JP2761121B2 - 疲労特性と伸びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板 - Google Patents
疲労特性と伸びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱延鋼板に係り、特に疲
労特性と伸びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板に関す
る。
労特性と伸びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板に関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】疲労強
度は、従来から引張強さ(TS)或いは降伏強さ(Y
P)と強い相関を有すると言われている。事実、これま
で、自動車用ホィールを始めとする疲労強度を重要特性
とする各種構造材においては、板厚を薄くするか、或い
は要求疲労強度が厳しくなるに従いTSの高い材料が使
用されてきた。
度は、従来から引張強さ(TS)或いは降伏強さ(Y
P)と強い相関を有すると言われている。事実、これま
で、自動車用ホィールを始めとする疲労強度を重要特性
とする各種構造材においては、板厚を薄くするか、或い
は要求疲労強度が厳しくなるに従いTSの高い材料が使
用されてきた。
【0003】しかし、TSが490N/mm2を超える高
強度熱延鋼板においては、更にTSを上昇させても、必
ずしも疲労強度が上昇しない。また、同じTSレベルで
も組織によって疲労強度に差が生じるという現象が現わ
れてきており、疲労強度に影響を及ぼす材料因子を明確
にし、疲労強度の優れた熱延鋼板の設計指針が強く求め
られている。
強度熱延鋼板においては、更にTSを上昇させても、必
ずしも疲労強度が上昇しない。また、同じTSレベルで
も組織によって疲労強度に差が生じるという現象が現わ
れてきており、疲労強度に影響を及ぼす材料因子を明確
にし、疲労強度の優れた熱延鋼板の設計指針が強く求め
られている。
【0004】例えば、特開昭57−145965号に
は、フェライト+ベイナイト組織がフェライト+マルテ
ンサイト組織に比べて疲労強度が良好である旨の記載が
あるものの、疲労特性に強く影響すると考えられる第2
相の硬さや面積率や分散状態には触れられておらず、未
だ十分な検討がなされているとは言えない。
は、フェライト+ベイナイト組織がフェライト+マルテ
ンサイト組織に比べて疲労強度が良好である旨の記載が
あるものの、疲労特性に強く影響すると考えられる第2
相の硬さや面積率や分散状態には触れられておらず、未
だ十分な検討がなされているとは言えない。
【0005】更に、ホィールディスク等の各種構造材で
は、伸びフランジ性が重要であるが、TSが490N/
mm2を超える高強度熱延鋼板の中には、伸びフランジ性
の大きく劣る組織のものがあり、実生産ラインにおいて
歩留りを劣化させ、問題となっている。
は、伸びフランジ性が重要であるが、TSが490N/
mm2を超える高強度熱延鋼板の中には、伸びフランジ性
の大きく劣る組織のものがあり、実生産ラインにおいて
歩留りを劣化させ、問題となっている。
【0006】本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、
疲労強度と伸びフランジ性が共に優れた高強度熱延鋼板
を提供することを目的とするものである。
疲労強度と伸びフランジ性が共に優れた高強度熱延鋼板
を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決し、疲労強度が優れ、伸びフランジ性の良好な49
0N/mm2を超えるTSを有する高強度熱延鋼板の材料
設計指針を確立するべく鋭意研究を重ねた。その結果、
疲労強度は、組織中の第2相(パーライト、ベイナイ
ト、マルテンサイト、残留オーステナイト)の硬さ、面
積率及び母相と第2相の硬さと面積率との複合則と相関
があり、また、伸びフランジ性は第2相の硬さ、面積率
及びその分散状態と相関があることを知見し、ここに本
発明に至ったものである。
解決し、疲労強度が優れ、伸びフランジ性の良好な49
0N/mm2を超えるTSを有する高強度熱延鋼板の材料
設計指針を確立するべく鋭意研究を重ねた。その結果、
疲労強度は、組織中の第2相(パーライト、ベイナイ
ト、マルテンサイト、残留オーステナイト)の硬さ、面
積率及び母相と第2相の硬さと面積率との複合則と相関
があり、また、伸びフランジ性は第2相の硬さ、面積率
及びその分散状態と相関があることを知見し、ここに本
発明に至ったものである。
【0008】すなわち、本発明は、C:0.03〜0.2
5%、Si:2.0%以下、Mn:2.0%以下、P:0.
1%以下、S:0.007%以下、Al:0.07%以下
及びCr:1.0%以下を含有し、かつ、 0.6≦(Si+20×P)/(Mn+Cr)≦1.5 なる関係を満たし、必要に応じ更に、Nb:0.01〜
0.08%、Ti:0.01〜0.15%及びMo:0.03
〜0.4%のうちの1種又は2種以上、或いはCu:0.
