JPH0524205B2 - - Google Patents

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JPH0524205B2
JPH0524205B2 JP59278731A JP27873184A JPH0524205B2 JP H0524205 B2 JPH0524205 B2 JP H0524205B2 JP 59278731 A JP59278731 A JP 59278731A JP 27873184 A JP27873184 A JP 27873184A JP H0524205 B2 JPH0524205 B2 JP H0524205B2
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less
strength
elongation
steel
austenite
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Hiroshi Takechi
Osamu Matsumura
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は高強度鋼板の製造方法に係り、とくに
引張強度80Kgf/mm2程度以上で高度の延性を併せ
持つ鋼板の製造方法に関するものである。 (従来の技術) 近年自動車の燃費低減のための車体軽量化の要
請に応えて種々の高強度鋼板が開発され、たとえ
ば特公昭58−57492号公報あるいは特開昭58−
11734号公報などに見られるように多数提案され
ている。このような公知の鋼板については、とく
にルーフ、フエンダー、ドアなど外板向けとして
は強度30〜40Kgf/mm2、伸び40%程度の冷延鋼
板が重用され、ホイール、メンバーなど強度部材
としては、強度50〜60Kgf/mm2、伸び30%程度
の熱延鋼板が普及し始めている。 このように自動車用材として高強度鋼板の占め
るウエイトは非常に高くなつているが、さらに最
近になつてユーザーからはドアガードバーなど強
度80Kgf/mm2以上伸び数十%以上という従来鋼の
感覚からすれば、きわめて厳しい要求例も見られ
るようになり、素材メーカーとしても、従来の常
識から脱した抜本的な対策を講ずる必要に迫られ
ている。 ところで、このような高強度高延性を標傍する
鋼としては、従来からフエライト・マルテンサイ
ト2相鋼(Dual phase鋼・DP鋼)が、たとえば
特公昭56−11741号公報などに提案されている。
この鋼は一軸引張の際、強度のわりに低い降伏点
を有すること、すなわち降伏比(YP/TS)が
0.5前後かそれ以下であること、また降伏伸びが
無いことなどの特性を有し、専ら50〜80Kgf/mm2
程度の強度レベルで固溶強化型や析出強化型の鋼
板より優れた延性を示すものとしてよく知られて
いる。しかしこの種の鋼とても強度80Kgf/mm2
はせいぜい伸び15%止りであり、数十%という所
期の伸びが得られたためしは無い。 一方前記のような高強度、高延性の得られるも
のとして、従来から、残留オーステナイトによる
変態誘起超塑性(Trasformation Induced
Plasticity:TRIP)を利用した鋼の製造例が知
られている。 その1つはZackayがTrans.ASM、60(1967)、
252頁において提唱した方法であり、1つは特公
昭58−42246号公報記載の方法である。しかしな
がら前者は多量のNi、Crを含有する高合金鋼を
対象としており、後者は低合金系であるが焼鈍温
度をオーステナイト域の高い温度にするため、省
エネルギー、酸洗性の点で問題があり、また組織
的にもベーナイト+残留オーステナイトであるた
めプレス成形後の靭性、すなわち二次加工性に難
点があり、いずれにしても工業上実用的なものと
は言い難い。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を排
除し、既存の連続焼鈍設備もしくは熱処理設備を
利用して高強度かつ高延性の冷延鋼板や熱延鋼板
を容易に製造できる方法を提供しようとするもの
である。 (問題点を解決するための手段) 即ち、本発明者らは前記変態誘起塑性に着目
し、15%以上の残留オーステナイト相による変態
誘起塑性とフエライト相・ベーナイト相の複合効
果とを合せて利用することによつて高強度、高延
性かつ良好な二次加工性が得られることを見出し
たのである。この手段によつて製造された鋼の一
軸引張で得られる降伏比は必ずしも前記DP鋼の
ように低くなく、しばしば明瞭な上降伏点、降伏
伸びを示すものの極めて大きい強度と伸びを示す
ことが確認され、さらに80〜120Kgf/mm2の強度
範囲でEl:35〜45%のものを作り分けることも容
易であり、しかも二次加工脆化を伴なわないなど
