CN115244200A - 高强度钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种兼具1180MPa以上的拉伸强度和6％以上的均匀伸长率的高强度钢板。上述高强度钢板具有由规定的成分构成且MSC为3.0～4.2质量％的成分组成，并且，具有包含作为主相的以面积分率计70％以上的上贝氏体和以合计面积分率计7～30％的新鲜马氏体和残余奥氏体且上述残余奥氏体的面积分率为2％以上的微观组织，并且，具有均匀伸长率为6％以上且拉伸强度为1180MPa以上的机械特性。

Description

高强度钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及高强度钢板(high strength steel sheet)，特别涉及兼具1180MPa以上的拉伸强度和6％以上的均匀伸长率(uniform elongation)的适合作为卡车、乘用车的车架、悬架部件等的坯材的高强度钢板。另外，本发明涉及上述高强度钢板的制造方法。

背景技术

在以控制地球变暖为目的的汽车排气限制的背景下，要求汽车的轻型化。对于汽车的轻型化，使作为汽车部件的坯材使用的材料高强度化是有效的，因此高强度热轧钢板(hot-rolled high strength steel sheet)的使用逐年增加。特别是具有1180MPa以上的拉伸强度的高强度热轧钢板作为能够通过轻型化而显著提高汽车的油耗效率的坯材备受期待。

另一方面，如果提高钢板的拉伸强度，则延展性(ductility)降低，其结果，该钢板的冲压成型性(press formability)恶化。汽车部件、特别是悬架部件等的底盘部件需要复杂的形状以确保刚性，因此汽车部件的坯材需要高的冲压成型性即延展性。

因此，为了在不使冲压成型性恶化的情况下实现钢板的高强度化，提出了各种技术。

例如，专利文献1中提出了具有规定的成分组成和包含以面积分率计90％以上的贝氏体、马氏体和残余奥氏体(retained austenite)的合计面积分率为5％以下的微观组织(microstructure)的热轧钢板。

另外，专利文献2中提出了一种高强度钢板，具有规定的成分组成和有下述(a)～(c)构成并且残余奥氏体中的层叠缺陷为10.0×10^-3(nm/nm²)以下的微观组织：

(a)以体积分率计5～35％的铁素体；

(b)合计以体积分率计50％以上的贝氏体铁素体和/或回火马氏体；

(c)以体积分率计20％以下的，新鲜马氏体と残余奥氏体と的混合组织(Martensite-Austenite Constituent，MA)。

专利文献3中提出了一种热轧钢板，具有规定的成分组成和由下述(a)～(c)构成的微观组织，控制平均晶体粒径和织构(texture)：

(a)以面积分率计20～98％的低温转变相(残余奥氏体和回火马氏体)；

(b)以面积分率计2～80％的铁素体；

(c)以面积分率计0～10％的剩余部分组织。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-156681号公报

专利文献2：日本特开2015-025208号公报

专利文献3：日本特开2016-194158号公报

发明内容

但是，专利文献1～3记载的以往技术中存在以下所述的问题。

根据专利文献1中提出的技术，能够得到具有980MPa以上的拉伸强度的热轧钢板。但是，实际上专利文献1中得到的拉伸强度最高为1088MPa，专利文献1记载的技术中无法得到1180MPa以上的高强度。

另外，专利文献1中上述热轧钢板具有优异的加工性。这里，专利文献1中作为加工性的指标使用“伸长率”。上述“伸长率(elongation)”也称为总伸长率(total elongation，El)，表示拉伸试验中试验片断裂时刻的伸长率。但是，实际上，在产生断裂之前的阶段发生缩颈(necking)。产生缩颈时，板厚局部变薄，导致制品不良。因此，仅仅总伸长率高对于实现优异的冲压成型性而言是不够的。

同样，专利文献2中也使用总伸长率(El)作为加工性的指标。专利文献2中得到了具有12％以上的总伸长率的高强度钢板，但是如上所述，仅仅总伸长率高对于实现优异的冲压成型性而言是不够的。

而且，引用文献2中的高强度钢板的制造中，需要对轧制后的钢板反复进行多次加热和冷却来实施热处理，因此，在制造成本方面存在问题。

另一方面，引用文献3中提及了均匀伸长率(u-El)。但是，专利文献3中只是使用拉伸强度TS和均匀伸长率u-El的积(TS×u-El)评价强度与延展性的平衡，并没有评价均匀伸长率的值本身。如上所述，强度与冲压成型性是相反的特性，因此为了得到兼具优异的强度和冲压成型性的高强度钢板，需要提高TS与u-El的各自的值而不是拉伸强度TS与均匀伸长率u-El的积。

这样，现实情况是用于得到以高水准兼具强度与冲压成型性的高强度钢板的技术尚未确立。

本发明是鉴于上述现实情况而进行的，目的在于提供兼具1180MPa以上的拉伸强度和6％以上的均匀伸长率的高强度钢板。

本发明人等为了解决上述课题，作成具有1180MPa以上拉伸强度、各种屈服应力和均匀伸长率的钢板的假想的应力-变形曲线(stress-strain curve)，使用上述应力-变形曲线进行悬架部件的冲压成型模拟。然后，基于上述模拟的结果，对得到优异的冲压成型性所需的钢板的特性进行研究。

