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公開番号2024151070
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-24
出願番号2023064195
出願日2023-04-11
発明の名称鋼板およびその製造方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20241017BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】大ひずみ領域における加工硬化能が改善された鋼板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】所定の化学組成を有し、ミクロ組織が体積分率でフェライト:80～95%およびパーライト:5～20%を含み、フェライトの平均結晶粒径が2～16μmであり、フェライト粒内に含まれる析出強化粒子の密度が1.0×10²²個/m³以下であり、フェライト粒内に含まれるセメンタイト粒子の密度が1.0×10¹⁰個/m²以下であり、パーライトからなる島状領域の平均円相当直径が8.0μm以下であり、パーライトのラメラ構造を形成するセメンタイトの平均長径とセメンタイトが存在するパーライトからなる島状領域の円相当直径との比が平均で0.20以上であり、パーライトのラメラ構造を形成するフェライト内部に含まれる析出強化粒子の密度が1.0×10²²個/m³以下である鋼板およびその製造方法が提供される。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０７５～０．２４０％、
Ｓｉ：１．２５％以下、
Ｍｎ：０．５０～２．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００３０％以下、
Ａｌ：１．０００％以下、
Ｔｉ：０．００４～０．０３０％、
Ｎｂ：０～０．０１５％、
Ｖ：０～０．１００％、
Ｃｕ：０～０．１０％、
Ｎｉ：０～３．００％、
Ｃｒ：０～１．５０％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｗ：０～１．００％、
Ｂ：０～０．００５０％、
Ｓｎ：０～１．０００％、
Ｓｂ：０～０．２００％、
Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｅ、ＨｆおよびＲＥＭの１種または２種以上の合計：０～０．００５０％、ならびに
残部：Ｆｅおよび不純物からなり、
下記式（１）および式（２）を満たし、
表面から板厚方向に板厚の１／８の位置～前記表面から前記板厚方向に前記板厚の３／８の位置の範囲におけるミクロ組織が、体積分率で、
フェライト：８０～９５％、
パーライト：５～２０％、ならびに
マルテンサイト、ベイナイト、ベイニティックフェライトおよび残留オーステナイトの合計：０～５％であり、
前記フェライトの平均結晶粒径が２～１６μｍであり、
前記フェライト粒内に含まれる析出強化粒子の密度が１．０×１０
22
個／ｍ
3
以下であり、
前記フェライト粒内に含まれるセメンタイト粒子の密度が１．０×１０
10
個／ｍ
2
以下であり、
前記パーライトからなる島状領域の平均円相当直径が８．０μｍ以下であり、
前記パーライトのラメラ構造を形成するセメンタイトの平均長径と前記セメンタイトが存在するパーライトからなる島状領域の円相当直径との比が平均で０．２０以上であり、
前記パーライトのラメラ構造を形成するフェライト内部に含まれる析出強化粒子の密度が１．０×１０
22
個／ｍ
3
以下であることを特徴とする、鋼板。
２．４４×１０
-2
×（１．００－０．２０［Ｓｉ］＋７．００［Ｎｂ］）×（１．００－１０［Ｂ］
0.5
）×（１１７＋１７［Ｓｉ］＋１１［Ｓｉ］
2
－３３［Ｍｎ］＋４［Ｍｎ］
2
＋７９［Ａｌ］＋５９［Ａｌ］
2
－２６［Ｎｉ］－１２［Ｃｒ］）×（１＋１．３［Ｓｉ］＋１２［Ｍｏ］＋３５［Ｎｂ］）
-1
≧１．００・・・式（１）
－０．００３≦［Ｔｉ］－３．４２［Ｎ］≦０．０１５・・・式（２）
ここで、［Ｓｉ］、［Ｎｂ］、［Ｂ］、［Ｍｎ］、［Ａｌ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｔｉ］および［Ｎ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記化学組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００４～０．０１２％、
Ｖ：０．０２０～０．０８０％、
Ｃｕ：０．０２～０．０８％、
Ｎｉ：０．１５～２．３０％、
Ｃｒ：０．１０～１．００％、
Ｍｏ：０．０３～０．５０％、
Ｗ：０．０３～０．５０％、
Ｂ：０．０００５～０．００２５％、
Ｓｎ：０．０１５～０．３００％、
Ｓｂ：０．００５～０．０８０％、ならびに
Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｅ、ＨｆおよびＲＥＭの１種または２種以上の合計：０．０００８～０．００３０％
から選択される１種または２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。
【請求項３】
前記フェライトにおける結晶粒の平均アスペクト比が２．００以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の鋼板。
【請求項４】
請求項１または２に記載の化学組成を有するスラブを鋳造し、次いで５００℃以下まで冷却する鋳造工程、
前記スラブを加熱する加熱工程であって、前記スラブの最高加熱温度が１０００～１１５０℃であり、１０００℃以上の温度における総滞在時間が下記式（３）を満たす加熱工程、
