奥氏体系不锈钢板和其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及奥氏体系不锈钢板和其制造方法，具体而言，涉及例如适合作为汽车、 电车等的结构构件使用的、兼顾了碰撞相应的高应变速率区域中的强度和压制成型相应的 低应变速率区域中的韧性的奥氏体系不锈钢板和其制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，作为对环境问题的应对，期望汽车、铁道等的燃油经济性提高，作为其解 决对策，车体的轻量化是非常有效的。进而，对于车体的轻量化，形成占重量的大部分的结 构构件的原材料的轻量化、具体而言原材料的薄壁化是有效的。然而，原材料的薄壁化使刚 性、碰撞时的冲击吸收能力降低。因此，近年来，特别是推出将高强度原材料应用于结构构 件。
[0003] 例如，汽车的前纵梁等需要在不发生较大变形的情况下吸收冲击能量。作为这样 的较小应变区域中的冲击吸收能力的指标，考虑碰撞相应的应变速率ΙΟΟΟ/s下的10%流动 应力是合适的。另外，作为压制成型性的指标，考虑适用压制相应的应变速率o.l/s下的均 匀伸长率是合适的。即，可以说应变速率1000/s下的10 %流动应力和应变速率〇 . ι/s下的均 匀伸长率优异的材料作为结构构件是合适的。具体而言，期望应变速率1000/s下的10%流 动应力与应变速率o.l/s下的均匀伸长率之积变为450MPa以上的冲击吸收能力和压制成型 性中的任一者、或两者极其优异的材料。
[0004] 专利文献1中公开了如下发明：大量添加 Mn，不会在变形时引起加工诱发马氏体相 变、由于奥氏体的孪晶变形而提高强度的奥氏体系不锈钢。然而，该发明的奥氏体系不锈钢 中，完全不引起加工诱发马氏体相变，因此存在所得强度和伸长率的均衡性不充分的情况。 具体而言，专利文献1中，作为实施例，记载了动态拉伸试验中的10%流动应力和静态拉伸 试验中的断裂伸长率，二者之积均停留在小于400MPa。
[0005] 专利文献2中公开了低Ni型的汽车结构构件用奥氏体系不锈钢的发明。然而，该发 明的奥氏体系不锈钢的晶体粒径粗大至数1〇μπι，因此，作为汽车结构构件进行成型时，大多 在弯曲加工部的表面产生龟裂，作为结构构件的特性是不充分的。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开2009-30128号公报 [0009] 专利文献2:日本特开2010-196103号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011]为了实现结构构件进一步的轻量化、设计自由度的提高，目前对原材料也要求高 应变速率下的高强度化和低应变速率下的韧性提高。因此，即使为由专利文献1、2所公开的 奥氏体系不锈钢，有时也无法充分满足最新的制品所要求的性能。 _2] 用于解决问题的方案
[0013] 本发明人等在兼顾一般作为相反的特性的高强度和高韧性的情况下，研究了钢的 各种高强度化的手法，结果发现:通过在各种高强度化的手法中，有效运用(a)基于固溶C、 固溶N的强化、（b)基于变形时的相变诱发塑性(TRIP效果）的强化和(c)基于晶粒微细化的 强化，从而可以兼顾高应变速率下的高强度和低应变速率下的高韧性，从而完成了本发明。 本发明如以下所述。
[0014] [1]
[0015] -种奥氏体系不锈钢板，其中，以质量％计，C:0.02~0.30%、Cr:10.0~25.0%、 Ni:3.5~10.0%、Si:0~3.0%、Mn:0.5%~5.0%、N:0.10~0.40%、Mo :0~3.0%、Cu:0~ 3.0%、1^:0~0.10%、他：0~0.50%、￥:0~1.0%，〇+3\10.4%以上，余量由卩6和杂质组 成，由下述⑴式规定的Md 3Q值为0°C以上且50°C以下，Cr碳化物和Cr氮化物的体积率为1 % 以下，并且母相的平均晶体粒径为ΙΟμπι以下。
[0016] Mcbo值（。〇=497 · 462(%C+%N)-9.2(%Si)-8.1(%Mn)-13.7(%Cr)-20(%Ni + %Cu)-18.5(%Mo) · · · (1)
[0017]
[0018] [2]
[0019]根据[1]所述的奥氏体系不锈钢板，其中，以质量％计，含有Mo:0.4~3.0%、Cu: 0.4~3.0%中的至少1种。
[0020] [3]
