JPH0635619B2 - 延性の良い高強度鋼板の製造方法 - Google Patents

延性の良い高強度鋼板の製造方法

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JPH0635619B2 JP2364386A JP2364386A JPH0635619B2 JP H0635619 B2 JPH0635619 B2 JP H0635619B2 JP 2364386 A JP2364386 A JP 2364386A JP 2364386 A JP2364386 A JP 2364386A JP H0635619 B2 JPH0635619 B2 JP H0635619B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は延性の良い高強度鋼板の製造方法に係り、とく
に複合組織を有することにより、強度80kgf/mm以上
で極めてすぐれた延性を示す高強度高延性鋼板の製造方
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
えて種々と高強度鋼板が開発されている。たとえば強度
(TS)が50kgf/mm以上でとくにプレス成形性の良いも
のを要求する用途には、特公昭56-114791号公報等で提
示されているいわゆるDP鋼(Dual phase 鋼:フェライ
ト・マルテンサイト2相組織鋼)をはじめとする複合組
織鋼が重用されている。このような複合組織鋼は降伏点
伸びが無いこと、降伏比(YS/TS) が低いことの他、とく
にTS×El(強度・伸びバランス)がそれ迄の固溶強化型
や析出強化型の鋼板よりも著しく優れていることでよく
知られている。因みにこの種の鋼は強度(TS)が60kgf/
mmクラスで伸びEl30% 、従ってTS×El1800(kgf
/mm2・%)、強度100kgf/mmクラスでEl16
%、TS×El1600(kgf/mm2・%)程度の伸びとTS
×El値を示す。
ところで最近ユーザーからは強度100 kgf/mmで伸びが
20%以上というDP鋼をもってしても不可能な厳しい
要求例もみられるようになった。このような事態に対処
するため、素材メーカーとしても従来の常識を超えた抜
本的な対策を講ずる必要に迫られている。
このような強度と延性を兼備した鋼板を得るための唯一
の手段として残留オーステナイトによる変態誘起塑性
(トランスフォーメーション インダダストリアル プ
ラスティシティ〔Transformation Induced Plasticit
y〕: TRIP) を利用した鋼が考えられる。このタイプの
鋼はZackayが既にTrans.ASM,60(1967),252
頁に示したもので、当時ユニークな考え方として注目さ
れたが、合金成分量が多いこと、複雑かつ実用上困難な
工程を要することなどのため、コスト的にひきあわず、
単に学問上の興味と対象となりえたに過ぎなかった。
一方、本発明者らも、連続焼鈍法に準じた熱履歴を用い
た実験室的検討を行ない、TRIP効果を利用する上で、残
留オーステナイトの見掛上の量はあまり重要ではなく、
加工歪に対する安定性が重要であること、焼鈍条件の適
正化により、TS≧80kgf/mm,El≧30%という
超延性高強度鋼板が得られることを知見し、これについ
ては、鉄と鋼,71(1985),S1293により先
に報告を行なっている。
しかしながら上記知見は最終成品の材質が焼鈍剤の素材
の素性に大きく影響される点を全く考慮しておらず、熱
延後ただちに室温まで空冷するなど、現実からかけはな
れた素材を用いて得られたもので実ライン通板すると所
期の効果が十分得られぬ場合があった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記の実情に鑑み、低合金成分を用い、かつ現
有製造ラインで工業的に容易に製造可能な工程でもって
80kgf/mm以上の強度を有する、TRIP現象を利用した
延性の良い高強度鋼板の製造を可能にする方法を提供す
ることを目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) 即ち、本発明は前述の本発明者らの知見をもとにさらに
検討を進めた結果得られたもので、既存の熱延設備、焼
鈍設備の効果的利用を前提に、製造条件を特定すれば、
比較的少ない合金成分量でも最終成品板において少くと
も5〜10%の適度に安定な残留オーステナイトが確保
され、TSが80kgf/mm以上でDP鋼をもはるかにし
のぐTS×El値(強度・伸びバランス)を有する鋼板を容
易に製造可能としたものである。
本発明は、以上の諸知見にもとづいてなされたものであ
って、その要旨は重量%でCを0.10〜0.45%,
Siを0.5〜1.8%,Mnを0.5〜3.0%,SolA
lを0.01〜0.07%,Tota1Nを0.02%以下含
み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を熱延後6
50℃以下で捲取り冷却し、そのまままたは酸洗冷延
し、ひきつづきAc1〜(3Ac3+2Ac1)/5 と温度域で0.5
から30分間焼鈍し、ついで350〜500℃の温度域
まで1〜400℃/秒の冷却速度で冷却し、該温度域で1
〜30分時効処理し、その後室温まで冷却することを特
徴とする延性の良い高強度鋼板の製造方法である。
以下本発明を詳細に説明する。
(作用) 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。
まずCの下限を0.10%としたのは、Cをこれ未満と
すると、少くとも5〜10%の適度に安定な残留オース
テナイト、すなわち量的にも質的にも所要の残留オース
テナイトが得られぬためである。一方Cの上限を0.4
5%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。機械的性質と溶接性を有効にバラン
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0.5%としたのもCと同じ理由で、最小限
の安定残留オーステナイトの確保が不可能となるからで
あり、上限を1.8%としたのは、これを超えて添加し
ても効果が飽和し、脆化および溶接性劣化を招くだけで
実用上使用にたえぬからである。
またMnの下限を0.5%としたのは熱間脆性防止上、最
低限これだけのMnを必要とするからであり、上限を3.
