JP6935420B2 - 改善された強度、延性及び成形加工性を有する鋼板を製造するための方法 - Google Patents
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
- C23C2/29—Cooling or quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
- C23C2/36—Elongated material
- C23C2/40—Plates; Strips
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/001—Austenite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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-
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Description
本発明は、改善された強度、延性及び成形加工性を有する高強度鋼板を製造するための方法並びにこの方法によって得られた鋼板に関する。
自動車のボディ用構造部材及びボディパネルの部品等の様々な設備を製造するために、ＤＰ（二相）鋼又はＴＲＩＰ（変態誘起塑性）鋼から製造されたコーティングされた鋼板を使用することが公知である。
ベイナイト構造を有し、炭化物型析出物を不含であり、約０．２％のＣと、約２％のＭｎと、約１．７％のＳｉとを含有する残留オーステナイトを有し、約７５０ＭＰａの降伏強度、約９８０ＭＰａの引張強度、約８％の全伸びを有する、鋼を使用することも公知である。これらの鋼板は、連続アニーリングラインを用いて、Ａｃ３変態点より高いアニーリング温度からＭｓ変態点より高い保持温度に冷却し、所与の時間にわたって鋼板をこの温度に維持することによって、製造される。
世界的な環境保護の観点から燃費を改善するという目的で、自動車の重量を低減するように、改善された降伏強度及び引張強度を有する鋼板を得ることが、望ましい。しかしながら、このような鋼板は、良好な延性及び良好な成型加も有さなければならない。
この点に関して、４４０ＭＰａ〜７５０ＭＰａの間に含まれる、好ましくは４５０ＭＰａ〜７５０ＭＰａの間に含まれる降伏強度ＹＳ、少なくとも９８０ＭＰａの引張強度ＴＳ、少なくとも２０％、好ましくは少なくとも２１％の全伸びＴＥ及びＩＳＯ規格１６６３０：２００９に従った少なくとも２０％の穴広げ率ＨＥＲを有する、コーティングされた又はコーティングされていない鋼板をもたらすことが、望ましい。引張強度ＴＳ及び全伸びＴＥは、２００９年１０月に公開されたＩＳＯ規格ＩＳＯ６８９２−１に従って測定される。測定法の差異のため、特に、使用された供試材の幾何形状の差異のため、ＩＳＯ規格に従った全伸びＴＥの値は、ＪＩＳ Ｚ２２０１−０５規格に従って測定された全伸びの値と大きく異なり、特に、ＪＩＳ Ｚ２２０１−０５規格に従って測定された全伸びの値より低いことは、強調しなければならない。さらに、測定法の差異のため、ＩＳＯ規格に従った穴広げ率ＨＥＲの値は、ＪＦＳ Ｔ１００１（日本鉄鋼連盟規格）に従った穴広げ率λの値と大きく異なり、比較することができない。
厚さが０．７〜３ｍｍの範囲、より好ましくは１〜２ｍｍの範囲である、上記機械的特性を有する鋼板を得ることも望ましい。
したがって、本発明の目的は、上記機械的特性を有する鋼板及びこの鋼板を製造するための方法を提供することである。
この目的のために、本発明は、面積の割合により、２０％〜５０％の二相域フェライト、１０％〜２０％の残留オーステナイト、２５％〜４５％の焼戻しされたマルテンサイト、１０％〜２０％のフレッシュマルテンサイト、及びベイナイトからなり、焼戻しされたマルテンサイト及びベイナイトの合計が３０％〜６０％の間に含まれる微細構造を有する鋼板を製造するための方法であって、次の連続するステップ：
・冷間圧延鋼板を用意するステップであって、
鋼の化学組成が、重量％により、
０．１８％≦Ｃ≦０．２５％、
０．９％≦Ｓｉ≦１．８％、
０．０２％≦Ａｌ≦１．０％、
１．５％≦Ｍｎ≦２．５％、
０．０１０％≦Ｎｂ≦０．０３５％、
０．１０％≦Ｃｒ≦０．４０％
を含有し、ただし、１．０％≦Ｓｉ＋Ａｌ≦２．３５％であり、
