JP6206601B2 - 鋼板及び製造方法 - Google Patents
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Description
Cは、鋼中で炭化物を形成し、鋼の強化及びフェライト粒の微細化に有効な元素である。冷間加工における梨地の発生を抑制し、冷間加工部品の表面美観を確保するためには、フェライト粒径の粗大化を抑制する必要があるが、0.10%未満では、炭化物の体積率が不足し、箱焼鈍中の炭化物の粗大化を抑制することができないので、Cは0.10%以上とする。好ましくは0.12以上である。
Siは、脱酸剤として作用し、また、炭化物の形態に影響を及ぼす元素である。脱酸効果を得るために、Siは0.01%以上とする。好ましくは0.05%以上である。
Mnは、焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。1.00%未満では、焼入れ後の強度と焼入れ後の残留炭化物の確保が困難となるので、Mnは1.00%以上とする。好ましくは1.09%以上である。
Alは、鋼の脱酸剤として作用し、フェライトを安定化する元素である。好ましくは0.004%以上である。
Pは、フェライト粒界に偏析し、粒界炭化物の形成を抑制する元素である。少ないほど好ましいが、精錬工程において、Pを0.0001%未満に低減すると、精錬コストが大幅に上昇するので、Pは0.0001%以上とする。好ましくは0.0013%以上である。
Sは、MnSなどの非金属介在物を形成する不純物元素である。非金属介在物は、冷間加工時、割れ発生の起点となるので、Sは少ないほど好ましいが、Sを0.0001%未満に低減すると、精錬コストが大幅に上昇するので、Sは0.0001%以上とする。好ましくは0.0012%以上である。
Nは、多量の含有により、フェライトの脆化を引き起こす元素であり、少ないほど好ましい。Nの含有量は0でもよいが、0.0001%未満に低減すると、精錬コストが大幅に上昇するので、実質的な下限は0.0001〜0.0006%である。一方、0.010%を超えると、フェライトが脆化し、冷間加工性が低下するので、Nは0.010%以下とする。好ましくは0.007%以下である。
Oは、多量の含有により、鋼中に粗大な酸化物を形成する元素であり、少ないほうが好ましい。Oの含有量は0でもよいが、0.0001%未満に低減すると、精錬コストが大幅に上昇するので、実質的な下限は0.0001〜0.0011%である。一方、0.020%を超えると、鋼中に粗大な酸化物が生成し、冷間加工時に割れの起点となるので、Oは0.020%以下とする。好ましくは0.017%以下である。
Snは、鋼原料(スクラップ)から混入する元素である。粒界に偏析し、粒界炭化物の個数比率の低下を招くので、少ないほど好ましい。Snの含有量は0でもよいが、0.001%未満に低減すると、精錬コストが大幅に増加するので、実質的な下限は0.001〜0.002%以上である。一方、0.050%を超えると、フェライトが脆化し、冷間加工性が低下するので、Snは0.050%以下とする。好ましくは0.040%以下である。
Sbは、Snと同様に、鋼原料(スクラップ)から混入する元素である。粒界に偏析し、粒界炭化物の個数比率の低下を招くので、少ないほど好ましい。Sbの含有量は0でもよいが、0.001%未満に低減すると、精錬コストが大幅に増加するので、実質的な下限は0.001〜0.002%以上である。一方、0.050%を超えると、フェライトが脆化し、冷間加工性が低下するので、Sbは0.050%以下とする。好ましくは0.040%以下である。
Asは、Sn、Sbと同様に、鋼原料(スクラップ)から混入する元素である。粒界に偏析し、粒界炭化物の個数比率の低下を招くので、少ないほど好ましい。Asの含有量は0でもよいが、0.001%未満に低減すると、精錬コストが大幅に増加するので、実質的な下限は0.001〜0.002%以上である。一方、0.050%を超えると、粒界炭化物の個数比率が低下し、冷間加工性が低下するので、Asは0.050%以下とする。好ましくは0.040%以下である。
Crは、焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素であり、また、炭化物に濃化し、オーステナイト相でも安定な炭化物を形成する元素である。添加効果を得るためには、Crは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.007%以上である。一方、0.50%を超えると、炭化物が安定化し、焼入れ時に炭化物の溶解が遅れ、所要の焼入れ強度を達成できないおそれがあるので、Crは0.50%以下とする。好ましくは0.45%以下である。
Moは、Mnと同様に、炭化物の形態制御に有効な元素である。添加効果を得るためには、Moは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.010%以上である。一方、0.10%を超えると、r値の面内異方性が悪化し、冷間加工性が低下するので、Moは0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
