JPH04329848A - 疲労特性と伸びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱延鋼板に係り、特に疲
労特性と伸びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】疲労強
度は、従来から引張強さ（ＴＳ）或いは降伏強さ（ＹＰ
）と強い相関を有すると言われている。事実、これまで
、自動車用ホィールを始めとする疲労強度を重要特性と
する各種構造材においては、板厚を薄くするか、或いは
要求疲労強度が厳しくなるに従いＴＳの高い材料が使用
されてきた。

【０００３】しかし、ＴＳが４９０Ｎ／ｍｍ２を超える
高強度熱延鋼板においては、更にＴＳを上昇させても、
必ずしも疲労強度が上昇しない。また、同じＴＳレベル
でも組織によって疲労強度に差が生じるという現象が現
われてきており、疲労強度に影響を及ぼす材料因子を明
確にし、疲労強度の優れた熱延鋼板の設計指針が強く求
められている。

【０００４】例えば、特開昭５７−１４５９６５号には
、フェライト＋ベイナイト組織がフェライト＋マルテン
サイト組織に比べて疲労強度が良好である旨の記載があ
るものの、疲労特性に強く影響すると考えられる第２相
の硬さや面積率や分散状態には触れられておらず、未だ
十分な検討がなされているとは言えない。

【０００５】更に、ホィールディスク等の各種構造材で
は、伸びフランジ性が重要であるが、ＴＳが４９０Ｎ／
ｍｍ２を超える高強度熱延鋼板の中には、伸びフランジ
性の大きく劣る組織のものがあり、実生産ラインにおい
て歩留りを劣化させ、問題となっている。

【０００６】本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、
疲労強度と伸びフランジ性が共に優れた高強度熱延鋼板
を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決し、疲労強度が優れ、伸びフランジ性の良好な４９
０Ｎ／ｍｍ２を超えるＴＳを有する高強度熱延鋼板の材
料設計指針を確立するべく鋭意研究を重ねた。その結果
、疲労強度は、組織中の第２相（パーライト、ベイナイ
ト、マルテンサイト、残留オーステナイト）の硬さ、面
積率及び母相と第２相の硬さと面積率との複合則と相関
があり、また、伸びフランジ性は第２相の硬さ、面積率
及びその分散状態と相関があることを知見し、ここに本
発明に至ったものである。

【０００８】すなわち、本発明は、Ｃ：０．０３〜０．
２５％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ
：０．１％以下、Ｓ：０．００７％以下、Ａｌ：０．０
７％以下及びＣｒ：１．０％以下を含有し、かつ、０．
６≦（Ｓｉ＋２０×Ｐ）／（Ｍｎ＋Ｃｒ）≦１．５なる
関係を満たし、必要に応じ更に、Ｎｂ：０．０１〜０．
０８％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％及びＭｏ：０．０
３〜０．４％のうちの１種又は２種以上、或いはＣｕ：
０．１〜１．８％及びＮｉ：０．１〜１．０％、或いは
Ｃａ：０．００６％以下を含有し、残部がＦｅ及び不純
物からなり、更に、フェライトと第２相（パーライト、
ベイナイト、マルテンサイト、残留オーステナイトの１
種以上）よりなり、 第２相の硬さＨｖ：２００以上６００以下、第２相の体
積率：５％以上４０％以下、第２相の粒径：２５μｍ以
下、 １５０≦Ｈｖｓ×Ｖｓ＋Ｈｖｆ×（１−Ｖｓ）≦３００
ここで、Ｈｖｓ：第２相のビッカース硬さＨｖｆ：フェ
ライトのビッカース硬さ Ｖｓ：第２相の体積率（％） なる関係を満たしていることを特徴とする疲労特性と伸
びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板を要旨とするもの
である。

【０００９】以下に本発明を更に詳述する。

【００１０】

【作用】まず、本発明における化学成分の限定理由につ
いて説明する。

【００１１】Ｃ：Ｃは強度を確保するために必要な元素
であるが、０．０３％未満では所望の強度が得られず、
また０．２５％を超えると第２相の体積率が多くなるた
め、穴拡げ率及び疲労限とＴＳのバランスの劣化が著し
くなる。よって、Ｃ量は０．０３〜０．２５％の範囲と
する。

【００１２】Ｓｉ：Ｓｉは第２相の硬さを高くすると共
に高強度化に有効であるが、２．０％を超えて添加する
とスケール疵を生じるので、Ｓｉ量は２．０％以下とす
る。

【００１３】Ｍｎ：Ｍｎは焼入性を高めるため、高強度
化に有効であるが、２．０％を超えて添加すると中心偏
析を生じ易くなるので、Ｍｎ量は２．０％以下とする。

【００１４】Ｐ：Ｐは第２相の硬さを高くすると共に高
強度化に有効である。更に、耐食性も向上させるが、０
．１％を超えて添加しても効果が飽和するので、Ｐ量は
０．１％以下とする。

