WO2024128284A1 - 鋼板 - Google Patents
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Classifications
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
Definitions
- This disclosure relates to steel sheets, and more specifically, to steel sheets that can be used as materials for mechanical parts, such as automotive parts.
- Steel plates with a high C content are used as materials for mechanical parts, such as automobile parts.
- the method for manufacturing these mechanical parts using such steel plates as materials is as follows.
- the steel plate is cold worked to form it into the shape of the mechanical part. After cold working, the steel plate is quenched and tempered. Through the above manufacturing process, high-strength mechanical parts are manufactured.
- Patent Document 1 In order to increase the strength of machine parts, it is necessary to improve the hardenability of the steel plate that is the material for the machine parts. Therefore, steel plates with improved hardenability are proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2.
- the steel plate disclosed in Patent Document 1 contains, in mass%, C: 0.20 to 0.40%, Si: 0.10% or less, Mn: 0.50% or less, P: 0.03% or less, S: 0.010% or less, sol.Al: 0.10% or less, N: 0.0050% or less, and B: 0.0005 to 0.0050%, and further contains at least one of Sb, Sn, Bi, Ge, Te, and Se in a total amount of 0.002 to 0.030%, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
- the proportion of the amount of solid-solution B in the B content is 70% or more.
- the microstructure is composed of ferrite and cementite.
- the cementite density in the ferrite grains is 0.08 pieces/ ⁇ m 2 or less.
- the amount of solid-solution B is secured, thereby improving the hardenability.
- the steel plate disclosed in Patent Document 2 contains, by mass%, C: 0.10% to 0.33%, Si: 0.01% to 0.50%, Mn: 0.40% to 1.25%, P: 0.03% to 0.01%, sol. Al: 0.10% to 0.01%, N: 0.01% to 0.50%, and Cr: 0.50% to 1.50%, with the remainder being Fe and unavoidable impurities, and has a microstructure containing ferrite and carbides.
- the volume ratio of ferrite and carbides to the entire microstructure is 90% or more, and the volume ratio of pro-eutectoid ferrite to the entire microstructure is 20% to 80%.
- the Mn concentration in the carbides is 0.10 mass% or more and 0.50 mass% or less, and the ratio of the number of carbides with a grain size of 1 ⁇ m or more to the total number of carbides is 30% or more and 60% or less.
- the Mn concentration in the carbides is reduced. This makes it easier for the carbides to dissolve during quenching. As a result, the hardenability is improved.
- steel sheets with a C content of 0.50% or more are often used as materials for mechanical parts such as springs and washers.
- mechanical parts such as springs and washers.
- the steel sheets as materials are subjected to bending processing. Therefore, the steel sheets as materials are required to have high bendability.
- the mechanical parts have high strength after quenching. Therefore, the mechanical parts are required to have high hydrogen embrittlement resistance.
- Patent Document 1 nor Patent Document 2 discusses bendability and hydrogen embrittlement resistance.
- the objective of this disclosure is to provide a steel sheet that has excellent bendability and excellent hardenability, and that has excellent resistance to hydrogen embrittlement when used as a mechanical part.
- the steel sheet according to the present disclosure has In mass percent, C: 0.50 to 0.90%, Si: 0.10 to 0.50%, Mn: 0.20 to 1.30%, P: 0.100% or less, S: 0.100% or less, Al: 0.100% or less, Cr: 0.01 to 1.20%, N: 0.0150% or less, Mo: 0 to 0.500%, Ni: 0 to 1.000%, B: 0 to 0.0100%, V: 0 to 0.500%, Nb: 0 to 0.500%, Ti: 0 to 0.150%, Cu: 0 to 0.15%, W: 0 to 0.15%, Ta: 0 to 0.15%, Sn: 0 to 0.050%, Sb: 0 to 0.050%, Co: 0 to 0.050%, As: 0 to 0.050%, Mg: 0 to 0.050%, Y: 0 to 0.050%, Zr: 0 to 0.050%, La: 0 to 0.050%, Ce: 0 to 0.050%, Ca:
- the total area ratio of ferrite and cementite particles is 95% or more,
- the average grain size of the ferrite is 20.0 ⁇ m or less,
- the average particle size of the cementite particles is 1.50 ⁇ m or less.
- a spheroidization rate which is a ratio of the total number of the spherical cementite particles to the total number of the cementite particles, is 85% or more.
- the steel plate disclosed herein has excellent bendability and excellent hardenability, and when used as a mechanical part, it has excellent resistance to hydrogen embrittlement.
- the inventors have conducted research into steel plates that have excellent hardenability and bendability, and that provide excellent resistance to hydrogen embrittlement when used in machine parts. As a result, the inventors have made the following findings.
- the inventors investigated the improvement of hardenability and bendability in steel plate with a C content of 0.50% or more, and the improvement of hydrogen embrittlement resistance when used as a mechanical part, from the viewpoint of chemical composition.
- the inventors found that the following composition, by mass%, was obtained: C: 0.50-0.90%, Si: 0.10-0.50%, Mn: 0.20-1.30%, P: 0.100% or less, S: 0.100% or less, Al: 0.100% or less, Cr: 0.01-1.20%, N: 0.0150% or less, Mo: 0-0.500%, Ni: 0-1.000%, B: 0-0.0100%, V: 0-0.500%, Nb: 0-0.500%, Ti: 0-0.150%, Cu: 0-0.15%, W: 0-0.15%, T ...
- the inventors first investigated means for improving the hardenability of the microstructure of steel sheet during quenching.
- the microstructure of steel sheet having the above-mentioned chemical composition is substantially composed of ferrite and cementite particles.
- the cementite particles in the steel sheet are easily dissolved during quenching.
- the particle diameter of the cementite particles is small. In the case of steel sheet having the above-mentioned chemical composition, it is effective to make the average particle diameter of the cementite particles 1.50 ⁇ m or less.
- the inventors further investigated means for improving the bendability of the microstructure of the steel sheet.
- it is effective to increase the spheroidization rate of the cementite particles and to make the average grain size of the ferrite an appropriate size. Therefore, in the steel sheet of this embodiment, the spheroidization rate of the cementite particles is set to 85% or more, and the average grain size of the ferrite is set to 20.0 ⁇ m or less.
- the present inventors have further studied and found that, when the C content at a depth of 50 ⁇ m from the surface of a steel plate in the plate thickness direction is [C]s and the C content at the center position in the plate thickness direction of the steel plate is [C]c, if the C concentration ratio F1 defined by formula (1) is 0.50 or less, the steel plate can have excellent bendability, and a mechanical part manufactured using the steel plate as a material can have excellent hydrogen embrittlement resistance.
- F1 [C]s / [C]c (1)
- the steel plate of this embodiment was completed based on the above-mentioned technical concept and has the following configuration.
- the steel plate of the first configuration is In mass percent, C: 0.50 to 0.90%, Si: 0.10 to 0.50%, Mn: 0.20 to 1.30%, P: 0.100% or less, S: 0.100% or less, Al: 0.100% or less, Cr: 0.01 to 1.20%, N: 0.0150% or less, Mo: 0 to 0.500%, Ni: 0 to 1.000%, B: 0 to 0.0100%, V: 0 to 0.500%, Nb: 0 to 0.500%, Ti: 0 to 0.150%, Cu: 0 to 0.15%, W: 0 to 0.15%, Ta: 0 to 0.15%, Sn: 0 to 0.050%, Sb: 0 to 0.050%, Co: 0 to 0.050%, As: 0 to 0.050%, Mg: 0 to 0.050%, Y: 0 to 0.050%, Zr: 0 to 0.050%, La: 0 to 0.050%, Ce: 0 to 0.050%, Ca:
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- the average grain size of the ferrite is 20.0 ⁇ m or less,
- the average particle size of the cementite particles is 1.50 ⁇ m or less.
- a spheroidization rate which is a ratio of the total number of the spherical cementite particles to the total number of the cementite particles, is 85% or more.
- the steel plate of the second configuration is A steel plate having a first configuration, Mo: 0.001 to 0.500%, Ni: 0.001 to 1.000%, and B: 0.0001 to 0.0100%.
- the steel plate of the third configuration is A steel plate having a first or second configuration, V: 0.001 to 0.500%, Nb: 0.001 to 0.500%, and Ti: 0.001 to 0.150%.
- the steel plate of the fourth configuration is A steel plate having any one of the first to third configurations, Cu: 0.01 to 0.15%, W: 0.01 to 0.15%, Ta: 0.01 to 0.15%, Sn: 0.001 to 0.050%, Sb: 0.001 to 0.050%, Co: 0.001 to 0.050%, As: 0.001 to 0.050%, Mg: 0.001 to 0.050%, Y: 0.001 to 0.050%, Zr: 0.001 to 0.050%, La: 0.001 to 0.050%, Ce: 0.001 to 0.050%, and Ca: 0.001 to 0.050%.
- the steel plate of this embodiment satisfies the following features 1 to 6.
- the chemical composition is, in mass%, C: 0.50-0.90%, Si: 0.10-0.50%, Mn: 0.20-1.30%, P: 0.100% or less, S: 0.100% or less, Al: 0.100% or less, Cr: 0.01-1.20%, N: 0.0150% or less, Mo: 0-0.500%, Ni: 0-1.000%, B: 0-0.0100%, V: 0-0.500%, Nb: 0-0.500%, Ti: 0- 0.150%, Cu: 0-0.15%, W: 0-0.15%, Ta: 0-0.15%, Sn: 0-0.050%, Sb: 0-0.050%, Co: 0-0.050%, As: 0-0.050%, Mg: 0-0.050%, Y: 0-0.050%, Zr: 0-0.050%, La: 0-0.050%, Ce: 0-0.050%, Ca: 0-0.050%, and the balance
- the total area ratio of ferrite and cementite particles is 95% or more.
- the average grain size of ferrite is 20.0 ⁇ m or less.
- the average particle size of the cementite particles is 1.50 ⁇ m or less.
- the spheroidization rate which is the ratio of the total number of spherical cementite particles to the total number of cementite particles, is 85% or more.
- C 0.50 to 0.90% Carbon (C) enhances the hardenability of steel plate.
- C Carbon
- the lower limit of the C content is preferably 0.52%, more preferably 0.55%, and further preferably 0.60%.
- the upper limit of the C content is preferably 0.88%, more preferably 0.85%, and further preferably 0.80%.
- the C content is preferably in the range of, for example, 0.52 to 0.88%, more preferably 0.55 to 0.85%, and even more preferably 0.60 to 0.80%.
- Si 0.10 to 0.50%
- Silicon (Si) deoxidizes steel during the steelmaking stage of the steel sheet manufacturing process.
- Si also increases the temper softening resistance of the steel sheet when tempering is performed in the process of manufacturing machine parts using the steel sheet as a raw material.
- Si also promotes decarburization of the steel sheet surface during cold-rolled sheet annealing. If the Si content is less than 0.10%, the above effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Si content exceeds 0.50%, the strength of the steel sheet becomes excessively high due to solid solution strengthening. Therefore, the bendability of the steel sheet decreases. Therefore, the Si content is 0.10 to 0.50%.
- the lower limit of the Si content is preferably 0.12%, more preferably 0.15%, and further preferably 0.20%.
- the upper limit of the Si content is preferably 0.48%, more preferably 0.44%, and further preferably 0.40%.
- the Si content is preferably in the range of, for example, 0.12 to 0.48%, more preferably 0.15 to 0.44%, and further preferably 0.20 to 0.40%.
- Mn 0.20 to 1.30%
- Manganese (Mn) enhances the hardenability of steel plate.
- Mn Manganese
- the lower limit of the Mn content is preferably 0.25%, more preferably 0.30%, and further preferably 0.35%.
- the upper limit of the Mn content is preferably 1.25%, more preferably 1.20%, and further preferably 1.15%.
- the Mn content is preferably in the range of, for example, 0.25 to 1.25%, more preferably 0.30 to 1.20%, and further preferably 0.35 to 1.15%.
- Phosphorus (P) is an impurity.
- the P content may be 0%. If the P content exceeds 0.100%, the toughness of the steel plate decreases. Therefore, the P content is 0.100% or less.
- the P content is preferably as low as possible. In other words, the P content is preferably 0%. However, excessive reduction in the P content significantly increases the manufacturing cost. Therefore, in consideration of industrial production, the preferred lower limit of the P content is 0.001%, more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%.
- the upper limit of the P content is preferably 0.090%, more preferably 0.080%, and further preferably 0.050%.
- the P content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.090%, more preferably 0.003 to 0.080%, and even more preferably 0.005 to 0.050%.
- S 0.100% or less Sulfur (S) is an impurity.
- the S content may be 0%. If the S content exceeds 0.100%, S forms an excessive amount of sulfides. As a result, the bendability of the steel sheet decreases. Therefore, the S content is 0.100% or less.
- the S content is preferably as low as possible. In other words, the S content is preferably 0%. However, excessive reduction in the S content significantly increases the manufacturing cost. Therefore, in consideration of industrial production, the preferred lower limit of the S content is 0.001%, more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%.
- the upper limit of the S content is preferably 0.090%, more preferably 0.080%, and further preferably 0.050%. The preferred range of the S content is, for example, 0.001 to 0.090%, more preferably 0.003 to 0.080%, and even more preferably 0.005 to 0.050%.
- Al 0.100% or less
- Aluminum (Al) is an impurity.
- the Al content may be 0%.
- Al combines with N to form AlN.
- AlN refines austenite grains when heated for quenching in the process of manufacturing mechanical parts using steel sheet as a raw material. Refining austenite grains reduces the hardenability of the steel sheet. If the Al content exceeds 0.100%, the austenite grains are excessively refined when heated for quenching, and the hardenability of the steel sheet is significantly reduced. Therefore, the Al content is 0.100% or less.
- the lower limit of the Al content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Al content is preferably 0.090%, more preferably 0.080%, further preferably 0.070%, and further preferably 0.050%.
- the Al content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.090%, more preferably 0.005 to 0.070%, and even more preferably 0.010 to 0.050%.
- the Al content means the acid-soluble Al (sol. Al) content.
- Chromium (Cr) enhances the hardenability of steel plate.
- Cr Chromium
- the lower limit of the Cr content is preferably 0.02%, more preferably 0.03%, and further preferably 0.05%.
- the upper limit of the Cr content is preferably 1.15%, more preferably 1.10%, further preferably 1.00%, further preferably 0.70%, and further preferably 0.50%.
- the Cr content is preferably in the range of, for example, 0.02 to 1.15%, more preferably 0.03 to 1.10%, and even more preferably 0.05 to 0.50%.
- N 0.0150% or less Nitrogen (N) is an impurity that is inevitably contained. In other words, the N content is more than 0%. N combines with Al to form AlN. AlN refines austenite grains when heated for quenching in the process of manufacturing mechanical parts using steel plate as a raw material. Refining austenite grains reduces the hardenability of the steel plate. If the N content exceeds 0.0150%, the austenite grains are excessively refined when heated for quenching, and the hardenability of the steel plate is significantly reduced. Therefore, the N content is 0.0150% or less.
- the lower limit of the N content is preferably 0.0001%, and more preferably 0.0005%.
- the upper limit of the N content is preferably 0.0140%, and more preferably 0.0130%.
- the N content is preferably in the range of, for example, 0.0001 to 0.0140%, and more preferably, 0.0005 to 0.0130%.
- the remainder of the chemical composition of the steel plate according to this embodiment is composed of Fe and impurities.
- impurities in the chemical composition refer to substances that are mixed in from raw materials such as ore and scrap, or from the manufacturing environment, during industrial production of the steel plate, and are acceptable to the extent that they do not adversely affect the steel plate according to this embodiment.
- the chemical composition of the steel sheet of the present embodiment may further contain, in place of a portion of Fe, one or more elements selected from the group consisting of first to third groups.
- First Group Mo: 0 to 0.500%, Ni: 0 to 1.000%, and B: 0 to 0.0100%, one or more selected from the group consisting of [Group 2] V: 0 to 0.500%, Nb: 0 to 0.500%, and Ti: 0 to 0.150%, one or more selected from the group consisting of [Group 3] Cu: 0 to 0.15%, W: 0 to 0.15%, Ta: 0 to 0.15%, Sn: 0 to 0.050%, Sb: 0 to 0.050%, Co: 0 to 0.050%, As: 0 to 0.050%, Mg: 0 to 0.050%, Y: 0 to 0.050%, Zr: 0 to 0.050%, La: 0 to 0.050%, Ce: 0 to 0.050%, and Ca: 0
- the chemical composition of the steel sheet according to the present embodiment may further contain, instead of a portion of Fe, one or more elements selected from the group consisting of Mo, Ni, and B. All of these elements are optional elements and may not be contained. When contained, Mo, Ni, and B improve the hardenability of the steel sheet.
- Mo 0 to 0.500%
- Molybdenum (Mo) is an optional element and may not be contained, that is, the Mo content may be 0%.
- Mo When Mo is contained, that is, when the Mo content is more than 0%, Mo enhances the hardenability of the steel sheet. Therefore, by performing hardening in a process for manufacturing a mechanical part using the steel sheet as a raw material, the strength of the mechanical part is enhanced. Furthermore, when tempering is performed in a process for manufacturing a mechanical part using the steel sheet as a raw material, Mo enhances the temper softening resistance of the steel sheet. The above effect can be obtained to some extent even if even a small amount of Mo is contained. However, if the Mo content exceeds 0.500%, the strength of the steel sheet becomes excessively high.
- the Mo content is 0 to 0.500%.
- the lower limit of the Mo content is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, further preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Mo content is preferably 0.450%, more preferably 0.400%, further preferably 0.350%, and further preferably 0.300%.
- the Mo content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.450%, more preferably 0.003 to 0.400%, still more preferably 0.005 to 0.350%, and still more preferably 0.010 to 0.300%.
- Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained, that is, the Ni content may be 0%.
- Ni enhances the hardenability of the steel plate. Therefore, by performing hardening in a process for manufacturing a mechanical part using the steel plate as a raw material, the strength of the mechanical part is enhanced.
- Ni further enhances the temper softening resistance of the steel plate when tempering is performed in a process for manufacturing a mechanical part using the steel plate as a raw material. The above effect can be obtained to some extent even if even a small amount of Ni is contained. However, if the Ni content exceeds 1.000%, the strength of the steel plate becomes excessively high.
- the Ni content is 0 to 1.000%.
- the lower limit of the Ni content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, further preferably 0.007%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Ni content is preferably 0.950%, more preferably 0.900%, further preferably 0.800%, further preferably 0.700%, and further preferably 0.600%.
- the Ni content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.950%, more preferably 0.005 to 0.900%, still more preferably 0.007 to 0.800%, still more preferably 0.010 to 0.700%, and still more preferably 0.010 to 0.600%.
- B 0 to 0.0100%
- Boron (B) is an optional element and may not be contained, that is, the B content may be 0%.
- B When B is contained, that is, when the B content is more than 0%, B enhances the hardenability of the steel plate. Therefore, by carrying out hardening in a process for manufacturing a mechanical part using the steel plate as a raw material, the strength of the mechanical part is increased. Even if even a small amount of B is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the B content exceeds 0.0100%, B compounds are generated. In this case, the strength of the steel plate becomes excessively high. Therefore, the bendability of the steel plate decreases. Therefore, the B content is 0 to 0.0100%.
- the lower limit of the B content is preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%, and further preferably 0.0005%.
- the upper limit of the B content is preferably 0.0090%, more preferably 0.0080%, still more preferably 0.0070%, still more preferably 0.0060%, and still more preferably 0.0050%.
