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JP2019535889A - 低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼及びその製造方法 - Google Patents

低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明の一側面は、重量%で、マンガン(Mn):4.3〜5.7%、炭素(C):0.015〜0.055%、シリコン(Si):0.015〜0.05%、アルミニウム(Al):0.6〜1.7%、ニオブ(Nb):0.01〜0.1%、チタン(Ti):0.015〜0.055%、ホウ素(B):0.001〜0.005%、リン(P):0.03%以下、硫黄(S):0.02%以下、残りの鉄(Fe)、及びその他の不可避不純物からなり、微細組織は、体積分率で、マルテンサイト40〜60%及び焼戻しマルテンサイト40〜60%を含む、低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼に関するものである。

Description

本発明は、構造用鋼材に好適に用いることができる低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼及びその製造方法に関するものである。
高強度を有するマルテンサイト系構造用鋼材は、温度が低くなるにつれて延性脆性遷移現象が発生するという特性によって靭性が急激に低下し、低温では構造用鋼材としての使用が困難であるという欠陥があることが知られている。特に化学組成においてマンガンを多く含む高マンガン鋼は、破壊が起こる場合において靭性に最も悪影響を与える粒界脆性現象が支配的に発生することにより、その使用が制限されてきた。
通常、高強度鋼は、高炭素、高合金元素を含むと共に、十分な強度を有するマルテンサイト組織を確保するための焼入れ(Quenching)工程が必須である。
しかし、鋼材の厚さが厚くなるにつれ、厚物材の中心部の冷却速度を高く確保し難いため、硬度を向上させる合金元素の含量を増加させていた。
ここで、硬度を向上させる合金元素の一つであるマンガンは、低コストで硬度を向上させることができる成分ではあるが、粒界脆性現象を起こすという問題があって、その使用が制限されてきた。そのため、主にクロム、モリブデン、ニッケルなどの高コストの元素を使用されてきたが、それらの成分は製造コストが多くかかるという問題があった。
低温構造用鋼材として広く用いられている代表的な高強鋼材として9Ni鋼がある。例えば、特許文献1には、焼入れ−焼戻し(QT)法又は直接焼入れ−焼戻し(DQ−T)法による板厚40mm以上の9Ni鋼の製造方法が開示されている。
9Ni鋼は、高いNi含量による高い硬化能により、十分なマルテンサイト微細組織と高強度を確保し、母材のDBTT(Ductile−Brittle Transition Temperature、延性−脆性遷移温度)が低いなどの利点があるが、Niは価格が非常に高く、しかも価格変動が大きいため、代替鋼材の開発が継続的に求められてきた。
また、最近、建設及び土建装備、鉱山採掘装備の使用環境が寒冷地方に拡大していることから、低温でも延性破壊挙動を示す構造用鋼が求められ、低温における優れた靭性の確保が求められている。
従って、低コストで低温靭性及び高強度を確保しながら、粒界脆性現象が発生することなく構造用鋼材に好適に用いることができる低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼及びその製造方法に関する開発が求められている実情である。
日本特許公開第1994−184630号公報
本発明は、構造用鋼材に好適に用いることができる低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼及びその製造方法を提供することを目的とする。
一方、本発明の課題は上記の内容に限定されない。本発明の課題は、本明細書の内容全般から理解することができ、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の付加的な課題を理解するのに何ら困難はない。
