热轧钢板及其制造方法
【专利摘要】本发明提供各向同性加工性优良的析出强化型高强度热轧钢板及其制造方法。本发明的热轧钢板具有应有的化学成分组成，并且与钢板表面相距5/8～3/8的板厚范围的板厚中央部中的用｛100｝＜011＞、｛116｝＜110＞、｛114｝＜110＞、｛112｝＜110＞、｛223｝＜110＞的各取向的极密度的算术平均值表示的｛100｝＜011＞～｛223｝＜110＞取向组的平均极密度为1.0以上且4.0以下，且｛332｝＜113＞的晶体取向的极密度为1.0以上且4.8以下；板厚中心部的平均晶体粒径为10μm以下，钢板中的在晶界析出的渗碳体粒径为2μm以下；晶粒内的包含TiC的析出物的平均粒径为3nm以下，且其每单位体积的个数密度为1×1016个/cm3以上。
【专利说明】热轧钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及各向同性加工性优良的析出强化型高强度热轧钢板及其制造方法。
[0002]本申请基于在2011年04月13日提交的日本专利申请第2011-089520号主张优先权，在此引用其内容。
【背景技术】
[0003]近年来，为了实现以降低汽车的燃料消耗为目标的各种构件的轻型化，一直通过铁合金等钢板的高强度化来进行薄壁化或者应用Al合金等轻金属。但是，在与钢等重金属比较时，Al合金等轻金属尽管具有比强度高的优点，但是具有价格非常高的缺点。因此，其应用局限于特殊的用途。所以，为了更廉价地且向广泛的范围推进各种构件的轻型化，通过钢板的高强度化来进行薄壁化是必要的。
[0004]钢板的高强度化一般伴有成形性(加工性)等材料特性的劣化。因此，如何在不使材料特性劣化的情况下谋求高强度化在高强度钢板的开发中是重要的。特别是，用作内板构件、结构构件、行走构件等汽车构件的钢板，根据其用途要求弯曲性、拉伸凸缘加工性、扩孔弯边加工性、延展性、耐疲劳性、耐冲击性(韧性)及耐蚀性等。所以，以高水准且高平衡地发挥这些材料特性和高强度性是重要的。
[0005]特别是，在汽车部件中，以板材为原材料进行加工并作为旋转体发挥功能的部件， 例如构成自动变速器的鼓或支承座等是起着将发动机功率传递给驱动轴的中介的重要部件。为了减低摩擦等，这些部件的作为形状的圆度及圆周方向的板厚的均匀性被要求。另外，这样的部件的成形采用称为扩孔弯边加工、拉深、减径挤压、胀形成形的成形样式，因此以局部拉伸所代表的极限变形能力被视为是非常重要的。
[0006]对于这样的构件中所用的钢板，进一步优选提高耐冲击性(韧性)，即在成形后作为部件安装在汽车上后，即使受到由冲撞等造成的冲击构件也难以断裂的特性。尤其，在考虑在寒冷地区使用的情况下，为了确保低温下的耐冲击性，优选提高低温下的韧性(低温韧性)。该韧性是通过vTrs (夏氏断面形状转变温度)等所规定的。因此，提高上述钢材的耐冲击性是重要的。
[0007]也就是说，对于以上述部件为首的要求板厚均匀性的部件用的薄钢板，除了要求优良的加工性之外，还要求使塑性的各向同性和韧性得以兼顾。
[0008]用于使高强度和成形性这样的各种材料特性得以兼顾的技术有以下所示的技术。 例如，专利文献I中公开了下述钢板的制造方法:通过将钢组织设定为铁素体为90%以上， 且剩余部分为贝氏体，从而使高强度和延展性、扩孔性得以兼顾。但是，专利文献I中对于采用所公开的技术来制造的钢板的塑性的各向同性根本没有谈及。因此，如果以应用于例如齿轮等要求圆度或圆周方向的板厚的均匀性的部件为前提，则担心由部件的偏心造成的不整齐的振动或摩擦损耗造成的输出功率的下降。
[0009]此外，专利文献2及3中公开了通过添加Mo使析出物微细化、从而具有高强度且具有优良的拉伸凸缘性的高强度热轧钢板。但是，采用专利文献2及3中公开的技术的钢板必须添加0.07%以上的价格高的合金元素Mo，因此具有制造成本高的问题。另外，在专利文献2及3所述的技术中，对于塑性的各向同性没有任何谈及。因此，如果以应用于要求圆度或圆周方向的板厚的均匀性的部件为前提，则担心由部件的偏心造成的不整齐的振动或由摩擦损耗造成的输出功率的下降。
[0010]另一方面，例如，在专利文献4中，关于钢板的塑性各向同性的提高、即塑性各向异性的减低，公开了下述的技术:通过组合无头轧制和润滑轧制来使表层剪切层的奥氏体中的织构适当化，从而减低r值(兰克福特值)的面内各向异性。但是，由于在卷材的整个长度上实施这样的摩擦系数小的润滑轧制，所以为了防止由轧制中的轧辊咬入区和轧制材的滑动造成的咬入不良，需要无头轧制。因此，为了应用该技术，需要粗条钢接合装置及高速切料头机等设备的投资，所以负担大。
