JPH0133543B2

JPH0133543B2 -

Info

Publication number: JPH0133543B2
Application number: JP14602080A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Sudo; Takafusa Iwai
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1980-10-17
Filing date: 1980-10-17
Publication date: 1989-07-13
Also published as: JPS5770257A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、低降伏比であつて、且つ、強度―伸
びバランス及び伸びフランジ性にすぐれる高強度
鋼板に関し、特に、自動車のホイールデイスクや
ホイールリム等のための素材として好適に用いる
ことができる高強度鋼板に関する。従来の技術近年、自動車の燃費節減のために種々の対策が
検討されており、車体の軽量化はそのための最も
効果的な対策であるので、小型化と共に、高強度
鋼板或いはAl合金の採用等の材料変更の試みが
多くなされている。これらのなかでも、車輪の軽
量化は、燃費節減に極めて有効な手段であつて、
ホイールリムやホイールデイスクへの高強度鋼板
の適用が鋭意検討されている。かかる高強度鋼板として、フエライト・マルテ
ンサイト複合組織鋼板、所謂デユアル・フエイズ
鋼板が既に知られている。この鋼板は、降伏比が
低く、強度に比べて伸びが大きく、成形性及び形
状凍結性にすぐれている。しかしながら、この高
強度鋼板は、伸びフランジ性の面で尚、劣つてお
り、そのためにホイールデイスク等への適用に際
して、デイスク成形時の穴拡げ部からの割れの発
生や、疲労試験時又は走行試験中の穴拡げ部から
の割れの発生の問題を有し、これは問題は未だ解
決されていない。発明が解決しようとする問題点本発明者らは、上記した従来の高強度鋼板にお
ける伸びフランジ性を改善すべく、鋼板組織と伸
びフランジ性との関係を詳細に研究した結果、フ
エライト・マルテンサイト複合組織鋼板よりも、
ベイナイト又はアシキユラーフエライト組織鋼板
の方が伸びフランジ性にすぐれていることを既に
明らかにしているが（特開昭56−096054号公報や
特開昭56−130456号公報）、しかし、これら鋼板
は、強度―伸びバランスに劣ることが見出され
た。そこで、本発明者らは、フエライト・マルテン
サイト複合組織鋼板の特徴である低降伏比及びす
ぐれた強度―伸びバランスと、ベイナイト鋼板の
すぐれた伸びフランジ性とを兼ね備えた高強度鋼
板を得るべく鋭意研究した結果、所定の化学成分
組成の範囲において、ポリゴナルフエライト、ベ
イナイト及びマルテンサイトの３相の組織を最適
の割合に調整することによつて、上記したすぐれ
た特性を兼ね備えた高強度鋼板を得ることができ
ることを見出して、本発明に至つたものである。問題点を解決するための手段本発明による低降伏比であつて、且つ、強度―
伸びバランス及び伸びフランジ性にすぐれた高強
度鋼板は、重量％でＣ 0.01〜0.2％、 Mn 0.6〜2.5％、 Si 0.02〜1.5％を含み、Ｓ 0.005％以下に規制した鋼であつて、その組織がポリゴナルフエライト、ベーナイト
及びマルテンサイトの３相からなり、ベーナイト
面積率５〜70％、マルテンサイト面積率１〜20％
であることを特徴とする。尚、本発明において規定するベイナイトとは、
主にベイナイテイツクフエライトを意味するが、
一部に所謂アシキユラーフエライト又は炭化物を
内包するベイナイトを包含するものとする。ま
た、マルテンサイトには、一部、残留オーステナ
イトをも包含するものとする。本発明においては、鋼板組織をポリゴナルフエ
ライト、ベイナイト及びマルテンサイトの３相複
合組織とすることが本質的に重要である。即ち、後述する実施例に基づいて、第１図に示
すように、降伏比は、フエライト・マルテンサイ
ト鋼が最小であり、ベイナイト鋼が最大である。
そして、ベイナイト鋼にポリゴナルフエライトを
導入していくにつれて、降伏比は低下し、更に、
マルテンサイトを少量導入して、ポリゴナルフエ
ライト・ベイナイト・マルテンサイトの３相組織
とするとき、降伏比が更に低下して、フエライ
ト・マルテンサイトの降伏比と近似した値を有す
るに至る。強度―伸びの関係については、第２図に示すよ
うに、第１図に示した降伏比の場合と同様に、ポ
リゴナルフエライト・ベイナイト・マルテンサイ
ト３層組織鋼は、フエライト・マルテンサイト鋼
と近似した良好な強度―伸びバランスを有してい
る。強度と伸びフランジ性を示す指標である孔拡げ
率との関係については、第３図から明らかなよう
に、フエライト・マルテンサイト鋼が最も悪く、
ベイナイト鋼が最もよい。一方、ポリゴナルフエ
ライト・ベイナイト・マルテンサイト３層組織鋼
の孔拡げ率は、ベイナイト鋼と近似した良好な値
を有している。疲労強度をみると、第３表に示すように、ポリ
ゴナルフエライト・ベイナイト・マルテンサイト
３層組織鋼は、ベイナイトと近似した値を有し
て、フエライト・マルテンサイト鋼に比べてすぐ
れている。以上の結果から明らかなように、ポリゴナルフ
エライト・ベイナイト・マルテンサイト３層組織
鋼板は、フエライト・マルテンサイト鋼及びベイ
ナイト鋼のすぐれた点のみを有しており、かくし
