JP2505087B2 - 低温焼鈍による加工用ハイテンの製造方法 - Google Patents

低温焼鈍による加工用ハイテンの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は加工用ハイテンの製造に
係り、特にバンパ、ドアビーム、メンバー類などの加工
に用いられるTS880N/mm2以上の熱延又は冷延ハ
イテンの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
自動車の軽量化の観点から、部品のハイテン化に伴う薄
肉化が検討されている。TS880N/mm2以上の超ハ
イテンの実用化に当たっては従来部品であるTS590
〜680N/mm2級鋼板なみの品質が必要とされるが、
一般に鋼板の高強度化に伴うプレス成形上の問題点とし
て以下の項目が挙げられる。
【0003】(1)成形性の劣化。 (2)形状の凍結性の劣化。 (3)鋼板の平坦度の劣化。
【0004】前記(1)の問題は、鋼板の宿命であり、現
実には劣化の小さい強度設計、割れにくいプレス成形技
術、部品形状の見直しなどによって対処している。
【0005】前記(2)は、スプリングバックなどによる
寸法精度の低下を意味するものであり、TS上昇のわり
にYS上昇の小さい強化メカニズムを採用する必要があ
る。連続焼鈍或いは熱延後急冷した鋼板の超低温(30
0℃以下)巻取などによってYR(YS/TS比)の低い
(YR≦0.75)冷延或いは熱延ハイテンが製造されて
いる。
【0006】前記(3)は、このような高強度鋼板の製造
方法に起因する問題であり、TS880N/mm2以上の
超ハイテンの製造では高温からの急冷が不可欠であり、
平坦度は劣化する。平坦度が悪い鋼板はプレス成形時の
ねじれ、寸法精度不良を引き起こすほか、量産プレスラ
インの鋼板送給システムに大きな支障となる。また、材
料メーカ側においても、平坦度不良材は不均一冷却によ
って材質ばらつきを大きくしている。
【0007】このように車両の軽量化を背景とした超ハ
イテンの実用化では、形状凍結性と鋼板の平坦度向上が
強く求められている。例えば、連続焼鈍で製造されるT
S1470N/mm2級冷延鋼板(板厚1.6mm、板幅10
00mm)では、コイル幅方向のそり量が80mmにも及ぶ
ものがあり、通常の板厚10mm以下の低強度材と比較し
て、超ハイテンの平坦度改善の重要性がわかる。この問
題は、今後の一層の車体軽量化による超ハイテンの薄肉
化指向によって、より深刻になるものであり、解決手段
の早期開発が必要となっている。
【0008】本発明は、かゝる要請に応えるべく、TS
880N/mm2以上の超ハイテンの製造において、形状
凍結性がよく(YR≦0.75)、しかも鋼板の平坦度が
格段に優れた加工用鋼板の製造方法を提供することを目
的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者らは、まず、超ハイテン製造時の平坦度不
良原因を調査した結果、最終焼鈍での急冷開始温度及び
冷却速度が最も影響が大きいことがわかった。すなわ
ち、前述と同じ寸法のコイル製造においてコイル幅方
向、長さ方向の平坦度を従来鋼板なみに低減するために
は均熱及び急冷開始温度を750℃以下とすることが必
要であり、かつ、300℃以下までの平均冷却速度を3
0℃/s以下とする必要があることを知見した。
【0010】コイル幅方向のそりに関する調査結果の一
例を図1に示す。図1は、1.6mm厚1000mm幅コイ
ルの幅方向のそり(図2(c)参照)に及ぼすQAタイプ焼
鈍(図2(a)参照)の急冷開始温度(Tq)又はDAタイプ焼
鈍(図2(b)参照)の均熱温度(Ts)及び冷却速度の影響に
ついて示したものである。
【0011】また、一般に超ハイテンとするためには
C、Si、Mnなどの元素を比較的多量に添加する必要が
あるが、このような鋼板は、焼鈍時の均熱温度が高いほ
ど、均熱時に生成したオーステナイトがその後の冷却過
程での変態によって鋼板の歪みを大きくする。また急冷
の温度差が大きいほど鋼板の歪みを大きくする。更に急
冷の冷却速度が高いほど熱的歪みが大きくなって薄鋼板
より歪みが大きくなる。本発明は、このような観点から
行った調査、研究の結果に基づいて完成させたものであ
る。
【0012】すなわち、本発明は、C:0.10〜0.4
0%、Si:0.50%以下、Mn:2.0〜4.0%及びA
l:0.01〜0.10%を含有し、かつ、C+Mn/5:
0.60%以上を満足する鋼を、熱間圧延後300〜7
50℃の範囲でコイル巻取りすることによってポリゴナ
