WO2021124864A1 - 鋼板及びめっき鋼板 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to steel sheets and plated steel sheets. More specifically, the present invention relates to a steel sheet and a plated steel sheet having high strength and excellent elongation and bending workability, which are suitable as materials used for applications such as automobiles, home appliances, mechanical structures, and buildings.
- the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-229403 filed in Japan on December 19, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
- a dual phase steel sheet (hereinafter referred to as DP steel) composed of a composite structure of a soft ferrite phase and a hard martensite phase is known (for example, Patent Document 1). While the DP steel sheet is excellent in elongation, voids may be generated from the interface between the ferrite phase and the martensite phase, which have significantly different hardness, and cracks may occur, so that the bending workability may be inferior.
- Patent Document 2 describes a steel structure obtained by setting the cooling rate in the temperature range from solidification of the slab to 1300 ° C. at 10 to 300 ° C./min and winding it at 500 ° C. or higher and 700 ° C. or lower after finish rolling.
- Has been proposed as a high-strength hot-rolled steel sheet having a single-phase ferrite and a tensile strength of 1180 MPa or more and Patent Document 2 discloses that the high-strength hot-rolled steel sheet improves bending workability.
- the hot-rolled steel sheet described in Patent Document 2 since the slab is reheated without being cooled to less than 900 ° C. at which the ferrite phase starts to be formed and subjected to hot rolling, segregation formed during solidification occurs. There is a problem that the bending workability may not be stable because it is not sufficiently reduced.
- Patent Document 3 states that Ti exceeding the solubility is solid-solved in ⁇ by completing hot rolling within 5 hours after continuous casting, and fine TiC is subjected to ferrite transformation during winding at 550 ° C or higher and 700 ° C or lower.
- a method for producing a steel sheet having a ferrite area fraction of 80% or more and a tensile strength of 980 MPa or more by precipitating the above-mentioned steel sheet and the steel sheet have been proposed.
- Patent Document 3 in order to suppress the precipitation of coarse TiC, since continuous casting to completion of hot finish rolling are performed in the austenite region, bending workability may be deteriorated due to Mn segregation.
- the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a steel sheet and a plated steel sheet having high strength and excellent elongation and bending workability.
- the present inventors control the metallographic structure and Mn segregation of the steel sheet by optimizing the chemical composition and manufacturing conditions of the steel sheet, thereby achieving high strength and excellent elongation and bending workability. It was found that
- the present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
- the steel sheet according to one aspect of the present invention has a chemical composition of mass%.
- C 0.05 to 0.20%, Si: 0.005 to 2.00%, Mn: 0.50 to 4.00%, P: 0.100% or less, S: 0.0100% or less, sol.
- Al 0.001 to 1.00%, Ti: 0.15 to 0.40%, N: 0.0010-0.0100%, Nb: 0 to 0.100%, V: 0 to 1.00%, Mo: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, Ni: 0 to 1.00%, Cr: 0 to 2.00%, B: 0 to 0.0020%, Ca: 0-0.0100%, Mg: 0 to 0.0100%, REM: 0-0.0100%, Bi: 0-0.0200% Containing, the balance consists of Fe and impurities,
- the metal structure at a depth of 1/4 of the plate thickness from the surface contains 90% or more of ferrite and less than 3% of retained austenite in terms of area fraction, and the average crystal grain size excluding the retained austenite is 10.0 ⁇ m or less.
- the average aspect ratio of the crystal grains excluding the retained austenite is 0.3 or more, and the standard deviation of the Mn concentration is 0.60% by mass or less.
- the tensile strength is 980 MPa or more.
- Nb 0.001 to 0.100%
- V 0.005 to 1.00%
- Mo 0.001 to 1.00%
- Cu 0.02 to 1.00%
- Cr 0.02-2.00%
- B 0.0001 to 0.0020%
- Ca 0.0002 to 0.0100%
- Mg 0.0002 to 0.0100%
- REM 0.0002 to 0.0100%
- Bi 0.0001 to 0.0200% It may contain one or more selected from the group consisting of.
- a plating layer is formed on the surface of the steel sheet according to [1] or [2].
- the plating layer may be a hot-dip galvanized layer.
- the hot-dip galvanized layer may be an alloyed hot-dip galvanized layer.
- the steel plate or plated steel sheet according to the present invention is used as a material for parts such as inner plate members, structural members, and suspension members of automobiles, it is easy to process into the shape of the parts, and the industrial contribution is extremely remarkable. is there.
- C 0.05 to 0.20%
- C increases the tensile strength of steel by combining with Ti or the like to generate carbides. If the C content is less than 0.05%, it becomes difficult to obtain a tensile strength of 980 MPa or more. Therefore, the C content is set to 0.05% or more.
- the C content is preferably 0.07% or more, 0.08% or more, or 0.10% or more.
- the C content exceeds 0.20%, coarse carbides are formed and the bendability of the steel sheet is lowered. Moreover, the weldability is significantly deteriorated. Therefore, the C content is 0.20% or less.
- the C content is preferably 0.15% or less, 0.14% or less, and more preferably 0.13% or less.
- Si has the effect of increasing the tensile strength of steel by enhancing solid solution strengthening and hardenability. Si also has an effect of suppressing the precipitation of cementite. If the Si content is less than 0.005%, it becomes difficult to exert the above action. Therefore, the Si content is set to 0.005% or more.
- the Si content is preferably 0.01% or more, 0.03% or more, or 0.10% or more.
- the Si content is set to 2.00% or less.
- the Si content is preferably 1.60% or less, 1.50% or less, and more preferably 1.30% or less.
- Mn 0.50 to 4.00% Mn has the effect of increasing the tensile strength of steel by enhancing solid solution strengthening and hardenability. If the Mn content is less than 0.50%, the ferrite transformation is excessively promoted, and carbides such as Ti are coarsely precipitated together with the ferrite transformation at a high temperature, making it difficult to obtain the tensile strength of the steel sheet of 980 MPa or more. Therefore, the Mn content is set to 0.50% or more.
- the Mn content is preferably 0.70% or more, 0.80% or more, and more preferably 1.00% or more.
- the Mn content is set to 4.00% or less.
- the Mn content is preferably 3.70% or less, more preferably 3.50% or less, still more preferably 3.30% or less or 3.00% or less.
- Ti 0.15 to 0.40% Ti combines with C to form carbides and increases the tensile strength of the steel sheet by fine precipitation. Further, Ti has an action of suppressing coarsening of austenite grains by Ti nitride and refining the metal structure. If the Ti content is less than 0.15%, it becomes difficult to obtain a tensile strength of 980 MPa or more. Therefore, the Ti content is set to 0.15% or more. The Ti content is preferably 0.17% or more, more preferably 0.19% or more, and most preferably 0.21% or more. On the other hand, when Ti is excessively contained, coarse nitrides and carbides are generated, so that elongation and bending workability are lowered. Therefore, the Ti content is set to 0.40% or less. The Ti content is preferably 0.38% or less, 0.35% or less, or 0.30% or less.
- Al has an action of purifying the steel by deoxidation at the steelmaking stage (suppressing the occurrence of defects such as blow holes in the steel) and promoting ferrite transformation. sol. If the Al content is less than 0.001%, it becomes difficult to exert the above action. Therefore, sol. The Al content is 0.001% or more. sol. The Al content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more or 0.03% or more. On the other hand, sol. Even if the Al content exceeds 1.00%, the effect of the above action is saturated and the refining cost increases. Therefore, sol. The Al content is 1.00% or less. sol. The Al content is preferably 0.80% or less, more preferably 0.60% or less or 0.10% or less. In addition, sol. Al means acid-soluble Al.
- N has the effect of forming Ti nitrides, suppressing the coarsening of austenite during slab reheating and hot rolling, and refining the metal structure. If the N content is less than 0.0010%, it becomes difficult to exert the above action. Therefore, the N content is set to 0.0010% or more.
- the N content is preferably 0.0015% or more, more preferably 0.0020% or more or 0.0030% or more.
- the N content exceeds 0.0100%, coarse Ti nitride is formed and the stretch flangeability of the steel sheet is deteriorated. Therefore, the N content is 0.0100% or less.
