JPH04128319A - 低降伏比高強度冷延鋼板の製造方法 - 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） 本発明は高強度冷延鋼板の製造方法に係り、特に、軟質
なフェライトとマルテンサイトを主体とした組織からな
り、低降伏比で伸びが優れ、焼付硬化性の高い引張強さ
６０　ｋｇｆ／■■２以上を有する高強度冷延鋼板の製
造方法に関する。 （従来の技術） 自動車車体の軽量化による燃費向上及び衝突時の安全性
向上のため、自動車部材の高強度化が推進されている。 特にバンパー　ドアガードバ−等の補強部材には、従来
、引張強さ６０〜１００ｋｇｆ／ｌ＋＊”級の鋼板が使
用されていたが、近年、更に高強度化が試みられている
。 これら部材には、鋼板の母材強度のほか、構造物として
所定の強度と剛性Ｔ必要であるため、通常、プレスによ
って所要の形状に加工されるパンパー　ドアガードバ−
等は長尺物であることから厳しい寸法精度が必要である
と共に、衝突時などに高い変形抵抗を有することが要求
されている。 まず、寸法精度を高めるためには、絞り、曲げ加工時の
プレス圧力を高めて製法（決め押し）を行うなどの手法
が採られているが、超高強度冷延鋼板の場合には、大型
のプレス設備が必要となる等の問題がある。このため、
低いプレス圧力で寸法精度が確保できる低降伏比の鋼板
が強く求められている。 一方、衝突時の変形抵抗を高めるためには、逆に降伏比
を高くする必要があり、このように相反する要求特性を
同時に満足させなければならない。 このために、低降伏比で、かつ、塗装後の焼付工程で降
伏点が大きく上昇する、いわゆる焼付硬化性の高い高強
度冷延鋼板が強く求められている。 また、これらの部材には、自動車への取付が容易である
ようにスポット溶接性及び塗装性等も要求される。 （発明が解決しようとする課題） 従来より、引張強さが６０ｋｇｆ／−履２を超える高強
度冷延鋼板は連続焼鈍によって製造されている。 か）る技術で製造される代表的鋼種であるフェライト・
マルテンサイト組織は、−船釣にα十γの２相域加熱後
、Ｍｓ点以下に急冷して製造されている。 例えば、特開昭５３−３２０１６号には、α十γの２相
域から水焼入れして、その後１５０〜４００℃で過時効
処理する高強度冷延鋼板の製造方法が提案されている。 しかし、この方法によると過時効処理でマルテンサイト
が焼戻されるために降伏比が高くなる問題がある。 また、特開昭５６−８７６２６号には、加熱後、２段の
冷却速度によって２００℃以下まで冷却し、過時効処理
を行わない高強度冷延鋼板の製造方法が示されている。 この方法は４０〜５０　ｋｇｆ／ａｍ２級の鋼板を対象
とし、その組織はベイナイトを主体とするか或いはベイ
ナイトを多量に含む鋼板である。このことは、フェライ
ト中の固溶Ｃ量を低くするために２次冷却開始温度Ｔを
ベイナイト生成温度域まで低下し、かつ低温変態生成物
を得るための２次冷却速度が１００℃／秒以上３００℃
／秒以下と比較的遅いことからも明確である。したがっ
て、このようにベイナイトを含む低温変態生成物によっ
て６０　ｋｇｆ／ｍ＋＋＋”以上の引張強さを有する冷
延鋼板を得ようとした場合、低温変態生成物の強化能が
小さいため、その体積率を増す必要がある。このため、
降伏比は著しく高くなり、伸び、焼付硬化性も小さくな
るという問題がある。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、軟質なフェ
ライトと硬質なマルテンサイトを主体とした組織からな
る低降伏比で伸びが優れ、かつ焼付硬化性の高い引張強
