JP2000045035A - 加工硬化特性に優れた高強度鋼板 - Google Patents
加工硬化特性に優れた高強度鋼板Info
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- JP2000045035A JP2000045035A JP21302998A JP21302998A JP2000045035A JP 2000045035 A JP2000045035 A JP 2000045035A JP 21302998 A JP21302998 A JP 21302998A JP 21302998 A JP21302998 A JP 21302998A JP 2000045035 A JP2000045035 A JP 2000045035A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高ひずみ域での加工硬化特性を向上させるこ
とにより、成形限界を高めたプレス加工性の良好な高強
度複合組織鋼板を提供する。 【解決手段】 フェライトを主相とし、マルテンサイト
を含む複合組織鋼板で、｛Ｍｎ｝で表される鋼中Ｍｎの
質量％が１．０〜２．８％であり、板厚方向にＭｎ含有
量が異なる複数の層が重なっており、各層の局所的Ｍｎ
質量％を〔Ｍｎ〕としたとき、〔Ｍｎ〕≧１．１×｛Ｍ
ｎ｝となる層の厚みの合計Ａと〔Ｍｎ〕≦｛Ｍｎ｝とな
る層の厚みの合計Ｂが４＜Ｂ／Ａ≦９０の関係を満足す
る。これにより、結晶粒界のスケールより大きなスケー
ルの強度不均一性を実現でき、その結果、高ひずみ域ま
で高い加工硬化が持続する。
とにより、成形限界を高めたプレス加工性の良好な高強
度複合組織鋼板を提供する。 【解決手段】 フェライトを主相とし、マルテンサイト
を含む複合組織鋼板で、｛Ｍｎ｝で表される鋼中Ｍｎの
質量％が１．０〜２．８％であり、板厚方向にＭｎ含有
量が異なる複数の層が重なっており、各層の局所的Ｍｎ
質量％を〔Ｍｎ〕としたとき、〔Ｍｎ〕≧１．１×｛Ｍ
ｎ｝となる層の厚みの合計Ａと〔Ｍｎ〕≦｛Ｍｎ｝とな
る層の厚みの合計Ｂが４＜Ｂ／Ａ≦９０の関係を満足す
る。これにより、結晶粒界のスケールより大きなスケー
ルの強度不均一性を実現でき、その結果、高ひずみ域ま
で高い加工硬化が持続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工硬化特性に優
れた高強度鋼板に関わるものである。本発明の高強度鋼
板とは自動車、家庭電気製品、産業機器、建築などの用
途にプレス加工をして使用されるものであり、熱間圧延
または冷間圧延により製造される鋼板で、プレス加工性
や耐食性の一層の改善のためにめっきや皮膜などの表面
処理を施した鋼板を含む。
れた高強度鋼板に関わるものである。本発明の高強度鋼
板とは自動車、家庭電気製品、産業機器、建築などの用
途にプレス加工をして使用されるものであり、熱間圧延
または冷間圧延により製造される鋼板で、プレス加工性
や耐食性の一層の改善のためにめっきや皮膜などの表面
処理を施した鋼板を含む。
【０００２】
【従来の技術】加工硬化特性とはひずみを付与すること
により塑性変形応力が上昇する性質であり、この性質は
プレス成形においてひずみ分布を拡散させ成形限界を高
める作用がある。また、引張り強さが同じ場合、加工硬
化特性が優れる鋼はより低い降伏点を実現できるため、
プレス成形において弾性回復による形状不良を低減でき
る。
により塑性変形応力が上昇する性質であり、この性質は
プレス成形においてひずみ分布を拡散させ成形限界を高
める作用がある。また、引張り強さが同じ場合、加工硬
化特性が優れる鋼はより低い降伏点を実現できるため、
プレス成形において弾性回復による形状不良を低減でき
る。
【０００３】一方、プレス成形品の軽量化や衝突強度向
上のために高強度鋼板が注目されている。しかし、一般
に、高強度化とともに加工硬化能が低下するため、高強
度鋼板では成形限界や降伏比の劣化は避けられない。そ
こで、例えば特公昭５６−１１７４１号公報にあるよう
に低い降伏比と高い成形限界を併せ持つ高強度鋼板とし
て、フェライト中に硬質のマルテンサイトを分散させた
複合組織鋼板、いわゆるＤｕａｌ−Ｐｈａｓｅ鋼が開発
された。
上のために高強度鋼板が注目されている。しかし、一般
