JPS62188729A - 加工性のすぐれた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】 （産業上の利用分野） 本発明は加工性のすぐれた高強度鋼板の製造方法に関す
るものである。

（従来の技術） 自動車用鋼板においては、乗員の安全確保と、石油危機
以来の軽量化による燃費節減の観点から、近年高強度が
進められてきている。現在までに実用化されている自動
車用高強度鋼板は、たとえば特公昭５８−５７４９２号
公報、特公昭５９−２０７３３号公報に見られるような
ドアやフェンダ−パネル等に適用される引張強度が３５
〜４５ｋＰ／　ｆｉｌｌ　２で、４０％程度の伸び金有
する冷延鋼板や、特開昭５８−１１７３４号公報に見ら
れるようなホイール・？メンバー等に適用される引張強
度が５０〜６０　ｋｙ／ｍ１Ｔ、３０　％程度ノＩＩｎ
”ｋ有スる熱延鋼板が主たるものであった。

しかし、最近に至って、バンパーやドアガードバ−で代
表されるような安全強度部材全対象として、８０〜１０
０　ｋｇ／ａ１以上の引張強度金有する高強度鋼板に対
してユーザーからの要望が高まってきている。従来から
用いられてきた強化法でけ、この強度レベル全盲する鋼
板に対しては、せいぜい１０％内外の伸びしか確保でき
ず、所要の部材形状に成形加工するのはきわめて困難で
あった。

これ全解決する手段として、特公昭５６−１１７４１号
公報等で提案されているように、フェライトとマルテン
サイトの複合組織として、マルテンサイトにより強度上
、フェライトにより伸び全確保するフェライト・マルテ
ンサイト２相鋼（ＤｕａｌＰｈａ　ｓｅ鋼）が開発され
たが、この鋼でも引張強度と全伸びの積は、　２０００
１ｃｙ／＋ｎ”％がせいぜいであり、ユーザーの要求す
る加工性全要求強度レベルで満たすには、なお難しさを
残していた。

ところが最近、低合金系ながら１５％以上の残留オース
テナイ）Ｔｈ含有し、その変態誘起塑性（Ｔｒａｎｓｆ
ｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｉ
ｔｙ　）　ｋ利用して、８０〜１２０　ｋＰ／ｇｉ＋”
　　の引張強度を有しながら、３０％以上の全伸びを有
する鋼板が、特公昭６０−４３４３０号公報等に製造で
きることが見い出された。

この種の残留オーステナイトの変態誘起塑性全利用する
鋼板は、成形性は極めてすぐれているものの、現在まで
江見出されている方法で低合金系の鋼全裂造する場合に
は、スポット溶接金困難とするほどにＣ濃度金高める必
要があり、工業上広汎に実用に供せられるとは考えにく
いものである。

（発明が解決、しようとする問題点） 本発明は前記したような従来技術の有する問題点全解決
し、溶接性が満足できるような範囲の低Ｃ１１度で、低
合金系でありながら、残留オーステナイトヲ含有し、そ
の変態誘起塑性全利用する加工性のすぐれた高強度鋼板
の製造方法全提供するものである。

（問題点全解決するための手段） 本発明は従来になかったようなすぐれた強度延性バラン
ス全盲する鋼板が、残留オーステナイトの変態誘起塑性
全利用することにより得られるが、これはフェライトと
過冷却なオーステナイトの混在した組織金、ベイナイト
変態温度に保定し、オーステナイト中にＣｔ−濃縮して
安定化することにより製造できる。

この場合、ベイナイト変態温度で、保定を開始させる際
のフェライトと、過冷却オーステナイトの比率・形態と
、その間の合金元素分配は極めて重要でめることに本発
明者らは着目し、溶接性が満足できるような程度に、鋼
全体としてのＣｉを保ちながら、所要の強度延性バラン
ス全達成できるという知見金得て、本発明金成したもの
である。

