JP7836014B2 - Steel plate and its manufacturing method - Google Patents
Steel plate and its manufacturing methodInfo
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Description
本発明は、鋼板及びその製造方法に関する。This invention relates to steel plates and methods for manufacturing the same.
近年、環境問題への対応のため、CO2ガスの排出低減や燃費向上を目的として自動車部品の軽量化が望まれている。一方で、衝突安全性向上に対する社会的要求もますます高くなっている。軽量化と衝突安全性向上を両立させるためには鋼材の高強度化が有効な手段である。しかしながら、通常は鋼材を高強度化すると加工性が低下するため、強度と加工性を同時に向上させる鋼材が必要とされている。 In recent years, there has been a growing demand for lighter automotive parts to address environmental issues, such as reducing CO2 emissions and improving fuel efficiency. At the same time, there is an increasing social demand for improved collision safety. To achieve both weight reduction and improved collision safety, increasing the strength of steel materials is an effective means. However, increasing the strength of steel materials usually reduces their workability; therefore, there is a need for steel materials that can improve both strength and workability simultaneously.
強度と加工性の向上に関連して、例えば、特許文献1では、所定の化学組成を有し、板厚方向の全域で、面積率で95%超のベイナイト相を有し、かつ表面から板厚方向に板厚の1/4位置までの領域におけるベイナイト相の平均粒径が、圧延方向に平行な板厚断面で5μm以下、圧延方向に直角方向の板厚断面で4μm以下であり、さらに板厚中央位置を中心にして板厚方向の幅が板厚の1/10である領域において、アスペクト比が5以上の圧延方向に伸展した結晶粒が7個以下である組織を有し、引張強さTSが780MPa以上を有することを特徴とする高強度熱延鋼板が記載されている。また、特許文献1では、上記の構成によれば、引張強さTS:780MPa以上を有し、打抜き加工性が格段に向上した、打抜き加工性に優れた高強度熱延鋼板を容易に、しかも安価に製造できると教示されている。In relation to improving strength and workability, for example, Patent Document 1 describes a high-strength hot-rolled steel sheet having a predetermined chemical composition, having a bainite phase with an area ratio of more than 95% throughout the entire thickness direction, and having an average grain size of the bainite phase in the region from the surface to the 1/4 position of the thickness direction, which is 5 μm or less in the thickness cross-section parallel to the rolling direction and 4 μm or less in the thickness cross-section perpendicular to the rolling direction, and further having a structure in which there are 7 or fewer crystal grains that are elongated in the rolling direction with an aspect ratio of 5 or more in the thickness direction, with a tensile strength TS of 780 MPa or more. Patent Document 1 also teaches that, according to the above configuration, a high-strength hot-rolled steel sheet with a tensile strength TS of 780 MPa or more and significantly improved punching workability can be easily and inexpensively manufactured.
特許文献2では、所定の化学組成を有し、表面存在比率においてマルテンサイトおよび/または下部ベイナイトからなるミクロ組織を有し、前記マルテンサイトがフレッシュマルテンサイトおよび/または自己焼戻しマルテンサイトを含み、表面存在割合の合計は、マルテンサイトおよび下部ベイナイトが60から95%の範囲、低炭化物含有ベイナイトが4から35%の範囲、フェライトが0から5%の範囲、およびアイランド形態の残留オーステナイトが5%未満である冷間圧延焼鈍鋼板が記載されている。また、特許文献2では、上記の構成によれば、スキンパス操作前の800から970MPaの範囲の降伏強度と共に、1180から1320MPaの範囲の引張強度、少なくとも5%の破断点伸び、および30%以上の穴広げ率Ac%を達成することができると教示されている。Patent Document 2 describes a cold-rolled and annealed steel sheet having a predetermined chemical composition and a microstructure consisting of martensite and/or lower bainite in surface proportions, wherein the martensite includes fresh martensite and/or self-tempered martensite, and the total surface proportions are in the range of 60 to 95% for martensite and lower bainite, in the range of 4 to 35% for low carbide-containing bainite, in the range of 0 to 5% for ferrite, and less than 5% for island-type retained austenite. Patent Document 2 also teaches that with the above configuration, it is possible to achieve a yield strength in the range of 800 to 970 MPa before skin pass operation, a tensile strength in the range of 1180 to 1320 MPa, an elongation at the break point of at least 5%, and a hole expansion ratio of 30% or more (Ac%).
特許文献3では、所定の化学組成を有し、板厚1/4板厚位置においてマルテンサイト相と下部ベイナイト組織の合計面積率が85%以上であり、結晶方位差15°以上の境界で囲まれた結晶粒の平均粒径が20μm以下であり、そのアスペクト比が0.30以下である結晶粒が面積割合で50%以下であり、板厚中心位置において{100}<011>~{211}<011>方位群のX線ランダム強度比の平均値が6.0以下、かつ、最大値が8.0以下であることを特徴とする熱延鋼板が記載されている。また、特許文献3では、上記の構成によれば、高強度を有しながら穴拡げ性および低温靭性にも優れた高強度熱延鋼板を安定して製造することができると教示されている。Patent Document 3 describes a hot-rolled steel sheet having a predetermined chemical composition, wherein the total area ratio of the martensite phase and the lower bainite structure at the 1/4 thickness position is 85% or more, the average grain size of crystal grains surrounded by boundaries with a crystal orientation difference of 15° or more is 20 μm or less, the area ratio of crystal grains with an aspect ratio of 0.30 or less is 50% or less, and the average value of the X-ray random intensity ratio of the {100}<011> to {211}<011> orientation group at the center position of the thickness is 6.0 or less, and the maximum value is 8.0 or less. Furthermore, Patent Document 3 teaches that, according to the above configuration, a high-strength hot-rolled steel sheet with high strength, as well as excellent hole expandability and low-temperature toughness, can be stably manufactured.
特許文献4では、所定の化学組成を有し、鋼組織は、合計面積率で80~100%のマルテンサイトおよびベイナイトを主相とし、ベイナイト中のマルテンサイトの全面積率が2~20%であり、ベイナイト中のマルテンサイトのうち、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも1つのベイナイトの結晶方位との方位差が15°未満であるマルテンサイトの面積率が、全マルテンサイトに対して50%以上である高強度熱延鋼板が記載されている。また、特許文献4では、上記の構成によれば、自動車用部品の素材として好適な、延性、耐端面割れ性および穴広げ性に優れた高強度熱延鋼板を提供することができると教示されている。Patent Document 4 describes a high-strength hot-rolled steel sheet having a predetermined chemical composition, in which the steel structure is mainly composed of martensite and bainite, with a total area ratio of 80-100%, a total area ratio of martensite in bainite of 2-20%, and among the martensite in bainite, the area ratio of martensite where the crystal orientation difference between the martensite and the crystal orientation of at least one bainite adjacent to the martensite is less than 15° is 50% or more of the total martensite. Furthermore, Patent Document 4 teaches that according to the above configuration, a high-strength hot-rolled steel sheet with excellent ductility, end crack resistance, and hole expansion properties, suitable as a material for automobile parts, can be provided.
特許文献5では、所定の化学組成を有し、鋼組織は、合計面積率で80~100%のマルテンサイトおよびベイナイトを主相とし、ベイナイト中のマルテンサイトの全面積率が2~20%であり、ベイナイト中のマルテンサイトのうち、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも1つのベイナイトの結晶方位との方位差が15°以上であるマルテンサイトの面積率が、全マルテンサイトに対して50%超えであり、隣り合う結晶の方位差が15°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、鋼板表面から深さ5μmまでの領域に存在する該結晶粒の平均アスペクト比が2.0以下である高強度熱延鋼板が記載されている。また、特許文献5では、上記の構成によれば、自動車用部品の素材として好適な、延性および曲げ曲げ戻し性に優れた高強度熱延鋼板を提供することができると教示されている。Patent Document 5 describes a high-strength hot-rolled steel sheet having a predetermined chemical composition, in which the steel structure is mainly composed of martensite and bainite, with a total area ratio of 80-100%, the total area ratio of martensite in bainite being 2-20%, and among the martensite in bainite, the area ratio of martensite where the crystal orientation difference between the martensite and the crystal orientation of at least one bainite adjacent to it is 15° or more exceeds 50% of the total martensite, and when the region surrounded by the boundary where the orientation difference between adjacent crystals is 15° or more is considered a crystal grain, the average aspect ratio of the crystal grains in the region from the surface of the steel sheet to a depth of 5 μm is 2.0 or less. Furthermore, Patent Document 5 teaches that according to the above configuration, a high-strength hot-rolled steel sheet with excellent ductility and bending/recovery properties, suitable as a material for automobile parts, can be provided.
上記のとおり、高強度化とともに鋼材の加工性は低下し、特許文献2~4で記載されるような穴広げ性などの特性が低下することが知られている。穴広げ性が低下すると、例えば、自動車の足回り部品などにおいて所望の形状に加工することができない場合がある。このため、高強度熱延鋼板等の高強度鋼板の開発においては、用途に応じた特性、例えば上記の穴広げ性以外にも均一伸びなどの特性を一定以上確保しつつ高強度化を図ることが重要である。例えば、自動車の足回り部品などのうちロアアームやトレーリングアーム等の複雑な形状を有する部品では、高強度化に伴って加工性が低下することで成形部品にネッキングが生じ、その機能が低下する場合がある。As described above, it is known that as strength increases, the workability of steel materials decreases, and properties such as hole-expandability, as described in Patent Documents 2 to 4, decline. When hole-expandability decreases, it may become impossible to process the material into the desired shape, for example, in automobile suspension parts. Therefore, in the development of high-strength steel sheets such as high-strength hot-rolled steel sheets, it is important to achieve high strength while ensuring a certain level of properties appropriate to the application, such as uniform elongation in addition to the hole-expandability mentioned above. For example, in automobile suspension parts, such as lower arms and trailing arms, which have complex shapes, the decrease in workability due to increased strength may cause necking in the molded parts, resulting in a decrease in their function.
また、耐衝撃特性が求められる部材については、降伏強さを超える衝撃を受けると塑性変形が生じることから、自動車の衝突安全性を確保する観点からは、引張強さだけでなく降伏強さについても向上させることが求められており、それゆえ降伏強さと引張強さの比である降伏比を高めることが求められている。Furthermore, for components requiring impact resistance, plastic deformation occurs when subjected to an impact exceeding the yield strength. Therefore, from the perspective of ensuring the crash safety of automobiles, it is necessary to improve not only the tensile strength but also the yield strength. For this reason, it is necessary to increase the yield ratio, which is the ratio of yield strength to tensile strength.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、新規な構成により、高強度でかつ高い均一伸び、穴広げ性及び降伏比を有するとともに、成形時におけるネッキングの発生を抑制することができる鋼板及びその製造方法を提供することにある。This invention has been made in view of the above circumstances, and its objective is to provide a steel sheet and a method for manufacturing the same that, through a novel structure, has high strength, high uniform elongation, hole-expanding properties and yield ratio, and can suppress the occurrence of necking during forming.
本発明者らは、上記目的を達成するために、鋼板、特には熱延鋼板の金属組織に着目して検討を行った。その結果、本発明者らは、所定の化学組成を有する熱延鋼板の金属組織を、マルテンサイトを主体としつつも所定の範囲内に制御した組織により構成することで高強度化と均一伸びの向上を達成することができること、また、当該金属組織中に特定のグラニュラーベイナイトを所定量含めることで降伏比及び穴広げ性を改善しつつ、成形時におけるネッキングの発生を顕著に抑制することができること、さらにはTiの添加による析出強化を利用することで降伏比をより高めるとともに、金属組織における各相の硬度差を低減し、このような硬度差の低減と上記特定のグラニュラーベイナイトに起因する穴広げ性の改善との組み合わせによって当該穴広げ性をより顕著に向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。To achieve the above objective, the inventors focused on the microstructure of steel sheets, particularly hot-rolled steel sheets, and conducted research. As a result, the inventors discovered that by constructing the microstructure of a hot-rolled steel sheet having a predetermined chemical composition with a structure controlled within a predetermined range, while being mainly composed of martensite, it is possible to achieve high strength and improved uniform elongation. Furthermore, by including a predetermined amount of a specific granular bainite in the microstructure, it is possible to improve the yield ratio and hole-expanding properties while significantly suppressing the occurrence of necking during forming. Moreover, by utilizing precipitation strengthening through the addition of Ti, the yield ratio can be further increased, and the hardness difference between each phase in the microstructure can be reduced. The combination of this reduction in hardness difference and the improvement in hole-expanding properties due to the specific granular bainite can further significantly improve the hole-expanding properties, thus 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)化学組成が、質量%で、
C:0.060~0.200%、
Si:0.30~2.00%、
Mn:1.20~2.70%、
P:0.100%以下、
S:0.0300%以下、
sol.Al:0.001~0.500%、
Nb:0.001~1.000%、
O:0.0100%以下、
N:0.0070%以下、
Ti:0.070~0.200%、
B:0~0.0030%、
Cr:0~0.90%、
Mo:0~0.12%、
Cu:0~0.40%、
Ni:0~0.30%、
V:0~0.300%、
Sn:0~0.040%、
As:0~0.100%、
Zr:0~0.050%、
Ca:0~0.0010%、
Mg:0~0.0010%、
Bi:0~0.010%、
Co:0~0.010%、
W:0~0.100%、
Zn:0~0.010%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物であり、
金属組織が、面積%で、
マルテンサイト:60.0~85.0%、
方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイト:10.0~30.0%、及び
フェライト:20.0%以下を含み、
グラニュラーベイナイト粒の平均間隔が50.0μm以下であることを特徴とする、鋼板。
(2)前記化学組成が、質量%で、
B:0.0001~0.0030%、
Cr:0.001~0.90%、
Mo:0.001~0.12%、
Cu:0.001~0.40%、
Ni:0.001~0.30%、
V:0.001~0.300%、
Sn:0.001~0.040%、
As:0.001~0.100%、
Zr:0.001~0.050%、
Ca:0.0001~0.0010%、
Mg:0.0001~0.0010%、
Bi:0.001~0.010%、
Co:0.001~0.010%、
W:0.001~0.100%、
Zn:0.001~0.010%、及び
REM:0.0001~0.0100%
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)前記金属組織が、さらに、面積%で、ベイナイト、パーライト及び残留オーステナイトのうち少なくとも1種:合計で20.0%以下を含むことを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載の鋼板。
(4)前記グラニュラーベイナイト粒の平均粒径が5.0~30.0μmであることを特徴とする、上記(1)~(3)のいずれか1項に記載の鋼板。
(5)上記(1)~(4)のいずれか1項に記載の鋼板を含むことを特徴とする、部品。
(6)上記(1)又は(2)に記載の化学組成を有するスラブを加熱し、1180~1320℃の温度で6000秒以上保持することを含む加熱工程、
前記スラブを4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仕上げ圧延することを含み、下記(a)~(c)の条件を満足する熱間圧延工程、並びに
(a)後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧延温度が960~1080℃であり、前記各圧延パスにおける圧下率が30~40%であること、
(b)前記後段2段の直前2段の圧延パス後0.20秒以内に圧延材を400℃/秒以上の平均冷却速度で910℃以下まで冷却すること、及び
(c)後段2段の各圧延パスにおける圧下率が20~30%であること
仕上げ圧延された鋼板を水冷し、水冷開始から4.0秒以内に500~650℃の温度域まで冷却し、次いで前記温度域にて2.0~6.0秒の空冷を実施し、空冷後13秒以内に前記鋼板を50℃以下まで水冷することを含む冷却工程
を含む、鋼板の製造方法。
The present invention, which has achieved the above objectives, is as follows.
(1) The chemical composition is, in mass%,
C: 0.060-0.200%,
Si: 0.30-2.00%,
Mn: 1.20-2.70%,
P: 0.100% or less,
S: 0.0300% or less,
Sol. Al: 0.001–0.500%,
Nb: 0.001-1.000%,
O: 0.0100% or less,
N: 0.0070% or less,
Ti: 0.070-0.200%,
B: 0 to 0.0030%,
Cr: 0-0.90%,
Mo: 0 to 0.12%,
Cu: 0 to 0.40%,
Ni: 0 to 0.30%,
V: 0-0.300%,
Sn: 0 to 0.040%,
As: 0 to 0.100%,
Zr: 0 to 0.050%,
Ca: 0-0.0010%,
Mg: 0 to 0.0010%,
Bi: 0 to 0.010%,
Co: 0 to 0.010%,
W: 0-0.100%,
Zn: 0 to 0.010%,
REM: 0-0.0100%, and the remainder: Fe and impurities.
The metallic structure, in area percentage,
Martensite: 60.0–85.0%
The material contains 10.0-30.0% granular bainite and 20.0% or less ferrite, where the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals within grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more is 3.5° or less, and the intra-grain orientation difference is 10° or more.
A steel plate characterized in that the average spacing between granular bainite grains is 50.0 μm or less.
(2) The chemical composition is, in mass%,
B: 0.0001 to 0.0030%,
Cr: 0.001-0.90%,
Mo: 0.001-0.12%,
Cu: 0.001-0.40%,
Ni: 0.001 to 0.30%,
V: 0.001-0.300%,
Sn: 0.001 to 0.040%,
As: 0.001 to 0.100%,
Zr: 0.001 to 0.050%,
Ca: 0.0001 to 0.0010%,
Mg: 0.0001 to 0.0010%,
Bi: 0.001 to 0.010%,
Co: 0.001 to 0.010%,
W: 0.001-0.100%,
Zn: 0.001–0.010%, and REM: 0.0001–0.0100%
The steel plate according to (1) above, characterized in that it includes at least one of the following.
(3) The steel sheet according to (1) or (2) above, characterized in that the metallic structure further contains, by area percent, at least one of bainite, pearlite, and retained austenite: in total of 20.0% or less.
(4) The steel sheet according to any one of (1) to (3) above, characterized in that the average particle size of the granular bainite grains is 5.0 to 30.0 μm.
(5) A component characterized by including the steel plate described in any one of the above items (1) to (4).
(6) A heating step comprising heating a slab having the chemical composition described in (1) or (2) above and holding it at a temperature of 1180 to 1320°C for 6000 seconds or more.
A hot rolling process that includes finish rolling the slab using a tandem rolling mill consisting of four or more rolling stands, and that satisfies the following conditions (a) to (c): (a) the rolling temperature in each rolling pass of the two stages immediately preceding the last two stages is 960 to 1080°C, and the reduction ratio in each rolling pass is 30 to 40%.