其结果发现拉伸强度1180MPa以上的钢板中，如果确保均匀伸长率为6％以上，则抑制冲压成型时的薄壁化到最小限，能够抑制冲压成型不良。

通常，要得到1180MPa以上的高强度，作为钢板的微观组织的主相，使用属于硬度高的组织的下贝氏体和回火马氏体中的至少一方。但是，这些组织的均匀伸长率差。因此，本发明人等为了提高钢板的均匀伸长率而探讨了最佳的钢板组织。

其结果发现通过主相为上贝氏体(upper bainite)，含有适量的新鲜马氏体和残余奥氏体这两方的微观组织，能够兼得1180MPa以上的高强度和6％以上的均匀伸长率。

并且，还发现为了得到含有适量的新鲜马氏体和残余奥氏体这两方的微观组织，需要平衡良好地添加Si、Mn和Cr。

应予说明，这里所说的上贝氏体是指取向差小于15°的板条状(lath-like)铁素体的集合体，是板条状铁素体间具有Fe系碳化物和/或残余奥氏体的组织(其中也包括板条状铁素体间不具有Fe系碳化物和/或残余奥氏体的情况)。板条状铁素体与珠光体中的薄片状(层状)铁素体、多边形铁素体不同，由于形状为板条状且内部具有比较高的位错密度，因此两者可以使用SEM(扫描式电子显微镜)、TEM(透射式电子显微镜)区别。应予说明，板条间具有残余奥氏体时，仅将板条状铁素体部视为上贝氏体，与残余奥氏体区别。另外，新鲜马氏体是不具有Fe系碳化物的马氏体。新鲜马氏体和残余奥氏体在SEM中具有相同的对比度，但可以使用电子背散射衍射图案(Electron Backscatter Diffraction Patterns：EBSD)法区别。

本发明是基于以上见解进一步加以研究而得到的，要旨如下。

1.一种高强度钢板，具有如下的成分组成：以质量％计含有C：0.10～0.20％、Si：0.7～1.4％、Mn：2.3～4.0％、P：0.10％以下、S：0.03％以下、Al：0.001～2.0％、N：0.01％以下、O：0.01％以下、以及B：0.0005～0.010％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且，下述式(1)定义的MSC为3.0～4.2以质量％，

并且，具有如下的微观组织：包含作为主相的以面积分率计70％以上的上贝氏体和以合计面积分率计7～30％的新鲜马氏体和残余奥氏体，并且上述残余奥氏体的面积分率为2％以上，

并且，具有均匀伸长率为6％以上、拉伸强度为1180MPa以上的机械特性，

MSC(质量％)＝Mn+0.2×Si+1.7×Cr+2.5×Mo…(1)

这里，上述式(1)中的各元素符号表示各元素的含量(质量％)，不含有的元素为0。

2.根据上述1所述的高强度钢板，其中，上述成分组成以质量％计进一步含有Cr：1.0％以下和Mo：1.0％以下中的一方或者两方。

3.根据上述1或2所述的高强度钢板，其中，上述成分组成以质量％计进一步含有选自Cu：2.0％以下、Ni：2.0％以下、Ti：0.3％以下、Nb：0.3％以下和V：0.3％以下中的至少一个。

4.根据上述1～3中任一项所述的高强度钢板，其中，上述成分组成以质量％计进一步含有Sb：0.005～0.020％。

5.根据上述1～4中任一项所述的高强度钢板，其中，上述成分组成以质量％计进一步含有选自Ca：0.01％以下、Mg：0.01％以下和REM：0.01％以下中的至少一个。

6.一种高强度钢板的制造方法，是上述1～5中任一项所述的高强度钢板的制造方法，

将具有上述成分组成的钢坯材加热到1150℃以上的加热温度，将经加热的上述钢坯材在精轧结束温度：(RC-50℃)～(RC+150℃)的条件下进行热轧而制成热轧钢板，

将上述热轧钢板在从上述热轧结束到冷却开始的时间为2.0秒以下、平均冷却速度为5℃/s以上、冷却停止温度为Trs～(Trs+250℃)的条件下进行冷却，

将上述冷却后的热轧钢板在卷绕温度：Trs～(Trs+250℃)的条件下卷绕，

将上述卷绕后的热轧钢板以20℃/秒以下的平均冷却速度冷却到100℃以下，

上述RC由下述式(2)定义，上述Trs由下述式(3)定义：

RC(℃)＝800+100×C+100×N+10×Mn+700×Ti+5000×B+10×Cr+50×Mo+2000×Nb+150×V…(2)

Trs(℃)＝500-450×C-35×Mn-15×Cr-10×Ni-20×Mo…(3)

