JP3529178B2 - 衝撃吸収能に優れた極低炭素鋼板 - Google Patents
衝撃吸収能に優れた極低炭素鋼板Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高い衝撃吸収能が要求
される極低炭素鋼板に関するもので、例えば自動車など
に用いられる極低炭素薄鋼板などとして好ましいもので
ある。本発明鋼板は、メンバー類のみならず車体、足回
りなど上記特性の要求される分野に広く利用することが
できる。
される極低炭素鋼板に関するもので、例えば自動車など
に用いられる極低炭素薄鋼板などとして好ましいもので
ある。本発明鋼板は、メンバー類のみならず車体、足回
りなど上記特性の要求される分野に広く利用することが
できる。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の安全性確保に対する社会
的要求の高まりとともに、メンバー類などの部材が衝突
事故の際に局部的に変形し、衝撃を吸収するような車体
構造が考えられており、車体構造の最適化とともに、さ
らには鋼板そのものに高い衝撃吸収能が要求されるよう
になってきている。しかし、これまでの考え方は、これ
らの部位に単に静的強度の高い鋼板を用いるといった方
法がとられており、このため優れた成形性とのバランス
のみに主眼を置いた極低炭素鋼に関する発明が数多く提
案されてきた。
的要求の高まりとともに、メンバー類などの部材が衝突
事故の際に局部的に変形し、衝撃を吸収するような車体
構造が考えられており、車体構造の最適化とともに、さ
らには鋼板そのものに高い衝撃吸収能が要求されるよう
になってきている。しかし、これまでの考え方は、これ
らの部位に単に静的強度の高い鋼板を用いるといった方
法がとられており、このため優れた成形性とのバランス
のみに主眼を置いた極低炭素鋼に関する発明が数多く提
案されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したような社会的
要求から明らかなように、メンバー類などのような衝撃
吸収部材用素材である鋼板に求められる特性は、静的高
強度と優れた成形性の両立では不充分で、実際の衝突時
の高歪み速度域での衝撃吸収能の高さをも加味したもの
でなければならない。即ち、本発明はこのような実情を
鑑み、成形性に優れる極低炭素鋼板において衝撃吸収能
を向上させるための成分と組織特性を提供するものであ
る。
要求から明らかなように、メンバー類などのような衝撃
吸収部材用素材である鋼板に求められる特性は、静的高
強度と優れた成形性の両立では不充分で、実際の衝突時
の高歪み速度域での衝撃吸収能の高さをも加味したもの
でなければならない。即ち、本発明はこのような実情を
鑑み、成形性に優れる極低炭素鋼板において衝撃吸収能
を向上させるための成分と組織特性を提供するものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は実際
の衝突に相当する高歪み速度域（101 〜103/秒) での各
種鋼板の衝撃吸収能を評価することにより、衝撃吸収能
に優れた極低炭素鋼板に関して以下の知見を得た。
の衝突に相当する高歪み速度域（101 〜103/秒) での各
種鋼板の衝撃吸収能を評価することにより、衝撃吸収能
に優れた極低炭素鋼板に関して以下の知見を得た。
【０００５】衝撃変形においては、応力が衝撃波として
伝播するために均一変形が起こりにくくなる。このた
め、加工硬化能を高めて、均一変形化を図ることと、歪
み速度感受性を高め、変形の局所化を起こしにくくする
ことが、動的強度を高めると同時に最大流動応力に至る
までの変形量を増大させることにつながり、結果的に衝
撃吸収能を向上させることになる。
伝播するために均一変形が起こりにくくなる。このた
め、加工硬化能を高めて、均一変形化を図ることと、歪
み速度感受性を高め、変形の局所化を起こしにくくする
ことが、動的強度を高めると同時に最大流動応力に至る
までの変形量を増大させることにつながり、結果的に衝
撃吸収能を向上させることになる。
【０００６】従って、本発明においては、成分を調整す
ることにより、侵入型元素である炭素および窒素を炭化
物や窒化物として固定して歪み速度感受性を高めつつ、
析出物そのものは低減させて動的加工硬化能を高めてい
る。さらに、窒化物および酸化物を低減し、歪集中を抑
制している。また、結晶粒の等軸化を図ると同時に粗大
化を抑制することも動的均一変形能向上に効果がある。
ることにより、侵入型元素である炭素および窒素を炭化
物や窒化物として固定して歪み速度感受性を高めつつ、
析出物そのものは低減させて動的加工硬化能を高めてい
る。さらに、窒化物および酸化物を低減し、歪集中を抑
制している。また、結晶粒の等軸化を図ると同時に粗大
