JP5482204B2 - 高強度熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
0.05≦C*≦0.09・・・(1)
0.03≦Ti*≦0.10・・・(2)
ただし、C*=[C]-0.55×Ti*、Ti*=[Ti]-48×[N]/14、[M]は元素Mの含有量(質量%)を表す。
C:0.060〜0.150%
Cは、ベイナイト相の生成を促進したり、フェライト相中に微細なTiの炭化物を形成して高強度化に寄与する元素である。590MPa以上のTSを得るためにはC量を0.060%以上とする必要がある。一方、C量が0.150%を超えるとElやλが低下するのみならず、靱性も劣化する。したがって、C量は0.060〜0.150%とする。
Si量が0.1%を超えるとAr3変態点が上昇し過ぎるため、熱間圧延時に仕上温度、すなわち(Ar3変態点+100℃)以上の確保が困難になり、鋼板内においてTSの不均一を引き起こす。また、Si量が増加すると靱性や耐疲労特性の劣化にもつながる。したがって、Si量は0.1%以下、好ましくは0.05%以下とする。
Mnは、高強度化に有効であるとともに、Ar3変態点を下げ、フェライト粒を微細化させて伸び特性などの延性を向上させる効果を有する。こうした効果を得るにはMn量を0.8%以上とする必要がある。一方、Mn量が1.8%を超えると延性が低下したり、Tiの炭化物の析出が不安定になって鋼板内におけるTSの不均一を増長させる。したがって、Mn量は0.8〜1.8%、好ましくは1.0〜1.8%、より好ましくは1.2〜1.8%とする。
P量が0.030%を超えると粒界への偏析が顕著になり、靱性や溶接性の劣化を招く。したがって、P量は0.030%以下とするが、極力低減することが好ましい。
Sは、MnやTiと硫化物を形成し、伸びフランジ性を低下させる。したがって、S量は0.005%以下とするが、極力低減することが好ましい。
Alは、鋼の脱酸剤として添加され、その清浄度を向上させるのに有効な元素である。こうした効果を得るにはAl量を0.005%以上にする必要がある。一方、Al量が0.1%を超えると表面欠陥が生じやすくなるとともに、コスト増を招く。したがって、Al量は0.005〜0.1%とする。
Nは、Tiとの親和力が強い元素である。そのため、N量が0.005%を超えると炭化物を形成し高強度化に寄与するTi量を確保するために多量のTiを添加する必要があり、コスト増を招く。したがって、N量は0.005%以下とするが、極力低減することが好ましい。
Tiは、本発明における重要な元素であり、熱間圧延後の一次冷却に続く空冷時にフェライト相中に粒径が20nm未満の微細なTiCやTi4C2S2などの炭化物として析出し、高強度化に寄与する。また、これらの炭化物によりフェライト相が高強度化されるため、フェライト相と第二相のビッカース硬度差の絶対値を小さくできる。こうした効果を得るにはTi量を0.032%以上とする必要がある。一方、Ti量が0.120%を超えるとスラブ凝固時に析出するTiの炭化物が粗大化するため、熱間圧延に先立つスラブ加熱時にTiの炭化物を溶解しにくくなり、熱間圧延後に高強度化に寄与する微細なTiの炭化物の析出量を確保できなくなったり、炭化物の不均一な析出を引き起こし、鋼板内におけるTSの均一化を阻害する。したがって、Ti量は0.032〜0.120%とする。
590〜880MPaのTSと優れた伸び特性や伸びフランジ性を両立させるには、フェライト相と、ベイナイト相を主体とする第二相とからなるミクロ組織にすることが効果的である。これは、延性に富んだフェライト相中にマルテンサイト相ほどは硬質でないベイナイト相を混在させて高強度化を図るとともに、フェライト相と第二相との硬度差の絶対値を小さくして両相の界面における応力集中を極力緩和し、伸び特性や伸びフランジ性を向上させようという技術思想に基づいている。
なお、炭化物の析出状態とともにベイナイト相に濃化する炭素量によってはフェライト相の方が第二相よりも硬質になる場合もあるので、硬度差の絶対値を用いている。
スラブの加熱温度:1200〜1300℃
熱間圧延後フェライト相中に微細なTiの炭化物を析出させるには熱間圧延前にスラブ中に析出している粗大なTiの炭化物を溶解させる必要がある。それにはスラブを1200℃以上に加熱する必要がある。一方、スラブを1300℃を超えて加熱するとスケールの生成が増大し、歩留まりの低下を招く。したがって、スラブの加熱温度は1200〜1300℃とする。
