JP7666761B1 - High strength steel plate and method for manufacturing same - Google Patents
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Abstract
引張強さが980MPa以上であり、かつ延性、疲労強度、打抜き性に優れた高強度鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
所定の成分組成を有し、面積率で85%以上の上部ベイナイトと粒状ベイナイトからなるベイナイト相を主相とし、フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相を含む硬質第2相の面積率が15%未満であり、ベイナイト相の内、上部ベイナイトの面積率に対する粒状ベイナイトの面積率が5%以上40%以下であり、板厚1/2位置の硬度Hv1と、板厚の1/4位置の硬度Hv2の差|Hv1―Hv2|が0.3TSに対して30%以下であり、上部ベイナイト相の平均結晶粒径が7μm以下であることを特徴とする、高強度鋼板。
The object of the present invention is to provide a high-strength steel plate having a tensile strength of 980 MPa or more and excellent ductility, fatigue strength and punchability, and a method for manufacturing the same.
1. A high-strength steel plate having a predetermined chemical composition, characterized in that a bainite phase consisting of upper bainite and granular bainite in an area ratio of 85% or more is a main phase, the area ratio of a hard second phase containing fresh martensite and/or a retained austenite phase is less than 15%, the area ratio of granular bainite relative to the area ratio of upper bainite in the bainite phase is 5% or more and 40% or less, the difference |Hv1-Hv2| between a hardness Hv1 at 1/2 the plate thickness position and a hardness Hv2 at 1/4 the plate thickness position is 30% or less for 0.3TS, and the upper bainite phase has an average crystal grain size of 7 μm or less.
Description
本発明は自動車用部材として好適な、特に強度と延性に加え、耐疲労特性と打抜き性が向上された高強度鋼板(特に、熱延鋼板)と、その製造方法に関する。 The present invention relates to a high-strength steel sheet (particularly a hot-rolled steel sheet) suitable for use as an automotive component, which has improved fatigue resistance and punchability in addition to strength and ductility, and a method for manufacturing the same.
近年、地球環境保全の観点から、世界的な枠組みでCO2排出量の削減が求められている。特に自動車の燃費向上は強く要望されており、自動車車体の軽量化が指向されている。自動車部材の素材となる鋼板の強度を高めて薄肉化することは、自動車車体の強度を低下させることなく軽量化することに有効な手段の一つである。特に引張強さが980MPa以上の鋼板は、薄肉化を通じて自動車燃費を飛躍的に向上させる素材として期待されている。 In recent years, from the viewpoint of protecting the global environment, there has been a demand for a reduction in CO2 emissions on a global framework. In particular, there is a strong demand for improved fuel efficiency in automobiles, and there is a trend toward reducing the weight of automobile bodies. Increasing the strength of steel plates, which are the raw material for automobile parts, and reducing their thickness is one effective means of reducing the weight of automobile bodies without decreasing their strength. In particular, steel plates with a tensile strength of 980 MPa or more are expected to be a material that dramatically improves automobile fuel efficiency through thinner thickness.
一方で、鋼板の引張強度を高めると延性が低下するため、該鋼板のプレス成形性が悪化する。自動車部品、特にサスペンション部品などの足回り部品は剛性確保のために複雑な形状とする必要があるため、自動車部品の素材には高いプレス成形性、とりわけ優れた延性が要求される。On the other hand, increasing the tensile strength of steel sheet reduces its ductility, which deteriorates its press formability. Automobile parts, particularly suspension parts and other undercarriage parts, need to be made into complex shapes to ensure rigidity, so materials for these parts require high press formability, and in particular excellent ductility.
さらに、自動車部品の薄肉化に伴って、低下する耐久性を確保するために、鋼板の疲労強度を向上させる必要がある。自動車部品、特にサスペンション部品などの足回り部品は、タイヤから繰り返し荷重を受けるため、疲労強度が低いと、走行距離が長くなるにつれて、設計上想定していた部品耐久性を下回る可能性がある。しかしながら、一般的に鋼板の強度を高めても疲労強度は必ずしも上がらず、加えて材料を高強度化したことにより、打抜き端面に凹凸を伴う欠陥が発生しやすくなり、この欠陥を起点として亀裂が発生し、耐疲労特性の劣化につながる。 Furthermore, in order to ensure durability, which decreases as automotive parts become thinner, it is necessary to improve the fatigue strength of steel plates. Automotive parts, particularly suspension parts and other undercarriage parts, are subjected to repeated loads from tires, so if fatigue strength is low, the durability of the parts may fall short of what was expected in the design as the driving distance increases. However, generally speaking, increasing the strength of steel plates does not necessarily increase fatigue strength, and in addition, increasing the strength of materials makes it easier for defects with unevenness to occur on the punched end surface, which then initiates cracks, leading to a deterioration in fatigue resistance.
このように、引張強さを980MPa以上にまで高強度化した鋼板では、優れた延性とともに優れた疲労強度と優れた打抜き性が求められている。これまでにも、鋼板の引張強さを高めつつ疲労強度と打抜き性を向上させるために、種々の検討がなされている(特許文献1~3)。Thus, in steel sheets with a tensile strength of 980 MPa or more, excellent fatigue strength and punchability are required in addition to excellent ductility. Various studies have been conducted to improve the fatigue strength and punchability while increasing the tensile strength of steel sheets (Patent Documents 1 to 3).
特許文献1には、熱間圧延の製造条件を制御し、主相をフェライトとし、介在物の形状および分散形態を制御することで、成形性、および耐疲労特性に優れた高強度熱延鋼板に関する技術が開示されている。Patent Document 1 discloses technology relating to high-strength hot-rolled steel sheet with excellent formability and fatigue resistance by controlling the manufacturing conditions of hot rolling, making the main phase ferrite, and controlling the shape and dispersion form of inclusions.
特許文献2には、板厚中央部のマルテンサイトの形状、および硬度を制御することで、耐打抜き疲労特性と加工性に優れた高強度熱延鋼板に関する技術が開示されている。Patent Document 2 discloses technology relating to high-strength hot-rolled steel sheet that has excellent punching fatigue resistance and workability by controlling the shape and hardness of martensite in the center of the sheet thickness.
特許文献3には、熱間圧延の製造条件を制御し、主相をベイナイトとし、硬質第2相の形状および分散形態に加え、析出物の量を制御することで、穴広げ性と打抜き性に優れた高強度熱延鋼板に関する技術が開示されている。Patent Document 3 discloses technology relating to a high-strength hot-rolled steel sheet with excellent hole expandability and punchability, which is achieved by controlling the manufacturing conditions of the hot rolling, making the main phase bainite, and controlling the shape and dispersion form of the hard second phase as well as the amount of precipitates.
しかし、特許文献1~3に記載されているような従来技術には、以下に述べる問題があった。However, the conventional techniques described in Patent Documents 1 to 3 had the following problems.
特許文献1、2に記載の技術では980MPa以上の引張強さを得られていない。The technologies described in Patent Documents 1 and 2 do not achieve a tensile strength of 980 MPa or more.
特許文献3に記載の技術では、980MPa以上の引張強さと、優れた疲労強度および優れた打抜き性を有する熱延鋼板が得られている。特許文献3に記載の技術では、980MPa以上の引張強さと、優れた打抜き性、および優れた穴広げ性を有する熱延鋼板が得られている。しかしながら、本願の課題としている疲労強度については述べられておらず、必ずしも良好な疲労強度が得られているとは限らない。 The technology described in Patent Document 3 provides a hot-rolled steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more, excellent fatigue strength, and excellent punchability. The technology described in Patent Document 3 provides a hot-rolled steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more, excellent punchability, and excellent hole expandability. However, there is no mention of the fatigue strength that is the subject of this application, and it is not necessarily the case that good fatigue strength is obtained.
このように、従来技術では、引張強さが980MPa以上であり、かつ延性、疲労強度、打抜き性に優れた高強度熱延鋼板を製造する技術は確立されていない。As such, conventional technology does not have established technology for producing high-strength hot-rolled steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more and excellent ductility, fatigue strength, and punchability.
そこで、本発明は、引張強さが980MPa以上であり、かつ延性、疲労強度、打抜き性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。Therefore, the present invention aims to provide a high-strength hot-rolled steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more and excellent ductility, fatigue strength and punchability, and a manufacturing method thereof.
なお、本発明において、優れた延性とは、6.0%以上の一様伸びを有することを意味する。また、優れた疲労強度とは、応力比が-1の平面曲げ試験において、引張強さに対する2×106回の平面曲げ疲労強度の比(疲労限度比)が0.50以上であることを意味する。また、優れた打抜き性とは、10mmφのポンチを用いて、クリアランス範囲10~20%の内、10%と20%を含む3つ以上のクリアランスで打抜き加工し、各打抜き穴端面に割れ、欠け、脆性破面、2次せん断面が無いことを意味する。 In the present invention, excellent ductility means that the steel has a uniform elongation of 6.0% or more. Excellent fatigue strength means that the ratio of plane bending fatigue strength at 2×10 6 times to the tensile strength (fatigue limit ratio) is 0.50 or more in a plane bending test with a stress ratio of -1. Excellent punchability means that when punched with a 10 mmφ punch at three or more clearances including 10% and 20% within a clearance range of 10 to 20%, there are no cracks, chips, brittle fracture surfaces, or secondary shear surfaces on the end surfaces of each punched hole.
発明者らは、上記目的を達成するために、引張強さ980MPa以上を確保しつつ、熱延鋼板の延性、疲労強度および打抜き性を向上させるべく鋭意検討した。その結果、主相をベイナイトとして、Bs点付近で生成される軟質な粒状ベイナイトと上部ベイナイトの面積率を一定範囲に制御し、さらに硬質第2相であるフレッシュマルテンサイトや残留オーステナイト相を15%未満とした。また、板厚1/2位置の硬度Hv1と、板厚の1/4位置の硬度Hv2の差|Hv1―Hv2|が0.3TS(MPa)に対して30%以下とすることにより偏析を低減した。さらに、上部ベイナイトの平均結晶粒径を7μm以下とした。これらにより、引張強さ980MPa以上を確保しつつ、優れた延性、疲労強度、および打抜き性を有する鋼板が得られることを知見した。In order to achieve the above object, the inventors have conducted intensive research to improve the ductility, fatigue strength, and punchability of hot-rolled steel sheets while maintaining a tensile strength of 980 MPa or more. As a result, the main phase is bainite, and the area ratio of soft granular bainite and upper bainite generated near the Bs point is controlled within a certain range, and the hard second phase, fresh martensite and retained austenite phase, is set to less than 15%. In addition, segregation is reduced by setting the difference |Hv1-Hv2| between the hardness Hv1 at 1/2 the sheet thickness position and the hardness Hv2 at 1/4 the sheet thickness position to 30% or less for 0.3TS (MPa). Furthermore, the average crystal grain size of the upper bainite is set to 7 μm or less. It has been found that these make it possible to obtain a steel sheet having excellent ductility, fatigue strength, and punchability while maintaining a tensile strength of 980 MPa or more.
