JPWO2021006296A1 - 高強度鋼板 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2019年7月10日に、日本に出願された特願2019−128612号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、非特許文献1には、鋼板を2回焼鈍する2回焼鈍法を用いることで、鋼板の伸びおよび穴広げ性が向上することが開示されている。
しかしながら、この方法によって得られた鋼板では、材質不安定化が生じた。具体的には、板幅方向に沿って測定されたフェライト量のばらつきが増大し、その結果、機械特性のばらつきが増大した。
(2)(1)に記載の高強度鋼板は、前記板幅方向に50mm間隔で10か所の位置において、表面粗さRaの標準偏差が0.5μm以下であってもよい。
(3)(1)又は(2)に記載の高強度鋼板は、前記化学成分として、質量%で、B:0.001%〜0.010%、Ti:0.01〜0.20%、Nb:0.01〜0.20%、V:0.005%〜1.000%、Cr:0.005%〜1.000%、Mo:0.005%〜1.000%、Cu:0.005%〜1.000%、Co:0.005%〜1.000%、W:0.005%〜1.000%、Ni:0.005%〜1.000%、Ca:0.0003%〜0.0100%、Mg:0.0003%〜0.0100%、REM:0.0003%〜0.0100%、及びZr:0.0003%〜0.0100%からなる群から構成される少なくとも1種を含有してもよい。
また、本発明者らは、焼鈍前の鋼板(熱延鋼板)の表面性状のばらつきを抑制するために効果的な熱間圧延方法も見出した。熱間圧延時に、表層スケールが熱延ロールによって鋼板に押しつけられる現象が、熱間圧延後の鋼板の表面性状を大きく特徴づけることを、本発明者らは発見した。そして、熱延鋼板の表面性状を制御するためには、熱間圧延中のスケール成長を制御することが重要であり、圧延中に鋼板表面に水膜を特定の条件で吹き付けることでこれを達成できることが見いだされた。
また、本実施形態に係る高強度鋼板においては、全残留オーステナイトの個数に対する、アスペクト比2.0以上の残留オーステナイトの個数割合が既定される。残留オーステナイトは、圧延方向RD及び板厚方向TDに平行な断面において評価される(図2参照)。詳細な残留オーステナイトの評価方法は後述される。
本実施形態に係る高強度鋼板は、化学成分として、質量%で、
C:0.030〜0.280%、
Si:0.50〜2.50%、
Mn:1.00〜4.00%、
sol.Al:0.001〜2.000%、
P:0.100%以下、
S:0.0200%以下、
N:0.01000%以下、
O:0.0100%以下、
B:0〜0.010%、
Ti:0〜0.20%、
Nb:0〜0.20%、
V:0〜1.000%、
Cr:0〜1.000%、
Mo:0〜1.000%、
Cu:0〜1.000%、
Co:0〜1.000%、
W:0〜1.000%、
Ni:0〜1.000%、
Ca:0〜0.0100%、
Mg:0〜0.0100%、
REM:0〜0.0100%、
Zr:0〜0.0100%以下、及び
残部:Fe及び不純物
を含み、
金属組織が、面積率で、
フェライト:20%〜70%、
残留オーステナイト:5%〜40%、
フレッシュマルテンサイト:0%〜30%、
焼き戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計:20%〜75%、及び
パーライト及びセメンタイトの合計:0%〜10%
からなり、
表面から1/8厚〜3/8厚の範囲において、全残留オーステナイトの個数に対する、アスペクト比2.0以上の残留オーステナイトの個数割合が50%以上であり、
圧延方向に平行且つ前記表面に垂直な断面の板厚1/4位置において、板幅方向に沿って50mmおきに10か所で測定されたフェライトの面積率の標準偏差が10%未満であり、
引張強度が780MPa以上である。
以下、本実施形態に係る高強度鋼板の成分組成について詳細に説明する。本実施形態に係る高強度鋼板は、化学成分として、基本元素を含み、必要に応じて選択元素を含み、残部がFe及び不純物からなる。
