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JP7730903B2 - Ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties and its manufacturing method - Google Patents
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JP7730903B2 - Ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties and its manufacturing method - Google Patents

Ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties and its manufacturing method

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JP7730903B2 JP2023536467A JP2023536467A JP7730903B2 JP 7730903 B2 JP7730903 B2 JP 7730903B2 JP 2023536467 A JP2023536467 A JP 2023536467A JP 2023536467 A JP2023536467 A JP 2023536467A JP 7730903 B2 JP7730903 B2 JP 7730903B2
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Description

本発明は、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法に関し、より具体的には、メンバ(member)、シートレール(seat rail)及びピラー(pillar)等のような自動車用構造部材として使用できる降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties that can be used for automotive structural components such as members, seat rails, pillars, etc., and a manufacturing method thereof.

最近、自動車の乗客及び歩行者に対する安全規制の強化により安全装置の構築が義務化され、自動車の燃費向上のための軽量化とは反対の状況となり、車体の重量が増加するという問題がある。消費者の間では、環境にやさしく、燃費の効率の高いハイブリッド(Hybrid)や電気自動車への関心が高まっているが、このような環境にやさしく安全な車を生産するためには、車体構造の軽量化及び車体素材の安定性を確保しなければならない。しかし、ハイブリッド自動車は、既存のガソリンエンジンだけでなく、電気エンジン、電気バッテリー、そして2次燃料保管タンクなどの様々な装置が追加されている。また、運転者の便宜施設等が継続的に追加されて車体の重量が増加している。したがって、車体の軽量化を実現するためには、薄いながらも強度、延性及び曲げ特性などに優れた素材の開発が必須である。よって、このような問題を解決するためには、引張強度980MPa以上の高強度及び高延性等を確保できるギガ級鋼板の開発が必要である。 Recently, stricter safety regulations for automobile passengers and pedestrians have mandated the construction of safety devices, countering efforts to reduce vehicle weight for improved fuel efficiency and resulting in increased vehicle weight. Consumers are increasingly interested in environmentally friendly, fuel-efficient hybrid and electric vehicles. To produce these environmentally friendly and safe vehicles, however, the body structure must be lightweight and the stability of the body materials must be ensured. However, hybrid vehicles incorporate various additional components, such as electric engines, electric batteries, and secondary fuel storage tanks in addition to the conventional gasoline engine. Furthermore, the continued addition of driver convenience facilities increases the vehicle's weight. Therefore, to achieve vehicle weight reduction, it is essential to develop a thin material with excellent strength, ductility, and bending properties. Therefore, to solve this problem, it is necessary to develop giga-grade steel sheets that can ensure high strength and ductility, with a tensile strength of over 980 MPa.

一方、近年、自動車の衝撃安定性に対する規制の拡大と共に、車体の耐衝撃性を向上させるために、メンバ(member)、シートレール(seat rail)及びピラー(pillar)等の構造部材において、降伏強度に優れた高強度鋼が採用されている。構造部材は、引張強度に対する降伏強度、すなわち、降伏比(降伏強度/引張強度)が高いほど、衝撃エネルギーの吸収に有利な特徴を有している。しかし、一般に鋼板の強度が増加するほど、伸び率が減少して成形加工性が低下するという問題点が発生するため、高降伏比、成形性及び部品加工時の主要物性である曲げ特性が同時に向上した材料の開発が求められている実情である。 Meanwhile, in recent years, as regulations regarding the impact stability of automobiles have expanded, high-strength steel with excellent yield strength has been adopted for structural components such as members, seat rails, and pillars to improve the impact resistance of vehicle bodies. The higher the yield strength relative to tensile strength, i.e., the higher the yield ratio (yield strength/tensile strength), the better the structural components absorb impact energy. However, as the strength of steel plate generally increases, the elongation decreases, resulting in poor formability. Therefore, there is a need for the development of materials that simultaneously offer improved yield ratios, formability, and bending properties, which are key physical properties when processing parts.

降伏強度を高めるための代表的な製造方法としては、連続焼鈍時に水冷却を用いることである。すなわち、焼鈍工程で均熱させた後、水に浸漬し、焼戻しを行うことにより、微細組織をマルテンサイトからテンパードマルテンサイトに変態させた鋼板を製造することができる。このような方法の代表的な従来技術としては特許文献1がある。特許文献1は、炭素0.18~0.3%の鋼材を連続焼鈍した後に常温まで水冷し、次いで、120~300℃の温度で1~15分間の過時効処理を行い、マルテンサイトの体積率が80~97%であり、残部がフェライトである鋼材を製造することに関する技術である。このように水冷した後、焼戻し方式により超高強度鋼を製造する場合、降伏比は非常に高いものの、幅方向、長さ方向の温度偏差によりコイルの形状品質が劣化するという問題が発生する。よって、ロールフォーミング加工時、部位による材質不良、作業性の低下などの問題が発生する。 A typical manufacturing method for increasing yield strength is to use water cooling during continuous annealing. Specifically, after soaking in water during the annealing process, the steel sheet is immersed in water and tempered to transform the microstructure from martensite to tempered martensite. Patent Document 1 is a representative example of prior art for this method. Patent Document 1 describes a technique for continuously annealing steel material containing 0.18-0.3% carbon, water cooling it to room temperature, and then overaging it at a temperature of 120-300°C for 1-15 minutes to produce steel material with a martensite volume fraction of 80-97% and the remainder ferrite. When ultra-high-strength steel is manufactured using this water-cooling and tempering method, although the yield ratio is very high, temperature deviations in the width and length directions can cause problems with the coil's shape quality. This can lead to problems during roll forming, such as poor material quality in certain areas and reduced workability.

上記高張力鋼板の加工性を向上させた従来技術としては特許文献2がある。特許文献2は、テンパードマルテンサイトを主体とする複合組織からなる鋼板に関するものであって、加工性を向上させるために、組織の内部に粒径1~100nmの微細析出Cu粒子を分散させることを特徴としている。しかし、特許文献1は、良好な微細Cu粒子を析出させるためにCu含量を2~5%にして過剰に添加することによって、Cuに起因する赤熱脆性が発生する可能性があり、また製造コストが過度に上昇するという問題点がある。 Patent Document 2 is a prior art technique that improves the workability of the above-mentioned high-tensile steel sheet. Patent Document 2 relates to a steel sheet made of a composite structure primarily composed of tempered martensite, and is characterized by dispersing fine precipitated Cu particles with a particle size of 1 to 100 nm within the structure to improve workability. However, Patent Document 1 has the problem that excessive Cu content of 2 to 5% is added to precipitate good fine Cu particles, which can cause red shortness due to Cu and excessively increase manufacturing costs.

一方、特許文献3は、フェライト(ferrite)を基地組織として、パーライト(pearlite)2~10面積%を含む微細組織を有し、主にTi等のような炭・窒化物形成元素の添加による析出強化及び結晶粒微細化により強度を向上させた鋼板を提示している。特許文献3は、低い製造コストに比べて高い強度が容易に得られるという利点を有しているが、微細析出物により再結晶温度が急激に上昇することになり、十分な再結晶を起こして延性を確保するためには、高温焼鈍を実施しなければならないという欠点がある。また、フェライト基地に炭・窒化物を析出させて強化する既存の析出強化鋼は600MPa級以上の高強度鋼を得ることが困難であるという問題点がある。 Meanwhile, Patent Document 3 proposes a steel sheet with a ferrite matrix and a microstructure containing 2-10 area percent pearlite, with improved strength achieved through precipitation strengthening and grain refinement, primarily through the addition of carbonitride-forming elements such as Ti. Patent Document 3 has the advantage of easily achieving high strength at low manufacturing costs, but has the disadvantage that the recrystallization temperature rises sharply due to the fine precipitates, necessitating high-temperature annealing to ensure sufficient recrystallization and ductility. Furthermore, existing precipitation-strengthened steels, which are strengthened by precipitating carbonitrides in a ferrite matrix, have the problem that it is difficult to obtain high-strength steels of 600 MPa or higher.

したがって、上述した問題点を解決し、高い降伏強度及び曲げ特性を示しながらも、冷間成形が可能な超高強度を有する鋼材の開発が求められている実情である。 Therefore, there is a need to develop a steel material that can solve the above-mentioned problems, has high yield strength and bending properties, and yet has ultra-high strength that allows for cold forming.

日本登録特許公報第2528387号Japanese Patent Registration No. 2528387 日本公開特許公報特開2005-264176号Japanese Patent Publication No. 2005-264176 韓国公開特許公報第2015-0073844号Korean Patent Publication No. 2015-0073844

本発明の一側面は、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法を提供しようとするものである。 One aspect of the present invention is to provide an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties, and a method for manufacturing the same.

本発明の一実施形態は重量%で、C:0.03~0.12%、Si:0.03~0.30%、Mn:2.1~2.9%、Al:0.005~0.07%、Nb:0.01~0.08%、Ti:0.005~0.08%、B:0.0005~0.005%、Cr:0.7~1.4%、Mo:0.005~0.10%、N:0.008%以下(0%は除く)、残部Fe及びその他の不可避不純物を含み、下記関係式1~3を満たし、微細組織は面積%で、フレッシュマルテンサイト:4~19%、テンパードマルテンサイトとベイナイトの合計:78~95%及び残留オーステナイト:0.2~2.0%を含み、上記微細組織の平均結晶粒サイズは0.5~6μmである降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板を提供する。 One embodiment of the present invention contains, in weight percent, C: 0.03-0.12%, Si: 0.03-0.30%, Mn: 2.1-2.9%, Al: 0.005-0.07%, Nb: 0.01-0.08%, Ti: 0.005-0.08%, B: 0.0005-0.005%, Cr: 0.7-1.4%, Mo: 0.005-0.10%, N: 0.008% or less (excluding 0%), balance Fe and other unavoidable impurities, and satisfies the following relations 1 to 3. The microstructure contains, in area percentages, 4 to 19% fresh martensite, 78 to 95% total of tempered martensite and bainite, and 0.2 to 2.0% retained austenite, and the average crystal grain size of the microstructure is 0.5 to 6 μm. This ultra-high strength cold-rolled steel sheet has excellent yield strength and bending properties.

[関係式1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325NbC+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
(但し、上記関係式1~3に記載の合金成分の含量は重量%を意味する。)
[Relationship 1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[Relationship 2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[Relationship 3]
700≦ ( 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb ) / ( C+Si/30+Mn/20+2P+4S ) ≦1200
(However, the contents of the alloying elements in the above Relational Formulas 1 to 3 are expressed in weight percent.)

