JPH07150241A - 耐水素脆化特性の良好な加工用超高強度鋼板の製造法 - Google Patents

耐水素脆化特性の良好な加工用超高強度鋼板の製造法

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JPH07150241A
JPH07150241A JP5321144A JP32114493A JPH07150241A JP H07150241 A JPH07150241 A JP H07150241A JP 5321144 A JP5321144 A JP 5321144A JP 32114493 A JP32114493 A JP 32114493A JP H07150241 A JPH07150241 A JP H07150241A
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三村和弘
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田中福輝
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 980N/mm2以上の強度を有し、加工性と
共に優れた耐水素脆化特性を有する加工用超高強度冷延
鋼板の製造方法を提供する。 【構成】 C:0.05〜0.25%、Mn:1.2〜3.
0%、S:0.01%以下、Al:0.02〜0.10%、
Ti:0.20%以下、N:0.008%以下を含み、か
つ、(C+30×N)/Ti≧2を満足し、残部が鉄及び
不可避的不純物元素からなる鋼スラブを常法にて熱間圧
延し、酸洗後冷間圧延して連続焼鈍するに際し、Ac1
〜Ac3点まで再加熱後、Ar1点以上より水焼き入れし、
必要に応じて更に350℃以下で焼き戻し処理を行い、
フェライトを体積率で3〜50%含み、残部がマルテン
サイトを主体とする低温変態生成物よりなる組織を得る
ことを特徴としている。更にSi:2.0%以下、或いは
P:0.15%以下、Cr:1.0%以下、Mo:1.0%
以下、B:0.005%以下の1種又は2種以上、或い
はNb:0.1%以下、V:0.1%以下の1種又は2種
を添加できる。自動車のバンパー、ドアの補強部材等に
好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車のバンパー、ドア
の補強部材等に好適な、980N/mm2以上の強度を有
すると共に優れた耐水素脆化特性を有する加工用超高強
度冷延鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】地球環
境問題等より自動車の燃費改善要求が強く、そのため車
体の軽量化を図るべくバンパー、ドアの補強部材などに
980N/mm2以上の超高強度鋼板のニーズが強くなっ
ており、従来より、特公平4−99227号等にみられ
るように超高強度鋼板の加工性の改善については多数の
検討がなされてきた。
【0003】しかし、980N/mm2以上の強度を有す
る超高強度鋼を使用したボルトでは、水素脆化による割
れが発生することが、例えば、特開昭60−15564
4号等に知られており、同様に、超高強度薄鋼板におい
ても、大気環境下の腐食反応で発生する水素が鋼板中に
入り使用中に突然破壊することが考えられるが、薄鋼板
の耐水素脆化特性の改善に関する検討は未だ少ない。
【0004】すなわち、超高強度薄鋼板の水素脆化につ
いては、特公平4−268053号には鋼にSiを添加
し、鋼板中への水素原子の侵入を抑制することが提案さ
れているが、腐食環境によって錆の発生状況は種々変化
し、必ずしもSi添加によって鋼板中への水素原子の侵
入を十分に抑制し、水素脆化を防止することは困難であ
る。また、特開平4−280940号では点溶接部の耐
水素割れ性改善について述べられているが、3%以上の
Niを必要とし、コスト上昇を招くため実用的ではな
い。また、母材部の耐水素割れ特性については言及され
ていない。
【0005】本発明は、かゝる状況のもとで、980N
/mm2以上の強度を有し、加工性と共に優れた耐水素脆
化特性を有する加工用超高強度冷延鋼板の製造方法を提
供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、本発明は、C:0.05〜0.25%、M
n:1.2〜3.0%、S:0.01%以下、Al:0.02
〜0.10%、Ti:0.20%以下、N:0.008%以
下、を含み、かつ、(C+30×N)/Ti≧2を満足
し、残部が鉄及び不可避的不純物元素からなる鋼スラブ
を常法にて熱間圧延し、酸洗後冷間圧延して連続焼鈍す
るに際し、Ac1点〜Ac3点まで再加熱後、Ar1点以上よ
り水焼き入れし、必要に応じて更に350℃以下で焼き
戻し処理を行い、フェライトを体積率で3〜50%含
み、残部がマルテンサイトを主体とする低温変態生成物
よりなる組織を得ることを特徴とする耐水素脆化特性の
良好な引張強さ980N/mm2以上の加工用超高強度鋼
板の製造方法を要旨としている。
【0007】また、他の本発明は、前記鋼が更に、S
i:2.0%以下、或いはP:0.15%以下、Cr:1.