Cは鋼板強度を確保する上で重要な元素である。C含有量が0.030%未満では、引張強度780MPa以上を確保することができない。したがって、C含有量は0.030%以上とし、好ましくは0.050%以上、0.100%以上、0.120%以上又は0.140%以上である。
Siは、鉄系炭化物の析出を抑制し、残留γを安定化させるのに重要な元素である。Si含有量が0.50%未満では、残留γを5%以上得ることが難しく、伸びが劣化するため、Si含有量は0.50%以上とする。Si含有量は好ましくは、0.80%以上、1.00%以上、又は1.20%以上である。
Mnは、鋼板の機械的強度を高める上で有効な元素である。Mn含有量が1.00%未満では、780MPa以上の引張強度を確保することができない。したがって、Mn含有量は、1.00%以上とする。Mn含有量は好ましくは1.50%以上であり、より好ましくは1.80%以上、2.00%以上、又は2.20%以上である。
Alは、鋼を脱酸して鋼板を健全化する作用を有する元素である。sol.Al含有量が、0.001%未満では、十分に脱酸できないため、sol.Al含有量は、0.001%以上とする。但し、脱酸が十分に必要な場合、0.010%以上の添加がより望ましい。さらに望ましくは、sol.Al含有量は0.020%以上、0.030%以上、又は0.050%以上である。
Pは、一般には鋼に含有される不純物であるが、引張強度を高める作用を有するのでPを積極的に含有させてもよい。しかし、P含有量が0.100%超では、溶接性の劣化が著しくなる。したがって、P含有量は0.100%以下に制限する。P含有量は好ましくは0.080%以下、0.070%以下、又は0.050%以下に制限する。上記作用による効果をより確実に得るためには、P含有量を0.001%以上、0.002%以上、又は0.005%以上にしてもよい。
Sは、鋼に含有される不純物であり、溶接性の観点からは少ないほど好ましい。S含有量が0.0200%超では、溶接性の低下が著しくなると共に、MnSの析出量が増加し、低温靭性が低下する。したがって、S含有量は0.0200%以下に制限する。S含有量は好ましくは0.0100%以下、さらに好ましくは0.0080%以下、0.0070%以下、又は0.0050%以下に制限する。なお、脱硫コストの観点から、S含有量は、0.0010%以上、0.0015%以上、又は0.0020%以上としてもよい。
Nは、鋼に含有される不純物であり、溶接性の観点からは少ないほど好ましい。N含有量が0.01000%超では、溶接性の低下が著しくなる。したがって、N含有量は0.01000%以下に制限し、好ましくは0.00900%以下、0.00700%以下、又は0.00500%以下としてもよい。N含有量の下限値は特に限定されないが、例えばN含有量を0.00005%以上、0.00010%以上、又は0.00020%以上としてもよい。
Oは、鋼に含有される不純物であり、溶接性の観点からは少ないほど好ましい。O含有量が0.0100%超では、溶接性の低下が著しくなる。したがって、O含有量は0.0100%以下に制限し、好ましくは0.0090%以下、0.0070%以下、又は0.0050%以下である。O含有量の下限値は特に限定されないが、例えばO含有量を0.0005%以上、0.0008%以上、又は0.0010%以上としてもよい。
(Ti:0%以上0.20%以下)
(Nb:0%以上0.20%以下)
(V:0%以上1.000%以下)
(Cr:0%以上1.000%以下)
(Mo:0%以上1.000%以下)
(Cu:0%以上1.000%以下)
(Co:0%以上1.000%以下)
(W:0%以上1.000%以下)
(Ni:0%以上1.000%以下)
B、Ti、Nb、V、Cr、Mo、Cu、Co、W、Niは、いずれも強度を安定して確保するために効果のある元素である。したがって、これらの元素を含有させてもよい。しかし、Bを0.010%超、Ti及びNbをそれぞれ0.20%超、V、Cr、Mo、Cu、Co、W、Niをそれぞれ1.000%超含有させても、上記作用による効果は飽和し易く経済的に不利となる場合がある。
B:0.001%以上、0.002%以上、又は0.004%以上、
Ti:0.01%以上、0.02%以上、又は0.05%以上、
Nb:0.01%以上、0.02%以上、又は0.05%以上、
V:0.005%以上、0.008%以上、又は0.010%以上、
