JP7253479B2 - high strength steel plate - Google Patents

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Description

本発明は、自動車用部品をはじめとする各種の用途に使用可能な高強度鋼板に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-strength steel sheet that can be used for various applications including automobile parts.

自動車用部品等に供される鋼板は、外部からの衝撃及び負荷に対して鋼製品そのものの機能維持や、鋼によって構成された構造体内部の人及び物の保護のために、高強度であることが求められている。特に近年、環境負荷軽減及びコスト低減の観点から鋼板の軽量化が求められている。そのため、鋼板を薄肉化しても耐久性を維持する必要があり、高強度化の要請は益々増している。 Steel plates used for automobile parts, etc. have high strength in order to maintain the functions of the steel products themselves against impacts and loads from the outside, and to protect people and things inside structures made of steel. is required. In recent years, in particular, there has been a demand for weight reduction of steel sheets from the viewpoint of reducing environmental load and reducing costs. Therefore, it is necessary to maintain the durability even if the steel sheet is made thinner, and the demand for higher strength is increasing more and more.

しかしながら、一般に鋼の高強度化は成形性の劣化を招くため、高強度化と共に高い成形性の維持が課題となる。強度と成形性を両立する指標としては、引張試験における引張強度(TS)と伸び(El)の積TS×Elで表される強度-延性バランスが高いことが重要である。 However, since increasing the strength of steel generally leads to deterioration of formability, maintaining high formability as well as increasing strength is an issue. As an index for achieving both strength and formability, it is important to have a high strength-ductility balance represented by the product TS×El of tensile strength (TS) and elongation (El) in a tensile test.

これまで、このような用途に応える材料として、ミクロ組織の一部又は全部を準安定
オーステナイトと為して、これを歪誘起マルテンサイト変態させることで伸びを向上させる変態誘起塑性(TRIP:Transformation Induced Plasticity)効果を活用した、TRIP鋼が提案されている。
Until now, as a material that meets such applications, transformation induced plasticity (TRIP: Transformation Induced Plasticity), which improves elongation by making part or all of the microstructure metastable austenite and transforming this into strain-induced martensite, has been proposed. TRIP steel has been proposed that utilizes the plasticity effect.

例えば、特許文献1には、980MPa以上のTS、24000MPa・%以上のTS×EL(全伸び)を有する高強度鋼板が開示されている。特許文献1に記載された鋼板では、所定の化学成分組成を有し、鋼組織が、面積率で、30.0%以上のフェライトを有し、フェライト中のMn量を鋼板中のMn量で除した値が0.80以下であり、体積率で、10.0%以上の残留オーステナイトを有し、残留オーステナイト中のMn量が6.0質量%以上であり、さらに、残留オーステナイトの平均結晶粒径が2.0μm以下を満たすことで所望の機械的特性を実現している。 For example, Patent Document 1 discloses a high-strength steel sheet having a TS of 980 MPa or more and a TS×EL (total elongation) of 24000 MPa·% or more. The steel sheet described in Patent Document 1 has a predetermined chemical composition, the steel structure has ferrite in an area ratio of 30.0% or more, and the Mn amount in the ferrite is The divided value is 0.80 or less, the volume fraction of retained austenite is 10.0% or more, the amount of Mn in the retained austenite is 6.0% by mass or more, and the average crystal of retained austenite Desired mechanical properties are realized by satisfying the particle size of 2.0 μm or less.

しかし、近年、さらに高いレベルの強度及び強度-延性バランスを実現する鋼板が望まれている。このような要望を満たすため、オーステナイトを室温で安定化させた上で、歪誘起の双晶変態を発生させて延性を向上させる双晶誘起塑性(TWIP:TWin Induced Plasticity)効果を利用したTWIP鋼が提案されている。例えば、非特許文献1~3では、TRIP効果に加えてTWIP効果を発現させて強度及び強度-延性バランスを向上させる試みがなされている。 However, in recent years, there has been a demand for steel sheets that achieve even higher levels of strength and strength-ductility balance. In order to meet these demands, TWIP steel is developed using the twin induced plasticity (TWIP) effect, in which austenite is stabilized at room temperature and then strain-induced twinning transformation occurs to improve ductility. is proposed. For example, in Non-Patent Documents 1 to 3, attempts have been made to improve the strength and strength-ductility balance by expressing the TWIP effect in addition to the TRIP effect.

特開2013-076162号公報JP 2013-076162 A

Sangwon Lee, Bruno C. De Cooman, "Tensile Behavior of Intercritically Annealed 10 pct Mn Multi-phase Steel", Metallurgical and Materials Transactions A, February 2014, Volume 45, Issue 2, pp 709-716Sangwon Lee, Bruno C. De Cooman, "Tensile Behavior of Intercritically Annealed 10 pct Mn Multi-phase Steel", Metallurgical and Materials Transactions A, February 2014, Volume 45, Issue 2, pp 709-716 Sangwon Lee, Bruno C. De Cooman, "Tensile Behavior of Intercritically Annealed Ultra‐Fine Grained 8% Mn Multi‐Phase Steel", steel research int., 86, 2015, No.10Sangwon Lee, Bruno C. De Cooman, "Tensile Behavior of Intercritically Annealed Ultra-Fine Grained 8% Mn Multi-Phase Steel", steel research int., 86, 2015, No.10 Yun-bo Xu, Zhi-ping Hu, Ying Zou, Xiao-dong Tan, Ding-ting Han, Shu-qing Chen, De-gang Ma, R.D.K. Misra,"Effect of two-step intercritical annealing on microstructure and mechanical properties of hot-rolled medium manganese TRIP steel containing δ-ferrite", Materials Science and Engineering, 2017, 688, C, pp 40-55Yun-bo Xu, Zhi-ping Hu, Ying Zou, Xiao-dong Tan, Ding-ting Han, Shu-qing Chen, De-gang Ma, R.D.K. Misra, "Effect of two-step intercritical annealing on microstructure and mechanical properties of hot-rolled medium manganese TRIP steel containing δ-ferrite", Materials Science and Engineering, 2017, 688, C, pp 40-55

しかしながら、特許文献1では、実施例に記載されている残留オーステナイト量が高々42.1%程度であり、強度-延性バランスが不十分である。 However, in Patent Document 1, the amount of retained austenite described in the examples is at most about 42.1%, and the strength-ductility balance is insufficient.

また、非特許文献1~2では、残留オーステナイト量の確保のため、Mnを多量に添加している。そのため、残留オーステナイトが過度に安定化し、強度又は強度-延性バランスが不十分である。また、非特許文献3では、C添加量が不足しているため、強度が不十分である。 Also, in Non-Patent Documents 1 and 2, a large amount of Mn is added in order to secure the amount of retained austenite. Therefore, the retained austenite is excessively stabilized and the strength or strength-ductility balance is insufficient. Also, in Non-Patent Document 3, the strength is insufficient because the amount of C added is insufficient.

このように、従来の技術では、強度及び強度-延性バランスのいずれかが不十分であった。 Thus, in the conventional techniques, either strength or strength-ductility balance was insufficient.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、高強度かつ強度-延性バランスに優れた鋼板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a steel sheet having high strength and excellent strength-ductility balance.

