JP5549450B2 - ファインブランキング性に優れた高炭素熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
C:0.10〜0.40%
C量が0.1%未満では自動車部品として要求される焼入れ後の硬さを得ることができなくなる。一方、C量が0.40%を超えると鋼板が硬質化し、ブランキング時の金型への負荷が大きくなりすぎ、ブランキング用金型寿命が工業的に十分なほどに確保できなくなる。したがって、C量は0.10〜0.40%とする。
Si量が1.0%を超えるとフェライト相が硬質化し、ファインブランキング性が低下したり、赤スケールと呼ばれる表面欠陥が発生する。したがって、Si量は1.0%以下、好ましくは0.35%以下とする。
Mn量が2.0%を超えるとフェライト相が硬質化し、ファインブランキング性が低下する。したがって、Mn量は2.0%以下とする。なお、焼入れ性向上のために、Mn量は0.2%以上とすることが好ましい。
P量が0.03%を超えると粒界等に偏析し、ファインブランキング性などの加工性が低下する。したがって、P量は0.03%以下、好ましくは0.02%以下とするが、少ないほどより好ましい。
S量が0.03%を超えると硫化物を形成し、ファインブランキング性などの加工性が低下したり、焼入れ後の靱性が低下する。したがって、S量は0.03%以下、好ましくは0.02%以下とする。
NはAl等と窒化物を形成し、オーステナイト粒の粗大化を防止する作用を有するが、N量が0.01%を超えて多くなりすぎると、加工性が劣化する。したがって、N量は0.01%以下、好ましくは0.005%以下とする。
Al量が0.10%を超えると鋼の清浄度が低下するだけでなく、焼入れ処理の加熱時にオーステナイト粒が微細化し過ぎ、冷却時にフェライト相の生成が促進し、焼入れ後に必要な硬さが得られなくなる。したがって、Al量は0.10%以下とする。なお、Alには、Nと結合してAlNを形成し、オーステナイト粒の粗大化を防止したり、Bによる焼入れ性を効果的に発揮させる作用を有するので、Al量は0.01%以上とすることが好ましい。
Bは、焼入れ性を高めるとともに、焼入れ処理の加熱時にBNを形成してオーステナイト粒の粗大化を抑制し、焼入れ後の靱性を向上させる元素である。こうした効果を得るには、B量は0.0010%以上にする必要がある。一方、B量が0.0050%を超えると熱間圧延の負荷が高くなり操業性が低下するととともに、ファインブランキング性などの加工性の低下も招く。したがって、B量は0.0010〜0.0050%とすることが好ましく、0.0010〜0.0030%とすることがより好ましい。また、Bにより焼入れ性を高めるには、焼入れ処理の加熱時に固溶Bが存在していることが必要である。しかし、BはNとの親和力が大きく、熱間圧延やその後の巻取り時あるいは焼入れ処理の加熱時にBNを形成しやすいので、Bを含有させる場合は、Nに対して0.50≦(14[B])/(10.8[N])の関係を満足するようにして固溶Bを確保する必要がある。なお、ここで[B]、[N]はそれぞれB、Nの含有量(質量%)を表す。
Ti、Nb、Vのうちの少なくとも1種の含有量が合計で0.1%を超えるとTiCなどの析出によりフェライト相が硬質化し、ブランキング用金型寿命の低下を招く。したがって、Ti、Nb、Vのうちの少なくとも1種の含有量は合計で0.1%以下とすることが好ましい。なお、Ti、Nb、Vは、Nと結合し窒化物を形成しやすく、焼入れ時のオーステナイト粒の粗大化を防止するとともに、Bにより焼入れ性の向上を図る場合は、BNの形成を防止して必要なBの添加量を少なくすることができるという効果も有するので、これらの元素のうち少なくとも1種の含有量は合計で0.01%以上とすることがより好ましい。
Ni、Cr、Moのうちの少なくとも1種の含有量が合計で1.5%を超えるとフェライト相が硬質化し、ファインブランキング性が低下する。したがって、Ni、Cr、Moのうちの少なくとも1種の含有量は合計で1.5%以下とすることが好ましい。なお、Ni、Cr、Moは焼入れ性の向上に有効に作用するので、Ni、Cr、Moのうちの少なくとも1種の含有量は合計で0.1%以上とすることがより好ましい。
焼入れ処理の加熱を空気を混合してカーボンポテンシャルを制御した雰囲気中で900℃前後で1時間程度の条件で行うと吸窒現象が起こり、鋼の表層部でAlNやBNが形成され、オーステナイト粒が微細化し過ぎたり、固溶B量が著しく減少して焼入れ性が低下する場合がある。そこで、本発明者らが、鋼の吸窒を抑制可能な元素として知られているSbやSnを添加し、焼入れ性について検討を行ったところ、Sb、Snのうち少なくとも1種の量を合計で0.003%以上にすれば、吸窒を抑制でき、表層部の焼入れ性を改善できることを見出した。しかし、Sb、Snのうち少なくとも1種の量を合計で0.10%を超えて添加すると焼入れ焼戻し時にオーステナイト粒界に偏析し靱性を著しく低下させる。さらに、これらの元素は、焼入れ処理前の素材の加工性にも影響を及ぼし、その量が合計で0.10%を超えると粒界に偏析し、ファインブランキング性などの加工性の低下も招く。したがって、Sb、Snのうち少なくとも1種の含有量は合計で0.003〜0.10%とすることが好ましい。