残り部分が、Ｆｅ及び不可避的な不純物である、ステップ、
・５０％〜８０％のオーステナイト及び２０％〜５０％のフェライトを含む構造を得るように、アニーリング時間ｔＡにわたってアニーリング温度ＴＡで前記鋼板をアニーリングするステップ、
・２０℃／秒〜５０℃／秒の間に含まれる冷却速度で、Ｍｓ−５０℃〜Ｍｓ−５℃の間に含まれる焼入れ温度ＱＴまで前記鋼板を焼入れするステップ、
・前記鋼板を３７５℃〜４５０℃の間に含まれる分配温度ＰＴに加熱し、少なくとも５０秒の分配時間Ｐｔにわたって前記鋼板を分配温度ＰＴに維持するステップ、
・鋼板を室温に冷却するステップ
を含む、方法に関する。
・冷間圧延鋼板を用意するステップであって、
鋼の化学組成が、重量％により、
０．１８％≦Ｃ≦０．２５％、
０．９％≦Ｓｉ≦１．８％、
０．０２％≦Ａｌ≦１．０％、
１．５％≦Ｍｎ≦２．５％、
０．０１０％≦Ｎｂ≦０．０３５％、
０．１０％≦Ｃｒ≦０．４０％
を含有し、ただし、１．０％≦Ｓｉ＋Ａｌ≦２．３５％であり、
残り部分が、Ｆｅ及び不可避的な不純物である、ステップ、
・５０％〜８０％のオーステナイト及び２０％〜５０％のフェライトを含む構造を得るように、アニーリング時間ｔＡにわたってアニーリング温度ＴＡで前記鋼板をアニーリングするステップ、
・２０℃／秒〜５０℃／秒の間に含まれる冷却速度で、Ｍｓ−５０℃〜Ｍｓ−５℃の間に含まれる焼入れ温度ＱＴまで前記鋼板を焼入れするステップ、
・前記鋼板を３７５℃〜４５０℃の間に含まれる分配温度ＰＴに加熱し、少なくとも５０秒の分配時間Ｐｔにわたって前記鋼板を分配温度ＰＴに維持するステップ、
・鋼板を室温に冷却するステップ
を含む、方法に関する。
好ましくは、鋼板は、焼入れの直後に、面積の割合により、少なくとも２０％のオーステナイト、３０％〜６０％の間のマルテンサイト及び２０％〜５０％のフェライトからなる構造を有する。
特定の実施形態によれば、鋼の組成は、１．２５％≦Ｓｉ＋Ａｌ≦２．３５％であるような組成である。
特定の実施形態によれば、本方法は、鋼板を分配温度ＰＴに維持するステップと、鋼板を室温に冷却するステップとの間に、鋼板を溶融めっきコーティングするステップをさらに含む。
この実施形態において、分配温度ＰＴは、好ましくは、４００℃〜４３０℃の間に含まれ、分配時間Ｐｔは、好ましくは、５０秒〜１５０秒の間に含まれる。
例えば、溶融めっきコーティングするステップは、亜鉛めっきするステップである。
別の例によれば、溶融めっきコーティングするステップは、４８０℃〜５１５℃の間に含まれる合金化温度ＧＡＴによって合金化溶融亜鉛めっきするステップである。好ましくは、この例において、分配時間Ｐｔは、５０秒〜１４０秒の間に含まれる。
別の特定の実施形態によれば、鋼板を室温に冷却するステップは、分配時間Ｐｔにわたって鋼板を分配温度ＰＴに維持するステップの直後に実施され、分配時間Ｐｔは、少なくとも１００秒である。
好ましくは、鋼板は、少なくとも１０℃／秒の冷却速度で室温に冷却される。
好ましくは、鋼板が焼入れ温度ＱＴに焼入れされた後、且つ鋼板が分配温度ＰＴに加熱される前に、鋼板は、２秒〜８秒の間、好ましくは３秒〜７秒の間に含まれる保持時間にわたって焼入れ温度ＱＴに保持される。
本発明は、重量％により、
０．１８％≦Ｃ≦０．２５％、
０．９％≦Ｓｉ≦１．８％、
０．０２％≦Ａｌ≦１．０％、
１．５％≦Ｍｎ≦２．５％、
０．０１０％≦Ｎｂ≦０．０３５％、
０．１０％≦Ｃｒ≦０．４０％
を含み、だたし、１．０％≦Ｓｉ＋Ａｌ≦２．３５％であり、残り部分が、Ｆｅ及び不可避的な不純物である、化学組成を有する鋼板において、
前記鋼の微細構造が、面積の割合により、
・２０％〜５０％の二相域フェライト、
・１０％〜２０％の残留オーステナイト、
・２５％〜４５％の焼戻しされたマルテンサイト、
・ベイナイトであって、焼戻しされたマルテンサイト及びベイナイトの合計が３０％〜６０％の間に含まれる、
・１０％〜２０％のフレッシュマルテンサイト
からなる、鋼板にも関する。
０．１８％≦Ｃ≦０．２５％、
０．９％≦Ｓｉ≦１．８％、
０．０２％≦Ａｌ≦１．０％、
１．５％≦Ｍｎ≦２．５％、
０．０１０％≦Ｎｂ≦０．０３５％、
０．１０％≦Ｃｒ≦０．４０％
を含み、だたし、１．０％≦Ｓｉ＋Ａｌ≦２．３５％であり、残り部分が、Ｆｅ及び不可避的な不純物である、化学組成を有する鋼板において、
