JPWO2019186989A1 - 鋼板 - Google Patents
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Abstract
Description
質量%で、
C:0.1%〜0.5%、
Si:0.5%〜4.0%、
Mn:1.0%〜4.0%、
P:0.015%以下、
S:0.050%以下、
N:0.01%以下、
Al:2.0%以下、
Si及びAl:合計で0.5%〜6.0%、
Ti:0.00%〜0.20%、
Nb:0.00%〜0.20%、
B:0.0000%〜0.0030%、
Mo:0.00%〜0.50%、
Cr:0.0%〜2.0%、
V:0.00%〜0.50%、
Mg:0.000%〜0.040%、
REM:0.000%〜0.040%、
Ca:0.000%〜0.040%、かつ
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、
ポリゴナルフェライト:40%以下、
マルテンサイト:20%以下、
ベイニティックフェライト:50%〜95%、かつ
残留オーステナイト:5%〜50%、
で表される金属組織を有し、
面積分率で、前記ベイニティックフェライトのうちの80%以上が、アスペクト比が0.1〜1.0、かつ、方位差角が15°以上の粒界に囲まれた領域の転位密度が8×102(cm/cm3)以下のベイニティックフェライト粒から構成され、
面積分率で、前記残留オーステナイトのうちの80%以上が、アスペクト比が0.1〜1.0、長軸の長さが1.0μm〜28.0μm、かつ、短軸の長さが0.1μm〜2.8μmの残留オーステナイト粒から構成されていることを特徴とする鋼板。
前記金属組織は、面積分率で、
ポリゴナルフェライト:5%〜20%、
マルテンサイト:20%以下、
ベイニティックフェライト:75%〜90%、かつ
残留オーステナイト:5%〜20%、
で表されることを特徴とする(1)に記載の鋼板。
前記金属組織は、面積分率で、
ポリゴナルフェライト:20%超40%以下、
マルテンサイト:20%以下、
ベイニティックフェライト:50%〜75%、かつ
残留オーステナイト:5%〜30%、
で表されることを特徴とする(1)に記載の鋼板。
前記化学組成において、質量%で、
Ti:0.01%〜0.20%、
Nb:0.005%〜0.20%、
B:0.0001%〜0.0030%、
Mo:0.01%〜0.50%、
Cr:0.01%〜2.0%、
V:0.01%〜0.50%、
Mg:0.0005%〜0.040%、
REM:0.0005%〜0.040%、若しくは
Ca:0.0005%〜0.040%、
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)〜(3)のいずれかに記載の鋼板。
表面に形成されためっき層を有することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の鋼板。
ポリゴナルフェライトは軟質な組織である。このため、ポリゴナルフェライトと硬質な組織であるマルテンサイトとの間の硬度の差が大きく、成形の際に、これらの間の界面において亀裂が発生しやすい。この界面に沿って亀裂が伸展することもある。ポリゴナルフェライトの面積分率が40%超で、このような亀裂の発生及び伸展が生じやすく、十分な穴拡げ性、曲げ性、低温での耐脆化特性及び0.2%耐力を得にくい。従って、ポリゴナルフェライトの面積分率は40%以下とする。
ベイニティックフェライトはポリゴナルフェライトよりも高密度で転位を含み、引張強度の向上に寄与する。ベイニティックフェライトの硬度は、ポリゴナルフェライトのそれより高く、マルテンサイトのそれよりも低いため、ベイニティックフェライトとマルテンサイトとの間の硬度差はポリゴナルフェライトとマルテンサイトとの間の硬度差よりも小さい。従って、ベイニティックフェライトは穴拡げ性及び曲げ性の向上にも寄与する。ベイニティックフェライトの面積分率が50%未満では、十分な引張強度が得られない。従って、ベイニティックフェライトの面積分率は50%以上とする。穴拡げ性を延性よりも重視する場合は、ベイニティックフェライトの面積分率は好ましくは75%以上とする。一方、ベイニティックフェライトの面積分率が95%超では、残留オーステナイトが不足し、十分な成形性が得られない。従って、ベイニティックフェライトの面積分率は95%以下とする。
マルテンサイトには、フレッシュマルテンサイト(焼戻していないマルテンサイト)及び焼戻しマルテンサイトが含まれる。上記のように、ポリゴナルフェライトとマルテンサイトとの間の硬度の差が大きく、成形の際に、これらの間の界面において亀裂が発生しやすい。この界面に沿って亀裂が伸展することもある。マルテンサイトの面積分率が20%超で、このような亀裂の発生及び伸展が生じやすく、十分な穴拡げ性、曲げ性、低温での耐脆化特性及び0.2%耐力を得にくい。従って、マルテンサイトの面積分率は20%以下とする。
残留オーステナイトは成形性の向上に寄与する。残留オーステナイトの面積分率が5%未満では、十分な成形性が得られない。一方、残留オーステナイトの面積分率が50%超では、ベイニティックフェライトが不足し、十分な引張強度が得られない。従って、残留オーステナイトの面積分率は50%以下とする。
