JP5375241B2 - 高強度薄鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
Ti:2〜20mass%
Tiは、本発明においては、Fe−Ti系金属間化合物(FexTiy)を生成させるために添加する必須の元素である。Tiの添加量が2mass%未満では、面積率にして5%以上のFe−Ti系金属間化合物が得られない。一方、20mass%を超えると、金属間化合物の量が多くなり過ぎて、所定の耐衝撃特性が得られなくなる。よって、Tiの添加量は、2〜20mass%の範囲とする。なお、添加量が8mass%を超えると、鋳造時もしくは熱間圧延時に割れが発生し、鋼板の製造が困難となることがある。したがって、Tiは、好ましくは3〜8mass%の範囲である。なお、FexTiy金属間化合物中には、FeとTi以外の元素(C,Si,Mn,Nb,B,Al等)が20mass%以下混入していてもよい。
C:0.1mass%以下
Cは、Tiと炭化物であるTiCを形成して、フェライト中に分散し、成形性を低下させるとともに、Fe−Ti系金属間化合物を生成する有効Tiを減少させる元素である。特に、0.1mass%を超えると、TiCの析出が多くなり、成形性の低下が大きくなる。よって、本発明においては、Cは0.1mass%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.005mass%以下である。
Siは、添加量が3.0mass%を超えると、熱間圧延や冷間圧延することが困難となる。よって、Siを添加する場合は、3.0mass%以下とするのが好ましい。なお、Siは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、フェライトを強化する元素でもある。上記効果を発現するには、0.01mass%以上の添加が好ましい。
Mnは、5.0mass%を超えると、熱間圧延や冷間圧延することが困難となる。よって、Mnを添加する場合は、5.0mass%以下とするのが好ましい。また、Mnは、固溶強化により鋼を高強度する元素であり、この効果を発現するには、0.01mass%以上の添加が好ましい。
Pは、TiとTi−P系析出物を形成し、成形性を低下させるとともに、Fe−Ti系金属間化合物を生成する有効Tiを減少させる元素である。特に、0.04mass%を超えると、Ti−P系析出物が多くなり、成形性の低下が大きくなる。よって、Pは0.04mass%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.02mass%以下である。
Sは、TiとTi−S系析出物を形成し、成形性を低下させるとともに、Fe−Ti系金属間化合物を生成する有効Tiを減少させる元素である。特に、0.01mass%を超えると、Ti−S系析出物が多くなり、成形性の低下が大きくなる。よって、Sは0.01mass%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.005mass%以下である。
Alは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、フェライトを強化する元素であるので、5.0mass%を上限として添加することができる。上記効果は0.01mass%以上の添加で発現するが、5.0mass%を超えると、原料コストが上昇するので好ましくない。よって、Alを添加する場合は、5.0mass%以下とするのが好ましい。
Nは、TiとTi−N系析出物を形成し、成形性を低下させるとともに、Fe−Ti系金属間化合物を生成する有効Tiを減少させる元素である。特に、0.01mass%を超えると、Ti−N系析出物が多くなり、成形性の低下が大きくなる。よって、Nは0.01mass%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.005mass%以下である。
本発明の薄鋼板は、主としてフェライトと、平均粒径0.1μm以上のFeとTiを含む金属間化合物を面積率にして5〜80%含む金属組織を有することが必要である。上記FeとTiを含む金属間化合物の平均粒径が0.1μm未満もしくは面積率が5%未満では、引張強さの静動差の顕著な向上、具体的には、180MPa以上を達成できないからである。
