彎曲加工性優異的抗拉強度為980MPa以上的高強度鋼板的製作方法

2023-06-19 19:46:51 1

專利名稱：：彎曲加工性優異的抗拉強度為980MPa以上的高強度鋼板的製作方法
技術領域：
：本發明涉及既將抗拉強度維持在980MPa以上的高強度，彎曲加工性也優異的高強度鋼板，特別是涉及能夠適用於有大型化要求的建築機械構造物的鋼板。
背景技術：
：近年來，以中國為中心的城市化急速推進。由此，土木、建築相關的工程量增加，對建築機械的需要的延伸有顯著的傾向。另一方面，可以預想建築機械構造物帶來的作業效率提高在今後的城市開發中至關重要，用於作業效率提高的建築機械構造物的大型化也被推進。然而，從對應地球環境問題的角度出發，對起重機自身的重量制約也正在變得苛刻，從而需要更高強度(例如抗拉強度為980MPa以上)的厚鋼板。另外如此高強度厚鋼板在考慮到對建築機械構造物的適用時，還要求其加工性(特別是彎曲加工性)良好。然而，高強度和加工性是相反的特性，滿足兩方的特性困難。抗拉強度為780MPa以上的高張力厚鋼板，作為改善其均勻延伸率的技術，例如也提出有像特開2002-88440號這樣的技術。該技術通過實現舊奧氏體(以下簡稱為"舊y")粒徑的微細化(以粒度號計為7以上或以板厚方向厚度平均計為10pm以下)而增多位錯的障礙，以提高加工硬化能，從而改善均勻延伸率。然而，可知僅僅實現舊y粒徑的微細化，未必會使加工性變得良好。
發明內容本發明在這種狀況下而做，其目的在於，提供一種抗拉強度為980MPa以上這樣既維持著高強度，彎曲加工性也良好的高強度鋼板。能夠達成上述目的的本發明的高強度鋼板，分別含有C:0.10.25%(質量％的意思，關於化學成分組成以下均同)、Si:0.10.5%、Mn:0.52.0%、Cr:0.11.5%、Mo:0.10.5%、Ti:0.010,05%和Nb:0.010.05%，並含有V:0.010.05%和B:0.00010.005%的至少一種，餘量由鐵和不可避免的雜質構成，且舊奧氏體的平均粒徑為20pm以下，並且舊奧氏體粒徑分布的標準偏差(cj)為5iam以下，抗拉強度為980MPa以上。在本發明的高強度鋼板中，根據需要還含有Ca:0.00050.01%也有效，由此能夠進一步提高高強度鋼板的特性。根據本發明，通過適當調整化學成分組成，並且將舊Y的平均粒徑和舊Y粒徑分布的標準偏差(o)控制在適當的範圍內，則能夠實現既維持著抗拉強度為980MPa以上這樣的高強度，又有彎曲加工性的高強度鋼板，這樣的鋼板作為大型的建築機械構造物的原材極為有用。圖1是表示舊Y粒徑(平均值)與總延伸率EL的關係的曲線圖。圖2是表示標準偏差ci與總延伸率EL的關係的曲線圖。具體實施例方式本發明者為了在抗拉強度為980MPa以上的鋼板中實現良好的彎曲加工性而從各種角度進行了研究。在組織上提出，通過實現舊Y粒徑的微細化而能夠改善均勻延伸率(所述特開2002-88440號)。然而，已知實現舊Y粒徑的微細化，彎曲加工性未必就能夠得到改善。因此，本發明者對於這一現象發生的原因進行了研究。其結果判明，在上述這樣的鋼板中，對於舊Y粒徑的各向異性未予以任何考慮，根據化學成分組成和製造條件，各向異性會變得顯著，這成為原因而使鋼板材質上發生偏差，這種偏差除了會發生強度和韌性的偏差以外，涉及到均勻延伸率也會發生偏差，由此而損害加工性。