A method for manufacturing a steel sheet, comprising a cooling step including: (b) cooling the rolled material to 910°C or below at an average cooling rate of 400°C/second or more within 0.20 seconds after the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages, and (c) having a reduction ratio of 20 to 30% in each rolling pass of the two subsequent stages.
本発明によれば、高強度でかつ高い均一伸び、穴広げ性及び降伏比を有するとともに、成形時におけるネッキングの発生を抑制することができる鋼板、特に熱延鋼板及びその製造方法を提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a steel sheet, particularly a hot-rolled steel sheet, and a method for manufacturing the same, which has high strength, high uniform elongation, hole-expanding properties, and a yield ratio, and which can suppress the occurrence of necking during forming.
<鋼板>
本発明の実施形態に係る鋼板、特に熱延鋼板は、化学組成が、質量%で、
C:0.060~0.200%、
Si:0.30~2.00%、
Mn:1.20~2.70%、
P:0.100%以下、
S:0.0300%以下、
sol.Al:0.001~0.500%、
Nb:0.001~1.000%、
O:0.0100%以下、
N:0.0070%以下、
Ti:0.070~0.200%、
B:0~0.0030%、
Cr:0~0.90%、
Mo:0~0.12%、
Cu:0~0.40%、
Ni:0~0.30%、
V:0~0.300%、
Sn:0~0.040%、
As:0~0.100%、
Zr:0~0.050%、
Ca:0~0.0010%、
Mg:0~0.0010%、
Bi:0~0.010%、
Co:0~0.010%、
W:0~0.100%、
Zn:0~0.010%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物であり、
金属組織が、面積%で、
マルテンサイト:60.0~85.0%、
方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイト:10.0~30.0%、及び
フェライト:20.0%以下を含み、
グラニュラーベイナイト粒の平均間隔が50.0μm以下であることを特徴としている。
<Steel plate>
The steel sheet according to the embodiment of the present invention, particularly the hot-rolled steel sheet, has a chemical composition in mass%.
C: 0.060-0.200%,
Si: 0.30-2.00%,
Mn: 1.20-2.70%,
P: 0.100% or less,
S: 0.0300% or less,
Sol. Al: 0.001–0.500%,
Nb: 0.001-1.000%,
O: 0.0100% or less,
N: 0.0070% or less,
Ti: 0.070-0.200%,
B: 0 to 0.0030%,
Cr: 0-0.90%,
Mo: 0 to 0.12%,
Cu: 0 to 0.40%,
Ni: 0 to 0.30%,
V: 0-0.300%,
Sn: 0 to 0.040%,
As: 0 to 0.100%,
Zr: 0 to 0.050%,
Ca: 0-0.0010%,
Mg: 0 to 0.0010%,
Bi: 0 to 0.010%,
Co: 0 to 0.010%,
W: 0-0.100%,
Zn: 0 to 0.010%,
REM: 0-0.0100%, and the remainder: Fe and impurities.
The metallic structure, in area percentage,
Martensite: 60.0–85.0%
It contains 10.0-30.0% granular bainite and 20.0% or less ferrite, where the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals within a grain surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more is 3.5° or less, and the intra-grain orientation difference is 10° or more.
It is characterized by an average spacing of granular bainite grains of 50.0 μm or less.
先に述べたとおり、鋼材の高強度化とともに穴広げ性などの特性が低下することが知られている。例えば、自動車の足回り部品のうちロアアームやトレーリングアーム等の複雑な形状を有する部品を製造するためには、高強度、例えば軽量化を可能とする引張強さが1180MPa以上の高強度を確保しつつ、優れた穴広げ性を有する鋼板が求められる。高強度化の観点から、鋼板の金属組織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好ましい。しかしながら、マルテンサイト鋼は強度には優れるものの、過度に含むことで均一伸び等の特性が低下するため、一般に加工性が低いという問題がある。また、ロアアームやトレーリングアーム等の複雑な形状を有する部品では、高強度化に伴って加工性が低下することで成形部品にネッキングが生じ、その機能が低下する場合がある。したがって、穴広げ性や均一伸びなどの特性を改善するとともに、複雑な形状を有する部品の成形においてもネッキングの発生を抑制することができ、さらには自動車の衝突安全性等の観点から高い降伏比を有する高強度鋼板が求められている。As mentioned earlier, it is known that properties such as hole-expandability decrease as the strength of steel increases. For example, in order to manufacture parts with complex shapes such as lower arms and trailing arms in the suspension of automobiles, a steel sheet is required that has high strength, such as a tensile strength of 1180 MPa or more that enables weight reduction, while also having excellent hole-expandability. From the viewpoint of increasing strength, it is preferable that the metal structure of the steel sheet be composed mainly of martensite. However, although martensitic steel has excellent strength, excessive inclusion of martensite reduces properties such as uniform elongation, so it generally has the problem of poor workability. In addition, in parts with complex shapes such as lower arms and trailing arms, the decrease in workability due to increased strength may cause necking in the formed parts, which may reduce their function. Therefore, there is a need for a high-strength steel sheet that can improve properties such as hole-expandability and uniform elongation, suppress the occurrence of necking even when forming parts with complex shapes, and have a high yield ratio from the viewpoint of automobile crash safety, etc.
そこで、本発明者らは、鋼板、特に熱延鋼板の化学組成を適切なものとすることに加えて、特に当該熱延鋼板の金属組織に着目して検討を行った。まず、本発明者らは、所定の化学組成を有する熱延鋼板の金属組織を、硬質のマルテンサイトを主体とする組織、より具体的には面積%で、マルテンサイト:60.0~85.0%を含む組織によって構成することで、高強度、例えば引張強さが1180MPa以上の高強度を達成しつつ、得られる熱延鋼板の均一伸びを顕著に改善することができることを見出した。Therefore, the inventors investigated not only the appropriate chemical composition of steel sheets, particularly hot-rolled steel sheets, but also the metallic structure of the hot-rolled steel sheets. First, the inventors found that by constructing the metallic structure of a hot-rolled steel sheet having a predetermined chemical composition with a structure mainly composed of hard martensite, more specifically, a structure containing 60.0 to 85.0% martensite by area percentage, it is possible to achieve high strength, such as a tensile strength of 1180 MPa or more, while significantly improving the uniform elongation of the resulting hot-rolled steel sheet.
次に、本発明者らは、当該金属組織中に特定のグラニュラーベイナイトを所定量含めること、より具体的には方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上であり、隣接する粒の平均間隔が50.0μm以下であるグラニュラーベイナイトを面積%で10.0~30.0%含めることで、降伏比及び穴広げ性を改善しつつ、成形時におけるネッキングの発生を顕著に抑制することができることを見出した。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、グラニュラーベイナイトの特徴的な方位変化が特にネッキングの発生を抑制することに寄与しているものと考えられる。より詳しく説明すると、とりわけ、「方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上である」との特徴は、グラニュラーベイナイトの結晶粒内における方位変化が比較的なだらかで連続的であるにもかかわらず、結晶粒内全体での方位差が比較的大きいことを意味している。例えば、ベイナイトは結晶粒内に多くの様々な界面を有しており、これに起因して不連続で急峻な方位変化を示す特徴がある。一方で、フェライトは、結晶粒内の方位変化が比較的小さく、それゆえ連続的ではあるものの、結晶粒内全体での方位差も比較的小さいという特徴がある。したがって、グラニュラーベイナイトは、方位変化に関してベイナイトとフェライトの間の特徴を有しているとみなすことができる。ベイナイト組織では不連続な方位変化に起因してネッキングが生じやすくなるものの、グラニュラーベイナイトは結晶粒内全体では比較的大きな方位差を示すにもかかわらず、ベイナイトや同様に結晶粒内に多くの界面を有するマルテンサイトとは異なり、上記のように連続的な方位変化を示す。このため、グラニュラーベイナイトのこのような特徴的な方位変化に起因して、成形時におけるネッキングの発生を顕著に抑制することが可能になるものと考えられる。加えて、本発明者らは、グラニュラーベイナイトを面積%で10.0%以上含めることで、穴広げ性についても向上させることができることを見出した。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、マルテンサイト又はベイナイトとフェライトとの中間的な性質を有するグラニュラーベイナイトが鋼中に所定量存在することで、穴広げ加工時の異相界面からのボイドの発生が抑制され、それによって穴広げ性が向上するものと考えられる。Next, the inventors found that by including a predetermined amount of specific granular bainite in the metal structure, more specifically, by including 10.0 to 30.0% by area of granular bainite in grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more, where the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals is 3.5° or less, the intra-grain orientation difference is 10° or more, and the average distance between adjacent grains is 50.0 μm or less, the yield ratio and hole-expanding properties can be improved while significantly suppressing the occurrence of necking during molding. Although not intended to be bound by any particular theory, it is thought that the characteristic orientation changes of granular bainite contribute in particular to suppressing the occurrence of necking. More specifically, the characteristic that "within grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more, the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals is 3.5° or less, and the intra-grain orientation difference is 10° or more" means that although the orientation change within the crystal grain of granular bainite is relatively gradual and continuous, the overall orientation difference within the crystal grain is relatively large. For example, bainite has many different interfaces within its crystal grains, which results in discontinuous and abrupt orientation changes. On the other hand, ferrite has relatively small orientation changes within its crystal grains, and therefore is continuous, but the overall orientation difference within the crystal grain is also relatively small. Therefore, granular bainite can be considered to have characteristics between bainite and ferrite in terms of orientation change. While bainite structures are prone to necking due to discontinuous orientation changes, granular bainite, despite exhibiting relatively large orientation differences throughout the grain, shows continuous orientation changes as described above, unlike bainite and martensite, which similarly has many interfaces within its grains. Therefore, it is believed that this characteristic orientation change in granular bainite significantly suppresses the occurrence of necking during forming. In addition, the inventors have found that including granular bainite at an area percentage of 10.0% or more can also improve hole-expanding properties. Although not intended to be bound by any particular theory, it is believed that the presence of a predetermined amount of granular bainite, which has properties intermediate between martensite or bainite and ferrite, in the steel suppresses the generation of voids from different phase interfaces during hole-expanding, thereby improving hole-expanding properties.
しかしながら、グラニュラーベイナイトは、上記のとおりフェライトにも近い特徴を有する。このため、マルテンサイトを主体とする金属組織においてグラニュラーベイナイトの量が多くなりすぎると、マルテンサイトとフェライトから構成されるいわゆるDP鋼(複合組織鋼)に近い金属組織になると考えられ、それゆえ降伏比の低下を招くこととなる。グラニュラーベイナイトの量が適切な場合であっても、フェライトの量が過度に多くなったり、マルテンサイトの量が少なくなることでグラニュラーベイナイトとフェライトの合計量が比較的多くなったりすると、同様にDP鋼に近い金属組織になるため、降伏比の低下を招くこととなる。したがって、ネッキングの発生を十分に抑制しつつ、高い降伏比を維持するという観点からは、グラニュラーベイナイトを適切な量において金属組織中に存在させ、一方でマルテンサイトの面積率を60.0%以上に維持してグラニュラーベイナイトとフェライトの合計量を適切な範囲内に制御する必要がある。加えて、本発明者らは、さらに検討を行い、理由は必ずしも明らかでないものの、グラニュラーベイナイト粒を適切な間隔で配置すること、より具体的にはグラニュラーベイナイト粒の平均間隔を50.0μm以下に制御することで、鋼板の穴広げ性を改善することができること、さらにこのようなグラニュラーベイナイト粒の平均間隔の制御が成形時におけるネッキングの発生を抑制する上でも重要であることを見出した。これらの知見から、本発明の実施形態に係る鋼板によれば、方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイトを金属組織中に面積%で10.0~30.0%含めるとともに、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔を50.0μm以下に制御することで、降伏比及び穴広げ性を改善しつつ、成形時におけるネッキングの発生を顕著に抑制することが可能となる。However, as mentioned above, granular bainite also possesses characteristics similar to ferrite. Therefore, if the amount of granular bainite becomes too high in a martensite-dominant microstructure, it is thought that the microstructure will resemble that of so-called DP steel (composite structure steel), which is composed of martensite and ferrite, thus leading to a decrease in the yield ratio. Even when the amount of granular bainite is appropriate, if the amount of ferrite becomes excessively high, or if the amount of martensite decreases, resulting in a relatively high total amount of granular bainite and ferrite, the microstructure will similarly resemble that of DP steel, leading to a decrease in the yield ratio. Therefore, from the perspective of sufficiently suppressing necking while maintaining a high yield ratio, it is necessary to include an appropriate amount of granular bainite in the microstructure, while maintaining a martensite area ratio of 60.0% or higher to control the total amount of granular bainite and ferrite within an appropriate range. In addition, the inventors conducted further investigations and found that, although the reason is not entirely clear, the hole-expanding properties of the steel sheet can be improved by arranging granular bainite grains at appropriate intervals, more specifically by controlling the average spacing of granular bainite grains to 50.0 μm or less. Furthermore, they found that controlling the average spacing of granular bainite grains in this way is also important in suppressing the occurrence of necking during forming. Based on these findings, according to the steel sheet embodiment of the present invention, by including 10.0 to 30.0% in area percent of granular bainite in the metal structure, in which the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals is 3.5° or less within grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more, and the intra-grain orientation difference is 10° or more, and by controlling the average spacing of granular bainite grains to 50.0 μm or less, it is possible to significantly suppress the occurrence of necking during forming while improving the yield ratio and hole-expanding properties.
加えて、本発明者らは、Tiの添加による析出強化を利用することで降伏比をさらに高めることができるとともに、上記特定のグラニュラーベイナイトに起因する穴広げ性の改善との組み合わせによって当該穴広げ性をより顕著に向上させることができることを見出した。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、このような析出強化による穴広げ性の向上は、金属組織における各相の硬度差の低減に起因しているものと考えられる。より詳しく説明すると、本発明の実施形態に係る鋼板では、上記のとおり金属組織がマルテンサイトを主体とする組織で構成されるものの、マルテンサイトよりも軟質な他の組織も含み、例えば軟質組織であるフェライトを面積%で最大20.0%まで含み得る。この場合には、金属組織における各相の硬度差が高くなり、穴広げ性が低下することになる。しかしながら、本発明の実施形態に係る鋼板では、鋼中のTi含有量を0.070質量%以上に制御することで、Ti析出物によってフェライト等の軟質組織を析出強化し、それによって金属組織における各相の硬度差を低減し、このような硬度差の低減と上記特定のグラニュラーベイナイトに起因する穴広げ性の改善との組み合わせによって当該穴広げ性をより顕著に向上させることができるものと考えられる。In addition, the inventors have found that the yield ratio can be further increased by utilizing precipitation strengthening through the addition of Ti, and that this hole-expanding property can be more significantly improved by combining it with the improvement in hole-expanding property caused by the specific granular bainite mentioned above. Although we do not intend to be bound by any particular theory, it is thought that this improvement in hole-expanding property due to precipitation strengthening is due to a reduction in the hardness difference between each phase in the metal structure. To explain in more detail, in the steel sheet according to the embodiment of the present invention, although the metal structure is composed mainly of martensite as described above, it also includes other structures that are softer than martensite, for example, it may contain up to 20.0% of ferrite, which is a soft structure, by area percent. In this case, the hardness difference between each phase in the metal structure becomes high, and the hole-expanding property decreases. However, in the steel sheet according to the embodiment of the present invention, by controlling the Ti content in the steel to 0.070 mass% or more, the Ti precipitates strengthen the soft structure such as ferrite, thereby reducing the hardness difference between each phase in the metallic structure. It is believed that the combination of this reduction in hardness difference and the improvement in hole-expanding properties caused by the specific granular bainite described above can make the hole-expanding properties even more significantly improved.
一般に、自動車用鋼板はプレス成形によって目的の部品形状へと加工されることが多い。通常、プレス成形は複数の工程に分けて行われるため、例えば一次変形を受けて鋼板内部にひずみが蓄積された状態で別の変形を受けるような箇所が比較的多く存在する。しかしながら、鋼板はひずみが導入されると加工硬化して高強度化するため、後の工程での加工性は一般に低下してしまい、成形部においてネッキングが生じてしまう場合がある。今回、本発明者らによる検討において、成形時の成形部におけるこのようなネッキングの発生を抑制するためには、予ひずみ後の曲げ性を改善することが有効であり、より具体的には、鋼板の試験片をある方向に単軸引張で10%の予ひずみを加えた後、その方向と交差する方向に90°曲げ試験を行うことでネッキングの発生を再現できることがわかった。特に鋼板のC方向(圧延方向に直角な方向)では延性に乏しく、これに関連してC方向に引張試験を行い、次いでL方向(圧延方向)に曲げ試験を行った結果、曲げ試験片においてネッキングが生じない場合に、実際の部品の成形においてもネッキングの改善が可能であることが見出された。本発明の実施形態に係る鋼板によれば、上記特定のグラニュラーベイナイトを金属組織中に面積%で10.0~30.0%含めることで、このような予ひずみ後の曲げ試験においてもネッキングの発生を確実に抑制することができる。このような予ひずみ後の曲げ試験により実際の部品の成形におけるネッキングの発生を再現することができるという事実、さらには上記の特徴的な方位変化を示すグラニュラーベイナイトを面積%で10.0%以上含むことで予ひずみ後の曲げ試験におけるネッキングの発生を顕著に抑制することができるという事実は従来知られておらず、今回、本発明者らによって初めて明らかにされたことである。したがって、本発明の実施形態によれば、例えば、引張強さが1180MPa以上の高強度であるにもかかわらず、高い均一伸び、穴広げ性及び降伏比を有するとともに、実際の部品の成形においてもネッキングの発生を確実に抑制することができ、よって本発明の実施形態に係る鋼板は自動車分野の使用において特に有用である。Generally, automotive steel sheets are often processed into the desired part shape by press forming. Typically, press forming is carried out in multiple steps, resulting in a relatively large number of areas where, for example, strain accumulates within the steel sheet after primary deformation, and then undergoes further deformation. However, since steel sheets work harden and become stronger when strain is introduced, the processability in subsequent processes generally decreases, and necking can occur in the formed area. In this study, the inventors found that improving the bendability after pre-strain is effective in suppressing such necking in the formed area during forming. More specifically, they found that necking can be reproduced by applying a 10% pre-strain to a steel sheet test piece in a certain direction using uniaxial tension, and then performing a 90° bending test in a direction intersecting that direction. In particular, the steel sheet exhibits poor ductility in the C direction (direction perpendicular to the rolling direction). In connection with this, a tensile test was performed in the C direction, followed by a bending test in the L direction (rolling direction). The results showed that if necking did not occur in the bending test specimen, it was possible to improve necking in the actual forming of the parts. According to the steel sheet according to the embodiment of the present invention, by including the above-mentioned specific granular bainite in the metal structure at an area percentage of 10.0 to 30.0%, the occurrence of necking can be reliably suppressed even in such bending tests after pre-straining. The fact that such bending tests after pre-straining can reproduce the occurrence of necking in the actual forming of parts, and furthermore, that including granular bainite exhibiting the above-mentioned characteristic orientation change at an area percentage of 10.0% or more can significantly suppress the occurrence of necking in bending tests after pre-straining, was previously unknown and has now been revealed for the first time by the present inventors. Therefore, according to the embodiments of the present invention, for example, despite having high strength with a tensile strength of 1180 MPa or more, it has high uniform elongation, hole-expanding properties and yield ratio, and can reliably suppress the occurrence of necking even in the forming of actual parts. Thus, the steel sheet according to the embodiments of the present invention is particularly useful for use in the automotive field.
