JPH0430461B2 - - Google Patents

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JPH0430461B2
JPH0430461B2 JP15216185A JP15216185A JPH0430461B2 JP H0430461 B2 JPH0430461 B2 JP H0430461B2 JP 15216185 A JP15216185 A JP 15216185A JP 15216185 A JP15216185 A JP 15216185A JP H0430461 B2 JPH0430461 B2 JP H0430461B2
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) この発明は、疲労限度σwと引張強さσBの比(疲
労限度比=σw/σB)が高い、成形性にすぐれたク
ラツド鋼板に関する。 (従来の技術) たとえば、自動車のホイールデイスクに使用さ
れる鋼板は、成形性にすぐれていることと相俟つ
て、高い疲労強度を有していることが要求され
る。従来使用されている薄鋼板の疲労強度は、ほ
ぼ素材鋼板の静的引張強さに比例し、疲労限度
σwと引張強さσBの比(疲労限度比σw/σB)は、熱
間圧延ままの鋼板で約0.45である。従つて、疲労
強度の高い鋼板を必要とするときは、引張強さの
高い鋼板を準備しなければならない。 かかる観点から、素材のハイテン(高強度)化
が進められてきたけれども、高強度鋼板は必ずし
も成形性にすぐれていない。疲労限度比σw/σB
高い鋼板が得られれば、高強度比は必ずしも必要
ではなく、プレス成形が容易であつて、かつ疲労
強度も高いものが期待できる。 そこですぐれたプレス成形性と、高い疲労強度
を併め有する鋼板を得る手段として、クラツド鋼
板が考えられる。クラツド鋼板の疲労強度に関し
ては、たとえば日本機械学会論文集A、第45巻、
No.390、108〜116頁に、圧着法で製造したクラツ
ド鋼板であつて、焼入れまま、または焼入れ−焼
戻し処理をした鋼板について、調べた結果が記載
されている。 しかしながら、ここに記載されているクラツド
鋼板は、疲労限度比が高くなく、また記載されて
いる製造プロセスも、工業的多量生産に適するプ
ロセスではない。 また、すぐれたプレス成形性と、高い疲労強度
を併せ有する鋼板を得る手段として、同一成分鋼
の板の表面を、シヨツトピーニング、高周波焼入
れ或いは浸炭処理等を行なうことによつて、硬化
させる方法もあるけれども、工程コストが高いの
みならず、鋼板表層部の硬化量や、硬化深さをコ
ントロールすることが難しく、他方、塑性加工を
行なうと割れるので、最終製品にしか適用できな
いなどの問題があつた。 (発明が解決しようとする問題点) この発明は、従来技術における上に述べた問題
を解決し、すぐれた成形性と高い疲労強度を有す
るクラツド鋼板を提供することを目的としてなさ
れた。 (問題点を解決するための手段) この発明の要旨とする処は、C:0.0015〜0.25
%、Si:0.003〜2.0%、Mn:0.1〜2.0%、Al:
0.0001〜0.1%、S:0.015%以下を含有し、更に
REMを、REM/S=1.35〜5或いはZrをZr/S
=2〜10含有し、残余は鉄および不可避不純物か
らなる内層部と、該内層部の組成に対してC,
Si,Mnのうち少なくとも1種をより多く含有す
る表層部とからなり、両層の含有量の差が、△C
≧0.05%、△Si≧0.35%、△Mn≧0.25%の3つの
条件のうち少なくとも1つの条件を満足し、かつ
両表層部の引張強さが、内層部のそれよりも高い
ことを特徴とする成形性のすぐれた高疲労限度比
クラツド鋼板、およびC:0.0015〜0.25%、Si:
0.003〜2.0%、Mn:0.1〜2.0%、Al:0.0001〜0.1
%、S:0.005%以下を含有し、更にCaを0.0075
%以下、かつCa/Sで0.5以上含有し、残余は鉄