さ６０　ｋｇｆ／ａｍ２以上を有する高強度冷延鋼板の
製造方法を提供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため１本発明者らは、化学成分並び
に製造工程及び条件の各面から総合的に鋭意研究を重ね
た結果、ここに本発明を完成したのである。 すなわち、本発明は、Ｃ：０．１０〜０．２５％及びＭ
ｎ：　１　、０〜３．０％を含み、必要に応じて更にＳ
ｉ：０．２〜２．０％、Ｐ：０．０２〜０．１５％、Ｍ
ｏ：０．１〜１．０％及びＣｒ：０．１〜１．０％のい
ずれか１種類以上を含み、残部が鉄及び不可避的純物か
らなる鋼を通常の方法で熱間圧延し、６００℃以下で巻
取り、酸洗後、３０％以上の冷間圧延をして連続焼鈍す
るに際し、その加熱温度をＡｃ、意思上、９００℃以下
で加熱後、強制空冷により次式 ％式％ で示す温度（ＴＱ）まで冷却し、その後３００℃／秒超
えの冷却速度で１５０℃以下まで急冷し、過時効処理し
ないことを特徴とする低降伏比高強度冷延鋼板の製造方
法を要旨とするものである。 以下に本発明を更に詳述する。 （作用） 本発明は上述の如く所定の化学成分を有する鋼に熱間圧
延、酸洗、冷間圧延、連続焼鈍を施すが。 最も特徴とする点は次のとおりである。 本発明の方法によれば、連続焼鈍に際してα＋γ域加熱
加熱ガスジェットにより徐冷することで、オーステナイ
ト体積が収縮するためにそのＣ濃度を極めて高めること
ができ、その後、Ｍｎｅｑをパラメータとする式で決め
られる所定の温度（ＴＱ）から３００℃／秒超えの速度
で冷却することにより、Ｃ濃度の高いマルテンサイトと
軟質なフェライト相の複合組織鋼板を得られる。 この水焼入ままの鋼板は、第２図に示すように焼戻しを
行った他の鋼板に比較して、降伏比が低く、かつ高い焼
付硬化性を有するのみならず、引張強さが高く、伸びも
優れていることがわかる。 しかし、上記製造方法において、ＴＱがＭｎｅｑをパラ
メータとする式で決められた所定の温度よりも低い場合
は、低温変態生成物にベイナイトが多く含まれるように
なり降伏比が高くなる。また、ＴＱからの冷却速度が３
００℃／秒よりも遅い場合にもベイナイトが多くなり降
伏比が高くなる。 本発明で得られる冷延鋼板がこのように低降伏比で伸び
及び焼付硬化性が高い理由については明確ではないが、
急冷ままにも拘らず降伏点伸びが認められないことから
次のように考えられる。 すなわち、連続焼鈍での熱処理において、α＋γの２相
域に加熱後、所定の温度ＴＱまで徐冷することにより、
オーステナイト中へのＣ濃度が非常に高くなる。これに
よって、マルテンサイト変態時の体積膨張が大きくなり
、その周囲の可動転位が非常に多くなるため、急冷まま
で固溶Ｃ量が多いにも拘らず降伏点伸びも現われずに低
降伏比となり、かつ伸び及び焼付硬化性が高い。 次に、本発明における鋼の化学成分並びに製造条件の限
定理由を説明する。 まず、化学成分の限定理由は以下のとおりである。 Ｃ： Ｃは鋼板の強度確保のために極めて重要な元素であるが
、Ｃ量が０．１０％よりも少ないときは６０　ｋｇｆ／
ｍｍ２以上の引張強さを得ることができない。また、０
．２５％を超えて過多に添加するとスポット溶接部の剥
離強度が低下する等の問題が生じる。したがって、Ｃ量
は０．１０〜０．２５％の範囲とする。 Ｍｎ： Ｍｎはマルテンサイトを得るために必要で、その添加量
が１．０％よりも少ないときは、鋼板において所要の高
強度を得ることができない。また３、０％を超えて過多
に添加すると、フェライトの生成が遅れ、オーステナイ
ト相が安定となり、連続焼鈍における２相域からの冷却
過程でオーステナイト体積率の減少が不十分となり、低
