JP7218533B2 - Steel material and its manufacturing method - Google Patents

Steel material and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP7218533B2
JP7218533B2 JP2018191216A JP2018191216A JP7218533B2 JP 7218533 B2 JP7218533 B2 JP 7218533B2 JP 2018191216 A JP2018191216 A JP 2018191216A JP 2018191216 A JP2018191216 A JP 2018191216A JP 7218533 B2 JP7218533 B2 JP 7218533B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
steel material
steel
content
ferrite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018191216A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020059881A (en
Inventor
顕吾 畑
ひとみ 西畑
夏実 大浦
知哉 藤原
佳織 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2018191216A priority Critical patent/JP7218533B2/en
Publication of JP2020059881A publication Critical patent/JP2020059881A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7218533B2 publication Critical patent/JP7218533B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Description

本発明は、鋼材およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steel material and its manufacturing method.

鋼の組織中に残留オーステナイトを含む鋼材が知られている。残留オーステナイトを含む混合組織とした加工誘起変態型鋼(TRIP鋼)は、高強度でありながら優れた延性を有するため、様々な分野で使用されている。そのため、これまでに、組織中のオーステナイトを安定化させるための研究が数多くなされてきた。 Steel materials containing retained austenite in the steel structure are known. A deformation-induced transformation steel (TRIP steel) having a mixed structure containing retained austenite has high strength and excellent ductility, and is therefore used in various fields. Therefore, many studies have been made so far to stabilize the austenite in the structure.

例えば、特許文献1には、熱延と冷延を行った鋼板に、A点~(A点+50℃)の温度で10~1800秒間加熱し保持した後、3℃/s以上の平均冷却速度で(Ms点-100℃)~Bs点の温度まで冷却し保持することで、ベイニティックフェライトと残留γからなる高強度薄鋼板が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a hot-rolled and cold-rolled steel sheet is heated and held at a temperature of A 3 point to (A 3 point + 50 ° C.) for 10 to 1800 seconds, and then an average of 3 ° C./s or more A high-strength steel sheet comprising bainitic ferrite and retained γ is disclosed by cooling at a cooling rate from (Ms point −100° C.) to a temperature of Bs point and maintaining the temperature.

また、特許文献2には、熱延と冷延を行った鋼板を素材とし、焼鈍で(Ac点-50℃)~Ac点の温度域を2℃/s以下で加熱する。その後の冷却過程で20℃/s以上の冷却速度でMs点-100℃以下の温度域に冷却し、300~600℃の温度域に再加熱する処理を施すことで、60~95%の焼戻しマルテンサイトと残留γを含む組織を有する1200MPa以上の鋼板が開示されている。 Further, in Patent Document 2, hot-rolled and cold-rolled steel sheets are used as materials, and are annealed at a temperature range of (Ac 3 point-50° C.) to Ac 3 point at 2° C./s or less. In the subsequent cooling process, it is cooled to a temperature range of Ms point −100 ° C. or less at a cooling rate of 20 ° C./s or more, and then reheated to a temperature range of 300 to 600 ° C., resulting in 60 to 95% tempering. A steel sheet of 1200 MPa or more having a structure containing martensite and retained γ is disclosed.

特開2006-207018号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-207018 国際公開第2009/099079号WO2009/099079

特許文献1および2に開示されるような通常のTRIP鋼の場合、残留オーステナイトは、結晶粒界などに偏在することが多い。粒界に存在する残留オーステナイトが加工誘起変態によりマルテンサイトとなると、応力集中が粒界近傍に生じ、破壊の起点となりうる。そのため、従来のTRIP鋼にも、延性向上の観点において改善の余地が残されている。 In the case of ordinary TRIP steels as disclosed in Patent Documents 1 and 2, retained austenite is often unevenly distributed at grain boundaries and the like. When retained austenite present at grain boundaries becomes martensite due to deformation-induced transformation, stress concentration occurs in the vicinity of grain boundaries, which can be the origin of fracture. Therefore, conventional TRIP steel still has room for improvement in terms of improving ductility.

本発明は、残留オーステナイトを含む金属組織を有し、かつ従来のTRIP鋼より延性に優れる鋼材およびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a steel material having a metallographic structure containing retained austenite and having superior ductility to conventional TRIP steel, and a method for producing the same.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の鋼材およびその製造方法を要旨とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the gist of the present invention is the following steel material and its manufacturing method.

(1)化学組成が、質量%で、
C:1.00%以下、
Si:3.00%以下、
Mn:0.2~7.0%、
P:0.10%以下、
S:0.030%以下、
Al:3.00%以下、
N:0.010%以下、
Ni:0~10.0%、
Cu:0~3.0%、
Cr:0~10.0%、
Ti:0~1.0%、
Nb:0~1.0%、
V:0~1.0%、
Mo:0~2.0%、
W:0~1.0%、
B:0~0.01%、
Co:0~1.0%、
Ca:0~0.01%、
Mg:0~0.01%、
REM:0~0.01%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式で定義されるCeqが0.10~1.00であり、
金属組織が、体積%で、40%以上の焼戻しマルテンサイト、10%以上のベイナイト、5%以上の残留オーステナイト、5%以上のフェライトを含み、
焼戻しマルテンサイトのブロックまたはフェライト結晶粒の内部に存在する残留オーステナイトの面積割合が、鋼材中の残留オーステナイトの総量に対して15%以上であり、
1150MPa以上の引張強度を有する、
鋼材。
Ceq=C+1/24Si+1/6Mn+1/40Ni+1/5Cr+1/4Mo+1/14V ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼素材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。
(1) chemical composition, in mass %,
C: 1.00% or less,
Si: 3.00% or less,
Mn: 0.2-7.0%,
P: 0.10% or less,
S: 0.030% or less,
Al: 3.00% or less,
N: 0.010% or less,
Ni: 0 to 10.0%,
Cu: 0-3.0%,
Cr: 0 to 10.0%,
Ti: 0 to 1.0%,
Nb: 0 to 1.0%,
V: 0 to 1.0%,
Mo: 0-2.0%,
W: 0 to 1.0%,
B: 0 to 0.01%,
Co: 0 to 1.0%,
Ca: 0-0.01%,
Mg: 0-0.01%,
REM: 0-0.01%,
balance: Fe and impurities,
Ceq defined by the following formula (i) is 0.10 to 1.00,
the metallographic structure contains, by volume %, 40% or more tempered martensite, 10% or more bainite, 5% or more retained austenite, and 5% or more ferrite;
The area ratio of retained austenite existing inside the tempered martensite block or ferrite grain is 15% or more with respect to the total amount of retained austenite in the steel material,
Having a tensile strength of 1150 MPa or more,
steel.
Ceq=C+1/24Si+1/6Mn+1/40Ni+1/5Cr+1/4Mo+1/14V (i)
However, each element symbol in the formula represents the content (% by mass) of each element contained in the steel material.

(2)前記金属組織中のフェライト粒の平均結晶粒径が3.0μm以下である、
上記(1)に記載の鋼材。
(2) The average grain size of ferrite grains in the metal structure is 3.0 μm or less.
The steel material according to (1) above.

(3)前記化学組成が、質量%で、
Ni:0.1~10.0%、
Cu:0.3~3.0%、および
Cr:0.1~10.0%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)または(2)に記載の鋼材。
(3) the chemical composition, in mass %,
Ni: 0.1 to 10.0%,
Cu: 0.3-3.0%, and Cr: 0.1-10.0%,
containing one or more selected from
The steel material according to (1) or (2) above.

(4)前記化学組成が、質量%で、
Ti:0.01~1.0%、
Nb:0.01~1.0%、
V:0.01~1.0%、
Mo:0.05~2.0%、
W:0.05~1.0%、
B:0.0003~0.01%、および
Co:0.05~1.0%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)から(3)までのいずれかに記載の鋼材。
(4) the chemical composition, in mass %,
Ti: 0.01 to 1.0%,
Nb: 0.01 to 1.0%,
V: 0.01 to 1.0%,
Mo: 0.05-2.0%,
W: 0.05 to 1.0%,
B: 0.0003-0.01%, and Co: 0.05-1.0%,
containing one or more selected from
The steel material according to any one of (1) to (3) above.

(5)前記化学組成が、質量%で、
Ca:0.0001~0.01%、
Mg:0.0001~0.01%、および
REM:0.0001~0.01%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)から(4)までのいずれかに記載の鋼材。
(5) the chemical composition, in mass %,
Ca: 0.0001 to 0.01%,
Mg: 0.0001-0.01%, and REM: 0.0001-0.01%,
containing one or more selected from
The steel material according to any one of (1) to (4) above.

(6)上記(1)および(3)から(5)までのいずれかに記載の化学組成を有し、
マルテンサイトを主体とする金属組織を有する鋼素材に対して、焼戻し工程および焼鈍工程を順に行い、
前記焼戻し工程において、550℃~Ac点の範囲の温度域で60min以上保持し、
前記焼鈍工程において、500℃/s以上の平均昇温速度でAc点~Ac点+100℃の温度範囲まで加熱した後、5~30s保持してから冷却を開始し、10℃/s以上100℃/s未満の平均冷却速度でMs点-50℃~Ms点-200℃の温度域まで冷却した後、300~500℃の温度範囲まで再加熱して30~500s保持した後、室温まで冷却する、
鋼材の製造方法。
(6) having the chemical composition described in any one of (1) and (3) to (5) above;
A tempering process and an annealing process are sequentially performed on a steel material having a metal structure mainly composed of martensite,
In the tempering step, a temperature range of 550 ° C. to Ac 1 point is held for 60 minutes or more,
In the annealing step, after heating to a temperature range of Ac 3 points to Ac 3 points + 100 ° C. at an average temperature increase rate of 500 ° C./s or more, cooling is started after holding for 5 to 30 s, and cooling is performed at 10 ° C./s or more. After cooling to a temperature range of Ms point -50 ° C. to Ms point -200 ° C. at an average cooling rate of less than 100 ° C./s, reheating to a temperature range of 300 to 500 ° C. and holding for 30 to 500 s, to room temperature. Cooling,
A method of manufacturing steel.

(7)前記焼戻し工程の前、または前記焼戻し工程と前記焼鈍工程との間に、さらに冷間加工工程を行う、
上記(6)に記載の鋼材の製造方法。
(7) Before the tempering step or between the tempering step and the annealing step, a further cold working step is performed.
A method for manufacturing a steel material according to (6) above.

