JPH0499226A - 低降伏比高強度冷延鋼板の製造方法 - 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、軟質なフェライトとマルテンサイトを主体と
した組織からなり、低降伏比で伸び及び焼付硬化性に優
れた引張強さ６０　ｋｇｆ　／　ｍ＋ｏ２以上を有する
高強度冷延鋼板の製造方法に関する。

（従来の技術及び解決しようとする課題）自動車車体の
軽量化による燃費向上及び衝突時の安全性向上のため、
自動車部材の高強度化が推進されている。特にバンパー
、ドアガードバ−等の補強部材には、従来は、引張強さ
６０〜１００ｋｇｆ／ａｍ”級の鋼板が使用されていた
が、近年、更に高強度化が試みられている。

これら部材には鋼板の母材強度のほか、構造物として所
定の強度と剛性が必要であることから、通常、プレスに
よって所要の形状に加工されるバンパー　ドアガードバ
−等にあっては長尺物であることと相俟って、厳しい寸
法精度が必要であると共に、衝突時などに高い変形抵抗
を有することが要求される。

寸法精度を高めるためには、絞り、曲げ加工時のプレス
圧力を高めて型沢（決め押し）を行うなどの手法が取ら
れており、超高強度冷延鋼板の場合には、大型のプレス
設備が必要となる等の問題がある。このため、低いプレ
ス圧力で寸法精度が確保できる低降伏比の冷延鋼板が強
く求められている。

一方、衝突時の変形を小さくするためには、逆に降伏比
を高くする必要があり、相反する要求特性を同時に満足
させなければならない。このために、低降伏比で、かつ
、塗装後の焼付工程で降伏点が大きく上昇する、いわゆ
る焼付硬化性の高い高強度冷延鋼板が強く求められてい
る。

また、これらの部材には、自動車への取付が容易である
ようにスポット溶接性及び塗装性等も要求される。

従来、引張強さが６０　ｋｇｆ　／　ｍｍ”を超える高
強度冷延鋼板は連続焼鈍によって製造されている。かＮ
る技術で製造される代表的鋼種の組織であるフェライト
・マルテンサイト組織は、−船釣にα＋γの２相域加熱
後、Ｍｓ点以下に急冷して製造されている。

例えば、特開昭５３−３２０１６号には、α＋γの２相
域から水焼入れして、その後１５０〜４００℃で過時効
処理する高強度冷延鋼板の製造方法が提案されている。

しかし、この方法によると過時効処理でマルテンサイト
が焼戻されるために降伏比が高くなるという問題がある
。

また、特開昭５０−３９２１０号には、Ｓｉ／Ｍｎの比
を０．６〜１．５とした連続焼鈍による高強度冷延鋼板
の製造方法が提案されている。その製造方法としては、
α＋γの２相域に加熱した後、単純に同一冷却速度で常
温まで冷却、或いはその後、過時効処理することが記載
されている。過時効処理を行う目的はフェライト中の固
溶Ｃを低減し、伸びを向上させるためであるが、この場
合には降伏比が著しく高くなる。したがって、この方法
によっては、伸びが優れた低降伏比高強度冷延鋼板を得
ることは困難である。

本発明は、上記従来技術の欠点を解決し、軟質なフェラ
イトと硬質なマルテンサイトを主体とした組織であって
も、低降伏比で伸びが優れ、かつ焼付硬化性の高い引張
強さ６０　ｋｇｆ／＋ｕ＋”以上を有する高強度冷延鋼
板の製造方法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた
結果、化学成分と熱間圧延及び冷間圧延の条件、並びに
連続焼鈍の条件を総合的にコントロールすることにより
可能であることを見い出し、ここに本発明をなしたもの
である。

