JP2652539B2

JP2652539B2 - 張出し成形性及び疲労特性にすぐれる複合組織高強度冷延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2652539B2
Application number: JP62238522A
Authority: JP
Inventors: 秀則白沢; 福輝田中; 良信大宮
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPS6479322A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、自動車のバンパー、ドアガードバー等の製
造に用いるに適する張出し成形性及び疲労特性にすぐれ
る複合組織高強度冷延鋼板の製造方法に関する。

従来の技術近年、種々の用途において、高強度、高加工性及び高
疲労強度を備えた鋼板部材が強く要望されている。

部材の疲労強度を改善するために、従来、一般に、母
材強度を上昇させたり、或いはプレス加工及び溶接時に
応力集中を招く切欠きをなくす等が行なわれている。し
かし、前者の方法によるときは、プレス成形における形
状凍結性の低下や割れの発生の問題を生じ、また、後者
の方法によるときは、部材の製造工程数を増大させて、
生産性を大幅に低下させる問題を生じる。更に、引張強
さの上昇は、鋼板の加工性の劣化をもたらす。

従つて、強度、加工性及び疲労強度の間ですぐれたバ
ランスを保たせることは困難であり、従来、引張強さが
70kgf/mm²以上であつて、張出し成形性にすぐれ、且
つ、疲労特性にもすぐれる冷延鋼板は知られていない。

発明が解決しようとする問題点そこで、本発明者らは、高強度であつて、且つ、張出
し成形性及び疲労特性にすぐれる冷延鋼板を得るべく鋭
意研究した結果、予めその組織をベイナイト主体に調整
した熱延鋼板を冷延した後、所定の条件下で連続焼鈍を
施し、金属組織を所定量のフエライト、残留オーステナ
イト及び残部が主としてマルテンサイトからなる組織と
することによつて、引張強さが70kgf/mm²以上であつ
て、且つ、張出し成形性及び疲労特性にすぐれる複合組
織高強度冷延鋼板を得ることができることを見出して、
本発明に至つたものである。

問題点を解決するための手段本発明による張出し成形性及び疲労特性にすぐれる複
合組織高強度冷延鋼板の製造方法の第１は、重量％でＣ 0.10〜0.25％、 Si 0.2〜２％、 Mn 1.0〜2.5％、Ｐ 0.10％以下、Ｓ 0.015％以下、 so1 Al 0.01〜0.10％、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を熱間圧延し、面
積比にて50〜100％のベイナイトを有する熱延鋼板とし
た後、圧下率40％以上にて冷間圧延を施し、連続焼鈍す
るに際して、オーステナイト量が70％以下となるオース
テナイト・フエライト領域にて再結晶加熱処理を施した
後、10℃／秒以上の平均冷却速度にて250〜450℃の範囲
の温度に冷却し、次いで、上記範囲の温度に保持し、冷
却することによつて、30％以上のフエライトと４％以上
の残留オーステナイトを含み、残部の主要組織がマルテ
ンサイトからなることを特徴とする。

本発明による張出し成形及び疲労特性にすぐれる複合
組織高強度冷延鋼板の製造方法の第２は、上記第１の方
法において、前記成分に加えて、更に、Crを0.3％以下
の範囲で添加してなる鋼を用いるものである。

以下に、本発明を詳細に説明する。

Ｃ量が0.3％以上の高Ｃ鋼については、鋼の伸びは、
張出し成形性と強い相関性を有し、残留オーステナイト
量の増大によつて向上することは、既に知られている。
しかし、スポツト溶接性等を考慮して製造される低Ｃ量
の鋼については、従来、殆ど、知られていない。また、
従来、疲労限度の観点から熱延鋼板のミクロ組織まで言
及されている報告はみられない。

そこで、本発明者らは、引張強さ70kgf/mm²以上であ
つて、すぐれた疲労特性を有する冷延鋼板を得るための
基本的な化学成分、熱延鋼板組織及び連続焼鈍の条件と
共に、張出し成形性（伸び）を向上させる条件を確立す
るために、Ｃ 0.16％、 Si 1.02％、 Mn 1.75％、Ｐ 0.012％、Ｓ 0.002％、及び Al 0.028％を含有する鋼を熱間圧延及び冷間圧延して、厚さ1.0mm
の鋼板とし、これを種々の条件で連続焼鈍し、かくして
得られた鋼板について強度及び伸びを調べた。

