JP4551816B2 - 耐水素脆化特性及び加工性に優れた超高強度薄鋼板 - Google Patents
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加工率3%の引張加工後の金属組織が、全組織に対する面積率で、
・残留オーステナイト:1%以上、
・ベイニティックフェライト及びマルテンサイト:合計で80%以上、
・フェライト及びパーライト:合計で9%以下(0%を含む)を満たすと共に、
・上記残留オーステナイト結晶粒の平均軸比(長軸/短軸):5以上を満たし、
更に引張強度が1180MPa以上であるところに特徴がある(以下「本発明鋼板1」ということがある)。
加工率3%の引張加工後の金属組織が、全組織に対する面積率で、
・残留オーステナイト:1%以上、
・ベイニティックフェライト及びマルテンサイト:合計で80%以上、
・フェライト及びパーライト:合計で9%以下(0%を含む)を満たすと共に、
・上記残留オーステナイト結晶粒の平均軸比(長軸/短軸):5以上を満たし、
更に引張強度が1180MPa以上であるところに特徴がある(以下「本発明鋼板2」ということがある)。
(i)成形加工後の組織が、
・残留オーステナイト:1%以上、
・該残留オーステナイト結晶粒の平均軸比(長軸/短軸):5以上、
・ベイニティックフェライト及びマルテンサイト:合計で80%以上、
・フェライト及びパーライト:合計で9%以下(0%を含む)
を満たし、かつ
(ii)鋼中に規定量のCu及び/Niを含有させること
が極めて重要であることを見出した。
(a)腐食環境下における鋼材からの水素発生を十分に抑制、かつ
(b)発生した水素の鋼材への侵入を抑制
して鋼板中の拡散性水素濃度を確実に無害化レベルにまで下げるべく、具体的手段の検討を行った。
Si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える重要な元素である。また、材質を十分に硬質化させるのに有効な置換型固溶体強化元素でもある。この様な作用を有効に発現させるには、1.0%以上含有させることが必要である。好ましくは1.2%以上、より好ましくは1.5%以上である。但し、Si量が過剰であると、熱間圧延でのスケール形成が顕著になり、またキズの除去にコストがかかり経済的に好ましくないため、3.0%以下に抑える。好ましくは2.5%以下、より好ましくは2.0%以下である。
Mnは、オーステナイトを安定化させ、所望の残留オーステナイトを得るのに必要な元素である。この様な作用を有効に発揮させるには1.0%以上含有させる必要がある。好ましくは1.2%以上、より好ましくは1.5%以上である。一方、Mn量が過剰になると偏析が顕著となり、加工性が劣化する場合があるので3.5%を上限とする。好ましくは3.0%以下である。
Pは、粒界偏析による粒界破壊を助長する元素であるため、低い方が望ましく、その上限を0.15%とする。好ましくは0.1%以下、より好ましくは0.05%以下に抑える。
Sは、腐食環境下で鋼板の水素吸収を助長する元素であるため、低い方が望ましく、その上限を0.02%とする。
<Al:0.5%以下(0%含まない)>(本発明鋼板2の場合)
Alは脱酸のために0.01%以上を添加してもよい。またAlは、脱酸作用のみならず、耐食性向上作用と耐水素脆化特性向上作用を有する元素でもある。
Tiは、上記Cu、Niと同様に保護性さびの生成促進効果を有する。該保護性さびは、特に塩化物環境下で生成して耐食性(結果として耐水素脆化特性)に悪影響を及ぼすβ−FeOOHの生成を抑制するといった非常に有益な作用を有している。この様な保護性さびの形成は、特にTiとV(またはZr)とを複合添加することで促進される。Tiは、非常に優れた耐食性を付与する元素でもあり、鋼を清浄化する利点も併せ持つ。