前記鋼の微細構造が、面積の割合により、
・２０％〜５０％の二相域フェライト、
・１０％〜２０％の残留オーステナイト、
・２５％〜４５％の焼戻しされたマルテンサイト、
・ベイナイトであって、焼戻しされたマルテンサイト及びベイナイトの合計が３０％〜６０％の間に含まれる、
・１０％〜２０％のフレッシュマルテンサイト
からなる、鋼板にも関する。
好ましくは、鋼板は、４４０〜７５０ＭＰａの間に含まれる降伏強度、少なくとも９８０ＭＰａの引張強度、ＩＳＯ規格ＩＳＯ６８９２−１に従って測定された少なくとも２０％の全伸び及びＩＳＯ規格１６６３０：２００９に従って測定された少なくとも２０％穴広げ率ＨＥＲを有する。
特定の実施形態によれば、鋼の組成は、１．２５％≦Ｓｉ＋Ａｌ≦２．３５％であるような組成である。
好ましくは、残留オーステナイト中のＣ含量ＣＲＡ％は、０．９％〜１．３％の間に含まれる。
特定の実施形態によれば、鋼板は、例えば、Ｚｎ若しくはＺｎ合金又はＡｌ若しくはＡｌ合金によってコーティングされる。
例えば、鋼板は、亜鉛めっきされる又は合金化溶融亜鉛めっきされる。
次に、本発明を詳細に記述するが、限定を付するものではない。
本発明による鋼の組成は、重量パーセントにより、以下を含む。
・０．１８％〜０．２５％、好ましくは０．１９％〜０．２２％の炭素。満足な強度を確保するため及び残留オーステナイトの安定性を改善するためである。この残留オーステナイト含量は、十分な全伸びを得るために必要である。炭素含量が０．２５％超である場合には、熱間圧延された鋼板が硬すぎて、冷間圧延することができず、溶接性が不十分である。炭素含量が０．１８％未満である場合には、降伏強度及び引張強度のレベルは、それぞれ４５０ＭＰａ及び９８０ＭＰａに到達せず、全伸びは、２０％に到達しない。
・１．５％〜２．５％のマンガン。最低値は、合計で少なくとも３０％のマルテンサイト及びベイナイトを含有する微細構造並びに９８０ＭＰａ超の引張強度を得るために十分な硬化能を有するように規定されている。最大値は、延性に関して有害な偏析の問題を伴わないように規定されている。
・０．９％〜１．８％のケイ素。オーステナイトを安定化するために、固溶体強化をもたらすために、及び、コーティング加工性に関して有害であろう、鋼板の表面における酸化ケイ素の形成を伴うことなく、過剰エージングしている間、すなわち、分配温度ＰＴに維持している間における炭化物の形成を遅延させるためである。好ましくは、ケイ素含量は、１．１％以上である。ケイ素の量を増大すると、穴広げ率が改善される。好ましくは、ケイ素含量は、１．７％以下である。１．８％超のケイ素含量は、表面における酸化ケイ素の形成をもたらすことになる。
・０．０２％〜１．０％のアルミニウム。アルミニウムは、液体状の鋼を脱酸素するために添加され、製造法のロバスト性（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）を増大させ、特に、アニーリング温度を変更した場合のオーステナイト割合のバラつきを低減する。最大アルミニウム含量は、Ａｃ３変態点が、アニーリングがより困難になるであろう温度まで上昇しないように規定されている。アルミニウムはケイ素のように、マルテンサイトから、過剰エージングから生じたオーステナイトへの炭素の再分配中における、炭化物の形成を遅延させる。炭化物の形成を遅延させるためには、Ａｌ＋Ｓｉの最低含量は、１．０％、好ましくは１．２５％にすべきである。Ａｌ＋Ｓｉの最大含量は、２．３５％にすべきである。したがって、第１の実施形態によれば、１．０％≦Ａｌ＋Ｓｉ＜１．２５％である。第２の実施形態によれば、１．２５％≦Ａｌ＋Ｓｉ≦２．３５％である。
・０．１０％〜０．４０％のクロム。硬化能を増大させるという目的、及び、過剰エージング中におけるベイナイトの形成を遅延させるという目的で、残留オーステナイトを安定化するために、少なくとも０．１０％が必要とされる。０．４０％のＣｒの最大値は、許容され、これを超えると飽和効果が認められ、Ｃｒの添加は、無駄な上に費用がかさむ。さらに、０．４０％より高いＣｒ含量は、酸化クロムを含み、熱間圧延及び冷間圧延中に鋼板の表面に強く接着し、酸洗いによる除去が非常に困難になる、スケールの形成をもたらすことになる。
・０．０１０％〜０．０３５％のニオブ。オーステナイトグレインを製錬するため及び析出強化をもたらすためである。０．０１０％〜０．０３５％のＮｂ含量により、満足な降伏強度及び伸び、特に少なくとも４４０ＭＰａの降伏強度を得ることができる。