- the N content is preferably 0.0060% or less, 0.0050% or less, or 0.0045% or less.
- P is an element contained in steel as an impurity and has an action of lowering the bendability of the steel sheet. Therefore, the P content is set to 0.100% or less.
- the P content is preferably 0.060% or less, more preferably 0.040% or less, and even more preferably 0.020% or less.
- P is mixed as an impurity from the raw material, it is not necessary to limit the lower limit thereof, and the content of P is preferably lower from the viewpoint of ensuring bending workability. However, if the P content is excessively reduced, the manufacturing cost increases. From the viewpoint of production cost, the P content is preferably 0.001% or more, 0.003% or more, and more preferably 0.005% or more.
- S is an element contained as an impurity and has an action of lowering the bendability of the steel sheet. Therefore, the S content is set to 0.0100% or less.
- the S content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less, and even more preferably 0.0030% or less.
- S is mixed as an impurity from the raw material, it is not necessary to limit the lower limit thereof, and the content of S is preferably lower from the viewpoint of ensuring bending workability. However, if the S content is excessively reduced, the manufacturing cost increases. From the viewpoint of production cost, the S content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0005% or more, and even more preferably 0.0010% or more.
- the rest of the chemical composition of the steel sheet according to this embodiment consists of Fe and impurities.
- the impurities mean those mixed from ore as a raw material, scrap, manufacturing environment, etc., and are allowed as long as they do not adversely affect the steel sheet according to the present embodiment.
- the steel sheet according to this embodiment may contain the following optional elements instead of a part of Fe. Since the steel sheet according to the present embodiment can solve the problem even if it does not contain an arbitrary element, the lower limit of the content when the optional element is not contained is 0%.
- Nb is an arbitrary element. Nb has the effect of suppressing coarsening of the crystal grain size of the steel sheet, making the ferrite grain size finer, and increasing the tensile strength of the steel sheet by strengthening the precipitation of NbC.
- the Nb content is preferably 0.001% or more.
- the Nb content is more preferably 0.005% or more or 0.010% or more.
- the Nb content exceeds 0.100%, the above effects may be saturated and the rolling load during finish rolling may increase. Therefore, when Nb is contained, the Nb content is set to 0.100% or less.
- the Nb content is preferably 0.070% or less, 0.060% or less, and more preferably 0.030% or less.
- V (V: 0 to 1.00%) V is an arbitrary element.
- V has the effect of increasing the tensile strength of the steel sheet by being solidified in the steel and precipitating in the steel as carbides, nitrides, carbonitrides, etc., and improving the tensile strength of the steel sheet by precipitation strengthening.
- the V content is preferably 0.005% or more.
- the V content is more preferably 0.01% or more or 0.05% or more.
- carbides tend to become coarse and may cause a decrease in bending workability. Therefore, when V is contained, the V content is set to 1.00% or less.
- the V content is more preferably 0.80% or less, more preferably 0.60% or less or 0.30% or less.
- Mo is an optional element. Mo has the effect of enhancing the hardenability of steel and forming carbides and carbonitrides to increase the strength of the steel sheet. In order to obtain these effects, the Mo content is preferably 0.001% or more. The Mo content is more preferably 0.005% or more or 0.010% or more. On the other hand, if the Mo content exceeds 1.00%, the cracking sensitivity of the slab may increase. Therefore, when Mo is contained, the Mo content is set to 1.00% or less. The Mo content is more preferably 0.80% or less, still more preferably 0.60% or less or 0.30% or less.
- Cu is an optional element.
- Cu has the effect of improving the toughness of steel and the effect of increasing tensile strength.
- the Cu content is preferably 0.02% or more.
- the Cu content is more preferably 0.04% or more or 0.08% or more.
- the Cu content is set to 1.00% or less.
- the Cu content is more preferably 0.50% or less, still more preferably 0.30% or less or 0.10% or less.
- Ni is an optional element. Ni has the effect of improving the toughness of steel and the effect of increasing tensile strength. In order to obtain these effects, the Ni content is preferably 0.02% or more. The Ni content is more preferably 0.10% or more or 0.15% or more. On the other hand, if Ni is excessively contained, the alloy cost increases, and the toughness of the weld heat-affected zone of the steel sheet may deteriorate. Therefore, when Ni is contained, the Ni content is set to 1.00% or less. The Ni content is more preferably 0.50% or less, still more preferably 0.30% or less or 0.10% or less.
- Cr is an arbitrary element. Cr has the effect of improving the hardenability of steel and forming carbides and carbonitrides to increase the strength of the steel sheet. In order to obtain this effect, the Cr content is preferably 0.02% or more. The Cr content is more preferably 0.05% or more or 0.10% or more. On the other hand, if Cr is excessively contained, the chemical conversion treatment property is deteriorated. Therefore, when Cr is contained, the Cr content is set to 2.00% or less. The Cr content is more preferably 1.50% or less, even more preferably 1.00% or less, and particularly preferably 0.50% or less.
- B (B: 0 to 0.0020%) B is an arbitrary element.
- B has an effect of increasing the tensile strength of the steel sheet by strengthening the grain boundaries and solid solution.
- the B content is preferably 0.0001% or more.
- the B content is more preferably 0.0002% or more or 0.0005% or more.
- the B content is set to 0.0020% or less.
- the B content is more preferably 0.0015% or less, still more preferably 0.0013% or less or 0.0010% or less.
- Ca is an optional element.
- Ca has the effect of dispersing a large number of fine oxides in the molten steel and making the metal structure of the steel sheet finer. Further, Ca has an effect of improving the stretch flangeability of the steel sheet by fixing S in the molten steel as a spherical CaS and suppressing the formation of stretching inclusions such as MnS.
- the Ca content is preferably 0.0002% or more.
- the Ca content is more preferably 0.0005% or more or 0.0010% or more.
- the Ca content exceeds 0.0100%, the amount of CaO in the steel increases, which may adversely affect the toughness of the steel sheet. Therefore, when Ca is contained, the Ca content is 0.0100% or less.
- the Ca content is more preferably 0.0050% or less, still more preferably 0.0030% or less or 0.0020% or less.
- Mg is an optional element. Like Ca, Mg has the effect of forming oxides and sulfides in molten steel, suppressing the formation of coarse MnS, dispersing a large number of fine oxides, and refining the metal structure of the steel sheet. In order to obtain these effects, the Mg content is preferably 0.0002% or more. The Mg content is more preferably 0.0005% or more or 0.0010% or more. On the other hand, when the Mg content exceeds 0.0100%, the oxide in the steel increases, which adversely affects the toughness of the steel sheet. Therefore, when Mg is contained, the Mg content is set to 0.0100% or less. The Mg content is more preferably 0.0050% or less, still more preferably 0.0030% or less or 0.0025% or less.
- REM 0 to 0.0100%
- the REM content is preferably 0.0002% or more.
- the REM content is more preferably 0.0005% or more or 0.0010% or more.
- the REM content is preferably 0.0100% or less.
- the REM content is more preferably 0.0050% or less, still more preferably 0.0030% or less or 0.0020% or less.
- REM rare earth
- the REM content refers to the total content of these elements.
- Bi (Bi: 0 to 0.0200%)
- Bi is an arbitrary element. Bi has the effect of refining the solidified structure and improving the formability of the steel sheet. In order to obtain this effect, the Bi content is preferably 0.0001% or more. The Bi content is more preferably 0.0005% or more or 0.0010% or more. On the other hand, when the Bi content exceeds 0.0200%, the above effects are saturated and the alloy cost increases. Therefore, when Bi is contained, the Bi content is 0.0200% or less. It is more preferably 0.0100% or less, and even more preferably 0.0070% or less or 0.0030% or less.
- the metal structure at a depth of 1/4 of the plate thickness from the surface contains 90% or more of ferrite and less than 3% of retained austenite in terms of area division, and is an average crystal excluding retained austenite.
- the particle size is 10.0 ⁇ m or less
- the average aspect ratio of the crystal grains excluding retained austenite is 0.3 or more
- the standard deviation of the Mn concentration is 0.60 mass% or less.
