JPH0344424A - 低温加熱硬化性に優れた加工用熱延鋼板の製造法 - 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〉 この発明は、強度が比較的低くて加工がし易いにもかか
わらず加工後の塗装焼付処理等の低温加熱によって著し
い強度上昇を示すところの、自動車用或いは産業機械用
高強度部材として好適な加上用熱延鋼板の製造方法に関
するものである。

〈従来技術とその課題〉 現在、連続熱間圧延により製造される所謂“熱延鋼板”
は、比較的安価な構造用材料として自動車を始めとする
各種の産業機械類に広範な使用がなされているが、その
用途にプレス加工で底形される部材が多いことから優れ
た加工性を要求されることが多い。しかしながら、一方
で、高強度であることも構造部材の重要な要求特性とな
っており、熱延鋼板に通常は両立が困難な“高強度”と
“優れた加工性”とを同時に付与することが大きな課題
となっていた。

もっとも、冷延鋼板の分野では、加工する前は軟質で加
工が容易であり、加工後の焼付塗装時に硬化して降伏強
さが上昇する所謂“焼付硬化型高強度ｍｉ”が既に実用
化されていることもあって、最近では焼付は硬化型の熱
延鋼板についての研究も盛んに行われるようになり、こ
れらに関する提案も幾つか見られるようになってきた。

例えば特公昭６２−１８８０２１号公報には、Ｎを多く
含んだ特定化学成分の鋼を熱間圧延し、直ちに急冷する
ことから成る焼付は硬化型高強度熱延鋼板の製造方法が
開示されている。この方法は固溶Ｎの歪時効を利用して
焼付は硬化性を得るものであるが、本発明者等の実験に
よると、該方法で得られる焼付は硬化性高強度熱延鋼板
は焼付は後の降伏強さは大幅に向上するものの、引張強
さの上昇が僅かであるとの結果が得られ、十分に満足で
きる特性を有していないものと判断された。

即ち、「“仕度金属”νｏ１．３３（１９８１）、　Ｎ
ｏ、　４　、第１２１頁」にも報告されているように、
熱延鋼板の疲労強度は引張強さとの間に強い相関があり
、引張強さが大きくなるほど疲労特性は増大するとの事
実がある。従って、引張強さの上昇が小さい上記特公昭
６２−１８８０２１号公報に係る熱延鋼板では疲労特性
の向上程度も小さく、これらの鋼板の主用途である自動
車用及び産業機械用高強度部材に要求される疲労特性を
十分に確保できないので実用的な価値が乏しいと言わね
ばならなかった。

このようなことから、本発明の目的は、加工する前は軟
質であり、加工後に比較的低い温度で再加熱するだけで
疲労特性の改善に有効な引張強さが大幅に上昇する加工
用高強度鋼板を実現することに置かれた。

く課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上記目的を達成すべく、数多くの実験を
繰り返しながら研究を重ねた結果、「特定量のＣｕを添
加した高Ｎ＠を用い、これに圧延後の冷却・巻取り条件
を規制してＣｕの析出を抑制するように図った熱間圧延
を施すと、圧延のままでは良好な加工性を有し、その後
例えば塗装焼付は処理のような低温加熱処理を施した場
合にはＣｕの析出やＣｕとＮとの相互作用による歪時効
の促進効果等によって著しい強度（引張強さ）上昇を示
す熱延鋼板が安定して得られる」 との知見が得られたのである。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、 ｒｃ：ｏ、１８％以下（以降、成分割合を表わす％は重
量％とする）。

Ｓｉ　：　１．２％以下、　　　　Ｍｎ　：　２．０％
以下。

ｓａｔ、　Ａ１：　０．１０％以下。

Ｎ　：　０．００５０〜０．０２００％以下。

Ｃｕ　：　０．８〜２．０％、　　　　Ｎｉ　：　０．
０１〜１．０％を含有するか、或いは更に Ｎｂ　：　０．０１〜０．１０％、　　　　Ｖ：０．０
１〜０．１０％。

ＲＥＭ（希土類元素”）　：　０．００２〜０．１０％
。

Ｃａ　：　０．００２〜０．０１％、　　　Ｚｒ　：　
０．０１〜０．１０％の１種以上をも含み、残部が実質
的にＦｅ及び不可避不純物から成る鋼片を熱間圧延して
Ａｒｚ点以上の温度域で仕上圧延を終了し、続いて冷却
速度：１０℃／ｓｅｃ以上で急冷し５００℃以下の温度
域にて巻取ることにより、低温加熱硬化性に優れた加工
用熱延鋼板を安定して製造し得るようにした点」を特徴
としている。

以下、本発明において素材鋼の化学成分組成並びに処理
条件を前記の如くに限定した理由を、その作用と共に詳
細に説明する。

く作用〉 Ａ）化学成分組成 旦 Ｃは鋼板の強度を高める好ましい成分であるが、０．１
８％を超えて含有させると溶接性の劣化を招くことから
、Ｃ含有量は０．１８％以下と定めた。