および不可避的不純物からなる内層部と、該内層
部の組成に対してC,Si,Mnのうち少なくとも
1種をより多く含有する表層部とからなり、両層
の含有量の差が、△C≧0.05%、△Si≧0.35%、
△Mn≧0.25%の3つの条件のうち少なくとも1
つの条件を満足し、かつ両表層部の引張強さが、
内層部のそれよりも高いことを特徴とする成形性
のすぐれた高疲労限度比クラツド鋼板および両表
層部の合計厚さが、0.050mm以上(片側厚0.025mm
以上)、かつ全厚の25%以下である成形性のすぐ
れた高疲労限度比クラツド鋼板である。 以下に、この発明を詳細に説明する。 先ず、この発明になるクラツド鋼板の内層部の
成分について説明する。 Cは、鋼板の加工性を向上させるためにはその
含有量が少ない方がよいけれども、0.0015%未満
では製鋼作業(鋼板を得るための鋼精錬)が困難
になる。他方、Cが0.25%を超えると、溶接性が
劣化するので、Cは、0.0015〜0.25%の範囲とし
た。 Mnは固溶強化およびフエライトの細粒化のた
めに必要な元素であるが、0.1%未満では高張力
鋼を得にくく、熱間脆性を生じやすい。また、2
%を超えると、溶接性を劣化させるので0.1〜2.0
%の範囲とした。 Siは延性を損うことなく、固溶強化によつて強
度を増すことができるが、2%を超えると溶接性
が劣化するので2%以下とした。また、Siは必要
に応じて添加すればよく、不可避不純物として含
まれる程度でも差支えないので下限値は0.003%
とする。 Alはフエライトの細粒化に有効であるが、0.1
%を超えると、その効果は飽和するので0.1%以
下とする。また、不可避的不純物として含まれる
程度でも差支えないので、下限は0.0001%とす
る。 Pは強度を上昇させるために添加することがで
きるが、本発明では添加することを必須の要件と
しない。従つて実施例には0.01〜0.02%程度のP
がいわゆる不可避的不純物として含有されている
本発明の例を示した。 次に、クラツド鋼板の表層部に添加する時、或
いは表層部となるべき部材の溶製時に、C,Si,
Mnのうち少なくとも1種について内層部より高
濃度化しておくことが、表層部の引張強さを内層
部のそれよりも高くするために必要である。この
とき表層部と内層部の各成分の含有量差(表層部
の方が多い)は、△C≧0.05%、△Si≧0.35%、
△Mn≧0.25%の3つの条件のうち少なくとも1
つの条件を満足させる必要がある。これは、表層
部の引張強さを内層部のそれよりも5Kgf/mm2
上高くするために不可欠なものである。 表層部と内層部における各成分の含有量差の上
限は、表層部材を得るための製鋼作業の困難性か
ら、自ずと規制されるので、特に設定しないけれ
ども、Cで0.8%、Si,Mnは1%を超えることは
容易ではない。 一方、本発明のクラツド鋼板においては、穴拡
げ性或いは曲げ性等の特性の改善をはかるため、
Sを0.015%以下とし、表層部および内層部の双
方にREMを1.35REM/S5或いは、Zrを2
Zr/S10の範囲で添加するか、またはSを
0.005%以下とし、Caを0.0075%以下かつCa/S
で0.5以上添加してもよい。 その際、S0.015%とする理由は、REM,Zr
の添加量を必要最小限としてコストを下げ、また
MnS系の介在物の総量を少なくする必要がある
からである。 また、Ca添加のとき、Sを0.005%以下とする
のは、これを超えると、鋳込(鋳造)に際してノ
ズル詰りが起こり易くなるためである。Ca添加
量は、Ca/Sが0.5%以下では効果がなく、他方
Caが0.0075%を超えると、クラスター状介在物が
生成するので、0.5Ca/S,Ca0.0075%とす
る。 クラツド鋼板内層部の引張強さに関し、この部
分は、通常薄鋼板として得られる引張強さは、25
Kgf/mm2以上である。内層部分の引張強さが65Kg
f/mm2を超えると、加工性が劣化するので65Kg
f/mm2以下とするのが望ましい。 一方、クラツド鋼板表層部の引張強さは、内層
