JPS6043425A - 熱延高強度高加工性複合組織鋼板の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は熱延高強度高加工性複合組織鋼板の製造方法に
係シ、熱延ままで引張強さが８０Ａ９ｆ／朋２以上の高
強度であると共に強度と延性バランスに優れ高加工性を
もった複合組織鋼板を経済的且つ的確に製造することの
できる方法を提供しようとするものである。

石油ショック以後における省エネルギー、省資源の社会
的要請は特に産業界においてその多大なエネルギー、資
源消費たることから強く要求され急務となっている。例
えば自動車業界においては近年車体の軽量化のため設計
強度を変更しないで板厚を薄くし得る高張力鋼板の導入
が試みられていて、旧来の析出硬化型高張力鋼板では延
性が不充分でプレス成形性に難点を有すると共に溶接性
にも問題があるので最近では上記のようが旧来の析出硬
化型に代る７エライトとマルテンサイトの２相からなる
複合組織型高張力銅板の採用が増加しククある。然し近
時における社会的ニーズはその多様性が益々増加しつク
オシ、それが反映されて鉄鋼材料に対する要求も加工性
を損うことなく更に高張力化が要求されることは当然と
翳える。そこで斯様な要求に対し引張強さが８０〜１２
０　ｋｇ／ｍｍ”で、加工性の高い超高張力鋼材として
従来ベイナイト鋼板又はベイナイトとマルテンサイトの
２相或いはベイナイトとオーステナイトの２相からなる
複合組織鋼板が開発されているが、加工性などにおいて
必すしも好ましいものでなく、又その製造に関して経済
的でないなどの不利を有している。

本発明は上記したような実情に鑑み検討を重ねて創案さ
れたものであって、ｗｔ褒（以下単にチという）でＣ：
０．３０〜０．５５％、Ｓｔ：０．７〜２．０％、Ｍ＋
＋　：　Ｑ、５〜２．０チを含有し、残部が鉄および不
可避的不純物からなる鋼をＡｒｇ　ｘＡｒ３　＋５０℃
を仕上ｂｉ度とする熱間圧延を行い、その後４５０〜６
５０℃の温度範囲で４〜２０秒保持し、次いで３５０℃
以下の温度で巻取シ、体積率で１０チ以上のフェライト
と１０％以上のオーステナイトを有ししかも残部がベイ
ナイト又はマルテンサイトの何れか一方又は双方からな
る組織とすることを提案する。即ち本発明によるものは
熱延ままで圧延後の冷却を適正に制御することによシ最
終組織を適正にコントロールし、高強度で従来以上の高
い加工性を鳴する複合組織鋼板を製造せしめるものであ
シ、特殊な合金元素を必要としないから省資源、省エネ
ルギーで且つ製造工程を簡素化し、頗る低コストである
。

斯かる本発明について更に説明すると、先ず本発明にお
いて用いる鋼の化学的成分組成範囲限定理由を説明する
と以下の通シである。

Ｃは、鋼の強化に不可欠な元素であシ、又組織にオース
テナイトを体積分率で１０チ以上残留させるためには最
低０．３％は必要である。一方０．５５％を超えると鋼
を脆化させると共に鋼板中に１０％以上のフェライトを
含ましめることができなくなシ、更に溶接性を劣化させ
る。従って０３〜０．５５　％とした。

Ｓｔは、組織に１０チ以上のフェライトを短時間に析出
させるためには０７％以上が必要であシ、一方溶接性、
スケール性状劣化などの観点から上限を２．０％とする
ことが必要である。

Ｍｎ　ｉＪ　、オーステナイト安定化元素として重要で
あル、本発明で規定した組織、即ちオーステナイトを１
０−以上残留させるためには最低０．５−以上が必要で
あシ、一方２．０％を超えてＭｎを含有することはその
効果が飽和するだけでなく、バンド状組織を形成し易く
なるなどの却って悪影響を与えるので２．０％を上限と
した。

