JP3347155B2 - 耐孔あき腐食性および孔拡げ性に優れた高張力鋼板およびその製造方法 - Google Patents

耐孔あき腐食性および孔拡げ性に優れた高張力鋼板およびその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,耐孔あき腐食性および
孔拡げ性に優れた高張力鋼板およびその製造方法に係
り, より詳しくは,自動車用足廻り部材用途やその補強
部材用途に好適な熱延鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の自動車では, 10年間, 孔あき腐食
性無しを保障することが必要視されている。このため,
使用される材料には耐食性の改善が要求されるが,特に
足廻り材料に対しての耐食性改善への要求が強い。例え
ば北米やカナダ等の寒冷地帯では路面の凍結防止や融雪
用に散布される塩類による腐食が促進されるので,足廻
り部材を中心に一層の耐食性改善が強く望まれている。
【0003】従来, かような耐食性改善の方法の一つと
して,裸の鋼板を使用していた部位を,溶融亜鉛めっき
を中心としためっき鋼板に切り替えることが一般に行わ
れていた。このような背景から耐食性に優れためっき鋼
板が数多く開発され,例えば特開平2-310354号公報では
加工性の優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が記載さ
れている。
【0004】しかし,自動車用足廻り部材や補強部材の
多くは, 個々の部品をアーク溶接して製造される部位も
多く, めっき鋼板を素材とした場合には溶接時にブロー
ホール等の欠陥が発生し,健全な溶接部が得られないと
いう問題があった。
【0005】一方, 自動車は地球環境の保全等から燃費
の向上が望まれ, 使用される鋼材は高強度化による軽量
化が推進されている。この高強度化による板厚の減少は
耐孔あき腐食性の観点からは不利となる。
【0006】このような観点から,例えば特開平2-2241
6 号公報にはめっき原板自体の耐食性を向上させ,薄目
付けでも優れた耐食性を示す合金化亜鉛めっき鋼板が開
示されている。しかし,薄目付けとは言え, めっき層が
存在するので溶接時に欠陥が発生することは免れ得な
し,孔拡げ性等の加工性についても十分とは言えない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は,かかる問題
を解決することを目的としてなされたものであり,自動
車足廻り部材やその補強部材用の熱延鋼板として,裸で
の使用にも耐え得る耐孔あき腐食性に優れ且つ加工性特
に孔拡げ性に優れた高強度鋼板およびその製造方法を提
供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,重量%
で, C≦0.1%場合によっては0.018〜0.1%, Mn:0.10
〜2.0%, P:0.05〜0.20%, S≦0.010%, Cu:0.05
〜1.0%, Al:0.01〜0.1%, N≦0.008%, および下式
(1)に従う範囲のTiを含有し, 場合によってはさらにT
iを0.032%以下に制限したうえ,Si:0.05〜1.0%, N
i:0.05〜2.0%, Cr:0.05〜5.0%, Nb:0.01〜0.05
%の1種または2種以上を含有し,残部がFeおよび不
可避的不純物からなる耐孔あき腐食性および孔拡げ性に
優れた高張力鋼板を提供する。 (48/32)×S≦Ti≦{(48/32)×S+(48/14)×N}×2
・・(1) 。
【0009】そして,この化学成分を有する鋼の鋼片を
1100〜1300℃の温度域で加熱して熱間圧延すると共にそ
の熱間圧延をAr3変態点以上で且つ800〜950 ℃の温度
範囲で終了し,引続き700℃以下の温度で巻取ることか
らなる耐孔あき腐食性および孔拡げ性に優れた高張力熱
延鋼板の製造方法を提供する。
【0010】
【作用】本発明者らは,前記の問題点を解決するために
種々の試験研究を行った結果,鋼板の基本成分のうち,
C,Mn,P,Cu,Tiを前記の範囲で厳密に添加し,さら
