CN103108971A - 耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板及其制造方法，所述热轧钢板的特征在于，具有如下组成，以质量%计，含有C：0.05～0.15%、Si：0.2～1.2%、Mn：1.0～2.0%、Al：0.005～0.10%、N：0.006%以下，还含有选自Ti：0.03～0.13%、Nb：0.02～0.10%、V：0.02～0.15%中的一种或两种以上，并且从表面至板厚方向上500μm的表层部具有以面积率计具有50%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为5μm以下的组织，板厚1/4位置～3/4位置范围的板厚中央部具有以面积率计具有90%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为4μm以下的组织，拉伸强度TS为780MPa以上。

Description

耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及适合作为汽车的行走部件、结构部件、骨架或者卡车的框架等的原材的高强度热轧钢板，特别是涉及耐疲劳特性的提高。需要说明的是，在此所谓的“高强度”是指拉伸强度TS为780MPa以上的情况。
背景技术
近年来，从保护地球环境的观点出发，强化了排放标准。从这样的趋势出发，特别是强烈要求汽车的燃料效率提高。针对这样的要求，指向了汽车车身的轻量化，通过原材的高强度化而实现部件的薄壁化正在快速发展。随着这样的汽车部件用原材的高强度化，要求提高原材的加工性，进而为了补偿部件薄壁化而要求疲劳强度的增加。
针对这样的要求，例如，在专利文献1中记载了一种耐疲劳特性以及延伸凸缘性优良的高强度热轧钢板，其中，具有如下组成：以质量%计，含有C：0.01～0.10%、Si：2.0%以下、Mn：0.5～2.5%，进而，合计含有0.5以下的V：0.01～0.30%、Nb：0.01～0.30%、Ti：0.01～0.30%、Mo：0.01～0.30%、Zr：0.01～0.30%、W：0.01～0.30%中的一种或两种以上，贝氏体百分率为80%以上，析出物的平均粒径r为由构成析出物的元素的平均原子量比的特定式得到的值以上，平均粒径r与析出物百分率f之比r/f满足12000以下。在专利文献1中记载的技术中，形成贝氏体主体的组织，将贝氏体用Nb、V、Ti等的碳化物析出强化，由此，使强度提高，并且，提高延伸凸缘性，进而，通过使析出物尺寸适度地粗大化，能够确保高疲劳强度。为了使析出物尺寸适度地粗大化，在卷取后，优选进行以5℃/小时以下的冷却速度保持20小时以上的处理。
另外，在专利文献2中记载了一种扩孔加工性优良的高强度热轧钢板，其以质量%计，含有C：0.05～0.15%、Si：1.50%以下、Mn：0.5～2.5%、P：0.035%以下，还含有Al：0.020～0.15%、Ti：0.05～0.2%，具有包含60～95体积%的贝氏体、以及经固溶强化或者析出强化的铁素体或者铁素体和马氏体的组织，并且断裂转变温度达到0℃以下。在专利文献2所记载的技术中，通过在卷绕成卷材后以50℃/小时以上的冷却速度冷却至300℃以下，能够防止P向晶界的扩散，断裂转变温度达到0℃以下，韧性提高，扩孔性提高。
另外，在专利文献3中记载了一种低屈服比高强度热轧钢板，其以重量%计含有C：0.18%以下、Si：0.5～2.5%、Mn：0.5～2.5%、P：0.05%以下、S：0.02%以下、Al：0.01～0.1%，以C与Ti、Nb满足特定的关系的方式含有Ti：0.02～0.5%、Nb：0.02～1.0%中的任意一种或两种，并且具有由析出有Ti、Nb的碳化物的铁素体和马氏体构成的组织或者由析出有Ti、Nb的碳化物的铁素体和马氏体以及残留奥氏体构成的组织。在专利文献3所记载的技术中，在第二相的周围形成高密度的可动位错网，具有低屈服比，另外，由于第二相的存在，疲劳裂纹的传播受到阻止，耐疲劳特性提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-84637号公报
