TW201702405A - 鋼板 - Google Patents

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Riki Okamoto
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Abstract

一種鋼板，含有：基鐵、於基鐵表面之厚度在10.0μm以下的鏽皮、及於基鐵與鏽皮之間的內部氧化物。於內部氧化物中，Cr濃度之平均值為1.50質量%~5.00質量%，且於軋延方向之長度為50μm的範圍內，距離1μm相鄰之2個測量區域間的Cr濃度比在0.90以下或在1.11以上之部分係1個以上。將Ti含量(質量%)設為[Ti]、N含量(質量%)設為[N]時，相對於式「Tieff=[Ti]-48/14[N]」所示之參數Tieff，粒徑在100nm以上且1μm以下之碳化物或碳氮化物所含的Ti量之比例為30%以下。

Description

鋼板 技術領域
本發明有關於一種適用於貨車構架等較長之構造用構件的高強度鋼板。
背景技術
為了提升燃料費來減少廢氣，正期待汽車、軌道車等運輸機械之輕量化。雖然為了使運輸機械輕量化而於運輸機械之構件使用薄之鋼板係有效的，但為了使用薄之鋼板並確保所期之強度，仍以鋼板本身具有高強度為佳。
運輸機械之構件，例如貨車之側架，由成本等觀點來看，有使用殘留有熱軋延中生成之鏽皮(黑皮)之鋼板的情形。但，以往之殘留有鏽皮之鋼板於經過整平設備等調整時、或於使用者進行彎曲、擠壓等加工時，有鏽皮剝離的情形。產生鏽皮剝離時，需進行附著有鏽皮之軋輥或模具的處理。又，處理後殘留有鏽皮時，有之後鏽皮被壓入經處理之鋼板而於該鋼板產生凹陷圖樣的情形。因此，對於殘留有鏽皮之鋼板要求鏽皮不易自基鐵剝離的優異鏽皮密著性。
以提升鏽皮密著性為目的之鋼板係眾所周知，但以往之鋼板未能兼具良好之機械特性及優異之鏽皮密著性。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2014-31537號公報
專利文獻2：日本專利特開2012-162778號公報
專利文獻3：日本專利第5459028號公報
專利文獻4：日本專利特開2004-244680號公報
專利文獻5：日本專利特開2000-87185號公報
專利文獻6：日本專利特開平7-34137號公報
專利文獻7：日本專利特開2014-51683號公報
專利文獻8：日本專利特開平7-118792號公報
專利文獻9：日本專利特開2014-118592號公報
非專利文獻
非專利文獻1：神戶製鋼技術情報/Vol.56No.32(Dec.2006)P22
發明概要
本發明之目的係提供一種可兼具良好之機械特性及優異之鏽皮密著性的鋼板。
本發明人等為解決前述課題專心地進行研究。結 果，發現鏽皮及內部氧化物(subscale)之形態對鏽皮密著性之提升帶來很大的影響。又，可知鏽皮及內部氧化物之形態特別對熱軋延之條件造成影響。
本申請案發明人依據如此之觀察所得知識更加反覆地專心研究的結果，發現以下所示之發明諸態樣。
(1)一種熱軋鋼板，具有：基鐵，於前述基鐵表面之厚度在10.0μm以下的鏽皮，及於前述基鐵與前述鏽皮之間的內部氧化物；前述基鐵具有以下所示之化學組成：以質量%計，C：0.05%~0.20%、Si：0.01%~1.50%、Mn：1.50%~2.50%、P：0.05%以下、S：0.03%以下、Al：0.005%~0.10%、N：0.008%以下、Cr：0.30%~1.00%、Ti：0.06%~0.20%、Nb：0.00%~0.10%、V：0.00%~0.20%、B：0.0000%~0.0050%、Cu：0.00%~0.50%、 Ni：0.00%~0.50%、Mo：0.00%~0.50%、W：0.00%~0.50%、Ca：0.0000%~0.0050%、Mg：0.0000%~0.0050%、REM：0.000%~0.010%，且剩餘部分：Fe及雜質；前述內部氧化物中，Cr濃度之平均值為1.50質量%~5.00質量%；且於軋延方向之長度為50μm的範圍內，距離1μm相鄰之2個測量區域間的Cr濃度比在0.90以下或在1.11以上之部分係1個以上；將Ti含量(質量%)設為[Ti]、N含量(質量%)設為[N]時，相對於下述式1所示之參數Tieff，粒徑在100nm以上且1μm以下之碳化物或碳氮化物所含的Ti量之比例為30%以下。
Tieff=[Ti]-48/14[N] (式1)
