JPH07197121A

JPH07197121A - 高密度エネルギーの照射によって高強度化特性を示す高加工性鋼板を製造する方法

Info

Publication number: JPH07197121A
Application number: JP35031393A
Authority: JP
Inventors: Fukuteru Tanaka; 福輝田中; Satohiro Nakajima; 悟博中島; Tetsuo Toyoda; 哲夫十代田; Koichi Makii; 浩一槇井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【目的】加工時には加工特性に優れた性質を有し、加
工の完了後は高密度エネルギー源からの照射によって高
強度化して使用することができるような素材、即ち加工
性に優れるが加工後の処理によって使用時には高強度特
性を発揮することができるような、高強度化の可能な鋼
板を確実に製造することのできる方法を提供するもので
ある。【構成】Ｃ：０．０２〜０．３％Ｓｉ：１．５％以下Ｍｎ：０．３〜２．５％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物（必要によりＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｂ等の添加も可）よりなる鋼材の熱延板また
は冷延板を均熱処理し、次いで所定の温度まで、所定の
冷却速度で冷却することによって、例えばフェライトと
ベイナイトからなる組織、或はフェライトとマルテンサ
イトからなる組織、或はフェライトとベイナイトとマル
テンサイトからなる組織を有する鋼板を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工時には優れた加工
特性を有し、なおかつ高密度エネルギー源からの照射に
よって高強度化して使用することができるような鋼板の
製造技術に関するものである。なお以下の説明において
は、自動車用部材のひとつであるメンバー類を代表的に
取り上げて説明するが、本発明鋼板の適用対象はこれに
よって制限されるものではなく、上記両特性の要求され
る分野に対しては広く利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】自動車用部材、特にメンバー類等は加工
性と強度という２つの相反する特性が要求されている。
即ちメンバー類を自動車ボディの滑らかな曲線に添わせ
るように配置するためには優れた加工性を有しているこ
とが必要であり、一方いったん装着した後は、走行中の
衝突事故に対して優れた防護作用を発揮するという立場
から所定の部分が希望強度まで高強度化されておらなけ
ればならない。そこで加工性に富んだ軟鋼板をプレス成
形した後で高密度エネルギー源による照射を行い、該プ
レス成形部品の所定部分を高強度化するという技術が提
案されている（特開昭６１−９９６２９）。しかしなが
ら前記特許公開公報に記載された照射条件によれば、高
強度エネルギー源から例えばレーザ照射を行うと、板厚
方向における熱影響の度合いが不均一となって形状に歪
みを生じ、レーザ処理後の形状修正が必要になること、
並びにレーザ照射の必要本数が非常に多くなり、全処理
時間が長くなってしまうという点で実用化が妨げられて
いた。

【０００３】このようなプレス成形及びその後のレーザ
硬化処理を基本構成とする従来技術はプレスラインにお
いて部品をプレス加工した後に高密度エネルギー源によ
る照射を施す点に特徴があるが、これまで検討されてき
た範囲では、高密度エネルギー源による照射条件と対象
鋼組織との組み合わせをどのように工夫すれば歪みを少
なくすることができ、しかも十分な強度の上昇を得るこ
とができるか、等について全く知見が得られていない。
そのため、高密度エネルギー源による処理条件と鋼組織
との好ましい組み合わせに関する知見を確立することが
切望されていた。換言すれば、プレス成形時には十分な
加工性を有し、加工後は高密度エネルギー源による処理
によって強度が大幅に上昇し得る様な素材鋼板の開発が
望まれていた。

【０００４】一方特開平４−７２０１０にも、プレス成
形品にレーザ照射を行って強度上昇をはかる技術が開示
されている。この特許公開公報においては炭素鋼板を用
いてレーザ処理を行ったときには、強度上昇が得られる
旨示されている。しかしながらこの特許公開公報におい
ては、鋼板組成に関しては炭素量に言及しているのみ
で、炭素以外の合金成分や鋼板の組織については全く言
及しておらず、従って合金成分および組織とレーザ処理
条件についての関係、さらにはそれらと強度上昇量の関
係については全く知見が得られていない。本発明者等の
研究によれば、レーザ処理時の強度上昇は、レーザ処理
条件だけではなく、合金成分や組織にも大きく依存して
いることが明らかになった。従ってレーザ処理によって
大幅な強度上昇を得るためには、この関係を明確にする
ことが必要であった。この様な観点から種々検討を行っ
た結果、既に特願平４−２３０５６９、同２３０５７
０、同２３０５７４〜２３０５７７等の特許出願を行な
っている。本発明はその様な好適組織を得るための製造
条件の確立を課題としてなされたものである。