- the preferred range of the B content is, for example, 0.0001 to 0.0090%, more preferably 0.0003 to 0.0080%, still more preferably 0.0005 to 0.0070%, still more preferably 0.0005 to 0.0060%, and still more preferably 0.0005 to 0.0050%.
- the chemical composition of the steel plate according to the present embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of V, Nb, and Ti instead of a portion of Fe. All of these elements are optional elements and may not be contained. When contained, V, Nb, and Ti form carbides and suppress coarsening of austenite grains during quenching heating in the process of manufacturing mechanical parts using the steel plate as a raw material. Therefore, the toughness of the mechanical parts is improved.
- V 0 to 0.500%
- Vanadium (V) is an optional element and may not be contained, that is, the V content may be 0%.
- V When V is contained, that is, when the V content is more than 0%, V forms carbides and suppresses the coarsening of austenite grains during quenching and heating in the process of manufacturing mechanical parts using the steel plate as a raw material. Therefore, the toughness of the mechanical parts is improved. The above effect can be obtained to a certain extent even if even a small amount of V is contained.
- the V content exceeds 0.500%, excessive carbides are formed and the steel plate is precipitation strengthened. Therefore, the bendability of the steel plate is reduced. Therefore, the V content is 0 to 0.500%.
- the lower limit of the V content is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, and further preferably 0.005%.
- the upper limit of the V content is preferably 0.480%, more preferably 0.450%, and further preferably 0.400%.
- the V content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.480%, more preferably 0.003 to 0.450%, and further preferably 0.005 to 0.400%.
- Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained, that is, the Nb content may be 0%.
- Nb When Nb is contained, that is, when the Nb content is more than 0%, Nb forms carbides and suppresses the coarsening of austenite grains during quenching heating in the process of manufacturing mechanical parts using the steel plate as a raw material. Therefore, the toughness of the mechanical parts is improved.
- Nb combines with N to suppress the formation of nitrides by the solute B. This improves the hardenability of the steel plate due to the solute B. If even a small amount of Nb is contained, the above effect can be obtained to a certain extent.
- the Nb content is 0 to 0.500%.
- the lower limit of the Nb content is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, and further preferably 0.005%.
- the upper limit of the Nb content is preferably 0.480%, more preferably 0.450%, further preferably 0.400%, further preferably 0.350%, and further preferably 0.300%.
- the Nb content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.480%, more preferably 0.003 to 0.450%, still more preferably 0.005 to 0.400%, still more preferably 0.005 to 0.350%, and still more preferably 0.005 to 0.300%.
- Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained, that is, the Ti content may be 0%.
- Ti When Ti is contained, that is, when the Ti content is more than 0%, Ti forms carbides and suppresses the coarsening of austenite grains during quenching heating in the process of manufacturing mechanical parts using the steel plate as a raw material. Therefore, the toughness of the mechanical parts is improved.
- Ti combines with N to suppress the formation of nitrides by the solute B. This improves the hardenability of the steel plate due to the solute B. If even a small amount of Ti is contained, the above effect can be obtained to a certain extent.
- the Ti content is 0 to 0.150%.
- the lower limit of the Ti content is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, and further preferably 0.005%.
- the upper limit of the Ti content is preferably 0.145%, more preferably 0.130%, further preferably 0.120%, further preferably 0.100%, and further preferably 0.080%.
- the Ti content is preferably in the range of 0.001 to 0.145%, more preferably 0.003 to 0.130%, still more preferably 0.005 to 0.120%, still more preferably 0.005 to 0.100%, and still more preferably 0.005 to 0.080%.
- the chemical composition of the steel sheet according to the present embodiment may further contain, instead of a part of Fe, one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, Ta, Sn, Sb, Co, As, Mg, Y, Zr, La, Ce, and Ca. All of these elements are optional elements and may not be contained. In other words, the content of these elements may be 0%.
- the Cu content is 0-0.15%
- the W content is 0-0.15%
- Sb 0-0.050%
- Ca 0-0.050%.
- the lower limit of the Cu content is preferably 0.01%, and more preferably 0.03%.
- the upper limit of the Cu content is preferably 0.13%, and more preferably 0.10%.
- the Cu content is preferably in the range of, for example, 0.01 to 0.13%, and more preferably, 0.03 to 0.10%.
- the lower limit of the W content is preferably 0.01%, and more preferably 0.03%.
- the upper limit of the W content is preferably 0.13%, and more preferably 0.10%.
- the W content is preferably in the range of, for example, 0.01 to 0.13%, and more preferably, 0.03 to 0.10%.
- the lower limit of the Ta content is preferably 0.01%, and more preferably 0.03%.
- the upper limit of the Ta content is preferably 0.13%, and more preferably 0.10%.
- the preferred range of the Ta content is, for example, 0.01 to 0.13%, and more preferably, 0.03 to 0.10%.
- the lower limit of the Sn content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Sn content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, and further preferably 0.035%.
- the preferred range of the Sn content is, for example, 0.001 to 0.045%, more preferably 0.005 to 0.040%, and even more preferably 0.010 to 0.035%.
- the lower limit of the Sb content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Sb content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, and further preferably 0.035%.
- the preferred range of the Sb content is, for example, 0.001 to 0.045%, more preferably 0.005 to 0.040%, and even more preferably 0.010 to 0.035%.
- the lower limit of the Co content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Co content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, and further preferably 0.035%.
- the preferred range of the Co content is, for example, 0.001 to 0.045%, more preferably 0.005 to 0.040%, and even more preferably 0.010 to 0.035%.
- the lower limit of the As content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the As content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, and further preferably 0.035%.
- the As content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.045%, more preferably 0.005 to 0.040%, and further preferably 0.010 to 0.035%.
- the lower limit of the Mg content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Mg content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, and further preferably 0.035%.
- the preferable range of the Mg content is, for example, 0.001 to 0.045%, more preferably 0.005 to 0.040%, and further preferably 0.010 to 0.035%.
- the lower limit of the Y content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Y content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, and further preferably 0.035%.
- the Y content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.045%, more preferably 0.005 to 0.040%, and further preferably 0.010 to 0.035%.
- the lower limit of the Zr content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Zr content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, and further preferably 0.035%.
- the Zr content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.045%, more preferably 0.005 to 0.040%, and further preferably 0.010 to 0.035%.
- the lower limit of the La content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the La content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, and further preferably 0.035%.
- the La content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.045%, more preferably 0.005 to 0.040%, and further preferably 0.010 to 0.035%.
- the lower limit of the Ce content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Ce content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, and further preferably 0.035%.
- the Ce content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.045%, more preferably 0.005 to 0.040%, and further preferably 0.010 to 0.035%.
- the lower limit of the Ca content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and further preferably 0.010%.
- the upper limit of the Ca content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, and further preferably 0.035%.
- the Ca content is preferably in the range of, for example, 0.001 to 0.045%, more preferably 0.005 to 0.040%, and further preferably 0.010 to 0.035%.
- the chemical composition of the steel plate of this embodiment can be measured by a known compositional analysis method. Specifically, chips are collected from the inside of the steel plate to a depth of 0.1 mm or more from the surface using a drill. The collected chips are dissolved in acid to obtain a solution. ICP-AES (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry) is performed on the solution to perform elemental analysis of the chemical composition. The C content and S content are determined by a known high-frequency combustion method (combustion-infrared absorption method). The N content is determined by a known inert gas fusion-thermal conductivity method.
- ICP-AES Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry
- the content of each element is determined by rounding off the measured value based on the significant figures specified in this embodiment to the lowest digit of the content of each element specified in this embodiment.
- the C content of the steel plate in this embodiment is specified as a value to two decimal places. Therefore, the C content is determined as a value to two decimal places obtained by rounding off the measured value to two decimal places.
- the contents of other elements than the C content of the steel plate of this embodiment are determined by rounding the measured value to the smallest digit specified in this embodiment. Rounding means rounding down if the fraction is less than 5, and rounding up if the fraction is 5 or more.
- the total area ratio of ferrite and cementite particles is 95% or more, that is, the microstructure of the steel sheet of the present embodiment is substantially composed of ferrite and cementite particles.
- the structure other than the ferrite and cementite particles is, for example, one or more types selected from the group consisting of bainite, martensite, and pearlite.
- the total area ratio of ferrite and cementite particles in the microstructure is 96% or more, more preferably 97% or more, even more preferably 98% or more, and even more preferably 99% or more.
- the microstructure may be a structure consisting of ferrite and cementite particles.
- the preferred range of the total area ratio of ferrite and cementite particles is 96-100%, more preferably 97-100%, even more preferably 98-100%, and even more preferably 99-100%.
- the total area ratio of ferrite and cementite particles is 95% or more, assuming that characteristic 1 and characteristics 3 to 6 are satisfied, excellent bendability will be obtained, and high resistance to hydrogen embrittlement will be obtained when the material is made into a mechanical part.
- the total area ratio of ferrite and cementite particles in the microstructure can be measured by the following method.
- a test piece measuring 15 mm in the rolling direction of the steel plate, 10 mm in the width direction, and thickness is taken from the center of the steel plate.
- the surface of the test piece measuring 15 mm in the rolling direction and thickness is defined as the observation surface.
- the observation surface of the test piece is mirror-polished.
- the mirror-polished observation surface is etched using 3% nitric acid alcohol (Nital etching solution). Secondary electron images are observed with a 1000x scanning electron microscope (SEM) for any five observation fields of the etched observation surface. Each observation field is a rectangle measuring 100 ⁇ m x 120 ⁇ m.
- ferrite and cementite particles show different contrast and morphology than other structures (bainite, martensite, pearlite, etc.). Therefore, ferrite and cementite particles are identified in the observation field based on the contrast and morphology.
- the total area ratio (%) of ferrite and cementite particles is calculated based on the total area of ferrite and cementite particles in the five observation fields and the total area of the five observation fields.
- the average grain size of ferrite is 20.0 ⁇ m or less. If the average grain size of ferrite exceeds 20.0 ⁇ m, the bendability is reduced. If the average grain size of ferrite exceeds 20.0 ⁇ m, the annealing time is lengthened due to the coarsening of the ferrite grains. In this case, the alloy elements are concentrated in the cementite, and the hardenability is reduced. Therefore, the average grain size of ferrite is 20.0 ⁇ m or less.
- the preferred upper limit of the average grain size of ferrite is 19.5 ⁇ m, more preferably 19.0 ⁇ m, even more preferably 18.5 ⁇ m, and even more preferably 18.0 ⁇ m.
- the lower limit of the average grain size of ferrite is not particularly limited. However, excessive refinement of ferrite excessively increases the yield strength of the steel sheet. In this case, the processing load during bending increases excessively. Therefore, the preferred lower limit of the average grain size of ferrite is 5.0 ⁇ m.
- the more preferred lower limit of the average grain size of ferrite is 5.2 ⁇ m, more preferably 5.5 ⁇ m, more preferably 5.7 ⁇ m, more preferably 6.0 ⁇ m, and even more preferably 6.5 ⁇ m.
- the preferred range of the average particle size of ferrite is, for example, 5.0 to 20.0 ⁇ m, more preferably 5.2 to 19.5 ⁇ m, even more preferably 5.5 to 19.0 ⁇ m, even more preferably 5.7 to 18.5 ⁇ m, even more preferably 6.0 to 18.0 ⁇ m, even more preferably 6.5 to 18.0 ⁇ m.
- the average grain size of ferrite can be measured by the following method.
- a test piece measuring 15 mm in the rolling direction of the steel plate, 10 mm in the width direction, and thickness is taken from the center of the steel plate.
- the surface of the test piece measuring 15 mm in the rolling direction and thickness is defined as the observation surface.
- the observation surface of the test piece is mirror-polished. After mirror-polishing, etching is performed with a 3% nital etching solution. In the etched observation surface, a secondary electron image is taken using a scanning electron microscope (SEM) at any five observation fields at a depth position of thickness/4 from the surface of the steel plate.
- SEM scanning electron microscope
- the grain size number of ferrite is obtained by a cutting method.
- the magnification of the SEM is selected in the range of 500 to 3000 times so that the number of ferrite grains cut by one line segment is at least 10 or more in one field of view.
- the cutting length is obtained for five observation fields of view.
- the grain size number of ferrite is obtained from the arithmetic average value of the cutting lengths of the five observation fields of view. From the obtained grain size number, the average grain size ( ⁇ m) of ferrite is determined.
- the average grain size of ferrite is a value obtained by rounding off the obtained value to one decimal place (i.e., the value to the first decimal place).
- the average particle size of the cementite particles is 1.50 ⁇ m or less. If the average particle size of the cementite particles is large, the bendability of the steel sheet is reduced. If the average particle size of the cementite particles is large, the cementite particles do not dissolve sufficiently when heated in the quenching process in the process of manufacturing a mechanical part using the steel sheet as a material. In this case, the steel sheet does not have sufficient quenchability. As a result, the mechanical part manufactured using the steel sheet as a material does not have sufficient strength.
- the cementite particles are sufficiently small. Therefore, the steel plate has sufficient bendability. Furthermore, when heated in the hardening process, the cementite particles dissolve sufficiently, improving the hardenability of the steel plate.
- the preferred upper limit of the average particle size of the cementite particles is 1.45 ⁇ m, more preferably 1.40 ⁇ m, even more preferably 1.35 ⁇ m, and even more preferably 1.30 ⁇ m.
- the average particle size of the cementite particles is small. However, if the average particle size of the cementite particles is too small, the hardness of the steel sheet becomes too high and the cold workability decreases. Therefore, the preferred lower limit of the average particle size of the cementite particles is 0.05 ⁇ m, more preferably 0.10 ⁇ m, even more preferably 0.15 ⁇ m, and even more preferably 0.20 ⁇ m.
- the preferred range of the average particle size of the cementite particles is, for example, 0.05 to 1.50 ⁇ m, more preferably 0.10 to 1.45 ⁇ m, even more preferably 0.15 to 1.40 ⁇ m, even more preferably 0.20 to 1.35 ⁇ m, and even more preferably 0.20 to 1.30 ⁇ m.
- the average particle size of the cementite particles can be determined by the following method.
- a test piece measuring 15 mm in the rolling direction of the steel plate, 10 mm in the width direction, and thickness is taken from the center of the steel plate.
- the surface of the test piece measuring 15 mm in the rolling direction and thickness is defined as the observation surface.
- the observation surface of the test piece is mirror-polished. After mirror-polishing, the observation surface is etched using picral liquid. Secondary electron images are taken of five observation fields of interest at any position located at a depth of 4/th the plate thickness from the surface of the steel plate on the etched observation surface. Specifically, a scanning electron microscope (SEM) is used to observe the five observation fields at a magnification of 2000 times, and the above-mentioned secondary electron images are taken. Each observation field is a rectangle of 50 ⁇ m x 60 ⁇ m.
- cementite particles are identified based on the contrast.
- the area of each identified cementite particle is calculated, and the circle-equivalent diameter of each cementite particle is calculated based on the area.
- the circle-equivalent diameter thus calculated is regarded as the particle diameter of the cementite particle.
- the particle diameter is calculated using well-known image processing software.
- the arithmetic mean value of the particle diameters of the cementite particles obtained in the five observation fields is defined as the average particle diameter ( ⁇ m) of the cementite particles.
- the average particle size of the cementite particles is a value obtained by rounding off the obtained value to two decimal places (i.e., the value to one decimal place).
- cementite particles having an aspect ratio of 3.0 or less are defined as spherical cementite particles.
- the spheroidization rate which is the ratio of the total number of spherical cementite particles to the total number of the plurality of cementite particles, is 85% or more.
- the steel plate will have excellent bendability, provided that Features 1 to 4 and 6 are satisfied. Therefore, in the steel plate of this embodiment, the spheroidization rate is 85% or more.
- the preferred lower limit of the spheroidization rate is 87%, more preferably 89%, even more preferably 91%, and even more preferably 95%.
- the preferred range of the spheroidization rate is, for example, 85 to 100%, more preferably 87 to 100%, even more preferably 89 to 100%, even more preferably 91 to 100%, and even more preferably 95 to 100%.
- the spheroidization rate can be measured by the following method.
- the aspect ratio is determined for each of the cementite particles identified in the five observation fields by the above-mentioned [Method for measuring the average particle size of cementite particles].
- the maximum distance obtained when the contour of the cementite particle is sandwiched between two parallel line segments is defined as the major axis.
- the distance between the two line segments when the contour of the cementite particle is sandwiched between two line segments parallel to the major axis i.e., the width perpendicular to the major axis
- minor axis is defined as the minor axis.
- cementite particles having an aspect ratio of 3.0 or less are specified as "spheroidal cementite particles.”
- the ratio of the total number of spherical cementite particles to the total number of multiple cementite particles in the five observation fields is defined as the spheroidization rate (%).
- the spheroidization rate is a value obtained by rounding off the obtained value to the nearest integer.
- the strength of the surface layer of the steel plate is high, and the strength of the surface layer of the mechanical parts manufactured using the steel plate as a material is also high. In this case, the bendability of the steel plate decreases, and further, the hydrogen embrittlement resistance of the mechanical parts manufactured using the steel plate as a material decreases.
- the steel plate has excellent bendability. Furthermore, mechanical parts manufactured using the steel plate as a material have excellent resistance to hydrogen embrittlement.
- the preferred upper limit of the C concentration ratio F1 is 0.49, more preferably 0.48, even more preferably 0.47, even more preferably 0.46, and even more preferably 0.45.
- the lower limit of the C concentration ratio F1 is not particularly limited. In steel sheets that satisfy characteristics 1 to 6, the lower limit of the C concentration ratio F1 is, for example, 0.05, more preferably 0.10, and even more preferably 0.15.
- the preferred range of the C concentration ratio F1 is, for example, 0.05 to 0.50, more preferably 0.10 to 0.49, even more preferably 0.15 to 0.48, even more preferably 0.15 to 0.47, even more preferably 0.15 to 0.46, and even more preferably 0.15 to 0.45.
- the C concentration ratio F1 can be measured by the following method.
- a test piece measuring 15 mm in the rolling direction of the steel plate, 10 mm in the width direction, and thickness is taken from the center of the steel plate.
- the surface of the test piece measuring 15 mm in the rolling direction and thickness is defined as the observation surface.
- the observation surface of the test piece is mirror-polished.
- the observation surface after mirror polishing is measured at a depth of 50 ⁇ m from the steel plate surface in the thickness direction, and at 300 measurement positions at 1 ⁇ m pitch in the longitudinal direction of the steel plate, using an electron beam microanalyzer (EPMA).
- EPMA electron beam microanalyzer
- the arithmetic average value of the C content (mass%) at the obtained 300 points is defined as [C]s.
- the C content (mass%) is measured at 300 measurement positions at 1 ⁇ m pitch in the longitudinal direction of the steel plate using an electron beam microanalyzer (EPMA).
- the arithmetic average value of the C content at the obtained 300 points is defined as [C]c.
- the C concentration ratio F1 is calculated from formula (1).
- the EPMA is measured under the following conditions.
- the steel plate of this embodiment which satisfies the above-mentioned features 1 to 6, has excellent bendability. Furthermore, the steel plate of this embodiment has sufficient hardenability during hardening in a process for manufacturing a mechanical component using the steel plate as a material. Furthermore, the mechanical component manufactured using the steel plate of this embodiment as a material has excellent hydrogen embrittlement resistance.
- the bendability is evaluated by the following method.
- [Bendability evaluation method] A plate-shaped test piece is taken from the center of the width of the steel plate. The shape of the plate-shaped test piece is 15 mm in the rolling direction of the steel plate ⁇ 30 mm in the width direction ⁇ plate thickness.
