない場合があるし、300℃を下回る温度域で巻き取りを行うとマルテンサイトの生成が促進されて延性が低下する場合がある。   When the winding temperature exceeds 500 ° C., pearlite is generated and the amount of retained austenite decreases, so that a sufficient “TRIP” effect may not be obtained, and winding is performed in a temperature range below 300 ° C. In some cases, the formation of martensite is promoted and the ductility is lowered.

したがって、前記(5)の発明においては、1次冷却をT1℃で停止し、次いで、2次冷却によってT1℃から500℃までを1〜30秒で冷却し、更に、その2次冷却を500〜300℃の温度域の温度T2℃まで行った後T2〜300℃の温度域で巻き取ることとした。 Therefore, in the invention of the above (5), the primary cooling is stopped at T 1 ° C., and then, from T 1 ° C. to 500 ° C. is cooled by secondary cooling in 1 to 30 seconds, and the secondary cooling is further performed. was and be wound in a temperature range of T 2 ~300 ℃ after up to a temperature T 2 ℃ temperature range of 500~300 ℃.

なお、本発明に係る高張力熱延鋼板に溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、電気めっきなどの表面処理を施した場合には、優れた延性及び穴拡げ性に加えて優れた耐食性をも備えた表面処理鋼板を得ることができる。   In addition, when surface treatment such as hot dip galvanizing, alloying hot dip galvanizing, and electroplating is performed on the high-tensile hot-rolled steel sheet according to the present invention, it has excellent corrosion resistance in addition to excellent ductility and hole expansibility. The provided surface-treated steel sheet can be obtained.

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

表1に示す化学組成を有する鋼を、150kgの高周波真空溶解炉にて溶解し、各鋼塊を通常の方法で熱間鍛造して幅が150mmで厚さが30mmの鋼片(鋼板)とした。   Steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted in a 150 kg high-frequency vacuum melting furnace, each steel ingot was hot forged by a normal method, and a steel piece (steel plate) having a width of 150 mm and a thickness of 30 mm; did.

Figure 0004379618
Figure 0004379618

次いで、上記の各鋼片を1000〜1250℃の温度に加熱し、5パスの熱間圧延を行って厚さが1.5mmの鋼板に仕上げた。なお、鋼片を加熱した具体的な温度は、鋼A、鋼C〜E、鋼G、鋼I、鋼K、鋼M及び鋼Oが1250℃、鋼B、鋼F、鋼H及び鋼Jが1150℃、鋼L及び鋼Nが1000℃である。   Next, each steel slab was heated to a temperature of 1000 to 1250 ° C. and hot-rolled for 5 passes to finish a steel sheet having a thickness of 1.5 mm. In addition, the concrete temperature which heated the steel slab is steel A, steel C-E, steel G, steel I, steel K, steel M, and steel O 1250 degreeC, steel B, steel F, steel H, and steel J Is 1150 ° C, steel L and steel N are 1000 ° C.

熱間圧延を完了した後は、表2に示す条件で冷却及び巻き取り処理を行った。なお、上記5パスの熱間圧延における総圧下量(板厚減少率)は95%で、また、圧延完了温度はおおよそ「Ar3点+20℃」である。 After the hot rolling was completed, cooling and winding processes were performed under the conditions shown in Table 2. The total rolling reduction (sheet thickness reduction rate) in the 5-pass hot rolling is 95%, and the rolling completion temperature is approximately “Ar 3 point + 20 ° C.”.

Figure 0004379618
Figure 0004379618

このようにして得た各鋼板について、組織、機械的特性、表面性状及びオーステナイト中のC含有量を調査した。   For each steel plate thus obtained, the structure, mechanical properties, surface properties, and C content in austenite were investigated.

