JPWO2016135794A1 - 高強度冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

伸び(EL)と穴拡げ率(λ)に優れ、低降伏比(YR)を有する高強度冷延鋼板およびその製造方法を提供する。質量%で、C:0.15〜0.25%、Si:1.0〜2.0%、Mn:1.8〜2.5%、P:0.10%以下、S:0.010%以下、Al:0.10%以下、N:0.010%以下を含有するとともに、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、平均結晶粒径が5μm以下であるフェライトを体積分率で30〜55%、平均結晶粒径が2μm以下である残留オーステナイトを体積分率で5〜15%、平均結晶粒径が2μm以下である焼戻しマルテンサイトを体積分率で30〜60%を含む複合組織を有し、前記残留オーステナイトが1000μm2中に10個以上存在するようにする。

Description

本発明は、高い伸び(EL)と高い穴拡げ率(λ)を有し、低い降伏比(YR)を有する高強度冷延鋼板およびその製造方法に関し、特に自動車などの構造部品の部材として好適な高強度冷延薄鋼板に関するものである。
自動車分野において車体の軽量化による燃費向上が重要な課題となっている中、自動車部品への高強度鋼板の適用による薄肉化が進められており、引張強さ(TS)が980MPa以上の鋼板の適用が進められている。自動車の構造用部材や補強用部材に使用される高強度鋼板は、複雑形状を有する部品を成形する際、成形性として、伸び(EL)や伸びフランジ性(以下、穴拡げ性とも記す。)といったいずれかの特性が優れているだけでなく、その両方が優れていることが求められる。さらに、プレス成形後にスプリングバック等を発生させずに、アーク溶接やスポット溶接等により高い寸法精度で組み付けてモジュール化する場合は、加工前に低降伏比(YR)を有していることが重要である。ここで、降伏比(YR)とは、引張強さ(TS)に対する降伏応力(YS)の比を示す値であり、YR=YS/TSで表される。
従来、成形性と高強度を兼ね備えた高強度冷延鋼板として、フェライトおよびマルテンサイトの複合組織を有するデュアルフェーズ鋼板(DP鋼板)が知られている。しかし、DP鋼板は高い伸び(EL)を有しているが、フェライトとマルテンサイトの界面に応力が集中することで、き裂が生成しやすいため、曲げ性や穴拡げ性に劣るという欠点があった。そこで、例えば、特許文献1では、フェライトの結晶粒径、体積分率およびナノ硬さを制御したDP鋼板が開示されており、このDP鋼板によれば、伸び(EL)を高くすると共に、曲げ性を優れたものにすることができる。
また、高強度と高い伸び(EL)を兼ね備えた鋼板としてTRIP鋼板が挙げられる。このTRIP鋼板は、残留オーステナイトを含有した鋼板組織であり、マルテンサイト変態開始温度以上の温度で加工変形させると、応力によって残留オーステナイトがマルテンサイトに誘起変態して大きな伸び(EL)が得られる。しかし、このTRIP鋼板は、打抜き加工時に残留オーステナイトがマルテンサイトに変態することで、フェライトとの界面にき裂が発生し、穴拡げ性に劣るという欠点があった。そこで、例えば、特許文献2では、穴拡げ性を優れたものにするために、ベイニティックフェライトを含有したTRIP鋼板が開示されている。
特許第4925611号 特許第4716358号
しかしながら、特許文献1に開示の鋼板では、引張強さ(TS)が980MPa以上の場合は、伸び(EL)が不十分であり、十分な成形性を確保しているとはいえない。また、特許文献2に開示されているような残留オーステナイトを利用した鋼板においても、引張強さ(TS)が980MPa以上の場合は、降伏比(YR)が66%超であり、加工後のスプリングバックが起こりやすい。このように引張強さ(TS)が980MPa以上の高強度鋼板において、低降伏比(YR)を保ちつつ、プレス成形性(以下、成形性とも記す。)に適した、高い伸び(EL)および穴拡げ率(λ)を確保することは困難であり、これらの特性(降伏比(YR)、引張強さ(TS)、伸び(EL)、穴拡げ率(λ))を十分に満足する鋼板は開発されていないのが実情である。
そこで、本発明の目的は、これらの課題を解決し、伸び(EL)と穴拡げ率(λ)に優れ、低降伏比(YR)を有する高強度冷延鋼板およびその製造方法を提供することである。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、フェライト、残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイトの鋼板組織の結晶粒径と体積分率を制御することで、低降伏比(YR)を保ちつつ、高い伸び(EL)および高い穴拡げ率(λ)を得られることを見出した。本発明は、上記の知見に立脚するものである。
一般的に、DP鋼は、マルテンサイト変態時にフェライト中に可動転位が導入されるため低降伏比(YR)を有する。しかしながら、このようなマルテンサイトは硬質であり、穴拡げ過程における打抜き加工時に、その界面、特に軟質なフェライトとの界面にボイドが発生し、その後の穴拡げ過程でボイド同士が連結し、その連結が進展することで、き裂が発生するため、DP鋼は穴拡げ率(λ)が低くなる。これに対し、マルテンサイトを焼戻すことで穴拡げ率(λ)は高くなるが、同時に降伏比(YR)も高くなってしまう。また、残留オーステナイトは伸び(EL)を大きく向上させるが、硬質なマルテンサイトと同様に、穴拡げ過程における打抜き加工時に、ボイドが発生してしまうため、穴拡げ率(λ)が低下してしまう。このように、伸び(EL)と穴拡げ率(λ)と降伏比(YR)のバランスを向上させることは従来、困難であった。
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、低降伏比(YR)を確保しつつ穴拡げ率(λ)を高くする焼戻しマルテンサイトの焼戻し条件を見出した。さらに、穴拡げ過程でのボイド連結を抑制するためには、残留オーステナイトと焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径を小さくすることで、残留オーステナイトと焼戻しマルテンサイトを微細に分散させた鋼板組織とし、これにより、伸び(EL)と穴拡げ率(λ)が向上することを見出した。そのためには、冷間圧延後の1回目の焼鈍工程でベイナイトおよびマルテンサイトの組織として、2回目の焼鈍工程で逆変態を利用し、微細なオーステナイトを生成させて、冷却によりベイナイト変態させてから急冷することで微細なマルテンサイトおよび残留オーステナイトを生成させる。さらに、硬質なマルテンサイトを焼戻しマルテンサイトに焼戻すことで、低降伏比(YR)を確保しつつ、高い伸び(EL)と穴拡げ率(λ)を有する鋼板が得られるという知見も得た。
本発明は、このような知見に基づきなされたものであり、その要旨は次のとおりである。
[1]質量%で、C:0.15〜0.25%、Si:1.0〜2.0%、Mn:1.8〜2.5%、P:0.10%以下、S:0.010%以下、Al:0.10%以下、N:0.010%以下を含有するとともに、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
平均結晶粒径が5μm以下であるフェライトを体積分率で30〜55%、平均結晶粒径が2μm以下である残留オーステナイトを体積分率で5〜15%、平均結晶粒径が2μm以下である焼戻しマルテンサイトを体積分率で30〜60%を含む複合組織を有し、
前記残留オーステナイトが1000μm中に10個以上存在する高強度冷延鋼板。
