JP5320621B2 - 熱間プレス加工性に優れた熱処理強化型鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
炭素(C)は、鋼板に高強度を与えるための不可欠な元素である。しかし、鋼板の熱処理硬化能を向上させるためには適切な炭素(C)含量の調節が必要である。炭素(C)は、含量が0.15wt%未満であれば、鋼の熱処理硬化能が低くなって熱処理後に十分なマルテンサイト形成による引張強度を確保することができない。
シリコン(Si)は製鋼工程で鋼中の酸素を除去するための脱酸剤として添加される。そして、シリコンは焼入れ性を向上させる機能も伴う。ところが、過量添加されると、鋼板の表面に酸化物を形成してメッキ特性を阻害し、部品製造工程のうちトリミング(trimming)工程で溶融金属の粘度を高めて鋼板の切断面に問題を引き起こすので、上限値を0.5wt%に制限する。そして、シリコンは、その含量が0.05wt%未満であれば、その効果を得ることができない。
マンガン(Mn)は、パーライトの生成を抑制し、オーステナイトの形成、および内部への炭素の濃化を促進して残留オーステナイトの形成に寄与し、鋼板の焼入れ性を高め、焼入れ後に鋼板の強度を安定的に確保する機能を有する。マンガンは1.0wt%以上を添加すれば1400MPa以上の引張強度を確保することができる。ところが、2.0wt%以上添加する場合には耐食性と溶接性が低下するので、2.0wt%以上は添加しないことが好ましい。
ボロン(B)は、オーステナイトのフェライト変態を遅延させることにより、鋼板の焼入れ性を高めるために添加される。よって、焼入れ後に高い引張強度の製品を得ることができる。ボロンは、鋼板の焼入れ性を高めるために、0.0005wt%以上添加されなければならない。ところが、0.0040wt%超過で添加されると、製鋼工程の制御が難しくなって熱処理後に材質バラツキが生ずるので、0.0040wt%超過で添加することは好ましくない。
カルシウム(Ca)は、鋼板の靭性を向上させるために添加できる。カルシウムは、硫黄介在物(MnS)を球状化させて靭性を向上させる。硫黄を極微量に制御しても、硫黄介在物が線形として存在する場合、衝撃および靭性が低下する。
銅(Cu)は、鋼中または溶接部内における硫化物の陰極反応および粒界における水素遅延破壊を防止するために添加できる。
硫黄(S)は、通常、脱硫工程の後に溶鋼に0.015wt%程度含有される。ところが、硫黄は、リンと同様に高温状態で鋼の熱間加工性を低下させるので、高温加工性の向上のために極微量への制御が必要である。最近の製鋼技術の発達により、0.003wt%以下に制御可能なので、これを最大値として設定する。
リン(P)は、通常の脱リン工程後に溶鋼に0.020wt%程度含有される。ところが、リンは高温状態で鋼の熱間加工性を低下させるので、高温加工性の向上のために極微量への制御が必要である。最近の製鋼技術の発達により0.012wt%以下に制御可能なので、最大値として設定する。
ジルコニウム(Zr)は、窒素を除去する目的で添加できる。製鋼工程中に含まれている鋼中の窒素は不可避な元素である。鋼中の窒素はボロンと結合してBN化合物として析出すると、焼入れ性を低下させる。よって、鋼中に窒素が単独で存在することを最大限抑制するために、高温で窒素と化合物を形成するジルコニウムが添加される。ジルコニウムは、0.0005wt%以上でなければ効果が期待できず、0.1wt%以上で添加すれば商業的な意味を失うので、制限する。
これらの元素は、鋼板の焼入れ性を高め、熱間プレス加工の後に鋼板強度の安定化を高める効果を有する。よって、高温状態の耐酸化性を確保し、延伸率を向上させる目的で添加される。
本発明の鋼スラブは、製鋼工程を経て溶鋼を得た後、鋳塊または連続鋳造工程によって製造される。このスラブを鋳造する際に、偏析された成分を再固溶するために、加熱炉で1100℃以上の温度で再加熱し、Ar3〜Ar3+50温度で熱間圧延仕上げを施して単相の熱延コイルを製造する。巻取は冷間圧延を容易にするために400〜700℃の巻取温度(CT)で仕上げる。そして、鋼板の表面を酸洗して酸化物を除去する。
下記表1の合金設計に基づいて、鋼スラブを1100℃以上の温度で2時間加熱し、約900℃前後の温度で仕上げ圧延した後、400〜700℃で巻き取り、巻取1時間後に常温まで炉冷して冷間圧延した鋼板を700℃以上で加熱し、その後、600〜900℃の温度で熱間プレス加工を施し、金型で冷却した。
[項目1]
炭素(C)0.15〜0.30wt%、シリコン(Si)0.05〜0.5wt%、マンガン(Mn)1.0〜2.0wt%、ボロン(B)0.0005〜0.0040wt%、硫黄(S)0.003wt%以下およびリン(P)0.012wt%以下を含有し、
カルシウム(Ca)0.0010〜0.0040wt%および銅(Cu)0.05〜1.0wt%の中から選ばれた少なくとも1種を含有し、
コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)およびアンチモン(Sb)の少なくとも2種を含有し、残部が鉄(Fe)およびその他不可避な不純物からなる合金組成を有することを特徴とする、熱処理強化型鋼板。
[項目2]
前記ジルコニウム(Zr)は0.0005〜0.1wt%の範囲で含有されることを特徴とする、項目1に記載の熱処理強化型鋼板。
[項目3]
