WO2022190958A1 - 冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
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- C23C2/022—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas by heating
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- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/001—Austenite
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
Definitions
- the cold-rolled steel sheet according to [1] or [2] above has a tensile strength of 1400 MPa or more, a uniform elongation of 5.0% or more, and a limit bending radius R in 90 ° V bending of R/t, which is the value divided by the plate thickness t, may be 5.0 or less.
- the cold-rolled steel sheet according to any one of [1] to [3] above may have a hot-dip galvanized layer formed on the surface.
- the hot-dip galvanized layer may be an alloyed hot-dip galvanized layer.
- the cold-rolled steel sheet according to the present embodiment is not only a cold-rolled steel sheet having no coating layer on the surface, but also a hot-dip galvanized steel sheet having a hot-dip galvanized layer on the surface, or a hot-dip galvanized steel sheet having an alloyed hot-dip galvanized surface.
- these main conditions are common to hot-dip galvanized steel sheets and alloyed hot-dip galvanized steel sheets.
- the surface serving as a reference indicating the position that defines the metal structure means the surface of the base steel sheet excluding the plating.
- S 0% or more and 0.010% or less
- S is an element contained in steel as an impurity, and is an element that forms sulfide-based inclusions and deteriorates bendability.
- the S content is preferably as small as possible, and although it may be 0%, the S content should be 0.010% or less in consideration of the S removal time and cost.
- the S content is preferably 0.005% or less, more preferably 0.003% or less, still more preferably 0.001% or less. Considering the cost of refining, etc., the S content may be 0.0001% or more.
- the cold-rolled steel sheet according to the present embodiment preferably has a tensile strength (TS) of 1400 MPa or more as a strength that contributes to weight reduction of automobile bodies. From the viewpoint of impact absorption, the tensile strength of the steel sheet is more preferably 1470 MPa or more.
- the average heating rate in this temperature range is preferably less than 8.0°C/second, more preferably less than 5.0°C/second.
- the lower limit of the average heating rate from 700° C. to the soaking temperature is not limited, the average heating rate may be 1.0° C./second or more from the viewpoint of operation.
- the tempering temperature is preferably 330°C or lower, more preferably 310°C or lower.
- the tempering temperature should be 200° C. or higher.
- the tempering temperature is preferably 250°C or higher, more preferably 260°C or higher, and even more preferably 270°C or higher.
- the tempering time may be 1 second or longer, but is preferably 5 seconds or longer, more preferably 10 seconds or longer, for stable tempering.
- the tempering time is preferably 90 seconds or less, more preferably 60 seconds or less, in order to avoid a decrease in the strength of the steel sheet.
- the hot-dip galvanized steel sheet was hot-dip galvanized at about 35 to 65 g/m 2 .
- the alloyed hot-dip galvanized steel sheet was alloyed at a temperature of less than 600° C. after hot-dip galvanized at about 35 to 65 g/m 2 .
- the temperature was kept constant during the residence time above 425° C. and below 600° C., but as described above, the temperature may be changed during the residence time as long as it is within this temperature range.
