JPH02185929A - 局部変形能にすぐれる高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 童栗上皇肌叫分立 本発明は、焼もどしマルテンサイトを主体とし、若干量
のフェライトを有する１１１１織からなり、局部変形能
にすぐれると共に、引張強さ１００ｋｇｆ／ｎｕ＋＋”
以上を有する高強度冷延鋼板の製造方法に関する。

従来■吸血 自動車車体の軽量化による燃費の向上及び衝突時等の安
全性の確保の観点から、自動車部材の高強度化が推進さ
れている。特に、バンパ、ドアガードバ−等の補強部材
には、従来、引張強さ８０〜１００ｋｇｆ／ｍｍ！の鋼
板が実用されていたが、近年、更に、高強度鋼板の使用
が試みられている。

これら部材には、鋼板の母材強度のほか、構造物或いは
成形物として、所定の強度、剛性が必要であるところか
ら、通常、プレス成形によって所要の形状に加工される
。一般的には、全体の形状出しは、絞りや張出し成形等
が主体であり、高強度鋼板において特に問題となる成形
物の面精度の向上では、厳しい曲げ加工等による型決め
等が行なわれる。

従って、鋼板には、均一成形能と局部変形能とを併せ有
することが強く求められる。また、成形物には、破断強
度のほか、外力に対する変形強度が要求されるので、引
張強さと併せて、降伏強度の高い鋼板が望まれている。

更に、これら部材の自動車への取付けが容易であるよう
にスポットｉ接性や、また、塗装性等も要求される。

従来、引張強さが６０ｋｇｆ／ｉｍ”を越える高強度冷
延鋼板は、連続焼鈍技術によって製造されている。かか
る技術による代表的鋼種であるフェライト・マルテンサ
イト組織鋼板は、均一変形能にはすぐれるものの、局部
変形能が極めて低い欠点を有して、厳しい曲げ加工や、
伸びフランジ加工の用途には不適当であり、降伏比も０
．７以下と低いために、高い変形強度が求められる用途
には用いることができない。

高延性高強度冷延鋼板の製造については、上記以外にも
種々提案されているが、引張強さ１００ｋｇｆ／ｍｍ２
以上、降伏比０．８以上を有し、しかも、すぐれた均一
変形能と局部変形能を併せ有する鋼板の製造方法は、従
来、知られていない。

例えば、特開昭４９−４８５１４号公報や特公昭４６−
９５４１号公報には、焼もどしマルテンサイト単相から
なる高強度鋼板の製造方法が記載されている。また、特
開昭５０−３９２１０号公報や特開昭５０−４７８０７
号公報には、比較的高いＳｉｌを有するフェライト・マ
ルテンサイト組織高張力冷延鋼板の製造が記載されてい
るが、いずれも強度は８０ｋｇｆ／ｍｍ２以下であり、
降伏比も０．８を下回る。

口が１′シよ゛とする１、−因 本発明は、焼もどしマルテンサイトを主体とし、若干量
のフェライトを有する組織からなり、局部変形能と局部
変形能を併せ有する引張強さ１００ｋｇｆ／＋ｕ＋”以
上の高強度冷延鋼板の製造方法を提供することを目的と
する。

ｉ　を”ンするための　４ 本発明による局部変形能にすぐれる高強度冷延鋼板の製
造方法は、重量％にて Ｃ０．１０〜０．２５％、 Ｓｉ０．４％以下、 Ｍｎ　　１．０〜２．５％、 Ｓ　　　０．０１０％以下、及び Ａ１０．０１〜０．０５％を含有し、且つ、Ａｃ３（℃
）＝９９３　４０７（％Ｃ）＋４２　（％Ｓ）−６０（
％Ｍ　ｎ　）（式中、％元素は鋼における当該元素の含
量（重量％）を示す。） で規定されるＡｃ、が８５０　’Ｃ以下であり、０．３
５≦（：、　十−ＭｎＳ２．６５（％）を満たし、残部
鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を熱処理するに際して
、仕上温度８００°Ｃ以上、この仕上温度からコイル巻
取までの平均冷却速度１５〜ｂ として、熱延板組織をベイナイト・フエライ［￥ｔＪｌ
織しとた後、酸洗、冷間圧延し、引き続いて、連続焼鈍
において、８５０℃以下にてオーステナイト域に加熱し
た後、面積率５〜１５％の範囲のポリゴナルフエライＩ
・が生成する温度まで徐冷し、次いで、水焼入れし、次
いで、３００〜５００℃の範囲の温度に３０〜３００秒
間再加熱することを特徴とする。