(2)如(1)之鋼板，其中前述化學組成係滿足Nb：0.001%~0.10%、V：0.001%~0.20%、B：0.0001%~0.0050%、Cu：0.01%~0.50%、Ni：0.01%~0.50%、Mo：0.01%~0.50%、或W：0.01%~0.50%、 或是該等之任意組合。
(3)如(1)或(2)之鋼板，其中前述化學組成係滿足Ca：0.0005%~0.0050%、Mg：0.0005%~0.0050%、或REM：0.0005%~0.010%、或是該等之任意組合。
依據本發明，鏽皮及內部氧化物之形態係為適當，故可兼具良好之機械特性及優異之鏽皮密著性。
圖1係顯示Cr濃度之測繪結果之一例的圖。
圖2係顯示鏽皮之形態與鏽皮密著性之關係的圖。
用以實施發明之形態
本發明人等檢討了鏽皮之厚度及內部氧化物之形態對鏽皮密著性所造成的影響。
鏽皮厚度之測量中，自各種鋼板擷取以與軋延方向及厚度方向平行之面作為觀察面的試料，再鏡面研磨觀察面，以1000倍使用光學顯微鏡進行觀察。此外，將10視野以上所得之鏽皮厚度的平均值作為該鋼板之鏽皮厚度。
內部氧化物形態之分析中，自各種鋼板擷取以與軋延方向及厚度方向平行之面作為觀察面的試料，再鏡面研磨觀察面，使用電子探針顯微分析儀(electron probe micro analyzer：EPMA)分析內部氧化物之Cr濃度(質量%)。 具體而言，以加速電壓15.0kV、照射電流50nA、每1點之測量時間20m秒進行軋延方向之長度為50μm以上且包含鏽皮及基鐵之區域的Cr濃度的測繪。該測繪中，測量點間之間隔於軋延方向及厚度方向上均為0.1μm。
於圖1顯示測繪結果之一例。該例中使用之試料之基鐵的Cr含量為3.9質量%，以軋延方向之長度為60μm，且包含鏽皮及基鐵之區域作為分析對象。圖1中Cr濃度特高之部分為內部氧化物，其下為基鐵，其上為鏽皮。由圖1可知內部氧化物之Cr濃度較基鐵高。
針對本發明人等Cr濃度之測繪結果，如以下地進行分析。該分析中，設定由軋延方向上連續並排之10個測量點所構成的測量區域。因測量點之間隔為0.1μm，故測量區域之軋延方向的尺寸為1μm。又，因Cr濃度之測繪的對象區域的軋延方向長度為50μm以上，故測量區域為50個以上。並且，求出各測量區域之Cr濃度的平均值及最大值Cmax，算出50個以上之測量區域間的最大值Cmax之平均值Ave，將平均值Ave作為內部氧化物之Cr濃度的平均值。
此外，針對50個以上之測量區域，求出相鄰之2測量區域間中相對於一者之最大值Cmax的另一者之最大值Cmax的濃度比RCr。換言之，求出另一者之最大值Cmax除以一者之最大值Cmax後所得的商。此時，可隨意以任醫者之最大值Cmax作為分子。例如，2測量區域之最大值Cmax為3.90%及3.30%時，濃度比RCr為1.18或0.85；2測量區域之最大值Cmax為1.70%及1.62%時，濃度比RCr為1.05或0.95。 又，2測量區域之最大值Cmax相等時，濃度比RCr為1.00，只要內部氧化物內之Cr濃度的最大值Cmax為均一的話，於任一測量區域中濃度比RCr均為1.00。如此，濃度比RCr反映出內部氧化物內之Cr濃度的最大值Cmax的差異，濃度比RCr越接近1.00，內部氧化物內之Cr濃度的最大值Cmax之差異即小。
鏽皮密著性係如以下評定，預想為貨車之側架的擠壓加工，使長度方向與熱軋鋼板之寬度方向平行地擷取短條試驗片，以JIS Z2248記載之V槽塊法評定。試驗片之大小設為寬度(軋延方向)30mm、長度(寬度方向)200mm。又，將彎曲角度設為90度，將內側半徑設為板厚的2倍。
彎曲後，於彎曲外側之寬中央部沿著試驗片之長度方向貼附寬18mm之透明膠帶後剝離，算出鋼板與V槽塊未接觸之範圍中附著有透明膠帶的鏽皮之面積率。
並且，判定附著有透明膠帶之鏽皮的面積率，即自鋼板剝離後鏽皮之面積率為10%以下者為良好，判定大於10%者為不良。本發明人等確認於該試驗中自鋼板剝離後鏽皮之面積率為10%以下者的話，即實質上不會於實用加工上產生剝離。
整理鏽皮之厚度與鏽皮密著性之關係後發現，鏽皮之厚度大於10.0μm時，無論鏽皮之Cr濃度如何，均未能得到良好之鏽皮密著性。另一方面，鏽皮之厚度為10.0μm以下時，對應於內部氧化物之形態而有得到良好之鏽皮密著性的情形與未能得到的情形。
因此，本發明人等針對鏽皮之厚度為10.0μm以下的鋼板，整理出Cr濃度之平均值Ave、及濃度比RCr中最遠離1.00之值Rd與鏽皮密著性的關係。於圖2顯示該結果。圖2之横軸顯示Cr濃度之平均值Ave，縱軸顯示濃度比RCr中最遠離1.00之值Rd。
