TW202136537A - 鋼板以及鋼板之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的是提供：兼具有優異的延性(總伸長率≧15%)、高強度(TS≧500MPa)、低降伏伸長率(≦10%)以及充分的上降伏強度(≧400MPa)，適用於容器之板厚度為0.1mm以上且1.0mm以下之高強度薄鋼板。前述鋼板是具有既定的組成分，且其金屬組織以面積率計，含有84.0%以上的肥粒鐵、0.5%以上且10.0%以下的麻田散鐵以及0.1%以上且10.0%以下的變韌鐵。

Description

鋼板以及鋼板之製造方法
本發明是關於非常適合作為容器用材料之具有優異的延性、強度、低降伏伸長率以及上降伏強度之鋼板及其製造方法。
近年來為了降低對於環境的負荷以及降低製罐成本，乃針對於罐用鋼板要求利用高強度化來達成厚度薄形化。此時，如果單純只是將鋼板厚度薄形化的話，罐體強度將會下降，因此，需要有一種即使極為薄形化依然能夠確保強度的鋼板。因此，這種鋼板至少需要具備500 MPa以上的強度。 此外，為了彌補因厚度薄形化而下降的剛性和強度，對於三片罐的罐體實施漲線壓紋加工或在罐體上形成幾何形狀來提高剛性和強度之異形罐的應用需求正在增加。想要實施這種漲線壓紋加工或幾何形狀加工的話，鋼板必須具有較高的成形性。因此，必須至少具有15%以上的延性(總伸長率)。
對於罐體實施漲線壓紋加工或在罐體上形成幾何形狀時，有時候會產生被稱為「拉伸變形紋」的皺紋。這種現象是與降伏伸長率(YP-El)的關連性很大，可藉由降低降伏伸長率來抑制皺紋的產生。因此，業界正在期待能夠開發出具有低降伏伸長率之鋼板。所尋求之降伏伸長率的數值雖然是因應加工度而變動，但是必須至少是在10%以下。
又，在加工度較低的罐底部，其因為鋼板的加工硬化所導致的強度上昇較小，因此使用厚度薄形化的鋼板來進行製罐後，在運搬時因罐子落下等的原因而受到撞擊的話，將會產生凹陷等而衍生出商品價值降低之問題。為了避免發生這種問題，即使是低加工度的構件也必須具有優異的罐體強度，因而，必須是至少400MPa以上的上降伏強度。 基於上述的理由，業界正在期盼能夠開發出兼具有優異的延性與拉伸強度、低降伏伸長率以及高上降伏強度之極薄鋼板。
針對於這些要求，專利文獻1所揭示的製罐用高強度薄鋼板，是具有：麻田散鐵的百分率為5%以上且低於30%之肥粒鐵與麻田散鐵的複合組織，並且分別針對於麻田散鐵的粒徑、製品板厚度、麻田散鐵硬度以及30 T硬度的條件加以規定。
此外，專利文獻2所揭示的鋼板，是以肥粒鐵相作為主相，而作為第2相，以面積百分率計，則是含有麻田散鐵相及/或殘留沃斯田鐵相合計為1.0%以上。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2009-84687號公報 專利文獻2：國際公開第2016/075866號
[發明所欲解決之問題]
然而，在專利文獻1中雖然有論及強度與延性，但是並未論及與上降伏強度以及低降伏伸長率相關的記述。此外，其金屬組織是肥粒鐵與麻田散鐵之雙相組織。因此，在低加工度的構件身上無法確保充分的罐體強度，在對於罐體實施漲線壓紋加工或在罐體上形成幾何形狀時，會有產生皺紋之虞慮。
此外，在專利文獻2中也並未論及與上降伏強度以及低降伏伸長率相關的記述，而是與專利文獻1同樣地，會有加工後的罐體強度下降或在罐體上產生皺紋之虞慮。除此之外，必須實施兩次輥軋，而有成本偏高之問題。
從而，業界正在尋求能夠實現：具有優異的成形性，可以對於罐體實施漲線壓紋加工或在罐體上形成幾何形狀，無論是何種加工度都不會產生皺紋之具有優異的罐體強度之極薄鋼板及其製造方法。
本發明係有鑒於前述習知技術的問題而開發完成的。亦即，本發明之目的是要提供：兼具有優異的延性(總伸長率≧15%)、高強度(TS≧500MPa)、低降伏伸長率(≦10%)以及充分的上降伏強度(≧400MPa)，很適合供製造容器用之板厚度為0.1mm以上且1.0mm以下之高強度薄鋼板及其製造方法。 [解決問題之技術手段]
