JP2003113443A - 表面粗さの方向性の少ない高加工性高強度熱延鋼板 - Google Patents
表面粗さの方向性の少ない高加工性高強度熱延鋼板Info
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Abstract
延鋼板を提供する。 【解決手段】 mass%で、C:0.01〜0.30%、
Si:1.6%以下、Mn:2.0%以下、Cr:0.
05〜1.5%、を含有し、Ti≦0.01%かつNb
≦0.01%であり、Ti≦0.01%かつNb≦0.
01%であり、Ti≦0.01%かつNb≦0.01%
であり、残部が実質的にFeからなる成分の鋼である表
面粗さの方向性の少ない高加工性高強度熱延鋼板。さら
に、C:0.07〜0.25%、Si:0.7〜1.6
%、Mn:0.6〜2.0%、P:0.04%以下、
S:0.005%以下、Al:0.01〜0.1%、
N:0.005%以下、Cr:0.05〜1.5%、を
含有し、フェライトを主相として、ベイナイト、オース
テナイトからなる第2相を有する表面粗さの方向性の少
ない高加工性高強度熱延鋼板。
Description
た、高加工性高強度熱延鋼板に関するものである。
や衝突安全性向上のための高強度化の要望が強く、高張
力鋼板の適用が拡大しつつある。しかしながら、高張力
鋼板は、軟質鋼板に比べ加工性に劣るため、厳しい加工
性の要求される部材には高張力鋼板の適用は容易ではな
い。そこでプレス成形性に影響を及ぼす因子として、摺
動特性すなわち表面粗さが注目されるようになってき
た。すなわち表面粗さの制御により、金型と鋼板との接
触面にプレス油の良好な潤滑状態が作り出され、プレス
成形性が向上する。
して、残留オーステナイトの変形時のTRIP(変態誘起塑
性)現象を利用して延性を高める、いわゆる残留オース
テナイト鋼が注目されている。しかし、このような高い
伸びを示す残留オーステナイト鋼であっても、鋼板の延
性のみではプレス成形性は十分とは言い難く、表面粗さ
の制御が必要である。
る技術として、特開平9−137249号公報に超高圧
デスケーリングを用いて、表面粗さを制御する方法が開
示されている。この方法により製造される鋼板は、Ti、
Nbのいずれか1種または2種を含有するとともに、C≧
0.03+Ti/4+Nb/8を満足し、金属組織が、面積率で、Ti
またはNbの炭化物が析出した50〜90%のフェライト、1
〜25%のベイナイト、5〜25%のマルテンサイトもしく
は残留オーステナイトからなる混合組織であって、鋼板
表面の平均粗さRaが1.5μm以下、鋼板表面から20μ
mまでの表層部の平均フェライト粒径が5μm以下であ
ることを特徴としている。
表面粗さを3μm以下とする方法が開示されている。こ
の方法により製造される鋼板は、Cr:0.2 〜2.0mass%
を含有し、初析フェライトを主相として、マルテンサイ
ト、針状フェライト及び残留オーステナイトからなる第
2相を有し、鋼板表面の粗度Raが3μm 以下であること
を特徴とする耐衝撃特性及び加工時の摺動性に優れるこ
とを特徴としている。
に、スキンパス圧延により表面粗さRaを0.8〜1.5μm
と規定する方法が開示されている。この方法により製造
される鋼板は、Ti:0.03〜0.3 %を含み、炭素当量Ceq
=C+Si/24 +Mn/6が0.35以下である組成を有し、組織
が4μm未満の平均粒径を有するフェライトを主相と
し、第2相としてパーライト、マルテンサイト、ベイナ
イト、残留オーステナイトの1種以上からなり、かつ表
面粗さRa が0.8 〜1.5 μm であることを特徴としてい
る。
37249号公報記載の技術では、成分としてTiおよ
びNbを含有することにより、鋼中にTiやNbの炭化
物が析出し、オーステナイト中の固溶C量が減少するた
め、安定した残留オーステナイトが得られず、延性が劣
