JP3338499B2 - 加工性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

加工性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法

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JP3338499B2 JP05553993A JP5553993A JP3338499B2 JP 3338499 B2 JP3338499 B2 JP 3338499B2 JP 05553993 A JP05553993 A JP 05553993A JP 5553993 A JP5553993 A JP 5553993A JP 3338499 B2 JP3338499 B2 JP 3338499B2
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利郎 山田
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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、440N/mm2 を超
える引張り強さをもち、延性及び伸びフランジ性が要求
される自動車足廻り部品等の部品として好適な熱延鋼板
を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、燃費の向上を図るために車体を軽
量化する研究・開発が行われており、鉄鋼材料に関して
も従来からの製品と同等のプレス成形性をもち且つ優れ
た強度を呈する材料が要求されている。この要求に応え
る材料として、フェライト+マルテンサイト組織をもつ
デュアルフェイス鋼板や残留オーステナイトを利用した
高強度鋼板が提案されている。デュアルフェイス鋼板と
しては、たとえば特公昭57−42127号公報,特公
昭61−10009号公報,特公昭61−11291号
公報,特開昭57−143433号公報等で紹介されて
いる。残留オーステナイトを利用した高強度鋼板につい
ても、多くの研究が報告されており、強度−延性バラン
スの優れた鋼材を得る方法が種々提案されている(特開
昭62−196336号公報,特開昭63−4017号
公報,特開平1−79345号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のデュアルフェイ
ス鋼板では、低温変態相のマルテンサイトを利用してい
ることから、溶接を行ったときに熱影響部の軟質化が避
けられない。また、軟質のフェライトと硬質のマルテン
サイトが混在した組織となっているため、伸びフランジ
加工すると、相界面に応力が集中して割れの起点とな
り、加工された製品に亀裂・破断等の欠陥が発生し易
い。すなわち、デュアルフェイス鋼板は伸びフランジ性
が劣る材料であり、目的形状をもった製品を高い歩留り
で製造できない現状にある。
【0004】他方、残留オーステナイトを利用した高強
度鋼板で所望の残留オーステナイトを得るためには、圧
延後の冷却条件,巻取り温度等の厳格な制御が必要とさ
れる。そのため、鋼板製造工程が面倒なものとなり、熱
間圧延ラインでの製造安定性や材質安定性等において多
くの問題が未解決のままである。本発明は、このような
問題を解消すべく案出されたものであり、合金設計及び
熱延条件の管理によって、微細なフェライトマトリック
スにパーライト又はセメンタイトが微細に分散した組織
を作り込み、延性,伸びフランジ性等の加工性に優れ且
つ材質安定性も高い高強度熱延鋼板を製造することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の高強度熱延鋼板
製造方法は、その目的を達成するため、C:0.02〜
0.08重量%,Si:0.3〜0.8重量%,Mn:
1.0〜2.0重量%,Nb:0.01〜0.03重量
%,P:0.02重量%未満,S:0.005重量%以
下を含み、残部が実質的にFeからなる鋼鋳片を素材と
し、仕上げ温度が1000〜850℃の温度範囲となる
熱間圧延を施した後、600℃までは40℃/秒以上,
600℃未満は30℃/秒未満となる平均冷却速度で冷
却し、400〜550℃で巻き取ることを特徴とする。
使用する鋳片は、更にTi:0.01〜0.05重量%
を含んでいても良い。なお、本発明でいうフェライトと
は、ポリゴナルフェライトやアシキュラーフェライトを
含む。
【0006】
【作 用】本発明に従って製造される鋼板は、微細なフ
ェライトマトリックスにパーライト又はセメンタイトが
微細に分散した組織をもっており、熱延条件の厳格な制
