JPH03219049A - バーリング性と延性の優れた熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

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、主としてプレス加工される自動車足廻り部品
などを対象とし、１．４〜６．０　Ｍ程度の板厚で、３
８ｋｇｆ／ｍｊ以上の引張強度を有し、バーリング性と
延性に優れた熱延鋼板およびその製造方法に係わる。

（従来の技術） １９７０年の石油危機を契機とした自動車用鋼板の高張
力化は、熱延鋼板においてはホイールやメンバー類を代
表とする足廻り部品について検討されてきた。これらに
用いられる素材は、例えば特開昭５８−１１７３４号公
報記載の熱延鋼板に代表されるような、経済性２点溶接
性を考慮にいれた成分系を用い、熱延工程を有効活用す
ることにより組織制御を行い、強度を上げながらも加工
性を劣化させない熱延鋼板であることに特徴を有する。

しかしながら、検討されてきた鋼板は引張強度が５０ｋ
ｇｆ／−以上がほとんどである。

・方、引張強度が３５ｋｇｆ／−以上５０ｋｇｆ／−未
満の熱延鋼板の特にバーリング性、延性に係わる製造技
術としては、特公平１−３２２９３号公報記載の方法が
ある。これは、Ｃ−３ｉ−Ｍｎ系成分を用い６００℃以
上の巻取温度を採用するものであり、伸びフランジ成形
性と耐縦割れ性に優れる熱延鋼板の製造技術である。し
かしながら、この製造技術は巻取温度を６００℃以上に
設定しているために、パーライト又は粗大セメンタイト
の存在が自明であり、伸びフランジ性を劣化させている
。また、加工性に重要な延性は通常レベルでしかない。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、３８ｋｇｆ／−以上の引張強度を有する
熱延鋼板においてバーリング性を最大限に発揮させるた
めの技術はこれまで開発されていないのが実情であり、
さらに本発明は、該技術開発のために徹底的に研究して
きた結果である。

（課題を解決するための手段） 本発明は、以下の通りの構成を要旨としている。

（１）　　重量％で Ｃ：　０．０２〜０．０７％未満 Ｓｉ：０．４〜１．５％ Ｍｎ：０．５〜１．５％ Ｐ　：　０．０２％以下 Ｓ　：　０．００５％以下 ＾ｔ：０．ｏｔ〜０．ｌＯ％ を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、円相
当半径が０．１１１ｍ以上の大きさのセメンタイトの組
織率が０．１％以下でマルテンサイトの組織率が１％以
下であることを特徴とするバーリング性と延性に優れた
熱延鋼板。

（２）重量％で Ｃ：　０．０２〜０．０７％未満 Ｓｉ：０．４〜１．５％ Ｍｎ：０．５〜１．５％ Ｐ　：　０．０２％以下 Ｓ　：　０．００５％以下 Ａｔ　：　０．０　１〜０．１０％ Ｃａ：　０．０００５〜０．００５０％を含み、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなり、円相光半径が０．１
μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織率が０．１％以
下でマルテンサイトの組織率が１％以下であることを特
徴とするバーリング性と延性に優れた熱延鋼板。

（３）重量％で、 Ｃ：　０．０２〜０．０７％未満 Ｓｉ：０．４〜１．５％ Ｍｎ　：　０．５〜１．５％ Ｐ　：　０．０２％以下 Ｓ　：　０．　００５％以下 八ｚ：０．ｏ　　　１〜０．　１　０　　％を含み、残
部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼をスラブとした
後、１０００〜１２００℃に加熱し、熱間圧延して（Ａ
ｒ３変態点１−５０）　℃以上９５０℃以下の温度で仕
上圧延を終了し、仕上圧延終了から１秒以内に５０　’
Ｃ／　ｓ以上の冷却を施し、３５０〜５００℃で巻取る
ことを特徴とする円相光半径が０．１μｍ以上の大きさ
のセメンタイトの組織率がＯ，１％以下でマルテンサイ
トの組織率が１％以下であり、かつバーリング性と延性
に優れた熱延鋼板の製造方法。

