JP6414371B1 - 鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
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- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
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- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
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- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
- C23C2/29—Cooling or quenching
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
- C23C2/36—Elongated material
- C23C2/40—Plates; Strips
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/565—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of zinc
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/001—Austenite
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/003—Cementite
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Abstract
Description
言うまでもなく、自動車用部品に供される鋼板においては、強度だけでなく、プレス加工性や溶接性等、部品成形時に要求される各種施工性が要求される。具体的には、プレス加工性の観点から、鋼板には優れた伸び(引張試験における全伸び;El)、伸びフランジ性(穴広げ率;λ)が要求されることが多い。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、延性および穴広げ性が良好で、かつ優れた耐疲労特性、曲げ性、及びめっき密着性を有する鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、およびその製造方法を提供することを課題とする。
その結果、所定の化学組成を有する熱延鋼板または冷延鋼板に、条件の異なる2回の熱処理(焼鈍)を行うことにより、鋼板内部を所定の鋼組織とし、所定の厚みおよび鋼組織の表層を形成するとともに、所定の深さにSi酸化物を含む内部酸化層を形成すればよいことを見出した。
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。本発明の要旨は以下のとおりである。
(2)上記(1)に記載の鋼板は、前記化学組成が、Ti:0.001%〜0.300%、V:0.001%〜1.00%、及びNb:0.001%〜0.100%からなる群から選択される一種または二種以上を含有してもよい。
(3)上記(1)または(2)に記載の鋼板は、前記化学組成が、Cr:0.001%〜2.00%、Ni:0.001%〜2.00%、Cu:0.001%〜2.00%、Co:0.001%〜2.00%、Mo:0.001%〜1.00%、W:0.001%〜1.00%、及びB:0.0001%〜0.0100%からなる群から選択される一種または二種以上を含有してもよい。
(4)上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記化学組成が、Sn:0.001%〜1.00%、及びSb:0.001%〜1.00%からなる群から選択される一種または二種を含有してもよい。
(5)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記化学組成が、Ca:0.0001%〜0.0100%、Mg:0.0001%〜0.0100%、Ce:0.0001%〜0.0100%、Zr:0.0001%〜0.0100%、La:0.0001%〜0.0100%、Hf:0.0001%〜0.0100%、Bi:0.0001%〜0.0100%、及びREM:0.0001%〜0.0100%からなる群から選択される一種または二種以上を含有してもよい。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記化学組成が、下記式(1)を満たしてもよい。
Si+0.1×Mn+0.6×Al≧0.35・・・(1)
式(1)中のSi、MnおよびAlは質量%での各元素の含有量とする。
(7)上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記表面から1/4厚の前記位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の前記範囲において、焼戻マルテンサイトの体積分率が0%〜50%であってもよい。
(8)上記(1)〜(7)のいずれか一項に記載の鋼板は、表面に溶融亜鉛めっき層を有してもよい。
(9)上記(1)〜(7)のいずれか一項に記載の鋼板は、表面に電気亜鉛めっき層を有してもよい。
(10)本発明の別の態様に係る鋼板の製造方法は、上記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の鋼板を製造する方法であって、上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の化学組成を有するスラブを熱間圧延し、酸洗した熱延鋼板、または前記熱延鋼板を冷間圧延した冷延鋼板に、下記(a)〜(e)を満足する第1熱処理を施した後、下記(A)〜(E)を満足する第2熱処理を施す。
(a)650℃から最高加熱温度に加熱するまでの間において、前記熱延鋼板又は前記冷延鋼板の周囲の雰囲気を、0.1体積%以上のH2を含有し、下記式(2)を満たす雰囲気とする。
(b)Ac3−30℃〜1000℃の最高加熱温度で1秒〜1000秒保持する。
(c)650℃から最高加熱温度まで平均加熱速度0.5℃/秒〜500℃/秒で加熱する。
(d)最高加熱温度で保持した後、700℃からMsまで平均冷却速度5℃/秒以上で冷却する。
(e)平均冷却速度5℃/秒以上での前記冷却をMs以下の冷却停止温度まで行う。
(A)650℃から最高加熱温度に加熱するまでの間において、前記熱延鋼板又は前記冷延鋼板の周囲の雰囲気を、0.1体積%以上のH2を含有し、下記式(3)を満たす雰囲気とする。
(B)Ac1+25℃〜Ac3−10℃の最高加熱温度で1秒〜1000秒保持する。
(C)650℃から最高加熱温度まで平均加熱速度0.5℃/秒〜500℃/秒で加熱する。
(D)600〜700℃の間の平均冷却速度が3℃/秒以上となるように、最高加熱温度から480℃以下まで冷却する。
(E)平均冷却速度3℃/秒以上で冷却した後、300℃〜480℃の間で10秒以上保持する。
−1.1≦log(PH2O/PH2)≦−0.07・・・(2)
式(2)において、PH2Oは水蒸気の分圧を示し、PH2は水素の分圧を示す。
log(PH2O/PH2)<−1.1・・・(3)
式(3)において、PH2Oは水蒸気の分圧を示し、PH2は水素の分圧を示す。
(11)上記(10)に記載の鋼板の製造方法は、上記(8)に記載の鋼板を製造する方法であって、前記第2熱処理において、650℃〜最高加熱温度に到達するまでの間、常に、前記雰囲気が0.1体積%以上のH2を含有し、O2が0.020体積%以下であり、前記式(3)を満たし、前記第2熱処理において、前記(D)の冷却過程より後の段階で溶融亜鉛めっき処理を施してもよい。
本発明の高強度鋼板及び高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、延性および穴広げ性が良好で、かつ優れた耐疲労特性、曲げ性、及びめっき密着性を有するため、プレス加工などにより様々な形状に成形される自動車用鋼板として好適である。
図1に示される本実施形態の鋼板1は、表面から1/4厚の位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の範囲である鋼板内部11と、鋼板の表面に配置された軟質層12とを有する。1/4厚の位置とは、鋼板の表面から鋼板の厚さtの1/4の深さの箇所であり、図1中では符号1/4tが付された領域にあたる。1/8厚〜3/8厚の範囲とは、鋼板の表面から鋼板の厚さtの1/8の深さの領域と、3/8の深さの領域との間の範囲であり、1/8厚の位置及び3/8厚の位置は図1中では符号1/8t及び符号3/8tが付された位置にあたる。軟質層12とは、後述のように、鋼板内部11の硬度の80%以下の硬度を有する領域である。鋼板1は、その表面(即ち軟質層12の表面)に溶融亜鉛めっき層、及び電気亜鉛めっき層などをさらに備える場合がある。以下、本実施形態の鋼板について詳細に説明する。
