JP2008007854A - 伸びフランジ性に優れた高強度鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】C:0.10〜0.20%、Si:0.8〜2.5%、Mn:1.5〜2.5%、Al:0.01〜0.10%、P:0.1%未満(0%を含まない)、S:0.002%未満(0%を含まない)を含有し、残部:鉄および不可避不純物を満足するとともに、組織は、少なくとも、ベイニティック・フェライトと残留オーステナイトとを含み、全組織に対する面積率で、ベイニティック・フェライト:70%以上、残留オーステナイト:2〜20%、ポリゴナル・フェライト及び/又は準ポリゴナル・フェライト:15%以下(0%を含まない)を満足し、且つ、前記残留オーステナイト中に占める平均粒径5μm以下の残留オーステナイトの割合は60%以上である高強度鋼板。
【選択図】図1
Description
本発明の高強度鋼板は、少なくとも、ベイニティック・フェライトと残留γとを含み、全組織に対する面積率で、ベイニティック・フェライト:70%以上、残留γ:2〜20%、ポリゴナル・フェライト及び/又は準ポリゴナル・フェライト:15%以下(0%を含まない)であり、且つ、前記残留γ中に占める平均粒径5μm以下の残留γの割合は60%以上を満足する組織を有している。
本発明の鋼板は、ベイニティック・フェライト(BF)を主体(母相)として含有している。
・PF:TEM写真において白色であり、多角形の形状で、内部に、残留γやマルテンサイトを殆ど含まない。
・準PF:TEM写真において白色であり、ほぼ球状を有し、内部に、残留γやマルテンサイトを殆ど含まない。
・BF:TEM写真では、内部に存在する転位によって灰色を示す。BFとマルテンサイトとは、TEM観察では分離区別できない場合も多い。
残留γは、特に、伸びの向上に有用な組織である。前述した特許文献1および2にも記載されているように、TBF鋼に残留γが存在すると、通常、伸びフランジ性は劣化するが、本発明のように、残留γ中に占める微細な残留γの比率を多くすることによって伸びフランジ性を高めることができる。
所望の伸びフランジ性や伸び特性を得るため、平均粒径5μm以下の残留γは、出来るだけ多く存在していることが必要であり、本発明では、全残留γ中に占める微細な残留γの比率を60%以上とする。微細な残留γの比率は多ければ多いほど良く、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、最も好ましいのは100%である。
本発明の高強度鋼板は、前述したベイニティック・フェライト(BF)と残留γとからなる組織から構成されていても良く、これにより、伸びフランジ性が最大限に高められるが、本発明の作用を損なわない範囲で、ポリゴナル・フェライト(PF)及び/又は準ポリゴナル・フェライト(準PF)を合計で15%以下の範囲内で含有してもよい。これらの面積率は、少ないほど良く、好ましくは10%以下、最も好ましくは0%である。
本発明の鋼板は、前述した組織(すなわち、BFと残留γとの混合組織、またはBFと残留γとPF/準PFとの混合組織)のみから構成されていても良いが、本発明の製造過程で残存し得る他の組織(パーライト、ベイナイト、マルテンサイト、セメンタイトなど)を、本発明の作用を損なわない範囲で含んでいてもよい。これらの面積率は少ないほど良く、例えば、合計で、せいぜい、10%以下であることが好ましい。
次に、本発明鋼板を構成する基本成分について説明する。以下、鋼中成分の単位はすべて質量%である。
Cは、高強度を確保し、且つ、所定の残留γを得るために必要な元素である。詳細には、オーステナイト(γ)相中に充分なC量を含ませ、室温でも所望のγ相を残留させる為に重要な元素である。この様な作用を有効に発揮させるため、Cを0.10%以上添加する。一方、C量を過剰に添加すると、溶接性が低下するため、その上限を0.20%以下とする。C量は、0.12%以上0.18%以下であることが好ましい。
Siは、炭化物が生成するのを有効に抑える元素であり、固溶強化元素としても有用である。この様な作用を有効に発揮させるため、Siを0.8%以上添加する。但し、Si量が過剰になると、上記作用は飽和し、熱間脆性を起こすなどの問題が生じるため、その上限を2.5%とする。Si量は、1.2%以上2.3%以下であることが好ましい。
Mnは、γを安定化し、所望の残留γを得る為に必要な元素である。この様な作用を有効に発揮させるため、Mnを1.5%以上添加する。但し、Mnを過剰に添加すると、鋳片割れが生じる等の悪影響が現れるため、Mnの上限を2.5%とする。Mn量は、1.8%以上2.3%以下であることが好ましい。
Alは、Siと同様、炭化物が生成するのを有効に抑える元素である。この様な作用を有効に発揮させる為、Alを0.01%以上添加する。但し、Alを0.10%を超えて添加すると、ポリゴナル・フェライトが生成し易くなり、伸びフランジ性を十分に高めることができない。Al量は、0.03%以上0.06%以下であることが好ましい。
Pは過剰に添加すると、加工性が劣化するため、その上限を0.1%未満に抑える。P量は、少なければ少ないほど良い。
Sは、MnS等の硫化物系介在物を形成し、割れの起点となって加工性を劣化させる有害な元素であるため、その上限を0.002%未満とする。S量は少なければ少ないほど、良い。
Caは、鋼中硫化物の形態を制御し、加工性向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、Caを0.0003%以上添加することが好ましい。ただし、Caを過剰に添加しても、上記作用は飽和してしまい、経済的に無駄であるため、その上限を0.002%以下とすることが好ましい。Ca量は、0.0005%以上0.0015%以下であることがより好ましい。
次に、本発明の鋼板を製造するための好ましい方法を説明する。
熱延工程は特に限定されず、通常、用いられる方法を採用することができる。具体的には、例えば、約1000〜1300℃の温度に約20〜60分間加熱してから熱間圧延を行い、約850〜890℃の温度で仕上圧延を行った後、約40〜60℃/sの平均冷却速度で冷却し、約500〜600℃の温度で巻取ることが好ましい。このようにして得られる熱延鋼板の厚さは、おおむね、2.0〜3.5mmであることが好ましい。
図2を参照しながら、連続焼鈍工程を説明する。この工程は、主に、所望とする焼入れ組織(焼入れマルテンサイト)を得るために設定されたものである。図2(a)と図2(b)とは、均熱工程[T1(℃)×t1(秒)]後の冷却条件のみ相違しており、図2(a)はロールクエンチ(RQ)を施した例、図2(b)はウオータークエンチ(WQ)を施した例である。
を避けながら、上記の均熱温度(T1)から所定の温度(T2)まで冷却する。
図3を参照しながら、溶融Znめっき工程を説明する。この工程は、主に、前述した連続焼鈍工程によって生成した組織(焼入れマルテンサイト)を利用して残留γの微細化を図るために設定されたものであり、その結果、最終的に、所望とする組織を確保することができる。
Ar1点
=723−29×[Si]−11×[Mn]+31×[Al]
Ar3点
=910−203×√[C]+45×[Si]−23×[Mn]+95×[Al]
式中、[ ]は、各元素の含有量(質量%)である。
表1に示す化学成分組成の鋼材(残部:鉄および不可避不純物、単位:質量%)を溶製してスラブを得た後、熱間圧延を施した。熱間圧延に際しては、1250℃で30分間加熱してから圧延を行い(仕上げ圧延温度:880℃)、50℃/sの平均冷却速度で冷却し、650℃で30分間保持してから空冷し(巻取相当処理)、板厚約3.2mmの熱延鋼板を得た。更に、得られた熱延鋼板を酸洗した後、冷間圧延(圧延率:50%)を施して板厚約1.6mmの冷延鋼板とした。
鋼板をレペラー腐食し、光学顕微鏡観察(倍率1000倍)によって組織の面積率(面積%)を測定した。なお、残留γの面積率および残留γのC濃度(質量%)は、鋼板の1/4厚さまで研削した後、化学研磨し、X線回折法によって測定した。詳細な測定方法は、ISIJ Int.Vol.33.(19933),No.7,p776に記載されている。
JIS5号試験片を用いて引張試験を行い、引張強度(TS)および伸び[全伸びのこと(El)]を測定した。引張試験の歪速度は、1mm/secとした。
伸びフランジ性は、鉄鋼連盟規格JFST 1001に基づいて評価した。具体的には、直径100mm、板厚2.0mmの円盤状試験片を用い、φ10mmの穴をパンチで打ち抜いた後、60°円錐パンチを用いてバリを上にして穴拡げ加工を行い、亀裂貫通時点における穴拡げ率(λ)を測定した。
本実施例では、CAL工程を、前述した実施例1のように図2(a)に示すヒートパターンで行う代わりに、図2(b)に示すヒートパターンで行った。
本実施例では、ポリゴナル・フェライトを母相とするTRIP鋼板(TDP鋼)において、微細な残留γの生成が伸びフランジ性に及ぼす影響を、参考のため、調べた。ここでは、PF組織を生成するため、図6に示す連続焼鈍工程を実施した。図6に示すように、均熱温度(T1)から焼戻温度(T2)までの範囲を、冷却速度を変えて冷却した。
Claims (2)
- 鋼中成分は、
C :0.10〜0.20%(質量%の意味、以下、同じ)、
Si:0.8〜2.5%、
Mn:1.5〜2.5%、
Al:0.01〜0.10%、
P :0.1%未満(0%を含まない)、
S :0.002%未満(0%を含まない)
を含有し、
残部:鉄および不可避不純物を満足し、
組織は、少なくとも、ベイニティック・フェライトと残留オーステナイトとを含み、
全組織に対する面積率で、ベイニティック・フェライト:70%以上、
残留オーステナイト:2〜20%、
ポリゴナル・フェライト及び/又は準ポリゴナル・フェライト:15%以下(0%を含まない)を満足し、且つ、
前記残留オーステナイト中に占める平均粒径5μm以下の残留オーステナイトの割合は60%以上であることを特徴とする伸びフランジ性に優れた高強度鋼板。 - 更に、Caを0.002%以下(0%を含まない)含有する請求項1に記載の高強度鋼板。
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