專利名稱：加工性和低溫脆性優(yōu)異的高強度鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加工性和低溫脆性優(yōu)異的高強度鋼板，特別是涉及抗拉強度在IlSOMPa以上的區(qū)域，發(fā)揮著優(yōu)異的加工性和低溫脆性的高強度鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
為了實現(xiàn)汽車和運輸機等的低耗油化，期望使汽車和運輸機的自重輕量化。例如為了輕量化，有效的是使用高強度鋼板，減薄板厚。另外，汽車特別要求碰撞安全性，柱等的結(jié)構(gòu)構(gòu)件、保險杠和防撞梁等的加強構(gòu)件也要求進ー步的高強度化。但是，若使鋼板高強度化，則延展性劣化，因此加工性變差。因此在高強度鋼板中，要求強度和加工性并立(TSXEL平衡)。作為使高強度鋼板的強度和加工性并立的技術(shù)，例如在美國專利公開2008/178972號中，提出有一種組織為在鐵素體母相中作為第二相的馬氏體和殘留奧氏體 以特定的比例分散，延伸率和延伸凸緣性優(yōu)異的高強度鋼板。另外在美國專利公開2009/53096號中，提出有一種涂膜密接性和延展性優(yōu)異的高強度冷延鋼板，其抑制Si和Mn含量，并且使鋼板組織以回火馬氏體和鐵素體為主體，包含殘留奧氏體。此外在日本特開2010-196115號中，提出有ー種加工性和耐沖擊性優(yōu)異的高強度冷軋鋼板，其使鋼板組織為含有鐵素體、回火馬氏體、馬氏體、殘留奧氏體的組織。在日本·特開2010-90475號中，提出有ー種延展性和延伸凸緣性優(yōu)異的、抗拉強度在980MPa以上的高強度鋼板，其組織含有貝氏體鐵素體、馬氏體和殘留奧氏體。特別是近年來，對于汽車等用的鋼板，不僅要求上述提出的強度和加工性，而且還要求在預(yù)想的使用環(huán)境下的安全性提高，例如，設(shè)想在冬季的低溫條件下的車體碰撞，對于鋼板就期望有低溫脆性也優(yōu)異的特性。但是若提高強度，則低溫脆性有惡化側(cè)向，因此在現(xiàn)有的以提高強度和加工性為目的而提供的上述鋼板中，還不能充分地確保低溫脆性，因此要求更進一歩的改良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于上述這樣的情況而做，其目的在于，提供一種抗拉強度在IlSOMPa以上，加工性和低溫脆性優(yōu)異的高強度鋼板及其制造方法。達成上述課題的本發(fā)明是ー種鋼板，其中，含有C :0. 10 O. 30% (質(zhì)量％的意思。以下，關(guān)于成分均同。)、Si :1· 40 3· 0%、Μη :0· 5 3· 0%、P :0· 1% 以下、S :0· 05%以下、Al :0. 005 O. 20%,N 0. 01%以下、O :0. 01%以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，在鋼板的板厚1/4位置，以掃描型電子顯微鏡對組織進行觀察時，相對于全部組織，鐵素體的體積率為5 35%,貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體的體積率為60%以上，以光學顯微鏡對組織進行觀察時，相對于全部組織，初生馬氏體和殘留奧氏體的混合組織(MA組織)的體積率為6%以下(不含0%)，并且以X射線衍射法測量殘留奧氏體時，相對于全部組織，殘留奧氏體的體積率為5%以上，抗拉強度為IlSOMPa以上。此外，作為其他的元素，含有從Cr :1. 0%以下和Mo :1. 0%以下構(gòu)成的群中選擇的至少ー種，也是優(yōu)選的實施方式。另外，作為其他的元素，還含有從Ti :0. 15%以下、Nb :0. 15%以下和V :0. 15%以下構(gòu)成的群中選擇的至少ー種，也是優(yōu)選的實施方式。此外，作為其他的元素，含有從Cu :1. 0%以下和Ni :1. 0%以下構(gòu)成的群中選擇的至少ー種，也是優(yōu)選的實施方式。另外，作為其他的元素，還含有B :0. 005%以下，也是優(yōu)選的實施方式。此外，作為其他的元素，含有從Ca :0. 01%以下、Mg :0. 01%以下和REM :0. 01%以下構(gòu)成的群中選擇的至少ー種，也是優(yōu)選的實施方式。 另外在本發(fā)明中，也包含包括如下エ序的鋼板的制造方法，即對于由以上記述的成分所構(gòu)成的鋼板進行軋制后，以Ac1點+20°C以上、低于Ac3點的溫度進行均熱保持后，以50C /秒以上的平均冷卻速度冷卻至100 400°C的溫度區(qū)域，接著在200 500°C的溫度區(qū)域保持100秒以上。此外在本發(fā)明中，也包含包括如下エ序的鋼板的制造方法，即對于由以上記述的成分所構(gòu)成的鋼板進行軋制后，以Ac3點以上的溫度均熱保持，之后以50°C /秒以下的平均冷卻速度冷卻至100 400°C的溫度區(qū)域，接著在200 500°C的溫度區(qū)域保持100秒以上。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種即使在IlSOMPa以上，加工性和低溫脆性仍優(yōu)異的高強度鋼板。特別是本發(fā)明的高強度鋼板，其強度和延展性的平衡(TSXEL平衡)優(yōu)異。另外根據(jù)本發(fā)明，能夠以エ業(yè)上可實用的手段制造加工性和低溫脆性優(yōu)異的高強度鋼板。因此本發(fā)明的高強度鋼板，特別是在汽車等的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域極其有用。


圖I是表示波及低溫脆性的MA組織的最大尺寸和體積分率的關(guān)系的圖。圖2是表示本發(fā)明的制造方法的熱處理模式的一例的概略說明圖。圖3是表示本發(fā)明的制造方法的熱處理模式的另一例的概略說明圖。
具體實施例方式本發(fā)明者們，為了改善抗拉強度為IlSOMPa以上的高強度鋼板的加工性和低溫脆性而反復(fù)鏡意研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了成為既保持IlSOMPa以上的高強度，又兼?zhèn)鋬?yōu)異的加エ性和低溫脆性的高強度鋼板，如果以適當控制成分組成為前提，再以特定的比例使鋼板的金屬組織成為鐵素體、殘留奧氏體(以下，稱為“殘留Y”。)、MA組織、貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體，如果適當控制金屬組織，則既能夠確保強度和加工性，又能夠改善低溫脆性，從而完成本發(fā)明。特別是本發(fā)明在如下這一點上具有特征，即發(fā)現(xiàn)，由初生馬氏體和殘留奧氏體構(gòu)成的混合組織(MA組織Martensite -AusteniteConstituent)在鋼板的強度和低溫脆性提高上承擔著重要的作用。在本發(fā)明中所謂高強度鋼板，期望的是滿足以抗拉強度(TS)在IlSOMPa以上，優(yōu)選為1200MPa以上，更優(yōu)選為1220MPa以上的鋼板為對象，延展性(EL)優(yōu)選為13%以上，更優(yōu)選為14%以上的。另外作為加工性的指標的抗拉強度和延展性(延伸率)的平衡(TS X EL平衡)，期望優(yōu)選為17000以上，更優(yōu)選為18000以上，進ー步優(yōu)選為20000以上。低溫脆性期望在-40°C下的擺錘沖擊試驗(JISZ2224，板厚I. 4mmt)中優(yōu)選為吸收能滿足9J以上，更優(yōu)選滿足IOJ以上。還有，在本發(fā)明中，歸結(jié)延展性(EL)和TSXEL平衡而稱為“加工性”。在本發(fā)明中所謂MA組織，就是初生馬氏體和殘留Y的混合組織，在顯微鏡觀察下，初生馬氏體和殘留Y是難以分離(判別)的組織。所謂初生馬氏體，是指將鋼板從加熱溫度冷卻至室溫的過程中未相變奧氏體發(fā)生馬氏體相變的狀態(tài)，與加熱處理(奧氏體回火)后的回火馬氏體有所區(qū)別。構(gòu)成本發(fā)明的組織，可包含貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體(母相)、鐵素體、MA組織、殘留奧氏體(還有，該殘留奧氏體存在于貝氏體鐵素體的板條間和MA組織中，因此以掃描型電子顯微鏡(SEM)和光學顯微鏡進行的觀察中不能確認)，此外，還含有會不可避免地生成的余量組織，但其中，貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體(母相)、鐵素體的體積分率是在鋼板的板厚1/4位置，通過SEM觀察得到的測量值，MA組織的體積分率是經(jīng)過レペラ ー腐蝕的來自光學顯微鏡觀察的測量值，殘留奧氏體的體積分率是來自X射線衍射的測量值，在這一點上，測量方法互不相同。還有，因為在光學顯微鏡觀察中難以區(qū)別構(gòu)成MA組織的初生馬氏體和殘留Y，所以初生馬氏體和殘留Y的複合組織作為MA組織加以測量。因此，如果全部合計本發(fā)明所規(guī)定的金屬組織，則有超過100%的情況，這是由于，構(gòu)成MA組織的殘留奧氏體不僅通過光學顯微鏡觀察被測量，而且通過X射線衍射還會被重復(fù)測量。以下，對于賦予本發(fā)明以特征的金屬組織的體積分率的范圍及其設(shè)定理由進行詳述。還有，通過顯微鏡觀察測量的體積分率，意思是在鋼板的全部組織(100%)中所占的比例。鐵素體的體積率5 35%鐵素體是具有使鋼板的延展性(EL)提高效果的組織。在本發(fā)明中，能夠通過提高鐵素體的體積分率，使抗拉強度為IlSOMPa以上的高強度區(qū)域內(nèi)的延展性提高，并且還能夠提高鋼板的TSXEL的平衡。為了發(fā)揮這樣的效果，使鐵素體的體積率為5%以上，優(yōu)選為7%以上，更優(yōu)選為10%以上。但是，若鐵素體過剩，則鋼板的強度降低，難以確保IlSOMPa以上的高強度。因此鐵素體的體積率為35%以下，優(yōu)選為30%以下，更優(yōu)選為25%以下。初生馬氏體和殘留奧氏體的混合組織(MA組織)的體積率6 %以下(不含O % )本發(fā)明者們針對高強度區(qū)域中的鋼板的加工性和低溫脆性，就MA組織帶來的影響進行研究時判明，利用MA組織雖然能夠提高強度和延展性，但是若MA組織過度地存在，則低溫脆性惡化。于是，為了不使低溫脆性惡化而使加工性提高，可知有效的是將MA組織控制在規(guī)定范圍內(nèi)。因此在本發(fā)明中，從有效地發(fā)揮強度和TSXEL平衡的提高作用這ー觀點出發(fā)，以MA組織作為必須的構(gòu)成要素，MA組織的體積分率不含0%，優(yōu)選為1%以上，更優(yōu)選為2%以上，進ー步優(yōu)選為3%以上。但是若MA組織的體積分率過剩，則低溫脆性惡化，因此MA組織的體積分率為6%以下，優(yōu)選為5%以下，更優(yōu)選為4%以下。另外在本發(fā)明中，還優(yōu)選將MA組織的最大尺寸控制在7μπι以下。