JPH04141526A - 耐食性の優れた熱延高張力鋼板の製造方法 - 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〉 この発明は、優れた成形性と耐食性を有し、かつ高い製
品強度が達成できるところの自動車用或いは産業機械用
等として好適な熱延高張力鋼板の製造方法に関する。

〈従来技術とその課題〉 一般に、熱延高張力鋼板は比較的安価な構造用材料とし
て自動車を始めとした各種の産業機械類に広く使用され
ている材料であるが、この材料は使用に当ってプレス加
工等の複雑な成形加工を受ける場合が多く、そのため加
工性に優れていることが重要な要件となっている。とこ
ろが、近年、自動車用や産業機械類に対する軽量化要求
は益々厳しさを増してきたが、これに対処すべく鋼板の
強度を更に高めようとすると強度と相反する特性である
加工性の劣化が避けられないと言う問題が大きく立ちは
だかってきた。

このような問題の回避策として、例えば加工時には強度
が低く（従って加工性が高く）、加工終了後に製品の強
度を上げる手段が存在するならば理想的であると言える
。

そこで、上・記観点から、Ｃ含有量をｏ、ｏｉｓ％以下
（以降、成分割合を表わす％は重量％とする）に低減し
た鋼に１．２〜２．２％のＣｕを添加し、鋼板の熱延時
゛にＣｕｔ−フェライト地へ固溶させると共に、製品の
成形加工後に　６００℃×１．０ｍ１ｎ程度の熱処理（
以降“後熱処理”と称す）を施すことにより固溶してい
たＣｕを微細に析出させ、この析出硬化作用によって高
い製品強度を得ようとの試みがなされて（例えば特開昭
６４−７９３４７号公報参照）高い評価を受けている。

しかしながら、上述の如き熱延軟鋼板の高強度北東に裏
付けられた板厚減少や、使用環境の苛酷化傾向のため、
今度は“鋼板の耐食性１と言う問題が注目されるように
なってきた。即ち、例えば高強度化によって鋼板厚を２
０％減少させると腐食による鋼板の寿命は２０％程度減
少するので、高強度化による軽量化を達成するためには
高強度化と同時に耐食性をも向上させること必要であっ
た。更に、より長期間の防錆補償を行うには、鋼板板厚
を増加するか、鋼板の耐食性をより一層向上させること
が必要となる訳である。

従って、最近ではこのような新たな問題を踏まえ、例え
ば自動車足廻り用の鋼板には、その耐食性を一段と向上
させるべく、熱延鋼板に溶融亜鉛メツキ処理を施した所
謂“ＧＡ処理鋼板”が使用されるようになってきた。

ところが、上記ＧＡ処理鋼板では、鋼板素材として前述
したＣｕの析出強化を利用する鋼種を適用しても後熱処
理を行うことができず、そのため高い製品強度が得られ
ないと言う問題があった。これは、メツキ金属である亜
鉛の融点が４２０℃と低いので、　６００℃Ｘ１０ｓｉ
ｎと言った高い温度で後熱処理を行うと亜鉛メツキ層が
溶融・破壊されてしまうからであった。

このようなことから、本発明が目的としたのは成形加工
前は軟質であり、成形加工後に熱処理を施すことで強度
が上昇する後熱処理強化型鋼板であって、しかも優れた
耐食性を兼備した熱延高張力鋼板を実現することであっ
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鋭意研究を重ねた
結果、Ｃｕ添加鋼に特定量のＣｒを共存させた場合には
ＧＡＩｔｌ板なみの優れた耐食性を付与させることがで
き、この鋼を特定条件で熱延すると自動車用鋼板として
も十分に満足できる優れた加工性と耐食性を備えた後熱
処理強化型高張力鋼板が得られるとの知見を得ることが
できた。