本発明の他の実施形態は重量%で、C:0.03~0.12%、Si:0.03~0.30%、Mn:2.1~2.9%、Al:0.005~0.07%、Nb:0.01~0.08%、Ti:0.005~0.08%、B:0.0005~0.005%、Cr:0.7~1.4%、Mo:0.005~0.10%、N:0.008%以下(0%は除く)、残部Fe及びその他の不可避不純物を含み、下記関係式1~3を満たすスラブを加熱する段階と、上記加熱されたスラブを仕上げ圧延の出側温度がAr3+50℃~Ar3+150℃となるように仕上げ圧延して熱延鋼板を得る段階と、上記熱延鋼板をMs+50℃~Ms+300℃まで冷却した後に巻き取る段階と、上記巻き取られた熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、上記冷延鋼板をAr3+10℃~Ar3+70℃の温度範囲で連続焼鈍する段階と、上記連続焼鈍された冷延鋼板を50~200秒間均熱処理する段階と、上記均熱処理された冷延鋼板を620~700℃まで1~10℃/sの冷却速度で1次冷却する段階と、上記1次冷却された冷延鋼板を360~420℃まで5~50℃/sの冷却速度で2次冷却する段階と、上記2次冷却された冷延鋼板を250~650秒間過時効処理した後、320~400℃で終了する段階と、を含み、上記2次冷却及び過時効処理時、下記関係式4~6を満たす、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法を提供する。 Another embodiment of the present invention has, in weight percent, C: 0.03-0.12%, Si: 0.03-0.30%, Mn: 2.1-2.9%, Al: 0.005-0.07%, Nb: 0.01-0.08%, Ti: 0.005-0.08%, B: 0.0005-0.005%, Cr: 0.7-1.4%, Mo: 0.005-0.10%, N: 0.008% or less. a step of heating a slab containing Ar3 (excluding 0%), the balance Fe and other inevitable impurities, and satisfying the following relational expressions 1 to 3; a step of finish-rolling the heated slab so that the delivery temperature of finish rolling is Ar3+50°C to Ar3+150°C to obtain a hot-rolled steel sheet; a step of cooling the hot-rolled steel sheet to Ms+50°C to Ms+300°C and then coiling the hot-rolled steel sheet; The method includes the steps of cold-rolling a coiled hot-rolled steel sheet to obtain a cold-rolled steel sheet, continuously annealing the cold-rolled steel sheet in a temperature range of Ar3 + 10°C to Ar3 + 70°C, soaking the continuously annealed cold-rolled steel sheet for 50 to 200 seconds, primarily cooling the soaked cold-rolled steel sheet to 620 to 700°C at a cooling rate of 1 to 10°C/s, secondary cooling the primarily cooled cold-rolled steel sheet to 360 to 420°C at a cooling rate of 5 to 50°C/s, and overaging the secondarily cooled cold-rolled steel sheet for 250 to 650 seconds, followed by a cooling period of 320 to 400°C. The method satisfies the following relations 4 to 6 during the secondary cooling and overaging treatment, and provides an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties.

[関係式1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325NbC+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
[関係式4]
10≦A≦70
[関係式5]
30≦B≦100
[関係式6]
2.5≦過時効処理時間/B≦14
(但し、上記関係式1~3に記載の合金成分の含量は重量%を意味し、上記関係式4~6において、AはMs-2次冷却終了温度(℃)であり、BはMs-過時効処理終了温度(℃)である。)
[Relationship 1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[Relationship 2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[Relationship 3]
700≦ ( 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb ) / ( C+Si/30+Mn/20+2P+4S ) ≦1200
[Relationship 4]
10≦A≦70
[Relationship 5]
30≦B≦100
[Relationship 6]
2.5≦overaging treatment time/B≦14
(Note that the contents of the alloying elements in the above Relational Formulas 1 to 3 are expressed in weight percent, and in the above Relational Formulas 4 to 6, A is Ms-secondary cooling end temperature (°C), and B is Ms-overaging treatment end temperature (°C).)

本発明の一側面によれば、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板及びその製造方法を提供することができる。 One aspect of the present invention provides an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties, and a method for manufacturing the same.

本発明の一実施例に係る発明例6をSEMで観察した微細組織の写真である。10 is a photograph of the microstructure of Example 6 according to an embodiment of the present invention, observed by SEM.

以下、本発明の一実施形態に係る降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板について説明する。まず、本発明の合金組成について説明する。下記で説明する合金組成の含量は、特に断りのない限り重量%を意味する。 The following describes an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties according to one embodiment of the present invention. First, the alloy composition of the present invention will be described. The contents of the alloy composition described below are in weight percent unless otherwise specified.

C:0.03~0.12%
炭素(C)は、固溶強化のために添加される非常に重要な元素である。また、炭素は析出元素と結合して微細炭化物を生成することで強度の向上に寄与する。上記Cの含量が0.03%未満の場合には、所望の強度を確保することが非常に難しい。一方、上記Cの含量が0.12%を超えると、硬化能の増加により冷却中にマルテンサイトが過度に形成されるため、強度が急激に増加し、曲げ特性が低下することがあり、これにより、本発明が得ようとするHER、R/t及び3点曲げの最大角度を得ることが難しい可能性がある。また、溶接性が低下し、顧客社での部品加工時に溶接欠陥が発生する可能性が高くなる。したがって、上記Cの含量は0.03~0.12%の範囲を有することが好ましい。上記C含量の下限は0.04%であることがより好ましく、0.05%であることがさらに好ましい。上記C含量の上限は0.10%であることがより好ましく、0.09%であることがさらに好ましい。
C: 0.03-0.12%
Carbon (C) is a very important element added for solid solution strengthening. Furthermore, carbon contributes to improving strength by combining with precipitated elements to form fine carbides. If the C content is less than 0.03%, it is difficult to achieve the desired strength. On the other hand, if the C content exceeds 0.12%, the increased hardenability leads to excessive martensite formation during cooling, resulting in a rapid increase in strength and reduced bending properties. This may make it difficult to achieve the HER, R/t, and maximum three-point bending angle desired by the present invention. Furthermore, weldability may be reduced, increasing the likelihood of welding defects occurring during component processing at the customer's facility. Therefore, the C content is preferably in the range of 0.03 to 0.12%. The lower limit of the C content is more preferably 0.04%, and even more preferably 0.05%. The upper limit of the C content is more preferably 0.10%, and even more preferably 0.09%.

Si:0.03~0.30%
ケイ素(Si)は鋼の5大元素であって、少量が製造工程中に自然に添加される。上記Siは強度の増加に寄与し、炭化物の生成を抑制して焼鈍均熱処理及び冷却中に炭素が炭化物として生成されないようにする。また、この炭素が分配され残留オーステナイトに集積することにより、常温でオーステナイト相が残留するようにして伸び率の確保に有利とする。上記Siの含量が0.03%未満の場合には、上述した効果を十分に確保し難くなる可能性がある。一方、上記Siの含量が0.30%を超える場合には、固溶強化の効果が大きくなって伸び率が減少することがあり、表面スケール欠陥を誘発してめっき表面品質が低下し、化成処理性を低下させることがある。したがって、上記Siの含量は0.03~0.30%の範囲を有することが好ましい。上記Si含量の下限は0.04%であることがより好ましく、0.05%であることがさらに好ましい。上記Si含量の上限は0.25%であることがより好ましく、0.20%であることがさらに好ましい。
Si: 0.03~0.30%
Silicon (Si) is one of the five major elements of steel, and a small amount is naturally added during the manufacturing process. Si contributes to increased strength and inhibits carbide formation, preventing carbon from forming as carbides during annealing, soaking, and cooling. Furthermore, this carbon distributes and accumulates in retained austenite, allowing the austenite phase to remain at room temperature, which is beneficial for ensuring elongation. If the Si content is less than 0.03%, it may be difficult to fully achieve the above-mentioned effects. On the other hand, if the Si content exceeds 0.30%, the effect of solid solution strengthening may be enhanced, resulting in reduced elongation and the occurrence of surface scale defects, which may degrade the plating surface quality and reduce chemical conversion treatability. Therefore, the Si content is preferably in the range of 0.03 to 0.30%. The lower limit of the Si content is more preferably 0.04%, and even more preferably 0.05%. The upper limit of the Si content is more preferably 0.25%, and even more preferably 0.20%.

Mn:2.1~2.9%
マンガン(Mn)は、鋼中の硫黄を完全にMnSとして析出させ、FeSの生成による熱間脆性を防止するとともに、鋼を固溶強化させる元素である。上記Mnの含量が2.1%未満の場合には、本発明で目標とする強度の確保に困難がある。一方、上記Mnの含量が2.9%を超えると、溶接性、熱間圧延性などの問題が発生する可能性が高く、同時に硬化能を増加させてマルテンサイトを過度に形成させることがあり、伸び率の減少をもたらすことがある。また、微細組織内にMn-Band(Mn酸化物の帯)が形成されて加工クラック及び板破断が発生する危険が高くなるという問題があり、焼鈍時にMn酸化物が表面に溶出してめっき性を大きく阻害するという問題がある。したがって、上記Mnの含量は2.1~2.9%の範囲を有することが好ましい。上記Mn含量の下限は2.2%であることがより好ましく、2.3%であることがさらに好ましい。上記Mn含量の上限は2.8%であることがより好ましく、2.7%であることがさらに好ましい。
Mn: 2.1-2.9%
Manganese (Mn) completely precipitates sulfur in steel as MnS, preventing hot embrittlement due to the formation of FeS, and solid-solution strengthening the steel. If the Mn content is less than 2.1%, it is difficult to achieve the strength target of the present invention. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.9%, problems such as weldability and hot rollability are likely to occur. At the same time, the Mn content increases the hardenability, which can lead to excessive martensite formation and reduced elongation. Furthermore, there are problems with the formation of Mn-bands (Mn oxide bands) in the microstructure, increasing the risk of processing cracks and sheet breakage. Furthermore, there are problems with Mn oxides dissolving on the surface during annealing, significantly impairing galvanic properties. Therefore, the Mn content is preferably in the range of 2.1 to 2.9%. The lower limit of the Mn content is more preferably 2.2%, and even more preferably 2.3%. The upper limit of the Mn content is more preferably 2.8%, and even more preferably 2.7%.

Al:0.005~0.07%
アルミニウム(Al)は製鋼時の脱酸のために添加される元素である。上記Alの含量が0.005%未満の場合には、脱酸効果を十分に得ることが困難であり、0.07%を超える場合には、溶鋼中の酸素(O)と反応して高融点の酸化物(介在物)が形成され、ノズル詰まりが発生することがあり、また、このように形成される介在物の形状が鋭く、曲げ特性が低下することがある。したがって、上記Alの含量は0.005~0.07%であることが好ましい。上記Al含量の下限は0.010%であることがより好ましく、0.020%であることがさらに好ましい。上記Al含量の上限は0.06%であることがより好ましく、0.05%であることがさらに好ましい。
Al: 0.005-0.07%
Aluminum (Al) is an element added for deoxidation during steelmaking. If the Al content is less than 0.005%, it is difficult to obtain a sufficient deoxidizing effect. If it exceeds 0.07%, it reacts with oxygen (O) in the molten steel to form high-melting-point oxides (inclusions), which may cause nozzle clogging. Furthermore, the inclusions formed in this way have sharp shapes, which may result in reduced bending properties. Therefore, the Al content is preferably 0.005 to 0.07%. The lower limit of the Al content is more preferably 0.010%, and even more preferably 0.020%. The upper limit of the Al content is more preferably 0.06%, and even more preferably 0.05%.

Nb:0.01~0.08%
ニオブ(Nb)は、オーステナイト粒界に偏析して焼鈍熱処理時にオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制し、微細な炭化物を形成して強度の増加に寄与する元素である。上記Nbの含量が0.01%未満の場合には、上述した効果が不十分である。一方、上記Nbの含量が0.08%を超える場合には、粗大な炭化物が析出し、鋼中の固溶炭素量の低減により強度及び伸び率が減少することがあり、製造コストが上昇するという問題点がある。したがって、上記Nbの含量は0.01~0.08%の範囲を有することが好ましい。上記Nb含量の下限は0.02%であることがより好ましく、0.03%であることがさらに好ましい。上記Nb含量の上限は0.07%であることがより好ましく、0.06%であることがさらに好ましい。
Nb: 0.01-0.08%
Niobium (Nb) is an element that segregates at austenite grain boundaries, suppresses coarsening of austenite grains during annealing, and forms fine carbides, contributing to increased strength. If the Nb content is less than 0.01%, the above-mentioned effects are insufficient. On the other hand, if the Nb content exceeds 0.08%, coarse carbides precipitate, reducing the amount of solute carbon in the steel, which can decrease strength and elongation and increase manufacturing costs. Therefore, the Nb content is preferably in the range of 0.01 to 0.08%. The lower limit of the Nb content is more preferably 0.02%, and even more preferably 0.03%. The upper limit of the Nb content is more preferably 0.07%, and even more preferably 0.06%.

