JPH11106861A - 形状及び加工性に優れる高強度熱延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
形状及び加工性に優れる高強度熱延鋼板及びその製造方法Info
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- JPH11106861A JPH11106861A JP27937997A JP27937997A JPH11106861A JP H11106861 A JPH11106861 A JP H11106861A JP 27937997 A JP27937997 A JP 27937997A JP 27937997 A JP27937997 A JP 27937997A JP H11106861 A JPH11106861 A JP H11106861A
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
マルテンサイトによる強化を利用することなく、80k
gf/mm2 以上の強度を安定して確保できるようにす
ることで、リサイクル性に問題がなく且つ形状及び加工
性に優れる高強度熱延鋼板及び及びその製造方法を提供
する。 【解決手段】重量%で、C:0.08〜0.2%と、M
n:1〜2.5%と、Si≦1%と、P≦0.05%
と、S≦0.01%と、sol.Al:0.01〜0.
1%と、N≦0.01%と、Ti:0.05〜0.2%
と、Nb:0.005〜0.04%とを含有し、且つ下
記(1)式を満足し、残部がFe及び不可避的不純物か
らなることを特徴とする。 {(Nb%/92.9)/(Ti%/47.9)}≦
0.13 …(1)
Description
ターコア用材料や自動車足廻り用材料などに好適な、形
状及び加工性に優れる高強度熱延鋼板及びその製造方法
に関する。
廻り用材料に使用される高強度熱延鋼板には、安定して
所定の強度が得られていることと良好な延性や伸びフラ
ンジ性等の加工性が確保されていることに加え、優れた
加工精度を得るために良好な形状が要求される。
レベルの析出強化型熱延鋼板については、Nb,Ti等
の炭化物形成元素の単独添加によっても、所定の強度を
確保することは比較的容易である。これに対し、80k
gf/mm2 以上の強度レベルの析出強化型熱延鋼板の
製造においては、一種類の炭化物形成元素の添加では強
度上昇量に飽和点が存在し、強度を確保することは困難
であるため、二種類以上の元素を複合添加することで強
度を確保する技術が提案されている。例えば、特開平7
−48648号公報にNbとTiの複合添加で、組織は
ベイニティックフェライトを主体とした、強度及び延性
に優れる鋼板が公開されている。
を添加した伸びフランジ性に優れる鋼板が、特開平7−
070696号公報に公開されている。この技術は、C
uを添加してNbCやTiCの析出と同時にε−Cuを
析出させることで、NbCやTiCを微細分散させ、強
度を確保すると同時に伸びフランジ性を向上させるもの
である。
上の微量添加元素の複合添加による析出強化と組織強化
の複合強化により、強度を確保する方法も提案されてい
る。例えば特開平5−179396号公報に、NbCや
TiCを析出させたフェライトとマルテンサイト及び残
留オーステナイトからなる組織とした、低YRで延性に
優れる鋼板が公開されている。
8648号公報のようなNb、Tiの複合添加を利用す
る場合、後述するようにNb及びTi含有量のわずかな
変動によって強度が低下し、安定して所定の強度を確保
できないという問題がある。また、特開平7−0706
96号公報のCu添加鋼板はリサイクル性に劣るという
問題があり、環境問題が重視されている今日においては
積極的に活用すべき手段であるとはいい難い。さらに、
特開平5−179396号公報のような組織を有する鋼
板を製造するには、実質的に巻取温度を390〜475
℃まで下げる必要があるので、薄鋼板では形状が劣化し
矯正により生産効率が低下するばかりか矯正量の増加に
伴い延性が低下し加工性が劣化するという問題がある。
の高強度熱延鋼板を、形状及び加工性を損なうことなく
安定に製造する技術は未だ確立されていないのが現状で
ある。
NbとTiの複合添加をベースに、Cu添加やマルテン
サイトによる強化を利用することなく、80kgf/m
m2以上の強度を安定して確保できるようにすること
で、リサイクル性に問題がなく且つ形状及び加工性に優
れる高強度熱延鋼板及びその製造方法を提供することに
ある。
