JP5927994B2 - 熱延鋼板およびその製造方法ならびに冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、主として、打抜き形状で用いられる自動車のＡＴ（オートマチックトランスミッション）部品であるフリクションプレート等のＡＴプレートに適用される形状安定性に優れた冷延鋼板用の熱延鋼板およびその製造方法、ならびに冷延鋼板の製造方法に関する。
自動車のＡＴ部品であるフリクションプレート等のＡＴプレートは、その機能上、硬度要求（Ｈｖ＝２３０〜２８０）と併せて重要な特性として、その形状の安定性が挙げられる。
これらの部品はほぼ円環状にプレスされ、各種ＡＴプレートとして配置され、トルク伝達を行うため、形状が安定しないと使用上の支障をきたす。そのため、プレス後に形状を平坦化させるため一般的には４００〜５００℃の温度で熱処理(平坦化熱処理)を行っている。
このような部品用の素材としては、熱間圧延後に球状化焼鈍を施した後、冷間圧延を施したＳ３５Ｃが用いられていたが、昨今の低価格化の要望から焼鈍工程を省略するとともにＣレベルを低減することにより硬度要求を満足させた材料へと置き変わりつつある（例えば特許文献１）。
しかしながら、熱間圧延後の焼鈍工程を省略することにより、プレス後の平坦化熱処理後にプレス品形状が安定しないという問題が生じてしまう。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、熱間圧延後の球状化焼鈍を省略しても最終製品の形状安定性に優れ、かつ硬度要求を満たす冷間圧延鋼板を得ることができる熱延鋼板およびその製造方法、ならびにそのような冷延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の（１）〜（６）を提供する。
（１）冷延鋼板の製造に用いられる熱延鋼板であって、質量％でＣ：０．１３〜０．２０％、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．０８％以下、Ｎ：０．００８％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、ミクロ組織が面積率でベイナイト分率１５％以下、パーライト＋セメンタイト分率３０％以下、残部フェライトからなることを特徴とする熱延鋼板。
（２）冷延鋼板の製造に用いられる熱延鋼板の製造方法であって、質量％でＣ：０．１３〜０．２０％、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．０８％以下、Ｎ：０．００８％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼に対し、仕上げ圧延終了温度：Ａｒ３変態点以上、巻取り温度：５８０〜６８０℃で熱間圧延を施すことにより、面積率でベイナイト分率１５％以下、パーライト＋セメンタイト分率３０％以下、残部フェライトからなるミクロ組織を形成することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
（３）上記（２）において、仕上げ圧延終了温度：Ａｒ３変態点以上、巻取り温度：５８０〜６５０℃で熱間圧延を行い、仕上げ圧延終了後６５０℃までの平均冷却速度を１００℃／ｓ以下とすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
（４）上記（３）において、６５０℃以下の平均冷却速度を８０℃／ｓ以下とすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
（５）上記（１）に記載の熱延鋼板に、さらに、圧下率５０％以上で冷間圧延を施し、レベラー加工、打抜き加工および熱処理を施すことを特徴とする、冷延鋼板の製造方法。
（６）上記（２）から（４）のいずれかの方法により得られた熱延鋼板に、さらに、圧下率５０％以上で冷間圧延を施し、レベラー加工、打抜き加工および熱処理を施すことを特徴とする、冷延鋼板の製造方法。