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。)
転位密度が高いベイニティックフェライト粒はポリゴナルフェライトほど伸びの向上に寄与しないため、転位密度が高いベイニティックフェライト粒の面積分率が高いほど、伸びが低下しやすい。そして、アスペクト比が0.1〜1.0、かつ、方位差角が15°以上の粒界に囲まれた領域の転位密度が8×102(cm/cm3)以下のベイニティックフェライト粒の面積分率が80%未満では、十分な伸びを得にくい。従って、このような形態のベイニティックフェライト粒の面積分率はベイニティックフェライト全体に対して80%以上とし、好ましくは85%以上とする。
残留オーステナイトは、成形の際に、加工誘起変態によりマルテンサイトに変態する。残留オーステナイトがマルテンサイトへ変態すると、このマルテンサイトがポリゴナルフェライト又は未変態の残留オーステナイトと隣り合っている場合、これらの間に大きな硬度差が生じる。大きな硬度差は、上記のように、亀裂の発生に繋がる。このような亀裂は、応力が集中する箇所に特に生じやすく、応力はアスペクト比が0.1未満の残留オーステナイトから変態したマルテンサイトの近傍に集中しやすい。そして、アスペクト比が0.1〜1.0、長軸の長さが1.0μm〜28.0μm、かつ、短軸の長さが0.1μm〜2.8μmの残留オーステナイト粒の面積分率が80%未満では、応力集中に伴う亀裂が発生しやすく、十分な伸びを得にくい。従って、このような形態の残留オーステナイト粒の面積分率は残留オーステナイト全体に対して80%以上とし、好ましくは85%以上とする。ここで、残留オーステナイト粒のアスペクト比とは、当該残留オーステナイト粒の等価楕円の短軸の長さを長軸の長さで除して得られる値である。図1に等価楕円の一例を示す。残留オーステナイト粒1が複雑な形状を有していても、その等価楕円2の長軸の長さL1及び短軸の長さL2から当該残留オーステナイト粒のアスペクト比(L2/L1)が得られる。
炭素(C)は、鋼板の強度の向上に寄与したり、残留オーステナイトの安定性の向上を通じて伸びの向上に寄与したりする。C含有量が0.10%未満では、十分な強度、例えば980MPa以上の引張強度を得ることが困難であったり、残留オーステナイトの安定性が不十分となって十分な伸びが得られなかったりする。従って、C含有量は0.10%以上とし、好ましくは0.15%以上とする。一方、C含有量が0.5%超では、オーステナイトからベイニティックフェライトへの変態が遅延するため、所定形態のベイニティックフェライト粒が不足し、十分な伸びが得られない。従って、C含有量は0.5%以下とし、好ましくは0.25%以下とする。
珪素(Si)は、鋼の強度の向上に寄与したり、残留オーステナイトの安定性の向上を通じて伸びの向上に寄与したりする。Si含有量が0.5%未満では、これらの効果を十分に得られない。従って、Si含有量は0.5%以上とし、好ましくは1.0%以上とする。一方、Si含有量が4.0%超では、鋼の強度が高くなりすぎて伸びが低下する。従って、Si含有量は4.0%以下とし、好ましくは2.0%以下とする。
マンガン(Mn)は、鋼の強度の向上に寄与したり、第1の焼鈍又は第2の焼鈍の冷却途中で生じるポリゴナルフェライト変態を抑制したりする。溶融亜鉛めっき処理が行われる場合は、当該処理の冷却途中で生じるポリゴナルフェライト変態も抑制される。Mn含有量が1.0%未満では、これらの効果を十分に得られなかったり、ポリゴナルフェライトが過剰に生成して穴拡げ性が劣化したりする。従って、Mn含有量は1.0%以上とし、好ましくは2.0%以上とする。一方、Mn含有量が4.0%超では、スラブ及び熱延鋼板の強度が高くなりすぎる。従って、4.0%以下とし、好ましくは3.0%以下とする。
りん(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、鋼板の厚さ方向の中央部に偏析して靱性を低下させたり、溶接部を脆化させたりする。このため、P含有量は低ければ低いほどよい。特に、P含有量が0.015%超で、靱性の低下及び溶接性の脆化が顕著である。従って、P含有量は0.015%以下とし、好ましくは0.010%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%以上としてもよい。
硫黄(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、鋳造及び熱間圧延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。このため、S含有量は低ければ低いほどよい。特に、S含有量が0.050%超で、溶接性の低下、製造性の低下及び穴拡げ性の低下が顕著である。従って、S含有量は0.050%以下とし、好ましくは0.0050%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%以上としてもよい。
窒素(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て、曲げ性及び穴拡げ性を劣化させたり、溶接時のブローホールの発生の原因になったりする。このため、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、曲げ性及び穴拡げ性の低下並びにブローホールの発生が顕著である。従って、N含有量は0.01%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%以上としてもよい。
