JPWO2018142450A1 - 鋼板 - Google Patents
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Abstract
Description
質量%で、
C:0.05%〜0.1%、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
N:0.01%以下、
O:0.006%以下、
Si及びAl:合計で0.20%〜2.50%、
Mn及びCr:合計で1.0%〜3.0%、
Mo:0.00%〜1.00%、
Ni:0.00%〜1.00%、
Cu:0.00%〜1.00%、
Nb:0.000%〜0.30%、
Ti:0.000%〜0.30%、
V:0.000%〜0.50%、
B:0.0000%〜0.01%、
Ca:0.0000%〜0.04%、
Mg:0.0000%〜0.04%、
REM:0.0000%〜0.04%、並びに
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
面積分率で、
フェライト:50%〜95%、
グラニュラーベイナイト:5%〜48%、
焼戻しマルテンサイト:2%〜30%、
上部ベイナイト、下部ベイナイト、フレッシュマルテンサイト、残留オーステナイト及びパーライト:合計で5%以下、並びに
焼戻しマルテンサイトの面積分率と焼戻しマルテンサイトのビッカース硬さとの積:800〜10500、
で表される金属組織を有することを特徴とする鋼板。
前記化学組成において、
Mo:0.01%〜1.00%、
Ni:0.05%〜1.00%、若しくは
Cu:0.05%〜1.00%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする(1)に記載の鋼板。
前記化学組成において、
Nb:0.005%〜0.30%、
Ti:0.005%〜0.30%、若しくは
V:0.005%〜0.50%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする(1)又は(2)に記載の鋼板。
前記化学組成において、
B:0.0001%〜0.01%が成り立つことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の鋼板。
前記化学組成において、
Ca:0.0005%〜0.04%、
Mg:0.0005%〜0.04%、若しくは
REM:0.0005%〜0.04%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の鋼板。
表面に溶融亜鉛めっき層を有することを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の鋼板。
表面に合金化溶融亜鉛めっき層を有することを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の鋼板。
フェライトは軟質な組織であるため、変形しやすく、伸びの向上に寄与する。フェライトは、オーステナイトからグラニュラーベイナイトへの相変態にも寄与する。フェライトの面積分率が50%未満では、十分なグラニュラーベイナイトが得られない。従って、フェライトの面積分率は50%以上とし、好ましくは60%以上とする。一方、フェライトの面積分率が95%超では、十分な引張強度が得られない。従って、フェライトの面積分率は95%以下とし、好ましくは90%以下とする。
グラニュラーベイナイトは、主として、転位密度が1013m/m3程度オーダーと低いベイニティックフェライトから構成され、硬質なセメンタイトをほとんど含まないため、フェライトより硬く上部ベイナイト及び下部ベイナイトより軟らかい。従って、グラニュラーベイナイトは、上部ベイナイト及び下部ベイナイトよりも優れた伸びを発現する。グラニュラーベイナイトは、フェライトより硬く焼戻しマルテンサイトより軟らかいため、穴拡げ加工の際のフェライトと焼戻しマルテンサイトとの界面からのボイドの発生を抑制する。グラニュラーベイナイトの面積分率が5%未満では、これらの効果を十分に得ることができない。従って、グラニュラーベイナイトの面積分率は5%以上とし、好ましくは10%以上とする。一方、グラニュラーベイナイトの面積分率が48%超では、必然的にフェライト及び/又は焼戻しマルテンサイトの面積分率が不足する。従って、グラニュラーベイナイトの面積分率は48%以下とし、好ましくは40%以下とする。
焼戻しマルテンサイトは、その転位密度が高いため、引張強度の向上に寄与する。焼戻しマルテンサイトは微細な炭化物を含むため、穴拡げ性の向上にも寄与する。焼戻しマルテンサイトの面積分率が2%未満では、十分な引張強度、例えば590MPa以上の引張強度が得られない。従って、焼戻しマルテンサイトの面積分率は2%以上とし、好ましくは10%以上とする。一方、焼戻しマルテンサイトの面積分率が30%超では、鋼板全体の転位密度が過剰となって十分な伸び及び穴拡げ性が得られない。従って、焼戻しマルテンサイトの面積分率は30%以下とし、好ましくは20%以下とする。