【０００５】なお特開昭６１−２６１４６２には、加工
性に優れたレーザ加工用鋼板に関する知見が示されてい
るが、ここではレーザ切断を行った後にプレス成形等の
加工を行う場合の加工性が問題とされている。これに対
し本発明はレーザ照射による硬化処理を意図するもので
あり、同じレーザ照射とは言っても上記公開公報のよう
な切断加工を目的とするものではない点で、技術分野も
技術内容も全く異なるものである。

【０００６】更に特開平１−２５９１１８には、プレス
用素材の強化必要部位に対して急速再溶融−急速再凝固
処理を行って結晶粒の微細化を図り高強度化する技術が
開示されている。しかしこの公開公報発明は、使用時に
裏面となる部位のみを溶融させるものであり、後に詳述
するような本発明の貫通溶融法とは異なって大きな残留
歪みが生じ、なおかつ十分な強度上昇効果が得られな
い。また上記公開公報発明は強化のメカニズムが結晶粒
の微細化にあり、焼入組織を得るものではない。この点
においても焼入組織の形成をメカニズムとする本発明と
は区別される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、高密度
エネルギー源による処理性におよぼす合金元素の種類や
組織の影響を鋭意研究した結果、鋼板の合金成分を特定
の範囲とし、かつ製造条件を特定すれば、所望の鋼組織
が安定して得られることを見い出し本発明を完成するに
至った。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の製造手段によっ
て提供される鋼板は、加工時には優れた加工性を示しな
がらレーザ照射等の様な高密度エネルギー源からの照射
を行って板厚を貫通する様な凝固域を形成した場合に
は、十分な高強度化を発揮し、そのことにより広範囲の
用途に使用することができるものであって、高強度化特
性に優れた高加工性鋼板である。

【０００９】本発明にかかる高加工性鋼板の製造方法と
は、Ｃ：０．０２〜０．３％Ｓｉ：１．５％以下（０％を含まない）Ｍｎ：０．３〜２．５％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなり、且つ
Ｋ₁ ＝（Ｍｎ％＋０．２５・Ｓｉ％）×Ｃ％の計算式で
与えられるＫ₁ 値が０．０１以上である該鋼材を熱間圧
延した後、そのまま或は更に冷間圧延した後、Ａｃ₁ 点
以上で且つＴ₁ ＝９５０−１５０√Ｃ％＋４０Ｓｉ％−３０Ｍｎ％
（℃）の計算式で与えられるＴ₁ （℃）以下の温度範囲に均熱
し、次いで高くとも６００℃以下の温度まで、遅くとも
１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却することにより、フ
ェライトと低温変態相を主体組織として有する鋼板を製
造することを基本要旨とする。尚より好ましい冷却条件
を、目的とする低温変態相毎に分けて説明すれば下記の
通りである。即ち（１）６００〜４００℃までの区間を
１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却することにより、フ
ェライトとベイナイトを主体組織として形成するか、
（２）２００℃以下までの区間を２０℃／ｓｅｃ以上の
冷却速度で冷却することにより、フェライトとマルテン
サイトを主体組織として形成するか、（３）４００〜２
００℃までの区間を２０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷
却することにより、フェライト、ベイナイト及びマルテ
ンサイトを主体組織として形成する。

【００１０】本発明における基本的合金組成は上記のと
おりであるが、所望であれば、前記Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎの
他、Ｃｒ：２．５％以下（０％を含む）Ｍｏ：１．０％以下（０％を含む）Ｂ：５０ppm 以下（０％を含む）のいずれか１種以上を必須成分として含むものであって
もよい。但しこのような付加成分を含有する場合の前記
Ｋ₁ 値を求める計算式は、次の様に変更される。そして
下記計算式で与えられるＫ₂ 値も０．０１以上であるこ
とが望まれる。Ｋ₂ ＝（Ｍｎ％＋Ｃｒ％＋Ｍｏ％＋２５０・Ｂ％＋０．
２５・Ｓｉ％）×Ｃ％

