JP2008231579A - Cold rolled steel sheet with ultrafine grain structure - Google Patents
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Abstract
【課題】超微細粒組織を有し、機械的特性なかでも強度−伸びバランスおよび靱性に優れた高張力冷延鋼板を提供する。
【解決手段】鋼成分中、特にC,Si, Mn, Ni, Ti及びNbが次式(1), (2), (3) をそれぞれ満足する範囲において含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になり、フェライト相の分率が65 vol%以上で、かつフェライトの平均結晶粒径が 3.5μm 以下で、さらにマルテンサイト相を組織全体に対する分率で3 vol%以上有する組織とする。
637.5+4930{Ti* + (48/93)・[%Nb] }≧A1 --- (1)
A3 ≦ 860 --- (2)
[%Mn] + [%Ni]≧ 1.3 --- (3)
ただし、Ti* = [%Ti]− (48/32)・[%S] − (48/14)・[%N] 、A1 :計算式により求めたA1 変態点の予測値(℃)、A3 :計算式により求めたA3 変態点の予測値(℃)
【選択図】図1A high-tensile cold-rolled steel sheet having an ultrafine grain structure and excellent in strength-elongation balance and toughness among mechanical properties is provided.
SOLUTION: Steel components, particularly C, Si, Mn, Ni, Ti and Nb, are contained within the ranges satisfying the following formulas (1), (2) and (3), respectively, the balance being Fe and inevitable impurities The composition is such that the ferrite phase fraction is 65 vol% or more, the average crystal grain size of ferrite is 3.5 μm or less, and the martensite phase is 3 vol% or more of the whole structure.
637.5 + 4930 {Ti * + (48/93) ・ [% Nb]} ≧ A 1 --- (1)
A 3 ≦ 860 --- (2)
[% Mn] + [% Ni] ≧ 1.3 --- (3)
However, Ti * = [% Ti]-(48/32) · [% S]-(48/14) · [% N], A 1 : Predicted value of A 1 transformation point (° C) obtained by the formula , A 3 : Predicted value of A 3 transformation point (° C) obtained by the calculation formula
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、自動車や家電、さらには機械構造用鋼としての用途に供して好適な冷延鋼板、とくに超微細粒組織を有し、強度、延性、勒性および強度−延性バランス等に優れ、さらには伸びフランジ性にも優れる高張力冷延鋼板、あるいはさらに降伏比が低く、プレス成形性時のスプリングバックが小さく、形状凍結性にも優れる高張力冷延鋼板およびその製造方法に関するものである。 The present invention is a cold-rolled steel sheet suitable for use as an automobile, household appliance, and further steel for machine structural use, particularly has an ultrafine grain structure, and has excellent strength, ductility, ductility, strength-ductility balance, etc. Further, the present invention relates to a high-tensile cold-rolled steel sheet having excellent stretch flangeability, or a high-tensile cold-rolled steel sheet having a low yield ratio, a small spring back during press formability, and excellent shape freezing property, and a method for producing the same. .
自動車用、家電用および機械構造用鋼板として用いられる鋼材には、強度、加工性および靱性といった機械的性質に優れていることが要求される。これらの機械的性質を総合的に向上させる手段としては、組織を微細化することが有効であることから、これまでにも、微細組織を得るための製造方法が数多く提案されてきた。 Steel materials used as steel plates for automobiles, home appliances and mechanical structures are required to have excellent mechanical properties such as strength, workability and toughness. As a means for comprehensively improving these mechanical properties, it is effective to refine the structure. Therefore, many production methods for obtaining the microstructure have been proposed so far.
また、近年、高張力鋼については、高機能特性と共に低コストを両立できる高張力鋼板の開発に目標が移行しつつある。さらに、自動車用鋼板においては、衝突時における乗員の保護の面から、高強度化に加えて耐衝撃性にも優れていることが要求されている。 Further, in recent years, with respect to high-strength steel, the goal is shifting to the development of high-strength steel sheets that can achieve both low cost and high-functional properties. Furthermore, steel plates for automobiles are required to have excellent impact resistance in addition to high strength from the viewpoint of occupant protection in the event of a collision.
さらに、鋼板を素材とする自動車用部品は、その多くがプレス加工により成形されるため、自動車部品用鋼板としては優れたプレス成形が要求される。加えて、自動車車体の強度を確保するための骨格部材であるメンバーやリンフォース等を構成する部品では、伸びフランジ変形を多用した部品成形が行われることが多いため、このような用途に用いられる自動車部品用鋼板に対しては、高強度化と同時に良好な伸びフランジ性を有することも強く求められる。 Furthermore, since many automotive parts made of steel sheets are formed by press working, excellent press forming is required as a steel sheet for automobile parts. In addition, parts that make up members, reinforcements, etc., which are skeleton members for securing the strength of automobile bodies, are often used for such applications because parts are often molded using stretch flange deformation. A steel sheet for automobile parts is also strongly required to have high stretch flangeability as well as high strength.
一方、使用する鋼板を高強度化した場合の問題点として、プレス成形後のスプリングバックが大きいという問題がある。このスプリングバック量が大きいと、他の部品と組み合わせて接合する際に不具合が生じ、問題となる場合がある。
すなわち、材料は、金型内で成形され、拘束されている状態では曲げ部に曲げモーメントを受けた状態となっているが、成形品が金型から外されると、このモーメントが小さくなるように材料が変形する。これがスプリングバックである。従って、スプリングバックは材料の強度が大きいほど大きくなる。また、強度レベルが同等の場合には、降伏比(降伏点/引張強度)が高いほどスプリングバック量は大きくなるため、スプリングバックが問題となる部品では、降伏比が低いことも強く求められている。
On the other hand, there is a problem that the springback after press forming is large as a problem when the strength of the steel sheet to be used is increased. If the amount of spring back is large, problems may occur when joining in combination with other parts, which may be a problem.
That is, when the material is molded in the mold and restrained, the bending portion receives a bending moment, but when the molded product is removed from the mold, the moment is reduced. The material deforms. This is a springback. Therefore, the springback increases as the strength of the material increases. In addition, when the strength level is the same, the higher the yield ratio (yield point / tensile strength), the greater the amount of springback. Therefore, in parts where springback is a problem, a low yield ratio is also strongly required. Yes.
このような情勢の下、高張力化に伴う延性、靱性および耐久比、あるいはさらに伸びフランジ性などの劣化を抑制する目的で、高張力鋼における組織の微細化が重要な課題となっている。 Under such circumstances, miniaturization of the structure of high-tensile steel is an important issue for the purpose of suppressing deterioration of ductility, toughness, durability ratio, and stretch flangeability associated with high tension.
組織の微細化手段としては、従来から大圧下圧延法が知られている。この大圧下圧延法における組織の微細化機構の要点は、オーステナイト粒に大圧下を加えて、γ−α歪誘起変態を促進させることにある(例えば特許文献1参照)。
また、制御圧延法や制御冷却法を適用した場合などについても知られている(例えば特許文献2参照)。
As a means for refining the structure, a large reduction rolling method is conventionally known. The main point of the structure refining mechanism in this large rolling reduction method is to apply a large rolling to the austenite grains to promote γ-α strain-induced transformation (see, for example, Patent Document 1).
Moreover, the case where the control rolling method and the control cooling method are applied is also known (for example, refer patent document 2).
その他、素材鋼について、少なくとも一部がフェライトからなる鋼組織としておき、これに塑性加工を付加しつつ変態点(Ac1点)以上の温度域に昇温するか、この昇温に続いてAc1点以上の温度域に一定時間保持して、組織の一部または全部を一旦オーステナイトに逆変態させたのち、超微細オーステナイト粒を出現させ、その後冷却して平均結晶粒径が5μm 以下の等方的フェライト結晶粒を主体とする組織にする技術が提案されている(特許文献3)。 In addition, with regard to the raw steel, at least a part of the steel structure is made of ferrite, and the temperature is raised to a temperature range higher than the transformation point (Ac 1 point) while plastic working is added thereto, or following this temperature rise, Ac Hold at a temperature range of one or more points for a certain period of time, once part or all of the structure is reversely transformed into austenite, then ultrafine austenite grains appear, and then cooled to have an average crystal grain size of 5 μm or less, etc. There has been proposed a technique for forming a structure mainly composed of isotropic ferrite crystal grains (Patent Document 3).
以上のような技術は全て、熱延プロセスにおいて結晶粒を微細化する技術、すなわち熱延板の微細粒化を狙った技術である。
この点、熱延鋼板に比べて板厚が薄く、板厚精度や表面性状が厳しい用途、あるいは表面に亜鉛や錫などのめっきを施す用途に適用される冷延鋼板に対しては、通常の冷間圧延−焼鈍プロセスにおいて結晶粒を微細化する技術はほとんど見当たらない。
All the techniques as described above are techniques aiming to refine crystal grains in the hot rolling process, that is, techniques aiming to refine the hot rolled sheet.
In this regard, for cold-rolled steel sheets that are thinner than hot-rolled steel sheets and are used in applications where the thickness accuracy and surface properties are severe, or where zinc or tin is plated on the surface, There are few techniques for refining crystal grains in the cold rolling-annealing process.
また、加工性に優れる高強度鋼板としては、フェライトとマルテンサイトの複合組織からなる二相組織鋼板(デュアルフェーズ鋼板)が知られている。このような組織強化鋼板は、硬質なマルテンサイトを主強化因子としていることから、母相フェライトとの硬度差が大きいことに起因して加工中にボイドが発生し易く、局部伸びが低いために、伸びフランジ性には若干劣るものの、高い伸びを確保でき、また降伏比も低くできるため、伸びフランジ性よりも伸びや形状凍結性が重視される場合に用いられている。
しかしながら、従来の二相組織鋼板(デュアルフェーズ鋼板)では、引張強さと伸びの積(TS×EL)の値が 18000 MPa・%を超えるような、強度と伸びを兼ね備える材料を得ることは極めて難しかった。
As a high-strength steel sheet having excellent workability, a dual-phase steel sheet (dual-phase steel sheet) made of a composite structure of ferrite and martensite is known. Since such a structure-strengthened steel sheet has hard martensite as the main strengthening factor, voids are likely to occur during processing due to a large hardness difference from the parent phase ferrite, and local elongation is low. Although it is slightly inferior to stretch flangeability, high stretch can be secured and the yield ratio can be lowered. Therefore, it is used when elongation and shape freezing are more important than stretch flangeability.
