JP4772927B2 - 疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた高強度鋼板、溶融めっき鋼板、合金化溶融めっき鋼板およびそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
本願は、2009年5月27日に、日本に出願された特願2009−127340号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本発明の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた高強度鋼板では、疲労強度比が0.45以上であってもよい。
平均転位密度が1×1014m−2以下であってもよい。
更に、質量%で、Nb:0.005〜0.1%、Mo:0.005〜0.2%、V:0.005〜0.2%、Ca:0.0005〜0.005%、Mg:0.0005〜0.005%、B:0.0005〜0.005%から選択される1種または2種以上を含有してもよい。
本発明の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた溶融めっき鋼板では、前記溶融めっき層が亜鉛からなってもよい。
本発明の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた合金化溶融めっき鋼板は、前記した本発明の高強度鋼板と、前記高強度鋼板の表面に設けられた合金化溶融めっき層とを有する。
530-0.7×Tmax ≦ t ≦ 3600-3.9×Tmax・・・(1)
t>0・・・(2)
本発明の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れる高強度鋼板の製造方法において、前記第2のスキンパス圧延では、伸び率を0.2〜2.0%に設定してもよい。
前記巻取り後の熱延鋼板において、含有されるTiの1/2以上が固溶状態で存在してもよい。
530-0.7×Tmax ≦ t ≦ 3600-3.9×Tmax・・・(1)
t>0・・・(2)
本発明の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた溶融めっき鋼板の製造方法において、前記第2のスキンパス圧延では、伸び率を0.2〜2.0%に設定してもよい。
530-0.7×Tmax ≦ t ≦ 3600-3.9×Tmax・・・(1)
t>0・・・(2)
本発明の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた合金化溶融めっき鋼板の製造方法において、前記第2のスキンパス圧延では、伸び率を0.2〜2.0%に設定してもよい。
本発明の高強度鋼板は、上述した成分組成及びミクロ組織を有することによって、590MPa以上の引張強度や優れた伸び(優れた加工性)が実現できる。また10nm以下のTi(C,N)の析出物密度が1010個/mm3以上であるため、高い降伏応力を実現している。このため、高い衝突エネルギー吸収能力(優れた衝撃特性)を達成できる。またHvs/Hvcが0.85以上であるため、高い疲労強度比(優れた疲労特性)を達成できる。
本発明の溶融めっき鋼板及び合金化溶融めっき鋼板では、前記した高強度鋼板と同様の作用効果と共に、優れた防錆性を達成できる。
以上により本発明は、引張強さ590MPa以上であり、かつ疲労特性と伸び及び衝突特性に優れる高強度鋼板、溶融めっき鋼板、合金化溶融めっき鋼板およびそれらの製造方法を提供できる。
発明者らは、従来技術では成し得なかった、疲労特性と伸び及び衝突特性に優れる高強度鋼板、溶融めっき鋼板または合金化溶融めっき鋼板を製造するためには、Ti、Nb、Mo、V等のマイクロアロイ元素による析出強化を十分に活用する必要があることに着目し、析出挙動に及ぼす合金成分と製造条件の影響について検討した。
C含有量は、好ましくは、0.06〜0.09%である。この場合、590MPa以上の引張強度が得られ、かつ0.45以上の疲労強度比も得られる。
Siの含有量は、1.2%以下が好ましい。熱間圧延時の条件や連続焼鈍時の雰囲気の影響により、亜鉛めっきの濡れ性や化成処理性に問題が生じる場合がある。このため、Si含有量の上限は、好ましくは1.2%である。