- the reason for defining the metal structure at a depth position of 1/4 of the plate thickness from the surface of the steel sheet is that the metal structure at this position is a typical metal structure of the steel sheet. Cementite, pearlite, bainite, and martensite are acceptable as metal structures other than ferrite and retained austenite.
- Ferrite phases are required to obtain good elongation and bendability. If the area fraction of ferrite is less than 90%, cracks will occur early from the phase interface with hard phases other than ferrite (cementite, pearlite, bainite, martensite, retained austenite, etc.), or the hard phase will break early. As a result, elongation and bending workability decrease. Therefore, the surface integral of ferrite is set to 90% or more.
- the surface integral of ferrite is preferably 95% or more or 98% or more, and may be 100% (that is, a single phase of ferrite).
- the surface integral of retained austenite is set to less than 3%.
- the surface integral of the retained austenite is preferably 2% or less, more preferably 1% or less, and may be 0%.
- the average crystal grain size excluding retained austenite is set to 10.0 ⁇ m or less.
- the average crystal grain size excluding retained austenite is preferably 9.0 ⁇ m or less, 8.5 ⁇ m or less, or 8.0 ⁇ m or less.
- the smaller the average crystal grain size excluding retained austenite, the more preferable, so the lower limit is not particularly limited. However, in ordinary hot rolling, it is technically difficult to refine the grain size so that the average crystal grain size excluding retained austenite is less than 1.0 ⁇ m.
- the average crystal grain size excluding retained austenite is 1.0 ⁇ m or more. , 2.0 ⁇ m or more, or 4.0 ⁇ m or more.
- the "average crystal grain size (excluding retained austenite)" means that the crystal structure is bcc, that is, ferrite, bainite, martensite, and pearlite are surrounded by grain boundaries having a crystal orientation difference of 15 ° or more.
- it means the average value of the crystal grain size in which the region having a diameter equivalent to a circle of 0.3 ⁇ m or more is defined as a crystal grain, and the crystal grain size of retained austenite is not included in the average crystal grain size.
- the average aspect ratio of the crystal grains excluding retained austenite is 0.3 or more.
- the aspect ratio is a value obtained by dividing the length of the minor axis of the crystal grain by the length of the major axis, and takes a value of 0 to 1.0. The smaller the average aspect ratio of the crystal grains excluding retained austenite, the flatter the crystal grains, and the closer to 1.0, the equiaxed grains.
- the average aspect ratio of the crystal grains excluding retained austenite is less than 0.3, there are many flat crystal grains, the anisotropy of the material becomes large, and the bending workability deteriorates.
- the average aspect ratio of the crystal grains excluding retained austenite is set to 0.3 or more.
- the average aspect ratio of the crystal grains excluding retained austenite may be 0.4 or more, 0.5 or more, or 0.55 or more.
- the average aspect ratio of the crystal grains excluding retained austenite may be 0.9 or less, 0.8 or less, or 0.6 or less.
- the average crystal grain size excluding retained austenite, the average aspect ratio of the crystal grains excluding retained austenite, and the area fraction of the metal structure are determined on the surface of the steel plate having a steel plate cross section parallel to the rolling direction and the plate thickness direction.
- an EBSD analyzer composed of a thermal electroradiation scanning electron microscope and an EBSD detector
- the metallographic structure at a depth of 1/4 of the plate thickness can be observed by scanning electron microscope (SEM) and EBSD (Electron Back).
- Scattering Diffraction Electron backscatter diffraction method) Obtained by analysis.
- Crystal orientation by distinguishing fcc and bcc in a region of 200 ⁇ m in the rolling direction centered on the 1/4 depth position of the plate thickness and the center position in the plate width direction from the surface of the steel plate and 100 ⁇ m in the plate thickness direction at 0.2 ⁇ m intervals. get information.
- the software attached to the EBSD analyzer (“OIM Analysis (registered trademark)” manufactured by AMETEK, Inc.)
- the crystal grain boundaries having a crystal orientation difference of 15 ° or more are specified.
- the average crystal grain size of bcc is surrounded by crystal grain boundaries having a crystal orientation difference of 15 ° or more, and a region having a diameter equivalent to a circle of 0.3 ⁇ m or more is defined as a crystal grain, and the method using the following equation (1) is used. Obtained by.
- D is the average crystal grain size excluding retained austenite
- N is the number of crystal grains contained in the evaluation region of the average crystal grain size excluding retained austenite
- di indicates the circle-equivalent diameter of the i-th crystal grain.
- the grain boundaries having a crystal orientation difference of 15 ° or more are mainly ferrite grain boundaries, martensite, and bainite block boundaries.
- the grain size may be calculated even for ferrite grains with a crystal orientation difference of less than 15 °, and martensite and bainite blocks are not calculated. .. Therefore, as the average crystal grain size excluding retained austenite in the present embodiment, the value obtained by EBSD analysis as described above is adopted. At the same time, the length of the major axis and the length of the minor axis of each crystal grain are also required. Therefore, by adopting this method, the average aspect ratio of the crystal grains excluding retained austenite can also be obtained.
- the surface integral of ferrite is measured by the following method.
- a region surrounded by crystal grain boundaries having a crystal orientation difference of 5 ° or more and having a diameter equivalent to a circle of 0.3 ⁇ m or more is defined as a crystal grain.
- the area fraction of the crystal grains whose value (GAM value) obtained by the Grain Average Simulation analysis equipped in the OIM Analysis is 0.6 ° or less is calculated.
- the boundary with a crystal orientation difference of 5 ° or more is defined as a grain boundary when determining the area fraction of ferrite is that different metal structures generated by variants close to the same old austenite grain may not be distinguishable. is there.
- the surface integral of the retained austenite is obtained by calculating the surface integral of the metal structure determined to be fcc by EBSD analysis.
- the standard deviation of the Mn concentration at a depth of 1/4 of the thickness of the steel sheet according to the present embodiment is 0.60% by mass or less.
- the standard deviation of the Mn concentration may be 0.58% by mass or less, 0.55% by mass or less, or 0.52% by mass or less.
- the standard deviation of the Mn concentration may be 0.12% by mass or more, 0.15% by mass or more, or 0.20% by mass or more.
- the standard deviation of the Mn concentration is obtained by mirror-polishing the L cross section of the steel sheet and then measuring the 1/4 depth position of the sheet thickness from the surface of the steel sheet with an electron probe microanalyzer (EPMA).
- the measurement conditions are that the acceleration voltage is 15 kV, the magnification is 5000 times, and the distribution image in the range of 20 ⁇ m in the sample rolling direction and 20 ⁇ m in the sample plate thickness direction is measured. More specifically, the measurement interval is set to 0.1 ⁇ m, and the Mn concentration at 40,000 or more points is measured.
- the standard deviation of the Mn concentration is obtained by calculating the standard deviation based on the Mn concentration obtained from all the measurement points.
- the steel sheet according to the present embodiment has high strength and excellent elongation and bending workability by controlling the metallographic structure and Mn segregation. However, if the tensile strength of the steel sheet is small, the effects of reducing the weight of the vehicle body and improving the rigidity are small. Therefore, the tensile strength (TS) of the steel sheet according to this embodiment is set to 980 MPa or more.
- the tensile strength is preferably 1080 MPa or more, 1130 MPa or more, or 1180 MPa or more.
- the upper limit is not particularly specified, the tensile strength may be 1800 MPa or less because press molding becomes difficult as the tensile strength increases.
- the steel sheet according to this embodiment has high strength and excellent elongation. Therefore, the steel sheet according to the present embodiment has an excellent balance between elongation and tensile strength, and TS ⁇ El, which is an index of the balance, is preferably 15,000 MPa ⁇ % or more, and 16,000 MPa ⁇ % or more, or 17,000 MPa ⁇ %. The above is more preferable.
- the tensile strength and elongation of the steel sheet are evaluated by the tensile strength and the total elongation at break (El) using the No. 5 test piece specified in JIS Z 2241: 2011.
- a slab or steel piece having the above-mentioned chemical composition is heated.
- the slab to be subjected to hot rolling may be obtained by continuous casting or casting / slab rolling, but may be obtained by adding hot working or cold working to them.
