JP4506439B2 - High-rigidity and high-strength steel sheet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、主として自動車の車体用として好適な高剛性高強度薄鋼板およびその製造方法に関する。なお、本発明の高剛性高強度薄鋼板は、自動車のセンターピラー、ロッカー、サイドフレーム、クロスメンバーなど、剛性の板厚感受性指数が１に近いコラム状の構造用部材で、剛性が必要とされる用途に広く適するものである。 The present invention relates to a high-rigidity and high-strength steel sheet suitable mainly for use in automobile bodies and a method for manufacturing the same. The high-rigidity and high-strength thin steel sheet of the present invention is a column-like structural member having a rigidity thickness sensitivity index close to 1, such as an automobile center pillar, rocker, side frame, and cross member, and requires rigidity. It is suitable for a wide range of applications.
近年、地球環境問題への関心の高まりを受けて、自動車でも排ガス規制が行なわれるなど、自動車における車体の軽量化は極めて重要な課題である。そのため、鋼板の高強度化により板厚を減少させることで、車体の軽量化を図ることは有効な方法である。 In recent years, in response to increasing interest in global environmental issues, the reduction of vehicle body weight in automobiles is an extremely important issue, such as regulations on exhaust gas in automobiles. Therefore, it is an effective method to reduce the weight of the vehicle body by reducing the plate thickness by increasing the strength of the steel plate.
一方、最近では、鋼板の高強度化が顕著に進んだ結果、板厚2.0ｍｍを下回るような薄鋼板の使用が増加してきており、さらなる高強度化による軽量化のためには、薄肉化による部品剛性の低下を同時に抑制することが不可欠になってきている。このような鋼板の薄肉化による部品剛性低下の問題は、引張強度が590MPa以上の鋼板で顕在してきており、とくに700MPa以上の鋼板におけるこの問題は重大である。 On the other hand, as a result of the remarkable progress in increasing the strength of steel sheets, the use of thin steel sheets with a thickness of less than 2.0 mm has been increasing recently. It has become indispensable to simultaneously suppress the reduction in component rigidity. Such a problem of component rigidity reduction due to the thinning of the steel sheet has been manifested in a steel sheet having a tensile strength of 590 MPa or more, and this problem is particularly serious in a steel sheet of 700 MPa or more.
一般に、部品の剛性の高めるには、部品形状を変更したり、スポット溶接がなされている部品に対しては、溶接点を増加するか、あるいは、レーザ溶接に切り替えるなどの溶接条件を変更することが有効であるが、自動車用部品として用いられる場合、自動車内の限られた空間で部品形状を変更するのは容易ではないし、また、溶接条件の変更もコストの増加を伴うなどの問題がある。 In general, to increase the rigidity of a part, change the shape of the part or, for parts that have been spot welded, change the welding conditions such as increasing the number of welding points or switching to laser welding. Is effective, but when used as automotive parts, it is not easy to change the part shape in a limited space in the automobile, and there are problems such as changing the welding conditions accompanied by an increase in cost. .
そこで、部品形状や溶接条件を変更することなく、部品の剛性を高めるには、部品に使用される部材のヤング率を高めることが有効となる。 Therefore, in order to increase the rigidity of the component without changing the component shape and welding conditions, it is effective to increase the Young's modulus of the member used for the component.
一般に、部品形状や溶接条件が同じ部品の剛性は、部材のヤング率と部品の断面二次モーメントの積で表され、さらに、断面二次モーメントは、材料の板厚をtとしたとき近似的にtλに比例するとして表現できる。ここで、λは板厚感受性指数で、部品の形状により１〜３の値をとる。例えば、自動車のパネル部品のような一枚板の形状をとる場合は、λは３に近い値をとり、構造部品のようなコラム状の場合には、λは１に近い値をとる。 In general, the rigidity of parts with the same part shape and welding conditions is expressed by the product of the Young's modulus of the member and the secondary moment of section of the part. Furthermore, the secondary moment of section is approximate when the thickness of the material is t. Can be expressed as being proportional to tλ . Here, λ is a plate thickness sensitivity index and takes a value of 1 to 3 depending on the shape of the part. For example, λ takes a value close to 3 when taking the shape of a single plate such as a panel part of an automobile, and λ takes a value close to 1 when it has a column shape like a structural part.
そして、例えば、部品のλが３のとき、部品の剛性を等価に保ちながら、板厚を10％小さくするには、部材のヤング率を37％向上させる必要があるが、部品のλが１のときは、板厚を10％小さくするのに、ヤング率は11％だけ向上させればよいことになる。 For example, when the component λ is 3, in order to reduce the plate thickness by 10% while keeping the rigidity of the component equivalent, it is necessary to improve the Young's modulus of the member by 37%, but the component λ is 1 In this case, the Young's modulus should be improved by 11% in order to reduce the plate thickness by 10%.
すなわち、コラム部品のように、λが１に近い部品の場合、軽量化のために鋼板自体のヤング率を高めることは非常に有効であり、とくに、高強度で板厚の小さい鋼板において、鋼板の高ヤング率化が強く望まれている。 That is, in the case of a component such as a column component in which λ is close to 1, it is very effective to increase the Young's modulus of the steel plate itself in order to reduce the weight, particularly in a steel plate having high strength and a small thickness. High Young's modulus is strongly desired.
ここで、一般にヤング率は、集合組織に大きく支配され、原子の最密方向に高くなることが知られている。したがって、ロールによる圧延と熱処理からなる鉄鋼プロセスにおいて、体心立方格子である鋼のヤング率に有利な方位を発達させるには、{112}<110>を発達させることが有効であり、これにより圧延方向と直角方向のヤング率を高めることができる。 Here, it is generally known that the Young's modulus is largely governed by the texture and becomes higher in the closest atom direction. Therefore, it is effective to develop {112} <110> in order to develop an advantageous orientation for the Young's modulus of steel with a body-centered cubic lattice in a steel process consisting of rolling with a roll and heat treatment. The Young's modulus in the direction perpendicular to the rolling direction can be increased.
そこで、従来より、集合組織を制御することでヤング率を高めた鋼板の検討が種々なされてきている。 In view of this, various studies have been made on steel sheets having a higher Young's modulus by controlling the texture.
例えば、特許文献1では、極低炭素鋼にNbあるいはTiを添加した鋼を用い、熱間圧延工程において、Ar3〜(Ar3＋150℃)での圧下率を85％以上とし、未再結晶オーステナイトからのフェライト変態を促進することで、熱延板段階でのフェライトの集合組織を{311}<011>および{332}<113>とし、これを初期方位として冷間圧延、再結晶焼鈍を施すことで{211}<011>を主方位とすることができることで、圧延方向と直角方向のヤング率を高める技術が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a steel obtained by adding Nb or Ti to ultra-low carbon steel is used, and in the hot rolling process, the reduction ratio between Ar 3 and (Ar 3 + 150 ° C.) is 85% or more, and is not recrystallized By promoting ferrite transformation from austenite, the texture of ferrite in the hot-rolled sheet stage is set to {311} <011> and {332} <113>, and this is used as the initial orientation for cold rolling and recrystallization annealing. By applying it, {211} <011> can be set as the main orientation, and a technique for increasing the Young's modulus in the direction perpendicular to the rolling direction is disclosed.
また、特許文献２では、Ｃ量が0.02〜0.15％で、強度に応じてTi、Ｖを添加した低炭素鋼にNb、Mo、Ｂを添加し、Ar3〜950℃での圧下率を50％以上とすることで、{211}<011>を発達させ、ヤング率を高めた熱延鋼板の製造方法が開示されている。
Further, in
さらにまた、特許文献３では、Ｃ量が0.05％以下の低炭素鋼にSiとAlを添加してAr3変態点を高めることで、熱間圧延において、Ar3変態点以下での圧下率を60％以上とし、それにより{111}<112>を発達させることで、圧延方向と直角方向のヤング率を高めた熱延鋼板の製造方法が開示されている。
しかし、前述の技術ではつぎのような問題があった。
すなわち、特許文献１に開示されている技術では、Ｃ量が0.01％以下の極低炭素鋼を用いることで、集合組織を制御し、鋼板のヤング率を高めているが、引張強度がせいぜい450MPa程度と低く、この技術の適用により高強度化を図るには問題があった。
However, the above technique has the following problems.
That is, in the technique disclosed in Patent Document 1, the texture is controlled and the Young's modulus of the steel sheet is increased by using an ultra-low carbon steel having a C content of 0.01% or less, but the tensile strength is at most 450 MPa. However, there was a problem in increasing the strength by applying this technique.
また、特許文献２に開示されている技術では、Ｃ量が0.02〜0.15％と高く、高強度化は可能であるが、対象とする鋼板が熱延鋼板であるために、冷間加工による集合組織制御を利用することができず、一層の高ヤング率化は困難であるほか、板厚が2.0ｍｍを下回るような高強度鋼板を低温仕上圧延により安定的に製造することも難しいという問題があった。
Further, in the technique disclosed in
さらにまた、特許文献３に開示されている技術では、フェライト域での圧延を行なうことで、結晶粒が粗大化してしまい、加工性が著しく低下するという問題もあった。 Furthermore, in the technique disclosed in Patent Document 3, there is a problem that the rolling of the ferrite region causes the crystal grains to become coarse and the workability is remarkably lowered.
このように、従来技術における鋼板の高ヤング率化は、板厚の厚い熱延鋼板や、軟質鋼板を対象にしたものであり、従来技術を用いて、板厚が2.0ｍｍ以下と板厚の薄い高強度鋼板を高ヤング率化することは困難であった。 Thus, the high Young's modulus of the steel sheet in the prior art is intended for hot-rolled steel sheets and soft steel sheets having a large thickness, and using the conventional technology, the sheet thickness is 2.0 mm or less. It was difficult to increase the Young's modulus of a thin high-strength steel sheet.
ここで、一般に、鋼板の引張強度を590MPa以上に高めるための強化機構としては、主に析出強化機構と変態組織強化機構がある。 Here, generally, as a strengthening mechanism for increasing the tensile strength of a steel sheet to 590 MPa or more, there are mainly a precipitation strengthening mechanism and a transformation structure strengthening mechanism.
強化機構として析出強化機構を利用した場合には、鋼板のヤング率の低下は極力抑制しつつ高強度化することが可能であるが、つぎのような困難が伴う。すなわち、例えばTiやNb等の炭窒化物を微細析出させるような析出強化機構を利用すれば、熱延鋼板では、熱間圧延後の巻取り時に微細析出させることにより高強度化は図れるものの、冷延鋼板では、冷間圧延後の再結晶焼鈍過程における析出物の粗大化は避けられず、析出強化による高強度化は困難である。 When a precipitation strengthening mechanism is used as the strengthening mechanism, it is possible to increase the strength while suppressing the decrease in Young's modulus of the steel sheet as much as possible, but the following difficulties are involved. That is, for example, if a precipitation strengthening mechanism that finely precipitates carbonitrides such as Ti and Nb is used, the hot rolled steel sheet can achieve high strength by being finely precipitated at the time of winding after hot rolling, In cold-rolled steel sheets, coarsening of precipitates is unavoidable in the recrystallization annealing process after cold rolling, and it is difficult to increase the strength by precipitation strengthening.
また、強化機構として変態組織強化機構を利用する場合にも、ベイナイト相やマルテンサイト相など、低温変態相中に含まれる歪みに起因して、鋼板のヤング率が低下してしまうという問題がある。 In addition, even when the transformation structure strengthening mechanism is used as the strengthening mechanism, there is a problem that the Young's modulus of the steel sheet is lowered due to the strain contained in the low temperature transformation phase such as the bainite phase or the martensite phase. .
本発明の目的は、前記課題を解決した、引張強度が590MPa以上で、より好ましくは700MPa以上と高強度で、ヤング率が240GPa以上と高剛性を兼ね備えた、板厚が2.0ｍｍ以下の薄鋼板とその製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, a thin steel plate having a thickness of 2.0 mm or less, having a tensile strength of 590 MPa or more, more preferably 700 MPa or more, a high strength, a Young's modulus of 240 GPa or more and a high rigidity. And providing a manufacturing method thereof.
