JP2021505759A - 高強度熱間圧延鋼および高強度熱間圧延鋼の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高強度熱間圧延鋼、すなわち、自動車または車両建設産業での使用に適した、少なくとも950MPaの引張強度を有する熱間圧延鋼に関する。本発明は、そのような高強度熱間圧延鋼の製造方法にも関する。ここで説明する熱間圧延鋼は、トヨタとGestampとの協力プロジェクトの一環として出願人によって開発された。
引張強度が少なくとも590MPa、好ましくは少なくとも780MPaであり、疲労性および成形性が改善された高張力鋼板への要求は、ここ数年で高まっている。
高強度鋼板は、例えば、車体の軽量化、それによる燃費の低減、衝突時の車室内の変形抑制、およびそれによる安全性の向上を目的として、車両のシャーシ部品、バンパー部品、サスペンション部品、インパクトビームの製造に使用されている。
鋼板の高強度は、その改善された疲労性および成形性とともに、鋼板を、鋼の高強度がより薄いゲージの使用を可能にする疲労対象部品に、特に適するようにする。
C:約0.05〜0.30wt%、Si:約0.03〜1.0wt%、Mn:約1.5〜3.5wt%、P:約0.02wt%以下、S:約0.005wt%以下、Al:約0.150wt%以下、N:約0.0200wt%以下、Nb:約0.003〜0.20wt%およびTi:約0.005〜0.20wt%の一方または両方、差引残の、Feおよび不可避不純物、を含有する化学組成を有する鋼スラブが、1200℃超でない温度まで加熱される。
鋼スラブは、800℃以上の仕上げ圧延終了温度で、好ましくは950〜1050℃の仕上げ圧延開始温度で、熱間圧延される。熱間圧延終了後2秒以内に熱延板の冷却を開始し、その後、20〜150℃/秒の冷却速度で巻取温度の300〜550℃まで連続的に冷却する。鋼板は、約90%以上の面積パーセントで約3.0pm以下の平均結晶粒径を有する微細ベイナイト粒子を含むミクロ構造を有する。
鋼板の引張強度は590MPa以上の範囲であり、降伏強度の引張強度への比は0.80以上の範囲である。
鋼板のミクロ構造は、40%以上の面積比でベイナイトを含み、差引残はフェライトおよびマルテンサイトの一方または両方である。
サイズが10nm以下のTi(C、N)析出物の密度は1010析出物/mm3以上の範囲であり、表面から深さ20pmにおける硬度(Hvs)の板厚中心の硬度(Hvc)に対する比(Hvs/Hvc)は、0.85以上の範囲である。
引張強度に応じて適切なMn量の範囲があり、Mnの過剰添加はMn偏析による加工性の劣化を引き起こす。したがって、上記のように引張強度に応じてMn含有量を調整することが好ましい。」と記載している。
それにより、EP2,436,797は、900MPa以上の引張強度を達成するためには、鋼が2.0〜2.5質量%のMnを含まなければならないことを当業者に教示している。
本発明の目的は、少なくとも950MPaの引張強度および良好な疲労特性および成形性(加工性)特性を有する熱間圧延鋼を提供することである。
・C 0.07〜0.10
・Si 0.01〜0.25
・Mn 1.5〜2.0、または1.7〜2.0
・Cr 0.5〜1.0
・Ni 0.1〜0.5、または0.1〜0.3
・Cu 0.1〜0.3
・Mo 0.01〜0.2
・Al 0.01〜0.05
・Nb 0.015〜0.04
・V 0〜0.1(任意選択)
・Ti 0〜0.1、または0.03〜0.1
・差引残の、Feおよび不可避不純物
一実施形態によれば、熱間圧延鋼は、2.0質量%未満のマンガンを備える。
熱間圧延鋼は、意図的に添加されたホウ素を備えない。
一実施形態によれば、熱間圧延鋼のミクロ構造中のベイナイトの大部分は上部ベイナイト(upper bainite)であり、すなわち、熱間圧延鋼のミクロ構造中のベイナイトの少なくとも51%は上部ベイナイトである。ベイナイトの平均粒径は5μm以下である。
一実施形態によれば、熱間圧延鋼のミクロ構造は、ベイナイトマトリクス中にマルテンサイトの島を含む。
製造された熱間圧延鋼は、少なくとも950MPaの引張強度と、面積比70%以上のベイナイトならびに差引残として面積比30%以下のマルテンサイトおよび任意選択で面積比20%以下のフェライトを備えるミクロ構造と、下記を含有する(質量%)化学組成とを有する。
・C 0.07〜0.10
・Si 0.01〜0.25
・Mn 1.5〜2.0
・Cr 0.5〜1.0
・Ni 0.1〜0.5
・Cu 0.1〜0.3
・Mo 0.01〜0.2
・Al 0.01〜0.05
・Nb 0.015〜0.04
・V 0〜0.1(任意選択)
・Ti 0〜0.1、または0.03〜0.1
・差引残の、Feおよび不可避不純物。
− 前記化学組成を有する鋼を少なくとも1250℃の温度に加熱する、
− 850〜930℃の仕上げ圧延温度、すなわちA3ポイント以上の温度で前記鋼を熱間圧延する、
− 前記鋼を巻取温度の450〜575℃または475〜575℃にクエンチング(quenching)する、
− 前記鋼を前記巻取温度で巻き取る、
− 上記鋼を冷却する、
− スキンパスローリングする。