Cuは、その析出により鋼材強度を高める効果がある。Tiなどの合金元素は、CやNと結びついて合金炭化物を形成するが、Cuは単独で析出し鋼材を強化する。しかし、Cuを多量に含有した鋼材は、熱間圧延で脆化する。そのため、Cu含有量の上限を1%とする。またCuの含有量が、0.005%未満では、上記効果が十分に得られないため、0.005%を下限とすることが好ましい。
Niは、Mnと同様に、鋼材の焼入れ性を向上するだけでなく、靭性の改善にも寄与する。また、Cuを添加した際の熱間脆性を防止する効果がある。しかし、合金コストが非常に高いため、Ni含有量の上限を1%とする。Niの含有量が、0.005%未満では、上記効果が十分に得られないため、0.005%を下限とすることが好ましい。
本発明では、製造工程において、熱延段階(熱間圧延から巻取りまでの段階)では、熱延鋼板中のTiを固溶状態としておき、次いで熱延後のスキンパス圧延により表層に歪を導入する。そして、焼鈍段階では、導入された歪を核生成サイトとして、表層にTi(C,N)を析出させる。以上により疲労特性の改善を行っている。このため、Tiの析出が進みにくい600℃以下で熱間圧延を、完了させることが重要である。すなわち、熱延材を600℃以下の温度で巻き取ることが重要である。熱延材を巻き取ることによって得られる熱延鋼板の組織(熱延段階の組織)において、ベイナイトの分率は、任意でかまわない。特に、製品(高強度鋼板、溶融めっき鋼板、合金化溶融めっき鋼板)の伸びを高めたい場合には、熱間圧延中にフェライトの分率を高くしておくことが有効である。一方、穴広げ性を重視する場合には、より低温度で熱延材の巻取りを行うことによって、ベイナイトとマルテンサイトを主体としたミクロ組織とすればよい。
本発明では、転位密度の測定方法は、CAMP-ISIJ Vol.17(2004)p396に記載の「X線回折を利用した転位密度の評価方法」に準じて行い、(110)、(211)、(220)の半価幅から平均転位密度を算出する。
本発明の鋼板の引張強度は、590MPa以上である。引張強度の上限は、特に限定されない。ただし、本発明での成分範囲において、実質的な引張強度の上限は1180MPa程度である。
ここで引張強度は、まずJIS-Z2201に記載の5号試験片を作製し、JIS-Z2241に記載の試験方法に従って引張試験を行うことによって、評価される。
本発明のように高い降伏比を実現するためには、マルテンサイトなどの硬質相による変態強化よりも、ベイナイトの焼戻しによって析出するTi(C,N)などによる析出強化が非常に重要となる。本発明では、析出強化に有効な10nm以下のTi(C,N)の析出物密度が1010個/mm3以上である。これにより、前記した0.80以上の降伏比を実現できる。ここで、(長径×短径)の平方根として求められた円相当直径が10nm超の析出物は、本発明において得られる特性に対して影響を与えるものではない。しかし、析出物サイズが微細となる程、有効にTi(C,N)による析出強化が得られ、これにより、添加する合金元素の量を低減できる可能性がある。このため、結晶粒径が10nm以下のTi(C,N)の析出物密度を規定している。
なお、析出物の観察は、特開2004−317203号公報に記載の方法に従って作製されたレプリカ試料を透過電子顕微鏡にて観察することにより行う。視野は5000倍〜100000倍の倍率で設定し、3視野以上から、10nm以下のTi(C,N)の個数をカウントする。そして、電解前後での重量変化から電解重量を求め、比重7.8ton/m3から重量を体積に換算する。そして、カウントした個数を体積で除することによって、析出物密度を算出する。
図1は、Hvs/Hvcと疲労強度比との関係を示す。Hvs/Hvcが0.85以上の場合、疲労強度比が0.45以上を達成できることがわかる。このため高い疲労特性が得られる。なお、溶融めっき鋼板又は合金化溶融めっき鋼板の場合、表層とは、そのめっき厚を除いた範囲を意味する。すなわち、表層での硬度は、溶融めっき層又は合金化溶融めっき層を含まず、高強度鋼板の表面から内部へ深さ20μmの位置での硬度を言う。また、鋼板表層の硬度の測定位置を表面から深さ20μmの位置に定めた理由を以下に示す。実質的に590MPa以上の引張強度を有する鋼板において、断面硬度をビッカース硬度計にて測定することを前提とし、その測定能力から前記測定位置に決定している。従って、ナノインデンテーションなどを用いて、更に表面に近い位置での表層の硬度測定が可能な場合は、その測定能力に準拠すれば良い。ただし、表面から内部へ深さ20μmの位置とは異なる位置で測定する場合、測定されたHvsおよびHvcの絶対値は、測定方法が異なるため単純に比較することは不可能となる。しかし、その硬度比であるHvs/Hvcの閾値は、そのまま用いても何ら問題は無い。