まず、鋼板の化学組成について説明する。以下の説明において、元素の含有量を示す[%]は[質量%]を意味する。
Cは、強度を大きく高める元素である。Cは、オーステナイトを安定化し、残留オーステナイトを得ることにより、強度と成形性の両立に有効である。しかしながら、Cの含有量が0.500%を超えると、溶接性が著しく劣化する。このため、Cの含有量を0.500%以下とする。スポット溶接性の観点から、Cの含有量は0.350%以下であることが好ましく、0.300%以下、0.250%以下、又は0.200%以下であることがより好ましい。一方、Cの含有量が0.050%未満であると、十分に残留オーステナイトが得られず、十分な強度および成形性を確保することが困難となる。このため、Cの含有量を0.050%以上とする。強度と成形性をより一層高めるために、Cの含有量は0.075%以上であることが好ましく、0.100%以上、又は0.200%であることがより好ましい。
Siは、鋼板における鉄系炭化物の生成を抑制することで残留オーステナイトを安定化し、強度と成形性を高める元素である。しかしながら、Siは、鋼材を脆化させる元素である。Si含有量が3.00%を超えると、鋼板の穴広げ性が不十分となる。また、Si含有量が3.00%を超えると、鋳造したスラブが割れるなどのトラブルが起こりやすくなる。このため、Siの含有量は3.00%以下とする。さらに、Siは鋼板の耐衝撃特性を損なうため、Siの含有量は2.50%以下であることが好ましく、2.00%以下、又は1.80%以下であることがより好ましい。一方、Siの含有量が0.01%未満では、粗大な鉄系炭化物が多量に生成され、強度および成形性が劣化する。このため、Siの含有量は0.01%以上とする。この観点から、Siの下限値は0.10%であることが好ましく、0.25%、0.30%、又は0.50%がより好ましい。
Mnは、鋼板の焼入れ性を高めて強度を高めるために添加される。しかしながら、Mnの含有量が5.00%を超えると、鋼板の伸びおよび穴広げ性が不十分となる。また、Mnの含有量が5.00%を超えると、鋼板の板厚中央部に粗大なMn濃化部が生じて、脆化が起こりやすくなり、鋳造したスラブが割れるなどのトラブルが起こりやすくなる。このため、Mnの含有量は5.00%以下とする。また、Mnの含有量が増大するとスポット溶接性も劣化することから、Mnの含有量は3.50%以下であることが好ましく、3.00%以下、又は2.80%以下であることがより好ましい。一方、Mnの含有量が0.50%未満であると、焼鈍後の冷却中に軟質な組織が多量に形成されるため、充分に高い引張最大強度を確保することが難しくなる。したがって、Mnの含有量は0.50%以上とする必要がある。強度をより高めるためには、Mnの含有量は0.80%以上であることが好ましく、1.00%以上、又は1.50%以上であることがより好ましい。
Pは、鋼材を脆化させる元素である。Pの含有量が0.1000%を超えると、鋼板の伸びおよび穴広げ性が不十分となる。また、Pの含有量が0.1000%を超えると、鋳造したスラブが割れるなどのトラブルが起こりやすくなる。このため、Pの含有量は0.1000%以下とする。また、Pはスポット溶接によって生じる溶融部を脆化させる元素である。充分な溶接継手強度を得るためには、Pの含有量は0.0400%以下とすることが好ましく、0.3000%以下、又は0.0200%以下とすることが更に好ましい。一方、Pの含有量を0.0001%未満とすることは、製造コストの大幅な増加を伴う。このことから、P含有量は0.0001%以上とする。P含有量は0.0010%以上、0.0012%、又は0.0015%以上とすることが好ましい。
Sは、Mnと結びついて粗大なMnSを形成し、延性、穴拡げ性(伸びフランジ性)および曲げ性といった成形性を低下させる。このため、Sの上限値を0.0100%以下とする。また、Sはスポット溶接性を劣化させるため、0.0070%以下とすることが好ましく、0.0050%以下、又は0.0030%以下とすることがより好ましい。一方、Sの含有量を0.0001%未満とすることは、製造コストの大幅な増加を伴う。このため、S含有量は0.0001%以上とする。S含有量は0.0003%以上とすることが好ましく、0.0006%以上、又は0.0010%以上とすることがより好ましい。
Alは、鋼材を脆化させる元素である。Alの含有量が2.500%を超えると、鋳造したスラブが割れるなどのトラブルが起こりやすくなる。このため、Alの含有量は2.500%以下とする。また、Alの含有量が増えるとスポット溶接性が悪化する。このため、Alの含有量は2.000%以下とすることがより好ましく、1.500%以下、又は1.000%以下とすることがさらに好ましい。一方、Alの含有量の下限は特に定めずとも本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Alは原料中に微量に存在する不純物であり、その含有量を0.001%未満とするには製造コストの大幅な増加が伴う。従って、Al含有量は0.001%以上とした。またAlは脱酸材としても有効な元素であるが、脱酸の効果を十分に得るためには、Alの含有量は0.010%以上とすることが好ましい。さらに、Alは粗大な炭化物の生成を抑制する元素であり、残留オーステナイトの安定化を目的として添加しても構わない。残留オーステナイトの安定化のためには、Alの含有量を0.100%以上とすることが好ましく、0.250%以上とすることが更に好ましい。
Nは、粗大な窒化物を形成し、延性、穴拡げ性(伸びフランジ性)および曲げ性といった成形性を劣化させることから、その添加量を抑える必要がある。Nの含有量が0.0100%を超えると、成形性の劣化が顕著となる。このことから、N含有量の上限を0.0100%とした。またNは、溶接時のブローホール発生の原因になることから、含有量が少ない方が良い。N含有量は0.0075%以下であることが好ましく、0.0060%以下、又は0.0050%以下であることがより好ましい。Nの含有量の下限は、特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Nの含有量を0.0001%未満にすることは、製造コストの大幅な増加を招く。このことから、N含有量の下限を0.0001%以上とした。N含有量は0.0003%以上であることが好ましく、0.0005%以上、又は0.0010%以上であることがより好ましい。
Oは、酸化物を形成し、延性、穴拡げ性(伸びフランジ性)および曲げ性といった成形性を劣化させることから、含有量を抑える必要がある。Oの含有量が0.0100%を超えると、成形性の劣化が顕著となることから、O含有量の上限を0.0100%とした。さらにOの含有量は0.0050%以下であることが好ましく、0.0030%以下、又は0.0020%以下であることがより好ましい。Oの含有量の下限は、特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Oの含有量を0.0001%未満とすることは、製造コストの大幅な増加を伴うため、0.0001%を下限とした。O含有量を0.0005%以上、0.0010%以上、又は0.0012%以上としてもよい。
残留オーステナイトは、熱処理中にベイナイト、パーライトまたは粗大なセメンタイトに分解する懸念がある。Si、MnおよびAlは残留オーステナイトの分解を抑制し、成形性を高めるために特に重要な元素であり、下記式(1)を満たすことが好ましい。式(1)の左辺の値は0.60以上であることがより好ましく、0.80以上、又は1.00%以上であることが更に好ましい。
Si+0.1×Mn+0.6×Al≧0.35 ・・・(1)
(式(1)中のSi、MnおよびAlは質量%での各元素の含有量とする。)
Tiは、析出物による強化、フェライト結晶粒の成長抑制による細粒強化および再結晶の抑制を通じた転位強化によって、鋼板の強度上昇に寄与する元素である。しかし、Tiの含有量が0.300%を超えると、炭窒化物の析出が多くなって成形性が劣化する。このため、Tiの含有量は0.300%以下であることが好ましい。また、成形性の観点から、Tiの含有量は0.150%以下であることがより好ましい。Tiの含有量の下限は特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Tiによる強度上昇効果を十分に得るためには、Tiの含有量は0.001%以上であることが好ましい。鋼板のより一層の高強度化のためには、Tiの含有量は0.010%以上であることがより好ましい。