先ず、種々のミクロ組織を有する鋼板を種々の温度で焼
もどしたときの鋼板の機械的性質について説明する。

Ｃ０．１６％、 Ｓｉ０．２２％、 Ｍｎ　　　１．５３％、 Ｓ　　　０．００３％、及び Ａｎ　　　０．０３５％、 残部鉄及び不可避的不純物よりなるスラブを用いて、マ
ルテンサイトｌが１００％（単相）、９０％及び３０％
のマルテンサイト・フェライト鋼板とし、これらを種々
の温度にて焼もどしして、マルテンサイト硬さを種々に
変化させた。比較鋼板として、ベイナイト単相鋼板を製
造した。

これら鋼板から６龍径丸棒引張試験片を採取し、引張試
験にてｎ値及び絞り率を調べた。焼もどし温度と引張強
さ、絞り率及び降伏比との関係を第１図に示す。マルテ
ンサイト単相鋼板及びマルテンサイト・フェライト鋼板
は、焼もどし温度の上昇と共に引張強さが低下し、絞り
率が増大する。

特に、マルテンサイト単相鋼板及び９０％マルテンサイ
ト・フェライト鋼板においては、焼もどし温度を高める
ことによって、ベイナイト組織鋼板と同等の高い絞り率
を有せしめることができる。

しかし、３０％マルテンサイト・フェライト組織鋼板は
、焼もどし温度が低い場合でも、強度が比較的低いうえ
に、焼もどし温度を高めても、ベイナイト組織鋼板のよ
うな高い絞り率を有せしめることができない。

降伏比は、いずれの組織の鋼板においても、焼もどし温
度の上昇につれて上昇するが、３０％マルテンサイト・
フェライト組織鋼板は、６００℃の高温焼もどしをして
も、降伏比は０．８を下回る。

また、９０％マルテンサイ！・・フェライト鋼板におい
ても、焼もどし温度が低い場合は、降伏比が０．８を下
回る。従って、高降伏比の目安として、降伏比を０．８
以上とするには、マルテンサイトｉｔの多い鋼板を比較
的高い温度にて焼もどすことが必要である。マルテンサ
イト量の多い鋼板の高温での焼もどしは、同時に、絞り
率で表わされる局部変形能を向上させるので、有利であ
る。

ベイナイト組織鋼板は、従来、局部変形能にすぐれるこ
とが知られているが、強度上昇に限界がある。

次に、上記鋼板におけるｎ値と絞り率との関係を第２図
に示す。併せて、引張強さを第２図に示す。マルテンサ
イトにフェライトを混合させることによって、ｎ値が向
上することが示される。また、ｎ値と絞り率とをバラン
スさせるためには、フェライトを多く含むフェライト・
マルテンサイト′ＫＪｉ織を比較的高温で焼もどしする
ことが好ましい。

ベイナイト組織は、ｎ値と絞り率とがバランスにすぐれ
る点では望ましい組織ではあるが、引張強さが低く、高
強度鋼板において、０．１５以上のｎ値を確保すること
は、本質的に困難である。

そこで、引張強さが１００ｋｇｆ／ｍｍ”以上であって
、絞り成形することができ、しかも、Ｒが１鰭程度の厳
しい曲げ加工に耐える材料特性として、ｎ値が０．０５
以上、絞り率が５０％以上を目安とすれば、第２図に示
すように、マルテンサイトを主体とし、若干量のフェラ
イトを含む組織を高温にて焼もどすことによって、かか
る特性を有せしめることができる。

以上のように、鋼の高強度化及び局部変形能の向上のた
めには、多量の焼もどしマルテンサイトの導入が必要で
あり、更に、均一変形能を付与するには、若干量のフェ
ライトが必要である。