- the heat treatment is tempered at a tempering temperature of 250 ° C.
- the part yield strength was obtained by the following method.
- the obtained cold-rolled steel sheet is press-bent at R5 to form a hat shape with a height of 50 mm, an upper side of 70 mm, a lower side of 120 mm, and a length of 900 mm. By doing so, a model part was created.
- As the cold-rolled steel sheet a steel sheet whose surface layer (that is, 20 ⁇ m portion) has the same metallographic structure as that of the t/4 part was used to prepare a reference part in the same manner as the model part. The maximum load when the central portion of each of the model part and the comparison part was pushed into a circular indenter and bent was taken as the part proof stress.
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Abstract
Description
本願は、2021年03月10日に、日本に出願された特願2021-038717号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、特許文献3には、高強度化と高い成形性とを両立させる技術として、残留オーステナイトによるTRIP効果を利用した鋼板が提案されている。
また、特許文献4には、1470MPa以上という高い引張強さを有しながら、均一変形性(均一伸び)および局部変形性(局部伸び)に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板が開示されている。
また、特許文献2の鋼板は、1400MPa以上の高強度を達成できるものの、焼き入れ時の冷却において室温付近まで冷却されるので、残留オーステナイトの体積率が少なく、高い均一伸びが得られないという課題がある。
また、特許文献3の鋼板ではフェライト相を有するために1400MPa以上の高強度が得難く、組織内の強度差があるために曲げ性に劣る。
また、特許文献4では、耐水素脆化特性について考慮されていない。
本発明は、そのような問題点を解決するためになされたものであり、高強度かつ、優れた成形性と適用部品耐力とを有する、冷延鋼板およびその製造方法を提供することである。
その結果、製造過程において、特に焼鈍時の露点と熱処理条件とを調整することで、表面から板厚方向に20μmの位置において比較的軟質な組織の割合を増加させて硬さを低下させるとともに、表面から板厚方向に75μmの位置では、鋼板内部と同等の組織とすれば、曲げ性を改善しつつ、部品耐力の低下を抑制できることを見出した。
[1]本発明の一態様に係る冷延鋼板は、質量%で、C:0.180%以上、0.350%以下、Mn:2.00%以上、4.00%以下、P:0%以上、0.100%以下、S:0%以上、0.010%以下、Al:0%以上、0.100%以下、N:0%以上、0.0100%以下、Si:0%以上、1.00%以下、Ti:0%以上、0.050%以下、Nb:0%以上、0.050%以下、V:0%以上、0.50%以下、Cu:0%以上、1.00%以下、Ni:0%以上、1.00%以下、Cr:0%以上、1.00%以下、Mo:0%以上、0.50%以下、B:0%以上、0.0100%以下、Ca:0%以上、0.010%以下、Mg:0%以上、0.0100%以下、REM:0%以上、0.0500%以下、およびBi:0%以上、0.050%以下、を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、表面から板厚方向に板厚tの1/4の位置であるt/4部の金属組織が、体積率で、残留オーステナイト:2.0%以上、8.0%以下、焼戻しマルテンサイト:80.0%以上、98.0%以下、フェライトおよびベイナイト:合計で0.0%以上、15.0%以下、及びマルテンサイト:0.0%以上、5.0%以下、を含み、幅方向の端部から50mmの位置であるエッジ部と、前記幅方向の中央部のいずれにおいても、前記表面から前記板厚方向に20μmの位置である20μm部の金属組織が、体積率で、フェライトおよびベイナイト:合計で75.0%以上、100.0%以下、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイト:合計で0.0%以上、25.0%以下、を含み、前記20μm部の前記金属組織において、前記マルテンサイト及び前記焼戻しマルテンサイトの平均粒径が5.0μm以下であり、前記表面から前記板厚方向に75μmの位置である75μm部の金属組織が、体積率で、フェライトおよびベイナイト:合計で0.0%以上、15.0%以下を含む。
[2]上記[1]に記載の冷延鋼板は、前記化学組成が、質量%で、Si:0.005%以上、1.00%以下、Ti:0.001%以上、0.050%以下、Nb:0.001%以上、0.050%以下、V:0.01%以上、0.50%以下、Cu:0.01%以上、1.00%以下、Ni:0.01%以上、1.00%以下、Cr:0.01%以上、1.00%以下、Mo:0.01%以上、0.50%以下、B:0.0001%以上、0.0100%以下、Ca:0.0001%以上、0.010%以下、Mg:0.0001%以上、0.0100%以下、REM:0.0005%以上、0.0500%以下、およびBi:0.0005%以上、0.050%以下、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。
[3]上記[1]または[2]に記載の冷延鋼板は、引張強さが1400MPa以上であり、均一伸びが5.0%以上であり、90°V曲げでの限界曲げ半径Rを板厚tで除した値であるR/tが5.0以下であってもよい。
[4]上記[1]~[3]のいずれかに記載の冷延鋼板は、前記表面に溶融亜鉛めっき層が形成されていてもよい。
[5]上記[4]に記載の冷延鋼板は、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。