这里，上述式(2)、式(3)中的各元素符号表示各元素的含量(质量％)，不含有的元素为0。

根据本发明，能够得到兼具1180MPa以上的拉伸强度和6％以上的均匀伸长率的高强度钢板。本发明的高强度钢板虽然拉伸强度高，但冲压成型性优异，能够在不产生缩颈、开裂等成型不良的情况下进行冲压成型。另外，将本发明的高强度钢板用于卡车、乘用车的部件时，能够在确保安全性的同时，减轻汽车车体的重量，有助于降低环境负荷。

具体实施方式

以下，对本发明进行具体的说明。应予说明，以下的说明是表示本发明的优选的实施方式的例子，但本发明不限于此。

[成分组成]

首先对本发明的高强度钢板的成分组成的限定理由进行说明。应予说明，本说明书中作为含量的单位的“％”只要没有特别说明，就表示“质量％”。

C：0.10～0.20％

C是具有提高钢的强度的作用的元素。C通过提高淬透性而促进贝氏体的生成，有助于高强度化。另外，C也通过提高马氏体的强度而有助于高强度化。为了得到1180MPa以上的拉伸强度，必须使C含量为0.10％以上。因此，C含量为0.10％以上，优选为0.12％以上，更优选为0.13％以上。另一方面，如果C含量超过0.20％，则马氏体的强度过度上升，作为主相的上贝氏体与新鲜马氏体和残余奥氏体的强度差增大，其结果，均匀伸长率降低。因此，C含量为0.20％以下，优选为0.18％以下，更优选为0.17％以下。

Si：0.7～1.4％

Si具有抑制Fe系碳化物的形成的作用，抑制上贝氏体转变时的渗碳体的析出。由此C分配到未转变奥氏体，卷绕后的冷却中，未转变奥氏体成为新鲜马氏体和/或残余奥氏体，能够得到所希望的新鲜马氏体和残余奥氏体。为了得到这些效果，需要使Si含量为0.7％以上。因此，使Si含量为0.7％以上，优选为0.8％以上。另一方面，Si是热轧中在钢板表面形成次生氧化皮(subscale)的元素。Si含量超过1.4％时，次生氧化皮变得过厚，除氧化皮后的钢板表面的表面粗糙度过大，热轧钢板的涂装前处理性恶化。因此，Si含量为1.4％以下，优选为1.3％以下，更优选为1.2％以下。

Mn：2.3～4.0％

Mn使奥氏体稳定，有助于新鲜马氏体和/或残余奥氏体的生成。为了得到该效果，必须使Mn含量为2.3％以上。因此，Mn含量为2.3％以上，优选为2.4％以上。另一方面，Mn含量超过4.0％时，新鲜马氏体和残余奥氏体过量生成，均匀伸长率降低。因此，Mn含量为4.0％以下，优选为3.6％以下，更优选为3.2％以下。

P：0.10％以下

P是固溶而有助于钢的强度增加的元素。但是，P在热轧时的奥氏体晶界偏析，也是导致热轧时的板坯开裂的元素。另外，P在晶界偏析而使均匀伸长率降低。因此，优选极力降低P含量，允许含有0.10％以下的P。因此，P含量为0.10％以下。另一方面，P含量越低越好，因此P含量的下限没有特别限定，P含量可以为0％以上，也可以超过0％。但是，过度的减少使制造成本增加，因此从制造成本的观点考虑，优选使P含量为0.0005％以上，更优选为0.001％以上。

S：0.03％以下

S与Ti、Mn结合而形成粗大的硫化物，该硫化物加速空隙的产生而使均匀伸长率降低。因此，优选极力降低S含量，但可以允许含有0.03％以下的S。因此，使S含量为0.03％以下。另一方面，S含量越低越好，因此S含量的下限没有特别限定，S含量可以为0％以上，也可以超过0％。但是，过度的减少使制造成本增加，因此从制造成本的观点考虑，优选S含量为0.0002％以上，更优选为0.0005％以上。

Al：0.001～2.0％

Al作为脱氧剂发挥作用，是对提高钢的清洁度有效的元素。另外，Al与Si同样具有抑制Fe系碳化物的形成的效果，抑制上贝氏体转变时的渗碳体的析出。由此，Al有助于卷绕后的冷却中的新鲜马氏体和/或残余奥氏体的生成。Al含量小于0.001％时，其效果不充分，因此Al含量为0.001％以上。另一方面，Al的过度添加导致氧化物系夹杂物的增加，降低均匀伸长率。因此，Al含量为2.0％以下。

N：0.01％以下

N通过与氮化物形成元素结合而作为氮化物析出，一般有助于结晶粒微细化。但是，N在高温下与Ti结合而形成粗大的氮化物，因此超过0.01％的含量成为均匀伸长率降低的原因。因此，使N含量未0.01％以下。另一方面，N含量的下限没有特别限定，可以为0％，但从提高N的添加效果的观点考虑，优选N含量为0.0005％以上，更优选为0.0010％以上。

O：0.01％以下

O是在钢中作为杂质而含有的元素，但可以允许含有0.01％以下。因此，O含量为0.01％以下，优选为0.005％以下。另一方面，O含量的下限没有特别限定，O含量可以为0％以上，也可以超过0％。但是，过度的减少导致制造成本增加，因此从制造成本的观点考虑，优选O含量为0.0001％以上。

