JPS595651B2 - 低降伏比熱延高張力鋼板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、優れた成形性と強度の両者を満足する低降伏
比熱延高張力鋼板の製造法に関するものである。

近年自動車業界では、車体を軽量化して燃費節減を図り
或は車体強度の向上を図る為に高張力鋼板の使用が検討
されており、すでにフード、バンパーフェイスバー、バ
ンパーリインフォースメント、ディスクホイール等で実
用化されはじめている。

この種用途の材料には高強度のほかに優れた冷間加工性
が要求される。

最近開発された複合組織鋼（フェライト層に主としてマ
ルテンサイトからなる低温変態生成物が適量分布したも
の）は以下に示す様な特性を有しており、前記要望に応
じ得るものとして注目されている。

（１） 降伏伸びが現われない。

（２）降伏点が低く引張強度が高い（即ち低降伏比であ
る）。

（３）加工硬化が太きい。

（４）歪時効による強度上昇が大きい。

（５）高強度の割に延性が良好である。

（６）室温では非時効性である。

（７）その結果プレス成形時の形状凍結性が良好である
と共に破断限界も大きく、優れた成形性を示す。

ところで上記の様な熱延複合組織鋼の製法としては、■
熱間圧延した鋼板を（α＋γ）域若しくはγ域に再加熱
した後適当な冷却速度（通常は５〜ｂ で直接複合組織にする方法、があるが、設備面及び生産
性等を総合的に判断すれば後者の方法が有利と考えられ
ている。

後者の方法を効率良〈実施する為には、仕上圧延をオー
ステナイト領域で完了し、コイル巻取りまでの冷却過程
でフェライト変態を実質的に終了させ、巻取り以後の徐
冷過程で未変態オーステナイトを、主としてマルテンサ
イトからなる低温変態生成物にする必要があり、またフ
ェライト変態においてはフェライト粒を微細化すること
が望ましく、しかもその変態末期におけるパーライトの
生成を可及的に抑制しなければならない。

その為には、連続冷却変態過程においてフェライト変態
とベイナイト変態を分離させると共に、パーライト変態
を長時間側へずらせることが有効と考えられており、こ
の様な変態挙動を熱間圧延後に確実に起こさせる為には
、鋼材の化学成分、熱間圧延後の冷却速度及び巻取温度
の適正な組合せが不可欠と考えられている。

一方本発明者等が実験により碇認したところでは、複合
組織鋼の引張特性は第２相（主としてマルテンサイトか
らなる低温変態生成物（の体積率に著しく影響される。

即ち第１図は実験結果を示すグラフで、降伏点ＹＰに及
ぼす第２相体積率の影響は小さいが、引張強度ＴＳは第
２相体積率と共に著しく増加し、それに伴なって降伏比
（ＹＲ＝ＹＰ／Ｔ Ｓ ）は下ってくる。

ところが伸び率Ｅｌは第２相体積率の増加と共に明らか
に減少するから、良好な延性を確保する為には第２相体
積率を低く抑えねばならない。

この様に従来の熱延複合組織鋼では、引張強度の上昇は
必然的に第２相体積率の増加を伴なって伸び（成形性）
が低下する傾向にあり、両性能を同時に高めることは困
難である。

実際には、従来の複合組織鋼では前記両性能の兼ね合い
で最適の第２相体積率（通常２０％未満）を定めている
が、その性能は勿論不十分と言わざるを得ない。

本発明者等は前述の様な事情に着目し、強度及び成形性
を共に高め得る様な製造法の確立を期して、鋼材の化学
成分、熱間圧延後の冷却速度及び巻取温度等の製造条件
を見方しつつ研究を進めてきた。

その結果以下に示す如く要件を特定してやれば、強度及
び成形性の格段に優れた熱延高張力鋼板が得られること
を知り、厳に本発明の完成をみた。

即ち本発明に係る低降伏比熱延高張力鋼板の製造法とは
、 Ｃ，Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒを下記の条件 Ｃ：０．０３〜０．１％ Ｓｉ：０．５〜２ ％ Ｍｎ：０．５〜２ ％ Ｃｒ ：０．５〜２．５％ ３％≦（Ｓｉ 十Ｍｎ ＋Ｃｒ ）≦４，５％を満足す
る範囲で含有すると共に、 Ｎｂ、Ｔｉ 及びＶのうち１種又は２種以上を下記の範
囲で含有し、 Ｎｂ：０．０１〜０．１ ％ Ｔｉ：０．０２〜０．１５％ Ｖ：０．０２〜０．１５％ 残部が鉄及び不可避不純物である鋼材を用い、仕上圧延
までをオーステナイト領域で完了した後、仕上圧延終了
から巻取りまでの冷却速度が４〜ｂ 様に熱間圧延し、熱間圧延後の組織をフェライトと低温
変態生成物からなる複合組織とするところに要旨が存在
する。