专利文献2：日本专利第3889766号公报
专利文献3：日本专利第3219820号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在专利文献1所记载的技术中，通过适度粗大化的析出物引起的析出强化确保期望的高强度，因此，与利用微小的析出物引起的强化的情况相比，需要大量含有昂贵的合金元素，存在材料成本高涨的问题。另外，在专利文献1所记载的技术中，为了使析出物适度地粗大化，采用500℃以上这样高温的卷取温度。因此，卷取温度达到高温时，卷取时在钢板表层形成内部氧化层，表层附近的晶界变脆，存在促进疲劳裂纹的萌生进而传播的问题。需要说明的是，在专利文献1所记载的技术中，利用研削了两表面各0.5mm后的疲劳试验片，评价耐疲劳特性，尤其是对于薄钢板的疲劳现象而言，直到数百微米的表层状态对疲劳裂纹萌生有较大影响，因此，专利文献1的技术存在没有充分地对含有表层的薄钢板的疲劳特性进行评价的问题。
另外，在专利文献2所记载的技术中，通过防止P的晶界偏析，扩孔加工性提高，但专利文献2中没有提及耐疲劳特性提高，而且也未必能说防止P向晶界的偏析直接有助于耐疲劳特性的提高。
另外，就专利文献3所记载的技术而言，可以认为通过使铁素体相析出强化，降低与马氏体相的强度差，由此实现耐疲劳特性的提高。但是，铁素体相与马氏体相的塑性变形能、变形特性不同，而且，铁素体相与马氏体相的异相界面容易成为疲劳裂纹的萌生起点等，因此，不满足本发明期望的耐疲劳特性。
本发明有利地解决了上述现有技术的问题，其目的在于，提供耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板及其制造方法。需要说明的是，在此所谓的“耐疲劳特性优良”是指：例如，使用没有进行表层的氧化皮除去的带黑皮的平滑试验片，以应力比为0.05的应力振幅进行拉伸-拉伸型轴向拉伸疲劳试验，200万次循环下的疲劳强度达到580MPa以上的情况。
用于解决问题的方法
通常已知，如果钢材(原材)的强度增加，则疲劳强度也提高。但是也有如下见解：对于薄钢板的疲劳，即使提高钢板的母材强度，也存在疲劳强度降低的情况。因此，本发明人对于薄钢板的耐疲劳特性的各种要素进行了深入的研究。其结果，薄钢板的疲劳现象大体上为如下情况：在钢板的表层萌生疲劳裂纹，该裂纹生长、传播，最后导致断裂，想到了钢板表层的性状对薄钢板的耐疲劳特性产生很大影响。也就是说特别得到如下见解：钢板表面的凹凸、钢板表层的显微组织等钢板表层的性状对疲劳裂纹的萌生的影响很大，特别是使从表面至板厚方向上500μm的表层区域的组织为微小的贝氏体相达到50%以上的组织，并且有效利用热轧的去氧化皮，尽量降低钢板表面的凹凸，由此能够改善对于萌生疲劳裂纹的阻力、即耐疲劳裂纹萌生特性，进而也能够改善耐疲劳裂纹传播特性。
另外，本发明人还得到如下见解：通过使钢板的板厚中央部的组织为微小的贝氏体相的面积率达到90%以上的组织，在维持期望的高强度的同时，也能够改善疲劳裂纹的传播特性。
本发明是基于上述见解进一步进行研究而完成的。即，本发明的要点如下。
(1)一种耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，具有如下组成，以质量%计，含有C：0.05～0.15%、Si：0.2～1.2%、Mn：1.0～2.0%、P：0.03%以下、S：0.0030%以下、Al：0.005～0.10%、N：0.006%以下，还含有选自Ti：0.03～0.13%、Nb：0.02～0.10%、V：0.02～0.15%中的一种或两种以上，余量由Fe及不可避免的杂质构成，并且从表面至板厚方向上500μm的表层部具有以面积率计具有50%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为5μm以下的组织，板厚1/4位置～3/4位置范围的板厚中央部具有以面积率计具有90%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为4μm以下的组织，拉伸强度TS为780MPa以上。