- the heating temperature of the slab or steel piece to be subjected to hot rolling shall be 1280 ° C. or higher and the temperature SRT (° C.) or higher represented by the following formula (2). If the temperature is lower than 1280 ° C., the reduction of the standard deviation of the Mn concentration due to the diffusion of Mn during heating may be insufficient. If it is less than SRT (° C.), the solution of Ti carbonitride becomes insufficient, and in either case, the tensile strength and bending workability of the steel sheet are lowered. Therefore, the temperature of the slab or steel piece to be subjected to hot rolling is 1280 ° C. or higher and SRT (° C.) or higher.
- the temperature of the slab or steel piece is 1280 ° C. or higher and SRT (° C.) or higher
- SRT (° C.) or higher means that the temperature of the slab or steel piece is higher than the higher temperature of 1280 ° C. and SRT (° C.). Means that.
- the heating temperature exceeds 1400 ° C., a thick scale may be generated, the yield may decrease, or the heating furnace may be significantly damaged. Therefore, 1400 ° C. or lower is preferable.
- SRT (° C.) 1630 + 90 ⁇ ln ([C] ⁇ [Ti])... (2)
- the [element symbol] in the above formula (2) indicates the content of each element in mass%.
- the method for producing a steel sheet according to the present embodiment includes a hot rolling step of subjecting a slab or a steel piece after the heating step to multi-pass hot rolling using a plurality of rolling stands to obtain a hot-rolled steel sheet.
- the hot rolling process is divided into rough rolling and finish rolling performed after rough rolling.
- Multi-pass hot rolling can be performed using a lever mill or a tandem mill, but from the viewpoint of industrial productivity, it is preferable to use a tandem mill for at least the final several stages.
- Rough rolling promotes the precipitation of carbon nitrides such as Ti and starts to precipitate.
- carbon nitrides such as Ti
- the amount of fine carbonitoxide precipitated after rolling is reduced, the tensile strength of the steel sheet is significantly reduced, and the bendability is lowered. Therefore, the time from the start of rough rolling (that is, after the end of the heating process) to the completion of finish rolling is set to 600 seconds or less.
- the time from the start of rough rolling to the completion of finish rolling is preferably within 500 seconds, more preferably within 400 seconds.
- Total reduction rate in the temperature range of 850 to 1100 ° C: 90% or more By performing hot rolling with a total rolling reduction in the temperature range of 850 to 1100 ° C. of 90% or more, recrystallized austenite is mainly refined and strain energy is accumulated in unrecrystallized austenite. It is promoted, the recrystallization of austenite is promoted, the atomic diffusion of Mn is promoted, and the standard deviation of the Mn concentration can be reduced. Therefore, the total reduction rate in the temperature range of 850 to 1100 ° C. is set to 90% or more. The total rolling reduction in the temperature range of 850 to 1100 ° C.
- inlet plate thickness before the first pass in rolling in this temperature range is t0 and the outlet plate thickness after the final pass in rolling in this temperature range is t1. Then, it can be expressed as (t0-t1) / t0 ⁇ 100 (%).
- the FT (° C.) exceeds 1080 ° C., the austenite grains finely divided by hot rolling become coarse and the bending workability of the steel sheet deteriorates. Therefore, the FT (° C.) is 1080 ° C. or lower.
- the FT (° C.) is preferably 1060 ° C. or lower.
- the temperature during finish rolling refers to the surface temperature of the steel material and can be measured with a radiation thermometer or the like.
- TR (° C.) 805 + 385 x [Ti] + 584 x [Nb] (3)
- the [element symbol] in the above formula (3) indicates the content of each element in mass%, and if it is not contained, 0 is substituted.
- the hot-rolled steel sheet is cooled with water (water-cooled) to a temperature range of 500 to 700 ° C. at an average cooling rate of 30 ° C./sec or more.
- the cooling step is started within 3.0 seconds after the completion of the hot rolling step.
- water cooling is started within 3.0 seconds after the completion of finish rolling.
- water cooling is started within 2.0 seconds, more preferably 1.5 seconds after the finish rolling is completed.
- the average cooling rate is the amount of temperature drop from the start of water cooling (when the steel sheet is introduced into the cooling equipment) to the end of water cooling just before winding (when the steel sheet is taken out from the cooling equipment) after the completion of hot rolling. It is the value divided by the time required to complete. If the average cooling rate is less than 30 ° C./sec, ferrite transformation occurs in a high temperature range, and coarse carbonitrides such as Ti are precipitated in the ferrite grains, resulting in a significant decrease in tensile strength. In addition, some or all of the crystal grains may become coarse and the bending workability may be lowered. Therefore, the average cooling rate is set to 30 ° C./sec or more.
- the average cooling rate is preferably 40 ° C./sec or higher, more preferably 50 ° C./sec or higher.
- the upper limit of the average cooling rate is not particularly limited, but is preferably 300 ° C./sec or less from the viewpoint of equipment cost.
- the hot-rolled steel sheet is cooled to a temperature range of 500 to 700 ° C. in relation to the winding temperature of the winding process described later.
- the steel sheet manufacturing method includes a winding step of winding the hot-rolled steel sheet after the cooling step in a temperature range of 500 to 700 ° C.
- the hot-rolled steel sheet After the hot-rolled steel sheet is cooled to 700 ° C. or lower in the cooling step, it is wound up at 500 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. If the winding temperature is less than 500 ° C., ferrite transformation is insufficient, making it difficult to set the area fraction of ferrite to 90% or more in the metal structure, and precipitation of fine carbonitrides such as Ti in the ferrite grains. Is insufficient, it becomes difficult to obtain the desired tensile strength, and the elongation also decreases. On the other hand, when the winding temperature exceeds 700 ° C., the carbonitride such as Ti grows coarsely, and it becomes difficult to obtain the desired tensile strength.
- a plated steel sheet may be obtained by plating the surface of the steel sheet after the winding step. Even in the case of plating, there is no problem as long as the plating is performed after satisfying the conditions of the steel sheet manufacturing method according to the present embodiment.
- the plating may be either electroplating or hot-dip plating, and the type of plating is not particularly limited, but is generally zinc-based plating including zinc plating and zinc alloy plating.
- Examples of the plated steel sheet include an electrogalvanized steel sheet, an electrozinc-nickel alloy plated steel sheet, a hot dip galvanized steel sheet, an alloyed hot dip galvanized steel sheet, and a hot dip galvanized steel sheet.
- the amount of plating adhered may be a general amount. Before plating, Ni or the like may be applied to the surface as pre-plating. When producing the steel sheet according to the present embodiment, known temper rolling may be appropriately performed for the purpose of shape correction.
- the plate thickness of the steel sheet according to the present embodiment is not particularly limited, but if the plate thickness is too thick, the metallographic structure generated between the surface layer of the steel sheet and the inside is significantly different, so 6.0 mm or less is preferable. On the other hand, if the plate thickness is too thin, it becomes difficult to pass the plate during hot rolling. Therefore, the plate thickness of the steel plate is generally preferably 1.0 mm or more. More preferably, the thickness of the steel plate is 1.2 mm or more.
- the conditions in the examples are one condition example adopted for confirming the feasibility and effect of the present invention.
- the present invention is not limited to this one-condition example.
- the present invention can adopt various conditions as long as the gist of the present invention is not deviated and the object of the present invention is achieved.
- a steel material having a chemical composition shown in Table 1-1 and Table 1-2 and having a plate thickness of 250 mm is hot-rolled under the conditions shown in Table 2 to obtain a hot-rolled steel plate having a plate thickness of 2.5 to 3.5 mm. did.
- a part of the obtained hot-rolled steel sheet was subjected to hot-dip galvanizing treatment at an annealing temperature of 700 ° C. and further alloying treatment, and was used for material evaluation.
- Table 1-1 and Table 1-2 the contents of elements that were not intentionally added were left blank.
- the values outside the scope of the invention in Tables 1-1 and 1-2 and the unfavorable values in Table 2 are underlined.
- the area fraction of the metal structure at a depth of 1/4 of the plate thickness from the steel plate surface, the average crystal grain size excluding retained austenite, and the average aspect ratio of the crystal grains excluding retained austenite are parallel to the rolling direction and the plate thickness direction.