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及び上限値として含む意味で使用される。The steel sheet according to the embodiment of the present invention will be described in more detail below. In the following description, "%", which is the unit for the content of each element, means "mass%" unless otherwise specified. Also, in this specification, "~" which indicates a numerical range, is used to mean that the numbers written before and after it are included as the lower limit and upper limit, respectively, unless otherwise specified.
[C:0.060~0.200%]
Cは、鋼板の強度を高めるのに有効な元素である。また、Cは、鋼中でNbと炭化物及び/又は炭窒化物を形成し、形成した析出物のピン止め効果による組織の微細化にも寄与する。これらの効果を十分に得るために、C含有量は0.060%以上とする。C含有量は0.070%以上、0.080%以上、0.100%以上又は0.120%以上であってもよい。一方で、Cを過度に含有すると、穴広げ性が低下する場合がある。したがって、C含有量は0.200%以下とする。C含有量は0.180%以下、0.160%以下、0.150%以下又は0.140%以下であってもよい。
[C:0.060-0.200%]
Carbon (C) is an effective element for increasing the strength of steel plates. Furthermore, C forms carbides and/or carbonitrides with Nb in the steel, contributing to microstructural refinement through the pinning effect of the formed precipitates. To fully obtain these effects, the C content should be 0.060% or higher. The C content may also be 0.070% or higher, 0.080% or higher, 0.100% or higher, or 0.120% or higher. On the other hand, excessive C content may reduce hole-expanding properties. Therefore, the C content should be 0.200% or lower. The C content may also be 0.180% or lower, 0.160% or lower, 0.150% or lower, or 0.140% or lower.
[Si:0.30~2.00%]
Siは、鉄炭化物の生成を抑制し、強度と成形性の向上に寄与する元素である。このような効果を十分に得るために、Si含有量は0.30%以上とする。Si含有量は0.40%以上、0.50%以上、0.60%以上、0.70%以上、0.85%以上、1.00%以上又は1.20%以上であってもよい。一方で、Siを過度に含有すると、フェライト分率が高くなり、穴広げ性が低下する場合がある。また、フェライト分率が高くなることで、グラニュラーベイナイトとフェライトの合計量が多くなり、DP鋼に近い金属組織になるため、降伏比が低下する場合がある。したがって、Si含有量は2.00%以下とする。Si含有量は1.80%以下、1.60%以下、1.50%以下又は1.40%以下であってもよい。
[Si:0.30-2.00%]
Si is an element that suppresses the formation of iron carbides and contributes to improved strength and formability. To fully obtain these effects, the Si content should be 0.30% or more. The Si content may be 0.40% or more, 0.50% or more, 0.60% or more, 0.70% or more, 0.85% or more, 1.00% or more, or 1.20% or more. On the other hand, if the Si content is excessive, the ferrite fraction will increase, which may reduce hole-expanding properties. Also, a high ferrite fraction increases the total amount of granular bainite and ferrite, resulting in a metal structure similar to DP steel, which may reduce the yield ratio. Therefore, the Si content should be 2.00% or less. The Si content may be 1.80% or less, 1.60% or less, 1.50% or less, or 1.40% or less.
[Mn:1.20~2.70%]
Mnは、焼入れ性及び固溶強化元素として強度上昇に有効な元素である。これらの効果を十分に得るために、Mn含有量は1.20%以上とする。Mn含有量は1.30%以上、1.50%以上、1.60%以上、1.80%以上又は2.00%以上であってもよい。一方で、Mnを過度に含有すると、グラニュラーベイナイト分率が低下し、穴広げ性が低下するとともに成形時におけるネッキングの発生を十分に抑制できない場合がある。したがって、Mn含有量は2.70%以下とする。Mn含有量は2.60%以下、2.50%以下、2.40%以下、2.30%以下又は2.20%以下であってもよい。
[Mn: 1.20-2.70%]
Mn is an effective element for increasing strength as a hardenability and solid solution strengthening element. To fully obtain these effects, the Mn content should be 1.20% or more. The Mn content may be 1.30% or more, 1.50% or more, 1.60% or more, 1.80% or more, or 2.00% or more. On the other hand, if the Mn content is excessive, the granular bainite fraction decreases, the hole-expanding properties decrease, and the occurrence of necking during molding may not be sufficiently suppressed. Therefore, the Mn content should be 2.70% or less. The Mn content may be 2.60% or less, 2.50% or less, 2.40% or less, 2.30% or less, or 2.20% or less.
[P:0.100%以下]
Pは、過度に含有すると粒界偏析等により加工性が低下する場合がある。したがって、P含有量は0.100%以下とする。P含有量は0.050%以下、0.030%以下、0.020%以下又は0.015%以下であってもよい。P含有量の下限は特に限定されず0%であってもよいが、過度な低減はコストの上昇を招く。したがって、P含有量は0.0001%以上、0.001%以上又は0.005%以上であってもよい。
[P: 0.100% or less]
If phosphorus (P) is present in excessive amounts, processability may decrease due to grain boundary segregation, etc. Therefore, the P content should be 0.100% or less. The P content may also be 0.050% or less, 0.030% or less, 0.020% or less, or 0.015% or less. The lower limit of the P content is not particularly limited and may be 0%, but excessive reduction will lead to increased costs. Therefore, the P content may be 0.0001% or more, 0.001% or more, or 0.005% or more.
[S:0.0300%以下]
Sは、過度に含有するとMnS等の硫化物が多く生成して加工性を低下させる場合がある。したがって、S含有量は0.0300%以下とする。S含有量は0.0200%以下、0.0100%以下又は0.0050%以下であってもよい。S含有量の下限は特に限定されず0%であってもよいが、過度な低減はコストの上昇を招く。したがって、S含有量は0.0001%以上、0.0010%以上又は0.0030%以上であってもよい。
[S: 0.0300% or less]
Excessive sulfur content can lead to the formation of many sulfides such as MnS, which can reduce processability. Therefore, the sulfur content should be 0.0300% or less. The sulfur content may also be 0.0200% or less, 0.0100% or less, or 0.0050% or less. The lower limit of the sulfur content is not particularly limited and may be 0%, but excessive reduction will lead to increased costs. Therefore, the sulfur content may be 0.0001% or more, 0.0010% or more, or 0.0030% or more.
[sol.Al:0.001~0.500%]
sol.Alは、溶鋼の脱酸剤として作用する元素である。また、sol.Alは、グラニュラーベイナイト分率を高めるのに有効な元素でもある。これらの効果を得るために、sol.Al含有量は0.001%以上とする。sol.Al含有量は0.010%以上、0.020%以上、0.030%以上、0.050%以上又は0.100%以上であってもよい。一方で、sol.Alを過度に含有すると、フェライト分率が高くなり、穴広げ性が低下する場合がある。また、フェライト分率が高くなることで、グラニュラーベイナイトとフェライトの合計量が多くなり、DP鋼に近い金属組織になるため、降伏比が低下する場合がある。したがって、sol.Al含有量は0.500%以下とする。sol.Al含有量は0.400%以下、0.300%以下又は0.200%以下であってもよい。sol.Alとは酸可溶性Alを意味し、固溶状態で鋼中に存在する固溶Alのことを示す。
[sol. Al: 0.001–0.500%]
Sol. Al is an element that acts as a deoxidizing agent for molten steel. Sol. Al is also an effective element for increasing the granular bainite fraction. To obtain these effects, the sol. Al content should be 0.001% or higher. The sol. Al content may be 0.010% or higher, 0.020% or higher, 0.030% or higher, 0.050% or higher, or 0.100% or higher. On the other hand, excessive sol. Al content can increase the ferrite fraction, potentially reducing hole-expanding properties. Furthermore, a higher ferrite fraction increases the total amount of granular bainite and ferrite, resulting in a metal structure similar to DP steel, which can decrease the yield ratio. Therefore, the sol. Al content should be 0.500% or lower. The sol. Al content may be 0.400% or lower, 0.300% or lower, or 0.200% or lower. Al refers to acid-soluble Al, specifically solid-solution Al present in steel.
[Nb:0.001~1.000%]
Nbは、鋼中に炭化物、窒化物及び/又は炭窒化物を形成してピン止め効果により旧オーステナイト粒の微細化、ひいては鋼板の高強度化に寄与する元素である。また、Nbは、グラニュラーベイナイトの分率を高め、その形態を制御するのに有効な元素でもある。これらの効果を十分に得るために、Nb含有量は0.001%以上とする。Nb含有量は0.005%以上、0.010%以上、0.050%以上、0.100%以上、0.200%以上又は0.300%以上であってもよい。一方で、Nbを過度に含有すると、鋼中に粗大な炭化物等が生成して鋼板の加工性が低下する場合がある。したがって、Nb含有量は1.000%以下とする。Nb含有量は0.800%以下、0.600%以下、0.500%以下又は0.400%以下であってもよい。
[Nb: 0.001 to 1.000%]
Nb is an element that contributes to the refinement of prior austenite grains and, consequently, to the increased strength of steel sheets by forming carbides, nitrides, and/or carbonitrides in steel through a pinning effect. Nb is also an effective element for increasing the fraction of granular bainite and controlling its morphology. To fully obtain these effects, the Nb content should be 0.001% or higher. The Nb content may be 0.005% or higher, 0.010% or higher, 0.050% or higher, 0.100% or higher, 0.200% or higher, or 0.300% or higher. On the other hand, excessive Nb content can lead to the formation of coarse carbides in the steel, reducing the workability of the steel sheet. Therefore, the Nb content should be 1.000% or lower. The Nb content may be 0.800% or lower, 0.600% or lower, 0.500% or lower, or 0.400% or lower.
[O:0.0100%以下]
Oは、製造工程で混入する元素である。Oを過度に含有すると、粗大な介在物が形成して鋼板の加工性を低下させる場合がある。したがって、O含有量は0.0100%以下とする。O含有量は0.0080%以下、0.0060%以下又は0.0040%以下であってもよい。O含有量の下限は特に限定されず0%であってもよいが、0.0001%未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、O含有量は0.0001%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 is introduced during the manufacturing process. Excessive oxygen content can lead to the formation of coarse inclusions, which can reduce the workability of the steel sheet. Therefore, the oxygen content should be 0.0100% or less. The oxygen content may also be 0.0080% or less, 0.0060% or less, or 0.0040% or less. The lower limit of the oxygen content is not particularly limited and may be 0%, but reducing it to less than 0.0001% requires more time for refining, leading to a decrease in productivity. Therefore, the oxygen content may be 0.0001% or more, or 0.0005% or more.
[N:0.0070%以下]
Nは、過度に含有すると粗大な窒化物を形成し、熱間圧延中にスラブ割れが生じる場合がある。したがって、N含有量は0.0070%以下とする。N含有量は0.0050%以下、0.0040%以下又は0.0030%以下であってもよい。N含有量の下限は特に限定されず0%であってもよいが、過度な低減はコストの上昇を招く。したがって、N含有量は0.0001%以上又は0.0005%以上であってもよい。
[N: 0.0070% or less]
If nitrogen is present in excessive amounts, it can form coarse nitrides, which may cause slab cracking during hot rolling. Therefore, the nitrogen content should be 0.0070% or less. The nitrogen content may also be 0.0050% or less, 0.0040% or less, or 0.0030% or less. The lower limit of the nitrogen content is not particularly limited and may be 0%, but excessive reduction will lead to increased costs. Therefore, the nitrogen content may be 0.0001% or more, or 0.0005% or more.
[Ti:0.070~0.200%]
Tiは、TiC等のTi炭化物として鋼中に析出し、析出強化によりフェライト等の軟質組織を強化し、強度及び降伏比の向上に寄与する元素である。さらに、Tiは、析出強化に起因して金属組織における各相の硬度差を低減させることができるので、穴広げ性を向上させる上でも有効である。これらの効果を十分に得るために、Ti含有量は0.070%以上とする。Ti含有量は0.080%以上、0.090%以上、0.100%以上又は0.120%以上であってもよい。一方で、Tiを過度に含有すると、鋼中に粗大な炭化物等が生成し、熱間圧延中にスラブ割れが生じたり、鋼板の加工性が低下したりする場合がある。したがって、Ti含有量は0.200%以下とする。Ti含有量は0.180%以下、0.170%以下、0.160%以下又は0.150%以下であってもよい。
[Ti: 0.070-0.200%]
Ti precipitates in steel as Ti carbides such as TiC, and through precipitation strengthening, it strengthens soft structures such as ferrite, contributing to improvements in strength and yield ratio. Furthermore, because Ti reduces the hardness difference between phases in the metal structure due to precipitation strengthening, it is also effective in improving hole expansion properties. To fully obtain these effects, the Ti content should be 0.070% or higher. The Ti content may be 0.080% or higher, 0.090% or higher, 0.100% or higher, or 0.120% or higher. On the other hand, if Ti is included in excess, coarse carbides may be formed in the steel, which may cause slab cracking during hot rolling or reduce the workability of the steel sheet. Therefore, the Ti content should be 0.200% or lower. The Ti content may be 0.180% or lower, 0.170% or lower, 0.160% or lower, or 0.150% or lower.
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、残部のFeの一部に代えて以下の元素のうち少なくとも1種を含有してもよい。The basic chemical composition of the steel sheet according to the embodiment of the present invention is as described above. Furthermore, the steel sheet may optionally contain at least one of the following elements in place of a portion of the remaining Fe.
[B:0~0.0030%]
Bは、鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。B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、B含有量は0.0001%以上であることが好ましい。B含有量は0.0002%以上、0.0003%以上又は0.0005%以上であってもよい。一方で、B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、B含有量は0.0030%以下であることが好ましい。B含有量は0.0025%以下、0.0020%以下、0.0015%以下又は0.0010%以下であってもよい。
[B: 0 to 0.0030%]
B is an element that enhances the hardenability of steel and contributes to improving its strength. The B content may be 0%, but to obtain such effects, it is preferable that the B content be 0.0001% or more. The B content may also be 0.0002% or more, 0.0003% or more, or 0.0005% or more. On the other hand, if the B content is excessive, the effect will saturate, which may lead to an increase in manufacturing costs. Therefore, it is preferable that the B content be 0.0030% or less. The B content may also be 0.0025% or less, 0.0020% or less, 0.0015% or less, or 0.0010% or less.
[Cr:0~0.90%]
Crは、鋼の焼入れ性を高め、強度及び/又は耐食性の向上に寄与する元素である。Cr含有量は0%であってもよいが、これらの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く、0.01%以上、0.05%以上又は0.10%以上であってもよい。一方で、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0.90%以下であることが好ましく、0.70%以下、0.50%以下、0.40%以下又は0.30%以下であってもよい。
[Cr: 0-0.90%]
Cr is an element that enhances the hardenability of steel and contributes to improving its strength and/or corrosion resistance. The Cr content may be 0%, but to obtain these effects, the Cr content is preferably 0.001% or more, and may be 0.01% or more, 0.05% or more, or 0.10% or more. On the other hand, if the Cr content is excessive, the effect will saturate, and there is a risk of increased manufacturing costs. Therefore, the Cr content is preferably 0.90% or less, and may be 0.70% or less, 0.50% or less, 0.40% or less, or 0.30% or less.
[Mo:0~0.12%]
Moは、鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。Mo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、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%以上又は0.03%以上であってもよい。一方で、Moを過度に含有すると、熱間加工時の変形抵抗が増大し、設備負荷が大きくなる場合がある。したがって、Mo含有量は0.12%以下であることが好ましい。Mo含有量は0.10%以下、0.08%以下、0.06%以下又は0.05%以下であってもよい。
[Mo: 0 to 0.12%]
Mo is an element that enhances the hardenability of steel and contributes to improving its strength. The Mo content may be 0%, but to obtain such effects, it is preferable that the Mo content be 0.001% or more. The Mo content may be 0.01% or more, 0.02% or more, or 0.03% or more. On the other hand, if the Mo content is excessive, the deformation resistance during hot working may increase, and the load on the equipment may increase. Therefore, it is preferable that the Mo content be 0.12% or less. The Mo content may be 0.10% or less, 0.08% or less, 0.06% or less, or 0.05% or less.
[Cu:0~0.40%]
Cuは、析出強化又は固溶強化により強度の向上に寄与する元素である。Cu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、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、0.03%以上又は0.05%以上であってもよい。一方で、これらの元素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、Cu含有量は0.40%以下であることが好ましい。Cu含有量は0.30%以下、0.20%以下、0.10%以下又は0.08%以下であってもよい。
[Cu: 0-0.40%]
Cu is an element that contributes to improving strength through precipitation strengthening or solid solution strengthening. The Cu content may be 0%, but to obtain such an effect, it is preferable that the Cu content be 0.001% or more. The Cu content may be 0.01% or more, 0.03% or more, or 0.05% or more. On the other hand, if these elements are included in excess, the effect will saturate, which may lead to an increase in manufacturing costs. Therefore, it is preferable that the Cu content be 0.40% or less. The Cu content may be 0.30% or less, 0.20% or less, 0.10% or less, or 0.08% or less.
