JPH0143005B2

JPH0143005B2 -

Info

Publication number: JPH0143005B2
Application number: JP56030872A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Sudo; Hiroshi Hori; Takafusa Iwai; Akinori Ootomo; Tadashige Takai
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1981-03-03
Filing date: 1981-03-03
Publication date: 1989-09-18
Also published as: JPS57145925A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、プレス成形性および抵抗溶接性のす
ぐれた高強度熱延鋼板の製造法に関する。近年自動車の安全対策のための車体の強化と燃
費節約のための車体の軽量化が重要課題となつて
おり、その問題の解決策として複合組織を有する
高強度鋼板（デユアルフエイズ鋼）の使用が検討
されている。この複合組織鋼はフエライト・マルテンサイト
組織を有し種々の特長を有しているものの、伸び
フランジ性が劣つており、ホイールデイスク等へ
の適用に際して、デイスク成形時あるいはその後
の疲労試験、走行テスト中に穴拡げ部から割れが
発生するという問題を抱えている。またホイール
リム等への適用に際しては、フラツシユバツト溶
接での熱影響部の硬度低下が大きいためにその後
のロール成形時に割れが発生するという問題もあ
る。本発明者らは、複合組織鋼における上述の問題
を解決することのできる新しい複合組織鋼を先に
提案している。この新しい複合組織鋼は、フエラ
イト、ベイナイト及びマルテンサイトの３相組織
からなる鋼であつて、低降伏比、良好な強度−伸
びバランスを備えることは勿論、伸びフランジ性
に優れ、かつ抵抗溶接時の軟化抵抗性にも優れた
高強度熱延鋼板である。本発明は、上述の新しい複合組織鋼板を熱処理
法ではなく、熱延法で製造する方法を提供するこ
とを目的としてなされたものであり、以下に示す
方法によつても３相組織鋼の特長である低降伏比
で且つ良好な強度−延性バランスを有すると共
に、優れた伸びフランジ性および抵抗溶接性を有
する高強度熱延鋼板が得られることを見い出し
た。すなわち本発明は、C0.02〜0.2％ Si0.2〜1.5
％、Mn0.7〜２％を含有する鋼を熱間圧延するに
際して、熱延仕上温度をAr₃点以上として熱間圧
延を行なつて熱延終了温度からAr₃点〜Ar₁点の
範囲の温度までを５〜70℃／秒の平均冷却速度で
急冷するか、あるいは熱延仕上温度をAr₃点の範
囲として熱間圧延を行ない、ついでその温度から
２〜20秒間放冷又は徐冷し、その後20℃／秒以上
の平均冷却速度で550℃以下まで冷却して巻取る
ことによりフエライト、ベイナイト及びマルテン
サイトからなる３相組織としたことを特徴とする
プレス成形性および抵抗溶接性のすぐれた高強度
熱延鋼板の製造法である。以下本発明について更に詳細に説明する。まず本発明の方法についてその基本的考え方を
第１図により説明する。第１図においては本発明の方法の１つを示す
ものであり、所定成分の鋼スラブはT₁にて加熱
処理したのち連続熱間圧延が開始され、熱延仕上
温度がT₂（Ar₃点相当）以上にて熱間圧延が終了
する。さらに熱延仕上温度からT₂〜T₃（Ar₁点相
当）の間まで冷却速度C₁で制御冷却したのち、
その間の温度にて所定時間放冷又は徐冷を行なつ
た後、直ちにT₄（巻取温度）まで冷却速度C₂にて
冷却し、T₄以下の温度にて巻取られる。また第１図のは本発明のもう１つの方法を示
すものであり、所定成分の鋼スラブT₁にて加熱
処理したのち連続熱間圧延が開示され、T₂〜T₃
間ににて熱間圧延が終了する。それ以降の放冷又
は徐冷→冷却（C₂）→巻取（T₄）は上記と同
じである。第１図に示す方法において、まずAr₃点への制
御冷却（C₁）、あるいはAr₃〜Ar₁までの仕上圧延
は、いずれも所望とする複合組織を得るための準
備段階として重要である。まずAr₃点以上で仕上
圧延した後にAr₃〜Ar₁点の温度域に冷却する際
の平均冷却速度C₁は５〜70℃／秒とするべきで
あり、70℃／秒以上に速い場合には温度制御が困
難になり、また５℃／秒未満では時間がかかりす
ぎる。望ましくはC₁は30〜70℃／秒である。一
方Ar₃〜Ar₁点で仕上圧延する場合には、制御冷
却（C₁）を要しない。なお仕上圧延温度は710℃
以上が望ましい。制御冷却（C₁）後、Ar₃〜Ar₁点で放冷又は徐
冷される。この放冷、徐冷はフエライト変態ノー
ズ付近で実施されることになる結果、フエライト
変態が促進され短時間にて所定のフエライト量が
えられ、さらにこの徐冷中に変態したフエライト
相中の固溶炭素は未変態オーステナイト相中へ濃
縮される。この結果フエライト相中の固溶炭素量
は減少し清浄となり延性は向上する。一方炭素量
の増加した未変態オーステナイトは安定化するた
めにその後の冷却過程にて低温度態生成物がえや
すくなる。この徐冷時間は、短かすぎると所望の
フエライト量がえらえず、長時間すぎるとすべて
フエライト変態したり、パーライト変態が起るこ
と、さらにはランアウトテーブルの長さによつて
もおのずと制限されることから放冷徐冷時間は２
〜20秒とする。徐冷後の冷却C₂は未変態オーステナイトを硬
質な低温変態生成物をえるためのものであつて本
発明による平均冷却速度C₂は20℃／秒以上、望
ましくは30〜70℃／秒の範囲である。C₂がこれ
以下では未変態オーステナイトの一部またはすべ
てがパーライト変態すること、また急冷しすぎる
と、強度−延性バランスを悪くし、かつ降伏比を
上げることになる。なお望ましくはC₂30〜60
℃／秒である。このようにC₂が比較的遅くても硬質相がえら
れる理由は、それまでの過程にて未変態オーステ
ナイトの安定度が高められているためであり、こ
のために熱延仕上温度から冷却速度C₂による冷
却開始までの過程が重要である。さらに硬質相を
ベイナイト相主体にしていることも比較的ゆつく
りとした冷却速度C₂を可能とし、強度−延性バ
ランスの改善に寄与する。その後鋼板は所定の温度で巻取られるが、この
巻取り温度（T₄）も本発明における重要な事項
