專利名稱：：焊接性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及加工性、焊接性、和強(qiáng)度特性優(yōu)異的鋼材，特別是涉及作為汽車的車身的原材被優(yōu)選使用的鋼材。
背景技術(shù)：
：在汽車業(yè)界，在使車身的安全性提高的另一方面，還要求通過輕量化實(shí)現(xiàn)低燃費(fèi)，作為其原材，高強(qiáng)度鋼板的需要增大。歷來，鋼板的強(qiáng)度是通過使鋼中的碳化物析出帶來的析出強(qiáng)化、和添加Si和Mn帶來的固溶強(qiáng)化、或使低溫相變生成物生成帶來的強(qiáng)化來得到提咼。可是，在借助碳化物的析出強(qiáng)化中，若碳含量增大，則焊接性劣化。另一方面，若大量添加Si和Mn等的合金成分，則使化成處理性劣化，從而提高制造成本。另外，若大量添加合金成分，則熱軋和冷軋時鋼板的強(qiáng)度變得過高，因此引起軋制載荷的增大，制造期望尺寸(板厚和板寬)的鋼板困難。因此在專利文獻(xiàn)1中提出一種技術(shù)，其通過減少坯料鋼板中所含的合金成分，以使熱軋和冷軋時強(qiáng)度低，能夠不增大軋制負(fù)荷而進(jìn)行軋制，接著在軋制后退火時進(jìn)行氮化，從而使鋼中所含的Ti作為氮化物析出以提高強(qiáng)度。但是，控制氮化處理時的氣氛很難，若N在鋼中過剩地固溶，則在焊接時會發(fā)生氣孔而使焊接強(qiáng)度劣化，焊接性變差。特別是在所述專利文獻(xiàn)1中，是將氮化得到的氮化鋼巻直接冷卻至常溫，因此N會在鋼中過剩地固溶。因此，該N在焊接時發(fā)生氣孔，所以焊接性差。專利文獻(xiàn)1:特表2001-507080號公報
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于這樣的情況而做，其目的在于，提供一種高強(qiáng)度鋼材，其即使通過氮化而強(qiáng)化，也能夠抑制在焊接時發(fā)生氣孔。另外，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種既能夠減輕軋制負(fù)荷，又能夠制造這種焊接性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼材的方法。本發(fā)明者們?yōu)榱颂峁┎粫逛摬牡暮附有粤踊?，既可減輕軋制負(fù)荷，同時又可制造強(qiáng)度有所提高的鋼材的方法，而反復(fù)銳意研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果對熱軋或冷軋而得到的坯料鋼材進(jìn)行氮化，接著按脫氮處理和Ti氮化物析出處理的順序進(jìn)行處理，則能夠使鋼中析出Ti氮化物，并能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)度化，這時在軋制時Ti氮化物不會析出，因此能夠減輕軋制負(fù)荷并進(jìn)行制造，另外，如此得到的高強(qiáng)度鋼材，是在鋼在所含的N量為0.020%以下的鋼材，其中整合析出有最大直徑為20nm以下的微細(xì)的Ti氮化物，因此不會使焊接性劣化，并能夠提高鋼材的強(qiáng)度，從而完成了本發(fā)明。艮P，能夠解決上述課題的本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材，含有C:0.05%以下(質(zhì)量％的意思。以下，涉及化學(xué)成分均相同。)、Si:1°/。以下、Mn:1.5%以下、P:0.05%以下、S.-0.05%以下、Al:0.05%以下、Ti:0.020.3%和N:0.020%以下，金屬組織為鐵素體單相，且最大直徑為20nm以下的Ti氮化物每lnm2整合析出250個以上。該高強(qiáng)度鋼材，最大直徑為6nm以下的Ti氮化物的個數(shù)，相對于最大直徑為20nm以下的Ti氮化物的個數(shù)達(dá)80%以上。所述鋼材，由下式(1)計算的有效TP量為0.020.08。/。。Ti*=[Ti]—48X([C]/12+[S]/32)…(1)式中，[]表示鋼材中所含的各元素的含量(％)。本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材，能夠通過使用退火爐，按以下順序?qū)彳埢蚶滠埗玫降呐髁箱摬倪M(jìn)行氮化處理、脫氮處理和Ti氮化物析出處理而進(jìn)行制造。具體來說，在熱軋或冷軋后，按以下順序進(jìn)行如下工序即可(a)氮化工序，是在含有氮化氣體的氣氛下，將含有Ti:0.020.3%和N:0.005%以下(不含0°/。)的坯料鋼材加熱至溫度50061(TC的工序；(b)脫氮工序，是在不含氮化氣體的氣氛下，以50061(TC的溫度放置進(jìn)行了氮化的鋼材的工序；(c)將進(jìn)行了脫氮的鋼材加熱至溫度64075(TC的Ti氮化物析出工序。