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
(I)質量％で、Ｃ：0.02〜0.10％、Si：1.5％以下、Mn：1.5〜3.5％、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.01％以下、Al：1.5％以下、Ｎ：0.01％以下およびTi：0.03〜0.20％を含有し、かつ、Ｃ、Ｎ、ＳおよびTiの含有量が、下記(1)式および（2）式に示す関係式を満たし、残部は鉄および不可避的不純物からなる組成を有するとともに、組織が、フェライト相の面積率を５０％以上とし、マルテンサイト相およびベイナイト相を合計で面積率で１％以上有し、さらに、引張強度が590MPa以上でかつヤング率が240GPa以上であることを特徴とする高剛性高強度薄鋼板。
記
Ti＊＝Ti−(47.9/14)×Ｎ−(47.9/32.1)×Ｓ≧0.02 ・・・・（1）
0.01≦Ｃ−(12/47.9)×Ti＊≦0.05 ・・・・・・・・・・・(2)
In order to achieve the above object, the gist of the present invention is as follows.
(I) By mass%, C: 0.02 to 0.10%, Si: 1.5% or less, Mn: 1.5 to 3.5%, P: 0.05% or less, S: 0.01% or less, Al: 1.5% or less, N: 0.01% or less And Ti: 0.03 to 0.20%, and the contents of C, N, S and Ti satisfy the relational expressions shown in the following formulas (1) and (2), with the balance being from iron and inevitable impurities The composition has a ferrite phase area ratio of 50% or more , a martensite phase and a bainite phase totaling 1% or more in area ratio, and a tensile strength of 590 MPa or more and a Young's modulus. A high-rigidity, high-strength thin steel sheet characterized by 240 GPa or more.
Record
Ti * = Ti- (47.9 / 14) x N- (47.9 / 32.1) x S≥0.02 (1)
0.01 ≦ C− (12 / 47.9) × Ti * ≦ 0.05 (2)
(II)上記(I)に記載の高剛性高強度薄鋼板において、上記組成に加えて、さらに、質量％で、Nb：0.005〜0.04％およびＶ：0.01〜0.20％の１種または２種を含有し、かつ、上記(1)式に示す関係を満たし、さらに、上記（2）式に代えて下記(3)式に示す関係式を満たすことを特徴とする高剛性高強度薄鋼板。
記
0.01≦Ｃ−(12/47.9)×Ti＊−(12/92.9)×Nb−(12/50.9)×Ｖ≦0.05 ・・・（3）
(II) In the high-rigidity and high-strength thin steel sheet described in (I) above, in addition to the above composition, in addition to mass, one or two of Nb: 0.005 to 0.04% and V: 0.01 to 0.20% A high-rigidity, high-strength thin steel sheet that contains the above-described relationship (1) and further satisfies the following relationship (3) instead of the above (2).
Record
0.01 ≦ C− (12 / 47.9) × Ti * − (12 / 92.9) × Nb− (12 / 50.9) × V ≦ 0.05 (3)
(III)上記(I)または(II)に記載の高剛性高強度薄鋼板において、上記組成に加えて、さらに、質量％で、Cr：0.1〜1.0％、Ni：0.1〜1.0％、Mo：0.1〜1.0％、Cu：0.1〜2.0％およびＢ：0.0005〜0.0030％の中から選択される１種以上を含有することを特徴とする高剛性高強度薄鋼板。 (III) In the high-rigidity and high-strength thin steel sheet according to (I) or (II), in addition to the above composition, Cr: 0.1 to 1.0%, Ni: 0.1 to 1.0%, Mo: A high-rigidity and high-strength thin steel sheet characterized by containing one or more selected from 0.1 to 1.0%, Cu: 0.1 to 2.0%, and B: 0.0005 to 0.0030%.
(IV)質量％で、Ｃ：0.02〜0.10％、Si：1.5％以下、Mn：1.5〜3.5％、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.01％以下、Al：1.5％以下、Ｎ：0.01％以下およびTi：0.03〜0.20％を含有し、かつ、Ｃ、Ｎ、ＳおよびTiの含有量が、下記(1)式および（2）式に示す関係式を満たし、残部は鉄および不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材を、熱間圧延工程において、950℃以下での総圧下量を30％以上とし、さらに、仕上圧延を800〜900℃で終了したのち、650℃以下で巻取り、酸洗後に、50％以上の圧下率で冷間圧延を行い、その後、500℃からの昇温速度を1〜30℃/sとして、780〜900℃の温度に昇温して均熱した後、500℃までの冷却速度を５℃/s以上の速度として冷却する焼鈍を施すことを特徴とする高剛性高強度薄鋼板の製造方法。
記
Ti＊＝Ti−(47.9/14)×Ｎ−(47.9/32.1)×Ｓ≧0.02 ・・・・（1）
0.01≦Ｃ−(12/47.9)×Ti＊≦0.05 ・・・・・・・・・・・(2)
(IV) By mass%, C: 0.02 to 0.10%, Si: 1.5% or less, Mn: 1.5 to 3.5%, P: 0.05% or less, S: 0.01% or less, Al: 1.5% or less, N: 0.01% or less and Ti: contains 0.03 to 0.20 percent, and, C, N, S content and Ti, meets the relational expressions shown in the following (1) and (2), the balance being iron and unavoidable impurities In the hot rolling process, the steel material having the composition consisting of 30% or more of the total reduction at 950 ° C. or less, and after finishing the finish rolling at 800 to 900 ° C., winding at 650 ° C. or less, After pickling, cold rolling is performed at a reduction rate of 50% or more, and then the temperature is raised from 500 ° C to 1-30 ° C / s and heated to 780-900 ° C and soaked. A method for producing a high-rigidity, high-strength thin steel sheet, characterized in that annealing is performed at a cooling rate of up to 500 ° C at a rate of 5 ° C / s or more.
Record
Ti * = Ti- (47.9 / 14) x N- (47.9 / 32.1) x S≥0.02 (1)
0.01 ≦ C− (12 / 47.9) × Ti * ≦ 0.05 (2)
(V)上記(IV)に記載の鋼素材が、上記組成に加えて、さらに、質量％で、Nb：0.005〜0.04％およびＶ：0.01〜0.20％の１種または２種を含有し、かつ、上記(1)式に示す関係を満たし、さらに、上記（2）式に代えて下記(3)式に示す関係式を満たすことを特徴とする高剛性高強度薄鋼板の製造方法。
記
0.01≦Ｃ−(12/47.9)×Ti＊−(12/92.9)×Nb−(12/50.9)×Ｖ≦0.05 ・・・（3）
(V) The steel material described in (IV) above contains, in addition to the above composition, one or two of Nb: 0.005 to 0.04% and V: 0.01 to 0.20% in mass%, and A method for producing a high-rigidity and high-strength thin steel sheet that satisfies the relationship expressed by the above formula (1) and further satisfies the relationship expressed by the following formula (3) instead of the above formula (2).
Record
0.01 ≦ C− (12 / 47.9) × Ti * − (12 / 92.9) × Nb− (12 / 50.9) × V ≦ 0.05 (3)
(VI)上記(IV)または(V)に記載の鋼素材が、上記組成に加えて、さらに、質量％で、Cr：0.1〜1.0％、Ni：0.1〜1.0％、Mo：0.1〜1.0％、Cu：0.1〜2.0％およびＢ：0.0005〜0.0030％の中から選択される１種以上を含有することを特徴とする高剛性高強度薄鋼板の製造方法。 (VI) In addition to the above composition, the steel material described in the above (IV) or (V) is further in mass%, Cr: 0.1 to 1.0%, Ni: 0.1 to 1.0%, Mo: 0.1 to 1.0% Cu: 0.1-2.0% and B: One or more types selected from 0.0005-0.0030% are contained, The manufacturing method of the high-rigidity high-strength thin steel plate characterized by the above-mentioned.
本発明によって、引張強度が590MPa以上と高強度で、ヤング率が240GPa以上と高剛性を兼ね備えた薄鋼板の提供が可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide a thin steel plate having a high strength such as a tensile strength of 590 MPa or more and a Young's modulus of 240 GPa or more.
すなわち、MnおよびTiを添加した低炭素鋼素材を、熱間圧延において、950℃以下で圧下を行い、未再結晶オーステナイトからのフェライト変態の促進と、その後の冷間圧延を組み合わせることで、ヤング率の向上に有利な結晶方位を発達させ、その後の焼鈍工程における加熱速度の制御と二相域での均熱により、冷却過程においては、ヤング率の低下を抑制する低温変態相を生成させるとともに、ヤング率の向上に有利なフェライト相を多く残留させることで、高強度化と高ヤング率化の双方を満足させた薄鋼板を製造することができ、これは、工業上有効な効果を奏する。 In other words, a low carbon steel material added with Mn and Ti is subjected to reduction at 950 ° C. or lower in hot rolling, and by combining the promotion of ferrite transformation from non-recrystallized austenite with subsequent cold rolling, By developing a crystal orientation that is advantageous for improving the rate, and by controlling the heating rate in the subsequent annealing process and soaking in the two-phase region, in the cooling process, a low-temperature transformation phase that suppresses the decrease in Young's modulus is generated. By leaving a large amount of ferrite phase that is advantageous for improving Young's modulus, it is possible to produce a thin steel sheet that satisfies both high strength and high Young's modulus, which has an industrially effective effect. .
さらに詳細に説明すると、MnおよびTiを添加した低炭素鋼素材を、熱間圧延において、オーステナイト低温域での圧下を行なうことで、{112}<111>の結晶方位からなる未再結晶のオーステナイト組織を増加させるとともに、その後の冷却過程において、{112}<111>の未再結晶オーステナイトからフェライト変態を促進させることで、{113}<110>のフェライト方位を発達させることができる。 More specifically, a low carbon steel material added with Mn and Ti is unrolled austenite consisting of {112} <111> by hot rolling in a low temperature range of austenite. The ferrite orientation of {113} <110> can be developed by increasing the microstructure and promoting ferrite transformation from unrecrystallized austenite of {112} <111> in the subsequent cooling process.
また、巻取り、酸洗後の冷間圧延において、50％以上の圧下率で圧延を行なうことで、{113}<110>の結晶方位をヤング率の向上に有利な{112}<110>に回転させ、その後の焼鈍工程における昇温過程において、1〜30℃/sの加熱速度で500℃から均熱温度まで昇温することで、{112}<110>方位を持つフェライトの再結晶を促進するとともに、一部{112}<110>の未再結晶粒が残った状態で二相域に到達させ、{112}<110>の未再結晶フェライトからのオーステナイト変態を促進させることができる。 Also, in cold rolling after winding and pickling, rolling at a reduction ratio of 50% or more is advantageous for improving the Young's modulus of the {113} <110> crystal orientation {112} <110> Of the ferrite with {112} <110> orientation by increasing the temperature from 500 ° C to the soaking temperature at a heating rate of 1-30 ° C / s in the subsequent heating process in the annealing process And promotes the austenite transformation from unrecrystallized ferrite of {112} <110>, with a part of the {112} <110> unrecrystallized grains remaining. it can.
さらに、均熱後の冷却時に、オーステナイト相がフェライト相に変態するに際しては、{112}<110>の方位をもつフェライト粒が粒成長することでヤング率が高まるとともに、Mn添加により焼き入れ性が高められた鋼を５℃/s以上の速度で冷却することで、低温変態相が生成し、高強度化を図ることもできる。 Furthermore, when the austenite phase transforms to the ferrite phase during cooling after soaking, the Young's modulus increases due to the growth of ferrite grains with the {112} <110> orientation, and the hardenability is enhanced by the addition of Mn. By cooling the steel with increased hardness at a rate of 5 ° C./s or more, a low-temperature transformation phase is generated and the strength can be increased.