本発明の一側面は、重量%で、マンガン(Mn):4.3〜5.7%、炭素(C):0.015〜0.055%、シリコン(Si):0.015〜0.05%、アルミニウム(Al):0.6〜1.7%、ニオブ(Nb):0.01〜0.1%、チタン(Ti):0.015〜0.055%、ホウ素(B):0.001〜0.005%、リン(P):0.03%以下、硫黄(S):0.02%以下、残りの鉄(Fe)及びその他の不可避不純物からなり、
微細組織は、体積分率で、マルテンサイト40〜60%及び焼戻しマルテンサイト40〜60%を含む、低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼に関するものである。
また、本発明の他の一側面は、重量%で、マンガン(Mn):4.3〜5.7%、炭素(C):0.015〜0.055%、シリコン(Si):0.015〜0.05%、アルミニウム(Al):0.6〜1.7%、ニオブ(Nb):0.01〜0.1%、チタン(Ti):0.015〜0.055%、ホウ素(B):0.001〜0.005%、リン(P):0.03%以下、硫黄(S):0.02%以下、残りの鉄(Fe)及びその他の不可避不純物からなるスラブを加熱する段階と、
上記加熱されたスラブを熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、
上記熱延鋼板を、Ar3〜200℃の温度区間における冷却速度が3℃/sec以上となるように冷却する段階と、
上記冷却された熱延鋼板を[(Ac1+Ac3)/2+30℃]〜[(Ac1+Ac3)/2−30℃]の温度範囲で加熱した後に冷却する二相域熱処理段階と、を含む、低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の製造方法に関するものである。
なお、上記の課題の解決手段は、本発明の特徴をすべて列挙したものではない。本発明の様々な特徴とそれによる利点と効果は、以下の具体的な実施形態を参照することにより、より詳細に理解することができる。
本発明によると、炭素及びその他の高価な合金元素の使用量を低く抑えながらも、高強度及び低いDBTTを有する高強度高マンガン鋼、及びその製造方法を提供することができるという効果がある。
発明例である試験番号5−1の微細組織を走査電子顕微鏡(SEM)で撮影した写真である。 発明鋼5に対して二相域熱処理条件を変えて製造した試験番号5−1から5−4に対するシャルピー衝撃試験の結果を示したグラフである。
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形され得るから、本発明の範囲は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、当該技術分野における平均的な知識を有する者に本発明を更に完全に説明するために提供するものである。
本発明者らは、低コストで、低温靭性及び高強度を確保しながら粒界脆性現象が発生することなく、構造用鋼材に好適に用いることができる低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼及びその製造方法を提供するために鋭意研究した。
その結果、高い延性−脆性遷移温度(Ductile−Brittle Transition Temperature、以下DBTT)及び粒界脆性現象は、高マンガン鋼のマルテンサイト微細組織内のMn含量が増加するにつれて、粒内に比べて粒界が相対的に脆弱となることが原因であるという結論を得ることができた。また、マルテンサイト粒界を強化したり、粒内の強度と粒界の強度が均衡をしたりすることができる化学組成を選択し、それに適合した製造工程を選択して粒度を微細化し、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトを含むように微細組織を制御することにより、マルテンサイト系高マンガン鋼の高強度を維持しながら、DBTTを画期的に下げることができることを発見し、本発明を完成するに至った。
従来のマルテンサイト系高強度鋼は、熱間圧延後、冷却速度を調節した急冷を行って生産するTMCP材、又は熱間圧延後に空冷を行い、更にAc3温度以上で熱処理した後に急冷を行うRQ材で生産される。焼戻しを更に行うQT材の製造形式に従って生産することもできる。高Mn鋼(高マンガン鋼)を従来の工程で生産する場合には、TMCP材は伸びた粒界に沿って粒界破壊が加速され、特定方向に低い靭性又は高いDBTTを有することがあり、RQ材又はQT材の場合には、粒界が大きく平らに形成されて、これらも低い靭性又は高いDBTTを有することがある。
