WO2022030641A1 - 鋼板 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
- C21D7/08—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by burnishing or the like
Abstract
Description
[1]板厚中心部と、該板厚中心部の両側にそれぞれ配置された第1表層軟化部及び第2表層軟化部とを含み、
前記第1表層軟化部及び第2表層軟化部が10μm以上の平均厚さを有し、かつ板厚1/2位置の平均ビッカース硬さの0.90倍以下の平均ビッカース硬さを有し、
前記第1表層軟化部が前記第2表層軟化部の平均ビッカース硬さの1.05倍以上の平均ビッカース硬さを有する、鋼板。
[2]前記第1表層軟化部が前記第2表層軟化部の平均ビッカース硬さの2.00倍以上の平均ビッカース硬さを有する、上記[1]に記載の鋼板。
[3]前記第1表層軟化部が前記第2表層軟化部の平均厚さよりも小さい平均厚さを有する、上記[1]又は[2]に記載の鋼板。
[4]前記第1表層軟化部が前記第2表層軟化部の平均厚さの1/2以下の平均厚さを有する、上記[3]に記載の鋼板。
[5]前記第1表層軟化部及び第2表層軟化部のうち少なくとも一方が内部酸化層を含む、上記[1]~[4]のいずれか1項に記載の鋼板。
[6]引張強さが980MPa以上である、上記[1]~[5]のいずれか1項に記載の鋼板。
[7]引張強さが1470MPa以上である、上記[6]に記載の鋼板。
[8]前記板厚中心部が、質量%で、
C:0.050~0.800%、
Si:0.01~3.00%、
Mn:0.01~10.00%、
Al:0.001~0.500%、
P:0.100%以下、
S:0.050%以下、
N:0.010%以下、
Cr:0~3.000%、
Mo:0~1.000%、
B:0~0.0100%、
Ti:0~0.500%、
Nb:0~0.500%、
V:0~0.500%、
Cu:0~0.50%、
Ni:0~0.50%、
O:0~0.020%、
W:0~0.100%、
Ta:0~0.10%、
Co:0~0.50%、
Sn:0~0.050%、
Sb:0~0.050%、
As:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Ca:0~0.050%、
Y:0~0.050%、
Zr:0~0.050%、
La:0~0.050%、
Ce:0~0.050%、並びに
残部:Fe及び不純物
からなる化学組成を有する、上記[1]~[7]のいずれか1項に記載の鋼板。
[9]前記化学組成が、質量%で、
Cr:0.001~3.000%、
Mo:0.001~1.000%、
B:0.0001~0.0100%、
Ti:0.001~0.500%、
Nb:0.001~0.500%、
V:0.001~0.500%、
Cu:0.001~0.50%、
Ni:0.001~0.50%、
O:0.0001~0.020%、
W:0.001~0.100%、
Ta:0.001~0.10%、
Co:0.001~0.50%、
Sn:0.001~0.050%、
Sb:0.001~0.050%、
As:0.001~0.050%、
Mg:0.0001~0.050%、
Ca:0.001~0.050%、
Y:0.001~0.050%、
Zr:0.001~0.050%、
La:0.001~0.050%、及び
Ce:0.001~0.050%
からなる群より選択される少なくとも一種を含有する、上記[8]に記載の鋼板。
本発明の実施形態に係る鋼板は、板厚中心部と、該板厚中心部の両側にそれぞれ配置された第1表層軟化部及び第2表層軟化部とを含み、
前記第1表層軟化部及び第2表層軟化部が10μm以上の平均厚さを有し、かつ板厚1/2位置の平均ビッカース硬さの0.90倍以下の平均ビッカース硬さを有し、
