TW201527550A - 鋼板及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種鋼板，其化學組成以質量%計，含有C：0.050%~0.40%、Si：0.50%~3.0%、Mn：3.0%~8.0%、sol.Al：0.001%~3.0%，且金屬組織以體積%計，含有10%~40%的沃斯田鐵；前述沃斯田鐵中的平均C濃度以質量%計為0.30%~0.60%；前述金屬組織中以從所測得的維氏硬度最大值減去最小值後的值所表示之組織均勻性為30Hv以下；拉伸強度為900MPa~1800MPa。

Description

鋼板及其製造方法 發明領域

本發明係有關於一種適合於如汽車用鋼板、油井管用鋼板及建築構造用鋼板之延展性為不可缺少的用途之超高強度鋼板及其製造方法。具體而言，本發明有關於一種拉伸強度為900MPa以上，而且具有優異的延展性及衝撃特性之超高強度鋼板及其製造方法。

發明背景

近年來，從保護地球環境的觀點，係要開始有助於省能源化之素材。在汽車用鋼板、油井管用鋼板及建築構造用鋼板等的領域，可能應用在鋼板的輕量化和嚴酷的使用環境之超高強度鋼板的需要提高，而且其應用範圍擴大中。其結果，在該等的區域所使用的超高強度鋼板，係不僅是強度特性，而且確保在使用環境之安全性亦變為重要。具體而言，藉由提高鋼板的延展性而提升對外部的塑性變形之容許度係變為重要。

例如，汽車衝撞構造體時，為了藉由車輛的耐衝撞用構件充分地緩和該衝撃，鋼板的拉伸強度必須為 900MPa以上，而且拉伸強度(TS)與總伸長率(EL)的乘積之值(TS×EL)必須為24000MPa．%以上。但是，因為延展性係伴隨著拉伸強度的上升而顯著地降低，以往完全沒有滿足前述特性且工業上能夠量產之超高強度鋼板。因此，為了改善超高強度鋼板的延展性，已進行許多研究開發，而且有提案揭示將其實現之組織控制方法。

例如，專利文獻1係揭示藉由對使其含有1.2%~1.6%(在本說明書之有關於鋼的化學組成，%係全部以質量%計)的Si、2%左右的Mn之鋼板，將加熱溫度與及沃斯田回火(austempering)的保持條件最佳化而進行控制金屬組織，使鋼板含有10%左右的沃斯田鐵，能夠得到具有80kg/mm2(784MPa)以上的拉伸強度及優異的延展性之鋼板。

專利文獻2係揭示藉由將含有0.17%以上的C、Si及Al為合計1.0%~2.0%、2%左右的Mn之鋼板，加熱至沃斯田鐵的單相溫度區域且急冷至50℃~300℃的溫度範圍，進而再加熱而控制金屬組織，使鋼板含有麻田散鐵與沃斯田鐵之雙方，能夠得到具有980MPa以上的拉伸強度及優異的延展性之鋼板。

專利文獻3係揭示藉由將含有0.10%的C、0.1%的Si、5%的Mn之鋼板，於A₁點以下進行熱處理，能夠得到拉伸強度與伸長率的乘積之值為顯著較高的鋼板。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-269920號公報

專利文獻2：日本特開2010-90475號公報

專利文獻3：日本特開2003-138345號公報

發明概要

如上述，針對提供延展性優異的超高強度鋼板，雖然有提案揭示若干種技術，但是如以下敘述，該等係任一者均無法說是充分。

在專利文獻1所揭示的技術，係無法使鋼板的拉伸強度為900MPa以上無法。其原因是在專利文獻1所揭示的技術，為了提高在鋼板所含有的沃斯田鐵之安定性，而在加熱中及至600℃為止的冷卻中促進肥粒鐵生成。肥粒鐵生成時，鋼板的拉伸強度係顯著地低落。因而，專利文獻1所揭示的技術，係無法應用在將900MPa以上的拉伸強度設為必要之鋼板。

