JP5323563B2 - 加工性および形状凍結性に優れた高強度冷延鋼板 - Google Patents
加工性および形状凍結性に優れた高強度冷延鋼板 Download PDFInfo
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Description
(Vf×Vγ×Cγ×dis)/dia≧300 ・・・(1)
dis≧1.0μm ・・・(2)
(Vf×Vγ×Cγ×dis)/dia≧300 ・・・(1)
dis≧1.0μm ・・・(2)
TS×EL×n値(5〜10%)/n値(0.5〜1.0%)≧20000
・・・(3)
本発明鋼板は、フェライトの母相組織と、残留オーステナイトおよびマルテンサイト(マルテンサイトは含まれていなくても良い)の第2相組織を有している。本発明は、このような組織のTRIP鋼板における加工性および形状凍結性の向上を図るものである。
「母相」とは、全組織中に占める比率が半数以上を占めるもの(主相)を意味し、本発明ではフェライトである。フェライトは、伸び(EL)の向上に寄与すると共に、転位の移動や2次転位の放出による低歪み域での加工によるスプリングバック量の低減化、TS×ELバランスの向上に有用な組織である。本発明において、フェライトには、ポリゴナルフェライト(PF)とベイニティックフェライト(BF)の両方が含まれる。本発明では、フェライト中に占めるポリゴナルフェライトの比率は多いほど良く、ポリゴナルフェライトの比率が約50%以上(好ましくは約70%以上)の「ポリゴナルフェライト主体のフェライト」とすることが好ましい。
「第2相組織」とは、残留オーステナイトおよびマルテンサイト(マルテンサイトは含まれていなくてもよい)を意味する。すなわち、本発明では、少なくとも残留オーステナイトを含んでいる。残留オーステナイトは伸びの向上に有用である。更に、後記するように残留オーステナイト中の炭素濃度Cγが適切に制御されたものや、残留オーステナイトを含む第2相組織間の最短距離disおよび第2相組織の平均粒径diaが適切に制御されたものは、低歪み域での加工によるスプリングバック量の低減化やTS×ELバランスの向上にも寄与する。
次に、本発明鋼板の鋼中成分について説明する。
Cは、鋼板の強度を確保すると共に、残留オーステナイトの生成に寄与する元素である。C量が0.10%未満では、上記効果を有効に発揮できない。一方、C量が0.20%を超えると溶接性が低下する。そこで本発明では、C量を上記範囲に定めた。C量の好ましい下限は0.12%であり、好ましい上限は0.18%である。
Siは、固溶強化元素として知られており、C濃度の高い残留オーステナイトの生成に有用な元素である。Si量が0.5%未満では、上記作用を有効に発揮できない。一方、Si量が2.5%を超えると、上記作用が飽和すると共に、延性が低下するようになる。そこで本発明では、Si量を上記範囲に定めた。Si量の好ましい下限は1.0%であり、好ましい上限は2.0%である。
Mnはオーステナイト安定化元素であり、C濃度の高い安定な残留オーステナイトの生成を高め、TS×ELバランスを向上させる元素である。ただし、Mn量が過剰になると、鋼板内のフェライト量が減少し、延性およびTS−ELバランスが低下する。そこで本発明では、Mn量を上記範囲に定めた。Mn量の好ましい下限は1.0%であり、好ましい上限は、2.0%である。
Alは、脱酸剤として作用する。このような効果を有効に発揮させるため、本発明では、Al量の下限を0.01%とした。一方、Al量が過剰になると、酸化物系介在物の量が増加し、鋼板の表面性状が低下するため、Al量の上限を0.10%とした。Al量の好ましい下限は0.02%であり、好ましい上限は0.07%である。
次に、本発明鋼板を製造する方法について説明する。
巻取温度CTが550℃を超えると、熱延板の組織が粗大なフェライトとパーライトとなり、焼鈍後の第2相組織などのサイズが粗大化し、所定の組織が得られ難くなる。また、鋼板表面のスケールが厚くなり、酸洗性が劣化する。好ましい巻取温度CTは、約500℃以下である。なお、CTの下限は特に限定されないが、製造時の過度な冷却による生産性悪化などを考慮すると、約450℃であることが好ましい。