B：0.0005～0.010％

B是在原奥氏体晶界偏析、抑制铁素体的生成而促进上贝氏体的生成，有助于钢板的强度提高的元素。为了体现这些效果，必须使B含量为0.0005％以上。因此，使B含量为0.0005％以上。另一方面，B含量超过0.010％时，上述的效果饱和。因此，使B含量为0.010％以下。

本发明的一个实施方式的高强度钢板可以具有含有上述元素、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成。

应予说明，作为上述不可避免的杂质，例如，可举出Zr、Co、Sn、Zn以及W。上述成分组成含有选自Zr、Co、Sn、Zn、以及W中的至少一个作为不可避免的杂质时，优选这些元素的合计含量为0.5％以下。

另外，本发明的另一个实施方式的高强度钢板的成分组成可以任意含有以下举出的元素中的至少一个。

Cr：1.0％以下

Cr是碳化物形成元素，具有热轧钢板卷绕后的上贝氏体转变时，在上贝氏体与未转变奥氏体之间的界面偏析而使贝氏体转变的驱动力降低，使上贝氏体转变停留的效果。向上贝氏体的转变停留而残存的未转变奥氏体通过卷绕后的冷却而成为新鲜马氏体和/或残余奥氏体。因此，添加Cr时，Cr也有助于所希望的面积分率的新鲜马氏体和残余奥氏体的形成。但是，Cr是使耐腐蚀性、涂装前处理性恶化的元素，因此添加Cr时，使Cr含量为1.0％以下。

Mo：1.0％以下

Mo是通过淬透性的提高而促进贝氏体的形成，有助于钢板的强度提高。另外，Mo与Cr同样是碳化物形成元素，在热轧钢板卷绕后的上贝氏体转变时在上贝氏体于未转变奥氏体的界面偏析而使贝氏体的转变驱动力降低，有助于卷绕冷却后的新鲜马氏体和残余奥氏体的生成。但是，Mo含量超过1.0％时，新鲜马氏体和残余奥氏体过量生成而使均匀伸长率恶化。因此，添加Mo时，使Mo含量为1.0％以下。

另外，本发明的又一个实施方式的高强度钢板的成分组成还可以任意含有以下举出的元素中的至少一个。

Cu：2.0％以下

Cu是固溶而有助于钢的强度增加的元素。另外，Cu通过淬透性的提高而促进贝氏体的形成，有助于强度提高。但是，Cu含量超过2.0％时，导致热轧钢板的表面性状的降低，使热轧钢板的疲劳特性劣化。因此，添加Cu时，使Cu含量为2.0％以下。

Ni：2.0％以下

Ni是固溶而有助于钢的强度增加的元素。另外，Ni是通过淬透性的提高而促进贝氏体的形成，有助于强度提高。但是，Ni含量超过2.0％时，新鲜马氏体和残余奥氏体过度增加，使热轧钢板的延展性劣化。因此，添加Ni时，使Ni含量为2.0％以下。

Ti：0.3％以下

Ti是具有通过析出强化或者固溶强化而提高钢板的强度的作用的元素。Ti在奥氏体的高温区域形成氮化物。由此，抑制BN的析出，B成为固溶状态。因此，添加Ti时，Ti也有助于确保上贝氏体的生成所需的淬透性，强度提高。但是，Ti含量超过0.3％时，Ti氮化物大量生成，使均匀伸长率降低。因此，Ti添加时，使Ti含量为0.3％以下。

Nb：0.3％以下

Nb是具有通过析出强化或者固溶强化而提高钢板的强度的作用的元素。另外，Nb与Ti同样通过提高热轧时的奥氏体的再结晶温度而实现奥氏体未再结晶区域的轧制，有助于上贝氏体的粒径微细化和新鲜马氏体和残余奥氏体的体积率的增加。另外，Nb与Cr同样是碳化物形成元素，具有通过热轧钢板卷绕后的上贝氏体转变时在上贝氏体与未转变奥氏体的界面偏析而降低贝氏体的转变驱动力，在残留未转变奥氏体的状态下停止上贝氏体转变的效果的元素。未转变奥氏体通过其后冷却而成为新鲜马氏体和/或残余奥氏体。因此，添加Nb时，Nb也有助于所希望的面积分率的新鲜马氏体和残余奥氏体的形成。但是，Nb含量超过0.3％时，新鲜马氏体和残余奥氏体过度增加，均匀伸长率降低。因此，Nb添加时，使Nb含量为0.3％以下。

V：0.3％以下

V是具有通过析出强化和固溶强化而提高钢板的强度的作用的元素。另外，V与Ti同样通过提高热轧时的奥氏体的再结晶温度而实现奥氏体未再结晶区域的轧制，有助于上贝氏体的粒径微细化。另外，V与Cr同样是碳化物形成元素，是具有热轧钢板卷绕后的上贝氏体转变时在上贝氏体与未转变奥氏体的界面偏析而使贝氏体的转变驱动力降低，在残留未转变奥氏体的状态下使上贝氏体转变停止的效果的元素。未转变奥氏体通过其后冷却而成为新鲜马氏体和/或残余奥氏体。因此，添加V时，V也有助于所希望的面积分率的新鲜马氏体和残余奥氏体的形成。但是，V含量超过0.3％时新鲜马氏体和残余奥氏体过度增加，均匀伸长率降低。因此，添加V时，使V含量为0.3％以下。

