JPH04228517A - 加工性に優れた熱延高強度鋼板の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動車、産業用機械等
に使用することを目的とした高延性を有する加工性に優
れた熱延高強度鋼板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用鋼板の軽量化と衝突時の安全確
保を主な背景として鋼板の高強度化の要請は強い。しか
し、高強度鋼板といえどもその加工性に対する要求は高
く、強度と加工性を両立させる鋼板が必要とされている
。従来、良好な延性を必要とする用途に供される熱延鋼
板として、フェライトとマルテンサイトにより構成され
るＤｕａｌ　　ｐｈａｓｅ鋼（以下ＤＰ鋼と称す。）が
ある。このＤＰ鋼は固溶強化型高強度鋼板、析出強化型
高強度鋼板よりすぐれた強度・延性バランスを示すこと
が知られている。しかし、その強度・延性バランスの限
界はＴＳ×Ｔ．Ｅｌ≦２０００であり、より厳しい要求
には耐えられないのが現状である。

【０００３】この現状を打破してＴＳ×Ｔ．Ｅｌ＞２０
００が得られるシーズとして残留オーステナイトの利用
がある。その一例としてＡｒ３　〜Ａｒ３　＋５０℃で
熱間圧延後、鋼板を４５０〜６５０℃の温度範囲で４〜
２０秒保持し、次いで３５０℃以下で捲き取り、残留オ
ーステナイトを有する鋼板を製造する方法（特開昭６０
−４３４２５）、更に他の例として仕上温度８５０℃以
上で全圧下率８０％以上かつ最終３パスの合計圧下率６
０％以上、最終パス圧下率２０％以上の大圧下圧延を行
い、続いて５０℃／ｓ以上の冷却速度で３００℃以下ま
で冷却し、残留オーステナイトを有する鋼板を製造する
方法（特開昭６０−１６５３２０）等が示されている。

【０００４】しかしながら、省エネルギー、生産性向上
の点からすると、冷却途中、４５０〜６５０℃での４〜
２０秒の保持、および３５０℃以下の低温捲取あるいは
大圧下圧延等を必要とする従来方法は操業上好ましくな
い。それにもかかわらず、これらの方法によって得られ
た鋼板の加工性はＴＳ×Ｔ．Ｅｌ＜２４００であり、か
ならずしも使用者側の要求レベルをすべて満たしている
とは言い難い。より高いＴＳ×Ｔ．Ｅｌ値（望ましくは
２４００以上）を持つ鋼板、およびより生産性の高いそ
の製造方法が求められていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の限界を超え
てＴＳ×Ｔ．Ｅｌ≧２０００を得るには、本願発明者達
の各種の実験結果によると、後述する実施例のＡ鋼を対
象とし図１に示す如く少なくとも５％以上の残留オース
テナイトを含有することが必要であり、これによって前
記したＤＰ鋼レベルのＴＳ×Ｔ．Ｅｌがほぼ２０００は
確実に凌駕できる。また、ＴＳ×Ｔ．Ｅｌの向上代は一
様伸びの向上に大きく基づいており、２０％以上の一様
伸びを有している。本発明はこの知見をもとに経済的に
５％以上の残留オーステナイトを含有する加工性に優れ
た熱延高強度鋼板を安定、確実に製造する方法を提供す
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記、問題点を解決する
ために本発明は次の構成を手段とするものである。

【０００７】１．　　重量％で、Ｃ：０．１５超〜０．
３％未満、Ｓｉ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜２
．０％、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を、
全圧下率が８０％以上の熱間仕上圧延を行い、その圧延
終了温度をＡｒ３　＋５０℃超とし、該温度から４０℃
／ｓ未満の冷却速度で冷却を開始し、その鋼のＡｒ３　
以下でＡｒ１　超となる温度範囲内の任意の温度Ｔで前
記冷却を終了し、続けて冷却温度４０℃／ｓ以上で冷却
して３５０〜５００℃で捲き取り、ポリゴナルフェライ
ト占積率ＶＰＦ（％）とポリゴナルフェライト平均粒径
ｄＰＦ（μｍ　）の比ＶＰＦ／ｄＰＦが７以上でかつ残
留オーステナイトを体積比で５％以上含むフェライト、
ベイナイトおよび残留オーステナイトの組織から構成さ
れ、強度−延性バランスＴＳ×Ｔ．Ｅｌで２０００ｋｇ
ｆ／ｍｍ２　・％以上であることを特徴とする加工性に
優れた熱延高強度鋼板の製造方法。

【０００８】２．　　重量％で、Ｃ：０．１５超〜０．
３％未満、Ｓｉ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜２
．０％に加えて、Ｃａ：０．０００５〜０．０１００％
、ＲＥＭ：０．００５〜０．０５０％のどちらか１種を
含有し、かつ、Ｓ：０．０１０％以下に制限し、残部が
鉄および不可避的不純物からな鋼を、全圧下率が８０％
以上の熱間仕上圧延を行い、その圧延終了温度をＡｒ３
　＋５０℃超とし、該温度から４０℃／ｓ未満の冷却速
度で冷却を開始し、その鋼のＡｒ３　以下でＡｒ１　超
となる温度範囲内の任意の温度Ｔで前記冷却を終了し、
続けて冷却温度４０℃／ｓ以上で冷却して３５０〜５０
０℃で捲き取り、ポリゴナルフェライト占積率ＶＰＦ（
％）とポリゴナルフェライト平均粒径ｄＰＦ（μｍ　）
の比ＶＰＦ／ｄＰＦが７以上でかつ残留オーステナイト
を体積比で５％以上含むフェライト、ベイナイトおよび
残留オーステナイトの組織から構成され、強度−延性バ
ランスＴＳ×Ｔ．Ｅｌで２０００ｋｇｆ／ｍｍ２　・％
以上であることを特徴とする加工性に優れた熱延高強度
鋼板の製造方法。

【０００９】

【作用】以下、本発明の構成要件について説明を行う。 まず、本発明に用いる鋼の化学的成分の限定理由を説明
する。Ｃは鋼の強化に不可欠な元素であり、０．１５％
（ｗｔ％以下同じ）以下では本発明鋼の延性を向上させ
ている残留オーステナイトが充分に得られない。また、
０．３％以上では溶接性を劣化させ、鋼を脆化させる。 そこで０．１５超〜０．３％未満とした。

【００１０】Ｓｉはその含有量の増加により、延性向上
に寄与するフェライトの生成、純化に有利であり、また
、Ｃを未変態オーステナイト中へ濃化させて、残留オー
ステナイトを得るのに有利となる。この効果は０．５％
未満では充分に発揮されず、また、２％をこえるとその
効果は飽和し、かえってスケール性状、溶接性を劣化さ
せる。そこで０．５〜２．０％とした。

【００１１】Ｍｎはよく知られている通りオーステナイ
トの安定化元素としてオーステナイトの残留に寄与する
。その効果は０．５％未満では充分に発揮されず、また
２％をこえるとその効果は飽和し、かえって溶接性を劣
化等の悪い影響を発生する。そこで０．５〜２．０％と
した。Ｓは穴拡げ性に有害な元素であり、０．０１０％
をこえると穴拡げ性を劣化させる。そこで０．０１０％
以下とした。なお、好ましくは０．００１％以下とする
ことが望ましい。

【００１２】また、穴拡げ性向上のためにはＳを減らし
硫化物系介在物を減らすとともに、その球状化が有効で
ある。球状化にはＣａもしくはＲＥＭを添加することが
有効である。それぞれ０．０００５％、０．００５０％
未満では球状化の効果は少なく、それぞれ、０．０１０
０％、０．０５０％超では球状化の効果が飽和し、むし
ろ介在物を増加させて逆効果となるため、それぞれ０．
０００５〜０．０１００％、０．００５〜０．０５０％
とした。

【００１３】次に本発明の組織上の制限とその理由を説
明する。後述する実施例におけるＡ鋼をベースにして前
記の課題を解決するための手段としての各種製造方法お
よびその製造条件の付近で製造された鋼板を整理、検討
した結果、次のことを確認した。