さらにまた、この低温変態相は、{112}<110>の方位を含むフェライトから変態したオーステナイト相が、冷却時に再変態することで生成することから、低温変態相の結晶方位に関しても、{112}<110>を発達させることができる。 Furthermore, this low-temperature transformation phase is generated by retransformation of the austenite phase transformed from ferrite containing the {112} <110> orientation during cooling, so the crystal orientation of the low-temperature transformation phase is {112 } <110> can be developed.
このように、フェライト相の{112}<110>を発達させることでヤング率を高めるとともに、とくにヤング率の低下に大きな影響をもつ低温変態相の方位に{112}<110>を増加させることで、低温変態相の生成により高強度化しつつ、低温変態相の生成に伴うヤング率の低下は大きく抑制することができる。 Thus, by developing {112} <110> in the ferrite phase, the Young's modulus is increased, and in particular, {112} <110> is increased in the orientation of the low-temperature transformation phase, which has a great influence on the decrease in Young's modulus. Thus, it is possible to greatly suppress the decrease in Young's modulus associated with the generation of the low temperature transformation phase while increasing the strength by the generation of the low temperature transformation phase.
本発明の高剛性高強度薄鋼板は、引張強度が590MPa以上で、より好ましくは700MPa以上で、かつヤング率が240GPa以上であり、板厚が2.0ｍｍ以下の鋼板である。なお、本発明が対象とする鋼板の中には、冷延鋼板の他に、合金化を含む溶融亜鉛めっき材や電気亜鉛めっき材などの表面処理を施した鋼板も含む。 The high rigidity and high strength thin steel sheet of the present invention is a steel sheet having a tensile strength of 590 MPa or more, more preferably 700 MPa or more, a Young's modulus of 240 GPa or more, and a plate thickness of 2.0 mm or less. In addition, in the steel plate which this invention makes object, the steel plate which gave surface treatments, such as a hot dip galvanized material and an electrogalvanized material including alloying, is included other than a cold-rolled steel plate.
次に、本発明の鋼板の成分組成を限定した理由について説明する。なお、鋼板の成分組成における元素の含有量の単位はいずれも「質量％」であるが、以下、特に断らない限り、単に「％」で示す。 Next, the reason which limited the component composition of the steel plate of this invention is demonstrated. In addition, although the unit of element content in the component composition of the steel sheet is “mass%”, hereinafter, it is simply indicated by “%” unless otherwise specified.
・Ｃ：0.02〜0.10％、
Ｃは、オーステナイトを安定化させる元素であり、冷間圧延後の焼鈍時における冷却過程において、焼入れ性を高め、低温変態相の生成を大きく促進することで、高強度化に大きく寄与することができる。さらにＣは、焼鈍工程における昇温段階において、冷間圧延後に{112}<110>の方位をもつフェライト粒の、未再結晶フェライトからのオーステナイト変態を促進することで、高ヤング率化に寄与することもできる。
C: 0.02 to 0.10%
C is an element that stabilizes austenite. In the cooling process at the time of annealing after cold rolling, it enhances hardenability and greatly contributes to increase in strength by greatly promoting the generation of a low temperature transformation phase. it can. Furthermore, C contributes to higher Young's modulus by promoting austenite transformation from unrecrystallized ferrite of ferrite grains with {112} <110> orientation after cold rolling in the temperature rising stage in the annealing process. You can also
このような効果を得るため、Ｃ含有量は0.02％以上とする必要があり、より好ましくは、0.05％以上であり、さらに好ましくは0.06％以上である。一方、Ｃ含有量が0.10％よりも多くなると、硬質な低温変態相の分率が大きくなり、鋼が極端に高強度化するとともに、加工性が劣化してしまう。また、多量Ｃの含有は、冷間圧延後の焼鈍工程において、高ヤング率化に有利な方位の再結晶を抑制してしまう。さらに、多量Ｃの含有は、溶接性の劣化も招く。
このため、Ｃ含有量は0.02〜0.10％とし、より好ましくは0.05〜0.10％、さらに好ましくは0.06〜0.10％とする。
In order to obtain such an effect, the C content needs to be 0.02% or more, more preferably 0.05% or more, and still more preferably 0.06% or more. On the other hand, if the C content is more than 0.10%, the fraction of the hard low-temperature transformation phase increases, and the steel becomes extremely strong and the workability deteriorates. In addition, the inclusion of a large amount of C suppresses recrystallization in an orientation advantageous for increasing the Young's modulus in the annealing process after cold rolling. Furthermore, the inclusion of a large amount of C causes deterioration of weldability.
Therefore, the C content is 0.02 to 0.10%, more preferably 0.05 to 0.10%, and still more preferably 0.06 to 0.10%.
・Si：1.5％以下
Siは、熱間圧延において、Ar3変態点を上昇させることから、800〜900℃で圧延を終了するに際し、1.5％を超える多量のSiを含有させた場合には、オーステナイト域での圧延が困難となり、高ヤング率化に必要な結晶方位を得ることができなくなる。また、多量のSi添加は、鋼板の溶接性を劣化させるとともに、熱間圧延工程での加熱時においては、スラブ表面においてファイヤライトの生成を促進することで、いわゆる赤スケールと呼ばれる表面模様の発生を助長する。さらに、冷延鋼板として使用される場合には、表面に生成するSi酸化物が化成処理性を劣化させ、溶融亜鉛めっき鋼板として使用される場合には、表面に生成するSi酸化物が不めっきを誘発する。このため、Si含有量は1.5％以下とする必要がある。なお、表面性状を必要とする鋼板や溶融亜鉛めっき鋼板の場合には、Si含有量を0.5％以下とすることが好ましい。
・ Si: 1.5% or less
Since Si raises the Ar 3 transformation point in hot rolling, when a large amount of Si exceeding 1.5% is contained at the end of rolling at 800 to 900 ° C., rolling in the austenite region is not possible. This makes it difficult to obtain the crystal orientation necessary for increasing the Young's modulus. In addition, the addition of a large amount of Si deteriorates the weldability of the steel sheet and promotes the formation of firelite on the slab surface during heating in the hot rolling process, thereby generating a surface pattern called a so-called red scale. To help. Furthermore, when used as a cold-rolled steel sheet, the Si oxide produced on the surface deteriorates the chemical conversion property, and when used as a hot-dip galvanized steel sheet, the Si oxide produced on the surface is not plated. To trigger. For this reason, Si content needs to be 1.5% or less. In the case of a steel sheet or hot dip galvanized steel sheet that requires surface properties, the Si content is preferably 0.5% or less.
また、Siはフェライトを安定化させる元素であり、冷間圧延後の焼鈍工程における二相域均熱後の冷却過程において、フェライト変態を促進し、オーステナイト中にＣを濃化させることで、オーステナイトを安定化させ、低温変態相の生成を促進することができる。そのため、必要に応じて鋼の強度を高めることができ、このような効果を得るためには、Si含有量は0.2％以上とすることが望ましい。 Si is an element that stabilizes ferrite. In the cooling process after soaking in the two-phase region in the annealing process after cold rolling, the ferrite transformation is promoted and C is concentrated in the austenite. Can be promoted and the formation of a low temperature transformation phase can be promoted. Therefore, the strength of the steel can be increased as necessary, and in order to obtain such an effect, the Si content is desirably 0.2% or more.
・Mn：1.5〜3.5％
Mnは、本発明の重要な元素の１つである。Mnは熱間圧延時において、加工オーステナイトの再結晶を抑制する作用を有する。そして、未再結晶オーステナイトからのフェライト変態を促進させることで、{113}<110>を発達させることができ、その後の冷間圧延、焼鈍工程でヤング率を向上させることができる。
・ Mn: 1.5-3.5%
Mn is one of the important elements of the present invention. Mn has an action of suppressing recrystallization of processed austenite during hot rolling. Then, by promoting ferrite transformation from unrecrystallized austenite, {113} <110> can be developed, and Young's modulus can be improved in the subsequent cold rolling and annealing processes.
さらに、オーステナイト安定化元素であるMnは、冷間圧延後の焼鈍工程における昇温過程において、Ac1変態点を低下させ、未再結晶フェライトからのオーステナイト変態を促進し、均熱後の冷却過程において生成する低温変態相の方位に関し、ヤング率の向上に有利な方位を発達させ、低温変態相の生成に伴うヤング率の低下を抑制することができる。 Furthermore, Mn, an austenite stabilizing element, lowers the Ac 1 transformation point in the temperature rising process in the annealing process after cold rolling, promotes the austenite transformation from unrecrystallized ferrite, and cools after soaking With respect to the orientation of the low-temperature transformation phase generated in, an orientation advantageous for improving the Young's modulus can be developed, and the decrease in Young's modulus associated with the production of the low-temperature transformation phase can be suppressed.
また、Mnは、焼鈍工程における均熱焼鈍後の冷却過程においては、焼入れ性を高め、低温変態相の生成を大きく促進することで、高強度化に大きく寄与することもできる。そして、固溶強化強化元素として作用することで、鋼の高強度化に寄与することもできる。このような効果を得るためには、Mn含有量を1.5％以上とする必要がある。 Further, Mn can greatly contribute to the increase in strength by enhancing the hardenability and greatly promoting the generation of the low temperature transformation phase in the cooling process after soaking in the annealing process. And it can also contribute to the strengthening of steel by acting as a solid solution strengthening strengthening element. In order to obtain such an effect, the Mn content needs to be 1.5% or more.
一方、3.5％を超える多量Mnの含有は、冷間圧延後の焼鈍工程における昇温過程において、Ac3変態点を過度に低下させることから、二相域におけるフェライト相の再結晶を困難とし、Ac3変態点以上のオーステナイト単相域までの昇温を必要とする。したがって、加工フェライトの再結晶により得られる高ヤング率化に有利な{112}<110>方位のフェライトを発達させることができず、ヤング率の低下を招いてしまう。さらに、多量Mnの含有は鋼板の溶接性も劣化させてしまう。さらにまた、熱間圧延時においては、多量のMnは鋼の変形抵抗を高め、圧延荷重が増加することで操業上の困難をともなう。したがって、Mn含有量は3.5％以下とする。さらにMn含有量が大きいと、低温変態相の中でとくにマルテンサイト相が優先的に生成しやすくなるため、ベイナイト相の生成を促進する場合にはMn含有量は2.5％以下とするのが好ましい。 On the other hand, the inclusion of a large amount of Mn exceeding 3.5% makes it difficult to recrystallize the ferrite phase in the two-phase region because it excessively lowers the Ac 3 transformation point in the temperature rising process in the annealing process after cold rolling, The temperature must be raised to the austenite single-phase region above the Ac 3 transformation point. Therefore, it is not possible to develop {112} <110> oriented ferrite advantageous for increasing the Young's modulus obtained by recrystallization of processed ferrite, leading to a decrease in Young's modulus. Furthermore, the inclusion of a large amount of Mn also deteriorates the weldability of the steel sheet. Furthermore, during hot rolling, a large amount of Mn increases the deformation resistance of the steel and increases the rolling load, causing operational difficulties. Therefore, the Mn content is 3.5% or less. Further, when the Mn content is large, the martensite phase is particularly preferentially generated in the low temperature transformation phase. Therefore, when promoting the formation of the bainite phase, the Mn content is preferably 2.5% or less. .
・Ｐ：0.05％以下
Ｐは、粒界に偏析するため、Ｐ含有量が0.05％を超えると、鋼板の延性および靭性が低下するとともに、溶接性も劣化する。また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板として使用される場合には、Ｐにより合金化速度が遅滞してしまう。したがって、Ｐ含有量は0.05％以下とする必要がある。一方、Ｐは、固溶強化元素として高強度化に有効な元素であり、また、フェライト安定化元素として、オーステナイト中へのＣ濃化を促進する作用も有する。さらにSiを添加した鋼においては、赤スケールの発生を抑制する作用も有する。このような作用を得るためには、Ｐ含有量は0.01％以上とすることが好ましい。
-P: 0.05% or less Since P segregates at grain boundaries, if the P content exceeds 0.05%, the ductility and toughness of the steel sheet decrease, and the weldability also deteriorates. Further, when used as an alloyed hot-dip galvanized steel sheet, the alloying rate is delayed by P. Therefore, the P content needs to be 0.05% or less. On the other hand, P is an element effective for increasing the strength as a solid solution strengthening element, and also has an effect of promoting C concentration in austenite as a ferrite stabilizing element. Furthermore, steel added with Si also has an action of suppressing the generation of red scale. In order to obtain such an action, the P content is preferably 0.01% or more.
