JPH04333526A

JPH04333526A - 高延性熱延高張力鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH04333526A
Application number: JP10279491A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Komatsubara; 小松原　望; Shigeki Nomura; 茂樹野村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-05-08
Filing date: 1991-05-08
Publication date: 1992-11-20

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、自動車用あるいは産業
機械用の高強度部材用鋼板であって、延性と加工性に優
れた高延性熱延高張力鋼板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続熱間圧延によって製造される熱延鋼
板は、比較的安価な構造材料として広く使用されている
。その用途には、プレス加工等により成形される部材が
多く、強度と加工性、とりわけ延性に対する要求が高い
。ところで、一般的に熱延鋼板の強度を増加させると加
工性は低下するが、高強度と高延性とが両立する鋼板と
して、例えば特開昭５５−４４５５１　号公報により開
示されるようなＤＰ鋼（Ｄｕａｌ　Ｐｈａｓｅ　鋼）　
がある。ＤＰ鋼は、フェライト＋マルテンサイトの２相
組織鋼であり、降伏比が低く、かつ延性が高いことを特
徴とする。しかし、　ＪＩＳ５号引張試験片による特性
評価では、６０キロ級高張力鋼（ＴＳ：６０ｋｇｆ／ｍ
ｍ２）で、伸び（Ｅｌ）が約３０％、ＴＳ×Ｅｌ＜２０
００、８０キロ級高張力鋼（ＴＳ：８０ｋｇｆ／ｍｍ２
）で、伸びが約２０％、ＴＳ×Ｅｌ＜１８００程度がそ
の限界であり、前記ＤＰ鋼ではこれ以上の高延性化には
対応できない。

【０００３】一方、従来の高強度鋼板の延性を大幅に向
上させる手段として、残留オーステナイトのＴＲＩＰ　
（変態誘起塑性）　を利用した方法が、例えば特開昭５
５−１４５１２１号公報に開示されている。この方法に
よれば、ＴＳ：１１０ｋｇｆ／ｍｍ２でＥｌ：２２％を
示し、ＴＳ×Ｅｌの値が２４００を超える高延性高強度
鋼板の製造が可能と思われる。しかしながら、この方法
では、Ｍｎ含有量は０．３０〜１．０　重量％に限定さ
れ、得られる鋼板も残留オーステナイトとベイナイトと
から成る組成を呈するものである。またＣ含有量が０．
４０〜０．８５重量％（実施例では０．４８重量％以上
）　と高いことから得られる鋼板の溶接性等が劣るため
、自動車用鋼板として広く使用することは困難であった
。

【０００４】また、低いＣ含有量でオーステナイトを残
留させる方法として、例えば特開昭５５−４４５５１　
号公報により開示されるように、ＤＰ鋼板を製造する工
程において、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１−１６８８１９号公報にあ
るように、連続焼鈍ラインを利用してフェライトとベイ
ナイトを主体として、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
は延性を大幅に向上させるために必要な量のオーステナ
イトを残留させることが困難であり、また後者の方法で
はＭｎ含有量が０．２０〜１．５０重量％に制限される
とともに、熱間圧延に引き続いて冷間圧延、連続焼鈍工
程が付加されるため板厚の厚い高張力鋼板の製造が困難
であるとともにコスト的に不利である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の目的
は、上記のような従来の技術の有する問題を解決し、溶
接性をも満足し得る範囲のＣ含有量であり、かつ残留オ
ーステナイトのＴＲＩＰ効果を利用するのに充分な量の
オーステナイトを含有し、延性と加工性に優れた高延性
熱延高張力鋼板とその製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる高
延性熱延高張力鋼板とその製造方法を提供するため、種
々検討を重ねた結果、下記（ｉ）　ないし（ｉｉｉ）　
に示す知見を得た。（ｉ）　従来の残留オーステナイト型高張力鋼のＣ含有
量を単純に低減すると、熱間圧延後の冷却過程における
フェライト変態の進行に伴う未変態オーステナイトのＣ
濃度が充分に増加せず、オーステナイトが安定化しない
。したがって、オーステナイトを残留させることができ
ない。