Ti:0.005~0.08%
チタン(Ti)は微細炭化物形成元素であって、降伏強度及び引張強度の確保に寄与する。また、Tiは窒化物形成元素であって、鋼中のNをTiNとして析出させてAlN析出を抑制する効果があり、連続鋳造時にクラックが発生する危険を低減させる利点がある。上記Tiの含量が0.005%未満の場合には、上述した効果を得ることが困難になる可能性がある。一方、上記Tiの含量が0.08%を超えると、粗大な炭化物が析出し、鋼中の固溶炭素量の低減により強度及び伸び率が減少することがあり、連鋳時にノズル詰まりを引き起こすことがある。したがって、上記Tiの含量は0.005~0.08%の範囲を有することが好ましい。上記Ti含量の下限は0.007%であることがより好ましく、0.01%であることがさらに好ましい。上記Ti含量の上限は0.07%であることがより好ましく、0.06%であることがさらに好ましい。
Ti: 0.005-0.08%
Titanium (Ti) is a fine carbide-forming element that contributes to ensuring yield strength and tensile strength. Ti is also a nitride-forming element that precipitates N in steel as TiN, suppressing AlN precipitation and reducing the risk of cracking during continuous casting. If the Ti content is less than 0.005%, it may be difficult to achieve the above-mentioned effects. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.08%, coarse carbides precipitate, reducing the amount of solute carbon in the steel, which can reduce strength and elongation and cause nozzle clogging during continuous casting. Therefore, the Ti content is preferably in the range of 0.005 to 0.08%. The lower limit of the Ti content is more preferably 0.007%, and even more preferably 0.01%. The upper limit of the Ti content is more preferably 0.07%, and even more preferably 0.06%.

B:0.0005~0.005%
ボロン(B)は鋼材の硬化能の確保に大きく寄与する元素であって、このような効果を得るためには0.0005%以上添加することが好ましい。しかし、上記Bの含量が0.005%を超えると、粒界にボロン炭化物を形成させてフェライトの核生成場所を提供するため、むしろ硬化能を悪化させるおそれがある。したがって、上記Bの含量は0.0005~0.005%の範囲を有することが好ましい。上記B含量の下限は0.0010%であることがより好ましく、0.0015%であることがさらに好ましい。上記B含量の上限は0.0045%であることがより好ましく、0.004%であることがさらに好ましい。
B: 0.0005-0.005%
Boron (B) is an element that significantly contributes to ensuring the hardenability of steel, and to achieve this effect, it is preferable to add 0.0005% or more. However, if the B content exceeds 0.005%, boron carbide is formed at grain boundaries, providing a site for ferrite nucleation, which may actually deteriorate the hardenability. Therefore, the B content is preferably in the range of 0.0005 to 0.005%. The lower limit of the B content is more preferably 0.0010%, and even more preferably 0.0015%. The upper limit of the B content is more preferably 0.0045%, and even more preferably 0.004%.

Cr:0.7~1.4%
クロム(Cr)は硬化能を向上させ、鋼の強度を高める元素である。上記Crの含量が0.7%未満の場合には、目標とする強度の確保が難しい可能性がある。一方、上記Crの含量が1.4%を超える場合には、鋼板の延性が低下する可能性がある。したがって、上記Crの含量は0.7~1.4%の範囲を有することが好ましい。上記Cr含量の下限は0.75%であることがより好ましく、0.8%であることがさらに好ましい。上記Cr含量の上限は1.3%であることがより好ましく、1.2%であることがさらに好ましい。
Cr: 0.7-1.4%
Chromium (Cr) is an element that improves hardenability and increases the strength of steel. If the Cr content is less than 0.7%, it may be difficult to achieve the target strength. On the other hand, if the Cr content exceeds 1.4%, the ductility of the steel sheet may decrease. Therefore, the Cr content is preferably in the range of 0.7 to 1.4%. The lower limit of the Cr content is more preferably 0.75%, and even more preferably 0.8%. The upper limit of the Cr content is more preferably 1.3%, and even more preferably 1.2%.

Mo:0.005~0.10%
モリブデン(Mo)は炭化物を形成する元素であって、Ti、Nb、Vなどの炭・窒化物形成元素との複合添加時に、析出物のサイズを微細に保持して降伏強度及び引張強度を向上させる役割を果たす。また、上記Moは鋼の硬化能を向上させ、マルテンサイトを結晶粒界(Grain bondary)に微細に形成させて降伏比の制御を可能とする利点がある。上述した効果のためには、上記Moが0.005%以上添加されることが好ましい。但し、高価な元素であるため、その含量が高くなるほど、製造上不利となる欠点があるため、その含量を適切に制御することが好ましい。上記Moの含量が0.10%を超えると、製造コストの急激な上昇を招き、経済性が低下するだけでなく、過度な結晶粒微細化効果と固溶強化効果により、むしろ鋼の延性が低下するという問題がある。したがって、上記Moの含量は0.005~0.10%の範囲を有することが好ましい。上記Mo含量の下限は0.007%であることがより好ましく、0.01%であることがさらに好ましい。上記Mo含量の上限は0.08%であることがより好ましく、0.06%であることがさらに好ましい。
Mo: 0.005-0.10%
Molybdenum (Mo) is a carbide-forming element. When added in combination with carbonitride-forming elements such as Ti, Nb, and V, it maintains the size of precipitates at a fine size, thereby improving yield strength and tensile strength. Mo also improves the hardenability of steel and finely forms martensite at grain boundaries, allowing for control of the yield ratio. To achieve these effects, Mo is preferably added in an amount of 0.005 % or more. However, since Mo is an expensive element, a higher Mo content can be disadvantageous in manufacturing, so it is preferable to appropriately control its content. A Mo content exceeding 0.10% not only significantly increases manufacturing costs and reduces economic viability, but also reduces the ductility of the steel due to excessive grain refinement and solid solution strengthening. Therefore, the Mo content is preferably in the range of 0.005% to 0.10%. The lower limit of the Mo content is more preferably 0.007%, and even more preferably 0.01%, and the upper limit of the Mo content is more preferably 0.08%, and even more preferably 0.06%.

N:0.008%以下(0%は除く)
上記窒素(N)は、製造工程上、不可避に含有される元素であるが、炭・窒化物の形成を通じて鋼材の強度向上に寄与する元素である。但し、上記Nの含量が0.008%を超える場合には、脆性が発生する危険性が大きく増加するだけでなく、TiNを形成して残った余分のNによって、硬化能に寄与すべきBがBNの形態で消耗されることがある。したがって、上記Nの含量は0.008%以下であることが好ましい。上記Nの含量は0.007%以下であることがより好ましく、0.006%以下であることがさらに好ましい。
N: 0.008% or less (excluding 0%)
Nitrogen (N) is an element that is inevitably contained in steel during the manufacturing process, but it contributes to improving the strength of steel by forming carbonitrides. However, if the N content exceeds 0.008%, not only does the risk of brittleness increase significantly, but the excess N remaining after forming TiN may cause B, which contributes to hardenability, to be consumed in the form of BN. Therefore, the N content is preferably 0.008% or less. The N content is more preferably 0.007% or less, and even more preferably 0.006% or less.

一方、本発明の冷延鋼板は、上述した合金成分を満たすとともに、下記関係式1~3を満たすことが好ましい。これにより、本発明が目標とする曲げ加工性に非常に優れた引張強度980MPa以上の超高強度鋼板を製造することができる。 On the other hand, the cold-rolled steel sheet of the present invention preferably satisfies the alloy composition described above and also satisfies the following relations 1 to 3. This makes it possible to produce the ultra-high-strength steel sheet with excellent bending workability and a tensile strength of 980 MPa or more, which is the target of the present invention.

[関係式1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[Relationship 1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30

上記関係式1は、強度及び溶接性を確保するための成分関係式である。上記関係式1の値が0.18未満の場合には、本発明が目標とする強度を確保することが困難であり、0.30を超える場合には溶接性が低下する可能性がある。したがって、上記関係式1の値は、0.18~0.30の範囲を有することが好ましい。上記関係式1の値の下限は0.19であることがより好ましく、0.20であることがさらに好ましい。上記関係式1の値の上限は0.28であることがより好ましく、0.26であることがさらに好ましい。 The above-mentioned Relational Formula 1 is a chemical relationship for ensuring strength and weldability. If the value of the above-mentioned Relational Formula 1 is less than 0.18, it will be difficult to ensure the strength targeted by the present invention, and if it exceeds 0.30, weldability may be reduced. Therefore, the value of the above-mentioned Relational Formula 1 is preferably in the range of 0.18 to 0.30. The lower limit of the value of the above-mentioned Relational Formula 1 is more preferably 0.19, and even more preferably 0.20. The upper limit of the value of the above-mentioned Relational Formula 1 is more preferably 0.28, and even more preferably 0.26.

[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[Relationship 2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270

上記関係式2は、硬化能を確保するための硬化能指数に関する関係式である。上記関係式2の値が180未満の場合には、硬化能の不足により本発明で目標とする強度を確保することが困難であり、270を超える場合には、硬化能が過度に高くなり曲げ特性及び成形性が低下する可能性がある。したがって、上記関係式2の値は、180~270の範囲を有することが好ましい。上記関係式2の値の下限は190であることがより好ましく、200であることがさらに好ましい。上記関係式2の値の上限は260であることがより好ましく、250であることがさらに好ましい。 The above-mentioned relational expression 2 relates to the hardening ability index for ensuring hardening ability. If the value of the above-mentioned relational expression 2 is less than 180, it will be difficult to ensure the strength targeted by the present invention due to insufficient hardening ability, and if it exceeds 270, the hardening ability will be excessively high, which may result in reduced bending properties and formability. Therefore, the value of the above-mentioned relational expression 2 is preferably in the range of 180 to 270. The lower limit of the value of the above-mentioned relational expression 2 is more preferably 190, and even more preferably 200. The upper limit of the value of the above-mentioned relational expression 2 is more preferably 260, and even more preferably 250.

[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325NbC+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
[Relationship 3]
700≦ ( 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb ) / ( C+Si/30+Mn/20+2P+4S ) ≦1200

上記関係式3は、本発明が目標とする強度、硬化能及び溶接性を同時に確保するための成分関係式である。上記関係式3の値が700未満の場合には、溶接性が低下することがあるだけでなく、硬化能の不足により本発明が目標とする強度の確保が困難であり、1200を超える場合には、硬化能が過度に高くなり曲げ特性及び成形性が低下する可能性がある。したがって、上記関係式3の値は、700~1200の範囲を有することが好ましい。上記関係式3の値の下限は700であることがより好ましく、800であることがさらに好ましい。上記関係式3の値の上限は1150であることがより好ましく、1100であることがさらに好ましい。 The above-mentioned Relational Formula 3 is a component relationship that simultaneously ensures the strength, hardenability, and weldability targeted by the present invention. If the value of the above-mentioned Relational Formula 3 is less than 700, not only may weldability be reduced, but insufficient hardenability may make it difficult to achieve the strength targeted by the present invention. If the value exceeds 1200, the hardenability may become excessively high, resulting in reduced bending properties and formability. Therefore, the value of the above-mentioned Relational Formula 3 is preferably in the range of 700 to 1200. The lower limit of the value of the above-mentioned Relational Formula 3 is more preferably 700, and even more preferably 800. The upper limit of the value of the above-mentioned Relational Formula 3 is more preferably 1150, and even more preferably 1100.

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、原料又は周囲環境から意図しない不純物が不可避に混入する可能性があるため、こ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における技術者であれば、誰でも分かるものであるため、本明細書では、その全ての内容について特に言及しない。 The remaining component of this invention is iron (Fe). However, during normal manufacturing processes, unintended impurities may inevitably be present from the raw materials or the surrounding environment, and this cannot be ruled out. Since these impurities are known to any engineer working in normal manufacturing processes, this specification will not specifically address all of them.