However, it is extremely difficult to obtain a material having both strength and elongation, with a product of tensile strength and elongation (TS × EL) exceeding 18000 MPa ·%, using conventional dual phase steel plates (dual phase steel plates). It was.
本発明は、上記の現状に鑑み開発されたもので、自動車用、家電用および機械構造用鋼板として用いられる冷延鋼板について、その超微細粒化を可能ならしめることにより、強度、延性、靱性および強度−延性バランスあるいはさらに伸びフランジ性の向上をも図った、超微細粒組織を有する冷延鋼板およびその有利な製造方法を提案することを目的とする。
また、本発明は、冷延鋼板について、その超微細粒化を達成し、加えてフェライトとマルテンサイトの複合組織からなる二相組織鋼板とすることにより、強度、延性、さらには形状凍結性を有利に改善した超微細粒組織を有する低降伏比冷延鋼板を、その有利な製造方法と共に提案することを目的とする。
The present invention was developed in view of the above-mentioned present situation, and by making it possible to make ultrafine grained cold-rolled steel sheets used as steel sheets for automobiles, home appliances and mechanical structures, strength, ductility, toughness It is another object of the present invention to propose a cold-rolled steel sheet having an ultrafine grain structure and an advantageous manufacturing method thereof, in which the balance between strength and ductility or stretch flangeability is improved.
In addition, the present invention achieves the ultrafine graining of a cold-rolled steel sheet, and in addition, by forming a dual-phase steel sheet composed of a composite structure of ferrite and martensite, strength, ductility, and shape freezing properties can be obtained. It is an object of the present invention to propose a low yield ratio cold-rolled steel sheet having an advantageously improved ultrafine grain structure together with its advantageous production method.
さて、発明者らは、冷延鋼板について超微細粒化を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、
(1) 合金元素を適正に調整して鋼板の再結晶温度とA1 およびA3 変態温度を制御した上で、冷延後の再結晶焼鈍温度およびその後の冷却速度を適正化することにより、平均結晶粒径が 3.5μm 以下のフェライト相を主体とする超微細粒組織が得られ、その結果TS×EL≧17000MPa・%という優れた強度−伸びバランスが得られる、
(2) また、冷却速度を制御して第2相を調整する、具体的にはフェライト相以外の残部組織について、ベイナイト相以外の組織分率を制限することにより、引張強さ(TS)と伸びフランジ性の指標である穴拡げ率(λ)との積がTS×λ≧50000MPa・%という優れた強度−伸びフランジ性バランスが得られる、
(3) さらに、冷却速度を上記(2) とは別に制御して第2相を調整する、具体的には第2相をマルテンサイトとすることにより、TS×EL≧18000MPa・%で降伏比(YR)≦70%という優れた強度−伸びバランスおよび低降伏比が得られる
ことの知見を得た。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
Now, as a result of intensive studies to achieve ultrafine graining on the cold-rolled steel sheet,
(1) By properly adjusting the alloying elements to control the recrystallization temperature of the steel sheet and the A 1 and A 3 transformation temperatures, by optimizing the recrystallization annealing temperature after cold rolling and the subsequent cooling rate, An ultrafine grain structure mainly composed of a ferrite phase with an average crystal grain size of 3.5 μm or less is obtained, and as a result, an excellent strength-elongation balance of TS × EL ≧ 17000 MPa ·% is obtained.
(2) Further, by controlling the cooling rate and adjusting the second phase, specifically, the remaining structure other than the ferrite phase is limited in the tensile strength (TS) by limiting the structure fraction other than the bainite phase. The product of hole expansion ratio (λ), which is an index of stretch flangeability, is an excellent strength-stretch flangeability balance of TS × λ ≧ 50000 MPa ·%.
(3) Furthermore, by controlling the cooling rate separately from the above (2) and adjusting the second phase, specifically, by setting the second phase to martensite, the yield ratio is TS x EL ≥18000 MPa ·%. It was found that an excellent strength-elongation balance (YR) ≦ 70% and a low yield ratio were obtained.
The present invention is based on the above findings.
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
1.質量%で、
C:0.03〜0.16%、
Si:2.0 %以下、
Mn:3.0 %以下および/またはNi:3.0 %以下、
Ti:0.2 %以下および/またはNb:0.2 %以下、
Al:0.01〜0.1 %、
P:0.1 %以下、
S:0.02%以下および
N:0.005 %以下
で、かつC,Si, Mn, Ni, TiおよびNbが下記(1), (2), (3) 式をそれぞれ満足する範囲において含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になり、フェライト相の分率が65 vol%以上で、かつフェライトの平均結晶粒径が 3.5μm 以下である鋼組織を有することを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板。
記
637.5+4930{Ti* + (48/93)・[%Nb] }≧A1 --- (1)
A3 ≦ 860 --- (2)
[%Mn] + [%Ni]≧ 1.3 --- (3)
ただし、
Ti* = [%Ti]− (48/32)・[%S] − (48/14)・[%N] --- (4)
A1 = 727+14[%Si] −28.4[%Mn] −21.6[%Ni] --- (5)
A3 = 920+ 612.8[%C]2− 507.7[%C] + 9.8[%Si]3
− 9.5[%Si]2+ 68.5[%Si]+2[%Mn]2− 38[%Mn]
+ 2.8[%Ni]2− 38.6[%Ni]+102[%Ti]+51.7[%Nb] --- (6)
また、[%M] はM元素の含有量(質量%)
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
1. % By mass
C: 0.03-0.16%,
Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less and / or Ni: 3.0% or less,
Ti: 0.2% or less and / or Nb: 0.2% or less,
Al: 0.01 to 0.1%,
P: 0.1% or less,
S: 0.02% or less and N: 0.005% or less, and C, Si, Mn, Ni, Ti and Nb are contained within the ranges satisfying the following formulas (1), (2) and (3) respectively, and the balance is It has an ultrafine grain structure characterized by having a steel structure with a composition of Fe and inevitable impurities, a ferrite phase fraction of 65 vol% or more, and an average crystal grain size of ferrite of 3.5 μm or less Cold rolled steel sheet.
Record
637.5 + 4930 {Ti * + (48/93) ・ [% Nb]} ≧ A 1 --- (1)
A 3 ≦ 860 --- (2)
[% Mn] + [% Ni] ≧ 1.3 --- (3)
However,
Ti * = [% Ti] − (48/32) ・ [% S] − (48/14) ・ [% N] --- (4)
A 1 = 727 + 14 [% Si] -28.4 [% Mn] -21.6 [% Ni] --- (5)
A 3 = 920 + 612.8 [% C] 2 − 507.7 [% C] + 9.8 [% Si] 3
−9.5 [% Si] 2 +68.5 [% Si] +2 [% Mn] 2 −38 [% Mn]
+ 2.8 [% Ni] 2 − 38.6 [% Ni] +102 [% Ti] +51.7 [% Nb] --- (6)
[% M] is the content of M element (mass%)
2.上記1において、鋼組織が、フェライト相の分率が65 vol%以上で、かつフェライトの平均結晶粒径が 3.5μm 以下で、さらにフェライト相以外の残部組織について、ベイナイト相以外の組織分率を組織全体に対する分率で3 vol%未満に制限したことを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板。 2. In the above 1, in the steel structure, the fraction of ferrite phase is 65 vol% or more, the average grain size of ferrite is 3.5 μm or less, and the remaining fraction other than ferrite phase is the fraction other than bainite phase. A cold-rolled steel sheet having an ultrafine-grained structure characterized by being limited to less than 3 vol% as a fraction of the entire structure.
3.上記1において、鋼組織が、フェライト相の分率が65 vol%以上で、かつフェライトの平均結晶粒径が 3.5μm 以下で、さらにマルテンサイト相を組織全体に対する分率で3 vol%以上有する組織としたことを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板。 3. In 1 above, the steel structure has a ferrite phase fraction of 65 vol% or more, an average crystal grain size of ferrite of 3.5 μm or less, and a martensite phase fraction of 3 vol% or more of the whole structure. A cold-rolled steel sheet having an ultrafine grain structure characterized by
4.上記1,2または3において、鋼板が、さらに質量%で、
Mo:1.0 %以下および
Cr:1.0 %以下
のうちから選んだ一種または二種を含有する組成になることを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板。
4). In the above 1, 2 or 3, the steel plate is further in mass%,
Mo: 1.0% or less and
Cr: Cold-rolled steel sheet having an ultrafine grain structure characterized by having a composition containing one or two selected from 1.0% or less.
5.上記1〜4のいずれかにおいて、鋼板が、さらに質量%で、
Ca, REMおよびBのうちから選んだ一種または二種以上を合計で 0.005%以下
を含有する組成になることを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板。
5. In any one of the above 1-4, the steel sheet is further in mass%,
A cold-rolled steel sheet having an ultrafine-grained structure characterized by having a composition containing 0.005% or less in total of one or more selected from Ca, REM and B.
6.質量%で、
C:0.03〜0.16%、
Si:2.0 %以下、
Mn:3.0 %以下および/またはNi:3.0 %以下、
Ti:0.2 %以下および/またはNb:0.2 %以下、
Al:0.01〜0.1 %、
P:0.1 %以下、
S:0.02%以下および
N:0.005 %以下
で、かつC,Si, Mn, Ni, TiおよびNbが下記(1), (2), (3) 式をそれぞれ満足する範囲において含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になる鋼素材を、1200℃以上に加熱したのち、熱間圧延し、ついで冷間圧延後、下記(6) 式で求められる温度A3 (℃)以上、(A3 +30)(℃)以下で再結晶焼鈍を施し、その後少なくとも 600℃まで5℃/s以上の速度で冷却することを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板の製造方法。
記
637.5+4930{Ti* + (48/93)・[%Nb] }≧A1 --- (1)
A3 ≦ 860 --- (2)
[%Mn] + [%Ni]≧ 1.3 --- (3)
ただし、
Ti* = [%Ti]− (48/32)・[%S] − (48/14)・[%N] --- (4)
A1 = 727+14[%Si] −28.4[%Mn] −21.6[%Ni] --- (5)
A3 = 920+ 612.8[%C]2− 507.7[%C] + 9.8[%Si]3
− 9.5[%Si]2+ 68.5[%Si]+2[%Mn]2− 38[%Mn]
+ 2.8[%Ni]2− 38.6[%Ni]+102[%Ti]+51.7[%Nb] --- (6)
また、[%M] はM元素の含有量(質量%)
6). % By mass
C: 0.03-0.16%,
Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less and / or Ni: 3.0% or less,
Ti: 0.2% or less and / or Nb: 0.2% or less,
Al: 0.01 to 0.1%,
P: 0.1% or less,
S: 0.02% or less and N: 0.005% or less, and C, Si, Mn, Ni, Ti and Nb are contained within the ranges satisfying the following formulas (1), (2) and (3) respectively, and the balance is A steel material having a composition of Fe and inevitable impurities is heated to 1200 ° C. or higher, then hot-rolled, and then cold-rolled, and then the temperature A 3 (° C.) or higher obtained by the following formula (6) (A 3 +30) A method for producing a cold-rolled steel sheet having an ultrafine-grained structure, characterized by performing recrystallization annealing at a temperature not higher than (° C.) and then cooling to at least 600 ° C. at a rate of 5 ° C./s or higher.