在專利文獻2所揭示的技術，因為對製造方法缺乏材質安定性，所以應用所得到的鋼板之構造物的安全性係無法確保。亦即，在專利文獻2所揭示的技術，急冷以後的熱處理條件，具體而言係藉由冷卻速度、冷卻停止溫度(停止冷卻之溫度)、再加熱條件來控制拉伸強度。但是，如專利文獻2所示，在將冷卻速度設為8℃/秒以上且將加熱後的鋼板冷卻至50℃~300℃的溫度範圍時，由於變態發熱等致使鋼板的溫度分布係變為非常不均勻。亦即，專利文獻2 所揭示的技術，有冷卻速度及冷卻停止溫度的控制係非常困難之不可避免的問題。冷卻時的溫度分布不均勻時，鋼板的強度分布係非常不均勻，因脆弱的低強度部早期斷裂，致使應用該鋼板之構造物的安全性係無法確保。因而，專利文獻2所揭示的技術係缺乏材質安定性者，而無法應用在將安全性設為必要之鋼板。

使用專利文獻3所揭示的技術所能夠得到的製品(鋼板)，因為缺乏衝撃特性，所以應用該鋼板之構造物的安全性係無法確保。亦即，在專利文獻3所揭示的技術，係藉由利用Mn偏析，而在A₁點以下的溫度區域之加熱中使大量的沃斯田鐵生成。另一方面，因為在A₁點以下加熱，引起粗大的雪明碳鐵(cementite)大量地析出，所以在變形時容易產生局部的應力集中。因該應力集中，致使在鋼板所含有的沃斯田鐵在衝撃變形的初期進行麻田散鐵變態且使其周邊產生空隙。其結果，鋼板的衝撃特性低落。因而，使用專利文獻3所揭示的技術所能夠得到的鋼板，因為缺乏衝撃特性，所以無法使用作為將安全性設為必要之鋼板。

如此，針對提供具有900MPa以上的拉伸強度，同時延展性優異之超高強度鋼板，已有提案揭示若干技術。但是，任一者缺乏材質安定性或衝撃特性，而無法說是充分。

為了解決上述的問題，本發明之目的係提供一種具有900MPa以上的拉伸強度，同時具有優異的延展性及衝撃特性之超高強度鋼板及其製造方法。

在此，所謂「優異的延展性」，係指拉伸強度與總伸長率的乘積之值為24000MPa．%以上。又，所謂「優異的衝撃特性」，係指於0℃的查拜式試驗之衝撃值為20J/cm²以上。

為了解決前述課題，本發明者等進行專心研討的結果。其結果，得知下列係重要的：針對鋼板的化學組成，係大量地使其含有Si及Mn；針對製造方法，係對其所具有的化學組成而應用最適合的熱處理條件；而且，針對提供熱處理之素材鋼板，使其組織成為微細的麻田散鐵單相。如上述，得到以下新知識：藉由控制素材及熱處理條件，能夠穩定地製造先前的技術所無法製造之具有900MPa以上的拉伸強度，同時具有優異的延展性及衝撃特性之超高強度鋼板。本發明係基於該知識而進行，其要旨係如以下。

(1)亦即，本發明的一態樣之鋼板，其化學組成以質量%計為C：0.050%~0.40%、Si：0.50%~3.0%、Mn：3.0%~8.0%、sol.Al：0.001%~3.0%、P：0.05%以下、S：0.01%以下、N：0.01%以下、Ti：0%~1.0%、Nb：0%~1.0%、V：0%~1.0%、Cr：0%~1.0%、Mo：0%~1.0%、Cu：0%~1.0%、Ni：0%~1.0%、Ca：0%~0.01%、Mg：0%~0.01%、REM：0%~0.01%、Zr：0%~0.01%、B：0%~0.01%、及Bi：0%~0.01%，剩餘部分為Fe及不純物；其金屬組織以體積%計，含有10%~40%的沃斯田鐵；前述沃斯田鐵中的平均C濃度以質量%計為0.30%~0.60%；前述金屬組織中以從所測得的維氏 硬度最大值減去最小值後的值所表示之組織均勻性為30Hv以下；拉伸強度為900MPa~1800MPa。

(2)如上述(1)之鋼板，其中前述化學組成以質量%計，可以含有選自於由下述所構成群組中之1種或2種以上：Ti：0.003%~1.0%、Nb：0.003%~1.0%、V：0.003%~1.0%、Cr：0.01%~1.0%、Mo：0.01%~1.0%、Cu：0.01%~1.0%及Ni：0.01%~1.0%。

