JP6828702B2 - Steel plate and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、耐衝撃性に優れる鋼板、特に、船舶、海洋構造物、橋梁、建築物、タンクおよび建産機などの、構造上の安全性が強く求められる溶接構造物に好適に用いられる、衝突時の損傷を抑制能の高い鋼板並びに、その製造方法に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitably used for steel plates having excellent impact resistance, particularly welded structures such as ships, marine structures, bridges, buildings, tanks and construction machines, which are strongly required to have structural safety. The present invention relates to a steel sheet having a high ability to suppress damage at the time of a collision and a manufacturing method thereof.

船舶、海洋構造物、橋梁、建築物、タンクおよび建産機などの構造物に使用される鋼材に、該構造物の設計の合理化や鋼材使用重量の低減を目的として、高強度化および薄肉化した長尺材が適用されることが多くなってきている。このような鋼材においては、強度および靭性などの機械的性質や溶接性に優れていることに加えて、外力に対して構造物の構造安全性を担保するために衝撃エネルギー吸収能に優れることが要求される場合がある。 Strengthening and thinning of steel materials used for structures such as ships, marine structures, bridges, buildings, tanks and construction machines for the purpose of rationalizing the design of the structures and reducing the weight of steel materials used. Long materials have been applied more and more. In addition to being excellent in mechanical properties such as strength and toughness and weldability, such steel materials have excellent impact energy absorption capacity in order to ensure the structural safety of the structure against external forces. May be required.

特に、船舶では上記の要求が高まっている。すなわち、船舶同士の衝突や座礁に伴う船体損傷があると、積荷や燃料等が流出し海洋汚染を引き起こす。そこで、このような被害を最小限にするための技術として、船体の二重構造化等の構造面からの取り組みが行われているものの、船の構造物全てにこのような構造を施すことは、作業性および製造コストの面からも現実的ではない。そのため、船体用鋼板自体にエネルギー吸収能を持たせて、船の衝突時に船体の破壊を防止することが望まれている。 In particular, the above demands are increasing for ships. That is, if there is a hull damage due to a collision between ships or a grounding, cargo, fuel, etc. will flow out and cause marine pollution. Therefore, as a technology to minimize such damage, although efforts are being made from the structural aspect such as double structuring of the hull, it is not possible to apply such a structure to all the structures of the ship. It is not realistic in terms of workability and manufacturing cost. Therefore, it is desired that the steel plate for the hull itself has an energy absorbing ability to prevent the hull from being destroyed in the event of a ship collision.

ここで、特許文献1には、フェライト相の体積分率が板厚方向全域で75%以上、硬さがHv140以上160以下、平均結晶粒径が2μm以上40μm以下、板厚方向中央部におけるフェライト相の体積分率に対する板厚方向表層部におけるフェライト相の体積分率の割合が0.925以上1.000以下とすることにより、一様伸びを増加させて耐衝突性を向上させた鋼材が記載されている。 Here, Patent Document 1 states that the volume fraction of the ferrite phase is 75% or more in the entire plate thickness direction, the hardness is Hv140 or more and 160 or less, the average crystal grain size is 2 μm or more and 40 μm or less, and ferrite in the central portion in the plate thickness direction. By setting the ratio of the volume fraction of the ferrite phase to the volume fraction of the phase to 0.925 or more and 1.000 or less in the surface layer portion in the plate thickness direction, a steel material having increased uniform elongation and improved collision resistance can be obtained. Have been described.

また、特許文献2には、オーステナイト単相域で累積圧下率30〜98%の圧延を行った後に加速冷却を実施し、その後空冷あるいは焼き戻し処理を行い、フェライトの面積率が85%以上、フェライトの平均結晶粒径が5〜40μm、フェライト粒内のセメンタイト粒子が個数密度で50000個/mm2以下である、衝突エネルギーの吸収能を向上させた鋼板が記載されている。 Further, in Patent Document 2, after rolling with a cumulative reduction ratio of 30 to 98% in the austenite single phase region, accelerated cooling is performed, and then air cooling or tempering treatment is performed, and the area ratio of ferrite is 85% or more. A steel sheet having an improved ability to absorb collision energy, in which the average crystal grain size of ferrite is 5 to 40 μm and the number of cementite particles in the ferrite particles is 50,000 / mm 2 or less, is described.

また、特許文献3には、最終パス圧延(仕上圧延)後に加速冷却を行い、次いで一定温度に再加熱し再び加速冷却を行うことにより、フェライトの占積率、平均粒径および最大粒径、更には第2相のサイズを制御し、衝突吸収性を向上させた鋼材が記載されている。 Further, in Patent Document 3, acceleration cooling is performed after final pass rolling (finish rolling), then reheating to a constant temperature and acceleration cooling are performed again to obtain the space factor, average particle size and maximum particle size of ferrite. Further, a steel material in which the size of the second phase is controlled and the collision absorption property is improved is described.

特許第5953952号公報Japanese Patent No. 59535952 特許第4772932号公報Japanese Patent No. 4772932 特許第4476923号公報Japanese Patent No. 4476923

しかし、特許文献1〜3に記載されている従来技術は、以下の問題がある。
すなわち、特許文献1に記載の方法では、圧延と加速冷却制御によるオンラインプロセスにより鋼板が製造されている。そのため、特に、板厚が25mm以下である薄物長尺材では、熱間圧延時および加速冷却時において、鋼板先尾端での温度偏差が生じやすくなり、全長に亘って安定的な機械特性を得ることができない。
However, the prior art described in Patent Documents 1 to 3 has the following problems.
That is, in the method described in Patent Document 1, a steel sheet is manufactured by an online process of rolling and accelerated cooling control. Therefore, especially in thin long materials having a plate thickness of 25 mm or less, temperature deviations at the tip and tail ends of the steel sheet are likely to occur during hot rolling and accelerated cooling, and stable mechanical properties are maintained over the entire length. I can't get it.

また、特許文献2及び3に記載された方法では、加熱、熱間圧延、加速冷却および熱処理を組み合わせることにより鋼板が製造されている。しかし、再加熱温度が再結晶温度以下の焼き戻し温度域にあるため、前述した熱間圧延に続く加速冷却後に、冷却偏差に起因して組織にばらつきが生じ、鋼板の全長に亘って安定的な機械特性を得ることができない。これらの傾向は、特に、板厚が25mm以下と薄い場合に顕著である。 Further, in the methods described in Patent Documents 2 and 3, a steel sheet is manufactured by combining heating, hot rolling, accelerated cooling and heat treatment. However, since the reheating temperature is in the tempering temperature range below the recrystallization temperature, the structure varies due to the cooling deviation after the accelerated cooling following the hot rolling described above, and the structure is stable over the entire length of the steel sheet. It is not possible to obtain excellent mechanical properties. These tendencies are particularly remarkable when the plate thickness is as thin as 25 mm or less.

以上のように、従来は、鋼板の全長に亘って耐衝撃性を兼ね備えた鋼板を提供することが困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、特に板厚が25mm以下と薄い場合であっても、全長に亘って優れた耐衝撃性を有する鋼板およびその製造方法について提供することを目的とする。
As described above, conventionally, it has been difficult to provide a steel sheet having impact resistance over the entire length of the steel sheet.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a steel sheet having excellent impact resistance over the entire length and a method for manufacturing the same, particularly even when the plate thickness is as thin as 25 mm or less. The purpose.

本発明者らは、熱間圧延によって製造される鋼板を対象に、耐衝撃性に及ぼす化学成分並びに製造条件の影響を詳細に検討し、以下の知見を得た。
(1)熱間圧延が終了し冷却された後の鋼板には、冷却偏差に起因する組織のばらつきが存在するが、この組織のばらつきは、2相域に再加熱することによって解消できる。
(2)板厚が薄い場合であっても、2相域での再加熱処理後の冷却パターンを制御することにより、板厚方向での粒径分布を制御でき、全長に亘って高い一様伸びを確保し耐衝撃性を担保できる。
The present inventors have investigated in detail the effects of chemical components and manufacturing conditions on impact resistance of steel sheets manufactured by hot rolling, and obtained the following findings.
(1) The steel sheet after the hot rolling is completed and cooled has a structure variation due to a cooling deviation, and this structure variation can be eliminated by reheating in the two-phase region.
(2) Even when the plate thickness is thin, the particle size distribution in the plate thickness direction can be controlled by controlling the cooling pattern after the reheating treatment in the two-phase region, and the particle size distribution is high over the entire length. The elongation can be secured and the impact resistance can be guaranteed.

