JPH04110418A - 熱延鋼板の製造方法とその加工品の熱処理方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、自動車あるいは産業機器の高強度部
材等に加工されるまでは低強度で加工しやす（、加工後
の適当な熱処理による時効現象によって高強度化する熱
延綱板と、この熱延鋼板の加工品の熱処理方法に関する
ものである。

（従来の技術） 熱延綱板は比較的安価な構造＋■ミ］として、前記の自
動車をはじめとする各種の産業機器に広く使用されてい
る。そして、その用途にはプレス加工で成形される部材
が多く、従って、熱延鋼板には優れた加工性が要求され
ることが多い。一方、構造部材としては高強度であるこ
とも要求されるが、高強度と優れた加工性とを両立させ
ることは通常困難である。

そこで、加工以前の素Ｈの段階では低強度で加工性がよ
く、加工の後に適当な熱処理によって高強度化する材料
が種ノｑ開発されてきた。冷延ｓｌ板にあっては、加工
する前は軟質で加工が容易であり、加工後の焼付塗装時
に硬化１−で降伏強さが上昇する鋼板、いわゆる焼イ」
け硬化型高強度鋼板が既に実用化されている。最近では
焼付り硬化型の熱延鋼板についての検討も進められてお
り、これに関する特許も出願されている。

例えば、特開昭６２−１８００２１号公報には、焼付は
硬化型高強度熱延銅板を製造する方法として、Ｎを多く
含んだ特定化学組成の銅１を、熱間圧延稜角、冷する方
法が開示されている。また、特開昭５３９７９２５号公
報にし以ｆｉｂを含も−Ａ！キルド鋼を熱間圧延後に５
００℃以下の温度で巻取る製造方法が開示されている。

特開昭６２−１．８００２１号公報記載の発明は、固ｉ
ＦＮの歪時効を利用して焼イマ１け硬化性を得るもので
あるが、本願の発明者らの実験結果によれば、焼イ」け
後の降伏強さは大＋ｌａに一１二贋するものの、引張強
さの」１昇は僅かであった。一方、特開昭５３−９７９
２５号公報記載の発明は、低温巻取りでｆｉｂの析出を
抑制し、加工後に固溶Ｎｂの歪時効を利用して高強度化
を図るものであるが、Ｎｂ或いは後述するＴｉの析出速
度は著しく速く、低温巻取りのみではこれらの析出を充
分に抑えきれず、加熱後の強度上昇が小さい。例えば、
この方法で得られた熱延鋼板を、５００〜７５０℃の温
度で加熱しても、引張強さの」二昇景は１．　５１（Ｉ
Ｅ　（／　ｍ　ｍ　”未満と小さい。

引張強さの」１昇が小さいと、疲労特性の向上が小さい
。疲労特性は引張強さとの間に強い相関があり、引張強
さが大きくなるほど疲労特性は増大することが報告され
ている。（牛用ら；住友金属ｖｏ１．３３（１９８１）
　Ｎ０．４　ｐ、１２１）。

従って、引張強さの上昇が小さいと、これらの鋼板の主
用途である自動車および産業機器の高強度部材で要求さ
れる疲労特性の向」−効果も小さく、実用的な価値が乏
しくなる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、自動車あるいは産業機器の高強度部材
等に加工するまでは低強度で加工しやずく、加工後の熱
処理により高強度化する熱延鋼板の製造方法ど、その最
適な熱処理方法とを提供するごとにある。

（課題を解決するための手段） 前記のようにＴｉやＮ＋１の化合物の析出を利用すれば
、即ち、熱延鋼板の製造段階でＴｉやｆｉｂを固溶させ
析出を抑えれば、熱延銅板のままでは低強度で力ロエ性
に優れたものとなり、ごの熱延鋼板を加工した後にＴｉ
、Ｎｂを析出さ一已てやれば引張強さは上昇する。しか
し、従来の低温巻取りするだりの方法では、ＴｉやＮｂ
の析出は十分に抑えることができない。ところが、本発
明者らは鋼中のＣとＭｎの含有量を調整するか、これに
加えてさらにＢを適正量添加すると、Ｔｉおよびｌｌｂ
の析出を確実に抑えるごとができ、また変態強化も抑え
られ、熱延鋼板のままでは低強度で加工性に優れ、カロ
エ後の加熱により引張強さが著しく上界することを見出
した。