Cr:0.005%以上、0.008%以上、又は0.010%以上、
Mo:0.005%以上、0.008%以上、又は0.010%以上、
Cu:0.005%以上、0.008%以上、又は0.010%以上、
Co:0.005%以上、0.008%以上、又は0.010%以上、
W:0.005%以上、0.008%以上、又は0.010%以上、及び
Ni:0.005%以上、0.008%以上、又は0.010%以上
のうち、少なくとも1種を含有していることが好ましい。
(Mg:0%以上0.0100%以下)
(REM:0%以上0.0100%以下)
(Zr:0%以上0.0100%以下)
Ca、Mg、REM、Zrは、いずれも介在物制御、特に介在物の微細分散化に寄与し、靭性を高める作用を有する元素である。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかし、いずれの元素についてもそれぞれ0.0100%を超えて含有させると、表面性状の劣化が顕在化する場合がある。したがって、Ca、Mg、REM、Zrの含有量はそれぞれ0.01%以下、又は0.0100%以下とすることが好ましい。Ca、Mg、REM、Zrそれぞれの含有量の上限を、0.0080%、0.0050%、又は0.0030%としてもよい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、これらの元素の少なくとも一つの含有量を0.0003%以上、0.0005%以上、又は0.0010%以上とすることが好ましい。
本実施形態に係る高強度鋼板では、金属組織が、面積率で、フェライト:20%〜70%、残留オーステナイト:5%〜40%、フレッシュマルテンサイト:0%〜30%、焼き戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計:20%〜75%、及びパーライト及びセメンタイトの合計:0%〜10%からなる。
フェライトは比較的軟質で成形に寄与する組織である。フェライトを有することで、伸び、穴広げ性、曲げ性が向上する。この効果を得るためには、フェライトを20%以上有する必要がある。そのため、金属組織におけるフェライトの面積率を20%以上とする。フェライトの面積率を25%以上、30%以上、又は35%以上としてもよい。
フェライトを70%超有すると、引張強度を780MPa以上とすることが困難になる。そのため、金属組織におけるフェライトの面積率を70%以下とする。フェライトの面積率を65%以下、60%以下、又は50%以下としてもよい。
残留オーステナイトは伸びに寄与する組織である。この効果を得るためには残留オーステナイトが5%以上必要である。そのため、金属組織における残留オーステナイトの面積率を5%以上とし、8%以上、10%以上、又は15%以上が好ましい。
本実施形態に係る製法では、残留オーステナイトを40%以上残存させることは実質的に不可能である。そのため、金属組織における残留オーステナイトの面積率の上限は40%である。残留オーステナイトの面積率を35%以下、30%以下、又は25%以下としてもよい。
フレッシュマルテンサイトは強度に寄与する代わりに成形性を阻害する組織である。そのため、フレッシュマルテンサイトは含まれなくてもよく、その下限を0%とする。
一方、フレッシュマルテンサイトによる強度を向上させる効果を得るためには、フレッシュマルテンサイトを2%以上、5%以上、又は8%以上有することが好ましい。
一方、フレッシュマルテンサイトを30%超有すると伸びや穴広げ性を劣化させるため、金属組織におけるフレッシュマルテンサイトの面積率を30%以下とする。フレッシュマルテンサイトの面積率は20%以下が好ましく、15%以下、又は10%以下が更に好ましい。
焼き戻しマルテンサイト及びベイナイトは、強度に寄与する組織である。引張強さ780MPa以上を得るためには、焼き戻しマルテンサイト及びベイナイトが合計で20%以上必要である。そのため、本実施形態に係る高強度鋼板の金属組織では、焼き戻しマルテンサイトとベイナイトとの合計面積率を20%以上とし、好ましくは30%以上、40%以上、又は50%以上である。