(2)如(1)所述的高强度热轧钢板，其特征在于，在上述组成的基础上，以质量%计，还含有选自Cr：0.01～0.2%、Mo：0.005～0.2%、Cu：0.005～0.2%、Ni：0.005～0.2%中的一种或两种以上。
(3)如(1)或(2)所述的高强度热轧钢板，其特征在于，在上述组成的基础上，以质量%计，还含有B：0.0002～0.003%。
(4)如(1)至(3)中任一项所述的高强度热轧钢板，其特征在于，在上述组成的基础上，以质量%计，还含有选自Ca：0.0005～0.03%、REM：0.0005～0.03%中的一种或两种。
(5)一种耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，将如有如下组成的钢原材加热至1100～1250℃，实施由粗轧和精轧构成的热轧而形成热轧钢板时，将上述粗轧中的轧制率设为80%以上，将上述精轧的精轧结束温度设为800～950℃范围的温度，完成该精轧后立即开始冷却，实施由第一阶段冷却处理和第二阶段冷却处理构成的两阶段冷却，其中，作为第一阶段冷却，将第一阶段冷却停止温度设为550～610℃，以平均冷却速度为25℃/秒以上从上述精轧结束温度冷却至第一阶段冷却的冷却停止温度，接着，作为第二阶段冷却，以平均冷却速度为100℃/秒以上从上述第一阶段冷却的冷却停止温度冷却至卷取温度，然后，以卷取温度为350～550℃进行卷取，其中，所述钢原材的组成为：以质量%计，含有C：0.05～0.15%、Si：0.2～1.2%、Mn：1.0～2.0%、P：0.03%以下、S：0.0030%以下、Al：0.005～0.10%、N：0.006%以下，还含有选自Ti：0.03～0.13%、Nb：0.02～0.10%、V：0.02～0.15%中的一种或两种以上，余量由Fe及不可避免的杂质构成。
(6)如(5)所述的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，上述钢原材在上述组成的基础上，以质量%计，还含有选自Cr：0.01～0.2%、Mo：0.005～0.2%、Cu：0.005～0.2%、Ni：0.005～0.2%中的一种或两种以上。
(7)如(5)或(6)所述的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，上述钢原材在上述组成的基础上，以质量%计，还含有B：0.0002～0.003%。
(8)如(5)至(7)中任一项所述的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，上述钢原材在上述组成的基础上，以质量%计，还含有选自Ca：0.0005～0.03%、REM：0.0005～0.03%中的一种或两种。
发明效果
根据本发明，能够容易并且廉价地制造拉伸强度TS为780MPa以上、并且耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板，在产业上发挥显著的效果。另外，根据本发明，也具有较大有助于汽车车身的轻量化、进而较大有助于各种产业机械部件的薄壁化、轻量化的效果。
附图说明
图1是示意地表示实施例中使用的疲劳试验片的尺寸形状的说明图。
具体实施方式
首先，对本发明钢板的组成限定理由进行说明。需要说明的是，只要没有特别说明，则质量%简单用%表示。
C：0.05～0.15%
C是主要通过相变强化而增加钢板强度、并且也有助于贝氏体相的微小化的元素。为了发挥这样的效果，需要含有0.05%以上。另一方面，超过0.15%含有时，使焊接性降低。因此，将C限定在0.05～0.15%的范围内。需要说明的是，优选为超过0.07%且0.11%以下。
Si：0.2～1.2%
Si是通过固溶强化使钢板强度增加、并且也有助于钢板的延性提高的元素。为了发挥这样的效果，需要含有0.2%以上，另一方面，超过1.2%的含有使钢板表面性状降低，即使较多地进行热轧时的去氧化皮也难以抑制钢板表面的凹凸。因此，将Si限定在0.2～1.2%的范围内。需要说明的是，优选为0.2～0.8%。
Mn：1.0～2.0%
Mn是通过固溶强化以及相变强化使钢板强度增加的元素。为了发挥这样的效果，需要含有1.0%以上。另一方面，超过2.0%含有时，中心偏析变显著，各种特性显著降低。因此，将Mn限定在1.0～2.0%的范围内。需要说明的是，优选为1.2～1.9%。
P：0.03%以下
P是具有通过固溶而使钢板的强度增加的作用的元素，但在热轧钢板制造时在钢板表层容易形成内部氧化层，可能对疲劳裂纹的萌生、传播产生不良影响，优选尽可能降低，但可以允许至0.03%。因此，将P限定在0.03%以下。需要说明的是，优选为0.02%以下。
S：0.0030%以下
对于S而言，由于形成硫化物，使钢板的延性、加工性降低，因此，优选尽可能降低，但可以允许至0.0030%。因此，将S限定在0.0030%以下。需要说明的是，优选为0.0020%以下，进一步优选为0.0010%以下。
Al：0.005～0.10%
Al是作为脱氧剂发挥作用的元素，为了发挥这样的效果，需要含有0.005%以上。另一方面，超过0.10%含有时，氧化物显著增加，钢板的疲劳特性、各种特性降低。因此，将Al限定在0.005～0.10%的范围内。需要说明的是，优选为0.015～0.06%。
N：0.006%以下
N与氮化物形成元素结合，以氮化物的形式析出，有助于晶粒的微小化。但是，N含量增多时，形成粗大的氮化物，成为加工性降低的原因。因此，N优选尽可能降低，但可以允许至0.006%。因此，将N限定在0.006%以下。需要说明的是，优选为0.005%以下，进一步优选为0.004%以下。
选自Ti：0.03～0.13%、Nb：0.02～0.10%、V：0.02～0.15%中的一种或两种以上
Ti、Nb、V均是形成碳氮化物从而通过晶粒的微小化以及析出强化而有助于强度增加的元素，同时也是也有助于淬透性的提高、对贝氏体相的形成起到较大作用的元素，选择含有至少一种。为了发挥这样的效果，分别需要含有Ti：0.03%以上、Nb：0.02%以上、V：0.02%以上。另一方面，含量分别超过Ti：0.13%、Nb：0.10%、V：0.15%时，变形阻力增加，热轧的轧制载荷增大，对轧制机的负荷变得过大，轧制操作本身也变困难。另外，含有超过上述值时，形成粗大的析出物，使疲劳特性和其他各种特性降低。因此，在含有的情况下，分别限定在Ti：0.03～0.13%、Nb：0.02～0.10%、V：0.02～0.15%的范围内。需要说明的是，优选为Ti：0.05～0.12%、Nb：0.02～0.07%、V：0.02～0.10%。
上述成分为基本的成分，但在这些基本组成的基础上，作为选择元素，还可以含有选自Cr：0.01～0.2%、Mo：0.005～0.2%、Cu：0.005～0.2%、Ni：0.005～0.2%中的一种或两种以上、和/或B：0.0002～0.003%、和/或选自Ca：0.0005～0.03%、REM：0.0005～0.03%中的一种或两种。
选自Cr：0.01～0.2%、Mo：0.005～0.2%、Cu：0.005～0.2%、Ni：0.005～0.2%中的一种或两种以上