本発明の態様1は、
C :0.32質量%以上、0.50質量%以下、
Si:0質量%超、3.0質量%以下、
Mn:5.0質量%以上、7.8質量%以下、
Al:1.60質量%以上、3.50質量%以下、
N :0質量%超、0.01質量%以下、
P :0質量%超、0.1質量%以下、及び
S :0質量%超、0.01質量%以下
を含有し、残部がFe及び不可避不純物からなり、
金属組織が、全金属組織に対する面積率で40%以上80%以下のオーステナイトを含み、残部がフェライト及びマルテンサイトの少なくとも1種以上からなり、
20μm以上の面積を有するフェライト粒の分率が、全金属組織に対する面積率で10%以下であり、
前記オーステナイトの成分組成は、下記式(1)で表されるX値が15以上45以下を満たすものである、高強度鋼板である。

X=-25.9+50.8×[Cγwt.%]+1.03×[Siγwt.%]+0.881×[Mnγwt.%]+4.94×[Alγwt.%]-0.469×[Crγwt.%]+1.28×[Cuγwt.%]・・・(1)
ただし、[Cγwt.%]、[Siγwt.%]、[Mnγwt.%]、[Alγwt.%]、[Crγwt.%]及び[Cuγwt.%]は、それぞれ前記オーステナイトに含まれるC、Si、Mn、Al、Cr及びCuの濃度を表し、含まれない元素の濃度はゼロとする。
Aspect 1 of the present invention is
C: 0.32% by mass or more and 0.50% by mass or less,
Si: more than 0% by mass, 3.0% by mass or less,
Mn: 5.0% by mass or more and 7.8% by mass or less,
Al: 1.60% by mass or more and 3.50% by mass or less,
N: more than 0% by mass, 0.01% by mass or less,
P: more than 0% by mass, 0.1% by mass or less, and S: more than 0% by mass, 0.01% by mass or less, the balance being Fe and inevitable impurities,
The metal structure contains austenite in an area ratio of 40% or more to 80% or less with respect to the total metal structure, and the balance is at least one of ferrite and martensite,
The fraction of ferrite grains having an area of 20 μm 2 or more is 10% or less in area ratio with respect to the entire metal structure,
The austenite composition is a high-strength steel sheet, in which the X value represented by the following formula (1) satisfies 15 or more and 45 or less.

X=−25.9+50.8×[Cγwt. %]+1.03×[Siγwt. %]+0.881×[Mnγwt. %]+4.94×[Alγwt. %]−0.469×[Crγwt. %]+1.28×[Cuγwt. %] (1)
However, [Cγwt. %], [Siγwt. %], [Mnγwt. %], [Alγwt. %], [Crγwt. %] and [Cuγwt. %] respectively represent the concentrations of C, Si, Mn, Al, Cr and Cu contained in the austenite, and the concentration of elements not contained is assumed to be zero.

本発明の態様2は、
Cr:0質量%超、3.0質量%以下を更に含有する、態様1に記載の高強度鋼板である。
Aspect 2 of the present invention is
The high-strength steel sheet according to aspect 1, further containing Cr: more than 0% by mass and 3.0% by mass or less.

本発明の態様3は、
B:0質量%超、0.01質量%以下を更に含有する、態様1又は2に記載の高強度鋼板である。
Aspect 3 of the present invention is
The high-strength steel sheet according to aspect 1 or 2, further containing B: more than 0% by mass and 0.01% by mass or less.

本発明の態様4は、
Cu:0質量%超、3.0質量%以下、及び
Ni:0質量%超、3.0質量%以下
からなる群より選択される1種又は2種を更に含有する、態様1~3のいずれかに記載の高強度鋼板である。
Aspect 4 of the present invention is
Cu: more than 0% by mass, 3.0% by mass or less, and Ni: more than 0% by mass, 3.0% by mass or less, further containing one or two selected from the group consisting of Embodiments 1 to 3 A high-strength steel sheet according to any one of the above.

本発明の態様5は、
V :0質量%超、0.5質量%以下、
Nb:0質量%超、0.5質量%以下、
Mo:0質量%超、0.5質量%以下、及び
Ti:0質量%超、0.5質量%以下
からなる群より選択される1種以上を更に含有する、態様1~4のいずれかに記載の高強度鋼板である。
Aspect 5 of the present invention is
V: more than 0% by mass and 0.5% by mass or less,
Nb: more than 0% by mass, 0.5% by mass or less,
Mo: more than 0% by mass, 0.5% by mass or less, and Ti: more than 0% by mass, 0.5% by mass or less, further containing one or more selected from the group, any of aspects 1 to 4 It is a high-strength steel sheet according to.

本発明の態様6は、
Ca :0質量%超、0.01質量%以下、
Mg :0質量%超、0.01質量%以下、及び
REM:0質量%超、0.01質量%以下
からなる群より選択される1種以上を更に含有する、態様1~5のいずれかに記載の高強度鋼板である。
Aspect 6 of the present invention is
Ca: more than 0% by mass and 0.01% by mass or less,
Any of aspects 1 to 5, further containing one or more selected from the group consisting of Mg: more than 0% by mass and 0.01% by mass or less, and REM: more than 0% by mass and 0.01% by mass or less It is a high-strength steel sheet according to.

本発明によれば、高強度かつ強度-延性バランスに優れた鋼板を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a steel sheet with high strength and excellent strength-ductility balance.

図1は、実施例における微小引張試験片の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a micro-tensile test piece in an example.

本発明者らは鋭意検討した結果、従来よりも残留オーステナイト(以下、「残留γ」ということがある)分率を高くしてTRIP効果を発現させつつ、さらに残留γ中の化学成分組成を制御して、TWIP効果を従来よりも容易に発現させることにより、従来よりも高い伸びを確保することができることを見出した。さらに、フェライトサイズを制御することによって、伸び向上に伴う強度低下を抑制でき、高い強度レベルにおいて、優れた強度-延性バランスを実現できることを見出した。また、本発明者らは、鋼の化学成分組成を従来にはない適切な範囲に制御することにより、上記所望の金属組織を得られることを見出した。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have found that the TRIP effect is exhibited by increasing the fraction of retained austenite (hereinafter sometimes referred to as "retained γ"), and the chemical composition of the retained γ is controlled. As a result, the inventors have found that by making the TWIP effect appear more easily than before, it is possible to ensure higher elongation than before. Furthermore, it was found that by controlling the ferrite size, it is possible to suppress the decrease in strength accompanying the improvement in elongation, and to achieve an excellent balance between strength and ductility at a high strength level. In addition, the inventors have found that the desired metallographic structure can be obtained by controlling the chemical composition of steel to an appropriate range that has not been possible in the past.

具体的には、本発明者らは、高い伸びを確保するために、残留γ分率を面積率で40%以上80%以下に制御した。また、本発明者らは、残留γ中の化学成分組成を、後述する式(1)で表されるX値が15以上45以下となるように制御することにより、TWIP効果を発現させやすくした。さらに、本発明者らは、強度確保のため、20μm以上の面積を有する粗大なフェライト粒の分率を面積率で10%以下に抑制した。これらにより、本発明者らは、高い強度レベルにおいて、優れた強度-延性バランスを実現できることを見出した。 Specifically, the present inventors controlled the residual γ fraction to 40% or more and 80% or less in terms of area ratio in order to ensure high elongation. In addition, the present inventors have made it easier to express the TWIP effect by controlling the chemical component composition in the residual γ so that the X value represented by the formula (1) described later is 15 or more and 45 or less. . Furthermore, the present inventors suppressed the area ratio of coarse ferrite grains having an area of 20 μm 2 or more to 10% or less in order to ensure strength. From these, the inventors have found that an excellent strength-ductility balance can be achieved at high strength levels.

1.金属組織
以下に本発明の実施形態に係る高強度鋼板の金属組織の詳細を説明する。
以下の金属組織の説明では、そのような組織を有することにより各種の特性を向上できるメカニズムについて説明している場合がある。これらは本発明者らが現時点で得られている知見により考えたメカニズムであるが、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに留意されたい。
1. Metallographic Structure Details of the metallographic structure of the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention will be described below.
The following description of the metal structure may explain the mechanism by which various properties can be improved by having such a structure. These are mechanisms considered by the present inventors based on the knowledge currently available, but it should be noted that they do not limit the technical scope of the present invention.

本発明の実施形態に係る高強度鋼板の金属組織は、全金属組織に対する面積率で40%以上80%以下のオーステナイト(すなわち、残留γ)を含み、残部がフェライト及びマルテンサイトの少なくとも1種以上からなり、20μm以上の面積を有するフェライト粒の分率が、全金属組織に対する面積率で10%以下であり、オーステナイトの成分組成は、後述する式(1)で表されるX値が15以上45以下を満たすものである。 The metal structure of the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention contains austenite (that is, retained γ) in an area ratio of 40% to 80% with respect to the total metal structure, and the balance is at least one of ferrite and martensite. The fraction of ferrite grains having an area of 20 μm 2 or more is 10% or less in terms of area ratio with respect to the total metal structure, and the austenite composition has an X value of 15, which is represented by the formula (1) described later. Above 45 below is satisfied.