御を必要とすることなく安定して製造される。この組織
においては、ベーナイトやマルテンサイトに比べて比較
的軟質なパーライトを微細に分散させることによって伸
びフランジ性を向上させている。微細なフェライトマト
リックスにパーライト又はセメンタイトが微細に分散し
た組織は、マトリックスに粒径の小さいフェライトを分
散させ、その結果フェライト変態後に生じるパーライト
又はセメンタイトを微細で且つ分散させた組織である。
なかでも、パーライトは、バンド状に連続的に生成する
ことなく分散状態にあるので、良好な伸びフランジ性を
呈する鋼材が得られる。このような組織は、合金の成分
設計、特に微細フェライトの生成に有効なNbの含有量
を規定し、且つ熱延後の冷却及び巻取りを所定温度条件
の下で行うことによって形成される。
【0007】[合金元素及び含有量] C: 強度を確保するための有効な合金元素であり、引
張り強さ440N/mm2 以上の目標強度を得る上で
0.02重量%以上が必要である。しかし、0.08重
量%を超える多量のCを含有すると、鋼材の成形性が著
しく劣化する。したがって、本発明においては、0.0
2〜0.08重量%の範囲にC含有量を定めた。 Si: 固溶強化によって強度を向上させると共に、延
性,伸びフランジ性を向上させる合金元素である。Si
による性質改善は、含有量が0.3重量%以上で顕著に
なる。しかし、0.8重量%を超えるSi含有量では、
熱延板の表面性状が著しく劣化する。したがって、本発
明においては、0.3〜0.8重量%の範囲にSi含有
量を設定した。
【0008】Mn: 強度確保のために、1.0重量%
以上の添加が必要とされる。しかし、2.0重量%を超
えて多量のMnを含くませると、スラブ内で中心偏析が
助長され、バンドストラクチャーが形成される。その結
果、板材の伸びフランジ性が劣化する。また、溶接性も
低下する。したがって、本発明においては、1.0〜
2.0重量%の範囲にMn含有量を設定した。 Nb: 析出強化元素として働き、強度の向上に有効な
合金元素である。また、圧延中においてオーステナイト
の再結晶を抑制し、フェライト粒を微細化すると共に、
延性,伸びフランジ性の向上に有効なフェライトの生成
を容易にする。これらの効果を確保するためには、0.
01重量%以上のNb含有が必要である。しかし、0.
03重量%を超える多量のNbが含有されると、析出強
化に起因して強度が過度に上昇し、延性が著しく低下す
る。したがって、本発明においては、0.01〜0.0
3重量%の範囲にNb含有量を定めた。
【0009】P: 固溶強化元素であり、強度の向上に
有効に寄与する。しかし、スラブの中心偏析を助長させ
る作用を呈する。すなわち、P含有量が0.02重量%
以上になると、スラブにおける中心偏析が助長され、バ
ンド状のパーライトが鋼板の板厚方向中心部に生じ易く
なる。バンド状のパーライトは、割れ発生の起点とな
り、結果として伸びフランジ性が劣化する。 S: MnSを形成し、伸びフランジ性を著しく劣化さ
せる有害元素である。そのため、本発明においてはS含
有量を0.005重量%以下,好ましくは0.003重
量%以下に規制した。 Ti: 本発明の鋼材において、必要に応じて添加され
る合金元素である。Tiは、Sと化合してTiSを形成
し、伸びフランジ性を劣化させるMnSの生成を抑制す
る。この点で、0.01重量%以上のTi添加は、伸び
フランジ性の向上に極めて有効である。しかしながら、
Ti添加による性質改善は0.05重量%で飽和し、そ
れ以上含有させても逆に鋼製造時における経済性を損な
う。したがって、Tiを含有させるとき、その含有量を
0.01〜0.05重量%の範囲に定める。
【0010】[製造条件] 仕上げ温度: 熱間圧延は、仕上げ温度が1000〜8
50℃の温度範囲となるように行われる。1000℃を
超える仕上げ温度では、熱延中にオーステナイトの再結
晶が進行し、冷却後に安定してフェライトが得難くな
る。その結果、得られた熱延板の延性が劣化する。逆
に、850℃を下回る仕上げ温度では、本発明のように
Nbを含有する鋼の場合、未再結晶状態で圧延が行われ
るために変形抵抗が増大し、通板性が著しく劣化する。
また、板厚精度の悪化や電力原単位の増大も引き起こ
す。
【0011】冷却速度: 仕上げ圧延後の冷却は、目標
とする微細なフェライト+パーライト又はセメンタイト
の組織を熱延板に作り込む上で重要な製造条件である。
仕上げ圧延後から600℃までの温度領域では、フェラ
イト及びパーライトの変態を抑制しながら、伸びフラン
ジ性に有害なパーライトを微細化し分散させる。そのた
め、この温度領域は、40℃/秒以上の冷却速度で冷却
することが必要となる。他方、600℃以下の温度領域
においては、ベーナイト変態を抑制しながら微細なフェ