如圖2所示，Cr濃度之平均值Ave小於1.50質量%或大於5.00質量%之試料的鏽皮密著性不良。又，即使Cr濃度之平均值Ave為1.50質量%~5.00質量%，但濃度比RCr中最遠離1.00之值Rd大於0.90且小於1.11之試料的鏽皮密著性不良。
由以上可知，內部氧化物中Cr濃度之平均值Ave為1.50質量%~5.00質量%，且軋延方向之長度為50μm之範圍內距離1μm之相鄰2個測量區域間的濃度比RCr在0.90以下或在1.11以上之部分為1個以上時，對用以得到優異之鏽皮密著性係為重要。
又，適用於貨車側架之機械特性，可舉軋延方向之降伏強度為700MPa以上且小於800MPa、降伏比為85%以上為例，為實現該等，利用包含粒徑小於100nm之Ti的碳化物及包含Ti之碳氮化物進行的析出強化極為有效。以下，將包含Ti之碳化物及包含Ti之碳氮化物總稱為Ti碳化物。
以下，說明本發明之實施形態。
首先，說明本發明之實施形態之鋼板及其製造所使用的鋼之化學組成。詳細內容稍待後述，本發明之實施形態之鋼板經過鋼之鑄造、扁鋼胚加熱、熱軋延、第1冷卻、 捲取及第2冷卻製造。因此，鋼板及鋼之化學組成不僅需考量鋼板特性，亦該考量該等處理。以下說明中，若未特別說明，鋼板及鋼中所含之各元素的含量單位「%」係「質量%」之意。本實施形態之鋼板及其製造所使用的鋼具有以下所示之化學組成：以質量%計，C：0.05%~0.20%、Si：0.01%~1.50%、Mn：1.50%~2.50%、P：0.05%以下、S：0.03%以下、Al：0.005%~0.10%、N：0.008%以下、Cr：0.30%~1.00%、Ti：0.06%~0.20%、Nb：0.00%~0.10%、V：0.00%~0.20%、B：0.0000%~0.0050%、Cu：0.00%~0.50%、Ni：0.00%~0.50%、Mo：0.00%~0.50%、W：0.00%~0.50%、Ca：0.0000%~0.0050%、Mg：0.0000%~0.0050%、REM：0.000%~0.010%，且剩餘部分：Fe及雜質。雜質可舉礦石或廢料等原材料中所含者、製造步驟中所含者為例。雜質可舉Sn及As為例。
(C：0.05%~0.20%)
C有助於提升強度。C含量小於0.05%時，未能得到充分的強度，例如，軋延方向上700MPa以上之降伏強度或85%以上之降伏比或該等兩者。因此，將C含量設為0.05%以上，以設為0.08%以上為佳。另一方面，C含量大於0.20%時，強度變得過剩，將造成延性下降、或熔接性及韌性下降。因此，將C含量設為0.20%以下，以設為0.15%以下為佳，較佳者是設為0.14%以下。
(Si：0.01%~1.50%)
Si有助於提升強度、或作為脫氧材作用。Si於電弧熔接 時亦有助於改善熔接部之形狀。Si含量小於0.01%時，未能充分地得到該等效果。因此，將Si含量設為0.01%以上，以設為0.02%以上為佳。另一方面，Si含量大於1.50%時，將於鋼板表面產生大量的Si鏽皮，造成表面性狀下降、或韌性下降。因此，將Si含量設為1.50%以下，以設為1.20%以下較佳。Si含量為1.50%以下的話，於本實施形態中即可無視Si對鏽皮密著性的影響。
(Mn：1.50%~2.50%)
Mn透過組織強化有助於提升強度。Mn含量小於1.50%時未能充分地得到該等效果。例如，未能得到軋延方向上700MPa以上之降伏強度或85%以上之降伏比或該等兩者。因此，將Mn含量設為1.50%以上，以設為1.60%以上為佳。另一方面，Mn含量大於2.50%時，強度變得過剩，將造成延性下降、或熔接性及韌性下降。因此，將Mn含量設為2.50%以下，以設為2.40%以下為佳，較佳者是設為2.30%以下。
(P：0.05%以下)
P並非必需元素，可例如作為鋼中之雜質而含有。P因會阻礙延性及韌性，故P含量以越低越佳。特別是，P含量大於0.05%時，延性及韌性之下降將變得顯著。因此，將P含量設為0.05%以下，以設為0.04%以下為佳，較佳者是設為0.03%以下。P含量之降低與成本有關，欲降低至小於0.0005%時，成本將顯著地上升。因此，可將P含量設為0.0005%以上，由成本之觀點來看亦可設為0.0010%以上。
(S：0.03%以下)
