JP7239685B2 - 穴広げ率の高い熱間圧延鋼板及びその製造方法 - Google Patents

穴広げ率の高い熱間圧延鋼板及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、降伏強度が７８０ＭＰａ～１０００ＭＰａの間に含まれ、引張強さが９５０ＭＰａ～１１５０ＭＰａの間、好ましくは９８０ＭＰａ～１１５０ＭＰａの間に含まれ、穴広げ率が４５％より高い、自動車の構造部品の製造に使用できる熱間圧延鋼板に関する。
ＣＯ２排出量削減のための車両の軽量化は、自動車業界の大きな課題である。この軽量化は、安全要件と結びついていなければならない。これらの要件を満たすために、製鋼業界によって新しい高強度鋼が継続的に開発されている。自動車用途での高強度鋼の使用が増加するにつれて、強度の向上及び穴広げ性能の改善の両方を有する鋼に対する需要が高まっている。このように、種々の強度レベルを提供する鋼のいくつかの群が提案されてきた。
公表文献ＥＰ１１３８７９６号には、自動車部品に使用可能な、引張強さが１０００ＭＰａより高い熱間圧延鋼板が記載されている。この熱間圧延鋼板の製造には、焼入れ効果により完全ベイナイト組織及び高い機械的特性を可能にするモリブデン、及び微細な窒化物及び炭化物並びに高いレベルの引張機械的特性を得ることを可能にするバナジウムのような必須の高価な合金元素が必要である。
公表文献ＷＯ２０１８１０８６５３号では、８００～１５００ＭＰａの引張強さ、７００ＭＰａを超える降伏強度、７～２５％の伸び及び２０％を超える穴広げ値を有する熱間圧延平鋼板が製造されている。このマルテンサイト系熱間圧延鋼板は、鋼板がまずマルテンサイト変態が不完全な範囲で冷却される、いわゆる焼入れ炭素濃化方法によって製造される。その後、炭素が濃化される、すなわち、マルテンサイトから拡散し、オーステナイトを強化して安定化させる温度範囲で鋼板が再加熱される。その後、鋼板は室温まで冷却される。したがって、最終鋼板は濃化されたマルテンサイト、フレッシュマルテンサイト及び残留オーステナイトを含む。しかし、このような方法を実施するには、特殊な装置及び製造ラインが必要である。
公表文献ＷＯ２０１２１３０４３４号は、金属ストリップの幅にわたって調整された機械的特性を有する金属板を得るために、二相又はマルテンサイト系微細組織を有する被覆板の幅にわたって変動する熱処理を記載している。しかし、この方法は特殊かつ専用の製造装置を必要とする。さらに、局所的な熱処理は、残留ストレス及び平坦性の問題を生じる可能性がある。
欧州特許出願公開第１１３８７９６号明細書 国際公開第２０１８／１０８６５３号 国際公開第２０１２／１３０４３４号
本発明の１つの目的は、多量の高価な元素の添加を必要としない高強度熱間圧延鋼板を提供することである。
本発明の別の目的は、従来の製造ラインを用い、かつ製造コストを増加させることなく、熱間圧延鋼板を製造することである。
そこで、本発明は、降伏強度が７８０ＭＰａ～１０００ＭＰａの間に含まれ、かつ引張強さＴＳが９５０ＭＰａ～１１５０ＭＰａの間、好ましくは９８０ＭＰａ～１１５０ＭＰａの間に含まれ、全伸びが８％より高く、穴広げ率ＨＥＲが４５％より高い平坦な熱間圧延高強度鋼を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、亀裂の発生及び伝播に対する抵抗性が高く、鋼板から製造される部品の脆性破壊を防止することを可能にする鋼板を提供することにある。この目的のために、本発明は、２０℃で５０Ｊ／ｃｍ２より高いシャルピーＶ破壊エネルギーを有する平坦な熱間圧延鋼板を提供することを目的とする。
本発明は、重量％において、０．１５％≦Ｃ≦０．２０％、０．５０％≦Ｍｎ≦２．００％、０．２５％≦Ｓｉ≦１．２５％、０．１０％≦Ａｌ≦１．００％、ここで、１．００％≦（Ａｌ＋Ｓｉ）≦２．００、０．００１％≦Ｃｒ≦０．２５０％、Ｐ≦０．０２％、Ｓ≦０．００５％、Ｎ≦０．００８％、並びに任意に０．００５％≦Ｍｏ≦０．２５０％、０．００５％≦Ｖ≦０．２５０％、０．０００１％≦Ｃａ≦０．００３０％、及び０．００１％≦Ｔｉ≦０．０２５％の中の１種以上の元素を含み、残余は鉄及び不可避の不純物である化学組成を有し、微細組織は、表面分率で、フェライト及びベイナイトを含み、その合計は５％を超え、かつ厳密に２０％未満であり、残余は焼き戻しマルテンサイトからなる熱間圧延鋼板に関する。
