特許 5941533 高い機械的強度、延性および成形性を有した鋼板、このような板材の特性、製造方法および使用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5941533

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】高い機械的強度、延性および成形性を有した鋼板、このような板材の特性、製造方法および使用

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20160616BHJP

   C22C 38/58 20060101ALI20160616BHJP

   C25D 5/26 20060101ALI20160616BHJP

   C21D 9/46 20060101ALN20160616BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 301U

   C22C38/00 301T

   C22C38/58

   C25D5/26 C

   C25D5/26 F

   !C21D9/46 F

   !C21D9/46 J

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-509781(P2014-509781)

(86)(22)【出願日】2012年5月3日

(65)【公表番号】特表2014-514459(P2014-514459A)

(43)【公表日】2014年6月19日

(86)【国際出願番号】FR2012000174

(87)【国際公開番号】WO2012153016

(87)【国際公開日】20121115

【審査請求日】2013年12月20日

(31)【優先権主張番号】PCT/FR2011/000286

(32)【優先日】2011年5月10日

(33)【優先権主張国】FR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】510215651

【氏名又は名称】アルセロルミタル・インベステイガシオン・イ・デサロジヨ・エセ・エレ

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アラン，セバスチヤン

(72)【発明者】

【氏名】マイユ，ヤン

(72)【発明者】

【氏名】クルビジエ，ミカエル・ドウニ

(72)【発明者】

【氏名】マストロリロ，テイエリー

(72)【発明者】

【氏名】アンニオン，アルノー

【審査官】 鈴木 葉子

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−２７２３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１５７６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３０７６４４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００−３８／６０

Ｃ２１Ｄ ９／４６− ９／４８

Ｃ２１Ｄ ８／００− ８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１２％以上の均一伸びと共に１０００ＭＰａ以上の機械的強度（引張強度）を有し、組成が、重量パーセントで表されて、
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
１．８％≦Ｍｎ≦３．０％
１．２％≦Ｓｉ≦２％
Ａｌ≦０．１０％
Ｃｒ≦０．５０％
０％≦Ｃｕ≦１％
０％≦Ｎｉ≦１％
Ｓ≦０．００５％
Ｐ≦０．０２０％
Ｎｂ≦０．０１５％
Ｔｉ≦０．０２０％
Ｖ≦０．０１５％
０％≦Ｃｏ≦１％
Ｎ≦０．００８％
Ｂ≦０．００１％
を含み、したがってＭｎ＋Ｎｉ＋Ｃｕ≦３％であり、
前記組成の残りが、鉄および加工から生じた不可避的な不純物からなる、冷間圧延されて焼鈍された鋼板であって、ミクロ組織が、面積比率で、５％から２０％までのポリゴナルフェライト、１０％から１５％までの残留オーステナイト、５％から１５％までのマルテンサイトから構成され、残部が、ラスの形態のベイナイトからなり、これらのラスの間に、単位面積当たりの０．１マイクロメートルより大きいラス間炭化物の数Ｎが５００００／ｍｍ^２以下であるような炭化物を含有する、冷間圧延されて焼鈍された鋼板。

【請求項2】

前記組成が、重量パーセントで表されて、
０．１８％≦Ｃ≦０．２２％
を含む、請求項１に記載の鋼板。

【請求項3】

前記組成が、重量パーセントで表されて、
２％≦Ｍｎ≦２．６％
を含む、請求項１または２に記載の鋼板。

【請求項4】

前記組成が、重量パーセントで表されて、
１．４％≦Ｓｉ≦１．８％
を含む、請求項１から３の一項に記載の鋼板。

【請求項5】

前記組成が、重量パーセントで表されて、
Ｃｒ≦０．３５％
を含む、請求項１から４の一項に記載の鋼板。

【請求項6】

クラッキングが発生するＶ字曲げ角度が９０°以上である、請求項１から５の一項に記載の鋼板。

【請求項7】

亜鉛コーティングまたは亜鉛−合金コーティングをさらに含む、請求項１から６の一項に記載の鋼板。

【請求項8】

請求項１から６のいずれかに記載の冷間圧延されて焼鈍された板材もしくは請求項７に記載された被覆された板材の地面上での使用のための自動車両の製作のための使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷間成形作業の実施を可能にする機械的強度および成形能を同時に示す「多相」鋼板の製作に関する。本発明は、より具体的には、１０００ＭＰａより大きい機械的強度、１２％より大きい均一伸びおよび９０°より大きいＶ字曲げ性を有する鋼に関する。特に、自動車両（自動車、コンバイン収穫機、トレーラー、セミトレーラー等）が、構造用部品、強化用コンポーネントにおける潜在的用途、さらには耐被削性部品の製作における潜在的用途を有した、この種の鋼板の応用分野を構成している。

【背景技術】

【0002】

ますます厳格になる自動車安全性要件および燃料価格と組み合わさった、温室効果ガスの排出の低減に対する強い需要は、自動車両の建造業者に、その構造の機械的強度を維持しながら部品の厚さを低減し、これにより車両の重量を低減するため、それらの車両のボディ中への改善された機械的強度を有する鋼の使用増加を強いてきた。これに関して、クラックの出現を伴わずに高い強度と十分な成形性とを併せ持つ鋼が、ますます重要となっている。相異なるレベルの機械的強度をもたらすいくつかの系統の鋼が、過去に相次いで提案されてきた。