前記第1表層軟化部が前記第2表層軟化部の平均ビッカース硬さの1.05倍以上の平均ビッカース硬さを有することを特徴としている。
(1)せん断端面1のうち破断面1bに生じる引張残留応力は、破断面1bを形成するき裂1dx、1dyの進展方向や長さに依存して変化する。
(2)破断面1bにおいて、ダレ1a側から進展したき裂1dxが長くなるほど、加工材10の破断面1bの引張残留応力が小さくなり、スクラップ15の破断面の引張残留応力が大きくなる。
(3)すなわち、加工材10の破断面1bにおいて、ダレ1a側から進展した第1き裂1dxに由来する部分の面積率が、バリ1c側から進展した第2き裂1dyに由来する部分の面積率よりも大きい場合、ダレ1a側から進展した第1き裂1dxに由来する部分の面積率が、バリ1c側から進展した第2き裂1dyに由来する部分の面積率よりも小さい場合よりも、破断面1bの引張残留応力を相対的に低減することができる。
本発明の実施形態によれば、第1表層軟化部及び第2表層軟化部はそれぞれ独立して10μm以上の平均厚さを有し、かつ板厚1/2位置の平均ビッカース硬さの0.90倍以下の平均ビッカース硬さを有する。10μm以上の平均厚さを有することで鋼板の両側に表層軟化部を設けた効果を十分に発揮することができる。後で詳しく説明する第1表層軟化部が第2表層軟化部の平均ビッカース硬さの1.05倍以上の平均ビッカース硬さを有するという要件を満足する限り、第1表層軟化部と第2表層軟化部の平均厚さは、それぞれ10μm以上の任意の値であってよく、両者の値は同じであってもよいし又は異なっていてもよい。例えば、第1表層軟化部及び第2表層軟化部の平均厚さは、それぞれ独立して15μm以上、30μm以上、40μm以上、50μm以上、70μm以上、若しくは100μm以上であってもよい。上限は特に限定されないが、一般的には第1表層軟化部及び第2表層軟化部の平均厚さは板厚の30%以下である。例えば、第1表層軟化部及び第2表層軟化部の平均厚さは板厚の25%以下、20%以下、15%以下又は10%以下であってもよく、より具体的には450μm以下、400μm以下、300μm以下、250μm以下、200μm以下又は150μm以下であってもよい。
本発明の実施形態によれば、第1表層軟化部は、第2表層軟化部の平均ビッカース硬さの1.05倍以上の平均ビッカース硬さを有する。このような構成を有する鋼板をせん断加工において使用することで、せん断加工の際に硬さが比較的大きい第1表層軟化部側から優先的にき裂を進展させることができ、その結果としてせん断端面に生じる引張残留応力を低減することが可能となる。例えば、先に述べた国際公開第2018/151331号では、高強度鋼板の曲げ加工性を向上させるために、板厚中心部の片側又は両側に表層軟化部を配置することが教示されている。しかしながら、鋼板の両側に当該鋼板の板厚中心部よりも低い硬さを有する第1表層軟化部と第2表層軟化部を設け、さらにこれらの表層軟化部の間で硬さの差を設けること、より具体的には第1表層軟化部が第2表層軟化部の平均ビッカース硬さの1.05倍以上の平均ビッカース硬さを有するようにすることで、せん断加工の際に硬さが比較的大きい第1表層軟化部側から優先的にき裂を進展させてせん断端面に生じる引張残留応力を低減するという技術思想はこれまでにないものであり、今回、本発明者らによって初めて見出されたものである。
先に述べたように、例えば、脱炭処理などによって鋼板の表面部分を軟化して第1表層軟化部及び第2表層軟化部を形成する場合には、鋼板上に存在するFeOから主として構成されるスケール層や外部雰囲気からの酸素が鋼中に拡散し、SiやMnなどの元素と結びついて鋼板の表面近傍に内部酸化物を形成する場合がある。したがって、本発明の特定の実施形態では、第1表層軟化部及び第2表層軟化部のうち少なくとも一方又は両方は、このような内部酸化物から構成される内部酸化層を含んでいてもよい。表層軟化部が内部酸化層を含む場合、当該内部酸化層の厚さは一般に表層軟化部の厚さよりも小さい。したがって、例えば、先に述べたように、第1表層軟化部の平均厚さを第2表層軟化部の平均厚さよりも小さくするために、第1表層軟化部の表面側の一部をワイヤーブラッシングなどで除去した場合には、第1表層軟化部の表面近傍に存在していた内部酸化層が削り落とされる場合があり、このような場合には、第2表層軟化部のみが内部酸化層を含んでいてもよい。