本発明によれば、粒内に残留オーステナイトが分散した金属組織とすることにより、従来のTRIP鋼より延性に優れる鋼材を得ることが可能になる。 According to the present invention, by forming a metal structure in which retained austenite is dispersed in grains, it is possible to obtain a steel material that is superior in ductility to conventional TRIP steel.

本発明者らは、従来のTRIP鋼よりもさらに延性に優れる鋼を製造するための方法について鋭意検討を行った結果、以下の知見を得るに至った。 The present inventors have made intensive studies on a method for producing a steel having better ductility than conventional TRIP steel, and as a result, have obtained the following findings.

(a)上述のように、残留オーステナイトが結晶粒界に偏在する場合、加工変態により硬質のマルテンサイトが結晶粒界に生成し、粒界近傍に応力集中が生じる結果となる。 (a) As described above, when retained austenite is unevenly distributed at grain boundaries, hard martensite is generated at the grain boundaries due to working transformation, resulting in stress concentration near the grain boundaries.

(b)一方、残留オーステナイトが結晶粒内に存在する場合、粒内に加工誘起変態によるマルテンサイトが生成するため、応力集中も結晶粒内に生じる結果となる。結晶粒内は、結晶粒界に比べて、応力集中による破壊に対する抵抗力が強い。 (b) On the other hand, when retained austenite exists in crystal grains, martensite is generated in the grains due to deformation-induced transformation, resulting in stress concentration occurring in the crystal grains. The inside of the grain has a higher resistance to fracture due to stress concentration than the grain boundary.

(c)そのため、結晶粒内に残留オーステナイトが分散した金属組織を有する鋼は、通常のTRIP鋼に比べて、延性に優れるものと考えられる。 (c) Therefore, a steel having a metallographic structure in which retained austenite is dispersed in crystal grains is considered to be superior in ductility to ordinary TRIP steel.

本発明者らは、上記のような金属組織を有する鋼を製造する方法について、さらに検討を行った結果、以下の知見を得た。 The inventors of the present invention have made further studies on a method for producing steel having the metal structure as described above, and as a result, have obtained the following findings.

(d)マルテンサイトまたは冷間加工されたマルテンサイトを主体とする初期組織を有する鋼素材に対して、Ac点以下の温度での熱処理を施すと、結晶粒内にセメンタイトが析出するとともに、セメンタイト中にMn等の元素が濃化する。 (d) When a steel material having an initial structure mainly composed of martensite or cold-worked martensite is heat treated at a temperature of Ac 1 point or less, cementite precipitates in the crystal grains, Elements such as Mn are concentrated in the cementite.

(e)上記の鋼素材を超急速加熱し、一気にオーステナイト単相域まで加熱し、所定時間保持すると、セメンタイトは溶解しオーステナイト粒が生成する。この際、初期組織においてセメンタイトが存在していた領域では、元素の拡散より相変態が先に生じるため、オーステナイト粒の一部にMn等のオーステナイト安定化元素が濃化した領域が形成される。 (e) When the above steel material is heated very rapidly to a single austenite phase region and held for a predetermined time, cementite is dissolved and austenite grains are generated. At this time, in the region where cementite existed in the initial structure, phase transformation occurs prior to the diffusion of the elements, so a region in which the austenite stabilizing element such as Mn is concentrated is formed in part of the austenite grains.

(f)その後、急冷すると、Mn等が濃化した領域では、オーステナイトが安定化されるため、残留オーステナイトとなり、その他の領域では焼戻しマルテンサイトまたはフェライト等に変態する。 (f) After that, when rapidly cooled, the austenite is stabilized in the region where Mn or the like is concentrated, resulting in retained austenite, while the other region transforms into tempered martensite, ferrite, or the like.

(g)すなわち、焼戻しマルテンサイトまたはフェライト等の結晶粒内に、残留オーステナイトが形成されることとなる。 (g) That is, retained austenite is formed in crystal grains such as tempered martensite or ferrite.

(h)また、超急速加熱を行う前の鋼素材の組織の違いによって、加熱後の微細度合が大きく変わる。鋼素材に、金属組織中にオーステナイトの核生成サイトが多数存在する鋼を用いると、微細な組織が得られやすくなる。 (h) Further, the degree of fineness after heating varies greatly depending on the difference in structure of the steel material before ultra-rapid heating. If a steel having many austenite nucleation sites in the metal structure is used as the steel material, a fine structure can be easily obtained.

(i)微細な組織を得たい場合には、超急速加熱を行う前に、鋼素材に対して、冷間加工を行うことが好ましい。 (i) When it is desired to obtain a fine structure, it is preferable to cold work the steel material before performing the ultra-rapid heating.

(j)生成した超微細オーステナイト粒は、高温状態では粗大な粒に成長しやすい。そのため、超急速加熱後は一定の時間内に冷却を開始することによって、超微細組織を維持する。 (j) The produced ultrafine austenite grains tend to grow into coarse grains at high temperatures. Therefore, after ultra-rapid heating, the ultra-fine structure is maintained by starting cooling within a certain period of time.

(k)超微細オーステナイト粒の成長粗大化を防止するため、変態温度を低くすることも有効である。粒界の移動は原子の拡散によるものであるため、温度を下げて拡散速度を小さくすれば、微細な粒のまま維持することが可能になる。 (k) It is also effective to lower the transformation temperature in order to prevent the growth and coarsening of ultrafine austenite grains. Since movement of grain boundaries is caused by diffusion of atoms, it is possible to maintain fine grains by lowering the temperature to reduce the diffusion rate.

(l)Mn等の含有量を調整することによって、鋼素材の変態温度を低下させることが可能になる。 (l) By adjusting the content of Mn, etc., it is possible to lower the transformation temperature of the steel material.

本発明は、上記の知見を基礎としてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 The present invention is made based on the above findings. Each requirement of the present invention will be described in detail below.

(A)化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
(A) Chemical composition The reasons for limiting each element are as follows. In addition, "%" about content in the following description means "mass %."

C:1.00%以下
Cは鋼材の強度を向上させる元素である。C含有量は鋼材に要求される特性に応じて選定されるが、1.00%を超えるとMf点が低下しすぎて、加熱中に生じたオーステナイトの一部または全部が冷却中に変態せずに、必要量のマルテンサイトが得られず、十分な強度が得られなくなる。そのため、C含有量は1.00%以下とする。C含有量は0.50%以下であるのが好ましく、0.35%以下であるのがより好ましい。上記の効果を得るためには、C含有量は0.03%以上であるのが好ましい。
C: 1.00% or less C is an element that improves the strength of steel materials. The C content is selected according to the properties required of the steel material, but if it exceeds 1.00%, the Mf point is too low, and part or all of the austenite generated during heating is transformed during cooling. Otherwise, the required amount of martensite cannot be obtained, and sufficient strength cannot be obtained. Therefore, the C content is set to 1.00% or less. The C content is preferably 0.50% or less, more preferably 0.35% or less. In order to obtain the above effects, the C content is preferably 0.03% or more.

Si:3.00%以下
Siは残留オーステナイトを安定化させるために含有させる。しかしながら、その含有量が3.00%を超えると、熱間加工性が劣化して圧延時に割れやすくなる。そのため、Si含有量は3.00%以下とする。Si含有量は2.50%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Si含有量は0.10%以上であるのが好ましく、0.30%以上であるのがより好ましい。
Si: 3.00% or less Si is contained in order to stabilize retained austenite. However, if the content exceeds 3.00%, the hot workability deteriorates and cracks easily during rolling. Therefore, the Si content is set to 3.00% or less. The Si content is preferably 2.50% or less. In order to obtain the above effects, the Si content is preferably 0.10% or more, more preferably 0.30% or more.

Mn:0.2~7.0%
MnはA変態点を低下させてオーステナイト生成温度域を低くすることによって、オーステナイト相の成長粗大化速度を低下させるのに有効な元素である。また、Mnはオーステナイト相へ分配される元素である。さらに、残留オーステナイトを活用したい場合には有効な元素となる。超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するためには、0.2%以上含有させる必要がある。一方、Mn含有量が7.0%を超えると、Mf点が低下しすぎて、加熱中に生じたオーステナイトの一部または全部が冷却中に変態せずに、必要量のマルテンサイトが得られず、十分な強度が得られなくなる。そのため、Mn含有量は0.2~7.0%とする。Mn含有量は5.0%以下であるのが好ましく、3.0%以下であるのがより好ましい。
Mn: 0.2-7.0%
Mn is an element effective in lowering the growth and coarsening rate of the austenite phase by lowering the A1 transformation point and lowering the austenite formation temperature range. Also, Mn is an element distributed to the austenite phase. Furthermore, it becomes an effective element when it is desired to utilize retained austenite. In order to suppress the growth and coarsening of the ultrafine austenite structure, the content should be 0.2% or more. On the other hand, if the Mn content exceeds 7.0%, the Mf point is too low, and part or all of the austenite generated during heating does not transform during cooling, and the required amount of martensite is obtained. and sufficient strength cannot be obtained. Therefore, the Mn content should be 0.2 to 7.0%. The Mn content is preferably 5.0% or less, more preferably 3.0% or less.

P:0.10%以下
Pは、一般に不純物として含有される元素であるが、固溶強化により強度を高める効果を有する元素でもある。したがって、Pを積極的に含有させてもよい。しかし、Pは偏析し易い元素であり、その含有量が0.10%を超えると、粒界偏析に起因する成形性および靭性の低下が顕著となる。したがって、P含有量は0.10%以下とする。P含有量は0.050%以下であるのが好ましく、0.030%以下であるのがより好ましく、0.020%以下であるのがさらに好ましい。P含有量の下限は特に規定する必要はないが、上記の効果を得たい場合には、0.001%以上とすることが好ましい。
P: 0.10% or less P is an element that is generally contained as an impurity, but it is also an element that has the effect of increasing the strength by solid-solution strengthening. Therefore, P may be positively contained. However, P is an element that easily segregates, and when its content exceeds 0.10%, the formability and toughness due to grain boundary segregation are remarkably lowered. Therefore, the P content should be 0.10% or less. The P content is preferably 0.050% or less, more preferably 0.030% or less, even more preferably 0.020% or less. Although the lower limit of the P content does not need to be specified, it is preferably 0.001% or more if the above effects are to be obtained.

