JP2820773B2 - High-strength hot-rolled steel sheet excellent in ductility and weldability and method for producing the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高強度熱延鋼板の製造に係り、特に、ホイー
ルディスク、各種メンバー類を始めとする自動車用部
材、或いは建築用部材等に適し、延性の優れた60kgf/mm
²以上の強度を有する高強度熱延鋼板及びその製造方法
に関する。The present invention relates to the production of high-strength hot-rolled steel sheets, and is particularly suitable for wheel disks, automobile members including various members, or architectural members. 60kgf / mm with excellent ductility
^{The present} invention relates to a high-strength hot-rolled steel sheet having at least ^two strengths and a method for producing the same.

（従来の技術及び解決しようとする課題） 近年、自動車用部材の軽量化のために高強度で、且つ
高延性の熱延鋼板の要求が強いが、従来は、Dual Phase
鋼（フェライト＋マルテンサイト鋼、以下「D.P.鋼」と
称す）が高強度と高延性を兼備した鋼として使用されて
きた。(Conventional technology and problems to be solved) In recent years, there has been a strong demand for a hot-rolled steel sheet having high strength and high ductility in order to reduce the weight of automotive components.
Steel (ferrite + martensite steel, hereinafter referred to as "DP steel") has been used as a steel having both high strength and high ductility.

しかし、D.P.鋼といえども、TS×El≧2000を安定して
得ることは困難であり、更なる高強度化、又は複雑な成
形を要する部材への適用が可能な鋼材が求められてい
る。However, even with DP steel, it is difficult to stably obtain TS × El ≧ 2000, and there is a need for a steel material that can be applied to a member that requires even higher strength or complicated forming.

一方、最近になって、残留オーステナイトのTRIP効果
を利用した熱延鋼板がTS×El＞2000を可能にする鋼とし
て注目されるようになり、多くの提案がなされている
が、Ｃ量が高いため、溶接性に問題のあるものが多い。On the other hand, recently, hot-rolled steel sheets utilizing the TRIP effect of retained austenite have attracted attention as steels that enable TS × El> 2000, and many proposals have been made, but the C content is high. Therefore, there are many that have a problem in weldability.

例えば、特開昭60−184664号ではオーステナイトを残
留させる目的からＣ量が規制されており、Ｃ量は0.15％
超、0.8％以下となっている。しかしながら、具体例で
は0.38％超えで高く、そのため、多量の残留オーステナ
イトが得られ、延性は良好なものの、溶接が困難であ
り、自動車用材料としては問題がある。For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-184664, the amount of carbon is regulated for the purpose of retaining austenite, and the amount of carbon is 0.15%.
It is less than 0.8%. However, in the specific example, it is high at more than 0.38%, so that a large amount of retained austenite is obtained, and although the ductility is good, welding is difficult and there is a problem as a material for automobiles.

本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、延性の優れ
た60kgf/mm²以上の強度を有し、且つ溶接性の優れた高
強度熱延鋼板を提供し、またその製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。The present invention solves the above-mentioned drawbacks of the prior art, provides a high-strength hot-rolled steel sheet having excellent ductility and a strength of 60 kgf / mm ² or more, and excellent weldability, and also provides a method for producing the hot-rolled steel sheet. The purpose is to do so.

（課題を解決するための手段） 前記課題に鑑みて、本発明者等は、強度−延性（TS×
El）バランスに優れ、且つ溶接性も良好な熱延鋼板を得
る方策について鋭意研究を重ねた。(Means for Solving the Problems) In view of the above problems, the present inventors have proposed strength-ductility (TS ×
El) Diligent research was conducted on ways to obtain a hot-rolled steel sheet with excellent balance and good weldability.

その結果、Ｃ量を低く抑えると共に、溶接性に悪影響
を及ぼさぬ程度のSiとMnを添加し、未変態オーステナイ
ト中にＣを濃化安定させることによって残留オーステナ
イトを積極的に生成せしめると共に、Nb添加により組織
を微細化し、安定した残留オーステナイトを微細に分散
させることにより、TS×Elバランスが優れ、且つ溶接性
も良好な熱延鋼板が得られることを知見した。As a result, the amount of C is kept low, Si and Mn are added to such an extent that the weldability is not adversely affected, and the concentration of C in the untransformed austenite is stabilized, so that the retained austenite is positively generated, It has been found that a hot-rolled steel sheet having an excellent TS × El balance and excellent weldability can be obtained by refining the structure by addition and finely dispersing stable retained austenite.