本發明人等，為了要解決上述的技術課題而努力地進行了研究後之結果，找到了一種創見，就是：採用含有肥粒鐵、麻田散鐵以及變韌鐵的複合組織來作為鋼板的金屬組織的話，可以獲得降伏伸長率為10%以下且上降伏強度為400MPa以上之高強度鋼板。亦即，除了具有對於提昇延性有助益之軟質的肥粒鐵、和對於提昇強度以及降低降伏伸長率有助益之硬質的麻田散鐵的雙相組織之外，還形成了變韌鐵，藉此，成功地達到既可減少降低延性和減少降伏伸長率的增加，又可增加鋼的降伏強度的效果。 如此一來，係可獲得：無論是在何種加工度都不會產生皺紋之具有優異的罐體強度之最適合使用於異形罐的高強度鋼板。
此外，還找到另一種創見，就是：將作為製造條件之退火工序的加熱速度、退火溫度、退火後的冷卻速度以及在冷卻停止溫度下的保持時間、保持後的冷卻速度予以適當地進行控制的作法，也適用於對於上述複合組織的控制。
本發明是基於以上的創見而開發完成的，其要旨如下所述。 1.一種鋼板，其組成分以質量%計，係含有 C：0.03%以上且0.13%以下、 Si：0.05%以下、 Mn：0.01%以上且0.6%以下、 P：0.025%以下、 S：0.020%以下、 Al：0.01%以上且0.20%以下、 N：0.0001%以上且0.02%以下、 Ti：0.005%以上且0.02%以下、以及 B：0.0005%以上且0.02%以下， 其餘部分是鐵和不可避免的雜質，並且 其金屬組織，以面積率計，係含有84.0%以上的肥粒鐵、0.5%以上且10.0%以下的麻田散鐵以及0.1%以上且10.0%以下的變韌鐵。
2.如前述1.所述之鋼板，除了前述組成分之外，以質量%計，還含有從 Mo：0.05%以下、 Ni：0.15%以下、 Cr：0.10%以下、 V：0.02%以下、 Nb：0.02%以下、以及 Cu：0.02%以下的群組中選出的一種或兩種以上。
3.如前述1.或2.所述之鋼板，其中，前述肥粒鐵的平均結晶粒徑是10μm以下。 4.如前述1.或2.或3.所述之鋼板，其是罐用鋼板。
5.一種鋼板之製造方法，係用來製造如前述1.至前述4.之任一項所述的鋼板之方法，其具備： 先將具有前述1.或前述2.所述的組成分之鋼素材加熱至1150℃以上，再以終軋溫度為800℃以上且950℃以下，捲取溫度為700℃以下的條件來實施熱軋之熱軋工序； 對於經過該熱軋工序後的熱軋鋼板實施軋縮率為80%以上的冷軋之冷軋工序；以及 對於經過該冷軋工序後的冷軋鋼板以10℃/秒以上的平均加熱速度進行加熱，在700℃以上且900℃以下的溫度帶保持5秒以上且90秒以下之後，再以50℃/秒以上的平均冷卻速度進行冷卻至150℃以上且600℃以下的溫度帶之退火工序。
6.如前述5.所述之鋼板之製造方法，先將經過前述退火工序後的退火鋼板在前述150℃以上且600℃以下的溫度帶保持300秒以下，然後，再以10℃/秒以上的平均冷卻速度進行冷卻至低於150℃的溫度帶。 [發明之效果]
根據本發明，可以獲得：總伸長率為15%以上、拉伸強度為500MPa以上、且具有10%以下之低降伏伸長率、400MPa以上之上降伏強度之高強度極薄鋼板。 又，將根據本發明而製得的高強度鋼板應用在異形罐時，因為具有高延性(總伸長率)，所以能夠實施：擴罐加工和漲線壓紋加工之類的高強度的罐身加工、凸緣加工等。除此之外，可藉由鋼板的高強度化來彌補因為罐材的厚度薄形化所導致的強度下降，而可確保很高的罐體強度。此外，因為具有低降伏伸長率，所以罐體上也不會產生皺紋。
茲說明本發明之高強度鋼板的組成分和金屬組織的適當範圍及其限定含量的理由如下。此外，在以下的說明中，用來表示組成分的「%」，如果沒有做特別聲明的話，都是表示「質量%」之意。又，延性和低降伏伸長率的兩種特性都很優異的話，也稱之為具有優異的加工性。此外，拉伸強度與上降伏強度的兩種強度都很優異的話，也稱之為具有高強度。
C：0.03%以上且0.13%以下 C是對於提昇鋼的強度有助益的元素，可藉由固溶強化及析出強化或者形成麻田散鐵及變韌鐵來增加鋼的強度。C含量低於0.03%的話，麻田散鐵及變韌鐵的面積率會降低，強度會下降。因此，必須將C含量設定在0.03%以上。另一方面，C含量過高的話，將會因為強度上昇而導致延性降低，並且形成過剩的麻田散鐵，有時候將會成為因為固溶C的增加而導致降伏伸長率增加的原因，所以將C含量的上限設定在0.13%。從而，在本發明中，將C含量設定在0.03%以上且0.13%以下。為了將強度與成形性都保持在高水準，C含量的下限是設定在0.05%以上為宜。C含量的上限是設定在0.09%以下為宜。