（１）冷延鋼板の製造に用いられる熱延鋼板であって、質量％でＣ：０．１３〜０．２０％、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．０８％以下、Ｎ：０．００８％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、ミクロ組織が面積率でベイナイト分率１５％以下、パーライト＋セメンタイト分率３０％以下、残部フェライトからなることを特徴とする熱延鋼板。
（２）冷延鋼板の製造に用いられる熱延鋼板の製造方法であって、質量％でＣ：０．１３〜０．２０％、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．０８％以下、Ｎ：０．００８％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼に対し、仕上げ圧延終了温度：Ａｒ３変態点以上、巻取り温度：５８０〜６８０℃で熱間圧延を施すことにより、面積率でベイナイト分率１５％以下、パーライト＋セメンタイト分率３０％以下、残部フェライトからなるミクロ組織を形成することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
（３）上記（２）において、仕上げ圧延終了温度：Ａｒ３変態点以上、巻取り温度：５８０〜６５０℃で熱間圧延を行い、仕上げ圧延終了後６５０℃までの平均冷却速度を１００℃／ｓ以下とすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
（４）上記（３）において、６５０℃以下の平均冷却速度を８０℃／ｓ以下とすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
（５）上記（１）に記載の熱延鋼板に、さらに、圧下率５０％以上で冷間圧延を施し、レベラー加工、打抜き加工および熱処理を施すことを特徴とする、冷延鋼板の製造方法。
（６）上記（２）から（４）のいずれかの方法により得られた熱延鋼板に、さらに、圧下率５０％以上で冷間圧延を施し、レベラー加工、打抜き加工および熱処理を施すことを特徴とする、冷延鋼板の製造方法。
本発明によれば、熱間圧延後の球状化焼鈍を省略しても最終製品の形状安定性に優れ、かつ硬度要求を満たす冷間圧延鋼板を得ることができる。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
［化学成分］
まず、本発明に係る熱延鋼板の化学成分について説明する。なお、化学成分の含有量を示す％表示は質量％である。
［化学成分］
まず、本発明に係る熱延鋼板の化学成分について説明する。なお、化学成分の含有量を示す％表示は質量％である。
Ｃ：０．１３〜０．２０％
Ｃ含有量が０．１３％未満では冷延鋼板の硬度(Ｈｖ≧２３０)を確保することが困難となり、また０．２０％を超えると熱間圧延後の球状化焼鈍省略が困難となる。このため、Ｃ含有量を０．１３〜０．２０％とする。
Ｃ含有量が０．１３％未満では冷延鋼板の硬度(Ｈｖ≧２３０)を確保することが困難となり、また０．２０％を超えると熱間圧延後の球状化焼鈍省略が困難となる。このため、Ｃ含有量を０．１３〜０．２０％とする。
Ｓｉ：０．２５％以下
Ｓｉ含有量が高いと熱間圧延後の酸洗でスケール除去性が不十分となり表面品質が低下する。このため、Ｓｉ含有量を０．２５％以下とする。
Ｓｉ含有量が高いと熱間圧延後の酸洗でスケール除去性が不十分となり表面品質が低下する。このため、Ｓｉ含有量を０．２５％以下とする。
Ｍｎ：０．３〜１．０％
熱間脆化防止の観点から０．３％以上含有させる必要があるが、１．０％を超えて多量に含有すると鋼が硬化する。このため、Ｍｎ含有量を０．３〜１．０％とする。
熱間脆化防止の観点から０．３％以上含有させる必要があるが、１．０％を超えて多量に含有すると鋼が硬化する。このため、Ｍｎ含有量を０．３〜１．０％とする。
Ｐ：０．０３０％以下
Ｐは過度に含有すると材料が脆化するため、その含有量を０．０３０％以下とする。
Ｐは過度に含有すると材料が脆化するため、その含有量を０．０３０％以下とする。
Ｓ：０．０２％以下
Ｓは過度に含有すると熱間圧延時の粒成長性を阻害し、その結果鋼の硬化を招くため、その含有量を０．０２％以下とする。
Ｓは過度に含有すると熱間圧延時の粒成長性を阻害し、その結果鋼の硬化を招くため、その含有量を０．０２％以下とする。
Ａｌ：０．０８％以下
Ａｌは、過度に含有すると表面品質が劣化する。このため、Ａｌ含有量を０．０８％以下とする。
