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JP6343688B2 - 超高強度被覆または非被覆鋼板を製造する方法および得られる鋼板 - Google Patents

超高強度被覆または非被覆鋼板を製造する方法および得られる鋼板 Download PDF

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JP6343688B2
JP6343688B2 JP2016575858A JP2016575858A JP6343688B2 JP 6343688 B2 JP6343688 B2 JP 6343688B2 JP 2016575858 A JP2016575858 A JP 2016575858A JP 2016575858 A JP2016575858 A JP 2016575858A JP 6343688 B2 JP6343688 B2 JP 6343688B2
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パナヒ，デイモン
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アルセロールミタル
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Description

本発明は、改善された引張強度および改善された全伸びを有する被覆または非被覆高強度鋼板の製造、ならびにこの方法により得られる鋼板に関する。
自動車車両用の車体構造部材および車体パネルの部品などの様々な装備を製造するために、ＤＰ（二相）鋼の多相、複合相またはマルテンサイト鋼でできた裸の、電気亜鉛めっきされた、亜鉛めっきまたは合金化溶融亜鉛めっきされた鋼板を使用するのは、現在では通常のことである。
例えば、高強度多相は、約０．２％のＣ、約２％のＭｎ、約１．５％のＳｉを含有し、いくらかの残留オーステナイトを有する／有しないベイナイト−マルテンサイト組織を含むことができ、これは約７５０ＭＰａの降伏強度、約９８０ＭＰａの引張強度、約１０％の全伸びをもたらす。これらの鋼板は、Ａｃ３変態点を超える焼鈍温度から、Ｍｓ変態点を超える過時効温度まで焼入れし、鋼板をその温度で所与の時間維持することにより、連続焼鈍ラインにて製造される。任意に、鋼板は亜鉛めっきまたは合金化溶融亜鉛めっきされる。
地球環境保護の観点から自動車の燃料効率を改善するために自動車部品の重量を削減するため、鋼板に改善された強度−延性のバランスを持たせることが望ましい。しかしこうした鋼板は良好な成形性も有する必要がある。
この点において、改善された機械的特性および良好な成形性を有し、いわゆる焼入れおよび分配を使用した鋼でできた鋼板を製造することが提案された。約１４７０ＭＰａの引張強度ＴＳおよび少なくとも１９％の全伸びを有する、被覆または非被覆（裸）鋼板が目標とされる。
したがって、本発明の目的は、こうした鋼板およびこれを製造する方法を提供することである。
この目的のために本発明は、少なくとも１４７０ＭＰａの引張強度ＴＳ、および少なくとも１９％の全伸びＴＥを有する冷間圧延鋼板を製造する方法であって、以下の連続工程：
− 焼鈍された鋼板を得るために、化学組成が重量％で：
０．３４％≦Ｃ≦０．４０％
１．５０％≦Ｍｎ≦２．３０％
１．５０≦Ｓｉ≦２．４０％
０％＜Ｃｒ≦０．５％
０％＜Ｍｏ≦０．３％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
を含有し、
残部はＦｅおよび不可避不純物である鋼でできた冷間圧延鋼板を、鋼のＡｃ３変態点以上の焼鈍温度ＡＴにおいて焼鈍する工程、
− 焼入れされた鋼板を得るために、鋼のＭｓ変態点未満の焼入れ温度ＱＴ、典型的には１５０℃と２５０℃の間まで、焼鈍された鋼板を冷却することにより焼入れする工程、および
− 焼入れされた鋼板を３５０℃と４５０℃の間の分配温度ＰＴにおいて再加熱し、鋼板をこの温度において１５秒と１５０秒の間の分配時間Ｐｔの間維持することにより、分配処理する工程を含む、方法に関する。
好ましくは、焼鈍温度ＡＴは８７０℃と９３０℃の間である。
２つの実施形態において、分配した後に、非被覆鋼板を得るために鋼板は室温まで冷却される。
第１の実施形態において、鋼の組成は０．３６％≦Ｃ≦０．４０％、Ｃｒ＜０．０５％およびＭｏ＜０．０５％であるような組成であり、焼入れ温度は１９０℃と２１０℃の間であり、且つ分配時間Ｐｔは９０秒と１１０秒の間である。
第２の実施形態において、鋼の組成は０．３４％≦Ｃ≦０．３７％、０．３５％≦Ｃｒ≦０．４５％および０．０７％≦Ｍｏ≦０．２０％であるような組成であり、焼入れ温度は２００℃と２３０℃の間であり、且つ分配時間Ｐｔは２５秒と１２０秒の間である。
好ましくは、裸冷間圧延鋼は後に電気亜鉛めっきされる。
一実施形態において、分配した後に、被覆鋼板を得るために鋼板は亜鉛めっきされ、次に室温まで冷却され、鋼の組成は０．３４％≦Ｃ≦０．３７％、０．３５％≦Ｃｒ≦０．４５％および０．０７％≦Ｍｏ≦０．２０％であるような組成であり、焼入れ温度は２００℃と２３０℃の間であり、且つ分配時間Ｐｔは２５秒と５５秒の間である。
本発明はまた、化学組成が重量％で：
０．３４％≦Ｃ≦０．４０％
１．５０％≦Ｍｎ≦２．３０％
１．５０≦Ｓｉ≦２．４０％
０％＜Ｃｒ≦０．５％
０％＜Ｍｏ≦０．３％
０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避不純物である鋼でできており、組織が少なくとも６０％のマルテンサイトおよび１２％と１５％の間の残留オーステナイトを含み、引張強度が少なくとも１４７０ＭＰａであり、且つ全伸びが少なくとも１９％である被覆または非被覆鋼板に関する。
特別な実施形態において、鋼板は非被覆であり、鋼の組成は０＜Ｃｒ＜０．０５％および０＜Ｍｏ＜０．０５％であるような組成であり、降伏強度は１１５０ＭＰａを超える。
別の実施形態において、鋼板は非被覆であり、鋼の組成は０．３５＜Ｃｒ＜０．４５％および０．０７＜Ｍｏ＜０．２０％であるような組成であり、降伏強度は８８０ＭＰａを超え、引張強度は１５２０ＭＰａを超え、且つ全伸びは少なくとも２０％である。
別の実施形態において、鋼板は亜鉛めっきされ、鋼の組成は０．３５％≦Ｃｒ≦０．４５％および０．０７％≦Ｍｏ≦０．２０％であるような組成であり、引張強度は１５１０ＭＰａを超え、且つ全伸びは少なくとも２０％である。
次に本発明を、限定することなく詳細に説明する。
本発明によれば、鋼板は、化学組成が重量％で以下を含有する鋼でできた、熱間圧延または好ましくは冷間圧延非処理鋼板を熱処理することにより得られる：
− 十分な強度を確保し、残留オーステナイトの安定性を改善するために、０．３４％から０．４０％の炭素。これは、十分な伸びを得るために必要である。炭素含量が高過ぎると、熱間圧延鋼板は冷間圧延するには硬過ぎ、溶接性は不十分である。
− オーステナイトを安定化させ、固溶体を強化し、被覆性に悪影響を与える鋼板の表面における酸化ケイ素の形成を防ぐ適切な手順により、分配中の炭化物の形成を遅らせるように、１．５％から２．４０％のケイ素。
− 少なくとも６０％のマルテンサイトを含む組織、および１４７０ＭＰａを超える引張強度を得て、延性に悪影響を与える偏析問題を有することを避けるために、十分な硬化性を有するための、１．５０％から２．３０％のマンガン。
− 分配中のオーステナイト分解を強力に削減するために、硬化性を増加させ、残留オーステナイトを安定化させるための、０％から０．３％のモリブデンおよび０％から０．５％のクロム。残留量であるため、絶対的なゼロ値は除かれる。鋼板が非被覆である場合、モリブデンおよびクロムを除くことができ、これらの含量は各々０．０５％未満にとどまることができる。鋼板が亜鉛めっきにより被覆される場合、モリブデン含量は好ましくは０．０７％から０．２０％であり、クロム含量は好ましくは０．３５％から０．４５％である。