【００１１】また本発明の高加工性鋼板は、前記Ｃ，Ｓ
ｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｂの他、Ｔｉ：０．２％以下（０％を含む）Ｎｂ：０．２％以下（０％を含む）のいずれか１種以上および／またはＣｕ：２．５％以下（０％を含む）Ｎｉ：１．５％以下（０％を含む）Ｐ：０．２％以下（０％を含む）Ｚｒ：１．０％以下（０％を含む）Ｖ：０．１％以下（０％を含む）Ｗ：０．１％以下（０％を含む）Ｃａ：０．０２％以下（０％を含む）のいずれか１種以上を含むものであってもよい。

【００１２】尚母材が合金元素としてＴｉおよび／また
はＮｂを含む場合は、前記基本構成要旨に示したＴ₁
（℃）に代えて、Ｔ₂ ＝９５０−１５０√Ｃ％＋４０Ｓｉ％−３０Ｍｎ％
＋４００（Ｔｉ％＋Ｎｂ％）（℃）の計算式で与えられるＴ₂ （℃）を用いて実施するべき
である。

【００１３】

【作用】まず、本発明によって製造される鋼板の強化手
段たる高密度エネルギーの照射条件について述べる。こ
こでは高密度エネルギー源としてレーザを用いた例を示
したが、プラズマ等を用いることもできる。図１には、
Ｃ：０．１０％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．９０
％、Ａｌ（脱酸剤として添加したことに基づく不可避的
不純物）：０．０３２％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
からなる鋼材を試験片（板厚１．４mm）とし、レーザ照
射条件を種々変更して強度上昇量との関係を示したが、
エネルギー密度が１００Ｊ／mm² 以上となる様な照射を
行うと、大幅な強度上昇が得られることが分かる。この
範囲は板厚を貫通する溶融相を形成する条件であり、こ
のような条件にすることによって強度の大幅な上昇が可
能となるのである。またそのような条件にすることによ
って板厚方向に生じる歪が解放されるため、処理後の残
留歪を非常に小さく抑えることができる。次にこの様な
レーザ照射による硬度上昇量と組織の関係について図２
（フェライト＋ベイナイトの意義）、図３（フェライト
＋マルテンサイトの意義）、図４（フェライト＋ベイナ
イト＋マルテンサイトの意義）を用いて夫々説明する。

【００１４】図２には、比較鋼に相当するフェライト＋
パーライト組織のものと、本発明鋼の１つに相当するフ
ェライト＋ベイナイト組織のものについて、それぞれレ
ーザ照射後の焼入部の硬さ分布を示した。いずれも合金
成分条件的には本発明を満足しているため最高硬さは十
分に得られているが、比較鋼の場合は、フェライト＋パ
ーライト組織であったため、硬化域の幅が小さい。これ
は単に焼入れ性の違いだけで理解できる現象ではなく、
合金成分による変態点の違いと、炭化物サイズの違いに
よる溶け込み方の違いによって説明される。即ちフェラ
イト＋パーライト組織では、炭化物のサイズが大きくな
る傾向にあり、短時間の照射ではオーステナイト相に再
固溶するに至らず、これらの結果として硬化域の幅が小
さくなったものと考えられる。

【００１５】図３には、比較鋼に相当するフェライト＋
パーライト鋼と、本発明鋼の１つに相当するフェライト
＋ベイナイト鋼の夫々について、各レーザ照射後の焼入
部の硬さ分布を示した。いずれも合金成分条件的には本
発明を満足しているため最高硬さは十分に得られている
が、比較鋼の場合は、フェライト＋パーライト組織であ
ったため、硬化域の幅が小さい。これは単に焼入れ性の
違いだけで理解できる現象ではなく、合金成分による変
態点の違いと、炭化物サイズの違いによる溶け込み方の
違いによって説明される。即ちフェライト＋パーライト
組織では、炭化物のサイズが大きくなる傾向にあり、短
時間の照射ではオーステナイト相に再固溶するに至ら
ず、これらの結果として硬化域の幅が小さくなったもの
と考えられる。

【００１６】更に図４は本発明を満足してフェライト＋
ベイナイト＋マルテンサイト組織が得られた場合と、満
足せずフェライト＋パーライト組織が得られた場合の両
方について、レーザ処理部分の断面を硬さ分布で示した
ものである。比較鋼はフェライト＋パーライト組織であ
るため、硬化域の幅が狭くなっている。これは単に焼入
れ性のみで理解できるものではなく、合金成分による変
態点の違いと炭化物サイズの相違に基づく溶け込み方の
違い等が総合的に影響して硬化域の幅を狭めたものと思
われる。