なお、ここで上部ベイナイト相は、ラス状ベイニティックフェライトの集合体である。具体的には、ラス状ベイニティックフェライト間にFe系炭化物および/または残留オーステナイト相を有する組織を意味する。Here, the upper bainite phase is an aggregate of lath-shaped bainitic ferrite. Specifically, it means a structure having Fe-based carbides and/or retained austenite phase between lath-shaped bainitic ferrite.
ラス状ベイニティックフェライトは、パーライト中のラメラ状(層状)フェライトやポリゴナルフェライトと異なり、形状がラス状でかつ内部に比較的高い転位密度を有するため、両者はSEM(走査電子顕微鏡)やTEM(透過電子顕微鏡)を用いて区別可能である。 Lathyrus bainitic ferrite differs from lamellar (layered) ferrite and polygonal ferrite in pearlite in that it has a lathyrus shape and a relatively high dislocation density internally, making the two distinct from each other using a scanning electron microscope (SEM) or transmission electron microscope (TEM).
なお、ラス間に残留オーステナイト相を有する場合は、ラス状ベイニティックフェライト部のみを上部ベイナイトとみなし、残留オーステナイト相とは区別する。フレッシュマルテンサイトとは、Fe系炭化物を有しないマルテンサイトである。In addition, when there is a residual austenite phase between the laths, only the lath-shaped bainitic ferrite portion is considered as upper bainite and is distinguished from the residual austenite phase. Fresh martensite is martensite that does not contain Fe-based carbides.
また、粒状ベイナイトは粒状ベイニティックフェライトから構成され、粒状ベイニティックフェライト間にFe系炭化物および/または残留オーステナイト相を有する組織を意味する。また、アスペクト比は2以下であり、<軸方向>-回転角の関係が、<15 16 18>-60°、<6 15 15>-56°、<6 7 7>-50°、<1 0 1>-60°、<1 2 2>-17°の方位関係を有しない粒界を持つ粒とする。該結晶方位は、電子線反射回折(Electron Backscatter Diffraction Patterns:EBSD)法を用い求められる。フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相は鮮明度(IQ値)が低い。旧オーステナイト粒はアスペクト比が大きく、結晶粒が大きいため、本検討ではアスペクト比が2以上で、10μm以上の結晶粒を旧オーステナイト粒とみなした。したがって、15°以上の方位差を持つ結晶粒より、上部ベイナイト粒を除外し、残った結晶粒の内、IQ値が高く、10μm以下のアスペクト比が2以下である結晶粒を粒状ベイナイトと判断した。 Granular bainite is composed of granular bainitic ferrite and means a structure having Fe-based carbides and/or residual austenite phase between the granular bainitic ferrite. The aspect ratio is 2 or less, and the grains have grain boundaries that do not have the orientation relationship of <axial direction>-rotation angle of <15 16 18>-60°, <6 15 15>-56°, <6 7 7>-50°, <1 0 1>-60°, <1 2 2>-17°. The crystal orientation is determined using the Electron Backscatter Diffraction Patterns (EBSD) method. Fresh martensite and/or residual austenite phase have low clarity (IQ value). Prior austenite grains have a large aspect ratio and large crystal grains, so in this study, crystal grains with an aspect ratio of 2 or more and a size of 10 μm or more were considered to be prior austenite grains. Therefore, upper bainite grains were excluded from crystal grains with an orientation difference of 15° or more, and of the remaining crystal grains, crystal grains with a high IQ value and an aspect ratio of 2 or less for 10 μm or less were determined to be granular bainite.
また、フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相は、上部ベイナイト相、下部ベイナイトおよび/または焼戻しマルテンサイト相、並びに、ポリゴナルフェライト相と比較して、SEM像のコントラストが明るい。このため、フレッシュマルテンサイト相および/または残留オーステナイト相は、SEMを用いてこれらの組織と区別できる。In addition, the fresh martensite and/or retained austenite phase has brighter contrast in the SEM image than the upper bainite phase, the lower bainite and/or tempered martensite phase, and the polygonal ferrite phase. Therefore, the fresh martensite phase and/or retained austenite phase can be distinguished from these structures using SEM.
フレッシュマルテンサイト相と残留オーステナイト相とは、SEMでは同様のコントラストを有するが、電子線反射回折法を用いることで、互いに区別できる。 The fresh martensite and retained austenite phases have similar contrast in SEM, but can be distinguished from each other using electron beam reflection diffraction techniques.
本発明は、以上の知見をもとに、さらに検討を加えてなされたものであり、以下を要旨とする。
[1]質量%で、C:0.04~0.18%、Si:0.1~2.5%、Mn:1.0~3.0%、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.010~1.0%、およびN:0.01%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、ミクロ組織は、面積率で85%以上の上部ベイナイトと粒状ベイナイトからなるベイナイト相を主相とし、フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相を含む硬質第2相の面積率が15%未満であり、ベイナイト相の内、上部ベイナイトの面積率に対する粒状ベイナイトの面積率が5%以上40%以下であり、板厚1/2位置の硬度Hv1と、板厚の1/4位置の硬度Hv2の差|Hv1-Hv2|が0.3TSに対して30%以下であり、上部ベイナイト相の平均結晶粒径が7μm以下である、高強度鋼板。
[2]前記成分組成に加えてさらに、a~eのうち、一つ以上の群を質量%で含む、[1]に記載の高強度鋼板。a群:V:0.005~0.5%、Ti:0.005~0.2%、およびNb:0.005~0.1%、のうちから選ばれる1種または2種以上、b群:Cu:0.005~0.5%、Ni:0.005~0.5%、Cr:0.005~1.0%、およびMo:0.005~0.5%のうちから選ばれる1種又は2種以上、c群:B:0.0002~0.005%、d群:Sb:0.001~0.1%、およびSn:0.001~0.1%のうちから選ばれる1種または2種、e群:Ca:0.0001~0.005%、Mg:0.0001~0.005%、およびREM:0.0001~0.005%、のうちから選ばれる1種または2種以上。
[3][1]または[2]に記載の高強度鋼板の製造方法であって、前記成分組成を有する溶解鋼材を、誘導電磁攪拌装置により鋳型に対して水平面内で10cm/s以上の旋回速度で旋回させながら鋳造し、得られた鋼素材を1150℃以上に加熱し、加熱後の鋼素材を粗圧延して鋼板とし、前記鋼板を、仕上げ圧延終了温度:(RC-50)℃以上(RC+100)℃以下の条件で仕上げ圧延し、前記仕上げ圧延後の鋼板を仕上げ圧延終了から冷却開始までの時間:2.0s以内、Bsまでの表面での平均冷却速度:30℃/s以上、(Bs-100)℃以上Bs℃以下の温度での滞留時間:3.0s以上10.0s以下、冷却停止温度:(Bs-250)℃以上、(Bs-100)℃以下の条件で冷却し、冷却後の鋼板を、巻取温度:(Bs-250)℃以上、(Bs-100)℃以下の条件で巻取り、1℃/s以下の平均冷却速度で(Bs-400)℃以下まで冷却する、高強度鋼板の製造方法。なお、RC、Bsは、下記(1)、(2)式でそれぞれ定義される。
RC(℃)=750+120×C+100×N+10×Mn+250×Ti+5000×B+10×Cr+50×Mo+750×Nb+150×V…(1)
Bs(℃)=830-270×C-90×Mn-70×Cr-37×Ni-83×Mo-20×Cu…(2)
ここで、上記(1)、(2)式における各元素記号は各元素の含有量(質量%)を表し、含有しない場合には0とする。
The present invention was made based on the above findings and further studies, and is summarized as follows.
[1] A steel sheet having a composition, by mass%, of C: 0.04-0.18%, Si: 0.1-2.5%, Mn: 1.0-3.0%, P: 0.1% or less, S: 0.01% or less, Al: 0.010-1.0%, and N: 0.01% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities. The microstructure has a bainite phase consisting of upper bainite and granular bainite at an area ratio of 85% or more as the main phase, and fresh martensitic a hard second phase including a bainite phase and/or a retained austenite phase having an area ratio of less than 15%, an area ratio of granular bainite relative to the area ratio of upper bainite in the bainite phase being 5% or more and 40% or less, a difference |Hv1-Hv2| between a hardness Hv1 at a position 1/2 of the plate thickness and a hardness Hv2 at a position 1/4 of the plate thickness being 30% or less for 0.3TS, and an average crystal grain size of the upper bainite phase being 7 μm or less.
[2] The high-strength steel plate according to [1], further comprising, in addition to the above-mentioned composition, one or more of groups a to e in mass %, Group a: one or more selected from V: 0.005-0.5%, Ti: 0.005-0.2%, and Nb: 0.005-0.1%, Group b: one or more selected from Cu: 0.005-0.5%, Ni: 0.005-0.5%, Cr: 0.005-1.0%, and Mo: 0.005-0.5%, Group c: B: 0.0002-0.005%, group d: Sb: 0.001-0.1%, and Sn: 0.001-0.1%, one or two selected from group e: Ca: 0.0001-0.005%, Mg: 0.0001-0.005%, and REM: 0.0001-0.005%, one or two or more selected from group e.
[3] A method for producing a high-strength steel plate according to [1] or [2], comprising the steps of: casting a molten steel material having the above-mentioned composition while rotating it in a horizontal plane relative to a mold at a rotation speed of 10 cm/s or more by an induction electromagnetic stirrer; heating the obtained steel material to 1150°C or more; rough rolling the heated steel material to obtain a steel plate; finish rolling the steel plate under a finish rolling end temperature condition of (RC-50)°C or more and (RC+100)°C or less; and cooling the steel plate after the finish rolling from the end of the finish rolling. A method for producing a high strength steel sheet, comprising cooling under the conditions of: time to start: 2.0 s or less, average cooling rate on the surface to Bs: 30°C/s or more, residence time at a temperature of (Bs-100)°C or more and Bs°C or less: 3.0 s or more and 10.0 s or less, cooling stop temperature: (Bs-250)°C or more and (Bs-100)°C or less, coiling the cooled steel sheet under the conditions of a coiling temperature: (Bs-250)°C or more and (Bs-100)°C or less, and cooling to (Bs-400)°C or less at an average cooling rate of 1°C/s or less. Note that RC and Bs are defined by the following formulas (1) and (2), respectively.