降伏比に有効な硬いマルテンサイトが得られない。した
がって、Ｍｎ量は１．０〜３．０％の範囲とする。 以上のＣ，Ｍｎを必須成分とするが、必要に応じてＳｉ
、Ｐ、Ｍｏ、Ｃｒのいずれか１種以上を適量にて点かす
ることができる。 Ｓｉ： Ｓｉは鋼板の伸びを高めると共に、２相域がらの冷却過
程でフェライトの生成を促進し、その固溶炭素量を低減
し、オーステナイト中へ炭素を濃化するため、硬いマル
テンサイトが得られ、低降伏化に有効である。このため
には、０．２％以上の添加が必要である。しかし、２．
０％を超えて過多に添加すると、その効果が飽和するの
みでなく、化成処理性が低下する。したがって、Ｓｉ量
は０．２〜２．０％の範囲とする。 Ｐ： ＰはＳｉと同様の効果を有するもので、０．０２％より
も少ないときは、その効果が得られない。 また０、１５％を超えて過多に添加するとスポット溶接
部の強度が低下する。したがって、Ｐ量は０．０２〜０
．１５％の範囲とする。 ＭＯ＝ Ｍｏは連続焼鈍において２相域からの冷却過程でベイナ
イトの生成を抑止し、マルテンサイトの量を増すために
有効な元素であるが、その添加量が０．１％よりも少な
いときは、十分なマルテンサイト組織が得られない。ま
た、１．０％を超えた場合にはコストが高くなると共に
、鋼の熱間変形抵抗を高めて圧延性が低下する。したが
って、Ｍｏ量は１．０〜１．０％の範囲とする９Ｃｒ： ＣｒはＭｎと同様の効果を有すると共にフェライトを軟
質にし、低降伏比に有効な元素である。しかし、０．１
％よりも少ないときは低降伏比が得られず、また１、０
％を超えるとその効果が飽和すると共にコストも高くな
る。したがって、Ｃｒ量は０．１〜１．０％の範囲とす
る。 次に本発明の製造力について説明する。 上記化学成分を有する鋼は、以下に示す所定の条件のも
とで、熱間圧延した後、酸洗、冷間圧延し、引続いて連
続焼鈍し、過時効処理することなく、フェライト・マル
テンサイト組織とすることにより低降伏比高強度冷延鋼
板を製造するものである。 まず、熱間圧延は６００℃以下で巻取る必要がある。熱
延圧延において巻取温度は、低降伏比を得るために必要
な硬くて均一微細なマルテンサイトを得るために重要な
因子である。すなわち、巻取温度を６００℃以下として
微細な炭化物とすることにより、連続焼鈍において、２
相域加熱時に。 短時間で炭化物を再溶解できるため、微細なオーステナ
イト粒径が得られる。このため、引続き行う冷却過程で
オーステナイトの体積収縮を促進でき、炭素濃度の高い
マルテンサイトとし、低降伏比の鋼板が得られる。しか
し、巻取温度が６００℃よりも高い場合は炭化物も粗大
となり、したがって、マルテンサイトも粗大で、かつそ
の炭素濃度が低いため、低降伏比が得られない。 次に、か）る熱間圧延後、常法に従って酸洗す、るが、
続く冷間圧延では３０％以上の冷間圧延が必要である。 これは、連続焼鈍で延性の高いポリゴナルフェライトを
得るためである。 その後、引続き連続焼鈍を行うに際して、Ａｃ。 意思上、９００℃以下に加熱し、強制空冷により次式 ％式％ で示される温度（ＴＱ）まで冷却し、以後３００℃／秒
超えの冷却速度で１５０℃以下まで急冷するが、過時効
処理は行わない。 連続焼鈍で加熱温度をＡ　ｃ　１点以上とするのは、炭
化物を再溶解し、オーステナイトを得るためである。し
かし、９００℃を超えるとオーステナイト単相となるた
めに、その後の冷却によって生成したマルテンサイト中
の炭素濃度が低くなり、低降伏比が得られない。マルテ
ンサイト中の炭素濃度をより高めるためには８５０℃以
下が好ましい。 加熱後、引続き強制空冷により温度ＴＱまで冷却する必