- a 90 ° V bending test is performed on the plate-shaped test piece. Specifically, a 90 ° V bending process is performed at the center position of the plate width (30 mm) of the plate-shaped test piece using a die and a push-in punch. The bending line formed on the plate-shaped test piece by the V bending process is parallel to the rolling direction of the steel plate (L-axis bending).
- the R of the push-in punch used in the 90 ° V bending test is 0.1 mm.
- the presence or absence of cracks on the surface of the plate-shaped test piece after the 90 ° V bending test is visually observed. If no cracks are confirmed, it is determined that excellent bendability is obtained.
- the hardenability is evaluated by the following method.
- [Heatenability evaluation method] (A c1 transformation point measurement) A cylindrical test piece with a diameter of 3 mm and a length of 10 mm is taken from the center of the width of the steel plate. The longitudinal direction of the cylindrical test piece is parallel to the rolling direction of the steel plate. The thermal expansion coefficient during heating is measured using a Formaster testing machine. The A c1 transformation point is calculated from the obtained thermal expansion coefficient.
- a plate-shaped test piece was taken from the widthwise center of the steel plate, and had a shape of 15 mm in the rolling direction of the steel plate, 30 mm in the width direction, and plate thickness.
- the plate test piece is heated at 1000°C for 20 minutes using a salt bath.
- the plate test piece is then immersed in water in a water tank and quenched.
- the quenched plate test piece is cut into two equal parts in the width direction of the steel plate.
- the cut surface is mirror-polished.
- a Vickers hardness test in accordance with JIS Z2244:2009 is carried out at three arbitrary points in the center position in the thickness direction of the cut surface after mirror polishing. At this time, the test force is 98N.
- the arithmetic average value of the obtained Vickers hardness is defined as the maximum quenched hardness HD0 (HV).
- a plate-shaped test piece was taken from the widthwise center of the steel plate, and had a shape of 15 mm in the rolling direction of the steel plate, 30 mm in the width direction, and plate thickness.
- the plate test piece is immersed in a salt bath at A c1 transformation point +80°C for 10 minutes.
- the plate test piece is then removed from the salt bath and immersed in water in a water tank for quenching.
- the quenched plate test piece is cut into two equal parts in the plate width direction.
- the cut surface is mirror-polished.
- a Vickers hardness test in accordance with JIS Z2244:2009 is carried out at three arbitrary points in the center position in the plate thickness direction of the cut surface after mirror polishing. At this time, the test force is 98N.
- the arithmetic mean value of the obtained Vickers hardness is defined as the quenched hardness HD1 (HV). If the obtained quenched hardness HD1 is 0.95 times or more the maximum quenched hardness HD0, it is determined that the steel plate has sufficient hardenability.
- Hydrogen embrittlement resistance is evaluated by the following method.
- [Hydrogen embrittlement resistance evaluation method] A plate-shaped test piece is taken from the center position of the plate width of the steel plate. The shape of the plate-shaped test piece is 30 mm in the rolling direction of the steel plate ⁇ 100 mm in the plate width direction ⁇ plate thickness. The plate-shaped test piece is bent into a U-shape by a press bending method to prepare a U-bend test piece with a curvature radius R of 2.0 mm. Specifically, U-bending is performed at the center position of the plate width (100 mm) of the plate-shaped test piece. The bend line formed in the plate-shaped test piece by U-bending is parallel to the rolling direction of the steel plate (L-axis bending).
- the U-bend test piece is immersed in a salt bath at A c1 point + 80 ° C for 10 minutes. After immersion, the U-bend test piece is removed from the salt bath and immersed in a water tank for quenching. The quenched U-bend test piece is tempered at 250 ° C for 1 hour. In the tempered U-bend test piece, a pair of ends of the non-bend part of the U-bend test piece are tightened with bolts to elastically deform the U-bend test piece so that the opposing non-bend parts are parallel to each other.
- a delayed fracture acceleration test is conducted on a U-bend test piece with the non-bend portion parallel. Specifically, the U-bend test piece is immersed in hydrochloric acid of pH 1 for 100 hours. After 100 hours, the presence or absence of cracks in the bent portion of the U-bend test piece is visually confirmed. If no cracks are found, it is determined that excellent hydrogen embrittlement resistance has been obtained.
- the steel sheet of this embodiment is suitable as a material for mechanical parts, such as automobile parts.
- the mechanical parts are, for example, automobile springs, washers, etc.
- the steel sheet of this embodiment may be used for applications other than mechanical parts that require bendability and hydrogen embrittlement resistance.
- An example of a method for manufacturing a steel sheet according to the present embodiment includes the following steps.
- (Step 1) Material preparation step (Step 2) Hot rolling step (Step 3) Hot-rolled sheet annealing step (Step 4) Cold rolling step (Step 5) Cold-rolled sheet annealing step
- Step 1 Material preparation step
- Step 2 Hot rolling step
- Step 3 Hot-rolled sheet annealing step
- Step 4 Cold rolling step
- Step 5 Cold-rolled sheet annealing step
- Step 1 Material preparation process
- a material satisfying Feature 1 is prepared.
- the material is produced, for example, by the following method.
- Molten steel is produced, the content of each element in the chemical composition of which falls within the range of this embodiment.
- the molten steel is used to produce a material (slab or ingot) by a casting method.
- the molten steel is used to produce a slab by a well-known continuous casting method.
- the molten steel is used to produce an ingot by a well-known ingot casting method.
- Step 2 Hot rolling step hot rolling is performed on a prepared material (slab or ingot) to produce a steel plate.
- the hot rolling process includes a rough rolling process in which the material is roughly rolled to produce a rough bar (intermediate steel plate), and a finish rolling process in which the rough bar is finish rolled to produce a steel plate.
- the material (slab or ingot) is heated in a heating furnace.
- the heated material is rolled using a rough rolling mill to produce a rough bar.
- the heating temperature of the material in the rough rolling process is, for example, 1100 to 1250°C.
- the material is left in the heating furnace for 30 minutes or more, and preferably 60 minutes or more. There is no particular limit to the upper limit of the time, but it is, for example, 300 minutes.
- the rough bar is further rolled (finish rolling) using a finishing rolling mill to produce steel plate.
- the finishing rolling mill includes multiple stands arranged in a row. Each stand has a pair of work rolls.
- the surface temperature of the steel plate at the outlet of the stand that rolls down the steel plate last among the multiple stands of the finishing rolling mill is defined as the finishing rolling temperature (°C).
- the finishing rolling temperature is 830 to 950°C.
- the reduction ratio of the stand that rolls down the steel plate at the rearmost among the multiple stands arranged in a row in the finishing rolling mill is defined as the reduction ratio of the final pass (%). In this embodiment, the reduction ratio of the final pass is 5 to 25%.
- the hot-rolled steel plate after finishing rolling is wound up into a coil.
- the winding temperature CT will be described later.
- the coiled hot-rolled steel plate is cooled to room temperature.
- Hot-rolled sheet annealing step In the hot-rolled sheet annealing process, the hot-rolled steel sheet is annealed under known conditions.
- the annealing temperature in the hot-rolled sheet annealing process is, for example, 500 to 770°C, and the holding time at the annealing temperature is, for example, 5 to 80 hours.
- so-called box annealing is performed. Annealing is also performed in a reducing atmosphere.
- Step 4 Cold rolling step
- the steel sheet after the hot-rolled sheet annealing process is cold-rolled.
- the cold rolling is performed using a cold rolling mill.
- the cold rolling reduction ratio CR in the cold rolling process will be described later.
- Step 5 Cold-rolled sheet annealing step
- OCA Open Coil Annealing
- annealing is performed on the cold-rolled steel sheet under conditions that satisfy conditions 3 to 6 described below. This adjusts the degree of recrystallization of ferrite and precipitation of cementite particles. Furthermore, the C concentration ratio F1 is adjusted.
- the coiling temperature CT affects the spheroidization rate of cementite particles. If the coiling temperature CT is 750°C or less, the cementite particles generated in the hot-rolled steel sheet are distributed sufficiently uniformly. In this case, the spheroidization rate of the cementite particles is increased by performing annealing. Therefore, the coiling temperature CT is preferably 750°C or less.
- the lower limit of the coiling temperature CT is not particularly limited. However, due to equipment constraints, the preferable lower limit of the coiling temperature CT is 550°C.
- Cold rolling rate CR (1 - (thickness of cold-rolled steel sheet after cold rolling process / thickness of hot-rolled steel sheet before cold rolling process)) x 100
- the cold rolling rate CR is over 35%, sufficient strain is introduced into the steel sheet. In this case, in the next annealing process, the spheroidization of cementite particles is promoted, and the spheroidization rate becomes 85% or more. On the other hand, if the cold rolling rate CR is 60% or less, the strain introduced into the steel sheet is appropriate. In this case, the ferrite is appropriately refined, and the average grain size of ferrite becomes 5.0 ⁇ m or more.
- the annealing temperature T1 adjusts the spheroidization rate of the cementite particles of the steel sheet. If the annealing temperature T1 is less than 650°C, the spheroidization of the cementite becomes insufficient, and the spheroidization rate of the cementite particles becomes less than 85%. Furthermore, the C concentration ratio F1 exceeds 0.50. On the other hand, if the annealing temperature T1 exceeds 750°C, the annealing temperature is too high. In this case, the spheroidization of the cementite becomes insufficient, and the spheroidization rate of the cementite particles becomes less than 85%.
- the holding time t1 at the annealing temperature T1 affects the size of the ferrite and the size of the cementite particles in the steel sheet. Specifically, if the holding time t1 is less than 5 hours, the cementite particles are not sufficiently spheroidized. On the other hand, if the holding time t1 exceeds 40 hours, the holding time is too long, and the ferrite and cementite particles become coarse. As a result, the average particle size of the ferrite exceeds 20.0 ⁇ m, and the average particle size of the cementite particles exceeds 1.50 ⁇ m.
- the atmosphere in the open coil annealing furnace in the cold rolled sheet annealing process is a 93 to 97 volume % hydrogen-3 to 7 volume % nitrogen atmosphere.
- the C concentration ratio F1 can be made 0.50 or less.
- the dew point in the atmosphere of the open coil annealing furnace in the cold-rolled sheet annealing process is set to +25 to +65°C. Specifically, the dew point is adjusted to the above range using humidified nitrogen. If the dew point is less than +25°C, the C concentration ratio F1 exceeds 0.50. On the other hand, if the dew point exceeds +65°C, the equipment load becomes excessive. Therefore, the dew point in the cold-rolled sheet annealing process is set to +25 to +65°C.
- annealing is performed in the hot-rolled sheet annealing process so as to satisfy conditions 5 and 6 instead of a reducing atmosphere, and then annealing is performed in a reducing atmosphere in the cold-rolled sheet annealing process, a steel sheet satisfying features 1 to 6 cannot be obtained.
- annealing that satisfies conditions 5 and 6 is performed in the hot-rolled sheet annealing process, a decarburized layer is formed in the steel sheet after the hot-rolled sheet annealing process.
- the decarburized layer is extended by the cold rolling process after the hot-rolled sheet annealing process.
- the decarburized layer becomes thinner by the cold rolling process.
- the cold-rolled sheet annealing process is performed, C in the steel sheet is diffused and recarburized, and the C concentration is uniform throughout the steel sheet. As a result, a steel sheet satisfying feature 6 cannot be obtained.
- the hot-rolled sheet annealing process is performed in a reducing atmosphere, and then in the final process, the cold-rolled sheet annealing process, annealing is performed under conditions that satisfy conditions 3 to 6.
- the effects of the steel plate of this embodiment will be explained in more detail below using examples.
- the conditions in the following examples are one example of conditions adopted to confirm the feasibility and effects of the steel plate of this embodiment. Therefore, the steel plate of this embodiment is not limited to this one example of conditions.
- molten steel was continuously cast to produce a slab with a thickness of 250 mm.
- the slab was subjected to a hot rolling process. Specifically, the slab was heated at 1100-1250°C for 120 minutes. The heated slab was rolled in a rough rolling mill to produce a rough bar. The rough bar was then rolled using a finishing rolling mill to produce a hot-rolled steel sheet with a thickness of 3.5 mm.
- the finishing rolling temperature for each test number was 830-950°C. The reduction ratio of the final pass was 5-25%.
- the hot-rolled steel sheet after finishing rolling was wound up and formed into a coil. The coiled hot-rolled steel sheet was allowed to cool to room temperature.
- the coiling temperature CT in the hot rolling process for each test number was as shown in Table 2.
- the hot-rolled steel sheets were subjected to a hot-rolled sheet annealing process.
- the annealing temperature in the hot-rolled sheet annealing process was 500 to 770°C, and the holding time at the annealing temperature was 5 to 80 hours.
- the hot-rolled sheet annealing was performed in a reducing atmosphere.
- the hot-rolled steel sheets after the hot-rolled sheet annealing process were subjected to a cold rolling process to produce cold-rolled steel sheets.
- the cold rolling reduction ratio CR in the cold rolling process was as shown in Table 2.
- the cold-rolled steel sheets after the cold rolling were subjected to a cold-rolled sheet annealing process. In the cold-rolled sheet annealing process, open coil annealing was performed.
- the annealing temperature T1, holding time t1, and dew point in the cold-rolled sheet annealing process were as shown in Table 2.
- the atmosphere in the open coil annealing furnace was 95% hydrogen by volume and 5% nitrogen by volume for all test numbers.
- the steel sheets were produced by the above manufacturing process.
- Test 1 Chemical composition measurement test (Test 2) Total area ratio measurement test of ferrite and cementite (Test 3) Average ferrite grain size measurement test (Test 4) Average grain size measurement test of cementite particles (Test 5) Spheroidization rate measurement test of cementite particles (Test 6) C concentration ratio F1 measurement test (Test 7) Bendability evaluation test (Test 8) Hardenability evaluation test (Test 9) Hydrogen embrittlement resistance evaluation test Tests 1 to 9 are described below.
- the hardenability HD1 is less than the hardenability lower limit, it was determined that sufficient hardenability was not obtained (shown as “B (Bad)" in the "hardenability” column in Table 3). Furthermore, if the maximum hardenability HD0 of the steel plate is less than 600 HV, it was determined that sufficient strength as a mechanical part was not obtained.
- test number 36 the C content was too high. As a result, sufficient bendability and hydrogen embrittlement resistance were not obtained.
- test number 37 the Si content was too low. As a result, decarburization during cold-rolled sheet annealing was insufficient, and the C concentration ratio F1 exceeded 0.50. As a result, sufficient bendability and sufficient hydrogen embrittlement resistance were not obtained.
- test number 38 the Si content was too high. As a result, the strength of the steel plate was excessively high due to solid solution strengthening, and sufficient bendability was not obtained.
- test number 39 the Mn content was too low. As a result, sufficient hardenability was not obtained.
- test number 40 the Mn content was too high. As a result, the strength of the steel plate was excessively high due to solid solution strengthening, and sufficient bendability was not obtained.
- test number 41 the Cr content was too high. As a result, sufficient hardenability was not obtained. Furthermore, sufficient bendability was not obtained.
- test numbers 43 and 44 although the chemical composition was appropriate, the holding time t1 at the tempering temperature T1 in the cold-rolled sheet annealing process was too long. As a result, the average grain size of ferrite exceeded 20.0 ⁇ m, and the average grain size of cementite particles exceeded 1.50 ⁇ m. As a result, sufficient hardenability was not obtained, and sufficient bendability was not obtained.
- test numbers 45 to 47 the chemical composition was appropriate, but the dew point during cold-rolled sheet annealing was below 25°C. As a result, the C concentration ratio F1 exceeded 0.50. As a result, sufficient bendability and hydrogen embrittlement resistance were not obtained.
- test number 51 although the chemical composition was appropriate, the coiling temperature CT was too high. As a result, the spheroidization rate of the cementite particles was too low at less than 85%. As a result, sufficient hardenability and sufficient bendability were not obtained.
- test number 52 although the chemical composition was appropriate, the annealing temperature T1 in the cold-rolled sheet annealing process was too low. As a result, the spheroidization rate of the cementite particles was too low at less than 85%. Furthermore, the C concentration ratio F1 exceeded 0.50. As a result, sufficient bendability and sufficient hydrogen embrittlement resistance were not obtained.