さらに熱間仕上圧延温度を上げていくと熱間圧延中のＴ
ｉ、　Ｎｂの炭窒化物の析出が抑えられ、熱延鋼板のま
までは低強度となり加工性が向−にするとともに加工後
の再加熱処理により引張強さがさらに上昇し、また、Ｎ
含有量を下げていくとその効果がさらに顕著になること
を見いだした。

Ｎ含有量を下げるとこの効果が顕著になるのは熱延中に
析出するＮｂ、　Ｔｉの析出物が、主に、炭化物よりも
析出の早いＮｂ、　Ｔｉの窒化物であるためと思われる
。

本発明の要旨は、第１表に示す１４０１〜ＮＤ７の素祠
鋼を第２表に示す熱延条件で圧延丈る熱延鋼ｊ板の製造
方法、およびこの熱延鋼板の加工品を同しく第２表に示
ず熱処理条件で力［１熱する加工品の熱処理方法に関す
る。なお、第１表のＮ０．　１〜Ｎ０．　７は、それぞ
れ特許請求の範囲の（１）〜（７）に対応するく以下、
１％」はすべて重量％を意味する）。

（作用） 以下、本発明の構成要件とその作用について詳細に説明
する。

（鋼片の含有成分〕 Ｃは加工後の熱処理時にＴｉ、Ｎｂと結合してＴｉ１１
１ｂの炭化物として析出し、鋼板を高強度化する。

０．０２％未満の含有量では前記効果が期待できず、０
．０７％を超えると熱延ｆＡ仮中のマルテンサイトやヘ
イナイトの混入量が増加し１．ｍ板の加工性が劣化する
。従って、Ｃは０，０２〜０．０７％の含有量とする。

好ましい含有量は０．０３〜０．０６％である。

Ｓｉ　： Ｓｌは固溶強化によって強度と延性を向」ニさせる好ま
しい元素である。しかし、必要以上に添加すると溶接性
が劣化するので、１．５％以下の含有量とする。

Ｍｎ： Ｍｎは後述するＢと同様にＡｒｓ点、即ち、オーステナ
イト→フェライト変態の温度を下げ、フェライト中での
固溶度減少に伴うＴｉ、ｌｌｂの炭化物の析出を抑える
効果がある。しかし、Ｂを含まない鋼片の場合、Ｍｎの
含有量が０．６％未満ではＡｒ３点の低下が小さく、Ｂ
を含む鋼片の場合は、Ｂの効果も力口わる力＜Ｍｎの含
有量が０．１％より少ないと、Ａｒ３点の低下が小さい
ためにＴｉ．１社の炭化物の析出を十分に抑制すること
ができない。一方、Ｂの存無にかかわらずＭｎを２，０
％超えて含存すると熱延鋼板中のマルテンサイトやベイ
ナイトの混入量が増し、鋼板の加工性が劣化する。

Ｂは必要に応じて添加することができる。Ｂはオーステ
ナイト粒界に偏析してオーステナイト→フェライト変態
の温度を下げ、フェライト中での固溶度減少に伴うＴｉ
、Ｎｂの炭化物の析出を抑える効果がある。０．０００
３％未満の含有量では前記効果が小さく　、０．００５
０％を超えて含有しても効果が飽和する。よって、Ｂを
添加する場合は、その含有量を０．０００３〜０．００
５０％とするのがよい。なお、Ｂ自体は固溶強化の作用
がないからＢ添加にょる熱延ままでの強度上昇はＭｎよ
り少ない。

ＴｉおよびＮｂ 本発明の方法によればＴｉおよび＋＋ｈは熱延鋼板中で
は固溶状態で存在しており、加工後の５００〜７５０゛
Ｃで１分以上の熱処理ζこよりこれらの炭化物として析
出し、鋼板を著しく硬化させる。その含有蹴がＴｉおよ
びｌｌｂの１種又は２種合計で０．１０％未満では、固
溶する量が少ないので、熱処理による析出硬化が小さい
。一方、１種又は２種合計で０．３５％を超えて含有し
ても、より以」二の効果が得られない。従って、Ｔｉお
よびＮｌｌは１種又は２種合計で０、１．０〜０，３５
％とした。好ましい含有量は０．１５〜０．３５％であ
る。

特許請求の範囲の請求項（１）〜（４）に記載した発明
で素材として用いる鋼片は、少なくとも」―記の成分を
含み、残部Ｆｅと不可避の不純物からなるものであるが
、特に、不純物中のＮは以下に述べる理由で０．００４
０％以下とすることが必要である。

