JP5565532B2 - 高炭素熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
C:0.20〜0.48%
Cは、焼入れ後の硬さを得るために重要な元素である。プレス成形・焼入れ後の自動車用部品に必要とされる硬さを得るためは、C量を少なくとも0.20%以上にする必要がある。一方、C量が0.48%を超えると硬質・低延性化し、プレス成形性が劣化する。したがって、C量は0.20〜0.48%、好ましくは0.26〜0.48%とする。
Si量が0.1%を超えると硬質・低延性化し、プレス成形性が劣化する。したがって、Si量は0.1%以下、好ましくは0.05%以下とする。Si量は0(ゼロ)であっても問題ない。
Mn量が0.5%を超えると硬質・低延性化するだけでなく、偏析に起因したバンド組織(band structure)が発達し、ミクロ組織が不均一になるため、プレス成形性が劣化する。したがって、Mn量は0.5%以下、好ましくは0.4%以下とする。Mn量は0(ゼロ)であっても問題ないが、グラファイト析出抑制のためにはMn量を0.2%以上とすることが好ましい。
P量が0.03%を超えるとプレス成形性および焼入れ後の靭性が著しく劣化する。したがって、P量は0.03%以下、好ましくは0.02%以下とする。P量は0(ゼロ)であっても問題ないが、コスト上昇抑制のためにはP量を0.005%以上とすることが好ましい。
S量が0.01%を超えるとプレス成形性および焼入れ後の靭性が著しく劣化する。したがって、S量は0.01%以下、好ましくは0.005%以下とする。S量は0(ゼロ)であっても問題ない。
Alは、Nとの化学的親和力が大きいため、窒素ガス主体の雰囲気中で球状化焼鈍を行う際に鋼板表層部の平均N量が0.1%以上になるほどにN吸収を促進し、焼入れ後の鋼板表層部の硬さ低下を防止し、焼入れ性を向上させる。こうした効果を発現させるには、Al量を0.1%以上とする必要がある。一方、Al量が0.6%を超えると固溶強化により硬質・低延性化し、プレス成形性が劣化するばかりでなく、変態点が上昇するためオーステナイト単相域からの焼入れ処理が困難となり、焼入れ性が低下する。したがって、Al量は0.1〜0.6%とする。
Crは、焼入れ性を高めるばかりでなく、焼入れ性に有害なグラファイトの生成を抑制する。こうした効果を発現させるには、Cr量を0.05%以上とする必要がある。一方、Cr量が0.5%を超えると硬質・低延性化し、プレス成形性が劣化する。したがって、Cr量は0.05〜0.5%とする。
Bは、焼入れ性を高めるが、そのためには、B量を0.0005%以上とする必要がある。一方、B量が0.0050%を超えると、熱間圧延の負荷が高くなり操業性が低下するととともに、プレス成形性の劣化も招く。したがって、B量は0.0005〜0.0050%とする。
Caは、0.1%以上のAlを含有した鋼を鋳造する際に、溶鋼の流れを円滑にさせる。こうした効果を発現させるには、Ca量を0.0010%以上とする必要がある。一方、Ca量が0.0050%を超えると介在物が増加し、プレス成形性が劣化する。したがって、Ca量は0.0010〜0.0050%とする。
上述したように、Al量を0.1%以上とし、窒素ガス主体の雰囲気中で球状化焼鈍を行うと鋼板表層部の平均N量が0.1%以上になるほどにN吸収が促進される。このため表層部は、焼入れ処理時に固溶N(solute N)量が増加し、焼入れ性だけでなく焼入れ硬さも増大するため、焼入れ後の鋼板表層部の硬さ低下を防止できる。Al量が0.1%未満では鋼板表層部の平均N量が0.1%以上にはならず、焼入れ後の鋼板表層部の硬さ低下を十分に防止できない。ここで、鋼板表層部とは、鋼板表面から板厚方向に0.1mm入ったところまでの領域全体を意味する。
鋼板板厚中央部の平均N量が0.01%を超えると、熱間圧延の段階で既に、BNの形成が促進され、焼入れ性を向上させる固溶Bが十分に得られないため、焼入れ処理の冷却時にフェライト相の生成が促進され、焼入れ後の靭性が劣化する。したがって、鋼板板厚中央部の平均N量は0.01%以下とする。ここで、鋼板板厚中央部の平均N量とは、球状化焼鈍前の鋼板のN量を意味する。また、鋼板板厚中央部とは、板厚1/4の位置から3/4の位置の間と規定する。N量は0(ゼロ)であっても問題ないが、コスト面を考慮するとN量を0.001%以上とすることが好ましい。
