JPH1121653A - 低温靱性に優れた高延性高強度鋼板 - Google Patents
低温靱性に優れた高延性高強度鋼板Info
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Abstract
を改善する。 【解決手段】 面積%で、ベイナイトが60%以上、残
留γが1〜20%、残部実質的にフェライトからなる組
織を有し、残留γがベイナイト粒内に存在する。かかる
組織の形成容易な鋼成分(重量%)としては、C:0.
10〜0.25%、Si:0.5〜2.0%、Mn:
1.0〜3.0%、Al:1.0%以下を含有する。
Description
あり、特に低温靱性に優れ、主として自動車用の内板、
足回り部品などの強度部材をはじめ、衝突安全性に必要
な耐衝撃用部材などに用いられ、さらには高い強度と加
工性が要求される建築用や機械構造用鋼板としても用い
られる。
確保を背景として、鋼板の高強度化の要請は強い。さら
にまた、高強度化とともにプレス成形性についての要求
も高く、強度と加工性を両立させる鋼板が必要となって
いる。
開昭55−145121号公報などに記載されているよ
うに、残留オーステナイト(残留γと記載する)の変形
誘起塑性を利用する方法がある。さらに特開平4−22
8538号公報などには、フェライトの体積率と粒径な
どの組織を制御し、この残留γの変形誘起塑性を向上さ
せる工夫が示されている。また、特開平6−26418
3号公報などには、残留γ鋼板の欠点である穴拡げ特性
や低温靱性などの劣化を防止するため、Si添加量を抑
えてAlを添加することが記載され、特開平5−171
345号公報などには、残留γを微細化することにより
穴拡げ性を向上させることが提案されている。
より、強度、延性の向上、さらには局部延性ともいえる
穴拡げ性の向上が図られたものの、低温靱性の改善が不
十分であり、低温靱性に優れた高延性高強度鋼板が強く
求められている。
リゴナル・フェライトを主体とした組織を有しており、
延性を向上させる残留γはフェライト・マトリックス内
やベイナイト組織の境界にブロック状に存在している。
この形態の残留γは鋼板全体に加工が加わった場合に、
マトリックスとの塑性様式が異なるためより大きな歪み
が発生し、オーステナイト(γ)からマルテンサイトに
変態し易く、このため歪み誘起変態の程度が大きくな
り、延性向上の効果をもたらすものと考えられる。その
一方で、この残留γ周辺ではマトリックスと異なる変形
のために不均一変形が生じ易く、局部延性などは劣化
し、さらに低温での変形や衝撃については、この悪影響
はさらに顕著になり低温靱性が低下するものと推察され
る。
カニズムに鑑み、組織を従来のポリゴナル・フェライト
や第2相組織より微細な下部組織(微細炭化物、ベイニ
テイック・フェライトなど)を有するベイナイト組織を
主体として構成し、ベイナイト粒の内部に残留γを生成
させることにより、ベイナイトを構成するベイニテイッ
ク・フェライトや微細炭化物と残留γとの塑性変形能の
違いを残留γの歪み誘起変態によって吸収緩和させ、変
形時のベイナイト粒内のボイドの生成をおさえて、ベイ
ナイト粒そのものの延性を向上させることにより、延性
とともに低温靱性の向上を図ることに成功したものであ
る。
イナイトが60%以上好ましくは70%以上、残留γが
1〜20%、残部実質的にフェライトからなる組織を有
し、残留γがベイナイト粒内に存在することを特徴とす
る。
と、ベイナイト量が60%未満ではポリゴナル・フェラ
イト組織が多くなるため、微小領域での変形が不均一と
なったり、ベイナイト粒外すなわちフェライト粒内やベ
イナイトとフェライトの粒界に生成する残留γが多くな
り、低温靱性が劣化するようになる。また、残留γが1
%未満ではベイナイト粒内の残留γも過少となり、ベイ
ナイトの延性向上作用が不足するようになる。一方、残
留γが20%を越えると、ベイナイト粒内の残留γによ
りベイナイトの延性が向上するものの、ベイナイト粒外
に生成する残留γも多くなるため低温靱性が劣化するよ
うになる。
ようにするには、熱延鋼板では仕上圧延後に400〜5
00℃までを急冷し、冷延鋼板では冷間圧延後の再結晶
焼鈍後に400〜500℃までを急冷すればよく、ベイ
ナイト量が60%以上、残留γ量が20%以下であれ
ば、生成した残留γの大部分はベイナイト粒内に存在す