[残留γの分率:40%以上80%以下]
残留γは、プレス加工等の加工中に、加工誘起変態によりマルテンサイトに変態するTRIP現象を発現し、大きな伸びを得ることのできる組織である。また、形成されるマルテンサイトは高い硬度を有する。そのため、残留γは、強度-延性バランスの向上に寄与する。このような作用を有効に発揮させるため、全金属組織に占める残留γの分率は、面積率で40%以上、好ましくは45%以上、より好ましくは50%以上にする。一方、残留γが過剰に含有されると、加工時にマルテンサイト変態しない残留γが存在し、強度が不足する。そのため、残留γの分率は、面積率で80%以下、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下とする。
[Fraction of residual γ: 40% or more and 80% or less]
Retained γ is a structure capable of exhibiting a TRIP phenomenon of transforming into martensite due to work-induced transformation during working such as press working, thereby obtaining a large elongation. Also, the formed martensite has a high hardness. Therefore, the retained γ contributes to improving the strength-ductility balance. In order to effectively exhibit such effects, the area ratio of residual γ to the entire metal structure should be 40% or more, preferably 45% or more, and more preferably 50% or more. On the other hand, if the retained γ content is excessive, there is retained γ that does not transform into martensite during working, resulting in insufficient strength. Therefore, the area ratio of residual γ should be 80% or less, preferably 70% or less, and more preferably 60% or less.

残留γの分率は、EBSD(Electron Backscatter Diffraction:電子後方散乱解析像法)、X線回折法(XRD)などの公知の方法を用いて測定することができる。EBSDを用いて残留γの分率を測定する方法の詳細は、後述する。X線回折法(XRD)を用いて残留γの分率を測定する場合、例えば、鋼板の1/4の厚さまで研削した後、化学研磨してからX線回折法により測定することができる(ISIJ Int.Vol.33,(1993),No.7,p.776)。入射X線は、Co-Kα線を用いることができる。 The fraction of residual γ can be measured using known methods such as EBSD (Electron Backscatter Diffraction) and X-ray diffraction (XRD). The details of how to measure the fraction of residual γ using EBSD will be described later. When measuring the fraction of residual γ using the X-ray diffraction method (XRD), for example, after grinding the steel plate to a thickness of 1/4, it can be measured by the X-ray diffraction method after chemically polishing ( ISIJ Int. Vol.33, (1993), No. 7, p.776). Incident X-rays can be Co-Kα rays.

[式(1)で表されるX値:15以上45以下]
本発明の実施形態では、残留γ中の化学成分組成について、下記式(1)で表されるX値が15以上45以下となるように制御する。
X=-25.9+50.8×[Cγwt.%]+1.03×[Siγwt.%]+0.881×[Mnγwt.%]+4.94×[Alγwt.%]-0.469×[Crγwt.%]+1.28×[Cuγwt.%]・・・(1)
ただし、[Cγwt.%]、[Siγwt.%]、[Mnγwt.%]、[Alγwt.%]、[Crγwt.%]及び[Cuγwt.%]は、それぞれ前記オーステナイトに含まれるC、Si、Mn、Al、Cr及びCuの濃度を表し、含まれない元素の濃度はゼロとする。
[X value represented by formula (1): 15 or more and 45 or less]
In the embodiment of the present invention, the chemical component composition in the residual γ is controlled so that the X value represented by the following formula (1) is 15 or more and 45 or less.
X=−25.9+50.8×[Cγwt. %]+1.03×[Siγwt. %]+0.881×[Mnγwt. %]+4.94×[Alγwt. %]−0.469×[Crγwt. %]+1.28×[Cuγwt. %] (1)
However, [Cγwt. %], [Siγwt. %], [Mnγwt. %], [Alγwt. %], [Crγwt. %] and [Cuγwt. %] respectively represent the concentrations of C, Si, Mn, Al, Cr and Cu contained in the austenite, and the concentration of elements not contained is assumed to be zero.

上記式(1)で表されるX値は、積層欠陥エネルギー(SFE:Stacking Fault Energy、)に対応する式である。積層欠陥エネルギーが低下し、転位の拡張がしやすくなると、最密六方晶(hcp)であるεマルテンサイトへの応力誘起変態及び/又は面心立法格子(fcc)の双晶変形が発生しやすくなる。加工時に微細に変形双晶が導入されると、加工硬化が大きくなり、TWIP効果による高延性が実現される。ここで、積層欠陥エネルギーは、化学成分によって決定されると言われており、計算又は実験的に求められることが知られているものの、計算は非常に複雑である。そこで、本発明者らは、簡易的に積層欠陥エネルギーを求めるため、化学成分の回帰式を作成した。その結果が式(1)である。式(1)で表されるX値が45を超えると、TWIP効果が十分に発現しない。そのため、X値は45以下、好ましくは40以下とする。一方、X値が15未満となって低すぎても、TWIP効果が十分に発現しない。そのため、X値は15以上、好ましくは20以上する。 The X value represented by the above formula (1) is a formula corresponding to the stacking fault energy (SFE). When stacking fault energy decreases and dislocations tend to expand, stress-induced transformation to ε-martensite, which is a close-packed hexagonal crystal (hcp), and/or face-centered cubic lattice (fcc) twinning deformation tends to occur. Become. When fine deformation twins are introduced during working, work hardening increases and high ductility is realized by the TWIP effect. Here, the stacking fault energy is said to be determined by chemical components and is known to be calculated or experimentally determined, but the calculation is very complicated. Therefore, the present inventors created a regression equation for chemical components in order to simply obtain the stacking fault energy. The result is equation (1). When the X value represented by formula (1) exceeds 45, the TWIP effect is not sufficiently exhibited. Therefore, the X value should be 45 or less, preferably 40 or less. On the other hand, if the X value is less than 15, which is too low, the TWIP effect is not sufficiently exhibited. Therefore, the X value should be 15 or more, preferably 20 or more.

残留γ中の化学成分組成は、電界放出型電子線マイクロアナライザ(FE-EPMA)、X線回折法(XRD)、3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡(Three Dimensional Atom Probe,3DAP)などの公知の方法を用いて測定することができる。FE-EPMAを用いた測定方法の詳細は、後述する。 The chemical component composition in the residual γ can be determined by known methods such as field emission electron probe microanalyzer (FE-EPMA), X-ray diffraction method (XRD), and three-dimensional atom probe field ion microscope (Three Dimensional Atom Probe, 3DAP). can be measured using The details of the measurement method using FE-EPMA will be described later.

[20μm以上の面積を有するフェライト粒の分率:10%以下]
上記残留γ分率及び残留γ中の化学成分組成(以下、「残留γ組成」ということがある)を制御することは、高延性化に寄与させることができる一方、強度が低下する場合がある。ここで、フェライトは、一般的に加工性に優れるものの、強度が低い組織である。また、フェライトが粗大化すると、転移の移動を制限する粒界が減少し得るため、強度が低下し得る。そこで、本発明では、20μm以上の面積を有する粗大なフェライト粒の分率を10%以下に制御して、強度を向上させる。これにより、残留γ分率及び残留γ組成を制御することによる強度低下を抑制し、従来よりも強度を向上させることができる。20μm以上の面積を有するフェライト粒の分率は、好ましくは7%以下、より好ましくは5%以下、最も好ましくは0%である。
[The fraction of ferrite grains having an area of 20 μm 2 or more: 10% or less]
Controlling the residual γ fraction and the chemical component composition in the residual γ (hereinafter sometimes referred to as “residual γ composition”) can contribute to high ductility, but may reduce strength. . Here, ferrite generally has excellent workability but low strength. Also, coarsening of the ferrite can reduce the grain boundaries that restrict the movement of dislocations, thus reducing the strength. Therefore, in the present invention, the strength is improved by controlling the fraction of coarse ferrite grains having an area of 20 μm 2 or more to 10% or less. As a result, it is possible to suppress the decrease in strength caused by controlling the residual γ fraction and the residual γ composition, and improve the strength more than before. The fraction of ferrite grains having an area of 20 μm 2 or more is preferably 7% or less, more preferably 5% or less, most preferably 0%.

20μm以上の面積を有するフェライト粒の分率は、EBSDを用いて測定することができる。測定方法の詳細は、後述する。 The fraction of ferrite grains with an area greater than or equal to 20 μm 2 can be measured using EBSD. Details of the measurement method will be described later.

上記残留γ分率、残留γ中の化学成分組成及び粗大フェライト粒の分率以外は、特に限定されない。例えば、20μm未満の面積を有するフェライト粒及びマルテンサイトの合計分率は、10%以上50%以下とすることが好ましい。20μm未満の面積を有するフェライト粒及びマルテンサイトの合計分率が低い場合、相対的に残留γ分率が高すぎるために、加工中にマルテンサイト変態が完了せず、強度が不足する場合がある。そのため、上記合計分率は、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上である。一方、上記合計分率が高い場合、相対的に残留γ分率が不足し、伸びが低下する場合がある。また、強度が不足する場合もある。そのため、上記合計分率は、好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下である。 Except for the residual γ fraction, the chemical component composition in the residual γ, and the fraction of coarse ferrite grains, there are no particular limitations. For example, the total fraction of ferrite grains and martensite having an area of less than 20 μm 2 is preferably 10% or more and 50% or less. When the total fraction of ferrite grains having an area of less than 20 μm 2 and martensite is low, the residual γ fraction is relatively too high, so the martensite transformation may not be completed during working, and the strength may be insufficient. be. Therefore, the total fraction is preferably 10% or more, more preferably 20% or more. On the other hand, when the above total fraction is high, the residual γ fraction is relatively insufficient, and the elongation may decrease. Also, the strength may be insufficient. Therefore, the total fraction is preferably 50% or less, more preferably 40% or less.

なお、本発明の実施形態におけるマルテンサイトには、焼戻しマルテンサイトと焼入れたままのマルテンサイトとのどちらも含む。また、残留γ、フェライト及びマルテンサイト中に介在物及び/又は炭化物を含んでもよい。残留γ、フェライト及びマルテンサイト中に介在物及び/又は炭化物を含む場合、残留γ、フェライト及びマルテンサイトそれぞれの面積とは、介在物及び/又は炭化物の領域を含んだ領域の面積である。例えば、フェライト粒中に介在物及び/又は炭化物が含まれている場合、フェライト粒の面積は、フェライト粒の粒界で囲まれた領域の面積である。また、後述する本発明の実施形態に係る化学成分組成では、ベイナイトなどが生成されることはなく、金属組織は全て、残留γと、フェライト及びマルテンサイトの1種以上と、で構成される。 Note that martensite in the embodiment of the present invention includes both tempered martensite and as-quenched martensite. It may also contain inclusions and/or carbides in retained gamma, ferrite and martensite. When inclusions and/or carbides are included in the retained γ, ferrite and martensite, the area of each of the retained γ, ferrite and martensite is the area of the region including the inclusion and/or carbide region. For example, if the ferrite grain contains inclusions and/or carbides, the area of the ferrite grain is the area of the region surrounded by the grain boundaries of the ferrite grain. Moreover, in the chemical composition according to the embodiment of the present invention, which will be described later, bainite and the like are not generated, and the entire metal structure is composed of retained γ and at least one of ferrite and martensite.

2.化学成分組成
以下に本発明の実施形態に係る高強度鋼板の化学成分組成について説明する。まず、基本となる元素、C、Si、Mn、Al、N、P及びSについて説明し、さらに選択的に添加してよい元素について説明する。
2. Chemical Component Composition The chemical component composition of the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention will be described below. First, the basic elements, C, Si, Mn, Al, N, P, and S, will be explained, and then the elements that can be selectively added will be explained.

[C:0.32質量%以上、0.50質量%以下]
C(炭素)は、Mnと共にオーステナイト安定化元素として残留γ分率の増加及び残留γの加工に対する安定性向上に寄与する。また、Cは、粗大フェライトの形成を抑制する効果がある。このような作用を有効に発揮させるために、Cは0.32質量%以上含有する必要がある。好ましくは0.34質量%以上含有させる。しかし、C含有量が0.50%超では溶接性を悪化させる。そのため、C含有量は、0.50質量%以下、好ましくは0.45質量%以下とする。
[C: 0.32% by mass or more and 0.50% by mass or less]
C (carbon), together with Mn, contributes to an increase in the fraction of retained γ as an austenite stabilizing element and improvement in the stability of retained γ against working. Also, C has the effect of suppressing the formation of coarse ferrite. In order to exhibit such action effectively, C must be contained in an amount of 0.32% by mass or more. Preferably, it is contained in an amount of 0.34% by mass or more. However, if the C content exceeds 0.50%, the weldability deteriorates. Therefore, the C content should be 0.50% by mass or less, preferably 0.45% by mass or less.

[Si:0質量%超、3.0質量%以下]
Si(ケイ素)は、フェライトの固溶強化元素として有用であり、伸びの低下を最小限としつつ高YS(Yield Stress、降伏応力)化、高TS化に寄与する。そのため、Siは、0質量%超、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1.0質量%以上含有させる。しかし、Siが過度に含有されると局部延性が低下し、特にシャー端面におけるクラック生成を促進させ曲げ性を低下させる。そのため、Si含有量は、3.0質量%以下、好ましくは2.5質量以下、より好ましくは2.0質量以下とする。
[Si: more than 0% by mass, 3.0% by mass or less]
Si (silicon) is useful as a solid-solution strengthening element for ferrite, and contributes to high YS (yield stress) and high TS while minimizing the decrease in elongation. Therefore, Si is contained in an amount exceeding 0% by mass, preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 1.0% by mass or more. However, if Si is excessively contained, the local ductility is lowered, and crack formation is accelerated particularly at the shear end face, thereby lowering the bendability. Therefore, the Si content should be 3.0% by mass or less, preferably 2.5% by mass or less, and more preferably 2.0% by mass or less.

[Mn:5.0質量%以上、7.8質量%以下]
Mn(マンガン)は、オーステナイト安定化元素として残留γ分率の増加及び残留γの加工に対する安定性向上に寄与する。また、Mnは、粗大フェライトの形成を抑制する効果がある。このような作用を有効に発揮させるために、Mnは、5.0質量%以上含有させる必要がある。好ましくは6.0質量%以上、より好ましくは6.5質量%以上含有させる。しかし、Mn含有量が7.8質量%超では、フェライトの回復が抑制され、加工の影響を受けた延性に乏しい組織が残留してしまう。また、残留γが過度に安定になり、強度及び伸びの確保が困難になる場合がある。そのため、Mn含有量は、7.8質量%以下、好ましくは7.5質量%以下とする。
[Mn: 5.0% by mass or more and 7.8% by mass or less]
Mn (manganese), as an austenite stabilizing element, contributes to increasing the fraction of retained γ and improving the stability of retained γ against working. Moreover, Mn has the effect of suppressing the formation of coarse ferrite. In order to effectively exhibit such action, Mn must be contained in an amount of 5.0% by mass or more. The content is preferably 6.0% by mass or more, more preferably 6.5% by mass or more. However, if the Mn content exceeds 7.8% by mass, recovery of ferrite is suppressed, and a structure with poor ductility affected by working remains. In addition, the residual γ becomes excessively stable, which may make it difficult to ensure strength and elongation. Therefore, the Mn content should be 7.8% by mass or less, preferably 7.5% by mass or less.

[P:0質量%超、0.1質量%以下]
P(リン)は、不純物元素として不可避的に存在し、0.1質量%を超えて含まれると伸びが劣化する。そのため、P含有量は、0.1質量%以下、好ましくは0.02質量%以下に制限する。
[P: more than 0% by mass, 0.1% by mass or less]
P (phosphorus) is inevitably present as an impurity element, and if contained in excess of 0.1% by mass, the elongation deteriorates. Therefore, the P content is limited to 0.1% by mass or less, preferably 0.02% by mass or less.