Nbは、炭化物の形態制御に有効な元素であり、また、組織を微細化し、靭性の向上に寄与する元素である。添加効果を得るためには、Nbは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.002%以上である。一方、0.10%を超えると、微細なNb炭化物が多数析出し、強度が過度に上昇し、また、粒界炭化物の個数比率が低下し、冷間加工性が低下するので、Nbは0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
Vも、Nbと同様に、炭化物の形態制御に有効な元素であり、また、組織を微細化し、靭性の向上に寄与する元素である。添加効果を得るためには、Vは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.004%以上である。一方、0.10%を超えると、微細なV炭化物が多数析出し、強度が過度に上昇し、また、粒界炭化物の個数比率が低下し、冷間加工性が低下するので、Vは0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
Cuは、フェライトの結晶粒界に偏析し、また、微細な析出物を形成して、強度の向上に寄与する元素である。添加効果を得るためには、Cuは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.005%以上である。一方、0.10%を超えると、赤熱脆性が生じ、熱延での生産性が低下するので、Cuは0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
Wも、Nb、Vと同様に、炭化物の形態制御に有効な元素である。添加効果を得るためには、Wは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.003%以上である。一方、0.10%を超えると、微細なW炭化物が多数析出し、強度が過度に上昇し、また、粒界炭化物の個数比率が低下し、冷間加工性が低下するので、Wは0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
Taも、Nb、V、Wと同様に、炭化物の形態制御に有効な元素である。添加効果を得るためには、Taは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.005%以上である。一方、0.10%を超えると、微細なW炭化物が多数析出し、強度が過度に上昇し、また、粒界炭化物の個数比率が低下し、冷間加工性が低下するので、Taは0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
Niは、部品の靭性の向上に有効な元素である。添加効果を得るためには、Niは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.004%以上である。一方、0.10%を超えると、粒界炭化物の個数比率が低下し、冷間加工性が低下するので、Niは0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
Mgは、微量の添加で硫化物の形態を制御できる元素である。添加効果を得るためには、Mgは0.0001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.0008%以上である。一方、0.050%を超えると、フェライトが脆化し、冷間加工性が低下するので、Mgは0.050%以下とする。好ましくは0.040%以下である。
Caは、Mgと同様に、微量の添加で硫化物の形態を制御できる元素である。添加効果を得るためには、Caは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.003%以上である。一方、0.050%を超えると、粗大なCa酸化物が生成し、冷間加工時に割れ発生の起点となるので、Caは0.050%以下とする。好ましくは0.040%以下である。
Yは、Mg、Caと同様に、微量の添加で硫化物の形態を制御できる元素である。添加効果を得るためには、Yは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.003%以上である。一方、0.050%を超えると、粗大なY酸化物が生成し、冷間加工時に割れ発生の起点となるので、Yは0.050%以下とする。好ましくは0.035%以下である。
Zrは、Mg、Ca、Yと同様に、微量の添加で硫化物の形態を制御できる元素である。添加効果を得るためには、Zrは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.004%以上である。一方、0.050%を超えると、粗大なZr酸化物が生成し、冷間加工時に割れ発生の起点となるので、Zrは0.050%以下とする。好ましくは0.045%以下である。