因此，本發明者在這樣的設想之下，即，如果實現舊y粒徑的微細化，並且降低其偏差，則延伸率是否得到改善，而彎曲加工性是否也會得到改善，就其具體手段從化學成分組成和製造條件的方面進行研究。特別是偏差發生的原因被認為是由於各種要因導致再結晶晶粒成長發生不均勻，這成為偏差發生的原因，本發明者就用於抑制這種不均勻的再結晶晶粒成長的條件進行了研究。其結果是，作為化學成分組成的設定方向，得到如下的結論。為了實現抗拉強度為980MPa以上的鋼板，雖然以往添加固溶強化能高的Cu和Ni等被認為有用，但是在本發明的鋼板中為完全不含這些元素的成分系。這是由於，再結晶溫度域比現有的成分系變得更寬，蠶食不均勻發生的再結晶組織的頻率就會增加，將能夠容易獲得更均勻的組織。另外，通過添加適當量的Nb和Ti，這上結碳氮化物帶來的晶粒的釘軋(pinning)效果被發揮，可以使舊Y粒徑更微細。另一方面，本發明者關於用於抑制不均勻的再結晶組織的製造條件得到出如下結論。首先，通過使終軋時的最長道次間時間為15秒以內，在一片鋼板的軋制中的每1道次的壓下率之中，至少3次為2030%左右而進行均勻壓下控制，由此抑制不均勻發生的再結晶，此外藉助核生成點的增加而能夠得到均勻且微細的組織。還有，上述道次間時間是指鋼板縱長方向的最前端被壓下之後，至下一道次被壓下相同位置的時間。這被認為是，通過規定道次間時間，控制未軋制時的再結晶頻率和再結晶晶粒的成長，以及規定每1道次的壓下率而控制軋制時所導入的應變量，控制再結晶的發生的頻率，由此舊Y粒徑的微細均勻化被實現。在本發明中，通過採用上述的方法，能夠實現舊Y粒徑的微細化，並且能夠降低其偏差，也使彎曲加工性得到改善。作為舊Y粒徑的微細化的基準，是舊Y的平均粒徑需要為20pm以下。由此，用於加工性改善所需要的延伸率變高。但是，僅僅達成舊Y粒徑的微細化還無法達成本發明的目的，還需要降低其偏差。作為該指標，需要晶粒直徑分布的標準偏差(ct)為5pm以下。還有，標準偏差cj根據下述方法求得。(標準偏差cj的測定方法)用光學顯微鏡以400倍的倍率觀察顯微組織，對縱、橫分別進行5等分，計測各線段切斷了的晶粒(舊Y粒)的長度(xi)，據此結果求得其分布，由下式(1)、(2)求得平均值、分散後，取分散的平方根作為標準偏差。formulaseeoriginaldocumentpage6作為改善彎曲加工性的因素，雖然也認為由最大晶粒直徑支配，但本發明的高強度鋼板，晶粒(舊y粒)顯示出接近正規分布的分布，認為最大晶粒直徑幾乎不構成問題。這種最大晶粒直徑構成問題的是低合金鋼的情況，在如本發明的鋼板這種強度級為980MPa以上的高合金鋼的情況下，晶粒的異常增長發生的溫度域很低，驅動力小，因此幾乎不會發生。由此，本發明並不規定最大晶粒直徑，而是只規定標準偏差，其特性就能夠評價。在穩定製造延伸率良好的鋼板上，因為各向異性大的組織帶來使材質的各向異性發生的結果，所以絕對地不利。如本發明，由於晶粒直徑為均勻的組織，從而能夠得到彎曲加工性良好的鋼板。另外，通過使組織單位微細化，會使構成位錯障礙的每單位面積的晶界增加，這將改善延伸率。即，如果是加工硬化大的材料，則即使拉伸時局部性地施加應力，該部分也會發揮非常高的加工硬化能，在該部分不會發生進一步變形，而在其他未加工硬化部分變形將進行。其結果是，如果是使加工硬化的能力大的組織(微細的組織)，則延伸率大。通過組織微細化致使上述這樣的現象產生的理由，已知是基於晶粒內的位錯的塞積(Pile-up理論)，晶界作為位錯的塞積點而發揮作用。