スキンパスローリング(通常、材料の平坦度を改善するために行われる)は、鋼の引張強度と表面品質を改善するために使用され、鋼の表面粗さを低減して、鋼の疲労特性と、結果として鋼を含んだ部品の性能を改善する。
いくつかのベイナイトとマルテンサイトの形成が巻取工程中に発生するかもしれないが、限定的である。
熱間圧延鋼は、すなわち、モーターを持つ車両、すなわち、自動車、トラック、バイクなどの自走式道路車両またはオフロード車両、または掘削機などの建設作業や土工作業の実行用の大型車両、または電車や路面電車などのレールで動作する車両のコンポーネント、または少なくとも1人または商品の輸送に使用される車両、または無人車両、または航空機あるいはドローン、などの車両の任意のコンポーネントに使われてよい。
しかしながら、熱間圧延鋼は、建設産業の構造コンポーネントなどの任意の他の適切な用途に使用することができる。
図1は、本発明の実施形態のいずれかによる熱間圧延鋼を備えた、少なくとも1つのコンポーネントを含む車両10を示す。
車両10は、例えば、少なくとも950MPaの引張強度および2〜4mmの厚さを有する少なくとも1つの熱間圧延鋼板を備える、Aピラー12などのシャーシ部品を備えてもよい。
熱間圧延鋼は、ベイナイトを面積比で70%以上含む組織と、差引残が面積比30%以下のマルテンサイトおよび任意選択で面積比20%以下のフェライトと、下記を含む化学組成(質量%)wである。
C:0.07〜0.10、Si:0.01〜0.25、Mn:1.5〜2.0、Cr:0.5〜1.0、Ni:0.1〜0.5、Cu:0.1〜0.3、Mo:0.01〜0.2、Al:0.01〜0.05、Nb:0.015〜0.04、V:0〜0.1、すなわち任意選択で0.1質量%までのバナジウム、Ti:0〜0.1、それによる差引残の、Feおよび不可避不純物。
・C 0.09
・Si 0.18
・Mn 1.80
・Cr 0.75
・Ni 0.15
・Cu 0.15
・Mo 0.10
・Al 0.035
・Nb 0.030
・V 0
・Ti 0.045
・差引残の、Feおよび不可避不純物。
熱間圧延鋼はホウ素を含有しない。
ミクロ構造は、ベイナイトマトリクス中にマルテンサイトの島を備えてもよい。熱間圧延鋼のミクロ構造中のベイナイトの大部分は上部ベイナイトである。
C:0.07〜0.10、Si:0.01〜0.25、Mn:1.5〜2.0、Cr:0.5〜1.0、Ni:0.1〜0.5、Cu:0.1〜0.3、Mo:0.01〜0.2、Al:0.01〜0.05、Nb:0.015〜0.04、V:0〜0.1、すなわち任意選択で最大0.1質量%のバナジウム、Ti:0.05〜0.1、これによる差引残の、Feおよび不可避不純物。
該化学組成を持つ鋼を少なくとも1250℃の温度に加熱する、850〜930℃の仕上げ圧延温度で該鋼を熱間圧延する、たとえば、該鋼を水中で巻取温度450〜575℃または475〜575℃で60℃/秒以上の速度でクエンチングする、該鋼を巻取温度で巻き取る、該鋼を冷却する、リダクション0.5〜2%でスキンパスローリングする。
巻取中の冷却速度は10℃/秒以下であるべきであり、これは、鋼を巻取温度に維持することで達成される。
巻取後、鋼は、10℃/秒以下の冷却速度で、例えば3日または4日間にわたって室温まで冷却され、次いでスキンパスローリングされてもよい。
スキンパスローリングは、これにより、鋼が室温または周囲温度から5〜30℃の範囲内にあるときに行われる。
あるいは、巻取工程とスキンパスローリング工程との間に1つ以上の追加の工程があってもよい。例えばアニーリング工程または酸洗い工程などがよい。
以下の質量%の化学組成を有する熱間圧延鋼が本発明の実施形態による方法を使用して製造された。
C 0.09、Si 0.18、Mn 1.80、Cr 0.75、Ni 0.15、Cu 0.15、Mo 0.10、Al 0.035、Nb 0.030、V 0、Ti 0.045、B 0、差引残の、Feおよび不可避不純物。
− 上記の化学組成を有する鋼を1280℃の温度に加熱する、
− 該鋼を仕上げ890℃の圧延温度で熱間圧延する、
− 該鋼を230℃/秒の冷却速度で巻取温度の525℃までクエンチングする、
− 該鋼を525℃の巻取温度で巻き取る、
− 2.5℃/秒などの5℃/分未満の冷却速度で該鋼を室温まで冷却する。これにより、冷却ラインのランアウトテーブルで2.5℃/秒の冷却速度が発生する可能性がある、および
− 0.5%のリダクションでスキンパスローリングする。
以下の質量%の化学組成を有する熱間圧延鋼が、本発明の実施形態による方法を使用して製造された。
C 0.088、Si 0.2、Mn 1.78、Cr 0.75、Ni 0.15、Cu 0.15、Mo 0.10、Al 0.038、Nb 0.027、V 0、Ti 0.046、B 0、差引残の、Feおよび不可避不純物。
− 前記化学組成を有する鋼を1283℃の温度に加熱する、
− 前記鋼を904℃の仕上げ圧延温度で熱間圧延する、
− 前記鋼を230℃/秒の冷却速度で巻取温度の530℃までクエンチングする、
− 前記鋼を530℃の巻取温度で巻き取る、
