JPH06104878B2

JPH06104878B2 - 突合せ溶接性および化成処理性の優れた高強度冷延鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH06104878B2
Application number: JP31878389A
Authority: JP
Inventors: 一夫小山; 安正陶山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1994-12-21
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPH03180444A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、箱焼鈍法で製造する引張強度392〜490MPa級
の、自動車用等に使用される高強度冷延鋼板に関し、特
に、板厚や特性の異なる鋼板を突合せ溶接したのち成形
して用いる新しい加工方法に適した高強度冷延鋼板の製
造方法に係わる。

（従来の技術）最近、薄板を突き合わせて差厚にしたり特性に差をもた
せたりして、その後に成形を加える新加工法が増大して
いる。特に、引張強度392〜490MPa級のハイテンに多
い。すなわち、部分的に特性を変えることにより、部品
としての機能に傾斜や差異を与えて高機能にする、ある
いは素材の経済性を高めたりする。このような素材には
突合せ溶接がよく、しかも溶接後の加工性もよいことが
要求されるが、高強度冷延鋼板の場合、高強度特性の付
与と、突合せ溶接性および突合せ溶接後の成形性の維持
という３つの要求をことごとく満たすことは極めて困難
なことであった。

このような高強度冷延鋼板の成分に、Siを用いることは
ある程度考えられることであるが、Siは、冷延鋼板とし
て必須の化成処理性を劣化させるという決定的な欠陥が
ある。ここで化成処理性とは、リン酸塩によるボンデ処
理をいい、塗装の下地処理に使われる。

以上のように、冷延鋼板としての特性を維持し、高強度
であり、かつ突合せ溶接性と溶接後の加工性がよい冷延
鋼板が、この新加工方法に対して渇望されているといえ
る。特に多量に生産される箱焼鈍法による高強度冷延鋼
板においてその要求は高い。また、長時間の焼鈍となる
箱焼鈍において、化成処理性を付与させることが困難と
いう状況もある。

このように本課題に関して直接的な従来技術はないが、
関連従来技術としては、箱焼鈍法による高強度冷延鋼板
であって重ね抵抗溶接性を高めたものとして、特公昭54
−15846号公報記載の技術がある。しかし、この技術は
高Si-高Ｐ鋼であって、発明者らの研究によれば、突合
せ溶接性あるいはその後の加工性は必ずしもよくなく、
さらに冷延鋼板として重要な化成処理性に対して何等顧
慮していない。

また、箱焼鈍材の表面酸化に関しては特公昭57-9420号
公報記載の技術がある。しかしながらこの技術でもま
た、高Ｐ故、突合せ溶接性あるいはその後の加工性につ
いて何等顧慮していないといえる。また、表面酸化を防
止するだけで化成処理性への影響についての考慮は少な
い。

（発明が解決しようとする課題）冷延鋼板としての加工性の他に、突合せ溶接性および突
合せ溶接後の加工性に優れなおかつ、化成処理性がよい
高強度冷延鋼板を、その製造がより困難な箱焼鈍により
製造する方法を提供することにある。

（問題を解決するための手段）本発明の骨子とするところは、（１）C:0.05〜0.15％、Si:0.3〜0.8％、Mn:0.5〜1.5
％、P:≦0.05％、sol.Al:0.01〜0.10％を含有し、残部F
eおよび不可避的不純物からなり、かつ次式を満たすこ
とを特徴とする突合せ溶接性および化成処理性の優れた
高強度冷延鋼板。

Mn/Si:≧1.2 （２）C:0.05〜0.15％、Si:0.3〜0.8％、Mn:0.5〜1.5
％、P:≦0.05％、sol.Al:0.01〜0.10％、Ca:0.0005〜0.
0060％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
り、かつ次式を満たすことを特徴とする突合せ溶接性お
よび化成処理性の優れた高強度冷延鋼板。

Mn/Si:≧1.2 （３）C:0.05〜0.15％、Si:0.3〜0.8％、Mn:0.5〜1.5
％、P:≦0.05％、sol.Al:0.01〜0.10％を含有し、残部F
eおよび不可避的不純物からなり、かつ次式を満たす鋼
を熱延・冷延および箱焼鈍することを特徴とする突合せ
溶接性および化成処理性の優れた高強度冷延鋼板の製造
方法。

