JPH0639654B2

JPH0639654B2 - 疲労強度の優れた複合鋼板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0639654B2
Application number: JP28608689A
Authority: JP
Inventors: 力藤井; 良男石井; 松男臼田; 伸彦松津; 隆治高橋; 嘉雄橋本; 知久片山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPH03147840A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は板厚の25 ％以内までの表層部の平均硬度がH_v
＝140〜200 であり、かつその内部硬度がH_v＝50 〜130
であることにより疲労強度の極めて優れた複合鋼板及び
その製造方法に関するものである。

（従来の技術）従来の疲労強度の優れた鋼板としては特開昭62-13332号
公報に開示されたものがある。しかし、この方法はREM,
Zr,Ca 等の特殊元素が添加された成形性のすぐれた高疲
労限度比クラッド鋼板で高価な複合鋼板であり、本発明
のような特殊元素の添加のないか又、必要に応じてCrを
入れた低廉な疲労強度の優れた複合鋼板の製造方法に関
するものではない。

熱延鋼板の多くのものは冷間加工が施される。特にプレ
ス加工が広く採用されているプレス用鋼板に要求される
特性として、プレス後の疲労強度が重要な特性である。
一般に、自動車の車体を製造する際には、先ず鋼板を所
定の部品に成形するために「絞り」、「せん断」、「曲
げ」からなる数工程のプレス加工が行なわれる。得られ
た成形品は、その後「接合」および「塗装」の各工程を
経て車体に組み付けられる。そこで、ホイールディス
ク、ホイールハウスのような足回り部品は保安部品であ
り、走行中に引張−圧縮の繰返し荷重による、疲労強度
が重要な特性である。この部分の疲労強度が自動車の安
全上大きな課題となっている。従来は材料強度を上げる
とか、板厚を厚くする方法等についてのものが大部分で
ある。これは車体の重量アップ(up)、材料の強度アップ
によるコスト高となっている。

特に自動車は軽量化が進められており車体の重量アップ
は避けねばならない。

（発明が解決しようとする課題）そこで、本発明者等は疲労強度の優れた複合鋼板につい
て研究を重ね、疲労強度と鋼板硬度との関係に着目して
最適な硬度分布を有する複合鋼板が良好であることを見
出した。

（課題を解決するための手段）本発明の要旨とするところは下記のとおりである。

(1) 表層部は重量％で、Ｃ 0.01〜0.15% Si 0.05〜2.0% Mn 0.1〜2.5% Ｐ 0.03% 以下Ｓ 0.03% 以下 Al 0.01〜0.07% Ｎ 0.008%以下 C+Si/24+Mn/4≧0.3 を含み、残部がFeおよび不可避的不純物よりなり、内部
は重量％でＣ 0.10% 以下 Si 0.05〜0.5% Mn 0.1〜1.0% Ｐ 0.03% 以下Ｓ 0.03% 以下 Al 0.01〜0.07% Ｎ 0.008%以下 C+Si/24+Mn/4＜0.3 を含み、残部Fe及び不可避的不純物よりなり、板厚の25
% 以内までの表層部の平均硬度がH_v＝140〜200 であ
り、かつその内部平均硬度がH_v＝50 〜130 であること
を特徴とする疲労強度の優れた複合鋼板。

(2) 鋼片の表層部及び内部の片方又は双方にCr 1.0%以
下含むことを特徴とする(1) 請求項記載の疲労強度の優
れた複合鋼板。

(3) 連続鋳造で表層部は重量％で、Ｃ 0.01〜0.15% Si 0.05〜2.0% Mn 0.1〜2.5% Ｐ 0.03% 以下Ｓ 0.03% 以下 Al 0.01〜0.07% Ｎ 0.008%以下 C+Si/24+Mn/4≧0.3 を含み、残部がFeおよび不可避的不純物よりなり、内部
は重量％でＣ 0.10% 以下 Si 0.05〜0.5% Mn 0.1〜1.0% Ｐ 0.03% 以下Ｓ 0.03% 以下 Al 0.01〜0.07% Ｎ 0.008%以下 C+Si/24+Mn/4＜0.3 を含み、残部がFeおよび不可避的不純物よりなる鋼片を
製造し、該鋼片を仕上げ温度 800℃以上、巻取温度 400
℃以下で、熱間圧延を行い、板厚の25% 以内までの表面
層の平均硬度をH_v＝140〜200 とし、かつその内部平均
硬度がH_v＝50 〜130 とすることを特徴とする疲労強度
の優れた複合鋼板の製造方法。

(4) 鋼片の表層部及び内部の片方は双方にCr 1.0% 以
下含むことを特徴とする(3) 項記載の疲労強度の優れた
複合鋼板の製造方法。

（作用）本発明の複合鋼板は鋼板の表層硬化により疲労強度が優
れ、内部は軟い硬度分布を持つことにより、プレス加工
性をそこなわないことを特徴とする鋼板である。

表層硬化の影響は表層硬化により内部の軟質材は２次元
または３次元的に拘束されているのでクラックが発生し
にくくなる。しかし表層硬化のないものは容易に表層か
らクックが発生するためである。

本発明では第１図に示すように板厚の25% 以内までの表
層部平均硬度をH_v＝140〜200 とし、その内部平均硬度
をH_v＝50 〜130 に限定する。以下その限定理由につい
て述べる。

本発明において板厚の25% 以内までの表層部平均硬度を
H_v＝140以上にしたのは、これ以下では表層、内部の硬
度差がなくなり表面硬質化の効果を損なう恐れがあるか
らである。他方、表層部平均硬度の上限をH_v＝200とし
たのは表面をこれより硬質化すると成形性を損なう恐れ
があるからである。内部平均硬度をH_v＝50 以上にした
のはこれ未満の硬度では所定の疲労強度が得られない。
他方、内部平均硬度の上限をH_v＝130にしたのは、これ
より硬質化すると成形性を損なう恐れがある。

本発明の鋼板を製造するに当っては、鋼板に疲労強度を
付与するために、本発明製造方法における鋼の成分限定
理由は下記の通りである。以下の説明に用いた％はすべ
てwt% である。

表層部はハイテンで、その構成元素を述べる。

Ｃ量は表層硬化に重要な元素であるが0.01％以下では表
面硬化が難しい、しかし、0.15% 超えるとスポット溶接
性を損なうので0.15% 以下にとどめる。

Si量は添加しすぎると化学処理性を阻害する元素であ
り、2.0%以下にする必要がある。下限は強度確保のため
0.05% 以上とする。

Mn量は多過ぎると溶接性を劣化させるので2.5%以下にす
る。下限はＳ脆化防止のため0.1%以上が望ましい。

Ｓ量、Ｐ量は多量に含まれるとプレス成形性が損なわれ
るので少ない程良い、その上限値を0.03% 以下とした。

Al量は非時効化に必要な元素であるが、0.01% 以下では
非時効化が難しい、しかし、多量に含まれると介在物原
因となるので0.07% 以下にすべきである。

Ｎ量はAlN の析出を促進しγ値を向上させるが、0.008%
超えて添加するとγ値を低下させるので0.008%以下にと
どめる。

Cr量は二相組織鋼には重要な元素であるが、1.0%を超え
ると二相組織鋼が得られないので、1.0%以上にどどめ
る。

C+Si/24+Mn/4≧0.3 に限定した。0.3 以下ではH_v＝140
〜200 が得られない。内部はAl-k鋼でその構成元素を以
下に述べる。

Ｃ量0.10%を超えると、硬質化しプレス成形が損なわれ
るため0.10%以下に限定した。

Si量は不純物として含まれる程度でもよく、下限は0.05
% とする。上限は多くなると硬化して加工性が劣化する
ので0.5%以下とする必要がある。

Mn量はγ値を劣化させるので1.0%以下にする必要があ
る。下限はＳによる熱間脆性を防止するために0.05% 以
上とする。

Al量は非時効化には必要な元素であるが、0.01% 以下で
は非時効化が難しい。しかし多量に含まれると硬質化し
プレス成形性が損なわれるので、0.07% 以下にすべきで
ある。

Ｐ量、Ｓ量については含有量が少ない程軟質化するので
各々の上限値を0.03% 以下とした。

Ｎ量はAlと結合して、AlN を形成しプレス成形性を向上
させるが0.008%以上になるとAlN が増えすぎてプレス成
形性が劣化することからＮ量を0.008%以下とする。

Cr量は伸びフランジ性を向上させるがいれすぎると延性
の低下をもたらす。上限値を1.0%以下とする。

C+Si/24+Mn/4＜0.3に限定した。0.3を越えるとH_v＝50〜
130 が得られない。

以上のような成分組成の鋼は連続鋳造法によって製造さ
れ熱間圧延工程に送られるが、本発明では熱間圧延の仕
上温度は 800℃以上（好ましくは 850〜910 ℃）で巻取
温度 400℃以下（好ましくは 250℃以下）で巻取られ製
品として供される。

（実施例）表１に示すような成分を連続鋳造で溶製し、熱間圧延工
程に送られ仕上温度 800℃以上、巻取温度 400℃以下で
圧延した。得られた鋼板の疲労強度の結果を表２に示
す。疲労試験はシェンク式疲労試験機により両振り平面
曲げ、繰返し速度3000cpm で実施した。

第２図は繰返し応力と繰返し回数線図を示す。

試験片は鋼板を幅40×長さ250(mm)の長方形とし、試験
は一定の荷重を加え、破断した時の繰返し回数と繰返し
応力によって評価した。

疲労限度とは、繰返し回数10⁷回を超えた時の繰返し応
力を言う。

本発明品（供試鋼No.１〜３）は表面を硬質化して内部
は軟かい複層鋼板であって強度は40キロ級でありなが
ら、疲労限度29〜30.5kgf/mm²と比較例（供試鋼No.４）
の表層と内層の硬度差のない均質な強度60キロ級熱延鋼
板(SAPH60)の疲労限度29kgf/mm²と同等かそれ以上と高
い水準にあり、耐久寿命を大幅に向上させる。

（発明の効果）本発明に従い、板厚25%以内までの表層部平均硬度をH_v
＝140〜200 とし、その内部平均硬度をH_v＝50〜130 と
することにより疲労強度の極めて優れた複合鋼板を提供
できる。本発明によれば例えば自動車のホイールディス
クの疲労耐久性が改善され自動車の寿命を大幅に向上す
ることができる。

又本発明によれば簡単に最適な硬度分布を有するプレス
成形後の疲労強度の極めて優れた複合板が得られかつ均
質な広幅材製品を安価につくることができる。

又本発明に従い最適な硬度分布を持たせた鋼板とした
後、これにメッキ処理を施しても使用することも有効で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は硬度差が板厚内で分布を持つ模式図、第２図は
繰返し応力と繰返し回数線図を示す。

フロントページの続き (72)発明者松津伸彦千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式會社君津製鐵所内 (72)発明者高橋隆治千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式會社君津製鐵所内 (72)発明者橋本嘉雄福岡県北九州市八幡東区枝光１―１―１新日本製鐵株式會社第３技術研究所内 (72)発明者片山知久神奈川県相模原市淵野辺５―10―１新日本製鐵株式會社第２技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表層部は重量％で、Ｃ 0.01〜0.15% Si 0.05〜2.0% Mn 0.1〜2.5% Ｐ 0.03% 以下Ｓ 0.03% 以下 Al 0.01〜0.07% Ｎ 0.008%以下 C+Si/24+Mn/4≧0.3 を含み、残部がFeおよび不可避的不純物よりなり、内部
は重量％でＣ 0.10% 以下 Si 0.05〜0.5% Mn 0.1 〜1.0% Ｐ 0.03% 以下Ｓ 0.03% 以下 Al 0.01〜0.07% Ｎ 0.008%以下 C+Si/24+Mn/4＜0.3 を含み、残部がFe及び不可避的不純物よりなり、板厚の
25% 以内までの表層部の平均硬度がH_v＝140〜200 であ
り、かつその内部平均硬度がH_v＝50 〜130 であること
を特徴とする疲労強度の優れた複合鋼板。
【請求項２】鋼片の表層部及び内部の片方又は双方にCr
1.0% 以下含むことを特徴とする請求項１記載の疲労強
度の優れた複合鋼板。
【請求項３】連続鋳造で表層部は重量％で、Ｃ 0.01〜0.15% Si 0.05〜2.0% Mn 0.1 〜2.5% Ｐ 0.03% 以下Ｓ 0.03% 以下 Al 0.01〜0.07% Ｎ 0.008%以下 C+Si/24+Mn/4≧0.3 を含み、残部がFeおよび不可避的不純物よりなり、内部
は重量％でＣ 0.10% 以下 Si 0.05〜0.5% Mn 0.1 〜1.0% Ｐ 0.03% 以下Ｓ 0.03% 以下 Al 0.01〜0.07% Ｎ 0.008%以下 C+Si/24+Mn/4＜0.3 を含み、残部がFe及び不可避的不純物よりなる鋼片を製
造し、該鋼片を仕上げ温度 800℃以上、巻取温度 400℃
以下で、熱間圧延を行い、板厚の25% 以内までの表層部
の平均硬度をH_v＝140〜200 とし、かつその内部平均硬
度をH_v＝50 〜130 とすることを特徴とする疲労強度の
優れた複合鋼板の製造方法。
【請求項４】鋼片の表層部及び内部の片方は双方にCr
1.0% 以下含むことを特徴とする請求項３記載の疲労強
度の優れた複合鋼板の製造方法。