本発明の溶融めっき鋼板は、前述した本発明の高強度鋼板と、前記高強度鋼板の表面に設けられた溶融めっき層とを有する。また、本発明の合金化溶融めっき鋼板は、前述した本発明の高強度鋼板と、前記高強度鋼板の表面に設けられた合金化溶融めっき層とを有する。
溶融めっき層及び合金化溶融めっき層としては、例えば、亜鉛及びアルミニウムのうちいずれか一方又は両方からなる層が挙げられ、具体的には、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、溶融アルミニウムめっき層、合金化溶融アルミニウムめっき層、溶融Zn−Alめっき層、及び合金化溶融Zn−Alめっき層などが挙げられる。特に、めっきのし易さや防食性の観点から、亜鉛からなる溶融亜鉛めっき層及び合金化溶融亜鉛めっき層が好ましい。
溶融めっき鋼板や合金化溶融めっき鋼板は、前述した本発明の高強度鋼板に対して溶融めっきまたは合金化溶融めっきを施すことによって製造される。ここで、合金化溶融めっきとは、溶融めっきを施して表面に溶融めっき層を作製し、次いで合金化処理を施して溶融めっき層を合金化溶融めっき層とすることを言う。
溶融めっき鋼板や合金化溶融めっき鋼板は、本発明の高強度鋼板を有し、かつ表面に溶融めっき層や合金化溶融めっき層が設けられているため、本発明の高強度鋼板の作用効果と共に、優れた防錆性が達成できる。
鋼片の加熱温度を1150℃以上とすることによって、炭化物形成元素と炭素を鋼材中に十分に分解溶解させることができる。しかし、鋼片の加熱温度が1280℃超の場合、生産コストの点で好ましくないため、1280℃を上限とする。析出炭窒化物を溶解させるためには、加熱温度を1200℃以上とすることが好ましい。
熱間圧延における仕上げ温度(仕上げ圧延が終了する温度)がAr3点未満の場合、表層における合金炭窒化物の析出や粒径の粗大化が進行し、表層の強度が著しく低下する。このため、優れた疲労特性は得られない。従って、疲労特性の劣化を防ぐため、熱間圧延における仕上げ温度の下限をAr3点以上とする。仕上げ温度の上限は、特に設けないが、実質的には1050℃程度が上限となる。
本発明では、巻き取り温度を600℃以下とすることにより、熱延鋼板の段階(熱間圧延から巻取りまでの段階)での合金炭窒化物の析出を抑制する。この巻取り温度が重要であり、巻取り開始前までの冷却履歴によって、本発明の特性が損なわれることは無い。
このため、伸びを重視した鋼板を製造する場合には、フェライト変態を積極的に起こすように、仕上げ温度の低温化及びベイナイト開始温度(Bs点)直上での空冷が必要となる。特に熱間圧延中にフェライト変態を積極的に起こさせることが好ましい。具体的には、仕上げ温度をAr3点以上、(Ar3点+50℃)以下に設定して、変態前のオーステナイトに多くの加工歪を導入する。そして、この歪をフェライトの核生成サイトとするとともに、フェライト変態が最も進行しやすい温度域、具体的には600〜680℃で1〜10秒保持する。このようにして、フェライト変態を促進することが好ましい。この中間保持後は、更に冷却し、600℃以下の温度域で巻き取る必要がある。
一方、穴広げ性を重視した鋼板を製造する場合には、焼入れ性を高めるために、仕上げ温度の高温化及び、Bs点以下まで急冷を行うことが有効となる。特にミクロ組織がより均一であること、及び機械的性質の異方性が小さいことが好ましい。具体的には、仕上げ温度を(Ar3+50℃)以上に設定して、圧延中に結晶の方位を特定の方向に揃えて、集合組織の発達を抑制する。そして、ベイナイト単相組織とするために熱延材の巻き取り温度を300〜550℃の範囲とすることが好ましい。
以上により熱延段階では、巻き取り温度を調整して合金炭窒化物の析出を抑制し、極力析出物を出さずにTiを固溶状態とする。巻取り後の熱延鋼板において、含有されるTiの1/2以上が固溶状態で存在することが好ましい。これにより焼鈍後の析出強化による強度増加がより多く得られる。
酸洗後の第1のスキンパス圧延における伸び率の限定理由について説明する。