・Ｓ：0.01％以下
Ｓは、熱間での延性を著しく低下させることで、熱間割れを誘発し、表面性状を著しく劣化させる。さらに、Ｓは、強度にほとんど寄与しないばかりか、不純物元素として粗大なMnSを形成することにより、延性および穴広げ性を低下させる。これらの問題はＳ含有量が0.01％を超えると顕著になるため、極力低減することが望ましい。したがって、Ｓ含有量は0.01％以下とする。さらに、穴広げ性をとくに向上させる観点からは、0.005％以下とすることが好ましい。
-S: 0.01% or less S induces hot cracking by remarkably reducing hot ductility and remarkably deteriorates surface properties. Further, S hardly contributes to the strength, but also reduces the ductility and hole expandability by forming coarse MnS as an impurity element. Since these problems become significant when the S content exceeds 0.01%, it is desirable to reduce them as much as possible. Therefore, the S content is 0.01% or less. Furthermore, from the viewpoint of particularly improving the hole expandability, it is preferably 0.005% or less.
・Al：1.5％以下
Alは、鋼の脱酸のために添加し、鋼の清浄度を向上させるのに有用な元素である。しかしながら、Alは、フェライト安定化元素であり、鋼のAr3変態点を大きく上昇させることから、800〜900℃で仕上圧延を終了するに際し、1.5％を超える多量のAlを含有する場合には、オーステナイト域での圧延が困難となり、高ヤング率化に必要な結晶方位の発達を抑制してしまう。したがって、Al含有量は1.5％以下とする必要があり、この観点では、Al含有量は低い方が好ましく、0.1％以下に制限することがさらに好ましい。一方、フェライト生成元素であるAlは、冷間圧延後の焼鈍工程における二相域均熱後の冷却過程において、フェライト生成を促進し、オーステナイト中にＣを濃化させることで、オーステナイトを安定化させ、低温変態相の生成を促進することができる。そのため、必要に応じて鋼の強度を高めることができ、このような効果を得るためには、Al含有量を0.2％以上とすることが望ましい。
・ Al: 1.5% or less
Al is an element that is added to deoxidize steel and is useful for improving the cleanliness of steel. However, since Al is a ferrite stabilizing element and greatly increases the Ar 3 transformation point of steel, when finishing rolling at 800 to 900 ° C., when it contains a large amount of Al exceeding 1.5%, Further, rolling in the austenite region becomes difficult, and the development of crystal orientation necessary for increasing the Young's modulus is suppressed. Therefore, the Al content needs to be 1.5% or less. From this viewpoint, the Al content is preferably low, and more preferably limited to 0.1% or less. On the other hand, Al, which is a ferrite-forming element, promotes ferrite formation and stabilizes austenite by concentrating C in austenite in the cooling process after soaking in the two-phase region in the annealing process after cold rolling. And the generation of a low temperature transformation phase can be promoted. Therefore, the strength of the steel can be increased as necessary. In order to obtain such an effect, the Al content is preferably 0.2% or more.
・Ｎ：0.01％以下
Ｎは、熱間圧延中にスラブ割れを伴い、表面疵を発生させる有害な元素でありＮ含有量が0.01％を超えると、スラブ割れや表面疵の発生が顕著になる。さらにＮは、TiあるいはNbなどの炭窒化物形成元素添加時には、高温で粗大な窒化物を形成してしまい、炭窒化物形成元素の添加効果を抑制してしまう。したがって、Ｎ含有量は0.01％以下とする必要がある。
-N: 0.01% or less N is a harmful element that causes slab cracking during hot rolling and generates surface flaws. When the N content exceeds 0.01%, slab cracks and surface flaws become prominent. . Furthermore, N forms coarse nitrides at a high temperature when adding a carbonitride-forming element such as Ti or Nb, and suppresses the effect of adding the carbonitride-forming element. Therefore, the N content needs to be 0.01% or less.
・Ti：0.03〜0.20％
Tiは、本発明において最も重要な元素である。すなわち、Tiは熱間圧延における仕上圧延工程において、加工されたオーステナイトの再結晶を抑制することで、未再結晶オーステナイトからのフェライト変態を促進し、{113}<110>を発達させることにより、その後の冷間圧延、焼鈍工程でヤング率を向上させることができる。また、冷間圧延後の焼鈍工程における昇温過程において、加工フェライトの再結晶を抑制することで、未再結晶フェライトからのオーステナイト変態を促進し、均熱後の冷却過程において生成する低温変態相の方位に関し、ヤング率の向上に有利な方位を発達させ、低温変態相の生成に伴うヤング率の低下を抑制することができる。さらに、Tiの微細な炭窒化物は、強度上昇に寄与することもできる。このような作用を有するために、Ti含有量を0.03％以上とする必要がある。
・ Ti: 0.03-0.20%
Ti is the most important element in the present invention. That is, Ti suppresses recrystallization of processed austenite in the finish rolling process in hot rolling, promotes ferrite transformation from unrecrystallized austenite, and develops {113} <110> The Young's modulus can be improved in the subsequent cold rolling and annealing processes. In addition, by suppressing recrystallization of processed ferrite in the temperature rising process in the annealing process after cold rolling, the austenite transformation from unrecrystallized ferrite is promoted, and the low temperature transformation phase generated in the cooling process after soaking With respect to the orientation, it is possible to develop an orientation that is advantageous for improving the Young's modulus, and to suppress a decrease in Young's modulus that accompanies the formation of a low-temperature transformation phase. Furthermore, the fine carbonitride of Ti can also contribute to an increase in strength. In order to have such an effect, the Ti content needs to be 0.03% or more.
一方、0.20％を超える多量のTiを含有しても、通常の熱間圧延工程における再加熱時においては、炭窒化物は全固溶することができず、粗大な炭窒化物が残るため、熱間圧延工程における加工オーステナイトの再結晶抑制効果や、冷間圧延後の焼鈍工程における加工フェライトの再結晶抑制効果を得ることはできない。また、連続鋳造からスラブを一旦冷却したのち再加熱を行なう工程を経ることなく、連続鋳造後、そのまま熱間圧延を開始する場合においても、Tiを0.20％を超えて含有させても、再結晶抑制効果の向上は認められず、そのうえ、合金コストの増加も招いてしまう。
したがって、Ti含有量は0.03〜0.20％とする。
On the other hand, even when containing a large amount of Ti exceeding 0.20%, carbonitride cannot be completely dissolved at the time of reheating in a normal hot rolling process, and coarse carbonitride remains, The effect of suppressing recrystallization of processed austenite in the hot rolling process and the effect of suppressing recrystallization of processed ferrite in the annealing process after cold rolling cannot be obtained. In addition, after the continuous casting, the slab is cooled once and then reheated, and after continuous casting, when hot rolling is started as it is, even if Ti is contained more than 0.20%, recrystallization The suppression effect is not improved, and the alloy cost is also increased.
Therefore, the Ti content is 0.03 to 0.20%.
また、本発明では、Ｃ、Ｎ、ＳおよびTiの含有量が、下記（1）および(2)式に示す関係式を満たす必要がある。
記
Ti＊＝Ti−(47.9/14)×Ｎ−(47.9/32.1)×Ｓ≧0.02 ・・・・（1）
0.01≦Ｃ−(12/47.9)×Ti＊≦0.05 ・・・・・・・・・・・(2)
In the present invention, the contents of C, N, S and Ti need to satisfy the relational expressions shown in the following expressions (1) and (2).
Record
Ti * = Ti- (47.9 / 14) x N- (47.9 / 32.1) x S≥0.02 (1)
0.01 ≦ C− (12 / 47.9) × Ti * ≦ 0.05 (2)
Tiは、高温域で粗大な窒化物および硫化物を形成しやすく、かかる窒化物および硫化物の形成は、Ti添加による再結晶抑制効果の低減を招く。したがって、窒化物、硫化物で固定されないTi量であるTi＊＝Ti−(47.9/14)×Ｎ−(47.9/32.1)×Ｓの量は0.02％以上とする必要がある。 Ti easily forms coarse nitrides and sulfides at high temperatures, and the formation of such nitrides and sulfides leads to a reduction in the recrystallization suppression effect due to the addition of Ti. Therefore, the amount of Ti * = Ti− (47.9 / 14) × N− (47.9 / 32.1) × S, which is the amount of Ti not fixed with nitride or sulfide, needs to be 0.02% or more.
炭化物として固定されないＣが0.05％を超えて多量に存在すると、冷間圧延時の歪みの導入が不均一となり、さらに、冷間圧延後の焼鈍において、高ヤング率化に有利な方位の再結晶も抑制されることから、（Ｃ−(12/47.9)×Ti＊）で算出される炭化物として固定されないＣ量は0.05％以下とする必要がある。一方、炭化物として固定されないＣ量が0.01％未満と少ないと、冷間圧延後の二相域における焼鈍において、オーステナイト中のＣ量が減少し、冷却後のマルテンサイト相およびベイナイト相の生成が抑制されることで、鋼の高強度化が困難になる。したがって、炭化物として固定されないＣ量であるＣ−（12/47.9）×Ti＊の量は0.01〜0.05％とする。 If a large amount of C, which is not fixed as a carbide, exceeds 0.05%, the introduction of strain at the time of cold rolling becomes non-uniform, and further, recrystallization in an orientation advantageous for increasing the Young's modulus in annealing after cold rolling. Therefore, the amount of C not fixed as a carbide calculated by (C− (12 / 47.9) × Ti * ) needs to be 0.05% or less. On the other hand, if the amount of C not fixed as carbide is less than 0.01%, the amount of C in austenite decreases during annealing in the two-phase region after cold rolling, and the formation of martensite and bainite phases after cooling is suppressed. As a result, it is difficult to increase the strength of the steel. Therefore, the amount of C− (12 / 47.9) × Ti * , which is the amount of C that is not fixed as carbide, is set to 0.01 to 0.05%.
なお、本発明の鋼板の組成において、残部は鉄および不可避的不純物である。また、さらに強度を向上させる場合には上記化学成分の規定に加え、必要に応じて、Nb：0.005〜0.04％およびＶ：0.01〜0.20％の１種または２種や、Cr、Ni、Mo、CuおよびＢの中から選択される１種以上の成分を添加してもよい。 In the composition of the steel sheet of the present invention , the balance is iron and inevitable impurities. In addition, in order to further improve the strength, in addition to the above-mentioned chemical component, one or two of Nb: 0.005 to 0.04% and V: 0.01 to 0.20%, Cr, Ni, Mo, One or more components selected from Cu and B may be added.
・Nb：0.005〜0.04％
Nbは、微細な炭窒化物を形成することで、強度上昇に寄与する元素である。また、熱間圧延における仕上圧延工程においては、加工されたオーステナイトの再結晶を抑制することで、未再結晶オーステナイトからのフェライト変態を促進し、高ヤング率化に寄与する元素でもある。このような作用を有するために、Nbの含有量を0.005％以上とすることが好ましい。一方、0.04％を超えるNbを含有させても、熱間圧延および冷間圧延における圧延荷重が非常に増大することから、製造上の困難が伴う。
したがって、Nb含有量は0.005〜0.04％とすることが好ましい。
・ Nb: 0.005-0.04%
Nb is an element that contributes to an increase in strength by forming fine carbonitrides. Further, in the finish rolling step in hot rolling, it is an element that promotes ferrite transformation from unrecrystallized austenite by suppressing recrystallization of the processed austenite and contributes to higher Young's modulus. In order to have such an effect, the Nb content is preferably 0.005% or more. On the other hand, even if Nb exceeding 0.04% is contained, the rolling load in the hot rolling and the cold rolling is greatly increased, which causes manufacturing difficulties.