また、上記熱延鋼板を得るためには、熱延後の冷却過
程において徐冷域を設け、フェライトの生成を助長し、
未変態オーステナイト中へのＣの濃化を図ることによ
り、その後の冷却過程において残留オーステナイトの生
成を促進することにより可能であることを知見し、ここ
に本発明をなしたものである。In addition, in order to obtain the above hot-rolled steel sheet, a slow cooling zone is provided in a cooling process after hot rolling to promote ferrite generation,
The present inventors have found that this is possible by enriching C in untransformed austenite to promote the formation of retained austenite in the subsequent cooling process, and have made the present invention.

すなわち、本発明は、C:0.15〜0.25％、Si:2.0〜4.0
％、Mn:1.0〜2.0％及びNb:0.01〜0.07％を含有し、必要
に応じて更にCa:0.0005〜0.1％を含有し、残部が鉄及び
不可避的不純物よりなる鋼であって、残留オーステナイ
トを体積率で５〜20％有することを特徴とする延性及び
溶接性の優れた高強度熱延鋼板を要旨とするものであ
る。That is, the present invention, C: 0.15 ~ 0.25%, Si: 2.0 ~ 4.0
%, Mn: 1.0 to 2.0% and Nb: 0.01 to 0.07%, and optionally Ca: 0.0005 to 0.1%, the balance being iron and unavoidable impurities. A high-strength hot-rolled steel sheet having excellent ductility and weldability characterized by having a volume fraction of 5 to 20%.

また、その製造方法は、前記化学成分を有する鋼につ
き、仕上げ温度750〜900℃にて熱間圧延を行った後、冷
却速度25℃/sec以下にて（Ar₃−10）℃〜600℃まで冷却
し、続いて300〜450℃までを冷却速度25℃/sec以上で冷
却して巻き取ることを特徴とするものである。Further, the production method is as follows: after hot rolling at a finishing temperature of 750 to 900 ° C. on a steel having the above chemical composition, a cooling rate of 25 ° C./sec or less (Ar ₃ −10) ° C. to 600 ° C. It cools to 300 to 450 ° C. at a cooling rate of 25 ° C./sec or more and winds it.

以下に本発明を更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

（作用） まず、本発明における化学成分の限定理由について説
明する。(Operation) First, the reasons for limiting the chemical components in the present invention will be described.

C: Ｃは鋼の強化及びγ（オーステナイト）の安定化に不
可欠な元素であり、0.15％未満では充分な残留オーステ
ナイトが得られない。また、0.25％を超えると溶接性が
劣化するので、Ｃ量は0.15〜0.25％の範囲とする。C: C is an element indispensable for strengthening the steel and stabilizing γ (austenite). If less than 0.15%, sufficient retained austenite cannot be obtained. Further, if the content exceeds 0.25%, the weldability deteriorates, so the C content is set in the range of 0.15 to 0.25%.

Si: Siは少ないＣ量で充分な残留オーステナイト量を得る
ために非常に重要な元素である。Si: Si is a very important element for obtaining a sufficient amount of retained austenite with a small amount of C.

すなわち、γ→α（フェライト）変態を促進し、且つ
α中のＣ濃度を低下することにより、αの延性を向上さ
せると共にγ中のＣ濃度を高め安定化し、残留オーステ
ナイトを得やすくするが、所要の効果を得るためには2.
0％以上が必要である。しかし、4.0％を超えて添加して
も効果が上がらないだけでなく、溶接性を劣化するの
で、Si量は2.0〜4.0％の範囲とする。That is, by promoting the γ → α (ferrite) transformation and decreasing the C concentration in α, the ductility of α is improved, and the C concentration in γ is increased and stabilized, so that retained austenite is easily obtained. To get the required effect 2.
0% or more is required. However, adding more than 4.0% not only does not improve the effect, but also deteriorates the weldability. Therefore, the Si content is set in the range of 2.0 to 4.0%.