0%以下、Mo:1.0%以下、B:0.005%以下の
1種又は2種以上、或いはNb:0.1%以下、V:0.
1%以下の1種又は2種を含むことを特徴としている。
【0008】
【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。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:Cはマルテンサイトを生成し高強度化
には必須の元素であり、980N/mm2以上の強度を得
るためには0.05%以上が必要であるが、0.25%を
超えると曲げなどの加工性が劣化すると共に耐水素脆化
特性を劣化するため、これを上限とする。
【0010】Mn:Mnは耐水素脆化特性を劣化させるこ
となく強度を高める元素であり、980N/mm2以上の
強度を得るためには1.2%以上が必要である。しか
し、3.0%を超えるとその効果が飽和するのみなら
ず、偏析が大きくなり、組織が不均一となり、加工性が
低下するため、これを上限とする。
【0011】S:Sは介在物を形成して曲げ加工性など
を劣化させるのに加え、耐水素脆化特性も劣化させるた
め、0.01%以下に抑制する。
【0012】Al:Alは脱酸のため0.02%以上を添
加するが、表面性状を劣化させるので、その上限を0.
10%とする。
【0013】Ti:Tiは高強度化に有効である共に耐水
素脆化特性の改善のために必須の元素である。これは組
織の微細化による脆性の改善に加え、TiC等の析出に
より粗大なセメンタイトの析出を抑制していることが一
因である。しかし、0.20%を超えて添加すると、冷
間圧延の荷重が高くなるなどの問題があるため、これを
上限とする。
【0014】N:Nは鋼中に固溶してプレス加工性など
を劣化させるため、0.008%以下に抑制する。
【0015】但し、Tiの添加による微細なTiC、Ti
Nの生成は組織を微細化するため高強度化及び耐水素脆
化特性の改善に有効であるが、C、Nに比べてTiの添
加が過多となると必要以上のC、Nと析出物を形成する
ため、強度確保に必要な固溶C量が得られないだけでな
く、Tiの大型介在物を生成し、連続焼鈍時にフェライ
トの生成核となるため、所望のマルテンサイト量が得ら
れなくなり、強度の確保が困難となる。そのため、C、
N、Tiの添加量は(C+30×N)/Ti≧2の関係を満
足する範囲内とする。
【0016】上記成分の他、以下に説明するように、S
i、或いはP、Cr、Mo及びBの1種又は2種以上、或
いはNb及びVの1種又は2種を適量にて添加すること
ができる。
【0017】Si:Siは鋼を強化し、延性を高めるため
に有効な元素であるが、2.0%を超えるとその効果が
飽和するのみならず、冷間圧延での荷重が高くなるなど
の問題があるため、これ以下に規定する。
【0018】P:Pは鋼を強化し、延性を高めるために
有効な元素であるが、0.15%を超えると脆化が起こ
り易くなるため、これ以下とする。
【0019】Cr、Mo、B:Cr、Mo及びBは鋼の焼入
れ性を高め連続焼鈍設備で安定してマルテンサイトを得
るために有効な元素であるが、過多に添加しても効果が
飽和するため、Crは1.0%以下、Moは1.0%以下、
B:0.005%以下とする。
【0020】Nb、V:Nb及びVは炭化物を形成し細粒
化に効果があり、鋼の強化に有効な元素であるが、それ
ぞれ0.1%を超えると冷間圧延の荷重が高くなるなど
の問題があるため、それぞれ0.1%以下とする。
【0021】次に本発明の組織について説明する。本発
明者は研究結果より、フェライト体積率が増加すると耐
水素脆化特性が向上するという知見を得ており、この効
果を得るにはフェライト体積率を3%以上保有する必要
がある。しかし、50%を超えるフェライトを有すると
強度の確保が困難となるため、上限は50%とする。ま
た、強度確保の点から、残部はマルテンサイト(焼き戻
しマルテンサイトを含む)を主体とする低温変態生成物
とする必要がある。
【0022】次に本発明の製造方法について説明する。
上記化学成分を有する鋼スラブは、常法により熱間圧延
し、酸洗後、冷間圧延して連続焼鈍に供されるが、連続
焼鈍は以下の条件で行う必要がある。
【0023】すなわち、連続焼鈍に際して冷延鋼板を再
加熱するに当たっては、加熱温度をAc1点〜Ac3点の範
囲とする。下限温度をAc1点とするのは、多量のマルテ
ンサイトを生成させるため、オーステナイト変態点以上
に加熱する必要があるためである。また、3%以上のフ
ェライトを安定して得るために上限をAc3点とする。そ
の後、残部をマルテンサイト主体の組織とするためにA
r1点以上の温度から水焼き入れ処理を行う。
【0024】なお、必要に応じて、水焼入れ後、更に強
度の調整のために焼き戻し処理を行ってもよい。しか
し、350℃を超える温度で焼き戻し処理を行うと耐水
素脆化特性が劣化するので好ましくない。この劣化はセ
メンタイトの析出による脆性の劣化が一因である。
【0025】以下に本発明の実施例を示す。
【実施例】
【0026】表1に示す化学成分の鋼スラブを1230
℃に加熱し、仕上温度900℃で板厚3.6mmに熱間圧
延し、550℃で巻取った。酸洗後、1.8mmまで冷間
圧延し、表2に示す条件で連続焼鈍を行った。0.3%
の調質圧延を施した後、機械的性質を調査した。その結
果を表3に示す。
【0027】また、耐水素脆化については、15mm×6
5mmの短冊試験片に曲げ応力980N/mm2を負荷した
ものを0.5mol/Lの硫酸+0.01mol/LのKSCN溶
液中でポテンショスタットを用いて、自然電位よりも卑
である−800mVの電位を与え、割れが発生する時間
により評価した。その結果を機械的特性と共に表3に示
す。
【0028】表3より明らかなように、本発明例は、9
80N/mm2以上の強度と良好な加工性(El≧8%、λ
≧25%)及び良好な耐水素脆化特性(割れ発生時間≧1
0min)を示している。一方、比較例(試験No.2、4、
12、18、19、21)はフェライト体積率が本発明
範囲より多いため所望の強度が得られていない。また他
の比較例(試験No.3、6、17、20)は割れ発生時間
≦10minと短く、特にそれらのうちの比較例(試験No.
17、20)ではEl≦7%、λ≦20%とそれぞれ明ら
かに加工性も本発明例に比べて劣っている。
【0029】なお、上記実施例は強度調整のため焼戻し
を行った例であるが、焼戻しを行なわず水焼入れのまま
であっても、同様の効果が得られることを確認した。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】
【表3】
【0033】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
980N/mm2以上の強度を有し、更に加工性と共に優
れた耐水素脆化特性を有する加工用超高強度冷延鋼板を
製造できるので、自動車のバンパー、ドアの補強部材等
に好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 逸見義男 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号株 式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で(以下同じ)、 C:0.05〜0.25%、 Mn:1.2〜3.0%、 S:0.01%以下、 Al:0.02〜0.10%、 Ti:0.20%以下、 N:0.008%以下、 を含み、かつ、(C+30×N)/Ti≧2を満足し、残
    部が鉄及び不可避的不純物元素からなる鋼スラブを常法
    にて熱間圧延し、酸洗後冷間圧延して連続焼鈍するに際
    し、Ac1点〜Ac3点まで再加熱後、Ar1点以上より水焼
    き入れし、フェライトを体積率で3〜50%含み、残部
    がマルテンサイトを主体とする低温変態生成物よりなる
    組織を得ることを特徴とする耐水素脆化特性の良好な引
    張強さ980N/mm2以上の加工用超高強度鋼板の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 水焼入れ後、更に350℃以下で焼き戻
    し処理を行う請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 Si:2.0%以下を含む請求項1又は2
    に記載の方法。
  4. 【請求項4】 P:0.15%以下、Cr:1.0%以
    下、Mo:1.0%以下、B:0.005%以下の1種又
    は2種以上を含む請求項1、2又は3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 Nb:0.1%以下、V:0.1%以下の
    1種又は2種を含む請求項1、2、3又は4に記載の方
    法。
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