JP2002180186A - 成形性および焼入れ性に優れた熱延鋼板および冷延鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形性が良好で、焼入れ後に高い引張強度を
付与することのできる成形性および焼入れ性に優れた熱
延鋼板、および冷延鋼板を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ;0.05 〜0.50％、Si≦0.1
%、Mn＜0.80% 、Ｐ≦0.02％、Ｓ≦0.01％、Cr;0.05 〜
2.5%、Ｂ;0.0005 〜0.0040％、Ｎ≦0.0050％、sol-Al≦
0.1%、Ti≦0.04％を含有し、残部鉄および不可避的不純
物からなる鋼板であって、熱延鋼板の場合にはＣ、Mn、
Crの含有量が式、 150≧(11800Cr%+10600Mn%-2250)×C%-1050 ≧０ ・
・・(1) を満たし、冷延鋼板の場合にはＣ、Mn、Crの含有量が
式、 150≧(11800Cr%+10600Mn%-1300)×C%-1350 ≧０ ・
・・(2) を満たすことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてプレス、
曲げおよびロール成形加工される自動車の構造部材等の
素材として用いられる成形性および焼入れ性に優れた熱
延鋼板および冷延鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の環境問題を契機に燃費改
善対策としての車体軽量化、部品の一体成形によるコス
トダウンのニーズが強まるとともに、自動車の衝突安全
確保に対するニーズが高まっている。これらのニーズを
満足するために、高強度素材の開発が進められてきてお
り、現在では、強度レベルとして７８０〜１１８０Ｍｐ
ａ級の素材がバンパーレインフォース等の構造部材に使
用されている。従来、かかる高強度素材としては、フェ
ライト・マルテンサイト組織を有する組織強化鋼などが
広く知られている。しかし、これらの素材は伸び等の特
性上の限界があり、加工形状に大きな制限のあるもので
ある。また加工設備が大がかりなものとなり高価になっ
てしまうという問題がある。

【０００３】鋼を強化する手段として焼入れによる方法
も良く知られているが、その一例として側面衝突に対す
る補強材としてドア内部に配置される電縫鋼管ドアイン
パクトビームがある。焼入れ性を高める元素を含んだ鋼
等の鋼板を用いれば焼入れにより高強度化することは可
能であるが、このような鋼板は電縫鋼管のような単純な
ロール曲げ加工は可能でも、局所的な曲げ加工性および
プレス成形性を必要とする部材への適用は困難であっ
た。

【０００４】特開２０００−１４４３１９号公報にはＭ
ｎとＢにより焼入れ性を向上させた成形性および焼入れ
性にすぐれた薄鋼板が開示されている。しかしながらこ
のような鋼板においてはＭｎを増加することにより焼入
れ後の強度を増加させることは容易であるが、これに伴
って焼入れ前の強度も増加してしまい、曲げ加工性およ
びプレス成形性が低下してしまうという問題のあるもの
であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決するためになされたものであって、プレ
ス、曲げおよびロール成形などの成形性が良好で、焼入
れ後に高い引張強度を付与することのできる成形性およ
び焼入れ性に優れた熱延鋼板、および冷延鋼板を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の成形性および焼入れ性に優れた熱
延鋼板は、質量％で、Ｃ;0.05 〜0.50％、Si≦0.1%、Mn
＜0.80％、Ｐ≦0.02％、Ｓ≦0.01％、Cr;0.05 〜2.5%、
Ｂ;0.0005 〜0.0040％、Ｎ≦0.0050％、sol-Al≦0.1%、
Ti≦0.04％を含有し、残部鉄および不可避的不純物から
なる熱延鋼板であって、Ｃ、Mn、Crの含有量が式、 150≧(11800Cr%+10600Mn%-2250)×C%-1050 ≧０ ・・・(1) を満たすことを特徴とするものであり、この熱延鋼板
は、さらに、Mo≦0.5%、Ni≦0.5%の１種または２種を含
有することができる。なお、熱延鋼板の焼入れ後の引張
強度は焼入れ前の引張強度の３倍以上であるのが望まし
い。

