JP2003119520A - 延性および歪時効硬化特性に優れる高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
延性および歪時効硬化特性に優れる高強度冷延鋼板の製造方法Info
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Abstract
以上という高延性を有し、かつ降伏比が 0.7以下という
優れた加工性および形状凍結性を有し、さらには歪時効
硬化特性を付与して成形後の強度を上昇させ、加工前の
成形性と加工後の耐衝撃特性を両立ならしめた、高強度
冷延鋼板の製造方法を提供する。 【解決手段】 質量%で、C:0.05〜0.10%、Mn:1.5
〜2.5 %、Al:0.005 〜0.02%、N:0.010 〜0.025 %
およびMo:0.10〜0.20%を含有し、かつ不純物中とくに
Si, P, SおよびCrの混入を、Si:0.1 %以下、P:0.
03%以下、S:0.01%以下およびCr:0.05%以下に抑制
し、残部はFeおよびその余の不可避的不純物の組成にな
る鋼片を、熱間圧延し、ついで冷間圧延したのち、焼鈍
温度から 300℃まで平均冷却速度:10℃/s以上、25℃/s
未満の条件で連続焼鈍するに際し、上記冷却処理前にお
ける焼鈍温度を 830℃以上、900 ℃以下とする。
Description
体用としての用途に供して好適な、引張り強さが590 MP
a 以上で、しかも延性および歪時効硬化特性に優れる高
強度冷延鋼板の製造方法に関するものである。本発明で
得られる高強度冷延鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板さらに
は合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき原板としても有用
なものである。 【0002】 【従来の技術】近年、地球環境の保全という観点から、
自動車の燃費改善が求められている。また、衝突時にお
ける乗員保護の観点から、自動車車体の安全性の向上も
要求されている。そのため、自動車車体の軽量化および
強化が積極的に進められている。自動車車体の軽量化と
強化を両立させるには、部品素材を高強度化することが
効果的であると言われており、最近では、自動車部品に
対して高張力鋼板が積極的に使用される傾向にある。 【0003】また、鋼鈑を素材とする自動車部品の多く
がプレス加工によって成形されるため、自動車部品用鋼
板にはプレス成形性に優れることも要求される。優れた
プレス成形性を実現するには、まず第一に高い延性を確
保する必要がある。しかしながら、高張力鋼は、強度が
高いことから、延性に劣り、また形状凍結性も低いた
め、成形時に割れやネッキングが発生するという問題が
あった。 【0004】このような問題を解決する鋼板の一つとし
て、高延性で加工性が良好なだけでなく、降伏比が低
く、しかも形状凍結性も良好なマルテンサイト−フェラ
イト2相からなるデュアル−フェイズ鋼(DP鋼)が開
発されている。また、特開昭60−52528 号公報には、重
量%で、C:0.02〜0.15%、Mn:0.8〜3.5 %、P:0.0
2〜0.15%、Al:0.10%以下、N:0.005 〜0.025 %を
含む鋼を、550 ℃以下の温度で巻き取る熱間圧延と、冷
延後の焼鈍を制御冷却熱処理とする、延性およびスポッ
ト溶接性がともに良好な高強度薄鋼板の製造方法が提案
されている。上記の方法で製造された鋼板は、フェライ
トとマルテンサイトを主体とする低温変態生成物相から
なる混合組織を有し、延性に優れる他、積極的に添加し
たNによる塗装焼付けの際の歪時効を利用して、高強度
を得ようとするものである。 【0005】また、最近では、乗員の安全性確保という
観点から、自動車部品用鋼板には耐衝撃特性に優れるこ
とも要求されている。優れた耐衝撃特性を得るには、自
動車に組み立てた後の鋼板の強度(降伏強さおよび引張
強さ)が大きいことが重要である。しかしながら、従来
型のDP鋼では、耐衝撃特性が十分でない場合があり、
上述した特開昭60−52528 号公報に開示の技術により得
られる鋼板も、歪時効硬化による降伏強さの増加量はあ
る程度大きいものの、引張り強さの増加量が少なく、ま
た降伏強さの増加量も製造条件により大きくばらつく等
の問題があり、耐衝撃特性のさらなる改善が望まれてい
た。 【0006】さらに、近年では、自動車用鋼板の耐食性
の向上を目的として、鋼板の表面に溶融亜鉛めっき等の
めっき処理を施しためっき鋼板が望まれている。特に、
溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合には、高張力化する
ために添加されるCr, Si, Pといった元素がめっき性に
悪影響を与え易いため、これらの元素をめっき性に悪影