S並非必需元素，可例如作為鋼中之雜質而含有。S將生成MnS，阻礙延性、熔接性及韌性，故S含量以越低越佳。特別是，S含量大於0.03%時，延性、熔接性及韌性之下降將變得顯著。因此，將S含量設為0.03%以下，以設為0.01%以下為佳，較佳者是設為0.007%以下。S含量之降低與成本有關，欲降低至小於0.0005%時，成本將顯著地上升。因此，可將S含量設為0.0005%以上，由成本之觀點來看亦可設為0.0010%以上，且由成本之觀點來看亦可設為0.0010%以上。
(Al：0.005%~0.10%)
Al作為脫氧材作用。Al含量小於0.005%時，未能充分地得到該效果。因此，將Al含量設為0.005%以上，以設為0.015%以上為佳。另一方面，Al含量大於0.10%時，韌性及熔接性將下降。因此，將Al含量設為0.10%以下，以設為0.08%以下為佳。
(N：0.008%以下)
N並非必需元素，可例如作為鋼中之雜質而含有。N將形成TiN消耗Ti，阻礙生成適合析出強化之微細的Ti碳化物，故N含量以越低越佳。特別是，N含量大於0.008%時，析出強化性能之下降變得顯著。因此，將N含量設為0.008%以下，以設為0.007%以下為佳。N含量之降低與成本有關，欲降低至小於0.0005%時，成本將顯著地上升。因此，可將N含量設為0.0005%以上，由成本之觀點來看亦可設為 0.0010%以上，且由成本之觀點來看亦可設為0.0010%以上。
(Cr：0.30%~1.00%)
Cr有助於提升強度、或透過形成內部氧化物提高鏽皮密著性。Cr含量小於0.30%時未能充分地得到該等效果。因此，將Cr含量設為0.30%以上，以設為0.25%以上為佳。另一方面，Cr含量大於1.00%時，內部氧化物所含之Cr將變得過剩，鏽皮密著性下降。因此，將Cr含量設為1.00%以下，以設為0.80%以下為佳。
(Ti：0.06%~0.20%)
Ti藉由抑制再結晶、抑制結晶粒之粗大化，有助於提升降伏強度、或透過析出Ti碳化物之析出強化而有助於提升降伏強度及降伏比。Ti含量小於0.06%時，未能得到該等效果。因此，將Ti含量設為0.06%以上，以設為0.07%以上為佳。另一方面，Ti含量大於0.20%時，韌性、熔接性及延性將下降、或扁鋼胚加熱中Ti碳化物未能完全溶體化，有助於析出強化之Ti量不足，導致降伏強度及降伏比下降。因此，將Ti含量設為0.20%以下，以設為0.16%以下為佳。
Nb、V、B、Cu、Ni、Mo、W、Ca、Mg及REM並非必需元素，係可有限度適當地於鋼板及鋼中含有預定量的任意元素。
(Nb：0.00%~0.10%、V：0.00%~0.20%)
Nb及V將作為碳氮化物析出有助於提升強度、或有助於抑制結晶粒之粗大化。結晶粒之粗大化的抑制將有助於 提升降伏強度及提升韌性。因此，N亦可含有Nb、V或該等兩者。為充分地得到該等效果，Nb含量以設為0.001%以上為佳，較佳者是設為0.010%以上，V含量以設為0.001%以上為佳，較佳者是設為0.010%以上。另一方面，Nb含量大於0.10%時，將導致韌性及延性下降、或扁鋼胚加熱中Nb碳氮化物未能完全溶體化，有助於確保強化之固溶C不足，導致降伏強度及降伏比下降。因此，將Nb含量設為0.10%以下，以設為0.08%以下為佳。V含量大於0.20%時，韌性及延性將下降。因此，將V含量設為0.20%以下，以設為0.16%以下為佳。
(B：0.0000%~0.0050%)
B透過組織強化有助於提升強度。因此，亦可含有B。為充分地得到該效果，B含量以設為0.0001%以上為佳，較佳者是設為0.0005%以上。另一方面，B含量大於0.0050%時，將導致韌性下降、或提升強度之效果達到飽和。因此，將B含量設為0.0050%以下，以設為0.0030%以下為佳。
(Cu：0.00%~0.50%)
Cu有助於提升強度。因此，亦可含有Cu。為充分地得到該效果，Cu含量以設為0.01%以上為佳，較佳者是設為0.03%以上。另一方面，Cu含量大於0.50%時，將導致韌性及熔接性下降、或扁鋼胚產生高溫裂痕的可能性變高。因此，將Cu含量設為0.50%以下，以設為0.30%以下為佳。
(Ni：0.00%~0.50%)
Ni有助於提升強度、或有助於提升韌性及抑制扁鋼胚 之高溫裂痕。因此，亦可含有Ni。為充分地得到該等效果，Ni含量以設為0.01%以上為佳，較佳者是設為0.03%以上。另一方面，Ni含量大於0.50%時，將僅造成成本增加。因此，將Ni含量設為0.50%以下，以設為0.30%以下為佳。
(Mo：0.00%~0.50%、W：0.00%~0.50%)