本發(fā)明者們對于MA組織的體積分率(vol % )、ΜΑ組織的最大尺寸(μ m)，和低溫脆性的關(guān)系進行實驗，其結(jié)果如圖I所示，從確保期望的低溫脆性的觀點出發(fā)，期望抑制MA組織的最大尺寸，這是實驗結(jié)果表明的。即，若MA組織的最大尺寸變大，則MA組織成為裂紋的起點，低溫脆性有惡化的側(cè)向，因此推薦MA組織的最大尺寸優(yōu)選為7 μ m以下，更優(yōu)選為6 μ m以下。還有，MA組織的最大尺寸的測量能夠通過經(jīng)レペラ一腐蝕的光學顯微鏡照片來測量。貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體(母相)的體積率60%以上由光學顯微鏡或SEM觀察的鐵素體、MA組織和殘留奧氏體以外的余量組織，實質(zhì)上是貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體。所謂“實質(zhì)上”，意思是允許在鋼板的制造過程不可避免地生成的其他組織(例如珠光體等)的混入，表示基本上由貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體構(gòu)成。貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體在本發(fā)明中是構(gòu)成主體的組織(體積分率是最大的組織的意思)，期望以體積率計為60%以上，優(yōu)選為65%以上，從確保延展性的觀點出發(fā)，優(yōu)選為90%以下，更優(yōu)選為80%以下。構(gòu)成貝氏體鐵素體和回火馬氏體以外的余量的不可避免地生成的其他組織的體積率，優(yōu)選大約控制在5%以下(含0% )。還有,在SEM觀察中不能區(qū)別貝氏體鐵素體和回火馬氏體，而是均作為細小的板條狀的組織進行觀察，因此在本發(fā)明中以包含這兩方的形式加以規(guī)定。
殘留奧氏體的體積率5%以上殘留奧氏體是對于提高延展性有效的組織。另外殘留奧氏體受到加工鋼板時的應(yīng)變而變形，相變成馬氏體，由此能夠確保良好的延展性，并且在加工時促進變形部的硬化，具有抑制應(yīng)變集中的效果，因此其也是用于確保鋼板的TSXEL平衡所需要的組織。為了有效地發(fā)揮這樣的效果，殘留Y的體積率為5%以上，更優(yōu)選為6%以上，進ー步優(yōu)選為7%以上。殘留Y存在于貝氏體鐵素體的板條間和晶界，或被MA組織所含而存在等，以各種各樣的形態(tài)存在，但上述殘留Y的效果不會因存在形態(tài)而有所不同，因此在本發(fā)明中，處于測量范圍內(nèi)的殘留Y不論存在形態(tài)，均作為殘留Y進行測量。殘留奧氏體的體積率能夠通過X射線衍射法測量、計算。接下來，對于本發(fā)明的高強度鋼板的成分組成進行說明。本發(fā)明的高強度鋼板的成分組成，基本上不必添加Ni等的高價的合金元素，而是由汽車用鋼板等各種產(chǎn)業(yè)用鋼板通常所包含的合金成分構(gòu)成，需要適當進行調(diào)整，使抗拉強度在IlSOMPa以上，既考慮其對加工性造成的影響等，又使之成為上述金屬組織。C :0.10 O. 30%C是確保強度，且提高殘留Y的穩(wěn)定性所需要的元素。為了確保IlSOMPa以上的抗拉強度，C可以含有O. 10%以上，優(yōu)選使之含有O. 12%以上。但是，若C含量過多，則熱軋后的強度上升，發(fā)生裂紋等，加工性降低或焊接性降低，因此C為O. 30%以下，優(yōu)選為O. 26%以下。Si :1.40 3.0%Si作為固溶強化元素，是有助于鋼的高強度化的元素。另外，抑制碳化物的生成，對于殘留Y的生成有效地發(fā)揮作用，在確保優(yōu)異的TSXEL平衡上是有效的元素。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，Si可以含有I. 40%以上，優(yōu)選使之含有I. 50%以上。但是，若Si含量過剩，熱軋時形成顯著的氧化皮，在鋼板表面附帶氧化皮傷痕，表面性狀變差。另外，還使酸洗性劣化，因此為3. 0%以下，優(yōu)選為2. 8%以下。Mn :O. 5 3. 0%Mn使淬火性提高，是有助于鋼板的高強度化的元素。另外，其使Y穩(wěn)定化，對于使殘留Y生成也是有效發(fā)揮作用的元素。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，Mn可以含有O. 5%以上，優(yōu)選使之含有O. 6%以上。但是若Mn含量過剩，則熱軋后的強度上升，發(fā)生裂紋等，成為加工性降低或焊接性劣化的原因。另外過剩的Mn的添加因為Mn偏析，成為加工性劣化的原因，所以Mn為3.0%以下，優(yōu)選為2. 6%以下。P :0.1% 以下P是不可避免地要含有的元素，是使鋼板的焊接性劣化的元素。因此P為O. I %以下，優(yōu)選為O. 08%以下，更優(yōu)選為O. 05%以下。還有，P含量盡可能少為宜，因此下限沒有特別限定。S :0.05% 以下S與P同樣，是不可避免地要含有的元素，是使鋼板的焊接性劣化的元素。另外，S 在鋼板中形成硫化物系夾雜物，成為使鋼板的加工性降低的原因。因此S為O. 05%以下，優(yōu)選為O. 01%以下，更優(yōu)選為O. 005%以下。S含量以盡可能少為宜，因此下限沒有特別限定。Al :0· 005 O. 20%Al是作為脫氧劑發(fā)揮作用的元素。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，Al可以含有
