JP6354274B2 - Hot-rolled steel sheet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、熱延鋼板に関するおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a hot-rolled steel sheet and a method for producing the same.
近年、自動車の燃費向上をはじめとした各種鋼板の軽量化を目的として、鉄合金等の鋼板の高強度化、Al合金等の軽金属の適用などが進められている。しかし、Al合金等の軽金属は、鋼等の重金属と比較して、比強度が高いという利点があるものの、著しく高価であるという欠点があるため、その適用は特殊な用途に限られている。従って、各種鋼板の軽量化をより安価でかつ広い範囲で推進するためには、鋼板の高強度化が必要とされる。 In recent years, for the purpose of reducing the weight of various steel sheets, including improving the fuel efficiency of automobiles, increasing the strength of steel sheets such as iron alloys and applying light metals such as Al alloys have been promoted. However, although light metals such as Al alloys have the advantage of higher specific strength than heavy metals such as steel, they have the disadvantage of being extremely expensive, so their application is limited to special applications. Therefore, in order to promote the weight reduction of various steel plates at a lower cost and in a wider range, it is necessary to increase the strength of the steel plates.
鋼板の高強度化は、一般的に成形性(加工性)等の材料特性の劣化を伴う。このため、高強度鋼板の開発においては、材料特性を劣化させずに、高強度化を図ることが重要となる。特に、内板部材、構造部材、足廻り部材等の自動車部材として用いられる鋼板は、伸びフランジ加工性、バーリング加工性、延性、疲労耐久性及び耐食性等が求められ、これら材料特性と高強度性とを如何に高次元でバランス良く発揮させるかが重要である。例えば、車体重量の約20%を占める構造部材や足廻り部材等の自動車部材に用いられる鋼板は、せん断加工、打ち抜き加工などによりブランキング、穴開けなどを行った後、伸びフランジ加工、バーリング加工などを主体としたプレス成形が施されるために、非常に厳しい穴拡げ性(λ値)が求められる。 Increasing the strength of steel sheets generally involves deterioration of material properties such as formability (workability). For this reason, in the development of a high-strength steel sheet, it is important to increase the strength without deteriorating the material properties. In particular, steel plates used as automobile members such as inner plate members, structural members, and suspension members are required to have stretch flange workability, burring workability, ductility, fatigue durability, corrosion resistance, and the like. It is important how to achieve the balance in a high dimension. For example, steel plates used for automobile members such as structural members and suspension members that account for approximately 20% of the weight of the vehicle body are subjected to blanking and drilling by shearing, punching, etc., followed by stretch flange processing and burring processing. Therefore, very severe hole expansibility (λ value) is required.
このような部材に対して用いられる鋼板では、せん断加工、打ち抜き加工によって形成された端面に疵、微小割れなどが発生し、これら発生した疵、微小割れなどよりき裂が進展し疲労破壊に至ることが懸念される。このため、上記鋼材の端面においては、疲労耐久性を向上させるために疵、微小割れなどを生じさせないことが必要とされている。これらの端面に発生した疵、微小割れなどとして、端面の板面と平行に割れが発生する。この割れを「はがれ」と呼んでいる。この「はがれ」は、特に540MPa級の鋼板では、約80%程度、780MPa級の鋼板ではほぼ100%発生する。また、この「はがれ」は、穴拡げ率とは相関無く発生する。例えば、穴拡げ率が50%でも、100%でも発生する。 In a steel sheet used for such a member, flaws and microcracks are generated on the end surface formed by shearing and punching, and cracks develop from these generated flaws and microcracks, leading to fatigue failure. There is concern. For this reason, in order to improve fatigue durability on the end surface of the said steel material, it is required not to produce a flaw, a microcrack, etc. Cracks are generated in parallel with the plate surfaces of the end faces as wrinkles and minute cracks generated on these end faces. This crack is called “peeling”. This “peeling” occurs about 80% particularly in a 540 MPa grade steel plate and almost 100% in a 780 MPa grade steel plate. Further, this “peeling” occurs without correlation with the hole expansion rate. For example, it occurs even when the hole expansion rate is 50% or 100%.
例えば、穴拡げ性(λ値)に優れる鋼板としては、Ti、Nb等の微細析出物により析出強化されたフェライト主相の鋼板とその製造方法が報告されている。 For example, as a steel plate excellent in hole expansibility (λ value), a ferrite main phase steel plate precipitation strengthened by fine precipitates such as Ti and Nb and a method for producing the same have been reported.
特許文献1では、質量%で、C:0.01〜0.10%、Si:1.0%以下、Mn:2.5%以下、P:0.08%以下、S:0.005%以下、Al:0.015〜0.050%、Ti:0.10%〜0.30%を含有し、方位差15°以上で囲まれた粒の平均粒径が5μm以下のフェライトを主体としたフランジ性に優れた高強度熱延鋼板とその製造方法が開示されている。また、特許文献2および3では、Moを添加し析出物を微細化することで高強度でありながら優れた伸びフランジ性を達成する高張力熱延鋼板の技術が開示されている。 In Patent Document 1, in mass%, C: 0.01 to 0.10%, Si: 1.0% or less, Mn: 2.5% or less, P: 0.08% or less, S: 0.005% Hereinafter, mainly containing ferrite containing Al: 0.015 to 0.050%, Ti: 0.10% to 0.30%, and having an average grain size of 5 μm or less surrounded by an orientation difference of 15 ° or more. A high-strength hot-rolled steel sheet having excellent flangeability and a method for producing the same are disclosed. Patent Documents 2 and 3 disclose a technique of a high-tensile hot-rolled steel sheet that achieves excellent stretch flangeability while having high strength by adding Mo to refine the precipitates.
特許文献1に記載された熱延鋼板の製法では、TiCの整合析出を回避するため、500℃超〜600℃未満では巻き取り処理できないという問題を有している。 The method for producing a hot-rolled steel sheet described in Patent Document 1 has a problem that the winding process cannot be performed at temperatures higher than 500 ° C. to lower than 600 ° C. in order to avoid TiC coherent precipitation.
特許文献2、3に記載された熱延鋼板およびその製法では、高価な合金元素であるMoを0.07%以上添加することを必須としているため製造コストが高いという問題点がある。 In the hot-rolled steel sheet and its manufacturing method described in Patent Documents 2 and 3, there is a problem that the manufacturing cost is high because it is essential to add Mo, which is an expensive alloy element, in an amount of 0.07% or more.
更に、本発明者らの追試によると、引用文献2または3の化学組成の鋼では、打抜き後に「はがれ」が発生し、これらの文献に記載された技術では、せん断加工、打ち抜き加工などにより形成された端面での疵、微小割れを完全に抑制することができない。 Furthermore, according to the additional test by the present inventors, in the steel having the chemical composition of the cited reference 2 or 3, “peeling” occurs after punching, and in the techniques described in these references, it is formed by shearing or punching. It is impossible to completely suppress wrinkles and microcracks at the end face.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、高強度でありながら優れた加工性を有する、すなわち、穴拡げ性に優れる高強度熱延鋼板を提供することを目的とする。本発明は、また、穴拡げ性に優れる高強度熱延鋼板を安価で安定して製造できる製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object to provide a high-strength hot-rolled steel sheet having excellent workability while having high strength, that is, excellent in hole expansibility . To do. Another object of the present invention is to provide a production method that can stably produce a high-strength hot-rolled steel sheet excellent in hole expansibility at low cost.
なお、「穴拡げ性に優れる」とは、日本鉄鋼連盟規格JFS T 1001−1996記載の穴拡げ試験方法において、500MPa級の鋼板では150%以上の穴拡げ率、780MPa以上の鋼板では80%以上の穴拡げ率を達成できることを意味する。「耐はがれ性に優れる」とは、上記の穴拡げ試験方法後に破断面割れが無いことを意味する。 “Excellent hole expansibility ” means that, in the hole expansion test method described in the Japan Iron and Steel Federation Standard JFS T 1001-1996, a hole expansion rate of 150% or more for a steel plate of 500 MPa class and 80% or more for a steel plate of 780 MPa or more. This means that the hole expansion rate can be achieved. "Excellent peel resistance" means that there is no fracture surface crack after the above-mentioned hole expansion test method.
本発明者らは、上記の目的を達成するために、鋭意検討した結果、以下の知見を得た。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained the following knowledge.
1)セメンタイトの析出を抑制し、かつ固溶Cを確保することで、優れた耐「はがれ」性と優れた穴拡げ性を両立することができる。 1) to suppress the precipitation of cementite, and by securing the solid solution C, it is possible to achieve both excellent hole expandability and excellent "peeling" property.
2)Siを極力少なくすることで変態温度が低下し、鋼板強度の変動をもたらす高温域でのTiC析出を抑制することが可能である。 2) By reducing Si as much as possible, the transformation temperature decreases, and TiC precipitation in a high temperature range that causes fluctuations in steel sheet strength can be suppressed.
3)Crを必須元素とすることで、穴拡げ性を劣化させる粗大かつアスペクト比の大きなセメンタイトの析出を抑制できるとともに、固溶Cが確保できる。 3) By using Cr as an essential element, it is possible to suppress precipitation of cementite having a large aspect ratio and a large aspect ratio that degrades hole expansibility , and it is possible to secure solid solution C.
4)またCrを含有させることで、TiC中へCrが固溶して微細な複合炭化物の析出量が増加し、析出強化できる。 4) Moreover, by containing Cr, Cr solid-dissolves in TiC, the precipitation amount of fine composite carbide increases, and precipitation strengthening can be achieved.
5)鋼板の製造において、粗圧延と仕上げ圧延の温度と圧下率をある範囲に制限するとともに、巻き取り開始から450℃までの冷却速度範囲を制御することで、TiCのサイズと数密度を適正化でき、巻き取り開始温度が500〜650℃の範囲であっても、鋼板の強度、穴拡げ性および耐「はがれ」性をともに高めることができる。 5) In the production of steel sheets, the temperature and rolling reduction of rough rolling and finish rolling are limited to a certain range, and the cooling speed range from the start of winding to 450 ° C is controlled, so that the size and number density of TiC are appropriate. reduction can, be in the range coiling starting temperature of 500 to 650 ° C., it is possible to increase the strength of the steel sheet, hole expandability and resistance to "peeling" property together.
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、下記の熱延鋼板およびその製造方法を要旨とする。 This invention is made | formed based on such knowledge, and makes a summary the following hot-rolled steel plate and its manufacturing method.