0%としたのは、これを超えて添加しても残留オーステ
ナイト安定化の効果が飽和に近づき、逆に溶接性を損う
からである。
さらにSolAlについては、脱酸元素としてまたAlN
による熱延組織の微細化を通じて間接的に材質レベル向
上に寄与するので0.01%以上の添加を必要とする
が、0.07%を超えて添加すると介在物による靭性劣
化を招く。従って0.01〜0.07%と限定する。
一方Tota1Nについては、それ自体残留オーステナイト安
定化元素でもあるが、上記AlNによる間接的材質向上
の意味で、0.02%以下の添加を必要とする。しかし
ながら0.02%を超えても脆化を招くだけでとくに効
果が変らないので0.02%以下とする。
以上の他、最終成品の脆性防止の点から、PもしくはS
を0.01%を超えて添加することは望ましくない。
以上が本発明の成分上の限定理由であるが、このような
制約はつぎに述べる工程上の制約と密接に関連している
ことは言うまでもない。
本発明ではまず通常の製鋼、造塊あるいは連続鋳造など
により得られた素材を通常の方法にしたがって均熱し熱
延するが、AlNによる効果を含め熱延組織微細化にも
とづく材質レベル向上の観点からは、圧延後段2パスの
内少くとも1パスは圧下率30%以上で大圧下し、仕上
温度を900℃〜Ar3点直上の温度域とすることが望ま
しい。
つぎに熱延後の捲取温度は本発明における主要な骨子の
一つであり、650℃以下の低温で捲取る必要がある。
これは熱延板組織をラメラーサイズ(または間隔)の小
さいパーライトとするかまたはこれとベーナイトの混合
した組織とするためで、これによりつぎの2相域焼鈍工
程でFe3Cまたはパーライトが容易に溶解し、速やかに2
相域平衡状態に達することができる。捲取温度が650
℃を超えると、パーライトラメラーが大きくなり、2相
域焼鈍工程でパーライトが溶解し難い。
なおこのような意味で最も望ましい捲取温度は560℃
以下であるが、一方2相域焼鈍前に冷延を行なう場合に
は捲取温度が低過ぎると硬質相が増し冷延が困難となる
ので捲取温度の下限は400 ℃とすることが望ましい。所
望の熱延板組織は捲取温度でほぼ決定されているので、
以後室温近傍に至るまでの冷却速度はとくに限定する必
要はない。
このようにして得られた熱延鋼板はそのまままたは酸洗
・冷延されて焼鈍に供される。この場合最終成品板厚が
2mm程度以上の場合はそのまま焼鈍を行なえばよく、一
方板厚が2mm未満またはとくに表面性状を問題とする用
途には酸洗・冷延したのち焼鈍を行なえばよい。
なお、そのままでも酸洗・冷延後でも、焼鈍以降の処理
により得られる効果にほとんど変りはない。
焼鈍はAc1以上でかつ、Ac3とAc1を3:2で分つ温度即
ちAc1+(Ac3−Ac1)・3/5 =(3Ac3+2Ac1)/5以下の2
相低温域で0.5〜30分間焼鈍する必要がある。2相
低温域焼鈍を要する理由は、平衡状態でオーステナイト
比率が少ないため合金濃度の高い安定なオーステナイト
が得易いためであり、焼鈍温度が(3Ac3+2Ac1)/5 を超
えると、2相平衡状態でオーステナイトの比率が高いた
め合金濃度が低く安定化し難い。Ac温度未満ではフェ
ライト単相域焼鈍となり、従来鋼と本質的に変りなく、
最終的に良好な強度・伸びバランスは得られない。
焼鈍時間が0.5分未満では、2相平衡に達するには時
間が短か過ぎるため、オーステナイトの量が不足し、最
終的にも好ましい強度・伸びバランスが得られず、また
焼鈍時間が30分を超えても効果が飽和しかつ生産性も
落すので、焼鈍時間は0.5〜30分と限定する。材質
および生産性のバランスを考慮すると、Ac1+5℃以上
でかつ、Ac3とAcを2:3で分つ(2Ac3+3Ac1)/5 以下
の温度域で1.5〜5分間の焼鈍を行なうことが望まし
い。
つぎに焼鈍終了後350〜550℃の温度域まで1〜4
00℃/秒で冷却する必要がある。これは冷却過程でフ
ェライト相をさらに析出させる一方オーステナイトを一
層安定化し、かつパーライト生成をできるだけ避けるた