化する。また、超高圧デスケーリングという装置を用い
るため、多量の噴射された水自身がスケールの除去を阻
害し、均一にスケールの除去ができず、表面粗さが規定
範囲であっても、コイル巻取方向(長手方向)とコイル
巻取方向に垂直な方向(幅方向)とで、違いがある場合
は、それぞれの方向で摺動性が大きく変化し、プレス成
形性が劣ることになる。
では、ミクロ組織としてベイナイトを含まないため、主
相フェライトと第2相マルテンサイト、残留オーステナ
イト、針状フェライトとの硬度差が大きいことにより、
加工性のうち穴広がり性が低く、バーリング加工時に割
れを生じる。
の規定のみであり、表面粗さが規定内であっても、長手
方向と幅方向とで変動がある場合は、プレスの際、ブラ
ンキングの方向により同じ形に成形できないものが発生
し、高品質なプレス成形を行えない。
技術では、成分としてTiを含有することによりTiの
炭化物が析出し、オーステナイト中の固溶C量が減少す
るため、安定した残留オーステナイトが得られず、延性
が劣化する。さらに、スキンパス圧延を用いるためコイ
ル巻取方向と巻取方向に盤面で垂直な方向に均一に粗さ
を付与することが困難であり、表面粗さRaが長手方向
と幅方向とで、それぞれ1.5μmと0.8μmという
大きな違いがある場合は、それぞれの方向の摺動性が大
きく変化し、プレス成形が安定して行われなくなる。
してプレス成形性を向上させることができるのは、ある
一方向のみに限定されており、長手方向と幅方向で表面
粗さが異なるとプレス成形時の鋼板の流れ込みに差が生
じ、割れが発生しやすくなる。過去に、長手方向と幅方
向の両方の表面粗さを制御した表面粗さの方向性の少な
い高加工性高強度熱延鋼板に関する技術は見当たらな
い。本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決
し、表面粗さの方向性の少ない高加工性高強度熱延鋼板
を提供するものである。
より解決される。その発明は、mass%で、C:0.01
〜0.30%、Si:1.6%以下、Mn:2.0%以
下、Cr:0.05〜1.5%、を含有し、Ti≦0.
01%かつNb≦0.01%であり、残部が実質的にF
eからなる成分の鋼であることを特徴とする、表面粗さ
の方向性の少ない高加工性高強度熱延鋼板である。
7〜0.25%、Si:0.7〜1.6%、Mn:0.
6〜2.0%、P:0.04%以下、S:0.005%
以下、Al:0.01〜0.1%、N:0.005%以
下、Cr:0.05〜1.5%、を含有し、Ti≦0.
01%かつNb≦0.01%であり、残部が実質的にF
eからなる成分の鋼であるとともに、フェライトを主相
として、ベイナイト、オーステナイトからなる第2相を
含む組織を有することを特徴とする、表面粗さの方向性
の少ない高加工性高強度熱延鋼板とすることもできる。
て鋭意研究を重ねた結果なされた。その中で、熱延での
スケール生成過程およびスケール除去過程に着目し、表
面粗さの方向性を小さくすることに、含有する元素とし
てCrが有効であることを見出した。本発明は、この知
見に基づくものである。
をその限定理由とともに説明する。
01%未満では、高張力鋼板としての十分な強化能が得
られない。一方、0.30%を超えると、過剰に炭化物
を析出し、加工性が低下する。従って、0.01〜0.
30%とする。
は、Cは重要な働きをする元素であり、オーステナイト
中に濃縮し、オーステナイトの安定性を高める作用を有
している。しかし、0.07%未満では濃縮が十分に起
こらず、加工性を向上させるのに十分な残留オーステナ
イトが得られない。一方、0.25%を超えると、ベイ
ナイトやマルテンサイトの硬度が上昇し、加工性が低下
する。従って、残留オーステナイト鋼とする場合は、C
は0.07〜0.25%とする。
る作用を有している。しかし、1.6%を超えると赤ス
ケールの発生による表面性状の劣化が著しいため、1.
