JPH09118952A - 降伏比の低い高強度熱延鋼板部材 - Google Patents

降伏比の低い高強度熱延鋼板部材

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JPH09118952A
JPH09118952A JP29744895A JP29744895A JPH09118952A JP H09118952 A JPH09118952 A JP H09118952A JP 29744895 A JP29744895 A JP 29744895A JP 29744895 A JP29744895 A JP 29744895A JP H09118952 A JPH09118952 A JP H09118952A
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hot
steel sheet
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strength
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Toshio Yokoi
利雄 横井
Hakobu Shiyukuhisa
運 宿久
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 降伏比が低くかつ高強度を有する構造用熱延
鋼板部材を提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.05〜0.20%、
Si:0.01〜1.0%、Mn:0.50〜2.0
%、P:0.05%以下、S:0.03%以下、sol.A
l:0.08%以下、N:0.01%以下を含有し、残
部がFe及び不可避的不純物からなる鋼をAr3点以上の
仕上げ温度で熱延後、500〜650℃で巻取り、その
後鋼板を冷間加工した後、Ac3点以上の温度に再加熱し
てAr3点以上の温度で熱間成形加工後、冷却して組織を
フェライト及びパーライトの混合組織にしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、降伏比の低い、ホ
イールなどの自動車足まわり部材および建築用部材など
に利用される構造用高強度熱延鋼板部材に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、低降伏比化を目的とした熱延綱板
は、例えば自動車用鋼板ではDP鋼に示される様に成形
性(形状凍結性)や衝撃性の向上を目的として開発され
ているが、このような鋼板により加工形成された部材の
降伏比は高くなり、衝撃特性や部材としての材質均質性
に劣り、十分な品質を有しているとは言えない。
【0003】また、建築用熱延鋼板では、従来、一般構
造用圧延鋼材(JIS G 3101)、溶接構造用圧
延鋼材(JIS G 3106)等が広く利用されてき
たが、最近、構造物の安全性向上のため、特に耐震特性
を向上させるのに降伏比の低下が望まれ、建築構造用圧
延鋼材(JIS G 3136)が制定され、降伏比が
規定されるに至っているが、建築用熱延鋼板部材とし
て、例えば、熱延鋼帯を冷間加工によって管状に成形
し、開口縁部を電気抵抗溶接して鋼管を得、その後この
鋼管に冷間加工により成形加工された鋼板部材は、冷間
加工による成形の際の加工硬化により降伏点が上昇し、
降伏比が高くなる。また、衝撃値も著しく低下する。特
に冷間加工の厳しい部分においては材質の劣化が大き
く、降伏比が90%以上となることも珍しくない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このため、降伏比の上
昇を押さえる対策が種々なされているが、降伏比の低減
には限度があるのが実情である。例えば、特開平4−3
23319号公報には、冷間加工の厳しい部分のみを加
熱して部材全体の降伏比を低減させる方法が記載されて
いるが、この方法では、平板部の加熱が不十分となり、
冷間加工で生じた歪が残存すると共に加熱部との温度差
に起因して熱歪が発生し、このため加工の厳しい部分と
平板部とに強度差が生じると共に降伏比の低減効果、衝
撃値の向上効果が小さい。
【0005】また、高強度化のため冷間加工後、焼入焼
戻し処理を施す製造方法もあるが、この方法では、部材
の組織が焼戻しマルテンサイトとなるため、降伏比が高
くなる。
【0006】また、厚板鋼板では、降伏比を低くするた
めに組織がフェライトとマルテンサイト(フェライト+
マルテンサイト)の混合組織とした鋼板を部材原板とし
て使用することも行われているが、原板を合わせて、合
わせ部を溶接することなどにより鋼板部材を製造してい
るため、溶接部を含む部材コーナ部では原板のフェライ
ト+マルテンサイト組織が得られない。このため、降伏
比が低くならず、また溶接軟化も生じるという問題があ
る。
【0007】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、降伏比が低くかつ高強度を有する構造用熱延鋼板部
材を提供することを発明の課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の高強度熱延鋼板
部材は、重量%で、 C :0.05〜0.20% Si:0.01〜1.0% Mn:0.50〜2.0% P :0.05%以下 S :0.03%以下 sol.Al:0.08%以下 N :0.01%以下 を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼を
Ar3点以上の仕上げ温度で熱延後、500〜650℃で
巻取り、その後鋼板を冷間加工した後、Ac3点以上の温
度に再加熱してAr3点以上の温度で熱間成形加工後、冷
却して組織をフェライト及びパーライトにするものであ
る。
【0009】部材の強度、靭性をより向上させるため、
前記成分に加えて、更に下記成分のうち1種以上を含有
する鋼を用いることができる。 Cr:0.05〜0.80% Ni:0.50%以下 Mo:0.40%以下 Nb:0.08%以下 V :0.30%以下 Ti:0.10%以下 B :0.0005〜0.0050% Ca:0.006%以下
【0010】本発明は、固溶強化元素、析出強化元素を
添加し、熱間圧延の仕上げ温度、巻取り温度、冷間成形
加工後の加熱温度及び熱間加工温度を所定の値に設定
し、冷却後の組織をフェライト及びパーライト組織とす
ることにより、降伏点を下げ、引張強さを向上させ、こ
れにより低降伏比でしかも高強度の熱延鋼板部材が得ら
れる。
【0011】
【発明の実施の形態】まず、本発明において使用する鋼
の成分限定理由について説明する。単位は全て重量%で
ある。 C:0.05〜0.20% Cは鋼板の強度を高めるために有効な元素である。0.