好ましい実施形態では、ケイ素の含有量は０．４０％～０．９０％の間に含まれる。
別の好ましい実施形態において、アルミニウムの含有量は０．３０％～０．９０％の間に含まれる。
別の好ましい実施形態において、アルミニウム及びケイ素の含有量の合計は、１．２０％～２．００％の間である。
本発明の熱間圧延鋼板は、降伏強度ＹＳが７８０ＭＰａ～１０００ＭＰａの間に含まれ、かつ引張強さＴＳが９５０ＭＰａ～１１５０ＭＰａの間、好ましくは９８０ＭＰａ～１１５０ＭＰａの間に含まれる。本発明によれば、鋼の全伸びは８％より高い。本発明によれば、鋼の穴広げ値は４５％よりも高い。
本発明によれば、鋼のシャルピーＶエネルギーは２０℃で５０Ｊ／ｃｍ２より高い。
本発明の鋼の厚さは、１．８～４．５ｍｍの間、好ましくは１．８～３．５ｍｍの間に含まれる。
本発明によれば、熱間圧延鋼板は、その厚さは該熱間圧延鋼板の厚さの５％未満である厚さのフェライト層を表面に含む。
本発明によれば、熱間圧延鋼板は、亜鉛又は亜鉛をベースとする合金で被覆される。
第１の実施形態において、亜鉛をベースとする被膜は０．０１～８．０重量％のＡｌ、任意に０．２～８．０重量％のＭｇを含み、残余はＺｎである。
第２の実施形態において、亜鉛をベースとする被膜は０．１５～０．４０重量％の間のＡｌを含み、残余はＺｎである。
本発明は、以下の連続する工程を含む、熱間圧延鋼板を製造するための方法：
－ 上記組成を有する鋼半製品を提供する工程、次いで、
－ 鋼板を得るために、鋼半製品を８７５～９５０℃の間に含まれる最終圧延温度で熱間圧延する工程、次いで、
－ 冷却された鋼板を得るために、５０℃／秒より高い冷却速度ＶＲ１で鋼板を冷却する、工程、次いで、
－ 巻取られた鋼板を得るために、１６０℃未満かつＭｆ未満の温度のＴｃｏｉｌで巻取る工程、次いで、
－ 巻取られた板を熱処理温度θＡに持続期間ｔＡの間熱処理する工程であって、θＡ及びｔＡはＰＡ＝θＡ（２２＋ｌｏｇ１０ｔＡ）が１５４００～１７５００の間に含まれるようなものであり、θＡはＫで表され、ｔＡは時間で表される工程を提供する。
本発明の第１の実施形態において、前記製造方法の熱処理する工程は、４００℃～４７５℃の間に含まれる熱処理温度θＡにおいて、不活性又はＨＮＸ雰囲気中でバッチ処理によって実施され、前記熱処理温度での持続時間ｔＡは１０～２５時間の間に含まれる。
本発明の第２の実施形態において、前記熱処理する工程は、連続焼鈍ライン上で５００℃～６００℃の間に含まれる熱処理温度θＡまで実施され、前記熱処理温度における持続時間ｔＡは、４０秒～１００秒の間、好ましくは５０秒～１００秒の間に含まれる。
本発明の好ましい実施形態において、ＰＡパラメータは１５５００及び１７０００の範囲にある。
前記製造方法は、巻取る工程の後かつ熱処理する前に酸洗工程をさらに含む。
前記製造方法は、熱処理後の酸洗工程をさらに含む。
本発明の第１の冷却方式の実施形態において、冷却は、７５℃／秒より高い冷却速度ＶＲ１の水冷によって行われる。
第２の冷却方式において、冷却速度ＶＲ１で冷却は、５００～５５０℃の間に含まれる中間温度Ｔｉに達するまで実施され、次いで、Ｔｉから開始して、
－ １～５秒の間の持続時間ｔ２の間、さらなる空冷が行われ、次いで
－ 板は４０℃／秒より高い冷却速度ＶＲ２で冷却される。
本発明の好ましい実施形態では、前記空冷は、２～３秒間の持続時間ｔ２の間行われる。
本発明による鋼板は、自動車の構造部品の製造に使用することができる。
本発明は、以後、添付図を参照して、より詳細にしかし、制限を導入することなく説明される。
