JPH1161327A - 耐衝突安全性と成形性に優れた自動車用高強度鋼板とその製造方法 - Google Patents
耐衝突安全性と成形性に優れた自動車用高強度鋼板とその製造方法Info
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- JPH1161327A JPH1161327A JP22300897A JP22300897A JPH1161327A JP H1161327 A JPH1161327 A JP H1161327A JP 22300897 A JP22300897 A JP 22300897A JP 22300897 A JP22300897 A JP 22300897A JP H1161327 A JPH1161327 A JP H1161327A
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Abstract
度鋼を低コストかつ安定的に提供する。 【解決手段】 鋼板のミクロ組織において、マルテンサ
イト占積率が3%〜30%、且つ該マルテンサイトの平
均結晶粒径が5μm以下であり、鋼板の特性として加工
硬化指数が0.13以上、降伏比が75%以下、引張強
さ×全伸びが18000以上、穴拡げ比が1.2以上で
あることを特徴とする耐衝突安全性と成形性に優れた自
動車用高強度鋼板。
Description
材や補強材に使用することを企図した優れた耐衝突安全
性と成形性を有する自動車用高強度鋼及びその製造方法
に関するものである。
化を目的に、高強度鋼の適用が拡大してきたが、直近で
は自動車事故を想定した耐衝突安全性に関する法規制が
国内外で急速に拡大・強化されつつあり、高強度鋼への
期待がますます高まっている。
主眼として開発されたものであり、耐衝突安全性の観点
では適用が疑問視されている。耐衝突安全性に優れた自
動車用鋼板及びその製造方法にかかわる従来技術として
特開平7−18372が開示され、耐衝突安全性の指標
として鋼板の高歪速度下における降伏強さを高めること
が提案されているが、部材は成形加工時及び衝突変形時
に歪を受けるため、耐衝撃性の指標としては降伏強さに
加工硬化分を加味することが必要であり、従来技術では
不十分である。
優れた形状凍結性(降伏比≦75%)、優れた張り出し
性(引張強さ×全伸び≧18000)、優れた伸びフラ
ンジ性(穴拡げ比≧1.2)を兼ね備えることが望まれ
ているが、優れた耐衝突安全性と優れた成形性を両立す
るものは見あたらないのが実情である。
決すべく考案されたもので、優れた耐衝突安全性と成形
性を有する自動車用高強度鋼及びその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
するためになされたものであり、その手段は以下の通り
である。
テンサイト占積率が3%〜30%、且つ該マルテンサイ
トの平均結晶粒径が5μm以下であり、鋼板の特性とし
て加工硬化指数が0.13以上、降伏比が75%以下、
引張強さ×全伸びが18000以上、穴拡げ比が1.2
以上であることを特徴とする耐衝突安全性と成形性に優
れた自動車用高強度鋼板。
0.2重量%、Mn:0.5〜2.0重量%を含み、さ
らに、SiとAlの内の1種もしくは2種の合計量が
0.02重量%〜4.0重量%、P:0.02〜0.2
重量%、Cr:0.02〜1.0重量%の少なくとも1
種以上を含み、残部はFe及び不可避的成分からなり、
鋼板のミクロ組織において、マルテンサイト占積率が3
%〜30%、且つ該マルテンサイトの平均結晶粒径が5
μm以下であり、鋼板の特性として加工硬化指数が0.