【００１５】Ｓ：Ｓは硫化物を形成し、伸びフランジ性
を劣化させるので、０．００７％以下とする。

【００１６】Ａｌ：Ａｌは脱酸のために添加するが、０
．０７％を超えて加えるとアルミナ系の介在物が増加し
、加工性を劣化させるので、Ａｌ量は０．０７％以下と
する。

【００１７】Ｃｒ：Ｃｒは焼入性を高めるため、高強度
化に有効である。しかし、１．０％を超えるとその効果
が小さくなるので、Ｃｒ量は１．０％以下とする。

【００１８】但し、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ及びＣｒは上記範囲
において更に次式の関係を満たす必要があることが判明
した。 ０．６≦（Ｓｉ＋２０×Ｐ）／（Ｍｎ＋Ｃｒ）≦１．５

【００１９】図１に疲労強度／ＴＳ、及び孔拡げ率と上
記式の関係を示す。この図より明らかなように、上記式
の範囲内で疲労強度／ＴＳ、孔拡げ率が共に良好である
ことがわかる。これは、フェライト変態を促進する元素
であるＳｉ、Ｐと、焼入性を高めるＭｎ、Ｃｒの添加量
を上記式の範囲内に制御することにより、硬い第２相を
細かく分散させることができるためと考えられる。

【００２０】以上の元素を必須成分とするが、必要に応
じ、Ｎｂ、Ｔｉ及びＭｏの１種又は２種以上、或いはＣ
ｕ及びＮｉ、或いはＣａを適量にて添加することができ
る。

【００２１】Ｎｂ：Ｎｂは高強度化に有効であると共に
、組織を細粒化させるため第２相の微細化にも有効であ
る。この効果を得るためには０．０１％以上が必要であ
るが、０．０８％を超えて添加しても効果は小さい。よ
って、Ｎｂ量は０．０１〜０．０８％の範囲とする。

【００２２】Ｔｉ：Ｔｉは高強度化に有効であると共に
、組織を細粒化させるため第２相の微細化にも有効であ
る。この効果を得るためには０．０１％以上が必要であ
るが、０．１５％を超えて添加しても効果は小さい。よ
って、Ｔｉ量は０．０１〜０．１５％の範囲とする。

【００２３】Ｍｏ：Ｍｏは第２相の硬さを高くすると共
に高強度化に有効である。この効果を得るためには０．
０３％以上が必要であるが、０．４％を超えて添加して
も効果は小さい。よって、Ｍｏ量は０．０３〜０．４％
の範囲とする。

【００２４】Ｃｕ：Ｃｕは高強度化に有効であり、この
効果を得るためには０．１％以上が必要である。しかし
、１．８％を超えて添加しても効果は小さい。よって、
Ｃｕ量は０．１〜１．８％の範囲とする。

【００２５】Ｎｉ：ＮｉはＣｕ添加による熱間脆性の発
生を防止するために必要であり、この効果を得るために
は０．１％以上が必要である。しかし、１．０％を超え
て添加しても効果が飽和すると共にコスト高となる。よ
って、Ｎｉ量は０．１〜１．０％の範囲とする。

【００２６】Ｃａ：Ｃａは硫化物を球状化して伸びフラ
ンジ性を向上させる作用がある。しかし、０．００６％
を超えて添加すると逆に介在物となり、加工性を劣化さ
せるので、Ｃａ量は０．００６％以下とする。

【００２７】次に本発明における組織の限定理由につい
て説明する。

【００２８】本発明の熱延鋼板の組織は、フェライトと
第２相（パーライト、ベイナイト、マルテンサイト、残
留オーステナイトなど）よりなる組織を有している。但
し、第２層の硬さ、体積率及び粒径、並びに複合則に基
づくビッカース硬さを以下の如く規制する必要がある。 なお、ここで複合則に基づくビッカース硬さは、式、Ｈ
ｖｓ×Ｖｓ＋Ｈｖｆ×（１−Ｖｓ）｛Ｈｖｓ：第２相の
ビッカース硬さ、Ｈｖｆ：フェライトのビッカース硬さ
、Ｖｓ：第２相の体積率（％）｝にて表わされる。

【００２９】まず、ＴＳ、及び疲労限／ＴＳと複合則に
基づくビッカース硬さとの関係を図２に示す。図２より
明らかなように、複合則に基づくビッカース硬さが高く
なるに従いＴＳは上昇する。そして、ＴＳ≧４９０Ｎ／
ｍｍ２を満足するには、ビッカース硬さ≧１５０が必要
である。一方、疲労限／ＴＳは複合則に基づくビッカー
ス硬さが２００までは高いが、３００を超えると０．３
以下となり、疲労強度を必要とする部材への適用が困難
となる。これは、高強度鋼板になると、ＴＳと疲労限が
必ずしも比例しないという従来の問題点とも一致してい
る。よって、複合則に基づくビッカース硬さは、１５０
以上３００以下とする。

