JP2000345288A - 成形性、溶接性の優れた高強度鋼板及びその製造方法 - Google Patents
成形性、溶接性の優れた高強度鋼板及びその製造方法Info
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Abstract
形性、溶接性の優れた高強度鋼板と溶融亟鉛めっき鋼板
について、鋼成分と焼鈍条件を提示するものである。 【解決手段】 重量%で、C:0.02〜0.15%、
Si:0.01〜0.1%、Mn:1.0〜2.8%、
P≦0・02%、S≦0.02%、Al:0.07〜
0.7%、必要に応じて、Ca:0.0005〜0.0
1%、REM:0.005〜0.005%を含み、また
必要に応じて、Cr≦0.5%、Ni≦0.5%、Cu
≦0.5%、Mo≦0.5%、V≦0.1%のうち1種
または2種以上を含有し、残部Feと不可避不純物から
なり、金属組織がフェライトと、残留オーステナイトを
含むマルテンサイトであることを特徴とする成形性、溶
接性の優れた高強度鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板。
Description
優れた高張度鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造
方法に関するものである。
国民生活に占める地位は年毎に高まっており、環境破壊
と地球温暖化を防止するために、燃費を低減し、化石燃
料の消費を抑制することが従来にも増して重要となって
きている。
の軽量化が要求され、主要な車体構成材料である鋼板に
対しては、成形性を損なわずに一層の強度増加を図るこ
とが求められている。また、直近では自動車事故を想定
した耐衝突安全性に関する法規制が急速に拡大・強化さ
れつつあり、高強度鋼板への期待がますます高まってき
ている。
性が低下して、プレス成形が困難となる。そこで、注目
されている鋼板としては、フェライトを主体としてマル
テンサイト、ベイナイト、残留オーステナイトのような
低温生成相からなる複合組織鋼板がある。この複合組織
による強化は、他の析出強化などの他の強化方法より
も、高強度化の際に延性の低下が少なく、強度−延性バ
ランスに優れるという特徴がある。
230715号公報に開示されているように、強度延性
バランスに優れるが、基本的に高いSiを含有する成分
系であるために、溶融亜鉛めっき性が悪い。そのため、
溶融亜鉛めっきが必要な部位には、特開昭57−155
329号公報に開示されているような、フェライトを主
体として、低温生成相としてマルテンサイトを主に含む
Dual phase鋼(以後DP鋼という)が用いられている。
溶融亜鉛めっき性に悪影響を及ぼさないSi含有量の上
限は、NOF-RF方式で1.0%、オールラジアントチュー
ブ方式では0.1%程度と考えられている。
541頁で示されるように、Siを低減した場合に延
性が劣化することが考えられる。DP鋼の延性は、その
フェライト中のC濃度に依存しており、C濃度が低いほ
ど延性が良好であると考えられている。Siはフェライ
ト中のCの活量を上昇させるために、Cをフェライト中
から吐き出きせる効果があると考えられている。これよ
りSiをむやみに低下させることは延性の低下をもたら
し、鋼板の成形性を劣化させることになる。
重要なものの一つにスポット溶接性がある。スポット溶
接性は、基本的には溶接性を劣化させる元素として挙げ
られるC,Mn,Si,P,Sが低いほど良好であると
言われている。しかし、高強度鋼板は高合金の成分設計
となりがちであるため、溶接性が低下することが考えら
れる。
性を劣化する元素を規制する技術が、特開昭56−77
330号公報や特開平3−27743号公報に開示され
ている。しかし、これらの技術は、溶融亜鉛めっき性を
考慮しておらず、Siの含有量が大きいものも含まれて
いる。すなわち、高強度鋼板の問題点としては、溶融亜
鉛めっき性、スポット溶接性はSiを低減した方が良好
となり、延性はSiを多く添加した方が良好となり、こ
れらを両立した成分設計が困難であることにある。
技術の問題点を克服しうる成形性、溶接性の優れた高強
度鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法を提供する