[S:0質量%超、0.01質量%以下]
S(硫黄)も不純物元素として不可避的に存在し、MnS等の硫化物系介在物を形成し、割れの起点となって伸びを低下させる元素である。このため、S含有量は、0.01質量%以下、好ましくは0.005質量%以下に制限する。
[S: more than 0% by mass, 0.01% by mass or less]
S (sulfur) also inevitably exists as an impurity element, forms sulfide-based inclusions such as MnS, and is an element that acts as a starting point for cracks and reduces elongation. Therefore, the S content is limited to 0.01% by mass or less, preferably 0.005% by mass or less.

[Al:1.60質量%以上、3.50質量%以下]
Al(アルミニウム)は、脱酸材として用いられ、その含有量が0.001質量%未満では鋼の清浄作用が十分に得られない。また、Alは残留γの積層欠陥エネルギー(すなわち、SFE)を高める作用を持ち、TWIP効果の発現に寄与して延性向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるために、Alは、1.60質量%以上、好ましくは1.80質量%以上、より好ましくは2.00質量%以上含有させる。一方、Al含有量が3.50質量%を超えると鋼を脆化させ、鋳造時の鋼片割れを引き起こすほか、凝固時に粗大なフェライトが形成され、最終製品にも残存することで強度低下を招く。そのため、Al含有量は、3.50質量%以下、好ましくは3.00質量%、より好ましくは2.50質量%以下とする。
[Al: 1.60% by mass or more and 3.50% by mass or less]
Al (aluminum) is used as a deoxidizer, and if its content is less than 0.001% by mass, a sufficient cleaning action for steel cannot be obtained. In addition, Al has the effect of increasing the stacking fault energy (that is, SFE) of retained γ, and is an element that contributes to the manifestation of the TWIP effect and is effective in improving ductility. In order to effectively exhibit such effects, Al is contained in an amount of 1.60% by mass or more, preferably 1.80% by mass or more, and more preferably 2.00% by mass or more. On the other hand, if the Al content exceeds 3.50% by mass, the steel becomes embrittled, causing cracking of steel chips during casting, and coarse ferrite is formed during solidification, which remains in the final product, resulting in a decrease in strength. . Therefore, the Al content should be 3.50% by mass or less, preferably 3.00% by mass, and more preferably 2.50% by mass or less.

[N:0質量%超、0.01質量%以下]
N(窒素)も不純物元素として不可避的に存在し、歪時効により伸びを低下させる。また、Nは、Alと結合し粗大な窒化物として析出するため、シャー端面での破壊を引き起こす。したがって、Nの含有量はできるだけ低い方が望ましく、その上限は0.01質量%以下であり、好ましくは0.006質量%以下に制限する。
[N: more than 0% by mass, 0.01% by mass or less]
N (nitrogen) is also inevitably present as an impurity element, and reduces elongation due to strain aging. In addition, since N combines with Al and precipitates as coarse nitrides, it causes breakage at the shear end face. Therefore, the N content is preferably as low as possible, and its upper limit is 0.01% by mass or less, preferably 0.006% by mass or less.

[残部]
残部は、鉄及び不可避不純物である。不可避不純物としては、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる微量元素(例えば、As、Sb、Snなど)の混入が許容される。なお、例えば、P及びSのように、通常、含有量が少ないほど好ましく、従って不可避不純物であるが、その組成範囲について上記のように別途規定している元素がある。このため、本明細書において、残部を構成する「不可避不純物」という場合は、別途その組成範囲が規定されている元素を除いた概念である。
[Remainder]
The balance is iron and unavoidable impurities. As unavoidable impurities, trace elements (for example, As, Sb, Sn, etc.) brought in depending on the conditions of raw materials, materials, manufacturing equipment, etc. are allowed. For example, there are elements, such as P and S, whose content is generally preferably as low as possible and thus are unavoidable impurities, but whose composition range is separately defined as described above. For this reason, in this specification, the term "inevitable impurities" constituting the balance is a concept excluding elements whose composition range is separately defined.

しかし、この実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態に係る高強度鋼板の特性を維持できる限り、任意のその他の元素を更に含んでよい。そのように選択的に含有させることができるその他の元素を以下に例示する。 However, it is not limited to this embodiment. Any other element may be further included as long as the properties of the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention can be maintained. Other elements that can be so selectively included are exemplified below.

[以下の(i)~(iv)のうち1種以上。(i)Cr:0質量%超、3.0質量%以下、(ii)B:0質量%超、0.01質量%以下、(iii)Cu:0質量%超、3.0質量%以下、及びNi:0質量%超、3.0質量%以下からなる群より選択される1種又は2種、(iv)V:0質量%超、0.5質量%以下、Nb:0質量%超、0.5質量%以下、Mo:0質量%超、0.5質量%以下、及びTi:0質量%超、0.5質量%以下からなる群より選択される1種以上]
Cr(クロム)、B(ホウ素)、Cu(銅)、Ni(ニッケル)、V(バナジウム)、Nb(ニオブ)、Mo(モリブデン)及びTi(チタン)は、鋼の強化元素として有用な元素である。また、Cr及びCuは、残留γの積層欠陥エネルギー(すなわち、SFE)の制御に用いることもできる。これらの作用を有効に発揮させるために、Cr、B、Cu、Ni、V、Nb、Mo及びTiは、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上含有させてもよい。しかし、Cr、B、Cu、Ni、V、Nb、Mo及びTiは、過剰に含有させても上記効果が飽和してしまい、経済的に無駄である。そのため、Cr、Cu及びNiはそれぞれ3.0質量%以下(より好ましくは2.0質量%以下)、Bは0.01質量%以下(より好ましくは0.005質量%以下)、V、Nb、Mo及びTiは0.5質量%以下(より好ましくは0.3質量%以下)に制限することが推奨される。
[One or more of the following (i) to (iv). (i) Cr: more than 0% by mass, 3.0% by mass or less, (ii) B: more than 0% by mass, 0.01% by mass or less, (iii) Cu: more than 0% by mass, 3.0% by mass or less , and Ni: more than 0% by mass, one or two selected from the group consisting of 3.0% by mass or less, (iv) V: more than 0% by mass, 0.5% by mass or less, Nb: 0% by mass One or more selected from the group consisting of more than 0.5 mass% or less, Mo: more than 0 mass% and 0.5 mass% or less, and Ti: more than 0 mass% and 0.5 mass% or less]
Cr (chromium), B (boron), Cu (copper), Ni (nickel), V (vanadium), Nb (niobium), Mo (molybdenum) and Ti (titanium) are elements useful as steel strengthening elements. be. Cr and Cu can also be used to control the stacking fault energy (ie, SFE) of retained γ. In order to effectively exhibit these actions, Cr, B, Cu, Ni, V, Nb, Mo and Ti are preferably contained in an amount of 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more. good. However, Cr, B, Cu, Ni, V, Nb, Mo and Ti are economically wasteful because even if they are excessively contained, the above effect is saturated. Therefore, Cr, Cu and Ni are each 3.0% by mass or less (more preferably 2.0% by mass or less), B is 0.01% by mass or less (more preferably 0.005% by mass or less), V, Nb , Mo and Ti are recommended to be limited to 0.5 mass % or less (more preferably 0.3 mass % or less).