【０００７】また、本発明の成形性および焼入れ性に優
れた冷延鋼板は、質量％で、Ｃ;0.05 〜0.50％、Si≦0.
1%、Mn＜0.80％、Ｐ≦0.02％、Ｓ≦0.01％、Cr;0.05 〜
2.5%、Ｂ;0.0005 〜0.0040％、Ｎ≦0.0050％、sol-Al≦
0.1%、Ti≦0.04％を含有し、残部鉄および不可避的不純
物からなる冷延鋼板であって、Ｃ、Mn、Crの含有量が
式、 150≧(11800Cr%+10600Mn%-1300)×C%-1350 ≧０ ・・・(2) を満たすことを特徴とするものであり、この冷延鋼板
は、さらに、Mo≦0.5%、Ni≦0.5%の１種または２種を含
有することができる。なお、冷延鋼板の焼入れ後の引張
強度が焼入れ前の引張強度の３．３倍以上であるのが望
ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明者らは、焼入れ後の強度を
確保するとともに、焼入れ前の強度を低減して加工性を
向上させた鋼板について鋭意研究した結果、焼入れ前の
強度を低減するために強度を大きく増加させる元素であ
るＭｎを低減し、一方焼入れ後の強度を確保するために
焼入れ性向上元素であるＣｒおよびＢを添加することで
焼入れ前と成形焼入れ後の強度最適バランスが得られる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】Ｃ;0.05 〜0.50％ 熱延鋼板または冷延鋼板中のＣは0.05〜0.5%とする。Ｃ
は焼入れ後の強度を確保するに重要な元素であって、焼
入れままのマルテンサイトに過飽和に固溶してマルテン
サイトを強化する。この目的のためにはＣは0.05％以上
であることが必要である。しかしながら、Ｃが0.5%を越
えると強度が高くなって加工性が低下するので上限を0.
5%とする。

【００１０】Si≦0.1% Siは脱酸剤として重要であり、焼入れ性の向上に有効に
寄与するが、鋼板の焼入れ前の強度を高める。従って、
本発明においては焼入れ前の強度低減を優先させるため
にSiの添加量は0.1%以下とする。

【００１１】Mn＜0.80％ Mnは強度の増加および焼入れ性の確保に有効な元素であ
るが、本発明においては焼入れ前の強度低減を優先させ
ることとしMnの添加量は0.80％未満とする。なお、望ま
しくは0.75％以下とする。

【００１２】Ｐ≦0.02％ Ｐは不可避的不純物の一つであって、焼入れ後の鋼板の
靱性を悪くするので0.02%以下とする。

【００１３】Ｓ≦0.01％ ＳはMnS を形成して破壊の起点として作用し著しく成形
性を低下させるので0.01％以下とする。

【００１４】Cr;0.05 〜2.5% Crはマルテンサイト変態温度を低下させるのでセルフテ
ンパーを回避して焼入れ後の強度を増加させるに効果的
であるうえ、焼入れ前の強度を大幅に増加させることが
ない元素である。このようなCrの効果を得るためには0.
05％以上の添加を必要とする。しかしながら、Crが2.5%
を超えると強度の増加が大きくなって鋼板が脆化する。
従ってCrの範囲は0.05〜2.5%とする。なお、望ましくは
Crの範囲は0.05〜2%とする。

【００１５】Ｂ;0.0005 〜0.0040％ Ｂは微量で焼入れ性を飛躍的に向上させる元素である
が、0.0005％未満では焼入れ性向上効果が得られず、一
方、0.0040％を超えるとコスト高になるばかりでなく、
表面疵を発生させたり鋼板の脆化が大きくなる。従っ
て、Ｂの添加量は0.0005〜0.0040％とする。

【００１６】Ｎ≦0.0050％ Ｎは不可避的に鋼中に存在し、BNを形成してＢの焼入れ
性向上効果を奪ってしまう。従って、Ｎは極力低減する
必要があり、0.0050％以下とした。