本発明による鋼組成について、熱処理パラメータＰＡ＝θＡ（２２＋ｌｏｇ１０ｔＡ）の関数としての穴広げ率ＨＥＲの進展を示す。 本発明による鋼組成について、パラメータＰＡの関数としての引張強さの進展を示す図である。 本発明による熱間圧延鋼板の微細組織の一例を示す。 本発明に対応しない熱間圧延鋼板の微細組織の一例を示す。 鋼板がその表面にフェライト層を含む、本発明による実施形態の微細組織を示す。
本発明の以下の説明では、鋼板の降伏応力ＹＳ、引張強さＴＳ及び全伸びは、規格ＪＩＳ Ｚ２２４１を参照する。穴広げ率ＨＥＲは、規格ＩＳＯ １６６３０：２００９を参照するする。
所望の微細組織の特徴及び機械的特徴に達するためには、化学組成及び処理パラメータは極めて重要である。質量パーセントで表される鋼の組成は次のとおりである。
－ ０．１５％≦Ｃ≦０．２０％：炭素含有量が０．１５％未満の場合、９５０ＭＰａの引張強さに達しないことがある。炭素含有量が０．２０％より高い場合、降伏強度及び引張強さはそれぞれ１０００ＭＰａ及び１１５０ＭＰａを超えることがあり、全伸びは８％より低いことがある。
－ ０．５０％≦Ｍｎ≦２．００％：マンガン含有量が０．５０％未満である場合、鋼の焼入れ性が低下し、フェライト及びベイナイトの表面分率の合計が厳密に２０％より低くならないことがあり、このため引張強さが９５０ＭＰａより低くなることがある。マンガン含有量含有量が２．００％を超える場合、中心偏析のリスクは、降伏強度、引張強さ及び穴広げ値を損ねるまで増大する。
－ ０．２５％≦Ｓｉ≦１．２５％：ケイ素は、液体段階での脱酸及び溶液硬化を達成するために使用される元素である。Ｓｉ含有量が０．２５％未満であると、鋼の焼入れ性は低下する。しかし、Ｓｉが１．２５％を超えると、炭化物生成の反応速度が低下する。これにより、フェライト含有量は２０％より高くなることがあり、引張強さが９５０ＭＰａより低くなることがある。好ましい実施形態において、ケイ素含有量は０．４０％～０．９０％の間に含まれる。
－ ０．１０％≦Ａｌ≦１．００％：アルミニウム添加は液体段階での効率的な脱酸に寄与し、フェライトの安定化に有利に働く。アルミニウム含有量が０．１０％未満の場合、熱間圧延板のフェライト及びベイナイト表面分率の合計は５％より低いことがあり、このため板の全伸びは８％より低いことがある。１．００％を超えると、冷却時に多すぎるフェライトが形成され、したがって本発明において要求される降伏強度レベル及び引張強さレベルが達成されないことがある。好ましい実施形態において、アルミニウム含有量は、０．３０％～０．９０％の間に含まれる。
－ １．００≦Ａｌ＋Ｓｉ≦２．００：ケイ素及びアルミニウムの含有量の合計が１．００％～２．００％の間に含まれる場合、これはフェライト及びベイナイトを５％を超えかつ２０％未満含有する微細組織を得ることを可能とし、したがって延性及び伸びを高めることができる。好ましい実施形態では、ケイ素及びアルミニウムの含有量の合計は、１．２０％～２．００％の間に含まれ、鋼板の主面におけるフェライト層の形成を促進する。フェライト層は、曲げ半径を板厚で割ったものが圧延方向において１よりも低く、横方向において１．５よりも低いことを可能にする。
－ Ｐ≦０．０２％：リン含有量が０．０２％を超えると、結晶粒界で偏析が起こることがあり、鋼板の伸びが低下することがある。さらに、このような多量では、リンは、巻取られた鋼板をさらなる熱処理に供する場合、焼戻し脆化を起こすことがある。好ましくは、リン含有量は０．０００５％を超える。何故ならば、低レベルのリン含有量を達成するには、これに対応する機械的特性に関する有意な利益がないのに、製鉄所で費用がかかるからである。
－ Ｓ≦０．００５％：板の延性に関して有害な硫化物の形成を低下させるために、硫黄含有量は０．００５％で制限される。好ましくは、硫黄含有量は０．０００５％より高い。何故ならば、製鉄中に低いレベルを達成するには、これに対応する機械的特性に関する有意な利益がないのに、非常に費用がかかるからである。
－ Ｎ≦０．００８％：窒素含有量が０．００８％を超えると、液体中又は固体の状態中に、窒化物又は炭窒化物の形で特定の元素が析出することがある。粗大な析出物は熱間圧延鋼板の延性を低下させるので避けなければならない。好ましくは、窒素含有量は０．００１％よりも高い。しかし、窒素を０．００１％未満の含有量まで低下させるには費用がかかり、機械的特性の有意な改善をもたらさない。