RC (℃) = 750 + 120 x C + 100 x N + 10 x Mn + 250 x Ti + 5000 x B + 10 x Cr + 50 x Mo + 750 x Nb + 150 x V... (1)
Bs (°C) = 830-270 x C-90 x Mn-70 x Cr-37 x Ni-83 x Mo-20 x Cu... (2)
Here, each element symbol in the above formulas (1) and (2) represents the content (mass %) of each element, and when no element is contained, it is set to 0.
本発明によれば、引張強さが980MPa以上であり、かつ延性、疲労強度、打抜き性に優れた高強度鋼板およびその製造方法を提供できる。According to the present invention, it is possible to provide a high-strength steel plate having a tensile strength of 980 MPa or more and excellent ductility, fatigue strength, and punchability, and a manufacturing method thereof.
本発明の高強度鋼板をサスペンションなどの自動車足回り部品、構造部品、骨格部品、トラックフレーム部品に適用した場合、安全性を確保し、かつ自動車車体の軽量化ができるため、産業上格段の効果を奏する。When the high-strength steel plate of the present invention is applied to automobile undercarriage parts such as suspensions, structural parts, skeletal parts, and truck frame parts, it ensures safety and reduces the weight of the automobile body, thereby providing significant industrial benefits.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施形態の例を示すものであって、本発明は以下の実施形態に限定されない。The following describes an embodiment of the present invention. Note that the following description shows an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.
鋼板は、以下の成分組成を有する。以下の説明において、成分組成における元素の含有量の単位である「%」は特に明記しない限り「質量%」を意味する。The steel plate has the following chemical composition. In the following description, "%", which is the unit of element content in the chemical composition, means "mass %" unless otherwise specified.
<C:0.04~0.18%>
Cは、焼入れ性を向上させることによってベイナイトの生成を促進し、強度を向上させるのに有効な元素である。また、Bs点を低下させ、ベイナイトをより低温で変態させることにより、粒状ベイナイトの生成を抑制する。C含有量が0.04%未満ではこのような効果は十分得られず、980MPa以上の引張強さが得られない。このため、C含有量は、0.04%以上であり、0.05%以上が好ましく、0.06%以上がより好ましい。一方、C含有量が0.18%を超えると、フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相を含む硬質第2相が過剰に生成し、十分な疲労強度が得られない。このため、C含有量は、0.18%以下であり、0.17%以下が好ましく、0.15%以下がより好ましい。
<C: 0.04-0.18%>
C is an element effective in promoting the formation of bainite by improving hardenability and improving strength. It also suppresses the formation of granular bainite by lowering the Bs point and transforming bainite at a lower temperature. If the C content is less than 0.04%, such effects are not sufficiently obtained, and a tensile strength of 980 MPa or more cannot be obtained. For this reason, the C content is 0.04% or more, preferably 0.05% or more, and more preferably 0.06% or more. On the other hand, if the C content exceeds 0.18%, a hard second phase including fresh martensite and/or retained austenite phase is excessively formed, and sufficient fatigue strength cannot be obtained. For this reason, the C content is 0.18% or less, preferably 0.17% or less, and more preferably 0.15% or less.
<Si:0.1~2.5%>
Siは、鋼を固溶強化し、鋼の強度向上に寄与する。このため、Si含有量は、0.1%以上であり、0.3%以上が好ましく、0.5%以上がより好ましい。一方、Siはフェライト形成を促進する元素であり、Si含有量が2.5%を超えるとフェライトが形成され、疲労強度が低下する。このため、Si含有量は、2.5%以下であり、2.3%以下が好ましく、2.0%以下がより好ましい。
<Si: 0.1 to 2.5%>
Si strengthens the steel by solid solution and contributes to improving the strength of the steel. Therefore, the Si content is 0.1% or more, preferably 0.3% or more, and more preferably 0.5% or more. On the other hand, Si is an element that promotes the formation of ferrite, and if the Si content exceeds 2.5%, ferrite is formed and the fatigue strength decreases. Therefore, the Si content is 2.5% or less, preferably 2.3% or less, and more preferably 2.0% or less.
<Mn:1.0~3.0%>
Mnは、オーステナイトを安定化させる元素であり、フェライトの形成を抑制し強度を向上させるのに有効な元素である。また、Bs点を低下させ、ベイナイトをより低温で変態させることにより、粒状ベイナイトの生成を抑制する。Mn含有量が1.0%未満ではこうした効果が十分得られず、フェライトや粒状ベイナイトが生成し、980MPa以上の引張強さ、および優れた疲労強度が得られない。このため、Mn含有量は、1.0%以上であり、1.2%以上が好ましく、1.5%以上がより好ましい。一方、Mn含有量が3.0%を超えると、フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相を含む硬質第2相が増大し、十分な疲労強度が得られない。このため、Mn含有量は、3.0%以下であり、2.8%以下が好ましく、2.5%以下がより好ましい。
<Mn: 1.0 to 3.0%>
Mn is an element that stabilizes austenite and is effective in suppressing the formation of ferrite and improving strength. In addition, it lowers the Bs point and transforms bainite at a lower temperature, thereby suppressing the formation of granular bainite. If the Mn content is less than 1.0%, such effects cannot be sufficiently obtained, and ferrite and granular bainite are formed, and a tensile strength of 980 MPa or more and excellent fatigue strength cannot be obtained. For this reason, the Mn content is 1.0% or more, preferably 1.2% or more, and more preferably 1.5% or more. On the other hand, if the Mn content exceeds 3.0%, the hard second phase including fresh martensite and/or retained austenite phase increases, and sufficient fatigue strength cannot be obtained. For this reason, the Mn content is 3.0% or less, preferably 2.8% or less, and more preferably 2.5% or less.
<P:0.1%以下>
Pは、溶接性が劣化するため、その量は極力低減することが望ましい。本発明ではP含有量が0.1%まで許容できる。したがって、P含有量は0.1%以下とする。下限は特に規定しないが、P含有量が0.003%未満では精錬コストの増大を招くため、P含有量は0.003%以上が好ましく、0.005%以上がより好ましい。
<P: 0.1% or less>
Since P deteriorates weldability, it is desirable to reduce the amount as much as possible. In the present invention, a P content of up to 0.1% is permissible. Therefore, the P content is set to 0.1% or less. Although there is no particular lower limit, a P content of less than 0.003% leads to an increase in refining costs, so the P content is preferably 0.003% or more, and more preferably 0.005% or more.
<S:0.01%以下>
Sは、溶接性を劣化させるため、その量は極力低減することが好ましいが、本発明ではS含有量が0.01%まで許容できる。したがって、S含有量は0.01%以下とする。下限は特に規定しないが、S含有量が0.0001%未満では生産能率の低下を招くため、0.0001%以上が好ましく、0.0005%以上がより好ましい。
<S: 0.01% or less>
Since S deteriorates weldability, it is preferable to reduce the amount as much as possible, but in the present invention, an S content of up to 0.01% is acceptable. Therefore, the S content is set to 0.01% or less. There is no particular lower limit, but since an S content of less than 0.0001% leads to a decrease in production efficiency, it is preferable that the S content is 0.0001% or more, and more preferably 0.0005% or more.
<Al:0.010~1.0%>
Alは、脱酸剤として作用し、鋼の清浄度を向上させるのに有効な元素である。Alが少なすぎると、その効果が必ずしも十分ではない。このため、Al含有量は、0.010%以上であり、0.015%以上が好ましく、0.020%以上がより好ましい。一方、Alは、フェライト形成を促進する元素であり、Al含有率が1.0%を超えると、フェライトが生成し、疲労強度を低下させる。このため、Al含有量は、1.0%以下であり、0.8%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましい。
<Al: 0.010-1.0%>
Al acts as a deoxidizer and is an effective element for improving the cleanliness of steel. If the amount of Al is too small, the effect is not necessarily sufficient. Therefore, the Al content is 0.010% or more, preferably 0.015% or more, and more preferably 0.020% or more. On the other hand, Al is an element that promotes the formation of ferrite, and if the Al content exceeds 1.0%, ferrite is generated and the fatigue strength is reduced. Therefore, the Al content is 1.0% or less, preferably 0.8% or less, and more preferably 0.5% or less.
<N:0.01%以下>
Nは、窒化物を形成する元素と結合することにより窒化物として析出し、結晶粒の微細化に寄与する。しかし、Nは、高温でTiと結合して粗大な窒化物になりやすく、過剰な含有は、疲労強度を低下させる。このため、N含有量は、0.01%以下であり、0.008%以下が好ましく、0.006%以下がより好ましい。下限は特に規定しないが、N含有量が0.001%未満では生産能率の低下を招くため、0.001%以上が好ましい。
<N: 0.01% or less>
N combines with elements that form nitrides to precipitate as nitrides, contributing to the refinement of crystal grains. However, N is likely to combine with Ti at high temperatures to form coarse nitrides, and excessive N content reduces fatigue strength. For this reason, the N content is 0.01% or less, preferably 0.008% or less, and more preferably 0.006% or less. There is no particular lower limit, but an N content of less than 0.001% leads to a decrease in production efficiency, so 0.001% or more is preferable.
残部は、Feおよび不可避的不純物である。The balance is Fe and unavoidable impurities.
上記成分が本発明の高強度鋼板の基本の成分組成である。必要に応じて、さらに以下の元素を含有することが出来る。The above components are the basic composition of the high-strength steel plate of the present invention. If necessary, the following elements may be further contained.
V、Ti、Nbは、炭化物を形成して、析出強化により強度を向上させるのに有効な元素である。このため、V、Ti、Nbを含有する場合には、それぞれ含有量をV:0.005~0.5%、Ti:0.005~0.2%、Nb:0.005~0.1%にすることが好ましい。V、Ti、Nbの含有量がそれぞれ上記の上限を超えると、炭化物が粗大化して、打抜き性が劣化する場合がある。このため、V含有量は、好ましくは0.05%以上、より好ましくは0.1%以上とし、より好ましくは0.3%以下とする。Ti含有量は、より好ましくは0.01%以上とし、より好ましくは0.1%以下とする。Nb含有量は、より好ましくは0.01%以上とし、より好ましくは0.08%以下とする。 V, Ti, and Nb are effective elements for forming carbides and improving strength through precipitation strengthening. For this reason, when V, Ti, and Nb are contained, the respective contents are preferably V: 0.005-0.5%, Ti: 0.005-0.2%, and Nb: 0.005-0.1%. If the V, Ti, and Nb contents exceed the respective upper limits, the carbides may become coarse and the punchability may deteriorate. For this reason, the V content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more, and more preferably 0.3% or less. The Ti content is more preferably 0.01% or more, and more preferably 0.1% or less. The Nb content is more preferably 0.01% or more, and more preferably 0.08% or less.