【００１７】sol-Al≦0.1% Alは脱酸剤として添加されるが、ＮをAlN として固定し
固溶Ｂによる焼入れ性向上効果を発揮させるためsol-Al
として残しておく必要があるが、sol-Alが0.1%を超える
とコストアップになるばかりか、鋼板の脆化を招くので
0.1%以下とする必要がある。なお、sol-Alの効果を有効
に発揮させるためにはsol-Alの含有量は0.01％以上とす
るのが望ましい。

【００１８】Ti≦0.04％ TiはＮと結合して TiNを形成し、ＮがＢと結合してBNと
なるのを防止し固溶Ｂを確保して焼入れ性を向上させる
が、0.04％を超えて添加すると表面疵の発生が多くなり
品質面でのトラブルを生じ易くなるので0.04％以下とす
る。なお、Tiの効果を有効に発揮させるためにはTiの添
加量は0.005%以上とするのが望ましい。

【００１９】以上、必須元素について説明したが、この
発明では必要に応じ、以下に述べる強化成分を併せて含
有させることもできる。 Mo≦0.5% Moは焼入れ性の向上および焼戻し軟化抵抗の増大に効果
があるが、添加量の増大とともに鋼板の焼入れ前強度を
増加させるので、その上限を0.5%とする。

【００２０】Ni≦0.5% Niも焼入れ性を向上させる効果を有するが、やはり添加
量の増大とともに鋼板の焼入れ前強度を増加させるの
で、その上限を0.5%とする。なお、不可避不純物につい
ては特にその成分を規定することはしないが、例として
Cu≦0.2%までは本発明に影響のないことを確認してい
る。

【００２１】鋼板が熱延鋼板である場合には上記したC
、Mn、Crの含有量は式、 150≧(11800Cr%+10600Mn%-2250)×C%-1050 ≧０ ・・・(1) を満たすものでなければならない。即ち、熱延鋼板にお
いてＣ、Mn、Crが式(1)を満たす時、図１に示すよう
に、焼入れ後の強度／焼入れ前の強度の比が最大となる
ので、焼入れ前強度を低くして加工性を良好に確保した
ときにも鋼板を有効に高強度化することができる。

【００２２】また、鋼板が冷延鋼板である場合には上記
したＣ、Mn、Crの含有量は式、 150≧(11800Cr%+10600Mn%-1300)×C%-1350 ≧０ ・・・(2) を満たすものでなければならない。即ち、冷延鋼板にお
いてＣ、Mn、Crが式(2)を満たす時、図２に示すよう
に、焼入れ後の強度／焼入れ前の強度の比が最大となる
ので、焼入れ前強度を低くして加工性を良好に確保した
ときにも鋼板を有効に高強度化することができる。

【００２３】鋼板が熱延鋼板である場合には、鋼板の焼
入れ後の引張強度は焼入れ前の引張強度の３倍以上とす
るのが望ましい。焼入れ後の引張強度を焼入れ前の３倍
以上とすることにより焼入れ後の強度を確保しつつ、焼
入れ前の強度を低下させて熱延鋼板の成形性を良好なも
のとすることができる。なお、熱延鋼板における焼入れ
後の引張強度は９８０ＭＰａ以上とするのが望ましい。

【００２４】また、鋼板が冷延鋼板である場合には、鋼
板の焼入れ後の引張強度は焼入れ前の引張強度の３．３
倍以上とするのが望ましい。焼入れ後の引張強度を焼入
れ前の３．３倍以上とすることにより焼入れ後の強度を
確保しつつ、焼入れ前の強度を低下させて冷延鋼板の成
形性を良好なものとすることができる。なお、冷延鋼板
における焼入れ後の引張強度は１１８０ＭＰａ以上とす
るのが望ましい。冷延鋼板の製造方法としては、連続焼
鈍又はバッチ焼鈍の何れでもかまわない。

