JP6610067B2 - 冷延鋼板の製造方法及び冷延鋼板 - Google Patents
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成形性は冷延鋼板の硬さと密接に関係する。具体的には、冷延鋼板の硬さが低ければ、成形性が高まる。従って、冷延鋼板の成形性は、冷延鋼板の硬さで評価できる。
本実施形態ではさらに、連続焼鈍の焼鈍温度をAc1変態点以上とする。本発明は、箱焼鈍のようにセメンタイトの球状化による軟質化を目的とするものではない。したがって、焼鈍温度を、セメンタイトが溶解するAc1変態以上としても問題ない。焼鈍温度がAc1変態以上の方が、上述の化学組成の冷延鋼板において、再結晶化が促進される。その結果、冷延鋼板の硬さが十分に低下し、優れた成形性が得られる。
初めに、熱延鋼板を準備する。熱延鋼板の化学組成は、次の元素を含有する。
C:0.15〜0.25%
炭素(C)は、焼入後の鋼の強度を高める。C含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、C含有量が高すぎれば、焼入前の鋼の強度及び硬さが高くなりすぎ、成形性が低下する。したがって、C含有量は0.15〜0.25%である。C含有量の好ましい下限は0.17%である。C含有量の好ましい上限は0.23%である。
シリコン(Si)は、固溶して鋼の強度を高めるので、低いほうが好ましい。したがって、Si含有量は0.001〜0.50%である。Siをいたずらに低下させることはコスト増を招くので、好ましい下限は0.01%である。Si含有量の好ましい上限は0.25%であり、さらに好ましくは0.10%である。
マンガン(Mn)は、鋼の焼入れ性を高める。Mn含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、鋼の成形性が低下する。したがって、Mn含有量は0.5〜1.5%である。Mn含有量の好ましい上限は1.0%であり、さらに好ましくは0.8%である。
燐(P)は不純物である。Pは固溶強化元素であり、鋼の成形性を低下する。また、粒界偏析して、焼入後の靭性を低下させる。したがって、P含有量は0.10%以下である。P含有量の好ましい上限は0.06%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。
硫黄(S)は不純物である。Sは硫化物を形成し、鋼の成形性を低下する。したがって、Sの含有量は0.010%以下である。S含有量の好ましい上限は0.005%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。Al含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Al含有量が高すぎれば、鋼が脆化する。したがって、Al含有量は0.001〜0.10%である。本明細書において、Al含有量はsol.Al(酸可溶Al)を意味する。
窒素(N)は不純物である。NはBと結合してBNを形成し、固溶B量を減少する。そのため、冷延鋼板の焼入れ性が低下する。したがって、N含有量は0.005%以下である。N含有量はなるべく低い方が好ましいが、製鋼コストが増加するので、N含有量の好ましい下限は0.0005%である。
ボロン(B)は鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。B含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、B含有量が高すぎれば、鋼の成形性が低下する。したがって、B含有量は0.0003〜0.0050%である。B含有量の好ましい下限は0.0010%であり、さらに好ましくは0.0015%である。B含有量の好ましい上限は0.0040%であり、さらに好ましくは0.0030%である。
上述の熱延鋼板はさらに、Feの一部に代えて、Ti及びCrからなる群から選択される1種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼の強度を高める。
