JP7787482B2 - Steel plates and outer panel components - Google Patents
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Description
本発明は、鋼板に関し、より詳しくは、例えば自動車の外板部材等が主たる用途の外観性に優れた鋼板及び外板部材に関する。 The present invention relates to steel sheets, and more specifically to steel sheets and exterior panel members with excellent appearance, primarily for use in, for example, automobile exterior panel members.
自動車からの炭酸ガスの排出量を抑えるために、高強度鋼板を使用して、安全性を確保しながら自動車車体を軽量化する試みが進められている。このような自動車用鋼板の高強度化は、自動車骨格部品で顕著に進んでいるが、ドアやフードなどの外板部材では引張強さで300MPa以下の強度クラスの鋼板が主に使用されており、高強度化が進んでいない。このような外板部材には、高い成形性や外観性が求められる。一般に、鋼板の強度を高めると、成形性や成形後の外観性は低下する。したがって、高強度鋼板において、強度と成形性及び外観性、とりわけ成形後の外観性とを両立させることは困難である。従来、これらの課題を解決するために、いくつかの手段が提案されている。In order to reduce carbon dioxide emissions from automobiles, efforts are underway to reduce the weight of automobile bodies while ensuring safety by using high-strength steel sheets. While the increase in the strength of automotive steel sheets has been remarkable for automobile frame components, steel sheets with a tensile strength of 300 MPa or less are still primarily used for exterior panel components such as doors and hoods, and no progress has been made in increasing strength. These exterior panel components require high formability and appearance. Generally, increasing the strength of steel sheets reduces their formability and appearance after forming. Therefore, it is difficult to achieve both strength and formability and appearance, particularly appearance after forming, in high-strength steel sheets. Several methods have been proposed to address these issues.
例えば、特許文献1では、質量%で、C:0.02~0.3%、Si:0.1~2.0%、Mn:1.0%未満、Cr:1.0超~3.0%、P:0.02%以下、S:0.02%以下、Al:0.014%以下、N:0.001~0.008%を含有し、且つ、2.5≦1.5Mn%+Cr%、4.1-2.3Mn%-1.2Cr%≦Si%を満足し、残部Feおよび不可避不純物からなることを特徴とする溶融亜鉛めっき用鋼板が記載されている。また、特許文献1では、Mn、Cr、Siの添加量を最適化することによって、引張強度が390MPa以上の溶融亜鉛めっき用鋼板の加工性と、自動車用外板として使用可能な加工後の外観を両立できることが教示されている。さらに、特許文献1では、主相であるフェライトの面積率を70%以上とし、マルテンサイトを含む硬質第2相の面積率を30%以下とすることで、強度、降伏強度、降伏比、強度-延性バランスの全てを良好な範囲とすることが可能になると教示されている。For example, Patent Document 1 describes a steel sheet for hot-dip galvanizing containing, by mass%, C: 0.02-0.3%, Si: 0.1-2.0%, Mn: less than 1.0%, Cr: more than 1.0% but not more than 3.0%, P: 0.02% or less, S: 0.02% or less, Al: 0.014% or less, and N: 0.001-0.008%, satisfying the following conditions: 2.5% or less than 1.5% Mn% + Cr%, 4.1% - 2.3% Mn% - 1.2% Cr% or less Si%, with the balance being Fe and unavoidable impurities. Patent Document 1 also teaches that by optimizing the amounts of Mn, Cr, and Si added, it is possible to achieve both the workability of a steel sheet for hot-dip galvanizing with a tensile strength of 390 MPa or more and an appearance after processing that is suitable for use as an automotive exterior panel. Furthermore, Patent Document 1 teaches that by setting the area ratio of the ferrite, which is the main phase, to 70% or more and the area ratio of the hard second phase containing martensite to 30% or less, it is possible to keep all of the strength, yield strength, yield ratio, and strength-ductility balance within a good range.
特許文献2では、mass%で、C:0.0005~0.01%、Si:0.2%以下、Mn:0.1~1.5%、P:0.03%以下、S:0.005~0.03%、Ti:0.02~0.1%、Al:0.01~0.05%、N:0.005%以下、Sb:0.03%以下、Cu:0.005%超0.03%以下であり、かつ、Ti*=(Ti%)-3.4×(N%)-1.5×(S%)-4×(C%)で示されるTi*を0<Ti*<0.02を満たす範囲で、さらに、(Sb%)≧(Cu%)/5を満たす範囲で含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、鋼板両面において、各表面から10μmまでの板厚表層部における大きさ20nm未満の析出物に含まれるTi元素の含有量(mass%)が、鋼板中の全Ti含有量(mass%)の9%以下であることを特徴とする冷延鋼板が記載されている。また、特許文献2では、鋼板両面の各表面から10μmまでの板厚表層部における大きさ20nm未満の析出物に含まれるTi元素の含有量(mass%)を鋼板中の全Ti含有量(mass%)の9%以下とすることで、このような微細なTi系析出物に起因する外観ムラの発生を回避し、表面性状に優れた冷延鋼板が得られること、さらには当該冷延鋼板が自動車の外板を中心に優れた成形後表面品質を必要とする部品に対して好適に使用できることが教示されている。 Patent Document 2 states that the mass percentages are C: 0.0005-0.01%, Si: 0.2% or less, Mn: 0.1-1.5%, P: 0.03% or less, S: 0.005-0.03%, Ti: 0.02-0.1%, Al: 0.01-0.05%, N: 0.005% or less, Sb: 0.03% or less, and Cu: over 0.005% and 0.03% or less, and that Ti* = (Ti%) - 3.4 x (N%) - 1.5 x (S%) - 4 x (C%). [0005] Patent Document 2 discloses a cold-rolled steel sheet having a composition containing Ti* in a range satisfying 0<Ti*<0.02 and further satisfying (Sb%)≧(Cu%)/5, with the balance consisting of Fe and unavoidable impurities, wherein the content (mass%) of Ti element contained in precipitates less than 20 nm in size in the surface layer portion up to 10 μm from each surface on both sides of the steel sheet is 9% or less of the total Ti content (mass%) in the steel sheet. Patent Document 2 also teaches that by setting the content (mass%) of Ti element contained in precipitates less than 20 nm in size in the surface layer portion up to 10 μm from each surface on both sides of the steel sheet to 9% or less of the total Ti content (mass%) in the steel sheet, it is possible to avoid the occurrence of uneven appearance due to such fine Ti-based precipitates and obtain a cold-rolled steel sheet with excellent surface properties, and further teaches that the cold-rolled steel sheet can be suitably used for parts that require excellent surface quality after forming, such as automotive exterior panels.
例えば、特許文献1に記載されるような軟質なフェライトと硬質なマルテンサイトを含む金属組織を有する複合組織鋼の場合には、プレス成形などの加工時に軟質なフェライト及びその周辺が優先的に変形する不均一変形が起こりやすい。このため、このような軟質組織と硬質組織から構成される複合組織鋼を利用した場合には、成形後の鋼板表面に微小な凹凸が生じることで、ゴーストラインと呼ばれる外観不良が発生することがある。また、特許文献1及び2に記載されるような自動車の外板用途では、薄手広幅の鋼材が求められる場合が比較的多いが、このような薄手広幅の鋼材は、製造過程において、例えば、連続焼鈍処理設備(CAPL:Continuous Annealing Processing Line)に通板される際に、ヒートバックルと呼ばれる腰折れが起こりやすいという問題がある。ヒートバックルが発生したまま操業を続けると、板破断などに至る場合があり、板破断などが発生してしまうと、製造ラインを停止して復旧作業を行う必要が生じ、その損害は甚大なものとなる。For example, in the case of dual-phase steels having a metal structure containing soft ferrite and hard martensite, as described in Patent Document 1, non-uniform deformation is likely to occur during processing such as press forming, in which the soft ferrite and its surrounding areas deform preferentially. Therefore, when using dual-phase steels composed of soft and hard structures, minute irregularities may appear on the steel sheet surface after forming, resulting in appearance defects known as ghost lines. Furthermore, thin, wide-width steel sheets are relatively often required for automotive exterior panel applications, as described in Patent Documents 1 and 2. However, such thin, wide-width steel sheets are prone to heat buckling, a type of bending, during the manufacturing process, for example, when they are threaded through a continuous annealing processing line (CAPL). Continuing operations while heat buckling occurs can lead to sheet fracture, which necessitates the production line being stopped and recovery work being carried out, resulting in significant damage.
そこで、本発明は、新規な構成により、製造過程におけるヒートバックルの発生を抑制することができるとともに、強度と成形後の外観性とを両立することができる鋼板を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a steel sheet with a novel configuration that can suppress the occurrence of heat buckling during the manufacturing process while achieving both strength and good appearance after forming.
本発明者らは、上記目的を達成するために、鋼板の化学組成と金属組織の両方に着目して検討を行った。その結果、本発明者らは、鋼板の化学組成を適正化するとともに、Nb炭窒化物の形態及び量を適切に制御することで鋼板の高温強度を向上させ、それによって製造過程におけるヒートバックルの発生を抑制することができること、さらには金属組織において所定の割合で含まれるマルテンサイトを金属組織中のミクロな領域とマクロな領域の両方において均一に分散させることで、このような硬質組織に基づいて所望の高強度化を達成するとともに、プレス成形等によってひずみが付与された場合においても、鋼板表面における微小な凹凸の生成が顕著に抑制されることを見出し、本発明を完成させた。To achieve the above objective, the inventors conducted research focusing on both the chemical composition and metallographic structure of the steel sheet. As a result, they discovered that optimizing the chemical composition of the steel sheet and appropriately controlling the form and amount of Nb carbonitrides can improve the high-temperature strength of the steel sheet, thereby suppressing the occurrence of heat buckling during the manufacturing process. Furthermore, by uniformly dispersing martensite contained in a predetermined proportion in the metallographic structure in both the micro- and macro-regions of the metallographic structure, the desired high strength can be achieved based on this hard structure, and the generation of minute irregularities on the steel sheet surface can be significantly suppressed even when strain is imparted by press forming or the like, thereby completing the present invention.
上記目的を達成し得た本発明は下記のとおりである。
(1)質量%で、
C :0.030~0.100%、
Mn:0.70~3.00%、
Si:0.005~1.500%、
P :0.100%以下、
S :0.0200%以下、
Al:1.000%以下、
N :0.0010~0.0150%、
O :0.0100%以下、
Nb:0.005~0.200%、
Cr:0~1.00%、
Mo:0~0.80%、
B :0~0.0100%、
Ti:0~0.200%、
V :0~0.500%、
Ni:0~1.00%、
Cu:0~1.00%、
W :0~1.00%、
Ta:0~0.10%、
Co:0~3.00%、
Sn:0~1.00%、
Sb:0~0.200%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、
Zr:0~0.0100%、
REM:0~0.0100%、
Bi:0~0.0500%、
As:0~0.10%、並びに
残部:Fe及び不純物からなり、下記式1で表される指数Aが0.50%以上である化学組成を有し、
面積%で、
フェライト:75~95%、
マルテンサイト:5~25%、並びに
残部組織:合計で0~10%からなり、
全Nb炭窒化物中のNb量が0.004%以上であり、かつ粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量が前記全Nb炭窒化物中のNb量の60%以上であり、
前記マルテンサイトの平均粒子間隔が2.5μm以下であり、
圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%以下である金属組織を有することを特徴とする、鋼板。
A=[C]-0.1[Si]+0.3([Mn]-0.5)-0.3[Al]+0.1[Cr]+0.6[Mo]-[Ti]+15[Nb] ・・・式1
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Al]、[Cr]、[Mo]、[Ti]及び[Nb]は、各元素の含有量[質量%]であり、元素を含有しない場合は0%である。
(2)前記化学組成が、質量%で、
Cr:0.001~1.00%、
Mo:0.001~0.80%、
B :0.0001~0.0100%、
Ti:0.001~0.200%、
V :0.001~0.500%、
Ni:0.001~1.00%、
Cu:0.001~1.00%、
W :0.001~1.00%、
Ta:0.001~0.10%、
Co:0.001~3.00%、
Sn:0.001~1.00%、
Sb:0.001~0.200%、
Ca:0.0001~0.0100%、
Mg:0.0001~0.0100%、
Zr:0.0001~0.0100%、
REM:0.0001~0.0100%、
Bi:0.0001~0.0500%、及び
As:0.001~0.10%
のうち少なくとも1種を含むことを特徴とする、上記(1)に記載の鋼板。
(3)前記フェライトの平均結晶粒径が3.0~25.0μmであり、前記マルテンサイトの平均結晶粒径が1.0~5.0μmであり、前記マルテンサイトの平均アスペクト比が2.5以上であることを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載の鋼板。
(4)上記(1)~(3)のいずれか1項に記載の鋼板を含む外板部材。
The present invention, which has achieved the above object, is as follows.
(1) in mass %,
C: 0.030-0.100%,
Mn: 0.70-3.00%,
Si: 0.005-1.500%,
P: 0.100% or less,
S: 0.0200% or less,
Al: 1.000% or less,
N: 0.0010-0.0150%,
O: 0.0100% or less,
Nb: 0.005-0.200%,
Cr: 0-1.00%,
Mo: 0 to 0.80%,
B: 0 to 0.0100%,
Ti: 0-0.200%,
V: 0 to 0.500%,
Ni: 0 to 1.00%,
Cu: 0 to 1.00%,
W: 0-1.00%,
Ta: 0-0.10%,
Co: 0-3.00%,
Sn: 0-1.00%,
Sb: 0 to 0.200%,
Ca: 0-0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%,
Zr: 0 to 0.0100%,
REM: 0-0.0100%,
Bi: 0-0.0500%,
As: 0 to 0.10%, and the balance: Fe and impurities, and has a chemical composition in which index A represented by the following formula 1 is 0.50% or more,
In area %,
Ferrite: 75 to 95%,
Martensite: 5 to 25%, and the remaining structure: 0 to 10% in total,
the Nb content in all Nb carbonitrides is 0.004% or more, and the Nb content in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more is 60% or more of the Nb content in all Nb carbonitrides,
The average grain spacing of the martensite is 2.5 μm or less,
A steel sheet characterized by having a metal structure in which the standard deviation of the area ratio of martensite in a direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction is 1.5% or less.
A=[C]-0.1[Si]+0.3([Mn]-0.5)-0.3[Al]+0.1[Cr]+0.6[Mo]-[Ti]+15[Nb]...Formula 1
Here, [C], [Si], [Mn], [Al], [Cr], [Mo], [Ti], and [Nb] are the contents [mass %] of each element, and are 0% when the element is not contained.
(2) The chemical composition is, in mass%,
Cr: 0.001-1.00%,
Mo: 0.001-0.80%,
B: 0.0001 to 0.0100%,
Ti: 0.001 to 0.200%,
V: 0.001-0.500%,
Ni: 0.001 to 1.00%,
Cu: 0.001 to 1.00%,
W: 0.001-1.00%,
Ta: 0.001 to 0.10%,
Co: 0.001-3.00%,
Sn: 0.001 to 1.00%,
Sb: 0.001-0.200%,
Ca: 0.0001-0.0100%,
Mg: 0.0001-0.0100%,
Zr: 0.0001 to 0.0100%,
REM: 0.0001-0.0100%,
Bi: 0.0001 to 0.0500%, and As: 0.001 to 0.10%
The steel sheet according to (1) above, characterized in that it contains at least one of the following:
(3) The steel sheet according to (1) or (2), characterized in that the ferrite has an average grain size of 3.0 to 25.0 μm, the martensite has an average grain size of 1.0 to 5.0 μm, and the martensite has an average aspect ratio of 2.5 or more.
(4) An outer panel member comprising the steel plate according to any one of (1) to (3) above.
本発明によれば、製造過程におけるヒートバックルの発生を抑制することができるとともに、強度と成形後の外観性とを両立することができる鋼板を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide a steel sheet that can suppress the occurrence of heat buckling during the manufacturing process and that can achieve both strength and good appearance after forming.
<鋼板>
本発明の実施形態に係る鋼板は、質量%で、
C :0.030~0.100%、
Mn:0.70~3.00%、
Si:0.005~1.500%、
P :0.100%以下、
S :0.0200%以下、
Al:1.000%以下、
N :0.0010~0.0150%、
O :0.0100%以下、
Nb:0.005~0.200%、
Cr:0~1.00%、
Mo:0~0.80%、
B :0~0.0100%、
Ti:0~0.200%、
V :0~0.500%、
Ni:0~1.00%、
Cu:0~1.00%、
W :0~1.00%、
Ta:0~0.10%、
Co:0~3.00%、
Sn:0~1.00%、
Sb:0~0.200%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、
Zr:0~0.0100%、
REM:0~0.0100%、
Bi:0~0.0500%、
As:0~0.10%、並びに
残部:Fe及び不純物からなり、下記式1で表される指数Aが0.50%以上である化学組成を有し、
面積%で、
フェライト:75~95%、
マルテンサイト:5~25%、並びに
残部組織:合計で0~10%からなり、
全Nb炭窒化物中のNb量が0.004%以上であり、かつ粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量が前記全Nb炭窒化物中のNb量の60%以上であり、
前記マルテンサイトの平均粒子間隔が2.5μm以下であり、
圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%以下である金属組織を有することを特徴としている。
A=[C]-0.1[Si]+0.3([Mn]-0.5)-0.3[Al]+0.1[Cr]+0.6[Mo]-[Ti]+15[Nb] ・・・式1
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Al]、[Cr]、[Mo]、[Ti]及び[Nb]は、各元素の含有量[質量%]であり、元素を含有しない場合は0%である。
<Steel plate>
The steel plate according to the embodiment of the present invention comprises, in mass%,
C: 0.030-0.100%,
Mn: 0.70-3.00%,
Si: 0.005-1.500%,
P: 0.100% or less,
S: 0.0200% or less,
Al: 1.000% or less,
N: 0.0010-0.0150%,
O: 0.0100% or less,
Nb: 0.005-0.200%,
Cr: 0-1.00%,
Mo: 0 to 0.80%,
B: 0 to 0.0100%,
Ti: 0-0.200%,
V: 0 to 0.500%,
Ni: 0 to 1.00%,
Cu: 0 to 1.00%,
W: 0-1.00%,
Ta: 0-0.10%,
Co: 0-3.00%,
Sn: 0-1.00%,
Sb: 0 to 0.200%,
Ca: 0-0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%,
Zr: 0 to 0.0100%,
REM: 0-0.0100%,
Bi: 0-0.0500%,
As: 0 to 0.10%, and the balance: Fe and impurities, and has a chemical composition in which index A represented by the following formula 1 is 0.50% or more,
In area %,
Ferrite: 75 to 95%,
Martensite: 5 to 25%, and the remaining structure: 0 to 10% in total,
the Nb content in all Nb carbonitrides is 0.004% or more, and the Nb content in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more is 60% or more of the Nb content in all Nb carbonitrides,
The average grain spacing of the martensite is 2.5 μm or less,
The steel sheet is characterized by having a metal structure in which the standard deviation of the area ratio of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the plate thickness direction is 1.5% or less.
A=[C]-0.1[Si]+0.3([Mn]-0.5)-0.3[Al]+0.1[Cr]+0.6[Mo]-[Ti]+15[Nb]...Formula 1
Here, [C], [Si], [Mn], [Al], [Cr], [Mo], [Ti], and [Nb] are the contents [mass %] of each element, and are 0% when the element is not contained.
近年、自動車の外板部材(ルーフ、フード、フェンダー、ドア等)についても軽量化のニーズが高まっており、それゆえ骨格部材の場合と同様に、これらの外板部材においても高強度化及び薄肉化の要求がある。一方で、これらの外板部材においては、プレス成形等の際に生じる面ひずみと呼ばれる面欠陥を回避する観点から、降伏強度が比較的低い複合組織鋼(DP鋼)が用いられる場合が多い。しかしながら、フェライトからなる軟質組織とマルテンサイトからなる硬質組織が混在するDP鋼の場合、プレス成形などの加工時に軟質組織及びその周辺が優先的に変形する不均一変形が起こりやすく、成形後の鋼板表面に微小な凹凸が生じることで、ゴーストラインと呼ばれる外観不良が発生することがある。より詳しく説明すると、プレス成形などの加工時には、フェライトからなる軟質組織は変形量が大きく、鋼板の表面において凹む。一方で、マルテンサイトからなる硬質組織は変形量が小さい。それゆえ硬質組織は軟質組織と比較して、鋼板の表面において凹まず、凸となるように盛り上がる。その結果、特に鋼板の幅方向(圧延方向及び板厚方向に直交する方向)において変形量のばらつきが発生してゴーストラインがバンド状(縞状)に生じる。一方で、鋼板の高強度化に伴い、鋼板の焼入れ性を改善するためにMn等の元素が比較的多く添加される場合がある。Mnは鋼板中で筋状に偏析しやすい元素であり、より詳しくは鋳造時に中心偏析やミクロ偏析といったMn濃化領域が形成され、熱間圧延や冷間圧延によって当該濃化領域が圧延方向に延ばされることでMnは筋状に偏析する。このため、このようなMnの偏析に起因して、鋼板中に焼入れ性が高い領域と低い領域が存在することとなる。その結果として、焼入れ後の鋼板の金属組織において縞状の硬質組織が比較的多く生成する。この場合には、ゴーストラインの発生が特に顕著となる。これに対し、仮に鋼板中のMn偏析を十分に抑制することができれば、このような縞状の硬質組織の生成を低減して当該硬質組織を金属組織中により均一に分散させることが可能となる。この場合には、プレス成形等によってひずみが付与された場合においても、鋼板表面における微小な凹凸の生成を十分に低減することができ、ゴーストラインの発生を抑制することが可能になると考えられる。しかしながら、高強度化の要求に伴い、特に鋼板中のMn添加量が多くなる場合には、実際のところ、Mn偏析を確実かつ十分に抑制することは非常に困難である。このため、強度と成形後の外観性とを両立することは一般にかなり難しい。In recent years, there has been an increasing need to reduce the weight of automotive exterior panel components (roofs, hoods, fenders, doors, etc.). Therefore, similar to the case of structural components, there is a demand for higher strength and thinner thicknesses for these exterior panel components. However, dual-phase steel (DP steel), which has a relatively low yield strength, is often used for these exterior panel components to avoid surface defects known as surface distortions that occur during press forming and other processes. However, DP steel, which contains a mixture of soft ferrite and hard martensite, is prone to non-uniform deformation during processes such as press forming, in which the soft structure and its surrounding area deform preferentially. This can lead to minute irregularities on the steel sheet surface after forming, resulting in appearance defects known as ghost lines. More specifically, during processes such as press forming, the soft ferrite structure deforms significantly, resulting in depressions on the steel sheet surface. On the other hand, the hard martensite structure deforms less. Therefore, the hard structure does not deform as much on the steel sheet surface as the soft structure, but rather protrudes. As a result, variations in the amount of deformation occur, particularly in the width direction of the steel sheet (the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction), resulting in the formation of band-shaped (striped) ghost lines. Meanwhile, as steel sheets become stronger, elements such as Mn are sometimes added in relatively large amounts to improve the hardenability of the steel sheet. Mn is an element that is prone to streak-like segregation in steel sheets. More specifically, Mn-enriched regions such as center segregation and microsegregation are formed during casting, and these enriched regions are elongated in the rolling direction by hot rolling or cold rolling, resulting in Mn segregation in streak-like segregation. Therefore, due to this Mn segregation, regions with high and low hardenability exist in the steel sheet. As a result, a relatively large number of striped hard structures are formed in the metallographic structure of the steel sheet after quenching. In this case, the occurrence of ghost lines becomes particularly noticeable. On the other hand, if Mn segregation in steel sheets could be sufficiently suppressed, the formation of such striped hard structures would be reduced, making it possible to more uniformly disperse the hard structures in the metallographic structure. In this case, even when strain is imparted by press forming or the like, it is believed that the generation of minute irregularities on the steel sheet surface can be sufficiently reduced, and the occurrence of ghost lines can be suppressed. However, in particular when the amount of Mn added to the steel sheet increases in accordance with the demand for higher strength, it is actually very difficult to reliably and sufficiently suppress Mn segregation. For this reason, it is generally quite difficult to achieve both strength and good appearance after forming.