所述氮化工序的氣氛氣體，優(yōu)選為含有氫、氮和氨的混合氣體。所述脫氮工序的氣氛氣體，優(yōu)選為非氧化性氣體。所述Ti氮化物析出工序的氣氛氣體，優(yōu)選為非氧化性氣體。在所述氮化處理或所述氮化工序之前，也可以對所述坯料鋼材進(jìn)行成形加工。所述坯料鋼材的形態(tài)未特別限定，例如可以是鋼板，也可以是成形品。在本發(fā)明中，按順序?qū)ε髁箱摪暹M(jìn)行氮化處理、脫氮處理和Ti氮化物析出處理而得到的稱為"高強(qiáng)度鋼板"，對于成形加工坯料鋼板而得到的成形品按順序進(jìn)行氮化處理、脫氮處理和Ti氮化物析出處理而得到的稱為"高強(qiáng)度構(gòu)件"。根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵谲堉坪筮M(jìn)行氮化處理，所以不會提高軋制負(fù)荷便能夠利用Ti氮化物帶來的析出強(qiáng)化。而且，因?yàn)槭窃诘幚砗筮M(jìn)行脫氮處理，所以能夠除去在鋼中過剩固溶的N。此外，通過在脫氮處理后進(jìn)行Ti氮化物析出處理，能夠使微細(xì)的Ti氮化物整合析出。如此得到的鋼材，鋼中所含的N量為0.020%以下，因此焊接性優(yōu)異，而且最大直徑為20nm以下的微細(xì)的Ti氮化物整合析出，因此強(qiáng)度也有所提高。圖1是Ti氮化物的分布的圖。圖2是使用透射型電子顯微鏡，以15萬倍拍攝表2的No.l的剖面的照片(圖紙代用照片)。具體實(shí)施例方式首先，對于制造本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材的方法進(jìn)行說明。當(dāng)制造本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材時，是遵循常規(guī)方法將熔煉得到的軋制原材進(jìn)行熱軋(根據(jù)需要進(jìn)行冷軋)，并對由此得到的坯料鋼材按順序進(jìn)行氮化處理、脫氮處理和Ti氮化物析出處理。作為上述軋制原材，采用含有Ti為0.020.3%，N為0.005%以下(不含0%)的鋼。這是由于在本發(fā)明中，對于遵循常規(guī)方法熱軋這種鋼(根據(jù)需要進(jìn)行冷軋)而得到的含有Ti的坯料鋼材，按后述的步驟進(jìn)行氮化處理等，會形成Ti氮化物而提高強(qiáng)度，但是，若軋制原材含有Ti和過剩的N，則至軋制之間在軋制原材中Ti氮化物析出，軋制原材的強(qiáng)度變高，不能減輕軋制負(fù)荷。還有，為了將軋制原材的N量抑制在0.005。/。以下，在熔煉階段對鋼水進(jìn)行脫氣處理等來脫N即可。上述軋制原材中所含的Ti，在軋制后的工序中使Ti氮化物析出而的高坯料鋼材的強(qiáng)度，因此優(yōu)選為0.02%以上，更優(yōu)選為0.025%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.03°/。以上。但是，若過剩地含有，則Ti氮化物容易粗大化，反而使坯料鋼材的強(qiáng)度降低，除此之外，因此最終得到的高強(qiáng)度鋼材中所含的N量增加，所以焊接性劣化。因此，Ti為0.3。/。以下，優(yōu)選為0.2%以下，更優(yōu)選為0.1%以下。對軋制得到的坯料鋼材，實(shí)施如下處理(a)在含有氮化氣體的氣氛下加熱至溫度500610。C的氮化處理(以下，將該處理工序稱為氮化工序)；(b)在不含氮化氣體的氣氛下，以500610'C的溫度放置進(jìn)行了氮化的鋼材的脫氮處理(以下，將該處理工序稱為脫氮工序)；(c)將進(jìn)行了脫氮的鋼材加熱至溫度64075(TC的Ti氮化物析出處理(以下，將該處理工序稱為Ti氮化物析出工序)。在氮化工序中，是在含有氮化氣體的氣氛下，將含有Ti的坯料鋼材以比較低的溫度進(jìn)行加熱，在鋼中形成Ti和N的團(tuán)(cluster),再通過接下來的脫氮工序，把由之前的氮化工序過剩導(dǎo)入到鋼中的固溶N從鋼中除去，以降低鋼中的N量。如此進(jìn)行氮化處理后，若進(jìn)行脫氮處理，則由氮化而被過剩導(dǎo)入到鋼中的固溶N從鋼中被除去，但是，由氮化工序在鋼中所形成的Ti和N的團(tuán)中的N卻不會被脫氮。因此在脫氮后，如后述如果加熱，則Ti和N的團(tuán)在鋼中成為Ti氮化物而析出，能夠提高鋼材的強(qiáng)度。還有，在氮化后，若不脫氮而冷卻至室溫，則被過剩地導(dǎo)入鋼中的固溶N在冷卻途中形成Fe氮化物(例如，F(xiàn)e4N和Fe,6N2等)。該Fe氮化物不但幾乎無助于鋼材的強(qiáng)度提高，而且使鋼中所含的N增大，因此成為使焊接性劣化的原因。另外，若Fe氮化物一旦形成，則即使再加熱也不能脫氮。脫氮工序之后，通過在Ti氮化物析出工序中加熱至比較高的溫度，使Ti和N的團(tuán)作為Ti氮化物在鋼中析出而提高鋼材的強(qiáng)度。