である。すなわちマルテンサイト化するためには
室温まで冷却することが望ましいが、この場合に
は、T₄までの過程にて残存した固溶炭素の存在
による強度−延性バランスの低下、降伏比の上昇
など多くの欠点をもたらすとともに、前述の欠点
がフエライト−マルテンサイト鋼には存在するた
め所望の組織をうるためにも300℃以上で巻取る
ことが望ましい。550℃以上になると多量の合金
元素を添加しないとパーライト変態が生じるため
巻取温度T₄の上限は550℃とする。このような方法により得られる熱延鋼板は、ポ
リゴナルフエライトとベイナイト（炭化物を内包
するベイナイト及びベイナイテイツクフエライト
を意味する）とマルテンサイト（一部残留オース
テナイトを含む）とからなる３相複合組織を有
し、特にベイナイト相の体積比率を５〜50％、マ
ルテンサイト相の体積比率を１〜15％とすること
により、低降伏比、強度−延性バランス、伸びフ
ランジ性、抵抗溶接性のいずれにおいても優れた
性質を有する鋼板となるのである。次に本発明の方法の対象となる鋼の化学成分に
ついて述べる。Ｃは、強化および焼入性向上効果を発揮させる
ために約0.02％以上必要とする。ただしあまり多
いと延性および溶接性の劣化を招くので上限を
0.2％とし、成形性を特に要求する時は0.10％以
下とする。 Siは、溶鋼の脱酸元素としての役割を有するほ
か置換型固溶強化元素としても有効な元素であり
高延性を与える働きをする。また本発明のような
複合組織鋼においては、熱延後のγ−α変態中に
αの変態を促進するとともにα中の固溶炭素をγ
中へ排出する作用があり、その結果α相の清浄性
を高め、しかもγ中への炭素の濃縮によりγの安
定化をはかり硬質相の生成が容易になるため機械
的性質が向上する。このため約0.2％以上の添加
を必要とする。ただし過剰に加えると溶接部の脆
化（遷移温度の上昇）を招くことおよび酸化スケ
ールの生成により表面状況を悪くすることなどに
より1.5％を上限とする。 Mnは、低炭素化による強度の確保および焼入
性の向上により鋼板の高強度化を助けるほか、熱
延後のγ−α変態中におけるγ相を安定化し機械
的性質を向上させるために必要な元素であり、こ
のためには、0.7％以上の添加が望ましい。ただ
し過剰に加えると伸びが低下し、加工性を害する
ばかりか溶接技術上の困難を伴うので上限を２％
とする。本発明では必要に応じてCr0.1〜1.5％、Nb0.01
〜0.1％、Ti0.01〜0.1％、V0.02〜0.2％の１種又
は２種以上を含有せしめることができる。 Crは、固溶強化としては、ほとんど寄与しな
いが焼入性向上効果により高強度化および機械的
性質の改善をはかる元素である。本発明において
は必須的に添加する必要はないがSi量との兼ね合
いであり、Si量を低目にするような成分組成に対
しては、最低0.1％の添加が望ましく、通常は約
0.5％添加することにより、またSi量が１％とや
や多量に添加する場合は、Cr添加を必要とせず
ともよくいずれにおいても目的とする複合組織が
得られ機械的性質を向上させる。しかし過剰に加
えると、焼入性向上効果により低温変態相の割合
が必要以上に多くなり、伸び、加工性を劣化させ
るので、上限を1.5％とする。 Nb、Ｖ、Tiは析出強化元素であり、強度上昇
に必要であるのみならず、Mn等と共存して熱延
後の変態組織に影響を与え、ベイナイト組織をえ
やすくする働きがある。さらに組織を微細化し、
伸びフランジ性を向上させるとともに溶接後の熱
影響部の硬度低下を防止し疲労強度改善に役立
つ。またＢの焼入性向上効果を最大限に発揮させる
働きも有する。これらの効果を出すために、
Nb0.01〜0.1％、V0.02〜0.2％、Ti0.01〜0.1％を
含有せしめる。その他本発明では、硫化物形態制御のために希
土類元素0.05〜0.2％、Ca0.0005〜0.01％、脱酸剤
としてAl0.005〜0.06％、あるいはさらにP0.03〜
0.15％Mo0.01〜0.2％、Cu0.1〜0.6％、Ni0.1〜１
％、B0.001〜0.1％等の添加が可能である。以下発明の実施例について説明する。高周波真空溶解炉にて第１表に示す各種成分組
成の鋼を溶製し、鍛造、粗圧延により30mm厚さの
スラブを得た。次にスラブを1200℃に加熱後、３
パスにて熱間圧延しAr₁点以上の種々の温度で板
厚3.2mmに仕上げた後、620℃から室温までの種々
の温度で巻取つて熱延鋼板を製造した。その熱延
条件、並びに顕微鏡組織観察結果を第２表に示
す。なお、供試材７〜11の巻取温度は、いずれも
Ms点より高い温度である。また第３表には第２
表にて得られた鋼板の機械的性質及び下記の溶接
条件でのフラツシユバツト溶接後の靭性値及び硬
度変化の測定値を示す。溶接条件フラツシユ代：３mm フラツシユ時間：３秒アツプセツト代：３mm アツプセツト時間：２／60秒〃速度：150mm／秒素板形状：30mm^w×75mm^l×3.5mm^t 第３表において、降伏強さ（YP）／引張強さ
（TS）（降伏比）は成形性の良否を表示する指標
として用いられるもので、この値が低いほど、
「形状凍結性、加工性」にすぐれることを意味す
る。また「YPE」（降伏点伸び）は加工時の引張
応力を受けた部分のシワ模様出現の有無に関し、
同模様の発生を防ぐには、降伏点伸びの値が低い
程良い。「引張強さ（TS）×伸（El）」（強度−伸びバラ
ンス）は強度と延性のバランスを示す指標であ
り、この値が高いほど同バランスの良好であるこ
とを意味する。穴拡げ率（λ）は伸びフランジ性
を示す指標であり、大きな値ほど伸びフランジ性
が良好なことを意味する。次にフラツシユバツト溶接については、「vEs」
（アツパーシエルフエネルギー）、「vTrs」（衝撃
遷移温度）は溶接部の靭性を示す指標であり、
vEsは大きい程、vTrsは低いほど良い。「△Hv₁」
は溶接接合部硬度−母材硬度を示し、「△Hv₂」
は溶接熱影響部硬度−母材硬度を示し、△Hv₁は
高すぎると、延性が失われてロール成形時に割れ
等が生じることからあまり高すぎない方がよく、
また△Hv₂が低いとロール成形時に熱影響部から
破断するので、低くない方が良い。第３表から知られるように、本発明の方法によ
つて得られた鋼板は、降伏比が低く、降伏点伸び
も認められず、また強度−伸びバランスも良好で
ある。更に伸びフランジ性に優れ、溶接部の靭性
が良好で溶接接合部の硬度上昇が少なく、熱影響
部の硬度低下が小さく全体として抵抗溶接性に優
れている。

