JP2002173738A

JP2002173738A - 高加工性高張力熱延鋼板

Info

Publication number: JP2002173738A
Application number: JP2000371069A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Funakawa; 義正船川; Yasuhiro Murao; 安浩村尾; Eiji Maeda; 英司前田; Kunikazu Tomita; 邦和冨田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な引張強度と延性を示す高加工性高張力
熱延鋼板を提供すること。【解決手段】フェライトと、ベイナイト、マルテンサ
イトおよびパーライトのうち１種または２種以上の硬質
第二相とから実質的になり、前記硬質第二相の体積率を
Ｖｃ（％）、前記硬質第二相の平均粒径をｄ（μｍ）と
したときに、Ｖｃ／ｄ^３を２以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の輸送機
に使用される部材や部品に適した高加工性高張力熱延鋼
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車を代表する輸送機分野にお
いて、燃費向上を目的に車体の軽量化が検討されてい
る。この軽量化において、自動車重量の大部分を占める
鋼板の薄肉化は最重要視されており、一部では既に４９
０ＭＰａ以上の強度を持つ鋼板が自動車ボディ用材料と
して実用化されている。しかしながら、その適用範囲は
未だ少なく、自動車軽量化のために理想とされる利用率
にはほど遠い状況である。これは、高張力鋼板の加工性
が十分でなく、難加工部品への適用を拡大することがで
きないことに原因がある。

【０００３】そこで、特開平６−１９２９２４号公報に
は、Ｓｉ添加で炭化物生成を抑制したベイニティックフ
ェライト単相組織で高加工性鋼板を実現する方法が開示
されている。しかし、この技術による鋼板の伸びフラン
ジ性は良好であるものの、強度を担うベイニティックフ
ェライト中の転位密度が大きいため、全伸びは小さく張
出成形には適用することができない。

【０００４】特開平７−１１３８２号公報には、アシキ
ュラーフェライト組織による高張力熱延鋼板が開示され
ているが、アシキュラーフェライトもベイニティックフ
ェライトと同様に転位密度が高いため、やはり張出成形
には適用が困難である。

【０００５】特開平６−２００３５１号公報には、低温
変態生成物とパーライトとの面積比を１５％以下に限定
し、ポリゴナルフェライトをＴｉＣまたはＮｂＣで強化
し、さらにＣｒ、Ｍｏ等を固溶強化元素として用いた鋼
が開示されている。この技術の思想は、粒界セメンタイ
トや第二相／フェライト界面で打ち抜き時に亀裂が発生
するとし、粒界セメンタイトと低温変態相の体積のみを
規定して伸びフランジ性を確保することにある。しか
し、その実施例ではフェライト量の増大とともに強度が
低下しており、強度低下で伸びフランジ性を確保してい
るのが実際である。すなわち、強度と伸びフランジ性と
を両立しているのではなく、単に強度を下げて伸びフラ
ンジ性を向上させているにすぎない。さらに、この技術
は全伸びで決まる張出成形には適してはいない。

【０００６】特開平１１−１７４７号公報には、ＮｂＣ
によるスラブ加熱時のオーステナイト粒成長抑制を通じ
て、鋼板組織を超微細粒とするとともに、残留オーステ
ナイト量を規定することで成形性に優れた鋼板を得る方
法が開示されている。しかしながら、この技術では鋼板
の全伸びはある程度向上するものの、伸びフランジ性は
極めて悪く、自動車用材料としては使用に耐えない。

【０００７】特開平４−３２９８４８号公報には、第二
相粒径と硬さとを規定した伸びフランジ性に優れた鋼板
が開示されているが、この技術においても、強度を維持
するために第二相を多量に含有することから、全伸びは
低く張出成形には適さない。