本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は、次のとおりである。
1.質量%で、
C:0.05〜0.16%、
Si:0.10〜0.50%、
Mn:0.80〜1.60%、
P:0.05%以下および
S:0.02%以下
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物の成分組成を有し、
鋼板の表面から板厚方向に200μmまでの表層部におけるミクロ組織は、面積率で80%以上のフェライト相を含み、
前記表層部以外の中間部のミクロ組織は、面積率で80%未満のフェライト相を含み、残部がベイナイト相およびパーライト相の一方または両方からなり、
前記表層部における平均結晶粒径SD(μm)と、前記中間部における平均結晶粒径CD(μm)が、下記(1)式を満足する鋼板。

2.0≦SD/CD・・・(1)
The present invention has been made based on the above findings, and the gist structure thereof is as follows.
1. 1. By mass%
C: 0.05 to 0.16%,
Si: 0.10 to 0.50%,
Mn: 0.80-1.60%,
It contains P: 0.05% or less and S: 0.02% or less, and the balance has a component composition of Fe and unavoidable impurities.
The microstructure in the surface layer portion from the surface of the steel sheet to 200 μm in the plate thickness direction contains a ferrite phase having an area ratio of 80% or more.
The microstructure of the intermediate portion other than the surface layer portion contains a ferrite phase having an area ratio of less than 80%, and the balance is composed of one or both of the bainite phase and the pearlite phase.
A steel sheet in which the average crystal grain size SD (μm) in the surface layer portion and the average crystal grain size CD (μm) in the intermediate portion satisfy the following equation (1).
Note 2.0 ≤ SD / CD ... (1)

2.前記成分組成は、さらに質量%で、
Cu:1.0%以下、
Ni:2.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Mo:1.0%以下、
Nb:0.1%以下、
V:0.1%以下、
Ti:0.1%以下、
B:0.005%以下、
Ca:0.005%以下および
W:0.05%以下
の群より選択される1種または2種以上を含有する前記1に記載の鋼板。
2. 2. The composition of the components is further increased by mass%.
Cu: 1.0% or less,
Ni: 2.0% or less,
Cr: 1.0% or less,
Mo: 1.0% or less,
Nb: 0.1% or less,
V: 0.1% or less,
Ti: 0.1% or less,
B: 0.005% or less,
The steel sheet according to 1 above, which contains one or more selected from the group of Ca: 0.005% or less and W: 0.05% or less.

3.前記1または2に記載の成分組成を有する鋼素材を900〜1200℃に加熱し、次いで累積圧下率が50%以上の熱間圧延を施して鋼板とし、前記鋼板を冷却してからAc1変態点以上Ac3変態点未満の温度域に再加熱し、該再加熱された鋼板を3〜20℃/sの平均冷却速度で400℃〜600℃の冷却停止温度まで冷却した後、焼入れを施す鋼板の製造方法。 3. 3. The steel material having the component composition described in 1 or 2 is heated to 900 to 1200 ° C., and then hot-rolled to obtain a steel sheet having a cumulative reduction rate of 50% or more, and the steel sheet is cooled and then Ac 1 transformed. The reheated steel sheet is reheated to a temperature range above the point and below the Ac 3 transformation point, cooled to a cooling stop temperature of 400 ° C. to 600 ° C. at an average cooling rate of 3 to 20 ° C./s, and then hardened. Steel sheet manufacturing method.

本発明によれば、全長に亘って高い一様伸びを有する耐衝撃性に優れた鋼板を提供することができる。本発明の鋼板は、外力に対してのエネルギー吸収能が高いために、該鋼板を用いた構造物は構造体としての安全性が高まることになり、産業上極めて有用である。 According to the present invention, it is possible to provide a steel sheet having high uniform elongation over the entire length and having excellent impact resistance. Since the steel sheet of the present invention has a high energy absorption capacity with respect to an external force, the structure using the steel sheet has increased safety as a structure, which is extremely useful industrially.

次に、本発明の鋼板について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施態様を示すものであり、本発明は以下の説明によって何ら限定されるものではない。
[成分組成]
本発明の鋼板、および前記鋼板の製造に用いる鋼素材は、上述した成分組成を有する必要がある。該成分組成における各成分量の限定理由を以下に説明する。なお、以下の説明における「%」は、特に断らない限り「質量%」を表すものとする。
C:0.05〜0.16%
Cは、基地相(マトリクス)の硬さを増加させ、強度を向上させる効果を有する元素である。前記効果を得るためには、C含有量を0.05%以上とすることが必要である。一方、C含有量が0.16%を超えると、基地相の硬度が過度に上昇し、伸びが劣化する。このため、C含有量は0.16%以下とする。好ましくは、0.07〜0.15%である。
Next, the steel sheet of the present invention will be specifically described. The following description shows a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following description.
[Ingredient composition]
The steel sheet of the present invention and the steel material used for producing the steel sheet need to have the above-mentioned component composition. The reasons for limiting the amount of each component in the component composition will be described below. In addition, "%" in the following description shall represent "mass%" unless otherwise specified.
C: 0.05 to 0.16%
C is an element having an effect of increasing the hardness of the matrix phase and improving the strength. In order to obtain the above effect, it is necessary to set the C content to 0.05% or more. On the other hand, when the C content exceeds 0.16%, the hardness of the matrix phase increases excessively and the elongation deteriorates. Therefore, the C content is set to 0.16% or less. Preferably, it is 0.07 to 0.15%.

Si:0.10〜0.50%
Siは、脱酸剤として作用するとともに、鋼中に固溶して固溶強化により基地相の硬さを増加させる元素である。前記効果を得るためには、Si含有量を0.10%以上とする必要がある。一方、Si含有量が0.50%を超えると、基地相の硬度が過度に上昇し、延性、靭性が低下するとともに、局所変形に伴うボイドの発生起点となる介在物量が増加する。このため、Si含有量は0.50%以下とする。好ましくは、0.20〜0.40%である。
Si: 0.10 to 0.50%
Si is an element that acts as an antacid and dissolves in steel to increase the hardness of the matrix phase by solid solution strengthening. In order to obtain the above effect, the Si content needs to be 0.10% or more. On the other hand, when the Si content exceeds 0.50%, the hardness of the matrix phase is excessively increased, the ductility and toughness are decreased, and the amount of inclusions which are the starting points of voids due to local deformation increases. Therefore, the Si content is set to 0.50% or less. It is preferably 0.25 to 0.40%.

Mn:0.80〜1.60%
Mnは、基地相の硬さを増加させ、強度を向上させる効果を有する元素である。前記効果を得るためには、Mn含有量を0.80%以上とする必要がある。一方、Mn含有量が1.60%を超えると、溶接性が低下することに加えて、基地相の硬度が過度に上昇する。このため、Mn含有量は、1.60%以下とする。好ましくは、1.00〜1.50%である。
Mn: 0.80-1.60%
Mn is an element having the effect of increasing the hardness of the matrix phase and improving the strength. In order to obtain the above effect, the Mn content needs to be 0.80% or more. On the other hand, when the Mn content exceeds 1.60%, the weldability is lowered and the hardness of the matrix phase is excessively increased. Therefore, the Mn content is set to 1.60% or less. Preferably, it is 1.00 to 1.50%.

P:0.05%以下
Pは、不可避的不純物として鋼に含まれる元素である。Pは、粒界に偏析し、母材および溶接部の靱性を低下させるなど、悪影響を及ぼすため、できるだけ低減することが好ましいが、0.05%以下の含有は許容できる。このため、P含有量は0.05%以下とする。一方、P含有量の下限は限定されないが、過度の低減は精錬コストの高騰を招くため、P含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
P: 0.05% or less P is an element contained in steel as an unavoidable impurity. P is preferably reduced as much as possible because it segregates at the grain boundaries and adversely affects the toughness of the base metal and the welded portion. However, a content of 0.05% or less is acceptable. Therefore, the P content is set to 0.05% or less. On the other hand, although the lower limit of the P content is not limited, the P content is preferably 0.001% or more because an excessive reduction causes an increase in the refining cost.