Ｎ　： Ｎが多量に存在すると、Ｔｉ、Ｎｂと結合し、主に熱間
圧延中に窒化物として析出して、熱延ままの鋼板内の固
溶Ｎ１〕、Ｔｉを減少させ、加工後の熱処理における強
度上昇量を減少さ−１１でしまう。従って、その含有量
は少ないほど好−、Ｅし、　＜　、０．００４０％以下
と定めた。好ましくは０．００３０％以下、さらに好ま
しくは０．００１５％以下である。

１　］ 素材の鋼片は、上記の成分の他に下記の成分が含まれて
いてもよい。

Ｃｕ、１１１： ＣｕはＣと結合することなく単独に析出して鋼板を強化
する働きを有している。所望の効果を得るためには０．
５％以上含有させることが必要であり、また、３．０％
を超えて含有させてもその効果が飽和してしまう。従っ
て、Ｃｕの含有量を０．５〜３．０％と定めた。

Ｃｕを添加した場合は、熱間割れを防止するために、０
．１〜２．０％の旧を含有させる必要がある。

Ｃａ、　Ｚｒ、および希土類元素： これらの成分は過度に含有されていると鋼中の介在物が
多くなりすぎて冷間加工性が劣化するが、適正な量であ
れば介在物の形状を調整し、冷間力１１工性を改善する
。したがってその含を量を、ＣａＯ，０００２〜０．０
１％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％、希土類０．００２
〜０．１０％と定めた。

ｓｏｌ、Ａｊ！　　： 層は脱酸剤として添加されるが、鋼の清浄度を確保する
」二からその含有量をｓｏｌ、Ａｎ含有量で０．１０％
以下に抑える必要がある。

不純物としては、前記のＮの他にＰとＳの一］二叩を抑
えることが重要である。

Ｐは溶接性に悪影響を及ぼし、ＳはＭｎＳ系介在物を形
成して加工性を低下させる。そのためＰおよびＳは低い
ほど好ましいが、所望の溶接性、加工性を確保するため
にばＰ　：０．０５％以下、Ｓ　：０．０２％以下に抑
える必要がある。

特許請求の範囲の請求項（５）〜（７）に記載した発明
で素材として用いる鋼片は、前記の請求項（］）〜（４
）の発明で用いる素材の必須成分であるＣ、　Ｓｉ、　
ＭｎおよびＢと、ＴｉおよびＮｌｌの１種または２種の
うち、Ｂを含まないものである。ごの場合は、前記のよ
・うに、Ｍｎの含有量の下限を０．６％とすることが必
要である。

（熱間圧延） 熱間圧延には前記組成の鋼片を１１．００℃以上の温度
で（ｊ（給する。これはＴｉ、１社を固溶した状態とす
るためである。従って、鋳造後にこれより低い温度に冷
却された綱片の場合は、１１００℃以上に再力■１熱し
てＴｉ、　Ｎｂを再固溶させる必要があるが、鋳造後直
法されて１１００℃以上の温度を有している鋼片であれ
ばＴｉ、ｌｌｂが固溶しているのでそのまま熱間圧延に
（Ｊ（シてもよい。

熱間圧延においては、圧延中にＴｉ、、Ｎｂの窒化物が
祈ｉ：１−！ｌｙて熱延鋼板中の固溶Ｔｉ、　Ｎｂが減
少し、熱処理時において、強度上昇に有効なＮｂ、Ｔｉ
炭化物の析出量が減少するとともに、炭化物が、既に析
出している窒化物を核として析出しネ■大化するため、
加工後の熱処理における強度上昇量が減少する傾向があ
る。そのため、旧」、Ｔｉ窒化物の析出を抑えるために
も高温で、つまり９００℃以」二の温度で熱間圧延を終
了することが重要である。望ましくは９００℃以上ので
きるたり高い温度、例えば９５０℃以上、より望ましく
は１０００℃以上の温度で熱間圧延を終了するのがよい
。

熱間圧延後ば、２０℃／秒以」二の冷却速度で５００゛
Ｃ以下の温度まで冷却して巻き取る。好ましい巻取り温
度は３００〜５００℃である。冷却速度が２０℃／秒よ
り遅い場合、冷却終了温度が５００℃を超える場合（１
’！ｌｌら、巻取り温度が５００℃を超える場合）は、
Ｔｉ、Ｎｌｉの炭化物が析出し、鋼板は硬化して加工性
に劣る。

以上の条件で製造された熱延鋼板は、Ｔｉ、、　Ｉｌｂ
の多くが固溶しているので、強度が低く加工性に優れる
。そして加工後に次の熱処理を行えばＴ　ｉ　、　ＩＪ
　１１が炭化物として析出するので引張強さが著しく」
二昇する。