響を及ぼさない範囲まで低減した鋼板が望まれていた。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の現状
に鑑み開発されたもので、鋼板の成分組成を調整した上
で、製造条件を厳密に管理することにより、引張り強さ
が 590 MPa以上の高強度を有し、かつ全伸びが28%以上
という高延性を有するだけでなく、降伏比(降伏強さ
(YS)/引張り強さ(TS))が 0.7以下というDP鋼並
みの良好な加工性および形状凍結性を有し、さらには歪
時効硬化特性を付与して成形後の強度を上昇させ、加工
前の成形性と加工後の耐衝撃特性の両立を可能ならしめ
た、高強度冷延鋼板の有利な製造方法を提案することを
目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、めっき性を
阻害するCrやSi, Pといった元素の含有量を制限すると
共に、強化元素としてMoとNを複合添加し、さらに焼鈍
条件および焼鈍後の冷却条件を調整することにより、D
P鋼のように高強度で、しかも高延性、低降伏比という
成形性に優れた冷延鋼板が得られることの知見を得た。
また、上記の方法によって得られる冷延鋼板は、自動車
車体に成形する時に施されるプレス成形に引き続き行わ
れる塗装焼き付け処理のような歪時効処理により、降伏
強さ(YS)および引張り強さ(TS)が上昇し、これらYS
とTSの上昇代の平均、すなわち歪時効処理によるYSの上
昇量ΔYSとTSの上昇量ΔTSの平均であるΔBH(=(ΔYS
+ΔTS)/2)が 50 MPa 以上という優れた歪時効硬化
特性を有し、耐衝撃特性の改善にも寄与し得ることの知
見を得た。さらに、比較的低い冷却能の連続焼鈍炉で
も、焼鈍温度を高温とすることによって、高いΔBHを確
保できることも、併せて見出した。本発明は、上記の知
見に立脚するものである。 【0009】すなわち、本発明は、質量%で、 C:0.05〜0.10%、 Mn:1.5 〜2.5 %、 Al:0.005 〜0.02%、 N:0.010 〜0.025 %および Mo:0.10〜0.20% を含有し、かつ不純物中とくにSi, P, SおよびCrの混
入を Si:0.1 %以下、 P:0.03%以下、 S:0.01%以下および Cr:0.05%以下 に抑制し、残部はFeおよびその余の不可避的不純物の組
成になる鋼片を、熱間圧延し、ついで冷間圧延したの
ち、焼鈍温度から 300℃まで平均冷却速度:10℃/s以
上、25℃/s未満の条件で連続焼鈍するに際し、上記冷却
処理前における焼鈍温度を 830℃以上、900 ℃以下とす
ることを特徴とする、延性および歪時効硬化特性に優れ
る高強度冷延鋼板の製造方法。 【0010】 【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。まず、本発明で素材鋼片の成分組成を上記の範囲に
限定した理由について説明する。なお、成分に関する
「%」表示は特に断らない限り質量%を意味するものと
する。 C:0.05〜0.10% Cは、鋼板を高強度でかつ高延性、低降伏比とするため
に必要な元素であり、このためには少なくとも0.05%の
含有を必要とする。しかしながら、0.10%を超えて多量
に含有すると、強度は大きくなるものの、延性の低下を
招くので、Cは0.05〜0.10%の範囲に限定した。 【0011】Mn:1.5 〜2.5 % Mnも、Cと同様、鋼板を高強度でかつ高延性、低降伏比
とするために必要な元素であり、このためには 1.5%以
上の含有を必要とする。しかしながら、2.5 %を超えて
多量に含有すると、強度は大きくなるものの、延性が低
下し、また焼鈍時に表面品質の劣化が生じ易くなるの
で、Mnは 1.5〜2.5 %の範囲に限定した。 【0012】Al:0.005 〜0.02% Alは、脱酸剤として鋼の清浄化に有効な元素であるの
で、本発明では 0.005%以上含有させるものとした。し
かしながら、0.02%を超えて多量に含有すると、鋼板の
表面性状が悪化し、また歪時効硬化現象に寄与すると考
えられる固溶状態のNを析出固定して、歪時効硬化特性
を低下させる傾向にあるので、Alは 0.005〜0.02%の範
囲に限定した。なお、材質安定性の観点からは、Alは
0.015%以下とするのが好ましい。 【0013】N:0.010 〜0.025 % Nは、歪時効硬化により鋼板の強度を増加させ、自動車
車体に組み立てた後に良好な耐衝撃特性を確保する上で
有効な元素であり、本発明において、最も重要な元素の
一つである。上記した歪時効硬化特性を確保するために
は、0.010 %以上の含有が必要であるが、N量が 0.025
%を超えると、鋼板の内部欠陥発生率が高くなるだけで
なく、連続鋳造時にスラブ割れなどを多発するようにな
るので、Nは 0.010〜0.025 %の範囲に限定した。 【0014】Mo:0.10〜0.20% Moは、めっき性を阻害することなく、鋼板を高強度でか
つ高延性、低降伏比とするために有用な元素であり、こ