一般に、引張強さが６０　ｋｇｆ／ａ＋ｎ＋”以下の鋼
板の場合は、均一変形能の向上が局部変形能の向上を伴
うので、それぞれの特性の向上を独立に考慮する必要は
なかったが、しかし、引張強さが１００〜１２０ｋｇｆ
／ｍ＋＋＋”　、或いは以上の高強度鋼板の場合には、
それぞれの特性を同時に向上させることが困難であるた
め、それぞれの特性に応じて、その組織を調整すること
が必要となる。一般に、低強度の材料においては、均一
変形能が極めて大きいために、局部変形能が要求される
加工部位、例えば、厳しい曲げ加工の曲面部分でも、均
一変形成分で十分に成形できる。

次に、本発明の方法において用いる鋼の化学成分につい
て説明する。

焼もどしマルテンサイト単相であっても、Ｃ量が少ない
ときは、高い引張強さを得ることができない。本発明に
おいて、Ｃは、鋼板の強度確保のために、極めて重要な
元素であって、Ｃ量が０．１０％よりも少ないときは、
１００ｋｇｆ／ｖａ”以上の引張強さを得ることができ
ない。しかし、０．２５％を越えて過多に添加するとき
は、焼もどしマルテンサイト中のセメンタイト析出物が
多量となって、鋼板の局部変形能を劣化させるほか、ス
ポット溶接部に割れが発生する等の問題を生じる。従っ
て、本発明においては、Ｃ量は、ｏ、ｏｉ〜０．２５％
の範囲とする。

連続焼鈍時の加熱段階にてオーステナイトとするために
は、冷延ままの帯鋼をＡｃ３点以上の温度に加熱するこ
とが必要である。しかし、通常の連続焼鈍装置において
は、通根性や炉寿命等を考慮すれば、８５０℃以下の加
熱が好ましい。そこで、本発明の方法においては、かか
る低温での加熱によってオーステナイト化を図るために
、各元素の組合わせについて広範に研究した結果、Ａｃ
、点を上昇させるＳｉｌの上限値を０．４％とする。

Ｍｎは、その添加量が１．０％よりも少ないときは、鋼
板において、所要の高強度を得ることができないと共に
、鋼の有するＡｃ、点が高く、連、続焼鈍時のオーステ
ナイト化を十分に図ることができない。しかし、過多に
添加するときは、組織がマルテンサイト単相になって、
ｎ値が著しく低下するので、Ｍｎｌは２．５％以下とす
る。

鋼中に非金属介在物が存在するときは、鋼板の局部変形
能を低下させるので、本発明においては、かかる非金属
介在物を低減させるために、Ｓ量を０．０１０％以下に
規制する。尚、このように、Ｓ量を低減し、しかも、Ｃ
ａやＲＥＭを添加することによって、局部変形能を一層
改善することができる。

ＡＩは、鋼の脱酸のために、少なくとも０．０１％の添
加を必要とする。しかし、過多に添加しても、脱酸効果
が飽和すると共に、製造費用を高くし、更に、Ａｊ？は
、Ａｃ１点を上昇させるので、添加量の上限を０．０５
％とする。

本発明においては、鋼板の高強度化のために、更に、Ｃ
とＭｎの添加量の最適化が必要であって、０．３５≦Ｃ
＋−ＭｎＳ２．６５（％）を満足することが必要である
。即ち、上記代価が０．３５％以上であることを要する
。しかし、上記代価が０．６５％を越えるときは、実操
業において、鋼板へのフェライトの導入が困難となるの
で、上記代価の上限を０．６５％とする。

また、前述したように、連続焼鈍における８５０℃以下
での加熱によって、鋼組織のオーステナイト化を図るた
めに、 ＡＣ３（’Ｃ）　＝９９３　４０７　（％Ｃ）＋４２（
％Ｓ）−６０（％Ｍｎ） （式中、％元素は鋼における当該元素の含量（重量％）
を示す。） で規定されるＡｃ１点を８５０℃以下とすることが必要
である。

本発明の方法によれば、上記した化学成分を有する鋼を
所定の条件下に熱間圧延して、熱延板組織をベイナイト
・フェライトｍ織とした後、常法に従って、酸洗、冷間
圧延し、引き続いて、所定の条件下に連続焼鈍して、面
積率５〜１５％の範囲にてボリゴナルフエライトを生成
させ、この後、水焼入れし、次いで、再加熱することに
よって、引張強さ１００　ｋｇｆ／ｍ１１”以上の高強
度を有し、降伏比が０．８以上であって、しかも、すぐ
れた均一変形能と局部変形能を併せ有する冷延鋼板を製
造することができる。