［加工後の熱処理］ 熱処理は、前記熱延鋼板を所定形状に成形した後、５０
０〜７５０℃の温度で１分以上加熱する条件で行う６５
００℃未満或いは］分未満の熱処理では、ＴｉおよびＮ
ｂの炭化物の析出による強化は得られず、７５０℃を超
える温度で熱処理すると熱歪やスケールが発生ずる。５
００〜７５０　℃’：の低い温度で長時間熱処理するご
とにより強度上昇量は大きくなる。なお、この熱処理は
加工後の鋼板全体を加熱してもよいが、必要な部分だけ
加熱してもよい。

（実施例１） ］　５ 第３表に示す化学組成の鋼を、Ｎｉ（を０．０００８〜
０．００８４％の範囲で変えて、５０　ｋ　ｇ真空溶解
炉で溶製し、熱間鍛造で６０ｍｍ厚のスラブとした後、
第４表に示す条件で２ｍｍ厚の熱延鋼板に圧延し、巻取
った。熱間圧延においては、仕−１−温度を３（５０〜
］１００℃に変化さ・已た。

これらの熱延鋼板からＪＩＳ５号引張試験片を切り出し
、熱延のまま、および第４表に併せて示した条件で熱処
理を施した後の引張強度を測定した。

Ｎ量ど熱延仕上温度、および熱処理後の引張強度の上昇
量との関係を第１図に示す。

熱延仕」二温度９００℃以」二、かつＮｆｆ１０．００
４０％以下で高い引張強度の上昇が認められた。図中の
斜線部は本発明の範囲内の条件およびその条件″「で得
られる引張強度の」二昇量をあられす。

（実施例２） 第５表に示す化学組成の鋼を５０ｋｇ真空溶解炉で溶製
し、熱間鍛造するかまたは鋳型で６０ｍｍ厚のスラブと
した後、第６表に示す条（！Ｉで２ｍｍ厚の熱延鋼板に
圧延し、巻取った。

１に れらの熱延鋼板からＪｌＳ５号引張試験片を切り出し、
熱延のままでの引張強度を測定した。

次いで、圧延後のこれらの熱延鋼板を第６表に示す条件
で熱処理を施し、同じ形状の引張試験片を切り出し、引
張試験を行って熱処理後の強度上昇量を測定した。これ
らの結果を第６表に併口゛示す。

本発明方法により製造した熱延鋼１板は、いづ″れも熱
処理前の強度は低く、力Ｔｌ工性に優れており、熱処理
後には２０ｋｇｆ／ｍｍ”以上の著しい強度」二昇が認
１められた。これに対して、熱延加熱温度の低いＮ０．
　６、熱延後の冷却速度の遅いＮ０．　８、冷却終了温
度が高く巻取り温度の高いＮ０．　９、ＭｎとＢの含有
量がどちらも低いＮ０２８では、熱延板中にすてにＮｂ
、Ｔｉの炭化物の析出が終了しており、再加熱時にＮ１
３、Ｔｉ炭化物析出に伴・う強度上昇が小さい。熱延仕
上温度の低いＮ０．　７およびＮ含有量の高いＮ０２２
とＮ０．　２３では、熱延終了までに１４１〕、Ｔｉ窒
化物が析出して固溶Ｎｂ、Ｔｉが減少するとともに、熱
処理時に１４１〕、Ｔ】炭化物がこの窒化物を核として
析出し、ネ日大化するため、再加熱時のＮｂ、　Ｔｉ炭
化物析出に伴う強度上昇が小さい。また、Ｃの低いＮ０
．２４およびＮｂとＴｉの合計含有量の低いＮ０．２７
は、熱処理時の肺、Ｔｉ炭化物の析出が不十分で強度上
昇が小さい。Ｃ，Ｍｎの高いＮ０．２５、Ｎ０．　２６
は、変態強化により熱延ままの強度が高く、再加熱時に
軟化するか、あるいはほとんど強度上昇が見られない。