残部は、鉄及び製鋼から生じた残留元素である。この点に関して、少なくともＮｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｂ、Ｓ、Ｐ及びＮは、不可避的な不純物である残留元素だと考えられる。したがって、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｂ、Ｓ、Ｐ及びＮの含量は、Ｎｉが０．０５％未満であり、Ｍｏが０．０２％であり、Ｃｕが０．０３％であり、Ｖが０．００７％であり、Ｂが０．００１０％であり、Ｓが０．００５％であり、Ｐが０．０２％であり、Ｎが０．０１０％である。Ｔｉ含量は、０．０５％に限定されるが、理由は、このような値より高い場合、サイズが大きい炭窒化物が、主に液体段階において析出し、鋼板の成形加工性が低下し、２０％という全伸びの目標の達成がより困難になるためである。
鋼板は、当業者に公知の方法に従った熱間圧延及び冷間圧延によって調製される。冷間圧延板は、０．７ｍｍ〜３ｍｍの間、例えば１ｍｍ〜２ｍｍの間の厚さを有する。
圧延の後、鋼板を酸洗い又は清浄化し、次いで、熱処理し、溶融めっきコーティング、電着又は真空コーティングのいずれかを行う。
好ましくは連続アニーリングライン及び溶融めっきコーティングラインによって実施される熱処理は、次のステップを含む。
・アニーリングするステップが終了したときに、鋼が、５０％〜８０％のオーステナイト及び２０％〜５０％のフェライト、好ましくは２５％〜５０％のフェライトからなる構造を有するように、アニーリング温度ＴＡで鋼板をアニーリングするステップ。当業者は、膨張率測定試験からアニーリング温度ＴＡをどのように判定するかを知っている。一般に、アニーリング温度は、７８０℃〜８４０℃の間に含まれる。好ましくは、鋼板は、少なくとも３℃／秒の加熱速度でアニーリング温度に加熱される。鋼板は、化学組成を均一化するのに十分なアニーリング時間ｔＡにわたってアニーリング温度に維持され、すなわち、ＴＡ−５℃〜ＴＡ＋１０℃の間に維持される。このアニーリング時間ｔＡは、好ましくは３０秒超であるが、３００秒超である必要はない。好ましくは、アニーリング時間は、少なくとも７０秒である。
・冷却中における新たなフェライト及びベイナイトを回避するのに十分なほど高い冷却速度で、アニーリング後に残留しているオーステナイトのＭｓ変態点より低い焼入れ温度ＱＴまで、鋼板を焼入れするステップ。Ｃｒは、このような形成を回避するのに役立つ。例えば、冷却速度は、２０℃／秒より高い。焼入れ温度は、冷却直後に、少なくとも２０％のオーステナイト、３０〜６０％の間のマルテンサイト及び二相域フェライトである２０％〜５０％のフェライトからなる構造を有するために、Ｍｓ−５０℃〜Ｍｓ−５℃の間である。焼入れ温度ＱＴがＭｓ−５０℃より低い場合、最終的な構造中における焼戻しされたマルテンサイト及び焼戻しされていないマルテンサイトの割合が高すぎて、１０％超の十分な量の残留オーステナイトを安定化することができず、少なくとも２０％の全伸びが得られない。さらに、焼入れ温度ＱＴがＭｓ−５℃より高い場合、形成されたマルテンサイトの割合が低すぎ、この結果、後続の分配するステップ中における炭素の分配が不十分になる。したがって、オーステナイトは、室温に冷却した後における残留オーステナイトの所望の割合を得るほど十分に安定化されず、少なくとも２０％の伸びが得られない。
・任意選択的に、２秒〜８秒の間、好ましくは３秒〜７秒の間に含まれる保持時間にわたって、焼入れされた鋼板を焼入れ温度に保持する。
・３７５℃〜４５０℃の間に含まれる、好ましくは３７５℃〜４３０℃の間に含まれる分配温度ＰＴに鋼板を再加熱するステップ。分配温度ＰＴが４５０℃より高い場合、２０％超の全伸びが得られない。分配温度ＰＴが４３０℃より低い場合、少なくとも２１％の全伸びを得ることができる。好ましくは、鋼板を、例えば亜鉛めっき又は合金化溶融亜鉛めっきによって溶融めっきコーティングすべき場合、分配温度ＰＴは、４００℃〜４３０℃の間に含まれる。再加熱速度は、再加熱が誘導加熱装置によって実施される場合は高くてもよいが、再加熱速度は、鋼板の最終的な特性に明らかな影響を与えなかった。