Cr、Ni、Cu、Moは、オーステナイトを安定化させる元素であり、フェライトの形成を抑制し強度を向上させるのに有効な元素である。また、Bs点を低下させ、ベイナイトをより低温で変態させることにより、粒状ベイナイトの生成を抑制する。このため、Cr、Ni、Cu、Moを含有する場合には、それぞれ含有量をCr:0.005~1.0%、Ni:0.005~0.5%、Cu:0.005~0.5%、Mo:0.005~0.5%にすることが好ましい。Cr、Ni、Cu、Moの含有量がそれぞれ上記の上限を超えると、フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相を含む硬質第2相が過剰に生成し、本発明の鋼組織が得られなくなる場合がある。Cr含有量は、好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.3%以上とし、より好ましくは0.8%以下とする。Ni含有量は、好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.05%以上とし、より好ましくは0.3%以下とする。Cu含有量は、好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.05%以上とし、より好ましくは0.3%以下とする。Mo含有量は、好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.05%以上とし、より好ましくは0.3%以下とする。 Cr, Ni, Cu, and Mo are elements that stabilize austenite and are effective in suppressing the formation of ferrite and improving strength. In addition, by lowering the Bs point and transforming bainite at a lower temperature, the formation of granular bainite is suppressed. For this reason, when Cr, Ni, Cu, and Mo are contained, the respective contents are preferably Cr: 0.005-1.0%, Ni: 0.005-0.5%, Cu: 0.005-0.5%, and Mo: 0.005-0.5%. If the contents of Cr, Ni, Cu, and Mo exceed the respective upper limits, a hard second phase containing fresh martensite and/or a retained austenite phase may be excessively formed, and the steel structure of the present invention may not be obtained. The Cr content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.3% or more, and more preferably 0.8% or less. The Ni content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more, and more preferably 0.3% or less. The Cu content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more, and more preferably 0.3% or less. The Mo content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more, and more preferably 0.3% or less.
Bを含有する場合には、0.0002~0.005%にすることが好ましい。Bは、オーステナイト粒界に偏析し、フェライトの生成を抑制することで、上部ベイナイトおよび粒状ベイナイトの生成をより促進し、鋼板の強度をより向上させるのに有効な元素である。これらの効果を発現させるためには、B含有量を0.0002%以上とすることが好ましい。このため、B含有量は0.0002%以上であり、0.0005%以上が好ましく、0.0007%以上がより好ましい。一方、B含有量が0.005%を超えると、上記効果が飽和する。したがって、B含有量は0.005%以下であり、0.004%以下が好ましく、0.003%以下がより好ましい。When B is contained, it is preferable to set it to 0.0002 to 0.005%. B is an effective element for segregating at austenite grain boundaries and suppressing the formation of ferrite, thereby promoting the formation of upper bainite and granular bainite and further improving the strength of the steel plate. In order to realize these effects, it is preferable to set the B content to 0.0002% or more. For this reason, the B content is 0.0002% or more, preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0007% or more. On the other hand, when the B content exceeds 0.005%, the above effects are saturated. Therefore, the B content is 0.005% or less, preferably 0.004% or less, and more preferably 0.003% or less.
Sbは、鋼素材を加熱する際に鋼材表面からの脱元素を抑制して、鋼の強度低下抑制に有効な元素である。このため、Sbを含有する場合には、含有量を0.001~0.1%にすることが好ましい。Sbの含有量が上記の上限を超えると、鋼板の脆化を招く場合がある。Sb含有量は、より好ましくは0.005%以上とし、より好ましくは0.05%以下とする。Sb is an element that is effective in preventing the de-elementation from the surface of the steel material when the steel material is heated, and thus preventing a decrease in the strength of the steel. For this reason, when Sb is contained, the content is preferably set to 0.001 to 0.1%. If the Sb content exceeds the above upper limit, it may lead to embrittlement of the steel plate. The Sb content is more preferably 0.005% or more, and more preferably 0.05% or less.
Snはパーライトの生成を抑制して、鋼の強度低下抑制に有効な元素である。このような効果を得るため、Snを含有する場合には、含有量を0.001~0.1%にすることが好ましい。Snの含有量が上記の上限を超えると、鋼板の脆化を招く場合がある。Sn含有量は、より好ましくは0.005%以上とし、より好ましくは0.05%以下とする。 Sn is an element that is effective in suppressing the formation of pearlite and preventing a decrease in the strength of steel. In order to obtain this effect, when Sn is contained, the content is preferably set to 0.001 to 0.1%. If the Sn content exceeds the above upper limit, it may lead to embrittlement of the steel plate. The Sn content is more preferably 0.005% or more, and more preferably 0.05% or less.
Ca、Mg、REMは、介在物の形態制御により打抜き性の向上に有効な元素である。このような効果を得るため、Ca、Mg、REMを含有する場合には、それぞれ含有量をCa:0.0001~0.005%、Mg:0.0001~0.005%、REM:0.0001~0.005%にすることが好ましい。一方、Ca、REMの含有量が上記の上限を超えると、介在物量が増加して疲労強度が劣化する場合がある。Ca含有量は、より好ましくは0.0005%以上とし、より好ましくは0.003%以下とする。Mg含有量は、より好ましくは0.0005%以上とし、より好ましくは0.003%以下とする。REM含有量は、より好ましくは0.0005%以上とし、より好ましくは0.003%以下とする。なお、REM(希土類元素)とは、Sc、Yと原子番号57のランタン(La)から原子番号71のルテチウム(Lu)までの15元素の総称であり、ここでいうREM含有量は、これらの元素の合計含有量である。なお、a~e群の各成分(V、Ti、Nb、Cr、Ni、Cu、Mo、B、Sb、Sn、Ca、Mg、REM)について、上記の下限値未満の場合、その成分は、不可避的不純物として含まれるものとする。Ca, Mg, and REM are elements that are effective in improving punchability by controlling the shape of inclusions. In order to obtain such effects, when Ca, Mg, and REM are contained, the respective contents are preferably set to Ca: 0.0001-0.005%, Mg: 0.0001-0.005%, and REM: 0.0001-0.005%. On the other hand, if the Ca and REM contents exceed the above upper limits, the amount of inclusions increases and fatigue strength may deteriorate. The Ca content is more preferably 0.0005% or more and more preferably 0.003% or less. The Mg content is more preferably 0.0005% or more and more preferably 0.003% or less. The REM content is more preferably 0.0005% or more and more preferably 0.003% or less. Note that REM (rare earth elements) is a collective term for Sc, Y, and 15 elements ranging from lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71, and the REM content here refers to the total content of these elements. Note that for each component of groups a to e (V, Ti, Nb, Cr, Ni, Cu, Mo, B, Sb, Sn, Ca, Mg, REM), when the content is less than the lower limit value mentioned above, the component is considered to be included as an inevitable impurity.
続いて、本発明の高強度鋼板のミクロ組織について説明する。 Next, we will explain the microstructure of the high-strength steel plate of the present invention.
本発明の高強度鋼板は、以下のミクロ組織を有する。面積率で85%以上の上部ベイナイトと粒状ベイナイトからなるベイナイト相を主相とする。また、フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相を含む硬質第2相の面積率が15%未満とする。またベイナイト相の内、上部ベイナイトの面積率に対する粒状ベイナイトの面積率が5%以上40%以下であり、上部ベイナイト相の平均結晶粒径が7μm以下である。板厚1/2位置の硬度Hv1と、板厚の1/4位置の硬度Hv2の差|Hv1-Hv2|が0.3TSに対して30%以下である。The high-strength steel plate of the present invention has the following microstructure. The main phase is a bainite phase consisting of upper bainite and granular bainite with an area ratio of 85% or more. The area ratio of a hard second phase including fresh martensite and/or retained austenite phase is less than 15%. In the bainite phase, the area ratio of granular bainite relative to the area ratio of upper bainite is 5% or more and 40% or less, and the average crystal grain size of the upper bainite phase is 7 μm or less. The difference |Hv1-Hv2| between the hardness Hv1 at 1/2 the plate thickness position and the hardness Hv2 at 1/4 the plate thickness position is 30% or less for 0.3TS.
<主相:ベイナイト相85%以上>
本発明の高強度鋼板のミクロ組織は、上部ベイナイトと粒状ベイナイトからなるベイナイト相を主相として含む。ベイナイト相が面積率で85%未満であると優れた打抜き性が得られない。このため、ベイナイト相は85%以上とし、好ましくは90%以上とし、より好ましくは95%以上とする。
<Main phase: 85% or more bainite phase>
The microstructure of the high-strength steel plate of the present invention contains a bainite phase consisting of upper bainite and granular bainite as a main phase. If the bainite phase is less than 85% by area, excellent punchability cannot be obtained. Therefore, the bainite phase is set to 85% or more, preferably 90% or more, and more preferably 95% or more.
<硬質第2相:フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相15%未満>
硬質第2相をフレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相に制御し、面積率が15%未満であれば、疲労試験時に相界面でマクロ的な応力集中が起きず、疲労き裂の発生起点とならないため、優れた疲労強度が得られる。このため、フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相を含む硬質第2相の面積率を15%未満とし、好ましくは10%以下とし、より好ましくは5%以下とする。
<Hard second phase: Fresh martensite and/or retained austenite phase less than 15%>
If the hard second phase is controlled to be fresh martensite and/or retained austenite and the area ratio is less than 15%, no macroscopic stress concentration occurs at the phase interface during fatigue testing, and no fatigue cracks will be initiated, resulting in excellent fatigue strength. For this reason, the area ratio of the hard second phase containing fresh martensite and/or retained austenite is set to less than 15%, preferably 10% or less, and more preferably 5% or less.
なお、上部ベイナイト、粒状ベイナイト、フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相以外の残部組織は、3%以下であれば許容できる。なお、残部組織としては、例えば、下部ベイナイト、フェライト、焼戻しマルテンサイト、パーライト等が挙げられる。In addition, the remaining structure other than upper bainite, granular bainite, fresh martensite and/or retained austenite phase is acceptable if it is 3% or less. In addition, examples of the remaining structure include lower bainite, ferrite, tempered martensite, pearlite, etc.