高いDBTTを解決するためには、二相域熱処理によるフェライト−マルテンサイト組織の二重相(Dual Phase)鋼材の製造法を考慮してみることができる。かかる鋼材は、二相域熱処理を経て、既存の結晶粒を分割する二つ以上の相が混在して組織が微細となってDBTTを減少させることができる。しかし、フェライト相の導入により、従来のマルテンサイト鋼材より強度が大きく低下するという欠点がある。
高Mn鋼は、二相域熱処理時に既存の結晶粒が分割されて粒度が小さくなっても、高い含量のMnによる硬化能によって、熱処理前に生成される第1相と熱処理後に生成される第2相とが共にマルテンサイト相に変態することができる。従って、熱間圧延直後に、マルテンサイト相は、焼入れを介して第1相に変態し、第1相は、二相域熱処理を介して焼戻しマルテンサイトに変態し、第2相は、オーステナイトを経て2次焼入れ後に一般マルテンサイトに変態する。この時、粒内の強度と粒界の強度との均衡を合わせるために、粒界強化元素であるTi、Nb、Al、Bなどの合金元素を適正量添加して、高強度高Mn鋼において、従来よりも更に微細な微細組織による低いDBTTを得ることができる。その結果として、溶接部の物性を悪化させる炭素、高価なモリブデン(Mo)、クロム(Cr)、及びニッケル(Ni)などの合金成分を排除しても、優れた強度及び低いDBTTを有する低コストの高強度高Mn鋼を開発することができるようになった。
[低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼]
以下、本発明の一側面による低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼について詳細に説明する。
本発明の一側面による低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼は、重量%で、マンガン(Mn):4.3〜5.7%、炭素(C):0.015〜0.055%、シリコン(Si):0.015〜0.05%、アルミニウム(Al):0.6〜1.7%、ニオブ(Nb):0.01〜0.1%、チタン(Ti):0.015〜0.055%、ホウ素(B):0.001〜0.005%、リン(P):0.03%以下、硫黄(S):0.02%以下、残りの鉄(Fe)、及びその他の不可避不純物からなり、微細組織は、体積分率で、マルテンサイト40〜60%及び焼戻しマルテンサイト40〜60%を含む。
まず、本発明の合金組成について詳細に説明する。以下、各元素の含量の単位は、特に記載しない限り重量%である。
マンガン(Mn):4.3〜5.7%
マンガンは、本発明で添加される最も重要な元素の一つであり、マルテンサイトを安定化させる役割を果たすことにより、熱間圧延又は二相域熱処理後の冷却段階において安定したマルテンサイト組織を容易に確保できるようにする。
本発明の他の合金元素の含量の範囲を考慮して、マルテンサイトを安定化させるためには、マンガンは4.3%以上含まれることが好ましい。Mn含量が4.3%未満の場合には、遅い冷却速度でも小さい粒度のフェライト又はベイナイトが形成されやすく、所望の高強度を得ることができない。
一方、Mn含量が5.7%を超える場合には、溶接性を著しく低下させることがあり、鋼材の製造コストを上昇させるという問題がある。
従って、Mn含量は4.3〜5.7%であることが好ましく、4.5〜5.5%であることがより好ましい。
炭素(C):0.015〜0.055%
炭素は、マンガンと共に鋼材の強度の確保を容易にし、靭性及び溶接性を低下させる側面においてはマンガンと類似の効果を発揮するため、最適の炭素含量の範囲はマンガンの含量に依存する。従って、本発明ではその効果が最大化する成分範囲を限定した。本発明が求める強度を十分に確保するためには、炭素含量を0.015%以上添加することが好ましい。但し、多量に添加しすぎた場合は靭性を著しく低下させるため、その上限は0.055%であることが好ましい。従って、炭素含量は0.015〜0.055%であることが好ましく、02〜0.05%であることがより好ましい。
シリコン(Si):0.015〜0.05%
シリコンは、脱酸剤としての役割を果たし、固溶強化による強度を向上させる元素である。
Si含量が0.015%未満の場合には、上記の効果が不十分となり、Si含量が0.05%を超えた場合には、溶接部はもちろん母材の靭性を低下させるという問題が発生することがある。従って、Si含量は0.015〜0.05%であることが好ましく、0.02〜0.05%であることがより好ましい。