- the average crystal grain size of bcc is surrounded by crystal grain boundaries having a crystal orientation difference of 15 ° or more, and a region having a diameter equivalent to a circle of 0.3 ⁇ m or more is defined as a crystal grain, and the method using the following equation (4) is used. Obtained by.
- D is the average crystal grain size excluding retained austenite
- N is the number of crystal grains contained in the evaluation region of the average crystal grain size excluding retained austenite
- di indicates the circle-equivalent diameter of the i-th crystal grain.
- the surface integral of ferrite was measured by the following method. A region surrounded by crystal grain boundaries having a crystal orientation difference of 5 ° or more and having a diameter equivalent to a circle of 0.3 ⁇ m or more was defined as a crystal grain. In the crystal grains, the area fraction of the crystal grains whose value (GAM value) obtained by the Grain Average Simulation analysis equipped in the OIM Analysis was 0.6 ° or less was calculated. By such a method, the surface integral of ferrite was obtained.
- the surface integral of the retained austenite was obtained by calculating the surface integral of the metal structure determined to be fcc by EBSD analysis.
- the standard deviation of the Mn concentration is determined by mirror-polishing the L cross section so that the center position in the plate width direction of the steel sheet is the measurement position, and then the electron probe is set to a depth of 1/4 of the plate thickness and the center position in the plate width direction from the surface of the steel plate. Obtained by measurement with a microanalyzer (EPMA).
- EPMA microanalyzer
- the acceleration voltage was 15 kV
- the magnification was 5000 times
- the distribution image in the range of 20 ⁇ m in the sample rolling direction and 20 ⁇ m in the sample plate thickness direction was measured. More specifically, the measurement interval was set to 0.1 ⁇ m, and the Mn concentration was measured at 40,000 or more places.
- the standard deviation of the Mn concentration was obtained by calculating the standard deviation based on the Mn concentration obtained from all the measurement points.
- the tensile strength TS (MPa) and the total elongation at break El (%) were evaluated in accordance with JIS Z 2241: 2011.
- the bending workability was evaluated by a 90 ° V bending test in which the bending radius was twice the plate thickness.
- Table 3 shows the test results of metallographic structure, texture and mechanical properties. In Table 3, values outside the scope of the invention are underlined. In the column of plating in Table 3, GI indicates a hot-dip galvanized layer, and GA indicates an alloyed hot-dip galvanized layer.
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Abstract
Description
本願は、2019年12月19日に、日本に出願された特願2019-229403号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
C:0.05~0.20%、
Si:0.005~2.00%、
Mn:0.50~4.00%、
P:0.100%以下、
S:0.0100%以下、
sol.Al:0.001~1.00%、
Ti:0.15~0.40%、
N:0.0010~0.0100%、
Nb:0~0.100%、
V:0~1.00%、
Mo:0~1.00%、
Cu:0~1.00%、
Ni:0~1.00%、
Cr:0~2.00%、
B:0~0.0020%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、
REM:0~0.0100%、
Bi:0~0.0200%
を含有し、残部がFe及び不純物からなり、
表面から板厚の1/4深さ位置における金属組織が、面積分率で、フェライトを90%以上、残留オーステナイトを3%未満含有し、前記残留オーステナイトを除く平均結晶粒径が10.0μm以下であり、前記残留オーステナイトを除く結晶粒の平均アスペクト比が0.3以上であり、Mn濃度の標準偏差が0.60質量%以下であり、
引張強度が980MPa以上である。
[2][1]に記載の鋼板では、前記化学組成が、質量%で、
Nb:0.001~0.100%、
V:0.005~1.00%、
Mo:0.001~1.00%、
Cu:0.02~1.00%、
Ni:0.02~1.00%、
Cr:0.02~2.00%、
B:0.0001~0.0020%、
Ca:0.0002~0.0100%、
Mg:0.0002~0.0100%、
REM:0.0002~0.0100%、および、
Bi:0.0001~0.0200%
からなる群から選択される1種または2種以上を含有してもよい。
[4][3]に記載のめっき鋼板では、前記めっき層が溶融亜鉛めっき層であってもよい。
[5][4]に記載のめっき鋼板では、前記溶融亜鉛めっき層が合金化溶融亜鉛めっき層であってもよい。
以下に記載する数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」または「超」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。以下の説明において、鋼の化学組成に関する%はいずれも質量%である。
(C:0.05~0.20%)
Cは、Ti等と結合して炭化物を生成させることで鋼の引張強度を高める。C含有量が0.05%未満では980MPa以上の引張強度が得難くなる。したがって、C含有量は0.05%以上とする。C含有量は、好ましくは0.07%以上、0.08%以上、又は0.10%以上とする。一方、C含有量が0.20%超では、粗大な炭化物が形成されて鋼板の曲げ加工性が低下する。また溶接性が顕著に劣化する。したがって、C含有量は0.20%以下とする。C含有量は、好ましくは0.15%以下又は0.14%以下、より好ましくは0.13%以下である。