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Abstract
優れた曲げ性及び優れた焼入れ性が得られ、機械部品としたときに優れた耐水素脆性が得られる、鋼板を提供する。本開示による鋼板は、質量%で、C:0.50~0.90%、Si:0.10~0.50%、Mn:0.20~1.30%、P:0.100%以下、S:0.100%以下、Al:0.100%以下、Cr:0.01~1.20%、及び、N:0.0150%以下、を含有し、フェライトと、セメンタイト粒子との総面積率が95%以上であり、フェライトの平均粒径は20.0μm以下であり、セメンタイト粒子の平均粒子径は1.50μm以下であり、セメンタイトの球状化率が85%以上であり、鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、鋼板の板厚方向中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下である。 F1=[C]s/[C]c (1)
Description
本開示は、鋼板に関し、さらに詳しくは、自動車部品に代表される機械部品の素材として利用可能な鋼板に関する。
C含有量が高い鋼板(高炭素鋼板)は、自動車部品に代表される機械部品の素材として利用される。このような鋼板を素材としてこれらの機械部品を製造する方法は次のとおりである。鋼板に対して冷間加工を実施して、機械部品の形状に成形する。冷間加工後の鋼板に対して、焼入れ及び焼戻しを実施する。以上の製造工程により、高強度の機械部品を製造する。
機械部品の強度を高めるために、機械部品の素材となる鋼板の焼入れ性の向上が求められる。そこで、焼入れ性を高めた鋼板が、特許文献1及び特許文献2に提案されている。
特許文献1に開示された鋼板は、質量%で、C:0.20~0.40%、Si:0.10%以下、Mn:0.50%以下、P:0.03%以下、S:0.010%以下、sol.Al:0.10%以下、N:0.0050%以下、B:0.0005~0.0050%を含有し、さらにSb、Sn、Bi、Ge、Te、Seのうち1種以上を合計で0.002~0.030%含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる組成を有する。この鋼板では、B含有量に占める固溶B量の割合が70%以上である。さらに、ミクロ組織は、フェライト及びセメンタイトからなる。さらに、フェライト粒内のセメンタイト密度が0.08個/μm2以下である。特許文献1の鋼板では、固溶B量を確保することにより、焼入れ性を高めている。
特許文献2に開示された鋼板は、質量%で、C:0.10%以上0.33%以下、Si:0.01%以上0.50%以下、Mn:0.40%以上1.25%以下、P:0.03%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.10%以下、N:0.01%以下、及び、Cr:0.50%以上1.50%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分組成と、フェライト及び炭化物を含むミクロ組織とを有する。ミクロ組織全体に対してフェライト及び炭化物が占める体積の割合が90%以上であり、かつミクロ組織全体に対して初析フェライトが占める体積の割合が20%以上80%以下である。炭化物中のMn濃度が0.10質量%以上0.50質量%以下であり、かつ、炭化物の総数に対して、粒径が1μm以上の炭化物の数が占める割合が30%以上60%以下である。特許文献2の鋼板では、炭化物中のMn濃度を低減する。これにより、焼入れ時において炭化物が溶解しやすくなる。その結果、焼入れ性が高まる。
ところで、高炭素鋼板の中でのC含有量が0.50%以上の鋼板は、バネやワッシャーといった機械部品の素材として使用されることが多い。バネやワッシャー等の機械部品の製造工程では、素材である鋼板に曲げ加工が施される。したがって、素材である鋼板には、高い曲げ性が求められる。
また、焼入れ後の機械部品は高い強度を有する。そのため、機械部品には高い耐水素脆性が求められる。特許文献1及び特許文献2では、曲げ性及び耐水素脆性に関して検討されていない。
また、焼入れ後の機械部品は高い強度を有する。そのため、機械部品には高い耐水素脆性が求められる。特許文献1及び特許文献2では、曲げ性及び耐水素脆性に関して検討されていない。
本開示の目的は、優れた曲げ性及び優れた焼入れ性が得られ、機械部品としたときに優れた耐水素脆性が得られる、鋼板を提供することである。
本開示による鋼板は、
質量%で、
C:0.50~0.90%、
Si:0.10~0.50%、
Mn:0.20~1.30%、
P:0.100%以下、
S:0.100%以下、
Al:0.100%以下、
Cr:0.01~1.20%、
N:0.0150%以下、
Mo:0~0.500%、
Ni:0~1.000%、
B:0~0.0100%、
V:0~0.500%、
Nb:0~0.500%、
Ti:0~0.150%、
Cu:0~0.15%、
W:0~0.15%、
Ta:0~0.15%、
Sn:0~0.050%、
Sb:0~0.050%、
Co:0~0.050%、
As:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Y:0~0.050%、
Zr:0~0.050%、
La:0~0.050%、
Ce:0~0.050%、
Ca:0~0.050%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
ミクロ組織において、フェライトと、セメンタイト粒子との総面積率が95%以上であり、
前記フェライトの平均粒径は20.0μm以下であり、
前記セメンタイト粒子の平均粒子径は1.50μm以下であり、
前記セメンタイト粒子のうち、アスペクト比が3.0以下の前記セメンタイト粒子を球状セメンタイト粒子と定義したとき、前記セメンタイト粒子の総数に対する、前記球状セメンタイト粒子の総数の比である球状化率が85%以上であり、
前記鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、前記鋼板の板厚方向中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下である。
F1=[C]s/[C]c (1)
質量%で、
C:0.50~0.90%、
Si:0.10~0.50%、
Mn:0.20~1.30%、
P:0.100%以下、
S:0.100%以下、
Al:0.100%以下、
Cr:0.01~1.20%、
N:0.0150%以下、
Mo:0~0.500%、
Ni:0~1.000%、
B:0~0.0100%、
V:0~0.500%、
Nb:0~0.500%、
Ti:0~0.150%、
Cu:0~0.15%、
W:0~0.15%、
Ta:0~0.15%、
Sn:0~0.050%、
Sb:0~0.050%、
Co:0~0.050%、
As:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Y:0~0.050%、
Zr:0~0.050%、
La:0~0.050%、
Ce:0~0.050%、
Ca:0~0.050%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
ミクロ組織において、フェライトと、セメンタイト粒子との総面積率が95%以上であり、
前記フェライトの平均粒径は20.0μm以下であり、
前記セメンタイト粒子の平均粒子径は1.50μm以下であり、
前記セメンタイト粒子のうち、アスペクト比が3.0以下の前記セメンタイト粒子を球状セメンタイト粒子と定義したとき、前記セメンタイト粒子の総数に対する、前記球状セメンタイト粒子の総数の比である球状化率が85%以上であり、
前記鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、前記鋼板の板厚方向中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下である。
F1=[C]s/[C]c (1)
本開示による鋼板では、優れた曲げ性及び優れた焼入れ性が得られ、機械部品としたときに優れた耐水素脆性が得られる。
本発明者らは、優れた焼入れ性及び優れた曲げ性を有し、機械部品としたときに優れた耐水素脆性が得られる鋼板について、検討を行った。その結果、本発明者らは、次の知見を得た。
まず本発明者らは、C含有量が0.50%以上の鋼板における焼入れ性及び曲げ性の向上と、機械部品としたときの耐水素脆性の向上とについて、化学組成の観点から検討した。その結果、本発明者らは、質量%で、C:0.50~0.90%、Si:0.10~0.50%、Mn:0.20~1.30%、P:0.100%以下、S:0.100%以下、Al:0.100%以下、Cr:0.01~1.20%、N:0.0150%以下、Mo:0~0.500%、Ni:0~1.000%、B:0~0.0100%、V:0~0.500%、Nb:0~0.500%、Ti:0~0.150%、Cu:0~0.15%、W:0~0.15%、Ta:0~0.15%、Sn:0~0.050%、Sb:0~0.050%、Co:0~0.050%、As:0~0.050%、Mg:0~0.050%、Y:0~0.050%、Zr:0~0.050%、La:0~0.050%、Ce:0~0.050%、Ca:0~0.050%、及び、残部:Fe及び不純物からなる化学組成であれば、鋼板における焼入れ性及び曲げ性の向上と、機械部品とした場合の耐水素脆性の向上とを実現できる可能性があると考えた。そこで、本発明者らはさらに、上述の化学組成を有する鋼板に対して、ミクロ組織の観点から、焼入れ性、曲げ性、及び、耐水素脆性の向上が可能な手段について検討した。
本発明者らはまず、鋼板のミクロ組織において、焼入れ時の焼入れ性の向上に寄与する手段について検討を行った。上述の化学組成を有する鋼板のミクロ組織は、実質的にフェライトとセメンタイト粒子とからなる組織である。鋼板を素材として機械部品を製造するときの製造工程中の焼入れ時において、鋼板の焼入れ性を高めるためには、焼入れ時に鋼板中のセメンタイト粒子が固溶しやすい方が好ましい。焼入れ時のセメンタイト粒子の固溶性を高めるには、セメンタイト粒子の粒子径が小さい方が好ましい。上述の化学組成を有する鋼板の場合、セメンタイト粒子の平均粒子径を1.50μm以下にすることが有効である。
本発明者らはさらに、鋼板のミクロ組織において、曲げ性の向上に寄与する手段についても検討を行った。鋼板の曲げ性を高めるためには、セメンタイト粒子の球状化率を高め、かつ、フェライトの平均粒径を適切なサイズにすることが有効である。そこで、本実施形態の鋼板では、セメンタイト粒子の球状化率を85%以上とし、フェライトの平均粒径を20.0μm以下とする。
しかしながら、上記構成の鋼板であっても、依然として優れた曲げ性及び優れた耐水素脆性が得られない場合があった。そこで、本発明者らはさらに検討を行った。ここで、本発明者らは鋼板の表層の強度に注目した。鋼板の表層の強度が鋼板内部と同等に高い場合、十分な曲げ性が得られず、機械部品とした場合の十分な耐水素脆性が得られない。鋼板の表層でのC濃度が、表層以外の鋼板内部のC濃度よりも低ければ、鋼板の曲げ性が高まり、かつ、鋼板を素材として製造される機械部品の強度を確保しつつ、耐水素脆性も高まる。
以上の技術思想に基づいて本発明者らはさらに検討を行った。その結果、鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、鋼板の板厚方向中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下であれば、鋼板での優れた曲げ性が得られ、かつ、鋼板を素材として製造される機械部品での優れた耐水素脆性が得られることを、本発明者らは知見した。
F1=[C]s/[C]c (1)
F1=[C]s/[C]c (1)
本実施形態の鋼板は上述の技術思想に基づいて完成したものであり、次の構成を有する。
第1の構成の鋼板は、
質量%で、
C:0.50~0.90%、
Si:0.10~0.50%、
Mn:0.20~1.30%、
P:0.100%以下、
S:0.100%以下、
Al:0.100%以下、
Cr:0.01~1.20%、
N:0.0150%以下、
Mo:0~0.500%、
Ni:0~1.000%、
B:0~0.0100%、
V:0~0.500%、
Nb:0~0.500%、
Ti:0~0.150%、
Cu:0~0.15%、
W:0~0.15%、
Ta:0~0.15%、
Sn:0~0.050%、
Sb:0~0.050%、
Co:0~0.050%、
As:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Y:0~0.050%、
Zr:0~0.050%、
La:0~0.050%、
Ce:0~0.050%、
Ca:0~0.050%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
ミクロ組織において、フェライトと、セメンタイト粒子との総面積率が95%以上であり、
前記フェライトの平均粒径は20.0μm以下であり、
前記セメンタイト粒子の平均粒子径は1.50μm以下であり、
前記セメンタイト粒子のうち、アスペクト比が3.0以下の前記セメンタイト粒子を球状セメンタイト粒子と定義したとき、前記セメンタイト粒子の総数に対する、前記球状セメンタイト粒子の総数の比である球状化率が85%以上であり、
前記鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、前記鋼板の板厚方向中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下である。
F1=[C]s/[C]c (1)
質量%で、
C:0.50~0.90%、
Si:0.10~0.50%、
Mn:0.20~1.30%、
P:0.100%以下、
S:0.100%以下、
Al:0.100%以下、
Cr:0.01~1.20%、
N:0.0150%以下、
Mo:0~0.500%、
Ni:0~1.000%、
B:0~0.0100%、
V:0~0.500%、
Nb:0~0.500%、
Ti:0~0.150%、
Cu:0~0.15%、
W:0~0.15%、
Ta:0~0.15%、
Sn:0~0.050%、
Sb:0~0.050%、
Co:0~0.050%、
As:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Y:0~0.050%、
Zr:0~0.050%、
La:0~0.050%、
Ce:0~0.050%、
Ca:0~0.050%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
ミクロ組織において、フェライトと、セメンタイト粒子との総面積率が95%以上であり、
前記フェライトの平均粒径は20.0μm以下であり、
前記セメンタイト粒子の平均粒子径は1.50μm以下であり、
前記セメンタイト粒子のうち、アスペクト比が3.0以下の前記セメンタイト粒子を球状セメンタイト粒子と定義したとき、前記セメンタイト粒子の総数に対する、前記球状セメンタイト粒子の総数の比である球状化率が85%以上であり、
前記鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、前記鋼板の板厚方向中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下である。
F1=[C]s/[C]c (1)
第2の構成の鋼板は、
第1の構成の鋼板であって、
Mo:0.001~0.500%、
Ni:0.001~1.000%、及び、
B:0.0001~0.0100%、からなる群から選択される1種以上を含有する。
第1の構成の鋼板であって、
Mo:0.001~0.500%、
Ni:0.001~1.000%、及び、
B:0.0001~0.0100%、からなる群から選択される1種以上を含有する。
第3の構成の鋼板は、
第1又は第2の構成の鋼板であって、
V:0.001~0.500%、
Nb:0.001~0.500%、及び、
Ti:0.001~0.150%、からなる群から選択される1種以上を含有する。
第1又は第2の構成の鋼板であって、
V:0.001~0.500%、
Nb:0.001~0.500%、及び、
Ti:0.001~0.150%、からなる群から選択される1種以上を含有する。
第4の構成の鋼板は、
第1~第3のいずれか1つの構成の鋼板であって、
Cu:0.01~0.15%、
W:0.01~0.15%、
Ta:0.01~0.15%、
Sn:0.001~0.050%、
Sb:0.001~0.050%、
Co:0.001~0.050%、
As:0.001~0.050%、
Mg:0.001~0.050%、
Y:0.001~0.050%、
Zr:0.001~0.050%、
La:0.001~0.050%、
Ce:0.001~0.050%、及び、
Ca:0.001~0.050%、からなる群から選択される1種以上を含有する。
第1~第3のいずれか1つの構成の鋼板であって、
Cu:0.01~0.15%、
W:0.01~0.15%、
Ta:0.01~0.15%、
Sn:0.001~0.050%、
Sb:0.001~0.050%、
Co:0.001~0.050%、
As:0.001~0.050%、
Mg:0.001~0.050%、
Y:0.001~0.050%、
Zr:0.001~0.050%、
La:0.001~0.050%、
Ce:0.001~0.050%、及び、
Ca:0.001~0.050%、からなる群から選択される1種以上を含有する。
以下、本実施形態の鋼板について詳述する。なお、元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。
[本実施形態の鋼板の特徴]
本実施形態の鋼板は、次の特徴1~特徴6を満たす。
(特徴1)
化学組成が、質量%で、C:0.50~0.90%、Si:0.10~0.50%、Mn:0.20~1.30%、P:0.100%以下、S:0.100%以下、Al:0.100%以下、Cr:0.01~1.20%、N:0.0150%以下、Mo:0~0.500%、Ni:0~1.000%、B:0~0.0100%、V:0~0.500%、Nb:0~0.500%、Ti:0~0.150%、Cu:0~0.15%、W:0~0.15%、Ta:0~0.15%、Sn:0~0.050%、Sb:0~0.050%、Co:0~0.050%、As:0~0.050%、Mg:0~0.050%、Y:0~0.050%、Zr:0~0.050%、La:0~0.050%、Ce:0~0.050%、Ca:0~0.050%、及び、残部:Fe及び不純物からなる。
(特徴2)
ミクロ組織において、フェライトと、セメンタイト粒子との総面積率が95%以上である。
(特徴3)
フェライトの平均粒径が20.0μm以下である。
(特徴4)
セメンタイト粒子の平均粒子径が1.50μm以下である。
(特徴5)
セメンタイト粒子のうち、アスペクト比が3.0以下のセメンタイト粒子を球状セメンタイト粒子と定義したとき、セメンタイト粒子の総数に対する、球状セメンタイト粒子の総数の比である球状化率が85%以上である。
(特徴6)
鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、鋼板の板厚方向中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下である。
F1=[C]s/[C]c (1)
以下、特徴1~特徴6について説明する。
本実施形態の鋼板は、次の特徴1~特徴6を満たす。
(特徴1)
化学組成が、質量%で、C:0.50~0.90%、Si:0.10~0.50%、Mn:0.20~1.30%、P:0.100%以下、S:0.100%以下、Al:0.100%以下、Cr:0.01~1.20%、N:0.0150%以下、Mo:0~0.500%、Ni:0~1.000%、B:0~0.0100%、V:0~0.500%、Nb:0~0.500%、Ti:0~0.150%、Cu:0~0.15%、W:0~0.15%、Ta:0~0.15%、Sn:0~0.050%、Sb:0~0.050%、Co:0~0.050%、As:0~0.050%、Mg:0~0.050%、Y:0~0.050%、Zr:0~0.050%、La:0~0.050%、Ce:0~0.050%、Ca:0~0.050%、及び、残部:Fe及び不純物からなる。
(特徴2)
ミクロ組織において、フェライトと、セメンタイト粒子との総面積率が95%以上である。
(特徴3)
フェライトの平均粒径が20.0μm以下である。
(特徴4)
セメンタイト粒子の平均粒子径が1.50μm以下である。
(特徴5)
セメンタイト粒子のうち、アスペクト比が3.0以下のセメンタイト粒子を球状セメンタイト粒子と定義したとき、セメンタイト粒子の総数に対する、球状セメンタイト粒子の総数の比である球状化率が85%以上である。
(特徴6)
鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、鋼板の板厚方向中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下である。
F1=[C]s/[C]c (1)
以下、特徴1~特徴6について説明する。
[(特徴1)化学組成について]
本実施形態の鋼板の化学組成は、次の元素を含有する。
本実施形態の鋼板の化学組成は、次の元素を含有する。
C:0.50~0.90%
炭素(C)は、鋼板の焼入れ性を高める。その結果、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。C含有量が0.50%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、C含有量が0.90%を超えれば、鋼板の曲げ性及び耐水素脆性が低下する。したがって、C含有量は0.50~0.90%である。
C含有量の好ましい下限は0.52%であり、さらに好ましくは0.55%であり、さらに好ましくは0.60%である。
C含有量の好ましい上限は0.88%であり、さらに好ましくは0.85%であり、さらに好ましくは0.80%である。
C含有量の好ましい範囲は例えば0.52~0.88%であり、さらに好ましくは0.55~0.85%であり、さらに好ましくは0.60~0.80%である。
炭素(C)は、鋼板の焼入れ性を高める。その結果、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。C含有量が0.50%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、C含有量が0.90%を超えれば、鋼板の曲げ性及び耐水素脆性が低下する。したがって、C含有量は0.50~0.90%である。
C含有量の好ましい下限は0.52%であり、さらに好ましくは0.55%であり、さらに好ましくは0.60%である。
C含有量の好ましい上限は0.88%であり、さらに好ましくは0.85%であり、さらに好ましくは0.80%である。
C含有量の好ましい範囲は例えば0.52~0.88%であり、さらに好ましくは0.55~0.85%であり、さらに好ましくは0.60~0.80%である。
Si:0.10~0.50%
シリコン(Si)は、鋼板の製造工程中の製鋼段階において、鋼を脱酸する。Siはさらに、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼戻しを実施した場合に、鋼板の焼戻し軟化抵抗を高める。Siはさらに、冷延板焼鈍時での鋼板表層の脱炭を促進する。Si含有量が0.10%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Si含有量が0.50%を超えれば、固溶強化により鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Si含有量は0.10~0.50%である。
Si含有量の好ましい下限は0.12%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Si含有量の好ましい上限は0.48%であり、さらに好ましくは0.44%であり、さらに好ましくは0.40%である。
Si含有量の好ましい範囲は例えば0.12~0.48%であり、さらに好ましくは0.15~0.44%であり、さらに好ましくは0.20~0.40%である。
シリコン(Si)は、鋼板の製造工程中の製鋼段階において、鋼を脱酸する。Siはさらに、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼戻しを実施した場合に、鋼板の焼戻し軟化抵抗を高める。Siはさらに、冷延板焼鈍時での鋼板表層の脱炭を促進する。Si含有量が0.10%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Si含有量が0.50%を超えれば、固溶強化により鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Si含有量は0.10~0.50%である。
Si含有量の好ましい下限は0.12%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Si含有量の好ましい上限は0.48%であり、さらに好ましくは0.44%であり、さらに好ましくは0.40%である。
Si含有量の好ましい範囲は例えば0.12~0.48%であり、さらに好ましくは0.15~0.44%であり、さらに好ましくは0.20~0.40%である。
Mn:0.20~1.30%
マンガン(Mn)は、鋼板の焼入れ性を高める。その結果、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。Mn含有量が0.20%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が1.30%を超えれば、固溶強化により鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Mn含有量は0.20~1.30%である。
Mn含有量の好ましい下限は0.25%であり、さらに好ましくは0.30%であり、さらに好ましくは0.35%である。
Mn含有量の好ましい上限は1.25%であり、さらに好ましくは1.20%であり、さらに好ましくは1.15%である。
Mn含有量の好ましい範囲は例えば0.25~1.25%であり、さらに好ましくは0.30~1.20%であり、さらに好ましくは0.35~1.15%である。
マンガン(Mn)は、鋼板の焼入れ性を高める。その結果、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。Mn含有量が0.20%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が1.30%を超えれば、固溶強化により鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Mn含有量は0.20~1.30%である。
Mn含有量の好ましい下限は0.25%であり、さらに好ましくは0.30%であり、さらに好ましくは0.35%である。
Mn含有量の好ましい上限は1.25%であり、さらに好ましくは1.20%であり、さらに好ましくは1.15%である。
Mn含有量の好ましい範囲は例えば0.25~1.25%であり、さらに好ましくは0.30~1.20%であり、さらに好ましくは0.35~1.15%である。
P:0.100%以下
燐(P)は不純物である。P含有量は0%であってもよい。P含有量が0.100%を超えれば、鋼板の靱性が低下する。したがって、P含有量は0.100%以下である。
P含有量はなるべく低い方が好ましい。つまり、P含有量は0%が好ましい。しかしながら、P含有量の過剰な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、P含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
P含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.050%である。
P含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.090%であり、さらに好ましくは0.003~0.080%であり、さらに好ましくは0.005~0.050%である。
燐(P)は不純物である。P含有量は0%であってもよい。P含有量が0.100%を超えれば、鋼板の靱性が低下する。したがって、P含有量は0.100%以下である。
P含有量はなるべく低い方が好ましい。つまり、P含有量は0%が好ましい。しかしながら、P含有量の過剰な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、P含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
P含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.050%である。
P含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.090%であり、さらに好ましくは0.003~0.080%であり、さらに好ましくは0.005~0.050%である。
S:0.100%以下
硫黄(S)は不純物である。S含有量は0%であってもよい。S含有量が0.100%を超えれば、Sは硫化物を過剰に多く形成する。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、S含有量は0.100%以下である。
S含有量はなるべく低い方が好ましい。つまり、S含有量は0%が好ましい。しかしながら、S含有量の過剰な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、S含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
S含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.050%である。
S含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.090%であり、さらに好ましくは0.003~0.080%であり、さらに好ましくは0.005~0.050%である。
硫黄(S)は不純物である。S含有量は0%であってもよい。S含有量が0.100%を超えれば、Sは硫化物を過剰に多く形成する。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、S含有量は0.100%以下である。
S含有量はなるべく低い方が好ましい。つまり、S含有量は0%が好ましい。しかしながら、S含有量の過剰な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、S含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
S含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.050%である。
S含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.090%であり、さらに好ましくは0.003~0.080%であり、さらに好ましくは0.005~0.050%である。
Al:0.100%以下
アルミニウム(Al)は不純物である。Al含有量は0%であってもよい。Alは、Nと結合してAlNを形成する。AlNは、鋼板を素材として機械部品を製造する工程中の焼入れでの加熱時において、オーステナイト粒を微細化する。オーステナイト粒の微細化は、鋼板の焼入れ性を低下する。Al含有量が0.100%を超えれば、焼入れでの加熱時にオーステナイト粒が過剰に微細化し、鋼板の焼入れ性が顕著に低下する。したがって、Al含有量は0.100%以下である。
Al含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Al含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.070%であり、さらに好ましくは0.050%である。
Al含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.090%であり、さらに好ましくは0.005~0.070%であり、さらに好ましくは0.010~0.050%である。
本実施形態の鋼板の化学組成において、Al含有量は、酸可溶Al(sol.Al)含有量を意味する。
アルミニウム(Al)は不純物である。Al含有量は0%であってもよい。Alは、Nと結合してAlNを形成する。AlNは、鋼板を素材として機械部品を製造する工程中の焼入れでの加熱時において、オーステナイト粒を微細化する。オーステナイト粒の微細化は、鋼板の焼入れ性を低下する。Al含有量が0.100%を超えれば、焼入れでの加熱時にオーステナイト粒が過剰に微細化し、鋼板の焼入れ性が顕著に低下する。したがって、Al含有量は0.100%以下である。
Al含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Al含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.070%であり、さらに好ましくは0.050%である。
Al含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.090%であり、さらに好ましくは0.005~0.070%であり、さらに好ましくは0.010~0.050%である。
本実施形態の鋼板の化学組成において、Al含有量は、酸可溶Al(sol.Al)含有量を意味する。
Cr:0.01~1.20%
クロム(Cr)は、鋼板の焼入れ性を高める。その結果、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。Cr含有量が0.01%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が1.20%を超えれば、鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Cr含有量は0.01~1.20%である。
Cr含有量の好ましい下限は0.02%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。
Cr含有量の好ましい上限は1.15%であり、さらに好ましくは1.10%であり、さらに好ましくは1.00%であり、さらに好ましくは0.70%であり、さらに好ましくは0.50%である。
Cr含有量の好ましい範囲は例えば0.02~1.15%であり、さらに好ましくは0.03~1.10%であり、さらに好ましくは0.05~0.50%である。
クロム(Cr)は、鋼板の焼入れ性を高める。その結果、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。Cr含有量が0.01%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が1.20%を超えれば、鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Cr含有量は0.01~1.20%である。
Cr含有量の好ましい下限は0.02%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。
Cr含有量の好ましい上限は1.15%であり、さらに好ましくは1.10%であり、さらに好ましくは1.00%であり、さらに好ましくは0.70%であり、さらに好ましくは0.50%である。
Cr含有量の好ましい範囲は例えば0.02~1.15%であり、さらに好ましくは0.03~1.10%であり、さらに好ましくは0.05~0.50%である。
N:0.0150%以下
窒素(N)は不可避に含有される不純物である。つまり、N含有量は0%超である。NはAlと結合してAlNを形成する。AlNは、鋼板を素材として機械部品を製造する工程中の焼入れでの加熱時において、オーステナイト粒を微細化する。オーステナイト粒の微細化は、鋼板の焼入れ性を低下する。N含有量が0.0150%を超えれば、焼入れでの加熱時にオーステナイト粒が過剰に微細化し、鋼板の焼入れ性が顕著に低下する。したがって、N含有量は0.0150%以下である。
N含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0005%である。
N含有量の好ましい上限は0.0140%であり、さらに好ましくは0.0130%である。
N含有量の好ましい範囲は例えば0.0001~0.0140%であり、さらに好ましくは0.0005~0.0130%である。
窒素(N)は不可避に含有される不純物である。つまり、N含有量は0%超である。NはAlと結合してAlNを形成する。AlNは、鋼板を素材として機械部品を製造する工程中の焼入れでの加熱時において、オーステナイト粒を微細化する。オーステナイト粒の微細化は、鋼板の焼入れ性を低下する。N含有量が0.0150%を超えれば、焼入れでの加熱時にオーステナイト粒が過剰に微細化し、鋼板の焼入れ性が顕著に低下する。したがって、N含有量は0.0150%以下である。
N含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0005%である。
N含有量の好ましい上限は0.0140%であり、さらに好ましくは0.0130%である。
N含有量の好ましい範囲は例えば0.0001~0.0140%であり、さらに好ましくは0.0005~0.0130%である。
本実施形態による鋼板の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、化学組成における不純物とは、鋼板を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態による鋼板に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
[任意元素(Optional Elements)について]
本実施形態の鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、第1群~第3群からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。
[第1群]
Mo:0~0.500%、
Ni:0~1.000%、及び、
B:0~0.0100%、からなる群から選択される1種以上
[第2群]
V:0~0.500%、
Nb:0~0.500%、及び、
Ti:0~0.150%、からなる群から選択される1種以上
[第3群]
Cu:0~0.15%、
W:0~0.15%、
Ta:0~0.15%、
Sn:0~0.050%、
Sb:0~0.050%、
Co:0~0.050%、
As:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Y:0~0.050%、
Zr:0~0.050%、
La:0~0.050%、
Ce:0~0.050%、及び、
Ca:0~0.050%、からなる群から選択される1種以上
以下、これらの任意元素について説明する。
本実施形態の鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、第1群~第3群からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。
[第1群]
Mo:0~0.500%、
Ni:0~1.000%、及び、
B:0~0.0100%、からなる群から選択される1種以上
[第2群]
V:0~0.500%、
Nb:0~0.500%、及び、
Ti:0~0.150%、からなる群から選択される1種以上
[第3群]
Cu:0~0.15%、
W:0~0.15%、
Ta:0~0.15%、
Sn:0~0.050%、
Sb:0~0.050%、
Co:0~0.050%、
As:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Y:0~0.050%、
Zr:0~0.050%、
La:0~0.050%、
Ce:0~0.050%、及び、
Ca:0~0.050%、からなる群から選択される1種以上
以下、これらの任意元素について説明する。
[第1群(Mo、Ni及びB)について]
本実施形態による鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Mo、Ni及びBからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Mo、Ni及びBは、鋼板の焼入れ性を高める。
本実施形態による鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Mo、Ni及びBからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Mo、Ni及びBは、鋼板の焼入れ性を高める。
Mo:0~0.500%
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Mo含有量は0%であってもよい。
Moが含有される場合、つまり、Mo含有量が0%超である場合、Moは鋼板の焼入れ性を高める。そのため、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。Moはさらに、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼戻しを実施した場合に、鋼板の焼戻し軟化抵抗を高める。Moが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Mo含有量が0.500%を超えれば、鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Mo含有量は0~0.500%である。
Mo含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Mo含有量の好ましい上限は0.450%であり、さらに好ましくは0.400%であり、さらに好ましくは0.350%であり、さらに好ましくは0.300%である。
Mo含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.450%であり、さらに好ましくは0.003~0.400%であり、さらに好ましくは0.005~0.350%であり、さらに好ましくは0.010~0.300%である。
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Mo含有量は0%であってもよい。
Moが含有される場合、つまり、Mo含有量が0%超である場合、Moは鋼板の焼入れ性を高める。そのため、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。Moはさらに、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼戻しを実施した場合に、鋼板の焼戻し軟化抵抗を高める。Moが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Mo含有量が0.500%を超えれば、鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Mo含有量は0~0.500%である。
Mo含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Mo含有量の好ましい上限は0.450%であり、さらに好ましくは0.400%であり、さらに好ましくは0.350%であり、さらに好ましくは0.300%である。
Mo含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.450%であり、さらに好ましくは0.003~0.400%であり、さらに好ましくは0.005~0.350%であり、さらに好ましくは0.010~0.300%である。
Ni:0~1.000%
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ni含有量は0%であってもよい。
Niが含有される場合、つまり、Ni含有量が0%超である場合、Niは鋼板の焼入れ性を高める。そのため、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。Niはさらに、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼戻しを実施した場合に、鋼板の焼戻し軟化抵抗を高める。Niが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ni含有量が1.000%を超えれば、鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Ni含有量は0~1.000%である。
Ni含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.007%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Ni含有量の好ましい上限は0.950%であり、さらに好ましくは0.900%であり、さらに好ましくは0.800%であり、さらに好ましくは0.700%であり、さらに好ましくは0.600%である。
Ni含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.950%であり、さらに好ましくは0.005~0.900%であり、さらに好ましくは0.007~0.800%であり、さらに好ましくは0.010~0.700%であり、さらに好ましくは0.010~0.600%である。
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ni含有量は0%であってもよい。
Niが含有される場合、つまり、Ni含有量が0%超である場合、Niは鋼板の焼入れ性を高める。そのため、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。Niはさらに、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼戻しを実施した場合に、鋼板の焼戻し軟化抵抗を高める。Niが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ni含有量が1.000%を超えれば、鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Ni含有量は0~1.000%である。
Ni含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.007%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Ni含有量の好ましい上限は0.950%であり、さらに好ましくは0.900%であり、さらに好ましくは0.800%であり、さらに好ましくは0.700%であり、さらに好ましくは0.600%である。
Ni含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.950%であり、さらに好ましくは0.005~0.900%であり、さらに好ましくは0.007~0.800%であり、さらに好ましくは0.010~0.700%であり、さらに好ましくは0.010~0.600%である。
B:0~0.0100%
ボロン(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、B含有量は0%であってもよい。
Bが含有される場合、つまり、B含有量が0%超である場合、Bは鋼板の焼入れ性を高める。そのため、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。Bが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、B含有量が0.0100%を超えれば、B化合物が生成する。この場合、鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、B含有量は0~0.0100%である。
B含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%である。
B含有量の好ましい上限は0.0090%であり、さらに好ましくは0.0080%であり、さらに好ましくは0.0070%であり、さらに好ましくは0.0060%であり、さらに好ましくは0.0050%である。
B含有量の好ましい範囲は例えば0.0001~0.0090%であり、さらに好ましくは0.0003~0.0080%であり、さらに好ましくは0.0005~0.0070%であり、さらに好ましくは0.0005~0.0060%であり、さらに好ましくは0.0005~0.0050%である。
ボロン(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、B含有量は0%であってもよい。
Bが含有される場合、つまり、B含有量が0%超である場合、Bは鋼板の焼入れ性を高める。そのため、鋼板を素材として機械部品を製造する工程で焼入れを実施することにより、機械部品の強度が高まる。Bが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、B含有量が0.0100%を超えれば、B化合物が生成する。この場合、鋼板の強度が過度に高くなる。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、B含有量は0~0.0100%である。
B含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%である。
B含有量の好ましい上限は0.0090%であり、さらに好ましくは0.0080%であり、さらに好ましくは0.0070%であり、さらに好ましくは0.0060%であり、さらに好ましくは0.0050%である。
B含有量の好ましい範囲は例えば0.0001~0.0090%であり、さらに好ましくは0.0003~0.0080%であり、さらに好ましくは0.0005~0.0070%であり、さらに好ましくは0.0005~0.0060%であり、さらに好ましくは0.0005~0.0050%である。
[第2群(V、Nb及びTi)について]
本実施形態による鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、V、Nb及びTiからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、V、Nb及びTiは炭化物を形成し、鋼板を素材として機械部品を製造する工程での焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。そのため、機械部品の靭性が向上する。
本実施形態による鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、V、Nb及びTiからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、V、Nb及びTiは炭化物を形成し、鋼板を素材として機械部品を製造する工程での焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。そのため、機械部品の靭性が向上する。
V:0~0.500%
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、V含有量は0%であってもよい。
Vが含有される場合、つまり、V含有量が0%超である場合、Vは炭化物を形成し、鋼板を素材として機械部品を製造する工程での焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。そのため、機械部品の靭性が向上する。Vが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、V含有量が0.500%を超えれば、炭化物を過剰に形成して、鋼板を析出強化する。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、V含有量は0~0.500%である。