另外，本发明的又一个实施方式的高强度钢板的成分组成可以任意含有以下举出的元素。

Sb：0.005～0.020％

Sb是具有加热钢坯材(板坯)时抑制上述钢坯材表面的氮化的效果的元素。通过添加Sb，能够抑制钢坯材的表层部的BN的析出。其结果残留的固溶B有助于贝氏体的生成所需的淬透性的确保和由此得到的钢板的强度提高。添加Sb时，为了得到上述效果使Sb含量为0.005％以上。另一方面，Sb含量超过0.020％时，钢的韧性降低，有时引起板坯开裂和热轧开裂。因此，Sb添加时，使Sb含量为0.020％以下。

另外，本发明的又一个实施方式的高强度钢板的成分组成还可以任意含有以下举出的元素中的至少一个。以下举出的元素有助于冲压成型性等特性的进一步提高。

Ca：0.01％以下

Ca控制氧化物、硫化物系的夹杂物的形状，有助于钢板的剪切端面的开裂抑制和弯曲加工性的进一步提高。但是，Ca含量超过0.01％时，Ca系夹杂物增加而使钢的清洁度恶化，反而有时导致剪切端面开裂、弯曲加工开裂。因此，添加Ca时，使Ca含量为0.01％以下。

Mg：0.01％以下

Mg与Ca同样控制氧化物、硫化物系的夹杂物的形状，有助于钢板的剪切端面的开裂抑制和弯曲加工性的进一步提高。但是，Mg含量超过0.01％时，钢的清洁度恶化，反而有时导致剪切端面开裂、弯曲加工开裂。因此，Mg添加时，使Mg含量为0.01％以下。

REM：0.01％以下

REM(稀土金属)与Ca同样控制氧化物、硫化物系的夹杂物的形状，有助于钢板的剪切端面的开裂抑制和弯曲加工性的进一步提高。但是，REM含量超过0.01％时，钢的清洁度恶化，反而有时导致剪切端面开裂、弯曲加工开裂。因此，添加REM时，使REM含量为0.01％以下。

应予说明，Cr、Mo、Cu、Ni、Ti、Nb、V、Ca、Mg以及REM的含量的下限值没有特别限定，含量可以为0％以上。

MSC：3.0～4.2质量％

为了维持1180MPa以上的高强度的同时得到高均匀伸长率，如后所述，必须将新鲜马氏体和残余奥氏体的面积分率控制在合适范围内。对于新鲜马氏体和残余奥氏体的面积分率的控制，Mn、Si、Cr(添加时)和Mo(添加时)的添加平衡是重要的，具体而言，必须使由下述式(1)定义的MSC值为3.0～4.2质量％。具有1180MPa以上的拉伸强度的高强度钢板中，如果MSC值超出上述范围，则无法得到6％以上的均匀伸长率。MSC优选为3.1质量％以上。另外，MSC优选为3.7质量％以下，更优选为3.5质量％以下。

MSC(质量％)＝Mn+0.2×Si+1.7×Cr+2.5×Mo…(1)

这里，上述式(1)的各元素符号表示各元素的含量(质量％)，不含有的元素为0。

[微观组织]

接下来，对本发明的高强度钢板的微观组织的限定理由进行说明。

本发明的高强度钢板は，具有包含(1)作为主相的以面积分率计70％以上的上贝氏体和(2)以合计面积分率计7～30％的新鲜马氏体和残余奥氏体的微观组织。而且，上述残余奥氏体的面积分率为2％以上。应予说明，本说明书中，表示微观组织对比例的“％”只有没有特别说明，就是指面积分率。

上贝氏体：70％以上

本发明的高强度钢板的微观组织包含上贝氏体作为主相。如果上贝氏体的面积分率小于70％，则无法实现1180MPa以上的拉伸强度和6％以上的均匀伸长率。因此，使上贝氏体的面积分率为70％以上，优选为80％以上。上贝氏体的面积分率的上限没由特别限定。但是，新鲜马氏体和残余奥氏体的合计面积分率为7％以上，因此上贝氏体的面积分率可以为93％以下。

新鲜马氏体和残余奥氏体：7～30％

本发明的高强度钢板的微观组织包含新鲜马氏体和残余奥氏体。如果新鲜马氏体和残余奥氏体的合计面积分率小于7％，则无法实现1180MPa以上的拉伸强度和6％以上的均匀伸长率。因此，使新鲜马氏体和残余奥氏体的合计面积分率为7％以上。另一方面，上述合计面积分率超过30％时，在新鲜马氏体和残余奥氏体与主相的界面生成的空隙的合体生长被促进，均匀伸长率降低。因此，上述合计面积分率为30％以下，优选为20％以下，更优选为16％以下。