[Ni:0~0.30%]
Niは、析出強化又は固溶強化により強度の向上に寄与する元素である。Ni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、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、0.03%以上又は0.05%以上であってもよい。一方で、これらの元素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、Ni含有量は0.30%以下であることが好ましい。Ni含有量は0.20%以下、0.15%以下、0.10%以下又は0.08%以下であってもよい。
[Ni: 0-0.30%]
Ni is an element that contributes to improving strength through precipitation strengthening or solid solution strengthening. The Ni content may be 0%, but to obtain such an effect, it is preferable that the Ni content be 0.001% or more. The Ni content may be 0.01% or more, 0.03% or more, or 0.05% or more. On the other hand, if these elements are included in excess, the effect will saturate, which may lead to an increase in manufacturing costs. Therefore, it is preferable that the Ni content be 0.30% or less. The Ni content may be 0.20% or less, 0.15% or less, 0.10% or less, or 0.08% or less.
[V:0~0.300%]
Vは、析出強化等により強度の向上に寄与する元素である。V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、V含有量は0.001%以上であることが好ましい。V含有量は0.010%以上、0.030%以上又は0.050%以上であってもよい。一方で、V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、V含有量は0.300%以下であることが好ましい。V含有量は0.200%以下、0.100%以下又は0.080%以下であってもよい。
[V: 0-0.300%]
V is an element that contributes to improving strength through precipitation strengthening, etc. The V content may be 0%, but to obtain such an effect, it is preferable that the V content be 0.001% or more. The V content may be 0.010% or more, 0.030% or more, or 0.050% or more. On the other hand, if the V content is excessive, the effect will saturate, which may lead to an increase in manufacturing costs. Therefore, it is preferable that the V content be 0.300% or less. The V content may be 0.200% or less, 0.100% or less, or 0.080% or less.
[Sn:0~0.040%、As:0~0.100%、Zr:0~0.050%、Ca:0~0.0010%、Mg:0~0.0010%、Bi:0~0.010%、Co:0~0.010%、W:0~0.100%、Zn:0~0.010%、及びREM:0~0.0100%]
Sn、As、Zr、Ca、Mg、Bi、Co、W、Zn、及びREMは、任意選択元素として鋼板中に含有されていてもよく、又はトランプエレメントとして鋼板中に存在する場合がある。これらの元素の含有量は、Sn:0~0.040%又は0.020%、As:0~0.100%又は0.050%、Zr:0~0.050%又は0.030%、Ca:0~0.0010%又は0.0008%、Mg:0~0.0010%又は0.0008%、Bi:0~0.010%、Co:0~0.010%、W:0~0.100%又は0.050%、Zn:0~0.010%、及びREM:0~0.0100%又は0.0050%であってもよい。これらの元素の下限値については、例えば、Sn、As、Zr、Bi、Co、W及びZn含有量はそれぞれ0.001%以上、0.005%以上又は0.008%以上であってもよい。同様に、Ca、Mg及びREM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。
[Sn: 0 to 0.040%, As: 0 to 0.100%, Zr: 0 to 0.050%, Ca: 0 to 0.0010%, Mg: 0 to 0.0010%, Bi: 0-0.010%, Co: 0-0.010%, W: 0-0.100%, Zn: 0-0.010%, and REM: 0-0.0100%]
Sn, As, Zr, Ca, Mg, Bi, Co, W, Zn, and REM may be included in the steel sheet as optional elements, or may exist in the steel sheet as trump elements. The content of these elements may be as follows: Sn: 0 to 0.040% or 0.020%, As: 0 to 0.100% or 0.050%, Zr: 0 to 0.050% or 0.030%, Ca: 0 to 0.0010% or 0.0008%, Mg: 0 to 0.0010% or 0.0008%, Bi: 0 to 0.010%, Co: 0 to 0.010%, W: 0 to 0.100% or 0.050%, Zn: 0 to 0.010%, and REM: 0 to 0.0100% or 0.0050%. Regarding the lower limits for these elements, for example, the content of Sn, As, Zr, Bi, Co, W, and Zn may be 0.001% or more, 0.005% or more, or 0.008% or more, respectively. Similarly, the content of Ca, Mg, and REM may be 0.0001% or more, 0.0002% or more, or 0.0005% or more.
本発明の実施形態に係る鋼板において、上記の元素以外の残部は、Fe及び不純物からなる。不純物とは、例えば、鋼板を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分等である。 In the steel sheet according to the embodiment of the present invention, the remainder of the elements other than those mentioned above consists of Fe and impurities. Impurities are, for example, components that are mixed in due to various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ore and scrap, when manufacturing steel sheets industrially .
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 can be measured by a general analytical method. For example, the chemical composition of the steel sheet can be measured using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). C and S can be measured using the combustion-infrared absorption method, N can be measured using the inert gas fusion-thermal conductivity method, and O can be measured using the inert gas fusion-nondispersive infrared absorption method.
[金属組織]
[マルテンサイト:60.0~85.0%]
本発明の実施形態に係る鋼板の金属組織は、面積%で、マルテンサイト:60.0~85.0%を含む。鋼板の金属組織を硬質のマルテンサイトをこのような範囲内で含む組織によって構成することで、高強度、例えば引張強さが1180MPa以上の高強度を達成しつつ、得られる鋼板の均一伸びを顕著に改善することができる。さらなる高強度化の観点からは、マルテンサイトの面積率は高いほど好ましく、例えば62.0%以上、65.0%以上、68.0%以上又は70.0%以上であってもよい。均一伸びをより向上させる観点からはマルテンサイトの面積率は低いほど好ましく、例えば82.0%以下、80.0%以下、78.0%以下又は75.0%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。
[Metal structure]
[Martensite: 60.0–85.0%]
The metal structure of the steel sheet according to the embodiment of the present invention contains 60.0 to 85.0% martensite by area percentage. By constructing the metal structure of the steel sheet with a structure containing hard martensite within this range, it is possible to achieve high strength, for example, a tensile strength of 1180 MPa or more, while significantly improving the uniform elongation of the resulting steel sheet. From the viewpoint of further increasing strength, a higher area percentage of martensite is preferable, for example, it may be 62.0% or more, 65.0% or more, 68.0% or more, or 70.0% or more. From the viewpoint of further improving uniform elongation, a lower area percentage of martensite is preferable, for example, it may be 82.0% or less, 80.0% or less, 78.0% or less, or 75.0% or less. In the present invention, "martensite" includes not only as-quenched martensite (so-called fresh martensite) but also tempered martensite.
[方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイト:10.0~30.0%]
本発明の実施形態に係る鋼板の金属組織は、面積%で、方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイト:10.0~30.0%を含む。ここで、従来技術においてグラニュラーベイナイトと呼ばれている組織が当然に「方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上である」との特徴を有するわけではない。従来技術においてグラニュラーベイナイトと呼ばれている組織は、必ずしも十分に定義されていない場合が多く、それゆえ単にグラニュラーベイナイトというだけで、本発明の実施形態に係るグラニュラーベイナイトと同一のものを指すとは認められない。本発明の実施形態では、鋼板の金属組織が、上記の特徴を有する特定のグラニュラーベイナイト、言い換えると「結晶粒内における方位変化が比較的なだらかで連続的であるにもかかわらず、結晶粒内全体での方位差が比較的大きい」という特徴を有するグラニュラーベイナイトを面積%で10.0~30.0%を含むことが極めて重要であり、このような技術的事項及びそれによって得られる効果は本発明者らが初めて見出したことである。先に述べたとおり、結晶粒内における方位変化が比較的なだらかで連続的であるにもかかわらず、結晶粒内全体での方位差が比較的大きいという特徴を有するグラニュラーベイナイトを面積%で10.0%以上含むことで、このような特徴的な方位変化に起因して、成形時におけるネッキングの発生を顕著に抑制することが可能となる。加えて、先に述べたとおり、当該グラニュラーベイナイトを面積%で10.0%以上含むことで、穴広げ加工時の異相界面からのボイドの発生が抑制されると考えられ、それに起因して穴広げ性についても向上させることが可能となる。ネッキングの発生をさらに抑制し及び/又は穴広げ性をさらに向上させる観点からは、グラニュラーベイナイトの面積率は高いほど好ましく、例えば12.0%以上、15.0%以上又は18.0%以上であってもよい。一方で、先に述べたとおり、グラニュラーベイナイトはフェライトにも近い特徴を有するため、マルテンサイトを主体とする金属組織においてグラニュラーベイナイトの面積率が高くなりすぎると、いわゆるDP鋼に近い金属組織になり、降伏比の低下を招くこととなる。したがって、より高い降伏比を維持するという観点からは、グラニュラーベイナイトの面積率は低いほど好ましく、例えば28.0%以下、25.0%以下又は22.0%以下であってもよい。
[Granular bainite in which the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals within a grain surrounded by a grain boundary with an orientation difference of 15° or more is 3.5° or less, and the intra-grain orientation difference is 10° or more: 10.0–30.0%]
The metallic structure of the steel sheet according to the embodiment of the present invention contains 10.0 to 30.0% granular bainite, in area percent, in which the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals within grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more is 3.5° or less, and the intragranular orientation difference is 10° or more. Here, the structure referred to as granular bainite in the prior art does not necessarily have the characteristics of "a maximum orientation difference at 0.1 μm intervals within grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more, and an intragranular orientation difference of 10° or more." The structure referred to as granular bainite in the prior art is often not sufficiently defined, and therefore, simply calling it granular bainite does not mean that it refers to the same thing as the granular bainite according to the embodiment of the present invention. In embodiments of the present invention, it is extremely important that the metal structure of the steel sheet contains 10.0% to 30.0% by area of a specific granular bainite having the above-mentioned characteristics, in other words, granular bainite characterized by "relatively smooth and continuous orientation changes within the crystal grains, yet a relatively large orientation difference across the entire crystal grain." This technical matter and the effects obtained thereby were discovered for the first time by the inventors. As mentioned above, by including 10.0% or more by area of granular bainite characterized by relatively smooth and continuous orientation changes within the crystal grains, yet a relatively large orientation difference across the entire crystal grain, it is possible to significantly suppress the occurrence of necking during forming due to these characteristic orientation changes. In addition, as mentioned above, it is believed that including 10.0% or more by area of the granular bainite suppresses the generation of voids from the interphase interface during hole expansion processing, and consequently, it is possible to improve hole expansion performance. From the viewpoint of further suppressing necking and/or further improving hole expansion properties, a higher area ratio of granular bainite is preferable, for example, it may be 12.0% or more, 15.0% or more, or 18.0% or more. On the other hand, as mentioned above, granular bainite has characteristics similar to ferrite, so if the area ratio of granular bainite becomes too high in a martensite-dominant microstructure, it will result in a microstructure similar to so-called DP steel, leading to a decrease in the yield ratio. Therefore, from the viewpoint of maintaining a higher yield ratio, a lower area ratio of granular bainite is preferable, for example, it may be 28.0% or less, 25.0% or less, or 22.0% or less.
今回、本発明者らによる検討において、鋼板のC方向(圧延方向に直角な方向)に単軸引張で10%の予ひずみを加えた後、L方向(圧延方向)に90°曲げ試験を行った結果、曲げ試験片においてネッキングが生じない場合に、実際の部品の成形においてもネッキングの改善が可能であることが見出された。本発明の実施形態に係る鋼板によれば、上記特定のグラニュラーベイナイトを金属組織中に面積%で10.0~30.0%含めることで、このような予ひずみ後の曲げ試験においてもネッキングの発生を確実に抑制することができる。したがって、本発明の実施形態によれば、自動車用鋼板に関する実際のプレス成形のように複数の工程に分けて行われる成形操作の変形後期においても、ネッキングの発生を確実に抑制することができ、よって本発明の実施形態に係る鋼板は自動車分野の使用において特に有用である。In this study, the inventors found that when a 10% pre-strain was applied to a steel sheet in the C direction (perpendicular to the rolling direction) using uniaxial tension, followed by a 90° bending test in the L direction (rolling direction), if no necking occurred in the bending test specimen, it was possible to improve necking in the actual forming of the parts. According to the steel sheet according to the embodiment of the present invention, by including the above-mentioned specific granular bainite in the metal structure at an area percentage of 10.0 to 30.0%, the occurrence of necking can be reliably suppressed even in such bending tests after pre-straining. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the occurrence of necking can be reliably suppressed even in the later stages of deformation in forming operations that are divided into multiple processes, such as actual press forming of automotive steel sheets. Thus, the steel sheet according to the embodiment of the present invention is particularly useful for use in the automotive field.
[フェライト:20.0%以下]
本発明の実施形態に係る鋼板の金属組織は、面積%で、フェライト:20.0%以下を含む。軟質組織であるフェライトを面積%で20.0%以下に制限することができれば、Ti析出物によって当該フェライトを含む軟質組織を析出強化することで、金属組織における各相の硬度差を十分に低減することができる。したがって、このような硬度差の低減と後で説明するグラニュラーベイナイトの平均間隔の制御に起因する穴広げ性の改善との組み合わせによって当該穴広げ性をより顕著に向上させることが可能となる。フェライトの面積率が20.0%超になると、Ti析出物による析出強化とグラニュラーベイナイトの平均間隔の制御とを組み合わせたとしても穴広げ性を十分に向上させることができない場合がある。加えて、フェライトの面積率が20.0%超になると、グラニュラーベイナイトとフェライトの合計量が多くなり、DP鋼に近い金属組織になるため、降伏比が低下する場合がある。穴広げ性及び/又は降伏比をより高める観点からは、フェライトの面積率は低いほど好ましく、例えば18.0%以下、15.0%以下、12.0%以下、10.0%以下、8.0%以下、5.0%以下又は3.0%以下であってもよい。フェライトの面積率の下限は、特に限定されず0%であってもよく、例えば0.5%以上又は1.0%以上であってもよい。
[Ferrite: 20.0% or less]
The metal structure of the steel sheet according to the embodiment of the present invention contains 20.0% or less of ferrite by area percentage. If the ferrite, which is a soft structure, can be limited to 20.0% or less by area percentage, the hardness difference between each phase in the metal structure can be sufficiently reduced by strengthening the soft structure containing the ferrite with Ti precipitates. Therefore, by combining this reduction in hardness difference with the improvement in hole-expanding properties resulting from the control of the average spacing of granular bainite, which will be explained later, it is possible to significantly improve the hole-expanding properties. If the area percentage of ferrite exceeds 20.0%, it may not be possible to sufficiently improve the hole-expanding properties even if precipitation strengthening by Ti precipitates and control of the average spacing of granular bainite are combined. In addition, if the area percentage of ferrite exceeds 20.0%, the total amount of granular bainite and ferrite increases, resulting in a metal structure similar to DP steel, which may lead to a decrease in the yield ratio. From the viewpoint of increasing pore-expanding properties and/or yield ratio, a lower ferrite area ratio is preferable, for example, 18.0% or less, 15.0% or less, 12.0% or less, 10.0% or less, 8.0% or less, 5.0% or less, or 3.0% or less. The lower limit of the ferrite area ratio is not particularly limited and may be 0%, for example, 0.5% or more or 1.0% or more.
[残部組織]
マルテンサイト、上記特定のグラニュラーベイナイト及びフェライト以外の残部組織は、面積%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、面積%で、ベイナイト、パーライト及び残留オーステナイトのうち少なくとも1種:合計で20.0%以下を含むものであってよい。ベイナイト、パーライト及び残留オーステナイトのうち少なくとも1種の面積率が合計で20.0%を超えると、均一伸びなどの低下を招いたり、マルテンサイト及びグラニュラーベイナイトなどの他の組織を所望の範囲内に制御することができなくなったりする場合がある。したがって、残部組織の面積率は小さいほど好ましく、例えば、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種の合計の面積率は、15.0%以下、10.0%以下、8.0%以下、5.0%以下又は3.0%以下であってもよい。一方で、下限は特に限定されず、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種の合計の面積率は0%であってもよく、例えば、0.1%以上、0.5%以上又は1.0%以上であってもよい。
[Remaining organization]
The remaining tissue other than martensite, the specific granular bainite and ferrite described above may be 0% by area percentage. However, if the remaining tissue is present, it may contain at least one of bainite, pearlite, and retained austenite in total, up to 20.0% by area percentage. If the total area percentage of at least one of bainite, pearlite, and retained austenite exceeds 20.0%, it may lead to a decrease in uniform elongation or make it impossible to control other tissues such as martensite and granular bainite within the desired range. Therefore, a smaller area percentage of the remaining tissue is preferable. For example, the total area percentage of at least one of bainite, pearlite, and retained austenite may be 15.0% or less, 10.0% or less, 8.0% or less, 5.0% or less, or 3.0% or less. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, and the total area ratio of at least one of bainite, pearlite, and retained austenite may be 0%, or for example, 0.1% or more, 0.5% or more, or 1.0% or more.
[グラニュラーベイナイト粒の平均間隔:50.0μm以下]
本発明の実施形態に係る鋼板の金属組織では、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔は50.0μm以下に制御される。ここで、グラニュラーベイナイト粒とは、方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイトの粒(結晶粒)をいうものである。上記の特徴的な方位変化を示すグラニュラーベイナイトの粒同士の平均間隔を50.0μm以下に制御することで、先に説明した20面積%以下のフェライト及びTi析出物による析出強化との組み合わせにより、鋼板の穴広げ性を顕著に向上させることが可能となる。加えて、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔はグラニュラーベイナイト組織の配置を決める因子でもあり、それゆえグラニュラーベイナイト粒の間隔に偏りがあると、上記の特徴的な方位変化を示すグラニュラーベイナイトを面積%で10.0%以上含む場合であっても、成形時におけるネッキングの発生を確実に抑制することができないことがある。穴広げ性をより向上させ、さらにはネッキングの発生をより確実に抑制する観点からは、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔は小さいほど好ましく、例えば35.0μm以下、30.0μm以下、28.0μm以下、25.0μm以下又は23.0μm以下であってもよい。下限は特に限定されないが、例えば、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔は5.0μm以上、7.0μm以上、10.0μm以上又は15.0μm以上であってもよい。
[Average spacing between granular bainite grains: 50.0 μm or less]
In the metal structure of the steel sheet according to the embodiment of the present invention, the average spacing of granular bainite grains is controlled to 50.0 μm or less. Here, granular bainite grains refer to granular bainite grains (crystal grains) that are surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more, have a maximum orientation difference of 3.5° or less at 0.1 μm intervals, and have an intra-grain orientation difference of 10° or more. By controlling the average spacing between granular bainite grains exhibiting the above-mentioned characteristic orientation change to 50.0 μm or less, in combination with precipitation strengthening by ferrite and Ti precipitates of 20 area % or less as described above, it is possible to significantly improve the hole-expanding properties of the steel sheet. In addition, the average spacing of granular bainite grains is also a factor that determines the arrangement of the granular bainite structure, and therefore, if there is a bias in the spacing of granular bainite grains, even if granular bainite exhibiting the above-mentioned characteristic orientation change is contained in an area % of 10.0% or more, it may not be possible to reliably suppress the occurrence of necking during forming. From the viewpoint of further improving hole expansion and more reliably suppressing necking, the smaller the average spacing between granular bainite grains, the better. For example, it may be 35.0 μm or less, 30.0 μm or less, 28.0 μm or less, 25.0 μm or less, or 23.0 μm or less. The lower limit is not particularly limited, but for example, the average spacing between granular bainite grains may be 5.0 μm or more, 7.0 μm or more, 10.0 μm or more, or 15.0 μm or more.
