JPH11279693A - 焼付硬化性に優れた良加工性高強度熱延鋼板とその製造方法 - Google Patents

焼付硬化性に優れた良加工性高強度熱延鋼板とその製造方法

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JPH11279693A
JPH11279693A JP8180498A JP8180498A JPH11279693A JP H11279693 A JPH11279693 A JP H11279693A JP 8180498 A JP8180498 A JP 8180498A JP 8180498 A JP8180498 A JP 8180498A JP H11279693 A JPH11279693 A JP H11279693A
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rolled steel
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steel
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JP8180498A
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Koji Sakuma
康治 佐久間
Shunji Hiwatari
俊二 樋渡
Akinobu Murasato
映信 村里
Original Assignee
Nippon Steel Corp
新日本製鐵株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的容易な方法で製造でき、形状も良好
で、安定して焼付硬化性を有する良加工性高強度熱延鋼
板とその製造方法を提供すること。 【解決手段】 特定組成に制御されたCとSi、Mn、
P添加量を有するうえに、P含有量に対し、一定割合の
Siが添加された鋼をAr3 点以上の温度で仕上圧延
し、ランアウトテーブルにおいて750℃から600℃
までの範囲を3〜50℃/秒の冷却速度で冷却すること
により、それ以下を室温まで強制冷却することなく、4
00〜570℃で巻き取っても、体積率で50%以上の
フェライトと3%以上25%以下のマルテンサイトおよ
び残留オーステナイトが含まれる金属組織とすることが
できるため、高強度と良加工性に加えて安定した焼付硬
化性を有する熱延鋼板を製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼付硬化性に優れ
た良加工性高強度熱延鋼板とその製造方法に関わるもの
である。本発明が係わる良加工性高強度熱延鋼板とは、
自動車、家庭電気製品、建築などの用途にプレス加工を
して使用されるものであり、防錆の改善のために溶融亜
鉛めっきや電気亜鉛めっきを施したり、さらにその一層
の改善を図るために金属酸化物皮膜、有機皮膜を表面処
理した鋼板やプレス成形性の改善のために上層に鉄めっ
きを施した鋼板を含む。
【0002】
【従来の技術】自動車車体の衝突安全性強化やCO2
の排出ガス削減に資する燃費向上を目的とした車体軽量
化の動きに対応し、プレス加工してフレーム、メンバー
やフロア等の車体骨格部品に用いられる鋼板も軟鋼板か
ら高強度鋼板へと変化してきた。一般に自動車会社が鋼
板を鉄鋼会社から受入した時の強度が自動車車体の設計
に当たって鋼板の強度特性として用いられているが、鋼
板によっては特公昭59−20733号公報にあるよう
に自動車会社でのプレス加工と焼付塗装工程を経る間に
著しくひずみ時効硬化し、特に降伏強さが増加すること
がある。
【0003】この種の鋼板は焼付硬化性鋼板と呼ばれ、
プレス加工時には加工性が良く、プレス加工後には高強
度であるというプレス加工に供される鋼板として好まし
い特徴を持ち、一般にはドアアウターやフェンダー等の
外板パネルに用いられる冷延鋼板として知られている
が、熱延鋼板においても、例えば「鉄と鋼」第68巻第
9号1306頁(1982年)に開示されているよう
に、フェライト中にマルテンサイトを微細に分散した複