連続焼鈍は、第１図に示すように、再結晶加熱処理し
た後、過時効処理温度に再加熱して、過時効処理する方
式（以下、再加熱方式という。）と再結晶加熱温度から
直接過時効処理温度に焼入れて、過時効処理する方式
（以下、直接方式という。）の二つの方式にて行ない、
これらの方法によつて得られた冷延鋼板の引張強さ、強
度−伸びバランス（引張強さ×伸び（kgf/mm²・％）及
び過時効処理温度との関係を第２図に示す。

第２図に示すように、冷延鋼板が同一の引張強さを有
するときは、その伸びは、再加熱方式より直接方式によ
る連続焼鈍がすぐれていることが理解される。更に、直
接方式においても、強度−伸びバランスは、過時効処理
温度によつて異なり、過時効処理温度が300〜400℃の範
囲で最善となつている。

そこで、直接方式における過時効処理温度と得られた
冷延鋼板における残留オーステナイト量との関係を第３
図に示し、過時効処理温度と得られた冷延鋼板における
全体の組織との関係を第１表に示す。

過時効処理を温度300〜400℃の範囲で行なつた強度−
伸びバランスにすぐれる冷延鋼板は、第１表に示すよう
に、４％以上の残留オーステナイトを含有していること
から、直接方式による冷延鋼板の伸びの向上に残留オー
ステナイトが寄与していることが理解される。

しかし、高強度冷延鋼板の伸びは、残留オーステナイ
ト量のみに支配されるわけではなく、例えば、第４図に
示すように、冷延鋼板における複合組織の構成によつて
大きく影響される。即ち、0.3％Ｃ−0.2％Si−2.5％Mn
からなり、ベイナイト及び残留オーステナイトを主要組織とするとき
は、Ａにて示すように、強度−伸びバランスは著しく劣
る。これに対して、本発明に従つて、フエライト、マル
テンサイト及び残留オーステナイトを主要組織とすると
きは、Ｂにて示すように、残留オーステナイト量が約４
％以上のときに、強度−伸びバランスが著しくすぐれ
る。特に、一定量のフエライト組織の存在がこの鋼板の
伸び向上に不可欠とみられる。

前述した0.16％Ｃ−1.02％Si−1.75％Mn系鋼を用い
て、仕上圧延後の冷却速度及び巻取温度を変化させて、
ベイナイト量の異なる熱延鋼板を製造した。これらを1m
m厚に冷間圧延した後、400℃で過時効処理する直接方式
の連続焼鈍に供し、平面曲げ疲労試験を実施した。試験
結果を第５図に示す。

冷延鋼板の疲労強度／引張強さの比は、熱延鋼板の組
織の影響を受けて、熱延鋼板の段階で50％以上のベイナ
イトを生成させておくことによつて、向上することがわ
かる。この理由は必ずしも明らかでないが、熱延鋼板の
ベイナイト組織は、連続焼鈍後の低温変態物を均一に分
散させることと関係しているようである。尚、この疲労
強度上昇の効果は、熱延鋼板組織に微量のマルテンサイ
トや残留オーステナイトが含まれても大きく変化しな
い。

次に、疲労特性の向上の観点から、熱延板組織を50％
以上のベイナイトが生成するように制御した場合、直接
方式の連続焼鈍によつて得られる複合組織中の残留オー
ステナイト量は、連続焼鈍における再結晶加熱温度の影
響を受ける。本発明者らの実験結果によれば、連続焼鈍
の再結晶加熱温度は、オーステナイト中へのＣ濃縮を高
める温度範囲が望ましく、本発明の方法においては、２
相域加熱でのオーステナイト生成量を70％以下に抑える
必要がある。

尚、フエライト・マルテンサイト組織に加えて、残留
オーステナイト組織によつて鋼板のプレス成形性の向上
を図る場合、生成させる残留オーステナイトはある程度
の加工に対して安定であることが必要であり、１〜２％
の軽加工で分解するような残留オーステナイトでは、実
質上、張出し成形性が要求されるプレス部品の成形には
用いることができない。