（４）重量％で、 Ｃ：　０．０２〜０．０７％未満 Ｓｔ：０．４〜１．５％ Ｍｎ　：　０．５〜１．５％ Ｐ　：　０．０２％以下 Ｓ　：　０．００５％以下 Ａｌ　：　０．０１〜０．１０％ Ｃａ：　０．０００５〜０．００５０％を含み、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなる鋼をスラブとした後、
１０００〜１２ｏＯ℃に加熱し、熱間圧延して（Ａｒ３
変態点＋５０）　℃以上９５０℃以下の温度で仕上圧延
を終了し、仕上圧延終了から１秒以内に５０℃／ｓ以上
の冷却を施し、３５０〜５００℃で巻取ることを特徴と
する円相光半径が０．１μｍ以上の大きさのセメンタイ
トの組織率が０．１％以下でマルテンサイトの組織率が
１％以下であり、かつバーリング性と延性に優れた熱延
鋼板の製造方法。

（作　用） 次に本発明の各構成要件の限定理由について詳述する。

Ｃは、強度確保のための元素である。そのためには、最
低０．０２％以上が必要である。但し、多量のＣ含有は
、強度を上げすぎるばかりでなく、余分な炭化物（セメ
ンタイトまたはパーライト）生成にもつながるためＣ含
有最大量は０．０７％未満に限定する。

Ｓｉは、本発明において重要な元素である。すなわち、
Ｓｉが、オーステナイトからの変態による炭化物生成を
遅らせる元素であることと、熱延鋼板の延性を向上せし
める元素であることを本発明において最大限に活用する
。本発明者らは、バーリング性を向上させるためのメカ
ニズムの追求に努力を惜しまなかった。バーリング性の
評価は、打ち抜き穴拡げ試験によったが、バーリング性
は、当然打ち抜き時と穴拡げ時のそれぞれの挙動が大き
く影響する。前者については、打ち抜き時のクリアラン
スの影響や非金属介在物の影響などについては既に公知
であり、後者については穴拡げ性におよぼすＭｍ　（フ
ェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト）
の影響などについて既に公知である。しかしながら、こ
れらこれまでの研究は、単にＣ量を変更するとか、ある
いは単に巻取温度を変更することにより典型的な組織変
化を与えるなどの方法によるものがほとんどであり、例
えば本発明者らが検討したベイナイト中などの炭化物サ
イズを変更させたり、打ち抜き時の穴拡げ割れの起点に
ついて詳細な調査などはなされていない。

本発明は、本発明者らのこれらの研究により得られたも
のであるがそのひとつにＳｉは重要な役割を果している
。まず、Ｓｉはパーリング性向上に重要な元素である。

これは、Ｓｉにベイナイト中の炭化物サイズを極めて微
細にする効果があることを本発明者らが初めて明らかに
したからである。これは、打ち抜き時の破断面形成の際
にその後の穴拡げ割れの起点の形成に対し極めて有効に
影響し、その結果としてバーリング性は飛躍的に向上す
る。さらに、付随的効果としてＳｉは鋼板の延性を高め
る。それらの効果を発揮させるためには、最低０．４％
のＳｉの含有が必要である。上限は本来規定しなくても
良いが、経済性２点溶接性を考慮し１．５％とした。

Ｍｎは、強度確保のために必要な元素であり、最低０．
５％の含有が必要である。上限は、経済性。

点溶接性１強度安定性を考慮し１．５％とした。

Ｐは、点溶接性を劣化させると共にＡｒ３変態点温度を
上昇させる元素であるために徹底的にその含有量を下げ
る必要があり、０．０２％以下とした。

好ましくは、０，０１％以下に下げた方が良い。

Ｓは、点溶接性５バーリング性の観点からこれまた徹底
的に下げる必要があり、０．００５％以下にする必要が
ある。好ましくは、０．００２％以下に下げた方が良い
。

さらに、硫化物系介在物の形態制御のために必要に応じ
てＣａを添加する。Ｏ，Ｏ００５％未満の添加では形態
制御の効果はなく、０．００５％を超える添加は逆にＣ
ａ系の介在物が増加するためにバーリング性、延性を劣
化させので、上限をここに定めた。

Ａｌは、脱酸剤として必要である。０．０１％未満では
その効果がなく、０．１０％を超えるとアルミナ系介在
物が増加し、バーリング性と延性を劣化させる。

次に、熱延条件について詳述する。

スラブの加熱温度は、１２００℃以下にする必要がある
。本発明にあっては、Ｓｉを添加しており加熱炉内にて
Ｓｉの酸化物と鉄の酸化物の化合物であるファイアライ
トが生成し、巻取後赤スケールになったり、酸洗後雲形
模様が鋼板表面に残り見栄えが悪くなる。これを避ける
ために上限を規制する。好ましくは、１１５０℃以下が
良い。加熱温度の下限は１０００℃とする。これより低
い温度を採用すると圧延に負荷がかかりすぎ、圧延温度
の確保も困難である。