一方、焼き戻しマルテンサイトおよびベイナイトの合計の上限を規定する必要はない。上述のように、本実施形態に係る鋼板の金属組織は20%以上のフェライト及び5%以上の残留オーステナイトを含むが、その残部全てが焼き戻しマルテンサイトおよびベイナイトであってもよい。換言すると、焼き戻しマルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率は、最大で75%とすることができる。焼き戻しマルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率は、70%以下、60%以下、又は55%以下であってもよい。
パーライトとセメンタイトは成形性を阻害する組織である。パーライトとセメンタイトとの合計面積率が10%超の場合には、成形性の劣化が大きくなるため好ましくない。そのため、パーライトとセメンタイトとの合計面積率を合計で10%以下とする。パーライトとセメンタイトとの合計面積率を8%以下、5%以下、又は3%以下としてもよい。パーライト及びセメンタイトは、本発明の課題を解決するために必要とされないので、その合計面積率の下限値は0%である。しかしながら、パーライトとセメンタイトとの合計面積率が0.5%以上、1%以上、又は2%以上であってもよい。
以上のような本実施形態に係る高強度鋼板の金属組織を構成するベイナイト、焼き戻しマルテンサイト、フェライト、パーライト、残留オーステナイトおよびマルテンサイトの同定、存在位置の確認及び面積分率の測定は、以下の方法によって行う。
まず、ナイタール試薬及び特開昭59−219473号公報に開示の試薬を用いて、圧延方向に平行な断面(即ち、圧延方向に平行且つ表面に垂直な断面)を腐食する。断面の腐食について、具体的には、100mlのエタノールに1〜5gのピクリン酸を溶解した溶液をA液とし、100mlの水に1〜25gのチオ硫酸ナトリウムおよび1〜5gのクエン酸を溶解した溶液をB液とし、A液とB液とを1:1の割合で混合して混合液とし、この混合液の全量に対して1.5〜4%の割合の硝酸を更に添加して混合した液を前処理液とする。また、2%ナイタール液に、2%ナイタール液の全量に対して10%の割合の上記前処理液を添加して混合した液を後処理液とする。圧延方向に平行な断面(即ち、圧延方向に平行且つ表面に垂直な断面)を上記前処理液に3〜15秒浸漬し、アルコールで洗浄して乾燥した後、上記後処理液に3〜20秒浸漬した後、水洗し、乾燥することで、上記断面を腐食する。
次に、図1に示されるように、鋼板1の表面(圧延面11)から板厚の1/4深さ且つ板幅方向WDの中央の位置において、走査型電子顕微鏡を用いて倍率1000〜100000倍で、40μm×30μmの領域を少なくとも3領域観察することによって、上記金属組織の同定、存在位置の確認、及び、面積分率の測定を行う。なお、測定対象が、製造後に特段の機械加工を受けていない鋼板(換言すると、コイルから切り出されていない鋼板)である場合でも、コイルから切り出された鋼板であっても、板幅方向中央位置とは、板幅方向WDで見た鋼板1両端から実質的に等距離にある位置のことである。
また、上述の測定方法により下部ベイナイトと焼き戻しマルテンサイトとを区別することは困難である。そのため、本実施形態では両者を区別する必要はない。すなわち、「ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイト」の合計の面積分率は、「上部ベイナイト」および「下部ベイナイトまたは焼き戻しマルテンサイト」の面積分率を測定することで得る。上部ベイナイトは、ラスの集合体であり、ラス間に炭化物を含む組織である。下部ベイナイトは、内部に長径5nm以上かつ同一方向に伸長した鉄系炭化物を含む組織である。焼き戻しマルテンサイトは、ラス状の結晶粒の集合であり、内部に長径5nm以上かつ異なる方向に伸長した鉄系炭化物を含む組織である。
残留オーステナイトの組織形態を板状に作り込むことは、伸び、穴広げ性、曲げ性の向上に寄与し、本発明における重要な組織作り込みポイントの一つである。残留オーステナイトを板状にすることは、成形時のオーステナイトへのひずみ分配を抑制し、残留オーステナイトを塑性変形に対して適度に安定化させることで、伸び、穴広げ性を向上させる効果がある。この効果を有する残留オーステナイトの形態はアスペクト比で2.0以上である。