すなわち、本発明は、Ｃ：０．１０−０．２５％、Ｍｎ
：１．３〜３．３％及びＳｉ：０．８−２．０％を含有
し、Ｓｉ／Ｍｎの比が０．６以上であり、必要に応じて
更にＰ：０，０２−０．１５％、Ｍｏ：０．１−１．０
％及びＣｒ：０．１０”１．０％のうちの１種又は２種
以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的純物からなる鋼
を通常の方法で熱間圧延し、６００℃以下で巻取り、酸
洗後３０％以上の冷間圧延を行って連続焼鈍するに際し
、Ａｃ１点以上、９００℃以下の温度に加熱した後、次
式［１］を満たす温度（ＴＱ）まで冷却し、その後３０
０℃／秒以上の冷却速度で常温まで冷却し、引続き３０
０℃以下の温度で過時効処理を行うこと、或いは前記連
続焼鈍において、Ａｃ１点以上、９００℃以下の温度に
加熱した後、次式のを満たす温度（ＴＱ）まで冷却し、
その後３００℃／秒以上の冷却速度で３００℃以下まで
冷却し、引続きその温度で過時効処理を行うを特徴とす
る低降伏比高強度冷延鋼板の製造方法を要旨とするもの
である。

５００−１００　Ｘ　Ｍ　ｎｅｑ≦ＴＱ≦８００−１０
０　Ｘ　Ｍ　ｎｅｑ−■ここで。

Ｍｎｅｑ（％）＝Ｍｎ＋１．５２Ｍｏ＋１．１０Ｃｒ＋
０．１０Ｓｉ＋２．ＩＰ 以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） 本発明の方法によれば、要するに、α＋γ域加熱加熱ガ
スジェットにより徐冷することで、オーステナイト体積
率が収縮するためにそのＣ濃度を極めて高めることがで
き、その後、Ｍｎｅｑをパラメータとする式で決められ
る所定の温度（ＴＱ）から３００Ｔ：／秒以上の冷却速
度で冷却することにより、Ｃ濃度の高いマルテンサイト
が得られる。

更に過時効処理を行うことによって、フェライト相をよ
り軟質にするので、硬いマルテンサイトと軟質なフェラ
イトからなる複合組織鋼板を得ることができる。

か＼る知見を得るに至った基礎実験の結果について説明
する。

第４図は、第１図に示す熱サイクルで処理したＳ　ｉ　
／　Ｍ　ｎの値が異なる鋼におけるＳｉ／Ｍｎの値と降
伏比の関係を示したものである。第４図より５Ｓｉ／Ｍ
ｎの値が０．６以上になると降伏比が高くなることがわ
かる。これは、Ｓｉを高め、かつ加熱後に徐冷過程を設
けたことによって、オーステナイト中へのＣ濃度をより
高めることができ、より硬いマルテンサイトが得られ、
更にＳｉの焼戻しによる軟化抵抗を高める効果により、
過時効処理過程ではマルテンサイトの軟化を防ぎ、フェ
ライトの固溶Ｃが低減し、軟質になるためと考えられる
。

また、本発明によって得られる鋼板は、過時効処理を行
っているにも拘らず、高い焼付硬化性を示すものである
。これは、フェライト地のＳｉ濃度が高いため、過時効
処理前の固溶Ｃが少なく、炭化物の析出が遅れることに
より、焼付硬化に有効な量の固溶Ｃが残ったためと考え
られる。

上述のとおり、本発明の方法によって始めて、低降伏比
で伸び及び焼付硬化性に優れた高強度冷延鋼板が得られ
るが、次に本発明における鋼の化学成分並びに製造条件
の限定理由を説明する。

ｃ：ｏ、ｉ　ｏ〜０．２５％ Ｃは鋼板の強度確保のために極めて重要な元素であるが
、その量が０．１０％よりも少ないと６０　ｋｇ　ｆ　
／　ｍ＋＋＋”以上の引張強さを得ることができない。

しかし、０．２５％を超えて過多に添加するとスポット
溶接部の剥離強度が低下する等の問題が生しる。したが
って、Ｃ量は０．１０〜０．２５％の範囲とする。

Ｍｎ：１．３〜３．３％ Ｍｎはマルテンサイトを得るために必要であるが、その
量が１．３％よりも少ないと鋼板において所要の高強度
を得ることができないので、１゜３％以上が必要である
。しかし、過多に添加すると、フェライトの生成が遅れ
、オーステナイト相が安定となり、２相域からの冷却過
程でオーステナイト体積率の減少が不十分となり、低降
伏比に有効な硬いマルテンサイトが得られないため、上
限値を３．３％とする。

