JPS60190525A - 連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板の製造方法

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JPS60190525A
JPS60190525A JP4672484A JP4672484A JPS60190525A JP S60190525 A JPS60190525 A JP S60190525A JP 4672484 A JP4672484 A JP 4672484A JP 4672484 A JP4672484 A JP 4672484A JP S60190525 A JPS60190525 A JP S60190525A
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continuous annealing
temperature
cementite
steel sheet
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    • 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

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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

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】 産業上の利用分野(発明の属する技術分野)本発明は、
製鋼での真空脱ガスによる脱炭や、TI、Nbなとの元
素を使わないで、非時効性のりん添加高強度冷延鋼板を
連続焼鈍にて製造する方法に関するものである。
従来技術 軟質冷延鋼板は、その良加工性のために自動車用を中心
として厳しい成形加工を経て最終製品とされる鋼板とし
て使用されている。
・ 近年、経量化や耐プント性向上のため、この軟質冷
延鋼板は35〜45 K9 f / 〜2の引張強度を
有する高強度鋼板に取って替わられようとしている。そ
して従来品と同程度の加工性が要求されるために、ラン
クフオ、−ド値(Y値)等の加工性を比較的劣化させな
いで有効に鋼を強化できるりんが合金元素どしてこのク
ラスには使われ、りん深加高強度冷延鋼板という一つの
分野ができている。
ところが、加工性は経時劣化する場合があり、この経時
劣化を時効性と称しており、特に厳しい成形を受ける用
途に使われるものはこの時効性があってはならない。こ
の時効性は、鋼中に侵入型に固溶したO、Nが最終工程
の調質圧延で導入された可動転位を固着するために生ず
るもので、降伏点の上昇、破断伸びの低下、降伏点伸び
の発生といった劣化を生ずる。
この時効性の原因であるO、NのうちNは微量故にアル
ミニウームキルド鋼とすることで窒化アルミニウムの形
で固定したり、またはB添加により窒化はう素として固
定することができるのでNによる時効は回避できる。
一方、固溶Cは低温での半メンタイト固溶限が極めて小
さいので箱焼鈍のように時間をかけて冷却すれば、はと
んど残留しない。しかし連続焼鈍では短時間で冷却する
ために固溶Cが残留し、そのため大きなC時効が生ずる
。この固溶0を低減するため、一般に連続焼鈍後急冷し
て過冷度を高め、その後過時効と呼ばれろセメンタイト
析出処理を施す。
このセメンタイト析出処理は核生成段階と成長段階とか
らなり、しかも実用鋼の場合、不純物が多く含まれてい
るので、核生成も不純物等をサイトとした不均一核生成
が生じていると渚えられる。焼鈍後の冷却速度を極めて
大きくとれば、結晶粒内に微細なセメンタイトが生成す
ることは多く報告されている。例えば、「鉄ど鋼」第6
2年(1976)第6号624〜6113ページに記載
の論文中のpHoto、 1.(0)には2000℃/
Sの冷却速度で700℃から水冷し、次いで過時効処理
を行った鋼板に微細な炭化物が認められることが報告さ
れている。炭化物密度が大きければ、その成長のために
要する拡散距離が小さくなり、固溶炭素の低減が速やか
に進行するが、一方この微細炭化物による析出硬化や分
散硬化により鋼自身が硬質、低延性となる。従って、こ
の粒内炭化物密度はある適当な範囲にコントロールする
必要があるが上記論文ではそのことに考慮を払っていな
い。
また、2000℃/Sという急冷では焼入歪のため鋼板
形状がくずれるという欠点があり、さらに、このような
急冷では水冷が必然となり、そのため水温まで冷却の後
、過時効温度まで昇温しなければならないという熱エネ
ルギー上のロスや、水冷のための表面酸化の問題が残る