但し、そのうちリン及び硫黄は一般的に多く言及される不純物であるため、これについて簡略に説明すると、次の通りである。 However, phosphorus and sulfur are the most commonly mentioned impurities, so a brief explanation of these is as follows:

P:0.04%以下(0%は除く)
リン(P)は、結晶粒界及び/又は相間粒界に偏析して脆性を誘発し得る元素である。したがって、その含量をできるだけ低く制御しなければならず、0.04%以下に制限することが好ましい。上記Pの含量は0.03%以下に制限することがより好ましく、0.02%以下に制限することがさらに好ましい。
P: 0.04% or less (excluding 0%)
Phosphorus (P) is an element that can cause embrittlement by segregating at grain boundaries and/or interphase boundaries. Therefore, its content must be controlled as low as possible, preferably 0.04% or less. The P content is more preferably 0.03% or less, and even more preferably 0.02% or less.

S:0.005%以下(0%は除く)
硫黄(S)は不純物であって、鋼中にMnS非金属介在物及び連鋳凝固中に偏析して高温クラックを誘発することがある。したがって、その含量をできるだけ低く制御しなければならず、0.005%以下に制限することが好ましい。上記Sの含量は、0.004%以下に制限することがより好ましく、0.003%以下に制限することがさらに好ましい。
S: 0.005% or less (excluding 0%)
Sulfur (S) is an impurity that can cause high-temperature cracks by forming MnS non-metallic inclusions in steel and by segregating during continuous casting solidification. Therefore, its content must be controlled as low as possible, preferably to 0.005% or less. The S content is more preferably limited to 0.004% or less, and even more preferably to 0.003% or less.

なお、上記不純物はトランプ元素としてSb、Mg、Sn、Sb、Zn及びPbのうち1以上を含み、その合計が0.1重量%以下であり得る。トランプ元素は、製鋼工程で原料として使用するスクラップなどに由来する不純物元素であって、その合計が0.1%を超える場合には、スラブの表面クラックを引き起こすことがあり、鋼板の表面品質を低下させる可能性がある。 The above impurities may include one or more of the following tramp elements: Sb, Mg, Sn, Sb, Zn, and Pb, the total of which may be 0.1% by weight or less. Tramp elements are impurity elements derived from scrap and other materials used as raw materials in the steelmaking process, and if the total exceeds 0.1%, it may cause surface cracks in the slab and reduce the surface quality of the steel plate.

以下、本発明の一実施形態に係る降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の微細組織等について説明する。 The following describes the microstructure and other aspects of an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties according to one embodiment of the present invention.

本発明の冷延鋼板の微細組織は面積%で、フレッシュマルテンサイト:4~19%、テンパードマルテンサイトとベイナイトの合計:78~95%及び残留オーステナイト:0.2~2.0%を含むことが好ましい。本発明の冷延鋼板の微細組織は、テンパードマルテンサイト(以下、「TM」ともいう)とベイナイト(以下、「B」ともいう)を主組織として含む。上記テンパードマルテンサイトとベイナイトは微細組織上、その区別が容易ではないため、本発明では、上記テンパードマルテンサイトとベイナイトの合計の分率を制御する。上記テンパードマルテンサイトとベイナイトの合計の分率が78%未満の場合には、目標とする強度の確保が難しく、95%を超える場合には、曲げ特性及び伸び率が低下する可能性がある。上記フレッシュマルテンサイト(以下、「FM」ともいう)は強度の確保に有利な組織である。上記フレッシュマルテンサイトの分率が4%未満の場合には目標とする強度の確保が難しく、19%を超える場合には曲げ特性及び伸び率が低下する可能性がある。上記残留オーステナイト(以下、「RA」ともいう)は、伸び率の確保に有利な組織である。上記残留オーステナイトの分率が0.2%未満の場合には上記効果を十分に得ることが困難であり、2.0%を超える場合には加工時にマルテンサイトに変態してHER又は曲げ特性が低下する可能性がある。一方、上記微細組織は、10%以下のフェライトをさらに含むことができる。上記フェライト組織は、製造工程上、不可避に形成され得る組織ではあるが、肯定的な機能を果たすこともある。例えば、上記フェライトは伸び率の確保に寄与することができる。但し、その分率が10%を超える場合には、本発明が得ようとする強度の確保が困難であり得る。上記フェライトの分率は7%以下であることがより好ましく、5%以下であることがさらに好ましい。 The microstructure of the cold-rolled steel sheet of the present invention preferably contains, by area percentage, 4-19% fresh martensite, 78-95% total of tempered martensite and bainite, and 0.2-2.0% retained austenite. The microstructure of the cold-rolled steel sheet of the present invention primarily comprises tempered martensite (hereinafter also referred to as "TM") and bainite (hereinafter also referred to as "B"). Because the tempered martensite and bainite are difficult to distinguish from each other in terms of microstructure, the present invention controls the total fraction of the tempered martensite and bainite. If the total fraction of the tempered martensite and bainite is less than 78%, it is difficult to achieve the target strength, and if it exceeds 95%, bending properties and elongation may be reduced. The fresh martensite (hereinafter also referred to as "FM") is a structure advantageous for ensuring strength. If the fraction of the fresh martensite is less than 4%, it is difficult to achieve the target strength, and if it exceeds 19%, bending properties and elongation may be reduced. The retained austenite (hereinafter also referred to as "RA") is a structure advantageous for ensuring elongation. If the fraction of the retained austenite is less than 0.2%, it is difficult to fully achieve the above effect. If it exceeds 2.0%, it may transform into martensite during processing, resulting in a deterioration in HER or bending properties. On the other hand, the microstructure may further include 10% or less of ferrite. Although the ferrite structure is a structure that is inevitably formed in the manufacturing process, it can also fulfill positive functions. For example, the ferrite can contribute to ensuring elongation. However, if the fraction exceeds 10%, it may be difficult to ensure the strength desired by the present invention. The ferrite fraction is more preferably 7% or less, and even more preferably 5% or less.

一方、上記微細組織の平均結晶粒サイズは0.5~6μmであることが好ましい。上記平均結晶粒サイズは微細であるほど、強度及びHER等の物性の確保に有利であるが、0.5μm未満に制御するためには、結晶粒微細化に有効なNb、Ti、Mo及びV等の投入量が過度に多くなり、製造コストが上昇することがある。上記平均結晶粒サイズが6μmを超える場合には、本発明が目標とする強度の確保が難しく、HER及び曲げ特性が非常に低下する可能性がある。したがって、上記平均粒サイズは0.5~6.0μmの範囲を有することが好ましい。上記平均結晶粒サイズの下限は1.0μmであることがより好ましく、1.5μmであることがさらに好ましい。上記平均結晶粒サイズの上限は5.5μmであることがより好ましく、5.0μmであることがさらに好ましい。 Meanwhile, the average crystal grain size of the microstructure is preferably 0.5 to 6 μm. The finer the average crystal grain size, the more advantageous it is for ensuring physical properties such as strength and HER. However, controlling the average crystal grain size to less than 0.5 μm may require excessively large amounts of Nb, Ti, Mo, V, and other elements that are effective in refining crystal grains, which may increase manufacturing costs. If the average crystal grain size exceeds 6 μm, it may be difficult to achieve the strength targeted by the present invention, and the HER and bending properties may be significantly reduced. Therefore, the average grain size is preferably in the range of 0.5 to 6.0 μm. The lower limit of the average crystal grain size is more preferably 1.0 μm, and even more preferably 1.5 μm. The upper limit of the average crystal grain size is more preferably 5.5 μm, and even more preferably 5.0 μm.

上述のように提供される本発明の冷延鋼板は、降伏強度(YS):800~980MPa、引張強度(TS):980~1180MPa、伸び率(EL):4~12%、降伏比(YS/TS):0.70~0.95、穴拡げ率(HER):35~80%、R/t:0.8以下、3点曲げの最大角度:90~140°であってもよい。上記降伏強度は820~960MPaであることがより好ましく、850~950MPaであることがさらに好ましい。上記引張強度は、1000~1170MPaであることがより好ましく、1020~1160MPaであることがさらに好ましい。上記伸び率は5~11%であることがより好ましく、6~10%であることがさらに好ましい。降伏比は0.72~0.92であることがより好ましく、0.75~0.90であることがさらに好ましい。上記穴拡げ率は40~75%であることがより好ましく、45~70%であることがさらに好ましい。上記R/tは0.15~0.70であることがより好ましく、0.20~0.60であることがさらに好ましい。上記3点曲げの最大角度は95~135°であることがより好ましく、100~130°であることがさらに好ましい。 The cold-rolled steel sheet of the present invention provided as described above may have a yield strength (YS): 800 to 980 MPa, a tensile strength (TS): 980 to 1180 MPa, an elongation (EL): 4 to 12%, a yield ratio (YS/TS): 0.70 to 0.95, a hole expansion ratio (HER): 35 to 80%, an R/t of 0.8 or less, and a maximum three-point bending angle: 90 to 140°. The yield strength is more preferably 820 to 960 MPa, and even more preferably 850 to 950 MPa. The tensile strength is more preferably 1000 to 1170 MPa, and even more preferably 1020 to 1160 MPa. The elongation is more preferably 5 to 11%, and even more preferably 6 to 10%. The yield ratio is more preferably 0.72 to 0.92, and even more preferably 0.75 to 0.90. The hole expansion ratio is more preferably 40 to 75%, and even more preferably 45 to 70%. The R/t is more preferably 0.15 to 0.70, and even more preferably 0.20 to 0.60. The maximum three-point bending angle is more preferably 95 to 135°, and even more preferably 100 to 130°.

また、本発明の冷延鋼板は硬度(HvBM)が300~400Hvであってもよい。上記母材硬度は310~390Hvであることがより好ましく、320~380Hvであることがさらに好ましい。さらに、溶接後に形成される溶接部の溶融部(Fusion Zone)硬度(HvFZ)が350~450Hvであってもよい。上記溶接部の溶融部硬度が350Hv未満である場合には、十分な溶融部硬度を確保できず、溶接部の強度が低い可能性がある。一方、450Hvを超える場合には、溶融部硬度が高すぎて、クラック発生の敏感性が高くなるため、溶接部の強度と衝撃吸収エネルギーが低くなることがある。上記冷延鋼板の硬度、すなわち、溶接後の母材に該当する硬度(HvBM)は、溶融部硬度(HvFZ)と類似するほど良く、よって、その比(HvFZ/HvBM)は1.30以下であることが好ましい。上記HvFZ/HvBMは1.25以下であることがより好ましく、1.20以下であることがさらに好ましい。 The cold-rolled steel sheet of the present invention may also have a hardness (HvBM) of 300 to 400 Hv. The base material hardness is more preferably 310 to 390 Hv, and even more preferably 320 to 380 Hv. Furthermore, the fusion zone (HvFZ) hardness of the weld formed after welding may be 350 to 450 Hv. If the fusion zone hardness of the weld is less than 350 Hv, sufficient fusion zone hardness may not be ensured, potentially resulting in low weld strength. On the other hand, if it exceeds 450 Hv, the fusion zone hardness may be too high, increasing the susceptibility to cracking and reducing the strength and impact absorption energy of the weld. The hardness of the cold-rolled steel sheet, i.e., the hardness (HvBM) corresponding to the base material after welding, should preferably be as similar to the fusion zone hardness (HvFZ), and therefore the ratio (HvFZ/HvBM) is preferably 1.30 or less. The above HvFZ/HvBM ratio is more preferably 1.25 or less, and even more preferably 1.20 or less.

