JP5739669B2 - 延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
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質量%で(以下、化学成分について同じ。)、
C:0.05〜0.40%、
Si:0.20〜3.0%、
Al:0.01〜2.8%、
Si+Al:0.5〜3.0%、
Mn:1.0〜5.0%、
P:0.1%以下(0%を含む)、
S:0.005%以下(0%を含む)、
N:0.01%以下(0%を含む)、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、焼鈍工程、および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍工程は、
Ac1点以上1000℃以下の温度で10〜300秒加熱保持する工程;
2℃/秒以上10℃/秒未満の平均冷却速度で500℃超の温度まで冷却し、引き続き20℃/秒以上の平均冷却速度で200〜500℃まで冷却する工程;
200〜600℃の温度域で10秒以上保持する工程;および
2℃/秒以上の平均冷却速度で20〜100℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
200〜600℃の温度T(℃)で下記式1および式2で定義されるPt1秒以上Pt2秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法である。
質量%で(以下、化学成分について同じ。)、
C:0.05〜0.40%、
Si:0.20〜3.0%、
Al:0.01〜2.8%、
Si+Al:0.5〜3.0%、
Mn:1.0〜5.0%、
P:0.1%以下(0%を含む)、
S:0.005%以下(0%を含む)、
N:0.01%以下(0%を含む)、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、焼鈍工程、および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍工程は、
Ac3点以上1000℃以下の温度で10〜300秒加熱保持する工程;
10℃/秒以上の平均冷却速度で200〜500℃まで冷却する工程;
200〜600℃の温度域で10秒以上保持する工程;および
2℃/秒以上の平均冷却速度で20〜100℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
200〜600℃の温度T(℃)で下記式1および式2で定義されるPt1秒以上Pt2秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法である。
質量%で(以下、化学成分について同じ。)、
C:0.05〜0.40%、
Si:0.20〜3.0%、
Al:0.01〜2.8%、
Si+Al:0.5〜3.0%、
Mn:1.0〜5.0%、
P:0.1%以下(0%を含む)、
S:0.005%以下(0%を含む)、
N:0.01%以下(0%を含む)、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、第1焼鈍工程、第2焼鈍工程および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記第1焼鈍工程は、
Ac3点以上1000℃以下の温度で10秒以上加熱保持する工程;
100℃/秒以上の平均冷却速度で200℃以下の温度まで冷却する工程を包含し、
前記第2焼鈍工程は、
Ac1点以上Ac3点以下の温度で10〜300秒加熱保持する工程;
2℃/秒以上10℃/秒未満の平均冷却速度で500℃超の温度まで冷却し、引き続き20℃/秒以上の平均冷却速度で200〜500℃まで冷却する工程;
200〜600℃の温度域で10秒以上保持する工程;および
2℃/秒以上の平均冷却速度で20〜100℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
200〜600℃の温度T(℃)で下記式1および式2で定義されるPt1秒以上Pt2秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法である。
成分組成が、更に、質量ppmで、
B:1〜30ppm
を含むものである請求項2に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法である。
成分組成が、更に、
Cu:0.01〜5.0%、
Ni:0.01〜5.0%、
Mo:0.01〜5.0%、
Cr:0.01〜5.0%の1種または2種以上
を含むものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法である。
成分組成が、更に、
Ca:0.0005〜0.01%、および/または
Mg:0.0005〜0.01%
を含むものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法である。