冷延率が20%未満になると、所定厚さの鋼板を得るために薄くて長い熱間圧延鋼板が必要となり、酸洗時の生産性などが低下するようになる。一方、冷延率が60%を超えると、焼鈍時(加熱時)に再結晶が低温で充分進み、その後の二相域温度におけるオーステナイトへの逆変態開始の核が減少し、焼鈍後の第2相組織を微細に分散させることができない。好ましい冷延率は、おおむね、30%以上50%以下である。
焼鈍時の平均加熱速度が0.5℃/秒未満になると、生産性が低下するほか、焼鈍時に再結晶が低温で充分進み、その後の二相域温度におけるオーステナイトへの逆変態開始の核が減少し、焼鈍後の第2相組織を微細に分散させることができない。一方、焼鈍時の平均加熱速度が5.0℃/秒を超えると、加熱温度にムラが生じ、焼鈍後の組織が不均一になる。好ましい平均加熱速度は、おおむね、1.0℃/秒以上4.0℃/秒以下である。
均熱温度Tsが840℃未満では、二相域でのオーステナイト量が低下してオーステナイト中のC濃度が増加するため、その後の冷却過程でフェライトの生成が不充分となり、第2相組織間の最短距離disが狭くなる。一方、均熱温度TsがAc3℃を超えると、均熱終了時にオーステナイト単相となってしまい、焼鈍後の組織が粗大化する。好ましい均熱温度Tsは、おおむね、850℃以上880℃以下である。
Ac3=910−203√(%C)−15.2(%Ni)+44.7(%Si)+104(%V)+31.5(%Mo)+13.1(%W)−30(%Mn)−11(%Cr)−20(%Cu)+700(%P)+400(%Al)+120(%As)+400(%Ti)
均熱時間tsが30秒を超えると、焼鈍後の残留オーステナイトやマルテンサイトが粗大化する。好ましい均熱時間tsは、おおむね25秒以下である。なお、均熱時間tsの下限は特に限定されないが、焼鈍後の残留γ量増加などを考慮すると、おおむね20秒に制御することが好ましい。
均熱温度Tsからの平均冷却速度が1℃/秒未満では、冷却中にTS×ELバランスの向上などに有害なパーライトが生成する。一方、Ts温度からの冷却速度が20℃/秒を超えると、フェライト体積率が減少する。好ましい平均冷却速度は、おおむね2℃/秒以上15℃/秒以下である。
オーステンパ温度Taが300℃未満では、冷却時にマルテンサイトが多く生成するほか、ベイナイト変態が遅延し、焼鈍後の残留オーステナイト量が少なくなる。一方、オーステンパ温度Taが390℃を超えると、ベイナイト変態開始となる核が減少し、第2相組織が粗大化する。好ましいオーステンパ温度Taは、おおむね320℃以上390℃以下であり、より好ましくは340℃以上390℃以下である。
オーステンパ時間taが30秒未満では、ベイナイト変態の時間が短くなって残留オーステナイト量が減少する。一方、オーステンパ時間taが1000秒を超えると生産性が低下する。好ましいオーステンパ時間taは、おおむね35秒以上500秒以下であり、より好ましくは40秒以上300秒以下である。
再加熱時の平均加熱速度が1℃/秒未満では生産性が低下し、20℃/秒を超えると、温度ムラにより焼鈍後の組織が不均一になり、第2相組織間の最短距離disが増加となる。好ましい平均加熱速度は、おおむね、2℃/秒以上15℃/秒以下であり、より好ましくは3℃/秒以上10℃/秒以下である。
再加熱温度Trが450℃未満では、ベイナイト変態の促進が不充分となり、残留オーステナイト量が減少する。一方、再加熱温度Trが550℃を超えると、未変態オーステナイトがフェライトとセメンタイトに分解し、焼鈍後の残留オーステナイト量が減少する。好ましい再加熱温度Trは、おおむね460℃以上530℃以下である。
450℃以上における再加熱時間trが100秒を上回ると、未変態オーステナイトがフェライトとセメンタイトに分解し、焼鈍後の残留オーステナイト量が減少する。好ましい再加熱時間trは90秒以下であり、より好ましくは80秒以下である。なお、再加熱時間trの下限は特に限定されないが、ベイナイト変態促進などを考慮すると、おおむね、20秒であることが好ましい。