得到的結論是，在晶界中，雖然存在舊y晶界、桶晶界(A少'7卜粒界)、片晶界、板條晶界等，但與相鄰的晶料的方位差最大的舊y晶界作為位錯的塞積點的機能高，作為延伸率的支配因素，舊y粒徑被認為影響最高。還有，本發明的鋼板，根據後述的製造方法，最終會成為回火馬氏體組織和回火貝氏體組織，從而成為抗拉強度為980MPa以上的鋼板，但是無論成為哪種組織，舊y粒徑在最終製品中仍被保存，通過使該y粒徑微細化，實現上述效果。本發明的高強度鋼板，從組織的微細化的觀點出發，需要雖然適當調整Ti和Nb的含量，但是此外還需要對於C、Si、Mn、Cr、Mo等基本成分加以適當控制。這些元素的範圍限定理由如下。(C:0.10.25%)C是強度提高不可欠缺的元素，在基於再加熱淬火、回火的製造方法中(後述的QT法)，C含量低於0.1%時，為了獲得抗拉強度為980MPa以上這樣的高強度，就要大量添加其他的合金元素，從而導致成本上升。C更優選為0.20。/。以上。然而，若C含量變得過剩，則顯著損害韌性和焊接性，因此需要截止於0.25%。(Si:0.10.5%)Si是鋼材的高強度化和脫氧所不可欠缺的元素，但低於0.1%時這一效果發揮得不充分，若超過0.5%而使之過剩地含有，則韌性降低。由此，需要Si含量為0.10.5%。更優選的下限為0.15%，更優選的上限為0.35%。(Mn:0.52.0%)Mn提高鋼板的淬火性，作為使強度、韌性提高的元素有效。為了發揮這一效果，需要Mn含量為0.5。/。以上。更優選為0.80%以上。然而，若過剩地含有Mn，則焊接部的韌性劣化，因此其上限為2.0%。(Cr:0.11.5%)Cr與Mn—樣，作為通過少量的添加而使淬火性提高的元素有效。為了發揮這一效果，需要Cr含量為0.1%以上。更優選為0.30%以上。然而若過剩含有Cr，則焊接部的軔性劣化，因此其上限為1.5%。更優選的上限為1.0%。(Mo:0.10.5%)Mo具有確保退火後的強度的效果。為了發揮這一效果，需要使之含有0.1%以上。然而，過剩地含有Mo而超過0.5%，不僅該效果飽和，而且反而使鋼板的韌性降低。由此，Mo的含量規定為0.10.5。/。。更優選的上限為0.20%。(Ti:0.010.05%)Ti具有的效果是，其容易形成微細的碳氮化物，以少量的添加便可釘扎晶界和位錯，形成微細的舊Y粒，並且有助於鋼板的強化。為了發揮這樣的效果，需要其含量為0.01%以上，但若Ti含量變得過剩而超過0.05%，則成為韌性劣化的原因。其更優選的上限為0.03%。(Nb:0.010.05%)Nb具有的效果與Ti一樣，其容易形成微細的碳氮化物，釘扎晶界和位錯，形成微細的舊Y粒，並且有助於鋼板的強化。為了發揮這樣的效果，需要其含量為0.01%以上，但若Nb含量變得過剩而超過0.05%,則成為韌性劣化的原因。其更優選的上限為0.03%。(V:0.010.050/o禾口/或B:0.00010.005%)V和B均是在強化鋼材上有效的元素。其中V具有的效果與Ti和Nb一樣，容易形成微細的碳氮化物，釘扎晶界和位錯而形成微細的舊Y粒，並且有助於鋼板的強化。為了發揮這樣的效果，需要V含量為0.01%以上，若其含量變得過剩而超過0.05%，則成為韌性劣化的原因。其更優選的上限為0.02%。另一方面，B發揮的效果是，通過極少量的添加而使鋼的淬火性提高，通過固溶強化而使鋼板的強度提高。為了發揮這樣的效果，需要B含量為0.0001%以上。