成分組成が、更に、
Ti:0.01〜1.0%
を含むものである請求項1〜6のいずれか1項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法である。
C:0.05〜0.40%
Cは、残留γの面積率や該残留γ中の炭素量を高める効果を有し、強度と伸びのバランスを向上させるのに有用な元素である。またCは、オーステンパ処理直前の熱処理段階でのマルテンサイトの面積率を高める効果も有し、これにより、オーステンパ処理後の焼戻し時にマルテンサイトから残留γにCが流入することで、残留γ中の炭素量がさらに高められ、伸びが改善する。0.05%未満では上記効果が十分に発揮されない。一方、0.40%超では溶接性が劣化する。
Al:0.01〜2.8%、
Si+Al:0.5〜3.0%
SiとAlは、オーステンパ処理における加熱中およびオーステンパ処理後の焼戻し処理における加熱・保持中にセメンタイトが形成されることを抑制することで、残留γを残存させ、強度と伸びのバランスを改善するのに寄与する。上記各下限値未満では上記効果が十分に発揮されない。一方、上記各上限値超とすると、SiとAlはともに強力なフェライト形成元素であるため、強度が確保できなくなる。
Mnは、焼入れ性を高めて、フェライトやパーライトといった拡散変態を抑制し、強度や残留γの面積率の確保に寄与することで、強度と伸びのバランスを改善する有用な元素である。1.0%未満では上記効果が十分に発揮されない。一方、5.0%超とすると逆変態温度が低くなりすぎ、再結晶ができなくなるため、強度と伸びのバランスが確保できなくなる。Mn含有量の範囲は、好ましくは1.2〜4.0%、さらに好ましくは1.6〜2.8%である。
Pは不純物元素として不可避的に存在し、固溶強化により強度の上昇に寄与するが、旧オーステナイト粒界に偏析し、粒界を脆化させることで伸びフランジ性を劣化させるので、0.1%以下とする。好ましくは0.05%以下、さらに好ましくは0.03%以下である。
Sも不純物元素として不可避的に存在し、MnS介在物を形成し、穴拡げ時に亀裂の起点となることで伸びフランジ性を低下させるので、0.005%以下とする。より好ましくは0.003%以下である。
Nも不純物元素として不可避的に存在し、歪時効により伸びと伸びフランジ性を低下させるので、低い方が好ましく、0.01%以下とする。
Ni:0.01〜5.0%、
Mo:0.01〜5.0%、
Cr:0.01〜5.0%の1種または2種以上
これらの元素は、上記Mnと同様、焼入れ性を高めて、フェライトやパーライトといった拡散変態を抑制し、強度の確保、残留γの確保に寄与することで強度と伸びのバランスを改善するのに有用な元素である。各元素とも0.01%未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、各元素とも5.0%を超える添加ではコストが高くなりすぎる。
Mg:0.0005〜0.01%
これらの元素は、介在物を微細化し、破壊の起点を減少させることで、伸びフランジ性を向上させるのに有用な元素である。各元素とも0.0005%未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、各元素とも0.01%を超える添加では逆に介在物が粗大化し、伸びフランジ性が低下する。
Bは、オーステンパ処理直前の熱処理温度をAc3点以上とする製造方法(第3発明法)において、フェライトの形成を抑制し、強度と伸びのバランスを改善するのに有用な元素である。1ppm未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、30ppmを超える添加では加工性が劣化する。
Tiは、析出強化により強度を高めたり、Nを固定することで上記Bの作用を高めるのに有用な元素である。0.01%未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、1.0%を超える添加ではコストが高くなりすぎる。
第1発明法は、上記成分組成を有する鋼材を、下記のような、熱延工程、冷延工程、焼鈍工程、および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造するものである(図2に示す熱処理パターンを参照)。
まず、上記成分組成を有する鋼を溶製し、造塊または連続鋳造によりスラブ(鋼材)としてから熱延を行う。本熱延工程における熱延条件としては、仕上げ圧延の終了温度をAr3点以上に設定し、適宜冷却を行った後、450〜700℃の範囲で巻き取る。
熱間圧延終了後は酸洗してから冷間圧延を行うが、冷間圧延率は30%程度以上とするのがよい。
そして、上記冷間圧延後、引き続き、焼鈍を行う。本焼鈍工程は、下記(1)〜(4)の工程を包含するものとする。
(2)2℃/秒以上10℃/秒未満の平均冷却速度で500℃超の温度まで冷却し、引き続き2℃/秒以上の平均冷却速度で200〜500℃まで冷却する工程;
(3)200〜600℃の温度域で10秒以上保持する工程;および