本発明において、0.1〜5.0%の伸び率の範囲で第1のスキンパスを行うことが重要な製造条件である。熱延鋼板にスキンパスを施すことにより、鋼板表面に歪を付与する。後工程の焼鈍中に、この歪を介して転位上に合金炭窒化物が核生成し易くなり、表層が硬化する。このスキンパスの伸び率が0.1%未満の場合、十分な歪を付与できず、表層硬度Hvsが上昇しない。一方、スキンパスの伸び率が5.0%超の場合、表層のみでなく鋼板中央部でも歪が付与され、鋼板の加工性が劣る。通常の鋼板であれば、その後の焼鈍によりフェライトが再結晶し、伸びや穴広げ性が改善する。しかし、本発明の成分組成を有し、かつ600℃以下で巻き取りを行う場合、熱延鋼板中に固溶しているTi、Nb、Mo、Vが、焼鈍によるフェライト再結晶を著しく遅延させ、焼鈍後の伸びと穴広げ性が改善しない。このため、スキンパス圧延の伸び率の上限を5.0%とする。このスキンパス圧延の伸び率に応じて歪が付与されるが、疲労特性の改善の観点からは、鋼板表層の歪量に応じて焼鈍中の鋼板表層付近での析出強化が進行する。このため伸び率は0.4%以上が好ましい。また、鋼板の加工性の観点からは、鋼板内部への歪の付与による加工性の劣化を防ぐために、伸び率は2.0%以下が好ましい。
図2の結果より、スキンパス圧延の伸び率が0.1〜5.0%の場合、Hvs/Hvcが改善し、0.85以上となることが分かる。また、スキンパスを行わない場合(スキンパス圧延の伸び率が0%)又はスキンパス圧延の伸び率が5%超の場合、Hvs/Hvc<0.85となることが分かる。
図3の結果より、第1のスキンパスの伸び率が0.1〜5.0%の場合、優れた伸びが得られることが分かる。また、第1のスキンパス伸び率が5.0%超の場合、伸びが劣り、プレス成形性が劣ることが分かる。図4の結果より、第1のスキンパス率が0%又は5%超の場合、疲労強度比が劣ることが分かる。
図3、4の結果より、スキンパス圧延の伸び率が0.1〜5.0%の場合、引張強度がほぼ同じであれば、ほぼ同じ伸びと疲労強度比が得られることが分かる。スキンパス圧延の伸び率が5%超の場合(高スキンパス領域)、同じ引張強度レベルの本発明鋼に比べて、伸びが低く、更に疲労強度比も低いことが分かる。
本発明において、焼鈍を行う目的は、硬質相の焼き戻しを行うことではなく、熱延鋼板中に固溶していたTi、Nb、Mo、Vを合金炭窒化物として析出させることである。従って、焼鈍工程での最高加熱温度(Tmax)および保持時間の制御が重要となる。最高加熱温度および保持時間を所定の範囲内に制御することにより、引張強度と降伏応力を高めるだけでなく、表層硬度を向上させ、疲労特性と衝突特性の改善を行う。焼鈍中の温度と保持時間が不適であると、炭窒化物が析出しないか、あるいは析出炭窒化物の粗大化が起こるため、最高加熱温度および保持時間を以下のように限定する。
本発明において、焼鈍中の最高加熱温度を600〜750℃の範囲内に設定する。最高加熱温度が600℃未満では、合金炭窒化物の析出に要する時間が非常に長くなり、連続焼鈍設備において製造することが困難となる。このため、600℃を下限とする。また、最高加熱温度が750℃超では、合金炭窒化物の粗大化が起こり、析出強化による強度増加が十分には得られない。また、最高加熱温度がAc1点以上の場合、フェライトとオーステナイトとの2相域となり、析出強化による強度増加が十分に得られなくなる。このため、750℃を上限とする。この焼鈍の主目的は、硬質相の焼き戻しを行うことではなく、熱延鋼板中に固溶していたTiを析出させることにある。この際、最終的な強度は、鋼材の合金成分や熱延鋼板のミクロ組織中の各相の分率により決定されるが、本発明の特徴とする表層硬化による疲労特性の改善と降伏比の向上は、鋼材の合金成分や熱延鋼板のミクロ組織中の各相の分率になんら影響されるものではない。
530−0.7×Tmax ≦ t ≦ 3600−3.9×Tmax・・・(1)
t>0・・・(2)
図5の結果より、最高加熱温度が600〜750℃の範囲内の場合、Hvs/Hvcが0.85以上となることが分かる。
更に図6に示されたように、実施例の本発明鋼は、いずれも600℃以上での保持時間(t)が式(1)、(2)の範囲を満たす条件で製造されている。実施例の本発明鋼の評価結果より、保持時間(t)が式(1)、(2)の範囲を満たす場合、Hvs/Hvcが0.85以上となることが分かる。
実施例より、Hvs/Hvcが0.85以上の場合、疲労強度比が0.45以上となることが分かる。最高加熱温度が600〜750℃の範囲内である場合、析出強化により表層が硬化し、Hvs/Hvcが0.85以上となる。最高加熱温度及び600℃以上での保持時間を上記した範囲内に設定することによって、鋼板中心部の硬度に比べて、表層が十分硬化する。これにより、実施例に示すように疲労強度比が0.45以上となる。これは、表層の硬化により、疲労亀裂の発生を遅らせることが出来るからであり、表層硬度が高い程、その効果は大きくなる。