－ ０．００１％≦Ｃｒ≦０．２５０％：クロムは焼入れ性を改善する。Ｃｒ含有量が０．００１％未満の場合、焼入性は得られない。Ｃｒが０．２５０％を超えると、マクロ偏析及びミクロ偏析のリスクが増大するため、引張強さは９５０ＭＰａよりも低いことがある。
－ ０．００５％≦Ｍｏ≦０．２５０％：焼入れ性を高めるため、すなわち冷却時にマルテンサイトの形成をより容易に得ることができるように、任意元素としてモリブデンを加えることができる。０．００５％未満では、このような効果は得られない。しかし、モリブデンは高価な元素であるため、その含有量は０．２５０％に制限されるため、鋼板の製造は費用対効果が高い。
－ ０．００５％≦Ｖ≦０．２５０％：バナジウムは、任意の元素として、バッチ熱処理後に高靭性の鋼板を得ることを可能にする。しかし、０．２５０％を超える添加は費用対効果が高くない。
－ ０．０００１％≦Ｃａ≦０．００３０％：カルシウムも任意の元素として添加することができる。液体段階でＣａを加えると、微細な酸化物又はオキシスルフィドを生成することができる。これらの粒子は、窒化チタン／炭窒化チタンのその後の微細な沈殿の核剤として作用する。炭窒化物のサイズの減少により、穴広げ能の改善を達成することが可能になる。
－ ０．００１％≦Ｔｉ≦０．０２５％：チタンも任意の元素として添加することができる。チタンが０．０２５％より高い場合、板の延性を低下させる粗い窒化チタンの形で液相中に沈殿しやすくなる。しかし、０．００１％より低いレベルまでチタンを減少させることは工業段階では困難であり、機械的特性に補足的効果をもたらさない。
組成の残余は、鉄及び精錬から生じる不可避の不純物である。
以下に本発明による熱間圧延鋼板の微細組織を詳細に説明する。
本発明によれば、フェライト及びベイナイトの合計は５％より大きく、厳密に２０％より低い。この合計が厳密に２０％より低くなければ、降伏強度及び引張強度強さは低下し、それぞれ７８０Ｍｐａ及び９５０Ｍｐａという最小値に達することができない。また、穴広げ率は低い。５％未満のフェライト及びベイナイトでは、鋼板の延性が低下する。微細組織の残余は焼戻しマルテンサイトからなる。本発明の枠組み内では、焼戻しマルテンサイトは、最高の焼戻し温度で合体可能な析出セメンタイトを含む回収マルテンサイトと定義される。その特徴は、その説明が公表文献Ａ． Ｃｏｎｓｔａｎｔ、Ｇ． Ｈｅｎｒｙ、Ｊ．Ｃ． Ｃｈａｒｂｏｎｎｉｅｒ：「Ｐｒｉｎｃｉｐｅｓ ｄｅ ｂａｓｅｓ ｄｅｓ ｔｒａｉｔｅｍｅｎｔｓ ｔｈｅｒｍｉｑｕｅｓ， ｔｈｅｒｍｏｍｅｃａｎｉｑｕｅｓ ｅｔ ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｑｕｅｓ ｄｅｓ ａｃｉｅｒｓ」、ＰＹＣ版、１９９２、１９０～１９１頁に記載されている、いわゆるマルテンサイト焼戻の第３段階に相当する。
本発明によれば、鋼板は熱間圧延工程を経て製造される。これにより、二つの主たる平行かつ対向する面を有する鋼板を得ることが可能となり、この鋼板は、二次面として指定することができる縁も有する。本発明の一実施形態によれば、前記熱間圧延鋼板は、その主面にフェライト層を備え、その厚さは前記熱間圧延鋼板の厚さの５％未満である。
以下に、熱間圧延板の製造方法について述べる。
さらに熱間圧延されることができる半製品は上記の鋼組成を備える。この半製品は、インゴット又は連続鋳造によって得られたスラブの形であり、厚さは典型的には約２００ｍｍである。あるいは、この半製品は、数十ミリメートル程度の厚さの薄いスラブ又は二重反転ローラー間の直接鋳造によって得られる板の形でもよい。半製品は、熱間圧延を容易にするために、１１５０℃より高い温度に加熱され、最終熱間圧延温度は８７５℃～９５０℃の間に含まれる。８７５℃未満の温度での熱間圧延はオーステナイトを促進し、その後冷却中にフェライトの過剰生成を促進して成形性を低下させる。熱間圧延温度が９５０℃を超えると、スケールを発生させる傾向が高まるため、製品の表面品質が悪くなる。
