JP2017166008A - 熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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金属組織が、面積率で、フェライト70%以上であり、該フェライトに占めるアシキュラーフェライトの割合が0.5%以上10%未満であり、残部組織が合計5%以上のマルテンサイトおよびベイナイトであるとともに、フェライトの平均粒径が5.0〜20μmであり、
機械特性が、引張強さ(TS)が440MPa以上590MPa未満であり、全伸び(El)が25%以上であり、穴広げ率(λ)が70%以上であるとともに、引張強さと0.2%耐力との比である降伏比(YR)が85%未満である、熱延鋼板。
(1)化学組成
はじめに必須元素を説明する。
Cは、鋼の強度を高める元素であり、本発明では440MPa以上590MPa未満の引張強さを確保するために重要な元素である。C含有量が0.06%未満では440MPa以上の引張強度を確保することができないことに加え、脱炭工程での処理時間が長くなって製造コストが上昇し、工業的に好ましくない。このため、C含有量は、0.06%以上であり、好ましくは0.08%以上である。
Siは、フェライト生成元素であり、仕上げ圧延後のフェライト生成を促すとともに、固溶強化によりフェライトを強化するため、良好な全伸びや穴広げ性を確保するために有効な元素である。Si含有量が0.01%未満ではこの作用を得られないため全伸びや穴広げ性が劣化する。このため、Si含有量は、0.01%以上であり、好ましくは0.02%以上である。
Mnは、オーステナイト生成元素であり、仕上げ圧延工程でのオーステナイトを安定化させる。また、鋼中のSをMnSとして固定し、FeSの生成による鋼の赤熱脆性を抑制する。これらの効果を得るために、Mn含有量は、0.1%以上であり、好ましくは0.2%以上である。
Pは、不純物として存在し、溶接性を劣化させる。したがって、P含有量は少ないほど好ましい。P含有量が0.05%を超えると、溶接性の劣化が顕著になる。このため、P含有量は、0.05%以下であり、好ましくは0.03%以下である。
Sは、不純物として存在し、鋼中に硫化物を形成し易く、穴広げ性を劣化させるため、S含有量は少ないほど好ましい。S含有量が0.02%を超えるとこの悪影響が顕著になる。このため、S含有量は、0.02%以下であり、好ましくは0.01%以下である。
Alは、Siと同様にフェライト生成元素であり、延性を向上させる。sol.Al含有量が0.001%未満では上記効果を得ることができない。このため、sol.Al含有量は、0.001%以上であり、好ましくは0.01%以上である。
Nは、不純物として存在し、Alと結合してAlN等の非金属介在物を形成し、穴広げ性を劣化させる。このため、N含有量は、0.010%以下であり、好ましくは0.005%以下である。
Ti,Nb,Vは、CやN等の侵入型元素と結合し、炭化物や窒化物あるいは炭窒化物として微細に析出し、熱間圧延過程でオーステナイト粒の粗大化や再結晶を抑制する元素であり、熱延鋼板を高強度化する。このため、これらの元素の1種以上を必要に応じて含有してもよい。
Cr,Mo,Bは、いずれも、鋼の焼入れ性を高める作用を奏し、高強度化に有用な元素である。したがって、これらの元素の1種以上を必要に応じて含有してもよい。しかし、Crは0.03%を超えて,Moは0.03%を超えて、Bは0.005%を超えて含有すると、全伸びの低下が著しくなるとともにコストの上昇を招くため省資源の観点から好ましくない。したがって、これら各元素の含有量は上記範囲とする。この作用による効果をより確実に得るには、Crは0.01%以上、Moは0.01%以上、Bは0.001%以上含有することが好ましい。
REM,Mg,Caは、いずれも、酸化物や硫化物を微細に球状化することにより延性や穴広げ性を向上させる。したがって、これらの元素の1種以上を必要に応じて含有してもよい。
Feおよび不純物である。ここで、不純物としては、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれるものや製造工程において含まれるものが例示される。
(2−1)フェライト:面積率で70%以上
本発明に係る熱延鋼板におけるフェライトは、軟質なポリゴナルフェライトならびに比較的硬質なアシキュラーフェライトの双方を意味する。フェライトを金属組織中に面積率で70%以上有することにより、熱延鋼板の加工硬化能を高め、高い全伸び(El)および低降伏比を発現させることができる。
アシキュラーフェライトは、仕上げ圧延後の冷却過程で生成するが、ポリゴナルフェライトよりも変態温度が低いことが知られている。したがって、導入される転位密度がポリゴナルフェライトよりも高いため、フェライト自身が強化されることにより材料の高強度化に寄与する。一方、軟質部として存在するポリゴナルフェライトの割合が相対的に減少するため降伏比が上昇する。このため、フェライトに占めるアシキュラーフェライトの割合は、0.5%以上であり、好ましくは1.0%以上である。
残部組織のうち、マルテンサイトおよびベイナイトの合計を面積率で5%以上とすることにより、加工硬化能が増加し、本発明で規定する低降伏比を満たすことができる。ベイナイトとマルテンサイトの合計が面積率で5%を下回ると加工硬化能が低く、本発明で規定する降伏比を超え、形状凍結性が劣化する。