ルフェライト量が30%以下の鋼板とし、熱延まま或い
は冷間圧延を付与した後、650〜750℃の範囲で3
0秒以上保持した後、300℃以下までの平均冷却速度
を30℃/s以下として冷却することによって降伏比を
0.75以下とすることを特徴とする加工用ハイテンの
製造方法を要旨とするものである。
【0013】以下に本発明について更に詳細に説明す
る。
【0014】
【作用】上述の如く本発明を完成するに至った調査、研
究のポイント、並びに知見について説明する。まず調
査、研究のポイントは以下の3点である。
【0015】(1)より低い焼鈍(均熱)温度で高強度及
び低YRとするための基本成分、熱延板組織のあり方の
明確化。 (2)現有製造設備で製造可能な条件の実現。 (3)自動車用鋼板として具備すべき特性の確保。
【0016】前記ポイント(1)について:熱延まま或い
は冷間圧延後に施す焼鈍での均熱温度及び低い冷却速度
で鋼板の高強度化を達成するためには、基本的にC、M
nなどの鋼の強化元素を比較的多量に添加する必要があ
る。定性的には鋼のAc1点を低くすることが望ましい。
Siは一般に低YRを特徴とするフェライト・マルテン
サイトの鋼の製造に活用されているが、フェライト形成
元素であり、鋼のAc1点を上昇させるので、本発明のY
R低下策には不向きである。したがって、Siは0.50
%以下とする。比較的多量のC及びMnを添加した鋼
(C:0.10%以上、Mn:2.0%以上、C+Mn/
5:0.60%以上)が高強度と低YRを安定して示すこ
とを実験によって見い出した。特にYRの低下にはCと
Mnの量的バランスが重要であり、極低C鋼では3%以
上ものMn量を添加しても0.75以下のYRは達成され
ない。C+Mn/5≧0.60%は、本発明のように比較
的低い焼鈍温度で低YRを安定して確保し、かつ高い強
度を達成する不可欠の条件である。
【0017】また、これら特性の安定化のためには熱延
鋼板のミクロ組織を適正に制御する必要があることを見
い出した。すなわち、低温均熱でTS≧880N/mm2
かつYR≦0.75を安定して達成するためには、C濃
縮相のサイトとなるFe3Cの分散を微細にしておくこと
が重要であり、熱延鋼板のポリゴナルフェライト量は少
なく制御(30%以下)する必要がある。
【0018】前記ポイント(2)について:C及びMn量
を多く含有する鋼の熱間圧延においては延性不足による
割れが発生し易い。また、スラブ取扱い時のマグネット
ハンドリング、コイル連続通板時のコイルの接合の問
題、トリミングでの鋼板の剪断性などを考慮する必要が
あり、C、Mnを始めとし、添加する元素及びそれら元
素量は適正に制御する必要がある。
【0019】前記ポイント(3)について:一般にバン
パ、メンバー類などに成形される鋼板は、これまで述べ
てきた特性のほか、塗装性、溶接性などにおいても支障
があってはならない。C、Mnの上限は前記(2)及び
(3)の観点からそれぞれ0.40%、4.0%とされる。
C、Mn量の下限及びCとMnの複合添加量の制約は特に
(1)の観点に立脚していることは上述のとおりである。
これまで、このように多量のC、Mnを添加した低YR
鋼板の製造に関する報告は見当らない。
【0020】本発明における鋼の化学成分のうちC、S
i、Mnの限定理由は以上のとおりであるが、その他の成
分限定理由は以下のとおりである。
【0021】本発明鋼はAlキルド鋼である。したがっ
て、鋼の脱酸のために0.01%以上のAlが必要であ
る。しかし、多すぎると非金属介在物の増大による鋼の
加工性劣化、製造コスト上昇をもたらすので、0.10
%を上限とする。
【0022】鋼板の強度上昇、非金属介在物の制御によ
る鋼の加工性改善、熱延板への微細低温変態組織の導入
及びその促進などの目的で、以下の元素の少なくとも1
種以上を適量にて含有しても、本発明の効果は変わらな
い。
【0023】P≦0.10%、S≦0.015%、Ni≦
1.0%、Cr≦1.0%、Mo≦0.5%、Cu≦1.0
%、Nb≦0.08%、Ti≦0.08%、V≦0.08
%、REM≦0.05%、Ce≦0.05%、Ca≦0.0
5%、Zr≦0.05%、B≦0.0030%。
【0024】Pの上限(0.10%)は鋼の熱間延性より
規定されるものである。また、Sは鋼の加工性維持のた
めには低い方が望ましく、0.015%以下とする。
【0025】非金属介在物の形状制御として硫化物系介
在物を球状化する元素であるREM、Ca、Ce、Zrな
どの添加が更に有効である。鋼の清浄度を劣化させずに
形状制御するためには、それぞれ0.05%が上限であ
る。