− 脱酸素の目的で、通常溶鋼に好んで加えられる０．０１％から０．０８％のアルミニウム。
残部は鉄、および残留元素すなわち製鋼に由来する不可避不純物である。この点において、少なくともＮｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓ、ＰおよびＮは、不可避不純物である残留元素とみなされる。したがって、これらの含量は一般に、Ｎｉでは０．０５％、Ｃｕでは０．０５、Ｖでは０．００７％、Ｂでは０．００１％、Ｓでは０．００５％、Ｐでは０．０２％およびＮでは０．０１０％未満である。所望の微細構造および製品の特性の最適な組み合わせを得るために、０から０．０５％のＮｂおよび／または０から０．１％のＴｉのようなマイクロ合金元素の添加を利用することができる。
非処理鋼板は、当業者に公知である方法により調製される冷間圧延鋼板である。
圧延後、鋼板は酸洗いまたは洗浄され、次に熱処理され、任意に溶融めっきされる。
熱処理は、鋼板が被覆されない場合は連続焼鈍ラインにおいて、鋼板が被覆される場合は溶融めっきラインにおいてなされることが好ましく、以下の連続工程を含む：
− 鋼のＡｃ３変態点以上、完全にオーステナイト組織を有する焼鈍された鋼板を得るために好ましくはＡｃ３＋１５℃を超え、しかしオーステナイト結晶粒を過度に粗大化させないために１０００℃未満である、焼鈍温度ＡＴにおいて冷間圧延鋼板を焼鈍する工程。一般に本発明による鋼では８７０℃を超える温度は十分であり、この温度は９３０℃まで高い必要はない。次に鋼板はこの温度において維持される、すなわちＡＴ−５℃とＡＴ＋１０℃の間で、鋼における温度が均質化するのに十分な時間維持される。好ましくはこの時間は３０秒を超えるが、３００秒を超える必要はない。焼鈍温度まで加熱するために、冷間圧延鋼板は、例えば最初に典型的には２０℃／秒未満のスピードで約６００℃の温度まで加熱され、次に典型的には１０℃／秒未満のスピードで約８００℃の温度まで再度加熱され、５℃／秒未満の加熱スピードで焼鈍温度まで徐々に加熱される。この場合、鋼板は焼鈍温度において４０秒と１５０秒の間の持続時間維持される。
− マルテンサイトおよびオーステナイトからなる組織を有する焼入れされた鋼板を得るために、冷却時のフェライト形成を避けるのに十分速い、好ましくは３５℃／秒を超える冷却速度で、１５０℃と２５０℃の間のＭｓ変態点未満の焼入れ温度ＱＴまで冷却することにより、焼鈍された鋼板を焼入れする工程。そうすると、最終組織は、少なくとも６０％のマルテンサイトおよび１２％と１５％の間のオーステナイトを含む。鋼が０．０５％未満のモリブデンおよび０．０５％未満のクロムを含有する場合、焼入れ温度は好ましくは１９０℃と２１０℃の間である。鋼板が亜鉛めっきされなければならない場合で、鋼の化学組成が０．３４％≦Ｃ≦０．３７％、０．３５％≦Ｃｒ≦０．４５％および０．０７％≦Ｍｏ≦０．２０％である場合、焼入れ温度は好ましくは２００℃と２３０℃の間である。
− 焼入れされた鋼板を３５０℃と４５０℃の間の分配温度ＰＴまで再加熱する工程。加熱スピードは、少なくとも３０℃／秒であることが好ましい。
− 鋼板を分配温度ＰＴにおいて、１５秒と１５０秒の間の分配時間Ｐｔの間維持する工程。分配工程の間、炭素は分配され、すなわちマルテンサイトからオーステナイトに拡散し、したがってオーステナイトが富化される。
− 任意に、非被覆が所望の場合は鋼板を室温に冷却し、被覆が所望の場合は、鋼板を被覆温度まで加熱し、鋼板を溶融めっきし、鋼板を室温まで冷却する工程。溶融めっきは、例えば亜鉛めっきであり、被覆温度は当技術分野で公知であるように約４６０℃である。