（以下、余白） （発明の効果） 以上説明したように、本発明の製造方法により得られる
熱延鋼板は低強度でｊＩｌＴ性に優れ、しかも加工後の
適正な熱処理により強度が著しく上昇するので、力１’
ｌ　Ｉ性と高強度の両方が要求されるよ・うな自動車や
産業機器等の材料に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱延仕」二温度およびＮ含存量と熱処理後の
引張強度上昇量との関係を示すグラフである。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃ：０．０２〜０．０７％、Ｓｉ：１
   ．５％以下、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｂ：０．０００
   ３〜０．００５０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０％以下、
   ＴｉおよびＮｂの１種または２種合計で０．１０〜０．
   ３５％を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり
   、不純物中のＮは０．００４０％以下、Ｐは０．０５％
   以下、Ｓは０．０２％以下である鋼片を、鋳造後直接あ
   るいは１１００℃以上に再加熱してから９００℃以上で
   熱間仕上圧延を終了し、２０℃／秒以上の冷却速度で５
   ００℃以下の温度まで冷却して巻き取ることを特徴とす
   る熱延鋼板の製造方法。
2. （２）合金元素として、重量％で、さらにＣｕ：０．５
   〜３．０％およびＮｉ：０．１〜２．０％を含む請求項
   （１）記載の熱延鋼板の製造方法。
3. （３）合金元素として、重量％で、さらにＣａ：０．０
   ００２〜０．０１％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％およ
   び希土類元素：０．００２〜０．１０％の少なくとも１
   種を含む請求項（１）記載の熱延鋼板の製造方法。
4. （４）合金元素として、重量％で、さらにＣｕ：０．５
   〜３．０％およびＮｉ：０．１〜２．０％を含み、かつ
   、Ｃａ：０．０００２〜０．０１％、Ｚｒ：０．０１〜
   ０．１０％および希土類元素：０．００２〜０．１０％
   の少なくとも１種を含む請求項（１）記載の熱延鋼板の
   製造方法。
5. （５）重量％で、Ｃ：０．０２〜０．０７％、Ｓｉ：１
   ．５％以下、Ｍｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．５〜
   ３．０％、Ｎｉ：０．１〜２．０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０
   ．１０％以下、ＴｉおよびＮｂの１種または２種合計で
   ０．１０〜０．３５％を含み、残部がＦｅおよび不可避
   不純物からなり、不純物中のＮは０．００４０％以下、
   Ｐは０．０５％以下、Ｓは０．０２％以下である鋼片を
   、鋳造後直接あるいは１１００℃以上に再加熱してから
   ９００℃以上で熱間仕上圧延を終了し、２０℃／秒以上
   の冷却速度で５００℃以下の温度まで冷却して巻き取る
   ことを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
6. （６）重量％で、Ｃ：０．０２〜０．０７％、Ｓｉ：１
   ．５％以下、Ｍｎ：０．６〜２．０％、ｓｏｌ．Ａｌ：
   ０．１０％以下、ＴｉおよびＮｂの１種または２種合計
   で０．１０〜０．３５％、Ｃａ：０．０００２〜０．０
   １％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％および希土類元素：
   ０．００２〜０．１０％の少なくとも１種を含み、残部
   がＦｅおよび不可避不純物からなり、不純物中のＮは０
   ．００４０％以下、Ｐは０．０５％以下、Ｓは０．０２
   ％以下である鋼片を、鋳造後直接あるいは１１００℃以
   上に再加熱してから９００℃以上で熱間仕上圧延を終了
   し、２０℃／秒以上の冷却速度で５００℃以下の温度ま
   で冷却して巻き取ることを特徴とする熱延鋼板の製造方
   法。
7. （７）重量％で、Ｃ：０．０２〜０．０７％、Ｓｉ：１
   ．５％以下、Ｍｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．５〜
   ３．０％、Ｎｉ：０．１〜２．０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０
   ．１０％以下、ＴｉおよびＮｂの１種または２種合計で
   ０．１０〜０．３５％、Ｃａ：０．０００２〜０．０１
   ％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％および希土類元素：０
   ．００２〜０．１０％の少なくとも１種を含み、残部が
   Ｆｅおよび不可避不純物からなり、不純物中のＮは０．
   ００４０％以下、Ｐは０．０５％以下、Ｓは０．０２％
   以下である鋼片を、鋳造後直接あるいは１１００℃以上
   に再加熱してから９００℃以上で熱間仕上圧延を終了し
   、２０℃／秒以上の冷却速度で５００℃以下の温度まで
   冷却して巻き取ることを特徴とする熱延鋼板の製造方法
   。
8. （８）請求項（１）、（２）、（３）、（４）、（５）
   、（６）または（７）記載の方法で製造された熱延鋼板
   の加工品を、５００〜７５０℃の温度で１分以上加熱す
   ることを特徴とする加工品の熱処理方法。