以下、本発明の一実施形態に係る降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板について説明する。 The following describes an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties according to one embodiment of the present invention.

まず、上述した合金組成を満たすスラブを加熱する。本発明では、上記スラブ加熱温度について特に限定しないが、例えば、上記スラブの加熱は1100~1300℃で行うことができる。上記スラブ加熱温度が1100℃未満の場合には、スラブ温度が低く、粗圧延時に圧延負荷が発生する可能性があり、1300℃を超える場合には組織が粗大化することがあり、電力費の上昇といった欠点が生じることがある。上記スラブ加熱温度の下限は1125℃であることがより好ましく、1150℃であることがさらに好ましい。上記スラブ加熱温度の上限は1275℃であることがより好ましく、1250℃であることがさらに好ましい。一方、上記スラブは230~270mmの厚さを有することができる。 First, a slab satisfying the above-mentioned alloy composition is heated. In the present invention, the slab heating temperature is not particularly limited, but for example, the slab can be heated at 1100 to 1300°C. If the slab heating temperature is less than 1100°C, the slab temperature will be low and rolling loads may occur during rough rolling. If the slab heating temperature exceeds 1300°C, the structure may become coarse, resulting in disadvantages such as increased power costs. The lower limit of the slab heating temperature is more preferably 1125°C, and even more preferably 1150°C. The upper limit of the slab heating temperature is more preferably 1275°C, and even more preferably 1250°C. Meanwhile, the slab can have a thickness of 230 to 270 mm.

その後、上記加熱されたスラブを仕上げ圧延の出側温度がAr3+50℃~Ar3+150℃となるように仕上げ圧延して熱延鋼板を得る。上記仕上げ圧延の出側温度がAr3+50℃未満の場合には、熱間変形抵抗が急激に増加する可能性が高い。上記仕上げ圧延の出側温度がAr3+150℃を超える場合には、厚すぎる酸化スケールが発生するだけでなく、鋼板の微細組織が粗大化する可能性が高い。したがって、上記仕上げ圧延の出側温度は、Ar3+50℃~Ar3+150℃の範囲を有することが好ましい。上記仕上げ圧延の出側温度の下限はAr3+60℃がより好ましく、Ar3+70℃がさらに好ましい。上記仕上げ圧延の出側温度の上限は、Ar3+140℃がより好ましく、Ar3+130℃がさらに好ましい。一方、上記Ar3とは、加熱時にオーステナイトに変態する温度を意味し、例えば、910-203C1/2+44.7Si+31.5Mo-30Mn-11Cr+700P+400Al+400Tiのような式でその値を求めることができる。 The heated slab is then finish-rolled so that the exit temperature of the finish rolling is Ar3+50°C to Ar3+150°C to obtain a hot-rolled steel sheet. If the exit temperature of the finish rolling is less than Ar3+50°C, there is a high possibility that the hot deformation resistance will increase rapidly. If the exit temperature of the finish rolling exceeds Ar3+150°C, there is a high possibility that not only will an excessively thick oxide scale be formed but also the microstructure of the steel sheet will become coarse. Therefore, the exit temperature of the finish rolling is preferably in the range of Ar3+50°C to Ar3+150°C. The lower limit of the exit temperature of the finish rolling is more preferably Ar3+60°C, and even more preferably Ar3+70°C. The upper limit of the exit temperature of the finish rolling is more preferably Ar3+140°C, and even more preferably Ar3+130°C. On the other hand, the above Ar3 means the temperature at which the alloy transforms into austenite when heated, and its value can be determined by the formula, for example, 910-203C 1/2 +44.7Si+31.5Mo-30Mn-11Cr+700P+400Al+400Ti.

その後、上記熱延鋼板をMs+50℃~Ms+300℃まで冷却した後、巻き取る。上記巻取温度がMs+50℃未満の場合、過剰なマルテンサイト又はベイナイトが生成されて熱延鋼板の過度な強度上昇を招くため、冷間圧延時の負荷による形状不良などの問題が発生することがある。一方、Ms+300℃を超えると、表面スケールの増加により酸洗性が劣化することがある。したがって、上記巻取温度は、Ms+50℃~Ms+300℃の範囲を有することが好ましい。上記巻取温度の下限は、Ms+60℃であることがより好ましく、Ms+70℃であることがさらに好ましい。上記巻取温度の上限は、Ms+290℃であることがより好ましく、Ms+270℃であることがさらに好ましい。一方、上記巻取後には、上記巻き取られた熱延鋼板を0.1℃/s以下の冷却速度で常温まで冷却することができる。上記Msとは、冷却時にマルテンサイトが変態し始める温度を意味し、例えば、539-423C-30.4Mn-7.5Si+30Alのような式でその値を求めることができる。 The hot-rolled steel sheet is then cooled to Ms + 50°C to Ms + 300°C and then coiled. If the coiling temperature is less than Ms + 50°C, excess martensite or bainite is generated, resulting in an excessive increase in the strength of the hot-rolled steel sheet, which can lead to problems such as poor shape due to the load during cold rolling. On the other hand, if the coiling temperature exceeds Ms + 300°C, an increase in surface scale can lead to deterioration of pickling properties. Therefore, the coiling temperature is preferably in the range of Ms + 50°C to Ms + 300°C. The lower limit of the coiling temperature is more preferably Ms + 60°C, and even more preferably Ms + 70°C. The upper limit of the coiling temperature is more preferably Ms + 290°C, and even more preferably Ms + 270°C. After coiling, the coiled hot-rolled steel sheet can be cooled to room temperature at a cooling rate of 0.1°C/s or less. The above Ms refers to the temperature at which martensite begins to transform upon cooling, and its value can be calculated using a formula such as 539-423C-30.4Mn-7.5Si+30Al.

その後、上記巻取及び冷却された熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得る。上記冷間圧延は40~70%の圧下率で行うことができる。上記冷間圧下率が40%未満の場合には、再結晶の駆動力が弱まり、良好な再結晶粒を得るのに問題が生じる可能性が高く、形状校正が非常に難しいという欠点がある。70%を超える場合には、鋼板のエッジ(edge)部にクラックが発生する可能性が高く、圧延荷重が急激に増加する可能性がある。したがって、上記冷間圧延は40~70%の圧下率で行われることが好ましい。一方、上記冷間圧延の前には、表面に付着したスケールや不純物などを除去するために酸洗を行うこともできる。 The coiled and cooled hot-rolled steel sheet is then cold-rolled to obtain a cold-rolled steel sheet. The cold rolling can be performed at a reduction ratio of 40 to 70%. If the cold rolling reduction ratio is less than 40%, the driving force for recrystallization is weakened, which can make it difficult to obtain good recrystallized grains and makes shape control very difficult. If the cold rolling reduction ratio exceeds 70%, cracks are likely to occur at the edges of the steel sheet and the rolling load may increase rapidly. Therefore, it is preferable to perform the cold rolling at a reduction ratio of 40 to 70%. Meanwhile, pickling can be performed before the cold rolling to remove scale and impurities adhering to the surface.

その後、上記冷延鋼板をAr3+10℃~Ar3+70℃の温度範囲で連続焼鈍する。上記連続焼鈍温度がAr3+10℃未満の場合には、オーステナイトに十分に変態しないため、後工程において本発明が得ようとするマルテンサイト又はベイナイト分率が得られ難く、強度の確保が難しくなる可能性がある。一方、Ar3+70℃を超える場合には、オーステナイト結晶粒サイズが粗大化し、目標とする曲げ特性の確保が困難になる可能性がある。したがって、上記連続焼鈍温度は、Ar3+10℃~Ar3+70℃の範囲を有することが好ましい。上記連続焼鈍温度の下限は、Ar3+20℃であることがより好ましく、Ar3+30℃であることがさらに好ましい。上記連続焼鈍温度の上限は、Ar3+60℃であることがより好ましく、Ar3+50℃であることがさらに好ましい。 The cold-rolled steel sheet is then continuously annealed in a temperature range of Ar3 + 10°C to Ar3 + 70°C. If the continuous annealing temperature is below Ar3 + 10°C, the austenite will not be sufficiently transformed, making it difficult to obtain the martensite or bainite fraction desired by the present invention in subsequent processes and potentially making it difficult to ensure strength. On the other hand, if the temperature exceeds Ar3 + 70°C, the austenite grain size will become coarse, making it difficult to achieve the target bending properties. Therefore, the continuous annealing temperature is preferably in the range of Ar3 + 10°C to Ar3 + 70°C. The lower limit of the continuous annealing temperature is more preferably Ar3 + 20°C, and even more preferably Ar3 + 30°C. The upper limit of the continuous annealing temperature is more preferably Ar3 + 60°C, and even more preferably Ar3 + 50°C.

その後、上記連続焼鈍された冷延鋼板を50~200秒間均熱処理する。これは、冷間圧延組織の再結晶及び結晶粒成長とともに、本発明が提示する焼鈍温度で十分なオーステナイト分率を確保するためである。上記均熱処理時間が50秒未満の場合には、オーステナイトへの逆変態が十分に起こらず、最終組織においてフェライト分率が増加し、目標とする強度の確保が難しくなる可能性がある。一方、上記均熱処理時間が200秒を超えると、オーステナイト結晶粒サイズが粗大化し、最終製品における曲げ特性が低下する可能性がある。上記均熱処理時間の下限は55秒であることがより好ましく、60秒であることがさらに好ましい。上記均熱処理時間の上限は190秒であることがより好ましく、180秒であることがさらに好ましい。 The continuously annealed cold-rolled steel sheet is then soaked for 50 to 200 seconds. This is to ensure a sufficient austenite fraction at the annealing temperature proposed by the present invention, along with recrystallization and grain growth of the cold-rolled structure. If the soaking time is less than 50 seconds, reverse transformation to austenite will not occur sufficiently, increasing the ferrite fraction in the final structure and potentially making it difficult to achieve the target strength. On the other hand, if the soaking time exceeds 200 seconds, the austenite grain size will coarsen, potentially reducing the bending properties of the final product. The lower limit of the soaking time is more preferably 55 seconds, and even more preferably 60 seconds. The upper limit of the soaking time is more preferably 190 seconds, and even more preferably 180 seconds.

その後、上記均熱処理された冷延鋼板を620~700℃まで1~10℃/sの冷却速度で1次冷却する。上記1次冷却段階は、フェライトとオーステナイトの平衡炭素濃度を確保して鋼板の延性及び強度を増加させるためのものである。上記1次冷却終了温度が630℃未満、又は700℃を超える場合には、本発明で目標とする延性及び強度を確保し難くなる。上記冷却速度が1℃/s未満の場合には、フェライト変態が加速化して目標とする微細組織分率の確保が難しいという欠点があり、10℃/sを超える場合には、過度なマルテンサイト変態により伸び率の確保が難しいという欠点がある。 The soaked cold-rolled steel sheet is then subjected to primary cooling at a cooling rate of 1 to 10°C/s to 620 to 700°C. The primary cooling stage is intended to ensure the equilibrium carbon concentration of ferrite and austenite and increase the ductility and strength of the steel sheet. If the primary cooling end temperature is less than 630°C or exceeds 700°C, it becomes difficult to achieve the ductility and strength targeted by the present invention. If the cooling rate is less than 1°C/s, the ferrite transformation is accelerated, making it difficult to achieve the targeted microstructure fraction. If the cooling rate exceeds 10°C/s, excessive martensite transformation makes it difficult to achieve the desired elongation.

