JPS59177325A - 高強度熱延ベイナイト鋼板の製造方法 - Google Patents

高強度熱延ベイナイト鋼板の製造方法

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JPS59177325A
JPS59177325A JP5217483A JP5217483A JPS59177325A JP S59177325 A JPS59177325 A JP S59177325A JP 5217483 A JP5217483 A JP 5217483A JP 5217483 A JP5217483 A JP 5217483A JP S59177325 A JPS59177325 A JP S59177325A
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浩 矢田
Seishiro Kato
加藤 征四郎
Masayuki Matsuda
松田 眞之
Nobuhiko Matsuzu
松津 伸彦
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱延ままで高強度鋼板を提供しようとするもの
で、特に薄手材で簡単な曲げ加工等が加えられる強度が
高い材料、例えば自動車用の補強材、産業機械の部品等
に好適な材料を製造する方法に関するものである。
従来、熱延ままの60〜70に9/lxm”紙高強度鋼
板としては材質および製造コストの面よシフエライト+
パーライト組織をペースとしTI、Nb等を添加した析
出強化鋼が、また80ゆ/Tla2超は(:r、Mo等
を添加したベイナイト鋼が提供されてきた。ところでベ
イナイト組織は特殊成分を含まない炭素鋼でも原理的に
は製造可能と考えられていたが、その成分範囲はCを多
量に添加したものしか知られておらず、溶接には適さな
い。溶接して使用するためには炭素当量が低い必要があ
るが、低Cでベイナイト組織を得るにはCr、Mo、T
i、B等の特殊成分の添加が必須となシ、またベイナイ
ト変態域での恒温保定か必要となるなどコスト的に問題
があった。
本発明はかかる問題点を解決し、低炭素普通鋼成分でベ
イナイト組織を得ようとするものであシ、これによル低
コストで高強度鋼板を製造することに成功したものであ
る。
即ち、本発明は実質的に特殊元素を含まず、C:0.0
8〜0.2%、Mn : 0.7〜1.8%を含有する
通常の炭素鋼を、A a 3点以上に加熱し、Ar3+
50℃以上で熱間圧延終了後、Ar3点以上から80’
C/s以上の冷却速度で急冷し、かつ該冷却をベイナイ
ト変態域で停止した後、緩冷却する事を特徴とする高強
度熱延ベイナイト鋼板の製造方法を要旨とするものであ
る。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明のプロセスの概要を第1図に示した。本発明の出
発材のよりなC,Mn含有量の少い低炭素普通鋼では従
来の特殊成分を添加するベイナイト鋼に比しベイナイト
変態の開始曲線B1、終了曲線Bフが短時間側に移行し
、それぞれBfzB2となる。
このために圧延後の鋼板がこの温度域に到達しさえすれ
ば恒温保定をしなくとも空冷の冷却速度でベイナイト変
態は完了する。ところが、成分の低下は同時にフェライ
ト変態の開始線も短時間側に移行するので鋼板の圧延後
の冷却(第1図C1)は急速に行なう必要がある。しか
しながらフェライト変態の開始線は高温側にも移行する
ので冷却速度としては実現可能な範囲に納める事ができ
る。
本発明は上記成分範囲の鋼片をAe5点以上に加熱しA
、r3+50℃以上の温度で圧延した後、フェライト変
態域を通過しない様な冷却速度で急冷する。
そして該急冷を第1図A1点からM8点までの間で必要
とする強度水準に応じて設定される温度領域で停止し、
その後の緩冷却(第1図C2)がベイナイト変態域、即
ち第1図変態開始線B1、終了線B2を通過する様にす
る。この様々処理を行うと第2図に示す如く冷却停止温
度に応じた引張強度が得られるのである。第2図はC0
,15%、Mn 0.98 %、その細説酸剤としてA
/=、81 、不純物としてP、S、N。
