JP2001329340A - 成形性の優れた高強度鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、冷却速度が低くても５００ＭＰａ
以上の強度で優れた加工性を有する高強度鋼板、及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、オーステナイト中のＭｎ濃度
をフェライト中のＭｎ濃度に対し１．２倍以上とし、１
５℃/sec. 以下の冷却速度でもフェライト、ベイナイト
及び体積率で３％以上の残留オーステナイトからなる成
形性良好な高強度鋼板を得るものである。上記鋼板には
Ｓｉ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：１．０〜２．５％を含
有するのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は５００ＭＰａ以上の
強度で優れた加工性を有する高強度鋼板及びその製造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用鋼板の高強度化はオイルショッ
ク以来の軽量化による燃料軽減を目的として進められて
きたが、近年は乗員の安全性の確保や付属部品の増加に
伴う重量増加の相殺を意図して精力的に進められてい
る。前述した自動車の軽量化は、部品の強度特性（衝突
強度、剛体としての強度、溶接強度、疲労強度など）を
維持しながら板厚を減少させることにより行われる。一
般的には強度を上げると成形件が劣化する傾向であり、
成形性が悪いと該当部品として用いる事が不可能とな
る。即ち、高強度と加工性の確保の両立が重要な課題で
ある。

【０００３】現在、プレス成形され車体部品に用いられ
る鋼板は、ほとんどが引張強度で２７０〜４４０ＭＰａ
のものである。従って、この強度クラスと同等の加工性
を兼ね備えた５００〜７００ＭＰａ程度の高強度鋼板に
対するニーズが非常に高い。一方、高強度で加工性が優
れたものとして残留オーステナイトを含む高強度鋼板の
製造方法が提案されるようになった。これは、これまで
の強度延性特性を大きく、上回るものとして脚光を浴び
る技術である。この鋼板の製造技術は種々提案されてお
り、この技術を開示したものとして、例えば、特開平５
−１２５４４８号公報、特開平７−３３５５１号公報な
どがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
各特許公開公報記載に開示された化学成分で残留オース
テナイトにより高強度と加工性の最善の組み合わせを得
るためには、焼鈍加熱二相共存域で形成されたオーステ
ナイトが冷却時にパーライト変態することを防止し、ベ
イナイト変態域までもちきたす必要があり、例えば、特
開平５−１２５４４８号公報に開示された技術において
は５５０〜６００℃付近から４８０℃付近までを２０℃
/sec. 程度以上にて冷却を行う必要があった。このよう
な高い冷却速度を可能にするためには、冷却設備を高価
なものとする必要がありこのことは鋼板のコストアップ
に繋がる。

【０００５】本発明は上記のような問題点を解決し、冷
却速度が低くても５００ＭＰａ以上の強度で優れた加工
性を有する高強度鋼板を得ることを課題とする。

【０００６】

【発明を解決するための手段】本発明は、前記の各特許
公開公報記載の発明で規定されるような化学成分で熱延
及び焼鈍時に適正な条件をとり、オーステナイト中のＭ
ｎ濃度をフェライト中のＭｎ濃度に対し１．２倍以上と
し、１５℃/sec. 以下の冷却速度でもフェライト、ベイ
ナイト及び体積率で３％以上の残留オーステナイトから
なる成形性良好な高強度鋼板を得るものである。上記鋼
板にはＳｉ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：１．０〜２．５
％を含有するのがよい。

【０００７】本発明の製造方法として、質量％で、Ｃ：
０．０７〜０．１２％、Ｓｉ：０．５〜２．０％、Ｍｎ
１．０〜２．５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不
純物からなる鋼を、熱延圧延時に６００〜８００℃で捲
取り冷却を実施し、その後酸洗と圧延率３５〜８０％の
冷延を行ってから、７５０〜９００℃の二相共存温度域
に加熱し６０sec.以上保持後、５００〜３００℃まで冷
却し、３００〜４５０℃温度域で６０sec.以上保定し、
その後冷却ることを特徴とし、得られた鋼板に体積率で
３％以上の残留オーステナイトを含み、その残留オース
テナイト中のＭｎ濃度がフェライト中のそれに対して
１．２倍以上とすることができる。この方法によれば、
５００〜３００℃までの冷却速度は１５℃/sec. 以下で
よい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。先ず本発明要件の限定理由について述べる。本発明
における鋼板中のＭｎの残留オーステナイト中への濃化
度合いであるが、フェライトに対して１．２倍以上とす
る必要がある。これが本発明鋼板製造のポイントであ
る。