[Ca:0質量%超、0.01質量%以下、Mg:0質量%超、0.01質量%以下、及びREM:0質量%超、0.01質量%以下からなる群より選択される1種以上]
Ca(カルシウム)、Mg(マグネシウム)及びREM(希土類元素)は、鋼中硫化物の形態を制御し、加工性向上に有効な元素である。そのため、Ca、Mg及びREMは、好ましくは0.0005質量%以上、より好ましくは0.001質量%以上含有させてもよい。なお、本発明の実施形態に用いられるREMとしては、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、ランタノイド等が挙げられる。しかし、Ca、Mg及びREMは、過剰に含有させても上記効果が飽和してしまい、経済的に無駄である。そのため、Ca、Mg及びREMは、それぞれ0.01質量%以下(より好ましくはCa及びMgは0.003質量%以下、REMは0.006質量%以下)に制限することが推奨される。
[Ca: more than 0% by mass, 0.01% by mass or less, Mg: more than 0% by mass, 0.01% by mass or less, and REM: more than 0% by mass, selected from the group consisting of 0.01% by mass or less 1 or more]
Ca (calcium), Mg (magnesium) and REM (rare earth elements) are elements that control the morphology of sulfides in steel and are effective in improving workability. Therefore, Ca, Mg and REM may be contained in an amount of preferably 0.0005% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more. In addition, Sc (scandium), Y (yttrium), lanthanide, etc. are mentioned as REM used for embodiment of this invention. However, even if Ca, Mg and REM are contained excessively, the above effect is saturated, which is economically wasteful. Therefore, it is recommended to limit each of Ca, Mg and REM to 0.01 mass % or less (more preferably Ca and Mg to 0.003 mass % or less and REM to 0.006 mass % or less).

3.機械的特性
上述のように本発明の実施形態に係る高強度鋼板は、TS及びTS×uEL(均一伸び)が何れも高いレベルにある。本発明の実施形態に係る高強度鋼板のこれらの機械的特性について以下に詳述する。
3. Mechanical Properties As described above, the high-strength steel sheets according to the embodiments of the present invention have high levels of both TS and TS×uEL (uniform elongation). These mechanical properties of high-strength steel sheets according to embodiments of the present invention are described in detail below.

(1)引張強度(TS)
鋼板の圧延方向におけるTSは、1140MPa以上、好ましくは1180MPa以上である。引張強度が高いほど好ましいが、本発明の実施形態に係る鋼板の化学成分組成及び製造条件等を考慮すると、引張強度の上限は1470MPa程度である。
(1) Tensile strength (TS)
The TS in the rolling direction of the steel sheet is 1140 MPa or more, preferably 1180 MPa or more. A higher tensile strength is more preferable, but the upper limit of the tensile strength is about 1470 MPa, considering the chemical composition, manufacturing conditions, and the like of the steel sheet according to the embodiment of the present invention.

(2)TSとuEL(均一伸び)との積(TS×uEL)
鋼板の圧延方向におけるTS×uELは、48000MPa・%以上である。好ましくは52000MPa・%以上、より好ましくは56000MPa・%以上である。高いTS×uELを有することで、高い強度と高い伸びとを同時に有する、高レベルの強度-延性バランスを有する鋼板を得ることができる。
(2) Product of TS and uEL (uniform elongation) (TS x uEL)
TS×uEL in the rolling direction of the steel sheet is 48000 MPa·% or more. It is preferably 52000 MPa·% or more, more preferably 56000 MPa·% or more. Having a high TS×uEL makes it possible to obtain a steel sheet with a high level of strength-ductility balance that simultaneously has high strength and high elongation.

本発明は、厚さが1~3mm程度の薄鋼板を対象とするものであるが、製品形態は特に限定されない。例えば、製品形態は、熱間圧延または冷間圧延またはその両方を施した後に後述する二相域焼鈍を施した鋼板に対して、化成処理、溶融めっき、電気めっき、蒸着等のめっき処理や、各種塗装処理、塗装下地処理、有機皮膜処理等を施した表面処理鋼板等も含む。 The object of the present invention is a thin steel sheet having a thickness of about 1 to 3 mm, but the form of the product is not particularly limited. For example, the product form is a steel sheet that has been hot-rolled, cold-rolled, or both, and then subjected to two-phase annealing, which will be described later. It also includes surface-treated steel sheets that have been subjected to various coating treatments, coating base treatments, organic film treatments, and the like.

4.製造方法
次に本発明の実施形態に係る高強度鋼板の製造方法について説明する。
4. Manufacturing Method Next, a method for manufacturing a high-strength steel sheet according to an embodiment of the present invention will be described.

本発明者らは、上述したような従来にはない所定の化学成分組成を有する鋼を、下記の製造方法を採用して鋼板を製造することにより、上述の所望の金属組織を有し、その結果、上述の所望の特性を有する高強度鋼板を得られることを見出した。以下にその詳細を説明する。 The inventors of the present invention produced a steel sheet using a steel having a predetermined chemical composition, which has not been found in the prior art, by adopting the following production method, thereby having the above-described desired metal structure and its As a result, the inventors have found that a high-strength steel sheet having the desired properties described above can be obtained. The details are described below.

(鋳造、熱間圧延)
上述の化学成分組成を有する鋼を溶製し、造塊又は連続鋳造によりスラブ(鋼材)としてから、熱間圧延を行う。スラブ加熱温度は、1100℃~1300℃とすることが好ましい。1100℃未満では圧延荷重の増大をまねく恐れがあり、1300℃超では加熱に要するエネルギーが増大し生産コストが増大する。また、仕上げ圧延温度は、800℃~1000℃とすることが好ましい。800℃未満では圧延荷重の増大をまねく恐れがあり、1000℃超では結晶粒が粗大化し、延性が低下する恐れがある。その後、700℃以下の温度で巻取りを行い、室温まで冷却する。なお、この後、酸洗及び冷間圧延を行ってもよい。また、熱間圧延に代えて、熱間鍛造を行ってもよい。
(casting, hot rolling)
A steel having the above-mentioned chemical composition is melted, made into a slab (steel material) by ingot casting or continuous casting, and then hot rolled. The slab heating temperature is preferably 1100°C to 1300°C. If the temperature is less than 1100°C, the rolling load may increase, and if it exceeds 1300°C, the energy required for heating will increase and the production cost will increase. Also, the finish rolling temperature is preferably 800°C to 1000°C. If it is less than 800°C, the rolling load may increase, and if it exceeds 1000°C, the crystal grains may become coarse and the ductility may decrease. After that, winding is performed at a temperature of 700° C. or less, and the film is cooled to room temperature. After this, pickling and cold rolling may be performed. Also, hot forging may be performed instead of hot rolling.

(二相域焼鈍)
続いて、上記製造された熱延鋼板に対して二相域焼鈍を施す。これにより、強度-延性バランスに優れた鋼板を製造することができる。二相域焼鈍は、Ac1点+15℃以上、Ac1点+150℃以下の加熱温度で、180秒以上保持することで行う。加熱温度がAc1点+150℃を超えると、残留γ量が過剰となり、鋼板の強度が不足する。また、加熱温度がAc1点+15℃未満では、フェライト量が過剰となり、残留γ量が減少する。その結果、鋼板の強度、伸び、又はその両方を確保することができない。また、保持時間が180秒未満では、残留γへの合金元素の分配が不十分となり、鋼板の伸びが不足する。
(Dual-phase annealing)
Subsequently, the hot-rolled steel sheet thus produced is subjected to dual-phase annealing. As a result, a steel sheet having an excellent balance between strength and ductility can be produced. The two-phase region annealing is performed by holding at a heating temperature of Ac1 point +15°C or higher and Ac1 point +150°C or lower for 180 seconds or longer. When the heating temperature exceeds Ac1 point +150°C, the amount of residual γ becomes excessive, and the strength of the steel sheet becomes insufficient. Also, when the heating temperature is less than Ac1 point +15°C, the amount of ferrite becomes excessive and the amount of residual γ decreases. As a result, strength, elongation, or both of the steel sheet cannot be ensured. On the other hand, if the holding time is less than 180 seconds, distribution of the alloying elements to the residual γ becomes insufficient, resulting in insufficient elongation of the steel sheet.