13以上、降伏比が75%以下、引張強さ×全伸びが1
8000以上、穴拡げ比が1.2以上であることを特徴
とする耐衝突安全性と成形性に優れた自動車用高強度鋼
板。
0.2重量%、Mn:0.5〜2.0重量%を含み、さ
らに、SiとAlの内の1種もしくは2種の合計量が
0.02重量%〜4.0重量%、P:0.02〜0.2
重量%、Cr:0.02〜1.0重量%の少なくとも1
種以上を含み、残部はFe及び不可避的成分からなり、
鋼板のミクロ組織において、マルテンサイト占積率が3
%〜30%、且つ該マルテンサイトの平均結晶粒径が5
μm以下であり、フェライト占積率が50%以上、且つ
該フェライトの平均結晶粒径が10μm以下であり、鋼
板の特性として加工硬化指数が0.13以上、降伏強さ
×加工硬化指数が70以上、降伏比が75%以下、引張
強さ×全伸びが18000以上、穴拡げ比が1.2以上
であることを特徴とする耐衝突安全性と成形性に優れた
自動車用高強度鋼板。
0.01重量%及び/又はREM:0.005〜0.0
5重量%を含むことを特徴とする上記(2)及び(3)
のいずれかに記載の耐衝突安全性と成形性に優れた自動
車用高強度鋼板。
0.2重量%、Mn:0.5〜2.0重量%を含み、さ
らに、Si、Alの内の1種もしくは2種の合計量が
0.02重量%〜4.0重量%、P:0.02〜0.2
重量%、Cr:0.02〜1.0重量%の少なくとも1
種以上を含み、残部はFe及び不可避的成分からなる鋼
片、或いは、さらに、Ca:0.0005〜0.01重
量%及び/又はREM:0.005〜0.05重量%を
含む鋼片を初期鋼片厚が25mm以上、仕上温度が76
0℃〜920℃、最終パス圧延速度が500mpm以上
で熱間圧延を行い、その後、ランアウトテーブルにおけ
る700℃〜350℃の平均冷却速度が25℃/秒以上
で冷却を行い、さらに、350℃以下で巻取を行うこと
を特徴とする上記(1)〜(4)の内のいずれか1つに
記載の耐衝突安全性と成形性に優れた自動車用熱延高強
度鋼板の製造方法。
0.2重量%、Mn:0.5〜2.0重量%を含み、さ
らに、Si、Alの内の1種もしくは2種の合計量が
0.02重量%〜4.0重量%、P:0.02〜0.2
重量%、Cr:0.02〜1.0重量%の少なくとも1
種以上を含み、残部はFe及び不可避的成分からなる鋼
片、或いは、さらに、Ca:0.0005〜0.01重
量%及び/又はREM:0.005〜0.05重量%を
含む鋼片を熱間圧延、酸洗、冷延し、その後、連続焼鈍
するに際して、Ac1〜Ac3の温度範囲において、10
秒以上保持し、700℃〜350℃の平均冷却速度を1
0℃/秒以上とすることを特徴とする上記(1)〜
(4)の内のいずれか1つに記載の耐衝突安全性と成形
性に優れた自動車用冷延高強度鋼板の製造方法。
ねた結果、耐衝突安全性の向上には鋼の加工硬化指数を
高めること(0.13以上、好ましくは0.16以上)
が基本的に重要であり、降伏強さと加工硬化指数を特定
範囲に制御することにより、優れた耐衝突安全性を達成
できること、成形性の向上にはマルテンサイトの占積率
と粒径を特定範囲に造り込むことが必要であることを見
いだし、本発明に到ったのである。
的エネルギー吸収量と、鋼板の加工硬化指数の関係を同
一降伏強さクラスのものについて示すものである。鋼板
の加工硬化指数の増大により部材の耐衝突安全性(動的
エネルギー吸収量)が向上しており、部材の耐衝突安全
性の指標として、同一降伏強さクラスであれば鋼板の加
工硬化指数が妥当であることを示している。
すように、降伏強さ×加工硬化指数を部材の耐衝突安全
性の指標とすることができることを見いだした。
とを考慮して、加工硬化指数は歪5%〜10%のn値で
表現したが、動的エネルギー吸収量向上の観点からは、
歪5%以下の加工硬化指数、歪10%以上の加工硬化指
数も高いことが好ましい。
して求めた。すなわち、鋼板を図3、図4に示す部品形
状(コ−ナ−R=5mm)に成形し、先端径5.5mm
の電極によりチリ発生電流の0.9倍の電流で35mm
ピッチでスポット溶接し、170℃×20分の焼付塗装
処理を行った後、約150kgの落錘を約10mの高さ
から落下させ、部材を長手方向に圧壊し、その際の荷重
変位線図の面積から変位=0〜150mmの変形仕事を
算出して、動的エネルギー吸収量とした。試験方法の模
式図を図5に示す。
にして求めた。すなわち、鋼板をJIS−5号試験片
(標点距離50mm、平行部幅25mm)に加工し、引
張速度10mm/分で引張試験し、降伏強さと加工硬化
指数(歪5%〜10%のn値)を求めた。
り、C:0.03〜0.2重量%、Mn:0.5〜1.