S:0.030%以下
Sは、不純物として含有される元素であり、鋼中に硫化物系介在物を形成して鋼板の成形性を低下させる。S含有量が0.030%を超えると、成形性の低下が著しくなる。したがって、S含有量は0.030%以下とする。S含有量は0.010%以下であるのが好ましく、0.005%以下であるのがより好ましく、0.001%以下であるのがさらに好ましい。S含有量の下限は特に規定する必要はないが、精錬コストの上昇を抑制する観点からは0.0001%以上とすることが好ましい。
S: 0.030% or less S is an element contained as an impurity, and forms sulfide-based inclusions in the steel to reduce the formability of the steel sheet. When the S content exceeds 0.030%, the moldability is remarkably lowered. Therefore, the S content should be 0.030% or less. The S content is preferably 0.010% or less, more preferably 0.005% or less, even more preferably 0.001% or less. Although the lower limit of the S content does not need to be specified, it is preferably 0.0001% or more from the viewpoint of suppressing the increase in refining cost.

Al:3.00%以下
Alはフェライト相へ分配される元素であって、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するには、脱酸のために通常含有される量より多く含有させる必要がある。しかしながら、その含有量が3.00%を超えると、熱間加工性が劣化して圧延時に割れやすくなる。そのため、Al含有量は3.00%以下とする。Al含有量は2.50%以下であるのが好ましく、2.00%以下であるのがより好ましい。上記の効果を得るためには、Al含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.03%以上であるのがより好ましい。
Al: 3.00% or less Al is an element distributed in the ferrite phase, and in order to suppress the growth and coarsening of the ultrafine austenite structure, it is necessary to contain more than the amount normally contained for deoxidation. be. However, if the content exceeds 3.00%, the hot workability deteriorates and cracks easily during rolling. Therefore, the Al content is set to 3.00% or less. The Al content is preferably 2.50% or less, more preferably 2.00% or less. In order to obtain the above effects, the Al content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more.

N:0.010%以下
Nは、不純物として含有される元素であり、鋼板の成形性を低下させる作用を有する。N含有量が0.010%を超えると、成形性の低下が著しくなる。したがって、N含有量は0.010%以下とする。N含有量は0.0080%以下であるのが好ましく、0.0070%以下であるのがより好ましい。N含有量の下限は特に規定する必要はないが、後述するようにTi、NbおよびVの1種以上を含有させて鋼組織の微細化を図る場合を考慮すると、炭窒化物の析出を促進させるためにN含有量は、0.0010%以上とすることが好ましく、0.0020%以上とすることがより好ましい。
N: 0.010% or less N is an element contained as an impurity and has the effect of reducing the formability of the steel sheet. When the N content exceeds 0.010%, the moldability is significantly deteriorated. Therefore, the N content should be 0.010% or less. The N content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0070% or less. The lower limit of the N content does not need to be specified in particular, but considering the case of containing one or more of Ti, Nb and V to refine the steel structure as described later, it promotes the precipitation of carbonitrides. The N content is preferably 0.0010% or more, more preferably 0.0020% or more, in order to

本発明の製造方法に供される鋼には、上記の元素に加えてさらに、下記に示す量のNi、Cu、Cr、Ti、Nb、V、Mo、W、B、Co、Ca、MgおよびREMから選択される1種以上の元素を含有させてもよい。 In addition to the above elements, the steel to be subjected to the production method of the present invention further contains the following amounts of Ni, Cu, Cr, Ti, Nb, V, Mo, W, B, Co, Ca, Mg and It may contain one or more elements selected from REM.

Ni:0~10.0%
NiはA変態点を低下させてオーステナイト生成温度域を低くすることによって、オーステナイト相の成長粗大化速度を低下させるのに有効な元素である。また、Niはオーステナイト相へ分配される元素である。そのため必要に応じてNiを含有させてもよい。しかしながら、Ni含有量が10.0%を超えると、粒成長の抑制効果が飽和してくる。したがって、Ni含有量は10.0%以下とする。Ni含有量は5.0%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Ni含有量は0.1%以上とするのが好ましい。
Ni: 0-10.0%
Ni is an element effective in lowering the growth and coarsening rate of the austenite phase by lowering the A1 transformation point and lowering the austenite formation temperature range. Also, Ni is an element distributed to the austenite phase. Therefore, Ni may be contained as necessary. However, when the Ni content exceeds 10.0%, the effect of suppressing grain growth becomes saturated. Therefore, the Ni content should be 10.0% or less. The Ni content is preferably 5.0% or less. In order to obtain the above effects, the Ni content is preferably 0.1% or more.

Cu:0~3.0%
CuはA変態点を低下させてオーステナイト生成温度域を低くすることによって、オーステナイト相の成長粗大化速度を低下させるのに有効な元素である。また、Cuはオーステナイト相へ分配される元素である。そのため必要に応じてCuを含有させてもよい。しかしながら、Cu含有量が3.0%を超えると、加工性が劣化して圧延時に割れやすくなる。したがって、Cu含有量は3.0%以下とする。Cu含有量は2.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Cu含有量は0.3%以上とするのが好ましい。
Cu: 0-3.0%
Cu is an element effective in lowering the growth and coarsening rate of the austenite phase by lowering the A1 transformation point and lowering the austenite formation temperature range. Also, Cu is an element distributed to the austenite phase. Therefore, Cu may be contained as necessary. However, if the Cu content exceeds 3.0%, workability deteriorates and the steel tends to crack during rolling. Therefore, the Cu content should be 3.0% or less. The Cu content is preferably 2.5% or less. In order to obtain the above effects, the Cu content is preferably 0.3% or more.

Cr:0~10.0%
Crはオーステナイト相へ分配される元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてCrを含有させてもよい。しかしながら、Cr含有量が10.0%を超えると、強度と延性または強度と靱性とのアンバランスが生じる。したがって、Cr含有量は10.0%以下とする。Cr含有量は8.0%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Cr含有量は0.1%以上とするのが好ましい。
Cr: 0-10.0%
Cr is an element distributed to the austenite phase, and is an element effective in suppressing the growth and coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, Cr may be contained as necessary. However, when the Cr content exceeds 10.0%, an imbalance occurs between strength and ductility or between strength and toughness. Therefore, the Cr content should be 10.0% or less. The Cr content is preferably 8.0% or less. In order to obtain the above effects, the Cr content is preferably 0.1% or more.

Ti:0~1.0%
Tiはフェライト相へ分配され、かつ、拡散の遅い元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてTiを含有させてもよい。しかしながら、Ti含有量が1.0%を超えると、鋼が脆化してくる。したがって、Ti含有量は1.0%以下とする。Ti含有量は0.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Ti含有量は0.01%以上とするのが好ましい。
Ti: 0-1.0%
Ti is an element that distributes to the ferrite phase and diffuses slowly, and is an element that is effective in suppressing the growth and coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, Ti may be contained as necessary. However, when the Ti content exceeds 1.0%, the steel becomes embrittled. Therefore, the Ti content should be 1.0% or less. The Ti content is preferably 0.5% or less. In order to obtain the above effects, the Ti content is preferably 0.01% or more.

Nb:0~1.0%
Nbはフェライト相へ分配され、かつ、拡散の遅い元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてNbを含有させてもよい。しかしながら、Nb含有量が1.0%を超えると、鋼が脆化してくる。したがって、Nb含有量は1.0%以下とする。Nb含有量は0.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Nb含有量は0.01%以上とするのが好ましい。
Nb: 0-1.0%
Nb is an element that distributes to the ferrite phase and diffuses slowly, and is an element that is effective in suppressing the growth and coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, Nb may be contained as necessary. However, when the Nb content exceeds 1.0%, the steel becomes embrittled. Therefore, the Nb content should be 1.0% or less. The Nb content is preferably 0.5% or less. In order to obtain the above effects, the Nb content is preferably 0.01% or more.

V:0~1.0%
Vはフェライト相へ分配される元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてVを含有させてもよい。しかしながら、V含有量が1.0%を超えると、鋼が脆化してくる。したがって、V含有量は1.0%以下とする。V含有量は0.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、V含有量は0.01%以上とするのが好ましい。
V: 0-1.0%
V is an element distributed in the ferrite phase, and is an element effective in suppressing the growth and coarsening of the ultrafine austenitic structure. Therefore, V may be contained as necessary. However, when the V content exceeds 1.0%, the steel becomes embrittled. Therefore, the V content should be 1.0% or less. The V content is preferably 0.5% or less. In order to obtain the above effects, the V content is preferably 0.01% or more.

Mo:0~2.0%
Moはフェライト相へ分配され、かつ、拡散の遅い元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてMoを含有させてもよい。しかしながら、Mo含有量が2.0%を超えると、粒成長の抑制効果が飽和してくる。したがって、Mo含有量は2.0%以下とする。Mo含有量は1.0%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Mo含有量は0.05%以上とするのが好ましい。
Mo: 0-2.0%
Mo is an element that distributes in the ferrite phase and diffuses slowly, and is an element that is effective in suppressing the growth and coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, Mo may be contained as necessary. However, when the Mo content exceeds 2.0%, the effect of suppressing grain growth becomes saturated. Therefore, the Mo content is set to 2.0% or less. Mo content is preferably 1.0% or less. In order to obtain the above effects, the Mo content is preferably 0.05% or more.

W:0~1.0%
Wはフェライト相へ分配され、かつ、拡散の遅い元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてWを含有させてもよい。しかしながら、W含有量が1.0%を超えると、粒成長の抑制効果が飽和してくる。したがって、W含有量は1.0%以下とする。W含有量は0.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、W含有量は0.05%以上とするのが好ましい。
W: 0-1.0%
W is an element that distributes in the ferrite phase and diffuses slowly, and is an element that is effective in suppressing the growth and coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, W may be contained as necessary. However, when the W content exceeds 1.0%, the effect of suppressing grain growth becomes saturated. Therefore, the W content should be 1.0% or less. The W content is preferably 0.5% or less. In order to obtain the above effects, the W content is preferably 0.05% or more.

B:0~0.01%
Bは焼入れ性が向上する元素で、マルテンサイトを含む組織を得るには有効な元素である。そのため必要に応じてBを含有させてもよい。しかしながら、B含有量が0.01%を超えると、靱性が悪化する。したがって、B含有量は0.01%以下とする。B含有量は0.005%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、B含有量は0.0003%以上とするのが好ましい。
B: 0-0.01%
B is an element that improves hardenability and is an effective element for obtaining a structure containing martensite. Therefore, B may be contained as necessary. However, when the B content exceeds 0.01%, the toughness deteriorates. Therefore, the B content should be 0.01% or less. The B content is preferably 0.005% or less. In order to obtain the above effects, the B content is preferably 0.0003% or more.

