JP2821481B2 - 局部伸びにすぐれる高強度薄鋼板の製造方法 - Google Patents

局部伸びにすぐれる高強度薄鋼板の製造方法

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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、曲げ加工性にすぐれる引張強さ60kgf/mm2
以上の高強度薄鋼板の製造方法に関する。
従来の技術 近年、自動車車体の軽量化による燃費の向上及び衝突
時等の安全性の確保の観点から、自動車部材の高強度化
が推進されており、特に、バンパ、ドアガードバー等の
補強部材には、引張強さ60kgf/mm2以上の高強度鋼板が
用いられている。
このような補強部材における要求特性を満足させるに
は、単に、降伏比や引張強さが高いのみならず、伸びや
スポツト溶接性にすぐれることが必要である。更に、上
記のような補強部材は、一般に長尺物となることから、
反り、ねじれによる寸法精度の低下が大きく、部品組付
けにおいてしばしば大きい問題となる。そこで、精度確
保のため、即ち、スプリング・バツク量の低減等を目的
として、厳しい曲げ加工や伸びフランジ加工がプレス成
形工程に組み込まれている。従つて、上記補強部材に用
いられる60kgf/mm2以上の高強度鋼板には、上記特性に
加えて、すぐれた局部伸びが要求される。
一般に、このような高強度鋼板は、変態組織強化を利
用して製造されている。例えば、特開昭53−28515号公
報には、A1変態点以上に加熱した後、噴水流中にて室温
まで急冷後、再加熱して、マルテンサイトを20%以上と
した高強度鋼板の製造方法が記載されている。しかし、
この方法によれば、得られる鋼板は、マルテンサイトの
加工性が悪いために、局部伸びが低い。他方、特開昭63
−38526号公報には、ガスジエツト又は気水冷却等に
て、3〜200℃/秒程度の比較的遅い冷却速度にて冷却
するために、多量の添加合金元素が要求され、製造費用
の上昇を招くのみならず、十分な曲げ加工性を有せしめ
ることができない。
更に、特開昭63−14817号公報に記載されている高強
度冷延鋼板の製造方法によれば、熱延鋼板を650℃以上
の高温で巻取るか、又は巻取後、650℃以上の温度にて
焼鈍するので、熱延鋼板においてフエライトバンドが生
成し、このために、冷延鋼板の組織が不均一となり、局
部伸びに劣る。
発明が解決しようとする課題 本発明者らは、従来の高強度鋼板の製造における上記
した問題を解決するために鋭意研究した結果、所定の化
学成分を有せしめた鋼を熱間圧延、冷間圧延した後、所
定の温度で焼入れ焼戻しして、焼戻しマルテンサイトと
残留オーステナイトとからなる鋼板とすることによつ
て、伸びが高く、且つ、曲げ加工性や伸びフランジ性等
の局部伸びにすぐれる引張強さ60kgf/mm2以上の高強度
薄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。
即ち、本発明は、伸びが高く、且つ、曲げ加工性や伸
びフランジ性等の局部伸びにすぐれる引張強さ60kgf/mm
2以上の高強度薄鋼板の製造方法を提供することを目的
とする。
課題を解決するための手段 本発明による局部伸びにすぐれる高強度薄鋼板の製造
方法は、重量%にて C 0.02〜0.1%、 Mn 0.2〜1.5%、 S 0.01%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、30
%以上の冷延率にて冷間圧延し、800〜1000℃の温度で1
0秒乃至10分間加熱し、650℃以上の温度から100℃/秒
以上の冷却速度にて常温まで急冷し、次いで、200〜500
℃の温度に5秒乃至10分間再加熱し、かくして、残留オ
ーステナイトを1.0〜6.0%含む焼戻しマルテンサイトを
主体とする局部伸びにすぐれる60kgf/mm2以上の高強度
薄鋼板を得ることを特徴とする。
先ず、C量の異なるマルテンサイト組織鋼板と穴拡げ
率との関係について説明する。
Mn量1.2%及びS量0.001%を基本とし、これにC量を
種々に変量させた鋼を第1図に示すように、均熱後、常
温まで水冷し、その後、再度、過時効処理温度まで加熱
する熱サイクルを用いて、焼戻しマルテンサイト組織を
得た。これらの鋼について、C量と穴拡げ率(λ)との
関係を第2図に示す。
いずれの組織においても、C量が低くなるほど、穴拡
げ率が高くなつていることが示される。しかし、単に、
焼戻しマルテンサイトとした場合は、伸びが低下するた
め、実操業においてプレス加工に耐えない。また、伸び
を増すために、焼戻しマルテンサイトをフエライトとの
混合組織とすると、穴拡げ率が低下するので好ましくな
い。
そこで、本発明者らは、高い穴拡げ率を確保しつつ、
伸びを高める方法について更に研究を進めた結果、第3
図に示すように、焼戻しマルテンサイト組織中に残留オ
ーステナイトを含有させることによつて、伸びを高める
ことができることを見出した。しかし、同時に、単に、
その量を増すのみでは、逆に残留オーステナイトの加工
誘起変態によつて生じる非常に硬いマルテンサイトのた
めに、穴拡げ率が低下し、局部伸びが劣化することを見
出した。
そこで、実プレス成形に耐える局部伸びにすぐれる引
張強さ60kgf/mm2以上の高強度薄鋼板は、第3図に明ら
かなように、焼戻しマルテンサイト中に残留オーステナ
イトを1.0〜6.0%含有させることによつて得ることがで
きるのである。
次に、本発明の方法において用いる鋼の化学成分につ
いて説明する。
Cは、鋼板の強度を確保するために必要な元素であつ
て、0.02%よりも少ないときは、引張強さ60kgf/mm2
上を得ることが困難である。しかし、0.1%を越えると
きは、高強度化を達成し得ても、局部伸びが著しく劣化
する。従つて、本発明においては、C量は、0.02〜0.1
%の範囲とする。
Mnも、鋼板の強度を確保するために必要な元素であ
る。添加量が0.2%よりも少ないときは、引張強さ60kgf
/mm2以上を得るためには、他の元素の添加を必要とし、
製造費用を上昇させるので好ましくない。しかし、1.5
%を越えるときは、鋼のバンド組織が強くなり、局部伸
びが低下する。従つて、本発明においては、Mnは、0.2
〜1.5%の範囲とする。
Sは、MnS等の介在物を生成して、60kgf/mm2以上の高
強度薄鋼板においては、局部伸びを著しく劣化させる。
従つて、本発明においては、その上限を0.01%とする。
本発明においては、鋼には、上記した元素に加えて、
必要に応じて、 Si 0.01〜1.0%、 P 0.01〜0.1%、及び Cr 0.01〜1.0% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を添加す
ることができる。
Siは、伸びの低下を小さくしつつ、高強度化を図るこ
とができるので、0.01%以上の添加によつて、伸びにす
ぐれる鋼板を得ることができる。しかし、添加量が1.0
%を越えるときは、製造費用の上昇が大きく、鋼製造の
経済性の点から好ましくない。
Pは、鋼の強化及び耐食性の向上のために、0.01%以
上の範囲にて添加されるが、0.1%を越えて過多に添加
するときは、鋼の脆化が著しくなる。
Crも、鋼鋼の強化及び耐食性の向上のために、0.01%
以上添加される。しかし、Crは高価であるので、多量の
添加は、鋼製造の経済性の点から好ましくなく、通常、
1.0%以下の範囲で用いる。
更に、本発明においては、上記元素と共に、又は上記
元素とは別に、 B 0.001〜0.005%、 Nb 0.001〜0.1%、及び、 Ti 0.001〜0.1% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を鋼に含
有させてもよい。
Ti及びNbは、いずれも0.001%以上の少量にて鋼の強
化に効果を有する。しかし、いずれの元素も、過多に添
加しても、効果が飽和し、鋼製造の経済性の点から好ま
しくないので、いずれの元素についても、添加量の上限
は0.1%とする。
Bは、微量の添加にて鋼の焼入れ性を高めることがで
き、鋼強度の上昇に有効な元素である。通常、0.001%
以上が添加される。しかし、0.005%を越えて添加する
ときは、鋼の局伸びを劣化させるので、添加量は、0.00
5%を上限とする。
本発明によれば、上記した化学成分を有する鋼を熱間
圧延し、30%以上の冷延率にて冷間圧延し、800〜1000
℃の温度で10秒乃至10分間加熱し、650℃以上の温度か
ら100℃/秒以上の冷却温度にて常温まで急冷し、次い
で、200〜500℃の温度に5秒乃至10分間再加熱し、過時
効処理を施し、かくして、残留オーステナイトを1.0〜
6.0%含む焼戻しマルテンサイトを主体とする局部伸び
にすぐれる60kgf/mm2以上の高強度薄鋼板を得ることが
できる。
本発明の方法において、熱間圧延における仕上巻取温
度は、特に、限定されるものではないが、組織を均一に
するために、Ar3点以上で仕上げ、低温で巻取るのが好
ましい。冷間圧延は、通常の方法によればよく、冷延率
は、30%以上であればよい。
次いで、本発明の方法によれば、連続焼鈍及びその後
の冷却によつて、所要の組織と特性を備えた薄鋼板を得
る。即ち、連続焼鈍において、加熱温度は、伸び及び局
部伸びを高めるために、800〜1000℃であることが必要
である。加熱温度が800℃よりも低いときは、炭化物が
十分に再固溶しないために、低温変態生成物の量が不十
分となり、所定の強度を得ることができない。他方、加
熱温度が1000℃よりも高いときは、オーステナイト粒径
が大きくなり、低温変態生成物の分散状態が粗くなる。
次いで、焼戻しマルタンサイトと残留オーステナイト
組織を得るために、上記のように、800〜1000℃の温度
に均熱後、鋼の成分に応じて、650℃以上の温度から、1
00℃/秒以上の速度にて常温まで急冷し、その後、200
〜500℃、好ましくは、300〜400℃の範囲の温度にて5
秒乃至10分間加熱して、焼戻しをする。
上記冷却温度が100℃/秒よりも遅いときは、十分に
硬い低温変態生成物を得ることができない。しかし、通
常の水冷によつて得られる約2000℃/秒よりも速い冷却
速度では、その効果が飽和するのみならず、鋼帯の形状
が悪化する。
過時効処理の温度が200℃よりも低いときは、延性が
不足し、500℃よりも高いときは、低温変態生成物の軟
化が著しく、強度が不足する。
このようにして、本発明の方法によれば、残留オース
テナイトを1.0〜6.0%含む焼戻しマルテンサイトを主体
とする局部伸びにすぐれる60kgf/mm2以上の高強度薄鋼
板を得ることができる。
発明の効果 以上のように、本発明の方法によれば、所定の化学成
分を有せしめた鋼を熱間圧延、冷間圧延した後、所定の
温度で焼入れ焼戻しして、焼戻しマルテンサイトと所定
量の残留オーステナイトとからなる鋼板とする。ことに
よつて、伸びが高く、且つ、曲げ加工性や伸びフランジ
性等の局部伸びにすぐれる引張強さ60kgf/mm2以上の高
強度薄鋼板を得ることができる。
実施例 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は
これら実施例により何ら限定されるものではない。
実施例1 第1表に示す化学成分を有する真空溶解鋼を溶製し、
常法に従つて、分解、熱間圧延、冷間圧延を行なつて、
0.8mm厚鋼板を製造した。これに第1図に示す水焼入れ
型連続焼鈍(QA)をシミユレートしたソルトバス熱処理
を施した。この後、10mm径の打抜き穴部を60゜の円錐ポ
ンチで押し拡げて、穴拡げ率(λ)を評価し、併せて、
JIS 5号引張試験片を切出し、機械的性質を調べた。結
果を第1表に示す。
比較鋼1は、C量が高く(0.15%)、焼戻しマルテン
サイトの加工性が著しく低下するために、穴拡げ率が低
い。比較鋼2は、発明鋼6よりも過時効処理温度が高い
ために、マルテンサイトの軟化が著しく、所定の強度を
得ることができない。
これら比較鋼に対して、本発明による鋼は、高強度薄
鋼板での加工性、特に、穴拡げ性等の局部変形態にすぐ
れる焼戻しマルテンサイトを主体とし、更に、伸びを確
保するための残留オーステナイトを所定量含むために、
すぐれた局部変形態を有しており、密着曲げ加工するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、連続焼鈍の熱サイクルを示す模式図、第2図
は、1.2%Mn−0.001%Sを基本鋼とし、C量の異なる鋼
板について、C量と穴拡げ率(λ)との関係を示すグラ
フ、第3図は、0.08%C−0.5%Si−1.1%Mn−0.001%
S鋼を種々の熱サイクルに付して、焼戻しマルテンサイ
ト組織中の残留オーステナイト量を変化させたときの伸
びと穴拡げ率(λ)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 C21D 8/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%にて C 0.02〜0.08%、 Mn 0.2〜1.5%、 S 0.01%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、30
    %以上の冷延率にて冷間圧延し、800〜1000℃の温度で1
    0秒乃至10分間加熱し、650℃以上の温度から100℃/秒
    以上の冷却速度にて常温まで急冷し、次いで、200〜500
    ℃の温度に5秒乃至10分間再加熱し、かくして、残留オ
    ーステナイトを1.0〜6.0%含む焼戻しマルテンサイトを
    主体とする局部伸びにすぐれる60kgf/mm2以上の高強度
    薄鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】重量%にて (a)C 0.02〜0.08%、 Mn 0.2〜1.5%、及び S 0.01%以下 を含有すると共に、 (b)Si 0.01〜1.0%、 P 0.01〜0.1%、及び Cr 0.01〜1.0% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有
    し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を熱間圧延し、30
    %以上の冷延率にて冷間圧延し、800〜1000℃の温度で1
    0秒乃至10分間加熱し、650℃以上の温度から100℃/秒
    以上の冷却速度にて常温まで急冷し、次いで、200〜500
    ℃の温度に5秒乃至10分間再加熱し、かくして、残留オ
    ーステナイトを1.0〜6.0含む焼戻しマルテンサイトを主
    体とする局部伸びにすぐれる60kgf/mm2以上の高強度薄
    鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】重量%にて (a)C 0.02〜0.08%、 Mn 0.2〜1.5%、及び S 0.01%以下 を含有すると共に、 (b)B 0.001〜0.005%、 Nb 0.001〜0.1%、及び Ti 0.001〜0.1% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有
    し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を熱間圧延し、30
    %以上の冷延率にて冷間圧延し、800〜1000℃の温度で1
    0秒乃至10分間加熱し、650℃以上の温度から100℃/秒
    以上の冷却速度にて常温まで急冷し、次いで、200〜500
    ℃の温度に5秒乃至10分間再加熱し、かくして、残留オ
    ーステナイトを1.0〜6.0%含む焼戻しマルテンサイトを
    主体とする局部伸びにすぐれる60kgf/mm2以上の高強度
    薄鋼板の製造方法。
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