本発明では、プレス成形性を向上させるために、熱間圧延後球状化焼鈍を行って、フェライト相と炭化物からなるミクロ組織にする必要がある。特に、優れたプレス成形性と焼入れ性を具備させるには、フェライト相の平均粒径を10〜20μm、炭化物の球状化率を90%以上にする必要がある。
熱間圧延の仕上温度:850〜950℃
上記の成分組成を有する鋼は、粗圧延と仕上圧延からなる熱間圧延して所望の板厚の鋼板にされる。このとき、仕上温度が850℃未満では圧延時のオーステナイト粒が微細になるため、球状化焼鈍後のフェライト相の平均粒径が10μm未満になり、950℃を超えるとフェライト相の平均粒径が20μmを超える。したがって、熱間圧延の仕上温度は850〜950℃とする。
熱間圧延後の鋼板は巻取られるが、巻取温度が500℃未満では球状化焼鈍後のフェライト相の平均粒径および炭化物が微細化して、硬質・低延性化してプレス成形性が劣化する。したがって、巻取温度は500℃以上とする。なお、スケールによる表面性状の劣化を避けるために、巻取温度は750℃以下とすることが好ましい。
巻取り後の鋼板には、酸洗によるスケール除去後、炭化物を球状化し、所望のフェライト相の平均粒径にするとともに、鋼板表層部の平均N量を0.1%以上にするために、50vol.%以上の窒素ガスを含む雰囲気中、680℃以上Ac1変態点以下の焼鈍温度で球状化焼鈍が行われる。このとき、雰囲気中の窒素ガス量が50vol.%未満の場合は、鋼板表面から板厚方向に0.1mm入った表層部の平均N量を0.1%以上にすることができない。また、焼鈍温度が680℃未満の場合は、炭化物の球状化率を90%以上にすることができない。さらに、焼鈍温度がAc1変態点を超える場合は、加熱中にオーステナイト相が生じて、冷却中にパーライトが生成し、プレス成形性が劣化する。したがって、球状化焼鈍は、50vol.%以上の窒素ガスを含む雰囲気中、680℃以上Ac1変態点以下の焼鈍温度で行う必要がある。なお、上記の温度に維持する焼鈍時間は20〜40時間が好ましい。また、Ac1変態点は、例えば、加熱速度100℃/hrのフォーマスタ(formastor)実験で熱膨張曲線を求め、その変化点により求めることができる。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.20〜0.48%、Si:0.1%以下、Mn:0.5%以下、P:0.03%以下、S:0.01%以下、Al:0.1〜0.6%、Cr:0.05〜0.5%、B:0.0005〜0.0050%、Ca:0.0010〜0.0050%を含有し、表面から板厚方向に0.1mm入った表層部の平均N量が0.1%以上で、板厚中央部の平均N量が0.01%以下であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、フェライト相と炭化物からなり、前記フェライト相の平均粒径が10〜20μm、前記炭化物の球状化率が90%以上であるミクロ組織を有する高炭素熱延鋼板。
- さらに、質量%で、Cu、Ni、Moのうちの少なくとも一種:合計で2%以下を含有する請求項1に記載の高炭素熱延鋼板。
- さらに、質量%で、Ti、Vのうちの少なくとも一種:合計で0.10%以下を含有する請求項1または2に記載の高炭素熱延鋼板。
- 請求項1から3のいずれかに記載の成分組成を有する鋼を、粗圧延後、850〜950℃の仕上温度で熱間圧延し、500℃以上の巻取温度で巻取った後、酸洗し、50vol.%以上の窒素ガスを含む雰囲気中、680℃以上Ac1変態点以下の焼鈍温度で炭化物の球状化焼鈍を行う、表面から板厚方向に0.1mm入った表層部の平均N量が0.1%以上で、板厚中央部の平均N量が0.01%以下であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、フェライト相と炭化物からなり、前記フェライト相の平均粒径が10〜20μm、前記炭化物の球状化率が90%以上であるミクロ組織を有する高炭素熱延鋼板の製造方法。
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