<ベイナイト相の内、上部ベイナイトの面積率に対する粒状ベイナイトの面積率が5%以上40%以下>
粒状ベイナイトは上部ベイナイトよりも延性に優れる。ベイナイト相の内、上部ベイナイトの面積率に対する粒状ベイナイトの面積率が5%未満では、優れた延性が得られない。このため、ベイナイト相の内、上部ベイナイトの面積率に対する粒状ベイナイトの面積率は5%以上であり、8%以上は好ましく、10%以上がより好ましい。一方、粒状ベイナイトの面積率が上部ベイナイトの面積率に対して40%を超えると、顕著な疲労強度の劣化を招く。このため、上部ベイナイトの面積率に対する粒状ベイナイトの面積率が40%以下であり、35%以下が好ましく、30%以下がより好ましい。
<Area ratio of granular bainite to area ratio of upper bainite in the bainite phase is 5% to 40%>
Granular bainite has better ductility than upper bainite. When the area ratio of granular bainite to the area ratio of upper bainite in the bainite phase is less than 5%, excellent ductility cannot be obtained. Therefore, the area ratio of granular bainite to the area ratio of upper bainite in the bainite phase is 5% or more, preferably 8% or more, and more preferably 10% or more. On the other hand, when the area ratio of granular bainite to the area ratio of upper bainite exceeds 40%, a significant deterioration in fatigue strength is caused. Therefore, the area ratio of granular bainite to the area ratio of upper bainite is 40% or less, preferably 35% or less, and more preferably 30% or less.
<上部ベイナイト相の平均結晶粒径が7μm以下>
結晶粒界は上記すべり変形が隣接の結晶粒へ伝播しにくくする効果を有し、結果的に疲労強度を向上することができる。このため、上部ベイナイト相の平均結晶粒径は7μm以下であり、6μm以下が好ましい。下限は特に規定しないが、平均結晶粒径が小さくなりすぎると、延性の低下を招く場合があるため、平均結晶粒径は1μm以上が好ましく、2μm以上がより好ましい。
<Average grain size of upper bainite phase is 7 μm or less>
The grain boundaries have the effect of making it difficult for the slip deformation to propagate to adjacent grains, and as a result, the fatigue strength can be improved. Therefore, the average grain size of the upper bainite phase is 7 μm or less, and preferably 6 μm or less. Although there is no particular lower limit, if the average grain size is too small, it may lead to a decrease in ductility, so the average grain size is preferably 1 μm or more, and more preferably 2 μm or more.
<板厚1/2位置の硬度Hv1と、板厚の1/4位置の硬度Hv2の差|Hv1-Hv2|が0.3TSに対して30%以下>
板厚1/2位置にMn等の成分偏析が過大となると、局所的にフレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相を含む硬質第2相が生成され、母相組織との硬度差が生じるため、打抜き時にき裂や荒れが生じやすくなる。板厚1/2位置の硬度Hv1と、板厚の1/4位置の硬度Hv2の差|Hv1-Hv2|が0.3TSに対して30%を超えると、顕著に打抜き性が劣化する。このため、板厚1/2位置の硬度Hv1と、板厚の1/4位置の硬度Hv2の差|Hv1-Hv2|は0.3TSに対して30%以下であり、25%以下が好ましく、20%以下がより好ましい。下限は特に限定する必要はなく、0%であっても良い。また、TSは引張強度のことである。このときの硬度Hv1、Hv2、及びTSの測定は、実施例に示す方法で行う。
<The difference between the hardness Hv1 at 1/2 the plate thickness position and the hardness Hv2 at 1/4 the plate thickness position |Hv1-Hv2| is 30% or less for 0.3TS>
When the segregation of components such as Mn becomes excessive at the 1/2 position of the sheet thickness, a hard second phase containing fresh martensite and/or a retained austenite phase is locally generated, and a difference in hardness occurs with the parent phase structure, which makes it easy for cracks and roughness to occur during punching. When the difference |Hv1-Hv2| between the hardness Hv1 at the 1/2 position of the sheet thickness and the hardness Hv2 at the 1/4 position of the sheet thickness exceeds 30% with respect to 0.3TS, the punchability is significantly deteriorated. Therefore, the difference |Hv1-Hv2| between the hardness Hv1 at the 1/2 position of the sheet thickness and the hardness Hv2 at the 1/4 position of the sheet thickness is 30% or less with respect to 0.3TS, preferably 25% or less, and more preferably 20% or less. The lower limit does not need to be particularly limited, and may be 0%. TS is tensile strength. The measurements of the hardness Hv1, Hv2, and TS at this time are performed by the method shown in the examples.
本発明の高強度鋼板は、引張強さが980MPa以上であり、かつ優れた延性、優れた疲労強度、優れた打抜き性を兼ね備えている。そのため、本発明の高強度鋼板は、引張強さが高く、薄肉化した場合においても、安全性を確保し、トラックや乗用車の部材に適用できる。なお、本発明では、上記した各組織の面積率、および機械特性は実施例に記載の方法で測定した値を採用する。The high-strength steel plate of the present invention has a tensile strength of 980 MPa or more, and also has excellent ductility, excellent fatigue strength, and excellent punchability. Therefore, the high-strength steel plate of the present invention has high tensile strength, and even when thinned, it ensures safety and can be applied to components of trucks and passenger cars. In addition, in the present invention, the area ratios of each of the above-mentioned structures and the mechanical properties are values measured by the method described in the examples.
次に、本発明の一実施形態における高強度鋼板の製造方法について説明する。なお、以下の説明において、温度に関する表示「℃」は、とくに断らない限り、対象物(鋼素材または鋼板)の表面温度を表すものとする。Next, a manufacturing method of a high-strength steel plate according to one embodiment of the present invention will be described. In the following description, the temperature indication "℃" refers to the surface temperature of the object (steel material or steel plate) unless otherwise specified.
本発明の高強度鋼板は、下記(1)~(6)の処理を順次施すことにより製造することができる。以下、各工程について説明する。
(1)溶製・鋳造
(2)加熱
(3)熱間圧延
(4)冷却(第1の冷却)
(5)巻取り
(6)冷却(第2の冷却)
(1)溶製・鋳造
溶解鋼材の溶製方法は、特に限定されない。例えば、上記成分組成を有する溶鋼を、転炉等の公知の方法で溶製し、溶解鋼材を得ることができる。なお、原料としてスクラップを使用しても構わない。得られた溶解鋼材を連続鋳造法によって鋼素材とする。誘導電磁攪拌は、鋳型から成長する柱状晶を分断し、板厚1/4位置から板厚1/2位置において等軸晶を生成させることで、凝固時に発生する成分の偏析を低減する効果を有し、粒状ベイナイトの形成を促進する。電磁攪拌時の旋回速度が10cm/s未満では、十分に柱状晶が分断されず、このような効果が得られない。このため、旋回速度は水平面内で10cm/s以上であり、15cm/s以上が好ましく、20cm/s以上がより好ましい。
The high-strength steel plate of the present invention can be produced by sequentially carrying out the following processes (1) to (6). Each process will be described below.
(1) Melting and casting (2) Heating (3) Hot rolling (4) Cooling (first cooling)
(5) Winding (6) Cooling (second cooling)
(1) Melting and Casting The method of melting the molten steel is not particularly limited. For example, the molten steel having the above-mentioned composition can be melted by a known method such as a converter to obtain the molten steel. Scrap may be used as the raw material. The obtained molten steel is made into a steel material by a continuous casting method. Induction electromagnetic stirring has the effect of reducing the segregation of components that occurs during solidification by dividing the columnar crystals growing from the mold and generating equiaxed crystals from the 1/4 to 1/2 plate thickness positions, and promotes the formation of granular bainite. If the rotation speed during electromagnetic stirring is less than 10 cm/s, the columnar crystals are not sufficiently divided and such an effect cannot be obtained. For this reason, the rotation speed is 10 cm/s or more in the horizontal plane, preferably 15 cm/s or more, and more preferably 20 cm/s or more.
一方、電磁攪拌時の旋回速度は、上限は特に限定されないが、製造上の観点から、50cm/s以下が好ましく、45cm/s以下がより好ましく、40cm/s以下がより好ましい。なお、鋼素材は、連続鋳造法によって製造された後、直接、次の加熱工程に供してもよく、また、冷却して温片または冷片となった鋼素材を加熱工程に供してもよい。
また、最終的に得られる高強度鋼板の成分組成は、使用した鋼素材の成分組成と同じである。
On the other hand, the upper limit of the swirling speed during electromagnetic stirring is not particularly limited, but from the viewpoint of production, it is preferably 50 cm/s or less, more preferably 45 cm/s or less, and still more preferably 40 cm/s or less. After being produced by the continuous casting method, the steel material may be directly subjected to the subsequent heating step, or the steel material that has been cooled to become a hot or cold piece may be subjected to the heating step.
Furthermore, the chemical composition of the finally obtained high strength steel plate is the same as that of the raw steel material used.