(1)化学組成が、質量%で、C:0.01〜0.1%、Si:0.3%以下、Mn:0.4〜3%、P:0.1%以下、S:0.03%以下、Al:0.001〜1%、N:0.01%以下、Cr:0.05〜1%、Nb:0.003〜0.05%、Ti:0.003〜0.2%、Cu:0〜1.2%、Ni:0〜0.6%、Mo:0〜1%、V:0〜0.2%、Ca:0〜0.005%、REM:0〜0.02%、B:0〜0.002%、残部:Feおよび不純物であり、下記(1)式および(2)式の関係を満足し、
金属組織中に、面積割合が1%以下、かつ平均粒径が2μm以下であるセメンタイトを有し、該セメンタイト中のCr濃度が平均で0.5〜40質量%であり、該セメンタイトのうち、粒径が0.5μm以下、かつアスペクト比が5以下であるセメンタイトの全セメンタイトに占める面積割合が60%以上であり、TiとCrの複合炭化物の平均粒径が10nm以下、数密度が1×1013個/mm3以上であり、
引張強度が500MPa以上であり、穴拡げ性および耐はがれ性に優れる熱延鋼板。
0.005≦[Si]/[Cr]≦2・・・(1)
0.5≦[Mn]/[Cr]≦20・・・(2)
ただし、上記式中の[Si]、[Cr]および[Mn]は、それぞれの元素の含有量(質量%)を意味する。
(1) Chemical composition is mass%, C: 0.01 to 0.1%, Si: 0.3% or less, Mn: 0.4 to 3%, P: 0.1% or less, S: 0 0.03% or less, Al: 0.001-1%, N: 0.01% or less, Cr: 0.05-1%, Nb: 0.003-0.05%, Ti: 0.003-0. 2%, Cu: 0 to 1.2%, Ni: 0 to 0.6%, Mo: 0 to 1%, V: 0 to 0.2%, Ca: 0 to 0.005%, REM: 0 to 0% 0.02%, B: 0 to 0.002%, balance: Fe and impurities, satisfying the relationship of the following formulas (1) and (2):
In the metal structure, has a cementite having an area ratio of 1% or less and an average particle diameter of 2 μm or less, and the Cr concentration in the cementite is 0.5 to 40% by mass on average, The area ratio of cementite having a particle diameter of 0.5 μm or less and an aspect ratio of 5 or less in the total cementite is 60% or more, the average particle diameter of the composite carbide of Ti and Cr is 10 nm or less, and the number density is 1 × 10 13 pieces / mm 3 or more ,
A hot-rolled steel sheet having a tensile strength of 500 MPa or more and excellent hole expansibility and peeling resistance .
0.005 ≦ [Si] / [Cr] ≦ 2 (1)
0.5 ≦ [Mn] / [Cr] ≦ 20 (2)
However, [Si], [Cr] and [Mn] in the above formula mean the content (mass%) of each element.
(2)前記化学組成が、質量%で、Cu:0.2〜1.2%、Ni:0.1〜0.6%、Mo:0.05〜1%、V:0.02〜0.2%から選択される1種以上を含有する、上記(1)の熱延鋼板。 (2) The said chemical composition is the mass%, Cu: 0.2-1.2%, Ni: 0.1-0.6%, Mo: 0.05-1%, V: 0.02-0 The hot rolled steel sheet according to the above (1), which contains one or more selected from 2%.
(3)前記化学組成が、質量%で、Ca:0.0005〜0.005%および/またはREM:0.0005〜0.02%を含有する、上記(1)または(2)の熱延鋼板。 (3) The hot rolling of (1) or (2) above, wherein the chemical composition contains, by mass%, Ca: 0.0005 to 0.005% and / or REM: 0.0005 to 0.02% steel sheet.
(4)前記化学組成が、質量%で、B:0.0002〜0.002%を含有する、上記(1)〜(3)のいずれかの熱延鋼板。 (4) The hot rolled steel sheet according to any one of (1) to (3), wherein the chemical composition is B% by mass and contains B: 0.0002 to 0.002%.
(5)亜鉛めっきが施されている、上記(1)〜(4)のいずれかの熱延鋼板。 (5) The hot-rolled steel sheet according to any one of (1) to (4) above, which is galvanized.
(6)下記工程(A)〜(E)を備える、上記(1)〜(4)のいずれかの熱延鋼板の製造方法。
(A)上記(1)〜(4)のいずれかの化学組成を有する鋼塊または鋼片を1150〜1280℃に加熱する工程、
(B)加熱された鋼塊または鋼片に、1050℃以上の温度域で、かつ累積圧下率が40%以上となる条件で粗圧延を行い、粗バーを得る工程、
(C)粗バーに、仕上げ圧延開始温度:1000℃以上、累積圧下率:70%以上かつ最終パスの圧下率:3〜25%、仕上げ圧延終了温度:820〜980℃を満足する条件で、仕上げ圧延を行い、鋼板を得る工程、
(D)得られた鋼板を、15℃/秒超の平均冷却速度で、500〜650℃の温度域まで冷却する工程、
(E)、冷却された鋼板を、450℃までの平均冷却速度が0.008〜1.0℃/秒となる条件で巻き取る工程。
(6) The method for producing a hot-rolled steel sheet according to any one of (1) to (4), comprising the following steps (A) to (E).
(A) A step of heating the steel ingot or steel slab having the chemical composition of any one of (1) to (4) to 1150 to 1280 ° C,
(B) A step of rough rolling the heated steel ingot or steel slab in a temperature range of 1050 ° C. or higher and a cumulative reduction ratio of 40% or higher to obtain a rough bar;
(C) In the condition that the rough bar has a finish rolling start temperature of 1000 ° C. or higher, a cumulative rolling reduction ratio of 70% or higher, a final rolling reduction ratio of 3 to 25%, and a finish rolling finish temperature of 820 to 980 ° C. A step of performing finish rolling to obtain a steel plate,
(D) a step of cooling the obtained steel sheet to a temperature range of 500 to 650 ° C. at an average cooling rate exceeding 15 ° C./second;
(E) The process of winding the cooled steel plate on the conditions that the average cooling rate to 450 degreeC is 0.008-1.0 degree-C / sec.
(7)前記(C)の工程を、下記式を満足する条件で行う、上記(6)の熱延鋼板の製造方法。
ただし、上記式中の各記号の意味は次の通りである。
[Nb]:Nbの含有量(質量%)
[Ti]:Tiの含有量(質量%)
t:最終圧延パスの1つ前の圧延完了から最終圧延パスの圧延開始までの時間(秒)
T:最終圧延パスの1つ前の圧延パスの圧延完了温度(℃)
(7) The method for producing a hot-rolled steel sheet according to (6), wherein the step (C) is performed under a condition that satisfies the following formula.
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
[Nb]: Nb content (% by mass)
[Ti]: Ti content (% by mass)
t: Time (seconds) from the completion of rolling immediately before the final rolling pass to the start of rolling in the final rolling pass
T: Rolling completion temperature (° C.) of the rolling pass immediately before the final rolling pass
(8)巻き取り後の鋼板を酸洗した後、亜鉛めっき浴中に浸積させて鋼板表面を亜鉛めっきする、上記(6)または(7)の熱延鋼板の製造方法。 (8) The method for producing a hot-rolled steel sheet according to (6) or (7), wherein the steel sheet after winding is pickled and then immersed in a galvanizing bath to galvanize the surface of the steel sheet.
(9)亜鉛めっき後の鋼板を合金化処理する、上記(8)の熱延鋼板の製造方法。 (9) The method for producing a hot-rolled steel sheet according to (8), wherein the galvanized steel sheet is alloyed.
本発明によれば、穴拡げ性に優れる高強度熱延鋼板を提供することができる。この鋼板は、厳しい加工性および穴拡げ性が要求される部材に用いるのに適している。また、本発明によれば、500MPa級以上、更に780MPa級以上の鋼板グレードであり、かつ穴拡げ性および耐「はがれ」性に優れる高強度熱延鋼板を安価で安定して製造できる。このため、本発明は工業的価値が高い。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high intensity | strength hot-rolled steel plate excellent in hole expansibility can be provided. This steel plate is suitable for use in members that require strict workability and hole expandability. In addition, according to the present invention, a high-strength hot-rolled steel sheet having a steel plate grade of 500 MPa class or higher, further 780 MPa class or higher, and excellent in hole expansibility and “peeling resistance” can be stably manufactured at low cost. For this reason, this invention has high industrial value.
以下に、本発明を実施するための形態として、穴拡げ性に優れる高強度熱延鋼板(以下、単に「熱延鋼板」という。)について詳細に説明する。なお、以下の説明において、各元素の含有量についての「%」は「質量%」を意味する。 Hereinafter, a high-strength hot-rolled steel sheet (hereinafter simply referred to as “hot-rolled steel sheet”) excellent in hole expansibility will be described in detail as an embodiment for carrying out the present invention. In the following description, “%” for the content of each element means “mass%”.
1.熱延鋼板の化学組成
C:0.01〜0.1%
Cは、Nb、Ti等と結合して鋼板中で析出物を形成し、析出強化により強度向上に寄与する元素である。Cの含有量は、0.01%未満では、その効果を得ることができず、また、0.1%を超えると、穴拡げ加工時の割れの起点となる鉄系炭化物が増加し、穴拡げ値が劣化する。このため、Cの含有量は、0.01〜0.1%とした。Cの含有量は0.08%以下であることが好ましく、0.07%以下とすることがより好ましい。Cの含有量の下限は、0.03%とすることが好ましい。
1. Chemical composition of hot-rolled steel sheet C: 0.01 to 0.1%
C is an element that combines with Nb, Ti or the like to form precipitates in the steel sheet and contributes to strength improvement by precipitation strengthening. The content of C is less than 0.01% can not be obtained the effect, and if it exceeds 0.1%, an increase in iron-based carbide serving as a starting point for cracking during hole expansion processing, the hole The spread value deteriorates. For this reason, the C content is set to 0.01 to 0.1%. The C content is preferably 0.08% or less, and more preferably 0.07% or less. The lower limit of the C content is preferably 0.03%.
Si:0.3%以下
Siは、材料組織中におけるセメンタイト等の鉄系炭化物の析出を抑制し、延性および穴拡げ性の向上に寄与する効果があるが、その含有量が過剰な場合、フェライト変態が生じ易くなり、これに伴い高温域でTiCが析出し易くなる。高温域での析出は、析出量のばらつきを生じ易く、結果として強度や穴拡げ性等の材質変動をもたらす。また高温域での析出は粒界の固溶C量を減少させ、耐はがれ性を劣化させる。したがってSi含有量は0.3%以下とした。Si含有量は、0.1%以下とするのが望ましい。このように、Si含有量を低減しているので、鉄系炭化物の析出を抑制するためには、NbおよびTiの含有、ならびに、製造プロセスの限定が必要となる。これらについては後述する。Si含有量の下限は、特に規定しないが、ウロコ、紡錘スケールといったスケール系欠陥の発生を抑制する場合には、Si含有量は0.01%以上とするのが好ましい。より好ましいSi含有量は、0.03%以上である。
Si: 0.3% or less Si has the effect of suppressing precipitation of iron-based carbides such as cementite in the material structure and contributing to the improvement of ductility and hole expansibility , but if its content is excessive, ferrite Transformation is likely to occur, and TiC is likely to precipitate at high temperatures. Precipitation at high temperatures tends to cause variations in the amount of precipitation, resulting in material variations such as strength and hole expansibility . Precipitation in a high temperature region decreases the amount of solid solution C at the grain boundaries and degrades the peel resistance. Therefore, the Si content is set to 0.3% or less. The Si content is desirably 0.1% or less. Thus, since Si content is reduced, in order to suppress precipitation of iron-based carbides, it is necessary to contain Nb and Ti and to limit the manufacturing process. These will be described later. The lower limit of the Si content is not particularly defined, but when the generation of scale defects such as scales and spindle scales is suppressed, the Si content is preferably 0.01% or more. A more preferable Si content is 0.03% or more.