Vは、析出物強化、フェライト結晶粒の成長抑制による細粒強化および再結晶の抑制を通じた転位強化により、鋼板の強度上昇に寄与する元素である。しかし、Vの含有量が1.00%を超えると、炭窒化物が過度に析出して成形性が劣化する。このため、Vの含有量は1.00%以下であることが好ましく、0.50%以下であることがさらに好ましい。Vの含有量の下限は特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Vによる強度上昇効果を十分に得るためには、Vの含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.010%以上であることがさらに好ましい。
Nbは、析出物強化、フェライト結晶粒の成長抑制による細粒強化および再結晶の抑制を通じた転位強化により、鋼板の強度上昇に寄与する元素である。しかし、Nbの含有量が0.100%を超えると、炭窒化物の析出が多くなって成形性が劣化する。このため、Nbの含有量は0.100%以下であることが好ましい。成形性の観点から、Nbの含有量は0.060%以下であることがより好ましい。Nbの含有量の下限は特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Nbによる強度上昇効果を十分に得るには、Nbの含有量は0.001%以上であることが好ましい。鋼板のより一層の高強度化のためには、Nbの含有量は0.005%以上であることがより好ましい。
Crは、焼入れ性を高め、高強度化に有効な元素であり、Cおよび/またはMnの一部に代えて添加してもよい。Crの含有量が2.00%を超えると、熱間での加工性が損なわれて生産性が低下する。このことから、Crの含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.20%以下であることがさらに好ましい。Crの含有量の下限は特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Crによる高強度化の効果を十分に得るためには、Crの含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.010%以上であることがさらに好ましい。
Niは、高温での相変態を抑制し、高強度化に有効な元素であり、Cおよび/またはMnの一部に代えて添加してもよい。Niの含有量が2.00%を超えると、溶接性が損なわれる。このことから、Niの含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.20%以下であることがさらに好ましい。Niの含有量の下限は特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Ni添加による高強度化の効果を十分に得るには、Niの含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.010%以上であることがさらに好ましい。
Cuは、微細な粒子として鋼中に存在することにより強度を高める元素であり、Cおよび/またはMnの一部に替えて添加できる。Cuの含有量が2.00%を超えると、溶接性が損なわれることから、Cuの含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.20%以下であることがさらに好ましい。Cuの含有量の下限は特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Cu添加による高強度化の効果を十分に得るには、Cuの含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.010%以上であることがさらに好ましい。
Coは、焼入れ性を高め、高強度化に有効な元素であり、Cおよび/またはMnの一部に代えて添加してもよい。Coの含有量が2.00%を超えると、熱間での加工性が損なわれて生産性が低下する。このことから、Coの含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.20%以下であることがさらに好ましい。Coの含有量の下限は特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Co添加による高強度化の効果を十分に得るためには、Co含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.010%以上であることがさらに好ましい。
Moは、高温での相変態を抑制し、高強度化に有効な元素であり、Cおよび/またはMnの一部に代えて添加してもよい。Moの含有量が1.00%を超えると、熱間での加工性が損なわれて生産性が低下する。このことから、Moの含有量は1.00%以下とすることが好ましく、0.50%以下であることがさらに好ましい。Moの含有量の下限は特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Mo添加による高強度化の効果を十分に得るためには、Moの含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.005%以上であることがさらに好ましい。
Wは、高温での相変態を抑制し、高強度化に有効な元素であり、Cおよび/またはMnの一部に代えて添加してもよい。Wの含有量が1.00%を超えると、熱間での加工性が損なわれて生産性が低下する。このことから、Wの含有量は1.00%以下が好ましく、0.50%以下であることがさらに好ましい。Wの含有量の下限は、特に定めることなく本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Wによる高強度化を十分に得るためには、Wの含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.010%以上であることがさらに好ましい。
Bは、高温での相変態を抑制し、高強度化に有効な元素であり、Cおよび/またはMnの一部に代えて添加してもよい。Bの含有量が0.0100%を超えると、熱間での加工性が損なわれて生産性が低下する。このことから、Bの含有量は0.0100%以下とすることが好ましい。生産性の観点からは、Bの含有量は0.0050%以下であることがより好ましい。Bの含有量の下限は特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Bの添加による高強度化の効果を十分に得るには、Bの含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。さらなる高強度化のために、Bの含有量は0.0005%以上であることがより好ましい。
Snは、組織の粗大化を抑制し、高強度化に有効な元素であり、1.00%を上限として添加しても構わない。Snの添加量が1.00%を超えると、鋼板が過度に脆化し、圧延時に鋼板が破断することがある。このためSn含有量は、1.00%以下であることが好ましい。Snの含有量の下限は、特に定めることなく本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Snによる高強度化効果を十分に得るためには、Snの含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.010%以上であることがさらに好ましい。
Sbは、組織の粗大化を抑制し、高強度化に有効な元素であり、1.00%を上限として添加しても構わない。Sbの添加量が1.00%を超えると、鋼板が過度に脆化し、圧延時に鋼板が破断することがある。このためSb含有量は、1.00%以下であることが好ましい。Sbの含有量の下限は、特に定めることなく本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、Sbによる高強度化効果を十分に得るためには、Sbの含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.005%以上であることがさらに好ましい。
REMとは、Rare Earth Metalの略であり、通常はランタノイド系列に属する元素をさす。但し、本実施形態においてREMは、Ce及びLaを除くものとする。本実施形態において、Laおよび/またはCeは、ミッシュメタルにて添加されることが多く、Laおよび/またはCeの他にランタノイド系列の元素を複合で含有する場合がある。本実施形態にかかる鋼板の効果は、Laおよび/またはCe以外のランタノイド系列の元素を、不純物として含んだとしても発揮される。また、金属Laおよび/またはCeを添加したとしても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮される。なお、本実施形態において、REMの含有量とはランタノイド系列に属する元素の含有量の合計値である。
