JP4445365B2 - 伸びと穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
一方、スプリングバック等の部品加工後の弾性回復現象は、高強度鋼板化になるほど発生し易く、部品精度確保を阻害するものである。
このようにこれらの加工は鋼板に伸びフランジ性や穴拡げ性、曲げ性等の局部成形性が必要であるが、従来の高強度鋼板ではこれらの性能が十分ではなく、亀裂等の不良が発生し、安定な製品加工ができない問題があった。
そこで、これまで伸びフランジ成形性を改善した高強度鋼板は特許文献1が提案されているが、加工性、特に穴拡げ性向上のニーズの拡大は著しく、加えて伸びの向上も同時に満たすという、更なる改善が望まれた。
(2)前記連続焼鈍工程で、600℃以上Ac 3 点+50℃以下に均熱して再結晶焼鈍を施し、平均冷却速度10〜150 ℃/s で400 ℃以下まで冷却し、次いで150 〜400 ℃で1〜20分の第1の加熱保持をした後に、マルテンサイト変態点以下まで冷却し、その冷却終了温度以上、500 ℃以下で1〜100 秒の第2の加熱保持をした後、冷却することを特徴とする伸びと穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板の製造方法にある。
Cは、鋼の強化および焼入れ性を向上させるためには重要な元素であり、フェライトとマルテンサイトおよびベイナイト等からなる複合組織を得るのに不可欠である。TS≧500MPaかつ局部成形性に有利なベイナイトや焼戻マルテンサイトを得るために0.03%以上必要とする、一方、含有量が多くなるとセメンタイトなどの鉄系炭化物の粗大化も起こり易くなって局部成形性が劣化するばかりか、溶接後の硬さ上昇が著しく0.25%を上限とする。
(0.0012×[TS 狙い値]-0.29)/3<[Al]+0.7[Si]<1.0 ・・・・・ (A)
TS狙い値は鋼板の強度設計値で単位はMPa 、[Al]はAlの質量%、[Si]はSiの質量%
AlとSiの添加量が(0.0012×[TS 狙い値]-0.29)/3以下となると、延性を向上させるために十分でなく、1.0 以上となると、化成処理性やめっき密着性が悪化する。
Vは強度向上の目的で、0.005 〜1%の範囲で添加することができる。
まず、前記成分組成からなるスラブを製造する。このスラブを高温のまま、あるいは室温まで冷却した後、加熱炉に挿入し、1150〜1250℃の温度範囲で加熱し、その後、800 〜950 ℃の温度範囲で熱間仕上圧延を行い、700 ℃以下で巻取り熱延鋼板とする。熱延仕上温度が800 ℃未満では、結晶粒が混粒状態となり母材の加工性を低下させる。950 ℃超ではオーステナイト粒が粗大化して、所望のミクロ組織が得られない。巻取温度は低温の方がパーライト組織の発生を抑制できるが、冷却負荷も考慮すると好ましくは400 〜600 ℃の範囲とする。
焼鈍温度は、高強度鋼板の所定の強度および加工性確保に重要であり、600 ℃〜Ac3 +50℃が好ましい。600 ℃未満では、十分な再結晶が行われず、母材そのものの加工性が安定的に得られ難い。また、Ac3 +50℃超では、オーステナイト粒径が粗大化し、フェライト生成が抑制され、所望のミクロ組織が得られ難くなる。また、本発明で規定されるミクロ組織を得るには連続焼鈍による方法が好ましい。
次いで、600 ℃以上Ar3 以下まで平均冷却速度30℃/s以下で冷却し、 フェライトを生成させる。600 ℃未満ではパーライトが析出し材質が劣化し好ましくなく、Ar3 超では所定のフェライト面積率が得られない。また平均冷却速度が30℃/s超でも所定のフェライト体積率が得られないため、平均冷却速度を30℃/s以下とし、10℃/s以下がより好ましいものである。
前記焼鈍とそれに引き続く冷却に続いて、平均冷却速度10〜150 ℃/sで400 ℃以下まで冷却する。10℃/s未満では未変態オーステナイトの大部分がベイナイト変態することで、その後のマルテンサイト生成が充分でなく、強度不足となる。150 ℃/s超では鋼板の形状を著しく悪化させるため好ましくない。また、400 ℃超ではマルテンサイト量が充分確保できず強度不足となる。板形状や、連続焼鈍ラインに連設して本発明を実施する製造ラインで効率よく生産するには100 〜400 ℃もしくはマルテンサイト変態点温度〜400 ℃が好ましい。なお、マルテンサイト変態点MsはMs(℃)=561 −471 ×C(%)−33Mn(%)−17×Ni(%)−17×Cr(%)−21×Mo(%)で求められる。
また、本加熱保持工程で焼戻マルテンサイトを確保するためには、上限をマルテンサイト変態点以下とすることが好ましい。
また、本加熱保持工程でベイナイトを確保するためには下限をマルテンサイト変態点超とすることが好ましい。
保持時間が1分未満では焼戻や変態が殆ど進展しないか不完全であり、延性、穴拡げ率が向上しない。20分超では焼戻や変態がほぼ終了しているため延長しても効果はない。
なお、前記の加熱保持工程は連続焼鈍ラインに連設されたものでも、別ラインでも構わないが、連続焼鈍設備に連設されたものや連続焼鈍ラインの過時効炉で実施することが生産性上好ましい。
第2の加熱保持工程の温度が第1の加熱保持工程の保持温度+30℃未満ではマルテンサイトが焼き戻されず組織間の硬度差が大きくなり、所定の延性、穴拡げ性が得られない。第2の加熱保持工程の温度が第1の加熱保持工程の保持温度+300 ℃超では焼き戻されすぎて強度が低下し、好ましくないものである。
