JPH02163314A

JPH02163314A - 冷間加工用低降伏比高張力鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH02163314A
Application number: JP31704088A
Authority: JP
Inventors: Kensaburo Takizawa; 瀧澤　謙三郎; Haruo Kaji; 梶　晴男; Nobutsugu Takashima; 高嶋　修嗣; Masato Shimizu; 清水　眞人
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1990-06-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、冷間加工用鋼の製造方法に関し、さらに詳し
くは、直接焼入れのままによる冷間加工用低降伏比高張
力鋼の製造方法に関するものである。

（従来の技術）従来、引張強さ７０〜９０ｋｇｆ／ｍｍ”扱高張力鋼を
製造する場合、Ｃ−Ｃ−３ｉ−系に必要に応じてＣｕ、
　Ｎｉ。

Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｖ　、　Ｂ等を含む鋼片を、常法に従
って熱間圧延し、その後に、焼入れ焼戻し処理を行って
製造する方法が良く知られている。また、最近では、高
張力鋼の製造方法として、圧延終了後直ちに圧延ライン
内の冷却装置で焼入れする所謂直接焼入れ焼戻し法も良
く知られている。

また、引張強さ５０〜７０ｋｇｆ／ａｎ”級冷間加工用
高張力鋼の製造方法は、特開昭５７−１２６９１６号が
ある（発明が解決しようとする課題）前述したように、焼入れ焼戻し又は直接焼入れ焼戻しに
よる製造方法は、高い引張強さと、高い降伏強さを得る
ことは容易であるが、このため、降伏比が高くなり、焼
入れ焼戻し処理による引張強さ７０〜９０ｋｇｆ／ａｍ
”扱高張力鋼では降伏比は８５〜９５％にも達する。

このため、焼入れ焼戻し法による高張力鋼は冷間加工を
行う場合、加工が困難でしかも寸法精度が出しにくいと
いう欠点を有している。

冷間加工に供される鋼においては、加工によって鋼に降
伏強さ以上の応力が付与されるため、焼入れ時に発生し
た鋼中の残留応力は問題とはならない、このため、加工
の困難さを無視すれば、従来法による焼入れのまま又は
直接焼入れのままの鋼は、冷間加工用として使用可能の
ように思えるが、従来法での焼入れのまま又は直接焼入
れのままでは強度が高すぎまた靭性が掻端に劣っている
ため、現実には使用されていない。

一方、靭性向上策としては、鋼中の低炭素化及び／又は
結晶粒の微細化が、−Ｃに良くしられているが、これら
は何れも、鋼の降伏比を上昇させることがら冷間加工用
鋼の製造方法に適用することはできない。

また、焼戻し処理は経済性の点からも好ましいものでは
ない。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記に説明した冷間加工用高張力鋼の製造方
法の問題点に鑑み、本発明者らが強度向上効果と経済性
の点で有利な直接焼入れままの鋼について、化学成分、
加熱条件及び圧延条件と降伏比との関係、さらには、靭
性との関係について、詳細な検討を行い、通常用いられ
ている添加量以上のＣｕとＮｉを共に含んだ鋼片を用い
、仕上げ圧延過程において、オーステナイト粒に加工歪
みを十分付与して、圧延終了後直ちに直接焼入れを行う
ことにより降伏比が低下するという知見を得て完成され
たもので、その第１発明は、ｃ　０．０３〜０．０７％
、Ｓｉ　　０．ｌ０＝０．６０％、Ｍｎ　　１．２０〜
２．５０％、Ｃｕ　　０．８０〜２．００％、Ｎｉ　　
０．３０〜３．５０％、Ｎｂ　０．０＋、０〜０．０８
０％、Ａｌ　　０．０１０〜０．０８０％を含み、残部
Ｆｅ及び不可避不純物から成る鋼片を、９５０〜１１５
０℃の温度停囲に加熱した後、粗圧延を行い、その後の
仕上げ圧延は、開始塩層Ｔは９００〜７００　’Ｃの温
度範囲、累積圧下率Ｒ（％）は下記■弐で得られる値以
上、圧延終了温度は当該鋼片のＡｒ２変態点以上で行い
、仕上げ圧延終了後直接焼入れするものである。