在該Ti氮化物析出工序中，即使加熱至比較高的溫度，因?yàn)橥ㄟ^之前的脫氮工序已除去了被過剩導(dǎo)入到鋼中的N，所以，就算坯料鋼材奧氏體化而阻礙Ti氮化物整合析出，Ti氮化物也不會粗大化。以下，對于(a)氮化工序、(b)脫氮工序和(c)Ti氮化物析出工序的各工序進(jìn)行詳細(xì)地說明。(a)在氮化工序中，將含有Ti的坯料鋼材在含有氮化氣體的氣氛下加熱至500610'C而進(jìn)行氮化。通過以500610'C的比較低的溫度進(jìn)行氮化，能夠在鋼中形成Ti和N的團(tuán)。但是低于50(TC時，不會形成Ti和N的團(tuán)，由氮化導(dǎo)入到鋼中的N作為固溶N存在。因此在氮化后若進(jìn)行脫氮處理，則該固溶N從鋼中被除去，因此不能通過Ti氮化物析出工序使Ti氮化物析出。因此，氮化處理溫度為50(TC以上，優(yōu)選為51(TC以上，更優(yōu)選為520。C以上。但是若超過610'C，則母材奧氏體化，Ti氮化物不整合析出，不能提高鋼材的強(qiáng)度。另外，因?yàn)榇执蟮腡i氮化物生成，其他元素的氮化物生成，所以最終N量增大，焊接性劣化。因此，氮化處理溫度為610'C以下，優(yōu)選為600。C以下。上述氮化工序，是在含有氮化氣體的氣氛下進(jìn)行。作為氮化氣體，例如能夠使用氨，余量為非氮化性氣體即可。作為非氮化性氣體，例如能夠使用氫和氦、氬、氮等氣體，這些氣體單獨(dú)使用或混合使用均可。還有，氮?dú)庖驗(yàn)樵?0061(TC時沒有氮化能力，所以不能作為氮化氣體使用。上述氮化工序，特別優(yōu)選在含有氫、氮和氨的混合氣體氣氛下進(jìn)行。作為混合氣體，采用在氫和氮中混合有氨的氣體，能夠地一步加大氮化速度。混合氣體中所占的氨氣的分率，以體積％計，優(yōu)選為1%以上，更優(yōu)選為3%以上。但是，若氨氣的分率過大，則氮勢過高，在鋼材的表面形成厚的Fe氮化物層，因此使脫氮花費(fèi)時間，經(jīng)濟(jì)性上不為優(yōu)選。因此，上述氨氣的分率，以體積％計，優(yōu)選為10%以下，更優(yōu)選為8%以下。(b)脫氮工序是在不含氮?dú)獾臍夥罩幸?00610。C進(jìn)行即可。通過以50061(TC的比較低的溫度進(jìn)行脫氮，能夠去除在之前的氮化工序中被過剩導(dǎo)入到鋼中的固溶N。但是，當(dāng)?shù)陀?00。C時，脫氮不足，鋼中固溶N過多殘留。因此最終網(wǎng)中的N量變多，焊接性劣化。另外，若以后面的工序?qū)Υ罅亢泄倘躈的鋼材實(shí)施Ti氮化物析出處理，則在該處理時線材奧氏體化，因此最終Ti氮化物在鐵素體中不整合析出，不能提高強(qiáng)度。因此，脫氮處理溫度為500。C以上，優(yōu)選為510。C以上，更優(yōu)選為500。C以上。但是若超過61(TC，則母材奧氏體化，因此Ti氮化物在鐵素體中不會整合析出。另外，至脫氮結(jié)束時Ti氮化物粗大化，其他元素的氮化物生成，因此最終N量增大，焊接性劣化。因此，氮化處理溫度為61(TC以下，優(yōu)選為600"C以下。上述脫氮工序在不含氮?dú)獾臍夥障逻M(jìn)行。這是為了從氮化的坯料鋼材中使固溶N脫氮。作為氣氛氣體，能夠使用上述(a)中例示的非氧化性氣體。這是為了防止鋼材的表面氧化。但是，作為非氧化性氣體使用氮?dú)鈺r，氮?dú)饬績?yōu)選在10體積％以下。這是為了高效率地進(jìn)行脫氮。(c)脫氮的鋼材加熱至64075(TC而使Ti氮化物析出。在Ti氮化物析出工序中，通過加熱至比氮化工序和脫氮工序相對高的高溫，能夠使在氮化工序中在鋼中形成的Ti和N的團(tuán)在鋼中作為Ti氮化物析出。由于Ti氮化物析出而使鋼材高強(qiáng)度化。這時，因?yàn)橥ㄟ^前工序的脫氮工序除去了在鋼中過剩導(dǎo)入的N，所以即使加熱至64(TC以上，母材也不會奧氏體化，能夠在鐵素體區(qū)域內(nèi)使Ti氮化物析出。因此在Ti氮化物析出工序之后，若冷卻至室溫，則能夠得到Ti氮化物在鐵素體中整合析出的鋼材。但是當(dāng)?shù)陀?40。C時，團(tuán)內(nèi)的N的擴(kuò)散不充分，Ti氮化物不析出，不能充分地提高鋼材的強(qiáng)度。還有，即使降低Ti氮化物析出溫度，但如果增長處理時間，雖然也能夠使Ti氮化物析出，但是生產(chǎn)效率降低，因此不為優(yōu)選。因此，Ti氮化物析出處理溫度為640。C以上，優(yōu)選為650。C以上。但是若超過750。C，則母材奧氏體化，Ti氮化物在鐵素體中不整合析出，不能提高鋼材的強(qiáng)度。因此，Ti氮化物析出處理溫度為75(TC以下，優(yōu)選為730"C以下，更優(yōu)選為700"C以下。上述Ti氮化物析出工序的氣氛氣體的種類沒有特別限定，但優(yōu)選使用上述(a)中例示的非氮化性氣體。這是為了防止鋼材表面的氧化。