(2)加熱
まず、鋼素材を、1150℃以上の加熱温度に加熱する。低温まで冷却された後の鋼素材中では、析出物形成元素のほとんどが、粗大な析出物として不均一に存在している。添加元素が粗大で不均一な析出物として存在した場合、添加元素の効果が十分得られず、所望の鋼組織が得られない。したがって、熱間圧延に先だって鋼素材を加熱し、粗大な析出物を固溶する必要がある。このため、鋼素材の加熱温度は1150℃以上であり、1180℃以上が好ましく、1200℃以上がより好ましい。一方、鋼素材の加熱温度が高くなりすぎるとスラブ疵の発生や、スケールオフによる歩留まり低下を招く。このため、鋼素材の加熱温度は1350℃以下が好ましく、1300℃以下がより好ましく、1280℃以下がさらに好ましい。加熱において、鋼素材の温度を均一化するという観点から、鋼素材を前記加熱温度まで昇温した後、当該加熱温度に保持することが好ましい。加熱温度に保持する時間(保持時間)は特に限定されないが、鋼素材の温度の均一性を高めるという観点からは、1800秒以上とすることが好ましい。一方、保持時間が10000秒を超えると、スケール発生量が増大する。その結果、続く熱間圧延においてスケール噛み込み等が発生し易くなり、表面疵不良による歩留まりの低下を招く。そのため、保持時間は10000秒以下とすることが好ましく、8000秒以下とすることがより好ましい。なお、この加熱工程には、熱間圧延前の鋼素材を、鋳造後に、高温のまま(すなわち、上記加熱温度の範囲の温度を維持したまま)で直接熱間圧延(直送圧延)に供する場合も含まれる。
(2) Heating First, the steel material is heated to a heating temperature of 1150°C or more. In the steel material after being cooled to a low temperature, most of the precipitate-forming elements are present in a non-uniform manner as coarse precipitates. If the additive elements are present as coarse and non-uniform precipitates, the effect of the additive elements is not fully obtained, and the desired steel structure is not obtained. Therefore, it is necessary to heat the steel material prior to hot rolling to dissolve the coarse precipitates. For this reason, the heating temperature of the steel material is 1150°C or more, preferably 1180°C or more, and more preferably 1200°C or more. On the other hand, if the heating temperature of the steel material becomes too high, it will cause the occurrence of slab defects and a decrease in yield due to scale-off. For this reason, the heating temperature of the steel material is preferably 1350°C or less, more preferably 1300°C or less, and even more preferably 1280°C or less. In terms of uniformizing the temperature of the steel material during heating, it is preferable to heat the steel material to the heating temperature and then hold it at the heating temperature. The time for holding at the heating temperature (holding time) is not particularly limited, but from the viewpoint of increasing the temperature uniformity of the steel material, it is preferable to set it to 1800 seconds or more. On the other hand, if the holding time exceeds 10000 seconds, the amount of scale generation increases. As a result, scale bite or the like is likely to occur in the subsequent hot rolling, leading to a decrease in yield due to poor surface defects. Therefore, the holding time is preferably 10000 seconds or less, and more preferably 8000 seconds or less. Note that this heating step also includes a case where the steel material before hot rolling is directly subjected to hot rolling (direct rolling) while still at a high temperature (i.e., while maintaining the temperature in the above heating temperature range) after casting.
(3)熱間圧延
次に、加熱した(または、鋳造後に高温のままの)鋼素材に対して、粗圧延および仕上げ圧延からなる熱間圧延を施す。粗圧延は、所望のシートバー寸法が確保できればよく、その条件は特に限定されない。
(3) Hot rolling Next, the heated steel material (or the steel material still at a high temperature after casting) is subjected to hot rolling consisting of rough rolling and finish rolling. The conditions of the rough rolling are not particularly limited as long as the desired sheet bar dimensions can be secured.
先ず、鋼素材を粗圧延して粗圧延板を得る。得られた粗圧延板に対して、仕上げ圧延を施す前に、仕上げ圧延機の入り側において、高圧水を噴射するデスケーリング(高圧水デスケーリング)を行ってもよい。First, the steel material is roughly rolled to obtain a roughly rolled plate. Before the resulting roughly rolled plate is subjected to finish rolling, it may be subjected to descaling (high-pressure water descaling) in which high-pressure water is sprayed on the entry side of the finish rolling mill.
つぎに、本発明では、仕上げ圧延において、温度RCを下記式(1)で定義したとき、仕上げ圧延終了温度が(RC-50)℃以上(RC+100)℃以下とする。RCは成分組成から推定されるオーステナイト再結晶下限温度である。仕上げ圧延終了温度が(RC-50)℃未満であると、再結晶によるひずみの緩和が生じにくいため、オーステナイトにひずみが蓄積されたまま冷却へと移行し、粒状ベイナイトの生成が過剰に促進される。このため、仕上げ圧延終了温度は(RC-50)℃以上であり、(RC-30)℃以上が好ましく、RC℃以上がより好ましい。Next, in the present invention, when the temperature RC is defined by the following formula (1), the finish rolling end temperature is set to be (RC-50)°C or more and (RC+100)°C or less. RC is the lower limit temperature of austenite recrystallization estimated from the component composition. If the finish rolling end temperature is less than (RC-50)°C, strain relief by recrystallization is difficult to occur, and the austenite continues to accumulate strain as it transitions to cooling, excessively promoting the formation of granular bainite. For this reason, the finish rolling end temperature is (RC-50)°C or more, preferably (RC-30)°C or more, and more preferably RC°C or more.
一方、仕上げ圧延終了温度が(RC+100)℃より高いと、オーステナイト粒が粗大化し、上部ベイナイトの平均粒径が大きくなるため、十分な疲労強度が得られない。このため、仕上げ圧延終了温度は(RC+100)℃以下であり、(RC+80)℃以下が好ましく、(RC+50)℃以下がより好ましい。なお、RCは下記(1)式で定義される。
RC(℃)=750+120×C+100×N+10×Mn+250×Ti+5000×B+10×Cr+50×Mo+750×Nb+150×V・・・(1)
ここで、上記(1)式における各元素記号は各元素の含有量(質量%)を表し、含有されていない場合は0とする。
On the other hand, if the finish rolling end temperature is higher than (RC+100)°C, the austenite grains become coarse and the average grain size of the upper bainite becomes large, so sufficient fatigue strength cannot be obtained. Therefore, the finish rolling end temperature is (RC+100)°C or less, preferably (RC+80)°C or less, and more preferably (RC+50)°C or less. RC is defined by the following formula (1).
RC (℃) = 750 + 120 x C + 100 x N + 10 x Mn + 250 x Ti + 5000 x B + 10 x Cr + 50 x Mo + 750 x Nb + 150 x V... (1)
Here, each element symbol in the above formula (1) represents the content (mass%) of each element, and when the element is not contained, it is set to 0.
(4)冷却(第1の冷却)
次いで、得られた熱延鋼板を冷却する(第1の冷却)。その際、熱間圧延終了から冷却開始までの時間(冷却開始時間)を仕上げ圧延終了後2.0s以内とする。冷却開始時間が2.0sを超えると、オーステナイト粒が粗大化し、上部ベイナイトの平均粒径が大きくなるため、十分な引張強さおよび疲労強度が得られない。このため、冷却開始時間は、2.0s以内とし、好ましくは1.5s以内とし、より好ましくは1.0s以内とする。
(4) Cooling (first cooling)
Next, the obtained hot-rolled steel sheet is cooled (first cooling). In this case, the time from the end of hot rolling to the start of cooling (cooling start time) is set to within 2.0 seconds after the end of finish rolling. If the cooling start time exceeds 2.0 seconds, the austenite grains become coarse and the average grain size of the upper bainite becomes large, so that sufficient tensile strength and fatigue strength cannot be obtained. Therefore, the cooling start time is set to within 2.0 seconds, preferably within 1.5 seconds, and more preferably within 1.0 seconds.
また、仕上げ圧延終了温度からBsまでの表面での平均冷却速度を30℃/s以上とする。仕上げ圧延終了温度からBsまでの平均冷却速度が遅すぎる場合、フェライトが過剰に生成し、十分な引張強さおよび疲労強度が得られない。このため、平均冷却速度は、30℃/s以上であり、40℃/s以上が好ましく、50℃/s以上がより好ましい。一方、上限は特に限定されないが、速すぎる場合、冷却停止温度の管理が困難となる。このため、平均冷却速度は、500℃/s以下が好ましく、300℃/s以下がより好ましく、150℃/s以下がさらに好ましい。 In addition, the average cooling rate on the surface from the finish rolling end temperature to Bs is 30°C/s or more. If the average cooling rate from the finish rolling end temperature to Bs is too slow, ferrite is generated excessively, and sufficient tensile strength and fatigue strength cannot be obtained. For this reason, the average cooling rate is 30°C/s or more, preferably 40°C/s or more, and more preferably 50°C/s or more. On the other hand, although there is no particular upper limit, if it is too fast, it becomes difficult to manage the cooling stop temperature. For this reason, the average cooling rate is preferably 500°C/s or less, more preferably 300°C/s or less, and even more preferably 150°C/s or less.
さらに、冷却において、(Bs-100)℃以上Bs℃以下の温度での滞留時間を3.0s以上10.0s以下とする。(Bs-100)℃以上Bs℃以下の温度での滞留時間が3.0s未満の場合、粒状ベイナイトが十分得られない。このため、(Bs-100)℃以上Bs℃以下の温度での滞留時間は3.0s以上であり、4.0s以上が好ましく、5.0s以上がより好ましい。(Bs-100)℃以上Bs℃以下の温度での滞留時間が10.0sを超えると、粒状ベイナイトが過剰に生成され、十分な疲労強度が得られない。このため、(Bs-100)℃以上Bs℃以下の温度での滞留時間は10.0s以下であり、9.0s以下が好ましく、8.0s以下がより好ましい。 Furthermore, during cooling, the residence time at a temperature of (Bs-100)°C or higher and Bs°C or lower is set to 3.0 s or higher and 10.0 s or lower. If the residence time at a temperature of (Bs-100)°C or higher and Bs°C or lower is less than 3.0 s, sufficient granular bainite is not obtained. For this reason, the residence time at a temperature of (Bs-100)°C or higher and Bs°C or lower is 3.0 s or higher, preferably 4.0 s or higher, and more preferably 5.0 s or higher. If the residence time at a temperature of (Bs-100)°C or higher and Bs°C or lower exceeds 10.0 s, excessive granular bainite is generated and sufficient fatigue strength is not obtained. For this reason, the residence time at a temperature of (Bs-100)°C or higher and Bs°C or lower is set to 10.0 s or lower, preferably 9.0 s or lower, and more preferably 8.0 s or lower.
また、冷却においては、上記平均冷却速度となるよう強制冷却を行えばよく、冷却の方法は特に限定されない。冷却停止温度は、(Bs-250)℃以上、(Bs-100)℃以下とする。冷却停止温度が(Bs-250)℃未満であると、ミクロ組織が下部ベイナイトとなる。下部ベイナイトは、いずれも高強度の組織であるが、延性に優れない。このため、冷却停止温度は(Bs-250)℃以上であり、(Bs-220)℃以上が好ましく、(Bs-200)℃以上がより好ましい。一方、冷却停止温度が(Bs-100)℃より高いと、粒状ベイナイトが過剰に生成するため、優れた疲労強度が得られない。そのため冷却停止温度は(Bs-100)℃以下であり、(Bs-120)℃以下が好ましく、(Bs-150)℃以下がより好ましい。なお、Bsは下記(2)式で定義される。
Bs(℃)=830-270×C-90×Mn-70×Cr-37×Ni-83×Mo-20×Cu・・・(2)
ここで、上記(2)式における各元素記号は各元素の含有量(質量%)を表し、含有されていない元素の場合は0とする。
In addition, the cooling method is not particularly limited as long as forced cooling is performed so as to obtain the above average cooling rate. The cooling stop temperature is (Bs-250)°C or more and (Bs-100)°C or less. If the cooling stop temperature is less than (Bs-250)°C, the microstructure becomes lower bainite. The lower bainite is a high-strength structure, but does not have excellent ductility. For this reason, the cooling stop temperature is (Bs-250)°C or more, preferably (Bs-220)°C or more, and more preferably (Bs-200)°C or more. On the other hand, if the cooling stop temperature is higher than (Bs-100)°C, granular bainite is excessively generated, and therefore excellent fatigue strength cannot be obtained. For this reason, the cooling stop temperature is (Bs-100)°C or less, preferably (Bs-120)°C or less, and more preferably (Bs-150)°C or less. Note that Bs is defined by the following formula (2).