アルミニウム(Al):0.6〜1.7%
アルミニウムは、シリコンと同様に脱酸剤として添加される。また、組織の微細化に寄与し、固溶強化効果も大きくて強度の確保に有用な元素である。特に、本発明の合金組成系においては、高マンガン鋼の粒界破壊を抑制し、低温靭性を向上させるという効果があるため、その比率を適切に制御する必要がある。
Al含量が0.6%未満の場合には、高強度及び低いDBTTを確保し難いという問題がある。一方、Al含量が1.7%を超える場合には、強度の増加に比例して靭性が著しく低下することがある。従って、Al含量は0.6〜1.7%であることが好ましく、より好ましくは0.7〜1.6%であることができ、0.6〜1.5%であることが更に好ましい。
ニオブ(Nb):0.01〜0.1%
ニオブは、固溶及び析出強化効果により強度を上昇させ、低温圧延時に結晶粒を微細化させて衝撃靭性を向上させ、マンガンによって脆弱となった粒界を強化させることができる元素である。
Nb含量が0.01%未満の場合には、上記の効果が不十分となり、Nb含量が0.1%を超える場合には、粗大な析出物が生成して硬度及び衝撃靭性をむしろ低下させるという問題がある。従って、Nb含量は0.01〜0.1%であることが好ましく、0.02〜0.09%であることがより好ましい。
チタン(Ti):0.015〜0.055%
チタンは、焼入れ性の向上に重要な元素であるBの効果を最大化する元素であり、またTiNを形成してBNの形成を抑制することにより、固溶するBの含量を増加させて焼入れ性を向上させ、析出したTiNはオーステナイト結晶粒を固定(pinning)して結晶粒の粗大化を抑制し、高マンガン鋼において粒界破壊を顕著に抑制するという効果がある。
Ti含量が0.015%未満の場合には、上記の効果が不十分となり、Ti含量が0.055%を超える場合には、チタン析出物の粗大化により靭性低下などの問題が発生することがある。従って、Ti含量は0.015〜0.055%であることが好ましく、0.02〜0.05%であることがより好ましい。
ホウ素(B):0.001〜0.005%
ホウ素は、少量の添加でも材料の焼入れ性を効果的に増加させる元素であり、結晶粒界強化により粒界破壊を抑制する効果がある。
B含量が0.001%未満の場合には、上記の効果が不十分となり、B含量が0.005%を超える場合には、粗大な析出物の形成などにより靭性及び溶接性を低下させるという問題がある。従って、B含量は0.001〜0.005%であることが好ましく、0.0015〜0.004%であることがより好ましい。
リン(P):0.03%以下
リンは、本発明において不可避不純物元素であり、中心偏析を助長すると同時に、粒界に偏析して粒界破壊を引き起こし、低温靭性を低下させる。従って、できるだけ抑制することが好ましく、0.03%以下に制限することが好ましい。より好ましくは、P含量は0.02%以下であり得る。
硫黄(S):0.02%以下
硫黄は、リンと同様に鋼材において不可避不純物元素である。特に、高マンガン鋼では、MnSの粗大な非金属介在物を形成して延性及び低温靭性を急激に低下させ、DBTTを高める。また、少ない含量でも粒界破壊を引き起こすことがある。従って、S含量はできる限り抑制することが好ましく、0.02%以下に制限することが好ましい。より好ましくは、0.01%以下である。
本発明の残りの成分は、鉄(Fe)である。但し、通常の製造過程では、原料や周囲の環境から意図しない不純物が不可避に混入することがあるため、それを排除することはできない。これらの不純物は、通常の製造過程の技術者であれば、誰でも分かるものであるため、そのすべての内容を特に本明細書に記載しない。
この時、上記の合金組成の他に、W:0.5%以下(但し、0%を除く)を更に含むことができる。
タングステン(W)は、硬質炭化物を形成して析出強化効果により強度を上昇させ、析出した炭化物は、オーステナイト結晶粒の粗大化を抑制して組織の微細化効果を示す。しかし、W含量が0.5%を超える場合には、溶接性を低下させることがあり、鋼材の製造コストを上昇させるという問題が発生する。従って、タングステン(W)は0.5%以下に制限することが好ましい。
以下、本発明の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の微細組織について詳細に説明する。
本発明の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の微細組織は、体積分率でマルテンサイト40〜60%及び焼戻しマルテンサイト40〜60%を含む。