アルミニウム(Al)は、脱酸材として機能したり、オーステナイト中での鉄系炭化物の析出を抑制したりするが、必須元素ではない。Al含有量が2.0%超では、オーステナイトからポリゴナルフェライトへの変態が促進され、ポリゴナルフェライトが過剰に生成して穴拡げ性が劣化する。従って、Al含有量は2.0%以下とし、好ましくは1.0%以下とする。Al含有量の低減にはコストがかかり、0.001%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、Al含有量は0.001%以上としてもよい。
Si及びAlは、いずれも、残留オーステナイトの安定性の向上を通じて伸びの向上に寄与する。Si及びAlの含有量が合計で0.5%未満では、この効果を十分に得られない。従って、Si及びAlの含有量は合計で0.5%以上とし、好ましくは1.2%以上とする。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。
チタン(Ti)は、析出強化及び細粒強化に起因した転位強化を通じて鋼の強度の向上に寄与する。従って、Tiが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Ti含有量は好ましくは0.01%以上とし、より好ましくは0.025%以上とする。一方、Ti含有量が0.20%超では、Tiの炭窒化物が過剰に析出して鋼板の成形性が低下する。従って、Ti含有量は0.20%以下とし、好ましくは0.08%以下とする。
ニオブ(Nb)は、析出強化及び細粒強化に起因した転位強化を通じて鋼の強度の向上に寄与する。従って、Nbが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Nb含有量は好ましくは0.005%以上とし、より好ましくは0.010%以上とする。一方、Nb含有量が0.20%超では、Nbの炭窒化物が過剰に析出して鋼板の成形性が低下する。従って、Nb含有量は0.20%以下とし、好ましくは0.08%以下とする。
ホウ素(B)は、粒界を強化したり、第1の焼鈍又は第2の焼鈍の冷却途中で生じるポリゴナルフェライト変態を抑制したりする。溶融亜鉛めっき処理が行われる場合は、当該処理の冷却途中で生じるポリゴナルフェライト変態も抑制される。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、B含有量は好ましくは0.0001%以上とし、より好ましくは0.0010%以上とする。一方、B含有量が0.0030%超では、添加の効果が飽和したり、熱間圧延の製造性が低下したりする。従って、B含有量は0.0030%以下とし、好ましくは0.0025%以下とする。
モリブデン(Mo)は、鋼の強化に寄与したり、第1の焼鈍又は第2の焼鈍の冷却途中で生じるポリゴナルフェライト変態を抑制したりする。溶融亜鉛めっき処理が行われる場合は、当該処理の冷却途中で生じるポリゴナルフェライト変態も抑制される。従って、Moが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Mo含有量は好ましくは0.01%以上とし、より好ましくは0.02%以上とする。一方、Mo含有量が0.50%超では、熱間圧延の製造性が低下する。従って、Mo含有量は0.50%以下とし、好ましくは0.20%以下とする。
クロム(Cr)は、鋼の強化に寄与したり、第1の焼鈍又は第2の焼鈍の冷却途中で生じるポリゴナルフェライト変態を抑制したりする。溶融亜鉛めっき処理が行われる場合は、当該処理の冷却途中で生じるポリゴナルフェライト変態も抑制される。従って、Crが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Cr含有量は好ましくは0.01%以上とし、より好ましくは0.02%以上とする。一方、Cr含有量が2.0%超では、熱間圧延の製造性が低下する。従って、Cr含有量は2.0%以下とし、好ましくは0.10%以下とする。
バナジウム(V)は、析出強化及び細粒強化に起因した転位強化を通じて鋼の強度の向上に寄与する。従って、Vが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、V含有量は好ましくは0.01%以上とし、より好ましくは0.02%以上とする。一方、V含有量が0.50%超では、Vの炭窒化物が過剰に析出して鋼板の成形性が低下する。従って、Nb含有量は0.50%以下とし、好ましくは0.10%以下とする。
マグネシウム(Mg)、希土類金属(REM)及びカルシウム(Ca)は、酸化物又は硫化物として鋼中に存在し、穴拡げ性の向上に寄与する。従って、Mg、REM若しくはCa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、Mg含有量、REM含有量及びCa含有量はいずれも、好ましくは0.0005%以上とし、より好ましくは0.0010%以上とする。一方、Mg含有量、REM含有量又はCa含有量が0.040%超では、粗大な酸化物が形成して穴拡げ性が低下する。従って、Mg含有量、REM含有量及びCa含有量はいずれも0.040%以下とし、好ましくは0.010%以下とする。