1〜1.8%及びNi:0.1〜1.0%、或いはCa:0.
006%以下を含有し、残部がFe及び不純物からな
り、更に、フェライトと第2相(パーライト、ベイナイ
ト、マルテンサイト、残留オーステナイトの1種以上)
よりなり、 第2相の硬さHv:200以上600以下、 第2相の体積率:5%以上40%以下、 第2相の粒径:25μm以下、 150≦Hvs×Vs+Hvf×(1−Vs)≦300 ここで、Hvs:第2相のビッカース硬さ Hvf:フェライトのビッカース硬さ Vs:第2相の体積率(%) なる関係を満たしていることを特徴とする疲労特性と伸
びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板を要旨とするもの
である。
5%、Si:2.0%以下、Mn:2.0%以下、P:0.
1%以下、S:0.007%以下、Al:0.07%以下
及びCr:1.0%以下を含有し、かつ、 0.6≦(Si+20×P)/(Mn+Cr)≦1.5 なる関係を満たし、必要に応じ更に、Nb:0.01〜
0.08%、Ti:0.01〜0.15%及びMo:0.03
〜0.4%のうちの1種又は2種以上、或いはCu:0.
1〜1.8%及びNi:0.1〜1.0%、或いはCa:0.
006%以下を含有し、残部がFe及び不純物からな
り、更に、フェライトと第2相(パーライト、ベイナイ
ト、マルテンサイト、残留オーステナイトの1種以上)
よりなり、 第2相の硬さHv:200以上600以下、 第2相の体積率:5%以上40%以下、 第2相の粒径:25μm以下、 150≦Hvs×Vs+Hvf×(1−Vs)≦300 ここで、Hvs:第2相のビッカース硬さ Hvf:フェライトのビッカース硬さ Vs:第2相の体積率(%) なる関係を満たしていることを特徴とする疲労特性と伸
びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板を要旨とするもの
である。
【0009】以下に本発明を更に詳述する。
【0010】
【作用】まず、本発明における化学成分の限定理由につ
いて説明する。
いて説明する。
【0011】C:Cは強度を確保するために必要な元素
であるが、0.03%未満では所望の強度が得られず、
また0.25%を超えると第2相の体積率が多くなるた
め、穴拡げ率及び疲労限とTSのバランスの劣化が著し
くなる。よって、C量は0.03〜0.25%の範囲とす
る。
であるが、0.03%未満では所望の強度が得られず、
また0.25%を超えると第2相の体積率が多くなるた
め、穴拡げ率及び疲労限とTSのバランスの劣化が著し
くなる。よって、C量は0.03〜0.25%の範囲とす
る。
【0012】Si:Siは第2相の硬さを高くすると共に
高強度化に有効であるが、2.0%を超えて添加すると
スケール疵を生じるので、Si量は2.0%以下とする。
高強度化に有効であるが、2.0%を超えて添加すると
スケール疵を生じるので、Si量は2.0%以下とする。
【0013】Mn:Mnは焼入性を高めるため、高強度化
に有効であるが、2.0%を超えて添加すると中心偏析
を生じ易くなるので、Mn量は2.0%以下とする。
に有効であるが、2.0%を超えて添加すると中心偏析
を生じ易くなるので、Mn量は2.0%以下とする。
【0014】P:Pは第2相の硬さを高くすると共に高
強度化に有効である。更に、耐食性も向上させるが、
0.1%を超えて添加しても効果が飽和するので、P量
は0.1%以下とする。
強度化に有効である。更に、耐食性も向上させるが、
0.1%を超えて添加しても効果が飽和するので、P量
は0.1%以下とする。
【0015】S:Sは硫化物を形成し、伸びフランジ性
を劣化させるので、0.007%以下とする。
を劣化させるので、0.007%以下とする。
【0016】Al:Alは脱酸のために添加するが、0.