Ｓｉ：０．８〜２．０％ Ｓｉは鋼板の伸びを高めると共に、２相域からの冷却過
程でフェライトの生成を促進し、その固溶炭素量を低減
し、オーステナイト中へ炭素を濃化するため、硬いマル
テンサイトが得られ、かつ。

過時効処理過程でのマルテンサイト軟化抵抗を高めるた
め、低降伏比に有効である。

そのためには、Ｓｉ量が０．８％以上で且つＳｉ／Ｍｎ
が０．６以上となる添加が必要である。しかし、過多に
添加すると、その効果が飽和するのみでなく、化成処理
性が低下するため、上限値を２゜０％とする。

本発明では以上の成分を必須とするが、任意成分として
、以下の成分Ｐ、Ｍｏ、Ｃｒの１種又は２種以上を適量
にて添加することができる。

Ｐ：０．０２〜０．１５％ ＰはＳｉと同様の効果を有するもので、０．０２％より
も少ないと、その効果が得られないので、０．０２％以
上が必要である。しかし、過多に添加するとスポット溶
接部の強度が低下するため、上限値を０．１５％とする
。

Ｍｏ：０．１〜１．Ｏ％ ＭＯは２相域からの冷却過程でベイナイトの生成を抑止
し、マルテンサイトの量を増すために有効な元素であり
、その添加量が０．１％よりも少ないと十分なマルテン
サイト組織が得られない。

しかし、１．０％を超えると、コストが高くなると共に
、鋼の熱間変形抵抗を高めて、圧延性が低下するので、
１．０％を上限値とする。

Ｃｒ：０．１０〜１．０％ ＣｒはＭｎと同様の効果を有すると共に、フェライトを
軟質にし、低降伏比に有効な元素である。

しかし、０．１０％より少ないと低降伏比が得られず、
また１、０％を超えるとその効果が飽和すると共にコス
トも高くなるため、１．０％を上限値とする。

次に本発明の製造法について説明する。

上記化学成分を有する鋼は、通常の工程により熱間圧延
した後、酸洗、冷間圧延し、引続いて連続焼鈍し、引続
き過時効処理を行うが、以下のように製造条件を規定す
る必要がある。

まず５連続焼鈍するに際しては、加熱温度がＡｃ、点以
上、９００℃以下で加熱後１強制空冷により次式ので示
す温度（ＴＱ）まで冷却し、その後３００℃／秒以上の
冷却速度で常温まで冷却して過時効処理（３００℃以下
）を行うか、或いは常温まで冷却することなく、過時効
処理温度（３００℃以下）まで冷却して、そのまま過時
効処理して、本発明の方法においては、まず、熱間圧延
は６００℃以下で巻取ることとする。熱間圧延において
巻取温度は、低降伏比を得るために必要な硬くて均一微
細なマルテンサイトを得るために重要な因子である。す
なわち、巻取温度を６００℃以下として微細な炭化物と
することにより、連続焼鈍の２相域加熱時に、短時間で
炭化物を再溶解できるため、微細なオーステナイト粒径
が得られる。

このため、引続き行う冷却過程でオーステナイトの体積
収縮を促進でき、炭素濃度の高いマルテンサイトとし、
低降伏比の鋼板が得られる。しかし、巻取温度が６００
℃よりも高い場合は炭化物も粗大となり、したがって、
マルテンサイトも粗大で。

かつその炭素濃度が低いため、低降伏比が得られない。

次に、か〉る熱間圧延後に酸洗するが、酸性後は、３０
％以上の冷間圧延が必要である。これは、連続焼鈍で延
性の高いボリゴナルフェライトを得るためである。

その後、引続き行う連続焼鈍に際しては、Ａｃ。

点以上、９００℃以下に加熱し、強制空冷により次式の
を満たす温度（ＴＱ）（℃）まで冷却し、以後３００℃
／秒以上の冷却速度で常温まで冷却し、３００”Ｃ以下
の温度で過時効処理を行うか、或いは常温まで冷却する
ことなく、３００℃以下まで冷却して、その温度で過時
効処理を行い、フェライト＋マルテンサイト組織とする
ことにより、低降伏比高強度冷延鋼板を製造できる。