[2]前記成分組成として、さらに、質量%で、V:0.10%以下、Nb:0.10%以下、Ti:0.10%以下から選択される1種以上を含有する前記[1]に記載の高強度冷延鋼板。
[3]前記成分組成として、さらに、質量%で、B:0.010%以下を含有する前記[1]または[2]に記載の高強度冷延鋼板。
[4]前記成分組成として、さらに、質量%で、Cr:0.50%以下、Mo:0.50%以下、Cu:0.50%以下、Ni:0.50%以下、Ca:0.0050%以下、REM:0.0050%以下から選択される1種以上を含有する前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の高強度冷延鋼板。
[5]前記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の高強度冷延鋼板の製造方法であり、
鋼スラブに、熱間圧延、冷間圧延を施した後に、冷延鋼板に連続焼鈍を施すに際し、
850℃以上の温度まで加熱し、
第1均熱温度として850℃以上の温度で30秒以上保持した後、
前記第1均熱温度から320〜500℃の温度まで3℃/s以上の第1平均冷却速度で冷却し、
第2均熱温度として320〜500℃の温度で30秒以上保持した後、
100℃以下まで冷却し、
その後、750℃以上の温度まで3〜30℃/sの平均加熱速度で加熱し、
第3均熱温度として750℃以上の温度で30秒以上保持した後、
前記第3均熱温度から350〜500℃の温度まで3℃/s以上の第2平均冷却速度で冷却し、
100℃以下の温度まで100〜1000℃/sの第3平均冷却速度で冷却し、
200〜350℃の温度まで加熱した後、
次いで第4均熱温度として200〜350℃の温度で120〜1200秒保持する高強度冷延鋼板の製造方法。
本発明において、高強度冷延鋼板とは、引張強さ(TS)が980MPa以上である冷延鋼板のことを指す。
また、本発明において、平均冷却速度は、冷却開始温度から冷却終了温度を引いたものを冷却時間で割ったものを指す。また、平均加熱速度は、加熱終了温度から加熱開始温度を引いたものを加熱時間で割ったものを指す。
本発明によれば、鋼板の組成およびミクロ組織を制御することにより、引張強さ(TS)が980MPa以上、66%以下の低降伏比(YR)を有し、伸び(EL)が19%以上であり、穴拡げ率(λ)が30%以上であって、高い伸び(EL)および高い穴拡げ率(λ)を有する高強度冷延鋼板を安定して得ることができる。
以下、本発明について具体的に説明する。本発明の高強度冷延鋼板は、質量%で、C:0.15〜0.25%、Si:1.0〜2.0%、Mn:1.8〜2.5%、P:0.10%以下、S:0.010%以下、Al:0.10%以下、N:0.010%以下を含有するとともに、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、平均結晶粒径が5μm以下のフェライトを体積分率で30〜55%、平均結晶粒径が2μm以下の残留オーステナイトを体積分率で5〜15%、平均結晶粒径が2μm以下の焼戻しマルテンサイトを体積分率で30〜60%を含む複合組織を有し、上記の残留オーステナイトが1000μm中に10個以上存在する。
まず、本発明の高強度冷延鋼板の成分組成の限定理由を説明する。以下において、成分の「%」表示は質量%を意味する。
C:0.15〜0.25%
Cは鋼板の高強度化に有効な元素であり、本発明における第2相の焼戻しマルテンサイト、残留オーステナイトの生成に関しても寄与する。C含有量が0.15%未満では、焼戻しマルテンサイトの体積分率を30%以上にし、残留オーステナイトの体積分率を5%以上にすることが難しいため、引張強さ(TS)を980MPa以上にすることが難しくなる。そのため、C含有量は0.15%以上とする。好ましくは、C含有量は0.18%以上である。一方、Cを0.25%超えで含有すると、フェライトと焼戻しマルテンサイトとの硬度差が大きくなり、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。そのため、C含有量は0.25%以下とする。好ましくは、C含有量は0.23%以下である。
なお、本発明の高強度冷延鋼板において、主相は、フェライトの相を指し、上記の第2相は、焼戻しマルテンサイトおよび残留オーステナイトの相を指す。また、本発明の高強度冷延鋼板の組織としては、焼戻しベイナイト、パーライトが含まれていてもよい。
Si:1.0〜2.0%
Siは、1回目および2回目の焼鈍におけるベイナイト変態時に炭化物生成を抑制し、残留オーステナイトの形成に寄与するために必要な元素である。Si含有量が1.0%未満であると、十分な残留オーステナイトを形成することができない。そのため、Si含有量は1.0%以上とする。好ましくは、Si含有量は1.3%以上である。一方、Siを2.0%超えで含有すると、フェライトの体積分率が55%を超え、平均結晶粒径が5μmを超えるため、980MPa以上の引張強さ(TS)を得られず、十分な穴拡げ率(λ)も得られない。そのため、Si含有量は2.0%以下とする。好ましくは、Si含有量は1.8%以下である。
Mn:1.8〜2.5%
Mnは固溶強化しつつ、第2相を生成しやすくすることで高強度化に寄与する元素である。また、Mnはオーステナイトを安定化させる元素である。Mn含有量が1.8%未満であると、第2相の体積分率を所望の範囲に制御できなくなる。そのため、Mn含有量は1.8%以上にする。一方、Mnを2.5%超えで含有すると、焼戻しマルテンサイトの体積分率が60%超えになり、さらには焼戻しマルテンサイトの硬度が高くなり、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。そのため、Mn含有量は2.5%以下とする。
P:0.10%以下
Pは固溶強化により高強度化に寄与するが、Pを0.10%超えで含有すると、Pの粒界への偏析が著しくなって粒界を脆化し、粒界き裂を生成し、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。そのため、P含有量は0.10%以下とする。好ましくは、P含有量は0.05%以下である。
S:0.010%以下
Sを0.010%超えで含有すると、MnSなどの硫化物が多く生成し、穴拡げ試験時の打抜き時に硫化物周辺にボイドを生成し、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。そのため、S含有量は0.010%以下とする。好ましくは、S含有量は0.005%以下である。一方、特に下限は無いが、S含有量を0.0005%未満にする極低S化は製鋼コストが上昇する。そのため、好ましくは、S含有量は0.0005%以上である。
Al:0.10%以下
Alは脱酸に必要な元素であるが、Alを0.10%超えで含有しても、この脱酸効果は飽和する。そのため、Al含有量は0.10%以下とする。好ましくは、Al含有量は0.08%以下である。一方、この脱酸効果を得るために、Al含有量は0.01%以上であることが好ましい。
N:0.010%以下
Nは粗大な窒化物を形成し、穴拡げ率(λ)を低下させることから、N含有量は抑える必要がある。N含有量が0.010%超えであると、所望の穴拡げ率(λ)が得られなくなる。そのため、N含有量は0.010%以下とする。好ましくは、N含有量は0.006%以下である。
上記以外の残部はFeおよび不可避的不純物とする。不可避的不純物としては、例えば、Sb、Sn、Zn、Co等が挙げられ、これらの含有量の許容範囲としては、Sb:0.01%以下、Sn:0.10%以下、Zn:0.01%以下、Co:0.10%以下である。また、本発明では、Ta、Mg、Zrを通常の鋼組成の範囲内で含有しても、その効果は失われない。