Co:0~1.0%
Coはフェライト相へ分配される元素であり、超微細オーステナイト組織の成長粗大化を抑制するのに有効な元素である。そのため必要に応じてCoを含有させてもよい。しかしながら、Co含有量が1.0%を超えると、粒成長の抑制効果が飽和してくる。したがって、Co含有量は1.0%以下とする。Co含有量は0.5%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Co含有量は0.05%以上とするのが好ましい。
Co: 0-1.0%
Co is an element distributed in the ferrite phase, and is an element effective in suppressing the growth and coarsening of the ultrafine austenite structure. Therefore, Co may be contained as necessary. However, when the Co content exceeds 1.0%, the effect of suppressing grain growth becomes saturated. Therefore, the Co content should be 1.0% or less. The Co content is preferably 0.5% or less. In order to obtain the above effects, the Co content is preferably 0.05% or more.

Ca:0~0.01%
Mg:0~0.01%
REM:0~0.01%
Ca、MgおよびREMは、オーステナイト粒成長を抑制するピン留め効果を有し、オーステナイト粒を微細化する効果を有する。そのため必要に応じてこれらの元素から選択される1種以上を含有させてもよい。しかしながら、これらの元素の含有量がそれぞれ0.01%を超えると、脆化して加工性が劣化する。したがって、各元素ともその含有量を0.01%以下とする。また、2種以上を複合的に含有させる場合、その合計含有量は0.03%であってもよい。上記の効果を得るためには、Ca、MgおよびREMから選択される1種以上を0.0001%以上含有させるのが好ましい。
Ca: 0-0.01%
Mg: 0-0.01%
REM: 0-0.01%
Ca, Mg and REM have a pinning effect of suppressing austenite grain growth and have an effect of refining austenite grains. Therefore, one or more selected from these elements may be contained as necessary. However, when the content of each of these elements exceeds 0.01%, the steel becomes embrittled and the workability deteriorates. Therefore, the content of each element should be 0.01% or less. Moreover, when 2 or more types are contained compositely, the total content may be 0.03%. In order to obtain the above effect, it is preferable to contain 0.0001% or more of one or more selected from Ca, Mg and REM.

ここで、REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素を指し、前記REMの含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。 Here, REM refers to a total of 17 elements of Sc, Y and lanthanoids, and the REM content means the total content of these elements.

本発明の製造方法に供される鋼の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。 In the chemical composition of the steel used in the manufacturing method of the present invention, the balance is Fe and impurities.

なお「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、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 Note that "impurities" are components that are mixed in by various factors in the manufacturing process, such as raw materials such as ores and scraps, when manufacturing steel materials industrially, and are allowed within a range that does not adversely affect the present invention. means something

Ceq:0.10~1.00
Ceqは炭素当量を意味し、下記(i)式で定義される。Ceqが0.10未満では、鋼材の強度が十分に得られない。一方、Ceqが1.00を超えると、靭性および延性が悪化するだけでなく、溶接を行う場合には溶接性および溶接部特性が劣化する。したがって、Ceqは0.10~1.00とする。Ceqは0.20以上であるのが好ましく、0.30以上であるのがより好ましい。また、Ceqは0.90以下であるのが好ましい。
Ceq=C+1/24Si+1/6Mn+1/40Ni+1/5Cr+1/4Mo+1/14V ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼素材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。
Ceq: 0.10-1.00
Ceq means carbon equivalent and is defined by the following formula (i). If the Ceq is less than 0.10, sufficient strength of the steel material cannot be obtained. On the other hand, if the Ceq exceeds 1.00, not only the toughness and ductility deteriorate, but also the weldability and weld properties deteriorate when welding is performed. Therefore, Ceq is set to 0.10 to 1.00. Ceq is preferably 0.20 or more, more preferably 0.30 or more. Also, Ceq is preferably 0.90 or less.
Ceq=C+1/24Si+1/6Mn+1/40Ni+1/5Cr+1/4Mo+1/14V (i)
However, each element symbol in the formula represents the content (% by mass) of each element contained in the steel material.

(B)金属組織
本発明に係る鋼材の金属組織は、体積%で、40%以上の焼戻しマルテンサイト、10%以上のベイナイト、5%以上の残留オーステナイト、5%以上のフェライトを含む。それぞれの組織の限定理由について説明する。
(B) Metallographic structure The metallographic structure of the steel according to the present invention contains 40% or more by volume of tempered martensite, 10% or more of bainite, 5% or more of retained austenite, and 5% or more of ferrite. The reason for the limitation of each organization will be explained.

焼戻しマルテンサイト:40%以上
焼戻しマルテンサイトは、硬質な組織であり、鋼の強度を向上する。そのため、焼戻しマルテンサイトの体積率を40%以上とする。延性より強度を重視したい場合には、その体積率は50%以上であるのが好ましく、60%以上であるのがより好ましい。なお、焼戻しマルテンサイトは適度な靭性を有するので、より硬質な組織であるマルテンサイトと異なり、延性を阻害する影響が比較的に小さい。
Tempered martensite: 40% or more Tempered martensite is a hard structure and improves the strength of steel. Therefore, the volume fraction of tempered martensite is set to 40% or more. When the strength is to be considered more important than the ductility, the volume fraction is preferably 50% or more, more preferably 60% or more. Since tempered martensite has moderate toughness, it has a relatively small effect of inhibiting ductility unlike martensite, which is a harder structure.

ベイナイト:10%以上
ベイナイトは、硬質かつ靱性に富む組織である。そのため、ベイナイトの体積率を10%以上とする。上限は特に設けないが、他の組織との関係から実質的に40%未満となる。なお、ベイナイトとは鉄の体心立方構造からなるベイニティックフェライトと、鉄炭化物(FeCの化学成分を有するセメンタイト)の混合組織である。このうちのベイニティックフェライトは後述のフェライトとは区別される。
Bainite: 10% or more Bainite is a hard and tough structure. Therefore, the volume fraction of bainite is set to 10% or more. Although there is no particular upper limit, it is substantially less than 40% in relation to other organizations. Incidentally, bainite is a mixed structure of bainitic ferrite having a body-centered cubic structure of iron and iron carbide (cementite having a chemical component of Fe 3 C). Of these, bainitic ferrite is distinguished from ferrite described later.

残留オーステナイト:5%以上
残留オーステナイトは、TRIP効果により、鋼の延性を向上する組織である。そのため、残留オーステナイトの体積率を5%以上とする。なお、残留オーステナイトの体積率について、上限は特に設けないが、他の組織との関係から実質的に45%以下となる。また、残留オーステナイトの体積率が過剰であると、強度が低下するおそれがある。そのため、残留オーステナイトの体積率は40%以下であるのが好ましく、30%以下であるのがより好ましく、20%以下であるのがさらに好ましい。
Retained Austenite: 5% or More Retained austenite is a structure that improves the ductility of steel due to the TRIP effect. Therefore, the volume fraction of retained austenite is set to 5% or more. Although no particular upper limit is set for the volume fraction of retained austenite, it is substantially 45% or less in relation to other structures. Moreover, when the volume fraction of retained austenite is excessive, the strength may be lowered. Therefore, the volume fraction of retained austenite is preferably 40% or less, more preferably 30% or less, and even more preferably 20% or less.

フェライト:5%以上
フェライトは、軟質な組織であり、鋼の延性を向上する。そのため、フェライトの体積率を5%以上とする。フェライトは軟質な組織であるため、強度より延性を重視したい場合には、その体積率は10%以上であるのが好ましい。一方、その量が過剰であると鋼の強度が低下するおそれがあることから、フェライトの体積率は30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましい。なお、フェライトは急速加熱・保持後の冷却過程においてオーステナイトの一部が相変態することで生成する。なお、フェライトの平均結晶粒径は3.0μm以下であることが好ましい。
Ferrite: 5% or more Ferrite is a soft structure and improves the ductility of steel. Therefore, the volume fraction of ferrite is set to 5% or more. Since ferrite is a soft structure, its volume fraction is preferably 10% or more when ductility is more important than strength. On the other hand, if the amount is excessive, the strength of the steel may decrease, so the volume fraction of ferrite is preferably 30% or less, more preferably 20% or less. Note that ferrite is generated by phase transformation of a part of austenite in the cooling process after rapid heating and holding. The average grain size of ferrite is preferably 3.0 μm or less.

微細なフェライトおよび残留オーステナイトが含まれることによって、鋼板の伸び向上に効果的であるとともに、粒径が微細であることで、曲げ性または伸びフランジ性(穴広げ率)が低下しにくい効果が得られ、また、高い降伏応力が得られる。粗大なフェライトまたは残留オーステナイトが含まれると、伸びフランジ変形時にボイドの起点になりやすく、穴広げ率が低く、降伏応力が低くなる。 The inclusion of fine ferrite and retained austenite is effective in improving the elongation of steel sheets, and the fine grain size makes it difficult to reduce bendability or stretch-flangeability (hole expansion ratio). and a high yield stress is obtained. If coarse ferrite or retained austenite is contained, it tends to become the starting point of voids during stretch flanging deformation, resulting in a low hole expansion ratio and a low yield stress.

上記以外の組織については特に限定されないが、そのほかに、マルテンサイト、パーライト等の組織から選択される1種以上が含まれていてもよい。しかしながら、それらの合計体積率は25%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。 The structure other than the above is not particularly limited, but in addition, one or more selected from structures such as martensite and pearlite may be included. However, their total volume fraction is preferably 25% or less, more preferably 20% or less, and even more preferably 15% or less.

また、上述のように、鋼材の延性を従来のTRIP鋼よりさらに向上させるためには、残留オーステナイトの分散状態が重要となる。具体的には、焼戻しマルテンサイトのブロックまたはフェライト結晶粒の内部(以下の説明において、単に「結晶粒の内部」ともいう。)に存在する残留オーステナイトの面積割合を、鋼材中の残留オーステナイトの総量に対して15%以上にする必要がある。 Moreover, as described above, the state of dispersion of retained austenite is important in order to further improve the ductility of the steel material compared to the conventional TRIP steel. Specifically, the area ratio of retained austenite present in tempered martensite blocks or inside ferrite grains (in the following description, also simply referred to as “the inside of grains”) is defined as the total amount of retained austenite in the steel material. should be 15% or more.