Si：0.05%以下 Si含量超過0.05%的話，耐腐蝕性將會明顯地變差。從而，將Si含量設定在0.05%以下。為了獲得更優異的耐腐蝕性，是將Si含量設定在0.03%以下為宜。另一方面，Si是可以藉由固溶強化而對於鋼的高強度化有助益的元素。為了獲得這種作用，必須將Si含量設定在0.01%以上。
Mn：0.01%以上且0.6%以下 Mn在本發明中是重要的添加元素之一。Mn是可以藉由固溶強化或生成所期望的量之麻田散鐵、變韌鐵，而對於鋼的高強度化有助益的元素。因此，為了獲得本發明的目標之鋼板的強度及成形性，必須將Mn含量設定在0.01%以上。Mn含量低於0.01%的話，無法生成所期望的量之麻田散鐵以及變韌鐵，因而無法獲得目標的強度以及成形性。另一方面，Mn含量超過0.6%的話，將會提高淬火硬化性，但是將會過剩地生成麻田散鐵，而無法生成所期望的量之變韌鐵。是以，如果無法生成所期望的量之變韌鐵的話，將會降低用來確保低加工度的罐體強度之上降伏強度，低加工度的罐體強度降低的話，將成為製品不良的原因。從而，將Mn含量設定在0.01%以上且0.6%以下的範圍。更好是將Mn含量設定在0.3%以上且0.6%以下的範圍。
P：0.025%以下 P含量超過0.025%的話，鋼板將會過度硬化而導致延性降低，此外，也會使得焊接性變差。從而，將P含量設定在0.025%以下。更好是設定在0.020%以下。另一方面，P雖然是不可避地混入在鋼中的元素，但卻是對於鋼的強化有助益的元素。因此，係將P含量設定在0.001%以上為宜。
S：0.020%以下 S是不可避地混入在鋼中的元素，將會生成MnS之類的夾雜物而導致延性降低。因此，將S含量設定在0.020%以下。更好是將S含量設定在0.015%以下。另一方面，S含量的下限雖然並未特別地限定，但是就工業性的觀點而言，係將S含量設定在0.001%的程度為宜。此外，S含量低於0.005%的話，在鋼的精製過程中將會耗費過多的成本，因此，即使S含量為0.005%以上，也不會對於本發明造成不良影響。
Al：0.01%以上且0.20%以下 Al是被當作脫氧劑來含有的元素，Al可與鋼中的N形成AlN，而可減少鋼中的固溶N，是對於降低降伏伸長率有助益的元素。為了獲得這種作用，必須將Al含量設定在0.01%以上，更好是將Al含量設定在0.03%以上。另一方面，過度地添加Al的話，將會生成大量的氧化鋁，因而導致延性的降低，因此必須將Al含量設定在0.20%以下。更好是將Al含量設定在0.08%以下。
N：0.0001%以上且0.02%以下 N可與Al等的碳氮化物形成元素相結合而形成析出物，有助於提昇強度和金屬組織的細微化。為了獲得這種效果，必須將N含量設定在0.0001%以上。另一方面，固溶N是具有增加降伏伸長率的作用，因此，N含量超過0.02%的話，將會成為因為降伏伸長率的增加而導致產生皺紋的原因。從而，將N含量設定在0.0001%以上且0.02%以下。N含量的下限是設定在0.0015%以上為宜。N含量的上限是設定在0.01%以下為宜。
Ti：0.005%以上且0.02%以下 Ti在本發明中是重要的添加元素之一。Ti除了是可以當作析出強化元素來有效地增加強度之外，還可以與鋼中的N形成TiN來抑制BN的生成，因而可以充分地獲得B對於淬火硬化性的提昇效果。為了獲得這種作用，Ti含量必須設定在0.005%以上。另一方面，Ti含量過多的話，將會因為強度上昇而導致加工性變差，所以將Ti含量的上限設定0.02%。從而，Ti含量是設定在0.005%以上且0.02%以下。更好是將Ti含量是設定在0.005%以上且0.015%以下。
B：0.0005%以上且0.02%以下 B在本發明中是重要的添加元素之一。B是具有提昇淬火硬化性的效果，係可抑制在退火冷卻過程中引發的肥粒鐵之生成，而有助於所期望的量之麻田散鐵及變韌鐵的生成。為了獲得這種作用，B含量必須設定在0.0005%以上。另一方面，B含量在0.02%時，這種效果就已經飽和了。從而，將B含量設定在0.0005%以上且0.02%以下。B含量的下限是設定在0.0015%以上為宜。B含量的上限是設定在0.01%以下為宜。
