耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板及其制造方法技术

本发明专利技术提供耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板及其制造方法，所述热轧钢板的特征在于，具有如下组成，以质量%计，含有C：0.05～0.15%、Si：0.2～1.2%、Mn：1.0～2.0%、Al：0.005～0.10%、N：0.006%以下，还含有选自Ti：0.03～0.13%、Nb：0.02～0.10%、V：0.02～0.15%中的一种或两种以上，并且从表面至板厚方向上500μm的表层部具有以面积率计具有50%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为5μm以下的组织，板厚1/4位置～3/4位置范围的板厚中央部具有以面积率计具有90%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为4μm以下的组织，拉伸强度TS为780MPa以上。

【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作为汽车的行走部件、结构部件、骨架或者卡车的框架等的原材的高强度热轧钢板，特别是涉及耐疲劳特性的提高。需要说明的是，在此所谓的“高强度”是指拉伸强度TS为780MPa以上的情况。
技术介绍
近年来，从保护地球环境的观点出发，强化了排放标准。从这样的趋势出发，特别是强烈要求汽车的燃料效率提高。针对这样的要求，指向了汽车车身的轻量化，通过原材的高强度化而实现部件的薄壁化正在快速发展。随着这样的汽车部件用原材的高强度化，要求提高原材的加工性，进而为了补偿部件薄壁化而要求疲劳强度的增加。针对这样的要求，例如，在专利文献I中记载了一种耐疲劳特性以及延伸凸缘性优良的高强度热轧钢板，其中，具有如下组成:以质量％计，含有C:0.01 0.10%、S1:2.0%以下、Mn:0.5 2.5%，进而，合计含有 0.5 以下的 V:0.01 0.30%,Nb:0.01 0.30%,Ti:0.01 0.30%、Mo:0.01 0.30%、Zr:0.01 0.30%、W:0.01 0.30% 中的一种或两种以上，贝氏体百分率为80%以上，析出物的平均粒径r为由构成析出物的元素的平均原子量比的特定式得到的值以上，平均粒径r与析出物百分率f之比r/f满足12000以下。在专利文献I中记载的技术中，形成贝氏体主体的组织，将贝氏体用Nb、V、Ti等的碳化物析出强化，由此，使强度提高，并且，提高延伸凸缘性，进而，通过使析出物尺寸适度地粗大化，能够确保高疲劳强度。为了使析出物尺寸适度地粗大化，在卷取后，优选进行以5°C /小时以下的冷却速度保持20小时以上的处理。另外，在专利文献2中记载了一种扩孔加工性优良的高强度热轧钢板，其以质量％计，含有 c:0.05 0.15%、S1:1.50% 以下、Mn:0.5 2.5%、P:0.035% 以下，还含有 Al:0.020 0.15%、Ti:0.05 0.2%，具`有包含60 95体积％的贝氏体、以及经固溶强化或者析出强化的铁素体或者铁素体和马氏体的组织，并且断裂转变温度达到(TC以下。在专利文献2所记载的技术中，通过在卷绕成卷材后以50°C /小时以上的冷却速度冷却至300°C以下，能够防止P向晶界的扩散，断裂转变温度达到0°C以下，韧性提高，扩孔性提高。另外，在专利文献3中记载了一种低屈服比高强度热轧钢板，其以重量％计含有C:0.18% 以下、S1:0.5 2.5%, Mn:0.5 2.5%、P:0.05% 以下、S:0.02% 以下、Al:0.01 0.1%，以C与T1、Nb满足特定的关系的方式含有T1:0.02 0.5%,Nb:0.02 1.0%中的任意一种或两种，并且具有由析出有T1、Nb的碳化物的铁素体和马氏体构成的组织或者由析出有T1、Nb的碳化物的铁素体和马氏体以及残留奥氏体构成的组织。在专利文献3所记载的技术中，在第二相的周围形成高密度的可动位错网，具有低屈服比，另外，由于第二相的存在，疲劳裂纹的传播受到阻止，耐疲劳特性提高。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009-84637号公报专利文献2:日本专利第3889766号公报专利文献3:日本专利第3219820号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，在专利文献I所记载的技术中，通过适度粗大化的析出物引起的析出强化确保期望的高强度，因此，与利用微小的析出物引起的强化的情况相比，需要大量含有昂贵的合金元素，存在材料成本高涨的问题。另外，在专利文献I所记载的技术中，为了使析出物适度地粗大化，采用500°C以上这样高温的卷取温度。