また図5の結果より、最高加熱温度が600〜750℃の範囲外の場合、Hvs/Hvc<0.85となることが分かる。また、実施例より、最高加熱温度が600〜750℃の範囲内であっても、熱延材の巻き取り温度およびスキンパス伸び率が本発明の範囲外の場合は、Hvs/Hvc<0.85となることが分かる。
第2のスキンパス圧延では、伸び率を0.2〜2.0%に設定することが好ましく、伸び率は0.5〜1.0%が更に好ましい。伸び率が0.2%未満では、十分な表面粗度の改善と表層のみの加工硬化が得られず、疲労特性が十分に改善しない場合がある。このため、0.2%を下限とすることが好ましい。一方、伸び率が2.0%超では、鋼板が加工硬化し過ぎて、プレス成形性が劣る場合がある。また、例えば後述の実施例において、実験例L−aのように、焼鈍後の第2のスキンパス圧延の伸び率が2.5%であるために、伸びが17%となり、他の実験例に比べて鋼板の伸びが劣る場合がある。このため、2.0%を上限とすることが好ましい。
熱延鋼板を得るまでの工程と、酸洗する工程と、第1のスキンパス圧延を施す工程と、焼鈍は、前述した本発明の高強度鋼板の製造方法と同様の条件で行われる。
溶融めっきの条件は特に限定されず、公知技術が適用される。めっき種としては、例えば、亜鉛及びアルミニウムのうち、いずれか一方又は両方が挙げられる。
第2のスキンパス圧延では、伸び率を0.2〜2.0%に設定することが好ましく、伸び率は0.5〜1.0%が更に好ましい。これにより、図7に示すように、疲労強度が更に改善し、疲労強度比を更に向上させることができる。これは、スキンパス圧延による鋼板表層の加工硬化により、更に表層が硬化するためであると考えられる。伸び率が0.2%未満では、十分な加工硬化が得られない場合がある。このため0.2%を下限とすることが好ましい。伸び率が2.0%超では、疲労強度比の向上が見られない場合があり、さらに伸びが低下する場合もある。このため、2.0%を上限とすることが好ましい。
熱延鋼板を得るまでの工程と、酸洗する工程と、第1のスキンパス圧延を施す工程と、焼鈍は、前述した本発明の高強度鋼板の製造方法と同様の条件で行われる。また、溶融めっきを施す工程は、前述した本発明の溶融めっき鋼板の製造方法と同様の条件で行われる。
合金化処理の条件は特に限定されず、公知技術が適用される。
第2のスキンパス圧延では、伸び率を0.2〜2.0%に設定することが好ましく、伸び率は0.5〜1.0%が更に好ましい。これにより、疲労強度比を更に向上させることができる。伸び率が0.2%未満では、十分な加工硬化が得られない場合がある。このため0.2%を下限とすることが好ましい。伸び率が2.0%超では、疲労強度比の向上が見られない場合があり、さらに伸びが低下する場合もある。このため、2.0%を上限とすることが好ましい。
表1に示すA〜Zの鋼材(鋼片)を用い、表2〜8に示す条件で鋼板の製造を行った。なお、表1中のAr3は、下記式(3)により算出された値である。また組成比(各元素の含有量)は、全て質量%で示しており、下線を引いた値は、本発明の範囲外であることを示している。
Ar3=910−310×C−80×Mn−80×Mo+33×Si+40×Al・・・(3)
ここで、式(3)中の元素記号は、その元素の含有量(質量%)を示す。
また、いくつかの実験例については、焼鈍に引き続き、溶融亜鉛めっき、及び合金化処理を行い、溶融亜鉛めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。なお、溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、第2のスキンパスは、溶融亜鉛めっきの後に行い、合金溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、第2のスキンパスは、合金化処理の後に行った。
(ミクロ組織)
実施形態にて説明した方法により、鋼板表面から板厚の1/4内側の位置からサンプルを採取し、ミクロ組織を観察した。そして、ミクロ組織の同定を行い、各組織の面積率を画像解析法により求めた。
Ti(C,N)析出物の密度及び転位密度は、実施形態にて説明した方法により測定した。
JIS-Z2201に記載の5号試験片を作製し、JIS-Z2241に記載の試験方法に従って引張試験を行った。これにより、鋼板の引張強度(TS)、降伏強度(降伏応力)、及び伸びを測定した。