また、本発明では、上記の成分に加え、以下の成分を1種または2種以上含有しても良い。
V:0.10%以下
Vは微細な炭窒化物を形成することで、強度上昇に寄与するため、必要に応じて含有させることができる。この効果を発揮するためには、Vを0.01%以上含有させることが好ましい。一方、多量のVを含有させても、0.10%を超えた分の強度上昇効果は小さく、そのうえ、合金コストの増加も招いてしまうため、Vを含有させる場合には、V含有量は0.10%以下とすることが好ましい。
Nb:0.10%以下
NbもVと同様に、微細な炭窒化物を形成することで、強度上昇に寄与するため、必要に応じて含有させることができる。この効果を発揮するためには、Nb含有量を0.005%以上とすることが好ましい。一方、0.10%超えでNbを含有すると、伸び(EL)が著しく低下するため、Nb含有量は0.10%以下とすることが好ましい。
Ti:0.10%以下
TiもVと同様に、微細な炭窒化物を形成することで、強度上昇に寄与するため、必要に応じて含有させることができる。この効果を発揮するためには、Ti含有量を0.005%以上とすることが好ましい。一方、0.10%超えでTiを含有すると、伸び(EL)が著しく低下するため、Ti含有量は0.10%以下とすることが好ましい。
B:0.010%以下
Bは焼入れ性を向上させ、第2相を生成しやすくすることで高強度化に寄与し、焼入れ性を確保しつつ、焼戻しマルテンサイトの硬度を顕著に上げない元素であるため、必要に応じて含有させることができる。この効果を発揮するためには、Bを0.0003%以上含有させることが好ましい。一方、Bを0.010%超えで含有しても、その効果が飽和するため、B含有量は0.010%以下とすることが好ましい。
Cr:0.50%以下
Crは、第2相を生成しやすくすることで高強度化に寄与する元素であり、必要に応じて含有させることができる。この効果を発揮するためには、Crを0.10%以上含有させることが好ましい。一方、Crを0.50%超えで含有させると、過剰に焼戻しマルテンサイトが生成するため、Crを含有させる場合には、Cr含有量は0.50%以下とすることが好ましい。
Mo:0.50%以下
Moは、第2相を生成しやすくすることで高強度化に寄与し、さらに一部炭化物を生成して高強度化に寄与する元素であり、必要に応じて含有させることができる。この効果を発揮するためには、Moを0.05%以上含有させることが好ましい。一方、Moを0.50%超えで含有させても、その効果が飽和するため、Moを含有させる場合には、Mo含有量は0.50%以下とすることが好ましい。
Cu:0.50%以下
Cuは、固溶強化により高強度化に寄与し、また、第2相を生成しやすくすることで高強度化に寄与する元素であり、必要に応じて含有させることができる。この効果を発揮するためには、Cuを0.05%以上含有させることが好ましい。一方、Cuを0.50%超えで含有させても、その効果が飽和し、またCuに起因する表面欠陥が発生しやすくなるため、Cuを含有させる場合には、Cu含有量は0.50%以下とすることが好ましい。
Ni:0.50%以下
NiもCuと同様、固溶強化により高強度化に寄与し、また、第2相を生成しやすくすることで高強度化に寄与する元素であり、必要に応じて含有させることができる。この効果を発揮させるためには、Niを0.05%以上含有させることが好ましい。また、Cuと同時にNiを含有させると、Cu起因の表面欠陥を抑制する効果があり、Cu添加時に有効である。一方、Niを0.50%超えで含有させても、その効果が飽和するため、Niを含有させる場合には、Ni含有量は0.50%以下とすることが好ましい。
Ca:0.0050%以下
Caは、硫化物の形状を球状化し、硫化物による穴拡げ率(λ)の低下を抑制することに寄与するため、必要に応じて含有させることができる。この効果を発揮するためには、Caを0.0005%以上含有させることが好ましい。一方、Caを0.0050%超えで含有させると、その効果が飽和する。そのため、Caを含有させる場合には、Ca含有量は0.0050%以下とすることが好ましい。
REM:0.0050%以下
REMもCaと同様に、硫化物の形状を球状化し、硫化物による穴拡げ率(λ)の低下を抑制することに寄与するため、必要に応じて含有させることができる。この効果を発揮するためには、REMを0.0005%以上含有させることが好ましい。一方、REMを0.0050%超えで含有させると、その効果が飽和する。そのため、REMを含有させる場合には、REM含有量は0.0050%以下とすることが好ましい。
次に、本発明の高強度冷延鋼板の組織について詳細に説明する。本発明の高強度冷延鋼板は、フェライト、残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイトを有する。また、本発明の高強度冷延鋼板は、残部として焼戻しベイナイトを有していてもよい。フェライトは、平均結晶粒径が5μm以下であって、体積分率が30〜55%の範囲にある。また、残留オーステナイトは、平均結晶粒径が2μm以下であって、体積分率が5〜15%の範囲にある。また、焼戻しマルテンサイトは、平均結晶粒径が2μm以下であって、体積分率が30〜60%の範囲にある。また、本発明の高強度冷延鋼板では、平均結晶粒径が2μm以下の残留オーステナイトが1000μm中に10個以上存在する。ここで述べる体積分率は鋼板の全体に対する体積分率であり、以下同様である。
上記のフェライトの体積分率が30%未満であると、軟質なフェライトが少ないため伸び(EL)が低下する。そのため、フェライトの体積分率は30%以上とする。好ましくは、フェライトの体積分率は35%以上である。一方、フェライトの体積分率が55%超えでは980MPa以上の引張強さ(TS)を確保することが困難である。そのため、フェライトの体積分率は55%以下とする。好ましくは、フェライトの体積分率は50%以下である。また、フェライトの平均結晶粒径が5μm超えでは、穴拡げ時の打抜き端面に生成したボイドが穴拡げ中に連結しやすくなるため、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。さらに、フェライトの平均結晶粒径が5μm超えでは、降伏比(YR)を所望の値より低くすることができない。そのため、フェライトの平均結晶粒径は5μm以下とする。
高い伸び(EL)を確保するためには、残留オーステナイトの体積分率が5〜15%の範囲で必要である。残留オーステナイトの体積分率が5%未満では、所望の伸び(EL)が得られない。そのため、残留オーステナイトの体積分率は5%以上とする。好ましくは、残留オーステナイトの体積分率は6%以上である。一方、残留オーステナイトの体積分率が15%を超える場合、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。そのため、残留オーステナイトの体積分率は15%以下とする。好ましくは、残留オーステナイトの体積分率は12%以下である。また、高い穴拡げ率(λ)を得るために、残留オーステナイトの平均結晶粒径は2μm以下とする。残留オーステナイトの平均結晶粒径が2μm超えでは、穴拡げ時におけるボイド生成後にボイドの連結が起こりやすくなる。そのため、残留オーステナイトの平均結晶粒径は2μm以下とする。
所望の穴拡げ率(λ)および低降伏比(YR)を確保しつつ、980MPa以上の引張強さを得るためには、焼戻しマルテンサイトの体積分率は30〜60%とする。焼戻しマルテンサイトの体積分率が30%未満では、980MPa以上の引張強さを確保できない。一方、60%超の体積分率では伸び(EL)の確保が困難である。また、高い穴拡げ率(λ)を確保するために、焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径は2μm以下とする。平均結晶粒径が2μm超えでは、フェライトとの界面に生成するボイドが連結しやすくなり、所望の穴拡げ率(λ)が得られないため、焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径の上限は2μmとする。