Zrは、鋼板の強度上昇、細粒化に有効な元素であり、Tiと共存し、耐水素脆化特性を向上させる効果がある。この様な効果を有効に発揮させるには、Zrを0.003%以上含有させることが好ましい。一方、Zrが過剰に含まれると、炭窒化物の析出が多くなり加工性や耐水素脆化特性が低下するため、1.0%以下の範囲内で添加することが好ましい。
Moは、オーステナイトを安定化させて残留オーステナイトを確保し、水素侵入を抑制して耐水素脆化特性を向上させる効果がある。また鋼板の焼入れ性を高めるのにも有効な元素である。加えて粒界を強化し、水素脆化の抑制にも効果がある。この様な作用を有効に発揮させるには、Moを0.005%以上含有させることが推奨される。より好ましくは0.1%以上である。但し、Mo量が1.0%を超えても上記効果が飽和してしまい経済的に無駄である。好ましくは0.8%以下、より好ましくは0.5%以下とする。
Nbは、鋼板の強度上昇及び組織の細粒化に非常に有効な元素であり、特にMoとの複合添加により該効果が十分に発揮される。この様な効果を発揮させるには0.005%以上含有させることが推奨される。より好ましくは0.01%以上である。但し、Nbを過剰に含有させても、これらの効果が飽和して経済的に無駄であるため0.1%以下に抑える。好ましくは0.08%以下である。
Bは、鋼板の強度上昇に有効な元素であり、該効果を発揮させるには0.0002%以上(より好ましくは0.0005%以上)含有させることが好ましい。一方、Bが過剰に含まれていると熱間加工性が劣化するため、0.01%以下(より好ましくは0.005%以下)の範囲で含有させることが好ましい。
Mg:0.0005〜0.01%、及び
REM:0.0005〜0.01%
よりなる群から選択される1種以上>
Ca、Mg、REM(希土類元素)は、鋼板表面の腐食に伴う界面雰囲気の水素イオン濃度の上昇を抑制、即ちpHの低下を抑制して鋼板の耐食性を高めるのに有効な元素である。また、鋼中硫化物の形態を制御して、加工性を高めるのにも有効であり、該効果を十分に発揮させるには、Ca、Mg、REMのいずれの場合も0.0005%以上含有させることが好ましい。一方、過剰に含まれていると加工性が劣化するため、Caは0.005%以下、Mg、REMはそれぞれ0.01%以下に抑えることが好ましい。
仕上温度(FDT):850℃
冷却速度:40℃/s
巻取温度:550℃
<冷延工程>冷延率:50%
<連続焼鈍工程>各供試鋼について、A3点+30℃で120秒間保持した後、平均冷却速度20℃/sで表2中のTo℃まで急速冷却し(空冷)、該To℃で240秒間保持した。その後は室温まで気水冷却した。
上記加工前後の試験片を用いて、下記の通り金属組織の観察を行った。即ち、製品板厚1/4の位置で圧延面と平行な面における任意の測定領域(約50μm×50μm、測定間隔は0.1μm)を対象に観察・撮影し、ベイニティックフェライト(BF)及びマルテンサイト(M)の面積率、残留オーステナイト(残留γ)の面積率を前述した方法に従って測定した。そして任意に選択した2視野において同様に測定し、平均値を求めた。またその他の組織(フェライトやパーライト等)を、全組織(100%)から上記組織の占める面積率を差し引いて求めた。
引張試験は、加工前のJIS5号試験片を用いて行い、引張強度(TS)と伸び(El)を測定した。尚、引張試験の歪速度は1mm/secとした。そして本発明では、上記方法によって測定される引張強度が1180MPa以上の鋼板を対象に、伸びが10%以上のものを「伸びに優れる」と評価した。
耐水素脆化特性は、JIS5号試験片を引張り、加工率3%の変形を付与した後、曲げ部のRが15mmとなる様な曲げ加工を施し、1000MPaの応力を負荷し、5%塩酸水溶液中に浸漬して割れ発生までの時間を測定した。