ことを目的とする。
接性に優れた高強度鋼板とその溶融亜鉛めっき鋼板を検
討した結果、鋼成分の最適化、すなわち、Siを低減し
て溶融亜鉛めっき性とスポット溶接性を確保でき、Al
を添加することにより延性が向上することを見いだし
た。また、適当な熱処理条件をとることにより、本鋼板
を工業的に安定製造できることを見いだした。
述のようにフェライト中のC元素を低下させる方法が考
えられるが、他の方法としては、残留オーステナイトの
量を増加させる方法がある。DP鋼の低温生成相の主成
分はマルテンサイトであるが、微量に残留オーステナイ
トが存在しており、延性に寄与していると考えられる。
イトを活用することを考えた。残留オーステナイト鋼に
おいてSiは、セメンタイトの析出を抑制して残留オー
ステナイトを残存させる効果がある。同様の効果を持つ
元素としてはAlが考えられるので、Siの代替として
Alを添加することにより、残留オーステナイトの残存
を図り、延性を向上させることとした。このように延性
の劣化無しにSi添加量の減少が可能となり、スポット
溶接性、溶融亜鉛めっき性を確保することが可能とな
る。
の鋼板を、連続焼鈍または連続溶融亜鉛めっきラインに
て、フェライト−オーステナイト2相域にて再結晶焼鈍
を行った後に、適当な冷却速度にて冷却することによ
り、フェライトを主相とし、低温生成相として残留オー
ステナイトを含むマルテンサイトが主体である金属組織
を得ることができる。
り、以下の構成を要旨とする。すなわち、本発明は、重
量割合で、 C :0.01〜0.15%、 Si:0.01〜0.1%、 Mn:1.0〜2.8%、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 Al:0.07〜0.7%、 必要に応じて、Ca:0.0005〜0.01%、RE
M:0.005〜0.05%を含み、またさらに必要に
応じて、 Cr:0.5%以下、 Ni:0.5%以下、 Cu:0.5%以下、 Mo:0.5%以下、 V :0.1%以下のうち1種または2種以上 を含有し、残部Feと不可避不純物からなり、金属組織
がフェライトと、残留オーステナイトを含むマルテンサ
イトであることを特徴とする成形性、溶接性の優れた高
強度鋼板であり、上記の成分の鋼塊を熱間圧延し、酸洗
後、30%以上の冷間圧延してから、連続焼鈍ラインま
たは連続溶融亜鉛めっきラインにて(Ac1 変態点十1
0℃)以上、(Ar3 変態点−5℃)以下の温度で20
秒以上再結晶焼鈍を行い、3℃/s以上の冷却速度にて
300℃から600℃の温度まで冷却し、金属組織がフ
ェライトと、残留オーステナイトを含むマルテンサイト
であることを特徴とする成形性、溶接性の優れた高強度
鋼板の製造方法にある。
まず、本発明の成分および金属組織の限定理由を説明す
る。C,Mnは、フェライト−マルテンサイト複合組織
を形成するために必要な元素であり、また強度を確保す
るために必要な元素である。そのため、C:0.01%
未満、またMn:1.0%未満の含有量では、組織がフ
ェライト−マルテンサイト複合組織にならずに、強度−
延性バランスが劣化する。Cの好ましい含有量は0.0
2%以上とする。また、C,Mnはスポット溶接性に影
響を及ぼす元素であり、C:0.15%超、またMn:
2.8%超の添加により、スポット溶接性が劣化してし
まう。
ように延性の確保のために添加される。0.01%未満
の含有量である場合、強度が低く、高強度鋼板としての
使用に耐えない。また、0.1%を超える添加により、
溶融亜鉛めっき性、スポット溶接性が劣化してしまう。
り、その上限は0.02%である。Alは、前述のごと
くオーステナイトを残留させるためら必要な元素であ
り、フェライトの生成を促進し、炭化物の生成を抑制す
ることにより、残留オーステナイトを確保する作用があ
ると同時に、脱酸元素、強化元素としても作用する。こ
れよりAlの添加の下限量は、0.07%以上とする必
要がある。ただし、Alを過度に添加しても上記効果は
飽和し、かえって鋼を脆化させるため、また多量の添加
は溶融亟鉛めっき性を劣化させるため、その上限を0.
7%とした。
球状化して穴拡げ性を向上させるので、それぞれCa:
0.0005〜0.01%、REM:0.005〜0.