還有，作為非氮化性氣體，雖然也可以使用含有氮的氣體，但卻會使固溶于鋼中N量增加，為了在冷卻途中不使Fe氮化物析出，混合氣體中所占的氮的分率，以體積％計，也優(yōu)選抑制在10%以下。上述坯料鋼材的形態(tài)未特別限定，例如可以是鋼板，也可以是成形品。上述坯料鋼材為鋼板時，遵循常規(guī)方法將熔煉而得到的軋制原料進(jìn)行熱軋(根據(jù)需要進(jìn)行冷軋)，并對由此得到的坯料鋼板進(jìn)行氮化處理、脫氮處理、Ti氮化物析出處理即可。還有，坯料鋼材為鋼板時，其厚度沒有特別限定，但是作為汽車的車身用的原材多使用薄鋼板。薄鋼板的厚度一般低于3mm。優(yōu)選為2mm以下，更優(yōu)選為0.61.5mm左右。上述坯料鋼材為成形品時，在上述氮化處理(氮化處理工序)之前，進(jìn)行成形加工(例如擠壓加工)即可。即，遵循常規(guī)方法將熔煉而得到的軋制原料進(jìn)行熱軋(根據(jù)需要進(jìn)行冷軋)后，進(jìn)行成形加工，并對其實(shí)施氮化處理、脫氮處理、Ti氮化物析出處理即可。成形加工的種類未特別限定，除擠壓成形之外，也可以是旋轉(zhuǎn)拉深和滾軋成形(rollforming)等。成形加工的條件也未特別限定，遵循常規(guī)方法的條件進(jìn)行成形即可。在由上述的本發(fā)明的制造方法得到的高強(qiáng)度鋼材的表面，也可以根據(jù)需要實(shí)施熔融鍍鋅和合金化熔融鍍鋅、電鍍鋅等，也可以進(jìn)行各種皮膜涂裝。。如此得到的本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材，N量為0.020%以下(不含0%)，該鋼材的金屬組織為鐵素體單相，且最大直徑為20nm以下的Ti氮化物，每l!ir^整合析出250個以上。以下，對于本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材進(jìn)行詳細(xì)地說明。本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材的金屬組織為鐵素體單相，該高強(qiáng)度鋼材中含有的N量為0.020%以下。由于N量被抑制在0.020%以下，即使焊接該鋼材也不會發(fā)生氣孔，能夠改善焊接性。而且本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材，在N量被抑制在0.020%以下的基礎(chǔ)上，由于最大直徑為20nm以下的微細(xì)的Ti氮化物，每lpn^整合析出250個以上，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)度化。上述N量優(yōu)選為0.019%以下，更優(yōu)選為0.018%以下。另外，整合析出的Ti氮化物，優(yōu)選每1jlu^整合析出255個以上，更優(yōu)選為260個以上。Ti氮化物優(yōu)選在高強(qiáng)度鋼材中所含的N量不超過0.02%的范圍內(nèi)盡可能多地生成。還有，所謂整合析出，意思是在Ti氮化物和Fe(母材)的界面，夾住界面的兩側(cè)的原子1對1對應(yīng)，連續(xù)性的相連析出，Ti氮化物是否整合析出，例如在用場發(fā)射型透射電子顯微鏡(Fe-TEM:FieldEmissionTransmissionElectronMicroscope)進(jìn)行觀察時，能夠通過觀察在析出物的周圍有無因整合應(yīng)變造成的襯度(contrast)來加以確認(rèn)。上述Ti氮化物的最大直徑，其測定是使用透射型電子顯微鏡以10萬倍拍攝高強(qiáng)度鋼材的截面，再將其進(jìn)一步拉伸而最終成為25萬倍的照片，采用該照片用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測定即可。本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材，最大直徑為6nm以下的Ti氮化物的個數(shù)，相對于最大直徑為20nm以下的Ti氮化物的個數(shù)為80%以上。g卩，本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材，是大量生成最大直徑為6nm以下的超微細(xì)Ti氮化物的鋼材。為了計算最大直徑為6nm以下的Ti氮化物的個數(shù)的比例，使用透射型電子顯微鏡以15萬倍拍攝高強(qiáng)度鋼材的截面，再將其進(jìn)一步拉伸而最終成為33萬倍的照片，采用該照片，用游標(biāo)卡尺測定各個Ti氮化物的最大直徑，求得個數(shù)分布并計算比例即可。測定范圍相當(dāng)于500nmX500nm，在每1個視野中對于120個的Ti氮化物測定最大直徑，在2個視野中對此進(jìn)行測定即可。本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材，優(yōu)選在使用透射型電子顯微鏡以1萬倍觀察該鋼材的截面時，確認(rèn)不到最大直徑在100nm以上的粗大的析出物。