Ca、Mg、Ce、Zr、La、Hf、Bi、REMは、成形性の改善に有効な元素であり、一種または二種以上を、それぞれ0.0001%〜0.0100%含有できる。Ca、Mg、Ce、Zr、La、Hf、Bi、REMの一種または二種以上の各含有量が0.0100%を超えると、延性を損なうおそれがある。このため、上記の各元素の含有量は0.0100%以下であることが好ましく、0.0070%以下であることがさらに好ましい。また、上記の元素を二種以上含む場合、Ca、Mg、Ce、Zr、La、Hf、Bi、REMの含有量は、合計で0.0100%以下とすることが好ましい。上記各元素の含有量の下限は、特に定めなくても本実施形態にかかる鋼板の効果は発揮されるが、鋼板の成形性を改善する効果を十分に得るためには、各元素の含有量は0.0001%以上であることが好ましい。成形性の観点から、Ca、Mg、Ce、Zr、La、Hf、Bi、REMの一種または二種以上の含有量は0.0010%以上であることがさらに好ましい。
また、Ca、Mg、Ce、Zr、La、Hf、Bi、REMについても、前記好ましい下限値未満の極微量を不純物として含有していることは許容される。
また、不純物として、H、Na、Cl、Sc、Zn、Ga、Ge、As、Se、Y、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Te、Cs、Ta、Re、Os、Ir、Pt、Au、Pbを合計で0.0100%以下含有していることは許容される。
本実施形態の鋼板において、表面から1/4厚の位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の範囲における鋼組織(以下、「鋼板内部の鋼組織」という場合がある。)は、軟質フェライトを30%以下、残留オーステナイトを3%〜40%、フレッシュマルテンサイトを30%以下、パーライトとセメンタイトの合計を10%以下含有し、全残留オーステナイトに占める、アスペクト比2.0以上の残留オーステナイトの個数割合が50%以上である。
フェライトは、優れた延性を有する組織である。しかし、フェライトは、強度が低いため高強度鋼板においては活用しづらい組織である。本実施形態の鋼板では、鋼板内部の鋼組織が0%〜30%の軟質フェライトを含有する。本実施形態における「軟質フェライト」とは、粒内に残留オーステナイトを含まないフェライトであることを意味する。軟質フェライトは、強度が低く、周辺部に比べてひずみが集中しやすく、破壊が生じやすい。軟質フェライトの体積分率が30%を超えると、強度−成形性のバランスが著しく劣化する。このため、軟質フェライトは30%以下に制限する。軟質フェライトは15%以下に制限することが更に好ましく、0%であっても構わない。
残留オーステナイトは、強度−延性バランスを高める組織である。本実施形態の鋼板では、鋼板内部の鋼組織が3%〜40%の残留オーステナイトを含む。成形性の観点から、鋼板内部における残留オーステナイトの体積分率は3%以上とし、5%以上とすることが好ましく、7%以上とすることが更に好ましい。一方、残留オーステナイトの体積分率を40%超とするには、多量のC、Mnおよび/またはNiの添加が必要であり、溶接性が著しく損なわれる。このため、残留オーステナイトの体積分率は40%以下とする。鋼板の溶接性を高め、利便性を高めるには、残留オーステナイトの体積分率は30%以下とすることが好ましく、20%以下とすることが更に好ましい。
フレッシュマルテンサイトは、引張強度を大きく向上させる。一方で、フレッシュマルテンサイトは、破壊の起点となって耐衝撃特性を著しく劣化させる。このため、フレッシュマルテンサイトの体積分率は30%以下とする。特に、耐衝撃特性を向上させるためには、フレッシュマルテンサイトの体積分率を15%以下とすることが好ましく、7%以下とすることが更に好ましい。フレッシュマルテンサイトは、0%であってもよいが、鋼板の強度を確保するために2%以上であることが好ましい。
鋼板の鋼板内部のミクロ組織には、パーライトおよび/またはセメンタイトが含まれていてもよい。しかし、パーライトおよび/またはセメンタイトの体積分率が多いと、延性が劣化する。このため、パーライトとセメンタイトの体積分率を合計で10%以下に制限する。パーライトとセメンタイトの体積分率は、好ましくは5%以下であり、0%であっても構わない。
本実施形態では、鋼板内部における残留オーステナイト粒のアスペクト比は、重要である。アスペクト比が大きい、すなわち伸長した残留オーステナイトは、加工による鋼板の変形初期には安定である。しかし、アスペクト比の大きい残留オーステナイトでは、加工の進展に伴って先端部分にひずみの集中が起こり、適度に変態してTRIP(変態誘起塑性)効果が生じる。このため、鋼板内部の鋼組織が、アスペクト比の大きい残留オーステナイトを含むことで、靭性、耐水素脆化特性、穴広げ性などを損なうことなく、延性を改善できる。以上の観点から、本実施形態では、全残留オーステナイトに占める、アスペクト比2.0以上の残留オーステナイトの個数割合を、50%以上とする。アスペクト比2.0以上の残留オーステナイトの個数割合は、60%以上であることが好ましく、70%以上がさらに好ましく、80%以上であることが特に好ましい。
焼戻マルテンサイトは、耐衝撃特性を損なうことなく、鋼板の引張強度を大きく向上させる組織であり、鋼板内部の鋼組織に含まれていても構わない。しかし、鋼板内部に多量の焼戻マルテンサイトを生成させると、残留オーステナイトが十分に得られない場合がある。このため、焼戻マルテンサイトの体積分率は、50%以下または30%以下に制限することが好ましい。なお焼戻マルテンサイトの含有は本実施形態に係る鋼板にとって必須ではないので、焼戻マルテンサイトの下限値は0%である。
「1/8厚〜3/8厚の範囲の硬度の80%以下の硬度を有する領域を軟質層と定義したとき、表層に1〜100μmの軟質層が存在」
鋼板の曲げ性を改善するためには、鋼板の表層を軟質化することが必要な要件の一つである。本実施形態に係る鋼板では、硬度が鋼板内部の硬度(平均硬度)の80%以下である領域を軟質層と定義したとき、鋼板の表面から板厚方向に1〜100μmの軟質層が存在する。言い換えれば、鋼板の表層部に、硬度が鋼板内部の平均硬度の80%以下である軟質層が存在し、その軟質層の厚さが1〜100μmである。
軟質層に含まれるフェライトの結晶粒のうち、アスペクト比3.0未満の結晶粒の体積分率(フェライトの全結晶粒が軟質層に占める体積分率に対する、アスペクト比3.0未満のフェライト結晶粒の割合)が50%未満であると、曲げ性が劣化する。そのため、軟質層に含まれるフェライトのうちアスペクト比3.0未満の結晶粒の体積分率を50%以上とする。この体積分率は、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上である。なお、軟質層に含まれるフェライトは、上述の硬質フェライト及び軟質フェライトの両方を含む。
軟質層に含まれる残留オーステナイトは、疲労亀裂の進展を抑制することにより、鋼板の疲労強度を向上させる。したがって、軟質層に含まれる残留オーステナイトの体積分率は、鋼板内部における残留オーステナイトの体積分率の50%以上とする。より好ましくは、軟質層に含まれる残留オーステナイトの体積分率は、鋼板内部における残留オーステナイトの体積分率の60%以上、70%以上、又は80%以上である。鋼板内部における残留オーステナイトの面積率とは、表面から鋼板の板厚の1/4厚の位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の範囲に含まれる残留オーステナイトの面積率を指す。
本実施形態の鋼板は、表面から深さ方向(板厚方向)に高周波グロー放電(高周波GDS)分析法で分析したときに、表面から0.2μm超且つ表面から5μm以下の範囲に、Siを示す波長の発光強度のピークが現れる。このことは、鋼板が内部酸化していて、鋼板の表面から0.2μm超且つ表面から5μm以下の範囲に、Si酸化物を含む内部酸化層を有することを表している。このような内部酸化層を有する鋼板は、製造時の熱処理に伴う鋼板表面でのSi酸化物などの酸化膜の生成が抑制されている。そのため、このような内部酸化層を有する鋼板は、優れた化成処理性及びめっき密着性を有する。
本実施形態の鋼板は、その表面(両面もしくは片面)に溶融亜鉛めっき層が形成されていてもよい(以下、溶融亜鉛めっきを有する本実施形態にかかる鋼板を「本実施形態にかかる溶融亜鉛めっき鋼板」と称する)。この溶融亜鉛めっき層は、溶融亜鉛めっき層を合金化した合金化溶融亜鉛めっき層であってもよい。
溶融亜鉛めっき層が合金化していないものである場合、溶融亜鉛めっき層中の鉄含有量は7.0質量%未満であることが好ましい。溶融亜鉛めっき層が合金化した合金化溶融亜鉛めっき層である場合、鉄含有量が6.0質量%以上であることが好ましい。合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板よりも優れた溶接性を有する。
本実施形態の鋼板の表面には、電気亜鉛めっき層が形成されていてもよい。電気亜鉛めっき層は、従来公知の方法により形成できる。
本実施形態の鋼板の素材として用いられる熱処理用鋼板(「本実施形態の熱処理用鋼板」と称する)について、以下に説明する。
具体的には、本実施形態の熱処理用鋼板は、上記の鋼板におけるいずれかの化学組成を有し、以下に示す鋼組織(ミクロ組織)を有する。なお、各組織の含有量の説明における[%]は[体積%]である。