(3)如上述(1)或(2)之鋼板，其中前述化學組成以質量%計，可以含有選自於由下述所構成群組中之1種或2種以上：Ca：0.0003%~0.01%、Mg：0.0003%~0.01%、REM：0.0003%~0.01%、Zr：0.0003%~0.01%及B：0.0003%~0.01%。

(4)如上述(1)至(3)項中任一項之鋼板，其中前述化學組成以質量%計，可以含有Bi：0.0003%~0.01%。

(5)如上述(1)至(4)項中任一項之鋼板，其中前述化學組成以質量%計，可以含有Mn：4.0%~8.0%。

(6)本發明的一態樣之鋼板的製造方法，係對具有如(1)至(5)項中任一項之化學組成之素材鋼板施行熱處理，且該素材鋼板具有舊沃斯田鐵的平均粒徑為20μm以下且麻田散鐵單相的金屬組織；前述熱處理含有：保持步驟，係將前述素材鋼板於670℃~小於780℃且小於Ac₃點的溫度下保持5秒~120秒鐘；及冷卻步驟，係接著前述保持步驟，以從前述溫度區域至150℃為止的平均冷卻速度為5℃/秒~500℃/秒之方式，冷卻前述素材鋼板，。

依照本發明，係能夠製造儘管拉伸強度為900MPa以上之高強度，延展性及衝撃特性亦優異之超高強度鋼板。本發明之超高強度鋼板，係能夠廣泛地使用在產業上特別是汽車領域及能源領域、以及建築領域等。又，因為拉伸強度太高時，會有低溫韌性劣化之情形，所以鋼板的拉伸強度係以1800MPa以下為佳。

用以實施發明之形態

以下，針對本發明的一實施形態之鋼板，具體地進行說明。

1.化學組成

本實施形態之鋼板(延展性及衝撃特性優異之超高強度鋼板)的化學組成係如以下。如上述，在本實施形態之表示各元素的含量之「%」係質量%。

C：0.050%~0.40%

C係促進沃斯田鐵的生成且有助於強度上升及延展性提升之元素。為了使鋼板的拉伸強度為900MPa以上且使鋼板的拉伸強度與伸長率的乘積之值(TS×EL)為24000MPa．%以上，係將C含量的下限設為0.050%。在將其他元素控制在適當的範圍之同時，將C含量設為0.080%以上時，拉伸強度係成為1000MPa以上。因而，C含量係以設為0.080%以上為佳。但是，C含量大於0.40%時，衝撃特性劣化。因此， 將C含量的上限設為0.40%。C含量的較佳上限為0.25%。

Si：0.50%~3.0%

Si係促進沃斯田鐵的生成且有助於強度上升及延展性提升之元素。為了使鋼板的拉伸強度與伸長率的乘積之值為24000MPa．%以上係將Si含量的下限設為0.50%。將Si含量設為1.0%以上時，熔接性提升。因而，以將Si含量的下限設為1.0%為佳。但是，Si含量大於3.0%時，衝撃特性劣化。因此，Si含量的上限係設為3.0%。

Mn：3.0%~8.0%

Mn係促進沃斯田鐵的生成且有助於強度上升及延展性提升之元素。使Mn含量為3.0%以上時，Mn微偏析所致之組織的不均勻性係變小，使得沃斯田鐵能夠均勻地分散。其結果，能夠使鋼板的拉伸強度為900MPa以上，而且使鋼板的拉伸強度與伸長率的乘積之值為24000MPa．%以上。因此，將Mn含量的下限設為3.0%。又，C含量為0.40%以下時，使Mn含量為4.0%以上時，沃斯田鐵的安定性提高，而且因為加工硬化持續，所以拉伸強度成為1000MPa以上。因而，以將Mn含量的下限設為4.0%為佳。但是，Mn含量大於8.0%時，在轉爐之精煉、鑄造係顯著地變為困難。因此，Mn含量的上限係設為8.0%。Mn含量的較佳上限為6.5%。