Mo及W有助於提升強度。因此，亦可含有Mo、W或該等兩者。為充分地得到該等效果，Mo含量以設為0.01%以上為佳，較佳者是設為0.03%以上，W含量以設為0.01%以上為佳，較佳者是設為0.03%以上。另一方面，Mo含量大於0.50%時，將僅造成成本增加。因此，將Mo含量設為0.50%以下，以設為0.35%以下為佳。W含量大於0.50%時，將僅造成成本增加。因此，將W含量設為0.50%以下，以設為0.35%以下為佳。
由以上可知，Nb、V、B、Cu、Ni、Mo及W以滿足「Nb：0.001%~0.10%」、「V：0.001%~0.20%」、「B：0.0001%~0.0050%」、「Cu：0.01%~0.50%」、「Ni：0.01%~0.50%」、「Mo：0.01%~0.50%」、「W：0.01%~0.50%」、或該等之任意組合為佳。
(Ca：0.0000%~0.0050%、Mg：0.0000%~0.0050%、REM：0.000%~0.010%)
Ca、Mg及REM可將非金屬夾雜物球化，有助於提升韌性及抑制延性下降。因此，亦可含有Ca、Mg、REM或該等之任意組合。為充分地得到該等效果，Ca含量以設為0.0005%以上為佳，較佳者是設為0.0010%以上，Mg含量以 設為0.0005%以上為佳，較佳者是設為0.0010%以上，REM含量以設為0.0005%以上為佳，較佳者是設為0.0010%以上。另一方面，Ca含量大於0.0050%時，夾雜物之粗大化及夾雜物的數量增加將變得顯著，導致韌性下降。因此，將Ca含量設為0.0050%以下，以設為0.0035%以下為佳。Mg含量大於0.0050%時，夾雜物之粗大化及夾雜物之數量增加將變得顯著，導致韌性下降。因此，將Mg含量設為0.0050%以下，以設為0.0035%以下為佳。REM含量大於0.010%時，夾雜物之粗大化及夾雜物之數量增加將變得顯著，導致韌性下降。因此，將REM含量設為0.010%以下，以設為0.007%以下為佳。
由以上可知，Ca、Mg及REM以滿足「Ca：0.0005%~0.0050%」、「Mg：0.0005%~0.0050%」、「REM：0.0005%~0.010%」、或該等之任意組合為佳。
REM(稀土金屬)係指Sc、Y及鑭等合計17種的元素，「REM含量」係該等17種元素之合計含量之意。鑭於工業上係以例如稀土金屬合金的形式添加。
接著，說明本發明之實施形態之鋼板中的Ti形態。本發明實施形態之鋼板中，將Ti含量(質量%)設為[Ti]、N含量(質量%)設為[N]時，相對於下述式1所表示之參數Tieff(有效Ti量)，粒徑為100nm以上且1μm以下之Ti碳化物所含的Ti量(質量%)之比例RTi為30%以下。
Tieff=[Ti]-48/14[N] (式1)
Ti碳化物透過析出強化有助於提升降伏應力及 降伏比，但相對於有效Ti量，粒徑為100nm以上、特別是100μm以上且1μm以下之Ti碳化物所含的Ti量，將大幅地影響捲取時形成之微細的Ti碳化物。比例RTi大於30%時，因粗大之Ti碳化物將消耗過多之Ti，對捲取時形成微細之Ti碳化物的驅動力下降，而未能於軋延方向上得到充分之降伏強度及降伏比。因此，將比例RTi設為30%以下。
再者，析出Ti只要可進行精度高之測量即可，並未限定方法。例如，利用穿透式電子顯微鏡隨機地進行觀察至觀察到至少50個析出物，由各個析出物之尺寸與全視野尺寸導出析出物之尺寸，再利用能量色散型X射線分析(energy dispersive X-ray spectroscopy：EDS)求出析出物中之Ti濃度算出，即可求得。
接著，說明本發明實施形態之鋼板中鏽皮及內部氧化物的形態。本發明實施形態之鋼板中，鏽皮之厚度為10.0μm以下，於內部氧化物中，Cr濃度之平均值Ave為1.50質量%~5.00質量%，且軋延方向之長度於50μm之範圍內，距離1μm之相鄰2個測量區域間的濃度比RCr在0.90以下或在1.11以上之部分有1個以上。
(鏽皮之厚度：10.0μm以下)
鏽皮越厚，鋼板之加工中於鏽皮產生之應變越大，於鏽皮產生裂痕而容易剝離。並且，由前述實驗可知，鏽皮之厚度大於10.0μm時，未能得到良好之鏽皮密著性。因此，將鏽皮之厚度設為10.0μm以下，以設為8.0μm以下為佳。
(內部氧化物之Cr濃度的平均值Ave：1.50質量 %~5.00質量%)