即ち、本発明は重量％でＣ：０．１５〜０，３５％、Ｓ
ｉ　：　０．５０〜２．Ｏ０％、　Ｍｎ　：　０．２０
〜２．５０％、Ｓｏｌ、　Ａｌ：　０．１０％以下金含
み、またはこれにさらにＣｒ　：　０．０５〜０．５　
％に含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼板
金、７３０〜９２０Ｃの温度域に加熱し、２０秒〜５分
保持した後、６５０〜７７０ｔ：’の温度域に２〜ｓＯ
℃／Ｓの速度で冷却し、この温度域内で５秒〜１分保持
してから、引き続いて１０〜５００　℃／Ｓの速度で３
００〜４５０ｒの範囲内に急冷し、この温度域内で２０
秒〜１０分以下保持１．てから室温まで冷却することを
特徴とする加工性のすぐれた高強度鋼板の型造方法であ
る。

（作用） 最初に本発明の対象とする鋼の成分範囲の限定理由につ
いて述べる。

まずＣはオーステナイト中に濃縮され、その安定化に大
きく寄与し、変態誘起塑性による伸びの向上に効果？有
する。しかし、０．１５％未満では本発明の工程では、
強度延性バランス全向上させるのに有効な残留オーステ
ナイ）會、１０％以上含ませることができない。一方、
０．３５％金超えると、残留オーステナイト量全確保す
るのは容易であるものの、溶接性の劣化が著しく実用に
耐えないものとなる。

次にＳｉはベイナイト変態温度域すなわち３００〜４５
０Ｃの範囲内において炭化物の形成金抑成し、残存する
オーステナイト中へのＣの濃縮上越こりやすくしている
。しかし、本発明のＣ量の範囲では、　Ｓｉ含有量が０
．５０％未満の場合、その効果は認められない。一方、
２．ＯＯ％金超えることは、化成処理性に著しい難点が
生じるため、避ける必要がある。

またＭｎは、オーステナイト全安定化するとともに、ベ
イナイト変態温度域への急冷に際し、オーステナイトが
パーライトへ分解するのを抑える必要がある。Ｍｎ　０
．２％未満では、熱間圧延に際して熱間脆性音引き起こ
す危険性が犬である。一方、２．５Ｑ％そ超えた際には
、上に説明した効果が飽和するのみならず、バンド組織
の形成が著しくなる。

さらにＳｏｌ、Ａ！は脱酸元素として、またＡ６Ｎによ
る熱延素材の細粒化全通じて、間接的に材質を向上させ
るために、０．１０％以下の添加を必要とする。しかし
、これ？超えた添加は、介在物による靭性劣化全招くの
で、０．１０　％以下に限定する。

以上が本発明の対象とする鋼の基本成分であるが、本発
明においては、残留オーステナイトの量を増す目的で、
さらに必要によりＣｒ　ｆ　０．０５〜０．５チ含むこ
とも有効である。しかしながら０．５％金、超えるｃｒ
の添加は、Ｃｒ炭化物の形成やフェライト率の増大につ
ながり、残留オーステナイト量を減じて、強度延性バラ
ンスをかえって悪化するので避けなければならない。一
方、０．０５％未満では、Ｃｒｆ添加することによる効
果全認め難い。

以上に説明した元素およびＦｅ以外に、本発明鋼板はＰ
、Ｓ、Ｎその他一般に鋼に対し、不可避的に混入する不
純物金倉むものである。

次に工程上の限定理由全詳述する。

まず、鋼板は７３０〜９２０Ｃに加熱し、２０秒〜５分
保持される。この加熱条件は本発明の成分系において、
オーステナイト分率がほぼ６０〜９５％のフェライトと
オーステナイトの二相共存域に相当するものであり、素
材においてパーライトとして、また孤立して存在する炭
化物全固溶して、ＣおよびＭｎ　１あるいはさらにＣｒ
の濃化したオーステナイトと、それら合金元素の希薄な
フェライトの混合した組織全出現させ、引き続く一連の
熱処理完了後に、１０％以上の残留オーステナイト全含
有し、すぐれた機械的性質金示す組織全もたらすのであ
る。