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。
C:0.08〜0.2%と、Mn:1〜2.5%と、S
i≦1%と、P≦0.05%と、S≦0.01%と、s
ol.Al:0.01〜0.1%と、N≦0.01%
と、Ti:0.05〜0.2%と、Nb:0.005〜
0.04%とを含有し、且つ下記(1)式を満足し、残
部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とす
る、形状及び加工性に優れる高強度熱延鋼板である。
らに、Cr:0.1〜1%を含有することを特徴とす
る、上記(1)に記載の形状及び加工性に優れる高強度
熱延鋼板である。
たは(2)に記載の組成を有する鋼であって、フェライ
ト中の平均径100nm以上の(Nb,Ti)C及び
(Ti,Nb)Nが、体積率で0.05%以下であるこ
とを特徴とする、形状及び加工性に優れる高強度熱延鋼
板である。 (4)本発明の製造方法は、上記(1)乃至(3)のい
ずれかに記載の組成を有する鋼板を製造する方法におい
て、連続鋳造スラブを、1200℃以上に加熱後熱間圧
延を開始し又は鋳造後直送圧延を行い、次いでAr3 点
〜880℃の仕上圧延温度で熱間圧延を終了する工程
と、仕上圧延された鋼板をランアウトテーブル上で冷却
して巻き取る際に、ランアウトテーブル上での中間温度
を500〜600℃に制御し、480〜550℃の温度
で巻き取る工程と、を備えたことを特徴とする、形状及
び加工性に優れる高強度熱延鋼板の製造方法である。
するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示す新規知見
を得た。
度を高める効果があると考えて複合添加されていたが、
図1に示すように、逆に強度が低下してしまう複合割合
(Nb/Ti)が存在し、安定して強度を確保するため
には、Nb/Tiを適正範囲に調整することが必要不可
欠であることを発見した。なお、図1中のデータは、
0.08%C−0.3%Si−1.3%Mn及び0.1
3%C−0.5%Si−1.8%Mn−0.2%Crを
基本組成としたものに、NbとTiをNb/92.9+
Ti/47.9=0.0027の一定範囲内でNb/T
iを変化させて添加したものに本発明の製造方法を適用
した結果である。すなわち、NbとTiの複合添加で
は、フェライト中にTiC,(Nb,Ti)C及び(T
i,Nb)Nが析出するが、図3及び図4に示すよう
に、TiCの寸法が数十nmであるのに対し、(Ti,
Nb)Nや(Nb,Ti)Cは100nm以上と粗大で
ある。このため、析出強化に寄与する主要析出物はTi
Cであるが、Nb/Tiが高い鋼板では、(Ti,N
b)Nや(Nb,Ti)Cの析出量がTiCに比べ相対
的に増加するため、強度が低下してしまうのである。し
たがって、Nb/Tiを適正範囲に制御することによ
り、十分な析出強化量が安定して得られるため、巻取温
度を下げることによる組織強化やCu添加も必要とせ
ず、安定して高強度を得ることができる。
i,Nb)Nの存在量を低減することにより、延性を高
めることができることも知見した。図2は、強度−延性
バランス(TS×El)に及ぼす粗大(平均径100n
m以上)(Nb,Ti)C及び(Ti,Nb)Nの存在
量の影響を示したものであるが、体積率で0.05%超
えて存在すると強度−延性バランスが著しく低下してし
まうことを発見した。
Nb,Ti複合添加鋼板のNb/Ti添加比を一定範囲
内に制御して、フェライト中の粗大なTi,Nb系炭窒
化物の析出量を抑制することによりTiCの析出強化効
果を安定させ、さらに形状を損なわない高めの温度(4
80〜550℃)でフェライト中にTiCを微細析出さ
せるために、仕上圧延温度、ランアウトテーブル上での
中間温度、及び巻取り温度を一定範囲内に制御するよう
にして、80kgf/mm2 以上の強度を安定して確保
しつつ、形状及び加工性に優れる高強度熱延鋼板及びそ
の製造方法を見出し、本発明を完成させた。
を下記範囲に限定することにより、NbとTiの複合添
加をベースに、Cu添加やマルテンサイトによる強化を
利用することなく、80kgf/mm2 以上の強度を安
定して確保できるようにすることで、リサイクル性に問
題がなく且つ形状及び加工性に優れる高強度熱延鋼板及
びその製造方法を提供することができる。
由、及び製造条件の限定理由について説明する。
けるような80kgf/mm2 以上の高強度を得るため
には少なくとも0.08%は必要であるが、過剰に添加
すると鋼中のセメンタイトが増加してしまい伸びフラン
ジ性を劣化させてしまうので、その添加量の上限は0.
