JP3276258B2

JP3276258B2 - 化成処理性及び加工性の良好な高強度熱延鋼板及びその製造方法

Info

Publication number: JP3276258B2
Application number: JP698495A
Authority: JP
Inventors: 鉄二三好; 利雄横井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-01-20
Filing date: 1995-01-20
Publication date: 2002-04-22
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JPH08199298A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のホイール等の
足廻り部材に用いられる化成処理性と加工性の良好な高
強度熱延鋼板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の燃費向上を目的として、
その軽量化が進められており、特に、用いる鋼板の高強
度化の要求から、その研究が広範になされている。例え
ば、特開昭６２−２０２０４８号公報には、Ｎｂ0.０２
〜0.０４％（重量％、以下、同じ。）とＴｉ0.１〜0.１
５％とを含む鋼について、ポリゴナルフェライトとベイ
ナイトの面積率と析出強化を最適に組合わせて制御する
ことによって、引張強度が７０kgf/mm² 級の延性の良好
な高強度熱延鋼板を得ることができることが記載されて
いる。

【０００３】しかし、最近になって、一層、引張強度が
高く、しかも、加工性の良好な高強度熱延鋼板が要望さ
れるに至っており、上述したような従来の高強度熱延鋼
板では、対処できなくなっている。

【０００４】他方、特開昭５０−２６２０号公報には、
Ｔｉの添加量を0.０７５〜0.５％の範囲とすると共に、
Ｔｉ／Ｃを1.５〜4.０の範囲に制御して、Ｔｉの析出強
化を最大限に活用することによって、引張強さ８０kgf/
mm² の鋼板を得ることができることが記載されている。
しかし、この鋼板によれば、伸びフランジ性が不十分で
あって、引張強さ６５kgf/mm² 級と同等の伸びフランジ
性を得ることができず、厳しい伸びフランジ性加工を施
すことができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、従来の高強度熱延鋼板における上述したような問題
を解決するために、前記Ｎｂ及びＴｉ含有鋼板の製造に
おいて、高強度化に伴う全伸びと伸びフランジ性の劣化
をもたらす原因の究明に努め、新たな方策について種々
研究した結果、ＮｂとＴｉのバランスを保ち、適切な熱
延条件下に鋼のミクロ組織を制御することによって、伸
びフランジ性と全伸びのいずれにもすぐれる引張強度７
４０Ｎ／mm²以上の高強度熱延鋼板を得ることができる
ことを見出して、本発明に至ったものである。

【０００６】従って、本発明は、化成処理性と加工性の
良好な高強度熱延鋼板及びその製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】特に、本発明は、引張強さと伸びの積、即
ち、（引張強さ、ＴＳ）×（伸び、Ｅｌ）が１５５００
Ｎ／mm² ・％以上であり、且つ、引張強さ（ＴＳ）と穴
拡げ率（λ）の積、即ち、（引張強さ、ＴＳ）×（穴拡
げ率、λ）が６３０００Ｎ／mm² ・％以上を有しなが
ら、引張強さ７４０Ｎ／mm²以上の高強度を有し、かく
して、例えば、自動車用のホイールの成形において要求
される伸びフランジ性を低下させることなく、引張強さ
７４０Ｎ／mm²以上の高強度を有し、しかも、化成処理
性にもすぐれる高強度熱延鋼板とその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】更に、本発明は、引張強さと伸びの積が１
８０００Ｎ／mm²・％以上であり、且つ、引張強さと穴
拡げ率（λ）との積が４００００Ｎ／mm²・％以上であ
る加工性を有し、張出し成形等のように、全伸びが必要
とされるプレス成形による自動車用部材の製造に好適に
用いることができ、引張強度７４０Ｎ／mm²以上の高強
度を有し、しかも、化成処理性にもすぐれる熱延鋼板と
その製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【問題を解決するための手段】本発明による化成処理性
と加工性の良好な高強度熱延鋼板は、重量％にて (A) Ｃ 0.０４〜0.１２％、Ｓｉ 0.１％未満、Ｍｎ１〜３％、Ｓ 0.００６％以下、Ｔｉ 0.１５〜0.３％、Ｎｂ 0.０２〜0.０８％、 sol. Ａｌ 0.０１〜0.１％、及びＰ 0.０８％以下を含有し、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、ポリゴ
ナルフェライトの平均粒径が６μｍ以下であり、その面
積率が１０〜２５％の範囲であり、ベイナイトの平均粒
径が１０μｍ以下であり、その面積率が７５％以上であ
る組織からなり、引張強さ７４０Ｎ／mm²以上を有す
る。