合組織鋼板とすることや特許第1710295号公報に
開示されているようにAlの添加量を低減し、Nを過飽
和に固溶させることによっても製造することができる。
【0004】しかし、熱延ままでフェライト中にマルテ
ンサイトを微細に分散させようとすると、高合金とした
上で熱延ランアウトテーブルでの冷却条件を工業的に大
量生産を困難とする程度に厳密に制御しない限りは、室
温近傍まで強制冷却を行なう必要があり、特に板厚が
2.0mm以下になると良好な形状で巻取ることが困難
となり、形状矯正のために過度の調質圧延を行なおうと
すれば、複合組織の優れた特徴である高強度と良加工性
の両立が困難となるし、期待していたようには焼付硬化
性を示さないこともしばしばある。またNを過飽和に固
溶させることも常温時効性を抑制することと両立させよ
うとすれば、自ずと限定された範囲に固溶Nの量を制御
しなければならず、製鋼や熱延の操業は必ずしも容易で
なかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のとおり、比較的
容易な方法で製造でき、形状も良好で、安定して焼付硬
化性を有する良加工性高強度熱延鋼板とその製造方法を
開発することが課題とされてきた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するべく、CとSi、Mn、Pの添加量を制御
した鋼を用いて、熱延ランアウトテーブルでの冷却条件
と巻き取り温度について鋭意検討を加えた結果、特定組
成に制御されたCとSi、Mn、P添加量を有するうえ
にP含有量に対し、一定割合のSiが添加された鋼を用
い、Ar3 点以上の温度で仕上圧延を行うと、ランアウ
トテーブルにおいて750℃から600℃までの範囲を
3〜50℃/秒の冷却速度で冷却すれば、それ以下を室
温まで強制冷却することなく、400〜570℃で巻き
取っても、その金属組織には体積率で50%以上のフェ
ライトと3%以上25%以下のマルテンサイトおよび残
留オーステナイトを含まれ、高強度と良加工性に加えて
安定した焼付硬化性を有する熱延鋼板を製造できること
を見出した。
【0007】本発明はこのような思想と新知見に基づい
て構成された従来にはない全く新しい鋼板であり、その
要旨とするところは以下のとおりである。 (1)重量%で、C:0.05〜0.18%、Si:
0.4〜1.8%、Mn:1.0〜2.5%、P:0.
03%以下、S:0.02%以下、Al:0.005〜
0.5%、N:0.0060%以下を含有し、残部Feお
よび不可避的不純物からなり、さらに%Si、%Pをそ
れぞれSi、P含有量とした時に50≦(%Si)/
(%P)≦200が満たされることを特徴とする焼付硬
化性に優れた良加工性高強度熱延鋼板、
【0008】(2)重量%で、B:0.0002〜0.
0020%を含有する前記(1)記載の焼付硬化性に優
れた良加工性高強度熱延鋼板、(3)重量%で、Cr:
0.02〜0.8%、Ti:0.002〜0.03%、
Nb:0.002〜0.03%の1種以上を含有する前
記(1)または(2)に記載の記載の焼付硬化性に優れ
た良加工性高強度熱延鋼板、(4)前記(1)または
(2)または(3)のいずれかに記載の化学成分からな
り、その金属組織に体積率で50%以上のフェライトと
3%以上25%以下のマルテンサイトおよび残留オース
テナイトが含まれることを特徴とする焼付硬化性に優れ
た良加工性高強度熱延鋼板、
【0009】(5)前記(1)または(2)または
(3)のいずれかに記載の化学成分からなる組成のスラ
ブをAr3 点以上の温度で仕上圧延を行い、ランアウト
テーブルにおいて750℃から600℃までの範囲を3
〜50℃/秒の冷却速度で冷却し、400〜570℃で
巻き取り、その金属組織に体積率で50%以上のフェラ
イトと3%以上25%以下のマルテンサイトおよび残留
オーステナイトが含まれることを特徴とする焼付硬化性
に優れた良加工性高強度熱延鋼板の製造方法である。
【0010】以下、本発明を詳細に説明する。まず、
C、Si、Mn、P、Al、N、B、Cr、Ti、Nb
の数値限定理由について述べる。Cはマルテンサイトや
残留オーステナイトによる組織強化で鋼板を高強度化し