− 2.5℃/秒などの5℃/分未満の冷却速度で前記鋼を室温まで冷却する。これにより、冷却ラインのランアウトテーブルで2.5℃/秒の冷却速度が発生する可能性がある、および
− 0.5%のリダクションでスキンパスローリングする。
以下の質量%の化学組成を有する熱間圧延鋼が、本発明の実施形態による方法を使用して製造された。
C 0.082、Si 0.17、Mn 1.8、Cr 0.75、Ni 0.2、Cu 0.2、Mo 0.10、Al 0.035、Nb 0.028、V 0.048、Ti 0、B0、差引残の、Feおよび不可避不純物。
− 前記化学組成を有する鋼を1284℃の温度に加熱する、
− 前記鋼を878℃の仕上げ圧延温度で熱間圧延する、
− 前記鋼を230℃/秒の冷却速度で巻取温度の519℃までクエンチングする、
− 前記鋼を519℃の巻取温度で巻き取る、
− 2.5℃/秒などの5℃/分未満の冷却速度で前記鋼を室温まで冷却する。これにより、冷却のランアウトテーブルで2.5℃/秒の冷却速度が発生する可能性がある。および
− 0.5%のリダクションでスキンパスローリング。
Claims (14)
- 少なくとも950MPaの引張強度を有する熱間圧延鋼であって、
面積比70%以上のベイナイト、差引残として、面積比30%以下のマルテンサイト、さらに任意選択で面積比20%以下のフェライトを備えたミクロ構造であり、
以下の化学組成(質量%)を有していることを特徴とする、熱間圧延鋼。
・C 0.07〜0.10
・Si 0.01〜0.25
・Mn 1.5〜2.0
・Cr 0.5〜1.0
・Ni 0.1〜0.5
・Cu 0.1〜0.3
・Mo 0.01〜0.2
・Al 0.01〜0.05
・Nb 0.015〜0.04
・V 0〜0.1
・Ti 0〜0.1
・差引残の、Feおよび不可避不純物 - 前記ベイナイトの大部分が上部ベイナイトであることを特徴とする、請求項1に記載の熱間圧延鋼。
- 前記ミクロ構造がベイナイトマトリクス中にマルテンサイトの島を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の熱間圧延鋼。
- 前記ミクロ構造が、面積比が10〜20%のマルテンサイトのような、面積比が少なくとも10%または10%を超えるマルテンサイトを備えることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱延鋼。
- 前記ミクロ構造が、面積比90%未満のベイナイトを含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼。
- 720〜950MPaの降伏強度を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼。
- 少なくとも8%の伸び率を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼。
- 少なくとも25%の穴広げ率を有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼。
- 厚さが4mm以下であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼。
- 少なくとも950MPaの引張強度を有し、
面積比70%以上のベイナイト、差引残として、面積比30%以下のマルテンサイト、さらに任意選択で面積比20%以下のフェライトを備えたミクロ構造であり、
以下の化学組成(質量%)を有していることを特徴とする、熱間圧延鋼の製造方法であって、
・C 0.07〜0.10
・Si 0.01〜0.25
・Mn 1.5〜2.0
・Cr 0.5〜1.0
・Ni 0.1〜0.5
・Cu 0.1〜0.3
・Mo 0.01〜0.2
・Al 0.01〜0.05
・Nb 0.015〜0.04
・V 0〜0.1
・Ti 0〜0.1
・差引残の、Feおよび不可避不純物
該方法は、以下の工程を備える上記の方法、
− 前記化学組成を有する鋼を少なくとも1250℃の温度に加熱する、
− 850〜930℃の仕上げ圧延温度で前記鋼を熱間圧延する、
− 前記鋼を巻取温度の450〜575℃にクエンチングする、
− 前記鋼を前記巻取温度で巻き取る、
− 上記鋼を冷却する、
− スキンパスローリング。 - 前記スキンパスローリングする工程は、リダクションが0.5〜2%のスキンパスローリングを備えることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記クエンチングする工程が、少なくとも60℃/秒の速度で前記鋼をクエンチングすることを備えることを特徴とする、請求項10または11に記載の方法。
- 前記冷却する工程が、10℃/秒以下の冷却速度で前記鋼を冷却することを備えることを特徴とする、請求項10〜12のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼の使用、または請求項10〜13のいずれか1項に記載の方法を使用した自動車または車両建設産業における製造物。
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