JP6388056B2 - 熱延鋼板の製造方法および冷延フルハード鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
[1]質量%で、C:0.08%以上0.3%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.0%以上3.5%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.01%以上0.1%以下、N:0.015%以下を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成と、鋼板全体に対する面積率で、マルテンサイトの面積率が50%以上90%以下でフェライトとベイナイトの面積率の合計が10〜50%であり、地鉄表面から深さ0.5μmまでの領域のフェライト中の平均固溶Mn濃度が板厚1/4位置のフェライト中の平均固溶Mn濃度の60%以上である鋼組織とを有することを特徴とする薄鋼板。
[2]前記成分組成は、さらに、質量%で、Ti:0.01%以上0.2%以下、Nb:0.01%以上0.2%以下から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする[1]に記載の薄鋼板。
[3]前記成分組成は、さらに、質量%で、Cr:0.05%以上1.0%以下、Mo:0.05%以上1.0%以下、V:0.01%以上1.0%以下から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする[1]または[2]に記載の薄鋼板。
[4]前記成分組成は、さらに、質量%で、B:0.0003%以上0.005%以下を含有することを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の薄鋼板。
[5]前記成分組成は、さらに、質量%で、Ca:0.001%以上0.005%以下、Sb:0.003%以上0.03%以下から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載の薄鋼板。
[6][1]〜[5]のいずれかに記載の薄鋼板の表面にめっき層を備えることを特徴とするめっき鋼板。
[7][6]に記載のめっき層が溶融亜鉛めっき層であることを特徴とするめっき鋼板。
[8][7]に記載の溶融亜鉛めっき層が合金化溶融亜鉛めっき層であることを特徴とするめっき鋼板。
[9][1]〜[5]のいずれかに記載の成分組成を有する鋼スラブに熱間圧延を施すにあたり、巻取温度を350℃以上550℃以下で巻き取ることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
[10][9]に記載の製造方法で得られた熱延鋼板を、冷間圧下率を30〜95%で冷間圧延することを特徴とする冷延フルハード鋼板の製造方法。
[11][10]に記載の製造方法で得られた冷延フルハード鋼板を、500〜750℃における平均加熱速度を20℃/s以下で800〜900℃まで加熱し10秒以上保持し、その際、750℃以上の温度域での露点を−40℃以下として焼鈍し、その後、3℃/s以上の平均冷却速度で550℃以下まで冷却することを特徴とする薄鋼板の製造方法。
[12][11]に記載の製造方法で得られた薄鋼板にめっき処理を施すことを特徴とするめっき鋼板の製造方法。
[13][12]に記載の製造方法において、めっき処理は溶融亜鉛めっき処理であることを特徴とするめっき鋼板の製造方法。
[14][13]に記載の製造方法において、溶融亜鉛めっき処理後、さらに480〜560℃の温度域で5〜60sの合金化処理を行うことを特徴とするめっき鋼板の製造方法。
薄鋼板、めっき鋼板の成分組成は、質量%で、C:0.08%以上0.3%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.0%以上3.5%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.01%以上0.1%以下、N:0.015%以下を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる。