保持時間が1s未満では焼戻が殆ど進展しないか不完全であり、延性、穴拡げ率が向上しない。100 秒超では焼戻はほぼ終了しているため延長しても効果はない。
第2の加熱保持工程の温度がその冷却終了温度未満では、マルテンサイトが焼き戻されず組織間の硬度差が大きくなり、所定の延性、穴拡げ性が得られない。第2の加熱保持工程の温度の下限は、冷却終了温度+50℃かつマルテンサイト変態点以上がより好ましく、冷却終了温度+300℃であれば一層好ましい。第2の加熱保持工程の温度が500 ℃超では焼き戻されすぎて強度が低下し、好ましくないものである。
保持時間が1s未満では焼戻が殆ど進展しないか不完全であり、延性、穴拡げ率が向上しない。100 秒超では焼戻はほぼ終了しているため延長しても効果はない。
その後、表2の条件の[8] (比較例)、[2] 、[6] (本発明例)で冷却、加熱保持を実施した。
(実施例2)
引張特性:JIS5号引張試験片の圧延方向と直角方向の引張試験を実施し評価
穴拡げ率:日本鉄鋼連盟規格 JFST1001-1996穴拡げ試験方法を採用
φ10mmの打ち抜き穴(ダイ内径10.3mm、クリアランス12.5%)に頂角60°の円 錐ポンチを打ち抜き穴のバリが外側になる方向に20mm/minで押し広げ成形す る。
穴拡げ率λ(%)={(D−Do)/Do}×100
D:亀裂が板厚を貫通した時の穴径 Do:初期穴径(10mm)
金属組織:
フェライト面積率:フェライトはナイタールエッチングで観察。
フェライト面積率の定量化はナイタールエッチングで、試料を研磨(アルミナ 仕上)し、腐食液(純水ピロ亜硫酸ナトリウム、エチルアルコール、ピクリン 酸の混合液)に10秒間浸した後、再度研磨を実施し、水洗い後試料を冷風にて 乾燥させる。乾燥後試料の組織を1000倍にて100 μm ×100 μm のエリアをル ーゼックス装置により面積測定してフェライトの面積%を決定した。各表では 、このフェライト面積率をフェライト面積%と表記した。
焼戻マルテンサイト
面積率:光学顕微鏡での観察及びマルテンサイトはレペラーエッチングで観察。
焼戻マルテンサイト面積率の定量化はレペラーエッチングで、試料を研磨(ア ルミナ仕上し腐食液(純水、ピロ亜硫酸ナトリウム、エチルアルコール、ピク リン酸の混合液)に10秒間浸した後、再度研磨を実施し、水洗い後試料を冷風 にて乾燥させる。乾燥後試料の組織を1000倍にて100 μm ×100 μm のエリア をルーゼックス装置により面積測定して焼戻マルテンサイトの面積%を決定し た。各表では、この焼き戻しマルテンサイト面積率を焼戻マルテンサイト面積 %と表記した。
残留オーステナイト体積率:供試材板の表層より1/4 厚まで化学研磨した面でMoK α線によるフェライトの(200)、(210)面積分強度とオーステナイト の(200)、(220)、および(311)面積分強度から残留オーステナ イトを定量化し、残留オーステナイト体積率とした。残留オーステナイト体積 率が1〜10%以上を良好とした。
各表では、この残留オーステナイト体積率を残留γ体積%と率を表記した。
また、同レベルの引張強さで成分も概ね同等だが(A) 式を満足するものとしないものの比較として、鋼種BとC、EとF、KとLでは、(A) 式を満足するC、F、Lの方がフェライト面積率が大きく、伸びも良好な成績を示している。
(実施例2) さらに焼戻条件を変更、比較すると、焼戻温度の高い実験番号[4] 、[7] では強度低下が大きく、伸びもむしろ低下している。伸びの低下はパーライトの発生によるものと考えられる。本発明例の実験番号[1] 、[2] 、[5] 、[6] 、[9] はいすれも良好な結果を示した。
Claims (2)
- 質量%で、C:0.03〜0.25%、Si:0.013〜0.299%、Mn:0.8 〜3.1 %、P≦0.02%、S≦0.02%、Al≦2.0 %、N≦0.01%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなるスラブを製造し、1150〜1250℃の範囲で加熱し、その後800 〜950 ℃の温度範囲で熱間圧延を行い、700 ℃以下で巻取り、次いで、通常の酸洗の後、圧下率を30〜80%として冷間圧延後、連続焼鈍工程で600℃以上Ac 3 点+50℃以下に均熱して再結晶焼鈍を施し、平均冷却速度10〜150 ℃/s で400 ℃以下まで冷却し、次いで150 〜400 ℃で1〜20分の第1の加熱保持をした後に、引続き前記第1の加熱保持温度より30〜300 ℃高い温度かつ500 ℃以下で1〜100 秒の第2の加熱保持をした後、冷却することにより、ミクロ組織が、フェライトが面積率で10〜85%、残留オーステナイトが体積率で1〜10%、面積率で10%以上60%以下の焼戻マルテンサイトおよび残部がベイナイトの金属組織を有するものとしたことを特徴とする伸びと穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板の製造方法。
- 請求項1の連続焼鈍工程で600℃以上Ac 3 点+50℃以下に均熱して再結晶焼鈍を施し、平均冷却速度10〜150 ℃/s で400 ℃以下まで冷却し、次いで150 〜400 ℃で1〜20分の第1の加熱保持をした後に、マルテンサイト変態点以下まで冷却し、その冷却終了温度以上、500 ℃以下で1〜100 秒の第2の加熱保持をした後、冷却することを特徴とする伸びと穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板の製造方法。
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