ようとする場合に必須の元素であり、Cが0.05%未
満ではセメンタイトやパーライトが生成しやすく、必要
とする引張強さの確保が困難である。一方Cが0.18
%を超えると、硬質な組織が連結して存在し、加工性の
劣化が顕著となるうえ、降伏強さへのフェライトの寄与
が小さく、焼付硬化性が見られない。
【0011】Siは鋼板の加工性、特に伸びを大きく損
なうことなく強度を増す元素として知られており、その
添加は一般に有用と考えられるうえ、パーライトおよび
ベイナイト変態の進行を著しく遅滞させ、室温まで強制
冷却しなくとも体積率で3〜25%のマルテンサイトお
よび残留オーステナイトが体積率で50%以上のフェラ
イト中に混在する金属組織を形成するために0.4%以
上を添加する。しかし、その添加量が1.8%を超える
と鋼板表面に赤スケールの生成が著しく、酸洗性が著し
く阻害されるため、上限を1.8%とする。
【0012】また、%Si、%PをそれぞれSi、P含
有量とした時に50≦(%Si)/(%P)≦200が
満たされる時に、その理由が定かではないが、焼付硬化
性が大きい。(%Si)/(%P)が50未満の場合に
は、体積率で50%以上のフェライトと3%以上25%
以下のマルテンサイトおよび残留オーステナイトが含ま
れる金属組織であっても十分な焼付硬化性は得られな
い。また(%Si)/(%P)が200を超えるように
するには、酸洗性が著しく悪化するほどのSiを添加す
るか、極端にPを低減する必要があり、コスト高となる
ため工業的な生産には向かない。
【0013】MnはCとともに鋼の重要な強化元素であ
ると同時に、オーステナイトの自由エネルギーを下げ、
マルテンサイトおよび残留オーステナイトが含まれる金
属組織とするために1.0%以上添加する。しかし添加
量が過大になるとスラブに割れが生じやすく、また偏析
が著しく、連結状の硬質組織を形成してプレス加工性を
悪化させるため2.5%を上限とする。Pは一般に不可
避的不純物として鋼に含まれるが、偏析が著しく、その
低減のためには熱延条件を制約する必要が生じるため、
0.03%を上限とし、好ましくは0.015%以下と
することが望ましい。
【0014】Sも一般に不可避的不純物として鋼に含ま
れるが、その量が0.02%を超えると、圧延方向に伸
張したMnSの存在が顕著となり、鋼板の曲げ性に悪影
響をおよぼす。Alは鋼の脱酸元素として、またAlN
による熱延素材を細粒化し、材質を改善する目的で0.
005%以上添加する必要があるが、0.5%を超える
ことはコスト高となるばかりか、表面性状を劣化させ、
好ましくは0.1%以下が望ましい。
【0015】Nもまた一般に不可避的不純物として鋼に
含まれるが、その量が0.060%を超えると、伸びと
ともに脆性も劣化するため、これを上限とする。Bは一
般に焼き入れ性を増す元素として知られており、室温ま
で冷却後に体積率で3〜25%のマルテンサイトおよび
残留オーステナイトがフェライト中に混在した金属組織
とすることを容易にするため0.0002%以上添加し
てもよい。しかし、その添加量が0.0020%を超す
と、フェライトが50%以上となるような体積率に成長
せず、硬質な組織が連続状になるため、高強度とプレス
加工性の良いことの両立が困難となる。
【0016】Crはマルテンサイトおよび残留オーステ
ナイトの存在する金属組織を形成し、また焼付硬化性を
増す目的で0.02%以上添加してもよい。しかし、
0.8%を超す添加はコストの増加につながるばかり
か、焼付硬化性を低下させることもあるため避けなけれ
ばならない。TiおよびNbは炭化物、窒化物あるいは
炭窒化物を形成し、フェライトやオーステナイトおよび
残留オーステナイトの体積率を大きく変えずに鋼を強化
するため、加工性を劣化させずに高強度化を達成できる
ため0.002%以上添加してもよい。しかし、さらに
添加量を増すとその効果が飽和し、また加工性が劣化し
始めるため0.03%を上限とする。これらを主成分と
する鋼にMo、Cu、Sn、Zn、Zr、W、Niを合
計で1%以下、CaおよびREMを合計で0.02%以
下含有しても本発明の効果を損なわず、その量によって
は耐食性が改善される等好ましい場合もある。
