JP2016098427A - 高強度高延性鋼板 - Google Patents
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Abstract
【課題】降伏比(YR)が0.7以上、引張強度(TS)×伸び(EL)×伸びフランジ性(λ)が1000000MPa・%・%以上を確保しうる、強度−延性バランスに優れた高強度高延性鋼板を提供する。
【解決手段】成分組成が、質量%で、C:0.10%以上、0.35%未満、Si+Al:0.5〜2.0%、Mn:1.0〜4.0%、P:0〜0.05%、S:0〜0.01%であり、残部が鉄および不可避的不純物からなり、鋼組織が、残留オーステナイトが全組織に対する面積率で8%以上であり、残部がベイナイト、マルテンサイト、焼戻しベイナイト、および焼戻しマルテンサイトの1種または2種以上からなるとともに、前記残留オーステナイト中の炭素濃度に関し、その平均炭素濃度が0.9〜1.2質量%、その炭素濃度分布の標準偏差が0.35質量%以上、その炭素濃度が1.5質量%以上の領域が全組織に対する面積率で1.0%以上である高強度高延性鋼板。
【選択図】なし
Description
成分組成が、質量%で、
C:0.10%以上、0.35%未満、
Si+Al:0.5〜2.0%、
Mn:1.0〜4.0%、
P:0〜0.05%、
S:0〜0.01%
であり、残部が鉄および不可避的不純物からなり、
鋼組織が、
残留オーステナイトが全組織に対する面積率で8%以上
であり、残部がベイナイト、マルテンサイト、焼戻しベイナイト、および焼戻しマルテンサイトの1種または2種以上からなるとともに、
前記残留オーステナイト中の炭素濃度に関し、
その平均炭素濃度が0.9〜1.2質量%、
その炭素濃度分布の標準偏差が0.35質量%以上、
その炭素濃度が1.5質量%以上の領域が全組織に対する面積率で1.0%以上
であることを特徴とする。
上記第1発明において、
成分組成が、質量%で、さらに、
Cu、Ni、Mo、CrおよびBの1種または2種以上を合計で1.0%以下含むものである。
上記第1または第2発明において、
成分組成が、質量%で、さらに、
V、Nb、Ti、ZrおよびHfの1種または2種以上を合計で0.2%以下含むものである。
上記第1〜第3発明のいずれか1つの発明において、
成分組成が、質量%で、さらに、
Ca、MgおよびREMの1種または2種以上を合計で0.01%以下含むものである。
上述したとおり、本発明鋼板は、TBF鋼の組織をベースとするものであるが、特に、所定の炭素濃度の残留γを所定量含有したうえで、その残留γ中の炭素濃度分布が制御されている点で、上記従来技術と相違している。
残留γは延性の向上に有用であり、このような作用を有効に発揮させるためには、全組織に対する面積率で8%以上、好ましくは9%以上、さらに好ましくは10%以上存在させることが必要である。
フェライトの生成を防止し、微細で均一な組織であるベイナイトやマルテンサイト、および/またはそれらの焼戻し組織で母相を構築することで、母相組織の微細化によって、低荷重時における変形防止による降伏強度YSの上昇が可能となる。
%CγRは、変形時に残留γがマルテンサイトに変態する安定度に影響する指標である。%CγRが低すぎると、残留γが不安定なため、応力付与後、塑性変形する前に加工誘起マルテンサイト変態が起るため、所要の伸びが得られなくなる。一方、%CγRが高すぎると、残留γが安定になりすぎて、加工を加えても加工誘起マルテンサイト変態が起らないため、やはり所要の伸びフランジ性が得られなくなる。所要の伸びを得るためには、%CγRは0.9〜1.2質量%とする必要がある。好ましくは1.0〜1.2質量%である。
変形の初期から後期にかけて加工硬化率を高め維持するために、残留γ中の炭素濃度分布を広げることで、安定性の異なる残留γを作り込むためである。このような作用を有効に発揮させるためには、残留γ中の炭素濃度分布の標準偏差は0.35質量%以上、好ましくは0.40質量%以上、さらに好ましくは0.45質量%以上とする必要がある。
伸びを高めるためには、ひずみ量が増加した際における、残留γの安定度が高いことが重要であり、そのためには、平均的に炭素濃度が高いだけでは十分でなく、安定度の高い、すなわち炭素濃度の高い残留γが一定量以上存在することが必要である。具体的には、残留γ中の炭素濃度が1.5質量%以上の領域が全組織に対する面積率で1.0%以上、好ましくは1.5%以上、さらに好ましくは2.0%以上存在させる必要がある。