【表】

【表】 (注) ＊〓ビツカース硬度

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を概念的に示す図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％でＣ 0.02〜0.2％、 Si 0.2〜1.5％、 Mn 0.7〜２％を含有する鋼を熱間圧延するに際して、熱延仕上
温度をAr₃点以上として熱間圧延を行ない、熱延
終了温度からAr₃点〜Ar₁点の範囲の温度までを
５〜70℃／秒の平均冷却速度で急冷するか、或い
は熱延仕上温度をAr₃点〜Ar₁点の範囲として熱
間圧延を行ない、次いで、その温度から２〜20秒
間放冷又は徐冷し、その後、20〜70℃／秒の平均
冷却速度でマルテンサイトを生成させないように
冷却し、550〜300℃の範囲の温度で巻取つた後、
フエライト、ベイナイト及びマルテンサイトから
なる３相組織とすることを特徴とするプレス成形
性及び抵抗溶接性のすぐれた高強度熱延鋼板の製
造法。２鋼が Cr 0.1〜1.5％、 Nb 0.01〜0.1％、 Ti 0.01〜0.1％、及びＶ 0.02〜0.2％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の高強度熱延鋼板の
製造法。３３相組織における体積比率がベイナイト相５
〜50％であり、マルテンサイト相１〜15％である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項に記載の高強度熱延鋼板の製造法。