(4)2℃/秒以上の平均冷却速度で100℃以下まで冷却する工程
当該温度域に加熱することにより、一部(Ac1点以上Ac3点未満の温度での加熱の場合;TRIP鋼に相当)または全体(Ac3点以上1000℃以下の温度での加熱の場合;TBF鋼に相当)をオーステナイトに変態させることで、組織の面積率を調整して、強度を制御するとともに、その後の熱処理を経た後に残留γが残存できるようにする。なお、加熱温度が高すぎると結晶粒の粗大化や表面酸化の促進に加え、設備コストやエネルギコストの増大を招くため、上限を1000℃とした。また、この温度での保持時間は、10秒未満では焼戻しが不足し、一方300秒を超えると生産性の低下を招く。
2℃/秒以上10℃/秒未満の平均冷却速度で500℃超の温度まで冷却することで、冷却中にフェライトを形成させ、または増加させて、強度と伸びのバランスを調整する。冷却速度が小さすぎる、または、冷却終了温度が低すぎるとフェライトが形成されすぎたり、パーライト変態が起こったりすることで、強度の不足を招いたり、焼戻しによる伸び改善が見られなくなったりする。そして、引き続き2℃/秒以上の平均冷却速度で200〜500℃まで冷却することで、フェライト変態が起こりすぎないように、また、パーライト変態が起こらないように急速冷却する。また、冷却終了温度を制御することで、その後の保持中にベイナイト変態に伴う未変態γへの炭素濃化が促進される。
オーステンパ処理により、ベイナイト変態を進行させ、未変態γに十分に炭素を濃化させ、その後の冷却後に十分な残留γ量を確保することで、焼戻し後の伸びを改善させる。
オーステンパ処理後、低温まで一旦冷却することで、未変態γの一部をマルテンサイトにし、後段の焼戻し時にマルテンサイトから残留オーステナイトへ炭素を流入させることで残留γ中の炭素濃度を高めて伸びを改善させる。平均冷却速度が低すぎる、または、冷却終了温度が高すぎると未変態γがマルテンサイト化せず、上記作用が得られない。一方、冷却終了温度が低すぎると、未変態オーステナイトが全てマルテンサイトに変態し、焼戻ししても延性が改善されないので−100℃以上に制御することが推奨される。より好ましい範囲は−50℃以上、さらに好ましい範囲は−20℃以上である。
そして、上記焼鈍工程ののち、さらに焼戻し工程を行う。本焼戻し工程は、200〜600℃の温度T(℃)で下記に再掲する式1および式2で定義されるPt1秒以上Pt2秒以下加熱保持する工程を包含するものとする。
第2発明法は、上記第1発明法の焼鈍工程において加熱温度をAc3点以上1000℃以下とする場合には、上記(1)および(2)の工程を、下記の(1’)および(2’)の工程に示すような条件とすることを推奨するものである。ただし、熱延工程、冷延工程、焼鈍工程における(3)および(4)の工程、ならびに焼戻し工程では条件変更の必要がない(図3に示す熱処理パターンを参照)。なお、本第2発明法で製造される鋼板はTBF鋼に相当する。
(2’)10℃/秒以上の平均冷却速度で200〜500℃まで冷却する工程
当該温度域に加熱することにより、一部ではなく全体をオーステナイトに変態させたうえで、以後の冷却条件等で組織の面積率を調整して、強度を制御するとともに、その後の熱処理を経た後に残留γが残存できるようにする。
上記(2)の工程と同様に、パーライト変態を避けながらフェライトを生成させつつ、ベイナイト変態が起る温度まで冷却する。
上記第1発明法および第2発明法では、焼鈍工程において1回のみ焼鈍処理を行う場合を示したが、本第3発明法では、下記のように第1焼鈍工程+第2焼鈍工程という2段の焼鈍処理を行うものである。ただし、熱延工程、冷延工程および焼戻し工程では条件変更の必要がない(図4に示す熱処理パターンを参照)なお、本第3発明法で製造される鋼板はTAM鋼に相当する。
(1−1)Ac3点以上1000℃以下の温度で10秒以上加熱保持する工程;
(1−2)100℃/秒以上の平均冷却速度で200℃以下の温度まで冷却する工程
(2−1)Ac1点以上Ac3点以下の温度で10〜300秒加熱保持する工程;
(2−2)2℃/秒以上10℃/秒未満の平均冷却速度で500℃超の温度まで冷却し、引き続き20℃/秒以上の平均冷却速度で200〜500℃まで冷却する工程;
(2−3)200〜600℃の温度域で10秒以上保持する工程;および
(2−4)2℃/秒以上の平均冷却速度で100℃以下まで冷却する工程
これを熱間圧延で厚さ25mmにした後、再度、熱間圧延で厚さ3.2mmとした。これを酸洗した後、厚さ1.6mmに冷間圧延して供試材とし、表2〜5に示す条件にて熱処理を施した。
式4:Ac3(℃)=910−203√[C]+44.7[Si]−30[Mn]+700[P]+400[Al]+400[Ti]+104[V]−11[Cr]+31.5[Mo]−20[Cu]−15.2[Ni]
ただし、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を示す。
Claims (7)
- 質量%で(以下、化学成分について同じ。)、
C:0.05〜0.40%、
Si:0.20〜3.0%、