前記結晶粒内微細セメンタイトの析出コントロールに関
し、その核生成段階を認識し、これを顧慮したものとし
て、特開昭51−20715号記載の発明と、特開昭5
5−44584号記載の発明とがある。セメンタイト核
生成処理として、前者では、焼鈍後20℃/S以上の冷
却速度で急冷して200〜350℃の温度範囲に10秒
以上保持し、また後者では、250〜400℃の温度に
少なくとも600℃以下の温度範囲に35℃/S以上の
、冷却速度で冷却しその温度で10秒以下保持する。し
かしながらこれだけの条件では核生成コントロールとし
ては不十分で、特に本発明の目指す非時効性鋼板を得る
ことは困難である。時効性は時効指数(AI)または1
00℃、60分の促進時効での降伏点伸び(YI’−E
l)で示されることが多いが、非時効性とみなすために
は少なくともAIで3に9/am2以下、かつYP−E
lで04%以下、好ましくはAIで2に9f/u2以丁
力・つYP−EJでOでなければならない。これに対し
て特開昭51−20715号記載の発明では、その実施
例によるとAIは一番小さくてAI!キルド鋼の場合で
3.8 KSJ f / ws2であり、また特開昭5
5−44584号記載発明にお(1ても、同じ(Al’
キルド鋼の場合でYP−EJが下がってもせいぜい05
%である。これらは上述のセメンタイfト核生成コント
ロールの不十分さを裏付けている。
本発明者らはすでに昭和59年2月7日に出願済である
[連続焼鈍による非時効性冷延鋼板の製造方法」(小山
、加藤)において、軟鋼板中でのセメンタイト核生成条
件を知得し、連続焼鈍の冷却過時効条件を提示したが、
りん添加鋼においてはこの条件があてはまらない。
発明の目的 本発明は上記欠点を解消し、特殊な製鋼設備や処理を必
要とせずに、また高価なTi、Nbなとの合金を使用せ
ずに、連続焼鈍中に硫化マンガン(M n 8 )を主
とした不純物上へのセメンタイト核生成を促進し、また
Pがこの核生成を阻害することを考慮して適度なセメン
タイト粒数が得られるように成分および連続焼鈍後の冷
却・過時効条件を限定することによって、実質箱焼鈍に
より製造したものと同程度の高延性非時効性りん添加高
強度冷延鋼板を連続焼鈍にて製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
発明の構成 本発明者等は、連続焼鈍中における速やかな固溶炭素低
減に必須な結晶粒内セメンタイトは実用冷延鋼板におい
ては、M n Sを主とする不純物上への不均一核生成
により生じ、かつPがこの核生成を阻害すると言う知見
を得、その核生成をコントロールする冷却過時効条件を
知得し、本発明に到った。
而して、本発明の骨子は00.01〜005wt%、M
n0.05〜0.25 W 1%、L’0025〜0.
10 w 1%、80.003〜0.015 w 1%
、A 7?O,OO5〜0.10 w 1%、NO,0
050wt%以下、必要に応じてSi0.8wt%以下
、Bo、0005〜0. OO4,Ow 1%の1種ま
たは2種を含有し、残部Feおよび不可避的不純物から
なる鋼を熱延し、650℃以上の温度で巻取り、その後
冷延し、次いで連続焼鈍な行うにあたり、700〜85
0℃の温度で再結晶焼鈍後650℃以」二の温度から急
冷し、続いて温度T (℃)で10〜60秒保定してセ
メンタイトの核生成を行わせ、この温度Tを150℃以
上で(ただし、■は上記急冷速II[(℃/S)で10
00℃/S以下とする)の温度とし、しかるのちに25
0〜400℃で2〜10分の析出処理を行うことを特徴
とする連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板の製造方
法である。
以下、構成要件の説明とその数値範囲の限定理由につい
て述べる。
第1図は第1表に示す3種類の鋼を熱延し725℃で巻
取ったあと冷延し、ういて800℃、1分の焼鈍を行っ
たあと700℃まで2℃/Sで冷却し、その後100℃
/Sの冷却速度で種々の温度まで冷却し、その温度で3
0秒保定し最後に水焼入れした材料のセメンタイト粒数
を測定した結果を示す。セメンタイト粒数はセメンタイ
ト現出エッチを施した後3000倍の走査型電顕写真を
とり、セメンタイトのみをカウントして測定した。その
結果、本発明に最適なセメンタイト核の数は4X10’
〜2刈06個7M2であることがわかった。
尚、以下に使用する%はwt%である。
第1表 鋼の化学成分(wt %) 第1図から明らかなようにりん添加鋼種13゜0は鋼種
Aと比べて同じ2セメンタイト粒数を得るためには、よ
り低温に保定しなければならない。一方りん含有量の0
041%と0089%とでは低温保定を除き差は少ない