Laは、微量の添加で硫化物の形態制御に有効な元素であるが、粒界に偏析し、粒界炭化物の個数比率の低下を招く元素でもある。添加効果を得るためには、Laは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.004%以上である。一方、0.050%を超えると、粒界炭化物の個数比率が低下し、冷間加工性が低下するので、Laは0.050%以下とする。好ましくは0.045%以下である。
Ceは、Laと同様に、微量の添加で硫化物の形態を制御できる元素であるが、粒界に偏析し、粒界炭化物の個数比率の低下を招く元素でもある。添加効果を得るためには、Ceは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.004%以上である。一方、0.050%を超えると、粒界炭化物の個数比率が低下し、冷間加工性が低下するので、Ceは0.050%以下とする。好ましくは0.046%以下である。
Tiは、炭化物の形態制御に有効な元素であり、また、組織を微細化して靭性の向上に寄与する元素でもある。添加効果を得るためには、Tiは0.001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.005%以上である。一方、0.10%を超えると、粗大なTi酸化物が生成し、冷間加工時に割れの起点となるので、Tiは0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
Bは、部品熱処理時の焼入れ性を高めて組織を均一化し、靭性の向上に寄与する元素である。添加効果を得るためには、Bは0.0001%以上とするのが好ましい。より好ましくは0.0006%以上である。一方、0.010%を超えると、粗大なB酸化物が生成し、冷間加工時に割れの起点となるので、Bは0.010%以下とする。好ましくは0.009%以下である。
表1に示す成分組成の連続鋳造鋳片(鋼塊)を、1240℃で1.8時間加熱した後、熱間圧延に供し、表2に記載の温度で仕上げ熱延を終了した後、表2に記載の温度で巻き取り、板厚3.0mmの熱延コイルを製造した。熱延コイルを酸洗し、箱型焼鈍炉内に熱延コイルを装入し、雰囲気を95%水素−5%窒素に制御して、室温から705℃に加熱し、705℃で36時間保持して熱延コイル内の温度分布を均一化してから、に760℃まで加熱し、760℃で10時間保持した。
焼鈍条件の影響を調べるため、表1に示す成分組成の鋼片を1240℃で1.8時間加熱した後、熱間圧延に供し、820℃で仕上げ熱延を終了した後、ROT上で45℃/秒の冷却速度で520℃まで冷却し、510℃で巻き取り、板厚3.0mmの熱延コイルを製造し、表3に示す焼鈍条件で2段ステップ型の箱焼鈍を施し、板厚3.0mmのサンプルを作製した。
Claims (3)
- 質量%で、
C :0.10〜0.40%、
Si:0.01〜0.30%、
Mn:1.00〜2.00%、
P :0.020%以下、
S :0.010%以下、
Al:0.10%以下、
N :0.010%以下、
O :0.020%以下、
Cr:0〜0.50%、
Mo:0〜0.10%、
Nb:0〜0.10%、
V :0〜0.10%、
Cu:0〜0.10%、
W :0〜0.10%、
Ta:0〜0.10%、
Ni:0〜0.10%、
Sn:0〜0.050%、
Sb:0〜0.050%、
As:0〜0.050%、
Mg:0〜0.050%、
Ca:0〜0.050%、
Y :0〜0.050%、
Zr:0〜0.050%、
La:0〜0.050%、
Ce:0〜0.050%
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板であって、
上記鋼板の金属組織が
フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率が1超、
結晶粒界上の炭化物の球状化率が80%以上、
炭化物の平均粒子径が0.1μm以上、2.0μm以下、
フェライト粒径が20.5μm以上、50μm以下、及び
パーライトの面積率が6%以下
を満たし、
上記鋼板のビッカース硬さが100HV以上170HV以下であり、
圧延方向から0°方向と圧延方向から90°方向の全伸びが、両方向とも35%以上である
ことを特徴とする鋼板。 - 前記Feの一部に代えて、
Ti:0.10%以下、及び
B :0.010%以下、
の1種又は2種を含有することを特徴とする請求項1に記載の鋼板。 - 請求項1又は2に記載の鋼板を製造する製造方法であって、
請求項1又は2に記載の成分組成の鋼片を、750℃以上850℃以下の温度域で仕上げ圧延を完了する熱間圧延を施し熱延鋼板とし、
上記熱延鋼板を400℃以上550℃以下で巻き取り、
巻き取った熱延鋼板に酸洗を施し、
酸洗した熱延鋼板を650℃以上720℃以下の温度域で、3時間以上60時間以下保持する1段目の焼鈍を施し、次いで、
熱延鋼板を725℃以上790℃以下の温度域で、3時間以上50時間以下保持する2段目の焼鈍を施し、
焼鈍後の熱延鋼板を、1℃/時間以上30℃/時間以下の冷却速度で650℃まで冷却する
ことを特徴とする鋼板の製造方法。
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