Record
637.5 + 4930 {Ti * + (48/93) ・ [% Nb]} ≧ A 1 --- (1)
A 3 ≦ 860 --- (2)
[% Mn] + [% Ni] ≧ 1.3 --- (3)
However,
Ti * = [% Ti] − (48/32) ・ [% S] − (48/14) ・ [% N] --- (4)
A 1 = 727 + 14 [% Si] -28.4 [% Mn] -21.6 [% Ni] --- (5)
A 3 = 920 + 612.8 [% C] 2 − 507.7 [% C] + 9.8 [% Si] 3
−9.5 [% Si] 2 +68.5 [% Si] +2 [% Mn] 2 −38 [% Mn]
+ 2.8 [% Ni] 2 − 38.6 [% Ni] +102 [% Ti] +51.7 [% Nb] --- (6)
[% M] is the content of M element (mass%)
7.上記6において、再結晶焼鈍後、少なくとも 600℃まで5℃/s以上の速度で冷却したのち、さらに 500℃から 350℃までの冷却時間を30秒以上400 秒以下とすることを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板の製造方法。 7. In the above item 6, after the recrystallization annealing, after cooling to at least 600 ° C. at a rate of 5 ° C./s or more, the cooling time from 500 ° C. to 350 ° C. is further set to 30 seconds to 400 seconds. A method for producing a cold-rolled steel sheet having a fine grain structure.
8.上記6において、再結晶焼鈍後、少なくとも 600℃まで5℃/s以上の速度で冷却したのち、さらに 500℃から 350℃までの冷却時間を30秒未満とすることを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板の製造方法。 8). 6. Ultrafine grain structure characterized in that, after recrystallization annealing, after cooling at least to 600 ° C. at a rate of 5 ° C./s or more, the cooling time from 500 ° C. to 350 ° C. is further set to less than 30 seconds. The manufacturing method of the cold-rolled steel plate which has this.
9.上記6,7または8において、鋼素材が、さらに質量%で、
Mo:1.0 %以下および
Cr:1.0 %以下
のうちから選んだ一種または二種を含有する組成になることを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板の製造方法。
9. In the above 6, 7 or 8, the steel material is further in mass%,
Mo: 1.0% or less and
Cr: A method for producing a cold-rolled steel sheet having an ultrafine grain structure characterized by having a composition containing one or two selected from 1.0% or less.
10. 上記6〜9のいずれかにおいて、鋼素材が、さらに質量%で、
Ca, REMおよびBのうちから選んだ一種または二種以上を合計で 0.005%以下
を含有する組成になることを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板の製造方法。
10. In any one of the above 6 to 9, the steel material is further in mass%,
A method for producing a cold-rolled steel sheet having an ultrafine-grained structure, wherein the composition contains one or more selected from Ca, REM and B in a total content of 0.005% or less.
かくして、本発明によれば、超微細粒組織を有し、機械的特性なかでも強度−伸びバランスおよび靱性、さらには伸びフランジ性に優れた高張力冷延鋼板を、製造設備の大幅な改造を伴うことなしに安定して製造することができる。
また、本発明によれば、特に強度−伸びバランスに優れ、かつ形状凍結性にも優れた高張力冷延鋼板を安定して得ることもでき、いずれも産業上極めて有用である。
Thus, according to the present invention, a high-tensile cold-rolled steel sheet having an ultra-fine grain structure and excellent in mechanical properties, such as strength-elongation balance and toughness, as well as stretch flangeability, can be remodeled significantly. It can be manufactured stably without being accompanied.
In addition, according to the present invention, a high-tensile cold-rolled steel sheet that is particularly excellent in strength-elongation balance and excellent in shape freezing property can be stably obtained, both of which are extremely useful industrially.
以下、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明において鋼の成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。なお、成分に関する「%」表示は特に断らない限り質量%を意味するものとする。
C:0.03〜0.16%
Cは、安価な強化成分であるだけでなく、パーライトやベイナイトあるいはマルテンサイト等の低温変態相を生成させる上でも有用な元素である。しかしながら、含有量が0.03%に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.16%を超えて含有させると延性や溶接性が劣化するため、Cは0.03〜0.16%の範囲に限定した。
The present invention will be specifically described below.
First, the reason why the composition of steel is limited to the above range in the present invention will be described. Unless otherwise specified, “%” in relation to ingredients means mass%.
C: 0.03-0.16%
C is not only an inexpensive strengthening component but also an element useful for generating a low-temperature transformation phase such as pearlite, bainite, or martensite. However, if the content is less than 0.03%, the effect of addition is poor. On the other hand, if the content exceeds 0.16%, ductility and weldability deteriorate, so C is limited to a range of 0.03% to 0.16%.
Si:2.0 %以下
Siは、固溶強化成分として、強度−伸びバランスを改善しつつ強度を向上させるのに有効に寄与するだけでなく、第2相をマルテンサイト化する場合にも有効な元素であるが、過剰な添加は、延性や表面性状、溶接性を劣化させるので、Siは2.0 %以下で含有させるものとした。なお、好ましくは0.01〜0.6 %の範囲である。
Si: 2.0% or less
Si, as a solid solution strengthening component, not only effectively contributes to improving the strength while improving the strength-elongation balance, but is also an effective element when martensiteizing the second phase. Addition deteriorates ductility, surface properties, and weldability, so Si was added at 2.0% or less. In addition, Preferably it is 0.01 to 0.6% of range.
Mn:3.0 %以下および/またはNi:3.0 %以下
MnおよびNiはいずれも、オーステナイト安定化元素であり、A1 ,A3 変態点を低下させる作用を通じて結晶粒の微細化に寄与し、また第2相の形成を進展させる作用を通じて強度−延性バランスを高める作用を有する。しかしながら、多量の添加は鋼を硬質化し、却って強度−延性バランスを劣化させるので、いずれも 3.0%以下で含有させるものとした。
なお、Mnは、有害な固溶SをMnSとして無害化する作用も併せて有するので、0.1 %以上含有させることが好ましい。また、Niは0.01%以上含有させることが好ましい。
Mn: 3.0% or less and / or Ni: 3.0% or less
Both Mn and Ni are austenite stabilizing elements, contributing to the refinement of crystal grains through the action of lowering the A 1 and A 3 transformation points, and the strength-ductility balance through the action of promoting the formation of the second phase. Has the effect of increasing However, addition of a large amount hardens the steel and, on the other hand, deteriorates the strength-ductility balance.
Mn also has an effect of detoxifying harmful solid solution S as MnS, so it is preferably contained in an amount of 0.1% or more. Moreover, it is preferable to contain Ni 0.01% or more.
Ti:0.2 %以下および/またはNb:0.2 %以下
Ti, Nbを添加することによって、TiCやNbC等が析出し、鋼板の再結晶温度が上昇する効果がある。そのためには、それぞれ0.01%以上含有させることが好ましい。そして、これらは各々単独で添加しても複合して添加してもよいが、いずれも 0.2%を超えて添加しても効果が飽和するだけでなく、析出物が多くなりすぎてフェライトの延性の低下を招くので、いずれも 0.2%以下で含有させるものとした。
Ti: 0.2% or less and / or Nb: 0.2% or less
By adding Ti and Nb, TiC, NbC and the like are precipitated, and the recrystallization temperature of the steel sheet is increased. For that purpose, it is preferable to contain each 0.01% or more. These may be added individually or in combination, but if they are added in excess of 0.2%, not only will the effect be saturated, but the amount of precipitates will increase and the ductility of the ferrite will increase. In any case, the content is 0.2% or less.
Al:0.01〜0.1 %
Alは、脱酸剤として作用し、鋼の清浄度に有効な元素であり、脱酸の工程で添加することが望ましい。ここに、Al量が0.01%に満たないとその添加効果に乏しく、一方 0.1%を超えると効果は飽和し、むしろ製造コストの上昇を招くので、Alは0.01〜0.1 %の範囲に限定した。
Al: 0.01 to 0.1%
Al acts as a deoxidizer and is an element effective for the cleanliness of steel, and it is desirable to add it in the deoxidation process. Here, if the amount of Al is less than 0.01%, the effect of addition is poor. On the other hand, if it exceeds 0.1%, the effect is saturated, and rather the production cost is increased, so Al is limited to the range of 0.01 to 0.1%.
P:0.1 %以下
Pは、延性の大きな低下を招くことなく安価に高強度化を達成する上で有効な元素であるが、一方で多量の含有は加工性や靱性の低下を招くので、Pの含有量は 0.1%以下とした。なお、加工性や靱性に対する要求が厳しい場合には、Pはむしろ低減させることが好ましいので、この場合には0.02%以下とすることが望ましい。
P: 0.1% or less P is an element effective for achieving high strength at a low cost without causing a significant decrease in ductility. On the other hand, a large amount of P causes a decrease in workability and toughness. The content of was 0.1% or less. In addition, when the request | requirement with respect to workability and toughness is severe, since it is preferable to reduce P rather, it is desirable to set it as 0.02% or less in this case.
S:0.02%以下
Sは、熱延時における熱間割れの原因になるだけでなく、鋼板中にMnS等の介在物として存在し延性や伸びフランジ性の劣化を招くので、極力低減することが望ましいが、0.02%までは許容できるので、本発明ではS含有量は0.02%以下とした。より好ましくは 0.005%以下である
S: 0.02% or less S is not only a cause of hot cracking during hot rolling, but also exists as an inclusion such as MnS in the steel sheet and causes deterioration of ductility and stretch flangeability, so it is desirable to reduce it as much as possible. However, since up to 0.02% is acceptable, in the present invention, the S content is set to 0.02% or less. More preferably it is 0.005% or less
N:0.005 %以下
窒素は、時効劣化をもたらす他、降伏延びの発生を招くことから、N含有量は0.005 %以下に抑制するものとした。
N: 0.005% or less Nitrogen causes aging deterioration and yield elongation, so the N content is limited to 0.005% or less.
以上、基本成分について説明したが、本発明ではその他にも、以下に述べる元素を適宜含有させることができる。
Mo:1.0 %以下およびCr:1.0 %以下のうちから選んだ一種または二種
Mo,Crはいずれも、強化成分として、必要に応じて含有させることができるが、多量の添加はかえって強度−延性バランスを劣化させるので、それぞれ 1.0%以下で含有させることが望ましい。なお、上記の作用を十分に発揮させるには、Mo, Crはそれぞれ0.01%以上含有させることが好ましい。
The basic components have been described above. However, in the present invention, other elements described below can be appropriately contained.
One or two selected from Mo: 1.0% or less and Cr: 1.0% or less
Both Mo and Cr can be included as a reinforcing component as required. However, addition of a large amount deteriorates the strength-ductility balance on the contrary, so that it is desirable to contain each at 1.0% or less. In order to sufficiently exhibit the above-described action, it is preferable to contain 0.01% or more of Mo and Cr.
Ca, REM およびBのうちから選んだ一種または二種以上を合計で 0.005%以下
Ca, REM,Bはいずれも、硫化物の形態制御や粒界強度の上昇を通じて加工性および伸びフランジ性を改善する効果を有しており、必要に応じて含有させることができる。しかしながら、過剰な含有は清浄度に悪影響を及ぼすおそれがあるため、合計で 0.005%以下とするのが望ましい。なお、上記した作用を十分に発揮させるためにはCa, REM,Bのうちから選んだいずれか一種または二種以上を合計で0.0005%以上含有させることが好ましい。
0.005% or less total of one or more selected from Ca, REM and B
Ca, REM, and B all have the effect of improving workability and stretch flangeability by controlling the morphology of sulfides and increasing the grain boundary strength, and can be contained as required. However, excessive content may adversely affect cleanliness, so the total content is preferably 0.005% or less. In addition, in order to fully exhibit the above-described action, it is preferable to contain one or more selected from Ca, REM, and B in a total amount of 0.0005% or more.
以上、適正な成分組成範囲について説明したが、本発明では各成分が上記の組成範囲を単に満足しているだけでは不十分で、C,Si, Mn, Ni, TiおよびNbについては、下記(1), (2), (3) 式をそれぞれ満足する範囲で含有させる必要がある。
記
637.5+4930{Ti* + (48/93)・[%Nb] }≧A1 --- (1)
A3 ≦ 860 --- (2)
[%Mn] + [%Ni]≧ 1.3 --- (3)
ただし、
Ti* = [%Ti]− (48/32)・[%S] − (48/14)・[%N] --- (4)
A1 = 727+14[%Si] −28.4[%Mn] −21.6[%Ni] --- (5)
A3 = 920+ 612.8[%C]2− 507.7[%C] + 9.8[%Si]3
− 9.5[%Si]2+ 68.5[%Si]+2[%Mn]2− 38[%Mn]
+ 2.8[%Ni]2− 38.6[%Ni]+102[%Ti]+51.7[%Nb] --- (6)
また、[%M] はM元素の含有量(質量%)
As described above, the appropriate component composition range has been described. However, in the present invention, it is not sufficient that each component simply satisfies the above composition range. For C, Si, Mn, Ni, Ti and Nb, the following ( It is necessary to contain the formulas (1), (2), and (3) in ranges that satisfy each.
Record
637.5 + 4930 {Ti * + (48/93) ・ [% Nb]} ≧ A 1 --- (1)
A 3 ≦ 860 --- (2)
[% Mn] + [% Ni] ≧ 1.3 --- (3)
However,
Ti * = [% Ti] − (48/32) ・ [% S] − (48/14) ・ [% N] --- (4)
A 1 = 727 + 14 [% Si] -28.4 [% Mn] -21.6 [% Ni] --- (5)
A 3 = 920 + 612.8 [% C] 2 − 507.7 [% C] + 9.8 [% Si] 3
−9.5 [% Si] 2 +68.5 [% Si] +2 [% Mn] 2 −38 [% Mn]
+ 2.8 [% Ni] 2 − 38.6 [% Ni] +102 [% Ti] +51.7 [% Nb] --- (6)
[% M] is the content of M element (mass%)
なお、上記のA1 , A3 はそれぞれ、鋼のAc1変態点温度(℃)、Ac3変態点温度(℃)の予測値であり、発明者らの詳細な基礎実験から導出された成分回帰式である。この予測値温度(℃)は、2℃/s以上、20℃/s以下の昇温速度で加熱する際に適用して特に好適である。
以下、上記の(1), (2), (3) 式の限定理由を順に説明する。
The above A 1 and A 3 are predicted values of the Ac 1 transformation point temperature (° C.) and Ac 3 transformation point temperature (° C.) of the steel, respectively, and are components derived from the detailed basic experiments of the inventors. It is a regression equation. This predicted temperature (° C.) is particularly suitable when applied at a heating rate of 2 ° C./s or more and 20 ° C./s or less.
In the following, the reasons for limiting the above equations (1), (2), and (3) will be described in order.
(1) 式は、Ti,Nbの添加量を規定する条件であり、以下の知見に基づく。
一般に、Ti,Nbを添加するとTiCやNbC等が析出し、鋼板の再結晶温度が上昇する効果があることが知られている。そこで、Ti,Nb添加量と再結晶温度Treの関係について詳細に調査したところ、Ti,Nbをある量以上添加すると、再結晶温度は上記(6) 式で算出されるA3 と等価になることが判明した。
Equation (1) is a condition that defines the amount of Ti and Nb added, and is based on the following findings.
In general, it is known that when Ti and Nb are added, TiC, NbC and the like are precipitated, and the recrystallization temperature of the steel sheet is increased. Therefore, a detailed investigation was made on the relationship between the addition amount of Ti and Nb and the recrystallization temperature Tre. When a certain amount or more of Ti and Nb was added, the recrystallization temperature became equivalent to A 3 calculated by the above equation (6). It has been found.
図1に、A1 =700 ℃、A3 =855 ℃に調整した鋼組成において、Ti,Nb添加量を種々に変更した場合のTi,Nb添加量と再結晶温度Treとの関係について調べた結果を示す。なお、ここで再結晶温度Treは、加熱温度を種々に変化させて連続焼鈍を実験室的に行い、硬度を測定すると共に組織を観察することにより決定した。また、Ti添加量はTiCを析出させる上での有効Ti量としてTi* を用い、Nb添加量はTiに換算するため 48/93・[%Nb] を用いて、Ti, Nb添加量と再結晶温度との関係について表わしている。
同図によれば、 637.5+4930{Ti* + (48/93)・[%Nb] }が 700℃すなわちA1 以上になると、再結晶温度Treは 855℃近傍すなわちA3 近傍に急上昇し飽和することが分かる。
Fig. 1 shows the relationship between the amount of Ti and Nb added and the recrystallization temperature Tre when various amounts of Ti and Nb were added in the steel composition adjusted to A 1 = 700 ° C and A 3 = 855 ° C. Results are shown. Here, the recrystallization temperature Tre was determined by performing continuous annealing in a laboratory with various heating temperatures, measuring hardness, and observing the structure. The Ti addition amount uses Ti * as the effective Ti amount for precipitating TiC, and the Nb addition amount uses 48/93 · [% Nb] to convert it into Ti. The relationship with the crystal temperature is shown.
According to the figure, when 637.5 + 4930 {Ti * + (48/93) · [% Nb]} reaches 700 ° C, that is, A 1 or more, the recrystallization temperature Tre rapidly rises to near 855 ° C, that is, near A 3 and becomes saturated. I understand that.
次に、図2に、 637.5+4930{Ti* + (48/93)・[%Nb] }≧A1 の条件下において、A3 (C,Si,Mn, Ni等を変化させることで変動)を種々に変化させた場合におけるA3 と再結晶温度Treとの関係について調べた結果を示す。
同図に示したとおり、 637.5+4930{Ti* + (48/93)・[%Nb] }≧A1 の条件下では、再結晶温度TreはA3 と等価になっている。
Next, in FIG. 2, A 3 (varied by changing C, Si, Mn, Ni, etc.) under the condition of 637.5 + 4930 {Ti * + (48/93) · [% Nb]} ≧ A 1 We are shown the results of examining the relationship between the recrystallization temperature Tre and a 3 in the case of changing variously.
As shown in the figure, the recrystallization temperature Tre is equivalent to A 3 under the condition of 637.5 + 4930 {Ti * + (48/93) · [% Nb]} ≧ A 1 .
この理由については、必ずしも明確ではないが、以下のように考えられる。
すなわち、Ti,Nbが添加され、それらの微細炭窒化物のピン止め力により再結晶温度が上昇し、A1 未満のフェライト(α)域で再結晶できなくなった場合、未再結晶の加工αのまま(フェライト+オーステナイト(γ))2相域温度になり、高転位密度部、不均一変形部などの優先核生成サイトにおいて、加工αからの再結晶α核生成とα→γ変態核生成の競合が生じる。この時、α→γ変態の駆動力の方が再結晶の駆動力よりも大きいため、再結晶α核生成より優先してγ核が次々と生成し、優先核生成サイトを占有する。
このα→γ変態での原子再配列によって歪み(転位)は消費され、転位密度の低い加工αのみ残留し、加工αの再結晶はますます困難となる。温度が上昇し、A3 を超え、γ単相域になって初めて歪みが完全に解消され、見かけ上再結晶が完了する。これが、再結晶温度がA3 に一致し、飽和する機構と考えられる。
なお、この際のα→γ変態は、加工α(優先核生成サイトが多い)から核生成することになるので、再結晶が完了した高温でのγ粒は微細化する。従って、焼鈍中の高温γ粒微細化のために再結晶温度をA3 に調整することは有効であるので、本発明では式(1) すなわち 637.5+4930{Ti* + (48/93)・[%Nb] }≧A1 を満足するTi, Nbを添加することにしたのである。なお好ましくは 637.5+4930{Ti* + (48/93)・[%Nb] }>A1 を満足するTi, Nbを添加する。
Although this reason is not necessarily clear, it can be considered as follows.
That is, when Ti and Nb are added and the recrystallization temperature rises due to the pinning force of these fine carbonitrides, and recrystallization cannot be performed in the ferrite (α) region below A 1 , unrecrystallized processing α (Ferrite + austenite (γ)) at two-phase region temperature, recrystallized α nucleation from processed α and α → γ transformation nucleation at preferential nucleation sites such as high dislocation density and non-uniform deformation Conflicts occur. At this time, since the driving force of the α → γ transformation is larger than the driving force of recrystallization, γ nuclei are generated one after another in preference to the recrystallization α nucleation and occupy the preferential nucleation site.
Distortion (dislocation) is consumed by the atomic rearrangement in the α → γ transformation, and only the processed α having a low dislocation density remains, and recrystallization of the processed α becomes more difficult. The strain is completely eliminated only when the temperature rises, exceeds A 3, and enters the γ single phase region, and apparently recrystallization is completed. This is considered to be a mechanism in which the recrystallization temperature coincides with A 3 and saturates.
Note that the α → γ transformation at this time nucleates from the processed α (many preferential nucleation sites), so that the γ grains at a high temperature at which recrystallization is completed are refined. Therefore, since it is effective to adjust the recrystallization temperature to A 3 in order to refine the high-temperature γ grains during annealing, in the present invention, the formula (1), that is, 637.5 + 4930 {Ti * + (48/93) · [ % Nb]} ≧ Ti and Nb satisfying A 1 were decided to be added. Preferably, Ti and Nb satisfying 637.5 + 4930 {Ti * + (48/93) · [% Nb]}> A 1 are added.
次に、 (2)式は、A3 を規定する条件である。
上述したとおり、 (1)式を満足する場合には、A3 は実質的に再結晶温度になるため、A3 以上の温度で再結晶焼鈍を行う必要がある。ここに、A3 が 860℃を超えた場合、再結晶焼鈍温度をより高温とする必要が生じ、γ粒成長が激しく、フェライトを平均結晶粒径:3.5 μm 以下の微細粒とすることはできなかった。よって、A3 ≦860 ℃を満足させる必要がある。なお、好ましくはA3 <860 ℃であり、より好ましくはA3 ≦830 ℃である。
Next, equation (2) is a condition for defining A 3 .
As described above, when the expression (1) is satisfied, A 3 substantially reaches the recrystallization temperature. Therefore, it is necessary to perform recrystallization annealing at a temperature equal to or higher than A 3 . Here, when A 3 exceeds 860 ° C., the recrystallization annealing temperature needs to be higher, γ grain growth is intense, and ferrite can be made into fine grains with an average crystal grain size of 3.5 μm or less. There wasn't. Therefore, it is necessary to satisfy A 3 ≦ 860 ° C. Preferably, A 3 <860 ° C., more preferably A 3 ≦ 830 ° C.
次に、 (3)式は、MnやNiすなわちオーステナイト安定化元素の添加量を規定する条件である。
オーステナイト安定化元素の増大により、CCT 図におけるフェライトスタート線が低温側にシフトすることにより、焼鈍後の冷却過程におけるγ→α変態時の過冷度が増大してαが微細核生成することにより、α結晶粒が微細化する。ここに、平均結晶粒径:3.5 μm 以下の微細粒を得るためには、上掲した(1), (2)式に加えて [%Mn]+[%Ni] ≧ 1.3(%)とする必要があった。
なお、 [%Mn]+[%Ni] ≧ 1.3(%)さえ満足していれば、MnやNiは単独添加でも複合添加でもどちらでも良い。好ましくは [%Mn]+[%Ni] > 1.3(%)であり、より好ましくは [%Mn]+[%Ni] ≧ 2.0(%)の範囲である。
Next, equation (3) is a condition that defines the amount of Mn or Ni, that is, the amount of austenite stabilizing element added.
As the austenite stabilizing element increases, the ferrite start line in the CCT diagram shifts to the low temperature side, which increases the degree of supercooling during the γ → α transformation in the cooling process after annealing and causes α to nucleate finely. The α crystal grains become finer. Here, in order to obtain fine grains with an average crystal grain size of 3.5 μm or less, [% Mn] + [% Ni] ≧ 1.3 (%) in addition to the above formulas (1) and (2) There was a need.
In addition, as long as [% Mn] + [% Ni] ≧ 1.3 (%) is satisfied, Mn and Ni may be added alone or in combination. [% Mn] + [% Ni]> 1.3 (%) is preferable, and [% Mn] + [% Ni] ≧ 2.0 (%) is more preferable.
次に、鋼組織について説明する。
本発明では、鋼組織は、フェライト相の組織分率を体積率で65%以上にすると共に、フェライトの平均結晶粒径を 3.5μm 以下とする。
というのは、本発明で所期した強度、延性、靱性および強度−伸びバランスに優れた冷延鋼板とするには、微細フェライトを主体とする鋼組織とする必要があり、特にフェライト相の組織分率を65 vol%以上とし、フェライト相の平均結晶粒径を 3.5μm 以下とすることが重要だからである。
ここに、フェライトの平均結晶粒径が 3.5μm を超えると強度−伸びバランスが劣化すると共に、靱性が低下し、また他の組織に比べて軟質であるフェライトの組織分率が65 vol%に満たないと延性が著しく低下し、加工性に乏しくなる。なお、フェライト相のより好ましい組織分率は75 vol%以上である。
Next, the steel structure will be described.
In the present invention, the steel structure has a ferrite phase with a volume fraction of 65% or more and an average crystal grain size of ferrite of 3.5 μm or less.
This is because, in order to obtain a cold-rolled steel sheet excellent in strength, ductility, toughness, and strength-elongation balance as expected in the present invention, it is necessary to have a steel structure mainly composed of fine ferrites, particularly a structure of a ferrite phase. This is because it is important that the fraction is 65 vol% or more and the average grain size of the ferrite phase is 3.5 μm or less.
Here, if the average crystal grain size of ferrite exceeds 3.5 μm, the strength-elongation balance deteriorates and the toughness decreases, and the structure fraction of ferrite, which is softer than other structures, reaches 65 vol%. Otherwise, the ductility is remarkably lowered and the workability becomes poor. A more preferable structural fraction of the ferrite phase is 75 vol% or more.
また、フェライト以外の第2相組織としては、マルテンサイト、ベイナイト、パーライトなどが取り得る。
ここに、伸びフランジ性が要求される場合、鋼組織は、フェライト単相組織であっても良いが、フェライト以外の第2相が存在する場合には、この残部組織としては、母相フェライトとの硬度差が大きいと加工時にボイドの生成サイトになり易いため、硬度差の小さいベイナイト相組織とすることが好ましい。
フェライトおよびベイナイト以外のマルテンサイトやパーライト等の相が多量に存在すると、フェライト相との硬度差が大きくなったり、あるいはその相自体が伸びフランジ性に悪影響を及ぼしたりして、良好な伸びフランジ性を得ることができなくなるが、これらの相が体積分率で3%未満であれば、許容できる。
従って、特に伸びフランジ性を良好とする場合には、鋼組織を、フェライト相の分率が65 vol%以上で、かつフェライトの平均結晶粒径が 3.5μm 以下で、さらにフェライト相以外の残部組織については、ベイナイト相以外の組織分率を組織全体に対する分率で3 vol%未満に制限した組織とする。
Further, as the second phase structure other than ferrite, martensite, bainite, pearlite and the like can be taken.
Here, when stretch flangeability is required, the steel structure may be a ferrite single-phase structure, but when a second phase other than ferrite exists, the remaining structure is a matrix phase ferrite. If the hardness difference is large, void forming sites are likely to be formed during processing. Therefore, a bainite phase structure having a small hardness difference is preferable.
If a large amount of phases such as martensite and pearlite other than ferrite and bainite are present, the hardness difference from the ferrite phase increases, or the phase itself adversely affects stretch flangeability, resulting in good stretch flangeability. However, it is acceptable if these phases are less than 3% in volume fraction.
Therefore, in particular, when the stretch flangeability is good, the steel structure has a ferrite phase fraction of 65 vol% or more, an average crystal grain size of ferrite of 3.5 μm or less, and a remaining structure other than the ferrite phase. Is a structure in which the structure fraction other than the bainite phase is limited to less than 3 vol% as a fraction of the entire structure.
また、より優れた強度−伸びバランスと形状凍結性が要求される場合には、フェライト相以外の第2相組織をマルテンサイト相とし、その組織全体に対する分率は3 vol%以上とすることが好ましい。
というのは、マルテンサイトを、組織全体に対する分率で3 vol%以上存在させることにより、効果的に低降伏比を達成できるからである。この点、ベイナイトやパーライトとすると、降伏点が上昇し、降伏比が高くなるため、形状凍結性が低下する。また、パーライトでは、伸びが低下し易く、良好な強度−伸びバランスを得ることが難しくなる。
Further, when a higher strength-elongation balance and shape freezing property are required, the second phase structure other than the ferrite phase should be a martensite phase, and the fraction of the whole structure should be 3 vol% or more. preferable.
This is because a low yield ratio can be effectively achieved by allowing martensite to be present in an amount of 3 vol% or more of the entire structure. In this respect, when bainite or pearlite is used, the yield point increases and the yield ratio increases, so that the shape freezing property decreases. Moreover, in pearlite, elongation tends to decrease, and it becomes difficult to obtain a good strength-elongation balance.
以上のようなマルテンサイトの効果を得るためには、マルテンサイト相を組織全体に対する分率で3 vol%以上有する必要がある。より好ましくは5 vol%以上である。
また、このマルテンサイトの平均結晶粒径は、2μm 以下とすることが好ましい。というのは、マルテンサイトの平均結晶粒径が2μm を超えると、マルテンサイトの平均結晶粒径が2μm 以下の場合に比べて強度−伸びバランスが低下する傾向にあり、TS×EL<18000MPa・%となる場合があるからである。
なお、本発明のように、平均結晶粒径が 3.5μm 以下の微細なフェライトを主相とする場合には、概ねマルテンサイトの平均結晶粒径は2μm 以下を達成できる。
In order to obtain the martensite effect as described above, it is necessary to have a martensite phase of 3 vol% or more in terms of the fraction of the entire structure. More preferably, it is 5 vol% or more.
Further, the average crystal grain size of the martensite is preferably 2 μm or less. This is because when the average grain size of martensite exceeds 2 μm, the strength-elongation balance tends to be lower than when the average grain size of martensite is 2 μm or less, and TS × EL <18000 MPa ·% It is because it may become.
When the main phase is fine ferrite having an average crystal grain size of 3.5 μm or less as in the present invention, the average crystal grain size of martensite can generally be 2 μm or less.
次に、製造条件について説明する。
上記の好適成分組成に調整した鋼を、転炉などで溶製し、連続鋳造法等でスラブとする。この鋼素材であるスラブを、高温状態のまま、あるいは冷却したのち、1200℃以上に加熱してから、熱間圧延を施し、ついで冷間圧延後、温度A3 (℃)以上、(A3 +30)(℃)以下で再結晶焼鈍を施し、その後少なくとも 600℃まで5℃/s以上の速度で冷却する。
Next, manufacturing conditions will be described.
The steel adjusted to the above-mentioned preferred component composition is melted in a converter or the like, and is made into a slab by a continuous casting method or the like. The slab, which is a steel material, is kept in a high temperature state or cooled and then heated to 1200 ° C. or higher, and then hot-rolled, and after cold rolling, the temperature A 3 (° C.) or higher (A 3 +30) Recrystallization annealing is performed at (° C) or lower, and then cooled to at least 600 ° C at a rate of 5 ° C / s or higher.
上記の工程において、スラブの加熱温度が1200℃未満では、TiCなどが十分に固溶せずに粗大化し、後の再結晶焼鈍工程での再結晶温度上昇効果および結晶粒成長抑止効果が不十分となるため、スラブの加熱温度は1200℃以上とした。
また、本発明において、熱間仕上げ圧延出側温度は特に限定されるものではないが、Ar3変態点未満では、圧延中にαとγが生じて、鋼板にバンド状組織が生成し易くなり、かかるバンド状組織は冷間圧延後や焼鈍後にも残留し、材料特性に異方性を生じさせる原因となる場合があるので、仕上げ圧延終了温度はAr3変態点以上とすることが好ましい。
In the above process, when the heating temperature of the slab is less than 1200 ° C., TiC and the like are not sufficiently dissolved and coarsened, and the effect of increasing the recrystallization temperature and the effect of suppressing grain growth in the subsequent recrystallization annealing process are insufficient. Therefore, the heating temperature of the slab was set to 1200 ° C. or higher.
In the present invention, the hot finish rolling outlet temperature is not particularly limited, but if it is less than the Ar 3 transformation point, α and γ are generated during rolling, and a band-like structure is likely to be formed in the steel sheet. Such a band-like structure remains even after cold rolling or annealing, and may cause anisotropy in material properties. Therefore, it is preferable that the finish rolling end temperature is equal to or higher than the Ar 3 transformation point.
熱延終了後の巻取り温度も特に限定されるものではないが、500 ℃未満または650 ℃超えでは、窒素による時効劣化を抑制するためのAlNの析出が不十分となり易く、材料特性が劣る傾向にある。また、鋼板の組織を均一化し、その結晶粒径をなるべく微細で均一化するためにも、コイルの巻取り温度は 500℃以上、 650℃以下とすることが好ましい。 The coiling temperature after the hot rolling is not particularly limited, but if it is less than 500 ° C or more than 650 ° C, precipitation of AlN for suppressing aging deterioration due to nitrogen tends to be insufficient, and the material properties tend to be inferior. It is in. Further, in order to make the structure of the steel sheet uniform and make the crystal grain size as fine and uniform as possible, the coiling temperature is preferably 500 ° C. or higher and 650 ° C. or lower.
ついで、好ましくは熱延鋼板表面の酸化スケールを酸洗により除去したのち、冷間圧延に供して、所定の板厚の冷延鋼板とする。ここに、酸洗条件や冷間圧延条件は特に制限されるものでなく、常法に従えばよい。
なお、冷間圧延時の圧下率は、再結晶焼鈍時の核生成サイトを増やし、結晶粒の微細化を促すという観点から40%以上とすることが望ましく、一方圧下率を上げすぎると鋼板の加工硬化によって操業が困難となるので、圧下率の上限は90%以下程度とするのが好ましい。
Next, preferably after removing the oxidized scale on the surface of the hot-rolled steel sheet by pickling, it is subjected to cold rolling to obtain a cold-rolled steel sheet having a predetermined thickness. Here, pickling conditions and cold rolling conditions are not particularly limited, and may be according to a conventional method.
The rolling reduction during cold rolling is desirably 40% or more from the viewpoint of increasing the number of nucleation sites during recrystallization annealing and promoting the refinement of crystal grains. On the other hand, if the rolling reduction is increased too much, Since operation becomes difficult due to work hardening, the upper limit of the rolling reduction is preferably about 90% or less.
ついで、得られた冷延鋼板を、前掲(6) 式に示した温度A3(℃)以上、(A3 +30)(℃)以下に加熱して、再結晶焼鈍を施す。
前述のように成分調整した本発明の鋼素材では、A3 が再結晶温度と等価となっているので、A3 未満の温度では再結晶が不十分となる。一方、(A3 +30)(℃)を超える温度では、焼鈍中のγ粒の成長が激しく、微細化に不適切であるため、A3(℃)以上、(A3 +30)(℃)以下で再結晶焼鈍を施す。この再結晶焼鈍は、連続焼鈍ラインで行うことが好ましく、連続焼鈍する場合の焼鈍時間は再結晶が生じる10秒から 120秒程度とすることが好ましい。というのは、10秒より短時間では再結晶が不十分であり、圧延方向に伸展したままの組織が残存するために、十分な延性が確保できない場合があり、一方 120秒より長時間ではγ結晶粒の粗大化を招いて、所望の強度を得ることができないことがあるからである。
Next, the obtained cold-rolled steel sheet is heated to a temperature A 3 (° C.) or more and (A 3 +30) (° C.) or less shown in the above equation (6), and recrystallization annealing is performed.
In the steel material of the present invention whose components are adjusted as described above, since A 3 is equivalent to the recrystallization temperature, recrystallization becomes insufficient at a temperature lower than A 3 . On the other hand, at temperatures exceeding (A 3 +30) (° C.), the growth of γ grains during annealing is severe and inappropriate for miniaturization, so A 3 (° C.) or more and (A 3 +30) (° C.) or less. Recrystallization annealing is performed. This recrystallization annealing is preferably performed in a continuous annealing line, and the annealing time for continuous annealing is preferably about 10 seconds to 120 seconds at which recrystallization occurs. This is because recrystallization is insufficient in a time shorter than 10 seconds, and a structure that remains stretched in the rolling direction remains, so that sufficient ductility may not be ensured. This is because the crystal grains are coarsened and a desired strength may not be obtained.
引き続き、焼鈍温度から少なくとも 600℃まで、冷却速度:5℃/s以上の条件で冷却する。なお、ここで冷却速度は、焼鈍温度から 600℃までの平均冷却速度である。ここに、上記冷却速度が5℃/s未満では、冷却中におけるγ→α変態時の過冷度が小さく、結晶粒径が粗大化する。よって、焼鈍温度から 600℃までの冷却速度は5℃/s以上とする必要がある。
また、上記の制御冷却処理の終点温度を 600℃としたのは、結晶粒の微細化にはγ→α変態が開始する 600℃までが強く影響するからである。なお、600 ℃未満の温度域では適宜冷却速度を調整して、第2相(マルテンサイト、ベイナイト、パーライト等)を作り分けることが可能である。
Subsequently, cooling is performed from the annealing temperature to at least 600 ° C. under a cooling rate of 5 ° C./s or more. Here, the cooling rate is an average cooling rate from the annealing temperature to 600 ° C. Here, when the cooling rate is less than 5 ° C./s, the degree of supercooling during the γ → α transformation during cooling is small, and the crystal grain size becomes coarse. Therefore, the cooling rate from the annealing temperature to 600 ° C. needs to be 5 ° C./s or more.
The reason why the end point temperature of the controlled cooling process is set to 600 ° C. is that the refinement of crystal grains is strongly influenced up to 600 ° C. at which the γ → α transformation starts. In the temperature range of less than 600 ° C., the second phase (martensite, bainite, pearlite, etc.) can be created by adjusting the cooling rate as appropriate.
特に伸びフランジ性が要求される場合、第2相はベイナイトとすることが好ましい。このためには、上記の冷却に引き続き、 500℃から 350℃までの温度域における冷却時間すなわち 500℃から 350℃までの滞留時間を、30秒以上 400秒以下とすることが重要である。上記冷却時間が30秒未満では、第2相がマルテンサイトとなり易く、マルテンサイトの組織分率が3 vol%以上となってフェライトと第2相との延性・強度差が大きくなるため、伸びフランジ性の劣化を招く。一方、冷却時間が 400秒を超えると、結晶粒が粗大化する傾向にあると共に、第2相が脆いパーライトとなり易く、パーライト分率が3 vol%以上となって、やはり伸びフランジ性が劣化する。 In particular, when stretch flangeability is required, the second phase is preferably bainite. For this purpose, following the above cooling, it is important that the cooling time in the temperature range from 500 ° C. to 350 ° C., that is, the residence time from 500 ° C. to 350 ° C. is 30 seconds or more and 400 seconds or less. If the cooling time is less than 30 seconds, the second phase tends to be martensite, the martensite structure fraction is 3 vol% or more, and the ductility / strength difference between the ferrite and the second phase becomes large. Degradation of sex. On the other hand, when the cooling time exceeds 400 seconds, the crystal grains tend to become coarse and the second phase tends to be brittle pearlite, the pearlite fraction becomes 3 vol% or more, and the stretch flangeability deteriorates. .
一方、特に優れた強度−伸びバランスと形状凍結性が要求される場合には、第2相は、組織分率で3 vol%以上のマルテンサイトとすることが好ましい。
このためには、500 ℃から350 ℃までの温度域における冷却時間、すなわち500 ℃から350 ℃まで冷却するのに要する滞留時間を30秒未満とする。上記の冷却時間が30秒以上では、第2相がベイナイトとなり易く、ベイナイトの体積分率が3 vol%以上となって低降伏比を得ることが困難となり、形状凍結性が低下する。
On the other hand, when particularly excellent strength-elongation balance and shape freezing property are required, the second phase is preferably martensite having a structure fraction of 3 vol% or more.
