JP3276259B2 - 抵抗溶接性の良好な高強度熱延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
抵抗溶接性の良好な高強度熱延鋼板及びその製造方法Info
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Description
足廻り部材に用いられる抵抗溶接性の良好な高強度熱延
鋼板及びその製造方法に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
ち、(引張強さ、TS)×(伸び、El)が15500
N/mm2 ・%以上であり、且つ、引張強さと穴拡げ率
(λ)の積、即ち、(引張強さ)×(穴拡げ率)が63
000N/mm2 ・%以上を有しながら、引張強さ740
N/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、抵抗溶接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。
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、抵抗溶接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。
の良好な高強度熱延鋼板は、重量%にて C 0.04〜0.12%、 Si 0.1〜0.6%、 Mn 1〜3%、 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10〜24%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76%以上の組
織からなり、引張強さ740N/mm2 以上を有する。
延鋼板は、上記元素に加えて、 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。
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、 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。
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。
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
フェライトと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。
も、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。
及びその添加量の限定理由について説明する。
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、15500N/mm2 ・
%以上の(引張強さ)×(伸び)を得ることができな
い。しかし、添加量が0.12%を超えるときは、630
00N/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。
は、特に、すぐれた抵抗溶接性を得るために重要な元素
であるほか、固溶強化元素としても有用である。このよ
うな効果を有効に得るために、Siは、少なくとも0.1
%を添加することが必要であり、添加量が0.1%よりも
少ないときは、抵抗溶接性が低下する。しかし、0.6%
を越えて過多に添加しても、抵抗溶接性が却って低下
し、また、表面性状も悪くなる。特に、本発明における
強度水準では、0.15〜0.4%の範囲が好ましい。
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。
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と抵
抗溶接性を考慮して、その上限を0.006%とするが、
好ましくは、0.003%とする。
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
延鋼板の抵抗溶接性及び延性を考慮すれば、0.2%以下
とするのが好ましい。
板において、最も重要な添加元素であり、フェライト変
態を制御する効果を利用して、ポリゴナルフェライトの
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、ポリゴナル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。
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。
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。
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。
金元素(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)と共に、又は上記合金元素とは別に、
Cr、Mo、V、Cu及びNiよりなる群から選ばれる
少なくとも1種の元素をも添加することができる。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%、C
uは0.1〜1%、Niは0.1〜1%の範囲とする。
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1
0〜24%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76
%以上とすることが必要である。
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 ・%以上の強度−延性バランスを得ることはでき
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63000N/mm2 ・%以上を得ること
ができない。
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。
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。
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。
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は、ポリゴナルフェライトを細粒
化し、その面積率を10%以上とするのが困難であり、
他方、850℃未満のときは、2相域圧延による延性の
劣化が生じる。
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。
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。
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。
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。
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。表1に
おいて、供試鋼A〜E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2.9
mm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のポンチ打抜した穴を
先端角60°の円錐ポンチで試験した結果である。
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。また、熱延鋼板の抵
抗溶接性は、直流バット溶接を施した後、溶接部を先端
半径2mm、先端角60°のV曲げ用ポンチでV曲げ試験
を行ない、溶接部の割れの発生で評価し、表中、割れな
しを○、毛割れが5箇所未満であるときを△、毛割れが
5箇所以上であるときを×で表した。
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
工性と抵抗溶接性とを有する。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、又は抵抗溶接性が
悪い、のいずれかがあてはまる。
Claims (6)
- 【請求項1】重量%にて C 0.04〜0.12%、 Si 0.1〜0.6%、 Mn 1〜3%、 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10〜24%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76%以上の組
織からなる引張強さ740N/mm2 以上の抵抗溶接性の
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 0.1〜0.6%、 Mn 1〜3%、 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
10〜24%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76%以上の組織から
なる引張強さ740N/mm2 以上の抵抗溶接性の良好な
高強度熱延鋼板。 - 【請求項3】重量%にて (A) C 0.04〜0.12%、 Si 0.1〜0.6%、 Mn 1〜3%、 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種の元素を含有す
ると共に、 (C) 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
10〜24%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76%以上の組織から
なる引張強さ740N/mm2 以上の抵抗溶接性の良好な
高強度熱延鋼板。 - 【請求項4】重量%にて C 0.04〜0.12%、 Si 0.1〜0.6%、 Mn 1〜3%、 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、600℃以下の温度まで、平均冷却速度20
℃/秒以上にて冷却し、400〜550℃の範囲の温度
で巻取って、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10〜24%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76%以上の組織からなる引張強さ740N/mm2
以上の抵抗溶接性の良好な高強度熱延鋼板の製造方法。 - 【請求項5】重量%にて (A) C 0.04〜0.12%、 Si 0.1〜0.6%、 Mn 1〜3%、 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、600℃以下の温度まで、平均冷却速度20℃/秒
以上にて冷却し、400〜550℃の範囲の温度で巻取
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%以上であり、ベイナイトの平
均粒径が10〜24%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76%以上の
組織からなる引張強さ740N/mm2 以上の抵抗溶接性
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 0.1〜0.6%、 Mn 1〜3%、 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種の元素を含有す
ると共に、 (C) Cr 0.01〜1%、 Mo 0.01〜0.5%、 V 0.01〜0.3%、 Cu 0.1〜1%、及び Ni 0.1〜1% 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、600℃以下の温度まで、平均冷却速度20
℃/秒以上にて冷却し、400〜550℃の範囲の温度
で巻取って、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10〜24%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76%以上の組織からなる引張強さ740N/mm2
以上の抵抗溶接性の良好な高強度熱延鋼板の製造方法。
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