0重量%、SiとAlの内の1種もしくは2種の合計量
が0.02重量%〜4.0重量%を含み、残部はFe及
び不可避的成分からなるものである。
述する。
%とし、かつ、その平均結晶粒径を5μm以下とするこ
とが必須要件である。
フェライトに可動転位を発生させることにより降伏比の
低減や加工硬化指数の向上に寄与するが、上記規制を満
たすことにより、鋼中に微細マルテンサイトを分散させ
ることができ、その特性向上作用が鋼板全体に及ぶよう
になる。さらに鋼中に微細マルテンサイトが分散するこ
とにより硬いマルテンサイトの悪影響である穴拡げ比の
劣化や引張強さ×全伸びの劣化を回避することができ、
加工硬化指数≧0.13かつ降伏比≦75(%)かつ引
張強さ×全伸び≧18000かつ穴拡げ比≧1.2を確
実に達成することができるため、耐衝突安全性及び成形
性を向上させることができる。
降伏比が高くなるとともに加工硬化指数が低下する。一
方、マルテンサイトの占積率が30%超では、降伏比が
高くなるとともに加工硬化指数が低下し、さらに引張強
さ×全伸びや穴拡げ比の劣化が起こる。
〜30%の範囲内にあっても、その平均結晶粒径が5μ
m超であると、鋼中にマルテンサイトを微細分散させる
ことができないため、上記マルテンサイトの特性向上作
用が局所的に留まるとともに逆に上記マルテンサイトの
悪影響が強まり、上記諸特性を満たすことができなくな
り、耐衝突安全性及び成形性の両立が不可能となる。
(好ましくは70%以上)含有させ、その平均結晶粒径
(平均円相当径)を10μm以下(好ましくは5μm以
下)とし、マルテンサイトをフェライトに隣接させるこ
とが好ましい。これにより、マルテンサイトがフェライ
ト地中に微細分散することが助けられるとともに、上記
特性向上効果が局所的な影響に留まらず鋼板全体に及ぶ
様、有効に作用し、上記マルテンサイトの悪影響を抑制
するよう、好ましく作用する。
残部組織はパーライト、ベイナイト、残留γ等の1種あ
るいは2種以上の組合せでよい。
説明する。
03重量%以上添加するが、スポット溶接性不良による
耐衝突安全性劣化を防止する観点から、その添加上限を
0.2重量%以下とする。すなわち、耐衝突安全用の部
材においてはスポット溶接が使用されることが多いが、
0.2重量%を越えるCを含有している場合、衝突時に
接合部が容易に剥離を起こし、耐衝突安全用部材として
用をなさなくなるのである。
ンサイトを確保する作用があるとともに強化元素であ
る。上記観点から、Mnの添加下限量は0.5重量%以
上とする必要がある。ただし、過度に添加しても上記効
果は飽和し、かえってフェライト変態抑制等の悪影響を
生ずるため、添加上限量は2.0重量%以下とする。
ために有用な元素であり、フェライトの生成を促進し、
炭化物の生成を抑制することにより、マルテンサイトを
確保する作用があると同時に固溶強化作用と脱酸作用を
有する。上記観点から、SiとAlの内の1種もしくは
2種の合計添加量の下限は0.02重量%以上とする必
要がある。ただし、過度に添加しても上記効果は飽和
し、かえって鋼を脆化させるため、SiとAlの内の1
種もしくは2種の合計添加量の上限量は4.0重量%以
下とする。
Si<0.1重量%とすることにより、Siスケ−ルを
回避するか、逆にSi≧1.0重量%とすることによ
り、Siスケ−ルを全面に発生させ目立たなくすること
が望ましい。
用な元素であり、同時に固溶強化作用を有する。上記観
点から、その添加下限量は0.02重量%以上とする必
要がある。ただし、過度に添加しても上記効果は飽和