残余奥氏体：2％以上

新鲜马氏体具有促进加工固化而延缓塑性不稳定(plastic instability)的开始而提高均匀伸长率的效果。但是，对于要在拉伸强度为1180MPa以上的高强度钢板中得到6％以上的均匀伸长率，仅仅新鲜马氏体是不充分的，需要含有2％以上的残余奥氏体。因此，使残余奥氏体的面积分率为2％以上。

即，只有将新鲜马氏体的加工固化提高能力和由残余奥氏体的加工诱导转变(TRIP)效果引起的应变分散能力组合才能实现1180MPa以上的拉伸强度和6％以上的均匀伸长率。

上述微观组织还可以含有上贝氏体、新鲜马氏体以及残余奥氏体以外的任意的组织(以下，称为“其他组织”)。但是，从提高微观组织控制的效果的观点考虑，优选上述其他组织的合计面积分率为3％以下。换句话说，优选上述微观组织的上贝氏体、新鲜马氏体以及残余奥氏体的合计面积分率为97％以上。作为上述其他组织，例如，可举出渗碳体、珠光体、回火马氏体以及下贝氏体等。

因此，本发明的一个实施方式的高强度钢板可以具有如下的微观组织，

(1)作为主相的上贝氏体：70～93％，

(2)新鲜马氏体以及残余奥氏体：合计7～30％，以及

(3)上贝氏体、新鲜马氏体以及残余奥氏体以外的组织：合计0～3％，构成，

上述残余奥氏体的面积分率可以为2％以上。

[机械特性]

均匀伸长率：6％以上

拉伸强度：1180MPa以上

如上所述，本发明的高强度钢板兼具1180MPa以上的拉伸强度和6％以上的均匀伸长率。因此，本发明的高强度钢板虽然拉伸强度高，但是冲压成型性也优异，能够在不产生缩颈、开裂等成型不良的情况下进行冲压成型。拉伸强度的上限は没有特别限定，提高过度提高拉伸强度，则很难确保6％以上的均匀伸长率。因此，拉伸强度优选为1500MPa以下，更优选为1400MPa以下。另外，均匀伸长率的上限也没有特别限定，但如果过度提高均匀伸长率，则很难确保1180MPa以上的拉伸强度。因此，均匀伸长率优选为10％以下，更优选为9.5％以下。

[制造方法]

接下来，对本发明的一个实施方式的高强度钢板的制造方法进行说明。应予说明，以下的说明中的温度只要没有特别说明，就表示对象物(钢坯材或者钢板)的表面温度。

本发明的高强度钢板可以通过对钢坯材依次实施下述(1)～(5)的处理来制造。以下，对各工序进行说明：

(1)加热；

(2)热轧；

(3)冷却(第1冷却)；

(4)卷绕；

(5)冷却(第2冷却)。

(钢坯材)

作为上述钢坯材，只要具有上述的成分组成，就可以使用任意的钢坯材。最终得到的厚钢板的成分组成与使用的钢坯材的成分组成相同。作为上述钢坯材，例如，可以使用钢坯。

上述钢坯材的制造方法没有特别限定。例如可以将具有上述成分组成的钢水通过转炉等公知的方法熔炼，通过连续铸造等铸造方法得到钢坯材。也可以使用铸锭-开坯轧制方法等连续铸造法以外的方法。另外，作为原料可以使用铁屑。上述钢坯材通过连续铸造法等方法进行制造后，可以直接供于下一加热工序，另外，可以将冷却而制成热片或冷片的钢坯材供于加热工序。

(加热)

加热温度：1150℃以上

首先，将上述钢坯材加热到1150℃以上的加热温度。通常，钢坯材中Ti等碳氮化物形成元素几乎都作为粗大的碳氮化物存在。该粗大且不均匀的析出物的存在导致一般面向卡车用、乘用车用部件的高强度钢板所要求的各特性(例如，耐剪切端面开裂性、弯曲加工性、毛刺加工性等)的恶化。因此，需要在热轧之前将钢坯材加热，将粗大的析出物固溶。

具体而言，为了使粗大的析出物充分固溶，必须使钢坯材的加热温度为1150℃以上。因此，钢坯材的加热温度为1150℃以上，优选为1180℃以上，更优选为1200℃以上。另一方面，如果钢坯材的加热温度变得过高，则导致板坯缺陷的产生、鳞落所致的成品率降低。因此，从提高成品率的观点考虑，优选钢坯材的加热温度为1350℃以下。上述加热温度更优选为1300℃以下，进一步优选为1280℃以下。

上述加热中，从使钢坯材的温度均匀化的观点考虑，将钢坯材升温到上述加热温度后，优选在该加热温度保持。在加热温度保持的时间(保持时间)没有特别限定，但从提高钢坯材的温度的均匀性的观点考虑，优选为1800秒以上。另一方面，保持时间超过10000秒时，氧化皮产生量增大。其结果，接下来的热轧中容易产生氧化皮咬入等，导致表面缺陷不良所致的成品率的降低。因此，上述保持时间优选为10000秒以下，优选为8000秒以下。

(热轧)

