JP6737338B2 - 鋼板 - Google Patents
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Description
質量%で、
C:0.05%〜0.40%、
Si:0.05%〜6.00%、
Mn:1.50%〜10.00%、
酸可溶性Al:0.01%〜1.00%、
P:0.10%以下、
S:0.01%以下、
N:0.01%以下、
Ti:0.0%〜0.2%、
Nb:0.0%〜0.2%、
V:0.0%〜0.2%、
Cr:0.0%〜1.0%、
Mo:0.0%〜1.0%、
Cu:0.0%〜1.0%、
Ni:0.0%〜1.0%、
Ca:0.00%〜0.01%、
Mg:0.00%〜0.01%、
REM:0.00%〜0.01%、
Zr:0.00%〜0.01%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
面積率で、
フェライト:5%〜80%、
ベイナイト、マルテンサイト若しくは残留オーステナイト又はこれらの任意の組み合わせからなる硬質組織:20%〜95%、
前記残留オーステナイト:5.0%以上、かつ
厚さ方向に垂直な面内の線上での前記硬質組織の線分率の標準偏差:鋼板の厚さをtとしたときの表面からの深さが3t/8からt/2までの深さ範囲内で0.050以下、
で表される鋼組織を有することを特徴とする鋼板。
前記化学組成において、質量%で、
Ti:0.003%〜0.2%、
Nb:0.003%〜0.2%、若しくは
V:0.003%〜0.2%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする(1)に記載の鋼板。
前記化学組成において、質量%で、
Cr:0.005%〜1.0%、
Mo:0.005%〜1.0%、
Cu:0.005%〜1.0%、若しくは
Ni:0.005%〜1.0%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする(1)又は(2)に記載の鋼板。
前記化学組成において、質量%で、
Ca:0.0003%〜0.01%、
Mg:0.0003%〜0.01%、
REM:0.0003%〜0.01%、若しくは
Zr:0.0003%〜0.01%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の鋼板。
Cは引張強度の向上に寄与する。C含有量が0.05%未満では、十分な引張強度、例えば780MPa以上の引張強度が得られない。従って、C含有量は0.05%以上とし、好ましくは0.07%以上とする。一方、C含有量が0.40%超では、マルテンサイトが硬質となり、溶接性が劣化する。従って、C含有量は0.40%以下とし、好ましくは0.35%以下とし、より好ましくは0.30%以下とし、更に好ましくは0.20%以下とする。
Siは固溶強化により、穴広げ性を劣化させずに引張強度を高める。Si含有量が0.05%未満では、十分な引張強度、例えば780MPa以上の引張強度が得られない。従って、Si含有量は0.05%以上とし、好ましくは0.20%以上とし、より好ましくは0.50%以上とする。Siは、Mn偏析部に濃化し、フェライトの生成を助長して、硬質組織のバンド状の分布を抑制する作用も有する。この作用はSi含有量が2.00%以上の場合に特に顕著である。従って、Si含有量は好ましくは2.00%以上とし、より好ましくは2.50%以上とする。一方、Si含有量が6.00%超では、合金偏析部のフェライト相安定化効果がMnのオーステナイト相安定化効果を上回り、バンド状組織の形成が助長される。従って、Si含有量は6.00%以下とし、好ましくは5.00%以下とする。また、Mn含有量に応じてSiが含有されることでより効果的にバンド状の分布を抑制することができる。この観点から、Si含有量は、好ましくはMn含有量の1.0倍以上1.3倍以下とする。鋼板の表面性状の観点から、Si含有量を2.00%以下としてもよく、1.50%以下としてもよく、1.20%以下としてもよい。
Mnは引張強度の向上に寄与する。Mn含有量が1.50%未満では、十分な引張強度、例えば780MPa以上の引張強度が得られない。従って、Mn含有量は1.50%以上とする。Mnは、高価な合金元素を添加せずに、残留オーステナイト分率を高めることができる。この観点から、Mn含有量は、好ましくは1.70%以上とし、より好ましくは2.00%以上とする。一方、Mn含有量が10.00%超では、MnSの析出量が増加し、低温靭性が劣化する。従って、Mn含有量は10.00%以下とする。熱間圧延及び冷間圧延における生産性の観点から、Mn含有量は、好ましくは4.00%以下とし、より好ましくは3.00%以下とする。
酸可溶性Alは、鋼を脱酸して鋼板を健全化する作用を有する。酸可溶性Al含有量が0.01%未満では、この作用による効果が十分に得られない。従って、酸可溶性Al含有量は0.01%以上とし、好ましくは0.02%以上とする。一方、酸可溶性Al含有量が1.00%超では、溶接性が低下したり、酸化物系介在物が増加して表面性状が劣化したりする。従って、酸可溶性Al含有量は1.00%以下とし、好ましくは0.80%以下とする。なお、酸可溶性Alは、Al2O3等の酸に可溶しない化合物になっておらず、酸に可溶する。
Pは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。溶接性の観点から、P含有量は低ければ低いほどよい。特に、P含有量が0.10%超で、溶接性の低下が著しい。従って、P含有量は0.10%以下とし、好ましくは0.03%以下とする。P含有量の低減にはコストがかかり、0.0001%未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、P含有量は0.0001%以上としてもよい。Pは強度の向上に寄与するため、P含有量は0.01%以上としてもよい。
Sは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。溶接性の観点から、S含有量は低ければ低いほどよい。S含有量が高いほど、MnSの析出量が増加し、低温靭性が低下する。特に、S含有量が0.01%超で、溶接性の低下及び低温靱性の低下が著しい。従って、S含有量は0.01%以下とし、好ましくは0.003%以下、より好ましくは0.0015%以下とする。S含有量の低減にはコストがかかり、0.001%未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇し、0.0001%未満まで低減しようとすると、コストが更に著しく上昇する。このため、S含有量は0.0001%以上としてもよく、0.001%以上としてもよい。
Nは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。溶接性の観点から、N含有量は低ければ低いほどよい。特に、N含有量が0.01%超で、溶接性の低下が著しい。従って、N含有量は0.01%以下とし、好ましくは0.006%以下とする。N含有量の低減にはコストがかかり、0.0001%未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、N含有量は0.0001%以上としてもよい。
Ti、Nb及びVは強度の向上に寄与する。従って、Ti、Nb若しくはV又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Ti含有量、Nb含有量若しくはV含有量又はこれらの任意の組み合わせは、好ましくは0.003%以上とする。一方、Ti含有量、Nb含有量若しくはV含有量又はこれらの任意の組み合わせが0.2%超では、熱間圧延及び冷間圧延が困難になる。従って、Ti含有量、Nb含有量若しくはV含有量又はこれらの任意の組み合わせは0.2%以下とする。つまり、Ti:0.003%〜0.2%、Nb:0.003%〜0.2%、若しくはV:0.003%〜0.2%、又はこれらの任意の組み合わせが満たされることが好ましい。
Cr、Mo、Cu及びNiは強度の向上に寄与する。従って、Cr、Mo、Cu、若しくはNi又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Cr含有量、Mo含有量、Cu含有量若しくはNi含有量又はこれらの任意の組み合わせは、好ましくは0.005%以上とする。一方、Cr含有量、Mo含有量、Cu含有量若しくはNi含有量又はこれらの任意の組み合わせが1.0%超では、上記作用による効果が飽和して徒にコストが高くなる。従って、Cr含有量、Mo含有量、Cu含有量若しくはNi含有量又はこれらの任意の組み合わせは1.0%以下とする。つまり、Cr:0.005%〜1.0%、Mo:0.005%〜1.0%、Cu:0.005%〜1.0%、若しくはNi:0.005%〜1.0%、又はこれらの任意の組み合わせが満たされることが好ましい。
Ca、Mg、REM及びZrは介在物の微細分散化に寄与し、靭性を高める。従って、Ca、Mg、REM若しくはZr又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Ca含有量、Mg含有量、REM含有量若しくはZr含有量又はこれらの任意の組み合わせは、好ましくは0.0003%以上とする。一方、Ca含有量、Mg含有量、REM含有量若しくはZr含有量又はこれらの任意の組み合わせが0.01%超では、表面性状が劣化する。従って、Ca含有量、Mg含有量、REM含有量若しくはZr含有量又はこれらの任意の組み合わせは0.01%以下とする。つまり、Ca:0.0003%〜0.01%、Mg:0.0003%〜0.01%、REM:0.0003%〜0.01%、若しくはZr:0.0003%〜0.01%、又はこれらの任意の組み合わせが満たされることが好ましい。
フェライトの面積率が5%未満では、10%以上の破断伸び(EL)を確保することが難しい。従って、フェライトの面積率は5%以上とし、好ましくは10%以上とし、より好ましくは20%以上とする。一方、フェライトの面積率が80%超では、十分な引張強度、例えば780MPa以上の引張強度が得られない。従って、フェライトの面積率は80%以下とし、好ましくは70%以下とする。
硬質組織の面積率が20%未満では、十分な引張強度、例えば780MPa以上の引張強度が得られない。従って、硬質組織の面積率は20%以上とし、好ましくは30%以上とする。一方、硬質組織の面積率が95%超では、十分な延性が得られない。従って、硬質組織の面積率は95%以下とし、好ましくは90%以下とし、より好ましくは80%以下とする。
残留オーステナイトの面積率が5.0%以上であると、12%以上の破断伸びを得やすい。従って、残留オーステナイトの面積率は、好ましくは5.0%以上とし、より好ましくは10.0%以上とする。残留オーステナイトの面積率の上限は限定されないが、現在の技術水準では、残留オーステナイトの面積率が30.0%超の鋼板を製造することは容易ではない。
Sγ=(I200f+I220f+I311f)/(I200b+I211b)×100
(Sγは残留オーステナイトの面積分率、I200f、I220f、I311fは、それぞれfcc相の(200)、(220)、(311)の回折ピークの強度、I200b、I211bは、それぞれbcc相の(200)、(211)の回折ピークの強度を示す。)
鋼板は、穴広げ加工等の局所的な大変形を加える加工において、ネッキング又は鋼組織内でのボイドの発生及び連結を経て破断に至る。鋼板がくびれた場合の引張変形では、鋼板の中心部が応力集中箇所となり、通常、ボイドは主として鋼板の表面からt/2の位置に発生する。そして、ボイドが連結し、t/8以上の大きさまでボイドが粗大化すると、この粗大化したボイドを起点として破断が生じる。上記のような破断の起点となるボイドの発生サイトは、表面からの深さが3t/8からt/2までの範囲に存在する硬質組織である。従って、表面からの深さが3t/8からt/2までの深さ範囲における硬質組織の分布が穴広げ性に大きく影響を及ぼす。
スラブは、例えば、転炉又は電気炉等を用いて上記化学組成の溶鋼を溶製し、連続鋳造法により製造することができる。連続鋳造法に代えて、造塊法、薄スラブ鋳造法等を採用してもよい。
熱間圧延では、多軸圧縮加工後のスラブの粗圧延を行い、その後仕上げ圧延を行う。仕上げ圧延に供するスラブの温度は1050℃〜1150℃とし、仕上げ圧延では、第1の圧延を行い、その後に第2の圧延を行い、650℃以下で巻き取る。第1の圧延では、1050℃〜1150℃の温度域での圧下率(第1の圧下率)を70%以上とし、第2の圧延では、850℃〜950℃の温度域での圧下率(第2の圧下率)を50%以下とする。
冷間圧延は、例えば熱延鋼板の酸洗後に行う。冷延鋼板の組織を均質化、微細化する観点から、冷間圧延の圧下率は好ましくは40%以上とし、より好ましくは50%以上とする。
焼鈍としては、例えば連続焼鈍を行う。焼鈍温度が(Ac1+10)℃未満では、逆変態過程が十分に起こらず、面積率が20%以上の硬質組織が得られない。従って、焼鈍温度は(Ac1+10)℃以上とし、好ましくは(Ac1+20)℃以上とする。一方、焼鈍温度が(Ac3+100)℃超では、生産性が低下したり、オーステナイトが粗粒になり、面積率が5%以上のフェライトが得られなかったりする。従って、焼鈍温度は(Ac3+100)℃以下とし、好ましくは(Ac3+50)℃以下とする。ここで、Ac1とAc3は、各鋼の成分から定義される温度であり、「%元素」をその元素の含有量(質量%)、例えば「%Mn」をMn含有量(質量%)とすると、それぞれ以下の式1、式2で表される。
Ac1(℃)=723-10.7(%Mn)-16.9(%Ni)+29.1(%Si)+16.9(%Cr) (式1)
Ac3(℃)=910-203√%C-15.2(%Ni)+44.7(%Si)+104(%V)+31.5(%Mo) (式2)
表1に示す化学組成を有するスラブを製造し、スラブを1250℃に1時間加熱した後、表2に示す条件にて多軸圧縮加工を行った。次いで、1250℃までスラブを再加熱し、粗圧延して粗圧延板を得た。その後、粗圧延板を1250℃で1時間再加熱し、表2に示す条件にて仕上げ圧延を行って熱延鋼板を得た。なお、この実験では、実験設備の都合上、スラブの温度を下げざるを得なかったため再加熱を行っているが、スラブの温度を下げずに直送できる場合は再加熱を行わなくてもよい。仕上げ圧延では、第1の圧延を4段で行い、第2の圧延を2段で行い、巻き取り後には、巻き取り温度に1時間保持した。その後、熱延鋼板の酸洗を行い、表2に示す圧下率で冷間圧延を行って厚さが1.0mmの冷延鋼板を得た。続いて、表3に示す温度で連続焼鈍を行った。連続焼鈍では、昇温速度を2℃/秒とし、焼鈍時間を200秒間とした。200秒間の保持後には、720℃〜600℃の温度域内の第1の冷却停止温度まで2.3℃/秒の第1の平均冷却速度で冷却し、300℃(第2の冷却停止温度)まで40℃/秒の第2の平均冷却速度で更に冷却し、300℃(保持温度)に60秒間保持し、0.75℃/秒の平均冷却速度で約30℃の室温まで冷却した。表1に示す化学組成の残部はFe及び不純物である。表1中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。表2及び表3中の下線は、その数値が本発明の鋼板の製造に適した範囲から外れていることを示す。
表5に示す化学組成を有するスラブを製造し、スラブを1250℃に1時間加熱した後、表6に示す条件にて多軸圧縮加工を行った。次いで、1250℃までスラブを再加熱し、粗圧延して粗圧延板を得た。その後、粗圧延板を1250℃で1時間再加熱し、表6に示す条件にて仕上げ圧延を行って熱延鋼板を得た。なお、この実験では、実験設備の都合上、スラブの温度を下げざるを得なかったため再加熱を行っているが、スラブの温度を下げずに直送できる場合は再加熱を行わなくてもよい。仕上げ圧延では、第1の圧延を4段で行い、第2の圧延を2段で行い、巻き取り後には、巻き取り温度に1時間保持した。その後、熱延鋼板の酸洗を行い、表6に示す圧下率で冷間圧延を行って厚さが1.0mmの冷延鋼板を得た。続いて、表7に示す温度で連続焼鈍を行った。連続焼鈍では、昇温速度を表7に示す速度とし、焼鈍時間を100秒間とした。100秒間の保持後には、表7に示す第1の冷却停止温度まで表7に示す第1の平均冷却速度で冷却し、表7に示す第2の冷却停止温度まで40℃/秒の第2の平均冷却速度で更に冷却し、表7に示す保持温度に300秒間保持し、10℃/秒の平均冷却速度で約30℃の室温まで冷却した。表5に示す化学組成の残部はFe及び不純物である。表5中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。表6及び表7中の下線は、その数値が本発明の鋼板の製造に適した範囲から外れていることを示す。
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.05%〜0.40%、
Si:0.05%〜6.00%、
Mn:1.50%〜10.00%、
酸可溶性Al:0.01%〜1.00%、
P:0.10%以下、
S:0.01%以下、
N:0.01%以下、
Ti:0.0%〜0.2%、
Nb:0.0%〜0.2%、
V:0.0%〜0.2%、
Cr:0.0%〜1.0%、
Mo:0.0%〜1.0%、
Cu:0.0%〜1.0%、
Ni:0.0%〜1.0%、
Ca:0.00%〜0.01%、
Mg:0.00%〜0.01%、
REM:0.00%〜0.01%、
Zr:0.00%〜0.01%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
面積率で、
フェライト:5%〜80%、
ベイナイト、マルテンサイト若しくは残留オーステナイト又はこれらの任意の組み合わせからなる硬質組織:20%〜95%、
前記残留オーステナイト:5.0%以上、かつ
厚さ方向に垂直な面内の線上での前記硬質組織の線分率の標準偏差:鋼板の厚さをtとしたときの表面からの深さが3t/8からt/2までの深さ範囲内で0.050以下、
で表される鋼組織を有することを特徴とする鋼板。 - 前記化学組成において、質量%で、
Ti:0.003%〜0.2%、
Nb:0.003%〜0.2%、若しくは
V:0.003%〜0.2%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする請求項1に記載の鋼板。 - 前記化学組成において、質量%で、
Cr:0.005%〜1.0%、
Mo:0.005%〜1.0%、
Cu:0.005%〜1.0%、若しくは
Ni:0.005%〜1.0%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする請求項1又は2に記載の鋼板。 - 前記化学組成において、質量%で、
Ca:0.0003%〜0.01%、
Mg:0.0003%〜0.01%、
REM:0.0003%〜0.01%、若しくは
Zr:0.0003%〜0.01%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の鋼板。
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