その後、上記1次冷却された冷延鋼板を360~420℃まで5~50℃/sの冷却速度で2次冷却する。上記2次冷却は、本発明において重要視する制御因子の一つであり、上記2次冷却終了温度は強度、延性及び曲げ特性を同時に確保するために極めて重要な条件である。上記2次冷却終了温度が360℃未満の場合には、過度なマルテンサイト分率の増加により延性の確保が難しく、420℃を超える場合には、十分なマルテンサイトの確保が難しく、目標とする強度の確保が難しい。したがって、本発明で目標とする物性を確保するための重要な制御因子の一つである2次冷却終了温度は360~420℃の範囲を有することが好ましい。上記2次冷却終了温度の下限は365℃であることがより好ましく、370℃であることがさらに好ましい。上記2次冷却終了温度の上限は410℃であることがより好ましく、405℃であることがさらに好ましい。上記2次冷却速度が5℃/s未満の場合には、遅い冷却速度によりマルテンサイト及びベイナイト変態前に、フェライト変態が優先的に発生し、本発明が得ようとする適正量の微細組織分率が得られないという欠点があり、50℃/sを超える場合には、過度な冷却速度による形状劣化の問題で通板性が低下し、板破断が発生することがある。上記2次冷却速度の下限は7.5℃/sであることがより好ましく、10℃/sであることがさらに好ましい。上記2次冷却速度の上限は47.5℃/sであることがより好ましく、45℃/sであることがさらに好ましい。 The primarily cooled cold-rolled steel sheet is then subjected to secondary cooling to 360-420°C at a cooling rate of 5-50°C/s. This secondary cooling is one of the key control factors in the present invention, and the secondary cooling end temperature is an extremely important condition for simultaneously ensuring strength, ductility, and bending properties. If the secondary cooling end temperature is below 360°C, it becomes difficult to ensure ductility due to an excessive increase in martensite fraction. If it exceeds 420°C, it becomes difficult to ensure sufficient martensite, making it difficult to achieve the target strength. Therefore, the secondary cooling end temperature, which is one of the key control factors for ensuring the target physical properties in the present invention, is preferably in the range of 360-420°C. The lower limit of the secondary cooling end temperature is more preferably 365°C, and even more preferably 370°C. The upper limit of the secondary cooling end temperature is more preferably 410°C, and even more preferably 405°C. If the secondary cooling rate is less than 5°C/s, ferrite transformation occurs preferentially before martensite and bainite transformation due to the slow cooling rate, resulting in the failure to obtain the appropriate amount of fine structure fraction desired by the present invention. If the rate exceeds 50°C/s, the excessive cooling rate can cause shape deterioration, resulting in reduced sheet threadability and sheet breakage. The lower limit of the secondary cooling rate is more preferably 7.5°C/s, and even more preferably 10°C/s. The upper limit of the secondary cooling rate is more preferably 47.5°C/s, and even more preferably 45°C/s.

一方、本発明において重要な微細組織であるテンパードマルテンサイトとベイナイト分率を目標レベルに確保するためには、Ms温度と2次冷却終了温度との差を精密に制御することが重要である。より詳細には、下記関係式4を満たすことが好ましい。Msと2次冷却終了温度との差、すなわち、Aの値が10℃未満の場合には、マルテンサイト又はベイナイト変態が少なく、目標とする強度の確保が難しいことがあり、Aの値が70℃を超える場合にはマルテンサイト領域に滞在する時間が長いため、過度なマルテンサイト分率の増加により延性の確保が難しくなる。したがって、上記Msと2次冷却終了温度との差、すなわち、Aの値は10~70℃であることが好ましい。上記A値の下限は15℃であることがより好ましく、20℃であることがさらに好ましい。上記A値の上限は65℃であることがより好ましく、60℃であることがさらに好ましい。一方、Msとは、マルテンサイト変態が始まる温度を意味し、その値は下記式1によって求めることができる。 On the other hand, in order to ensure the target levels of tempered martensite and bainite fractions, which are important microstructures in this invention, it is important to precisely control the difference between the Ms temperature and the secondary cooling end temperature. More specifically, it is preferable to satisfy the following relational expression 4. If the difference between Ms and the secondary cooling end temperature, i.e., the value of A, is less than 10°C, there will be little martensite or bainite transformation, making it difficult to achieve the target strength. If the value of A exceeds 70°C, the time spent in the martensite region will be long, resulting in an excessive increase in the martensite fraction and making it difficult to achieve ductility. Therefore, it is preferable that the difference between Ms and the secondary cooling end temperature, i.e., the value of A, be 10 to 70°C. The lower limit of the above value of A is more preferably 15°C, and even more preferably 20°C. The upper limit of the above value of A is more preferably 65°C, and even more preferably 60°C. On the other hand, Ms refers to the temperature at which martensitic transformation begins, and its value can be calculated using the following formula 1.

[関係式4]
10≦A≦70
(但し、上記関係式4において、AはMs-2次冷却終了温度である(℃)。)
[Relationship 4]
10≦A≦70
(However, in the above relational expression 4, A is Ms-secondary cooling end temperature (°C).)

その後、上記2次冷却された冷延鋼板を250~650秒間過時効処理した後、320~400℃で終了する。上記過時効処理は、2次冷却終了時点の温度と同一又は高い温度で行われることが好ましい。上記過時効処理は、2次冷却終了時に生成されたフレッシュマルテンサイトがテンパードマルテンサイトに変態することを促進させるための工程であり、これにより、高い降伏強度及び曲げ特性を安定的に確保することができる。したがって、本発明で得ようとする高い曲げ加工性を確保するために、過時効処理は非常に重要な因子であり、本発明では、上記過時効処理時間を250~650秒の範囲に精密制御する。上記過時効処理時間が250秒未満である場合には、フレッシュマルテンサイトからテンパードマルテンサイトへの変態が僅かに起こり、曲げ加工性が低下する可能性がある。一方、過時効処理時間が650秒を超える場合には、生産性の減少及び過度なテンパードマルテンサイト変態により、本発明が得ようとする引張強度の確保が難しい可能性がある。上記過時効処理時間の下限は260秒であることがより好ましく、270秒であることがさらに好ましい。上記過時効処理時間の上限は600秒であることがより好ましく、550秒であることがさらに好ましい。上記過時効処理終了温度が320℃未満の場合には、過度なフレッシュマルテンサイト変態により伸び率の確保が難しく、曲げ特性が低下する可能性がある。上記過時効処理終了温度が400℃を超える場合には、フレッシュマルテンサイトからテンパードマルテンサイトへの変態が僅かに起こり、曲げ特性が低下する可能性がある。上記過時効処理終了温度の下限は、325℃であることがより好ましく、330℃であることがさらに好ましい。上記過時効処理終了温度の上限は395℃であることがより好ましく、380℃であることがさらに好ましい。一方、HER及び曲げ特性をより改善しようとする場合には、上記過時効処理後、上記2次冷却終了温度まで冷却を行った後に再加熱して過時効処理をさらに行うことができる。 The secondary-cooled cold-rolled steel sheet is then overaged for 250 to 650 seconds, and then terminated at 320 to 400°C. The overaging is preferably performed at a temperature equal to or higher than the temperature at the end of the secondary cooling. The overaging promotes the transformation of fresh martensite formed at the end of the secondary cooling into tempered martensite, thereby stably ensuring high yield strength and bending properties. Therefore, overaging is a crucial factor in ensuring the high bending workability desired in the present invention. In the present invention, the overaging time is precisely controlled within the range of 250 to 650 seconds. If the overaging time is less than 250 seconds, slight transformation from fresh martensite to tempered martensite may occur, potentially reducing bending workability. On the other hand, if the overaging time exceeds 650 seconds, productivity may decrease and excessive tempered martensite transformation may make it difficult to achieve the tensile strength desired in the present invention. The lower limit of the overaging treatment time is more preferably 260 seconds, and even more preferably 270 seconds. The upper limit of the overaging treatment time is more preferably 600 seconds, and even more preferably 550 seconds. If the overaging treatment end temperature is less than 320°C, excessive fresh martensite transformation may make it difficult to ensure elongation, and bending properties may be reduced. If the overaging treatment end temperature is more than 400°C, a slight transformation from fresh martensite to tempered martensite may occur, and bending properties may be reduced. The lower limit of the overaging treatment end temperature is more preferably 325°C, and even more preferably 330°C. The upper limit of the overaging treatment end temperature is more preferably 395°C, and even more preferably 380°C. On the other hand, to further improve the HER and bending properties, after the overaging treatment, the steel may be cooled to the secondary cooling end temperature and then reheated to perform further overaging treatment.

一方、本発明において重要な微細組織であるテンパードマルテンサイト分率を目標レベルに確保するためには、Ms温度と過時効処理終了温度との差を精密に制御することが重要である。より詳細には、下記関係式5を満たすことが好ましい。Ms温度と過時効処理終了温度との差、すなわち、Bの値が30℃未満の場合にはマルテンサイト変態が十分でなく、目標とする強度の確保が難しいことがある。上記Bの値が100℃を超える場合には、過度なフレッシュマルテンサイト変態により目標とする伸び率と曲げ特性の確保が難しい場合がある。したがって、上記Ms温度と過時効処理終了温度との差、すなわち、Bの値は30~100℃であることが好ましい。上記B値の下限は35℃であることがより好ましく、40℃であることがさらに好ましい。上記B値の上限は95℃であることがより好ましく、90℃であることがさらに好ましい。 On the other hand, in order to ensure the target level of tempered martensite fraction, which is an important microstructure in the present invention, it is important to precisely control the difference between the Ms temperature and the overaging treatment end temperature. More specifically, it is preferable to satisfy the following relational expression 5. If the difference between the Ms temperature and the overaging treatment end temperature, i.e., the value of B, is less than 30°C, martensitic transformation may be insufficient, making it difficult to achieve the target strength. If the value of B exceeds 100°C, excessive fresh martensitic transformation may occur, making it difficult to achieve the target elongation and bending properties. Therefore, it is preferable that the difference between the Ms temperature and the overaging treatment end temperature, i.e., the value of B, be 30 to 100°C. The lower limit of the B value is more preferably 35°C, and even more preferably 40°C. The upper limit of the B value is more preferably 95°C, and even more preferably 90°C.

[関係式5]
30≦B≦100
(但し、上記関係式5において、BはMs-過時効処理終了温度である(℃)。)
[Relationship 5]
30≦B≦100
(In the above relational expression 5, B is Ms - overaging treatment end temperature (°C).)

なお、本発明では、目標とする微細組織分率と機械的物性のために、上記2次冷却及び過時効処理の際に、下記関係式6を満たすことが好ましい。 In the present invention, in order to achieve the target microstructure fraction and mechanical properties, it is preferable that the following relational expression 6 be satisfied during the secondary cooling and overaging treatment.

[関係式6]
2.5≦過時効処理時間/B≦14
[Relationship 6]
2.5≦overaging treatment time/B≦14

上記関係式6は、本発明が目標とする微細組織を精密に制御して目標とする物性を確保するためのものである。上記関係式6の値が2.5未満の場合、過時効保持時間が短いか、又は過時効処理終了温度が低い場合であって、過度なフレッシュマルテンサイト変態により目標とする伸び率や曲げ特性を確保することが難しくなる可能性がある。一方、上記関係式6の値が14を超える場合、過時効保持時間が長くなったり、過時効処理終了温度が高くなったりして目標とする微細組織分率の確保が難しく、目標とする物性の確保が難しいことがある。したがって、上記関係式6の値は2.5~14の範囲を有することが好ましい。上記関係式6の値の下限は3.0であることがより好ましく、3.5であることがさらに好ましい。上記関係式6の値の上限は12であることがより好ましく、10であることがさらに好ましい。 The above-mentioned relational expression 6 is used in the present invention to precisely control the target microstructure and ensure the target physical properties. If the value of the above-mentioned relational expression 6 is less than 2.5, the overaging holding time is short or the overaging end temperature is low, and excessive fresh martensitic transformation may occur, making it difficult to achieve the target elongation and bending properties. On the other hand, if the value of the above-mentioned relational expression 6 exceeds 14, the overaging holding time may be long or the overaging end temperature may be high, making it difficult to achieve the target microstructure fraction and the target physical properties. Therefore, the value of the above-mentioned relational expression 6 is preferably in the range of 2.5 to 14. The lower limit of the value of the above-mentioned relational expression 6 is more preferably 3.0, and even more preferably 3.5. The upper limit of the value of the above-mentioned relational expression 6 is more preferably 12, and even more preferably 10.