Mn:0.4〜3%
Mnは、固溶強化及び焼入れ強化により強度向上に寄与する元素である。Mn含有量が0.4%未満ではこの効果を得ることができず、Mn含有量が3%を超えると、この効果が飽和するばかりでなく、過度に焼入れ性が高まり穴拡げ性に優れる連続冷却変態組織の形成が困難となる。このため、Mn含有量は、0.4〜3%とした。焼入れ性を向上させて穴拡げ性に優れる連続冷却変態組織の形成を容易にするには、Mnは0.5%以上含有させるのが好ましく、0.6%以上含有させることがより好ましい。Mnの好ましい上限は2.4%である。
Mn: 0.4 to 3%
Mn is an element that contributes to strength improvement by solid solution strengthening and quenching strengthening. Mn content is not possible to obtain this effect is less than 0.4%, the Mn content exceeds 3%, not only the effect is saturated, excessive excellent is increased hole expandability hardenability continuous Formation of a cooling transformation structure becomes difficult. For this reason, Mn content was 0.4 to 3%. In order to improve the hardenability and facilitate the formation of a continuously cooled transformed structure having excellent hole expansibility , Mn is preferably contained in an amount of 0.5% or more, more preferably 0.6% or more. A preferable upper limit of Mn is 2.4%.
P:0.1%以下
Pは、鋼の精錬時に不可避的に混入する不純物であり、粒界に偏析し、含有量の増加に伴い靭性を低下させる元素である。このため、P含有量は、低いほど望ましく、0.1%を超えると、加工性および溶接性に悪影響を及ぼすので、0.1%以下とした。特に、穴拡げ性および溶接性を向上させるためには、P含有量は、0.02%以下とすることが望ましく、0.015%以下とすることが更に望ましい。Pの下限は特に定めないが、過剰な低減は製造コストを劣化させるので、0.005%以上とするのが好ましい。
P: 0.1% or less P is an impurity that is inevitably mixed during the refining of steel, and is an element that segregates at the grain boundary and decreases toughness as the content increases. For this reason, the P content is preferably as low as possible. If it exceeds 0.1%, the workability and weldability are adversely affected. In particular, in order to improve hole expandability and weldability, the P content is preferably 0.02% or less, and more preferably 0.015% or less. The lower limit of P is not particularly defined, but excessive reduction deteriorates the manufacturing cost, so 0.005% or more is preferable.
S:0.03%以下
Sは、鋼の精錬時に不可避的に混入する不純物であり、含有量が多すぎると、熱間圧延時の割れを引き起こすばかりでなく、穴拡げ性を劣化させるA系介在物を生成させる。このため、S含有量は、極力低減させるべきであるが、0.03%までは許容できる。穴拡げ性を向上させるためには、0.01%以下とするのが好ましく、0.005%以下とするのがより好ましい。Sの下限は特に定めないが、過剰な低減は製造コストを劣化させるので、0.001%以上とするのが好ましい。
S: 0.03% or less S is an impurity that is inevitably mixed during refining of steel. If the content is too large, not only will cracking occur during hot rolling, but the A-type will deteriorate hole expansibility. Inclusions are generated. For this reason, the S content should be reduced as much as possible, but is acceptable up to 0.03%. In order to improve hole expansibility, it is preferable to set it as 0.01% or less, and it is more preferable to set it as 0.005% or less. Although the lower limit of S is not particularly defined, excessive reduction deteriorates the manufacturing cost, so 0.001% or more is preferable.
Al:0.001〜1%
Alは、鋼板の製鋼工程における溶鋼脱酸に有効な元素であり、0.001%以上含有させる。その含有量が過剰な場合にはコストの上昇を招くため、その上限は1%とした。Alは、非金属介在物を増大させ延性および靭性を劣化させることがあるので、Alの含有量は0.10%以下とすることが好ましく、0.05%以下とすることがより好ましい。Al含有量の下限は、0.01%以上とすることが好ましい。
Al: 0.001 to 1%
Al is an effective element for molten steel deoxidation in the steelmaking process of the steel sheet, and is contained in an amount of 0.001% or more. When the content is excessive, the cost is increased, so the upper limit is set to 1%. Al increases nonmetallic inclusions and may deteriorate ductility and toughness. Therefore, the Al content is preferably 0.10% or less, and more preferably 0.05% or less. The lower limit of the Al content is preferably 0.01% or more.
N:0.01%以下
Nは、鋼の精錬時に不可避的に混入する不純物であり、Ti、Nb等と化合して窒化物を形成する元素である。この窒化物は、比較的高温で析出して粗大化しやすく、穴拡げ加工時の割れの起点となる恐れがある。また、この窒化物は、後述するようにNb、Tiを有効活用するためには少ない方が好ましい。従って、Nの含有量は0.01%以下とした。本発明の熱延鋼板を時効劣化が問題となる部材として使用する場合、N含有量は0.006%以下とすることが好ましい。これは、これを超える含有は時効劣化を著しくさせるからである。また、本発明の熱延鋼板を製造後二週間以上室温で放置した後、加工に供することを前提とする部材として使用する場合、N含有量は0.005%以下とするのが好ましく、0.004%以下とするのがより好ましい。時効劣化対策のためである。更に、本発明の熱延鋼板を、高温環境下で放置させるような部材(たとえば、夏季の高温環境下で放置される部材、船舶等による輸出時に赤道を越えるような部材)として使用する場合、N含有量は0.003%未満とすることが好ましい。Nの下限は特に定めないが、過剰な低減は製造コストを劣化させるので、0.001%以上とするのが好ましい。
N: 0.01% or less N is an impurity that is inevitably mixed during the refining of steel, and is an element that forms a nitride by combining with Ti, Nb, and the like. This nitride is likely to precipitate and coarsen at a relatively high temperature, and may become a starting point of cracking during hole expansion processing. Further, as described later, it is preferable that the amount of this nitride is small in order to effectively use Nb and Ti. Therefore, the N content is set to 0.01% or less. When the hot-rolled steel sheet of the present invention is used as a member that causes aging deterioration, the N content is preferably 0.006% or less. This is because the content exceeding this causes aging deterioration remarkably. In addition, when the hot-rolled steel sheet of the present invention is used as a member on the premise that the hot-rolled steel sheet of the present invention is left at room temperature for 2 weeks or more and then subjected to processing, the N content is preferably 0.005% or less. It is more preferable to set it to 0.004% or less. This is for aging deterioration countermeasures. Furthermore, when using the hot-rolled steel sheet of the present invention as a member that is allowed to stand in a high temperature environment (for example, a member that is left in a high temperature environment in summer, a member that exceeds the equator when exported by a ship, etc.) The N content is preferably less than 0.003%. Although the lower limit of N is not particularly defined, excessive reduction deteriorates the manufacturing cost, so 0.001% or more is preferable.
Cr:0.05〜1.0%
Crは、本発明において最も重要な元素の一つである。Crは、パーライト変態を抑制しセメンタイト中に固溶してセメンタイトのサイズ、形態を制御することで穴拡げ性を向上させるとともに、TiC析出物中に固溶することで析出物の数密度を増し、析出強化量を高めることができる。このため、Cr含有量を0.05%以上含有させる。一方、1.0%を超えて含有させても、この効果は飽和しコストが嵩むばかりでなく、化成処理性の低下が著しくなる。したがって、Cr含有量は0.05〜1.0%とした。上記効果をより確実に得るためには、Cr含有量を0.2%以上とすることが望ましく、0.4%以上とすることがより望ましい。
Cr: 0.05-1.0%
Cr is one of the most important elements in the present invention. Cr suppresses pearlite transformation and improves the hole expansibility by controlling the size and shape of cementite by solid solution in cementite, and increases the number density of precipitates by dissolving in TiC precipitates. The amount of reinforcement can be increased. For this reason, Cr content is made to contain 0.05% or more. On the other hand, even if the content exceeds 1.0%, this effect is saturated and the cost is increased, and the chemical conversion treatment performance is remarkably lowered. Therefore, the Cr content is set to 0.05 to 1.0%. In order to obtain the above effect more reliably, the Cr content is desirably 0.2% or more, and more desirably 0.4% or more.
Nb:0.003〜0.05%
Nbは、本発明において最も重要な元素の一つである。Nbは圧延終了後の冷却中または巻取り後に炭化物として微細析出し、析出強化により強度を向上させる。更に、Nbは、炭化物としてCを固定し、穴拡げ性にとって有害であるセメンタイトの生成を抑制する。これらの効果を得るためには、Nbを0.003%以上含有させる必要がある。一方、Nb含有量が0.05%を超えてもこれらの効果が飽和する。このため、Nbの含有量は、0.003〜0.05%とした。Nb含有量は0.005%超とするのが好ましい。
Nb: 0.003 to 0.05%
Nb is one of the most important elements in the present invention. Nb precipitates finely as carbide during cooling after rolling or after winding, and improves strength by precipitation strengthening. Furthermore, Nb fixes C as a carbide and suppresses the formation of cementite, which is harmful to hole expansibility . In order to obtain these effects, it is necessary to contain 0.003% or more of Nb. On the other hand, even if the Nb content exceeds 0.05%, these effects are saturated. Therefore, the Nb content is set to 0.003 to 0.05%. The Nb content is preferably more than 0.005%.
Ti:0.003〜0.2%
Tiは、本発明において最も重要な元素の一つである。Nbと同様に圧延終了後の冷却中および巻取り後に炭化物として微細析出し、析出強化により強度を向上させる。更に、Tiは、炭化物としてCを固定し、穴拡げ性にとって有害であるセメンタイトの生成を抑制する。これらの効果を得るためには、Tiを0.003%以上含有させる必要がある。一方、0.2%を超えて含有させてもこれらの効果が飽和する。このため、Tiの含有量は、0.003〜0.2%とした。Ti含有量は0.005%以上とするのが好ましい。
Ti: 0.003-0.2%
Ti is one of the most important elements in the present invention. Like Nb, it precipitates finely as carbide during cooling after rolling and after winding, and the strength is improved by precipitation strengthening. Furthermore, Ti fixes C as a carbide and suppresses the formation of cementite, which is harmful to hole expansibility . In order to acquire these effects, it is necessary to contain 0.003% or more of Ti. On the other hand, even if the content exceeds 0.2%, these effects are saturated. For this reason, the content of Ti is set to 0.003 to 0.2%. The Ti content is preferably 0.005% or more.