【0003】

マイクロアロイ元素を含有する鋼が提案されてきており、その硬化は、粒度の低下および微細な析出物により同時に得られる。いっそう硬質な鋼の開発は、「二相」鋼の使用増加につながり、この場合、延性フェライトマトリックス中におけるマルテンサイトの存在は、冷間成形のための良好な適合性を伴う４００ＭＰａより大きい機械的強度の実現を可能にする。

【0004】

自動車産業用にさらにより有利な機械的強度、延性および成形性の特質を実現するために、例えば、「ＴＲＩＰ」（「変態誘起塑性」の略）鋼が開発されてきた。これらの鋼は、延性組織のフェライトならびに高い機械的特質に寄与する硬質な組織のマルテンサイト、ならびに、ＴＲＩＰ効果のおかげで強度と延性の両方に寄与する残留オーステナイトを含む、複雑な組織を有する。

【0005】

このＴＲＩＰ効果は、例えば一軸応力の間等、別の変形中に、ＴＲＩＰ鋼から作製された板材またはブランク材の残留オーステナイトがマルテンサイトへと漸進的に変態される機構を指し示しており、これは、クラックの出現を抑制する顕著な固化につながる。それにも関わらず、ＴＲＩＰ鋼は、比較的弱くて高度に延性の組織であるポリゴナルフェライトの含量が合計面積パーセンテージの４分の１より大きいため、１０００ＭＰａ未満の機械的強度を示す。

【0006】

１０００ＭＰａより大きい機械的強度を有した鋼に対するこの需要を満たすために、したがって、低い機械的強度構造の割合を減らすこと、および、それをより大きな硬化に寄与する相によって置き換えることが必要である。しかしながら、炭素鋼の分野において、機械的強度の増大は一般に、延性の喪失を伴うことが公知である。さらに、自動車両の建造者は、クラッキングの発生を伴わずに９０°以上の曲げ性の実現を可能にする鋼を必要としている、いっそう複雑な部品を指定している。

【0007】

以下に列挙された化学元素の含量は、重量パーセントにおいて示されている。

【0008】

関連した従来技術はまた、ＷＯ２００７０７７９３３も含み、これは、ベイナイト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトからなるミクロ組織について記述している。特許請求されている板材の化学的組成は、０．１０％−０．６０％のＣ、１．０％−３．０％のＳｉ、１％−３．５％のＭｎ、最大０．１５％のＰ、最大０．０２％のＳ、最大１．５％のＡｌおよび０．００３％から２％までのＣｒからなり、残りは、鉄および不純物からなる。本特許の枠組み内のミクロ組織は、マルテンサイト変態の出発点Ｍｓ未満の温度における一次冷却後の保持により、焼鈍中に得られる。結果は、焼戻しおよび／または分配されたマルテンサイトの混合物を含むミクロ組織である。請求されている主要な利点は、水素脆化に対する抵抗性の改善である。より軟質のベイナイト状マトリックス中の硬化性コンポーネントであるマルテンサイトの存在は、本発明の枠組み内で予想される延性および曲げ性の実現を可能にする。

【0009】

関連した従来技術はまた、ＧＢ２，４５２，２３１も含み、これは、満足な極限強度ならびに穴広げ性およびスポット溶接の観点において満足な特性と共に９８０ＭＰａより大きい強度を有した鋼板の製作について記述している。特許請求されている板材の化学的組成は、０．１２％−０．２５％のＣ、１．０％−３．０％のＳｉ、１．５％−３％のＭｎ、最大０．１５％のＰ、最大０．０２％のＳおよび最大０．４％のＡｌからなり、残りは、鉄および不純物からなる。さらに、重量によるＳｉの含量の重量によるＣの含量に対する比、Ｓｉ／Ｃは、７−１４の範囲である。この板材のミクロ組織は、少なくとも５０％のベイニティックフェライト、少なくとも３％のラスの形態の残留オーステナイト、固体形態のオーステナイトを含有し、その平均粒度は１０マイクロメートル以下であり、この固体オーステナイトは、ラス中のオーステナイトに関して含量の１％から最大２分の１までの量において存在する。この従来技術の特許は、製造された板材の曲げ性についての情報を提供しておらず、ベイナイト中における炭化物の不在に言及している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】国際公開第２００７／０７７９３３号

【特許文献2】英国特許第２４５２２３１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明の目的は、上述した課題を解決することである。本発明の目的は、１２％より大きい均一伸びと一緒に１０００ＭＰａより大きい機械的強度を有する冷間圧延鋼を、利用可能にすることである。本発明の別の目的は、Ｖ字曲げにおいてクラッキングを伴わずに９０°の角度が実現されるような造形に適した鋼を、利用可能にすることである。

【0012】

本発明はまた、有利には、その組成がチタン、ニオブまたはバナジウム等の高価なマイクロアロイ元素を含まない鋼も利用可能にする。このようにして、製作コストが低減され、熱機械的製作プロセスが単純化され得る。