Therefore, the Nb content is preferably 0.005 to 0.04%.
Ｖ：0.01〜0.20％
Ｖは、微細な炭窒化物を形成することで、強度上昇に寄与する元素である。このような作用を有するために、Ｖの含有量を0.01％以上とすることが好ましい。一方、0.2％を超える多量のＶを含有させても、0.20％を超えた分の強度上昇効果は小さく、そのうえ、合金コストの増加も招いてしまう。
したがって、Ｖの添加量は0.01〜0.20％とすることが好ましい。
V: 0.01-0.20%
V is an element that contributes to an increase in strength by forming fine carbonitrides. In order to have such an effect, the V content is preferably 0.01% or more. On the other hand, even if a large amount of V exceeding 0.2% is contained, the effect of increasing the strength exceeding 0.20% is small, and the alloy cost is also increased.
Therefore, the amount of V added is preferably 0.01 to 0.20%.
また、本発明では、Tiに加えて、Nbおよび／またはＶを含有する場合には、Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ti、NbおよびＶの含有量が、上記(2)式に代えて下記(3)式に示す関係式を満たすことが必要である。
記
0.01≦Ｃ−(12/47.9)×Ti＊−(12/92.9)×Nb−(12/50.9)×Ｖ≦0.05 ・・・（3）
In the present invention, when Nb and / or V is contained in addition to Ti, the content of C, N, S, Ti, Nb and V is changed to the following (3) It is necessary to satisfy the relational expression shown in formula (1).
Record
0.01 ≦ C− (12 / 47.9) × Ti * − (12 / 92.9) × Nb− (12 / 50.9) × V ≦ 0.05 (3)
NbおよびＶは、炭化物を形成することで、炭化物として固定されないＣ量を減少させるので、炭化物として固定されないＣ量を0.01〜0.05％とするため、Nbおよび／またはＶを添加した場合には、Ｃ−(12/47.9)×Ti＊−(12/92.9)×Nb−(12/50.9)×Ｖの値が0.01〜0.05％になるようにする必要がある。 Nb and V reduce the amount of C that is not fixed as carbide by forming carbide, so that the amount of C that is not fixed as carbide is 0.01 to 0.05%. Therefore, when Nb and / or V is added, It is necessary to make the value of C− (12 / 47.9) × Ti * − (12 / 92.9) × Nb− (12 / 50.9) × V be 0.01 to 0.05%.
・Cr：0.1〜1.0％
Crは、セメンタイトの生成を抑制することで、焼入れ性を高める元素であり、焼鈍工程における均熱後の冷却過程において、低温変態相の生成を大きく促進することで、高強度化に大きく寄与することができる。さらに、熱間圧延工程において、加工オーステナイトの再結晶を抑制することで、未再結晶オーステナイトからのフェライト変態を促進し、{113}<110>を発達させ、その後の冷間圧延、焼鈍工程でヤング率を向上させることができる。このような効果を得るには、Crを0.1％以上含有させることが好ましい。一方、1.0％を超えて多量にCrを含有させても、上記効果が飽和するだけでなく、合金コストが増加することから、Crは1.0％以下で含有させることが好ましい。なお、本発明の薄鋼板を溶融亜鉛めっき鋼板として使用する場合には、表面に生成するCrの酸化物が不めっきを誘発してしまうので、Crを0.5％以下で含有させることが好ましい。
・ Cr: 0.1-1.0%
Cr is an element that enhances hardenability by suppressing the formation of cementite, and greatly contributes to high strength by greatly promoting the generation of low-temperature transformation phase in the cooling process after soaking in the annealing process. be able to. Furthermore, in the hot rolling process, by suppressing recrystallization of processed austenite, the ferrite transformation from unrecrystallized austenite is promoted, and {113} <110> is developed, and then in the subsequent cold rolling and annealing processes. Young's modulus can be improved. In order to obtain such an effect, it is preferable to contain 0.1% or more of Cr. On the other hand, even if Cr is contained in a large amount exceeding 1.0%, not only is the above effect saturated, but also the alloy cost increases, so Cr is preferably contained at 1.0% or less. In addition, when using the thin steel plate of this invention as a hot dip galvanized steel plate, since the oxide of Cr produced | generated on the surface will induce non-plating, it is preferable to contain Cr at 0.5% or less.
・Ni：0.1〜1.0％
Niは、オーステナイトを安定化することで焼入れ性を高める元素であり、焼鈍工程における均熱後の冷却過程において、低温変態相の生成を大きく促進することで、高強度化に大きく寄与することができる。さらに、オーステナイト安定化元素であるNiは、冷間圧延後の焼鈍工程における昇温過程において、Ac1変態点を低下させ、未再結晶フェライトからのオーステナイト変態を促進し、均熱後の冷却過程において生成する低温変態相の方位に関し、ヤング率の向上に有利な方位を発達させ、低温変態相の生成に伴うヤング率の低下を抑制することができる。またNiは、熱間圧延時において、加工オーステナイトの再結晶を抑制することから、未再結晶オーステナイトからのフェライト変態を促進することで、{113}<110>を発達させ、その後の冷間圧延、焼鈍工程でヤング率を向上させることができる。さらに、Cuを添加した鋼の場合には、熱間圧延時において、熱間延性の低下に伴う割れにより表面欠陥が誘発されるが、Niを複合添加することで、表面欠陥の発生を抑制することができる。このような作用を得るためには、Niを0.1％以上含有させることが好ましい。
・ Ni: 0.1-1.0%
Ni is an element that enhances hardenability by stabilizing austenite, and greatly contributes to high strength by greatly promoting the generation of low-temperature transformation phase in the cooling process after soaking in the annealing process. it can. Furthermore, Ni, which is an austenite stabilizing element, reduces the Ac 1 transformation point in the temperature rising process in the annealing process after cold rolling, promotes the austenite transformation from unrecrystallized ferrite, and cools after soaking With respect to the orientation of the low-temperature transformation phase generated in, an orientation advantageous for improving the Young's modulus can be developed, and the decrease in Young's modulus associated with the production of the low-temperature transformation phase can be suppressed. Also, Ni suppresses recrystallization of processed austenite during hot rolling, so that {113} <110> is developed by promoting ferrite transformation from unrecrystallized austenite, and then cold rolling The Young's modulus can be improved in the annealing process. Furthermore, in the case of steel added with Cu, surface defects are induced by cracks associated with the decrease in hot ductility during hot rolling, but the addition of Ni suppresses the generation of surface defects. be able to. In order to obtain such an action, it is preferable to contain 0.1% or more of Ni.
一方、1.0％を超える多量のNiの含有は、冷間圧延後の焼鈍工程における昇温過程において、Ac3変態点を過度に低下させることで、二相域におけるフェライト相の再結晶を困難とし、Ac3変態点以上のオーステナイト単相域までの昇温を必要としてしまう。したがって、加工フェライトの再結晶により得られる高ヤング率化に有利な方位のフェライトを発達させることができず、ヤング率の低下を招いてしまう。また、合金コストも増加することから、Niは1.0％以下で含有させるのが好ましい。さらにNi含有量が多いと、低温変態相の中でとくにマルテンサイト相が優先的に生成しやすくなるため、ベイナイト相の生成を促進する場合にはNi含有量は0.5％以下とするのが好ましい。 On the other hand, the inclusion of a large amount of Ni exceeding 1.0% makes it difficult to recrystallize the ferrite phase in the two-phase region by excessively lowering the Ac 3 transformation point in the temperature rising process in the annealing process after cold rolling. Therefore, it is necessary to raise the temperature to the austenite single phase region above the Ac 3 transformation point. Therefore, it is not possible to develop a ferrite having an advantageous orientation for increasing the Young's modulus obtained by recrystallization of the processed ferrite, resulting in a decrease in Young's modulus. Further, since the alloy cost increases, Ni is preferably contained at 1.0% or less. Further, when the Ni content is large, the martensite phase is particularly preferentially generated in the low-temperature transformation phase. Therefore, when promoting the formation of the bainite phase, the Ni content is preferably 0.5% or less. .
・Mo：0.1〜1.0％
Moは、界面の移動度を小さくすることで、焼入れ性を高める元素であり、冷間圧延後の焼鈍工程における冷却過程においては、低温変態相の生成を大きく促進することで、高強度化に大きく寄与することができる。さらに、加工オーステナイトの再結晶を抑制することができ、未再結晶オーステナイトからのフェライト変態を促進することで、{113}<110>を発達させ、その後の冷間圧延、焼鈍工程でヤング率を向上させることができる。このような作用を得るためには、Moを0.1％以上含有させることが好ましい。一方、1.0％を超えて多量にMoを含有しても、上記効果が飽和するだけでなく、合金コストが増加することから、Moは1.0％以下で含有させることが好ましい。
・ Mo: 0.1-1.0%
Mo is an element that enhances hardenability by reducing the mobility of the interface.In the cooling process in the annealing process after cold rolling, the formation of low-temperature transformation phase is greatly promoted to increase the strength. It can contribute greatly. Furthermore, recrystallization of processed austenite can be suppressed, and by promoting ferrite transformation from unrecrystallized austenite, {113} <110> is developed, and the Young's modulus is increased in the subsequent cold rolling and annealing processes. Can be improved. In order to obtain such an action, it is preferable to contain 0.1% or more of Mo. On the other hand, even if Mo is contained in a large amount exceeding 1.0%, not only is the above effect saturated, but also the alloy cost increases, so Mo is preferably contained at 1.0% or less.
・Ｂ：0.0005〜0.0030％
Ｂは、オーステナイト相からフェライト相への変態を抑制することで、焼入れ性を高める元素で、冷間圧延後の焼鈍工程における冷却過程においては、低温変態相の生成を大きく促進することで、高強度化に大きく寄与することができる。さらに、加工オーステナイトの再結晶を抑制することができ、未再結晶オーステナイトからのフェライト変態を促進することで、{113}<110>を発達させ、その後の冷間圧延、焼鈍工程でヤング率を向上させることができる。この効果を得るためには、Ｂを0.0005％以上含有させることが好ましい。一方、0.0030％を超えるＢの含有は、熱間圧延時の変形抵抗を高め、圧延荷重が増加することで操業上の困難を伴うことから、Ｂを0.0030％以下で含有させることが好ましい。
・ B: 0.0005-0.0030%
B is an element that enhances hardenability by suppressing transformation from the austenite phase to the ferrite phase. In the cooling process in the annealing process after cold rolling, B is greatly promoted by the generation of the low temperature transformation phase. This can greatly contribute to strengthening. Furthermore, recrystallization of processed austenite can be suppressed, and by promoting ferrite transformation from unrecrystallized austenite, {113} <110> is developed, and the Young's modulus is increased in the subsequent cold rolling and annealing processes. Can be improved. In order to acquire this effect, it is preferable to contain B 0.0005% or more. On the other hand, the content of B exceeding 0.0030% increases deformation resistance at the time of hot rolling and increases the rolling load, resulting in operational difficulties. Therefore, it is preferable to contain B at 0.0030% or less.
・Cu：0.1〜2.0％
Cuは、焼入れ性を高める元素であり、冷間圧延後の焼鈍工程における冷却過程においては、低温変態相の生成を大きく促進することで、高強度化に大きく寄与することができる。この効果を得るためには、Cuを0.1％以上含有させることが好ましい。一方、2.0％を超える過剰なCuの含有は、熱間での延性を低下させ、熱間圧延時の割れに伴う表面欠陥を誘発するとともに、Cuによる焼入れ効果も飽和することから、Cuは2.0％以下で含有させることが好ましい。
・ Cu: 0.1-2.0%
Cu is an element that enhances hardenability. In the cooling process in the annealing process after cold rolling, it can greatly contribute to high strength by greatly promoting the generation of a low temperature transformation phase. In order to acquire this effect, it is preferable to contain Cu 0.1% or more. On the other hand, excessive Cu content exceeding 2.0% reduces hot ductility, induces surface defects accompanying cracking during hot rolling, and also saturates the quenching effect by Cu. % Is preferably contained.