要がある９強制空冷での冷却速度は、通常５〜３０’Ｃ
／秒程度でよく、加熱後にこの冷却が必要となるのは、
その冷却過程において、ポリゴナルフェライトの体積率
を高めることにより、オーステナイトの体積収縮を図り
、その炭素濃度を高めるためである。 この強制空冷の終了温度、（すなわち、３００℃／秒超
えの急速冷却の開始温度）をＴＱとし、このＴＱは上式
で示される範囲とする。ＴＱが８００−１００　ＸＭｎ
ｅｑよりも高い場合には、オーステナイトの体積収縮が
不十分でマルテンサイトの炭素濃度が低いのみならず、
フェライト中の固溶炭素が多くなり、低降伏比が得られ
ない。また、ＴＱが５００−１００ＸＭｎｅｑよりも低
い場合には、オーステナイトがベイナイト変態し、所定
の強度が得られなく、かつ降伏比も高くなる。 なお、Ｍｎｅｑは次式にて定義されるものである。 Ｍｎｅｑ＝　Ｍｏ量　１．５２　Ｘ　Ｍｏ量　１．１０
　Ｘ　Ｃｒ＋０．１０Ｘ　Ｓｉ＋２．ＩＸ　Ｐ 急冷開始温度（ＴＱ）以後の冷却速度を３００℃／秒超
えとするのは、低温変態生成物を強化能の高いマルテン
サイトとし、低降伏比とするために必要で、それよりも
遅い冷却速度ではベイナイトが多く含まれるために所定
の降伏比が得られない。 また、急冷による冷却終了温度は１５０℃以下とする必
要があり、それよ℃−も高い場合には低温変態生成物が
ベイナイト主体になる。また固溶炭素が少なくなり、焼
付硬化性が小さくなる。 本発明によれば、上述の如く過時効処理を行わない方法
によって、低降伏比で伸びが優れ、焼付硬化性の高い高
強度冷延鋼板が得られるが、その効果は以下のとおりで
ある。 第１図の実線部で示した本発明法の場合（過時効処理を
しない場合）、及び引続き点線で示す過時効処理をした
場合のＥ鋼（第１表参照）の機械的性質の変化を第２図
に示す。 第２図より、過時効処理を行わない場合（０℃の場合）
に比較し、過時効処理を行った場合には、降伏強度が増
加すると共に、引張強さが低下するため、降伏比が著し
く高くなることがわかる。過時効処理によってこのよう
な変化が生じることは、マルテンサイトが焼戻されるこ
とと、焼入によってマルテンサイトの周辺に生成した可
動転位上に固溶炭素が固着、又は炭化物が析出し、その
数が減少したためと考えられる。 一方、過時効処理を行わない場合は、降伏比が極めて低
くなることに加えて、強度−伸びバランスを低下するこ
となく引張強さが増し、高い焼付硬化性が得られる。す
なわち、より低成分で高強度が得られるため、圧延性や
スポット溶接性が良くなるメリットがある。また焼付硬
化性が高いため、製品の降伏強度は十分に高くなり、所
要の変形抵抗を有することができる。 上述のように、急冷まま、すなわち過時効処理を行わな
いことによって、始めて、低降伏比で伸びが優れ、かつ
焼付硬化性の高い超高強度冷延鋼板が製造できることが
わかる。 以下に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す化学成分を有する鋼を実験室的に溶製し、
皮削り及び鍛造して２０皇鳳厚のスラブを得た。このス
ラブを１２００℃に加熱し、仕上温度９００℃にて３．
２ｍｍ厚に熱間圧延してコイル巻取すした。巻取温度を
第２表に示す。 酸洗後、６３％圧下の冷間圧延を施し、次いで連続焼鈍
を行った。 連続焼鈍の熱処理のシミュレートはソルトバスを用いた
熱処理によって行った。すなわち、冷間圧延ままの鋼板
を第２表に示す所定の温度で９０秒間加熱した後、約り
５℃／秒の冷却速度で第２表に示す種々の温度まで冷却
し、引続き、水焼入れ又はミスト冷却により常温まで冷
却した。 比較のため、一部の材料については、更に過時効処理と