【００１４】本発明において鋼板の延性を向上させるた
めには５％以上の残留オーステナイトを生じせしめるこ
とが必須で、そのためにはオーステナイトがＣ等の元素
の濃化により安定化されることが望まれる。このために
は■フェライトを生成させることによりオーステナイト
中へのＣ等の元素の濃化を促進させ、オーステナイトの
残留に寄与せしめること、■ベイナイト変態の進行に伴
い、オーステナイト中へのＣ等の元素の濃化を促進させ
、オーステナイトの残留に寄与せしめることが必要であ
る。

【００１５】フェライトの生成によりオーステナイト中
へのＣ等の元素の濃化を促進させ、オーステナイトの残
留に寄与せしめようとする場合、フェライト占積率を増
加させ、フェライト粒を微細化することが必要である。 なぜならばＣ濃度が最も高く、オーステナイトとして残
留しやすい箇所はフェライトと未変態オーステナイトの
界面であり、その界面はフェライト占積率の増加とフェ
ライト粒の微細化により増加するからである。

【００１６】図１と同じ条件の実験結果を整理した図２
に示すように少なくともＴＳ×Ｔ．Ｅｌ＞２０００を確
実に得るにはポリゴナルフェライト占積率（ＶＰＦ）％
とポリゴナルフェライト粒径（ｄＰＦ）μｍ　の比：Ｖ
ＰＦ／ｄＰＦを７以上とすればよいことを見い出した。 （ポリゴナル・フェライトの占積率および平均粒径は光
学顕微鏡写真にて測定を行う。なおポリゴナル・フェラ
イトとはフェライトの内で軸比（長軸／短軸）＝１〜３
のものと定義する。）フェライト、残留オーステナイト
以外の残部組織はオーステナイト中へのＣ等の濃化に寄
与するベイナイトと（ベイナイト変態の進行により未変
態オーステナイトへＣが濃化し、オーステナイトを安定
化し、オーステナイトの残留に好ましい効果を発揮する
。）残留オーステナイト量を減少させるパーライト、マ
ルテンサイトを生成させないことが必要である。

【００１７】次に本発明の製造工程上の制限とその理由
について説明する。フェライト占積率を増加させる（即
ちＶＰＦを大きくする）製造技術としては低温圧延、高
圧下圧延、仕上圧延後の冷却テーブル上におけるフェラ
イト変態のノーズ温度付近（Ａｒ１　超〜Ａｒ３　）で
の徐冷（フェライト変態のノーズ温度とは恒温フェライ
ト変態が最小時間で開始、終了する温度）が有効である
。フェライトを細粒化する（即ち、ｄＰＦを小さくする
）製造技術としては低温圧延、高圧下圧延、Ａｒ３　変
態点近傍での急冷、フェライト変態後の急冷（粒成長を
避けるために）が有効である。従って、上記の前者の各
手段および後者のそれを組み合わせた製造方法が考えら
れる。

【００１８】圧延温度：フェライト占積率を増し、フェ
ライトを細粒化するためには低温圧延が有効である。た
だし、Ａｒ３　−５０℃より低い温度では加工フェライ
トが増加し、延性を害する。また、Ａｒ３　＋５０℃よ
り高い温度ではフェライトが充分生成しない。従ってＡ
ｒ３　±５０℃が仕上圧延終了温度としては有効である
。さらに仕上圧延開始温度をＡｒ３＋１００℃以下とす
ることにより、フェライトの生成および微細化が促進さ
れる。

【００１９】ただし、低温圧延は、薄物圧延（板厚≦２
ｍｍ）時、特に変形抵抗の高い高カーボン当量材もしく
は高合金材の圧延時には、圧延荷重の増大、形状確保の
困難等の操業上好ましからざる点がある。従って後述す
る熱間仕上圧延後の冷却テーブル上での冷却をコントロ
ールすることによってフェライトの生成および微細化を
はかることが有効である。その場合、Ａｒ３　＋５０℃
超の熱間仕上圧延終了温度とすることが必要である。

【００２０】圧下率：熱間仕上圧延における合計圧下率
を８０％以上とするとフェライトの生成、微細化が促進
され、良好な材質が得られるため、下限を８０％以上と
した。