這是由于若粗大的析出物變多，則延伸凸緣性劣化。還有，所謂析出物，除了Ti的氮化物以外，也指碳化物和硫化物、Al氮化物、氧化物系夾雜物(例如Al203、Si02等)等。本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材，含有C、S和Ti，優(yōu)選由下式(1)計算的有效TP量為0.020.08%。Ti*=[Ti]—48X([C]/12+[S]/32)...(1)式中，[]表示鋼材中所含的各元素的含量(％)。所謂有效TP量，意思是能夠與Ti結(jié)合的Ti量。11*低于0.02%時，表示Ti氮化物量少，不能提高鋼材的強(qiáng)度。因此T^優(yōu)選為0.02%以上，更優(yōu)選為0.025%以上。但是，若TP超過0.08。/。，則在氮化時被導(dǎo)入坯料鋼材的N量變多，最終在鋼材中所含有的N量變多，因此焊接性劣化。因此，TP優(yōu)選為0.08%以下，更優(yōu)選為0.075%以下。本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材的成分組成，為了調(diào)整到使之滿足上式(1)，在制造坯料鋼材時，使C、S和Ti的含量滿足上式(1)，如此進(jìn)行成分調(diào)整即可。本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材的具體的成分組成沒有特別限定，但是c和s的優(yōu)選的含量如下。C:0.05%以下(不含0%)c是用于確保鋼材的強(qiáng)度的重要元素，但是為了使鋼材的金屬組織為鐵素體單相，C優(yōu)選為0.05。/。以下。另外，C與Ti結(jié)合而形成Ti碳化物，使有效丁1*降低，因此優(yōu)選C盡可能少的方面。C更優(yōu)選為0.03%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01%以下。S:0.05%以下(不含0%)S與Ti結(jié)合而形成Ti硫化物[二硫化鈦(TiS2)]，使有效TP降低，因此優(yōu)選S盡可能少的方面。因此，S優(yōu)選為0.05%以下，更優(yōu)選為0.03%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01%以下。還有，S會不可避免地含有0.0005%左右。本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材，為了減輕軋制負(fù)荷，優(yōu)選盡可能不含有合金成分的方法，但是通常含有Si和Mn、P、Al。這些元素的優(yōu)選范圍如下。Si:1%以下(不含0%)若過剩地含有Si，則鍍敷性變差。因此Si優(yōu)選為1%以下，更優(yōu)選為0.5%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.3%以下。但是，Si在通過固溶強(qiáng)化而提高鋼材的強(qiáng)度方面發(fā)揮作用。因此Si也可以含有0.01。/。以上(優(yōu)選為0.05%以上)。Mn:1.5%以下(不含0%)若過剩地含有Mn，則鍍敷性變差。因此Mn優(yōu)選為1.5%以下，更優(yōu)選為1%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5%以下。但是，Mn與Si—樣，在通過固溶強(qiáng)化而提高鋼材的強(qiáng)度方面發(fā)揮作用。因此Mn也可以含有0.01%以上(優(yōu)選為0.1%以上)。P:0.05%以下(不含0%)若過剩地含有P，則容易發(fā)生焊接裂紋。因此P優(yōu)選為0.05%以下，更優(yōu)選為0.03%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01%以下。還有，P會不可避免地含有0.001%左右。Al:0.05%以下(不含0%)A1與N結(jié)合而形成A1氮化物，消耗鋼中的N，是阻礙Ti氮化物的形成的元素。另外，由于形成A1氮化物會增大鋼材中所含的N量，使焊接性劣化。因此Al優(yōu)選為0.05。/。以下，更優(yōu)選為0.04%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.03%以下。還有，將A1作為脫氮元素進(jìn)行添加時，也可以含有0.01%以上，更優(yōu)選為0.02%以上。本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼材的余量可以是鐵和不可避免(例如雜質(zhì)元素(trampelement))。