Bs (℃) = 830-270 x C-90 x Mn-70 x Cr-37 x Ni-83 x Mo-20 x Cu... (2)
Here, each element symbol in the above formula (2) represents the content (mass %) of each element, and an element that is not contained is set to 0.
(5)巻取り
次いで、冷却後の熱延鋼板を、巻取温度:(Bs-250)℃以上、(Bs-100)℃以下の条件で巻取る。巻取温度が(Bs-250)℃未満であると、下部ベイナイトおよび/または焼戻しマルテンサイトが生成し、延性が不十分となる。このため、巻取温度は(Bs-250)℃以上であり、(Bs-230)℃以上が好ましく、(Bs-200)℃以上がより好ましい。一方、巻取温度が(Bs-100)℃より高いと、粒状ベイナイトが過剰に生成するため、優れた疲労強度が得られない。このため巻取温度は(Bs-100)℃以下であり、(Bs-120)℃以下が好ましく、(Bs-150)℃以下がより好ましい。
(5) Coiling Next, the cooled hot-rolled steel sheet is coiled under the condition of a coiling temperature of (Bs-250)°C or more and (Bs-100)°C or less. If the coiling temperature is less than (Bs-250)°C, lower bainite and/or tempered martensite are generated, resulting in insufficient ductility. For this reason, the coiling temperature is (Bs-250)°C or more, preferably (Bs-230)°C or more, and more preferably (Bs-200)°C or more. On the other hand, if the coiling temperature is higher than (Bs-100)°C, granular bainite is excessively generated, and therefore excellent fatigue strength cannot be obtained. For this reason, the coiling temperature is (Bs-100)°C or less, preferably (Bs-120)°C or less, and more preferably (Bs-150)°C or less.
(6)冷却(第2の冷却)
次いで、1℃/s以下の平均冷却速度で(Bs-400)℃以下まで冷却する(第2の冷却)。巻き取り温度から(Bs-400)℃以下までの平均冷却速度が1℃/s超となると、下部ベイナイトおよび/または焼戻しマルテンサイトが生成し、延性が不十分となる。このため、巻き取り温度から(Bs-400)℃以下までの平均冷却速度は1℃/s以下であり、0.8℃/s以下が好ましく、0.5℃/s以下がより好ましい。平均冷却速度の下限値は特に限定する理由はないが、製造効率や炭化物の粗大化の点から、0.001℃/s以上が好ましい。冷却は、(Bs-400)℃以下の任意の温度まで行うことができるが、50℃まで冷却することが好ましい。なお、冷却は、任意の形態で行うことができ、例えば、巻取られたコイルの状態で行ってもよい。
(6) Cooling (second cooling)
Next, the steel is cooled to (Bs-400) ° C. or less at an average cooling rate of 1 ° C./s or less (second cooling). If the average cooling rate from the coiling temperature to (Bs-400) ° C. or less exceeds 1 ° C./s, lower bainite and/or tempered martensite will be generated, resulting in insufficient ductility. For this reason, the average cooling rate from the coiling temperature to (Bs-400) ° C. or less is 1 ° C./s or less, preferably 0.8 ° C./s or less, and more preferably 0.5 ° C./s or less. There is no particular reason for limiting the lower limit of the average cooling rate, but from the viewpoint of manufacturing efficiency and coarsening of carbides, 0.001 ° C./s or more is preferable. The cooling can be performed to any temperature below (Bs-400) ° C., but it is preferable to cool to 50 ° C. The cooling can be performed in any form, for example, in the state of a coiled coil.
以上の手順により、本発明の高強度鋼板を製造することができる。なお、巻取りとそれに続く冷却の後には、常法にしたがって行えばよい。例えば、調質圧延を施してもよく、また、酸洗を施して表面に形成されたスケールを除去してもよい。The high-strength steel plate of the present invention can be manufactured by the above procedure. After coiling and subsequent cooling, the plate can be processed in the usual manner. For example, temper rolling can be performed, and pickling can be performed to remove scale formed on the surface.
表1に示す組成の溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法により、表2に示す旋回速度で鋳造し、鋼素材としての鋼スラブを製造した。得られた鋼素材を、表2に示す加熱温度に加熱し、次いで、加熱後の鋼素材に、粗圧延と仕上げ圧延からなる熱間圧延を施して熱延鋼板とした。熱間圧延における仕上げ圧延終了温度は表2に示したとおりとした。次に、得られた熱延鋼板を、表2に示した平均冷却速度、冷却停止温度の条件で冷却した(第1の冷却)。冷却後の熱延鋼板を表2に示した巻取温度で巻取り、巻取られた鋼板を表2に示した平均冷却速度で冷却し(第2の冷却)、高強度鋼板を得た。冷却後には、調質圧延を行い、酸洗を行った。酸洗は、濃度10質量%の塩酸水溶液を使用し、温度85℃で実施した。Molten steel having the composition shown in Table 1 was melted in a converter and cast at the rotation speed shown in Table 2 by a continuous casting method to produce a steel slab as a steel material. The obtained steel material was heated to the heating temperature shown in Table 2, and then the heated steel material was subjected to hot rolling consisting of rough rolling and finish rolling to produce a hot-rolled steel sheet. The finish rolling end temperature in the hot rolling was as shown in Table 2. Next, the obtained hot-rolled steel sheet was cooled under the conditions of the average cooling rate and cooling stop temperature shown in Table 2 (first cooling). The cooled hot-rolled steel sheet was coiled at the coiling temperature shown in Table 2, and the coiled steel sheet was cooled at the average cooling rate shown in Table 2 (second cooling) to obtain a high-strength steel sheet. After cooling, temper rolling was performed and pickling was performed. Pickling was performed at a temperature of 85°C using a hydrochloric acid aqueous solution with a concentration of 10% by mass.
得られた高強度鋼板から試験片を採取し、以下に述べる手順でミクロ組織と機械的特性を評価した。 Test specimens were taken from the obtained high-strength steel plates, and the microstructure and mechanical properties were evaluated using the procedures described below.
<ミクロ組織>
得られた高強度鋼板から、圧延方向に平行な板厚断面が観察面となるよう、ミクロ組織観察用試験片を採取した。得られた試験片の表面を研磨し、さらに腐食液(3%ナイタール溶液)を用いて表面を腐食させることによりミクロ組織を現出させた。次いで、板厚1/4位置を、走査電子顕微鏡(SEM)を用い、5000倍の倍率で10視野撮影してミクロ組織のSEM画像を得た。得られたSEM画像を画像処理により解析し、上部ベイナイト(UB)、ポリゴナルフェライト(F)、下部ベイナイトおよび/または焼戻しマルテンサイト(LB+TM)の面積率を定量化した。また、上部ベイナイト(UB)、粒状ベイナイト(GB)、フレッシュマルテンサイト(FM)、残留オーステナイト相(γ)はSEMでは区別が困難なため、電子線反射回折法を用いて同定し、それぞれの面積率と平均結晶粒径を求めた。測定された各ミクロ組織の面積率と上部ベイナイトの平均結晶粒径を表3に示す。なお、表3には、上部ベイナイトと粒状ベイナイトの合計面積率(B)とフレッシュマルテンサイトと残留オーステナイト相の合計面積率(FM+γ)も併記した。
<Microstructure>
A test piece for microstructure observation was taken from the obtained high-strength steel plate so that the plate thickness cross section parallel to the rolling direction was the observation surface. The surface of the obtained test piece was polished, and the surface was further corroded using an etching solution (3% nital solution) to reveal the microstructure. Next, the plate thickness 1/4 position was photographed at 5000 times magnification using a scanning electron microscope (SEM) to obtain a SEM image of the microstructure. The obtained SEM image was analyzed by image processing to quantify the area ratio of upper bainite (UB), polygonal ferrite (F), lower bainite and/or tempered martensite (LB + TM). In addition, since it is difficult to distinguish between upper bainite (UB), granular bainite (GB), fresh martensite (FM), and retained austenite phase (γ), they were identified using electron beam reflection diffraction method, and the area ratio and average crystal grain size of each were obtained. The area ratio of each microstructure and the average crystal grain size of upper bainite measured are shown in Table 3. In addition, Table 3 also shows the total area ratio (B) of upper bainite and granular bainite, and the total area ratio (FM+γ) of fresh martensite and retained austenite phase.
<引張試験>
得られた熱延鋼板より、引張方向が圧延方向に対して直角になるようにJIS5号引張試験片(JIS Z 2201)を採取し、歪速度が10-3/sとするJIS Z 2241の規定に準拠した引張試験を行い、引張強さと一様伸びを求めた。なお、本発明では、引張強さは980MPa以上を合格とした。また、一様伸びが6.0%以上の場合、優れた延性と評価した。
<Tensile test>
From the obtained hot-rolled steel sheet, JIS No. 5 tensile test pieces (JIS Z 2201) were taken so that the tensile direction was perpendicular to the rolling direction, and a tensile test was carried out in accordance with the provisions of JIS Z 2241, in which the strain rate is 10 -3 /s, to determine the tensile strength and uniform elongation. In the present invention, a tensile strength of 980 MPa or more was considered to be acceptable. Furthermore, a uniform elongation of 6.0% or more was evaluated as excellent ductility.