【０００８】特開平９−１７００４８号公報には、１０
μｍ以下のフェライト粒界にセメンタイトを分散させた
伸びフランジ性に優れた鋼板が開示されているが、この
技術においては、粒界セメンタイトから容易に亀裂が発
生伝播するため、やはり全伸び性は十分確保できない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来技術
においては、特開平６−２００３５１号公報等のように
伸びフランジ性を向上させるものは見られるが、いずれ
も張出成形性を左右する全伸びを向上させることはでき
ていない。また、特開平１１−１７４７号公報のように
全伸びが比較的良好なものは存在するが伸びフランジ性
が悪い。さらに、これら従来技術において延性を向上さ
せたものは、そのメカニズムがいずれも強度低減により
延性を向上するものであり、強度維持と延性向上とを両
立したものは存在しない。

【００１０】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、十分な引張強度を有し、かつ伸びフランジ
性および全伸びが高い高加工性高張力熱延鋼板を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】従来は第二相が存在する
鋼の引張時に発生するクラックは第二相とフェライトと
の界面で発生するものと考えられており、従来技術は第
二相の体積率や粒径を規定することにより延性を確保し
ようとするものがほとんどであった。しかし、これら従
来技術では延性の向上は強度の低減により達成されるも
のであり、本質的に延性を向上させるものではなかっ
た。また、残留オーステナイトを利用して全伸びを向上
させた場合には、成分に著しい制約が加わる上に、伸び
フランジ性が極めて低いため実部品成形では割れを生じ
る。

【００１２】本発明者らは、このことを踏まえ、伸びフ
ランジ性が低いことを理由に適用部位に制限が生じる残
留オーステナイト鋼を使用しないことを前提に、延性を
最大にする組織について鋭意研究を行い、引張試験時の
クラック発生場所を詳細に観察した。その結果、引張試
験時のクラック発生場所は従来考えられていたフェライ
ト／第二相界面ではなく、引張方向に並んだ粗大な第二
相粒の対に挟まれたフェライト粒界であることを見出し
た。

【００１３】図１は、５９０ＭＰａ級フェライト−マル
テンサイト熱延鋼板を引張試験する際に途中で引張を中
止し、クラックの発生した鋼板断面を走査型電子顕微鏡
で撮影した写真である。図１より、粗大な第二相の粒の
対に挟まれたフェライト粒界で亀裂が生じていることが
分かる。本発明者らは、この結果から粗大な第二相粒の
対の存在が全伸びを支配する要因であるという結論を得
た。

【００１４】そして、この第二相の形態と伸びとの関係
を把握するため、５９０ＭＰａ級熱延鋼板を対象に組織
解析を行い、第二相の体積率Ｖｃ（％）および第二相の
粒径ｄ（μｍ）を求め、これらの値とＪＩＳ１３号Ｂ試
験片を用いて測定した全伸びＥｌとの関係を調査した。
図２は第二相体積率ＶｃとＥｌとの関係を示すグラフで
あるが、第二相体積率ＶｃとＥｌとの間には明瞭な相関
は認められなかった。また、図３は第二相粒径ｄとＥｌ
との関係を示すグラフであるが、第二相粒径ｄとＥｌと
の間にも明瞭な相関は認められなかった。このように従
来よりＥｌの支配因子と考えられてきた第二相の体積率
や第二相の粒径は必ずしも全ての鋼におけるＥｌの支配
因子ではないものと考えられる。

【００１５】このため、本発明者らはＥｌの支配因子に
ついてさらに検討を重ね、上記のように粗大な第二相粒
の対の存在が全伸びを支配する要因であることから、第
二相粒の密度とＥｌとの間に相関があるものと考え、こ
れを検証するために第二相体積率Ｖｃ（％）を第二相粒
径ｄ（μｍ）の三乗で除した見かけの第二相粒の密度Ｖ
ｃ／ｄ^３を算出し、このＶｃ／ｄ^３とＥｌとの関係の調
査を行った。ここでは、第二相の実際の体積率を求める
こと等は困難であることから、断面写真を画像解析する
ことにより得られた、観察した全面積に対する第二相の
面積率を体積率Ｖｃとした。また、第二相の粒径は、断
面写真を画像解析することにより得られた第二相粒の面
積より求めた円相当直径の平均値とした。図４は、この
調査により得られたＶｃ／ｄ^３とＥｌとの関係を示すグ
ラフである。図４より、Ｖｃ／ｄ ^３の値は全伸びＥｌの
支配因子であって両者は明瞭な相関を示し、Ｖｃ／ｄ^３
の値を２以下とすることにより、極めて良好なＥｌが実
現できることがわかる。