次いで、フェライト形成を避けるために、巻取り温度が１６０℃未満、かつマルテンサイトへのオーステナイトの変態終了の温度を指定するＭｆ未満になるまで、熱間圧延製品を少なくとも５０℃／秒の冷却速度ＶＲ１で冷却する。Ｍａｌｃｏｍ Ｂｌａｉｒ及びＴｈｏｍａｓ Ｌ Ｓｔｅｖｅｎｓの公表文献「Ｓｔｅｅｌ ｃａｓｔｉｎｇｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ－第６版」によれば、マルテンサイト仕上げ温度Ｍｆは、マルテンサイト開始温度Ｍｓよりも２４５℃低く、マルテンサイト開始温度は、鉄鋼協会誌、２０３、７２１－７２７、１９６５に発表されたＡｎｄｒｅｗｓによって導かれた次式から計算することができる。
Ｍｓ（℃）＝７８５－４５３％Ｃ－１６．９％Ｎｉ－１５％Ｃｒ－９．５％Ｍｏ＋２１７（％Ｃ）２－７１．５％Ｃ×％Ｍｎ－６７．６％Ｃ×％Ｃｒ
好ましい実施形態において、熱間圧延製品は、１６０℃未満かつ（Ｍｆ－１０℃）未満の温度で巻取られる。このようにして、全ての鋼ストリップに沿って高い微細組織の均一性が得られる。
冷却方式の１つの実施形態において、前記冷却工程は、フェライト及びベイナイト（その合計は表面積において５％より高く、２０％より厳密に低い）を含有するマルテンサイト微細組織のマトリックスを得るために、冷却速度ＶＲ１が７５℃／秒より高い水冷による単一工程の冷却によって行われる。
冷却方式の別の実施形態において、前記冷却工程は、多段階冷却によって行われ、第１の冷却工程は、５００～５５０℃の間に含まれる中間温度Ｔｉに達するように、前記冷却速度ＶＲ１で行われる。次いで、４０℃／秒より高い冷却速度での最後の冷却工程の前に、１～５秒の間、好ましくは２～３秒の間に含まれる持続時間ｔ２の間、直ちに空冷が実施される。多段階冷却は、部分的フェライト又はベイナイト変態を達成することを可能にし、このため５～２０％のフェライト＋ベイナイトがマルテンサイトマトリックス内で得られる。
冷却方式にかかわらず、熱間圧延鋼は、その後、巻取り後に温度θＡで持続時間ｔＡの間熱処理され、ｔＡは温度θＡでの持続時間を指定し、θＡ及びｔＡは、熱処理パラメータＰＡ＝θＡ(２２＋ｌｏｇ１０ｔＡ）が１５４００～１７５００の間に含まれるようにする。したがって、ＰＡは温度及び持続時間の複合的な熱の影響を考慮する。
先行技術から、穴広げ値及び全伸びのようないくつかの機械的特性は、パラメータＰＡの高い値で改善されることが知られている。逆にパラメータＰＡが増加する場合、降伏強度及び引張強さの値は低下する。マルテンサイト鋼については、公表文献ＷＯ２０１２１３０４３４号には、ＰＡが１３０００～１５０００の間である場合に機械的特性が最適であることが開示されている。特に、孔広げ値はＰＡと共に連続的に増加する。驚くべきことに、図１に示すように、本発明は、穴広げ値が、ＰＡ約１６０００の特定の値よりも上においてかなりの割合で減少するという証拠を示した。したがって、図１及び２によって実証されるように、本発明は、ＰＡ値が１５４００及び１７５００の範囲にあり、特に１５５００～１７０００の間にある場合に、所望の機械的特性を得ることを可能にする。
本発明によれば、熱処理する工程は、非連続的（バッチ）又は連続的な方法で行うことができる。
本発明の第１の実施形態において、前記製造方法の熱処理する工程は、不活性又はＨＮＸ雰囲気を有する炉内での熱間圧延板のコイルを、４００℃～４７５℃の間に含まれる熱処理温度θＡでバッチ処理することにより実施され、前記熱処理温度における持続時間ｔＡは、良好な成形性及び引張特性を併せ持つ焼き戻しマルテンサイトマトリックスを得るために、１０時間～２５時間の間に含まれる。
本発明の第２の実施形態において、前記熱処理する工程は、連続焼鈍ライン上で、５００～６００℃の間に含まれる熱処理温度θＡまで実施され、前記熱処理温度における持続時間ｔＡは、良好な成形性及び引張特性を併せ持つ焼き戻しマルテンサイトマトリックスを得るために、４０秒～１００秒の間、好ましくは５０秒～１００秒の間に含まれる。