Mn: Mnは固溶強化元素としてのTSの上昇に効果があるだけ
でなく、γを安定化し、残留オーステナイトを得るのに
重要な元素であり、所要の効果を得るためには1.0％以
上が必要である。しかし、2.0％を超えて添加するとバ
ンド状組織を生成し、加工性を劣化するので、Mn量は1.
0〜2.0％の範囲とする。Mn: Mn is not only effective in increasing TS as a solid solution strengthening element, but also important in stabilizing γ and obtaining retained austenite. To obtain the required effect, 1.0% or more is required. is necessary. However, if it is added in excess of 2.0%, a band-like structure is formed and the workability is deteriorated.
The range is 0 to 2.0%.

Nb: Nbは、変態前のγを細粒化するため、熱延板組織を微
細化すると共に、仕上げ圧延後の冷却時に残留するオー
ステナイト中へのＣの濃化を促進するため、残留オース
テナイトの生成を助長し、また残留オーステナイトを微
細に分散せしめることにより、TS×Elバランスを向上す
るのに重要な元素であるが、所要の効果を得るには0.01
％以上が必要である。しかし、0.07％を超えて添加して
もそれ以上に効果が上がらないだけではなく、延性（E
l）の劣化が著しくなるため、Nb量は0.01〜0.07％の範
囲とする。Nb: Nb refines the hot-rolled sheet structure to refine γ before transformation, and promotes the enrichment of C in austenite remaining during cooling after finish rolling. It is an important element for improving the TS × El balance by promoting the formation and finely dispersing the retained austenite.
% Or more is required. However, adding more than 0.07% does not only increase the effect further, but also increases ductility (E
Since the deterioration of l) becomes remarkable, the Nb content is set in the range of 0.01 to 0.07%.

Ca: Caは加工性の改善、特に局部延性の改善に有効である
ので、必要に応じて添加することができる。添加する場
合、0.0005％未満では所要の効果が得られないが、0.01
％よりも多量に加えてもそれ以上の効果がなく、逆に介
在物となって加工性を劣化するので、Ca量は0.0005〜0.
01％の範囲とする。Ca: Ca is effective for improving workability, particularly for improving local ductility, and can be added as necessary. When added, the required effect cannot be obtained if the content is less than 0.0005%, but 0.01%.
% Has no further effect, and conversely, it becomes an inclusion and deteriorates workability.
01% range.

本発明の熱延鋼板は、上記の如く化学成分を規制する
のみならず、得られる組織もコントロールするものであ
る。すなわち、本発明鋼は、加工時の残留オーステナイ
トの加工誘起マルテンサイト変態を利用した高強度・高
延性型鋼板であり、第１図に示すように高いTS×Elバラ
ンスを得るためには５％以上の残留オーステナイト（γ
_Ｒ）が必要である。しかし、本成分系においては20％以
上の残留オーステナイトを得るのは困難であり、また、
20％より多くの残留オーステナイトを得るべく更に合金
元素を添加すると、伸びフランジ性、溶接性が劣化する
ので好ましくない。そのため、残留オーステナイト量は
面積率で５〜20％の範囲とする。The hot-rolled steel sheet of the present invention not only regulates the chemical components as described above, but also controls the obtained structure. In other words, the steel of the present invention is a high-strength, high-ductility steel sheet utilizing the work-induced martensitic transformation of retained austenite during working, and as shown in FIG. Above retained austenite (γ
_R ) is required. However, it is difficult to obtain 20% or more of retained austenite in this component system.
If an alloying element is further added to obtain more than 20% of retained austenite, stretch flangeability and weldability are undesirably deteriorated. Therefore, the amount of retained austenite is set in the range of 5 to 20% in area ratio.

次に本発明の熱延条件について説明する。 Next, the hot rolling conditions of the present invention will be described.

仕上げ温度は、γを微細化することによってα変態の
促進及び微細化を図り、TS×Elバランスを向上すると共
に、未変態γを微細分散させ安定化するため、900℃以
下とする。しかし、第２図に示すように750℃未満では
加工フェライト（α）が混入して、TS×Elバランスが劣
化するので、仕上げ温度は750〜900℃の範囲とする。The finishing temperature is set to 900 ° C. or less in order to promote and refine α transformation by reducing γ to improve the TS × El balance and to finely disperse and stabilize untransformed γ. However, as shown in FIG. 2, if the temperature is lower than 750 ° C., the processed ferrite (α) is mixed and the TS × El balance is deteriorated. Therefore, the finishing temperature is set in the range of 750 to 900 ° C.