なお、第１図は、Ｃｕ添加鋼（Ｃｕ含有量：１．５％）
。

種々の割合でＣｒを添加した鋼、１．５％のＣｕと種々
側のＣｒを複合添加した鋼、にフいての耐食性を、乾湿
繰り返し試験によって調べた結果を示すグラフである。

ここで、乾湿繰り返し試験は、３ｆｌ厚×３０ｗ幅×７
ｏｎ長さの試験片を用い、ｒ（３０ｍｉｎ水中浸漬＋ｌ
ｈｒ湿潤環境下放Ｗ）×２回繰り返し＋ｌｈｒ乾燥＋（
３０ｍｉｎ水中浸漬＋ｌｈｒ湿潤環境下放置）×２回繰
り返し＋３０ｓｉｎ水中浸漬＋１６．５時間湿潤環境下
放置」 を１サイクルとして、これを１５サイクル繰り返した後
の鋼片の腐食減量を測定する手法で実施した。

この第１図に示される結果からも、次の事項を確認する
ことができる。即ち、Ｃｒ添加量の増加に伴い腐食量は
減少する傾向を示し、特にＣｕ添加鋼の耐食性がＣｒ添
加によって大幅に向上している。

一方、Ｃｒ単独添加鋼では耐食性はＣｕ単独添加鋼より
も向上するものの、Ｃｕ　＋　Ｃｒ複合添加鋼に比べる
と劣っている。従って、後熱処理強化性を示すＣｕ添加
鋼にＣｒを複合添加することによって耐食性を著しく向
上させた後熱処理型熱延鋼張力鋼板を実現できる可能性
がある。

本発明は、上記知見事項等を基にして完成されたもので
あり、 ｒ　Ｃ：　０．０１５超〜０６１５％、　　Ｓｉ　：１
．５％以下。

Ｍｎ　：　０．０５〜２．０％、　　　Ｐ：０．１２％
以下。

Ｓ　：　０．０３０％以下、　　　Ｃｒ　：　０．５〜
５．０％。

Ｃｕ　：　０．５〜３．０％、　　　　　Ｎｉ　：　０
．０１〜１．０％。

ｓｏｌ、　Ａｊ　：　０．１０％以下、　　Ｎ　：　０
．００５０％以下を含むか、或いは更に Ｎｂ　：　０．０１〜０．１０％、　　　　Ｖ　：　０
．０１−０．１０％。

ＲＥ　Ｍ　：　０．００２〜０．１０％、　Ｃａ　：　
０．００２〜０．０１％。

Ｚｒ　：　０．０１〜０．１０％ ０１種又は２種以上をも含有し、残部がＦｅ及び不可避
的不純物から成る鋼片を熱間圧延すると共に、Ａｒ３点
以上の温度域で仕上圧延を終了し、続いて冷却速度：１
０℃／ｓ以上で急冷した後、５００を以下の温度域にて
巻取ることにより、耐食性と加熱硬化性に優れた熱延高
張力鋼板を安定して製造し得るようにした点」 に特徴を有している。

〈作用〉 このように、本発明はＣｕ添加鋼にＣｒを複合添加して
特定条件の熱間圧延を施すことによりＧＡ処理鋼板以上
に耐食性が優れた後熱処理型熱延高張力鋼板の実現を可
能としたもので、本発明法で得られる熱延高張力鋼板は
、例えば自動車足廻り用としてＧＡ処理なしに裸板のま
まで使用することもてきる。このため、メツキ層溶融等
の懸念なく６００℃ｘｌＱｇ＊ｉｎの如き高温での後熱
処理を施すことができて、十分に高い製品強度の確保が
可能である。

なお、Ｃｕ　＋　Ｃｒ複合添加によって軟綱板の耐食性
が一段と向上する理由は明らかではないが、Ｃｒによっ
て生成する比較的安定な酸化皮膜がＣｕとの共存によっ
て更に安定性を増大するためであると考えられる。

次に、本発明において、鋼の化学成分組成及び熱間圧延
条件を前記の如くに限定した理由を説明する。

Ａ）　Ｉｉの化学成分 一般に、Ｃは鋼板の強度を高めるためや強度レベルを調
整するために含有せしめられる成分であるが、Ｃ含有量
が０．０１５％以下であると高張力鋼板と必要な強度レ
ベルの確保が困難である。一方、０．１５％を超えてＣ
を含有させるとアーク溶接性やスポット溶接性の低下、
耐食性の低下を招く。従って、Ｃ含有量は０．０１５％
を超え０．１５％以下の範囲と定めた。

