JPWO2007132607A1 - 鋼板及び鋼板コイル - Google Patents

Abstract

常温で１ＧＰａ以上の引張強度を有する鋼板において、板状試験片により得られた応力−歪み線図における一様伸び後の応力低下度（ＳＤ）が１．８×１０２ＭＰａ以上であり、望ましくはその降伏比（ＹＲ）が０．７以上、好ましくは０．８以上であり、その基地組織をマルテンサイト又はベイナイト、あるいはそれらの混合組織であって、初析フェライトを実質的に含まないものとし、靭延性を実用的レベルに向上し、且つコイル化して大量供給ができるようにする。

Description

本発明は、常温で１ＧＰａ以上の引張強度を有し、利用性の高い高強度の鋼板とこのような鋼板を巻き取って成る鋼板コイルと、これら鋼板及び鋼板コイルの製造方法に関するものである。

引張強度が数百ＭＰａ以上の高強度鋼板が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
鋼板の加工性は、強度・伸びバランスが良好なものが良いとされ、従来から引張強度が高いならば全伸びを大きくすることを目標に研究・開発が続けられてきた。
特公平６−３５６１９号公報 特公平６−３５６１９号公報

しかしながら、今日に至るまで、実用的な靭延性（延性と靭性の性質を兼ね備えること）を持った常温で１ＧＰａ以上の引張強度を有する鋼板を得ることはできなかった。

また、一般に、鋼板は熱延コイルとして次工程に供給され、冷間による加工や圧延、さらには焼鈍などの熱処理がなされ、実用に供されるものである。
しかるに、この種高強度鋼板では、コイル化までの工程でコスト、時間が費やされ、さらには強度のバラツキがあり、歩留まりも悪く、未だ大量使用の段階に至っていないのが現状である。

本発明は、従来の高強度鋼板におけるこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、実用的な靭延性を有し、しかもコイル化して大量供給可能な鋼板とその製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、鋼板から板状試験片を採取し、これを用いて引張試験を行った際の応力−歪線図における一様伸び後の応力低下度（ＳＤ）に着目し、このＳＤ値を所定以上にコントロールすることによって、上記目的が達成されることを見出し本発明を完成するに到った。

本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の鋼板は、常温で１ＧＰａ以上の引張強度を有する鋼板であって、板状試験片により得られた応力−歪み線図における一様伸び後の応力低下度（ＳＤ）が１．８×１０^２ＭＰａ以上であることを特徴としており、好適には、その降伏比（ＹＲ）が０．７以上、より好ましくは０．８以上であり、その基地組織がマルテンサイト又はベイナイト、あるいはこれらマルテンサイト及びベイナイトの混合組織であって、初析フェライトを実質的に含まないことを特徴とする。

また、本発明の鋼板の製造方法においては、オーステナイト相に維持しながら、最少ひずみ速度を１×１０／ｓ以上で圧延し、Ｍｓ点以上Ａｒ１点未満に急冷することを特徴とし、好適には、Ｍｓ点以上Ａｒ１点未満に急冷する際の平均冷却速度を１×１０℃／ｓ以上とし、さらには、得られた鋼板にＡｃ１点以下の温度において焼戻し又は焼なましを施すことを特徴としている。

また、本発明の鋼板コイルは、上記鋼板が巻き取られたものであって、本発明の鋼板コイルの製造方法においては、オーステナイト相に維持しながら、最少ひずみ速度を１×１０／ｓ以上で圧延し、Ｍｓ点以上Ａｒ１点未満に急冷した後、直ちに巻取ることを特徴とし、好適には、Ｍｓ点以上Ａｒ１点未満に急冷する際の圧延出口からの平均冷却速度を１×１０℃／ｓ以上とし、さらには、このようにして得られた鋼板コイルにＡｃ１点以下の温度において焼戻し又は焼なましを施すことを特徴としている。

板状試験片による応力−歪線図を示す模式図である。 実施例における鋼板コイルの圧延工程を示す概略図である。 鋼板コイル幅方向における引張強度の変動を調べるための試験片採取要領を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ実施例１、６及び１６による引張試験片の破断部形状を示す拡大写真である。 （ｄ）及び（ｅ）はそれぞれ比較例１及び６による引張試験片の破断部形状を示す拡大写真、（ｆ）はこれらの撮影方向を示す説明図である。