【０００９】図１は製品板で３％以上の残留オーステナ
イトを確保するために必要なＭｎの濃化度合と冷却速度
の関係を示し、この図から明らかのように、Ｍｎの濃化
度合いが１．２倍未満であると残留オーステナイトを３
％以上常温にて存在させるためには冷速を１５℃/sec.
を超えて確保する必要がある。即ち、冷却速度の制約を
緩和するには、Ｍｎを１．２倍以上に濃化させる必要が
ある。本発明は、比較的低強度でＴＲＩＰ現象を起こす
鋼板を対象にしているので、組織的には軟質なフェライ
トを主相にすること、及びＴＲＩＰ現象を起こし成形性
に良好な影響を与える３％以上の残留オーステナイト相
とすることが必須である。

【００１０】また、最終的に残留オーステナイトを残存
させるためにはＭｎの濃化度が重要であり、必要に応じ
Ｃの濃化も利用する。またベイナイト変態も利用する。
従って、組織はフェライト、ベイナイト、Ｍｎ濃度がフ
ェライトに対して１．２倍以上となった体積率で３％以
上の残留オーステナイトとなる。このとき不可避的にパ
ーライトやマルテンサイトが存在することがあるが、特
に大きく材質等には影響しない。

【００１１】次いで、成分の限定理由について述べる。
Ｃはオーステナイト安定化元素でのり、残留オーステナ
イト相生成のために重要な元素である。これは、二相共
存温度域及びベイナイト変態温度域でフェライト中から
オーステナイト中に移動し、その安定度を増す。その結
果、安定度の増したオーステナイトは室温まで冷却した
あとにも残留し、これにより大きな伸びをもたらす。Ｃ
の添加量は溶接条件などの実用特性からは低い方が望ま
しいが０．０７％以下では適度の安定性をもつ残留オー
ステナイトが得にくいため、本開発の目的を達成できな
い。また反対に０．１２％を超すようになると残留オー
ステナイトは多量に得られるものの溶接等の実用特性等
の点で不都合を生じる。

【００１２】Ｓｉはセメンタイト中に固溶しないため、
その析出を抑制する作用を有し、３００〜４５０℃で暫
時保持する間に未変態オーステナイト中にＣの濃化を図
ることができる。このような効果は本発明のＣ量及び工
程条件ではＳｉ量が０．５０％未満では認めにくい。従
って、０．５％以上が好ましい。しかし、過剰に添加す
ると酸洗性を著しく悪化させるほどのスケールが熱延時
に生じるため、その量は２．０％以下が望ましい。

【００１３】Ｍｎはオーステナイト形成元素であると同
時に二相域からベイナイト変態域への冷却時にオーステ
ナイトがパーライト変態するの抑制する。このため本発
明での１５℃/sec. 以下のような冷却でも二相域加熱時
に存在するオーステナイトを安定化し、そのまま４８０
℃以下までもちこす上でこの添加は極めて重要である。
Ｍｎ量が１．０％未満であれば、たとえ熱延条件及び焼
鈍条件を最適としても、その効果は充分ではなく目標と
なる組織を得る事はできない。また、２．５％を超すよ
うであればＭｎはベイナイト変態をも遅らせるため、熱
延条件及び焼鈍加熱条件を制御しても室温で安定化して
おり、有効な残留オーステナイトとするためにはベイナ
イト保持を相当長時間確保する必要があるので、実用的
ではない。よってＭｎは１．０％以上２．５％以下が極
めて望ましい。

【００１４】本発明の鋼は以上を基本成分とするが、こ
れらの元素およびＦｅ以外にＰ，Ｓ，Ｎその他の一般に
鋼に対して不可避的に混入する元素を含む場合がある。

【００１５】次に工程上の限定理由を詳述する。本発明
による鋼は熱間圧延終了後６００〜８００℃にて捲取
る。これは冷延後、二相域焼鈍を実施した際、オーステ
ナイト生成のコアとなる炭化物の部分にＭｎを濃化する
ことを目的としている。この温度が８００℃よりも高い
と熱延時にスケールを生成し、酸洗時にいちじるしくデ
スケーリング性が悪くなり、工業的に有効でない。ま
た、置換型固溶元素であるＭｎの拡散は遅いため、６０
０℃未満の温度で巻き取った場合は目標となる組織を得
るためには一定時間保持する必要があり、工業的に実施
するに値しない。