この効果を得るには、1/8厚〜3/8厚の範囲において、アスペクト比で2.0以上の残留オーステナイトの個数割合が全残留オーステナイトに対して50%以上である必要がある。そのため、当該個数割合を50%以上とし、70%以上が好ましい。当該個数割合が50%未満では、優れた伸びと穴広げ性、曲げ性の両立が困難になるため好ましくない。
まず、図2に示されるように、鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面を観察面13として試料を採取し、観察面を研磨して鏡面に仕上げる。次いで、観察面13における表面(圧延面)11から1/4厚の位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の範囲131の一つないし複数の観察視野において、合計で2.0×10−9m2以上(複数視野及び同一視野のいずれでも可)の面積についてEBSD法による結晶構造解析を行う。次に、上記の方法により測定した残留オーステナイト粒の結晶方位から、測定エラーを避けるため、長軸長さが0.1μm以上のオーステナイトのみを抜き出して、結晶方位マップを描く。10°以上の結晶方位差を生じる境界を残留オーステナイト粒の結晶粒界とみなす。アスペクト比は、残留オーステナイト粒の長軸長さを短軸長さで除した値とする。長径は、残留オーステナイト粒の長軸長さとする。測定に当たってEBSD法により得られたデータの解析には、TSL社製の「OIM Analysys 6.0」を用いる。また、評点間距離(step)は0.01〜0.20μmとする。観察結果から、FCC鉄と判断される領域を残留オーステナイトとする。この結果から、1/8厚〜3/8厚の範囲において全残留オーステナイトに占める、アスペクト比2.0以上の残留オーステナイトの個数割合を求める。
本発明において、フェライトは伸びや穴広げ性を担保するために重要である。一方で、その組織分率によって強度や伸び、穴広げ性が変化する。そのため、フェライトの組織分率が熱延幅方向に均一に分布していることは、材質安定性を得る上で重要である。
図3に示すように、圧延方向に平行な断面(即ち、圧延方向に平行且つ表面に垂直な断面12)の板厚1/4位置121におけるフェライトの面積率を、板幅方向(即ち、圧延方向RDに直角な方向)WDに沿って50mmおきに10か所で測定したとき、フェライトの面積率の標準偏差が10%以上であると、機械特性がばらつく原因となり、材質安定性が得られない。そのため、上述のフェライトの面積率の標準偏差を10%未満とし、好ましくは8%以下、5%未満、又は4%以下である。なお、測定対象となる鋼板の板幅方向に沿った大きさが十分に大きいときは、フェライトの面積率の標準偏差の測定箇所は、板幅方向に沿った1直線上に配置するとよい。一方、測定対象となる鋼板の板幅方向に沿った大きさが450mmに満たないときは、フェライトの面積率の標準偏差の測定箇所は、板幅方向に沿った2本以上の直線上に配置するとよい。フェライト以外の特性(例えば表面粗さ等)の板幅方向の標準偏差の測定の際にも、上述のように測定箇所を配置することができる。
(板幅方向に沿って50mmおきに10か所で測定した表面粗さRaの標準偏差が、好ましくは0.5μm以下)
化学成分、金属組織、及び後述する引張強度が所定の範囲内である限り、本実施形態に係る鋼板は特に限定されない。一方、板幅方向(即ち、圧延方向に直角な方向)に沿って50mmおきに10か所で圧延面11の表面粗さRaを測定したとき、表面粗さRaの標準偏差を0.5μm以下としてもよい。表面粗さRaのばらつきを抑制することにより、曲げ加工性のばらつきを抑制し、材質安定性を一層高めることができる。そのため、当該標準偏差を0.5μm以下とすることが好ましい。ただし、鋼板の表面粗さは追加工によって自在に変更することができる。例えば、後述する好ましい製造方法によって材質安定性に優れた高強度鋼板を製造した後に、この高強度鋼板にヘアライン加工などの表面粗さを変更する加工をしてもよい。この観点からも、表面粗さRaの標準偏差を上述の範囲内とすることは必須ではない。
(引張強度TS:780MPa以上)
