JP5786820B2 - 成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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C :0.01〜0.07%、
Si :0.001〜2.0%、
Mn :0.01〜2.0%、
P :0.02%以下、
S :0.01%以下、
Al :0.005〜1.0%、
N :0.02%以下、
希土類元素(以下、「REM」という。):0.0001〜0.02%、
Ca :0.0001〜0.01%
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼板であって、
下記の式(1)を満足し、
ミクロ組織がフェライト組織からなる主相と、パーライト及びベイナイトの一方または双方の組織からなる第二相の混合組織であり、圧延方向の直線上に隣り合う他の介在物に対して50μm以下の間隔を空けて並んだ長径が3μm以上である介在物の集まりからなる圧延方向長さが30μm以上の介在物群と、圧延方向の直線上に隣り合う他の介在物に対して50μm超の間隔を空け、圧延方向長さが30μm以上である介在物との断面1mm2当たりの圧延方向長さの総和が0.38mm以下であり、第二相のサイズが円相当径で5.5μm以下であり、フェライト粒内に析出した最大長さが500nm以上のセメンタイトの密度が1mm2当たりに33000個以下であることを特徴とする成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板。
{[S]/32−([Ca]/40+[REM]/140)}×32≦0.003
・・・式(1)
[S]、[Ca]、[REM]:各成分の質量%での含有量
B :0.0005〜0.003%
Cu :0.001〜1.0%、
Cr :0.001〜1.0%、
Mo :0.001〜1.0%、
Ni :0.001〜1.0%
V :0.01〜0.2%
Ti:0.001〜0.02%
Nb:0.001〜0.05%
の何れか一種又は二種以上を含有することを特徴とする上記[1]に記載の成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板。
ミクロ組織がフェライト組織からなる主相と、パーライト及びベイナイトの一方または双方の組織からなる第二相の混合組織であり、圧延方向の直線上に隣り合う他の介在物に対して50μm以下の間隔を空けて並んだ長径が3μm以上である介在物の集まりからなる圧延方向長さが30μm以上の介在物群と、圧延方向の直線上に隣り合う他の介在物に対して50μm超の間隔を空け、圧延方向長さが30μm以上である介在物との断面1mm 2 当たりの圧延方向長さの総和が0.38mm以下であり、第二相のサイズが円相当径で5.5μm以下であり、フェライト粒内に析出した最大長さが500nm以上のセメンタイトの密度が1mm 2 当たりに33000個以下である成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板の製造方法であって、
質量%で、
C :0.01〜0.07%、
Si :0.001〜2.0%、
Mn :0.01〜2.0%、
P :0.02%以下、
S :0.01%以下、
Al :0.005〜1.0%、
N :0.02%以下、
REM:0.0001〜0.02%、
Ca :0.0001〜0.01%
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼片を鋳造しスラブとした後、1350℃〜1250℃の間を平均冷却速度3℃/秒以上の冷却速度で1250℃以下まで冷却し、続いて、熱間圧延工程にて、粗圧延での1150℃以上の圧下率を70%以下とし、仕上圧延をその終了温度をAr3以上Ar3+150℃以下として行い、続いて冷却速度を20℃/秒以上、60℃/秒以下として冷却を行い、続いて600℃以上650℃以下の温度域において、0.5秒以上、10秒以内の時間、20℃/秒以下の冷却速度で冷却を行い、続いて20℃/秒以上、60℃/秒以下で冷却を行い、460℃以上、600℃以下の温度域において巻き取ることを特徴とする成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板の製造方法。
{[S]/32−([Ca]/40+[REM]/140)}×32≦0.003
・・・式(1)
[S]、[Ca]、[REM]:各成分の質量%での含有量
質量%で、
B :0.0005〜0.003%
Cu :0.001〜1.0%、
Cr :0.001〜1.0%、
Mo :0.001〜1.0%、
Ni :0.001〜1.0%
V :0.01〜0.2%
Ti:0.001〜0.02%
Nb:0.001〜0.05%
の何れか一種又は二種以上を含有することを特徴とする上記[3]に記載の成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板の製造方法。
λ(%)={(Df−D0)/D0}×100 ・・・式(3)
ここで、D1:板厚1/4位置での曲げ試験によって生じた破面長さ、D2:板厚1/2位置での曲げ試験によって生じた破面長さ、D3:板厚3/4位置での曲げ試験によって生じた破面長さを意味する。