For this purpose, the cooling time in the temperature range from 500 ° C. to 350 ° C., that is, the residence time required for cooling from 500 ° C. to 350 ° C. is set to less than 30 seconds. When the cooling time is 30 seconds or more, the second phase tends to be bainite, the volume fraction of bainite is 3 vol% or more, and it becomes difficult to obtain a low yield ratio, and the shape freezing property is lowered.
かくして、上記の製造方法とすることにより、超微細粒組織を有し、強度−延性バランスおよび靱性、あるいはさらに伸びフランジ性に優れた冷延鋼板、あるいは特に優れた強度−延性バランスと優れた形状凍結性を有する冷延鋼板を得ることができるのである。 Thus, by using the above production method, a cold-rolled steel sheet having an ultrafine grain structure and having excellent strength-ductility balance and toughness, or even stretch flangeability, or particularly excellent strength-ductility balance and excellent shape. A cold-rolled steel sheet having freezing properties can be obtained.
実施例1
表1に示す成分組成になるスラブを、表2に示す条件でスラブ加熱後、常法に従い熱間圧延して4.0mm 厚の熱延板とした。なお、この時、熱間仕上げ圧延出側温度はAr3変態点以上とし、また巻取り温度は 600℃とした。この熱延板を、酸洗後、冷間圧延(圧下率:60%)して、 1.6mm厚の冷延板としたのち、連続焼鈍ラインにて同じく表2に示す条件下で再結晶焼鈍を行い、製品板とした。
かくして得られた製品板の組織、引張特性、伸びフランジ性および靱性について調査した結果を表3に併記する。
Example 1
A slab having the component composition shown in Table 1 was heated under the conditions shown in Table 2 and hot-rolled according to a conventional method to obtain a 4.0 mm thick hot-rolled sheet. At this time, the hot finish rolling outlet temperature was not less than the Ar 3 transformation point, and the coiling temperature was 600 ° C. This hot-rolled sheet is pickled and cold-rolled (rolling ratio: 60%) to form a 1.6 mm-thick cold-rolled sheet, and then recrystallized and annealed under the conditions shown in Table 2 in a continuous annealing line. To make a product plate.
The results of investigations on the structure, tensile properties, stretch flangeability and toughness of the product plate thus obtained are also shown in Table 3.
なお、組織は、鋼板の圧延方向断面について、光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡を用いて観察し、フェライトの平均結晶粒径を求めると共に、各組識の面積率を求めてこれを体積率とした。ここで、フェライトの平均結晶粒径はJIS G 0552に規定される切断法に準拠して求めた。
引張特性(引張強さTS、伸びEL)は、鋼板の圧延方向を長手方向として採収したJIS 5号試験片を用いた引張試験により測定した。
伸びフランジ性は、下記の穴拡げ試験により評価した。すなわち、日本鉄鋼連盟規格JFST1001に準じて採取した試験片に、10mmφ(D0 )の打ち抜き穴を加工したのち、頂角:60°の円錐ポンチで押し広げる加工を施し、割れが板厚を貫通した直後の穴径D(mm)を求め、次式
λ={(D−D0)/D0 }×100 %
で得られる穴拡げ率λで評価した。
靱性は、2mmVノッチシャルピー試験片を用いて、JIS Z 2242に規定の方法で延性−脆性遷移温度 vTrs(℃) を測定した。
In addition, the structure was observed using an optical microscope or an electron microscope for the cross section in the rolling direction of the steel sheet, and the average crystal grain size of ferrite was determined, and the area ratio of each organization was determined and used as the volume ratio. Here, the average crystal grain size of ferrite was determined in accordance with the cutting method specified in JIS G 0552.
Tensile properties (tensile strength TS, elongation EL) were measured by a tensile test using JIS No. 5 test pieces collected with the rolling direction of the steel sheet as the longitudinal direction.
The stretch flangeability was evaluated by the following hole expansion test. That is, after punching a 10mmφ (D 0 ) punched hole into a test piece collected in accordance with the Japan Iron and Steel Federation Standard JFST1001, the crack is penetrated through the plate thickness. The hole diameter D (mm) immediately after the measurement is obtained, and the following formula λ = {(D−D 0 ) / D 0 } × 100%
The hole expansion rate λ obtained in (1) was evaluated.
As for toughness, a ductile-brittle transition temperature vTrs (° C.) was measured by a method specified in JIS Z 2242 using a 2 mm V notch Charpy test piece.
表3に示したとおり、発明例はいずれも、フェライト相の組織分率が65 vol%以上であると共に、フェライトの平均結晶粒径が 3.4μm 以下と、 3.5μm 以下を満足して微細であり、特にNi, Mn量を増量して大きくA3 を低下させたG鋼を用いた鋼板No.15, 16 は、平均結晶粒径が 0.9μm と超微細粒となっている。
また、発明例はいずれも、TS×ELが 17000 MPa・%以上と、強度−延性バランスに優れ、さらに延性−脆性遷移温度も−140 ℃未満で、靱性に優れていることが分かる。
さらに、フェライト相以外の残部組織について、ベイナイト相以外の組織分率を組織全体に対する分率で3 vol%未満に制限することにより、穴拡げ加工性が改善され、強度−穴拡げバランス(TS×λ)が 50000 MPa・%以上を達成して、格段に向上した。
As shown in Table 3, all of the inventive examples are fine, satisfying the ferrite phase structure fraction of 65 vol% or more and the average grain size of ferrite being 3.4 μm or less and 3.5 μm or less. In particular, steel plates Nos. 15 and 16 using G steel, in which the amounts of Ni and Mn are increased and A 3 is greatly reduced, have an average crystal grain size of 0.9 μm and become ultrafine grains.
In addition, it can be seen that all the inventive examples have excellent strength-ductility balance with TS × EL of 17000 MPa ·% or more, and also have excellent ductility, with a ductile-brittle transition temperature of less than −140 ° C.
Furthermore, with respect to the remaining structure other than the ferrite phase, by restricting the structure fraction other than the bainite phase to less than 3 vol% as a fraction of the entire structure, the hole expansion workability is improved, and the strength-hole expansion balance (TS × λ) was 50000 MPa ·% or more, and it was markedly improved.
また、第2相をマルテンサイトとした場合は、フェライト相以外の残部組織について、ベイナイト相以外の組織分率を組織全体に対する分率で3 vol%未満に制限した場合に比べ、穴拡げ率は低下するものの、TS×EL≧18000MPa・%という特に優れた強度−延性バランスが得られている。 In addition, when the second phase is martensite, the hole expansion rate of the remaining structure other than the ferrite phase is less than the case where the fraction of the structure other than the bainite phase is limited to less than 3 vol% in terms of the fraction of the entire structure. Although it is reduced, a particularly excellent strength-ductility balance of TS × EL ≧ 18000 MPa ·% is obtained.
これに対し、No.10 は、スラブの加熱温度が低かったため、TiCが粗大化し、再結晶温度上昇効果が抑制されて鋼板の結晶粒径微細化効果が得られず、結晶粒径が大きくなった。TS×EL値も小さくなっている。
No.11 は、焼鈍温度が本発明の適正温度(846 ℃)を大きく超えたため、結晶粒成長が激しく、TS×EL値が劣っている。
No.12 は、焼鈍温度が本発明の下限(816 ℃)に満たなかったため、再結晶が完了せず、加工組織が残留したため、TS×EL値が劣っており、延性−脆性遷移温度も上昇している。
No.13 は、焼鈍後の冷却速度が小さかったために、結晶粒が粗大化して強度が低下し、TS×EL値の劣化を招いた。
No.23 は、再結晶温度がA1 未満であるため、再結晶焼鈍によるγ粒微細化効果が得られず、粗大粒となったため、十分な強度が得られなかった。
No.24 は、A3 が 860℃を超えていることから、高温焼鈍が必要となり、その結果結晶粒が成長して、TS×EL値が劣っている。
No.25 は、(Ni+Mn)量が少ないために、焼鈍後冷却過程でのγ−α変態時の過冷度が小さく、αが微細核生成することができなかったため、結晶粒が粗大化した。
On the other hand, in No. 10, since the heating temperature of the slab was low, TiC was coarsened, the effect of increasing the recrystallization temperature was suppressed, the effect of refining the crystal grain size of the steel sheet was not obtained, and the crystal grain size was increased. It was. TS x EL value is also small.
In No. 11, since the annealing temperature greatly exceeded the appropriate temperature (846 ° C.) of the present invention, the crystal grain growth was intense and the TS × EL value was inferior.
In No. 12, the annealing temperature was less than the lower limit of the present invention (816 ° C.), so recrystallization was not completed and the processed structure remained, resulting in inferior TS × EL value and increased ductile-brittle transition temperature. is doing.
In No. 13, since the cooling rate after annealing was low, the crystal grains became coarse and the strength decreased, leading to deterioration of the TS × EL value.
In No. 23, since the recrystallization temperature was less than A 1 , the effect of refining γ grains by recrystallization annealing was not obtained, and coarse grains were formed, so that sufficient strength was not obtained.
In No. 24, since A 3 exceeds 860 ° C., high temperature annealing is required. As a result, crystal grains grow and TS × EL value is inferior.
In No. 25, since the amount of (Ni + Mn) is small, the degree of supercooling during the γ-α transformation in the cooling process after annealing was small, and α could not produce fine nuclei, so the crystal grains became coarse .
実施例2
表1に示した成分組成になるスラブを、表4に示す条件でスラブ加熱後、常法に従い熱間圧延して4.0mm 厚の熱延板とした。なお、この時、熱間仕上げ圧延出側温度はAr3変態点以上とし、また巻取り温度は 600℃とした。この熱延板を、酸洗後、冷間圧延(圧下率:60%)して、1.6 mm厚の冷延板としたのち、連続焼鈍ラインにて同じく表4に示す条件下で再結晶焼鈍を行い、製品板とした。
かくして得られた製品板の組織、引張特性および形状凍結性について調査した結果を表5に示す。
Example 2
The slab having the component composition shown in Table 1 was heated under the conditions shown in Table 4 and hot-rolled according to a conventional method to obtain a 4.0 mm thick hot-rolled sheet. At this time, the hot finish rolling outlet temperature was not less than the Ar 3 transformation point, and the coiling temperature was 600 ° C. This hot-rolled sheet is pickled and cold-rolled (rolling ratio: 60%) to form a 1.6 mm-thick cold-rolled sheet, and then recrystallized and annealed under the conditions shown in Table 4 in the continuous annealing line. To make a product plate.