また、鋼板組織内には、残留オーステナイトを得るために焼鈍工程でベイナイト変態させるため、焼戻しベイナイトが一部生成してもよい。この焼戻しベイナイトの体積分率は、特に限定はされないが、高い伸び(EL)を確保するために、30%以下が好ましい。
さらに、高い伸び(EL)を得るためには、上記の平均結晶粒径が2μm以下の残留オーステナイトが1000μm中に10個以上存在させる必要がある。この残留オーステナイトが1000μm中に10個未満では、所望の伸び(EL)が得られない。一方、この残留オーステナイトの1000μm中の個数の上限は、特に限定はされないが、残留オーステナイトの1000μm中の個数が50個超えではフェライトとの界面に生成するボイドが連結しやすくなるため、50個以下が好ましい。
また、本発明における鋼板では、フェライト、残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイト以外に、焼戻しベイナイト、パーライトが生成される場合があるが、上記のフェライト、残留オーステナイトおよび焼戻しマルテンサイトの体積分率と平均結晶粒径、残留オーステナイトの1000μm中の個数が満足されれば本発明の目的を達成できる。ただし、パーライトの体積分率は5%以下が好ましい。また、焼戻しベイナイトの体積分率は、前述したように、30%以下が好ましい。
なお、上述した鋼板の複合組織は、例えば、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察することができる。具体的には、まず、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面を研磨後、ナイタール(硝酸を含有するアルコール液)で腐食させる。次いで、走査型電子顕微鏡にて倍率2000、5000倍の組織写真を撮影し、得られた組織写真データにおいて所望の領域を画像解析により抽出し、画像解析ソフト(Media Cybernetics社製、Image−Pro ver.7)を用い、フェライト、残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイト、または焼戻しベイナイトと判定することができる。
フェライト、残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイトについて、上記の所望の体積分率は、ポイントカウント法(ASTM E562−83(1988)に準拠)により、面積率を測定し、その面積率を体積分率とすることができる。また、フェライト、残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイトについて、上記の所望の平均結晶粒径は、鋼板組織写真から円相当直径を算出し、それらの値を平均して求めることができる。また、残留オーステナイトの個数は、鋼板組織写真を観察して数えることにより測定することができる。
また、フェライト、残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイトについての上記の所望の体積分率、平均結晶粒径、さらに残留オーステナイトの個数は、1回目の焼鈍時および/または2回目の焼鈍時に鋼板組織を制御することにより調整できる。
次に、本発明の高強度冷延鋼板の製造方法について説明する。
本発明の高強度冷延鋼板の製造方法では、上記成分組成(化学成分)を有する鋼スラブを、熱間圧延、冷間圧延を施した後に、冷延鋼板に連続焼鈍を施すに際し、850℃以上の温度まで加熱し、第1均熱温度として850℃以上の温度で30秒以上保持した後、その第1均熱温度から320〜500℃の第2均熱温度まで3℃/s以上の第1平均冷却速度で冷却した後、第2均熱温度として320〜500℃の温度で30秒以上保持した後、100℃以下の温度(例えば、室温)まで冷却し、その後、750℃以上の温度まで3〜30℃/sの平均加熱速度で加熱し、第3均熱温度として750℃以上の温度で30秒以上保持した後、第3均熱温度から350〜500℃の温度まで3℃/秒以上の第2平均冷却速度で冷却し、100℃以下の温度まで100〜1000℃/sの第3平均冷却速度で冷却し、200〜350℃の温度まで加熱した後、次いで第4均熱温度として200〜350℃の温度で120〜1200秒保持する。
[熱間圧延工程]
熱間圧延工程では、上記成分組成を有する鋼スラブを、加熱後、粗圧延、仕上げ圧延を施し、熱延鋼板を得る。使用する鋼スラブは、成分のマクロ偏析を防止すべく連続鋳造法で製造することが好ましいが、造塊法、薄スラブ鋳造法によっても可能である。熱間圧延工程の好ましい条件は、まず、スラブ鋳造後、再加熱することなくもしくは1100℃以上に再加熱する。本発明では、鋼スラブを製造したのち、いったん100℃以下の温度(例えば、室温)まで冷却し、その後、再度加熱する従来法に加え、冷却しないで、温片のままで加熱炉に装入する、あるいは保熱をおこなった後に直ちに圧延する、あるいは鋳造後そのまま圧延する直送圧延・直接圧延などの省エネルギープロセスも問題なく適用できる。
スラブの加熱温度は、1100℃以上にすると圧延負荷を低減し、生産性を向上できる。一方、スラブの加熱温度を1300℃以下にすると加熱コストを低減できる。そのため、スラブの加熱温度は1100〜1300℃とすることが好ましい。
また、仕上げ圧延の終了温度は、830℃以上とすることで、オーステナイト単相域にて熱間圧延を終了し、鋼板内の組織不均一化および材質の異方性の増大による焼鈍後の伸び(EL)および穴拡げ率(λ)の低下を抑制することができる。一方、仕上げ圧延の終了温度を950℃以下とすることで、熱延組織が粗大になり焼鈍後の特性が低下することを抑制することができる。そのため、仕上げ圧延の終了温度は830〜950℃とすることが好ましい。
その後の熱延鋼板の冷却方法は特に限定なく、また、巻取り温度についても限定しないが、巻取り温度を700℃以下にすることで、粗大なパーライトの形成を抑制し、焼鈍後の伸び(EL)および穴広げ率(λ)の低下を防止できる。そのため、巻取り温度は700℃以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、巻取り温度は650℃以下である。一方、巻取り温度の下限も特に限定はしないが、巻取り温度を400℃以上とすることで、硬質なベイナイトやマルテンサイトの過剰な生成を抑制し、冷間圧延負荷を低減できる。そのため、巻取り温度は400℃以上とすることが好ましい。
[酸洗工程]
本発明の高強度冷延鋼板の製造方法では、上記の熱間圧延工程後、熱延鋼板に酸性を実施することができる。酸洗により、熱延板表層のスケールを除去することが好ましい。酸洗方法は特に限定されず、常法に従って実施すればよい。
[冷間圧延工程]
本発明の高強度冷延鋼板の製造方法では、上記の鋼スラブに対する熱間圧延後または熱延鋼板に対する酸洗後、所定の板厚の冷延鋼板に圧延する冷間圧延を行う。冷間圧延工程は特に限定されず常法で実施すればよい。また、冷間圧延工程前に中間焼鈍を施しても良い。中間焼鈍により、冷間圧延負荷を低減することができる。中間焼鈍の時間・温度は特に限定されるものではないが、例えばコイルの状態でバッチ焼鈍を行う場合は、450〜800℃にて、10分〜50時間焼鈍することが好ましい。
[焼鈍工程]