鉦 Ｓｔには、固溶強化を通じて鋼板の強度を向上させ、フ
ェライト変態を促進して延性、穴拡げ性を向上させる作
用があるが、１．５％を超えて含有させると溶接性の劣
化、加熱時のスケール生成促進を招くことから、Ｓｔ含
有量は１．５以下と定めた。

ハ Ｍｎは、Ａｒｚ点を低下させ、フェライト組織の微細化
を通じて鋼板の強度と延性を向上させる作用を有してい
るが、その含有量が０．０５％未満では前記作用による
所望の効果を得ることができず、−方、２．０％を超え
て含有させると溶接性を劣化させることから、Ｍｎ含有
量は０．０５〜２．０％と定めた。

Ｐは、固溶強化を通じてフェライトの強化に有効な元素
であり、また耐食性を高める作用を有していることから
も添加するが、０．１２％を超えて含有させると母材の
靭性・穴拡げ性を劣化させることから、Ｐ含有量の上限
を０．１２％と定めた。なお、熱延高張力鋼板では靭性
を向上させるため一般に溶銑脱Ｐ処理等によってＰ含有
量を低減させるが、本発明に適用される鋼ではこのよう
な処理を省略できて経済性にも有利である。

Ｓは鋼板の加工性を低下させることから、その含有量は
極力低減するのが好ましい。Ｓは、通常は鋼中でＭｎと
結合してＭｎＳを生成し悪影響が低減されるので、その
上限を０．０３０％とする。Ｍｎ含有量が低い場合はＳ
含有量を特に０．００３％以下に低減すると良好な加工
性が確保できることから、Ｍｎ含有量が低い場合にはＳ
含有量を０．００３％以下にすることが望ましい。

Ｃｒ 本発明においてＣｒは非常に重要な成分の１つである。

即ち、Ｃｒには、腐食環境下で鋼板表面に生成する皮膜
を安定化し腐食穴の成長を抑制する作用があるが、その
含有量が０．５％未満では前記作用による所望の効果を
確保することができず、−方、５．０％を超えて含有さ
せると通常の酸洗工程では酸化皮膜を除去することが困
難になると共に、塗装前の化成処理性が著しく劣化して
経済性を損なうことから、Ｃｒ含有量は０．５〜５．０
％と定めた。

Ｃｕ Ｃｕは、熱延のままの鋼板中では固溶状態で存在してい
て加工性を阻害しないが、成形後に例えば６００℃×１
０分程度の後熱処理を付与することで素地中へ微細に析
出し、著しく引張強さを増大させる作用を有しており、
またＣｒと共に添加することにより鋼板の耐食性を顕著
に向上させる作用も有するが、その含有量が０．５％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
、３．０％を超えて含有させると熱間加工性の著しい低
下をもたらすことから、Ｃｕ含有量は０．５〜３．０％
と定めた。

Ｎｉ ＮｉはＣｕ添加に伴う熱間加工性の低下を防止する作用
のほか、耐食性を向上させ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％を超えて含有させると経済
性を損なうことから、Ｎｉ含有量は０．０１〜１．０％
と定めた。

ｓｏｌ、ＡＩ Ｍは鋼の脱酸剤として添加されるが、その含有量がｓｏ
ｔ、Ａｌｌ量で０．１０％を超えると介在物量が増加し
て加工性の劣化を招くことから、ｓｏｌ、　ＡＩ！量の
上限を０．１０％と定めた。

Ｎは、通常の高温巻取り時においてはＭと結合して１ｌ
ｆＮを形成するが、５００℃以下の低温巻取り時には固
溶してフェライトを強化すると同時に延性を低下させる
。従って、所望の加工性を確保すべく、Ｎ含有量を０．
００５０％以下に制限することとした。