[6]本発明の別の態様に係る冷延鋼板の製造方法は、質量%で、C:0.180%以上、0.350%以下、Mn:2.00%以上、4.00%以下、P:0%以上、0.100%以下、S:0%以上、0.010%以下、Al:0%以上、0.100%以下、N:0%以上、0.0100%以下、Si:0%以上、1.00%以下、Ti:0%以上、0.050%以下、Nb:0%以上、0.050%以下、V:0%以上、0.50%以下、Cu:0%以上、1.00%以下、Ni:0%以上、1.00%以下、Cr:0%以上、1.00%以下、Mo:0%以上、0.50%以下、B:0%以上、0.0100%以下、Ca:0%以上、0.010%以下、Mg:0%以上、0.0100%以下、REM:0%以上、0.0500%以下、およびBi:0%以上、0.050%以下、を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有する鋳造スラブを、必要に応じて加熱した後、熱間圧延して熱延鋼板とする熱間圧延工程と、前記熱延鋼板を、550℃以下の巻取温度まで冷却し、前記巻取温度で巻き取る巻取工程と、前記熱延鋼板を、酸洗し、冷間圧延を行って冷延鋼板とする冷間圧延工程と、前記冷間圧延工程後の前記冷延鋼板を、加熱時の炉内雰囲気を、露点-20℃以上20℃以下でかつ、1.0体積%以上20体積%以下の水素を含有する窒素-水素混合雰囲気として、700℃から均熱温度までの平均加熱速度が10.0℃/秒未満となるように、820℃以上である前記均熱温度まで加熱し、前記均熱温度で、30秒以上200秒以下焼鈍する焼鈍工程と、前記焼鈍工程後の前記冷延鋼板を、425℃超600℃未満の温度域まで冷却する第1冷却工程と、前記第1冷却工程後、前記冷延鋼板を425℃超600℃未満の前記温度域に200秒以上750秒以下滞在させる保持工程と、前記保持工程後に、前記冷延鋼板を50℃以上250℃以下の温度まで冷却する第2冷却工程と、前記第2冷却工程後に、前記冷延鋼板に200℃以上350℃以下の温度で1秒以上焼戻しを行う焼戻し工程と、前記焼戻し工程後、スキンパス圧延可能な温度まで冷却する第3冷却工程と、前記第3冷却工程後の前記冷延鋼板にスキンパス圧延を施すスキンパス工程と、を備え、前記熱延鋼板の温度を、前記熱間圧延工程の完了から10時間以内に、500℃以下まで到達させる。
[7]上記[6]に記載の冷延鋼板の製造方法は、前記鋳造スラブの前記化学組成が、質量%で、Si:0.005%以上、1.00%以下、Ti:0.001%以上、0.050%以下、Nb:0.001%以上、0.050%以下、V:0.01%以上、0.50%以下、Cu:0.01%以上、1.00%以下、Ni:0.01%以上、1.00%以下、Cr:0.01%以上、1.00%以下、Mo:0.01%以上、0.50%以下、B:0.0001%以上、0.0100%以下、Ca:0.0001%以上、0.010%以下、Mg:0.0001%以上、0.0100%以下、REM:0.0005%以上、0.0500%以下、およびBi:0.0005%以上、0.050%以下、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。
[8]上記[6]または[7]に記載の冷延鋼板の製造方法では、前記保持工程において、前記冷延鋼板の温度が、425℃超、600℃未満の状態でめっき浴に浸漬して、表面に溶融亜鉛めっき層を形成してもよい。
[9]上記[8]に記載の冷延鋼板の製造方法では、前記保持工程において、前記溶融亜鉛めっき層を合金化する合金化処理を行ってもよい。
本実施形態に係る冷延鋼板は、(a)所定の化学組成を有し、(b)表面から板厚方向に板厚tの1/4の位置であるt/4部の金属組織がそれぞれ所定の範囲に制御され、(c)幅方向の端部から50mmの位置であるエッジ部と、前記幅方向の中央部のいずれにおいても、表面から板厚方向に20μmの位置である20μm部、及び表面から板厚方向に75μmの位置である75μm部の金属組織がそれぞれ所定の範囲に制御されている。
本実施形態に係る冷延鋼板は、表面にめっき層を有しない冷延鋼板だけでなく、表面に溶融亜鉛めっき層を備える溶融亜鉛めっき鋼板、または表面に合金化溶融亜鉛めっきを備える合金化溶融亜鉛めっき鋼板を含み、これらの主要条件は溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板にも共通である。
ただし、めっき鋼板の場合、金属組織を規定する位置を示す基準となる表面は、めっきを除く母材鋼板の表面を意味する。
以下それぞれについて説明する。
本実施形態に係る冷延鋼板が有する化学組成について説明する。以下、化学組成における各元素の含有量を示す「%」は、断りがない限り、すべて質量%を意味する。
C含有量が0.180%未満では上記の金属組織を得ることが困難となり、目標とする引張強さが達成できなくなる。また、90°V曲げでの限界曲げ半径Rと板厚tとの比(R/t)が劣化する。したがって、C含有量は0.180%以上とする。C含有量は、好ましくは0.180%超、より好ましくは0.200%以上である。
一方、C含有量が0.350%超では溶接性が劣化するとともに曲げ性が劣化する。また、耐水素脆化特性も劣化する。したがって、C含有量は0.350%以下とする。C含有量は、好ましくは0.350%未満、より好ましくは、0.300%以下である。
Mnは、鋼の焼入性を向上させる作用を有し、後述する所望の金属組織を得るのに有効な元素である。Mn含有量が2.00%未満では所望の金属組織を得ることが困難となる。この場合、十分な引張強さが得られなくなる。したがって、Mn含有量は2.00%以上とする。Mn含有量は、好ましくは2.00%超、より好ましくは2.20%以上、さらに好ましくは2.40%以上である。
一方、Mn含有量が4.00%超では、Mnの偏析により焼入性向上の効果が薄れるばかりか、素材コストの上昇を招く。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4.00%未満、より好ましくは3.50%以下、さらに好ましくは3.25%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、粒界に偏析して鋼を脆化させる元素である。このため、P含有量は少ないほど好ましく、0%でもよいが、Pの除去時間、コストも考慮してP含有量は0.100%以下とする。P含有量は、好ましくは0.020%以下、より好ましくは0.015%以下である。精錬等のコストを考慮し、P含有量を0.005%以上としてもよい。
Sは、不純物として鋼中に含有される元素であり、硫化物系介在物を形成して曲げ性を劣化させる元素である。このため、S含有量は少ないほど好ましく、0%でもよいが、Sの除去時間、コストも考慮してS含有量は0.010%以下とする。S含有量は、好ましくは0.005%以下、より好ましくは0.003%以下、さらに好ましくは0.001%以下である。精錬等のコストを考慮し、S含有量を0.0001%以上としてもよい。
Alは、溶鋼を脱酸する作用を有する元素である。脱酸目的でAlを含有させる場合は、確実に脱酸するためにAl含有量は0.005%以上が好ましく、0.010%以上がさらに好ましい。また、Alは、Siと同様にオーステナイトの安定性を高める作用を有し、上記の金属組織を得るのに有効な元素であるので、含有させても良い。含有させる場合、Al含有量は、例えば0.010%以上であってもよい。
一方、Al含有量が高すぎると、アルミナに起因する表面疵が発生しやすくなるばかりか、変態点が大きく上昇し、フェライトの体積率が多くなる。この場合、上記の金属組織を得ることが困難となり、十分な引張強さが得られなくなる。したがって、Al含有量は0.100%以下とする。Al含有量は、好ましくは0.050%以下、より好ましくは0.040%以下、さらに好ましくは0.030%以下である。本実施形態に係る冷延鋼板においては、Alは必ずしも含有させる必要はなく、Al含有量は0%でもよい。
Nは、不純物として鋼中に含有され得る元素であり、粗大な析出物を生成して曲げ性を劣化させる元素である。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%以下であり、より好ましくは0.0050%以下である。N含有量は少ないほど好ましく0%でもよい。精錬等のコストを考慮し、N含有量を0.0010%以上、または0.0020%以上としてもよい。
Siは固溶強化により鋼板の強度を増大させるのに有用な元素である。また、Siはセメンタイトの生成を抑制するため、オーステナイト中へのCの濃化を促進させる効果をもち、焼鈍後に残留オーステナイトを生成させるのに有用な元素である。したがって、Siを含有させてもよい。上記の効果を十分に得るためには、Si含有量は0.005%以上とするのが好ましい。Si含有量が0.005%以上であることで、均一伸びが十分に得られ、優れた耐水素脆化特性が得られる。Si含有量は、より好ましくは0.01%以上、0.03%以上、0.05%以上、0.10%以上、または0.30%以上である。