ここで、観察する視野の面積Sは測定の精度を得る為に広い範囲とする必要があり、5mm2以上とする。
以上から穴広げ率及びJi値の目標に達する為の粒内セメンタイトの上限は33000個/mm2とする。
以上より延伸介在物を抑制することが穴広げ性のばらつきや疲労限度比の改善に有効であることが判明した。次に延伸介在物長さMの支配要因について説明する。
・・・式(1)
[S]、[Ca]、[REM]:各成分の質量%での含有量
ここで、tsは粗圧延開始時の板厚(mm)、t1150は1150℃時点の板厚(mm)である。
Cは、第二相を増加させ鋼の強化に寄与する。この観点から低く過ぎると強度が劣化するので、その下限は0.01%とする。また、Cは、その含有量が大きすぎると、粒内セメンタイトといった延性破壊の起点となる相を生成し、穴広げ率の平均値λaveを劣化させる。このため、Cの含有量は0.07%以下とする。
Siは、固溶強化元素として引張強度の向上に寄与する元素であり、この観点からは添加することが好ましい。しかし、Siが過多に添加されると、その効果が飽和する一方でコスト増加の要因となる。このため、Siの含有量は、0.001%以上、2.0%以下とする。
Mnは、固溶強化元素として鋼板の引張強度向上に寄与する元素である。Mnは、本発明の一態様の目的とする引張強度を得るためには0.01%以上含有する必要がある。また、Mnの含有量は、2.0%超であると、熱間圧延時のスラブ割れが生じやすくなる。このため、Mnの含有量は、0.01〜2.0%とする。
Pは、不可避的に混入する不純物であり、含有量の増加に伴い粒界での偏析量が増大し、穴広げ率の平均値λaveの劣化を招く元素である。このため、Pの含有量は、低いほど望ましく、この観点からPの含有量は0.02%以下とする。
Sは、不可避的に混入する不純物であり、含有量が多すぎると、鋼片加熱時に鋼中でMnSを多量に生成し、これが熱間圧延により延伸されて介在物の圧延方向長さの総和Mの増大を招き、本発明の一態様の目的とする穴広げ率の平均値λaveが得られない。このため、Sは、その含有量を0.01%以下とする。
Alは、溶鋼の脱酸に必要な元素である。また、鋼の強化にも有効である。溶鋼の脱酸の観点から0.005%以上添加する必要がある。1.0%を超えて添加しても、溶鋼の脱酸の効果や鋼の強化の効果が飽和する一方で、経済的でなくなる。以上の観点から、Alの含有量は、0.005%以上、1.0%以下とする。
Nは、不可避的不純物として鋼に含まれる元素である。これが過多にあると鋼材が時効しやすくなり、腰折れ等による表面清浄の劣化が生じやすくなるので、0.02%を上限とする。
REM(希土類元素)は、粒化物を形成することにより延伸したMnSを低減し、介在物の圧延方向長さの総和Mを低減し、穴広げ率の平均値λave、き裂発生抵抗値Jiを改善する元素である。この点から、REMは、前述の数式(1)を満足する必要がある。REMの含有量が0.0001%未満であると、MnS等の硫化物の形態を球形化させる効果が十分得られないので、その下限を0.0001%とする。REMの添加により、REMを含む微細な介在物がより多く生じ、後にこの微細な介在物の周囲にMnSが析出する。硬質、微細な介在物の周囲に分散して析出したMnSは圧延により延伸にくいため、所定量REM添加された鋼中では比較的Sが高くても延伸MnSは生じにくい。この観点から、25ppm以上の添加が好ましい。REMの含有量が0.02%超であると、このような効果が飽和して経済性の低下を招く。このため、REMの含有量は、0.02%以下とする。REMとしては、La、Ce等を用いることができるが、ミッシュメタルを用いるのが簡便である。
Caは、鋼中Sを球形のCaSとして固定しMnSの生成を抑制し、その圧延方向長さの総和Mを低減させる元素である。この点から、前述の数式(1)を満足するような含有量とすることが必要である。Caの含有量が0.0001%未満であると、MnS等の硫化物の形態を球形化させる効果が十分得られないので、その下限を0.0001%とする。また、Caの含有量が0.010%超であると、延伸した形状の介在物となりやすいカルシウムアルミネートが多量に生じ、かえって介在物の圧延方向長さの総和Mを増大させてしまう恐れがある。このため、Caの含有量の上限は0.010%以下とする。
B :0.0005〜0.003%
Cu :0.001〜1.0%
Cr :0.001〜1.0%
Mo :0.001〜1.0%
Ni :0.001〜1.0%
V :0.01〜0.2%
Ti:0.001〜0.02%
Nb:0.001〜0.05%
O≦0.005%
Zn≦0.05%
Pb≦0.05%
As≦0.05%
Sb≦0.05%
Ar3=868−396×[C]+25×[Si]−68×[Mn]−36×[Ni]−21×[Cu]−25×[Cr]+30×[Mo] ・・・(7)
この冷却工程では、650〜600℃の間の温度域で、0.5秒以上10秒以下の時間、緩冷却を行い、それ以外を急速に冷却する三段冷却とする必要がある。
鋼番15は圧延温度が所定より高い。このため粗大な第二相が生成しており、そのためλが小さい。
鋼番18、19は鋳片の冷却速度が遅い。このため、延伸介在物長さMが大きく、そのため、穴広げ率λ(%)、穴広げ率のばらつきσλ(%)、Ji、疲労限度比が劣位である。
鋼番22は、ランアウトテーブルでの緩冷却終了温度が低すぎる。このため、粒内セメンタイトが過多に生成しており、穴広げ率、Jiが劣位である。