化を抑制することも動的均一変形能向上に効果がある。
【０００７】即ち、本発明は以下のとおりである。請求
項１の発明は、mass％でC:0.005%以下、Si:1%以下、Mn:
2.5%以下、P:0.1%以下、S:0.02%以下を含み、Al:0.075%
以下、B:0.0015%以下のうち一種以上、かつ、Ti:0.113%
以下、Nb:0.035%以下、V:0.043%以下 のうち一種以上を
含み、残部Feおよび不可避不純物からなり、不純物とし
てのN 、Oの関係がN+2xO≦0.008%を満足し、C 、Ti、A
l、B 、Nb、V 、N 、Sの関係が、(N/14)≦(Ti/48)+(Al/
27)+(B/11)、かつ (C/12)≦(Ti*/48)+(Nb/93)+(V/51)、
及びTi*=Ti-(48/14)xN-(48/32)xS を満足することを特
徴とする衝撃吸収能に優れた極低炭素鋼板である。
項１の発明は、mass％でC:0.005%以下、Si:1%以下、Mn:
2.5%以下、P:0.1%以下、S:0.02%以下を含み、Al:0.075%
以下、B:0.0015%以下のうち一種以上、かつ、Ti:0.113%
以下、Nb:0.035%以下、V:0.043%以下 のうち一種以上を
含み、残部Feおよび不可避不純物からなり、不純物とし
てのN 、Oの関係がN+2xO≦0.008%を満足し、C 、Ti、A
l、B 、Nb、V 、N 、Sの関係が、(N/14)≦(Ti/48)+(Al/
27)+(B/11)、かつ (C/12)≦(Ti*/48)+(Nb/93)+(V/51)、
及びTi*=Ti-(48/14)xN-(48/32)xS を満足することを特
徴とする衝撃吸収能に優れた極低炭素鋼板である。
【０００８】請求項２の発明は、上記に加え、平均結晶
粒径が30μm以下、展伸度が1.3以下であることを特徴と
する衝撃吸収能に優れた極低炭素鋼板である。
粒径が30μm以下、展伸度が1.3以下であることを特徴と
する衝撃吸収能に優れた極低炭素鋼板である。
【０００９】但し、展伸度＝（圧延方向平均結晶粒長
さ）／（板厚方向平均結晶粒長さ）である。
さ）／（板厚方向平均結晶粒長さ）である。
【００１０】以下に本発明について詳細に説明する。T
i、Al およびBは窒化物形成元素であり、窒素を完全に
固定する量を単独または複合添加する必要があり、(N/1
4)≦(Ti/48)+(Al/27)+(B/11)の関係を満足させる必要が
ある。
i、Al およびBは窒化物形成元素であり、窒素を完全に
固定する量を単独または複合添加する必要があり、(N/1
4)≦(Ti/48)+(Al/27)+(B/11)の関係を満足させる必要が
ある。
【００１１】Ti、Nb およびVは炭化物形成元素であり、
炭素を完全に固定する量を単独または複合添加する必要
がある、但し、Tiは窒化物、硫化物を形成後に炭化物を
形成するので、炭化物を形成しうる有効Ti量（Ti*=Ti-
(48/14)xN-(48/32)xS ）を計算に用いなければならな
い。従って、(C/12)≦(Ti*/48)+(Nb/93)+(V/51)の関係
を満足させる必要がある。
炭素を完全に固定する量を単独または複合添加する必要
がある、但し、Tiは窒化物、硫化物を形成後に炭化物を
形成するので、炭化物を形成しうる有効Ti量（Ti*=Ti-
(48/14)xN-(48/32)xS ）を計算に用いなければならな
い。従って、(C/12)≦(Ti*/48)+(Nb/93)+(V/51)の関係
を満足させる必要がある。
【００１２】以上のように、侵入型元素である窒素およ
び炭素を窒化物、炭化物として固定すれば転位と侵入型
元素の相互作用がなくなり、鋼の歪み速度感受性が向上
する。
び炭素を窒化物、炭化物として固定すれば転位と侵入型
元素の相互作用がなくなり、鋼の歪み速度感受性が向上
する。
【００１３】特に高歪み速度下ではその向上効果が大き
いので、(N/14)≦(Ti/48)+(Al/27)+(B/11)および(C/12)
≦(Ti*/48)+(Nb/93)+(V/51)なる関係を満足させること
により変形の局所化が抑制され、衝撃吸収能が高まる。
いので、(N/14)≦(Ti/48)+(Al/27)+(B/11)および(C/12)
≦(Ti*/48)+(Nb/93)+(V/51)なる関係を満足させること
により変形の局所化が抑制され、衝撃吸収能が高まる。
【００１４】Ｃは炭化物として鋼中に存在するが、この
炭化物が多いと初期転位に対する抵抗となるものの、後
続転位に対しては抵抗となりにくくなるために加工硬化
能が小さくなる。従って、Ｃを0.005%以下とし、炭化物
を減少させることにより動的な均一変形能が向上し、衝
撃吸収能が高まる。
炭化物が多いと初期転位に対する抵抗となるものの、後