本發(fā)明的鋼板，因?yàn)橛懈邚?qiáng)度而且焊接性優(yōu)異，所以能夠作為例如汽車的懸掛零部件和各種梁類、車身底框、柱類、還有門增強(qiáng)梁等的補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件用的原材。另外，在本發(fā)明中，也包括將坯料鋼板成形加工后，按順序進(jìn)行氮化處理、脫氮處理和Ti氮化物析出處理而得到的高強(qiáng)度構(gòu)件(例如，汽車的懸掛零部件和各種梁類、車身底框、柱類、還有門增強(qiáng)梁等的補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件)。另外，本發(fā)有的高強(qiáng)度構(gòu)件，也可以適用于建筑用途和土木用途等。以下，通過實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但下述實(shí)施例沒有限定本發(fā)明的性質(zhì)，在能夠符合前、后述的宗旨的范圍內(nèi)也可以適當(dāng)變更實(shí)施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。實(shí)施例1將真空熔解下述表1所示的成分組成的鋼(余量是Fe和不可避免的雜質(zhì))而得到的軋制原材加熱至1250°C，使最終溫度為95(TC，巻取溫度為60(TC進(jìn)行熱軋，得到厚2mm的熱軋制材。在表1中，一并顯示根據(jù)熱軋制材中所含的C、S和Ti含量，由上式(1)計算出的有效的TP量。接著，分別磨削得到的熱軋制材的表面和背面，得到厚lmm的坯料鋼板。對從得到的坯料鋼板上切割的試驗(yàn)片的表面進(jìn)行脫脂后，裝入退火爐，按順序進(jìn)行氮化處理、脫氮處理和Ti氮化物析出處理。氮化處理是加熱至下述表2所述的溫度并進(jìn)行2小時。氮化處理在含有氫71.25體積％、氮23.75體積％、氨5體積％的混合氣氛下進(jìn)行。脫氮處理以下述表2所示的溫度進(jìn)行4小時。脫氮處理在氫氣氣氛下進(jìn)行。Ti氮化物析出處理以下述表2所示的溫度進(jìn)行4小時。Ti氮化物析出處理在氫氣氣氛下進(jìn)行。還有，對于表2所示的No.810只進(jìn)行氮化處理，而不進(jìn)行脫氫處理和Ti氮化物析出處理。接下來，以惰性氣體熔融解熱傳導(dǎo)度法測定處理后的試驗(yàn)片中所含的N量。測定結(jié)果顯示在下述表2中。另外，按下述步驟觀察處理后的試驗(yàn)片的金屬組織，并且按下述步驟分別評價抗拉強(qiáng)度和熔接性。關(guān)于試驗(yàn)片的金屬組織，是將厚度方向的截面進(jìn)行硝酸乙醇腐蝕后，用光學(xué)顯微鏡以400倍進(jìn)行觀察，確認(rèn)是鐵素體單相。另外，使用透射型電子顯微鏡以1萬倍、觀察試驗(yàn)片的截面10個視野，測定試驗(yàn)片析出的析出物的大小，求得最大直徑為100nm以上的粗大的析出物的個數(shù)。最大直徑為100nm以上的粗大的析出物的個數(shù)每l|im2為0個時，評價為"無粗大析出物"，為110個時評價為"粗大析出物少"，為11個以上時評價為"粗大析出物多"。評價結(jié)果顯示在下述表2中。另外，使用透射型電子顯微鏡以15萬倍拍攝表2的No.1的截面的照片(圖紙代用照片)顯示在圖2中。另外，用提取復(fù)型(extractionreplica)，以附屬于透射型電子顯微鏡(TEM)的能量色散型X射線檢測儀(EDX:energydispersiveX-rayspectrometer)分析析出物的成分分析。另外，使用Fe-TEM觀察Ti氮化物是否整合析出，通過觀察析出物周圍是否具有由整合應(yīng)變造成的襯度(::i;x夕一)(整合應(yīng)變襯度)而加以確認(rèn)。沒有整合應(yīng)變襯度時判斷為未整合析出，有整合應(yīng)變襯度時判斷為整合析出。整合析出的Ti氮化物的最大直徑，其測定是使用透射型電子顯微鏡以IO萬倍拍攝試驗(yàn)片的截面，再將其進(jìn)一步拉伸而最終成為25萬倍的照片，采用該照片用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測定。表2中顯示最大直徑為20nm以下的Ti氮化物的每lpr^的個數(shù)。另夕卜，最大直徑為6nm以下的Ti氮化物的個數(shù)的比例顯示在表2中。最大直徑為6nm以下的Ti氮化物的個數(shù)的比例，是使用透射型電子顯微鏡以15萬倍拍攝試驗(yàn)片的截面，再將其進(jìn)一步拉伸而最終成為33萬倍的照片，采用該照片，用游標(biāo)卡尺測定各個Ti氮化物的最大直徑，求得個數(shù)分布并計算比例。測定范圍相當(dāng)于500nmX500nm，在每1個視野中對于120個的Ti氮化物測定最大直徑，在2個視野中對此進(jìn)行測定。圖1中顯示測定Ti氮化物的最大直徑的結(jié)果。