組織は、相の特定、オーステナイトとフェライトの各々の面積割合(したがって、体積割合)、平均結晶粒径及びアスペクト比について調査した。相の特定は走査型電子顕微鏡を用いた板厚方向断面観察によって実施した。オーステナイトとフェライトの平均結晶粒径は、鋼板のいずれか一方の表面から板厚の1/8、1/4及び1/2の深さの位置の3箇所において撮影した走査型電子顕微鏡写真を用いて、切片法によってそれぞれの位置における平均粒切片長を測定し、これらの算術平均値を1.12倍して求めた。なお、アスペクト比が2を超えるオーステナイトについては、フイルム状の形態を呈していることから平均結晶粒径の測定が困難であるため、参考値としてフイルム幅を測定した。フェライトの体積割合は、前述のフェライト粒径測定位置と同じ位置をいわゆる「メッシュ法」によって測定し、これらの算術平均値から求めた。またオーステナイトの体積割合はX線回折測定して求めた。   The texture was investigated for phase identification, area ratio (and hence volume ratio) of each of austenite and ferrite, average grain size and aspect ratio. The phase was identified by cross-sectional observation in the plate thickness direction using a scanning electron microscope. For the average crystal grain size of austenite and ferrite, use scanning electron micrographs taken at three positions at a depth of 1/8, 1/4 and 1/2 of the plate thickness from either surface of the steel plate. Then, the average grain slice length at each position was measured by the intercept method, and the arithmetic average value was multiplied by 1.12. In addition, about the austenite whose aspect ratio exceeds 2, since the film-like form is exhibited, since it is difficult to measure the average crystal grain size, the film width was measured as a reference value. The volume ratio of the ferrite was determined from the arithmetic average value obtained by measuring the same position as the ferrite particle diameter measurement position described above by the so-called “mesh method”. The volume ratio of austenite was determined by X-ray diffraction measurement.

機械的特性は、引張特性及び伸びフランジ加工性を以下の方法で調査した。   Regarding the mechanical properties, tensile properties and stretch flangeability were investigated by the following methods.

引張特性は各鋼板からRD方向(つまり、圧延方向)とTD方向(つまり、圧延幅方向)にJIS Z 2201(1998)に記載の5号引張試験片を採取して常温で引張試験を行い、引張強度(TS)と全伸び(EL)を測定した。   Tensile properties were collected from each steel sheet in the RD direction (that is, the rolling direction) and TD direction (that is, the rolling width direction) from No. 5 tensile test pieces described in JIS Z 2201 (1998), and subjected to a tensile test at room temperature. Tensile strength (TS) and total elongation (EL) were measured.

伸びフランジ加工性は、各鋼板から縦横それぞれ100mmの正方形の試験片を採取し、その中央にポンチで直径が10mmの打ち抜き穴をあけ,先端角60°の円錐ポンチでこの穴を拡げて,穴の縁にクラックが貫通した時の穴直径から計算される限界穴拡げ率(HER)で評価した。   For stretch flangeability, 100 mm square specimens are taken from each steel sheet, a punched hole with a diameter of 10 mm is punched in the center, and this hole is expanded with a conical punch with a tip angle of 60 °. The critical hole expansion rate (HER) calculated from the hole diameter when a crack penetrated the edge of the film was evaluated.

表面性状は、各鋼板の表面を光学顕微鏡により10倍又は50倍の観察倍率で写真撮影し、島状スケールの面積割合を画像解析によって算出した。なお、島状スケールの面積割合が5%未満のものを「◎」、5%以上20%未満のものを「○」、20%以上のものを「×」で評価した。   For the surface properties, the surface of each steel plate was photographed with an optical microscope at an observation magnification of 10 times or 50 times, and the area ratio of the island scale was calculated by image analysis. In addition, the case where the area ratio of the island scale was less than 5% was evaluated as “◎”, the case where it was 5% or more and less than 20% was evaluated as “◯”, and the case where it was 20% or more was evaluated as “x”.

オーステナイト中のC含有量は、X線回折測定で得られるフェライトとオーステナイトの格子定数から算出した。   The C content in austenite was calculated from the lattice constants of ferrite and austenite obtained by X-ray diffraction measurement.

表3に、組織とオーステナイト中のC含有量の調査結果を示す。なお、試験番号18の鋼板を除いて、他の試験番号の鋼板におけるフェライトは、全てアスペクト比が2以下のポリゴナルフェライトであった。このため、表3には、オーステナイトに関するアスペクト比だけを2との大小関係で表示した。   Table 3 shows the results of investigation of the C content in the structure and austenite. In addition, except for the steel plate of test number 18, all the ferrites in the steel plates of other test numbers were polygonal ferrites having an aspect ratio of 2 or less. For this reason, in Table 3, only the aspect ratio related to austenite is displayed in a magnitude relationship with 2.

Figure 0004379618
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表4に、機械的特性及び表面性状の調査結果をまとめて示す。   Table 4 summarizes the survey results of mechanical properties and surface properties.