前記スラブの温度が１０００℃以上の温度域での累計圧下率が２５％以上となるように前記スラブに粗圧延を施し、次いで３０秒以上の停留を施す粗圧延工程、
得られた圧延材の温度が９５０℃以下の温度域での累計圧下率が３０％以上となるように前記圧延材に仕上げ圧延を施す仕上げ圧延工程であって、仕上げ圧延の完了温度が８５０～９２０℃である仕上げ圧延工程、および
得られた鋼板を水冷する冷却工程であって、仕上げ圧延工程完了から前記鋼板の温度が６３０℃に達するまでの経過時間が６０秒以上であり、水冷開始温度が６００～６３０℃であり、水冷停止温度が４００～４５０℃であり、水冷後の復熱により前記鋼板の温度が４５０℃を超えないように制御される冷却工程
を含むことを特徴とする、鋼板の製造方法。
JPEG
2024151070000008.jpg
62
144
Ｘ
10
は、１０００℃以上の温度における総滞在時間を１０等分して上記計算式に従って得られる数値であり、
ｔは１０００℃以上の温度における総滞在時間を１０等分した時間［秒］であり、
Ｔ
i
は１０等分した滞在時間のｉ番目の時間が経過した後の温度［℃］であり、
Ａ
1
、Ａ
2
、Ａ
3
、Ａ
4
、Ａ
5
およびＡ
6
は定数であって、それぞれ４．０４×１０
3
、－３．１４×１０
4
、１．５５×１０
3
、６．１２×１０
-8
、６．２８×１０
4
および５．４６×１０
2
であり、
Ｘ
ｉ
およびｔ
ｉ
は、上記計算式に従って１番目からｉ番目まで順に計算して得られる数値である。
【請求項５】
加熱工程における前記最高加熱温度が１０７０～１１５０℃であり、
仕上げ圧延工程における前記累計圧下率が４５％以上であり、前記仕上げ圧延の完了温度が８７５～９２０℃であることを特徴とする、請求項４に記載の鋼板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板およびその製造方法に関し、より詳しくは加工硬化能が改善され、それゆえ衝突による変形中のひずみ集中を抑制し、破孔発生を抑制するのに有用な鋼板およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
船舶、浮体、および海洋構造物において、海洋上で航路を外れた船舶等との衝突のリスクが存在することから、その設計に当たっては想定される衝突を受けても復元性を失わないことが必要となる。復元性を失わないよう、防舷材等を設置することによる衝撃の緩和や、構造を複数のブロックに分けて衝突による破孔発生の影響を小さく留める設計がなされる。このような衝突に備えた設計は本来の用途に要する設計に付加的に考慮されるものであり、船舶、浮体、および海洋構造物の建造コストの増大をもたらす。
【０００３】
船舶、浮体、および海洋構造物と同様に、自動車においても、乗員の安全を守るため、衝突時に車体の損傷を制御し、想定される衝突に対して許容可能な範囲に収めることが求められている。自動車においては、非特許文献１に記載の通り、この課題に対する解の１つとして、使用する鋼材の強度の向上が採用されている。強度が高く、かつ、容易に破壊しない鋼材を車体に適用することで、従来と同様の設計を踏襲した車体であっても衝突時の安全性を大きく高めることができる。
【０００４】
同様に、船舶においても、材料の特性を向上させることで、衝突時の損傷の程度を下げることができる。例えば、特許文献１では、船舶の衝突において船舶側面部の破孔発生を抑制する手段として、ミクロ組織を制御し、軟質なフェライト粒内の転位密度を低減し、板厚方向の硬さ分布を均質とした、高強度高延性鋼板が提案されている。具体的には、特許文献１に記載の高強度高延性鋼板は、全伸び（Ｔ．ＥＬ）の下限値を一般鋼の１．５倍である２３％以上とし、降伏強度（ＹＰ）を３５５～５００ＭＰａとし、引張強度（ＴＳ）を４９０～６２０ＭＰａとするものである。
【０００５】
また、特許文献２では、耐延性破壊特性に優れた低降伏比高強度鋼板として、ベイナイト組織に島状マルテンサイト組織を分散させた、二軸応力状態での延性き裂の発生を抑制した鋼板とした、ベイナイトの面積分率を３０～９０％、島状マルテンサイトの面積分率を２～１０％とする鋼板が提案されている。
【０００６】
更に、特許文献３には、降伏強度２３５ＭＰａ以上、引張強度４６０ＭＰａ以下、均一伸び１５％以上で、０℃でのシャルピー衝撃吸収エネルギーが１００Ｊ以上である船体用厚鋼板が提案されている。但し、この鋼板は、船体の衝突において衝突する側の鋼板の特性を向上させることで衝突を受ける側の損傷を軽減する目的で用いられるものであり、衝突を受ける側における損傷制御の手段として意図されたものでは必ずしもない。
【０００７】
一方、衝突時の損傷軽減を目的とせず、鋼板の高強度化を進める観点から、特許文献４では、高強度鋼による船舶の重量軽減を狙い、化学組成、圧延条件、および、圧延後の冷却条件を制御し、Ｃａ系介在物を鋼中に微細分散させた、大入熱溶接性および延性に優れた降伏強さ４６０ＭＰａ以上、板厚５０ｍｍ以下の高張力鋼板の製造方法が示されている。
【０００８】
また、特許文献５には、一様伸びに優れた厚鋼板として、フェライトからなる第一相とパーライトからなる第二相からなる金属組織を有し、該第二相の硬さが２６０ＨＶ以下である、炭素含有量が０．０４～０．０６質量％の鋼板が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１６－１２５０７７号公報
特開２０１３－１３９６０２号公報
国際公開第２０１１／０６２０００号
特開２０１５－１９３９２０号公報
特開２０１８－１９３６０５号公報
【非特許文献】
【００１０】
高橋学：「薄板技術の１００年－自動車産業と共に歩んだ薄鋼板と製造技術－」、鉄と鋼、Ｖｏｌ．１００、２０１４、Ｎｏ．１、ｐ８２－９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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