７３０Ｃ未満の加熱温度では、工業的に実用性のあるよ
うな加熱時間とした場合Ｋ、炭化物が残存する可能性が
犬であり、引き続（一連の熱処理全行っても、十分な残
留オーステナイト量が得られず、所要の機械的性質は得
られない。

一方、９２０Ｃ’に超えるような温度では、オー□　　
ステナイトが９５％金超え、さらにはオーステナイト単
相となってＣ，Ｍｎ、あるいはさらにＣｒが均一に分布
するので、以下の工程でそれら元素をオーステナイト中
に濃縮しても、最終的に伸びの向上に害毒する残留オー
ステナイト金、本発明成分では１０％も確保できず、目
的とする強度延性バランスが得られない。

この温度域での保持時間が、２０秒未満では炭化物が十
分固溶せず、冷延材の場合には再結晶は不十分となる。

また５分金超えて保持しても、伸びの向上は僅かであり
、減少金示す場合さえあり、連続ラインでの生産性も低
下させることとなる。

本発明では引き続いて６５０〜７７０Ｃの温度域に、２
〜５０　ｔＺ’／Ｓの速度で冷却し、この温度域内で５
秒〜１分保持するが、その目的は所要強度を実現するよ
うに、フェライトとオーステナイトの比率全調整し、な
おかつフェライトからオーステナイトへのＣ、Ｍｎ　、
あるいはさらＫＣｒの濃化を促進することである。

この際の冷却速度？２　℃／Ｓ未満の緩冷とすると、パ
ーライトが生成し残留オーステナイト安定化に有効なｃ
２減じることとなる。また５　０　ｔＴ／Ｓを超える急
冷では、針状のフェライトや、時にはマルテンサイトＴ
ｈ生じ伸びが低下する。ここでの保持温度が６５０Ｃ未
満では、先に規定した冷却速度金とってもパーライトが
生じ、強度・伸びとも顕著に低下する。

また７７０Ｃ金超えると、最終的にベイナイト主体でフ
ェライトの比率が極めて小さくなるので、靭性が低下し
、二次加工性が悪化する。この温度域での保持時間が、
５秒未満ではオーステナイトへのＣ、Ｍｎ　、あるいに
さらにＣｒの濃化が僅かなため、以降の冷却に際し、マ
ルテンサイト変態が起こるので、伸びの劣化が著しい。

一方、１分を超える保持は、オーステナイトからバーラ
イトヘの分解音引き起こすので避ける必要がある。

この後、本発明では１０〜５０　Ｑ　ｔｒ／Ｓの速度で
、３００〜４５０Ｃの範囲内に急冷し、この温度域内で
２０秒〜１０分保持してから室温まで冷却する。これは
オーステナイトに対し、いわゆるオーステンパ処理金施
こすものであるが、後述するように８１七合金元素とし
て含むことの効果で、オーステナイトが一部ペイナイト
へ変態するとともに、残存するオーステナイトへさらＫ
ｃａｌ化が起こり、室温に冷却しても残存し、塑性誘起
変態金起こすため、伸びを著しく向上させるものである
。

この温度域に達するまでの冷却速度が１０℃／Ｓ未満の
場合、パーライト金主じ、意図した組織変化？起こすこ
とができなくなる。また５　００　℃／Ｓ超の急冷は、
目標とした温度で冷却全終了することがきわめて困難で
あり、実現せしめても伸びはかえって劣化する。急冷終
点温度が４５０ｒｔ超える場合にはパーライトが生じ、
また３００Ｃ未満の場合には炭化物析出がすみやかで、
オーステナイトへのＣ濃化とその安定化が起こりＫ＜＜
なり、さらにはマルテンサイトも生成するので、強度延
性バランスの劣化が顕著となる。