本發明的鋼板，上述的成分元素是必須元素，其餘部分是鐵以及不可避免的雜質。只要含有上述的必須元素，即可獲得本發明的鋼板之目標特性，但是，除了上述的必須元素之外，還可以因應必要來含有下列的元素。
從Mo：0.05%以下、Ni：0.15%以下、Cr：0.10%以下、V：0.02%以下、Nb：0.02%以下、以及Cu：0.02%以下的群組中選出之一種或兩種以上 Mo、Ni、Cr、V、Nb都是具有提昇淬火硬化性的作用，可以用來作為鋼的強化元素。又，Nb及Cu則是析出強化元素，用來謀求增加強度特別有效。因此，可以配合需求而從這些元素中選擇一種或兩種以上來添加。此外，如果添加量超過各個元素的添加上限的話，也無法期待可以獲得更高的添加效果，因此，各個元素的含量在上述的範圍內是合適的。下限則是0%。
本發明之高強度鋼板，板厚度t是在0.10mm以上且1.0mm以下為宜。板厚度是1.0mm以下的話，比較容易確保將結晶粒細微化所需的冷軋率。另一方面，製品板厚度是0.10mm以上的話，只要較小的荷重即可進行輥軋，所以對於輥軋機的負荷比較小。又，若板厚度是0.40　mm以下的話，可更顯著地呈現出本發明的效果，因此，板厚度是0.10mm以上且0.40mm以下更好。
其次，針對本發明之高強度鋼板之重要的構成要件也就是金屬組織加以說明。本發明之高強度鋼板的鋼組織(金屬組織)，主要是肥粒鐵與麻田散鐵與變韌鐵之複合組織。
肥粒鐵的面積率：84.0%以上 肥粒鐵是有助於提昇鋼的延性。肥粒鐵的面積率低於84.0%的話，難以確保所期望的延性，因此將肥粒鐵的面積率設定在84.0%以上。更好是在90.0%以上。另一方面，肥粒鐵的面積率超過99.4%的話，將會無法確保麻田散鐵及／或變韌鐵之所期望的面積率，因而無法獲得所期望強度及成形性。從而，將肥粒鐵的面積率設定在84.0%以上且99.4%以下。將下限設定在90.0%以上為宜。將上限設定在98.0%以下為宜。
麻田散鐵的面積率：0.5%以上且10.0%以下 麻田散鐵的面積率超過10.0%的話，強度將會過度地上昇，延性將會降低，因此，將麻田散鐵的面積率設定在10.0%以下。另一方面，麻田散鐵的面積率低於0.5%的話，將會無法獲得所期望的強度。從而，將麻田散鐵的面積率設定在0.5%以上且10.0%以下。將下限設定在3.0%以上為宜。將上限設定在8.0%以下為宜。
變韌鐵的面積率：0.1%以上且10.0%以下 變韌鐵是本發明中之重要的組織。變韌鐵並不會降低鋼的伸長率也不會增加降伏伸長率，但是可以增加上降伏強度和拉伸強度。因此，可以藉由在鋼中適量地生成變韌鐵，而製得強度與成形性的兩種特性皆優異的鋼。想要獲得這種作用，必須將變韌鐵的面積率設定在0.1%以上。另一方面，變韌鐵的面積率超過10.0%的話，強度將會過度地增加，延性將會降低。從而，將變韌鐵的面積率設定在0.1%以上且10.0%以下。將下限設定在0.5%以上為宜。將上限設定在5.0%以下為宜。
此外，在前述金屬組織中，肥粒鐵、麻田散鐵及變韌鐵以外的其餘部分，並無需特別地限定。其餘部分例如：含有殘留沃斯田鐵、雪明鐵、波來鐵等也無妨。這種其餘部分的組織，以面積率計，只要是在10.0%以下的話，就不會對於本發明造成影響。當然，也可以是沒有其餘部分的組織(0%)。
肥粒鐵的平均結晶粒徑：10.0μm以下 藉由將本發明之高強度鋼板的組織中的肥粒鐵的平均結晶粒徑設定在10.0μm以下，可以謀求利用結晶粒細微化的強化作用來提昇強度。此外，藉由肥粒鐵粒子的細粒化，可以增加粒界，因為增加了可作為沃斯田鐵的析出部位的粒界三重點，在退火工序中沃斯田鐵很容易析出，利用細微粒化而使得肥粒鐵粒中的固溶C與粒界三重點的距離變短，固溶C很容易被吐出到粒界，因而在退火工序中，沃斯田鐵的面積率將會增加，而在冷卻工序中有助於麻田散鐵以及變韌鐵的形成，因而具有提昇淬火硬化性的效果。因此，肥粒鐵的平均結晶粒徑是設定在10.0μm以下為宜。更好是設定在7.0μm以下。肥粒鐵的平均結晶粒徑的下限雖然並未限制，但基於防止延性降低的觀點考量，是設定在3.0μm以上為宜。