前記コバルト(Co)と前記アンチモン(Sb)は0.0005wt%≦(Co+Sb)≦0.5wt%の式を満足する範囲の含量で含有されることを特徴とする、項目1または2に記載の熱処理強化型鋼板。
[項目4]
前記Ca/Sの重量比は0.5〜3.0の範囲を満足することを特徴とする、項目3に記載の熱処理強化型鋼板。
[項目5]
炭素(C)0.15〜0.30wt%、シリコン(Si)0.05〜0.5wt%、マンガン(Mn)1.0〜2.0wt%、ボロン(B)0.0005〜0.0040wt%、硫黄(S)0.003wt%以下およびリン(P)0.012wt%以下を含有し、
カルシウム(Ca)0.0010〜0.0040wt%および銅(Cu)0.05〜1.0wt%の中から選ばれた少なくとも1種を含有し、
コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)およびアンチモン(Sb)の少なくとも2種を含有し、残部が鉄(Fe)およびその他不可避な不純物からなる合金組成を有するメッキ鋼板を、
600〜900℃の温度で熱間プレス加工することにより、引張強度が1400MPa以上、延伸率が8%以上となるようにしたことを特徴とする、熱処理強化型鋼板の製造方法。
[項目6]
前記ジルコニウム(Zr)は0.0005〜0.1wt%の範囲で含有されることを特徴とする、項目5に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
[項目7]
前記コバルト(Co)と前記アンチモン(Sb)は0.0005wt%≦(Co+Sb)≦0.5wt%の式を満足する範囲の含量で含有されることを特徴とする、項目5または6に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
[項目8]
前記Ca/Sの重量比は0.5〜3.0の範囲を満足することを特徴とする、項目7に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
[項目9]
前記熱間プレス加工では、前記メッキ鋼板を700℃以上で加熱した後、金型内に入れ、600〜900℃の温度でプレス加工し、これと同時に金型で冷却することを特徴とする、項目8に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
[項目10]
前記メッキ鋼板はAl−Siメッキ鋼板であることを特徴とする、項目9に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
Claims (6)
- 炭素(C)0.15〜0.30wt%、シリコン(Si)0.05〜0.5wt%、マンガン(Mn)1.0〜2.0wt%、ボロン(B)0.0005〜0.0040wt%、硫黄(S)0.003wt%以下およびリン(P)0.012wt%以下を含有し、
カルシウム(Ca)0.0010〜0.0040wt%および銅(Cu)0.05〜1.0wt%の中から選ばれた少なくとも1種を含有し、
コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)0.0005〜0.1wt%、およびアンチモン(Sb)の少なくとも2種を含有し、前記コバルト(Co)と前記アンチモン(Sb)は0.0005wt%≦(Co+Sb)≦0.5wt%の式を満足する範囲の含量で含有され、かつ、残部が鉄(Fe)およびその他不可避な不純物からなる合金組成を有することを特徴とする、熱処理強化型鋼板。 - Ca/Sの重量比は0.5〜3.0の範囲を満足することを特徴とする、請求項1に記載の熱処理強化型鋼板。
- 炭素(C)0.15〜0.30wt%、シリコン(Si)0.05〜0.5wt%、マンガン(Mn)1.0〜2.0wt%、ボロン(B)0.0005〜0.0040wt%、硫黄(S)0.003wt%以下およびリン(P)0.012wt%以下を含有し、
カルシウム(Ca)0.0010〜0.0040wt%および銅(Cu)0.05〜1.0wt%の中から選ばれた少なくとも1種を含有し、
コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)0.0005〜0.1wt%、およびアンチモン(Sb)の少なくとも2種を含有し、前記コバルト(Co)と前記アンチモン(Sb)は0.0005wt%≦(Co+Sb)≦0.5wt%の式を満足する範囲の含量で含有され、かつ、残部が鉄(Fe)およびその他不可避な不純物からなる合金組成を有するメッキ鋼板を、
600〜900℃の温度で熱間プレス加工することにより、引張強度が1400MPa以上、延伸率が8%以上となるようにしたことを特徴とする、熱処理強化型鋼板の製造方法。 - Ca/Sの重量比は0.5〜3.0の範囲を満足することを特徴とする、請求項3に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
- 前記熱間プレス加工では、前記メッキ鋼板を700℃以上で加熱した後、金型内に入れ、600〜900℃の温度でプレス加工し、これと同時に金型で冷却することを特徴とする、請求項4に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
- 前記メッキ鋼板はAl−Siメッキ鋼板であることを特徴とする、請求項5に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
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