【００２１】冷却：熱間圧延後、Ａｒ３　〜Ａｒ１　を
４０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却してはオーステナイト
の残留に必要なフェライトの生成とＣ濃化が十分に進行
しないため、図６に示すような温度パターンに沿って圧
延後、Ｔ（Ａｒ１　＜Ｔ≦Ａｒ３　）まで冷却速度４０
℃／ｓ未満で冷却することが必要である。あるいは、さ
らに望ましい冷却方法として図７に示すパターンがあり
、圧延後Ｔ１　（Ａｒ１　＜Ｔ１　≦Ａｒ３　かつＡｒ
１　＜Ｔ１　＜圧延終了温度）まで冷却速度４０℃／ｓ
以上で冷却してフェライト変態により生成したフェライ
トの微細化と圧延中に生成したフェライトも含めて粒成
長の抑制をはかり、さらに続いてＴ２　（Ａｒ１　＜Ｔ
２　＜Ｔ１　）まで冷却速度４０℃／ｓ未満で冷却する
ことによりフェライト変態ノーズ付近でフェライト占積
率を増加させ、より良好な材質が得られる。

【００２２】Ａｒ３　を超える温度では冷却速度４０℃
／ｓ未満で冷却してもフェライトは生成せず、Ａｒ１　
以下の温度まで冷却速度４０℃／ｓ未満で冷却するとパ
ーライトを生成するため、Ａｒ１　＜Ｔ≦Ａｒ３　、Ａ
ｒ１　＜Ｔ２　＜Ｔ１　≦Ａｒ３　とする。その後の捲
き取り温度までの冷却速度はパーライトの生成を避け、
組織の微細化を助けるという観点から４０℃／ｓ以上と
する。

【００２３】図１と同じ条件で圧延し、冷却した後、捲
き取り温度を変えて実験した結果を図３、図４に示す。 捲取温度は５００℃をこえると捲取後ベイナイト変態が
過度に進行し、あるいはパーライトが生成し、図３に示
す如く体積比で５％以上の残留オーステナイトが得られ
なくなるため上限を５００℃以下とする。また、３５０
℃未満では図４に示す如く、マルテンサイトが生成し穴
拡げ性が劣化するため、下限を３５０℃以上とする。ま
た、過度のベイナイト変態を避けより多量のオーステナ
イトを残留させるため図３に示す如く、捲取後、水中浸
漬、ミスト噴霧等により３０℃／ｈｒ以上の冷却速度で
２００℃以下まで冷却することがより有効である。

【００２４】以上の各製造技術の組み合わせた技術とし
て図６および図７に集約される。そして、仕上圧延終了
温度が低温範囲（Ａｒ３　±５０℃）のものと高温範囲
（Ａｒ３　＋５０℃以上）のものの２種類がある。さら
に上記４種類の製造方法に、熱間仕上圧延開始温度の上
限をＡｒ３　＋１００℃以下と規制したもの、または捲
取後の冷却方法を規制したものの片方あるいは両方を組
み合わせた製造方法がある。その組み合わせを重ねる程
、効果も大きくなることは当然である。

【００２５】

【実施例】本発明による実施例を以下に示す。表１に示
す化学成分を有するＡ〜Ｋの鋼を図６または図７に従っ
て表２に示す条件で鋼板を製造した。ここで鋼ＣはＣ量
が下限量を割ったものであり、鋼ＥおよびＨはそれぞれ
Ｓｉ量およびＭｎ量が下限量を割ったものである。表２
における記号を説明すると、下記のようになる。

【００２６】ＦＴ０　は仕上圧延開始温度ＦＴ７　は仕
上圧延終了温度 ＣＴは捲取温度 ＴＳは引張強さ Ｔ．Ｅｌは全伸び γＲ　は残留オーステナイト体積比（％）ＶＰＦはポリ
ゴナルフェライト占積率（％）ｄＰＦはポリゴナルフェ
ライト粒径（μｍ　）表１、表２の鋼のＡｒ１　温度は
Ａ〜ＣおよびＦ〜Ｈ、Ｊが６５０℃、Ｄが６３５℃、Ｅ
が６１０℃、ＩとＫが６４０℃であり、またＡｒ３　温
度はそれぞれ順に８００，８１０，８１５，７９０，７
８０，８１０，８１０，８２０，７９０，８０５，７９
５℃であった。

