JP2020509183A - 曲げ加工性に優れた超高強度鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
炭素(C)は、鋼の強度を確保するために不可欠な元素であって、特に超高強度の確保のためには0.12%以上添加されることが好ましい。但し、その含有量が0.2%を超えると、溶接性が劣化するという問題があるため、その上限を0.2%に制限することが好ましい。
したがって、本発明では、上記C含有量を0.12〜0.2%に制御することが好ましい。より有利には0.13〜0.18%で含むことができる。
ケイ素(Si)は、フェライト安定化元素であって、徐冷却区間が存在する連続焼鈍炉で焼鈍した後、冷却(このとき、冷却は徐冷却である)時のフェライトの生成を促進することにより、鋼の強度を弱めるという短所がある。また、本発明のように相変態抑制のための大量のMnを添加する場合には、焼鈍時のSiによる表面濃化及び酸化によるデント欠陥を誘発するおそれがあるため、その含有量を0.5%以下に制限することが好ましい。
したがって、本発明では、上記Si含有量を0.5%以下に制御することが好ましい。但し、製造過程で必然的に添加するレベルを考慮して0%は除く。
マンガン(Mn)は、フェライトの形成を抑制し、オーステナイトの形成を容易にする元素であり、かかるMn含有量が2.5%未満である場合には、徐冷却時にフェライトの生成が容易になるという問題がある。これに対し、その含有量が4.0%を超えると、偏析によるバンド形成及び転炉操業時の過多な合金投入量による合金鉄のコスト上昇の原因となるという問題がある。
したがって、本発明では、上記Mn含有量を2.5〜4.0%に制限することが好ましい。より有利には2.8%以上、さらに有利には3.0%以上含むことができる。
リン(P)は、鋼中不純物元素であって、その含有量が0.03%を超えると、溶接性が低下し、鋼の脆性が発生する可能性が大きくなり、デント欠陥を誘発する可能性が高くなるため、その上限を0.03%に制限することが好ましい。但し、鋼製造工程中に不可避に添加されるレベルを考慮して0%は除く。
硫黄(S)は、上記Pと同様に、鋼中不純物元素であって、鋼の延性及び溶接性を阻害する元素として知られている。かかるS含有量が0.015%を超えると、鋼の延性及び溶接性を阻害する可能性が高いため、その上限を0.015%に制限することが好ましい。但し、鋼製造工程中に不可避に添加されるレベルを考慮して0%は除く。
アルミニウム(Al)は、フェライト域を拡大する元素であって、本発明のように徐冷却が存在する連続焼鈍工程を用いる場合には、フェライトの形成を促進するという欠点がある。また、AlNの形成により高温熱間圧延性を阻害するという問題があるため、その上限を0.1%に制限することが好ましい。但し、鋼製造工程中に不可避に添加されるレベルを考慮して0%は除く。
クロム(Cr)は、フェライト変態を抑制し、低温変態組織の確保を容易にする元素である。したがって、本発明では、冷却時にフェライトの形成を抑制する有利な効果があるが、その含有量が1.0%を超えると、過多な合金投入量による合金鉄コストが上昇するという問題がある。
したがって、Crの上限を1.0%に制限することが好ましいが0%は除く。より好ましくは、上記Crを0.1〜1.0%含むことが有利である。
窒素(N)含有量が0.01%を超えると、AlNの形成によって連続鋳造時にクラックが発生するおそれが大幅に増加するため、その上限を0.01%に制限することが好ましい。但し、鋼製造工程中に不可避に添加されるレベルを考慮して0%は除く。
ホウ素(B)は、フェライトの形成を抑制するという効果がある元素である。本発明では、焼鈍後の冷却時のフェライトの形成を抑制するのに有用である。ところが、かかるB含有量が0.005%を超えると、逆にFe23(C,B)6の析出によってフェライトの形成が促進されるという問題がある。