O.005%以上。但是若Al含量過剩，則鋼板的焊接性顯著劣化，因此Al為O. 20%以下，優(yōu)選為O. 15%以下，更優(yōu)選為O. 10%以下。N :0.01% 以下N是不可避免要含有的元素，但其在鋼板中使氮化物析出，是有助于鋼板的高強度化的元素。但是若N含量過剩，則氮化物大量析出，引起延伸率、延伸凸緣性(λ)、彎曲性等的劣化。因此N量為O. 01%以下，優(yōu)選為O. 008%以下，更優(yōu)選為O. 005%以下。O :0.01% 以下O是不可避免地要含有的元素，是若過剩地含有，則招致延展性和加工時的彎曲性的降低的元素。因此O量為O. 01%以下，優(yōu)選為O. 005%以下，更優(yōu)選為O. 003%以下。還有，因為O含量以盡可能少為宜，所以下限沒有特別限定。本發(fā)明的鋼板，滿足上述成分組成，余量實質(zhì)上是鐵和不可避免的雜質(zhì)。作為不可避免的雜質(zhì)，例如包含因原料、物資、制造設(shè)備等的狀況而混入鋼中的上述N、O和Pb、Bi、Sb、Sn等夾入元素(tramp element)。另外在不會給上述本發(fā)明的作用造成不良影響的范圍，作為其他的元素，也可以再積極地含有以下的元素。本發(fā)明的鋼板，作為其他的元素，也可以還含有如下等⑷Cr 1. 0%以下(不含0% )和/或Mo 1. 0%以下(不含0% )；(B)從 Ti 0. 15% 以下(不含 0% )、Nb 0. 15% 以下(不含 0% )，和 V:0. 15% 以下(不含0% )所構(gòu)成的群中選擇的至少ー種；(C) Cu :1.0% 以下(不含 0% )和/或Ni :1.0% 以下(不含 0% )；(D)B :0· 005% 以下(不含 0% );(E)從 Ca 0. 01% 以下(不含 0% )、Mg 0. 01% 以下(不含 0% )和 REM 0. 01%以下(不含0% )所構(gòu)成群中選擇的至少ー種。這些(A) (E)的元素能夠單獨含有，或者也能夠使之任意組合而含有。規(guī)定這樣的范圍的理由如下。⑷Cr :1.0%以下(不含0% )和/或Mo :1.0%以下(不含0% )
Cr和Mo均是提高淬火性，在使鋼板的強度提高上有效的元素，能夠單獨使用或并用。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，Cr和Mo的含量分別優(yōu)選為O. I %以上，更優(yōu)選為0.2%以上。但是，若過剩地含有，則加工性降低，另外造成高成本，因此Cr或Mo的含量使之分別單獨含有吋，優(yōu)選為1.0%以下，更優(yōu)選為O. 8%以下，進ー步優(yōu)選為O. 5%以下。Cr和Mo并用時，分別單獨在上述上限的范圍內(nèi)，且優(yōu)選使合計量為1. 5 %以下。(B)從 Ti 0. 15% 以下(不含 0% )，Nb 0. 15% 以下(不含 0% )，和 V:0. 15% 以下(不含0% )所構(gòu)成的群中選擇的至少ー種Ti,Nb和V均在鋼板中形成碳化物和氮化物的析出物，使鋼板的強度提高，并且是具有使舊Y粒微細化的作用的元素，能夠單獨使或并用。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，Ti、Nb和V的含量分別優(yōu)選為O. 01%以上，更優(yōu)選為O. 02%以上。但是，若過剩地含有，則在晶界有碳化物析出，鋼板的延伸凸緣性和彎曲性劣化。因此，Ti、Nb和V的含量分別優(yōu)選為 O. 15%以下，更優(yōu)選為O. 12%以下，進ー步優(yōu)選為O. 1%以下。(C) Cu :1.0% 以下(不含 0% )和/或Ni :1.0% 以下(不含 0% )Cu和Ni是對于殘留奧氏體的生成、穩(wěn)定化有效發(fā)揮作用的元素，此外是還具有使耐腐蝕性提高這一效果的元素，能夠單獨使用或并用。為了發(fā)揮這樣的作用，Cu和Ni的含量分別優(yōu)選為O. 05 %以上，更優(yōu)選為O. I %以上。但是，若Cu過剩地含有，則熱加工性劣化，因此單獨添加吋，優(yōu)選為1.0%以下，更優(yōu)選為O. 8%以下，進ー步優(yōu)選為O. 5%以下。若Ni過剩含有，則造成高成本，因此優(yōu)選為I. 0%以下，更優(yōu)選為O. 8%以下，進ー步優(yōu)選為
0.5%以下。若Cu和Ni并用，則上述作用容易呈現(xiàn)，另外通過使Ni含有，Cu添加造成的熱加工性的劣化得到抑制，因此并用Cu和Ni時，合計量也可以優(yōu)選含有I. 5%以下，更優(yōu)選為
1.O %以下，這時，Cu也可以優(yōu)選含有O. 7%以下，更優(yōu)選至O. 5%。(D) B :0· 005 % 以下(不含 O % )B是使淬火性提高的元素，在使奧氏體穩(wěn)定存在直至室溫上是有效的元素。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，B含量優(yōu)選為O. 0005%以上，更優(yōu)選為O. 001%以上。但是，若過剩地含有，則生成硼化物而使延展性劣化，因此優(yōu)選為O. 005%以下，更優(yōu)選為O. 004%以下，進ー步優(yōu)選為O. 003%以下。(E)從 Ca 0. 01% 以下(不含 0% )，Mg 0. 01% 以下(不含 0% )，和 REM 0. 01%以下(不含0% )所構(gòu)成的群中選擇的至少ー種Ca、Mg和REM(稀土類元素)，是具有使鋼板中的夾雜物微細分散這ー作用的元素，可以分別使之単獨含有，也可以含有任意選擇的2種以上。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，Ca、Mg和REM的含量各自單獨優(yōu)選為O. 0005 %以上，更優(yōu)選為O. 001 %以上。但是，若過剩地含有，則成為使鑄造性和熱加工性等劣化的原因。因此Ca、Mg和REM各自単獨優(yōu)選為