結晶粒径は鋼の強度に影響する。このため、鋼の強度を高めるにはフェライト粒径は小さいほど好ましいが、過剰な結晶粒微細化は引張強さよりも降伏応力の増加割合が大きくなるために降伏比を上昇させる。フェライトの平均粒径が20μmを超えると、結晶粒微細化強化の寄与が少なくなり、所定の引張強度を下回る場合がある。このため、フェライトの平均粒径は、20μm以下であり、好ましくは15μm以下である。
本発明に係る熱延鋼板は、引張強さ(TS)が440MPa以上590MPa未満であり、全伸び(El)が25%以上であり、穴広げ率(λ)が70%以上であるとともに、引張強さと0.2%耐力との比である降伏比(YR)が85%未満である機械特性を有する。本発明に係る熱延鋼板は、この機械特性を有することにより、自動車のサスペンション,ホイール等の足回り部品や、フレームやメンバー等の構造部材を始めとする様々な自動車部材への適用が可能である。
(1)熱間圧延:Ar3−10℃以上で完了
鋼片を仕上熱間圧延に供し、Ar3−10℃以上で熱間圧延を完了する。ただし、Ar3(℃)=905−455[%C]−38[%Si]−62[%Mn]+472[%P]であり、[%C],[%Si],[%Mn],[%P]は、それぞれ、C,Si,Mn,Pの含有量(質量%)を示す。
熱間圧延完了後0.2秒間以内に100℃/秒以上の冷却速度で740℃超850℃以下の温度域に冷却し、この温度域で1.0秒間以上20秒間以下の空冷を行う。
100℃/秒以上の冷却速度で200℃以下の温度域まで冷却した後に巻取る。
フェライトおよび硬質第2相(パーライト、ベイナイト、マルテンサイト)の面積率は、光学顕微鏡組織観察で得られた写真について、画像処理方法を用いて測定した。具体的には、供試材No.1〜37の熱延鋼板の圧延方向に平行な断面についてバフ仕上げの研磨を行った後、4%ナイタール腐食溶液により金属組織を現出し、光学顕微鏡を用いて板厚の1/4t位置について500,1000倍の観察を各々10視野で行った。なお、マルテンサイトの面積率については、レペラ腐食用液によりマルテンサイト相を白色に着色してベイナイトと区別した。
供試材No.1〜37の熱延鋼板を用い、以下に示す試験を行い、引張特性、穴広げ性を評価した。
供試材No.1〜37の熱延鋼板の圧延平行方向からJIS5号B引張試験を採取した。試験方法はJIS Z2241に準じて行い、降伏点YP、引張強さTS、および伸びElを測定した
供試材No.1〜37の熱延鋼板より100mm角の素板を切り出し、万能試験機によって素板の中央部に10mmφの打抜き加工を行った。打抜きのクリアランスは日本鉄鋼連盟規格(JFST1001−1996)に準拠して約12%とした。
Claims (5)
- 化学組成が、質量%で、
C:0.06〜0.15%、
Si:0.01〜0.5%、
Mn:0.1〜0.6%、
P:0.05%以下、
S:0.02%以下、
sol.Al:0.001〜0.3%、
N:0.010%以下、
Ti:0〜0.02%、
Nb:0〜0.02%、
V:0〜0.02%、
Cr:0〜0.03%、
Mo:0〜0.03%、
B:0〜0.005%、
REM:0〜0.01%、
Mg:0〜0.01%、
Ca:0〜0.01%、
残部Feおよび不純物であり、
金属組織が、面積率で、
フェライト70%以上であり、該フェライトに占めるアシキュラーフェライトの割合が0.5%以上10%未満であり、
残部組織が合計5%以上のマルテンサイトおよびベイナイトであるとともに、
フェライトの平均粒径が5.0〜20μmであり、
機械特性が、
引張強さが440MPa以上590MPa未満であり、
全伸びが25%以上であり、
穴広げ率が70%以上であるとともに、
引張強さと0.2%耐力との比である降伏比が85%未満である、熱延鋼板。 - 質量%で、
Ti:0.0005〜0.02%以下、
Nb:0.0005〜0.02%以下および
V:0.0005〜0.02%以下
から選択された1種以上を含有する、請求項1に記載の熱延鋼板。 - 質量%で、
Cr:0.01〜0.03%以下、
Mo:0.01〜0.03%以下および
B:0.001〜0.005%以下
から選択された1種以上を含有する、請求項1または2に記載の熱延鋼板。 - 質量%で、
REM:0.0001〜0.01%以下、
Mg:0.0001〜0.01%以下および
Ca:0.0001〜0.01%以下
から選択された1種以上を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の熱延鋼板。 - 鋼片を仕上熱間圧延に供し、Ar3−10℃以上で圧延を完了した後、0.2秒間以内に100℃/秒以上の冷却速度で740℃超850℃以下の温度域に冷却し、該温度域で1.0秒間以上20秒間以下の空冷を行い、さらに100℃/秒以上の冷却速度で200℃以下の温度域まで冷却した後に巻取る、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱延鋼板の製造方法。
ただし、Ar3(℃)=905−455[%C]−38[%Si]−62[%Mn]+472[%P]であり、[%C],[%Si],[%Mn],[%P]は、それぞれ、C,Si,Mn,Pの含有量(質量%)を示す。
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