続転位に対しては抵抗となりにくくなるために加工硬化
能が小さくなる。従って、Ｃを0.005%以下とし、炭化物
を減少させることにより動的な均一変形能が向上し、衝
撃吸収能が高まる。
【００１５】ＮとＯは、窒化物および酸化物として鋼中
に存在するが、高温で生成するために炭化物に比較して
大きく、衝撃変形下では転位がこのような介在物に集積
し、変形の局所化を助長する。したがって、ＮとＯは低
く抑えることが重要である。ここで、窒化物に比較して
酸化物の寄与は２倍と大きいために、N+2xO≦0.008%に
制限する必要がある。
に存在するが、高温で生成するために炭化物に比較して
大きく、衝撃変形下では転位がこのような介在物に集積
し、変形の局所化を助長する。したがって、ＮとＯは低
く抑えることが重要である。ここで、窒化物に比較して
酸化物の寄与は２倍と大きいために、N+2xO≦0.008%に
制限する必要がある。
【００１６】Ｓは不可避不純物として鋼中に存在する元
素であり、Ｔｉの添加量に影響を与えるが、特に規定は
しないで0.02%以下が一般的である。
素であり、Ｔｉの添加量に影響を与えるが、特に規定は
しないで0.02%以下が一般的である。
【００１７】以上を本発明の基本成分系とするが、動的
変形の均一化を図る目的で以下のように結晶粒を規定す
ることが望ましい。
変形の均一化を図る目的で以下のように結晶粒を規定す
ることが望ましい。
【００１８】結晶粒は微細で、かつ等軸であるほど変形
が均一化しやすい。動的には、結晶粒径が30μmを超え
ると、また展伸度が1.3を超えると均一変形能が低下し
始めるので、粒径30μm以下、展伸度1.3以下に規定する
ことが望ましい。
が均一化しやすい。動的には、結晶粒径が30μmを超え
ると、また展伸度が1.3を超えると均一変形能が低下し
始めるので、粒径30μm以下、展伸度1.3以下に規定する
ことが望ましい。
【００１９】なお、他の化学成分については特に規定し
ないが、一般的含有量は以下の通りである。
ないが、一般的含有量は以下の通りである。
【００２０】Mnは動的強度上昇に有効であるが、変形能
を低下させるので、2.5%以下の添加が一般的である。
を低下させるので、2.5%以下の添加が一般的である。
【００２１】Siは動的強度上昇に有効であるが、変形能
を低下させるので、１%以下の添加が一般的である。
を低下させるので、１%以下の添加が一般的である。
【００２２】Ｐは動的強度上昇に有効であるが、変形能
を低下させるので、0.1%以下の添加が一般的である。
を低下させるので、0.1%以下の添加が一般的である。
【００２３】また、本発明の効果は熱延鋼板、冷延鋼板
および表面処理鋼板のいずれにおいても得られるもので
ある。
および表面処理鋼板のいずれにおいても得られるもので
ある。
【００２４】上記化学成分を有する鋼板は、通常は常法
にしたがって転炉または電気炉で溶製、鋳造し、熱間圧
延あるいは酸洗後冷間圧延により所望の板厚の鋼板にさ
れる。特に限定する必要はないが、再加熱圧延の場合は
加熱温度を1150℃以上、仕上温度をAr3以上として熱間
圧延を行い、冷延鋼板の場合は、さらに50%以上の圧下
率を確保した冷間圧延することで、本発明の効果は最大
限に発揮される。なお、熱間圧延時に再加熱を行わない
直送圧延の場合でも本発明の効果は全く損なわれない。
にしたがって転炉または電気炉で溶製、鋳造し、熱間圧
延あるいは酸洗後冷間圧延により所望の板厚の鋼板にさ
れる。特に限定する必要はないが、再加熱圧延の場合は
加熱温度を1150℃以上、仕上温度をAr3以上として熱間
圧延を行い、冷延鋼板の場合は、さらに50%以上の圧下
率を確保した冷間圧延することで、本発明の効果は最大
限に発揮される。なお、熱間圧延時に再加熱を行わない
直送圧延の場合でも本発明の効果は全く損なわれない。
【００２５】酸洗後あるいは冷間圧延後の焼鈍は、箱焼
鈍、連続焼鈍ラインあるいは連続溶融亜鉛めっきライン
のいずれでもかまわないし、後者の場合の合金化処理の
有無は問わない。また、焼鈍後調質圧延を経て、電気め
っき、有機複合皮膜あるいは化成処理などの表面処理を
単独あるいは複合して施した場合にも、本発明の効果は
損なわれない。なお、溶接管、電縫管、ロールフォーミ
ング加工用素材にも適用できる。
鈍、連続焼鈍ラインあるいは連続溶融亜鉛めっきライン
のいずれでもかまわないし、後者の場合の合金化処理の
有無は問わない。また、焼鈍後調質圧延を経て、電気め
っき、有機複合皮膜あるいは化成処理などの表面処理を
単独あるいは複合して施した場合にも、本発明の効果は
損なわれない。なお、溶接管、電縫管、ロールフォーミ
ング加工用素材にも適用できる。
【００２６】
【実施例】表１にそれぞれ本発明鋼および比較鋼の組
成、表２に結晶粒径、展伸度および静的強度、衝撃試験
におけるエネルギー吸収量を示す。なお、成分組成の残
りはFe及び不可避不純物である。
成、表２に結晶粒径、展伸度および静的強度、衝撃試験
におけるエネルギー吸収量を示す。なお、成分組成の残
りはFe及び不可避不純物である。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】基本的な製造条件としては、連続鋳造スラ
ブを熱間圧延ーランナウトテーブル上での冷却ー巻取り
処理により、2.8〜4.0mm板厚の熱延鋼板を得た（鋼番13
〜15）。なお、平均的な仕上げ温度は900℃、巻取温度
は550〜650℃である。この熱延鋼板はさらに酸洗後冷間
圧延を行い(板厚0.6〜1.6mm)、780〜850℃の連続焼鈍を
し、0.5%の調質圧延を施した（鋼番1〜6、16〜22、27〜
29）。
ブを熱間圧延ーランナウトテーブル上での冷却ー巻取り
処理により、2.8〜4.0mm板厚の熱延鋼板を得た（鋼番13
〜15）。なお、平均的な仕上げ温度は900℃、巻取温度
は550〜650℃である。この熱延鋼板はさらに酸洗後冷間
圧延を行い(板厚0.6〜1.6mm)、780〜850℃の連続焼鈍を
し、0.5%の調質圧延を施した（鋼番1〜6、16〜22、27〜
29）。
【００３０】なお、溶融亜鉛めっき鋼板については、冷
間圧延後820℃で連続焼鈍し、460℃まで冷却した段階で
片面あたり55g/m2の溶融亜鉛をめっきし、引き続き500
℃で合金化処理を行った（鋼番7〜9、24〜26）。1.0%の
調質圧延後、一部については、溶融めっき後、電気めっ
き鋼板を得るために溶融亜鉛めっき後、さらに片面あた
り3g/m2の80%Fe-Zn合金の上層電気亜鉛めっきを施した
（鋼番10、25）。電気めっき鋼板については（鋼番11、
26）、調質圧延後、片面あたり30g/m2の88%Zn-Ni合金電
気めっきを行い、有機被覆鋼板については、電気めっき
の上にさらにクロメート層50g/m2、樹脂層1μmの複合被
覆を行った（鋼番12、23）。
間圧延後820℃で連続焼鈍し、460℃まで冷却した段階で
片面あたり55g/m2の溶融亜鉛をめっきし、引き続き500
℃で合金化処理を行った（鋼番7〜9、24〜26）。1.0%の
調質圧延後、一部については、溶融めっき後、電気めっ
き鋼板を得るために溶融亜鉛めっき後、さらに片面あた
り3g/m2の80%Fe-Zn合金の上層電気亜鉛めっきを施した
（鋼番10、25）。電気めっき鋼板については（鋼番11、
26）、調質圧延後、片面あたり30g/m2の88%Zn-Ni合金電
気めっきを行い、有機被覆鋼板については、電気めっき
の上にさらにクロメート層50g/m2、樹脂層1μmの複合被
覆を行った（鋼番12、23）。
【００３１】静的強度はJIS5号試験片を用い、JIS Z-22
41に準じ、引張速度は10mm/分で引張強度を評価した。
衝撃吸収能は平行部；5mmｘ10mmの小型引張試験片を用
い、引張速度は10m/秒で降伏後の最大流動応力までの吸
収エネルギーにより評価した。なお、応力〜歪み線図は
ホプキンソン棒法により応力波の影響を除去したうえで
測定した。本パラメーターは比較的簡便に評価でき、ハ
ット型成形後の曲げあるいは座屈変形時の衝撃吸収能と
良い相関があることを確認している。
41に準じ、引張速度は10mm/分で引張強度を評価した。
衝撃吸収能は平行部；5mmｘ10mmの小型引張試験片を用
い、引張速度は10m/秒で降伏後の最大流動応力までの吸
収エネルギーにより評価した。なお、応力〜歪み線図は
ホプキンソン棒法により応力波の影響を除去したうえで
測定した。本パラメーターは比較的簡便に評価でき、ハ
ット型成形後の曲げあるいは座屈変形時の衝撃吸収能と
良い相関があることを確認している。
【００３２】図１に示すように、本発明鋼の鋼番1〜18
は明らかに静的強度に対する衝撃エネルギー吸収量が多
く、衝撃吸収能に優れている。ただし、結晶粒径が30μ
mを超える、あるいは展伸度が1.3を超える鋼番16〜18は
発明鋼の中では若干衝撃吸収能に劣る。これに対し、比
較鋼のＮが完全に固定されていない鋼番19、20 、Ｃが
完全に固定されていない鋼番21〜24、Ｎ＋2ｘＯ量の多
い鋼番25〜27、Ｃ量の多い鋼番28,29は静的強度に対す
る衝撃エネルギー吸収量が少ない。
は明らかに静的強度に対する衝撃エネルギー吸収量が多
く、衝撃吸収能に優れている。ただし、結晶粒径が30μ
mを超える、あるいは展伸度が1.3を超える鋼番16〜18は
発明鋼の中では若干衝撃吸収能に劣る。これに対し、比
較鋼のＮが完全に固定されていない鋼番19、20 、Ｃが
完全に固定されていない鋼番21〜24、Ｎ＋2ｘＯ量の多
い鋼番25〜27、Ｃ量の多い鋼番28,29は静的強度に対す