05%添加しても良い。
ずれも強化元素として有効であるが、過多の添加は延性
の劣化や化成処理性を劣化させることがあるので、C
r:0.5%以下、Ni:0.5%以下、Cu:0.5
%以下、Mo:0.5%以下、V:0.1%以下とし
た。
あるが、あまり多量に含有する場合は、時効性を劣化さ
せるのみならず、AlN析出量が多くなってAl添加の
効果を減少させるので、0.01%以下の含有が望まし
い。
イトを含むマルテンサイトとしたのは、このような組織
をとる場合は、強度延性バランスに優れ、降伏点伸びが
発生せずにプレス時にストレッチャーストレインが発生
しない鋼板となるためである。
ある。冷延鋼板はまず、オーステナイトとフェライトの
2相共存温度域で再結晶焼鈍される。この際に、CやM
n等の焼き入れ性を向上させる元素や、AlやSiなど
の残留オーステナイトを残存させる元素がオーステナイ
ト中に濃化し、その後の熱処理による残留オーステナイ
トを含むマルテンサイト生成を容易にする。
℃)以上、(Ar3 変態点−5℃)以下としたのは、制
限未満であると充分な量のオーステナイトが形成せず、
また炭化物の溶解が充分でなくてオーステナイトヘのC
の濃化が十分でなくなるからであり、制限以上である
と、フェライトが極わずかしか存在せず、またさらに全
く存在せずにオーステナイト単相となるため、合金元素
の分布が全体として希薄となり、残留オーステナイトを
含むマルテンサイトを生成させるだけの量が濃化しない
ためである。
00℃において3℃/s以上としたのは、これ以下の冷
却速度にて冷却した場合は、マルテンサイトが生成せず
に強度が上昇しないばかりか強度−延性のバランスも劣
化してしまうためである。また上記高強度鋼板は、亜鉛
溶融めっき施されて使用される。
性の優れた高強度鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板を実現でき
る。
ブを1200℃程度で加熱し、880℃で仕上圧延して
冷却の後に約600℃で捲き取った4mm厚の熱延板を圧
下率70%で冷延した。その後、表2に示す条件で処理
した。
インと連続溶融亜鉛めっきラインにて焼鈍と溶融亜鉛め
っきを行った。連続焼鈍ラインでは775℃×90秒の
焼鈍を行い、その後600℃から300℃の温度範囲を
冷却速度15C/sで冷却したのち、0.5%のスキン
パス圧延を行った。また、連続溶融亜鉛めっきラインで
は、750℃×90秒の焼鈍を行い、その後600℃か
ら300℃の温度範囲を冷却速度15℃/sで冷却した
のち、亜鉛浴を通過させて溶融亜鉛めっきを行い、圧下
率0.5%のスキンパス圧延を行った。ここで、実験番
号9,10,11,16,17,18は、亜鉛浴通過後
に合金化処理を行い、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とし
た。また、実験番号36〜62は、表3に示す焼鈍条件
の影響を連続焼鈍にて検討した。
向引張にて評価し、TS(MPa)×El(%)が16
500以上を良好とした。めっき密着性は、JIS B
7729に示されたエリクセン試験機を用い、JIS
Z 2247に示されたエリクセン試験方法による試
験を行い、めっきの剥離状態を調査した。スポット溶接
性は、JIS Z 3136ら示された方法による引張
剪断試験と、JISZ 3137に示された方法による
十字型引張試験を行い検討した。評価は、強度がJIS
A級を満足し、かつ延性比が0.25以上である場合を
良好とした。試験結果を、実験番号1〜35は表2に、
実験番号36〜62は表3に示す。
め、Mnが低いために強度も低く、強度−延性バランス
も悪かった。実験番号3,9,16,28は、Al量が
低いためにElが低く、強度−延性バランスが悪かっ
た。実験番号5,11,18,30は、Al量が多いた
めに、めっき密着性が劣化した。実験番号6,12,1
9,31は、Si量が低いために、強度−延性バランス
が悪かった。実験番号8,14,21,33は、Si量
が多いために、めっき密着性とスボヅト溶接性が劣化し
た。実験番号34,35は、それぞれCが高いため、M
nが高いためらスポット溶接性が悪かった。実験番号
4,7,10,13,15,17,20,22,23,
24,25,26,27,29,32は、本発明の範囲
を満たしているため、強度延性バランス、めっき密着
性、スポット溶接性も良好であった。
62は、焼鈍温度が本発明の範囲外であったため、強度
−延性バランスが悪かった。実験番号37,46,55
は焼鈍時間が短く、本発明範囲外であったため強度−延
性バランスが悪かった。実験番号39,48,57は、
焼鈍後の冷却速度が小さく、本発明の範囲外であったた
め、強度−延性バランスが悪かった。実験番号38,4
0,41,42,43,47,49,50,51,5
2,56,58,59,60,61は、本発明の範囲を
満たしているため、強度−延性バランスが良好であっ
た。
される、成形性、溶接性の優れた高強度鋼板と溶融亜鉛
めっき孔板を提供できるため、工業的に価値の高い発明
である。
Claims (8)
- 【請求項1】 重量割合で、 C :0.01〜0.15%、 Si:0.01〜0.1%、 Mn:1.0〜2.8%、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 Al:0.07〜0.7% を含有し、残部Feと不可避不純物からなり、金属組織
がフェライトと、残留オーステナイトを含むマルテンサ
イトであることを特徴とする成形性、溶接性の優れた高
強度鋼板。 - 【請求項2】 重量割合で、 C :0.01〜0.15%、 Si:0.01〜0.1%、 Mn:1.0〜2.8%、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 Al:0.07〜0.7%、 さらに、 Cr:0.5%以下、 Ni:0.5%以下、 Cu:0.5%以下、 Mo:0.5%以下、 V :0.1%以下のうち1種または2種以上 を含有し、残部Feと不可避不純物からなり、金属組織