・少なくとも５０秒の分配時間Ｐｔ、例えば５０秒〜２５０秒の間に含まれる分配時間Ｐｔにわたって鋼板を分配温度ＰＴに維持するステップ。この分配するステップ中に、炭素が分配され、すなわち、マルテンサイトからオーステナイト中に拡散し、この結果、オーステナイトは、炭素に富み、安定化される。鋼板を亜鉛めっきすべき場合、分配時間Ｐｔは、好ましくは、５０秒〜１５０秒の間に含まれる。鋼板を合金化溶融亜鉛めっきすべき場合、分配時間Ｐｔは、好ましくは、５０秒〜１４０秒の間に含まれる。鋼板が溶融めっきコーティングされていない場合、分配時間は、好ましくは、少なくとも１００秒である。
・任意選択的に、鋼板を溶融めっきコーティングすべき場合、鋼板の温度は、鋼板を溶融めっきコーティングしなければならない温度に等しくするために冷却又は加熱によって調節される。
・任意選択的に、鋼板を溶融めっきコーティングするステップ。任意選択による溶融めっきコーティングは、例えば亜鉛めっきであってよいが、コーティング中に鋼板が到達する温度が４８０℃未満のままであることを条件にして、すべての金属溶融めっきコーティングが可能である。鋼板が亜鉛めっきされる場合には、亜鉛めっきは、通常の条件によって実施される。本発明による鋼板は、４８０℃〜５１５℃の間に含まれる、例えば４８０℃〜５００℃の間に含まれる合金化溶融亜鉛めっき温度において合金化溶融亜鉛めっきして、鋼板をＺｎ浴中に浸した後で実施されるＦｅとの相互拡散によってＺｎコーティングを合金化することができる。合金化溶融亜鉛めっき温度が５１５℃より高い場合には、全伸びは、２０％未満に低下する。本発明による鋼板は、亜鉛−マグネシウム又は亜鉛−マグネシウム−アルミニウムのようなＺｎ合金によって亜鉛めっきすることもできる。
・溶融めっきコーティングするステップの後又は鋼板を分配温度に維持するステップの直後に、１０℃／秒より高い冷却速度で鋼板を室温に冷却するステップ。
溶融めっきコーティングを使用する代わりに、鋼板は、電気化学的方法、例えば電気亜鉛めっきによってコーティングすることもできるし、又は、プラズマ蒸着若しくはジェット蒸着のような任意の真空コーティング法によってコーティングすることもできる。任意の種類のコーティングを使用することが可能であり、特に、亜鉛又は亜鉛−ニッケル合金、亜鉛−マグネシウム合金若しくは亜鉛−マグネシウム−アルミニウム合金のような亜鉛合金を使用することが可能である。
この処理により、最終的な構造を得ることができ、すなわち、分配、任意選択による溶融めっき及び室温への冷却の後において、２０％〜５０％の二相域フェライト、１０％〜２０％の残留オーステナイト、２５％〜４５％の焼戻しされたマルテンサイト、１０％〜２０％のフレッシュマルテンサイト及びベイナイト（焼戻しされたマルテンサイト及びベイナイトの合計が３０％〜６０％の間に含まれる）からなる、最終的な構造を得ることができる。
さらに、この処理により、少なくとも０．９％、好ましくはさらには少なくとも１．０％、最大１．３％である、残留オーステナイト中におけるＣ含量を増大させることができる。
このような処理を用いた場合には、４５０〜７５０ＭＰａの間に含まれる降伏強度ＹＳ、少なくとも９８０ＭＰａの引張強度、少なくとも２０％の全伸び、さらには２１％より高い全伸び及びＩＳＯ規格１６６３０：２００９に従った少なくとも２０％の穴広げ率ＨＥＲを有する鋼板を、得ることができる。
下記の例は、説明を目的としたものであり、本明細書における開示の範囲を限定するように解釈されることを意図するものではない。
一例として、０．２１％のＣ、１．５％のＳｉ、１．９％のＭｎ、０．０１５％のＮｂ、０．２％のＣｒ及び０．０２％のＡｌを含む組成を有し、残り部分がＦｅ及び不純物（組成番号１）である、鋼から製造された鋼板を、熱間圧延及び冷間圧延によって製造した。
鋼のＡｃ１点、Ａｃ３点及びＭｓ点は、Ａｃ１＝７８０℃、Ａｃ３＝９００℃及びＭｓ＝２５０℃であるとして、膨張計実験によって判定された。
第１の鋼板の試料を、温度ＴＡで時間ｔＡにわたってアニーリングし、温度ＱＴにおいて５０℃／秒の冷却速度で焼入れすることによって熱処理し、分配温度ＰＴに再加熱し、分配時間Ｐｔにわたって分配ＰＴに維持し、次いで、室温に直ちに冷却した。
熱処理条件及び得られた特性は、表Ｉに報告されている。