のため本発明では、0.10%以上を含有させるものとし
た。しかしながら、0.20%を超えて多量に含有すると、
強度は上昇するものの、延性の低下を招き、また生産コ
ストの上昇にもつながるので、Moは0.10〜0.20%の範囲
で含有させるものとした。 【0015】以上、必須成分について説明したが、本発
明では上記した必須成分を所定の範囲に制御するだけで
は不十分で、不純物中とくにSi,P,SおよびCrについ
て、次に示す範囲に抑制する必要がある。 Si:0.1 %以下 Si量が多いと、本発明法により得た冷延鋼板に対して溶
融亜鉛めっきを行う場合に、めっき性が阻害されること
がある。そこで、本発明では、上記した溶融亜鉛めっき
性の問題を回避するために、Siは 0.1%以下に抑制し
た。より好ましくは0.05%以下である。 【0016】P:0.03%以下 Pも、混入量が多くなると、本発明法により得た冷延鋼
板に対して溶融亜鉛めっきを行う場合に、めっき性が阻
害されることがある。そこで、この溶融亜鉛めっき性の
問題を回避するため、Pの上限は0.03%に規制した。好
ましくは0.02%以下、さらに好ましくは 0.015%以下で
ある。 【0017】S:0.01%以下 Sは、鋼板中では介在物として存在し、鋼板の延性劣化
をもたらし、加工性を低下させる有害元素である。そこ
で、この問題を回避するために、Sの混入量は0.01%以
下に制限した。より好ましくは 0.008%以下である。 【0018】Cr:0.05%以下 Crも、含有量が多いと、本発明法により冷延鋼板とした
後に、溶融亜鉛めっきを行う場合に、めっき性が阻害さ
れることがある。そこで、この溶融亜鉛めっき性の問題
を回避するために、Crの上限は0.05%に制限した。 【0019】次に、本発明の製造条件について説明す
る。本発明は、上記の好適成分組成に調整した鋼片を、
常法に従って熱間圧延したのち、冷間圧延し、ついで連
続焼鈍する工程を採る。なお、熱間圧延に際しては、加
工性を確保する観点から、熱間圧延仕上げ温度は 870℃
以上とすることが好ましく、また巻き取り温度は 560〜
640 ℃程度とすることが好ましい。また、冷延圧下率
は、特に限定するものではないが、組織の均一性確保の
ためには50%以上とすることが好ましく、一方現状の冷
間圧延設備において圧延荷重限界以下として安定して製
造するためには、70%以下とすることが好ましい。 【0020】上記の冷間圧延後、焼鈍処理を施すが、こ
の焼鈍は次の条件で行う必要がある。延性および歪時効
硬化特性に優れる高強度冷延鋼板を製造する際には、焼
鈍後、 300℃までの冷却速度が非常に重要であり、本発
明のような成分組成の範囲でDP鋼として低い降伏比を
確保し、さらにΔBH:50 MPa以上を得るためには、上記
の冷却速度を10℃/s以上、より好ましくは15℃/s以上と
する必要がある。ここで、冷却速度は速いほど高いΔBH
を得る上で有利であるが、連続焼鈍炉における冷却能
が、通板する板厚に比して比較的低い連続続焼鈍設備に
おいては、速い冷却速度を確保することが難しい場合が
ある。この点についての発明者の検討によると、焼鈍後
の速度が25℃/s未満程度では、十分な歪時効硬化特性が
確保できず、ΔBHが50 MPa未満となり、問題となる場合
が生じることが判明した。なお、この原因については、
明らかではないが、冷却過程で形成される組織が冷却速
度によりばらつくことが要因の一つと考えられる。 【0021】そこで、冷却速度が比較的遅い場合でもΔ
BH特性を確保できる方法について検討した。その結果、
連続焼鈍における焼鈍温度も歪時効硬化特性に影響を及
ぼし、焼鈍温度が高いと、安定して歪時効硬化特性を確
保できることが判明した。すなわち、上記の冷却速度範
囲(10℃/s以上、25℃/s未満)であっても、焼鈍温度を
830℃以上にすれば、ΔBH:50 MPa以上という所望の歪
時効硬化特性が得られることが判明したのである。ただ
し、焼鈍温度があまりに高すぎると、 300℃まで冷却速
度を制御することが難しくなる傾向にあり、焼鈍設備内
のロール等の設備寿命の低下を引き起こし結果的に生産
コストの上昇を招くので、焼鈍温度は 900℃以下に限定
した。また、上記のような連続焼鈍を行った冷延鋼鈑
は、必要に応じ、通常行われている 0.3〜1%程度の形
状矯正などの調質圧延を行ってもよい。 【0022】なお、本発明の製造方法により製造した鋼
板は、連続溶融亜鉛めっきライン等で溶融亜鉛めっきな
どの表面処理を行ってもよい。本発明鋼は、前述したよ
うに、鋼中のSi,P,S,Cr等の上限値を規制している
ので、連続溶融亜鉛めっきライン等で溶融亜鉛めっきな
どの表面処理を行っても何ら問題はない。 【0023】 【実施例】表1に示す成分組成になる鋼スラブを、1200
℃に加熱後、熱間圧延仕上げ温度:890 ℃、巻き取り温
度:600 ℃の条件で熱間圧延したのち、圧下率:60%で
冷間圧延し、ついで表2に示す条件で焼鈍したのち、0.