[0021]根据[1]或[2]所述的奥氏体系不锈钢板，其中，以质量％计，含有选自由Ti :0.01 ~0.10%、Nb:0.02~0.50%、ν:0·02~1.0%组成的组中的1种或2种以上。
[0022] [4]
[0023] 根据[1]~[3]中的任一项所述的奥氏体系不锈钢板，其中，应变速率1000/s下的 10 %流动应力与应变速率0.1 /s下的均匀伸长率之积为450MPa以上。
[0024] [5]
[0025] -种奥氏体系不锈钢板的制造方法，对不锈钢原材料实施热乳，然后对所得热乳 钢板以满足下述(2)式的退火温度T(°C)和退火时间t(sec)实施热乳板退火，所述不锈钢原 材料以质量％计，C :0.02~0.30%、Cr:10.0~25.0%、Ni:3.5~10.0%、Si:0~3.0%、Mn: 0.5%~5.0%、N:0.10~0.40%、Mo :0~3.0%、Cu:0~3.0%、Ti:0~0.10%、Nb:0~ 0.50%、￥ :0~1.0%，0+3\10.4%以上，余量由卩6和杂质组成。
[0026] tXexp(_25007/(T+273))>9.36991 X10-6 · · · (2)
[0027] 发明的效果
[0028] 本发明的奥氏体系不锈钢板的应变速率1000/s下的10%流动应力与应变速率 〇.l/s下的均匀伸长率之积为450MPa以上，与现有钢相比可以大幅提高冲击吸收能力和压 制成型性中的任一者或两者，可以实现高应变速率下的高强度化和低应变速率下的韧性提 尚。
【附图说明】
[0029] 图1为示出（2)式的图。
[0030] 图2为示出利用ΕΡΜΑ射线分析的热乳退火板的分析结果的图，图2的(a)示出钢板3 的分析结果，图2的(b)示出钢板43的分析结果，图2的（c)示出钢板44的分析结果。
【具体实施方式】
[0031] 对本发明的奥氏体系不锈钢板的化学组成、金相组织和制造方法进行说明。需要 说明的是，本说明书中，只要没有特别限定，则关于化学组成的"％"表示"质量％"。
[0032] 1.化学组成
[0033] (C:0.02 ~0.30%)
[0034] C为固溶强化元素，大大有利于高应变速率下的高强度化。基于C的固溶强化为有 效运用了短程障碍物(Short-range obstacles)的强化，强化的应变速率依赖性大。因此， 与基于合金元素的固溶强化、基于位错的强化、基于析出物的其他强化相比，低应变速率下 的韧性的劣化小，对于作为本发明的目的的高应变速率下的高强度化和低应变速率下的韧 性的兼顾是极有效的。因此，将C含量设为0.02%以上。但是，C含量为过量时，在制造过程中 生成粗大的碳化物，强度和韧性的均衡性劣化，因此，将C含量设为0.30%以下。C含量优选 为0.04 %以上且0.30 %以下、进一步优选为0.06 %以上且0.30 %以下。
[0035] (Cr:10.0 ~25.0%)
[0036] Cr为不锈钢的基本元素，通过含有10.0 %以上，在钢材的表面形成钝化覆膜而发 挥提高耐腐蚀性的作用。然而，Cr含量为过量时，在高温下生成δ铁素体，钢的热加工性明显 劣化。因此，将Cr含量设为10.0%以上且25.0%以下。Cr含量优选为15%以上且20%以下。
[0037] (Ni:3.5 ~10.0%)
[0038] Ni为奥氏体系不锈钢的基本元素，为了稳定地得到室温下具有优异的强度和韧性 的均衡性的奥氏体相而含有3.5%以上的Ni。然而，Ni含量过多时，奥氏体相过度稳定化，变 形时的加工诱发马氏体相变被抑制，难以加工硬化，结果伸长率降低。因此，将Ni含量设为 3.5%以上且10.0%以下。Ni含量优选为3.5%以上且8%以下。
[0039] (Μη:0·5 ~5.0%)
[0040] Μη可以作为熔炼时的脱氧材料使用。另外，Μη为奥氏体稳定化元素，且有提高C、N 的固溶度极限、使大量的C、N固溶的效果，考虑与其他元素的均衡性而含有适量。然而，Μη含 量为过量时，在制造过程中生成粗大的Μη化合物，粗大的Μη化合物成为破坏的起点，成型性 劣化。根据以上的理由，将Μη含量设为0.5%以上且5.0%以下。Μη含量优选为1.0%以上且 5.0%以下、进一步优选为1.5%以上且5.0%以下。
[0041 ] (Ν:0·10 ~0.40%)
[0042] Ν与C同样地为固溶强化元素，对高应变速率下的高强度化是有效的。固溶Ν与固溶 C同样地与基于合金元素的固溶强化、基于位错的强化、基于析出物的强化相比，低应变速 率下的韧性的劣化小，因此，对作为本发明的目的的高应变速率下的高强度化和低应变速 率下的韧性提高是极