次に、本発明において用いる鋼の化学成分について説
明する。

Ｃは、第４図に示したように、本発明の条件を満足す
る直接方式による鋼板では、強度−伸びバランスは、残
留オーステナイト量と共に向上しており、残留オーステ
ナイトが４％以上で上位安定となる。本発明において
は、残留オーステナイト量を４％以上とするために、Ｃ
を0.10％以上添加することが必要である。しかし、過多
に添加するときは、スポツト溶接性を大きく阻害し、実
用性を妨げるので、添加量の上限を0.25％とする。

Siは、オーステナイト中へのＣ濃縮を高めて、生成す
るマルテンサイトをより硬くすることによつて、フエラ
イトとマルテンサイトを含む鋼の伸びを高めるほか、残
留オーステナイトの生成にも有効である。これらの効果
を有効に得るためには、0.2％以上の添加が必要であ
る。しかし、２％を越える過多量の添加は、鋼の製造費
用を高めるのみならず、スラブ割れ等の感受性を高める
ので好ましくない。

Mnは、焼入れ性向上元素として有効であり、引張強さ
70kgf/mm²以上を安定して得るには、1.0％以上を添加す
ることが必要である。しかし添加量が2.5％を越えると
きは、伸びの向上に寄与するフエライトの生成が困難と
なり、張出し成形性が大幅に低下する。

Ｐは、フエライト拡大元素であつて、フエライトの生
成促進効果を有する。しかし、添加量が0.10％を越える
ときは、スポツト溶接性を大幅に劣化させる。

MnS等の非金属介在物は、鋼の伸びを劣化させる。こ
の観点から、Ｓの含有量は、0.015％以下とする。

本発明鋼は、本質的にアルミキルド鋼であるので、鋼
の脱酸のために、Alは、0.01％以上の添加を必要とする
が、0.10％を越える過多量の添加は、鋼の製造費用を徒
に高める。

本発明においては、鋼は、上記した元素に加えて、強
化元素として、Crを0.3％以下の範囲で含有することが
できる。

本発明の方法によれば、上記した化学成分を有する鋼
を熱間圧延して、Bs点以下の温度で巻取り、面積比にて
50〜100％のベイナイトを有する熱延鋼板を圧下率40％
以上の冷間圧延を施し、連続焼鈍するに際して、オース
テナイト量が70％以下となるオーステナイト・フエライ
ト領域にて再結晶加熱処理を施した後、平均冷却速度10
℃／秒以上にて250〜450℃の範囲の温度に冷却し、次い
で、上記範囲の温度に保持し、冷却することによつて、
30％以上のフエライトと４％以上の残留オーステナイト
を含み、残部の主要組織がマルテンサイトからなる組織
とすることによつて、張出し成形性及び疲労特性にすぐ
れる複合組織高張力冷延鋼板を製造するものである。

本発明においては、前述したように、得られる冷延鋼
板がすぐれた疲労特性を有するために、熱延鋼板は、面
積比にて50〜100％のベイナイトを有することが必要で
ある。

更に、冷延鋼板は、前述したように、70kgf/mm²以上
の引張強さを有し、しかも、強度−伸びバランスが2000
kgf/mm²・％であるためには、フエライト30％以上と残
留オーステナイト４％以上を含み、残部の主要組織がマ
ルテンサイトからなる組織であることが必要である。

本発明の方法においては、鋼の溶製方法は何ら限定さ
れるものではなく、造塊、連続鋳造のいずれでもよい。
また、その熱間圧延も、ホツト・チヤージ・ローリン
グ、ダイレクト・ローリング等、任意である。

熱延鋼板の冷間圧延においては、圧下率は40％以上が
必要とされる。40％よりも少ないときは、連続焼鈍時に
再結晶粒が微細にならないために、最終的に粗大な複合
組織を形成して、伸びが劣るからである。

本発明においては、前述したように、連続焼鈍を直接
方式にて行なう。ここに、再結晶加熱温度は、前述した
ように、オーステナイト中へのＣ濃縮を高め、最終的に
残留オーステナイト量を４％以上とするために、オース
テナイト量が70％以下となるオーステナイト・フエライ
ト領域である。再結晶温度での加熱時間は、特に限定さ
れるものではないが、通常、10秒から３分間の範囲が生
産性の観点から好適である。この後の平均冷却速度は10
℃／秒以上である。平均冷却速度が10℃／秒よりも遅い
場合は、ベイナイト組織量が多くなるので、鋼の伸びが
低下する。