「ラス状組織を体積分率で合計70%以上」
本実施形態の熱処理用鋼板は、表面から1/4厚の位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の範囲における鋼組織(熱処理用鋼板内部の鋼組織)が、上部ベイナイト、ベイニティックフェライト、焼戻マルテンサイト、フレッシュマルテンサイトの1種または2種以上からなるラス状組織を、体積分率で合計70%以上含有する。
本実施形態の熱処理用鋼板の内部の鋼組織は、上述したラス状組織の他に残留オーステナイトを含み、アスペクト比が1.3未満でかつ長径が2.5μm超の残留オーステナイト粒の個数密度を1.0×10−2個/μm2以下に制限したものである。
「軟質フェライトを体積分率で80%以上含む軟質層」
本実施形態に係る鋼板の素材となる熱処理用鋼板には、体積分率で80%以上の軟質フェライトを含む軟質層からなる表層が形成されている。熱処理用鋼板において軟質層の厚さは1μm〜50μmとする。熱処理用鋼板において軟質層の厚さが表面から深さ方向に1μm未満であると、熱処理用鋼板に第2熱処理を施してなる鋼板に形成された軟質層の厚さ(表面からの深さ範囲)が不足する。一方、熱処理用鋼板において軟質層の厚さが表面から深さ方向に50μmを超えると、熱処理用鋼板に第2熱処理を施してなる鋼板に形成された軟質層の厚さ(表面からの深さ範囲)が過剰となるため、軟質層を有することによる鋼板の強度低下が顕在化する。このため、熱処理用鋼板において軟質層の厚さは50μm以下とし、10μm以下であることが好ましい。
本実施形態の熱処理用鋼板は、表面から深さ方向に高周波グロー放電(高周波GDS)分析法で分析したときに、表面から0.2μm超5μm以下の範囲に、Siを示す波長の発光強度のピークが現れる。このことは、熱処理用鋼板が内部酸化していて、表面から0.2μm超5μm以下の範囲に、Si酸化物を含む内部酸化層を有することを表している。上記の範囲に内部酸化層を有する熱処理用鋼板は、製造時の熱処理に伴う鋼板表面でのSi酸化物などの酸化膜の生成が抑制されたものである。
次に、本実施形態の鋼板の製造方法について説明する。
本実施形態の鋼板を製造するには、まず、上記の化学成分(組成)を有するスラブを鋳造する。熱間圧延に供するスラブは、連続鋳造スラブや薄スラブキャスターなどで製造したものを用いることができる。鋳造後のスラブは、一旦常温まで冷却してから熱間圧延してもよいし、高温のまま直接熱間圧延してもよい。鋳造後のスラブを高温のまま直接熱間圧延に供することが、熱間圧延の加熱に必要なエネルギーを削減できるため、好ましい。
熱間圧延に先立ち、スラブを加熱する。本実施形態の鋼板を製造する場合、以下に示す式(4)を満足するスラブ加熱条件を選定することが好ましい。
(式(8)式中の元素記号は、当該元素の鋼中の質量%である。)
Ac3=879−346×C+65×Si−18×Mn+54×Al・・(9)
(式(9)式中の元素記号は、当該元素の鋼中の質量%である。)
スラブを加熱した後、熱間圧延を行う。熱間圧延の完了温度(仕上温度)が850℃未満では、圧延反力が高まり、指定の板厚を安定して得ることが困難となる。このため、熱間圧延の完了温度は850℃以上とすることが好ましい。圧延反力の観点から、熱間圧延の完了温度は870℃以上とすることが好ましい。一方、熱間圧延の完了温度を1050℃超とするには、スラブの加熱終了から熱間圧延の完了までの工程において、加熱装置などを用いて鋼板を加熱する必要があり、高いコストが必要となる。このため、熱間圧延の完了温度を1050℃以下とすることが好ましい。熱間圧延中の鋼板温度を確保しやすくするため、熱間圧延の完了温度は1000℃以下とすることが好ましく、980℃以下とすることが更に好ましい。
次に、このようにして製造した熱延鋼板の酸洗を行う。酸洗は、熱延鋼板の表面の酸化物を除去する工程であり、鋼板の化成処理性の向上のために重要である。熱延鋼板の酸洗は、一回でも良いし、複数回に分けて行っても良い。
酸洗した熱延鋼板は、冷間圧延して冷延鋼板としても構わない。熱延鋼板に冷間圧延を行うことで、高精度で所定の板厚を有する鋼板を製造できる。冷間圧延では、圧下率の合計が85%を超えると、鋼板の延性が失われ、冷間圧延中に鋼板が破断する危険性が高まる。このため、圧下率の合計を85%以下とすることが好ましく、75%以下とすることがより好ましい。冷延工程における合計の圧下率の下限は特に定めず、冷間圧延を施さなくてもかまわない。鋼板の形状均質性を向上させて良好な外観を得るとともに、第1熱処理中および第2熱処理中の鋼板温度を均一にして良好な延性を得るために、冷間圧延の圧下率は合計で0.5%以上とすることが好ましく、1.0%以上とすることが更に好ましい。
次に、酸洗した熱延鋼板、または熱延鋼板を冷間圧延した冷延鋼板に、第1熱処理を施すことにより熱処理用鋼板を製造する。第1熱処理は、下記(a)〜(e)を満足する条件で行う。
−1.1≦log(PH2O/PH2)≦−0.07・・・(2)
(式(2)において、PH2Oは水蒸気の分圧を示し、PH2は水素の分圧を示す。)
第1熱処理では、上記(a)を満たすことにより、鋼板外部での酸化反応を抑制するとともに、脱炭反応を促進する。第1熱処理では、650℃から最高加熱温度に加熱するまでの間における一部の温度帯において、鋼板の周囲を上記(a)に記載の雰囲気とする必要があり、650℃から最高加熱温度に加熱するまでの間の全部の温度帯において、鋼板の周囲を上記(a)に記載の雰囲気とすることが好ましい。
第1熱処理では、最高加熱温度を(Ac3−30)℃以上とする。最高加熱温度が(Ac3−30)℃未満であると、熱処理用鋼板における鋼板内部の鋼板組織に塊状の粗大なフェライトが残存する。その結果、熱処理用鋼板の第2熱処理後に得られる鋼板の軟質フェライト相が過剰になるとともに、アスペクト比2.0以上の残留オーステナイトの個数割合が不足し、特性が劣化する。最高加熱温度は(Ac3−15)℃以上が好ましく、(Ac3+5)℃以上とすることが更に好ましい。一方、過度に高温まで加熱すると表層の脱炭が過剰に進行して耐疲労特性が不十分となる場合があるし、加熱に要する燃料コストが増大し、また、炉体の損傷を招く。このため、最高加熱温度は1000℃以下とすることが望ましい。
第1熱処理において、650℃から最高加熱温度までの平均加熱速度が0.5℃/秒未満であると、加熱処理中にMn偏析が進み、粗大な塊状Mn濃化領域が形成され、第2熱処理後に得られる鋼板の特性が劣化する。塊状のオーステナイトの生成を抑制するため、平均加熱速度は1.5℃/秒以上とすることが好ましい。一方、平均加熱速度が500℃/秒超であると、脱炭反応が十分進行しない。このため、平均加熱速度を500℃/秒以下とする。なお650℃から最高加熱温度までの平均加熱速度とは、650℃と最高加熱温度との差を、鋼板表面温度が650℃から最高加熱温度に至るまでの経過時間で割ることで得られる値である。
第1熱処理では、熱処理用鋼板における鋼板内部の鋼板組織をラス状組織主体とするために、最高加熱温度で保持した後、700℃〜下記式(10)で示されるMsまでの温度範囲の冷却速度が、平均冷却速度で5℃/秒以上となるように冷却する。平均冷却速度が5℃/秒未満であると、塊状フェライトが生成する場合がある。平均冷却速度は10℃/秒以上とすることが好ましく、30℃/秒以上とすることが更に好ましい。また、平均冷却速度の上限は特に定める必要はないが、500℃/秒超の平均冷却速度で冷却するには、特別な設備が必要となる。このため、平均冷却速度は500℃/秒以下であることが好ましい。なお700℃からMsまでの温度範囲の平均冷却速度とは、700℃とMsとの差を、鋼板表面温度が700℃からMsに至るまでの経過時間で割ることで得られる値である。Msは、下記式によって算出される。
(式(10)式中の元素記号は、当該元素の鋼中の質量%である。)
第1熱処理では、700℃からMsまでの温度範囲の平均冷却速度が5℃/秒以上となる冷却を、Ms以下の冷却停止温度まで行う。冷却停止温度は室温(25℃)であってもよい。冷却停止温度をMs以下とすることで、第1熱処理後に得られる熱処理用鋼板における鋼板内部の鋼板組織がラス状組織主体のものとなる。なお冷却停止温度とは、鋼板の温度降下を生じさせる冷媒(冷却水、大気等)の噴射を終了した時点での鋼板の表面温度である。
本実施形態では、第2熱処理を行う前の熱処理用鋼板に、様々な処理を施しても構わない。例えば、熱処理用鋼板の形状を矯正するために、熱処理用鋼板に調質圧延処理を施してもよい。また、熱処理用鋼板の表面に存在する酸化物を除去するために、熱処理用鋼板に酸洗処理を施しても構わない。
第1熱処理を施した鋼板(熱処理用鋼板)に、第2熱処理を施す。第2熱処理は、下記(A)〜(E)を満足する。
(A)650℃から最高加熱温度に加熱するまでにおいて、鋼板の周囲の雰囲気を、0.1体積%以上のH2を含有し、上記式(3)を満たす雰囲気とする。
log(PH2O/PH2)<−1.1・・・(3)
(式(3)において、PH2Oは水蒸気の分圧を示し、PH2は水素の分圧を示す。)