P：0.05%以下

P係以不純物的方式含有之元素。但是，因為亦是有助於強度上升之元素，亦可積極地使其含有。但是，P含量大於0.05%時，鑄造係顯著地變為困難。因此，P含量的上限 係設為0.05%。P含量的較佳上限為0.02%。

因為P含量係以較低為佳，所以P含量的下限係設為0%。但是，從製造成本等的觀點，將P含量的下限設為0.003%亦無妨。

S：0.01%以下

S係以不純物的方式含有且是使鋼板的衝撃特性顯著地劣化之元素。因此，將S含量的上限設為0.01%。S含量的較佳上限為0.005%。更佳上限為0.0015%。

因為S含量係以較低為佳，所以S含量的下限為0%。但是，從製造成本等的觀點，將S含量的下限設為0.0003%亦無妨。

sol.Al：0.001%~3.0%

Al係具有將鋼脫酸的作用之元素。為了將鋼板健全化，係將sol.Al含量的下限設為0.001%。sol.Al含量的較佳下限為0.010%。另一方面，sol.Al含量大於3.0%時，鑄造係顯著地變為困難。因此，sol.Al含量的上限係設為3.0%。sol.Al含量的較佳上限為1.2%。又，所謂sol.Al含量，係表示鋼板中的酸可溶性Al之含量。

N：0.01%以下

N係以不純物的方式含有且係使鋼板的耐時效性顯著地劣化之元素。因此，將N含量的上限設為0.01%。N含量的較佳上限為0.006%，更佳上限為0.003%。因為N含量係以較低為佳，N含量的下限為0%。但是，從製造成本等的觀點，將N含量的下限設為0.001%亦無妨。

選自於由下述所構成群組中之1種或2種以上：Ti：1.0%以下、Nb：1.0%以下、V：1.0%以下、Cr：1.0%以下、Mo：1.0%以下、Cu：1.0%以下及Ni：1.0%以下

該等元素係用以穩定地確保鋼板強度之有效的元素。因而，係可以含有該等元素的1種或2種以上。但是，任一元素均是其含量大於1.0%時，進行鋼板的熱加工係變為困難。因此，含有時之各元素的含量係各自如前述設定。該等元素係未必需要含有。因此，不必特別限制含量的下限，該等的下限為0%。

又，為了更確實地得到該等元素的效果，以滿足Ti：0.003%以上、Nb：0.003%以上、V：0.003%以上、Cr：0.01%以上、Mo：0.01%以上、Cu：0.01%以上及Ni：0.01%以上之至少一者為佳。

選自於由下述所構成群組中之1種或2種以上：Ca：0.01%以下、Mg：0.01%以下、REM：0.01%以下、Zr：0.01%以下及B：0.01%以下

該等元素係具有提高低溫韌性的作用之元素。因而，亦可含有該等元素的1種或2種以上。但是，任一元素均是其含量大於0.01%時，鋼板的表面性狀劣化。因此，含有時之各元素的含量係各自如前述設定。該等元素係未必需要含有。因此，不必特別限制含量的下限，該等的下限為0%。

又，為了更確實地得到該等元素的效果，以將該等元素的至少一種之含量設為0.0003%以上為佳。在此，REM係指Sc、Y及鑭系元素(Lanthanoid)的合計17元素，前述REM的 含量係意味著該等元素的合計含量。鑭系元素時，在工業上係以美鈰合金(Misch metal)的形式添加。

Bi：0.01%以下

Bi係減低Mn的偏析且緩和機械特性的各向異性之元素。因而，亦可含有Bi用以得到該效果。但是，Bi含量大於0.01%時，進行鋼板的熱加工係變為困難。因此，含有時係將Bi含量的上限設為0.01%。Bi係未必需要含有。因此，不必特別限制含量的下限，其下限為0%。

又，為了更確實地得到含有Bi之效果，以將Bi含量設為0.0003%以上為佳。

2.金屬組織

本實施形態之鋼板係具有金屬組織，該金屬組織係具有前述化學組成，同時以體積%計，含有10%~40%的沃斯田鐵，而且前述沃斯田鐵中的平均C濃度係以質量%計為0.30%~0.60%。該金屬組織係能夠藉由在具有前述的化學組成之素材鋼板，應用後述的製造方法來得到。