本発明の高強度冷延鋼板の製造方法では、上記の冷間圧延後、冷延鋼板に焼鈍を行う。焼鈍工程においては、再結晶を進行させるとともに、高強度化のため鋼板組織に残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイトを形成させる。また、本発明の高強度冷延鋼板の製造方法では、焼鈍を2回行い、焼鈍後の焼戻しマルテンサイトや残留オーステナイトの結晶粒を微細化させることで高い穴拡げ率(λ)を得ることができる。1回目の焼鈍中の冷却途中で未変態のオーステナイトをベイナイト変態させ、微細な残留オーステナイトやマルテンサイトを多く残存させる。しかしながら、この1回目の焼鈍工程のみではマルテンサイトの結晶粒径が大きいため、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。そこで、さらにマルテンサイトの結晶を微細化するために2回目の焼鈍を行う。これにより、1回目の焼鈍で生成したマルテンサイトや残留オーステナイトが、逆変態により焼鈍中に生成するオーステナイトの核となり、焼鈍中も微細な相を保持しつつ、冷却することが可能である。すなわち、1回目の焼鈍でベイナイトやマルテンサイト、残留オーステナイトをある程度均質化した鋼板組織にすることによって、2回目の焼鈍でさらに均一な微細分散を行うことが可能である。2回目の焼鈍では焼戻しマルテンサイトを生成するために、一旦、過度に冷却した後に焼戻し処理を行う。これにより、伸び(EL)の低下を抑制しつつ、高い穴拡げ率(λ)を得ることが可能である。
そのために、1回目の焼鈍工程では、850℃以上の温度まで加熱し、第1均熱温度として850℃以上の温度で30秒以上保持した後、その第1均熱温度から320〜500℃の第2均熱温度まで3℃/s以上の第1平均冷却速度で冷却し、第2均熱温度として320〜500℃の温度で30秒以上保持した後、100℃以下の温度(例えば、室温)まで冷却する。その後、2回目の焼鈍工程では、750℃以上の温度まで3〜30℃/sの平均加熱速度で加熱し、第3均熱温度として750℃以上の温度で30秒以上保持した後、第3均熱温度から350〜500℃の温度まで3℃/s以上の第2平均冷却速度で冷却し、100℃以下の温度まで100〜1000℃/sの第3平均冷却速度で冷却し、200〜350℃の温度まで加熱した後、次いで第4均熱温度として200〜350℃の温度で120〜1200秒保持する。
<1回目の焼鈍工程>
(第1均熱温度(850℃以上)まで加熱し、30秒以上保持)
1回目の焼鈍工程では、まず、第1均熱温度まで加熱する。この第1均熱温度はオーステナイト単相域である温度とする。第1均熱温度が850℃未満では、1回目の焼鈍後のベイナイトが少なくなるため、2回目に生成する焼戻しマルテンサイト、残留オーステナイトの結晶粒径が大きくなり、穴拡げ率(λ)が低下する。そのため、第1均熱温度の下限は850℃とする。好ましくは870℃以上である。また、第1均熱温度は、オーステナイトの結晶粒径が大きくならないようにするために、1000℃以下とすることが好ましい。また、上記の第1均熱温度において、再結晶の進行および一部もしくは全てをオーステナイトに変態させるため、保持時間(均熱時間)は30秒以上とする。この保持時間は、特に限定されないが、鋼板内に粗大な炭化物が生成しないようにするため、600秒以下とすることが好ましい。
(第1均熱温度から第2均熱温度(320〜500℃)まで第1平均冷却速度(3℃/s以上)で冷却)
1回目の焼鈍工程では、ベイナイトが多い鋼板組織にするために、3℃/s以上の第1平均冷却速度で320〜500℃の第2均熱温度まで冷却する。第1平均冷却速度が3℃/s未満であると、鋼板組織中にフェライト、パーライトや球状セメンタイトが過剰に生成するため、第1平均冷却速度の下限は3℃/sとする。また、冷却停止温度(以下、第2均熱温度とも記す。)が320℃未満では冷却時に塊状マルテンサイトが過剰に生成するため、2回目の焼鈍で鋼板組織を微細均一化にすることが困難であり、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。冷却停止温度(第2均熱温度)が500℃超えではパーライトが過剰に増加し、2回目の焼鈍で鋼板組織を微細均一化にすることが困難であり、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。そのため、第2均熱温度は320〜500℃とする。好ましくは、第2均熱温度は350〜450℃である。
(第2均熱温度で30秒以上保持)
未変態のオーステナイトをベイナイト変態させることで、ベイナイトおよび残留オーステナイトを生成する。第2均熱温度での保持が30秒未満では、未変態のオーステナイトが多く存在することになるため、1回目の焼鈍後の鋼板組織に塊状のマルテンサイトが多く生成し、2回目の焼鈍後の鋼板組織が微細にならない。そのため、第2均熱温度での保持時間は30秒以上とする。
(100℃以下の温度まで冷却)
第2均熱温度で保持した後は、100℃以下の温度(例えば、室温)まで冷却する。これにより、ベイナイトを含んだ鋼板組織とすることができる。
<2回目の焼鈍工程>
(第3均熱温度(750℃以上)まで3〜30℃/sの平均加熱速度で加熱)
2回目の焼鈍により、逆変態による再結晶で生成するフェライトやオーステナイトの核を生成させ、かつ再結晶のフェライトの核の生成を核の粗大化よりも早めて、粒を成長させて、焼鈍後の結晶粒を微細化させることが可能である。第3均熱温度が750℃未満では、オーステナイトの生成が少な過ぎるため、所望の体積分率のマルテンサイトや残留オーステナイトが生成出来ない。そのため、第3均熱温度は、750℃以上とする。また、第3均熱温度は、オーステナイト単相域で焼鈍することで、1回目の焼鈍で生成した鋼板組織の影響を除去するために、900℃以下とすることが好ましい。また、第3均熱温度(750℃以上)までの平均加熱速度が30℃/s超えであると再結晶が進行しにくくなる。そのため、平均加熱速度は30℃/s以下とする。また、第3均熱温度(750℃以上)までの平均加熱速度が3℃/s未満であると、フェライト粒が粗大化して所定の平均結晶粒径が得られない。そのため、平均加熱速度は3℃/s以上とする。
(第3均熱温度で30秒以上保持)
2回目の焼鈍では、第3均熱温度として750℃以上の温度で30秒以上保持する。第3均熱温度での保持時間が30秒未満では、Mn等の元素がオーステナイト中に十分濃化せずに、冷却中に未変態のオーステナイトの結晶粒径が粗大化するため、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。そのため、第3均熱温度での保持時間は30秒以上とする。
(第3均熱温度から350〜500℃の温度まで第2平均冷却速度(3℃/s以上)で冷却)
残留オーステナイトを生成して、伸び(EL)を向上させるために、第3均熱温度から冷却する過程で、未変態オーステナイトへのCおよびMnの濃化、さらにベイナイト変態を促進するために3℃/s以上の第2平均冷却速度で350〜500℃の温度まで冷却する。第2平均冷却速度が3℃/s未満であると鋼板組織中にパーライトや球状セメンタイトが過剰に生成する。そのため、第2平均冷却速度の下限は3℃/sとする。また、第2平均冷却速度での冷却が350℃未満までとすると、冷却時にマルテンサイトが過剰に生成し、未変態のオーステナイトが減少し、ベイナイト変態や残留オーステナイトが減少するため、所望の伸び(EL)が得られない。そのため、第2平均冷却速度での冷却は、350℃以上の温度までとする。一方、第2平均冷却速度での冷却が500℃超えまでとすると、十分に未変態オーステナイトにCやMnが濃化しないため、最終的に得られる鋼板組織に残留オーステナイトの生成が少なくなり、所望の伸び(EL)が得られない。そのため、第2平均冷却速度での冷却は、500℃以下の温度までとする。また、第2平均冷却速度での冷却は、好ましくは370〜450℃までとする。