【０００７】しかしながら、鋼中のＣ含有量を低減し、
さらにＭｎ含有量を高めることによって、予想外にも、
たとえ未変態オーステナイトのＣ量が低くてもオーステ
ナイトが安定化し、十分な量のオーステナイトを残留さ
せ得る。従来は未変態オーステナイトのＣ濃度をある程
度確保しないとオーステナイトは安定しないと考えられ
Ｃ含有量が高かったので、Ｍｎ含有量を増加させるとフ
ェライト変態が著しく抑制されるため、Ｍｎ含有量は制
限されていたのであった。表１には、種々のＣ含有量の
２．０ｍｍ　厚の鋼片を９００　℃に加熱してオーステ
ナイト化した後、ソルトバスによって所定のフェライト
量を与える熱処理を施した後、Ｍｓ点を電気抵抗変化に
よって調べた結果を示す。

【０００８】

【表１】

【０００９】表１から明らかなように、Ｃ含有量を低下
させてもＭｎ含有量を増加させることにより、Ｍｓ点が
室温以下に低下してオーステナイトが安定化されること
を示唆している。（ｉｉ）従来の残留オーステナイト型高張力鋼の場合、
引張試験では高い伸びが得られるものの、実際のプレス
加工においては必ずしも高い成形性が得られなかったの
に対して、Ｃ含有量を低下させてＭｎ含有量を増加させ
ることによって、プレス加工においても高い成形性を付
与し得る。

【００１０】図１は、表２に化学組成を示したＣ含有量
の異なる　２．６ｍｍ厚の残留オーステナイト鋼板を打
抜き加工したときの鋼板端部の硬さ変化を調査した結果
を示すグラフである。高Ｃ鋼　（０．４１重量％Ｃ）　
では、端部の硬さが顕著に増加している。

【００１１】

【表２】

【００１２】また、表２にはこれらの鋼板の引張特性値
　（ＴＳ、Ｅｌ）と打抜き穴拡げ性　（穴拡げ率）　と
を併せて示す。高Ｃ鋼では、引張特性値は良好であるに
も拘らず、打抜き穴拡げ性が大幅に低下している。これ
は次のように解釈し得る。残留オーステナイト型高張力
鋼では、打抜き加工時にオーステナイトがマルテンサイ
トに加工誘起変態するが、高Ｃ鋼ではこの際に硬質で延
性の低い高Ｃマルテンサイトとなるために二次加工を行
うときに割れが発生し易いのに対して、低Ｃ鋼では低Ｃ
マルテンサイトとなるため、割れが容易には発生せず高
い成形性を維持し得ると考えられる。

【００１３】（ｉｉｉ）　Ｓｉは、フェライト安定化元
素でありオーステナイトの安定化には不利であると考え
られるが、適量のＳｉ添加によって、ポリゴナル・フェ
ライトの生成が促進されて成品の伸びが向上するととも
に、穴拡げ性等の成形性を余り低下させることなく鋼板
の強度を増加させる。これらの知見を基に、本発明者ら
はさらに検討を重ねた結果、本発明を完成した。ここに
、本発明の要旨とするところは、重量％で、Ｃ：０．０
５〜０．２５％、Ｓｉ：０．４〜３．０　％、Ｍｎ：２
．５〜６．５　％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物から
なる鋼組成を有し、安定なオーステナイトを５体積％以
上含み、残部が主としてポリゴナル・フェライトからな
ることを特徴とする延性と加工性に優れた高延性熱延高
張力鋼板である。

【００１４】上記の本発明にかかる高延性熱延高張力鋼
板は、上記鋼組成を有する鋼を、　Ａｃ３点以上に加熱
保持後、熱間圧延を行い、　Ａｒ３点以上で仕上げ圧延
を終了し、その後５℃／ｓ以上の冷却速度で　４５０〜
６５０　℃の温度域まで加速冷却し、巻取ることにより
製造することができる。また、この方法以外には、上記
鋼組成を有する鋼を、　Ａｃ３点以上に加熱保持後、熱
間圧延を行い、　Ａｒ３点以上で仕上げ圧延を終了し、
その後５℃／ｓ以上の冷却速度で　６００〜６５０　℃
の温度域まで加速冷却し、その温度域で５〜１５ｓ空冷
した後、引き続き　４５０℃以下の温度域に２０℃／ｓ
以上の冷却速度で加速冷却した後、巻取ること、または
上記鋼組成を有する鋼を、　Ａｃ３点以上に加熱保持後
、熱間圧延を行い、　Ａｒ３点以上で仕上げ圧延を終了
し、その後５℃／ｓ以上の冷却速度で　４００〜７００
　℃の温度域まで加速冷却し、巻取った後、　５００〜
７００　℃の温度域に加熱後冷却することによっても製
造することができる。