V含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
V含有量の好ましい上限は0.480%であり、さらに好ましくは0.450%であり、さらに好ましくは0.400%である。
V含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.480%であり、さらに好ましくは0.003~0.450%であり、さらに好ましくは0.005~0.400%である。
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、V含有量は0%であってもよい。
Vが含有される場合、つまり、V含有量が0%超である場合、Vは炭化物を形成し、鋼板を素材として機械部品を製造する工程での焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。そのため、機械部品の靭性が向上する。Vが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、V含有量が0.500%を超えれば、炭化物を過剰に形成して、鋼板を析出強化する。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、V含有量は0~0.500%である。
V含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
V含有量の好ましい上限は0.480%であり、さらに好ましくは0.450%であり、さらに好ましくは0.400%である。
V含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.480%であり、さらに好ましくは0.003~0.450%であり、さらに好ましくは0.005~0.400%である。
Nb:0~0.500%
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Nb含有量は0%であってもよい。
Nbが含有される場合、つまり、Nb含有量が0%超である場合、Nbは炭化物を形成し、鋼板を素材として機械部品を製造する工程での焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。そのため、機械部品の靭性が向上する。また、NbはNと結合して、固溶Bが窒化物を形成するのを抑制する。これにより、固溶Bによる鋼板の焼入れ性が高まる。Nbが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Nb含有量が0.500%を超えれば、炭化物を過剰に形成して、鋼板を析出強化する。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Nb含有量は0~0.500%である。
Nb含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
Nb含有量の好ましい上限は0.480%であり、さらに好ましくは0.450%であり、さらに好ましくは0.400%であり、さらに好ましくは0.350%であり、さらに好ましくは0.300%である。
Nb含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.480%であり、さらに好ましくは0.003~0.450%であり、さらに好ましくは0.005~0.400%であり、さらに好ましくは0.005~0.350%であり、さらに好ましくは0.005~0.300%である。
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Nb含有量は0%であってもよい。
Nbが含有される場合、つまり、Nb含有量が0%超である場合、Nbは炭化物を形成し、鋼板を素材として機械部品を製造する工程での焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。そのため、機械部品の靭性が向上する。また、NbはNと結合して、固溶Bが窒化物を形成するのを抑制する。これにより、固溶Bによる鋼板の焼入れ性が高まる。Nbが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Nb含有量が0.500%を超えれば、炭化物を過剰に形成して、鋼板を析出強化する。そのため、鋼板の曲げ性が低下する。したがって、Nb含有量は0~0.500%である。
Nb含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
Nb含有量の好ましい上限は0.480%であり、さらに好ましくは0.450%であり、さらに好ましくは0.400%であり、さらに好ましくは0.350%であり、さらに好ましくは0.300%である。
Nb含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.480%であり、さらに好ましくは0.003~0.450%であり、さらに好ましくは0.005~0.400%であり、さらに好ましくは0.005~0.350%であり、さらに好ましくは0.005~0.300%である。
Ti:0~0.150%
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ti含有量は0%であってもよい。
Tiが含有される場合、つまり、Ti含有量が0%超である場合、Tiは炭化物を形成し、鋼板を素材として機械部品を製造する工程での焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。そのため、機械部品の靭性が向上する。また、TiはNと結合して、固溶Bが窒化物を形成するのを抑制する。これにより、固溶Bによる鋼板の焼入れ性が高まる。Tiが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ti含有量が0.150%を超えれば、炭化物を過剰に形成して、鋼板を析出強化する。そのため、鋼板の冷間加工性が低下する。したがって、Ti含有量は0~0.150%である。
Ti含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
Ti含有量の好ましい上限は0.145%であり、さらに好ましくは0.130%であり、さらに好ましくは0.120%であり、さらに好ましくは0.100%であり、さらに好ましくは0.080%である。
Ti含有量の好ましい範囲は0.001~0.145%であり、さらに好ましくは0.003~0.130%であり、さらに好ましくは0.005~0.120%であり、さらに好ましくは0.005~0.100%であり、さらに好ましくは0.005~0.080%である。
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ti含有量は0%であってもよい。
Tiが含有される場合、つまり、Ti含有量が0%超である場合、Tiは炭化物を形成し、鋼板を素材として機械部品を製造する工程での焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。そのため、機械部品の靭性が向上する。また、TiはNと結合して、固溶Bが窒化物を形成するのを抑制する。これにより、固溶Bによる鋼板の焼入れ性が高まる。Tiが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ti含有量が0.150%を超えれば、炭化物を過剰に形成して、鋼板を析出強化する。そのため、鋼板の冷間加工性が低下する。したがって、Ti含有量は0~0.150%である。
Ti含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
Ti含有量の好ましい上限は0.145%であり、さらに好ましくは0.130%であり、さらに好ましくは0.120%であり、さらに好ましくは0.100%であり、さらに好ましくは0.080%である。
Ti含有量の好ましい範囲は0.001~0.145%であり、さらに好ましくは0.003~0.130%であり、さらに好ましくは0.005~0.120%であり、さらに好ましくは0.005~0.100%であり、さらに好ましくは0.005~0.080%である。
[第3群(Cu、W、Ta、Sn、Sb、Co、As、Mg、Y、Zr、La、Ce、及びCa)について]
本実施形態による鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Cu、W、Ta、Sn、Sb、Co、As、Mg、Y、Zr、La、Ce、及びCaからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、これらの元素含有量は0%であってもよい。
本実施形態による鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Cu、W、Ta、Sn、Sb、Co、As、Mg、Y、Zr、La、Ce、及びCaからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、これらの元素含有量は0%であってもよい。
これらの元素はいずれもトランプエレメントであり、本発明においては不純物である。したがって、Cu含有量は0~0.15%であり、W含有量は0~0.15%であり、Ta:0~0.15%であり、Sn:0~0.050%であり、Sb:0~0.050%であり、Co:0~0.050%であり、As:0~0.050%であり、Mg:0~0.050%であり、Y:0~0.050%であり、Zr:0~0.050%であり、La:0~0.050%であり、Ce:0~0.050%であり、Ca:0~0.050%である。
Cu含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.03である。
Cu含有量の好ましい上限は0.13%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Cu含有量の好ましい範囲は例えば0.01~0.13%であり、さらに好ましくは0.03~0.10%である。
Cu含有量の好ましい上限は0.13%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Cu含有量の好ましい範囲は例えば0.01~0.13%であり、さらに好ましくは0.03~0.10%である。
W含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.03%である。
W含有量の好ましい上限は0.13%であり、さらに好ましくは0.10%ある。
W含有量の好ましい範囲は例えば0.01~0.13%であり、さらに好ましくは0.03~0.10%である。
W含有量の好ましい上限は0.13%であり、さらに好ましくは0.10%ある。
W含有量の好ましい範囲は例えば0.01~0.13%であり、さらに好ましくは0.03~0.10%である。
Ta含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.03である。
Ta含有量の好ましい上限は0.13%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Ta含有量の好ましい範囲は例えば0.01~0.13%であり、さらに好ましくは0.03~0.10%である。
Ta含有量の好ましい上限は0.13%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Ta含有量の好ましい範囲は例えば0.01~0.13%であり、さらに好ましくは0.03~0.10%である。
Sn含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Sn含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Sn含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Sn含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Sn含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Sb含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Sb含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Sb含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Sb含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Sb含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Co含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Co含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Co含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Co含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Co含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
As含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
As含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
As含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
As含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
As含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Mg含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Mg含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Mg含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Mg含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Mg含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Y含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Y含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Y含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Y含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Y含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Zr含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Zr含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Zr含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Zr含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Zr含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
La含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
La含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
La含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
La含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
La含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Ce含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Ce含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Ce含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Ce含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Ce含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Ca含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Ca含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Ca含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
Ca含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。
Ca含有量の好ましい範囲は例えば0.001~0.045%であり、さらに好ましくは0.005~0.040%であり、さらに好ましくは0.010~0.035%である。
[鋼板の化学組成の測定方法]
本実施形態の鋼板の化学組成は、周知の成分分析法で測定できる。具体的には、ドリルを用いて、鋼板の表面から0.1mm深さ以上の内部から、切粉を採取する。採取された切粉を酸に溶解させて溶液を得る。溶液に対して、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry)を実施して、化学組成の元素分析を実施する。C含有量及びS含有量については、周知の高周波燃焼法(燃焼-赤外線吸収法)により求める。N含有量については、周知の不活性ガス溶融-熱伝導度法を用いて求める。
本実施形態の鋼板の化学組成は、周知の成分分析法で測定できる。具体的には、ドリルを用いて、鋼板の表面から0.1mm深さ以上の内部から、切粉を採取する。採取された切粉を酸に溶解させて溶液を得る。溶液に対して、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry)を実施して、化学組成の元素分析を実施する。C含有量及びS含有量については、周知の高周波燃焼法(燃焼-赤外線吸収法)により求める。N含有量については、周知の不活性ガス溶融-熱伝導度法を用いて求める。
なお、各元素含有量は、本実施形態で規定された有効数字に基づいて、測定された数値の端数を四捨五入して、本実施形態で規定された各元素含有量の最小桁までの数値とする。例えば、本実施形態の鋼板のC含有量は小数第二位までの数値で規定される。したがって、C含有量は、測定された数値の小数第三位を四捨五入して得られた小数第二位までの数値とする。
本実施形態の鋼板のC含有量以外の他の元素含有量も同様に、測定された値に対して、本実施形態で規定された最小桁までの数値の端数を四捨五入して得られた値を、当該元素含有量とする。なお、四捨五入とは、端数が5未満であれば切り捨て、端数が5以上であれば切り上げることを意味する。
[(特徴2)ミクロ組織について]
本実施形態の鋼板のミクロ組織において、フェライト及びセメンタイト粒子の総面積率は95%以上である。つまり、本実施形態の鋼板のミクロ組織は、実質的にフェライト及びセメンタイト粒子からなる。
本実施形態の鋼板のミクロ組織において、フェライト及びセメンタイト粒子の総面積率は95%以上である。つまり、本実施形態の鋼板のミクロ組織は、実質的にフェライト及びセメンタイト粒子からなる。
ミクロ組織において、フェライト及びセメンタイト粒子以外の組織は例えば、ベイナイト、マルテンサイト、及び、パーライトからなる群から選択される1種以上である。
好ましくは、ミクロ組織におけるフェライト及びセメンタイト粒子の総面積率は96%以上であり、さらに好ましくは97%以上であり、さらに好ましくは98%以上であり、さらに好ましくは99%以上である。ミクロ組織は、フェライト及びセメンタイト粒子からなる組織であってもよい。
フェライト及びセメンタイト粒子の総面積率の好ましい範囲は96~100%であり、さらに好ましくは97~100%であり、さらに好ましくは98~100%であり、さらに好ましくは99~100%である。
フェライト及びセメンタイト粒子の総面積率が95%以上であれば、特徴1、特徴3~特徴6を満たすことを前提として、優れた曲げ性が得られ、機械部品としたときに高い耐水素脆性が得られる。
[ミクロ組織中のフェライト及びセメンタイト粒子の総面積率の測定方法]
ミクロ組織中のフェライト及びセメンタイト粒子の総面積率は、次の方法で測定できる。
鋼板の板幅中心部から、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に10mm×板厚の試験片を採取する。試験片の表面のうち、圧延方向に15mm×板厚の表面を観察面と定義する。試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨された観察面に対して、3%硝酸アルコール(ナイタール腐食液)を用いてエッチングを行う。エッチングされた観察面のうち、任意の5箇所の観察視野に対して、1000倍の走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)で二次電子像を観察する。各観察視野は100μm×120μmの矩形とする。
ミクロ組織中のフェライト及びセメンタイト粒子の総面積率は、次の方法で測定できる。
鋼板の板幅中心部から、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に10mm×板厚の試験片を採取する。試験片の表面のうち、圧延方向に15mm×板厚の表面を観察面と定義する。試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨された観察面に対して、3%硝酸アルコール(ナイタール腐食液)を用いてエッチングを行う。エッチングされた観察面のうち、任意の5箇所の観察視野に対して、1000倍の走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)で二次電子像を観察する。各観察視野は100μm×120μmの矩形とする。
観察視野において、フェライト及びセメンタイト粒子は、他の組織(ベイナイト、マルテンサイト、パーライト等)とは異なるコントラスト及び異なる形態を示す。したがって、コントラスト及び形態に基づいて、観察視野内でのフェライトとセメンタイト粒子とを特定する。
5箇所の観察視野でのフェライトの総面積及びセメンタイト粒子の総面積と、5箇所の観察視野の総面積とに基づいて、フェライト及びセメンタイト粒子の総面積率(%)を求める。
[(特徴3)フェライトの平均粒径について]
本実施形態の鋼板ではさらに、フェライトの平均粒径は20.0μm以下である。
フェライトの平均粒径が20.0μmを超えれば、曲げ性が低下する。フェライトの平均粒径が20.0μmを超えればさらに、フェライト粒の粗大化のために焼鈍時間が長くなる。この場合、セメンタイト中への合金元素の濃化が進み、焼入れ性が低下する。したがって、フェライトの平均粒径は20.0μm以下である。
本実施形態の鋼板ではさらに、フェライトの平均粒径は20.0μm以下である。
フェライトの平均粒径が20.0μmを超えれば、曲げ性が低下する。フェライトの平均粒径が20.0μmを超えればさらに、フェライト粒の粗大化のために焼鈍時間が長くなる。この場合、セメンタイト中への合金元素の濃化が進み、焼入れ性が低下する。したがって、フェライトの平均粒径は20.0μm以下である。
フェライトの平均粒径の好ましい上限は19.5μmであり、さらに好ましくは19.0μmであり、さらに好ましくは18.5μmであり、さらに好ましくは18.0μmである。
フェライトの平均粒径の下限は特に限定されない。しかしながら、フェライトの過度の微細化は、鋼板の降伏強度を過度に高める。この場合、曲げ加工時の加工荷重が過度に高まる。そのため、フェライトの平均粒径の好ましい下限は5.0μmである。フェライトの平均粒径のさらに好ましい下限は5.2μmであり、さらに好ましくは5.5μmであり、さらに好ましくは5.7μmであり、さらに好ましくは6.0μmであり、さらに好ましくは6.5μmである。
フェライトの平均粒径の好ましい範囲は例えば5.0~20.0μmであり、さらに好ましくは5.2~19.5μmであり、さらに好ましくは5.5~19.0μmであり、さらに好ましくは5.7~18.5μmであり、さらに好ましくは6.0~18.0μmであり、さらに好ましくは6.5~18.0μmである。
[フェライトの平均粒径の測定方法]
フェライトの平均粒径は、次の方法で測定できる。