【００１６】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
のであって、フェライトと、ベイナイト、マルテンサイ
トおよびパーライトのうち１種または２種以上の硬質第
二相とから実質的になり、前記硬質第二相の体積率をＶ
ｃ（％）、前記硬質第二相の平均粒径をｄ（μｍ）とし
たときに、Ｖｃ／ｄ^３が２以下であることを特徴とする
高加工性高張力熱延鋼板を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る熱延鋼板につ
いて詳細に説明する。本発明では、フェライトと、ベイ
ナイト、マルテンサイトおよびパーライトのうち１種ま
たは２種以上の硬質第二相とから実質的になり、前記硬
質第二相の体積率をＶｃ（％）、前記硬質第二相の平均
粒径をｄ（μｍ）としたときに、Ｖｃ／ｄ^３が２以下で
ある。

【００１８】フェライトと、ベイナイト、マルテンサイ
トおよびパーライトのうち１種または２種以上の硬質第
二相とから実質的になることとしたのは、ベイナイト、
マルテンサイトおよびパーライトといった組織は延性を
低下させる組織であるが、通常の製法ではこれらの組織
を完全に排除した上で４９０ＭＰａ以上の強度を維持す
ることは困難なためである。本発明においては、ベイニ
ティックフェライトやアシキュラーフェライトは転位密
度が高いことからベイナイトの一種とみなす。硬質第二
相の体積率は３０％以下とすることが望ましい。また、
本発明におけるフェライトは、固溶強化や析出強化され
ていてもよい。フェライトが固溶強化や析出強化されて
ても、クラック発生サイトには影響を与えないからであ
る。

【００１９】硬質第二相の体積率をＶｃ（％）、硬質第
二相の平均粒径をｄ（μｍ）としたときに、Ｖｃ／ｄ^３
が２以下とするのは鋼板の延性、特に全伸びを向上する
ためである。本発明において、このＶｃ／ｄ^３、すなわ
ち硬質第二相粒の密度は重要である。前述のように、鋼
板に引張力が作用した場合に生じるクラックは、引張方
向と平行な方向に並んだ粗大な硬質第二相粒の対の間の
フェライト粒界で生じることから、この硬質第二相粒の
密度が鋼板の延性を支配する。このＶｃ／ｄ^３の値が２
を超えると、粗大な硬質第二相粒の対が増大し、引張力
が作用したときにクラック発生サイトが増加するため延
性は低下する。よって、Ｖｃ／ｄ^３の値を２以下とす
る。また、このＶｃ／ｄ^３の値が１以下の場合に極めて
良好な延性が得られることから、Ｖｃ／ｄ^３の値を１以
下にすることが望ましい。

【００２０】上記硬質第二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３は、鋼
板の断面組織から求めることができる。この際、硬質第
二相の体積率Ｖｃ（％）は断面組織の画像解析により得
られた硬質第二相の面積率とし、上記硬質第二相の平均
粒径ｄは同様にして得られた第二相粒の面積より求めた
円相当直径の平均値とする。

【００２１】本発明は、上記の組織さえ形成されれば、
その成分組成は特に規定する必要はないが、上記の組織
を実現するための成分組成の好ましい例を以下に示す。

【００２２】Ｃ：Ｃは鋼の強度を担うのに有効な元素で
あるが、０．０７％以上添加すると、いかなる添加元素
を加えても粒界セメンタイト生成が避けられず、延性が
劣化するため、その上限を０．０７％とすることが好ま
しい。一方、４９０ＭＰａ以上の強度を維持するために
は下限を０．０２％とすることが好ましい。

【００２３】Ｓｉ：Ｓｉは固溶強化元素として多用され
る。しかしながら、１．６％を超えると溶接性が劣化す
ることから、１．６％以下とすることが望ましい。さら
に、Ｓｉは赤スケールを生成し、表面性状を劣化させて
しまうため、表面性状を重視する場合には、Ｓｉ量は
０．５％以下が好ましく、さらには０．２％以下が望ま
しい。