(100℃以下の温度まで100〜1000℃/sの第3平均冷却速度で冷却)
その後、微細なマルテンサイトと残留オーステナイトを生成するために100〜1000℃/sの第3平均冷却速度で100℃以下の温度まで冷却する。第3平均冷却速度が100℃未満ではベイナイトが過剰に生成してしまうため、所望の体積分率が得られない。そのため、第3平均冷却速度は100℃/s以上とする。一方、第3平均冷却速度が1000℃/sより大きくなると、冷却による鋼板の収縮割れが生じるおそれがある。そのため、第3平均冷却速度は1000℃/s以下とする。なお、ここでの冷却では、水焼入れを行うことが好ましい。
(焼戻し)
上記の冷却後、焼戻し処理を行う。この焼戻し処理は、マルテンサイトを軟質化し加工性を向上させるために行う。すなわち、上記の冷却後、マルテンサイトを焼戻すため、200〜350℃の温度まで加熱した後、200〜350℃の焼戻し温度(以下、第4均熱温度とも記す。)で120〜1200秒保持する。焼戻し温度(第4均熱温度)が200℃未満では、マルテンサイトの軟質化が不十分で穴拡げ性が低下する。そのため、第4均熱温度は、200℃以上とする。一方、焼戻し温度(第4均熱温度)が350℃を超えると、降伏比(YR)が高くなる。そのため、第4均熱温度は、350℃以下とする。第4均熱温度は、好ましくは300℃以下である。また、第4均熱温度での保持時間が120秒に満たないと、第4均熱温度におけるマルテンサイトの改質化が十分には生じないため、穴拡げ率(λ)の向上効果が期待できない。そのため、第4均熱温度での保持時間は120秒以上とする。一方、第4均熱温度における保持時間が1200秒を超えると、マルテンサイトの軟質化が過度に進行することにより引張強さが著しく低下することに加え、再加熱時間の増加により製造コストの増加を招く。そのため、第4均熱温度での保持時間は1200秒以下とする。なお、当該温度で保持した後の冷却手法および速度については限定されることはない。
また、焼鈍後に調質圧延を実施しても良い。伸長率の好ましい範囲は0.1〜2.0%である。
なお、本発明の範囲内であれば、焼鈍工程において、溶融亜鉛めっきを施して溶融亜鉛めっき鋼板としてもよく、また、溶融亜鉛めっき後に合金化処理を施して合金化溶融亜鉛めっき鋼板としても良い。さらに本冷延鋼板を電気めっきし、電気めっき鋼板としても良い。
以下、本発明の実施例を説明する。ただし、本発明は、もとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
表1に示す成分組成の鋼を溶製して鋳造し、230mm厚のスラブを製造し、熱間圧延加熱温度を1200℃、仕上げ圧延終了温度を900℃の条件で熱間圧延を行い、熱間圧延終了後、100℃/sの冷却速度で650℃まで冷却し、その後、20℃/sの冷却速度で冷却し、板厚:3.2mmの熱延鋼板とした後、600℃の巻取り温度で巻取った。ついで、得られた熱延鋼板を酸洗した後、冷間圧延を施し、冷延鋼板(板厚:1.4mm)を製造した。その後、1回目の焼鈍として、表2に示す第1均熱温度まで加熱し、第1均熱温度および第1均熱時間(第1保持時間)で焼鈍した後、表2に示す第1平均冷却速度(冷速1)で第2均熱温度まで冷却し、第2均熱時間(第2保持時間)で保持した後に、室温(25℃)まで冷却した。その後、2回目の焼鈍として、表2に示す平均加熱速度で加熱し、第3均熱温度および第3均熱時間(第3保持時間)で保持した後、表2に示す第2平均冷却速度(冷速2)で焼入れ開始温度(第3平均冷却速度での冷却開始温度、冷却停止温度:Tq)まで冷却し、その後、第3平均冷却速度(冷速3)で室温(25℃)まで冷却し、その後、焼戻し処理として表2に示す第4均熱温度まで加熱し、表2に示す第4均熱時間(第4保持時間)で保持し、室温(25℃)まで冷却した。
Figure 2016135794
Figure 2016135794
製造した鋼板から、JIS5号引張試験片を圧延直角方向が長手方向(引張方向)となるように採取し、引張試験(JIS Z2241(1998))により、降伏強さ(YS)、引張強さ(TS)、伸び(EL)、降伏比(YR)を測定した。引張り強さ(TS)が980MPa以上のものを高強度の鋼板とし、伸び(EL)が19%以上のものを良好な伸び(EL)を有する鋼板とし、降伏比(YR)が66%以下を所望の低降伏比(YR)を有する鋼板とした。
また、穴拡げ性に関しては、日本鉄鋼連盟規格(JFS T1001(1996))に準拠し、クリアランス12.5%にて、10mmΦの穴を打抜き、かえりがダイ側になるように試験機にセットした後、60°の円錐ポンチで成形することにより穴拡げ率(λ)を測定した。λ(%)が、30%以上を有するものを良好な穴拡げ性を有する鋼板とした。
鋼板組織は、SEM(走査型電子顕微鏡)、TEM(透過型電子顕微鏡)、FE−SEM(電界放出形走査電子顕微鏡))により鋼板組織を観察し、フェライト、残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイト、またこれら以外の鋼組織の種類を決定した。
鋼板のフェライト、焼戻しマルテンサイトの体積分率は、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面を研磨後、3%ナイタールで腐食し、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて2000倍、5000倍の倍率で観察し、ポイントカウント法(ASTM E562−83(1988)に準拠)により、面積分率を測定し、その面積分率を体積分率とした。フェライト、残留オーステナイトおよび焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径は、Media Cybernetics社のImage−Proを用いて、鋼板組織写真から、予め各々のフェライト、残留オーステナイトおよびマルテンサイト結晶粒を識別しておいた写真を取り込むことで各相の面積が算出可能であり、その円相当直径を算出し、それらの値を平均して求めた。
残留オーステナイトの体積分率は、鋼板を板厚方向の1/4面まで研磨し、この面の回折X線強度により求めた。MoのKα線を線源として、加速電圧50keVにて、X線回折法(装置:Rigaku社製RINT2200)によって、鉄のフェライトの{200}面、{211}面、{220}面と、オーステナイトの{200}面、{220}面、{311}面のX線回折線の積分強度を測定し、これらの測定値を用いて、「X線回折ハンドブック」(2000年)理学電機株式会社、P.26、62−64に記載の計算式から残留オーステナイトの体積分率を求めた。
また、残留オーステナイトの個数は、SEMによる鋼板写真を観察して数えることにより測定した。
測定した鋼板組織、引張特性、穴拡げ率(λ)の結果を表3に示す。
Figure 2016135794
表3に示す結果から、本発明例は何れも平均結晶粒径が5μm以下のフェライトを体積分率で30〜55%、平均結晶粒径が2μm以下の残留オーステナイトの体積分率が5〜15%、平均結晶粒径が2μm以下の焼戻しマルテンサイトを体積分率で30〜60%、を含む複合組織を有し、その結果、980MPa以上の引張強さと、66%以下の降伏比(YR)を確保しつつ、且つ、19%以上の伸び(EL)と30%以上の穴拡げ率(λ)という良好な成形性が得られている。