本発明の方法において、先ず、熱間圧延は、仕上温度を
８００℃以上、この仕上温度からコイル巻取までの平均
冷却速度を１５〜ｂ イル巻取温度を６００℃以下として、熱延板組織をベイ
ナイト・フェライト組織とする。

熱間圧延において、仕上温度は、均一な組織を形成させ
るために重要な因子であって、仕上圧延を８００℃より
も低い温度にて行なうときは、フェライト域圧延の程度
が大きくなって、混粒をもたらし、連続焼鈍後の鋼板の
ミクロ組織にも有害な影響を及ぼし、かくして、局部変
形能を劣化させる。他方、本発明においては、仕上温度
の上限は、特に、限定されるものではないが、通常、９
２０℃以下が好ましい。

次に、かかる仕上圧延の後、この仕上温度からコイル巻
取までの冷却は、得られる熱延鋼板の組織をベイナイト
・フェライト組織とするために、平均冷却速度を１５〜
ｂ コイル巻取温度を６００℃以下とすることが必要である
。

第３図に冷間圧延における変形抵抗を種々の組織の鋼板
について調査した結果を示す。即ち、前述した化学成分
を有する鋼を仕上温度を９００℃として熱間圧延し、冷
却速度及びコイル巻取温度を変化させて、熱延板組織を
マルテンサイト・フェライト、ベイナイト、又はベイナ
イト・フェライト組織とし、これら鋼板に５０％の冷間
圧延を付与し、その後の引張強さを求めて、熱延板組織
と比較したものである。冷間圧延時の負荷が最も軽いと
みられるフェライト・パーライト組織鋼板では、連続焼
鈍後の組織が比較的粗大となっており、局部変形能を劣
化させるので、考慮外とした。

第３図によれば、ベイナイトに若干量のフェライトを混
合させることによって、冷間圧延時の負荷を軽減させる
ことができることが示される。

次に、仕上温度からコイル巻取までの平均冷却速度が１
５℃／秒よりも遅いときは、前記したような、フェライ
ト・パーライト組織が生成しゃすく、他方、６０℃／秒
よりも速いときは、熱延板組織がベイナイト単相又はマ
ルテンサイト単相になりやすく、好ましくない。ベイナ
イト・フェライト組織を得るために、コイル巻取温度は
、６゜０℃以下とすることが必要である。巻取温度の下
限は、マルテンサイト変態温度直上である。通常、３０
０℃以下ではない。

このようにして、熱延鋼板を製造した後、常法に従って
、酸洗及び冷間圧延し、引き続いて、連続焼鈍する。本
発明の方法においては、この連続焼鈍においては、鋼板
を８５０℃以下にてオーステナイト域に加熱した後、面
積率５〜１５％の範囲でボリゴナルフエライトが生成す
るまで徐冷し、次いで、水焼入れし、次いで、３００〜
５００℃の温度に３０〜３００秒間再加熱して、マルテ
ンサイトを十分に焼もどす。

焼もどし温度については、既に説明したとおりであり、
同様に、高強度鋼板の均一変形能と局部変形能とのバラ
ンスの観点から、少量のポリゴナルフエライトが必要で
ある。このポリゴナルフエライトの量は、面積率にて５
％よりも少ないときは、０．０５以上のｎ値を得ること
ができず、他方、１５％を越えるときは、ｎ値は向上す
るものの、引張強さｌ　００ｋｇｆ／ｍｍ”以上を得る
ことが困難となる場合がある。ボリゴナルフエライトは
、熱延板において存在するものよりも、連続焼鈍での加
熱後の冷却の過程で生成するものの方が７トリツクス中
への均一分散の点ですぐれており、鋼板の局部変形能を
より安定に高く保持することができる。しかし、加熱後
の冷却は、余りにも急速な場合は、生成するボリゴナル
フエライトの量の制御が不十分となって、鋼板の強度の
ばらつきが大きくなるので、冷却は徐々に行なうことが
必要である。本発明においては、冷却は、ｌＯ〜３０℃
／秒の範囲が好ましい。