沃斯田鐵的體積率：10%~40%

在具有前述化學組成之鋼板的金屬組織，沃斯田鐵體積率為10%以上時，能夠同時得到900MPa以上的拉伸強度及優異的延展性。沃斯田鐵體積率小於10%時，延展性提升係不充分。因而，本實施形態之鋼板的沃斯田鐵體積率的下限係設為10%。另一方面，沃斯田鐵的體積率大於40%時，耐延遲破壞特性劣化。因此，本實施形態之鋼板的沃斯田鐵的體積率之上限係設為40%。

又，為了確保900MPa以上的拉伸強度，作為沃斯田鐵以外的剩餘部分組織，係以麻田散鐵為佳且以不含有肥粒鐵為佳。

沃斯田鐵中的平均C濃度：0.30質量%~0.60質量%

具有前述化學組成之鋼板的沃斯田鐵中的平均C濃度為0.30質量%以上時，鋼板的衝撃特性提升。該平均C濃度小於0.30質量%時，衝撃特性的提升係變為不充分。因而，本實施形態之鋼板的沃斯田鐵中的平均C濃度之下限係設為0.30質量%。另一方面，該平均C濃度大於0.60質量%時，因為伴隨著生成TRIP現象，麻田散鐵變為硬質，致使其附近容易產生微龜裂，所以衝撃特性劣化。因此，本實施形態之鋼板的沃斯田鐵中的平均C濃度之上限係設為0.60質量%。

組織均勻性

在具有前述化學組成之鋼板的金屬組織，以所測定的維氏硬度之最小值與最大值之差(最大值-最小值)表示之組織均勻性為30Hv以下時，能夠抑制不均勻的變形且能夠穩定地確保良好的延展性。因而，本實施形態之鋼板的組織均勻性係設為30Hv以下。因為維氏硬度最大值與最小值之差係以較小為佳，所以組織均勻性的下限為0。

又，組織均勻性係使用維氏試驗機以1kg的荷重測定5點的硬度，來求取此時的維氏硬度最大值與最小值之差。

3.製造方法

以下說明本實施形態之鋼板的較佳製造方法(本實施形態之製造方法)。

如前述，為了得到具有900MPa以上的拉伸強度、優異的延展性及衝撃特性之超高強度鋼板，針對熱處理後的金屬組織，係以體積%計使其含有10%~40%的沃斯田鐵，而且將沃斯田鐵中的平均C濃度，以質量%計設為0.30%~0.60%係重要的。此種金屬組織係能夠藉由將具有前述範圍的化學組成，而且舊沃斯田鐵的平均粒徑為20μm以下，同時具有麻田散鐵單相的金屬組織之鋼板，使用作為素材(素材鋼板)且進行以下的熱處理來得到。具體而言，係能夠藉由將該素材鋼板加熱至670℃以上且小於780℃而且小於Ac₃點之溫度區域，在該溫度區域保持5秒鐘~120秒鐘(保持步驟)，其次，以從前述溫度區域至150℃為止的平均冷卻速度為5℃/秒~500℃/秒之方式進行冷卻(冷卻步驟)來得到。

又，即便進行熱處理，鋼板的化學組成係沒有變化。亦即，在熱處理前的鋼板(素材鋼板)與本實施形態之鋼板之間，化學組成係沒有變化。

提供熱處理之鋼板(素材鋼板，亦即熱處理前的鋼板)的金屬組織

提供熱處理之鋼板係使用具有上述的化學組成且舊沃斯田鐵的平均粒徑為20μm以下，同時具有麻田散鐵單相的金屬組織之鋼板。藉由將具有此種金屬組織之鋼板，以後述的條件進行熱處理，能夠得到維持拉伸強度為900MPa以 上的高強度，同時延展性及衝撃特性優異之超高強度鋼板。

提供熱處理之鋼板的組織不是麻田散鐵單相時，因為熱處理中的沃斯田鐵成長延遲，所以熱處理後的沃斯田鐵體積率降低。又，提供熱處理之鋼板的組織不是麻田散鐵單相時，在熱處理後的鋼板，TS×EL低落，在衝撞時會早期斷裂。