過時効処理温度は250〜450℃の間の温度である。この
範囲の温度をはずれるときは、安定して４％以上の残留
オーステナイトを得ることができない。過時効処理時間
は、安定な残留オーステナイトを得るために、通常、１
分間以上である。上限は特にないが、生産性の観点か
ら、通常、５分以下とすることが好ましい。

発明の効果以上のように、本発明の方法に従つて、予めそのミク
ロ組織を面積比にて50〜100％のベイナイトを有する熱延鋼板を得、これの冷間圧延した後、
所定の条件にて連続焼鈍を施して、所定量の残留オース
テナイトを含むフエライト・マルテンサイト複合組織と
することによつて、疲労特性及び張出し成形性にすぐれ
る高張力冷延鋼板を得ることができる。

実施例第２表に示す化学成分を有する鋼片を製造し、皮削り
及び鍛造の後、1200℃に加熱し、仕上温度を850℃、仕
上板厚2.6mmとして熱間圧延し、次いで、仕上圧延後の
冷却条件を変化させて、一部について熱延板組織を変化
させ、以後、冷間圧延率及び連続焼鈍条件を変化させ
て、1mm厚複合組織冷延鋼板を得た。

このようにして得られた冷延鋼板の機械的性質及び平
面曲げ疲労特性を調べた。結果を第３表に示す。本発明
による複合組織冷延鋼板は、引張強さ70kgf/mm²以上で
あつて、張出し成形性及び疲労特性にすぐれることが明
らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、連続焼鈍の方式としての再加熱方式と直接方
式を示す図、第２図は、上記の連続焼鈍方式によつて得
られた冷延鋼板の引張強さ、強度−伸びバランス及び過
時効処理温度との関係を示すグラフ、第３図は、直接方
式によつて得られた冷延鋼板における過時効処理温度と
残留オーステナイト量との関係を示すグラフ、第４図
は、残留オーステナイト量と強度−伸びバランスに及ぼ
す組織を影響の示すグラフ、第５図は、冷延鋼板の疲労
強度に及ぼす熱延鋼板のベイナイト量を示すグラフであ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ 0.10〜0.25％、 Si 0.2〜２％、 Mn 1.0〜2.5％、Ｐ 0.10％以下、Ｓ 0.015％以下、 so1 Al 0.01〜0.10％、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を熱間圧延し、面
積比にて50〜100％のベイナイトを有する熱延鋼板とし
た後、圧下率40％以上にて冷間圧延を施し、連続焼鈍す
るに際して、オーステナイト量が70％以下となるオース
テナイト・フエライト領域にて再結晶加熱処理を施した
後、10℃／秒以上の平均冷却速度にて250〜450℃の範囲
の温度に冷却し、次いで、上記範囲の温度に保持し、冷
却することによつて、30％以上のフエライトと４％以上
の残留オーステナイトを含み、残部の主要組織がマルテ
ンサイトからなることを特徴とする張出し成形性及び疲
労特性にすぐれる複合組織高強度冷延鋼板の製造方法。
【請求項２】重量％で、Ｃ 0.10〜0.25％、 Si 0.2〜２％、 Mn 1.0〜2.5％、Ｐ 0.10％以下、Ｓ 0.015％以下、 so1 Al 0.01〜0.10％、 Cr 0.3％以下、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を熱間圧延し、面
積比にて50〜100％のベイナイトを有する熱延鋼板とし
た後、圧下率40％以上にて冷間圧延を施し、連続焼鈍す
るに際して、オーステナイト量が70％以下となるオース
テナイト・フエライト領域にて再結晶加熱処理を施した
後、10℃／秒以上の平均冷却速度にて250〜450℃の範囲
の温度に冷却し、次いで、上記範囲の温度に保持し、冷
却することによつて、30％以上のフエライトと４％以上
の残留オーステナイトを含み、残部の主要組織がマルテ
ンサイトからなることを特徴とする張出し成形性及び疲
労特性にすぐれる複合組織高強度冷延鋼板の製造方法。