【００１７】以上述べた様に、同一のレーザー照射条件
であっても、組織によって硬化域の幅が異なり、従って
得られる特性も異なる。各組織に分けて説明すれば、ま
ず伸びフランジ加工性にすぐれ、自動車の補強部材など
に主として用いられるフェライト＋ベイナイト組織鋼に
ついては、後記実施例に示すように引張強度を増加し目
的の圧壊特性を向上する。フェライト＋マルテンサイト
組織鋼は伸びが優れ張り出し加工性の要求される部材な
どにおいて、降伏強度を上昇でき、目的の剛性および圧
壊特性を向上する。フェライト＋ベイナイト＋マルテン
サイト組織鋼は上記両鋼の中間の加工性が要求される部
材であり、降伏強度を増加でき目的の剛性および圧壊特
性を向上する。

【００１８】次に本発明の１つであるフェライト＋ベイ
ナイト組織の鋼板のデータについて必須成分であるＭ
ｎ，Ｓｉ，Ｃを用いた下記計算式Ｋ₁ ＝（Ｍｎ％＋０．２５・Ｓｉ％）×Ｃ％で得られる値と強化量の関係をまとめ、その結果を表２
に示した。この表から分かるようにＫ₁ 値が０．０１以
上になると、５０ＭＰａ以上という大きい強度上昇が得
られており、実用上の価値は頗る大きい。この様なとこ
ろから、Ｋ₁ 値は、好ましくは０．０１以上とすること
が有効であることが分かる。同様にしてフェライト＋マ
ルテンサイト組織の鋼板についてのＫ₁ 値と強化量の関
係を表５に示し、フェライト＋ベイナイト＋マルテンサ
イト組織の鋼板についてのＫ₁ 値と強化量の関係を表
７，８に示した。これらのいずれにおいてもＫ₁ 値を
０．０１以上とすることによって降伏強度を５０ＭＰａ
以上上昇させることができている。尚これらのすべてを
通じてＫ₁ 値のより好ましい値は０．１以上である。

【００１９】本発明の必須的添加元素は上記したＣ，Ｓ
ｉ，Ｍｎであるが、後述する様に、これら必須元素以外
にＣｒ，Ｍｏ，Ｂの３元素を同効元素として添加するこ
ともでき、これらの諸元素を添加した場合における上記
Ｋ₁ を求める計算式は、次の様に示すことができる。Ｋ₂ ＝（Ｍｎ％＋Ｃｒ％＋Ｍｏ％＋２５０・Ｂ％＋０．
２５・Ｓｉ％）×Ｃ％そしてＣｒ，Ｍｏ，Ｂの添加による作用効果も表２、表
５および表７，８に示されており、これらの表から分か
る様にＫ₂ の値が０．０１以上、好ましくは０．１以上
になると大幅な強度上昇が可能であることが分かる。

【００２０】次に、本発明鋼板における合金成分の限定
理由について説明する。本発明鋼は、特にプレス成形等
の冷間加工用途に好適なものでなければならずこのため
にはＣはその添加量が少ないほど好ましい。しかし反面
ではレーザ照射等による強度上昇が重要課題であるた
め、この課題を達成するためには、少なくとも０．０２
％の添加が必要である。例えば０．０１％程度のＣ添加
量の場合には、後述するようにレーザ照射による強度改
善効果はあまり得られない。他方Ｃを過多に添加すると
きは鋼板の加工性、さらには溶接性を著しく劣化させる
のでＣの上限は０．３０％とする。

【００２１】Ｓｉはレーザ処理性改善のために添加する
が、１．５％を超えると表面肌荒れを起こすので、上限
を１．５％とした。Ｍｎはレーザ加工による強度上昇に
必須の元素であり、少なくとも０．３％の添加が必須で
ある。しかしあまり多量に添加すると鋼板の冷間成形性
を損なうので、添加量の上限は２．５％とする。

【００２２】本発明鋼における必須的含有元素は上記の
とおりであり、残部はＦｅ及び不可避的不純物である
が、所望によっては以下に示す様な元素を添加すること
もできる。

【００２３】Ｃｒはレーザ処理による強度上昇に有効で
あるが、鋼板の降伏比を低く抑える上においても有効な
元素である。しかし含有量が２．５％を越えるとマルテ
ンサイト相が生成して穴広げ性が大幅に劣化するので、
上限を２．５％とした。Ｍｏはレーザ処理による強度上
昇に有効であるが、必要以上に添加することは不経済で
あるので、経済的理由から、上限を１．０％とする。Ｂ
はレーザ加工による強度上昇に有効な元素であるが、５
０ppm 以上添加すると母材の延性を著しく劣化させるの
で、上限を５０ppm とした。

