JPWO2020039696A1 - 高強度鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Hv≧0.294×σ ・・・(1)
ここで、Hvは表面から板厚方向に15μmの位置におけるビッカース硬さであり、σは引張強さ(MPa)を示す。
Cは、焼入れ性を向上させて、板厚1/4位置におけるマルテンサイトもしくはベイナイトの合計面積率が95%以上である鋼組織を得るために必要である。また、Cは、マルテンサイトもしくはベイナイトの強度を上昇させ、TS≧1320MPaを確保する観点から必要である。Cの含有量が0.13%未満では所定の強度を得ることができなくなる。そこで、C含有量は0.13%以上とする。TS≧1470MPaを得る観点からはC含有量は0.15%以上とすることが好ましい。C含有量はより好ましくは0.17%以上である。C含有量が0.40%以上になると良好な溶接性や耐遅れ破壊特性を得ることが難しくなる。そこで、C含有量は0.40%未満とする。C含有量は好ましくは0.35%以下、より好ましくは0.32%以下である。
Siは固溶強化による強化元素として、また、200℃以上の温度域で焼き戻す場合のフィルム状の炭化物の生成を抑制して曲げ性を改善する観点から含有する。上記効果を得る観点からSi含有量を0.01%以上とする。Si含有量は好ましくは0.10%以上、より好ましくは0.20%以上である。一方、Siの含有量が多くなりすぎると、その偏析量が多くなり曲げ性が劣化する。また、Si含有量が多くなりすぎると、熱延、冷延での圧延荷重の著しい増加を招く。そこで、Si含有量は1.0%以下である。Si含有量は好ましくは0.8%以下、より好ましくは0.6%以下である。
Mnは焼入れ性の増加を通じてマルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率を増加させる効果や固溶強化により強度向上に寄与する。また、鋼中のSをMnSとして固定し、熱間脆性を軽減するためにMnを含有する。Mn含有量の下限は特に規定しないが、工業的に安定して所定のマルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率を確保するためにはMnを0.2%以上含有することが好ましい。Mn含有量はより好ましくは0.5%以上、さらに好ましくは0.7%以上である。一方、Mn含有量は溶接の安定性の観点から1.7%以下とする。Mn含有量は好ましくは1.6%以下、より好ましくは1.5%以下である。
Pは鋼を強化する元素であるが、その含有量が多いとスポット溶接性が著しく劣化する。したがって、P含有量は0.030%以下とする。スポット溶接性劣化を十分に抑える観点から、P含有量は0.010%以下とすることが好ましい。P含有量の下限は規定しないが、現在工業的に実施可能な下限は0.002%程度であり、P含有量は実質的にそれ以上となることが多い。
SはMnS等の形成を通じて曲げ性や疲労特性に大きな影響を及ぼす。このため、S含有量を、低減することが望ましい。介在物による弊害を軽減するためにS含有量は少なくとも0.010%以下とする必要がある。S含有量の下限は規定しないが、現在工業的に実施可能な下限は0.0002%程度であり、S含有量は実質的にそれ以上となることが多い。
Alは十分な脱酸を行い、鋼中介在物を低減するために含有する。Al含有量の下限は特に規定しないが、安定して脱酸を行うためにはAl含有量を0.01%以上とすることが好ましい。一方、Al含有量が0.20%超となると、巻取り時に生成したセメンタイトが焼鈍過程で固溶しにくくなり、曲げ性が劣化する恐れがある。したがって、Alの含有量は0.20%以下とする。
Nは鋼中でTiN、(Nb,Ti)(C,N)、AlN等の窒化物、炭窒化物系の介在物を形成する元素であり、これらの生成を通じて曲げ性や疲労特性を劣化させる。したがって、N含有量は少なくとも0.010%以下とする必要がある。N含有量の下限は規定しないが、現在工業的に実施可能な下限は0.0006%程度であり、N含有量は実質的にそれ以上となることが多い。
Nbはマルテンサイトやベイナイトの内部構造の微細化を通じて高強度化に寄与する。この効果を得る観点からNb含有量は0.001%以上とする。好ましくは0.005%以上、より好ましくは0.008%以上である。しかし、Nbの含有量が過剰になるとNbC等の介在物が多量に生成し曲げ性が劣化する。このような悪影響を軽減するために、Nbの含有量を0.10%以下とする。Nb含有量は好ましくは0.08%以下、より好ましくは0.06%以下である。
Tiはマルテンサイトやベイナイトの内部構造の微細化を通じて高強度化に寄与する。この効果を得る観点からTi含有量を0.001%以上とする。好ましくは0.005%以上、より好ましくは0.008%以上である。しかし、Ti含有量が過剰になるとTiNやTiC等の介在物が多量に生成し曲げ性を劣化させる。このような悪影響を軽減するために、Ti含有量は0.10%以下とする。Ti含有量は好ましくは0.06%以下、より好ましくは0.03%以下である。