鋼板の板幅中心部から、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に10mm×板厚の試験片を採取する。試験片の表面のうち、圧延方向に15mm×板厚の表面を観察面と定義する。試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨後、3%ナイタール腐食液でエッチングを実施する。エッチングされた観察面において、鋼板の表面から板厚/4深さ位置での任意の5箇所の観察視野で走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて二次電子像を撮影する。JIS G 0551:2020に準拠して、切断法によりフェライトの結晶粒度番号を求める。このとき、1本の線分で切断されるフェライト結晶粒の数が、1つの視野で少なくとも10個以上になるように、SEMの倍率を500~3000倍の範囲で選定する。5箇所の観察視野について、切断長さを求める。5箇所の観察視野の切断長さの算術平均値から、フェライトの結晶粒度番号を求める。得られた結晶粒度番号から、フェライトの平均粒径(μm)を求める。
フェライトの平均粒径は、得られた値の小数第2位を四捨五入して得られた値(つまり、小数第1位の値)である。
フェライトの平均粒径は、次の方法で測定できる。
鋼板の板幅中心部から、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に10mm×板厚の試験片を採取する。試験片の表面のうち、圧延方向に15mm×板厚の表面を観察面と定義する。試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨後、3%ナイタール腐食液でエッチングを実施する。エッチングされた観察面において、鋼板の表面から板厚/4深さ位置での任意の5箇所の観察視野で走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて二次電子像を撮影する。JIS G 0551:2020に準拠して、切断法によりフェライトの結晶粒度番号を求める。このとき、1本の線分で切断されるフェライト結晶粒の数が、1つの視野で少なくとも10個以上になるように、SEMの倍率を500~3000倍の範囲で選定する。5箇所の観察視野について、切断長さを求める。5箇所の観察視野の切断長さの算術平均値から、フェライトの結晶粒度番号を求める。得られた結晶粒度番号から、フェライトの平均粒径(μm)を求める。
フェライトの平均粒径は、得られた値の小数第2位を四捨五入して得られた値(つまり、小数第1位の値)である。
[(特徴4)セメンタイト粒子の平均粒子径について]
本実施形態の鋼板において、セメンタイト粒子の平均粒子径は1.50μm以下である。
セメンタイト粒子の平均粒子径が大きければ、鋼板の曲げ性が低下する。セメンタイト粒子の平均粒子径が大きければさらに、鋼板を素材として機械部品を製造する工程中の焼入れ工程での加熱時において、セメンタイト粒子が十分に溶解しない。この場合、鋼板において十分な焼入れ性が得られない。その結果、鋼板を素材として製造された機械部品において、十分な強度が得られない。
本実施形態の鋼板において、セメンタイト粒子の平均粒子径は1.50μm以下である。
セメンタイト粒子の平均粒子径が大きければ、鋼板の曲げ性が低下する。セメンタイト粒子の平均粒子径が大きければさらに、鋼板を素材として機械部品を製造する工程中の焼入れ工程での加熱時において、セメンタイト粒子が十分に溶解しない。この場合、鋼板において十分な焼入れ性が得られない。その結果、鋼板を素材として製造された機械部品において、十分な強度が得られない。
セメンタイト粒子の平均粒子径が1.50μm以下であれば、セメンタイト粒子が十分に小さい。そのため、鋼板において十分な曲げ性が得られる。さらに、焼入れ工程での加熱時において、セメンタイト粒子が十分に溶解し、鋼板の焼入れ性が高まる。
セメンタイト粒子の平均粒子径の好ましい上限は1.45μmであり、さらに好ましくは1.40μmであり、さらに好ましくは1.35μmであり、さらに好ましくは1.30μmである。
焼入れ性の向上には、セメンタイト粒子の平均粒子径は小さい方が好ましい。しかしながら、セメンタイト粒子の平均粒子径が小さすぎれば、鋼板の硬さが高くなりすぎ、冷間加工性が低下する。したがって、セメンタイト粒子の平均粒子径の好ましい下限は0.05μmであり、さらに好ましくは0.10μmであり、さらに好ましくは0.15μmであり、さらに好ましくは0.20μmである。
セメンタイト粒子の平均粒子径の好ましい範囲は例えば0.05~1.50μmであり、さらに好ましくは0.10~1.45μmであり、さらに好ましくは0.15~1.40μmであり、さらに好ましくは0.20~1.35μmであり、さらに好ましくは0.20~1.30μmである。
[セメンタイト粒子の平均粒子径の測定方法]
セメンタイト粒子の平均粒子径は、次の方法で求めることができる。
鋼板の板幅中心部から、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に10mm×板厚の試験片を採取する。試験片の表面のうち、圧延方向に15mm×板厚の表面を観察面と定義する。
セメンタイト粒子の平均粒子径は、次の方法で求めることができる。
鋼板の板幅中心部から、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に10mm×板厚の試験片を採取する。試験片の表面のうち、圧延方向に15mm×板厚の表面を観察面と定義する。
試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨後、観察面に対して、ピクラール液を用いてエッチングを行う。エッチングされた観察面のうち、鋼板の表面から板厚/4深さ位置の任意の5箇所の観察視野で、二次電子像を撮影する。具体的には、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて5箇所の観察視野を2000倍の倍率で観察し、上述の二次電子像を撮影する。各観察視野は50μm×60μmの矩形とする。
各二次電子像において、コントラストに基づいて、セメンタイト粒子を特定する。特定された各セメンタイト粒子の面積を求め、面積に基づいて、各セメンタイト粒子の円相当径を求める。求めた円相当径を、当該セメンタイト粒子の粒子径とする。なお、粒子径は、周知の画像処理ソフトウェアを用いて実施する。
5箇所の観察視野で得られたセメンタイト粒子の粒子径の算術平均値を、セメンタイト粒子の平均粒子径(μm)とする。
セメンタイト粒子の平均粒子径は、得られた値の小数第3位を四捨五入して得られた値(つまり、小数第2位の値)である。
5箇所の観察視野で得られたセメンタイト粒子の粒子径の算術平均値を、セメンタイト粒子の平均粒子径(μm)とする。
セメンタイト粒子の平均粒子径は、得られた値の小数第3位を四捨五入して得られた値(つまり、小数第2位の値)である。
[(特徴5)球状化率について]
本実施形態の鋼板において、複数のセメンタイト粒子のうち、アスペクト比が3.0以下のセメンタイト粒子を球状セメンタイト粒子と定義する。複数のセメンタイト粒子の総数に対する、球状セメンタイト粒子の総数の比である球状化率は85%以上である。
本実施形態の鋼板において、複数のセメンタイト粒子のうち、アスペクト比が3.0以下のセメンタイト粒子を球状セメンタイト粒子と定義する。複数のセメンタイト粒子の総数に対する、球状セメンタイト粒子の総数の比である球状化率は85%以上である。
球状化率が85%以上であれば、特徴1~特徴4及び特徴6を満たすことを前提として、鋼板において、優れた曲げ性が得られる。したがって、本実施形態の鋼板では、球状化率は85%以上である。
球状化率は高い方が好ましい。球状化率の好ましい下限は87%であり、さらに好ましくは89%であり、さらに好ましくは91%であり、さらに好ましくは95%である。
球状化率の好ましい範囲は例えば85~100%であり、さらに好ましくは87~100%であり、さらに好ましくは89~100%であり、さらに好ましくは91~100%であり、さらに好ましくは95~100%である。
[球状化率の測定方法]
球状化率は次の方法で測定できる。
上述の[セメンタイト粒子の平均粒子径の測定方法]により5箇所の観察視野で特定された複数のセメンタイト粒子の各々に対して、アスペクト比を求める。具体的には、セメンタイト粒子の輪郭線を2本の平行な線分で挟んだ場合に得られる最大の間隔を長径と定義する。さらに、長径と平行な2本の線分で、当該セメンタイト粒子の輪郭線を挟んだときの2本の線分の間隔(つまり、長径と垂直な方向の幅)を、短径と定義する。
球状化率は次の方法で測定できる。
上述の[セメンタイト粒子の平均粒子径の測定方法]により5箇所の観察視野で特定された複数のセメンタイト粒子の各々に対して、アスペクト比を求める。具体的には、セメンタイト粒子の輪郭線を2本の平行な線分で挟んだ場合に得られる最大の間隔を長径と定義する。さらに、長径と平行な2本の線分で、当該セメンタイト粒子の輪郭線を挟んだときの2本の線分の間隔(つまり、長径と垂直な方向の幅)を、短径と定義する。
得られた長径及び短径に基づいて、各セメンタイト粒子のアスペクト比(=長径/短径)を求める。5箇所の観察視野中の全てのセメンタイト粒子のうち、アスペクト比が3.0以下のセメンタイト粒子を、「球状セメンタイト粒子」として特定する。5箇所の観察視野において、複数のセメンタイト粒子の総数に対する、球状セメンタイト粒子の総数の比を、球状化率(%)と定義する。
球状化率は得られた値の小数第1位を四捨五入して得られた値(つまり整数)である。
球状化率は得られた値の小数第1位を四捨五入して得られた値(つまり整数)である。
[(特徴6)C濃度比F1について]
本実施形態の鋼板において、鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、鋼板の板厚方向の中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下である。
F1=[C]s/[C]c (1)
なお、鋼板の板厚方向の中心位置は、鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置よりも、鋼板内部側に位置する。
本実施形態の鋼板において、鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、鋼板の板厚方向の中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下である。
F1=[C]s/[C]c (1)
なお、鋼板の板厚方向の中心位置は、鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置よりも、鋼板内部側に位置する。
C濃度比F1が0.50よりも高い場合、鋼板の表層部分の強度が高く、鋼板を素材として製造される機械部品の表層部分の強度も高い。この場合、鋼板の曲げ性が低下し、さらに、鋼板を素材として製造した機械部品の耐水素脆性が低下する。
C濃度比F1が0.50以下であれば、鋼板の表層部分の強度が十分に抑制できる。そのため、鋼板において優れた曲げ性が得られる。さらに、鋼板を素材として製造した機械部品において、優れた耐水素脆性が得られる。
C濃度比F1の好ましい上限は0.49であり、さらに好ましくは0.48であり、さらに好ましくは0.47であり、さらに好ましくは0.46であり、さらに好ましくは0.45である。
C濃度比F1の下限は特に限定されない。特徴1~特徴6を満たす鋼板において、C濃度比F1の下限は例えば0.05であり、さらに好ましくは0.10であり、さらに好ましくは0.15である。
C濃度比F1の好ましい範囲は例えば0.05~0.50であり、さらに好ましくは0.10~0.49であり、さらに好ましくは0.15~0.48であり、さらに好ましくは0.15~0.47であり、さらに好ましくは0.15~0.46であり、さらに好ましくは0.15~0.45である。
[C濃度比F1の測定方法]
C濃度比F1は次の方法で測定できる。
鋼板の板幅中心部から、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に10mm×板厚の試験片を採取する。試験片の表面のうち、圧延方向に15mm×板厚の表面を観察面と定義する。試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨後の観察面のうち、鋼板表面から板厚方向に50μm深さ位置で、鋼板の長手方向に1μmピッチで300点の測定位置に対して、電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて、C含有量(質量%)を測定する。得られた300点でのC含有量(質量%)の算術平均値を、[C]sとする。さらに、鋼板の板厚方向中心位置で、鋼板の長手方向に1μmピッチで300点の測定位置に対して、電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて、C含有量(質量%)を測定する。得られた300点でのC含有量の算術平均値を、[C]cとする。得られた[C]s及び[C]cを用いて、式(1)からC濃度比F1を求める。なお、EPMAは次の条件で測定する。
加速電圧:15.0kV
照射電流:0.30μA
照射時間:50ms
ビーム径:1μm
[C]s(質量%)及び[C]c(質量%)は、得られた値の小数第3位を四捨五入して得られた値(つまり、小数第2位の値)とする。C濃度比F1は、得られた値の小数第3位を四捨五入して得られた値(つまり、小数第2位の値)とする。
C濃度比F1は次の方法で測定できる。
鋼板の板幅中心部から、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に10mm×板厚の試験片を採取する。試験片の表面のうち、圧延方向に15mm×板厚の表面を観察面と定義する。試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨後の観察面のうち、鋼板表面から板厚方向に50μm深さ位置で、鋼板の長手方向に1μmピッチで300点の測定位置に対して、電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて、C含有量(質量%)を測定する。得られた300点でのC含有量(質量%)の算術平均値を、[C]sとする。さらに、鋼板の板厚方向中心位置で、鋼板の長手方向に1μmピッチで300点の測定位置に対して、電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて、C含有量(質量%)を測定する。得られた300点でのC含有量の算術平均値を、[C]cとする。得られた[C]s及び[C]cを用いて、式(1)からC濃度比F1を求める。なお、EPMAは次の条件で測定する。
加速電圧:15.0kV
照射電流:0.30μA
照射時間:50ms
ビーム径:1μm
[C]s(質量%)及び[C]c(質量%)は、得られた値の小数第3位を四捨五入して得られた値(つまり、小数第2位の値)とする。C濃度比F1は、得られた値の小数第3位を四捨五入して得られた値(つまり、小数第2位の値)とする。
[本実施形態の鋼板の効果]
以上の特徴1~特徴6を満たす本実施形態の鋼板では、優れた曲げ性が得られる。本実施形態の鋼板ではさらに、当該鋼板を素材とする機械部品を製造する工程中の焼入れ時において、十分な焼入れ性が得られる。さらに、本実施形態の鋼板を素材として製造される機械部品において、優れた耐水素脆性が得られる。
以上の特徴1~特徴6を満たす本実施形態の鋼板では、優れた曲げ性が得られる。本実施形態の鋼板ではさらに、当該鋼板を素材とする機械部品を製造する工程中の焼入れ時において、十分な焼入れ性が得られる。さらに、本実施形態の鋼板を素材として製造される機械部品において、優れた耐水素脆性が得られる。
[曲げ性について]
曲げ性については、次の方法で評価する。
[曲げ性評価方法]
鋼板の板幅中心部から、板状試験片を採取する。板状試験片の形状は、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に30mm×板厚とする。板状試験片に対して、90°V曲げ試験を実施する。具体的には、ダイと押し込みパンチとを用いて、板状試験片の板幅(30mm)の中央位置で、90°V曲げ加工を実施する。V曲げ加工により板状試験片に形成される折り曲げ線は、鋼板の圧延方向と平行とする(L軸曲げ)。90°V曲げ試験に用いる押し込みパンチのRを0.1mmとする。90°V曲げ試験後の板状試験片の表面での割れの有無を目視で観察する。割れが確認されなかった場合、優れた曲げ性が得られると判断する。
曲げ性については、次の方法で評価する。
[曲げ性評価方法]
鋼板の板幅中心部から、板状試験片を採取する。板状試験片の形状は、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に30mm×板厚とする。板状試験片に対して、90°V曲げ試験を実施する。具体的には、ダイと押し込みパンチとを用いて、板状試験片の板幅(30mm)の中央位置で、90°V曲げ加工を実施する。V曲げ加工により板状試験片に形成される折り曲げ線は、鋼板の圧延方向と平行とする(L軸曲げ)。90°V曲げ試験に用いる押し込みパンチのRを0.1mmとする。90°V曲げ試験後の板状試験片の表面での割れの有無を目視で観察する。割れが確認されなかった場合、優れた曲げ性が得られると判断する。
[焼入れ性について]
焼入れ性については、次の方法で評価する。
[焼入れ性評価方法]
(Ac1変態点測定)
鋼板の板幅中心部から、直径3mm、長さ10mmの円柱状試験片を採取する。円柱状試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。フォーマスター試験機を用いて、加熱時の熱膨張係数を測定する。得られた熱膨張係数から、Ac1変態点を求める。
焼入れ性については、次の方法で評価する。
[焼入れ性評価方法]
(Ac1変態点測定)
鋼板の板幅中心部から、直径3mm、長さ10mmの円柱状試験片を採取する。円柱状試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。フォーマスター試験機を用いて、加熱時の熱膨張係数を測定する。得られた熱膨張係数から、Ac1変態点を求める。
(最高焼入れ硬さ測定)
鋼板の板幅中心部から、板状試験片を採取する。板状試験片の形状は、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に30mm×板厚とする。
ソルトバスを用いて板状試験片を1000℃で20分加熱する。その後、板状試験片を水槽内の水に浸漬して焼入れする。焼入れ後の板状試験片を、鋼板の板幅方向に2等分となるように切断する。切断面を鏡面研磨する。鏡面研磨後の切断面の板厚方向中央位置の任意の3箇所で、JIS Z2244:2009に準拠したビッカース硬さ試験を実施する。このとき、試験力を98Nとする。得られたビッカース硬さの算術平均値を、最高焼入れ硬さHD0(HV)と定義する。
鋼板の板幅中心部から、板状試験片を採取する。板状試験片の形状は、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に30mm×板厚とする。
ソルトバスを用いて板状試験片を1000℃で20分加熱する。その後、板状試験片を水槽内の水に浸漬して焼入れする。焼入れ後の板状試験片を、鋼板の板幅方向に2等分となるように切断する。切断面を鏡面研磨する。鏡面研磨後の切断面の板厚方向中央位置の任意の3箇所で、JIS Z2244:2009に準拠したビッカース硬さ試験を実施する。このとき、試験力を98Nとする。得られたビッカース硬さの算術平均値を、最高焼入れ硬さHD0(HV)と定義する。
(焼入れ性評価)
鋼板の板幅中心部から、板状試験片を採取する。板状試験片の形状は、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に30mm×板厚とする。
Ac1変態点+80℃のソルトバス内に板状試験片を10分間浸漬する。その後、ソルトバスから取り出した板状試験片を水槽内の水に浸漬して焼入れする。焼入れ後の板状試験片を板幅方向に2等分となるように切断する。切断面を鏡面研磨する。鏡面研磨後の切断面の板厚方向中央位置の任意の3箇所で、JIS Z2244:2009に準拠したビッカース硬さ試験を実施する。このとき、試験力を98Nとする。得られたビッカース硬さの算術平均値を、焼入れ硬さHD1(HV)と定義する。得られた焼入れ硬さHD1が、最高焼入れ硬さHD0の0.95倍以上である場合、当該鋼板において、十分な焼入れ性が得られると判断する。
鋼板の板幅中心部から、板状試験片を採取する。板状試験片の形状は、鋼板の圧延方向に15mm×板幅方向に30mm×板厚とする。
Ac1変態点+80℃のソルトバス内に板状試験片を10分間浸漬する。その後、ソルトバスから取り出した板状試験片を水槽内の水に浸漬して焼入れする。焼入れ後の板状試験片を板幅方向に2等分となるように切断する。切断面を鏡面研磨する。鏡面研磨後の切断面の板厚方向中央位置の任意の3箇所で、JIS Z2244:2009に準拠したビッカース硬さ試験を実施する。このとき、試験力を98Nとする。得られたビッカース硬さの算術平均値を、焼入れ硬さHD1(HV)と定義する。得られた焼入れ硬さHD1が、最高焼入れ硬さHD0の0.95倍以上である場合、当該鋼板において、十分な焼入れ性が得られると判断する。
[耐水素脆性について]
耐水素脆性については、次の方法で評価する。
[耐水素脆性評価方法]
鋼板の板幅中央位置から、板状試験片を採取する。板状試験片の形状は、鋼板の圧延方向に30mm×板幅方向に100mm×板厚とする。板状試験片を押曲げ法でU字形状に曲げ加工を実施して、曲率半径Rが2.0mmのU曲げ試験片を作製する。具体的には、板状試験片の板幅(100mm)の中央位置で、U曲げ加工を実施する。U曲げ加工により板状試験片に形成される曲げ線は、鋼板の圧延方向と平行とする(L軸曲げ)。
耐水素脆性については、次の方法で評価する。
[耐水素脆性評価方法]
鋼板の板幅中央位置から、板状試験片を採取する。板状試験片の形状は、鋼板の圧延方向に30mm×板幅方向に100mm×板厚とする。板状試験片を押曲げ法でU字形状に曲げ加工を実施して、曲率半径Rが2.0mmのU曲げ試験片を作製する。具体的には、板状試験片の板幅(100mm)の中央位置で、U曲げ加工を実施する。U曲げ加工により板状試験片に形成される曲げ線は、鋼板の圧延方向と平行とする(L軸曲げ)。
U曲げ試験片をAc1点+80℃のソルトバスに10分間浸漬する。浸漬後のU曲げ試験片をソルトバスから取り出し、水槽に浸漬して焼入れする。焼入れ後のU曲げ試験片に対して、250℃で1時間焼戻しする。焼戻し後のU曲げ試験片のうち、対向する非曲げ部が平行になるように、U曲げ試験片の非曲げ部の一対の端部をボルトで締め付けて弾性変形させる。
非曲げ部を平行にしたU曲げ試験片に対して、遅れ破壊促進試験を実施する。具体的には、pH1の塩酸にU曲げ試験片を100時間浸漬する。100時間経過後のU曲げ試験片の曲げ部での割れの有無を目視で確認する。割れが確認されなかった場合、優れた耐水素脆性が得られると判断する。
[鋼板の用途]
本実施形態の鋼板は、自動車部品に代表される機械部品の素材に適する。機械部品は例えば、自動車のバネ、ワッシャー等である。なお、本実施形態の鋼板は、曲げ性及び耐水素脆性が求められる機械部品以外の他の用途に用いてもよい。
本実施形態の鋼板は、自動車部品に代表される機械部品の素材に適する。機械部品は例えば、自動車のバネ、ワッシャー等である。なお、本実施形態の鋼板は、曲げ性及び耐水素脆性が求められる機械部品以外の他の用途に用いてもよい。
[鋼板の製造方法]
本実施形態の鋼板の製造方法の一例を説明する。以降に説明する鋼板の製造方法は、本実施形態の鋼板を製造するための一例である。したがって、上述の構成を有する鋼板は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態の鋼板の製造方法の好ましい一例である。
本実施形態の鋼板の製造方法の一例を説明する。以降に説明する鋼板の製造方法は、本実施形態の鋼板を製造するための一例である。したがって、上述の構成を有する鋼板は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態の鋼板の製造方法の好ましい一例である。
本実施形態の鋼板の製造方法の一例は、次の工程を含む。
(工程1)素材準備工程
(工程2)熱間圧延工程
(工程3)熱延板焼鈍工程
(工程4)冷間圧延工程
(工程5)冷延板焼鈍工程
以下、各工程について説明する。
(工程1)素材準備工程
(工程2)熱間圧延工程
(工程3)熱延板焼鈍工程
(工程4)冷間圧延工程
(工程5)冷延板焼鈍工程
以下、各工程について説明する。
[(工程1)素材準備工程]
素材準備工程では、特徴1を満たす素材を準備する。素材は例えば、次の方法により製造される。化学組成中の各元素含有量が本実施形態の範囲内である溶鋼を製造する。上記溶鋼を用いて、鋳造法により素材(スラブ又はインゴット)を製造する。例えば、上記溶鋼を用いて周知の連続鋳造法によりスラブを製造する。又は、上記溶鋼を用いて周知の造塊法によりインゴットを製造する。
素材準備工程では、特徴1を満たす素材を準備する。素材は例えば、次の方法により製造される。化学組成中の各元素含有量が本実施形態の範囲内である溶鋼を製造する。上記溶鋼を用いて、鋳造法により素材(スラブ又はインゴット)を製造する。例えば、上記溶鋼を用いて周知の連続鋳造法によりスラブを製造する。又は、上記溶鋼を用いて周知の造塊法によりインゴットを製造する。
[(工程2)熱間圧延工程]
熱間圧延工程では、準備された素材(スラブ又はインゴット)に対して熱間圧延を実施して、鋼板を製造する。熱間圧延工程は、素材を粗圧延して粗バー(中間鋼板)を製造する粗圧延工程と、粗バーを仕上げ圧延して鋼板を製造する仕上げ圧延工程とを含む。
熱間圧延工程では、準備された素材(スラブ又はインゴット)に対して熱間圧延を実施して、鋼板を製造する。熱間圧延工程は、素材を粗圧延して粗バー(中間鋼板)を製造する粗圧延工程と、粗バーを仕上げ圧延して鋼板を製造する仕上げ圧延工程とを含む。
粗圧延工程では、素材(スラブ又はインゴット)を加熱炉で加熱する。加熱された素材を、粗圧延機を用いて圧延し、粗バーを製造する。粗圧延工程での素材の加熱温度は、例えば、1100~1250℃である。加熱炉での素材の在炉時間は30分以上であり、好ましくは60分以上である。在炉時間の上限は特に限定されないが、例えば300分である。