【００１６】連続焼鈍については、７５０〜９００℃の
二相共存温度域に焼鈍し６０sec.以上保持する必要があ
る。本発明成分系を有する鋼板にこの焼鈍温度領域の焼
鈍を行うと炭化物は消滅し、オーステナイトとフェライ
トの組織状態となる。このとき拡散定数の大きいＣにつ
いては直ちにオーステナイト中に濃化しフェライト中の
Ｃ濃度は低下する。ここで、熱延で先に規定した温度履
歴を得る事によりＭｎの分配がある程度進んでいる。本
発明のように１５℃/sec．以下の低冷速で目標となる組
織を得るには、さらにＭｎの分配を進めオーステナイト
の安定化を図る必要があり、そのためには焼鈍時に７５
０℃以上で６０sec.以上の保定が必要である。

【００１７】先に記述した熱延条件とこの処理をするこ
とが本発明のポイントであり、これらを組み合わせるこ
とでオーステナイト中にＭｎを１．２倍以上に濃化する
ことが可能となり、焼鈍後の低冷速での目標組織の確保
を可能としている。この処理がなく、１．２倍以上のＭ
ｎがオーステナイト中に濃化していない場合は、低冷速
でパーライト変態を抑制できず、製品板として目標とな
る３％以上の残留オーステナイトを含む組織を得る事が
できない。

【００１８】また、加熱温度が９００℃以上では全オー
ステナイト状態となり、ＣやＭｎを十分に濃化させるこ
とができないので、最終的にオーステナイトを残留させ
ることが困難になる。生産性をも考慮するとこの加熱温
度は８００℃以上で保持時間は９０〜１５０sec.がもっ
とも好ましい。

【００１９】本発明ではその後、１５℃/sec. 以下の速
度で５００〜３００℃まで冷却する。先に規定した温度
履歴を得る専で、二相域に加熱して生成されたオーステ
ナイト中にはＭｎ濃化しておりパーライト変態が抑制さ
れ、１５℃/sec. 以下で安定的にパーライト変態するこ
となくベイナイト変態域に持ちこすことができ、引き続
く処理により室温では残留オーステナイトとベイナイト
の所定組織を得る事ができるようになる．この冷却が５
００℃よりも高い温度で終了するとその後の保持中に炭
化物が急速に生成しオーステナイト中のＣが急減するの
で目標となる組織を得られない。一方、３００℃未満に
あれば、オーステナイトのＭｓ点を３００℃未満とする
ほどにはＣ，Ｍｎとも濃化していないため、多量のマル
テンサイトを生じ、強度は確保できるが加工性の面で望
ましくない。

【００２０】冷却完了後、３００〜４５０℃に６０sec.
〜１５分保定する。Ｓｉが含まれるため、この保持中に
は炭化物の析出は起こらず、オーステナイトの一部がベ
イナイト状の組織に変態するとともに未変態オーステナ
イト中にいっそうのＣが濃化してその安定度が増す。そ
の結果、未変態オーステナイトのＭｓ点は室温よりも著
しく低い温度となり、室温で目標となる組織を得ること
が可能となる。この温度が４５０℃を超えると変態の進
行が急速であるため相当な量の合金元素を添加しない限
り望まれる組織を得る事が難しくなる。また、３００℃
未満であればＣの拡散は遅くなるため保定時間を極めて
長くする必要があり、工業生産上は望ましくない。ま
た、保定時間が６０sec.未満の場合は、Ｃの濃化が充分
に進んでおらずオーステナイトを安定化できないため延
性にとって最適なオーステナイトを得ることはできな
い。

【００２１】本発明方法により得られた製品は、フェラ
イト、ベイナイトと体積率で３％以上の残留オーステナ
イトの３相を基本組織とする。また、この方法により製
造された鋼板の残留オーステナイトには、そのＭｎ濃度
がフェライト中に対して１．２倍以上となっている。