全く新しい知見を得て本発明をたしたものであ
る。 即ち、本発明は、重量%でC:0.12〜0.55%、
Si:0.4〜1.8%、Mn:0.2〜2.5%、SolAl:0.1%
以下、Total N:0.02%以下を含み、又はこれに
さらにP:0.1%以下、Ni:3%以下、Cu:0.5%
以下、Cr:0.5%以下、Ti:0.5%以下、Nb:0.5
%以下、V:0.5%以下、Mo:0.5%以下の1種
又は2種以上を含み、残部Feおよび不可避的不
純物からなる鋼板を、AC1〜AC3の温度域に加熱
し、30秒〜30分保持した後、1℃/秒以上の冷却
速度で350〜500℃の温度域まで冷却し、この温度
域で1〜30分保持し、引続いて室温まで冷却する
ことを特徴とする高強度鋼板の製造方法を要旨と
するものである。 以下本発明を詳細に説明する。最初に本発明の
対象とする鋼の成分範囲の限定理由について述べ
る。 先ず、Cの下限を0.12%としたのは、Cをこれ
未満とすると残留オーステナイト相が少なくなる
ため、延性向上効果も小さくなり、また得られる
強度−延性バランスも60Kgf/mm2−35〜40%程度
でDP鋼と何ら変り映えのしないものとなるから
である。一方Cの上限を0.55%としたのは、これ
を超えると、溶接部の静的強度および疲労強度が
著しく低下し、現実の使用に耐えないものとなる
からである。強度80〜120Kgf/mm2クラスで、延
性、溶接性を最も有効にバランスさせるには、C
量を0.15〜0.35%とすることが望ましい。 Siの下限を0.4%としたのもCと同じ理由で残
留オーステナイト量が少なくなり、高延性効果が
得難くなるからである。上限を1.8%としたのは、
これを超えて添加しても効果が飽和に近づき脆化
を招くだけで実質上の有利性は得られぬからであ
る。 Mnの下限を0.2%としたのは熱延工程において
熱間脆性を防止するために最低限0.2%のMnを必
要とするからである。また、C、Si同様Mnもオ
ーステナイトを安定化する元素と言えるが、C、
Siを上記の範囲に限定する場合、2.5%を超えて
も安定化の効果はほとんど変らずむしろ脆化を招
くので上限を2.5%とする。 SolAlについては、脱酸元素として、またAlN
による熱延素材の細粒化を通じて間接的に材質を
向上させるために0.1%以下の添加を必要とする。
しかしこれを超えて添加すると介在物による靭性
劣化を招くので0.1%以下と限定する。 TotalNについては、Ms点を下げ、残留オース
テナイトを増す意味もしくは上記AlNによる間
接的材質向上の意味で0.02%以下を必要とするが
0.02%超えても効果にとくに変りないので0.02%
以下とする。 以上が本発明の対象とする鋼の基本成分である
が、本発明においてはこの他P:0.1%以下、
Ni:3%以下、Cu:0.5%以下、Cr:0.5%以下、
Ti:0.5%以下、Nb:0.5%以下、V:0.5%以下、
Mo:0.5%以下の1種または2種以上を添加する
ことができる。これら添加元素は大なり小なりオ
ーステナイトの適度の安定化に寄与し、残留オー
ステナイトの体積比率を増すという効果が期待さ
れる。 まずPは0.1%以下含有せしめることにより、
セメンタイトの分散状態に影響し、セメンタイト
へのMn濃縮を通じてオーステナイトの安定化に
寄与するが、0.1%を超えると材料が脆化する。
3%以下のNi、0.5%以下のCuはMs点を下げ、
残留オーステナイトを多くするが、3%を超える
Ni、0.5%を超えるCuは、効果が飽和し、逆に材
質劣化を招くことさえある。0.5%以下のCr、0.5
%以下のTi、0.5%以下のNb、0.5%以下のV、
0.5%以下のMoもMs点を下げ、あるいはオース
テナイトのせん断に対する抵抗を大にし、マルテ
ンサイト変態を起し難くするため、残留オーステ
ナイトを多くするが、0.5%を超えるCr、0.5%を
超えるti、0.5%を超えるNb、0.5%を超えるV、
0.5%を超えるMoについては、炭化物による析出
強化が優先し、残留オーステナイトがその効果を
十分に発揮しえない。 これら成分上の制約はつぎに述べる工程上の制
約と密接に関係していることは言うまでもない。 以下工程上の限定理由を詳述する。 本発明で用いる素材は通常の熱延工程を経て製
造された熱延鋼板である。これらは酸洗・冷延さ
れ、もしくはそのまま直接以下に述べる熱履歴を
経ることにより、所期の目的が達せられる。 まず、鋼板はAC1〜AC3の温度域つまりフエラ
イト・オーステナイト二相域温度で焼鈍すること
が必要である。これはCおよびMnの一部をオー
ステナイトに濃縮させ、その安定化をはかり最終
的にフエライトとベーナイトおよび15%以上の残
留オーステナイト相を確保する上で有利とするた
めであり、冷延材の場合には再結晶焼鈍の意味も
兼ねる。なお二相域処理を要する点は、DP鋼に