本発明（１′４板は化学成分組成としては上記したＣ　
％　Ｓｔｚ　Ｍｎ以外は鉄および不可避的不純物から成
る。不純物としてはＰ、Ｓ、Ｎその他の一般に鋼に対し
不可避的に混入して来るもの及び脱酸ならびに鋼中窒素
の固定に必要な／ｉ／：０．１％以下などが挙げられる
。Ｓは特に規定しないが、加工性、延性を重視する観点
から例えば０．００５％以下の如く低Ｓ化することが望
ましい。− 次に本発明ではその複合組織鋼板としての組織を体積分
率で１０％以上のフェライトと１０％以上のオーステナ
イトを有し、残部がベイナイト或いはマルテンサイト又
はそれらの混合組織とするものでこのように規定する理
由は以下の通ルである。即ち本発明者等は組織と加工性
の関係について詳細を検討した結果、ベイナイト又はマ
ルテンサイト或いはそれらの混合組織に体積分率で１０
％以上のフェライトと、同じ（１０％以上のオーステナ
イトが混在する複合組織とすることが高強度で極めて優
れた延性を得しめる所以であることを見出した。これは
オーステナイトの加工誘起変態の効果に重畳して軟質の
フェライトによる高延性が発揮され、延性はフェライト
とオーステナイト、強度はベイナイト又はマルテンサイ
トで補い合う結果と推定される。

然して上記のような複合組織鋼板を得るための製造法と
しての圧１１１件及びその後の冷却条件などについての
限定理由を説明すると以下の如くである。即ち本発明に
おいては上記のような基本成分を有する鋼をＡｒｃ変態
点〜Ａｒｓ＋５０℃の温度範囲で圧延を終了することを
基本的楕成要件とするもので、これは前記のように規定
する適正組織の要件である体積分率で１０％以上のフェ
ライトを析出せしめるためである。つまシ添附図面第１
図は本発明でいう化学成分組成組曲を満足する後述第１
衣の鋼Ａを用い、種々の仕上は潟ハ（で圧延を終了した
後に６００〜５５０℃の間を１０秒間で冷却し、その後
１００℃で巻取った場合の仕上温度と引張強さくＴＳ）
、引張強さと伸び（Ｅｌ）（１＊ｃＴｓｘｖｌ）ｆ）関
係を示したものであシ、この第１図から明らかなように
仕上は温度が７３０〜７８０℃の範１ｆｆｌ（銅ＡのＡ
ｒ３変態点は略７３０℃であることを考えるとＡｒ５ｆ
態点以上で、Ａｒｓ＋５０℃以下の範囲）で優れたＴＳ
ＸＥＪが得られることが理解できる。これは仕上温度が
この範囲であれば加工によるフェライト変態促進効果に
よシ続く保持温度への冷却Ａ８でフェライトが１０％以
上析出し本発明でいう適正組織の要件を満足するものと
考え・られる。仕上温度がＡｒｓ＋５０℃以上と高過ぎ
るならば最早や加工によるフェライト促進効果が充分に
発揮されず、そのためフェライトは１０チ以上析出しな
いことになシ、逆にＡｒ３点以下と低過ぎる場合にはフ
ェライトは１０％以上析出するものの圧延加工を受けた
７エライトが混在することになシ、何れの場合も１’５
−Ｅｌバランスの急激な低下を招くことになる。

ところで圧延終了後は、次いで４５０〜６５０℃のｍｔ
ｌ範囲で４〜２０秒間の保持を行うわけであるが、この
ように圧延後の保持温度および時間を規定するのは、そ
の温度については圧延終了後の１０−以上のフェライト
を含むフェライトと未変態オーステナイト状態におる鋼
を４５０〜６５０℃の温度範囲に保持することによシ保
持中にベイナイト変態が進行し、未変態オーステナイト
へのＣの濃縮が進み、巻取シ後の最終組織にこのオース
テナイトの一部が残留オーステナイトとして１０チ以上
混在することになシ、優れたＴＳ−Ｅｌバランスが得ら
れるが、この保持温度が６５０℃以上と高過ぎるならば
保持中に・母−ライトが析出し、また４５０℃未満と低
過ぎるとベイナイト変態が遅滞して未変態オーステナイ
トへのＣの濃縮が不充分となシ、何れの場合も！＆終組
織に所要のオーステナイト量が確保できず、本発明の目
的とする組織の適正化が図れないこととなって、ＴＳ−
Ｋｊバランスの著しい劣化をもたらすからである。

又時間についての規定も同様に組織の適正化としての所
要の残留オーステナイト量の確保が目的であって、本発
明で規定するように４〜２０秒間の保持によシペイナイ
ト変態の進行と共に未変態オーステナイトへのＣの濃縮
が進み、巻取シ後の最終組織にとのオーステナイトの多
くが残留オーステナイトとじて１０％以上混在し、組織
の適正化が図られて曖れたＴＳ−ＥＪバランスが得られ
る。この保持時間が４秒未満と短いならｄベイナイト変
態が進行しないため未変態オーステナイトへのＣの濃縮
がなされず、又この保持時間が２０秒以上と長過ぎるな
らば未変態オーステナイトが保持中に殆んどベイナイト
変態し、何れの場合も最終組織に１０％以上のオーステ
ナイトを残留させることができないこととなって、ＴＳ
−Ｅｌバランスが悪くなってしまう。更に２０秒を超え
る保持は徒らに熱延ラインのランナウト冷却長さを大と
することが必要で設備的に不適当である。