第2熱処理においては、上記(A)を満たすため、鋼板表面での脱炭反応が抑制され、第1熱処理時に脱炭した表層部に、鋼板の内部から炭素原子が供給される。その結果、第2熱処理後の鋼板表面に、微量のマルテンサイトおよび残留オーステナイトが分散した所定の厚みの複合組織が形成される。
第2熱処理では、最高加熱温度を(Ac1+25)℃〜(Ac3−10)℃とする。最高加熱温度が(Ac1+25)℃未満であると、鋼中のセメンタイトが溶け残り、第2熱処理後に得られる鋼板の内部組織における残留オーステナイト分率が不足し、特性が劣化する。第2熱処理後に得られる鋼板における硬質組織分率を高めて、より高強度の鋼板を得るために、最高加熱温度を(Ac1+40)℃以上とすることが好ましい。
第2熱処理における650℃から最高加熱温度までの平均加熱速度が0.5℃/秒未満であると、第1熱処理で作りこんだラス状組織の回復が進行するため、粒内にオーステナイト粒を有さない軟質フェライトの体積分率が増大する。一方、平均加熱速度が500℃/秒超であると、脱炭反応が十分進行しない。なお650℃から最高加熱速度までの平均加熱速度とは、650℃と最高加熱速度との差を、鋼板表面温度が650℃から最高加熱速度に至るまでの経過時間で割ることで得られる値である。
第2熱処理において、600〜700℃の間の平均冷却速度が3℃/秒以上となるように、最高加熱温度から480℃まで冷却する。該温度範囲での平均冷却速度が3℃/秒未満である場合、粗大な炭化物が生成して鋼板の特性が損なわれる。該温度範囲での平均冷却速度は10℃/秒以上とすることが好ましい。該温度範囲での平均冷却速度の上限は特に設けずとも構わないが、200℃/秒超とするには特殊な冷却装置が必要となるため、200℃/秒以下とすることが好ましい。なお該温度範囲での平均冷却速度は、600〜700℃間の温度差(すなわち、100℃)を、700℃から600℃まで冷却するのに要した時間で割ることにより得られる値である。
第2熱処理において、300℃〜480℃の間での保持時間が10秒を下回ると、未変態オーステナイト中に炭素が十分濃化しないので、ラス状のフェライトが十分に成長せず、オーステナイトへのC濃化が進まない。その結果、フレッシュマルテンサイトが生成してしまい、鋼板の特性が大きく劣化する。オーステナイト中への炭素濃化を十分に進め、マルテンサイトの生成量を減らして、鋼板の特性を改善するため、保持時間は100秒以上とすることが好ましい。なお、300℃〜480℃の間でN秒以上保持するとは、鋼板の温度を300℃〜480℃が温度範囲内にある期間をN秒以上にすることを意味する。
本実施形態では、鋼板に対して、形状矯正を目的として冷間圧延を施しても構わない。冷間圧延は、第一熱処理を行った後に施しても構わないし、第二熱処理を行った後に施しても構わない。また、第一熱処理を行った後と、第二熱処理を行った後の両方で施しても構わない。冷間圧延の圧下率は、圧下率は3.0%以下とすることが好ましく、1.2%以下とすることが更に好ましい。冷間圧延の圧下率が3.0%を超えると、一部のオーステナイトが加工誘起変態で失われ、特性が損なわれる懸念がある。一方、冷間圧延の圧延率の下限値は特に定めず、冷間圧延を施さなくても本実施形態に係る鋼板の特性は発揮される。
本実施形態にかかる鋼板の製造方法では、第2熱処理後の母材鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき工程を行ってもよい。溶融亜鉛めっき層の形成に引き続いて、めっき層の合金化処理を行ってもよい。
合金化処理は、常法にしたがって行えばよいが、合金化処理温度は460〜600℃とすることが好ましい。合金化処理が460℃未満であると、合金化速度が遅くなり生産性を損なうばかりでなく、合金化処理むらが発生するので、合金化処理温度は460℃以上とすることが好ましい。一方、合金化処理温度が600℃を超えると、合金化が過度に進行して、鋼板のめっき密着性が劣化するので、合金化処理温度は600℃以下とすることが好ましい。合金化処理温度は、より好ましくは480〜580℃以下でとする。また合金化処理の加熱時間は5〜60秒とすることが望ましい。
また合金化処理は、溶融亜鉛めっき層中の鉄濃度が6.0質量%以上となるような条件で行うことが好ましい。
「鋼組織の測定」
鋼板および熱処理用鋼板において、鋼板内部および表層の鋼組織に含まれるフェライト(軟質フェライト及び硬質フェライト)、ベイナイト、焼戻マルテンサイト、フレッシュマルテンサイト、パーライト、セメンタイト、上部ベイナイト、ベイニティックフェライトの体積分率は、以下に示す方法を用いて測定できる。
硬質フェライトおよび軟質フェライトの体積分率は、測定されたフェライトの体積分率をもとに、後述する方法で、それぞれの体積分率を求める。
フレッシュマルテンサイトの体積分率については、フレッシュマルテンサイトまたは残留オーステナイトである体積分率から、後述するX線回折法により求めた残留オーステナイトの体積分率を引くことにより、求めることができる。
本実施形態に係る鋼板において、軟質層に含まれる残留オーステナイトの体積分率と、鋼板内部の残留オーステナイトの体積分率との割合は、EBSD法(電子線後方散乱回折法)により高分解能結晶構造解析を行うことにより評価する。具体的には、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面を観察面として試料を採取し、観察面を研磨して鏡面に仕上げる。更に、表層の加工層を除去するために電解研磨またはコロイダルシリカを用いた機械研磨を行う。次いで、軟質層を含む鋼板の表層部、および鋼板内部(表面から1/4厚の位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の範囲)について、観察視野の総面積が合計で2.0×10−9m2以上(複数視野ないし同一視野でも可)となるようにEBSD法による結晶構造解析を行う。測定に当たってEBSD法により得られたデータの解析には、TSL社製の「OIM Analysys 6.0」を用いる。また、評点間距離(step)は0.01〜0.20μmとする。観察結果から、FCC鉄と判断される領域を残留オーステナイトと判断し、軟質層および鋼板内部の残留オーステナイトの体積分率をそれぞれ算出する。
鋼板および熱処理用鋼板において、鋼板内部の鋼組織に含まれる残留オーステナイト粒のアスペクト比および長径は、FE−SEMを用いて結晶粒を観察し、EBSD法(電子線後方散乱回折法)により高分解能結晶方位解析を行い、評価する。
また、フェライトのアスペクト比は、FE−SEMを用いて結晶粒を観察し、EBSD法(電子線後方散乱回折法)により高分解能結晶方位解析を行い、評価する。EBSD法により得られたデータの解析には、TSL社製の「OIM Analysys 6.0」を用いる。また、評点間距離(step)は0.01〜0.20μmとする。観察結果から、BCC鉄と判断される領域をフェライトとし、結晶方位マップを描く。そして、15°以上の結晶方位差を生じる境界を結晶粒界とみなす。アスペクト比は、個々のフェライト粒の長軸長さを短軸長さで除した値とする。
なお、同じくアスペクト比の大きなフェライトとして、冷間圧延により圧延方向に伸長された未再結晶フェライトがあるが、本実施形態に係る鋼板におけるアスペクト比の大きなフェライトとは明確に区別される。未再結晶フェライトは、結晶粒内の方位勾配が、本実施形態に係る鋼板におけるフェライトよりも大きい。具体的には、両者はEBSD(Electron Back Scatter Diffraction Patterns)法により得られるGAM値(Grain Average Misorientation)により区別することができる。一般に、未再結晶フェライトはGAM値が0.5°以上であり、本実施形態に係る鋼板におけるアスペクト比の大きなフェライトはGAM値が0.5°以下である。
フェライト粒のうち、オーステナイト粒を含む粒と含まない粒とを分離する手法について述べる。まず、FE−SEMを用いて結晶粒を観察し、EBSD法により高分解能結晶方位解析を行う。具体的には、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面を観察面として試料を採取し、観察面を研磨して鏡面に仕上げる。更に、表層の加工層を除去するために電解研磨またはコロイダルシリカを用いた機械研磨を行う。次いで、鋼板内部(表面から1/4厚の位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の範囲)について、合計で2.0×10−9m2以上(複数視野ないし同一視野でも可)の面積についてEBSD法による結晶構造解析を行う。次いで、BCC鉄から得られたデータに対し、15°以上の結晶方位差を生じる境界を結晶粒界とし、フェライトの結晶粒界マップを描く。次に、FCC鉄から得られたデータから、測定エラーを避けるため、長軸の長さが0.1 μm以上のオーステナイト粒のみで結晶粒の分布マップを描き、フェライト粒の結晶粒界マップと重ねる。