また、先に述べたとおり、自動車の外板用途では、薄手広幅の鋼材が求められる場合が比較的多いが、このような薄手広幅の鋼材は、製造過程において、例えば、連続焼鈍処理設備(CAPL)に通板させる際に、ヒートバックルと呼ばれる腰折れが起こりやすいという問題がある。より詳しく説明すると、CAPLにおいては、一般に中央部が凸形状となるクラウンを設けたハースロールが配設されている。このため、鋼板をCAPLに通板すると、ハースロールの凸クラウンに起因して鋼板に幅方向中央部への圧縮応力が加わることとなる。一方で、連続焼鈍は比較的高温下で行われるため、板温上昇に伴い、鋼板の降伏応力が低下する。したがって、特に薄手広幅の鋼板をCAPLにおいて連続焼鈍した場合には、比較的高温下での降伏応力の低下により、鋼板が上記圧縮応力に十分に抵抗できなくなることがあり、このような場合には、板が折れてしわが発生するヒートバックルと呼ばれる現象が生じてしまう。ヒートバックルが発生したまま操業を続けると、板破断などに至る場合があり、板破断などが発生してしまうと、製造ラインを停止して復旧作業を行う必要が生じ、その損害は甚大なものとなる。As mentioned above, thin, wide-width steel sheets are often required for automotive exterior panel applications. However, such thin, wide-width steel sheets are prone to heat buckling during the manufacturing process, for example, when passing through a continuous annealing and processing line (CAPL). More specifically, CAPLs are typically equipped with hearth rolls with a crown that creates a convex shape in the center. Therefore, when a steel sheet passes through a CAPL, compressive stress is applied to the steel sheet's widthwise center due to the convex crown of the hearth roll. Meanwhile, because continuous annealing is performed at relatively high temperatures, the yield stress of the steel sheet decreases as the sheet temperature increases. Therefore, particularly when thin, wide-width steel sheets are continuously annealed in a CAPL, the decrease in yield stress at relatively high temperatures can cause the steel sheet to be unable to adequately resist the compressive stress. In such cases, a phenomenon known as heat buckling occurs, in which the sheet breaks and wrinkles. Continuing operations while heat buckling is occurring can lead to plate breakage, and if plate breakage occurs, the production line must be stopped and recovery work carried out, resulting in significant damage.
そこで、まず、本発明者らは、このようなヒートバックルの発生を抑制又は低減すべく、鋼板の化学組成と金属組織の両方の観点から鋼板の高温強度を向上させることについて検討を行った。その結果、本発明者らは、鋼板の化学組成の観点からは、下記式1で表される指数Aを0.50%以上に制御することにより、鋼板の高温強度を向上させることができ、それによってヒートバックルの発生を抑制又は低減することができることを見出した。
A=[C]-0.1[Si]+0.3([Mn]-0.5)-0.3[Al]+0.1[Cr]+0.6[Mo]-[Ti]+15[Nb] ・・・式1
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Al]、[Cr]、[Mo]、[Ti]及び[Nb]は、各元素の含有量[質量%]であり、元素を含有しない場合は0%である。
Therefore, the present inventors first investigated ways to improve the high-temperature strength of steel sheets from the viewpoints of both the chemical composition and metallographic structure of the steel sheets in order to suppress or reduce the occurrence of heat buckling. As a result, the present inventors found that, from the viewpoint of the chemical composition of the steel sheets, the high-temperature strength of the steel sheets can be improved by controlling the index A, expressed by the following formula 1, to 0.50% or more, thereby suppressing or reducing the occurrence of heat buckling.
A=[C]-0.1[Si]+0.3([Mn]-0.5)-0.3[Al]+0.1[Cr]+0.6[Mo]-[Ti]+15[Nb]...Formula 1
Here, [C], [Si], [Mn], [Al], [Cr], [Mo], [Ti], and [Nb] are the contents [mass %] of each element, and are 0% when the element is not contained.
何ら特定の理論に束縛されることを意図するものではないが、指数Aを0.50%以上に制御することで、鋼板の高温強度を向上させることができるだけでなく、鋼板のAc3点をも低下させることができると考えられる。鋼板の製造方法に関連して後で詳しく説明されるように、本発明の実施形態では、冷間圧延後のCAPLに対応する1次熱処理工程において鋼板をオーステナイト単相となるAc3点よりも高い温度、より具体的にはAc3+10℃以上に加熱する必要がある。このため、Ac3点を低下させることで1次熱処理工程の加熱温度を低くすることができ、これに関連して加熱時の板温上昇に伴う鋼板の降伏応力における低下を抑制することが可能となる。したがって、指数Aを0.50%以上に制御することにより、鋼板自体の高温強度の積極的な向上と、1次熱処理工程における加熱温度の低下に起因する降伏応力の低下抑制とに基づいて、ヒートバックルを生じさせる上記圧縮応力に対する鋼板の抵抗力を顕著に向上させることが可能となる。While not intending to be bound by any particular theory, it is believed that controlling index A to 0.50% or more not only improves the high-temperature strength of the steel sheet but also lowers the Ac3 point of the steel sheet. As will be described in detail later in connection with the steel sheet manufacturing method, in embodiments of the present invention, in the first heat treatment step corresponding to the CAPL after cold rolling, the steel sheet must be heated to a temperature higher than the Ac3 point at which the steel sheet becomes austenite single phase, more specifically, to Ac3 + 10°C or higher. Therefore, lowering the Ac3 point allows the heating temperature in the first heat treatment step to be lowered, which in turn makes it possible to suppress the decrease in yield stress of the steel sheet that accompanies an increase in sheet temperature during heating. Therefore, controlling index A to 0.50% or more significantly improves the resistance of the steel sheet to the compressive stress that causes heat buckling by actively improving the high-temperature strength of the steel sheet itself and suppressing the decrease in yield stress due to the lower heating temperature in the first heat treatment step.
さらに、本発明者らは、鋼板の金属組織の観点から、鋼板中に適度な大きさを有するNb炭窒化物が比較的多く存在するように当該Nb炭窒化物の形態及び量を制御すること、より具体的には全Nb炭窒化物中のNb量が0.004%以上であり、かつ粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量が全Nb炭窒化物中のNb量の60%以上となるようにNb炭窒化物の形態及び量を制御することで、鋼板の高温強度を向上させることができることを見出した。Nb炭窒化物の形態及び量をこのような範囲内に制御することで、高温強度の向上に有効な粒径20nm以上のNb炭窒化物を十分な量において鋼中に存在させることができるので、上で説明した指数Aによる化学組成の制御との組み合わせにより、鋼板の高温強度を顕著に向上させることができ、その結果として鋼板の製造過程におけるヒートバックルの発生を顕著に抑制又は低減することが可能となる。 Furthermore, the inventors have discovered that, from the perspective of the metallographic structure of the steel sheet, controlling the morphology and amount of Nb carbonitrides so that a relatively large amount of Nb carbonitrides of an appropriate size is present in the steel sheet; more specifically, controlling the morphology and amount of Nb carbonitrides so that the Nb content of all Nb carbonitrides is 0.004% or more and the Nb content of Nb carbonitrides with a particle size of 20 nm or more is 60% or more of the total Nb carbonitrides can improve the high-temperature strength of the steel sheet. Controlling the morphology and amount of Nb carbonitrides within this range allows for the presence in the steel of a sufficient amount of Nb carbonitrides with a particle size of 20 nm or more, which is effective in improving high-temperature strength. Therefore, in combination with controlling the chemical composition using Index A described above, the high-temperature strength of the steel sheet can be significantly improved, and as a result, the occurrence of heat buckling during the steel sheet manufacturing process can be significantly suppressed or reduced.
次に、本発明者らは、強度と成形後の外観性との両立を図るべく、金属組織中の軟質組織であるフェライトと硬質組織であるマルテンサイトの割合を適正化することで所望の高強度化を実現する一方で、さらに成形後の外観性を改善する手段について検討を行った。具体的には、本発明者らは、金属組織中の硬質組織であるマルテンサイトの分布状態に着目し、より詳しくはマルテンサイトの分布をMn偏析の低減とは異なる別の観点から制御することについて検討を行った。その結果として、鋼板の製造方法について後で詳しく説明されるように、本発明者らは、最終焼鈍前の鋼板中の金属組織をベイナイト及び/又はマルテンサイトを主体とする組織によって構成し、次いでこのような金属組織を有する鋼板を所定の条件下で最終焼鈍することにより、Mn偏析の有無や程度に必ずしも依存することなく、最終的に得られる金属組織中でマルテンサイトをミクロな領域とマクロな領域の両方において均一に分散させることができることを見出した。より具体的には、本発明者らは、ベイナイト及び/又はマルテンサイトからなる金属組織を有する鋼板を所定の条件下で最終焼鈍することにより、ミクロな領域ではマルテンサイトの平均粒子間隔を2.5μm以下に制御することができ、マクロな領域では圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差を1.5%以下に制御することができることを見出した。マルテンサイトの平均粒子間隔を2.5μm以下に制御することでミクロな領域において硬質組織を密にかつ均一に分散させることができる。圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差を1.5%以下に制御することで、マクロな領域における硬質組織のばらつきを顕著に低減することができる。これら両方の要件を満足することで、硬質組織であるマルテンサイトが鋼板全体において微細かつ均一に分散した金属組織を形成することができる。その結果として、本発明の実施形態に係る鋼板によれば、プレス成形等の成形時においても鋼板の変形量をとりわけ幅方向においてより均一にすることができ、ゴーストライン等の外観不良が顕著に抑制された優れた成形後外観を達成することが可能となる。例えば、ミクロな領域でのマルテンサイトの均一性が確保されていても、マクロな領域でのマルテンサイトの均一性が確保されていなければ、マルテンサイトが鋼板全体において微細かつ均一に分散した金属組織を形成することはできない。同様に、マクロな領域でのマルテンサイトの均一性が確保されていても、ミクロな領域でのマルテンサイトの均一性が確保されていなければ、局所的にはマルテンサイトが不均一に存在し得ることになるため、マルテンサイトが鋼板全体において微細かつ均一に分散した金属組織を形成することはできない。したがって、本発明の実施形態に係る鋼板において、ゴーストライン等の外観不良が顕著に抑制された優れた成形後外観を達成するためには、マルテンサイトの平均粒子間隔を2.5μm以下に制御することと、圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差を1.5%以下に制御することの両方の要件を満足することが必要となる。Next, in order to achieve both strength and good post-forming appearance, the inventors investigated ways to optimize the ratio of ferrite, a soft structure, to martensite, a hard structure, in the metallographic structure to achieve the desired high strength while also improving the post-forming appearance. Specifically, the inventors focused on the distribution of martensite, a hard structure, in the metallographic structure, and more specifically, investigated ways to control the martensite distribution from a perspective other than reducing Mn segregation. As a result, as will be described in detail later with regard to the manufacturing method of steel sheet, the inventors discovered that by configuring the metallographic structure of a steel sheet before final annealing to a structure primarily composed of bainite and/or martensite, and then final annealing the steel sheet having such a metallographic structure under specified conditions, it is possible to uniformly distribute martensite in both micro and macro regions in the final metallographic structure, regardless of the presence or degree of Mn segregation. More specifically, the inventors discovered that by subjecting a steel sheet having a metallographic structure consisting of bainite and/or martensite to final annealing under predetermined conditions, the average particle spacing of martensite can be controlled to 2.5 μm or less in the microregion, and the standard deviation of the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction can be controlled to 1.5% or less in the macroregion. By controlling the average particle spacing of martensite to 2.5 μm or less, hard structures can be densely and uniformly dispersed in the microregion. By controlling the standard deviation of the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction to 1.5% or less, the variation in hard structures in the macroregion can be significantly reduced. By satisfying both of these requirements, a metallographic structure in which martensite, a hard structure, is finely and uniformly dispersed throughout the steel sheet can be formed. As a result, the steel sheet according to the embodiment of the present invention can achieve a more uniform deformation amount of the steel sheet, particularly in the width direction, even during forming such as press forming, and can achieve an excellent post-forming appearance in which appearance defects such as ghost lines are significantly suppressed. For example, even if the uniformity of martensite is ensured in the microscopic region, if the uniformity of martensite is not ensured in the macroscopic region, it is not possible to form a metallographic structure in which martensite is finely and uniformly dispersed throughout the steel sheet. Similarly, even if the uniformity of martensite is ensured in the macroscopic region, if the uniformity of martensite is not ensured in the microscopic region, martensite may exist unevenly locally, making it impossible to form a metallographic structure in which martensite is finely and uniformly dispersed throughout the steel sheet. Therefore, in order to achieve an excellent post-forming appearance in which appearance defects such as ghost lines are significantly suppressed in the steel sheet according to the embodiment of the present invention, it is necessary to satisfy both requirements: controlling the average particle spacing of martensite to 2.5 μm or less, and controlling the standard deviation of the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction to 1.5% or less.
何ら特定の理論に束縛されることを意図するものではないが、最終的に得られる鋼板の金属組織においてマルテンサイトを鋼板全体で微細かつ均一に分散させるためには、最終焼鈍における加熱時に多数のオーステナイト核生成サイトを高分散に形成しておくことが極めて重要であると考えられる。これに関連して、マルテンサイト組織は、旧オーステナイト粒の中にさらにパケット、ブロック、ラス等の下部組織を有しており、それゆえフェライト等の組織と比較して内部に多くの様々な界面を有している組織である。ベイナイトもマルテンサイトの場合と同様に内部に多くの様々な界面を有している組織である。したがって、最終焼鈍前の鋼板における金属組織をベイナイト及び/又はマルテンサイトによって構成することで、このような金属組織を最終焼鈍において加熱していく段階でこれらの界面上にオーステナイトの核生成サイトとなり得る炭化物を非常に多く分散して生成させることが可能となる。したがって、界面上に多くの炭化物を生成した後、さらに温度をフェライトとオーステナイトの2相域まで加熱することで、鋼板全体にオーステナイトを微細かつ均一に生成させることが可能になると考えられる。最後に、このような金属組織を有する鋼板を急冷することで、これらのオーステナイトからマルテンサイトが生成するため、最終的に得られる金属組織において、マルテンサイトの平均粒子間隔が2.5μm以下に制御されるとともに、圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%以下に制御される。すなわちマルテンサイトがミクロな領域とマクロな領域の両方において均一に分散した金属組織を得ることができるものと考えられる。このような熱処理を施すことでMn偏析の影響を打ち消すほどにマルテンサイトを鋼板全体にわたって微細かつ均一に分散させることが可能になると考えられる。従来、Mn偏析自体を低減するという観点から硬質組織の分布制御を検討するのが一般的と考えられることから、Mn偏析の有無や程度に必ずしも依存することなく、最終的に得られる金属組織中でマルテンサイトをミクロな領域とマクロな領域の両方において均一に分散させることができるという事実は極めて意外であり、また驚くべきことである。While not intending to be bound by any particular theory, it is believed that in order to achieve a fine and uniform dispersion of martensite throughout the entire steel sheet in the metallographic structure of the final steel sheet, it is extremely important to form a large number of highly dispersed austenite nucleation sites during heating in the final annealing. In this regard, martensite structures contain substructures such as packets, blocks, and laths within prior austenite grains, and therefore have many different internal interfaces compared to structures such as ferrite. Bainite, like martensite, also has many different internal interfaces. Therefore, by forming the metallographic structure of the steel sheet before final annealing with bainite and/or martensite, it is possible to generate a large number of dispersed carbides that can serve as austenite nucleation sites at these interfaces during heating of such a metallographic structure in the final annealing. Therefore, after forming many carbides at the interfaces, further heating to the two-phase region of ferrite and austenite is believed to enable the fine and uniform formation of austenite throughout the steel sheet. Finally, by rapidly cooling a steel sheet having such a metallographic structure, martensite is generated from the austenite, and in the final metallographic structure, the average particle spacing of martensite is controlled to 2.5 μm or less, and the standard deviation of the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction is controlled to 1.5% or less. In other words, it is believed that a metallographic structure in which martensite is uniformly dispersed in both micro- and macro-regions can be obtained. By performing such heat treatment, it is believed that martensite can be finely and uniformly dispersed throughout the steel sheet to such an extent that the effects of Mn segregation are counteracted. Conventionally, it has been considered common to consider control of the distribution of hard structures from the perspective of reducing Mn segregation itself. Therefore, it is extremely unexpected and surprising that martensite can be uniformly dispersed in both micro- and macro-regions in the final metallographic structure, regardless of the presence or degree of Mn segregation.
本発明の実施形態に係る鋼板によれば、ヒートバックル及びゴーストラインの発生を抑制することに関連する上記知見に加えて、軟質組織であるフェライトの面積率を75~95%に制御することで良好な成形性を確保するとともに、硬質組織であるマルテンサイトの面積率を5~25%に制御し、さらに鋼板の化学組成を所定の範囲内に制御することで引張強さが540MPa以上の高強度を確保することができる。その結果として、製造過程におけるヒートバックルの発生を抑制することができるとともに、強度と成形後の外観性との両立を高いレベルで実現することが可能となる。 In addition to the above-mentioned findings related to suppressing the occurrence of heat buckling and ghost lines, the steel sheet according to an embodiment of the present invention ensures good formability by controlling the area ratio of ferrite, a soft structure, to 75-95%, while controlling the area ratio of martensite, a hard structure, to 5-25% and further controlling the chemical composition of the steel sheet within a specified range to ensure high strength of 540 MPa or more. As a result, it is possible to suppress the occurrence of heat buckling during the manufacturing process and achieve a high level of both strength and appearance after forming.
以下、本発明の実施形態に係る鋼板についてより詳しく説明する。以下の説明において、各元素の含有量の単位である「%」は、特に断りがない限り「質量%」を意味するものである。また、本明細書において、数値範囲を示す「~」とは、特に断りがない場合、その前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。 The steel sheet according to an embodiment of the present invention will be described in more detail below. In the following description, the unit of content of each element, "%," means "mass %" unless otherwise specified. Furthermore, in this specification, "to" indicating a numerical range is used to mean that the numerical values before and after it are included as the lower and upper limits, unless otherwise specified.
[C:0.030~0.100%]
Cは、所定量のマルテンサイトを確保し、鋼板の強度を向上させる元素である。また、Cは、オーステナイト安定化元素でもあり、Ac3点を低下させるのに有効である。これらの効果を十分に得るために、C含有量は0.030%以上とする。C含有量は0.040%以上又は0.050%以上であってもよい。一方、Cを過度に含有すると、強度が高くなりすぎてしまい、伸び性が低下する場合があるか、又は圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差を所望の範囲内に制御できない場合がある。このため、C含有量は0.100%以下とする。C含有量は0.090%以下、0.080%以下、0.070%以下又は0.060%以下であってもよい。
[C:0.030-0.100%]
C is an element that ensures a predetermined amount of martensite and improves the strength of the steel sheet. C is also an austenite-stabilizing element and is effective in lowering the Ac3 point. To fully obtain these effects, the C content is set to 0.030% or more. The C content may be 0.040% or more or 0.050% or more. On the other hand, excessive C content may result in excessively high strength, resulting in reduced elongation, or in the inability to control the standard deviation of the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction within a desired range. For this reason, the C content is set to 0.100% or less. The C content may be 0.090% or less, 0.080% or less, 0.070% or less, or 0.060% or less.
[Mn:0.70~3.00%]
Mnは、焼入れ性を高め、鋼板強度の向上に寄与する元素である。また、Mnは、オーステナイト安定化元素でもあり、Ac3点を低下させるのに有効である。これらの効果を十分に得るために、Mn含有量は0.70%以上とする。Mn含有量は0.80%以上、1.00%以上、1.20%以上又は1.50%以上であってもよい。後で説明する鋼板の好ましい製造方法では、最終的に得られる金属組織中でマルテンサイトをミクロな領域とマクロな領域の両方において均一に分散させるために、最終焼鈍前の鋼板中の金属組織をベイナイト及び/又はマルテンサイトを主体とする組織によって構成する必要がある。このため、Mn添加による焼入れ性の向上は成形後の外観性を改善する上でも重要といえる。一方、Mnを過度に含有すると、Mn偏析による影響を十分に打ち消すことができず、圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差を所望の範囲内に制御できなくなる場合がある。そのため、Mn含有量は3.00%以下とする。Mn含有量は2.80%以下、2.50%以下、2.20%以下又は2.00%以下であってもよい。
[Mn: 0.70-3.00%]
Mn is an element that improves hardenability and contributes to improving steel sheet strength. Furthermore, Mn is also an austenite-stabilizing element and is effective in lowering the Ac3 point. To fully obtain these effects, the Mn content is set to 0.70% or more. The Mn content may be 0.80% or more, 1.00% or more, 1.20% or more, or 1.50% or more. In a preferred method for producing a steel sheet, which will be described later, the metallographic structure of the steel sheet before final annealing must be composed of a structure mainly composed of bainite and/or martensite in order to uniformly disperse martensite in both the micro and macro regions in the final metallographic structure. Therefore, improving hardenability by adding Mn is also important for improving the appearance after forming. On the other hand, excessive Mn content may not fully counteract the effects of Mn segregation, making it impossible to control the standard deviation of the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction within the desired range. Therefore, the Mn content is set to 3.00% or less. The Mn content may be 2.80% or less, 2.50% or less, 2.20% or less, or 2.00% or less.