るものと考えられる。
イナイト粒内に在る限り、ベイナイト組織中のベイニテ
イック・フェライトのラス間に生成していてもよく、ま
た微細炭化物の間やその周囲に生成していてもよく、そ
の形状も塊状やフィルム状であってもよい。
する特定の組織を有しておればよいが、かかる組織を形
成し易い好適な鋼成分(重量%)を以下に説明する。
度ではγに固溶しているが、熱延仕上げ以後の冷却や巻
取中でもγの分解を抑える作用がある。また、ベイナイ
ト中に残存した残留γに濃化することによって化学的に
安定化したγが1%〜20%残存するようになり、変形
誘起塑性により成形性を良好にする。C量が0.10%
未満ではγは安定化せず、熱延以後のプロセスにおいて
分解するようになる。一方、0.25%を超えて添加し
た場合には、溶接性を劣化させるばかりでなく、低温靱
性も急激に劣化する。このため、下限を0.10%、上
限を0.25%とする。
イト等の析出を抑え、冷却中の変態を抑える作用があ
る。このために熱延以後の冷却や巻取中にγを残存しや
すくし、さらにこの残留γへのC濃化を促進する。Si
量が0.5%未満では十分な残留γが残らず、また2.
0%を超えて添加する場合には、変態の抑制効果が高く
なるためベイナイト主体の組織を生じにくい。このた
め、下限を0.5%、上限を2.0%とする。
を抑える。このため、残留γへのC濃化を促進し、さら
にベイナイト組織の生成に有効である。この効果を得る
ためには、1.0%以上必要である。また、3.0%を
超えて添加する場合には、バンド組織が著しくなるた
め、割れや欠陥による加工不良が発生するようになる。
態γへのC濃縮を促進する作用があり、残留γ生成のた
めのもう一つの重要な元素である。しかし、過剰に添加
した場合には、鋼中に酸化物系介在物が生成し易くな
り、加工性を劣化させる。このために、上限を1.0%
とする。
し、残部実質的にFeで形成することができるが、Pお
よびSについては以下の理由により含有量を抑えること
が望ましい。
れ、しかも残留γ量に対してとりわけ悪影響を及ぼす元
素ではない。しかし、過剰に添加すると、低温靱性を劣
化させるとともに、スポット溶接性を劣化させる。好ま
しくは0.01%以下に止めるのがよい。
であり、過剰に添加すると加工性を劣化させるので、好
ましくは0.01%以下に止めるのがよい。
は、本発明のベイナイトを主体とする特定組織の形成を
妨げない限り、材質特性の向上を目的として、必要に応
じてNb,Ti,Zr、N,Mo,Cr,Cu、Ni、
Ca、Bなどの元素を必要量添加しても良い。
果については、Nb,Ti,Zrは炭窒化物を形成して
強度を高める効果があり、オーステナイト域で加工され
た場合には、ポリゴナル・フェライトの再結晶や粒成長
を抑えてベイナイトを得やすくする効果もある。N,M
o,Cr,Cuは固溶による強度向上および析出による
強度向上の効果がある。また、NiはCuを添加する場
合、熱延鋼板の表面性状改善のためにCu添加量の当量
程度まで添加することができる。Caは鋼中の介在物を
制御して穴拡げ性や低温靱性をさらに向上させる効果が
ある。Bは焼入れ性等を改善し、ベイナイトを生成し易
くするなどの効果がある。
熱延鋼板の場合、熱間圧延により仕上圧延後から巻取ま
でを急冷し、400〜500℃で巻取る。また、冷延鋼
板の場合、常法で熱間圧延および冷間圧延を行い、再結
晶焼鈍後、400〜500℃まで急冷し、同温度で20
〜40分程度保持後、空冷する。そのほか、合金化溶融
Znめっき鋼板としても製造可能であり、製造条件は特
に限定されない。
製し、実験室にて1100℃に加熱後、800℃以上9
00℃以下の仕上温度にて熱間圧延を終了し、およそ1
0℃/s〜80℃/sまでの冷却速度にて400〜55
0℃の温度域まで冷却し、この温度に30〜80分保持
の巻取処理を行って熱延鋼板を作製した。
については実験室にて通常の熱延後(加熱温度:120
0℃、仕上温度:850℃、巻取温度:550℃)、8
0%の冷間圧延を施し、920〜930℃にて焼純加熱
後、50℃/sの急冷により、450℃(過時効温度)
まで冷却し、この温度で30分保持後、空冷した冷延鋼
板も作製した。
tのt/4部における組織をレペラー腐食にて腐食し、
ベイナイト粒内の残留γ組織の有無とベイナイトの面積
%(残部実質的にフェライト)を観察した。また、X線