【００２５】

【実施例】表１に示す化学成分組成を有する鋼を転炉溶
製して、連続鋳造によりスラブとしたのち熱間圧延して
３ｍｍ厚の熱延鋼板を製造した。熱延鋼板からＪＩＳ５
号引張試験片を採取して引張試験を行い焼入れ前引張強
度を測定した。さらに、熱延鋼板から矩形の試験片を切
り出して、加熱温度９５０℃として高周波焼入れを施し
たのちＪＩＳ５号引張試験片を採取して焼入れ後引張強
度を測定した。これらの結果を表１に併せて示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】試験Ｎｏ．１の本発明鋼においては、化学
成分および式(1) の値は本発明の範囲内であって、焼入
れ前の引張強度346MPaと低く成形性良好であった。ま
た、焼入れ後の引張強度1040MPa 、焼入れ後の引張強度
／焼入れ前の引張強度比が3.0と焼入れによる強度の増
加が大きく高強度な熱延鋼板を得ることができた。

【００２８】これに対し、試験Ｎｏ．２の比較鋼はMnが
本発明の範囲より高く、Crも添加されておらず、式(1)
の値も本発明の範囲より大幅に低い。このため、焼入れ
前の引張強度435MPaと高く試験Ｎｏ．１の本発明鋼より
成形性が劣るものであった。また、焼入れ後の引張強度
1000MPa 、焼入れ後の引張強度／焼入れ前の引張強度比
が2.3 であって試験Ｎｏ．１の本発明鋼と比較すると強
度の増加が小さいものであった。

【００２９】試験Ｎｏ．３〜６、１３〜１５、および１
７の本発明鋼は、主としてＣを変化させた場合の例であ
るが、MnとCrのバランスにより式(1) を満足しており、
このため焼入れ前後の引張強度比が３以上と大きく、こ
のため、焼き入れ後の強度を高いものとすることができ
るとともに、焼入れ前の強度を低く抑えて成形性を良好
なものとすることができた。

【００３０】また、試験Ｎｏ．７、８の本発明鋼は、鋼
板がＭｏまたはＮｉを含有するものであるが、化学成分
および式(1) の値は本発明の範囲内であって、焼入れ前
後の引張強度比も3.0 以上であり、成形性と焼入れ性に
優れたものであった。

【００３１】以上の本発明鋼に対し、試験Ｎｏ．９〜１
２、１６、１８の比較鋼はMn、Cr、式(1) の値のすくな
くとも一つが本発明の範囲を外れており、このため、焼
入れ前後の引張強度比が３未満と小さく、このため、焼
入れ後の強度を高いものにしようとする場合には、焼入
れ前の強度が高くなってしまい、成形性に劣るものであ
った。

【００３２】また、表２に示す化学成分組成を有する鋼
を転炉溶製して、連続鋳造によりスラブとしたのち熱間
圧延して３ｍｍ厚の熱延鋼板を製造した。この熱延鋼板
を脱スケール後冷間圧延を行なって１．２ｍｍ厚に仕上
げ、７００℃にて２０時間バッチ焼鈍を行なって冷延鋼
板となし、この冷延鋼板からＪＩＳ５号引張試験片を採
取して引張試験を行い焼入れ前引張強度を測定した。さ
らに、冷延鋼板から矩形の試験片を切り出して、加熱温
度９５０℃として高周波焼入れを施したのちＪＩＳ５号
引張試験片を採取して焼入れ後引張強度を測定した。こ
れらの結果を表２に併せて示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】試験Ｎｏ．２１の本発明鋼においては、化
学成分および式(2) の値は本発明の範囲内であって、焼
入れ前の引張強度370MPaと低く成形性良好であった。ま
た、焼入れ後の引張強度1209MPa 、焼入れ後の引張強度
／焼入れ前の引張強度比が3.3 と焼入れによる強度の増
加が大きく高強度な冷延鋼板を得ることができた。

【００３５】これに対し、試験Ｎｏ．２２の比較鋼はMn
が本発明の範囲より高く、Crも添加されておらず、式
(1) の値も本発明の範囲より大幅に低い。このため、焼
入れ前の引張強度496MPaと高く試験Ｎｏ．２１の本発明
鋼より成形性が劣るものであった。また、焼入れ後の引
張強度1018MPa 、焼入れ後の引張強度／焼入れ前の引張
強度比が2.1 であって試験Ｎｏ．２１の本発明鋼と比較
すると低強度で強度の増加が小さいものであった。