由前述實驗結果可知，內部氧化物之Cr濃度的平均值Ave小於1.50質量%或大於5.00質量%時，未能得到充分之鏽皮密著性。因此，將平均值Ave設為1.50質量%~5.00質量%。平均值Ave小於1.50質量%時未能得到充分之鏽皮密著性的理由，可視為因內部氧化物之生成不充分，導致內部氧化物與基鐵的密著性不足。Cr濃度之平均值Ave大於5.00質量%時未能得到充分之鏽皮密著性的理由，可視為因內部氧化物與鏽皮之密著力下降之故。
(濃度比RCr在0.90以下或在1.11以上之部分：1個以上)
由前述實驗結果可知，濃度比RCr中最遠離1.00之值Rd大於0.90且小於1.11時，未能得到充分之鏽皮密著性。因此，將軋延方向之長度於50μm之範圍內，距離1μm之相鄰2個測量區域間的濃度比RCr在0.90以下或在1.11以上之部分設為1個以上。這表示內部氧化物中Cr濃度之變動存在於很大的區域內之意。鏽皮中含有與基鐵之整合性佳的磁鐵礦，但Cr濃度過度地均一時，將阻礙磁鐵礦與基鐵的接觸，可知未能得到良好之鏽皮密著性。另一方面，Cr濃度之變動存在於很大的區域內時，於該區域內可確保磁鐵礦與基鐵的接觸，可知可得優異之鏽皮密著性。
依據本實施形態可得例如，軋延方向上700MPa以上且小於800MPa之降伏強度、軋延方向上85%以上之降伏比。本實施形態適用於要求高降伏強度之如貨車側架的 長型構造用構件，藉由構件板厚之薄片化有助於減輕車輛重量。再者，降伏強度為800MPa以上時有擠壓加工所需要之負載過大的疑慮。因此，以降伏強度小於800MPa為佳。又，降伏比小於85%時因相對於降伏應力拉伸強度過高，故有加工變得困難的疑慮。因此，降伏比以85%以上為佳，較佳者是90%以上。
降伏強度及降伏比可於室溫下藉由依據JIS Z 2241之拉伸試驗測量。試驗片係使用以軋延方向作為長度方向之JIS5號拉伸試驗片。於有降伏點時，以降伏點之強度作為降伏強度，無降伏點時則以0.2%耐力作為降伏強度。降伏比係降伏強度除以拉伸強度後所得之商。
接著，說明本發明實施形態之鋼板的製造方法。本發明實施形態之鋼板的製造方法中，依序進行具前述化學組成之鋼的鑄造、扁鋼胚加熱、熱軋延、第1冷卻、捲取及第2冷卻。
(鑄造)
藉由通常方法鑄造具前述化學組成之熔鋼，製造扁鋼胚。扁鋼胚可使用鍛造或軋延鋼塊後者，但扁鋼胚以藉由連續鑄造製造為佳。亦可使用經薄扁鋼胚鑄造機等製造的扁鋼胚。
(扁鋼胚加熱)
製造扁鋼胚後暫時冷卻扁鋼胚、或直接加熱至1150℃以上且小於1250℃之溫度。該溫度(扁鋼胚加熱溫度)小於1150℃時，扁鋼胚中之含Ti的析出物未能充分地溶體化， 之後未能充分地析出Ti碳化物，無法得到充分的強度。因此，將扁鋼胚加熱溫度設為1150℃以上，以設為1160℃以上為佳。另一方面，扁鋼胚加熱溫度為1250℃以上時，結晶粒將變得粗大導致降伏應力下降、加熱爐內生成之1次鏽皮的生成量增加導致良率下降、或燃料成本增加。因此，將扁鋼胚加熱溫度設為小於1250℃，以設為1245℃以下為佳。
(熱軋延)
扁鋼胚加熱後進行扁鋼胚之去鏽皮，並進行粗軋延。藉由粗軋延得到粗軋件。並未特別限定粗軋延之條件。粗軋延後使用串聯式軋延機進行粗軋件之完工軋延，藉此得到熱軋鋼板。以於粗軋延與完工軋延之間，藉由進行使用有高壓水等之去鏽皮來去除粗軋件表面生成的鏽皮為佳。於完工軋延之入口側將粗軋件之表面溫度設為小於1050℃。又，完工軋延之出口側溫度為920℃以上時，鏽皮之厚度將大於10.0μm，鏽皮密著性下降。因此，將出口側溫度設為小於920℃。
出口側溫度越低，鋼板之結晶粒變得更細微，可得優異之降伏強度及韌性。因此，由鋼板特性之觀點來看，出口側溫度以越低越佳。另一方面，出口側溫度越低，粗軋件之變形阻力變得越高，導致軋延負載增加未能進行完工軋延、或厚度之控制變得困難。因此，以隨著軋延機之能力及厚度控制之精度設定出口側溫度的下限為佳。雖亦因軋延機不同而有所差異，但出口側溫度小於800℃時將容 易妨礙完工軋延的進行。因此，出口側溫度以設為800℃以上為佳。
(第1冷卻)
結束完工軋延後於3秒以內在輸送台開始熱軋鋼板之冷卻，該冷卻以大於30℃/秒之平均冷卻速度自開始冷卻之溫度(冷卻開始溫度)降溫至750℃之間。冷卻開始溫度至750℃之間的平均冷卻速度為30℃/秒以下時，相鄰之2個測量區域間的濃度比RCr中最遠離1.00之值Rd大於0.90且小於1.11，內部氧化物中之Cr濃度將均一化，鏽皮密著性下降、或沃斯田鐵相中生成粗大之Ti碳化物，強度下降。因此，將冷卻開始溫度至750℃之間的平均冷卻速度設為大於30℃/秒。又，結束完工軋延至開始冷卻之時間越長，沃斯田鐵相越容易再結晶，隨著該再結晶將形成粗大之Ti碳化物，可生成微細之Ti碳化物的有效Ti量下降。又，該時間越長將更加進行內部氧化物中之Cr濃度的均一化。此外，如此之傾向於該時間大於3秒時係為顯著。因此，將結束完工軋延至開始冷卻之時間設為3秒以內。