接着，将加热的上述钢坯材热轧而制成热轧钢板。上述热轧可以由粗轧和精轧构成。进行粗轧时，其条件没有特别限定。另外，粗轧后，为了除去表面氧化皮，优选精轧之前进行高压水除氧化皮。应予说明，精轧中可以在机架间进行除氧化皮。

精轧结束温度：(RC-50℃)以上，(RC+150℃)以下

上述热轧在精轧结束温度：(RC-50℃)～(RC+150℃)的条件下实施。如果精轧结束温度小于(RC-50℃)，则由位错密度高的状态的奥氏体产生贝氏体转变。由位错密度高的状态的奥氏体转变的上贝氏体的位错密度高，缺乏延展性，因此均匀伸长率降低。另外，轧制结束温度低，在铁素体+奥氏体的二相区域温度进行轧制的情况下，均匀伸长率也降低。因此，精轧结束温度为(RC-50℃)以上。另一方面，精轧结束温度比(RC+150℃)更高时，奥氏体粒粗大化，上贝氏体的平均粒径增大，因此强度降低。另外，新鲜马氏体和残余奥氏体也变得粗大，其结果，均匀伸长率降低。因此，精轧结束温度为(RC+150℃)以下。

应予说明，RC为由成分组成推断的奥氏体再结晶下限温度，由下述式(2)定义：

RC(℃)＝800+100×C+100×N+10×Mn+700×Ti+5000×B+10×Cr+50×Mo+2000×Nb+150×V…(2)

这里，上述式(2)的各元素符号表示各元素的含量(质量％)，不含有的元素为0。

(冷却)

冷却开始时间：2.0秒以下

接着，将上述热轧钢板冷却(第1冷却)。这时，使从上述热轧结束到上述冷却开始的时间(冷却开始时间)为2.0秒以下。冷却开始时间超过2.0秒时，产生奥氏体粒的晶粒生长，无法确保1180MPa以上的拉伸强度。上述冷却开始时间优选为1.5s以下。另一方面，上述冷却开始时间越短越好，因此可以为0s以上。

平均冷却速度：5℃/s以上

上述冷却的平均冷却速度小于5℃/s时，上贝氏体转变之前发生铁素体转变，得不到所希望的面积分率的上贝氏体。因此，使平均冷却速度为5℃/s以上，优选为20℃/秒以上，更优选为50℃/s以上。另一方面，平均冷却速度的上限没有特别限定，但如果平均冷却速度过大，则冷却停止温度的管理变得困难。因此，平均冷却速度优选为200℃/s以下，更优选为150℃/s以下。应予说明，上述平均冷却速度基于钢板的表面的平均冷却速度进行规定。

上述冷却中，可以按上述平均冷却速度进行强制冷却。上述冷却的方法没有特别限定，例如，优选通过水冷进行。

冷却停止温度：Trs～(Trs+250℃)

如果冷却停止温度小于Trs，则微观组织成为回火马氏体或者下贝氏体。回火马氏体和下贝氏体均为高强度的组织，但均匀伸长率极低。因此，冷却停止温度为Trs以上。另一方面，如果冷却停止温度比(Trs+250℃)高，则生成铁素体，因此得不到1180MPa的拉伸强度。因此冷却停止温度为(Trs+250℃)以下。

应予说明，上述Trs由下述式(3)定义：

Trs(℃)＝500-450×C-35×Mn-15×Cr-10×Ni-20×Mo…(3)

这里，上述式(3)的各元素符号表示各元素的含量(质量％)，不含有的元素为0。

(卷绕)

卷绕温度：Trs～(Trs+250℃)

接着，将上述冷却后的热轧钢板在卷绕温度：Trs～(Trs+250℃)的条件下卷绕。如果卷绕温度小于Trs，则卷绕后马氏体转变或者下贝氏体转变进行，得不到所希望的新鲜马氏体以及残余奥氏体。因此，卷绕温度为Trs以上。另一方面，如果卷绕温度高于(Trs+250℃)，则铁素体生成，因此得不到1180MPa的拉伸强度。因此卷绕温度为(Trs+250℃)以下。

(冷却)

平均冷却速度：20℃/秒以下

上述卷绕后，进一步以20℃/秒以下的平均冷却速度冷却到100℃以下(第2冷却)。上述平均冷却速度影响新鲜马氏体和残余奥氏体的生成。上述平均冷却速度超过20℃/秒时，未转变奥氏体大部分发生马氏体转变，得不到所希望的残余奥氏体，均匀伸长率降低。因此，使上述平均冷却速度为20℃/秒以下，优选为2℃/s以下，更优选为0.02℃/s以下。另一方面，上述平均冷却速度的下限没有特别限定，但优选0.0001℃/s以上。

上述冷却可以进行到100℃以下的任意的温度，优选冷却到10～30℃左右(例如室温)。应予说明，上述冷却可以按任意的形态进行，例如，可以以卷绕的卷的状态进行。

可以按以上的顺序制造本发明的高强度钢板。应予说明，在卷绕和其后的冷却之后，可以按照常规方法进行调质轧制，另外，可以实施酸洗将在表面形成的氧化除去。

实施例

将表1所示的组成的钢水用转炉熔炼，通过连续铸造法制造钢坯作为钢坯材。将得到的钢坯材加热到表2所示的加热温度，接着，对上述加热后的钢坯材实施由粗轧和精轧构成的热轧，制成热轧钢板。上述热轧中的精轧结束温度如表2所示。