次に本発明の組織の限定理由を説明する。
本発明の薄鋼板では、フェライト相を主相とし、マルテンサイト相およびベイナイト相を合計で面積率で１％以上有する組織とする必要がある。
ここで、フェライト相を主相とするとは、フェライト相の面積率を50％以上とすることを意味する。
Next, the reasons for limiting the structure of the present invention will be described.
In the thin steel sheet of the present invention, it is necessary to have a structure having a ferrite phase as a main phase and a martensite phase and a bainite phase in a total area ratio of 1% or more.
Here, the phrase “the ferrite phase is the main phase” means that the area ratio of the ferrite phase is 50% or more.
フェライト相は歪が少なく高ヤング率化に有利であり、また延性にも優れ、加工性が良好であることから、組織はフェライト相を主相とすることが必要である。
また、鋼板の引張強度を590MPa以上とするには、硬質な相である低温変態相を、主相であるフェライト相以外の部分である、いわゆる第２相中に形成して複合組織化する必要がある。ここで低温変態相の中でも特に硬質なマルテンサイト相およびベイナイト相を組織中に有することが、目標とする引張強度レベルを得るための第２相の分率を小さくし、フェライト相の分率を大きくして高ヤング率化を達成し、さらに加工性も向上できるため有利であり、このためマルテンサイト相およびベイナイト相の合計は、組織全体に対する面積率で１％以上とする必要がある。さらに、700MPa以上の強度を得るには、マルテンサイト相およびベイナイト相の合計の面積率を16％以上とすることが好ましい。
さらに、ベイナイト相は、マルテンサイト相に比べて歪が少なく、高ヤング率化には有利であることから、マルテンサイト相の面積率（Ｍ％）に対するベイナイト相の面積率（Ｂ％）の比（Ｂ％/Ｍ％）が、１/４より大きいことが好ましい。
一方、マルテンサイト相は、ベイナイト相に比べて硬質で、マルテンサイト相の分率を大きくすることで、目標とする引張強度を得るための低温変態相の分率を小さくし、フェライト相の分率を大きくしてヤング率を高めることができることから、マルテンサイト相の面積率に対するベイナイト相の面積率の比が３より小さいことが好ましく、より好ましくは１より小さいことである。
Since the ferrite phase is less distorted and advantageous for increasing the Young's modulus, is excellent in ductility, and has good workability, the structure needs to have the ferrite phase as the main phase.
In addition, in order to increase the steel sheet tensile strength to 590 MPa or more, it is necessary to form a low temperature transformation phase, which is a hard phase, in the so-called second phase, which is a portion other than the ferrite phase, which is the main phase, to form a composite structure There is. Here, among the low-temperature transformation phases, particularly having a hard martensite phase and a bainite phase in the structure reduces the fraction of the second phase to obtain the target tensile strength level, and reduces the fraction of the ferrite phase. It is advantageous because it can be increased to achieve a high Young's modulus and further improve workability. For this reason, the sum of the martensite phase and the bainite phase needs to be 1% or more in terms of the area ratio relative to the entire structure. Furthermore, in order to obtain a strength of 700 MPa or more, the total area ratio of the martensite phase and the bainite phase is preferably 16% or more.
Furthermore, since the bainite phase is less distorted than the martensite phase and is advantageous for increasing the Young's modulus, the ratio of the area ratio (B%) of the bainite phase to the area ratio (M%) of the martensite phase. (B% / M%) is preferably larger than 1/4.
On the other hand, the martensite phase is harder than the bainite phase, and by increasing the fraction of the martensite phase, the fraction of the low-temperature transformation phase to obtain the target tensile strength is reduced, and the fraction of the ferrite phase is reduced. Since the Young's modulus can be increased by increasing the ratio, the ratio of the area ratio of the bainite phase to the area ratio of the martensite phase is preferably smaller than 3, more preferably smaller than 1.
本発明の鋼板の組織は、上記フェライト相、マルテンサイト相およびベイナイト相からなる組織とすることが好ましいが、残留オーステナイト相、パーライト相、セメンタイト相などの上記フェライト相、マルテンサイト相およびベイナイト相以外の相を、面積率で10％以下、より好ましくは５％以下有しても問題がない。すなわち、フェライト相、マルテンサイト相およびベイナイト相の面積率の合計を90％以上とすることが好ましく、より好ましくは95％以上とする。 The structure of the steel sheet of the present invention is preferably a structure composed of the ferrite phase, martensite phase and bainite phase, but other than the ferrite phase such as retained austenite phase, pearlite phase, cementite phase, martensite phase and bainite phase. There is no problem even if this phase has an area ratio of 10% or less, more preferably 5% or less. That is, the total area ratio of the ferrite phase, martensite phase and bainite phase is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more.
次に、本発明の高剛性高強度薄鋼板を得るために限定した製造条件の理由、および好ましい製造条件について説明する。
本発明の製造方法に用いられる鋼素材の組成は、上述した鋼板の組成と同様であるので、鋼素材組成の限定理由の記載は省略する。
Next, the reason for the manufacturing conditions limited to obtain the high-rigidity and high-strength thin steel sheet of the present invention and the preferable manufacturing conditions will be described.
Since the composition of the steel material used in the production method of the present invention is the same as that of the steel plate described above, description of the reason for limiting the steel material composition is omitted.
本発明の薄鋼板は、上述した鋼板の組成と同様の組成を有する鋼素材に熱間圧延を施し熱延板とする熱間圧延工程と、該熱延板に酸洗後冷間圧延を施し冷延板とする冷間圧延工程と、該冷延板に再結晶と複合組織化を達成する焼鈍工程とを順次経ることにより製造できる。 The thin steel sheet of the present invention includes a hot rolling process in which a steel material having the same composition as that of the steel sheet described above is hot rolled to form a hot rolled sheet, and the hot rolled sheet is subjected to cold rolling after pickling. It can manufacture by passing through the cold rolling process which makes a cold-rolled sheet, and the annealing process which achieves recrystallization and composite organization to this cold-rolled sheet.
（熱間圧延工程）
・仕上圧延：950℃以下での総圧下量を30％以上とし、かつ800〜900℃で圧延を終了すること
熱間圧延工程における仕上圧延において、より低温での圧下を行なうことで、{112}<111>の結晶方位からなる未再結晶のオーステナイト組織を発達させ、その後の冷却過程においては、{112}<111>未再結晶オーステナイトからフェライト変態させることで、{113}<110>のフェライト方位を発達させることができる。この方位は、その後の冷間圧延、焼鈍工程における集合組織形成において、ヤング率の向上に有利に作用する。このような作用を得るためには、950℃以下での総圧下量は30％以上とし、さらに、900℃以下で仕上圧延を終了する必要がある。一方、仕上圧延の終了温度が800℃を下回ると、変形抵抗の増加により圧延荷重が非常に増大することから、製造上の困難が伴う。したがって、仕上圧延の終了温度は800℃以上とする必要がある。
(Hot rolling process)
-Finish rolling: The total reduction amount at 950 ° C or lower is 30% or more, and the rolling is finished at 800 to 900 ° C. In the finish rolling in the hot rolling process, the rolling is performed at a lower temperature {112 } An unrecrystallized austenite structure consisting of <111> crystallographic orientations was developed, and in the subsequent cooling process, {112} <111> Ferrite orientation can be developed. This orientation has an advantageous effect on the improvement of Young's modulus in the texture formation in the subsequent cold rolling and annealing processes. In order to obtain such an action, the total reduction amount at 950 ° C. or less should be 30% or more, and finish rolling should be finished at 900 ° C. or less. On the other hand, when the finish rolling finish temperature is lower than 800 ° C., the rolling load is greatly increased due to an increase in deformation resistance, which causes manufacturing difficulties. Therefore, the finishing temperature of finish rolling needs to be 800 ° C. or higher.
・巻取り温度：650℃以下
仕上圧延後の巻取り温度が650℃を上回ると、Tiの炭窒化物が粗大化してしまい、冷間圧延後の焼鈍工程における昇温過程において、フェライトの再結晶抑制効果が小さくなり、未再結晶フェライトからオーステナイトに変態させることが困難となる。その結果、均熱後の冷却過程で変態する低温変態相の方位を制御することができず、この歪みを持った低温変態相によりヤング率が大きく低下してしまう。したがって、仕上圧延後の巻取り温度は650℃以下とする必要がある。なお、前記巻取り温度はあまり低くなると、硬質な低温変態相が多く生成して、その後の冷間圧延での荷重が増加して操業上の困難が伴うため、400℃以上とすることが好ましい。
-Winding temperature: 650 ° C or less When the winding temperature after finish rolling exceeds 650 ° C, Ti carbonitrides become coarse and recrystallization of ferrite during the temperature rising process in the annealing process after cold rolling The suppression effect becomes small, and it becomes difficult to transform from non-recrystallized ferrite to austenite. As a result, the orientation of the low temperature transformation phase that transforms in the cooling process after soaking cannot be controlled, and the Young's modulus is greatly reduced by the low temperature transformation phase having this distortion. Therefore, the winding temperature after finish rolling needs to be 650 ° C. or less. Note that if the coiling temperature is too low, a lot of hard low-temperature transformation phase is generated, and the load in subsequent cold rolling is increased, resulting in operational difficulties. .
(冷間圧延工程)
・酸洗後、圧下率50％以上の冷間圧延を行なうこと
熱間圧延工程後、鋼板表面に生成しているスケールを除去するために、酸洗を行なう。酸洗は、常法に従い行なえばよい。その後、冷間圧延を行なう。ここで、50％以上の圧下率で冷間圧延を行なうことで、熱延鋼板で発達した{113}<110>方位をヤング率の向上に有効な{112}<110>方位に回転させることができる。このように、冷間圧延により{112}<110>方位を発達させることで、その後の焼鈍工程後の組織も、フェライト中の{112}<110>方位を高め、さらに、低温変態相中にも{112}<110>方位を発達させることで、ヤング率を高くすることができる。このような効果を得るには、冷間圧延時の圧下率を50％以上とする必要がある。
(Cold rolling process)
-After pickling, perform cold rolling with a reduction rate of 50% or more. After the hot rolling process, pickling is performed to remove the scale formed on the steel sheet surface. The pickling may be performed according to a conventional method. Thereafter, cold rolling is performed. Here, by cold rolling at a rolling reduction of 50% or more, the {113} <110> orientation developed in the hot-rolled steel sheet is rotated to the {112} <110> orientation that is effective in improving the Young's modulus. Can do. In this way, by developing the {112} <110> orientation by cold rolling, the structure after the subsequent annealing step also increases the {112} <110> orientation in the ferrite, and further, during the low temperature transformation phase Can also increase the Young's modulus by developing the {112} <110> orientation. In order to obtain such an effect, the rolling reduction during cold rolling needs to be 50% or more.
