JP6804566B2 - 加工性に優れた高強度冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態に係る高強度冷延鋼板は、炭素(C):0.10重量%〜0.13重量%、シリコン(Si):0.9重量%〜1.1重量%、マンガン(Mn):2.177重量%〜2.3重量%、クロム(Cr):0.35重量%〜0.45重量%、モリブデン(Mo):0.04重量%〜0.07重量%、アンチモン(Sb):0.02重量%〜0.05重量%、および残部鉄(Fe)と不可避不純物からなる。他の実施形態において、前記高強度冷延鋼板は、アルミニウム(Al):0.35重量%〜0.45重量%、リン(P):0超過0.02重量%以下、硫黄(S):0超過0.003重量%以下のうちの少なくとも1つをさらに含んでもよい
炭素(C)は、マルテンサイト分率および硬度向上に寄与する合金元素である。前記炭素(C)は、鋼板の全体重量の0.10重量%〜0.13重量%添加される。炭素(C)の含有量が0.10重量%未満の場合には、十分な強度を確保するのに困難が伴う。逆に、炭素(C)の含有量が0.13重量%を超える場合には、目標の靭性を獲得できず、溶接性が低下することがある。
シリコン(Si)は、鋼中の脱酸剤の役割を果たし、フェライト安定化元素としてフェライト内のカーバイドの形成を抑制して強度および延伸率の確保に寄与することができる。
マンガン(Mn)は、固溶強化および焼入性の増大により鋼板の強度を向上させることができる。前記マンガン(Mn)は、鋼板の全体重量の2.177重量%〜2.3重量%添加される。マンガン(Mn)の含有量が2.177重量%未満の場合には、その添加効果をまともに発揮できない。マンガン(Mn)の含有量が2.3重量%を超えて添加される場合、素材の厚さ方向の中心部にマンガンバンド組織が形成されて延伸率が低下し、曲げ加工性を阻害することがある。
クロム(Cr)は、固溶強化および焼入性の増大により鋼の強度向上に寄与することができる。クロム(Cr)は、鋼板の全体重量の0.35重量%〜0.45重量%添加される。クロム(Cr)の含有量が0.35重量%未満の場合には、その添加効果をまともに発揮できない。逆に、クロム(Cr)の含有量が0.45重量%を超える場合、溶接性を阻害することがある。
モリブデン(Mo)は、固溶強化および焼入性の増大により強度向上に寄与することができる。モリブデン(Mo)は、鋼板の全体重量の0.04重量%〜0.07重量%添加される。モリブデン(Mo)の含有量が0.04重量%未満の場合には、その添加効果をまともに発揮できない。逆に、モリブデン(Mo)の含有量が0.07重量%を超える場合、マルテンサイトの量が増加して靭性が低下することがある。
アンチモン(Sb)は、マンガンとシリコンが鋼板表面に酸化物形態で存在することを抑制することができる。アンチモン(Sb)は、高温で原子自体で酸化皮膜を形成しないが、鋼板表面および結晶粒の界面に濃化して鋼中のマンガンおよびシリコンが鋼板表面に拡散することを抑制することができる。これによって、鋼板表面付近における酸化物の形成が制御できる。また、アンチモン(Sb)は、焼鈍工程中に鋼板に酸化物が生成されることを抑制して冷延鋼板の色差欠陥を抑制する効果がある。
アルミニウム(Al)は、製鋼時の脱酸のために添加する。アルミニウム(Al)は、鋼中の窒素と結合してAlNを形成させて組織を微細化することができる。アルミニウム(Al)の含有量は、鋼板の全体重量の0.35重量%〜0.45重量%であってもよい。アルミニウムの含有量が0.35重量%未満の場合、十分な脱酸効果が得られない。逆に、アルミニウムの含有量が0.45wt%を超えると、フェライトおよびオーステナイト中の炭素拡散を促して強度が低下することがある。
リン(P)は、固溶強化によって鋼の強度を向上させることができる。前記リン(P)は、鋼板の全体重量の0超過0.02重量%以下で添加される。リン(P)の含有量が0.02重量%を超える場合、Fe3Pのステダイトを形成して熱間脆性の原因になりうる。
硫黄(S)は、鋼板の靭性および溶接性を阻害し、MnS非金属介在物を増加させて曲げ加工性を阻害しうる。硫黄(S)は、鋼板の全体重量の0超過0.003重量%以下で添加する。硫黄(S)の含有量が0.003重量%を超える場合、粗大な介在物を増加させて疲労特性を劣化させることがある。
以下、本発明の一実施形態に係る高強度冷延鋼板を製造する方法を説明する。
スラブ再加熱ステップS110では、前記合金組成を有するスラブ板材をSRT(Slab Reheating Temperature):1150℃〜1250℃で約2時間〜5時間再加熱する。このようなスラブ板材の再加熱により、鋳造時、偏析した成分の再固溶および析出物の再固溶が発生しうる。