[0011]此外，例如，在专利文献5中公开了通过复合添加Zr、T1、Mo，在950°C以上的高温下结束精轧，在780MPa级以上的强度下减低r值的各向异性，使拉伸凸缘性和深拉深性得以兼顾的技术。但是，由于必须添加0.1%以上的价格高的合金元素Mo，所以有制造成本高的问题。
[0012]另外，有关提高钢板韧性的研究从以往一直在开展，虽有专利文献I-5，但是没有公开高强度且塑性的各向同性、扩孔性及韧性优良的热轧钢板。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本特开平6-293910号公报
[0016]专利文献2:日本特开2002-322540号公报
[0017]专利文献3:日本特开2002-322541号公报
[0018]专利文献4:日本特开平10-183255号公报
[0019]专利文献5:日本特开2006-124789号公报
【发明内容】
[0020]发明要解决的问题
[0021]本发明是鉴于上述问题点而发明的。也就是说，本发明的目的在于，提供一种抗拉强度为540MPa级以上的高强度且可应用于要求扩孔性等加工性、加工后的严格的板厚均匀性及圆度及韧性的构件、而且各向同性加工性(各向同性)优良的析出强化型高强度热轧钢板及能够廉价地且稳定地制造该钢板的制造方法。
[0022]用于解决问题的手段
[0023]为了解决上述课题而达到上述目的，本发明采用了以下手段。
[0024]( 1) 即，本发明的一个方案的热轧钢板是:以质量％计含有C含量[C]为0.02%以上且0.07%以下的C、Si含量[Si]为0.001%以上且2.5%以下的S1、Mn含量[Mn]为0.01% 以上且4%以下的Mn、Al含量[Al]为0.001%以上且2%以下的Al、Ti含量[Ti]为0.015% 以上且0.2%以下的Ti，将P含量[P]限制为0.15%以下、将S含量[S]限制为0.03%以下、 将N含量[N]限制为0.01%以下，[Ti]、[N]、[S]、[C]满足下述式(a)、式(b)，剩余部分包含 Fe及不可避免的杂质；与钢板表面相距5/8-3/8的板厚范围的板厚中央部中的用{ 100} < 011 >、{116} < 110 >、{114} < 110 >、{112} < 110 >、{223} < 110 >的各取向的极密度的算术平均值表示的{100} < 011 >~{223} < 110 >取向组的平均极密度为1.0 以上且4.0以下，且{332}< 113 >的晶体取向的极密度为1.0以上且4.8以下；板厚中心部的平均晶体粒径为IOym以下，钢板中的在晶界析出的渗碳体粒径为2 iim以下；晶粒内的包含TiC的析出物的平均粒径为3nm以下，且其每单位体积的个数密度为I X IO16个/cm3 以上。
[0025]0% ≤( [Ti] - [N] X48/14 - [S] X48/32)(a)
[0026]0% ≤[C] - 12/48X ( [Ti] — [N] X48/14 - [S] X48/32) (b)
[0027](2)根据上述(I)所述的热轧钢板，其中，也可以使所述{100} < 011 >~{223}
<110 >取向组的所述平均极密度为2.0以下、且所述{332} < 113 >的晶体取向的所述极密度为3.0以下。
[0028](3)根据上述(I)所述的热轧钢板，其中，所述平均晶体粒径可以为7pm以下。
[0029](4)根据上述(I)~(3)中任一项所述的热轧钢板，其中，也可以以质量％计进一步含有Nb含量[Nb]为0.005%以上且0.06%以下的Nb, [Nb]、[Ti]、[N]、[S]、[C]可以满足下述式(C)。
[0030]0% ( [C] - 12/48X ([Ti] + [Nb] X48/93 — [N] X48/14 — [S] X48/32) (c)
[0031](5)根据上述(4)所述的热轧钢板，其中，也可以以质量％计进一步含有选自以下元素中的一种或二种以上=Cu含量[Cu]为0.02%以上且1.2%以下的Cu、Ni含量[Ni]为 0.01%以上且0.6%以下的N1、Mo含量[Mo]为0.01%以上且1%以下的Mo、V含量[V]为 0.01%以上且0.2%以下的V、Cr含量[Cr]为0.01%以上且2%以下的Cr、Mg含量[Mg]为 0.0005%以上且0.01%以下的Mg、Ca含量[Ca]为0.0005%以上且0.01%以下的Ca、REM含量[REM]为0.0005%以上且0.1%以下的REM、B含量[B]为0.0002%以上且0.002%以下的 B0