【課題を解決するための手段】

【0013】

この目的のために、本発明の目的は、１２％以上の均一伸びと共に、１０００ＭＰａ以上の機械的強度（引張強度）を有し、および組成はその含量が重量パーセントで表される、以下
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
１．８％≦Ｍｎ≦３．０％
１．２％≦Ｓｉ≦２％
Ａｌ≦０．１０％
０％≦Ｃｒ≦０．５０％
０％≦Ｃｕ≦１％
０％≦Ｎｉ≦１％
Ｓ≦０．００５％
Ｐ≦０．０２０％
Ｎｂ≦０．０１５％
Ｔｉ≦０．０２０％
Ｖ≦０．０１５％
０％≦Ｃｏ≦１％
Ｎ≦０．００８％
Ｂ≦０．００１％
を含み、したがってＭｎ＋Ｎｉ＋Ｃｕ≦３％であり、
前記組成の残りが、鉄および加工から生じた不可避的な不純物からなる、冷間圧延されて焼鈍された鋼板であって、ミクロ組織が、面積比率で、５％から２０％までのポリゴナルフェライト、１０％から１５％までの残留オーステナイト、５％から１５％までのマルテンサイトから構成され、残部は、ラスの形態のベイナイトからなり、これらのラス間に、単位面積当たりの０．１マイクロメートルより大きいラス間炭化物の数Ｎが５００００／ｍｍ^２以下であるような炭化物を含有する。

【0014】

特許請求されている板材はまた、以下に列挙された特質も示され、個別でもまたは組合せでも考えられる：
−その組成が、重量パーセントで表された含量、
−０．１８％≦Ｃ≦０．２２％を含み、
−その組成が、重量パーセントで表された含量、
−２％≦Ｍｎ≦２．６％を含み、
−その組成が、重量パーセントで表された含量、
−１．４％≦Ｓｉ≦１．８％を含み、
−その組成が、重量パーセントで表された含量、
−０％≦Ｃｒ≦０．３５％を含み、
−クラッキングが発生するＶ字曲げ角度は、９０°以上であり、
−上記鋼板はまた、亜鉛または亜鉛合金のコーティングも有する。

【0015】

本発明の別の目的は、１０００ＭＰａ以上の強度（引張強度）および１２％以上の伸びを有した冷間圧延されて焼鈍された鋼板の製作のための方法であって、
−特許請求されている組成を有する鋼を得る段階、次いで、
−この鋼を半製品の形態において鋳造する段階、次いで、
−この半製品を、１１５０℃より高い温度Ｔ_ｒｅｃｈにして、再加熱された半製品を得る段階、次いで、
−この再加熱された半製品を熱間圧延して（熱間圧延の終了のときの温度Ｔ_ｆｌが８５０℃以上である）、熱間圧延板材を得る段階、次いで、
−この熱間圧延板材を、５４０℃から５９０℃の間の範囲の温度Ｔ_ｃｏｉｌにおいてコイル状に巻き取って、コイル状に巻き取られた熱間圧延板材を得る段階、次いで、
−このコイル状に巻き取られた熱間圧延板材を、周囲温度まで冷却する段階、次いで、
−このコイル状に巻き取られた熱間圧延板材のバッチ焼鈍を、コイル状に巻き取られた熱間圧延板材のすべての点において機械的抵抗性（引張強度）が１０００ＭＰａ以下になるように実施する段階、次いで、
−焼鈍されてコイル状に巻き取られた熱間圧延板材を巻き戻す、酸洗いして、冷間圧延に適した熱間圧延板材を得る段階、次いで、
−冷間圧延に適した熱間圧延板材を、３０％から８０％の間の範囲の圧下率において冷間圧延して、冷間圧延板材を得る段階、次いで、
−この冷間圧延板材を、１秒当たり２℃から６℃の間の速度Ｖｃにおいて、Ａｃ３−１５℃からＡｃ３−４５℃の間の温度Ｔ_１まで、５０秒以上の一定時間ｔ_１かけて再加熱することにより焼鈍する段階、次いで、
−この冷間圧延板材を、５０℃／ｓから１５００℃／ｓの間の冷却速度において第１の冷却段階に供し、その後、第２の冷却段階の終了のときの温度Ｔ_ｆｒがＭｓ−２０℃に等しい温度Ｔ_ｆｒ１からＭＳ＋４０℃に等しい温度Ｔ_ｆｒ２の間になるように第２の冷却段階に供することにより冷却する段階、次いで、
−冷間圧延板材を、Ｔ_ｆｒ１からＴ_ｆｒ２の間の温度範囲において、１００秒から１０００秒の間の時間長ｔ_２の間保持する段階、次いで、
−冷間圧延板材を、１秒当たり３℃から２５℃の間の速度Ｖ_Ｒ２において、周囲温度まで冷却して、冷間圧延されて焼鈍された板材が得る段階
を含む方法である。

【0016】

特許請求されている板材はまた、以下に列挙された特質も示され、個別でもまたは組合せでも考えられる：
−温度Ｔｆｌが９００℃以上であり、
−バッチ焼鈍が、温度Ｔｍにおける、
２．２９×Ｔｍ（℃）＋１８．６×ｔｍ（ｈ）≧１２３８
のようになっている時間長ｔｍの保持時間を含み、
保持温度Ｔｍがさらに４１０℃より高く、
−温度Ｔ_１が、７９０℃から８２０℃の間の範囲であり、
−冷間圧延されて焼鈍された特許請求されている板材が得られ、亜鉛または亜鉛合金によって被覆されており、
−冷間圧延されて焼鈍された特許請求されている板材が得られ、１５０℃から２００℃の間の範囲の保持温度Ｔ_ｂａｓｅにおいて、１０ｈから４８ｈの間の保持時間ｔ_ｂａｓｅかけて焼鈍される。

【0017】

本発明の別の目的は、特許請求されているまたは特許請求されている方法により製作された、冷間圧延されて焼鈍された板材または被覆された板材の、自動車両用の部品の製作のための使用である。

【0018】

本発明の別の特質および利点は、例として提供されており添付の図面を参照している下記の記述において、明瞭になる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】機械的特性を測定するために使用された引張試験片の寸法を示す図である。

