JP4314962B2 - 疲労特性に優れた複合組織鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
t(μm)>0.038×d(μm)+0.35
まず、成分組成について説明する。
本発明に係る複合組織鋼板は、mass%で、C:0.01〜0.2%、Si:2.0%以下、Mn:3.0%以下、P:0.08%以下、S:0.03%以下、Al:0.01〜0.1%、N:0.01%以下で、残部が実質的に鉄からなる。さらにCr:1%以下、Mo:1%以下、V:1%以下、Ni:1%以下、B:0.01%以下、Ti:0.3%以下、Nb:0.3%以下のうち1種以上を含有してもよい。
Cは、一定量の硬質第二相を生成させ、硬質第二相の強度を確保するのに必要な元素であり、そのためにその含有量を0.01%以上とする。一方、その含有量が0.2%を超えると、加工性、溶接性の劣化が著しく、本発明が対象とする自動車用鋼板等に適さない。したがって、C含有量を0.01〜0.2%の範囲とする。硬質第二相の連続性を強固にし、かつ必要な厚さを確保し、さらに硬質第二相の硬度を高めることにより、疲労特性をさらに改善することが可能であることから、その含有量は0.03%以上が望ましく、0.05%以上がより望ましい。
Siは、強度確保および低温変態相を安定して得るために有効な元素であるが、その含有量が2.0%を超えると、赤スケールによる表面性状劣化、めっき密着性低下、化成処理不良等の問題が顕著となり、実用鋼板として適さない。したがって、Si含有量を2.0%以下とする。
Mnは、一般に鋼中のSをMnSとして析出させてスラブの熱間割れを防止するのに有効である。本発明では、硬質第二相を形成させるために、焼入れ性を向上させるMnを一定量添加することが望ましい。しかし、Mn含有量が3.0%を超えると、スラブコストの著しい上昇を招くだけでなく、加工性の劣化を招く。したがって、Mn量を3.0%以下とする。焼入れ性向上効果を発揮させるためには、Mn含有量を0.3%以上、さらには0.8%以上とすることが望ましい。
Pは、強度確保および低温変態相を安定して得るために有効な元素であるが、その含有量が0.08%を超えると、耐二次加工脆性を劣化させる等の弊害を生じる。また、亜鉛めっき鋼板とした場合に合金化処理性の低下を引き起こす。したがって、P含有量を0.08%以下とする。
Sは、熱間加工性を低下させ、スラブの熱間割れ感受性を高め、その含有量が0.03%を超えると、微細なMnSの析出により加工性を劣化させる。したがって、S含有量を0.03%以下とする。
Alは、鋼の脱酸に寄与するとともに、鋼中の不用な固溶Nを窒化物として固定する役割がある。この効果は、Al含有量が0.01%未満では十分ではなく、0.1%を超えても含有量に見合う効果が得られない。したがって、Al含有量を0.01〜0.1%の範囲内とする。
Nは、時効性の観点から固溶状態で残存させることは望ましくなく、その含有量は少ない方がよい。N含有量が0.01%を超えると、過剰な窒化物の存在により延性、靱性が劣化する。したがって、N含有量を0.01%以下とする。
Cr,Mo,Vは、フェライト生成元素であり、フェライト相+低温変態相の複合組織を得るために有効であるから、必要に応じて添加することができる。しかし、含有量がそれぞれ1%を超えると、コストに見合う効果が得られないので、Cr、Mo、Vを添加する場合は、その含有量をそれぞれ1%以下とする。
Niは、溶接性を阻害せずに、焼入れ性および靱性を向上させる効果があるから、必要に応じて添加することができる。しかし、その含有量が1%を超えても、コストに見合う効果が得られない。このため、Niを添加する場合には、その含有量を1%以下とする。