一方、本発明では、上記過時効処理の後、過時効処理された冷延鋼板を0.1~2.0%の伸び率で調質圧延する段階をさらに含むことができる。通常、調質圧延する場合、引張強度の増加はほとんどなく、少なくとも50MPa以上の降伏強度の上昇が起こる。上記伸び率が0.1%未満であると、形状の制御が難しい可能性があり、2.0%を超える場合には、高延伸作業により操業性が大きく不安定になるおそれがある。 Meanwhile, the present invention may further include a step of temper rolling the overaged cold-rolled steel sheet at an elongation rate of 0.1 to 2.0% after the overaging treatment. Typically, temper rolling results in little increase in tensile strength, but an increase in yield strength of at least 50 MPa or more. If the elongation rate is less than 0.1%, it may be difficult to control the shape, and if it exceeds 2.0%, high elongation may result in significant instability in operability.

以下、実施例を通じて本発明についてより詳細に説明する。但し、下記の実施例は、本発明を例示してより詳細に説明するためのものであり、本発明の権利範囲を限定するものではないこと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された事項及びこれにより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。 The present invention will be described in more detail through the following examples. However, it should be noted that the following examples are intended to illustrate and explain the present invention in more detail, and are not intended to limit the scope of the present invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and matters that can be reasonably inferred therefrom.

(実施例1)
下記表1に記載の合金組成を有する溶鋼を準備した後、250mm厚さのスラブに製造し、1200℃で12時間加熱した後、下記表2に記載の条件で仕上げ圧延した後、巻き取って熱延鋼板を製造した。このように製造された熱延鋼板に対して酸洗を行った後、50%の冷間圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を製造した。この冷延鋼板を下記表3に記載の条件で連続焼鈍、均熱処理、1次及び2次冷却、過時効処理を行うことにより、最終冷延鋼板を製造した。
Example 1
Molten steel having the alloy composition shown in Table 1 below was prepared, formed into a 250 mm thick slab, heated at 1200°C for 12 hours, and then finish-rolled and coiled under the conditions shown in Table 2 below to produce a hot-rolled steel sheet. The hot-rolled steel sheet thus produced was pickled and then cold-rolled at a cold reduction of 50% to produce a cold-rolled steel sheet. This cold-rolled steel sheet was subjected to continuous annealing, soaking, primary and secondary cooling, and overaging under the conditions shown in Table 3 below to produce a final cold-rolled steel sheet.

このように製造された最終冷延鋼板について、微細組織、平均結晶粒サイズ及び機械的物性を測定した後、その結果を下記表4に記載した。 The microstructure, average grain size, and mechanical properties of the final cold-rolled steel sheet produced in this manner were measured, and the results are shown in Table 4 below.

微細組織及び平均結晶粒サイズは、後方散乱電子回折(Electron BackScatter Diffraction、EBSD)装備を用いて測定した。 Microstructure and average grain size were measured using electron backscatter diffraction (EBSD) equipment.

機械的物性のうち引張強度(TS)、降伏強度(YS)、伸び率(EL)は圧延水平方向に引張試験片を採取した後、引張試験により測定した。このとき、Gauge Lengthは80mmであり、引張試験片の幅は20mmである試験片の規格を使用した。 Among the mechanical properties, tensile strength (TS), yield strength (YS), and elongation (EL) were measured by tensile testing after tensile test specimens were taken in the horizontal direction of rolling. The gauge length and width of the tensile test specimens used were 80 mm and 20 mm, respectively.

溶融部硬度(HvFZ)及び母材硬度(HvBS)は、冷延鋼板に対してCOレーザ溶接機を用いて6kW-3minの条件でBOP(Bead On Plate)溶接を行った後、ビッカース硬度計を用いて500gfの荷重で1/4t(t=厚さ地点)において5回測定した後に平均した。 The fusion zone hardness (HvFZ) and base material hardness (HvBS) were measured five times at ¼ t (t = thickness point) using a Vickers hardness tester under a load of 500 gf after BOP (Bead On Plate) welding was performed on the cold rolled steel sheets using a CO2 laser welder under the conditions of 6 kW-3 min, and then the hardness was averaged.

上記表1~4から分かるように、本発明が提案する合金組成と製造条件を満たす発明例1~5の場合には、本発明が得ようとする微細組織を確保でき、優れた機械的物性を有していることが分かる。 As can be seen from Tables 1 to 4 above, Examples 1 to 5, which satisfy the alloy composition and manufacturing conditions proposed by the present invention, are able to achieve the microstructure sought by the present invention and have excellent mechanical properties.

一方、比較例1~8は、本発明が提案する合金組成を満たさず、一部の製造条件を満たしていないことから、本発明が得ようとする微細組織を確保できず、機械的物性が低下することが分かる。 On the other hand, Comparative Examples 1 to 8 do not meet the alloy composition proposed by the present invention and do not meet some of the manufacturing conditions, so the microstructure sought by the present invention cannot be achieved and mechanical properties are reduced.

(実施例2)
実施例1に記載の発明鋼1の合金組成を有する溶鋼を準備した後、250mm厚さのスラブに製造し、1200℃で12時間加熱した後、下記表5に記載の条件で仕上げ圧延した後に、巻き取って熱延鋼板を製造した。このように製造された熱延鋼板に対して酸洗を行った後、50%の冷間圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を製造した。この冷延鋼板を下記表6に記載の条件で連続焼鈍、均熱処理、1次及び2次冷却、過時効処理を行うことにより、最終冷延鋼板を製造した。
Example 2
A molten steel having the alloy composition of Inventive Steel 1 described in Example 1 was prepared, and then formed into a 250 mm thick slab. The slab was heated at 1200°C for 12 hours, and then finish-rolled under the conditions shown in Table 5 below, followed by coiling to produce a hot-rolled steel sheet. The hot-rolled steel sheet thus produced was pickled, and then cold-rolled at a cold reduction of 50% to produce a cold-rolled steel sheet. This cold-rolled steel sheet was subjected to continuous annealing, soaking, primary and secondary cooling, and overaging under the conditions shown in Table 6 below, to produce a final cold-rolled steel sheet.

このようにして製造された最終冷延鋼板について、微細組織、平均結晶粒サイズ及び機械的物性を測定した後、その結果を下記表7に記載した。 The microstructure, average grain size, and mechanical properties of the final cold-rolled steel sheet produced in this manner were measured, and the results are shown in Table 7 below.

微細組織及び平均結晶粒サイズは、後方散乱電子回折(Electron BackScatter Diffraction、EBSD)装備を用いて測定した。 Microstructure and average grain size were measured using electron backscatter diffraction (EBSD) equipment.

機械的物性のうち引張強度(TS)、降伏強度(YS)、伸び率(EL)は圧延水平方向に引張試験片を採取した後、引張試験により測定した。このとき、Gauge Lengthは80mmであり、引張試験片の幅は20mmである試験片の規格を使用した。 Among the mechanical properties, tensile strength (TS), yield strength (YS), and elongation (EL) were measured by tensile testing after tensile test specimens were taken in the horizontal direction of rolling. The gauge length and width of the tensile test specimens used were 80 mm and 20 mm, respectively.

機械的特性のうち、HERはISO 16330標準に従って測定し、穴は直径10mmのパンチを使用して12%のクリアランスで剪断加工を行った。 Of the mechanical properties, HER was measured according to the ISO 16330 standard, and the holes were sheared using a 10 mm diameter punch with a 12% clearance.

機械的物性のうち、R/tはR(限界曲げ半径)を鋼板の厚さで除した値である。このとき、上記Rは、圧延方向と水平方向(長軸)に幅30mm×長さ35mmの試験片を採取した後、片面を0.2mm研削し、研削面をパンチと接しないようにして、JIS Z 2248に準拠したVブロック法で曲げ試験を行い、その時の曲げ半径を0~5mmまで様々に変化させ、材料が破断することなく曲げ加工が可能な最小曲げ半径を求めて算出した。 Among the mechanical properties, R/t is the value obtained by dividing R (limit bending radius) by the thickness of the steel plate. Here, the above R was calculated by taking a test piece 30 mm wide x 35 mm long in the direction horizontal to the rolling direction (long axis), grinding one side by 0.2 mm, and then conducting a bending test using the V-block method in accordance with JIS Z 2248 so that the ground surface did not come into contact with the punch. The bending radius was then varied from 0 to 5 mm, and the minimum bending radius at which the material could be bent without breaking was determined.

機械的物性のうち3点曲げの最大角度は、VDA(Verband Der Automobilindustrie)の規格に基づいて、各試験片当たり3回測定した後、平均値を測定した。 The maximum three-point bending angle, one of the mechanical properties, was measured three times for each test piece in accordance with VDA (Verband Der Automobilindustrie) standards, and the average value was calculated.

上記表5~7から分かるように、本発明が提案する合金組成と製造条件を満たす発明例6~10の場合には、本発明が目標とする微細組織の種類及び分率と平均結晶粒サイズを確保することにより、本発明が得ようとする機械的物性(引張特性、HER、曲げ特性)を確保していることが分かる。 As can be seen from Tables 5 to 7 above, in the case of Examples 6 to 10, which satisfy the alloy composition and manufacturing conditions proposed by the present invention, the type and fraction of microstructure and average grain size targeted by the present invention are secured, thereby ensuring the mechanical properties (tensile properties, HER, bending properties) that the present invention aims to achieve.

一方、比較例9~16は、本発明が提案する合金組成は満たしているものの、製造条件を満たしていないため、本発明が目標とする微細組織又は平均結晶粒サイズを確保できず、機械的物性が低下することが分かる。特に、比較例9及び10の場合には、それぞれ仕上げ圧延温度と巻取温度が本発明の条件を満たさず、板破断が発生した。 On the other hand, while Comparative Examples 9 to 16 satisfy the alloy composition proposed by the present invention, they do not meet the manufacturing conditions, and therefore the fine structure or average crystal grain size targeted by the present invention cannot be achieved, resulting in reduced mechanical properties. In particular, in the cases of Comparative Examples 9 and 10, the finish rolling temperature and coiling temperature did not satisfy the conditions of the present invention, resulting in sheet breakage.

図1は、発明例6をSEMで観察した微細組織の写真である。図1から分かるように、発明例6は、本発明が目標とする微細組織が適切に形成されていることが確認できる。 Figure 1 is a photograph of the microstructure of Invention Example 6 observed with an SEM. As can be seen from Figure 1, Invention Example 6 confirms that the microstructure targeted by the present invention is properly formed.

(実施例3)
実施例1に記載の発明鋼2の合金組成を有する溶鋼を準備した後、250mm厚さのスラブに製造し、1200℃で12時間加熱した後、下記表8に記載の条件で仕上げ圧延した後に、巻き取って熱延鋼板を製造した。このようにして製造された熱延鋼板に対して酸洗を行った後、50%の冷間圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を製造した。この冷延鋼板を下記表9に記載の条件で連続焼鈍、均熱処理、1次及び2次冷却、過時効処理を行うことにより、最終冷延鋼板を製造した。
Example 3
A molten steel having the alloy composition of Inventive Steel 2 described in Example 1 was prepared, and then formed into a 250 mm thick slab. The slab was heated at 1200°C for 12 hours, and then finish-rolled under the conditions shown in Table 8 below, followed by coiling to produce a hot-rolled steel sheet. The hot-rolled steel sheet produced in this manner was pickled, and then cold-rolled at a cold reduction of 50% to produce a cold-rolled steel sheet. This cold-rolled steel sheet was subjected to continuous annealing, soaking, primary and secondary cooling, and overaging under the conditions shown in Table 9 below, to produce a final cold-rolled steel sheet.