に、高強度化とともに加工硬化能が低下するため、高強
度鋼板では成形限界や降伏比の劣化は避けられない。そ
こで、例えば特公昭５６−１１７４１号公報にあるよう
に低い降伏比と高い成形限界を併せ持つ高強度鋼板とし
て、フェライト中に硬質のマルテンサイトを分散させた
複合組織鋼板、いわゆるＤｕａｌ−Ｐｈａｓｅ鋼が開発
された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、軽量化と耐衝撃
性に対する要求が一層高まり、このような高強度鋼板を
より成形難度の高い部品に適用する必要が生じている。
このような部品の成形においては従来の複合組織鋼板を
用いても破断が生じる。これは、複合組織鋼板の加工硬
化特性が比較的低ひずみ域に限られるためであり、破断
が発生するようなより高いひずみ域でも加工硬化特性を
有する鋼板の開発が課題であった。最近では特許第２０
１７３２０号公報や特許第２５４５３１６号公報にある
ように残留オーステナイトの変態誘起塑性を利用し、高
ひずみ域での加工硬化特性を改善した鋼板が開発されて
いるが、これはＤｕａｌ−Ｐｈａｓｅ鋼よりも降伏比が
高く、低ひずみ域での加工硬化特性は劣っていた。
性に対する要求が一層高まり、このような高強度鋼板を
より成形難度の高い部品に適用する必要が生じている。
このような部品の成形においては従来の複合組織鋼板を
用いても破断が生じる。これは、複合組織鋼板の加工硬
化特性が比較的低ひずみ域に限られるためであり、破断
が発生するようなより高いひずみ域でも加工硬化特性を
有する鋼板の開発が課題であった。最近では特許第２０
１７３２０号公報や特許第２５４５３１６号公報にある
ように残留オーステナイトの変態誘起塑性を利用し、高
ひずみ域での加工硬化特性を改善した鋼板が開発されて
いるが、これはＤｕａｌ−Ｐｈａｓｅ鋼よりも降伏比が
高く、低ひずみ域での加工硬化特性は劣っていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従来の複合組織鋼は比較
的軟質なフェライト中に硬質のマルテンサイトが分散さ
れている複合材料であった。そのマルテンサイトの結晶
粒の大きさは一般にフェライトの結晶粒より小さく微視
的不均一は結晶粒サイズのスケールで特徴づけられる。
本発明者らが上記の課題を解決すべく検討を行った結
果、より大きい不均一性のスケールが高ひずみ域での加
工硬化特性を向上し得ること、そのような不均一性とし
て層が鋼板の板厚方向に積み重なる金属組織が加工硬化
特性の飛躍的向上に有効であること、さらにはこのよう
な特徴がＭｎを層状の分布させることで達成できること
を見出した。本発明はこの新知見に基づいて構成された
新しい鋼板であり、その要旨は以下の通りである。
的軟質なフェライト中に硬質のマルテンサイトが分散さ
れている複合材料であった。そのマルテンサイトの結晶
粒の大きさは一般にフェライトの結晶粒より小さく微視
的不均一は結晶粒サイズのスケールで特徴づけられる。
本発明者らが上記の課題を解決すべく検討を行った結
果、より大きい不均一性のスケールが高ひずみ域での加
工硬化特性を向上し得ること、そのような不均一性とし
て層が鋼板の板厚方向に積み重なる金属組織が加工硬化
特性の飛躍的向上に有効であること、さらにはこのよう
な特徴がＭｎを層状の分布させることで達成できること
を見出した。本発明はこの新知見に基づいて構成された
新しい鋼板であり、その要旨は以下の通りである。
【０００６】フェライトを主相とし、マルテンサイトを
含む複合組織鋼板で、｛Ｍｎ｝で表される鋼中Ｍｎの質
量％が１．０〜２．８％であり、板厚方向にＭｎ含有量
が異なる複数の層が重なっており、各層の局所的Ｍｎ質
量％を〔Ｍｎ〕としたとき、〔Ｍｎ〕≧１．１×｛Ｍ
ｎ｝となる層の厚みの合計Ａと〔Ｍｎ〕≦｛Ｍｎ｝とな
る層の厚みの合計Ｂが４＜Ｂ／Ａ≦９０の関係を満足す
ることを特徴とする。
含む複合組織鋼板で、｛Ｍｎ｝で表される鋼中Ｍｎの質
量％が１．０〜２．８％であり、板厚方向にＭｎ含有量
が異なる複数の層が重なっており、各層の局所的Ｍｎ質
量％を〔Ｍｎ〕としたとき、〔Ｍｎ〕≧１．１×｛Ｍ
ｎ｝となる層の厚みの合計Ａと〔Ｍｎ〕≦｛Ｍｎ｝とな
る層の厚みの合計Ｂが４＜Ｂ／Ａ≦９０の関係を満足す
ることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の構成を詳細に説明
する。本発明はフェライトを主相とし、マルテンサイト
を含む複合組織を呈する点では、従来の複合組織鋼板の
特徴である低降伏比と比較的低ひずみ域での高加工硬化
を有する。さらに鋼中Ｍｎの濃度分布で特徴付けられる
不均一性が以下のように高ひずみ域での加工硬化を高め
る。なお、フェライトとマルテンサイトの他に、ベイナ
イトやオーステナイトが含まれていてもよい。Ｍｎは鋼
の焼入れ性を高める元素であり、マルテンサイトを含む
複合組織を得るのに有効な元素である。また、これが低
すぎると後で述べる層状構造の効果が小さいため、１．
０％以上添加する。しかし、添加量が課題になるとスラ
ブに割れが生じやすく、またスポット溶接性も低下する
ため、２．８％を上限とする。
する。本発明はフェライトを主相とし、マルテンサイト
を含む複合組織を呈する点では、従来の複合組織鋼板の
特徴である低降伏比と比較的低ひずみ域での高加工硬化
を有する。さらに鋼中Ｍｎの濃度分布で特徴付けられる
不均一性が以下のように高ひずみ域での加工硬化を高め
る。なお、フェライトとマルテンサイトの他に、ベイナ
イトやオーステナイトが含まれていてもよい。Ｍｎは鋼
の焼入れ性を高める元素であり、マルテンサイトを含む
複合組織を得るのに有効な元素である。また、これが低
すぎると後で述べる層状構造の効果が小さいため、１．
０％以上添加する。しかし、添加量が課題になるとスラ
ブに割れが生じやすく、またスポット溶接性も低下する
ため、２．８％を上限とする。
【０００８】板厚方向にＭｎ含有量が異なる複数の層が
重なった構造は、結晶粒のスケールよりも大きなスケー
ルでの不均一を与える。これにより比較的大きなひずみ
域で高い加工硬化特性が得られる。その理由は必ずしも
明白でないが、各相の機械的性質が異なる不均一材料で
は異相間の力のつりあいと変位の適合条件を満足するた
めに内部応力が発生し、この内部応力の変化率は不均一
のスケールに逆比例するためと推測される。最終的に観
測される応力は内部応力を成分として含んでおり、この
内部応力の加工硬化が大きいものほど、応力の加工硬化
も大きくなる。
重なった構造は、結晶粒のスケールよりも大きなスケー
ルでの不均一を与える。これにより比較的大きなひずみ
域で高い加工硬化特性が得られる。その理由は必ずしも
明白でないが、各相の機械的性質が異なる不均一材料で
は異相間の力のつりあいと変位の適合条件を満足するた
めに内部応力が発生し、この内部応力の変化率は不均一
のスケールに逆比例するためと推測される。最終的に観
測される応力は内部応力を成分として含んでおり、この
内部応力の加工硬化が大きいものほど、応力の加工硬化
も大きくなる。
【０００９】結晶粒スケールより大きいスケールでの不
均一は一般に極限変形能を劣化させるが、ここでは板厚
方向に積層させることでその短所を最小にした。すなわ
ち、板成形は一般に板面法線方向の応力が小さい平面応
力に近い状態での加工であるため、板厚方向の不均一は
そのスケールが比較的大きくても極限変形能を阻害しに
くい。
均一は一般に極限変形能を劣化させるが、ここでは板厚
方向に積層させることでその短所を最小にした。すなわ
ち、板成形は一般に板面法線方向の応力が小さい平面応
力に近い状態での加工であるため、板厚方向の不均一は
そのスケールが比較的大きくても極限変形能を阻害しに
くい。
【００１０】不均一性として重要なのはそのスケールや
空間的な配置だけでなく、強度（硬さ）の分布でもあ
る。本発明では強度の層状分布はＭｎの層状不均一分布
として与えられる。Ｍｎの局所的な質量％を〔Ｍｎ〕と
したとき、〔Ｍｎ〕≧１．１×｛Ｍｎ｝となる層の厚み
の合計Ａと〔Ｍｎ〕≦｛Ｍｎ｝となる層の厚みの合計Ｂ
が４＜Ｂ／Ａ≦９０の関係を満足する場合に、強度が十
分に異なる相が適量存在する。当然、〔Ｍｎ〕が高い相
は強度が高い。異相間の強度差が不足すると十分な大き
さの内部応力が発生しないため、１．１×｛Ｍｎ｝以上
の〔Ｍｎ〕を含む層を硬質な層と定義した。
空間的な配置だけでなく、強度（硬さ）の分布でもあ
る。本発明では強度の層状分布はＭｎの層状不均一分布
として与えられる。Ｍｎの局所的な質量％を〔Ｍｎ〕と
したとき、〔Ｍｎ〕≧１．１×｛Ｍｎ｝となる層の厚み