Figure 0004379618
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表3及び表4から明らかなように、本発明で定める化学組成と組織を有する試験番号1〜12の熱延鋼板は、高強度であるとともに良好な伸び特性を有しており、また、その異方性は極めて小さい。更に、島状スケールの面積割合は5%未満の「◎」で、表面性状にも優れている。   As is apparent from Tables 3 and 4, the hot rolled steel sheets of Test Nos. 1 to 12 having the chemical composition and structure defined in the present invention have high strength and good elongation characteristics. Anisotropy is extremely small. Furthermore, the area ratio of the island scale is “で” of less than 5%, and the surface property is also excellent.

これに対して、本発明で定める化学組成を有する場合であっても組織が本発明で定める規定から外れた試験番号13〜18の熱延鋼板の機械的特性は、上記試験番号1〜12の熱延鋼板に比べて劣ることが明らかである。   On the other hand, even if it has a chemical composition defined in the present invention, the mechanical properties of the hot-rolled steel sheets having test numbers 13 to 18 whose structure deviates from the provisions defined in the present invention are those of the above test numbers 1 to 12. It is clear that it is inferior to hot-rolled steel sheets.

すなわち、試験番号13の熱延鋼板はポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が3.0μmを超えるために強度が低い。   That is, the hot rolled steel sheet of test number 13 has a low strength because the average crystal grain size of polygonal ferrite exceeds 3.0 μm.

試験番号14の熱延鋼板は、ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が3.0μmを超え、しかも、その生成量は体積割合で21.2%と60%を大きく下回ったベイナイト主体の組織であるため、延性が極めて低い。   The hot-rolled steel sheet of test number 14 has a bainite-based structure in which the average crystal grain size of polygonal ferrite exceeds 3.0 μm, and the generated amount is 21.2% by volume and greatly lower than 60%. Therefore, the ductility is extremely low.

試験番号15及び試験番号17の熱延鋼板は、その組織がそれぞれ、ポリゴナルフェライトとパーライトの混合組織、ポリゴナルフェライトとマルテンサイトの混合組織であって、オーステナイトを含まないものであり、したがって、オーステナイト中におけるCの含有量も本発明の規定から外れている。このため、その機械的特性は大きく劣っている。   The hot-rolled steel sheets of Test No. 15 and Test No. 17 are each a mixed structure of polygonal ferrite and pearlite, a mixed structure of polygonal ferrite and martensite, and does not contain austenite. The content of C in the austenite is also outside the definition of the present invention. For this reason, the mechanical properties are greatly inferior.

試験番号16の熱延鋼板は、ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が3.0μmを超え、しかも、オーステナイトを含まないものであり、したがって、オーステナイト中におけるCの含有量も本発明の規定から外れている。このため、その機械的特性は大きく劣っている。   The hot rolled steel sheet of Test No. 16 has an average crystal grain size of polygonal ferrite exceeding 3.0 μm and does not contain austenite. Therefore, the content of C in austenite is also outside the scope of the present invention. ing. For this reason, the mechanical properties are greatly inferior.

また、試験番号18の熱延鋼板は、前述のとおりフェライトはそのアスペクト比が2を超える加工組織になっており、しかもその加工フェライトの平均結晶粒径が3.0μmを超えるため延性が極めて低い。   Further, as described above, the hot rolled steel sheet of test number 18 has a processed structure in which the ferrite has an aspect ratio exceeding 2 as described above, and the average crystal grain size of the processed ferrite exceeds 3.0 μm, so the ductility is extremely low. .

なお、本発明で定める化学組成から外れた試験番号19〜22の熱延鋼板は、その組織も本発明で定める規定から外れおり、強度、延性及び表面性状のうちの少なくとも1つの特性が劣っている。   In addition, the hot-rolled steel sheets having test numbers 19 to 22 that deviate from the chemical composition defined in the present invention are also out of the structure defined in the present invention, and at least one of strength, ductility, and surface properties is inferior. Yes.

本発明の高張力熱延鋼板は、「強度−延性バランス」に優れるので、自動車や各種の産業機械に用いられる高強度構造部材の素材として利用することができる。この高張力熱延鋼板は、本発明の方法によって800℃程度以上の実用的な熱間圧延によって比較的容易に製造することができる。
Since the high-tensile hot-rolled steel sheet of the present invention is excellent in “strength-ductility balance”, it can be used as a material for high-strength structural members used in automobiles and various industrial machines. This high-tensile hot-rolled steel sheet can be produced relatively easily by practical hot rolling at about 800 ° C. or higher by the method of the present invention.