其次，說明本發明的高強度鋼板之製造方法。 本發明的高強度鋼板之製造方法的特徵是具備：先將具有上述鋼組成分之鋼素材加熱至1150℃以上，再以終軋溫度為800℃以上且950℃以下，捲取溫度為700℃以下的條件來實施熱軋之熱軋工序；接下來，實施軋縮率為80%以上的冷軋之冷軋工序；以及在到達退火溫度之前，係以10℃/秒以上的平均加熱速度進行加熱，將700℃以上且900℃以下的範圍的溫度當作退火溫度，在這個溫度下保持5秒以上且90秒以下之後，再以50℃/秒以上的平均冷卻速度進行冷卻至150℃以上且600℃以下的冷卻停止溫度為止之退火工序。 此外，可以因應需求，再將經過前述退火工序後的退火鋼板在150℃以上且600℃以下的溫度帶內保持300秒以下的時間後，再以10℃/秒以上的冷卻速度進行冷卻至低於150℃的溫度帶。
鋼素材的加熱溫度：1150℃以上 熱軋前之鋼素材的加熱溫度太低的話，一部分的TiN還尚未熔解，會有成為生成導致成形性變差的粗大TiN的主要原因之虞慮，因此乃將加熱溫度設定在1150℃以上。另一方面，鋼素材的加熱溫度的上限雖然未限制，但是基於減少鋼的加熱成本以及維持加熱爐的耐久性的觀點考量，是設定在1250℃以下為宜。
終軋溫度：800℃以上950℃以下 熱軋的終軋溫度超過950℃的話，熱軋後的組織將會變粗大化，之後的冷軋鋼板的粒徑將會增加，不僅是造成強度降低的原因，也會減少作為沃斯田鐵的析出部位之粒界三重點的數量，而有無法獲得所期望的組織以及特性之虞慮。又，終軋溫度低於800℃的話，將會是在肥粒鐵與沃斯田鐵之兩種組織的狀態下進行輥軋，不僅是在鋼板表層產生肥粒鐵的粗大粒子，之後的冷軋鋼板的粒徑也增加，而且在輥軋後進行冷卻及捲取處理時將會生成波來鐵，這種波來鐵中的雪明鐵即使在後續的退火工序中也不會熔解而殘留下來，將會阻礙麻田散鐵等的第二相的生成，會有導致強度降低和增加降伏伸長率YP-El之虞慮。從而，將終軋溫度設定在800℃以上且950℃以下的範圍。設定在850℃以上且950℃以下的範圍更好。
捲取溫度：700℃以下 捲取溫度超過700℃的話，捲取時結晶粒會變粗大化，之後的冷軋鋼板的粒徑將會增加，而成為強度降低的原因。此外，也會在熱軋鋼板中形成粗大的碳化物，在退火工序時該粗大的碳化物未固溶而會防礙第二相的生成，會有導致強度降低和增加降伏伸長率YP-El之虞慮。從而，將捲取溫度設定在700℃以下。捲取溫度的下限雖然並未特別地限定，但是太低的話，熱軋鋼板將會過度地硬化而有阻礙冷軋的作業性之虞慮，因此將捲取溫度設定在450℃以上為宜。更好是設定在450℃以上且650℃以下。
冷軋時的軋縮率：80%以上 藉由將冷軋時的軋縮率設定在80%以上，可使得冷軋後的結晶粒變得細微，而有助於強度的增加。此外，因為作為沃斯田鐵的析出部位之粒界三重點的數量減少、肥粒鐵粒中的固溶C與粒界三重點的距離減少，而有助於退火鋼板中的麻田散鐵以及變韌鐵的形成，因而具有提昇淬火硬化性的效果。另一方面，軋縮率超過95%的話，將會大幅地增加輥軋荷重，對於輥軋機的負荷增加。從而，必須將軋縮率設定在80%以上，並且是設定在95%以下為宜。
冷軋工序，可以是只進行一次，也可以是夾介著中間退火工序而前後進行兩次以上的冷軋工序。也可以是在進行完一次或兩次以上的冷軋工序後，隨即進行退火工序。或者，也可以是在進行完一次或兩次以上的冷軋工序之後，在進行退火工序之前，因應需求而適當地進行依照常用方法的工序，例如：進行酸洗之類的洗淨工序、進行矯平加工之類的形狀矯正工序。如果是進行兩次以上的冷軋工序的話，只要有其中一次的冷軋工序的軋縮率是80%以上的話即可。
到達退火溫度之前的平均加熱速度是10℃/秒以上 如果到達退火溫度之前的平均加熱速度低於10℃/秒的話，在還沒有到達退火溫度之前，就結束了淬火硬化性元素分配到鋼中的沃斯田鐵內的過程，很難以再利用之後的冷卻工序來獲得變韌鐵。從而，乃將到達退火溫度之前的平均加熱速度設定在10℃/秒以上。另一方面，雖然並未特別地限制上限，但是就工業性的觀點而言，是設定在50℃/秒以下為宜。