Cu:0〜1.2%
Ni:0〜0.6%
Mo:0〜1%
V:0〜0.2%
Cu、Ni、MoおよびVは、析出強化または固溶強化により熱延鋼板の強度を向上させる効果がある元素であるので、これらの元素の一種以上を含有させてもよい。これらの元素の含有量が一定量を超えてもその効果は飽和し、経済性を劣化させるので、それぞれの元素を含有させる場合には、Cuの上限は1.2%、Niの上限は0.6%、Moの上限は1%、Vの上限は0.2%とする。上記の効果を十分に得るためには、それぞれ、Cuは0.2%以上、Niは0.1%以上、Moは0.05%以上、Vは0.02%以上含有させるのが好ましい。
Cu: 0 to 1.2%
Ni: 0 to 0.6%
Mo: 0 to 1%
V: 0 to 0.2%
Since Cu, Ni, Mo, and V are elements that have the effect of improving the strength of the hot-rolled steel sheet by precipitation strengthening or solid solution strengthening, one or more of these elements may be contained. Even if the content of these elements exceeds a certain amount, the effect is saturated and the economy is deteriorated. Therefore, when each element is contained, the upper limit of Cu is 1.2% and the upper limit of Ni is 0. 0.6%, the upper limit of Mo is 1%, and the upper limit of V is 0.2%. In order to sufficiently obtain the above effects, it is preferable that Cu is 0.2% or more, Ni is 0.1% or more, Mo is 0.05% or more, and V is 0.02% or more.
Ca:0〜0.005%
REM:0〜0.02%
CaおよびREM(希土類元素)は、破壊の起点となり、加工性を劣化させる原因となる非金属介在物の形態を制御し、加工性を向上させる元素であるので、これらの元素の一種以上を含有させてもよい。これらの元素の含有量が一定量を超えてもその効果は飽和し、経済性を劣化させるので、それぞれの元素を含有させる場合には、Caの上限は0.005%、REMの上限は0.02%とする。上記の効果を十分に得るためには、それぞれ、Caは0.0005%以上、REMは0.0005%以上含有させるのが好ましい。
Ca: 0 to 0.005%
REM: 0 to 0.02%
Ca and REM (rare earth elements) are elements that improve the workability by controlling the form of non-metallic inclusions that are the starting point of destruction and cause deterioration of workability, and therefore contain one or more of these elements. You may let them. Even if the content of these elements exceeds a certain amount, the effect is saturated and the economy is deteriorated. Therefore, when each element is contained, the upper limit of Ca is 0.005% and the upper limit of REM is 0. 0.02%. In order to sufficiently obtain the above effects, it is preferable that Ca is contained in an amount of 0.0005% or more and REM is contained in an amount of 0.0005% or more, respectively.
なお、REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素の総称であり、REMの含有量は上記元素の合計量を意味する。 Note that REM is a generic name for a total of 17 elements of Sc, Y, and lanthanoid, and the content of REM means the total amount of the above elements.
B:0〜0.002%
Bは、粒界に偏析し、固溶Cとともに存在する場合、粒界強度を高める効果があるので、含有させてもよい。しかし、その含有量が0.002%を超えると、スラブ割れを起こす。従って、Bを含有させる場合には、その含有量を0.002%以下とする。Bは、焼き入れ性を向上させ、穴拡げ性にとって好ましいミクロ組織である連続冷却変態組織の形成を容易にする効果があるので、0.0005%以上含有させるのが好ましく、0.001%以上含有させるのがより好ましい。
B: 0 to 0.002%
When B segregates at the grain boundary and exists together with the solid solution C, B has an effect of increasing the grain boundary strength, and may be contained. However, when the content exceeds 0.002%, slab cracking occurs. Therefore, when B is contained, the content is made 0.002% or less. B has the effect of improving the hardenability and facilitating the formation of a continuous cooling transformation structure that is a favorable microstructure for hole expansibility . Therefore, B is preferably contained in an amount of 0.0005% or more, and 0.001% or more. It is more preferable to make it contain.
本発明の熱延鋼板においては、上述の通り、各元素の含有量をそれぞれ一定範囲とするだけでは足りず、各元素の含有量のバランスを調整することが極めて重要であり、特に、下記の(1)式および(2)式の関係を満足する必要がある。
0.005≦[Si]/[Cr]≦2・・・(1)
0.5≦[Mn]/[Cr]≦20・・・(2)
ただし、上記式中の[Si]、[Cr]および[Mn]は、それぞれの元素の含有量(質量%)を意味する。
In the hot-rolled steel sheet of the present invention, as described above, it is not enough to set the content of each element within a certain range, and it is extremely important to adjust the balance of the content of each element. It is necessary to satisfy the relationship between the expressions (1) and (2).
0.005 ≦ [Si] / [Cr] ≦ 2 (1)
0.5 ≦ [Mn] / [Cr] ≦ 20 (2)
However, [Si], [Cr] and [Mn] in the above formula mean the content (mass%) of each element.
本発明において、TiCのサイズおよび析出量、ならびに、セメンタイトのサイズおよび形態を制御することが極めて重要である。TiCとセメンタイトの析出挙動は、SiとCrの含有量のバランスによってそれぞれ変化し、その含有量の比([Si]/[Cr])を0.005〜2の範囲とする必要がある。[Si]/[Cr]が0.005未満の場合、過度に焼入れ性が高まり、低温域でのTiCの析出が生じにくくなる。一方、[Si]/[Cr]が2を超える場合、高温域でTiCが析出するため材質変動が生じるとともに、固溶C量が減少し耐「はがれ」性が劣化する。更に粗大なセメンタイトが析出し、穴拡げ性が劣化する。好ましい範囲は0.01〜1である。 In the present invention, it is extremely important to control the size and amount of TiC and the size and morphology of cementite. The precipitation behavior of TiC and cementite varies depending on the balance of the content of Si and Cr, and the content ratio ([Si] / [Cr]) needs to be in the range of 0.005 to 2. When [Si] / [Cr] is less than 0.005, the hardenability is excessively increased and TiC is hardly precipitated in a low temperature range. On the other hand, when [Si] / [Cr] exceeds 2, TiC precipitates in a high temperature range, resulting in material fluctuations and a decrease in the amount of solute C, which deteriorates the “peeling resistance”. Furthermore, coarse cementite precipitates and the hole expansibility deteriorates. A preferred range is 0.01-1.
MnおよびCrは、ともに焼入れ性を高める元素であり、高温でのフェライト変態を抑制することでTiCの析出を抑制し、材質の安定化に寄与する。しかし、MnとCrとではセメンタイトの析出制御と焼入れ性を高める効果が異なるので、その含有量の比([Mn]/[Cr])を0.5〜20の範囲とする必要がある。[Mn]/[Cr]が0.5未満の場合、過度に焼入れ性が高まり、低温域でのTiCの析出が生じにくくなる。一方、[Mn]/[Cr]が20を超える場合、所望のセメンタイトのサイズ、形態に制御することが困難となる。好ましい範囲は1〜10である。 Both Mn and Cr are elements that enhance the hardenability, and suppress the precipitation of TiC by suppressing the ferrite transformation at high temperature, thereby contributing to the stabilization of the material. However, since Mn and Cr have different effects on controlling the precipitation of cementite and enhancing the hardenability, the content ratio ([Mn] / [Cr]) needs to be in the range of 0.5-20. When [Mn] / [Cr] is less than 0.5, the hardenability is excessively increased and TiC is hardly precipitated in a low temperature region. On the other hand, when [Mn] / [Cr] exceeds 20, it is difficult to control the size and form of the desired cementite. A preferred range is 1-10.
本発明の熱延鋼板の化学組成は、上記の各元素をそれぞれ規定される範囲で含むほか、残部はFeおよび不純物である。不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料その他の要因により混入する成分を意味する。 The chemical composition of the hot-rolled steel sheet according to the present invention includes the above-mentioned elements within the specified ranges, and the balance is Fe and impurities. An impurity means the component mixed by raw materials and other factors, such as an ore and a scrap, when manufacturing steel materials industrially.
2.熱延鋼板のミクロ組織等の冶金的因子
(1)セメンタイト
面積割合:1%以下
平均粒径:2μm以下
穴拡げ値に代表される伸びフランジ加工性およびバーリング加工性は、打ち抜き加工時またはせん断加工時に発生する割れの起点となるボイドの影響を受ける。ボイドは、金属組織中の硬度差の大きな場所で発生しやすく、特にセメンタイトが含まれる場合、セメンタイトと母相の界面で母相粒が過剰な応力集中を受けボイドが発生する。そのため、鋼板中に析出しているセメンタイトの面積割合は1%以下、セメンタイトの平均粒径は2μm以下に限定する。セメンタイトの面積割合が1%を超える場合または平均粒径が2μmを超える場合は、上述した理由により穴拡げ性が劣化する。面積割合は少ないほど、平均粒径は小さいほど、穴拡げ性への悪影響がなくなるので下限値は特に規定しないが、後述するセメンタイトの測定では面積割合0.01%、平均粒径0.02μm程度が測定限界である。
2. Metallurgical factors such as microstructure of hot-rolled steel sheet (1) Cementite Area ratio: 1% or less Average particle size: 2μm or less Stretch flange workability and burring workability represented by hole expansion values are determined during punching or shearing. It is affected by voids that are the starting point of cracks that sometimes occur. Voids are likely to occur in places where the hardness difference in the metal structure is large. In particular, when cementite is included, voids are generated due to excessive stress concentration at the interface between the cementite and the matrix. Therefore, the area ratio of the cementite precipitated in the steel sheet is limited to 1% or less, and the average particle size of the cementite is limited to 2 μm or less. If or when the average particle size area ratio of cementite exceeds 1% is more than 2μm, the hole expandability is deteriorated for the reasons described above. The lower the area ratio, the smaller the average particle diameter, and the worse the hole expandability is eliminated. Therefore, the lower limit is not specified. However, in the measurement of cementite described later, the area ratio is 0.01% and the average particle diameter is about 0.02 μm. Is the measurement limit.
セメンタイト中のCr濃度:平均で0.5〜40質量%
セメンタイト中に0.5質量%以上のCrを固溶させることで母相粒の粒径に対して相対的に小さなセメンタイトが形成しやすく、力学的に応力集中とならず、ボイドが発生しにくいことから穴拡げ性が向上する。しかし、該Cr濃度が40質量%を超える場合は、セメンタイトからCr炭化物へと変化し、穴拡げ性および耐「はがれ性」を劣化させる場合がある。
Cr concentration in cementite: 0.5-40% by mass on average
By dissolving 0.5% by mass or more of Cr in cementite, it is easy to form cementite that is relatively small with respect to the grain size of the parent phase grains. Therefore, the hole expandability is improved. However, if the Cr concentration exceeds 40 wt%, it changed from cementite to Cr carbides, which may degrade the hole expandability and resistance to "peeling resistance".
粒径が0.5μm以下、かつアスペクト比が5以下であるセメンタイト:60%以上
セメンタイトについては、面積割合および平均粒径に加えて、粒径が0.5μm以下、かつアスペクト比が5以下であるセメンタイトの全セメンタイトに占める面積割合を60%以上とする。これにより母相粒に対してセメンタイト粒が相対的に小さく、変形に対する異方性が小さいために、力学的に応力集中とならず、ボイドが発生しにくいことから穴拡げ性が向上する。
Cementite having a particle size of 0.5 μm or less and an aspect ratio of 5 or less: 60% or more For cementite, in addition to the area ratio and average particle size, the particle size is 0.5 μm or less and the aspect ratio is 5 or less. An area ratio of a certain cementite to the total cementite is set to 60% or more. As a result, the cementite grains are relatively small with respect to the parent phase grains and the anisotropy to deformation is small, so that stress concentration is not mechanically concentrated, and voids are less likely to be generated, thereby improving hole expandability.