このようにりん添加鋼においてはセメンタイト核生成は
阻害されることが知得された。この理由はまだ明らかで
はないが、不均一核生成サイトであるM n S等の不
純物と鉄マトリックスの界面にりんが偏析し、このため
にセメンタイト核生成を阻害するものと考えられる。
第1図より、りん添加鋼で低炭素アルミニウムキルド鋼
と同程度のセメンタイト粒数を得るには保定温度を低炭
素アルミニウムキルド鋼の保定温度よりも約30℃下げ
る必要があることが判った。これより、保定温度Tの上
限(70X(l!o、9 )2”320)(C)を得0
00 +27.0)(℃)以下とすべきである。
保定時間は10秒〜60秒とした。10秒未満の保定で
は工業的に安定して行うことが難かしく、60秒で効果
は飽和し、かっこ1%えるとライン設備が大きくなって
工業的意義がうすれる。以上が核生成に関する冷却−保
定条件とその限定理由である。
核生成に続く析出処理として250〜400℃で2〜1
0分の処理を必要とする。250℃未満ではセメンタイ
ト粒数を増して拡散距離を短くしても、拡散係数の温度
依存性により炭素原子の拡散に長時間を要する。また、
4oo℃を越えると炭素の平衡固溶限そのものが大きく
なり、析出速度を増したところで残留固溶炭素は減少し
ない。拡散係数、炭素の平衡固溶限の温度依存性を考え
るならば、析出処理の前半を300〜400℃の高温で
、後半を250〜320℃の低温で行うのが好ましい形
態であると言える。析出処理時間はセメンタイト成長の
ために2分は必要である。また、1九度で飽和し、さら
にこれより長い時間では連続焼鈍では意義が薄れること
を考慮して1o分を上限とした◇ 鋼の化学成分には次のような限定が必要である。0は0
01〜005%と、低炭素鋼としては比較的低目にする
必要がある。本発明は粒内セメンタイトを利用して非時
効化を計るものであるが、この粒内炭化物はEj?を劣
化させる傾向にあるため、全体の延性を補う意味でCの
上限を0.05%と低くしである。この意味でCの上限
を0.03%とすることは好ましい条件である。Cの下
限は急冷開始前のCの過飽和度を高めるためvco、o
i%とする。より安定して粒内セメンタイトを得るには
Cは0015%以上とすることが好ましい。
MnおよびSは、 M n Sが既述のようにセメンタ
イトの不均一核生成サイトの主要なものとなるため極め
て重要である。それぞれの下限値005%および000
3%はM n 8の量を確保するために必要であり、そ
れぞれ上限k 0.25%および0015%とするのは
MnSの溶解度が限られ、これり、上では適度なMnS
の分散状態を得ることができないためである。
Pは本発明にあっては強度を担う重要な元素である。
0025%未満では十分な強度が得られず、01%を越
えると鋼を脆化させ、。また溶接性を損ねる。従って、
Pの添加範囲は0025〜O1%とした。
また、Siはセメンタイト核生成やT値等の加工性に犬
なる影糎fy B J子に鋼を強化するので、必要に応
じて08%以下を添加する。08%を越えると連続焼鈍
においても表面に酸化膜が形成されやすくなり、塗装の
ための化成処理性が劣化する。
本発明は炭素時効を最小化するところにその特徴があり
、そのため同じく大きな時効劣化を生じさせる窒素につ
いてはその処置が必要である。そのためにA7?を00
05%以上添加し、かつNをO,OO50%以下として
NをA、 J Nとして固定する必要がある。Nは低け
れば低いほど望ましく、0.0020%以下とすること
が最も好ましい。また、もつと強固にNを安定な窒化物
として固定する場合には、Bを0005〜0、0040
%添加する。
熱延条件においては巻取条件が重要である。
これは通常のklN析出処理とともに本発明ではM n
 S分散処理も関与していると推定され、そのために6
50℃す、上の温度とする必要がある。
その他の熱延条件としては通常とられている条件でよい
が、。加熱温度については熱延組織の粗大化を防ぐため
に1000〜1150℃の温度とすることが好ましい。
冷延は通常行われているように60〜90%の圧下率で
よいが、安定して高うンクフォーF値(7値)を得るた
めには75%以上の高圧下が望ましい。
次に連続焼鈍では700〜850℃の再結晶焼鈍を行う
。700℃未満では再結晶が不十分で、かつまた炭化物
の溶解が不十分となり、この後いくら急冷しても炭素の
過飽和度が高まらない。また850℃を越えるとオース
テナイト量が増し、集合組織がランダム化し下値が下が
り、また結晶粒が粗大化する。なお、炭化物の溶解を十
分とするために、焼鈍温度からこの溶解度の最も大きい
700℃付近まで5℃/S以下で徐冷することが好まし
い。焼鈍時間は通常行なわれているように20秒〜3分
でよい。
このあと既述の条件で冷却を行うが冷却速度の上限は1