一方、Si含有量が1.00%超であると、焼鈍加熱時のオーステナイト変態が遅くなり、十分にフェライトからオーステナイトへの変態が起こらない場合がある。この場合、焼鈍後に組織にフェライトが過剰に残存し、目標とする引張強さが達成できなくなる。また、曲げ性が劣化したり、鋼板の表面性状が劣化したり、化成処理性およびめっき性が著しく劣化する場合もある。したがって、Si含有量は1.00%以下とする。Si含有量は、好ましくは1.00%未満、より好ましくは0.90%以下または0.85%以下である。
Nb:0%以上、0.050%以下
V:0%以上、0.50%以下
Cu:0%以上、1.00%以下
Ti、Nb、V、Cuは、析出硬化により鋼板の強度を向上させる作用を有する元素である。したがって、これらの元素を含有させてもよい。上記の効果を十分に得るためには、Ti含有量、Nb含有量は、それぞれ0.001%以上、V含有量、Cu含有量は、それぞれ0.01%以上とするのが好ましい。より好ましいTi含有量、Nb含有量はそれぞれ0.005%以上であり、より好ましいV含有量、Cu含有量は、それぞれ0.05%以上である。上記の効果を得ることは必須でない。このため、Ti含有量、Nb含有量、V含有量、Cu含有量の下限を特に制限する必要はなく、それらの下限は0%である。
一方、これらの元素を過剰に含有させると、再結晶温度が上昇し、冷延鋼板の金属組織が不均一化し、曲げ性が損なわれる。したがって、含有させる場合、Ti含有量は0.050%以下、Nb含有量は0.050%以下、V含有量は0.50%以下、Cu含有量は1.00%以下とする。Ti含有量は、好ましくは0.050%未満、より好ましくは0.030%以下、さらに好ましくは0.020%以下である。Nb含有量は、好ましくは0.050%未満、より好ましくは0.030%以下、さらに好ましくは0.020%以下である。V含有量は、好ましくは0.30%以下である。Cu含有量は、好ましくは0.50%以下である。
Cr:0%以上、1.00%以下
Mo:0%以上、0.50%以下
B:0%以上、0.0100%以下
Ni、Cr、MoおよびBは、焼入性を向上させ、鋼板の高強度化に寄与する元素であり、上記の金属組織を得るのに有効な元素である。したがって、これらの元素を含有させてもよい。上記の効果を十分に得るためには、Ni含有量、Cr含有量、Mo含有量を、それぞれ0.01%以上、及び/またはB含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。より好ましくは、Ni含有量、Cr含有量、Mo含有量はそれぞれ0.05%以上であり、B含有量は0.0010%以上である。上記の効果を得ることは必須でない。このため、Ni含有量、Cr含有量、Mo含有量、B含有量の下限を特に制限する必要はなく、それらの下限は0%である。
一方、これらの元素を過剰に含有させても上記作用による効果が飽和する上、不経済となる。したがって、含有させる場合、Ni含有量、Cr含有量は1.00%以下、Mo含有量は0.50%以下、B含有量は0.0100%以下とする。Ni含有量、Cr含有量は好ましくは0.50%以下であり、Mo含有量は好ましくは0.20%以下であり、B含有量は好ましくは0.0030%以下である。
Mg:0%以上、0.0100%以下
REM:0%以上、0.0500%以下
Bi:0%以上、0.050%以下
Ca、MgおよびREMは、介在物の形状を調整することにより、鋼板の強度や曲げ性を改善する作用を有する元素である。Biは、凝固組織を微細化することにより、強度や曲げ性を改善する作用を有する元素である。したがって、これらの元素を含有させてもよい。上記の効果を十分に得るためには、Ca含有量は、0.0001%以上、Mg含有量は、0.0001%以上、REM含有量およびBiの含有量は、それぞれ0.0005%以上とするのが好ましい。より好ましくは、Ca含有量は、0.0008%以上または0.0010%以上、Mg含有量は、0.0008%以上、REM含有量およびBiの含有量は、それぞれ0.0007%以上である。上記の効果を得ることは必須でない。このため、Ca含有量、Mg含有量、Bi含有量およびREM含有量の下限を特に制限する必要はなく、それらの下限は0%である。
一方、これらの元素を過剰に含有させても上記作用による効果が飽和して不経済となる。したがって、含有させる場合、Ca含有量は0.010%以下、Mg含有量は0.0100%以下、REM含有量は0.0500%以下、Bi含有量は0.050%以下とする。好ましくは、Ca含有量は0.009%以下または0.002%以下、Mg含有量は0.0020%以下、REM含有量は0.0020%以下、Bi含有量は0.010%以下である。REMとは希土類元素を意味し、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素の総称であり、REM含有量はこれらの元素の合計含有量である。
本実施形態に係る冷延鋼板の金属組織の説明において、組織分率は体積率で表す。従って、特に断りがなければ「%」は「体積%」を表す。
残留オーステナイトは、TRIP効果により鋼板の延性を向上させ均一伸びの向上に寄与する。そのため、残留オーステナイトの体積率は、2.0%以上とする。残留オーステナイトの体積率は、好ましくは2.0%超であり、より好ましくは2.5%以上であり、さらに好ましくは3.5%以上である。
一方、残留オーステナイトの体積率が過剰になると、残留オーステナイトの粒径が大きくなる。このような粒径の大きな残留オーステナイトは、変形後に粗大かつ硬質なマルテンサイトとなる。この場合、割れの起点が発生しやすくなり、曲げ性が劣化する。このため、残留オーステナイトの体積率は、8.0%以下とする。残留オーステナイトの体積率は、好ましくは8.0%未満であり、より好ましくは7.0%以下であり、さらに好ましくは6.0%以下である。
焼戻しマルテンサイトは、マルテンサイト(いわゆるフレッシュマルテンサイト)と同様に、ラス状の結晶粒の集合である。一方で、マルテンサイトとは異なり、焼戻しにより内部に微細な鉄系炭化物を含む硬質な組織である。焼戻しマルテンサイトは、焼鈍後の冷却等により生成したマルテンサイトを熱処理等により焼戻すことで得られる。
焼戻しマルテンサイトは、マルテンサイトに比して、脆くなく、延性を有する組織である。本実施形態に係る冷延鋼板では、強度、曲げ性及び耐水素脆化特性を向上させるため、焼戻しマルテンサイトの体積率を80.0%以上とする。焼戻しマルテンサイトの体積率は、好ましくは85.0%以上である。残留オーステナイトの体積率を2.0%以上とするため、焼戻しマルテンサイトの体積率は98.0%以下である。
フェライトは、二相域焼鈍を行う、もしくは焼鈍後に緩冷却を行うことで得られる軟質な相である。フェライトは、マルテンサイトのような硬質相と混在する場合には鋼板の延性を向上させるが、1400MPa以上の高強度を達成するためには、フェライトの体積率を制限する必要がある。
また、ベイナイトは焼鈍後に350℃以上、450℃以下に一定時間保持することで得られる相である。ベイナイトは、マルテンサイトに対して軟質であるので延性を向上させる効果があるが、1400MPa以上の高強度を達成するためには、上記のフェライト同様に体積率を制限する必要がある。
したがって、フェライトおよびベイナイトの体積率は、合計で15.0%以下とする。好ましくは10.0%以下である。フェライト及びベイナイトは含まれなくてもよいので、それぞれの下限は0.0%である。
また、フェライトはベイナイトに対して軟質であるので、フェライト及びベイナイトの合計体積率が15.0%以下の場合に、1400MPa以上の高強度を達成するためには、フェライトの体積率は10.0%未満であることが好ましい。
マルテンサイト(フレッシュマルテンサイト)は、焼戻し工程後の最終冷却時にオーステナイトから変態することで生成し得る、ラス状の結晶粒の集合である。マルテンサイトは硬質で脆く、変形時の割れ起点となり易いので、マルテンサイトの体積率が多いと、曲げ性が劣化する。このため、マルテンサイトの体積率は5.0%以下とする。マルテンサイトの体積率は、3.0%以下が好ましく、2.0%以下がさらに好ましい。マルテンサイトは含まれなくてもよいのでマルテンサイトの体積率の下限は0.0%である。