旦工及互ハ Ｓｉ及びＭｎは固溶強化を通して鋼板の強度と延性を向
上させる好ましい成分である。しかし、必要以上に添加
すると溶接性の劣化を招くことから、Ｓｉ含有量は１．
２％以下、　Ｍｎ含有量は２．０％以下とそれぞれ定め
た。

ｓｏｌ、ＡＩ Ｍは鋼の脱酸剤として添加されるが、ｓｏｌ、ＡＩとし
て０．１０％を超えて含有させるとアルミナ系介在物の
量が多くなって加工性を劣化させる。従ってＡＩの添加
量はｓｏｌ、ＡＩ含有量で０．１０％以下と定めた。

剋ユ及互並 Ｃｕ及びＮは本発明において非常に重要な成分である。

即ち、Ｃｕは、熱延のままの鋼板中には固溶状態で存在
して加工性を阻害することがなく、例えば成形後の塗装
焼付は処理の如き低温加熱処理を施すと析出して引張強
さを向上させる作用を有している。また、Ｎは、上述し
た塗装焼付は処理等の低温加熱処理を施した際にＣｕと
の相互作用により歪時効を著しく促進し、Ｃｕが存在し
ない場合には見られない著しい引張強さの上昇をもたら
す。

ただ、Ｃｕ含有量が０．８％未満であったり　Ｎ含有量
が０．００５０％より少なかったりすると熱処理後でも
所望の高強度が期待できず、一方、２．０％を超えてＣ
ｕを含有させると熱間圧延時に割れを生じ易くなり、ま
た０、０２００％を超えてＮを含有させると著しい時効
劣化を生じると共に、ガス発生による巣欠陥が生じ易く
なる。従って、Ｃｕ含有量は０．８〜２．０％と、Ｎ含
有量は０．００５０〜０．０２００％とそれぞれ定めた
。

Ｎｉ ＮｉはＣｕ添加に伴う熱間圧延時の割れを防止する作用
を有しているが、その含有量が０．０１％未満では前記
作用による所望の効果が得られず、一方、１．０％を超
えて含有させてもその効果が飽和してしまい経済的に不
利となることから、Ｎｉ含有量は０．０１〜１．０％と
定めた。

Ｎｂ、Ｖ、ＲＥＭ（土　−素）、　Ｃａ　　びＺｒこれ
らの成分には、鋼板の強度又は冷間加工性を改善する作
用があるので必要に応じて１種又は２種以上含有せしめ
られるが、各々の成分の含有量を限定した理由は次の通
りである。

即ち、Ｎｂ及びＶにはＣ，Ｎと結合して炭窒化物として
析出することにより鋼板を強化する作用があるが、Ｎｂ
、　Ｖの含有量が各々０．０１％未満では前記作用によ
る所望の効果が得られず、一方、各々０．１０％を超え
て含有させても強度上昇効果が飽和してしまい経済的に
不利となる。従って、これら各成分の含有量は各々０．
０１〜０．ｌ０％と定めた。

また、ＲＥＭ、Ｃａ及びＺｒには何れも介在物の形状を
調整して鋼板の冷間加工性を改善する作用があるが、そ
の含有量がＣａでは０．００２％未満、　Ｚｒでは０．
０１％未満モしてＲＥＭの場合に０．００２％未満であ
ると前記作用による所望の効果が得られず、一方、Ｃａ
で０．０１％、　Ｚｒで０．１０％そしてＲＥＶで０．
１０％を超えてそれぞれ含有させた場合には、逆に鋼中
の介在物が多くなり過ぎて冷間加工性の劣化を招く。従
って、Ｃａ含有量は０．００２〜０．Ｏ１％Ｚｒ含４有
量は０．０１〜０．１０％、そしてＲＥＶ含有量は０．
００２〜０．１０％とそれぞれ定めた。

なお、鋼中へ不可避的に混入する元素として知られるＰ
は固溶強化を通して鋼板の強度と延性を向上する作用を
有しているが、他方で溶接性に悪影響を及ぼすことから
、所望の溶接性を確保するためにはＰの含有量を０．０
７％以下に抑えるのが好ましい。また、同じく鋼中へ不
可避的に混入する元素として知られるＳはＭｎＳ系介在
物を形成して加工性を低下させることから、Ｓ含有量は
０．０５％以下とするのが望ましい。

Ｂ）熱延鋼板の製造条件 熱間圧延に際しては、直送スラブを用いるかスラブを再
加熱して用いるかは格別問題ではないが、仕上圧延温度
がＡｒ＋点未満であると変態して生成したフェライト粒
に加工組織が混入してしまい、加工性が劣化してしまう
。従って、仕上圧延温度はＡｒ、意思上と定めた。