[グラニュラーベイナイト粒の平均粒径が5.0~30.0μm]
本発明の実施形態に係る鋼板の金属組織では、グラニュラーベイナイト粒の平均粒径は5.0~30.0μmであることが好ましい。グラニュラーベイナイト粒の平均粒径を5.0~30.0μmの範囲内に制御することで、微細で均一なグラニュラーベイナイト組織が得られるため、予ひずみ後の曲げ性をより改善することができる。例えば、グラニュラーベイナイト粒の平均粒径は、6.0μm以上、8.0μm以上又は10.0μm以上であってもよい。同様に、グラニュラーベイナイト粒の平均粒径は、25.0μm以下、22.0μm以下、20.0μm以下又は18.0μm以下であってもよい。
[The average particle size of granular bainite grains is 5.0–30.0 μm]
In the metal structure of the steel sheet according to the embodiment of the present invention, the average particle size of the granular bainite grains is preferably 5.0 to 30.0 μm. By controlling the average particle size of the granular bainite grains within the range of 5.0 to 30.0 μm, a fine and uniform granular bainite structure can be obtained, thereby further improving the bendability after pre-straining. For example, the average particle size of the granular bainite grains may be 6.0 μm or more, 8.0 μm or more, or 10.0 μm or more. Similarly, the average particle size of the granular bainite grains may be 25.0 μm or less, 22.0 μm or less, 20.0 μm or less, or 18.0 μm or less.
[マルテンサイト、ベイナイト、パーライト及び残留オーステナイトの同定及び面積率の算出]
マルテンサイト、ベイナイト、パーライト及び残留オーステナイトの同定及び面積率の算出は、ナイタール試薬又はレペラ液を用いた腐食後の光学顕微鏡観察並びにX線回折法によって行われる。光学顕微鏡による組織観察は、板面に垂直な方向の板厚断面に対して行われる。板厚断面は圧延方向に平行であることが好ましい。具体的には、まず、鋼板から試料を採取し、試料の観察面をナイタールでエッチングする。次いで、光学顕微鏡を用いて板厚の1/4深さ位置において300μm×300μmの視野で得られた組織写真に対して画像解析を行うことにより、マルテンサイトとベイナイトの合計面積率、及びパーライトの面積率を算出する。次に、観察面をレペラ腐食した試料を用い、同様に光学顕微鏡を用いて板厚の1/4深さ位置において300μm×300μmの視野で得られた組織写真に対して画像解析を行うことにより、マルテンサイトと残留オーステナイトの合計面積率を算出する。次に、圧延面法線方向から板厚の1/4深さまで面削した試料を用い、X線回折測定により残留オーステナイトの体積率を算出する。残留オーステナイトの体積率は面積率と同等であるため、これを残留オーステナイトの面積率とする。得られた残留オーステナイトの面積率を先に算出したマルテンサイトと残留オーステナイトの合計面積率から引算することでマルテンサイトの面積率を算出する。最後に、得られたマルテンサイトの面積率を同様に先に算出したマルテンサイトとベイナイトの合計面積率から引算することでベイナイトの面積率を算出する。
[Identification of martensite, bainite, pearlite, and retained austenite, and calculation of their area proportions]
The identification and calculation of the area percentages of martensite, bainite, pearlite, and retained austenite are performed by optical microscopy observation and X-ray diffraction after etching with Nital reagent or Repera solution. Microscopic microscopy is performed on the thickness cross section perpendicular to the plate surface. Preferably, the thickness cross section is parallel to the rolling direction. Specifically, first, a sample is taken from the steel plate and the observation surface of the sample is etched with Nital. Next, by performing image analysis on a microscopic image obtained at a depth of 1/4 of the plate thickness in a 300 μm × 300 μm field of view using an optical microscope, the total area percentages of martensite and bainite, and the area percentage of pearlite are calculated. Next, using a sample whose observation surface has been Repera-etched, the total area percentages of martensite and retained austenite are calculated by performing image analysis on a microscopic image obtained at a depth of 1/4 of the plate thickness in a 300 μm × 300 μm field of view using an optical microscope. Next, using a sample that has been surface-machined to a depth of 1/4 of the plate thickness from the direction normal to the rolling surface, the volume fraction of retained austenite is calculated by X-ray diffraction measurement. Since the volume fraction of retained austenite is equivalent to the area fraction, this is taken as the area fraction of retained austenite. The area fraction of martensite is calculated by subtracting the obtained area fraction of retained austenite from the total area fraction of martensite and retained austenite calculated earlier. Finally, the area fraction of bainite is calculated by similarly subtracting the obtained area fraction of martensite from the total area fraction of martensite and bainite calculated earlier.
[フェライトの同定及び面積率の算出]
フェライトの同定及び面積率の算出は、電子線後方散乱回折法(EBSD:Electron BackScattered Diffraction)により以下のようにして行われる。具体的には、まず、板面に垂直な方向の板厚断面が観察面となるように鋼板から試料を採取する。板厚断面は圧延方向に平行であることが好ましい。次いで、鋼板表面から板厚の1/4位置を中心に板厚方向に200μm、板厚方向と垂直な方向に400μmの矩形領域に対して0.2μmの測定間隔でEBSD解析して、この矩形領域の結晶方位情報を得る。EBSD解析は、サーマル電界放射型走査電子顕微鏡(JEOL製JSM-7001F)とEBSD検出器(TSL製HIKARI検出器)で構成された装置を用い、50~300点/秒の解析速度で実施する。次に、この矩形領域の結晶方位情報から、EBSD解析装置に付属のソフトウェア「OIM Analysis(登録商標)」を用いて、粒内の方位差(GAM値:Grain Average Misorientation)を算出する。最後に、GAM値が0.5°以下の領域をフェライトと同定し、その面積率を算出する。ここで、「GAM値」とは、方位差が15°以上の粒界で囲まれた領域において、隣接するピクセル間の方位差を平均した値である。
[Identification of ferrite and calculation of area ratio]
The identification of ferrite and the calculation of its area fraction are performed by electron backscatter diffraction (EBSD) as follows. Specifically, first, a sample is taken from a steel plate so that the thickness cross section perpendicular to the plate surface becomes the observation surface. It is preferable that the thickness cross section is parallel to the rolling direction. Next, EBSD analysis is performed at measurement intervals of 0.2 μm on a rectangular region centered at 1/4 of the plate thickness from the steel plate surface, with a length of 200 μm in the thickness direction and 400 μm in the direction perpendicular to the thickness direction, to obtain crystal orientation information for this rectangular region. The EBSD analysis is performed using a thermal field emission scanning electron microscope (JEOL JSM-7001F) and an EBSD detector (TSL HIKARI detector) at an analysis speed of 50 to 300 points/second. Next, using the crystal orientation information of this rectangular region, the grain average misorientation (GAM value) is calculated using the software "OIM Analysis®" included with the EBSD analyzer. Finally, regions with a GAM value of 0.5° or less are identified as ferrite, and their area fraction is calculated. Here, the "GAM value" is the average of the grain averages between adjacent pixels in a region enclosed by grain boundaries with a grain average of 15° or more.
[グラニュラーベイナイトの同定及び面積率の算出]
グラニュラーベイナイトの同定及び面積率の算出は、EBSDにより以下のようにして行われる。具体的には、まず、板面に垂直な方向の板厚断面が観察面となるように鋼板から試料を採取する。板厚断面は圧延方向に平行であることが好ましい。次いで、鋼板表面から板厚の1/4位置を中心に板厚方向に200μm、板厚方向と垂直な方向に400μmの矩形領域に対して0.1μmの測定間隔でEBSD解析して、この矩形領域の結晶方位情報を得る。EBSD解析は、サーマル電界放射型走査電子顕微鏡(JEOL製JSM-7001F)とEBSD検出器(TSL製HIKARI検出器)で構成された装置を用い、50~300点/秒の解析速度で実施する。次に、この矩形領域の結晶方位情報から、EBSD解析装置に付属のソフトウェア「OIM Analysis(登録商標)」を用いて、方位差が15°以上の粒界によって囲まれた領域を結晶粒と定義し、当該結晶粒の粒内方位差を計算し、0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差、より具体的には粒内での最大方位差が10°以上である結晶粒をグラニュラーベイナイトと同定し、その面積率を算出する。任意の粒内ライン3つについて得られた面積率の平均を当該グラニュラーベイナイトの面積率として決定する。グラニュラーベイナイトに関する「粒内での最大方位差」は、「Grain Reference Orientation Deviation(GROD)」により求められる。粒内での最大方位差の値は同一結晶粒内において、KAM値:Karnel Average Misorientationが最小値になるピクセルの方位を基準とし、粒内の他のピクセルとのミスオリエンテーションとして求められる。本発明の実施形態において、基準となる結晶方位は、同一結晶粒内のKAM値が最小値となる方位である。GRODおよびKAMの値は、EBSD解析装置に付属のソフトウェア「OIM Analysis(登録商標)Version 7.0.1」を用いて算出することができる。
[Identification of granular bainite and calculation of area ratio]
The identification and area fraction of granular bainite are performed by EBSD as follows. Specifically, first, a sample is taken from a steel plate so that the thickness cross section perpendicular to the plate surface becomes the observation surface. Preferably, the thickness cross section is parallel to the rolling direction. Next, EBSD analysis is performed at measurement intervals of 0.1 μm on a rectangular region centered at 1/4 of the plate thickness from the steel plate surface, with a length of 200 μm in the thickness direction and 400 μm in the direction perpendicular to the thickness direction, to obtain crystal orientation information for this rectangular region. The EBSD analysis is performed using a thermal field emission scanning electron microscope (JEOL JSM-7001F) and an EBSD detector (TSL HIKARI detector) at an analysis speed of 50 to 300 points/second. Next, using the crystal orientation information of this rectangular region, the software "OIM Analysis®" included with the EBSD analyzer is used to define regions enclosed by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more as crystal grains. The intra-grain orientation difference of these crystal grains is calculated, and crystal grains with a maximum orientation difference of 3.5° or less at 0.1 μm intervals, and an intra-grain orientation difference, more specifically, a maximum orientation difference within the grain of 10° or more, are identified as granular bainite, and their area fraction is calculated. The average of the area fractions obtained for three arbitrary intra-grain lines is determined as the area fraction of the granular bainite. The "maximum intra-grain orientation difference" for granular bainite is determined by "Grain Reference Orientation Deviation (GROD)". The maximum orientation difference within a grain is determined as the misorientation between other pixels within the same crystal grain, using the orientation of the pixel with the minimum KAM value (Karnel Average Misorientation) as the reference. In the embodiment of the present invention, the reference crystal orientation is the orientation with the minimum KAM value within the same crystal grain. The GROD and KAM values can be calculated using the software "OIM Analysis® Version 7.0.1" attached to the EBSD analyzer.
[グラニュラーベイナイト粒の平均間隔及び平均粒径の決定方法]
グラニュラーベイナイト粒の平均間隔は、EBSDにおいて同定されたグラニュラーベイナイトの結晶粒の重心点と最も近いグラニュラーベイナイトの結晶粒の重心点との間隔を測定し、100点以上の間隔を測定した平均値をグラニュラーベイナイト粒の平均間隔として決定する。また、100点以上の間隔を測定した全てのグラニュラーベイナイト結晶粒の円相当直径の平均値をグラニュラーベイナイト粒の平均粒径として決定する。
[Method for determining the average spacing and average particle size of granular bainite grains]
The average spacing of granular bainite grains is determined by measuring the distance between the centroid of a granular bainite grain identified by EBSD and the centroid of the nearest granular bainite grain. The average value of 100 or more distance measurements is then used as the average spacing of the granular bainite grains. Additionally, the average equivalent diameter of all granular bainite grains for which 100 or more distance measurements were taken is used as the average grain size of the granular bainite grains.
[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、一般的には1.0~8.0mmの板厚を有する。例えば、板厚は1.2mm以上、1.6mm以上若しくは2.0mm以上であってもよく、及び/又は7.0mm以下、6.0mm以下、5.5mm以下、5.0mm以下、4.4mm以下、4.2mm以下若しくは4.0mm以下であってもよい。
[Plate thickness]
The steel plate according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, but generally has a thickness of 1.0 to 8.0 mm. For example, the thickness may be 1.2 mm or more, 1.6 mm or more, or 2.0 mm or more, and/or 7.0 mm or less, 6.0 mm or less, 5.5 mm or less, 5.0 mm or less, 4.4 mm or less, 4.2 mm or less, or 4.0 mm or less.
本発明の実施形態に係る鋼板は、複雑な形状を有する部品の成形においてもネッキングの発生を抑制することができ、それゆえ高強度と優れた加工性の相反する特性を高いレベルで確実に両立させることができる。したがって、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有用であり、とりわけ自動車分野の部品などにおいて使用するのに有用である。このため、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自動車部品、特には自動車の足回り部品が提供される。自動車の足回り部品の一例としては、ロアアームやトレーリングアーム等が挙げられる。これらの自動車部品、特には自動車の足回り部品は、これらの部品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、それゆえこれらの部品の少なくとも一部において前記の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、鋼板の特徴は成形前後において特に変化しない。加工の程度が比較的低い鋼板の部位は、曲げ等の変形を受けておらず平滑な形状である、板厚の増減率が小さい等の特徴によって判断される。ロアアームやトレーリングアーム等の複雑な形状を有する部品では、複数の成形操作によりネッキングやくびれを生じて特定の部位の剛性が低下する場合がある。このため、これらの部品を1つの鋼板から製造することができず、特定の部位が別体となり、部品コストの増加を招く場合がある。しかしながら、本発明の実施形態に係る鋼板によれば、ロアアームやトレーリングアーム等の複雑な形状を有する部品においても、1つの鋼板からネッキングを生じることなしに複数の成形操作を行うことが可能であり、経済的にも有利である。The steel sheet according to the embodiment of the present invention can suppress necking even when forming parts with complex shapes, and therefore can reliably achieve a high level of both high strength and excellent workability, which are conflicting properties. Accordingly, the steel sheet according to the embodiment of the present invention is useful for use in parts in technical fields where the coexistence of these properties is required, and is particularly useful for use in parts in the automotive field. For this reason, in a preferred embodiment, an automotive part, particularly an automotive undercarriage part, is provided that includes the steel sheet according to the embodiment of the present invention. Examples of automotive undercarriage parts include lower arms and trailing arms. These automotive parts, particularly automotive undercarriage parts, only need to include the steel sheet according to the embodiment of the present invention in at least a part of these parts, and therefore at least a part of these parts satisfies the characteristics of the chemical composition and metal structure described above. In parts of the steel sheet that undergo relatively little processing during forming such as press forming, the characteristics of the steel sheet do not change particularly before and after forming. Parts of the steel sheet that undergo relatively little processing are determined by characteristics such as having a smooth shape without deformation such as bending, and having a small rate of increase or decrease in plate thickness. In parts with complex shapes, such as lower arms and trailing arms, multiple forming operations can cause necking or constriction, reducing the rigidity of specific areas. Therefore, these parts cannot be manufactured from a single sheet of steel, requiring specific parts to be separate components, which can increase part costs. However, according to the steel sheet according to the embodiment of the present invention, even in parts with complex shapes, such as lower arms and trailing arms, multiple forming operations can be performed from a single sheet of steel without causing necking, which is also economically advantageous.