この温度域内での保持時間が２０秒未満ではベイナイト
の生成、Ｃの拡散が不十分でオーステナイトは室温まで
の冷却途中に、マルテンサイトとなるので伸びが急減す
る。また１０分金超えて保持しても、安定化を意図した
オーステナイトが炭化物全析出してベイナイトに分解し
てしまうため、塑性誘起変態によるような大きな伸びは
期待できない。

なお、以上に説明してきた工程においては、規定した温
度域内であれば、保持温度は一定である必要はなく、そ
の範囲内での変動により何ら最終製品の特性？劣化させ
るものではない。

なお、本発明の装造方法に使用される素材としては、通
常の熱延工程金繰て製造された熱延鋼板であれば、その
まま直接でも、もしくは酸洗・冷延金経たものであって
も構わず、先に説明したような熱処理工程金経ることに
より所期の目的が達せられる・ここで、素材の金属組織
は特に問題、どしない。

（実施例） 第１表に成分？示す３．５　ｖａｎ厚の熱延鋼板全酸洗
後、１．０朋厚に冷延し、第２表に示すような熱処理金
施した後、０，８％のスキンバス全行ってから、ＪＩＳ
　Ｓ号引張試験片全採取し、ゲージ長さ　５０龍、引張
速度ＩＱｍｉ＋／＋＋＋ｉＲで常温引張試験全行なった
ところ、同表に記載するような機械的特性値上寿た。

ここで第２表の熱処理条件にある符号Ｔａ　、　ｔａ等
は、第１図に記載したようなサイクルの各段階での温度
および時間全示す。

本発明例である試料屋２〜５，７，１０，１３゜１６．
１９．２１〜２５．２８，３１．３３〜３５はいずれも
引張強度６Ｑ　ｋＰ／１１１１以上で、なおかつ引張強
度と、全伸びの積はいずれも２５００　ｋｆ’／ｍｌ１
２・チ以上となり、最高では＆１０　、１６　、２４　
、３３に見られるように、１００　ｋｐ／＋ｕ＋２以上
の引張強度を有しながら、全伸びも３０％以上ときわめ
て大きく、厳しい加工に耐えうる性質？持つことが明ら
かである。

これに対し、本発明成分範囲外の鋼ａＩｇ＋ｈ＋ｉは最
適と考えうる熱処理サイクル金経ても、試料Ａ１．３６
〜３８にあるように、また本発明成分鋼であっても処理
条件が不適切な場合は、扁６゜８．９，１１、．１２，
１４，１５，１７，１８，２０゜２６．２７，２９，３
０，３２にあるように、強度あるいは伸びの一方が不十
分であるため本発明の目的は達しえない。

（発明の効果） 以上の実施例からも明らかなように１本発明によれば、
１０％以上の残留オーステナイト’を含み、その変態誘
起塑性の効果全十分に発揮できるために、６０ｋｙ／ａ
ｍ’以上の引張強度全盲し、なおかつ引張強度と全伸び
の積が、２５００　ｋＰ／１ｎｒｘ２以上の加工性のす
ぐれた鋼板全製造でき、これらは溶接性や二次加工性全
も良好なレベルに保てるため、産業上極めて顕著な効果
全盲するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱処理工程サイクルの図表である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％でＣ：０．１５〜０．３５％、Ｓｉ：０．５０〜
   ２．００％、 Ｍｎ：０．２０〜２．５０％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０
   ％以下を含み、 またはこれにさらにＣｒ：０．０５〜０．５％を含み、
   残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼板を、７３０
   〜９２０℃の二相共存温度域に加熱し、２０秒〜５分保
   持した後、６５０〜７７０℃の温度域に、２〜５０℃／
   Ｓの速度で冷却し、この温度域内で５秒〜１分保持して
   から、引き続いて１０〜５００℃／Ｓの速度で、３００
   〜４５０℃の範囲内に急冷し、この温度域内で２０秒〜
   １０分保持してから、室温まで冷却することを特徴とす
   る加工性のすぐれた高強度鋼板の製造方法。