[Si:0.005~1.500%]
Siは、固溶強化により鋼板の強度を向上させる元素である。このような効果を十分に得るために、Si含有量は0.005%以上とする。Si含有量は0.010%以上、0.100%以上、0.200%以上、0.300%以上又は0.400%以上であってもよい。一方、Siを過度に含有すると、熱間圧延で生成したスケール除去が困難となり、外観性の劣化を招く場合がある。したがって、Si含有量は1.500%以下とする。また、Siはフェライト安定化元素であるため、Si含有量を低減することでAc3点を低下させることができる。このため、Si含有量は1.200%以下、1.000%以下、0.900%以下、0.800%以下、0.700%以下又は0.600%以下であってもよい。
[Si: 0.005 to 1.500%]
Si is an element that improves the strength of steel sheets through solid solution strengthening. To fully obtain this effect, the Si content is set to 0.005% or more. The Si content may be 0.010% or more, 0.100% or more, 0.200% or more, 0.300% or more, or 0.400% or more. On the other hand, excessive Si content may make it difficult to remove scale formed during hot rolling, resulting in deterioration of appearance. Therefore, the Si content is set to 1.500% or less. Furthermore, since Si is a ferrite stabilizing element, reducing the Si content can lower the Ac3 point. Therefore, the Si content may be 1.200% or less, 1.000% or less, 0.900% or less, 0.800% or less, 0.700% or less, or 0.600% or less.
[P:0.100%以下]
Pは、不純物元素であり、溶接部の脆化やめっき性を劣化させる元素である。このため、P含有量は0.100%以下とする。P含有量は0.060%以下、0.040%以下、0.020%以下又は0.010%以下であってもよい。P含有量は少ないほど好ましく、下限は特に限定されず0%であってもよい。一方、実用鋼板でP含有量を0.0001%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇し、経済的に不利になる。そのため、P含有量は0.0001%以上、0.0002%以上又は0.0005%以上であってもよい。
[P: 0.100% or less]
P is an impurity element that embrittles welds and deteriorates galvanizability. Therefore, the P content is set to 0.100% or less. The P content may be 0.060% or less, 0.040% or less, 0.020% or less, or 0.010% or less. The lower the P content, the more preferable it is, and the lower limit is not particularly limited and may be 0%. On the other hand, reducing the P content to less than 0.0001% in practical steel sheets significantly increases production costs, which is economically disadvantageous. Therefore, the P content may be 0.0001% or more, 0.0002% or more, or 0.0005% or more.
[S:0.0200%以下]
Sは、不純物元素であり、溶接性を阻害し、また、鋳造時と熱延時の製造性を阻害する元素である。このため、S含有量は0.0200%以下とする。S含有量は0.0150%以下、0.0120%以下、0.0100%以下、0.0060%以下又は0.0030%以下であってもよい。S含有量は少ないほど好ましく、下限は特に限定されず0%であってもよい。一方、実用鋼板でS含有量を0.0001%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇し、経済的に不利になる。そのため、S含有量は0.0001%以上、0.0002%以上又は0.0005%以上であってもよい。
[S: 0.0200% or less]
S is an impurity element that impairs weldability and manufacturability during casting and hot rolling. Therefore, the S content is set to 0.0200% or less. The S content may be 0.0150% or less, 0.0120% or less, 0.0100% or less, 0.0060% or less, or 0.0030% or less. The lower the S content, the more preferable it is, and the lower limit is not particularly limited and may be 0%. On the other hand, if the S content of a practical steel sheet is reduced to less than 0.0001%, the manufacturing cost will increase significantly, which is economically disadvantageous. Therefore, the S content may be 0.0001% or more, 0.0002% or more, or 0.0005% or more.
[Al:1.000%以下]
Alは、脱酸剤として機能する元素であり、鋼の強度を高めるのに有効な元素である。Al含有量は0%であってもよいが、これらの効果を十分に得るためには、Al含有量は0.001%以上であることが好ましい。Al含有量は0.005%以上、0.010%以上、0.025%以上又は0.050%以上であってもよい。一方、Alを過度に含有すると、粗大な酸化物が形成し、靭性を低下させる場合がある。したがって、Al含有量は1.000%以下とする。また、Alはフェライト安定化元素であるため、Al含有量を低減することでAc3点を低下させることができる。このため、Al含有量は0.800%以下、0.600%以下又は0.300%以下であってもよい。
[Al: 1.000% or less]
Al functions as a deoxidizer and is effective in increasing the strength of steel. The Al content may be 0%, but to fully obtain these effects, the Al content is preferably 0.001% or more. The Al content may be 0.005% or more, 0.010% or more, 0.025% or more, or 0.050% or more. On the other hand, excessive Al content may form coarse oxides and reduce toughness. Therefore, the Al content is set to 1.000% or less. Furthermore, since Al is a ferrite stabilizing element, reducing the Al content can lower the Ac3 point. Therefore, the Al content may be 0.800% or less, 0.600% or less, or 0.300% or less.
[N:0.0010~0.0150%]
Nは、Nbと炭窒化物を形成して鋼板の高温強度を向上させるのに有効な元素である。このような効果を十分に得るために、N含有量は0.0010%以上とする。N含有量は0.0015%以上、0.0020%以上、0.0025%以上又は0.0030%以上であってもよい。一方、Nを過度に含有すると、溶接時のブローホール発生の原因となる場合がある。このため、N含有量は0.0150%以下とする。N含有量は0.0120%以下、0.0100%以下、0.0080%以下又は0.0060%以下であってもよい。
[N: 0.0010-0.0150%]
N is an element that is effective in improving the high-temperature strength of steel sheet by forming carbonitrides with Nb. To fully obtain this effect, the N content is set to 0.0010% or more. The N content may be 0.0015% or more, 0.0020% or more, 0.0025% or more, or 0.0030% or more. On the other hand, excessive N content may cause blowholes during welding. Therefore, the N content is set to 0.0150% or less. The N content may be 0.0120% or less, 0.0100% or less, 0.0080% or less, or 0.0060% or less.
[O:0.0100%以下]
Oは、溶接時のブローホールの発生原因となる元素である。このため、O含有量は0.0100%以下とする。O含有量は0.0080%以下、0.0050%以下、0.0030%以下又は0.0020%以下であってもよい。O含有量は少ないほど好ましく、下限は特に限定されず0%であってもよい。一方、実用鋼板でOを0.0001%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇し、経済的に不利になる。そのため、O含有量は0.0001%以上、0.0002%以上又は0.0005%以上であってもよい。
[O: 0.0100% or less]
O is an element that causes blowholes during welding. Therefore, the O content is set to 0.0100% or less. The O content may be 0.0080% or less, 0.0050% or less, 0.0030% or less, or 0.0020% or less. The lower the O content, the more preferable it is, and the lower limit is not particularly limited and may be 0%. On the other hand, if the O content in a practical steel sheet is reduced to less than 0.0001%, the manufacturing cost will increase significantly, which is economically disadvantageous. Therefore, the O content may be 0.0001% or more, 0.0002% or more, or 0.0005% or more.
[Nb:0.005~0.200%]
Nbは、指数Aを高めて鋼板の高温強度を向上させるのに有効な元素である。とりわけ、Nbを添加して適度な大きさを有するNb炭窒化物を比較的多く形成することで、鋼板の高温強度をさらに向上させることが可能である。これらの効果を十分に得るために、Nb含有量は0.005%以上とする。Nb含有量は0.010%以上、0.015%以上、0.020%以上又は0.040%以上であってもよい。一方、Nbを過度に含有しても効果が飽和し、製造コストの上昇を招く虞があるか、又は鋼中に粗大な炭窒化物が生成することで鋼板の靭性を低下させる場合がある。このため、Nb含有量は0.200%以下とする。Nb含有量は0.150%以下、0.100%以下、0.080%以下又は0.060%以下であってもよい。
[Nb: 0.005-0.200%]
Nb is an element effective in increasing the index A and improving the high-temperature strength of the steel sheet. In particular, by adding Nb, a relatively large amount of Nb carbonitrides having an appropriate size can be formed, thereby further improving the high-temperature strength of the steel sheet. To fully obtain these effects, the Nb content is set to 0.005% or more. The Nb content may be 0.010% or more, 0.015% or more, 0.020% or more, or 0.040% or more. On the other hand, if Nb is contained excessively, the effect may saturate, which may lead to an increase in manufacturing costs, or the formation of coarse carbonitrides in the steel may reduce the toughness of the steel sheet. For this reason, the Nb content is set to 0.200% or less. The Nb content may be 0.150% or less, 0.100% or less, 0.080% or less, or 0.060% or less.
本発明の実施形態に係る鋼板の基本化学組成は上記のとおりである。さらに、当該鋼板は、必要に応じて特性向上を目的として、残部のFeの一部に代えて以下の任意選択元素のうち少なくとも1種を含有してもよい。例えば、鋼板は、Cr:0~1.00%、Mo:0~0.80%、B:0~0.0100%、Ti:0~0.200%、V:0~0.500%、Ni:0~1.00%、Cu:0~1.00%、W:0~1.00%、Ta:0~0.10%、Co:0~3.00%、Sn:0~1.00%、Sb:0~0.200%、Ca:0~0.0100%、Mg:0~0.0100%、Zr:0~0.0100%、REM:0~0.0100%、Bi:0~0.0500%及びAs:0~0.10%のうち少なくとも1種を含んでもよい。以下、これらの任意選択元素について詳しく説明する。 The basic chemical composition of the steel sheet according to an embodiment of the present invention is as described above. Furthermore, the steel sheet may contain at least one of the following optional elements in place of a portion of the remaining Fe, if necessary, for the purpose of improving properties. For example, the steel sheet may contain at least one of Cr: 0-1.00%, Mo: 0-0.80%, B: 0-0.0100%, Ti: 0-0.200%, V: 0-0.500%, Ni: 0-1.00%, Cu: 0-1.00%, W: 0-1.00%, Ta: 0-0.10%, Co: 0-3.00%, Sn: 0-1.00%, Sb: 0-0.200%, Ca: 0-0.0100%, Mg: 0-0.0100%, Zr: 0-0.0100%, REM: 0-0.0100%, Bi: 0-0.0500%, and As: 0-0.10%. These optional elements will be described in detail below.
[Cr:0~1.00%]
Crは、Mnと同様に焼入れ性を高め、鋼板強度の向上に寄与する元素である。Cr含有量は0%でもよいが、上記効果を得るためには、Cr含有量は0.001%以上であることが好ましい。Cr含有量は0.01%以上、0.10%以上又は0.20%以上であってもよい。一方、Crを過度に含有しても効果が飽和し、製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Cr含有量は1.00%以下であることが好ましく、0.80%以下、0.60%以下又は0.40%以下であってもよい。
[Cr: 0-1.00%]
Like Mn, Cr is an element that improves hardenability and contributes to improving the strength of the steel sheet. The Cr content may be 0%, but to obtain the above-mentioned effects, the Cr content is preferably 0.001% or more. The Cr content may be 0.01% or more, 0.10% or more, or 0.20% or more. On the other hand, if Cr is contained excessively, the effect saturates and there is a risk of increasing manufacturing costs. Therefore, the Cr content is preferably 1.00% or less, and may be 0.80% or less, 0.60% or less, or 0.40% or less.
[Mo:0~0.80%]
Moは、Nbと同様に鋼板の高温強度の向上に寄与する元素である。この効果は微量であっても得ることができる。Mo含有量は0%でもよいが、上記効果を得るためには、Mo含有量は0.001%以上であることが好ましい。Mo含有量は0.01%以上、0.02%以上、0.05%以上又は0.10%以上であってもよい。一方、Moを過度に含有すると、熱間加工性が低下して生産性が低下する場合がある。このため、Mo含有量は0.80%以下であることが好ましい。Mo含有量は0.60%以下、0.50%以下、0.40%以下又は0.20%以下であってもよい。
[Mo: 0-0.80%]
Like Nb, Mo is an element that contributes to improving the high-temperature strength of steel sheets. This effect can be achieved even with trace amounts. The Mo content may be 0%, but to achieve the above effect, the Mo content is preferably 0.001% or more. The Mo content may be 0.01% or more, 0.02% or more, 0.05% or more, or 0.10% or more. On the other hand, excessive Mo content may deteriorate hot workability and reduce productivity. Therefore, the Mo content is preferably 0.80% or less. The Mo content may be 0.60% or less, 0.50% or less, 0.40% or less, or 0.20% or less.
[B:0~0.0100%]
Bは、オーステナイトからの冷却過程においてフェライト及びパーライトの生成を抑え、マルテンサイトの生成を促す元素である。また、Bは、鋼の高強度化に有益な元素である。これらの効果は微量であっても得ることができる。B含有量は0%でもよいが、上記効果を得るためには、B含有量は0.0001%以上であることが好ましい。B含有量は0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。一方、Bを過度に含有すると、靭性及び/又は溶接性が低下する場合がある。このため、B含有量は0.0100%以下であることが好ましい。B含有量は0.0080%以下、0.0050%以下、0.0030%以下又は0.0020%以下であってもよい。
[B: 0 to 0.0100%]
B is an element that suppresses the formation of ferrite and pearlite during the cooling process from austenite and promotes the formation of martensite. Furthermore, B is a beneficial element for increasing the strength of steel. These effects can be achieved even with trace amounts. The B content may be 0%, but to achieve the above effects, the B content is preferably 0.0001% or more. The B content may be 0.0005% or more or 0.0010% or more. On the other hand, excessive B content may result in a decrease in toughness and/or weldability. Therefore, the B content is preferably 0.0100% or less. The B content may be 0.0080% or less, 0.0050% or less, 0.0030% or less, or 0.0020% or less.
[Ti:0~0.200%]
Tiは、炭化物の形態制御に有効な元素である。Tiによってフェライトの強度増加が促され得る。Ti含有量は0%でもよいが、これらの効果を得るためには、Ti含有量は0.001%以上であることが好ましい。Ti含有量は0.002%以上、0.010%以上、0.020%以上又は0.040%以上であってもよい。一方、Tiを過度に含有しても効果が飽和し、製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ti含有量は0.200%以下であることが好ましく、0.100%以下、0.080%以下又は0.050%以下であってもよい。
[Ti: 0 to 0.200%]
Ti is an element effective in controlling the morphology of carbides. Ti can promote an increase in the strength of ferrite. The Ti content may be 0%, but to obtain these effects, the Ti content is preferably 0.001% or more. The Ti content may be 0.002% or more, 0.010% or more, 0.020% or more, or 0.040% or more. On the other hand, if Ti is contained excessively, the effect saturates and there is a risk of an increase in manufacturing costs. Therefore, the Ti content is preferably 0.200% or less, and may be 0.100% or less, 0.080% or less, or 0.050% or less.
[V:0~0.500%]
Vは、Tiと同様に炭化物の形態制御に有効な元素であり、組織を微細化して鋼板の靭性の向上にも効果的な元素である。V含有量は0%でもよいが、上記効果を得るためには、V含有量は0.001%以上であることが好ましい。V含有量は0.005%以上、0.010%以上又は0.050%以上であってもよい。一方、Vを過度に含有すると、多量の析出物が生成して靭性を低下させる場合がある。このため、V含有量は0.500%以下であることが好ましい。V含有量は0.400%以下、0.200%以下又は0.100%以下であってもよい。
[V: 0-0.500%]
Like Ti, V is an element effective in controlling the morphology of carbides and is also effective in refining the structure to improve the toughness of the steel sheet. The V content may be 0%, but to obtain the above effect, the V content is preferably 0.001% or more. The V content may be 0.005% or more, 0.010% or more, or 0.050% or more. On the other hand, excessive V content may cause the formation of a large amount of precipitates, which may reduce toughness. Therefore, the V content is preferably 0.500% or less. The V content may be 0.400% or less, 0.200% or less, or 0.100% or less.
[Ni:0~1.00%]
Niは、鋼板の強度の向上に有効な元素である。Niの含有量は0%でもよいが、上記効果を得るためには、Ni含有量は0.001%以上であることが好ましい。Ni含有量は0.01%以上又は0.05%以上であってもよい。一方、Niを過度に含有すると、鋼板の溶接性が低下する場合がある。このため、Ni含有量は1.00%以下であることが好ましい。Ni含有量は0.80%以下、0.40%以下又は0.20%以下であってもよい。
[Ni: 0-1.00%]
Ni is an element effective in improving the strength of steel sheets. The Ni content may be 0%, but to obtain the above effect, the Ni content is preferably 0.001% or more. The Ni content may be 0.01% or more or 0.05% or more. On the other hand, excessive Ni content may reduce the weldability of the steel sheets. Therefore, the Ni content is preferably 1.00% or less. The Ni content may be 0.80% or less, 0.40% or less, or 0.20% or less.
[Cu:0~1.00%]
Cuは、鋼板の強度の向上に寄与する元素である。この効果は微量であっても得ることができる。Cu含有量は0%でもよいが、上記効果を得るためには、Cu含有量は0.001%以上であることが好ましい。Cu含有量は0.01%以上又は0.05%以上であってもよい。一方、Cuを過度に含有すると、赤熱脆性を招いて熱間圧延での生産性を低下させる虞がある。このため、Cu含有量は1.00%以下であることが好ましい。Cu含有量は0.80%以下、0.60%以下、0.30%以下又は0.20%以下であってもよい。
[Cu: 0-1.00%]
Cu is an element that contributes to improving the strength of steel sheets. This effect can be achieved even with trace amounts. The Cu content may be 0%, but to achieve the above effect, the Cu content is preferably 0.001% or more. The Cu content may be 0.01% or more or 0.05% or more. On the other hand, excessive Cu content may cause red shortness and reduce productivity in hot rolling. Therefore, the Cu content is preferably 1.00% or less. The Cu content may be 0.80% or less, 0.60% or less, 0.30% or less, or 0.20% or less.
[W:0~1.00%]
Wは、炭化物の形態制御と鋼板の強度向上に有効な元素である。W含有量は0%でもよいが、これらの効果を得るためには、W含有量は0.001%以上であることが好ましい。W含有量は0.01%以上又は0.05%以上であってもよい。一方、Wを過度に含有すると、溶接性が低下する場合がある。このため、W含有量は1.00%以下であることが好ましい。W含有量は0.80%以下、0.40%以下又は0.20%以下であってもよい。
[W: 0-1.00%]
W is an element effective in controlling the morphology of carbides and improving the strength of steel sheets. The W content may be 0%, but to obtain these effects, the W content is preferably 0.001% or more. The W content may be 0.01% or more or 0.05% or more. On the other hand, excessive W content may cause a decrease in weldability. For this reason, the W content is preferably 1.00% or less. The W content may be 0.80% or less, 0.40% or less, or 0.20% or less.
[Ta:0~0.10%]
Taは、Wと同様に炭化物の形態制御と鋼板強度の向上に有効な元素である。Ta含有量は0%でもよいが、これらの効果を得るためには、Ta含有量は0.001%以上であることが好ましい。Ta含有量は0.01%以上又は0.03%以上であってもよい。一方、Taを過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼板中に含有させることは製造コストの上昇を招く。このため、Ta含有量は0.10%以下であることが好ましい。Ta含有量は0.08%以下、0.06%以下又は0.04%以下であってもよい。
[Ta: 0 to 0.10%]
Ta, like W, is an element effective in controlling the morphology of carbides and improving the strength of steel sheets. The Ta content may be 0%, but to obtain these effects, the Ta content is preferably 0.001% or more. The Ta content may be 0.01% or more or 0.03% or more. On the other hand, even if Ta is contained in an excessive amount, the effect saturates, and adding more than necessary to the steel sheet increases the manufacturing cost. For this reason, the Ta content is preferably 0.10% or less. The Ta content may be 0.08% or less, 0.06% or less, or 0.04% or less.
[Co:0~3.00%]
Coは、Niと同様に鋼板の強度の向上に有効な元素である。Co含有量は0%でもよいが、上記効果を得るためには、Co含有量は0.001%以上であることが好ましい。Co含有量は0.01%以上、0.05%以上又は0.10%以上であってもよい。一方、Coを過度に含有すると、熱間加工性が低下する場合があり、原料コストの増加にも繋がる。このため、Co含有量は3.00%以下であることが好ましい。Co含有量は2.00%以下、1.00%以下、0.50%以下又は0.20%以下であってもよい。
[Co: 0-3.00%]
Co, like Ni, is an element effective in improving the strength of steel sheet. The Co content may be 0%, but to obtain the above effect, the Co content is preferably 0.001% or more. The Co content may be 0.01% or more, 0.05% or more, or 0.10% or more. On the other hand, excessive Co content may deteriorate hot workability and increase raw material costs. Therefore, the Co content is preferably 3.00% or less. The Co content may be 2.00% or less, 1.00% or less, 0.50% or less, or 0.20% or less.
[Sn:0~1.00%]
Snは、鋼板の原料としてスクラップを用いた場合に、鋼板に含有され得る元素である。また、Snはフェライトの脆化を引き起こす虞がある。このため、Sn含有量は少ないほど好ましく、1.00%以下であることが好ましい。Sn含有量は0.10%以下、0.040%以下又は0.02%以下であってもよい。Sn含有量は0%であってもよいが、Sn含有量を0.001%未満に低減することは精錬コストの過度な増加を招く。このため、Sn含有量は0.001%以上、0.005%以上又は0.01%以上であってもよい。
[Sn: 0-1.00%]
Sn is an element that can be contained in steel sheets when scrap is used as a raw material for the steel sheets. Furthermore, Sn may cause ferrite embrittlement. Therefore, the lower the Sn content, the better, and it is preferably 1.00% or less. The Sn content may be 0.10% or less, 0.040% or less, or 0.02% or less. The Sn content may be 0%, but reducing the Sn content to less than 0.001% results in an excessive increase in refining costs. Therefore, the Sn content may be 0.001% or more, 0.005% or more, or 0.01% or more.
[Sb:0~0.200%]
Sbは、Snと同様に、鋼板の原料としてスクラップを用いた場合に鋼板に含有され得る元素である。また、Sbは粒界に強く偏析して粒界の脆化を招く虞がある。このため、Sb含有量は少ないほど好ましく、0.200%以下であることが好ましい。Sb含有量は0.100%以下、0.040%以下又は0.020%以下であってもよい。Sb含有量は0%であってもよいが、Sb含有量を0.001%未満に低減することは精錬コストの過度な増加を招く。このため、Sb含有量は0.001%以上、0.005%以上又は0.010%以上であってもよい。
[Sb: 0 to 0.200%]
Like Sn, Sb is an element that can be contained in steel sheet when scrap is used as a raw material for the steel sheet. Furthermore, Sb may strongly segregate at grain boundaries, potentially causing embrittlement of the grain boundaries. Therefore, the lower the Sb content, the better, and it is preferably 0.200% or less. The Sb content may be 0.100% or less, 0.040% or less, or 0.020% or less. The Sb content may be 0%, but reducing the Sb content to less than 0.001% would result in an excessive increase in refining costs. Therefore, the Sb content may be 0.001% or more, 0.005% or more, or 0.010% or more.