【００１５】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに説明する。な
お、本明細書においては特にことわりがない限り、「％
」は「重量％」を意味するものとする。まず、本発明の
構成要件とその作用効果について詳述する。本発明にか
かる高延性熱延高張力鋼板は、Ｃ：０．０５〜０．２５
％、Ｓｉ：０．４〜３．０％、Ｍｎ：２．５〜６．５　
％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼に、加熱
保持（Ａｃ３点以上）　＋熱間圧延　（仕上げ温度：Ａ
ｒ３　点以上）　＋加速冷却（４５０〜６５０℃の温度
域に５℃／ｓ以上で）　＋巻取りを行うことにより製造
される。用いる鋼の組成を前述のように限定する理由は
以下の通りである。

【００１６】Ｃ：Ｃは、フェライト変態の進行に伴い未
変態オーステナイト中に濃縮することによりオーステナ
イトを安定化させるとともに、鋼板の強化に寄与する元
素である。含有量が０．０５％未満では、強度の確保と
オーステナイトの安定化が困難であり、一方０．２５％
を超えて含有させると未変態オーステナイト中のＣ濃度
が増加し過ぎて、プレス加工時に高Ｃマルテンサイトに
変態し、成形性を低下させる。そこで、Ｃ含有量は、０
．０５％以上０．２５％以下に限定する。

【００１７】Ｓｉ：Ｓｉは、ポリゴナル・フェライトの
生成を促進し、鋼板の延性を向上させるとともに、フェ
ライトを固溶強化し、成形性を余り劣化させることなく
鋼板強度を増加させる効果を有する。含有量が０．４　
％未満ではその作用が充分に得られず、一方３．０　％
を超えるとフェライトの生成を抑制し加工性を低下させ
る。そこで、Ｓｉ含有量は　０．４％以上３．０　％以
下に限定する。

【００１８】Ｍｎ：Ｍｎは、オーステナイト安定化元素
であり、通常の鋼においても１％程度添加される。しか
し、本発明においては、Ｃ含有量の低減に伴うオーステ
ナイトの不安定化をＭｎ含有量を増加することによって
補完し、残留オーステナイト量を増加させるとともに、
残留オーステナイト中のＣ含有量を低減しＴＲＩＰによ
って生成するマルテンサイトを軟質で延性に優れたもの
にしている。このためには、２．５％以上のＭｎ添加が
必要であり、一方６．５　％を超えると残留オーステナ
イトが安定化し過ぎてＴＲＩＰ効果を消失する。そこで
、Ｍｎ含有量は２．５　％以上６．５％以下に限定する
。

【００１９】上記以外の組成は、Ｆｅおよび不可避的不
純物である。不可避的不純物としては、脱酸元素として
のＡｌ：０．１０％以下と、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ
、Ｍｏ等の鋼中に不可避的に混入する元素が含まれる。以上の組成の鋼は、例えば転炉、電気炉または平炉等に
より溶製される。鋼種も、リムド鋼、キャップド鋼、セ
ミキルド鋼またはキルド鋼のいずれでもよい。さらに、
鋼片の鋳造は造塊−分塊圧延あるいは連続鋳造のいずれ
の手段によってもよい。

【００２０】この組成を有する鋼を、本発明では、　Ａ
ｃ３点以上に加熱保持し、仕上げ温度：Ａｒ３点以上で
熱間圧延を行う。　Ａｃ３点以上に加熱することにより
合金元素を完全にオーステナイト中に固溶し、　Ａｒ３
点以上で仕上げ圧延を行うことによりオーステナイトを
微細化するとともにオーステナイトの加工硬化によりポ
リゴナル・フェライトの生成を促進することができるか
らである。本発明では、このようにして熱間圧延を終え
た熱延鋼板を５℃／ｓ以上の冷却速度で加速冷却し、　
４５０〜６５０　℃で巻取る。限られたホットランテー
ブル上で所定の巻取温度まで冷却するためには、前記熱
延鋼板を５℃／ｓ以上の高い冷却速度で加速冷却する必
要がある。