一方、No.13は、残留オーステナイトの平均結晶粒径が2μmを超えており、焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径が2μmを超えており、残留オーステナイトの個数が1000μm中に10個未満であったため、穴広げ率(λ)が30%未満であった。No.14〜18は、残留オーステナイトの平均結晶粒径が2μmを超えており、焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径が2μmを超えており、残留オーステナイトの個数が1000μm中に10個未満であったため、降伏比(YR)が66%を超えており、穴広げ率(λ)が30%未満であった。
また、No.19は、フェライトの平均結晶粒径が5μmを超えており、焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径が2μmを超えていたため、穴広げ率(λ)が30%未満であった。No.20は、フェライトの体積分率が55%を超えており、焼戻しマルテンサイトの体積分率が30%未満であり、残留オーステナイトの個数が1000μm中に10個未満であったため、引張り強さ(TS)が980MPa未満であった。
No.21は、フェライトについて、体積分率が55%を超えており、平均結晶粒径が5μmを超えており、残留オーステナイトの平均結晶粒径が2μmを超えており、焼戻しマルテンサイトの体積分率が30%未満であったため、引張り強さ(TS)が980MPa未満であり、降伏比(YR)が66%を超えており、穴広げ率(λ)が30%未満であった。No.22は、残留オーステナイトの体積分率が5%未満であり、残留オーステナイトの個数が1000μm中に10個未満であったため、伸び(EL)が19%未満であり、降伏比(YR)が66%を超えていた。
No.23は、残留オーステナイトについて、体積分率が5%未満であり、焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径が2μmを超えており、残留オーステナイトの個数が1000μm中に10個未満であったため、伸び(EL)が19%未満であり、降伏比(YR)が66%を超えていた。
No.24、26は、残留オーステナイトについて、体積分率が5%未満であり、残留オーステナイトの個数が1000μm中に10個未満であったため、穴広げ率(λ)が30%未満であった。No.25は、残留オーステナイトについて、体積分率が5%未満であり、残留オーステナイトの個数が1000μm中に10個未満であったため、伸び(EL)が19%未満であり、降伏比(YR)が66%を超えていた。
No.27は、C含有量が0.15質量%未満であり、フェライトの体積分率が55%を超えており、残留オーステナイトの体積分率が5%未満であり、焼戻しマルテンサイトの体積分率が30%未満であり、残留オーステナイトの個数が1000μm中に10個未満であったため、引張り強さ(TS)が980MPa未満であり、降伏比(YR)が66%を超えており、穴広げ率(λ)が30%未満であった。No.28は、Si含有量が1.0質量%未満であり、残留オーステナイトの体積分率が5%未満であり、残留オーステナイトの個数が1000μm中に10個未満であったため、伸び(EL)が19%未満であった。
No.29は、Mn含有量が1.8質量%未満であり、フェライトの体積分率が55%を超えており、焼戻しマルテンサイトの体積分率が30%未満であったため、引張り強さ(TS)が980MPa未満であり、降伏比(YR)が66%を超えていた。No.30は、Mn含有量が2.5質量%超えであり、残留オーステナイトの平均結晶粒径が2μmを超えており、焼戻しマルテンサイトについて、体積分率が60%を超えており、平均結晶粒径が2μmを超えていたため、伸び(EL)が19%未満であり、降伏比(YR)が66%を超えており、穴広げ率(λ)が30%未満であった。
C:0.15〜0.25%
Cは鋼板の高強度化に有効な元素であり、本発明における焼戻しマルテンサイト、残留オーステナイトの生成に関しても寄与する。C含有量が0.15%未満では、焼戻しマルテンサイトの体積分率を30%以上にし、残留オーステナイトの体積分率を5%以上にすることが難しいため、引張強さ(TS)を980MPa以上にすることが難しくなる。そのため、C含有量は0.15%以上とする。好ましくは、C含有量は0.18%以上である。一方、Cを0.25%超えで含有すると、フェライトと焼戻しマルテンサイトとの硬度差が大きくなり、所望の穴拡げ率(λ)が得られない。そのため、C含有量は0.25%以下とする。好ましくは、C含有量は0.23%以下である。
なお、本発明の高強度冷延鋼板において、第2相は、焼戻しマルテンサイトおよび残留オーステナイトである場合について説明する。また、本発明の高強度冷延鋼板の組織としては、焼戻しベイナイト、パーライトが含まれていてもよい。

Claims (5)

  1. 質量%で、C:0.15〜0.25%、Si:1.0〜2.0%、Mn:1.8〜2.5%、P:0.10%以下、S:0.010%以下、Al:0.10%以下、N:0.010%以下を含有するとともに、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
    平均結晶粒径が5μm以下であるフェライトを体積分率で30〜55%、平均結晶粒径が2μm以下である残留オーステナイトを体積分率で5〜15%、平均結晶粒径が2μm以下である焼戻しマルテンサイトを体積分率で30〜60%を含む複合組織を有し、
    前記残留オーステナイトが1000μm中に10個以上存在する高強度冷延鋼板。
  2. 前記成分組成として、さらに、質量%で、V:0.10%以下、Nb:0.10%以下、Ti:0.10%以下から選択される1種以上を含有する請求項1に記載の高強度冷延鋼板。
  3. 前記成分組成として、さらに、質量%で、B:0.010%以下を含有する請求項1または2に記載の高強度冷延鋼板。
  4. 前記成分組成として、さらに、質量%で、Cr:0.50%以下、Mo:0.50%以下、Cu:0.50%以下、Ni:0.50%以下、Ca:0.0050%以下、REM:0.0050%以下から選択される1種以上を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の高強度冷延鋼板。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の高強度冷延鋼板の製造方法であり、
    鋼スラブに、熱間圧延、冷間圧延を施した後に、冷延鋼板に連続焼鈍を施すに際し、
    850℃以上の温度まで加熱し、
    第1均熱温度として850℃以上の温度で30秒以上保持した後、
    前記第1均熱温度から320〜500℃の温度まで3℃/s以上の第1平均冷却速度で冷却し、
    第2均熱温度として320〜500℃の温度で30秒以上保持した後、
    100℃以下の温度まで冷却し、
    その後、750℃以上の温度まで3〜30℃/sの平均加熱速度で加熱し、
    第3均熱温度として750℃以上の温度で30秒以上保持した後、
    前記第3均熱温度から350〜500℃の温度まで3℃/s以上の第2平均冷却速度で冷却し、
    100℃以下の温度まで100〜1000℃/sの第3平均冷却速度で冷却し、
    200〜350℃の温度まで加熱した後、
    次いで第4均熱温度として200〜350℃の温度で120〜1200秒保持する高強度冷延鋼板の製造方法。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI606123B (zh) * 2015-05-07 2017-11-21 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp High-strength steel plate and its manufacturing method