Mn/Si:≧1.2 （４）C:0.05〜0.15％、Si:0.3〜0.8％、Mn:0.5〜1.5
％、P:≦0.05％、sol.Al:0.01〜0.10％、Ca:0.0005〜0.
0060％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
り、かつ次式を満たす鋼を熱延・冷延および箱焼鈍する
ことを特徴とする突合せ溶接性および化成処理性の優れ
た高強度冷延鋼板の製造方法。

Mn/Si:≧1.2 にある。

以下本発明を詳細に説明する。

（作用）本発明において、鋼成分を特定し目的とする特性を付与
するために、これらの各成分範囲を限定する理由は以下
の通りである。

C:Feとセメンタイトを形成して鋼を強化する。そのため
0.05％は必要である。一方、0.15％を越える添加は突合
せ溶接性や点溶接性を劣化させる。

Si:鋼中に固溶し、固溶体強化をもたらす。かつ鋼の延
性に対する悪影響が最も小さい。この強化のために最小
0.3％添加する。一方、Siが化成処理性を劣化させるこ
とはよく知られている。本発明では以下の対策で化成処
理性を解決しようとするものであるが、この手段をもっ
てしても0.8％を越える添加は化成処理性を劣化させる
ので添加の上限は0.8％とした。

Mn:Mnも鋼中に固溶し、固溶体強化をもたらす。そのた
めに0.5％の添加は必要である。一方、むやみに高いMn
の添加は鋼を高価とし、経済性を損なうので1.5％を上
限とした。

P:Pも固溶体強化をもたらす元素であるが突合せ溶接性
を著しく劣化させる。そのため含有量は低く抑える。そ
の上限は0.05％である。

sol.Al:Alは脱酸剤として製鋼時に使用される。そのた
めに鋼中に0.01％含有する必要がある。一方、0.1％以
上含有させることは介在物が増加することになり、鋼の
延性を害する。さらに溶接時に酸化してスパッタリング
の原因にもなるので好ましくは0.05％以内の含有量とす
べきである。

Mn/Si:この比は化成処理性を高めるため、1.2以上の高
い値に保つ必要がある。化成処理性は箱焼鈍中の表面が
酸化されることにより影響を受ける。不活性なSiO₂が形
成されると化成処理性が著しく損なわれる。しかしなが
らMnの酸化物はむしろ活性で化成処理性にとってかえっ
て有利である。Mn/Siの比を高めるとSi酸化物の生成が
抑えられ、Mn酸化物の生成の方が優性になる。以上の諸
作用の結果、高Si鋼の箱焼鈍においても良好な化成処理
性が得られる。

Ｃ＋1/24Si＋1/6Mn＋5P:この値は、突合せ溶接性および
その後の加工性に関する指標である。第１図は横軸にＣ
＋1/24Si＋1/6Mn、縦軸に5Pを取って突合せ溶接部に見
られたクラックの個数を調べたもので、突合せ溶接はプ
ラズマアークで行い、溶接電流は80kA、溶接速度は300c
m/minであった。成分はＰを除き、本発明に従ってい
る。また、第２図は同じ溶接部を20mm球頭ポンチで10mm
の高さまで張り出して、クラック有無を調べたものであ
る。図から明らかなように（Ｃ＋1/24Si＋1/6Mn）＋5P
の値が0.5以下で溶接割れおよび溶接部の加工割れとも
になく、良好な結果を示している。この図よりＣ＋1/24
Si＋1/6Mn＋5Pの値を0.5％以下とした。

Ca:Caは化成処理性を高めるため、付加的に用いる。化
成処理性向上の機構は未だ明らかではないが、表面にあ
るCaの化合物が核となり、ボンデ結晶が発生しやすいた
めと類推される。化成処理性において付加的効果を発揮
するためにはCaは0.0005％必要であるが、一方、0.0060
％を越える添加は溶接時にCaが酸化することにより生じ
るスパッタが発生し溶接欠陥となる。

本鋼は、熱延、冷延、箱焼鈍して冷延鋼板とされる。熱
延は通常の条件でよい。すなわち加熱温度:1000〜1300
℃、仕上終了温度:800〜950℃、巻取温度:500〜700℃程
度の条件でよい。熱延コイルとされた後酸洗され、続い
て冷延率:50〜80％の冷延を受け、引続き箱焼鈍され
る。箱焼鈍条件は650〜750℃,1〜20h程度の条件であ
る。雰囲気、露点等も制限するところでないが、露点は
低い方が好ましい。