退火溫度：700℃以上且900℃以下 如果退火溫度(均熱溫度)低於700℃的話，就無法獲得所期望的量之麻田散鐵以及變韌鐵，鋼板的強度與成形性都會變差。另一方面，退火溫度超過900℃的話，在連續退火工序中很容易發生熱翹曲現象等而導致鋼板難以通過輥軋機之類的問題。從而，乃將退火溫度限制在700℃以上且900℃以下的範圍內。更好是限制在750℃以上且820℃以下。此外，在這種退火溫度下的保持時間是5～90秒。如果低於5秒的話，麻田散鐵以及變韌鐵與作為前組織的沃斯田鐵的生成以及淬火硬化性元素的分配尚未結束，因此在之後的冷卻工序中很難以獲得麻田散鐵以及變韌鐵。另一方面，如果大於90秒的話，淬火硬化性元素分配到鋼中的沃斯田鐵內的過程已經結束了，在之後的冷卻工序中很難以獲得變韌鐵。 此外，在上述保持時間中的溫度，只要是在700℃以上且900℃以下的範圍內即可，無需保持在一定溫度。
退火保持後，到達冷卻停止溫度之前的平均冷卻速度是50℃/秒以上 如果平均冷卻速度低於50℃/秒的話，在冷卻過程中，將會發生肥粒鐵的成長以及變韌鐵的過度生成，麻田散鐵的生成受到抑制，無法獲得所期望的量之麻田散鐵，鋼板強度會降低。因此，乃將平均冷卻速度設定在50℃/秒以上。另一方面，雖然並未特別地限制上限，但是係設定在80℃/秒以上且250℃/秒以下為宜。此外，這個冷卻過程，除了可以採用氣體冷卻方式之外，也可以採用：爐內放冷、氣水冷卻、軋輥冷卻以及水冷等的其中一種或組合其中兩種以上來進行冷卻。
冷卻停止溫度：150℃以上且600℃以下 藉由將退火後的冷卻停止溫度設定在600℃以下，將會產生麻田散鐵變態與變韌鐵變態，而能夠獲得所期望的量之麻田散鐵。另一方面，如果冷卻停止溫度低於150℃的話，也無助於麻田散鐵的生成量的增加，只會多增加冷卻成本而已。因此，將退火後的冷卻停止溫度設定在150℃以上且600℃以下。更好的下限是在200℃以上。更好的上限是在400℃以下。係可以配合所需之麻田散鐵以及變韌鐵的面積率，而在上述的範圍內決定出冷卻停止溫度。
在150℃以上且600℃以下的溫度帶內保持300秒以下的時間 上述冷卻停止之後，藉由在600℃起迄150℃為止之上述冷卻停止溫度帶內進行保持，可使得未變態的沃斯田鐵變態成變韌鐵，而能夠不損及成形性，又能夠提昇上降伏強度。這個保持時間超過300秒的話，在這個保持時間中，將會發生麻田散鐵的回火現象，因而導致強度降低。又，在本發明中，只要能夠將鋼板在150℃以上至600℃的溫度帶內保持300秒以下之時間的話，即可生成所期望的量之變韌鐵。因此，在冷卻停止後，也可以不必保持在與冷卻停止溫度相同的溫度，而連續地進行慢速冷卻。此外，亦可將在前述溫度帶內之既定溫度下的保持時間與慢速冷卻，依照所期望的順序與次數來加以組合。此外，保持溫度低於150℃的話，就不會產生變韌鐵的變態，因此將會難以獲得所期望的上降伏強度。從而，在本發明中，在上述冷卻停止之後，將在600℃起迄150℃為止的溫度帶內的保持時間設定在300秒以下。此外，這種保持時間的下限並未特別地限定，但是基於工業性的觀點考量，是在20秒左右為宜。
在前述溫度帶內進行保持之後，再以10℃/秒以上的平均冷卻速度進行冷卻至低於150℃的溫度帶 在前述之150℃以上且600℃以下的溫度帶內保持300秒以下的時間之後，再以10℃/秒以上的冷卻速度進行冷卻至低於150℃的溫度帶內的最終冷卻停止溫度為宜。藉由這個冷卻工序，不會生成過多量的變韌鐵，而可獲得對應於所期望的特性之鋼組織。此外，不會產生麻田散鐵的回火現象，可減少強度的降低。如果平均冷卻速度為10℃/秒以下的話，將會生成過多的變韌鐵，以及產生麻田散鐵的回火現象，因此，從前述保持溫度起迄低於150℃的溫度帶為止，係以10℃/秒以上的平均冷卻速度來進行冷卻為宜。雖然平均冷卻速度的上限並未特別地規定，但是過剩的冷卻速度將會導致冷卻成本的上昇，因此，是設定在40℃/秒以下為宜。最終冷卻停止溫度(在低於150℃的溫度帶內)的下限是室溫。
回火輥軋工序 亦可在退火工序之後，進行軋縮率為10%以下的回火輥軋。軋縮率太大的話，加工時被導入的應變量太大，總伸長率將會降低。本發明必須確保15%以上的總伸長率，因此，如果要進行回火輥軋工序的話，係將軋縮率設定在10%以下為宜。又，雖然軋縮率的下限並未特別地規定，因為回火輥軋工序是具有增加上降伏強度的效果和減低降伏伸長率的功能，所以配合鋼板用途來設定相應的軋縮率的話，係可獲得更合適的高強度鋼板。下限是設定在0.5%以上為宜。上限是設定在5%以下更好。