Table 5 shows the results of investigation on the structure, tensile properties, and shape freezing property of the product plate thus obtained.
なお、組織は、鋼板の圧延方向断面について、光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡を用いて観察し、フェライトおよびマルテンサイトの平均結晶粒径を求めると共に、各組識の面積率を求めてこれを体積率とした。ここで、フェライトおよびマルテンサイトの平均結晶粒径はJIS G 0552に規定される切断法に準拠して求めた。
引張特性(降伏点YP、引張強度TS、伸びEL)は、鋼板の圧延方向を長手方向として採取したJIS 5号試験片を用いた引張試験により測定した。なお、降伏比YRは、YR=(YP/TS)×100 (%)として求めた。
形状凍結性は、開口部長さW0 =100 mmのハット曲げ加工を行い、加工後の開口部長さW1 を測定し、開口部長さの変化量ΔW=W1 −W0 を求め、ΔWと引張強度の比ΔW/TS(mm/MPa)を指標として評価した。このΔW/TSが0.040 以下であれば形状凍結性に優れているといえる。
In addition, the structure is observed with an optical microscope or an electron microscope for the cross section in the rolling direction of the steel sheet, and the average crystal grain size of ferrite and martensite is obtained, and the area ratio of each organization is obtained and this is referred to as the volume ratio. did. Here, the average crystal grain sizes of ferrite and martensite were determined in accordance with the cutting method specified in JIS G 0552.
Tensile properties (yield point YP, tensile strength TS, elongation EL) were measured by a tensile test using a JIS No. 5 specimen taken with the rolling direction of the steel sheet as the longitudinal direction. The yield ratio YR was determined as YR = (YP / TS) × 100 (%).
The shape freezing property is obtained by performing hat bending with an opening length W 0 = 100 mm, measuring the opening length W 1 after processing, and determining the amount of change ΔW = W 1 −W 0 in the opening length. The tensile strength ratio ΔW / TS (mm / MPa) was used as an index. If this ΔW / TS is 0.040 or less, it can be said that the shape freezing property is excellent.
表5に示したとおり、発明例はいずれも、主相すなわち65%以上の分率を占めるフェライトの平均結晶粒径が 3.1μm 以下と微細であり、特に(Ni+Mn)量を増量し、A3 を低下させたG鋼を用いたNo.14 は、平均結晶粒径が 0.9μm と超微細粒となっている。また、No.4を除く発明例はいずれも、TS×ELが 18000 MPa・%以上と強度−延性バランスに優れており、さらに降伏比YRが70%以下で、ΔWと引張強度の比ΔW/TSが 0.040以下と、良好な形状凍結性を呈している。
なお、 No.4は、フェライトの微細化は達成できたものの、焼鈍後の 500℃から 350℃までの冷却時間が長かったため,第2相にベイナイト相が形成され、TS×ELは 17000 MPa・%以上ではあるが、降伏比が70%を超えて高く、形状凍結性に劣っている。
また、前記実施例1と同様に、靱性についても調査を行った結果、発明例はいずれもシャルピー遷移温度が−140 ℃未満であることが確認された。
As shown in Table 5, invention examples both had an average crystal grain size of the ferrite occupying main phase i.e. 65% or more fraction is less and fine 3.1 .mu.m, and increase in particular the (Ni + Mn) content, A 3 No. 14, which uses G steel with a reduced H, has an ultrafine grain with an average grain size of 0.9 μm. In all of the invention examples except No. 4, TS × EL is 18000 MPa ·% or more, and the strength-ductility balance is excellent, and the yield ratio YR is 70% or less, and the ratio ΔW / tensile strength ΔW / TS has a good shape freezing property of 0.040 or less.
In No. 4, although ferrite refinement could be achieved, the cooling time from 500 ° C to 350 ° C after annealing was long, so a bainite phase was formed in the second phase, and TS × EL was 17000 MPa · Although the yield ratio is over 70%, the yield ratio is over 70% and the shape freezing property is poor.
Further, as in Example 1, the toughness was also investigated, and as a result, it was confirmed that all of the inventive examples had a Charpy transition temperature of less than -140 ° C.
これに対し、 No.9は、スラブの加熱温度が低かったため、TiCが粗大化し、再結晶温度上昇効果が抑制されて鋼板の結晶粒径微細化効果が得られず、結晶粒径が大きくなったため、TS×EL値が劣っている。
No.10 は、焼鈍温度が本発明の適正上限温度(846 ℃)を大きく超えたため、結晶粒成長が著しく、TS×EL値が劣っている。
No.11 は、焼鈍温度が本発明の下限(816 ℃)に満たなかったため、再結晶が完了せず、加工組織が残留したため、TS×EL値が極端に劣っている。
No.12 は、焼鈍後の冷却速度が小さかったために、結晶粒が粗大化して強度が低下し、TS×EL値の劣化を招いた。
No.21 は、再結晶温度TX がA1 未満であるため、再結晶焼鈍によるγ粒微細化効果が得られず、粗大粒となったため、十分な強度ひいてはTS×EL値が得られなかった。
No.22 は、A3 が860 ℃超であることから、高温焼鈍が必要となり、その結果結晶粒が成長して、TS×EL値が低下した。
No.23 は、(Ni+Mn)量が少ないために、焼鈍後冷却過程でのγ−α変態時の過冷度が小さく、αが微細核生成することができなかったため、結晶粒の粗大化を招き、その結果、強度ひいてはTS×EL値が低下した。
On the other hand, in No. 9, since the heating temperature of the slab was low, TiC was coarsened, the effect of increasing the recrystallization temperature was suppressed, the effect of refining the crystal grain size of the steel sheet was not obtained, and the crystal grain size was increased. Therefore, TS × EL value is inferior.
In No. 10, since the annealing temperature greatly exceeded the proper upper limit temperature (846 ° C.) of the present invention, the crystal grain growth was remarkable and the TS × EL value was inferior.
In No. 11, since the annealing temperature was less than the lower limit (816 ° C.) of the present invention, the recrystallization was not completed and the processed structure remained, so the TS × EL value was extremely inferior.
In No. 12, since the cooling rate after annealing was low, the crystal grains became coarse and the strength decreased, leading to deterioration of the TS × EL value.
In No. 21, since the recrystallization temperature T X is less than A 1 , the γ grain refinement effect due to recrystallization annealing cannot be obtained, and coarse grains are formed, so that sufficient strength and TS × EL value cannot be obtained. It was.
In No. 22, since A 3 is higher than 860 ° C., high temperature annealing is required. As a result, crystal grains grew and TS × EL value decreased.
In No. 23, since the amount of (Ni + Mn) is small, the degree of supercooling during the γ-α transformation in the cooling process after annealing was small, and α could not produce fine nuclei. As a result, the strength and thus the TS × EL value decreased.
Claims (3)
C:0.03〜0.16%、
Si:2.0 %以下、
Mn:3.0 %以下および/またはNi:3.0 %以下、
Ti:0.2 %以下および/またはNb:0.2 %以下、
Al:0.01〜0.1 %、
P:0.1 %以下、
S:0.02%以下および
N:0.005 %以下
で、かつC,Si, Mn, Ni, TiおよびNbが下記(1), (2), (3) 式をそれぞれ満足する範囲において含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になり、フェライト相の分率が65 vol%以上で、かつフェライトの平均結晶粒径が 3.5μm 以下で、さらにマルテンサイト相を組織全体に対する分率で3 vol%以上有する組織としたことを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板。
記
637.5+4930{Ti* + (48/93)・[%Nb] }≧A1 --- (1)
A3 ≦ 860 --- (2)
[%Mn] + [%Ni]≧ 1.3 --- (3)
ただし、
Ti* = [%Ti]− (48/32)・[%S] − (48/14)・[%N] --- (4)
A1 = 727+14[%Si] −28.4[%Mn] −21.6[%Ni] --- (5)
A3 = 920+ 612.8[%C]2− 507.7[%C] + 9.8[%Si]3
− 9.5[%Si]2+ 68.5[%Si]+2[%Mn]2− 38[%Mn]
+ 2.8[%Ni]2− 38.6[%Ni]+102[%Ti]+51.7[%Nb] --- (6)
また、[%M] はM元素の含有量(質量%) % By mass
C: 0.03-0.16%,
Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less and / or Ni: 3.0% or less,
Ti: 0.2% or less and / or Nb: 0.2% or less,
Al: 0.01 to 0.1%,
P: 0.1% or less,
S: 0.02% or less and N: 0.005% or less, and C, Si, Mn, Ni, Ti and Nb are contained within the ranges satisfying the following formulas (1), (2) and (3) respectively, and the balance is Fe and inevitable impurities composition, the ferrite phase fraction is 65 vol% or more, the average grain size of ferrite is 3.5 μm or less, and the martensite phase is 3 vol% or more of the whole structure A cold-rolled steel sheet having an ultrafine-grained structure, characterized in that the structure has a microstructure.
Record
637.5 + 4930 {Ti * + (48/93) ・ [% Nb]} ≧ A 1 --- (1)
A 3 ≦ 860 --- (2)
[% Mn] + [% Ni] ≧ 1.3 --- (3)
However,
Ti * = [% Ti] − (48/32) ・ [% S] − (48/14) ・ [% N] --- (4)
A 1 = 727 + 14 [% Si] -28.4 [% Mn] -21.6 [% Ni] --- (5)
A 3 = 920 + 612.8 [% C] 2 − 507.7 [% C] + 9.8 [% Si] 3
−9.5 [% Si] 2 +68.5 [% Si] +2 [% Mn] 2 −38 [% Mn]
+ 2.8 [% Ni] 2 − 38.6 [% Ni] +102 [% Ti] +51.7 [% Nb] --- (6)
[% M] is the content of M element (mass%)
Mo:1.0 %以下および
Cr:1.0 %以下
のうちから選んだ一種または二種を含有する組成になることを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板。 In claim 1, the steel sheet is further in mass%,
Mo: 1.0% or less and
Cr: Cold-rolled steel sheet having an ultrafine grain structure characterized by having a composition containing one or two selected from 1.0% or less.
Ca, REMおよびBのうちから選んだ一種または二種以上を合計で 0.005%以下
を含有する組成になることを特徴とする超微細粒組織を有する冷延鋼板。 In Claim 1 or 2, a steel plate is further mass%,
A cold-rolled steel sheet having an ultrafine-grained structure characterized by having a composition containing 0.005% or less in total of one or more selected from Ca, REM and B.
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