S:0.02%以下
Sは、不可避的不純物として鋼に含まれる元素である。Sは、MnS等の硫化物系介在物として鋼中に存在し、破壊の発生起点となるなど、悪影響を及ぼす元素であるため、できるだけ低減することが好ましいが、0.02%以下の含有は許容できる。このため、S含有量は0.02%以下とする。S含有量は0.01%以下とすることが好ましい。一方、S含有量の下限は限定されないが、過度の低減は精錬コストの高騰を招くため、S含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。
S: 0.02% or less S is an element contained in steel as an unavoidable impurity. Since S is an element that exists in steel as a sulfide-based inclusion such as MnS and has an adverse effect such as becoming a starting point of fracture, it is preferable to reduce it as much as possible, but the content of 0.02% or less is contained. acceptable. Therefore, the S content is set to 0.02% or less. The S content is preferably 0.01% or less. On the other hand, although the lower limit of the S content is not limited, it is preferable that the S content is 0.0005% or more because an excessive reduction causes an increase in the refining cost.

本発明の鋼板における成分組成は、上記成分を含み、残部がFeおよび不可避的不純物である。
なお、不可避的不純物としてO(酸素)およびNが含有される場合は、O含有量を0.0050%以下に、またN含有量を0.0050%以下に抑制することが好ましい。すなわち、Oの含有量が0.0050%を超えると、鋼板表面での介在物の存在割合が大きくなるため、介在物を起点としたき裂が発生しやすくなり、伸びが低下する虞れがある。同様に、不可Nの含有量が0.0050%を超えると、鋼板表面での介在物の存在割合が大きくなるため、介在物を起点としたき裂が発生しやすくなる虞れがある。
The component composition of the steel sheet of the present invention contains the above components, and the balance is Fe and unavoidable impurities.
When O (oxygen) and N are contained as unavoidable impurities, it is preferable to suppress the O content to 0.0050% or less and the N content to 0.0050% or less. That is, when the O content exceeds 0.0050%, the abundance ratio of inclusions on the surface of the steel sheet becomes large, so that cracks starting from inclusions are likely to occur, and the elongation may decrease. is there. Similarly, if the content of non-N is more than 0.0050%, the abundance ratio of inclusions on the surface of the steel sheet becomes large, so that cracks starting from inclusions may easily occur.

さらに、本発明では、必要に応じて上記成分組成に加えて、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Nb:0.1%以下、V:0.1%以下、Ti:0.1%以下、B:0.005%以下、Ca:0.005%以下、およびW:0.05%以下からなる群より選択される1種または2種以上をさらに任意に含有することができる。 Further, in the present invention, in addition to the above component composition, Cu: 1.0% or less, Ni: 2.0% or less, Cr: 1.0% or less, Mo: 1.0% or less, Nb, if necessary. : 0.1% or less, V: 0.1% or less, Ti: 0.1% or less, B: 0.005% or less, Ca: 0.005% or less, and W: 0.05% or less. One or more selected from the above can be further optionally contained.

Cu:1.0%以下
Cuは、基地相の硬さを増加させるとともに、鋼板の耐候性を向上させる効果を有する元素であり、所望の特性に応じて任意に添加することができる。しかし、Cu含有量が1.0%を超えると溶接性が損なわれ、鋼材製造時に疵が生じやすくなる。従って、Cuを添加する場合は、1.0%以下とする。より好ましくは、0.01〜0.8%である。
Cu: 1.0% or less Cu is an element having an effect of increasing the hardness of the matrix phase and improving the weather resistance of the steel sheet, and can be arbitrarily added according to desired characteristics. However, if the Cu content exceeds 1.0%, the weldability is impaired and defects are likely to occur during the production of steel materials. Therefore, when Cu is added, the content is 1.0% or less. More preferably, it is 0.01 to 0.8%.

Ni:2.0%以下
Niは、低温靭性や耐候性を向上させ、またCuを添加した場合の熱間脆性を改善する効果を有する元素であり、所望する特性に応じて任意に添加することができる。しかし、Ni含有量が2.0%を超えると溶接性が損なわれ、また、鋼材コストが上昇する。従って、Niを添加する場合は、2.0%以下とする。より好ましくは、0.01〜1.5%である。
Ni: 2.0% or less Ni is an element that has the effect of improving low temperature toughness and weather resistance, and also improving hot brittleness when Cu is added, and can be arbitrarily added according to the desired properties. Can be done. However, if the Ni content exceeds 2.0%, the weldability is impaired and the steel material cost increases. Therefore, when Ni is added, it should be 2.0% or less. More preferably, it is 0.01 to 1.5%.

Cr:1.0%以下
Crは、基地相の硬さを増加させ、また耐候性を向上させる効果を有する元素であり、所望する特性に応じて任意に添加することができる。しかし、Cr含有量が1.0%を超えると溶接性と靭性が損なわれる。従って、Crを添加する場合は、1.0%以下とする。より好ましくは、0.01〜0.8%である。
Cr: 1.0% or less Cr is an element having an effect of increasing the hardness of the matrix phase and improving the weather resistance, and can be arbitrarily added depending on the desired properties. However, if the Cr content exceeds 1.0%, weldability and toughness are impaired. Therefore, when Cr is added, the content is 1.0% or less. More preferably, it is 0.01 to 0.8%.

Mo:1.0%以下
Moは、基地相の硬さを増加させる効果を有する元素であり、所望する特性に応じて任意に添加することができる。しかし、Mo含有量が1.0%を超えると溶接性と靭性が損なわれる。従って、Moを添加する場合は、1.0%以下とする。より好ましくは、0.001〜0.8%である。
Mo: 1.0% or less Mo is an element having an effect of increasing the hardness of the matrix phase, and can be arbitrarily added depending on the desired properties. However, if the Mo content exceeds 1.0%, weldability and toughness are impaired. Therefore, when Mo is added, the content is 1.0% or less. More preferably, it is 0.001 to 0.8%.

Nb:0.1%以下
Nbは、熱間圧延時におけるオーステナイトの再結晶を抑制して細粒化するとともに、熱間圧延後の空冷過程において析出することで強度を上昇させる効果を有する元素であり、所望する特性に応じて任意に添加することができる。しかし、Nb含有量が0.1%を超えるとNbCが多量に析出し、靭性が損なわれる。従って、Nbを添加する場合は、0.1%以下とする。より好ましくは、0.001〜0.08%である。
Nb: 0.1% or less Nb is an element that has the effect of suppressing recrystallization of austenite during hot rolling to make it finer and precipitating it in the air cooling process after hot rolling to increase its strength. Yes, it can be optionally added depending on the desired properties. However, if the Nb content exceeds 0.1%, a large amount of NbC is precipitated and the toughness is impaired. Therefore, when Nb is added, it should be 0.1% or less. More preferably, it is 0.001 to 0.08%.

V:0.1%以下
Vは、Nbと同様、熱間圧延時におけるオーステナイトの再結晶を抑制して細粒化するとともに、熱間圧延後の空冷過程において析出することで強度を上昇させる効果を有する元素であり、所望する特性に応じて任意に添加することができる。しかし、V含有量が0.1%を超えるとVCが多量に析出し、靭性が損なわれる。従って、Vを添加する場合は、0.1%以下とする。より好ましくは、0.001〜0.08%である。
V: 0.1% or less V, like Nb, has the effect of suppressing recrystallization of austenite during hot rolling to make it finer, and increasing the strength by precipitating in the air cooling process after hot rolling. It is an element having the above, and can be arbitrarily added depending on the desired properties. However, if the V content exceeds 0.1%, a large amount of VC is precipitated and the toughness is impaired. Therefore, when V is added, it should be 0.1% or less. More preferably, it is 0.001 to 0.08%.