[機械特性]
[引張強さ(TS)及び均一伸び(u-El)]
上記の化学組成及び金属組織を有する鋼板、特に熱延鋼板によれば、高い引張強さ、具体的には1180MPa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1200MPa以上、1220MPa以上又は1240MPa以上である。本発明の実施形態に係る鋼板によれば、このような非常に高い引張強さを有するにもかかわらず、上で説明した化学組成と金属組織の特定の組み合わせにより、均一伸び及び穴広げ性を改善しつつ、成形時におけるネッキングの発生を顕著に抑制することができる。引張強さの上限は特に限定されないが、例えば、鋼板の引張強さは1780MPa以下、1470MPa以下又は1400MPa以下であってもよい。また、本発明の実施形態に係る鋼板、特に熱延鋼板によれば、高い均一伸びを達成することができ、具体的には5.0%以上の均一伸びを達成することができる。均一伸びは、好ましくは5.2%以上、5.5%以上、5.8%以上又は6.0%以上である。均一伸びの上限は特に限定されないが、例えば、鋼板の均一伸びは15.0%以下、10.0%以下又は8.0%以下であってもよい。引張強さ及び均一伸びは、試験片の長手方向が鋼板の圧延直角方向と平行になる向き(C方向)からJIS5号試験片を採取し、JIS Z 2241:2011に準拠した引張試験を行うことで測定される。例えば、寸法上の制約のためにJIS5号試験片を採取することが困難である場合には、JIS Z 2241:2011記載の他の試験片を使用することができる。ただし、板厚が0.5mm未満となる場合、適切な評価を行うため0.5mmを下限とする。例えば、寸法上の制約のためにJIS5号試験片を採取することが困難でありかつJIS Z 2241:2011記載の他の試験片を使用することも困難である場合には、JIS Z 2244―1:2020に準拠したマイクロビッカース試験を行い、その硬さ(HV)を引張強さに換算した値を使用することができる。マイクロビッカース試験に供する試料は、以下のようにして作製することができる。まず、鋼板の端面から50mm以上離れた任意の位置(この位置からサンプルを採取できない場合は、端部を避けた位置)から板面に垂直な板厚断面が観察できるようにサンプルを切り出す。板厚断面は圧延方向に平行であることが好ましい。サンプルの大きさは、測定装置にもよるが、板厚方向と垂直な方向に10mm程度観察できる大きさとする。上記サンプルの断面を#600から#1500の炭化珪素ペーパーを使用して研磨した後、粒度1~6μmのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。次に、電解研磨により観察面を仕上げる。マイクロビッカース試験は、板厚1/4位置に対し荷重500gfで30点測定し、その平均値を用いればよい。換算は、次の式によって行うことができる。
引張強さ[MPa]=3.12×ビッカース硬さ[HV]+16
[Mechanical properties]
[Tensile strength (TS) and uniform elongation (u-El)]
According to the steel sheet having the above chemical composition and metal structure, particularly the hot-rolled steel sheet, a high tensile strength, specifically a tensile strength of 1180 MPa or more, can be achieved. The tensile strength is preferably 1200 MPa or more, 1220 MPa or more, or 1240 MPa or more. According to the steel sheet according to the embodiment of the present invention, despite having such a very high tensile strength, the occurrence of necking during forming can be significantly suppressed while improving uniform elongation and hole expansion properties, through the specific combination of chemical composition and metal structure described above. There is no particular upper limit to the tensile strength, but for example, the tensile strength of the steel sheet may be 1780 MPa or less, 1470 MPa or less, or 1400 MPa or less. Furthermore, according to the steel sheet according to the embodiment of the present invention, particularly the hot-rolled steel sheet, a high uniform elongation can be achieved, specifically a uniform elongation of 5.0% or more. The uniform elongation is preferably 5.2% or more, 5.5% or more, 5.8% or more, or 6.0% or more. There is no particular upper limit to the uniform elongation, but for example, the uniform elongation of a steel plate may be 15.0% or less, 10.0% or less, or 8.0% or less. Tensile strength and uniform elongation are measured by taking a JIS No. 5 test specimen from the direction in which the longitudinal direction of the test specimen is parallel to the direction perpendicular to the rolling direction of the steel plate (direction C), and performing a tensile test in accordance with JIS Z 2241:2011. For example, if it is difficult to take a JIS No. 5 test specimen due to dimensional constraints, other test specimens described in JIS Z 2241:2011 may be used. However, if the plate thickness is less than 0.5 mm, 0.5 mm should be set as the lower limit for proper evaluation. For example, if it is difficult to take a JIS No. 5 test specimen due to dimensional constraints and it is also difficult to use other test specimens described in JIS Z 2241:2011, a micro-Vickers test in accordance with JIS Z 2244-1:2020 can be performed, and the hardness (HV) can be converted to a tensile strength value and used. A sample for the micro-Vickers test can be prepared as follows. First, a sample is cut from any position at least 50 mm away from the edge of the steel plate (if a sample cannot be taken from this position, a position avoiding the edge) so that the thickness cross section perpendicular to the plate surface can be observed. The thickness cross section is preferably parallel to the rolling direction. The size of the sample should be such that approximately 10 mm can be observed in the direction perpendicular to the thickness direction, although this depends on the measuring device. After polishing the cross section of the sample using silicon carbide paper from #600 to #1500, it is finished to a mirror surface using a liquid in which diamond powder with a particle size of 1 to 6 μm is dispersed in a diluent such as alcohol or pure water. Next, the observation surface is finished by electropolishing. For the micro-Vickers test, 30 measurements are taken at a position 1/4 of the plate thickness with a load of 500 gf, and the average value is used. The conversion can be done using the following formula.
Tensile strength [MPa] = 3.12 × Vickers hardness [HV] + 16
[穴広げ率(λ)]
上記の化学組成及び金属組織を有する鋼板によれば、高い穴広げ性、具体的には40%以上の穴広げ率を達成することができる。穴広げ率は、好ましくは42%以上、より好ましくは45%以上又は50%以上であってもよい。穴広げ率の上限は特に限定されないが、例えば、穴広げ率は150%以下、100%以下又は70%以下であってもよい。穴広げ率は以下のようにして決定される。まず、鋼板から幅100mm×長さ100mmの試験片を採取し、ポンチ径:10mm及びダイス径:10.25~11.5mm(クリアランス12.5%)の打ち抜き工具を用いて打ち抜き穴(初期穴:穴径d0=10mm)を作製する。次いで、かえり(バリ)がダイ側となるようにし、頂角60°の円錐ポンチにて板厚を貫通する割れが発生するまで初期穴を押し広げ、割れ発生時の穴径d1mmを測定して、下記式にて各試験片の穴広げ率λ(%)を求める。この穴広げ試験を3回実施し、それらの平均値を穴広げ率λとして決定する。
λ=100×{(d1-d0)/d0}
[Hole expansion ratio (λ)]
According to the steel sheet having the above chemical composition and metal structure, high hole expansion properties, specifically a hole expansion ratio of 40% or more, can be achieved. The hole expansion ratio is preferably 42% or more, more preferably 45% or more, or 50% or more. There is no particular upper limit to the hole expansion ratio, but for example, the hole expansion ratio may be 150% or less, 100% or less, or 70% or less. The hole expansion ratio is determined as follows. First, a test piece measuring 100 mm in width and 100 mm in length is taken from the steel sheet, and a punched hole (initial hole: hole diameter d0 = 10 mm) is made using a punching tool with a punch diameter of 10 mm and a die diameter of 10.25 to 11.5 mm (clearance 12.5%). Next, with the burr facing the die side, the initial hole is pushed open with a conical punch with a vertex angle of 60° until a crack that penetrates the thickness of the sheet occurs, and the hole diameter d1 mm at the time of crack occurrence is measured, and the hole expansion ratio λ (%) of each test piece is calculated using the following formula. This hole expansion test is performed three times, and the average value is determined as the hole expansion ratio λ.
λ=100×{(d1-d0)/d0}
[降伏比(YR)]
上記の化学組成及び金属組織を有する鋼板によれば、高い引張強さに加えて、降伏比を高めることもでき、より具体的には80%以上の降伏比を達成することができる。降伏比は、好ましくは82%以上、より好ましくは85%以上である。上限は特に限定されないが、例えば、降伏比は95%以下又は92%以下であってもよい。降伏比は、試験片の長手方向が鋼板の圧延直角方向と平行になる向き(C方向)からJIS5号試験片を採取し、JIS Z 2241:2011に準拠した引張試験を行うことで測定した引張強さ及び0.2%耐力に基づき、下記式により決定される。
降伏比YR=0.2%耐力/引張強さTS×100
[Yield ratio (YR)]
According to the steel sheet having the above chemical composition and metal structure, in addition to high tensile strength, the yield ratio can also be increased, and more specifically, a yield ratio of 80% or more can be achieved. The yield ratio is preferably 82% or more, more preferably 85% or more. There is no particular upper limit, but for example, the yield ratio may be 95% or less or 92% or less. The yield ratio is determined by the following formula based on the tensile strength and 0.2% proof stress measured by taking a JIS No. 5 test specimen from the direction in which the longitudinal direction of the test specimen is parallel to the direction perpendicular to the rolling direction of the steel sheet (direction C) and performing a tensile test in accordance with JIS Z 2241:2011.
Yield ratio YR = 0.2% proof stress / Tensile strength TS × 100
<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、特に好ましい特性を有す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。より具体的には、以下では、熱延鋼板の製造について具体的に示されるが、本発明の実施形態に係る鋼板は、上で説明した化学組成及び金属組織を有する任意の鋼板、すなわち熱延鋼板だけでなく、冷延鋼板、めっき鋼板等をも包含するものである。したがって、以下の記載は、本発明の実施形態に係る鋼板が熱延鋼板である場合の好ましい製造方法の一例を説明するものにすぎない。
<Method of manufacturing steel plates>
Next, preferred manufacturing methods for steel sheets according to embodiments of the present invention will be described. The following description is intended to illustrate characteristic methods for manufacturing steel sheets according to embodiments of the present invention, particularly steel sheets having preferred properties, and is not intended to limit the steel sheets to those manufactured by the manufacturing methods described below. More specifically, the following describes the manufacturing of hot-rolled steel sheets, but the steel sheets according to embodiments of the present invention include any steel sheets having the chemical composition and metal structure described above, i.e., not only hot-rolled steel sheets, but also cold-rolled steel sheets, plated steel sheets, etc. Therefore, the following description merely describes an example of a preferred manufacturing method when the steel sheet according to embodiments of the present invention is a hot-rolled steel sheet.
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加熱し、1180~1320℃の温度で6000秒以上保持することを含む加熱工程、
前記スラブを4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仕上げ圧延することを含み、下記(a)~(c)の条件を満足する熱間圧延工程、並びに
(a)後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧延温度が960~1080℃であり、前記各圧延パスにおける圧下率が30~40%であること、
(b)前記後段2段の直前2段の圧延パス後0.20秒以内に圧延材を400℃/秒以上の平均冷却速度で910℃以下まで冷却すること、及び
(c)後段2段の各圧延パスにおける圧下率が20~30%であること
仕上げ圧延された鋼板を水冷し、水冷開始から4.0秒以内に500~650℃の温度域まで冷却し、次いで前記温度域にて2.0~6.0秒の空冷を実施し、空冷後13秒以内に前記鋼板を50℃以下まで水冷することを含む冷却工程
を含むことを特徴としている。上記の製造方法において、スラブ及び鋼板について記載する温度は、それぞれスラブの表面温度及び鋼板の表面温度をいうものである。以下、各工程について詳しく説明する。
A method for manufacturing steel sheets according to an embodiment of the present invention is:
A heating step comprising heating a slab having the chemical composition described above in relation to a steel plate and holding it at a temperature of 1180 to 1320°C for 6000 seconds or more,
A hot rolling process that includes finish rolling the slab using a tandem rolling mill consisting of four or more rolling stands, and that satisfies the following conditions (a) to (c): (a) the rolling temperature in each rolling pass of the two stages immediately preceding the last two stages is 960 to 1080°C, and the reduction ratio in each rolling pass is 30 to 40%.
(b) Cooling the rolled material to 910°C or below at an average cooling rate of 400°C/second or more within 0.20 seconds after the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages, and (c) The reduction ratio in each rolling pass of the two subsequent stages is 20-30%. The manufacturing method is characterized by including a cooling step in which the finish-rolled steel sheet is water-cooled, cooled to a temperature range of 500-650°C within 4.0 seconds from the start of water cooling, then air-cooled in the said temperature range for 2.0-6.0 seconds, and water-cooled to 50°C or below within 13 seconds after air-cooling. In the above manufacturing method, the temperatures described for the slab and steel sheet refer to the surface temperature of the slab and the surface temperature of the steel sheet, respectively. The following describes each step in detail.
[加熱工程]
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加熱され、1180~1320℃の温度域で6000秒以上保持される。スラブは、生産性の観点から連続鋳造により得られたスラブを使用することが好ましいが、鋳造・分塊により得られたスラブを使用することもでき、必要に応じてそれらに熱間加工又は冷間加工を加えたものを使用してもよい。本製造方法において、1180~1320℃の温度域での保持とは、スラブの温度が1180~1320℃の範囲内の一定の温度で保持する場合だけでなく、スラブの温度1180~1320℃の範囲内で変動して保持する場合をも包含するものである。スラブを1180~1320℃の温度域で6000秒以上保持することで、組織内に存在する粗大な炭化物を完全に固溶させることができ、亀裂の起点をなくすことができる。保持温度が1180℃未満であるか又は保持時間が6000秒未満であると、粗大な炭化物の固溶が不完全となる。粗大な炭化物の固溶が不完全であると、後述する冷却工程にて、このような炭化物を起点としたフェライトやベイナイト変態が生じることでマルテンサイトの面積率が60.0%未満となり、結果として所望の強度を得ることができなくなる場合がある。スラブの加熱温度の上限は、加熱設備の能力や生産性の観点から1320℃以下とする。1180~1320℃の温度域での保持時間の上限は、好ましくは10000秒以下である。
[Heating process]
First, a slab having the chemical composition described above in relation to the steel plate is heated and held at a temperature range of 1180 to 1320°C for 6000 seconds or more. From the viewpoint of productivity, it is preferable to use a slab obtained by continuous casting, but slabs obtained by casting and ingot division may also be used, and if necessary, slabs that have been hot-worked or cold-worked may also be used. In this manufacturing method, holding at a temperature range of 1180 to 1320°C includes not only cases where the slab temperature is held at a constant temperature within the range of 1180 to 1320°C, but also cases where the slab temperature fluctuates within the range of 1180 to 1320°C. By holding the slab at a temperature range of 1180 to 1320°C for 6000 seconds or more, coarse carbides present in the structure can be completely dissolved, eliminating the initiation points of cracks. If the holding temperature is below 1180°C or the holding time is less than 6000 seconds, the solid solution of coarse carbides will be incomplete. If the solid solution of coarse carbides is incomplete, ferrite and bainite transformations originating from these carbides may occur during the cooling process described later, resulting in a martensite area ratio of less than 60.0%, and consequently, the desired strength may not be achieved. The upper limit of the slab heating temperature should be 1320°C or lower from the viewpoint of heating equipment capacity and productivity. The upper limit of the holding time in the temperature range of 1180 to 1320°C is preferably 10,000 seconds or less.
[熱間圧延工程]
[粗圧延]
本製造方法では、例えば、加熱されたスラブに対し、板厚調整等のために、仕上げ圧延の前に粗圧延を施してもよい。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]
[Rough rolling]
In this manufacturing method, for example, a heated slab may be subjected to rough rolling before finish rolling to adjust the plate thickness. The conditions for rough rolling are not particularly limited, as long as the desired sheet bar dimensions are ensured.
[仕上げ圧延]
[(a)後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧延温度:960~1080℃、及び直前2段の各圧延パスにおける圧下率:30~40%]
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。本製造方法では、仕上げ圧延は、4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。本製造方法では、加熱されたスラブに対して行われる仕上げ圧延において、後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧延温度及び圧下率を適切に制御する必要があり、具体的には後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧延温度が960~1080℃に制御され、同様に後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧下率が30~40%に制御される。後段2段の直前2段の各圧延パスにおける比較的高温の条件下で比較的高圧下の圧延を施すことで、再結晶を促進してオーステナイト粒を微細化することができる。これに関連して、最終的に得られる金属組織においてグラニュラーベイナイトの平均間隔を所望の範囲内に低減することが可能となる。
[Finishing Rolling]
[(a) Rolling temperature in each rolling pass of the two preceding stages of the second stage: 960 to 1080°C, and reduction ratio in each rolling pass of the two preceding stages: 30 to 40%]
The heated slab, or a slab that has been roughly rolled as needed, is then subjected to finish rolling. In this manufacturing method, finish rolling is performed using a tandem rolling mill consisting of four or more rolling stands. In this manufacturing method, in the finish rolling performed on the heated slab, it is necessary to appropriately control the rolling temperature and reduction ratio in each rolling pass of the two preceding stages of the two subsequent stages. Specifically, the rolling temperature in each rolling pass of the two preceding stages of the two subsequent stages is controlled to 960 to 1080°C, and similarly, the reduction ratio in each rolling pass of the two preceding stages of the two subsequent stages is controlled to 30 to 40%. By performing rolling under relatively high pressure and relatively high temperature conditions in each rolling pass of the two preceding stages of the two subsequent stages, recrystallization can be promoted and the austenite grains can be refined. In connection with this, it is possible to reduce the average spacing of granular bainite in the final metal structure to a desired range.
これに対し、後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧延温度が960℃未満であるか、及び/又は当該各圧延パスにおける圧下率が30%未満であると、再結晶が十分に促進されず、最終的に得られる鋼板の金属組織においてグラニュラーベイナイトの平均間隔を所望の範囲内に低減することができなくなる。一方で、後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧下率が40%超であると、過度なひずみの導入に起因して扁平なオーステナイト粒が形成されてしまい、最終的に得られる金属組織において同様にグラニュラーベイナイトの平均間隔を所望の範囲内に低減することができなくなる。また、後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧延温度が1080℃を超えると、オーステナイト粒が粗大化してしまい、その後の圧延及び冷却制御によっても所望の組織分率が得られないか、それに加えてグラニュラーベイナイトの平均間隔及び/又は平均粒径を所望の範囲内に制御することができなくなる。Conversely, if the rolling temperature in each of the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages is less than 960°C, and/or the reduction ratio in each of those rolling passes is less than 30%, recrystallization will not be sufficiently promoted, and it will be impossible to reduce the average spacing of granular bainite in the resulting steel sheet to within the desired range. On the other hand, if the reduction ratio in each of the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages exceeds 40%, flattened austenite grains will be formed due to the introduction of excessive strain, and similarly, it will be impossible to reduce the average spacing of granular bainite in the resulting metal structure to within the desired range. Furthermore, if the rolling temperature in each of the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages exceeds 1080°C, the austenite grains will coarseen, and it will be impossible to obtain the desired microstructure fraction even with subsequent rolling and cooling control, or in addition, it will be impossible to control the average spacing and/or average grain size of granular bainite to within the desired range.
[(b)後段2段の直前2段の圧延パス後0.20秒以内に400℃/秒以上の平均冷却速度で910℃以下まで冷却]
本製造方法においては、後段2段の直前2段の圧延パス後0.20秒以内に圧延材が400℃/秒以上の平均冷却速度で910℃以下まで冷却される。後段2段の直前2段の圧延パス後、このように比較的早く910℃以下まで圧延材を冷却することで、再結晶後の粒成長を抑制することができ、それによって最終的に得られる金属組織においてグラニュラーベイナイトの平均間隔を所望の範囲内に低減することが可能となる。後段2段の直前2段の圧延パス後910℃以下まで冷却する時間が0.20秒超であると、再結晶後の粒成長を十分に抑制することできなくなり、その後の冷却工程において適切な冷却を施してもグラニュラーベイナイトの平均間隔及び/又は平均粒径を所望の範囲内に制御することができなくなる。
[(b) Cool to 910°C or below at an average cooling rate of 400°C/second or more within 0.20 seconds after the rolling pass of the two stages immediately preceding the last two stages.]
In this manufacturing method, the rolled material is cooled to 910°C or below at an average cooling rate of 400°C/second or more within 0.20 seconds after the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages. By cooling the rolled material to 910°C or below relatively quickly after the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages, grain growth after recrystallization can be suppressed, thereby making it possible to reduce the average spacing of granular bainite in the final resulting metal structure to within a desired range. If the time to cool to 910°C or below after the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages exceeds 0.20 seconds, grain growth after recrystallization cannot be sufficiently suppressed, and even if appropriate cooling is performed in the subsequent cooling process, it becomes impossible to control the average spacing and/or average grain size of granular bainite within a desired range.