2%である。
り、80kgf/mm2以上の高強度を得るためには少
なくとも1%は必要であるが、過剰な添加はコスト高と
なり経済的に不利であるので、その添加量の上限は2.
5%である。
元素であるが、過剰な添加は表面性状を劣化させるので
その添加量の上限は1%である。
ると加工性及び溶接性の劣化を招くので、その添加量の
上限は0.05%である。
鋼中含有量の上限は0.01%である。 sol.Al:0.01〜0.1% 脱酸剤として必要な元素であり、そのためには0.01
%は必要であるが、過剰の添加は伸びフランジ性を劣化
させるので、その添加量の上限は0.1%である。
i,Nb)Nの析出量が増加してしまい、強度確保が困
難となるので、その鋼中含有量の上限は0.01%であ
る。 Ti:0.05〜0.2%,Nb:0.005〜0.0
4%、且つ{(Nb%/92.9)/(Ti%/47.
9)}≦0.13 Ti,Nbは本発明において最も重要な元素であり、T
iは微細TiCとしてフェライト中に析出させ鋼板の強
度を確保するためには、少なくとも0.05%は必要で
あるが、過剰の添加はコスト高となり経済的に不利であ
るので、その添加量の上限は0.2%である。
抑制し、圧延後の冷却時にベイナイト組織を得るために
必要であり、そのためには0.005%は必要である
が、過剰な添加は鋼中に粗大な(Ti,Nb)Nや(N
b,Ti)Cを多量に析出させ強度確保が困難となるの
で、その添加量の上限は0.04%であり、かつTiと
Nbの添加量割合は{(Nb%/92.9)/(Ti%
/47.9)}≦0.13を満足するものとする。前記
図1で説明したように、{(Nb%/92.9)/(T
i%/47.9)}が0.13を超えると、強度が低下
してしまい所望の強度(80kgf/mm2 以上)が得
られないためである。
イト中の平均径100nm以上の粗大な(Nb,Ti)
C及び(Ti,Nb)Nの体積率を0.05%以下とす
ることが好ましい。前記図2で説明したように、粗大な
(Nb,Ti)C及び(Ti,Nb)Nが体積率で0.