WO2017018492A1 (ja) * 2015-07-28 2017-02-02 新日鐵住金株式会社 隅肉アーク溶接継手及びその製造方法
US11560606B2 (en) 2016-05-10 2023-01-24 United States Steel Corporation Methods of producing continuously cast hot rolled high strength steel sheet products
EP3455068A1 (en) 2016-05-10 2019-03-20 United States Steel Corporation High strength steel products and annealing processes for making the same
US11993823B2 (en) 2016-05-10 2024-05-28 United States Steel Corporation High strength annealed steel products and annealing processes for making the same
WO2018159405A1 (ja) * 2017-02-28 2018-09-07 Jfeスチール株式会社 高強度鋼板およびその製造方法
WO2018189950A1 (ja) * 2017-04-14 2018-10-18 Jfeスチール株式会社 鋼板およびその製造方法
WO2019087055A1 (en) 2017-11-01 2019-05-09 Novartis Ag Intraocular lens having closed-loop haptic structures
WO2019122960A1 (en) 2017-12-19 2019-06-27 Arcelormittal Cold rolled and heat treated steel sheet, method of production thereof and use of such steel to produce vehicle parts
KR102708307B1 (ko) 2018-02-07 2024-09-20 타타 스틸 네덜란드 테크날러지 베.뷔. 고강도 열간 압연 또는 냉간 압연 및 어닐링된 강 및 그 제조 방법
MX2020008623A (es) 2018-02-19 2020-09-21 Jfe Steel Corp Lamina de acero de alta resistencia y metodo de produccion para la misma.
US11377710B2 (en) * 2018-03-30 2022-07-05 Nippon Steel Corporation Steel sheet and manufacturing method therefor
JP6418363B1 (ja) 2018-03-30 2018-11-07 新日鐵住金株式会社 優れた延性と穴広げ性を有する高強度鋼板
US20220056543A1 (en) * 2018-09-20 2022-02-24 Arcelormittal Hot rolled steel sheet with high hole expansion ratio and manufacturing process thereof
WO2020184124A1 (ja) * 2019-03-12 2020-09-17 国立大学法人大阪大学 固相接合用耐候性鋼、固相接合用耐候性鋼材、固相接合構造物及び固相接合方法
KR102390816B1 (ko) * 2020-09-07 2022-04-26 주식회사 포스코 구멍확장성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법
JP7357928B2 (ja) 2020-10-06 2023-10-10 大森機械工業株式会社 スプライサー及びその動作方法
KR102497567B1 (ko) * 2020-12-08 2023-02-10 현대제철 주식회사 고강도 및 고성형성 강판 및 그 제조방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS521765B2 (ja) 1972-07-03 1977-01-18
JP4268079B2 (ja) * 2003-03-26 2009-05-27 株式会社神戸製鋼所 伸び及び耐水素脆化特性に優れた超高強度鋼板、その製造方法、並びに該超高強度鋼板を用いた超高強度プレス成形部品の製造方法
JP4445365B2 (ja) * 2004-10-06 2010-04-07 新日本製鐵株式会社 伸びと穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板の製造方法
JP4716358B2 (ja) 2005-03-30 2011-07-06 株式会社神戸製鋼所 強度と加工性のバランスに優れた高強度冷延鋼板およびめっき鋼板
US20090277547A1 (en) * 2006-07-14 2009-11-12 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho High-strength steel sheets and processes for production of the same
JP5493986B2 (ja) * 2009-04-27 2014-05-14 Jfeスチール株式会社 加工性に優れた高強度鋼板および高強度溶融亜鉛めっき鋼板並びにそれらの製造方法
CA2805834C (en) * 2010-08-12 2016-06-07 Jfe Steel Corporation High-strength cold rolled sheet having excellent formability and crashworthiness and method for manufacturing the same
JP5321605B2 (ja) * 2011-01-27 2013-10-23 Jfeスチール株式会社 延性に優れる高強度冷延鋼板およびその製造方法
JP5348268B2 (ja) * 2012-03-07 2013-11-20 Jfeスチール株式会社 成形性に優れる高強度冷延鋼板およびその製造方法
JP5966598B2 (ja) * 2012-05-17 2016-08-10 Jfeスチール株式会社 加工性に優れる高降伏比高強度冷延鋼板およびその製造方法
JP5609945B2 (ja) * 2012-10-18 2014-10-22 Jfeスチール株式会社 高強度冷延鋼板およびその製造方法
JP5867436B2 (ja) * 2013-03-28 2016-02-24 Jfeスチール株式会社 高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法
JP5821911B2 (ja) * 2013-08-09 2015-11-24 Jfeスチール株式会社 高降伏比高強度冷延鋼板およびその製造方法
JP5821912B2 (ja) * 2013-08-09 2015-11-24 Jfeスチール株式会社 高強度冷延鋼板およびその製造方法

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