すなわち、フェライト、ベイナイト、マルテンサイト、焼戻しマルテンサイト、パーライトの体積率は、鋼板の圧延方向に対し任意の位置、かつ幅方向に対し中央の位置から試験片を採取し、圧延方向に平行な縦断面(つまり圧延方向に平行かつ厚さ方向に平行な断面)を研磨し、表面から板厚方向に板厚tの1/4の位置において、ナイタールエッチングにより現出した金属組織を、SEMを用いて観察する。SEM観察では3000倍の倍率で、表面から板厚方向に板厚tの1/4の位置が中央にくるように、板厚方向に30μm、圧延方向に50μmの視野を5視野観察し、観察された画像から、各組織の面積率を測定し、その平均値を算出する。圧延方向に対して垂直方向(鋼板幅方向)には組織変化がなく、圧延方向に平行な縦断面の面積率は体積率と等しいので、組織観察で得られた面積率を、それぞれの体積率とする。
具体的には、焼戻しマルテンサイトは、マルテンサイトラスと、ラス内部に生成したセメンタイトとから構成される。このとき、マルテンサイトラス及びセメンタイトの結晶方位関係は2種類以上存在するので、焼戻しマルテンサイトを構成するセメンタイトは複数のバリアントを持つ。一方で、ベイナイトは、上部ベイナイトと下部ベイナイトとに分類される。上部ベイナイトは、ラス状のベイニティックフェライトと、ラス界面に生成したセメンタイトから構成されるため、焼戻しマルテンサイトとは容易に区別できる。下部ベイナイトは、ラス状のベイニティックフェライトと、ラス内部に生成したセメンタイトから構成される。このとき、ベイニティックフェライト及びセメンタイトの結晶方位関係は、焼戻しマルテンサイトとは異なり1種類であり、下部ベイナイトを構成するセメンタイトは同一のバリアントを持つ。従って、下部ベイナイトと焼戻しマルテンサイトとは、セメンタイトのバリアントに基づいて区別できる。
一方、マルテンサイトと残留オーステナイトとは、SEM観察では明確には区別できない。そのため、マルテンサイトの体積率は、マルテンサイトまたは残留オーステナイトであると判断された組織の体積率から、後述する方法で算出した残留オーステナイトの体積率を減じることで算出する。
表面から板厚方向に20μmの位置である20μm部の金属組織は、体積率で、フェライト及びベイナイトを合計で75.0%以上、100.0%以下、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトを合計で0.0%以上、25.0%以下を含み、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの平均粒径が5.0μm以下である。
表層を焼戻しマルテンサイト等に比べて比較的軟質なフェライト及びベイナイト主体の相とすることで、曲げ性が向上する。そのため、フェライト及びベイナイトの合計体積率を75.0%以上とする。フェライト及びベイナイトの合計体積率は、好ましくは77.0%以上、より好ましくは80.0%以上である。一方、フェライト及びベイナイトの合計体積率の上限は100.0%としてもよい。
また、表層部の組織における硬質なマルテンサイトや焼戻しマルテンサイトは、表層部を硬くするだけでなく、割れの起点を増加させるので、曲げ性や耐水素脆化特性を劣化させる。すなわち、表層部の組織におけるマルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトは体積率が少なく、かつ微細である必要がある。よって、20μm部において、マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの合計体積率は、25.0%以下とし、マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの平均粒径を5.0μm以下とする。マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの合計体積率は、22.0%以下が好ましく、20.0%以下がより好ましい。マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトは含まれなくてもよいので、合計体積率の下限は0.0%としてもよい。
また、マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの平均粒径は、4.5μm以下が好ましい。一方、マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの平均粒径の下限は規定されないが、平均粒径を0.1μm以上としてもよく、0.5μm以上としてもよい。
表面から板厚方向に75μmの位置である75μm部の金属組織は、体積率で、フェライトおよびベイナイトを合計で0.0%以上、15.0%以下を含む。
表層に軟質な組織の割合を増やし、硬さを低下させることで、曲げ性が向上する。しかしながら、軟質な組織を多く含む層(軟質層)の表面からの厚さが大きくなると、鋼板の強度自体は低下しなくても、部品に加工した後の部品としての耐力(部品耐力)が低下する場合がある。
本発明者らが検討した結果、表層(例えば上述した20μm部)が軟質な組織を主体とする場合であっても、75μm部において、鋼板内部(例えばt/4部)と同等の組織(つまり軟質な組織が少ない)であれば、部品耐力は低下しないことが分かった。
そのため、本実施形態に係る冷延鋼板では、75μm部の金属組織において、フェライト及びベイナイトの合計の体積率を15.0%以下とする。フェライト及びベイナイトの合計体積率は、好ましくは10.0%以下である。一方、フェライト及びベイナイトは含まれなくてもよいので、合計体積率の下限は0.0%としてもよい。
表面から板厚方向に60μmの位置(60μm部)でも、フェライト及びベイナイトの合計の体積率が0.0%以上、15.0%以下であると好ましい。
75μm部における金属組織において、残部は残留オーステナイト、焼戻しマルテンサイト及びマルテンサイトであってもよく、例えば、残留オーステナイト:2.0%以上、8.0%以下、焼戻しマルテンサイト:80.0%以上、98.0%以下、マルテンサイト:0.0%以上、5.0%以下を含んでもよい。
また、20μm部、75μm部の金属組織における、残留オーステナイトの体積率は、鋼板の圧延方向に対し任意の位置、かつ幅方向に対し中央の位置、及び幅方向の端部から50mmの位置のそれぞれから試験片を採取し、鋼板表面から20μmまたは75μmの位置まで圧延面を化学研磨し、MoKα線によるフェライトの(200)、(210)面積分強度とオーステナイトの(200)、(220)、および(311)面積分強度から定量化する。
鋼板の圧延方向に対し任意の位置、かつ幅方向に対し中央の位置及び幅方向の端部から50mmの位置のそれぞれから試験片を採取し、それぞれの試験片の圧延方向に平行な縦断面を研磨し、鋼板表面から板厚方向に20μmの位置において、ナイタールエッチングにより現出した金属組織を、SEMを用いて観察する。この組織に対し、JIS G 0551(2013)に記載の切断法によって、上述したマルテンサイトまたは焼戻しマルテンサイトと判断される組織の円相当平均径を算出し、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの平均粒径とする。
この場合、当該鋼板を部品に適用する際にエッジをトリムする必要がなくなり、鋼板の歩留りが向上する。
[引張強さ:1400MPa以上]
[均一伸び:5.0%以上]
[90°V曲げでの限界曲げ半径Rを板厚tで除した値(R/t):5.0以下]
本実施形態に係る冷延鋼板では、自動車の車体軽量化に寄与する強度として、引張強さ(TS)を1400MPa以上とすることが好ましい。衝撃吸収性の観点からすると、鋼板の引張強さは、より好ましくは1470MPa以上である。引張強さの上限を限定する必要はないが、引張強さが高くなると、成形性が低下する場合があるので、引張強さを1900MPa以下としてもよい。
また、成形性の観点より、均一伸び(uEl)は5.0%以上とすることが好ましい。成形性をより良くするために、均一伸び(uEl)は、より好ましくは5.5%以上である。均一伸びの上限を限定する必要はないが、均一伸びは、30.0%以下としてもよく、20.0%以下としてもよい。