マルテンサイト又は焼戻しマルテンサイトが上記範囲を外れる場合には、マルテンサイト又は焼戻しマルテンサイトの一つの粒度が大きくなり、組織の微細化による靭性向上効果を阻害することがある。
より好ましくは、本発明の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の微細組織は、体積分率で、マルテンサイト42〜55%及び焼戻しマルテンサイト45〜68%を含み得る。
この時、上記マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトは、平均粒度が15μm以下であり得る。
DBTTは、組織の微細化からの影響を大きく受けるため、上記平均粒度が15μmを超える場合には、DBTTが−60℃を超えることがある。
より好ましくは、上記マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトは、平均粒度が10μm以下である。
また、本発明の高マンガン鋼は、降伏強度が550MPa以上であり、引張強度が650MPa以上であることができる。かかる高強度を確保することにより、構造用鋼材に好適に用いられる得る。
また、本発明の高マンガン鋼は、DBTT(Ductile−Brittle Transition Temperature)が−60℃以下であることができる。低いDBTTを確保することにより、低温環境下でも構造用鋼として好適に用いられ得る。
また、本発明の高マンガン鋼は、伸びが12%以上であることができる。
[低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の製造方法]
以下、本発明の他の一側面である低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の製造方法について詳細に説明する。
本発明の他の一側面である低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の製造方法は、上記の合金組成を有するスラブを加熱する段階と、上記加熱されたスラブを熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、上記熱延鋼板を、Ar3〜200℃の温度区間における冷却速度が3℃/sec以上となるように冷却する段階と、上記冷却された熱延鋼板を[(Ac1+Ac3)/2+30℃]〜[(Ac1+Ac3)/2−30℃]の温度範囲で加熱した後に冷却する二相域熱処理段階と、を含む。
(スラブ加熱及び熱間圧延段階)
上記の合金組成を有するスラブを加熱し、上記加熱されたスラブを熱間圧延して熱延鋼板を得るには、通常の操業条件を適用すれば十分であるため、特に限定する必要はない。
例えば、スラブの微細組織がオーステナイトに相変態できるように、スラブを1050〜1200℃の温度で加熱し、上記加熱されたスラブに対して仕上げ熱間圧延温度が700〜950℃となるように熱間圧延を行うことができる。
(冷却段階)
上記熱延鋼板を、Ar3〜200℃の温度区間における冷却速度が3℃/sec以上となるよう冷却する。好ましくは、水冷によって焼入れを行うことができる。
Ar3〜200℃の温度区間における冷却速度が3℃/sec未満の場合には、マルテンサイトを十分に確保し難いという問題がある。
(二相域熱処理段階)
上記冷却された熱延鋼板を[(Ac1+Ac3)/2−30℃]〜[(Ac1+Ac3)/2+30℃]の温度範囲に加熱した後に冷却する。かかる二相域熱処理により、基地相は焼戻しマルテンサイトに変態し、逆変態したオーステナイト粒度は制限的に成長し、以後に生成される一般マルテンサイトはそのまま微細化し得て、このような組織の微細化により、高強度を維持しながらDBTTの低い高マンガン鋼を得ることができる。
加熱温度が上記範囲を外れた場合には、マルテンサイト又は焼戻しマルテンサイトの粒径が大きくなり、組織の微細化による靭性向上効果を阻害されることがある。
従って、加熱温度は、[(Ac1+Ac3)/2−30℃]〜[(Ac1+Ac3)/2+30℃]であることが好ましい。より好ましくは、[(Ac1+Ac3)/2−20℃]〜[(Ac1+Ac3)/2+20℃]であり得る。
図2に示すように、同一の鋼種において二相域熱処理温度によるDBTTの変化は、(Ac1+Ac3)/2で最も低いDBTTを有することが確認できる。