仕上温度は、（Ａｒ３変態点＋５０　）　’Ｃ以上に規
定する。この温度未満では、ベイナイト中の炭化物が本
発明の意図するサイズまで微細にならない。

上限は、９５０℃とした。このように定めた理由は、こ
の温度を超えると、バーリング性向上の効果が飽和する
だけではなく、組織が粗くなり延性が劣化するためであ
る。

仕上圧延終了後直ちに冷却を施す必要がある。

これは、本発明が意図する炭化物サイズを得るために必
須であり、遅くても仕上圧延終了後１秒以内に急速冷却
を施す必要がある。１秒を超える空冷は、バーリング性
向上には不利である。

さらに、冷却速度は５０℃／秒以上必要である。

これは、急冷による炭化物生成抑制効果を完全に発揮さ
せるために必要なことである。操業技術開発により冷却
終点温度が正確に制御できるようになれば上限は特に規
定する必要はないが、現状では１５０℃／秒以下である
ことが好ましい。

巻取温度は、３５０℃未満で巻取るとマルテンサイトの
組織率が１％を超えるため、また５００℃を超える温度
で巻取るとセメントタイトが凝集し、場合によってはパ
ーライトを形成してバーリング性が低下するため、３５
０〜５００　℃と規定した。

これら、成分と熱延条件の組み合わせにより得られる組
織は、いわゆるフェライトベイナイトであるが、フェラ
イト粒界の三重点やベイナイト中の炭化物のサイズが極
めて微細である。しかしながら、不慮の要因によりこれ
ら炭化物が円相光半径で０．１μｍ以上のものとしてＭ
ｉ繊織率０．１％より多く存在した場合には本発明によ
り得られた熱延鋼板としては扱わない。

（実施例） 第１表に示す成分を有する鋼を転炉にて溶製し、連続鋳
造にてスラブにした。この表には名調のＡｒ３変態点も
併記した。

第１表のなかで、Ｂ鋼はＳｉ、　Ｃ鋼はＭｎ、　Ｄ鋼は
Ｐ、Ｓ、Ｂ鋼はＣ，Ｆ鋼はＳｉが本発明範囲外である（
本発明範囲外の化学成分に下線を付す）。

第２表は実施例における熱延条件を示す。第２表におい
ては、仕上圧延終了後０．８秒で６０℃／秒の冷却を施
した。巻取後０．８％の調質圧延を施し、板厚２．９　
ｍｍの製品とし材質試験に供した。

引張試験は、ＪＩＳ　Ｚ　２２０１，５号試験片を用い
た。

組繊率は透過電顕写真から判断し、炭化物の円相当半径
は透過電顕写真の画像解析結果を用いた。

バーリング性は、打ち抜き穴拡げ試験で評価した。打ち
抜きは、直径２０ｍｍのパンチと、板厚の２０％クリア
ランスを有するダイス （−ｄ、−（２０，０＋板厚Ｘ　Ｏ，２）閣のダイス）
を用いて打ち抜いた。穴拡げは、打ち抜いた切断穴を打
ち抜きによるパリのない（パリとは反対側の）板面から
３０°円錐パンチで押し拡げた（この際穴拡げ部への材
料流入がないようにフランジを６０トンのしわ押さえを
かけた）。バーリング性は、割れが板厚を貫通する時点
でパンチを止めた時の穴径（ｄ）をｄｏで除した比（ｄ
／ｄｏ）で示した。

点溶接試験は、散り発生直前の電流条件で単点溶接を行
ない、これを引き剥がしその破断面かもとの接合面にか
かっていないものをＯｌかかっているものを×で示した
。

比較鋼については、比較鋼であるための条件を★で示し
、その理由を下線で示した。本発明鋼はＮ０．１　６．
７，１３，１４．１５であり、比較鋼はＮα２　３　４
，５，８，９，１０，１１．１２である。