また、後段2段の圧延パスとその直前2段の圧延パスとの間の平均冷却速度は、所望の形態を有するグラニュラーベイナイトを所定の範囲内で生成させる上で非常に重要である。より具体的には、この間の平均冷却速度が400℃/秒未満であると、方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差が3.5°超となる場合があり、それゆえ当該最大方位差が3.5°以下でかつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイトを10.0%以上生成させることができなくなる。後段2段の圧延パスとその直前2段の圧延パスとの間の平均冷却速度は、好ましくは500℃/秒以上である。また、冷却停止温度が910℃よりも高いと、同様に、方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差が3.5°以下でかつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイトを10.0%以上生成させることができなくなる場合がある。Furthermore, the average cooling rate between the two subsequent rolling passes and the two preceding rolling passes is extremely important for producing granular bainite with the desired morphology within a predetermined range. More specifically, if the average cooling rate during this period is less than 400°C/second, the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals within grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more may exceed 3.5°. Therefore, it becomes impossible to produce 10.0% or more of granular bainite with a maximum orientation difference of 3.5° or less and an intra-grain orientation difference of 10° or more. The average cooling rate between the two subsequent rolling passes and the two preceding rolling passes is preferably 500°C/second or higher. Furthermore, if the cooling stop temperature is higher than 910°C, it may become impossible to produce 10.0% or more of granular bainite where the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals is 3.5° or less and the intra-granular orientation difference is 10° or more within grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more.
[(c)後段2段の各圧延パスにおける圧下率:20~30%]
本製造方法においては、仕上げ圧延の後段2段の各圧延パスにおける圧下率が20~30%に制御される。後段2段の各圧延パスにおいてこのような適度な圧下率にてひずみを導入することで、その後の冷却工程におけるグラニュラーベイナイトを生成するための核生成サイトを増加させることが可能となる。後段2段の各圧延パスの圧下率が20%未満であると、グラニュラーベイナイトを生成するための核生成サイトを十分に形成することができず、最終的に得られる金属組織においてグラニュラーベイナイトの所望の面積率を得ることができなくなる。一方で、後段2段の各圧延パスの圧下率が30%を超えると、過度なひずみの導入に起因して扁平なオーステナイト粒が形成されてしまい、最終的に得られる金属組織においてグラニュラーベイナイトの平均間隔を所望の範囲内に低減することができなくなる。
[(c) Reduction ratio in each of the two subsequent rolling passes: 20-30%]
In this manufacturing method, the reduction ratio in each of the two subsequent rolling passes of the finish rolling process is controlled to 20-30%. By introducing strain with such an appropriate reduction ratio in each of the two subsequent rolling passes, it is possible to increase the nucleation sites for granular bainite formation in the subsequent cooling process. If the reduction ratio in each of the two subsequent rolling passes is less than 20%, it is not possible to sufficiently form nucleation sites for granular bainite formation, and the desired area ratio of granular bainite cannot be obtained in the final metal structure. On the other hand, if the reduction ratio in each of the two subsequent rolling passes exceeds 30%, flattened austenite grains are formed due to the introduction of excessive strain, and it becomes impossible to reduce the average spacing of granular bainite to the desired range in the final metal structure.
[冷却工程]
[水冷開始から4.0秒以内に500~650℃の温度域まで冷却し、次いで2.0~6.0秒空冷]
仕上げ圧延された鋼板は、次の冷却工程において水冷され、水冷開始から4.0秒以内に500~650℃の温度域まで冷却され、次いでこの温度域にて2.0~6.0秒間にわたり空冷される。まず、水冷開始から4.0秒以内に500~650℃の温度域まで冷却することで、とりわけパーライトの生成を確実に抑制することができ、したがって最終的に得られる鋼板において所望の金属組織の面積分率を達成することが可能となる。これに対し、水冷開始から500~650℃の温度域までの時間が4.0秒を超えると、パーライトが比較的多く生成してしまい、最終的に得られる鋼板の金属組織において所望量のマルテンサイト及び/又はグラニュラーベイナイトを得ることができなくなる。
[Cooling process]
[Cool to a temperature range of 500-650°C within 4.0 seconds of starting water cooling, followed by 2.0-6.0 seconds of air cooling.]
The finish-rolled steel sheet is water-cooled in the next cooling step, cooled to a temperature range of 500-650°C within 4.0 seconds of the start of water cooling, and then air-cooled in this temperature range for 2.0-6.0 seconds. First, by cooling to a temperature range of 500-650°C within 4.0 seconds of the start of water cooling, the formation of pearlite can be reliably suppressed, and therefore it is possible to achieve the desired area fraction of the metal structure in the final steel sheet. On the other hand, if the time from the start of water cooling to the temperature range of 500-650°C exceeds 4.0 seconds, a relatively large amount of pearlite is formed, and it becomes impossible to obtain the desired amount of martensite and/or granular bainite in the metal structure of the final steel sheet.
また、水冷後、500~650℃の温度域にて2.0~6.0秒間にわたり空冷することで、グラニュラーベイナイトへの変態を促進させるとともに、Ti析出物を適切に析出させることができる。したがって、水冷後の500~650℃の温度域における2.0~6.0秒間の空冷操作は、グラニュラーベイナイトによるネッキング発生の抑制効果だけでなく、Ti析出物に起因する析出強化による穴広げ性等の向上効果の観点でも極めて重要である。例えば、空冷温度が500℃未満であると、グラニュラーベイナイトへの変態を十分に促進させることができず、一方でベイナイトが比較的多く生成する場合がある。このような場合には、ネッキング発生の抑制効果が低下するだけでなく、ベイナイトが多く生成することで均一伸びが低下し、さらにはベイナイトの生成に関連してマルテンサイトの生成が少なくなり、十分な強度が得られなくなることがある。Furthermore, after water cooling, air cooling at a temperature range of 500-650°C for 2.0-6.0 seconds promotes the transformation to granular bainite and allows for the appropriate precipitation of Ti precipitates. Therefore, the air cooling operation at a temperature range of 500-650°C for 2.0-6.0 seconds after water cooling is extremely important not only for suppressing necking by granular bainite, but also for improving hole expansion and other properties due to precipitation strengthening caused by Ti precipitates. For example, if the air cooling temperature is below 500°C, the transformation to granular bainite cannot be sufficiently promoted, and a relatively large amount of bainite may be formed. In such cases, not only is the effect of suppressing necking reduced, but the uniform elongation decreases due to the formation of a large amount of bainite, and furthermore, the formation of martensite decreases in relation to the formation of bainite, which may result in insufficient strength being obtained.
また、空冷温度が650℃を超えると、同様に、グラニュラーベイナイトへの変態を十分に促進させることができず、一方でフェライト変態が促進されて、比較的多くのフェライトが生成されてしまう場合がある。加えて、Ti析出物も十分に析出させることができなくなる。このような場合には、ネッキング発生の抑制効果が低下することに加えて、フェライトの比較的多い生成とTi析出物による析出強化が十分に得られないことに起因して、得られる鋼板の穴広げ性及び降伏比が低下してしまう。また、空冷時間が2.0秒未満であると、グラニュラーベイナイトへの変態を十分に促進させることができず、さらにはその後の冷却によりマルテンサイトが比較的多く生成してしまう場合がある。このような場合には、穴広げ性が低下し及び/又はネッキング発生の抑制効果が低下することに加えて、過度なマルテンサイトの生成に起因して均一伸びが低下してしまう。一方で、空冷時間が6.0秒を超えると、グラニュラーベイナイトが比較的多く生成する場合がある。このような場合には、マルテンサイトの量が少なくなるとともに、グラニュラーベイナイトとフェライトの合計量が比較的高くなる。先に述べたとおり、グラニュラーベイナイトはフェライトにも近い特徴を有するため、マルテンサイトを主体とする金属組織においてグラニュラーベイナイトとフェライトの面積率の合計が比較的高くなることで、いわゆるDP鋼に近い金属組織になり、降伏比の低下を招くこととなる。空冷温度は、好ましくは525~625℃であり、空冷時間は、好ましくは3.0~5.0秒である。Furthermore, if the air cooling temperature exceeds 650°C, the transformation to granular bainite cannot be sufficiently promoted, while the ferrite transformation is promoted, resulting in the formation of a relatively large amount of ferrite. In addition, sufficient Ti precipitates cannot be precipitated. In such cases, the effect of suppressing necking is reduced, and due to the relatively large amount of ferrite formation and insufficient precipitation strengthening by Ti precipitates, the hole-expanding properties and yield ratio of the resulting steel sheet are reduced. Also, if the air cooling time is less than 2.0 seconds, the transformation to granular bainite cannot be sufficiently promoted, and furthermore, a relatively large amount of martensite may be formed due to subsequent cooling. In such cases, the hole-expanding properties are reduced and/or the effect of suppressing necking is reduced, and the uniform elongation is reduced due to the excessive formation of martensite. On the other hand, if the air cooling time exceeds 6.0 seconds, a relatively large amount of granular bainite may be formed. In such cases, the amount of martensite is reduced, and the total amount of granular bainite and ferrite is relatively high. As mentioned earlier, granular bainite has characteristics similar to ferrite, so in a martensite-dominant microstructure, the combined area ratio of granular bainite and ferrite becomes relatively high, resulting in a microstructure similar to so-called DP steel, which leads to a decrease in the yield ratio. The air cooling temperature is preferably 525 to 625°C, and the air cooling time is preferably 3.0 to 5.0 seconds.
[空冷後13秒以内に50℃以下まで水冷]
500~650℃の温度域における2.0~6.0秒間の空冷後、鋼板は13秒以内に50℃以下まで水冷される。このような急冷を施すことでマルテンサイトを所望の面積率の範囲内で生成させることができる。50℃以下までの水冷が13秒を超えるか又は冷却停止温度が50℃よりも高くなると、60.0%以上のマルテンサイト面積率を達成することができない場合がある。このような場合には、所望の鋼板強度を達成することができなくなる。水冷時間の下限は特に限定されないが、例えば、空冷後50℃以下までの水冷時間は4秒以上又は5秒以上であってもよい。また、水冷停止温度の下限も特に限定されないが、例えば、水冷停止温度は20℃以上又は25℃以上であってもよい。水冷された鋼板は、最後に、熱延コイルの形態に巻き取ることができる。巻き取りの条件は特に限定されず、任意の適切な温度条件下で実施することができる。
[Water cooling to below 50°C within 13 seconds after air cooling]
After air cooling for 2.0 to 6.0 seconds in the temperature range of 500 to 650°C, the steel sheet is water-cooled to 50°C or below within 13 seconds. This rapid cooling allows for the formation of martensite within the desired area ratio range. If water cooling to 50°C or below takes longer than 13 seconds, or if the cooling stop temperature is higher than 50°C, it may not be possible to achieve a martensite area ratio of 60.0% or more. In such cases, the desired steel sheet strength cannot be achieved. The lower limit of the water cooling time is not particularly limited, but for example, the water cooling time to 50°C or below after air cooling may be 4 seconds or more, or 5 seconds or more. Similarly, the lower limit of the water cooling stop temperature is not particularly limited, but for example, the water cooling stop temperature may be 20°C or higher, or 25°C or higher. Finally, the water-cooled steel sheet can be wound into the form of a hot-rolled coil. The winding conditions are not particularly limited and can be carried out under any suitable temperature conditions.
上記の製造方法によって製造された鋼板によれば、金属組織を、面積%で、マルテンサイト:60.0~85.0%を含む組織によって構成することで、高強度、例えば引張強さが1180MPa以上の高強度を達成しつつ、均一伸びを顕著に改善することができる。さらに、方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイトを金属組織中に面積%で10.0~30.0%含めるとともに、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔を50.0μm以下に制御することで、降伏比及び穴広げ性を改善しつつ、成形時におけるネッキングの発生を顕著に抑制することができる。加えて、鋼中のTi含有量を0.070質量%以上に制御することで、Ti析出物によってフェライト等の軟質組織を析出強化し、それによって金属組織における各相の硬度差を低減し、このような硬度差の低減と上記特定のグラニュラーベイナイトに起因する穴広げ性の改善との組み合わせによって当該穴広げ性をより顕著に向上させることが可能となる。したがって、上記の製造方法によって製造された鋼板は、複雑な形状を有する部品の成形においてもネッキングの発生を抑制することができ、それゆえ高強度と優れた加工性の相反する特性を高いレベルで確実に両立させることができるので、これらの特性の両立が求められる自動車分野の使用において特に有用である。According to the steel sheet manufactured by the above manufacturing method, by constructing the metal structure with a structure containing 60.0-85.0% martensite by area percentage, it is possible to achieve high strength, such as a tensile strength of 1180 MPa or more, while significantly improving uniform elongation. Furthermore, by including 10.0-30.0% by area percentage of granular bainite in the metal structure, in which the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals is 3.5° or less within grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more, and the intra-grain orientation difference is 10° or more, and by controlling the average spacing of the granular bainite grains to 50.0 μm or less, it is possible to significantly suppress the occurrence of necking during forming while improving the yield ratio and hole expansion properties. In addition, by controlling the Ti content in the steel to 0.070 mass% or higher, Ti precipitates strengthen soft structures such as ferrite, thereby reducing the hardness difference between phases in the metallic structure. The combination of this reduction in hardness difference and the improvement in hole-expandability caused by the specific granular bainite mentioned above makes it possible to significantly improve the hole-expandability. Therefore, steel sheets manufactured by the above manufacturing method can suppress necking even when forming parts with complex shapes, and thus can reliably achieve a high level of both high strength and excellent workability, which are conflicting properties. This makes them particularly useful in the automotive sector where a balance of these properties is required.
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 described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited in any way to these examples.
以下の実施例では、本発明の実施形態に係る鋼板、特に熱延鋼板を種々の条件下で製造し、得られた鋼板の引張強さ(TS)、降伏比(YR)、均一伸び(u-El)、穴広げ率(λ)及び予ひずみ後の曲げ試験におけるネッキングの発生について調べた。In the following examples, steel sheets according to the embodiment of the present invention, particularly hot-rolled steel sheets, were manufactured under various conditions, and the tensile strength (TS), yield ratio (YR), uniform elongation (u-El), hole expansion ratio (λ), and necking occurrence in bending tests after pre-straining of the obtained steel sheets were investigated.
まず、溶鋼を連続鋳造法にて鋳造して表1及び2に示す種々の化学組成を有するスラブを形成し、これらのスラブを1180~1320℃の温度に加熱して6000~10000秒の時間にわたり保持し、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5基の圧延スタンドからなるタンデム圧延機を用いて表3に示す条件下で実施した。次に、仕上げ圧延された鋼板を、表3に示す条件下で水冷、空冷及び水冷を実施して巻き取り、2.4~3.4mmの板厚を有する鋼板を得た。First, molten steel was cast using a continuous casting method to form slabs with various chemical compositions as shown in Tables 1 and 2. These slabs were heated to a temperature of 1180 to 1320°C and held for 6000 to 10000 seconds, after which hot rolling was performed. Hot rolling was carried out by rough rolling and finish rolling. More specifically, rough rolling was performed under the same conditions for all examples and comparative examples, and finish rolling was performed using a tandem rolling mill consisting of five rolling stands under the conditions shown in Table 3. Next, the finish-rolled steel sheets were water-cooled, air-cooled, and water-cooled under the conditions shown in Table 3 and then wound to obtain steel sheets with a thickness of 2.4 to 3.4 mm.
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。The properties of the obtained steel plates were measured and evaluated by the following method.
[引張強さ(TS)及び均一伸び(u-El)]
引張強さ(TS)及び均一伸び(u-El)は、試験片の長手方向が鋼板の圧延直角方向と平行になる向き(C方向)からJIS5号試験片を採取し、JIS Z 2241:2011に準拠した引張試験を行うことで測定した。
[Tensile strength (TS) and uniform elongation (u-El)]
Tensile strength (TS) and uniform elongation (u-El) were measured by taking a JIS No. 5 test specimen from the orientation where the longitudinal direction of the test specimen is parallel to the direction perpendicular to the rolling direction of the steel plate (direction C), and performing a tensile test in accordance with JIS Z 2241:2011.
[穴広げ率(λ)]
穴広げ率(λ)は以下のようにして決定した。まず、鋼板から幅100mm×長さ100mmの試験片を採取し、ポンチ径:10mm及びダイス径:10.25~11.5mm(クリアランス12.5%)の打ち抜き工具を用いて打ち抜き穴(初期穴:穴径d0=10mm)を作製した。次いで、かえり(バリ)がダイ側となるようにし、頂角60°の円錐ポンチにて板厚を貫通する割れが発生するまで初期穴を押し広げ、割れ発生時の穴径d1mmを測定して、下記式にて各試験片の穴広げ率λ(%)を求めた。この穴広げ試験を3回実施し、それらの平均値を穴広げ率λとして決定した。
λ=100×{(d1-d0)/d0}
[Hole expansion ratio (λ)]
The hole expansion ratio (λ) was determined as follows. First, a test piece measuring 100 mm wide x 100 mm long was taken from the steel plate, and a punched hole (initial hole: hole diameter d0 = 10 mm) was created using a punching tool with a punch diameter of 10 mm and a die diameter of 10.25 to 11.5 mm (clearance 12.5%). Next, with the burr facing the die side, the initial hole was expanded using a conical punch with a 60° apex angle until a crack penetrating the plate thickness occurred. The hole diameter d1 mm at the time of crack occurrence was measured, and the hole expansion ratio λ (%) for each test piece was calculated using the following formula. This hole expansion test was performed three times, and the average value was determined as the hole expansion ratio λ.
λ=100×{(d1-d0)/d0}
[降伏比(YR)]
降伏比(YR)は、試験片の長手方向が鋼板の圧延直角方向と平行になる向き(C方向)からJIS5号試験片を採取し、JIS Z 2241:2011に準拠した引張試験を行うことで測定した引張強さ(TS)及び0.2%耐力に基づき、下記式により決定した。
降伏比YR=0.2%耐力/引張強さTS×100
[Yield ratio (YR)]
The yield ratio (YR) was determined by the following formula based on the tensile strength (TS) and 0.2% proof stress measured by taking a JIS No. 5 test specimen from the direction in which the longitudinal direction of the test specimen is parallel to the direction perpendicular to the rolling direction of the steel plate (direction C), and performing a tensile test in accordance with JIS Z 2241:2011.