被覆温度までの加熱は好ましくは少なくとも３０℃／秒の加熱スピードで行われ、被覆は２と１０秒の間行われる。
被覆が適用されようがされまいが、室温への冷却スピードは好ましくは３と２０℃／秒の間である。
鋼板が被覆されず、鋼が好ましくは０．０５％未満のクロムおよび０．０５％未満のモリブデンを含有する場合、分配時間は好ましくは９０秒と１１０秒の間である。こうした処理により、１１５０ＭＰａを超える降伏強度、１４７０ＭＰａを超える引張強度および１９％を超える全伸びを有する鋼板を得ることができる。
鋼板が被覆されず、鋼が０．３５％および０．４５％のクロム、ならびに０．０７％と０．２０％の間のモリブデンを含有する場合、分配時間は好ましくは１５秒と１２０秒の間である。こうした処理により、８８０ＭＰａを超える降伏強度、１５２０ＭＰａを超える引張強度および２０％を超える全伸びを有する鋼板を得ることができる。
鋼板が被覆される場合、鋼板は０．３５％と０．４５％の間のクロムおよび０．０７％と０．２０％の間のモリブデンを含有することが好ましく、分配時間Ｐｔは２５秒と５５秒の間であることが好ましい。これらの条件では、１５１０ＭＰａを超える引張強度および少なくとも２０％の全伸びを有する被覆鋼板を得ることさえ可能である。
実施例および比較として、表１に重量での組成ならびにＡｃ３およびＭｓなどの特性温度を報告する鋼でできた鋼板を製造した。
鋼板は冷間圧延され、焼鈍され、焼入れされ、分配され、室温まで冷却される、または分配後室温に冷却される前に亜鉛めっきされた。
圧延方向に対して横方向で機械的特性を測定した。当技術分野において周知のように、こうした高強度鋼に対して延性レベルは、圧延方向の方が横方向よりもわずかに良好である。測定した特性は、ＩＳＯ１６６３０：２００９規格によって測定する穴広げ率ＨＥＲ、降伏強度ＹＳ、引張強度ＴＳ、一様伸びＵＥおよび全伸びＴＥである。
処理条件および機械的特性を、非被覆鋼板は表２に、被覆鋼板は表３に記載する。
これらの表において、ＡＴは焼鈍温度、ＱＴは焼入れ温度、ＰＴは分配温度である。表２において、ＧＩは亜鉛めっきの温度である。
Figure 0006343688
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例１から１４は、クロムもモリブデンもいずれも含有しない鋼Ｓ１８１、ならびにクロムおよびモリブデンを両方含有する鋼Ｓ８０によってのみ、所望の特性、すなわちＴＳ≧１４７０ＭＰａおよびＴＥ≧１９％に到達することが可能であることを示している。合金Ｓ１８１においては、２００℃の焼入れ温度ＱＴおよび１００秒の分配時間に対して、所望の特性が達成される。この場合、降伏強度は１１５０ＭＰａを超える。
クロムおよびモリブデンを含有する合金Ｓ８０において、２２０℃の焼入れ温度ＱＴおよび３０秒と１００秒の間の分配時間（例７から１０）に対して、所望の特性が達成される。この場合、引張強度は１５２０ＭＰａを超え、且つ全伸びは２０％を超える。さらに、ＣｒおよびＭｏを含有する全ての例（７から１４）は、ＣｒおよびＭｏの無い鋼に関する例１から６よりも著しく低い降伏強度を有することは、言及に値する。
例１５から３３は、ＣｒおよびＭｏを含有する鋼に対応する例だけが、鋼が亜鉛めっきされる場合（例２７および２８）に所望の特性に到達できることを示している。鋼Ｓ８０に対しては、焼入れ温度は２２０℃でなければならず、１０秒の分配は短か過ぎ、一方１００秒の分配時間は長過ぎる。鋼がＣｒを含有せず、Ｍｏを含有しない場合、引張強度は常に１４７０ＭＰａ未満にとどまる。

Claims (5)

  1. 少なくとも１４７０ＭＰａの引張強度ＴＳおよび少なくとも１９％の全伸びＴＥを有する冷間圧延鋼板を製造する方法であって、以下の連続工程：
    − 重量％で、
    ０．３４％≦Ｃ≦０．３７％
    １．５０％≦Ｍｎ≦２．３０％