本発明の実施形態においては、板厚中心部は、第1表層軟化部及び第2表層軟化部の平均ビッカース硬さが板厚1/2位置に対応する板厚中心部の平均ビッカース硬さの0.90倍以下の要件を満たす任意の材料であってよい。したがって、板厚中心部の化学組成は、特に限定されず、任意の適切な化学組成であってよい。より詳しくは、本発明は、上記のとおり、せん断加工の際にせん断端面に生じる引張残留応力を低減可能な鋼板を提供することを目的とするものであって、鋼板の両側に当該鋼板の板厚中心部よりも低い硬さを有する第1表層軟化部と第2表層軟化部を設け、さらにこれらの表層軟化部の間で硬さの差を設けること、より具体的には第1表層軟化部が第2表層軟化部の平均ビッカース硬さの1.05倍以上の平均ビッカース硬さを有するよう制御することによって当該目的を達成するものである。したがって、鋼板の化学組成、特に板厚中心部の化学組成並びに後で説明する第1表層軟化部及び第2表層軟化部の化学組成は、本発明の目的を達成する上で必須の技術的特徴でないことは明らかである。以下、本発明の実施形態に係る鋼板に適用される板厚中心部の好ましい化学組成について詳しく説明するが、これらの説明は、単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の化学組成を有する板厚中心部を用いたものに限定することを意図するものではない。また、板厚中心部において表層部との境界付近では表層部との合金元素の拡散により化学組成が境界から十分に離れた位置と異なる場合がある。そのような場合、以下の板厚中心部の化学組成は、板厚1/2位置付近で測定される化学組成をいうものである。また、以下の説明において、各元素の含有量の単位である「%」は、特に断りがない限り「質量%」を意味するものである。さらに、本明細書において、数値範囲を示す「~」とは、特に断りがない場合、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
Cは、鋼板の強度を高めるのに有効な元素である。また、Cは、焼入れ性を確保するのに有効な元素でもある。これらの効果を十分に得るために、C含有量は0.050%以上であることが好ましい。C含有量は0.100%以上、0.200%以上又は0.250%以上であってもよい。一方で、Cを過度に含有すると、靭性が低下する場合がある。したがって、C含有量は0.800%以下であることが好ましい。C含有量は0.700%以下、0.600%以下、0.500%以下又は0.400%以下であってもよい。
Siは、焼入れ性を確保するのに有効な元素である。また、Siは、Alとの合金化を抑制する元素でもある。これらの効果を十分に得るために、Si含有量は0.01%以上であることが好ましい。また、延性確保の観点から、Si含有量は0.30%以上又は0.50%以上であってもよい。加えて、Siは、板厚中心部における鉄系炭化物の粗大化を抑制し、強度と成形性を高めるのに有効な元素でもある。また、Siは、固溶強化により鋼板の高強度化に寄与する元素でもある。これらの観点から、Si含有量は1.00%以上又は1.20%以上であってもよい。しかしながら、Siを過度に含有すると、板厚中心部が脆化し、延性が劣化する場合がある。このため、Si含有量は3.00%であることが好ましい。Si含有量は2.50%以下、2.20%以下又は2.00%以下であってもよい。