下記の表において、ＴＡは、アニーリング温度であり、ｔＡは、アニーリング時間であり、ＱＴは、焼入れ温度であり、ＰＴは、分配温度であり、Ｐｔは、分配温度に維持する時間であり、ＹＳは、降伏強度であり、ＴＳは、引張強度であり、ＵＥは、一様伸びであり、ＴＥは、全伸びであり、ＨＥＲは、ＩＳＯ規格に従って測定された穴広げ率である。
下記の表Ｉ及び表ＩＩ〜ＩＶにおいて、下線が引かれた数値は、本発明によるものではなく、「ｎｄ」は、特性が測定されなかったことを意味する。
例１〜１２に関しては、アニーリング温度が８２０℃だったが、これにより、アニーリングするステップ後に、６５％のオーステナイト及び３５％の二相域フェライトからなる構造がもたらされた。
例１〜４は、得られた機械的特性に及ぼされる焼入れ温度の影響を示している。これらの例は、焼入れ温度ＱＴがＭｓ−５０℃〜Ｍｓ−５℃の範囲より低いか又は超える場合、全伸びＴＥが２０％に到達しないことを示している。
例５〜８は、分配温度ＰＴに伴う機械的特性のバラつきを示しており、例６は、例３と同一である。これらの例は、分配温度ＰＴが３７５℃〜４５０℃の間に含まれる場合、機械的特性が、目標とする値に到達することを示している。
特に、分配温度ＰＴが３７５℃〜４２５℃の間に含まれる場合、引張伸びＴＥは、２１％をも超えており、降伏強度は、４５０ＭＰａを超えている。
例１０〜１２は、溶融めっきコーティングされていない鋼板に関して、機械的特性に及ぼされる分配時間Ｐｔの影響を示している。例１２は、例３及び６と同一である。
これらの例は、溶融めっきコーティングするステップが無い場合において、少なくとも１００秒の分配時間Ｐｔにより、４４０〜７５０ＭＰａの間に含まれる降伏強度、９８０ＭＰａを超える引張強度、２０％を超える全伸び、さらには２１％より高い全伸び及び２０％より高い穴広げ率、さらには３０％より高い穴広げ率を得ることができることを示している。
他の鋼板の試料を、５０％〜８０％のオーステナイト及び２０％〜５０％のフェライトを含む構造を得るように温度ＴＡで時間ｔＡにわたってアニーリングし、温度ＱＴにおいて５０℃／秒の冷却速度で焼入れすることによって熱処理し、分配温度ＰＴに再加熱し、分配時間Ｐｔにわたって分配ＰＴに維持し、４３０℃で亜鉛めっきし、室温に冷却した。
熱処理条件及び得られた特性は、表ＩＩに報告されている。
例１３〜１５は、亜鉛めっきされた鋼板に関して、分配温度ＰＴに伴う機械的特性のバラつきを示している。これらの例は、鋼板が亜鉛めっきされる場合、４００℃〜４３０℃の間に含まれる分配温度ＰＴにより、２０％より高い全伸びＴＥを得ることができ、全伸びＴＥが、分配温度の上昇にともなって低下することを示している。
例１６〜１８は、８２０℃又は８４０℃のアニーリング温度ＴＡによる、得られる特性に及ぼされる焼入れ温度ＱＴの影響を示している。これらの例は、焼入れ温度がＭｓ−５０℃〜Ｍｓ−５℃の間に含まれる場合、得られた機械的特性が満足なものであることを示している。しかしながら、焼入れ温度ＱＴがＭｓ−５℃より高い場合、全伸びＴＥが２０％より低く、これは、低すぎる割合のマルテンサイトの形成が原因である。
例１９〜２４は、焼入れ温度ＱＴが２００℃（例１９〜２１）又は２２５℃（例２２〜２４）である場合における、分配温度ＰＴに伴う得られた機械的特性のバラツキを示している。これらの例は、分配温度ＰＴが高すぎる場合、２０％を超える全伸びが得られないことを示している。
例２５及び２６は、アニーリング時間ｔＡ及び分配時間Ｐｔが変化したときに達成された、機械的特性のバラつきを示している。これらの例は、アニーリング時間ｔＡが変化したとき及びアニーリング時間Ｐｔが少なくとも５０秒である場合において、所望の機械的特性が常に得られるとしても、降伏強度ＹＳ及び全伸びＴＥが、アニーリング時間ｔＡ及び分配時間Ｐｔが増大したときに改善されることを示している。
他の鋼板の試料を、５０％〜８０％のオーステナイト及び２０％〜５０％のフェライトを含む構造を得るように温度ＴＡで時間ｔＡにわたってアニーリングし、温度ＱＴにおいて５０℃／秒の冷却速度で焼入れすることによって熱処理し、分配温度ＰＴに再加熱し、分配時間Ｐｔにわたって分配ＰＴに維持し、様々な合金化溶融亜鉛めっき温度ＧＡＴで合金化溶融亜鉛めっきし、次いで、室温に冷却した。
熱処理条件及び得られた特性は、表ＩＩＩに報告されている。
これらの例は、合金化溶融亜鉛めっき温度ＧＡＴが４８０℃〜５１５℃の間に含まれる場合、目標とする機械的特性が、５０秒の分配時間Ｐｔ又は１００秒の分配時間Ｐｔのいずれかによって得られることを示している。合金化溶融亜鉛めっき温度ＧＡＴが５２０℃である場合、全伸びは、２０％未満に低下する。