本実施形態に係る高強度鋼板は、自動車の軽量化に寄与する十分な強度として、780MPa以上の引張強度(TS)を有する。鋼板の引張強度が800MPa以上、900MPa以上、又は1000MPa以上であってもよい。一方、本実施形態の構成で1470MPa超とすることは困難であると推定される。そのため、引張強度の上限は特に定める必要はないが、本実施形態において実質的な引張強度の上限を1470MPaとすることができる。また、鋼板の引張強度を1400MPa以下、1300MPa以下、又は1200MPa以下としてもよい。
本実施形態に係る高強度鋼板は、伸びの指標として引張試験における全伸びで14%以上を有してもよい。一方、本実施形態の構成で全伸びを35%超とすることは困難である。そのため、実質的な全伸びの上限は35%としてもよい。
本実施形態に係る高強度鋼板は、穴広げ性の指標として穴広げ率25%以上を有してもよい。一方、本実施形態の構成で穴広げ率を80%超とすることは困難である。そのため、実質的な穴広げ率の上限を80%としてもよい。
穴広げ率は、日本鉄鋼連盟規格JFS T 1001−1996記載の試験方法に準拠した穴広げ試験により評価できる。
本実施形態に係る高強度鋼板は、曲げ性の指標として限界曲げR(mm)を板厚t(mm)で除した値R/tを用いた場合、2.0以下のR/tを有してもよい。一方、本実施形態の構成で曲げ性の指標R/tを0.1以下とすることは困難である。そのため、実質的な曲げ性の指標R/tの下限値を0.1としてもよい。
限界曲げRは、種々の曲げ半径を適用した曲げ試験を繰り返し実施することによって求められる。曲げ試験では、JIS Z 2248(Vブロック90°曲げ試験)に準拠して曲げ加工を行う。曲げ半径(正確には、曲げの内側半径)は0.5mmピッチで変更する。曲げ試験における曲げ半径が小さいほど、鋼板に裂けきず及びその他の欠点が生じやすくなる。この試験において求められた、鋼板に裂けきず及びその他の欠点を生じさせない最小の曲げを限界曲げRとみなす。そして、この限界曲げRを鋼板の厚さtで割った値を、曲げ性を評価する指標R/tとして用いる。
次に、本実施形態に係る高強度鋼板の好ましい製造方法の一例について説明する。ただし、本実施形態に係る高強度鋼板の製造方法は特に限定されないことに留意されたい。上述の要件を満たす鋼板は、その製造方法に関わらず、全て本実施形態に係る鋼板であるとみなされる。
粗圧延は、スラブを所望の寸法形状にすればよく、その条件は特に限定しない。なお、粗圧延板の厚さは、仕上げ圧延工程における、圧延開始時から圧延完了時までの熱延鋼板先端から尾端までの温度低下量に影響を及ぼすため、これを考慮して決定することが好ましい。
K’/Si*≧2.5・・・(1)
ここで、Si≧0.35のときはSi*=140√Siとし、Si<0.35のときはSi*=80とする。なお、Siは鋼板のSi含有量(質量%)を表す。
K’=D×(DT−930)×1.5+Σ((FTn−930)×Sn)・・・(2)
ここで、Dは仕上げ圧延開始前の水圧デスケーリングの時間当たりの吹き付け量(m3/min)、DTは仕上げ圧延開始前の水圧デスケーリングを行う際の鋼板温度(℃)、FTnは仕上げ圧延のn段目における鋼板温度(℃)、Snは仕上げ圧延のn−1段目とn段目の間に水をスプレー上に鋼板に吹き付けるときの時間当たりの吹き付け量(m3/min)である。
焼鈍工程では、加熱温度を以下の式で計算されるAc1点〜Ac3点−10℃とする。
Ac1=723−10.7×Mn−16.9×Ni+29.1×Si+16.9×Cr
Ac3=879−346×C+65×Si−18×Mn+54×Al・・(9)
加熱時には低温変態組織のラス間などに生成した炭化物からフェライト−オーステナイト変態が生じ、板状のオーステナイトが生成する。オーステナイト変態しなかった領域は高温で焼き戻された低温変態組織(焼き戻しマルテンサイトや焼き戻しベイナイト)と考えることもできるが、転位密度は焼き戻しにより大きく減少しており、下部組織も不明瞭となっていることから、焼鈍後の組織観察においてフェライトとして評価させる領域である。そのため、ここでもフェライトと呼称する。なお、焼鈍後の組織観察において焼き戻しマルテンサイトやベイナイトと評価される領域は、加熱で生成したオーステナイトが後述する150℃〜550℃での保持中にベイナイト変態やマルテンサイト変態することで生成した組織を主に指す。