る衝撃エネルギー吸収量が少ない。
【００３３】
【発明の効果】以上のごとく本発明によれば、静的強度
に対してエネルギー吸収能が高い極低炭素鋼板を新たな
設備の設置あるいは製造プロセスの変更をすることなく
製造することができる。
に対してエネルギー吸収能が高い極低炭素鋼板を新たな
設備の設置あるいは製造プロセスの変更をすることなく
製造することができる。
【図１】本発明の静的強度と衝撃エネルギー吸収量の関
係を示す図である。
係を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 細谷 佳弘
東京都千代田区丸の内一丁目１番２号
日本鋼管株式会社内
(56)参考文献 特開 平６−322476（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−131922（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−18370（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−18375（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 mass％でC:0.005%以下、Si:1%以下、Mn:
2.5%以下、P:0.1%以下、S:0.02%以下を含み、Al:0.075%
以下、B:0.0015%以下のうち一種以上、かつ、Ti:0.113%
以下、Nb:0.035%以下、V:0.043%以下 のうち一種以上を
含み、残部Feおよび不可避不純物からなり、不純物とし
てのN 、Oの関係がN+2xO≦0.008%を満足し、C 、Ti、A
l、B 、Nb、V 、N 、Sの関係が、(N/14)≦(Ti/48)+(Al/
27)+(B/11)、かつ (C/12)≦(Ti*/48)+(Nb/93)+(V/51)、
及びTi*=Ti-(48/14)xN-(48/32)xS を満足することを特
徴とする衝撃吸収能に優れた極低炭素鋼板。 - 【請求項２】 平均結晶粒径が30μm以下、展伸度が1.3
以下であることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収
能に優れた極低炭素鋼板。ここで、展伸度＝（圧延方向
平均結晶粒長さ）／（板厚方向平均結晶粒長さ）であ
る。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32652994A JP3529178B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 衝撃吸収能に優れた極低炭素鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32652994A JP3529178B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 衝撃吸収能に優れた極低炭素鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08176738A JPH08176738A (ja) | 1996-07-09 |
| JP3529178B2 true JP3529178B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=18188858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32652994A Expired - Fee Related JP3529178B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 衝撃吸収能に優れた極低炭素鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529178B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100334949B1 (ko) * | 1997-03-17 | 2002-05-04 | 아사무라 타카싯 | 동적변형 특성이 우수한 듀얼 페이즈형 고강도 강판 및 그 제조방법 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32652994A patent/JP3529178B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08176738A (ja) | 1996-07-09 |
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