測定により全体の残留γ量を測定した。これらの結果を
製造条件と共に表2に示す。
の鋼No. 3を用い、またNo. 10〜17は鋼No. 2や鋼
No. 4を用いて熱延の冷却速度や巻取温度を変化させた
ものである。また、試料No. 26や試料No. 27は鋼N
o. 8および鋼No. 9を用いた例で、P量やAl量が多
い場合である。試料No. 28や試料No. 29は好適成分
を有するものの、残留γがベイナイト中ではなくフェラ
イト中や粒界に生成する例である。試料No. 32と試料
No. 33は冷延鋼板の例を示す。
取して引張試験によりTS(引張強さ)及びEl(伸
び)を求めた。また、同様に鋼板からシャルピー試験片
を採取して、延性破面率50%の VTrS(遷移温度)と
VE-20 (−20℃における吸収エネルギー)を求め
た。さらに、60mmW×60mmLの穴拡げ試験片を採取
し、中央にパンチ穴(初期穴)を開けて頂角60℃の円
錐ポンチにてパンチ穴を押し拡げて、下記式によってλ
値を求めた。これらの値を表3に示す。 λ値(%)=100×(穴拡げ後の穴径−初期穴径)/
初期穴径
%および25%超のもの(試料No.6〜9,22〜2
5,30及び31)およびB(ベイナイト)量が60%
以上でもベイナイト粒内にγR が存在しないもの(試料
No. 28,29)、すなわち明らかに発明範囲外の試料
を除く他の試料について、B量の区分に従って、γR と
VTrSとの関係を整理したものを図1に、残留γ
(γR )とTS×Elとの関係を整理したものを図2に
示す。
は、残留γが多く生成しても遷移温度にあまり変化はな
いが、ベイナイト量が60%以上かつ残留γ量が20%
以下では遷移温度が低くなり、低温靱性が良好であるこ
とがわかる。一方、TS×El値は、図2に示すとお
り、残留γ量が1%以上であれば組織の違いによらず良
好であることが認められる。なお、残留γ量が0%のも
の(試料No. 6〜9、22〜25、30及び31)で
は、TS×El値は15000(N/mm2 ・%)程度で
あり、延性の劣化が著しい。
トを主体とし、残留γ量を1〜20%とし、残留γがベ
イナイト粒内に存在するので、微小な領域においても組
織の均一な変形が可能となり、高延性、高強度を有し、
しかも優れた低温靱性を兼備することができる。
って、γR (残留オーステナイト)と VTrS(遷移温
度)との関係を整理したグラフを示す。
S×Elとの関係を整理したグラフを示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 面積%で、ベイナイトが60%以上、残
留γが1〜20%、残部実質的にフェライトからなる組
織を有し、残留γがベイナイト粒内に存在することを特
徴とする低温靱性に優れた高延性高強度鋼板。 - 【請求項2】 重量%で、C :0.10〜0.25
%、Si:0.5〜2.0%、Mn:1.0〜3.0
%、Al:1.0%以下を含む請求項1に記載した低温
靱性に優れた高延性高強度鋼板。
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---|---|---|---|
JP19316597A JP3592490B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 低温靱性に優れた高延性高強度鋼板 |
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WO2013018740A1 (ja) | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 新日鐵住金株式会社 | 耐衝撃特性に優れた高強度鋼板およびその製造方法、高強度亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 |
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-
1997
- 1997-07-02 JP JP19316597A patent/JP3592490B2/ja not_active Expired - Fee Related
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