めのもので、冷却速度が400℃/秒を超えると、フェ
ライト相はほとんど増加せずしたがってオーストナイト
も安定化せず、1℃/秒未満であると、多量のパーライ
トが析出するため、いずれにしても本発明の効果を発揮
できない。
つぎに350〜500℃で1〜30分間時効処理する意
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、ベーナイト変態が進まず時間がかかり過ぎ、500
℃を超す温度ではパーライトを生じるため所期の材質が
得られない。したがって時効処理温度の下限を350
℃、上限を500℃とする。
時効処理時間については1分未満では、オーステナイト
が十分安定化せず、また30分を超えるとベーナイトの
比率が増大しオーステナイトが減ずるので1〜30分に
限定する。強度・伸びバランスと生産性も考慮した最適
時間は2〜10分である。なお以上の説明からも明らか
なように350 〜500℃の温度域で連続的に降温もしく
は降温、昇温を繰返す処理あるいはこれらを階段的に行
なうことは、該温度域を経る時間が1〜30分の範囲内
である限り本発明の効果を増大こそすれ何ら損うもので
はない。
時効処理後は室温まで冷却すればよく、この際冷却手
段、冷却速度についてはとくに限定の必要はない。
なお以上の熱処理を経た鋼板は形状矯正のためスキンパ
ス圧延を施す場合には、1.5%以下のできるだけ軽度
の圧下で行なうことが望ましい。
上記のようにして得られた鋼板は少くとも5〜10%以
上の適度に安定な残留オーステナイト相を含み、他のフ
ェライト、ベーナイト、または少量のマルテンサイト等
も含む複合組織鋼である。
適度に安定な残留オーステナイトがより少ない場合や、
残留オーステナイトが見掛上多くても安定性に欠ける場
合には所期の強度や伸びあるいは強度・伸びバランスが
得られない。
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表に成分を示す鋼を第2表記載の条件で処理し、種
々と供試材を得た。なお熱延は圧延終段2パスのうち少
くとも1パスは圧下率30%以上で行ない、850〜9
00℃で仕上げ、550℃でコイルに捲取り、冷却した
ものを素材とした。また時効処理・冷却後は1.0%の
スキンパス圧延を施こした。これからJIS 5号引張試験
片を採取し(L方向)、引張速度10mm/min で引張
し、TS、ElおよびTS×Elの値を調べた。
第3表に見られるように本発明例である試料1〜10の
ものは、いずれもTSが80kgf/mm以上で、しかもTS×
El値が250080kgf/mm・%以上であり、極めて満足
すべきものとなっていることが明らかである。これに対
し比較例の11〜23はTS×El値が2500kgf/mm
%未満であり、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、強
度80kgf/mm以上で、強度・伸びバランスの格段に優
れた鋼板を容易に提供することが可能となり、産業上の
効果は極めて顕著である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%でCを0.10〜0.45%,Siを
    0.5〜1.8%,Mnを0.5〜3.0%,SolAlを
    0.01〜0.07%,Tota1Nを0.02%以下含み、
    残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を熱延後650
    ℃以下で捲取り冷却し、そのまままたは酸洗、冷延し、
    ひきつづきAc1〜(3Ac3+2Ac1)/5 の温度域で0.5から
    30分間焼鈍し、ついで350〜500 ℃の温度域まで1
    〜400℃/秒の冷却速度で冷却し、該温度域で1〜3
    0分時効処理し、その後室温まで冷却することを特徴と
    する延性の良い高強度鋼板の製造方法。
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