【００２４】上記３元素は添加効果の大きいものとして
特に有意義なものであって、前記したＫ₂ の値に重要な
影響を与えるものであるが、これらの他更に次の様な元
素を添加していくこともできる。

【００２５】Ｔｉ，Ｎｂの各元素は鋼の強度上昇に有効
であるが、経済的理由により０．２％以下とする。Ｃｕ
は時効析出によって素材強度を確保する機能を発揮する
ものであり、しかも母材の耐食性を向上させることがで
きるので、素材の特性向上元素として有効である。しか
しながら多量に添加する場合には鋼板に表面疵を生じさ
せるので、Ｎｉとの複合添加によってその改善をはかる
ことが必要になる。従って本発明鋼においてはＣｕとＮ
ｉを複合添加するとともに、その添加量はＣｕに対して
は２．５％以下、Ｎｉに対しては経済的理由により１．
５％以下するのが望ましい。

【００２６】Ｐは含有量を少なくすることによって冷間
加工性を向上できるが、鋼の強化元素としても期待され
るので、必要に応じて添加することもある。しかし０．
２％を超えて多量に添加すると、鋼の脆化が著しくなる
ので添加量は０．２％以下、好ましくは０．１５以下と
する。

【００２７】またＺｒ，Ｖ，Ｗの各元素は鋼の強度上昇
に有効であるが、上限は経済的制約からＺｒについては
１．０％、Ｖ，Ｗについては０．１％とする。尚Ｚｒに
ついても０．１％以下とすることは経済的により好まし
いことである。

【００２８】本発明では更に他の元素の添加を許容して
いる。この様な元素としてＣａは、鋼の介在物形態を制
御するために添加しても良い。しかし過多に添加すると
介在物量が増えて鋼板の冷間加工性および靱性を劣化さ
せるので、上限を０．０２％とする。尚Ｃａの同効元素
としてその全部または一部をＲＥＭに置換してもよい
が、ＲＥＭの上限は０．０２％とする。Ｍｇは水素脆化
防止効果があり、レーザ処理部の水素脆化防止効果のた
めに添加しても良い。但し経済的な理由から上限を０．
０１％とする。

【００２９】本発明鋼に含まれる不可避的不純元素とし
ては、Ｎ，Ｏ等の他、脱酸性元素として添加するＡｌを
挙げることができる。Ａｌはアルミキルド鋼の場合に添
加される元素であるが、０．１％を超えるとｃ系介在物
を多く生成して表面傷の原因となるので、その上限は
０．１％と定める。

【００３０】以上述べたように本発明鋼は、素材段階で
は優れた冷間加工性を示し、いったん加工した後は所望
部分をレーザ照射等によって高強度化されるので、使用
条件の下では大幅な強度上昇が可能である。

【００３１】次に本発明に係る鋼板の製造条件について
説明する。本発明鋼板は熱間圧延した後、または熱間圧
延に続く冷間圧延を行なった後、下記の如き熱処理を付
加する。即ち上記で得られた熱延板または冷延板を焼鈍
炉、特に連続焼鈍炉等に導入してＡｃ₁ 点以上に加熱し
て均熱する。この均熱工程は鋼中の炭化物をオーステナ
イト相に再固溶させ、その後の冷却過程で所望の変態組
織を得る上で必須である。しかしこのときの加熱温度が
高過ぎると、レーザ処理時の焼入れ効果が低下傾向を示
す。そこで加熱温度の上限を種々の観点から検討したと
ころ、下記計算式Ｔ₁ ＝９５０−１５０√Ｃ％＋４０Ｓｉ％−３０Ｍｎ％
（℃）Ｔ₂ ＝９５０−１５０√Ｃ％＋４０Ｓｉ％−３０Ｍｎ％
＋４００（Ｔｉ％＋Ｎｂ％）（℃）で与えられるＴ₁ またはＴ₂ （℃）以下とすべきである
ことが分かった（Ｔ₂ はＴｉおよび／またはＮｂが添加
されている場合）。Ｔ₁ またはＴ₂ （℃）での均熱保持
時間（図５に示したTemp１の時間）は３０秒〜３０分程
度とすることが推奨される。