仕上げ圧延工程では、仕上げ圧延機を用いて、粗バーをさらに圧延(仕上げ圧延)して鋼板を製造する。仕上げ圧延機は、一列に配列された複数のスタンドを含む。各スタンドは、一対のワークロールを備える。仕上げ圧延機の複数のスタンドのうち、最後に鋼板を圧下するスタンドの出側での鋼板の表面温度を、仕上げ圧延温度(℃)と定義する。本実施形態では、仕上げ圧延温度は830~950℃である。また、仕上げ圧延機内の一列に配列された複数のスタンドのうち、最後尾で鋼板に圧下を加えたスタンドでの圧下率を、最終パスの圧下率(%)と定義する。本実施形態では、最終パスの圧下率は5~25%である。仕上げ圧延後の熱延鋼板を巻き取り、コイル状にする。巻取温度CTについては後述する。コイル状にした熱延鋼板を常温まで冷却する。
[(工程3)熱延板焼鈍工程]
熱延板焼鈍工程では、熱延鋼板に対して、周知の条件で熱延板焼鈍を実施する。熱延板焼鈍工程での焼鈍温度は例えば、500~770℃であり、焼鈍温度での保持時間は例えば5~80時間である。熱延板焼鈍工程ではいわゆる箱焼鈍が実施される。また、還元雰囲気下で焼鈍が実施される。
熱延板焼鈍工程では、熱延鋼板に対して、周知の条件で熱延板焼鈍を実施する。熱延板焼鈍工程での焼鈍温度は例えば、500~770℃であり、焼鈍温度での保持時間は例えば5~80時間である。熱延板焼鈍工程ではいわゆる箱焼鈍が実施される。また、還元雰囲気下で焼鈍が実施される。
[(工程4)冷間圧延工程]
冷間圧延工程では、熱延板焼鈍工程後の鋼板に対して、冷間圧延を実施する。冷間圧延は、冷間圧延機を用いて実施する。冷間圧延工程での冷延率CRについては後述する。
冷間圧延工程では、熱延板焼鈍工程後の鋼板に対して、冷間圧延を実施する。冷間圧延は、冷間圧延機を用いて実施する。冷間圧延工程での冷延率CRについては後述する。
[(工程5)冷延板焼鈍工程]
冷延板焼鈍工程では、冷間圧延工程後の冷延鋼板に対して、冷延板焼鈍を実施する。本実施形態の冷延板焼鈍工程では、オープンコイル焼鈍法(OCA:Open Coil Annealing)を適用する。オープンコイル焼鈍炉を用いて、後述の条件3~6を満たす条件で、冷延鋼板に対して焼鈍を実施する。これにより、フェライトの再結晶及びセメンタイト粒子の析出度合いを調整する。さらに、C濃度比F1を調整する。
冷延板焼鈍工程では、冷間圧延工程後の冷延鋼板に対して、冷延板焼鈍を実施する。本実施形態の冷延板焼鈍工程では、オープンコイル焼鈍法(OCA:Open Coil Annealing)を適用する。オープンコイル焼鈍炉を用いて、後述の条件3~6を満たす条件で、冷延鋼板に対して焼鈍を実施する。これにより、フェライトの再結晶及びセメンタイト粒子の析出度合いを調整する。さらに、C濃度比F1を調整する。
[条件1~条件6について]
上述の工程1~工程5において、次の条件1~条件6を満たす。
(条件1)工程2での巻取温度CT :550~750℃
(条件2)工程4での冷延率CR :35超~60%
(条件3)工程5での焼鈍温度T1 :650~750℃
(条件4)工程5での保持時間t1 :5~40時間
(条件5)工程5での焼鈍炉の雰囲気 :93~97体積%水素-3~7体積%窒素雰囲気
(条件6)工程5での焼鈍炉の露点 :+25~+65℃
以下、各条件について説明する。
上述の工程1~工程5において、次の条件1~条件6を満たす。
(条件1)工程2での巻取温度CT :550~750℃
(条件2)工程4での冷延率CR :35超~60%
(条件3)工程5での焼鈍温度T1 :650~750℃
(条件4)工程5での保持時間t1 :5~40時間
(条件5)工程5での焼鈍炉の雰囲気 :93~97体積%水素-3~7体積%窒素雰囲気
(条件6)工程5での焼鈍炉の露点 :+25~+65℃
以下、各条件について説明する。
[(条件1)巻取温度CTについて]
熱間圧延工程において、巻取温度CTは、セメンタイト粒子の球状化率に影響する。巻取温度CTが750℃以下であれば、熱延鋼板に生成するセメンタイト粒子が十分に均一に分布する。この場合、焼鈍を施すことによりセメンタイト粒子の球状化率が高まる。したがって、巻取温度CTは750℃以下にするのが好ましい。一方、巻取温度CTの下限は特に限定されない。しかしながら、設備制約上、巻取温度CTの好ましい下限は550℃である。
熱間圧延工程において、巻取温度CTは、セメンタイト粒子の球状化率に影響する。巻取温度CTが750℃以下であれば、熱延鋼板に生成するセメンタイト粒子が十分に均一に分布する。この場合、焼鈍を施すことによりセメンタイト粒子の球状化率が高まる。したがって、巻取温度CTは750℃以下にするのが好ましい。一方、巻取温度CTの下限は特に限定されない。しかしながら、設備制約上、巻取温度CTの好ましい下限は550℃である。
[(条件2)冷延率CRについて]
冷間圧延工程において、冷延率CRは次の式で定義される。
冷延率CR(%)=(1-(冷間圧延工程後の冷延鋼板の板厚/冷間圧延工程前の熱延鋼板の板厚))×100
冷間圧延工程において、冷延率CRは次の式で定義される。
冷延率CR(%)=(1-(冷間圧延工程後の冷延鋼板の板厚/冷間圧延工程前の熱延鋼板の板厚))×100
冷延率CRが35%超であれば、鋼板に十分な歪が導入される。この場合、次工程の焼鈍工程において、セメンタイト粒子の球状化が促進され、球状化率が85%以上となる。一方、冷延率CRが60%以下であれば、鋼板に導入される歪が適切である。この場合、フェライトが適度に微細化され、フェライトの平均粒径が5.0μm以上になる。
[(条件3)焼鈍温度T1について]
冷延板焼鈍工程において、焼鈍温度T1は、鋼板のセメンタイト粒子の球状化率を調整する。焼鈍温度T1が650℃未満であれば、セメンタイトの球状化が不十分となり、セメンタイト粒子の球状化率が85%未満となる。さらに、C濃度比F1が0.50を超える。一方、焼鈍温度T1が750℃を超えれば、焼鈍温度が高すぎる。この場合、セメンタイトの球状化が不十分となり、セメンタイト粒子の球状化率が85%未満となる。
冷延板焼鈍工程において、焼鈍温度T1は、鋼板のセメンタイト粒子の球状化率を調整する。焼鈍温度T1が650℃未満であれば、セメンタイトの球状化が不十分となり、セメンタイト粒子の球状化率が85%未満となる。さらに、C濃度比F1が0.50を超える。一方、焼鈍温度T1が750℃を超えれば、焼鈍温度が高すぎる。この場合、セメンタイトの球状化が不十分となり、セメンタイト粒子の球状化率が85%未満となる。
[(条件4)焼鈍温度T1での保持時間t1について]
冷延板焼鈍工程において、焼鈍温度T1での保持時間t1は、鋼板のフェライトのサイズ、セメンタイト粒子のサイズに影響する。具体的には、保持時間t1が5時間未満であれば、セメンタイト粒子が十分に球状化しない。一方、保持時間t1が40時間を超えれば、保持時間が長すぎるため、フェライト及びセメンタイト粒子が粗大化する。その結果、フェライトの平均粒径が20.0μmを超えたり、セメンタイト粒子の平均粒子径が1.50μmを超えたりする。
冷延板焼鈍工程において、焼鈍温度T1での保持時間t1は、鋼板のフェライトのサイズ、セメンタイト粒子のサイズに影響する。具体的には、保持時間t1が5時間未満であれば、セメンタイト粒子が十分に球状化しない。一方、保持時間t1が40時間を超えれば、保持時間が長すぎるため、フェライト及びセメンタイト粒子が粗大化する。その結果、フェライトの平均粒径が20.0μmを超えたり、セメンタイト粒子の平均粒子径が1.50μmを超えたりする。
[(条件5)焼鈍炉の雰囲気について]
冷延板焼鈍工程でのオープンコイル焼鈍炉の雰囲気を、93~97体積%水素-3~7体積%窒素雰囲気とする。この場合、C濃度比F1を0.50以下にすることができる。
冷延板焼鈍工程でのオープンコイル焼鈍炉の雰囲気を、93~97体積%水素-3~7体積%窒素雰囲気とする。この場合、C濃度比F1を0.50以下にすることができる。
[(条件6)焼鈍炉の露点について]
冷延板焼鈍工程でのオープンコイル焼鈍炉の雰囲気での露点を、+25~+65℃とする。具体的には、加湿窒素を用いて、上記露点の範囲に調整する。露点が+25℃未満であれば、C濃度比F1が0.50を超える。一方、露点が+65℃を超えると、設備負荷が過大になる。したがって、冷延板焼鈍工程での露点を+25~+65℃にする。
冷延板焼鈍工程でのオープンコイル焼鈍炉の雰囲気での露点を、+25~+65℃とする。具体的には、加湿窒素を用いて、上記露点の範囲に調整する。露点が+25℃未満であれば、C濃度比F1が0.50を超える。一方、露点が+65℃を超えると、設備負荷が過大になる。したがって、冷延板焼鈍工程での露点を+25~+65℃にする。
以上の製造工程により、特徴1~特徴6を満たす鋼板を製造できる。
なお、熱延板焼鈍工程において、還元雰囲気に代えて、条件5及び条件6を満たすように焼鈍を実施して、さらに、冷延板焼鈍工程において還元雰囲気で焼鈍を実施した場合、特徴1~特徴6を満たす鋼板が得られない。熱延板焼鈍工程において条件5及び条件6を満たす焼鈍を実施した場合、熱延板焼鈍工程後の鋼板には脱炭層が形成される。しかしながら、熱延板焼鈍工程後の冷間圧延工程により、脱炭層は延ばされる。その結果、冷間圧延工程により、脱炭層が薄くなる。さらに、冷延板焼鈍工程を実施すれば、鋼板中のCが拡散して復炭が生じ、鋼板全体でC濃度が均一化される。その結果、特徴6を満たす鋼板が得られない。
本実施形態では、熱延板焼鈍工程は還元雰囲気で焼鈍を実施し、さらに、最終工程である冷延板焼鈍工程において、条件3~条件6を満たす条件で焼鈍を実施する。これにより、鋼板のC濃度比を0.50以下とし、特徴1~特徴6を満たす鋼板を製造できる。
以下、実施例により本実施形態の鋼板の効果をさらに具体的に説明する。以下の実施例での条件は、本実施形態の鋼板の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態の鋼板はこの一条件例に限定されない。
表1-1及び表1-2に示す化学組成を有する鋼板を製造した。
具体的には、溶鋼を連続鋳造して厚さが250mmのスラブを製造した。スラブに対して熱間圧延工程を実施した。具体的には、スラブを1100~1250℃で120分加熱した。加熱後のスラブを粗圧延機で圧延して粗バーを製造した。さらに、仕上げ圧延機を用いて粗バーを圧延し、板厚が3.5mmの熱延鋼板を製造した。各試験番号の仕上げ圧延温度は830~950℃であった。最終パスの圧下率は5~25%であった。仕上げ圧延後の熱延鋼板を巻き取り、コイル状にした。コイル状にした熱延鋼板を常温まで放冷した。各試験番号の熱間圧延工程での巻取温度CTは表2に示すとおりであった。
熱延鋼板に対して、熱延板焼鈍工程を実施した。熱延板焼鈍工程での焼鈍温度は500~770℃であり、焼鈍温度での保持時間は5~80時間であった。熱延板焼鈍は、還元雰囲気で実施した。熱延板焼鈍工程後の熱延鋼板に対して、冷間圧延工程を実施して冷延鋼板を製造した。冷間圧延工程での冷延率CRは表2に示すとおりであった。冷間圧延後の冷延鋼板に対して、冷延板焼鈍工程を実施した。冷延板焼鈍工程では、オープンコイル焼鈍を実施した。冷延板焼鈍工程での焼鈍温度T1、保持時間t1、露点は表2に示すとおりであった。なお、オープンコイル焼鈍炉の雰囲気は、いずれの試験番号も、95体積%水素-5体積%窒素の雰囲気とした。以上の製造工程により、鋼板を製造した。
[評価試験]
製造された各試験番号の鋼板に対して、以下の試験を実施した。
(試験1)化学組成測定試験
(試験2)フェライト及びセメンタイトの総面積率測定試験
(試験3)フェライト平均粒径測定試験
(試験4)セメンタイト粒子の平均粒子径測定試験
(試験5)セメンタイト粒子の球状化率の測定試験
(試験6)C濃度比F1の測定試験
(試験7)曲げ性評価試験
(試験8)焼入れ性評価試験
(試験9)耐水素脆性評価試験
以下、試験1~試験9について説明する。
製造された各試験番号の鋼板に対して、以下の試験を実施した。
(試験1)化学組成測定試験
(試験2)フェライト及びセメンタイトの総面積率測定試験
(試験3)フェライト平均粒径測定試験
(試験4)セメンタイト粒子の平均粒子径測定試験
(試験5)セメンタイト粒子の球状化率の測定試験
(試験6)C濃度比F1の測定試験
(試験7)曲げ性評価試験
(試験8)焼入れ性評価試験
(試験9)耐水素脆性評価試験
以下、試験1~試験9について説明する。
[(試験1)化学組成測定試験]
上述の[鋼板の化学組成の測定方法]に記載の方法に基づいて、各鋼番号の鋼板の化学組成を測定した。その結果、各鋼番号の鋼板の化学組成は、表1-1、表1-2に示すとおりであった。
上述の[鋼板の化学組成の測定方法]に記載の方法に基づいて、各鋼番号の鋼板の化学組成を測定した。その結果、各鋼番号の鋼板の化学組成は、表1-1、表1-2に示すとおりであった。
[(試験2)フェライト及びセメンタイト粒子の総面積率測定試験]
上述の[ミクロ組織中のフェライト及びセメンタイト粒子の総面積率の測定方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号のフェライト及びセメンタイト粒子の総面積率を求めた。その結果、いずれの試験番号の鋼板においても、フェライト及びセメンタイト粒子の総面積率は95%以上であった。
上述の[ミクロ組織中のフェライト及びセメンタイト粒子の総面積率の測定方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号のフェライト及びセメンタイト粒子の総面積率を求めた。その結果、いずれの試験番号の鋼板においても、フェライト及びセメンタイト粒子の総面積率は95%以上であった。
[(試験3)フェライト平均粒径測定試験]
上述の[フェライトの平均粒径の測定方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板のフェライトの平均粒径を求めた。求めた結果を表3に示す。
上述の[フェライトの平均粒径の測定方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板のフェライトの平均粒径を求めた。求めた結果を表3に示す。
[(試験4)セメンタイト粒子の平均粒子径測定試験]
上述の[セメンタイト粒子の平均粒子径の測定方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板のセメンタイト粒子の平均粒子径(μm)を求めた。得られたセメンタイト粒子の平均粒子径(μm)を表3に示す。
上述の[セメンタイト粒子の平均粒子径の測定方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板のセメンタイト粒子の平均粒子径(μm)を求めた。得られたセメンタイト粒子の平均粒子径(μm)を表3に示す。
[(試験5)セメンタイト粒子の球状化率の測定試験]
上述の[球状化率の測定方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板のセメンタイト粒子の球状化率を求めた。得られた球状化率を表3に示す。
上述の[球状化率の測定方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板のセメンタイト粒子の球状化率を求めた。得られた球状化率を表3に示す。
[(試験6)C濃度比F1の測定試験]
上述の[C濃度比F1の測定方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板のC濃度比F1を求めた。得られたC濃度比F1を表3に示す。表3において「F1≦0.50」欄で「T(True)」は、F1が0.50以下であったことを示す。「F(False)」は、F1が0.50を超えたことを示す。
上述の[C濃度比F1の測定方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板のC濃度比F1を求めた。得られたC濃度比F1を表3に示す。表3において「F1≦0.50」欄で「T(True)」は、F1が0.50以下であったことを示す。「F(False)」は、F1が0.50を超えたことを示す。
[(試験7)曲げ性評価試験]
上述の[曲げ性評価方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板での曲げ性を評価した。表3中の「曲げ性」に評価結果を示す。90°V曲げ試験後の板状試験片の表面での割れの有無を目視で観察した結果、割れが確認されなかった場合、優れた曲げ性が得られると判断した(表3中の「曲げ性」欄で「E(Excellent)」で表示)。一方、割れが確認された場合、優れた曲げ性が得られなかったと判断した(表3中の「曲げ性」欄で「B(Bad)」で表示)。
上述の[曲げ性評価方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板での曲げ性を評価した。表3中の「曲げ性」に評価結果を示す。90°V曲げ試験後の板状試験片の表面での割れの有無を目視で観察した結果、割れが確認されなかった場合、優れた曲げ性が得られると判断した(表3中の「曲げ性」欄で「E(Excellent)」で表示)。一方、割れが確認された場合、優れた曲げ性が得られなかったと判断した(表3中の「曲げ性」欄で「B(Bad)」で表示)。
[(試験8)焼入れ性評価試験]
上述の[焼入れ性評価方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板の、焼入れ時における焼入れ性を評価した。表3中の「焼入れ硬さ下限(HV)」欄は、最高焼入れ硬さHD0×0.95の値を示す。焼入れ硬さHD1が、焼入れ硬さ下限以上であれば、十分な焼入れ性が得られたと判断した(表3中の「焼入れ性」欄で「E(Excellent)」で表示)。一方、焼入れ硬さHD1が、焼入れ硬さ下限未満であれば、十分な焼入れ性が得られなかったと判断した(表3中の「焼入れ性」欄で「B(Bad)」で表示)。さらに、鋼板において最高焼入れ硬さHD0が600HV未満である場合、機械部品として十分な強度が得られないと判断した。
上述の[焼入れ性評価方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板の、焼入れ時における焼入れ性を評価した。表3中の「焼入れ硬さ下限(HV)」欄は、最高焼入れ硬さHD0×0.95の値を示す。焼入れ硬さHD1が、焼入れ硬さ下限以上であれば、十分な焼入れ性が得られたと判断した(表3中の「焼入れ性」欄で「E(Excellent)」で表示)。一方、焼入れ硬さHD1が、焼入れ硬さ下限未満であれば、十分な焼入れ性が得られなかったと判断した(表3中の「焼入れ性」欄で「B(Bad)」で表示)。さらに、鋼板において最高焼入れ硬さHD0が600HV未満である場合、機械部品として十分な強度が得られないと判断した。
[(試験9)耐水素脆性評価試験]
上述の[耐水素脆性評価方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板を素材として製造された機械部品を想定した模擬機械部品(U曲げ試験片)の耐水素脆性を評価した。評価結果を表3中の「耐水素脆性」欄に示す。U曲げ試験片の曲げ部での割れの有無を目視で確認し、割れが確認されなかった場合、優れた耐水素脆性が得られると判断した(表3中の「耐水素脆性」欄で「E(Excellent)」で表示)。一方、割れが確認された場合、優れた耐水素脆性が得られなかったと判断した(表3中の「耐水素脆性」欄で「B(Bad)」で表示)。
上述の[耐水素脆性評価方法]に記載の方法に基づいて、各試験番号の鋼板を素材として製造された機械部品を想定した模擬機械部品(U曲げ試験片)の耐水素脆性を評価した。評価結果を表3中の「耐水素脆性」欄に示す。U曲げ試験片の曲げ部での割れの有無を目視で確認し、割れが確認されなかった場合、優れた耐水素脆性が得られると判断した(表3中の「耐水素脆性」欄で「E(Excellent)」で表示)。一方、割れが確認された場合、優れた耐水素脆性が得られなかったと判断した(表3中の「耐水素脆性」欄で「B(Bad)」で表示)。
[評価結果]
表1-1、表1-2、表2及び表3を参照して、試験番号1~35では、化学組成が適切であり、かつ、製造条件も適切であった。そのため、これらの試験番号の鋼板は、特徴1~特徴6を満たした。その結果、優れた焼入れ性、優れた曲げ性、及び、優れた耐水素脆性が得られた。
表1-1、表1-2、表2及び表3を参照して、試験番号1~35では、化学組成が適切であり、かつ、製造条件も適切であった。そのため、これらの試験番号の鋼板は、特徴1~特徴6を満たした。その結果、優れた焼入れ性、優れた曲げ性、及び、優れた耐水素脆性が得られた。
一方、鋼番号33は、C含有量が低すぎた。そのため、最高焼入れ硬さHD0が600HV未満と低く、部品として求められる十分な強度が得られなかった。
試験番号36では、C含有量が高すぎた。そのため、十分な曲げ性及び十分な耐水素脆性が得られなかった。
試験番号37では、Si含有量が低すぎた。そのため、冷延板焼鈍時の脱炭が不十分であり、C濃度比F1が0.50を超えた。その結果、十分な曲げ性及び十分な耐水素脆性が得られなかった。
試験番号38では、Si含有量が高すぎた。そのため、固溶強化により鋼板の強度が過度に高くなり、十分な曲げ性が得られなかった。
試験番号39では、Mn含有量が低すぎた。そのため、十分な焼入れ性が得られなかった。
試験番号40では、Mn含有量が高すぎた。そのため、固溶強化により鋼板の強度が過度に高くなり、十分な曲げ性が得られなかった。
試験番号41では、Cr含有量が高すぎた。そのため、十分な焼入れ性が得られなかった。さらに、十分な曲げ性が得られなかった。
試験番号42では、Mo含有量が高すぎた。そのため、十分な焼入れ性が得られなかった。さらに、十分な曲げ性が得られなかった。
試験番号43及び44では、化学組成は適切であったものの、冷延板焼鈍工程の焼戻し温度T1での保持時間t1が長すぎた。そのため、フェライトの平均粒径が20.0μmを超え、セメンタイト粒子の平均粒子径が1.50μmを超えた。その結果、十分な焼入れ性が得られず、十分な曲げ性が得られなかった。
試験番号45~47では、化学組成は適切であったものの、冷延板焼鈍時の露点が25℃未満であった。そのため、C濃度比F1が0.50を超えた。その結果、十分な曲げ性及び十分な耐水素脆性が得られなかった。
試験番号48~50では、化学組成は適切であったものの、冷延率CRが35%以下と低かった。そのため、セメンタイト粒子の球状化率が85%未満と低すぎた。その結果、十分な曲げ性が得られなかった。
試験番号51では、化学組成は適切であったものの、巻取温度CTが高すぎた。そのため、セメンタイト粒子の球状化率が85%未満と低すぎた。その結果、十分な焼入れ性及び十分な曲げ性が得られなかった。
試験番号52では、化学組成は適切であったものの、冷延板焼鈍工程での焼鈍温度T1が低すぎた。そのため、セメンタイト粒子の球状化率が85%未満と低すぎた。さらに、C濃度比F1が0.50を超えた。その結果、十分な曲げ性及び十分な耐水素脆性が得られなかった。
以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
Claims (4)
- 鋼板であって、
質量%で、
C:0.50~0.90%、
Si:0.10~0.50%、
Mn:0.20~1.30%、
P:0.100%以下、
S:0.100%以下、
Al:0.100%以下、
Cr:0.01~1.20%、
N:0.0150%以下、
Mo:0~0.500%、
Ni:0~1.000%、
B:0~0.0100%、
V:0~0.500%、
Nb:0~0.500%、
Ti:0~0.150%、
Cu:0~0.15%、
W:0~0.15%、
Ta:0~0.15%、
Sn:0~0.050%、
Sb:0~0.050%、
Co:0~0.050%、
As:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Y:0~0.050%、
Zr:0~0.050%、
La:0~0.050%、
Ce:0~0.050%、
Ca:0~0.050%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
ミクロ組織において、フェライトと、セメンタイト粒子との総面積率が95%以上であり、
前記フェライトの平均粒径は20.0μm以下であり、
前記セメンタイト粒子の平均粒子径は1.50μm以下であり、
前記セメンタイト粒子のうち、アスペクト比が3.0以下の前記セメンタイト粒子を球状セメンタイト粒子と定義したとき、前記セメンタイト粒子の総数に対する、前記球状セメンタイト粒子の総数の比である球状化率が85%以上であり、
前記鋼板の表面から板厚方向に50μm深さ位置でのC含有量を[C]sとし、前記鋼板の板厚方向中心位置でのC含有量を[C]cとしたとき、式(1)で定義されるC濃度比F1が0.50以下である、
鋼板。
F1=[C]s/[C]c (1) - 請求項1に記載の鋼板であって、
Mo:0.001~0.500%、
Ni:0.001~1.000%、及び、
B:0.0001~0.0100%、からなる群から選択される1種以上を含有する、
鋼板。 - 請求項1又は請求項2に記載の鋼板であって、
V:0.001~0.500%、
Nb:0.001~0.500%、及び、
Ti:0.001~0.150%、からなる群から選択される1種以上を含有する、
鋼板。 - 請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の鋼板であって、
Cu:0.01~0.15%、
W:0.01~0.15%、
Ta:0.01~0.15%、
Sn:0.001~0.050%、
Sb:0.001~0.050%、
Co:0.001~0.050%、
As:0.001~0.050%、
Mg:0.001~0.050%、
Y:0.001~0.050%、
Zr:0.001~0.050%、
La:0.001~0.050%、
Ce:0.001~0.050%、及び、
Ca:0.001~0.050%、からなる群から選択される1種以上を含有する、
鋼板。
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---|---|
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- 2023-12-14 WO PCT/JP2023/044867 patent/WO2024128284A1/ja unknown
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