JPH03277740A - 伸びフランジ性等にすぐれた高強度鋼板 - Google Patents

伸びフランジ性等にすぐれた高強度鋼板

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JPH03277740A
JPH03277740A JP3704190A JP3704190A JPH03277740A JP H03277740 A JPH03277740 A JP H03277740A JP 3704190 A JP3704190 A JP 3704190A JP 3704190 A JP3704190 A JP 3704190A JP H03277740 A JPH03277740 A JP H03277740A
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martensite
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bainite
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strength steel
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Masatoshi Sudo
正俊 須藤
Takafusa Iwai
岩井 隆房
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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
すくれた高強度調板に関する。
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、高強度鋼板或いはへ1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 Pha
se綱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ベ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、 (bl 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種の元素と、[C
)Nb  0.01〜0.1%、及びTi0.01〜0
.1% 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、マルテンサイトの平
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、ベイナイテイツクフエライト及び
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 tlijl板のそれと近似する低陣伏比を有し、強
度−伸びバランスは、フェライト及びベイナイトからな
る複合組織綱板と近似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、すく
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、上記範囲の綱仮に
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(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、J】〜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、ハツチ焼鈍)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。
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、#iiI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。このような効果を有効に得
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
化を防ぐために、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、0.009%以下が望ましい。
Cr、Cu、B、Nb及びTiは、いずれも、鋼の強化
に寄与する元素であって、これらのうち、Cr、Cu及
びBは、共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、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%、B0.0O05〜0.1%の範囲であ
る。
一方、Nb及びTiは、析出強化元素であって、強度上
昇に有用であるのみならず、Mn等と共存して、熱延後
の変態組織に影響を与え、ベイナイト面積率を得やすく
する効果を有する。更に、組織を微細化し、伸びフラン
ジ性を向上させると共に、溶接後の熱影響部の硬度低下
を防止し、母板のみならず、ディスク全体の疲労強度を
改善する効果も有する。また、Bの焼入れ性向上効果を
最大限に発揮させる効果をも有する。このような効果を
有効に得るためには、Nb0.01〜0.1%、Ti0
.01〜0.1%の範囲で含有させることが有用である
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
o、005〜0.2%、Ca0.005〜0.1%の範
囲であることが望ましい。
Al1は、脱酸剤として、0.005〜0.06%の範
囲で含有される場合がある。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30鶴厚さスラブを3バスにて厚さ
4nの熱延板とした。
これら熱延鋼板及び冷延鋼板について、780〜950
℃の各温度にて5〜10分間加熱し、その後、種々の冷
却速度にて冷却して、組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。
また、−mの熱延f!F4板について、フラッシュパッ
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 3B フラッシュ時間 3秒 アップセット化 3m1m アップセット時間 2/60秒 アップセット速度 150m/秒

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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種の元素と、 (c)Nb0.01〜0、1%、及び Ti0.01〜0.1% 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。 (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)Nb0.01〜0.1%、及び Ti0.01〜0.1% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、 (d)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)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)Nb0.01〜0.1%、及び Ti0.01〜0.1% 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。 (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)Nb0.01〜0.1%、及び Ti0.01〜0.1% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、 (d)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。
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