また、曲げ性の観点では、90°V曲げでの限界曲げ半径Rを板厚tで除した値(すなわち、板厚tで除して規格化した限界曲げ半径R)(R/t)は、5.0以下とすることが好ましい。(R/t)は、曲げ性をより良くするために、より好ましくは4.0以下であり、さらに好ましくは3.0以下である。(R/t)は、0.5以上としてもよく、1.0以上としてもよい。
また、板厚によって規格化した限界曲げ半径(R/t)については、90°V曲げ金型を用いて、0.5mmピッチで半径Rを変化させて、割れが起こらない最小曲げ半径(限界曲げ半径)Rを求め、板厚tで割ることにより求める。
溶融亜鉛めっき層は、合金化溶融亜鉛めっき層であってもよい。
具体的には、本実施形態に係る冷延鋼板は、以下の(I)~(XI)の構成を含む製造方法によって製造可能である。
(I)上述した化学組成を有する鋳造スラブを、必要に応じて加熱した後、熱間圧延して熱延鋼板とする熱間圧延工程と、
(II)前記熱延鋼板を、550℃以下の巻取温度まで冷却し、前記巻取温度で巻き取る巻取工程と、
(III)前記熱延鋼板を、酸洗し、冷間圧延を行って冷延鋼板とする冷間圧延工程と、
(IV)前記冷間圧延工程後の前記冷延鋼板を、加熱時の炉内雰囲気を、露点-20℃以上20℃以下でかつ、1.0体積%以上20体積%以下の水素を含有する窒素-水素混合雰囲気として、700℃から均熱温度までの平均加熱速度が10.0℃/秒未満となるように、820℃以上である前記均熱温度まで加熱し、前記均熱温度で、30秒以上200秒以下焼鈍する焼鈍工程と、
(V)前記焼鈍工程後の前記冷延鋼板を、425℃超600℃未満の温度域まで冷却する第1冷却工程と、
(VI)前記第1冷却工程後、前記冷延鋼板を425℃超600℃未満の前記温度域に200秒以上750秒以下滞在させる保持工程と、
(VII)前記保持工程後に、前記冷延鋼板を50℃以上250℃以下の温度まで冷却する第2冷却工程と、
(VIII)前記第2冷却工程後に、前記冷延鋼板に200℃以上350℃以下の温度で1秒以上焼戻しを行う焼戻し工程と、
(IX)前記焼戻し工程後、スキンパス圧延可能な温度まで冷却する第3冷却工程と、
(X)前記第3冷却工程後の前記冷延鋼板にスキンパス圧延を施すスキンパス工程とを備え、
(XI)前記熱延鋼板の温度を、前記熱間圧延工程の完了から10時間以内に、500℃以下まで到達させる。
以下、それぞれについて説明する。
熱間圧延工程では、上述した化学組成を有する鋳造スラブを加熱し、熱間圧延して熱延鋼板とする。鋳造スラブの温度が高い場合には、一旦室温付近まで冷却せず、そのまま熱間圧延に供してもよい。
熱間圧延の条件は限定されないが、1100℃以上に加熱し、仕上げ圧延出側温度がAr3変態点以上となるように熱間圧延することが好ましい。加熱温度を1100℃以上とすることで、材料の均質化が不十分となることを避けられる。また、仕上げ圧延出側温度をAr3変態点以上とすれば、フェライト加工組織が生成せず、均一な組織が得られやすく、曲げ性の向上に有利である。
Ar3変態点(℃)は以下の計算式により、鋼中の元素の含有量との関係で簡易的に示される。すなわち、下記の式(1)のように記述される。
Ar3=910-310×[C]+25×{[Si]+2×[Al]}-80×[Mneq] ・・・ 式(1)
ここで、Bが含有されていない場合、[Mneq]は下記の式(2a)によって示される。
[Mneq]=[Mn]+[Cr]+[Cu]+[Mo]+[Ni]/2+10([Nb]-0.02) ・・・ 式(2a)
また、Bが含有されている場合、[Mneq]は下記の式(2b)によって示される。
[Mneq]=[Mn]+[Cr]+[Cu]+[Mo]+[Ni]/2+10([Nb]-0.02)+1 ・・・ 式(2b)
式中、[C]はCの含有量(質量%)、[Si]はSiの含有量(質量%)、[Al]はAlの含有量(質量%)、[Mn]はMnの含有量(質量%)、[Cr]はCrの含有量(質量%)、[Cu]はCuの含有量(質量%)、[Mo]はMoの含有量(質量%)、[Ni]はNiの含有量(質量%)、[Nb]はNbの含有量(質量%)である。
熱間圧延工程後は、巻取温度まで冷却した後、巻き取りを行う。巻取温度は550℃以下とする。巻取温度が550℃超であると、熱延鋼板の組織が粗大なフェライト・パーライト組織となり、焼鈍後の鋼板の金属組織が不均一となり曲げ性が劣化する。また、巻き取り時に表層脱炭が大きくなり、焼鈍後の75μm部の金属組織が上記の範囲に制御できなくなる。加えてエッジは冷却速度が速くなる為に、熱延鋼板の幅方向での組織差が大きくなり、焼鈍後の金属組織が、幅方向で不均一となる。巻取温度は525℃以下が好ましい。
巻き取り温度の下限は限定されないが、巻き取り温度が低いと幅方向での温度制御が難しくなる場合があるため、巻き取り温度を450℃以上、500℃以上、または510℃以上としてもよい。
熱延鋼板の強度が高い場合は、冷延前にBAF等の軟化熱処理を施してもよい。
前記熱間圧延工程の完了から鋼板の温度が、500℃以下になるまでの時間は、巻取工程の冷却や、巻き取った後の冷却を調整することで制御できる。
熱間圧延工程の完了から鋼板の温度を500℃以下まで到達させる時間は、5時間以内であることが好ましい。
また、熱間圧延工程の完了から10時間以内に、鋼板の温度を450℃以下まで到達させることが好ましく、熱間圧延工程の完了から8時間以内に、鋼板の温度を450℃以下まで到達させることがより好ましい。
冷延工程では、熱間圧延された熱延鋼板を、酸洗等により脱スケールした後に、冷間圧延して冷延鋼板とする。冷間圧延(冷延)条件は、特に限定されないが、再結晶を促進して、冷延圧延および焼鈍後の金属組織を均一化させることで、曲げ性が向上する。そのため、冷圧率(累積圧下率)を40%以上とすることが好ましい。冷延率は45%以上がより好ましく、50%以上がさらに好ましい。
冷圧率が高すぎると、圧延荷重が増大して圧延が困難となる。そのため、冷圧率は70%未満が好ましい。冷延率は、65%未満がより好ましく、60%未満がさらに好ましい。
焼鈍工程では、冷間圧延工程後の冷延鋼板に対し、必要に応じて公知の方法に従って脱脂等の処理を施した後、加熱時の炉内雰囲気を、露点-20℃以上20℃以下でかつ、1.0体積%以上20体積%以下の水素を含有する窒素-水素混合雰囲気として、700℃から均熱温度までの平均加熱速度が10.0℃/秒未満となるように、820℃以上である均熱温度まで加熱し、前記均熱温度で、30~200秒焼鈍する。
炉内(加熱帯及び均熱帯)雰囲気を、露点-20℃以上20℃以下でかつ、1.0体積%以上20体積%以下の水素を含有し、残部が窒素及び不純物である窒素-水素混合雰囲気とし、この雰囲気下で焼鈍を行うことで、鋼板表層部で適度な脱炭が起こる。その結果、20μm部及び75μm部を所定の金属組織とすることができる。すなわち脱炭によりC含有量が少ない表層が、C含有量が多い中心部の変態開始に先駆けてフェライト変態、ベイナイト変態するため、表層部のみが軟質となり、必要以上の脱炭を抑制することで、75μm部の金属組織をt/4部と同等とすることができる。
ただし、700℃以上の温度域で脱炭が起こりやすいので、700℃から均熱温度までの平均加熱速度が10.0℃/秒未満となるように均熱温度まで加熱し、脱炭を促進する。この温度域の平均加熱速度は、8.0℃/秒未満とすると好ましく、5.0℃/秒未満とするとより好ましい。700℃から均熱温度までの平均加熱速度の下限は限定されないが、操業の観点から平均加熱速度を1.0℃/秒以上としてもよい。
均熱時間は、30秒以上、200秒以下とする。均熱時間を30秒以上とすることで、オーステナイト化を十分に進行させることができる。一方、生産性の観点から、均熱時間は200秒以下とする。
[保持工程]
焼鈍工程後の冷延鋼板は、上記のような傾斜組織(つまり前記20μm部と75μm部とでフェライトおよびベイナイトの合計の体積率に差がある組織)を得るため、425℃超、600℃未満の温度域まで冷却され(第1冷却工程)、この温度域(425℃超、600℃未満)で、滞在時間が200秒以上、750秒以下となるように保持される(保持工程)。冷却停止温度及びその後の保持温度が、425℃以下であるとt/4部でのベイナイトの体積率が高くなり、焼戻しマルテンサイトの体積率が低下する。その結果、引張強さが低下するとともに曲げ性が劣化する。