0等を含有した30霧厚さの鋼片を1100℃に加熱し
870℃で2咽に圧延した後、冷却速度100℃/Sで
急冷し、種々の停止温度で冷却を停止した後、空冷せし
めた時の引張特性(JIS 13号Bによる引張試験)
を示したものである。従って本発明によれば低炭素普通
鋼でもって急冷条件と冷却停止条件の選択によシ恒温保
定をせずに60〜85 kll/m”等の所望の引張強
度を得る事ができ、C,Mn量によっては100 kg
/lan”の強度のものすら得られる。
以下、本発明の構成要件の限定理由について説明する。
本発明に適用すべき鋼の化学組成のうち、Cについては
実限可能な冷却速度に上って下限が決る。
すなわち冷却80℃/Sにおいて7エライト変態を開始
させないためにはCは0.081以上の添加が必要であ
る。またC量は多い程フェライト変態が遅れて該組織を
得るには都合が良いが、0.2%を超えるとベイナイト
変態の終了が遅れ、熱延後の恒温保持が必要となシ、プ
ロセスを複雑化するとともに成品の加工性、溶接性を劣
化させるので上限を0.2%とした。
MnもCと同様の理由によシ、本発明プロセスに適当な
範囲として上記C量の下で0.7〜1.8%に限定する
その他の成分としては特に添加を必要としないが、At
、Si等は脱酸剤として通常含まれる量は本発明に影響
を与えない。但し1%以下の81添加は強度−延性バラ
ンスを向上させる事が知られておシ、高延性を必要とす
る場合は1%までの添加をシテも良イ。Cr1M0IT
LB等の特殊成分はベイナイト組織の生成を容易にする
が、安価に成品を提供する上で不利となるので添加は好
ましくない。但し添加によって本発明の効果を減するも
のでは無い。
この様な組成を有する鋼片はまず、その鋼のAc5点(
通常800〜900℃)以上に加熱して完全にオーステ
ナイト化しなければならない。圧延開始時にフェライト
が存在すると圧延によシ加工組織を生じ延性を著しく損
なう。また圧延終了後冷却開始時にフェライトが存在す
るとその部分はベイナイト化しないばかυでなく、オー
ステナイト部のフェライト変態を促進する可能性もあシ
全面ベイナイト組織を得るには冷却前にフェライトを存
在させてはならない。また冷片を加熱する方法ばかシで
なく、高温鋳片のホットチャージや直接圧延も適用でき
るのは言うまでもない。
鋼片の加熱後圧延を行なうが、その理由は所望の成品板
厚を得る事とオーステナイト組織の微細化である。オー
ステナイトが微細である程・成品の靭性が良くなる事は
知られているが、本発明は圧延後の冷却速度の点から厚
手成品の製造には不向きであるから靭性は重要ガ特性で
はない。従って圧下量については何も限定するものでは
ない。
圧延温度は前述の如くオーステナイト温度域でなくては
ならないが、Ar5点(通常750〜850℃)+50
℃以下から冷却を開始すると、冷却速度によっては一部
フエライト変態が起ってしまう。さらにベイナイト変態
を容易にするには冷却前のオーステナイト結晶は大きい
方が良く、この意味からは圧延温度は高い方が望ましい
。そこで圧延温度域をAr5+50℃以上に限定した。
圧延後の急冷は次の条件で行なう。冷却中に7エライト
生成を抑制するために冷却曲線C1が第1図のFsdと
交叉しない様な冷却速度で冷却する。本発明の成分範囲
鋼に対しては80℃/8以上の冷却速度が必要である。
これにつづく冷却停止の条件は成品に要求される強度に
よって異なる。ベイナイト組織の強度はオーステナイト
よシペイナイトに変態する時の変態温度に強く依存し、
成分には大きくは依存しない事が知られている。すなわ
ち第2図の如く冷却停止温度を600〜309℃の間で
変える事によシロ0〜80 kg7m2の強度を作多分
けられる。
大きな冷却速度を得るだめには水量密度の大きな冷却設
備を必要とするが、鋼板の圧延設備に付随する熱伝達係
数が150 Q Kcal/rn2・h・℃程度の最近
の冷却設備によれば板厚が6瘤以下でおれば80℃/S
の冷却速度を得るのは不可能ではないり例えば連続熱延
によシ本発明を実施する時は水冷ゾーンの水量密度を最
大とし鋼板を通過させ、鋼板の温度が所定の温度に達す
る位置以降の水冷ゾーンでは注水を停止すればよい。停
止温度の精度を上げるには水冷ゾーンの途中で鋼板温度
