JP2793284B2 - 焼付硬化性の優れた超高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

焼付硬化性の優れた超高強度冷延鋼板の製造方法

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、焼付硬化性の優れた超高強度冷延鋼板の製
造方法に関し、詳しくは、引張強さが100kgf/mm2級以上
で、焼付硬化量が13kgf/mm2以上の焼付硬化性の優れた
超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) 近年、自動車の安全性向上および軽量化の要求が高ま
り、加工性の優れた100kgf/mm2級の超高強度冷延鋼板が
使用されるに至っている。また、自動車メーカーでは、
さらに、高強度化への動きがあり120kgf/mm2級の要望も
ある。しかし、高強度化が進むと加工の際、成形品が捩
じれたり、スプリングバッグにより所定の形状がでない
ばかりか、延性の低下による加工割れが発生し易くな
る。したがって、加工する際は強度が低く、成形後は成
品強度の高い材料が望ましい。従来からも、車体外板等
には耐デント性の観点から塗装焼付時に硬化させる焼付
硬化鋼板が使用されているがこれらの焼付硬化鋼板の焼
付硬化量は3〜5kgf/mm2程度である。
(発明が解決しようとする課題) 上記で述べたように、焼付硬化量は、加工のし易さの
点から大きいほうが望ましく、鋼板が高強度化されれば
されるほど焼付硬化量は大きくなければならない。しか
しながら、従来使用されている焼付硬化鋼板の焼付硬化
量は3〜5kgf/mm2程度で、満足のいくものではない。
(課題を解決するための手段) そこで、本発明者らは焼付硬化量を向上させるために
鋭意研究を重ねた結果、体積率で所定のマルテンサイト
を生じさせれば、安定した母材強度および延性を有し、
優れた焼付硬化性のある超高強度冷延鋼板を得ることが
できるという知見に基づいて本発明に至ったものであ
る。
その第1発明は、C:0.1〜0.3%、Si:0.2〜2.5%、Mn:
0.5〜2.5%を含み、残部Feおよび不可避不純物からなる
鋼板を冷間圧延した後、Ac1以上の温度で再結晶焼鈍
し、次いで強制空冷を行い、750〜400℃の温度範囲から
100℃/sec以上の冷却速度で室温まで急冷し、その後150
〜450℃の温度範囲で1秒〜10分間の過時効処理を施す
ことにより、フェライトと体積率で30〜95%のマルテン
サイトとを含む低温変態生成物からなり、かつ引張強さ
が100kgf/mm2以上で、焼付硬化量が13kgf/mm2以上であ
る焼付硬化性の優れた超高強度冷延鋼板の製造方法であ
る。
(作用) 以下、本発明の作用について詳述していくことにす
る。
先ずは、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は、鋼板の引張強さを支配する重要な元素であり、
マルテンサイト組織を得、100kgf/mm2以上の引張強さを
得るためには、少なくとも0.1%以上の添加を必要と
し、強度を高める観点からは多いほどよいが、過多に添
加するとスポット溶接性を損なうので、その上限は0.3
%とする。したがって、Cの添加量は0.1〜0.3%とす
る。
Siは、鋼の延性を劣化させずに強度を上昇させるとと
もに、フェライト・オーステナイト温度域を拡大する元
素でもあり、本発明においては、適正な再結晶温度を拡
大するために添加している。また、フェライト中の固溶
C量を増す元素でもあり焼付硬化性を高めるために有用
である。かかる効果を発揮させるには、添加量は少なく
とも0.2%以上必要であるが過多に添加するときは、製
造費用を高めるのみならず適正な再結晶温度を高めるの
でその上限は2.5%とする。したがって、Siの添加量は
0.2〜2.5%とする。
Mnは、強度を上昇させるとともに、オーステナイト相
を安定化し、冷却過程におけるマルテンサイトの生成を
促進させる元素である。この効果を得るためには少なく
とも0.5%以上の添加が必要であるが、過多に添加する
とMnの偏析が生じ、層状組織になりやすいのでその上限
は2.5%とする。したがって、Mnの添加量は0.5〜2.5%
とする。
つぎに、製造条件の限定理由について説明する。
本発明法においては、冷間圧延に先だって行う熱間圧
延は、その仕上げ温度をAr3変態点以上とし、熱間圧延
後の焼鈍において再結晶組織を均一化するために600℃
以下の低温巻取りが好ましい。ついで、焼鈍後の熱延材
は酸洗され冷間圧延される。この冷間圧延は、再結晶を
促進させるために冷却率30%以上で行うのが好ましい。
冷間圧延後の再結晶焼鈍は冷間圧延で生じた結晶構造
の変化を回復させるためのもので、Ac1変態点以上の温
度で行い、再結晶焼鈍後は結晶粒の粗大化を防止するた
めに強制空冷を行い、750〜400℃の温度範囲から100℃/
sec以上の冷却速度で室温まで急冷する。
ここで、急冷条件の限定理由について説明する。再結
晶焼鈍後の急冷はオーステナイトをマルテンサイトを主
とする第2相に変態させるためのもので、体積率で30〜
95%のマルテンサイトが必要である。そのためには、少
なくとも750〜400℃の温度範囲から100℃/sec以上の冷
却速度で室温まで急冷することが重要である。
さらに、急冷後は150〜450℃の温度範囲で1秒〜10分
間の過時効処理を施す。この過時効処理は延性を回復す
るものである。過時効処理の温度は、150℃未満では十
分な延性は得られず、450℃を超えると固溶Cが析出
し、強度が低下する。このため、過時効処理の温度は、
150〜450℃の範囲に限定した。処理時間については、過
時効処理はその温度に対象物が達していれば十分であ
り、処理時間は1秒以上とした。また、処理時間を長く
してもこれ以上の処理効果は望めず、経済的でないため
その上限は10分間とした。
ここで、マルテンサイト体積率の限定理由について述
べる。
第1図にマルテンサイト体積率と焼付硬化量との関係
を示す。第1図は、C:0.14%、Si:0.40%、Mn:2.00%と
C:0.17%、Si:1.40%、Mn:2.00%の2鋼種の冷延鋼板に
ついて、850℃で再結晶焼鈍を行た後、750〜450℃の温
度範囲から急冷(水焼入れ)し、その後350℃で過時効
処理を行った鋼板のマルテンサイト体積率と焼付硬化量
との関係を示したものである。なお、焼付硬化処理は2
%予歪みを与えた後、170℃で20分間である。図中横軸
はマルテンサイト体積率を、縦軸は焼付硬化量をそれぞ
れ示す。同図から明らかなように、マルテンサイト体積
率が30%未満では固溶C量が少なく、13kgf/mm2以上の
焼付硬化量は得られず、また、マルテンサイト体積率が
95%を超えると降伏比が高くなり焼付硬化量は減少す
る。したがって、13kgf/mm2以上の焼付硬化量を確保す
るために、マルテンサイト体積率は30〜95%の範囲に限
定した。
(実施例) 本発明の構成は上記の通りであるが、以下に実施例を
挙げて本発明について説明する。
実施例1 第1表に示す化学組成を有する鋼片を、850〜900℃の
温度で熱間圧延を完了し、600℃の温度で巻取り厚み2.5
mmの鋼帯に仕上げた。これを酸洗した後、厚み1.2mmに
冷間圧延し、ついで、850℃で再結晶焼鈍し、第2表に
示す水焼入れ開始温度から水焼入れし、水焼入れ後、第
2表に示す温度で4分間過時効処理を行った。過時効処
理後の機械的性質と焼付硬化処理による焼付硬化量を第
2表に併記する。なお、焼付硬化処理は2%予歪みを与
えた後、170℃で20分間である。
第1表に供試鋼の化学組成を、第2表に再結晶焼鈍温
度、水焼入れ開始温度、過時効処理温度、マルテンサイ
ト体積率、過時効処理後の機械的性質および焼付硬化量
をそれぞれ示す。
第2表に示すように、比較法1は鋼種Aを使用してい
るため、C量が0.08%と本発明法の限定範囲を低めに外
れているため、マルテンサイト体積率は7%と低く、焼
付硬化量は4.5kgf/mm2と小さい。
比較法2は鋼種Bを使用したものであるが、比較法2
は過時効処理温度が460℃と本発明法の限定範囲を高め
に外れているため、マルテンサイト中の固溶Cが析出
し、焼付硬化量は劣っている。
比較法4、比較法5および本発明法6は鋼種Cを使用
したものであるが、比較法4はマルテンサイト体積率が
97%と高めに、一方、比較法5はマルテンサイト体積率
が20%と低めに本発明法の限定範囲を外れているため、
本発明法6よりも焼付硬化量は劣っている。
比較法7、比較法8および本発明法9は鋼種Dを使用
したものであるが、比較法7は過時効処理温度が500℃
と本発明法の限定範囲を高めに外れているため、マルテ
ンサイト中の固溶Cが析出し、本発明法9よりも焼付硬
化量は劣っている。一方、比較法8はマルテンサイト体
積率が25%と本発明法の限定範囲を低めに外れているた
め、本発明法9よりも焼付硬化量は劣っている。
以上の実施例からも明らかなように、本発明に係わる
焼付硬化性の優れた超高強度冷延鋼板の製造方法は、13
kgf/mm2以上の焼付硬化量および100kgf/mm2以上の引張
強さを有する超高強度冷延鋼板の製造に相応しいもので
ある。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明に係わる焼付硬化性の優
れた超高強度冷延鋼板の製造方法は、上記の構成である
から、成形後に降伏強度を高めることができるため、同
強度レベルの従来鋼に比較して成形が容易で、かつ、圧
壊特性にも優れているという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はマルテンサイト体積率と焼付硬化量との関係を
示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21D 9/46 - 9/48 C21D 8/02 - 8/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.1〜0.3%、Si:0.2〜2.5%、Mn:0.5〜
    2.5%を含み、残部Feおよび不可避不純物からなる鋼板
    を冷間圧延した後、Ac1以上の温度で再結晶焼鈍し、次
    いで強制空冷を行い、750〜400℃の温度範囲から100℃/
    sec以上の冷却速度で室温まで急冷し、その後150〜450
    ℃の温度範囲で1秒〜10分間の過時効処理を施すことに
    より、フェライトと体積率で30〜95%のマルテンサイト
    とを含む低温変態生成物からなり、かつ引張強さが100k
    gf/mm2以上で、焼付硬化量が13kgf/mm2以上であること
    を特徴とする焼付硬化性の優れた超高強度冷延鋼板の製
    造方法。
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