また、熱間圧延が終了した後は冷却速度：１０’Ｃ／ｓ
ｅｃ以上で５００℃以下の領域まで急冷しないとＣｕの
析出に伴う強度上昇が生じ、やはり加工性の劣化招く。

従って、熱間圧延を終了した熱延鋼板は１０℃／ｓｅｃ
以上の冷却速度で冷却し、５００℃以下の温度域にて巻
取ることと定めた。

なお、上記条件で製造された本発明に係る熱延鋼板は、
例えば所定形状に加工成形後に施される焼付塗装の際に
“固溶しているＣｕ、　Ｎの相互作用による歪時効”及
び“歪によるＣｕの析出促進”により著しく高強度化す
ることは先に述べた通りであるが、焼付塗装処理に代え
て８００℃以下の低温での再加熱処理を施せば、焼付塗
装を施す場合と同様、Ｃｕ及び窒化物の相互析出硬化作
用により著しい強度の上昇があることがＷ１認されてお
り、本発明で言う「低温加熱」とは８００℃以下の加熱
処理を広く指すものである。

続いて、本発明の効果を実施例によって更に具体的に説
明する。

〈実施例〉 第１表に示す化学成分組成の鋼を５０ｋｇ真空溶解炉で
溶製し、鋳型に鋳込んで直接的に又は熱間鍛造にて６０
ｍ厚のスラブとした後、この各スラブを第２表に示す条
件で熱間圧延して３．５ｆｌ厚の熱延鋼板とした。

次に、得られた熱延鋼板から試験片を採取して熱延のま
まの引張強さ（ＴＳ）及び伸びを測定すると共に、試験
片に８％の予歪を与えてから代表的低温加熱処理である
焼付塗装（１７０℃×２０分）を施した後の引張強さの
上昇量（ΔＴＳ）をも測定し、その結果を第２表に併せ
て示した。

第２表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件通りに製造された熱延鋼板は優れた加工性
（低強度・高伸び）を有する上、焼付塗装時の加熱によ
って１２ｋｇｆ／−以上の著しい強度（引張強さ）上昇
を示すことが分かる。

これに対して、熱間圧延時の仕上温度が本発明で規定す
る下限値を外れた試験番号６では熱延のまま材で高い強
度を示し、焼付塗装後の引張強さの上昇が小さい。

また、圧延後の冷却速度が本発明で規定する値よりも遅
い試験番号７、及び巻取り温度が本発明で規定する値よ
りも高い試験番号８では、熱延板中に既にＣｕが析出し
ており、やはり熱延板の強度が高くて加工性が良くない
上、焼付塗装後の強度上昇も小さい。

更に、鋼板中のＣ，Ｓｉ、　Ｍｎ含有量が本発明で規定
する上限値を超えた試験番号２０．２１．２２では、得
られた熱延鋼板はアーク溶接不良を生じることが確認さ
れた。また、鋼板中のＮ含有量が本発明の規定値を超え
ている試験番号２７では鋼塊に巣状の欠陥を生じ歩留り
が悪い上、得られた熱延鋼板の時効劣化が大きいことが
、Ｎ含有量が本発明の規定値よりも少ない試験番号２３
やＣｕ含有量が本発明の規定値よりも少ない試験番号２
５では得られた熱延鋼板の焼付塗装後の強度上昇が小さ
いことが、モしてＣｕ含有量が本発明の規定値よりも多
い試験番号２４及びＮｉ含有量が本発明の規定値よりも
少ない試験番号２６では熱延時に割れを生しることが、
それぞれ確認された。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、比較的軟質で
良好な加工性を有すると共に、例えば加工後に比較的低
い温度で際加熱するだけで著しい弛度（引張強さ）上昇
を示すところの、自動車用或いは産業機械用高強度部材
等として好適な熱延鋼板を安定して量産することが可能
となるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量割合にて Ｃ：０．１８％以下、Ｓｉ：１．２％以下、Ｍｎ：２．
   ０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．０
   ０５０〜０．０２００％以下、 Ｃｕ：０．８〜２．０％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％を
   含み、残部が実質的にＦｅ及び不可避不純物から成る鋼
   片を熱間圧延してＡｒ＿３点以上の温度域で仕上圧延を
   終了し、続いて冷却速度：１０℃／ｓｅｃ以上で急冷し
   ５００℃以下の温度域にて巻取ることを特徴とする、低
   温加熱硬化性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法。
2. （２）重量割合にて Ｃ：０．１８％以下、Ｓｉ：１．２％以下、Ｍｎ：２．
   ０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．０
   ０５０〜０．０２００％以下、 Ｃｕ：０．８〜２．０％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％を
   含有すると共に、更に Ｎｂ：０．０１〜０．１０％、Ｖ：０．０１〜０．１０
   ％、ＲＥＭ：０．００２〜０．１０％、Ｃａ：０．００
   ２〜０．０１％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％ の１種以上をも含み、残部が実質的にＦｅ及び不可避不
   純物から成る鋼片を熱間圧延してＡｒ＿３点以上の温度
   域で仕上圧延を終了し、続いて冷却速度：１０℃／ｓｅ
   ｃ以上で急冷し５００℃以下の温度域にて巻取ることを
   特徴とする、低温加熱硬化性に優れた加工用熱延鋼板の
   製造方法。