【００３０】次に、第２相のビッカース硬さと疲労限の
関係を図３に示す。同図において、第２相の硬さを２０
０以上とすることにより良好な疲労限を得ることができ
る。また、第２相の硬さを高くするほど疲労限も向上す
る。一方、図６に孔拡げ率と第２相の硬さとの関係を示
すように、第２相の硬さを６００以下とすることにより
、良好な伸びフランジ性を得ることができる。よって、
第２相のビッカース硬さは２００以上６００以下とする
。

【００３１】また、図４に疲労限と第２相の体積率の関
係を示すように、第２相の体積率が５〜４０％で疲労限
が良好な値を示すことがわかる。

【００３２】また、図５に孔拡げ率と第２相の粒径の関
係を示すように、第２相の粒径が２５μｍ以下で孔拡げ
率が良好な値を示している。

【００３３】次に本発明の実施例を示す。

【００３４】

【実施例】

【００３５】

【表１】 に示す化学成分を有する供試鋼を実験室にて溶解した後
、鍛造を行い、３０ｍｍ厚の熱間圧延用スラブとした。 次いで、１２５０℃に加熱し、９００℃で仕上圧延を行
った後、冷却条件と巻取温度を変化させて熱延鋼板を製
造した。その後、表裏面を研磨し、ＪＩＳ５号引張試験
、孔拡げ試験（１０ｍｍφ打抜き孔、６０°円錐ポンチ
使用）、両振り平面曲げ疲労試験及びミクロ組織調査に
供した。それらの結果を

【表２】 に示すと共に、図１〜図６に整理して示す。

【００３６】表２より明らかなように、本発明鋼はいず
れも、４９０Ｎ／ｍｍ２を超えるＴＳを有する高強度に
おいて、疲労特性（疲労限）と伸びフランジ性（λ）が
共に優れている。一方、比較鋼は、高強度が得られても
、疲労特性か伸びフランジ性のいずれかが劣っている。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
疲労強度と伸びフランジ性が共に優れた４９０Ｎ／ｍｍ
２を超える高強度熱延鋼板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】疲労強度／ＴＳ、及び孔拡げ率と式（Ｓｉ＋２
０×Ｐ）／（Ｍｎ＋Ｃｒ）の関係を示す図である。

【図２】ＴＳ、及び疲労限／ＴＳと複合則に基づくビッ
カース硬さとの関係を示す図である。

【図３】第２相のビッカース硬さと疲労限の関係を示す
図である。

【図４】疲労限と第２相の体積率の関係を示す図である
。

【図５】孔拡げ率と第２相の粒径の関係を示す図である
。

【図６】孔拡げ率と第２相の硬さとの関係を示す図であ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．０
   ３〜０．２５％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％
   以下、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．００７％以下、Ａｌ
   ：０．０７％以下及びＣｒ：１．０％以下を含有し、か
   つ、０．６≦（Ｓｉ＋２０×Ｐ）／（Ｍｎ＋Ｃｒ）≦１
   ．５なる関係を満たし、残部がＦｅ及び不純物からなり
   、更にフェライトと第２相（パーライト、ベイナイト、
   マルテンサイト、残留オーステナイトの１種以上）より
   なり、 第２相の硬さＨｖ：２００以上６００以下、第２相の体
   積率：５％以上４０％以下、第２相の粒径：２５μｍ以
   下、 １５０≦Ｈｖｓ×Ｖｓ＋Ｈｖｆ×（１−Ｖｓ）≦３００
   ここで、Ｈｖｓ：第２相のビッカース硬さＨｖｆ：フェ
   ライトのビッカース硬さ Ｖｓ：第２相の体積率（％） なる関係を満たしていることを特徴とする疲労特性と伸
   びフランジ性の優れた高強度熱延鋼板。
2. 【請求項２】　　前記鋼が、更にＮｂ：０．０１〜０．
   ０８％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％及びＭｏ：０．０
   ３〜０．４％のうちの１種又は２種以上を含有している
   請求項１に記載の鋼板。
3. 【請求項３】　　前記鋼が、更にＣｕ：０．１〜１．８
   ％及びＮｉ：０．１〜１．０％を含有している請求項１
   又は２に記載の鋼板。
4. 【請求項４】　　前記鋼が、更にＣａ：０．００６％以
   下を含有している請求項１、２又は３に記載の鋼板。