JPH0432512A - 加工用高強度複合組織熱延鋼板の製造方法 - 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、自動車用あるいは産業機器用の高強度部材用
鋼板であって、加工性、特に延性の優れた加工用熱延鋼
板の製造方法に関する。

（従来の技術） 連続熱間圧延によって製造されるいわゆる熱延鋼板は、
比較的安価な構造材料として、前記の自動車をはじめと
する各種の産業機器に広く使用されている。そして、そ
の用途にはプレス加工で成形される部材が多く、従って
高強度と加工性つまり高延性の要求がある。

ところで、高強度と加工性が両立する鋼板としては例え
ば特開昭５５−４４５５１号で開示されているようなＩ
ＩＰＷＲ（Ｄｕａｌ　Ｐｈａｓｅ　ｇ）が開発されてい
る。

ＤＰｌｉｌはフェライト士マルテンサイト２相組織鋼で
あって、一部掻く少量の残留オーステナイト、パーライ
ト、あるいはベイナイトが併存することがある。このよ
うなりＰＩの特徴は降伏比が低く延性が高いことである
が、ＴＳ：６０ｋｇｆ／＋ｗｍ”の材料でその伸びが約
３０％、ＴＳＸＥｌ＜２０００というのが現状であり、
さらに高延性の材料が望まれている。

この点、高強度鋼板の延性改善を図る手段として残留オ
ーステナイトのＴＲＩＰ　（変態誘起超塑性）を利用し
た方法が、例えば特開昭５５−１４５４２２号に開示さ
れている。この方法によればＴＳが１１０　ｋｇｆ／１
１１１”以上テＥｆｆｉが２２％以上を示し、ＴＳＸＥ
ｌｌ、の値として２４００を超す高延性高強度鋼板の製
造が可能である。しかしながらこの方法ではＣが０．３
５〜０．８５％（実施例では０．５０％以上）と高いこ
とから溶接性に劣るため、自動車用鋼板としての適用性
は狭いものであった。

一方、低Ｃにおいである量の残留オーステナイトを得る
方法として特開昭５５−４４５５１号にあるようにＤＰ
鋼板の製造方法により不可避的に１０体積％以下のオー
ステナイトを残留させる方法、あるいは特開平！　−１
６８８１９号にあるように連続焼鈍ラインを利用してフ
ェライトとベイナイトを主相として１０体積％以上のオ
ーステナイトを残留させる方法がある。しかしながら前
者の方法では延性向上のために十分なオーステナイトを
残留させることができず、また後者の方法では熱間圧延
および冷間圧延に続いて連続熱処理ラインが付加される
ためコスト的に不利である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解
決し溶接性を満足できる範囲の低Ｃ含有量でなおかつＴ
ＲＩＰ効果を発揮するのに十分な量の残留オーステナイ
トを含有する、延性の優れた６０ｋｇｆ／ｍｍ”以上の
強度を有する熱間圧延まま高強度鋼板の製造方法を提供
することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、溶接性を満足できる範囲の低Ｃ含を量で
なおかつＴＲＩＰ効果を発揮するのに十分な量のオース
テナイトを含有する熱間圧延まま高強度網板の製造方法
を提供すべく、種々検討を重ね、熱間圧延加熱温度、加
熱時間、加熱速度を制御するかあるいはさらにＮｂ、　
Ｔｉを添加して加熱時のオーステナイト平均粒径を５０
／ａ未満と微細化することで、その後の冷却過程でフェ
ライト生成を促進して、未変態オーステナイトへのＣの
濃縮を、さらには低Ｍ高Ｎ鋼においてはＮもＣと同様に
未変態オーステナイト中へ濃縮してオーステナイトを安
定化させ、熱延板であってもＴＲＩＰ効果を発揮するの
に十分な量の残留オーステナイトを連続焼鈍ラインを経
ることによる住産性低下やコスト上昇を生ずることなく
確保することができることを知り、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０
．４０％、Ｓｉ：０．８〜２．５％、ＭｎとＣｒの１種
以上を合計で０．８〜４．０％、ｓｏｌ、八Ｑ　：０．
００１〜０．０５０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２５
０％、残部不可避不純物およびＦｅから成る鋼組成を有
する綱片を、Ａｃ３点以上で、かつオーステナイト平均
粒径が５０／Ａ以下となるように再加熱した後、最終バ
スの圧下率４０％以上、仕上温度Ａｒ３〜Ａｒ＝＋５Ｑ
℃で熱間仕上圧延を終了し、６０℃／Ｓ以下の冷却速度
にて５５０〜７００℃まで冷却する第１段冷却後、０〜
３０秒間Ｏ〜５℃／ｓの冷却速度で冷却する第２段冷却
を施し、さらに３０℃／ｓ以上の冷却速度で３００〜４
５０℃まで冷却する第３段冷却後巻取り、体積率でボリ
ゴナルフェライト６０％以上と残留オーステナイ目０％
超とを有する複合組織とすることを特徴とする加工用熱
延鋼板の製造方法である。