05%を超えると、強度−延性バランスが著しく低下し
てしまうためである。
に、鋼板の加工性を高めるために、Crを以下の範囲で
含有してもよい。
であり、効果を得るためには0.1%以上必要である
が、過剰の添加はコスト高となり経済的に不利であるの
でその添加量の上限は1%である。
ける鋼板は必要に応じて、伸びフランジ性の向上のため
Caを0.01%以下、耐食性向上のためMo、Ni、
Cuをそれぞれ1%以下よりなる群から選ばれる少なく
とも一種以上をそれぞれ含有しても構わない。なお、本
発明における鋼板の組織は、延性及び伸びフランジ性の
観点から、TiCの微細析出によって強化したフェライ
トとベイナイトまたは微細パーライトが混在するものが
好ましい。上記の成分範囲に調整することにより、Nb
とTiの複合添加をベースに、Cu添加やマルテンサイ
トによる強化を利用することなく、80kgf/mm2
以上の強度を安定して確保しつつ、リサイクル性に問題
がなく且つ形状及び加工性に優れる高強度熱延鋼板を得
ることが可能となる。
より製造することができる。
て溶製した後、連続鋳造によりスラブにした後、120
0℃以上に加熱後熱間圧延を開始するか、あるいは鋳造
後直送圧延を行い、Ar3 点〜880℃の仕上圧延温度
で熱間圧延を終了する。その後、ランアウトテーブル上
で冷却して巻き取る際に、ランアウトテーブル上での中
間温度を500〜600℃に制御し、480〜550℃
の温度で巻き取る。
bの析出物を一旦鋼中に再固溶させる必要があり、その
ためのスラブ加熱温度は1200℃以上は必要である。
80℃ 本発明のように、480〜550℃という形状を損なわ
ない高めの巻取温度で、延性及び伸びフランジ性を損な
う粗大パーライトの生成を抑制するためには、仕上圧延
終了後ランアウトテーブル上での冷却を開始するまでの
間にオーステナイトの静的再結晶を抑制して、変形帯や
双晶を多量に含有した未再結晶オーステナイトとする必
要がある。これは加工歪が残存したオーステナイト粒か
ら冷却することにより、480℃の巻取温度においても
容易にベイナイトが生成するためで、このためにはFT
は880℃以下とする必要がある。但し、フェライト域
での圧延となってしまうと、粗大なフェライト(α)展
伸粒が生成し延性及び強度が低下してしまうので、FT
はAr3 点以上である必要がある。 中間温度(MT):500〜600℃ 本発明においては、フェライト中にTiCを微細に析出
させる必要があり、このTiCの析出はAr3 変態の進
行と同時に生じている。そのため、強度確保のためには
ランアウトテーブル上での冷却中に十分な量のTiCを
析出させる必要があり、そのためにMTは500℃以上
が必要である。但し、MTが高すぎるとランアウトテー
ブル上での冷却速度が遅くなり、粗大なパーライトが生
成するので、その上限は600℃である。 巻取温度(CT):480〜550℃ CTが550℃を超えると、TiCが粗大化して強度を
確保することができない。但し、CTが480℃未満で
は形状が劣化してしまうので、その下限は480℃であ
る。本発明の対象は通常の熱延鋼板以外に、酸洗熱延鋼
板や熱延鋼板に亜鉛めっきや錫めっきなどを施した表面
処理鋼板を含む。
もよく、上記原理から、スラブを一旦冷却することなく
連続鋳造後に直送圧延を行っても同様な効果を得ること
ができる。以下に本発明の実施例を挙げ、本発明の効果
を立証する。
No.1〜7,11〜16、比較鋼:No.8〜10,
17〜20)を実験室真空溶解炉にて溶製後圧延を行
い、30mm厚のスラブを作製した。これらのスラブを
1200〜1250℃にて2時間保持後、あるいは一部
のスラブについては直送にて熱間圧延を行い、およそ8
40〜870℃の範囲で圧延を終了し、2.3mm厚ま
で圧延した。次いで鋼板をガス冷却装置でおよそ550
〜580℃の範囲の中間温度まで冷却速度約20℃/秒
で冷却後、直ちに約30℃/秒で500〜530℃の範
囲の巻取処理相当温度まで冷却後その温度で1時間保持
した。このようにして得られた鋼板について引張試験及
び組織観察を行った。また、本発明鋼No.1〜7及び
11〜16の鋼板については、これらから薄膜を作製し
てTEM観察を行い、粗大な(Nb,Ti)C及び(T
i,Nb)Nの同定とサイズ測定を行い、その体積率を
求めた。
は、本発明とは異なる製造条件にて製造した鋼板につい
ての結果も比較例(No.8〜10,17〜20,
4’,5’,7’,12’,11”)として示した。具
体的には、比較例No.4’は仕上温度を高めたもの、
比較例No.7’はスラブ加熱温度を下げたもの、比較
例No.5’は巻取温度を高めたもの、比較例No.1
2’は中間温度までの冷却速度を5℃/秒と遅くした上
で中間温度を高めたもの、比較例No.11”は中間温
度を下げたもの(つまり中間温度にて冷却速度を変化さ
せることなく巻取温度まで冷却したもの)である。また
本発明例No.6’とNo.11’は、本発明鋼No.