が測定できる事が望ましい。
冷却停止後は緩冷却(第1図C2)が必要である。
この理由は冷却停止後の鋼板を断熱保持すると変態時の
発熱のためと思われるが成品強度が不安定となシパラツ
キが増大するからである。成分量の多い従来型ベイナイ
ト鋼ではこの効果は小さく冷却停止後の緩冷却を必要と
しなかったが、本発明の低成分鋼では暖冷を行なう必要
があシ、これを有効とするためには1℃/3以上の冷却
速度によシ冷却する事が望ましい。
鋼板の板厚が例えば0.7 mの様に極端に薄くなると
、冷却停止後の冷速がを冷状態でも大きくなシこれも成
品強度の安定性を損なう原因となる。
安定製造のためには該冷却を20℃h以下の暖冷とする
事が望ましい。
以上の説明で明らかな様に通常の熱延板ならば圧延後の
急冷を停止しさえすればその後特別な方法を講する事な
く空冷で本発明を実施する事が可能である。これは空冷
時の冷却速度(t=3+mで10℃h前後)であっても
ベイナイト変態が終了し得る成分組成を設定しているか
らであシ、本発明の重要なポイントである。但し鋼板厚
みが極端に薄い場合に本発明を適用するためには冷却停
止後の保温あるいは加熱の手段が必要である。
本発明を実施するに当シ、鋼板の冷却速度を80℃/S
とするには強力な冷却設備と薄手板厚の組合せが必然と
なる。従って鋼板の製造方法としてはホットストリップ
ミルによる連続熱延が最も適しているが、鋼板以外の鋼
材製造の場合にはそれぞれ適した方法が考えられよう。
実施例 以下実施例について説明する。
表1に示す各成分組成の鋼を表2に示す条件でホットス
トリップミルによシ圧延・冷却を行なった。但し表2の
急冷停止温度は捲取温度からの推定である。その結果得
られた成品特性を表3に示す。
番号■〜■は本発明範囲内の実施例であシ、それぞれ冷
却停止温度(−CT)に応じた強度を示しておシ、成分
Aのみで59.3〜80.8に9/mn 2の範囲が得
られている。またベイナイト鋼は伸びの値はやや劣るも
のの穴拡げ性が優れている。鋼Aは加工性向上のために
Cm添加を行なっておシ、良好な穴拡げ性はこれにもよ
るが、Ca処理をしていない鋼B(■)でも良い値を示
す。また、ベイナイト組織は降伏比が低くこの点も加工
性にとっては都合が良い。
比較例■は冷却速度が不足しているために100饅ベイ
ナイト組織とはならずフェライトが生成したために強度
が低い。比較例■はFTが低いために圧延中および冷却
中にフェライトが多量に生成しているが、このフェライ
トは結晶粒が微細なために、伸びや穴拡げ性は良好でお
る。しかし■と同様な強度レベル■の穴拡げ性は■よシ
良くベイナイト組織の優位性は明らかである。比較例■
は成分が本発明範囲外であって冷却速度が要件を満たし
てもベイナイト生成はわずかでしかない。この理由は第
1図のF、線が左上方へ移動するからでちる。
本発明によシロ0〜100 kli+/mm”級の熱延
高張力鋼を低コストで製造する事が可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のプロセスを説明するCCT概念図、第
2図は0.15C−0,48Si−0,98Mn鋼を1
100℃より急冷し300〜600℃の温度域で冷却停
止した時の鋼板の引張特性を示す図である。 時間 第 2 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)実質的に特殊元素を含まず、c:o、os〜0.
    2チ、Mn : 0.7〜1.8チを含有する通常の炭
    素鋼を、kc5点以上に加熱し、Ar3+50℃以上で
    熱間圧延終了後、Ar5点以上から80℃/8以上の冷
    却速度で急冷し、かつ該冷却をベイナイト変態域で停止
    した後、緩冷却する事を特徴とする高強度熱延ベイナイ
    ト鋼板の製造方法
  2. (2)緩冷却の冷却速度を1〜b 請求の範囲第1項記載の方法
JP5217483A 1983-03-28 1983-03-28 高強度熱延ベイナイト鋼板の製造方法 Granted JPS59177325A (ja)

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