(捲取)
冷卻至750℃後於輸送台之後端捲取熱軋鋼板。捲取時之熱軋鋼板溫度(捲取溫度)為650℃以上時，內部氧化物之Cr濃度的平均值Ave將變得過剩，未能得到充分之鏽皮密著性。因此，將捲取溫度設為小於650℃，以設為600℃以下為佳。另一方面，捲取溫度為500℃以下時，內部氧化物之Cr濃度的平均值Ave變得過少，未能得到充分之鏽皮密著性 、或Ti碳化物不足而變得不易得到充分之降伏強度及降伏比。因此，將捲取溫度設為大於500℃，以設為550℃以上為佳。
(第2冷卻)
捲取熱軋鋼板後將熱軋鋼板冷卻至室溫。並未限定此時之冷卻方法及冷卻速度。由生產成本之觀點來看，以大氣中之自然冷卻為佳。
如此，可製造本發明實施形態之鋼板。
該鋼板可例如，以通常之條件整平地運送，成形成平板再切斷成預定之長度，作為例如貨車之側架用出貨。亦可直接作為捲料出貨。
再者，前述實施形態均僅顯示實施本發明時具體化之例，未能藉由該等限定解釋本發明之技術範圍。換言之，只要不脫離本發明之技術思想、或主要特徵，即可以各種形式實施。
實施例
接著，說明本發明之實施例。實施例中之條件係用以確認本發明之可實施性及效果所使用的一條件例，本發明並未受該一條件例所限定。只要不脫離本發明之要旨並可達成本發明之目的的話，可使用各種條件而得到本發明。
熔製具表1所示之化學組成的鋼，藉由連續鑄造製造扁鋼胚，以表2所示之條件進行扁鋼胚加熱、熱軋延、第1冷卻及捲取。捲取後自然冷卻至室溫作為第2冷卻。表1 所示之化學組成的剩餘部分係Fe及雜質。表1中之底線顯示該數值超出本發明之範圍。表2中之「出口側溫度」係完工軋延之出口側溫度，「經過時間」係自結束完工軋延至開始第1冷卻之經過時間，「平均冷卻速度」係自開始第1冷卻之溫度至750℃的平均冷卻速度，「板厚」係捲取後之鋼板厚度。
接著，自鋼板擷取觀察用之試料，測量相對於有效Ti量的粒徑100nm以上且1μm以下之Ti碳化物所含之Ti量的比例RTi、鏽皮之厚度、及內部氧化物之Cr濃度的平均值Ave、及濃度比RCr中最遠離1.00之值Rd。於表3顯示該結果。表3中之底線顯示該數值超出本發明之範圍。
又，自鋼板擷取拉伸試驗用之試驗片，藉由拉伸試驗測量降伏強度及降伏比。此外，擷取鏽皮密著性評定用之條狀試驗片，藉由前述方法進行鏽皮密著性的評定。亦於表3顯示該等結果。表3中之底線顯示該數值超出較佳範圍。此處所稱之較佳範圍係降伏強度為700MPa以上且小於800MPa、降伏比為85%以上、鏽皮密著性為良好(○)。
如表3所示，本發明範圍內之試料No.1、No.3、No.5、No.7、No9、No.11、No.14、No.15、No.17、No.19、No.21、No.23、No.25、No.27、及No.29中，可得良好之機械特性及優異之鏽皮密著性。
另一方面，試料No.2、No.4、No.12、No.26中， 因比例RTi過高、值Rd過於接近1.00，故降伏強度及降伏比低，鏽皮密著性不良。試料No.6中，因比例RTi過高、鏽皮過厚、平均值Ave過大，故降伏比低，鏽皮密著性不良。試料No.8中，因比例RTi過高、鏽皮過厚、平均值Ave過小，故降伏強度及降伏比低，鏽皮密著性不良。試料No.10中，因比例RTi過高、鏽皮過厚、平均值Ave過大、值Rd過於接近1.00，故降伏強度及降伏比低，鏽皮密著性不良。試料No.13、No.22中，因比例RTi過高、平均值Ave過小，故降伏強度及降伏比低，鏽皮密著性不良。試料No.16中，因比例RTi過高、鏽皮過厚、平均值Ave過大，故降伏強度及降伏比低、鏽皮密著性不良。試料No.18中，因比例RTi過高、鏽皮過厚、平均值Ave過小，故降伏比低，鏽皮密著性不良。試料No.20中，因比例RTi過高、平均值Ave過大，故降伏強度及降伏比低，鏽皮密著性不良。試料No.24中，因平均值Ave過大，鏽皮密著性不良。試料No.28中，因鏽皮過厚，故鏽皮密著性不良。試料No.30中，因比例RTi過高，故降伏強度及降伏比低，鏽皮密著性不良。