Cはマルテンサイトを生成させ所望の強度を確保するために必須の元素であり、そのためには0.08%以上必要である。一方、0.3%を超えると溶接性の低下を招く。そのため、C含有量は0.08%以上0.3%以下の範囲に制限する。下限は、好ましくは0.1%以上である。上限は、好ましくは0.25%以下である。
Siは鋼の強化に有効な元素である。しかし、Si含有量が1.0%を超えると化成処理性やめっき性が低下する。そのため、Si含有量は1.0%以下とする。好ましくは0.6%以下であり、より好ましくは0.5%以下である。
Mnは、鋼の強化に有効な元素であり、所望の強度を確保するために2.0%以上必要である。一方、3.5%を超えて過剰に含有すると溶接性や成形性の低下を招く。したがって、Mn含有量は2.0%以上3.5%以下とする。下限は、好ましくは2.2%以上である。上限は、好ましくは2.8%以下である。
Pは、鋼の強化に有効な元素であるが、0.1%を超えて過剰に含有すると、加工性や靱性の低下を招く。したがって、P含有量は0.1%以下とする。
Sは、MnSなどの介在物となって成形性の低下を招くので極力低い方がよいが、製造コストの面からS含有量は0.01%以下とする。
Alは脱酸剤として作用し、鋼の清浄度に有効な元素であり、脱酸工程で含有させることが好ましい。ここで、Al含有量が0.01%に満たないとその効果に乏しくなるので、下限を0.01%とする。しかしながら、Alの過剰な含有は製鋼時におけるスラブ品質を劣化させる。したがって、Al含有量は0.1%以下とする。
N含有量が0.015%を超えると鋼板内部に粗大なAlNが増加し疲労特性が低下する。そのため、N含有量は0.015%以下とする。好ましくは0.010%以下である。
Ti、Nbは析出強化により鋼を高強度化する目的で含有する。所望の強度を確保するためには各々の元素含有量の下限を0.01%とすることが好ましい。一方、各々の元素が0.2%を超えて含有すると効果が飽和するだけでなく成形性の低下につながる。このため、各々の元素含有量の上限は0.2%とすることが好ましい。Ti含有量については、下限はさらに好ましくは0.03%以上であり、上限はさらに好ましくは0.1%以下である。Nb含有量については、下限はさらに好ましくは0.03%以上であり、上限はさらに好ましくは0.1%以下である。
Cr、Mo、Vは焼き入れ性を上げ、鋼の強化に有効な元素である。その効果は、Cr:0.05%以上、Mo:0.05以上、V:0.01%以上で得られる。しかしながら、それぞれCr:1.0%、Mo:1.0%、V:1.0%を超えて過剰に含有すると、成形性が低下する。したがって、これらの元素を含有する場合には、Cr:0.05%以上1.0%以下、Mo:0.05%以上1.0%以下、V:0.01%以上1.0%以下であることが好ましい。Cr含有量については、下限はさらに好ましくは0.1%以上であり、上限はさらに好ましくは0.5%以下である。Mo含有量については、下限はさらに好ましくは0.1%以上であり、上限はさらに好ましくは0.5%以下である。V含有量については、下限はさらに好ましくは0.02%以上であり、上限はさらに好ましくは0.5%以下である。
Bは焼入れ性を向上する作用を有する元素であり、必要に応じて含有することができる。このような作用はB含有量が0.0003%以上で得られる。しかし、0.005%を超えて含有すると、その効果が飽和してコストアップになる。したがって、含有する場合は0.0003%以上0.005%以下とする。下限は、さらに好ましくは0.0005%以上である。上限は、さらに好ましくは0.003%以下である。
Caは硫化物の形状を球状化し成形性への硫化物の悪影響を改善するために有効な元素である。この効果を得るためには0.001%以上必要である。しかしながら、過剰な含有は、介在物等の増加を引き起こし表面および内部欠陥などを引き起こす。したがって、Caを含有する場合は、その含有量を0.001%以上0.005%以下とする。
Sbは鋼板表層部に生じる脱炭層を抑制し疲労特性を向上させる効果を有する。このような効果の発現のためには、Sb含有量を0.003%以上とすることが好ましい。しかし、Sb含有量が0.03%を超えると鋼板製造時に圧延荷重の増大を招き、生産性の低下が懸念される。したがって、Sbを含有する場合は、その含有量を0.003%以上0.03%以下とする。下限は、さらに好ましくは0.005%以上である。上限は、さらに好ましくは0.01%以下である。