【００３２】均熱を終えた鋼板は冷却されるが、ベイナ
イトの変態組織を得たい場合は、１℃／ｓｅｃ以上の速
度で６００〜４００℃の温度範囲まで冷却し、好ましく
は１〜３０分間保持する。冷却速度がこれより遅いとき
はフェライト＋パーライトの組織が主体となり、所望の
焼入れ効果が得られない。上記冷却速度による冷却到達
温度が高過ぎて例えば６００℃よりも高いとパーライト
が生成し、一方低下し過ぎて４００℃を下回ると、マル
テンサイトが生成し所望の焼入れ特性が得られない。

【００３３】一方マルテンサイトの変態組織を得たい場
合は、２００℃を下回る温度まで、２０℃／ｓｅｃ以上
の速度で冷却する。これよりも遅い速度で冷却した場合
はベイナイトまたはパーライト組織が主体となる。また
冷却到達温度が２００℃より高い場合もベイナイトが生
成し、いずれの場合も所望の焼入れ特性が得られない。

【００３４】更にベイナイト＋マルテンサイトの変態組
織を得たい場合も２０℃／ｓｅｃ以上の速度で冷却す
る。そして冷却到達温度が４００℃より高い場合はベイ
ナイト組織が多くなり、一方２００℃より低い場合はマ
ルテンサイトが多くなっていずれの場合も所望の焼入れ
特性が得られない。冷却後は３０秒〜３０分間保持する
ことが推奨される。

【００３５】尚本発明鋼板は更に各種の表面処理、例え
ばＺｎめっき等のめっきを施したものとして提供するこ
ともできるが、このＺｎめっきを溶融めっきで行なう場
合は、上記冷却に引き続いて鋼板を亜鉛めっき浴に浸漬
し、必要に応じて合金化処理を行なった後（このときの
温度は通常５００〜７００℃）、これを冷却する。尚該
冷却の条件も当然に前記均熱処理後のそれと同様の条件
を順守する必要があり、ベイナイト変態組織を得たい場
合は６００〜４００℃までの区間を１℃／ｓｅｃ以上の
速度で冷却する。一方、ベイナイト＋マルテンサイト組
織変態を得たい場合は、最初の均熱後の冷却到達温度を
４００〜２００℃の範囲（冷却速度は２０℃／ｓｅｃ以
上とし、他方合金化処理後の冷却速度及び冷却到達温度
も同様の条件とすることが望まれる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の成分及び製造条件を順守して得
られた鋼板にレーザ照射を行い、板厚を貫通した凝固域
を形成すると、ビード部のみならず、ビードの隣接領域
においても焼入硬化部が形成される。一方レーザ照射の
ように急速加熱でしかも高温保持が行われない場合に
は、通常炭化物の溶け込みと合金成分の均一化を達成す
る時間が不十分となる。そこで本発明においては、素材
である鋼の組織や合金組成を、溶け込みや均一化に有効
な成分および組織としたのである。特に上記レーザ処理
条件に対応した成分及び組織としたことは非常に重要な
意味を有するのである。こうすることによって炭素量や
合金量を不必要に増やす必要がなくなり、素材の加工性
を合わせて確保することが可能になる。本発明鋼の場合
には上記効果が発揮されるため、硬化する領域を広くで
き、従って強度が大幅に上昇する。このため、例えばプ
レス成形したメンバー等の部品に対し、その必要な部分
のみをレーザ処理することによって強度を維持しつつメ
ンバーに加工する時点では加工性の維持に必要な変形能
を併せ持つことができる。

【００３７】また成形品の種類によってはプレス成形に
影響を及ぼさない部分のみをレーザ照射等によって高強
度化することもあり、そのような場合には、プレス成形
する前にレーザ等の照射を行う方が、平板状態での処理
が可能であるため照射処理性が良好であり、且つ処理材
の特性の信頼性の確保も容易であるから、プレス成形す
る前にレーザ等によって高強度化しても、製品の強度と
プレス成形時の加工性を合わせ持たせることが可能であ
る。

【００３８】

【実施例】実施例１表１に示した成分の鋼材を溶製し、熱間圧延後５６０℃
で巻取り、引き続き冷間圧延を行なって１．４mm厚さの
鋼板を得た。これらのうち表２に示した実験Ｎｏ．１〜
３２では連続焼鈍を行ない、表３の実験Ｎｏ．３３〜５
２は連続焼鈍後合金化溶融亜鉛めっきを行なって組織調
整を行った。特性の評価はレーザ照射をしていないサン
プルと、レーザ照射をしたサンプルの２種類について行
った。特に成形性の評価は素材の成形性を問題としてい
る為、レーザ照射前のサンプルについて行った。レーザ
照射は直線状に行い、５mm間隔に３本の照射を行った。
なおそのときのレーザ出力は３ｋｗ、走査速度は３m/mi
n とし、レーザの焦点位置を板内として、溶融相が板厚
を貫通する状態で走査した。レーザ照射線が試験片の中
央部に位置するようにＪＩＳ５号引張試験片を加工して
引張試験を行った。