6%以下とする。
圧延後の冷却過程においてフェライトの生成を促してオ
ーステナイト中へのCの濃化を促進するため、残留オー
ステナイト量を確保する上で有効な元素である。しか
し、0.7%未満ではC濃化を十分に促進することがで
きず、十分な残留オーステナイト量が得られない。一
方、1.6%を超えると、やはり赤スケールの発生によ
る表面性状の劣化が著しい。従って、残留オーステナイ
ト鋼の場合、Siは0.7〜1.6%とする。
る。しかし、2.0%を超えると、偏析によるバンド状
組織を形成し易くなり、伸びフランジ性を低下させる。
従って、2.0%以下とする。
は、パーライト変態を抑制する作用を有する。しかし、
0.6%未満ではパーライト変態を抑制することができ
ず、鋼中のパーライト量が増大し、伸びフランジ性が確
保できない。一方、2.0%を超えると偏析によるバン
ド状組織を形成し易くなり、やはり伸びフランジ性を低
下させる。従って、残留オーステナイト鋼の場合、Mn
は0.6〜2.0%とする。
低延性・低靭性化する。従って、Pは0.04%以下と
する。
となることで延性や伸びフランジ性を低下させるため、
極力低減する必要がある。本発明では、Sは0.005
%以下とする。
必要であるが、0.10%を超えるとその効果は飽和
し、また鋼中の介在物量が増大するため延性が低下す
る。従ってAl量は、0.01〜0.10%とする。
出し延性が低下する。本発明では、N量を0.005%
以下とする。
rは、スケール生成を促進しスケール厚さを増加させる
こと、地鉄とスケールとの界面に濃化すること、および
スケールの組成を変化させることにより、酸洗後の表面
粗さのコイル長手方向と幅方向の差を低減する働きをも
つ。しかし、0.05%未満ではCr添加の効果は認め
られない。一方、1.5%を超えると組織の硬質化を招
き、加工性の低下を生じる。従って、Cr量を0.05
〜1.5%とする。
0.01% Ti、Nbは、無添加でもよいが、強度の調整のために
添加することもできる。しかし、Ti、Nbを過剰に含
有すると、炭化物が析出し、オーステナイト中の固溶C
量が減少するため、安定した残留オーステナイトが得ら
れず、延性が劣化する。したがってTi、Nbを添加す
る場合は、いずれも0.01%以下とすることが好まし
い。
とからなり、したがって不可避的不純物等の他の元素が
本発明の効果を損なわない程度で微量含まれることは妨
げない。また、本発明の鋼板には、目的に応じてCu、
Ni、Mo、V、B、REMを添加しても本発明の効果
に変わりはない。
おける残留オーステナイト鋼の組織は、フェライトを主
相として、ベイナイト、オーステナイトからなる第2相
を含む組織からなる。高加工性残留オーステナイト鋼板
として、ベイナイトは不可欠であり、体積分率として1
0%以上含むことが好ましい。これは、加工性のうちの
穴広性について、ベイナイトを10%以上含むことによ
り、打抜時に加工誘起変態で硬化した残留オーステナイ
トと主相フェライトとの大きい硬度差をベイナイトが緩
和し、高いバーリング加工性を持つからである。
テナイトを体積分率として、3〜15%含むことが好ま
しい。これは残留オーステナイトを3〜15%とするこ
とにより、残留オーステナイト鋼の特徴である高い伸び
を得ることができ、かつ打抜時に残留オーステナイトが
加工誘起変態により硬化し伸びフランジ性が低下するこ
とを抑制できる。さらに、針状フェライトを含むと伸び
が劣化するため、針状フェライトは含まないことが好ま
しい。
れることがあるが、他の組織との硬度の差により伸びフ
ランジ性を劣化させるため、その量は3%以下とするこ
とが好ましい。
向と圧延直角方向の表面粗さRaの差の絶対値が0.45以下
であることを特徴とする表面粗さの方向性の少ない高加
工性高強度熱延鋼板とすることもできる。
の表面粗さRaを所定範囲内とすることで、プレス加工に
おける面内異方性を低減するものである。表面粗さRaの
差の絶対値が0.45を超えると、プレス成形時の鋼板の流
れ込みに差が生じ、割れが発生しやすくなる。従って、
この発明では、鋼板圧延方向と圧延直角方向の表面粗さ
Raの差の絶対値を0.45以下とする。
は、目的に応じてCu、Ni、Mo、V、B、REMを
添加しても本発明の効果に変わりはない。例えば、耐腐
食性を目的にCu、Niを添加しても良いが、リサイク
ルの観点からそれぞれの成分の上限を0.1%とする。