O.01%以下，更優(yōu)選為O. 005%以下，進ー步優(yōu)選為O. 003%以下。還有，在本發(fā)明中，所謂REM(稀土類元素)，是包含鑭系元素(從La至Lu的15種元素)和Sc(鈧)及Y(釔)的意思。接下來，就用于制造本發(fā)明的鋼板的方法進行說明。本發(fā)明的高強度鋼板，首先，遵循常規(guī)方法熱軋滿足上述成分組成的鋼，根據(jù)需要適宜組成進行冷軋、溶融鍍鋅處理、合金化處理后，控制后述的退火エ序，由此能夠得到具有期望的組織的高強度鋼板。即，根據(jù)常規(guī)方法制造滿足上述成分組成的鋼的熱軋鋼板或冷軋鋼板，能夠通過如下方式制造如圖2所示，(I)加熱至(Ac1點+20°C )以上、低于Ac3點的溫度并進行均熱保持后，以5°C /秒以上的平均冷卻速度冷卻至100 400°C的溫度區(qū)域，接著在200 500°C的溫度區(qū)域保持100秒以上(奧氏體回火)，或如圖3所示，(II)加熱至Ac3點以上的溫度并進行均熱保持后，以50°C /秒以下的平均冷卻速度冷卻至100 400°C的溫度區(qū)域，接著在200 500°C的溫度區(qū)域保持100秒以上(奧氏體回火)。以下，對于本發(fā)明的上述制造方法(I) (II)進行詳述。關(guān)于制造方法(I)加熱至(Ac1點+20°C )以上、低于Ac3點的溫度并均熱保持如果在(Ac1點+20)で 低于Ac3點的二相域(優(yōu)選為接近(Ac1點+20)で的溫度)均熱保持，則鐵素體中的C和Mn向奧氏體過渡而稠化，C量多的殘留奧氏體的生成得到促進，延展性等的提聞進一步提升。
在其后的冷卻過程中適當調(diào)整平均冷卻速度，從而能夠控制鐵素體量。若均熱/保持溫度比(Ac1點+20°C)低，則最終得到的鋼板的金屬組織的鐵素體量過多，不能確保充分的強度。另ー方面，若超過Ac3點，則在保持中不能使鐵素體充分生成/生長，將得不到由上述C量多的殘留奧氏體的生成帶來的延展性等的提高效果。以5°C /秒以上的平均冷卻速度冷卻至100 400°C的溫度區(qū)域在二相域均熱保持后，通過控制從上述均熱保持溫度的冷卻速度，控制生成/生長的鐵素體量。特別是因為在上述均熱保持中會生成鐵素體，所以要加快冷卻速度，ー邊抑制鐵素體的生成/生長ー邊進行冷卻。具體的來說，就是使從上述均熱保持溫度至100 400°C的平均冷卻速度為5°C /秒以上。平均冷卻速度低于5°C /秒時，鋼板中的鐵素體量過多，不能確保IlSOMPa以上的強度。平均冷卻速度優(yōu)選為7°C /秒以上，更優(yōu)選為10°C /秒以上。平均冷卻速度的上限不特定，水冷，油冷等均可。關(guān)于制造方法(II)在Ac3點以上的溫度均熱保持在Ac3點以上的単相域均熱保持時，保持中沒有鐵素體生成，但通過調(diào)整其后的冷卻過程中的平均冷卻速度，能夠使鐵素體生成/生長，并且能夠?qū)㈣F素體量控制在預(yù)期量，因此制造的穩(wěn)定性提高。若均熱保持溫度過高，則在鋼板表層形成Si和Mn的稠化層，表面處理性變差，因此優(yōu)選為(Ac3點+40) V以下。以50°C /秒以下的平均冷卻速度冷卻至100 400°C的溫度區(qū)域在単相域均熱保持后，通過控制從上述均熱保持溫度的冷卻速度，能夠使鐵素體生成/生長，并且能夠控制生成/生長的鐵素體量。特別是在上述均熱保持中沒有鐵素體，所以要放慢冷卻速度，一邊使鐵素體生成/生長ー邊進行冷卻。具體來說就是使從上述均熱保持溫度至100 400°C的平均冷卻速度為50°C /秒以下。若平均冷卻速度超過50°C /秒，則在冷卻中不生成鐵素體，不能確保延展性。平均冷卻速度在冷卻過程促進鐵素體的生成/生長，因此優(yōu)選為45°C /秒以下，更優(yōu)選為40°C /秒以下。平均冷卻速度的下限沒有特別限定，但為了在冷卻過程中抑制鐵素體的生成/生長，因此優(yōu)選為1°C/秒以上，更優(yōu)選為5°C /秒以上。制造方法⑴、(II)通用的條件
加熱升溫速度升溫至上述均熱保持溫度時的升溫速度沒有特別限定，可以適宜選擇，例如可以是O. 5 10°C /秒左右的平均升溫速度。均熱保持時間上述均熱保持溫度下的保持時間沒有特別限定，但若保持時間過短，則加工組織殘存，鋼的延展性降低，因此優(yōu)選為80秒以上。冷卻停止溫度在本發(fā)明中，特別重要的是使從上述均熱保持溫度的冷卻終點溫度處于100 400°C。通過使冷卻停止溫度為100 400°C，未相變奧氏體的一部分相變?yōu)轳R氏體，應(yīng)變被導(dǎo)入未相變奧氏體，向貝氏體鐵素體的相變得到促進，能夠防止向室溫冷卻時生成初生馬氏體，因此能夠?qū)⒔饘俳M織中所占的MA組織的體積分率和MA組織的最大尺寸控制在上述 范圍。冷卻停止溫度比400°C高時，不能充分生成馬氏體，因此應(yīng)變不能導(dǎo)入未相變奧氏體，向貝氏體鐵素體的相變得不到充分促迸，其結(jié)果是，MA組織的體積分率和MA組織的最大尺寸超出上述范圍，不能確保期望的低溫脆性。因此冷卻停止溫度為400°C以下，優(yōu)選為350°C以下，更優(yōu)選為300°C以下。另外冷卻停止溫度低于100°C時，未相變奧氏體大部分相變?yōu)轳R氏體，難以確保上述殘留奧氏體量，鋼板的延展性惡化。