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。Tiは、Nと結合してTiNを形成し、焼入れ時の結晶粒の粗粒化を抑制し、焼入後の鋼の靭性を高める。また、Bと結合するNを減少させ、Bの焼入性効果を高める。しかしながら、Ti含有量が高すぎれば、鋼の成形性が低下する。したがって、Ti含有量は0〜0.050%である。上述の効果を得るためのTi含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.015%である。Ti含有量の好ましい上限は0.040%である。
クロム(Cr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Crは鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。しかしながら、Cr含有量が高すぎれば、鋼の成形性が低下する。したがって、Cr含有量は0〜0.50%である。焼入れ性を高めるためにより有効なCr含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。Cr含有量の好ましい上限は0.3%である。
冷延率:30〜80%
冷延率を30〜80%とする。上述のとおり、冷延率が30%未満であれば、冷間圧延後の冷延鋼板中の再結晶核が少ない。したがって、連続焼鈍において再結晶速度が遅く、再結晶が十分に進まない。その結果、連続焼鈍後においても、未再結晶領域が残存する。未再結晶領域の硬さは高いため、冷延鋼板の硬さが高くなりすぎ、成形性が低下する。一方、冷延率が80%を超えれば、冷間鋼板中に過剰に多い再結晶核が生成する。この場合、連続焼鈍後の冷延鋼板において、再結晶粒が細粒になる。この細粒効果により冷延鋼板の硬さが高くなりすぎ、成形性が低下する。
冷延率=(t0−t1)/t0×100
冷延鋼板に対して、連続焼鈍装置を用いた連続焼鈍を実施する。連続焼鈍装置は、炉体部を備える。炉体部は、入側から出側に向かって順に、加熱帯、均熱帯、冷却帯を含む。冷却帯は入側から出側に向かって順に、一次冷却装置、過時効炉、最終冷却装置を含む。
初めに、冷延鋼板を焼鈍する(焼鈍工程)。焼鈍工程における各条件は次のとおりである。
加熱帯及び均熱帯において、冷延鋼板を加熱し、Ac1変態点以上で均熱する。この場合、再結晶が促進され、再結晶粒が生成する。焼鈍温度がAc1変態点未満であれば、焼鈍後の冷延鋼板において未再結晶領域が残存する。この場合、冷延鋼板の硬さが高くなりすぎる。
焼鈍時間は20秒以上である。焼鈍時間が20秒未満であれば、焼鈍中に再結晶が進行しにくく、焼鈍後において、未再結晶領域が残存する。焼鈍時間が20秒以上であれば、焼鈍中に再結晶が進み、未再結晶領域の残存を抑制できる。焼鈍時間の上限は特に限定されない。焼鈍時間の好ましい上限は110秒である。焼鈍時間を110秒を越えて保持しても、軟質化は飽和する。したがって、生産性の観点から焼鈍時間の好ましい上限は110秒である。
冷却工程では、焼鈍後の冷延鋼板を冷却停止温度まで冷却する。冷延鋼板の温度が冷却停止温度になったとき、冷却を停止する。冷却工程は、連続焼鈍装置の冷却帯(一次冷却装置)で実施される。冷却工程での条件は次のとおりである。
冷却停止温度が310℃未満であれば、冷延鋼板にマルテンサイト、ベイナイト及びパーライト等の硬質組織が生成しやすい。この場合、冷延鋼板の硬さが高くなる。一方、冷却停止温度が450℃を超えれば、鋼中の固溶Cが炭化物として十分に析出せず、固溶Cが鋼中に残存する。この場合、冷延鋼板の強度及び硬さが高くなる。冷却停止温度が310〜450℃であれば、硬質組織の生成が抑制され、炭化物が析出して固溶Cが十分に低減する。そのため、冷延鋼板の硬さが低下する。
冷却速度が速いほど、過飽和固溶C量が多くなり、過時効処理中の固溶C析出が促進され、軟質になり易い。
冷延鋼板を冷却停止温度まで冷却した後、過時効処理を実施する(過時効工程)。過時効処理は、連続焼鈍装置の冷却帯内の過時効炉を用いて実施される。過時効工程での条件は次のとおりである。