更優選為0.0005%以上。但是，若其含量變得過剩而超過0.005%，則成為韌性劣化的原因。其更優選的上限為0.002%。在本發明的高強度鋼板中，上述成分以外是鐵和不可避免的雜質，但也能夠含有在熔煉上不可避免混入的微量成分(允許成分)(例如P、S、0等)，這樣的鋼板也包含在本發明的範圍內。另外，在本發明的高強度鋼板中，根據需要再含有Ca:0.00050.01%也有效，通過含有Ca，能夠進一步使高強度鋼板的特性提高。使Ca含有時的範圍限定理由如下。(Ca:0細50.01%)Ca具有通過控制非金屬夾雜物而使韌性的提高的效果。為了發揮這一效果，優選使之含有0.0005%以上。更優選為0.0010%以上。然而，即使Ca含量超過0.01%而變得過剩，其效果也是飽和，因此優選為0.01%以下。更優選的上限為0.0025%。為了製造本發明的高強度鋼板，從抑制不均勻的再結晶組織的生成的這一觀點出發，需要進行使終軋時的最長道次間時間為15秒以內，在一片鋼板的軋制中的每1道次的壓下率之中，至少3次為2030%左右的均勻壓下，但關於其他的條件，則遵循通常的製造條件即可。但是，從連續鑄造後的熱軋到直接淬火-回火的方法(以下稱為"DQ-T法")中，雖然舊Y粒徑不會變大，但由於加速冷卻過程中的冷卻不均引起的組織的偏差容易發生，因此舊Y粒徑的偏差容易變大而不為優選。從這一觀點出發，優選在進行連續鑄造之後進行熱軋，其後一下子冷卻，之後再進行淬火、回火的方法。具體來說，按上述樣的化學成分系用轉爐加在熔煉，以110070(TC左右對得到的板坯鑄片進行熱軋。這時的軋制條件為，用粗軋機軋制到板厚120mm以下後，用精軋機以上述的條件(道次間時間，每l次的壓下率)進行軋制，使軋制結束溫度為再結晶溫度以上而結束軋制。這時的板厚為650mm。上述軋制後，在大氣中冷卻至IO(TC以下後，進行再加熱淬火處理。這時的淬火條件為，加熱溫度加熱至88093(TC，以該溫度保持515分鐘後進行水淬火。此外在淬火處理後，使鋼板溫度達到IO(TC以下後，進行回火處理。這時的回火條件為，溫度加熱至30050(TC，以該溫度保持515分鐘左右後，在大氣中進行空冷(以下稱種方法為""QT法)。以下，通過實施例更具體地說明本發明，但本發明當然不受下述實施例限制，在能夠符合前、後述的宗旨的範圍內當然可以加以變更實施，這些均包含在本發明的技術範圍內。實施例(實施例1)遵循通常的方法熔煉下述表1所示的化學成分組成的鋼，根據上述的方法(QT法)製造各種鋼板。這時，還製作不是在熱軋後一下子冷卻，而是進行直接淬火-回火的鋼板(DQ-T法)(後述表2的No.16、17)。表1tableseeoriginaldocumentpage10對於得到的各鋼板，根據下述的方法進行拉伸試驗，測定鋼板的機械的特性(抗拉強度TS、總延伸率EL)，並且根據下述的方法測定舊Y粒徑，對其粒徑進行統計學上的定量評價。(機械的特性的測定方法)拉伸試驗的試驗片使用JISZ22015號試驗片(板厚4.56mm的情況)、JISZ22011A號試驗片(板厚640mm的情況)、或JISZ22014號試驗片(板厚4050mm的情況)，使垂直於軋制方向的方向為縱長方向，如此來加工試驗片。使用這些試驗片，按JISZ2241的要領進行拉伸試驗，湖!f定鋼板的抗拉強度TS和總延伸率EL。這時，試驗片提取位置為鋼板的板厚的1/4的位置。