接下来，将得到的热轧钢板按表2示出的平均冷却速度和冷却停止温度的条件进行冷却。将上述冷却后的热轧钢板按表2示出的卷绕温度进行卷绕，将卷绕的钢板以表2示出的平均冷却速度进行冷却，得到高强度钢板。应予说明，上述冷却后，作为后处理进行表皮光扎和酸洗。上述酸洗使用浓度10质量％的盐酸水溶液，在温度85℃实施。

从得到的高强度钢板采取试验片，按以下所述的顺序评价微观组织和机械特性。

(微观组织)

从得到的高强度钢板以与轧制方向平行的板厚剖面为观察面的方式采取微观组织观察用试验片。将得到的试验片的表面研磨，进一步使用腐蚀液(3质量％硝酸酒精溶液)腐蚀表面而使微观组织显露。

接着，使用扫描电子显微镜(SEM)对上述试验片的板厚1/4位置的表面以5000倍的倍率拍摄10个视场，得到微观组织的SEM图像。将上述SEM图像通过图像处理进行解析，将上贝氏体(UB)、多边形铁素体(F)以及回火马氏体(TM)的面积分率定量。另外，新鲜马氏体(M)和残余奥氏体(γ)在SEM中很难区别，因此使用电子背散射衍射图案(ElectronBackscatter Diffraction Patterns：EBSD)法鉴定，求出各自的面积分率。将测定的各微观组织的面积分率示于表3。应予说明，表3中一并标注新鲜马氏体和残余奥氏体的合计面积分率(M+γ)。

(拉伸试验)

从得到的高强度钢板以拉伸方向成为与轧制方向成直角的方向的方式采取JIS5号试验片(标线间距离(gage length，GL)：50mm)。使用上述试验片按照JIS Z 2241的规定进行拉伸试验，求出屈服强度(屈服点，YP)、拉伸强度(TS)、总伸长率(El)、均匀伸长率(u-El)。上述拉伸试验对各高强度钢板进行2次，将得到的测定值的平均值作为该高强度钢板的机械特性示于表3。本发明中，TS为1180MPa以上的情况评价为高强度，均匀伸长率6％以上评价为冲压成型性良好。

[表2]

表2

[表3]

表3

Claims (6)

1.一种高强度钢板，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.10～0.20％、Si：0.7～1.4％、Mn：2.3～4.0％、P：0.10％以下、S：0.03％以下、Al：0.001～2.0％、N：0.01％以下、O：0.01％以下以及B：0.0005v0.010％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且，由下述式(1)定义的MSC为3.0～4.2质量％，

并且，具有如下微观组织：包含作为主相的以面积分率计70％以上的上贝氏体和以合计面积分率计7～30％的新鲜马氏体和残余奥氏体，并且，所述残余奥氏体的面积分率为2％以上，

并且，具有如下机械特性：均匀伸长率为6％以上，拉伸强度为1180MPa以上，

MSC(质量％)＝Mn+0.2×Si+1.7×Cr+2.5×Mo…(1)

其中，所述式(1)中的各元素符号表示各元素的以质量％计含量，不含有的元素为0。

2.根据权利要求1所述的高强度钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有Cr：1.0％以下和Mo：1.0％以下中的一个或者两个。

3.根据权利要求1或2所述的高强度钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有选自Cu：2.0％以下、Ni：2.0％以下、Ti：0.3％以下、Nb：0.3％以下和V：0.3％以下中的至少一个。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的高强度钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有Sb：0.005～0.020％。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的高强度钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有选自Ca：0.01％以下、Mg：0.01％以下和REM：0.01％以下中的至少一个。

6.一种高强度钢板的制造方法，是权利要求1～5中任一项所述的高强度钢板的制造方法，

将具有所述成分组成的钢坯材加热到1150℃以上的加热温度，

将经加热的所述钢坯材在精轧结束温度：(RC-50℃)～(RC+150℃)的条件下进行热轧而制成热轧钢板，

将所述热轧钢板在从所述热轧结束到冷却开始的时间为2.0秒以下、平均冷却速度为5℃/s以上、冷却停止温度为Trs～(Trs+250℃)的条件下进行冷却，

将所述冷却后的热轧钢板在卷绕温度为Trs～(Trs+250℃)的条件下卷绕，

将所述卷绕后的热轧钢板以20℃/秒以下的平均冷却速度冷却到100℃以下，

所述RC由下述式(2)定义，所述Trs由下述式(3)定义，

RC(℃)＝800+100×C+100×N+10×Mn+700×Ti+5000×B+10×Cr+50×Mo+2000×Nb+150×V…(2)

Trs(℃)＝500-450×C-35×Mn-15×Cr-10×Ni-20×Mo…(3)

其中，所述式(2)、式(3)中的各元素符号表示各元素的以质量％计含量，不含有的元素为0。