【0026】Ni、Cu、Cr、Moは鋼の固溶強化のほか
変態組織の制御にも有効であり、C、Mnなどのベース
成分の量に応じて添加し得る。しかし、過度の添加は分
塊、熱間圧延での割れ感受性を高めるほか、溶接性を損
なうので、Ni、Cu、Crの上限は1.0%、Moの上限
は0.5%とする。
【0027】Nb、Ti、V、Bは熱延板の組織の制御に
有効である。熱延後の冷却過程でポリゴナルフェライト
の生成を抑制し、後述するように微細な低温変態組織の
生成を促進する。この効果は、それぞれNb、Ti、Vで
0.08%、Bで0.0030%までに飽和し、これ以上
の量の添加は必要でない。但し、冷間圧延して焼鈍する
場合、Nb、Ti、Vは鋼の再結晶を遅らせて低温焼鈍材
の材質を劣化させるため、これらの元素を添加すべきで
ない。
【0028】次に本発明の製造条件について説明する。
【0029】上記化学成分の鋼の溶製から熱延に至る工
程は特に限定されず、HDR、バーキャステイングなど
の技術が適用できる。しかし、本発明では、熱間仕上圧
延後の冷却によってポリゴナルフェライトの生成を抑制
すること(ポリゴナルフェライト量:30%以下)が重要
であり、そのためにはBs点以下の温度でコイル巻取り
する必要がある。鋼のBs点は化学成分によって異なる
が、本発明範囲の化学成分を有する鋼ではC、Mn、N
i、Crなどのオーステナイト形成元素を多量に含む場
合、750℃の巻取温度でもポリゴナルフェライト組織
の生成を低減することができる。なお、かゝる元素が比
較的少ない場合は500℃程度の温度でコイル巻取りす
る必要がある。巻取温度の適正範囲は300〜750℃
である。300℃未満の温度でコイル巻取りすると、鋼
の冷却パターンによってはマルテンサイトのみの組織と
なって鋼板の平坦度を著しく損なうほか、熱延板強度が
大きく上昇して円滑なコイル巻取りができなくなる。ま
た、このような低温巻取りでは鋼板冷却中の極く僅かの
冷却条件のばらつきがコイル内のミクロ組織を大きく変
動させることになって焼鈍後の製品品質の安定性を損な
うため好ましくない。
【0030】本発明では、熱間圧延後巻取し、熱延まま
で焼鈍を行う場合と、熱延後に冷間圧延を付与して焼鈍
を行う場合とがある。
【0031】なお、前者の場合、熱間仕上圧延後の冷却
速度は前述の観点から多量のポリゴナルフェライトやパ
ーライト生成を抑制する速度とすべきであり、30℃/
s維持用が好ましい。一般には、鋼のAr3点近傍の平均
冷却速度はC+Mn/5式で表わされる値が小さい鋼ほ
ど高速とする必要があるが、本発明の場合、C+Mn/
5式の最小値である0.60%の鋼でも30℃/s程度で
十分である。
【0032】熱延鋼板は、上述のように熱延ままで或い
は冷間圧延を実施してから焼鈍される。焼鈍は、650
〜750℃の範囲で30秒以上保持することによって低
いYRを安定して付与できる。比較的低い焼鈍温度で高
いTSと低いYRが付与できるのは、C、Mn量が多い
鋼の特有の現象と思われる。本発明鋼のように比較的多
量の元素を含む低温変態組織熱延鋼板を焼鈍する時のγ
化挙動は必ずしも明らかでないが、適正な焼鈍温度はA
c1点前後或いはAc1+50℃以下の温度領域である。低
温短時間では所定の低YR(≦0.75)が達成できな
い。一方、750℃超えでは超ハイテンの形状が急激に
劣化するほか、多量のマルテンサイトが生成することが
あり、加工性を低下させる。なお、焼鈍時間の上限は特
に規定しないが、生産性などの点から240分以下が好
ましい。
【0033】焼鈍後の冷却は徐冷(30℃/s以下)とす
べきである。これは、前述のとおり、薄鋼板では急冷開
始温度が650℃以下と低温であっても過度の冷却速度
領域で板形状を著しく損なうからである。鋼板の板厚が
薄くなるほど冷却速度の管理が重要になる。冷却速度は
10℃/s以下が望ましい。
【0034】なお、焼鈍はバッチ焼鈍が望ましいが、焼
鈍後の徐冷却が達成できるならば冷延製品及びめっき製
品製造用の連続焼鈍も使用できる。バッチ焼鈍でより安
定した材質が得られるのは、Mnの拡散による濃縮相の
生成が関係していると考えられる。
【0035】以上の製造条件で製造した本発明鋼板は、
焼鈍ままで使用できるほか、めっき用原板としても使用
し得る。更には、焼鈍プロセスをめっきプロセスと兼ね
ることも可能である。比較的多量の元素を含有する本発
明鋼板は、ハイテンでありながら、溶接部熱影響部の軟
化も小さい。
【0036】次に本発明の実施例を示す。
【0037】
【実施例】実験室的に溶製した
【表1】 に示す各種成分の鋼を粗圧延して30mm厚の実験用スラ