【００２２】なお、以上に説明してきた工程における捲
取温度、二相域での加熱温度や二相域からの冷却が終了
した後の保定温度、またはその問の冷却速度は規定の範
囲であれば一定である必要はなく、その問で変動したと
しても最終製品の特性を何ら劣化はしない。また、この
ような熱処理後にめっきを施される場合もある。

【００２３】

【実施例１】表１に成分を示した鋼を表２に記載した条
件で熱延、冷延、焼鈍を行い、その後０．６％で調質圧
延した後、ＪＩＳ Ｚ２２０１記載の５号試験片を用
い、引張速度３０mm/minで常温引張試験行った。また表
２には、引張試験の結果、Ｘ線回折（Ｍｏ管球使用、フ
ァイブピーク法にて）で測定した残留オーステナイトの
体積率、およびその残留オーステナイト中に濃化したＭ
ｎ濃度をフェライトと比較した強度にて示す。ここでの
Ｍｎ濃度はＴＥＭ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）にて
測定し、標準サンプルにて更正後測定を行った。

【００２４】本発明である試料１〜１８はいずれも引張
強度が５９０ＭＰａ以上でありながら全伸びも３５％以
上であり、高強度とプレス成形性の良好さを両立してい
る。また同時に、体積率で３％以上の残留オーステナイ
トを含み、かつその残留オーステナイト中のＭｎ濃度が
フェライトに対して１．２倍以上濃化している。

【００２５】これに対し、試料１９はＣ濃度が低いため
Ｍｎは濃化するが十分な残留γがなかった。試料２０は
Ｓｉ濃度が低いためＭｎが濃化するが残留γを残存でき
なかったものである。試料２１はＭｎ濃度が低いため、
パーライトが冷却時に析出、その結果残留オーステナイ
ト量が少ない。また、試料２３，２４は焼鈍温度が適正
でないため、試料２５は焼鈍時間が適正でないため、Ｍ
ｎの濃化が図れずパーライト変態がおこり、残留オース
テナイト量が低く強度一延性バランスが悪い。

【００２６】加えて試料２６，２７は保持温度が適正で
ない。試料２８は保持時間が適正でないため、ベイナイ
ト変態時にＣ濃化が図れず、残留オーステナイト量が低
く強度延性バランスが悪い。このように、本開発鋼であ
っても熱延・焼鈍の処理条件の一つに問題があると、試
料２３〜３０のようにＭｎの濃化が図れないか、残留オ
ーステナイト量が少なくなり、強度延性バランスが悪く
なって本発明の目的を達し得ない。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、優れた成
形性を有する高張力鋼板が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】製品板で３％以上の残留オーステナイトを確保
するために必要なＭｎの濃化度合と冷却速度の関係を示
す図。

フロントページの続き (72)発明者 高田 良久 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 末廣 正芳 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 Ｆターム(参考） 4K037 EA01 EA05 EA06 EA15 EA16 EA18 EA23 EA25 EA27 EA28 EB05 EB12 FE02 FE03 FG01 FH01 FJ05 FJ06 FK03 FL01 FL02 GA05 JA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｎ濃度がフェライト中に対して１．２
   倍以上で体積分率が３％以上の残留オーステナイトと、
   フェライト及びベイナイトを含有する組織からなること
   を特徴とする成形性の優れた高強度鋼板。
2. 【請求項２】 鋼板中に質量％で、 Ｓｉ：０．５〜２．０％、 Ｍｎ：１．０〜２．５％ を含有することを特徴とする請求項１に記載の成形性の
   優れた高強度鋼板。
3. 【請求項３】質量％で、 Ｃ ：０．０７〜０．１２％、 Ｓｉ：０．５〜２．０％、 Ｍｎ：１．０〜２．５％ で残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼を、熱間圧延
   時に６００〜８００℃で捲取り、その後酸洗し、圧延率
   ３５〜８０％の冷延を行い、７５０〜９０ぴＣの二相共
   存温度域で６０sec.以上焼鈍し、１５℃/sec. 以下の速
   度で５００〜３００℃まで冷却し、４５０〜３００℃温
   度域で６０sec.以上保定し、その後冷却することを特徴
   とする成形性の優れた高強度鋼板の製造方法。