表面の酸化物を除去するために、巻取り後に第１の酸洗工程を、熱処理後に第２の酸洗工程を加えることができる。
先行技術から、マルテンサイト鋼は、その後、焼戻され、徐冷され、低い靭性を示すことが知られている。本発明において、鋼組成及び熱処理条件は、最終熱間圧延鋼板について２０℃で少なくとも５０Ｊ／ｃｍ２のシャルピーＶエネルギーを得るように定義された。したがって、得られた鋼板は焼戻し脆化がない。
熱間圧延鋼板の厚さは、典型的には１．８～４．５ｍｍの間、好ましくは１．８～３．５ｍｍの間に含まれる。
本発明は、以下に次の実施例によって例示されるが、これらは決して限定的ではない。
［実施例１］
厚さ２８～４０ｍｍの間範囲の鋳造品の形の半製品は、表１に詳述した組成を有する。異なる組成については、カルシウム含有量は０．００２重量％であり、組成の残余は鉄及び精錬から生じる不純物である。マルテンサイト仕上げ温度は、マルテンサイト開始温度の値から次のように計算した。Ｍｆ＝Ｍｓ－２４５℃。これらの半製品を１１５０℃より高い温度で加熱し、さらに１．８～４．５ｍｍの間に含まれる厚さまで熱間圧延した。表２は、適用された製造条件を詳述する。試験例１～１５は上記の第１の冷却方式の実施形態に相当し、試験例１６～１８は上記の第２の冷却方式条件に相当する。巻取り後かつ熱処理後に酸洗工程を実施した。試験例４及び９では、熱間圧延鋼板を亜鉛メッキ（ＧＩ）する。
Figure 0007239685000001
Figure 0007239685000002
熱処理された鋼板の微細組織をＮｉｔａｌでエッチングした研磨試験片で決定し、光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡で観察した。微細組織の異なる構成成分の表面分率を、定量化と組み合わせた画像解析を通して測定した。さらに、鋼板の主面におけるフェライト層が最終的に存在するかを評価した。構成成分の割合及び最終的なフェライト層の厚さを表３に報告する。表４は、最終的な熱処理された鋼板の機械的特性をまとめている。降伏応力ＹＳ、最大抗張力ＴＳ及び全伸びを、規格ＪＩＳ Ｚ２２４１に従って決定した。穴広げ率をＩＳＯ １６６３０：２００９に従って決定した。
シャルピーＶエネルギーを、副厚さに形成された試験片で２０℃において測定し、測定された破壊エネルギーを、試験片のＶ切り欠き下の靭帯面積で割った。
穴広げ方法は、スタンピング前の穴の初期直径Ｄｉ（公称１０ｍｍ）を測定し、その後穴の縁に板厚方向に貫通亀裂が観察された場合に決定される、スタンピング後の穴の最終直径Ｄｆを測定することからなる。穴広げ能Ａｃ％を、以下の式、すなわち、Ａｃ＝１００×（Ｄｆ－Ｄｉ）／Ｄｉに従って求める。したがって、Ａｃを、カットオリフィスのレベルでのスタンピングに耐える板の能力を定量化するために使用する。
Figure 0007239685000003
Figure 0007239685000004
試験例１～７及び１６～１７では、組成及び製造条件が本発明に相当する。したがって、所望の微細組織が得られる。図３は、焼戻しマルテンサイトを８９％、フェライト及びベイナイトを１１％含む、試験例７で得られた微細構造を図示している。その結果、高い引張特性及び高い穴広げ率が得られる。２０℃でのシャルピーエネルギーは５０Ｊ／ｃｍ２より十分高いため、板の靭性は高い。試験例１～３、６～７、１６～１７では、鋼板の主面にフェライト層が存在するため、より高い曲げ特性を実現することが可能である。特に試験例７では、曲げ半径を板の厚さで割ったものが圧延方向で１より低く、横方向で１．５より低く、優れた曲げ特性を示す。
図５ａ）及びｂ）は、製造した板の中で試験例７の鋼板の２つの対向する主面にそれぞれ存在するフェライト層を示す。
試験例８～１１及び１８は本発明の製造条件と一致しない。その結果、熱処理された鋼板は要求された機械的特性を満たさない。
実際、試験例８では、巻取り温度は１６０℃より高く、マルテンサイト終了変態温度を超える。これにより、過剰な量のフェライトが生成し、引張強さ値及び穴広げ率を低下させる。