ooo℃/Sとする。これを越えると鋼板形状を保つこ
とが困難となるからである。
冷却は保定温度までとすることが望ましいが、急冷にな
ると保定温度で停止゛するための制御が困難となるので
保定温度以下までの過冷却があってもよい。その場合、
過冷却の度合は、省エネルギーの観点からなるべく小さ
い方が好ましく、また保定温度までの昇温速度は10℃
/S以上の高速とする必要がある。
保定温度は150℃以上とする。150℃未満ではε炭
化物生成が主となり、ε炭化物に平衡する固溶0量は多
いため、水沫の適用外となる。安定したセメンタイト領
域を目指すには200℃以上とすることが好ましい。
なお本発明方法の適用製鋼法として連続鋳造法、インゴ
ット法を問わない。また、連続焼鈍における急冷手段と
しても、ガスジェット冷却、気水冷却、金属接触冷却、
温水中冷却、水冷却、塩浴浸漬等手段は問わない。
実施例1゜ 第2表に示す成分を有する鋼を転炉にて溶製し、連続鋳
造にてスラブとした。これらスラブを1050〜110
0℃に加熱し熱延した。熱延条件としては仕上終了温度
870〜885℃、巻取温度600,700,750℃
とした。このコイルを80%冷延して0.8 m厚とし
た後連成分符号イ〜ハおよびホは引張強度35 Ky、
M級、符号二は40に9f/M2級狙いの成分である。
第3表から明らかなように、本発明に従ったものはそれ
ぞれの引張強度にあった降伏点強度と伸びを有し、かつ
時効性についてもYP−El!で02%以内、AIで3
’ K9r / a+a2以内と良好である。
これに対し比較の条件のものでは時効性を満たさず、か
つ爲3の鋼のようにEj’が引張強度とのバランスにお
いても悪い。
発明の効果 本発明によれば以上の実施例から明らかなように製鋼に
負担をかけず経済的に非時効性りん添加高強度冷延鋼板
な製造することができる。
これにより、従来高級の非時効性鋼板は箱焼鈍で、低級
鋼は連続焼鈍と作り別けられていたものが、連続焼鈍で
も高級の非時効性鋼板の製造が可能となった。その結果
、連続焼鈍の良い点、すなわち高生産性、均一な品質、
省エネルギー、省力、短期納期、高強度鋼板が製造しや
すいなどの点を享受でき、経済的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は保定温度とそのときに得られたセメンタイト粒
数との関係を示すグラフである。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 外2名 メ104 才1図 特許庁 −IjK宝 殿 1.事件の表示 ケ吾 願昭タター第1IL67λダ 号事件との関係 
出厚賢ん 住所(居所)重布シャイ<田l大斗町1丁目6奮I居 
所 東京都中央区日本橋兜町12番1号太洋ビルs 、
 M ’iE−* 4F の日付昭和i年4月ユ乙日(
発送)4国も碍→−−酪 6、補正により増加する発明の数 rpL特開昭GO−
190525(8)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +11 0 、0.01〜0.05.w 1%、Mn 
    0.05〜0.25wt%、 P O,025〜0.10 w 1%、80.003〜
    0. O15w 1%、AJ O,005〜0.10 
    W 1%、N O,0050wt%以下、 必要に応じて SiO,8wt%以下、 13 0.0005〜O,OO40w 1%の1種また
    は2種を含有し、 残部1i” eおよび不可避的不純物からなる鋼を熱延
    し650℃以上の温度で巻取り、その後冷延し、次いで
    連続焼鈍を行うにあたり、700〜850℃の温度で再
    結晶焼鈍後650℃以上の温度から急冷し、続いて温度
    T fclで10〜60秒保定して市メンタイトの核生
    成を行わせ、こIの温度Tを150℃以」二でかつ一7
    0×(log 、ooo )2+ 320以下(たタシ
    、vは上記急冷速i(℃/S )で1000’C/S以
    下とする)の温度とし、しかるのちに250〜400℃
    で2〜10分の析出処理を行うことを特徴とする連続焼
    鈍による非時効性高強度冷延鋼板の製造方法。
JP4672484A 1984-03-12 1984-03-12 連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板の製造方法 Granted JPS60190525A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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