Cr、Mo、Cu、Ni均为具有使淬透性提高的作用，特别是使贝氏体相变温度降低、有助于贝氏体相的微小化的元素，根据需要可以选择含有一种或两种以上。为了发挥这样的效果，分别需要含有Cr：0.01%以上、Mo：0.005%以上、Cu：0.005%以上、Ni：0.005%以上。另一方面，Cr含量超过0.2%时，使耐腐蚀性降低。另外，即使Mo含量超过0.2%，效果饱和，无法期待与含量匹配的效果，在经济上不利。另外，含量分别超过Cu：0.2%、Ni：0.2%时，在热轧中产生表面瑕疵，或在钢板表面上残留Cu和Ni的富集层，容易助长疲劳裂纹的萌生。由此，在含有的情况下，分别优选限定为Cr：0.01～0.2%、Mo：0.005～0.2%、Cu：0.005～0.2%、Ni：0.005～0.2%。需要说明的是，更优选为Cr：0.01～0.1%、Mo：0.005～0.1%、Cu：0.005～0.1%、Ni：0.005～0.1%。
B：0.0002～0.003%
B向晶界偏析，具有使晶界强度增加的作用。在含有0.0002%以上时发挥这样的效果，但含量超过0.003%时，有可能在焊接部产生裂纹。因此，在含有的情况下，优选将B限定为0.0002～0.003%的范围。需要说明的是，更优选为0.0002～0.0015%。
选自Ca：0.0005～0.03%、REM：0.0005～0.03%中的一种或两种
Ca、REM均是对硫化物的形态控制起到有效作用的元素，根据需要可以选择含有。分别在含有Ca：0.0005%以上、REM：0.0005%以上时发挥这样的效果，但即使含量分别超过Ca：0.03%、REM：0.03%，效果饱和，无法期待与含量匹配的效果。因此，在含有的情况下，优选分别限定为Ca：0.0005～0.03%、REM：0.0005～0.03%的范围。需要说明的是，更优选为Ca：0.0005～0.005%、REM：0.0005～0.005%。
上述成分以外的余量为Fe及不可避免的杂质。
接着，对本发明热轧钢板的组织限定理由进行说明。
本发明热轧钢板中，表层部具有以面积率计具有50%以上的微小的贝氏体相的组织，板厚中央部具有以面积率计具有90%以上的贝氏体相的组织。
对于薄钢板的疲劳特性而言，表层部的性状成为支配疲劳特性的重要的要素。因此，本发明热轧钢板中，使表层部的组织形成以面积率计50%以上的微小的、平均粒径为5μm以下的贝氏体相作为主相的组织。在此，“表层部”是指从表面至板厚方向上500μm的区域。将表层部设定为从表面至板厚方向上500μm的区域是由于，疲劳裂纹长度超过0.5mm而增大时，疲劳裂纹的传播主要由力学要素决定，钢板组织的影响减小。
通过使表层部的组织以平均粒径为5μm以下的微小的贝氏体相作为主相，能够在确保期望的高强度的同时抑制疲劳裂纹的萌生，耐疲劳特性提高。表层部的贝氏体相的面积率低于50%、或者贝氏体相的平均粒径超过5μm增大时，疲劳裂纹的萌生抑制能力显著降低。需要说明的是，优选为4μm以下。另外，在此所谓的“贝氏体”是指多边形铁素体、珠光体、马氏体、碳化物等以外的贝氏体、贝氏体铁素体。
需要说明的是，在表层部，上述作为主相的“贝氏体”以外为第二相。作为第二相，可以例示马氏体、珠光体、残留γ等。另外，从抑制疲劳裂纹萌生的观点出发，优选使第二相的面积率为20%以下。
另外，本发明热轧钢板中，使板厚中央部的组织形成为具有以面积率计90%以上的微小的、平均粒径为4μm以下的贝氏体相作为主相的组织。在此，“板厚中央部”是指板厚的1/4位置～3/4位置的范围。
通过使板厚中央部的组织以平均粒径为4μm以下的微小的贝氏体相作为主相，能够确保期望的高强度并且抑制疲劳裂纹的传播。贝氏体相的百分率增加或者贝氏体相变微小，则屈服强度增加，裂纹顶端的塑性区缩小，能够延迟疲劳裂纹的传播。微小的贝氏体相以面积率计低于90%、或者贝氏体相的平均粒径超过4μm增大时，疲劳裂纹的传播抑制能力显著降低。需要说明的是，优选贝氏体相的平均粒径为3.5μm以下、贝氏体相的面积率为95%以上。