さらなる試験を実施して、製造中における鋼板の機械的特性に及ぼされるライン速度の影響、すなわち、ライン速度の変更に伴うこれらの機械的特性の安定性を調査した。
これらの試験は、５０ｍ／分の最低ライン速度及び１２０ｍ／分の最大ライン速度を有する連続アニーリングラインによって、最低ライン速度によって到達する最大浸漬時間及び分配時間が、それぞれ１８８秒及び４３３秒であるように構成された浸漬区画及び分配区画を用いて、実施された。最大ライン速度によって到達した最低浸漬時間及び分配時間は、それぞれ７９秒及び１８８秒である。
試験最低ライン速度及び最大ライン速度を使用して、２２５℃の焼入れ温度ＱＴ及び４００℃の分配温度ＰＴによって実施された。鋼板は、コーティングされなかった。
熱処理条件及び得られた特性は、表ＩＶに報告されている。
これらの試験は、ライン速度が、得られた機械的特性の品質にほとんど影響を与えず、この結果、目標とする特性をライン速度の全範囲にわたって得ることができることを示している。これらの結果は、製造法が、ライン速度の変更に対して、非常にロバスト性であることも示している。
さらなる試験が、表Ｖに報告された組成を有する鋼によって実施された。表Ｖにおいて、Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＡｌ含量のみが報告されており、組成の残り部分は、鉄及び不可避的な不純物である。膨張計実験によって判定された鋼のＡｃ１点、Ａｃ３点及びＭｓ点もまた、表Ｖに報告されている。
これらの組成を有する鋼板を、熱間圧延及び冷間圧延によって製造した。
これらの鋼板の試料を、５０％〜８０％のオーステナイト及び２０％〜５０％のフェライトを含む構造を得るように温度ＴＡで時間ｔＡにわたってアニーリングし、温度ＱＴにおいて５０℃／秒の冷却速度で焼入れすることによって熱処理し、分配温度ＰＴに再加熱し、分配時間Ｐｔにわたって分配ＰＴに維持し、４３０℃で亜鉛めっきし、室温に冷却した。
熱処理条件及び得られた特性は、表ＶＩに報告されている。
下記の表ＶＩにおいて、「ｎｄ」は、特性が測定されなかったことを意味する。
試料３５〜４１は、本発明による方法によって製造され、４４０〜７５０ＭＰａの間に含まれる降伏強度、少なくとも９８０ＭＰａの引張強度及び少なくとも２０％の全伸びを有する。
試料４２は、Ｍｓ（Ｍｓ＝１８０℃）を超える温度に焼入れされ、この結果、不十分な割合のオーステナイトは、分配中に安定化できた。この結果、試料４２は、２０％を十分に下回る全伸びを有する。
組成番号４を有する他の鋼板の試料を、５０％〜８０％のオーステナイト及び２０％〜５０％のフェライトを含む構造を得るように温度ＴＡで時間ｔＡにわたってアニーリングし、温度ＱＴにおいて５０℃／秒の冷却速度で焼入れすることによって熱処理し、分配温度ＰＴに再加熱し、分配時間Ｐｔにわたって分配ＰＴに維持し、様々な合金化溶融亜鉛めっき温度ＧＡＴで合金化溶融亜鉛めっきし、次いで、室温に冷却した。
熱処理条件及び得られた特性は、表ＶＩＩに報告されている。
これらの例は、合金化溶融亜鉛めっき温度ＧＡＴが４８０℃〜５１５℃の間に含まれる場合、目標とする機械的特性が得られることを示している。合金化溶融亜鉛めっき温度ＧＡＴが５２０℃である場合、全伸びは、２０％未満に低下する。
さらなる試験を実施して、製造中に組成番号３を有する鋼板の機械的特性に及ぼされるライン速度の影響、すなわち、ライン速度の変更に伴うこれらの機械的特性の安定性を調査した。
これらの試験は、５０ｍ／分の最低ライン速度及び１２０ｍ／分の最大ライン速度を有する連続アニーリングラインによって、最低ライン速度によって到達する最大浸漬時間及び分配時間が、それぞれ１８８秒及び４３３秒であるように構成された浸漬区画及び分配区画を用いて、実施された。最大ライン速度によって到達した最低浸漬時間及び分配時間は、それぞれ７９秒及び１８８秒である。
試験は、最低ライン速度及び最大ライン速度を使用して実施された。鋼板は、コーティングされなかった。
熱処理条件及び得られた特性は、表ＶＩＩＩに報告されている。
これらの試験はやはり、ライン速度が、得られた機械的特性の品質にほとんど影響を与えず、この結果、目標とする特性をライン速度の全範囲にわたって得ることができることを示している。これらの試験は、製造法が、ライン速度の変更に対して非常にロバスト性であることも示している。