抗拉強(qiáng)度，其測定是從處理前的坯料鋼板和處理后的試驗(yàn)片分別切割I(lǐng)S5號試驗(yàn)片，使用^卜o^社制的拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測定。計算從處理后的試驗(yàn)片的抗拉強(qiáng)度減去處理前的坯料鋼板的抗拉強(qiáng)度的值(ATS)，△TS為300MPa以上時為合格。ATS顯示在下述表2中。焊接性其評價是將處理后的試驗(yàn)片彼此進(jìn)行弧焊，觀察有無氣孔發(fā)生。電弧焊是從試驗(yàn)片(厚lmm)上切割70mmX400mm的試驗(yàn)片，搭接量為5mm，進(jìn)行搭接角焊C02電弧焊。焊絲使用株式會社神戶制鋼所制的"YGW12"(-0.8mm)。焊接后，將焊道施工至300mm長，對于焊道全長進(jìn)行X射線透射試驗(yàn)，觀察有無氣孔發(fā)生。即使測定出有l(wèi)個氣孔的情況也評價為"焊接性差"。在下述表2中，焊接性良好的情況由O表示，焊接性差的情況由X表示。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>由表1和表2能夠進(jìn)行如下考察。No.17是滿足本發(fā)明規(guī)定的要件的例子，因?yàn)檐堉坪蟮?，所以在減輕了軋制負(fù)荷的同時又能夠制造高強(qiáng)度鋼板。如此得到的高強(qiáng)度鋼板，因?yàn)樽畲笾睆綖?0nm以下的Ti氮化物每l)ui^整合析出250個以上，所以強(qiáng)度高，因?yàn)镹量在0.020n/。以下，所以焊接性也良好。另一方面，No.823是脫離本發(fā)明規(guī)定的要件的例子。No.810是只進(jìn)行了氮化處理的例子，N量過剩，焊接性差。No.1115是氮化處理溫度高的例子，整合析出的Ti氮化物少。另外，由于粗大的析出物(特別是氮化物)生成，導(dǎo)致焊接生差。特別是在No.89中，因?yàn)镹量多，所以在鋼中生成大量的團(tuán)，雖然能夠提高強(qiáng)度，但是因?yàn)镹量多致使焊接性降低。在No.l015中，因?yàn)榈瘻囟雀撸凿撝羞M(jìn)行大量的N，生成粗大的氮化物。該粗大的氮化物雖然有助于提高強(qiáng)度，但是若一旦生成則難以分解，因此難以生成微細(xì)的Ti氮化物。No.1617是脫氮處理溫度高的例子，整合析出的Ti氮化物少。另外，雖然由于粗大的析出物(特別是氮化物)生成而導(dǎo)致強(qiáng)度高，但是焊接性卻差。No.1821是Ti氮化物析出處理溫度低的例子，Ti氮化物未生成而強(qiáng)度不足。No.22因?yàn)橛行?1*量少，所以Ti氮化物不生成，不能提高強(qiáng)度。No.23因?yàn)橛行P量多，所以形成最大直徑超過20nm的Ti氮化物，雖然強(qiáng)度提高，但是N量增大，焊接性變差。。實(shí)施例2將成分組成為上述表1所示的多種A的坯料鋼板(厚lmmX寬40mmX長210mm)擠壓成形為凹形槽(八'7卜f^>冬；")形而得到成形品。凹形槽形的成形高度為60mm，折鈹(pinch)底寬為48mm。在成形時，為了使成形品的縱向的壁面中的應(yīng)變量變化，而變化壓邊力(BHF)和模具肩半徑(Rd)的條件。使BHF在25tf的范圍內(nèi)變化，Rd變化以3mm或5mm進(jìn)行。成形時的BHF和Rd顯示在下述表3中。成形品的縱向的壁面中的應(yīng)變量，是測定在擠壓成形前后的板厚，由下式計算。板厚的測定位置是在從折皺底到成形品的高度方向距離30mm的位置，并且從成形品的一端到向板寬方向距離20mm的位置。結(jié)果顯示在下述表3中。還有，所謂應(yīng)變量為0%，意思是不進(jìn)行擠壓成形的坯料鋼板本來的狀態(tài)。應(yīng)變量=(擠壓成形前的板厚一擠壓成形后的板厚)/擠壓成形前的板厚XIOO對得到的成形品的表面進(jìn)行脫脂后，裝入退火爐，按順序進(jìn)行氮化處理、脫氮處理和Ti氮化物析出處理。氮化處理、脫氮處理和Ti氮化物析出處理的溫度如下述表3，處理溫度以外的條件也上述實(shí)施例1相同。還有，對于表3所示的No.35只進(jìn)行氮化處理，不進(jìn)行脫氮處理和Ti氮化物析出處理。接著，按照與上述實(shí)施例l相同的步驟，分別評價處理后的成形品所含的N量、金屬組織(粗大析出物的有無、最大直徑為20nm以下的Ti氮化物的每lpn^的個數(shù))和焊接性。另外，分別測定緊接成形之后的成形品的維氏硬度(Hv,)和氮化處理、脫氮處理和Ti氮化物析出處理后的成形品的維氏硬度(Hv2)，取代測定成形品的抗拉強(qiáng)度，計算硬度之差A(yù)Hv(AHv-Hv2—Hv，)來評價強(qiáng)度。硬度的測定位置為測定上述板厚的位置中的t/2位置。T是板厚的意<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>由表3能夠進(jìn)行如下考察。