なお、本発明においては、各組織の体積率、残留オーステナイトの分散状態およびフェライト粒の平均結晶粒径は以下の方法により測定するものとする。 In the present invention, the volume fraction of each structure, the dispersed state of retained austenite, and the average grain size of ferrite grains are measured by the following methods.

まず、鋼材の圧延方向および板厚方向に平行な断面が観察面となるように、試料を採取する。そして、当該観察面を鏡面研磨し、ナイタール腐食液で腐食した後、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて組織観察を行う。 First, a sample is taken so that a cross section parallel to the rolling direction and plate thickness direction of the steel material serves as an observation surface. Then, the observation surface is mirror-polished, corroded with a nital corrosive solution, and then subjected to structural observation using a scanning electron microscope (SEM).

上記観察面の板厚1/4深さ位置において、1000倍で130μm×130μmの範囲を撮影する。得られたミクロ組織写真を白黒の二値化処理を施してから画像解析を行い、焼戻しマルテンサイト、フェライト、ベイナイト、およびその他の組織を特定し、JIS G 0551(2013)規格に定める、「鋼-結晶粒度の顕微鏡試験方法」に基づく方法を用いて、それぞれの面積率を求める。さらに面積率から体積率への換算は、線分法により行う。当該線分法は、例えば、Robert T. DeHoff、Frederik N. Rhines共編(Quantitative Microscopy、1968年)に記載される手法に基づく。 A range of 130 μm×130 μm is photographed at a magnification of 1000 at a depth of 1/4 of the plate thickness of the observation surface. After subjecting the obtained microstructure photograph to black and white binarization processing, image analysis is performed to identify tempered martensite, ferrite, bainite, and other structures, and defined in JIS G 0551 (2013) standard, "Steel - Obtain the area ratio of each using the method based on "Microscopic test method for grain size". Furthermore, the conversion from the area ratio to the volume ratio is performed by the line segment method. The line segment method is based on, for example, the technique described in Robert T. DeHoff and Frederik N. Rhines (Quantitative Microscopy, 1968).

また、残留オーステナイトは、SEMではマルテンサイトとの区別が困難であるため、X線回折法によってその体積率の測定を行う。そして、上記のSEM観察によって得られたその他の体積率から、残留オーステナイトの体積率を差し引くことによって、残部(マルテンサイトなどが該当)の体積率とする。 Moreover, since it is difficult to distinguish retained austenite from martensite by SEM, the volume ratio is measured by X-ray diffraction. Then, by subtracting the volume ratio of retained austenite from the other volume ratios obtained by the SEM observation, the volume ratio of the remainder (corresponding to martensite, etc.) is obtained.

さらに、残留オーステナイトの分散状態を求めるため、電子線後方散乱回折装置(EBSD)による結晶方位の測定および解析を行う。具体的には、EBSDによる測定により、残留オーステナイト粒に隣接する焼戻しマルテンサイトのブロックまたはフェライト結晶粒の数を計測する。ここで、本発明においては、結晶方位差が5°以上の結晶粒界で囲まれるBCC構造を有する結晶粒を焼戻しマルテンサイトとフェライト粒とする。 Furthermore, in order to obtain the dispersed state of retained austenite, the crystal orientation is measured and analyzed by an electron beam backscatter diffraction device (EBSD). Specifically, the EBSD measurement counts the number of blocks of tempered martensite or ferrite grains adjacent to retained austenite grains. Here, in the present invention, grains having a BCC structure surrounded by grain boundaries with a crystal orientation difference of 5° or more are defined as tempered martensite grains and ferrite grains.

そして、隣接する焼戻しマルテンサイトのブロックまたはフェライト結晶粒の数が1つである残留オーステナイト粒を、結晶粒の内部に存在する結晶粒とする。一方、隣接する焼戻しマルテンサイトのブロックまたはフェライト結晶粒の数が2つ以上である残留オーステナイト粒を、結晶粒界に存在する結晶粒とする。そして、結晶粒の内部に存在する残留オーステナイト粒の合計面積率を、全残留オーステナイト粒の合計面積率で除することにより、残留オーステナイトの全結晶粒に占める、結晶粒の内部に存在する結晶粒の面積割合を算出する。 Adjacent tempered martensite blocks or retained austenite grains in which the number of ferrite grains is one are defined as grains present inside the grains. On the other hand, a retained austenite grain having two or more adjacent tempered martensite blocks or ferrite grains is defined as a grain existing at a grain boundary. Then, by dividing the total area ratio of the retained austenite grains existing inside the crystal grains by the total area ratio of all the retained austenite grains, the crystal grains existing inside the crystal grains occupying the total crystal grains of the retained austenite Calculate the area ratio of

また、上記のEBSDによる測定において、結晶方位差が15°以上の結晶粒界で囲まれるBCC構造を有する結晶粒をフェライト粒とする。そして、フェライトの平均結晶粒径は、特定されたフェライト粒の円相当直径の平均値を、下式に基づき算出することにより求める。但し、下式中のAiはi番目のフェライト粒の面積を表し、diはi番目のフェライト粒の円相当直径を表す。 In the above EBSD measurement, a ferrite grain is defined as a grain having a BCC structure surrounded by grain boundaries with a crystal orientation difference of 15° or more. Then, the average crystal grain size of ferrite is obtained by calculating the average value of the equivalent circle diameters of the specified ferrite grains based on the following formula. However, Ai in the following formula represents the area of the i-th ferrite grain, and di represents the equivalent circle diameter of the i-th ferrite grain.

Figure 0007218533000001
Figure 0007218533000001

なお、上記の測定においては、円相当直径が0.3μm以上の残留オーステナイトのみを対象とする。 In addition, in the above measurement, only retained austenite having an equivalent circle diameter of 0.3 μm or more is targeted.

(C)機械特性
本発明においては、鋼材の引張強さは1150MPa以上とする。引張強さは1200MPa以上であるのが好ましい。また、強度および延性のバランスを確保する観点から、引張強さと伸びとの積が20000MPa・%以上であることが好ましい。
(C) Mechanical Properties In the present invention, the tensile strength of the steel material shall be 1150 MPa or more. Preferably, the tensile strength is 1200 MPa or more. From the viewpoint of ensuring a balance between strength and ductility, the product of tensile strength and elongation is preferably 20000 MPa·% or more.

(D)製造方法
本発明に係る鋼材は、上述の化学組成を有し、所定の金属組織を有する鋼素材に対して、焼戻し工程およびオーステナイト単相となる温度域へ急速に加熱した後、Ms点以下へ冷却し、その後再加熱する焼鈍工程を順に行うことによって製造することが可能である。各条件について、以下に詳しく説明する。
(D) Manufacturing method The steel material according to the present invention has the chemical composition described above and a steel material having a predetermined metal structure. It can be manufactured by sequential annealing steps of cooling below the point and then reheating. Each condition will be described in detail below.

(D-1)鋼素材
熱処理を施す前の鋼素材としては、マルテンサイトを主体とする金属組織を有するものを用いる。
(D-1) Steel Material As the steel material before heat treatment, one having a metallographic structure mainly composed of martensite is used.

ここで、「マルテンサイトを主体」とする組織とは、その体積率が95.0%以上である金属組織を意味する。鋼素材中には、フェライト、パーライト、ベイナイト、残留オーステナイト等の組織が混在する場合もあるが、これらの組織は合計体積率で5.0%以下であれば許容される。 Here, the structure "mainly composed of martensite" means a metal structure having a volume fraction of 95.0% or more. Structures such as ferrite, pearlite, bainite, and retained austenite may be mixed in the steel material, but these structures are allowed if the total volume fraction is 5.0% or less.

なお、鋼素材の製造方法については、金属組織が上記の規定を満足するものである限り特に制限はなく、一般的な方法を用いればよい。 The method of manufacturing the steel material is not particularly limited as long as the metal structure satisfies the above regulations, and a general method may be used.

(D-2)焼戻し工程
上記の鋼素材に対して、550℃~Ac点の範囲の温度域で60min以上保持する。このような条件で熱処理を行うことにより、上記の各組織の結晶粒内にセメンタイトが析出するとともに、セメンタイト中にMn等の元素が濃化する。この工程での保持温度が550℃未満であるかまたは保持時間が60min未満では、セメンタイトの析出およびセメンタイト中への元素の濃化が不十分となる。一方、保持温度がAc点を超えると、オーステナイト変態が生じ、セメンタイトが析出しにくくなる。
(D-2) Tempering Step The above steel material is held in a temperature range of 550° C. to Ac 1 point for 60 minutes or longer. By performing the heat treatment under such conditions, cementite precipitates in the crystal grains of each structure described above, and elements such as Mn are concentrated in the cementite. If the holding temperature in this step is less than 550° C. or the holding time is less than 60 minutes, precipitation of cementite and concentration of elements in cementite will be insufficient. On the other hand, when the holding temperature exceeds the Ac 1 point, austenite transformation occurs and cementite is less likely to precipitate.

(D-3)焼鈍工程
上記の鋼素材に対して、焼鈍工程を行う。焼鈍工程は、さらに昇温工程、保持工程、冷却工程および再加熱工程の4つに細分化することができる。それぞれの工程における条件について、以下に詳しく説明する。
(D-3) Annealing step Annealing step is performed on the above steel material. The annealing process can be further subdivided into four steps, namely, a heating process, a holding process, a cooling process and a reheating process. Conditions in each step will be described in detail below.

<昇温工程>
前述の化学組成および金属組織を有する鋼素材を、まず500℃/s以上の平均昇温速度でAc点~Ac点+100℃の温度域まで加熱する。Ac点以上のオーステナイト単相域まで加熱することで、均一な組織を得ることができる。一方、Ac点+100℃を超えて加熱すると粒成長の速度が大きくなり粗大なオーステナイト粒に成長してしまう。
<Temperature rising process>
A steel material having the chemical composition and metallographic structure described above is first heated to a temperature range of Ac 3 point to Ac 3 point+100° C. at an average heating rate of 500° C./s or more. A uniform structure can be obtained by heating to an austenitic single-phase region of Ac 3 or higher. On the other hand, when heated above Ac 3 point+100° C., the speed of grain growth increases and coarse austenite grains grow.

また、セメンタイト中に濃化した元素が拡散してしまわないように、超急速加熱することが重要である。そのため、上記の温度域までの平均昇温速度は、500℃/s以上とする。平均昇温速度は1000℃/s以上であるのが望ましい。平均昇温速度の上限については特に制限はないが、実用的な範囲として20000℃/s以下であることが望ましい。 Also, it is important to heat very rapidly so that the elements concentrated in the cementite do not diffuse. Therefore, the average heating rate to the above temperature range is set to 500° C./s or more. The average heating rate is desirably 1000° C./s or more. The upper limit of the average heating rate is not particularly limited, but it is preferably 20000° C./s or less as a practical range.