05%未満ではその作用が過少であり、一方0、20%
を超えると溶接性及び靭性が劣化するようになる。よっ
て、下限を0.05%、上限を0.20%とする。
【0012】Si:0.01〜1.0% Siは溶鋼の脱酸作用を有し、また熱間加工後の冷却段
階で固溶強化作用により強度、延性を向上させる。0.
01%未満ではかかる作用が過少であり、一方1.0%
を越えると熱間圧延段階でSiスケールが発生し易くな
り、鋼板表面性状が劣化するようになる。よって、その
下限を0.01%、上限を1.0%とする。
【0013】Mn:0.50〜2.0% MnはSiと同様に熱間加工後の冷却で固溶強化作用に
より強度を高める。0.50%未満ではかかる作用が過
少であり、一方2.0%を越えると帯状組織を生成さ
せ、圧延方向の延性を劣化させる。従って、その下限を
0.50%、上限を2.0%とする。
【0014】P:0.05%以下、S:0.03%以下 P、Sは靱性を劣化させるので、それぞれ上限を0.0
5%、0.03%とする。
【0015】sol.Al:0.08%以下 Alは鋼の脱酸剤として添加されるが、多量に添加する
と鋼の清浄度が悪くなり、靭性も低下するようになるの
で、その上限を固溶Al量で0.08%とする。
【0016】N:0.01%以下 Nは延性、溶接性を劣化させるので、その上限を0.0
1%とする。
【0017】本発明に用いる鋼は、上記成分のほか、残
部Fe及び不可避的不純物により形成されるが、強度や
靭性等をより一層向上させるため下記成分の内、一種以
上を必要に応じて更に含有させることができる。
【0018】Cr:0.05〜0.80% Crは析出硬化等により鋼の強度を高めるのに有効であ
る。特に、再加熱後の強度特性の改善に有効である。こ
の効果を有効に得るためには、0.05%以上は必要で
ある。一方、多量に添加すると低温靭性、溶接性を劣化
させるので、上限を0.80%とする。
【0019】Mo:0.40%以下 Moは、Cr同様、鋼の強度を高めるのに有効であり、
特に、再加熱後の強度特性や高温強度特性の改善に有効
である。しかし、多量に添加すると溶接性を劣化させ、
またコスト上昇となるので、上限を0.40%とする。
【0020】Nb:0.08%以下 Nbは析出硬化等により鋼の強度を高めるのに有効であ
り、また結晶粒度の微細化に有効である。しかし、多く
添加すると溶接性を劣化させるので、上限を0.08%
とする。
【0021】V:0.30%以下 Vは析出硬化等により鋼の強度を高めるのに有効であ
り、特に、再加熱後の強度特性の改善に有効であるが、
多く添加すると溶接性を劣化させるので、上限を0.3
0%とする。
【0022】Ti:0.10%以下 Tiは鋼の強度を高めるのに有効であるとともに、Ti
Nを形成しオーステナイト粒の微細化に効果があり、靭
性の向上に有効である。しかし、多く添加すると溶接性
を劣化させるので、上限を0.10%とする。
【0023】B:0.0005〜0.0050% Bは微量添加で強度を高めるのに有効であるとともに、
焼入れ性を著しく高める効果を有する。0.0005%
未満ではかかる作用が過少であり、一方多く添加すると
B化合物を生成して、靭性を劣化させるので、その上限
を0.0050%とする。
【0024】Ca:0.006%以下 Caは硫化物を展伸状から球状にする形態制御を通し
て、機械的異方性を小さくし、延性、靭性を改善する効
果がある。しかし、多く添加すると鋼中に非金属介在物
が増大し、延性、靭性が低下するようになるので、その
上限を0.006%とする。
【0025】本発明の熱延鋼板部材は、上記成分を有す
る鋼をAr3点以上の仕上げ温度で熱延後、500〜65
0℃で巻取り、その後鋼板を冷間加工した後、Ac3点以
上の温度に再加熱してAr3点以上の温度で熱間成形加工
を行った後、冷却して組織をフェライト及びパーライト
にしたものである。
【0026】熱間圧延は、スラブを連続鋳造後直ちに直
接圧延してもよく、鋳塊を加熱後、圧延してもよい。加
熱温度は1100〜1300℃が好ましい。1100℃
未満になるとNbの固溶が不十分となり、Nbによる強
度の向上作用が不足する。また、1300℃を越える
と、オーステナイトの粗大化が生じ、靭性が低下するよ
うになる。もっとも、前記範囲外の加熱温度でも本発明
の所期の効果が得られる。熱間圧延の仕上げ温度はAr3
点以上にする必要がある。Ar3点未満の場合、加工組織
が残り、また混粒となり、異方性も顕著になる。
【0027】巻取り温度は500〜650℃にする必要
がある。500℃未満になると過冷となり、フェライ
ト、べイナイトの2相組織となり、強度が著しく上昇
し、延性、靭性が劣化し、引いては冷間加工性が劣化す