Ａｌは、過度に含有すると表面品質が劣化する。このため、Ａｌ含有量を０．０８％以下とする。
Ｎ：０．００８％以下
Ｎは過度に混入すると鋼の硬化を招くため、その含有量を０．００８％以下とする。
Ｎは過度に混入すると鋼の硬化を招くため、その含有量を０．００８％以下とする。
以上の化学成分の残部はＦｅおよび不可避的不純物である。
本発明の熱延鋼板のミクロ組織は、面積率でベイナイト分率１５％以下、パーライト＋セメンタイト分率３０％以下、残部フェライトからなる。
熱間圧延は通常上面から冷却水をかけるため、下面より上面の方が冷却されやすい。特に熱間圧延組織のベイナイト分率が１５％を超えると上面側と下面側とでベイナイト分率のバラツキが大きくなりやすく、冷間圧延工程後の上下面での内部歪差が大きくなる。その結果、プレス後の最終製品での平坦化熱処理時に上下面で残留応力差が生じ、板が熱間圧延時の上面側に反りやすくなり、形状が不安定となる。そのため、本発明の熱延鋼板のミクロ組織中のベイナイト分率を１５％以下に抑え、残部はフェライト、パーライト＋セメンタイトを有する組織とすることが形状を安定化する上で重要となる。
一方、パーライト＋セメンタイト分率が高いと硬度が高くなりＨｖが２８０を超えることが懸念されるため、パーライト＋セメンタイト分率は３０％以下とする。
ベイナイトとパーライト＋セメンタイト以外の残部はフェライトからなる。フェライト以外の介在物、偏析は、面積率で５％以下程度は許容される。
なお、フェライトの平均粒径が過度に大きいと軟質化し硬度Ｈｖ≧２３０の確保が困難となり、また材質の均一性の観点から、フェライトの平均粒径は３０μｍ以下とすることが望ましい。
［製造条件］
＜熱間圧延＞
Ａｒ３変態点未満で圧延を終了すると加工組織が残るため、冷間圧延後の材質ばらつきの原因となることおよび操業効率の観点からオーステナイト域で圧延を終了する必要があるため、熱延仕上げ温度（仕上げ圧延終了温度）はＡｒ３変態点以上とする。ただし、過度に仕上げ温度を上げるとフェライト粒径が大きくなり、軟質化し硬度Ｈｖ≧２３０の確保が困難となること、また結果的に巻取りまでの冷却速度が増してベイナイト分率が高くなるため８９０℃以下が望ましい。
＜熱間圧延＞
Ａｒ３変態点未満で圧延を終了すると加工組織が残るため、冷間圧延後の材質ばらつきの原因となることおよび操業効率の観点からオーステナイト域で圧延を終了する必要があるため、熱延仕上げ温度（仕上げ圧延終了温度）はＡｒ３変態点以上とする。ただし、過度に仕上げ温度を上げるとフェライト粒径が大きくなり、軟質化し硬度Ｈｖ≧２３０の確保が困難となること、また結果的に巻取りまでの冷却速度が増してベイナイト分率が高くなるため８９０℃以下が望ましい。
巻き取り温度は５８０〜６８０℃とする。巻取り温度が５８０℃より低いとベイナイトが発生しやすく、６８０℃を超えると冷間圧延後の硬度Ｈｖ≧２３０の確保が困難となる。巻取り温度が６５０℃以下（５８０〜６５０℃）の場合には、以下の観点から、仕上げ圧延後の冷却速度を制御するのが好ましい。
仕上げ圧延後、巻取りまでに鋼板は冷却されるが、特に６５０℃までの平均冷却速度が１００℃／ｓを超えるとベイナイトが発生しやすいため、６５０℃までの平均冷却速度は１００℃／ｓ以下とすることが望ましい。また、６５０℃以下の平均冷却速度は８０℃/ｓを超えるとベイナイトが発生しやすくなるため、８０℃/ｓ以下にすることが望ましい。
＜冷間圧延等＞
以上のように熱間圧延を行うことにより、本発明の熱延鋼板が得られ、その後、球状化焼鈍を経ることなく、酸洗処理を行って表面のスケール除去を行った後、冷間圧延を行い、レベラー加工、打ち抜き加工および熱処理を施して形状安定性の高い冷延鋼板を得る。このときの冷間圧延は、圧下率が低いとタンデムミルでの圧延効率が低下するため圧下率は５０％以上とする。
以上のように熱間圧延を行うことにより、本発明の熱延鋼板が得られ、その後、球状化焼鈍を経ることなく、酸洗処理を行って表面のスケール除去を行った後、冷間圧延を行い、レベラー加工、打ち抜き加工および熱処理を施して形状安定性の高い冷延鋼板を得る。このときの冷間圧延は、圧下率が低いとタンデムミルでの圧延効率が低下するため圧下率は５０％以上とする。
以下、本発明の実施例について説明する。
転炉・脱ガス処理炉にて成分調整を行った表１に示す成分組成（残部：Ｆｅおよび不可避的不純物）の溶鋼を、連続鋳造にてスラブとした。これらスラブに対し、表１に示す条件で、熱間圧延を行った。