本発明の別の態様によれば、上記銅片は、さらに下記群
の合金元素を少なくとも１種以上含有するものであって
もよい。

（１）Ｔｉ：０．００３〜０．０３０％および／または
Ｎｂ：０．００３〜０．０３０％。

（ＩＩ　）Ｃｕ：０．５〜３．０％とＮｉ：　１．５％
以下の１秤取」二。

（ＩＩＩ　）Ｃａ：０．０００２〜０．０１％、Ｚｒ：
Ｏ，ＯＩ　〜０．１０％および希土類：ｏ、ｏｏ２〜０
．１０％の少なくとも１種。

（作用） 次に、本発明の構成要件とその作用について詳細に説明
する。また、限定してない条件については、好ましい条
件を示す。

（Ａ）綱片の化学組成： Ｃ，Ｎ：　Ｃ，Ｎは本発明では重要な元素であって、熱
間圧延後冷却過程において、未変態オーステナイト中に
濃縮してオーステナイトを安定化して熱延板中にＴＲＩ
Ｐ効果を得るのに十分な残留オーステナイトを確保する
ことができる。Ｃの含有量が０．０８％未満、Ｎの含有
量が８０ｐｐｍ未満では十分な量の残留オーステナイト
を得ることができず、またＣ：０．４０％およびＮ：２
５０ｐｐｍを越えて含有させると溶接性が問題となる。

従ってＣの含有量を０．０８〜０．４０％、Ｎの含有量
を０．００８０−０．０２５０％と定めた。

Ｍｎ、　Ｃｒ：　Ｍｎ、Ｃｒは本発明では重要な元素で
あっで、未変態オーステナイトがパーライトあるいはマ
ルテンサイト変態するのを抑制する。この効果は一〇と
Ｃｒの合計で０．８％未満では得られない。しかしなが
らＭｎとＣｒの合計で４．０％を越えて含有させると、
熱間圧延後の冷却過程で十分なフェライトを得られず、
またそのため未変態オーステナイトへのＣ，Ｎの濃縮も
不十分で本発明が目的とする高延性あるいはＴＲＩＰ効
果が得られない。従って、ＭｎとＣｒの合計の含有量を
０．８〜４．０％と定めた。

Ｓｉ：　Ｓｉは本発明で重要な元素であって、フェライ
ト生成を促進してＣ，Ｎの未変態オーステナイトへの濃
縮を助ける。０，８％未満ではＴＲＩＰ効果を得るのに
十分な残留オーステナイトを得るためのＣ，Ｎの濃縮が
不十分である。しかし必要以上に添加すると溶接性が劣
化するのでその含を量をＳｉ：０．８〜２．５％以下と
定めた。

ｓｏｌ、ＡＱ：　ＭはＡＱＮとして残留オーステナイト
生成に重要なＮを固定してしまう。従ってその含有量は
少ない方が好ましいが、脱酸剤として利用されることか
らその含有量を０．００１〜０．０５０％と定めた。好
ましくは０．００１〜０．０１５％である。