再加熱後の平均冷却速度が1℃/秒未満では生産性が低下し、50℃/秒を超えると、温度ムラにより焼鈍後の組織が不均一になる。好ましい平均冷却速度は、おおむね 2℃/秒以上40℃/秒以下であり、より好ましくは3℃/秒以上30℃/秒以下である。
表1に示す成分組成の鋼種A〜H(単位は質量%であり、残部:鉄および不可避的不純物)を溶製した後、鋳造してスラブを得た。このスラブを1150℃に加熱し、仕上温度880℃で2.4mm厚まで熱間圧延した後、30℃/秒の平均冷却速度で冷却し、表2記載の巻取温度(CT)で巻取った。酸洗後、冷延率50%で1.2mm厚まで冷間圧延した。次いで、連続焼鈍ラインを模擬できる実験用熱処理設備にて、5℃/秒の平均加熱速度で表2に記載の均熱温度(Ts)まで加熱し、その温度で表2に記載の時間(ts)保持した。その後、3℃/秒の平均冷却速度で600℃まで冷却した後、10℃/秒の平均冷却速度で、表2に記載のオーステンパ温度(Ta)まで冷却し、その温度にて、オーステンパ時間(ta):3〜1000秒間保持するオーステンパ処理を行った。その後、10℃/秒の平均加熱速度で、表2に記載の再加熱温度(Tr)まで加熱し、表2に記載の時間(tr)保持した後、10℃/秒の平均冷却速度で室温まで冷却した。
Cγ=(格子定数−3.572)/0.033
上記の冷延鋼板からJIS5号試験片(標点距離50mm、平行部幅25mm)を採取し、JIS Z 2241に従って引張強さ(TS)、全伸び(EL)、および加工硬化指数(歪み0.5〜1.0%のn値、および歪み5〜10%のn値)を測定した。なお、歪み0.5%〜破断間の引張り速度は10mm/分と一定にした。このようにして得られたTS(MPa)およびEL(%)の積を計算し、強度−延性バランス(TS×EL)を算出した。本実施例では、TS×ELバランスが20000以上のものを加工性に優れると評価した。
低歪み領域でのスプリングバック量を測定するため、図5に示す3点U曲げ試験を行った。具体的には、パンチ先端R:20mm、パンチとローラーダイのクリアランス1.2mmとし、パンチ先端Rの中心とダイ先端Rの中心が一致するようにU曲げ試験を行い、10mm押込みの時点で曲げ試験を終了した。図6に示すように、スプリングバック後(徐荷後の弾性回復をした状態)の角度を測定し、スプリングバック量とした。
Claims (4)
- 鋼中成分は、C:0.10%以上0.20%以下(%は質量%の意味、以下、鋼中成分について同じ)、Si:0.5%以上2.5%以下、Mn:0.5%以上2.5%以下、Al:0.01%以上0.10%以下を含有し、残部:鉄及び不可避的不純物からなり、
組織は、フェライトの母相組織と、残留オーステナイトおよびマルテンサイト(マルテンサイトは含まれていなくても良い)の第2相組織を有し、
全組織中に占めるフェライトの体積率をVf(%)、全組織中に占める残留オーステナイトの体積率をVγ(%)、残留オーステナイト中の炭素濃度をCγ(質量%)、第2相組織間の最短距離をdis(μm)、第2相組織の平均粒径をdia(μm)としたとき、下式(1)および(2)を満足することを特徴とする加工性および形状凍結性に優れた高強度冷延鋼板。
(Vf×Vγ×Cγ×dis)/dia≧300 ・・・(1)
dis≧1.0μm ・・・(2) - 全組織中に占めるフェライトの体積率Vf(%):60%以上、全組織中に占める残留オーステナイトの体積率Vγ(%):5.0%以上20%以下、残留オーステナイト中の炭素濃度Cγ(質量%):0.7%以上、第2相組織の平均粒径dia(μm):5μm以下である請求項1に記載の高強度冷延鋼板。
- 請求項1または2に記載の高強度冷延鋼板を用いて得られる溶融亜鉛めっき鋼板。
- 請求項1または2に記載の高強度冷延鋼板を用いて得られる合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
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