転炉・脱ガス処理炉にて成分調整を行った表１に示す成分組成（残部：Ｆｅおよび不可避的不純物）の溶鋼を、連続鋳造にてスラブとした。これらスラブに対し、表１に示す条件で、熱間圧延を行った。
得られた熱延鋼板から組織観察用試験片を採取し、該試験片の圧延方向に平行な板厚断面を研磨し、ナイタールで腐食した後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、各鋼板の組織を３０視野以上倍率１５００〜５０００倍で撮像した。
撮像した組織について、画像処理マッピングによりベイナイト、パーライト＋セメンタイト、フェライトの色分けを行い画像解析にて色分けした部分の面積を求め、全視野面積で除して面積率を測定した。なお、画像解析にはＡＤＯＢＥ社製のソフト（ＰＨＯＴＳＨＯＰ ＥＬＥＭＥＮＴＳ ８）を用いた。ベイナイト、パーライト＋セメンタイトの分率を表１に示す。
次に、これら熱延鋼板を酸洗した後、表１に示す圧下率で、冷間圧延し、脱脂した。
次に、得られた冷延鋼板について硬度測定を行った。硬度測定はＪＩＳ Ｚ ２２４４「ビッカース硬さ試験 ２００９年」により、荷重５００ｋｇｆにて断面の板厚１／４部（表面から板厚の１／４の深さの位置）の硬度を測定した。硬度測定の結果も表１に示す。
また、これら冷延鋼板をレベラー加工後、内径１００ｍｍΦ、外径１６０ｍｍΦの円環状にプレス（打抜き加工）し、引き続き４５０℃×６０分の平坦化を目的とした熱処理を行った後、反り量の測定を行った。反り量の測定は、図１に示すように、プレス品の片側を押さえ反対側の浮き上がった量を圧延方向と圧延と直角方向の２方向で測定し、その最大値を持って反り量とした。このようにして測定した反り量も表１に示す。
表１に示すように、本発明の範囲を満たす本発明例では、硬度がＨｖで２３０〜２８０を満たすとともに、打抜き加工および熱処理を行った後の反り量が０．３ｍｍ未満と形状安定性に優れていることが確認された。これに対し、本発明の範囲から外れる比較例は、硬度および反り量のいずれかが悪い結果となった。
Claims (6)
- 冷延鋼板の製造に用いられる熱延鋼板であって、質量％でＣ：０．１３〜０．２０％、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．０８％以下、Ｎ：０．００８％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、ミクロ組織が面積率でベイナイト分率１５％以下、パーライト＋セメンタイト分率３０％以下、残部フェライトからなることを特徴とする熱延鋼板。
- 冷延鋼板の製造に用いられる熱延鋼板の製造方法であって、質量％でＣ：０．１３〜０．２０％、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．０８％以下、Ｎ：０．００８％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼に対し、仕上げ圧延終了温度：Ａｒ３変態点以上、巻取り温度：５８０〜６８０℃で熱間圧延を施すことにより、面積率でベイナイト分率１５％以下、パーライト＋セメンタイト分率３０％以下、残部フェライトからなるミクロ組織を形成することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
- 仕上げ圧延終了温度：Ａｒ３変態点以上、巻取り温度：５８０〜６５０℃で熱間圧延を行ない、仕上げ圧延終了後６５０℃までの平均冷却速度を１００℃／ｓ以下とすることを特徴とする請求項２に記載の熱延鋼板の製造方法。
- ６５０℃以下の平均冷却速度を８０℃／ｓ以下とすることを特徴とする請求項３に記載の熱延鋼板の製造方法。
- 請求項１に記載の熱延鋼板に、さらに、圧下率５０％以上で冷間圧延を施し、レベラー加工、打抜き加工および熱処理を施すことを特徴とする、冷延鋼板の製造方法。
- 請求項２から請求項４のいずれかの方法により得られた熱延鋼板に、さらに、圧下率５０％以上で冷間圧延を施し、レベラー加工、打抜き加工および熱処理を施すことを特徴とする、冷延鋼板の製造方法。
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