５００−１００　Ｘ　Ｍ　ｎｅｑ≦ＴＱ≦８００−１０
０　Ｘ　Ｍ　ｎｅｑ−■ここで、 Ｍｎｅｑ（％）＝Ｍｎ＋１．５２Ｍｏ＋１．１０Ｃｒ＋
０．１０Ｓｉ＋２．ＩＰ 連続焼鈍で加熱温度をＡｃ１点以上とするのは、炭化物
を再溶解し、オーステナイトを得るためである。しかし
、９００℃を超えるとオーステナイト単相となるため、
その後の冷却によって生成したマルテンサイト中の炭素
濃度が低くなり、低降伏比が得られない。マルテンサイ
ト中の炭素濃度をより高めるためには８５０℃以下が好
ましい。

加熱後、引続き強制空冷によりＴＱまで冷却する必要が
ある。強制空冷での冷却速度は通常５〜ｂ となるのは、その冷却過程においてポリゴナルフェライ
トの体積率を高めることによりオーステナイトの体積収
縮を図り、その炭素濃度を高めるためである。

この強制空冷の終了温度、すなわち、３００℃／秒以上
の急速冷却の開始温度をＴＱとし、式■で規制するのは
、ＴＱが８００−１００ＸＭｎｅ（１よりも高い場合に
は、オーステナイトの体積収縮が不十分でマルテンサイ
トの炭素濃度が低いのみならず、フェライト中の固溶炭
素が多くなり、低降伏比が得られないためであり、また
、ＴＱが５００−１００ＸＭｎｅｑよりも低い場合には
、オーステナイトがベイナイト変態し、所定の強度が得
られなく、かつ降伏比も高くなるためである。

急冷冷却開始温度（ＴＱ）以後の冷却速度を３００℃／
秒以上とするのは、低温変態生成物を強化能の高いマル
テンサイトとし、低降伏比とするために必要で、それよ
りも遅い冷却速度ではベイナイトが多く含まれるために
所定の降伏比が得られない。

常温まで冷却後、３００℃以下で過時効処理をするのは
、フェライト中の固溶Ｃ量を低減して、軟質、且つ伸び
を高めるためである。この過時効処理温度が３００℃よ
りも高い場合には、マルテンサイトが焼戻されて降伏比
が高くなる。

また、３００℃以下の過時効処理温度まで急冷し、同温
度で保持しても、この効果は変わらない。

以下に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分を有する鋼を実験室的に溶製し、
皮削り及び鍛造して２０ＩＩｍ厚のスラブを得た。この
スラブを１２００℃に加熱し、仕上げ温度９００℃ニテ
３．２１１ＩＩ厚に熱間圧延し、第１表に示す温度でコ
イル巻取すした。酸洗後、６３％の冷間圧延を施し１次
いで連続焼鈍を行った。

連続焼鈍の熱処理のシミュレートは３種類とし、ソルト
バスを用いた熱処理によって行った。すなわち、第１の
タイプ（ＱＡタイプ）は、第１図に示すように、冷間圧
延ままの鋼板を所定の温度で９０秒間加熱した後、約り
５℃／秒の冷却速度で種々の温度まで冷却し、引続き、
水焼入れ又はミスト冷却により常温まで冷却し、その後
、過時効処理温度に再加熱して２４０秒間保持して空冷
した。

第２のタイプ（ＤＡタイプ）は、第２図に示すように、
所定の急冷開始温度から過時効処理温度に急冷し、その
温度に２４０秒間保持して空冷した。

第３のタイプ（ＣＣタイプ）は、第３図に示すように、
加熱後、強制空冷のみで常温まで冷却した。

得られた鋼板の材料特性を第２表に示す。

第２表において、試験Ｎａ　３、ＮＱ６〜＆８、＆１３
〜＆１４、ＮＱ１７、Ｈａ　１９が本発明例であり、い
ずれも、低降伏比で伸び及び焼付硬化性の優れた高強度
鋼板が得られており、プレス時の形状凍結性に優れてい
ることがわかる。