Ｔｉ、　Ｎｂ：　Ｔｉ、　Ｎｂは、必要に応して少な（
とも１種添加する。加熱時のオーステナイトの粒成長を
抑制する効果がある。その効果はそれぞれ０．００３％
未満の含有量では現われず、また、それぞれ０．０３０
％を越えて含有させるとフェライト地に整合析出する量
が増え延性が阻害される。従ってその含有量をそれぞれ
０．００３〜０．０３０％と定めた。

好ましくは０．００３〜０．０１５％である。

Ｐ：Ｐは溶接性に悪影響を及ぼす不純物元素であり、所
望の溶接性を確保するためにはＰの含有量を０．０５％
以下に抑えるのが好ましい。

Ｓ：ＳはＭｎＳ系介在物を形成して加工性を低下させる
不純物元素である。従ってＳ含有量を０．０５％以下と
するのが好ましい。

その他、本発明の加工対象とするｊＦ板中には、以下に
示す理由により、０．５〜３．０％のＣｕと１．５％以
下のＮｉの１種以上、あるいは０．０００２〜０．０１
％のＣａ、　０．０１〜Ｏ，１０％のＺｒおよび０．０
０２〜０．１０％の希土類元素の少なくとも１種を含ん
でいても良い。

Ｃｕ、　Ｎｉ：　ＣｕおよびＮｉはオーステナイトを安
定化し、残留オーステナイト量を多くする働きがある。

またＣｕには、Ｃと結合することなく単独に析出して綱
板を強化する働きもある。しかし、その含有量がそれぞ
れＣｕ：０．５％未満、Ｎｉ：１．５％未満では上記所
望の効果が得られず、一方、それぞれＣｕ：３．０％、
Ｎｉ：１．５％を越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である。従ってその添加量をＣｕ
：０．５〜３．０％、Ｎｉ：０．１〜１．５％とするの
が好ましい。また、Ｃｕ添加時には熱間圧延に際しての
割れを防止する目的にＮｉも１．５％以下添加した方が
好ましい。

Ｃａ、　Ｚｒ、および希土類元素：これらの成分は何れ
も介在物の形状を調整して成形性を改善する作用を有す
る。しかし、その含有量がそれぞれＣａ二０、０００２
％未満、Ｚｒ：０．０１％未満および希土類元素＝０．
００２％未満では前記作用による所望の効果が得られず
、一方、それぞれＣａ：０．０１％、Ｚｒ：０．１０％
および希土類元素：Ｏ，ＸＯ％を越えて含有させると、
逆に鋼中の介在物が多くなりすぎて成形性が劣化するよ
うになることから、それぞれの含有量を、Ｃａ：Ｏ，０
Ｏ０２〜０．０１％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％、希
土類元素７０．００２〜０．１０％とするのが好ましい
。

（Ｂ）熱間圧延条件 本発明においては、熱間圧延に供する鋼片の加熱時のオ
ーステナイト粒径を５０／ｊ１以下とすることが重要で
ある。

オーステナイト粒径は、基本的には加熱温度、加熱時間
、加熱速度、Ｃ，Ｍｎ量さらにはＴｉ、　Ｎｂ添加量な
どによって支配される。したがって、上述のようにオー
ステナイト粒径を５０％以下となるように再加熱するに
は、特にそれによるものだけに制限されるのではないが
、例えば本発明における鋼組成にあっては次の実験式に
よって調整することができる。なお、オーステナイト粒
径の好ましい範囲は３０ｔｓ以下である。

ただし、 Ｄ：再加熱時のオーステナイト粒径（／Ｊ）ｔ：加熱時
間（ｍｉｎ） Ｔ：加熱温度（℃） ＨＲ：加熱速度（’Ｃ／ｇＩｉｎ） ＮＴ：　Ｎｂ、　Ｔｉの合計添加量（ｗｔ％）また加熱
温度をＡｃ＋点未満あるいは熱間圧延の仕上温度をＡｒ
ｓ点の温度未満にすると、オーステナイト化していない
フェライトあるいは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。