Mnは、鋼板の強度を高めるのに有効な元素である。また、Mnは、焼入れ性を確保するのに有効な元素でもある。これらの効果を十分に得るために、Mn含有量は0.01%以上であることが好ましい。Mn含有量は0.10%以上、1.00%以上又は1.50%以上であってもよい。一方で、Mnを過度に含有すると、Mn偏析に起因して鋼板表層の硬度分布が大きくなる場合がある。したがって、Mn含有量は10.00%以下であることが好ましい。Mn含有量は8.00%以下、6.00%以下、5.00%以下又は4.00%以下であってもよい。
Alは、脱酸剤として作用する元素である。このような効果を十分に得るために、Al含有量は0.001%以上であることが好ましい。Al含有量は0.005%以上、0.010%以上又は0.020%以上であってもよい。一方で、Alを過度に含有すると、粗大な酸化物が形成し、加工性などの特性を劣化させる虞がある。したがって、Al含有量は0.500%以下であることが好ましい。Al含有量は0.400%以下、0.300%以下、0.200%以下又は0.100%以下であってもよい。
Pは、鋼板の板厚中心部に偏析する傾向があり、過度に含有すると溶接部を脆化させる場合がある。したがって、P含有量は0.100%以下であることが好ましい。P含有量は0.080%以下、0.060%以下又は0.050%以下であってもよい。P含有量の下限は特に限定されず0%であってもよいが、製造コストの観点からP含有量は0%超、0.001%以上又は0.005%以上であってもよい。
Sは、製造工程で混入し、介在物を形成する元素である。Sを過度に含有すると、靭性などの特性を劣化させる虞がある。したがって、S含有量は0.050%以下であることが好ましい。S含有量は0.030%以下、0.010%以下又は0.005%以下であってもよい。S含有量の下限は特に限定されず0%であってもよいが、製造コストの観点からS含有量は0%超、0.0001%以上又は0.0005%以上であってもよい。
Nは、過度に含有すると粗大な窒化物を形成し、曲げ性を劣化させる場合がある。したがって、N含有量は0.010%以下であることが好ましい。加えて、Nは、溶接時のブローホール発生の原因となる場合があることから少ない方が好ましい。このため、N含有量は0.008%以下、0.006%以下又は0.003%以下であってもよい。N含有量の下限は特に限定されず0%であってもよいが、製造コストの観点からN含有量は0%超、0.0005%以上又は0.001%以上であってもよい。
Crは、強度の向上に寄与する元素である。また、Crは、焼入れ性を向上させる元素でもある。Cr含有量は0%であってもよいが、これらの効果を十分に得るためには、Cr含有量は0.001%以上であることが好ましい。Cr含有量は0.005%以上、0.010%以上又は0.100%以上であってもよい。一方で、Crを過度に含有すると、酸洗性、溶接性及び/又は熱間加工性などが劣化することがある。このため、Cr含有量は3.000%以下であることが好ましい。Cr含有量は2.500%以下、2.000%以下又は1.000%以下であってもよい。
Moは、強度の向上に寄与する元素である。また、Moは、焼入れ性を向上させる元素でもある。Mo含有量は0%であってもよいが、これらの効果を十分に得るためには、Mo含有量は0.001%以上であることが好ましい。Mo含有量は0.005%以上、0.010%以上又は0.050%以上であってもよい。一方で、Moを過度に含有すると、酸洗性、溶接性及び/又は熱間加工性などが劣化することがある。このため、Mo含有量は1.000%以下であることが好ましい。Mo含有量は0.800%以下、0.600%以下又は0.400%以下であってもよい。
Bは、強度の向上に寄与する元素である。また、Bは、焼入れ性を向上させる元素でもある。B含有量は0%であってもよいが、これらの効果を十分に得るためには、B含有量は0.0001%以上であることが好ましい。B含有量は0.0010%以上、0.0020%以上又は0.0030%以上であってもよい。一方で、Bを過度に含有すると、酸洗性、溶接性及び/又は熱間加工性などが劣化することがある。このため、B含有量は0.0100%以下であることが好ましい。B含有量は0.0080%以下、0.0060%以下又は0.0050%以下であってもよい。