【００１０】更に、本発明による化成処理性と加工性の
良好な高強度熱延鋼板は、上記元素に加えて、 (B) Ｃｒ 0.０１〜１％、Ｍｏ 0.０１〜0.５％、Ｖ 0.０１〜0.３％、Ｃｕ 0.１〜１％、及びＮｉ 0.１〜１％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
ていてもよい。

【００１１】また、本発明による化成処理性と加工性の
良好な高強度熱延鋼板は、これらの元素と共に、又はこ
れらの元素と別に、 (C) Ｃａ 0.００５％以下、及びＲＥＭ 0.００５％以下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
ていてもよい。

【００１２】本発明において、ベイナイトとは、所謂ベ
イナイト相のほか、アシキュラー・フェライトと称され
る組織等、金属組織学的にベイナイトと明確な区別な
く、ベイナイトと実質的に同じ組織とみなし得る組織を
含むものとする。また、残留オーステナイトについて
も、Ｘ線解析による測定において、体積率で３％未満の
場合も、本発明による組織を有する熱延鋼板の特性を損
なうことがないので、３％未満の残留オーステナイト
も、本発明におけるベイナイト組織に含めることとす
る。

【００１３】本発明の熱延鋼板によれば、Ｎｂをポリゴ
ナルフェライトの細粒化と面積率を制御するために利用
し、Ｔｉは、Ｎｂと同じ効果と共に、析出強化の作用を
バランスよく利用することによって、微細なポリゴナル
フェライトに微細なベイナイトを均一に分散させた微細
な組織を形成させ、かくして、引張強度が７８０Ｎ／mm
²程度であって、且つ、良好な全伸びを保持しながら、
すぐれた伸びフランジ性を確保したものである。

【００１４】このように、本発明の熱延鋼板は、ベイナ
イトによる低温変態組織強化と共に、ＮｂとＴｉとによ
る細粒化の効果とＴｉの析出強化の効果とをバランスよ
く利用した複合強化鋼板であり、ＮｂとＴｉの添加量と
製造時の熱延条件を厳しく規制することによって、前述
した所期の特性を有せしめることに成功したものであ
る。

【００１５】先ず、本発明の熱延鋼板の有する合金元素
及びその添加量の限定理由について説明する。

【００１６】Ｃは、鋼の強化のために添加される元素で
あって、ベイナイト面積率及びＴｉＣの析出強化に大き
く影響する。鋼板の組織を前述した組織として、目的と
する強度を得るには、少なくとも0.０４％が必要であ
り、これよりも少ない場合には、本発明の熱延鋼板にお
いては、１５５００Ｎ／mm²・％以上の（引張強さ）×
（伸び）を得ることができず、他方、添加量が0.１２％
を超えるときは、６３０００Ｎ／mm²・％以上の（引張
強さ）×（穴拡げ率）を得ることができない。従って、
本発明においては、Ｃ量は、0.０４〜0.１２％の範囲と
する。しかし、（引張強さ）×（伸び）と（引張強さ）
×（穴拡げ率）の両方の特性を最大とするには、Ｃ量
は、好ましくは、0.０７〜0.１％の範囲とする。

【００１７】Ｓｉは、熱延鋼板の製造過程において鋼板
表面に濃化し、鋼板表面に酸化物を形成して、鋼板の化
成処理性を劣化させる。そこで、本発明に従って、良好
な化成処理性を得るために、その添加量を0.１％未満と
する。