さらに本発明においてはフェライト生成の促進により未
変態オーステナイト中のＣ，Ｎの濃化を目的にオーステ
ナイト細粒化のため最終パスの圧下率を４０％以上とし
さらに仕上温度をＡｒ３〜Ａｒ３＋５０℃とする。

最終パス圧下率を規定するのはオーステナイト細粒化に
よりフェライトの核生成場所となる粒界面積を増やすこ
ととオーステナイト中にフェライトの核生成場所となる
転位を多量に導入することにより、熱延後の冷却過程で
のフェライト生成を促進して、未変態オーステナイトへ
のＣ，Ｎの４化によりオーステナイトを安定化させ残留
オーステナイトを得るためである。このときの４０％以
上の圧下率は、上記作用を得るために必要であり、また
仕上げ温度が（＾ｒ３＋５０℃）超となるとオーステナ
イトの粒成長が早く、また転位の回復も早いため、上記
作用が得られなくなる。したがって、本発明において、
最終パスの圧下率を４０％以上としさらに仕上温度をＡ
ｒ３〜Ａｒｓ＋５０″Ｃと定めた。

本発明においては圧延終了後の冷却および巻取り条件が
重要である。つまり、圧延終了後１００　”Ｃ／Ｓ以下
の冷却速度にて５５０〜７００℃まで冷却することによ
り　（これを第１段冷却という）延性に有効なポリゴナ
ルフェライトを微細に生成させ、さらにＣ，Ｎが濃縮し
て安定化したオーステナイトがパーライト変態しないよ
うに３０℃／ｓ以上の冷却速度にてマルテンサイトが生
成しない温度の３００〜４５０℃まで冷却しく第３段冷
却という）、さらに巻取ることにより未変態のオーステ
ナイト中に炭化物の少ないヘイナイトを生成させること
でさらにＣ，Ｎを未変態オーステナイト中に濃縮して熱
延板中でも安定なオーステナイトを得ることができる。

ただし、オーステナイトの一部がパーライトあるいはマ
ルテンサイトに変態しても、ＴＲＩＰに有効な１０体積
％を越える残留オーステナイトを含む場合にはＴＳＸＥ
Ｎ　＞２５００の高延性を得ることができる。

第１段冷却において冷却速度が６０℃／ｓ超であると十
分な量の延性に有効なボリゴナルフェライトが生成され
ず、また冷却温度が５５０〜７００℃の範囲を外れると
ポリゴナルフェライトの生成が十分でなくなる。

第３段冷却において冷却速度が３０℃／ｓ未満であると
または冷却温度が４５０℃より高いと結晶粒の成長が過
度に起こるばかりか、パーライトやマルテンサイトの生
成量が増加し、ＴＲＪＰに有効な】Ｏ体積％を越える残
留オーステナイトが得られなくなる。

なお、第１段冷却後、０〜３０秒間Ｏ〜５℃／ｓの冷却
速度で冷却する第２段冷却を施す場合には、フェライト
の生成が促進されて、未変態オーステナイト中のＣ，Ｎ
の濃化が促進されオーステナイトが安定化し、最終製品
の熱延綱板中にボリゴナルフェライトと残留オーステナ
イトの相が増加し、結果として延性がさらに向上する。

以上の本発明にかかる製造方法によりＴＲＩＰに有効な
１０％（体積％）を越える残留オーステナイトを含み、
延性に有利なポリゴナルフェライトを６０％（体積％）
以上かつ残部かへイナイト主体の組織である加工性に優
れた高強度複合組織熱延綱板が製造できる。

すでに述べたＤＰ綱の鋼板製造時に不可避的にオーステ
ナイトを残留させる特開昭５５−４４５５１号の方法と
比較して、本発明による製造法の特徴は、Ｃ：０．０８
〜０．４０％であることと熱間圧延前の再加熱時のオー
ステナイト平均粒径を５０ｕｎ以下（通常、加熱時の平
均オーステナイト平均粒径は約３００−）に規定したこ
とである。