ひとつのフェライト粒において、完全にその内部に取り込まれているオーステナイト粒が一つ以上あれば「オーステナイト粒を含むフェライト粒」とする。また、オーステナイト粒と隣接していないか、あるいは他の粒との境界でのみオーステナイト粒と隣接している場合を「オーステナイト粒を含まないフェライト粒」とする。
表層〜鋼板内部の硬度分布は、例えば以下の手法により求めることができる。鋼板の圧延方向に平行な板厚断面を観察面として試料を採取し、観察面を研磨して鏡面に仕上げ、さらに表層の加工層を除去するためにコロイダルシリカを用いて化学的研磨を行う。得られた試料の観察面について、微小硬度測定装置を用いて、最表層から5μm深さの位置を起点として、表面から板厚の1/8厚さの位置まで、鋼板の厚さ方向に10μmピッチで、頂角136°の四角錐形状のビッカース圧子を荷重2gで押し込む。このとき、押し込み荷重は互いのビッカース圧痕が干渉しないように設定する。その後、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡等を用いて、圧痕の対角線長さを測定し、ビッカース硬さ(Hv)に変換する。
次に、測定位置を圧延方向に10μm以上移動し、起点を最表層から10μm深さ位置として板厚1/8厚さの位置まで同様の測定を行う。こうすることにより、事実上、深さ方向に5μmピッチの硬度測定データが得られる。測定間隔を単純に5μmピッチとしないのは、圧痕同士の干渉を避けるためである。ビッカース硬さは、各厚さ位置につき各5点ずつ測定し 、その平均値をその厚さ位置での硬さとする。各データ間は直線で補間することにより、深さ方向の硬さプロファイルを得る。硬さプロファイルから硬度が母材硬度の80%以下となる深さ位置を読み取ることで、軟質層の厚さを求める。
鋼板および熱処理用鋼板を、高周波グロー放電分析法で分析する場合には、公知の高周波GDS分析方法を用いることができる。
具体的には、鋼板の表面をAr雰囲気にし、電圧をかけてグロープラズマを発生させた状態で、鋼板表面をスパッタリングさせながら深さ方向に分析する方法を用いる。そして、グロープラズマ中で原子が励起されて発せられる元素特有の発光スペクトル波長から、材料(鋼板)に含まれる元素を同定し、同定した元素の発光強度から材料に含まれる元素の量を見積もる。深さ方向のデータは、スパッタ時間から見積もることができる。具体的には、予め標準サンプルを用いてスパッタ時間とスパッタ深さとの関係を求めておくことで、スパッタ時間をスパッタ深さに変換できる。したがって、スパッタ時間から変換したスパッタ深さを、材料の表面からの深さと定義できる。
また、本実施形態における鋼板および熱処理用鋼板の高周波GDS分析では、市販の分析装置を用いることができる。本実施形態においては、堀場製作所社製の高周波グロー放電発光分析装置GD−Profiler2を用いる。
表1に示す化学組成を有する鋼を溶製し、スラブを作製した。このスラブを、表2および表3に示すスラブ加熱温度、表2および表3に示す式(4)の数値とするスラブ加熱条件で加熱し、圧延完了温度を表2および表3に示す温度とする熱間圧延を行って、熱延鋼板を製造した。その後、熱延鋼板を酸洗し、表面のスケールを除去した。その後、一部の熱延鋼板に冷間圧延して冷延鋼板とした。
表4および表5に示す650℃〜最高加熱温度までの平均加熱速度で、表4および表5に示す最高加熱温度に加熱し、最高加熱温度で表4および表5に示す保持時間保持した。その後、700℃〜Msを表4および表5に示す平均冷却速度で冷却し、表4および表5に示す冷却停止温度まで冷却した。なお、第1熱処理では、表4および表5に示す濃度でH2を含有し、log(PH2O/PH2)が表4および表5に示す数値である雰囲気で、650℃〜最高加熱温度に到達するまで加熱した。
Ac3=879−346×C+65×Si−18×Mn+54×Al・・(9)
(式(9)式中の元素記号は、当該元素の鋼中の質量%である。)
Ms=561−407×C−7.3×Si−37.8×Mn−20.5×Cu−19.5×Ni−19.8×Cr−4.5×Mo・・(10)
(式(10)式中の元素記号は、当該元素の鋼中の質量%である。)
表6および表7に示す650℃〜最高加熱温度までの平均加熱速度で、表6および表7に示す最高加熱温度に加熱し、最高加熱温度で表6および表7に示す保持時間保持した。その後、表6および表7に示す平均冷却速度で冷却し、表6および表7に示す冷却停止温度まで冷却した。その後、300℃〜480℃の間で表6および表7に示す保持時間保持し、室温まで冷却し、鋼板を得た。なお、第2熱処理では、表6および表7に示す濃度でH2を含有し、log(PH2O/PH2)が表6および表7に示す数値である雰囲気で、650℃〜最高加熱温度に到達するまで加熱した。
次に、第2熱処理後の一部の鋼板に電気亜鉛めっき工程を行ない、鋼板の両面の表面に電気亜鉛めっき層を形成し、電気亜鉛めっき鋼板(EG)を得た。
Ac1=723−10.7×Mn−16.9×Ni+29.1×Si+16.9×Cr・・(8)
(式(8)式中の元素記号は、当該元素の鋼中の質量%である。)
これらの結果を表8および表9に示す。
また、各鋼板について、上述した方法により鋼組織の測定を行い、軟質層における残留オーステナイトの体積分率と1/8厚〜3/8厚の範囲における残留オーステナイトの体積分率との比(軟質層中の残留γ体積率/鋼板内部の残留γ体積率)を調べた。
それらの結果を表10および表11に示す。
TS2×El×λ・・・(11)
(式(11)において、TSは最大引張応力(MPa)を示し、Elは伸び(%)を示し、λは穴広げ性(%)を示す。)
その結果を表12および表13に示す。
各鋼板を70mm×150mmに切断し、これに日本パーカライジング社製の脱脂剤(商品名:ファインクリーナーE2083)の18g/l水溶液を、40℃で120秒間スプレーして塗布した。次に、脱脂剤を塗布した鋼板を水洗して脱脂し、日本パーカライジング社製の表面調整剤(商品名:プレパレンXG)の0.5g/l水溶液に常温で60秒間浸漬した。その後、表面調整剤を塗布した鋼板を、日本パーカライジング社製のりん酸亜鉛処理剤(商品名:パルボンドL3065)に120秒間浸漬し、水洗し、乾燥した。このことにより、鋼板の表面にりん酸亜鉛被膜からなる化成処理膜を形成した。
「B」(BAD)表面に明らかに化成処理被膜で被覆されていない箇所が見られる。
実験例No.2の鋼板は、第1熱処理における最高加熱温度が低いため、アスペクト比2.0以上の残留オーステナイトの個数割合が不足して、強度・伸び・穴広げ率のバランスが悪くなる。
実験例No.3の鋼板は、第1熱処理における最高加熱温度が高いため、熱処理用鋼板および鋼板における軟質層厚さが厚くなり、耐疲労特性が低くなった。
実験例No.6、15、23の鋼板は、第1熱処理におけるlog(PH2O/PH2)が低いため、熱処理用鋼板のおよび鋼板における軟質層厚さが不足して、曲げ性が悪くなる。
実験例No.9、10、19、22、48の鋼板は、第2熱処理におけるlog(PH2O/PH2)が高いため、軟質層中の残留γ体積率と鋼板内部の残留γ体積率との比が不足して、耐疲労特性が悪くなる。
実験例No.33の鋼板は、第2熱処理における300℃〜480℃の間での保持時間が不足したため、内部組織のフレッシュマルテンサイトの分率が多くなり、強度・伸び・穴広げ率のバランスが悪くなる。
実験例No.41の鋼板は、第2熱処理における冷却速度が遅いため、鋼板の内部組織におけるパーライトとセメンタイトの合計の分率が多くなり、強度・伸び・穴広げ率のバランスが悪くなる。
表14に示す化学組成を有する鋼を溶製し、スラブを作製した。このスラブを、表15および表16に示すスラブ加熱温度、表15および表16に示す式(4)の数値とするスラブ加熱条件で加熱し、圧延完了温度を表15および表16に示す温度とする熱間圧延を行って、熱延鋼板を製造した。その後、熱延鋼板を酸洗し、表面のスケールを除去した。その後、一部の熱延鋼板に冷間圧延して冷延鋼板とした。
表17および表18に示す650℃〜最高加熱温度までの平均加熱速度で、表17および表18に示す最高加熱温度に加熱し、最高加熱温度で表17および表18に示す保持時間保持した。その後、700℃〜Msを表17および表18に示す平均冷却速度で冷却し、表17および表18に示す冷却停止温度まで冷却した。なお、第1熱処理では、表17および表18に示す濃度でH2を含有し、log(PH2O/PH2)が表17および表18に示す数値である雰囲気で、650℃〜最高加熱温度に到達するまで加熱した。
Ac3=879−346×C+65×Si−18×Mn+54×Al・・(9)
(式(9)式中の元素記号は、当該元素の鋼中の質量%である。)
(式(10)式中の元素記号は、当該元素の鋼中の質量%である。)
各実験例のうち、実験例No.1’〜76’については、表19および表20に示す条件にて加熱し、表19および表20に示す冷却速度で冷却停止温度まで冷却し、表19および表20に示す条件で等温保持を行った後、溶融亜鉛めっき浴に浸漬し、合金化処理を施した。すなわち、図5のパターン[1]に示すタイミングで溶融亜鉛めっき処理を行った。但し、実験例76‘については合金化処理を施さなかった。