Al:0.01〜2.8%、
Si+Al:0.5〜3.0%、
Mn:1.0〜5.0%、
P:0.1%以下(0%を含む)、
S:0.005%以下(0%を含む)、
N:0.01%以下(0%を含む)、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、焼鈍工程、および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍工程は、
Ac1点以上1000℃以下の温度で10〜300秒加熱保持する工程;
2℃/秒以上10℃/秒未満の平均冷却速度で500℃超の温度まで冷却し、引き続き20℃/秒以上の平均冷却速度で200〜500℃まで冷却する工程;
200〜600℃の温度域で10秒以上保持する工程;および
2℃/秒以上の平均冷却速度で20〜100℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
200〜600℃の温度T(℃)で下記式1および式2で定義されるPt1秒以上Pt2秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法。
- 質量%で(以下、化学成分について同じ。)、
C:0.05〜0.40%、
Si:0.20〜3.0%、
Al:0.01〜2.8%、
Si+Al:0.5〜3.0%、
Mn:1.0〜5.0%、
P:0.1%以下(0%を含む)、
S:0.005%以下(0%を含む)、
N:0.01%以下(0%を含む)、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、焼鈍工程、および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍工程は、
Ac3点以上1000℃以下の温度で10〜300秒加熱保持する工程;
10℃/秒以上の平均冷却速度で200〜500℃まで冷却する工程;
200〜600℃の温度域で10秒以上保持する工程;および
2℃/秒以上の平均冷却速度で20〜100℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
200〜600℃の温度T(℃)で下記式1および式2で定義されるPt1秒以上Pt2秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法。
- 質量%で(以下、化学成分について同じ。)、
C:0.05〜0.40%、
Si:0.20〜3.0%、
Al:0.01〜2.8%、
Si+Al:0.5〜3.0%、
Mn:1.0〜5.0%、
P:0.1%以下(0%を含む)、
S:0.005%以下(0%を含む)、
N:0.01%以下(0%を含む)、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、第1焼鈍工程、第2焼鈍工程および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記第1焼鈍工程は、
Ac3点以上1000℃以下の温度で10秒以上加熱保持する工程;
100℃/秒以上の平均冷却速度で200℃以下の温度まで冷却する工程を包含し、
前記第2焼鈍工程は、
Ac1点以上Ac3点以下の温度で10〜300秒加熱保持する工程;
2℃/秒以上10℃/秒未満の平均冷却速度で500℃超の温度まで冷却し、引き続き20℃/秒以上の平均冷却速度で200〜500℃まで冷却する工程;
200〜600℃の温度域で10秒以上保持する工程;および
2℃/秒以上の平均冷却速度で20〜100℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
200〜600℃の温度T(℃)で下記式1および式2で定義されるPt1秒以上Pt2秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法。
- 成分組成が、更に、質量ppmで、
B:1〜30ppm
を含むものである請求項2に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。 - 成分組成が、更に、
Cu:0.01〜5.0%、
Ni:0.01〜5.0%、
Mo:0.01〜5.0%、
Cr:0.01〜5.0%の1種または2種以上
を含むものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。 - 成分組成が、更に、
Ca:0.0005〜0.01%、および/または
Mg:0.0005〜0.01%
を含むものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。 - 成分組成が、更に、
Ti:0.01〜1.0%
を含むものである請求項1〜6のいずれか1項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
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