し、かえって鋼を脆化させる等の悪影響があるため、そ
の添加上限量は0.2重量%以下とする。
接性、リサイクル性が要求される場合はその含有量はP
≦0.05%(好ましくは≦0.02%)とする。
ンサイトを確保する作用があるとともに強化元素であ
る。上記観点から、その添加下限量は0.02重量%以
上とする必要がある。ただし、過度に添加しても上記効
果は飽和し、かえってフェライト変態抑制等の悪影響を
生ずるため、添加上限量は1.0重量%以下とする。
化)により、成形性(特に穴拡げ比)をより向上させる
ために0.0005重量%以上添加するが、効果の飽和
さらには介在物の増加による逆効果(穴拡げ比の劣化)
の点からその上限を0.01重量%とする。また、RE
Mも同様の理由からその添加量を0.005〜0.05
重量%とする。
るが、強度確保、細粒化を目的にNb、Ti、V、B、
Moを1種または2種以上添加してもよい。ただし、N
b、Ti、Bはその添加量がそれぞれ0.2%を越える
と本発明のミクロ組織を得ることが困難となるとともに
コストが増大するため、上限を0.2%とすることが好
ましい。V、Moはその添加量がそれぞれ1.0%を越
えると本発明のミクロ組織を得ることが困難となるとと
もにコストが増大するため、上限を1.0%とすること
が好ましい。
響は少ないが、固溶硬化により成形性が損なわれる恐れ
があるので、それぞれ1.0%以下にすることが好まし
い。
拡げ比)、スポット溶接性の劣化防止の観点から、S≦
0.02%(好ましくは≦0.003%)とすることが
好ましい。
限理由を説明する。
0℃〜920℃とする。760℃未満では加工フェライ
トが生成し、加工硬化能及び成形性を劣化させる。92
0℃超ではフェライト占積率の低下やフェライトやマル
テンサイトの平均円相当径の粗大化が起こるとともに、
所望のマルテンサイト占積率を得ることが困難となる。
5mm以上とする。なお、鋼片の製造に際しては一般的
な連続鋳造のみならず、いわゆる薄肉連続鋳造の適用も
可能である。また、熱延連続化技術(いわゆるエンドレ
ス圧延)の適用も可能である。25mm未満ではフェラ
イト占積率の低下やフェライトやマルテンサイトの平均
円相当径の粗大化が起こるとともに、所望のマルテンサ
イト占積率を得ることが困難となる。
度は500mpm以上(好ましくは600mpm以上)
とする。500mpm未満ではフェライト占積率の低下
やフェライトやマルテンサイトの平均円相当径の粗大化
が起こるとともに、所望のマルテンサイトを得ることが
困難となる。
は700〜350℃の平均冷却速度を25℃/秒以上と
する。25℃/秒未満では所望のマルテンサイト占積率
を得ることが困難となる。
いが、フェライトやマルテンサイトの微細化やフェライ
ト占積率の増大を狙って、「仕上温度〜750℃の平
均冷却速度を25℃/秒以上とする」、「750℃〜
700℃の平均冷却速度を25℃/秒未満とする」を単
独ないしは複合して行うことが好ましい。
350℃超では所望のマルテンサイト占積率を得ること
が困難となる。
限理由を説明する。
条件が最も重要であり、熱延、酸洗、冷延の各製造条件
には特に規制値を設けない。ただし、ミクロ組織の微細
分散化の観点から、熱間圧延における最終パス圧延速度
は500mpm以上(好ましくは600mpm以上)と
することが好ましい。また、焼鈍後に必要に応じ、調質
圧延、電気めっき等を施しても良い。
を説明する。
て、10秒以上保持することが必要である。Ac1未満
ではオ−ステナイトが生成しないため、その後、マルテ
ンサイトを得る事ができず、Ac3超では粗大なオ−ス