なお、本発明において、Ac点は以下の方法により求める。同一の化学組成および金属組織を有する複数の試験片を用意し、所定の加熱速度で、種々の温度まで加熱後、保持時間を1s以内として、上記の加熱温度から70℃まで1000℃/sの平均冷却速度で冷却する。そして、その後の試験片の硬度が、最高焼き入れ硬さとなる試験片に適用した加熱温度をAc点とする。また、Ac点は加熱時の熱膨張測定から求めても同様の結果が得られる。 In addition, in the present invention, Ac 3 points are obtained by the following method. Prepare a plurality of test pieces having the same chemical composition and metallographic structure, heat to various temperatures at a predetermined heating rate, hold the temperature within 1 s, and heat from the above heating temperature to 70 ° C. at 1000 ° C./s. Cool at the average cooling rate. Then, the heating temperature applied to the test piece having the maximum hardness after quenching is set to Ac 3 points. Similar results can be obtained even if Ac 3 points are obtained from thermal expansion measurement during heating.

<保持工程>
上記の条件で加熱し、5~30s保持した後に冷却を開始する。Ac点~Ac点+100℃の温度域で保持することでセメンタイトを溶解させる。保持時間が5s未満であると、セメンタイトが十分に溶解せず、最終組織まで残存してしまい、十分な量の残留オーステナイトが得られなくなるおそれがある。一方、保持時間が30sを超えると、保持中における元素の拡散が顕著になる。
<Holding process>
After heating under the above conditions and holding for 5 to 30 seconds, cooling is started. Cementite is dissolved by holding in the temperature range from Ac 3 point to Ac 3 point +100°C. If the holding time is less than 5 seconds, the cementite will not dissolve sufficiently and will remain in the final structure, making it impossible to obtain a sufficient amount of retained austenite. On the other hand, if the holding time exceeds 30 s, diffusion of the elements during holding becomes significant.

<冷却工程>
冷却工程では、前記Ac点~Ac点+100℃の温度域から、10℃/s以上100℃/s未満の平均冷却速度でMs点-50℃~Ms点-200℃の温度域まで冷却する。この冷却の途中において、オーステナイトの一部がフェライトに変態する。さらに、Ms点-50℃~Ms点-200℃の温度域に到達し保持することで、残りのオーステナイトの一部がマルテンサイトに変態する。Ms点-50℃~Ms点-200℃の温度域に保持する時間は特に制限されないが、5~300s程度とすることが好ましい。
<Cooling process>
In the cooling step, from the temperature range of Ac 3 points to Ac 3 points + 100 ° C., cooling to a temperature range of Ms point -50 ° C. to Ms point -200 ° C. at an average cooling rate of 10 ° C./s or more and less than 100 ° C./s. do. Part of the austenite transforms into ferrite during this cooling. Furthermore, by reaching and maintaining the temperature range of Ms point −50° C. to Ms point −200° C., part of the remaining austenite transforms into martensite. The time for holding in the temperature range of Ms point -50°C to Ms point -200°C is not particularly limited, but it is preferably about 5 to 300 seconds.

この際、セメンタイトが存在していたMn濃化域は残留オーステナイトとして、未変態のまま残存する。平均冷却速度が10℃/sを下回ったり、冷却後の温度域がMs点-50℃を超えたりすると、組織に十分なマルテンサイトが現れず強度が低下する。また、冷却後の温度域は、十分な延性を確保する観点からMs点-150℃以上であるのが好ましい。 At this time, the Mn-enriched region where cementite existed remains untransformed as retained austenite. If the average cooling rate is less than 10°C/s, or if the temperature range after cooling exceeds -50°C at the Ms point, sufficient martensite will not appear in the structure and the strength will decrease. Further, the temperature range after cooling is preferably -150° C. or more at the Ms point from the viewpoint of ensuring sufficient ductility.

<再加熱工程>
その後、鋼材を300~500℃に再加熱して30~500s保持する。この時、マルテンサイトが焼戻されるため、高強度でありながら靭性に優れた組織が得られる。さらに、300~500℃で保持中に、未変態のオーステナイトに炭素が拡散し、オーステナイトの安定性を高める。この現象よって、最終組織において5%以上の残留オーステナイトが得られ、鋼の伸びを高めることができる。再加熱した後の鋼板は、室温へ任意の冷却速度で冷却する。
<Reheating process>
After that, the steel material is reheated to 300 to 500° C. and held for 30 to 500 seconds. At this time, since martensite is tempered, a structure having high strength and excellent toughness can be obtained. Furthermore, during holding at 300-500° C., carbon diffuses into the untransformed austenite, increasing the stability of the austenite. Due to this phenomenon, 5% or more of retained austenite is obtained in the final structure, and the elongation of the steel can be increased. The steel plate after reheating is cooled to room temperature at an arbitrary cooling rate.

これらの工程を行うことにより、結晶粒の内部に残留オーステナイトが分散した金属組織を有する鋼材を得ることが可能になる。 By carrying out these steps, it is possible to obtain a steel material having a metal structure in which retained austenite is dispersed inside crystal grains.

(D-4)冷間加工工程
さらに微細な組織を得たい場合には、上記の焼戻し工程の前、または上記の焼戻し工程と焼鈍工程との間に、冷間加工工程を行うことが望ましい。その理由は以下のとおりである。
(D-4) Cold Working Step To obtain a finer structure, it is desirable to perform a cold working step before the tempering step or between the tempering step and the annealing step. The reason is as follows.

加熱時に微細なオーステナイトの結晶粒を多数分散させるためには、金属組織中に予め多数のオーステナイトの核生成サイトを得ておく必要がある。核生成サイトとなり得るのは、初期組織の結晶粒界、炭化物等の析出物と素地の結晶粒との界面などである。焼戻しマルテンサイト組織は、旧オーステナイト粒の中にパケット、ブロック、ラス等の下部組織を有し、それらの境界も核生成サイトとなり得る。 In order to disperse a large number of fine austenite crystal grains during heating, it is necessary to obtain a large number of austenite nucleation sites in advance in the metallographic structure. The nucleation sites can be grain boundaries of the initial structure, interfaces between precipitates such as carbides and grains of the matrix, and the like. The tempered martensite structure has substructures such as packets, blocks, laths, etc. in prior austenite grains, and their boundaries can also be nucleation sites.

また、マルテンサイト組織または焼戻しマルテンサイト組織に冷間加工を施すと、結晶粒がより微細になるため、さらに核生成サイトが増加し、金属組織中に細かく分散した状態となる。そのため、冷間加工された焼戻しマルテンサイトを鋼素材として用いれば微細な組織が得られる。 When the martensite structure or tempered martensite structure is subjected to cold working, the crystal grains become finer, and the number of nucleation sites further increases, resulting in finely dispersed states in the metal structure. Therefore, if cold-worked tempered martensite is used as a steel material, a fine structure can be obtained.

マルテンサイトを加熱する場合には、フェライトがオーステナイトに変態するのに先立ち、マルテンサイトに固溶していたCが炭化物として析出する。炭化物もオーステナイトと同じく金属組織内の結晶界面等に優先的に析出する。前述のように析出した炭化物と素地組織との界面も有効な核生成サイトであることから、冷間加工されたマルテンサイト組織を出発組織とし、加熱過程で微細な炭化物が多数形成する過程を経てからオーステナイト変態が開始するように加熱することで、より多くの核生成サイトを得ることができる。 When martensite is heated, C dissolved in martensite precipitates as carbide before ferrite transforms into austenite. Like austenite, carbides are preferentially precipitated at crystal interfaces and the like within the metal structure. As described above, the interface between the precipitated carbides and the base structure is also an effective nucleation site. More nucleation sites can be obtained by heating so that the austenite transformation starts from .

なお、冷間加工を施す方法について特に制限はなく、例えば、冷間圧延を行う場合、冷間加工度が20%以上となる条件とすることが望ましい。 The method of cold working is not particularly limited. For example, in the case of cold rolling, it is desirable to set the conditions such that the degree of cold working is 20% or more.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples.

表1に示す化学組成を有する180kgの鋼塊を高周波真空溶解炉にて溶製し、熱間鍛造により30mm厚さの鋼片にした。得られたスラブについて、熱間圧延試験機によって熱間圧延を施し、厚さ2mmの熱延鋼板とした。 A 180 kg steel ingot having the chemical composition shown in Table 1 was melted in a high-frequency vacuum melting furnace and hot forged into a steel slab having a thickness of 30 mm. The obtained slab was hot-rolled by a hot-rolling tester to obtain a hot-rolled steel sheet having a thickness of 2 mm.

その後、表2に示すように、試験番号28を除く試料については、焼戻し熱処理を施した。なお、試験番号1~5、8~11、13~16、18、19、21~24、26、29および31については、熱延後、焼戻し処理後の熱延鋼板に対して冷間圧延試験機にて冷間圧延を施し、厚さ1mmの冷延鋼板とした。これにより、表2に示す金属組織を有する冷延鋼板または熱延鋼板を作製し、鋼素材(試験番号1~31)とした。 Thereafter, as shown in Table 2, the samples other than Test No. 28 were subjected to tempering heat treatment. In addition, for test numbers 1 to 5, 8 to 11, 13 to 16, 18, 19, 21 to 24, 26, 29 and 31, cold rolling tests were performed on hot rolled steel sheets after hot rolling and after tempering. It was cold-rolled by a machine to obtain a cold-rolled steel sheet with a thickness of 1 mm. As a result, cold-rolled steel sheets or hot-rolled steel sheets having metal structures shown in Table 2 were produced and used as steel materials (test numbers 1 to 31).

Figure 0007218533000002
Figure 0007218533000002

Figure 0007218533000003
Figure 0007218533000003

得られた鋼素材から、幅50mm、長さ70mm、および厚さ0.5mmの試験片を採取した。採取した各試験片に対して、表2に示す条件に従って熱処理を実施した。加熱は通電加熱により行い、冷却は窒素ガスを噴射して行った。なお、表2には、各素材のAc点を併せて示す。熱処理前後の各試験片について組織観察および引張試験に供した。 A test piece having a width of 50 mm, a length of 70 mm, and a thickness of 0.5 mm was taken from the obtained steel material. Heat treatment was performed according to the conditions shown in Table 2 for each sampled test piece. Heating was performed by electric heating, and cooling was performed by injecting nitrogen gas. Table 2 also shows Ac 3 points of each material. Each test piece before and after heat treatment was subjected to structure observation and tensile test.