Yield ratio YR = 0.2% proof stress / Tensile strength TS × 100
[予ひずみ後の曲げ試験におけるネッキング発生の有無]
まず、鋼板から採取した平行部幅36mm、平行部長さ86mm、R36mm、つかみ部幅50mm、及び全長372mmの引張試験片をC方向に単軸引張で10%の予ひずみを加えた。次いで、当該引張試験片の中央から、60mm[C方向]×30mm[L方向]の試験片を採取し、L方向に90°曲げ試験を行うことでネッキング発生の有無を確認した。試験片においてネッキングの発生が確認されなかった場合を合格、ネッキングの発生が確認された場合を不合格として評価した。
[Presence or absence of necking in bending tests after pre-straining]
First, a tensile test specimen with a parallel section width of 36 mm, a parallel section length of 86 mm, a radius of 36 mm, a gripping section width of 50 mm, and a total length of 372 mm was taken from a steel plate and subjected to a 10% pre-strain under uniaxial tension in the C direction. Next, a 60 mm [C direction] x 30 mm [L direction] specimen was taken from the center of the tensile test specimen and a 90° bending test was performed in the L direction to check for the occurrence of necking. The specimen was evaluated as passing if no necking was observed and failing if necking was observed.
鋼板の引張強さ(TS)が1180MPa以上であり、均一伸び(u-El)が5.0%以上であり、穴広げ率(λ)が40%以上であり、降伏比(YR)が80%以上であり、かつ予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングの発生が観察されなかった場合を、高強度でかつ高い均一伸び、穴広げ性及び降伏比を有するとともに、成形時におけるネッキングの発生を抑制することができる鋼板として評価した。その結果を表4に示す。表4中の「GB粒」はグラニュラーベイナイト粒を意味する。Steel sheets with a tensile strength (TS) of 1180 MPa or higher, a uniform elongation (u-El) of 5.0% or higher, a hole expansion ratio (λ) of 40% or higher, a yield ratio (YR) of 80% or higher, and no necking observed in the bending test after pre-straining were evaluated as steel sheets with high strength, high uniform elongation, hole expansion properties, and yield ratio, while also being able to suppress necking during forming. The results are shown in Table 4. In Table 4, "GB grains" refers to granular bainite grains.
表1~4を参照すると、比較例4は、熱間圧延工程における後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧延温度が低かったために、再結晶が十分に促進されなかったと考えられる。その結果として、最終的に得られる金属組織においてグラニュラーベイナイト粒の平均間隔が50.0μm超となり、λが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例5は、後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧延温度が高かったために、オーステナイト粒が粗大化してしまったものと考えられる。その結果として、グラニュラーベイナイトの面積率が10.0%未満でかつグラニュラーベイナイト粒の平均間隔が50.0μm超となり、λが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例6は、後段2段の直前2段のうち2段目の圧延パスにおける圧下率が低かったために、再結晶が十分に促進されなかったと考えられる。その結果として、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔が50.0μm超となり、λが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例7は、後段2段の直前2段のうち1段目の圧延パスにおける圧下率が高かったために、過度なひずみの導入に起因して扁平なオーステナイト粒が形成されてしまったと考えられる。その結果として、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔が50.0μm超となり、λが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例8は、後段2段の直前2段の圧延パス後910℃以下まで冷却する時間が0.20秒超であったために、再結晶後の粒成長を十分に抑制することできなかったと考えられる。その結果として、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔が50.0μm超となり、λが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例9は、後段2段の圧延パスとその直前2段の圧延パスとの間の平均冷却速度が遅かったために、所定の方位変化を示すグラニュラーベイナイトの面積率が10.0%未満となり、これに関連してマルテンサイトの面積率が85.0%よりも高くなった。その結果として、u-El及びλが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例10は、後段2段の圧延パスとその直前2段の圧延パスとの間の冷却における冷却停止温度が高かったために、同様に所定の方位変化を示すグラニュラーベイナイトの面積率が10.0%未満となり、これに関連してマルテンサイトの面積率が85.0%よりも高くなった。その結果として、u-El及びλが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。Referring to Tables 1-4, it is believed that in Comparative Example 4, recrystallization was not sufficiently promoted because the rolling temperature in each of the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages in the hot rolling process was low. As a result, the average spacing of granular bainite grains in the final resulting metal structure exceeded 50.0 μm, λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 5, it is believed that the austenite grains became coarser because the rolling temperature in each of the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages was high. As a result, the area ratio of granular bainite was less than 10.0%, the average spacing of granular bainite grains exceeded 50.0 μm, λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 6, it is believed that recrystallization was not sufficiently promoted because the reduction ratio in the second of the two preceding stages in the two subsequent stages was low. As a result, the average spacing of the granular bainite grains exceeded 50.0 μm, λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 7, it is thought that the reduction ratio was high in the first of the two preceding stages of the subsequent stages, resulting in the formation of flattened austenite grains due to the introduction of excessive strain. As a result, the average spacing of the granular bainite grains exceeded 50.0 μm, λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 8, it is thought that the cooling time to below 910°C after the two preceding stages of the subsequent stages exceeded 0.20 seconds, which prevented sufficient suppression of grain growth after recrystallization. As a result, the average spacing of the granular bainite grains exceeded 50.0 μm, λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 9, the average cooling rate between the two subsequent rolling passes and the two preceding rolling passes was slow, resulting in a granular bainite area ratio of less than 10.0% exhibiting the predetermined orientation change. Consequently, the martensite area ratio was higher than 85.0%. As a result, u-El and λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 10, the cooling stop temperature during the cooling between the two subsequent rolling passes and the two preceding rolling passes was high, similarly resulting in a granular bainite area ratio of less than 10.0% exhibiting the predetermined orientation change. Consequently, the martensite area ratio was higher than 85.0%. As a result, u-El and λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining.
比較例11及び12は、後段2段のうちそれぞれ1段目及び2段目の圧延パスの圧下率が低かったために、グラニュラーベイナイトを生成するための核生成サイトを十分に形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、グラニュラーベイナイトの面積率が10.0%未満となり、これに関連してマルテンサイトの面積率が85.0%よりも高くなり、u-El及びλが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例13及び14は、後段2段のうちそれぞれ1段目及び2段目の圧延パスの圧下率が高かったために、過度なひずみの導入に起因して扁平なオーステナイト粒が形成されてしまったと考えられる。その結果として、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔が50.0μm超となり、λが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例15は、冷却工程における空冷までの水冷時間が長かったために、パーライトが比較的多く生成してしまった。その結果として、グラニュラーベイナイトの面積率が10.0%未満となり、λが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例16は、空冷温度が低かったために、グラニュラーベイナイトへの変態を十分に促進させることができず、これに関連してベイナイトが比較的多く生成した。その結果として、u-El及びλが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例17は、空冷温度が高かったために、グラニュラーベイナイトへの変態を十分に促進させることができず、これに関連してフェライトが多く生成した。加えて、Ti析出物も十分に析出させることができなかったと考えられる。その結果として、λ及びYRが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例18は、空冷時間が短かったために、グラニュラーベイナイトへの変態を十分に促進させることができず、さらにはその後の冷却によりマルテンサイトが多く生成してしまった。その結果として、u-El及びλが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例19は、空冷時間が長かったために、グラニュラーベイナイトが比較的多く生成してしまい、これに関連してマルテンサイトの生成が少なくなるとともに、グラニュラーベイナイトとフェライトの合計量が比較的多くなった。その結果としてTS及びYRが低下した。比較例20は、空冷後50℃以下までの水冷時間が長かったために、マルテンサイトの面積率が60.0%未満となり、TSが低下した。In Comparative Examples 11 and 12, the reduction ratio of the first and second rolling passes in the subsequent two stages was low, which is thought to have prevented the formation of sufficient nucleation sites for granular bainite. As a result, the area ratio of granular bainite was less than 10.0%, and relatedly, the area ratio of martensite was higher than 85.0%, resulting in a decrease in u-El and λ, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Examples 13 and 14, the reduction ratio of the first and second rolling passes in the subsequent two stages was high, which is thought to have caused the formation of flattened austenite grains due to the introduction of excessive strain. As a result, the average spacing of granular bainite grains exceeded 50.0 μm, resulting in a decrease in λ, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 15, the water cooling time before air cooling in the cooling process was long, resulting in the formation of a relatively large amount of pearlite. As a result, the area ratio of granular bainite was less than 10.0%, λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 16, the low air cooling temperature prevented sufficient promotion of the transformation to granular bainite, and consequently, a relatively large amount of bainite was formed. As a result, u-El and λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 17, the high air cooling temperature prevented sufficient promotion of the transformation to granular bainite, and consequently, a large amount of ferrite was formed. In addition, it is thought that sufficient Ti precipitates could not be precipitated. As a result, λ and YR decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 18, the short air cooling time prevented sufficient promotion of the transformation to granular bainite, and furthermore, a large amount of martensite was formed during subsequent cooling. As a result, u-El and λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. In Comparative Example 19, the long air-cooling time resulted in the formation of a relatively large amount of granular bainite, which in turn reduced the formation of martensite, and the total amount of granular bainite and ferrite was relatively high. As a result, TS and YR decreased. In Comparative Example 20, the long water-cooling time to below 50°C after air-cooling resulted in a martensite area ratio of less than 60.0%, and TS decreased.
比較例46は、C含有量が低かったためにTSが低下した。比較例47は、C含有量が高かったためにλが低下した。比較例48は、Si含有量が低かったためにu-Elが低下した。比較例49は、Si含有量が高かったためにフェライトが多く生成してしまい、これに関連してグラニュラーベイナイトとフェライトの合計量も高くなった。その結果としてλ及びYRが低下した。比較例50は、Mn含有量が低かったために焼入れ性が低下し、その結果としてマルテンサイトの面積率が低くなり、またこれに関連してグラニュラーベイナイトとフェライトの合計量が比較的高くなった。その結果としてTS及びYRが低下した。比較例51は、Mn含有量が高かったためにグラニュラーベイナイトの面積率が低くなり、λが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例52は、sol.Al含有量が高かったためにフェライトが多く生成してしまい、これに関連してグラニュラーベイナイトとフェライトの合計量も高くなった。その結果としてλ及びYRが低下した。比較例53は、Nb含有量が高かったために粗大な炭化物等が生成したものと考えられる。その結果として、鋼板の加工性が低下し、u-El及びλが低下するとともに予ひずみ後の曲げ試験においてネッキングが発生した。比較例54は、Ti含有量が低かったために、Ti析出物による析出強化を十分に作用させることができなかったと考えられる。その結果として、TS及びλが低下した。比較例55は、Ti含有量が高かったために粗大な炭化物等が生成したものと考えられる。その結果として、鋼板の加工性が低下し、λが低下した。Comparative Example 46 showed a decrease in TS due to its low C content. Comparative Example 47 showed a decrease in λ due to its high C content. Comparative Example 48 showed a decrease in u-El due to its low Si content. Comparative Example 49 showed a large amount of ferrite formation due to its high Si content, and consequently, the total amount of granular bainite and ferrite also increased. As a result, λ and YR decreased. Comparative Example 50 showed reduced hardenability due to its low Mn content, resulting in a low martensite area ratio, and consequently, a relatively high total amount of granular bainite and ferrite. As a result, TS and YR decreased. Comparative Example 51 showed a low granular bainite area ratio due to its high Mn content, resulting in a decrease in λ and necking occurring in the bending test after pre-straining. Comparative Example 52 showed a large amount of ferrite formation due to its high sol. Al content, and consequently, the total amount of granular bainite and ferrite also increased. As a result, λ and YR decreased. Comparative Example 53 is thought to have produced coarse carbides and the like due to its high Nb content. As a result, the workability of the steel sheet decreased, u-El and λ decreased, and necking occurred in the bending test after pre-straining. Comparative Example 54 is thought to have not been able to sufficiently exert precipitation strengthening by Ti precipitates due to its low Ti content. As a result, TS and λ decreased. Comparative Example 55 is thought to have produced coarse carbides and the like due to its high Ti content. As a result, the workability of the steel sheet decreased, and λ decreased.
これとは対照的に、全ての発明例に係る鋼板において、所定の化学組成を有し、さらに製造方法における各条件を適切に制御することで、金属組織が、面積%で、マルテンサイト:60.0~85.0%、方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイト:10.0~30.0%、及びフェライト:20.0%以下を含み、グラニュラーベイナイト粒の平均間隔が50.0μm以下である鋼板を得ることができた。また、その結果として、引張強さが1180MPa以上の高強度であるにもかかわらず、高い均一伸び、穴広げ性及び降伏比を有するとともに、予ひずみ後の曲げ試験においてもネッキングの発生を確実に抑制することができた。In contrast, in all the examples of the invention, by having a predetermined chemical composition and appropriately controlling each condition in the manufacturing method, it was possible to obtain a steel sheet in which the metal structure, by area percent, contains martensite: 60.0 to 85.0%, granular bainite: 10.0 to 30.0% where the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals is 3.5° or less within grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more, and the intragranular orientation difference is 10° or more, and ferrite: 20.0% or less, with an average spacing of granular bainite grains of 50.0 μm or less. Furthermore, as a result, despite having a high strength of tensile strength of 1180 MPa or more, it was possible to obtain a steel sheet with high uniform elongation, hole-expanding properties and yield ratio, and the occurrence of necking was reliably suppressed even in bending tests after pre-straining.
Claims (6)
C:0.060~0.200%、
Si:0.30~2.00%、
Mn:1.20~2.70%、
P:0.100%以下、
S:0.0300%以下、
sol.Al:0.001~0.500%、
Nb:0.001~1.000%、
O:0.0100%以下、
N:0.0070%以下、
Ti:0.070~0.200%、
B:0~0.0030%、
Cr:0~0.90%、
Mo:0~0.12%、
Cu:0~0.40%、
Ni:0~0.30%、
V:0~0.300%、
Sn:0~0.040%、
As:0~0.100%、
Zr:0~0.050%、
Ca:0~0.0010%、
Mg:0~0.0010%、
Bi:0~0.010%、
Co:0~0.010%、
W:0~0.100%、
Zn:0~0.010%、
REM:0~0.0100%、並びに
残部:Fe及び不純物であり、
金属組織が、面積%で、
マルテンサイト:60.0~85.0%、
方位差が15°以上の粒界によって囲まれた粒内において0.1μm間隔での最大方位差3.5°以下であり、かつ粒内方位差が10°以上であるグラニュラーベイナイト:10.0~30.0%、及び
フェライト:20.0%以下を含み、
グラニュラーベイナイト粒の平均間隔が50.0μm以下であることを特徴とする、鋼板。 The chemical composition is expressed in mass percent.
C: 0.060-0.200%,
Si: 0.30-2.00%,
Mn: 1.20-2.70%,
P: 0.100% or less,
S: 0.0300% or less,
Sol. Al: 0.001–0.500%,
Nb: 0.001-1.000%,
O: 0.0100% or less,
N: 0.0070% or less,
Ti: 0.070-0.200%,
B: 0 to 0.0030%,
Cr: 0-0.90%,
Mo: 0 to 0.12%,
Cu: 0 to 0.40%,
Ni: 0 to 0.30%,
V: 0-0.300%,
Sn: 0 to 0.040%,
As: 0 to 0.100%,
Zr: 0 to 0.050%,
Ca: 0-0.0010%,
Mg: 0 to 0.0010%,
Bi: 0 to 0.010%,
Co: 0 to 0.010%,
W: 0-0.100%,
Zn: 0 to 0.010%,
REM: 0-0.0100%, and the remainder: Fe and impurities.
The metallic structure, in area percentage,
Martensite: 60.0–85.0%
The material contains 10.0-30.0% granular bainite and 20.0% or less ferrite, where the maximum orientation difference at 0.1 μm intervals within grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more is 3.5° or less, and the intra-grain orientation difference is 10° or more.
A steel plate characterized in that the average spacing between granular bainite grains is 50.0 μm or less.
B:0.0001~0.0030%、
Cr:0.001~0.90%、
Mo:0.001~0.12%、
Cu:0.001~0.40%、
Ni:0.001~0.30%、
V:0.001~0.300%、
Sn:0.001~0.040%、
As:0.001~0.100%、
Zr:0.001~0.050%、
Ca:0.0001~0.0010%、
Mg:0.0001~0.0010%、
Bi:0.001~0.010%、
Co:0.001~0.010%、
W:0.001~0.100%、
Zn:0.001~0.010%、及び
REM:0.0001~0.0100%
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 aforementioned chemical composition is, in mass%,
B: 0.0001 to 0.0030%,
Cr: 0.001-0.90%,
Mo: 0.001-0.12%,
Cu: 0.001-0.40%,
Ni: 0.001 to 0.30%,
V: 0.001-0.300%,
Sn: 0.001 to 0.040%,
As: 0.001 to 0.100%,
Zr: 0.001 to 0.050%,
Ca: 0.0001 to 0.0010%,
Mg: 0.0001 to 0.0010%,
Bi: 0.001 to 0.010%,
Co: 0.001 to 0.010%,
W: 0.001-0.100%,
Zn: 0.001–0.010%, and REM: 0.0001–0.0100%
The steel plate according to claim 1, characterized in that it includes at least one of the following.
前記スラブを4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仕上げ圧延することを含み、下記(a)~(c)の条件を満足する熱間圧延工程、並びに
(a)後段2段の直前2段の各圧延パスにおける圧延温度が960~1080℃であり、前記各圧延パスにおける圧下率が30~40%であること、
(b)前記後段2段の直前2段の圧延パス後0.20秒以内に圧延材を400℃/秒以上の平均冷却速度で910℃以下まで冷却すること、及び
(c)後段2段の各圧延パスにおける圧下率が20~30%であること
仕上げ圧延された鋼板を水冷し、水冷開始から4.0秒以内に500~650℃の温度域まで冷却し、次いで前記温度域にて2.0~6.0秒の空冷を実施し、空冷後13秒以内に前記鋼板を50℃以下まで水冷することを含む冷却工程
を含む、請求項1又は2に記載の鋼板の製造方法。 A heating step comprising heating a slab having the chemical composition described in claim 1 or 2 and holding it at a temperature of 1180 to 1320°C for 6000 seconds or more.
A hot rolling process that includes finish rolling the slab using a tandem rolling mill consisting of four or more rolling stands, and that satisfies the following conditions (a) to (c): (a) the rolling temperature in each rolling pass of the two stages immediately preceding the last two stages is 960 to 1080°C, and the reduction ratio in each rolling pass is 30 to 40%.
A method for manufacturing a steel sheet according to claim 1 or 2, comprising a cooling step including: (b) cooling the rolled material to 910°C or below at an average cooling rate of 400°C/second or more within 0.20 seconds after the two rolling passes immediately preceding the two subsequent stages, and (c) having a reduction ratio of 20 to 30% in each rolling pass of the two subsequent stages .
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