ここで、残留γの面積率、平均炭素濃度(%CγR)および炭素濃度分布の各測定方法について説明する。
ここに、%Mn、%Si、%Alは、それぞれ、鋼板中のMn、Si、Alの含有量(質量%)である。
2θH(hkl)=2θavg(hkl)+Δ2θ(hkl)/2・・・式(5)
=VγR[0.5−erf{(1.5−%Cavg)/√(2σ%C 2)}]・・・式(12)
ここに、VγRは全残留γの面積率である。
C:0.10%以上、0.35%未満
Cは、残留オーステナイトの量(面積率)の確保に寄与することで、強度と延性を確保するために必須の元素である。このような作用を有効に発揮させるためには、Cを0.10%以上、好ましくは0.12%以上、さらに好ましくは0.14%以上含有させる必要がある。ただし、C量が過剰になると、溶接性を劣化させるので、C量は0.35%未満、好ましくは0.32%以下、より好ましくは0.30%以下、更に好ましくは0.28%以下とする。
SiおよびAlは、残留オーステナイトが分解して炭化物が生成するのを有効に抑制する元素である。このような作用を有効に発揮させるためには、SiおよびAlを合計で0.5%以上、好ましくは0.7%以上、さらに好ましくは0.9%以上含有させる必要がある。ただし、SiおよびAlを過剰に含有させても、上記効果が飽和してしまい、経済的に無駄であるばかりでなく、熱間脆性を引き起こすため、SlおよびAlの合計量は2.0%以下、好ましくは1.9%以下、さらに好ましくは1.8%以下とする。
Mnは、オーステナイトを安定化し、所望の残留オーステナイトを得るために必要な元素である。このような作用を有効に発揮させるためには、Mnを1.0 % 以上、好ましくは1.3%以上、さらに好ましくは1.6%以上含有させることが必要である。ただし、Mn量が過剰になると、鋳片割れが生じる等の悪影響が見られるので、Mn量は4.0%以下、好ましくは3.5 %以下、さらに好ましくは3.0 %以下とする。
Pは不純物元素として不可避的に存在するが、所望の残留γを確保するために含有させてもよい元素である。ただし、Pを過剰に含有させると二次加工性が劣化するので、P量は0.05%以下、好ましくは0.03%以下、さらに好ましくは0.02%以下とする。
Sも不純物元素として不可避的に存在し、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元素であるので、S量は0.01%以下、好ましくは0.005%以下、さらに好ましくは0.003%以下とする。
これらの元素は、鋼の強化元素として有用であるとともに、残留γの安定化や所定量の確保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には、これらの元素は合計量で0.001%以上、さらには0.01%以上含有させることが推奨される。ただし、これらの元素を過剰に含有させても上記効果が飽和してしまい、経済的に無駄であるので、これらの元素は合計量で1.0%以下、さらには0.5%以下とするのが好ましい。
これらの元素は、析出強化および組織微細化の効果があり、高強度化に有用な元素である。このような作用を有効に発揮させるためには、これらの元素を合計量で0.01%以上、さらには0.02%以上含有させることが推奨される。ただし、これらの元素を過剰に含有させても、上記効果が飽和してしまい、経済的に無駄であるので、これらの元素は合計量で0.2%以下、さらには0.1%以下とするのが好ましい。
これらの元素は、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。ここで、本発明に用いられるREM(希土類元素)としては、Sc、Y、ランタノイド等が挙げられる。上記作用を有効に発揮させるためには、これらの元素を合計量で0.001%以上、さらには0.002%以上含有させることが推奨される。ただし、これらの元素を過剰に含有させても、上記効果が飽和してしまい、経済的に無駄であるので、これらの元素は合計量で0.01%以下、さらには0.005%以下とするのが好ましい。