には, Si,Ni,Cr,Nbの少なくとも1種を前記範囲で
追添することによって,高強度化と優れた耐孔あき腐食
性並びに孔拡げ性の付与が達成されることを見出した。
そして,製造条件の面からは, 熱延の条件を適切に制御
することによって自動車足廻り部材として要求される特
性を十分に満足する加工性を付与することができること
がわかった。
【0011】本発明法に従う鋼板の各成分の作用および
その含有量範囲の限定理由は次のとおりである。
【0012】Cは, 高強度化に有効な元素である。高強
度化の観点からは,0.018%以上含有させるのが好まし
い。しかし,0.1%を超えて含有させると加工性を劣化
させるので上限を0.1%とした。
【0013】Mnは,高強度化に有効に作用するが,0.1
%未満でその効果が認められず,また,2.0%を超えて
含有すると加工性を劣化させることから,0.10〜2.0%
の範囲とする。
【0014】Pは,本発明鋼における必須の添加元素で
あり,高強度化に有効で作用するばかりでなく,Cuと
複合して0.05%以上含有させることによって密着性の良
い緻密な腐食生成物を作り, これが耐孔あき腐食性の改
善に寄与する作用を供する。しかしPを0.2%を超えて
含有させると加工性が劣化するようになるので0.05〜0.
2%の範囲で添加させる。
【0015】Sは,加工性を劣化させる。特にMnと結
合してMnSを生成すると孔拡げ性を劣化させる。した
がってSはできるだけ少ないことが好ましいが,0.010
%までは許容できるので0.010%以下とする。
【0016】Cuは,前述のようにPと複合して添加す
ることにより耐孔あき腐食性を改善するのに有効に作用
する元素である。添加量が0.05%未満ではその効果が認
められなく,また1.0%を超えて添加しても効果が飽和
するばかりか,製造コストが高くなるのでその添加範囲
を0.05〜1.0%とする。
【0017】Nは,耐食性, 加工性に有害に作用する元
素である。したがって,できるだけ少ないことが望まし
いが,本発明では0.008%までは許容できるので,0.008
%以下とする。
【0018】Alは,脱酸材として添加されるものであ
るが,0.01%未満では脱酸材としての効果が認められ
ず,0.1%を超えて含有してもその効果が飽和し,また
製造コストが高くなるので上限を0.1%とした。
【0019】Siは,高強度化および耐食性の改善に有
効な元素である。0.05%未満ではその効果が認められ
ず, 1.0%を超えて含有すると製品の表面性状を劣化さ
せ,また加工性も劣化させるので0.05〜1.0%の範囲で
含有させる。
【0020】Niは,Cu添加による熱延時の高温割れ発
生を抑制するのに有効に作用し,さらに高強度化と耐孔
あき腐食性の改善にも有効な元素である。添加量が0.05
%未満ではそれらの効果が認められない。また2.0%を
超えて含有してもその効果が飽和するとともにコストの
上昇を招く。この理由からNi含有範囲は0.05〜2.0%と
する。
【0021】Crも高強度化と耐孔あき腐食性の改善に
有効な元素である。0.05%未満ではその効果が認められ
なく,また5.0%を超えて添加してもその効果が飽和す
るばかりか,効果に比較して著しい製造コストの上昇を
招くので0.05〜5.0%の範囲で含有させる。
【0022】Nbは,鋼板の結晶粒径を微細化して高強
度化に有効に寄与する。しかし添加量が0.01%未満では
その効果が認められず,また0.05%を超えて含有すると
Nb炭窒化物の析出が多くなり強度は高くなるものの加
工性が著しく劣化するようになるので0.01〜0.05%の範
囲で含有させる。
【0023】TiはSおよびNを固定し,加工性特に孔
拡げ性を改善するのに有効に作用する元素である。この
作用はTi量が(1)式に示すように(48/32)×S未満では
認められない。また〔(48/32)×S+(48/14)×N〕×2
を超えて含有しても,その効果が飽和するとともにコス
トの上昇を招くため,前記(1)式に示す範囲で含有させ
ることが必要である。前記(1)式に加え,Tiの上限を0.
032%に制限することができる。
【0024】上記の化学成分を前記範囲で含有させるこ
とにより,耐孔あき腐食性と孔拡げ性に優れた高強度鋼
板を得ることができるが,さらにその熱延鋼板を製造す
るさいに熱延条件を種々検討した結果,抽出温度,熱延
終了温度および巻取温度を適正に制御すると本鋼板に優
れた加工性を付与することができることを見出した。
【0025】熱延時の鋼片の加熱炉からの抽出温度 (鋼
片加熱温度) が1100℃未満では炭窒化物の溶解が不十分
となり良好な加工性が得られない。また1300℃を超えて
加熱しても炭窒化物の溶解にさらなる効果は認められ
ず, かえって製造コストの上昇を招くため1100〜1300℃
の範囲に制御する。
【0026】熱間圧延をAr3変態点以上で且つ 800〜95
0℃の温度範囲で終了すると良好な加工性が得られる。
熱延終了温度をAr3変態点未満あるいは800℃未満とす
ると等軸な結晶粒が得られず, このため良好な加工性が
得られない。また950℃を超えると結晶粒径が粗大化し
加工後にオレンジピールと呼ばれる肌荒れが発生するよ
うになる。また,巻取温度が700℃を超えると表層のス
ケール層が厚くなり酸洗性を劣化させるようになるので
700℃以下の温度で巻取る必要がある。
【0027】
【実施例】
〔実施例1〕表1に示す化学成分の鋼を溶製し,連続鋳
造スラブとした。このスラブを1230℃に加熱し,熱延終
了温度:900℃, 巻取温度:550℃の条件で熱間圧延を行
って板厚2.6mmの熱延板を得た。得られた熱延板を酸洗
後,試験片を採取し, 図1に示した条件の塩水噴霧,乾
燥,湿潤(3サイクル/1日)の複合サイクル腐食試験
に供した。この腐食試験を30サイクル, 60サイクル, 12
0 サイクルおよび最大240 サイクル実施し, 腐食生成物
を除去したうえ最大侵食深さおよび腐食減量を測定し
て,耐孔あき腐食性の評価とした。それらの試験結果を
表2に示した。
【0028】また,該熱延板についての引張試験と孔拡
げ試験を行った。引張試験はJIS5号試験片にて行い, 孔
拡げ性試験はクリアランス20%にて10mmの径に打抜き,
直径50mmの球頭ポンチを用いて行った。これらの試験結
果(λ%)を表3に示した。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】
【表3】
【0032】表2から明らかなように,本発明例のPと
Cuを複合添加した鋼は,比較例のP,Cu無添加か或い
は複合添加していないNo.14〜16の鋼と比較して, 腐食
減量が少なくかつ最大侵食深さも浅く耐孔あき腐食性に
優れていることがわかる。また比較例No17はPとCuは
添加されているがTi無添加の鋼であり,PとCuの複合
添加によって腐食減量, 最大侵食深さとも向上している
ことが見られるものの表3に見られるように,同じ強度
レベルの本発明鋼と比較すると孔拡げ性に著しく劣って
いることがわかる。なお,C含有量が0.0062%と低目の
本発明例No.1はTSが379N/mm 2 である(表3)。これに
対し,C含有量が0.018%の本発明例No.2ではTSが418
N/mm 2 という高い引張強さを有し,C含有量が0.018%を
上回る本発明例No.3〜13ではさらに高い引張強さを有し
ている(表3)。すなわち,C含有量0.018%以上にお
いては400N/mm 2 以上の高い引張強さを安定して得られる
ことが確認され,自動車の軽量化に大きく寄与し得るこ
とがわかった。
【0033】〔実施例2〕表1に示した鋼のうち,No.3
と11についてそれぞれ表4に示した熱延条件として板厚
2.6mmまで熱延を行い, 得られた熱延板を実施例1と同
様の引張試験と孔拡げ試験に供し,その試験結果を表5
に示した。
【0034】
【表4】
【0035】
【表5】
【0036】表5から明らかなように,本発明で規定す
る熱延条件を採用したA,BおよびEの場合には,引張
特性および孔拡げ性とも良好な値を示す熱延板が得ら
れ,加工後の表面肌荒れも認められない。本願発明で規
定するより抽出温度が低いDの場合,および熱延終了温
度が低いFの場合には,加工後の肌荒れは認められない
ものの,延性および孔拡げ性に劣り,自動車用足廻り部
材として要求される加工性を満足することができない。
一方,熱延終了温度が高い条件Dの場合には,引張特
性,孔拡げ性は本発明例とほぼ同等な値を示すものの加
工後に表面肌荒れが発生している。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明によれば耐孔あき腐
食性と孔拡げ性に優れた高強度鋼板が得られ,この鋼板
は自動車用足廻り部材あるいは補強部材として従来材に
ない効果を発揮し,また高強度化による自動車の軽量化
にも貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 腐食試験の条件を示した試験サイクル図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 38/50 C22C 38/50 (72)発明者 宗下 美紀夫 広島県呉市昭和町11番1号 日新製鋼株 式会社鉄鋼研究所内 (56)参考文献 特開 平4−141525(JP,A) 特開 平3−2321(JP,A) 特開 昭62−243738(JP,A) 特開 平5−195076(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/00 - 8/04 C21D 9/46 - 9/48 C22C 38/00 - 38/60

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で, C≦0.1%, Mn:0.10〜2.0
    %, P:0.05〜0.20%, S≦0.010%, Cu:0.05〜1.0
    %, Al:0.01〜0.1%, N≦0.008%, および下式(1)に
    従う範囲のTiを含有し,残部がFeおよび不可避的不純
    物からなる耐孔あき腐食性および孔拡げ性に優れた高張
    力鋼板, (48/32)×S≦Ti≦{(48/32)×S+(48/14)×N}×2 ・・(1) 。
  2. 【請求項2】 重量%で, C:0.018〜0.1%, Mn:0.1
    0〜2.0%, P:0.05〜0.20%, S≦0.010%, Cu:0.05
    〜1.0%, Al:0.01〜0.1%, N≦0.008%,および下式
    (1)に従う範囲のTiを0.032%以下の範囲で含有したう
    え, さらにSi:0.05〜1.0%, Ni:0.05〜2.0%, C
    r:0.05〜5.0%, Nb:0.01〜0.05%の1種または2種
    以上を含有し,残部がFeおよび不可避的不純物からな
    る耐孔あき腐食性および孔拡げ性に優れた高張力鋼板, (48/32)×S≦Ti≦{(48/32)×S+(48/14)×N}×2
    ・・(1) 。
  3. 【請求項3】 重量%で, C:0.018〜0.1%, Mn:0.1
    0〜2.0%, P:0.05〜0.20%, S≦0.010%, Cu:0.05
    〜1.0%, Al:0.01〜0.1%, N≦0.008%,および下式
    (1)に従う範囲のTiを0.032%以下の範囲で含有したう
    え, 場合によってはさらにSi:0.05〜1.0%, Ni:0.0
    5〜2.0%, Cr:0.05〜5.0%, Nb:0.01〜0.05%の1
    種または2種以上を含有し,残部がFeおよび不可避的
    不純物からなる鋼の鋼片を1100〜1300℃の温度域で加熱
    して熱間圧延すると共にその熱間圧延をAr3変態点以上
    で且つ 800〜950℃の温度範囲で終了し,引続き700℃以
    下の温度で巻取ることからなる耐孔あき腐食性および孔
    拡げ性に優れた高張力熱延鋼板の製造方法, (48/32)×S≦Ti≦{(48/32)×S+(48/14)×N}×2
    ・・(1) 。
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