此外，在進行回火輥軋工序之前，亦可因應需求而適當地進行依照常用方法的工序，例如：進行酸洗之類的洗淨工序、進行矯平加工之類的形狀矯正工序。亦可在退火工序之後隨即進行回火輥軋工序。根據這種工序而製得的冷軋鋼板，之後亦可配合需求而在鋼板表面，例如：藉由電鍍方式來進行鍍錫、鍍鉻、鍍鎳等的電鍍處理而形成電鍍層，當作電鍍鋼板來使用。此外，亦可進行塗裝烤漆處理工序、包膜疊層等的工序。此外，電鍍等的表面處理的膜厚度相對於板厚度而言，非常的小，因此，對於鋼板的機械特性的影響很小，係可以被忽視的程度。 經過以上的工序，可以製得本發明之高強度鋼板。此外，在上述內容中未記載的工序和條件，只要依照鋼板的製造方法中的常用方法即可。 [實施例]
利用轉爐來進行熔製出含有表1所示的組成分，且其餘部分是Fe以及不可避免的雜質所組成的鋼，並且進行連續鑄造而製得鋼素材也就是鋼胚。針對於這種鋼胚，以表2所示的鋼胚加熱溫度、終軋溫度、捲取溫度之條件來實施熱軋。接下來，以表2所示的軋縮率來進行冷軋，並且根據同樣的表2所示的連續退火條件來進行連續退火，因應需求適當地實施回火輥軋(SKP)而製得試驗用的各鋼板。鋼種No.44的鋼板，在連續退火工序中的退火保持時間，係在到達775℃之第一均熱溫度之後，隨即保持21秒，然後藉由實施慢速冷卻至755℃之第二均熱溫度。因為並未實施在該第一均熱溫度以及第二均熱溫度時的保持，所以退火保持時間是21秒。鋼種No.47的鋼板，在連續退火工序中之退火後進行的冷卻是在600℃停止，接下來，進行慢速冷卻並且在到達150℃之前的溫度帶中保持了59秒的時間。
Figure 02_image001
Figure 02_image003
Figure 02_image005
在整體的金屬組織中所占據之各組織的面積率，係以下列的方法計算出來的。首先，從各鋼板中採取出試驗片，在輥軋方向剖面中，將輥軋方向剖面之位於板厚度的1/2位置的面利用3%的硝酸腐蝕液進行蝕刻來使得結晶粒界浮現出來。然後使用掃描型電子顯微鏡以3000倍的放大率對於結晶粒界進行拍攝照片。針對於所拍攝的照片，利用影像處理軟體(Fiji公司之名稱為WEKA的影像處理軟體)來進行影像處理，求出在整個影像視野中的各組織的占有面積率，將其視為各組織的面積率。隨機性地選出共計五個地方的視野也都進行同樣方式的測定，然後求出其平均值。
此外，看起來是具有比較平滑的表面之呈塊狀的白色領域係被視為：麻田散鐵，將其面積率視為麻田散鐵的面積率。此外，雖然是呈現白色，但並非塊狀而是線狀的領域係被視為：變韌鐵，將其面積率視為變韌鐵的面積率。看起來是呈塊狀的黑色領域且內部不含有麻田散鐵的領域係被視為：肥粒鐵，將其面積率視為肥粒鐵的面積率。
肥粒鐵的平均結晶粒徑，係以下列的方法計算出來的。首先，從各鋼板中採取出試驗片，在輥軋方向剖面中，將輥軋方向剖面之位於板厚度的1/2位置的面利用3%的硝酸腐蝕液進行蝕刻來使得肥粒鐵組織的結晶粒界浮現出來。使用光學顯微鏡以400倍的放大率對於結晶粒界進行拍攝照片。使用所拍攝的照片，依照日本工業規格JIS G 0551所制定的鋼-結晶粒度之顯微鏡試驗方法，藉由切斷法來測定平均結晶粒徑，將其視為：肥粒鐵的平均結晶粒徑。隨機性地選出共計三個地方也都進行同樣方式的測定，然後求出其平均值。
機械特性 機械特性(拉伸強度TS、上降伏強度U-YP、降伏伸長率YP-El、總伸長率El)，是使用以輥軋方向來作為試驗片的長軸方向(拉伸方向)之日本工業規格JIS Z 2241所規定的5號試驗片，並且進行了日本工業規格JIS Z 2241所規定的拉伸試驗來做評比。
將評比結果標示於表3。發明例都是具有：15%以上的總伸長率、500MPa以上的拉伸強度、10%以下的低降伏伸長率、以及400MPa以上的上降伏強度。因此，應用在異形罐時，因為具有高延性(總伸長率)，所以能夠實施：擴罐加工和漲線壓紋加工之類的高強度的罐身加工、凸緣加工等。此外，可藉由達到400MPa以上的上降伏強度之鋼板的高強度化來彌補因為罐材的厚度薄形化所導致的強度下降，而且可藉由500MPa以上的拉伸強度來確保很高的罐體強度。此外，因為具有低降伏伸長率，所以罐體上也不會產生皺紋。
另一方面，比較例則是在總伸長率、拉伸強度、降伏伸長率、上降伏強度的各個項目之中至少有一項以上表現不佳。 亦即，在有助於淬火硬化性和提昇強度的元素的添加量較少之鋼種(No.1；No.19；No.21)，因為無法充分地形成麻田散鐵和合金析出物，因此在拉伸強度和上降伏強度之兩個項目中，有其中一個項目或兩個項目未達到所要求的特性。