加熱温度をAc1点〜Ac3点−10℃とする理由は、フェライトの面積率を20%〜70%とするために、適切なフェライト−オーステナイト変態分率とするためである。加熱時間は10秒〜1000秒とする。保持時間が1秒未満であると、鋼中のセメンタイトが溶け残り、鋼板の特性が劣化する懸念がある。この効果は1000秒超で飽和し、生産性の低下につながることから、保持時間は1000秒を上限とする。
この温度域では、オーステナイトの一部をベイナイト変態やマルテンサイト変態させ、ベイナイト変態に伴い固溶炭素をオーステナイトに吐き出させることや、マルテンサイトの焼き戻しに伴い固溶炭素をオーステナイトに吐き出させることで、オーステナイトを安定化させる効果がある。150℃以下ではオーステナイトの大部分がマルテンサイト変態し、十分な残留オーステナイト量を得ることができない。一方、550℃以上では、パーライト変態が生じ、残留オーステナイトを十分に安定化できない。保持時間が10秒未満では、炭素の拡散が十分に起きず、残留オーステナイトを十分に安定化できない。1000秒超では、残留オーステナイトを安定化させる効果が飽和し、生産性が低下する。
合金化処理を行う場合は、常法にしたがって行えばよいが、合金化処理温度は460〜550℃とすることが好ましい。合金化処理が460℃未満であると、合金化速度が遅くなり生産性を損なうばかりでなく、合金化処理むらが発生するので、合金化処理温度は460℃以上とすることが好ましい。一方、合金化処理温度が550℃を超えると、パーライト変態が生じ、残留オーステナイトを十分に安定化できない。
また合金化処理は、溶融亜鉛めっき層中の鉄濃度が6.0質量%以上となるような条件で行うことが好ましい。
溶融亜鉛めっきや合金化溶融亜鉛めっきを施さなかった場合、上記のように製造した鋼板に、電気亜鉛めっき層を形成してもよい。電気亜鉛めっき層は、従来公知の方法により形成できる。
その後、表3に記載の各条件で仕上げ圧延後の冷却及び巻き取りを施した。
その後、全条件に対して酸洗を行ったが、一部の条件については酸洗の前または後工程で軽圧下を実施した。その後、加熱速度30℃/s〜150℃/sの速度で表3に記載の加熱温度まで昇温した。加熱後、表3に記載の時間、加熱温度で保持した。その後、条件Aでは、50〜100℃/sで250℃まで冷却し、400℃再加熱した後、300秒保持した。条件Bでは50〜100℃/sで360℃まで冷却し、50秒保持した。比較例である条件Cでは、100℃/sで100℃まで冷却し、300秒保持した。
その後、一部の条件は合金化溶融亜鉛めっきや溶融亜鉛めっきを施した。めっき工程においては、鋼板は400℃〜520℃の温度域にあった。
まず、ナイタール試薬及び特開昭59−219473号公報に開示の試薬を用いて、圧延方向に平行且つ表面に垂直な断面を腐食した。断面の腐食について、具体的には、100mlのエタノールに1〜5gのピクリン酸を溶解した溶液をA液とし、100mlの水に1〜25gのチオ硫酸ナトリウムおよび1〜5gのクエン酸を溶解した溶液をB液とし、A液とB液とを1:1の割合で混合して混合液とし、この混合液の全量に対して1.5〜4%の割合の硝酸を更に添加して混合した液を前処理液とした。また、2%ナイタール液に、2%ナイタール液の全量に対して10%の割合の上記前処理液を添加して混合した液を後処理液とした。圧延方向に平行且つ表面に垂直な断面を上記前処理液に3〜15秒浸漬し、アルコールで洗浄して乾燥した後、上記後処理液に3〜20秒浸漬した後、水洗し、乾燥することで、上記断面を腐食した。
なお、「ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイト」の合計の面積分率は、「上部ベイナイト」および「下部ベイナイトまたは焼き戻しマルテンサイト」の面積分率を測定することで得た。