高硬化能で低コスト元素であるMnの含量が増加すればするほど、遅い冷却速度及び小さい粒度でもマルテンサイトに相変態する。従って、最終熱処理後の微細な組織でも容易にマルテンサイト組織を得ることができて強度の確保に有利であるが、粒界が脆弱となって粒界破壊現象が多く発生することが知られている。かかる粒界破壊を防止又は減少させるためには、粒界強化元素として知られているTi、Nb、Bなどの元素の適量を添加し、更にAlなどの元素の含量を最適化しなければならない。これにより、強度、及びDBTTを改善した鋼材を提供することができる。
また、上記冷却は、3℃/sec以上の冷却速度で行うことができる。冷却速度が3℃/sec未満の場合には、マルテンサイトを十分に確保し難いという問題がある。
また、上記二相域熱処理は(1.3t+10)分から(1.3t+50)分間行うことができる。ここでtは、熱延鋼板の厚さをmm単位で測定した値である。
この時、上記Ac1及びAc3は、一般に知られている関係式を用いて求めることができる。
但し、高マンガン鋼は、熱力学計算により導出される平衡相変態温度Ae1、Ae3の値と、実際に鋼材の昇温時に測定される相変態温度Ac1、Ac3の値との差が大きく、またその差を予測し難いことがある。従って、より正確な測定をするためには、ディラトメーターで試験を行い、その試験結果のグラフにおける昇温時の鋼材の長さの変化の傾きを観察してAc1温度とAc3温度とを測定することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。但し、下記実施例は、本発明を例示してより詳細に説明するためのものであって、本発明の権利範囲を限定するためのものではないという点に留意する必要がある。本発明の権利範囲は、特許請求の範囲に記載した事項と、それから合理的に類推される事項によって決定されるものである。
下記表1に示した成分組成を有する厚さ70mmのスラブを1100℃の温度で加熱した後、800℃の仕上げ熱間圧延温度で仕上げ熱間圧延して11.8mmの厚さの熱延鋼板を得た。上記熱延鋼板を、Ar3〜200℃の温度区間における冷却速度が10℃/secとなるように冷却し、次いで下記表2に記載された熱処理温度で加熱した後に冷却して高マンガン鋼を製造した。
上記高マンガン鋼の微細組織を観察して下記表2に記載した。また、上記高マンガン鋼の機械的物性を測定して表3に記載した。
微細組織は光学顕微鏡及びSEMを用いて観察した。マルテンサイトを除いた微細組織は焼戻しマルテンサイトであり、平均粒度は円相当直径で測定した。
引張強度、降伏強度、及び伸びは、万能引張試験機を用いて測定し、DBTTはシャルピー衝撃試験機を用いて、変化させた温度における衝撃靭性の遷移温度を観察した。
本発明の発明例は、提示した合金組成及び製造方法、及び降伏強度550MPa以上、引張強度650MPa以上、DBTT−60℃以下であるという条件をすべて満たすことが確認できる。
比較例である試験番号3−2は、本発明の合金組成は満たすが従来の高強度マルテンサイト鋼を製造するTMCP方法で製造した場合であって、二相域熱処理を行わなかったために微細組織が粗大であり、DBTTが高いことが確認できる。
比較例である試験番号7−1は、炭素、シリコン、チタン、及びマンガン含量が本発明の範囲を超えた場合であって、強度は十分に確保され微細組織も非常に微細となる効果であったが、一般マルテンサイトの体積分率を十分に確保し難く、強度が上昇したために低温靭性に劣り、DBTTが増加するという結果が示された。
比較例である試験番号8−1は、炭素、シリコン、及びニオブの含量が超過し、マンガン及びチタンの含量が未到達であり、アルミニウムが含まれていない場合であって、強度を確保することが困難であり、又低温靭性を向上させるためのアルミニウムが含まれていないためDBTTも基準よりも高かった。
比較例である9−1は、マンガン及びチタン含量が本発明で提示した範囲を超えた場合であって、十分な強度と微細組織とは基準を確保することができたが、一般マルテンサイトの体積分率を十分に確保し難く、DBTTも基準よりも高かった。
図2は、発明鋼5に対して二相域熱処理条件を変えて製造された試験番号5−1から5−4に対するシャルピー衝撃試験の結果を示したグラフである。本発明で提示した合金組成を満たしても二相域熱処理条件が本発明で提示した範囲を外れる場合、DBTTに劣ることが確認できる。