Bは鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、少ないMn含有量でも所定の面積率のマルテンサイトやベイナイトを生成させる利点を有する。このようなBの効果を得るには、B含有量は0.0002%以上とする。好ましくは0.0005%以上、より好ましくは0.0010%以上である。一方、Bを0.0050%超で含有すると、その効果が飽和するだけでなく、焼鈍時のセメンタイトの固溶速度を遅延させ、未固溶のセメンタイトを残存させることで曲げ性が劣化する。したがって、B含有量は0.0050%以下とする。B含有量は好ましくは0.0040%以下、より好ましくは0.0030%以下である。
Cuは自動車の使用環境での耐食性を向上させる。Cuはスクラップを原料として活用するときに混入する元素であり、Cuの混入を許容することでリサイクル資材を原料資材として活用でき、製造コストを削減することができる。Cu含有量は上記の観点から0.005%以上含有する。Cu含有量は好ましくは0.010%以上、より好ましくは0.050%以上である。しかし、その含有量が多くなりすぎると表面欠陥の原因となるので、Cu含有量は0.50%以下とする。Cu含有量は好ましくは0.40%以下、より好ましくは0.30%以下である。
Niも耐食性を向上させる作用のある元素である。また、NiはCuを含有させる場合に生じやすい表面欠陥を低減する作用がある。上記の効果を得る観点からは、Ni含有量を0.005%以上とする。Ni含有量は好ましくは0.008%以上、より好ましくは0.010%以上である。しかし、Niの含有量が多くなりすぎると加熱炉内でのスケール生成が不均一になり表面欠陥の原因になるとともに、著しいコスト増となる。したがって、Ni含有量は0.50%以下とする。Ni含有量は好ましくは0.20%以下、より好ましくは0.15%以下である。
Crは鋼の焼入れ性を向上させる効果を得るために添加することが出来る。その効果を得るにはCr含有量を0.01%以上とする。好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.05%以上である。Cr含有量が1.0%を超えると焼鈍時のセメンタイトの固溶速度を遅延させ、未固溶のセメンタイトを残存させることで曲げ性を劣化させる。また、耐孔食性も劣化させる。さらに化成処理性も劣化させる。したがって、Cr含有量は1.0%以下とする。
Moは、鋼の焼入れ性を向上させる効果、およびマルテンサイトを微細化することによる高強度化の効果を得る目的で添加することが出来る。これらの効果を得るにはMo含有量を0.005%以上とする。Mo含有量は好ましくは0.010%以上、より好ましくは0.040%以上である。しかしながら、Moを0.3%超で含有すると化成処理性が劣化する。したがって、Mo含有量を0.3%以下とする。Mo含有量は好ましくは0.2%以下、より好ましくは0.1%以下である。
Vは鋼の焼入れ性を向上させる効果、水素トラップサイトとなるVを含む微細な炭化物を生成させる効果、およびマルテンサイトを微細化することによる耐遅れ破壊特性の改善効果を得る目的で添加することが出来る。その効果を得るにはV含有量を0.003%以上とする。好ましくは0.005%以上、より好ましくは0.010%以上である。しかしながら、Vを0.45%超で含有すると鋳造性が著しく劣化する。したがって、V含有量は0.45%以下とする。V含有量は好ましくは0.30%以下、より好ましくは0.20%以下である。
CaはSをCaSとして固定し、曲げ性を改善する。この効果を得るためにはCa含有量を0.0002%以上とする。好ましくは0.0003%以上、より好ましくは0.0004%以上である。ただし、Caを多量に添加すると表面品質や曲げ性を劣化させるので、Ca含有量は0.0040%以下とする。Ca含有量は好ましくは0.0036%以下、より好ましくは0.0032%以下である。
Sbは鋼板表層域の酸化や窒化を抑制し、それによるCやBの表層域における含有量の低減を抑制する。CやBの低減が抑制されることで表層域のフェライト生成を抑制し、高強度化と疲労特性の改善に寄与する。この効果を得る観点から、Sb含有量は0.001%以上とする。Sb含有量は好ましくは0.002%以上、より好ましくは0.005%以上である。ただし、Sb含有量が0.1%を超えると鋳造性が劣化し、また、旧γ粒界にSbが偏析して曲げ性を劣化させる。このため、Sb含有量は0.1%以下とする。Sb含有量は好ましくは0.04%以下である。