因此冷卻停止溫度為100°C以上，優(yōu)選為120°C以上，更優(yōu)選為150°C以上。為了得到本發(fā)明所規(guī)定的組織，在冷卻停止溫度超過300°C時，優(yōu)選冷卻停止溫度比后述的奧氏體回火的溫度低。冷卻停止溫度在300°C以下吋，冷卻停止溫度可以在奧氏體回火的溫度以上。以200 500°C的溫度保持100秒以上冷卻到上述溫度區(qū)域后，以200 500°C的溫度保持100秒以上(稱為“奧氏體回火”)。通過在該溫度范圍保持規(guī)定時間，能夠使通過上述冷卻而生成的(初生)馬氏體回火，和使未相變奧氏體相變成貝氏體鐵素體，并且確保上述殘留奧氏體量。保持溫度低于200°C吋，貝氏體鐵素體相變無法充分進行，MA組織的體積分率變多，并且也難以將MA組織的最大尺寸控制在期望的范圍，低溫脆性惡化，或延展性劣化，加工性變差。因此保持溫度為200°C以上，優(yōu)選為250°C以上，更優(yōu)選為300°C以上。另外若保持溫度超過500°C，則未相變奧氏體分解而生成鐵素體和滲碳體，難以確保殘留奧氏體，并且鐵素體體積分率也超了上述范圍。因此保持溫度為500°C以下，優(yōu)選為450°C以下，更優(yōu)選為430°C以下。另外，即使在上述溫度范圍內(nèi)，若保持時間過短，則貝氏體鐵素體相變也無法得到充分促進等，產(chǎn)生與上述保持溫度低的情況相同的問題。因此，為了有效地發(fā)揮在上述保持溫度范圍內(nèi)時的效果，使上述保持溫度區(qū)域下的保持時間為100秒以上，優(yōu)選為150秒以上，更優(yōu)選為200秒以上。還有保持時間的上限沒有特別限定，但若過度長時間保持，則生產(chǎn)率降低，此外固溶碳析出等，殘留Y的生成受到阻礙，因此優(yōu)選為1500秒以下，更優(yōu)選為1000秒以下。以規(guī)定的時間保持后，冷卻至室溫，但這時的平均冷卻速度未特別限定，例如可以放冷，也可以通過I 10°c /秒左右的平均冷卻速度進行冷卻。
另外在本發(fā)明中，所謂以規(guī)定的溫度保持，其宗g并不是一定要持續(xù)以同一溫度保持，只要在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，也可以發(fā)生變動。例如冷卻至上述冷卻停止溫度后，以200 500°C保持時，可以在200 500°C的范圍內(nèi)恒溫保持，也可以在該范圍內(nèi)使之變化。另外，因為上述冷卻停止溫度和奧氏體回火的溫度一部分重復(fù)，所以冷卻停止溫度和其后的奧氏體回火也可以相同。即，如果上述冷卻停止溫度在奧氏體回火的保持溫度(200 500 0C )的范圍內(nèi)，則可以不用加熱(或冷卻)，而是直接保持規(guī)定時間，或也可以在上述溫度范圍內(nèi)進行加熱(或冷卻)之后，再保持規(guī)定時間。另外，對于從冷卻停止溫度加熱時的平均升溫速度也未特別限定，例如可以為O 10°C /秒左右。上述Ac1點和Ac3點能夠根據(jù)“レスリー鐵鋼材料化學”(丸善株式會社，1985年5月31日發(fā)行，273頁)所述的下述(a)式、(b)式計算。式中[]表示各元素的含量(質(zhì)量％ )，鋼板中不含的元素的含量作為O質(zhì)量％計算即可。Ac1 ( V ) = 723-10. 7 X [Mn] -16. 9 X [Ni] +29. I X [Si] +16. 9 X [Cr ]+290 X [As]+6. 38 X [W ]... (a)
Ac3(°C ) = 910-203X [C]1/2_15. 2X [Ni]+44. 7X [Si]+104X [V] +31. 5X [Mo]+13 IX [ff]-(30X [Mn]+11 X [Cr]+20X [Cu]-700X [P]_400X [Al]-120X [As]-400X [Ti]) ...(b)本發(fā)明的技術(shù)，特別能夠適合在板厚為6mm以下的薄鋼板上采用。實施例以下，列舉實施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明當然不受下述實施例限制，在能夠符合前、后述的宗_的范圍內(nèi)當然也可以適當加以變更實施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)的范圍內(nèi)。真空熔煉表I所述的成分組成的鋼(余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)，表中的單位為質(zhì)量％ )，成為板坯之后，遵循下述條件(熱軋一冷軋一連續(xù)退火)，制作作為供試鋼的板厚
I.4mm的鋼板。熱軋將板坯加熱到1250°C，以該溫度保持30分鐘后，使壓下率為90%、終軋溫度為920°C而進行熱軋后，從該溫度以30°C /秒的平均冷卻速度冷卻至卷取溫度500°C并卷取。卷取后，以該卷取溫度500°C保持30分鐘。接著爐冷至室溫而制造板厚2. 6mm的熱軋板。冷軋對于所得到的熱軋鋼板進行酸洗，除去表面的氧化皮后，以冷軋率46%進行冷軋，制造板厚I. 4mm的冷軋鋼板。連續(xù)退火以表2、表3所示的條件對于冷軋后的鋼板進行連續(xù)退火(均熱保持一冷卻一奧氏體回火)，制造供試鋼。表中，均熱/保持的溫度表述為“均熱溫度(°C)”，均熱后至冷卻停止溫度的平均冷卻速度表述為“冷卻速度(V /s) ”，冷卻停止溫度表述為“冷卻停止溫度(°C )”，從冷卻停止溫度至奧氏體回火溫度的升溫速度表述為“升溫速度(V /S)”，奧氏體回火的溫度區(qū)域表述為“奧氏體回火溫度CC )”，奧氏體回火溫度區(qū)域的保持時間(秒)表述為“奧氏體回火時間(S) ”。