【図2】特許請求されている鋼板のミクロ組織の一例を示す図である。

【図3】本発明により包含されていない鋼板のミクロ組織の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

上述した図面において、ＦＰはポリゴナルフェライトを指し、Ｂはベイナイトを指し、ＭＡは、マルテンサイトの島およびオーステナイトの島を示している。

【0021】

本発明の枠組み内で実施された研究は、ベイニティックフェライトのものより低い転位の密度を特徴とする、ポリゴナルフェライトの存在の利益を実証してきた。ポリゴナルフェライトは、臨界間焼鈍中に形成され、９０°より大きいＶ字曲げ性ならびに１２％より大きい均一伸びを可能にする。

【0022】

焼鈍のための保持中に臨界間範囲（フェライト＋オーステナイト）内の点Ａｃ３未満で形成されたポリゴナルフェライトの存在の影響が、研究されてきた。残留オーステナイトを含み不可避的にマルテンサイトも含むベイナイト状マトリックス中におけるこのフェライトの存在は、これらの相異なるコンポーネント間の硬度の差異のために成形性が低下するという予測の理由を提供している。驚くべきことに、５％から２０％の間のポリゴナルフェライトの存在は、特許請求されている板材の曲げ性を改善し、これにより、クラッキングの発生を伴わずに９０°のＶ字曲げ角度を超えることを可能にする要因であることが判明している。

【0023】

このポリゴナルフェライトの不在もまた、均一伸びの基準により測定された延性に悪影響を及ぼすことも実証された。

【0024】

鋼の化学的組成に関して、炭素は、ミクロ組織の形成において重要な役割を果たし、残留オーステナイトにより生成されるＴＲＩＰ効果による延性および強度の観点のおける機械的特性においても重要な役割を果たす。温度Ｔ_１における保持中に高温において形成された大多数のオーステナイト状組織から始めて、冷却が実施され、ベイナイト変態がその間に起きる保持が後続する。この変態中、ベイナイトが最初に、大多数のオーステナイト状組織を同様に有するマトリックス内に形成される。炭素がオーステナイト中よりフェライト中に顕著に溶解しにくいため、炭素は、このオーステナイト中において排斥され、非常に微細な炭化物の形態において部分的に析出する。炭化物の微細度は、表面積の単位当たりの０．１マイクロメートルより大きいこれらのラス間炭化物の数Ｎが５００００／ｍｍ^２以下であるようになり得る。

【0025】

特許請求されている組成物中に存在する特定の合金元素、特にケイ素のおかげで、炭化物、特にセメンタイトの析出は、限定された程度にしか発生しない。まだ変態されていなかったオーステナイトには、炭素が漸進的に富化し、オーステナイト−ベイナイト界面において、微細でない炭化物の析出が事実上ない。この富化は、オーステナイトが安定化されるようになっており、すなわち、このオーステナイトのマルテンサイト変態が、周囲温度への冷却中に、５％から１５％までの指定された比率に限定されるようになっている。したがって、限定された量のマルテンサイトは、制御されたやり方で機械的強度の増大に寄与するように思われる。

【0026】

本発明によれば、重量による炭素含量は、０．１５％から０．２５％の間の範囲である。本発明の炭素含量が０．１５重量％未満であるならば、機械的強度が不十分になり、残留オーステナイトの安定性は、不十分である。０．２５％より高いと、溶接性は、低強度ミクロ組織が熱影響部（ＨＡＦ）において形成され、または、自生溶接の場合は溶融部において形成されるため、次第に低下していくが、ＴＲＩＰ効果は、０．２５％炭素より高いと改善される。

【0027】

好ましい一実施形態において、炭素含量は、０．１８％から０．２２％の間の範囲である。この範囲内では、溶接性は満足であり、オーステナイトの安定化は最適化され、マルテンサイトの比率は、本発明により指定された範囲内である。

【0028】

マンガンは、固溶体置換により硬化する元素であり、それは、オーステナイトを安定化させ、変態温度Ａｃ３を低下させる。マンガンは、したがって、機械的強度の増大に寄与する。本発明は、所望の機械的特性を実現するために１．８重量％の最低含量が必要であることを教示している。しかしながら、３．０％より高いと、そのガンマ形成特性は、自動車構造用部品の加工特性に悪影響を及ぼし得る過剰に著明な帯を有した組織の形成につながる。その被覆性もまた低下する。好ましくは、２％から２．６％の間のマンガン含量の間隔は、成形に悪影響を及ぼす帯状組織のリスクを増大させることなく、特許請求されている板材の溶接性に悪影響を及ぼす、溶接された合金における焼入性を増大させることもなく、満足な機械的強度を実現する。

【0029】

残留オーステナイトの安定化は、焼鈍サイクル中の、より詳細にはベイナイト変態中の炭化物の析出を顕著に遅くするケイ素の添加により、可能となる。これは、セメンタイト中へのケイ素の溶解度が非常に低いこと、およびこの元素がオーステナイト中の炭素の活性を増大させることに起因している。セメンタイトのいかなる形成も、したがって、Ｓｉが界面において排出される段階により先行される。炭素を有したオーステナイトの富化は、したがって、焼鈍された鋼板上での室温におけるその安定化につながる。続いて外部応力を、例えば成形中に適用すると、マルテンサイトへのこのオーステナイトの変態につながる。この変態の結果の１つが、機械的強度の改善である。本発明により指定された特性に関して、２％より多い量におけるケイ素の添加は、フェライトを顕著に促進し、指定された機械的強度は、実現されない。さらに、表面欠陥につながり得る、強固に接着している酸化物が形成される。最低含量は、したがって、オーステナイトに対する安定化効果を得るために、１．２重量％に設定すべきである。好ましくは、ケイ素含量は、上述した効果を最適化するために１．４％から１．８％の間の範囲になる。

【0030】

クロム含量は、０．５％に限定されなければならない。この元素は、この温度Ｔ_１から出発する焼鈍の一部としての冷却中の初析フェライトの形成を制御することを可能にする。このフェライトは、多量で存在する場合、本発明により包含されている特定の部品のために必要な機械的強度を低下させる。この元素は、ベイナイト状ミクロ組織を硬化させて精製する。クロム含量は、好ましくは、コストの理由のため、および過剰な硬化を阻止するため、０．３５％未満である。

【0031】

ニッケルおよび銅は、オーステナイトを安定化するそれらの能力に関して、本発明に関したマンガンの効果と本質的に同様の効果を有するが、それらは、相異なる重量を有する。そのため、本発明の化学的組成におけるこれらの３つの元素の組合せは、次の式：Ｍｎ＋Ｎｉ＋Ｃｕ≦３％を満たさなければならない。

【0032】

１％より多い量において、ニッケルは、オーステナイトの強力な安定剤であり、オーステナイトの過剰な安定化を促進し、機械的応力下の変態は、実現するのがより困難になり、延性に対する効果は、より少なくなる。１％より高いと、この合金元素を添加するコストもまた、過剰である。

【0033】

１％より多い量において、銅は、同様にオーステナイトの強力な安定剤であり、オーステナイトの過剰な安定化を促進し、機械的応力下の変態は、実現するのがより困難になり、延性に対する効果は、より少なくなる。１％より高いと、この合金元素を添加するコストもまた過剰であり、熱間鍛造欠陥を引き起こし得る。

【0034】

アルミニウム含量は０．１０重量％に限定され、この元素は、フェライトの形成を促進する強力なアルファ形成剤である。アルミニウムの高い含量は、Ａｃ３点を上昇させ、したがって、焼鈍のために必要とされる電力の量の観点において、工業的プロセスを高価にする。

【0035】

高いレベルのアルミニウムが、圧延機の上流側での鋼の鋳造中に、耐火物の侵食およびノズルの目詰まりのリスクを増大させることもまた、想起されるべきである。アルミニウムは、同様に負偏析し、マクロ偏析を起こし得る。過剰な量において、アルミニウムは、高温延性を低下させ、連続鋳造における欠陥の出現のリスクを増大させる。鋳造条件の厳密な制御なしでは、ミクロ偏析欠陥およびマクロ偏析欠陥は最終的に、焼鈍された鋼板中に中心偏析を起こす。この中心帯は、その周囲のマトリックスより硬質になり、材料の加工性に悪影響する。

【0036】

０．００５％の硫黄含量より高いと、延性は、材料の成形性を低下させるＭｎＳ（硫化マンガン）等の硫化物の過剰な存在のため、減じられる。

【0037】

リンは、固溶体中で硬化するが、特に粒界偏析へのその傾向またはマンガンと共偏析するその傾向のせいで、スポット溶接および高温延性に関した適合性を顕著に低下させてしまう元素である。これらの理由のため、リン含量は、スポット溶接に関した良好な適合性を得るために、０．０２０％に限定されなければならない。

【0038】

モリブデンは、不純物のレベルに限定されるが、硬化において効果的な役割を果たすことができ、ベイナイトの出現を抑制する。それにも関わらず、モリブデンの添加は、合金元素のコストを過剰に増大させ、その使用は、したがって、経済的理由のために限定される。

【0039】

ホウ素は、鋼の焼入性に対する強い効果を有する。ホウ素は、炭素の活性を限定し、拡散相の変態（冷却中のフェライト変態またはベイナイト変態）を限定し、それにより、マルテンサイト等の硬化相の形成を促進する。この効果は、本目的がベイナイト変態を促進してオーステナイトを安定化し、過剰な面積パーセンテージのマルテンサイトの形成を阻止することであるため、本発明において望ましくない。ホウ素含量は、したがって、０．００１％に限定される。

【0040】

ニオブ、チタンおよびバナジウム等のマイクロアロイ元素は、これらの元素が、生成物の延性を低下させる傾向が同様にある炭素および／または窒素と共に硬化析出物を形成する特有の機能を有するため、それぞれ０．０１５％、０．０２０％および０．０１５％の最大レベルに限定される。それらはまた、焼鈍中の再結晶も抑制し、したがって、ミクロ組織をより微細にし、これはやはり、材料を硬化させてその延性を低下させる。

【0041】

上記鋼はまた、この硬化元素が残留オーステナイト中の炭素含量を増大させることを可能にするため、１％以下の量のコバルトも含有し得る。しかしながら、その使用は、コストの理由のために本発明において限定される。

【0042】

組成の残りは、鉄および加工から生じた不可避的な不純物からなる。

【0043】

本発明によれば、上記ミクロ組織は、面積パーセンテージで、５％から２０％までのポリゴナルフェライト、１０％から１５％までの残留オーステナイト、５％から１５％までのマルテンサイトからなり、残部は、ラスの形態のベイナイトからなり、これらのラスの間に、表面積の単位当たりの０．１マイクロメートルより大きいラス間炭化物の数Ｎが５００００／ｍｍ^２以下であるような炭化物を含む。この大多数のベイナイト組織は、損傷に対する良好な抵抗性を付与する。残留オーステナイトは、強度および延性を付与し、それによって、ポリゴナルフェライトもまた延性を増大させ、マルテンサイトは上記板材の機械的強度を増大させる。ポリゴナルフェライトは、それが顕著により低い転位の密度、ならびに、同様にベイニティックフェライトのものより低い固溶体中の炭素のレベルを含むという点で、ベイニティックフェライトから区別される。