Claims (6)

質量%で、C:0.05〜0.30%、Si:0.5%未満、Mn:0.5〜3.0%及びAl:0.1〜2.0%を含有するとともにSiとAlの含有量の和が0.5〜2.0%を満たし、残部はFe及び不純物の化学組成で、組織中に体積割合で5%以上のオーステナイトと60%以上のポリゴナルフェライトを含有し、更に、前記オーステナイトの平均結晶粒径が2.0μm以下、前記ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が1.0μmを超えて3.0μmまでで、しかも、前記オーステナイト中のC含有量が質量%で、0.7〜2.0%であることを特徴とする高張力熱延鋼板。   In a mass%, C: 0.05 to 0.30%, Si: less than 0.5%, Mn: 0.5 to 3.0% and Al: 0.1 to 2.0% and Si and The sum of the Al contents satisfies 0.5 to 2.0%, the balance is the chemical composition of Fe and impurities, and the structure contains 5% or more austenite and 60% or more polygonal ferrite by volume. Furthermore, the average crystal grain size of the austenite is 2.0 μm or less, the average crystal grain size of the polygonal ferrite is more than 1.0 μm to 3.0 μm, and the C content in the austenite is mass%. And a high-tensile hot-rolled steel sheet characterized by being 0.7 to 2.0%. SiとAlの含有量の和が下記(1)式を満たす請求項1に記載の高張力熱延鋼板。
0.5≦Si+Al≦(13×C+Mn+10)/10・・・(1)
但し、(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。
The high-tensile hot-rolled steel sheet according to claim 1, wherein the sum of the contents of Si and Al satisfies the following formula (1).
0.5 ≦ Si + Al ≦ (13 × C + Mn + 10) / 10 (1)
However, the element symbol in the formula (1) represents the content in steel in mass% of the element.
Feの一部に代えて、質量%で、Nb:0.005〜0.10%、Ti:0.005〜0.20%及びV:0.005〜0.20%のうちの1種以上を含有する請求項1又は2に記載の高張力熱延鋼板。   Instead of a part of Fe, in mass%, Nb: 0.005 to 0.10%, Ti: 0.005 to 0.20% and V: 0.005 to 0.20% The high-tensile hot-rolled steel sheet according to claim 1 or 2, comprising: Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.0002〜0.01%、Zr:0.002〜0.10%及びREM(希土類元素):0.002〜0.10%のうちの1種以上を含有する請求項1から3までのいずれかに記載の高張力熱延鋼板。   Instead of a part of Fe, by mass%, Ca: 0.0002 to 0.01%, Zr: 0.002 to 0.10%, and REM (rare earth element): 0.002 to 0.10% The high-tensile hot-rolled steel sheet according to any one of claims 1 to 3, comprising one or more of the following. 請求項1から4までのいずれかに記載の化学組成を有する高張力熱延鋼板の製造方法であって、前記化学組成の鋼塊又は鋼片を熱間圧延してAr3点以上の温度で熱間での圧延を完了した後、1次冷却を行って0.4秒以内に720℃まで冷却し、更に、その1次冷却を720〜550℃の温度域の温度T1℃で停止し、次いで、2次冷却によってT1℃から500℃までを1〜30秒で冷却し、更に、その2次冷却を500〜300℃の温度域の温度T2℃まで行った後T2〜300℃の温度域で巻き取ることを特徴とする高張力熱延鋼板の製造方法。 A method of manufacturing a high-tensile hot-rolled steel sheet having a chemical composition according to any one of claims 1 to 4, the steel ingot or steel slab of the chemical composition in the hot rolling to Ar 3 point or more temperature After the hot rolling is completed, the primary cooling is performed to cool to 720 ° C. within 0.4 seconds, and further, the primary cooling is stopped at a temperature T 1 ° C. in the temperature range of 720 to 550 ° C. Then, from T 1 to 500 ° C. is cooled by secondary cooling in 1 to 30 seconds, and further, the secondary cooling is performed to a temperature T 2 ° C. in a temperature range of 500 to 300 ° C., and then T 2 to 300 A method for producing a high-tensile hot-rolled steel sheet, which is wound in a temperature range of ° C. 1次冷却が720℃まで0.2秒以内に冷却するものである請求項5に記載の高張力熱延鋼板の製造方法。


The method for producing a high-tensile hot-rolled steel sheet according to claim 5, wherein the primary cooling is performed within 0.2 seconds to 720 ° C.


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