JP5531757B2 - 高強度鋼板 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
自動車用部材に供される鋼板は、高強度であるだけでは不十分であり、プレス成形性や化成処理性を満足するものでなければならない。
高強度鋼板の曲げ性の改善については、例えば、特許文献1に、粗大酸化物の個数を制限して曲げ性を改善した冷延鋼板が開示されている。また、特許文献2には、鋼材を1250℃以上の高温に10時間以上の長時間保持する溶質化処理によって、偏析が低減されて鋼材を均質化する技術が開示されている。
すなわち、特許文献1の技術では、上述した凝固偏析による不均一組織を軽減しないため、曲げ性や衝突性が十分には確保できない。また、特許文献2に記載された方法は、長時間の溶質化処理を必要とする点で生産性に劣るため、その適用は制限される。また、SiとMnの比を規定することにより酸化物の生成形態を制御することは容易でないので、特許文献3に記載された方法によって良好な化成処理性を安定して得ることは困難であった。
すなわち、曲げ性の劣化は前述したとおり、凝固偏析に起因する不均一組織の形成の影響が大きいのであるが、Biを含有させることにより不均一組織の形成を効果的に抑制することができることを新たに知見した。また、Biを含有させた鋼板について化成処理性を検討したところ、Al含有量の影響が大きく、従来のAlキルド鋼が含有するAl量よりもさらに含有量を下げることにより、化成処理性が著しく改善することを新たに知見した。すなわち、Biを含有させるとともにAl含有量を抑制することにより、曲げ性および化成処理性に優れた高強度鋼板を得ることができることを新たに知見したのである。
(1)質量%で、C:0.03%以上0.30%以下、Si:0.02%以上2.5%以下、Mn:0.9%以上3.5%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.002%以上0.010%未満、N:0.02%以下およびBi:0.0001%以上0.05%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなるとともに、SiおよびMnの合計含有量が1.0%以上5.0%以下である化学組成を有することを特徴とする高強度鋼板。
1.化学組成
C:0.03%以上0.30%以下
Cは、鋼板を高強度化する作用を有する。C含有量が0.03%未満では上記作用を得ることが困難である。したがって、C含有量は0.03%以上とする。一方、C含有量が0.30%超では靱性や溶接性の低下が著しくなる。したがって、C含有量は0.30%以下とする。
Siは、鋼板を高強度化する作用を有する。また、フェライトを強化し、鋼組織を均一化し、加工性を改善するのに作用を有する。Si含有量が0.02%未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Si含有量は0.02%以上とする。好ましくは0.6%以上である。一方、Si含有量が2.5%超では靱性や溶接性の低下が著しくなる。したがって、Si含有量は2.5%以下とする。
Mnは、変態強化を促進して鋼板を高強度化する作用を有する。Mn含有量が0.9%未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Mn含有量は0.9%以上とする。好ましくは1.3%以上である。一方、Mn含有量が3.5%超では、靱性や溶接性の低下が著しくなる。したがって、Mn含有量は3.5%以下とする。好ましくは3.0%以下である。
上述したSiおよびMnの作用により、所望の加工性と高強度を得るために、SiおよびMnの合計含有量を1.0%以上とする。一方、靱性と溶接性を確保するために、SiおよびMnの合計含有量を5.0%以下とする。
Pは、不純物として含有され、靱性を劣化させる。したがって、P含有量は0.1%以下とする。
Sは、不純物として含有され、鋼中にMnSを形成して曲げ性を劣化させる。したがって、S含有量は0.01%以下とする。
Alは、本発明において重要な元素である。Alは、鋼中の酸素量を低減して鋼板を健全化する作用を有する。製鋼工程において溶鋼に添加され、鋼中の酸素量低減に用いられたAlは酸化物となり、余剰となったAlはsol.Alとして鋼中に残存する。したがって、上記作用による効果を得るためにsol.Al含有量を0%超とする。一方、Alは易酸化元素であるため、鋼中にsol.Alとして残存するAlは、鋼板表面にSiやMnとの複合酸化物を形成する。そして、鋼板表面に付着した酸化物は化成被膜の形性を阻害するため化成処理性の低下を招く。したがって、Alは鋼中の酸素量を低減するため製鋼工程において溶鋼に添加されるのであるが、その添加量はsol.Alとして残存するAlが極力少量となるように制限することが必要である。このため、sol.Al含有量は0.010%未満とする。好ましくは0.009%以下である。
Nは、不純物として含有され、連続鋳造過程において鋼中に窒化物を形成してスラブのひび割れを誘発する。したがって、N含有量は0.02%以下とする。
SiやMnを多量に含有すると、これらの元素が鋼板表面にミクロ偏析し、硬さが不均一なバンド組織が発達して、鋼板の曲げ性を低下させる。これを抑制するには、Biの含有が有効であり、Biは本発明において重要な元素である。Biは、凝固界面に濃化してデンドライト間隔を狭くし、凝固偏析を小さくする作用を有する。Bi含有量が0.0001%未満では、上記作用による効果が十分に得られない。したがって、Bi含有量は0.0001%以上とする。好ましくは0.0003%以上である。一方、Bi含有量が0.05%超では表面品質の劣化を招く。したがって、Bi含有量は0.05%以下とする。好ましくは0.01%以下、さらに好ましくは0.0050%以下である。
Ti、NbおよびVは、再結晶を遅らせて結晶粒を微細化させることにより、鋼板の加工性を向上させる作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかしながら、Ti含有量は0.30%超としても、Nb含有量は0.30%超としても、V含有量は0.4%超としても、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ti含有量は0.30%以下、Nb含有量は0.30%超以下、V含有量は0.4%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素を0.003%以上含有させることが好ましい。