なおＡｒ３点以下ｍ＋５０℃の圧延仕上げ温度から４５
０〜６５０℃の温度域における保持までの間の冷却につ
いては、この間の冷却が余ルに早いと適正量のフェライ
トが析出しなくなシ、逆に余シに遅すぎるときはパーラ
イトの析出を抑制することができなくなる。従ってこの
間の冷却速度は５０〜ｂ ることか好ましい。又上述したフェライト或いはベイナ
イト変態の進行は成分と温度および時間に支配され、成
分、保持湯度により多少最適時間が変動するのけ言うま
でもない。

最後に保持後、３５０℃以下で巻取るが、これは３５０
℃以上の巻取り温度では巻取υ後の徐冷中に更にベイナ
イト変態が進行し、所要の残留オーステナイト量が得ら
れず、組織の適正化が図れないためである。また保持後
の巻取畠度への冷却速度については特に規定しないが冷
却中に未変態オーステナイトのベイナイト変態が更に進
行するのを防ぐ意味からも、又ライン長さを短縮する点
からしても３０℃／ｓ　ｅ　５以上の急冷が望ましい。

本発明によるものの具体的な実施例について説明すると
以下の通シでおる。

実施例１゜ 次の第１表に示すような化学成分を有する８！ｆ１の銅
を溶製した。鋼Ａ、　Ｂ、　Ｅ、　Ｇが本発明の規定成
分を満足する鋼であシ、又鋼Ｃ１Ｄ、　Ｆ４Ｈは比較鋼
である。

上記したよりな６鋼は１２５０℃に加熱後３ＩＩＩ厚ま
で圧延し、その際に種々の熱サイクルを採らせた。得ら
れた鋼の機械的性質を調べるために引張試験を行った。

即ち試験片の形状はすべてｒ−ジ長さ５−Ｏｒｔａｘの
ＪＩＳ　５号引張試験片であシ、又組織の適否を判定す
るために組織観察ならびにフェライトおよびオーステナ
イトの体積分率測定も行った。第２表に前記第１表の鋼
Ａ〜ｎを用い第２図のような１２５０℃に加熱後裔鋼種
についてＡｒ３＋３０℃で圧延を終了し、次いで５５０
℃から５００℃まで１０秒間の保持を行い８０℃／８０
Ｃの冷却速度で１００℃まで急冷し該温度で巻取る熱履
歴を与えたときのそれらの結果を示す。

即ち本発明法を本発明でいう成分鋼である鋼Ａ、Ｂ、Ｅ
、Ｇに適用した場合は何れも組織に体積分率で１０％以
上のフェライトと、１０チ以上のオーステナイトを含み
、ＴＳで８０　＃ｆＡ、２以上と高強度であってしかも
ＴＳＸＥｌも２３００以上であって優れたＴＳ−Ｅｌバ
ランスを有している。これに対し比較鋼である鋼である
鋼Ｃ，Ｄ、Ｆ、Ｈは圧延条件およびその後の熱履歴が同
一であるにも拘わらず、成分的に本発明規定範囲よシ外
れているため組織の適正化がなされず、高強度ながらも
ＴＳＸＥｌが１５００前後と著しく劣っている。即ち鋼
ＣはＣが少な過ぎるためオーステナイトの安定度が不充
分で最終組織中のオーステナイト量が６％と少く、−刃
鋼りでは逆にＣが多過ぎるためにフェライトの生成が充
分になされず１１、オーステナイト量は１０％以上であ
るとしてもフェライト量が７チと不足し、組織の適正化
がなされていない。

鋼ＦけＳ４量不足によシフエライトの生成が殆んどなく
、それに伴い未変態オーステナイトへのＣの濃縮もなく
、冷却後のオーステナイト量が２係と少く、又廊が少な
過ぎる鋼Ｈはオーステナイトの安定性が充分でないため
未変態オーステナイトのベイナイトへの変態が急速に進
行するためオーステナイ１４が４％と少くなっておシ、
何れの場合も体積分率で１０％以上のフェライトと１０
％以上のオーステナイトを共に含む適正な複合組織を有
せ−ｊ’、ＴＳ−Ｅｌバランスの大幅な劣化を来してい
る。