還有，在規(guī)定時間奧氏體回火的溫度區(qū)域保持后，空冷至室溫。對于各供試鋼，以下述條件分別測量金屬組織(鐵素體、MA組織、余量組織、最大MA尺寸、殘留Y )、屈服強度(YS MPa)、抗拉強度(TS MPa)、延展性(EL : % )、抗拉強度和延伸率的平衡(TSXEL)、低溫脆性(室溫及_40°C下的吸收能J)。金屬組織(鐵素體、殘留Y、MA組織、MA組織的最大尺寸、余量組織)金屬組織，是從板厚的1/4位置切出與軋制方向平行的截面，研磨該截面，再進行電解研磨后，使用光學顯微鏡和掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察經(jīng)過腐蝕的部分。對于以SEM和光學顯微鏡拍攝的金屬組織照片進行圖像分析，測量各組織的體積率和MA組織的最大尺寸。·鐵素體的體積率(表中，表述為“鐵素體(％ )”)對供試鋼進行電解研磨后，以硝酸こ醇進行腐蝕，以SEMdOOO倍)觀察32個視野(100 μ mX 100 μ m尺寸/視野)，以點陣間隔5 μ m、點陣點數(shù)20 X 20的點算法測量鐵素體的體積率，計算平均值。 · MA組織的體積率(表中，表述為“MA(% ) ”)對供試鋼進行電解研磨后，以硝酸こ醇進行腐蝕，以光學顯微鏡(1000倍)觀察3個視野(ΙΟΟμπιΧΙΟΟμπι尺寸/視野)，以點陣間隔5μπκ點陣點數(shù)20X20的點算法測量MA組織的體積率，計算平均值。還有,將通過レペラ一腐蝕而使之白色化的地方作為MA組織進行觀察。· MA組織的最大尺寸(表中，表述為“最大MA尺寸(μηι)”)與上述MA組織的體積率的測量同樣進行レペラー腐蝕，在光學顯微鏡(1000倍)中將3個視野(I視野100 μ mX 100 μ m)作為測量對象，測量各視野內(nèi)的最大尺寸的MA組織，求得3視野中分別測量的MA組織的最大尺寸的平均值，將該值作為MA組織的最大尺寸?！び嗔拷M織(表中未記述)還有,對于余量組織也進行觀察,余量組織是貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體?！埩鬥的體積率(表中表述為“ Y (% ) ”)至板厚1/4位置使用#1000 #1500的砂紙進行研磨后，再對表面進行電解研磨直至深度10 20 μ m左右，之后使用X射線衍射裝置(リガク制RINT1500)進行測量。具體來說就是使用Co靶，進行40kV-200mA左右功率輸出，以2 Θ測量40° 130°的范圍，根據(jù)所得到的bcc(a)的衍射峰值(110)、(200)、(211) Rfcc(Y)的衍射峰值(111)、(200)、(220)、(311)進行殘留Y的定量測量。屈服強度(YS MPa)、抗拉強度(TS MPa)、延展性(EL : % )、抗拉強度和延伸率的平衡(TSXEL)供試鋼的機械的特性使用JISZ2201所規(guī)定的5號試驗片進行拉伸試驗，測量屈服強度(YS MPa)、抗拉強度(TS MPa)和延展性(EL : % )。使相對于軋制方向垂直的方向作為縱長方向而從供試材上切下上述試驗片。由所得到的抗拉強度和延展性計算TSXEL平衡(TSXEL)。在本發(fā)明中，TS在1180MPa以上時評價為高強度(合格)，低于1180MPa時評價為強度不足(不合格)。延展性(EL: % )為13%以上時評價為延展性優(yōu)異(合格)，低于13%時評價為延展性不足(不合格)。
強度和延展性的平衡(TSXEL)為17000以上時評價為強度和延展性的平衡優(yōu)異(合格)，低于17000時評價為強度和延展性的平衡不足(不合格)。低溫脆性(室溫及_40°C下的吸收能J)低溫脆性的評價，是制作擺錘沖擊試驗(JISZ2224)所規(guī)定的JIS4號擺錘試驗片，以室溫和-40°C進行各2次的擺錘試驗，測量脆性斷裂面率和吸收能(J)。-40°C下的吸收能(J)以平均值計為9(J)以上時評價為低溫脆性優(yōu)異(合格)。另外為了參考，也以室溫進行擺錘試驗。還有，鋼種Y、鋼種Z在冷軋后的鋼板上產(chǎn)生裂紋而不良，因此不進行其后的連續(xù)退火。此鋼種Y(c、Si量多)和鋼種Z(Mn量多)是不滿足本發(fā)明所規(guī)定的成分組成的例子，認為是由于熱軋后的強度高而產(chǎn)生裂紋。表I
鋼"[ ] 「 [ [ [ 「 ] II-Ad I Ad+20 [ Ac3
種 G Si Mn P S Al N O其他(°C) (0C) (O
A 0.192.02.60.010.0010.04 0.0030.001 Ti: 0.015 753773863
BQAB J.02.60.010.0010.04 0.0030.001 753773——858 —
C0.103.03.00.010.0020,03 0,004 0,001 B: 0.0001 778798909
_D0.301.40.50.010.0020.03 _0.0030.001 __ 758—778一 865 _
E0.212.12.40.020.0010.03 0.0030.001 Cr 0.06 759779864
_F0.192.2_2.60.010.0010.04 _0,004 0,001 __Mo; 0.20__ 759—779一 871 _
_G 0.182.4_2.70.020.0010.04 __0.0030.001 —Cr: 1.0 Mo: 0.03 _一 781—801 — 870 _
