JP3839955B2

JP3839955B2 - 形状凍結性と成形性に優れた高張力複合組織熱延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP3839955B2
Application number: JP12033898A
Authority: JP
Inventors: 治秋末; 武秀瀬沼; 宏司岸田; 松男臼田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: JPH11310828A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状凍結性と成形性に優れた高張力複合組織熱延鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高張力複合組織熱延鋼板は、dual phase鋼とも言われ、フェライト主体の組織にマルテンサイトが点在する組織を有する鋼板である。その特徴としては、フェライト組織で良延性を確保しながら、マルテンサイトで強度をもたせるものであり、このマルテンサイトが後から変態することにより、マルテンサイトの近傍部に変態に伴う体積変化によって生じた応力場を緩和するために導入された可動転位が多く存在するため、降伏点伸びが生ぜず、降伏比（ＹＰ／ＴＳ）も０．５前後とその他の高張力鋼板に比較して低い。
【０００３】
この鋼板の成分の特徴は、高張力を得るためにＣ，Ｍｎを添加するが、これらの元素はオーステナイト安定元素でフェライトの生成を抑制するので、逆にフェライト安定元素であるＳｉ，Ｐなどを添加してフェライトを十分に析出させる成分系になっている。
【０００４】
また、製造方法の特徴は、フェライトを十分に析出させるために、Ａｒ₃変態点以上の温度で仕上圧延をした後、フェライトの析出を助長するためにフェライトが析出しやすい温度域で徐冷し、その後、パーライトが析出しないように急冷して、マルテンサイト生成温度であるＭｓ点以下の温度で巻き取る冷却パターンを有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように製造された高張力熱延鋼板は、高張力鋼板としては低ＹＰを示すので、スプリングバックが小さく、プレス時の形状凍結性が優れると期待されたが、実際のプレス成形では他の高張力鋼板との優位さがなく、すぐれた形状凍結性が得られなかった。
そこで、本発明は、上記課題を有利に解決して、形状凍結性と成形性に優れた高張力複合組織熱延鋼板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、形状凍結性と鋼板の機械的性質の関係を詳細に検討し、従来、軟質鋼板で言われていたＹＰが低いほどプレス成形時の形状凍結性が良好と言う結果が、必ずしも６００ＭＰａ超の高張力鋼板で成り立たないという知見を得た。そして、形状凍結性は、成形時の加工硬化特性に大きく影響されることを見いだした。
【０００７】
本発明は、上記知見に基づき構成されたものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）質量％で、Ｃ：０．０５％以上、０．２％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：０．５％以上、２．５％以下、Ｐ：０．１５％以下、Ａｌ：０．０１％以上、２．５％以下を含有した鋼を熱延する際に、Ａｒ₃変態点以下、６５０℃以上で仕上げ圧延を終了した後、７５０℃以下、６５０℃以上の温度で一度巻き取り、１０秒以上、１０分以下の時間保持した後、巻き戻し、冷却速度２０℃／ｓｅｃ以上で冷却し、再び４００℃以下の温度で巻き取ることを特徴とする、形状凍結性と成形性に優れた高張力複合組織熱延鋼板の製造方法。
（２）前記鋼が、さらに、質量％で、Ｔｉ：０．０５％以下、Ｎｂ：０．０５％以下、Ｂ：０．００５％以下をそれぞれ単独あるいは２種以上複合して含有することを特徴とする、上記（１）に記載の形状凍結性と成形性に優れた高張力複合組織熱延鋼板の製造方法。
（３）前記熱延の際の、Ａｒ₃変態点以下、６５０℃以上の温度で行う前記仕上げ圧延を、潤滑を施して摩擦係数が０．２以下の条件で行うことを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の形状凍結性と成形性に優れた高張力複合組織熱延鋼板の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
まず、成分の限定条件について述べる。各成分の含有量は質量％である。
Ｃを０．０５％以上、０．２％以下と限定したのは、Ｃが０．０５％未満では高張力鋼板としての強度が十分でないためである。また、上限を０．２％としたのは溶接性が劣化するためである。
【０００９】
Ｓｉを２．５％以下と限定したのは、加工性が劣化するためである。
Ｍｎを０．５％以上としたのは、強度を確保するためである。また、上限を２．５％としたのは加工性が劣化するためである。
【００１０】
Ｐも、Ｓｉと同様にフェライトの生成を助長するが、過度の添加は加工性を劣化するので上限を０．１５％とした。
Ａｌは、脱酸のときに必要でその時の下限が０．０１％である。ＡｌもＳｉと類似の効果でフェライトの生成を助長するが、過度の添加は加工性を劣化するので上限を２．５％とした。
【００１１】
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｂは、析出強化、細粒強化、変態強化などの機構を通して組織制御により材質を改善するので適度な添加は好ましいが、過度の添加は加工性を劣化するので、それぞれ上限を０．０５％、０．０５％、０．００５％に限定した。
【００１２】
次にプロセス条件の限定について述べる。
熱延条件において、仕上温度の上限をＡｒ₃変態点としたのは、この条件を満足することにより形状凍結性が顕著に向上するためで、これはこの条件下で形状凍結性に優れた集合組織が形成されるためと推測される。下限を６５０℃としたのは、これよりも低温で圧延すると、引き続き行う巻取時に再結晶が十分に起こらず加工性が劣化するためである。
【００１３】
また、Ａｒ₃変態点以下、６５０℃以上の温度で熱延をする際に潤滑を施し、ロールと鋼板の間の摩擦係数を０．２以下にすることにより、形状凍結性がさらに向上することが明らかになった。その理由は表層部の集合組織をせん断変形を小さくすることにより、中心のそれに近づけたことで形状凍結性に有利な集合組織が板厚全域に広がったためと推測される。
【００１４】
次に、巻取条件の限定について述べる。本発明の大きな特徴は、巻取処理を２度行うところにある。１度目の巻取では、再結晶処理を積極的に行い、２回目の巻取は急冷した後に低温で行いマルテンサイトを適量出すために行う。１回目の巻取処理を７５０℃以下、６５０℃以上の温度で巻取り、この温度に１０秒以上、１０分以下保持すると限定したのは、７５０℃超の温度ではフェライトが十分に生成しないためである。下限温度を６５０℃としたのは、これより低い温度になるとパーライトの生成が顕在化し、その後、２回目の巻取で低温巻取をしてもマルテンサイトが生成せず、dual phase鋼としての特性が得られないためである。
【００１５】
１回目の巻取保持時間の下限を上記のように限定したのは、これ以下になると巻取時に再結晶が十分に進行しない可能性が高くなり、加工性の確保が難しくなるためである。また、巻取の保持時間に上限を設けたのは、長い保持時間は生産性を劣化するためである。
【００１６】
コイルの巻き戻し開始から２回目の巻取を行うまでの冷却速度を２０℃／ｓｅｃ以上と限定したのは、パーライトの生成を抑えて適量のマルテンサイトを生成させるためである。そのためには２回目の巻取温度を４００℃以下にする必要がある。このような巻取条件は、仕上圧延機に比較的近接したコイラーで巻き取り、それからＲＯＴ（Run-out Table)へ巻戻し、再び従来のコイラーで巻き取ることで実現する。
【００１７】
【実施例】
本発明の実施例を、比較例と共に説明する。
実施例には表１に示した成分組成を有する鋼を用いた。鋼種Ａ〜Ｄは本発明鋼であり、Ｅは比較鋼である。Ａｒ₃温度はフォーマスターでの測定結果である。熱延・巻取条件と高張力鋼板の成形性の指標となる成品板を圧延方向に切り出したＪＩＳ５号試験片の引張試験の全伸びと引張強度の積、ならびに形状凍結性の指標になる９０度曲げ後の開口角を９０で引いた値を表２に示す。また、第一回目巻取時間とはコイルに巻き取られてから再び巻き戻されコイルから離れるまでの時間と定義する。
【００１８】
その他の製造条件は、スラブ加熱温度が９５０℃から１２５０℃で、熱延板の板厚は３mmとした。摩擦係数は先進率、圧延荷重、トルクなどのデータから圧延理論に基づいて計算によって求めた。
【００１９】
本発明の範囲を満足した実験番号１、２、４、６〜８、１０、１２、１４〜２１の材料は、強度−延性バランスが優れているばかりでなく、スプリングバック角度も小さく形状凍結性も優れている。
【００２０】
一方、仕上温度が高かった実験番号９はスプリングバック角度が比較的大きかった。第１回目の巻取温度が低かった実験番号３、第１回目の巻取時の保持時間が短かかった実験番号５の材料は、強度−延性バランスが悪いばかりでなく、スプリングバック角度も大きかった。１回目の巻取からの巻き戻し開始から、２回目の巻取までの平均冷却速度が遅かった実験番号１１、および２回目の巻取温度が高い実験番号１３の各材料は強度−延性バランスが悪かった。また、成分範囲が本発明鋼の範囲を逸脱した鋼を用いた実験２２でも、優れた強度−延性バランスが得られなかった。また、実験番号２３、２４、２５は通常の１回巻取で製造した熱延板で、この場合本発明鋼に比べスプリングバック量が著しく大きくなる。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明により、形状凍結性に優れた加工用高張力鋼板が得られる。ひいては、寸法精度の問題でいままで適用が難しかった部位にも高張力鋼板が使用でき、自動車の軽量化等に貢献できるため、本発明は工業的に高い価値がある。