の合計Ａと〔Ｍｎ〕≦｛Ｍｎ｝となる層の厚みの合計Ｂ
が４＜Ｂ／Ａ≦９０の関係を満足する場合に、強度が十
分に異なる相が適量存在する。当然、〔Ｍｎ〕が高い相
は強度が高い。異相間の強度差が不足すると十分な大き
さの内部応力が発生しないため、１．１×｛Ｍｎ｝以上
の〔Ｍｎ〕を含む層を硬質な層と定義した。
【００１１】また、比較的軟質な層の体積率に対する硬
質な層の存在比率も内部応力発生に重要である。Ｂ／Ａ
はそれを特徴づける指標で、Ｂ／Ａが９０を超えると十
分な内部応力が生じないためこれを上限とした。一方、
Ｂ／Ａが４以下であると硬質層の延性不足を負担する軟
質層の量が不十分で加工性が劣化するため、これを下限
とした。なお、このようなＭｎの層状分布は、例えば、
前述のＭｎ量を含有する鋳片を十分に加熱することな
く、Ｍｎの不均一分布が残ったまま、熱間圧延すれば比
較的容易に得られる。しかし、これは例示であって、こ
れにより本発明が不当に制約されるものではない。
質な層の存在比率も内部応力発生に重要である。Ｂ／Ａ
はそれを特徴づける指標で、Ｂ／Ａが９０を超えると十
分な内部応力が生じないためこれを上限とした。一方、
Ｂ／Ａが４以下であると硬質層の延性不足を負担する軟
質層の量が不十分で加工性が劣化するため、これを下限
とした。なお、このようなＭｎの層状分布は、例えば、
前述のＭｎ量を含有する鋳片を十分に加熱することな
く、Ｍｎの不均一分布が残ったまま、熱間圧延すれば比
較的容易に得られる。しかし、これは例示であって、こ
れにより本発明が不当に制約されるものではない。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明を実施例によって具体的に説
明する。表１に示すＣ，Ｓｉ，Ｍｎ含有量の鋳片を同じ
く表１に示す温度に加熱し、仕上温度９００℃で板厚
２．０ｍｍの熱間圧延鋼帯とし、６５０℃で巻き取っ
た。酸洗後、７９０℃の２相域温度に加熱し、１０℃／
ｓの冷却速度で室温まで冷却して複合組織を得た。金属
組織は、一部にオーステナイトを含むこともあるが、い
ずれもフェライトを主相としマルテンサイトを含む複合
組織である。いずれの鋼も降伏比が７０％に満たない小
さい値であり、複合組織鋼の特徴を備えている。
明する。表１に示すＣ，Ｓｉ，Ｍｎ含有量の鋳片を同じ
く表１に示す温度に加熱し、仕上温度９００℃で板厚
２．０ｍｍの熱間圧延鋼帯とし、６５０℃で巻き取っ
た。酸洗後、７９０℃の２相域温度に加熱し、１０℃／
ｓの冷却速度で室温まで冷却して複合組織を得た。金属
組織は、一部にオーステナイトを含むこともあるが、い
ずれもフェライトを主相としマルテンサイトを含む複合
組織である。いずれの鋼も降伏比が７０％に満たない小
さい値であり、複合組織鋼の特徴を備えている。
【００１３】高ひずみ域での加工硬化特性は塑性力学の
拡散くびれの発生理論を用いて一様伸びで評価した。Ｍ
ｎ含有量とＡ／Ｂが本発明に含まれないａ鋼は強度の割
に一様伸びが低く、高ひずみ域での加工硬化特性が小さ
いことがわかる。また、ｅ鋼は加熱温度が高いためＭｎ
の不均一分布が小さくＡ／Ｂが本発明を満たしていない
が、低温加熱によりＭｎ不均一の大きいｄ鋼に比べて一
様伸びが小さい。一方、本発明鋼ｂ，ｃ，ｄは強度の割
に一様伸びが高く、高ひずみ域でも優れた加工硬化特性
を有していることがわかる。その結果、破断伸びも高い
値を示している。なお、参考までに本発明鋼ｃの板厚方
向のＭｎ濃度分布例を図１に示す。このようにＭｎ含有
量の高い部分が層状に板厚方向に重なっているのが本発
明鋼の特徴である。
拡散くびれの発生理論を用いて一様伸びで評価した。Ｍ
ｎ含有量とＡ／Ｂが本発明に含まれないａ鋼は強度の割
に一様伸びが低く、高ひずみ域での加工硬化特性が小さ
いことがわかる。また、ｅ鋼は加熱温度が高いためＭｎ
の不均一分布が小さくＡ／Ｂが本発明を満たしていない
が、低温加熱によりＭｎ不均一の大きいｄ鋼に比べて一
様伸びが小さい。一方、本発明鋼ｂ，ｃ，ｄは強度の割
に一様伸びが高く、高ひずみ域でも優れた加工硬化特性
を有していることがわかる。その結果、破断伸びも高い
値を示している。なお、参考までに本発明鋼ｃの板厚方
向のＭｎ濃度分布例を図１に示す。このようにＭｎ含有
量の高い部分が層状に板厚方向に重なっているのが本発