07%を超えて加えるとアルミナ系の介在物が増加し、
加工性を劣化させるので、Al量は0.07%以下とす
る。
07%を超えて加えるとアルミナ系の介在物が増加し、
加工性を劣化させるので、Al量は0.07%以下とす
る。
【0017】Cr:Crは焼入性を高めるため、高強度化
に有効である。しかし、1.0%を超えるとその効果が
小さくなるので、Cr量は1.0%以下とする。
に有効である。しかし、1.0%を超えるとその効果が
小さくなるので、Cr量は1.0%以下とする。
【0018】但し、Si、Mn、P及びCrは上記範囲に
おいて更に次式の関係を満たす必要があることが判明し
た。 0.6≦(Si+20×P)/(Mn+Cr)≦1.5
おいて更に次式の関係を満たす必要があることが判明し
た。 0.6≦(Si+20×P)/(Mn+Cr)≦1.5
【0019】図1に疲労強度/TS、及び孔拡げ率と上
記式の関係を示す。この図より明らかなように、上記式
の範囲内で疲労強度/TS、孔拡げ率が共に良好である
ことがわかる。これは、フェライト変態を促進する元素
であるSi、Pと、焼入性を高めるMn、Crの添加量を
上記式の範囲内に制御することにより、硬い第2相を細
かく分散させることができるためと考えられる。
記式の関係を示す。この図より明らかなように、上記式
の範囲内で疲労強度/TS、孔拡げ率が共に良好である
ことがわかる。これは、フェライト変態を促進する元素
であるSi、Pと、焼入性を高めるMn、Crの添加量を
上記式の範囲内に制御することにより、硬い第2相を細
かく分散させることができるためと考えられる。
【0020】以上の元素を必須成分とするが、必要に応
じ、Nb、Ti及びMoの1種又は2種以上、或いはCu及
びNi、或いはCaを適量にて添加することができる。
じ、Nb、Ti及びMoの1種又は2種以上、或いはCu及
びNi、或いはCaを適量にて添加することができる。
【0021】Nb:Nbは高強度化に有効であると共に、
組織を細粒化させるため第2相の微細化にも有効であ
る。この効果を得るためには0.01%以上が必要であ
るが、0.08%を超えて添加しても効果は小さい。よ
って、Nb量は0.01〜0.08%の範囲とする。
組織を細粒化させるため第2相の微細化にも有効であ
る。この効果を得るためには0.01%以上が必要であ
るが、0.08%を超えて添加しても効果は小さい。よ
って、Nb量は0.01〜0.08%の範囲とする。
【0022】Ti:Tiは高強度化に有効であると共に、
組織を細粒化させるため第2相の微細化にも有効であ
る。この効果を得るためには0.01%以上が必要であ
るが、0.15%を超えて添加しても効果は小さい。よ
って、Ti量は0.01〜0.15%の範囲とする。
組織を細粒化させるため第2相の微細化にも有効であ
る。この効果を得るためには0.01%以上が必要であ
るが、0.15%を超えて添加しても効果は小さい。よ
って、Ti量は0.01〜0.15%の範囲とする。
【0023】Mo:Moは第2相の硬さを高くすると共に
高強度化に有効である。この効果を得るためには0.0
3%以上が必要であるが、0.4%を超えて添加しても
効果は小さい。よって、Mo量は0.03〜0.4%の範
囲とする。
高強度化に有効である。この効果を得るためには0.0
3%以上が必要であるが、0.4%を超えて添加しても
効果は小さい。よって、Mo量は0.03〜0.4%の範
囲とする。
【0024】Cu:Cuは高強度化に有効であり、この効
果を得るためには0.1%以上が必要である。しかし、
1.8%を超えて添加しても効果は小さい。よって、Cu
量は0.1〜1.8%の範囲とする。
果を得るためには0.1%以上が必要である。しかし、
1.8%を超えて添加しても効果は小さい。よって、Cu
量は0.1〜1.8%の範囲とする。
【0025】Ni:NiはCu添加による熱間脆性の発生
を防止するために必要であり、この効果を得るためには
0.1%以上が必要である。しかし、1.0%を超えて添
加しても効果が飽和すると共にコスト高となる。よっ
て、Ni量は0.1〜1.0%の範囲とする。
を防止するために必要であり、この効果を得るためには
0.1%以上が必要である。しかし、1.0%を超えて添
加しても効果が飽和すると共にコスト高となる。よっ
て、Ni量は0.1〜1.0%の範囲とする。
【0026】Ca:Caは硫化物を球状化して伸びフラン
ジ性を向上させる作用がある。しかし、0.006%を
超えて添加すると逆に介在物となり、加工性を劣化させ
るので、Ca量は0.006%以下とする。
ジ性を向上させる作用がある。しかし、0.006%を
超えて添加すると逆に介在物となり、加工性を劣化させ
るので、Ca量は0.006%以下とする。
【0027】次に本発明における組織の限定理由につい
て説明する。
て説明する。
【0028】本発明の熱延鋼板の組織は、フェライトと
第2相(パーライト、ベイナイト、マルテンサイト、残
留オーステナイトなど)よりなる組織を有している。但
し、第2層の硬さ、体積率及び粒径、並びに複合則に基
づくビッカース硬さを以下の如く規制する必要がある。
なお、ここで複合則に基づくビッカース硬さは、式、H
vs×Vs+Hvf×(1−Vs){Hvs:第2相のビッカー
ス硬さ、Hvf:フェライトのビッカース硬さ、Vs:第
2相の体積率(%)}にて表わされる。
第2相(パーライト、ベイナイト、マルテンサイト、残
留オーステナイトなど)よりなる組織を有している。但
し、第2層の硬さ、体積率及び粒径、並びに複合則に基