【００２４】Ｍｎ：Ｍｎも固溶強化元素として使用され
る。しかし、１．０％未満では延性を劣化させるパーラ
イトの生成が容易となってパーライトが多くなりすぎる
おそれがあり、また、２．０％を超えると、硬質低延性
の低温変態相が多量に生成する。したがって、Ｍｎ量は
１．０〜２．０％が好ましい。

【００２５】Ｐ：Ｐも固溶強化元素であるが、０．０６
％を超えると耐二次加工性が劣化する。よって０．０６
％以下が好ましい。

【００２６】Ｓ：Ｓは表面品質に対して有害な元素であ
り、一般にＭｎ，Ｔｉ，Ｃａ等で固定される。そのた
め、鋼中にＳが多量存在するとこれらの添加元素を浪費
することから０．００５％以下とすることが好ましい。

【００２７】Ａｌ：鋼中Ａｌは脱酸剤として使用され
る。しかし、０．１％を超えるとコスト増大を招くこと
から、０．１％以下が好ましい。

【００２８】Ｎ：Ｎは鋼中の不純物である。０．００６
％を超えるとＴｉ，Ａｌ等のＮ固定元素を多量に必要と
することから０．００６％以下が好ましい。

【００２９】上記元素に加えて以下の元素を添加しても
よい。Ｃｒ：Ｃｒは固溶強化元素として使用される。しかし、
０．５％を超えると硬質低延性の低温変態相が生成しや
すくなり、硬質第二相粒の密度を２以下にすることが困
難となることから、０．５％以下が望ましく、さらには
０．２５％以下が好ましい。

【００３０】Ｍｏ：Ｍｏが０．５％以上添加されると低
温変態相が生成しやすくなることから、０．５％以下が
望ましい。

【００３１】Ｔｉ：Ｔｉは鋼中固溶ＣをＴｉ炭化物とし
て固定し、粒界へのセメンタイトの析出を抑制するとと
もに、Ｔｉ炭化物の析出強化によりフェライトを高強度
化する。高強度化のためには０．０３％以上添加するこ
とが望ましい。一方、０．１％以上の添加は過剰なフェ
ライト変態点の上昇を招き、組織が混粒化しやすくなる
ことから０．１％以下が好ましい。

【００３２】Ｎｂ：Ｎｂはスラブ加熱時の過剰なオース
テナイトの粗大化を防止し、組織の混粒化を抑制する。
またＮｂ炭化物となってフェライトを強化する。これら
の効果を発揮するためには０．００５％以上添加される
のが好ましい。また、０．０６％超では、Ｎｂを含む炭
化物が粗大化してしまうことから、０．０６％以下が好
ましい。

【００３３】本発明の鋼板の製造方法は特に限定され
ず、常法に従って、溶製した鋼を連続鋳造して鋼スラブ
を製造し、熱間圧延し、巻取ることにより製造すること
ができる。また、連続鋳造した鋼スラブに代えて、溶製
した鋼を鋼塊となし分塊圧延した鋼片を熱間圧延に供し
てもよい。

【００３４】本発明の鋼板は黒皮ままでも、酸洗材でも
その特性に差異はない。調質圧延についても通常行われ
る条件であれば問題はない。鋳造後直ちにまたは補熱を
目的とした加熱を施した後にそのまま熱間圧延を行う直
送圧延を行ったものであっても本発明の効果に影響はな
い。また、粗圧延後に仕上圧延前で、圧延材を加熱して
も、粗圧延後、圧延材を接合して行う連続圧延を行って
も、また、圧延材の加熱と連続圧延とを同時に行っても
本発明の効果は損なわれない。