鋼番23は、ランアウトテーブルでの二段目の冷却速度が所定より速い。このため、粒内セメンタイトが過多に生成しており、穴広げ率、Jiが劣位である。
鋼番25はランアウトテーブルでの緩冷却時間が長すぎる。粗大な第二相が生成しており、穴広げ率、Jiが劣位である。
鋼番27はランアウトテーブルでの三段目の冷却速度が所定より遅い。このため、粗大な第二相が生成しており、穴広げ率、Jiが劣位である。
2支持点
3荷重点
4強制変位
5疲労試験片
Claims (4)
- 質量%で、
C :0.01〜0.07%、
Si :0.001〜2.0%、
Mn :0.01〜2.0%、
P :0.02%以下、
S :0.01%以下、
Al :0.005〜1.0%、
N :0.02%以下、
REM:0.0001〜0.02%、
Ca :0.0001〜0.01%
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼板であって、
下記の式(1)を満足し、
ミクロ組織がフェライト組織からなる主相と、パーライト及びベイナイトの一方または双方の組織からなる第二相の混合組織であり、圧延方向の直線上に隣り合う他の介在物に対して50μm以下の間隔を空けて並んだ長径が3μm以上である介在物の集まりからなる圧延方向長さが30μm以上の介在物群と、圧延方向の直線上に隣り合う他の介在物に対して50μm超の間隔を空け、圧延方向長さが30μm以上である介在物との断面1mm2当たりの圧延方向長さの総和が0.38mm以下であり、第二相のサイズが円相当径で5.5μm以下であり、フェライト粒内に析出した最大長さが500nm以上のセメンタイトの密度が1mm2当たりに33000個以下であることを特徴とする成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板。
{[S]/32−([Ca]/40+[REM]/140)}×32≦0.003
・・・式(1)
[S]、[Ca]、[REM]:各成分の質量%での含有量 - 質量%で、
B :0.0005〜0.003%
Cu :0.001〜1.0%、
Cr :0.001〜1.0%、
Mo :0.001〜1.0%、
Ni :0.001〜1.0%
V :0.01〜0.2%
Ti:0.001〜0.02%
Nb:0.001〜0.05%
の何れか一種又は二種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板。 - 下記の式(1)を満足し、
ミクロ組織がフェライト組織からなる主相と、パーライト及びベイナイトの一方または双方の組織からなる第二相の混合組織であり、圧延方向の直線上に隣り合う他の介在物に対して50μm以下の間隔を空けて並んだ長径が3μm以上である介在物の集まりからなる圧延方向長さが30μm以上の介在物群と、圧延方向の直線上に隣り合う他の介在物に対して50μm超の間隔を空け、圧延方向長さが30μm以上である介在物との断面1mm 2 当たりの圧延方向長さの総和が0.38mm以下であり、第二相のサイズが円相当径で5.5μm以下であり、フェライト粒内に析出した最大長さが500nm以上のセメンタイトの密度が1mm 2 当たりに33000個以下である成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板の製造方法であって、
質量%で、
C :0.01〜0.07%、
Si :0.001〜2.0%、
Mn :0.01〜2.0%、
P :0.02%以下、
S :0.01%以下、
Al :0.005〜1.0%、
N :0.02%以下、
REM:0.0001〜0.02%、
Ca :0.0001〜0.01%
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼片を鋳造しスラブとした後、1350℃〜1250℃の間を平均冷却速度3℃/秒以上の冷却速度で1250℃以下まで冷却し、続いて、熱間圧延工程にて、粗圧延での1150℃以上の圧下率を70%以下とし、仕上圧延をその終了温度をAr3以上Ar3+150℃以下として行い、続いて冷却速度を20℃/秒以上、60℃/秒以下として冷却を行い、続いて600℃以上650℃以下の温度域において、0.5秒以上、10秒以内の時間、20℃/秒以下の冷却速度で冷却を行い、続いて20℃/秒以上、60℃/秒以下で冷却を行い、460℃以上、600℃以下の温度域において巻き取ることを特徴とする成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板の製造方法。
{[S]/32−([Ca]/40+[REM]/140)}×32≦0.003
・・・式(1)
[S]、[Ca]、[REM]:各成分の質量%での含有量 - 前記鋼片は、
質量%で、
B :0.0005〜0.003%
Cu :0.001〜1.0%、
Cr :0.001〜1.0%、
Mo :0.001〜1.0%、
Ni :0.001〜1.0%
V :0.01〜0.2%
Ti:0.001〜0.02%
Nb:0.001〜0.05%
の何れか一種又は二種以上を含有することを特徴とする請求項3に記載の成形性、破壊特性及び疲労特性に優れた熱延鋼板の製造方法。
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