需要说明的是，在板厚中央部，上述主相以外的第二相可以例示马氏体相、珠光体、残留γ相等。另外，从抑制疲劳裂纹发展的观点出发，优选使第二相的百分率以面积率计低于10%。需要说明的是，在板厚中央部，可以形成仅仅为作为主相的微小贝氏体相的单相。
接着，对本发明热轧钢板的优选的制造方法进行说明。将上述组成的钢原材加热，实施由粗轧和精轧构成的热轧，形成热轧钢板。钢原材的制造方法无需特别限定，将具有上述组成的钢水通过转炉等进行熔炼、通过连铸法等铸造方法形成钢坯等钢原材的常用的方法均可以应用。需要说明的是，使用铸锭-开坯轧制方法也没有任何问题。
加热温度：1100～1250℃
首先，加热钢原材。本发明中，加热温度在形成表层部的微小的贝氏体相的方面为重要的要素，设定为1100～1250℃范围的温度。加热温度低于1100℃时，在钢原材中析出的碳氮化物的再溶解变得不充分，无法发挥期望的含有合金元素的效果。另一方面，在超过1250℃的高温加热的情况下，尤其是钢原材表层的奥氏体晶粒***大，因此最终表层的贝氏体相也***大。另外，在这样的高温加热的情况下，在氧化皮中形成含有Si的低熔点共晶氧化物，其通过晶界侵入钢板表层，容易助长疲劳裂纹萌生、传播。由此，将钢原材的加热温度限定在1100～1250℃的范围内。
对被加热的钢原材实施由粗轧和精轧构成的热轧，得到期望的尺寸形状的热轧钢板。
粗轧时的轧制率：80%以上
为了通过粗轧使最终的钢板的表面性状形成期望的表面性状，将轧制率设为80%以上。需要说明的是，轧制率通过{(钢坯厚度)-(粗轧钢条厚度)}/(钢坯厚度)×100(%)计算。更优选为85%以上。
增加粗轧的轧制率时，在加热炉中形成的晶界氧化物、粒状氧化物被拉伸，可以使最终的钢板的表面凹凸等表面性状成为有助于抑制疲劳裂纹的萌生的表面性状。需要说明的是，优选在粗轧或精轧前、或者机架间的轧制过程中进行去氧化皮。
精轧结束温度：800～950℃
在粗轧后，进行精轧，将精轧设为精轧结束温度：800～950℃的轧制。精轧结束温度低于800℃时，轧制在两相区温度下进行，因此在钢板表层残留粗大的加工组织，因而耐疲劳特性降低。另一方面，精轧结束温度超过950℃而增高时，奥氏体晶粒变得过于粗大，最终得到的钢板的表层组织为粗大的贝氏体相，耐疲劳特性降低。因此，将精轧结束温度限定在800～950℃的范围内。需要说明的是，优选为830～920℃。在此，精轧结束温度用表面温度表示。
完成精轧后，立即开始冷却，优选在1.5秒以内开始冷却，实施由第一阶段冷却和第二阶段冷却构成的两阶段冷却。第一阶段冷却中，将第一阶段冷却停止温度设为550～610℃，以平均冷却速度为25℃/秒以上从精轧结束温度冷却至第一阶段冷却的冷却停止温度，第二阶段冷却中，以平均冷却速度为100℃/秒以上从该冷却停止温度冷却至卷取温度，卷取成卷材状。需要说明的是，表示温度表示表面温度。
从精轧结束温度到550～610℃的冷却停止温度的平均冷却速度：25℃/秒以上
冷却速度低于25℃/秒时，初析铁素体析出，在表层以及板厚中央部，无法确保以贝氏体相作为主相的期望的组织。因此，在第一阶段冷却中，将从精轧结束温度到第一阶段冷却的冷却停止温度的平均冷却速度限定为25℃/秒以上。需要说明的是，第一阶段冷却中的冷却速度的上限无需特别地规定，但超过300℃/秒增大时制造成本显著增大，因此优选设为约300℃/秒。
另外，将第一阶段冷却中的冷却停止温度设为550～610℃。该冷却停止温度低于550℃或者超过610℃时，难以确保期望的组织。因此，在第一阶段冷却中，将冷却停止温度限定在550～610℃的范围内。
从第一阶段冷却停止温度到卷取温度的平均冷却速度：100℃/秒以上
