JP4379618B2 - 高張力熱延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
0.5≦Si+Al≦(13×C+Mn+10)/10・・・(1)、
但し、(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。
本発明でいう「平均結晶粒径」とは、いわゆる「切片法」で求めた平均粒切片長を1.12倍したASTM公称粒径を指す。
C:0.05〜0.30%
Cは、高温でのオーステナイトを安定化する作用がある。このため、オーステナイトからフェライトへの変態温度が低下し、熱間圧延の仕上げ温度を低くすることができるので、フェライト結晶粒の微細化が促進される。また、Cはフェライト変態の進行に伴ってオーステナイト中に濃縮し、オーステナイトを安定化するとともに鋼板を強化する作用も有する。
Siは、フェライトを安定化し、ポリゴナルフェライトの生成を促進してCの未変態オーステナイト中への濃化を助長する作用、更には、セメンタイトの析出を遅らせる作用を通じて、オーステナイトが未変態のままで残る量、つまり、残留オーステナイトの量を多くする。Siには、ポリゴナルフェライトを固溶強化して鋼板強度を高める作用もある。こうした効果を確実に得るには、Siは0.05%以上の含有量とすることが好ましい。
Mnは、強度を高める作用を有する。また、高温でのオーステナイトを安定化してオーステナイトからフェライトへの変態温度を低下させるので、熱延の仕上げ温度を低くすることができ、このため、フェライト結晶粒の微細化が促進される。
Alは、本発明において特に重要な元素である。すなわち、AlはSiと同様に、フェライトを安定化し、ポリゴナルフェライトの生成を促進してCの未変態オーステナイト中への濃化を助長する作用、更には、セメンタイトの析出を遅らせる作用を通じて、オーステナイトが未変態のままで残る量、つまり、残留オーステナイトの量を多くする。しかも、その作用は同じ質量割合でSiを含有させる場合よりも顕著である。Alには、ポリゴナルフェライトの均一で微細な生成を促進し、穴拡げ性を高める作用もある。
SiとAlの含有量は、上述のSiが0.5%未満で、且つ、Alが0.1〜2.0%であることに加えて、両元素の含有量の和が0.5〜2.0%を満たすようにする必要がある。
Nb、Ti及びVは、いずれもフェライト地に炭窒化物として析出し、鋼板の強度を高める作用を有する。上記の析出物には、オーステナイトやフェライトの粗大化を抑制して、結晶粒の微細化を促進する作用がある。こうした効果を確実に得るには、少なくともいずれかを0.005%以上含有させることが好ましい。
Ca、Zr及びREMは、いずれも介在物の形状を調整して冷間加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、0.0002%以上のCa、0.002%以上のZr及び0.002%以上のREMのうちの少なくとも1種を含有させることが好ましい。
Pは靱性や延性に悪影響を及ぼすため、その含有量は0.05%以下に抑えるのが望ましい。なお、ポリゴナルフェライトを一層均一に分散させるために、Pの含有量は0.010%以下とすることがより一層好ましい。
Sは硫化物系介在物を形成して加工性を低下させるため、その含有量は0.05%以下に抑えるのが望ましい。なお、一段と優れた加工性を確保するために、Sの含有量は0.003%以下とすることがより一層好ましい。
本発明の高張力熱延鋼板は、その組織を、体積割合で5%以上のオーステナイトと60%以上のポリゴナルフェライトを含有し、更に、前記オーステナイトの平均結晶粒径が2.0μm以下、前記ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が1.0μmを超えて3.0μmまでのものとする必要がある。
本発明の高張力熱延鋼板は、上記(B)項で述べた組織におけるオーステナイト中のC含有量が0.7〜2.0%のものでなければならない。