【００１８】Ｍｎは、本発明で規定する範囲のＣ量にお
いて適切なベイナイト面積率を確保して、所要の強度
を得るために必要な元素であって、少なくとも１％の添
加が必要である。しかし、過多に添加するときは、フェ
ライト変態及びベイナイト変態が抑制されて、十分なフ
ェライトが得られず、また、マルテンサイト組織の生成
によって、伸びフランジ性が低下する。従って、本発明
においては、添加量の上限を３％とする。特に、本発明
によれば、１〜２％の範囲が好ましく、これによって、
最良の加工特性を得ることができる。

【００１９】Ｓは、伸びフランジ性を劣化させる硫化物
を生成するので、可能な限りに低減することが好まし
い。そこで、本発明における伸びフランジ性の向上を考
慮して、その上限を0.００６％とするが、好ましくは、
0.００３％とする。

【００２０】Ｔｉは、フェライト変態の細粒化と析出強
化の作用を有し、鋼を強化するのに有効な元素であり、
本発明が目的とする熱延鋼板において、所要の高強度と
すぐれた加工性を得るためには、Ｃ及びＮｂの添加量と
共に、それらの添加量とのバランスを考慮して、最適の
量を添加することが重要である。本発明に従って、熱延
鋼板において、所要の強度を得るためには、少なくとも
0.１５％必要であるが、しかし、過多に添加するとき
は、上記効果が飽和するのみならず、経済的にも不利で
あるので、添加量の上限を0.３％とする。しかし、現状
の製鋼技術と熱間圧延技術を考慮し、また、得られる熱
延鋼板の化成処理性、延性及び溶接性を考慮すれば、0.
２％以下とするのが好ましい。

【００２１】Ｎｂは、Ｔｉと共に、本発明による熱延鋼
板において、最も重要な添加元素であり、本発明の熱延
鋼板においては、フェライト変態を制御する効果を利用
して、フェライトの細粒化とその適正な面積率を得るた
めに添加される。このような効果を有効に得るために
は、少なくとも0.０４％の添加を必要とする。しかし、
過多に添加するときは、フェライトを十分に得ることが
できず、延性が低下するので、その上限を0.０８％とす
る。

【００２２】Ａｌは、鋼の溶製時の脱酸剤として添加さ
れる元素であって、添加量は、0.０１〜0.１％の範囲が
適当である。

【００２３】Ｐは、固溶強化元素として有効な元素であ
るが、0.０８％を超えて添加するときは、加工後の遷移
温度が低下するので、添加量は0.０８％以下とする。

【００２４】本発明による熱延鋼板においては、上記合
金元素に加えて、更に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ及びＮｉ
よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有す
ることができる。これらの元素は、いずれも強化元素と
して有効であるが、反面、過多に添加するときは、延性
の劣化や化成処理性を劣化させることがあるので、添加
量は、Ｃｒは0.０１〜１％、Ｍｏは0.０１〜0.５％、Ｖ
は0.０１〜0.３％、Ｃｕは0.１〜１％、Ｎｉは0.１〜１
％の範囲とする。

【００２５】更に、本発明による熱延鋼板においては、
上記合金元素と共に、又は上記合金元素とは別に、Ｃａ
及びＲＥＭよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元
素を含有することができる。これらの元素は、伸びフラ
ンジ性を低下させる硫化物を低減させるために添加され
る。しかし、過多に添加しても、その効果が飽和して、
経済的に不利であるので、それぞれの元素について、そ
の上限を0.００５％とする。

【００２６】本発明の熱延鋼板は、微細なフェライト・
ベイナイトの複合組織を有するが、本発明による所期の
特性を得るには、それぞれの組織の寸法と面積率を規制
する必要があり、本発明によれば、ポリゴナルフェライ
トは、平均粒径を６μｍ以下とし、その面積率を１０〜
２５％の範囲とすることが必要であり、更に、ベイナイ
トは、平均粒径を１０μｍ以下とし、面積率を７５％以
上とすることが必要である。