熱延後の冷却過程では、徐冷域を設けてフェライトの
生成を助長し、未変態オーステナイト中へのＣの濃化を
図ることにより、その後の冷却過程において残留オース
テナイトの生成を促進する必要があり、以下の条件にて
冷却する。In the cooling process after hot rolling, it is necessary to promote the formation of residual austenite in the subsequent cooling process by providing a slow cooling zone to promote the formation of ferrite and enrich C in untransformed austenite, Cool under the following conditions.

まず、冷却条件の第１としては、α変態を促進すると
共に未変態オーステナイト中にＣを濃縮し、安定化する
ため、（Ar₃−10）℃〜600℃までのフェライト生成域を
25℃/sec以下の冷却速度にて冷却する。ここで、25℃/s
ecを超える冷却速度或いは（Ar₃−10）℃よりも高い温
度域での冷却では、α変態及びＣの拡散を充分行なわせ
ることができず、また600℃よりも低い温度まで冷却す
ると、パーライト変態を助長し、残留オーステナイトを
充分得ることができないので、好ましくない。First, as the first cooling condition, in order to promote α transformation and to concentrate and stabilize C in untransformed austenite, a ferrite formation region from (Ar ₃ −10) ° C. to 600 ° C. is required.
Cool at a cooling rate of 25 ° C / sec or less. Where 25 ° C / s
At a cooling rate exceeding ec or at a temperature higher than (Ar ₃ -10) ° C, α transformation and diffusion of C cannot be performed sufficiently, and when cooling to a temperature lower than 600 ° C, pearlite It is not preferable because it promotes transformation and cannot sufficiently obtain retained austenite.

更に、冷却条件の第２としては、未変態オーステナイ
トを残留オーステナイトとして残留させるために、300
〜450℃までの温度域までを冷却速度25℃/sec以上で冷
却した後、巻き取ることが必要である。ここで、25℃/s
ecよりも遅い冷却速度では、ベイナイト変態を助長し、
残留オーステナイトを充分得ることができない。また、
第３図に巻取温度（CT）を変化させた時の残留オーステ
ナイト（γ_Ｒ）の面積率を示すが、300℃よりも低い巻
取温度では、未変態オーステナイトがマルテンサイトに
変態するため、所要の残留オーステナイト量が得られな
い。また、450℃よりも高い巻取温度では、パーライ
ト、ベイナイト変態が必要以上に進むため、所要の残留
オーステナイト量が得られない。Further, as the second cooling condition, in order to leave untransformed austenite as retained austenite,
After cooling to a temperature range of up to 450 ° C. at a cooling rate of 25 ° C./sec or more, it is necessary to wind up. Where 25 ° C / s
At a cooling rate slower than ec, it promotes bainite transformation,
A sufficient amount of retained austenite cannot be obtained. Also,
FIG. 3 shows the area ratio of retained austenite (γ _R ) when the winding temperature (CT) is changed. At a winding temperature lower than 300 ° C., untransformed austenite is transformed into martensite. The required amount of retained austenite cannot be obtained. At a winding temperature higher than 450 ° C., the required amount of retained austenite cannot be obtained because the pearlite and bainite transformation proceeds more than necessary.

次に本発明の実施例を示す。 Next, examples of the present invention will be described.

（実施例） 第１表に示す化学成分を有する供試鋼を第２表に示す
条件にて熱間圧延を実施し、熱延鋼板を得た。(Example) A test steel having the chemical components shown in Table 1 was hot-rolled under the conditions shown in Table 2 to obtain a hot-rolled steel sheet.

得られた熱延鋼板の特性を第２表に併記する。 The characteristics of the obtained hot-rolled steel sheet are also shown in Table 2.

第２表より明らかなように、No.1〜No.4は本発明例で
あり、いずれも良好なTS×Elバランスを有している。As is clear from Table 2, No. 1 to No. 4 are examples of the present invention, and all have a good TS × El balance.