なおまた、第2熱処理では、表19および表20に示す濃度でH2を含有し、log(PH2O/PH2)が表19および表20に示す数値である雰囲気で、650℃〜最高加熱温度に到達するまで加熱した。
Ac1=723−10.7×Mn−16.9×Ni+29.1×Si+16.9×Cr・・(8)
(式(8)式中の元素記号は、当該元素の鋼中の質量%である。)
これらの結果を表21および表22に示す。
それらの結果を表23および表24に示す。
圧延方向に対して直角方向が引張方向となるようにJIS5号引張試験片を採取し、JIS Z2241に準拠して最大引張応力および伸びを測定し、JIS Z2256に準拠して穴広げ性を測定した。そして、最大引張応力が700MPa以上であるものを良好と評価した。
(式(11)において、TSは最大引張応力(MPa)を示し、Elは伸び(%)を示し、λは穴広げ性(%)を示す。)
その結果を表25および表26に示す。
「B」(BAD):剥離が激しいもの(剥離幅10mm以上)
めっき密着性は、評価がGとなる試料を合格と判定した。
11 鋼板の表面から1/4厚の位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の範囲(鋼板内部)
12 軟質層
Claims (11)
- 質量%で、
C:0.050%〜0.500%、
Si:0.01%〜3.00%、
Mn:0.50%〜5.00%、
P:0.0001%〜0.1000%、
S:0.0001%〜0.0100%、
Al:0.001%〜2.500%、
N:0.0001%〜0.0100%、
O:0.0001%〜0.0100%、
Ti:0%〜0.300%、
V:0%〜1.00%、
Nb:0%〜0.100%、
Cr:0%〜2.00%、
Ni:0%〜2.00%、
Cu:0%〜2.00%、
Co:0%〜2.00%、
Mo:0%〜1.00%、
W:0%〜1.00%、
B:0%〜0.0100%、
Sn:0%〜1.00%、
Sb:0%〜1.00%、
Ca:0%〜0.0100%、
Mg:0%〜0.0100%、
Ce:0%〜0.0100%、
Zr:0%〜0.0100%、
La:0%〜0.0100%、
Hf:0%〜0.0100%、
Bi:0%〜0.0100%、及び
REM:0%〜0.0100%を含有し、
残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、
表面から1/4厚の位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の範囲における鋼組織が、体積分率で、
軟質フェライト:0%〜30%、
残留オーステナイト:3%〜40%、
フレッシュマルテンサイト:0%〜30%、
パーライトとセメンタイトの合計:0%〜10%
を含有し、残部が硬質フェライトを含み、
前記表面から1/4厚の前記位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の前記範囲において、全ての前記残留オーステナイトに占める、アスペクト比2.0以上の前記残留オーステナイトの個数割合が50%以上であり、
前記1/8厚〜3/8厚の前記範囲の硬度の80%以下の硬度を有する領域を軟質層と定義したとき、前記表面から板厚方向に厚さが1〜100μmの軟質層が存在し、
前記軟質層に含まれるフェライトの結晶粒のうち、アスペクト比3.0未満の結晶粒の体積分率が50%以上であり、
前記軟質層における残留オーステナイトの体積分率が、前記1/8厚〜3/8厚の前記範囲における前記残留オーステナイトの前記体積分率の50%以上であり、
前記表面から前記板厚方向に高周波グロー放電分析法でSiを示す波長の発光強度を分析したときに、前記表面から0.2μm超かつ前記表面から5μm以下の範囲に、前記Siを示す前記波長の前記発光強度のピークが現れることを特徴とする鋼板。 - 前記化学組成が、
Ti:0.001%〜0.300%、
V:0.001%〜1.00%、及び
Nb:0.001%〜0.100%
からなる群から選択される一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の鋼板。 - 前記化学組成が、
Cr:0.001%〜2.00%、
Ni:0.001%〜2.00%、
Cu:0.001%〜2.00%、
Co:0.001%〜2.00%、
Mo:0.001%〜1.00%、
W:0.001%〜1.00%、及び
B:0.0001%〜0.0100%
からなる群から選択される一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項1または2に記載の鋼板。 - 前記化学組成が、
Sn:0.001%〜1.00%、及び
Sb:0.001%〜1.00%
からなる群から選択される一種または二種を含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の鋼板。 - 前記化学組成が、
Ca:0.0001%〜0.0100%、
Mg:0.0001%〜0.0100%、
Ce:0.0001%〜0.0100%、
Zr:0.0001%〜0.0100%、
La:0.0001%〜0.0100%、
Hf:0.0001%〜0.0100%、
Bi:0.0001%〜0.0100%、及び
REM:0.0001%〜0.0100%
からなる群から選択される一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の鋼板。 - 前記化学組成が、下記式(1)を満たすことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の鋼板。
Si+0.1×Mn+0.6×Al≧0.35・・・(1)
式(1)中のSi、MnおよびAlは質量%での各元素の含有量とする。 - 前記表面から1/4厚の前記位置を中心とした1/8厚〜3/8厚の前記範囲において、焼戻マルテンサイトの体積分率が0%〜50%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の鋼板。
- 表面に溶融亜鉛めっき層を有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の鋼板。
- 表面に電気亜鉛めっき層を有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の鋼板。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の鋼板を製造する方法であって、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の化学組成を有するスラブを熱間圧延し、酸洗した熱延鋼板、または前記熱延鋼板を冷間圧延した冷延鋼板に、下記(a)〜(e)を満足する第1熱処理を施した後、下記(A)〜(E)を満足する第2熱処理を施すことを特徴とする、鋼板の製造方法。
(a)650℃から最高加熱温度に加熱するまでの間において、前記熱延鋼板又は前記冷延鋼板の周囲の雰囲気を、0.1体積%以上のH2を含有し、下記式(2)を満たす雰囲気とする。
(b)Ac3−30℃〜1000℃の最高加熱温度で1秒〜1000秒保持する。
(c)650℃から最高加熱温度まで平均加熱速度0.5℃/秒〜500℃/秒で加熱する。
(d)最高加熱温度で保持した後、700℃からMsまで平均冷却速度5℃/秒以上で冷却する。
(e)平均冷却速度5℃/秒以上での前記冷却をMs以下の冷却停止温度まで行う。
(A)650℃から最高加熱温度に加熱するまでの間において、前記熱延鋼板又は前記冷延鋼板の周囲の雰囲気を、0.1体積%以上のH2を含有し、下記式(3)を満たす雰囲気とする。
(B)Ac1+25℃〜Ac3−10℃の最高加熱温度で1秒〜1000秒保持する。
(C)650℃から最高加熱温度まで平均加熱速度0.5℃/秒〜500℃/秒で加熱する。
(D)600〜700℃の間の平均冷却速度が3℃/秒以上となるように、最高加熱温度から480℃以下まで冷却する。
(E)平均冷却速度3℃/秒以上で冷却した後、300℃〜480℃の間で10秒以上保持する。
−1.1≦log(PH2O/PH2)≦−0.07・・・(2)
式(2)において、PH2Oは水蒸気の分圧を示し、PH2は水素の分圧を示す。
log(PH2O/PH2)<−1.1・・・(3)
式(3)において、PH2Oは水蒸気の分圧を示し、PH2は水素の分圧を示す。 - 請求項8に記載の鋼板を製造する方法であって、
前記第2熱処理において、650℃〜最高加熱温度に到達するまでの間、常に、前記雰囲気が0.1体積%以上のH2を含有し、O2が0.020体積%以下であり、前記式(3)を満たし、
前記第2熱処理において、前記(D)の冷却過程より後の段階で溶融亜鉛めっき処理を施すことを特徴とする請求項10に記載の鋼板の製造方法。
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