【００２１】また、　４５０〜６５０　℃の温度域で巻
取ることにより、巻取後の徐冷却中にポリゴナル・フェ
ライトを生成することができる。巻取温度が６５０　℃
超の場合にはフェライト変態後にパーライト変態が起こ
り残留オーステナイト量が減少し、一方　４５０℃未満
になるとポリゴナル・フェライトが充分に生成しない。そこで、本発明では、巻取温度は　４５０℃以上　６５
０℃以下と限定する。なお、本発明にあって「安定なオ
ーステナイトを５体積％含み、残部が主としてポリゴナ
ル・フェライトからなる」とはポリゴナル・フェライト
が一般には９５体積％以下ということを意味し、ベイナ
イト、マルテンサイト等の存在を許容する趣旨である。

【００２２】この本発明のかかる高延性熱延鋼張力鋼板
は、この方法以外にも、（ａ）　前述の組成を有する鋼
に上記熱間圧延を終了した後、５℃／ｓ以上の冷却速度
で　６００〜６５０　℃の温度域まで加速冷却し、その
温度域で５〜１５ｓ空冷した後、引き続き　４５０℃以
下の温度域に２０℃／ｓ以上の冷却速度で加速冷却した
後、巻取ること、または（ｂ）　前述の組成を有する鋼
に上記熱間圧延を終了した後、５℃／ｓ以上の冷却速度
で　４００〜７００　℃の温度域まで加速冷却し、巻取
った後、　５００〜７００　℃の温度域に加熱後冷却す
ることによっても製造することができる。以下、これら
の方法について説明する。

【００２３】（ａ）　の方法：仕上げ圧延後に５℃／ｓ
以上の冷却速度で　６００〜６５０　℃の温度域に冷却
し、５〜１５ｓ間空冷することによりポリゴナル・フェ
ライトを短時間で生成させ、引き続いて４５０　℃以下
の温度域に２０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し巻取るこ
とによってパーライトあるいはベイナイトの生成を効果
的に抑制することができる。空冷温度が前記温度域外で
ある場合あるいは空冷時間が５ｓ未満の場合には、ポリ
ゴナル・フェライトが充分に生成せず、また空冷温度が
前記温度域内であっても空冷時間が１５ｓを超えるとパ
ーライトが生成して残留オーステナイト量が減少してし
まう。さらに、巻取温度が　４５０℃超である場合また
は冷却速度が２０℃／ｓ未満である場合には、ベイナイ
ト量が増大して、残留オーステナイト量が減少する。そ
こで、空冷温度：　６００℃以上　６５０℃以下、空冷
時間：５ｓ以上１５ｓ以下、冷却速度：２０℃／ｓ以上
、巻取温度：　４５０℃以下とそれぞれ限定する。

【００２４】（ｂ）　の方法：仕上げ圧延後に５℃／ｓ
以上の冷却速度で冷却して、　４００〜７００　℃で巻
き取った熱延鋼板を　５００〜７００　℃の温度域に加
熱保持することによってオーステナイトを逆変態によっ
て生成させることができる。このとき生成するオーステ
ナイトは極めて安定であり、冷却後もオーステナイトと
して残留する。　５００℃未満の加熱温度ではオーステ
ナイトが生成せず、一方　７００℃を超える加熱温度で
は生成するオーステナイト量が増大し過ぎて安定性が低
下し残留オーステナイト量が減少する。そこで、本発明
では、巻取後の加熱保持温度を　５００〜７００　℃と
限定する。

【００２５】この本発明にかかる高延性熱延高張力鋼板
は、Ｃ含有量が０．０５％以上０．２５％以下であるた
めに高強度部材用鋼板として要求されるレベルの溶接性
を具備し、さらにＴＲＩＰ効果を利用するのに充分な量
のオーステナイトを含有する。したがって、本発明によ
れば、溶接性が良好であるにもかかわらず、残留オース
テナイトを生成させ、強度−伸びのバランスが良好であ
るとともに、穴拡げ性にも優れた高延性熱延高張力鋼板
を安定的に製造することができる。さらに、本発明を実
施例を参照しながら説明するが、これはあくまでも本発
明の例示であり、これにより本発明が限定されるもので
はない。

【００２６】

【実施例】表３に示す組成を有するスラブＡないしスラ
ブＨを、表４ないし表６に示す条件で加熱、熱間圧延、
制御冷却、巻取りおよび再加熱、冷却を行い、板厚２．
６ｍｍの鋼板を得た。