CrおよびMoは、Mnと同様にオ−ステナイトを安定化することで変態強化を促進する働きがあり、鋼板の高強度化する作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種を含有させてもよい。しかしながら、Cr含有量を2.0%超としても、また、Mo含有量を2.0%超としても、化成処理性の低下が著しくなる。したがって、CrおよびMの含有量はいずれも2.0%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素を0.003%以上含有させることが好ましい。
CuおよびNiは、腐食抑制効果があり、表面に濃化し水素の侵入を抑え、遅れ破壊を抑制する作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種を含有させてもよい。しかしながら、Cu含有量を2.0%超としても、また、Ni含有量を2.0%超としても、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、CuおよびNiの含有量はいずれも2.0%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素を0.003%以上含有させることが好ましい。
Bは、粒界からの核生成を抑えて焼き入れ性を高めることにより、鋼板を高強度化する作用を有する。したがって、含有させてもよい。しかしながら、B含有量を0.015%超としても上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、B含有量は0.015%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、0.0001%以上含有させることが好ましい。
Caは、鋼中のSと結合して硫化物を球状化させることにより、局部延性を向上させる作用を有する。したがって、含有させてもよい。しかしながら、Ca含有量を0.01%超としても上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ca含有量は0.01%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、0.0001%以上含有させることが好ましい。
本発明の高強度鋼板の好適な製造条件について以下に記載する。
上記化学組成を有するスラブを1050℃以上に加熱後粗圧延を開始し、粗圧延終了後、そのまま或いは必要に応じて粗バ−を加熱または温度保定を施してから仕上圧延を開始し、仕上温度740〜1030℃で圧延を終了後、平均冷却速度5℃/s以上で冷却し、740℃以下で巻き取る熱間圧延を施すのが好ましい。
熱間圧延に際し、加熱炉に装入するスラブは“鋳造後の高温状態にあるスラブ”でも“室温で放置されたスラブ”でも構わない。
このようにして、本発明により、従来の技術では製造することが困難であった、曲げ性および化成処理性に優れる高強度鋼板が提供される。
表1に示す化学組成を有する鋼を実験炉で溶製し、厚みが40mmのスラブを作製した。さらに、表2に示す条件にて熱間圧延を施し、その後酸洗を施し、さらに冷間圧延を施し、板厚が1.2mmの冷延鋼板とした。熱延の巻取温度は、その温度の炉に30分以上装入した後、20℃/時の冷却速度で300℃以下の温度域まで炉冷することによりシミュレートした。このようにして得られた冷延鋼板から熱処理用試験材を採取し、表3に示す条件で連続焼鈍設備におけるヒートパターンに相当する焼鈍を行った。
○(合格):割れおよび凹凸の双方について観察されない、
△(不合格):割れは観察されないが凹凸は観察される、および
×(不合格):割れが観察される。
○(合格):すけの面積比率が5%未満、
△(不合格):すけの面積比率が5%以上20%以下、および
×(不合格):すけの面積比率が20%超。
これに対し、Al含有量が本発明範囲を超えた供試材No.16〜21は化成処理性に劣る結果となった。Biを含有しない供試材No.22〜27は、曲げ後の表面に凹凸や割れが発生し、曲げ性に劣った。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.03%以上0.30%以下、Si:0.02%以上2.5%以下、Mn:0.9%以上3.5%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.002%以上0.010%未満、N:0.02%以下およびBi:0.0001%以上0.05%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなるとともに、SiおよびMnの合計含有量が1.0%以上5.0%以下である化学組成を有することを特徴とする高強度鋼板。
- 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、Ti:0.30%以下、Nb:0.30%以下およびV:0.4%以下からなる群から選択される1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の高強度鋼板。
- 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、Cr:2.0%以下およびMo:2.0%以下からなる群から選択される1種または2種を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の高強度鋼板。
- 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、Cu:2.0%以下およびNi:2.0%以下からなる群から選択される1種または2種を含有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の高強度鋼板。
- 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、B:0.015%以下を含有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の高強度鋼板。
- 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.01%以下を含有することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の高強度鋼板。
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