（焼鈍工程）
・500℃から均熱温度までの昇温速度：1〜30℃/s、均熱温度：780〜900℃
焼鈍工程における昇温速度は、本発明における重要なプロセス条件である。焼鈍工程において、二相域となる均熱温度、すなわち、780〜900℃の均熱温度まで昇温する過程において、{112}<110>方位を持つフェライトの再結晶を促進するとともに、{112}<110>の方位を持つフェライト粒の一部は、未再結晶の状態で二相域に到達させることで、{112}<110>の方位を持つ未再結晶フェライトからのオーステナイト変態を促進させることができる。したがって、均熱後の冷却時にオーステナイトがフェライトに変態するに際しては、{112}<110>の方位を持つフェライトの粒成長を促進することでヤング率を高めることができる。さらに、低温変態相を生成させ、高強度化するに際しては、{112}<110>の方位を含むフェライトから変態したオーステナイト相が、冷却時に再変態することから、低温変態相の結晶方位に関しても、{112}<110>を発達させることができる。このように、フェライト相の{112}<110>を発達させることでヤング率を高めるとともに、とくにヤング率の低下に大きな影響をもつ低温変態相の方位に{112}<110>を増加させることで、低温変態相を生成させつつ、低温変態相の生成に伴うヤング率の低下は抑制することができる。このように、昇温過程において、フェライトの再結晶を促進しつつ、未再結晶フェライトからオーステナイト変態させるには、再結晶挙動に大きく影響をおよぼす500℃から均熱温度である780〜900℃までの平均の昇温速度を1〜30℃/sとする必要がある。また、ここで均熱温度を780〜900℃とするのは、780℃を下回ると、未再結晶組織が残ってしまうためであり、また、900℃を上回ると、オーステナイトの生成量が多くなり、ヤング率の向上に有利な{112}<110>の方位をもつフェライトを発達させることが困難となるためである。なお、均熱時間は特に限定する必要はないが、オーステナイトを生成させる上で、30秒以上とすることが好ましく、一方、長くなりすぎると、生産効率が悪くなるため、300秒以下程度とすることが好ましい。
(Annealing process)
・ Temperature increase rate from 500 ℃ to soaking temperature: 1-30 ℃ / s, soaking temperature: 780-900 ℃
The rate of temperature increase in the annealing step is an important process condition in the present invention. In the annealing process, in the process of raising the temperature to a soaking temperature that becomes a two-phase region, that is, a soaking temperature of 780 to 900 ° C., the recrystallization of ferrite having {112} <110> orientation is promoted and {112 } Some of the ferrite grains with <110> orientation promote the austenite transformation from unrecrystallized ferrite with {112} <110> orientation by reaching the two-phase region in an unrecrystallized state Can be made. Therefore, when austenite transforms into ferrite during cooling after soaking, the Young's modulus can be increased by promoting the grain growth of ferrite having the {112} <110> orientation. Furthermore, when the low temperature transformation phase is generated and strengthened, the austenite phase transformed from the ferrite containing the {112} <110> orientation is retransformed during cooling, so the crystal orientation of the low temperature transformation phase is also related. , {112} <110> can be developed. Thus, by developing {112} <110> in the ferrite phase, the Young's modulus is increased, and in particular, {112} <110> is increased in the orientation of the low-temperature transformation phase, which has a great influence on the decrease in Young's modulus. Thus, the decrease in Young's modulus associated with the generation of the low temperature transformation phase can be suppressed while the low temperature transformation phase is generated. As described above, in order to promote the recrystallization of ferrite in the temperature rising process and to transform austenite from unrecrystallized ferrite, from 500 ° C. which greatly affects the recrystallization behavior to 780 to 900 ° C. which is a soaking temperature. It is necessary to set the average heating rate of 1 to 30 ° C./s. In addition, the soaking temperature is set to 780 to 900 ° C. because when it falls below 780 ° C., an unrecrystallized structure remains, and when it exceeds 900 ° C., the amount of austenite produced increases. This is because it is difficult to develop ferrite having the {112} <110> orientation which is advantageous for improving the Young's modulus. The soaking time is not particularly limited, but it is preferably 30 seconds or longer for generating austenite. On the other hand, if it is too long, the production efficiency is deteriorated. It is preferable.
・均熱後、500℃までの冷却速度：５℃/s以上
均熱後の冷却過程において、高強度化のためにマルテンサイト相およびベイナイト相を含む低温変態相を生成させる必要がある。そのため、均熱後、500℃までの平均冷却速度を５℃/s以上とする必要がある。さらにベイナイト相の生成をより促進させるためには、均熱後500℃までの平均冷却速度を10℃/ｓより大きくして、冷却中のフェライト相生成に伴うオーステナイト相中へのＣ濃化を抑制し、500〜400℃域の滞留時間の時間を10秒以上とすることもできる。
-Cooling rate to 500 ° C after soaking: 5 ° C / s or more In the cooling process after soaking, it is necessary to generate a low-temperature transformation phase including a martensite phase and a bainite phase in order to increase the strength. Therefore, after soaking, the average cooling rate up to 500 ° C. needs to be 5 ° C./s or more. Furthermore, in order to further promote the formation of the bainite phase, the average cooling rate up to 500 ° C after soaking is increased to more than 10 ° C / s, and C concentration in the austenite phase accompanying the ferrite phase formation during cooling is increased. And the residence time in the 500 to 400 ° C. region can be 10 seconds or longer.
発明の実施に当たっては、目的とする強度レベルに応じた化学成分の鋼を溶製する。溶製方法は、通常の転炉法、電炉法等、適宜適用することができる。溶製された鋼は、スラブに鋳造後、そのまま、あるいは、冷却して加熱し、熱間圧延を施す。熱間圧延では前述の仕上条件で仕上げた後、前述の巻取り温度で巻取り、その後、通常の酸洗、冷間圧延を施す。焼鈍については、前述の条件で昇温を行い、均熱後の冷却は、目的の低温変態相を得る範囲で冷却速度を高めることができる。その後、冷延鋼板の場合は過時効処理を行なってもよいし、溶融亜鉛めっき鋼板として製造させる場合には、溶融亜鉛中を通板させることでめっきすることもできるし、さらに、合金化溶融亜鉛めっき鋼板として製造される場合には、合金化処理のため、500℃以上の温度まで再加熱を行なうこともできる。 In carrying out the invention, steel of chemical composition corresponding to the intended strength level is melted. As a melting method, a normal converter method, an electric furnace method, or the like can be appropriately applied. The molten steel is cast into a slab and then heated as it is or after cooling and hot rolling. In hot rolling, after finishing under the above-described finishing conditions, winding is performed at the above-described winding temperature, and then normal pickling and cold rolling are performed. About annealing, it heats up on the above-mentioned conditions, and cooling after soaking can raise a cooling rate in the range which obtains the target low-temperature transformation phase. Thereafter, in the case of cold-rolled steel sheet, it may be over-aged, and when manufactured as a hot-dip galvanized steel sheet, it can be plated by passing through hot-dip zinc, and further, alloyed and melted. When manufactured as a galvanized steel sheet, it can be reheated to a temperature of 500 ° C. or higher for alloying treatment.
本発明の実施例について説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
まず、表１に示す成分の鋼Ａを実験室真空溶解炉にて溶製し、一旦室温まで冷却し、鋼塊（鋼素材）を作製した。
Examples of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited only to these Examples.
First, steel A having the components shown in Table 1 was melted in a laboratory vacuum melting furnace and once cooled to room temperature to produce a steel ingot (steel material).
その後、実験室にて熱間圧延、酸洗、冷間圧延および焼鈍を順次行なった。基本とした製造条件は以下の通りである。鋼塊は1250℃で１時間の加熱を行なった後、熱間圧延を開始し、950℃以下の総圧下率を40％とし、最終の圧延温度（仕上げ圧延の終了温度に相当）を860℃として板厚4.0ｍｍの熱延板とした。その後、600℃になったのち、600℃の炉に入れて１時間の保持を行い、その後炉冷することで巻取り条件（巻取り温度600℃相当）をシミュレートした。このようにして得た熱延板は酸洗し、60％の圧下率で冷間圧延を行い、板厚1.6ｍｍとしたのち、平均10℃/sで500℃まで昇温したのち、さらに500℃からの平均５℃/sで820℃の均熱温度まで昇温した。つぎに、820℃で180秒間の均熱を行なったのち、500℃まで15℃/sの平均冷却速度で冷却を行い、500℃で80秒間の保持を行なったのち、室温まで空冷した。 Thereafter, hot rolling, pickling, cold rolling and annealing were sequentially performed in a laboratory. The basic manufacturing conditions are as follows. The steel ingot is heated at 1250 ° C for 1 hour, then hot rolling is started, the total rolling reduction below 950 ° C is 40%, and the final rolling temperature (corresponding to the finish rolling finish temperature) is 860 ° C. As a hot rolled sheet having a thickness of 4.0 mm. Then, after reaching 600 ° C., it was placed in a furnace at 600 ° C., held for 1 hour, and then cooled in the furnace to simulate the winding conditions (winding temperature equivalent to 600 ° C.). The hot-rolled sheet thus obtained was pickled and cold-rolled at a reduction rate of 60% to obtain a sheet thickness of 1.6 mm. After the temperature was increased to 500 ° C. at an average of 10 ° C./s, an additional 500 The temperature was raised to a soaking temperature of 820 ° C at an average of 5 ° C / s from ℃. Next, after soaking at 820 ° C. for 180 seconds, cooling to 500 ° C. was performed at an average cooling rate of 15 ° C./s, holding at 500 ° C. for 80 seconds, and then cooling to room temperature.
以上の製造条件を基本条件として、本実験では、さらに、以下の条件を個別に変化させた。すなわち、950℃以下での総圧下率を20〜60％、熱間仕上圧延の最終温度を800〜920℃、巻取り温度を500〜670℃、冷間圧延の圧下率を40〜75％、焼鈍時の500℃から均熱温度（820℃）までの平均昇温速度を0.5〜35℃/sとし、変化させた個々の条件以外は基本条件で実験を行なった。 Based on the above manufacturing conditions as basic conditions, the following conditions were further changed individually in this experiment. That is, the total rolling reduction at 950 ° C. or lower is 20 to 60%, the final temperature of hot finish rolling is 800 to 920 ° C., the winding temperature is 500 to 670 ° C., the rolling reduction of cold rolling is 40 to 75%, Experiments were performed under basic conditions except for the changed individual conditions, with the average rate of temperature increase from 500 ° C. during annealing to the soaking temperature (820 ° C.) being 0.5 to 35 ° C./s.
焼鈍後のサンプルは、圧延方向に対し直角な方向を長手方向として10ｍｍ×120ｍｍの試験片を切り出し、さらに、機械研削と歪みを除去するための化学研磨により板厚0.8ｍｍに仕上げたのち、横振動型の内部摩擦測定装置を用いてサンプルの共振周波数を測定し、そこからヤング率を計算した。また、0.5％の調質圧延を施した板に関し、圧延方向に対し直角な方向にJIS５号引張り試験片を切り出し、引張試験に供した。さらに、断面組織はナイタール腐食した後、走査型電子顕微鏡（SEM）による観察を行い、組織の種類を観察するとともに30μｍ×30μｍの視野領域での写真を３枚撮ったのち、画像処理によりフェライト相、マルテンサイト相およびベイナイト相の面積率を測定して、各々の相について平均値を求め、各々の相についての面積率（分率ともいう）とした。 For the sample after annealing, a test piece of 10 mm x 120 mm was cut out with the direction perpendicular to the rolling direction as the longitudinal direction, and after finishing to a thickness of 0.8 mm by mechanical grinding and chemical polishing to remove distortion, The resonance frequency of the sample was measured using a vibration type internal friction measuring device, and the Young's modulus was calculated therefrom. Further, with respect to the plate subjected to temper rolling of 0.5%, a JIS No. 5 tensile test piece was cut out in a direction perpendicular to the rolling direction and subjected to a tensile test. Furthermore, after the cross-sectional structure is corroded by nital, it is observed with a scanning electron microscope (SEM) to observe the type of the structure, and after taking three photographs in the field of view of 30 μm × 30 μm, the ferrite phase is obtained by image processing. The area ratios of the martensite phase and the bainite phase were measured, the average value was obtained for each phase, and the area ratio (also referred to as a fraction) for each phase was obtained.
その結果、本発明の製造方法にしたがう本実験における基本条件での機械的特性値は、ヤング率Ｅ：245GPa、TS：750MPa、El：25％、およびフェライト相分率：70％、マルテンサイト相分率：21％、ベイナイト相分率：８％で残部は、残留オーステナイト、パーライト相およびセメンタイト相のいずれかであり、優れた強度−延性バランスをもち、かつ、高ヤング率な薄鋼板であった。 As a result, the mechanical property values under the basic conditions in this experiment according to the production method of the present invention were Young's modulus E: 245 GPa, TS: 750 MPa, El: 25%, and ferrite phase fraction: 70%, martensite phase. The fraction is 21%, the bainite phase fraction is 8%, and the balance is any of retained austenite, pearlite phase, and cementite phase, and has a high strength-ductility balance and a high Young's modulus. It was.