B、REMを添加しても良い。しかしMo、Vを過剰に
添加すると過剰に硬質化し、延性の劣化を引き起こすの
で、Mo、Vの合計量の上限を0.2%とすることが好
ましい。
の荷重が増大し、鋼板の形状が劣化するため、Bの含有
量の上限を0.0003%とすることが好ましい。RE
Mはトランプエレメントとしてリサイクル性を阻害する
ので、REMの合計量の上限を0.05%とすることが
好ましい。
際には、上述のような組織とするため、仕上圧延温度は
オーステナイト単相域で仕上圧延を終了する、仕上圧延
後から中間保持までの冷却速度は50℃/秒以上とす
る、中間放冷温度を550℃以上750℃以下とする、
中間放冷時間を3〜15秒とする、放冷後から巻取りま
での冷却速度は15℃/秒〜100℃/秒とする、巻取
り温度は350〜550℃とするのが好ましい。
ド列入り側で粗バーを加熱しても効果に変わりはない。
粗バー加熱方法については、誘導加熱、通電加熱、ガス
バーナー加熱などいかなる方法を用いても良い。また、
粗圧延後、一度コイルボックスに巻取り、保熱または加
熱してバー温度を均一化して圧延を行っても良く、トン
ネル炉を用いても良い。さらには、コイルボックスと粗
バー加熱を組み合わせても何ら問題はない。本発明の熱
間圧延は、通常のスラブを粗圧延後、仕上げ圧延を行う
従来の熱間圧延でも、薄スラブ鋳造後直ちに仕上げ圧延
を行うものでも良い。薄スラブを用いる場合は粗圧延を
省略することもできる。
の方法に加え、粗圧延後粗バーを接合し仕上げ圧延を行
う、いわゆる連続圧延を行ってもなんら問題はない。ま
た、鋳造後、室温まで冷却することなくそのまま圧延を
行う直送圧延を行ってもよい。また、成分調整には転
炉、電気炉のいずれを用いてもよく、また原料にスクラ
ップを用いても何ら問題はない。また、熱処理後、めっ
き、化成処理などの表面処理をおこなっても効果は失わ
れることはない。
に、含有する元素としてCrが有効であることを、実験
結果に基づき説明する。実験では、C≒0.09%、S
i≒1.1%、Mn≒1.5%、P≒0.010%、S
≒0.001%、Al≒0.035%、N≒0.003
0%を含む鋼と、この鋼にCrを0.28%添加した2
種類の鋼を溶製し、熱間圧延を行った。熱間圧延は、加
熱温度1200℃、仕上温度840℃とし、圧延後直ち
に80℃/秒で680℃まで冷却後、7秒放冷し、さら
に20℃/秒で冷却し、470℃で巻き取り後、酸洗を
行った。
2.0mmである。得られたコイルの先端から50mの
位置、コイル全長の中央部、尾端から50mの位置でそ
れぞれサンプルを採取し、表面粗さRaを、長手方向と
幅方向とについて測定した。
手方向の表面粗さ、○印は幅方向の表面粗さを示す。図
1に示すようにCrを添加しない鋼では、長手方向と幅
方向との表面粗さRaの差が大きいのに対し、Cr添加
鋼では長手方向と幅方向での表面粗さRaの差が小さく
なることが分かる。この理由については、未だに明らか
となっていないが、以下のように考えられる。
形成されるが、表面粗さを制御する上で重要なものは、
酸洗で除去されるまで表面を覆っているスケールであ
る。このスケールについて、酸洗後の表面粗さと関係の
深いものとして、主にスケールの厚さ、スケール地鉄界
面の状態、スケールの組成が考えられる。
上述の実験でのスケール厚さは、Crを添加しない鋼で
は、サンプル採取位置3箇所の平均で7.5μmであ
り、Cr添加鋼ではサンプル採取位置3箇所の平均で
8.3μmであった。このことから、Crはスケール生
成を促進し、スケール厚さを増加させる、つまりスケー
ル生成により地鉄の減量を増加させる効果を持ち、これ
により仕上圧延ロールからコイルに転写される表面粗さ
のコイル長手方向と幅方向との差が低減したものと考え
られる。
用い、意図的にスケール厚さを増加させたサンプルを製
造し、酸洗後表面粗さを測定した。結果は図2に示すよ
うに、単にスケール厚さを増加させただけでは、Cr添
加に匹敵する表面粗さの低減は認められなかった。
て、上述の実験で得られたコイル全長の中央部サンプル
の電子線マイクロアナライザ(Electron Probe Micro A
nalyzer:以下、EPMAと略す)によるCr元素分布
状態解析の結果(Cr分布像)を、同じ位置の反射電子
像とともに図3に示す。この図3より、地鉄とスケール
との界面の状態について、Cr添加鋼では、Crが地鉄