まず、表1の鋼種記号A、Kの鋼板と比較鋼板を用いてそれぞれ図1に示す様な部品(試験体,ハットチャンネル部品)1を作成し、次の様にして圧壊性試験を行なった。即ち、図1に示す部品のスポット溶接位置2に、先端径6mmの電極から、チリ発生電流よりも0.5kA低い電流を流して、図1に示す通り35mmピッチでスポット溶接を行った。そして図2に示す様に、部品1の長手方向中央部の上方から金型3を押し付けて最大荷重を求めた。また荷重−変位線図の面積から吸収エネルギーを求めた。その結果を表3に示す。
表1の鋼種記号A、Kの鋼板と比較鋼板を用いてそれぞれ図3に示す様な部品(試験体,ハットチャンネル部品)4を作成し、次の様にして耐衝撃特性試験を行なった。尚、図4は、前記図3における部品4のA−A断面図を示している。耐衝撃特性試験は、上記耐圧壊性試験の場合と同様に部品4のスポット溶接位置5にスポット溶接を行った後、図5に模式的に示す通り部品4を土台7にセットし、該部品4の上方から、落錘(質量:110kg)6を高さ11mの位置から落下させて、部品4が40mm変形(高さ方向が収縮)するまでの吸収エネルギーを求めた。その結果を表4に示す。
2,5 スポット溶接位置
3 金型
4 耐衝撃特性試験用部品(試験体)
6 落錘
7 (耐衝撃特性試験用)土台
Claims (6)
- 質量%で、
C :0.25超〜0.60%、
Si:1.0〜3.0%、
Mn:1.0〜3.5%、
P :0.15%以下、
S :0.02%以下、
Al:1.5%以下(0%を含まない)
を満たすと共に、
Cu:0.003〜0.5%、及び/又は
Ni:0.003〜1.0%
を含み、残部が鉄及び不可避不純物からなるものであって、
加工率3%の引張加工後の金属組織が、全組織に対する面積率で、
残留オーステナイト:1%以上、
ベイニティックフェライト及びマルテンサイト:合計で80%以上、
フェライト及びパーライト:合計で9%以下(0%を含む)を満たすと共に、
上記残留オーステナイト結晶粒の平均軸比(長軸/短軸):5以上を満たし、
引張強度が1180MPa以上であることを特徴とする耐水素脆化特性及び加工性に優れた超高強度薄鋼板。 - 質量%で、
C :0.25超〜0.60%、
Si:1.0〜3.0%、
Mn:1.0〜3.5%、
P :0.15%以下、
S :0.02%以下、
Al:0.5%以下(0%を含まない)
を満たすと共に、
Cu:0.003〜0.5%、及び/又は
Ni:0.003〜1.0%
を含み、残部が鉄及び不可避不純物からなるものであって、
加工率3%の引張加工後の金属組織が、全組織に対する面積率で、
残留オーステナイト:1%以上、
ベイニティックフェライト及びマルテンサイト:合計で80%以上、
フェライト及びパーライト:合計で9%以下(0%を含む)を満たすと共に、
上記残留オーステナイト結晶粒の平均軸比(長軸/短軸):5以上を満たし、
引張強度が1180MPa以上であることを特徴とする耐水素脆化特性及び加工性に優れた超高強度薄鋼板。 - 更に、質量%で、
Ti及び/又はVを合計で0.003〜1.0%含む請求項1または2に記載の超高強度薄鋼板。 - 更に、質量%で、
Mo:1.0%以下(0%を含まない)、
Nb:0.1%以下(0%を含まない)
を含む請求項1〜3のいずれかに記載の超高強度薄鋼板。 - 更に、質量%で、
B:0.0002〜0.01%を含む請求項1〜4のいずれかに記載の超高強度薄鋼板。 - 更に、質量%で、
Ca:0.0005〜0.005%、
Mg:0.0005〜0.01%、及び
REM:0.0005〜0.01%
よりなる群から選択される1種以上を含む請求項1〜5のいずれかに記載の超高強度薄鋼板。
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