マルテンサイトは鋼の高強度化に働く。所望の強度を得るためには鋼板全体に対する面積率で50%以上必要である。しかし、面積率で90%を超えると成形性が低下する。そのため、マルテンサイトの面積率は50%以上90%以下とする。好ましくは50%以上80%以下である。
良好な延性を確保するためには、フェライトとベイナイトの面積率の合計を、鋼板全体に対する面積率で、10%以上とすることが必要である。一方、フェライトとベイナイトの合計の面積率が50%を超えると所望の強度を得ることが困難になる。そのため、フェライトとベイナイトの面積率の合計は10〜50%とする。下限は、好ましくは20%以上である。上限は、好ましくは40%以下であり、より好ましくは40%未満であり、さらに好ましくは38%以下である。
地鉄表面から深さ0.5μmまでの領域のフェライト中の平均固溶Mn濃度が、板厚1/4位置のフェライト中の平均固溶Mn濃度に対して60%未満となると、所望の疲労特性が得られない。そのため、地鉄表面から深さ0.5μmまでの領域のフェライト中の平均固溶Mn濃度は、板厚1/4位置のフェライト中の平均固溶Mn濃度の60%以上とする。好ましくは80%以上である。上記のように地鉄表面の固溶Mn濃度の低下を抑制するためには、熱間圧延での巻取温度や焼鈍時の露点を適切な条件に制御する必要がある。
薄鋼板の成分組成および鋼組織は上記の通りである。また、薄鋼板の厚みは特に限定されないが、通常、0.7〜2.3mmである。
本発明のめっき鋼板は、本発明の薄鋼板上にめっき層を備えるめっき鋼板である。めっき層の種類は特に限定されず、例えば、溶融めっき層、電気めっき層のいずれでもよい。また、めっき層は合金化されためっき層でもよい。めっき層は亜鉛めっき層が好ましい。亜鉛めっき層はAlやMgを含有してもよい。また、溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき(Zn−Al−Mgめっき層)も好ましい。この場合、Al含有量を1質量%以上22質量%以下、Mg含有量を0.1質量%以上10質量%以下とすることが好ましい。さらに、Si、Ni、Ce、Laから選ばれる1種以上を合計で1%以下含有していても良い。なお、めっき金属は特に限定されないため、上記のようなZnめっき以外に、Alめっき等でもよい。
次に製造条件について説明する。
上記鋼スラブ製造のための、溶製方法は特に限定されず、転炉、電気炉等、公知の溶製方法を採用することができる。また、真空脱ガス炉にて2次精錬を行ってもよい。その後、生産性や品質上の問題から連続鋳造法によりスラブ(鋼素材)とするのが好ましい。また、造塊−分塊圧延法、薄スラブ連鋳法等、公知の鋳造方法でスラブとしてもよい。
鋼スラブを熱間圧延するには、スラブを加熱後圧延する方法、連続鋳造後のスラブを加熱することなく直接圧延する方法、連続鋳造後のスラブに短時間加熱処理を施して圧延する方法などで行える。スラブ加熱温度は1100〜1320℃とすればよい。
熱間圧延条件は、熱延圧延時の巻取温度を350℃以上550℃以下の範囲内とすることにより、地鉄表面から深さ0.5μmまでの領域のフェライト中の平均固溶Mn濃度が、板厚1/4位置のフェライト中の平均固溶Mn濃度の60%以上とすることができる。なお、巻取温度の上限は好ましくは500℃未満であり、より好ましくは480℃以下である。
本発明の冷延フルハード鋼板の製造方法は、上記製造方法で得られた熱延鋼板を冷間圧延する冷延フルハード鋼板の製造方法である。
本発明の薄鋼板の製造方法は、上記製造方法で得られた冷延フルハード鋼板を、500〜750℃における平均加熱速度を20℃/s以下で800〜900℃まで加熱し10秒以上保持し、その際、750℃以上の温度域での露点を−40℃以下として焼鈍し、その後、3℃/s以上の平均冷却速度で550℃以下まで冷却する方法である。
500〜750℃における平均加熱速度が20℃/sを超えると加熱時の回復や再結晶が不十分となり、冷間圧延で鋼板中に導入された転位が残存する。その結果、鋼板表層付近でのMnやSiの酸化が促進され、表層付近のフェライト中の固溶Mn濃度やSi濃度の低下が生じ、鋼板の疲労特性が低下する。したがって、500〜750℃における平均加熱速度を20℃/s以下とする。好ましくは15℃/s以下である。