ここでセメンタイトの粒径およびアスペクト比、所定形状のセメンタイトの面積割合の測定は、以下のようにして行った。供試鋼の鋼板板幅の1/4Wまたは3/4W位置より切出した試料の1/4厚のところから透過型電子顕微鏡サンプルを採取し、透過型電子顕微鏡によって200kVの加速電圧で観察した。観察された析出物は、ディフラクションパターンを解析することによりセメンタイトであることを確認した。更に透過型電子顕微鏡に付設されたエネルギー分散型X線分析装置(Energy dispersive X−ray spectrometry)を用いて、セメンタイト中のCr濃度を測定した。セメンタイトの粒径、アスペクト比および粒径1μm以下のセメンタイトが占める面積割合は、5000倍の倍率にて任意に観察した10視野について、市販の画像解析ソフト「Image−Pro」を用いて算出した。 Here, the particle size and aspect ratio of cementite and the area ratio of cementite having a predetermined shape were measured as follows. A transmission electron microscope sample was taken from a 1/4 thickness of the sample cut from the 1/4 W or 3/4 W position of the steel plate width of the test steel, and observed with a transmission electron microscope at an acceleration voltage of 200 kV. The observed precipitate was confirmed to be cementite by analyzing the diffraction pattern. Furthermore, the Cr concentration in cementite was measured using an energy dispersive X-ray spectrometer attached to a transmission electron microscope. The cementite particle size, aspect ratio, and the area ratio occupied by cementite having a particle size of 1 μm or less were calculated using commercially available image analysis software “Image-Pro” for 10 fields of view arbitrarily observed at a magnification of 5000 times.
(2)母相のミクロ組織
なお、本発明の熱延鋼板における母相のミクロ組織は特に限定しないが、より優れた穴拡げ性を得るためには、連続冷却変態組織(Zw)が望ましい。また、本発明を適用した熱延鋼板の母相のミクロ組織は、これら加工性と一様伸びに代表される延性を両立させるために、体積率で20%以下のポリゴナルフェライト(PF)が含まれてもよい。因みに、ミクロ組織の体積率とは、測定視野における面積分率をいう。連続冷却変態組織の場合には、結晶粒内の固溶Cが粒内に留まりながら変態する。したがって、粒界に固溶Cが存在する確率が低い。
(2) Microstructure of parent phase The microstructure of the parent phase in the hot-rolled steel sheet of the present invention is not particularly limited, but a continuous cooling transformation structure (Zw) is desirable in order to obtain better hole expansibility . In addition, the microstructure of the matrix of the hot rolled steel sheet to which the present invention is applied has a volume fraction of polygonal ferrite (PF) of 20% or less in order to achieve both workability and ductility represented by uniform elongation. May be included. Incidentally, the volume fraction of the microstructure refers to the area fraction in the measurement visual field. In the case of a continuously cooled transformation structure, the solid solution C in the crystal grains is transformed while remaining in the grains. Therefore, the probability that solute C exists at the grain boundary is low.
ここで、本発明おける連続冷却変態組織(Zw)とは、日本鉄鋼協会基礎研究会ベイナイト調査研究部会/編;低炭素鋼のベイナイト組織と変態挙動に関する最近の研究−ベイナイト調査研究部会最終報告書−(1994年 日本鉄鋼協会)に記載されているように、拡散的機構により生成するポリゴナルフェライトまたはパーライトを含むミクロ組織と無拡散でせん断的機構により生成するマルテンサイトとの中間段階にある変態組織と定義されるミクロ組織をいう。すなわち、連続冷却変態組織(Zw)とは、光学顕微鏡観察組織として上記参考文献125〜127頁にあるように、主にBainitic ferrite(α°B)(写真集内ではα°B)と、Granular bainitic ferrite(αB)と、Quasi−polygonal ferrite(αq)とから構成され、更に少量の残留オーステナイト(γr)と、Martensite−austenite(MA)とを含むミクロ組織であると定義される。なお、αqとは、ポリゴナルフェライト(PF)と同様にエッチングにより内部構造が現出しないが、形状がアシュキュラーでありPFとは明確に区別される。ここでは、対象とする結晶粒の周囲長さlq、その円相当径をdqとするとそれらの比(lq/dq)がlq/dq≧3.5を満たす粒がαqである。本発明における連続冷却変態組織(Zw)とは、このうちα°B、αB、αq、γr、MAのうちいずれか一種または二種以上を含むミクロ組織と定義される。なお、少量のγr、MAはその合計量を3%以下とする。 Here, the continuous cooling transformation structure (Zw) in the present invention is the Japan Iron and Steel Institute Basic Research Group, Bainite Research Group / Edition; Recent Research on Bainite Structure and Transformation Behavior of Low Carbon Steels-Final Report of Bainite Research Group -As described in (1994 Japan Iron and Steel Institute), the transformation in the intermediate stage between the microstructure containing polygonal ferrite or pearlite produced by the diffusion mechanism and the martensite produced by the non-diffusion shearing mechanism A microstructure defined as an organization. That is, the continuous cooling transformation structure (Zw) is mainly a basic ferrite (α ° B) (α ° B in the photo book) and a Granular as described in the above-mentioned reference pages 125 to 127 as an optical microscope observation structure. It is defined as a microstructure composed of bainite ferrite (αB) and quasi-polygonal ferrite (αq), and further containing a small amount of retained austenite (γr) and martensite-austentite (MA). Note that αq does not reveal an internal structure by etching like polygonal ferrite (PF), but the shape is ash and is clearly distinguished from PF. Here, αq is a grain whose ratio (lq / dq) satisfies lq / dq ≧ 3.5 when the perimeter length lq of the target crystal grain is dq and the equivalent circle diameter is dq. The continuous cooling transformation structure (Zw) in the present invention is defined as a microstructure containing one or more of α ° B, αB, αq, γr, and MA. Note that a small amount of γr and MA is 3% or less in total.
この連続冷却変態組織(Zw)は、ナイタール試薬を用いたエッチングでの光学顕微鏡観察では判別しにくい。そこで、EBSP−OIMTMを用いて判別する。EBSP−OIMTM(Electron Back Scatter Diffraction Pattern−Orientation Image Microscopy)法では、走査型電子顕微鏡(Scaninng Electron Microscope)内で高傾斜した試料に電子線を照射し、後方散乱して形成された菊池パターンを高感度カメラで撮影し、コンピュータ画像処理することにより照射点の結晶方位を短時間で測定する。 This continuous cooling transformation structure (Zw) is difficult to distinguish by optical microscope observation in etching using a nital reagent. Therefore, the determination is made using EBSP-OIM ™ . In the EBSP-OIM ™ (Electron Back Scatter Diffraction Pattern-Orientation Image Microscopy) method, an electron beam is formed by irradiating a backscattered pond with a high-tilt sample in a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope). The crystal orientation at the irradiation point is measured in a short time by taking a picture with a high sensitivity camera and processing the computer image.
EBSP法では、バルク試料表面の微細構造並びに結晶方位の定量的解析ができ、分析エリアは、SEMの分解能にもよるが、SEMで観察できる領域内であれば最小20nmの分解能まで分析できる。EBSP−OIMTM法による解析は、数時間かけて、分析したい領域を等間隔のグリッド状に数万点マッピングして行う。多結晶材料では、試料内の結晶方位分布や結晶粒の大きさを見ることができる。本発明おいては、その各パケットの方位差を15°としてマッピングした画像より判別が可能なものを連続冷却変態組織(Zw)と便宜的に定義しても良い。 The EBSP method can quantitatively analyze the microstructure and crystal orientation of the bulk sample surface, and the analysis area can be analyzed up to a minimum resolution of 20 nm as long as it is within the region that can be observed with the SEM, depending on the resolution of the SEM. The analysis by the EBSP-OIM TM method is performed by mapping several tens of thousands of points to be analyzed in a grid pattern at equal intervals over several hours. For polycrystalline materials, the crystal orientation distribution and crystal grain size in the sample can be seen. In the present invention, an image that can be discriminated from an image mapped with the azimuth difference of each packet as 15 ° may be conveniently defined as a continuous cooling transformation structure (Zw).
(3)TiとCrの複合炭化物
平均粒径:10nm以下
粗大なTiとCrの複合炭化物は、析出強化に寄与しにくいため、その平均粒径は10nm以下とする。複合炭化物の平均粒径は、7nm以下であることが好ましい。複合炭化物の平均粒径の下限は特に定めないが、析出強化の機構がOrowan機構からCutting機構に変わり所望の析出強化量が得られない可能性があることから、0.5nm以上であることが好ましい。
(3) Composite carbide of Ti and Cr Average particle size: 10 nm or less Since the coarse composite carbide of Ti and Cr hardly contributes to precipitation strengthening, the average particle size is set to 10 nm or less. The average particle size of the composite carbide is preferably 7 nm or less. The lower limit of the average particle size of the composite carbide is not particularly defined, but the precipitation strengthening mechanism is changed from the Orowan mechanism to the Cutting mechanism, and a desired precipitation strengthening amount may not be obtained. preferable.
数密度:1×1013個/mm3以上
複合炭化物の数密度が1×1013個/mm3未満では、十分な析出強化作用が得られず、延性、穴拡げ性、耐はがれ性を確保しながら所望の引張強度(TS)を得ることができない。複合炭化物の数密度は、5×1013個/mm3以上とすることが好ましい。
Number density: 1 × 10 13 pieces / mm 3 or more If the number density of the composite carbide is less than 1 × 10 13 pieces / mm 3 , sufficient precipitation strengthening action cannot be obtained, and ductility, hole expansibility and peeling resistance are ensured. However, the desired tensile strength (TS) cannot be obtained. The number density of the composite carbide is preferably 5 × 10 13 pieces / mm 3 or more.
Crは、TiC中に固溶して、複合炭化物の形態を制御し、数密度を増加させる効果を有する。この効果を得るにはTiC中のCr固溶量を2〜30質量%とするのが好ましい。TiC中のCr固溶量が2質量%を未満である場合は、Cr添加による析出強化が不十分となる場合があり、30質量%を超える場合は、複合炭化物がCr炭化物になりやすく十分な析出強化が得られない場合があるからである。 Cr is dissolved in TiC and has the effect of controlling the form of the composite carbide and increasing the number density. In order to obtain this effect, the amount of Cr solid solution in TiC is preferably 2 to 30% by mass. When the amount of Cr solid solution in TiC is less than 2% by mass, precipitation strengthening due to the addition of Cr may be insufficient, and when it exceeds 30% by mass, the composite carbide is likely to become Cr carbide. This is because precipitation strengthening may not be obtained.
ここで、複合炭化物のサイズおよび複合炭化物中のCr濃度の測定は、三次元アトムプローブ測定法により、以下のようにして行った。 Here, the size of the composite carbide and the Cr concentration in the composite carbide were measured by the three-dimensional atom probe measurement method as follows.
まず、測定対象の試料から、切断および電解研磨法により、必要に応じて電解研磨法とあわせて集束イオンビーム加工法を活用し、針状の試料を作製する。三次元アトムプローブ測定では、積算されたデータを再構築して実空間での実際の原子の分布像として求めることができる。複合炭化物の立体分布像の体積と複合炭化物の数から複合炭化物の個数密度が求まる。また、上記複合炭化物のサイズは、観察された複合炭化物の構成原子数とその格子定数から、複合炭化物を球状と仮定し算出した直径をサイズとする。ここで粒径が0.5nm以上を有効な複合炭化物とする。任意に30個以上の複合炭化物の直径を測定し、その平均値を求める。またCr含有量は任意に30個以上の複合炭化物中のTiとCrの原子数を測定し、両者の比から算出した。 First, a needle-like sample is prepared from a sample to be measured by cutting and electrolytic polishing using a focused ion beam processing method in combination with an electrolytic polishing method as necessary. In the three-dimensional atom probe measurement, the accumulated data can be reconstructed and obtained as an actual distribution image of atoms in real space. The number density of the composite carbide can be obtained from the volume of the three-dimensional distribution image of the composite carbide and the number of the composite carbide. The size of the composite carbide is defined as the diameter calculated from the observed number of constituent atoms of the composite carbide and its lattice constant, assuming that the composite carbide is spherical. Here, an effective composite carbide having a particle size of 0.5 nm or more is used. The diameter of 30 or more complex carbides is arbitrarily measured, and the average value is obtained. The Cr content was arbitrarily calculated by measuring the number of Ti and Cr atoms in 30 or more composite carbides, and calculating the ratio between them.
3.熱延鋼板の製造方法
次に、本発明を適用した熱延鋼板の製造方法の限定理由について詳細に述べる。
本発明において、熱間圧延工程に先行して行う、上記の化学組成を有する鋼片の製造方法は特に限定しない。すなわち、上記の化学組成を有する鋼片の製造方法としては、高炉、転炉や電炉等による溶製工程に引き続き、各種の2次精練工程で目的の成分含有量になるように成分調整を行い、次いで通常の連続鋳造またはインゴット法による鋳造のほか、薄スラブ鋳造などの方法で鋳造工程を行うようにしてもよい。なお、原料にはスクラップを使用しても構わない。また、連続鋳造によってスラブを得た場合には、高温鋳片のまま熱間圧延機に直送してもよいし、室温まで冷却後に加熱炉にて再加熱した後に熱間圧延してもよい。
3. Next, the reason for limitation of the manufacturing method of the hot-rolled steel sheet to which the present invention is applied will be described in detail.
In this invention, the manufacturing method of the steel slab which has said chemical composition performed prior to a hot rolling process is not specifically limited. That is, as a method for producing a steel slab having the above chemical composition, the components are adjusted so that the desired component content is obtained in various secondary scouring steps following the smelting step using a blast furnace, converter, electric furnace or the like. Then, the casting process may be performed by a method such as thin slab casting in addition to normal continuous casting or ingot casting. In addition, you may use a scrap for a raw material. When a slab is obtained by continuous casting, it may be sent directly to a hot rolling mill with a high-temperature slab, or may be hot-rolled after being reheated in a heating furnace after being cooled to room temperature.
(1)加熱工程
上記の化学組成を有する鋼塊または鋼片は、熱間圧延工程前に1150〜1280℃に加熱される。加熱温度が1150℃未満であるとNbおよびTiの炭窒化物が十分に母材中に溶解しない。この場合は、圧延終了後の冷却中または巻取り後にNbおよびTiが炭化物として微細析出することにより析出強化を利用した強度を向上させる効果を得ることができない。また、粗大なNbおよびTiの炭窒化物が残存することで穴拡げ性を劣化させる。一方、加熱温度が1280℃を超えるとスケールロスが多くなる。また、この加熱工程における加熱時間については特に定めないが、Nbの炭窒化物の溶解を十分に進行させるためには、上記の加熱温度に達してから30分以上保持することが望ましい。ただし、鋳造後の鋳片を高温のまま直送して圧延する場合はこの限りではない。
(1) Heating process The steel ingot or steel piece which has said chemical composition is heated at 1150-1280 degreeC before a hot rolling process. When the heating temperature is less than 1150 ° C., Nb and Ti carbonitrides are not sufficiently dissolved in the base material. In this case, the effect of improving the strength using precipitation strengthening cannot be obtained by fine precipitation of Nb and Ti as carbides during cooling after rolling or after winding. Further, the presence of coarse Nb and Ti carbonitrides degrades hole expansibility . On the other hand, when the heating temperature exceeds 1280 ° C., the scale loss increases. In addition, the heating time in this heating step is not particularly defined, but in order to sufficiently dissolve the Nb carbonitride, it is desirable to hold it for 30 minutes or more after reaching the above heating temperature. However, this is not the case when the cast slab is directly fed and rolled at a high temperature.
(2)粗圧延工程
スラブ加熱工程の後は、特に待つことなく加熱炉より抽出したスラブに対して、累積圧下率が40%以上かつ粗圧延終了温度が1050℃以上となる条件で粗圧延を行って、粗バーを得る。
(2) Rough rolling process After the slab heating process, the rough rolling is performed under a condition that the cumulative rolling reduction is 40% or more and the rough rolling finish temperature is 1050 ° C. or more with respect to the slab extracted from the heating furnace without waiting. Go to get a coarse bar.
この粗圧延工程において、粗圧延終了温度が1050℃未満では、TiおよびNbが炭化物としてオーステナイト中に粗大に析出して、鋼板の加工性を劣化させる。また粗圧延での熱間変形抵抗が増して、粗圧延の操業に障害をきたす恐れがある。粗圧延終了温度の上限は特に規定しないが、1150℃とするのが好ましい。あまりに高温になると、粗圧延中に生成する二次スケールが成長しすぎて、後に実施するデスケーリングまたは仕上げ圧延でスケールを除去することが困難となるからである。また、この温度域での累積圧下率が40%未満では、鋳造時の凝固組織を十分に破壊して、結晶組織を等軸化できず、鋼板の加工性を阻害する。よって、粗圧延工程は、終了温度が1050℃以上かつ累積圧下率が40%以上となる条件で行うこととする。 In this rough rolling step, when the rough rolling end temperature is less than 1050 ° C., Ti and Nb are coarsely precipitated in the austenite as carbides, and the workability of the steel sheet is deteriorated. In addition, the hot deformation resistance in rough rolling is increased, and there is a risk that the rough rolling operation may be hindered. The upper limit of the rough rolling end temperature is not particularly defined, but is preferably 1150 ° C. If the temperature is too high, the secondary scale produced during rough rolling will grow too much, making it difficult to remove the scale by descaling or finish rolling to be performed later. Moreover, if the cumulative rolling reduction in this temperature range is less than 40%, the solidification structure at the time of casting is fully destroyed, the crystal structure cannot be equiaxed, and the workability of the steel sheet is hindered. Therefore, the rough rolling process is performed under conditions where the end temperature is 1050 ° C. or higher and the cumulative rolling reduction is 40% or higher.
なお、得られた粗バーについては、粗圧延工程と仕上げ圧延工程との間で各粗バーを接合し、連続的に仕上げ圧延工程を行うようなエンドレス圧延を行うようにしてもよい。その際に粗バーを一旦コイル状に巻き、必要に応じて保温機能を有するカバーに格納し、再度巻き戻してから接合を行ってもよい。 In addition, about the obtained rough bar, you may make it perform endless rolling which joins each rough bar between a rough rolling process and a finish rolling process, and performs a finish rolling process continuously. At that time, the coarse bar may be wound once in a coil shape, stored in a cover having a heat retaining function as necessary, and rewound again before joining.
また、熱間圧延工程の際に、粗バーの圧延方向、板幅方向および板厚方向における温度のバラツキを小さく制御することが求められる場合がある。この場合は、必要に応じて、粗圧延工程の粗圧延機と仕上げ圧延工程の仕上げ圧延機との間、または、仕上げ圧延工程中の各スタンド間において、粗バーの圧延方向、板幅方向および板厚方向における温度のバラツキを制御できる加熱装置を使用して粗バーを加熱してもよい。加熱装置の方式としては、ガス加熱、通電加熱、誘導加熱等の様々な加熱手段が考えられるが、粗バーの圧延方向、板幅方向および板厚方向における温度のバラツキを小さく制御可能であれば、いかなる公知の手段を用いてもよい。 In addition, during the hot rolling process, it may be required to control the temperature variation in the rolling direction, the plate width direction, and the plate thickness direction of the rough bar to be small. In this case, if necessary, between the rough rolling mill in the rough rolling process and the finish rolling mill in the finish rolling process, or between each stand in the finish rolling process, the rolling direction of the rough bar, the sheet width direction, and You may heat a rough bar using the heating apparatus which can control the variation in the temperature in a plate | board thickness direction. Various heating means such as gas heating, energization heating, induction heating, etc. can be considered as the heating device method, but if the variation in temperature in the rolling direction, plate width direction and plate thickness direction of the coarse bar can be controlled to be small Any known means may be used.
(3)仕上げ圧延工程
得られた粗バーに、累積圧下率:70%以上かつ最終パスの圧下率:3〜25%、仕上げ圧延温度:820〜980℃の条件で、仕上げ圧延を行い、鋼板を得る。
(3) Finish rolling step The obtained rough bar is subjected to finish rolling under the conditions of cumulative reduction ratio: 70% or more, final pass reduction ratio: 3 to 25%, and finish rolling temperature: 820 to 980 ° C. Get.
仕上げ圧延開始温度は、後述する仕上げ圧延終了温度を確保できればよいので、特に規定しないが、仕上げ圧延の温度があまりに低いと、仕上げ圧延中に粗大なTiCおよびNbCが析出することで析出強化量が低下する。よって、仕上げ圧延開始温度は、1000℃以上とすることが好ましく、再結晶オーステナイト粒を細粒化する観点から1100℃以下とすることが好ましい。 The finish rolling start temperature is not particularly limited as long as the finish rolling finish temperature described later can be secured. However, if the finish rolling temperature is too low, coarse TiC and NbC are precipitated during finish rolling, resulting in a precipitation strengthening amount. descend. Therefore, the finish rolling start temperature is preferably 1000 ° C. or higher, and preferably 1100 ° C. or lower from the viewpoint of refining recrystallized austenite grains.