[Ca:0~0.0100%]
[Mg:0~0.0100%]
[Zr:0~0.0100%]
[REM:0~0.0100%]
Ca、Mg、Zr及びREMは、鋼板の成形性の向上に寄与する元素である。Ca、Mg、Zr及びREM含有量は0%であってもよいが、このような効果を得るためには、Ca、Mg、Zr及びREM含有量はそれぞれ0.0001%以上であることが好ましく、0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0015%以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有すると、鋼板の延性が低下する場合がある。したがって、Ca、Mg、Zr及びREM含有量はそれぞれ0.0100%以下であることが好ましく、0.0080%以下、0.0060%以下、0.0040%以下又は0.0020%以下であってもよい。本明細書におけるREMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)、原子番号39番のイットリウム(Y)及びランタノイドである原子番号57番のランタン(La)~原子番号71番のルテチウム(Lu)の17元素の総称であり、REM含有量はこれら元素の合計含有量である。
[Ca: 0-0.0100%]
[Mg: 0 to 0.0100%]
[Zr: 0 to 0.0100%]
[REM: 0 to 0.0100%]
Ca, Mg, Zr, and REM are elements that contribute to improving the formability of steel sheets. The Ca, Mg, Zr, and REM contents may be 0%, but to achieve these effects, the Ca, Mg, Zr, and REM contents are each preferably 0.0001% or more, and may be 0.0005% or more, 0.0010% or more, or 0.0015% or more. On the other hand, excessive inclusion of these elements may reduce the ductility of the steel sheet. Therefore, the Ca, Mg, Zr, and REM contents are each preferably 0.0100% or less, and may be 0.0080% or less, 0.0060% or less, 0.0040% or less, or 0.0020% or less. In this specification, REM is a collective term for 17 elements: scandium (Sc) with atomic number 21, yttrium (Y) with atomic number 39, and the lanthanides lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71, and the REM content is the total content of these elements.
[Bi:0~0.0500%]
Biは、凝固組織を微細化することにより成形性を高める作用を有する元素である。Bi含有量は0%でもよいが、このような効果を得るためには、Bi含有量は0.0001%以上であることが好ましく、0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0030%以上であってもよい。一方、Biを過度に含有しても効果が飽和し、必要以上に鋼板中に含有させることは製造コストの上昇を招く。したがって、Bi含有量は0.0500%以下であることが好ましく、0.0400%以下、0.0200%以下、0.0100%以下又は0.0050%以下であってもよい。
[Bi: 0 to 0.0500%]
Bi is an element that has the effect of improving formability by refining the solidification structure. The Bi content may be 0%, but to obtain this effect, the Bi content is preferably 0.0001% or more, and may be 0.0005% or more, 0.0010% or more, or 0.0030% or more. On the other hand, even if Bi is contained in an excessive amount, the effect saturates, and adding more Bi than necessary to the steel sheet increases the manufacturing cost. Therefore, the Bi content is preferably 0.0500% or less, and may be 0.0400% or less, 0.0200% or less, 0.0100% or less, or 0.0050% or less.
[As:0~0.10%]
Asは、Sn及びSbと同様に、鋼板の原料としてスクラップを用いた場合に鋼板に含有され得る元素である。また、Asは、粒界に強く偏析する元素であり、As含有量は少ないほど好ましい。As含有量は0.10%以下であることが好ましく、0.04%以下又は0.02%以下であってもよい。As含有量は0%であってもよいが、As含有量を0.001%未満に低減することは精錬コストの過度な増加を招く。このため、As含有量は0.001%以上、0.005%以上又は0.01%以上であってもよい。
[As: 0 to 0.10%]
Like Sn and Sb, As is an element that can be contained in steel sheet when scrap is used as a raw material for the steel sheet. Furthermore, As is an element that strongly segregates at grain boundaries, and the lower the As content, the better. The As content is preferably 0.10% or less, and may be 0.04% or less, or 0.02% or less. The As content may be 0%, but reducing the As content to less than 0.001% results in an excessive increase in refining costs. Therefore, the As content may be 0.001% or more, 0.005% or more, or 0.01% or more.
本発明の実施形態に係る鋼板において、上記元素を除く残部は、Fe及び不純物からなる。不純物は、鋼原料から及び/又は製鋼過程で混入し、本発明の実施形態に係る鋼板の特性を阻害しない範囲で存在が許容される元素である。 In the steel sheet according to the embodiment of the present invention, the balance excluding the above elements consists of Fe and impurities. Impurities are elements that are mixed in from the steel raw materials and/or during the steelmaking process, and whose presence is permitted to the extent that they do not impair the properties of the steel sheet according to the embodiment of the present invention.
[指数A:0.50%以上]
本発明の実施形態に係る鋼板の化学組成は、下記式1で表される指数Aが0.50%以上であることを必要とする。
A=[C]-0.1[Si]+0.3([Mn]-0.5)-0.3[Al]+0.1[Cr]+0.6[Mo]-[Ti]+15[Nb] ・・・式1
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Al]、[Cr]、[Mo]、[Ti]及び[Nb]は、各元素の含有量[質量%]であり、元素を含有しない場合は0%である。先に説明したとおり、本発明の実施形態に係る鋼板では、製造過程におけるヒートバックルの発生を抑制する上で鋼板の高温強度を向上させることが極めて重要である。鋼板の高温強度を向上させるためには、鋼板の高温強度を向上させるNb及びMo等の元素を多く添加することに加えて、鋼板の製造方法に関連して後で詳しく説明される1次熱処理工程で要求される加熱温度(すなわちAc3+10℃以上)を低くすることが有効である。1次熱処理工程で要求される加熱温度を低くすることで、加熱時の板温上昇に伴う鋼板の降伏応力における低下を抑制することが可能となり、ヒートバックルを生じさせる鋼板の幅方向中央部への圧縮応力に対する抵抗力を顕著に向上させることが可能となるからである。このような観点から、鋼板自体の高温強度向上とAc3点の低下に関する鋼中の各元素の影響度を実験的に調べた。より具体的には、本発明者らは、当該影響度を考慮した係数とともにこれらの元素の含有量によって規定される指数A、すなわち上記式1で表される指数Aを0.50%以上に制御することにより、鋼板自体の高温強度の積極的な向上と、1次熱処理工程における加熱温度の低下に起因する降伏応力の低下抑制とに基づいて、上記圧縮応力に対する鋼板の抵抗力を向上させることができ、それによって製造過程におけるヒートバックルの発生を顕著に抑制することができることを見出した。ヒートバックルの発生を抑制する観点からは、指数Aは大きいほど好ましく、例えば0.55%以上、0.60%以上、0.65%以上、0.70%以上、0.75%以上又は0.80%以上であってもよい。指数Aの上限は特に限定されないが、例えば、指数Aは、2.00%以下、1.80%以下、1.50%以下、1.30%以下又は1.10%以下であってもよい。
[Index A: 0.50% or more]
The chemical composition of the steel sheet according to the embodiment of the present invention is required to have an index A represented by the following formula 1 of 0.50% or more.
A=[C]-0.1[Si]+0.3([Mn]-0.5)-0.3[Al]+0.1[Cr]+0.6[Mo]-[Ti]+15[Nb]...Formula 1
Here, [C], [Si], [Mn], [Al], [Cr], [Mo], [Ti], and [Nb] represent the content (mass %) of each element, and are 0% when the element is not present. As described above, for the steel sheet according to the embodiment of the present invention, improving the high-temperature strength of the steel sheet is extremely important in suppressing the occurrence of heat buckling during the manufacturing process. To improve the high-temperature strength of the steel sheet, it is effective to add large amounts of elements such as Nb and Mo, which improve the high-temperature strength of the steel sheet, as well as to lower the heating temperature (i.e., Ac3 + 10°C or higher) required in the primary heat treatment step, which will be described in detail later in connection with the manufacturing method of the steel sheet. Lowering the heating temperature required in the primary heat treatment step can suppress the decrease in the yield stress of the steel sheet that accompanies the increase in sheet temperature during heating, thereby significantly improving the resistance to compressive stress at the width center of the steel sheet, which causes heat buckling. From this perspective, the influence of each element in the steel on the improvement of the high-temperature strength of the steel sheet itself and the decrease in the Ac3 point was experimentally investigated. More specifically, the inventors discovered that by controlling the index A, defined by the contents of these elements together with a coefficient that takes into account the influence of the elements, i.e., the index A expressed by the above formula 1, to 0.50% or more, the resistance of the steel sheet to the compressive stress can be improved based on the active improvement of the high-temperature strength of the steel sheet itself and the suppression of a decrease in yield stress due to a decrease in the heating temperature in the primary heat treatment step, thereby significantly suppressing the occurrence of heat buckling during the manufacturing process. From the viewpoint of suppressing the occurrence of heat buckling, a larger index A is preferable, and may be, for example, 0.55% or more, 0.60% or more, 0.65% or more, 0.70% or more, 0.75% or more, or 0.80% or more. The upper limit of index A is not particularly limited, and may be, for example, 2.00% or less, 1.80% or less, 1.50% or less, 1.30% or less, or 1.10% or less.
本発明の実施形態に係る鋼板の化学組成は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、当該鋼板の化学組成は、誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-AES:Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)を用いて測定すればよい。C及びSは燃焼-赤外線吸収法を用い、Nは不活性ガス融解-熱伝導度法を用い、Oは不活性ガス融解-非分散型赤外線吸収法を用いて測定すればよい。 The chemical composition of the steel sheet according to the embodiment of the present invention may be measured using a common analytical method. For example, the chemical composition of the steel sheet may be measured using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). C and S may be measured using the combustion-infrared absorption method, N may be measured using the inert gas fusion-thermal conductivity method, and O may be measured using the inert gas fusion-non-dispersive infrared absorption method.
[フェライト:75~95%]
フェライトは、軟質な組織であるので変形し易く、伸びの向上に寄与する。フェライトの面積率が75%以上であると、十分な成形性を得ることができる。成形性向上の観点からは、フェライトの面積率は高いほど好ましく、例えば78%以上、80%以上、82%以上又は85%以上であってもよい。一方で、フェライトを過度に含むと、鋼板において所望の強度を達成することができない場合がある。したがって、フェライトの面積率は95%以下とする。フェライトの面積率は93%以下、90%以下又は87%以下であってもよい。
[Ferrite: 75 to 95%]
Ferrite is a soft structure and is easily deformable, contributing to improved elongation. When the area ratio of ferrite is 75% or more, sufficient formability can be obtained. From the viewpoint of improving formability, a higher area ratio of ferrite is preferable, and may be, for example, 78% or more, 80% or more, 82% or more, or 85% or more. On the other hand, if ferrite is contained in an excessive amount, the steel sheet may not achieve the desired strength. Therefore, the area ratio of ferrite is set to 95% or less. The area ratio of ferrite may be 93% or less, 90% or less, or 87% or less.
[マルテンサイト:5~25%]
マルテンサイトは、転位密度が高く硬質な組織であるので、引張強度の向上に寄与する組織である。マルテンサイトの面積率を5%以上とすることで、例えば540MPa以上の引張強度を確保することができる。強度向上の観点からは、マルテンサイトの面積率は高いほど好ましく、例えば7%以上、10%以上又は13%以上であってもよい。一方で、マルテンサイトの面積率が25%以下であると、成形性と外観性を確保することができる。マルテンサイトの面積率は22%以下、20%以下、18%以下又は15%以下であってもよい。本発明において、「マルテンサイト」とは、焼入れままマルテンサイト(いわゆるフレッシュマルテンサイト)だけでなく、焼戻しマルテンサイトをも包含するものである。
[Martensite: 5 to 25%]
Martensite is a hard structure with a high dislocation density, and therefore contributes to improving tensile strength. By setting the area fraction of martensite to 5% or more, a tensile strength of, for example, 540 MPa or more can be ensured. From the viewpoint of improving strength, a higher area fraction of martensite is preferable, and may be, for example, 7% or more, 10% or more, or 13% or more. On the other hand, when the area fraction of martensite is 25% or less, formability and appearance can be ensured. The area fraction of martensite may be 22% or less, 20% or less, 18% or less, or 15% or less. In the present invention, "martensite" includes not only as-quenched martensite (so-called fresh martensite) but also tempered martensite.
[残部組織:合計で0~10%]
フェライト及びマルテンサイト以外の残部組織は、面積率で0%であってもよいが、残部組織が存在する場合には、当該残部組織はベイナイト、パーライト、及び残留オーステナイトの少なくとも1種である。フェライト及びマルテンサイトに基づく上記の効果を確保する観点から、残部組織すなわちベイナイト、パーライト、及び残留オーステナイトの少なくとも1種の面積率は、合計で10%以下とし、例えば8%以下、6%以下、4%以下又は2%以下であってもよい。一方で、残部組織の面積率を0%とするには、鋼板の製造過程において高度な制御を要するため、歩留まりの低下を招く場合がある。したがって、残部組織の面積率は0.5%以上又は1%以上であってもよい。
[Remainder of structure: 0 to 10% in total]
The area fraction of the remaining structure other than ferrite and martensite may be 0%, but if a remaining structure is present, the remaining structure is at least one of bainite, pearlite, and retained austenite. From the viewpoint of ensuring the above-mentioned effects based on ferrite and martensite, the area fraction of the remaining structure, i.e., at least one of bainite, pearlite, and retained austenite, may be 10% or less in total, for example, 8% or less, 6% or less, 4% or less, or 2% or less. On the other hand, achieving a 0% area fraction of the remaining structure requires advanced control in the steel plate manufacturing process, which may result in a decrease in yield. Therefore, the area fraction of the remaining structure may be 0.5% or more, or 1% or more.
[金属組織の同定及び面積率の算出]
金属組織の同定及び面積率の算出は、ナイタール試薬(3%硝酸エタノール溶液)を用いた腐食後のFE-SEM(電界放射型走査型電子顕微鏡)及び光学顕微鏡並びにX線回折法により行われる。FE-SEM及び光学顕微鏡による組織観察は、板面に垂直な方向の鋼板断面における100μm×100μmの領域に対して500~50000倍の倍率で行われる。いずれの金属組織についても測定箇所を3か所とし、それらの測定値の平均値を算出することによって面積率を決定する。例えば、測定対象の鋼板の板厚が薄いために、板厚方向に100μmの測定領域を確保できない場合には、板厚方向の長さを減少させつつ、測定領域10000μm2を確保することとする。例えば、板厚方向に20μm、板厚方向と垂直な方向に500μmの測定領域を観察対象としてもよい。ただし、板厚方向に含まれる結晶粒の数が少なくなりすぎると測定精度が低下する場合があるため、板厚方向の測定長さは10μm以上、好ましくは50μm以上とする。以下の説明中の「100μm×100μmの領域」についても同様である。
[Identification of metal structure and calculation of area ratio]
Identification of the metallographic structure and calculation of the area ratio are performed using an FE-SEM (field emission scanning electron microscope), an optical microscope, and X-ray diffraction after corrosion using Nital reagent (3% nitric acid in ethanol). Microstructure observation using an FE-SEM and an optical microscope is performed at a magnification of 500 to 50,000 times on a 100 μm x 100 μm area in the cross section of the steel plate perpendicular to the plate surface. For each metallographic structure, three measurements are taken, and the area ratio is determined by calculating the average of these measurements. For example, if the steel plate being measured is too thin to ensure a 100 μm measurement area in the thickness direction, the length in the thickness direction is reduced to ensure a measurement area of 10,000 μm² . For example, a measurement area of 20 μm in the thickness direction and 500 μm in the direction perpendicular to the thickness direction may be observed. However, if the number of crystal grains contained in the thickness direction is too small, measurement accuracy may decrease. Therefore, the measurement length in the thickness direction is set to 10 μm or more, preferably 50 μm or more. The same applies to the "100 μm×100 μm area" in the following description.
本明細書において、「板厚x/y位置(ここで、x及びyは、x<yを満たす自然数とする。)」とは、鋼板の板厚方向における表面(板面)から、板厚方向に、板厚tのx/yの距離(深さ)だけ鋼板の中心部に向かって移動した位置を意味する。たとえば、鋼板の板厚tが2mmであった場合に「板厚1/8位置」とは、鋼板の表面から板厚方向に0.25mmの深さとなる位置を意味する。なお、鋼板が表面にめっき層等の被膜を有する場合、「鋼板の表面」は、鋼板と当該被膜との界面を意味し、「板厚t」は、当該被膜を除いた鋼板(母材)の板厚を意味するものとする。 In this specification, the term "plate thickness x/y position (where x and y are natural numbers satisfying x < y)" refers to a position moved from the surface (plate surface) in the plate thickness direction of the steel plate toward the center of the steel plate by a distance (depth) of x/y of the plate thickness t. For example, if the plate thickness t of a steel plate is 2 mm, then the "1/8 plate thickness position" refers to a position 0.25 mm deep from the surface of the steel plate in the plate thickness direction. Note that if the steel plate has a coating such as a plating layer on its surface, the "surface of the steel plate" refers to the interface between the steel plate and the coating, and "plate thickness t" refers to the thickness of the steel plate (base material) excluding the coating.
フェライトの面積率及びマルテンサイトの面積率は以下の手順で求める。まず、試料の観察面をナイタール試薬(3%硝酸エタノール溶液)でエッチングし、次いで板厚1/4位置を中心とする板厚1/8位置~3/8位置の範囲内で100μm×100μmの領域をFE-SEM(例えばJEOL社製 JSM-7200F、加速電圧15kV、倍率500~2000倍にて測定)で観察する。ナイタール腐食では、マルテンサイト及び残留オーステナイトは腐食されないため、腐食されていない領域の面積率は、マルテンサイト及び残留オーステナイトの合計面積率に対応する。具体的には、画像解析ソフトウェアImage J(Ver.1.54f)を用いて、金属組織を輝度の違いにより二値化し、画像データの黒色部分がフェライトであり、腐食されていない白色部分がマルテンサイトと残留オーステナイトの合計組織である。したがって、黒色部分の領域の面積率からフェライトの面積率を算出し、一方で、この腐食されていない領域の面積率から、後で説明するX線回折法により測定した残留オーステナイトの面積率を引算することでマルテンサイトの面積率を算出する。この方法で求めたマルテンサイト面積率には、焼戻しマルテンサイト面積率も含まれる。The area fractions of ferrite and martensite are determined using the following procedure. First, the specimen surface is etched with a Nital reagent (3% nitric acid in ethanol). A 100 μm x 100 μm area is then observed using an FE-SEM (e.g., a JEOL JSM-7200F, measured at an accelerating voltage of 15 kV and a magnification of 500-2000x) within the range of 1/8 to 3/8 of the specimen thickness, centered at the 1/4 position. Because martensite and retained austenite are not corroded by nital etching, the area fraction of the uncorroded area corresponds to the total area fraction of martensite and retained austenite. Specifically, the metal structure is binarized based on differences in brightness using image analysis software Image J (Ver. 1.54f). The black areas in the image data represent ferrite, and the uncorroded white areas represent the combined structure of martensite and retained austenite. Therefore, the area fraction of ferrite is calculated from the area fraction of the black area, and the area fraction of martensite is calculated by subtracting the area fraction of retained austenite measured by X-ray diffraction, which will be described later, from the area fraction of the uncorroded area. The area fraction of martensite calculated by this method also includes the area fraction of tempered martensite.
残留オーステナイトの面積率はX線回折法により算出される。まず、試料の板面から板厚方向に深さ1/4位置までを機械研磨及び化学研磨により除去する。より具体的には機械研磨で観察位置近傍まで薄くした後、化学研磨(フッ酸)で目標位置まで薄くする。次いで、例えば、リガク社製X線回折装置(RINT2500、X線出力40kV-200mA)により、板厚1/4位置において、MoKα線を用いて得られたbcc相の(200)及び(211)並びにfcc相の(200)、(220)及び(311)の回折ピークの積分強度比から、残留オーステナイトの組織分率を算出する。この算出方法として一般的な5ピーク法が利用される。算出された残留オーステナイトの組織分率を残留オーステナイトの面積率として決定する。The area fraction of retained austenite is calculated using X-ray diffraction. First, the specimen is mechanically and chemically polished from the plate surface to a depth of 1/4 of the way through the plate thickness. More specifically, the specimen is thinned to the observation position by mechanical polishing, and then thinned to the target position by chemical polishing (with hydrofluoric acid). Next, using an X-ray diffractometer (RINT2500, X-ray output 40 kV-200 mA, for example) manufactured by Rigaku Corporation, the fraction of retained austenite is calculated from the integrated intensity ratio of the diffraction peaks of the (200) and (211) of the bcc phase and the (200), (220), and (311) of the fcc phase, obtained at the 1/4 plate thickness position using MoKα radiation. The commonly used five-peak method is used for this calculation. The calculated fraction of retained austenite is then determined as the area fraction of retained austenite.
残部組織としてのベイナイト、パーライト、残留オーステナイトは、上述の通り、合計で0~10%の割合で含まれていてもよいものである。すなわち、本実施形態に係る鋼板においては、フェライト及びマルテンサイトが主要な金属組織であり、残部組織としてのベイナイト、パーライト、残留オーステナイトは、製造上、不可避的に生成される可能性がある金属組織である。そのため、本質的に、これら残部組織としてのベイナイト、パーライト、残留オーステナイトを同定したり、面積率を測定したりする積極的な技術的意義は存在しない。本明細書に記載の鋼板の化学組成及び製造方法から、本実施形態に係る鋼板における残部組織は、ベイナイト、パーライト、残留オーステナイト、又はそれらの複合物であることは明らかである。なお、残部組織としてのベイナイト、パーライトの同定、測定方法としては、以下のような方法を採用することができる。残留オーステナイトの面積率の測定方法は、上述の通りである。As described above, the remaining structures of bainite, pearlite, and retained austenite may be present in a total amount of 0 to 10%. In other words, in the steel sheet according to this embodiment, ferrite and martensite are the primary metallurgical structures, and the remaining structures of bainite, pearlite, and retained austenite are metallurgical structures that may be unavoidably generated during manufacturing. Therefore, there is essentially no positive technical significance in identifying or measuring the area fractions of these remaining structures, such as bainite, pearlite, and retained austenite. From the chemical composition and manufacturing method of the steel sheet described in this specification, it is clear that the remaining structure in the steel sheet according to this embodiment is bainite, pearlite, retained austenite, or a composite thereof. The following methods can be used to identify and measure the remaining structures of bainite and pearlite. The method for measuring the area fraction of retained austenite is as described above.
