JP2766693B2 - 異方性の小さい高延性高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

異方性の小さい高延性高強度冷延鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は異方性の小さい高延性高強度冷延鋼板の製造
方法に関するものである。
(従来の技術及び解決しようとする課題) 従来、高延性高強度冷延鋼板は、炭化物などを均一に
分散させて均質な材質とするために、熱延鋼板を低温巻
取りして製造されていた。しかし、異方性が大きく、圧
延方向に対し45゜方向の延性が低い欠点があった。この
ため、プレス成形時に厳しい伸びフランジ加工を受ける
と45゜方向で割れを発生するという問題があり、改善が
望まれている。
そこで、このような高強度冷延鋼板の異方性改善の方
策として、特公昭62−287018号が提案されている。これ
は、低C鋼にNb、Tiを添加し、固溶Cと固溶Nを熱延時
に固着し、また熱延はオーステナイトで再結晶しない温
度域で圧延し、直ちに低温で巻取り、冷延、再結晶焼鈍
することにより、r値の異方性を小さくする技術であ
る。
また、特開昭62−161919号には、熱間圧延でスラブ加
熱温度を低温にし、巻取温度を高温にすることにより、
適当なAlNを析出させた異方性の小さな熱延鋼板を85〜9
3%の高冷延率で冷延し、再結晶焼鈍することによって
異方性を小さくする技術も報告されている。
しかしながら、上記技術はいずれも、軟鋼板での異方
性改善の考え方を高強度冷延鋼板に適用したものであ
り、C量が低いため、高強度化には多くの固溶強化元素
が必要となり、コストが高くなるという難点がある。
また、これらの技術は、異方性改善のために高い冷延
率が必要となり、圧延の負荷も高くなる問題もある。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、異方性が
小さい高延性高強度冷延鋼板を安価に製造し得る方法を
提供することを目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、異方性の小さい高延性高強度冷延鋼板
を製造するために、異方性に影響を及ぼすと考えられる
鋼中成分、熱延巻取温度、及び連続焼鈍条件につ
いて鋭意研究を重ねた結果、熱延の巻取温度を600℃以
上とし、その後50〜90%の冷間圧延を施し、2相域加熱
後、急冷して複合組織鋼板とすることにより、次式 △El=(El0+El90−2El45)/2 ここで、El0 :圧延方向に平行方向の伸び El45: 〃 45゜方向の伸び El90: 〃 90゜方向の伸び で示される伸びの異方性(△El)の小さい高延性高強度
冷延鋼板を得ることができることを見い出し、ここに本
発明をなしたものである。
すなわち、本発明は、C:0.05〜0.15%、Si≦0.7%、M
n:0.45〜1.8%、Al:0.01〜0.1%及びN≦0.01%を含有
し、必要に応じて更にNb及びTiの1種又は2種:0.01〜
0.1%含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼
スラブを熱間圧延するに際して、仕上強度をAc3変態点
以上、巻取温度を600〜750℃の範囲で行って熱延鋼板と
なし、次いで酸洗し、50〜90%の冷間圧延を施し、Ac1
点以上の温度にて10秒〜15分焼鈍し、500〜800℃に強制
空冷した後、水焼入れを行い、200〜450℃で10秒〜15分
の過時効処理を施すことを特徴とする異方性の小さい高
延性高強度冷延鋼板の製造方法を要旨とするものであ
る。
また、他の本発明は、C:0.05〜0.15%、Si:0.1〜0.7
%、Mn:0.45〜1.8%、Al:0.01〜0.1%及びN≦0.01%を
含有し、必要に応じて更にNb及びTiの1種又は2種:0.0
1〜0.1%含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる
鋼スラブを熱間圧延するに際して、仕上温度をAc3変態
点以上、巻取温度を600〜750℃の範囲で行って熱延鋼板
となし、次いで酸洗し、50〜90%の冷間圧延を施し、Ac
1点以上の温度にて10秒〜15分焼鈍し、500〜800℃に強
制空冷した後、冷却速度60〜300℃/sで200〜450℃まで
冷却し、その温度にて10秒〜15分の過時効処理を施すこ
とを特徴とする異方性の小さい高延性高強度冷延鋼板の
製造方法を要旨とするものである。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
(作用) まず、本発明における鋼の化学成分の限定理由につい
て説明する。
C: Cは鋼板の強度を高める上で基本的且つ極めて有効な
元素であるが、含有量が過剰になると鋼板の延性及び伸
びフランジ性等が低下し、成形性やスポット溶接性が阻
害されるので、0.15%以下とする。しかし、Cの含有量
が少なすぎると強度が不十分となるので0.05%以上が必
要である。したがって、C量は0.05〜0.15%の範囲とす
る。
Si: Siは延性を阻害せずに強度を高めるのに有効な元素で
あるが、過剰になると熱延鋼板で赤スケールが発生し易