以上の実施例を参照して説明したが、当該技術分野における熟練した当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を様々に修正及び変更させることができることを理解することができる。

Claims (11)

  1. 重量%で、マンガン(Mn):4.3乃至5.7%、炭素(C):0.015乃至0.055%、シリコン(Si):0.015乃至0.05%、アルミニウム(Al):0.6乃至1.7%、ニオブ(Nb):0.01乃至0.1%、チタン(Ti):0.015乃至0.055%、ホウ素(B):0.001乃至0.005%、リン(P):0.03%以下、硫黄(S):0.02%以下、残りの鉄(Fe)、及びその他の不可避不純物からなり、
    微細組織は、体積分率で、マルテンサイト40乃至60%及び焼戻しマルテンサイト40乃至60%を含むことを特徴とする低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼。
  2. 前記高マンガン鋼は、W:0.5%以下(但し、0%は除く)を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼。
  3. 前記マルテンサイトは、平均粒度が15μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼。
  4. 前記高マンガン鋼は、降伏強度が550MPa以上であり、引張強度が650MPa以上であることを特徴とする請求項1に記載の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼。
  5. 前記高マンガン鋼は、DBTT(Ductile−Brittle Transition Temperature)が−60℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼。
  6. 前記高マンガン鋼は、伸びが12%以上であることを特徴とする請求項1に記載の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼。
  7. 重量%で、マンガン(Mn):4.3乃至5.7%、炭素(C):0.015乃至0.055%、シリコン(Si):0.015乃至0.05%、アルミニウム(Al):0.6乃至1.7%、ニオブ(Nb):0.01乃至0.1%、チタン(Ti):0.015乃至0.055%、ホウ素(B):0.001乃至0.005%、リン(P):0.03%以下、硫黄(S):0.02%以下、残りの鉄(Fe)及びその他の不可避不純物からなるスラブを加熱した後、熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、
    前記熱延鋼板を、Ar3乃至200℃の温度区間における冷却速度が3℃/sec以上となるように冷却する段階と、
    前記冷却された熱延鋼板を[(Ac1+Ac3)/2+30℃]乃至[(Ac1+Ac3)/2−30℃]の温度範囲で加熱した後に冷却する二相域熱処理段階と、を含むことを特徴とする低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の製造方法。
  8. 前記スラブは、W(タングステン):0.5%以下(但し、0%は除く)を更に含むことを特徴とする請求項7に記載の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の製造方法。
  9. 前記熱延鋼板を得る段階は、前記スラブを1050乃至1200℃の温度範囲で加熱した後、仕上げ圧延温度が700乃至950℃となるように熱間圧延を行うことを特徴とする請求項7に記載の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の製造方法。
  10. 前記二相域熱処理段階における冷却は、3℃/sec以上の冷却速度で行うことを特徴とする請求項7に記載の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の製造方法。
  11. 前記二相域熱処理段階における加熱後の保持時間は、(1.3t+10)分から(1.3t+50)分であることを特徴とする請求項7に記載の低温靭性に優れた高強度高マンガン鋼の製造方法。
    (但し、前記tは、熱延鋼板の厚さをmm単位で測定した値である。)
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