Ti:0.1%以下
Tiは、窒化物形成傾向が強く、Nを固定して固溶Nを低減するため、母材および溶接部の靭性を向上させる効果を有する。また、Bを添加する場合には、Tiを合わせて添加することにより、TiがNを固定し、BがBNとして析出してしまうことを抑制できる。その結果、Bの焼入れ性向上効果を助長して、強度をさらに向上させることができる。そのため、所望する特性に応じて任意に添加することができる。しかし、Ti含有量が0.1%を超えるとTiCが多量に析出し、靭性が損なわれる。従って、Tiを添加する場合は、0.1%以下とする。より好ましくは、0.001〜0.08%である。
Ti: 0.1% or less Ti has a strong tendency to form a nitride and fixes N to reduce solid solution N, so that Ti has an effect of improving the toughness of the base metal and the welded portion. Further, when B is added, by adding Ti together, it is possible to prevent Ti from fixing N and B from precipitating as BN. As a result, the hardenability improving effect of B can be promoted, and the strength can be further improved. Therefore, it can be arbitrarily added according to the desired properties. However, if the Ti content exceeds 0.1%, a large amount of TiC is precipitated and the toughness is impaired. Therefore, when Ti is added, it should be 0.1% or less. More preferably, it is 0.001 to 0.08%.

B:0.005%以下
Bは、微量の添加でも焼入れ性を著しく向上させ、強度を上昇させる効果を有する元素であり、所望する特性に応じて添加することができる。しかし、B含有量が0.005%を超えるとその効果が飽和するだけでなく、溶接性を低下させる。従って、Bを添加する場合は、0.005%以下とする。より好ましくは、0.0001〜0.004%である。
B: 0.005% or less B is an element having an effect of significantly improving hardenability and increasing strength even when added in a small amount, and can be added according to desired properties. However, when the B content exceeds 0.005%, not only the effect is saturated but also the weldability is lowered. Therefore, when B is added, it should be 0.005% or less. More preferably, it is 0.0001 to 0.004%.

Ca:0.005%以下
Caは、Sと結合し、圧延方向に長く伸びるMnS等の形成を抑制して、硫化物系介在物が球状を呈するように形態制御し、溶接部等の靭性向上に寄与するため、所望する特性に応じて添加することができる。しかし、Ca含有量が0.005%を超えるとその効果が飽和するだけでなく、鋼の清浄度が低下し、表面疵が多発し表面性状が低下する。従って、Caを添加する場合は、0.005%以下とする。より好ましくは、0.0001〜0.004%である。
Ca: 0.005% or less Ca binds to S, suppresses the formation of MnS and the like that extend long in the rolling direction, controls the shape so that the sulfide-based inclusions have a spherical shape, and improves the toughness of welds and the like. Can be added according to the desired properties. However, when the Ca content exceeds 0.005%, not only the effect is saturated, but also the cleanliness of the steel is lowered, surface defects occur frequently, and the surface texture is deteriorated. Therefore, when Ca is added, it should be 0.005% or less. More preferably, it is 0.0001 to 0.004%.

W:0.05%以下
Wは、基地相の硬さを増加させ、また耐候性を向上させるので、所望する特性に応じて添加することができる。しかし、W含有量が0.05%を超えると溶接性の劣化、あるいは合金コストの上昇を招く。従って、Wを添加する場合は、0.05%以下とする。より好ましくは、0.0001〜0.03%である。
W: 0.05% or less W increases the hardness of the matrix phase and improves the weather resistance, so that it can be added according to the desired properties. However, if the W content exceeds 0.05%, the weldability deteriorates or the alloy cost increases. Therefore, when W is added, it should be 0.05% or less. More preferably, it is 0.0001 to 0.03%.

[ミクロ組織]
次に、鋼板のミクロ組織を上記のように限定する理由について説明する。なお、ミクロ組織の説明における「%」は、特に断らない限り面積率を指すものとする。また、以下の説明における鋼板の「先端」とは、鋼板の圧延方向先端より尾端側へ500mm入った位置と定義する。同様に、鋼板の「尾端」とは、該鋼板の圧延方向尾端より先端側へ500mm入った位置と定義する。
[Micro tissue]
Next, the reason for limiting the microstructure of the steel sheet as described above will be described. In addition, "%" in the description of microstructure shall indicate the area ratio unless otherwise specified. Further, the "tip" of the steel sheet in the following description is defined as a position 500 mm from the tip in the rolling direction of the steel sheet to the tail end side. Similarly, the "tail end" of a steel sheet is defined as a position 500 mm from the tail end in the rolling direction of the steel sheet to the tip end side.

・表層部組織
鋼板の表面から板厚方向に200μmまでの表層部(以下、単に表層部という)におけるミクロ組織は、面積率で80%以上のフェライト相を含むものとする。すなわち、表層部に80%以上のフェライトを生成させて鋼板の表層を軟化させることにより、鋼板の厚み方向の全域における伸び特性(以下、全厚での伸び特性という)を顕著に向上させることができる。なぜなら、表層部におけるフェライト相の面積率が80%未満であると、ベイナイト相、パーライト相、マルテンサイト相、またはそれらの混合相からなる硬質な残部組織が多く存在することになる。その結果、表層部の硬度が増大し、所望とする全厚での伸び特性を得ることができない。また、引張強さが過大となる場合があり、やはり所望とする全厚での機械特性を得ることができない。
-Surface layer structure The microstructure in the surface layer part (hereinafter, simply referred to as the surface layer part) from the surface of the steel sheet to 200 μm in the plate thickness direction shall contain a ferrite phase having an area ratio of 80% or more. That is, by generating 80% or more of ferrite in the surface layer portion to soften the surface layer of the steel sheet, the elongation characteristics in the entire area in the thickness direction of the steel sheet (hereinafter referred to as the elongation characteristics at the total thickness) can be remarkably improved. it can. This is because if the area ratio of the ferrite phase in the surface layer portion is less than 80%, a large amount of a hard residual structure composed of a bainite phase, a pearlite phase, a martensite phase, or a mixed phase thereof will be present. As a result, the hardness of the surface layer portion increases, and it is not possible to obtain the desired elongation characteristics at the total thickness. In addition, the tensile strength may become excessive, and it is not possible to obtain the desired mechanical properties at the total thickness.

ここで、表層部におけるフェライト相の面積率は、該表層部におけるフェライト相の面積率の平均値を指すものとする。具体的には、後述する手法に従って測定することができる。かくして求められる表層部におけるフェライト相の面積率が80%以上であるとは、上記した鋼板の先端、中央および尾端の3カ所における表層部のミクロ組織が各々80%以上であることを意味する。すなわち、鋼板の先端、中央および尾端の3カ所における表層部のミクロ組織が上記条件を満たしていれば、鋼板の圧延方向の全長に亘って前記条件を満たしていることになる。換言すると、本発明の鋼板は、圧延方向の全長に亘って、表層部におけるフェライト相の面積率が80%以上である。なお、以上の規定は、鋼板の両面における表層部が対象であることは勿論である。 Here, the area ratio of the ferrite phase in the surface layer portion refers to the average value of the area ratio of the ferrite phase in the surface layer portion. Specifically, it can be measured according to the method described later. The area ratio of the ferrite phase in the surface layer portion thus obtained is 80% or more, which means that the microstructure of the surface layer portion at the three positions of the tip, the center and the tail end of the steel sheet is 80% or more, respectively. .. That is, if the microstructures of the surface layer portion at the three positions of the tip, the center and the tail of the steel sheet satisfy the above conditions, the above conditions are satisfied over the entire length of the steel sheet in the rolling direction. In other words, in the steel sheet of the present invention, the area ratio of the ferrite phase in the surface layer portion is 80% or more over the entire length in the rolling direction. Needless to say, the above provisions apply to the surface layer portions on both sides of the steel sheet.

前記表層部のミクロ組織におけるフェライト相以外の残部は、ベイナイト相、パーライト相、またはベイナイト相とパーライト相との混合層からなることが一般的である。 The remainder of the surface layer portion other than the ferrite phase is generally composed of a bainite phase, a pearlite phase, or a mixed layer of a bainite phase and a pearlite phase.

・中間部組織
鋼板の表面から板厚方向に200μmの位置と板厚の1/2の位置との間の中間部、すなわち前記表層部以外の部分である中間部(以下、単に「中間部」という)におけるミクロ組織を、面積率で80%未満のフェライト相を含み、残部がベイナイト相、パーライト相、またはベイナイト相とパーライト相との混合層とする。板厚中央部のミクロ組織が前記条件を満たさない場合、所望の強度及び一様伸びを得ることができない。
-Intermediate part structure An intermediate part between a position 200 μm in the plate thickness direction from the surface of the steel plate and a position of 1/2 of the plate thickness, that is, an intermediate part other than the surface layer part (hereinafter, simply “intermediate part””. The microstructure in () contains a ferrite phase with an area ratio of less than 80%, and the balance is a bainite phase, a pearlite phase, or a mixed layer of a bainite phase and a pearlite phase. If the microstructure at the center of the plate thickness does not satisfy the above conditions, the desired strength and uniform elongation cannot be obtained.

ここで、中間部におけるフェライト相の面積率は、該中間部におけるフェライト相の面積率の平均値を指すものとする。具体的には、後述の実施例に記載した手法に従って求める。かくして求められる中間部におけるフェライト相の面積率が80%未満であるとは、上記した鋼板の先端、中央および尾端の3カ所における中間部のミクロ組織が各々80%未満であることを意味する。すなわち、鋼板の先端、中央および尾端の3カ所における中間部のミクロ組織が上記条件を満たしていれば、鋼板の圧延方向全長に渡って前記条件を満たしている。換言すると、本発明の鋼板は、圧延方向の全長に亘って、中間部のミクロ組織が、面積率で80%未満のフェライト相を含み、残部がベイナイト相、パーライト相、またはベイナイト相とパーライト相との混合層である。 Here, the area ratio of the ferrite phase in the intermediate portion refers to the average value of the area ratio of the ferrite phase in the intermediate portion. Specifically, it is obtained according to the method described in Examples described later. The area ratio of the ferrite phase in the intermediate portion thus obtained is less than 80%, which means that the microstructure of the intermediate portion at each of the three positions of the tip, the center and the tail of the steel sheet is less than 80%. .. That is, if the microstructures of the intermediate portions at the three positions of the tip, the center and the tail of the steel sheet satisfy the above conditions, the above conditions are satisfied over the entire length of the steel sheet in the rolling direction. In other words, in the steel sheet of the present invention, the microstructure in the intermediate portion contains a ferrite phase having an area ratio of less than 80% over the entire length in the rolling direction, and the balance is a bainite phase, a pearlite phase, or a bainite phase and a pearlite phase. It is a mixed layer with.

なお、上記表層部および中間部におけるミクロ組織は、後述の実施例に記載した方法で評価することができる。 The microstructure in the surface layer portion and the intermediate portion can be evaluated by the method described in Examples described later.

[結晶粒径]
本発明の鋼板は、上記成分組成およびミクロ組織を有することに加えて、表層部における平均結晶粒径SD(μm)と、中間部における平均結晶粒径CD(μm)とが、下記(1)式を満足することが肝要である。
2.0≦SD/CD・・・(1)
上記(1)式の条件を満足することにより、特に、全厚での伸び特性に優れることが求められる薄物において、伸び特性が向上する。すなわち、SD/CDが2.0未満であると、次のような問題がある。例えば、板厚中央部の結晶粒が粗大である結果、SD/CDが2.0未満となる場合、結晶粒が大きい板厚中央部では局所的に脆性が低い領域が発生するため、脆性き裂あるいは延性破壊起点となるボイドが発生しやすくなる。また、表層部の結晶粒が微細である結果、SD/CDが2.0未満となる場合、表層部の結晶粒が微細化により硬化するため、全厚引張試験における伸びが低下すると共に、引張強さが所望よりも過大となる。そのため、SD/CDを2.0以上とする。好ましくは、2.2以上である。
[Crystal grain size]
In addition to having the above-mentioned composition and microstructure, the steel sheet of the present invention has an average crystal grain size SD (μm) in the surface layer portion and an average crystal grain size CD (μm) in the intermediate portion according to the following (1). It is important to satisfy the formula.
2.0 ≤ SD / CD ... (1)
By satisfying the condition of the above formula (1), the elongation property is improved particularly in a thin material which is required to have excellent elongation property at the total thickness. That is, if the SD / CD is less than 2.0, there are the following problems. For example, when the SD / CD is less than 2.0 as a result of the coarse crystal grains in the central portion of the plate thickness, a region having low brittleness is locally generated in the central portion of the plate thickness where the crystal grains are large, so that the brittleness is low. Voids, which are the starting points of fissures or ductile fractures, are likely to occur. Further, when the SD / CD is less than 2.0 as a result of the crystal grains in the surface layer portion being fine, the crystal grains in the surface layer portion are hardened by miniaturization, so that the elongation in the total thickness tensile test is reduced and the tensile strength is reduced. The strength is greater than desired. Therefore, SD / CD is set to 2.0 or more. It is preferably 2.2 or more.

また、表層部における平均結晶粒径SDは、10〜200μmであることが好ましい。表層部における平均結晶粒径SDが10μm未満である場合には、細粒化に伴う降伏応力の上昇により引張強さが所望よりも過大となる。また、SDが200μmを超える場合には、局所的に脆性が低い領域が発生するため、脆性き裂あるいは延性破壊起点となるボイドが発生しやすくなる。
同様に、中間部における平均結晶粒径CDは、5〜50μmであることが好ましい。
中間部における平均結晶粒径CDが5μm未満である場合には、細粒化に伴う降伏応力の上昇により引張強さが所望よりも過大となる。また、SDが50μmを超える場合には、局所的に脆性が低い領域が発生するため、脆性き裂あるいは延性破壊起点となるボイドが発生しやすくなる。
The average crystal grain size SD in the surface layer portion is preferably 10 to 200 μm. When the average crystal grain size SD in the surface layer portion is less than 10 μm, the tensile strength becomes excessive than desired due to the increase in the yield stress due to the fine graining. Further, when the SD exceeds 200 μm, a region having low brittleness is locally generated, so that a void serving as a brittle crack or a ductile fracture starting point is likely to occur.
Similarly, the average crystal grain size CD in the intermediate portion is preferably 5 to 50 μm.
When the average crystal grain size CD in the intermediate portion is less than 5 μm, the tensile strength becomes excessiveer than desired due to the increase in the yield stress due to the granulation. Further, when the SD exceeds 50 μm, a region having low brittleness is locally generated, so that a void serving as a brittle crack or a ductile fracture starting point is likely to occur.

本発明においては、鋼板の圧延方向における先端、中央および尾端の3カ所すべてにおいて、上記(1)式の条件を満たすものとする。すなわち、鋼板の先端、中央および尾端の3カ所が上記(1)式の条件を満たしていれば、鋼板の圧延方向の全長に亘って前記条件を満たしている。なお、上記SDおよびCDは、後述の実施例に記載した方法で測定することができる。 In the present invention, the condition of the above equation (1) shall be satisfied at all three locations of the tip, the center and the tail of the steel sheet in the rolling direction. That is, if the three points of the tip, the center and the tail of the steel sheet satisfy the condition of the above formula (1), the above condition is satisfied over the entire length of the steel sheet in the rolling direction. The SD and CD can be measured by the method described in Examples described later.

[引張強さ]
鋼板の引張強さ(TS)は、特に限定されないが、440MPa以上であることが好ましい。また、TSの上限も特に限定されないが、例えば、JISにおける490MPa(50kgf/mm2)級とする場合には、TSを610MPa以下とすればよい。また、JISにおける570MPa(60kgf/mm2)級とする場合には、TSの上下限をそれぞれ570MPaおよび720MPaとすればよい。本発明においては、鋼板の圧延方向における先端、中央および尾端の3カ所すべてにおいて、上記TSの条件を満たすことが好ましい。すなわち、鋼板の先端、中央および尾端の3カ所が前記条件を満たしていれば、鋼板の圧延方向全長に渡って前記条件を満たしている。なお、前記TSは、実施例に記載の方法で測定することができる。
[Tensile strength]
The tensile strength (TS) of the steel sheet is not particularly limited, but is preferably 440 MPa or more. Further, the upper limit of TS is not particularly limited, but for example, in the case of 490 MPa (50 kgf / mm 2 ) class in JIS, TS may be 610 MPa or less. Further, in the case of 570 MPa (60 kgf / mm 2 ) class in JIS, the upper and lower limits of TS may be 570 MPa and 720 MPa, respectively. In the present invention, it is preferable that the above TS conditions are satisfied at all three locations of the tip, center and tail of the steel sheet in the rolling direction. That is, if the three points of the tip, the center, and the tail of the steel sheet satisfy the above conditions, the above conditions are satisfied over the entire length of the steel sheet in the rolling direction. The TS can be measured by the method described in Examples.

[板厚]
本発明における「鋼板」とは、本技術分野における通常の定義に従い、厚さ6mm以上の鋼板を指すものとする。一方、本発明における鋼板の板厚の上限は特に限定されず、任意の値とすることができる。しかし、先に述べたように鋼板の先尾端での温度偏差が大きくなりやすく、また全厚での伸び特性に優れることが求められる薄物において、本発明の効果は特に顕著となる。そのため、鋼板の板厚は、25mm以下とすることが好ましく、20mm以下とすることがより好ましい。
[Plate thickness]
The term "steel plate" in the present invention refers to a steel plate having a thickness of 6 mm or more according to the usual definition in the present art. On the other hand, the upper limit of the plate thickness of the steel plate in the present invention is not particularly limited and can be any value. However, as described above, the effect of the present invention is particularly remarkable in a thin material in which the temperature deviation at the tip and tail ends of the steel sheet tends to be large and excellent elongation characteristics at the total thickness are required. Therefore, the thickness of the steel sheet is preferably 25 mm or less, and more preferably 20 mm or less.

[製造方法]
本発明の一実施形態においては、上述した成分組成を有する鋼素材に対し、下記の処理を順次施すことによって鋼板とする。
(1)加熱
(2)熱間圧延
(3)冷却
(4)再加熱
(5)冷却
(6)焼入れ
[Production method]
In one embodiment of the present invention, a steel material having the above-mentioned composition is sequentially subjected to the following treatments to obtain a steel sheet.
(1) Heating (2) Hot rolling (3) Cooling (4) Reheating (5) Cooling (6) Quenching

[鋼素材]
上記鋼素材としては、上記成分組成を有し、熱間圧延が可能なものであれば任意のものを用いることができるが、通常は鋼スラブとすればよい。例えば、前記成分組成を有する溶鋼を、転炉等の手段により溶製し、連続鋳造法等の鋳造方法で、スラブ等の鋼素材とすることができる。また、造塊−分解圧延法によりスラブ等の鋼素材とすることもできる。
[Steel material]
As the steel material, any material having the above-mentioned composition and capable of hot rolling can be used, but usually a steel slab may be used. For example, molten steel having the above component composition can be melted by means such as a converter and used as a steel material such as a slab by a casting method such as a continuous casting method. Further, a steel material such as a slab can be used by the ingot-decomposition rolling method.

[加熱]
上記成分組成を有する鋼素材を、900〜1200℃に加熱する。加熱温度が900℃未満であると、次の熱間圧延工程における鋼素材の変形抵抗が高くなり、熱間圧延機への負荷が増大し、熱間圧延が困難になる。そのため、加熱温度は900℃以上とする。前記加熱温度は950℃以上とすることが好ましい。一方、前記加熱温度が1200℃を超えると、鋼板の中間部の結晶粒が粗大化して靱性が低下するだけでなく、スラブ表面の酸化が著しくなり、地鉄−スケール界面の凹凸が鋭くなるため、製品後も表面の凹凸が残りやすくなる。このような表面の凹凸は、応力集中により延性破壊の発生起点となる虞がある。そのため、前記加熱温度は1200℃以下とする。好ましくは、1150℃以下とする。
[heating]
The steel material having the above composition is heated to 900 to 1200 ° C. If the heating temperature is less than 900 ° C., the deformation resistance of the steel material in the next hot rolling step increases, the load on the hot rolling mill increases, and hot rolling becomes difficult. Therefore, the heating temperature is set to 900 ° C. or higher. The heating temperature is preferably 950 ° C. or higher. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1200 ° C., not only the crystal grains in the middle portion of the steel sheet become coarse and the toughness decreases, but also the slab surface is significantly oxidized and the unevenness of the base iron-scale interface becomes sharp. , Surface irregularities tend to remain even after the product. Such surface irregularities may become the starting point of ductile fracture due to stress concentration. Therefore, the heating temperature is set to 1200 ° C. or lower. The temperature is preferably 1150 ° C. or lower.

なお、連続鋳造などの方法によって鋼素材(スラブ)を製造した場合、当該スラブは、冷却することなく直接上記加熱工程に供してもよく、冷却したのちに上記加熱工程に供してもよい。また、加熱方法は特に限定されないが、例えば、常法にしたがい、加熱炉で加熱することができる。 When a steel material (slab) is produced by a method such as continuous casting, the slab may be directly subjected to the heating step without being cooled, or may be subjected to the heating step after being cooled. The heating method is not particularly limited, but for example, heating can be performed in a heating furnace according to a conventional method.

[熱間圧延]
次いで、加熱された前記鋼素材を熱間圧延して鋼板とする。その際、製品鋼板の基本性能である靭性を確保するため、鋼板の中間部において、オーステナイト粒の微細化を通じてフェライト粒を微細化する必要がある。そこで、熱間圧延における累積圧下率を50%以上とする。すなわち、累積圧下率が50%未満の場合は、鋼板の中間部のフェライト粒が微細化せず、局所的に脆性が低い領域が発生し、脆性き裂が発生しやすくなる。熱間圧延工程に関する他の条件は特に限定されない。
[Hot rolling]
Next, the heated steel material is hot-rolled to obtain a steel sheet. At that time, in order to secure the toughness which is the basic performance of the product steel sheet, it is necessary to miniaturize the ferrite grains through the miniaturization of the austenite grains in the intermediate portion of the steel sheet. Therefore, the cumulative rolling reduction in hot rolling is set to 50% or more. That is, when the cumulative reduction rate is less than 50%, the ferrite grains in the intermediate portion of the steel sheet are not miniaturized, regions with low brittleness are locally generated, and brittle cracks are likely to occur. Other conditions relating to the hot rolling process are not particularly limited.

[冷却]
次に、熱間圧延終了後の鋼板を冷却する(第1の冷却工程)。前記冷却工程では、室温まで冷却することが好ましい。なお、前記冷却は、任意の方法、例えば、空冷または加速冷却により行うことができる。
[cooling]
Next, the steel sheet after the completion of hot rolling is cooled (first cooling step). In the cooling step, it is preferable to cool to room temperature. The cooling can be performed by any method, for example, air cooling or accelerated cooling.

[再加熱]
次いで、冷却された前記鋼板を、Ac1変態点以上Ac3変態点未満の温度(再加熱温度)に再加熱する。このようにフェライトとオーステナイトとの2相域に加熱することにより、加熱前の熱延板組織を損なうことなく、熱間圧延において鋼板全長にわたって導入された冷却偏差に起因する機械的特性のばらつきを解消することができる。再加熱温度がAc3点以上であると、熱延板組織のうち中間部のオーステナイトが成長して粗大化する結果、局所的に靭性が低い領域が発生し、脆性き裂あるいは延性破壊起点となるボイドが発生しやすくなる。一方、再加熱温度がAc1点未満であると、熱延板組織の表層が適度に粗大化せず、表層部の軟質化による全厚伸びの向上効果が得られない。
[Reheat]
Next, the cooled steel sheet is reheated to a temperature (reheating temperature) equal to or higher than the Ac 1 transformation point and lower than the Ac 3 transformation point. By heating in the two-phase region of ferrite and austenite in this way, the variation in mechanical properties due to the cooling deviation introduced over the entire length of the steel sheet in hot rolling without damaging the hot-rolled sheet structure before heating. It can be resolved. When the reheating temperature is Ac 3 or higher, austenite in the middle part of the hot-rolled plate structure grows and coarsens, resulting in the formation of locally low toughness regions, which can be used as a brittle crack or ductile fracture starting point. Voids are likely to occur. On the other hand, when the reheating temperature is less than 1 point of Ac, the surface layer of the hot-rolled plate structure is not appropriately coarsened, and the effect of improving the total thickness elongation by softening the surface layer portion cannot be obtained.