在本发明作为对象的组成的钢板中，在该温度范围内，发生从奥氏体向贝氏体的相变。在该温度范围内的冷却在确保期望的微小的贝氏体组织的方面很重要。通过将该第二阶段冷却中的冷却速度设定为100℃/秒以上的快速冷却，在表层部以及板厚中央部可以形成微小的贝氏体组织。平均冷却速度低于100℃/秒时，在冷却中组织***大，因此，无法得到在表层部平均粒径为5μm以下、在板厚中央部平均粒径为4μm以下的微小的贝氏体相。因此，在第二阶段冷却中，将平均冷却速度限定在100℃/秒以上。需要说明的是，第二阶段冷却中的冷却速度的上限无需特别地规定，但超过350℃/秒增大时制造成本显著增大，因此优选设为约350℃/秒。
卷取温度：350～550℃
卷取温度低于350℃时，形成硬质的马氏体相，无法确保期望的组织，耐疲劳特性降低，并且没有满足必要的成形性。另外，卷取温度为超过550℃的高温时，存在形成珠光体相的情况，耐疲劳特性降低。由此，将卷取温度限定在350～550℃的范围内。需要说明的是，优选为500℃以下，更优选为450℃以下。
另外，在卷取后可以根据常规方法实施酸洗，除去在表面上形成的氧化皮。另外，在酸洗处理后，当然也可以对热轧板实施表面光轧、热镀锌、电镀等镀覆处理、化学转化处理等。另外，本发明通过应用于板厚超过4mm的热轧钢板，可以期待更好的效果。
实施例
将表1所示的组成的钢水在转炉中熔炼，通过连铸法制作钢坯(钢原材)。对这些钢坯在表2所示的条件下进行加热，实施由粗轧、精轧构成的热轧，精轧结束后，在表2所示的条件下冷却，在表2所示的卷取温度下卷取，得到表2所示的板厚的热轧钢板。需要说明的是，在精轧结束后，在1.5秒以内开始冷却。在此，对于第一阶段冷却而言，用从精轧结束温度到冷却停止温度的平均冷却速度表示。另外，对于第二阶段冷却而言，用从第一阶段冷却停止温度到卷取温度的平均冷却速度表示。
从得到的热轧钢板上裁取试验片，实施组织观察、拉伸试验、疲劳试验，评价强度以及耐疲劳特性。试验方法如下。
(1)组织观察
从得到的热轧钢板上裁取组织观察用试验片，研磨与轧制方向平行的板厚截面，用3%硝酸乙醇溶液进行腐蚀，露出组织，对于表层部以及板厚中央部，用扫描电子显微镜(倍率：3000倍)观察组织，在5个视野以上进行拍摄，通过图像处理，计算各相的组织百分率以及贝氏体相的平均粒径。在表层部，在除去距最表面50μm的深度的范围的位置上拍摄第1张，从该位置开始以50μm间隔进行拍摄。另外，在板厚中央部，在板厚方向上在板厚2/8、3/8、4/8、5/8、6/8各位置拍摄共计5张。
需要说明的是，关于平均粒径，在拍摄的组织照片中，画出2根相对于板厚方向倾斜45°并且长度为80mm的直线，使它们彼此正交，对各晶粒测定其截距长度，计算出这些截距长度的算术平均值，并将其作为该钢板的贝氏体相的平均粒径。
需要说明的是，表层部是指从表面至板厚方向上500μm的区域，另外，板厚中央部是指在板厚方向上板厚1/4位置～3/4位置的区域。
(2)拉伸试验
从得到的热轧钢板上以拉伸方向与轧制方向成直角方向的方式裁取JIS5号试验片(GL：50mm)，基于JIS Z2241实施拉伸试验，求出拉伸特性(屈服强度(屈服点)YP、拉伸强度TS、伸长率El)。
(3)疲劳试验
从得到的带黑皮的热轧钢板上以试验片长度方向与轧制方向成直角方向的方式裁取图1所示的尺寸形状的平滑试验片，实施轴向拉伸疲劳试验。应力负荷模式为，设为应力比R=0.05的拉伸-拉伸型，设为频率：15Hz。使负荷应力振幅在6个阶段变化，测定直到断裂的应力循环，求出S-N曲线，求出200万次循环下的疲劳强度(应力振幅值)。
将得到的结果示于表3。
表1
Figure BDA00002924250500161
表2
Figure BDA00002924250500171
表3
Figure BDA00002924250500181
本发明例均得到兼具备拉伸强度TS为780MPa以上的高强度和200万次循环下的疲劳强度为580MPa以上的优良的耐疲劳特性的高强度热轧钢板。另一方面，对于本发明的范围之外的比较例而言，强度、耐疲劳特性中的任意一种、或者两者不能满足期望的特性。

Claims (8)