ブとした。熱間圧延は、スラブ加熱温度1200℃、仕
上温度約900℃として3.0mm厚の鋼板とし、平均冷
却速度及びコイル巻取温度を変化させた。この鋼板の表
裏面を切削加工して2.0mm厚とした鋼板について、
【表2】 に示す種々の条件の焼鈍を施し、材質を調査した。な
お、一部の熱延まま鋼板(3.0mm厚)については、酸洗
後、冷間圧延して1.6mm厚とした後、同様に焼鈍を実
施して材質を調査した。
【0038】表2より、本発明条件を満足する熱延鋼板
及び冷延鋼板は、いずれも高強度で低いYRを示してい
ることがわかる。更には、比較的優れた強度−伸びバラ
ンスを示すことがわかる(図3参照)。
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
TS880N/mm2以上の超ハイテンの製造において、
化学成分を調整すると共に、熱延鋼板の組織を規制し、
かつ、熱延まま或いは冷間圧延後の低温焼鈍条件を規定
することにより、形状凍結性がよく(YR≦0.75)、
しかも鋼板の平坦度が格段に優れた加工用熱延又は冷延
鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】1.6mm厚1000mm幅コイルの幅方向のそり
量に及ぼす焼鈍時の均熱温度及び冷却速度の影響を示す
図である。
【図2】(a)はQAタイプの焼鈍条件、(b)はDAタイ
プの焼鈍条件、(c)はそり量の測定要領を示す図であ
る。
【図3】実施例で得られた鋼板の強度−延性バランスを
示す図である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で(以下、同じ)、C:0.10〜
    0.40%、Si:0.50%以下、Mn:2.0〜4.0%及
    びAl:0.01〜0.10%を含有し、かつ、C+Mn/
    5:0.60%以上を満足する鋼を、熱間圧延後300〜
    750℃の範囲でコイル巻取りすることによってポリゴ
    ナルフェライト量が30%以下の鋼板とし、熱延まま或
    いは冷間圧延を付与した後、650〜750℃の範囲で
    30秒以上保持し、その後、300℃以下までの平均冷
    却速度を30℃/s以下として冷却することによって降
    伏比を0.75以下とすることを特徴とする加工用ハイ
    テンの製造方法。
  2. 【請求項2】 C:0.10〜0.40%、Si:0.50%
    以下、Mn:2.0〜4.0%及びAl:0.01〜0.10%
    を含有し、かつ、C+Mn/5:0.60%以上を満足
    し、更に、P≦0.10%、S≦0.015%、Ni≦1.
    0%、Mo≦0.5%、Cu≦1.0%、Nb≦0.08%、
    Ti≦0.08%、V≦0.08%、REM≦0.05%、
    Ce≦0.05%、Ca≦0.05%、Zr≦0.05%及び
    B≦0.0030%のうちの少なくとも1種以上を含有
    し、残部がFe及び不可避的不純物よりなる鋼を、熱間
    圧延後300〜750℃の範囲でコイル巻取りすること
    によってポリゴナルフェライト量が30%以下の鋼板と
    し、熱延ままで650〜750℃の範囲で30秒以上保
    持し、300℃以下までの平均冷却速度を30℃/s以
    下として冷却することによって降伏比を0.75以下と
    することを特徴とする加工用熱延ハイテンの製造方法。
  3. 【請求項3】 C:0.10〜0.40%、Si:0.50%
    以下、Mn:2.0〜4.0%及びAl:0.01〜0.10%
    を含有し、かつ、C+Mn/5:0.60%以上を満足
    し、更に、P≦0.10%、S≦0.015%、Ni≦1.
    0%、Mo≦0.5%、Cu≦1.0%、REM≦0.05
    %、Ce≦0.05%、Ca≦0.05%、Zr≦0.05%
    及びB≦0.0030%のうちの少なくとも1種以上を
    含有し、残部がFe及び不可避的不純物よりなる鋼を、
    熱間圧延後300〜750℃の範囲でコイル巻取りする
    ことによってポリゴナルフェライト量が30%以下の鋼
    板とし、冷間圧延を付与した後、650〜750℃の範
    囲で30秒以上保持し、その後、300℃以下までの平
    均冷却速度を30℃/s以下として冷却することによっ
    て降伏比を0.75以下とすることを特徴とする加工用
    冷延ハイテンの製造方法。
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