ベイナイトの同定及び面積率の算出は以下の手順で行う。まず、試料の観察面をナイタール試薬で腐食し、次いで板厚1/4を中心とする板厚1/8~3/8の範囲内で100μm×100μmの領域をFE-SEM(例えばJEOL社製 JSM-7200F、加速電圧15kV、倍率500~2000倍にて測定)で観察する。この観察領域において組織内部に含まれるセメンタイトの位置及びセメンタイトの配列から、以下のようにしてベイナイトを同定する。ベイナイトは、上部ベイナイトと下部ベイナイトに分類され、上部ベイナイトは、ラス状のベイニティックフェライトの界面にセメンタイト又は残留オーステナイトが存在する。下部ベイナイトは、ラス状のベイニティックフェライトの内部にセメンタイトが存在し、ベイニティックフェライトとセメンタイトの結晶方位関係が1種類であり、セメンタイトが同一のバリアントを持つ。これらの特徴点に基づき、上部ベイナイトと下部ベイナイトをそれぞれ同定することができる。本発明においてはこれらを合わせてベイナイトと呼び、同定されたベイナイトの面積率を画像解析に基づいて算出する。The identification of bainite and calculation of its area fraction are performed using the following procedure. First, the specimen surface is etched with Nital reagent. Next, a 100 μm x 100 μm region within the 1/8 to 3/8 thickness range, centered at 1/4 of the specimen thickness, is observed using an FE-SEM (e.g., a JEOL JSM-7200F, measured at an accelerating voltage of 15 kV and a magnification of 500 to 2000 times). Based on the location and arrangement of cementite contained within the structure in this observation region, bainite is identified as follows: Bainite is classified as upper bainite and lower bainite. Upper bainite has cementite or retained austenite present at the interface of lath-shaped bainitic ferrite. Lower bainite has cementite present within lath-shaped bainitic ferrite, has a single crystal orientation relationship between bainitic ferrite and cementite, and has the same cementite variant. Based on these characteristics, upper bainite and lower bainite can be identified. In the present invention, these are collectively referred to as bainite, and the area ratio of the identified bainite is calculated based on image analysis.
パーライトの同定及び面積率の算出は以下の手順で行う。まず、試料の観察面をナイタール試薬で腐食し、次いで板厚1/4を中心とする板厚1/8~3/8の範囲をSEM(例えばJEOL社製 JSM-7200F、加速電圧15kV、倍率500~2000倍にて測定)で観察する。SEMの観察像においてラメラ状のセメンタイトが観察される領域をパーライトと同定し、この領域の面積率を画像解析に基づいて算出する。 The identification of pearlite and calculation of its area ratio are carried out using the following procedure. First, the observation surface of the sample is corroded with Nital reagent, and then the area from 1/8 to 3/8 of the plate thickness, centered at 1/4 of the plate thickness, is observed using an SEM (e.g., a JEOL JSM-7200F, measured at an acceleration voltage of 15 kV and a magnification of 500 to 2000 times). Areas in the SEM image where lamellar cementite is observed are identified as pearlite, and the area ratio of this area is calculated based on image analysis.
[全Nb炭窒化物中のNb量が0.004%以上であり、かつ粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量が全Nb炭窒化物中のNb量の60%以上]
本発明の実施形態に係る鋼板は、金属組織中にNb炭窒化物を含み、全Nb炭窒化物中のNb量は0.004%以上であり、かつ粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量は当該全Nb炭窒化物中のNb量の60%以上に制御される。本発明において、Nb炭窒化物とは、NbCNだけでなく、NbC及びNbNも包含し、さらにはNbCN、NbC及びNbNにおけるNbの一部がTiなどの他の1つ又は複数の元素に置換されたものも包含するものである。Nb炭窒化物の形態及び量を上記の範囲内に制御することで、高温強度の向上に有効な粒径20nm以上のNb炭窒化物を十分な量において鋼中に存在させることができるので、上で説明した指数Aによる化学組成の制御との組み合わせにより、鋼板の高温強度を顕著に向上させることができる。その結果として、鋼板の製造過程におけるヒートバックルの発生を確実に抑制又は低減することが可能となる。鋼板の高温強度を向上させる観点からは、全Nb炭窒化物中のNb量及びそれに対する粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量の割合は大きいほど好ましく、例えば、全Nb炭窒化物中のNb量は0.006%以上、0.008%以上、0.010%以上又は0.012%以上であってもよい。上限は特に限定されないが、例えば、全Nb炭窒化物中のNb量は0.100%以下、0.060%以下、0.040%以下又は0.030%以下であってもよい。同様に、粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量は、全Nb炭窒化物中のNb量の62%以上、65%以上、68%以上又は70%以上であってもよい。上限は特に限定されないが、例えば、粒径が20m以上のNb炭窒化物中のNb量は、全Nb炭窒化物中のNb量の95%以下、90%以下又は85%以下であってもよい。Nb炭窒化物の粒径は20nm以上であれば高温強度向上の効果が得られ、粒径が大きすぎることでその効果が大きく低下することはない。したがって、Nb炭窒化物における粒径の上限は特に限定されないが、例えば、Nb炭窒化物の粒径は1000nm以下すなわち1μm以下であってもよい。
[The Nb content in all Nb carbonitrides is 0.004% or more, and the Nb content in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more is 60% or more of the Nb content in all Nb carbonitrides]
According to an embodiment of the present invention, the steel sheet contains Nb carbonitrides in its metal structure, and the Nb content of all Nb carbonitrides is 0.004% or more, and the Nb content of Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more is controlled to 60% or more of the total Nb carbonitrides. In the present invention, Nb carbonitrides include not only NbCN but also NbC and NbN, and further include NbCN, NbC, and NbN in which a portion of the Nb is substituted with one or more other elements, such as Ti. By controlling the form and amount of Nb carbonitrides within the above range, a sufficient amount of Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more, which are effective in improving high-temperature strength, can be present in the steel. Therefore, in combination with the control of the chemical composition using the index A described above, the high-temperature strength of the steel sheet can be significantly improved. As a result, it is possible to reliably suppress or reduce the occurrence of heat buckling during the steel sheet manufacturing process. From the viewpoint of improving the high-temperature strength of the steel sheet, the ratio of the Nb content in all Nb carbonitrides to the Nb content in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more is preferably as large as possible. For example, the Nb content in all Nb carbonitrides may be 0.006% or more, 0.008% or more, 0.010% or more, or 0.012% or more. The upper limit is not particularly limited, and for example, the Nb content in all Nb carbonitrides may be 0.100% or less, 0.060% or less, 0.040% or less, or 0.030% or less. Similarly, the Nb content in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more may be 62% or more, 65% or more, 68% or more, or 70% or more of the Nb content in all Nb carbonitrides. The upper limit is not particularly limited, and for example, the Nb content in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more may be 95% or less, 90% or less, or 85% or less of the Nb content in all Nb carbonitrides. If the particle size of the Nb carbonitride is 20 nm or more, the effect of improving high-temperature strength can be obtained, and if the particle size is too large, the effect will not be significantly reduced. Therefore, although there is no particular upper limit on the particle size of the Nb carbonitride, the particle size of the Nb carbonitride may be, for example, 1000 nm or less, i.e., 1 μm or less.
[全Nb炭窒化物中のNb量及びそれに対する粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量の割合の測定]
全Nb炭窒化物中のNb量及びそれに対する粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量の割合は、以下のようにして決定される。まず、板厚1/2位置から試験片を採取し、採取した試験片を電解液(10体積%アセチルアセトン-1質量%塩化テトラメチルアンモニウム・メタノール)中で、定電流電解し、電解後の試験片に付着した析出物をヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に分散させ、次いで孔径0.02μmφ(20nmφ)の多孔質フィルタでろ過回収する。次に、フィルタ上の析出物に含まれるNb量をICP発光分光分析法で測定し、フィルタに捕集された粒径が20nm以上のNb析出物として析出したNbの鋼中含有率を求める。また、フィルタを通過したろ液に含まれる粒径が20nm未満の析出物は、ろ液中のNb量をICP発光分光分析法で測定する。これらの方法で求めた粒径が20nm以上のNb析出物のNb量と20nm未満のNb析出物のNb量を足し合わせることで、Nb炭窒化物として析出したNb総質量を求め、得られた値を全Nb炭窒化物中のNb量として決定する。また、粒径が20nm以上のNb炭窒化物として析出したNb量を用いて、Nb炭窒化物として析出したNb総質量に対する割合を算出し、算出された値を全Nb炭窒化物中のNb量に対する粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量の割合として決定する。
[Measurement of the amount of Nb in all Nb carbonitrides and the ratio of the amount of Nb in Nb carbonitrides with particle sizes of 20 nm or more]
The Nb content in all Nb carbonitrides and the ratio of the Nb content in Nb carbonitrides with a particle size of 20 nm or more are determined as follows. First, a test piece is taken from the 1/2 position in the plate thickness, and the taken test piece is subjected to constant-current electrolysis in an electrolyte (10% by volume acetylacetone-1% by mass tetramethylammonium chloride-methanol). The precipitates attached to the electrolyzed test piece are dispersed in an aqueous sodium hexametaphosphate solution and then filtered and recovered using a porous filter with a pore size of 0.02 μmφ (20 nmφ). Next, the amount of Nb contained in the precipitates on the filter is measured by ICP atomic emission spectroscopy, and the Nb content in the steel precipitated as Nb precipitates with a particle size of 20 nm or more collected on the filter is determined. Furthermore, the amount of Nb in the filtrate that has passed through the filter and has a particle size of less than 20 nm is measured by ICP atomic emission spectroscopy. The total mass of Nb precipitated as Nb carbonitrides is calculated by adding together the amount of Nb in Nb precipitates having a particle size of 20 nm or more and the amount of Nb in Nb precipitates having a particle size of less than 20 nm, and the obtained value is determined as the amount of Nb in all Nb carbonitrides. Furthermore, the amount of Nb precipitated as Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more is used to calculate the ratio of the amount of Nb precipitated as Nb carbonitrides to the total mass of Nb, and the calculated value is determined as the ratio of the amount of Nb in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more to the amount of Nb in all Nb carbonitrides.
[マルテンサイトの平均粒子間隔:2.5μm以下]
本発明の実施形態においては、硬質組織であるマルテンサイトの平均粒子間隔は2.5μm以下に制御される。マルテンサイトの平均粒子間隔は、ミクロ領域における硬質組織分布の均一性を表す指標である。マルテンサイトの平均粒子間隔が小さいほど、硬質組織が密にかつ均一に分散していることを意味し、よって均一性が高いといえる。プレス成形後の鋼板の外観性は、プレス成形時の鋼板の変形量がとりわけ鋼板の幅方向において均一であるほど良好なものとなる。鋼板の変形量は、硬質組織の分布状態の影響を強く受けるため、鋼板の変形量を鋼板の幅方向で均一にするためには、金属組織中の硬質組織の分布を均一にする必要がある。後で説明するマルテンサイトの面積率における標準偏差の制御に加えて、マルテンサイトの平均粒子間隔を2.5μm以下に制御することで、プレス成形等の成形時においても鋼板の変形量を幅方向においてより均一にすることができ、結果として良好な成形後外観を達成することができる。マルテンサイトの平均粒子間隔は、好ましくは2.4μm以下、より好ましくは2.2μm以下、最も好ましくは2.0μm以下又は1.8μm以下である。下限は特に限定されないが、例えば、マルテンサイトの平均粒子間隔は0.5μm以上、0.8μm以上又は1.0μm以上であってもよい。
[Average particle spacing of martensite: 2.5 μm or less]
In an embodiment of the present invention, the average particle spacing of martensite, which is a hard structure, is controlled to 2.5 μm or less. The average particle spacing of martensite is an index that represents the uniformity of the hard structure distribution in the microregion. The smaller the average particle spacing of martensite, the more densely and uniformly the hard structure is dispersed, and therefore the higher the uniformity. The more uniform the deformation amount of the steel sheet during press forming, particularly in the width direction of the steel sheet, the better the appearance of the steel sheet after press forming. Since the deformation amount of the steel sheet is strongly affected by the distribution state of the hard structure, in order to make the deformation amount of the steel sheet uniform in the width direction of the steel sheet, it is necessary to make the distribution of the hard structure in the metal structure uniform. In addition to controlling the standard deviation of the area fraction of martensite, which will be described later, by controlling the average particle spacing of martensite to 2.5 μm or less, the deformation amount of the steel sheet can be made more uniform in the width direction even during forming, such as press forming, and as a result, a good post-forming appearance can be achieved. The average grain spacing of martensite is preferably 2.4 μm or less, more preferably 2.2 μm or less, and most preferably 2.0 μm or less or 1.8 μm or less. There is no particular lower limit, but the average grain spacing of martensite may be, for example, 0.5 μm or more, 0.8 μm or more, or 1.0 μm or more.
[マルテンサイトの平均粒子間隔の測定]
マルテンサイトの平均粒子間隔は、以下のようにして決定される。まず、板面に垂直な方向の鋼板断面を有する試料を採取し、当該断面を観察面とする。この観察面のうち板厚1/4を中心とする板厚1/8~3/8の範囲内で100μm×100μmの領域を観察領域とし、FE-SEM(例えばJEOL社製 JSM-7200F、加速電圧15kV、倍率1000~5000倍にて測定)を用いてマルテンサイトを同定する。具体的には、画像解析ソフトウェアImage J(Ver.1.54f)を用いて、金属組織を輝度の違いにより二値化し、マルテンサイトを同定する。具体的には、ナイタール液を用いた場合は、画像データの黒色部分がフェライトであり、腐食されていない白色部分がマルテンサイトと残留オーステナイトの合計組織である。しかしながら、本発明の実施形態に係る鋼板では、白色組織をマルテンサイトとみなすことができる。次に、同定されたマルテンサイトのうち、全ての隣り合うマルテンサイト粒の中心(重心)間の距離を粒子間隔として画像解析に基づいて算出し、算出された粒子間隔の平均値を求める。この操作を他の2つの観察領域にて行い、得られた3つの値の平均値をマルテンサイト(厳密にはマルテンサイト及び/又は残留オーステナイトを含む粒子)の平均粒子間隔として決定する。
[Measurement of average particle spacing in martensite]
The average grain spacing of martensite is determined as follows. First, a sample having a steel sheet cross section perpendicular to the sheet surface is collected, and the cross section is used as the observation surface. A 100 μm × 100 μm region within the range of 1/8 to 3/8 of the sheet thickness, centered at 1/4 of the sheet thickness, is used as the observation region of this observation surface, and martensite is identified using an FE-SEM (e.g., a JSM-7200F manufactured by JEOL, measured at an acceleration voltage of 15 kV and a magnification of 1000 to 5000 times). Specifically, the metal structure is binarized based on differences in brightness using image analysis software Image J (Ver. 1.54f), and martensite is identified. Specifically, when a nital solution is used, the black portion of the image data represents ferrite, and the uncorroded white portion represents the combined structure of martensite and retained austenite. However, in the steel sheet according to the embodiment of the present invention, the white structure can be considered as martensite. Next, the distance between the centers (centers of gravity) of all adjacent martensite grains among the identified martensite grains is calculated as the particle spacing based on image analysis, and the average of the calculated particle spacings is obtained. This operation is repeated for the other two observation regions, and the average of the three obtained values is determined as the average particle spacing of martensite (strictly speaking, particles containing martensite and/or retained austenite).
[圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%以下]
本発明の実施形態においては、圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差は1.5%以下に制御される。当該標準偏差は、マクロ領域における硬質組織の均一性を表す指標である。プレス成形時に課題となる外観性は、鋼板の幅方向における変形量の差に起因した鋼板表面の微小な凹凸に依存している。このため、圧延方向及び板厚方向に垂直な方向の板厚内に含まれる硬質組織の面積率におけるばらつきが大きいと、鋼板の幅方向における変形量に差が生じ、その結果として鋼板表面に微小な凹凸が生成することとなる。したがって、圧延方向及び板厚方向に垂直な方向すなわち鋼板の幅方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差を低減することが有効である。より具体的には、先に述べたマルテンサイトの平均粒子間隔の制御に加えて、当該標準偏差を1.5%以下に制御することで、プレス成形等の成形時においても鋼板の幅方向における変形量のばらつきをより小さくすることができ、結果として良好な成形後外観を達成することができる。圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差は、好ましくは1.4%以下、より好ましくは1.2%以下、最も好ましくは1.0%以下である。下限は特に限定されないが、例えば、当該標準偏差は0.1%以上、0.3%以上又は0.5%以上であってもよい。
[Standard deviation of area ratio of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the plate thickness direction is 1.5% or less]
In an embodiment of the present invention, the standard deviation in the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction is controlled to 1.5% or less. This standard deviation is an index representing the uniformity of the hard structure in the macro region. Appearance, which is an issue during press forming, depends on minute irregularities on the steel sheet surface due to differences in the amount of deformation in the width direction of the steel sheet. Therefore, if there is a large variation in the area fraction of hard structures contained within the steel sheet thickness in the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction, differences in the amount of deformation in the width direction of the steel sheet will occur, resulting in the generation of minute irregularities on the steel sheet surface. Therefore, it is effective to reduce the standard deviation in the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction, i.e., the width direction of the steel sheet. More specifically, by controlling this standard deviation to 1.5% or less in addition to the aforementioned control of the average particle spacing of martensite, it is possible to further reduce the variation in the amount of deformation in the width direction of the steel sheet even during forming, such as press forming, and as a result, achieve a good post-forming appearance. The standard deviation of the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction is preferably 1.4% or less, more preferably 1.2% or less, and most preferably 1.0% or less. There is no particular lower limit, but the standard deviation may be, for example, 0.1% or more, 0.3% or more, or 0.5% or more.
[圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差の測定]
圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差は、以下のようにして決定される。まず、圧延方向及び板厚方向に対して垂直な方向に50mmの領域の鋼板断面における金属組織画像を取得する。10mm又はそれよりも小さい画像の場合、複数枚の画像を取得し、それらをつなぎ合わせて50mmとしてもよい。圧延方向が不明な場合には、任意の方向に対して0°、45°、90°及び135°の向きにて断面を観察し、その中で析出物のアスペクト比が最も高かった断面を圧延方向に平行な断面とし、それと板厚方向に垂直な方向を圧延方向及び板厚方向に垂直な方向として特定する。次に、取得した画像を圧延方向及び板厚方向に対して垂直な方向に100μm(0.1mm)毎に分割して、分割した各範囲で板厚全体におけるマルテンサイトの面積率を算出する。合計500個の各分割画像から算出したマルテンサイト面積率に基づいて、マルテンサイトの面積率における標準偏差を算出する。各分割領域におけるマルテンサイトの面積率は、[金属組織の同定及び面積率の算出]の項で説明した手順に従って算出される。なお、残留オーステナイトの面積率については、便宜的に、各分割領域における測定結果の代わりに、上述の圧延方向及び板厚方向に対して垂直な方向に50mmの領域の鋼板断面における測定結果を流用してもよい。
[Measurement of standard deviation in area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction]
The standard deviation in the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction is determined as follows. First, a metallographic image of a steel sheet cross section in a 50 mm region perpendicular to the rolling direction and the thickness direction is obtained. In the case of an image of 10 mm or smaller, multiple images may be obtained and joined to form a 50 mm region. If the rolling direction is unknown, the cross section is observed at angles of 0°, 45°, 90°, and 135° relative to an arbitrary direction, and the cross section with the highest aspect ratio of precipitates is determined as the cross section parallel to the rolling direction, and the direction perpendicular to this cross section is identified as the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction. Next, the obtained image is divided into 100 μm (0.1 mm) sections in the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction, and the area fraction of martensite throughout the thickness is calculated for each divided area. The standard deviation in the area fraction of martensite is calculated based on the martensite area fraction calculated from each of the 500 divided images. The area fraction of martensite in each divided region is calculated according to the procedure described in the section [Identification of Metallic Structure and Calculation of Area Fraction]. Note that, for convenience, the area fraction of retained austenite may be measured in a 50 mm region of the steel sheet cross section in a direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction, instead of the measurement results in each divided region.
[フェライトの平均結晶粒径:3.0~25.0μm]
本発明の好ましい実施形態によれば、金属組織中のフェライトの平均結晶粒径は3.0~25.0μmである。フェライトの平均結晶粒径をこのような微細な範囲内に制御することで、鋼板の外観、特には成形後の外観をさらに向上させることが可能となる。フェライトの平均結晶粒径は、5.0μm以上、7.0μm以上、8.0μm以上、9.0μm以上又は10.0μm以上であってもよい。同様に、フェライトの平均結晶粒径は、22.0μm以下、20.0μm以下、16.0μm以下、14.0μm以下又は12.0μm以下であってもよい。
[Average grain size of ferrite: 3.0 to 25.0 μm]
According to a preferred embodiment of the present invention, the average grain size of ferrite in the metal structure is 3.0 to 25.0 μm. By controlling the average grain size of ferrite within such a fine range, it is possible to further improve the appearance of the steel sheet, particularly the appearance after forming. The average grain size of ferrite may be 5.0 μm or more, 7.0 μm or more, 8.0 μm or more, 9.0 μm or more, or 10.0 μm or more. Similarly, the average grain size of ferrite may be 22.0 μm or less, 20.0 μm or less, 16.0 μm or less, 14.0 μm or less, or 12.0 μm or less.
鋼板におけるフェライトの平均結晶粒径は、以下のようにして決定される。まず、板面に垂直な方向の鋼板断面を有する試料を採取し、当該断面を観察面とする。この観察面のうち板厚1/4位置を中心とする板厚1/8位置~3/8位置の範囲内で100μm×100μmの領域を観察領域とし、FE-SEM(例えばJEOL社製 JSM-7200F、加速電圧15kV、倍率500~2000倍にて測定)を用いてマルテンサイトを同定する。具体的には、画像解析ソフトウェアImage J(Ver.1.54f)を用いて、金属組織を輝度の違いにより二値化し、フェライトを同定する。具体的には、ナイタール液を用いた場合は、画像データの黒色部分がフェライトであり、腐食されていない白色部分がマルテンサイトと残留オーステナイトの合計組織である。次に、同定された全てのフェライトの円相当直径を算出する。この操作を他の2つの観察領域にて行い、3つの観察領域で得られた全てのフェライトの円相当直径を算術平均し、得られた値をフェライトの平均結晶粒径として決定する。The average grain size of ferrite in steel sheet is determined as follows. First, a sample is taken of the steel sheet cross section perpendicular to the sheet surface, and this cross section is used as the observation surface. A 100 μm x 100 μm region of this observation surface is selected within the range of 1/8 to 3/8 of the sheet thickness, centered at the 1/4 position. Martensite is identified using an FE-SEM (e.g., a JEOL JSM-7200F, measured at an acceleration voltage of 15 kV and a magnification of 500-2000x). Specifically, the metal structure is binarized based on differences in brightness using image analysis software Image J (Ver. 1.54f), and ferrite is identified. Specifically, when using nital solution, the black areas in the image data represent ferrite, and the uncorroded white areas represent the combined structure of martensite and retained austenite. Next, the circle-equivalent diameters of all identified ferrite are calculated. This operation is repeated for the other two observation regions, and the circle equivalent diameters of all the ferrite particles obtained in the three observation regions are arithmetically averaged, and the obtained value is determined as the average crystal grain size of the ferrite.