Claims

質量％で、
Ｃ：０．０５％以上、０．２％以下、
Ｓｉ：２．５％以下、
Ｍｎ：０．５％以上、２．５％以下、
Ｐ：０．１５％以下、
Ａｌ：０．０１％以上、２．５％以下
を含有した鋼を熱延する際に、Ａｒ₃変態点以下、６５０℃以上で仕上げ圧延を終了した後、７５０℃以下、６５０℃以上の温度で一度巻き取り、１０秒以上、１０分以下の時間保持した後、巻き戻し、冷却速度２０℃／ｓｅｃ以上で冷却し、再び４００℃以下の温度で巻き取ることを特徴とする、形状凍結性と成形性に優れた高張力複合組織熱延鋼板の製造方法。
前記鋼が、さらに、質量％で、
Ｔｉ：０．０５％以下、
Ｎｂ：０．０５％以下、
Ｂ：０．００５％以下
を単独あるいは複合して含有することを特徴とする、請求項１に記載の形状凍結性と成形性に優れた高張力複合組織熱延鋼板の製造方法。
前記熱延の際の、Ａｒ₃変態点以下、６５０℃以上の温度で行う前記仕上げ圧延を、潤滑を施して摩擦係数が０．２以下の条件で行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の形状凍結性と成形性に優れた高張力複合組織熱延鋼板の製造方法。