て、低降伏比であつて、且つ、強度―伸びバラン
ス、伸びフランジ性及び疲労強度のすべてにすぐ
れている。本発明による高強度鋼板は、上記したように、
ポリゴナルフエライト・ベイナイト・マルテンサ
イト３層複合組織を有するが、特に、そのベイナ
イト面積率は、５〜70％の範囲にあることが必要
である。ベイナイト面積率が70％を越えるとき
は、前記したマルテンサイトの導入によつても、
十分に降伏比を低下させることができず、他方、
５％よりも少ないときは、フエライト・マルテン
サイト組織鋼と実質的に変わらない。特に、好ま
しいベイナイト面積率は11〜45％の範囲である。
即ち、ベイナイト面積率と強度―伸びバランス
（引張強さ×伸び）及び孔拡げ率との関係を第４
図に示すように、特に、孔拡げ率が11〜45％の範
囲にあるときに穴拡げ率が格段にすぐれることが
明らかである。次に、本発明による高強度鋼板においては、マ
ルテンサイトの面積率は、１〜20％の範囲にある
ことが必要である。マルテンサイトの面積率が20
％を越えるときは、降伏比が上昇し、他方、１％
よりも少ないときは、マルテンサイトの導入によ
つても、十分に降伏比を低下させることができな
い。特に、好ましいマルテンサイトの面積率は、
３〜15％の範囲である。上記のような鋼板組織の調整は、以下に記載す
る鋼板の化学成分を考慮したうえで、鋼の熱間圧
延及びその後の冷却条件を調節し、或いは更にそ
の後の連続焼鈍やバツチ焼鈍における焼鈍条件を
調節することによつて得ることができる。次に、本発明における化学成分の限定理由につ
いて説明する。Ｃは、必要な強度維持及びベイナイト、マルテ
ンサイト等の低温変態生成物を形成させるために
必須の元素であるが、過多に添加するときは、延
性の劣化が著しく、溶接性を害するので、Ｃ量の
上限は0.2％とする。但し、特に、成形性が要求
される場合は、Ｃ量は0.09％以下とすることが好
ましい。Ｃ量の下限は、強化及び焼入れ性の向上
の効果を有効に得る観点から、0.01％とする。 Mnは、焼入れ性を増し、所望の組織を得るう
えで必要な元素である。この効果を有効に発揮さ
せるには、0.6％以上の添加を必要とするが、過
多に添加するときは、溶接上、困難が生じ、ま
た、延性及び溶接性を害するうえに、鋼価格を上
昇させるので、添加量の上限は2.5％とする。 Siは、溶鋼の脱酸に必要な元素であり、また、
置換型固溶元素として最も有効であり、高強度且
つ高延性である鋼板を得るために必要不可欠な元
素である。更に、清浄なポリゴナルフエライト形
成を有利にする作用をもつている。このような特
性を有効に発揮させるために、0.02％以上を添加
することが必要である。しかし、過多に添加する
ときは、溶接部の脆化（遷移温度の上昇）や表面
酸化スケール状態が悪化するので、添加量の上限
を1.5％とする。Ｓは、通常、0.01％程度は含まれるが、成形
性、特に、伸びフランジ性の改善のために、本発
明においては、特に、0.005％以下の範囲に規制
される。本発明による高強度鋼板は、上記以外にCrを
含有することができる。Crは、焼入れ性を向上
させて、所望の組織を有利に与える元素である。
この効果を得るためには少なくとも0.1％を添加
することが必要である。しかし、過多に添加して
も効果が飽和し、また、経済的でもないので、添
加量の上限は1.5％とする。更に、本発明による高強度鋼板には、上記Cr
と共に、又は別に、希土類元素を添加してもよ
い。希土類元素は、硫化物形態制御によつて、延
性、特に伸びフランジ性の改善に効果がある。こ
の効果を得るためには少なくとも0.005％を添加
することが必要であるが、過多に添加してもその
効果が飽和し、また、清浄度を低下させると共
に、経済的でもないので、添加量の上限を0.2％
とする。また、上記以外の元素として、本発明による高
強度鋼板には、Alが脱酸剤として0.005〜0.06％
含有されていてもよい。また、Ｐも、粒界脆化し
ない範囲で添加することができる。通常、0.1％
以下である。他方、Ｐは、強化作用が強く、且
つ、Siと同様に、フエライトを純化する作用があ
り、伸び等の改善に役立つ効果をも有する。発明の効果以上のように、本発明による高強度鋼板は、そ
の成分において、特に、Ｓを0.005％以下の微量
に規制すると共に、その組織がポリゴナルフエラ
イト・ベイナイト及びマルテンサイト３層複合組
織からなり、且つ、ベイナイト面積率とマルテン
サイト面積率とを規定してなるので、低降伏比で
あつて、且つ、すぐれた強度―伸びバランス及び
伸びフランジ性をすべて備えている。従つて、かかる高強度鋼板は、特に、自動車の
ホイールデイスクやホイールリム等の製造に好適
に用いることができる。実施例以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本
発明はこれら実施例により何ら限定されるもので
はない。第１表に示す化学成分を有する鋼を真空溶解炉
にて溶製し、粗圧延した30mm厚スラブを３パスに
て４mm厚熱間圧延板とした。この熱間圧延の後、
常温まで空冷し、次いで、これを780℃にて５分
間加熱した後、種々の冷却条件にて冷却すること
によつて、組織の異なる鋼板供試材を製造した。これら供試材について、顕微鏡にて組織観察
し、測定した結果と、機械的性質を測定した結果
を第２表に示す。また、第２表の測定結果に基づ
いて、供試材における引張強さと降伏応力との関
係、引張強さと全伸びとの関係、引張強さと穴拡
げ率との関係をそれぞれ第１図、第２図及び第３
図に示