Ｒ＝０．１５Ｔ　−７５（％）　−■ また、第２発明は前記第１発明の条件に加えて、さらに
、Ｃｒ　　０．１０＝１．５０％、Ｍｏ　　０．０５〜
０．５０％、ｖ　ｏ、ｏｔｏ　〜ｏ、ｉｏｏ　％、Ｔｉ
　０．００５〜０．０２０　％、Ｃａ０．０００５〜０
．００５０％の内から選んだ１種又は２種以上を含むも
のである。

（作用）以下、本発明の作用について発明者らの実験結果等に基
ずいて得られた知見を中心に詳述して行くことにする。

先ずは、本発明に規定される鋼中成分から説明を始める
る。

Ｃは、強度の確保及び降伏比を低く抑えるために必要な
元素であり、０．０３％以上添加する必要がある。しか
し、０．０７％を越えて添加すると靭性をｔ員なうため
、その添加量は０．０３〜０．０７％とする。

Ｓｉは、脱酸元素であり、０，１０％以上添加する必要
がある。しかし、過度の添加は靭性を劣化させるため、
上限は０．６０％とする。

Ｍｎは、強度の上昇に有効な元素であり、ｌ、２０％以
上添加する必要がある。しかし、２．５０％を越えて添
加すると靭性を１員なうため、その添加量は１．２０〜
２．５０％とする。

Ｃｕは、降伏比を低く抑えて強度上昇をもたらす元素で
あり、０．８０％以上添加する必要がある。しかし、過
度の添加は靭性を劣化させるため、上限は２．００％と
する。

Ｎｉは、Ｃｕとの複合添加により降伏比を低く抑える効
果があり、このためには０．３０％以上の添加が必要で
ある。しかし、経済性の点から上限は３．５０％とする
。

Ｎｂは、オーステナイトの再結晶を遅らせる元素であり
、オーステナイト粒への加工歪みの付与に不可欠の元素
であり、ｏ、ｏｉｏ％以上の添加でこの効果を発揮する
。　０．０８０％を越えて添加すると溶接部の靭性が劣
化するため、その添加量は０．０１０〜０．０８０％と
する。

Ａ１は、脱酸元素であり、０．０１０％以上添加する必
要がある。　０．０８０％を越えて添加すると靭性が劣
化するため、その添加量はｏ、ｏｔｏ〜０．０８０％と
する。

上記の元素の他に、強度上昇、靭性向上の点から下記の
元素を１種又は２種以上添加しても本発明の効果はｔｉ
なわれるものではない。

Ｃ「は、強度上昇に有効な元素であり、０．１０％以上
の添加が必要であるやしかし、靭性、溶接性の点から上
限は１．５０％とする。

Ｍｏは、強度上昇に有効な元素であり、０．０５％以上
の添加が必要である。しかし、靭性の点から上限は０．
５０％とする。

Ｖは、ｏ、ｏｔｏ％以上の添加で強度上昇の効果を発揮
するが、０．１００％を越えると靭性が劣化するため、
その添加量は０．０１０〜０．１００％とする。

Ｔｉは、母材及び溶接部の靭性の向上に有効な元素であ
り、０．００５％以上の添加が必要である。

０．０２０％を越えると靭性が劣化するため、その添加
量はｏ、ｏｏｓ〜０．０２０％とする。

Ｃａは、ＭｎＳの形態制御をし靭性の向上に有効な元素
であり、０．０００５％以上の添加が必要である。

０．００５０％を越えると靭性が劣化するため、その添
加量は０．０００５〜ｏ、ｏｏｓｏ％とする。

次に、加熱温度と圧延条件の限定理由について述べる。

加熱ＡＫの上限を１１５０℃としたのは、これ以上の温
度では加熱時のオーステナイト粒が粗大化し、その後の
仕上げ圧延での効果が十分得られず製品の靭性を劣化さ
せるためである。また、加熱温度の下限を９５０　’Ｃ
としたのは、９５０℃未満ではオーステナイト粒への加
工歪みの付与に必要な固溶Ｎｂが得られないためである
。従って、加熱温度は９５０〜１１５（１℃の範囲とす
る。

上記、温度範囲に加熱された鋼片は、粗圧延の後に仕上
げ圧延される。オーステナイト粒への加工歪みの付与に
は、オーステナイト低温域での圧延が有効であり、９０
０℃を越える温度ではこの効果が小さいため、仕上げ圧
延開始温度Ｔは９００℃以下とする。また、７００℃未
満では鋼片の変形抵抗が上昇し、工業的生産には適して
いない、従って、仕−Ｆげ圧延開始温度Ｔは９００〜７
００℃とする仕−Ｌげ圧延時の累積圧下率Ｒについて、
以下に説明する。

本発明者らはＣｕとＮｉを含む鋼片の仕上げ圧延過程に
おいて、オーステナイト粒に加工歪みを十分に付与し、
圧延終了後直ちに直接焼入れをすることによって鋼の降
伏比が低下する知見を得た。

そこで、本発明者らは降伏比に及ぼす仕上げ圧延開始温
度Ｔと加工歪みを十分に付与するための仕上げ圧延時の
２積圧下率Ｒとの関係を明らかにするために、以下のよ
うな試験を行った。

試験には、０．０４％Ｃ−０，２５％５ｉ−１，２５％
Ｍｎ−１，２％Ｃｕ−０，７％Ｎｉ−０，０６％Ｎｂ−
０，０３０％ＡＬを含む鋼片を用い、これを加熱温度９
５０〜１１５０℃に加熱した後、仕上げ圧延開始温度Ｔ
と仕上げ圧延時の累積圧下率Ｒを変化させて厚さ２５−
鴎の鋼板に仕上げ圧延し、その後すぐに直接焼入れを行
った。

第１図は、これらの鋼板から得られた降伏比と、仕上げ
圧延開始温度Ｔと仕上げ圧延時の累積圧下率Ｒとの関係
を示したものである。

第１図のＯ印は降伏比が８５％未満を示し、Ｘ印は降伏
比が８５％以上を示し、斜線部は本発明の特許請求範囲
を示している。

第１図に示すように、仕上げ圧延開始温度Ｔと仕上げ圧
延時の累積圧下率Ｒとの間には降伏比を介して、次式の
関係が成立することが判明した。

Ｒ＝０．１５Ｔ　−７５（％）即ち、降伏比を８５％未満にするためには仕上げ圧延時
の累積圧下率Ｒを上記の関係式から得られた積取上にす
れば良い。

従って、仕上げ圧延時のｙ！積圧下率Ｒは、十分な加工
歪みをオーステナイト粒に付与するために、仕上げ圧延
開始温度Ｔ（’Ｃ）に応じて上式で得られる値以上とす
る。なお、上記累積圧下率Ｒの上限は、仕上げ圧延開始
時の鋼片の厚さで規制されるのであえて限定しない。

仕上げ圧延終了温度は、その後の直接焼入れの効果を十
分発揮させるため、当該鋼片のＡｒ３変態点以上とする
。

なお、本発明法による鋼は、冷間加工後そのまま使用し
ても良いし、また、焼戻し処理或いは溶接後熱処理を施
して使用することもできる。

（実施例）本発明の構成は上記の通りであるが以下に実施例につい
て説明する。

供試鋼板は第１表に示す化学成分を含む鋼片を、第１表
に示す加熱、圧延条件及び熱処理方法にしたがい、板厚
２５あるいは３０＋ｗｍの鋼板に仕上げたものである。

これらの鋼板から試験片を採取し、引張試験はＪＩＳ　
Ｓ号試験片で、衝撃試験は、ＬＩ３４号試験片でそれぞ
れ試験を行った。その結果を第２表に示す。

第１表に本発明法、比較法及び従来法の化学成分、加熱
温度、仕上げ圧延開始温度、仕上げ圧延時の累積圧下率
、仕上げ圧延終了温度、＾ｒ、変態点温度、板厚及び熱
処理方法を、第２表に本発明法、比較法及び従来法の引
張特性及び？ｉｉ　讐特性を示す。

（以下余白）第　　　２表第１表及び第２表の本発明法＾ｌ及びＢｌは、特許請求
範囲第１項に相当するものであり、ＤからＧは、特許請
求範囲第２項に相当するものである。

本発明法は何れも、引張強さは７０〜９０ｋｇｆ／ＩＩ
ｍ”級を示し、また、降伏比は８５％未満を満足し、低
）忌靭性を示す破面遷移温度は一８０℃以下の極めて良
い値を示している。

これに対して、比較法Ａ２、Ａ３、Ｂ２及びＣは、化学
成分は本発明の範囲内ではあるが、Ａ２は加熱温度が本
発明の範囲より高めに外れているため、破面遷移温度は
一８０℃より高い値を示している。　Ａ３は仕上げ圧延
開始温度が本発明の範囲外であるため、降伏比は８５％
以上、また、破面遷移温度は一８０゛Ｃより高い値を示
している。　Ｂ２は仕上げ圧延時のｙ！４積圧下率が本
発明の範囲より低めに外れているため、降伏比は８５％
以上である。Ｃは仕上げ圧延終了温度が本発明の範囲よ
り低めに外れ、直接焼入れの効果が得られていないため
、降伏比は８５％以上、また、破面遷移温度は一８０℃
より高い値を示している。