一方、冷却停止温度及びその後の保持温度が600℃以上であると鋼板中央部でフェライト分率が高くなり焼戻しマルテンサイトの体積率が低下する。その結果、引張強さが低下するとともに、曲げ性が劣化する。
よって、冷却停止温度及び保持温度は425℃超、600℃未満とする。保持温度は440℃超、580℃未満が好ましく、450℃超、560℃未満がさらに好ましい。この温度範囲内であれば、滞在時間中に温度を変えても問題ない。
第1冷却工程では、冷却中のフェライト変態を抑制するために、5.0℃/秒以上の平均冷却速度で冷却することが好ましい。平均冷却速度は、10.0℃/秒以上がより好ましい。
425℃超、600℃未満での滞在時間が200秒未満であると表層(例えば20μm部)のフェライト変態、ベイナイト変態が進まず、未変態のオーステナイトが最終冷却後にマルテンサイト、焼戻しマルテンサイトとなるために、マルテンサイト、焼戻しマルテンサイトの体積率が増えるばかりか、その粒径も大きくなる。よって、保持工程における、425℃超、600℃未満の滞在時間は200秒以上とする。滞在時間は、300秒以上が好ましく、350秒以上がより好ましい。
一方で滞在時間が長いと75μm部、t/4部でもフェライト変態、ベイナイト変態が起こり、所望の組織が得られず鋼板強度が低下するとともに、曲げ性が劣化する。よって、425℃超、600℃未満の滞在時間の上限は750秒以下とする。425℃超600℃未満の滞在時間は650秒以下が好ましく、550秒以下がさらに好ましい。
保持工程では、鋼板の化成処理性、あるいはめっき密着性の観点から、炉内雰囲気を還元雰囲気とすることが好ましい。
[焼戻し工程]
保持工程後の冷延鋼板は、50℃以上250℃以下の温度まで冷却されることで(第2冷却工程)未変態のオーステナイトがマルテンサイトに変態する。第2冷却工程では、冷却中のベイナイト変態を抑制するために、5.0℃/秒以上の平均冷却速度で冷却することが好ましい。平均冷却速度は、10.0℃/秒以上がより好ましい。その後、冷延鋼板は、200℃以上350℃以下の温度で1秒以上焼戻されることにより(焼戻し工程)、表面から板厚の1/4の位置にて焼戻しマルテンサイト主体の組織が得られる。
溶融亜鉛めっき工程及びまたは合金化工程が行われた場合には、溶融亜鉛めっき工程後の冷延鋼板または、溶融亜鉛めっき工程及び合金化工程後の冷延鋼板を50℃以上250℃以下の温度まで冷却した後、200℃以上350℃以下の温度で1秒以上焼戻しを行う。
その後の焼戻し工程では、焼戻し温度が350℃超であると鋼板強度が低下する。よって焼戻し温度は350℃以下とする。焼戻し温度は、330℃以下が好ましく、310℃以下がより好ましい。
一方で焼戻し温度が200℃未満であると焼戻しが不十分となり、曲げ性が劣化する。よって焼戻し温度は200℃以上とする。焼戻し温度は、250℃以上が好ましく、260℃以上がより好ましく、270℃以上がさらに好ましい。
焼戻し時間は1秒以上あればよいが、安定した焼戻し処理を行うために5秒以上が好ましく、10秒以上がさらに好ましい。一方で、鋼板の強度の低下を避けるため、焼戻し時間は90秒以下が好ましく、60秒以下がさらに好ましい。
本実施形態において、焼戻しとは、上記第2冷却工程において上記の焼戻し温度まで冷却した後その温度で保持するか、上記第2冷却工程において焼戻し温度未満にまで冷却した後に上記の焼戻し温度まで昇温し、その温度で保持することを意味する。また、焼戻し工程における保持とは、一定温度で維持することだけでなく、上記の焼戻し温度域(つまり200℃以上350℃以下)であれば、1.0℃/秒以下の温度変化があっても許容される。
[スキンパス工程]
焼戻し工程後の冷延鋼板は、スキンパス圧延可能な温度まで冷却した後(第3冷却工程)、スキンパス圧延を行う(スキンパス工程)。焼鈍後の冷却(第1冷却工程)が水を用いる水スプレー冷却、ディップ冷却、気水冷却などの場合は、高温で水と接触したことによって形成された酸化膜の除去および鋼板の化成処理性向上のため、スキンパス圧延前に、酸洗及び微量のNi、Fe、Co、Sn、Cuのうちの1種または2種以上のめっきを形成してもよい。ここで微量とは鋼板表面に3~30mg/m2程度のめっき量をいう。
スキンパス圧延により、鋼板の形状を整えることができる。スキンパス圧延の伸び率は0.1%以上が好ましい。より好ましくは0.2%以上、さらに好ましくは0.3%以上である。一方で、スキンパス圧延の伸び率が高いと残留オーステナイトの体積率が減少し延性が劣化する。そのため、伸び率は1.0%以下とすることが好ましい。伸び率は、0.8%以下がより好ましく、0.6%以下がさらに好ましく、0.5%以下が一層好ましい。
表1に示される化学組成を有するスラブを鋳造した。鋳造後のスラブを1100℃以上に加熱し、仕上げ圧延出側温度がAr3変態点以上となるよう2.8mmまで熱間圧延して表2A、表2Bに示す巻取温度で巻き取った後室温まで冷却した。その際、熱間圧延完了から鋼板の温度が500℃以下に達するまでの時間および450℃以下に達するまでの時間は、表2A、表2Bに示す通りであった。
その後、酸洗によりスケールを除去し、1.4mmまで冷間圧延した後、表2A、表2Bに示す条件で焼鈍を行った。均熱温度での保持時間は120秒であった。また、炉内雰囲気は、露点-20℃以上20℃以下でかつ、1.0体積%以上20体積%以下の水素を含有する窒素-水素混合雰囲気とした。
焼鈍後、10℃/秒で表2A、表2Bの保持温度まで冷却(第1冷却)した後、その温度で表2A、表2Bに示す時間滞在させた。
一部の例については、保持中に溶融亜鉛めっき及び合金化を行った。表6中、CRは亜鉛めっきを行っていない冷延鋼板、GIが溶融亜鉛めっき鋼板、GAが合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。溶融亜鉛めっき鋼板については、35~65g/m2程度の溶融亜鉛めっきを施した。合金化溶融亜鉛めっき鋼板については、35~65g/m2程度の溶融亜鉛めっきを施した後に600℃未満の温度で合金化させた。本実施例では425℃超、600℃未満の滞在時間中の温度は一定としたが、前述のようにこの温度範囲内であれば、滞在時間中に温度を変えても問題ない。
また、保持後は、50℃以上250℃以下の冷却停止温度まで10.0℃/秒以上で冷却(第2冷却)した後に、250℃以上350℃以下の焼戻し温度で1秒以上焼戻す熱処理を施した。冷却停止温度が焼戻し温度よりも低い場合には焼戻し温度まで加熱してその温度で保持することで焼戻しを行い、冷却停止温度が焼戻し温度と同じ場合には冷却した後その温度で保持することで焼戻しを行った。
その後、50℃まで冷却(第3冷却)して、0.1~1.0%の伸び率のスキンパス圧延を施した。
また、X線回折用試験片を採取し、前述の様に、表面から20μm、75μm、板厚の1/4の深さ位置まで化学研磨した面で、X線回折により残留オーステナイトの体積率を測定した。
t/4部の各組織の体積率は、幅方向の中央部について求めた。一方、20μm部、60μm部および75μm部における各組織の体積率、ならびに20μm部のマルテンサイト、焼戻しマルテンサイトの平均粒径は、鋼板の幅方向の端部から50mmの位置であるエッジ部、および幅方向の中央部について、それぞれ求めた。
結果を表3、表4A、表4B、表5A、表5Bに示す。
得られた冷延鋼板に、R5でプレス曲げし、高さ50mm、上辺70mm、下辺120mm、長さ900mmのハット型に成形し、下辺側に同サイズの鋼板を合わせてフランジ部をスポット溶接止めすることで、モデル部品を作成した。また冷延鋼板として、表層(つまり20μm部)の金属組織がt/4部の金属組織と同等である鋼板を用いて、前記モデル部品と同様にして、対比用部品を作成した。このモデル部品および対比用部品のそれぞれについて中央部を円形の圧子に押し込んで曲げる際の最大荷重を部品耐力とした。このモデル部品の部品耐力について、対比用部品の部品耐力に対して95%以上を満足する場合をOKとした。
ただし、部品耐力は、引張強さが1400MPa以上で、限界曲げ半径(R/t)が5.0以下の冷延鋼板のみを対象として試験を実施した。結果を表6に示す。
