JPH0551646A - 疲労特性と加工性の優れたホイールデイスク用高強度熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

疲労特性と加工性の優れたホイールデイスク用高強度熱延鋼板の製造方法

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JPH0551646A
JPH0551646A JP3221991A JP3221991A JPH0551646A JP H0551646 A JPH0551646 A JP H0551646A JP 3221991 A JP3221991 A JP 3221991A JP 3221991 A JP3221991 A JP 3221991A JP H0551646 A JPH0551646 A JP H0551646A
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Hidenori Shirasawa
白沢秀則
Kazuhiro Mimura
三村和弘
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 疲労特性と加工性(孔拡げ性)の優れたホイー
ルディスク用高強度熱延鋼板を製造する。 【構成】 C:0.02〜0.14%、Si≦1.5%、M
n:0.4〜1.8%、P:0.05〜0.15%、S≦0.
005%、Al:0.01〜0.06%、Cu:0.1〜0.
7%及びNi:0.1〜0.7%を含有し、かつ、P/2
+Cu/10−C≧0の関係を満たし、必要に応じて更
に、Nb:0.01〜0.05%、Ti:0.01〜0.05
%及びCr:0.1〜1.0%の1種又は2種以上、及び/
又は、Ca≦0.01%及びREM≦0.01%の1種又
は2種を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物よりなる
鋼板を、熱間圧延によりAr3点以上で仕上げた後、30
℃/sec以上の冷却速度にて350〜550℃で巻き取
ることにより、フェライトとベイナイト若しくはフェラ
イトと微細なパーライト又はフェライトとベイナイトと
微細なパーライトからなる組織を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、疲労特性と加工性に優
れた50kgf/mm2以上の強度(TS)を有するホイールデ
ィスク用高強度熱延鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
自動車の燃費節減のために車体の軽量化が進められてい
るが、中でも車輪の軽量化は燃費改善に大きく寄与する
ため、ホイール用鋼板の高強度化が鋭意検討されてい
る。ホイールディスク用鋼板を高強度化するにはプレス
成形性と疲労特性が重要であり、これまで、フェライト
+マルテンサイト鋼、フェライト+ベイナイト鋼等の適
用が試みられてきた。
【0003】しかし、フェライト+マルテンサイト鋼は
孔拡げ性に問題があり、特開昭57−104650号で
はSi/Mn比を規定してその改善が試みられているもの
の、充分とは言えない。また特開昭57−15242号
に見られるように、製造条件が複雑で製造コストが高く
なるという問題がある。
【0004】一方、フェライト+ベイナイト鋼は、特開
昭57−101649号に見られるように、孔拡げ性と
疲労特性が良好なためディスク用鋼板として広く使用さ
れているが、最近では更なる薄肉化のために疲労強度の
向上が強く求められている。
【0005】本発明は、かかる要請に応えることがで
き、疲労特性と加工性(孔拡げ性)の優れたホイールディ
スク用高強度熱延鋼板を製造し得る方法を提供すること
を目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特にC含有量
を0.14%以下とすることにより、鋼中セメンタイト
を極力減少させ、孔拡げ性を改善すると共に、第2相の
体積率を低減し細かく分散することにより、疲労強度を
向上させることができることを見い出し、ここに本発明
を完成するに至ったものである。
【0007】すなわち、本発明法は、C:0.02〜0.
14%、Si≦1.5%、Mn:0.4〜1.8%、P:0.
05〜0.15%、S≦0.005%、Al:0.01〜
0.06%、Cu:0.1〜0.7%及びNi:0.1〜0.
7%を含有し、かつ、P/2+Cu/10−C≧0の関
係を満たし、必要に応じて更に、Nb:0.01〜0.0
5%、Ti:0.01〜0.05%及びCr:0.1〜1.0
%の1種又は2種以上、及び/又は、Ca≦0.01%及
びREM≦0.01%の1種又は2種を含有し、残部が
鉄及び不可避的不純物よりなる鋼板を、熱間圧延により
Ar3点以上で仕上げた後、30℃/sec以上の冷却速度
にて350〜550℃で巻き取ることにより、フェライ
トとベイナイト若しくはフェライトと微細なパーライト
又はフェライトとベイナイトと微細なパーライトからな
る組織を得ることを特徴とする疲労特性と加工性の優れ
たホイールディスク用高強度熱延鋼板の製造方法を要旨
とするものである。以下に本発明を更に詳述する。
【0008】
【作用】まず、本発明における鋼の化学成分の限定理由
について説明する。
【0009】Cは本発明法において使用する鋼の重要な
元素であり、疲労特性及び加工性向上のためには少ない
程好ましいが、含有量が0.02%未満では所望の強度
が得られず、一方、0.14%を超えて含有するとベイ
ナイトや微細なパーライトといった硬い第2相の体積率
を増加して、疲労特性及び加工性を劣化させる。よっ
て、C含有量は0.02〜0.14%とする。
【0010】Siは延性、特に全伸びを損なうことなく
強度(TS)を確保するのが容易な元素であるが、その含
有量が1.5%を超えて多量に含有すると赤スケール発
生により表面性状を損なうようになる。よって、Si含
有量は1.5%以下とする。
【0011】Mnは強度を確保すると共に熱間圧延性を
確保するのに必要な元素である。しかし、含有量が0.