ここで、鋼板の加工性向上には変態前の再結晶オーステナイトの微細化が有効であるが、累積圧下率が70%未満だと十分に微細化することができず、また再結晶が十分に進行せずに未再結晶オーステナイトの割合が高くなり、加工性を劣化させる。また、仕上げ圧延工程においては、最終パスの圧下率が3%未満であると通板形状が劣化し、ホットコイル形成時におけるコイルの巻き形状および製品板厚精度に悪影響を及ぼす懸念がある。一方、最終パスの圧下率が25%を超えると、過度のひずみの導入により熱延鋼板内部の転位密度が必要以上に増加する。仕上げ圧延工程終了後において、転位密度の高い領域は、ひずみエネルギーが高いため、フェライト組織に変態し易い。このような変態により形成されたフェライトは、あまり炭素を固溶せずに析出するため、母層中に含まれていた炭素がオーステナイトとフェライトとの界面に集中しやすく、界面において粗大なNb、Tiの炭化物が析出し易くなる。このように仕上げ圧延工程において固溶N、Tiが減少した場合は、上述した理由により、鋼板の強度向上が望めない。従って、仕上げ圧延工程における最終パスの圧下率は、3〜25%に制限する。 Here, refinement of recrystallized austenite before transformation is effective for improving the workability of the steel sheet, but if the cumulative rolling reduction is less than 70%, it cannot be sufficiently refined, and recrystallization is sufficient. Without proceeding, the proportion of unrecrystallized austenite increases and the workability deteriorates. Further, in the finish rolling process, when the rolling reduction of the final pass is less than 3%, the sheet passing shape deteriorates, and there is a concern that the coil winding shape and the product plate thickness accuracy during hot coil formation may be adversely affected. On the other hand, when the rolling reduction of the final pass exceeds 25%, the dislocation density inside the hot-rolled steel sheet increases more than necessary due to the introduction of excessive strain. After the finish rolling process, the region having a high dislocation density has a high strain energy, and thus is easily transformed into a ferrite structure. Since the ferrite formed by such transformation precipitates without dissolving so much carbon, the carbon contained in the mother layer tends to concentrate at the interface between austenite and ferrite, and coarse Nb, Ti carbide is easily precipitated. Thus, when solid solution N and Ti reduce in a finish rolling process, the strength improvement of a steel plate cannot be expected for the reason mentioned above. Therefore, the rolling reduction of the final pass in the finish rolling process is limited to 3 to 25%.
仕上げ圧延終了温度が820℃未満の場合は、仕上げ圧延中にオーステナイト中に粗大なTiC、NbCが析出し易くなる。また圧延荷重が過度に高くなり、安定した圧延が困難となる場合がある一方、仕上げ圧延終了温度が980℃を超える場合は、圧延終了後の冷却開始までにγ粒が成長粗大化し、靭性が劣化し、また、延性を得るためのフェライトが析出可能な領域が減少してしまい、結果として延性が劣化する恐れがある。従って、仕上げ圧延工程における仕上げ圧延終了温度は、820〜980℃の温度域とする。 When the finish rolling finish temperature is less than 820 ° C., coarse TiC and NbC are likely to precipitate in austenite during finish rolling. On the other hand, the rolling load may become excessively high and stable rolling may be difficult. On the other hand, if the finish rolling finish temperature exceeds 980 ° C., the γ grains grow and become coarse before the start of cooling after the finish of rolling. In addition, the region in which ferrite for obtaining ductility can be reduced decreases, and as a result, the ductility may be deteriorated. Therefore, the finish rolling end temperature in the finish rolling process is set to a temperature range of 820 to 980 ° C.
仕上げ圧延工程は、下記式を満足する条件で行うことが好ましい。
ただし、上記式中の各記号の意味は次の通りである。
[Nb]:Nbの含有量(質量%)
[Ti]:Tiの含有量(質量%)
t:最終圧延パスの1つ前の圧延完了から最終圧延パスの圧延開始までの時間(秒)
T:最終圧延パスの1つ前の圧延パスの圧延完了温度(℃)
The finish rolling step is preferably performed under conditions that satisfy the following formula.
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
[Nb]: Nb content (% by mass)
[Ti]: Ti content (% by mass)
t: Time (seconds) from the completion of rolling immediately before the final rolling pass to the start of rolling in the final rolling pass
T: Rolling completion temperature (° C.) of the rolling pass immediately before the final rolling pass
上記式を満足する場合、最終圧延パスの1つ前の圧延パスの圧延完了から最終圧延パスの圧延開始までのパス間において、オーステナイトの再結晶が促進されるとともにオーステナイトの粒成長が抑制されるため、圧延中の再結晶オーステナイト粒の微細化が図られ、これにより延性と穴拡げ性に好適な鋼組織を得ることが一層容易となる。 When the above equation is satisfied, austenite recrystallization is promoted and grain growth of austenite is suppressed between passes from the completion of rolling of the rolling pass immediately before the final rolling pass to the start of rolling of the final rolling pass. Therefore, the recrystallized austenite grains are reduced in size during rolling, which makes it easier to obtain a steel structure suitable for ductility and hole expansibility .
(4)冷却工程
仕上げ圧延工程終了後は、得られた鋼板は、15℃/秒超の平均冷却速度で、500〜650℃の温度域まで冷却する。
(4) Cooling step After the finish rolling step, the obtained steel sheet is cooled to a temperature range of 500 to 650 ° C at an average cooling rate of more than 15 ° C / second.
仕上げ圧延工程終了後から巻き取り工程までの冷却中に、セメンタイトとTiC、NbC等の析出核生成の競合が起こる。このため、この間の平均冷却速度が15℃/秒以下であると、セメンタイトの析出核の生成が優先されてしまい、後の巻取り工程において粒界に2μm超のセメンタイトへ成長し、穴拡げ性が劣化してしまう。よって、冷却速度の下限を15℃/秒超とした。なお、冷却工程における冷却速度の上限は、特に限定しなくとも本発明の効果を得ることができるが、熱ひずみによる板そりを考慮すると、300℃/秒を上限とすることが望ましい。冷却停止温度が500℃未満であるとその後の巻き取り中に十分な析出が生じず、所望の鋼板強度が得られない。一方、650℃を超えるとセメンタイトが生じ易く、所望のミクロ組織が得られなくなる。 During cooling from the end of the finish rolling process to the winding process, competition occurs between the formation of cementite and precipitation nuclei such as TiC and NbC. For this reason, when the average cooling rate during this period is 15 ° C./second or less, the formation of cementite precipitation nuclei is prioritized, and in the subsequent winding process, it grows to a cementite of more than 2 μm at the grain boundary, and the hole expandability. Will deteriorate. Therefore, the lower limit of the cooling rate is set to more than 15 ° C./second. Although the upper limit of the cooling rate in the cooling step is not particularly limited, the effect of the present invention can be obtained, but it is desirable to set the upper limit at 300 ° C./second in consideration of plate warpage due to thermal strain. When the cooling stop temperature is less than 500 ° C., sufficient precipitation does not occur during the subsequent winding, and the desired steel plate strength cannot be obtained. On the other hand, when the temperature exceeds 650 ° C., cementite is easily generated, and a desired microstructure cannot be obtained.
なお、冷却工程においては、より優れた穴拡げ性を得るためにミクロ組織を連続冷却変態組織(Zw)とすることが望ましいが、このミクロ組織を得るための冷却速度は15℃/秒超であれば十分である。 In the cooling process, it is desirable that the microstructure is a continuous cooling transformation structure (Zw) in order to obtain better hole expansibility , but the cooling rate for obtaining this microstructure is over 15 ° C./second. If there is enough.
(5)巻き取り工程
冷却された鋼板は、450℃までの平均冷却速度が0.008〜1.0℃/秒となる条件で巻き取る。
(5) Winding step The cooled steel sheet is wound under the condition that the average cooling rate up to 450 ° C is 0.008 to 1.0 ° C / second.
500〜650℃の温度まで冷却された鋼板を巻き取るに際して、冷却終了温度から450℃までの温度域ではセメンタイトとTiC、NbCの析出とその成長が生じるため、この温度範囲での冷却速度を制御することが必要である。その間の平均冷却速度が0.008℃/秒未満ではTiC、NbC析出物の成長が生じ、一方、1.0℃/秒超では析出が不十分となり、ともに所望の鋼板強度を得ることが困難となる。したがって、この温度範囲での冷却速度は0.008〜1.0℃/秒とする。 When winding a steel sheet cooled to a temperature of 500 to 650 ° C., precipitation and growth of cementite, TiC, and NbC occur in the temperature range from the cooling end temperature to 450 ° C. Therefore, the cooling rate in this temperature range is controlled. It is necessary to. If the average cooling rate during that time is less than 0.008 ° C./sec, growth of TiC and NbC precipitates will occur. On the other hand, if it exceeds 1.0 ° C./sec, precipitation will be insufficient, and it will be difficult to obtain the desired steel sheet strength. It becomes. Therefore, the cooling rate in this temperature range is set to 0.008 to 1.0 ° C./second.
(6)その他の工程
全工程終了後においては、鋼板形状の矯正や可動転位導入により延性の向上を図ることを目的として、圧下率0.1〜2%のスキンパス圧延を施すことが望ましい。また、全工程終了後は、得られた熱延鋼板の表面に付着しているスケールの除去を目的として、必要に応じて得られた熱延鋼板に対して酸洗してもよい。更に、酸洗した後には、得られた熱延鋼板に対してインラインまたはオフラインで圧下率10%以下のスキンパスまたは圧下率40%程度までの冷間圧延を施しても構わない。
(6) Other processes After the completion of all processes, it is desirable to perform skin pass rolling with a rolling reduction of 0.1 to 2% for the purpose of improving the ductility by correcting the shape of the steel sheet and introducing movable dislocations. Moreover, after completion | finish of all the processes, you may pickle with respect to the hot-rolled steel plate obtained as needed for the purpose of the removal of the scale adhering to the surface of the obtained hot-rolled steel plate. Furthermore, after pickling, the obtained hot-rolled steel sheet may be subjected to in-line or off-line skin pass with a reduction rate of 10% or less or cold rolling to a reduction rate of about 40%.
本発明を適用した熱延鋼板は、更に、鋳造後、熱間圧延後、冷却後の何れかの場合において、溶融めっきラインにて熱処理を施してもよく、更にこれらの熱延鋼板に対して別途表面処理を施すようにしてもよい。溶融めっきラインにてめっきを施すことにより、熱延鋼板の耐食性が向上する。 The hot-rolled steel sheet to which the present invention is applied may be further subjected to heat treatment in a hot dipping line in any case after casting, after hot rolling, and after cooling. You may make it perform a surface treatment separately. By applying the plating in the hot dipping line, the corrosion resistance of the hot rolled steel sheet is improved.
なお、酸洗後の熱延鋼板に亜鉛めっきを施す場合は、得られた鋼板を亜鉛めっき浴中に浸積し、必要に応じて合金化処理してもよい。合金化処理を施すことにより、熱延鋼板は、耐食性の向上に加えて、スポット溶接等の各種溶接に対する溶接抵抗性が向上する。 In addition, when galvanizing the hot-rolled steel plate after pickling, the obtained steel plate may be immersed in a galvanizing bath and may be alloyed as necessary. By performing the alloying treatment, the hot-rolled steel sheet is improved in resistance to various types of welding such as spot welding in addition to the improvement in corrosion resistance.
ただし、厚板製造工程ではなくて、巻取り工程のある熱延工程で製造される熱延鋼板を前提とする場合、本発明の熱延鋼板の板厚の上限は12mmである。 However, when assuming a hot-rolled steel sheet manufactured in a hot-rolling process having a winding process instead of a thick-sheet manufacturing process, the upper limit of the thickness of the hot-rolled steel sheet of the present invention is 12 mm.