本発明の方法においては、マルテンサイトを十分に焼も
どしするためには、少なくとも３００℃の温度で３０秒
以上の加熱が必要である。しかし、この加熱が余りに長
時間となり、或いは余りに高温とするときは、生産性が
低下するほか、引張強さの低下に対する局部変形能の向
上の効果が著しく低下して、高強度鋼板としての所要の
引張強さを得ることが困難となる。従って、本発明にお
いては、加熱条件の上限は、５００℃で３００秒の加熱
とする。

光凱■処果 以上のように、本発明によれば、ベイナイト・フェライ
ト組織熱延鋼板を得、これを酸洗、冷間圧延の後、ボリ
ゴナルフエライトを含むマルテンサイト組織とし、高温
にて焼もどしし、更に、再加熱することによって、焼も
どしマルテンサイトを主体とし、若干量のフェライトを
有する組織からなり、局部変形能と局部変形能を併せ有
する引張強さ１００ｋｇｆ／ａｍ”以上の高強度冷延鋼
板を得ることができる。

更に、本発明の方法によれば、多量のマルテンサイトを
徐冷後の水焼入れにて生成させるために、冷延ままの鋼
帯をオーステナイト域に加熱するに際して、鋼中のＳＨ
ｌを低減することによって、Ａｃ＝点を低下させ、生産
性や経済性を高めている。

夫崖貫 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１ 第１表に示す化学成分を有する鋼を実験規模にて溶製し
、皮削り及び鍛造して、３０龍厚のスラブを得た。この
スラブを１２００℃に加熱し、仕上温度８５０℃にて３
．２龍厚に熱間圧延し、シャワー冷却にて平均冷却速度
３０℃／秒にて冷却し、５００℃にてコイル巻取した。

常温まで冷却し、酸洗した後、５０％圧下の冷間圧延を
施し、次いで、連続焼鈍に付した。

連続焼鈍の熱処理は、ソルトバスを用いた熱処理によっ
てシミュレーションした。即ち、冷間圧延ままの鋼板を
８３０℃で９０秒間加熱した後、約り５℃／秒の冷却速
度にてそれぞれ７００℃、６７０℃及び６４０℃まで冷
却して、水焼入れした。引き続いて、４００℃に再加熱
し、１８０秒間保持した後、空冷した。

以上のようにして得た連続焼鈍材からＪＩＳ　Ｓ号試験
片を採取し、その機械的性質を調べた。その結果をその
ミクロ組織の調査結果と併せて、第１表に示す。本発明
の方法によって得られる冷延鋼板は、いずれも、高強度
であって、しかも、すぐれた均一変形能（ｎ値）と局部
変形能（絞り率）を有することが示される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、冷延鋼板の焼もどし温度と、引張強さ、絞り
率及び降伏比との関係を示すグラフ、第２図は、焼もど
し後の冷延鋼板におけるｎ値と絞り率及び引張強さとの
関係を示すグラフ、第３図は、熱延板の組織と冷延まま
材の強度との関係を示すグラフである。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人　弁理士　　牧　野　逸　部 ！、知）率 （≠）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％にて Ｃ０．１０〜０．２５％、 Ｓｉ０．４％以下、 Ｍｎ１．０〜２．５％、 Ｓ０．０１０％以下、及び Ａｌ０．０１〜０．０５％を含有し、且つ、Ａｃ＿３（
   ℃）＝９９３−４０７（％Ｃ） ＋４２（％Ｓ）−６０（％Ｍｎ） （式中、％元素は鋼における当該元素の含量（重量％）
   を示す。） で規定されるＡｃ＿３が８５０℃以下であり、０．３５
   ≦Ｃ＋［１／５］Ｍｎ≦０．６５（％）を満たし、残部
   鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を熱間圧延するに際し
   て、仕上温度８００℃以上、この仕上温度からコイル巻
   取までの平均冷却速度１５〜６０℃／秒、コイル巻取温
   度６００℃以下として、熱延板組織をベイナイト・フェ
   ライト組織とした後、酸洗、冷間圧延し、引き続いて、
   連続焼鈍において、８５０℃以下にてオーステナイト域
   に加熱した後、面積率５〜１５％の範囲のポリゴナルフ
   エライトが生成する温度まで徐冷し、次いで、水焼入れ
   し、次いで、３００〜５００℃の範囲の温度に３０〜３
   ００秒間再加熱することを特徴とする局部変形能にすぐ
   れる高強度冷延鋼板の製造方法。