して所定の温度に２４０秒間保持した後、空冷した。 このようにして得られた連続焼鈍材からＪＩＳＳ号試験
片を採取して、その機械的性質を調べ、また焼付硬化量
も調べた。その結果を第２表に併記する。 なお、焼付硬化量は２％の引張歪みを予め与え、１７０
℃×２０分加熱処理後の降伏点上昇量とした。 第２表より以下の如く考察される。 Ｎ１１ｌ及びＮα５は、それぞれＣ及びＭｎが本発明範
囲より低いため、所定の引張強さが得られていない。 翫２は本発明例であり、低降伏比で伸び及び焼付硬化性
に優れている。しかし、同一化学成分のＢ鋼を用いたＮ
Ｑ３及びＮ１１４は、それぞれ急冷開始温度が高く或い
は過時効処理を行っているなどのため、降伏比が高く、
焼付硬化性が小さい。 ＆７は本発明例＆６と同−化学成分鋼の例であるが熱延
巻取温度が高いために、またＮＱ９は本発明例ＮＱ８と
同−化学成分鋼の例であるが、加熱温度が低いために、
それぞれ降伏比が高い。 Ｎα１３は本発明例＆１２と同−化学成分鋼の例である
が、加熱後の急冷速度が５０℃／秒と遅いために、ベイ
ナイトが生成し、強度が低く、降伏比が高く焼付硬化性
が小さい。 、以上のように１本発明の方法によれば、低降伏比で伸
び及び焼付硬化性の優れた高強度冷延鋼板が得られ、プ
レス時の形状の凍結性に優れている。 なお、本発明の効果は熱延鋼板を用いて、同様の処理を
施した場合にも変わらない。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、熱間圧延で炭化
物を微細に分散させた鋼板を酸洗、冷間圧延後、連続焼
鈍を行うに際して、Ａｃ工点点以上９００℃以下の２相
温度域に加熱し、引続き徐冷し、所定の温度から急冷し
て焼戻し処理を行わないことによって、炭素濃度の高い
マルテンサイトと軟質なボリゴナルフェライトからなる
低降伏比で伸び及び焼付硬化性が高く、プレス成形性に
優れた６　０　ｋｇｆ　／　＋ａｍ２以上の超高強度冷
延鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続焼鈍の熱サイクルを示す図で、実線は過時
効処理を行わない場合、点線は過時効処理を行う場合を
示し、 第２図は過時効処理による降伏強さ、引張強さ、伸び及
び降伏比の変化を示す図である。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 第 図 時 聞

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．１０〜０．２
   ５％及びＭｎ：１．０〜３．０％を含み、残部が鉄及び
   不可避的純物からなる鋼を通常の方法で熱間圧延し、６
   ００℃以下で巻取り、酸洗後、３０％以上の冷間圧延を
   して連続焼鈍するに際し、その加熱温度をＡｃ＿１点以
   上、９００℃以下で加熱後、強制空冷により次式 ５００−１００×Ｍｎｅｑ≦ＴＱ≦８００−１００×Ｍ
   ｎｅｑここで、 Ｍｎｅｑ＝Ｍｎ＋１．５２×Ｍｏ＋１．１０×Ｃｒ＋０
   ．１０×Ｓｉ＋２．１×Ｐ で示す温度（ＴＱ）（℃）まで冷却し、その後３００℃
   ／秒超えの冷却速度で１５０℃以下まで急冷し、過時効
   処理しないことを特徴とする低降伏比高強度冷延鋼板の
   製造方法。
2. （２）前記鋼が、更に、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｐ：
   ０．０２〜０．１５％、Ｍｏ：０．１〜１．０％及びＣ
   ｒ：０．１〜１．０％のいずれか１種類以上を含んでい
   る請求項１に記載の方法。