ライトを生成させる上で、冷却速度を30℃/秒以下に
することが必要である。
【0012】巻取り温度: 本発明者等は、多数の実験
から、粗大なパーライトの生成を抑制する条件下でフェ
ライトを十分に微細化するために、熱延板の巻取り温度
を550℃以下にすることが必要であることを見い出し
た。しかし、400℃を下回る巻取り温度では、ベーナ
イトが生成し易くなり、延性の劣化を引き起こす。そこ
で、本発明においては、550〜400℃の巻取り温度
を採用した。
【0013】
【実施例】成分を表1に示す各種鋼を溶製した。表1に
おけるA系列の鋼は、本発明で規定した成分に関する要
件を満足する鋼である。他方、B系列の鋼は、本発明で
規定した範囲を外れる鋼である。
【表1】
【0014】各種鋼を表2に示す熱延条件下で、板厚3
mmの熱延板に熱間圧延した。熱延板から試験片を切り
出し、JIS 5号引張り試験機で強度試験を行った。
また、試験片に直径10mmの初期孔径d0 で打抜き孔
を穿設し、頂角60度の円錐ポンチで打抜き孔を孔径d
1 に押し広げ、試験片に亀裂や破断が生じない限界孔広
げ率λ%[=(d1 −d0 )/d0 ×100]を測定す
る孔広げ試験によって、伸びフランジ性を調査した。
【表2】
【表3】
【0015】試験結果を示す表3から明らかなように、
試験番号13〜17の比較例は、材料強度,延性,孔広
げ性の何れかが劣っていた。この傾向は、成分的に本発
明で規定する要件を満足する試験番号13及び14の試
験片においてもみられた。これに対し、成分及び製造条
件の両者共に本発明で規定する要件を満足する試験番号
1〜12の試験片では、優れた延性及び伸びフランジ性
が示されている。特に、各指標の積算値TS×El,T
S×λ,TS×El×λ等を比較するとき、本発明に従
って得られた鋼材の優れていることが歴然としている。
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、合金設計に併せて熱延条件を特定することにより、
微細なフェライト+パーライト又はセメンタイトの組織
をもつ熱延板を安定して製造している。この熱延板は、
延性及び伸びフランジ性に優れていると共に、440N
/mm2 以上の引張り強さをもっている。そのため、軽
量化を図った自動車用部品を始めとして、種々の分野で
軽量高強度材料として使用される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 肥後 裕一 東京都千代田区丸の内三丁目4番1号 日新製鋼株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−88125(JP,A) 特開 平4−2717(JP,A) 特開 平1−312032(JP,A) 特開 昭63−24014(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/02 - 8/04 C21D 9/46 - 9/48 C22C 38/00 - 38/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.02〜0.08重量%,Si:
    0.3〜0.8重量%,Mn:1.0〜2.0重量%,
    Nb:0.01〜0.03重量%,P:0.02重量%
    未満,S:0.005重量%以下を含み、残部が実質的
    にFeからなる鋼鋳片を素材とし、仕上げ温度が100
    0〜850℃の温度範囲となる熱間圧延を施した後、6
    00℃までは40℃/秒以上,600℃未満は30℃/
    秒未満となる平均冷却速度で冷却し、400〜550℃
    で巻き取ることを特徴とする加工性に優れた高強度熱延
    鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 C:0.02〜0.08重量%,Si:
    0.3〜0.8重量%,Mn:1.0〜2.0重量%,
    Nb:0.01〜0.03重量%,Ti:0.01〜
    0.05重量%,P:0.02重量%未満,S:0.0
    05重量%以下を含み、残部が実質的にFeからなる鋼
    鋳片を素材とし、仕上げ温度が1000〜850℃の温
    度範囲となる熱間圧延を施した後、600℃までは40
    ℃/秒以上,600℃未満は30℃/秒未満となる平均
    冷却速度で冷却し、400〜550℃で巻き取ることを
    特徴とする加工性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
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