熱処理前後の試験片の金属組織は、以下の方法により測定した。 The metal structure of the test piece before and after heat treatment was measured by the following method.

まず、熱処理前後の試験片から、圧延方向および板厚方向に平行な断面が観察面となるように、観察用試料を採取した。そして、当該観察面を鏡面研磨し、ナイタール腐食液で腐食した後、SEMを用いて組織観察を行った。 First, samples for observation were collected from the test pieces before and after the heat treatment so that the cross section parallel to the rolling direction and the plate thickness direction was the observation surface. Then, the observed surface was mirror-polished, corroded with a nital corrosive solution, and then subjected to structural observation using an SEM.

上記観察面の板厚1/4深さ位置において、1000倍で130μm×130μmの範囲を撮影した。得られたミクロ組織写真を白黒の二値化処理を施してから画像解析を行い、ベイナイト、フェライト、パーライトおよびその他の組織を特定し、JIS G 0551(2013)に基づきそれぞれの面積率を求め、線分法によりそれぞれの体積率に換算した。また、残留オーステナイトの体積率は、X線回折法によって測定した。 An image of a range of 130 μm×130 μm was photographed at a magnification of 1000 at a depth position of 1/4 of the plate thickness of the observation surface. After subjecting the obtained microstructure photograph to black and white binarization processing, image analysis is performed to identify bainite, ferrite, pearlite and other structures, and the area ratio of each is determined based on JIS G 0551 (2013), Each volume ratio was converted by the line segment method. Also, the volume fraction of retained austenite was measured by an X-ray diffraction method.

さらに、残留オーステナイトの分散状態を求めるため、EBSDによる結晶方位の測定および解析を行った。具体的には、EBSDによる測定により、残留オーステナイト粒に隣接する焼戻しマルテンサイトのブロックまたはフェライト結晶粒の数を計測した。 Furthermore, in order to determine the dispersed state of retained austenite, the crystal orientation was measured and analyzed by EBSD. Specifically, the number of tempered martensite blocks or ferrite grains adjacent to retained austenite grains was measured by EBSD.

そして、隣接する焼戻しマルテンサイトのブロックまたはフェライト結晶粒の数が1つである残留オーステナイト粒を、結晶粒の内部に存在する結晶粒とし、2つ以上である残留オーステナイト粒を、結晶粒界に存在する結晶粒とした。そして、焼戻しマルテンサイトのブロックまたはフェライト結晶粒の内部に存在する残留オーステナイト粒の合計面積率を、全残留オーステナイト粒の合計面積率で除することにより、残留オーステナイトの全結晶粒に占める、結晶粒の内部に存在する結晶粒の面積割合を算出した。 Then, the number of adjacent tempered martensite blocks or ferrite crystal grains is one, and the retained austenite grains are the crystal grains existing inside the crystal grains. It was considered as existing crystal grains. Then, by dividing the total area ratio of the retained austenite grains present inside the tempered martensite block or ferrite crystal grains by the total area ratio of all the retained austenite grains, the crystal grains occupying the total crystal grains of the retained austenite The area ratio of crystal grains existing inside was calculated.

また、フェライトの平均結晶粒径は、上記のEBSDによる測定において特定されたフェライト粒の円相当直径の平均値を算出することにより求めた。 Also, the average grain size of ferrite was obtained by calculating the average value of the circle-equivalent diameters of the ferrite grains specified in the above EBSD measurement.

なお、上記の測定においては、円相当直径が0.3μm以上の残留オーステナイトのみを対象とした。 In the above measurement, only retained austenite having an equivalent circle diameter of 0.3 μm or more was targeted.

Figure 0007218533000004
Figure 0007218533000004

表1~3を参照して、本発明で規定される条件を全て満足する試験番号1~18は、引張強さが1150MPa以上であり、かつ張強さと伸びとの積が20000MPa・%以上となり、強度および延性のバランスに優れる結果となった。 With reference to Tables 1 to 3, test numbers 1 to 18 that satisfy all the conditions specified in the present invention have a tensile strength of 1150 MPa or more and a product of tensile strength and elongation of 20000 MPa ·% or more. The result was an excellent balance between strength and ductility.

これらに対して、試験番号19~28は、鋼の化学組成は本発明の規定を満足するものの、製造条件が不適切であったことに起因して、金属組織が本発明の規定を満足しなかった。 On the other hand, in Test Nos. 19 to 28, although the chemical composition of the steel satisfies the provisions of the present invention, the metallographic structure does not satisfy the provisions of the present invention due to inappropriate manufacturing conditions. I didn't.

具体的には、試験番号19は、焼鈍工程の保持温度がAc+100℃を超えたため、Mnの局所濃化域が形成されず、焼鈍工程後に結晶粒の内部の残留オーステナイト粒の割合が少なかった。 Specifically, in Test No. 19, since the holding temperature in the annealing step exceeded Ac 3 +100° C., a locally concentrated region of Mn was not formed, and the ratio of retained austenite grains inside the crystal grains after the annealing step was small. rice field.

試験番号20は、焼鈍工程の保持時間が5sを超えたため、Mnの拡散により局所濃化域が失われ、焼鈍工程後に結晶粒の内部の残留オーステナイト粒の割合が少なかった。 In Test No. 20, since the holding time of the annealing process exceeded 5 s, the local enrichment region was lost due to the diffusion of Mn, and the ratio of retained austenite grains inside the grains was small after the annealing process.

試験番号21は、焼鈍工程の加熱速度が500℃/s未満であるため、Mnの拡散により局所濃化域が失われ、焼鈍工程後に結晶粒の内部の残留オーステナイト粒の割合が少なかった。 In Test No. 21, since the heating rate in the annealing process was less than 500° C./s, the local enrichment region was lost due to the diffusion of Mn, and the proportion of retained austenite grains inside the grains was small after the annealing process.

また、試験番号22および28は、熱処理前の鋼素材の金属組織がフェライト/パーライトを主体とするものであったため、Mnの局所濃化域が形成されず、焼鈍工程後に結晶粒の内部の残留オーステナイト粒の割合が少なかった。 In Test Nos. 22 and 28, since the metallographic structure of the steel material before heat treatment was mainly composed of ferrite/pearlite, a locally concentrated region of Mn was not formed. The proportion of austenite grains was small.

試験番号23は、焼鈍工程における冷却停止温度がMs点-200℃よりも低かったため、オーステナイトが全てマルテンサイトに変態してしまい、最終組織に残留オーステナイトが得られなかった。 In Test No. 23, the cooling stop temperature in the annealing process was lower than the Ms point of −200° C., so all the austenite was transformed into martensite, and retained austenite was not obtained in the final structure.

また、試験番号24は、熱延後の焼戻し温度が550℃未満のため、Mnの局所濃化域が形成されず、焼鈍工程後に結晶粒の内部の残留オーステナイト粒の割合が少なかった。 In Test No. 24, since the tempering temperature after hot rolling was less than 550° C., no locally concentrated region of Mn was formed, and the proportion of retained austenite grains inside the grains was small after the annealing process.

試験番号25は、焼鈍工程における冷却速度が10℃/sよりも小さいため、冷却途中で多量のフェライトが生成してしまい、最終組織に占めるマルテンサイトの面積率が低下した。それとともに、フェライト粒径は5.0μmを超えた。 In Test No. 25, since the cooling rate in the annealing step was lower than 10°C/s, a large amount of ferrite was generated during cooling, and the area ratio of martensite in the final structure decreased. At the same time, the ferrite grain size exceeded 5.0 μm.

試験番号26は、焼鈍工程における再加熱温度がMs点よりも低かったため、オーステナイトが全てマルテンサイトに変態してしまい、最終組織に残留オーステナイトが得られなかった。 In Test No. 26, the reheating temperature in the annealing process was lower than the Ms point, so all the austenite was transformed into martensite, and retained austenite was not obtained in the final structure.

試験番号27は、焼鈍工程における冷却停止温度がMs点-50℃よりも高かったため、オーステナイトからマルテンサイトへの変態が十分に起こらず、その代わりに再加熱温度で多量のベイナイトが変態してしまい、最終組織に焼戻しマルテンサイトの面積率が十分に得られなかった。 In Test No. 27, the cooling stop temperature in the annealing process was higher than the Ms point -50 ° C., so the transformation from austenite to martensite did not occur sufficiently, and instead, a large amount of bainite was transformed at the reheating temperature. , a sufficient area ratio of tempered martensite was not obtained in the final structure.

その結果、これらの鋼は、強度または延性のいずれかが低く、強度および延性のバランスに劣る結果となった。 As a result, these steels have either low strength or low ductility, resulting in a poor balance of strength and ductility.

試験番号29および30は、MnまたはCの含有量が過剰であり、Ceqの値が高い例である。その結果、試験番号29および30は、組織に占めるフェライトの体積率が低下し、強度と伸びのバランスが低くなった。 Test numbers 29 and 30 are examples of excessive Mn or C content and high Ceq values. As a result, in Test Nos. 29 and 30, the volume ratio of ferrite in the structure was low, and the balance between strength and elongation was low.

試験番号31は、Ceqの値が低く焼入れ性が低いため、フェライトのみで構成された組織となった。そのため、強度が低くなった。 Test No. 31 had a low Ceq value and low hardenability, so that the structure was composed only of ferrite. Therefore, the strength was lowered.

本発明によれば、粒内に残留オーステナイトが分散した金属組織とすることにより、従来のTRIP鋼より延性に優れる鋼材を得ることが可能になる。 According to the present invention, by forming a metal structure in which retained austenite is dispersed in grains, it is possible to obtain a steel material that is superior in ductility to conventional TRIP steel.