なお、突合せ溶接にはプラズマアーク溶接、レーザー溶
接、バット溶接などがあるが、本発明鋼にはいずれの場
合にも良好に適用される。

（実施例）第１表に示す成分の鋼を転炉で溶製し、加熱温度:1150
〜1180℃、仕上終了温度:850〜880℃、巻取温度:620〜6
40℃の条件で板厚6.0mmの熱板とした。続いて62％の冷
延にて2.3mmの板厚にし、つづいて箱焼鈍を行った。焼
鈍条件と得られた鋼板の諸特性を第２表に示す。

引張試験は、JIS Ｚ 2201.5号試験片を用い、同Ｚ 2
241記載の方法にしたがって行った。

化成処理性は通常よく使われる薬品を用いスプレー式に
よって行い、得られた表面を光学顕微鏡観察してそのボ
ンデ結晶粒の大きさを調べた。また、目視によりボンデ
の外観を調べた。

突合せ溶接は、同種鋼を用い、プラズマアークで、溶接
電流70kA、溶接速度300mm/minで600mmの長さ行った。そ
してこの長さにわたりクラックの個数を目視で観察し、
クラックの長さを3mm以上および未満に層別してその個
数でもって示した。

また、突合せ溶接部の加工性として突合せ溶接部を20mm
球頭ポンチで10mmの高さまで張り出して、クラックを有
無でもって示した。

第２表から明らかなように本発明にしたがった鋼では39
2MPa以上の高強度と良好な伸びにに加え、化成処理性や
突合せ溶接性も良好であるのに対し、比較鋼ではこれら
の少なくとも一つ以上の特性が良くない。なお、鋼符号
Ｊの鋼は、本強度グレードによく用いられていたＰ添加
鋼であるが、突合せ溶接性において極めて悪いことが明
らかである。

（発明の効果）以上説明したように、本説明は、突合せ溶接性および突
合せ溶接後の加工性がともに優れ、しかも、化成処理性
も良好な高強度冷延鋼板を製造でき、特に板厚や、材質
の異なる板を突合せ溶接した後加工するという新加工法
に適合した冷延高強度鋼板であって、このような特性を
具備した高強度鋼板を提供できたことは、工業的価値は
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、突合せ溶接部のクラック発生数を、鋼の炭素
当量および幅との関係で表わした図、第２図は突合せ溶
接部を球頭張り出し後の割れの有無を第１図と同様の関
係で表わした図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量割合（以下、鋼の成分に関しては同
じ）で、C:0.05〜0.15％、Si:0.3〜0.8％、Mn:0.5〜1.5
％、P:≦0.05％、酸可溶Al（以下、sol.Al）:0.01〜0.1
0％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
かつ次式を満たすことを特徴とする突合せ溶接性および
化成処理性の優れた高強度冷延鋼板。 Mn/Si:≧1.2
【請求項２】C:0.05〜0.15％、Si:0.3〜0.8％、Mn:0.5
〜1.5％、P:≦0.05％、sol.Al:0.01〜0.10％、Ca:0.000
5〜0.0060％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物か
らなり、かつ次式を満たすことを特徴とする突合せ溶接
性および化成処理性の優れた高強度冷延鋼板。 Mn/Si:≧1.2
【請求項３】C:0.05〜0.15％、Si:0.3〜0.8％、Mn:0.5
〜1.5％、P:≦0.05％、sol.Al:0.01〜0.10％を含有し、
残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ次式を満た
す鋼を熱延・冷延および箱焼鈍することを特徴とする突
合せ溶接性および化成処理性の優れた高強度冷延鋼板の
製造方法。 Mn/Si:≧1.2
【請求項４】C:0.05〜0.15％、Si:0.3〜0.8％、Mn:0.5
〜1.5％、P:≦0.05％、Sol.Al:0.01〜0.10％、Ca:0.000
5〜0.0060％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物か
らなり、かつ次式を満たす鋼を熱延・冷延および箱焼鈍
することを特徴とする突合せ溶接性および化成処理性の
優れた高強度冷延鋼板の製造方法。 Mn/Si:≧1.2