舊沃斯田鐵的平均粒徑大於20μm時，因為在反應初期，C偏在沃斯田鐵係變為顯著，所以會擔心沃斯田鐵中的平均C濃度大於0.60質量%。

具有如上述的金屬組織之提供熱處理之鋼板(素材鋼板)，係例如能夠藉由將具有上述的化學組成之鋼片等的鋼，於850℃以下進行熱加工，其次，以20℃/秒以上的冷卻速度急冷至室溫為止，或是在冷加工後，加熱至成為沃斯田鐵單相之溫度且以20℃/秒以上的冷卻速度急冷至室溫為止來製造。舊沃斯田鐵的平均粒徑為20μm以下時，亦可將該鋼板進行回火。

又，為了進一步提高熱處理後的鋼板的組織均勻性，亦可在鋼片階段，於1150℃~1350℃保持0.5小時~10小時。

加熱、保持條件(熱處理條件)：在670℃以上且小於780℃而且小於Ac₃點之溫度區域保持5秒鐘~120秒鐘

將舊沃斯田鐵的平均粒徑為20μm以下，同時具有麻田散鐵單相的金屬組織之素材鋼板，在670℃以上且小於780℃且小於成為依照下述式(1)所規定的沃斯田鐵單相之Ac₃ 點(℃)的溫度區域，進行加熱且在該溫度區域保持5秒鐘~120秒鐘保持。

在此，Ac₃點係能夠使用各元素的含量且藉由以下的式(1)來算出。

Ac₃=910-203×(C^0.5)-15.2×Ni+44.7×Si+104×V+31.5×Mo-30×Mn-11×Cr-20×Cu+700×P+400×Al+50×Ti．．．(1)

在前述式中之各元素記號，係表示在鋼板的化學組成之該元素的含量(單位：質量%)。

保持溫度小於670℃時，在熱處理後的鋼板所含有之沃斯田鐵中的平均C濃度變為太大。其結果，在熱處理後的鋼板，不僅是衝撃特性劣化，而且難以確保900MPa以上的拉伸強度。因而，保持溫度的下限係設670℃。另一方面，保持溫度成為780℃以上、或是Ac₃點以上時，在熱處理後的鋼板未含有適量的沃斯田鐵且延展性顯著劣化。因而，保持溫度係設為小於780℃且小於Ac₃點。在此，所謂小於780℃且小於Ac₃點的溫度，係指Ac₃點為小於780℃時，為小於Ac₃點的溫度，Ac₃點為780℃以上時，為小於780℃的溫度。

另一方面，保持時間小於5秒鐘時，在鋼板殘留溫度分布而難以穩定地確保熱處理後的拉伸強度。因而，保持時間的下限係設為5秒鐘。另一方面，保持時間大於120秒鐘時，在熱處理後的鋼板所含有的沃斯田鐵中之平均C濃度變為太小，致使衝撃特性劣化。因而，將保持時間的上限設為120秒。又，加熱至670℃以上且小於780℃且小於Ac₃點 且於該溫度區域保持5秒鐘~120秒鐘時，以將平均加熱速度設為0.2℃/秒~100℃/秒為佳。平均加熱速度比0.2℃/秒更慢時，生產性低落。另一方面，保使通常的爐時，平均加熱速度比100℃/秒更快時，難以控制保持溫度。但是，使用高頻加熱等時，即便以大於100℃/秒的升溫速度加熱，亦能夠得到前述的效果。

從加熱時的保持溫度區域至150℃為止之平均冷卻速度(熱處理條件)：5℃/秒~500℃/秒

上述的加熱保持之後，其次，係以從加熱保持的溫度區域至150℃為止之平均冷卻速度為5℃/秒~500℃/秒之方式進行冷卻。前述平均冷卻速度小於5℃/秒時，軟質的肥粒鐵和波來鐵(pearlite)係過度地生成，在熱處理後的鋼板難以確保900MPa以上的拉伸強度。因而，前述平均冷卻速度的下限係設為5℃/秒。另一方面，前述平均冷卻速度大於500℃/秒時，容易產生燒裂。因而，前述平均冷卻速度的上限係設為500℃/秒。又，將至150℃為止之平均冷卻速度設為5℃/秒~500℃/秒時，在150℃以下之冷卻速度係可以與上述範圍相同亦可以不同。