加熱温度が800℃未満あるいは保持時間が10秒未満では、再オーステナイト化が不十分となり焼鈍後に所望のマルテンサイト量が得られない。一方、900℃を上回ると表層でのMnやSiの酸化が生じ、疲労特性が低下する。そのため、加熱条件は800〜900℃で10秒以上とする。好ましくは830〜880℃で30秒以上である。
焼鈍時の露点を低下させることで焼鈍工程での酸素ポテンシャルが低下し、それに伴い易酸化性元素であるMnやSiの鋼板表層部における活量が低下する。そして、これらの元素の鋼板表層付近での酸化が抑制され疲労特性の向上に有効に働く。そのような効果は露点が−40℃以下で得られることから、750℃以上の温度域での露点を−40℃以下とする。好ましくは−55℃以下である。雰囲気の露点の下限は特に規定はしないが、−80℃未満では効果が飽和し、コスト面で不利となるため−80℃以上が好ましい。なお、上記温度域の温度は鋼板表面温度を基準とする。即ち、鋼板表面温度が上記温度域にある場合に、露点を上記範囲に調整する。
平均冷却速度が3℃/s未満では、冷却時に過度なフェライトの生成やパーライトの生成により所望の強度が得られなくなるため、平均冷却速度は3℃/s以上とする。平均冷却速度の上限は特に規定しないが、冷却速度が速くなりすぎると鋼板の形状が悪くなるため100℃/s以下とすることが好ましい。下限は、さらに好ましくは5℃/s以上である。上限は、さらに好ましくは50℃/s以下である。
本発明のめっき鋼板の製造方法は、薄鋼板にめっきを施す方法である。例えば、めっき処理としては、溶融亜鉛めっき処理、溶融亜鉛めっき後に合金化を行う処理を例示できる。また、焼鈍と亜鉛めっきを1ラインで連続して行ってもよい。その他、Zn−Ni電気合金めっき等の電気めっきにより、めっき層を形成してもよいし、溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっきを施してもよい。また、上述のめっき層の説明で記載の通り、Znめっきが好ましいが、Alめっき等の他の金属を用いためっき処理でもよい。
Claims (6)
- 鋼板全体に対する面積率で、マルテンサイトの面積率が50%以上90%以下でフェライトとベイナイトの面積率の合計が10〜50%であり、地鉄表面から深さ0.5μmまでの領域のフェライト中の平均固溶Mn濃度が板厚1/4位置のフェライト中の平均固溶Mn濃度の60%以上である鋼組織を有する薄鋼板を製造するための熱延鋼板の製造方法であって、
質量%で、
C:0.1%以上0.13%以下、
Si:1.0%以下、
Mn:2.5%以上3.0%以下、
P:0.1%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.01%以上0.041%以下、
N:0.015%以下を含み、
残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブに熱間圧延を施すにあたり、巻取温度を350℃以上550℃以下で巻き取ることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。 - 前記成分組成は、さらに、質量%で、
Ti:0.02%以上0.2%以下、
Nb:0.01%以上0.06%以下から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1に記載の熱延鋼板の製造方法。 - 前記成分組成は、さらに、質量%で、
Cr:0.6%以上1.0%以下、
Mo:0.05%以上1.0%以下、
V:0.01%以上1.0%以下から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱延鋼板の製造方法。 - 前記成分組成は、さらに、質量%で、
B:0.0003%以上0.005%以下を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱延鋼板の製造方法。 - 前記成分組成は、さらに、質量%で、
Ca:0.001%以上0.005%以下、
Sb:0.003%以上0.03%以下から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱延鋼板の製造方法。 - 請求項1〜5に記載の製造方法で得られた熱延鋼板を、冷間圧下率を30〜95%で冷間圧延することを特徴とする冷延フルハード鋼板の製造方法。
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