試料No.31中，因N含量過高、比例RTi過高，故降伏強度及降伏比低。試料No.32中，因C含量過低、比例RTi過高，故降伏強度低。試料No.33中，因Ti含量過高、比例RTi過高，故降伏強度及降伏比低。試料No.34中，因Nb含量過高、比例RTi過高，故降伏強度低。試料No.35中，因C含量過高，故降伏強度高。試料No.36中，因Ti含量過低、比例RTi過高，故降伏比低。試料No.37中，因Cr含量過高、 平均值Ave過大，故鏽皮密著性不良。試料No.38中，因Mn含量過低、比例RTi過高，故降伏強度低。試料No.39中，因Cr含量過低、平均值Ave過小，故鏽皮密著性不良。試料No.40中，因Mn含量過高，故降伏強度過高。
著眼於製造條件時，試料No.2中因出口側溫度過低，故軋延負載大、板厚之均一性低。又，經過時間過長、平均冷卻速度過低。試料No.4中，扁鋼胚加熱溫度過低、平均冷卻速度過低。試料No.6中，出口側溫度過高、捲取溫度過高。試料No.8中，出口側溫度過高、捲取溫度過低。試料No.10中，因扁鋼胚加熱溫度過高，故良率低、燃料成本高。又，出口側溫度過高、平均冷卻速度過低、捲取溫度過高。試料No.12中經過時間過長。試料No.13中捲取溫度過低。試料No.16中，扁鋼胚加熱溫度過低、出口側溫度過高、捲取溫度過高。試料No.18中，因扁鋼胚加熱溫度過高，故良率低、燃料成本高。又，出口側溫度過高、捲取溫度過低。試料No.20中，扁鋼胚加熱溫度過低、捲取溫度過高。試料No.22中，扁鋼胚加熱溫度過低、捲取溫度過低。試料No.24中捲取溫度過高。試料No.26中，因扁鋼胚加熱溫度過高，故良率低、燃料成本高。又，出口側溫度過高、經過時間過長、平均冷卻速度過低。試料No.28中出口側溫度過高。試料No.30中，扁鋼胚加熱溫度過低、出口側溫度過低。
再者，針對試料No.1~No.30之酸洗性進行評定，鏽皮密著性優異之試料No.1、No.3、No.5、No.7、No.9、 No.11、No.14、No.15、No.17、No.19、No.21、No.23、No.25、No.27、及No.29之酸洗性低，其他試料之酸洗性高。換言之，鏽皮密著性優異之試料不易藉由酸洗去除鏽皮，而鏽皮密著性低之試料則容易藉由酸洗去除鏽皮。該評定將鋼板浸漬於溫度80℃、濃度10質量%之鹽酸30秒鐘，經水洗、乾燥後，於鋼板貼附黏著膠帶。並且，自鋼板剝離黏著膠帶，以目視確認黏著膠帶上是否有附著物。有附著物表示浸漬於鹽酸後仍殘留有鏽皮，即顯示酸洗性低，無附著物則表示浸漬於鹽酸後即去除鏽皮，即顯示酸洗性高。
產業上之可利用性
本發明可使用在與適用於例如，汽車、鐵道車輛等運輸機械之構件的鋼板相關之產業。

Claims (3)

  1. 一種鋼板，其特徵在於具有：基鐵，於前述基鐵表面之厚度在10.0μm以下的鏽皮，及於前述基鐵與前述鏽皮之間的內部氧化物；前述基鐵具有以下所示之化學組成：以質量%計，C：0.05%~0.20%、Si：0.01%~1.50%、Mn：1.50%~2.50%、P：0.05%以下、S：0.03%以下、Al：0.005%~0.10%、N：0.008%以下、Cr：0.30%~1.00%、Ti：0.06%~0.20%、Nb：0.00%~0.10%、V：0.00%~0.20%、B：0.0000%~0.0050%、Cu：0.00%~0.50%、Ni：0.00%~0.50%、Mo：0.00%~0.50%、W：0.00%~0.50%、 Ca：0.0000%~0.0050%、Mg：0.0000%~0.0050%、REM：0.000%~0.010%，且剩餘部分：Fe及雜質；前述內部氧化物中，Cr濃度之平均值為1.50質量%~5.00質量%；且於軋延方向之長度為50μm的範圍內，距離1μm相鄰之2個測量區域間的Cr濃度比在0.90以下或在1.11以上之部分係1個以上；將Ti含量(質量%)設為[Ti]、N含量(質量%)設為[N]時，相對於下述式1所示之參數Tieff，粒徑在100nm以上且1μm以下之碳化物或碳氮化物所含的Ti量之比例為30%以下，Tieff=[Ti]-48/14[N] (式1)。
  2. 如請求項1之鋼板，其中前述化學組成中係滿足：Nb：0.001%~0.10%、V：0.001%~0.20%、B：0.0001%~0.0050%、Cu：0.01%~0.50%、Ni：0.01%~0.50%、Mo：0.01%~0.50%、或W：0.01%~0.50%、或是該等之任意組合。
  3. 如請求項1或2之鋼板，其中前述化學組成中係滿足： Ca：0.0005%~0.0050%、Mg：0.0005%~0.0050%、或REM：0.0005%~0.010%、或是該等之任意組合。
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