部のそれよりも5〜30Kgf/mm2高くするのが良
い。表層部と内層部の引張強度差が5Kgf/mm2
下では、高い疲労強度を付与することができず、
また引張強度差が30Kgf/mm2を超えると、表層部
の加工性劣化が大きく、かつ表層部材溶製時にお
ける合金添加量が多くなり、製造も困難となるか
ら、表層部の引張強さは内層部のそれよりも、5
〜30Kgf/mm2の範囲で高くする。 クラツド鋼板の表層部および内層部における強
度の調整は、成分および組織制御によつて行な
う。すなわち、フエライト−パーライト鋼では、 TS〔Kgf/mm2〕 =29.6+2.76(%Mn)+8.3(%Si) +0.392(%パーライト)+0.77d-1/2 (d:フエライト粒径〔mm〕) 低炭素ベイナイト鋼では TS〔Kgf/mm2〕 =25.1+1.94(%C)+23.5(%Mn) の関係にあり、合金成分およびプロセス条件(冷
却速度、巻取温度等)を制御して強度を調整す
る。 これらの成分およびプロセス条件と得られる材
料の強度との関係は、たとえば日新製鋼技報第14
号、4〜19頁に記載されており、公知である。 圧着法で製造したクラツド鋼板に比し、鋳込・
圧延クラツド鋼板は、表層−内層界面の接合力が
強く、疲労クラツクは、界面で発生し難い。従つ
て、鋳込・圧延クラツド鋼板にあつては、表層部
を硬化させることにより、初期クラツクの発生が
抑制されて、疲労強度を高くすることができる。 かかる理由から、本発明のクラツド鋼板を製造
するプロセスは、鋳込・圧延法が望ましい。 次に、この発明のクラツド鋼板における表層部
厚さの限定理由を説明する。 第1図は、C:0.05%、Si:0.1%、Mn:0.3%
を含有するAlキルド鋼の内層部と、C:0.13%、
Si:0.25%、Mn:1.2%を含有するAlキルド鋼の
表層部とからなる鋳込みクラツド鋳片を、約5mm
に熱間圧延後、表面鋳磨して、クラツド率を変化
させたときのクラツド率と、疲労限度比(σw
σB)の関係を示す図である。 疲労試験は、平面曲げ両振りで、107回まで行
ない、このときS−N曲線から疲労限度σwを求
めた。また、引張強度σBは、各クラツド率におけ
る値である。 第1図に示すクラツド鋼板の内層部の引張強さ
は、約34Kgf/mm2、表層部の引張強さは、54Kg
f/mm2であつた。 クラツド率は、表層硬化部と内層軟化部の遷移
領域中の光学顕微鏡で識別できる境界を、表層部
〜内層部の境界として両表層部厚さの全厚さに対
する割合で示した。 第1図において、表層部の厚さが0.050mm以上
で、疲労限度比(σw/σB)に著しい効果が見られ
る。一方、クラツド率で25%を超えると、その効
果が飽和する。従つて、本発明にあつては、クラ
ツド鋼板の両表層部厚さの範囲を、0.050mm以上
(片側厚0.025mm以上)、かつ全厚の25%以下とし
た。 本発明のクラツド鋼板を鋳込によつて製造する
に際しては、たとえば特公昭44−27361号公報に
開示されている2本IN法(IN:イマージヨンノ
ズル)によることができる。この方法によるとき
は、タンデイツシユ内を2室に区切り、それぞれ
の室から各1本、合計2本の浸漬ノズルを鋳型内
に挿入し鋳造する。タンデイツシユ内の各室に
は、別々に溶製した異なる成分の溶鋼を取鍋から
それぞれ注入する。 この他、鋳型内を、クラツド鋼板の内層部、
表層部に対応する区域に仕切つて、表層部にワイ
ヤで合金元素を添加する。鋳造段階に高強度鋼
板を存在せしめ、この高強度鋼板間に溶鋼を注入
し、溶着させる。鋳型を2段に配置し、上部鋳
型で内層鋼を鋳込みだ後、下部鋳型で表層部を鋳
込む。などの方法によることもできる。 本発明になるクラツド鋼板は、分塊圧延或い
は、連続鋳造によつて、クラツド状の鋼片を得た
後、一旦冷却したものを再加熱し、圧延してもよ
いが、たとえば連続鋳造後、高温の鋼片を、その
両側縁部を軽加熱するか或いはそのまままたは、
Ar3点以上の温度域から加熱炉に装入し、直接圧