上部ベイナイト及び下部ベイナイトは、主として、転位密度が1.0×1014m/m3程度と高いベイニティックフェライト及び硬質なセメンタイトから構成され、上部ベイナイトは更に残留オーステナイトを含むことがある。フレッシュマルテンサイトは硬質なセメンタイトを含む。上部ベイナイト、下部ベイナイト及びフレッシュマルテンサイトの転位密度は高い。このため、上部ベイナイト、下部ベイナイト及びフレッシュマルテンサイトは伸びを低下させる。残留オーステナイトは変形中に加工誘起変態によりマルテンサイトへと変態し、穴拡げ性を著しく劣化させる。パーライトは硬質なセメンタイトを含むため、穴拡げ加工の際にボイドの発生の起点となる。従って、上部ベイナイト、下部ベイナイト、フレッシュマルテンサイト、残留オーステナイト及びパーライトの面積分率は低ければ低いほどよい。特に上部ベイナイト、下部ベイナイト、フレッシュマルテンサイト、残留オーステナイト及びパーライトの面積分率が合計で5%超では、伸び若しくは穴拡げ性又はこれらの両方の低下が著しい。従って、上部ベイナイト、下部ベイナイト、フレッシュマルテンサイト、残留オーステナイト及びパーライトの面積分率は合計で5%以下とする。なお、残留オーステナイトの面積分率には、上部ベイナイトに含まれる残留オーステナイトの面積分率は含まれない。
Sγ=(I200f+I220f+I311f)/(I200b+I211b)×100
(Sγは残留オーステナイトの面積分率、I200f、I220f、I311fは、それぞれfcc相の(200)、(220)、(311)の回折ピークの強度、I200b、I211bは、それぞれbcc相の(200)、(211)の回折ピークの強度を示す。)
鋼板の引張強度は焼戻しマルテンサイトの面積分率だけでなく焼戻しマルテンサイトの硬さに依存する。焼戻しマルテンサイトの面積分率とビッカース硬さとの積が800未満では、十分な引張強度、例えば5900MPa以上の引張強度が得られない。従って、この積は800以上とし、好ましくは1000以上とする。この積が10500超では、十分な穴拡げ性が得られず、例えば、成形性及び衝突安全性の指標の一つである引張強度と穴拡げ率との積の値が30000MPa・%未満となる。従って、この積は10500以下とし、好ましくは9000以下とする。
Cは引張強度の向上に寄与する。C含有量が0.05%未満では、十分な引張強度、例えば590MPa以上の引張強度が得られない。従って、C含有量は0.05%以上とし、好ましくは0.06%以上とする。一方、C含有量が0.1%超では、フェライトの生成が抑制されるため、十分な伸びが得られない。従って、C含有量は0.1%以下とし、好ましくは0.09%以下とする。
Pは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Pは穴拡げ性を低下させたり、鋼板の板厚方向の中心に偏析して靭性を低下させたり、溶接部を脆化させたりする。従って、P含有量は低ければ低いほどよい。特にP含有量が0.04%超で、穴拡げ性の低下が著しい。従って、P含有量は0.04%以下とし、好ましくは0.01%以下とする。P含有量の低減にはコストがかかり、0.0001%未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、P含有量は0.0001%以上であってもよい。
Sは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Sは溶接性を低下させたり、鋳造時及び熱間圧延時の製造性を低下させたり、粗大なMnSを形成して穴拡げ性を低下させたりする。従って、S含有量は低ければ低いほどよい。特にS含有量が0.01%超で、溶接性の低下、製造性の低下及び穴拡げ性の低下が著しい。従って、S含有量は0.01%以下とし、好ましくは0.005%以下とする。S含有量の低減にはコストがかかり、0.0001%未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、S含有量は0.0001%以上であってもよい。
Nは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Nは粗大な窒化物を形成し、粗大な窒化物は曲げ性及び穴拡げ性を低下させたり、溶接時にブローホールを発生させたりする。従って、N含有量は低ければ低いほどよい。特にN含有量が0.01%超で、穴拡げ性の低下及びブローホールの発生が著しい。従って、N含有量は0.01%以下とし、好ましくは0.008%以下とする。N含有量の低減にはコストがかかり、0.0005%未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、N含有量は0.0005%以上であってもよい。