Bは、焼入れ性向上に有効な元素であり、低温変態相を安定して生成するために必要に応じて添加することができる。ただし、Bを0.01%を超えて添加してもコストに見合う効果が得られないので、Bを添加する場合には、その含有量を0.01%以下とする。
Ti,Nbは、窒化物を形成し、Nを固定化する働きがある。Alに代わり、Ti、NbによりNを固定化することにより、結晶粒の微細化が図られ、疲労特性の向上が期待できるので、必要に応じてこれらを添加してもよい。ただし、これらの含有量がそれぞれ0.3%を超えても、コストに見合う効果が得られないので、これらを添加する場合には、その含有量を0.3%以下とする。
本発明は、硬質第二相の中に、フェライト相が孤立分散した組織形態とすることにより、複合組織鋼板の疲労特性の大幅な向上を図ったものである。複合組織鋼板は、優れた強度−延性バランスを示すため、自動車用鋼板等に広く適用されている。さらに、上述したように、硬質第二相を活用した疲労特性改善の試みもなされてきた。しかしながら、従来技術では、必ずしも十分な疲労特性の改善が達成されていないのが現状である。
t(μm)>0.057×d(μm)+0.35
平均硬質第二相厚さtを厚くすることで、き裂の進展を阻止するが、平均硬質第二相厚みtが平均フェライト粒径d以上になる場合は、硬質第二相の体積率が高くなるため、成形性の劣化を招く。よって、平均硬質第二相厚さtは平均フェライト粒径d未満が好ましい。
この方法は、上記成分組成を有する鋼を熱間圧延し、巻き取った後、600℃以上Ac3+70℃以下の温度で箱型焼鈍を施し、その後(α+γ)域の温度で連続焼鈍するものである。
本発明で規定した組織形態を有する材料を得るためには、熱延板の第1段階の焼鈍およびその焼鈍条件が極めて重要なポイントとなる。本発明者らは、種々の熱延板に対して様々な条件で熱延板焼鈍を施し、最終的な硬質第二相の組織形態を詳細に調査した。その結果、第1段階の焼鈍として、600℃以上Ac3+70℃以下の焼鈍を施すことにより、最終的に本発明が狙いとする硬質第二相の組織形態が得られることを見出した。この第1段階の焼鈍は、650℃以上Ac3以下の温度で行うことが好ましく、650℃以上Ac1以下の温度で行うことがより好ましい。
本発明に必要不可欠な低温変態相を得るためには、第2段階として行われる連続焼鈍の焼鈍温度の制御は非常に重要である。α単相域で焼鈍する場合は、低温変態相が得られず、またγ域まで加熱する場合は、この焼鈍工程によって、フェライト+バンド状のパーライトに制御した組織に初期化されてしまうため、本発明が提案するネットワーク状の硬質第二相と孤立分散したフェライト相を有する組織が得られない。よって、第2段階として行われる連続焼鈍の焼鈍温度は(α+γ)域とする。
Claims (3)
- mass%で、C:0.01〜0.2%、Si:2.0%以下、Mn:3.0%以下、P:0.08%以下、S:0.03%以下、Al:0.01〜0.1%、N:0.01%以下で、残部が鉄および不可避的不純物からなり、硬質第二相の中に、フェライト相が孤立分散した組織形態を有し、かつ鋼板の平均フェライト粒径dと硬質第二相厚さtが次式の関係式を満足することを特徴とする疲労特性に優れた複合組織鋼板。
t(μm)>0.038×d(μm)+0.35
- さらにCr:1%以下、Mo:1%以下、V:1%以下、Ni:1%以下、B:0.01%以下、Ti:0.3%以下、Nb:0.3%以下のうち1種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の疲労特性に優れた複合組織鋼板。
- 請求項1又は2に記載の成分組成を有する鋼を熱間圧延し、巻き取った後、600℃以上Ac3+70℃以下の温度で箱型焼鈍を施し、その後(α+γ)域の温度で連続焼鈍する工程を有することを特徴とする、疲労特性に優れた複合組織鋼板の製造方法。
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