JPH03264645A - 伸びフランジ性等にすぐれた高強度鋼板 - 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】 本発明は、伸びフランジ性、疲労特性及び抵抗溶接性に
すぐれた高強度鋼板に関する。

近年、自動車の燃費の節減ために、種々の対策が検討さ
れており、なかでも、車体の軽量化は、そのための最も
効果的な対策であって、この車体軽量化のために、車体
の小型化と、それに平行して、高強度鋼板或いはＡ７！
合金の採用等の材料変更等の多くの試みがなされている
。これらのなかで、車輪の軽量化は、燃費節減に極めて
有効な手段であって、ホイールリムやディスクへの高強
度鋼板の適用が鋭意検討されている。

このような高強度鋼板として、フェライト及びマルテン
サイトからなる複合組織鋼板、即ち、Ｄｕａｌ　Ｐｂａ
ｓｅ鋼板が提案されている。この複合組織鋼板は、降伏
比が低く、強度に比べて伸びが大きく、成形性、形状凍
結性がすぐれているが、しかし、伸びフランジ性の面で
劣っている。従って、ホイールディスクへの適用に際し
て、ディスク成形時の穴拡げ部からの割れの発生や、ま
た、疲労試験時又は走行試験中の穴拡げ部からの割れの
発生等の問題が解消されないままである。また、ホイー
ルリムへの適用に際しては、フラッシュバット溶接後に
行なわれるロール成形時に割れが発生する問題がある。

例えば、成形時に熱影響部からの割れ発生率が約５０％
にも達するといわれている。

本発明者らは、伸びフランジ性を改善すべく、鋼板組織
とこれら特性との関係を詳細に調査研究し、既に、鋼板
組織をポリゴナルフエライトとへイナイトとマルテンサ
イトの３相複合組織とすることが望ましいことを見出し
ている。そこで、本発明者らは、更に、研究を重ねた結
果、上記３相組織において、各組織を面積率にて適正量
に調整したときにも、マルテンサイトの大きさが伸びフ
ランジ性に大きい影響を及ぼすことを見出した。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって
、ポリゴナルフエライトとベイナイトとマルテンサイト
の３相複合組織からなり、各組織の面積率を特定すると
共に、マルテンサイトの大きさをも特定してなる伸びフ
ランジ性等にすぐれる複合組織高強度鋼板を提供するこ
とを目的とする。

本発明による伸びフランジ性、疲労特性及び抵抗溶接性
にすぐれた高強度鋼板は、重量％にて（ａ）Ｃ　　　０
．０１〜０．２％、 Ｍｎ　　　０．６〜２．５％、 Ｓｉ０．０２〜１．５％ を含み、更に、 （ｂ）　Ｃｒ　　０．１〜１．５％、 Ｃｕ　　０．１〜０．６％、及び Ｂ　　　　０．０００５〜０．１　％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み、
残部鉄及び不可避的不純物よりなり、Ｓを０．０２％以
下に規制した鋼であって、その組織がポリゴナルフエラ
イト、ベイナイト及びマルテンサイトの３相からなり、
ベイナイト面積率４〜４５％、マルテンサイト面積率１
〜１５％であると共に、マルテンサイト面積率がベイナ
イト面積率よりも小さく、且つ、マルテンサイ１〜の平
均直径が６μ以下であることを特徴とする。

本発明において、ベイナイトとは、炭化物を内包するベ
イナイトのみならず、ベイナイテイックフエライト及び
所謂アシキュラーフェライトをも含む。また、マルテン
サイトとは、一部、残留オーステナイトをも含む。

本発明による高強度鋼板においては、特に、伸びフラン
ジ性の観点から、ベイナイト面積率は４〜４５％の範囲
とされる。

ポリゴナルフエライト、ベイナイト及びマルテンサイト
からなる３相複合組織鋼板は、降伏比については、フェ
ライト及びマルテンサイトからなるＤｕａｌ　Ｐｈａｓ
ｅ　１ｉｉＩ板のそれと近似する低降伏比を有し、強度
−伸びバランスは、フェライト及びベイナイトからなる
複合組織鋼板と近イ以する良好な値を有するという特徴
を備えているが、伸びフランジ性について調査した結果
、良好な伸びフランジ性、即ち、穴拡げ率を示すベイナ
イト面積率４〜４５％の範囲内においても、特に、すぐ
れた値を有するものが見出された。

そこで、この原因を明らかにすべく、上記範囲の鋼板に
ついて、マルテンサイトの大きさの差異に着目し、マル
テンサイトの平均直径と穴拡げ率との関係を調べた結果
、マルテンサイトの平均直径が６μｍ以下、特に、５μ
ｍ以下のとき、すくれた穴拡げ率、即ち、伸びフランジ
性を有することが明らかとなった。従って、本発明によ
る３相複合組織鋼板においては、マルテンサイトは、そ
の平均直径が６μｍ以下、好ましくは、５μｍ以下に規
制される。