くなり、酸洗除去が不十分となって、表面性状を劣化さ
せるので、Si量は0.7%以下とする。
Mn: Mnは焼入性を向上させ、強度を高める有効な元素であ
り、その効果を発揮させるには0.45%以上が必要であ
る。しかし、過剰になると鋳造時に偏析を起し、延性の
劣化及び材質不均一となるばかりでなく、コスト高にな
るので、上限は1.8%である。したがって、Mn量は0.45
〜1.8%の範囲とする。
Al: Alは脱酸効果によってSi、Mnの添加歩留りを向上させ
るために0.01%以上が必要である。しかし、0.1%を超
えて多量に含有させるとアルミナの生成量が増大してス
リバー疵等の表面欠陥の原因となるので好ましくない。
したがって、Al量は0.01〜0.1%の範囲とする。
N: NはAlNを析出させるために必要な元素であるが、多
量に含有すると硬質化し、延性を阻害するので、N量は
0.01%以下とする。
Nb、Ti: Nb及びTiは鋼の強化に有効な元素であるので、必要に
応じてその1種又は2種を適量で添加することができ
る。添加する場合、強化元素としては0.01%以上でない
とその効果が得られない。しかし、0.1%を超えるとコ
ストが高くなるばかりでなく、伸びが劣化するので好ま
しくない。したがって、添加する場合は、Nb及びTiの1
種又は2種を0.01〜0.1%の範囲で添加する。
次に本発明の製造条件の限定理由を説明する。
上記化学成分を有する鋼は、連続鋳造等の常法により
スラブとし、このスラブを熱間圧延するが、熱間圧延に
際しては、仕上温度をAr3変態点以上とし、600〜750℃
で巻取らねばならない。このような高温で巻取るのは、
それ以下の温度では伸びの異方性(△El)が大きくなる
ためである。
600℃よりも低い温度で巻取ると異方性が大きくなる
原因は、必ずしも明確ではないが、集合組織を調査した
結果、45゜の異方性を高める(110)の集積が高くなっ
ていたことから、熱延鋼板で固溶していたAl、Nが連続
焼鈍中に析出し、45゜の異方性改善効果のある(111)
の発達を抑止したためと推定される。しかし、巻取温度
が750℃よりも高温になるとスケールが多くなり、酸洗
性が悪くなるので、上限を750℃以下とする。
次に酸洗し、冷間圧延を施すが、冷延率は異方性を小
さくする集合組織を得るには50%以上が必要である。し
かし、冷延率が90%を超えると異方性が再び高くなると
共に圧延の負荷も高くなり、好ましくない。
次に、連続焼鈍により、Ac1点以上の温度範囲に10秒
〜15分加熱する。強度を高める手段として低温変態生成
物を得るにはAc1点以上の温度が必要であり、異方性は
焼鈍温度が高いほど小さくなるため、好ましくはAc1+5
0℃以上で焼鈍した方がよい。また、フェライトを再結
晶させ、低温変態生成物を得て強度を確保するには、炭
化物中のCをオーステナイトに固溶させる必要がある。
このために、保持時間は10秒以上が必要である。しか
し、15分を超えるとコスト高になるばかりでなく、オー
ステナイトの粗大化が起り、材質の劣化につながるので
好ましくない。
次に、目的の強度を得るために、本発明では、2通り
の手法を採用する。
第1の手法としては、強制空冷により500〜800℃にし
た後、水焼入れを行う。ここで目的の強度にするための
適正な変態生成物を得るには500℃以上が必要である
が、800℃を超えるとマルテンサイト体積率が増え、延
性が劣化するので好ましくない。
水焼入れした後に、過時効処理を行うが、その温度が
200℃より低いと、フェライト中の固溶Cが十分に析出
せず、延性が阻害される。また、450℃を超えると、低
温変態生成物であるマルテンサイトが焼戻され、強度−
伸びバランスが低下するため、好ましくない。過時効時
間は、フェライト中の固溶Cを析出させるためには10秒
以上が必要であるが、15分を超えるとマルテンサイトが
過剰に焼戻され、強度が低下するばかりでなく、生産性
の低下、コスト高になるので好ましくない。
第2の手法としては、500〜800℃に強制空冷した後、
冷却速度60〜300℃/sで200〜450℃まで冷却し、その温
度にて10秒〜15分の過時効処理を施すことによっても、
目的の強度を得ることができる。変態生成物を得るには
500℃以上からの空冷が必要であるが、800℃を超えると
マルテンサイト体積率が増え、延性が劣化するので好ま
しくない。また、過時効処理温度までの冷却速度は、適
正な低温変態生成物を得るには60℃/s以上が必要である
が、所定の強度を得るための低温変態生成物は300℃/s
の冷却速度があれば十分であり、それを超えると板幅方
向に材質むらが出やすくなるので好ましくない。過時効
処理温度は、フェライト中の固溶Cを充分に析出させ延
性を得るには200℃以上が必要である。しかし、450℃を
超えるとベイナイトの生成が多くなり、優れた強度−伸
びバランスが得られなくなるので好ましくない。なお、
充分に過時効するには10秒以上が必要であるが、15分を
超えるとマルテンサイトが過剰に焼戻され、強度が低下
するばかりでなく、生産性の低下、コスト高になるので
好ましくない。
次に本発明の実施例を示す。
(実施例) 第1表に示す化学成分を有する鋼を40kg真空炉で溶製