【００３５】

【実施例】表１に示す成分組成の鋼を溶製し、オーステ
ナイト単相域で熱間圧延を終了し、板厚３．０ｍｍの熱
延板を製造した。この際、仕上温度および巻取温度は、
硬質第二相の組織と第二相粒密度を変化させることを目
的に広範囲に変化させた。得られたＮｏ．１〜２０の鋼
板よりＪＩＳ１３号Ｂ試験片を幅方向中央より採取し、
引張強さＴＳと、加工性の指標としての全伸びＥｌとを
調査した。また、走査型電子顕微鏡を用いて組織観察を
行い、硬質第二相の体積率Ｖｃ（％）および硬質第二相
の平均粒径ｄ（μｍ）を画像処理で求めた後に、硬質第
二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３を算出した。これらの結果を表
１に併せて示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】Ｎｏ．１〜６の鋼板は、成分組成を一定と
して巻取温度を変化させ、引張強さＴＳおよび組織分率
を調整したものである。Ｎｏ．１，２は硬質第二相粒の
密度Ｖｃ／ｄ^３が２を超えた比較例であり、どちらも全
伸びＥｌは２５％未満の低い値となった。これに対し
て、Ｎｏ．３〜６は硬質第二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３が２
以下の本発明例であり、いずれも２５％を超える良好な
全伸びＥｌを示した。

【００３８】Ｎｏ．７〜１２の鋼板は、成分組成一定で
５９０ＭＰａ級熱延鋼板を製造した例である。Ｎｏ．
７，８は硬質第二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３が２を超えた比
較例であり、どちらも全伸びＥｌは２５％以下の低い値
となった。これに対して、Ｎｏ．９〜１２は硬質第二相
粒の密度Ｖｃ／ｄ^３が２以下の本発明例であり、いずれ
も２５％を超える良好な全伸びＥｌを示しており、良好
な加工性を示した。

【００３９】Ｎｏ．１３〜１６の鋼板は、成分組成を一
定とし、７８０ＭＰａ級熱延鋼板を製造した例である。
Ｎｏ．１３，１４は硬質第二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３が２
を超えた比較例であり、どちらも全伸びＥｌは２０％未
満と低く、硬質第二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３の増大が全伸
びＥｌを低下させていることがわかる。これに対して、
Ｎｏ．１５，１６は硬質第二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３が２
以下の本発明例であり、極めて良好な全伸びＥｌを示し
た。特に、Ｎｏ．１６は硬質第二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３
が１を下回っているため、より高い全伸びＥｌを示し
た。

【００４０】Ｎｏ．１７〜２０の鋼板においては、Ｎ
ｏ．１７が硬質第二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３が２を超えた
比較例であり、これらの中では全伸びＥｌが低かった。
これに対して、Ｎｏ．１８〜２０は第二相粒密度Ｖｃ／
ｄ^３が２以下の本発明例であり、いずれも良好な全伸び
Ｅｌを示した。中でも、特に硬質第二相粒の密度Ｖｃ／
ｄ^３が１以下のＮｏ．２０は極めて優れた全伸びＥｌを
示した。

【００４１】以上により、種々の成分組成において、硬
質第二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３を２以下とすることによ
り、引張強度を低減することなく全伸びを向上すること
ができることが確認された。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フェライトと、ベイナイト、マルテンサイトおよびパー
ライトのうち１種または２種以上の硬質第二相とから実
質的になり、前記硬質第二相の体積率をＶｃ（％）、前
記硬質第二相の平均粒径をｄ（μｍ）としたときに、Ｖ
ｃ／ｄ^３を２以下とすることにより、十分な引張強度を
有し、かつ伸びフランジ性および全伸びが高い高加工性
高張力熱延鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】５９０ＭＰａ級フェライト−マルテンサイト熱
延鋼板にクラックが発生した部分を示す走査型電子顕微
鏡写真。

【図２】第二相体積率ＶｃとＥｌとの関係を示すグラフ

【図３】第二相粒径ｄとＥｌとの関係を示すグラフ

【図４】第二相粒の密度Ｖｃ／ｄ^３とＥｌとの関係を示
すグラフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田英司東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者冨田邦和東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェライトと、ベイナイト、マルテンサ
イトおよびパーライトのうち１種または２種以上の硬質
第二相とから実質的になり、前記硬質第二相の体積率を
Ｖｃ（％）、前記硬質第二相の平均粒径をｄ（μｍ）と
したときに、Ｖｃ／ｄ^３が２以下であることを特徴とす
る高加工性高張力熱延鋼板。