【0017】次に、製造条件の限定理由について述べ
る。その目的は体積率で50%以上のフェライトと3%
以上25%以下のマルテンサイトおよび残留オーステナ
イトを含む金属組織とし、高強度とプレス加工性が良い
ことを両立させた上に、SiをPに対し特定割合添加す
ることにより、安定した焼付硬化性を得ることにある。
フェライトが50%未満の場合にはプレス加工性が良く
ないうえ、硬質な組織が連結して存在し、降伏強さへの
フェライトの寄与が小さく、焼付硬化性が見られない。
マルテンサイトおよび残留オーステナイトの体積率が3
%未満の場合には高強度とならない。一方、マルテンサ
イトおよび残留オーステナイトの体積率が25%を超え
ると、高強度ではあるものの鋼板の加工性が劣化し、本
発明の目的が達成されない。
【0018】熱間圧延に供するスラブは特に限定するも
のではない。すなわち、連続鋳造スラブや薄スラブキャ
スター等で製造したものであればよいし、鋳造後直ちに
熱間圧延を行う連続鋳造−直送圧延(CC−DR)のよ
うなプロセスにも適合する。また熱間圧延に際して、仕
上直前や粗圧延を行なう場合にはその間において1回以
上10MPa以上の高圧水で鋼材をデスケーリングする
ことは鋼板表面の性状を改善するうえで好ましい。
【0019】熱間圧延の仕上温度は鋼板のプレス加工性
を確保するという観点からAr3 点以上とする必要があ
る。仕上温度がAr3 点未満になると、硬質相が連結状
に存在するようになり、プレス加工性が劣化する。熱間
圧延の仕上げ後の鋼帯は、オーステナイトからのパーラ
イト変態を避ける目的で、ランアウトテーブルでは75
0℃から600℃の温度範囲を3〜50℃/sで冷却す
る。冷却開始温度が750℃以下であったり、または7
50℃から600℃までを3℃/s 未満の冷却速度で冷
却した場合には、本発明のPに対して一定割合のSiを
添加された鋼でも炭化物の析出が著しく、焼付硬化性が
低下する。一方、冷却終了温度が600℃を超えるよう
な場合にはオーステナイトからパーライトへの変態が急
速に進むため、強度の低下が顕著となる。また50℃/
s を超える冷却速度で鋼帯を冷却しようとすれば、ラン
アウトテーブルにおける鋼帯の走行性が悪く、形状の悪
化につながる。
【0020】本発明では鋼帯はこのような条件で冷却
後、400〜570℃で巻き取ってコイルとされる。巻
取温度が570℃よりも高いと、本発明のPに対して一
定割合のSiを添加された鋼でも巻取り後に炭化物が急
速に析出し、焼付硬化性が低下する。一方、400℃以
下で巻き取ることは冷却終点温度の制御が難しいうえ、
制御できたとしても鋼帯の形状が悪く、矯正にともなっ
てプレス加工性が劣化するために好ましくない。
【0021】巻き取ったコイルは捲き解いてから、その
まま、あるいは調質圧延の後、酸洗するが、黒皮のまま
で使用することもできる。この後、必要により、溶融亜
鉛めっきや電気亜鉛めっきを施したり、さらに上層に鉄
めっきや金属酸化物皮膜、有機皮膜などの表面処理を施
すこともでき、高強度とプレス加工性が良く、安定した
焼付硬化性を有するといった本発明の特徴は阻害され
ず、プレス加工性や防錆の一層の改善につながるため本
発明の目的を達成する上で好ましい。
【0022】
【発明の実施の形態】次に本発明例を実施例にて説明す
る。表1に示す組成からなるスラブを1150℃に加熱
し、仕上温度880〜940℃で1.2〜3.2mmに
熱間圧延した後、ランアウトテーブルにおいて750℃
から600℃までを表2に示すような冷却速度で冷却
し、コイルに巻き取った。酸洗後の鋼帯からJIS5号
試験片を切り出し、降伏強さ(YP)、引張強さ(T
S)、伸び(El)を常温での引張試験を行うことによ
り、また2%予変形後、170℃で20分の時効処理を
行った際の降伏強さの増加量、すなわち焼付硬化量(B
H)を求めた。さらに光学顕微鏡組織観察により、フェ
ライト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトの体
積率を求めた。以上の結果を表2に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】この表から明らかなように、本発明試料で