なお、Ac1変態点は、下記(2)式により求めることができる。
Ac1(℃)=723+22×Si−14×Mn−14.4×Ni+23.3×Cr…(2)
また、Ac3変態点は、下記(3)式により求めることができる。
Ac3(℃)=912.0−230.5×C+31.6×Si−20.4×Mn−39.8×Cu−18.1×Ni−14.8×Cr+16.8×Mo…(3)
ここで、上記(2)、(3)式における元素記号は、各元素の含有量(質量%)を意味し、当該元素が含有されていない場合にはゼロとする。
The Ac 1 transformation point can be obtained by the following equation (2).
Ac 1 (° C.) = 723 + 22 × Si-14 × Mn-14.4 × Ni + 23.3 × Cr… (2)
The Ac 3 transformation point can be obtained by the following equation (3).
Ac 3 (° C.) = 912.0-230.5 x C + 31.6 x Si-20.4 x Mn-39.8 x Cu-18.1 x Ni-14.8 x Cr + 16.8 x Mo ... (3) )
Here, the element symbol in the above equations (2) and (3) means the content (mass%) of each element, and is set to zero when the element is not contained.

なお、上記再加熱処理においては、前記再加熱温度まで加熱した後、当該温度に保持することが好ましい。その際、保持時間が10分未満であると、オーステナイト相への変態が鋼板全長に亘って開始されず、一部の領域で焼入性が著しく低下する場合がある。そのため、保持時間は10分以上とすることが好ましい。 In the reheating treatment, it is preferable to heat the temperature to the reheating temperature and then maintain the temperature. At that time, if the holding time is less than 10 minutes, the transformation to the austenite phase is not started over the entire length of the steel sheet, and the hardenability may be significantly lowered in a part of the region. Therefore, the holding time is preferably 10 minutes or more.

[冷却]
上記再加熱工程で再加熱された鋼板を、400℃〜600℃の冷却停止温度まで冷却する(第2の冷却工程)。その際、平均冷却速度を3〜20℃/sとする。すなわち、前記平均冷却速度が3℃/s未満であると、パーライトがバンド状に生成し、バンド組織に沿った延性き裂が生じやすくなるため、伸びが低下する。また、前記平均冷却速度が3℃/s未満であると、鋼板の中間部においてフェライトが過剰に生成し鋼板全体が軟質化し所望の機械特性を得ることが出来ない。一方、前記平均冷却速度が20℃/sを超える場合、鋼板の表層部の結晶粒が微細化し硬化するため、全厚引張試験における伸びが低下する。また、冷却停止温度が400℃未満の場合は、板厚中央部においてフェライトが過剰に生成するため鋼板全体が軟質化し、所望の機械特性を得ることが出来ない。一方、冷却停止温度が600℃を超える場合、その後の焼入れ工程にて鋼板表層の結晶粒が微細化し硬化する、あるいは硬質なベイナイトやマルテンサイトが過剰に生成するため、全厚引張試験における伸びが低下する。
[cooling]
The steel sheet reheated in the reheating step is cooled to a cooling stop temperature of 400 ° C. to 600 ° C. (second cooling step). At that time, the average cooling rate is set to 3 to 20 ° C./s. That is, when the average cooling rate is less than 3 ° C./s, pearlite is formed in a band shape, and ductile cracks along the band structure are likely to occur, so that the elongation is reduced. Further, if the average cooling rate is less than 3 ° C./s, ferrite is excessively generated in the intermediate portion of the steel sheet, the entire steel sheet is softened, and desired mechanical properties cannot be obtained. On the other hand, when the average cooling rate exceeds 20 ° C./s, the crystal grains on the surface layer of the steel sheet become finer and harden, so that the elongation in the total thickness tensile test decreases. Further, when the cooling stop temperature is less than 400 ° C., ferrite is excessively generated in the central portion of the plate thickness, so that the entire steel sheet becomes soft and the desired mechanical properties cannot be obtained. On the other hand, when the cooling stop temperature exceeds 600 ° C., the crystal grains on the surface layer of the steel sheet are refined and hardened in the subsequent quenching process, or hard bainite and martensite are excessively generated, so that the elongation in the total thickness tensile test is increased. descend.

[焼入れ]
上記冷却停止温度まで冷却された前記鋼板に焼入れを施す。上記冷却停止から焼入れ開始までの間隔が開くと、フェライト相以外の第2相の硬度低下をまねくことから、冷却停止から焼入れ開始までの時間は60秒以内とすることが好ましい。より好ましくは、30秒以内とする。なお、焼入れは、特に限定されることなく、任意の条件で行うことができる。例えば、焼入れ温度は、400〜600℃の範囲とし、Mf点以下の温度、好ましくは200℃以下まで水冷する。
[Quenching]
The steel sheet cooled to the cooling stop temperature is hardened. When the interval from the cooling stop to the quenching start is widened, the hardness of the second phase other than the ferrite phase is lowered. Therefore, the time from the cooling stop to the quenching start is preferably 60 seconds or less. More preferably, it is within 30 seconds. Quenching can be performed under arbitrary conditions without particular limitation. For example, the quenching temperature is in the range of 400 to 600 ° C., and water cooling is performed to a temperature below the Mf point, preferably 200 ° C. or lower.

なお、Mf点は、例えば、下記(4)式により求めることができる。
Mf(℃)=410.5−407.3×C−7.3×Si−37.8×Mn−20.5×Cu−19.5×Ni−19.8×Cr−4.5×Mo…(4)
ここで、上記(4)式における元素記号は、各元素の含有量(質量%)を意味し、当該元素が含有されていない場合にはゼロとする。
The Mf point can be obtained by, for example, the following equation (4).
Mf (° C.) = 410.5-407.3 x C-7.3 x Si-37.8 x Mn-20.5 x Cu-19.5 x Ni-19.8 x Cr-4.5 x Mo … (4)
Here, the element symbol in the above formula (4) means the content (mass%) of each element, and is set to zero when the element is not contained.

以下、本発明の効果を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
表1に示す組成の溶鋼を溶製し、鋼素材(スラブ)とした。なお、表1に示したAc1点、Ac3点およびMf点の値は、それぞれ上述した(2)、(3)および(4)式に従って求めた値である。
Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
The molten steel having the composition shown in Table 1 was melted and used as a steel material (slab). The values of Ac 1 , Ac 3, and Mf shown in Table 1 are the values obtained according to the above-mentioned equations (2), (3), and (4), respectively.

次に、得られたスラブに対し、表2に示す条件で加熱および熱間圧延を施し、全長20mで、表2に示す板厚の鋼板とした。その後、前記鋼板を室温まで冷却し、表2に示す再加熱温度まで再加熱し、30分間保持した。次いで、鋼板の両面に冷却水をスプレーし、表2に示す平均冷却速度で冷却停止温度まで冷却後、焼入れ処理を施した。前記焼入れ処理では、前記冷却停止温度から200〜150℃まで水冷した。
なお、比較のため、一部の比較例(表2のNo.20)では再加熱後に本発明の条件を満たす冷却を行うこと無く、すぐに焼入れを行った。前記比較例における焼入れ条件は、平均冷却速度44.0℃/s、冷却停止温度110℃とした。
Next, the obtained slab was heated and hot-rolled under the conditions shown in Table 2 to obtain a steel plate having a total length of 20 m and a plate thickness shown in Table 2. Then, the steel sheet was cooled to room temperature, reheated to the reheating temperature shown in Table 2, and held for 30 minutes. Next, cooling water was sprayed on both sides of the steel sheet, cooled to the cooling stop temperature at the average cooling rate shown in Table 2, and then subjected to quenching treatment. In the quenching treatment, water cooling was performed from the cooling stop temperature to 200 to 150 ° C.
For comparison, in some comparative examples (No. 20 in Table 2), quenching was performed immediately after reheating without cooling to satisfy the conditions of the present invention. The quenching conditions in the comparative example were an average cooling rate of 44.0 ° C./s and a cooling stop temperature of 110 ° C.

得られた鋼板について、引張試験およびミクロ組織観察を実施した。鋼板全長での特性を評価するため、試験片は鋼板の圧延方向における先端、中央および尾端のそれぞれから採取した。試験方法は次の通りである。なお、前記先端および尾端における試験片は、鋼板の圧延方向端部より500mm入った位置から採取した。
(1)引張試験
鋼板の幅中央部から板幅方向が引張方向と一致するように採取したJIS Z 2201 1B号の全厚試験片を用いて引張試験を実施し、引張強さ(TS)および全厚伸びを求めた。引張強さは440MPa以上を合格とした。伸び特性は20%以上を合格とした。
Tensile tests and microstructure observations were carried out on the obtained steel sheets. In order to evaluate the characteristics of the total length of the steel sheet, test pieces were taken from the tip, center and tail of the steel sheet in the rolling direction. The test method is as follows. The test pieces at the tip and the tail end were taken from a position 500 mm from the rolling direction end of the steel sheet.
(1) Tensile test A tensile test was carried out using a JIS Z 2201 1B full-thickness test piece collected so that the plate width direction coincided with the tensile direction from the center of the width of the steel sheet, and the tensile strength (TS) and tensile strength (TS) and We asked for total thickness growth. Tensile strength of 440 MPa or more was accepted. Elongation characteristics of 20% or more were accepted.