Ti、Nb及びVは、強化元素であり、炭化物の形成により強度を向上させる。また、Ti、Nb及びVは、ピン止め効果による細粒化に寄与する元素であり、固溶状態で存在することによりFeの拡散速度を低下させる元素でもある。Ti、Nb及びV含有量は0%であってもよいが、これらの効果を十分に得るためには、Ti、Nb及びV含有量は0.001%以上であることが好ましい。Ti、Nb及びV含有量は0.005%以上、0.010%以上又は0.100%以上であってもよい。一方で、Ti、Nb及びVを過度に含有すると、炭化物が粗大化して成形性等の特性を劣化させる場合がある。したがって、Ti、Nb及びV含有量は0.500%以下であることが好ましい。Ti、Nb及びV含有量は0.400%以下、0.300%以下又は0.200%以下であってもよい。
Cu及びNiは、強度の向上に寄与する元素である。Cu及びNi含有量は0%であってもよいが、このような効果を十分に得るためには、Cu及びNi含有量は0.001%以上であることが好ましい。Cu及びNi含有量は0.005%以上、0.01%以上又は0.10%以上であってもよい。一方で、Cu及びNiを過度に含有すると、酸洗性、溶接性及び/又は熱間加工性などが劣化することがある。このため、Cu及びNi含有量は0.50%以下であることが好ましい。Cu及びNi含有量は0.40%以下、0.30%以下又は0.20%以下であってもよい。
さらに、板厚中心部は、以下の元素を意図的又は不可避的に含有してもよく、それらによって本発明の効果が阻害されることはない。これらの元素は、O:0~0.020%、W:0~0.100%、Ta:0~0.10%、Co:0~0.50%、Sn:0~0.050%、Sb:0~0.050%、As:0~0.050%、Mg:0~0.050%、Ca:0~0.050%、Zr:0~0.050%、並びにY:0~0.050%、La:0~0.050%及びCe:0~0.050%等のREM(希土類金属)である。これらの元素の含有量はそれぞれ0.0001%以上又は0.001%以上であってもよい。
本発明の実施形態においては、第1表層軟化部及び第2表層軟化部は、板厚1/2位置の平均ビッカース硬さの0.90倍以下の平均ビッカース硬さを有し、第1表層軟化部の平均ビッカース硬さが第2表層軟化部の平均ビッカース硬さの1.05倍以上であればよく、それゆえ第1表層軟化部及び第2表層軟化部の化学組成は特に限定されない。例えば、単層鋼板を脱炭処理してその表層部分を軟化することにより、第1表層軟化部及び第2表層軟化部を形成する場合、これらの化学組成は、表面近傍の炭素濃度が低くなること以外は基本的に板厚中心部の化学組成と同等である。
本発明の実施形態に係る鋼板は、任意の適切な引張強さを有することができ、特に限定されないが、例えば980MPa以上の引張強さを有することが好ましい。高強度鋼は水素脆化に対して特に敏感であることが一般に知られている。また、高強度鋼板をせん断加工した場合には、比較的低い引張強さを有する鋼板の場合と比較して、せん断端面に生じる引張残留応力は一般に大きくなる。したがって、本発明の実施形態に係る鋼板が980MPa以上の高い引張強さを有する場合には、同じ引張強さを有する従来の鋼板をせん断加工した場合と比較して、せん断端面に生じる引張残留応力の低減効果が顕著であり、よって耐水素脆化性の向上が特に顕著なものとなる。さらに、本発明の実施形態に係る鋼板は、980MPaを大きく超える引張強さを有する場合であっても、同じ引張強さを有する従来の鋼板をせん断加工した場合と比較して、せん断加工の際にせん断端面に生じる引張残留応力を十分に低減することが可能である。例えば、本発明の実施形態においては、鋼板の引張強さは1080MPa以上、1180MPa以上、1250MPa以上、1300MPa以上、又は1470MPa以上であってもよい。上限は特に限定されないが、例えば、鋼板の引張強さは2500MPa以下、2200MPa以下又は2000MPa以下であってもよい。引張強さは、鋼板の圧延方向に直角な方向からJIS5号引張試験片を採取し、JIS Z2241(2011)に準拠して引張試験を行うことで測定される。