Claims (12)
- 鋼板を製造するための方法であって、前記鋼板が、面積の割合により、２０％〜５０％の二相域フェライト、１０％〜２０％の残留オーステナイト、２５％〜４５％の焼戻しされたマルテンサイト、１０％〜２０％のフレッシュマルテンサイト、及びベイナイトからなり、焼戻しされたマルテンサイト及びベイナイトの面積割合の合計が３０％〜６０％の間に含まれる微細構造を有し、以下の連続ステップ：
− 以下の重量による化学組成を有する鋼でできた、冷間圧延鋼板を用意するステップであって：
０．１８％≦Ｃ≦０．２５％、
０．９％≦Ｓｉ≦１．８％、
０．０２％≦Ａｌ≦１．０％、
１．５％≦Ｍｎ≦２．５％、
０．０１０％≦Ｎｂ≦０．０３５％、
０．１０％≦Ｃｒ≦０．４０％
を含有し、ただし、１．０％≦Ｓｉ＋Ａｌ≦２．３５％であり、
残り部分が、Ｆｅ及び不可避的な不純物である、ステップ、
− ５０％〜８０％のオーステナイト及び２０％〜５０％のフェライトを含む構造を得るように、３０秒〜３００秒の間に含まれるアニーリング時間ｔＡにわたって７８０℃〜８４０℃の間に含まれるアニーリング温度ＴＡで前記鋼板をアニーリングするステップ、
− ２０℃／秒〜５０℃／秒の間に含まれる冷却速度で、Ｍｓ−５０℃〜Ｍｓ−５℃の間に含まれる焼入れ温度ＱＴまで前記鋼板を焼入れするステップ、
− 前記鋼板を３７５℃〜４５０℃の間に含まれる分配温度ＰＴに加熱し、少なくとも５０秒の分配時間Ｐｔにわたって前記鋼板を分配温度ＰＴに維持するステップ、
− 前記鋼板を室温に冷却するステップ
を含み、
前記鋼板が、４４０〜７５０ＭＰａの間に含まれる降伏強度、少なくとも９８０ＭＰａの引張強度、少なくとも２０％の全伸び及び少なくとも２０％の穴広げ率ＨＥＲを有する、
方法。 - 前記鋼板が、焼入れの直後に、面積の割合により、少なくとも２０％のオーステナイト、３０％〜６０％の間のマルテンサイト及び２０％〜５０％のフェライトからなる構造を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記鋼の化学組成が、１．２５％≦Ｓｉ＋Ａｌ≦２．３５％であるような組成である、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記鋼板を分配温度ＰＴに維持するステップと、前記鋼板を室温に冷却するステップとの間に、前記鋼板を溶融めっきコーティングするステップをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
- 分配温度ＰＴが、４００℃〜４３０℃の間に含まれる、請求項４に記載の方法。
- 分配時間Ｐｔが、５０秒〜１５０秒の間に含まれる、請求項４又は５に記載の方法。
- 溶融めっきコーティングするステップが、亜鉛めっきするステップである、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
- 溶融めっきコーティングするステップが、４８０℃〜５１５℃の間に含まれる合金化温度ＧＡＴによって合金化溶融亜鉛めっきするステップである、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
- 分配時間Ｐｔが、５０秒〜１４０秒の間に含まれる、請求項８に記載の方法。
- 前記鋼板を室温に冷却するステップが、分配時間Ｐｔにわたって前記鋼板を分配温度ＰＴに維持するステップの直後に実施され、分配時間Ｐｔが、少なくとも１００秒である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記鋼板が、少なくとも１０℃／秒の冷却速度で室温に冷却される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
- 前記鋼板が焼入れ温度ＱＴに焼入れされた後、且つ前記鋼板が分配温度ＰＴに加熱される前に、前記鋼板が、２秒〜８秒の間に含まれる保持時間にわたって焼入れ温度ＱＴに保持される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
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