[0032](6)根据上述(I)~(3)中任一项所述的热轧钢板，其中，也可以以质量％计进一步含有选自以下元素中的一种或二种以上=Cu含量[Cu]为0.02%以上且1.2%以下的Cu、 Ni含量[Ni]为0.01%以上且0.6%以下的N1、Mo含量[Mo]为0.01%以上且1%以下的Mo、 V含量[V]为0.01%以上且0.2%以下的V、Cr含量[Cr]为0.01%以上且2%以下的Cr、Mg 含量[Mg]为0.0005%以上且0.01%以下的MgXa含量[Ca]为0.0005%以上且0.01%以下的Ca、REM含量[REM]为0.0005%以上且0.1%以下的REM、B含量[B]为0.0002%以上且 0.002%以下的B。
[0033](7)本发明的一个方案的热轧钢板的制造方法是:将钢锭或板坯加热至由下述式 Cd)确定的温度即SRTmin°C以上且1260°C以下，其中所述钢锭或板坯以质量％计含有C含量[C]为0.02%以上且0.07%以下的C、Si含量[Si]为0.001%以上且2.5%以下的S1、Mn 含量[Mn]为0.01%以上且4%以下的Mn、Al含量[Al]为0.001%以上且2%以下的Al、Ti 含量[Ti]为0.015%以上且0.2%以下的Ti，将P含量[P]限制为0.15%以下、将S含量[S] 限制为0.03%以下、将N含量[N]限制为0.01%以下，[Ti]、[N]、[S]、[C]满足下述式(a)、 式(b)，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质；在1000°C以上且1200°C以下的温度区进行第 I热轧，在该第I热轧中进行I次以上的压下率为40%以上的压下；在从所述第I热轧完毕后150秒以内且在1000°C以上的温度区开始第2热轧；在所述第2热轧中，在下述式(e)中将由钢板成分决定的温度设定为T1°C的情况下，在Tl + 30°C以上且Tl + 200°C以下的温度区，至少I次进行压下率为30%以上的压下，且进行压下率的合计为50%以上的压下；在 Ar3相变点温度以上且低于Tl + 30°C的温度范围，进行压下率的合计为30%以下的第3热轧；在八相变点温度以上结束热轧；在将Tl + 30°C以上且Tl + 200°C以下的温度范围内的30%以上的压下率的道次设定为大压下道次时，以从所述大压下道次中的最终道次完毕到开始冷却的等待时间t秒满足下述式(f)的方式，以50°C /秒以上的冷却速度进行温度变化为40°C以上且140°C以下、并且冷却结束温度为Tl + 100°C以下的一次冷却；在从所述一次冷却完毕后3秒以内，以15°C /秒以上的冷却速度进行二次冷却；在550°C以上且低于700°C的温度区进行卷取。
【权利要求】
1.一种热轧钢板，其特征在于，以质量％计含有C含量[C]为0.02%以上且0.07%以下的C、Si含量[Si]为0.001%以上且2.5%以下的S1、Mn含量[Mn]为0.01%以上且4%以下的Mn、Al含量[Al]为0.001%以上且2%以下的Al、Ti含量[Ti]为0.015%以上且0.2%以下的Ti，将P含量[P]限制为0.15%以下、将S含量[S]限制为0.03%以下、将N含量[N] 限制为0.01%以下，[Ti]、[N]、[S]、[C]满足下述式a、式b，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质；与钢板表面相距5/8~3/8的板厚范围的板厚中央部中的用{100} < 011 >>{116}<110 >、{114}< 110 >、{112}< 110 >、{223}< 110 >的各取向的极密度的算术平均值表示的{100} < 011 >~{223} < 110 >取向组的平均极密度为1.0以上且4.0以下， 且{332} < 113 >的晶体取向的极密度为1.0以上且4.8以下；板厚中心部的平均晶体粒径为10 ii m以下，钢板中的在晶界析出的渗碳体粒径为2 ii m 以下；晶粒内的包含TiC的析出物的平均粒径为3nm以下，且其每单位体积的个数密度为 I X IO16 个/cm3 以上；0% ≤([Ti] - [N] X 48/14 - [S] X 48/32)(a)0% ≤[C] - 12/48X ([Ti] - [N] X48/14 一 [S] X48/32) (b)。