本発明にあってこのオーステナイト平均粒径を５０ｕｎ
以下とすることで熱間圧延後の冷却過程におけるフェラ
イト変態が促進されるため、Ｃ：０．０８〜０．４０％
のような低いＣを含有した綱においても未変態のオース
テナイトへのＣの濃縮がスムーズに行われてオーステナ
イトの安定化が起こるためマルテンサイト変態が抑制さ
れ残留オーステナイト量が著しく増大し、強度−延性バ
ランスが著しく高くなるのである。

また高い量の残留オーステナイトを得る方法として例え
ば特開昭５５−１４５１２１号がある。しかしながら、
この方法では、その手段として連続熱処理ラインを用い
るのであって、本発明のように加工熱処理の手段を用い
ることはな（、しかも熱間圧延前の加熱時の平均オース
テナイト粒径は通常レヘルであるため、オーステナイト
が安定化するためのＣを濃縮させるためには鋼片のＣ含
を量を０．４０〜０．８５％、通常は０．５０％以上と
高くせざるを得す、そのため溶接が困難となる。

この点、本発明では比較的低いＣ（０，０８〜０．４０
％）鋼で熱間圧延前の平均オーステナイト粒径を５０ｐ
以下に規定することで多量の残留オーステナイトを得る
ことができる。

なお、本発明においてはＮ添加量を高くして（Ｎ・０．
００８〜０．０２５０％）未変態オーステナイトへのＮ
の濃化によるオーステナイトの安定化作用も利用してお
り、それらとの相乗作用も著しいものがある。

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する
。

（実施例） 第１表に示す化学組成の綱を５０ｋｇ真空溶解炉で溶製
後、熱間鍛造により６０ｍｍ厚のスラブを製造した。第
１表には熱膨張の計測により測定したＡｒ３点をあわせ
て示す。

さらにこの鍛造材のうち第１表の鋼種Ａ、Ｂ、Ｃについ
て第２表に示す熱間圧延、冷却条件にて２ｍｍ厚の熱延
鋼板とした。このときの熱間圧延の加熱条件とオーステ
ナイト粒径とを第３表に示す。

再加熱直後の平均オーステナイト粒径は、再加熱終了直
後に氷水中に焼入れで測定した。熱延ｒａ械においては
、Ｘ線にて残留オーステナイト量の測定およびＪＩＳ　
５号引張特性を調査した。

第１図には鋼種Ａでの加熱時の平均オーステナイト粒径
と熱延鋼板中の残留オーステナイト量との関係を示す。

残留オーステナイト量は加熱時の平均オーステナイト粒
径との相関が強く加熱時の平均オーステナイト粒径５０
ｍ以下で１０％を越える残留オーステナイトを得ること
ができる。

第４表には鋼種Ａ、Ｂ、Ｃの熱延鋼板での金属組織とＪ
ＩＳ　５号引張り特性を示す。

本発明範囲内の熱間圧延、冷却条件で製造された熱延鋼
板では、第１図に見られるように、残留オーステナイト
量は加熱条件やＮｂ、　Ｔｉ添加の有無にかかわらず熱
間圧延前の加熱時の平均オーステナイト粒径への依存度
が高く、５０−以下でボリゴナルフェライト６０％（体
積％）以上で１０％（体積％）を越える多量の残留オー
ステナイトを得ることができる。またこの時、ＴＳｘｆ
、Ｉ２＞２５００の高い延性を示した。

同様に第１表の鋼種Ａ−Ｕの６０ｍｏ＋厚の鍛造スラブ
を、ＡＣ３以上に加熱してから第５表で示す条件で熱間
圧延、冷却を行って２１厚の熱延綱板とした。熱間圧延
前の加熱速度、加熱温度、加熱時間を調整してオーステ
ナイト粒径を調整した。なお、加熱後水中に焼き入れて
再加熱時のオーステナイト粒径を測定した。測定したオ
ーステナイト平均粒径は第５表にあわせて示す。また第
６表に熱延鋼板での金属組織とＪＩＳ　５号引張り特性
を示す。