試験例９及び１０では、パラメータＰＡは１７５００を超え、バッチ熱処理温度は４７５℃を超える。焼戻しマルテンサイトの８０％は最終的な微細組織中に存在し、したがって引張強さは９５０ＭＰａに一致しない。
試験例１１では、仕上熱間圧延温度は８７５℃未満である。このため、オーステナイトが促進され、冷却時に過剰なフェライトが生成する。図４は、焼戻しマルテンサイトを６０％、フェライト及びベイナイトを４０％含む試験例１１で得られた微細組織を図示している。このように、降伏強度、引張強さ及び穴広げ値は不十分である。
試験例１８では、冷却方式における中間持続時間ｔ２は５秒よりも長い。このため、過剰量のフェライト及びベイナイトが生成し、降伏強度、引張強さ及び穴広げ値を低下させる。
試験例１２～１５では、鋼組成は本発明の範囲外である。したがって、最終鋼板は機械的特徴及び微細組織的特徴と合致しない。
試験例１２では、鋼組成の炭素、マンガン及びケイ素含有量は、本発明によって規定された値を超える。このため、フェライト及びベイナイトの量が不足し、穴広げ特性が不十分である。
反対に、試験例１３では、炭素含有量が０．１５％よりも低いため、引張強さ及び穴広げの不十分な値が得られる。
試験例１４では、鋼の炭素、ケイ素、アルミニウム及びクロム含有量は、本発明に従わない。特に、炭素含有量が低いため、過剰な量のフェライト及びベイナイトが生成し、十分な引張応力及び穴広げ値を得ることができない。
最後に、試験例１５では、マンガン含有量が２％より高い。このため、フェライト及びベイナイトの量が不足し、穴広げ値が４５％に達しない。
このように、本発明による鋼板は、自動車の構造部品の製造に有益に使用することができる。

Claims (22)

  1. 熱間圧延鋼板であって、重量％において、
    ０．１５％≦Ｃ≦０．２０％
    ０．５０％≦Ｍｎ≦２．００％
    ０．２５％≦Ｓｉ≦１．２５％
    ０．１０％≦Ａｌ≦１．００％
    ここで、１．００％≦（Ａｌ＋Ｓｉ）≦２．００
    ０．００１％≦Ｃｒ≦０．２５０％
    Ｐ≦０．０２％
    Ｓ≦０．００５％
    Ｎ≦０．００８％
    並びに任意に
    ０．００５％≦Ｍｏ≦０．２５０％
    ０．００５％≦Ｖ≦０．２５０％
    ０．０００１％≦Ｃａ≦０．００３％及び
    ０．００１％≦Ｔｉ≦０．０２５％
    の中の１種以上の元素を含み、残余は鉄及び不可避の不純物である化学組成を有し、微細組織は、表面分率で、フェライト及びベイナイトを含み、その合計は５％を超え、かつ厳密に２０％未満であり、残余は焼き戻しマルテンサイトからなる熱間圧延鋼板。
  2. Ｓｉ含有量が、０．４０％～０．９０％の間に含まれる、請求項１に記載の熱間圧延鋼板。
  3. Ａｌが、０．３０％から０．９０％の間含まれる、請求項１又は２に記載の熱間圧延鋼板。
  4. Ａｌ＋Ｓｉ含有量が、１．２０～２．００％の間に含まれる、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板。
  5. 降伏強度ＹＳが７８０ＭＰａ～１０００ＭＰａの間に含まれ、かつ引張強さＴＳが９５０ＭＰａ～１１５０ＭＰａの間に含まれる、請求項１～４のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板。
  6. 全伸びが８％より高い、請求項１～５のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板。
  7. 穴広げ率ＨＥＲが４５％より高い、請求項１～６のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板。
  8. シャルピーＶエネルギーが、２０℃で５０Ｊ／ｃｍ２より高い、請求項１～７のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板。