【００３６】試験Ｎｏ．２３〜２６、３３〜３５、およ
び３７の本発明鋼は、主としてＣを変化させた場合の例
であるが、MnとCrのバランスにより式(2) を満足してお
り、このため焼入れ前後の引張強度比が3.3 以上と大き
く、このため、焼き入れ後の強度を高いものとすること
ができるとともに、焼入れ前の強度を低く抑えて成形性
を良好なものとすることができた。

【００３７】また、試験Ｎｏ．２７、２８の本発明鋼は
鋼板がＭｏまたはＮｉを含有するものであるが、化学成
分および式(2) の値は本発明の範囲内であって、焼入れ
前後の引張強度比が3.3 以上であり、成形性と焼入れ性
に優れたものであった。

【００３８】以上の本発明鋼に対し、試験Ｎｏ．２９〜
３２、３６、３８の比較鋼はMn、Cr、式(2) の値のすく
なくとも一つが本発明の範囲を外れており、このため、
焼入れ前後の引張強度比が3.3 未満と小さく、このた
め、焼入れ後の強度を高いものにしようとする場合に
は、焼入れ前の強度が高くなってしまい、成形性に劣る
ものであった。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば焼
入れ前にはプレス、曲げおよびロール成形加工性が良好
な低強度であって、焼入れ後には高い強度を有する成形
性と焼入れ性に優れた熱延鋼板および冷延鋼板を得るこ
とが可能である。従って、本発明は従来のものより成形
性と焼入れ性に優れた熱延鋼板および冷延鋼板を提供す
ることができるものとして工業的価値大なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱延鋼板において、式(1) の値と焼入れ前後の
強度比の関係を示す相関図である。

【図２】冷延鋼板において、式(2) の値と焼入れ前後の
強度比の関係を示す相関図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％で、Ｃ;0.05 〜0.50％、Si≦0.1
   %、Mn＜0.80％、Ｐ≦0.02％、Ｓ≦0.01％、Cr;0.05 〜
   2.5%、Ｂ;0.0005 〜0.0040％、Ｎ≦0.0050％、sol-Al≦
   0.1%、Ti≦0.04％を含有し、残部鉄および不可避的不純
   物からなる熱延鋼板であって、Ｃ、Mn、Crの含有量が
   式、 150≧(11800Cr%+10600Mn%-2250)×C%-1050 ≧０ ・・・(1) を満たすことを特徴とする成形性および焼入れ性に優れ
   た熱延鋼板。
2. 【請求項２】 Mo≦0.5%、Ni≦0.5%の１種または２種を
   含有する請求項１記載の成形性および焼入れ性に優れた
   熱延鋼板。
3. 【請求項３】 焼入れ後の引張強度が焼入れ前の引張強
   度の３倍以上である請求項１または２記載の成形性およ
   び焼入れ性に優れた熱延鋼板。
4. 【請求項４】 質量％で、Ｃ;0.05 〜0.50％、Si≦0.1
   %、Mn＜0.80％、Ｐ≦0.02％、Ｓ≦0.01％、Cr;0.05 〜
   2.5%、Ｂ;0.0005 〜0.0040％、Ｎ≦0.0050％、sol-Al≦
   0.1%、Ti≦0.04% を含有し、残部鉄および不可避的不純
   物からなる冷延鋼板であって、Ｃ、Mn、Crの含有量が
   式、 150≧(11800Cr%+10600Mn%-1300)×C%-1350 ≧０ ・・・(2) を満たすことを特徴とする成形性および焼入れ性に優れ
   た冷延鋼板。
5. 【請求項５】 Mo≦0.5%、Ni≦0.5%の１種または２種を
   含有する請求項４記載の成形性および焼入れ性に優れた
   冷延鋼板。
6. 【請求項６】 焼入れ後の引張強度が焼入れ前の引張強
   度の３．３倍以上である請求項４または５記載の成形性
   および焼入れ性に優れた冷延鋼板。