1.一种耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，
具有如下组成，以质量%计，含有C：0.05～0.15%、Si：0.2～1.2%、Mn：1.0～2.0%、P：0.03%以下、S：0.0030%以下、Al：0.005～0.10%、N：0.006%以下，还含有选自Ti：0.03～0.13%、Nb：0.02～0.10%、V：0.02～0.15%中的一种或两种以上，余量由Fe及不可避免的杂质构成，
并且，从表面至板厚方向上500μm的表层部具有以面积率计具有50%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为5μm以下的组织，板厚1/4位置～3/4位置范围的板厚中央部具有以面积率计具有90%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为4μm以下的组织，
此外，拉伸强度TS为780MPa以上。
2.如权利要求1所述的高强度热轧钢板，其特征在于，在上述组成的基础上，以质量%计，还含有选自Cr：0.01～0.2%、Mo：0.005～0.2%、Cu：0.005～0.2%、Ni：0.005～0.2%中的一种或两种以上。
3.如权利要求1或2所述的高强度热轧钢板，其特征在于，在上述组成的基础上，以质量%计，还含有B：0.0002～0.003%。
4.如权利要求1～3中任一项所述的高强度热轧钢板，其特征在于，在上述组成的基础上，以质量%计，还含有选自Ca：0.0005～0.03%、REM：0.0005～0.03%中的一种或两种。
5.一种耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，将具有如下组成的钢原材加热至1100～1250℃，实施由粗轧和精轧构成的热轧而形成热轧钢板时，将所述粗轧中的轧制率设为80%以上，将所述精轧的精轧结束温度设为800～950℃范围的温度，完成该精轧后立即开始冷却，实施由第一阶段冷却处理和第二阶段冷却处理构成的两阶段冷却，其中，作为第一阶段冷却，将第一阶段冷却停止温度设为550～610℃，以平均冷却速度为25℃/秒以上从所述精轧结束温度冷却至第一阶段冷却的冷却停止温度，接着，作为第二阶段冷却，以平均冷却速度为100℃/秒以上从所述第一阶段冷却的冷却停止温度冷却至卷取温度，然后，以卷取温度为350～550℃进行卷取，其中，所述钢原材的组成为：以质量%计，含有C：0.05～0.15%、Si：0.2～1.2%、Mn：1.0～2.0%、P：0.03%以下、S：0.0030%以下、Al：0.005～0.10%、N：0.006%以下，还含有选自Ti：0.03～0.13%、Nb：0.02～0.10%、V：0.02～0.15%中的一种或两种以上，余量由Fe及不可避免的杂质构成。
6.如权利要求5所述的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述钢原材在所述组成的基础上，以质量%计，还含有选自Cr：0.01～0.2%、Mo：0.005～0.2%、Cu：0.005～0.2%、Ni：0.005～0.2%中的一种或两种以上。
7.如权利要求5或6所述的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述钢原材在所述组成的基础上，以质量%计，还含有B：0.0002～0.003%。
8.如权利要求5～7中任一项所述的高强度热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述钢原材在所述组成的基础上，以质量%计，还含有选自Ca：0.0005～0.03%、REM：0.0005～0.03%中的一种或两种。
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