Ｎ０．　２は、加熱温度が高すぎたために赤スケールが
発生した。Ｎα３は、仕上温度が本発明範囲より低くバ
ーリング性が劣化した。Ｎ０２４は、巻取温度が本発明
範囲より高かったためにバーリング性が劣化した。阻５
は、巻取温度が本発明範囲より低かったためにバーリン
グ性が劣化した。Ｎ０１８は、Ｓｉ含有量が本発明範囲
より低いために所望のバーリング性と延性が得られなか
った。Ｎ０．　９は、Ｍｎ含有量が本発明範囲より低か
ったために、所望の強度が得られずバーリング性も悪か
った。漸１０は、Ｐ、　　Ｓの含有量が本発明範囲より
高かったためにバーリング性と点溶接性が劣化した。Ｎ
α１１は、Ｃ含有量が本発明範囲より高かったために、
炭化物が余分に生成しバーリング性を劣化させた。ｋ１
２はＳｉ含有量が高すぎるためにＡｒ＋変態点が上昇し
圧延性確保が困難であった。

これらに対し、本発明鋼であるＮ０．１．６，７゜１３
．１４．１５は、何れも高バーリング性と高延性を示し
、かつ表面美麗で点溶接性になんら問題を起こさなかっ
た。

第３表は、仕上直後急冷に関する実施例である。

供試鋼は、符号Ａであり、加熱温度：　１１２０℃１仕
上温度：９１０℃とした。

第３表　仕上直後や、冷に関する実施例Ｎ０．１６は、
冷却速度が本発明範囲外であり、粗大な炭化物析出によ
るバーリング性低下を引き起こした。

？Ｊ０．１７は、急冷開始までの時間が本発明範囲外で
ありベイナイト中の炭化物が大きくなりバーリング性が
劣化した。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明によればバーリング性と延性
に優れ、赤スケールまたは雲形模様のない３８ｋｇｆ／
−以上の熱延鋼板が提供できる。本発明による鋼帯はそ
のまま黒皮で用いても良く、また酸洗して用いても良い
。あるいは、せん断ラインにて切板としても良い。レヘ
ラーまたは調質圧延により形状を整えたり、巻き癖を矯
正しても良い。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ：０．０２〜０．０７％未満 Ｓｉ：０．４〜１．５％ Ｍｎ：０．５〜１．５％ Ｐ：０．０２％以下 Ｓ：０．００５％以下 Ａｌ：０．０１〜０．１０％ を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、円相
   当半径が０．１μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織
   率が０．１％以下でマルテンサイトの組織率が１％以下
   であることを特徴とするバーリング性と延性に優れた熱
   延鋼板。
2. （２）重量％で Ｃ：０．０２〜０．０７％未満 Ｓｉ：０．４〜１．５％ Ｍｎ：０．５〜１．５％ Ｐ：０．０２％以下 Ｓ：０．００５％以下 Ａｌ：０．０１〜０．１０％ Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％ を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、円相
   当半径が０．１μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織
   率が０．１％以下でマルテンサイトの組織率が１％以下
   であることを特徴とするバーリング性と延性に優れた熱
   延鋼板。
3. （３）重量％で、 Ｃ：０．０２〜０．０７％未満 Ｓｉ：０．４〜１．５％ Ｍｎ：０．５〜１．５％ Ｐ：０．０２％以下 Ｓ：０．００５％以下 Ａｌ：０．０１〜０．１０％ を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼をス
   ラブとした後、１０００〜１２００℃に加熱し、熱間圧
   延して（Ａｒ＿３変態点＋５０）℃以上９５０℃以下の
   温度で仕上圧延を終了し、仕上圧延終了から１秒以内に
   ５０℃／ｓ以上の冷却を施し、３５０〜５００℃で巻取
   ることを特徴とする円相当半径が０．１μｍ以上の大き
   さのセメンタイトの組織率が０．１％以下でマルテンサ
   イトの組織率が１％以下であり、かつバーリング性と延
   性に優れた熱延鋼板の製造方法。
4. （４）重量％で、 Ｃ：０．０２〜０．０７％未満 Ｓｉ：０．４〜１．５％ Ｍｎ：０．５〜１．５％ Ｐ：０．０２％以下 Ｓ：０．００５％以下 Ａｌ：０．０１〜０．１０％ Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％ を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼をス
   ラブとした後、１０００〜１２００℃に加熱し、熱間圧
   延して（Ａｒ＿３変態点＋５０）℃以上９５０℃以下の
   温度で仕上圧延を終了し、仕上圧延終了から１秒以内に
   ５０℃／ｓ以上の冷却を施し、３５０〜５００℃で巻取
   ることを特徴とする円相当半径が０．１μｍ以上の大き
   さのセメンタイトの組織率が０．１％以下でマルテンサ
   イトの組織率が１％以下であり、かつバーリング性と延
   性に優れた熱延鋼板の製造方法。