[マルテンサイトの平均結晶粒径:1.0~5.0μm]
本発明の好ましい実施形態によれば、金属組織中のマルテンサイトの平均結晶粒径は1.0~5.0μmである。マルテンサイトの平均結晶粒径をこのような微細な範囲内に制御することで、鋼板の外観、特には成形後の外観をさらに向上させることが可能となる。マルテンサイトの平均結晶粒径は、1.2μm以上、1.5μm以上、1.7μm以上又は2.0μm以上であってもよい。同様に、マルテンサイトの平均結晶粒径は、4.7μm以下、4.5μm以下、4.2μm以下、4.0μm以下、3.8μm以下、3.6μm以下又は3.4μm以下であってもよい。
[Average grain size of martensite: 1.0 to 5.0 μm]
According to a preferred embodiment of the present invention, the average grain size of martensite in the metal structure is 1.0 to 5.0 μm. By controlling the average grain size of martensite within such a fine range, it is possible to further improve the appearance of the steel sheet, particularly the appearance after forming. The average grain size of martensite may be 1.2 μm or more, 1.5 μm or more, 1.7 μm or more, or 2.0 μm or more. Similarly, the average grain size of martensite may be 4.7 μm or less, 4.5 μm or less, 4.2 μm or less, 4.0 μm or less, 3.8 μm or less, 3.6 μm or less, or 3.4 μm or less.
マルテンサイトの平均結晶粒径は、以下のようにして決定される。まず、板面に垂直な方向の鋼板断面を有する試料を採取し、当該断面を観察面とする。この観察面のうち板厚1/4位置を中心とする板厚1/8位置~3/8位置の範囲内で100μm×100μmの領域を観察領域とし、FE-SEM(例えばJEOL社製 JSM-7200F、加速電圧15kV、倍率500~2000倍にて測定)を用いてマルテンサイトを同定する。具体的には、画像解析ソフトウェアImage J(Ver.1.54f)を用いて、金属組織を輝度の違いにより二値化し、マルテンサイトを同定する。具体的には、ナイタール液を用いた場合は、画像データの黒色部分がフェライトであり、腐食されていない白色部分がマルテンサイトと残留オーステナイトの合計組織である。本発明の実施形態に係る鋼板では、白色組織をマルテンサイトとみなす。次に、同定された全てのマルテンサイトの円相当直径を算出する。この操作を他の2つの観察領域にて行い、3つの観察領域で得られた全てのマルテンサイトの円相当直径を算術平均し、得られた値をマルテンサイト(厳密にはマルテンサイト及び/又は残留オーステナイトを含む粒子)の平均結晶粒径として決定する。The average grain size of martensite is determined as follows. First, a sample is taken of the steel sheet cross section perpendicular to the sheet surface, and this cross section is used as the observation surface. A 100 μm x 100 μm region of this observation surface is selected within the range of 1/8 to 3/8 of the sheet thickness, centered at the 1/4 position. Martensite is identified using an FE-SEM (e.g., a JEOL JSM-7200F, measured at an acceleration voltage of 15 kV and a magnification of 500 to 2000 times). Specifically, the image analysis software Image J (Ver. 1.54f) is used to binarize the metal structure based on differences in brightness, and martensite is identified. Specifically, when using nital solution, the black areas in the image data represent ferrite, and the uncorroded white areas represent the combined structure of martensite and retained austenite. In steel sheets according to embodiments of the present invention, the white structure is considered to be martensite. Next, the circle-equivalent diameter of all identified martensite is calculated. This operation is repeated in the other two observation regions, and the circle equivalent diameters of all the martensite particles obtained in the three observation regions are arithmetically averaged. The obtained value is determined as the average crystal grain size of martensite (strictly speaking, particles containing martensite and/or retained austenite).
[マルテンサイトの平均アスペクト比:2.5以上]
本発明の好ましい実施形態によれば、金属組織中のマルテンサイトの平均アスペクト比は2.5以上である。マルテンサイトの平均アスペクト比を2.5以上に制御することで、より大きなひずみが付与された状態とすることができ、鋼板の強度を向上させることが可能となる。マルテンサイトの平均アスペクト比は、2.6以上、2.8以上又は3.0以上であってもよい。上限は特に限定されないが、例えば、マルテンサイトの平均アスペクト比は、4.0以下、3.8以下又は3.6以下であってもよい。
[Average aspect ratio of martensite: 2.5 or more]
According to a preferred embodiment of the present invention, the average aspect ratio of martensite in the metal structure is 2.5 or more. By controlling the average aspect ratio of martensite to 2.5 or more, a state in which greater strain is imparted can be achieved, thereby improving the strength of the steel sheet. The average aspect ratio of martensite may be 2.6 or more, 2.8 or more, or 3.0 or more. There is no particular upper limit, but the average aspect ratio of martensite may be 4.0 or less, 3.8 or less, or 3.6 or less, for example.
マルテンサイトの平均アスペクト比は、以下のようにして決定される。まず、板面に垂直な方向の鋼板断面を有する試料を採取し、当該断面を観察面とする。この観察面のうち板厚1/4位置を中心とする板厚1/8位置~3/8位置の範囲内で100μm×100μmの領域を観察領域とし、FE-SEM(例えばJEOL社製 JSM-7200F、加速電圧15kV、倍率1000~5000倍にて測定)を用いてマルテンサイトを同定する。具体的には、画像解析ソフトウェアImage J(Ver.1.54f)を用いて、金属組織を輝度の違いにより二値化し、マルテンサイトを同定する。具体的には、ナイタール液を用いた場合は、画像データの黒色部分がフェライトであり、腐食されていない白色部分がマルテンサイトと残留オーステナイトの合計組織である。本発明の実施形態に係る鋼板では、白色組織をマルテンサイトとみなす。得られた画像データにおいて、画像解析ソフトウェアImage J(Ver.1.54f)を用いて、全てのマルテンサイト粒のアスペクト比を算出する。画像上の粒子(結晶粒)のアスペクト比は、画像解析ソフトウェアImage J(Ver.1.54f)に搭載の機能により測定することができる。次いで、この操作を他の2つの観察領域にて行い、3つの観察領域で得られた全てのマルテンサイト粒のアスペクト比を算術平均し、得られた値をマルテンサイト(厳密にはマルテンサイト及び/又は残留オーステナイトを含む粒子)の平均アスペクト比として決定する。The average aspect ratio of martensite is determined as follows. First, a sample is taken of the steel sheet cross section perpendicular to the sheet surface, and this cross section is used as the observation surface. A 100 μm x 100 μm region of this observation surface is selected within the range of 1/8 to 3/8 of the sheet thickness, centered at the 1/4 position. Martensite is identified using an FE-SEM (e.g., a JEOL JSM-7200F, measured at an acceleration voltage of 15 kV and a magnification of 1000 to 5000 times). Specifically, the metal structure is binarized based on differences in brightness using image analysis software Image J (Ver. 1.54f), and martensite is identified. Specifically, when using nital solution, the black areas in the image data represent ferrite, and the uncorroded white areas represent the combined structure of martensite and retained austenite. In steel sheets according to embodiments of the present invention, the white structure is considered to be martensite. The aspect ratios of all martensite grains are calculated using the image analysis software Image J (Ver. 1.54f) for the obtained image data. The aspect ratios of particles (crystal grains) on the image can be measured using a function built into the image analysis software Image J (Ver. 1.54f). Next, this operation is performed in the other two observation regions, and the aspect ratios of all martensite grains obtained in the three observation regions are arithmetically averaged, and the obtained value is determined as the average aspect ratio of martensite (strictly speaking, particles containing martensite and/or retained austenite).
[板厚]
本発明の実施形態に係る鋼板は、特に限定されないが、例えば0.1~2.0mmの板厚を有する。このような板厚を有する鋼板は、自動車部材としてのドアやフード等の外板部材のための素材として用いる場合に好適である。板厚は0.2mm以上、0.3mm以上、0.4mm以上であってもよい。同様に、板厚は1.8mm以下、1.5mm以下、1.2mm以下又は1.0mm以下であってもよい。例えば、板厚を0.2mm以上とすることで、成形品形状を平坦に維持することが容易になり、寸法精度及び形状精度が向上するという追加の効果を得ることができる。一方、板厚を1.0mm以下とすることで部材の軽量化効果が顕著となる。鋼板の板厚はマイクロメータによって測定される。
[Thickness]
The steel sheet according to the embodiment of the present invention has a thickness of, for example, 0.1 to 2.0 mm, but is not particularly limited thereto. Steel sheets having such a thickness are suitable for use as materials for exterior panel components such as doors and hoods as automotive components. The thickness may be 0.2 mm or more, 0.3 mm or more, or 0.4 mm or more. Similarly, the thickness may be 1.8 mm or less, 1.5 mm or less, 1.2 mm or less, or 1.0 mm or less. For example, by setting the thickness to 0.2 mm or more, it becomes easier to maintain the shape of the molded product flat, and additional effects such as improved dimensional accuracy and shape accuracy can be obtained. On the other hand, by setting the thickness to 1.0 mm or less, the weight reduction effect of the component is significant. The thickness of the steel sheet is measured using a micrometer.
[めっき]
本発明の実施形態に係る鋼板は、冷間圧延鋼板であるが、耐食性の向上等を目的として、表面にめっき層をさらに含んでもよい。めっき層は、溶融めっき層及び電気めっき層のいずれでもよい。つまり、本発明の実施形態に係る鋼板は、その表面に溶融めっき層又は電気めっき層を有する冷間圧延鋼板であってもよい。溶融めっき層は、例えば、溶融亜鉛めっき層(GI)、合金化溶融亜鉛めっき層(GA)、溶融アルミニウムめっき層、溶融Zn-Al合金めっき層、溶融Zn-Al-Mg合金めっき層、溶融Zn-Al-Mg-Si合金めっき層等を含む。電気めっき層は、例えば、電気亜鉛めっき層(EG)、電気Zn-Ni合金めっき層等を含む。好ましくは、めっき層は、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、又は電気亜鉛めっき層である。めっき層の付着量は、特に制限されず一般的な付着量でよい。
[Plating]
The steel sheet according to the embodiment of the present invention is a cold-rolled steel sheet, but may further include a plating layer on its surface for the purpose of improving corrosion resistance, etc. The plating layer may be either a hot-dip plating layer or an electroplated layer. That is, the steel sheet according to the embodiment of the present invention may be a cold-rolled steel sheet having a hot-dip plating layer or an electroplated layer on its surface. Examples of the hot-dip plating layer include a hot-dip galvanized layer (GI), a galvannealed layer (GA), a hot-dip aluminum plating layer, a hot-dip Zn—Al alloy plating layer, a hot-dip Zn—Al—Mg alloy plating layer, and a hot-dip Zn—Al—Mg—Si alloy plating layer. Examples of the electroplated layer include an electrogalvanized layer (EG), an electrolytic Zn—Ni alloy plating layer, etc. Preferably, the plating layer is a hot-dip galvanized layer, a hot-dip galvannealed layer, or an electrogalvanized layer. The coating weight of the coating layer is not particularly limited and may be a general coating weight.
[機械特性]
上記の化学組成及び金属組織を有する鋼板によれば、高い引張強さ、具体的には540MPa以上の引張強さを達成することができる。引張強さは、好ましくは570MPa以上、より好ましくは600MPa以上である。上限は特に限定されないが、例えば、引張強さは980MPa以下、900MPa以下、850MPa以下、830MPa以下又は800MPa以下であってもよい。引張強さを850MPa以下とすることで、鋼板をプレス加工する際の成形性を確保しやすいという利点がある。引張強さは、圧延方向及び板厚方向に直角な方向を試験方向とするJIS Z2241:2011の5号引張試験片を鋼板から採取し、JIS Z2241:2011に準拠して引張試験を行うことで測定される。
[Mechanical properties]
A steel sheet having the above-described chemical composition and metallographic structure can achieve high tensile strength, specifically, a tensile strength of 540 MPa or more. The tensile strength is preferably 570 MPa or more, more preferably 600 MPa or more. The upper limit is not particularly limited, but the tensile strength may be, for example, 980 MPa or less, 900 MPa or less, 850 MPa or less, 830 MPa or less, or 800 MPa or less. Setting the tensile strength to 850 MPa or less has the advantage of easily ensuring formability during press working of the steel sheet. The tensile strength is measured by taking a No. 5 tensile test piece of JIS Z2241:2011 from the steel sheet, with the test direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction, and conducting a tensile test in accordance with JIS Z2241:2011.
本発明の実施形態に係る鋼板は、製造過程におけるヒートバックルの発生を抑制することができるとともに、高強度、例えば540MPa以上の引張強さと、プレス加工等の成形後における優れた外観とを両立することができる。このため、本発明の実施形態に係る鋼板は、これらの特性の両立が求められる技術分野の部品などにおいて使用するのに特に有用である。好ましい実施形態においては、本発明の実施形態に係る鋼板を含む外板部材、特には自動車の外板部材が提供される。自動車の外板部材の一例としては、高い意匠性が求められるルーフ、フード、フェンダー及びドア等が挙げられる。これらの外板部材、特には自動車の外板部材は、これらの外板部材の少なくとも一部において本発明の実施形態に係る鋼板を含んでいればよく、それゆえこれらの外板部材の少なくとも一部において先に述べた化学組成及び金属組織の特徴を満たすものである。プレス成形等の成形において加工の程度が比較的低い鋼板の部位では、金属組織の特徴は成形前後において特に変化しない。Steel sheets according to embodiments of the present invention can suppress the occurrence of heat buckling during the manufacturing process and can combine high strength, e.g., a tensile strength of 540 MPa or more, with an excellent appearance after forming, such as press working. Therefore, steel sheets according to embodiments of the present invention are particularly useful for use in parts in technical fields where both of these properties are required. In a preferred embodiment, an exterior panel member, particularly an automotive exterior panel member, is provided that includes a steel sheet according to embodiments of the present invention. Examples of automotive exterior panel members include roofs, hoods, fenders, and doors, which require high design quality. These exterior panel members, particularly automotive exterior panel members, only need to include a steel sheet according to embodiments of the present invention in at least a portion of the exterior panel member, and therefore, at least a portion of these exterior panel members will satisfy the chemical composition and metallographic characteristics described above. In areas of the steel sheet that are relatively lightly processed in forming, such as press forming, the metallographic characteristics do not change significantly before and after forming.
<鋼板の製造方法>
次に、本発明の実施形態に係る鋼板の好ましい製造方法について説明する。以下の説明は、本発明の実施形態に係る鋼板を製造するための特徴的な方法の例示を意図するものであって、当該鋼板を以下に説明するような製造方法によって製造されるものに限定することを意図するものではない。
<Steel sheet manufacturing method>
Next, a preferred method for manufacturing a steel sheet according to an embodiment of the present invention will be described. The following description is intended to exemplify a characteristic method for manufacturing a steel sheet according to an embodiment of the present invention, but is not intended to limit the steel sheet to one manufactured by the manufacturing method described below.
本発明の実施形態に係る鋼板の製造方法は、
鋼板に関連して上で説明した化学組成を有するスラブを仕上げ圧延し、次いで巻き取ることを含み、下記(a)~(d)の条件を満足する熱間圧延工程、
(a)仕上げ圧延入側温度が1000~1080℃であること、
(b)最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率が30%以上であること、
(c)最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率/最終パスの圧下率の比が1.5~2.5であること、及び
(d)巻取温度が520~670℃であること
得られた熱間圧延鋼板を70%以上の圧下率で冷間圧延する冷間圧延工程、
得られた冷間圧延鋼板をAc3+10℃以上の温度に加熱することを含む1次焼鈍工程、並びに
前記冷間圧延鋼板を加熱して(Ac1+20)~820℃の温度にて10~500秒間保持することを含む2次焼鈍工程
を含むことを特徴としている。以下、各工程について詳しく説明する。
A method for manufacturing a steel sheet according to an embodiment of the present invention includes:
A hot rolling process comprising finish rolling a slab having the chemical composition described above in relation to the steel sheet, followed by coiling, wherein the following conditions (a) to (d) are satisfied:
(a) The finish rolling entry temperature is 1000 to 1080°C;
(b) The rolling reduction rate of the rolling pass two passes before the final pass is 30% or more;
(c) a ratio of the reduction rate of the rolling pass two passes before the final pass/the reduction rate of the final pass is 1.5 to 2.5, and (d) a coiling temperature is 520 to 670°C. A cold rolling step of cold rolling the obtained hot-rolled steel sheet at a reduction rate of 70% or more.
The method is characterized by comprising a primary annealing step, which includes heating the obtained cold-rolled steel sheet to a temperature of Ac3+10°C or higher, and a secondary annealing step, which includes heating the cold-rolled steel sheet and holding it at a temperature of (Ac1+20) to 820°C for 10 to 500 seconds. Each step will be described in detail below.
[熱間圧延工程]
まず、鋼板に関連して上で説明した化学組成を有するスラブが熱間圧延に供される。使用するスラブは、生産性の観点から連続鋳造法によって鋳造することが好ましいが、造塊法又は薄スラブ鋳造法によって製造してもよい。スラブは、熱間圧延に先立ち1100℃以上に加熱することが好ましい。加熱温度を1100℃以上とすることで、熱間圧延において圧延反力が過度に大きくならず、目的とする製品厚を得やすくすることができる。加熱温度の上限は特に限定されないが、経済上の観点から、加熱温度は1300℃以下とすることが好ましい。また、加熱されたスラブに対し、板厚調整等のために、任意選択で仕上げ圧延の前に粗圧延を施してもよい。このような粗圧延は、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。
[Hot rolling process]
First, a slab having the chemical composition described above in relation to the steel sheet is subjected to hot rolling. From the viewpoint of productivity, the slab to be used is preferably cast by a continuous casting method, but may also be produced by an ingot casting method or a thin slab casting method. The slab is preferably heated to 1100°C or higher prior to hot rolling. By setting the heating temperature to 1100°C or higher, the rolling reaction force during hot rolling is not excessively large, making it easier to obtain the desired product thickness. The upper limit of the heating temperature is not particularly limited, but from an economic viewpoint, the heating temperature is preferably 1300°C or lower. Furthermore, the heated slab may optionally be subjected to rough rolling before finish rolling for plate thickness adjustment, etc. The conditions for such rough rolling are not particularly limited as long as the desired sheet bar dimensions are ensured.
[(a)仕上げ圧延入側温度:1000~1080℃]
加熱されたスラブ又はそれに加えて必要に応じて粗圧延されたスラブは、次に仕上げ圧延を施される。仕上げ圧延は、当該仕上げ圧延の入側温度が1000~1080℃となる条件下で実施する必要がある。仕上げ圧延入側温度をこのような範囲内に制御することで、熱間圧延工程においてNb炭窒化物を適切に析出させることができる。それゆえ、このようなNb炭窒化物の適切な析出に起因して鋼板の高温強度を十分に向上させることができ、その後の1次焼鈍工程等における高温下での熱処理によってもヒートバックルの発生を顕著に抑制することが可能となる。仕上げ圧延入側温度が1080℃よりも高いと、再結晶が起こりやすくなって仕上げ圧延後段でのひずみが蓄積されにくくなり、20nm以上の粒径を有するNb炭窒化物の析出を促進させることができなくなる。その結果として、全Nb炭窒化物中のNb量に対し、20nm以上の粒径を有するNb炭窒化物中のNb量の所望の割合を達成することができなくなる。一方で、仕上げ圧延入側温度が1000℃よりも低いと、仕上げ圧延後段でのひずみは蓄積されるものの、Nb炭窒化物の析出自体が起こりにくくなり、Nb炭窒化物の粒径も小さくなってしまう。その結果、同様に全Nb炭窒化物中のNb量に対し、20nm以上の粒径を有するNb炭窒化物中のNb量の所望の割合を達成することができなくなる。
[(a) Finish rolling entry temperature: 1000 to 1080°C]
The heated slab, or the slab that has been subjected to rough rolling as needed, is then subjected to finish rolling. Finish rolling must be performed under conditions where the entry temperature of the finish rolling is 1000 to 1080°C. Controlling the entry temperature of the finish rolling within this range allows Nb carbonitrides to be properly precipitated in the hot rolling process. Therefore, due to the proper precipitation of Nb carbonitrides, the high-temperature strength of the steel sheet can be sufficiently improved, and the occurrence of heat buckling can be significantly suppressed even by heat treatment at high temperatures in the subsequent primary annealing process, etc. If the entry temperature of the finish rolling is higher than 1080°C, recrystallization is likely to occur, making it difficult to accumulate strain in the later stages of finish rolling, and it becomes impossible to promote the precipitation of Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more. As a result, it becomes impossible to achieve the desired ratio of the Nb content in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more to the Nb content in all Nb carbonitrides. On the other hand, if the finish rolling entry temperature is lower than 1000°C, strain accumulates in the latter stages of finish rolling, but precipitation of Nb carbonitrides itself becomes difficult and the particle size of the Nb carbonitrides becomes small. As a result, it becomes impossible to achieve the desired ratio of the amount of Nb in Nb carbonitrides having particle sizes of 20 nm or more to the amount of Nb in all Nb carbonitrides.
[(b)最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率:30%以上]
[(c)最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率/最終パスの圧下率の比:1.5~2.5]
本製造方法では、仕上げ圧延は、複数の圧延スタンド、例えば5基以上の圧延スタンドからなるタンデム圧延機を用いて行われる。本製造方法の仕上げ圧延においては、仕上げ圧延後段での圧下率制御が重要であり、より具体的には最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率を30%以上に制御するとともに、最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率/最終パスの圧下率の比を1.5~2.5に制御することが重要である。仕上げ圧延後段での圧下率制御をこのような条件下で実施することで、仕上げ圧延の後段にてひずみが適切に蓄積されて、粒径が20nm以上のNb窒化物を所望の割合において析出させることができる。それゆえ、その後の1次焼鈍工程等における高温下での熱処理によってもヒートバックルの発生を顕著に抑制することが可能となる。これに対し、例えば、最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率が低く、これに関連して最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率/最終パスの圧下率の比が1.5未満となる場合には、最終パスから2つ前の圧延パスでの圧下後にひずみの蓄積が不十分となり、粒径が20nm以上のNb炭窒化物の析出が不十分なものとなる。一方、最終パスの圧下率が高く、これに関連して最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率/最終パスの圧下率の比が1.5未満となる場合には、最終パスでの圧下後におけるひずみの蓄積が顕著となってしまい、仕上げ圧延後に析出する微細なNb炭窒化物が増加し、すなわち粒径が20nm以上のNb炭窒化物の割合が少なくなってしまう。したがって、いずれの場合も、全Nb炭窒化物中のNb量に対し、20nm以上の粒径を有するNb炭窒化物中のNb量の所望の割合を達成することができなくなる。
[(b) Reduction rate of the rolling pass two passes before the final pass: 30% or more]
[(c) Ratio of reduction rate of the rolling pass two passes before the final pass/reduction rate of the final pass: 1.5 to 2.5]
In this manufacturing method, finish rolling is performed using multiple rolling stands, for example, a tandem rolling mill consisting of five or more rolling stands. In the finish rolling of this manufacturing method, controlling the reduction ratio in the post-finish rolling stage is important. More specifically, it is important to control the reduction ratio of the rolling pass two passes before the final pass to 30% or more, and to control the ratio of the reduction ratio of the rolling pass two passes before the final pass to the reduction ratio of the final pass to 1.5 to 2.5. By controlling the reduction ratio in the post-finish rolling stage under these conditions, strain is appropriately accumulated in the post-finish rolling stage, allowing Nb nitrides with particle sizes of 20 nm or more to precipitate in the desired proportion. Therefore, the occurrence of heat buckling can be significantly suppressed even during subsequent heat treatments at high temperatures, such as in the primary annealing process. In contrast, for example, if the reduction rate of the rolling pass two passes before the final pass is low and the ratio of the reduction rate of the rolling pass two passes before the final pass to the reduction rate of the final pass is less than 1.5, the accumulation of strain after the reduction in the rolling pass two passes before the final pass will be insufficient, resulting in insufficient precipitation of Nb carbonitrides with particle sizes of 20 nm or more. On the other hand, if the reduction rate of the final pass is high and the ratio of the reduction rate of the rolling pass two passes before the final pass to the reduction rate of the final pass is less than 1.5, the accumulation of strain after the reduction in the final pass will be significant, resulting in an increase in the amount of fine Nb carbonitrides precipitated after finish rolling, i.e., a decrease in the proportion of Nb carbonitrides with particle sizes of 20 nm or more. Therefore, in either case, it will be impossible to achieve the desired ratio of the amount of Nb in Nb carbonitrides with particle sizes of 20 nm or more relative to the amount of Nb in all Nb carbonitrides.