在No.3134中，能夠得到硬度之差大，而且焊接性優(yōu)異的高強(qiáng)度構(gòu)件。若比較No.31和No.3234，則無論進(jìn)行擠壓成形(No.31)還是不進(jìn)行擠壓成形(No.3234)，均能夠得到Ti氮化物析出處理帶來的效果。另外，若比較No.3234，則可知即使使成形加工時的應(yīng)變量變化，氮化處理等的前后的硬度的變化、Ti氮化物析出處理后的氮量、Ti氮化物析出處理后的Ti氮化物的密度等也幾乎不發(fā)生變化。另一方面，No.3537因其氮化處理、脫氮處理或Ti氮化物析出處理的條件均不滿足本發(fā)明規(guī)定的條件，所以在處理后的成形品中沒有適當(dāng)析出Ti氮化物。No.35只有氮化處理，氮量多，粗木析出物大量生成，因此焊接性差。No.36因?yàn)槊摰幚淼臏囟雀撸猿蔀槎嘤?a+Y)，氮量多。因此，焊接性差。另外，因?yàn)檎衔龀龅腡i氮化物少，所以硬度不足。No.37因?yàn)門i氮化物析出處理的溫度低，所以Ti氮化物的析出數(shù)少，硬度不足。權(quán)利要求1.一種高強(qiáng)度鋼材，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C0.05％以下、Si1％以下、Mn1.5％以下、P0.05％以下、S0.05％以下、Al0.05％以下、Ti0.02～0.3％和N0.020％以下，并且，金屬組織為鐵素體單相，且最大直徑為20nm以下的Ti氮化物每1μm2整合析出250個以上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼材，其特征在于，最大直徑為6nm以下的Ti氮化物的個數(shù)相對于最大直徑為20nm以下的Ti氮化物的個數(shù)為80%以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼材，其特征在于，所述鋼材由下式(1)計算的有效TP量為0.020.08%，Ti*=[Ti]—48X([C]/12+[S]/32)…(1)式中，[]表示鋼材中所含的各元素的質(zhì)量百分比含量。4.一種高強(qiáng)度鋼材的制造方法，其特征在于，按順序?qū)ε髁箱摬倪M(jìn)行氮化處理、脫氮處理和Ti氮化物析出處理。5.—種高強(qiáng)度鋼材的制造方法，其特征在于，按以下順序進(jìn)行如下工序-(a)在含有氮化氣體的氣氛下，將含有Ti:0.020.3。/。和N:0.005%以下的坯料鋼材的溫度加熱至50061(TC的氮化工序；(b)在不含氮化氣體的氣氛下，在500610。C的溫度對進(jìn)行過氮化的鋼材進(jìn)行放置處理的脫氮工序；(c)將進(jìn)行了脫氮的鋼材的溫度加熱至640750'C的Ti氮化物析出工序。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述氮化工序的氣氛氣體是含有氫、氮和氨的混合氣體。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述脫氮工序的氣氛氣體為非氧化性氣體。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述Ti氮化物析出工序的氣氛氣體為非氧化性氣體。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，在所述氮化處理或所述氮化工序之前，對所述坯料鋼材進(jìn)行成形加工。全文摘要本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度鋼材，其即使通過氮化而強(qiáng)化，也能夠抑制在焊接時發(fā)生氣孔。另外，還提供一種既能夠減輕軋制負(fù)荷，又能夠制造這種焊接性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼材的方法。本發(fā)明是一種高強(qiáng)度鋼材，其含有C0.05％以下(質(zhì)量％的意思。以下，涉及化學(xué)成分均相同。)、Si1％以下、Mn1.5％以下、P0.05％以下、S0.05％以下、Al0.05％以下、Ti0.02～0.3％和N0.020％以下，金屬組織為鐵素體單相，且最大直徑為20nm以下的Ti氮化物每1μm²整合析出250個以上。該高強(qiáng)度鋼材其最大直徑為6nm以下的Ti氮化物的個數(shù)，相對于最大直徑為20nm以下的Ti氮化物的個數(shù)達(dá)80％以上。文檔編號C21D1/76GK101384742SQ20078000530公開日2009年3月11日申請日期2007年3月12日優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日發(fā)明者十代田哲夫,星加哲志申請人:株式會社神戶制鋼所