本発明の実施形態に係る鋼板は、特に限定されないが、一般的には6.0mm以下、より具体的には0.8~6.0mmの板厚を有する。鋼板の板厚を6.0mm以下などのせん断加工により適した板厚とすることで、せん断端面に生じる引張残留応力の低減効果をより顕著なものとすることができる。例えば、板厚は1.0mm以上若しくは2.0mm以上であってもよく、及び/又は5.5mm以下、5.0mm以下、4.5mm以下、4.0mm以下若しくは3.0mm以下であってもよい。
本発明の実施形態に係る鋼板の第1表層軟化部及び第2表層軟化部の少なくとも一方の表面に耐食性の向上等を目的として、めっき層を形成してもよい。めっき層は、電気めっき層及び溶融めっき層のいずれでもよい。電気めっき層は、例えば、電気亜鉛めっき層、電気Zn-Ni合金めっき層等を含む。溶融めっき層は、例えば、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、溶融アルミニウムめっき層、溶融Zn-Al合金めっき層、溶融Zn-Al-Mg合金めっき層、溶融Zn-Al-Mg-Si合金めっき層等を含む。めっき層の付着量は、特に制限されず一般的な付着量でよい。
次に、本発明の実施形態に係る鋼板の好ましい製造方法について説明する。以下の説明は、本発明の実施形態に係る鋼板を製造するための特徴的な方法の例示を意図するものであって、当該鋼板を以下に説明するような製造方法によって製造されるものに限定することを意図するものではない。
一般的に、熱間圧延・巻き取り工程では、鋳造されたスラブが大気雰囲気などの酸化性雰囲気下で約1100~1350℃の温度に加熱され、次いで粗圧延及び仕上げ圧延を施され、得られた熱延鋼板が例えば約700℃以下の巻き取り温度で巻き取られる。すなわち、熱間圧延・巻き取り工程では、鋼材が比較的高温下で酸化性雰囲気中にさらされるため、熱延鋼板の表面近傍の炭素が大気雰囲気中の酸素と結合してCO2として放出され、当該表面近傍の炭素濃度が低下する現象(すなわち脱炭)が生じる場合がある。これに関連して、当該脱炭の度合いは、熱間圧延の際の温度、巻き取り温度並びにこれらの操作の雰囲気及び時間等を適切に選択することで制御することができるため、このような脱炭に基づいて所望の平均ビッカース硬さを有する脱炭層(表層軟化部)を鋼板の両側に形成することが可能である。とりわけ、熱間圧延後の巻き取り温度は、脱炭の度合いを制御する上で有効なパラメータであり、例えば、当該巻き取り温度は600℃以上にすることで脱炭を促進させることが可能である。
例えば、先の熱間圧延・巻き取り工程において脱炭が生じないような条件下(例えば、巻き取り温度が600℃未満の条件下)で処理を行うことにより熱延鋼板を得、次いで酸洗工程、冷間圧延工程を経た後、焼鈍工程において脱炭処理を行ってもよい。鋼板表面からの脱炭反応の速度は雰囲気中の酸素ポテンシャルに一般に依存することから、例えば、焼鈍工程において、炉内雰囲気の露点を高くして炉内雰囲気の酸素ポテンシャルを高めることで、鋼板表面からの脱炭反応を促進させることが可能である。酸素ポテンシャルは、一般に焼鈍炉内の水蒸気分圧PH2Oを水素分圧PH2で除した値の対数log(PH2O/PH2)で表される。このため、脱炭処理を行う場合には、焼鈍炉内の露点と水素分圧を適切に制御する必要があるが、1~10%の水素を含む窒素雰囲気下で焼鈍を行う場合、一般的には露点を-20℃以上に制御することで脱炭反応を生じさせることが可能であり、露点を0℃以上に制御することで脱炭反応を促進させることが可能である。