似ているが、これは最終的にフエライト+マルテ
ンサイト組織を得ることを目的としており、当然
後工程は異なるものとなる。焼鈍温度をAC3超と
すると、最終成品の組織は基本的にベーナイト+
残留オーステナイトとなるためかなりの均一伸び
は得られるものの靭性を欠き、二次加工性が劣
る。焼鈍温度をAC1未満とすると、最終組織はフ
エライトのみとなり、TRIP効果は期待できず強
度延性バランスも良くならない。 焼鈍時間については、30秒未満では、Cもしく
はMnの濃縮が不十分であり、冷延材の場合には
再結晶も不十分となる。また30分超保持しても延
性向上効果は飽和し、生産性も低下する。したが
つて焼鈍時間は30秒〜30分とする。 焼鈍終了後350〜500℃の温度域に至るまで、1
℃/秒以上の冷却速度で冷却する必要がある。こ
れより遅い冷却速度ではパーライトを生じ、Cを
残留オーステナイトの安定化に利用できない。な
お理由は明確でないが、冷速を極端に早めると、
かえつて伸び劣化を招く場合がある。これを考慮
して最大伸びの得られる冷却速度として5〜400
℃/秒の範囲にすることが望ましい。また焼鈍終
了後650℃を超える温度域を1〜10℃/秒で冷却
し、650℃以下350〜500℃に至るまでを10〜400
℃/秒で冷却するという二段の冷却法もオーステ
ナイトを安定化する点で極めて望ましい方法であ
る。 350〜500℃で保持する意味はいわゆるオーステ
ンパー処理であり、この段階でベーナイト生成と
同時にCがオーステナイトに富化し、これを安定
化させる。この効果は350℃未満の温度では、ベ
ーナイト変態、Cの拡散が遅く時間がかかり過ぎ
500℃を超す温度では、パーライトを生ずるため
初期の伸びが得られない。したがつて保持温度の
下限を350℃、上限を500℃とする。保持時間につ
いては、1分未満ではベーナイトの生成、Cの拡
散不十分で、オーステナイトが安定化せず、その
後の冷却でマルテンサイトとなり、伸びを損う。
また30分以上経過するとベーナイトの占める比率
が大となり、残留オーステナイト量が減り、伸び
も減少し始める。したがつて保持時間は1〜30分
と限定する。材質と生産性を考慮した最適時間は
1〜6分である。 保持後は室温まで1℃/秒程度以上で冷却すれ
ばよくとくに限定を設けない。 以下実施例により本発明の効果をさらに具体的
に説明する。 実施例 第1表に成分を示す熱延鋼板(3mm厚)を酸洗
冷延し0.8mm厚および1.5mm厚としたものを、第2
表記載の如き焼鈍温度、時間、焼鈍後の冷却速
度、保持温度、時間を用いて種々の供試材を作成
し、これからJIS 5号に準処した引張試験片を採
取し引張強度10mm/minで試験して強度、全伸び
および局部伸び(最高荷重点以後破断に至るまで
の伸び)を調べた。ここで全伸びの値はプレス、
曲げなど成形性の評価尺度であり、局部伸びの値
については、これが小さいと成形後の材料が脆く
なり、衝撃特性不良となることから、成形品の二
次加工性の評価尺度としたものである。 第3表に見られるように本発明例である試料No.
1〜22のものはいずれも80Kgf/mm2クラス以上の
強度を有し、全伸びがほぼ35%以上、局部伸び5
%以上と極めて満足すべきものとなつていること
が明らかである。これに対し、比較例の試料No.
23、25、27〜29、31〜34は、強度あるいは伸びの
一方が不十分であるため、また試験No.24、26、30
はこれらの値は十分であるものの局部伸びつまり
二次加工性が悪く、本発明の目的を達成すること
ができない。 (発明の効果) 以上の実施例からも明らかなごとく、本発明に
よれば、80Kgf/mm2クラス以上の引張強度を有す
る上に高度の延性、二次加工性も併せ持つ鋼板の
提供が可能となり、産業上の効果は極めて顕著な
ものがある。
【表】
【表】
【表】
【表】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 重量%でC:0.12〜0.55%、Si:0.4〜1.8%、
    Mn:0.2〜2.5%、SolAl:0.1%以下、Total
    N:0.02%以下を含み、又はこれにさらにP:
    0.1%以下、Ni:3%以下、Cu:0.5%以下、
    Cr:0.5%以下、Ti:0.5%以下、Nb:0.5%以下、
    V:0.5%以下、Mo:0.5%以下の1種又は2種
    以上を含み、残部Feおよび不可避的不純物から
    なる鋼板を、AC1〜AC3の温度域に加熱し、30秒
    〜30分保持した後、1℃/秒以上の冷却速度で
    350〜500℃の温度域まで冷却し、この温度域で1
    〜30分保持し、引続いて室温まで冷却することを
    特徴とする高強度鋼板の製造方法。
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