一方で、例えば、最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率が高いか又は最終パスの圧下率が低く、これに関連して最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率/最終パスの圧下率の比が2.5超となる場合には、最終パスから2つ前の圧延パスでの圧下後にひずみの蓄積が大きくなりすぎてしまい、再結晶が起こりやすくなってしまう。その結果として、粒径が20nm以上のNb炭窒化物が析出しにくくなり、全Nb炭窒化物中のNb量に対し、20nm以上の粒径を有するNb炭窒化物中のNb量の所望の割合を達成することができなくなる。On the other hand, for example, if the reduction rate of the rolling pass two passes before the final pass is high or the reduction rate of the final pass is low, and the ratio of the reduction rate of the rolling pass two passes before the final pass to the reduction rate of the final pass exceeds 2.5, the accumulation of strain after the reduction in the rolling pass two passes before the final pass becomes too great, making recrystallization more likely to occur. As a result, it becomes difficult to precipitate Nb carbonitrides with a grain size of 20 nm or more, and it becomes impossible to achieve the desired ratio of the amount of Nb in Nb carbonitrides with a grain size of 20 nm or more to the amount of Nb in all Nb carbonitrides.
[(d)巻取温度:520~670℃]
次に、仕上げ圧延された圧延材は、520~670℃の巻取温度で巻き取られる。巻取温度をこのような温度域に適切に制御することで、スケールの成長を抑制するとともに金属組織を微細かつ均一にすることができ、最終的に得られる金属組織においてマルテンサイトの所望の分散状態を得るのに重要である。巻取温度が670℃を超えると、金属組織中のセメンタイトに合金元素が濃化してしまい、その後の1次焼鈍工程における加熱時に未溶解炭化物が残存してしまうこととなる。その結果、1次焼鈍工程において金属組織をベイナイト及び/又はマルテンサイトを主体とする組織によって構成することができず、その後の2次焼鈍工程によってもマルテンサイトの所望の分散状態を得ることができなくなる。より具体的には、その後の2次焼鈍工程によっても、マルテンサイトの平均粒子間隔を2.5μm以下に制御することができないか、及び/又は圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差を1.5%以下に制御することができなくなり、すなわちマルテンサイトがミクロな領域とマクロな領域の両方において均一に分散した金属組織を得ることができなくなる。この場合には、ゴーストライン等の発生を十分に抑制することができなくなり、成形後の外観性が低下する。
[(d) Winding temperature: 520-670°C]
Next, the finish-rolled material is coiled at a coiling temperature of 520 to 670°C. By appropriately controlling the coiling temperature within this temperature range, scale growth can be suppressed and the metal structure can be made fine and uniform, which is important for obtaining a desired dispersion state of martensite in the final metal structure. If the coiling temperature exceeds 670°C, alloying elements will concentrate in the cementite in the metal structure, and undissolved carbides will remain during heating in the subsequent primary annealing step. As a result, the metal structure cannot be formed from a structure mainly composed of bainite and/or martensite in the primary annealing step, and the desired dispersion state of martensite cannot be obtained even in the subsequent secondary annealing step. More specifically, even after the subsequent secondary annealing step, it is not possible to control the average grain spacing of martensite to 2.5 μm or less, and/or it is not possible to control the standard deviation of the area ratio of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the plate thickness direction to 1.5% or less, i.e., it is not possible to obtain a metal structure in which martensite is uniformly dispersed in both micro- and macro-regions. In this case, it is not possible to sufficiently suppress the occurrence of ghost lines, etc., and the appearance after forming is deteriorated.
一方で、巻取温度が520℃よりも低いと、固溶Nb量が多くなり、これに関連してNb炭窒化物の析出が少なくなる。このため、全Nb炭窒化物中の所望のNb量を達成することができなくなるか、及び/又は全Nb炭窒化物中のNb量に対し、20nm以上の粒径を有するNb炭窒化物中のNb量の所望の割合を達成することができなくなる。このような場合には、鋼板の高温強度を十分に向上させることができなくなるため、その後の1次焼鈍工程等の高温下での熱処理においてヒートバックルの発生を十分に抑制又は低減することができなくなる。On the other hand, if the coiling temperature is lower than 520°C, the amount of solute Nb increases, resulting in less precipitation of Nb carbonitrides. As a result, it becomes impossible to achieve the desired amount of Nb in all Nb carbonitrides, and/or it becomes impossible to achieve the desired ratio of the amount of Nb in Nb carbonitrides having particle sizes of 20 nm or more relative to the amount of Nb in all Nb carbonitrides. In such cases, the high-temperature strength of the steel sheet cannot be sufficiently improved, and therefore the occurrence of heat buckling cannot be sufficiently suppressed or reduced during subsequent heat treatments at high temperatures, such as the primary annealing process.
[冷間圧延工程]
得られた熱間圧延鋼板は、スケールを除去するために適宜酸洗処理を施され、次いで冷間圧延工程に供される。冷間圧延工程では、圧下率が70%以上となるように熱間圧延鋼板に対して冷間圧延が施される。圧下率をこのような範囲に制御することで、所望の板厚を確保するとともに、その後の1次焼鈍工程の加熱時における再結晶を早期に完了させてNb炭窒化物の所望の析出状態を確実なものとすることができる。圧下率が70%未満であると、1次焼鈍工程の加熱時に再結晶が遅延し、高温になるまでひずみが残存することとなる。その結果、1次焼鈍工程の加熱中に微細なNb炭窒化物が多く析出してしまい、全Nb炭窒化物中のNb量に対し、20nm以上の粒径を有するNb炭窒化物中のNb量の所望の割合を達成することができなくなる。一方で、冷間圧延工程の圧下率は90%以下とすることが好ましい。圧下率を90%以下とすることにより、圧延荷重が過大になって圧延が困難となることを防ぐことができる。圧延パスの回数及びパス毎の圧下率は、特に限定されず、冷間圧延全体の圧下率が上記範囲となるように適宜設定すればよい。
[Cold rolling process]
The obtained hot-rolled steel sheet is subjected to an appropriate pickling treatment to remove scale and then to a cold-rolling process. In the cold-rolling process, the hot-rolled steel sheet is cold-rolled to a rolling reduction of 70% or more. By controlling the rolling reduction within this range, the desired sheet thickness can be ensured, and recrystallization during heating in the subsequent primary annealing process can be completed early, ensuring the desired precipitation state of Nb carbonitrides. If the rolling reduction is less than 70%, recrystallization is delayed during heating in the primary annealing process, and strain remains until the temperature reaches a high temperature. As a result, many fine Nb carbonitrides are precipitated during heating in the primary annealing process, making it impossible to achieve the desired ratio of the Nb content in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more to the Nb content in all Nb carbonitrides. On the other hand, it is preferable that the rolling reduction in the cold-rolling process be 90% or less. By setting the reduction to 90% or less, it is possible to prevent the rolling load from becoming excessively large, which makes the rolling difficult. The number of rolling passes and the reduction per pass are not particularly limited, and may be set appropriately so that the reduction of the entire cold rolling is within the above range.
[1次焼鈍工程]
得られた冷間圧延鋼板は、次の1次焼鈍工程においてAc3+10℃以上の温度に加熱される。Ac3点(℃)は、冷延鋼板から小片を切り出し、当該小片における室温から10℃/秒で1000℃への加熱中の熱膨張から求められる。冷間圧延鋼板をAc3+10℃以上の温度に加熱することで、オーステナイト化を促進しその後適切に冷却すること、例えば200℃までの温度域を平均冷却速度30℃/秒以上で冷却することで、冷却後の鋼板中の金属組織を確実にベイナイト及び/又はマルテンサイトを主体とする組織、例えばフルベイナイト又はフルマルテンサイトによって構成することが可能となる。ここで、ベイナイト及び/又はマルテンサイトを主体とする組織とは、ベイナイト及びマルテンサイトの少なくとも1種を合計の面積率で90%以上含む組織をいうものであり、フルベイナイトとは、面積率で100%のベイナイトからなる組織をいうものであり、フルマルテンサイトとは、面積率で100%のマルテンサイトからなる組織をいうものである。ベイナイト及び/又はマルテンサイト組織は、フェライト等の組織と比較して内部に多くの様々な界面を有している組織である。このため、2次焼鈍工程すなわち最終焼鈍工程前の鋼板における金属組織をベイナイト及び/又はマルテンサイトを主体とする組織によって構成することで、このような金属組織を2次焼鈍において加熱していく段階でこれらの界面上にオーステナイトの核生成サイトとなり得る炭化物を非常に多く分散して生成させることが可能となる。その結果として、このように多く分散された核生成サイトから鋼板全体にオーステナイトを微細かつ均一に生成させ、次いでこれらのオーステナイトからマルテンサイトを生成させることで、2次焼鈍後に得られる金属組織において、マルテンサイトの平均粒子間隔が2.5μm以下に制御されるとともに、圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%以下に制御される。すなわちマルテンサイトがミクロな領域とマクロな領域の両方において均一に分散した金属組織を達成することが可能となる。
[Primary annealing process]
The obtained cold-rolled steel sheet is heated to a temperature of Ac3+10°C or higher in the next primary annealing step. The Ac3 point (°C) is determined by cutting a small piece from the cold-rolled steel sheet and measuring the thermal expansion of the small piece during heating from room temperature to 1000°C at 10°C/sec. Heating the cold-rolled steel sheet to a temperature of Ac3+10°C or higher promotes austenitization, and then appropriately cooling the sheet, for example, by cooling at an average cooling rate of 30°C/sec or higher in the temperature range up to 200°C, it becomes possible to reliably ensure that the metallographic structure in the cooled steel sheet is composed mainly of bainite and/or martensite, for example, full bainite or full martensite. Here, a structure mainly composed of bainite and/or martensite refers to a structure containing at least one of bainite and martensite in a total area ratio of 90% or more, full bainite refers to a structure composed of 100% bainite in area ratio, and full martensite refers to a structure composed of 100% martensite in area ratio. A bainite and/or martensite structure has many different interfaces therein compared to structures such as ferrite. Therefore, by forming the metal structure of a steel sheet before the secondary annealing process, i.e., the final annealing process, with a structure mainly composed of bainite and/or martensite, it becomes possible to generate a very large number of dispersed carbides that can serve as austenite nucleation sites at these interfaces during heating of such a metal structure in the secondary annealing. As a result, by generating austenite finely and uniformly throughout the steel sheet from these dispersed nucleation sites and then generating martensite from this austenite, the average particle spacing of martensite in the metallographic structure obtained after secondary annealing is controlled to 2.5 μm or less, and the standard deviation of the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction is controlled to 1.5% or less. In other words, it is possible to achieve a metallographic structure in which martensite is uniformly dispersed in both micro- and macro-regions.
1次焼鈍工程における加熱温度がAc3+10℃未満であると、オーステナイト化が不十分となり、その後の冷却によっても鋼板中の金属組織をベイナイト及び/又はマルテンサイトを主体とする組織によって構成することができなくなり、すなわちベイナイト及びマルテンサイトの面積率の合計を90%以上にすることができなくなる。その結果として、最終的に得られる金属組織において、マルテンサイトの平均粒子間隔を2.5μm以下に制御することができないか、及び/又は圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差を1.5%以下に制御することができなくなる。この場合には、ゴーストライン等の発生を十分に抑制することができなくなり、成形後の外観性が低下する。一方で、より高温での加熱は生産性を低下させることから、1次焼鈍工程における加熱温度は1050℃以下とすることが好ましい。上記加熱温度での保持時間は10~500秒であることが好ましい。If the heating temperature in the primary annealing step is lower than Ac3 + 10°C, austenitization will be insufficient, and the metallographic structure of the steel sheet will not be composed primarily of bainite and/or martensite even after subsequent cooling. This means that the total area fraction of bainite and martensite will not be 90% or greater. As a result, in the final metallographic structure, it will be impossible to control the average grain spacing of martensite to 2.5 μm or less, and/or the standard deviation of the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction to 1.5% or less. In this case, the occurrence of ghost lines and other defects will not be sufficiently suppressed, resulting in poor appearance after forming. On the other hand, because heating at higher temperatures reduces productivity, it is preferable that the heating temperature in the primary annealing step be 1050°C or less. The holding time at this heating temperature is preferably 10 to 500 seconds.
[2次焼鈍工程(最終焼鈍工程)]
1次焼鈍後の冷間圧延鋼板は、次の2次焼鈍工程において再び加熱され、(Ac1+20)~820℃の温度にて10~500秒間保持される。ここで、Ac1点(℃)は、Ac3点の場合と同様に、冷延鋼板から小片を切り出し、当該小片における室温から10℃/秒で1000℃への加熱中の熱膨張から求められる。まず、1次冷却後の鋼板をAc1~820℃の温度まで加熱していく段階で、金属組織中のベイナイト及び/又はマルテンサイトの内部に含まれる多くの界面上に炭化物を分散して生成させることができる。次に、フェライトとオーステナイトの2相域に対応するAc1~820℃の温度にて10~500秒間保持することで、界面上に炭化物が分散された状態を維持しつつ、当該炭化物からオーステナイトを鋼板全体に微細かつ均一に生成させることができる。最後に、鋼板を適切に冷却すること、例えば500℃までの温度域を平均冷却速度10℃/秒以上で冷却することで、微細分散されたオーステナイトからマルテンサイトを適切に生成させることができ、その結果としてマルテンサイトの平均粒子間隔が2.5μm以下に制御されるとともに、圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%以下に制御される。すなわちマルテンサイトがミクロな領域とマクロな領域の両方において均一に分散した金属組織を達成することが可能となる。
[Secondary annealing process (final annealing process)]
The cold-rolled steel sheet after the primary annealing is then heated again in the subsequent secondary annealing step, where it is held at a temperature of (Ac1+20) to 820°C for 10 to 500 seconds. Here, the Ac1 point (°C) is determined, as in the case of the Ac3 point, by cutting a small piece from the cold-rolled steel sheet and measuring the thermal expansion of the small piece during heating from room temperature to 1000°C at a rate of 10°C/second. First, in the stage where the steel sheet after the primary cooling is heated to a temperature of Ac1 to 820°C, carbides can be dispersed and generated at many interfaces contained within bainite and/or martensite in the metal structure. Next, by holding the steel sheet at a temperature of Ac1 to 820°C, which corresponds to the two-phase region of ferrite and austenite, for 10 to 500 seconds, austenite can be generated finely and uniformly from the carbides throughout the steel sheet while maintaining the dispersed state of the carbides at the interfaces. Finally, by appropriately cooling the steel sheet, for example, by cooling at an average cooling rate of 10°C/sec or more in a temperature range up to 500°C, martensite can be appropriately generated from the finely dispersed austenite, and as a result, the average particle spacing of martensite is controlled to 2.5 µm or less, and the standard deviation of the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the plate thickness direction is controlled to 1.5% or less. In other words, it is possible to achieve a metal structure in which martensite is uniformly dispersed in both micro- and macro-regions.
2次焼鈍工程における加熱温度がAc1+20℃未満であるか又は保持時間が10秒未満であると、上記のような所望の金属組織を得ることができない。一方で、加熱温度が820℃超の場合には、オーステナイトの面積率が高くなりすぎて、フェライトの面積率を75%以上にすることができない。さらに、高温に起因して界面上に炭化物が分散された状態を維持することができなくなり、最終的に得られる金属組織において、ミクロな領域とマクロな領域の両方でのマルテンサイトの均一分散を達成することができなくなる。また、保持時間が500秒超であると、オーステナイト粒が粗大化してしまい、その後の冷却によって得られるマルテンサイト粒も比較的粗大なものとなる。このような場合には、マルテンサイトの平均粒子間隔が2.5μm以下に制御された微細なマルテンサイト組織を得ることができなくなる。If the heating temperature in the secondary annealing process is below Ac1+20°C or the holding time is less than 10 seconds, the desired metal structure described above cannot be obtained. On the other hand, if the heating temperature exceeds 820°C, the austenite area ratio becomes too high, making it impossible to achieve a ferrite area ratio of 75% or more. Furthermore, the high temperature makes it impossible to maintain the dispersion of carbides at the interfaces, making it impossible to achieve uniform dispersion of martensite in both the micro and macro regions in the final metal structure. Furthermore, if the holding time exceeds 500 seconds, the austenite grains coarsen, and the martensite grains obtained after subsequent cooling also become relatively coarse. In such cases, it becomes impossible to obtain a fine martensite structure in which the average particle spacing of martensite is controlled to 2.5 μm or less.
[めっき工程]
耐食性の向上等を目的として、必要に応じて、得られた冷間圧延鋼板の表面にめっき処理を施してもよい。めっき処理は、溶融めっき、合金化溶融めっき、電気めっき等の処理であってよい。例えば、めっき処理として鋼板に溶融亜鉛めっき処理を行ってもよく、溶融亜鉛めっき処理後に合金化処理を行ってもよい。めっき処理及び合金化処理の具体的な条件は特に限定されず、当業者に公知の任意の適切な条件であってよい。例えば、合金化温度は450~600℃であってもよい。
[Plating process]
For the purpose of improving corrosion resistance, etc., the surface of the obtained cold-rolled steel sheet may be subjected to a plating treatment as necessary. The plating treatment may be a treatment such as hot-dip plating, alloying hot-dip plating, or electroplating. For example, the steel sheet may be subjected to hot-dip galvanizing treatment as the plating treatment, or the hot-dip galvanizing treatment may be followed by an alloying treatment. The specific conditions for the plating treatment and the alloying treatment are not particularly limited and may be any appropriate conditions known to those skilled in the art. For example, the alloying temperature may be 450 to 600°C.
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.
以下の実施例では、本発明の実施形態に係る鋼板を種々の条件下で製造し、製造過程におけるヒートバックル発生の有無、並びに得られた鋼板の引張強さ及び成形後外観の特性について調べた。 In the following examples, steel sheets according to embodiments of the present invention were manufactured under various conditions, and the occurrence of heat buckling during the manufacturing process, as well as the tensile strength and post-forming appearance characteristics of the resulting steel sheets were investigated.
まず、連続鋳造法により表1に示す化学組成を有しかつ厚さが200~300mmのスラブを鋳造した。表1に示す成分以外の残部はFe及び不純物である。次に、得られたスラブを1100~1300℃の温度に加熱し、次いで熱間圧延を行った。熱間圧延は、粗圧延と仕上げ圧延を行うことにより実施した。より具体的には、粗圧延は全ての実施例及び比較例で同じ条件であり、仕上げ圧延は7基の圧延スタンドからなるタンデム圧延機を用いて実施した。仕上げ圧延における最終パスから2つ前の圧延パス(F5圧延パス)の圧下率は30%であった。 First, a slab having the chemical composition shown in Table 1 and a thickness of 200 to 300 mm was cast using a continuous casting method. The remainder of the components shown in Table 1 consisted of Fe and impurities. Next, the resulting slab was heated to a temperature of 1100 to 1300°C and then hot-rolled. Hot-rolling was carried out by performing rough rolling and finish rolling. More specifically, the rough rolling conditions were the same for all examples and comparative examples, and finish rolling was carried out using a tandem rolling mill consisting of seven rolling stands. The reduction ratio of the rolling pass two passes before the final pass in finish rolling (F5 rolling pass) was 30%.
各例の熱間圧延における条件I:仕上げ圧延入側温度1000~1080℃、条件II:最終パスから2つ前の圧延パスの圧下率/最終パスの圧下率の比(F5/F7圧下率比)1.5~2.5、及び条件III:巻取温度520~670℃を満たす場合と満たさない場合を表2に示す。具体的には、条件Iを満たす例では、仕上げ圧延入側温度は1050℃であり、一方で条件Iを満たさない例では、仕上げ圧延入側温度は950℃(比較例9)又は1120℃(比較例19)であった。また、条件IIを満たす例では、F5/F7圧下率比は2.0であり、一方で条件IIを満たさない例では、F5/F7圧下率比は1.2(比較例2)又は3.0(比較例20)であった。また、条件IIIを満たす例では、巻取温度は600℃であり、一方で条件IIIを満たさない例では、巻取温度は470℃(比較例10)又は700℃(比較例21)であった。Table 2 shows the cases where the following conditions were met and not met for the hot rolling of each example: Condition I: finish rolling entry temperature 1000-1080°C; Condition II: ratio of the reduction in the rolling pass two passes before the final pass to the reduction in the final pass (F5/F7 reduction ratio) 1.5-2.5; and Condition III: coiling temperature 520-670°C. Specifically, in examples where Condition I was met, the finish rolling entry temperature was 1050°C, while in examples where Condition I was not met, the finish rolling entry temperature was 950°C (Comparative Example 9) or 1120°C (Comparative Example 19). Furthermore, in examples where Condition II was met, the F5/F7 reduction ratio was 2.0, while in examples where Condition II was not met, the F5/F7 reduction ratio was 1.2 (Comparative Example 2) or 3.0 (Comparative Example 20). In the examples that satisfied Condition III, the coiling temperature was 600°C, while in the examples that did not satisfied Condition III, the coiling temperature was 470°C (Comparative Example 10) or 700°C (Comparative Example 21).