熱間圧延の仕上温度によって圧延直後のオーステナイト粒径や蓄積するひずみエネルギーが変化し、フェライト変態挙動やTiの炭化物の析出挙動に影響を及ぼす。フェライト相の面積率およびそのばらつきを上記のように制御するとともに、フェライト相中に微細なTiの炭化物を析出させるには、フェライト変態を急激に進行させないようにすることが重要であるが、それには圧延直後のオーステナイト相を粗粒かつ蓄積ひずみエネルギーが小さい状態にする必要がある。このためには、仕上温度をAr3変態点に対して高温とする必要があり、具体的には(Ar3変態点+100℃)以上とする必要がある。なお、ここでAr3変態点は、変態点測定装置を用い、例えば1200℃に10min加熱した後、1℃/秒の冷却速度で冷却する条件により求めればよい。仕上温度が(Ar3変態点+100℃)未満だとひずみエネルギーが蓄積した未再結晶オーステナイト相や微細なオーステナイト粒が増加し、フェライト変態やTiの炭化物の析出が急激に進行してフェライト相の面積率およびそのばらつきやTiの炭化物の析出を制御することが困難になり、伸び特性や伸びフランジ性の低下や鋼板内におけるTSの不均一を引き起こす。
熱間圧延後、一次冷却開始までに2秒を超える時間放置すると粗大なフェライト粒が生成したり、粗大なTiの炭化物が形成させるため、高強度化や伸びフランジ性の向上を妨げるとともに、鋼板内におけるTSの不均一を増長させる。そのため、圧延後2秒以内に一次冷却を開始する必要がある。また、同様の理由で一次冷却の平均冷却速度は25℃/秒以上とする。
空冷時間が5秒未満ではフェライト相が十分に生成せず、65%以上の面積率が確保できなくなるとともに、微細なTiの炭化物の密度が低くなる。一方、空冷時間が60秒を超えるとフェライト粒やTiの炭化物の粗大化を招き、フェライト相の高強度化が困難になる。したがって、空冷時間は5〜60秒間とする。
熱間圧延後に一次冷却と空冷の組み合わせで得られるフェライト相の面積率65〜80%とフェライト相中の微細なTiの炭化物の析出状態を維持するために、空冷後巻取りまでは25℃/秒以上の平均冷却速度で二次冷却する必要がある。
巻取温度が400℃未満では硬質なマルテンサイト相が多量に生成し、また、550℃を超えるとパーライト相が多量に生成して、伸び特性や伸びフランジ性の大きな低下を招く。したがって、巻取温度は400〜550℃とする。
Claims (2)
- 質量%で、C:0.060〜0.150%、Si:0.1%以下、Mn:0.8〜1.8%、P:0.030%以下、S:0.005%以下、Al:0.005〜0.1%、N:0.005%以下、Ti:0.032〜0.120%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、下記の式(1)および式(2)を満足する成分組成を有し、フェライト相と、ベイナイト相を含む第二相とからなり、組織全体に占める前記フェライト相の面積率が65〜80%で、組織全体に占める前記フェライト相と前記ベイナイト相の合計の面積率が95%以上であり、前記フェライト相の面積率のばらつきΔSFが2%以下で、前記フェライト相と前記第二相のビッカース硬度差の絶対値|ΔHv|が150以下であるミクロ組織を有することを特徴とする高強度熱延鋼板;
0.05≦C*≦0.09・・・(1)
0.03≦Ti*≦0.10・・・(2)
ただし、C*=[C]-0.55×Ti*、Ti*=[Ti]-48×[N]/14、[M]は元素Mの含有量(質量%)を表す。 - 請求項1に記載の成分組成を有する鋼スラブを、1200〜1300℃の加熱温度で加熱し、(Ar3変態点+100℃)以上の仕上温度で熱間圧延後、2秒以内に25℃/秒以上の平均冷却速度で600〜720℃の冷却停止温度まで一次冷却し、引き続き5〜60秒間空冷後、25℃/秒以上の平均冷却速度で二次冷却し、400〜550℃の巻取温度で巻取り、フェライト相と、ベイナイト相を含む第二相とからなり、組織全体に占める前記フェライト相の面積率が65〜80%で、組織全体に占める前記フェライト相と前記ベイナイト相の合計の面積率が95%以上であり、前記フェライト相の面積率のばらつきΔSFが2%以下で、前記フェライト相と前記第二相のビッカース硬度差の絶対値|ΔHv|が150以下であるミクロ組織とすることを特徴とする高強度熱延鋼板の製造方法。
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