一方、Ｎα１はＣ量が本発明範囲外であり、ＮＱ　１２
はＳｉ／Ｍｎの比が本発明範囲外であるため、所定の強
度又は降伏比が得られていない。

低降伏比で伸び及び焼付硬化性に優れている本発明例Ｈ
ａ　３と同一化学成分のＢ鋼を用いたＨａ　２及びＮＱ
４は、熱延板の巻取温度が高く、或いは連続焼鈍の加熱
温度が高いなど本発明範囲外であるため、それぞれ降伏
比が高い。

＆９は連続使用鈍の急冷開始温度が高いため、＆１０及
び勤１１はともに急冷速度が遅いために。

いずれも降伏比が高い。

ＮＱ５及び嵐１６は過時効処理温度が高いため、またＮ
ａ２Ｓ及びＮ０１８は急冷開始温度が高いため、更にＰ
ｋＸ２０は連続焼鈍の加熱温度が低いために。

いずれも降伏比が高い。

なお１本発明の効果は、同一の化学成分を有する鋼につ
いて、同じ条件で熱間圧延した熱延鋼板を用いて、同様
の処理（連続焼鈍、過時効）を施した場合にも変わらな
い。

［以下余白］ （発明の効果） 以上詳述したように１本発明によれば、熱間圧延で炭化
物を微細に分散させた鋼板を酸洗、冷間圧延し、連続焼
鈍を行うに際して、加熱、冷却条件を規制し、引続き過
時効処理するので、炭素濃度の高い硬質なマルテンサイ
トと軟質なフェライトからなり、低降伏比で伸び及び焼
付硬化性が高く、プレス成形性に優れた６　０　ｋｇｆ
　／　＋＋＋＋ａ”以上の高強度冷延鋼板を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は連続焼鈍の熱サイクルをそ
れぞれ示す図、 第４図は第１図に示すＱＡタイプの熱サイクルを用いた
場合のＳｉ／Ｍｎの比と降伏比の関係を示す図である。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 第１図 第２図 ＯＡタイ７″ Ｉ）Ａタイ７１ 第３図 ＣＣタイフ１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．１０〜０．２
   ５％、Ｍｎ：１．３〜３．３％及びＳｉ：０．８〜２．
   ０％を含有し、Ｓｉ／Ｍｎの比が０．６以上であり、残
   部がＦｅ及び不可避的純物からなる鋼を通常の方法で熱
   間圧延し、６００℃以下で巻取り、酸洗後３０％以上の
   冷間圧延を行って連続焼鈍するに際し、Ａｃ＿１点以上
   、９００℃以下の温度に加熱した後、次式［１］を満た
   す温度（ＴＱ）（℃）まで冷却し、その後３００℃／秒
   以上の冷却速度で常温まで冷却し、引続き３００℃以下
   の温度で過時効処理を行うことを特徴とする低降伏比高
   強度冷延鋼板の製造方法。 ５００−１００×Ｍｎｅｑ≦ＴＱ≦８００−１００×Ｍ
   ｎｅｑ…［１］ここで、 Ｍｎｅｑ（％）＝Ｍｎ＋１．５２Ｍｏ＋１．１０Ｃｒ＋
   ０．１０Ｓｉ＋２．１Ｐ
2. （２）前記連続焼鈍において、Ａｃ＿１点以上、９００
   ℃以下の温度に加熱した後、上式［１］を満たす温度（
   ＴＱ）まで冷却し、その後３００℃／秒以上の冷却速度
   で３００℃以下まで冷却し、引続きその温度で過時効処
   理を行う請求項１に記載の方法。
3. （３）前記鋼が、更にＰ：０．０２〜０．１５％、Ｍｏ
   ：０．１〜１．０％及びＣｒ：０．１０〜１．０％のう
   ちの１種又は２種以上を含有する請求項１又は２に記載
   の方法。