相反地，在有助於淬火硬化性和提昇強度的元素的添加量過多之鋼種(No.6；No.9；No.18；No.20)，則是因為過度形成了麻田散鐵和合金析出物，雖然強度有提昇，但是總伸長率卻降低。
終軋出口側溫度為800℃以下的鋼種No.31、捲取溫度為700℃以上的鋼種No.32、或者軋縮率為80%以下的鋼種No.33，都是發生肥粒鐵粒的粗大化現象，並且無法形成所期望的麻田散鐵，因此強度降低。尤其是鋼種No.31以及鋼種No.32，熱軋時所生成的波來鐵以及碳化物在退火工序後，並未完全熔解而殘留下來，因而導致降伏伸長率YP-El的增加。
均熱溫度為700℃以下的鋼種No.34、冷卻速度為50℃/秒以下的鋼種No.35、冷卻停止溫度為600℃以上的鋼種No.39，因為是在冷卻工序中發生了肥粒鐵的成長，並且並非麻田散鐵而是形成了大量的變韌鐵，因而無法獲得充分的強度與低降伏伸長率。尤其是鋼種No.39，因為變韌鐵面積率超過10%，因此，總伸長率降低而未達到所要求的特性。
冷卻停止後的保持時間為300秒以上的鋼種No.40，產生了麻田散鐵的回火現象而無法獲得所期望的量之麻田散鐵，雖然強度稍微降低一點，但是其降低的程度在實用上並不會造成問題。
實施了10%以上的回火輥軋之鋼種No.43，除了強度增加和降伏伸長率降低之外，延性也降低，但是其延性降低的程度在實用上並不會造成問題。
退火時的保持時間為5秒以下之鋼種No.45，在退火時無法生成沃斯田鐵，無法獲得所期望的量之麻田散鐵，強度降低，但是降伏強度增加。
到達退火溫度之前的平均加熱速度低於10℃/秒之鋼種No.49，無法獲得所期望的量之變韌鐵，降伏強度降低。退火保持之後，到達冷卻停止溫度之前的平均冷卻速度為50℃/秒以下之鋼種No.50，麻田散鐵的生成受到抑制，無法獲得所期望的量之麻田散鐵，鋼板的強度降低，但是降伏伸長率增加。
Figure 02_image007
Figure 02_image009

Claims (6)

  1. 一種鋼板，其組成分以質量%計，係含有 C：0.03%以上且0.13%以下、 Si：0.05%以下、 Mn：0.01%以上且0.6%以下、 P：0.025%以下、 S：0.020%以下、 Al：0.01%以上且0.20%以下、 N：0.0001%以上且0.02%以下、 Ti：0.005%以上且0.02%以下、以及 B：0.0005%以上且0.02%以下， 其餘部分是鐵和不可避免的雜質，並且 其金屬組織，以面積率計，係含有84.0%以上的肥粒鐵、0.5%以上且10.0%以下的麻田散鐵以及0.1%以上且10.0%以下的變韌鐵。
  2. 如請求項1所述之鋼板，除了前述組成分之外，以質量%計，還含有從 Mo：0.05%以下、 Ni：0.15%以下、 Cr：0.10%以下、 V：0.02%以下、 Nb：0.02%以下、以及 Cu：0.02%以下的群組中選出的一種或兩種以上。
  3. 如請求項1或請求項2所述之鋼板，其中，前述肥粒鐵的平均結晶粒徑是10μm以下。
  4. 如請求項1至請求項3之任一項所述之鋼板，其是作為罐用鋼板。
  5. 一種鋼板之製造方法，係用來製造如請求項1至請求項4之任一項所述的鋼板之方法，其具備： 先將具有請求項1或請求項2所述的組成分之鋼素材加熱至1150℃以上，再以終軋溫度為800℃以上且950℃以下，捲取溫度為700℃以下的條件來實施熱軋之熱軋工序； 對於經過該熱軋工序後的熱軋鋼板實施軋縮率為80%以上的冷軋之冷軋工序；以及 對於經過該冷軋工序後的冷軋鋼板以10℃/秒以上的平均加熱速度進行加熱，在700℃以上且900℃以下的溫度帶保持5秒以上且90秒以下之後，再以50℃/秒以上的平均冷卻速度進行冷卻至150℃以上且600℃以下的溫度帶之退火工序。
  6. 如請求項5所述之鋼板之製造方法，先將經過前述退火工序後的退火鋼板在前述150℃以上且600℃以下的溫度帶保持300秒以下，然後，再以10℃/秒以上的平均冷卻速度進行冷卻至低於150℃的溫度帶。
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