加熱温度の下限は、好ましくはAc1点+20℃以上、より好ましくはAc1点+25℃以上である。また、加熱温度の上限は、好ましくはAc1点+130℃以下、より好ましくはAc1点+100℃以下である。また、保持時間は、好ましくは360秒以上、より好ましくは1800秒以上である。保持時間の上限は、特に限定されないが、生産性の観点から、86400秒程度である。また、Ac1点は、鋼板の化学成分から、レスリー著、「鉄鋼材料科学」、幸田成靖 訳、丸善株式会社、1985年、p.273に記載の下記式(2)を用いて求めることができる。なお、二相域焼鈍後に、化成処理、溶融めっき、電気めっき、蒸着等のめっき処理や、各種塗装処理、塗装下地処理、有機皮膜処理等を施してもよい。

Ac1(℃)=723-10.7×[Mn]-16.9×[Ni]+29.1×[Si]+16.9×[Cr]・・・(2)
ここで、上記式中の[ ]は、各元素の含有量(質量%)を表す。
The lower limit of the heating temperature is preferably Ac1 point +20°C or higher, more preferably Ac1 point +25°C or higher. The upper limit of the heating temperature is preferably Ac1 point +130°C or less, more preferably Ac1 point +100°C or less. Also, the retention time is preferably 360 seconds or longer, more preferably 1800 seconds or longer. Although the upper limit of the retention time is not particularly limited, it is about 86400 seconds from the viewpoint of productivity. In addition, the Ac1 point is obtained from the chemical composition of the steel sheet, by Leslie, "Iron and Steel Material Science", translated by Shigeyasu Koda, Maruzen Co., Ltd., 1985, p. 273 using the following formula (2). After the two-phase region annealing, plating treatments such as chemical conversion treatment, hot-dip plating, electroplating, and vapor deposition, various coating treatments, coating base treatments, organic film treatments, and the like may be performed.

Ac1 (° C.)=723−10.7×[Mn]−16.9×[Ni]+29.1×[Si]+16.9×[Cr] (2)
Here, [ ] in the above formula represents the content (% by mass) of each element.

1.サンプル作製
表1に示すNo.1~3の各化学成分組成を有する鋼をラボにてVIF溶製した後、熱間鍛造にて厚さ50mm、幅150mmの鋼材を作製した。その後、熱間で粗圧延を施し、更に1200℃で30分間の加熱後、仕上げ圧延を施した。その後、500℃の大気炉に30分間保持後(巻取りを模擬)、炉冷することで、板厚3~4mmの熱延鋼板を作製した。その後、500℃から575℃の間で2時間の軟質化焼鈍を施した。また、No.3の鋼板に対しては、酸洗後に冷間圧延を更に施し、厚さ1.4mmtとした。なお、上記軟質化焼鈍及び冷間圧延は、本発明で規定されている金属組織に本質的な影響を及ぼさない。その後、表1に記載の加熱温度及び保持時間で二相域焼鈍を行った。なお、表1並びに後述する表2及び表3において、下線を付した数値は、本発明の実施形態の範囲から外れていることを示している。
1. Sample preparation No. shown in Table 1. Steels having chemical compositions of 1 to 3 were melted by VIF in a laboratory, and then hot forged into steel materials having a thickness of 50 mm and a width of 150 mm. After that, it was subjected to hot rough rolling, further heated at 1200° C. for 30 minutes, and then subjected to finish rolling. Then, after being held in an atmospheric furnace at 500° C. for 30 minutes (simulating winding), the steel sheet was cooled in the furnace to produce a hot-rolled steel sheet having a thickness of 3 to 4 mm. After that, softening annealing was performed between 500° C. and 575° C. for 2 hours. Also, No. The steel plate of No. 3 was further subjected to cold rolling after pickling to a thickness of 1.4 mmt. The above softening annealing and cold rolling do not essentially affect the metallographic structure specified in the present invention. After that, two-phase region annealing was performed at the heating temperature and holding time shown in Table 1. In addition, in Table 1 and Tables 2 and 3, which will be described later, the underlined numerical values indicate values outside the scope of the embodiment of the present invention.

Figure 0007253479000001
Figure 0007253479000001

2.組織評価
得られたサンプルを用いて、以下の方法により、残留γ分率、粗大フェライト分率及び残留γ組成について評価した。評価結果は、表2に示した。
2. Evaluation of structure Using the obtained samples, the residual γ fraction, the coarse ferrite fraction and the residual γ composition were evaluated by the following methods. The evaluation results are shown in Table 2.

(1)残留γ分率
残留γ分率の測定は、各サンプルを鏡面研磨し、FE-SEM(日本電子社製)を用いて、圧延方向に垂直な断面の板厚1/4部の組織を観察した。そして、概略20μm×20μm又は30μm×30μmの領域に対し、step size:0.05μmの条件でEBSD(EDAX社製、OIM Data Collection)にて測定を行った。そして、解析ソフトのTSL OIM Analysis 7 x64を用いてiron-αとiron-γの分率を求めた。そして、iron-αと判定された領域をフェライト及びマルテンサイト、iron-γと判定された領域を残留γと定義して、残留γ分率を測定した。
(1) Residual γ fraction The residual γ fraction was measured by mirror-polishing each sample and using an FE-SEM (manufactured by JEOL Ltd.) to examine the structure of a 1/4 sheet thickness of the cross section perpendicular to the rolling direction. observed. Then, an area of approximately 20 μm×20 μm or 30 μm×30 μm was measured by EBSD (manufactured by EDAX, OIM Data Collection) under the condition of step size: 0.05 μm. Then, the fractions of iron-α and iron-γ were determined using analysis software TSL OIM Analysis 7×64. A region determined to be iron-α was defined as ferrite and martensite, and a region determined to be iron-γ was defined as residual γ, and the residual γ fraction was measured.

(2)粗大フェライト分率
20μm以上の面積を有する粗大フェライト分率の測定は、各サンプルを鏡面研磨し、FE-SEM(日本電子社製)を用いて、圧延方向に垂直な断面の板厚1/4部の組織を観察した。そして、概略300μm×300μmの領域に対し、step size:0.5μmの条件でEBSD解析(EDAX社製、OIM Data Collection)を行った。そして、解析ソフトTSL OIM Analysis 7 x64を用いて15°以上の方位差を結晶粒界と定義したときに、結晶粒面積が20μm以上のα-Fe粒を粗大フェライトと定義して、その面積率を粗大フェライト分率とした。なお、本発明の実施形態に係る成分組成では、残留γ及び粗大フェライト以外の残部組織は、結晶粒面積が20μm未満の微細フェライト及び/又はマルテンサイトである。
(2) Coarse ferrite fraction 20 μm The measurement of the coarse ferrite fraction having an area of 2 or more is performed by mirror-polishing each sample and using an FE-SEM (manufactured by JEOL Ltd.) to obtain a plate with a cross section perpendicular to the rolling direction. A 1/4 thick tissue was observed. Then, an EBSD analysis (manufactured by EDAX, OIM Data Collection) was performed on a region of approximately 300 μm×300 μm under the condition of a step size of 0.5 μm. Then, when a misorientation of 15° or more is defined as a grain boundary using the analysis software TSL OIM Analysis 7 x 64, an α-Fe grain having a grain area of 20 µm 2 or more is defined as coarse ferrite, and the area The ratio was taken as the coarse ferrite fraction. In addition, in the component composition according to the embodiment of the present invention, the residual structure other than the residual γ and coarse ferrite is fine ferrite and/or martensite having a crystal grain area of less than 20 μm 2 .

(3)残留γ組成
残留γ組成の測定は、各サンプルを鏡面研磨し、FE-SEM(日本電子社製)を用いて、圧延方向に垂直な断面の板厚1/4部の組織を観察した。そして、概略4.5μm×6μmの領域に対し、電界放出型電子線マイクロアナライザ(FE-EPMA)を用いて定量分析を行った。Mn濃度が視野全体の平均値の1.2倍以上の測定点を残留γと定義し、残留γ上の任意の測定点50点を抽出し、各点の合金元素組成(質量%)を求めた。そして、その平均値を残留γ組成(質量%)として算出した。
(3) Residual γ composition The residual γ composition was measured by mirror-polishing each sample and using an FE-SEM (manufactured by JEOL Ltd.) to observe the structure of a 1/4th part of the plate thickness of the cross section perpendicular to the rolling direction. bottom. A field emission electron probe microanalyzer (FE-EPMA) was used to perform quantitative analysis on an area of approximately 4.5 μm×6 μm. A measurement point where the Mn concentration is 1.2 times or more the average value of the entire field of view is defined as residual γ, 50 arbitrary measurement points on the residual γ are extracted, and the alloy element composition (mass%) at each point is obtained. rice field. Then, the average value was calculated as the residual γ composition (% by mass).