明鋼の特徴である。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【発明の効果】以上のように、本発明にかかる高強度鋼
板は加工硬化特性に優れるため、プレス加工を経て使用
される家電製品、自動車などの分野で有用である。
板は加工硬化特性に優れるため、プレス加工を経て使用
される家電製品、自動車などの分野で有用である。
【図１】本発明の実施例に示した鋼ｃの板厚方向のＭｎ
濃度分布を示す図である。
濃度分布を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 フェライトを主相とし、マルテンサイト
を含む複合組織鋼板で、｛Ｍｎ｝で表される鋼中Ｍｎの
質量％が１．０〜２．８％であり、板厚方向にＭｎ含有
量が異なる複数の層が重なっており、角層の局所的Ｍｎ
質量％を〔Ｍｎ〕としたとき、〔Ｍｎ〕≧１．１×｛Ｍ
ｎ｝となる層の厚みの合計Ａと〔Ｍｎ〕≦｛Ｍｎ｝とな
る層の厚みの合計Ｂが４＜Ｂ／Ａ≦９０の関係を満足す
ることを特徴とする加工硬化特性に優れた高強度鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21302998A JP2000045035A (ja) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | 加工硬化特性に優れた高強度鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21302998A JP2000045035A (ja) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | 加工硬化特性に優れた高強度鋼板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000045035A true JP2000045035A (ja) | 2000-02-15 |
Family
ID=16632338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21302998A Pending JP2000045035A (ja) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | 加工硬化特性に優れた高強度鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000045035A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104726762A (zh) * | 2015-02-16 | 2015-06-24 | 大连理工大学 | 一种无硼中锰钢温热成形方法 |
| CN115522131A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-12-27 | 武汉科技大学 | 一种1000MPa级热轧双相钢及其制备方法和应用 |
-
1998
- 1998-07-28 JP JP21302998A patent/JP2000045035A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104726762A (zh) * | 2015-02-16 | 2015-06-24 | 大连理工大学 | 一种无硼中锰钢温热成形方法 |
| CN115522131A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-12-27 | 武汉科技大学 | 一种1000MPa级热轧双相钢及其制备方法和应用 |
| CN115522131B (zh) * | 2022-10-13 | 2023-12-05 | 武汉科技大学 | 一种1000MPa级热轧双相钢及其制备方法和应用 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040611 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060214 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060711 |