钢材及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种钢材，该钢材的化学组成以质量％计含有C：0.050％～0.40％、Si：0.50％～3.0％、Mn：3.0％～8.0％、sol.Al：0.001％～3.0％，金属组织以体积％计含有10％～40％的奥氏体；所述奥氏体中的平均C浓度以质量％计为0.30％～0.60％；所述金属组织中的用从测定的维氏硬度的最大值中减去最小值而得到的值表示的组织均匀性为30Hv以下；抗拉强度为900MPa～1800MPa。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合于汽车用钢材、油井管用钢材及建筑结构用钢材那样的延展性为不可缺的用途的超高强度钢材及其制造方法。具体而言，本专利技术涉及抗拉强度为900MPa以上、具有优异的延展性和冲击特性的超高强度钢材及其制造方法。
技术介绍
近年，从地球环境保护的观点出发，寻求有助于节省能量的原材料开发。在汽车用钢材、油井管用钢材及建筑结构用钢材等领域中，对钢材的轻量化和在严酷的使用环境中可应用的超高强度钢材的需要高涨，其适用范围扩大。其结果是，对于在这些领域中使用的超高强度钢材，不仅是强度特性，确保使用环境中的安全性也变得重要。具体而言，通过提高钢材的延展性，提高对于外部塑性变形的容许度变得重要。例如，在汽车与结构体碰撞时，为了使该冲击通过车辆的耐碰撞用部件充分缓和，钢材的抗拉强度必须为900MPa以上，且抗拉强度(TS)与总延伸率(EL)的积的值(TS×EL)必须为24000MPa·％以上。然而，伴随着抗拉强度的上升延展性显著降低，因此，至今皆无满足上述特性、工业上可量产的超高强度钢材。因此，为了改善超高强度钢材的延展性，进行了大量研究开发，提出了实现其的组织控制方法。例如，专利文献1公开了：对含有1.2％～1.6％的Si(本说明书中关于钢的化学组成的％全部是质量％)、2％左右的Mn的钢材，将加热温度和奥氏体等温淬火的保持条件最优化，按照钢材中含有10％左右的奥氏体的方式控制金属组织，由此得到具有80kg/mm2(784MPa)以上的抗拉强度和优异的延展性的钢材。专利文献2公开了：将含有0.17％以上的C、合计1.0％～2.0％的Si和Al、2％左右的Mn的钢材在奥氏体的单相温度区加热，在50℃～300℃的温度范围骤冷，进而再加热，按照钢材中含有马氏体和奥氏体双方的方式控制
金属组织，由此得到具有980MPa以上的抗拉强度和优异的延展性的钢材。专利文献3公开了：将含有0.10％的C、0.1％的Si、5％的Mn的钢材在A1点以下进行热处理，由此得到抗拉强度和延伸率的积的值明显高的钢材。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-269920号公报专利文献2：日本特开2010-90475号公报专利文献3：日本特开2003-138345号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题如上所述，对于提供延展性优异的超高强度钢材，提出了几种技术，但如下所述，它们都不能说是充分的技术。专利文献1中公开的技术不能使钢材的抗拉强度为900MPa以上。原因是，在专利文献1公开的技术中，为了提高钢材中含有的奥氏体的稳定性，在加热中和直至600℃的冷却中，促进铁素体的生成。如果铁素体生成，则钢材的抗拉强度显著降低。因此，专利文献1中公开的技术不能适用于需要900MPa以上的抗拉强度的钢材。专利文献2中公开的技术在相对于制造方法的材质稳定性方面欠缺，因此应用了所得的钢材的结构物的安全性不能被确保。即，在专利文献2中公开的技术中，通过骤冷以后的热处理条件，具体来说通过冷却速度、冷却停止温度(停止冷却的温度)、再加热条件来控制抗拉强度。然而，如专利文献2那样将冷却速度设为8℃/秒以上、将加热了的钢材在50℃～300℃的温度范围内冷却时，由于相变发热等，钢材的温度分布变得非常不均匀。即，在专利文献2所公开的技术中，具有冷却速度及冷却停止温度的控制极难这一不可避免的问题。冷却时的温度分布如果不均匀，则钢材的强度分布变得极不均匀，由于脆弱的低强度部的早期断裂，应用了该钢材的结构物的安全性变得不能被确保。因此，专利文献2中公开的技术是在材质稳定性方面欠缺的技术，不能适用于需要安全性的钢材。专利文献3中公开的技术中得到的产品(钢材)在冲击特性方面欠缺，
因此应用了该钢材的结构物的安全性不能被确保。即，在专利文献3中公开的技术中，通过利用Mn偏析，在A1点以下的温度区的加热中生成大量的奥氏体。另一方面，通过A1点以下的加热，粗大的渗碳体较多析出，所以在变形时容易产生局部的应力集中。由于该应力集中，钢材中含有的奥氏体在冲击变形的初期发生马氏体相变，在其周边产生空隙。其结果是，钢材的冲击特性降低。因此，专利文献3中公开的技术中得到的钢材在冲击特性方面欠缺，因此不能作为需要安全性的钢材使用。像这样，对于提供具有900MPa以上的抗拉强度、同时延展性优异的超高强度钢材，提出了几种技术。然而，均在材质稳定性或冲击特性方面欠缺，不能说是充分的技术。本专利技术的目的在于，解决上述问题，提供具有900MPa以上的抗拉强度、同时具有优异的延展性和冲击特性的超高强度钢材及其制造方法。