前記(A)項に記載の化学組成、(B)項に記載の組織及び(C)項に記載のオーステナイト中のC含有量を有する(1)の発明〜(4)の発明に係る高張力熱延鋼板は、例えば、前記(A)項に記載の化学組成を有する「鋼塊又は鋼片を熱間圧延してAr3点以上の温度で熱間での圧延を完了した後、1次冷却を行って0.4秒以内に720℃まで冷却し、更に、その1次冷却を720〜550℃の温度域の温度T1℃で停止し、次いで、2次冷却によってT1℃から500〜300℃の温度域の温度T2℃でまでを1〜30秒で冷却してT2〜300℃の温度域で巻き取る」ことを特徴とする前記(5)の発明によって比較的容易に製造することができる。
熱間での圧延は、圧延後にオーステナイトからフェライトへ変態させるためにその完了温度をAr3点以上とするのがよい。圧延によってオーステナイトに導入された加工歪みの蓄積効果が大きくなって結晶粒の微細化が促進されるので、上記熱間圧延の完了温度はAr3点に近いほど好ましい。なお、被圧延材である鋼塊又は鋼片の「Si+Al」が前記(1)式を満たす場合には、Ar3点が950℃以下となり加工歪みの蓄積効果を大きくすることが容易になるので、後述する熱間圧延完了後の1次冷却処理によって、平均結晶粒径が1.0μmを超えて2μmまでの微細なポリゴナルフェライト粒を容易に得ることができる。
(ロ)鋳造後の冷塊をAc3点以上の温度域まで再加熱した鋼塊又は熱間加工後の冷片をAc3点以上の温度域まで再加熱した鋼片、
(ハ)冷間加工された冷片をAc3点以上の温度域まで再加熱した鋼片。
熱間での圧延を完了した後、オーステナイトに導入された加工歪みを解放することなく、これを駆動力としてオーステナイトからフェライトへ変態させ、微細なフェライト粒組織を生成させるために、先ず、熱間圧延を完了した後、1次冷却を行って0.4秒以内に720℃まで冷却し、更に、その1次冷却を720〜550℃の温度域の温度T1℃で停止するのがよい。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.05〜0.30%、Si:0.5%未満、Mn:0.5〜3.0%及びAl:0.1〜2.0%を含有するとともにSiとAlの含有量の和が0.5〜2.0%を満たし、残部はFe及び不純物の化学組成で、組織中に体積割合で5%以上のオーステナイトと60%以上のポリゴナルフェライトを含有し、更に、前記オーステナイトの平均結晶粒径が2.0μm以下、前記ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が1.0μmを超えて3.0μmまでで、しかも、前記オーステナイト中のC含有量が質量%で、0.7〜2.0%であることを特徴とする高張力熱延鋼板。
- SiとAlの含有量の和が下記(1)式を満たす請求項1に記載の高張力熱延鋼板。
0.5≦Si+Al≦(13×C+Mn+10)/10・・・(1)
但し、(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。 - Feの一部に代えて、質量%で、Nb:0.005〜0.10%、Ti:0.005〜0.20%及びV:0.005〜0.20%のうちの1種以上を含有する請求項1又は2に記載の高張力熱延鋼板。
- Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.0002〜0.01%、Zr:0.002〜0.10%及びREM(希土類元素):0.002〜0.10%のうちの1種以上を含有する請求項1から3までのいずれかに記載の高張力熱延鋼板。
- 請求項1から4までのいずれかに記載の化学組成を有する高張力熱延鋼板の製造方法であって、前記化学組成の鋼塊又は鋼片を熱間圧延してAr3点以上の温度で熱間での圧延を完了した後、1次冷却を行って0.4秒以内に720℃まで冷却し、更に、その1次冷却を720〜550℃の温度域の温度T1℃で停止し、次いで、2次冷却によってT1℃から500℃までを1〜30秒で冷却し、更に、その2次冷却を500〜300℃の温度域の温度T2℃まで行った後T2〜300℃の温度域で巻き取ることを特徴とする高張力熱延鋼板の製造方法。
- 1次冷却が720℃まで0.2秒以内に冷却するものである請求項5に記載の高張力熱延鋼板の製造方法。
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