【表】

【表】 (注) ＊一部残留オーステナイトを含む。
す。本発明鋼である供試材No.１〜３は、低降伏比で
あつて、且つ、強度―伸びバランス及び伸びフラ
ンジ性に共にすぐれていることが明らかである。また、供試材No.３と同じ化学成分を有する供試
材について、上記したと同様に加熱及び冷却条件
をを変えて、組織の異なる３種の供試材を製作
し、疲労試験を行なつた。その結果を第３表に示
す。本発明鋼は、疲労強度についてもすぐれた特
性を有している。次に、供試材No.２にCeを0.1％添加した供試材
（これを供試材No.９とする。）を用いて、第４表に
示す熱間圧延及び冷却、巻取条件にて鋼板を製造
し、これら鋼板供試材について、実物のホイール
デイスク成形試験（ｎ＝20）を行なつた。鋼板の
顕微鏡組織及び測定結果、機械的性質の測定結
果、並びにホイールデイスク成形不良率を第５表
に示す。第５表から明らかなように、本発明鋼
は、ホイールデイスクへの成形時の不良率が極め
て小さいことが理解される。

【表】 (注) ＊一部残留オーステナイトを含む。

【表】

【表】 (注) ＊一部残留オーステナイトを含む。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるポリゴナルフエライ
ト・ベイナイト及びマルテンサイト３層複合組織
鋼板における引張強さと降伏応力との関係を従来
鋼としてのフエライト・マルテンサイト組織鋼板
及びベイナイト組織鋼板における引張強さと降伏
応力との関係を示すグラフであり、第２図は、同
様に引張強さと全伸びとの関係を示すグラフ、第
３図は、同様に引張強さと穴拡げ率との関係を示
すグラフ、第４図は、ポリゴナルフエライト・ベ
イナイト及びマルテンサイト３層複合組織鋼板に
おけるベイナイト面積率と強度―伸びバランス及
び穴拡げ率との関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％でＣ 0.01〜0.2％、 Mn 0.6〜2.5％、 Si 0.02〜1.5％を含み、Ｓ 0.005％以下に規制した鋼であつて、その組織がポリゴナルフエライト、ベーナイト
及びマルテンサイトの３相からなり、ベーナイト
面積率５〜70％、マルテンサイト面積率１〜20％
であることを特徴とする低降伏比で強度―伸びバ
ランス及び伸びフランジ性に優れた高強度鋼板。２重量％でＣ 0.01〜0.2％、 Mn 0.6〜2.5％、 Si 0.02〜1.5％、 Cr 0.1〜1.5％を含み、Ｓ 0.005％以下に規制した鋼であつて、その組織がポリゴナルフエライト、ベーナイト
及びマルテンサイトの３相からなり、ベーナイト
面積率５〜70％、マルテンサイト面積率１〜20％
であることを特徴とする低降伏比で強度―伸びバ
ランス及び伸びフランジ性に優れた高強度鋼板。