【００２７】ポリゴナルフェライトの面積率が１０％未
満のときは、伸びが低下し、引張強さが７４０Ｎ／mm²
以上で、且つ、（引張強さ）×（伸び）が１５５００Ｎ
／mm²・％以上を得ることはできない。また、ベイナイ
ト面積率が５％未満のときは、組織強化が不十分であっ
て、析出強化を利用して、引張強さを７４０Ｎ／mm²以
上にすると、（引張強さ）×（伸び）が１５５００Ｎ／
mm²・％以上及び（引張強さ）×（穴拡げ率）が６３０
００Ｎ／mm²・％以上を得ることができない。

【００２８】本発明の熱延鋼板においては、組織を上述
したものに調節することによって、引張強さが７４０Ｎ
／mm²以上であって、しかも、（引張強さ）×（伸び）
が１５５００Ｎ／mm²・％以上で、且つ、（引張強さ）
×（穴拡げ率）が６３０００Ｎ／mm²・％以上を有し、
張出加工と特に伸びフランジ加工が良好であって、ホイ
ール等の自動車部材のプレス成形に適した高強度熱延鋼
板を得ることができる。

【００２９】かかる本発明の高強度熱延鋼板は、本発明
に従って、前述した化学成分を有する鋼を熱間圧延する
に際して、加熱温度を１２４０〜１３４０℃の範囲の温
度とし、仕上温度を８００〜９５０℃の範囲の温度と
し、平均冷却速度２０℃／秒以上にて、６００℃以下ま
で冷却し、４００〜５５０℃の範囲の温度にて巻取るこ
とによって、製造することができる。

【００３０】かかる本発明の方法において、鋼の熱間圧
延に際しては、Ｎｂ及びＴｉの溶体化のために、鋼を少
なくとも１２４０℃温度に加熱する。加熱温度が１２４
０℃よりも低いときは、鋼板の表面性状が悪いのみなら
ず、Ｎｂ及びＴｉの溶体化が不十分であるので、所要の
強度を得ることができない。しかし、加熱温度が１３４
０℃を超えるときは、加熱炉における燃料コストが増大
し、また、耐火物の負荷も大きくなるので好ましくな
い。

【００３１】仕上圧延温度は、８００〜９５０℃の範囲
の温度とする。仕上温度が９５０℃を超えるときは、現
状の熱延設備によってフェライトの細粒化を実現するの
が困難であり、他方、８００℃未満のときは、２相域圧
延による延性の劣化が生じる。

【００３２】このような熱間圧延の後の冷却条件は、本
発明による熱延鋼板における組織を得るために重要であ
り、本発明によれば、圧延後、６００℃以下の温度ま
で、平均冷却速度２０℃／秒以上、好ましくは、１００
℃／秒以下にて冷却し、巻取を４００〜５５０℃の範囲
の温度で行なう。

【００３３】熱間圧延後の平均冷却速度が１００℃／秒
を越えるときは、温度制御が困難となって、安定した材
質を得ることができない。また、冷却停止温度が６００
℃を越えるときは、パーライトが生成して、得られる鋼
板において、十分な強度を得ることができないうえ、伸
びフランジ性も劣る。巻取温度が５５０℃を超えるとき
は、析出強化が増大することによって、延性が低下し、
本発明による所期の特性を得ることができない。他方、
巻取温度が４００℃よりも低いときは、ＴｉＣを主とす
る析出強化とマルテンサイト等による変態組織強化との
バランスが悪くなり目的とするすぐれた加工性を得るこ
とができない。

【００３４】本発明によれば、このようにして、適正な
ＴｉＣを主とする析出強化とマルテンサイトによる変態
組織強化とのバランスを達成して、目的とする引張強度
と加工性を有する高強度熱延鋼板を得ることができる。

【００３５】

【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。

【００３６】実施例１表１に示す化学成分を有する鋼を溶製し、表２に熱延条
件にて熱延し、冷却し、巻き取って、熱延鋼板を製造し
た。その組織及び機械的性質を表３に示す。

【００３７】表１において、供試鋼Ａ〜Ｅ及びＬ〜Ｎは
本発明鋼であり、供試鋼Ｆ〜Ｋは比較鋼である。表２に
示した機械的性質は、板厚2.９mmのＪＩＳ５号引張試験
片を用いて測定したものであり、穴拡げ率（λ）は直径
１０mmのポンチ打抜きした穴を先端角６０°の円錐ポン
チで試験した結果である。

【００３８】得られた熱延鋼板の組織の面積率及び平均
粒径は光学顕微鏡観察により測定し、残留オーステナト
体積率はＸ線解析によって求めた。熱延鋼板の化成処理
性は、通常の化学処理を施した後、電着塗装し、中塗
り、上塗りし、１mm角のクロスカットをして、耐水密着
試験することによって評価し、表中、剥離なしを○、５
点未満の剥離ありを△、５点未満の剥離ありを×で表し
た。

【００３９】表１から表３に示す結果から明らかなよう
に、本発明による熱延鋼板は、いずれも引張強さが７４
０Ｎ／mm²以上であり、（引張強さ）×（伸び）が１５
５００Ｎ／mm²・％以上で、（引張強さ）×（穴拡げ
率）が６３０００Ｎ／mm²・％以上であって、良好な加
工性と化成処理性とを有する。