Ｎｂ　　Ｖ　　ＲＥＭ（）　　Ｃａ　　びＺｒこれらの
成分には、鋼板の強度或いは冷間加工性を向上させる作
用があるので必要に応じて１種又は２種以上を含有せし
められるが、各成分含有量の限定理由は以下の通りであ
る。

ａ）　　Ｎｂ及びＶ Ｎｂ及びＶには、Ｃ，Ｎと結合し炭窒化物を形成して固
溶Ｃ，Ｎ量を低減し、Ｃ，Ｎによる時効硬化を抑制する
作用があるので、該作用による所望の効果を確保すべく
各成分は０．０１％以上の量で添加される。一方、０．
１０％を超えて含有させると加工性、溶接性を劣化させ
ることから、各成分の含有量はそれぞれ０．０１〜０．
１０％と定めた。

ｂ）　　ＲＥＭ、Ｃａ及びＺｒ ＲＥＭ、Ｃａ及びＺｒには何れも介在物の形状を調整し
て冷間加工性を向上させる作用があるが、その作用を発
揮させるには、ＲＥＭ及びＣａの場合に０．００２％以
上、　Ｚｒでは０．０１％以上の添加が必要である。一
方、ＲＥＭで０．１０％、　Ｃａで０．０１％、　Ｚｒ
で０．１０％をそれぞれ超えて含有させると、鋼中の介
在物量の増加を招いて冷間加工性が逆に劣化す、る。

従って、ＲＥＭ含有量は０．００２〜０．１０％、　Ｃ
ａ含有量は０．００２〜０．０１％、　Ｚｒ含有量は０
．０１〜０．１０％とそれぞれ定めた。

Ｂ）熱間圧延条件 熱間圧延については、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、Ａｒ３点を下
回る温度で仕上圧延を行うと加工フェライトが生じて冷
間加工性が著しく劣化する。従って、熱間圧延はＡｒ３
点以上の温度域で仕上げることと定めた。

更に、熱間加工が終了した後は冷却速度：１０ｔ／ｓ以
上で５００℃以下の温度域にまで急冷しなければ、冷却
途中或いは巻取り後の徐冷中にＣｕの析出反応が進行し
、熱延板の強度の上昇、冷間加工性の劣化、或いは後熱
処理時の強度上昇量の減少等を招く。従って、熱間圧延
を終了した熱延鋼板は１０℃／ｓ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。

続いて、本発明の効果を実施例により更に具体的に説明
する。

〈実施例〉 化学成分組成が第１表のＡ乃至Ｖで示されるスラブを、
第２表に示した条件で加熱、熱間圧延。

巻取りを行い、板厚３．５ｆｉＯ熱延鋼板を得た。

次に、得られた熱延鋼板からＪＩＳ５号引張り試験片を
採取し、ます熱延のままの引張特性値を測定すると共に
、試験片に８％の予歪を与えてから６００℃×１０分の
後熱処理を施した後の引張強さの上昇量をも測定した。

更に、これとは別に一部の熱延綱板から耐食性試験用に
３ｔａ厚×３０ｎ幅×７０日長さの試験片を採取し、 「湿潤保持（湿度：９５％以上、温度：室温で１６ｈｒ
保持）−塩水噴霧（５％食塩水、３５℃Ｘ６ｈｒ間保持
）→乾燥（５０℃Ｘ　２ｈｒ保持）」 を１サイクルとする混合腐食試験を１００サイクル繰り
返した時の鋼板の腐食量の変化も調べた。

これらの試験結果を第２表に併せて示す。

第２表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件に従って製造された鋼板は熱延のままで優
れた加工性（強度・伸びバランス）を有すると共に、加
工後の後熱処理によって１０ｋｇｆ／−以上の顕著な強
度（引張強さ）の上昇を示すことが分かる。

また、本発明で規定する条件に従って製造された鋼板は
、腐食サイクル６０回（実使用５年に相当）でほぼＧＡ
処理鋼板なみの耐食性を、そして腐食サイクル１２０回
以上（実使用１０年以上に対応）ではＧＡ処理鋼板以上
の耐食性を示すことも確認できる。