  9. 厚さが１．８～４．５ｍｍの間に含まれる、請求項１～８のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板。
  10. 前記熱間圧延鋼板の厚さの５％未満である厚さのフェライト層を表面に含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板。
  11. 前記熱間圧延鋼板が亜鉛又は亜鉛をベースとする合金で被覆されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板。
  12. 前記亜鉛をベースとする被膜が、０．０１～８．０重量％のＡｌを含み、任意に０．２～８．０重量％のＭｇを含み、残余がＺｎである、請求項１１に記載の熱間圧延鋼板。
  13. 前記亜鉛をベースとする被膜が、０．１５～０．４０重量％の間のＡｌを含み、残余がＺｎである、請求項１１に記載の熱間圧延鋼板。
  14. 以下の連続する工程を含む、熱間圧延鋼板を製造するための方法：
    － 請求項１～４のいずれか一項に記載の組成を有する鋼半製品を提供する工程、次いで、
    － 鋼板を得るために、前記鋼半製品を、８７５～９５０℃の間に含まれる最終圧延温度で熱間圧延する工程、次いで、
    － 冷却された鋼板を得るために、少なくとも５０℃／秒の冷却速度ＶＲ１で前記鋼板を冷却する工程であって、前記冷却が、ｉ）前記最終圧延温度から、次の巻取りの工程の巻取り温度まで冷却速度Ｖ Ｒ１ で実施され、又はｉｉ）冷却速度Ｖ Ｒ１ で、前記最終圧延温度から、５００～５５０℃の間に含まれる中間温度Ｔ ｉ に達するまで冷却され、次いで、１～５秒の間に含まれる持続時間ｔ ２ の間、さらなる空冷工程が行われ、次いで、鋼板を４０℃／秒より高い冷却速度Ｖ Ｒ２ で、次の工程の巻取り温度まで冷却されることにより実施され、
    次いで、
    － 巻取られた鋼板を得るために、１６０℃未満かつＭｆ未満の温度のＴｃｏｉｌで巻取る工程、次いで、
    － 前記巻取られた板を熱処理温度θＡに持続期間ｔＡの間熱処理する工程であって、θＡ及びｔＡは、ＰＡ＝θＡ（２２＋ｌｏｇ１０ｔＡ）が１５４００～１７５００の間に含まれるようなものであり、θＡはＫで表され、ｔＡは時間で表される工程、
    ここで、前記熱間圧延鋼板の微細組織は、表面分率で、フェライト及びベイナイトを含み、その合計は５％を超え、かつ厳密に２０％未満であり、残余は焼き戻しマルテンサイトからなる。
  15. 前記熱処理する工程が、４００℃～４７５℃の間に含まれる熱処理温度θＡにおいて、不活性又はＨＮＸ雰囲気中でバッチにより実施され、前記焼鈍温度での持続時間ｔＡが１０～２５時間の間に含まれる、請求項１４に記載の熱間圧延鋼板を製造する方法。
  16. 前記熱処理する工程が、連続焼鈍ライン上で、５００～６００℃の間に含まれる熱処理温度θＡまで行われ、前記熱処理温度における持続時間ｔＡが４０～１００秒の間に含まれる、請求項１４に記載の熱間圧延鋼板の製造方法。
  17. ＰＡが、１５５００～１７０００の間に含まれる、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板の製造方法。
  18. 前記巻取る工程の後かつ前記熱処理する工程の前に酸洗工程をさらに含む、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板の製造方法。
  19. 前記熱処理する工程の後に酸洗工程をさらに含む、請求項１４～１８のいずれか一項に記載の製造方法。
  20. 前記冷却が水冷によって行われ、ＶＲ１が７５℃／秒よりも高い、請求項１４～１９のいずれか一項に記載の製造方法。
  21. 前記空冷工程が、２～３秒の間に含まれる持続時間ｔ２の間実施される、請求項２０に記載の製造方法。
  22. 車両の構造部品の製造のための、請求項１～１３のいずれか一項に記載の熱間圧延鋼板、又は請求項１４～２１のいずれか一項に従い製造された熱間圧延鋼板の使用。
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