過時効温度が低すぎれば、硬質組織が生成して冷延鋼板の硬さが高くなる。一方、過時効温度が高すぎれば、固溶Cが十分に析出せずに鋼中に残存するため、冷延鋼板の硬さが高くなる。過時効温度が310〜450℃であれば、硬質組織の生成が抑制され、炭化物が析出して固溶Cが十分に低減する。そのため、冷延鋼板の硬さが低下する。
上記過時効温度での保持時間(過時効時間)が短すぎれば、固溶Cが十分に析出せず、鋼中に残存する。この場合、冷延鋼板の硬さが高くなる。一方、過時効時間が長すぎれば、生産性が低下する。したがって、過時効時間は20〜480秒である。
第2冷却工程では、過時効工程後の冷延鋼板を常温まで冷却する。第2冷却工程は、冷却帯中の最終冷却装置で実施される。常温までの冷却方法は特に限定されない。たとえば、過時効工程後の冷延鋼板を常温まで放冷する。以上の工程により冷延鋼板を製造する。
上述の製造方法により製造された本実施形態の冷延鋼板は、上述の熱延鋼板と同じ範囲の化学組成を有する。本実施形態の冷延鋼板ではさらに、ビッカース硬さが140以下である。本実施形態の冷延鋼板は、上述の製造方法により、ビッカース硬さを140以下に抑えられる。そのため、成形性に優れる。さらに、上述の化学組成を有するため、焼入れ性が高い。そのため、プレス成形等で成形された冷延鋼板に対して焼入れ及び焼戻しを実施した場合、高い強度が得られる。
以上の製造工程により製造された冷延鋼板のビッカース硬さを、上述の方法により測定した。
上記試験により得られたビッカース硬さと冷延率との関係を図1に示す。図1を参照して、冷延率が30〜80%の場合、冷延鋼板のビッカース硬さは140以下であった。さらに、冷延率が30〜70%の場合、ビッカース硬さは135以下となった。冷延率が30〜60%の場合、ビッカース硬さは133以下となった。冷延率が30〜50%の場合、ビッカース硬さは130以下となった。
製造された冷延鋼板のビッカース硬さを、実施例1と同じ方法で測定した。
上記試験により得られたビッカース硬さと焼鈍温度との関係を図2に示す。図2を参照して、いずれの焼鈍温度も鋼AのAc1変態点を超えた。そのため、Ac1変態点〜800℃の焼鈍温度では、いずれの冷延鋼板のビッカース硬さも140以下であった。
製造された冷延鋼板のビッカース硬さを、実施例1と同じ方法で測定した。
表2に試験結果を示す。表2を参照して、試験番号2−2及び2−7では、製造条件が適切であったため、冷延鋼板のビッカース硬さが140以下であった。
製造された冷延鋼板のビッカース硬さを、実施例1と同じ方法で測定した。
試験結果を表3に示す。表3を参照して、試験番号3−2、3−5、及び、3−11の化学組成は適切であり、かつ、冷延率は30〜80%であった。そのため、連続焼鈍後の冷延鋼板のビッカース硬さが140以下であった。
Claims (2)
- 質量%で、C:0.15〜0.25%、Si:0.001〜0.50%、Mn:0.5〜1.5%、P:0.10%以下、S:0.010%以下、Al:0.001〜0.10%、N:0.005%以下、B:0.0003〜0.0050%、Ti:0〜0.050%、及び、Cr:0〜0.50%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する熱延鋼板に対して、冷延率30〜80%で冷間圧延を実施して冷延鋼板を製造する工程と、
前記冷延鋼板に対して連続焼鈍を実施する工程とを備え、
前記連続焼鈍する工程は、
前記冷延鋼板を、730〜780℃の焼鈍温度で20秒以上焼鈍する工程と、
焼鈍後の前記冷延鋼板を310〜450℃の冷却停止温度まで冷却する工程と、
前記冷却停止温度まで前記冷延鋼板を冷却した後、310〜450℃の過時効温度で20〜480秒保持する工程とを含み、ビッカース硬さが140以下である、冷延鋼板の製造方法。 - 請求項1に記載の冷延鋼板の製造方法であって、
前記化学組成は、Ti:0.005〜0.050%、及び、Cr:0.05〜0.50%からなる群から選択される1種以上を含有する、冷延鋼板の製造方法。
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