ある試料No2、6、10、12、15、19、22〜
24、28はP含有量に対し、一定割合のSiが添加さ
れた化学組成からなり、体積率で50%以上のフェライ
トと3%以上25%以下のマルテンサイトおよび残留オ
ーステナイトが含まれる金属組織を有するとすることが
できるため、高強度と良加工性に加えて45MPa以上
の安定した焼付硬化性を有する。
【0026】これに対し、その金属組織に含まれるフェ
ライトが体積率で50%未満であったり、またマルテン
サイトおよび残留オーステナイトが体積率で3%未満
か、25 %を超えるような場合には試料No1、3、
4、5、18、21、26、27、31のように本発明
成分以外の鋼に加えて、試料No7〜9、13、14、
16、17、25、29、30のように本発明成分鋼で
あっても、高強度ではあっても加工性が良くないか、良
加工性であっても強度が低く、また焼付硬化性も45M
Paを超えることはない。
【0027】また、体積率で50%以上のフェライトと
3%以上25%以下のマルテンサイトおよび残留オース
テナイトが含まれる金属組織を有しても、P含有量に対
し、Siの添加量が少なかったり、0.8%を超えるC
rが添加されていたり本発明成分からはずれる場合に
は、試料No11、20のように高強度で加工性が良く
とも焼付硬化性が小さい。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば体
積率で50%以上のフェライトと3%以上25%以下の
マルテンサイトおよび残留オーステナイトを含む金属組
織を有し、引張強さ540〜1080MPa級の高強度
と良加工性に加えて安定した焼付硬化性を有する鋼板を
製鋼や熱延に極端な負荷をかけることなく、比較的容易
な方法で製造することができ、自動車、家庭電気製品、
建築等の分野でそれぞれが持つべき機能を向上させなが
ら軽量化を図ることができるため産業上極めて大きな効
果を有する。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C:0.05〜0.18%、 Si:0.4〜1.8%、 Mn:1.0〜2.5%、 P:0.03%以下、 S:0.02%以下、 Al:0.005〜0.5%、 N:0.0060%以下を含有し、 残部Feおよび不可避的不純物からなり、さらに%S
    i、%PをそれぞれSi、P含有量とした時に50≦
    (%Si)/(%P)≦200が満たされることを特徴
    とする焼付硬化性に優れた良加工性高強度熱延鋼板。
  2. 【請求項2】 重量%で、B:0.0002〜0.00
    20%を含有する請求項1記載の焼付硬化性に優れた良
    加工性高強度熱延鋼板。
  3. 【請求項3】 重量%で、Cr:0.02〜0.8%、
    Ti:0.002〜0.03%、Nb:0.002〜
    0.03%の1種以上を含有する請求項1または請求項
    2に記載の記載の焼付硬化性に優れた良加工性高強度熱
    延鋼板。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2または請求項3
    のいずれかに記載の化学成分からなり、その金属組織に
    体積率で50%以上のフェライトと3%以上25%以下
    のマルテンサイトおよび残留オーステナイトが含まれる
    ことを特徴とする焼付硬化性に優れた良加工性高強度熱
    延鋼板。
  5. 【請求項5】 請求項1または請求項2または請求項3
    のいずれかに記載の化学成分からなる組成のスラブをA
    3 点以上の温度で仕上圧延を行い、ランアウトテーブ
    ルにおいて750℃から600℃までの範囲を3〜50
    ℃/秒の冷却速度で冷却し、400〜570℃で巻き取
    り、その金属組織に体積率で50%以上のフェライトと
    3%以上25%以下のマルテンサイトおよび残留オース
    テナイトが含まれることを特徴とする焼付硬化性に優れ
    た良加工性高強度熱延鋼板の製造方法。
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