此处，“优异的延展性”是指抗拉强度与总延伸率的积的值为24000MPa·％以上。另外，“优异的冲击特性”是指0℃下的夏比试验的冲击值为20J/cm2以上。用于解决问题的手段本专利技术人等为了解决上述课题进行了深入研究。结果可知，在钢材的化学组成方面大量含有Si和Mn，在制造方法方面对于具有该化学组成的原材料钢材应用最佳的热处理条件，进而在供于热处理的原材料钢材方面使其组织为微细的马氏体单相，这些都是重要的。如上所述，获得了下述新见解：通过控制原材料及热处理条件，能够稳定地制造现有技术中不能制造的具有900MPa以上的抗拉强度、同时具有优异的延展性和冲击特性的超高强度钢材。本专利技术是基于该见解而完成的，其要旨如下所述。(1)即，本专利技术的一方式所涉及的钢材的化学组成以质量％计为：C：0.050％～0.40％、Si：0.50％～3.0％、Mn：3.0％～8.0％、sol.Al：0.001％～3.0％、P：0.05％以下、S：0.01％以下、N：0.01％以下、Ti：0％～1.0％、Nb：0％～1.0％、V：0％～1.0％、Cr：0％～1.0％、Mo：0％～1.0％、Cu：0％～1.0％、Ni：0％～1.0％、Ca：0％～0.01％、Mg：0％～0.01％、REM：0％～0.01％、Zr：0％～0.01％、B：0％～0.01％、以及Bi：0％～0.01％，剩余部分为Fe和杂质；金属组织以体积％计含有10％～40％的奥氏体；所述奥氏体中的平均C浓度以质量％计为
0.30％～0.60％；所述金属组织中的用从测定的维氏硬度的最大值中减去最小值而得到的值表示的组织均匀性为30Hv以下；抗拉强度为900MPa～1800MPa。(2)上述(1)记载的钢材中，所述化学组成以质量％计可以含有选自Ti：0.003％～1.0％、Nb：0.003％～1.0％、V：0.003％～1.0％、Cr：0.01～1.0％、Mo：0.01～1.0％、Cu：0.01～1.0％及Ni：0.01～1.0％中的1种或2种以上。(3)上述(1)或(2)记载的钢材中，所述化学组成以质量％计可以含有选自Ca：0.0003％～0.01％、Mg：0.0003％～0.01％、REM：0.0003％～0.01％、Zr：0.0003％～0.01％及B：0.0003％～0.01％中的1种或2种以上。(4)上述(1)～(3)的任一项记载的钢材中，所述化学组成以质量％计可以含有Bi：0.0003％～0.01％。(5)上述(1)～(4)的任一项记载的钢材中，所述化学组成以质量％计可以含有Mn：4.0％～8.0％。(6)本专利技术的一方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢材，其特征在于，化学组成以质量％计为：C：0.050％～0.40％、Si：0.50％～3.0％、Mn：3.0％～8.0％、sol.Al：0.001％～3.0％、P：0.05％以下、S：0.01％以下、N：0.01％以下、Ti：0％～1.0％、Nb：0％～1.0％、V：0％～1.0％、Cr：0％～1.0％、Mo：0％～1.0％、Cu：0％～1.0％、Ni：0％～1.0％、Ca：0％～0.01％、Mg：0％～0.01％、REM：0％～0.01％、Zr：0％～0.01％、B：0％～0.01％、以及Bi：0％～0.01％，剩余部分为Fe和杂质，金属组织以体积％计含有10％～40％的奥氏体；所述奥氏体中的平均C浓度以质量％计为0.30％～0.60％；所述金属组织中的用从测定的维氏硬度的最大值中减去最小值而得到的值表示的组织均匀性为30Hv以下；抗拉强度为900MPa～1800MPa。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钢材，其特征在于，化学组成以质量％计为：C：0.050％～0.40％、Si：0.50％～3.0％、Mn：3.0％～8.0％、sol.Al：0.001％～3.0％、P：0.05％以下、S：0.01％以下、N：0.01％以下、Ti：0％～1.0％、Nb：0％～1.0％、V：0％～1.0％、Cr：0％～1.0％、Mo：0％～1.0％、Cu：0％～1.0％、Ni：0％～1.0％、Ca：0％～0.01％、Mg：0％～0.01％、REM：0％～0.01％、Zr：0％～0.01％、B：0％～0.01％、以及Bi：0％～0.01％，剩余部分为Fe和杂质，金属组织以体积％计含有10％～40％的奥氏体；所述奥氏体中的平均C浓度以质量％计为0.30％～0.60％；所述金属组织中的用从测定的维氏硬度的最大值中减去最小值而得到的值表示的组织均匀性为30Hv以下；抗拉强度为900MPa～1800MPa。2.根据权利要求1所述的钢材，其特征在于，所述化学组成以质量％计含有选自Ti：0.003％～1.0％、Nb：0.003％～1.0％、V：0.003％～1.0％、Cr：0.01～1.0％、Mo：0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宏太郎，关彰，三盐和也，下川修平，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP