JP2000273576A

JP2000273576A - ロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板

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Publication number: JP2000273576A
Application number: JP11083926A
Authority: JP
Inventors: Norio Kanemoto; 規生金本; Akio Tosaka; 章男登坂; Hidenao Kawabe; 英尚川邊
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP3799868B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高張力冷延鋼板に対し、従来、両立が難しい
とされたロール成形性および耐座屈性を併せて付与す
る。【解決手段】 10％以上のフェライトを含む（フェライ
ト＋ベイナイト）混合組織を主とする鋼組織とし、かつ
降伏比（ＹＲ）が75％以下、引張り強さ（ＴＳ）が 580
MPa以上でかつ（弾性限／ＴＳ）比が45％以上の特性値
を満足させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ロール成形性お
よび耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板に関し、特にかか
る高張力冷延鋼板をロールフォーミングおよび曲げ加工
した場合にそれぞれ懸念される縁波および座屈の発生を
併せて防止しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の軽量化による燃費向上の
ために、自動車用バンパーの素材として高張力冷延鋼板
が使用されるようになってきた。また、最近では、製造
コスト低減の観点から、その製造方法についても大物の
一体成形化が指向されている。

【０００３】自動車用バンパーを一体成形するために
は、まず、ロールフォーミングで函型に成形したのち、
曲げ加工によって所定のカーブを付与する必要がある。
しかしながら、高張力冷延鋼板のロールフォーミングに
際しては、鋼板の縁部に、図１に示すような縁波が発生
し易いという問題があった。このような縁波の発生を防
止するには、鋼材の降伏応力（ＹＳ、0.2 ％耐力）を高
くすることが有効と考えられる。というのは、ＹＳが高
くなれば一般に弾性限も高くなって、変形時における長
手方向の塑性収縮を効果的に抑制できるからである。

【０００４】しかしながら、ＹＳを高くすると、ロール
フォーミング後の曲げ加工時に、図１に示したような座
屈の発生が懸念される。というのは、大物一体成形によ
り、プレス品の断面形状が大きくなるため、曲げ時に加
わる応力が座屈限界応力を上回るからであり、この傾向
は材料がハイテン化するに伴って強くなる。

【０００５】従って、上記したような曲げ加工時におけ
る座屈の発生を防止するためには、ＹＳを小さくするこ
とが有利なのであるが、前述したとおりＹＳを小さくす
ると今度はロールフォーミング時における縁波の発生が
避けられない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおり、自動
車用バンパー等のように、高張力冷延鋼板をロールフォ
ーミングと曲げ加工を利用して製造する場合、ロールフ
ォーミングと曲げ加工に必要とされる特性は相反するこ
とから、従来、これら両工程に有利に適合する好適材料
は存在せず、その開発が望まれていた。この発明は、上
記の要請に有利に応えるもので、ロールフォーミング時
における縁波の発生および曲げ加工時における座屈の発
生の両者を効果的に防止することができる、ロール成形
性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板を提案するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ＹＳが小さ
くても、弾性限をＴＳとの兼ね合いで高くしてやれば、
すなわちＹＳと弾性限とのバランスを適切にとってやれ
ば、座屈のみならず縁波の発生を効果的に防止できるこ
との知見を得た。この発明は、上記の知見に立脚するも
のである。

【０００８】すなわち、この発明は、鋼組織が、10％以
上（面積率、以下同じ）のフェライトを含むフェライト
とベイナイトの混合組織から主としてなり、降伏比（Ｙ
Ｒ）が75％以下、引張り強さ（ＴＳ）が 580 MPa以上で
かつ（弾性限／ＴＳ）比が45％以上であることを特徴と
するロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼
板である。

【０００９】この発明において、鋼材としては、Ｃ：0.
03〜0.18wt％、Si：2.0 wt％以下、Mn：1.0 〜3.5 wt
％、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下およびAl：0.
10wt％以下を含有する成分組成になるものが有利に適合
する。また、上記の成分組成に、さらにNb：0.005 〜0.
1 wt％、Ti：0.005 〜0.1 wt％およびCa：0.0001〜0.00
5 wt％のうちから選んだ少なくとも１種を添加すること
もできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の解明経緯につい
て説明する。前述したとおり、発明者らは、ロールフォ
ーミング時および曲げ加工時における縁波および座屈の
発生の両者を効果的に防止するためには、ＹＳと弾性限
とのバランスを適切に設定することが重要であることの
知見を得た。そこで、ＹＳと弾性限との好適バランスに
ついて検討したところ、降伏比（ＹＲ）を75％以下にす
ると共に、（弾性限／ＴＳ）比を45％以上（ただし、引
張り強さ（ＴＳ）≧ 580 MPa）とすることが有効である
ことが判明した。ここに（弾性限／ＴＳ）比とは、（弾
性限／ＴＳ）×100 ％の値である。

【００１１】そこで、次に、発明者らは、上記したよう
なＹＳと弾性限との好適バランスをそなえる鋼材を得る
ための製造方法について研究を進めたところ、製造工程
中、特に鋼片の加熱温度、圧延条件および焼鈍温度を厳
密に管理して、鋼組織を、少なくとも10％以上のフェラ
イトを含むフェライトとベイナイトの混合組織（好まし
くは90％以上）とすることが重要であることが究明され
た。

【００１２】以下、本発明鋼板の好適製造条件について
説明する。まず、鋼のスラブ加熱温度は、通常よりも低
め好適には1100℃未満（好ましくは1000℃以上）に設定
してスラブ加熱を施したのち、熱間圧延終了温度が 850
〜950 ℃程度で熱間圧延を行うことが肝要である。とい
うのは、スラブ加熱温度が低目だと、鋼中に未固溶のNb
（NbＣ）やAl（AlＮ）が残存するが、かような未固溶成
分の影響でγ粒が細粒化し、しかも圧延温度も低目とす
れば、工程を通じて微細な結晶粒が得られ、ひいては最
終製品の（フェライト＋ベイナイト）主体の組織も均一
微細となり、併せてＹＳと弾性限との開きが小さくなる
ためである。この点、スラブ加熱温度が1100℃以上では
低い弾性限しか得られず、また熱間圧延終了温度が上記
の範囲を逸脱すると結晶粒の十分な細粒化が達成されな
いため、ＹＳと弾性限との開きが大きくなる。

【００１３】上記の熱間圧延後、コイルに巻取るわけで
あるが、この巻取り温度は 550〜650 ℃程度とすること
が好ましい。というのは、巻取り温度が上記の範囲を外
れた場合には、結晶粒が均質化し難く、やはりＹＳと弾
性限との開きが大きくなるからである。

【００１４】ついで、冷間圧延を施すが、この冷延条件
については特に限定されることはなく、常法に従って実
施すれば良い。ちなみに、好適冷延圧下率は30〜70％で
あり、かかる圧延によって板厚：0.8〜2.4 mmの板材に
仕上げる。

【００１５】上記の冷延後、焼鈍−冷却を施して所望の
（フェライト＋ベイナイト）混合組織の製品板とする
が、かかる焼鈍−冷却は次の条件で行うことが好まし
い。・焼鈍温度： 750〜850 ℃（α−γ２相域）この焼鈍温
度が低すぎるとベイナイトの形成が不十分となり、一方
高すぎるとベイナイトの形成が過多となる。・冷却第１段： 300℃±50℃まで15℃/s以上 100℃/s以
下程度の速度で冷却。・冷却第２段： 150〜200 ℃まで10〜50℃/min程度の速
度で冷却。・冷却第３段：以下、室温まで15℃/s以上程度の速度で
冷却。冷却第１段において、冷却速度が遅すぎるとベイナイト
が形成され難く、一方早すぎるとマルテンサイト化し、
いずれにしても所望組織は得られない。また、冷却第２
段の冷却速度が上記の範囲を逸脱すると、第２相への十
分なＣの濃縮が達成されず、ベイナイトが形成され難く
なる。さらに、冷却第３段の冷却速度が遅いと、組織の
均一性が低下し、ＹＳと弾性限との開きが大きくなる。

【００１６】かくして、10％以上のフェライトを含む
（フェライト＋ベイナイト）混合組織から主としてな
り、しかも、降伏比（ＹＲ）が75％以下、引張り強さ
（ＴＳ）が580 MPa以上でかつ（弾性限／ＴＳ）比が45
％以上の高張力冷延鋼板が得られるのである。

【００１７】ここに、鋼組織において、フェライトの量
を10％以上に限定したのは、フェライト量が10％に満た
ないと延性が低下し、ロール加工が困難になるだけでな
く、ＹＲが上昇し座屈し易くなるからである。特に好適
なフェライト量は20〜70％である。また、（フェライト
＋ベイナイト）混合組織は、組織全体の90％以上とする
ことが有利である。なお、この発明において、フェライ
トとベイナイトの他、少量であれば（10％未満）マルテ
ンサイトや残留オーステナイト等を含有していもかまわ
ない。また、結晶粒径については 4.0μm 以下程度とす
ることが好ましい。

【００１８】次に、この発明において、ＹＲを75％以下
に限定したのは、曲げ加工時における座屈の発生を効果
的に防止するためである。より好ましくは73％以下であ
る。また、（弾性限／ＴＳ）比を45％以上に限定したの
は、ロールフォーミング時における縁波の発生を効果的
に防止するためである。より好ましくは50％以上であ
る。さらに、ＴＳを 580 MPa以上に限定したのは、この
程度の高張力範囲においてこの発明の効果が著しいから
である。なお、ＴＳは 780 MPa以上が特に効果的で好ま
しい。

【００１９】次に、この発明鋼の好適成分組成について
説明する。Ｃ：0.03〜0.18wt％Ｃは、強度の向上に有効に寄与するが、含有量が0.03wt
％に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.18wt％を
超えると加工性や溶接性、耐衝撃特性が著しく劣化する
ので、Ｃ量は0.03〜0.18wt％程度が好適である。

【００２０】Si：2.0 wt％以下 Siは、強度を向上させる有用元素であるが、含有量が
2.0wt％を超えると加工性の劣化を招くので、Si量は 2.
0wt％以下程度とするのが好ましい。なお、鋼の清浄度
の観点からは 0.005wt％以上含有させることが好まし
い。

【００２１】Mn：1.0 〜3.5 wt％ Mnは、Ｓを固定してＳに起因した熱間割れの発生を防止
するだけでなく、強度の改善成分としても有効である。
しかしながら、含有量が 1.0wt％に満たないとその添加
効果に乏しく、一方 3.5wt％を超えると加工性および溶
接性が劣化するので、Mn量は 1.0〜3.5 wt％程度とする
のが好適である。

【００２２】Ｐ：0.05wt％以下Ｐは、多量に含有されると、その偏析によって割れの発
生が懸念されるので、Ｐの含有は極力低減する必要があ
るが、0.05wt％以下で許容される。より好ましくは0.02
wt％以下である。

【００２３】Ｓ：0.02wt％以下Ｓが多量に含有されると伸びフランジ性が劣化するので
Ｓの含有は極力低減する必要があるが、0.02wt％以下で
許容される。より好ましくは 0.005wt％以下である。

【００２４】Al：0.10wt％以下 Alは、脱酸剤として有効に寄与するが、含有量が0.10wt
％を超えると加工性の劣化を招くので、0.10wt％以下程
度で含有させることが好ましい。より好適には0.02〜0.
06wt％程度である。

【００２５】以上、基本成分について説明したが、この
発明ではさらに、以下に述べる元素を添加することがで
きる。 Nb：0.005 〜0.1 wt％ Nbは、鋼組織を細粒化して強度や加工性を向上させるだ
けでなく、低ＹＲや高弾性限を達成する上でも有効な元
素である。しかしながら、含有量が 0.005wt％に満たな
いとその添加効果に乏しく、一方 0.1wt％を超えると加
工性が劣化するので、Nb量は 0.005〜0.1 wt％程度とす
るのが好ましい。