Claims (6)

化学組成が、質量%で、
C:1.00%以下、
Si:3.00%以下、
Mn:0.2~7.0%、
P:0.10%以下、
S:0.030%以下、
Al:3.00%以下、
N:0.010%以下、
Ni:0~10.0%、
Cu:0~3.0%、
Cr:0~10.0%、
Ti:0~1.0%、
Nb:0~1.0%、
V:0~1.0%、
Mo:0~2.0%、
W:0~1.0%、
B:0~0.01%、
Co:0~1.0%、
Ca:0~0.01%、
Mg:0~0.01%、
REM:0~0.01%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式で定義されるCeqが0.10~1.00であり、
金属組織が、体積%で、40%以上の焼戻しマルテンサイト、10%以上のベイナイト、5%以上の残留オーステナイト、5%以上のフェライトを含み、残部が1%以上であり、
焼戻しマルテンサイトのブロックまたはフェライト結晶粒の内部に存在する残留オーステナイトの面積割合が、鋼材中の残留オーステナイトの総量に対して15%以上であり、
前記金属組織中のフェライト粒の平均結晶粒径が3.0μm以下であり、
1150MPa以上の引張強度を有する、
鋼材。
Ceq=C+1/24Si+1/6Mn+1/40Ni+1/5Cr+1/4Mo+1/14V ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼素材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。
The chemical composition, in mass %,
C: 1.00% or less,
Si: 3.00% or less,
Mn: 0.2-7.0%,
P: 0.10% or less,
S: 0.030% or less,
Al: 3.00% or less,
N: 0.010% or less,
Ni: 0 to 10.0%,
Cu: 0-3.0%,
Cr: 0 to 10.0%,
Ti: 0 to 1.0%,
Nb: 0 to 1.0%,
V: 0 to 1.0%,
Mo: 0-2.0%,
W: 0 to 1.0%,
B: 0 to 0.01%,
Co: 0 to 1.0%,
Ca: 0-0.01%,
Mg: 0-0.01%,
REM: 0-0.01%,
balance: Fe and impurities,
Ceq defined by the following formula (i) is 0.10 to 1.00,
The metal structure contains, by volume %, 40% or more tempered martensite, 10% or more bainite, 5% or more retained austenite, 5% or more ferrite, and the balance is 1% or more,
The area ratio of retained austenite existing inside the tempered martensite block or ferrite grain is 15% or more with respect to the total amount of retained austenite in the steel material,
The average grain size of ferrite grains in the metal structure is 3.0 μm or less,
Having a tensile strength of 1150 MPa or more,
steel.
Ceq=C+1/24Si+1/6Mn+1/40Ni+1/5Cr+1/4Mo+1/14V (i)
However, each element symbol in the formula represents the content (% by mass) of each element contained in the steel material.
前記化学組成が、質量%で、
Ni:0.1~10.0%、
Cu:0.3~3.0%、および
Cr:0.1~10.0%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1に記載の鋼材。
The chemical composition, in mass %,
Ni: 0.1 to 10.0%,
Cu: 0.3-3.0%, and Cr: 0.1-10.0%,
containing one or more selected from
The steel material according to claim 1 .
前記化学組成が、質量%で、
Ti:0.01~1.0%、
Nb:0.01~1.0%、
V:0.01~1.0%、
Mo:0.05~2.0%、
W:0.05~1.0%、
B:0.0003~0.01%、および
Co:0.05~1.0%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1または請求項2に記載の鋼材。
The chemical composition, in mass %,
Ti: 0.01 to 1.0%,
Nb: 0.01 to 1.0%,
V: 0.01 to 1.0%,
Mo: 0.05-2.0%,
W: 0.05 to 1.0%,
B: 0.0003-0.01%, and Co: 0.05-1.0%,
containing one or more selected from
The steel material according to claim 1 or 2 .
前記化学組成が、質量%で、
Ca:0.0001~0.01%、
Mg:0.0001~0.01%、および
REM:0.0001~0.01%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1から請求項までのいずれかに記載の鋼材。
The chemical composition, in mass %,
Ca: 0.0001 to 0.01%,
Mg: 0.0001-0.01%, and REM: 0.0001-0.01%,
containing one or more selected from
The steel material according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1から請求項4までのいずれかに記載の鋼材を製造する方法であって、
請求項1から請求項までのいずれかに記載の化学組成を有し、
マルテンサイトの体積率が95.0%以上である金属組織を有する鋼素材に対して、焼戻し工程および焼鈍工程を順に行い、
前記焼戻し工程において、550℃~Ac点の範囲の温度域で60min以上保持し、
前記焼鈍工程において、500℃/s以上の平均昇温速度でAc点~Ac点+100℃の温度範囲まで加熱した後、5~30s保持してから冷却を開始し、10℃/s以上100℃/s未満の平均冷却速度でMs点-50℃~Ms点-200℃の温度域まで冷却した後、300~500℃の温度範囲まで再加熱して30~500s保持した後、室温まで冷却する、
鋼材の製造方法。
A method for manufacturing the steel material according to any one of claims 1 to 4,
Having a chemical composition according to any one of claims 1 to 4 ,
A tempering step and an annealing step are sequentially performed on a steel material having a metal structure with a martensite volume fraction of 95.0% or more ,
In the tempering step, a temperature range of 550 ° C. to Ac 1 point is held for 60 minutes or more,
In the annealing step, after heating to a temperature range of Ac 3 points to Ac 3 points + 100 ° C. at an average temperature increase rate of 500 ° C./s or more, cooling is started after holding for 5 to 30 s, and cooling is performed at 10 ° C./s or more. After cooling to a temperature range of Ms point -50 ° C. to Ms point -200 ° C. at an average cooling rate of less than 100 ° C./s, reheating to a temperature range of 300 to 500 ° C. and holding for 30 to 500 s, to room temperature. Cooling,
A method of manufacturing steel.
前記焼戻し工程の前、または前記焼戻し工程と前記焼鈍工程との間に、さらに冷間加工工程を行う、
請求項に記載の鋼材の製造方法。
Before the tempering step or between the tempering step and the annealing step, a further cold working step is performed.
The method for manufacturing the steel material according to claim 5 .
JP2018191216A 2018-10-09 2018-10-09 Steel material and its manufacturing method Active JP7218533B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018191216A JP7218533B2 (en) 2018-10-09 2018-10-09 Steel material and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018191216A JP7218533B2 (en) 2018-10-09 2018-10-09 Steel material and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020059881A JP2020059881A (en) 2020-04-16
JP7218533B2 true JP7218533B2 (en) 2023-02-07

Family

ID=70218804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018191216A Active JP7218533B2 (en) 2018-10-09 2018-10-09 Steel material and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7218533B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2022016358A (en) * 2020-06-30 2023-01-30 Jfe Steel Corp Steel sheet, member, method for producing said steel sheet, and method for producing said member.
CN117795113A (en) * 2021-08-24 2024-03-29 杰富意钢铁株式会社 High-strength steel sheet and method for producing same
CN114107612B (en) * 2021-11-30 2023-04-18 马鞍山钢铁股份有限公司 Tempering heat treatment design method for H-shaped steel, hot-rolled H-shaped steel for anti-seismic and fireproof building structure and tempering heat treatment method for hot-rolled H-shaped steel
CN118660983A (en) * 2022-02-28 2024-09-17 杰富意钢铁株式会社 Steel sheet, member, method for producing same, method for producing hot-rolled steel sheet for cold-rolled steel sheet, and method for producing cold-rolled steel sheet
CN116043114B (en) * 2023-01-30 2024-04-12 马鞍山钢铁股份有限公司 High-toughness alloy forged steel for high-speed rail brake disc with speed of 400 km per hour, heat treatment method and production method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2562272A2 (en) 2011-08-26 2013-02-27 Rautaruukki OYJ Method for producing steel product having excellent mechanical properties, steel product produced with the method and its use
JP2016191125A (en) 2015-03-31 2016-11-10 新日鐵住金株式会社 High strength cold rolled steel sheet excellent n ductility and stretch-flangeability, high strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet and production method therefor
JP2017155327A (en) 2016-02-29 2017-09-07 株式会社神戸製鋼所 High strength steel sheet and production method therefor
WO2018055695A1 (en) 2016-09-21 2018-03-29 新日鐵住金株式会社 Steel sheet

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020012175A (en) * 2018-07-20 2020-01-23 日本製鉄株式会社 Manufacturing method of steel material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2562272A2 (en) 2011-08-26 2013-02-27 Rautaruukki OYJ Method for producing steel product having excellent mechanical properties, steel product produced with the method and its use
JP2016191125A (en) 2015-03-31 2016-11-10 新日鐵住金株式会社 High strength cold rolled steel sheet excellent n ductility and stretch-flangeability, high strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet and production method therefor
JP2017155327A (en) 2016-02-29 2017-09-07 株式会社神戸製鋼所 High strength steel sheet and production method therefor
WO2018055695A1 (en) 2016-09-21 2018-03-29 新日鐵住金株式会社 Steel sheet

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020059881A (en) 2020-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7218533B2 (en) Steel material and its manufacturing method
JP6064955B2 (en) Manufacturing method of high strength seamless steel pipe for oil wells with excellent resistance to sulfide stress cracking
WO2015102051A1 (en) Hot-formed member and process for manufacturing same
JP2007302974A (en) High strength steel plate having excellent delayed fracture resistance and method for producing the same
JP5521444B2 (en) High-strength cold-rolled steel sheet with excellent workability and method for producing the same
JP2020020033A (en) Steel and method for producing the same
JP4109619B2 (en) High strength steel plate with excellent elongation and stretch flangeability
JP2014218707A (en) Heat treated steel sheet excellent in hydrogen-induced cracking resistance and method of producing the same
JP2021105197A (en) Steel
KR20160097348A (en) Hot-formed member and process for manufacturing same
JP5302840B2 (en) High-strength cold-rolled steel sheet with an excellent balance between elongation and stretch flangeability
JP2007284774A (en) Wire rod superior in delayed fracture resistance and cold workability, and manufacturing method therefor
JP2021161478A (en) Steel material and method for manufacturing the same
JP4507708B2 (en) Low yield ratio high strength high toughness steel sheet manufacturing method
JP2020059880A (en) Steel material and method for manufacturing the same
JP6434348B2 (en) High strength steel plate with excellent workability
EP3868909A1 (en) Thin steel sheet and method for manufacturing same
JP2020059919A (en) Steel material and method for manufacturing the same
JP2020012172A (en) Steel material and manufacturing method therefor
JP7337486B2 (en) Steel material and its manufacturing method
JP2020012173A (en) Steel material
JP5446900B2 (en) High tensile hot-rolled steel sheet having high bake hardenability and excellent stretch flangeability and method for producing the same
JP4507730B2 (en) Low yield ratio high strength high toughness steel sheet and method for producing the same
JP2021161479A (en) Steel material and method for manufacturing the same
WO2021172297A1 (en) Steel sheet, member, and methods respectively for producing said steel sheet and said member

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210603

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220621

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220816

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230109

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7218533

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151