本発明鋼板は、上記成分組成を満足する鋼材を、熱間圧延し、ついで冷間圧延した後、例えば下記の工程(1)〜(4)の条件にて熱処理を行って製造することができる(図2参照)。
(1)冷延板を第2加熱温度T2:[0.3×Ac1+0.7×Ac3]〜[0.8×Ac1+0.2×Ac3]に加熱してその温度で第2保持時間t2:5s以上保持するか、または、同温度範囲を4℃/s以下の平均加熱速度で加熱した後、
(2)さらに第3加熱温度T3:[Ac3+10℃]〜950℃に加熱し、その温度で第3保持時間t3:180s以下保持したのち、
(3)上記第3加熱温度T3から500℃までを平均冷却速度CR1:20℃/s以上で冷却した後、
(4)オーステンパ温度T4:350〜480℃でオーステンパ保持時間t4:10s以上保持後、室温まで冷却する。
フェライト/オーステナイトの2相域温度領域にて所定時間保持または徐加熱することで、この2相域温度領域にて逆変態中にMn濃度分配を起こさせることにより、上記工程(4)におけるオーステンパ処理時のベイナイト変態の局所的な速度差を大きくし、残留γ中の炭素濃度分布を広くするためである。
当該温度範囲における保持時間t2は、より好ましくは10s以上、さらに好ましくは20s以上であるが、生産性の観点から200s以下とすることが推奨される。
なお、Ac1およびAc3は、鋼板の化学成分から、レスリー著、「鉄鋼材料科学」、幸田成靖 訳、丸善株式会社、1985年、p.273に記載の式を用いて求めることができる。
オーステナイト単相域温度領域にて保持することで、組織をオーステナイト単相組織とすることにより、その後の冷却時にまでフェライトが残存することを防止するためである。
第3加熱温度T3を[Ac3+10℃]未満とすると、フェライトが残存し、その後の上記工程(3)の冷却過程でフェライトの成長を抑制できず、フェライトが過剰に形成される。一方、第3加熱温度T3を950℃超、または、第3保持時間t3を180s超とすると、上記工程(1)にて2相域加熱時に分布したMnが均一化してしまい、残留γ中の炭素濃度分布を広くできなくなる。
フェライトの形成を防止し、ベイナイト主体の組織にするためである。
この温度範囲における平均冷却速度HR3は、より好ましくは25℃/s以上、さらに好ましくは30℃/s以上である。
ベイナイト変態を促進させて、未変態オーステナイトへ炭素を濃化させることで、安定な残留γを得るためである。
なお、上記工程(1)は、下記工程(1a)のように構成してもよい。
なお、本実施例において使用した鋼板の組織は全て、残留オーステナイトおよびフェライト以外の残部はベイナイト、マルテンサイト、焼戻しベイナイト、および焼戻しマルテンサイトの1種または2種以上からなるものであったので、下記表3にては、残留オーステナイトおよびフェライトの面積率のみを記載した。
Claims (4)
- 成分組成が、質量%で、
C:0.10%以上、0.35%未満、
Si+Al:0.5〜2.0%、
Mn:1.0〜4.0%、
P:0〜0.05%、
S:0〜0.01%
であり、残部が鉄および不可避的不純物からなり、
鋼組織が、
残留オーステナイトが全組織に対する面積率で8%以上
であり、残部がベイナイト、マルテンサイト、焼戻しベイナイト、および焼戻しマルテンサイトの1種または2種以上からなるとともに、
前記残留オーステナイト中の炭素濃度に関し、
その平均炭素濃度が0.9〜1.2質量%、
その炭素濃度分布の標準偏差が0.35質量%以上、
その炭素濃度が1.5質量%以上の領域が全組織に対する面積率で1.0%以上
であることを特徴とする高強度高延性鋼板。 - 成分組成が、質量%で、さらに、
Cu、Ni、Mo、CrおよびBの1種または2種以上を合計で1.0%以下含むものである請求項1に記載の高強度高延性鋼板。 - 成分組成が、質量%で、さらに、
V、Nb、Ti、ZrおよびHfの1種または2種以上を合計で0.2%以下含むものである請求項1または2に記載の高強度高延性鋼板。 - 成分組成が、質量%で、さらに、
Ca、MgおよびREMの1種または2種以上を合計で0.01%以下含むものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の高強度高延性鋼板。
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