次に、マルテンサイト面積率は、１〜１５％の範囲であ
る。マルテンサイト面積率が１５％を越えるときは、降
伏比が上昇し、他方、１％よりも少ないときは、マルテ
ンサイトの導入効果が少ない。特に、マルテンサイト面
積率は、１〜１０％の範囲が好ましく、また、ベイナイ
ト面積率は、１１〜３５％の範囲が好ましい。更に、マ
ルテンサイト面積率は、ベイナイト面積率より小さいこ
とが望ましい。

以上のような組織の調整は、後述する化学成分を考慮し
たうえで、熱間圧延及びその後の冷却条件を調節するこ
と、或いは熱間圧延、冷間圧延板にその後の焼鈍条件（
連続焼鈍、バッチ焼鈍）を調節することによって得るこ
とができる。

次に、本発明による高強度鋼板における化学成分につい
て説明する。

Ｃは、必要な強度維持と共に、ベイナイト及びマルテン
サイトからなる低温変態生成物を形成させるために必須
の元素であるが、０．２％を越えるときは、延性の劣化
が著しく、溶接性を害する。

０ 尚、成形性を特に要求される場合は、Ｃ量は、０゜０９
％以下とすることが望ましい。Ｃの下限量は、強化及び
焼入れ性向上効果を有効に発揮させるために、０．０１
％とする。

Ｍｎは、焼入れ性を増し、所望の組織を得るために必須
の元素である。これらの効果を有効に得るためには、０
．６％以上を必要とするが、しかし、２．５％を越える
ときは、溶接上、困難を生じると共に、延性や溶接性を
害し、更に、鋼板の価格を高くする。

Ｓｉは、溶鋼の脱酸に必要な元素であり、また、置換型
固溶元素として、最も有効な元素であって、高強度且つ
高延性の鋼板を得るために、必要不可欠の元素である。

更に、Ｓｉは、清浄なポリゴナルフエライト形成を有利
にする作用をも有している。このような効果をを効に得
るために、０．０２％を下限として、溶接部の脆化（遷
移温度の上昇）を防止し、他方、表面スケール状態の悪
化を防くために、上限を１．５％とする。

Ｓは、成形性、特に、伸びフランジ性の改善のために、
０．０２０％以下とし、厳しい伸びフランジ性が要求さ
れるときは、０．ＯＯ９％以下が望ましい。

Ｃｒ　−、Ｃｕ及びＢは、いずれも、鋼の強化に寄与す
る元素であって、特に、焼入れ性を向上させ、所望の組
織を得るうえで有用な元素である。これらの元素の添加
量は、下限は、その効果を有効に発揮させ得る量から、
また、上限は２．その効果が飽和する経済的な見地から
決定される。従って、添加量は、Ｃｒ　０．１〜１．５
％、Ｃｕ　０．１〜０．６％、Ｂｏ、０００５〜０．１
％の範囲である。

本発明においては、上記の元素に加えて、鋼板は、次の
ような元素を含んでいてもよい。

希土類元素（ＲＥＭ）及びＣａは、硫化物形態制御を通
じて、延性、特に、伸びフランジ性を改善する効果を有
する。これら元素の添加量も、下限は、その効果を有効
に発揮させ得る必要最小限の量から、また、上限は、そ
の効果が飽和する経済的な見地と共に、逆に清浄度を悪
化させる量から決定される。従って、添加量は、ＲＥＭ
０．ｏ０１ ２ ５〜０．２％、Ｃａ０．００５〜０．１％の範囲である
ことが望ましい。

Ａ６は、脱酸剤として、０．００５〜０．０６％の範囲
で含存される場合がある。また、Ｐは、粒界脆化しない
範囲、即ち、０．１％以下の範囲で添加することができ
る。Ｐは、強化作用が強く、且つ、Ｓｉと同様に、フェ
ライトを純化する作用を有し、伸び等の改善に役立つ。

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 第１表に示す化学成分を有する供試材を真空溶解炉にて
溶製し、粗圧延した３Ｑ＊ｍ厚さスラブを３パスにて厚
さ４ｎの熱延板とした。また、一部の熱延板は、冷間圧
延（７５％）した。

これら熱延鋼板及び冷延鋼板について、７８０〜９５０
°Ｃの各温度にて５〜１ｏ分間加熱し、その後、種々の
冷却速度にて冷却して、Ｍｉ織の異なる供試材を作製し
た。これら供試材の熱処理条件３ を第２表に示す。また、得られた鋼板の機械的性質及び
顕微鏡組織観察結果を第３表に示す。

第３表から明らかなように、本発明による供試材は、い
ずれも、ポリゴナルフエライト、ベイナイト及びマルテ
ンサイトの適切なバランスを有し、且つ、マルテンサイ
トの平均直径が６μｍ以下であって、高強度、低降伏比
であって、強度−伸びバランス及び伸びフランジ性にす
ぐれている。

マｔ、−１一部の熱延鋼板について、フラッシュ八ツＨ
８接の結果、疲労特性及びホイールディスク成形試験（
ｒ＋−２５）結果を第３表に示す。

尚、フラッシュバット溶接の条件は、以下のとおりであ
る。

フラッシュ化　３ｔａ フラッシュ時間　３秒 アップセット化　３■ アップセット時間　２／６０秒 アップセット速度　１５０鶴／秒 素板形状　３．２龍厚Ｘ　３　Ｑ　ｍｍ幅×７５龍長５ 処理条件 第 ２ 表 （続き） 次に、供試材１の相当成分にＣｅ　０．０２％を添加し
た供試材について、第４表に示す熱延、冷却及び巻取条
件にて熱延鋼板を製造した。

この熱延鋼板の機械的性質及び顕微鏡組織観察結果を第
５表に示す。更に、この熱延鋼板のフラッシュハツト溶
接の結果、疲労特性及びホイールディスク成形試験（ｎ
−２５）結果を第５表に示特開平３ ２６４６４５　（７） Ｑ−ｊ是　龜：　石 ２７５ ０ １ミ　ｐ 特開平３ ２６４６４５　（９） ず。尚、フラッシュハツト溶接の条件は、前述と同じで
ある。

第５表から明らかなように、本発明による供試材２−２
から２−４は、前述した諸性質に加えて、フラッシュハ
ツト溶接性及び疲労強度にすぐれており、ホイールディ
スクに成形した場合においても、不良率が極めて小さい
という特性を有している。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％にて （ａ）Ｃ０．０１〜０．２％、 Ｍｎ０．６〜２．５％、 Ｓｉ０．０２〜１．５％ を含み、更に、 （ｂ）Ｃｒ０．１〜１．５％、 Ｃｕ０．１〜０．６％、及び Ｂ０．０００５〜０．１％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み、
   残部鉄及び不可避的不純物よりなり、Ｓを０．０２％以
   下に規制した鋼であつて、その組織がポリゴナルフエラ
   イト、ベイナイト及びマルテンサイトの３相からなり、
   ベイナイト面積率４〜４５％、マルテンサイト面積率１
   〜１５％であると共に、マルテンサイト面積率がベイナ
   イト面積率よりも小さく、且つ、マルテンサイトの平均
   直径が６μ以下であることを特徴とする伸びフランジ性
   、疲労特性、抵抗溶接性にすぐれた高強度鋼板。
2. （２）重量％にて （ａ）Ｃ０．０１〜０．２％、 Ｍｎ０．６〜２．５％、 Ｓｉ０．０２〜１．５％ を含み、更に、 （ｂ）Ｃｒ０．１〜１．５％、 Ｃｕ０．１〜０．６％、及び Ｂ０．０００５〜０．１％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、 （ｃ）希土類元素０．００５〜０．２％、及びＣａ０．
   ００５〜０．０１％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とを含み
   、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、Ｓを０．０２％
   以下に規制した鋼であつて、その組織がポリゴナルフエ
   ライト、ベイナイト及びマルテンサイトの３相からなり
   、ベイナイト面積率４〜４５％、マルテンサイト面積率
   １〜１５％であると共に、マルテンサイト面積率がベイ
   ナイト面積率よりも小さく、且つ、マルテンサイトの平
   均直径が６μ以下であることを特徴とする伸びフランジ
   性、疲労特性、抵抗溶接性にすぐれた高強度鋼板。
3. （３）重量％にて （ａ）Ｃ０．０１〜０．２％、 Ｍｎ０．６〜２．５％、 Ｓｉ０．０２〜１．５％、 Ａｌ０．００５〜０．０６％ を含み、更に、 （ｂ）Ｃｒ０．１〜１．５％、 Ｃｕ０．１〜０．６％、及び Ｂ０．０００５〜０．１％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み、
   残部鉄及び不可避的不純物よりなり、Ｓを０．０２％以
   下に規制した鋼であつて、その組織がポリゴナルフエラ
   イト、ベイナイト及びマルテンサイトの３相からなり、
   ベイナイト面積率４〜４５％、マルテンサイト面積率１
   〜１５％であると共に、マルテンサイト面積率がベイナ
   イト面積率よりも小さく、且つ、マルテンサイトの平均
   直径が６μ以下であることを特徴とする伸びフランジ性
   、疲労特性、抵抗溶接性にすぐれた高強度鋼板。
4. （４）重量％にて （ａ）Ｃ０．０１〜０．２％、 Ｍｎ０．６〜２．５％、 Ｓｉ０．０２〜１．５％、 Ａｌ０．００５〜０．０６％ を含み、更に、 （ｂ）Ｃｒ０．１〜１．５％、 Ｃｕ０．１〜０．６％、及び Ｂ０．０００５〜０．１％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、 （ｃ）希土類元素０．００５〜０．２％、及びＣａ０．
   ００５〜０．０１％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とを含み
   、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、Ｓを０．０２％
   以下に規制した鋼であつて、その組織がポリゴナルフエ
   ライト、ベイナイト及びマルテンサイトの３相からなり
   、ベイナイト面積率４〜４５％、マルテンサイト面積率
   １〜１５％であると共に、マルテンサイト面積率がベイ
   ナイト面積率よりも小さく、且つ、マルテンサイトの平
   均直径が６μ以下であることを特徴とする伸びフランジ
   性、疲労特性、抵抗溶接性にすぐれた高強度鋼板。