るようになる。また、巻取り温度が650℃を越えると
強度が低下するとともに粒界酸化により表面性状が著し
く悪くなる。
【0028】巻き取られた鋼板は、巻き戻されて適宜の
冷間加工法により所定の形状に成形加工される。角管の
場合は、冷間での造管加工や溶接加工が適用される。
【0029】冷間加工された鋼板は、次に、再加熱され
て軟化される。この際、加熱温度はAc3点以上にする必
要がある。完全にオーステナイト化することにより、冷
間加工によって残った歪、すなわち転位の回復効果を行
い、さらに組織を微細化し、靭性の改善のためには、加
熱温度をAc3点以上にする必要がある。また、Ac3点未
満では、組織が混粒となり、靭性の改善が望めない。
【0030】そして、再加熱後、所期の形状に熱間加工
により成形するが、この際、熱間加工温度をAr3点以上
にする必要がある。Ar3点未満になると、オーステナイ
トが過度に延伸し、組織が混粒となり、靭性の改善が望
めないようになるからである。
【0031】熱間加工後の冷却に関しては空却または衝
風冷却とし、組織をフェライト及びパーライト(擬似パ
ーライトを含む)の混合組織とする。かかる組織にする
ことにより、降伏比を低くすることができる。
【0032】
【実施例】表1の成分を有する各種の鋼を溶製し、表2
に示す熱延条件で熱間圧延して巻取り、板厚12mmの
熱延鋼板を製造し、圧下率7%の冷間圧延を施した後、
900℃×10min の加熱後、同温度で10%の熱間加
工(具体的には、実機による圧下率10%の熱間圧延)
を施した。表1の鋼のAr3点は740〜810℃程度で
あり、またAc3点は820〜890℃程度であり、鋼片
の熱間加工の仕上げ温度並びに冷間加工後の加熱温度と
も、Ar3点並びにAc3点以上である。尚、円形断面の管
を方形状に加工する際の最大歪量は、前記熱間加工で生
じる歪量以下である。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】熱間加工後の鋼板部材から、引張試験片及
び衝撃試験片を採取し、引張特性、衝撃特性を調べた。
その結果を表2に併せて示す。表2より、本発明対象鋼
を用いた実施例(試料No. 1〜3及び7〜13)では、
熱間加工後の引張強さは490N/mm2 以上で、YR
(降伏比)が70%以下であり、高強度でかつ低降伏比
を有し、優れた靭性を有することが分かる。
【0036】これに対し、本発明対象鋼の成分範囲外の
鋼種を用いた比較例(試料No. 4〜6)は熱間加工後の
引張強さが低い。試料No. 14及び15の比較例は本発
明対象鋼を用いているものの、巻取り温度が本発明範囲
の下限、上限を越えているため、試料No. 14では熱延
鋼板の強度が著しくしく上昇し、冷間加工が困難とな
る。また、試料No. 15では、熱間加工後の引張強さが
低い。
【発明の効果】以上の説明した通り、本発明の熱延鋼板
部材によれば、熱間加工後490N/mm2 以上の高強度
を有し、しかも降伏比が70%以下と低く、衝撃特性も
良好であり、本発明は構造用高強度鋼板部材として好適
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.05〜0.20% Si:0.01〜1.0% Mn:0.50〜2.0% P :0.05%以下 S :0.03%以下 sol.Al:0.08%以下 N :0.01%以下 を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼を
    Ar3点以上の仕上げ温度で熱延後、500〜650℃で
    巻取り、その後鋼板を冷間加工した後、Ac3点以上の温
    度に再加熱してAr3点以上の温度で熱間成形加工を行っ
    た後、冷却して組織をフェライト及びパーライトにする
    ことを特徴とする降伏比の低い高強度熱延鋼板部材。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した成分を含み、更に重
    量%で Cr:0.05〜0.80% Ni:0.50%以下 Mo:0.40%以下 Nb:0.08%以下 V :0.30%以下 Ti:0.10%以下 B :0.0005〜0.0050% Ca:0.006%以下 のうち1種以上を含有する請求項1に記載した降伏比の
    低い高強度熱延鋼板部材。
JP29744895A 1995-10-20 1995-10-20 降伏比の低い高強度熱延鋼板部材 Pending JPH09118952A (ja)

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