したがって、本発明では、上記B含有量を0.005%以下に制御することが好ましいが0%は除く。
モリブデン(Mo)は、鋼の硬化能を高めることでフェライトの形成を抑制するという効果がある元素である。本発明では、焼鈍後の冷却時のフェライトの形成を抑制するのに有用である。ところが、かかるMo含有量が0.1%を超えると、合金の投入量が過多となり、合金鉄コストが上昇するという問題がある。
したがって、本発明では、上記Mo含有量を0.1%以下に制御することが好ましいが0%は除く。
チタン(Ti)は、窒化物形成元素であって、鋼中NをTiNとして析出させることにより、スカベンジング(scavenging)を行うことで、AlNの析出を抑制して連続鋳造時のクラック発生のおそれを低下させるという効果がある。かかるTiは、化学当量的に48/14*[N(重量%)]以上添加することが好ましいが、その含有量が0.1%を超えると、固溶Nの除去の他に、炭化物析出による鋼の強度が低下するという問題があるため好ましくない。
したがって、上記Tiを添加する場合には、その含有量の上限を0.1%に制御することが好ましいが0%は除く。
ニオブ(Nb)は、オーステナイト粒界に偏析されて焼鈍熱処理時のオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制する元素である。かかるNb含有量が0.1%を超えると、過多な合金投入量による合金鉄のコスト上昇を誘発するという問題がある。
したがって、上記Nbを添加する場合には、その含有量の上限を0.1%に制御することが好ましいが0%は除く。
ジルコニウム(Zr)は、窒化物形成元素であって、鋼中NをZrNに析出させることにより、スカベンジング(scavenging)を行うことで、AlNの析出を抑制して連続鋳造時のクラック発生のおそれを低下させるという効果がある。かかるZrは、化学当量的に91/14*[N(重量%)]以上添加することが好ましいが、その含有量が0.1%を超えると、固溶Nの除去の他に、炭化物析出による鋼の強度が低下するという問題があるため好ましくない。
したがって、上記Zrを添加する場合には、その含有量の上限を0.1%に制御することが好ましいが0%は除く。
バナジウム(V)は、窒化物形成元素であって、鋼中NをVNに析出させることにより、スカベンジング(scavenging)を行うことで、AlNの析出を抑制して連続鋳造時のクラック発生のおそれを低下させるという効果がある。かかるVは、化学当量的に51/14*[N(重量%)]以上添加することが好ましいが、その含有量が0.1%を超えると、固溶Nの除去の他に、炭化物析出による鋼の強度が低下するという問題があるため好ましくない。
したがって、上記Vを添加する場合には、その含有量の上限を0.1%に制御することが好ましいが0%は除く。
本発明では、熱間圧延を行う前に、鋼スラブを再加熱して均質化処理する工程を経ることが好ましい。このとき、1100〜1300℃で再加熱工程を行うことが好ましい。
上記再加熱された鋼スラブを熱間圧延して熱延鋼板を製造することが好ましい。このとき、Ar3以上1000℃以下の温度において仕上げ熱間圧延を行うことが好ましい。
上記によって製造された熱延鋼板を720℃以下の温度において巻取ることが好ましい。
上記巻取られた熱延鋼板を酸洗し、冷間圧延を行った後、水冷(waterquenching)設備がない、すなわち、徐冷却区間が存在する連続焼鈍炉で焼鈍熱処理を行うことが好ましい。
上記焼鈍熱処理後、100℃/s以下の冷却速度で常温まで徐冷却することが好ましい。
下記表1の成分組成を有する鋼を34kgのインゴットで真空溶解した後、これを1200℃の温度において1時間保持し、900℃で仕上げ圧延する。次に、680℃で予め加熱された炉に装入して1時間保持した後、炉冷することにより熱延巻取りを模写した。これを酸洗し、50%冷間圧延を行うことで、冷延鋼板を製造した。その後、連続焼鈍の模写のために820℃で焼鈍熱処理を行い、3℃/sの冷却速度で650℃まで徐冷却した後、これを通常の冷却速度である20℃/sで440℃まで冷却し、360秒間過時効熱処理した後、常温まで3℃/sの冷却速度で冷却することで連続焼鈍を模写した。