まず、鋼板の圧延方向及び板厚方向に平行な断面を観察面として試料を採取し、観察面を研磨して鏡面に仕上げた。次いで、観察面における表面から1/4厚の位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の範囲の一つないし複数の観察視野において、合計で2.0×10−9m2以上(複数視野及び同一視野のいずれでも可)の面積についてEBSD法による結晶構造解析を行った。次に、上記の方法により測定した残留オーステナイト粒の結晶方位から、測定エラーを避けるため、長軸長さが0.1μm以上のオーステナイトのみを抜き出して、結晶方位マップを描いた。10°以上の結晶方位差を生じる境界を残留オーステナイト粒の結晶粒界とみなした。アスペクト比は、残留オーステナイト粒の長軸長さを短軸長さで除した値とした。長径は、残留オーステナイト粒の長軸長さとした。測定に当たってEBSD法により得られたデータの解析には、TSL社製の「OIM Analysys 6.0」を用いた。また、評点間距離(step)は0.01〜0.20μmとした。観察結果から、FCC鉄と判断される領域を残留オーステナイトとした。この結果から、1/8厚〜3/8厚の範囲において全残留オーステナイトに占める、アスペクト比2.0以上の残留オーステナイトの個数割合を求めた。
また、板幅方向に50mm間隔で10か所の位置におけるTS及びELの標準偏差を求めた。TSの標準偏差が50MPa以下であり、且つELの標準偏差が1%以下である鋼板を、材質安定性に優れた鋼板と判定した。
また、板幅方向に50mm間隔で10か所の位置でR/tを測定し、その標準偏差を求めた。
11 表面(圧延面)
12 圧延方向に平行且つ表面に垂直な断面
121 圧延方向に平行且つ表面に垂直な断面の板厚1/4位置
13 残留オーステナイトの測定面
131 残留オーステナイトの測定面における、表面(圧延面)から1/8厚〜3/8厚の範囲
RD 圧延方向(Rolling Direction)
TD 板厚方向(Thickness Direction)
WD 板幅方向(Width Direction)
Claims (3)
- 化学成分として、質量%で、
C:0.030〜0.280%、
Si:0.50〜2.50%、
Mn:1.00〜4.00%、
sol.Al:0.001〜2.000%、
P:0.100%以下、
S:0.0200%以下、
N:0.01000%以下、
O:0.0100%以下、
B:0〜0.010%、
Ti:0〜0.20%、
Nb:0〜0.20%、
V:0〜1.000%、
Cr:0〜1.000%、
Mo:0〜1.000%、
Cu:0〜1.000%、
Co:0〜1.000%、
W:0〜1.000%、
Ni:0〜1.000%、
Ca:0〜0.0100%、
Mg:0〜0.0100%、
REM:0〜0.0100%、
Zr:0〜0.0100%、及び
残部:Fe及び不純物
を含み、
金属組織が、面積率で、
フェライト:20%〜70%、
残留オーステナイト:5%〜40%、
フレッシュマルテンサイト:0%〜30%、
焼き戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計:20%〜75%、及び
パーライト及びセメンタイトの合計:0%〜10%
からなり、
表面から1/8厚〜3/8厚の範囲において、全残留オーステナイトの個数に対する、アスペクト比2.0以上の残留オーステナイトの個数割合が50%以上であり、
圧延方向に平行且つ前記表面に垂直な断面の板厚1/4位置において、板幅方向に沿って50mmおきに10か所で測定されたフェライトの面積率の標準偏差が10%未満であり、
引張強度が780MPa以上である
ことを特徴とする高強度鋼板。 - 前記板幅方向に50mm間隔で10か所の位置において、表面粗さRaの標準偏差が0.5μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の高強度鋼板。
- 前記化学成分として、質量%で、
B:0.001%〜0.010%、
Ti:0.01〜0.20%、
Nb:0.01〜0.20%、
V:0.005%〜1.000%、
Cr:0.005%〜1.000%、
Mo:0.005%〜1.000%、
Cu:0.005%〜1.000%、
Co:0.005%〜1.000%、
W:0.005%〜1.000%、
Ni:0.005%〜1.000%、
Ca:0.0003%〜0.0100%、
Mg:0.0003%〜0.0100%、
REM:0.0003%〜0.0100%、及び
Zr:0.0003%〜0.0100%
からなる群から構成される少なくとも1種を含有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の高強度鋼板。
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