Snは鋼板表層域の酸化や窒化を抑制し、それによるCやBの表層域における含有量の低減を抑制する。CやBの低減が抑制されることで表層域のフェライト生成を抑制し、高強度化と疲労特性の改善に寄与する。この効果を得る観点からSn含有量を0.002%以上とする。Sn含有量は好ましくは0.005%以上である。ただし、Sn含有量が0.1%を超えると鋳造性が劣化し、また、旧オーステナイト粒界にSnが偏析して曲げ性が劣化する。このため、Sn含有量は0.1%以下とする。Sn含有量は好ましくは0.04%以下である。
TS≧1320MPaの高い強度を達成するために、鋼組織は、板厚1/4位置におけるマルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率を95%以上とする。合計面積率は好ましくは97%以上であり、より好ましくは98%以上である。なお、合計面積率が100%以外の場合に含まれる残部は残留オーステナイト等である。残留オーステナイトは焼鈍工程の冷却過程で残存するもので面積率5%まで許容できる。以上の組織以外は、微量のフェライト、パーライト、硫化物、窒化物、酸化物等であり、これらは面積率で5%以下である。なお、残部を含まず、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率が100%でもよい。また、上記面積率は実施例に記載の方法で測定する。
曲げ加工時に生じる1mm以下の微細な亀裂を抑制するため、鋼板の表層域に面積率で10%以上40%以下のフェライトを含有させる。この効果を得るためにはフェライトの面積率は10%以上必要である。フェライトの面積率は好ましくは13%以上、より好ましくは16%以上である。また、面積率40%を超えてフェライトを含有すると疲労特性が劣化する。そこで、上記フェライトの面積率は40%以下とする。フェライトの面積率は好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下である。また、後述する(1)式で表される構成から明らかな通り、10μmまでの領域のみを軟質とすることで、曲げ性と疲労特性の両立が図られる。したがって、表層域のフェライトの面積率は10%以上40%以下とする。このように鋼板の表層域にだけ微量のフェライトを形成させるためには、後述する連続焼鈍における露点の制御と焼鈍温度の制御が重要となる。また、上記面積率は実施例に記載の方法で測定する。
Hv≧0.294×σ ・・・(1)
ここで、Hvは鋼板の表面から板厚方向に15μm位置におけるビッカース硬さであり、σは引張強さ(MPa)を示す。上記ビッカース硬さと引張強さは実施例に記載の方法で測定する。
Claims (3)
- 質量%で、
C:0.13%以上0.40%未満、
Si:0.01%以上1.0%以下、
Mn:1.7%以下(0%は含まない)、
P:0.030%以下、
S:0.010%以下、
Al:0.20%以下(0%は含まない)、
N:0.010%以下を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる成分組成と、
板厚1/4位置におけるマルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率が95%以上100%以下であり、前記合計面積率が100%以外の場合の残部が残留オーステナイトを含み、表面から板厚方向に10μmまでの領域におけるフェライトの面積率が10%以上40%以下である、鋼組織と、を有し、
引張強さが1320MPa以上であり、
表面から板厚方向に15μmの位置におけるビッカース硬さが下記(1)式を満たす高強度鋼板。
Hv≧0.294×σ ・・・(1)
ここで、Hvは表面から板厚方向に15μmの位置におけるビッカース硬さであり、σは引張強さ(MPa)を示す。 - 前記成分組成は、質量%で、さらに
Mo:0.005%以上0.3%以下、
Cr:0.01%以上1.0%以下、
Nb:0.001%以上0.10%以下、
Ti:0.001%以上0.10%以下、
B:0.0002%以上0.0050%以下、
Sb:0.001%以上0.1%以下、
Ca:0.0002%以上0.0040%以下、
V:0.003%以上0.45%以下、
Cu:0.005%以上0.50%以下、
Ni:0.005%以上0.50%以下およびSn:0.002%以上0.1%以下の少なくとも1種を含有する請求項1に記載の高強度鋼板。 - 請求項1または2に記載の成分組成を有する冷延鋼板を、750℃以上の温度域の露点が−35℃以下の条件で、840℃以上の焼鈍温度で180秒以上保持し、740℃以上の冷却開始温度で、該冷却開始温度から150℃までの温度域を100℃/s以上の平均冷却速度で冷却する連続焼鈍工程と、
前記連続焼鈍工程後、必要に応じて再加熱を行い、150〜260℃の温度域で30〜1500秒保持する過時効処理工程と、を有する高強度鋼板の製造方法。
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