以下に、本発明の鋼板及び鋼板コイルについて、製造方法と共に、さらに詳細に説明する。

図１は、本発明の板状試験片（例えば、ＪＩＳ Ｚ ２２０１に規定される５号試験片や１３号試験片）を用いた引張試験による応力−歪線図を示す模式図である。引張強さ（ＴＳ）と破断応力の差を応力低下度（ＳＤ）と定義する。
本発明の鋼板は、上記応力−歪線図において、一様伸びを示したのち、破断に到るまでの応力低下度（ＳＤ）が１．８×１０^２ＭＰａ以上の値を有するものである。

本発明の鋼板は、そのＳＤ値が上記したような１．８×１０^２ＭＰａ以上の値であることから、靭延性（延性と靭性の両性質を有すること）が高強度ＴＲＩＰ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｕｔｙ：変態誘起塑性）鋼より優れている。
また、加工の最終工程であるコイル巻き取りも可能になり、しかもその後のリコイル（一度コイル化したものを再び圧延する行為、具体的にはスキンパスや冷延など）も可能となったことから、供給性が著しく向上し、当該鋼板の大量供給が可能になる。

本発明において、このような効果が得られる理由については、必ずしも明らかではないが、本発明の鋼板においては、一様伸び後の応力低下度を示すＳＤ値が従来の鋼に比べ遙かに大きいものであることから、１ＧＰａ以上の引張強度を有する鋼板では、上記ＳＤ値がその靭延性に大きな影響を及ぼしているものと考えられる。

また、従来の高強度鋼板においては、ＴＳ（引張強度）が１ＧＰａ以下の低強度で材料の部品への成形性を重視することから、降伏比ＹＲ＝ＹＳ（降伏強度：０．２％耐力又は下降伏点）／ＴＳを０．７未満と極力小さくして均一伸びを向上させることに注意が注がれてきたが、本発明の鋼板においては、ＴＳが１ＧＰａ以上で、降伏比ＹＲを０．７以上とすることができ、これによって、鋼板の耐力及び衝撃吸収能力等を上げることができる。

なお、上記特性、すなわち結晶粒微細化や炭化物などの第２相粒子の微細分散によってＳＤ値やＹＲを高め、靭延性に優れた本発明の鋼板を得るための方法としては、例えば、鋼板の温度をオーステナイト相に維持しながら、例えば１×１０／ｓ以上の所定のひずみ速度で圧延し、望ましくは平均冷却速度１×１０℃／ｓ以上で、Ｍｓ点以上Ａｒ１点未満まで急冷し、もって鋼板の基地組織をマルテンサイトやベイナイトから成るものとし、実質的に初析フェライトを含まない組織とする方法を挙げることができる。

このような鋼板は、コイル状に巻き取られた鋼板コイルの形態とすることが望ましく、これによって高強度鋼板の大量供給が可能となり、多用途多量の使用を可能にすることができる。

そして、このような鋼板コイルは、上記鋼板を圧延後、直ちに巻き取ることによって製造することが望ましく、オーステナイト相に維持しながら、１×１０／ｓ以上のひずみ速度で圧延し、巻取り直前にＭｓ点以上Ａｒ１点未満に急冷することによって製造することができる。
なお、巻取り直前におけるＭｓ点以上Ａｒ１点未満への急冷に際しては、１×１０℃／ｓ以上の平均冷却速度とすることが望ましく、これらによって幅方向での強度のばらつきがない高強度のコイル状鋼板を得ることができ、その使用を一層容易にすることができる。

また、上記によって得られた鋼板や鋼板コイルには、さらにＡｃ１点以下の温度において、焼戻し又は焼なましを施すことが望ましく、これによって上記各特性の向上とその安定性を高めることができる。

初析フェライトを消滅させ、マルテンサイトやベイナイトのみから成る生地組織をより確実に得るためには、製造条件だけでなく鋼の化学組成にも注意を払うことが必要である。
本発明では、様々な成分を有した鋼を用いて、圧延製造条件による効果の相違を観察した結果、Ｃ量が０．１％以上、Ｍｏが０．１５％以上、Ｃｒが０．５％以上、Ｎｉが０．３％以上であれば、上記の条件で圧延することにより、目的の鋼が得られ易いことが確認されている。

以下、本発明を実施例に基づいて、さらに詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例・比較例において、圧延時の各種温度の測定は最低でも上下１０℃の誤差を見込む必要があり、これらのことから２５℃を温度ゾーンとして各種温度を表示するのがその実態に即したものである。また，引張試験における応力の測定値も、試験片の精度やその他の測定条件により、１０ＭＰａ以下は誤差範囲とするのが適切である。