【0044】

１０％未満という残留オーステナイトの量は、均一伸びを顕著に増大させることを可能にする。したがって、上記鋼は、１２％という指定された均一伸びを実現しない。１５％を超えていると、高い炭素含量が、それを十分に安定化するために必要とされ、これは、鋼の溶接性に悪影響を及ぼす。残留オーステナイトの炭素含量は、好ましくは、周囲温度において十分に安定な残留オーステナイトを得るために、０．８％より大きい。

【0045】

５％から１５％の間のマルテンサイトの存在は、本発明の枠組み内で指定された機械的強度を実現することを可能にするが、１５％より高いと、面積パーセンテージとしてのマルテンサイト分率は、均一伸びおよび曲げ性という意味でのその延性の観点において、上記板材に悪影響を及ぼす。５％未満では、指定された機械的強度が実現されない。好ましくは、マルテンサイト含量は、機械的強度の観点における特定の安全マージンを有するために、１０％より大きくなる。

【0046】

ポリゴナルフェライトは、均一伸びとＶ字曲げ性の両方の形態における延性を改善して、指定された９０°内角を実現することを可能にする。フェライト含量は、５％から２０％の間である。理想的には、フェライト含量は、均一伸びに関して改善された延性および安全マージンを確保するために、１２％から２０％の間にすべきである。

【0047】

最後に、ベイナイトには、その形成中に炭素を残留ベイナイトに向かって排出することにより、後者が富化し、したがって、その他のすべてのものが同等であり、特許請求されている板材中のマトリックスを安定化することを可能にする。

【0048】

図２は、走査型電子顕微鏡下で視認された、特許請求されている鋼板のミクロ組織の一例を示している。ここで、残留オーステナイトは、１５％の面積パーセンテージを占めており、島またはフィルムの形態において白色のように見える。マルテンサイトは、残留オーステナイトを伴った島の形態において存在する。この組合せは、一般的にＭＡ島と呼ばれ、試訳（Ｎｉｔａｌ）により起きた化学的腐食により生じた孔食のために粒状の外観を有する。ここで、マルテンサイトは、１１％の面積パーセンテージにおいて存在する。ポリゴナルフェライトは、皿状の外観を有する。ベイナイトは、ここで、図２において黒矢印により示されている層状構成物の形態において出現している。

【0049】

特定の島の中では、局所的な炭素含量、したがって局所的な焼入性が変化し得る。この場合、残留オーステナイトは、「Ｍ−Ａ」島と呼ばれるこの同じ島、すなわち、マルテンサイトと残留オーステナイトの両方を含む島の中に、マルテンサイトを局所的に伴っている。

【0050】

ミクロ組織中の０．１マイクロメートルより大きい炭化物の数は、限定される。表面積の単位当たりの０．１マイクロメートルより大きいラス間炭化物の数であるＮは、好ましくは、例えば穴広げ試験またはＶ字曲げ試験中の別の応力の場合における損傷を限定するために、５００００／ｍｍ^２未満にすべきであることが示された。粗大な炭化物の過剰な存在もまた、後続の成形中の早期破断の原因になり得る。

【0051】

特許請求されている板材は、任意の適切な方法により製作することができる。例えば、特許請求されている方法が使用され得、後述されている段階からなり得る。

【0052】

最初に、特許請求されている組成を有する鋼が得られる。この鋼は次いで、半製品を鋳造するために使用される。この鋳造はインゴットを製造することができ、または上記鋼は、スラブの形態において連続的に鋳造することができる。

【0053】

鋳造された半製品は次いで、鋼が圧延中に受ける高度の変形に関したすべての点において温度が好適になるように加熱された半製品を得るために、１１５０℃より高い温度Ｔ_ｒｅｃｈになされ得る。この温度範囲は、オーステナイト範囲であることを可能にしている。しかしながら、温度Ｔ_ｒｅｃｈが１２７５℃より大きいならば、オーステナイト粒は、望ましくない程に大きく成長し、より粗大な最終的組織につながる。

【0054】

当然ながら、スラブを再加熱することなく鋳造の直後に熱間圧延を実施することもできる。

【0055】

上記半製品は、したがって、鋼の組織が完全にオーステナイト状である温度範囲において、熱間圧延される。圧延の終了のときの温度Ｔ_ｆｌが冷却Ａｒ３中のフェライトへのオーステナイトの変態開始温度未満であるならば、フェライト粒は、圧延により加工硬化され、その延性が顕著に低下される。

【0056】

熱間圧延品は次いで、５４０℃から５９０℃の間の温度Ｔ_ｃｏｉｌにおいてコイル状に巻き取られる。この温度範囲は、緩やかな冷却が後続するコイル状巻き取りに伴う準等温保持中に完全なベイナイト変態を得ることを可能にする。５９０℃より高いコイル状巻き取り温度は、望ましくない酸化物の形成につながる。コイル状巻き取り温度が低すぎる場合、生成物の硬度が増大され、これは、後の冷間圧延中に必要とされる力を増大させる。