(2)ミクロ組織観察
以下の手順でミクロ組織を観察し、表層部におけるフェライト相の面積率、中間部におけるフェライト相の面積率、および中間部におけるフェライト相以外の残部組織を評価した。
まず、得られた鋼板から、観察面が圧延方向に垂直な断面(板厚方向断面)となるように組織観察用試験片を採取し、鏡面となるまで研磨した後、腐食液(硝酸メタノール溶液)で腐食し、光学顕微鏡(倍率:400倍)を用いて、鋼板表面から板厚方向に板厚中央位置(1/2位置)まで観察し、画面が連続するように撮像した。得られた組織写真を用い、画像解析により相を同定し、フェライト相の面積率を算出した。前記フェライト相の面積率としては、鋼板の表層部におけるフェライト相の面積率の平均値と、中間部におけるフェライト相の面積率の平均値とを共に求めた。
(2) Observation of microstructure The microstructure was observed by the following procedure, and the area ratio of the ferrite phase in the surface layer portion, the area ratio of the ferrite phase in the intermediate portion, and the residual structure other than the ferrite phase in the intermediate portion were evaluated.
First, from the obtained steel sheet, a test piece for structure observation is taken so that the observation surface has a cross section perpendicular to the rolling direction (cross section in the thickness direction), polished until it becomes a mirror surface, and then a corrosive liquid (methanol nitrate solution). ), And an optical microscope (magnification: 400 times) was used to observe from the surface of the steel sheet to the center position (1/2 position) of the sheet thickness in the plate thickness direction, and images were taken so that the screen was continuous. Using the obtained microstructure photograph, the phase was identified by image analysis, and the area ratio of the ferrite phase was calculated. As the area ratio of the ferrite phase, both the average value of the area ratio of the ferrite phase in the surface layer portion of the steel sheet and the average value of the area ratio of the ferrite phase in the intermediate portion were obtained.

さらに、上記ミクロ組織観察において得た組織写真から、線分法を用いて、表層部における平均結晶粒径SD(μm)と、中間部における平均結晶粒径CD(μm)を算出した。得られたSDおよびCDを用いて、結晶粒径の比SD/CDを算出した。 Further, from the microstructure photograph obtained in the above microstructure observation, the average crystal grain size SD (μm) in the surface layer portion and the average crystal grain size CD (μm) in the intermediate portion were calculated by using the line segment method. Using the obtained SD and CD, the ratio SD / CD of crystal grain size was calculated.

得られた結果を表3に示す。なお、板厚中央部におけるフェライト相以外の残部組織については、鋼板の圧延方向における先端、中央および尾端で同一であったため、まとめて記載している。 The results obtained are shown in Table 3. The remaining structure other than the ferrite phase in the central portion of the plate thickness is described collectively because it was the same at the tip, center and tail end in the rolling direction of the steel sheet.

本発明の条件を満たす発明例においては、鋼板全長にわたって高い一様伸びを有する耐衝撃性に優れた鋼板が得られた。一方、本発明の条件を満たさない比較例では、鋼板の先端、中央および尾端の少なくとも一つの位置において、全厚での伸び特性に劣っていた。 In the invention example satisfying the condition of the present invention, a steel sheet having high uniform elongation over the entire length of the steel sheet and having excellent impact resistance was obtained. On the other hand, in the comparative example not satisfying the conditions of the present invention, the elongation characteristics at the total thickness were inferior at at least one position of the tip, the center and the tail of the steel sheet.

Figure 0006828702
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Claims (3)

質量%で、
C:0.05〜0.16%、
Si:0.10〜0.50%、
Mn:0.80〜1.60%、
P:0.05%以下および
S:0.02%以下
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物の成分組成を有し、
鋼板の表面から板厚方向に200μmまでの表層部におけるミクロ組織は、面積率で80%以上のフェライト相を含み、
前記表層部以外の中間部のミクロ組織は、面積率で80%未満のフェライト相を含み、残部がベイナイト相およびパーライト相の一方または両方からなり、
前記表層部における平均結晶粒径SD(μm)と、前記中間部における平均結晶粒径CD(μm)が、下記(1)式を満足する鋼板。

2.0≦SD/CD・・・(1)
By mass%
C: 0.05 to 0.16%,
Si: 0.10 to 0.50%,
Mn: 0.80-1.60%,
It contains P: 0.05% or less and S: 0.02% or less, and the balance has a component composition of Fe and unavoidable impurities.
The microstructure in the surface layer portion from the surface of the steel sheet to 200 μm in the plate thickness direction contains a ferrite phase having an area ratio of 80% or more.
The microstructure of the intermediate portion other than the surface layer portion contains a ferrite phase having an area ratio of less than 80%, and the balance is composed of one or both of the bainite phase and the pearlite phase.
A steel sheet in which the average crystal grain size SD (μm) in the surface layer portion and the average crystal grain size CD (μm) in the intermediate portion satisfy the following equation (1).
Note 2.0 ≤ SD / CD ... (1)
前記成分組成は、さらに質量%で、
Cu:1.0%以下、
Ni:2.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Mo:1.0%以下、
Nb:0.1%以下、
V:0.1%以下、
Ti:0.1%以下、
B:0.005%以下、
Ca:0.005%以下および
W:0.05%以下
の群より選択される1種または2種以上を含有する請求項1に記載の鋼板。
The composition of the components is further increased by mass%.
Cu: 1.0% or less,
Ni: 2.0% or less,
Cr: 1.0% or less,
Mo: 1.0% or less,
Nb: 0.1% or less,
V: 0.1% or less,
Ti: 0.1% or less,
B: 0.005% or less,
The steel sheet according to claim 1, which contains one or more selected from the group of Ca: 0.005% or less and W: 0.05% or less.
請求項1または2に記載の成分組成を有する鋼素材を900〜1200℃に加熱し、次いで累積圧下率が50%以上の熱間圧延を施して鋼板とし、前記鋼板を冷却してからAc1変態点以上Ac3変態点未満の温度域に再加熱し、該再加熱された鋼板を3〜20℃/sの平均冷却速度で400℃〜600℃の冷却停止温度まで冷却した後、焼入れを施す、鋼板の表面から板厚方向に200μmまでの表層部におけるミクロ組織は、面積率で80%以上のフェライト相を含み、前記表層部以外の中間部のミクロ組織は、面積率で80%未満のフェライト相を含み、残部がベイナイト相およびパーライト相の一方または両方からなり、前記表層部における平均結晶粒径SD(μm)と、前記中間部における平均結晶粒径CD(μm)が、下記(1)式を満足する、鋼板の製造方法。

2.0≦SD/CD・・・(1)
The steel material having the component composition according to claim 1 or 2 is heated to 900 to 1200 ° C., and then hot-rolled to obtain a steel sheet having a cumulative reduction ratio of 50% or more, and the steel sheet is cooled and then Ac1 transformed. The reheated steel sheet is reheated to a temperature range above the point and below the Ac3 transformation point, cooled to a cooling stop temperature of 400 ° C. to 600 ° C. at an average cooling rate of 3 to 20 ° C./s, and then hardened. The microstructure in the surface layer portion from the surface of the steel sheet to 200 μm in the plate thickness direction contains a ferrite phase having an area ratio of 80% or more, and the microstructure in the intermediate portion other than the surface layer portion is ferrite having an area ratio of less than 80%. The balance is composed of one or both of the bainite phase and the pearlite phase, and the average crystal grain size SD (μm) in the surface layer portion and the average crystal grain size CD (μm) in the intermediate portion are as follows (1). A method for manufacturing a steel sheet that satisfies the formula .
Note 2.0 ≤ SD / CD ... (1)
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