以下、試験調査結果に基づき、製造条件とヤング率の関係を、図を用いて説明する。ここで、いずれの実験条件においても、引張強度に関しては700〜790MPa、フェライト相分率は60〜80％、マルテンサイト相分率は15〜30％、ベイナイト相分率：5〜15％で残部の分率は５％以下であり、残留オーステナイト相、パーライト相およびセメンタイト相のいずれかであった。 Hereinafter, the relationship between the manufacturing conditions and the Young's modulus will be described with reference to the results of the test investigation. Here, in any of the experimental conditions, the tensile strength is 700 to 790 MPa, the ferrite phase fraction is 60 to 80%, the martensite phase fraction is 15 to 30%, the bainite phase fraction is 5 to 15%, and the balance The fraction was 5% or less, and was any of the retained austenite phase, pearlite phase, and cementite phase.
図１にヤング率に及ぼす950℃以下での総圧下率の影響を示す。総圧下率が本発明の請求範囲である30％以上の場合、ヤング率は240GPa以上と優れた値を示した。 FIG. 1 shows the influence of the total rolling reduction at 950 ° C. or lower on the Young's modulus. When the total rolling reduction was 30% or more as claimed in the present invention, the Young's modulus showed an excellent value of 240 GPa or more.
図２にヤング率に及ぼす熱間仕上圧延の最終温度の影響を示す。前記最終温度が本発明の請求範囲である900℃以下の場合、ヤング率は240GPa以上と優れた値を示した。 FIG. 2 shows the influence of the final temperature of hot finish rolling on the Young's modulus. When the final temperature was 900 ° C. or less, which is the claimed range of the present invention, the Young's modulus was an excellent value of 240 GPa or more.
図３にヤング率に及ぼす巻取り温度の影響を示す。巻取り温度が本発明の請求範囲である650℃以下の場合、ヤング率は240GPa以上と優れた値を示した。 FIG. 3 shows the influence of the winding temperature on the Young's modulus. When the coiling temperature was 650 ° C. or less, which is the claim of the present invention, the Young's modulus was an excellent value of 240 GPa or more.
図４にヤング率に及ぼす冷間圧延における圧下率の影響を示す。前記圧下率が本発明の請求範囲である50％以上の場合、ヤング率は240GPa以上と優れた値を示した。 FIG. 4 shows the influence of the rolling reduction in cold rolling on the Young's modulus. When the rolling reduction was 50% or more as claimed in the present invention, the Young's modulus showed an excellent value of 240 GPa or more.
図５にヤング率に及ぼす焼鈍時の500℃から均熱温度である820℃までの平均昇温速度の影響を示す。昇温速度が本発明の請求範囲である1〜30℃/sの場合、ヤング率は240GPa以上と優れた値を示した。 FIG. 5 shows the influence of the average heating rate from 500 ° C. during annealing to 820 ° C., which is the soaking temperature, on the Young's modulus. When the heating rate was 1 to 30 ° C./s, which is the claimed range of the present invention, the Young's modulus was an excellent value of 240 GPa or more.
さらに、表２に示す成分の鋼Ｂ〜ＺおよびＡＡを実験室真空溶解炉にて溶製し、一旦室温まで冷却し、鋼塊（鋼素材）を作製した。その後、実験室にて、表３に示す条件にて熱間圧延、酸洗、冷間圧延および焼鈍を順次おこなった。鋼塊は1250℃で１時間の加熱を行なった後、熱間圧延を開始し、種々の圧延温度で圧延して、板厚4.0ｍｍの熱延板とした。その後、目的の巻取り温度になったのち、巻取り温度の炉に入れて１時間の保持を行い、炉冷することで巻取り条件をシミュレートした。熱延板は酸洗し、種々の圧下率で冷間圧延を行い、板厚0.8〜1.6ｍｍとしたのち、平均10℃/sで500℃まで昇温したのち、さらに種々の加熱速度で目的の均熱温度まで昇温した。つぎに、均熱温度で180秒間の均熱を行なったのち、500℃まで種々の平均冷却速度で冷却を行い、500℃で80秒間の保持を行なったのち、室温まで空冷した。表４に試験調査により得られた特性をまとめて示す。ここで、マルテンサイト相、ベイナイト相およびフェライト相以外の組織は、残留オーステナイト相、パーライト相およびセメンタイト相のいずれかであった。 Furthermore, the steels B to Z and AA having the components shown in Table 2 were melted in a laboratory vacuum melting furnace and once cooled to room temperature to produce a steel ingot (steel material). Thereafter, in the laboratory, hot rolling, pickling, cold rolling, and annealing were sequentially performed under the conditions shown in Table 3. The steel ingot was heated at 1250 ° C. for 1 hour, and then hot rolling was started and rolled at various rolling temperatures to obtain a hot rolled sheet having a thickness of 4.0 mm. Then, after reaching the target winding temperature, the coil was placed in a furnace at the winding temperature, held for 1 hour, and cooled in the furnace to simulate the winding condition. The hot-rolled sheet is pickled, cold-rolled at various rolling reductions to obtain a sheet thickness of 0.8 to 1.6 mm, heated to an average of 10 ° C / s up to 500 ° C, and then heated at various heating rates. The temperature was raised to a soaking temperature of. Next, after soaking for 180 seconds at a soaking temperature, cooling was performed at various average cooling rates to 500 ° C., holding at 500 ° C. for 80 seconds, and then air cooling to room temperature. Table 4 summarizes the characteristics obtained from the test investigation. Here, the structure other than the martensite phase, the bainite phase, and the ferrite phase was any of the retained austenite phase, the pearlite phase, and the cementite phase.
鋼種Ｄは、Ｃ含有量が0.01％と小さく、マルテンサイト相分率およびベイナイト相分率の総和が０％となり、TSが本発明の請求範囲より小さくなった。鋼種Ｅは、Ｃ含有量が0.11％と高く、フェライト相分率が35％と小さくなり、ヤング率が本発明の請求範囲より小さくなった。鋼種Ｆは、Ｃ含有量は本発明の請求範囲内であるが、炭化物として固定されないＣ量（ＳＣ）が0.06％と高く、ヤング率が本発明の請求範囲より小さくなった。鋼種Ｊは、Mn含有量が1.4％と低く、ヤング率が本発明の請求範囲より小さくなった。鋼種Ｋは、Mn含有量が3.6％と高く、ヤング率が本発明の請求範囲より小さくなった。鋼種Ｏは、窒化物および硫化物として固定されないTi量（Ti＊）が0.01％と小さく、ヤング率が本発明の請求範囲より小さくなった。鋼種ＰはTi含有量が0.02％と小さく、ヤング率が本発明の請求範囲より小さくなった。その他の鋼種に関しては、いずれも、本発明の適正範囲内にあり、TSおよびヤング率とも本発明の請求範囲を満たした。 In steel type D, the C content was as small as 0.01%, the sum of martensite phase fraction and bainite phase fraction was 0%, and TS was smaller than the claimed range of the present invention. Steel type E had a C content as high as 0.11%, a ferrite phase fraction as small as 35%, and a Young's modulus smaller than that claimed in the present invention. Steel type F had a C content within the scope of the present invention, but the C content (SC) not fixed as carbide was as high as 0.06%, and the Young's modulus was smaller than the scope of the present invention. Steel type J had a low Mn content of 1.4% and a Young's modulus smaller than the claimed range of the present invention. Steel type K had a high Mn content of 3.6% and a Young's modulus smaller than the claimed range of the present invention. In the steel type O, the Ti amount (Ti * ) not fixed as nitrides and sulfides was as small as 0.01%, and the Young's modulus was smaller than that claimed in the present invention. Steel type P had a Ti content as small as 0.02%, and its Young's modulus was smaller than that claimed in the present invention. All other steel types were within the proper range of the present invention, and both TS and Young's modulus met the claims of the present invention.
本発明によって、引張強度が590MPa以上と高強度で、ヤング率が240GPa以上と高剛性を兼ね備えた薄鋼板の提供が可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide a thin steel plate having a high strength such as a tensile strength of 590 MPa or more and a Young's modulus of 240 GPa or more.
Claims (6)
記
Ti＊＝Ti−(47.9/14)×Ｎ−(47.9/32.1)×Ｓ≧0.02 ・・・・（1）
0.01≦Ｃ−(12/47.9)×Ti＊≦0.05 ・・・・・・・・・・・(2) In mass%, C: 0.02 to 0.10%, Si: 1.5% or less, Mn: 1.5 to 3.5%, P: 0.05% or less, S: 0.01% or less, Al: 1.5% or less, N: 0.01% or less, and Ti: The composition contains 0.03 to 0.20%, and the contents of C, N, S and Ti satisfy the relational expressions shown in the following formulas (1) and (2), and the balance is composed of iron and inevitable impurities. In addition, the structure has a ferrite phase area ratio of 50% or more , a martensite phase and a bainite phase with a total area ratio of 1% or more, and a tensile strength of 590 MPa or more and a Young's modulus of 240 GPa or more. A high-rigidity, high-strength thin steel sheet characterized by
Record
Ti * = Ti- (47.9 / 14) x N- (47.9 / 32.1) x S≥0.02 (1)
0.01 ≦ C− (12 / 47.9) × Ti * ≦ 0.05 (2)
記
0.01≦Ｃ−(12/47.9)×Ti＊−(12/92.9)×Nb−(12/50.9)×Ｖ≦0.05 ・・・（3） The high-rigidity high-strength thin steel sheet according to claim 1, further comprising, in addition to the above composition, one or two of Nb: 0.005 to 0.04% and V: 0.01 to 0.20% in mass%, and A high-rigidity and high-strength thin steel sheet that satisfies the relationship expressed by the above formula (1) and further satisfies the relationship expressed by the following formula (3) instead of the above formula (2).
Record
0.01 ≦ C− (12 / 47.9) × Ti * − (12 / 92.9) × Nb− (12 / 50.9) × V ≦ 0.05 (3)
記
Ti＊＝Ti−(47.9/14)×Ｎ−(47.9/32.1)×Ｓ≧0.02 ・・・・（1）
0.01≦Ｃ−(12/47.9)×Ti＊≦0.05 ・・・・・・・・・・・(2) In mass%, C: 0.02 to 0.10%, Si: 1.5% or less, Mn: 1.5 to 3.5%, P: 0.05% or less, S: 0.01% or less, Al: 1.5% or less, N: 0.01% or less, and Ti: It contains 0.03 to 0.20 percent, and, C, N, the content of S and Ti, meets the following (1) and (2) relationship shown in the expression, balance being iron and unavoidable impurities composition In the hot rolling process, the total rolling reduction at 950 ° C or lower is set to 30% or more, and after finishing rolling at 800 to 900 ° C, the steel material is wound at 650 ° C or lower, and after pickling Then, cold rolling is performed at a reduction rate of 50% or more, and then the temperature rise rate from 500 ° C. is set to 1 to 30 ° C./s. The manufacturing method of the high-rigidity high-strength thin steel sheet characterized by performing the annealing which cools the cooling rate to 5 degrees C / s or more.
Record
Ti * = Ti- (47.9 / 14) x N- (47.9 / 32.1) x S≥0.02 (1)
0.01 ≦ C− (12 / 47.9) × Ti * ≦ 0.05 (2)
記
0.01≦Ｃ−(12/47.9)×Ti＊−(12/92.9)×Nb−(12/50.9)×Ｖ≦0.05 ・・・（3） The steel material according to claim 4 contains, in addition to the above composition, one or two of Nb: 0.005 to 0.04% and V: 0.01 to 0.20% in mass%, and the above (1 A method for producing a high-rigidity, high-strength thin steel sheet that satisfies the relationship shown in formula (1) and further satisfies the formula shown in formula (3) below instead of formula (2) above.
Record
0.01 ≦ C− (12 / 47.9) × Ti * − (12 / 92.9) × Nb− (12 / 50.9) × V ≦ 0.05 (3)
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