本発明者らが、ファインブランキング端面性状に及ぼすミクロ組織の影響を調査したところ、100%剪断面の平滑な端面が得られなかったり、ブランキング端面にクラックが発生するのは、初析フェライト相とパーライトとの界面やパーライト中の破壊したセメンタイトに起因していることが明らかになった。したがって、優れたファインブランキング性を得るには、初析フェライト相やパーライトの生成を極力抑制することが効果的であるが、巻取りままの熱延鋼板に対しては、組織全体に占める初析フェライト相の面積率が10%以下で、炭化物の球状化率が50%以上であるミクロ組織にすれば、100%剪断面の平滑な端面が得られ、また端面にクラックが発生することのない優れたファインブランキング性が得られる。なお、上記初析フェライト相以外の組織はパーライトおよび/またはベイナイトである。不可避的にマルテンサイトなどその他の組織が生成する場合があるが、面積率で5%以下であれば本発明の鋼板特性に影響するものではなく、許容される。
熱間圧延時の仕上温度:800〜950℃
仕上温度が800℃未満ではその後の冷却時に初析フェライト相が生成しやすくなり、初析フェライト相の面積率が10%を超える。一方、仕上温度が950℃を超えるとスケール厚が増大し、スケール剥離や酸洗後のスケール残りが生じて鋼板表面性状が劣化する。したがって、熱間圧延時の仕上温度は800〜950℃とする。
〜600℃の冷却停止温度まで冷却し、3s以内に巻取る
上記のような優れたファインブランキング性が得られるミクロ組織にするには、熱間圧延後できる限りオーステナイト単相状態を維持し、巻取り後に変態させて初析フェライト相の生成を抑制するとともに、変態熱を利用して炭化物の球状化を促進すれば可能である。そのためには、オーステナイト単相状態である650℃以上の冷却開始温度から50℃/s以上の平均冷却速度で連続変態曲線のノーズに相当する温度域450〜600℃の冷却停止温度まで冷却し、3s以内に巻取る必要がある。
Claims (7)
- 質量%で、C:0.10〜0.40%、Si:1.0%以下、Mn:2.0%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、N:0.01%以下、Al:0.01〜0.10%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、組織全体に占める初析フェライト相の面積率が10%以下で、炭化物の球状化率が50%以上であるミクロ組織を有することを特徴とするファインブランキング性に優れた巻取りままの高炭素熱延鋼板。
- さらに、質量%で、B:0.0010〜0.0050%を含有し、かつ0.50≦(14[B])/(10.8[N])の関係を満足することを特徴とする請求項1に記載のファインブランキング性に優れた巻取りままの高炭素熱延鋼板;ただし、[B]、[N]はそれぞれB、Nの含有量(質量%)を表す。
- さらに、質量%で、Ti、Nb、Vのうちの少なくとも1種:合計で0.1%以下を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のファインブランキング性に優れた巻取りままの高炭素熱延鋼板。
- さらに、質量%で、Ni、Cr、Moのうちの少なくとも1種:合計で0.50〜1.5%を含有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のファインブランキング性に優れた巻取りままの高炭素熱延鋼板。
- さらに、質量%で、Sb、Snのうちの少なくとも1種:合計で0.003〜0.10%を含有することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のファインブランキング性に優れた巻取りままの高炭素熱延鋼板。
- 請求項1から5のいずれかに記載の組成を有する鋼を、800〜950℃の仕上温度で熱間圧延した後、650℃以上の冷却開始温度から50℃/s以上の平均冷却速度で450〜600℃の冷却停止温度まで冷却し、3s以内に巻取ることを特徴とするファインブランキング性に優れた巻取りままの高炭素熱延鋼板の製造方法。
- 巻取り後の鋼板を、巻取られた状態で保熱装置に装入することを特徴とする請求項6に
記載のファインブランキング性に優れた巻取りままの高炭素熱延鋼板の製造方法。
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