し、第2表に示す製造条件で、熱延、酸洗、冷延、強制
空冷、過時効処理を施した。連続焼鈍はソルトバスでシ
ミュレートした。
このようにして得られた鋼板について、JIS5号引張試
験片を圧延方向に対し、0゜、45゜、90゜方向で採取
し、機械的性質を調べた。その結果を第2表に示す。な
お、伸びの異方性△Elは、前述の次式により求めた。
△El=(El0+El90−2El45)/2 第2表から明らかなように、本発明材はいずれも、△
Elが絶対値で2.0%以下であり、異方性が小さい。
更に、第1図は、第1表に示すA鋼について巻取温度
を変化させた以外は試験No.1(第2表)の条件で得られ
た冷延鋼板の機械的性質を示したものである。L方向の
強度及び延性の変化は小さいが、N方向の延性が巻取温
度の上昇と共に向上して、△Elが小さくなり、異方性が
小さくなることがわかる。例えば、巻取温度600℃の本
発明材は、45゜方向の伸びが低いV型の異方性が示す
が、△Elは1.6と小さい。しかし、同鋼種を用いて巻取
温度560℃の比較材(No.2)は、45゜方向の伸びが低
く、異方性は大きい。
第2図は、第1表に示すA鋼について熱延仕上温度90
0℃、巻取温度600℃、連続焼鈍温度を変化させ、連続焼
鈍の焼入開始温度700℃、水焼入れ後、過時効処理温度4
00℃で得られた冷延鋼板の機械的性質を示したものであ
る。連続焼鈍温度が高くなると△Elが小さくなり、異方
性が小さくなることがわかる。
一方、比較材No.3は、連続焼鈍温度が本発明範囲より
低いため、45゜方向の伸びが低く、異方性は大きい。
本発明材No.6は45゜方向の伸びが高く、異方性は逆V
型を示すが、△Elは1.3%と小さい。しかし、同鋼種を
用いた比較材No.7は、冷延率が本発明範囲を外れてお
り、0゜方向の伸びが低く、異方性は逆V型で△Elは−
4.6%と大きい。
また、比較材No.8〜No.9は、製造条件が本発明範囲で
あっても、化学成分が本発明範囲を外れるため、異方性
が大きく、本発明材に劣る。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、異方性の小さ
い高延性高強度冷延鋼板を得ることができ、しかも多く
の固溶強化元素を用いないので安価に得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は機械的性質、特に伸びの異方性に及ぼす熱延巻
取温度の影響を示す図、 第2図は機械的性質、特に伸びの異方性に及ぼす連続焼
鈍温度の影響を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22C 38/14 C22C 38/14 (56)参考文献 特開 平1−184229(JP,A) 特開 昭51−6811(JP,A) 特開 昭52−47512(JP,A) 特開 昭57−26143(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21D 8/02 - 8/04 C21D 9/46 - 9/48

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で(以下、同じ)、C:0.05〜0.15
    %、Si≦0.7%、Mn:0.45〜1.8%、Al:0.01〜0.1%及び
    N≦0.01%を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物から
    なる鋼スラブを熱間圧延するに際して、仕上温度をAc3
    変態点以上、巻取温度を600〜750℃の範囲で行って熱延
    鋼板となし、次いで酸洗し、50〜90%の冷間圧延を施
    し、Ac1点以上の温度にて10秒〜15分焼鈍し、500〜800
    ℃に強制空冷した後、水焼入れを行い、200〜450℃で10
    秒〜15分の過時効処理を施すことを特徴とする異方性の
    小さい高延性高強度冷延鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】C:0.05〜0.15%、Si:0.1〜0.7%、Mn:0.45
    〜1.8%、Al:0.01〜0.1%及びN≦0.01%を含有し、残
    部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延
    するに際して、仕上温度をAc3変態点以上、巻取温度を6
    00〜750℃の範囲で行って熱延鋼板となし、次いでに酸
    洗し、50〜90%の冷間圧延を施し、Ac1点以上の温度に
    て10秒〜15分焼鈍し、500〜800℃に強制空冷した後、冷
    却速度60〜300℃/sで200〜450℃まで冷却し、その温度
    にて10秒〜15分の過時効処理を施すことを特徴とする異
    方性の小さい高延性高強度冷延鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】前記鋼が更に、Nb及びTiの1種又は2種:
    0.01〜0.1%を含有する請求項1又は2に記載の方法。
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