ここで、残留γ中のC量[Cγwt.%]は、SEM観察を行って、炭化物などの析出物が観察されない場合、上述の残留γ分率Vγ(%)とC含有量[C](wt.%)を用いて下記式(3)により算出することができる。本実施例では、各サンプルを鏡面研磨し、その表面を3%ナイタール液で腐食して金属組織を顕出させた後、FE-SEM(日本電子社製)を用いて、圧延方向に垂直な断面の板厚1/4部の組織を5000倍で観察した(観察視野:約18μm×24μm)。その結果、析出物が観察されなかったことから、残留γ中のC量は、下記式(3)を用いて算出した。なお、析出物が観察される場合、残留γ中のC量は、3DAP(3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡)又はEPMAを用いて測定することができる。

[Cwt.%]=[C]/Vγ×100・・・(3)
Here, the amount of C in the residual γ [Cγwt. %] is determined by the following formula (3) using the residual γ fraction Vγ (%) and the C content [C] (wt. It can be calculated by In this example, each sample was mirror-polished, the surface was corroded with a 3% nital solution to expose the metal structure, and then an FE-SEM (manufactured by JEOL Ltd.) was used to examine the surface perpendicular to the rolling direction. The structure of 1/4 plate thickness of the cross section was observed at 5000 times (observation field: about 18 μm×24 μm). As a result, no precipitate was observed, so the amount of C in the residual γ was calculated using the following formula (3). When precipitates are observed, the amount of C in the residual γ can be measured using 3DAP (three-dimensional atom probe field ion microscope) or EPMA.

[Cwt. %]=[C]/Vγ×100 (3)

Figure 0007253479000002
Figure 0007253479000002

3.特性評価
引張試験を行って、引張強度(TS)と均一伸び(uEL)を測定した。サンプルNo.3については、JIS Z 2201に記載の5号試験片を作製した。試験片の切り出し方向は、試験片の長手方向がサンプルの圧延方向と平行となるようにした。そして、JIS Z 2241に従って引張試験を行うことで、引張強度(TS)と均一伸び(uEL)を測定した。
3. Characterization Tensile tests were performed to measure tensile strength (TS) and uniform elongation (uEL). Sample no. For 3, a No. 5 test piece described in JIS Z 2201 was produced. The cutting direction of the test piece was such that the longitudinal direction of the test piece was parallel to the rolling direction of the sample. Then, tensile strength (TS) and uniform elongation (uEL) were measured by performing a tensile test according to JIS Z 2241.

一方、サンプルNo.1及びNo.2については、表裏面を均等に研削し板厚1mmに加工後、図1に示す微小引張試験片を作製した。試験片の切り出し方向は、試験片の長手方向がサンプルの圧延方向と平行となるようにした。そして、ストローク速度2mm/分にて引張試験を行い、引張強度(TS)と均一伸び(uEL)を測定した。なお、微小引張試験片を用いた試験でもJIS記載の試験と同じ結果が得られる。以上の測定結果を表3に示した。TSが1140MPa以上、且つTS×uELが48000MPa・%以上のサンプルを、強度及び強度-延性バランスが共に優れるとして合格とした。 On the other hand, sample no. 1 and no. For No. 2, the front and back surfaces were evenly ground and processed to a plate thickness of 1 mm, and then a micro-tensile test piece shown in FIG. 1 was produced. The cutting direction of the test piece was such that the longitudinal direction of the test piece was parallel to the rolling direction of the sample. Then, a tensile test was performed at a stroke speed of 2 mm/min to measure tensile strength (TS) and uniform elongation (uEL). In addition, the same result as the test described in JIS is obtained in the test using the micro-tensile test piece. Table 3 shows the above measurement results. Samples with a TS of 1140 MPa or more and a TS×uEL of 48000 MPa·% or more were judged to be excellent in both strength and strength-ductility balance and passed.

Figure 0007253479000003
Figure 0007253479000003

表3の結果を考察する。
サンプルNo.1は、本発明の実施形態に係る要件を全て満足する発明例である。所定の成分組成を有し、規定の残留γ分率、粗大フェライト分率及び残留γ組成を有していたため、高強度かつ強度-延性バランスに優れていた。
Consider the results in Table 3.
Sample no. 1 is an invention example that satisfies all the requirements according to the embodiments of the present invention. Since it had a predetermined component composition, and had a specified residual γ fraction, coarse ferrite fraction, and residual γ composition, it had high strength and an excellent balance between strength and ductility.

一方、サンプルNo.2及びNo.3は、本発明の実施形態に係る要件のいずれかを満足しなかった比較例である。
サンプルNo.2は、C含有量が低かったため、粗大フェライト分率が大きくなり、引張強度TSが低かった。
サンプルNo.3は、C含有量及びAl含有量が低かったため、残留γ組成のX値が低下し、引張強度TS及び強度-延性バランスが共に劣っていた。
On the other hand, sample no. 2 and No. 3 is a comparative example that did not satisfy any of the requirements according to the embodiments of the present invention.
Sample no. In No. 2, since the C content was low, the coarse ferrite fraction was large and the tensile strength TS was low.
Sample no. In No. 3, since the C content and the Al content were low, the X value of the residual γ composition was lowered, and both the tensile strength TS and the strength-ductility balance were inferior.

Claims (1)

C :0.32質量%以上、0.50質量%以下、
Si:0質量%超、3.0質量%以下、
Mn:5.0質量%以上、7.8質量%以下、
Al:1.60質量%以上、3.50質量%以下、
N :0質量%超、0.01質量%以下、
P :0質量%超、0.1質量%以下、及び
S :0質量%超、0.01質量%以下
を含有し、残部がFe及び不可避不純物からなり、
金属組織が、全金属組織に対する面積率で40%以上80%以下のオーステナイトを含み、残部がフェライト及びマルテンサイトの少なくとも1種以上からなり、
20μm以上の面積を有するフェライト粒の分率が、全金属組織に対する面積率で10%以下であり、
前記オーステナイトの成分組成は、下記式(1)で表されるX値が15以上45以下を満たすものである、高強度鋼板。

X=-25.9+50.8×[Cγwt.%]+1.03×[Siγwt.%]+0.881×[Mnγwt.%]+4.94×[Alγwt.%]-0.469×[Crγwt.%]+1.28×[Cuγwt.%]・・・(1)
ただし、[Cγwt.%]、[Siγwt.%]、[Mnγwt.%]、[Alγwt.%]、[Crγwt.%]及び[Cuγwt.%]は、それぞれ前記オーステナイトに含まれるC、Si、Mn、Al、Cr及びCuの濃度を表し、含まれない元素の濃度はゼロとする。
C: 0.32% by mass or more and 0.50% by mass or less,
Si: more than 0% by mass, 3.0% by mass or less,
Mn: 5.0% by mass or more and 7.8% by mass or less,
Al: 1.60% by mass or more and 3.50% by mass or less,
N: more than 0% by mass, 0.01% by mass or less,
P: more than 0% by mass, 0.1% by mass or less, and S: more than 0% by mass, 0.01% by mass or less, the balance being Fe and inevitable impurities,
The metal structure contains austenite in an area ratio of 40% or more to 80% or less with respect to the total metal structure, and the balance is at least one of ferrite and martensite,
The fraction of ferrite grains having an area of 20 μm 2 or more is 10% or less in area ratio with respect to the entire metal structure,
A high-strength steel sheet, wherein the austenite composition satisfies an X value represented by the following formula (1) of 15 or more and 45 or less.

X=−25.9+50.8×[Cγwt. %]+1.03×[Siγwt. %]+0.881×[Mnγwt. %]+4.94×[Alγwt. %]−0.469×[Crγwt. %]+1.28×[Cuγwt. %] (1)
However, [Cγwt. %], [Siγwt. %], [Mnγwt. %], [Alγwt. %], [Crγwt. %] and [Cuγwt. %] respectively represent the concentrations of C, Si, Mn, Al, Cr and Cu contained in the austenite, and the concentration of elements not contained is assumed to be zero.
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