Siは、固溶強化および焼入性を高めることによって鋼の引張強度を高める作用を有する。また、Siは、セメンタイトの析出を抑制する作用も有する。Si含有量が0.005%未満では、上記作用を発揮させることが困難となる。したがって、Si含有量は0.005%以上とする。Si含有量は、好ましくは0.01%以上、0.03%以上、又は0.10%以上である。一方、Si含有量が2.00%超では、熱間圧延工程における表面酸化により、鋼板の表面性状が著しく劣化する。したがって、Si含有量は2.00%以下とする。Si含有量は、好ましくは1.60%以下又は1.50%以下、より好ましくは1.30%以下である。
Mnは、固溶強化および焼入性を高めることによって鋼の引張強度を高める作用を有する。Mn含有量が0.50%未満ではフェライト変態が過度に促進されてしまい、高温でフェライト変態と共にTi等の炭化物が粗大に析出してしまい、980MPa以上の鋼板の引張強度が得難くなる。したがって、Mn含有量は0.50%以上とする。Mn含有量は、好ましくは0.70%以上又は0.80%以上であり、より好ましくは1.00%以上である。一方、Mn含有量が4.00%超では、高濃度のMn偏析が生成してMn濃度の標準偏差が大きくなって曲げ加工性が低下する。したがって、Mn含有量は4.00%以下とする。Mn含有量は、好ましくは3.70%以下、より好ましくは3.50%以下、より一層好ましくは3.30%以下又は3.00%以下である。
Tiは、Cと結合して炭化物を形成し、微細析出により鋼板の引張強度を高める。また、Tiは、Ti窒化物によりオーステナイト粒の粗大化を抑制して金属組織を微細化する作用を有する。Ti含有量が0.15%未満では980MPa以上の引張強度が得難くなる。したがって、Ti含有量は0.15%以上とする。Ti含有量は、好ましくは、0.17%以上であり、より好ましくは0.19%以上、最も好ましくは0.21%以上である。一方、Tiを過剰に含有させると、粗大な窒化物や炭化物が生成されることにより伸びや曲げ加工性が低下する。したがって、Ti含有量は0.40%以下とする。Ti含有量は、好ましくは0.38%以下、0.35%以下、又は0.30%以下である。
Alは、製鋼段階で脱酸により鋼を清浄化(鋼にブローホールなどの欠陥が生じることを抑制)し、かつフェライト変態を促進する作用を有する。sol.Al含有量が0.001%未満では、上記作用を発揮させることが困難となる。したがって、sol.Al含有量は0.001%以上とする。sol.Al含有量は、好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.02%以上又は0.03%以上である。一方、sol.Al含有量を1.00%超としても、上記作用による効果が飽和するとともに、精錬コストの上昇を引き起こす。したがって、sol.Al含有量は1.00%以下とする。sol.Al含有量は、好ましくは0.80%以下、より好ましくは0.60%以下又は0.10%以下である。なお、sol.Alは酸可溶性Alを意味する。
Nは、Ti窒化物を形成してスラブ再加熱時及び熱間圧延中のオーステナイトの粗大化を抑制して、金属組織を微細化する作用を有する。N含有量が0.0010%未満では上記作用を発揮させることが困難となる。したがって、N含有量は0.0010%以上とする。N含有量は、好ましくは0.0015%以上、より好ましくは0.0020%以上又は0.0030%以上である。一方、N含有量が0.0100%超では、粗大なTi窒化物を形成して、鋼板の伸びフランジ性を劣化させる。したがって、N含有量は0.0100%以下とする。N含有量は、好ましくは0.0060%以下、0.0050%以下、又は0.0045%以下である。
Pは、不純物として鋼中に含有される元素であり、鋼板の曲げ加工性を低下させる作用を有する。そのため、P含有量は0.100%以下とする。P含有量は、好ましくは0.060%以下、より好ましくは0.040%以下、より一層好ましくは0.020%以下である。Pは原料から不純物として混入するが、その下限を特に制限する必要はなく、曲げ加工性を確保する観点からはPの含有量はより低い方が好ましい。ただし、P含有量を過剰に低減すると、製造コストが増加する。製造コストの観点からは、P含有量は好ましくは0.001%以上又は0.003%以上、より好ましくは0.005%以上である。
Sは、不純物として含有される元素であり、鋼板の曲げ加工性を低下させる作用を有する。そのため、S含有量は0.0100%以下とする。S含有量は、好ましくは0.0080%以下、より好ましくは0.0060%以下、より一層好ましくは0.0030%以下である。Sは原料から不純物として混入するが、その下限を特に制限する必要はなく、曲げ加工性を確保する観点からはSの含有量はより低い方が好ましい。ただし、S含有量を過剰に低減すると、製造コストが増加する。製造コストの観点からは、S含有量は好ましくは0.0001%以上、より好ましくは0.0005%以上、より一層好ましくは、0.0010%以上である。
本実施形態に係る鋼板は、Feの一部に代え、以下の任意元素を含有してもよい。任意元素を含有させなくても本実施形態に係る鋼板はその課題を解決することができるので、任意元素を含有させない場合の含有量の下限は0%である。
Nbは任意元素である。Nbは、鋼板の結晶粒径の粗大化を抑制するとともに、フェライト粒径を微細化し、NbCの析出強化により鋼板の引張強度を高める効果を有する。これらの効果を得るには、Nb含有量を0.001%以上とすることが好ましい。Nb含有量は、より好ましくは0.005%以上又は0.010%以上である。一方、Nb含有量が0.100%を超えると、上記効果が飽和するとともに、仕上げ圧延時の圧延荷重の増加を引き起こす場合がある。そのため、Nbを含有する場合、Nb含有量は、0.100%以下とする。Nb含有量は、好ましくは、0.070%以下又は0.060%以下、より好ましくは0.030%以下である。
Vは任意元素である。Vは、鋼中に固溶して鋼板の引張強度を高めるとともに、炭化物や窒化物、炭窒化物等として鋼中に析出し、析出強化によっても鋼板の引張強度を向上させる効果を有する。これらの効果を得るには、V含有量を0.005%以上とすることが好ましい。V含有量は、より好ましくは、0.01%以上又は0.05%以上である。一方、V含有量が1.00%を超えると炭化物が粗大化しやすく曲げ加工性の低下を引き起こす場合がある。そのため、Vを含有する場合、V含有量は、1.00%以下とする。V含有量は、より好ましくは0.80%以下、より好ましくは0.60%以下又は0.30%以下である。
Moは任意元素である。Moは、鋼の焼入れ性を高めるとともに、炭化物や炭窒化物を形成して鋼板を高強度化させる効果を有する。これらの効果を得るには、Mo含有量を0.001%以上とすることが好ましい。Mo含有量は、より好ましくは、0.005%以上又は0.010%以上である。一方、Mo含有量が1.00%を超えると、スラブの割れ感受性が高まる場合がある。そのため、Moを含有する場合、Moの含有量は、1.00%以下とする。Mo含有量は、より好ましくは0.80%以下、さらに好ましくは0.60%以下又は0.30%以下である。
Cuは任意元素である。Cuは、鋼の靭性を改善する効果および引張強度を高める効果を有する。これらの効果を得るには、Cu含有量を0.02%以上とすることが好ましい。Cu含有量は、より好ましくは、0.04%以上又は0.08%以上である。一方、Cuを過剰に含有させると鋼板の溶接性が低下する場合がある。そのため、Cuを含有する場合、Cu含有量は、1.00%以下とする。Cu含有量は、より好ましくは、0.50%以下、より一層好ましくは0.30%以下又は0.10%以下である。
Niは任意元素である。Niは、鋼の靭性を改善する効果および引張強度を高める効果を有する。これらの効果を得るには、Ni含有量を0.02%以上とすることが好ましい。Ni含有量は、より好ましくは、0.10%以上又は0.15%以上である。一方、Niを過剰に含有させると合金コストが嵩み、また、鋼板の溶接熱影響部の靭性が劣化する場合がある。そのため、Niを含有する場合、Ni含有量は1.00%以下とする。Ni含有量は、より好ましくは、0.50%以下、より一層好ましくは0.30%以下又は0.10%以下である。
Crは任意元素である。Crは、鋼の焼入れ性を高めるとともに、炭化物や炭窒化物を形成して鋼板を高強度化させる効果を有する。この効果を得るには、Cr含有量を0.02%以上とすることが好ましい。Cr含有量は、より好ましくは、0.05%以上又は0.10%以上である。一方、Crを過剰に含有させると、化成処理性が劣化する。そのため、Crを含有する場合、Cr含有量は、2.00%以下とする。Cr含有量は、より好ましくは1.50%以下、より一層好ましくは1.00%以下、特に好ましくは0.50%以下である。