還有，關於抗拉強度，需要至少確保在980MPa以上，關於總延伸率，以加工厚板製造時不會發生彎曲裂紋所需要的13%作為合格標準。(舊Y粒徑的測定方法)以光學顯微鏡觀察與鋼板的軋制方向平行的截面。這時的觀察條件為，觀察倍率400倍，觀察位置為板厚方向的1/4部，視野數為任意的10個視野。總觀察面積為每1個試料3X102(pm2)。這時為了易於觀察試料，而用含有苦味酸、鹽酸、界面活性劑等的腐蝕液實施化學腐蝕。然後根據前述的方法，求得舊Y粒徑的平均值和標準偏差o。其結果與製造方法(QT法或DQ-T法)、最長道次間時間、壓下率(3次大體均勻地壓下時的每1次的平均壓下率)一起顯示在表2中。另外基於這些結果，分別在圖1中顯示舊Y粒徑(平均值)和總延伸率EL的關係，在圖2中顯示標準偏差(T與總延伸率EL的關係。表2tableseeoriginaldocumentpage12根據這些結果能夠進行如下考察。首先，試驗No.l15是滿足本發明規定的要件的鋼板(發明鋼)，可知均顯示出高抗拉強度，並且顯示出良好的延伸率。另外可知，通過使平均舊Y粒徑為20(im以下，並且使其標準偏差cj為5pm以下，能夠達成高延伸率。相對於此，試驗No.l620是欠缺本發明規定的某一要件的鋼板(比較鋼)，延伸率均為很小的值。具體來說，試驗No.l6、17其製造方法遵循DQ-t法，雖然舊y粒徑被控制得很小，但是在加速冷卻過程中的冷卻不均引起的組織的偏差發生，因此舊Y粒徑分布的偏差發生(標準偏差ci的值大)，不能確保希望的延伸率。試驗No.lS20是不含有對晶粒直徑微細化和組織均勻化有影響的Nb和Ti的成分系的鋼板，無法實現由Nb和Ti的碳氮化物帶來的舊Y粒徑的微細化，此外，因為也未適當調整終軋中的最長道次間時間和壓下率，所以再結晶晶粒成長的偏差導致舊Y粒徑的偏差也變大，因此不能達成高延伸率。試驗Na21因為Mo和Nb在規定範圍夕卜，所以強度不足，除此以外，因脫離最長道次間時間的條件，所以舊Y粒徑的偏差大。權利要求1.一種高強度鋼板，其特徵在於，以質量％計含有C0.1～0.25％、Si0.1～0.5％、Mn.0.5～2.0％、Cr0.1～1.5％、Mo0.1～0.5％、Ti0.01～0.05％和Nb0.01～0.05％，還含有V0.01～0.05％和B0.0001～0.005％中的至少一種，餘量為鐵和不可避免的雜質，並且，舊奧氏體的平均粒徑為20μm以下，且舊奧氏體粒徑分布的標準偏差σ為5μm以下，抗拉強度為980MPa以上。2.根據權利要求1所述的高強度鋼板，其特徵在於，以質量％計還含有Ca:0.00050.01%。全文摘要本發明涉及彎曲加工性優異的抗拉強度為980MPa以上的高強度鋼板，含有C0.1～0.25％(質量％的意思，關於化學成分組成以下均同)、Si0.1～0.5％、Mn0.5～2.0％、Cr0.1～1.5％、Mo0.1～0.5％、Ti0.01～0.05％和Nb0.01～0.05％，並含有V0.01～0.05％和B0.0001～0.005％的至少一種，餘量由鐵和不可避免的雜質構成，且舊奧氏體的平均粒徑為20μm以下，並且舊奧氏體粒徑分布的標準偏差(σ)為5μm以下，抗拉強度為980MPa以上。根據這樣的構成，既維持了高強度，又會使彎曲加工性良好。文檔編號C22C38/32GK101545074SQ20091013014公開日2009年9月30日申請日期2009年3月27日優先權日2008年3月28日發明者下山哲史申請人:株式會社神戶制鋼所