本発明では、高強度を確保するのに不可欠のＣ及び複合
組織鋼を得るのに有効な元素であるＳｉ、Ｍｎ及びＣｒ
の含有量を特定範囲に設定すると共に、Ｎｂ、Ｔｉ及
びＶの少な（とも１種を所定量含有させることにより、
化学成分の面から強度及び延性の向上を図り、更に熱間
圧延後の冷却条件及び巻取温度な適正に調節することに
より、熱延のままでも優れた延性（成形性）と高強度を
有する鋼板を得ることができる。

次に鋼材の化学成分を限定した理由を説明する。

Ｃは複合組織鋼として十分な強度と延性を得るのに不可
欠の元素で、含有率は０．０３〜（１１％にしなげれば
ならない。

しかしてＣ量が少なすぎると十分な強度が得られず、一
方多すぎると延性が乏しくなる。

Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒは熱延のままで複合組織を確保する
のに不可欠の元素である。

即ちＳｉは固溶体強化元素として作用し、フェライト変
態を高温短時間側へ移行させる効果があり、少なくとも
０、５％以上含有させねばならない。

しかも多すぎるとＡｒ３ 点の上昇、靭性の劣化など
の問題があるので２％以下に止めるべきである。

ＭｎはＳｉと同様に優れた固溶体強化作用を有し、また
フェライト変態を長時間側へ移行させると共に、フェラ
イト変態とベイナイト変態の分離を促進させる効果があ
り、これらの効果を有意に発揮させる為には０．５％以
上含有させる必要がある。

しかし多すぎると強度が上昇し延性が劣化するので２％
以下に抑えるべきである。

ＣｒはＢｓ点を低下させてフェライト変態とベイナイト
変態の分離を促進させ、且つ熱間圧延後の冷却工程にお
けるベイナイトの生成を抑制する作用があり、これらの
効果は０．５％以上の含有で有効に発揮される。

しかし２．５％を越えると第２相体積率が急に増加し延
性を著しく劣化させるので好ましくない。

上記の様にＳｉ、Ｍｎ及びＣｒには夫々最適の誉重重が
定められるが、更に熱延のままで良好な複合組織を得る
為には、これらの総和を３〜４５％の範囲に設定し、各
元素の前記効果を相加的乃至相剰的に発揮させる必要が
ある。

しかしてこれらの総和が３％未満では前述の効果が不十
分で良好な複合組織が得られず、一方４．５％を越える
と強度が上昇し、延性の劣化が顕著となり、何れも本発
明の目的を達成できない。

Ｎｂ、Ｔｉ 及びＶは一般に析出強化元素として用い
られているが、本発明ではそれらの効果を期待するので
はなく、第１図に示した様な強度と延性の関係を改善す
る為の元素として添加される。

即ち第１図で説明した如く、公知の複合組織鋼における
強度と伸び（延性＝成形性）は反比例の関係にあり、両
性能を同時に向上させることは困難である。

ところが鋼材中にＮｂ、’Ｉ’ｉ 及びＶの１種以上を
適量添加すると、特定強度を有する複合組織鋼の延性を
大幅に高めることができる。

たとえば第２図は、下記ベース組成の鋼材に対してＮｂ
、Ｔｉ 又はＶを適量配合したときの引張強度と伸び
の関係を示したグラフ（板厚２．０龍のＪＩ８５号引張
り試験片を使用）である。

第２図からも明らかな様に、ベース組成を適正に調整す
ることにより、強度−伸びの関係を従来のフェライト＋
パーライトタイプの高張力鋼に比べて相当改善できる。

しかしベース組成に適量ノＮｂ、Ｔｉ 又はＶを添加す
ると上記の関係は更に改善され、特に高強度域における
伸びを大幅に改善できる。

この理由は次の様に考えることができる。

即ちベース組成（Ｃ，Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒの含有率）の
みで強度の向上を図った場合には第２相体積率が不必要
に増加し、これに反比例して伸びは大きく低下するが、
Ｎｂ、’ｌ’ｉ 又はＶを添加すると第２相体積率の増
加の割に強度上昇が大きいので、ベース組成のみの場合
に比べて伸びの低下を少なくして強度を高めることがで
きる。

尚第２相体積率の割に強度上昇が大きい理由としては、
後述する本発明の処理条件では、フェライトマトリック
ス中におけるＮｂ、Ｔｉ 及びＶの析出強化は殆んど期
待されず、熱間圧延終了後固溶状態で存在するＮｂ等が
その後の連続冷却変態挙動に変化を与え、第２相中のマ
ルテンサイトの比率を高める為と考えられる。