6とNo.11のスラブを直送にて熱間圧延をした結果
である。
NbとTiの複合添加では、Nb/Tiを調整すること
により、80kgf/mm2 (約785MPa)以上の
強度を容易に確保することができ、直送にて熱間圧延を
開始してもその効果が同様に得られることがわかる。
5’では、フェライト中に析出した微細TiCが、粗大
化してしまい十分な強度が得られなかった。中間温度を
下げた比較例No.11”では、十分な量の微細TiC
の析出が起こらなかったので、強度を確保することがで
きなかった。スラブ加熱温度を下げた比較例No.7’
では、スラブ冷却時に析出したNb、Tiの炭窒化物の
固溶が不十分であったため、強度の確保ができなかっ
た。FT(仕上圧延温度)を高くした比較例No.4’
では、オーステナイトの再結晶が進行したため、また中
間温度を高めた比較例No.12’でも、中間温度まで
の冷却速度が遅いために、加工性を劣化させる粗大なパ
ーライトが生成した。また、比較例No.8〜10,1
7〜20は本発明の製造条件を満たしているが、鋼の成
分が本発明の範囲から外れているため、所望の強度を確
保できていないか、または強度−延性バランスが劣って
いる。
延性バランスについても、100nm以上の粗大な(N
b,Ti)C及び(Ti,Nb)Nの体積率(ρ)が
0.05%以下であれば優れたものとなることがわか
る。
鋼組成及び製造条件を特定することにより、Nb及びT
iの複合添加をベースにCu添加やマルテンサイトによ
る強化を利用することなしに80kgf/mm2 以上の
強度を安定して確保し、リサイクル性に問題がなく且つ
形状が良好で、しかも加工性に優れた高強度熱延鋼板が
得られる。
ジ性等の加工性に加え、優れた加工精度を得るために良
好な形状が要求される発電器のモーターコア用材料や自
動車足廻り用材料などに適用することができ、産業上非
常に有効な技術である。
引張強さ(TS)との関係を示す図。
大な(Nb,Ti)C及び(Ti,Nb)Nの体積率と
強度−延性バランス(TS×EL)との関係を示す図。
鏡写真。
の透過電子顕微鏡写真。
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.08〜0.2%と、
Mn:1〜2.5%と、Si≦1%と、P≦0.05%
と、S≦0.01%と、sol.Al:0.01〜0.
1%と、N≦0.01%と、Ti:0.05〜0.2%
と、Nb:0.005〜0.04%とを含有し、且つ下
記(1)式を満足し、残部がFe及び不可避的不純物か
らなることを特徴とする、形状及び加工性に優れる高強
度熱延鋼板。 {(Nb%/92.9)/(Ti%/47.9)}≦0.13 …(1) - 【請求項2】 鋼成分として、重量%でさらに、Cr:
0.1〜1%を含有することを特徴とする、請求項1に
記載の形状及び加工性に優れる高強度熱延鋼板。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の組成を有する
鋼であって、 フェライト中の平均径100nm以上の(Nb,Ti)
C及び(Ti,Nb)Nが、体積率で0.05%以下で
あることを特徴とする、形状及び加工性に優れる高強度
熱延鋼板。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の組成
を有する鋼板を製造する方法において、 連続鋳造スラブを、1200℃以上に加熱後熱間圧延を
開始し又は鋳造後直送圧延を行い、次いでAr3 点〜8
80℃の仕上圧延温度で熱間圧延を終了する工程と、 仕上圧延された鋼板をランアウトテーブル上で冷却して
巻き取る際に、ランアウトテーブル上での中間温度を5
00〜600℃に制御し、480〜550℃の温度で巻
き取る工程と、 を備えたことを特徴とする、形状及び加工性に優れる高
強度熱延鋼板の製造方法。
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JP27937997A JP3885314B2 (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 形状及び加工性に優れる高強度熱延鋼板の製造方法 |
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