熱間圧延ステップS120は、再加熱された板材を圧延終了温度:800℃〜900℃の条件で仕上げ熱間圧延する。仕上げ熱間圧延温度(FDT)が800℃未満の場合には、熱延コイルの全長の材質のばらつきを引き起こすことがあり、逆に、仕上げ熱間圧延温度(FDT)が900℃を超える場合には、オーステナイト結晶粒の粗大化によって延伸率確保のためのフェライトを得にくいことがある。
冷間圧延ステップS130では、前記熱延鋼板を冷間で圧延して、鋼板の最終厚さに加工する。冷間圧延の圧下率は、熱延鋼板の厚さと目標の鋼板の最終厚さに応じて約50〜70%程度に定められる。一方、冷間圧延の前に熱延鋼板のスケールを除去するために、酸洗(acid pickling)を行う過程がさらに含まれてもよい。
焼鈍ステップS140では、前記冷間圧延された鋼板をα相とγ相の二相域で焼鈍熱処理する。焼鈍熱処理は、オーステナイト相分率を制御することができる。また、焼鈍熱処理により、目標の強度および延伸率などを容易に確保することができる。
過時効ステップS150では、前記冷却された鋼板をマルテンサイトの温度領域、すなわち250℃〜350℃の温度でオーステンパリング(austempering)処理する。前記オーステンパリングにより残留オーステナイト内に炭素(C)の濃縮を短時間に進行させて、製造される鋼板の最終微細組織にベイナイト相が形成されるようにすることができる。ここで、過時効処理は、定められた時間の間温度を一定に維持するだけでなく、定められた時間の間空冷することも含むことができる。前記過時効処理温度が前記温度範囲を外れる場合、ベイナイト相の形成および制御が困難になりうる。
以下、本発明の好ましい実施例および比較例を通じて本発明の構成および作用をより詳細に説明する。ただし、これは本発明の例示の一部として提示されたものであり、いかなる意味でもこれによって本発明が制限されると解釈されない。
表2に記載の合金組成で比較例および実施例の試験片の組成を決定した。ただし、表2では、鋼材に不可避に添加される合金元素は表記を省略した。実施例の試験片の場合、アンチモン(Sb)を合金元素として含むことができる。前記組成で鋳造された比較例および実施例の中間材を1200℃に再加熱し、仕上げ圧延温度850℃で熱間圧延した。この後、冷却して640℃の温度で巻取った。この後、前記熱延鋼板を酸洗後に冷間圧延して冷延鋼板をそれぞれ製造した。前記冷延鋼板を表3の焼鈍工程条件および過時効工程条件によって熱処理して、最終的に、比較例1〜5の試験片と実施例1〜9の試験片を製造した。
比較例1〜5および実施例1〜9の冷延鋼板試験片に対して、降伏強度、引張強度、延伸率、および曲げ性を測定して、表4に示した。同時に、比較例1〜5および実施例1〜9の冷延鋼板試験片を観察して、色差発生の有無を表4に示した。
Claims (5)
- (a)炭素(C):0.10重量%〜0.13重量%、シリコン(Si):0.9重量%〜1.1重量%、マンガン(Mn):2.177重量%〜2.3重量%、クロム(Cr):0.35重量%〜0.45重量%、モリブデン(Mo):0.04重量%〜0.07重量%、アンチモン(Sb):0.02重量%〜0.05重量%、および残部鉄(Fe)と不可避不純物からなるスラブ板材を1150℃〜1250℃の温度に再加熱するステップと、(b)前記再加熱された板材を仕上げ圧延温度が800℃〜900℃となるように熱間圧延するステップと、
(c)前記熱間圧延された板材を600℃〜700℃に冷却して巻取って熱延鋼板を製造するステップと、
(d)前記熱延鋼板を酸洗後に冷間圧延するステップと、
(e)前記冷間圧延された鋼板をα相とγ相の二相域で焼鈍熱処理するステップと、
(f)前記焼鈍熱処理された鋼板をマルテンサイトの温度領域まで冷却させた後、過時効処理するステップと
を含む高強度冷延鋼板の製造方法。 - 前記スラブ板材は、アルミニウム(Al):0.35重量%〜0.45重量%、リン(P):0超過0.02重量%以下、硫黄(S):0超過0.003重量%以下のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項1に記載の高強度冷延鋼板の製造方法。
- (c)ステップの後、前記熱延鋼板は、パーライトおよびフェライトからなる微細組織を有する、請求項1に記載の高強度冷延鋼板の製造方法。
- 前記熱延鋼板は、
中心部と幅方向のエッジ部との間の引張強度のばらつきが50MPa以下である、請求項1に記載の高強度冷延鋼板の製造方法。 - (e)ステップの前記焼鈍熱処理は、810℃〜850℃で行われ、
(f)ステップの前記過時効処理は、250℃〜350℃で行われる、
請求項1に記載の高強度冷延鋼板の製造方法。
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