Bは任意元素である。Bは、粒界強化や固溶強化により鋼板の引張強度を高める作用を有する。この効果を得るには、B含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。B含有量は、より好ましくは0.0002%以上又は0.0005%以上である。一方、0.0020%を超えてBを含有させても上記効果が飽和するとともに、合金コストが増加する。そのため、Bを含有する場合、B含有量は、0.0020%以下とする。B含有量は、より好ましくは0.0015%以下、より一層好ましくは0.0013%以下又は0.0010%以下である。
Caは任意元素である。Caは溶鋼中に微細な酸化物を多数分散させ、鋼板の金属組織を微細化させる効果を有する。また、Caは、溶鋼中のSを球状のCaSとして固定して、MnSなどの延伸介在物の生成を抑制することにより、鋼板の伸びフランジ性を向上させる効果を有する。これらの効果を得るには、Ca含有量を0.0002%以上とすることが好ましい。Ca含有量は、より好ましくは、0.0005%以上又は0.0010%以上である。一方、Ca含有量が0.0100%を超えると、鋼中のCaOの量が増加し、鋼板の靭性に悪影響を与える場合がある。そのため、Caを含有する場合、Ca含有量は0.0100%以下とする。Ca含有量は、より好ましくは、0.0050%以下、より一層好ましくは、0.0030%以下又は0.0020%以下である。
Mgは任意元素である。MgはCaと同様に溶鋼中に酸化物や硫化物を形成して、粗大なMnSの形成を抑制し、微細な酸化物を多数分散させ、鋼板の金属組織を微細化する効果を有する。これらの効果を得るには、Mg含有量を0.0002%以上とすることが好ましい。Mg含有量は、より好ましくは、0.0005%以上又は0.0010%以上である。一方、Mg含有量が0.0100%を超えると、鋼中の酸化物が増加し、鋼板の靭性に悪影響を与える。そのため、Mgを含有する場合、Mg含有量は、0.0100%以下とする。Mg含有量は、より好ましくは、0.0050%以下、より一層好ましくは、0.0030%以下又は0.0025%以下である。
REMは任意元素である。REMもCaと同様に、溶鋼中に酸化物や硫化物を形成して、粗大なMnSの形成を抑制し、微細な酸化物を多数分散させ、鋼板の金属組織を微細化する効果を有する。これらの効果を得る場合、REM含有量を0.0002%以上とすることが好ましい。REM含有量は、より好ましくは、0.0005%以上又は0.0010%以上である。一方、REM含有量が0.0100%を超えると鋼中の酸化物が増加し、鋼板の靭性に悪影響を与える場合がある。そのため、REMを含有する場合、REM含有量は、0.0100%以下とすることが好ましい。REM含有量は、より好ましくは、0.0050%以下、より一層好ましくは、0.0030%以下又は0.0020%以下である。
ここで、REM(希土類)とは、Sc、Y及びランタノイドからなる合計17元素を指す。なお、本実施形態では、REMの含有量とはこれらの元素の合計含有量を指す。
Biは、任意元素である。Biは、凝固組織を微細化して、鋼板の成形性を向上させる効果を有する。この効果を得るには、Bi含有量は、0.0001%以上とすることが好ましい。Bi含有量は、より好ましくは0.0005%以上又は0.0010%以上である。一方、Bi含有量が0.0200%を超えると、上記効果が飽和するとともに合金コストが増加する。そのため、Biを含有する場合、Bi含有量は0.0200%以下とする。より好ましくは0.0100%以下であり、より一層好ましくは0.0070%以下又は0.0030%以下である。
なお、フェライトと残留オーステナイト以外の金属組織としては、セメンタイト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトが許容される。
フェライト相は、良好な伸び及び曲げ加工性を得るために必要である。フェライトの面積分率が90%未満ではフェライト以外の硬質相(セメンタイト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト、残留オーステナイト等)との相界面から早期にき裂が発生したり、硬質相が早期に破壊したりすることにより、伸びや曲げ加工性が低下する。したがって、フェライトの面積分率は90%以上とする。フェライトの面積分率は好ましくは95%以上又は98%以上であり、100%(すなわち、フェライトの単相)であってもよい。
フェライト以外の硬質相のうち残留オーステナイトは、加工により非常に硬質なマルテンサイトに変態することで、鋼板の曲げ加工性を著しく劣化させる。そのため、残留オーステナイトの面積分率は3%未満とする。残留オーステナイトの面積分率は好ましくは2%以下、より好ましくは1%以下であり、0%であっても構わない。
残留オーステナイトを除く平均結晶粒径が大きい(つまり、結晶粒が粗大である)と曲げ加工性が低下するため、残留オーステナイトを除く平均結晶粒径は10.0μm以下とする。残留オーステナイトを除く平均結晶粒径は好ましくは9.0μm以下、8.5μm以下、又は8.0μm以下である。残留オーステナイトを除く平均結晶粒径は小さいほど好ましいので下限は特に限定されない。しかしながら、通常の熱間圧延では、残留オーステナイトを除く平均結晶粒径が1.0μmを下回るような細粒化は技術的に困難であるため、残留オーステナイトを除く平均結晶粒径は1.0μm以上、2.0μm以上、又は4.0μm以上としてもよい。
なお、本実施形態において「(残留オーステナイトを除く)平均結晶粒径」とは、結晶構造がbccのもの、すなわちフェライト、ベイナイト、マルテンサイト及びパーライトにおいて結晶方位差15°以上の粒界で囲まれ、かつ円相当直径で0.3μm以上の領域を結晶粒と定義した結晶粒径の平均値を意味し、残留オーステナイトの結晶粒径は平均結晶粒径に含めない。
本実施形態では、残留オーステナイトを除く結晶粒の平均アスペクト比が0.3以上である。アスペクト比とは結晶粒の短軸の長さを長軸の長さで除した値であり、0から1.0の値を取る。残留オーステナイトを除く結晶粒の平均アスペクト比が小さいほど結晶粒が扁平であり、1.0に近いほど等軸粒であることを表す。残留オーステナイトを除く結晶粒の平均アスペクト比が0.3未満では扁平な結晶粒が多く、材質の異方性が大きくなり曲げ加工性が低下する。そのため、残留オーステナイトを除く結晶粒の平均アスペクト比は0.3以上とする。残留オーステナイトを除く結晶粒の平均アスペクト比は0.4以上、0.5以上、又は0.55以上であってもよい。結晶粒が等軸に近づくほど異方性が小さくなり、加工性に優れるため、残留オーステナイトを除く結晶粒の平均アスペクト比は1.0に近いほど良い。一方、残留オーステナイトを除く結晶粒の平均アスペクト比は0.9以下、0.8以下、又は0.6以下であってもよい。
本実施形態に係る鋼板の表面から板厚の1/4深さ位置におけるMn濃度の標準偏差は0.60質量%以下である。これにより、Mn偏析に伴う局所的な引張強度のバラツキが低減されて、良好な曲げ加工性を安定して得ることができる。Mn濃度の標準偏差は0.58質量%以下、0.55質量%以下、又は0.52質量%以下であってもよい。Mn濃度の標準偏差の値は小さいほど望ましいが、製造プロセスの制約より、実質的な下限は0.10質量%である。Mn濃度の標準偏差は0.12質量%以上、0.15質量%以上、又は0.20質量%以上であってもよい。
(引張強度:980MPa以上)
本実施形態に係る鋼板は、金属組織およびMn偏析の制御により、高強度であり、且つ優れた伸びと曲げ加工性を有する。しかし、鋼板の引張強度が小さいと、車体軽量化や剛性向上などの効果が小さい。そのため、本実施形態に係る鋼板の引張強度(TS)は980MPa以上とする。引張強度は好ましくは1080MPa以上、1130MPa以上、又は1180MPa以上である。上限は特に規定しないが、引張強度が高くなるに伴いプレス成型が困難となるため、引張強度は1800MPa以下としてもよい。
本実施形態に係る鋼板は高強度であり、かつ、優れた伸びを有する。そのため、本実施形態に係る鋼板は伸びと引張強度とのバランスに優れており、該バランスの指標となるTS×Elが15000MPa・%以上であることが好ましく、16000MPa・%以上、又は17000MPa・%以上であることがより好ましい。
本実施形態に係る鋼板の製造条件の限定理由を説明する。
本発明者らは、本実施形態に係る鋼板が、以下のような加熱工程、熱間圧延工程、冷却工程及び巻取工程を含む製造方法によって得られることを確認している。
まず、上述した化学組成を有するスラブまたは鋼片を加熱する。熱間圧延に供するスラブは、連続鋳造や鋳造・分塊圧延により得たものでよいが、それらに熱間加工または冷間加工を加えたものであってもよい。
熱間圧延に供するスラブまたは鋼片を加熱するときは、700℃~850℃の温度域に900秒以上滞留させる。700℃~850℃の温度域で生じるオーステナイト変態において、Mnがフェライトとオーステナイトとの間で分配され、その変態時間を長くすることによって、Mnがフェライト領域内を拡散することができる。これにより、スラブに偏在するMnミクロ偏析を解消し、Mn濃度の標準偏差を著しく減ずることができる。