【００３９】試験結果を表２，３に併記した。表２，３
において照射前として示した値はレーザ照射を行わない
試験片における引張試験の結果であり、また加工性の指
標（λ値）はレーザ照射を行わなう前の試験片における
試験結果のみを示すものである。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】

【表３】

【００４３】表から明らかである様に、表２では実験Ｎ
ｏ．１，４〜６，２１，２３，２５，３０が本発明の条
件を満足しないことにより、また表３では実験Ｎｏ．３
３，３５，４８，５１が本発明の条件を満足しないこと
により、夫々所望の特性値が得られていない。

【００４４】実施例２合金化溶融亜鉛めっきを行なわなかった以外は実施例１
と同様にして実験を行なった。使用鋼材の合金成分は表
４に、実験条件と結果は表５に示した。表から明らかな
様に、実験Ｎｏ．５３，５８，５９，６８，７３，８
２，８４は本発明の条件を満足しないことにより、夫々
所望の降伏強度上昇効果が得られていない。

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】実施例３実施例１と同様に実験を行なった。使用鋼材の合金成分
は表６に、連続焼鈍のみの実験結果は表７に、合金化亜
鉛溶融めっきまで行なったときの実験結果は表８に夫々
示した。表から明らかな様に、実験Ｎｏ．８６，９１，
９４，１０１，１０３（表７）、および実験Ｎｏ．１１
１，１１６，１１９，１２４（表８）は本発明の条件を
満足しないことにより、夫々所望の降伏強度上昇効果が
得られていない。