【００２７】本発明法に沿うものはＮｏ．１６，１７，
１８，１９，２０，２１，２２，２４，２７，２８，２
９，３１，３３，３５，３６であり、当初ＴＳ×Ｔ．Ｅ
ｌ≧２０００をめざしたが、複合効果により、図５に示
されるようにＴＳ×Ｔ．Ｅｌ＞２４００という非常に良
好な強度・延性バランスを示す。これに対し比較例は各
々良好な延性が得られていない。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】

【表５】

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば以上の説明から明らかな
ごとく延性の特に優れた熱延高強度鋼板（ＴＳ×Ｔ．Ｅ
ｌ≧２４００）を特別な合金元素などを必要とせずにか
つ高生産条件で製造できるため、産業上の効果は極めて
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】残留オーステナイト体積比とＴＳ×Ｔ．Ｅｌの
関係を示した図。

【図２】ＶＰＦ／ｄＰＦとＴＳ×Ｔ．Ｅｌの関係を示し
た図。

【図３】捲取温度と残留オーステナイト体積比の関係を
示した図。

【図４】捲取温度と穴拡げ比の関係を示した図。

【図５】ＴＳとＴ．Ｅｌの関係を示した図。

【図６】仕上圧延終了温度、冷却速度■、Ｔ、冷却速度
■の関係を示した温度パターン図。

【図７】仕上圧延終了温度、冷却速度■′、Ｔ１　、冷
却速度■′、Ｔ２　、冷却速度■′の関係を示した温度
パターン図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　重量％で、Ｃ：０．１５超〜０．３％
   未満、Ｓｉ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜２．０
   ％、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を、全圧
   下率が８０％以上の熱間仕上圧延を行い、その圧延終了
   温度をＡｒ３　＋５０℃超とし、該温度から４０℃／ｓ
   未満の冷却速度で冷却を開始し、その鋼のＡｒ３　以下
   でＡｒ１　超となる温度範囲内の任意の温度Ｔで前記冷
   却を終了し、続けて冷却温度４０℃／ｓ以上で冷却して
   ３５０〜５００℃で捲き取り、ポリゴナルフェライト占
   積率ＶＰＦ（％）とポリゴナルフェライト平均粒径ｄＰ
   Ｆ（μｍ　）の比ＶＰＦ／ｄＰＦが７以上でかつ残留オ
   ーステナイトを体積比で５％以上含むフェライト、ベイ
   ナイトおよび残留オーステナイトの組織から構成され、
   強度−延性バランスＴＳ×Ｔ．Ｅｌで２０００ｋｇｆ／
   ｍｍ２　・％以上であることを特徴とする加工性に優れ
   た熱延高強度鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】　　重量％で、Ｃ：０．１５超〜０．３％
   未満、Ｓｉ：０．５〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜２．０
   ％に加えて、Ｃａ：０．０００５〜０．０１００％、Ｒ
   ＥＭ：０．００５〜０．０５０％のどちらか１種を含有
   し、かつ、Ｓ：０．０１０％以下に制限し、残部が鉄お
   よび不可避的不純物からな鋼を、全圧下率が８０％以上
   の熱間仕上圧延を行い、その圧延終了温度をＡｒ３　＋
   ５０℃超とし、該温度から４０℃／ｓ未満の冷却速度で
   冷却を開始し、その鋼のＡｒ３　以下でＡｒ１　超とな
   る温度範囲内の任意の温度Ｔで前記冷却を終了し、続け
   て冷却温度４０℃／ｓ以上で冷却して３５０〜５００℃
   で捲き取り、ポリゴナルフェライト占積率ＶＰＦ（％）
   とポリゴナルフェライト平均粒径ｄＰＦ（μｍ　）の比
   ＶＰＦ／ｄＰＦが７以上でかつ残留オーステナイトを体
   積比で５％以上含むフェライト、ベイナイトおよび残留
   オーステナイトの組織から構成され、強度−延性バラン
   スＴＳ×Ｔ．Ｅｌで２０００ｋｇｆ／ｍｍ２　・％以上
   であることを特徴とする加工性に優れた熱延高強度鋼板
   の製造方法。