がフェライトと、残留オーステナイトを含むマルテンサ
イトであることを特徴とする成形性、溶接性の優れた高
強度鋼板。 - 【請求項3】 重量割合で、 C :0.01〜0.15%、 Si:0.01〜0.1%、 Mn:1.0〜2.8%、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 Al:0.07〜0.7%、 Ca:0.0005〜0.01%、 REM:0.005〜0.05% を含有し、残部Feと不可避不純物からなり、金属組織
がフェライトと、残留オーステナイトを含むマルテンサ
イトであることを特徴とする成形性、溶接性の優れた高
強度鋼板。 - 【請求項4】 重量割合で、 C :0.01〜0.15%、 Si:0.01〜0.1%、 Mn:1.0〜2.8%、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 Al:0.07〜0.7%、 Ca:0.0005〜0.01%、 REM:0.005〜0.05%、 さらに、 Cr:0.5%以下、 Ni:0.5%以下、 Cu:0.5%以下、 Mo:0.5%以下、 V :0.1%以下のうち1種または2種以上 を含有し、残部Feと不可避不純物からなり、金属組織
がフェライトと、残留オーステナイトを含むマルテンサ
イトであることを特徴とする成形性、溶接性の優れた高
強度鋼板。 - 【請求項5】 重量割合で、 C :0.01〜0.15%、 Si:0.01〜0.1%、 Mn:1.0〜2.8%、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 Al:0.07〜0.7% を含有し、残部Feと不可避不純物からなる鋼塊を熱間
圧延し、酸洗後、30%以上の冷間圧延した後、連続焼
鈍ラインまたは連続溶融亜鉛めっきラインにて(Ac1
変態点+10℃)以上、(Ar3 変態点−5℃)以下の
温度で20秒以上再結晶焼鈍を行い、3℃/s以上の冷
却速度にて300℃から600℃の温度まで冷却し、金
属組織がフェライトと、残留オーステナイトを含むマル
テンサイトであることを特徴とする成形性、溶接性の優
れた高強度鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 【請求項6】 重量割合で、 C :0.01〜0.15%、 Si:0.01〜0.1%、 Mn:1.0〜2.8%、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 Al:0.07〜0.7%、 さらに、 Cr:0.5%以下、 Ni:0.5%以下、 Cu:0.5%以下、 Mo:0.5%以下、 V :0.1%以下のうち1種または2種以上 を含有し、残部Feと不可避不純物からなる鋼塊を熱間
圧延し、酸洗後、30%以上の冷間圧延した後、連続焼
鈍ラインまたは連続溶融亜鉛めっきラインにて(Ac1
変態点+10℃)以上、(Ar3 変態点−5℃)以下の
温度で20秒以上再結晶焼鈍を行い、3℃/s以上の冷
却速度にて300℃から600℃の温度まで冷却する、
金属組織がフェライトと、残留オーステナイトを含むマ
ルテンサイトであることを特徴とする成形性、溶接性の
優れた高強度鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 【請求項7】 重量割合で、 C :0.01〜0.15%、 Si:0.01〜0.1%、 Mn:1.0〜2.8%、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 Al:0.07〜0.7%、 Ca:0.0005〜0.01%、 REM:0.005〜0.05% を含有し、残部Feと不可避不純物からなる鋼塊を熱間
圧延し、酸洗後、30%以上の冷間圧延した後、連続焼
鈍ラインまたは連続溶融亜鉛めっきラインにて(Ac1
変態点+10℃)以上、(Ar3 変態点−5℃)以下の
温度で20秒以上再結晶焼鈍を行い、3℃/s以上の冷
却速度にて300℃から600℃の温度まで冷却する、
金属組織がフェライトと、残留オーステナイトを含むマ
ルテンサイトであることを特徴とする成形性、溶接性の
優れた高強度鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 【請求項8】 重量割合で、 C :0.01〜0.15%、 Si:0.01〜0.1%、 Mn:1.0〜2.8%、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 Al:0.07〜0.7%、 Ca:0.0005〜0.01%、 REM:0.005〜0.05%、 さらに、 Cr:0.5%以下、 Ni:0.5%以下、 Cu:0.5%以下、 Mo:0.5%以下、 V :0.1%以下のうち1種または2種以上 を含有し、残部Feと不可避不純物からなる鋼塊を熱間
圧延し、酸洗後、30%以上の冷間圧延した後、連続焼
鈍ラインまたは連続溶融亜鉛めっきラインにて(Ac1
変態点+10℃)以上、(Ar3 変態点−5℃)以下の
温度で20秒以上再結晶焼鈍を行い、3℃/s以上の冷
却速度にて300℃から600℃の温度まで冷却する、
金属組織がフェライトと、残留オーステナイトを含むマ
ルテンサイトであることを特徴とする成形性、溶接性の
優れた高強度鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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