脱炭処理を利用する場合以外にも、本発明の実施形態に係る鋼板は、当業者に公知の任意の適切な方法によって製造することが可能である。特に限定されないが、例えば、本発明の実施形態に係る鋼板は、クラッド法を利用して製造することができる。この場合、鋼板の製造方法は、板厚中心部を構成する母材鋼材の両側に第1表層軟化部及び第2表層軟化部を構成する2つの表層用鋼材を積層して複層鋼材を形成する積層工程、得られた複層鋼材を熱間圧延する熱間圧延工程、及び熱間圧延された複層鋼材を冷却する冷却工程、必要に応じて巻き取り工程、冷間圧延工程、焼鈍工程、めっき工程等をさらに含んでいてもよい。
第1表層軟化部及び第2表層軟化部の平均厚さは以下のようにして決定した。まず、鋼板の板厚1/2位置から第1表層軟化部側の表面に向かって板厚方向に板厚の5%の間隔で、その板厚方向位置でのビッカース硬さを押し込み荷重100g重で測定し、次いでその位置から板厚に垂直な方向でかつ圧延方向に平行な線上に同様に押し込み荷重100g重で合計5点のビッカース硬さを測定し、それらの平均値をその板厚方向位置での平均ビッカース硬さとした。板厚方向及び圧延方向に並ぶ各測定点の間隔は、圧痕の4倍以上の距離とした。各測定点の間隔を圧痕の4倍以上の距離としつつ表面から板厚方向に直線的に打刻することが難しい場合には、各測定点の間隔を圧痕の4倍以上の距離としつつ表面から板厚方向にジグザグに打刻した。ある板厚方向位置での平均ビッカース硬さが、同様に測定した板厚1/2位置での平均ビッカース硬さの0.90倍以下となったとき、その位置より表面側を第1表層軟化部と定義し、第1表層軟化部の平均厚さ(μm)を決定した。第2表層軟化部についても第1表層軟化部の場合と同様に測定することで、第2表層軟化部の平均厚さを決定した。
上記のようにして画定された第1表層軟化部及び第2表層軟化部内でランダムに10点のビッカース硬さを押し込み荷重100g重で測定し、それらの平均値を算出することによって第1表層軟化部及び第2表層軟化部の平均ビッカース硬さを決定した。
内部酸化層の有無は、鋼板断面の研磨面を1000倍以上の倍率でSEM-EDXにより測定し、Si、Mn及び/又はAlを含む粒状酸化物が観察されるか否かによって判別した。
高周波GDSによる発光強度比Imax/Iaveの測定は、鋼板表面をアルゴン雰囲気にし、電圧をかけてグロープラズマを発生させた状態で鋼板表面をスパッタリングさせながら深さ方向に分析することによって実施した。予め標準サンプルを用いてスパッタ時間とスパッタ深さとの関係を求めておき、スパッタ時間から変換したスパッタ深さを鋼板表面からの深さとして定義した。このようにして定義した鋼板表面からの深さに基づいて、高周波GDSにより測定した鋼板表面から0.2μm超10.0μm以下の深さ領域におけるSi酸化物に起因する最大発光強度Imaxと、同様に鋼板表面から10.0μm以上15.0μm以下の深さ領域における発光強度の平均値Iaveとから発光強度比Imax/Iaveを決定した。
引張強さは、冷延鋼板の圧延方向に直角な方向からJIS5号引張試験片を採取し、JIS Z2241(2011)に準拠して引張試験を行うことで測定した。
冷延鋼板をせん断加工し、冷延鋼板のせん断端面に生じる引張残留応力を測定した。具体的には、パンチ側に冷延鋼板の第1表層軟化部そしてダイ側に冷延鋼板の第2表層軟化部を配置し、パンチとダイを相対的に移動させることで冷延鋼板をパンチで打ち抜き、ダイ上にせん断端面を有する加工材を得た。次いで、当該加工材の板厚方向の中心位置(破断面に対応)において、スポット径φ500μmでX線による残留応力測定を実施した(板幅方向に異なる3箇所)。残留応力の測定方向は、板厚方向、板幅方向、板厚から45度方向の3方向とし、残留応力の算出にはsin2ψ法を用いた。端面法線方向の残留応力をゼロと仮定し、算出した3方向の残留応力から最大主応力を算出した。3箇所で算出した最大主応力の値を平均することにより各加工材の引張残留応力を決定した。引張残留応力と引張強さの比(引張残留応力/引張強さ)が0.90以下である場合を、せん断加工の際にせん断端面に生じる引張残留応力を低減可能な鋼板として評価した。得られた結果を表3に示す。