一方、No.5〜No.7は冷却条件と残留オーステナイト量
が本発明範囲外の比較例であり、No.8〜No.11は化学成
分と残留オーステナイト量が本発明範囲外の比較例であ
り、いずれもTS×El≦2200で、本発明例に比べて劣って
いる。On the other hand, No. 5 to No. 7 are comparative examples in which the cooling conditions and the amount of retained austenite are out of the range of the present invention, and No. 8 to No. 11 are comparative examples in which the chemical components and the amount of residual austenite are out of the range of the present invention. In each case, TS × El ≦ 2200, which is inferior to the examples of the present invention.

なお、本発明鋼はＣ量が低く規制されているため、得
られた熱延鋼板の溶接性は良好であることが確認されて
いる。Since the steel of the present invention is regulated to have a low C content, it has been confirmed that the weldability of the obtained hot-rolled steel sheet is good.

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、特に低いＣ量
により、残留オーステナイトを多量に生成させることが
できるため、TS×Elバランスが良好で、且つ溶接性に優
れた60kgf/mm²以上の高強度熱延鋼板を容易に得ること
ができる。 (Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, a large amount of retained austenite can be generated with a particularly low C content, so that the TS × El balance is good and the weldability is excellent. A high-strength hot-rolled steel sheet of 60 kgf / mm ² or more can be easily obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は残留オーステナイト（γ_Ｒ）面積率とTS×Elバ
ランスの関係を示す図、 第２図はTS×Elバランスに及ぼす仕上げ温度の影響を示
す図、 第３図は残留オーステナイト（γ_Ｒ）量に及ぼす巻取温
度（CT）の影響を示す図、 第４図は熱延条件を説明する図である。Figure Figure 1 is showing the residual austenite (gamma _R) relationship of the area ratio and TS × El balance, FIG. 2 shows the effect of the finishing temperature on the TS × El balance, Figure 3 is the residual austenite (gamma _R 4) is a diagram showing the effect of the winding temperature (CT) on the amount, and FIG. 4 is a diagram illustrating hot rolling conditions.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 難波 茂信 兵庫県神戸市灘区篠原伯母野山町２―３ ―１ (56)参考文献 特開 平２−305925（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−180445（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 8/02 C21D 9/46──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Shigenobu Namba 2-3-1 Shinohara Akiminoyama-cho, Nada-ku, Kobe-shi, Hyogo (56) References JP-A-2-305925 (JP, A) JP-A-3- 180445 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁶ , DB name) C22C 38/00-38/60 C21D 8/02 C21D 9/46

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】重量％で（以下、同じ）、C:0.15〜0.25
％、Si:2.0〜4.0％、Mn:1.0〜2.0％及びNb:0.01〜0.07
％を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物よりなる鋼で
あって、残留オーステナイトを体積率で５〜20％有する
ことを特徴とする延性及び溶接性の優れた高強度熱延鋼
板。C. 0.15 to 0.25 by weight% (hereinafter the same).
%, Si: 2.0 to 4.0%, Mn: 1.0 to 2.0%, and Nb: 0.01 to 0.07
% High-strength hot-rolled steel sheet having excellent ductility and weldability, characterized by having a residual austenite content of 5 to 20% by volume, with the balance being iron and unavoidable impurities. 【請求項２】前記鋼が、更にCa:0.0005〜0.1％を含有し
ている請求項１に記載の高強度熱延鋼板。2. The high-strength hot-rolled steel sheet according to claim 1, wherein the steel further contains 0.0005 to 0.1% of Ca. 【請求項３】請求項１又は２に記載の化学成分を有する
鋼につき、仕上げ温度750〜900℃にて熱間圧延を行った
後、冷却速度25℃/sec以下にて（Ar₃−10）℃〜600℃ま
で冷却し、続いて300〜450℃までを冷却速度25℃/sec以
上で冷却して巻き取ることを特徴とする延性及び溶接性
の優れた高強度熱延鋼板の製造方法。3. A steel having the chemical composition according to claim 1 or 2, which is hot-rolled at a finishing temperature of 750 to 900 ° C., and then cooled at a cooling rate of 25 ° C./sec or less (Ar ₃ −10). ) A method for producing a high-strength hot-rolled steel sheet having excellent ductility and weldability, characterized in that the steel sheet is cooled to a temperature of from ℃ to 600 ° C, and then cooled to a temperature of from 300 to 450 ° C at a cooling rate of 25 ° C / sec or more. .