延するようにすれば、省エネルギとなり、低コス
トでクラツド鋼板を製造できる。 (実施例) 本発明の実施例を第1表に示す。鋼A,Bおよ
びCは、比較鋼であつて、均一な成分を有する鋼
板で、σw/σBは、0.43〜0.44であつた。 D〜Gは、本発明のクラツド鋼板であつて、表
層部のC,Si,Mnのうち少なくとも1種が高く、
σw/σBは、0.56〜0.59と高い。また、D〜Gは、
Sが低く、REM,Ca,Zrが添加されているの
で、強度に比して穴拡げ比が改善されている。H
は△C,,△Si,△Mnが本発明の範囲外であるた
め、疲労限度比が通常のレベルを示す比較鋼であ
り、IはREM/Sが本発明の範囲外であるため、
穴拡げ性が良好ではなく、さらに、Jは両表層部
の厚み率、およびCa/Sが本発明の範囲外であ
るため、疲労限度比および穴拡げ性が共に良好で
はない比較鋼である。
【表】
【表】 以上本発明を、クラツド薄鋼板について説明し
てきたけれども、本発明は、厚板、棒鋼、線材
等、高い疲労強度を必要とする鋼材にも利用でき
る。 (発明の効果) 本発明は、以上述べたように構成したから、低
強度で高い疲労強度を有する鋼板が得られる。従
つて、プレス成形が容易な低強度鋼板で、たとえ
ば自動車のホイールデイスクの厚み減少が可能と
なり、ホイールの軽量化、低コスト化が容易とな
る等の効果をもつ。その他加工用の高い疲労強度
を必要とする鋼板に等しく適用でき、その工業的
価値は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明におけるクラツド率(厚さ)
と疲労限度比(σw/σB)の関係を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量比で C :0.0015〜0.25%、 Si:0.003〜2.0%、 Mn:0.1〜2.0%、 Al:0.0001〜0.1%、 S :0.015%以下 更に REMを、REM/S=1.35〜5 或いは ZrをZr/S=2〜10含有し、残余は鉄および
    不可避的不純物からなる内層部と、該内層部の組
    成に対してC,Si,Mnのうち少なくとも1種を
    より多く含有する表層部とからなり、両層の含有
    量の差が、△C≧0.05%、△Si≧0.35%、△Mn
    ≧0.25%の3つの条件のうち少なくとも1つの条
    件を満足し、かつ両表層部の引張強さが、内層部
    のそれよりも高いことを特徴とする成形性のすぐ
    れた高疲労限度比クラツド鋼板。 2 重量比で C :0.0015〜0.25%、 Si:0.003〜2.0%、 Mn:0.1〜2.0%、 Al:0.0001〜0.1%、 S :0.005%以下 更に Caを0.0075%以下、 かつ Ca/Sで0.5以上含有し、残余は鉄および不可
    避的不純物からなる内層部と、該内層部の組成に
    対してC,Si,Mnのうち少なくとも1種をより
    多く含有する表層部とからなり、両層の含有量の
    差が、△C≧0.05%、△Si≧0.35%、△Mn≧0.25
    %の3つの条件のうち少なくとも1つの条件を満
    足し、かつ両表層部の引張強さが、内層部のそれ
    よりも高いことを特徴とする成形性のすぐれた高
    疲労限度比クラツド鋼板。 3 両表層部の合計厚さが、0.050mm以上(片側
    厚0.025mm以上)、かつ全厚の25%以下である特許
    請求の範囲第1項または第2項記載の成形性のす
    ぐれた高疲労限度比クラツド鋼板。
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US11408045B2 (en) * 2017-02-20 2022-08-09 Nippon Steel Corporation Steel sheet
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