このようにして製造された最終冷延鋼板について、微細組織、平均結晶粒サイズ及び機械的物性を測定した後、その結果を下記表10に記載した。 The microstructure, average grain size, and mechanical properties of the final cold-rolled steel sheet produced in this manner were measured, and the results are shown in Table 10 below.

微細組織及び平均結晶粒サイズは、後方散乱電子回折(Electron BackScatter Diffraction、EBSD)装備を用いて測定した。 Microstructure and average grain size were measured using electron backscatter diffraction (EBSD) equipment.

機械的物性のうち3点曲げの最大角度は、VDA(Verband Der Automobilindustrie)の規格に基づいて、各試験片当たり3回測定した後、平均値を測定した。 The maximum three-point bending angle, one of the mechanical properties, was measured three times for each test piece in accordance with VDA (Verband Der Automobilindustrie) standards, and the average value was calculated.

上記表8~10から分かるように、本発明が提案する合金組成と製造条件を満たす発明例11~15の場合には、本発明が目標とする微細組織を確保することにより、本発明が得ようとする曲げ特性を確保していることが分かる。 As can be seen from Tables 8 to 10 above, in the case of Examples 11 to 15, which satisfy the alloy composition and manufacturing conditions proposed by the present invention, the microstructure targeted by the present invention is maintained, thereby ensuring the bending properties that the present invention aims to achieve.

一方、比較例17~20は、本発明が提案する合金組成は満たしているものの、製造条件のうち過時効処理条件と関係式5及び6を満たしていないため、本発明が目標とする微細組織を確保できず、曲げ特性が低下することが分かる。 On the other hand, while Comparative Examples 17 to 20 satisfy the alloy composition proposed by the present invention, they do not satisfy the overaging treatment conditions and relational expressions 5 and 6 among the manufacturing conditions. As a result, the microstructure targeted by the present invention cannot be achieved, and bending properties are reduced.

Claims (12)

重量%で、C:0.03~0.12%、Si:0.03~0.30%、Mn:2.1~2.9%、Al:0.005~0.07%、Nb:0.01~0.08%、Ti:0.005~0.08%、B:0.0005~0.005%、Cr:0.7~1.4%、Mo:0.005~0.10%、N:0.008%以下(0%は除く)を含み、残部Fe及びその他の不可避不純物からなり
下記関係式1~3を満たし、
微細組織は面積%で、フレッシュマルテンサイト:4~19%、テンパードマルテンサイトとベイナイトの合計:78~95%及び残留オーステナイト:0.2~2.0%を含み、
前記微細組織の平均結晶粒サイズは0.5~6μmである、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。
[関係式1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325NbC+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
(但し、前記関係式1~3に記載の合金成分の含量は重量%を意味する。)
The alloy contains, by weight, C: 0.03 to 0.12%, Si: 0.03 to 0.30%, Mn: 2.1 to 2.9%, Al: 0.005 to 0.07%, Nb: 0.01 to 0.08%, Ti: 0.005 to 0.08%, B: 0.0005 to 0.005%, Cr: 0.7 to 1.4%, Mo: 0.005 to 0.10%, N: 0.008% or less (excluding 0%), with the balance being Fe and other unavoidable impurities;
The following relations 1 to 3 are satisfied:
The microstructure contains, in area percentage, fresh martensite: 4 to 19%, the sum of tempered martensite and bainite: 78 to 95%, and retained austenite: 0.2 to 2.0%.
The average crystal grain size of the microstructure is 0.5 to 6 μm, and the ultra-high strength cold-rolled steel sheet has excellent yield strength and bending properties.
[Relationship 1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[Relationship 2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[Relationship 3]
700≦ ( 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb ) / ( C+Si/30+Mn/20+2P+4S ) ≦1200
(However, the contents of the alloying elements in the above Relational Formulas 1 to 3 are expressed in weight percent.)
前記不純物は、P:0.04%以下(0%は除く)及びS:0.005%以下(0%は除く)をさらに含む、請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。 An ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties as described in claim 1, wherein the impurities further include P: 0.04% or less (excluding 0%) and S: 0.005% or less (excluding 0%). 前記不純物は、Sb、Mg、Sn、Sb、Zn及びPbのうち1以上を含み、その合計が0.1重量%以下である、請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。 An ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties as described in claim 1, wherein the impurities include one or more of Sb, Mg, Sn, Sb, Zn, and Pb, the total of which is 0.1 wt% or less. 前記微細組織は10%以下のフェライトをさらに含む、請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。 An ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties as described in claim 1, wherein the microstructure further contains 10% or less ferrite. 前記冷延鋼板は、降伏強度(YS):800~980MPa、引張強度(TS):980~1180MPa、伸び率(EL):4~12%、降伏比(YS/TS):0.70~0.95、穴拡げ率(HER):35~80%、R/t:0.8以下、3点曲げの最大角度:90~140°を有する、請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。 The cold-rolled steel sheet according to claim 1 has an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties, which has a yield strength (YS): 800 to 980 MPa, a tensile strength (TS): 980 to 1180 MPa, an elongation (EL): 4 to 12%, a yield ratio (YS/TS): 0.70 to 0.95, a hole expansion ratio (HER): 35 to 80%, an R/t: 0.8 or less, and a maximum three-point bending angle: 90 to 140°. 前記冷延鋼板は硬度(HvBM)が300~400Hvであり、溶接後に形成される溶接部の溶融部硬度(HvFZ)は350~450Hvであり、HvFZ/HvBMは1.30以下である、請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板。 The cold-rolled steel sheet has a hardness (HvBM) of 300 to 400 Hv, a fusion zone hardness (HvFZ) of the weld formed after welding of 350 to 450 Hv, and HvFZ/HvBM is 1.30 or less. An ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties as described in claim 1. 請求項1に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
重量%で、C:0.03~0.12%、Si:0.03~0.30%、Mn:2.1~2.9%、Al:0.005~0.07%、Nb:0.01~0.08%、Ti:0.005~0.08%、B:0.0005~0.005%、Cr:0.7~1.4%、Mo:0.005~0.10%、N:0.008%以下(0%は除く)を含み、残部Fe及びその他の不可避不純物からなり、下記関係式1~3を満たすスラブを加熱する段階と、
前記加熱されたスラブを仕上げ圧延の出側温度がAr3+50℃~Ar3+150℃となるように仕上げ圧延して熱延鋼板を得る段階と、
前記熱延鋼板をMs+50℃~Ms+300℃まで冷却した後に巻き取る段階と、
前記巻き取られた熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、
前記冷延鋼板をAr3+10℃~Ar3+70℃の温度範囲で連続焼鈍する段階と、
前記連続焼鈍された冷延鋼板を50~200秒間均熱処理する段階と、
前記均熱処理された冷延鋼板を620~700℃まで1~10℃/sの冷却速度で1次冷却する段階と、
前記1次冷却された冷延鋼板を360~420℃まで5~50℃/sの冷却速度で2次冷却する段階と、
前記2次冷却された冷延鋼板を250~650秒間過時効処理した後、320~400℃で終了する段階と、を含み、
前記2次冷却及び過時効処理時に、下記関係式4~6を満たす、降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。
[関係式1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[関係式2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[関係式3]
700≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325NbC+Si/30+Mn/20+2P+4S≦1200
[関係式4]
10≦A≦70
[関係式5]
30≦B≦100
[関係式6]
2.5≦過時効処理時間/B≦14
(但し、前記関係式1~3に記載の合金成分の含量は重量%を意味し、前記関係式4~6において、AはMs-2次冷却終了温度(℃)であり、BはMs-過時効処理終了温度(℃)である。)
A method for producing an ultra-high strength cold-rolled steel sheet having excellent yield strength and bending properties according to claim 1,
heating a slab containing, by weight, C: 0.03 to 0.12%, Si: 0.03 to 0.30%, Mn: 2.1 to 2.9%, Al: 0.005 to 0.07%, Nb: 0.01 to 0.08%, Ti: 0.005 to 0.08%, B: 0.0005 to 0.005%, Cr: 0.7 to 1.4%, Mo: 0.005 to 0.10%, N: 0.008% or less ( excluding 0%), with the balance being Fe and other unavoidable impurities, and satisfying the following relations 1 to 3;
Finish rolling the heated slab so that the delivery temperature of the finish rolling is Ar3+50°C to Ar3+150°C to obtain a hot-rolled steel sheet;
cooling the hot-rolled steel sheet to Ms+50°C to Ms+300°C and then coiling it;
cold rolling the coiled hot-rolled steel sheet to obtain a cold-rolled steel sheet;
continuous annealing the cold-rolled steel sheet in a temperature range of Ar3+10°C to Ar3+70°C;
soaking the continuously annealed cold-rolled steel sheet for 50 to 200 seconds;
subjecting the soaked cold-rolled steel sheet to primary cooling at a cooling rate of 1 to 10°C/s to 620 to 700°C;
Secondarily cooling the primarily cooled cold-rolled steel sheet to 360 to 420°C at a cooling rate of 5 to 50°C/s;
and overaging the second-cooled cold-rolled steel sheet for 250 to 650 seconds, and then finishing at 320 to 400°C.
A method for producing an ultra-high strength cold-rolled steel sheet having excellent yield strength and bending properties, which satisfies the following Relational Expressions 4 to 6 during the secondary cooling and overaging treatment:
[Relationship 1]
0.18≦C+Si/30+Mn/20+2P+4S≦0.30
[Relationship 2]
180≦48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb≦270
[Relationship 3]
700≦ ( 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb ) / ( C+Si/30+Mn/20+2P+4S ) ≦1200
[Relationship 4]
10≦A≦70
[Relationship 5]
30≦B≦100
[Relationship 6]
2.5≦overaging treatment time/B≦14
(Note that the contents of the alloy elements in the above Relational Formulas 1 to 3 represent weight percent, and in the above Relational Formulas 4 to 6, A is Ms-secondary cooling end temperature (°C), and B is Ms-overaging treatment end temperature (°C).)
前記スラブ加熱は1100~1300℃で行われる、請求項7に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。 The method for manufacturing ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties described in claim 7, wherein the slab heating is performed at 1100 to 1300°C. 前記スラブは230~270mmの厚さを有する、請求項7に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。 The method for manufacturing ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties described in claim 7, wherein the slab has a thickness of 230 to 270 mm. 前記巻取後、前記巻き取られた熱延鋼板を0.1℃/s以下の冷却速度で常温まで冷却する段階をさらに含む、請求項7に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。 The method for manufacturing an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties described in claim 7 further comprises, after the coiling, a step of cooling the coiled hot-rolled steel sheet to room temperature at a cooling rate of 0.1°C/s or less. 前記冷間圧延は40~70%の圧下率で行われる、請求項7に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。 The method for manufacturing ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties described in claim 7, wherein the cold rolling is performed at a reduction ratio of 40 to 70%. 前記過時効処理後、過時効処理された冷延鋼板を0.1~2.0%の伸び率で調質圧延する段階をさらに含む、請求項7に記載の降伏強度及び曲げ特性に優れた超高強度冷延鋼板の製造方法。 The method for manufacturing an ultra-high strength cold-rolled steel sheet with excellent yield strength and bending properties described in claim 7 further comprises, after the overaging treatment, temper rolling the overaged cold-rolled steel sheet at an elongation rate of 0.1 to 2.0%.
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