テナイトの単相組織となるため、その後、所望のマルテ
ンサイトの占積率とその平均粒径を得る事ができない。
また、10秒未満ではオ−ステナイトの生成量が不足す
るため、その後、所望のマルテンサイトを得る事ができ
ない。なお、滞在時間の上限は設備の長大化、ミクロ組
織の粗大化を避ける観点から、200秒以下が好まし
い。
度を10℃/秒以上とすることが必要である。10℃/
秒未満では所望のマルテンサイト占積率が得られない。
その上限は特に設けるものではないが、冷却時の温度制
御性から、300℃/秒が好ましい。
た鋼片を用いて、鋼番1〜15、22〜26について
は、表2に示す製造条件で熱延鋼板を製造し、鋼番16
〜21については、表2に示す製造条件で得られた熱延
鋼板をさらに表3に示す製造条件により、冷延鋼板を製
造した。
番2〜3、22〜26が2.9mm、鋼番4が1.4m
m、鋼番5〜7が2.3mm、鋼番8が1.6mm、鋼
番9〜15が1.8mm、鋼番16〜21が0.8mm
である。
7、鋼番22〜26であり、比較例が鋼番13〜15、
鋼番18〜21である。
性質を表4に示す。
(加工硬化指数≧0.130、降伏強さ×加工硬化指数
≧70)と成形性(降伏比≦75%、引張強さ×全伸び
≧18000、穴拡げ比≧1.20)を有する自動車用
高強度鋼板が得られている。なお、本発明例はスポット
溶接性もたがね試験において剥離破断がなく、良好であ
った。
の同定、存在位置の観察、及び平均結晶粒径(平均円相
当径)と占積率の測定はナイタ−ル試薬及び特開昭59
−219473に開示された試薬により鋼板圧延方向断
面を腐食した倍率1000倍の光学顕微鏡写真により行
った。
m、平行部幅25mm)を用い引張速度10mm/分で
実施し、引張強さ(TS)、降伏強さ(YS)、全伸び
(T.El)、加工硬化指数(歪5%〜10%のn値)
を求め、YS×加工硬化指数、降伏比=YS/TS×1
00、TS×T.Elを計算した。穴拡げ試験は、20
mmの打ち抜き穴をバリのない面から30度円錐ポンチ
で押し拡げ、クラックが板厚を貫通した時点での穴径
(d)と初期穴径(d0=20mm)との穴拡げ比(d
/d0)を求めた。
の先端径を有する電極によりチリ発生電流の0.9倍の
電流で接合したスポット溶接試験片をたがねで破断させ
た時にいわゆる剥離破断を生じたら不適とした。
全性と成形性を有する自動車用高強度鋼板を低コストか
つ安定的に提供することが可能となったため、高強度鋼
板の使用用途・使用条件が格段に広がり、工業上、経済
上の効果は非常に大きい。
の関係を示す図である。
ー吸収量(J)との関係を示す図である。
デル)の概観図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 鋼板のミクロ組織において、マルテンサ
イト占積率が3%〜30%、且つ該マルテンサイトの平
均結晶粒径が5μm以下であり、鋼板の特性として加工
硬化指数が0.13以上、降伏比が75%以下、引張強
さ×全伸びが18000以上、穴拡げ比が1.2以上で
あることを特徴とする耐衝突安全性と成形性に優れた自
動車用高強度鋼板。 - 【請求項2】 化学成分としてC:0.03〜0.2重
量%、Mn:0.5〜2.0重量%を含み、さらに、S
iとAlの内の1種もしくは2種の合計量が0.02重
量%〜4.0重量%、P:0.02〜0.2重量%、C
r:0.02〜1.0重量%の少なくとも1種以上を含
み、残部はFe及び不可避的成分からなり、鋼板のミク
ロ組織において、マルテンサイト占積率が3%〜30