【００２６】Ti：0.005 〜0.1 wt％ Tiは、Nbと同様、高組織の細粒化および強度や加工性の
向上、さらには低ＹＲ、高弾性限の実現に有効に寄与す
るが、含有量が 0.005wt％に満たないとその添加効果に
乏しく、一方 0.1wt％を超えると加工性が劣化するの
で、Ti量は 0.005〜0.1 wt％程度とするのが好ましい。

【００２７】Ca：0.0001〜0.005 wt％ Caは、硫化物の形態制御に有効に寄与し、特に伸びフラ
ンジ性の向上させる有用元素であるが、含有量が0.0001
wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.005 wt
％を超えると加工性の劣化を招くので、Ca量は0.0001〜
0.005 wt％程度とするのが好ましい。

【００２８】その他、この発明では必要に応じて、以下
に述べる元素をさらに添加することができる。 Crおよび／またはMo：0.01〜1.0 wt％ CrおよびMoはいずれも、焼入性改善による組織制御に有
効に寄与するが、含有量が0.01wt％に満たないとその添
加効果に乏しく、一方 1.0wt％を超えると硬化が著しく
なるので、0.01〜1.0 wt％の範囲で含有させることが好
ましい。

【００２９】Ｂ，Cu，Ni，Ｗ，Co、Ｖおよび／またはZ
r：1.0 wt％以下これらの元素はいずれも、強度の向上に有効に寄与する
元素であるが、あまりに多く添加すると加工性が劣化す
るので、単独添加または複合添加いずれの場合も 1.0wt
％以下程度で添加することが好ましい。

【００３０】なお、上記した元素以外には、不可避的不
純物の含有が許容されるが、かかる不純物の混入量は合
計で 0.2wt％以下とすることが好ましい。

【００３１】表１に示す成分組成になる鋼スラブ（厚
み：220 mm）を、表２に示す条件で処理し、厚み：1.2
mmの冷延鋼板を得た。かくして得られた高張力冷延鋼板
の鋼組織および機械的性質、さらにはロール成形性およ
び耐座屈性について調べた結果を、表３に示す。なお、
ロール成形性および耐座屈性は、冷延鋼板を断面が50×
100 mmの角パイプにロール成形したのち、そのまま2000
mmR で曲げ加工した際の、ロールフォーミング時におけ
る縁波発生の有無および曲げ加工時における座屈発生の
有無で評価した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】表３に示したとおり、この発明に従い得ら
れた冷延鋼板は、ロールフォーミングおよび曲げ加工時
において、縁波および座屈の発生が皆無であり、良好な
ロール成形性および耐座屈性が得られていることが分か
る。

【００３６】

【発明の効果】かくして、この発明によれば、ＹＳと弾
性限の適切なバランスをとることにより、従来、相反す
る性質とされたロール成形性および耐座屈性を兼ね備え
た高張力冷延鋼板を得ることができ、従って、かかる高
張力冷延鋼板にロールフォーミングおよび曲げ加工を施
した場合に従来懸念された縁波および座屈の発生を効果
的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロールフォーミング時における縁波の発生状
況および曲げ加工時における座屈の発生状況を示した図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川邊英尚千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼組織が、10％以上のフェライトを含む
フェライトとベイナイトの混合組織から主としてなり、
降伏比（ＹＲ）が75％以下、引張り強さ（ＴＳ）が 580
MPa以上でかつ（弾性限／ＴＳ）比が45％以上であるこ
とを特徴とするロール成形性および耐座屈性に優れた高
張力冷延鋼板。
【請求項２】請求項１において、鋼の成分組成がＣ：0.03〜0.18wt％、 Si：2.0 wt％以下、 Mn：1.0 〜3.5 wt％、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下および Al：0.10wt％以下を含有する組成になることを特徴とするロール成形性お
よび耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板。
【請求項３】請求項２において、鋼の成分組成が、さ
らに Nb：0.005 〜0.1 wt％、 Ti：0.005 〜0.1 wt％および Ca：0.0001〜0.005 wt％のうちから選んだ少なくとも１種を含有する組成になる
ことを特徴とするロール成形性および耐座屈性に優れた
高張力冷延鋼板。