図２に示すような仕上げ圧延工程において、表１に示す化学成分（質量％）を有する都合１２種類の鋼塊を表２に示す条件で圧延し、圧延コイル及び鋼板を製造した。
なお、鋼板の製造は一般的な１スタンドの圧延シミュレータで圧延を行った。また、表１において、各鋼は記載成分の他に、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕを通常の範囲内で含有している。

このとき実測された仕上げ圧延時の最小のひずみ速度、圧延の入口及び出口温度、巻取り直前温度と平均冷却速度と共に、各鋼種の組合せを表２に示す。

このとき、本発明の実施例においては、巻取り温度はＭｓ点以上Ａｒ１点未満となるように、出口温度から巻取り直前までの平均冷却速度は１×１０℃／ｓ以上で冷却して製造した。
また、実施例３〜６及び９、１０、２４、２５においては、圧延コイルとした後、Ａｃ１点以下の５００℃〜６００℃において１時間焼戻し処理を施した。

一方、実施例１２〜１８、比較例５〜８においては、初期板厚１７ｍｍの鋼材をオーステナイト域において５パスで３ｍｍまで圧延を行った。実施例１２〜１８においては、１×１０℃／ｓ以上の冷却速度で、Ｍｓ点以上Ａｒ１点未満まで冷却したのち、室温まで徐冷することによって鋼板を製造した。また、実施例１９〜２１においては、初期板厚３．５ｍｍの鋼材をオーステナイト域において１パスで１．９ｍｍまで圧延を行い、１×１０℃／ｓ以上でＭｓ点以上Ａｒ１点未満まで冷却したのち、室温まで徐冷することによって鋼板を製造した。
表２の条件によって製造された圧延コイル及び鋼板は、初析フェライトが実質的に含まれておらず、基地組織はマルテンサイト又はベイナイト、あるいはマルテンサイト及びベイナイトの混在組織であった。

以上により作製した各鋼板コイルからはＪＩＳ Ｚ ２２０１に規定される５号試験片（２５ｍｍ幅）、各鋼板からは同じくＺ ２２０１に規定される１３Ｂ号試験片（１２．５ｍｍ幅）をそれぞれ圧延方向に沿って、板幅中央部から採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張試験を行うことによって、図１に示したような応力−歪線図を得、これから、降伏強度（ＹＳ：０．２％耐力又は下降伏点）、引張強度（ＴＳ）、一様伸び後の応力低下度（ＳＤ）を求め、降伏比（ＹＲ）を算出した。

また、引張強度のバラツキの程度を見るため、図３に示すように圧延コイルの幅ｗに対して、１／２ｗ、１／４ｗ、１／８ｗの各場所から引張試験片をそれぞれ圧延方向に沿って採取し、引張試験を行い、得られた引張強度の最大値と最小値の差を引張強度のバラツキとした。これらの各特性値を表３にまとめて示す。

図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、上記実施例の代表例として、それぞれ実施例１、６及び１６に係る引張試験片の破断部形状を示す拡大写真であって、図５（ｄ）、（ｅ）に示す比較例１及び６の試験片における破断部に比較して、上記実施例鋼板においては局部収縮の大きい高絞り型となっており、靭延性に優れていることが判る。なお、これらの写真は、図５（ｆ）に示すように各試験片の側面方向から撮影したものである。

表３から、１．８×１０^２ＭＰａ以上のＳＤ値を有する本発明の鋼板及びコイルは、いずれも１ＧＰａ以上の高強度を有し、靭延性に優れている高強度鋼板である。また、実施例１〜１３、１６〜２５は降伏比ＹＲが０．８以上であり、高強度でかつ耐力、さらには靭延性にも優れた鋼板である。さらに、本発明の鋼板コイルにおいては、コイルの幅方向での引張強度のバラツキが小さく、焼鈍処理されたものはさらに小さくなっており、特性の安定化が図られていることが確認された。