Claims (10)
- 重量%で、C:0.12〜0.2%、Si:0.5%以下(0%を除く)、Mn:2.5〜4.0%、P:0.03%以下(0%を除く)、S:0.015%以下(0%を除く)、Al:0.1%以下(0%を除く)、Cr:1.0%以下(0%を除く)、N:0.01%以下(0%を除く)、残部Fe及び不可避不純物を含み、
表層部(表面から厚さ方向に45μm以内)の微細組織が、面積分率50〜70%のフェライト及び残部マルテンサイトを含み、
前記表層部を除いた残りの領域の微細組織が、面積分率95%以上のマルテンサイト、5%以下のベイナイト、及びフェライトを含む、
曲げ加工性に優れた超高強度鋼板。 - 前記鋼板は、重量%で、B:0.005%以下(0%を除く)、Mo:0.1%以下(0%を除く)、Ti:0.1%以下(0%を除く)、Nb:0.1%以下(0%を除く)、Zr:0.1%以下(0%を除く)、及びV:0.1%以下(0%を除く)のうち1種以上をさらに含む、請求項1に記載の曲げ加工性に優れた超高強度鋼板。
- 前記鋼板は、前記表層部内の炭素(C)含有量が0.12%以下(0%を除く)である、請求項1に記載の曲げ加工性に優れた超高強度鋼板。
- 前記鋼板は、1200MPa以上の引張強度を有し、曲げ性指数(R/t)が4以下である、請求項1に記載の曲げ加工性に優れた超高強度鋼板。
- 前記鋼板は、冷延鋼板または亜鉛めっき鋼板である、請求項1に記載の曲げ加工性に優れた超高強度鋼板。
- 重量%で、C:0.12〜0.2%、Si:0.5%以下(0%を除く)、Mn:2.5〜4.0%、P:0.03%以下(0%を除く)、S:0.015%以下(0%を除く)、Al:0.1%以下(0%を除く)、Cr:1.0%以下(0%を除く)、N:0.01%以下(0%を除く)、残部Fe及び不可避不純物を含む鋼スラブを1100〜1300℃の温度範囲で再加熱する段階と、
前記再加熱された鋼スラブをAr3〜1000℃の温度範囲で仕上げ熱間圧延して熱延鋼板を製造する段階と、
前記熱延鋼板を720℃以下で巻取る段階と、
前記巻取り後の熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を製造する段階と、
前記冷延鋼板をAc3〜900℃の温度範囲で、露点温度(dew point)−10〜30℃で焼鈍熱処理する段階と、
前記焼鈍熱処理された冷延鋼板を100℃/s以下(0℃/sを除く)の冷却速度で冷却する段階と、
を含む、曲げ加工性に優れた超高強度鋼板の製造方法。 - 前記鋼スラブは、重量%で、B:0.005%以下(0%を除く)、Mo:0.1%以下(0%を除く)、Ti:0.1%以下(0%を除く)、Nb:0.1%以下(0%を除く)、Zr:0.1%以下(0%を除く)、及びV:0.1%以下(0%を除く)のうち1種以上をさらに含む、請求項6に記載の曲げ加工性に優れた超高強度鋼板の製造方法。
- 前記巻取りはMs以上で行う、請求項6に記載の曲げ加工性に優れた超高強度鋼板の製造方法。
- 前記焼鈍熱処理時に、前記冷延鋼板の表層部(表面から厚さ方向に45μm以内)で脱炭が起こり、前記焼鈍熱処理後に、前記冷延鋼板の表層部内の炭素(C)含有量が0.12%以下である、請求項6に記載の曲げ加工性に優れた超高強度鋼板の製造方法。
- 前記冷却後に、前記冷延鋼板を亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛めっき層を形成する段階をさらに含む、請求項6に記載の曲げ加工性に優れた超高強度鋼板の製造方法。
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