_H0.172.1_2.90.010.0020.04__0.0030.001 __Ti: 0.05__ 753—773一 876 _■ ■V: 0.15 Ca:0.0025
_1 0.18 2.1 _2.6 0.01 0.001 0.03 —0.003 0.001__Mg: 0.0013__ 756 —776 一 874 _
Mo: 1.0 Ca: 0.0030
J 0.16 1.7 2.6 0.02 0.001 0.04 0.004 0.001 REM:0O015(La:0.0005, 745 765 888
__________Sc0.0005,Sm0.0005)____
K 0.22 1.6 2.4 0.02 0.001 0.04 0.003 0.001Nb 0.15744 764 844
L 0.18 1.8 2.6 0.01 0.002 0.03 0.003 0.001 丁” J15 匕ザ050 __________Mg: 0.0010____
■■Ti: 0.02 Nb:0.04
REM0.0022
M 0.13 2.9 2.0 0.01 0.002 0.03 0.003 0.001 へ786 806 933
(Y:0O005,Ce:0O007,Er:
Illll Il I I 0.0005，La:0.0005) | ||
權(quán)利要求
1.一種鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C :0. 10 O. 30%, Si :1. 40 3. 0%, Mn O.5 3. 0%,P 0. 1% 以下、S :0. 05% 以下、Al :0. 005 O. 20%,N :0. 01% 以下、O :0. 01%以下，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)， 并且，在鋼板的板厚的1/4位置，在用掃描型電子顯微鏡對組織進行觀察時，相對于全部組織，鐵素體的體積率為5 35%，貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體的體積率為60%以上， 在用光學顯微鏡對組織進行觀察時，相對于全部組織，初生馬氏體和殘留奧氏體的混合組織即MA組織的體積率為6%以下， 并且，在用X射線衍射法測量殘留奧氏體時，相對于全部組織，殘留奧氏體的體積率為5%以上， 所述鋼板的抗拉強度在IlSOMPa以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有從Cr:1. 0%以下和Mo :1. 0%以下中選擇的至少一種作為其他元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有從Ti:0. 15%以下、Nb O.15%以下和V :0. 15%以下中選擇的至少一種作為其他元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有從Cu:1. 0%以下和Ni :1. 0%以下中選擇的至少一種作為其他元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有B:0. 005%以下作為其他元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計還含有從Ca:0. 01%以下、Mg O.01%以下和REM :0. 01%以下中選擇的至少一種作為其他的元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼板，其特征在于，在用光學顯微鏡對組織進行觀察時，相對于全部組織，初生馬氏體和殘留奧氏體的混合組織即MA組織的體積率為1%以上。
8.一種鋼板的制造方法，其特征在于，包括如下工序?qū)τ谟蓹?quán)利要求I所述的成分構(gòu)成的鋼板進行軋制后，在Ac1點+20°C以上但低于Ac3點的溫度進行均熱保持后，以5°C /秒以上的平均冷卻速度冷卻到100 400°C的溫度區(qū)域，接著在200 500°C的溫度區(qū)域保持100秒以上。
9.一種鋼板的制造方法，其特征在于，包括如下工序?qū)τ谟蓹?quán)利要求I所述的成分構(gòu)成的鋼板進行軋制后，在Ac3點以上的溫度進行均熱保持后，以50°C /秒以下的平均冷卻速度冷卻至100 400°C的溫度區(qū)域，接著在200 500°C的溫度區(qū)域保持100秒以上。
全文摘要
本發(fā)明的鋼板，抗拉強度在1180MPa以上，加工性和低溫脆性優(yōu)異。本發(fā)明的高強度鋼板，含有C0.10～0.30％、Si1.40～3.0％、Mn0.5～3.0％、P0.1％以下、S0.05％以下、Al0.005～0.20％、N0.01％以下、O0.01％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，在鋼板的板厚1/4位置，以掃描型電子顯微鏡對組織進行觀察時，相對于全部組織，鐵素體的體積率為5～35％，貝氏體鐵素體和/或回火馬氏體的體積率為60％以上，以光學顯微鏡對組織進行觀察時，相對于全部組織，初生馬氏體和殘留奧氏體的混合組織(MA組織)的體積率為6％以下(不含0％)，并且以X射線衍射法測量殘留奧氏體時，相對于全部組織的殘留奧氏體的體積率為5％以上。
文檔編號C21D8/02GK102828106SQ20121018964
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者水田紗江, 二村裕一, 內(nèi)海幸博 申請人:株式會社神戶制鋼所