    １．５０≦Ｓｉ≦２．４０％
    ０．３５％＜Ｃｒ≦０．４５％
    ０．０７％＜Ｍｏ≦０．２０％
    ０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
    を含有する化学組成を有し、
    残部はＦｅおよび不可避不純物である鋼でできた冷間圧延鋼板を、鋼のＡｃ３変態点を超える焼鈍温度ＡＴにおいて焼鈍する工程、
    − 鋼のＭｓ変態点未満であり、且つ２００℃と２３０℃の間である焼入れ温度ＱＴまで、焼鈍された鋼板を冷却することにより焼入れする工程、および
    − 焼入れされた鋼板を３５０℃と４５０℃の間の分配温度ＰＴにおいて再加熱し、鋼板を分配温度ＰＴにおいて１５秒と１２０秒の間の分配時間Ｐｔの間維持することにより、分配処理する工程、
    − 分配後、非被覆鋼板を得るために、鋼板を室温まで冷却する工程
    を含む、方法。
  2. 焼鈍温度ＡＴが８７０℃と９３０℃の間であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 少なくとも１４７０ＭＰａの引張強度ＴＳおよび少なくとも１９％の全伸びＴＥを有する冷間圧延鋼板を製造する方法であって、以下の連続工程：
    − 重量％で、
    ０．３４％≦Ｃ≦０．３７％
    １．５０％≦Ｍｎ≦２．３０％
    １．５０≦Ｓｉ≦２．４０％
    ０．３５％＜Ｃｒ≦０．４５％
    ０．０７％＜Ｍｏ≦０．２０％
    ０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
    を含有する化学組成を有し、
    残部はＦｅおよび不可避不純物である鋼でできた冷間圧延鋼板を、鋼のＡｃ３変態点を超える焼鈍温度ＡＴにおいて焼鈍する工程、
    − 鋼のＭｓ変態点未満であり、且つ２００℃と２３０℃の間である焼入れ温度ＱＴまで、焼鈍された鋼板を冷却することにより焼入れする工程、および
    − 焼入れされた鋼板を３５０℃と４５０℃の間の分配温度ＰＴにおいて再加熱し、鋼板を分配温度ＰＴにおいて２５秒と５５秒の間の分配時間Ｐｔの間維持することにより、分配処理する工程、
    − 分配後、被覆鋼板を得るために、鋼板を亜鉛めっきし、次に室温まで冷却する工程
    を含む、方法。
  4. 重量％で：
    ０．３４％≦Ｃ≦０．４０％
    １．５０％≦Ｍｎ≦２．３０％
    １．５０≦Ｓｉ≦２．４０％
    ０．３５％＜Ｃｒ≦０．４５％
    ０．０７％＜Ｍｏ≦０．２０％
    ０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
    を含有する化学組成有し、
    残部がＦｅおよび不可避不純物である鋼でできた非被覆鋼板であって、前記鋼板が、少なくとも６０％のマルテンサイトおよび１２％と１５％の間の残留オーステナイトを含む組織を有し、前記鋼板が、降伏強度８８０ＭＰａを超え、引張強度１５２０ＭＰａを超え、且つ全伸び少なくとも２０％を有する、非被覆鋼板。
  5. 重量％で：
    ０．３４％≦Ｃ≦０．４０％
    １．５０％≦Ｍｎ≦２．３０％
    １．５０≦Ｓｉ≦２．４０％
    ０．３５％＜Ｃｒ≦０．４５％
    ０．０７％＜Ｍｏ≦０．２０％
    ０．０１％≦Ａｌ≦０．０８％
    を含有する化学組成を有し、
    残部がＦｅおよび不可避不純物である鋼でできた被覆鋼板であって、前記鋼板が、少なくとも６０％のマルテンサイトおよび１２％と１５％の間の残留オーステナイトを含む組織を有し、前記鋼板が、亜鉛めっきされたものであり、前記鋼板が、引張強度１５１０ＭＰａを超え、且つ全伸び少なくとも２０％を有する、被覆鋼板。
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