一方、金属間化合物の面積率が80%を超えると、静動差が180MPa未満となる。また、金属間化合物の面積率が50%を超えると、成形性の劣化が懸念されるため、上限は50%とするのが好ましい。また、金属間化合物の平均粒径が10μmを超えると、加工性が低下するようになるため、10μm以下とするのが好ましい。より好ましくは3μm以下である。
なお、フェライトおよび金属間化合物以外は、マルテンサイト、ベイナイト、残留オーステナイト、セメンタイト、パーライト等、通常、鉄鋼材料で存在する組織が混在していてもよいが、それらは合計の面積率は10%以下であるのが好ましい。より好ましくは5%以下である。
本発明の薄鋼板は、低速で引張試験を行ったときの静的引張強さが440MPa以上である高強度薄鋼板であることが好ましい。ここで、上記静的引張強さとは、10−3/secの歪速度でJIS Z2241に準拠して引張試験を行ったときの引張強さをいう。さらに、本発明の高強度薄鋼板は、歪速度103/secで引張試験を行ったときの動的引張強さと、上記静的引張強さの差(静動差)が180MPa以上であるのが好ましい。引張強さの静動差を180MPa以上とすることにより、耐衝撃特性に優れた薄鋼板が得られるからである。なお、本発明に薄鋼板の静的引張強さの上限は特に限定しない。また、静動差の上限についても上限は規定しない。
本発明の薄鋼板の製造方法は、上記成分組成を満たした鋼素材を用いること以外は、通常の方法を用いることができる。すなわち、上記に説明した成分組成に調製した鋼を、連続鋳造法または造塊−分塊圧延法で鋼素材(スラブ)とし、このスラブを冷却後、再加熱したのち、あるいは冷却することなくそのまま熱間圧延して熱延鋼板とし、酸洗し、焼鈍を行って熱延焼鈍板(製品)とするか、あるいは、酸洗後、冷間圧延し、焼鈍を行って冷延板焼鈍板(製品)とするのが好ましい。なお、上記熱延焼鈍板(製品)あるいは冷延板焼鈍板(製品)は、その後、必要に応じて、スキンパス圧延を施してもよく、また、電気めっきや溶融めっき、合金化めっき等の表面処理を施してもよい。また、上記熱間圧延については、組織を均一化する観点から、仕上圧延終了温度を850℃以上とするのが好ましい。上記のように、本発明の薄鋼板は、熱延鋼板および冷延鋼板のいずれでもよい。
なお、焼鈍後の平均冷却速度は、1℃/sec以上であることが好ましい。1℃/sec未満では、冷却に長時間を要するため、生産性が低下するからである。
このようにして得た冷延焼鈍板について、静的引張特性と動的引張特性を測定した。ここで、静的引張特性は、引張方向を圧延平行とするJIS5号試験片を用いて、ひずみ速度10−3/secでJIS Z2241に準拠した方法で引張試験を行い、引張強さTSを測定した。一方、動的引張特性は、試験片の平行部長さ8mmの試験片を、非共軸型ホプキンソンプレッシャーバー試験機を用いてひずみ速度103/secでの引張試験を行い、引張強さTSを測定し、静的引張強さとの差(静動差)を求めた。
また、上記各種冷延焼鈍板について、圧延方向に平行な断面の金属組織を、SEMを用いて1500倍で観察し、金属組織の構成、フェライト相の面積分率および金属間化合物の平均粒径と面積分率を測定した。なお、上記金属間化合物は、EDXを用いて分析した結果、すべてFexTiy金属間化合物であることを確認した。
Claims (5)
- Ti:2〜20mass%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、フェライトと平均粒径0.1μm以上のFeとTiを含む金属間化合物を面積率で5〜80%含む金属組織を有する高強度薄鋼板。
- 歪速度10−3/secでの静的引張強さと歪速度103/secでの動的引張強さの差が180MPa以上であることを特徴とする請求項1に記載の高強度薄鋼板。
- 静的引張強さが440MPa以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の高強度薄鋼板。
- Ti:2〜20mass%、C:0.1mass%以下、Si:3.0mass%以下、Mn:5.0mass%以下、P:0.04mass%以下、S:0.01mass%以下、Al:5.0mass%以下、N:0.01mass%以下含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の高強度薄鋼板。
- 請求項1または4に記載の成分組成を有する熱延鋼板または冷延鋼板を、600℃以上で1sec以上の焼鈍を施すことを特徴とする高強度薄鋼板の製造方法。
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