【００４８】

【表６】

【００４９】

【表７】

【００５０】

【表８】

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ照射条件と強度上昇率の関係。

【図２】フェライト＋パーライト鋼とフェライト＋ベイ
ナイト鋼のレーザ処理特性の比較を示す図。

【図３】フェライト＋パーライト鋼とフェライト＋マル
テンサイト鋼のレーザ処理特性の比較を示す図。

【図４】フェライト＋パーライト鋼とフェライト＋＋ベ
イナイト＋マルテンサイト鋼のレーザ処理特性の比較を
示す図。

【図５】均熱後の冷却及び更に合金化溶融亜鉛めっきを
行なった後の冷却工程を示す熱処理パターンの図。

フロントページの続き (72)発明者十代田哲夫兵庫県加古川市尾上町池田字池田開拓2222 番地１株式会社神戸製鋼所加古川研究地区内 (72)発明者槇井浩一兵庫県加古川市尾上町池田字池田開拓2222 番地１株式会社神戸製鋼所加古川研究地区内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：０．０２〜０．３％（重量％の意
味、以下同じ）Ｓｉ：１．５％以下（０％を含まない）Ｍｎ：０．３〜２．５％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなり、且つＫ₁ ＝（Ｍｎ％＋０．２５・Ｓｉ％）×Ｃ％の計算式で与えられるＫ₁ 値が０．０１以上である鋼材
を用い、該鋼材を熱間圧延した後、そのまま或は更に冷
間圧延した後、Ａｃ₁ 点以上で且つＴ₁ ＝９５０−１５０√Ｃ％＋４０Ｓｉ％−３０Ｍｎ％
（℃）の計算式で与えられるＴ₁ （℃）以下の温度範囲に均熱
し、次いで高くとも６００℃以下までの区間を、遅くと
も１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却することにより、
フェライトと低温変態相を主体組織として有する鋼板を
製造することを特徴とする高密度エネルギーの照射によ
って高強度化特性を示す高加工性鋼板を製造する方法。
【請求項２】Ｃ：０．０２〜０．３％（重量％の意
味、以下同じ）Ｓｉ：１．５％以下（０％を含まない）Ｍｎ：０．３〜２．５％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなり、且つＫ₁ ＝（Ｍｎ％＋０．２５・Ｓｉ％）×Ｃ％の計算式で与えられるＫ₁ 値が０．０１以上である鋼材
を用い、該鋼材を熱間圧延した後、そのまま或は更に冷
間圧延した後、Ａｃ₁ 点以上で且つＴ₁ ＝９５０−１５０√Ｃ％＋４０Ｓｉ％−３０Ｍｎ％
（℃）の計算式で与えられるＴ₁ （℃）以下の温度範囲に均熱
し、次いで６００〜４００℃までの区間を１℃／ｓｅｃ
以上の冷却速度で冷却することにより、フェライトとベ
イナイトを主体組織として有する鋼板を製造する請求項
１に記載の製造方法。
【請求項３】Ｃ：０．０２〜０．３％Ｓｉ：１．５％以下（０％を含まない）Ｍｎ：０．３〜２．５％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなり、且つＫ₁ ＝（Ｍｎ％＋０．２５・Ｓｉ％）×Ｃ％の計算式で与えられるＫ₁ 値が０．０１以上である鋼材
を用い、該鋼材を熱間圧延した後、そのまま或は更に冷
間圧延した後、Ａｃ₁ 点以上で且つＴ₁ ＝９５０−１５０√Ｃ％＋４０Ｓｉ％−３０Ｍｎ％
（℃）の計算式で与えられるＴ₁ （℃）以下の温度範囲に均熱
し、次いで２００℃以下までの区間を２０℃／ｓｅｃ以
上の冷却速度で冷却することにより、フェライトとマル
テンサイトを主体組織として有する鋼板を製造する請求
項１に記載の製造方法。
【請求項４】Ｃ：０．０２〜０．３％Ｓｉ：１．５％以下（０％を含まない）Ｍｎ：０．３〜２．５％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなり、且つＫ₁ ＝（Ｍｎ％＋０．２５・Ｓｉ％）×Ｃ％の計算式で与えられるＫ₁ 値が０．０１以上である鋼材
を用い、該鋼材を熱間圧延した後、そのまま或は更に冷
間圧延した後、Ａｃ₁ 点以上で且つＴ₁ ＝９５０−１５０√Ｃ％＋４０Ｓｉ％−３０Ｍｎ％
（℃）の計算式で与えられるＴ₁ （℃）以下の温度範囲に均熱
し、次いで４００〜２００℃までの区間を２０℃／ｓｅ
ｃ以上の冷却速度で冷却することにより、フェライト、
ベイナイトおよびマルテンサイトを主体組織として有す
る鋼板を製造する請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】合金元素として、更に、Ｃｒ：２．５％以下（０％を含む）Ｍｏ：１．０％以下（０％を含む）Ｂ：５０ppm 以下（０％を含む）いずれか１種以上を含み、Ｋ₂ ＝（Ｍｎ％＋Ｃｒ％＋Ｍ
ｏ％＋２５０・Ｂ％＋０．２５・Ｓｉ％）×Ｃ％の計算
式で与えられるＫ₂ 値が０．０１以上である鋼材を用い
て行なう請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】合金元素として、更に、Ｔｉ：０．２％以下（０％を含む）Ｎｂ：０．２％以下（０％を含む）のいずれか１種以上を含む鋼材を用い、前記Ｔ₁ （℃）
に代えて、Ｔ₂ ＝９５０−１５０√Ｃ％＋４０Ｓｉ％−３０Ｍｎ％
＋４００（Ｔｉ％＋Ｎｂ％）（℃）の計算式で与えられるＴ₂ （℃）を用いて行なう請求項
１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】合金元素として、更にＣｕ：２．５％以下（０％を含む）Ｎｉ：１．５％以下（０％を含む）Ｐ：０．２％以下（０％を含む）Ｚｒ：１．０％以下（０％を含む）Ｖ：０．１％以下（０％を含む）Ｗ：０．１％以下（０％を含む）Ｃａ：０．０２％以下（０％を含む）のいずれか１種以上を含む鋼材を用いて行なう請求項１
〜６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】均熱後６００〜４００℃までの区間を１
℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却した後、引き続きＺｎ
めっき浴に浸漬し、または次いで合金化処理を行なった
後、再び６００〜４００℃までの区間を１℃／ｓｅｃ以
上の冷却速度で冷却する請求項１，２，５，６，７のい
ずれかに記載の製造方法。
【請求項９】均熱後４００〜２００℃までの区間を２
０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却した後、引き続きＺ
ｎめっき浴に浸漬し、または次いで合金化処理を行なっ
た後、４００〜２００℃までの区間を２０℃／ｓｅｃ以
上の冷却速度で冷却する請求項１，４，５，６，７のい
ずれかに記載の製造方法。