とスケールとの界面に濃化していることが分かる。酸洗
工程で、この濃化したCrの存在によりスケールが完全
に除去されやすくなり、地鉄の酸洗減量が増加し、表面
粗さの方向性が減少したと考えられる。
りCr添加鋼では、Crが地鉄とスケールとの界面のみ
ならず、スケール内にも分布していることが分かる。こ
のことから、成分としてCrを含有することによるスケ
ール組成の変化のため、スケールの機械特性や酸洗での
スケール溶解挙動が変化し、酸洗後の表面粗さの長手方
向と幅方向との差が低減したと考えられる。
を溶製した。No.1〜8が本発明鋼であり、またN
o.9〜12は比較鋼である。これらを、連続鋳造によ
り厚さ約250mmのスラブとし、1200℃に加熱
後、粗圧延機により厚さ約30mmの粗バーに圧延し
た。その後、仕上げ圧延を仕上温度825℃で行い、圧
延後直ちに85℃/秒で680℃まで冷却後、6.5秒
放冷し、さらに55℃/秒で冷却し、480℃で巻き取
り後、酸洗を行った。このようにして、板厚2.0mm
の熱延鋼板であるNo.1〜12を製造した。
ら50mの位置、コイル全長の中央部、尾端から50m
の位置で、JIS5号試験片(圧延方向)および穴広試
験片を採取し、材料特性(YP、TS、El、λ)の測
定を行った。また、同じ位置で、表面粗さRaを長手方
向と幅方向とで測定し、サンプル採取位置3箇所の平均
の差を求めた。さらに、図4に示すモデルをプレス成形
し、割れ発生有無により、プレス成形性の評価を行っ
た。これらの結果を表2に示す。
o.1〜8)では、いずれも長手方向と幅方向で表面粗
さの方向性の少ない高加工性高強度熱延鋼板が得られて
いるとともに、プレス成形性は良好であった。
れ以下の理由により、長手方向と幅方向で表面粗さの方
向性の少ない高加工性高強度熱延鋼板が得られなかった
とともに、プレス成形で割れが発生した。
No.9は、Cr添加の効果が認められず、長手方向と
幅方向で表面粗さの差が大きくなった。Cr量が本発明
範囲を上回る比較例No.10は、組織が硬質化し加工
性が低下した。
i量が本発明範囲を上回る比較例No.11、およびN
b量が本発明範囲を上回る比較例No.12は、安定し
た残留オーステナイトが得られず、延性が劣化した。
を限定することにより、表面粗さの方向性の少ない高加
工性高強度熱延鋼板を提供することができる。従って、
本発明の鋼板を自動車用の構造部材に適用することによ
り、自動車の軽量化や衝突安全性向上を図ることがで
き、産業上極めて有用な効果が得られる。
図。 (a)Cr添加鋼 (b)Cr無添加鋼
さ増加サンプル)を示す図。
示す図。 (a)反射電子像 (b)Cr分布像
略図。
Claims (3)
- 【請求項1】 mass%で、C:0.01〜0.30%、
Si:1.6%以下、Mn:2.0%以下、Cr:0.
05〜1.5%、を含有し、Ti≦0.01%かつNb
≦0.01%であり、残部が実質的にFeからなる成分
の鋼であることを特徴とする、表面粗さの方向性の少な
い高加工性高強度熱延鋼板。 - 【請求項2】 mass%で、C:0.07〜0.25%、
Si:0.7〜1.6%、Mn:0.6〜2.0%、
P:0.04%以下、S:0.005%以下、Al:
0.01〜0.1%、N:0.005%以下、Cr:
0.05〜1.5%、を含有し、Ti≦0.01%かつ
Nb≦0.01%であり、残部が実質的にFeからなる
成分の鋼であるとともに、フェライトを主相として、ベ
イナイト、オーステナイトからなる第2相を含む組織を
有することを特徴とする、表面粗さの方向性の少ない高
加工性高強度熱延鋼板。 - 【請求項3】鋼板圧延方向と圧延直角方向の表面粗さRa
の差の絶対値が0.45以下であることを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の表面粗さの方向性の少ない高
加工性高強度熱延鋼板。
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JP2001308651A JP2003113443A (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 表面粗さの方向性の少ない高加工性高強度熱延鋼板 |
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