1a ダレ
1b 破断面
1bx 第1部分
1by 第2部分
1c バリ
1dx 第1き裂
1dy 第2き裂
1e せん断面
5 鋼板
10 加工材
10a 第1面
10b 第2面
11 鋼板の一部
12 鋼板の他部
15 スクラップ
21 第1刃
22 第2刃
Claims (9)
- 板厚中心部と、該板厚中心部の両側にそれぞれ配置された第1表層軟化部及び第2表層軟化部とを含み、
前記第1表層軟化部及び第2表層軟化部が10μm以上の平均厚さを有し、かつ板厚1/2位置の平均ビッカース硬さの0.90倍以下の平均ビッカース硬さを有し、
前記第1表層軟化部が前記第2表層軟化部の平均ビッカース硬さの1.05倍以上の平均ビッカース硬さを有する、鋼板。 - 前記第1表層軟化部が前記第2表層軟化部の平均ビッカース硬さの2.00倍以上の平均ビッカース硬さを有する、請求項1に記載の鋼板。
- 前記第1表層軟化部が前記第2表層軟化部の平均厚さよりも小さい平均厚さを有する、請求項1又は2に記載の鋼板。
- 前記第1表層軟化部が前記第2表層軟化部の平均厚さの1/2以下の平均厚さを有する、請求項3に記載の鋼板。
- 前記第1表層軟化部及び第2表層軟化部のうち少なくとも一方が内部酸化層を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の鋼板。
- 引張強さが980MPa以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の鋼板。
- 引張強さが1470MPa以上である、請求項6に記載の鋼板。
- 前記板厚中心部が、質量%で、
C:0.050~0.800%、
Si:0.01~3.00%、
Mn:0.01~10.00%、
Al:0.001~0.500%、
P:0.100%以下、
S:0.050%以下、
N:0.010%以下、
Cr:0~3.000%、
Mo:0~1.000%、
B:0~0.0100%、
Ti:0~0.500%、
Nb:0~0.500%、
V:0~0.500%、
Cu:0~0.50%、
Ni:0~0.50%、
O:0~0.020%、
W:0~0.100%、
Ta:0~0.10%、
Co:0~0.50%、
Sn:0~0.050%、
Sb:0~0.050%、
As:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Ca:0~0.050%、
Y:0~0.050%、
Zr:0~0.050%、
La:0~0.050%、
Ce:0~0.050%、並びに
残部:Fe及び不純物
からなる化学組成を有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、
Cr:0.001~3.000%、
Mo:0.001~1.000%、
B:0.0001~0.0100%、
Ti:0.001~0.500%、
Nb:0.001~0.500%、
V:0.001~0.500%、
Cu:0.001~0.50%、
Ni:0.001~0.50%、
O:0.0001~0.020%、
W:0.001~0.100%、
Ta:0.001~0.10%、
Co:0.001~0.50%、
Sn:0.001~0.050%、
Sb:0.001~0.050%、
As:0.001~0.050%、
Mg:0.0001~0.050%、
Ca:0.001~0.050%、
Y:0.001~0.050%、
Zr:0.001~0.050%、
La:0.001~0.050%、及び
Ce:0.001~0.050%
からなる群より選択される少なくとも一種を含有する、請求項8に記載の鋼板。
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