引張強さの強度レベルに応じた伸びの合格範囲を下記式(4)により定め、伸びを評価した。具体的には、伸びの合格範囲は、引張強さとのバランスを考慮して下記式(4)の右辺の値以上の範囲とした。
伸び[%]≧30−0.02×引張強度[MPa]・・・(4)
株式会社明石製作所製MVK−Eマイクロビッカース硬度計を用いて、鋼板の断面硬度を測定した。鋼板表層の硬度(Hvs)として、表面から内部へ深さ20μmの位置の硬度を測定した。また、鋼板中心部の硬度(Hvc)として、鋼板表面から板厚の1/4内側位置の硬度を測定した。それぞれの位置にて、硬度測定を3回行い、測定値の平均値を硬度(Hvs、Hvc)とした(n=3の平均値)。なお、負荷荷重は50gfに設定した。
疲労強度は、JIS−Z2275に準拠し、シェンク式平面曲げ疲労試験機を用いて測定した。測定時の応力負荷は、両振りで試験の速度を30Hzとして設定した。また前記条件に従い、シェンク式平面曲げ疲労試験機により、107サイクルでの疲労強度を測定した。そして、107サイクルでの疲労強度を、前述した引張試験により測定された引張強度で除して疲労強度比を算出した。疲労強度比は、0.45以上を合格とした。
めっき性は、不めっき発生の有無とめっき密着性により評価した。
溶融めっき後にめっきされていない部分があるかどうか(不めっきかどうか)、目視により確認した。めっきされていない部分が無い場合を合格と判定し、めっきされていない部分が有る場合を不合格と判定した。
また、めっき密着性は以下のように評価した。めっき鋼板から採取した試験片に対して60度V曲げ試験を実施し、次いで曲げ試験を行った試験片に対してテープテストを施した。テープテスト黒化度が20%未満であれば、合格と判定し、テープテスト黒化度が20%以上であれば、不合格と判定した。
通常使われているディップ式のボンデ液(表面処理剤)を用いて、鋼板表面を化成処理し、リン酸塩被膜を形成した。そして、リン酸塩の結晶状態を走査型電子顕微鏡にて10000倍で5視野観察した。全面にリン酸塩の結晶が析出している場合を合格と判定し、リン酸塩の結晶が析出していない部分がある場合、不合格と判定した。
鋼No.M、Nは、C量が範囲外であった。鋼No.Mを用いて製造された鋼板(実験例M−a、M−b)は、強度が不足していた。鋼No.Nを用いて製造された鋼板(実験例N−a、N−b)は、降伏比及び疲労強度比が不足してした。
鋼No.O、Rは、Si量及びAl量が本発明の範囲よりも多かった。鋼No.O、Rを用いて製造された鋼板(実験例O−a、O−b、R−a、R−b)は、めっき密着性や化成処理性に問題があった。
鋼No.P、Qは、Mn量が本発明の範囲外であった。鋼No.Pを用いて製造された鋼板(実験例P−a、P−b)は、強度不足であった。鋼No.Qを用いて製造された鋼板(実験例Q−a、Q−b)は、伸び不足となった。
鋼No.S、Tは、Ti量が本発明の範囲外であった。鋼No.Sを用いて製造された鋼板(実験例S−a、S−b)は降伏比及び疲労強度比不足であった。鋼No.Tを用いて製造された鋼板(実験例T−a、T−b)は伸び不足であった。
実験例A−cでは、熱間圧延での鋼片の加熱温度が不十分であり、TiCをオーステナイト中に溶解できなかった。このため、製造された鋼板は、強度不足、疲労強度不足となった。
実験例A−nでは、熱間圧延時に仕上温度が低下した。このため、製造された鋼板は、疲労強度比が不足した。
実験例A−i、A−j、B−d、C−fでは、熱間圧延での巻き取り温度が高温となったため、熱延段階において固溶Ti量が不十分となった。このため、製造された鋼板は、疲労強度比などが不足した。
実験例A−k、B−l、C−gでは、熱間圧延後の第1のスキンパス圧延の伸び率が不足したため、鋼板表層への歪の導入が不十分となり、焼鈍後に十分な表層への析出効果が得られなかった。このため、製造された鋼板は、疲労強度比が不足した。
実験例B-i、C−hでは、熱間圧延後の第1のスキンパス圧延の伸び率が過剰であったため、加工歪の影響が大きくなった。このため、製造された鋼板は、伸びおよび疲労強度比が不足した。
実験例A−f、B−mでは、第1のスキンパス圧延後の焼鈍温度が高温であったため、析出物の粗大化が起こった。このため、製造された鋼板では、疲労強度比および析出物密度が低下した。
実験例B−e、C−iでは、第1のスキンパス圧延後の焼鈍温度が低温であったため、TiCの析出が十分に進まなかった。このため、製造された鋼板は、疲労強度比が不足した。