Oは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Oは、粗大な酸化物を形成し、粗大な酸化物は曲げ性及び穴拡げ性を低下させたり、溶接時にブローホールを発生させたりする。従って、O含有量は低ければ低いほどよい。特にO含有量が0.006%超で、穴拡げ性の低下及びブローホールの発生が著しい。従って、O含有量は0.006%以下とし、好ましくは0.005%以下とする。O含有量の低減にはコストがかかり、0.0005%未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、O含有量は0.0005%以上であってもよい。
Si及びAlは、グラニュラーベイナイトの生成に寄与する。グラニュラーベイナイトは、複数のベイニティックフェライトが、それらの界面に存在する転位が回復して一つの塊になった組織である。このため、ベイニティックフェライトの界面にセメンタイトが存在すると、そこにグラニュラーベイナイトは生成しない。Si及びAlは、セメンタイトの生成を抑制する。Si及びAlの含有量が合計で0.20%未満では、セメンタイトが過剰に生成し、グラニュラーベイナイトを十分に得ることができない。従って、Si及びAlの含有量は合計で0.20%以上とし、好ましくは0.30%以上とする。一方、Si及びAlの含有量が合計で2.50%超では、熱間圧延中にスラブ割れが生じやすい。従って、Si及びAlの含有量は合計で2.50%以下とし、好ましくは2.00%以下とする。Si又はAlのいずれかのみが含有されていてもよく、Si及びAlの両方が含有されていてもよい。
Mn及びCrは、冷間圧延後の焼鈍又はめっきの際のフェライト変態を抑制し、強度の向上に寄与する。Mn及びCrの含有量が合計で1.0%未満では、フェライトの面積分率が過剰となって十分な引張強度、例えば590MPa以上の引張強度が得られない。従って、Mn及びCrの含有量は合計で1.0%以上とし、好ましくは1.5%以上とする。一方、Mn及びCrの含有量が合計で3.0%超では、フェライトの面積分率が過少となって十分な伸びが得られない。従って、Mn及びCrの含有量は合計で3.0%以下とし、好ましくは2.8%以下とする。Mn又はCrのいずれかのみが含有されていてもよく、Mn及びCrの両方が含有されていてもよい。
Mo、Ni及びCuは、冷間圧延後の焼鈍又はめっきの際のフェライト変態を抑制し、強度の向上に寄与する。従って、Mo、Ni若しくはCu又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、好ましくは、Mo含有量は0.01%以上とし、Ni含有量は0.05%以上とし、Cu含有量は0.05%以上とする。しかし、Mo含有量が1.00%超であるか、Ni含有量が1.00%超であるか、若しくはCu含有量が1.00%超であると、フェライトの面積分率が過少となって十分な伸びが得られない。このため、Mo含有量、Ni含有量及びCu含有量はいずれも1.00%以下とする。つまり、Mo:0.01%〜1.00%、Ni:0.05%〜1.00%、若しくはCu:0.05%〜1.00%、又はこれらの任意の組み合わせが満たされることが好ましい。
Nb、Ti及びVは、冷間圧延後の焼鈍等においてオーステナイトを細粒化することにより、オーステナイトの粒界面積を増加させ、フェライト変態を促進させる。従って、Ni、Ti若しくはV又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、好ましくは、Nb含有量は0.005%以上とし、Ti含有量は0.005%以上とし、V含有量は0.005%以上とする。しかし、Nb含有量が0.30%超であるか、Ti含有量が0.30%超であるか、V含有量が0.50%超であると、フェライトの面積分率が過剰となって十分な引張強度が得られない。このため、Nb含有量は0.30%以下とし、Ti含有量は0.30%以下とし、V含有量は0.50%以下とする。つまり、Nb:0.005%〜0.30%、Ti:0.005%〜0.30%、若しくはV:0.005%〜0.50%、又はこれらの任意の組み合わせが満たされることが好ましい。
Bは、冷間圧延後の焼鈍等においてオーステナイトの粒界に偏析してフェライト変態を抑制する。従って、Bが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、好ましくは、B含有量は0.0001%以上とする。しかし、B含有量が0.01%超であると、フェライトの面積分率が過少となって十分な伸びが得られない。このため、B含有量は0.01%以下とする。つまり、B:0.0001%〜0.01%が成り立つことが好ましい。
Ca、Mg及びREMは、酸化物及び硫化物の形態を制御し、穴拡げ性の向上に寄与する。従って、Ca、Mg若しくはREM又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、好ましくは、Ca含有量、Mg含有量及びREM含有量はいずれも0.0005%以上とする。しかし、Ca含有量が0.04%超であるか、Mg含有量が0.04%超であるか、REM含有量が0.04%超であると、粗大な酸化物が形成されて十分な穴拡げ性が得られない。このため、Ca含有量、Mg含有量及びREM含有量はいずれも0.04%以下とし、好ましくは0.01%以下とする。つまり、Ca:0.0005%〜0.04%、Mg:0.0005%〜0.04%、若しくはREM:0.0005%〜0.04%、又はこれらの任意の組み合わせが満たされることが好ましい。