づくビッカース硬さを以下の如く規制する必要がある。
なお、ここで複合則に基づくビッカース硬さは、式、H
vs×Vs+Hvf×(1−Vs){Hvs:第2相のビッカー
ス硬さ、Hvf:フェライトのビッカース硬さ、Vs:第
2相の体積率(%)}にて表わされる。
【0029】まず、TS、及び疲労限/TSと複合則に
基づくビッカース硬さとの関係を図2に示す。図2より
明らかなように、複合則に基づくビッカース硬さが高く
なるに従いTSは上昇する。そして、TS≧490N/
mm2を満足するには、ビッカース硬さ≧150が必要で
ある。一方、疲労限/TSは複合則に基づくビッカース
硬さが200までは高いが、300を超えると0.3以
下となり、疲労強度を必要とする部材への適用が困難と
なる。これは、高強度鋼板になると、TSと疲労限が必
ずしも比例しないという従来の問題点とも一致してい
る。よって、複合則に基づくビッカース硬さは、150
以上300以下とする。
基づくビッカース硬さとの関係を図2に示す。図2より
明らかなように、複合則に基づくビッカース硬さが高く
なるに従いTSは上昇する。そして、TS≧490N/
mm2を満足するには、ビッカース硬さ≧150が必要で
ある。一方、疲労限/TSは複合則に基づくビッカース
硬さが200までは高いが、300を超えると0.3以
下となり、疲労強度を必要とする部材への適用が困難と
なる。これは、高強度鋼板になると、TSと疲労限が必
ずしも比例しないという従来の問題点とも一致してい
る。よって、複合則に基づくビッカース硬さは、150
以上300以下とする。
【0030】次に、第2相のビッカース硬さと疲労限の
関係を図3に示す。同図において、第2相の硬さを20
0以上とすることにより良好な疲労限を得ることができ
る。また、第2相の硬さを高くするほど疲労限も向上す
る。一方、図6に孔拡げ率と第2相の硬さとの関係を示
すように、第2相の硬さを600以下とすることによ
り、良好な伸びフランジ性を得ることができる。よっ
て、第2相のビッカース硬さは200以上600以下と
する。
関係を図3に示す。同図において、第2相の硬さを20
0以上とすることにより良好な疲労限を得ることができ
る。また、第2相の硬さを高くするほど疲労限も向上す
る。一方、図6に孔拡げ率と第2相の硬さとの関係を示
すように、第2相の硬さを600以下とすることによ
り、良好な伸びフランジ性を得ることができる。よっ
て、第2相のビッカース硬さは200以上600以下と
する。
【0031】また、図4に疲労限と第2相の体積率の関
係を示すように、第2相の体積率が5〜40%で疲労限
が良好な値を示すことがわかる。
係を示すように、第2相の体積率が5〜40%で疲労限
が良好な値を示すことがわかる。
【0032】また、図5に孔拡げ率と第2相の粒径の関
係を示すように、第2相の粒径が25μm以下で孔拡げ
率が良好な値を示している。
係を示すように、第2相の粒径が25μm以下で孔拡げ
率が良好な値を示している。
【0033】次に本発明の実施例を示す。
【0034】
【0035】
【表1】 に示す化学成分を有する供試鋼を実験室にて溶解した
後、鍛造を行い、30mm厚の熱間圧延用スラブとした。
次いで、1250℃に加熱し、900℃で仕上圧延を行
った後、冷却条件と巻取温度を変化させて熱延鋼板を製
造した。その後、表裏面を研磨し、JIS5号引張試
験、孔拡げ試験(10mmφ打抜き孔、60°円錐ポンチ
使用)、両振り平面曲げ疲労試験及びミクロ組織調査に
供した。それらの結果を
後、鍛造を行い、30mm厚の熱間圧延用スラブとした。
次いで、1250℃に加熱し、900℃で仕上圧延を行
った後、冷却条件と巻取温度を変化させて熱延鋼板を製
造した。その後、表裏面を研磨し、JIS5号引張試
験、孔拡げ試験(10mmφ打抜き孔、60°円錐ポンチ
使用)、両振り平面曲げ疲労試験及びミクロ組織調査に
供した。それらの結果を
【表2】 に示すと共に、図1〜図6に整理して示す。
【0036】表2より明らかなように、本発明鋼はいず
れも、490N/mm2を超えるTSを有する高強度にお
いて、疲労特性(疲労限)と伸びフランジ性(λ)が共
に優れている。一方、比較鋼は、高強度が得られても、
疲労特性か伸びフランジ性のいずれかが劣っている。
れも、490N/mm2を超えるTSを有する高強度にお
いて、疲労特性(疲労限)と伸びフランジ性(λ)が共
に優れている。一方、比較鋼は、高強度が得られても、
疲労特性か伸びフランジ性のいずれかが劣っている。
【0037】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
疲労強度と伸びフランジ性が共に優れた490N/mm2
を超える高強度熱延鋼板を提供することができる。
疲労強度と伸びフランジ性が共に優れた490N/mm2
を超える高強度熱延鋼板を提供することができる。
【図1】疲労強度/TS、及び孔拡げ率と式(Si+2
0×P)/(Mn+Cr)の関係を示す図である。
0×P)/(Mn+Cr)の関係を示す図である。
【図2】TS、及び疲労限/TSと複合則に基づくビッ
カース硬さとの関係を示す図である。
カース硬さとの関係を示す図である。
【図3】第2相のビッカース硬さと疲労限の関係を示す
図である。
図である。
【図4】疲労限と第2相の体積率の関係を示す図であ
る。
る。
【図5】孔拡げ率と第2相の粒径の関係を示す図であ
る。
る。
【図6】孔拡げ率と第2相の硬さとの関係を示す図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−235219(JP,A) 特開 平4−136119(JP,A) 特開 平1−168813(JP,A) 特開 平1−162723(JP,A) 特開 昭63−282240(JP,A) 特開 昭59−143027(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22C 38/00 - 38/60
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で(以下、同じ)、C:0.03
〜0.25%、Si:2.0%以下、Mn:2.0%以下、
P:0.1%以下、S:0.007%以下、Al:0.07
%以下及びCr:1.0%以下を含有し、かつ、 0.6≦(Si+20×P)/(Mn+Cr)≦1.5 なる関係を満たし、残部がFe及び不純物からなり、更
にフェライトと第2相(パーライト、ベイナイト、マル
テンサイト、残留オーステナイトの1種以上)よりな
り、 第2相の硬さHv:200以上600以下、 第2相の体積率:5%以上40%以下、 第2相の粒径:25μm以下、 150≦Hvs×Vs+Hvf×(1−Vs)≦300 ここで、Hvs:第2相のビッカース硬さ Hvf:フェライトのビッカース硬さ Vs:第2相の体積率(%) なる関係を満たしていることを特徴とする疲労特性と伸
びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板。 - 【請求項2】 前記鋼が、更にNb:0.01〜0.08
%、Ti:0.01〜0.15%及びMo:0.03〜0.4
%のうちの1種又は2種以上を含有している請求項1に
記載の鋼板。 - 【請求項3】 前記鋼が、更にCu:0.1〜1.8%及
びNi:0.1〜1.0%を含有している請求項1又は2
に記載の鋼板。 - 【請求項4】 前記鋼が、更にCa:0.006%以下を
含有している請求項1、2又は3に記載の鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13051991A JP2761121B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 疲労特性と伸びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13051991A JP2761121B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 疲労特性と伸びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04329848A JPH04329848A (ja) | 1992-11-18 |
JP2761121B2 true JP2761121B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=15036237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13051991A Expired - Fee Related JP2761121B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 疲労特性と伸びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2761121B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW363082B (en) * | 1994-04-26 | 1999-07-01 | Nippon Steel Corp | Steel sheet having high strength and being suited to deep drawing and process for producing the same |
EP1338665B1 (en) | 2000-10-31 | 2018-09-05 | JFE Steel Corporation | High tensile hot rolled steel sheet and method for production thereof |
KR100544745B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2006-01-24 | 주식회사 포스코 | 심가공용 인장강도 1100MPa급 저온-고압용기용 후강판및 그 제조방법 |
KR100711373B1 (ko) * | 2005-12-21 | 2007-04-30 | 주식회사 포스코 | 인장강도 1200MPa급인 저온·고압용기를 제조하기 위한딥 드로잉용 강재, 상기 강재의 제조방법 및 상기저온·고압용기의 제조방법 |
JP5407144B2 (ja) * | 2007-03-09 | 2014-02-05 | Jfeスチール株式会社 | 疲労き裂進展抑制に優れる鋼材 |
JP5407143B2 (ja) * | 2007-03-09 | 2014-02-05 | Jfeスチール株式会社 | 疲労き裂伝播遅延鋼材およびその製造方法 |
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