上記からも明らかな様にＮｂ、Ｔｉ 及びＶは本発明
において極めて重要な添加元素であり、目的達成の為に
はこれらのうち１種又は２種以上の添加を必須とする。

またこれらの含有率は、Ｎｂ：０．０１〜０．１％、Ｔ
ｉ ： ０．０２〜０．１５％、Ｖ二０．０２〜０．
１５％であり、この範囲未満では上記の効果が殆んど発
揮されず、一方超過しても上記効果の向上は期待できず
、むしろ材料コストが高くつ（ので好ましくない。

以上の様に本発明では鋼材の成分組成を適正に調整しな
ければならないが、目的達成の為には製造条件について
も厳密に管理する必要がある。

即ち仕上圧延までをオーステナイト領域で完了した後、
熱間圧延後巻取り゛までの冷却速度は４〜ｂ囲に設定す
ることが不可欠である。

しかして仕上圧延までを例えばフェライト（α）とオー
ステナイト（γ）の２相域（７２０〜７３０℃程度）で
行なうと、フェライト化が促進されすぎる為に伸びや加
工性が劣悪になる。

また冷却速度が４℃／秒未満であるとマルテンサイトが
形成されず、適正な複合組織が得られない。

一方５０℃／秒を越えると、急冷効果によってベイナイ
トやマルテンサイトの量が増大し延性が低下する。

また巻取温度を４００℃未満の低温にすると、ベイナイ
トが多量生成し易くなって延性が乏しくなり、一方６５
０℃超の高温にすると、パーライトが生成し易くなって
降伏比が高くなり、良好な加工性が得られなくなる。

本発明は概略以上の様に構成されており、複合組織の形
成に有効な元素（Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ）の含有量を特定す
ると共に、該元素の含有による第２相体積率の増大を抑
制する元素（Ｎｂ、Ｔｉ 又は■）を適量含有させ、且
つ熱間圧延後の冷却速度及び巻取温度を設定することに
より、高強度で且つ優れた成形性を有する熱延複合組織
鋼を提供し得ることになった。

次に本発明の実施例を示すが、下記は本発明を限定する
性質のものではなく、前・後記の趣旨に沿って変更する
ことも勿論可能である。

実施例 １ 第１表に示す化学成分の鋼スラブを１２００℃に加熱し
、仕上温度８７０℃で２，５朋厚まで熱間圧延した。

その後熱延終了から巻取りまでの冷却速度を２〜ｂ ７００℃の範囲で夫々変化させて鋼板を得、各鋼板の引
張特性を比較した。

第１表における符号Ａ−Ｃは本発明の要件に合致する化
学成分の鋼材、符号りはＳｉ及びＣｒ量が不足する鋼材
である。

また第２表において符号３．６．１０．１３．１７及び
２０は鋼材の化学成分及び熱延条件共に本発明の要件を
充足する実施例、その他は本発明に規定する要件のうち
１つを範囲外に設定した場合の比較例である。

第２表からも明らかな様に、比較例の鋼板では殆んどの
場合降伏点伸びが零を示さず、また降伏比は何れも７０
％以上の高い値を有しており、成形性の点で不十分であ
る。

これに対し実施例で得た鋼板の降伏点伸びは何れも零で
あり、しかも一法化は何れも７０％未満の低い値を示し
ており、成形性及び強度の両者を満足することが明白で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は複合組織鋼における第２相体積率と機械的性質
の関係を示すグラフ、第２図は複合組織鋼の引張強度と
伸びに及ぼすＮｂ、’［’ｉ 及びＶの添加効果を示す
グラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ Ｃ，ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒを下記の条件Ｃ：０．０
   ３〜０．１％ Ｓｉ：０．５〜２ ％ Ｍｎ ： ０．５〜２ ％ Ｃｒ ：０．５〜２．５％ ３％≦（Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒ）≦４．５％ を満足する範囲で含有すると共に、 Ｎｂ、Ｔｉ 及び■のうち１種又は２種以上を下記の範
   囲で含有し、 Ｎｂ：０．０１〜０．１ ％ Ｔｉ：０．０２〜０，１５％ Ｖ：０．０２〜０．１５％ 残部が鉄及び不可避不純物である鋼材を用い、仕上圧延
   までをオーステナイト領域で完了した後、仕上圧延終了
   から巻取りまでの冷却速度が４〜ｂ 様に熱間圧延し、熱間圧延後の組織をフェライトと低温
   変態生成物からなる複合組織とすることを特徴とする低
   降伏比熱延高張力鋼板の製造法。