表1に示す化学組成を有する300kgの鋼塊を高周波真空溶解炉にて溶製し、試験用圧延機にて70mm厚さの鋼片にした。 A 300 kg steel ingot having the chemical composition shown in Table 1 was melted in a high-frequency vacuum melting furnace and made into a 70 mm thick steel slab using a test rolling mill.
この鋼片を用いて試験用小型タンデムミルにて熱間圧延を実施し、板厚2.0〜3.6mmの鋼板に仕上げた。圧延完了後、所定の巻き取り温度まで冷却した後、該巻取温度に設定した炉に装入し、所定の冷却速度にて450℃まで冷却した。その後、炉冷して、熱延鋼板を得た。これらの条件を表2に示す。 Using this steel slab, hot rolling was carried out in a small test tandem mill to finish a steel sheet having a thickness of 2.0 to 3.6 mm. After completion of rolling, the steel sheet was cooled to a predetermined coiling temperature, and then charged into a furnace set at the coiling temperature, and cooled to 450 ° C. at a predetermined cooling rate. Then, the furnace was cooled to obtain a hot rolled steel sheet. These conditions are shown in Table 2.
得られた熱延鋼板の一部については、酸洗処理後、めっき浴浸漬およびめっき浴への浸漬を施した後の合金化処理を施した。なお、めっき浴浸漬は、Zn浴温度430〜460℃で行った。また合金化処理は合金化温度500〜600℃で行った。このようにして得られた鋼板の材質を表3に示す。 A part of the obtained hot-rolled steel sheet was subjected to an alloying treatment after the pickling treatment, the immersion in the plating bath and the immersion in the plating bath. The plating bath immersion was performed at a Zn bath temperature of 430 to 460 ° C. The alloying treatment was performed at an alloying temperature of 500 to 600 ° C. Table 3 shows the material of the steel plate thus obtained.
得られた鋼板の評価方法は、前述の方法と同一である。ここで、「ミクロ組織」とは、鋼板板厚の1/4tにおけるミクロ組織を示す。また、「引張試験」結果は、C方向JIS5号試験片の結果を示す。表3中、「TS」は引張強さ、「EI」は伸びをそれぞれ示す。「穴拡げ」結果は、JFS T 1001−1996記載の穴拡げ試験方法で得られた結果を示す。「破断面割れ」結果は、その有無を目視にて確認した結果を示し、破断面割れが無い場合を「無し」と示し、破断面割れがある場合を「有り」と示した。 The evaluation method of the obtained steel plate is the same as that described above. Here, the “microstructure” indicates a microstructure at ¼ t of the steel plate thickness. Further, the “tensile test” result shows the result of the C direction JIS No. 5 test piece. In Table 3, “TS” indicates tensile strength and “EI” indicates elongation. The “hole expansion” result indicates a result obtained by the hole expansion test method described in JFS T 1001-1996. The “fracture surface crack” result indicates a result of visually confirming the presence / absence of the fracture. The case where there is no fracture surface crack is indicated as “ none ”, and the case where there is a fracture surface crack is indicated as “ present ”.
表3に示すように、本発明で規定される範囲内にある試験番号1〜5、8〜11、15、16および22〜25は高い引張強度(TS)を有するとともに、優れた強度−延性バランス(TS×El)と優れた強度−穴拡げバランス(TS×λ)とを有し、優れた耐「はがれ」性を有する。一方、本発明で規定される範囲外の試験番号6、7、12〜14、17〜21および26〜28は、TS×El、TS×λ、耐「はがれ」性の何れかが劣っている。 As shown in Table 3, test numbers 1-5, 8-11, 15, 16, and 22-25 within the range defined by the present invention have high tensile strength (TS) and excellent strength-ductility. It has a balance (TS × El) and excellent strength-hole expansion balance (TS × λ), and has excellent “peeling resistance”. On the other hand, test numbers 6, 7, 12-14, 17-21, and 26-28 outside the range defined in the present invention are inferior in TS × El, TS × λ, and “peeling resistance”. .
本発明によれば、穴拡げ性に優れる高強度熱延鋼板を提供することができる。この熱延鋼板は、高強度性および穴拡げ性が厳しく要求される、内板部材、構造部材、足廻り部材等の自動車部材をはじめとして、造船、建築、橋梁、海洋構造物、圧力容器、ラインパイプ、機械部品などに最適である。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high intensity | strength hot-rolled steel plate excellent in hole expansibility can be provided. This hot-rolled steel sheet is required for high strength and hole expandability, including automobile parts such as inner plate members, structural members, suspension members, shipbuilding, construction, bridges, offshore structures, pressure vessels, Ideal for line pipes and machine parts.
Claims (9)
C:0.01〜0.1%、
Si:0.3%以下、
Mn:0.4〜3%、
P:0.1%以下、
S:0.03%以下、
Al:0.001〜1%、
N:0.01%以下、
Cr:0.05〜1%、
Nb:0.003〜0.05%、
Ti:0.003〜0.2%、
Cu:0〜1.2%、
Ni:0〜0.6%、
Mo:0〜1%、
V:0〜0.2%、
Ca:0〜0.005%、
REM:0〜0.02%、
B:0〜0.002%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(1)式および(2)式の関係を満足し、
金属組織中に、面積割合が1%以下、かつ平均粒径が2μm以下であるセメンタイトを有し、該セメンタイト中のCr濃度が平均で0.5〜40質量%であり、該セメンタイトのうち、粒径が0.5μm以下、かつアスペクト比が5以下であるセメンタイトの全セメンタイトに占める面積割合が60%以上であり、TiとCrの複合炭化物の平均粒径が10nm以下、数密度が1×1013個/mm3以上であり、
引張強度が500MPa以上であり、穴拡げ性および耐はがれ性に優れる熱延鋼板。
0.005≦[Si]/[Cr]≦2・・・(1)
0.5≦[Mn]/[Cr]≦20・・・(2)
ただし、上記式中の[Si]、[Cr]および[Mn]は、それぞれの元素の含有量(質量%)を意味する。 Chemical composition is mass%,
C: 0.01 to 0.1%
Si: 0.3% or less,
Mn: 0.4 to 3%
P: 0.1% or less,
S: 0.03% or less,
Al: 0.001 to 1%,
N: 0.01% or less,
Cr: 0.05 to 1%,
Nb: 0.003 to 0.05%,
Ti: 0.003 to 0.2%,
Cu: 0 to 1.2%,
Ni: 0 to 0.6%,
Mo: 0 to 1%,
V: 0 to 0.2%,
Ca: 0 to 0.005%,
REM: 0 to 0.02%,
B: 0 to 0.002%,
Balance: Fe and impurities,
Satisfying the relationship of the following formulas (1) and (2):
In the metal structure, has a cementite having an area ratio of 1% or less and an average particle diameter of 2 μm or less, and the Cr concentration in the cementite is 0.5 to 40% by mass on average, The area ratio of cementite having a particle diameter of 0.5 μm or less and an aspect ratio of 5 or less in the total cementite is 60% or more, the average particle diameter of the composite carbide of Ti and Cr is 10 nm or less, and the number density is 1 × 10 13 pieces / mm 3 or more ,
A hot-rolled steel sheet having a tensile strength of 500 MPa or more and excellent hole expansibility and peeling resistance .
0.005 ≦ [Si] / [Cr] ≦ 2 (1)
0.5 ≦ [Mn] / [Cr] ≦ 20 (2)
However, [Si], [Cr] and [Mn] in the above formula mean the content (mass%) of each element.
Cu:0.2〜1.2%、
Ni:0.1〜0.6%、
Mo:0.05〜1%、
V:0.02〜0.2%
から選択される1種以上を含有する、
請求項1に記載の熱延鋼板。 The chemical composition is mass%,
Cu: 0.2 to 1.2%,
Ni: 0.1 to 0.6%,
Mo: 0.05 to 1%
V: 0.02-0.2%
Containing one or more selected from
The hot-rolled steel sheet according to claim 1.
Ca:0.0005〜0.005%および/または
REM:0.0005〜0.02%
を含有する、
請求項1または2に記載の熱延鋼板。 The chemical composition is mass%,
Ca: 0.0005 to 0.005% and / or REM: 0.0005 to 0.02%
Containing
The hot rolled steel sheet according to claim 1 or 2.
B:0.0002〜0.002%
を含有する、
請求項1から3までのいずれかに記載の熱延鋼板。 The chemical composition is mass%,
B: 0.0002 to 0.002%
Containing
The hot-rolled steel sheet according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4までのいずれかに記載の熱延鋼板の製造方法。
(A)請求項1から4までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊または鋼片を1150〜1280℃に加熱する工程、
(B)加熱された鋼塊または鋼片に、1050℃以上の温度域で、かつ累積圧下率が40%以上となる条件で粗圧延を行い、粗バーを得る工程、
(C)粗バーに、仕上げ圧延開始温度:1000℃以上、累積圧下率:70%以上かつ最終パスの圧下率:3〜25%、仕上げ圧延終了温度:820〜980℃を満足する条件で、仕上げ圧延を行い、鋼板を得る工程、
(D)得られた鋼板を、15℃/秒超の平均冷却速度で、500〜650℃の温度域まで冷却する工程、
(E)、冷却された鋼板を、450℃までの平均冷却速度が0.008〜1.0℃/秒となる条件で巻き取る工程。 Comprising the following steps (A) to (E),
The manufacturing method of the hot-rolled steel plate in any one of Claim 1 to 4.
(A) a step of heating the steel ingot or steel slab having the chemical composition according to any one of claims 1 to 4 to 1150 to 1280 ° C,
(B) A step of rough rolling the heated steel ingot or steel slab in a temperature range of 1050 ° C. or higher and a cumulative reduction ratio of 40% or higher to obtain a rough bar;
(C) In the condition that the rough bar has a finish rolling start temperature of 1000 ° C. or higher, a cumulative rolling reduction ratio of 70% or higher, a final rolling reduction ratio of 3 to 25%, and a finish rolling finish temperature of 820 to 980 ° C. A step of performing finish rolling to obtain a steel plate,
(D) a step of cooling the obtained steel sheet to a temperature range of 500 to 650 ° C. at an average cooling rate exceeding 15 ° C./second;
(E) The process of winding the cooled steel plate on the conditions that the average cooling rate to 450 degreeC is 0.008-1.0 degree-C / sec.
ただし、上記式中の各記号の意味は次の通りである。
[Nb]:Nbの含有量(質量%)
[Ti]:Tiの含有量(質量%)
t:最終圧延パスの1つ前の圧延完了から最終圧延パスの圧延開始までの時間(秒)
T:最終圧延パスの1つ前の圧延パスの圧延完了温度(℃) The method for producing a hot-rolled steel sheet according to claim 6, wherein the step (C) is performed under a condition that satisfies the following formula.
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
[Nb]: Nb content (% by mass)
[Ti]: Ti content (% by mass)
t: Time (seconds) from the completion of rolling immediately before the final rolling pass to the start of rolling in the final rolling pass
T: Rolling completion temperature (° C.) of the rolling pass immediately before the final rolling pass
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