一方、仕上温度が規定値を外れた試験番号６の熱延板で
は延性が低下し、冷却速度及び巻取温度が規定値を外れ
た試験番号７，８の熱延板では強度上昇量が低下してい
る。また、Ｃｕ含有量が規定値を外れた試験番号２４．
２７の熱延板でも十分な強度上昇量が得られていない。

更に、Ｃｒ含有量が規定値を外れている試験番号２３．
２６の熱延板では十分な耐食性が得られていない。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、熱延鋼板のま
まの状態では軟質で加工性が良く、成形加工後に６００
℃程度の高温での後熱処理を行うことで大きな強度が得
られると共に、溶融亜鉛メツキ処理等の表面処理を施さ
なくても優れた耐食性を示す熱延高張力鋼板を安定して
提供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。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱延鋼板の耐食性に及ぼすＣｒ添加量の影響
を示したグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量割合にて Ｃ：０．０１５超〜０．１５％、Ｓｉ：１．５％以下、
   Ｍｎ：０．０５〜２．０％、Ｐ：０．１２％以下、Ｓ：
   ０．０３０％以下、Ｃｒ：０．５〜５．０％。 Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、
   ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．００５０％以
   下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成る鋼
   片を熱間圧延すると共に、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℃／ｓ以上で急
   冷した後、５００℃以下の温度域にて巻取ることを特徴
   とする、耐食性、加熱硬化性に優れた高張力鋼板の製造
   方法。
2. （２）重量割合にて Ｃ：０．０１５超〜０．１５％、Ｓｉ：１．５％以下、
   Ｍｎ：０．０５〜２．０％、Ｐ：０．１２％以下、Ｓ：
   ０．０３０％以下、Ｃｒ：０．５〜５．０％、Ｃｕ：０
   ．５〜３．０％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、ｓｏｌ．
   Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．００５０％以下を含む
   と共に、更に Ｎｂ：０．０１〜０．１０％、Ｖ：０．０１〜０．１０
   ％の１種又は２種以上をも含有し、残部がＦｅ及び不可
   避的不純物から成る鋼片を熱間圧延すると共に、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℃／ｓ以上で急冷した後、５００℃以下の温度域
   にて巻取ることを特徴とする、耐食性、加熱硬化性に優
   れた高張力鋼板の製造方法。
3. （３）重量割合にて Ｃ：０．０１５超〜０．１５％、Ｓｉ：１．５％以下、
   Ｍｎ：０．０５〜２．０％、Ｐ：０．１２％以下、Ｓ：
   ０．０３０％以下、Ｃｒ：０．５〜５．０％、Ｃｕ：０
   ．５〜３．０％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、ｓｏｌ．
   Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．００５０％以下を含む
   と共に、更に ＲＥＭ：０．００２〜０．１０％、Ｃａ：０．００２〜
   ０．０１％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％ の１種又は２種以上をも含有し、残部がＦｅ及び不可避
   的不純物から成る鋼片を熱間圧延すると共に、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℃／ｓ以上で急冷した後、５００℃以下の温度域に
   て巻取ることを特徴とする、耐食性、加熱硬化性に優れ
   た高張力鋼板の製造方法。
4. （４）重量割合にて Ｃ：０．０１５超〜０．１５％、Ｓｉ：１．５％以下、
   Ｍｎ：０．０５〜２．０％、Ｐ：０．１２％以下、Ｓ：
   ０．０３０％以下、Ｃｒ：０．５〜５．０％、Ｃｕ：０
   ．５〜３．０％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、ｓｏｌ．
   Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．００５０％以下を含む
   と共に、更に Ｎｂ：０．０１〜０．１０％、Ｖ：０．０１〜０．１０
   ％の１種又は２種以上、及び ＲＥＭ：０．００２〜０．１０％、Ｃａ：０．００２〜
   ０．０１％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％ の１種又は２種以上をも含有し、残部がＦｅ及び不可避
   的不純物から成る鋼片を熱間圧延すると共に、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℃／ｓ以上で急冷した後、５００℃以下の温度域に
   て巻取ることを特徴とする、耐食性、加熱硬化性に優れ
   た高張力鋼板の製造方法。