実験例A−g、B−h、B−mでは、第1のスキンパス圧延後の焼鈍での600℃以上の保持時間が短いため、TiCの析出が不十分となった。このため、製造された鋼板は、疲労強度比が不足した。
実験例A−hおよびB−gでは、第1のスキンパス圧延後の焼鈍での600℃以上の保持時間が長時間となり、析出物が粗大化した。このため、製造された鋼板は、疲労強度比が不足した。
本発明鋼(実験例B−k)と比較鋼(実験例B−e)のミクロ組織を比較する。本発明鋼(実験例B−k)では、焼鈍中にTiCの析出が起こり、図11、13に示されたように、10nm以下の析出物密度が1.82×1011個/mm3まで増加している。これに対して、比較鋼(実験例B−e)では、前述したようにTiCの析出が進まず、図12、14に示されたように、10nm以下の析出物密度は8.73×109個/mm3程度にとどまる。
Claims (14)
- 質量%で、
C:0.03〜0.10%、
Si:0.01〜1.5%、
Mn:1.0〜2.5%、
P:0.1%以下、
S:0.02%以下、
Al:0.01〜1.2%、
Ti:0.06〜0.15%、
N:0.01%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物よりなり、
引張強度が590MPa以上であり、かつ引張強度と降伏強度との比が0.80以上であり、
ミクロ組織が、面積率40%以上のベイナイトと、残部としてフェライト及びマルテンサイトのうちいずれか一方又は両方とからなり、
10nm以下のTi(C,N)の析出物密度が1010個/mm3以上であり、
表面から深さ20μmにおける硬度(Hvs)と、板厚中心の硬度(Hvc)との比(Hvs/Hvc)が、0.85以上であることを特徴とする疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた高強度鋼板。 - 疲労強度比が0.45以上であることを特徴とする請求項1に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた高強度鋼板。
- 平均転位密度が1×1014m−2以下であることを特徴とする請求項1に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた高強度鋼板。
- 更に、質量%で、Nb:0.005〜0.1%、Mo:0.005〜0.2%、V:0.005〜0.2%、Ca:0.0005〜0.005%、Mg:0.0005〜0.005%、B:0.0005〜0.005%から選択される1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた高強度鋼板。
- 請求項1に記載の高強度鋼板と、前記高強度鋼板の表面に設けられた溶融めっき層とを有することを特徴とする疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた溶融めっき鋼板。
- 前記溶融めっき層が亜鉛からなることを特徴とする請求項5に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた溶融めっき鋼板。
- 請求項1に記載の高強度鋼板と、前記高強度鋼板の表面に設けられた合金化溶融めっき層とを有することを特徴とする疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた合金化溶融めっき鋼板。
- 質量%で、
C:0.03〜0.10%、
Si:0.01〜1.5%、
Mn:1.0〜2.5%、
P:0.1%以下、
S:0.02%以下、
Al:0.01〜1.2%、
Ti:0.06〜0.15%、
N:0.01%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物よりなる鋼片を1150〜1280℃に加熱し、Ar3点以上の温度で仕上げ圧延が終了する条件で熱間圧延して、熱延材を得る工程と、
前記熱延材を600℃以下の温度域で巻き取り、熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板を酸洗する工程と、
前記酸洗された熱延鋼板に対して0.1〜5.0%の伸び率で第1のスキンパス圧延を施す工程と、
最高加熱温度(Tmax℃)が600〜750℃の温度範囲であり、かつ600℃以上での保持時間(t秒)が下記式(1)、(2)を満たす条件で、前記熱延鋼板を焼鈍する工程と、