これらの結果から分かるように、本発明方法にかかるＲ
ｕｎ　Ｈａ　１〜６．１４〜２２．２４〜３３によれば
、得られた熱延綱板はボリゴナルフェライト６０体積％
以上と１０体積％を越える残留オーステナイトを有し、
そのためＴＳＸＥｊ２　＞２５００の高い延性を示す。

再加熱時のオーステナイト粒径が本発明範囲内を越えた
ＲｕｎＮｏ、７、最終パス圧下率が本発明範囲をはずれ
たＲｕｎＮｏ、８、仕上げ温度の高いＲｕｎＮｏ、９は
、熱間圧延後の冷却前のオーステナイトの微細化が不十
分のためにフェライトの生成が不十分であることと、フ
ェライト生成による未変態オーステナイトへのＣ，Ｎの
濃縮が不十分で残留オーステナイト量が少なくなること
により強度延性バランスが悪い。第１段冷却速度が早す
ぎるＲｕｎ　Ｎ［１ｌＯ１第１段冷却停止温度が高いＲ
ｕ　ｎ　Ｎｏ、　Ｉ　Ｉは、フェライトの生成が不十分
であることと、フェライト生成による未変態オーステナ
イトへのＣ，Ｎの濃縮が不十分で残留オーステナイト量
が少なくなることにより強度延性バランスが悪い。第３
段冷却速度が遅いＲｕ　ｎ　Ｎｏ、　１２は未変態オー
ステナイトがパーライト変態するため、また第３段冷却
停止温度が低いＲｕｎ　Ｎｏ、１３は未変態オーステナ
イトがマルテンサイト変態するために残留オーステナイ
トが十分に得られず強度延性バランスが悪い。またＮ量
の低いＲｕｎ　Ｎα２３はオーステナイトを安定化させ
るためのＮｉｌとして不足しているため、残留オーステ
ナイト量が少なく、強度延性バランスが悪い。

第６表 （次頁につづく） （第６表つづき） （注） 本は本発明例、比は比較例を表す

【図面の簡単な説明】

第１図は、 実施例における再加熱時のオーステ ナイ ト平均粒径と残留オーステナイ ト量との相関 を示すグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．０８〜０．４０％、Ｓｉ：０．８〜２．５％、
   ＭｎとＣｒの１種以上を合計で０．８〜４．０％、ｓｏ
   ｌ．Ａｌ：０．００１〜０．０５０％、Ｎ：０．００８
   ０〜０．０２５０％、残部不可避不純物およびＦｅから
   成る鋼組成を有する鋼片を、Ａｃ＿３点以上で、かつオ
   ーステナイト平均粒径が５０μｍ以下となるように再加
   熱した後、最終パスの圧下率４０％以上、仕上温度Ａｒ
   ＿３〜Ａｒ＿３＋５０℃で熱間仕上圧延を終了し、６０
   ℃／ｓ以下の冷却速度にて５５０〜７００℃まで冷却す
   る第１段冷却後、０〜３０秒間０〜５℃／ｓの冷却速度
   で冷却する第２段冷却を施し、さらに３０℃／ｓ以上の
   冷却速度で３００〜４５０℃まで冷却する第３段冷却後
   巻取り、体積率でポリゴナルフェライト６０％以上と残
   留オーステナイト１０％超とを有する複合組織とするこ
   とを特徴とする加工用高強度複合組織熱延鋼板の製造方
   法。
2. （２）前記鋼片の鋼組成がさらに、Ｔｉ：０．００３〜
   ０．０３０％および／またはＮｂ：０．００３〜０．０
   ３０％を含む請求項１記載の方法。
3. （３）前記鋼片の鋼組成がさらに、Ｃｕ：０．５〜３．
   ０％とＮｉ：１．５％以下の１種以上を含む請求項１ま
   たは２記載の方法。
4. （４）前記鋼片の鋼組成がさらに、Ｃａ：０．０００２
   〜０．０１％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％および希土
   類：０．００２〜０．１０％の少なくとも１種を含む請
   求項１ないし３のいずれかに記載の方法。