【００４０】これに対して、比較鋼は、引張強さの不
足、（引張強さ）×（伸び）の不足、（引張強さ）×
（穴拡げ率）の不足、又は化成処理性が悪い、のいずれ
かがあてはまる。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−202048（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−164756（ＪＰ，Ａ) 特開平５−179346（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％にてＣ 0.０４〜0.１２％、Ｓｉ 0.１％未満、Ｍｎ１〜３％、Ｓ 0.００６％以下、Ｔｉ 0.１５〜0.３％、Ｎｂ 0.０２〜0.０８％、 sol. Ａｌ 0.０１〜0.１％、及びＰ 0.０８％以下を含有し、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、ポリゴ
ナルフェライトの平均粒径が６μｍ以下であり、その面
積率が１０〜２５％の範囲であり、ベイナイトの平均粒
径が１０μｍ以下であり、その面積率が７５％以上の組
織からなる引張強さ７４０Ｎ／mm²以上の化成処理性及
び加工性の良好な高強度熱延鋼板。
【請求項２】重量％にて (A) Ｃ 0.０４〜0.１２％、Ｓｉ 0.１％未満、Ｍｎ１〜３％、Ｓ 0.００６％以下、Ｔｉ 0.１５〜0.３％、Ｎｂ 0.０２〜0.０８％、 sol. Ａｌ 0.０１〜0.１％、及びＰ 0.０８％以下を含有し、更に、 (B) Ｃｒ 0.０１〜１％、Ｍｏ 0.０１〜0.５％、Ｖ 0.０１〜0.３％、Ｃｕ 0.１〜１％、及びＮｉ 0.１〜１％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り、ポリゴナルフ
ェライトの平均粒径が６μｍ以下であり、その面積率が
１０〜２５％の範囲であり、ベイナイトの平均粒径が１
０μｍ以下であり、その面積率が７５％以上の組織から
なる引張強さ７４０Ｎ／mm²以上の化成処理性及び加工
性の良好な高強度熱延鋼板。
【請求項３】重量％にて (A) Ｃ 0.０４〜0.１２％、Ｓｉ 0.１％未満、Ｍｎ１〜３％、Ｓ 0.００６％以下、Ｔｉ 0.１５〜0.３％、Ｎｂ 0.０２〜0.０８％、 sol. Ａｌ 0.０１〜0.１％、及びＰ 0.０８％以下を含有し、更に、 (B) Ｃａ 0.００５％以下、及びＲＥＭ 0.００５％以下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り、ポリゴナルフ
ェライトの平均粒径が６μｍ以下であり、その面積率が
１０〜２５％の範囲であり、ベイナイトの平均粒径が１
０μｍ以下であり、その面積率が７５％以上の組織から
なる引張強さ７４０Ｎ／mm²以上の化成処理性及び加工
性の良好な高強度熱延鋼板。
【請求項４】重量％にて (A) Ｃ 0.０４〜0.１２％、Ｓｉ 0.１％未満、Ｍｎ１〜３％、Ｓ 0.００６％以下、Ｔｉ 0.１５〜0.３％、Ｎｂ 0.０２〜0.０８％、 sol. Ａｌ 0.０１〜0.１％、及びＰ 0.０８％以下を含有し、更に、 (B) Ｃｒ 0.０１〜１％、Ｍｏ 0.０１〜0.５％、Ｖ 0.０１〜0.３％、Ｃｕ 0.１〜１％、及びＮｉ 0.１〜１％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、 (C) Ｃａ 0.００５％以下、及びＲＥＭ 0.００５％以下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り、ポリゴナルフ
ェライトの平均粒径が６μｍ以下であり、その面積率が
１０〜２５％の範囲であり、ベイナイトの平均粒径が１
０μｍ以下であり、その面積率が７５％以上の組織から
なる引張強さ７４０Ｎ／mm²以上の化成処理性及び加工
性の良好な高強度熱延鋼板。
【請求項５】重量％にてＣ 0.０４〜0.１２％、Ｓｉ 0.１％未満、Ｍｎ１〜３％、Ｓ 0.００６％以下、Ｔｉ 0.１５〜0.３％、Ｎｂ 0.０２〜0.０８％、 sol. Ａｌ 0.０１〜0.１％、及びＰ 0.０８％以下を含有し、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼を熱間
圧延するに際して、加熱温度を１２４０〜１３４０℃の
範囲の温度とし、仕上温度を８００〜９５０℃の範囲の
温度とし、平均冷却速度２０℃／秒以上にて、６００℃
以下の温度まで冷却し、４００〜５５０℃の範囲の温度
にて巻取って、ポリゴナルフェライトの平均粒径が６μ
ｍ以下であり、その面積率が１０〜２５％の範囲であ
り、ベイナイトの平均粒径が１０μｍ以下であり、その
面積率が７５％以上である組織からなる引張強さ７４０
Ｎ／mm²以上の化成処理性及び加工性の良好な高強度熱
延鋼板の製造方法。
【請求項６】重量％にて (A) Ｃ 0.０４〜0.１２％、Ｓｉ 0.１％未満、Ｍｎ１〜３％、Ｓ 0.００６％以下、Ｔｉ 0.１５〜0.３％、Ｎｂ 0.０２〜0.０８％、 sol. Ａｌ 0.０１〜0.１％、及びＰ 0.０８％以下を含有し、更に、 (B) Ｃｒ 0.０１〜１％、Ｍｏ 0.０１〜0.５％、Ｖ 0.０１〜0.３％、Ｃｕ 0.１〜１％、及びＮｉ 0.１〜１％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、及び／
又は (C) Ｃａ 0.００５％以下、及びＲＥＭ 0.００５％以下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す
るに際して、加熱温度を１２４０〜１３４０℃の範囲の
温度とし、仕上温度を８００〜９５０℃の範囲の温度と
し、平均冷却速度２０℃／秒以上にて、６００℃以下の
温度まで冷却し、４００〜５５０℃の範囲の温度にて巻
取って、ポリゴナルフェライトの平均粒径が６μｍ以下
であり、その面積率が１０〜２５％の範囲であり、ベイ
ナイトの平均粒径が１０μｍ以下であり、その面積率が
７５％以上である組織からなる引張強さ７４０Ｎ／mm²
以上の化成処理性及び加工性の良好な高強度熱延鋼板の
製造方法。