4%未満では強度(TS)を確保すること並びに熱間圧延
性が困難となり、一方、1.8%を超えて多く含有する
と鋼板の板厚中央部に異常硬化組織を生じ、加工性、疲
労特性を劣化させる。よって、Mn含有量は0.4〜1.
8%とする。
【0012】PはCと共に重要な元素であり、強度(T
S)及び疲労強度を高くするために必要である。しか
し、含有量が0.05%未満では強度が不足するばかり
か、疲労強度も得られず、一方、0.15%を超えて多
量に含有すると加工脆化や溶接性の面で問題が生じる。
よって、P含有量は0.05〜0.15%とする。
【0013】SはMnS等の非金属介在物を生成し加工
性を劣化させるので、含有量は少ない程好ましく、特に
ホイールディスクのセンターハブ孔加工時に問題となる
孔拡げ性を確保するには、S含有量は0.005%以下
とする必要がある。
【0014】Alは鋼の脱酸のために必要な元素である
が、含有量が0.01%未満では脱酸効果は少なく、ま
た0.06%を超えて多量に含有するとアルミナ系の非
金属介在物を生成し易くなり、かつ微細なAlNが多量
に析出し易くなり、加工性を劣化させる。よって、Al
含有量は0.01〜0.06%とする。
【0015】CuはC、Pと同様に重要な元素であり、
強度(TS)を増加させるほか、疲労特性にも好影響を及
ぼす。しかし、含有量が0.1%未満ではこのような効
果は少なく、また0.7%を超えて多量に含有すると効
果は飽和し、かつコスト上昇を招く。よって、Cu含有
量は0.1〜0.7%とする。
【0016】NiはCu含有による熱間脆性を防止するた
めに含有させる元素であり、その含有量はCu含有量と
同量の0.1〜0.7%とする必要がある。この含有量の
範囲以外では上記効果を達成することはできない。よっ
て、Ni含有量は0.1〜0.7%とする。
【0017】Nb、Tiは炭窒化物形成元素であり、析出
強化で強度(TS)が増加すると共に、固溶状態における
疲労特性に好影響を与える。しかし、それぞれ含有量が
0.01%未満ではこのような効果は少なく、またそれ
ぞれ0.05%を超えて多量に含有すると効果は飽和す
るばかりか、降伏応力の上昇を招く。よって、Ti含有
量は0.01〜0.05%、Nb含有量は0.01〜0.0
5%とする。
【0018】Crは強度(TS)を高くするが、降伏応力
は殆ど変えることがなく、かつ歪み時効性を防止させる
元素であり、そのためには0.1%以上が必要である。
しかし、含有量が1.0%を超えて多量に含有すると効
果は飽和する。よって、Cr含有量は0.1〜1.0%と
する。
【0019】Ca、REM(希土類元素)は加工性に悪影
響を及ぼす非金属介在物の形態を変えて加工性を向上さ
せる元素である。しかし、それぞれ0.01%を超えて
含有するとこのような効果は期待できない。よって、C
a含有量は0.01%以下、REM含有量は0.01%以
下とする。
【0020】なお、上述のNb、Ti、Crは必要に応じ
てそれらの少なくとも1種を含有させればよく、Ca、
REMも必要に応じてそれらの少なくとも1種を含有さ
せればよい。その際、これらの群の選択成分を共に含有
させることもできる。
【0021】更に、本発明においては、C含有量とP、
Cuの各含有量の関係が重要である。すなわち、図1に
P/2+Cu/10−Cと(疲労限強度)/(TS)比との
関係を示すように、P/2+Cu/10−C≧0の範囲
であると、優れた疲労強度を有することが判明した。こ
の理由は必ずしも明らかではないが、C含有量を減少す
ることにより第2相の体積率を低減すると共に第2相が
細かくなるため、組織中の柔らかいフェライトと硬い第
2相の界面から生ずる疲労クラックの起点が減少するこ
とが一因と考えられる。
【0022】次に本発明における製造条件について説明
する。上記化学成分を有する鋼は、常法により熱間圧延
鋼板とする。但し、熱間圧延の仕上げ温度は、結晶粒度
や組織が変わることにより加工性、疲労特性に影響を及
ぼし、Ar3点未満ではフェライト結晶粒の細粒化及び加
工組織が残存して疲労特性及び加工性が劣化する。した
がって、熱間圧延の仕上げ温度はAr3点以上とする。こ
こで、Ar3点はC、Mn等添加元素の含有量により変化
するが、仕上げ温度を820〜930℃とするのが好ま
しい。
【0023】熱間圧延後の冷却速度は、平均冷却速度が
30℃未満では徐冷となり、Pの偏析が生じ易くなるた
め、30℃/sec以上とする必要がある。
【0024】また、巻取り温度は、Pの偏析による脆化
防止のために550℃以下とする必要があるが、Cuの
析出を図るためには350℃以上の温度が必要であり、