3 %の調質圧延を行って、冷延鋼板とした。得られた冷
延鋼板の引張り特性および歪時効硬化特性について調べ
た結果を、表2に併記する。 【0024】なお、引張り特性および歪時効硬化特性
は、次のようにして測定した。 (1) 引張り特性 製造した冷延鋼鈑からJIS 5号引張り試験片を、圧延方
向と直角の方向を長手方向として採取し、JIS Z 2241の
規定に準拠して引張り試験を行い、降伏強さ(YS)、引
張り強さ(TS)、伸び(El)を測定した。また、降伏比
(YR)を次式 YR(%)=(YS/TS)×100 により求めた (2) 歪時効硬化特性 引張り特性の評価と同様に、得られた冷延鋼板からJIS
5号引張り試験片を、圧延方向と直角の方向を長手方向
として採取し、歪時効試験を行ったのち、機械的特性を
測定した。すなわち、10%予歪後、 170℃で 20min保持
したのち、上記した引張り試験と同様な引張り試験を行
い、歪時効硬化試験後の降伏強度(YSBH)および引張り
強さ(TSBH)を求めた。このようにして求めたYSBH、TS
BHから、次のようにしてΔYSおよびΔTSを求めたのち、 ΔYS=YSBH−YS ΔTS=TSBH−TS 次式、 ΔBH=(ΔYS+ΔTS)/2 により、ΔBHを求めた。ここで、YS,TSは歪時効硬化試
験を行う前の、製造ままの鋼鈑のYSおよびTSである。 【0025】 【表1】【0026】 【表2】 【0027】表2に示したとおり、本発明に従い得られ
た冷延鋼鈑は、TSが 590 MPa以上で、かつ伸びが28%以
上という高延性を有し、また降伏比が70%以下と良好な
特性を示した。なお、本発明鋼板を、さらに連続溶融亜
鉛めっきラインに供して溶融亜鉛めっき処理を行ったと
ころ、めっき性には何ら問題がないことが確認された。 【0028】 【発明の効果】かくして、本発明によれば、高延性かつ
低降伏比で、しかも歪時効硬化処理により強度上昇が得
られる冷延鋼板、すなわちプレス成形性に優れ、しかも
耐衝撃特性に優れる高強度冷延鋼板を、工業的に安定し
て製造することができる。また、得られた冷延鋼板を、
連続溶融亜鉛めっきラインに供して溶融亜鉛めっき鋼板
とする場合に、めっき性に問題なく製造することができ
るので、この点でも工業的な価値は大きい。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 質量%で、 C:0.05〜0.10%、 Mn:1.5 〜2.5 %、 Al:0.005 〜0.02%、 N:0.010 〜0.025 %および Mo:0.10〜0.20% を含有し、かつ不純物中とくにSi, P, SおよびCrの混
入を Si:0.1 %以下、 P:0.03%以下、 S:0.01%以下および Cr:0.05%以下 に抑制し、残部はFeおよびその余の不可避的不純物の組
成になる鋼片を、熱間圧延し、ついで冷間圧延したの
ち、焼鈍温度から 300℃まで平均冷却速度:10℃/s以
上、25℃/s未満の条件で連続焼鈍するに際し、上記冷却
処理前における焼鈍温度を 830℃以上、900 ℃以下とす
ることを特徴とする、延性および歪時効硬化特性に優れ
る高強度冷延鋼板の製造方法。
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---|---|---|---|---|
CN114150216A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-03-08 | 本钢板材股份有限公司 | 一种低成本600MPa级冷轧DP钢及其生产方法 |
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- 2001-10-12 JP JP2001315508A patent/JP3873703B2/ja not_active Expired - Fee Related
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