<平面曲げ疲労試験>
得られた熱延鋼板から、試験片長手方向が、圧延方向と直角方向となるように、図1に示す寸法形状の試験片を採取し、JIS Z 2275の規定に準拠して平面曲げ疲労試験を実施した。応力負荷モードは、応力比R=-1とし、周波数f=25Hzとした。負荷応力振幅を6段階に変化し、破断までの応力サイクルを測定し、S-N曲線を求め、2×106回における疲労強度(疲労限)を求めた。本発明では、疲労限を引張試験で求めた引張強さで除した値が0.50以上の場合、優れた疲労特性と評価した。
<Plane bending fatigue test>
From the obtained hot-rolled steel sheet, a test piece having the dimensions and shape shown in FIG. 1 was taken so that the longitudinal direction of the test piece was perpendicular to the rolling direction, and a plane bending fatigue test was carried out in accordance with the provisions of JIS Z 2275. The stress load mode was a stress ratio R = -1 and a frequency f = 25 Hz. The load stress amplitude was changed to six stages, the stress cycle up to break was measured, an S-N curve was obtained, and the fatigue strength (fatigue limit) at 2 x 106 times was obtained. In the present invention, when the value obtained by dividing the fatigue limit by the tensile strength obtained in the tensile test was 0.50 or more, it was evaluated as excellent fatigue properties.
<打抜き性評価>
得られた熱延鋼板から、試験片(大きさ:t(板厚)×30mm(幅)×30mm(長さ))を採取した。採取した試験片の中央に、10mmφの円筒ポンチを用いて、クリアランス範囲10~20%の内、10%と20%を含む3つ以上のクリアランスで打抜き加工し、打抜き穴を形成した。クリアランスは、試験片の板厚に対する割合[%]である。上記打抜き穴の端面に割れ、欠け、脆性破面、2次せん断面が目視にて認められない場合、優れた打抜き性ありとして○、これらが確認された場合には×と評価した。
<Punching property evaluation>
Test pieces (size: t (sheet thickness) x 30 mm (width) x 30 mm (length)) were taken from the obtained hot-rolled steel sheet. A punch was made in the center of the taken test piece by punching with a cylindrical punch of 10 mmφ at three or more clearances including 10% and 20% within the clearance range of 10 to 20% to form a punched hole. The clearance is a percentage [%] of the sheet thickness of the test piece. When no cracks, chips, brittle fracture surfaces, or secondary shear surfaces were visually observed on the end surface of the punched hole, it was evaluated as having excellent punchability (○), and when these were confirmed, it was evaluated as ×.
<硬度測定>
得られた高強度鋼板から、圧延方向に平行な板厚断面が硬度測定断面となるよう、硬度測定用サンプルを採取し、板厚1/2位置の硬度(Hv1)および板厚1/4位置の硬度(Hv2)を測定した。ビッカース硬度測定条件は荷重100g、保持時間10sとした。測定箇所はそれぞれ±板厚1/20の領域を250μm以上の測定間隔で、5点測定し平均した。
<Hardness measurement>
From the obtained high strength steel plate, a sample for hardness measurement was taken so that the plate thickness cross section parallel to the rolling direction was the hardness measurement cross section, and the hardness (Hv1) at the plate thickness 1/2 position and the hardness (Hv2) at the plate thickness 1/4 position were measured. The Vickers hardness measurement conditions were a load of 100 g and a holding time of 10 s. The measurement points were five points in the ±1/20 plate thickness region at measurement intervals of 250 μm or more, and the average was calculated.
次いで、得られたHv1とHv2の差(|Hv1-Hv2|)について、引張試験で得られた引張強さの0.3倍の値に対する百分率を算出し、評価した。Next, the difference between the obtained Hv1 and Hv2 (|Hv1-Hv2|) was calculated as a percentage relative to 0.3 times the tensile strength obtained in the tensile test and evaluated.
発明例は、いずれも引張強さが980MPa以上であり、かつ延性、疲労強度、打抜き性に優れた高強度鋼板である。一方、本発明の範囲を外れる比較例は、980MPa以上の引張強さが得られていないか、優れた延性、疲労強度、打抜き性が得られていない。All of the examples of the invention are high-strength steel sheets with tensile strengths of 980 MPa or more and excellent ductility, fatigue strength, and punchability. On the other hand, the comparative examples outside the scope of the present invention do not achieve a tensile strength of 980 MPa or more, or do not achieve excellent ductility, fatigue strength, or punchability.
Claims (3)
C:0.04~0.18%、
Si:0.1~2.5%、
Mn:1.0~3.0%、
P:0.1%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.010~1.0%および
N:0.01%以下
を含有し、
残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
ミクロ組織は、面積率で85%以上の上部ベイナイトと粒状ベイナイトからなるベイナイト相を主相とし、
フレッシュマルテンサイトおよび/または残留オーステナイト相を含む硬質第2相の面積率が15%未満であり、
ベイナイト相の内、上部ベイナイトの面積率に対する粒状ベイナイトの面積率が5%以上40%以下であり、
板厚1/2位置の硬度Hv1と、板厚の1/4位置の硬度Hv2の差|Hv1-Hv2|が0.3TSに対して30%以下であり、ここで、Hv1、Hv2はビッカース硬度(Hv)、TSは引張強さ(MPa)であり、
上記ベイナイト相の平均結晶粒径が7μm以下である、高強度鋼板。 In mass percent,
C: 0.04-0.18%,
Si: 0.1 to 2.5%,
Mn: 1.0 to 3.0%,
P: 0.1% or less,
S: 0.01% or less,
Contains Al: 0.010 to 1.0% and N: 0.01% or less;
The remainder is Fe and unavoidable impurities.
The microstructure is mainly composed of bainite phase consisting of upper bainite and granular bainite with an area ratio of 85% or more.
The area ratio of a hard second phase including fresh martensite and/or retained austenite phase is less than 15%;
In the bainite phase, the area ratio of granular bainite to the area ratio of upper bainite is 5% or more and 40% or less,
The difference |Hv1-Hv2| between the hardness Hv1 at 1/2 the sheet thickness position and the hardness Hv2 at 1/4 the sheet thickness position is 30% or less with respect to 0.3TS, where Hv1 and Hv2 are Vickers hardness (Hv), and TS is tensile strength (MPa);
The high-strength steel plate has an average crystal grain size of the bainite phase of 7 μm or less.
a群:
V:0.005~0.5%、
Ti:0.005~0.2%、および
Nb:0.005~0.1%、のうちから選ばれる1種または2種以上、
b群:
Cu:0.005~0.5%、
Ni:0.005~0.5%、
Cr:0.005~1.0%、および
Mo:0.005~0.5%、のうちから選ばれる1種または2種以上、
c群:
B:0.0002~0.005%、
d群:
Sb:0.001~0.1%、および
Sn:0.001~0.1%、のうちから選ばれる1種または2種、
e群:
Ca:0.0001~0.005%、
Mg:0.0001~0.005%、および
REM:0.0001~0.005%、のうちから選ばれる1種または2種以上。 The high-strength steel plate according to claim 1, further comprising, in addition to the above-mentioned component composition, one or more of groups a to e in mass%.
Group A:
V: 0.005-0.5%,
One or more selected from Ti: 0.005 to 0.2% and Nb: 0.005 to 0.1%;
Group B:
Cu: 0.005 to 0.5%,
Ni: 0.005 to 0.5%,
One or more selected from the group consisting of Cr: 0.005 to 1.0% and Mo: 0.005 to 0.5%;
Group C:
B: 0.0002 to 0.005%,
Group d:
One or two selected from Sb: 0.001 to 0.1% and Sn: 0.001 to 0.1%;
Group e:
Ca: 0.0001-0.005%,
One or more selected from Mg: 0.0001 to 0.005%, and REM: 0.0001 to 0.005%.
前記成分組成を有する溶解鋼材を、誘導電磁攪拌装置により鋳型に対して水平面内で10cm/s以上の旋回速度で旋回させながら鋳造し、
得られた鋼素材を1150℃以上に加熱し、
加熱後の鋼素材を粗圧延して鋼板とし、
前記鋼板を、仕上げ圧延終了温度:(RC-50)℃以上(RC+100)℃以下の条件で仕上げ圧延し、
前記仕上げ圧延後の鋼板を仕上げ圧延終了から冷却開始までの時間:2.0s以内、Bsまでの表面での平均冷却速度:30℃/s以上、(Bs-100)℃以上Bs℃以下の温度での滞留時間:3.0s以上10.0s以下、冷却停止温度:(Bs-250)℃以上、(Bs-100)℃以下の条件で冷却し、
冷却後の鋼板を、巻取温度:(Bs-250)℃以上、(Bs-100)℃以下の条件で巻取り、
1℃/s以下の平均冷却速度で(Bs-400)℃以下まで冷却する、高強度鋼板の製造方法。
なお、RC、Bsは、下記(1)、(2)式でそれぞれ定義される。
RC(℃)=750+120×C+100×N+10×Mn+250×Ti+5000×B+10×Cr+50×Mo+750×Nb+150×V・・・(1)
Bs(℃)=830-270×C-90×Mn-70×Cr-37×Ni-83×Mo-20×Cu・・・(2)
ここで、上記(1)、(2)式における各元素記号は各元素の含有量(質量%)を表し、含有しない場合には0とする。 A method for producing a high strength steel plate according to claim 1 or 2,
A molten steel material having the above-mentioned composition is cast while being rotated in a horizontal plane relative to a mold at a rotation speed of 10 cm/s or more by an induction electromagnetic stirrer;
The obtained steel material is heated to 1150°C or higher,
The heated steel material is roughly rolled into steel plates,
The steel sheet is finish-rolled under the condition of a finish rolling end temperature of (RC-50)°C or more and (RC+100)°C or less,
The steel sheet after the finish rolling is cooled under the conditions of a time from the end of the finish rolling to the start of cooling: 2.0 s or less, an average cooling rate on the surface up to Bs: 30 ° C./s or more, a residence time at a temperature of (Bs-100) ° C. or more and Bs ° C. or less: 3.0 s or more and 10.0 s or less, and a cooling stop temperature: (Bs-250) ° C. or more and (Bs-100) ° C. or less,
The cooled steel sheet is coiled under the condition of a coiling temperature of (Bs-250)°C or more and (Bs-100)°C or less.
A method for producing high strength steel plate, comprising cooling to (Bs-400)°C or lower at an average cooling rate of 1°C/s or less.
Here, RC and Bs are defined by the following equations (1) and (2), respectively.
RC (℃) = 750 + 120 x C + 100 x N + 10 x Mn + 250 x Ti + 5000 x B + 10 x Cr + 50 x Mo + 750 x Nb + 150 x V... (1)
Bs (℃) = 830-270 x C-90 x Mn-70 x Cr-37 x Ni-83 x Mo-20 x Cu... (2)
Here, each element symbol in the above formulas (1) and (2) represents the content (mass%) of each element, and when no element is contained, it is set to 0.
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