熱間圧延では、スラブの粗圧延、仕上げ圧延及び巻き取りを行う。スラブとしては、例えば、連続鋳造で得たスラブ、薄スラブキャスターで作製したスラブを用いることができる。スラブは鋳造後に1000℃以上の温度に保持したまま熱間圧延設備に供してもよく、1000℃未満の温度まで冷却した後に加熱して熱間圧延設備に供してもよい。
熱間圧延後には、熱延鋼板のコイルを巻き戻しながら酸洗を行う。酸洗は1回又は2回以上行う。酸洗により、熱延鋼板の表面の酸化物が除去され、化成処理性及びめっき性が向上する。
酸洗後に冷間圧延を行う。冷間圧延の圧下率は40%〜80%とする。この圧下率が40%未満では、冷延鋼板の形状を平坦に保つことが困難であったり、十分な延性が得られなかったりすることがある。従って、この圧下率は40%以上とし、好ましくは50%以上とする。一方、この圧下率が80%超では、圧延荷重が過大になったり、フェライトの再結晶が過度に促進され、粗大なポリゴナルフェライトが形成され、ポリゴナルフェライトの面積分率が40%を超えたりする。従って、この圧下率は80%以下とし、好ましくは70%以下とする。圧延パスの回数及びパス毎の圧下率は特に限定されない。熱延鋼板の冷間圧延により冷延鋼板が得られる。
冷間圧延後に第1の焼鈍を行う。第1の焼鈍では、冷延鋼板の第1の加熱、第1の冷却、第2の冷却及び第1の保持を行う。第1の焼鈍は、例えば連続焼鈍ラインにて行うことができる。
t1=20×[C]+40×[Mn]−0.1×T0+T1−0.1 (1)
第1の焼鈍後に第2の焼鈍を行う。第2の焼鈍では、中間鋼板の第2の加熱、第3の冷却及び第2の保持を行う。第2の焼鈍は、例えば連続焼鈍ラインにて行うことができる。第2焼鈍を下記の条件で行うことにより、ベイニティックフェライトの転位密度を低下させ、転位密度が8×102(cm/cm3)以下の所定形態のベイニティックフェライト粒の面積分率を高めることができる。
第1の試験では、表1〜表3に示す化学組成を有するスラブを製造した。表1〜表3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3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。
Claims (5)
- 質量%で、
C:0.10%〜0.5%、
Si:0.5%〜4.0%、
Mn:1.0%〜4.0%、
P:0.015%以下、
S:0.050%以下、
N:0.01%以下、
Al:2.0%以下、
Si及びAl:合計で0.5%〜6.0%、
Ti:0.00%〜0.20%、
Nb:0.00%〜0.20%、
B:0.0000%〜0.0030%、
Mo:0.00%〜0.50%、
Cr:0.0%〜2.0%、
V:0.00%〜0.50%、
Mg:0.000%〜0.040%、
REM:0.000%〜0.040%、
Ca:0.000%〜0.040%、かつ
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、
ポリゴナルフェライト:40%以下、
マルテンサイト:20%以下、
ベイニティックフェライト:50%〜95%、かつ
残留オーステナイト:5%〜50%、
で表される金属組織を有し、
面積分率で、前記ベイニティックフェライトのうちの80%以上が、アスペクト比が0.1〜1.0、かつ、方位差角が15°以上の粒界に囲まれた領域の転位密度が8×102(cm/cm3)以下のベイニティックフェライト粒から構成され、
面積分率で、前記残留オーステナイトのうちの80%以上が、アスペクト比が0.1〜1.0、長軸の長さが1.0μm〜28.0μm、かつ、短軸の長さが0.1μm〜2.8μmの残留オーステナイト粒から構成されていることを特徴とする鋼板。 - 前記金属組織は、面積分率で、
ポリゴナルフェライト:5%〜20%、
マルテンサイト:20%以下、
ベイニティックフェライト:75%〜90%、かつ
残留オーステナイト:5%〜20%、
で表されることを特徴とする請求項1に記載の鋼板。 - 前記金属組織は、面積分率で、
ポリゴナルフェライト:20%超40%以下、
マルテンサイト:20%以下、
ベイニティックフェライト:50%〜75%、かつ
残留オーステナイト:5%〜30%、
で表される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、質量%で、
Ti:0.01%〜0.20%、
Nb:0.005%〜0.20%、
B:0.0001%〜0.0030%、
Mo:0.01%〜0.50%、
Cr:0.01%〜2.0%、
V:0.01%〜0.50%、
Mg:0.0005%〜0.040%、
REM:0.0005%〜0.040%、若しくは
Ca:0.0005%〜0.040%、
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3のいずれか1項に記載の鋼板。 - 表面に形成されためっき層を有する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。
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