このことからも、本発明における加熱、圧延条件が如何
に重要であるかが明らかである。

また、比較法Ｈは化学成分の内Ｎｉが、比較法ｌは化学
成分の内Ｃｕがそれぞれ本発明の範囲外のため、加熱、
圧延条件が本発明の範囲内にあるにも拘らず、降伏比は
８５％を越えている。

この結果からも、ＣｕとＮｉが降伏比を低下させるため
に重要な元素であることがわかる。

従来法Ｊは仕上げ圧延終了後空冷し、その後、９００℃
で焼入れ、６４０℃で焼戻し処理をしたもので、引張強
さは９０ｋｇｆ／ＩＩｖ２を有しているが、降伏比は９
５％と高い値を示している。

以北の実施例の結果からも明らかなように、本発明に係
わる高張力鋼の製造方法は、降伏比８５％以下で、かつ
、低温靭性の優れた冷間加工用低降伏比高張力鋼の製造
に最も適したものである。

なお、上記実施例は厚ｗ４仮の製造方法についてのもの
であるが、本発明は他の鋼製品、例えば条鋼、形鋼の製
造方法にも適応し得ることは言うまでもない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明に係わる高張力鋼の製造方
法は、上記の構成であるから、冷間加工性に優れている
とともに、降伏比が低くかつ低温靭性の良い高張力鋼を
製造することができる。このため、この方法により得ら
れた高張力鋼板は冷間加工時の寸法精度の向上、製造コ
ストの低減及び製造工期の短縮にもつながる優れた効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は直接焼入れまま鋼板の降伏比に及ぼず仕上げ圧
延開始温度Ｔと仕上げ圧延時の累積圧下率Ｒとの関係を
示す図である。特許出願人　株式会社　神戸製鋼所代　理　人　弁理士　　金丸　章−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ０．０３〜０．０７％、Ｓｉ０．１０〜０．６
０％、Ｍｎ１．２０〜２．５０％、Ｃｕ０．８０〜２．
００％、Ｎｉ０．３０〜３．５０％、Ｎｂ０．０１０〜
０．０８０％、Ａｌ０．０１０〜０．０８０％を含み、
残部Ｆｅ及び不可避不純物から成る鋼片を、９５０〜１
１５０℃の温度範囲に加熱した後、粗圧延を行い、その
後の仕上げ圧延は、開始温度Ｔは９００〜７００℃の温
度範囲、累積圧下率Ｒ（％）は下記［１］式で得られる
値以上、圧延終了温度は当該鋼片のＡｒ＿３変態点以上
で行い、仕上げ圧延終了後直接焼入れを行うことを特徴
とする冷間加工用低降伏比高張力鋼の製造方法。Ｒ＝０．１５Ｔ−７５（％）……………［１］
（２）Ｃ０．０３〜０．０７％、Ｓｉ０．１０〜０．６
０％、Ｍｎ１．２０〜２．５０％、Ｃｕ０．８０〜２．
００％、Ｎｉ０．３０〜３．５０％、Ｎｂ０．０１０〜
０．０８０％、Ａｌ０．０１０〜０．０８０％を含み、
さらに、Ｃｒ０．１０〜１．５０％、Ｍｏ０．０５〜０
．５０％、Ｖ０．０１０〜０．１００％、Ｔｉ０．００
５〜０．０２０％、Ｃａ０．０００５〜０．００５０％
の内から選んだ１種又は２種以上を含み、残部Ｆｅ及び
不可避不純物から成る鋼片を、９５０〜１１５０℃の温
度範囲に加熱した後、粗圧延を行い、その後の仕上げ圧
延は、開始温度Ｔは９００〜７００℃の温度範囲、累積
圧下率Ｒ（％）は下記［１］式で得られる値以上、圧延
終了温度は当該鋼片のＡｒ＿３変態点以上で行い、仕上
げ圧延終了後直接焼入れを行うことを特徴とする冷間加
工用低降伏比高張力鋼の製造方法。Ｒ＝０．１５Ｔ−７５（％）……………［１］