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

【００２９】

【表５】

【００３０】

【表６】

【００３１】次に、得られた鋼板から　ＪＩＳ５号引張
試験片を採取し、機械的性質を調べた。また、　１２０
×１２０ｍｍ　の寸法の鋼片を用いて、打抜き穴拡げ試
験を行った。さらに、鋼板中央部よりＸ線試験用の試験
片を採取し、残留オーステナイト量を調査した。これら
の結果を表４ないし表６に併せて示す。表４ないし表６
から明らかなように、本発明により製造された鋼板は、
ＴＳ：８０ｋｇｆ／ｍｍ２　以上の高強度とＥｌ：２５
％以上の高い伸びを満足すると同時に、穴拡げ率：８０
％以上の優れた打抜き加工性をともに満足し高強度かつ
高加工性を満足している。

【００３２】一方、Ｃ含有量が本発明の範囲を超えた鋼
種Ｆを用いた試番９および試番２９では、強度は高いも
のの穴拡げ性が低下している。Ｍｎ含有量が本発明の範
囲を下回った鋼種Ｇを用いた試番１０および試番３０で
は、強度、伸びがともに低下している。Ｃ含有量および
Ｍｎ含有量が本発明の範囲を外れた鋼種Ｈを用いた試番
２０および試番３１では、強度と伸びが低下している。巻取温度が本発明の範囲を外れた条件で製造された試番
７および試番８や、空冷温度、空冷時間、巻取温度等が
本発明の範囲から外れた試番１７および試番１８、ある
いは再加熱温度が本発明の範囲から外れた試番２７およ
び試番２８は、伸びまたは穴拡げ性が劣化している。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、Ｃ
含有量が０．０５〜０．２５％と低く溶接性が良好であ
るにもかかわらず、残留オーステナイトを生成させ、強
度−伸びバランスが良好であるとももに穴拡げ性も良好
な高延性熱延高張力鋼板を安定的に製造することができ
る。かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】表２に化学組成を示したＣ含有量の異なる　２
．６ｍｍ厚の残留オーステナイト鋼板を打抜き加工した
ときの鋼板端部の硬さ変化を調査した結果をそれぞれ示
すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　重量％で、Ｃ：０．０５〜０．２５％
、Ｓｉ：０．４〜３．０　％、Ｍｎ：２．５〜６．５　
％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、安定なオ
ーステナイトを５体積％以上含み、残部が主としてポリ
ゴナル・フェライトからなることを特徴とする延性と加
工性に優れた高延性熱延高張力鋼板。
【請求項２】　　重量％で、Ｃ：０．０５〜０．２５％
、Ｓｉ：０．４〜３．０　％、Ｍｎ：２．５〜６．５　
％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、　Ａ
ｃ３点以上に加熱保持後、熱間圧延を行い、　Ａｒ３点
以上で仕上げ圧延を終了し、その後５℃／ｓ以上の冷却
速度で　４５０〜６５０　℃の温度域まで加速冷却し、
巻取ることにより、安定なオーステナイトを５体積％以
上含み、残部が主としてポリゴナル・フェライトからな
ることを特徴とする延性と加工性に優れた高延性熱延高
張力鋼板の製造方法。
【請求項３】　　重量％で、Ｃ：０．０５〜０．２５％
、Ｓｉ：０．４〜３．０　％、Ｍｎ：２．５〜６．５　
％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、　Ａ
ｃ３点以上に加熱保持後、熱間圧延を行い、　Ａｒ３点
以上で仕上げ圧延を終了し、その後５℃／ｓ以上の冷却
速度で　６００〜６５０　℃の温度域まで加速冷却し、
その温度域で５〜１５ｓ空冷した後、引き続き　４５０
℃以下の温度域に２０℃／ｓ以上の冷却速度で加速冷却
した後、巻取ることにより、安定なオーステナイトを５
体積％以上含み、残部が主としてポリゴナル・フェライ
トからなることを特徴とする延性と加工性に優れた高延
性熱延高張力鋼板の製造方法。
【請求項４】　　重量％で、Ｃ：０．０５〜０．２５％
、Ｓｉ：０．４〜３．０　％、Ｍｎ：２．５〜６．５　
％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、　Ａ
ｃ３点以上に加熱保持後、熱間圧延を行い、　Ａｒ３点
以上で仕上げ圧延を終了し、その後５℃／ｓ以上の冷却
速度で　４００〜７００　℃の温度域まで加速冷却し、
巻取った後、　５００〜７００　℃の温度域に加熱後冷
却することにより、安定なオーステナイトを５体積％以
上含み、残部が主としてポリゴナル・フェライトからな
ることを特徴とする延性と加工性に優れた高延性熱延高
張力鋼板の製造方法。