前記焼鈍された熱延鋼板に対して第2のスキンパス圧延を施す工程を有することを特徴とする請求項1に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れる高強度鋼板の製造方法。
530-0.7×Tmax ≦ t ≦ 3600-3.9×Tmax・・・(1)
t>0・・・(2) - 前記第2のスキンパス圧延では、伸び率を0.2〜2.0%に設定することを特徴とする請求項8に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れる高強度鋼板の製造方法。
- 前記巻取り後の熱延鋼板において、含有されるTiの1/2以上が固溶状態で存在することを特徴とする請求項8に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れる高強度鋼板の製造方法。
- 質量%で、
C:0.03〜0.10%、
Si:0.01〜1.5%、
Mn:1.0〜2.5%、
P:0.1%以下、
S:0.02%以下、
Al:0.01〜1.2%、
Ti:0.06〜0.15%、
N:0.01%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物よりなる鋼片を1150〜1280℃に加熱し、Ar3点以上の温度で仕上げ圧延が終了する条件で熱間圧延して、熱延材を得る工程と、
前記熱延材を600℃以下の温度域で巻き取り、熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板を酸洗する工程と、
前記酸洗された熱延鋼板に対して0.1〜5.0%の伸び率で第1のスキンパス圧延を施す工程と、
最高加熱温度(Tmax℃)が600〜750℃の温度範囲であり、かつ600℃以上での保持時間(t秒)が下記式(1)、(2)を満たす条件で、前記熱延鋼板を焼鈍し、溶融めっきを施して表面に溶融めっき層を形成して溶融めっき鋼板とする工程と、
前記溶融めっき鋼板に対して第2のスキンパス圧延を施す工程を有することを特徴とする請求項5に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた溶融めっき鋼板の製造方法。
530-0.7×Tmax ≦ t ≦ 3600-3.9×Tmax・・・(1)
t>0・・・(2) - 前記第2のスキンパス圧延では、伸び率を0.2〜2.0%に設定することを特徴とする請求項11に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れる溶融めっき鋼板の製造方法。
- 質量%で、
C:0.03〜0.10%、
Si:0.01〜1.5%、
Mn:1.0〜2.5%、
P:0.1%以下、
S:0.02%以下、
Al:0.01〜1.2%、
Ti:0.06〜0.15%、
N:0.01%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物よりなる鋼片を1150〜1280℃に加熱し、Ar3点以上の温度で仕上げ圧延が終了する条件で熱間圧延して、熱延材を得る工程と、
前記熱延材を600℃以下の温度域で巻き取り、熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板を酸洗する工程と、
前記酸洗された熱延鋼板に対して0.1〜5.0%の伸び率で第1のスキンパス圧延を施す工程と、
最高加熱温度(Tmax℃)が600〜750℃の温度範囲であり、かつ600℃以上での保持時間(t秒)が下記式(1)、(2)を満たす条件で、前記熱延鋼板を焼鈍し、溶融めっきを施して表面に溶融めっき層を形成して溶融めっき鋼板とし、前記溶融めっき鋼板に対して合金化処理を施して前記溶融めっき層を合金化溶融めっき層とする工程と、
前記合金化処理が施された溶融めっき鋼板に対して第2のスキンパス圧延を施す工程を有することを特徴とする請求項7に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた合金化溶融めっき鋼板の製造方法。
530-0.7×Tmax ≦ t ≦ 3600-3.9×Tmax・・・(1)
t>0・・・(2) - 前記第2のスキンパス圧延では、伸び率を0.2〜2.0%に設定することを特徴とする請求項13に記載の疲労特性と伸び及び衝突特性に優れる合金化溶融めっき鋼板の製造方法。
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