%、且つ該マルテンサイトの平均結晶粒径が5μm以下
であり、鋼板の特性として加工硬化指数が0.13以
上、降伏比が75%以下、引張強さ×全伸びが1800
0以上、穴拡げ比が1.2以上であることを特徴とする
耐衝突安全性と成形性に優れた自動車用高強度鋼板。 - 【請求項3】 化学成分としてC:0.03〜0.2重
量%、Mn:0.5〜2.0重量%を含み、さらに、S
iとAlの内の1種もしくは2種の合計量が0.02重
量%〜4.0重量%、P:0.02〜0.2重量%、C
r:0.02〜1.0重量%の少なくとも1種以上を含
み、残部はFe及び不可避的成分からなり、鋼板のミク
ロ組織において、マルテンサイト占積率が3%〜30
%、且つ該マルテンサイトの平均結晶粒径が5μm以下
であり、フェライト占積率が50%以上、且つ該フェラ
イトの平均結晶粒径が10μm以下であり、鋼板の特性
として加工硬化指数が0.13以上、降伏強さ×加工硬
化指数が70以上、降伏比が75%以下、引張強さ×全
伸びが18000以上、穴拡げ比が1.2以上であるこ
とを特徴とする耐衝突安全性と成形性に優れた自動車用
高強度鋼板。 - 【請求項4】 さらに、Ca:0.0005〜0.01
重量%及び/又はREM:0.005〜0.05重量%
を含むことを特徴とする請求項2及び請求項3のいずれ
かに記載の耐衝突安全性と成形性に優れた自動車用高強
度鋼板。 - 【請求項5】 化学成分としてC:0.03〜0.2重
量%、Mn:0.5〜2.0重量%を含み、さらに、S
i、Alの内の1種もしくは2種の合計量が0.02重
量%〜4.0重量%、P:0.02〜0.2重量%、C
r:0.02〜1.0重量%の少なくとも1種以上を含
み、残部はFe及び不可避的成分からなる鋼片、或い
は、さらに、Ca:0.0005〜0.01重量%及び
/又はREM:0.005〜0.05重量%を含む鋼片
を初期鋼片厚が25mm以上、仕上温度が760℃〜9
20℃、最終パス圧延速度が500mpm以上で熱間圧
延を行い、その後、ランアウトテーブルにおける700
℃〜350℃の平均冷却速度が25℃/秒以上で冷却を
行い、さらに、350℃以下で巻取を行うことを特徴と
する請求項1〜4の内のいずれか1つに記載の耐衝突安
全性と成形性に優れた自動車用熱延高強度鋼板の製造方
法。 - 【請求項6】 化学成分としてC:0.03〜0.2重
量%、Mn:0.5〜2.0重量%を含み、さらに、S
i、Alの内の1種もしくは2種の合計量が0.02重
量%〜4.0重量%、P:0.02〜0.2重量%、C
r:0.02〜1.0重量%の少なくとも1種以上を含
み、残部はFe及び不可避的成分からなる鋼片、或い
は、さらに、Ca:0.0005〜0.01重量%及び
/又はREM:0.005〜0.05重量%を含む鋼片
を熱間圧延、酸洗、冷延し、その後、連続焼鈍するに際
して、Ac1〜Ac3の温度範囲において、10秒以上保
持し、700℃〜350℃の平均冷却速度を10℃/秒
以上とすることを特徴とする請求項1〜4の内のいずれ
か1つに記載の耐衝突安全性と成形性に優れた自動車用
冷延高強度鋼板の製造方法。
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KR1019997008474A KR100334949B1 (ko) | 1997-03-17 | 1998-03-16 | 동적변형 특성이 우수한 듀얼 페이즈형 고강도 강판 및 그 제조방법 |
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