更に第2相組織にマルテンサイトが混在すると孔拡げ性
が劣化するため350℃以上とする必要がある。よつ
て、巻取り温度は350〜550℃とする。
【0025】
【実施例】次に、本発明の実施例を示す。
【表1】 に示す化学成分を有する鋼を真空溶解した後、30mm板
厚まで粗圧延し、次いで1200℃に加熱し、
【表2】 に示す条件にて熱間圧延し巻き取り、板厚4mmの熱延鋼
板を得た。この熱延鋼板について引張試験、孔拡げ試
験、疲労試験を行った。その結果を表2に併記する。
【0026】なお、熱延鋼板の表裏面を3.5mmまで研
磨し、引張試験(JIS5号)、孔拡げ試験〔孔拡げ率=
(成形後の孔径−初期孔径)/(初期孔径)×100
(%)〕、平面曲げ疲労試験(疲労強度は107サイクルを
疲労限とみなした)を行った。
【0027】表2中、No.1〜No.9は本発明例であ
り、いずれもTS≧50kgf/mm2で疲労強度/TS≧7
0%、かつ孔拡げ率≧80%以上と良好な疲労強度と孔
拡げ性を示している。
【0028】一方、No.10〜No.21は、化学成分が
本発明範囲から外れている比較例であり、またNo.1A
〜No.1Cは、化学成分がNo.1と同一(本発明範囲内)
であるが、圧延条件が本発明範囲から外れている比較例
である。いずれの比較例も、疲労強度と孔拡げ率のいず
れかにおいて劣っている。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明法により製
造される鋼板は、高強度で疲労特性、加工性に優れてお
り、更にP、Cuが含有しているので、熱間圧延ままで
耐食性に優れており、防錆用鋼板としても使用すること
ができ、更にはめっき処理等の表面処理を行っても材質
上何ら変化することがない。したがって、土木、建築の
鋼構造物としても使用できるという優れた効果を有して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】P/2+Cu/10−Cと(疲労限強度)/(T
S)比との関係を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で(以下、同じ)、C:0.02〜
    0.14%、Si≦1.5%、Mn:0.4〜1.8%、P:
    0.05〜0.15%、S≦0.005%、Al:0.01
    〜0.06%、Cu:0.1〜0.7%及びNi:0.1〜
    0.7%を含有し、かつ、P/2+Cu/10−C≧0の
    関係を満たし、残部が鉄及び不可避的不純物よりなる鋼
    板を、熱間圧延によりAr3点以上で仕上げた後、30℃
    /sec以上の冷却速度にて350〜550℃で巻き取る
    ことにより、フェライトとベイナイト若しくはフェライ
    トと微細なパーライト又はフェライトとベイナイトと微
    細なパーライトからなる組織を得ることを特徴とする疲
    労特性と加工性の優れたホイールディスク用高強度熱延
    鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記鋼が更にNb:0.01〜0.05
    %、Ti:0.01〜0.05%及びCr:0.1〜1.0%
    の1種又は2種以上を含有している請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 前記鋼が更にCa≦0.01%及びREM
    ≦0.01%の1種又は2種を含有している請求項1又
    は2に記載の方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0770637A (ja) * 1993-09-03 1995-03-14 Sumitomo Metal Ind Ltd アーク溶接部の耐疲労性に優れた耐食性鋼板の製造方法
JPH07145426A (ja) * 1993-11-19 1995-06-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐孔食性鋼板の製造方法
KR20020094721A (ko) * 2001-06-13 2002-12-18 현대자동차주식회사 로드 휠 디스크용 초고강도 강판재료
KR100920618B1 (ko) * 2002-12-28 2009-10-08 주식회사 포스코 내부식성 및 내마모부식성이 우수한 강재의 제조방법

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