第1の試験では、表1〜表2に示す化学組成を有するスラブを製造し、このスラブを熱間圧延して熱延鋼板を得た。表1〜表2中の空欄は、当該元素の含有量が検出限界未満であったことを示し、残部はFe及び不純物である。表1〜表2中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。
鋼板の引張強度は焼戻しマルテンサイトの面積分率だけでなく焼戻しマルテンサイトの硬さに依存する。焼戻しマルテンサイトの面積分率とビッカース硬さとの積が800未満では、十分な引張強度、例えば590MPa以上の引張強度が得られない。従って、この積は800以上とし、好ましくは1000以上とする。この積が10500超では、十分な穴拡げ性が得られず、例えば、成形性及び衝突安全性の指標の一つである引張強度と穴拡げ率との積の値が30000MPa・%未満となる。従って、この積は10500以下とし、好ましくは9000以下とする。
Nb、Ti及びVは、冷間圧延後の焼鈍等においてオーステナイトを細粒化することにより、オーステナイトの粒界面積を増加させ、フェライト変態を促進させる。従って、Nb、Ti若しくはV又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、好ましくは、Nb含有量は0.005%以上とし、Ti含有量は0.005%以上とし、V含有量は0.005%以上とする。しかし、Nb含有量が0.30%超であるか、Ti含有量が0.30%超であるか、V含有量が0.50%超であると、フェライトの面積分率が過剰となって十分な引張強度が得られない。このため、Nb含有量は0.30%以下とし、Ti含有量は0.30%以下とし、V含有量は0.50%以下とする。つまり、Nb:0.005%〜0.30%、Ti:0.005%〜0.30%、若しくはV:0.005%〜0.50%、又はこれらの任意の組み合わせが満たされることが好ましい。
Claims (7)
- 質量%で、
C:0.05%〜0.1%、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
N:0.01%以下、
O:0.006%以下、
Si及びAl:合計で0.20%〜2.50%、
Mn及びCr:合計で1.0%〜3.0%、
Mo:0.00%〜1.00%、
Ni:0.00%〜1.00%、
Cu:0.00%〜1.00%、
Nb:0.000%〜0.30%、
Ti:0.000%〜0.30%、
V:0.000%〜0.50%、
B:0.0000%〜0.01%、
Ca:0.0000%〜0.04%、
Mg:0.0000%〜0.04%、
REM:0.0000%〜0.04%、並びに
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
面積分率で、
フェライト:50%〜95%、
グラニュラーベイナイト:5%〜48%、
焼戻しマルテンサイト:2%〜30%、
上部ベイナイト、下部ベイナイト、フレッシュマルテンサイト、残留オーステナイト及びパーライト:合計で5%以下、並びに
焼戻しマルテンサイトの面積分率と焼戻しマルテンサイトのビッカース硬さとの積:800〜10500、
で表される金属組織を有することを特徴とする鋼板。 - 前記化学組成において、
Mo:0.01%〜1.00%、
Ni:0.05%〜1.00%、若しくは
Cu:0.05%〜1.00%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする請求項1に記載の鋼板。 - 前記化学組成において、
Nb:0.005%〜0.30%、
Ti:0.005%〜0.30%、若しくは
V:0.005%〜0.50%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする請求項1又は2に記載の鋼板。 - 前記化学組成において、
B:0.0001%〜0.01%が成り立つことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の鋼板。 - 前記化学組成において、
Ca:0.0005%〜0.04%、
Mg:0.0005%〜0.04%、若しくは
REM:0.0005%〜0.04%、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の鋼板。 - 表面に溶融亜鉛めっき層を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の鋼板。
- 表面に合金化溶融亜鉛めっき層を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の鋼板。
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