JP3032985B2 - バーリング性に優れた熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

バーリング性に優れた熱延鋼板およびその製造方法

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JP3032985B2 JP02200307A JP20030790A JP3032985B2 JP 3032985 B2 JP3032985 B2 JP 3032985B2 JP 02200307 A JP02200307 A JP 02200307A JP 20030790 A JP20030790 A JP 20030790A JP 3032985 B2 JP3032985 B2 JP 3032985B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、主としてプレス加工される自動車足廻り部
品などを対象とし、1.4〜6.0mm程度の板厚で、38kgf/mm
2以上50kgf/mm2以下の引張強度を有し、バーリング性に
優れた熱延鋼板およびその製造方法に係わる。
(従来の技術) 自動車の燃費向上を主目的とする自動車用鋼板のハイ
テン化や、自動車の高意匠化や空間確保に伴う難成形化
に対する対応要求は、自動車用素材のひとつである熱延
鋼板にとっても大きな課題になっている。熱延鋼板の使
用用途から最も重要な加工性はバーリング性である。こ
れは、打ち抜かれた初期穴を拡げる加工であるが、最終
形状が打ち抜きプレスによる穴拡げで定まらない場合に
は、鍛造による方法や切削穴を初期穴として用いる方法
を採用するために、製造工程が多くなり生産性が確保出
来なかったりコスト高をまねいたりしている。
熱延鋼板のハイテン化と難成形化への対応ニーズは、
鋼板の加工性を劣化させずに強度特性を向上させるのは
当然として、さらに大きなコスト上昇を伴わないことが
前提であったことから、まず打ち出されてきた考え方
は、脱マイクロアロイ指向,すなわちTi,Nb,V等の炭化
物(または炭窒化物)生成元素からの脱却であった。こ
れは例えば特開昭58−11734号公報に代表されるよう
な、経済性,点溶接性を考慮にいれた成分系を用い、熱
延工程を有効活用することにより組織制御を行い、強度
を上げながらも加工性を劣化させない熱延鋼板であるこ
とに特徴を有する。しかしながら、検討されてきた鋼板
は引張強度が50kgf/mm2以上がほとんどである。
一方、引張強度が35kgf/mm2以上50kgf/mm2未満の熱延
鋼板の特にバーリング性に係わる製造技術としては、特
公平1−32293号公報記載のものがある。これは、C−S
i−Mn系成分を用い600℃以上の巻取温度を採用するもの
であり、伸びフランジ成形性と耐縦割れ性に優れる熱延
鋼板の製造技術である。しかしながら、この製造技術は
巻取温度を600℃以上に設定しているために、パーライ
ト又は粗大セメンタイトの存在が自明であり、伸びフラ
ンジ性を劣化させている。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように、38kgf/mm2以上の引張強度を有する熱
延鋼板においてバーリング性を最大限に発揮させるため
の技術はこれまで開発されていないのが実情であり、さ
らに本発明は、該技術開発のために徹底的に研究してき
た結果である。
(課題を解決するための手段) 本発明は、以下の通りの構成を要旨としている。
(1) 重量%で C:0.02〜0.07%未満 Si:0.4%未満 Mn:0.5〜1.5% P:0.02%以下 S:0.005%以下 A:0.01〜0.10% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、フェラ
イトとベイナイトの複合組織を有し、かつ該組織におけ
る円相当半径が0.1μm以上の大きさのセメンタイトの
組織率が0.1%以下であり、マルテンサイトの組織率が
1%以下であることを特徴とするバーリング性に優れた
熱延鋼板。
(2) 重量%で C:0.02〜0.07%未満 Si:0.4%未満 Mn:0.5〜1.5% P:0.02%以下 S:0.005%以下 A:0.01〜0.10% Ca:0.0005〜0.0050% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、フェラ
イトとベイナイトの複合組織を有し、かつ該組織におけ
る円相当半径が0.1μm以上の大きさのセメンタイトの
組織率が0.1%以下であり、マルテンサイトの組織率が
1%以下であることを特徴とするバーリング性に優れた
熱延鋼板。
(3) 重量%で C:0.02〜0.07%未満 Si:0.4%未満 Mn:0.5〜1.5% P:0.02%以下 S:0.005%以下 A:0.01〜0.10% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼をスラ
ブとした後、熱間圧延して(Ar3変態点+50)℃以上950
℃以下の温度で仕上圧延を終了し、仕上圧延終了から0.
5秒以内に50℃/s以上の冷却を施し、350〜500℃で巻き
取ることを特徴とするフェライトとベイナイトの複合組
織を有し、かつ該組織における円相当半径が0.1μm以
上の大きさのセメンタイトの組織率が0.1%以下であ
り、マルテンサイトの組織率が1%以下であるバーリン
グ性に優れた熱延鋼板の製造方法。」 (4) 重量%で C:0.02〜0.07%未満 Si:0.4%未満 Mn:0.5〜1.5% P:0.02%以下 S:0.005%以下 A:0.01〜0.10% Ca:0.0005〜0.0050% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼をスラ
ブとした後、熱間圧延して(Ar3変態点+50)℃以上950
℃以下の温度で仕上圧延を終了し、仕上圧延終了から0.
5秒以内に50℃/s以上の冷却を施し、350〜500℃で巻き
取ることを特徴とするフェライトとベイナイトの複合組
織を有し、かつ該組織における円相当半径が0.1μm以
上の大きさのセメンタイトの組織率が0.1%以下であ
り、マルテンサイトの組織率が1%以下であるバーリン
グ性に優れた熱延鋼板の製造方法。
(作 用) 次に本発明の各構成要件の限定理由について詳述す
る。
Cは、強度確保のための元素である。そのためには、
最低0.02%以上が必要である。但し、多量のC含有は、
強度を上げすぎるばかりでなく、余分な炭化物(セメン
タイトまたはパーライト)生成にもつながるためC含有
最大量は0.07%未満に限定する。
Siは、経済性や、表面性状を考慮にいれ0.4%未満の
含有とした。
Mnは、強度確保のために必要な元素であり、最低0.5
%の含有が必要である。上限は、経済性,点溶接性,強
度安定性を考慮し1.5%とした。
Pは、点溶接性を劣化させると共にAr3変態点温度を
上昇させる元素であるために徹底的にその含有量を下げ
る必要があり、0.02%以下とした。好ましくは、0.01%
以下に下げた方が良い。
Sは、点溶接性,バーリング性の観点からこれまた徹
底的に下げる必要があり、0.005%以下にする必要があ
る。好ましくは、0.002%以下に下げた方が良い。
さらに、硫化物系介在物の形態制御のために必要に応
じてCaを添加する。0.0005%未満の添加では形態制御の
効果はなく、0.0050%を超える添加は逆にCa系の介在物
が増加してバーリング性、延性を劣化させるために、上
限をここに定めた。
Aは、脱酸剤として必要である。0.01%未満ではそ
の効果がなく、0.10%を超えるとアルミナ系介在物が増
加し、バーリング性と延性を劣化させる。
次に、熱延条件について詳述する。
仕上温度は、(Ar3変態点+50)℃以上に規定する。
この温度未満では、ベイナイト中の炭化物が本発明の意
図するサイズまで微細にならない。上限は、950℃とし
た。これは、バーリング性向上の効果が飽和するだけで
はなく、組織が粗くなり延性が劣化するためである。
仕上圧延終了後直ちに冷却を施す必要がある。これ
は、本発明にとって最も重要な要素である。本発明者ら
は、高バーリング性を得るための炭化物サイズや形状等
について精査を重ねた。その結果として、意図する高バ
ーリング性を得るためには、フェライト粒界三重点やベ
イナイト中に含まれる炭化物のサイズをできる限り微細
にするのが良いことが分かった。それを得るためには、
仕上圧延については高温仕上温度を採用し、さらに仕上
圧延終了後の急冷開始は早ければ早いほど良い。この最
適点を見出すために本発明者らが実験に実験を重ねたの
は言うまでもない。結果として仕上圧延終了後0.5秒以
内に急速冷却を施す必要がある。0.5秒を超えて急冷開
始をすることは、バーリング性向上には不利である。
さらに、冷却速度は50℃/s(秒)以上必要である。こ
れは、急冷による炭化物生成抑制効果を完全に発揮させ
るために必要なことである。操業技術開発により冷却終
点温度が正確に制御できるようになれば上限は特に規定
する必要はないが、現状では150℃/s以下であることが
好ましい。
巻取温度は、350℃未満ではマルテンサイトの組織率
が1%を超えるために、さらに500℃を超える温度で巻
き取るとセメンタイトが凝集し場合によってはパーライ
トを形成するために、バーリング性が低下するので好ま
しくない。
これら、成分と熱延条件の組み合わせにより得られる
組織はいわゆるフェライト,ベイナイトであるが、フェ
ライト粒界三重点やベイナイト中の炭化物のサイズが極
めて微細である。しかしながら、不慮の要因によりこれ
ら炭化物が円相当半径で0.1μm以上のものとして組織
率が0.1%より多く存在した場合には本発明により得ら
れた熱延鋼板としては扱わない。
(実施例) 第1表に示す成分を有する鋼を転炉にて溶製し、連続
鋳造にてスラブにした。この表には各鋼のAr3変態点も
併記した。
第1表のなかで、B鋼はMn、C鋼はP,S、D鋼はC、
E鋼はSiが本発明範囲外である。
第2表は、熱延条件である。第2表においては、加熱
温度約1200℃、仕上圧延終了後0.15秒から60℃/sの冷却
を施した。巻取後0.8%の調質圧延を施し、板厚2.9mmの
製品とし材質試験に供した。引張試験は、JIS Z2201,5
号試験片を用いた。組織率は透過電顕写真から判断し、
炭化物の円相当半径は透過電顕写真の画像解析結果を用
いた。
バーリング性は、打ち抜き穴拡げ試験で評価した。打
ち抜きは、直径20mmのパンチと、板厚の20%クリアラン
スを有するダイス(ダイス直径d。=[20.0+板厚×0.
2]mm)を用いて打ち抜いた。穴拡げは、打ち抜いた切
断穴を打ち抜きによるバリのない(バリとは反対側の)
板面から30゜円錐パンチで押し拡げた(この際穴拡げ部
への材料流入がないようにフランジを60トンのしわ押さ
えをかけた)。バーリング性は、割れが板厚を貫通する
時点でパンチを止めた時の穴径(d)をdoで除した比
(d/do)で示した。
点溶接試験は、散り発生直前の電流条件で単点溶接を
行ない、これを引き剥がしその破断面がもとの接合面に
かかっていないものを○、かかっているものを×で示し
た。
比較鋼については、比較鋼であるための条件を★印で
示し、その理由を下線で示した。
本発明鋼はNo.1,2,3,7,12,13,14であり、比較鋼はNo.
4,5,6,8,9,10,11である。
No.4は、巻取温度が本発明範囲より高かったためにバ
ーリング性が劣化した。No.5は、巻取温度が本発明範囲
より低かったために、バーリング性が劣化した。No.6
は、仕上温度が本発明範囲より低かったためにバーリン
グ性が劣化した。No.8は、Mn含有量が本発明範囲より低
いために所望の強度特性が得られなかった。No.9は、P,
Sの含有量が本発明範囲より高かったために、バーリン
グ性と点溶接性が劣化した。No.10は、C含有量が本発
明範囲より高かったために炭化物が余分に生成しバーリ
ング性を劣化させた。No.11はSi含有量が高すぎるため
にAr3変態点が上昇した。このAr3変態点に対応すべく本
発明範囲外の仕上圧延温度を採用したために、延性が劣
化した。また、赤スケールが発生した。
これらに対し、本発明鋼であるNo.1,2,3,7,12,13,14
は、何れも高バーリング性を示し、かつ表面美麗で点溶
接性になんら問題を起こさなかった。
第3表は、仕上直後急冷に関する実施例である。供試
鋼は、符号Aであり、加熱温度:1120℃、仕上温度:900
℃とした。
No.15は、冷却速度が本発明範囲外であり、粗大な炭
化物折出によるバーリング性低下を引き起こした。
No.16は、急冷開始までの時間が本発明範囲外であり
ベイナイト中の炭化物が大きくなりバーリング性が劣化
した。
(発明の効果) 以上説明した通り、本発明によればバーリング性と延
性に優れ赤スケールまたは雲形模様のない38kgf/mm2
上の熱延鋼板が提供できる。本発明による鋼帯はそのま
ま黒皮で用いても良く、また酸洗して用いても良い。あ
るいは、せん断ラインにて切板としても良い。本発明に
よる鋼帯はレベラーまたは調質圧延により形状を整えた
り、巻き癖を矯正しても良い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 一夫 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株 式會社君津製鐵所内 (72)発明者 高橋 隆治 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株 式會社君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭58−42726(JP,A) 特開 昭61−84330(JP,A) 特開 昭61−130454(JP,A) 特開 昭60−149730(JP,A) 特開 平1−180917(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で C:0.02〜0.07%未満 Si:0.4%未満 Mn:0.5〜1.5% P:0.02%以下 S:0.005%以下 A:0.01〜0.10% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、フェラ
    イトとベイナイトの複合組織を有し、かつ該組織におけ
    る円相当半径が0.1μm以上の大きさのセメンタイトの
    組織率が0.1%以下であり、マルテンサイトの組織率が
    1%以下であることを特徴とするバーリング性に優れた
    熱延鋼板。
  2. 【請求項2】重量%で C:0.02〜0.07%未満 Si:0.4%未満 Mn:0.5〜1.5% P:0.02%以下 S:0.005%以下 A:0.01〜0.10% Ca:0.0005〜0.0050% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、フェラ
    イトとベイナイトの複合組織を有し、かつ該組織におけ
    る円相当半径が0.1μm以上の大きさのセメンタイトの
    組織率が0.1%以下であり、マルテンサイトの組織率が
    1%以下であることを特徴とするバーリング性に優れた
    熱延鋼板。
  3. 【請求項3】重量%で C:0.02〜0.07%未満 Si:0.4%未満 Mn:0.5〜1.5% P:0.02%以下 S:0.005%以下 A:0.01〜0.10% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼をスラ
    ブとした後、熱間圧延して(Ar3変態点+50)℃以上950
    ℃以下の温度で仕上圧延を終了し、仕上圧延終了から0.
    5秒以内に50℃/s以上の冷却を施し、350〜500℃で巻き
    取ることを特徴とするフェライトとベイナイトの複合組
    織を有し、かつ該組織における円相当半径が0.1μm以
    上の大きさのセメンタイトの組織率が0.1%以下であ
    り、マルテンサイトの組織率が1%以下であるバーリン
    グ性に優れた熱延鋼板の製造方法。」
  4. 【請求項4】重量%で C:0.02〜0.07%未満 Si:0.4%未満 Mn:0.5〜1.5% P:0.02%以下 S:0.005%以下 A:0.01〜0.10% Ca:0.0005〜0.0050% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼をスラ
    ブとした後、熱間圧延して(Ar3変態点+50)℃以上950
    ℃以下の温度で仕上圧延を終了し、仕上圧延終了から0.
    5秒以内に50℃/s以上の冷却を施し、350〜500℃で巻き
    取ることを特徴とするフェライトとベイナイトの複合組
    織を有し、かつ該組織における円相当半径が0.1μm以
    上の大きさのセメンタイトの組織率が0.1%以下であ
    り、マルテンサイトの組織率が1%以下であるバーリン
    グ性に優れた熱延鋼板の製造方法。
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