これに対し、化学組成、並びに、t/4部、20μm部及び75μm部の金属組織のうち1つ以上が本発明範囲を外れる比較例では、強度、曲げ性、部品耐力のいずれか1つ以上が目標を満足しなかった。
幅方向エッジ部の表面から20μmの位置での「フェライトおよびベイナイトの合計(%)」、「マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの合計(%)」、「マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの平均粒径(μm)」が本発明範囲を外れる試験番号11(比較例)では、表には示していないが、幅方向エッジ部(鋼板の幅方向の端部から50mmの位置)でのR/t(90°V曲げでの限界曲げ半径Rを板厚tで除した値)を測定したところ5.0超と高く、鋼板全体として品質を満たさなかった。その結果、大幅に歩留まりが低下した。
Claims (9)
- 質量%で、
C:0.180%以上、0.350%以下、
Mn:2.00%以上、4.00%以下、
P:0%以上、0.100%以下、
S:0%以上、0.010%以下、
Al:0%以上、0.100%以下、
N:0%以上、0.0100%以下、
Si:0%以上、1.00%以下、
Ti:0%以上、0.050%以下、
Nb:0%以上、0.050%以下、
V:0%以上、0.50%以下、
Cu:0%以上、1.00%以下、
Ni:0%以上、1.00%以下、
Cr:0%以上、1.00%以下、
Mo:0%以上、0.50%以下、
B:0%以上、0.0100%以下、
Ca:0%以上、0.010%以下、
Mg:0%以上、0.0100%以下、
REM:0%以上、0.0500%以下、および
Bi:0%以上、0.050%以下、
を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、
表面から板厚方向に板厚tの1/4の位置であるt/4部の金属組織が、体積率で、
残留オーステナイト:2.0%以上、8.0%以下、
焼戻しマルテンサイト:80.0%以上、98.0%以下、
フェライトおよびベイナイト:合計で0.0%以上、15.0%以下、及び
マルテンサイト:0.0%以上、5.0%以下、
を含み、
幅方向の端部から50mmの位置であるエッジ部と、前記幅方向の中央部のいずれにおいても、
前記表面から前記板厚方向に20μmの位置である20μm部の金属組織が、体積率で、
フェライトおよびベイナイト:合計で75.0%以上、100.0%以下、
マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイト:合計で0.0%以上、25.0%以下、
を含み、
前記20μm部の前記金属組織において、前記マルテンサイト及び前記焼戻しマルテンサイトの平均粒径が5.0μm以下であり、
前記表面から前記板厚方向に75μmの位置である75μm部の金属組織が、体積率で、
フェライトおよびベイナイト:合計で0.0%以上、15.0%以下を含む、
冷延鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、
Si:0.005%以上、1.00%以下、
Ti:0.001%以上、0.050%以下、
Nb:0.001%以上、0.050%以下、
V:0.01%以上、0.50%以下、
Cu:0.01%以上、1.00%以下、
Ni:0.01%以上、1.00%以下、
Cr:0.01%以上、1.00%以下、
Mo:0.01%以上、0.50%以下、
B:0.0001%以上、0.0100%以下、
Ca:0.0001%以上、0.010%以下、
Mg:0.0001%以上、0.0100%以下、
REM:0.0005%以上、0.0500%以下、および
Bi:0.0005%以上、0.050%以下、
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、
請求項1に記載の冷延鋼板。 - 引張強さが1400MPa以上であり、
均一伸びが5.0%以上であり、
90°V曲げでの限界曲げ半径Rを板厚tで除した値であるR/tが5.0以下である、
請求項1または2に記載の冷延鋼板。 - 前記表面に溶融亜鉛めっき層が形成されている、
請求項1~3のいずれか一項に記載の冷延鋼板。 - 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、
請求項4に記載の冷延鋼板。 - 質量%で、C:0.180%以上、0.350%以下、Mn:2.00%以上、4.00%以下、P:0%以上、0.100%以下、S:0%以上、0.010%以下、Al:0%以上、0.100%以下、N:0%以上、0.0100%以下、Si:0%以上、1.00%以下、Ti:0%以上、0.050%以下、Nb:0%以上、0.050%以下、V:0%以上、0.50%以下、Cu:0%以上、1.00%以下、Ni:0%以上、1.00%以下、Cr:0%以上、1.00%以下、Mo:0%以上、0.50%以下、B:0%以上、0.0100%以下、Ca:0%以上、0.010%以下、Mg:0%以上、0.0100%以下、REM:0%以上、0.0500%以下、およびBi:0%以上、0.050%以下、を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有する鋳造スラブを、必要に応じて加熱した後、熱間圧延して熱延鋼板とする熱間圧延工程と、
前記熱延鋼板を、550℃以下の巻取温度まで冷却し、前記巻取温度で巻き取る巻取工程と、
前記熱延鋼板を、酸洗し、冷間圧延を行って冷延鋼板とする冷間圧延工程と、
前記冷間圧延工程後の前記冷延鋼板を、加熱時の炉内雰囲気を、露点-20℃以上20℃以下でかつ、1.0体積%以上20体積%以下の水素を含有する窒素-水素混合雰囲気として、700℃から均熱温度までの平均加熱速度が10.0℃/秒未満となるように、820℃以上である前記均熱温度まで加熱し、前記均熱温度で、30秒以上200秒以下焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程後の前記冷延鋼板を、425℃超600℃未満の温度域まで冷却する第1冷却工程と、
前記第1冷却工程後、前記冷延鋼板を425℃超600℃未満の前記温度域に200秒以上750秒以下滞在させる保持工程と、
前記保持工程後に、前記冷延鋼板を50℃以上250℃以下の温度まで冷却する第2冷却工程と、
前記第2冷却工程後に、前記冷延鋼板に200℃以上350℃以下の温度で1秒以上焼戻しを行う焼戻し工程と、
前記焼戻し工程後、スキンパス圧延可能な温度まで冷却する第3冷却工程と、
前記第3冷却工程後の前記冷延鋼板にスキンパス圧延を施すスキンパス工程と、
を備え、
前記熱延鋼板の温度を、前記熱間圧延工程の完了から10時間以内に、500℃以下まで到達させる、
冷延鋼板の製造方法。 - 前記鋳造スラブの前記化学組成が、質量%で、
Si:0.005%以上、1.00%以下、
Ti:0.001%以上、0.050%以下、
Nb:0.001%以上、0.050%以下、
V:0.01%以上、0.50%以下、
Cu:0.01%以上、1.00%以下、
Ni:0.01%以上、1.00%以下、
Cr:0.01%以上、1.00%以下、
Mo:0.01%以上、0.50%以下、
B:0.0001%以上、0.0100%以下、
Ca:0.0001%以上、0.010%以下、
Mg:0.0001%以上、0.0100%以下、
REM:0.0005%以上、0.0500%以下、および
Bi:0.0005%以上、0.050%以下、
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、
請求項6に記載の冷延鋼板の製造方法。 - 前記保持工程において、前記冷延鋼板の温度が、425℃超、600℃未満の状態でめっき浴に浸漬して、表面に溶融亜鉛めっき層を形成する、
請求項6または7に記載の冷延鋼板の製造方法。 - 前記保持工程において、前記溶融亜鉛めっき層を合金化する合金化処理を行う、
請求項8に記載の冷延鋼板の製造方法。
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