【0057】

熱間圧延品は次いで、それ自体は公知の方法を使用して酸洗いされる。

【0058】

コイル状に巻き取られた板材のバッチ焼鈍は次いで、保持温度Ｔｍが４１０℃より高くなるように実施することができ、Ｔｍおよび保持時間ｔｍは、
２．２９×Ｔｍ（℃）＋１８．６×ｔｍ（ｈ）≧１２３８
のようになっている。

【0059】

この熱処理は、熱間圧延板材のすべての点において１０００ＭＰａ未満の機械的強度を有し、それにより、この板材の中心から縁部の間での硬度の変化を最小化することを可能にする。これは、形成された組織を軟化することにより、後続の冷間圧延段階を顕著に容易化する。

【0060】

冷間圧延は次いで、有利には３０％から８０％の間の範囲の圧下率を用いて、実施される。

【0061】

冷間圧延品は次いで、１秒当たり２℃から６℃の間の平均加熱速度Ｖ_ｃにおいて加熱され、好ましくは連続焼鈍設備内で加熱される。焼鈍温度Ｔ_１未満であることに併せて、この範囲の加熱速度は、厳密に５％未満である、ある分率の再結晶しなかったフェライトの分率を得ることを可能にする。

【0062】

加熱は、温度Ａｃ_３−１５℃から温度Ａｃ_３−４５℃の間である、すなわち、臨界間範囲内で形成されるポリゴナルフェライトが除去されていない組織が得られるような臨界間範囲の特定の温度範囲の中にある焼鈍温度Ｔ_１まで継続される。それ自体は公知の膨張法は、Ａｃ３の値を測定するために使用することができる。

【0063】

Ｔ_１が（Ａｃ３−４５℃）未満である場合、上記組織は、顕著な分率のフェライトを含有し得、本発明により指定された機械的特質が実現されない。逆に、Ｔ_１がＡｃ３−１５℃より高く、Ｔ_１における保持後の冷却中にフェライトが形成されないならば、均一伸びおよび曲げ性（Ｖ字曲げ試験）は、本発明の対象、すなわち、クラッキングの出現を伴わない１２％均一伸びおよびＶ字曲げにおける９０°の内ではない。さらに、温度Ｔ_１が臨界点Ａｃ３に近い場合、これは、工業的条件は製造中に若干変動し得るため、リスクとなる。したがって、Ｔ_１における保持の終了のとき、ミクロ組織は、５％未満となるはずである非常に低い割合のフェライトを有した、完全にオーステナイト状または部分的にフェライト状のいずれかであり得る。これは、構造用自動車両用の部品の最終的成形に対する望ましくない効果を有する、プロセスの終結のときに製造された板材に関した不安定な機械的特性をもたらす。

【0064】

特許請求されている焼鈍温度Ｔ_１は、十分な量の臨界間オーステナイトを得て、続いて、残留オーステナイトが十分に安定化されて所望の機械的特質が実現されるような量のベイナイトを冷却中に形成することを可能にする。

【0065】

温度Ｔ_１における５０ｓ以上の最低保持時間ｔ_１は、事前に形成されていた炭化物の溶解を可能にし、特に、オーステナイトへの十分な変態を可能にする。５００ｓより長い保持時間は、連続焼鈍設備の生産性要件、特にコイルの巻き戻し速度と折り合いをつけるのが困難である。保持時間ｔ_１は、したがって、５０ｓから５００ｓの間である。

【0066】

焼鈍保持の終了のとき、上記板材は、それが、好ましくは３７０℃から４３０℃の間の範囲の温度に到達するまで、理想はＭｓ−２０℃からＭｓ＋４０℃の間の範囲の温度に到達するまで冷却され、それによって冷却速度Ｖ_ｒｅｆは、パーライトの形成を阻止するのに十分な程急速でなければならない。この目的のために、第１の冷却段階は、冷却速度Ｖ_Ｒ１が１秒当たり５０℃から１５００℃の間の範囲であるようになっている。

【0067】

フェライトへのオーステナイトの部分的変態は、第１の冷却段階中のこの局面において発生し得る。これは、炭素がオーステナイトに向かって排出された場合、炭素がフェライト中にあまり溶解しないため、オーステナイトを安定化してＴＲＩＰ効果を促進することを可能にする。残留フェライト中の炭素含量は、それを周囲条件下で安定化させるために、有利には０．８％を超える。冷却の第２の段階の目的は、３７０℃から４３０℃の間の範囲の保持前のパーライトの形成を阻止することである。

【0068】

３７０℃から４３０℃までの温度範囲における保持時間は、ベイナイト変態を可能にするため、したがって、オーステナイトにおける炭素富化によるこのオーステナイトの安定化を可能にするため、１００秒より長くなければならない。保持時間もまた、ベイニティックフェライトの面積パーセンテージを限定するために、１０００ｓ未満でなければならない。この後者の制限はまた、５００００／ｍｍ^２より大きい密度を有した、０．１マイクロメートルより大きい粗大な炭化物の形成を阻止することを可能にする。

【0069】

上記板材は次いで、３℃／ｓから２５℃／ｓの間の範囲の速度Ｖ_Ｒ２において、周囲温度まで冷却される。結果は、面積パーセンテージにおいて、５％から２０％までのポリゴナルフェライト、１０％から１５％までの残留オーステナイトおよび５％から１５％までのマルテンサイトを有し、残りはベイナイトからなる、冷間圧延されて焼鈍された鋼板である。