本発明の鋼板は、自動車、航空機、船舶などの輸送用機器の部品や建築用鋼板として広く使用可能である。

【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、常温で１ＧＰａ以上の引張強度を有し、利用性の高い高強度の鋼板とこのような鋼板を巻き取って成る鋼板コイルに関するものである。
背景技術
［０００２］
引張強度が数百ＭＰａ以上の高強度鋼板が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
鋼板の加工性は、強度・伸びバランスが良好なものが良いとされ、従来から引張強度が高いならば全伸びを大きくすることを目標に研究・開発が続けられてきた。
特許文献１：特公平６−３５６１９号公報
特許文献２：特公平６−３５６１９号公報
［０００３］
しかしながら、今日に至るまで、実用的な靭延性（延性と靭性の性質を兼ね備えること）を持った常温で１ＧＰａ以上の引張強度を有する鋼板を得ることはできなかった。
［０００４］
また、一般に、鋼板は熱延コイルとして次工程に供給され、冷間による加工や圧延、さらには焼鈍などの熱処理がなされ、実用に供されるものである。
しかるに、この種高強度鋼板では、コイル化までの工程でコスト、時間が費やされ、さらには強度のバラツキがあり、歩留まりも悪く、未だ大量使用の段階に至っていないのが現状である。
発明の開示
［０００５］
本発明は、従来の高強度鋼板におけるこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、実用的な靭延性を有し、しかもコイル化して大量供給可能な鋼板を提供することにある。
［０００６］
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、鋼板から板状試験片を採取し、これを用いて引張試験を行った際の応力−歪線図における一様伸び後の応力低下度（ＳＤ）に着目し、このＳＤ値を所定以上にコントロールすることによっ

【０００２】
て、上記目的が達成されることを見出し本発明を完成するに到った。
［０００７］
本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の鋼板は、常温で１ＧＰａ以上の引張強度を有する鋼板であって、板状試験片により得られた応力−歪み線図における一様伸び後の応力低下度（ＳＤ）が１．８×１０^２ＭＰａ以上であることを特徴としており、好適には、その降伏比（ＹＲ）が０．７以上、より好ましくは０．８以上であり、その基地組織がマルテンサイト又はベイナイト、あるいはこれらマルテンサイト及びベイナイトの混合組織であって、初析フェライトを実質的に含まないことを特徴とする。
［０００８］
（削除）
［０００９］
また、本発明の鋼板コイルは、上記鋼板が巻き取られてなることを特徴としている。
図面の簡単な説明
［００１０］
［図１］板状試験片による応力−歪線図を示す模式図である。
［図２］実施例における鋼板コイルの圧延工程を示す概略図である。
［図３］鋼板コイル幅方向における引張強度の変動を調べるための試験片採取要領を示す説明図である。
［図４］（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ実施例１、６及び１６による引張試験片の破断部形状を示す拡大写真である。
［図５］（ｄ）及び（ｅ）はそれぞれ比較例１及び６による引張試験片の破断部形状を示す拡大写真、（ｆ）はこれらの撮影方向を示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態

Claims (11)

1. 常温で１ＧＰａ以上の引張強度を有し、板状試験片により得られた応力−歪み線図における一様伸び後の応力低下度（ＳＤ）が１．８×１０^２ＭＰａ以上であることを特徴とする鋼板。
2. 降伏比（ＹＲ）が０．７以上であることを特徴とする請求項１に記載の鋼板。
3. 降伏比（ＹＲ）が０．８以上であることを特徴とする請求項１に記載の鋼板。
4. マルテンサイト及び／又はベイナイトから成り、初析フェライトが実質的に含まれていない基地組織を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の鋼板。
5. 請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の鋼板が巻き取られて成ることを特徴とする鋼板コイル。
6. 請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の鋼板を製造するに際して、オーステナイト相に維持しながら、最少ひずみ速度を１×１０／ｓ以上で圧延し、Ｍｓ点以上Ａｒ１点未満に急冷することを特徴とする鋼板の製造方法。
7. Ｍｓ点以上Ａｒ１点未満に急冷する際の冷却速度が１×１０℃／ｓ以上であることを特徴とする請求項６に記載の鋼板の製造方法。
8. Ａｃ１点以下の焼戻し又は焼なましをさらに施すことを特徴とする請求項６又は７に記載の鋼板の製造方法。
9. 請求項５に記載の鋼板コイルを製造するに際して、オーステナイト相に維持しながら、最少ひずみ速度を１×１０／ｓ以上で圧延し、巻き取り直前にＭｓ点以上Ａｒ１点未満に急冷することを特徴とする鋼板コイルの製造方法。
10. Ｍｓ点以上Ａｒ１点未満に急冷する際の冷却速度が１×１０℃／ｓ以上であることを特徴とする請求項９に記載の鋼板コイルの製造方法。
11. Ａｃ１点以下の焼戻し又は焼なましをさらに施すことを特徴とする請求項９又は１０に記載の鋼板コイルの製造方法。

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