熱間圧延に供するスラブまたは鋼片の加熱温度は、1280℃以上かつ下記式(2)により表される温度SRT(℃)以上とする。1280℃未満では加熱時のMn拡散によるMn濃度の標準偏差低減が不十分となる場合が有る。SRT(℃)未満ではTi炭窒化物の溶体化が不十分となり、いずれの場合も鋼板の引張強度や曲げ加工性が低下する。したがって、熱間圧延に供するスラブまたは鋼片の温度は1280℃以上かつSRT(℃)以上とする。ここで、「スラブまたは鋼片の温度が1280℃以上かつSRT(℃)以上」とは、1280℃とSRT(℃)との高い方の温度よりも、スラブまたは鋼片の温度の方が高いことを意味する。
一方、加熱温度が1400℃超では、厚いスケールが生成して歩留まりが低下したり、加熱炉に著しい損傷を与えたりする場合があるため、1400℃以下が好ましい。
SRT(℃)=1630+90×ln([C]×[Ti])…(2)
但し、上記式(2)中の[元素記号]は、各元素の質量%での含有量を示す。
本実施形態に係る鋼板の製造方法は、加熱工程後のスラブまたは鋼片に、複数の圧延スタンドを用いて多パス熱間圧延を施して熱延鋼板とする熱間圧延工程を有する。熱間圧延工程は、粗圧延と、粗圧延に続いて行われる仕上げ圧延とに分けられる。
多パス熱間圧延はレバースミルまたはタンデムミルを用いて行うことができるが、工業的生産性の観点からは、少なくとも最終の数段はタンデムミルを用いることが好ましい。
粗圧延によりTi等の炭窒化物の析出が促進されて析出し始めるが、仕上げ圧延完了までの時間が長すぎると、粗大な炭窒化物が多量に析出する一方、高強度化に寄与する仕上げ圧延後に析出する微細な炭窒化物が減少して、鋼板の引張強度が著しく減少すると共に、曲げ加工性が低下する。したがって、粗圧延開始(つまり、加熱工程終了後)から仕上げ圧延完了までの時間は600秒以内とする。粗圧延開始から仕上げ圧延完了までの時間は、好ましくは500秒以内、より好ましくは400秒以内である。
850~1100℃の温度域の合計圧下率を90%以上とする熱間圧延を行うことにより、主に再結晶オーステナイトの微細化が図られるとともに、未再結晶オーステナイト内へのひずみエネルギーの蓄積が促進され、オーステナイトの再結晶が促進されるとともにMnの原子拡散が促進され、Mn濃度の標準偏差を小さくすることができる。したがって、850~1100℃の温度域の合計圧下率を90%以上とする。
なお、850~1100℃の温度域の合計圧下率とは、この温度域の圧延における最初のパス前の入口板厚をt0とし、この温度域の圧延における最終パス後の出口板厚をt1としたとき、(t0-t1)/t0×100(%)で表すことができる。
FT(℃)が下記式(3)で表されるTR(℃)未満では、仕上げ圧延後の冷却前において著しく扁平なオーステナイトが形成されて、最終製品の鋼板において、圧延方向に伸長した金属組織となって、残留オーステナイトを除く結晶粒の平均アスペクト比が小さくなると共に塑性異方性が大きくなり、鋼板の伸びや曲げ加工性が低下する。したがって、FT(℃)はTR(℃)以上とする。
一方、FT(℃)が1080℃を超えると、熱間圧延により細粒化したオーステナイト粒が粗大化して、鋼板の曲げ加工性が低下する。したがって、FT(℃)は1080℃以下とする。FT(℃)は好ましくは1060℃以下である。
なお、仕上げ圧延中の温度は、鋼材の表面温度を指し、放射温度計等により測定することができる。
TR(℃)=805+385×[Ti]+584×[Nb] (3)
但し、上記式(3)中の[元素記号]は、各元素の質量%での含有量を示し、含有しない場合は0を代入する。
本実施形態に係る鋼板の製造方法は、熱間圧延工程の次の工程として、30℃/秒以上の平均冷却速度で500~700℃の温度域まで熱延鋼板を水で冷却する(水冷する)冷却工程を有する。また、本実施形態に係る鋼板の製造方法では、冷却工程を熱間圧延工程終了後3.0秒以内に開始する。
仕上げ圧延完了後(つまり、熱間圧延工程終了後)、水冷開始までの時間が3.0秒超では、細粒化したオーステナイト結晶粒の成長や、Ti等の炭窒化物の粗大析出により、引張強度や曲げ加工性が低下する。したがって、本実施形態に係る鋼板の製造方法では、仕上げ圧延完了後3.0秒以内に水冷を開始する。好ましくは、仕上げ圧延完了後2.0秒以内、より好ましくは1.5秒以内に水冷を開始する。
平均冷却速度とは、熱間圧延完了後、水冷開始(冷却設備への鋼板の導入時)から巻取直前の水冷終了(冷却設備から鋼板の導出時)までの温度降下量を、水冷開始から終了までの所要時間で除した値である。この平均冷却速度が30℃/秒未満では高温域でフェライト変態すると共にフェライト粒内にTi等の粗大な炭窒化物が析出して引張強度が著しく低下する。また、一部または全部の結晶粒が粗大になり曲げ加工性が低下する場合がある。したがって、平均冷却速度は30℃/秒以上とする。平均冷却速度は好ましくは40℃/秒以上、より好ましくは50℃/秒以上である。平均冷却速度の上限は特に限定する必要はないが、設備コストの観点から300℃/秒以下であることが好ましい。
なお、後述する巻取工程の巻取温度との関係から、冷却工程では500~700℃の温度域まで熱延鋼板を冷却する。
本実施形態に係る鋼板の製造方法では、500~700℃の温度域で冷却工程後の熱延鋼板を巻き取る巻取工程を有する。
熱延鋼板を冷却工程で700℃以下に冷却した後は、500℃以上700℃以下で巻き取る。巻取温度が500℃未満ではフェライト変態が不足して、金属組織においてフェライトの面積分率を90%以上とすることが困難になると共に、フェライト粒内にTi等の微細な炭窒化物の析出が不十分となり、所望の引張強度が得難くなり、伸びも低下する。一方、巻取温度が700℃超の場合はTi等の炭窒化物が粗大に成長してしまい、所望の引張強度が得難くなる。
本実施形態に係る鋼板を製造する際にはまた、形状矯正を目的として公知の調質圧延を適宜施してもよい。
鋼板の表面から板厚の1/4深さ位置かつ板幅方向中央位置を中心とする圧延方向に200μm、板厚方向に100μmの領域を0.2μm間隔でfccとbccとを区別して結晶方位情報を得た。EBSD解析装置の付属ソフトウェア(AMETEK社製「OIM Analysis(登録商標)」)を用いて、結晶方位差が15°以上である結晶粒界を特定した。bccの平均結晶粒径は、結晶方位差15°以上である結晶粒界で囲まれ、円相当直径で0.3μm以上の領域を結晶粒と定義して、下記(4)式を用いた方法により求めた。
ただし、下記(4)式中、Dは残留オーステナイトを除く平均結晶粒径、Nは残留オーステナイトを除く平均結晶粒径の評価領域に含まれる結晶粒の数、Aiはi番目(i=1、2、・・、N)の結晶粒の面積、diはi番目の結晶粒の円相当直径を示す。
表3に金属組織、集合組織および機械特性の試験結果を示す。表3において、発明範囲外の値には下線を付した。なお、表3中のめっきの欄のGIは溶融亜鉛めっき層を示し、GAは合金化溶融亜鉛めっき層を示す。
伸びは、引張強度と破断伸びの積(TS×El)(MPa・%)が、15000MPa・%以上の場合を高強度であり伸びに優れるとして合格とした。曲げ加工性は、3回の試験を行い、全ての試験片で曲げ試験時に割れが発生しなかったものを合格(OK)とし、1つ以上の割れが発生したものを不合格(NG)とした。
Claims (5)
- 化学組成が、質量%で、
C:0.05~0.20%、
Si:0.005~2.00%、
Mn:0.50~4.00%、
P:0.100%以下、
S:0.0100%以下、
sol.Al:0.001~1.00%、
Ti:0.15~0.40%、
N:0.0010~0.0100%、
Nb:0~0.100%、
V:0~1.00%、
Mo:0~1.00%、
Cu:0~1.00%、
Ni:0~1.00%、
Cr:0~2.00%、
B:0~0.0020%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、
REM:0~0.0100%、
Bi:0~0.0200%
を含有し、残部がFe及び不純物からなり、
表面から板厚の1/4深さ位置における金属組織が、面積分率で、フェライトを90%以上、残留オーステナイトを3%未満含有し、前記残留オーステナイトを除く平均結晶粒径が10.0μm以下であり、前記残留オーステナイトを除く結晶粒の平均アスペクト比が0.3以上であり、Mn濃度の標準偏差が0.60質量%以下であり、
引張強度が980MPa以上である
ことを特徴とする鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、
Nb:0.001~0.100%、
V:0.005~1.00%、
Mo:0.001~1.00%、
Cu:0.02~1.00%、
Ni:0.02~1.00%、
Cr:0.02~2.00%、
B:0.0001~0.0020%、
Ca:0.0002~0.0100%、
Mg:0.0002~0.0100%、
REM:0.0002~0.0100%、および、
Bi:0.0001~0.0200%
からなる群から選択される1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の鋼板。 - 請求項1又は2に記載の鋼板の表面に、めっき層が形成されていることを特徴とするめっき鋼板。
- 前記めっき層が、溶融亜鉛めっき層であることを特徴とする請求項3に記載のめっき鋼板。
- 前記溶融亜鉛めっき層が、合金化溶融亜鉛めっき層であることを特徴とする請求項4に記載のめっき鋼板。
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