次に、得られた熱間圧延鋼板を酸洗し、次いで冷間圧延、1次焼鈍(所定の加熱温度で保持時間100秒、及び焼鈍後200℃までの平均冷却速度40℃/秒)、及び2次焼鈍(770℃の加熱温度で保持時間100秒、及び焼鈍後500℃までの平均冷却速度15℃/秒)を実施して、板厚が0.4mmの冷間圧延鋼板を製造した。770℃の加熱温度は、全ての発明例及び比較例についてAc1+20℃以上の要件を満足するものである。冷間圧延の条件IV(圧下率70%以上)と1次焼鈍の条件V(加熱温度Ac3+10℃以上)を満たす場合と満たさない場合を表2に示す。具体的には、条件IVを満たす例では、圧下率80%で冷間圧延を行い、一方で条件IVを満たさない例では、圧下率60%(比較例3及び9)で冷間圧延を行った。また、条件Vを満たす例では、Ac3+15℃以上すなわち900℃に加熱して1次焼鈍を実施した。一方、条件Vを満たさない例では、Ac3未満の温度(比較例4及び20)に加熱して1次焼鈍を実施した。The resulting hot-rolled steel sheets were then pickled, followed by cold rolling, primary annealing (holding time of 100 seconds at the specified heating temperature, and an average cooling rate of 40°C/sec to 200°C after annealing), and secondary annealing (holding time of 100 seconds at a heating temperature of 770°C, and an average cooling rate of 15°C/sec to 500°C after annealing) to produce cold-rolled steel sheets with a thickness of 0.4 mm. The heating temperature of 770°C satisfied the requirement of Ac1 + 20°C or higher for all inventive and comparative examples. Table 2 shows the results for cases where cold-rolling condition IV (reduction of 70% or higher) and primary annealing condition V (heating temperature Ac3 + 10°C or higher) were met and not met. Specifically, in examples where condition IV was met, cold rolling was performed at a reduction of 80%, while in examples where condition IV was not met, cold rolling was performed at a reduction of 60% (Comparative Examples 3 and 9). In addition, in examples satisfying condition V, the primary annealing was performed by heating to Ac3+15°C or higher, i.e., 900°C. On the other hand, in examples not satisfying condition V, the primary annealing was performed by heating to a temperature lower than Ac3 (Comparative Examples 4 and 20).
最後に、得られた冷間圧延鋼板の表面に適宜めっき処理を施し、溶融亜鉛めっき層(GI)、合金化溶融亜鉛めっき層(GA)又は電気亜鉛めっき層(EG)を形成した。合金化溶融亜鉛めっき層(GA)について、合金化条件は、550℃で20秒とした。Finally, the surface of the obtained cold-rolled steel sheet was appropriately plated to form a hot-dip galvanized layer (GI), a galvannealed layer (GA), or an electrogalvanized layer (EG). For the galvannealed layer (GA), the alloying conditions were 550°C for 20 seconds.
得られた鋼板の特性は以下の方法によって測定及び評価した。また、製造過程におけるヒートバックル発生の有無については、1次焼鈍後にバックリングの発生有無を確認し、バックリングが発生していない場合をヒートバックルの発生なしと判定して合格(OK)とし、バックリングが発生している場合をヒートバックルの発生ありと判定して不合格(NG)とした。The properties of the obtained steel sheets were measured and evaluated using the following methods. Furthermore, to check for the occurrence of heat buckling during the manufacturing process, the steel sheets were checked for the presence or absence of buckling after the primary annealing. If no buckling occurred, the steel sheets were judged to have no heat buckling and were rated as passed (OK), whereas if buckling occurred, the steel sheets were judged to have had heat buckling and were rated as failed (NG).
[引張強さ(TS)]
引張強さ(TS)は、圧延方向及び板厚方向に直角な方向を長手方向とするJIS Z2241:2011の5号引張試験片を鋼板から採取し、JIS Z2241:2011に準拠して引張試験を行うことで測定した。
[Tensile strength (TS)]
The tensile strength (TS) was measured by taking a No. 5 tensile test piece according to JIS Z2241:2011 from the steel plate, with the longitudinal direction being perpendicular to the rolling direction and the plate thickness direction, and conducting a tensile test in accordance with JIS Z2241:2011.
[成形後外観]
成形後外観は、成形後のドアアウタの表面に発生するゴーストラインの程度により評価した。ドアアウタを模した成形部材として、600mm角にブランキングした鋼板を中央部の曲率半径Rが1200mmとなるようプレス成形したプレス部材を用いた。プレス成形後の表面を砥石掛けし、表面に生じた数mmオーダー間隔の縞模様を、ゴーストラインと判断し、筋模様の発生程度によって1~5で評点付けした。100mm×100mmの任意の領域を目視で確認し、筋模様が全く確認されなかった場合を「1」とし、筋模様の最大長さが20mm以下の場合を「2」とし、筋模様の最大長さが20mm超、50mm以下の場合を「3」とし、筋模様の最大長さが50mm超、70mm以下の場合を「4」とし、筋模様の最大長さが70mmを超える場合を「5」とした。評価が「3」以下であった場合、成形後外観に優れるとして合格と判定した。一方、評価が「4」以上であった場合、成形後外観に劣るとして不合格と判定した。今回の試験では、ドアアウタを模擬したプレス部材にて成形後外観を評価したが、プレス成形により2.5%のひずみが付与されたものと推定可能な成形部材を評価対象としてもよく、鋼板から採取した試験片に対して同様に2.5%の予ひずみを付与したものを評価対象としてもよく、それらのような試験方法によっても同等の評価を行うことができる。鋼板から採取した試験片の場合、圧延方向及び板厚方向に直交する方向を長手方向とするJIS5号試験片に対し、2.5%の予ひずみを与えたものについて評価することができる。
[Appearance after molding]
The post-forming appearance was evaluated based on the degree of ghost lines that appeared on the surface of the formed door outer. A pressed part was used as a formed part simulating a door outer, which was formed by press-forming a steel plate blanked to a 600 mm square so that the radius of curvature R at the center was 1200 mm. The surface after press-forming was ground with a grindstone, and stripes that appeared on the surface at intervals of several millimeters were judged to be ghost lines, and the degree of occurrence of the stripes was scored from 1 to 5. A random 100 mm x 100 mm area was visually inspected, and a rating of "1" was given if no stripes were observed; a rating of "2" was given if the maximum length of the stripes was 20 mm or less; a rating of "3" was given if the maximum length of the stripes was more than 20 mm but not more than 50 mm; a rating of "4" was given if the maximum length of the stripes was more than 50 mm but not more than 70 mm; and a rating of "5" was given if the maximum length of the stripes was more than 70 mm. A rating of "3" or less was deemed to be excellent in post-forming appearance and was judged to be acceptable. On the other hand, if the evaluation score was "4" or higher, the post-forming appearance was deemed poor and the test piece was deemed to have failed. In this test, the post-forming appearance was evaluated using a pressed part simulating a door outer. However, the evaluation object may also be a formed part that can be estimated to have been strained by 2.5% by press forming, or a test piece taken from a steel plate to which a pre-strain of 2.5% has been applied may also be evaluated. Similar evaluations can be performed using such test methods. In the case of a test piece taken from a steel plate, a JIS No. 5 test piece, the longitudinal direction of which is perpendicular to the rolling direction and the plate thickness direction, can be evaluated by applying a pre-strain of 2.5%.
ヒートバックルが発生しておらず、かつ引張強さが540MPa以上及び成形後外観の評価が3以下の場合を、製造過程におけるヒートバックルの発生を抑制することができるとともに、強度と成形後の外観性とを両立することができる鋼板として評価した。その結果を表2に示す。表2に示す金属組織において、残部組織は、ベイナイト、パーライト、及び残留オーステナイトの少なくとも1種であった。 Steel sheets that did not exhibit heat buckling, had a tensile strength of 540 MPa or greater, and had a post-forming appearance rating of 3 or less were evaluated as being capable of suppressing the occurrence of heat buckling during the manufacturing process and achieving both strength and good post-forming appearance. The results are shown in Table 2. In the metal structure shown in Table 2, the remaining structure was at least one of bainite, pearlite, and retained austenite.
表1及び2を参照すると、比較例2では、仕上げ圧延におけるF5/F7圧下率比が低かったために、最終パス(F7)での圧下後におけるひずみの蓄積が顕著となってしまい、仕上げ圧延後に析出する微細なNb炭窒化物が増加したものと考えられる。その結果として、粒径が20nm以上のNb炭窒化物の割合が少なくなってしまい、1次焼鈍工程においてヒートバックルが発生した。比較例3では、冷間圧延工程の圧下率が低かったために、その後の1次焼鈍工程の加熱時に再結晶が遅延し、高温になるまでひずみが残存したことに起因して、1次焼鈍工程の加熱中に微細なNb炭窒化物が多く析出してしまったと考えられる。その結果として、粒径が20nm以上のNb炭窒化物の割合が少なくなってしまい、1次焼鈍工程においてヒートバックルが発生した。比較例4では、1次焼鈍工程の加熱温度が低かったために、オーステナイト化が不十分となり、その後の冷却によっても鋼板中の金属組織をベイナイト及び/又はマルテンサイトを主体とする組織によって構成することができなかったと考えられる。その結果として、2次焼鈍後に得られる金属組織において、マルテンサイトの平均粒子間隔が2.5μm超となり、また圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%超となってしまい、成形後外観が低下した。比較例9では、仕上げ圧延入側温度が低かったために、Nb炭窒化物が十分に析出しなかった。その結果として、粒径が20nm以上のNb炭窒化物の割合が少なくなってしまい、1次焼鈍工程においてヒートバックルが発生した。比較例10では、巻取温度が低かったために、固溶Nb量が多くなり、これに関連してNb炭窒化物の析出が少なくなったものと考えられる。その結果として、全Nb炭窒化物中のNb量が少なくなり、また粒径が20nm以上のNb炭窒化物の割合も少なくなってしまい、1次焼鈍工程においてヒートバックルが発生した。比較例19では、仕上げ圧延入側温度が高かったために、再結晶が起こり、仕上げ圧延後段でのひずみの蓄積が不十分となり、粒径が20nm以上のNb炭窒化物の析出を促進させることができず、その割合が少なくなってしまったと考えられる。その結果として、1次焼鈍工程においてヒートバックルが発生した。 Referring to Tables 1 and 2, in Comparative Example 2, the low F5/F7 reduction ratio in the finish rolling caused significant strain accumulation after reduction in the final pass (F7), which is thought to have increased the amount of fine Nb carbonitrides that precipitated after finish rolling. As a result, the proportion of Nb carbonitrides with a particle size of 20 nm or more decreased, causing heat buckling in the primary annealing process. In Comparative Example 3, the low reduction ratio in the cold rolling process delayed recrystallization during heating in the subsequent primary annealing process, resulting in residual strain until the material reached a high temperature, which is thought to have caused a large amount of fine Nb carbonitrides to precipitate during heating in the primary annealing process. As a result, the proportion of Nb carbonitrides with a particle size of 20 nm or more decreased, causing heat buckling in the primary annealing process. In Comparative Example 4, the heating temperature in the first annealing step was low, which resulted in insufficient austenitization, and it is believed that the subsequent cooling did not result in the metallographic structure of the steel sheet being composed mainly of bainite and/or martensite. As a result, in the metallographic structure obtained after the second annealing, the average particle spacing of martensite exceeded 2.5 μm, and the standard deviation of the area ratio of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction exceeded 1.5%, resulting in a poor appearance after forming. In Comparative Example 9, the temperature at the inlet side of the finish rolling was low, which resulted in insufficient precipitation of Nb carbonitrides. As a result, the proportion of Nb carbonitrides with a particle size of 20 nm or more decreased, and heat buckling occurred in the first annealing step. In Comparative Example 10, the coiling temperature was low, which resulted in a large amount of solute Nb, which is believed to have reduced the precipitation of Nb carbonitrides. As a result, the amount of Nb in all Nb carbonitrides was reduced, and the proportion of Nb carbonitrides with a particle size of 20 nm or more was also reduced, causing heat buckling in the primary annealing step. In Comparative Example 19, the high temperature at the entry side of finish rolling caused recrystallization, resulting in insufficient accumulation of strain in the latter stages of finish rolling, making it impossible to promote the precipitation of Nb carbonitrides with a particle size of 20 nm or more, and resulting in a reduced proportion. As a result, heat buckling occurred in the primary annealing step.
比較例20では、仕上げ圧延におけるF5/F7圧下率比が高かったために、F5圧延パスでの圧下後にひずみの蓄積が大きくなりすぎてしまい、再結晶が促進されてしまったものと考えられる。その結果として、粒径が20nm以上のNb炭窒化物の割合が少なくなってしまい、1次焼鈍工程においてヒートバックルが発生した。また、比較例20では、比較例4の場合と同様に、1次焼鈍工程の加熱温度が低かったために、オーステナイト化が不十分となり、その後の冷却によっても鋼板中の金属組織をベイナイト及び/又はマルテンサイトを主体とする組織によって構成することができなかったと考えられる。その結果として、2次焼鈍後に得られる金属組織において、マルテンサイトの平均粒子間隔が2.5μm超となり、また圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%超となってしまい、成形後外観が低下した。比較例21では、巻取温度が高かったために、金属組織中のセメンタイトに合金元素が濃化してしまい、その後の1次焼鈍工程における加熱時に未溶解炭化物が残存してしまい、当該1次焼鈍工程において金属組織をベイナイト及び/又はマルテンサイトを主体とする組織によって構成することができなかったと考えられる。その結果として、2次焼鈍後に得られる金属組織において、マルテンサイトの平均粒子間隔が2.5μm超となり、また圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%超となってしまい、成形後外観が低下した。比較例27では、Nbを添加しなかったために粒径が20nm以上のNb炭窒化物は析出せず、また指数Aの値も低かった。その結果として、鋼板の高温強度を十分に向上させることができず、1次焼鈍工程においてヒートバックルが発生した。比較例28では、指数Aの値が低かったために、同様に鋼板の高温強度を十分に向上させることができず、1次焼鈍工程においてヒートバックルが発生した。比較例29及び30では、C又はMn含有量が高かったために、圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%超となってしまい、成形後外観が低下した。比較例31及び32では、C又はMn含有量が低かったために、十分な強度が得られなかった。In Comparative Example 20, the high F5/F7 reduction ratio in the finish rolling likely led to excessive strain accumulation after the F5 rolling pass, promoting recrystallization. As a result, the proportion of Nb carbonitrides with particle sizes of 20 nm or more decreased, resulting in heat buckling during the primary annealing process. Furthermore, in Comparative Example 20, as in Comparative Example 4, the low heating temperature during the primary annealing process likely led to insufficient austenitization, preventing the steel sheet from achieving a metal structure primarily composed of bainite and/or martensite, even after subsequent cooling. As a result, the metal structure obtained after secondary annealing had an average martensite particle spacing of more than 2.5 μm and a standard deviation of more than 1.5% in the area fraction of martensite perpendicular to the rolling direction and the thickness direction, resulting in poor appearance after forming. In Comparative Example 21, the high coiling temperature caused alloying elements to concentrate in cementite in the metallographic structure, resulting in undissolved carbides remaining during heating in the subsequent primary annealing step. This presumably prevented the metallographic structure from being composed primarily of bainite and/or martensite. As a result, in the metallographic structure obtained after secondary annealing, the average particle spacing of martensite exceeded 2.5 μm, and the standard deviation of the area ratio of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction exceeded 1.5%, resulting in poor appearance after forming. In Comparative Example 27, Nb was not added, so Nb carbonitrides with particle sizes of 20 nm or more did not precipitate, and the value of Index A was also low. As a result, the high-temperature strength of the steel sheet could not be sufficiently improved, and heat buckling occurred in the first annealing step. In Comparative Example 28, the low value of Index A similarly prevented the high-temperature strength of the steel sheet from being sufficiently improved, and heat buckling occurred in the first annealing step. In Comparative Examples 29 and 30, the C or Mn content was high, so the standard deviation of the area ratio of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the plate thickness direction exceeded 1.5%, resulting in poor appearance after forming. In Comparative Examples 31 and 32, the C or Mn content was low, so sufficient strength was not obtained.
これとは対照的に、全ての発明例に係る鋼板において、所定の化学組成及び金属組織を有し、さらに金属組織中のフェライト及びマルテンサイトの割合を適切に制御することで540MPa以上のTSを達成するとともに、ミクロな領域ではマルテンサイトの平均粒子間隔を2.5μm以下に制御し、一方でマクロな領域では圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差を1.5%以下に制御することで、プレス成形によってひずみが付与された場合においても、鋼板表面における微小な凹凸の生成を抑制してゴーストラインの発生を顕著に抑制することができた。全ての発明例に係る2次焼鈍前の冷間圧延鋼板における金属組織を断面観察したところ、いずれも面積率で90%以上のマルテンサイトによって構成されていた。また、全ての発明例に係る鋼板において、全Nb炭窒化物中のNb量を0.004%以上、かつ粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量を当該全Nb炭窒化物中のNb量の60%以上に制御することで、指数Aによる化学組成の制御との組み合わせにより、鋼板の製造過程におけるヒートバックルの発生を顕著に抑制することができた。また、発明例における粒径が20nm以上のNb炭窒化物は、全て粒径が1000nm以下すなわち1μm以下であった。In contrast, all of the steel sheets according to the invention examples have a specified chemical composition and metallurgical structure. By appropriately controlling the proportions of ferrite and martensite in the metallurgical structure, they achieve a TS of 540 MPa or more. In the microscopic region, the average grain spacing of martensite is controlled to 2.5 μm or less, while in the macroscopic region, the standard deviation in the area fraction of martensite in the direction perpendicular to the rolling direction and the thickness direction is controlled to 1.5% or less. This suppresses the generation of minute irregularities on the steel sheet surface and significantly reduces the occurrence of ghost lines, even when strain is imparted by press forming. Cross-sectional observation of the metallurgical structure of the cold-rolled steel sheets according to all of the invention examples before secondary annealing revealed that all were composed of martensite by area fraction of 90% or more. Furthermore, in the steel sheets according to all of the invention examples, the Nb content in all Nb carbonitrides was controlled to 0.004% or more, and the Nb content in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more was controlled to 60% or more of the Nb content in all Nb carbonitrides, thereby significantly suppressing the occurrence of heat buckling during the manufacturing process of the steel sheets, in combination with controlling the chemical composition using index A. Furthermore, all of the Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more in the invention examples had particle sizes of 1000 nm or less, i.e., 1 μm or less.
Claims (4)
C :0.030~0.100%、
Mn:0.70~3.00%、
Si:0.005~1.500%、
P :0.100%以下、
S :0.0200%以下、
Al:1.000%以下、
N :0.0010~0.0150%、
O :0.0100%以下、
Nb:0.005~0.200%、
Cr:0~1.00%、
Mo:0~0.80%、
B :0~0.0100%、
Ti:0~0.200%、
V :0~0.500%、
Ni:0~1.00%、
Cu:0~1.00%、
W :0~1.00%、
Ta:0~0.10%、
Co:0~3.00%、
Sn:0~1.00%、
Sb:0~0.200%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、
Zr:0~0.0100%、
REM:0~0.0100%、
Bi:0~0.0500%、
As:0~0.10%、並びに
残部:Fe及び不純物からなり、下記式1で表される指数Aが0.50%以上である化学組成を有し、
面積%で、
フェライト:75~95%、
マルテンサイト:5~25%、並びに
残部組織:合計で0~10%からなり、
全Nb炭窒化物中のNb量が0.004%以上であり、かつ粒径が20nm以上のNb炭窒化物中のNb量が前記全Nb炭窒化物中のNb量の60%以上であり、
前記マルテンサイトの平均粒子間隔が2.5μm以下であり、
圧延方向及び板厚方向に垂直な方向のマルテンサイトの面積率における標準偏差が1.5%以下である金属組織を有することを特徴とする、鋼板。
A=[C]-0.1[Si]+0.3([Mn]-0.5)-0.3[Al]+0.1[Cr]+0.6[Mo]-[Ti]+15[Nb] ・・・式1
ここで、[C]、[Si]、[Mn]、[Al]、[Cr]、[Mo]、[Ti]及び[Nb]は、各元素の含有量[質量%]であり、元素を含有しない場合は0%である。 In mass%,
C: 0.030-0.100%,
Mn: 0.70-3.00%,
Si: 0.005-1.500%,
P: 0.100% or less,
S: 0.0200% or less,
Al: 1.000% or less,
N: 0.0010-0.0150%,
O: 0.0100% or less,
Nb: 0.005-0.200%,
Cr: 0-1.00%,
Mo: 0 to 0.80%,
B: 0 to 0.0100%,
Ti: 0-0.200%,
V: 0 to 0.500%,
Ni: 0 to 1.00%,
Cu: 0 to 1.00%,
W: 0-1.00%,
Ta: 0-0.10%,
Co: 0-3.00%,
Sn: 0-1.00%,
Sb: 0 to 0.200%,
Ca: 0-0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%,
Zr: 0 to 0.0100%,
REM: 0-0.0100%,
Bi: 0-0.0500%,
As: 0 to 0.10%, and the balance: Fe and impurities, and has a chemical composition in which index A represented by the following formula 1 is 0.50% or more,
In area %,
Ferrite: 75 to 95%,
Martensite: 5 to 25%, and the remaining structure: 0 to 10% in total,
the Nb content in all Nb carbonitrides is 0.004% or more, and the Nb content in Nb carbonitrides having a particle size of 20 nm or more is 60% or more of the Nb content in all Nb carbonitrides,
The average grain spacing of the martensite is 2.5 μm or less,
A steel sheet characterized by having a metal structure in which the standard deviation of the area ratio of martensite in a direction perpendicular to the rolling direction and the sheet thickness direction is 1.5% or less.
A=[C]-0.1[Si]+0.3([Mn]-0.5)-0.3[Al]+0.1[Cr]+0.6[Mo]-[Ti]+15[Nb]...Formula 1
Here, [C], [Si], [Mn], [Al], [Cr], [Mo], [Ti], and [Nb] are the contents [mass %] of each element, and are 0% when the element is not contained.
Cr:0.001~1.00%、
Mo:0.001~0.80%、
B :0.0001~0.0100%、
Ti:0.001~0.200%、
V :0.001~0.500%、
Ni:0.001~1.00%、
Cu:0.001~1.00%、
W :0.001~1.00%、
Ta:0.001~0.10%、
Co:0.001~3.00%、
Sn:0.001~1.00%、
Sb:0.001~0.200%、
Ca:0.0001~0.0100%、
Mg:0.0001~0.0100%、
Zr:0.0001~0.0100%、
REM:0.0001~0.0100%、
Bi:0.0001~0.0500%、及び
As:0.001~0.10%
のうち少なくとも1種を含むことを特徴とする、請求項1に記載の鋼板。 The chemical composition is, in mass %,
Cr: 0.001-1.00%,
Mo: 0.001-0.80%,
B: 0.0001 to 0.0100%,
Ti: 0.001 to 0.200%,
V: 0.001-0.500%,
Ni: 0.001 to 1.00%,
Cu: 0.001 to 1.00%,
W: 0.001-1.00%,
Ta: 0.001 to 0.10%,
Co: 0.001-3.00%,
Sn: 0.001 to 1.00%,
Sb: 0.001-0.200%,
Ca: 0.0001-0.0100%,
Mg: 0.0001-0.0100%,
Zr: 0.0001 to 0.0100%,
REM: 0.0001-0.0100%,
Bi: 0.0001 to 0.0500%, and As: 0.001 to 0.10%
The steel sheet according to claim 1, characterized in that it contains at least one of the following:
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