依照上述之本實施形態之製造方法，能夠製造以體積%計，含有10%~40%的沃斯田鐵；上述沃斯田鐵中的平均C濃度係以質量%計，具有0.30%~0.60%的金屬組織；拉伸強度為900MPa以上且延展性及衝撃特性之超高強度鋼板。

實施例

將具有在表1所顯示的化學組成及在表2所顯示的金屬組織之素材鋼板，以在表3所顯示的條件提供熱處理。

所使用的素材鋼板，係將在實驗室所熔製的鋼胚(slab)熱加工而製成。將該素材鋼板切斷成為厚度3mm、寬度100mm、長度200mm的大小，而且以表3的條件進行加熱、保持及冷卻。將熱電偶貼在鋼板表面且進行測定熱處理中的溫度。在表3所顯示的平均加熱速度係在從室溫至加熱溫度為止的溫度區域之值、保持時間係於加熱溫度所保持的時間，平均冷卻速度係在從保持溫度至150℃為止的溫度區域之值。針對提供熱處理之鋼板的金屬組織、藉由熱處理能夠得到之鋼板的金屬組織及機械性質，係如以下說明，藉由金屬組織觀察、X射線繞射測定、拉伸試驗、及查拜式試驗來調查。以上的試驗結果係整理而顯示在表4。

(提供熱處理之鋼板(素材鋼板)的金屬組織)

藉由使用電子顯微鏡觀察及拍攝提供熱處理之鋼板的剖面，而且解析合計0.04mm2的區域，而鑑定金屬組織，同時測定舊沃斯田鐵的平均粒徑。舊沃斯田鐵的平均粒徑係藉由測定在所得到的觀察影像之平均切片長度，而且使其長度成為1.78倍而得到。

觀察位置係在板厚的大略1/2之位置(1/2t的位置)且避開中心偏析部之位置。避開中心偏析部之理由係如以下。相對於鋼板的代表性金屬組織，中心偏析部係具有局部性不同的金屬組織之情形。但是，相對於板厚整體，中心偏 析部係微小的區域，對於鋼板的特性幾乎不造成影響。亦即，中心偏析部的金屬組織，不能說是代替鋼板的金屬組織。因此，在鑑定金屬組織時，係以避開中心偏析部為佳。

(在熱處理後的鋼板之沃斯田鐵的體積率)

從熱處理後的各鋼板切取寬度25mm、長度25mm的試片，對該試片施行化學研磨而減厚0.3mm，而且對化學研磨後的試片之表面，實施X射線繞射3次。解析所得到的波形(profile)且將各自平均而算出沃斯田鐵的體積率。

(在熱處理後的鋼板之沃斯田鐵中的平均C濃度)

將藉由X射線繞射所得到的前述波形進行解析且算出沃斯田鐵的晶格常數(a：單位為Å)，而且基於下述(2)式決定沃斯田鐵中的平均C濃度(c：單位係質量%)。

c=(a-3.572)/0.033．．．(2)

(組織均勻性)

使用維氏試驗機且以1kg的荷重測定5點的硬度，而且進行評價維氏硬度最大值與最小值之差作為組織均勻性。

(拉伸試驗)

從熱處理後的各鋼板，採取厚度2.0mm的JIS5號拉伸試片，依據JIS Z2241進行拉伸試驗而測定TS(拉伸強度)及EL(總伸長率)。又，從該TS及El算出TS×EL。

(衝撃特性)

將熱處理後的鋼板，進行表背面磨削使厚度成為1.2mm且製造V凹口試片。將該試片積層4片且進行螺絲固定之後，提供依據JIS Z2242之查拜式衝撃試驗。衝撃特性係將於0 ℃的衝撃值為20J/cm²以上時判定為良好，將小於其之情況判定為不良。

如表4所顯示，依照本發明之供試材No.1、3、4、8、10、12、14、18、20、23、24、26、27及28係具有900MPa以上的拉伸強度，同時延展性優異，拉伸強度與總伸長率的乘積(TS×EL)之值為24000MPa．%以上。而且，於0℃之查拜式試驗的衝撃特性亦良好，衝撃值為20J/cm²以上。特別是供試材No.4、10、12、14、18、20、23、24、26、27及28係C含量及Mn含量為較佳範圍，拉伸強度變為非常高，為1000MPa以上。