因此，卷取温度达到高温时，卷取时在钢板表层形成内部氧化层，表层附近的晶界变脆，存在促进疲劳裂纹的萌生进而传播的问题。需要说明的是，在专利文献I所记载的技术中，利用研削了两表面各0.5mm后的疲劳试验片，评价耐疲劳特性，尤其是对于薄钢板的疲劳现象而言，直到数百微米的表层状态对疲劳裂纹萌生有较大影响，因此，专利文献I的技术存在没有充分地对含有表层的薄钢板的疲劳特性进行评价的问题。另外，在专利文献2所记载的技术中，通过防止P的晶界偏析，扩孔加工性提高，但专利文献2中没有提及耐疲劳特性提高，而且也未必能说防止P向晶界的偏析直接有助于耐疲劳特性的提闻。另外，就专利文献3所记载的技术而言，可以认为通过使铁素体相析出强化，降低与马氏体相的强度差，由此实现耐疲劳特性的提高。但是，铁素体相与马氏体相的塑性变形能、变形特性不同，而且，铁素体相与马氏体相的异相界面容易成为疲劳裂纹的萌生起点等，因此，不满足本专利技术期望的耐疲劳特性。本专利技术有利地解决了上述现有技术的问题，其目的在于，提供。需要`说明的是，在此所谓的“耐疲劳特性优良”是指:例如，使用没有进行表层的氧化皮除去的带黑皮的平滑试验片，以应力比为0.05的应力振幅进行拉伸-拉伸型轴向拉伸疲劳试验，200万次循环下的疲劳强度达到580MPa以上的情况。用于解决问题的方法通常已知，如果钢材(原材)的强度增加，则疲劳强度也提高。但是也有如下见解:对于薄钢板的疲劳，即使提高钢板的母材强度，也存在疲劳强度降低的情况。因此，本专利技术人对于薄钢板的耐疲劳特性的各种要素进行了深入的研究。其结果，薄钢板的疲劳现象大体上为如下情况:在钢板的表层萌生疲劳裂纹，该裂纹生长、传播，最后导致断裂，想到了钢板表层的性状对薄钢板的耐疲劳特性产生很大影响。也就是说特别得到如下见解:钢板表面的凹凸、钢板表层的显微组织等钢板表层的性状对疲劳裂纹的萌生的影响很大，特别是使从表面至板厚方向上500 u m的表层区域的组织为微小的贝氏体相达到50%以上的组织，并且有效利用热轧的去氧化皮，尽量降低钢板表面的凹凸，由此能够改善对于萌生疲劳裂纹的阻力、即耐疲劳裂纹萌生特性，进而也能够改善耐疲劳裂纹传播特性。另外，本专利技术人还得到如下见解:通过使钢板的板厚中央部的组织为微小的贝氏体相的面积率达到90%以上的组织，在维持期望的高强度的同时，也能够改善疲劳裂纹的传播特性。本专利技术是基于上述见解进一步进行研究而完成的。S卩，本专利技术的要点如下。(I) 一种耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，具有如下组成，以质量％计，含有 C:0.05 0.15%,S1:0.2 1.2%,Mn:1.0 2.0%、P:0.03% 以下、S:0.0030%以下、Al:0.005 0.10%、N:0.006% 以下，还含有选自 T1:0.03 0.13%,Nb:0.02 0.10%、V:0.02 0.15%中的一种或两种以上，余量由Fe及不可避免的杂质构成，并且从表面至板厚方向上500 u m的表层部具有以面积率计具有50%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为5 u m以下的组织，板厚1/4位置 3/4位置范围的板厚中央部具有以面积率计具有90%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为4 y m以下的组织，拉伸强度TS为780MPa以上。(2)如(I)所述的高强度热轧钢板，其特征在于，在上述组成的基础上，以质量％计，还含有选自 Cr:0.01 0.2%、Mo:0.005 0.2%、Cu:0.005 0.2%、N1:0.005 0.2%中的一种或两种以上。(3)如⑴或⑵所述的高强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板，其特征在于，具有如下组成，以质量%计，含有C：0.05～0.15%、Si：0.2～1.2%、Mn：1.0～2.0%、P：0.03%以下、S：0.0030%以下、Al：0.005～0.10%、N：0.006%以下，还含有选自Ti：0.03～0.13%、Nb：0.02～0.10%、V：0.02～0.15%中的一种或两种以上，余量由Fe及不可避免的杂质构成，并且，从表面至板厚方向上500μm的表层部具有以面积率计具有50%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为5μm以下的组织，板厚1/4位置～3/4位置范围的板厚中央部具有以面积率计具有90%以上的贝氏体相、且该贝氏体相的平均粒径为4μm以下的组织，此外，拉伸强度TS为780MPa以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中岛胜己，斋藤勇人，船川义正，森安永明，村田贵幸，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP