JP3247194B2 - 伸びフランジ性及び疲労特性の優れた高強度熱延鋼板 - Google Patents

伸びフランジ性及び疲労特性の優れた高強度熱延鋼板

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JP3247194B2 JP09547093A JP9547093A JP3247194B2 JP 3247194 B2 JP3247194 B2 JP 3247194B2 JP 09547093 A JP09547093 A JP 09547093A JP 9547093 A JP9547093 A JP 9547093A JP 3247194 B2 JP3247194 B2 JP 3247194B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は伸びフランジ性及び疲労
特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】近年、
自動車、建築等の多くの産業分野における部材の軽量化
の傾向が高まり、それに伴い高強度の熱延鋼板が用いら
れているが、熱延鋼板が用いられる用途においては、優
れた伸びフランジ性が要求されることが多い。特に、自
動車部材に関しては、疲労特性も要求される材料も多
い。
【0003】従来、かゝる加工用高強度熱延鋼板として
は、フェライト・マルテンサイト組織或いはフェライト
・ベイナイト組織からなる混合組織が広く知られてい
る。
【0004】しかし、フェライト・マルテンサイト組織
は、変形の初期からマルテンサイトの周囲にミクロ・ボ
イドが発生して割れを生じるため、伸びフランジ性に劣
る問題がある。
【0005】また、フェライト・ベイナイト組織は、伸
びフランジ性は優れており、これまでに特開昭57−1
01649号公報及び特開昭61−130454号公報
で、伸びフランジ性が優れたフェライト・ベイナイト組
織高強度熱延鋼板が既に提案されているが、この組織を
用いて伸びフランジ性を確保しながら70kgf/mm2以上
の強度を得るのは困難である。
【0006】一方、特開平2−8349号公報では、冷
間加工性及び溶接性に優れた55kgf/mm2以上の高張力
熱延鋼帯が既に提案されているが、70kgf/mm2以上の
強度では第2相体積率が高く、厳しい曲げ加工及び伸び
フランジ加工を行うのは困難である。また、特公平3−
69976号公報で冷間加工性の極めて優れた高強度熱
延鋼板が既に提案されているが、C量が低く、70kgf
/mm2以上の強度を得るのは困難である。その他、これ
までの析出強化による高強度熱延鋼板はパーライト等の
セメンタイトが多量に存在したために優れた伸びフラン
ジ性を得ることができなかった。
【0007】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
て、70kgf/mm2以上の強度で優れた伸びフランジ性と
疲労特性を有する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。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、ベイナイト、マル
テンサイト及びパーライト等のセメンタイトを最小限に
し、かつ、組織の大部分を固溶Cの少ないフェライトに
し、TiとCu添加量を制御することによってTiC及び
Cuを中心とした析出強化と固溶強化によって引張強度
が70kgf/mm2以上で優れた伸びフランジ性が得られる
ことを見い出した。また、セメンタイトを減少させ、C
uによるフェライトの固溶強化及び析出強化は、疲労亀
裂の発生を抑制し、優れた疲労強度が得られることも見
い出し、ここに本発明に至ったものである。
【0009】すなわち、本発明は、C:0.02〜0.1
0%、Si≦2.0%、Mn:0.5〜2.0%、Cu:0.
1〜2.0%、Ni:0.1〜2.0%、P≦0.08%、
S≦0.006%、N≦0.005%、Al:0.01〜
0.1%、を含有し、更に、Ti:0.06〜0.3%で、
かつ、0.1≦Ti/Cu≦1.0及び0.50<Ti/(4
C+3.43N+1.5S)の関係を満たす量のTiを含有
し、残部がFe及び他の不可避的不純物よりなる組成を
有し、面積比率が85%以上のフェライトからなる組織
を有することを特徴とする伸びフランジ性及び疲労特性
の優れた高強度熱延鋼板を要旨としている。
【0010】また、他の本発明は、更に、Nb:0.00
5〜0.2%で、かつ、0.50<〔(Ti−3.43N−
1.5S)/4+Nb/7.75〕/Cの関係を満たす量の
Nbを含有していることを特徴としている。
【0011】また、他の本発明は、更に、Mo:0.05
〜0.5%、V:0.01〜0.2%、Zr:0.01〜0.
2%、Cr:0.1〜2.0%、Ca:0.01%以下より
なる群から選ばれる少なくとも1種を含有していること
を特徴としている。
【0012】また、他の本発明は、Nb:0.005〜
0.2%で、かつ、0.50<〔(Ti−3.43N−1.5
S)/4+Nb/7.75〕/Cの関係を満たす量のNb
と、Mo:0.05〜0.5%、V:0.01〜0.2%、
Zr:0.01〜0.2%、Cr:0.1〜2.0%、Ca:
0.01%以下よりなる群から選ばれる少なくとも1種
を含有していることを特徴としている。
【0013】
【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。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。
【0014】C:Cは鋼の強化を高めるために添加さ
れ、かゝる効果を有効に発揮させるためには少なくとも
0.02%を添加する必要がある。しかし、過多に添加
すると、炭化物を形成するのに必要なTi或いはNbの添
加量が増加し、コストアップとなるばかりか、伸びフラ
ンジ性が劣化するので、添加量の上限を0.10%とす
る。
【0015】Si:Siはフェライトの生成を促し、フェ
ライトの固溶C量を低減させ、更に伸びフランジ性をあ
まり劣化させずに強度を上げるのに有効な元素であるの
で、必要量を添加するが、過多に添加すれば溶接部の脆
化を招くのみならず、表面性状が劣化するので、本発明
鋼においては、2.0%以下に規制する。
【0016】Mn:Mnは鋼の固溶強化に有効な元素であ
るが、その効果を得るには少なくとも0.5%の添加を
必要とするが、過多に添加すれば焼入れ性が高くなり、
変態生成物を多量に生成し、高い伸びフランジ性を得る
ことが困難となるので、その上限を2.0%とする。
【0017】Cu:Cuは本発明においても最も重要な元
素の一つであり、鋼の析出強化に有効な元素である。ま
た、疲労特性を向上させる有効な元素でもあり、これら
の効果を発揮させるには少なくとも0.1%を添加する
必要がある。しかし、過多に添加すればその効果が飽和
し、コストアップを招く。したがって、上限を2.0%
とする。
【0018】Ni:NiはCu添加による熱間脆性を防止
する元素として有効である。その効果を発揮させるには
少なくとも0.1%が必要であるが、過多に添加すれば
その効果が飽和し、コストアップを招く。したがって、
上限を2.0%とする。
【0019】P:Pは延性を劣化させずに固溶強化する
有効な元素であるが、過多に添加すると加工後、遷移温
度を上昇させるので、0.08%以下とする。
【0020】S:Sはこれを0.006%を超えて多量
に含有させると、伸びフランジ性を劣化させるので、
0.006%を上限とする。
【0021】Al:Alは鋼の溶製時の脱酸剤として添加
され、その範囲は0.01〜0.1%が好ましい。
【0022】Ti:Tiは鋼中のC及びNを析出物にして
析出強化し、フェライト中の固溶C量及びセメンタイト
を低減させ、伸びフランジ性を向上させる効果がある。
その効果を発揮させるには少なくとも0.06%の添加
が必要で、かつ、0.50<Ti/(4C+3.43N+
1.5S)となる量のTiの添加が必要である。この関係
式を満たすことを規定した理由は、Ti/(4C+3.4
3N+1.5S)が0.50未満になると鋼中のセメンタ
イトが増加かつ粗大になり、伸びフランジ性を低下させ
るためである。しかし、過多にTi添加すると延性が劣
化し、或いは上記効果が飽和して経済的にも不利である
ので、上限を0.3%とする。
【0023】Nb:また、本発明においては、Nbを添加
することによりTiと同様の効果を得ることができるの
で、必要に応じてNbを添加する。すなわち、Nbの析出
の効果を得るには、少なくとも0.005%の添加が必
要で、かつ、Ti添加量との関係で0.50<〔(Ti−
3.43N−1.5S)/4+Nb/7.75〕/Cとなる
量のNbを添加する必要がある。この関係式を満たすこ
とを規定した理由は、〔(Ti−3.43N−1.5S)/
4+Nb/7.75〕/Cが0.50未満になると鋼中の
セメンタイトが増加かつ粗大になり、伸びフランジ性を
低下させるためである。しかし、過多にNbを添加する
と延性が劣化し、或いは上記効果が飽和して経済的にも
不利であるので、上限を0.2%とする。
【0024】Mo、V、Zr、Cr、Ca:更に、本発明に
おいては、Mo、V、Zr、Cr及びCaよりなる群から選
ばれる少なくとも1種の元素を必要に応じて添加するこ
とができる。V及びZrは炭化物を形成し、フェライト
中の固溶C量を低減し、伸びフランジ性を向上させ、強
化する。これらの効果を発揮するにはそれぞれ少なくと
も0.01%の添加が必要である。しかし、それぞれ過
多に添加すると上記効果が飽和して経済的にも不利であ
るので、それぞれの上限を0.2%とする。
【0025】また、Mo及びCrは固溶強化元素として有
効であるが、その効果を発揮するには、Moは少なくと
も0.05%の添加が必要であり、Crは少なくとも0.
1%の添加が必要である。しかし、それぞれ過多に添加
すると低温変態生成物を多量に生成するので、Moの上
限を0.5%、Crの上限を2.0%とする。
【0026】また、Caは硫化物を球状化する効果があ
り、伸びフランジ性を向上させるが、0.01%を超え
るとその効果が飽和し、コストアップとなるので、これ
を上限とした。これら元素は単独で添加してもよく、ま
た複合添加してもよいが、複合添加することにより相乗
的な効果を得ることができるので有利である。
【0027】Ti/Cu:本発明では、上記化学成分にお
いてTi/Cu比が重要である。すなわち、Ti/Cu<
0.1の場合、TiCを析出させる時に多量のCuが析出
し、著しく伸びフランジ性が低下する。また、1.0<
Ti/Cuの場合は、疲労強度比が低くなり、良好な疲労
特性を得ることができない。したがって、Ti/Cu比の
範囲を0.1≦Ti/Cu≦1.0とする。
【0028】本発明では、上記化学成分の鋼を通常の熱
間圧延工程において、面積比率が85%以上のフェライ
トからなる組織にすることによって、伸びフランジ性に
優れた高強度熱延鋼板を得ることができる。
【0029】次に本発明の実施例を示す。
【実施例】
【0030】表1に示す化学成分を有する鋼を1200
℃に加熱し、通常の熱間圧延工程によって仕上温度85
0〜920℃で、2.0mm厚に仕上げた。この後、冷却
速度と巻取温度を変化させて種々の組織の鋼板を製造し
た。このようにして得られた熱延鋼板について、JIS
5号による圧延方向の引張試験、両振り平面曲げ疲労試
験、穴広げ試験及び組織観察を行った。その結果を表2
及び図1に示す。
【0031】両振り平面曲げ疲労試験は、107サイク
ルでの耐久応力を求めた。穴広げ試験は、径10mmの打
ち抜き穴を60°円錐ポンチにて押し広げ、割れが鋼板
を貫通した時点での穴径dを測定し、穴広げ率λを次式
にて計算した。λ=〔(d−10)/10〕×100
(%)。組織は、ナイタール腐食後、走査電子顕微鏡にて
フェライト、ベイナイト、マルテンサイト及びパーライ
トを同定し、それぞれの面積比率を画像解析装置によっ
て測定した。
【0032】本発明鋼No.1〜No.6は、いずれも85
%以上のフェライトからなる組織で、析出及び固溶強化
等により引張強度が70kgf/mm2以上で高いλを有し、
優れた伸びフランジ性を有し、かつ、σw/TS比が
0.5以上の優れた疲労特性を有している。
【0033】これらに対し、比較鋼No.7はTi/Cu比
が0.1未満でCu添加量が多く、多量のCuが析出した
ために延性が低い。比較鋼No.8〜No.13は、Cu及
びNiを殆ど含有しないため、本発明鋼に比べ、疲労特
性が低い。比較鋼No.14は、〔(Ti−3.43N−1.
5S)/4+Nb/7.75〕/Cを満足することができ
ず、低温変態生成物及びパーライトの面積率が高く、優
れた伸びフランジ性が得られない。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
70kgf/mm2以上の強度で優れた伸びフランジ性と疲労
特性を有する高強度熱延鋼板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Ti/Cuの質量比と穴広げ率λの関係、及びT
i/Cuの質量比とσw/TS比との関係を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−365813(JP,A) 特開 平4−329848(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%(以下、同じ)で、 C:0.02〜0.10%、 Si≦2.0%、 Mn:0.5〜2.0%、 Cu:0.1〜2.0%、 Ni:0.1〜2.0%、 P≦0.08%、 S≦0.006%、 N≦0.005%、 Al:0.01〜0.1%、 を含有し、更に、Ti:0.06〜0.3%で、かつ、0.
    1≦Ti/Cu≦1.0及び0.50<Ti/(4C+3.4
    3N+1.5S)の関係を満たす量のTiを含有し、残部
    がFe及び他の不可避的不純物よりなる組成を有し、面
    積比率が85%以上のフェライトからなる組織を有する
    ことを特徴とする伸びフランジ性及び疲労特性の優れた
    高強度熱延鋼板。
  2. 【請求項2】 前記鋼が、更に、Nb:0.005〜0.
    2%で、かつ、0.50<〔(Ti−3.43N−1.5S)
    /4+Nb/7.75〕/Cの関係を満たす量のNbを含
    有している請求項1に記載の伸びフランジ性及び疲労特
    性の優れた高強度熱延鋼板。
  3. 【請求項3】 前記鋼が、更に、Mo:0.05〜0.5
    %、V:0.01〜0.2%、Zr:0.01〜0.2%、
    Cr:0.1〜2.0%、Ca:0.01%以下よりなる群
    から選ばれる少なくとも1種を含有している請求項1に
    記載の伸びフランジ性及び疲労特性の優れた高強度熱延
    鋼板。
  4. 【請求項4】 前記鋼が、更に、Nb:0.005〜0.
    2%で、かつ、0.50<〔(Ti−3.43N−1.5S)
    /4+Nb/7.75〕/Cの関係を満たす量のNbと、
    Mo:0.05〜0.5%、V:0.01〜0.2%、Zr:
    0.01〜0.2%、Cr:0.1〜2.0%、Ca:0.0
    1%以下よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有
    している請求項1に記載の伸びフランジ性及び疲労特性
    の優れた高強度熱延鋼板。
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