又，沃斯田鐵以外的組織係任一者均是麻田散鐵。

另一方面，供試材No.2係因為所提供熱處理之鋼板的金屬組織為不適當，所以熱處理後的沃斯田鐵體積率低且延展性低。供試材No.5係因為所提供熱處理之鋼板(素材鋼板)的舊沃斯田鐵粒徑為不適當，所以在熱處理後的鋼板，沃斯田鐵中的平均C濃度變高且衝撃特性差。供試材No.6、22及25係化學組成為不適當，所以延展性差且亦無法得到作為目標之拉伸強度。又，22及25係組織均勻性亦無法滿足目標值。供試材No.7、11及17係化學組成為不適當，所以衝撃特性差。供試材No.9係熱處理後的冷卻速度太低，無法得到必要的拉伸強度。供試材No.13及15係熱處理時的保持溫度為太高，無法得到所需要的組織且延展性差。供試材No.16係因為化學組成為不適當，所以延展性差。供試材No.19係因為熱處理時的保持溫度為太低，無法得到所需要的組織，所以衝撃特性差且無法到必要的拉伸強度。供試材No.21係因為熱處理的保持時間太長，無法得到所需 要的組織，所以衝撃特性。

產業上之利用可能性

依照本發明，能夠製造儘管拉伸強度為900MPa以上之高強度，延展性及衝撃特性亦優異之超高強度鋼板。本發明之超高強度鋼板，係在例如汽車領域及能源領域、以及建築領域能夠廣泛地使用，產業上的利用價值高。

Claims (6)

1. 一種鋼板，其特徵在於其化學組成以質量%計為：C：0.050%~0.40%、Si：0.50%~3.0%、Mn：3.0%~8.0%、sol.Al：0.001%~3.0%、P：0.05%以下、S：0.01%以下、N：0.01%以下、Ti：0%~1.0%、Nb：0%~1.0%、V：0%~1.0%、Cr：0%~1.0%、Mo：0%~1.0%、Cu：0%~1.0%、Ni：0%~1.0%、Ca：0%~0.01%、Mg：0%~0.01%、REM：0%~0.01%、Zr：0%~0.01%、B：0%~0.01%、及Bi：0%~0.01%，剩餘部分為Fe及不純物； 其金屬組織以體積%計，含有10%~40%的沃斯田鐵；前述沃斯田鐵中的平均C濃度以質量%計為0.30%~0.60%；前述金屬組織中以從所測得的維氏硬度最大值減去最小值後的值所表示之組織均勻性為30Hv以下；拉伸強度為900MPa~1800MPa。
2. 如請求項1之鋼板，其中前述化學組成以質量%計，含有選自於由下述所構成群組中之1種或2種以上：Ti：0.003%~1.0%、Nb：0.003%~1.0%、V：0.003%~1.0%、Cr：0.01%~1.0%、Mo：0.01%~1.0%、Cu：0.01%~1.0%及Ni：0.01%~1.0%。
3. 如請求項1或2之鋼板，其中前述化學組成以質量%計，含有選自於由下述所構成群組中之1種或2種以上：Ca：0.0003%~0.01%、Mg：0.0003%~0.01%、REM：0.0003%~0.01%、Zr：0.0003%~0.01%及B：0.0003%~0.01%所組成群組之1種或2種以上。
4. 如請求項1至3項中任一項之鋼板，其中前述化學組成以質量%計，含有Bi：0.0003%~0.01%。
5. 如請求項1至4項中任一項之鋼板，其中前述化學組成以質量%計，含有Mn：4.0%~8.0%。
6. 一種鋼板的製造方法，係對具有如請求項1至5項中任一項之化學組成的素材鋼板施行熱處理，且該素材鋼板具有舊沃斯田鐵的平均粒徑為20μm以下且麻田散鐵單相 的金屬組織；前述熱處理含有：保持步驟，係將前述素材鋼板於670℃~小於780℃且小於Ac₃點的溫度下保持5秒~120秒；及冷卻步驟，係接著前述保持步驟，以從前述溫度區域至150℃為止的平均冷卻速度為5℃/秒~500℃/秒之方式，冷卻前述素材鋼板。