【0070】

バッチ焼鈍後の熱処理は次いで、有利には、冷間圧延されて焼鈍された板材が、弾性限界および曲げ性を改善するために、１５０℃から２００℃の間の範囲の保持温度Ｔ_ｂａｓｅにおいて、１０ｈから４８ｈの間の範囲の保持時間ｔ_ｂａｓｅの間保持されるように実施される。

【0071】

本発明者らはまた、特許請求されている方法において規定された条件内での製作パラメータの小さな変化は、製作された生成物の特質の安定性の観点における利点である、ミクロ組織または機械的特性の大きな改質をもたらさないことも見出した。

【0072】

本発明は以下で、非制限的な例に基づいて説明されている。

【実施例】

【0073】

重量パーセントで表された、以下の表１において提供されている組成を有した２個の鋼が調製される。

【0074】

【表1】

【0075】

鋼Ａは、特許請求されている化学的組成を有するが、鋼Ｂは、高すぎるＣｒ含量を有するため、本発明に適合していない参考例である。

【0076】

厳密に０．０１未満のパーセンテージにおいて存在する元素は、その含量が残存しているとみなされた元素である。言い換えると、当該元素は、意図的に添加されなかったが、その存在が他の合金元素中の不純物に起因したものである。

【0077】

上述した組成に対応する板材は、表２において提供されている製作条件下で製造された。

【0078】

鋼Ａおよび鋼Ｂの組成は、相異なる焼鈍条件にさらされた。熱間圧延前の条件は同一であり、１２５０℃までの再加熱、９２０℃という圧延の終了のときの温度および５５０℃というコイル状巻き取り温度である。熱間圧延品は次いで、すべて酸洗いされ、次いで、３０％から８０％の間の範囲の圧下率において冷間圧延される。

【0079】

表２は、下記の指定を用いた冷間圧延後に焼鈍された板材のための製作条件を提供している：
−保持温度：Ｔ_１
−冷却の終了のときの温度Ｔ_ｆｒ
−Ｔ_ｆｒにおける保持時間：ｔ_１
−バッチ焼鈍後の処理：ＹＥＳまたはＮＯ
バッチ焼鈍後の処理は、もしあれば、１７０℃まで温度を上昇させ、それをこの温度において１０Ｈの間保持し、さらに、制御しないで冷却してから２４時間後に実施される。

【0080】

Ｔ_１からＴ_ｆｒの間の冷却速度はすべて、５０℃／ｓから１５００℃／ｓの間の範囲である。

【0081】

【表2】

【0082】

表２の参考例Ｒ１からＲ５は、本発明と適合していない条件下で製作された鋼板を指し示す。本発明と適合していないパラメータは、下線が引かれている。組成Ａに由来した参考例Ｒ１からＲ４は、保持温度Ｔ_１がＡｃ３−１５℃より高いため、本発明と適合していないことに留意すべきである。ここで、Ａｃ３は、膨張計により測定された８３５℃である。本発明と適合していない組成Ｂからの参考例Ｒ５もまた、点Ａｃ３−１５℃超において焼鈍された。

【0083】

例Ｉ１から例Ｉ１４は、特許請求されているものである。表３は、分析された試料に関して得られたミクロ組織的特性を提供しており、ここで、残留オーステナイトはγｒにより示されており、ポリゴナルフェライトはαにより示されており、マルテンサイトはＭにより示されており、ベイナイトはＢにより示されている。これらの値は、面積パーセンテージとして示されている。

【0084】

【表3】

【0085】

機械的特性は次いで、図１により図示されている、表４の寸法を有したＩＳＯ ２０×８０型の試験片を使用して測定された。これらの機械的特性を得るために使用された一軸引張力は、冷間圧延の方向に対して平行な方向において適用された。

【0086】

【表4】

【0087】

特許請求されているすべての板材は、表面積の単位当たりの０．１マイクロメートルより大きいこれらの炭化物の数Ｎが５００００／ｍｍ^２以下になるようなラス間炭化物を有した、ラスの形態のベイナイトを示している。

【0088】

Ｖ字曲げ試験中、材料中におけるクラッキングの出現は、板材の曲げ中に機械により適用される力の５％の低下により反映されている。この試験は次いで、この段階において中断され、内角が、弾性のスプリングバック後に測定され、その１８０°からの差異は余角を与え、これは、本発明の枠組み内で９０°より大きくなければならない。

【0089】

得られた引張強度的機械的特性は、下記の略語を用いて、以下の表５において提供されている。
−弾性限界：Ｒｅ
−機械的強度Ｒｍ
−均一伸び：Ａｌ．Ｕｎｉｆ．
−クラッキングが発生する余角（°）を用いたＶ字曲げ：Ｖ字曲げ．
−Ｎｅ：計測されず

【0090】

【表5】

【0091】

５つの参考例Ｒ１からＲ５は、均一伸びならびに本発明の対象と適合していないＶ字曲げ値を示していることに留意すべきである。

【0092】

本発明は、特に従来の電気亜鉛めっき法を使用した、亜鉛コーティングの堆積に適した鋼板を利用可能にする。

【0093】

本発明は、非制限的な一例を挙げると抵抗スポット溶接のような、従来の組み立てプロセスを使用して良好な溶接性を有する鋼を、利用可能にする。

【0094】

特許請求されている鋼板は、有利には、地面上での使用のための自動車両における適用のための構造用部品、強化用コンポーネント、安全コンポーネント、耐被削性コンポーネントまたはトランスミッション用ディスクの製作のために使用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】