2.根据权利要求1所述的热轧钢板，其特征在于，所述{100}< 011 >~{223}< 110 >取向组的所述平均极密度为2.0以下，且所述{332} < 113 >的晶体取向的所述极密度为3.0以下。
3.根据权利要求1所述的热轧钢板，其特征在于，所述平均晶体粒径为7以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的热轧钢板，其特征在于，以质量％计进一步含有 Nb含量[Nb]为0.005%以上且0.06%以下的Nb，[Nb]、[Ti]、[N]、[S]、[C]满足下述式 C，0% ( [C] - 12/48X ([Ti] + [Nb] X48/93 — [N] X48/14 — [S] X48/32) (C)。
5.根据权利要求4所述的热轧钢板，其特征在于，以质量％计进一步含有选自以下元素中的一种或二种以上:Cu含量[Cu]为0.02%以上且1.2%以下的Cu、Ni含量[Ni]为0.01%以上且0.6%以下的N1、Mo含量[Mo]为0.01%以上且1%以下的Mo、V含量[V]为0.01%以上且0.2%以下的V、Cr含量[Cr]为0.01%以上且2%以下的Cr、Mg含量[Mg]为0.0005%以上且0.01%以下的Mg、Ca含量[Ca]为0.0005%以上且0.01%以下的Ca、REM含量[REM]为0.0005%以上且0.1%以下的REM、B含量[B]为0.0002%以上且0.002%以下的B。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的热轧钢板，其特征在于，以质量％计进一步含有选自以下元素中的一种或二种以上:Cu含量[Cu]为0.02%以上且1.2%以下的Cu、Ni含量[Ni]为0.01%以上且0.6%以下的N1、Mo含量[Mo]为0.01%以上且1%以下的Mo、V含量[V]为0.01%以上且0.2%以下的V、Cr含量[Cr]为0.01%以上且2%以下的Cr、Mg含量[Mg]为0.0005%以上且0.01%以下的Mg、Ca含量[Ca]为0.0005%以上且0.01%以下的Ca、REM含量[REM]为0.0005%以上且0.1%以下的REM、B含量[B]为0.0002%以上且0.0 02%以下的B。
7.一种热轧钢板的制造方法，其特征在于，将钢锭或板坯加热至由下述式d确定的温度即SRTmin°C以上且1260°C以下，其中所述钢锭或板坯以质量％计含有C含量[C]为0.02% 以上且0.07%以下的C、Si含量[Si]为0.001%以上且2.5%以下的S1、Mn含量[Mn]为 0.01%以上且4%以下的Mn、Al含量[Al]为0.001%以上且2%以下的Al、Ti含量[Ti]为.0.015%以上且0.2%以下的Ti，将P含量[P]限制为0.15%以下、将S含量[S]限制为0.03% 以下、将N含量[N]限制为0.01%以下，[Ti]、[N]、[S]、[C]满足下述式a、式b，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质；在1000°C以上且1200°C以下的温度区进行第I热轧，在该第I热轧中进行I次以上的压下率为40%以上的压下；在从所述第I热轧完毕后150秒以内且在1000°C以上的温度区开始第2热轧；在所述第2热轧中，在下述式e中将由钢板成分决定的温度设定为T1°C的情况下，在 Tl + 30°C以上且Tl + 200°C以下的温度区，至少I次进行压下率为30%以上的压下，且进行压下率的合计为50%以上的压下；在Ar3相变点温度以上且低于Tl + 30°C的温度范围，进行压下率的合计为30%以下的第3热轧；在Ar3相变点温度以上结束热轧；在将Tl + 30°C以上且Tl + 200°C以下的温度范围内的30%以上的压下率的道次设定为大压下道次时，以从所述大压下道次中的最终道次完毕到开始冷却的等待时间t秒满足下述式f的方式，以50°C /秒以上的冷却速度进行温度变化为40°C以上且140°C以下、并且冷却结束温度为Tl + 100°C以下的一次冷却；在从所述一次冷却完毕后3秒以内，以15°C /秒以上的冷却速度进行二次冷却；在550°C以上且低于700°C的温度区进行卷取；.0% ≤([Ti] - [N] X 48/14 - [S] X 48/32)(a).0% ≤[C] - 12/48X ([Ti] - [N] X48/14 - [S] X48/32) (b)SRTmin = 7000/ {2.75 — log ([Ti] X [C] )} — 273(d)Tl = 850 + IOX ([C] + [N] ) X [Mn] + 350X [Nb] + 250X [Ti] + 40X [B] + IOX [Cr] + 100X [Mo] + 100X [V](e)t ≤2.5Xtl(f)其中，tl用下述式g表示；tl =0.001X ((Tf - Tl) XP1/100) 2 - 0.109X ((Tf - Tl) XP1/100) + 3.1(g)其中，Tf为30%以上的最终压下后的温度，其单位为。C;P1为30%以上的最终压下的压下率，其单位为％。
8.根据权利要求7所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述一次冷却是在轧制机架间进行冷却，所述二次冷却是在通过最终轧制机架后进行冷却。
9.根据权利要求7或8所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述等待时间t秒还满足下述式h，tl ≤ t ≤ 2.5Xtl(h)。
10.根据权利要求7或8所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述等待时间t秒还满足下述式i，t < tl (i)。
11.根据权利要求7或8所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，将所述第2热轧中的各道次间的温度上升设定为18°C以下。
12.根据权利要求7或8所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述钢锭或所述板坯以质量%计进一步含有Nb含量[Nb]为0.005%以上且0.06%以下的Nb, [Nb]、[Ti]、[N]、[S]、[C]满足下述式C，0% ( [C] - 12/48X ([Ti] + [Nb] X48/93 — [N] X48/14 — [S] X48/32) (C)。
13.根据权利要求12所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述钢锭或所述板坯以质量％计进一步含有选自以下元素中的一种或二种以上:Cu含量[Cu]为0.02%以上且1.2%以下的Cu、Ni含量[Ni]为0.01%以上且0.6%以下的N1、Mo含量[Mo]为0.01%以上且1%以下的Mo、V含量[V]为0.01%以上且0.2%以下的V、Cr含量[Cr]为0.01%以上且2%以下的Cr、Mg含量[Mg]为0.0005%以上且0.01%以下的Mg、Ca含量[Ca]为0.0005%以上且0.01%以下的Ca、REM含量[REM]为0.0005%以上且0.1%以下的REM、B含量[B]为0.0002%以上且0.002%以下的B。
14.根据权利要求7或8所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述钢锭或所述板坯以质量％计进一步含有选自以下元素中的一种或二种以上:Cu含量[Cu]为0.02%以上且1.2%以下的Cu、Ni含量[Ni]为0.01%以上且0.6%以下的N1、Mo含量[Mo]为0.01%以上且1%以下的Mo、V含量[V]为0.01%以上且0.2%以下的V、Cr含量[Cr]为0.01%以上且2%以下的Cr、Mg含量[Mg]为0.0005%以上且0.01%以下的Mg、Ca含量[Ca]为0.0005%以上且0.01%以下的Ca、REM含量[REM]为0.0005%以上且0.1%以下的REM、B含量[B]为0.0002%以上 且0.002%以下的B。
【文档编号】C21D8/02GK103459648SQ201280017768
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年4月13日 优先权日:2011年4月13日
【发明者】横井龙雄, 首藤洋志, 冈本力, 藤田展弘, 中野和昭, 山本武史 申请人:新日铁住金株式会社