実施例２゜ 前記した第１表の銅Ａを用いて第３図に示すような熱履
歴を賦与した。即ち１２５０℃に加熱後、種々の仕上温
度（ＦＴ）で圧延を終了し、その後Ｔ１℃から１２℃ま
で１秒間の保持を行い、８０℃／　ｓ　ｅ　ｃの冷却速
度で巻取温度（ＣＴ）まで急冷し、このＣ７℃で巻取っ
た。

このト右の熱処理条件と組織中のフェライトとオーステ
ナイトの体位分率および引張試験値は次の第３表に示す
通夛である。

即ち本発明法でおるＡ−１、Ａ−３、Ａ−６は何れもＴ
Ｓで８０　＃ｆ／ｇ♂以上と高強度であり、かつ、Ｔ　
Ｓ　Ｘ　Ｅ　ｌ　カすべ−ｒ２３００以上と優れたＴＳ
−Ｅｌバランスを有している。

一方、比較法であるＡ−２は、仕上温度がＡｒｓ＋１０
０℃と高過ぎるため、フェライトの析出がほとんどなく
、従って未変態オースチーナイトへのＣの濃縮も不十分
で、最終組織中のオーステナイト量も５％しかない。保
持温度の低過ぎるＡ−４は、保持中にベイナイト変態が
ほとんど進行せず、未変態オーステナトへのＣの濃縮が
不十分で、続く巻き取シ藺度への急冷でほぼマルテンサ
イト化してしまい、所要の最適組織になっていない。Ａ
−５は、保持温度は本発明法の範囲であるが、時間が２
秒と短く、やけシ、残留オーステナイト量が２チしかな
く、Ａ−７は巻取温度が５５０℃と高過ぎるために、巻
き取シ後の□徐冷過程で未変態オー２テナイトが殆んど
ベイナイト変態してしまい最終組織がフェライト＋ベイ
ナイトになってしまっている。

このように、比較法けいづれも本発明でいう組織の適正
化が達成されず、従って、高強度ながらも、ＴＳＸＥｌ
は１５００前後と低（、ＴＳ−Ｅｌバランスの劣化をき
たしている。

以上説明したような本発明方法によれば延性ないし加工
性に甚だ優れた高強度複合組織釧板を特別な合金元素な
どを必要とせず、増に熱間圧延後の冷却の制御による組
織の適正化だけで適切に製造せしめ、省資源、省エネル
ギー、省力化の如きの何れからしても頗る有利で、従っ
て又低コスト化を充分に得しめるなどの多くのメリット
を有しており、工業的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は仕上温度とＴＳおよびＴＳＸＥ／の関係を示した図表
、第２図は本発明における実施例１の熱サイクルを示し
た図表、第３図は同じく本発明の実施例３についての熱
サイクルを示した図表である。 特許出願人　日本鋼管株式会社 発　明　者　大　北　智　良 問　冨　１）　邦　料 量　中　岡　−秀 番　１　１ イ土上温度（°Ｃ） ｓ　２　Ｉ ＲＴ 　８　１ 手続補正書（５発） 特許ｒｆ！ｔ：ｔｉ　ゎ　オ。え　ヮ　“８　ち８・１
ω２０　“１、事件の表示 昭和５８年待時　許願第７４”７Ｑ７／号事件との関係
時　、出願人 り。 名称低名）日本鋼管株式会社 ４、代理人 昭和　年　月　日　発送 補　正　の　内　容 １、本願明細書中温１頁「２特許請求の範囲」の項の記
載を以下の如く訂正する。 １’ｃ：０．３０〜０．６５　ｗｔチ、Ｓｉ：　０．７
〜２．０ｗｔ％、 ］ＶＩｎ：０．５〜２．０ｗｔ％ を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を
Ａｒ３〜ｋｒ３＋５０°Ｃを仕上シ温度とする熱間圧延
を行い、その後４５０〜６５０°Ｃの温度範囲で４〜２
０秒保持し、次いで３５０　’０以下の温度で巻取シ、
体積分率で１０％以上のフェライトと１０％以上のオー
ステナイトと、残部がベイナイト又はマルテンサイトの
何れか一方又は双方からなる組織とすることを特徴とす
る熱延高強度高加工性複合組織銅板の製造方法。」 ２、同３貞１２行目中に「ｃ：０．３０〜０．５５％」
とあるのを「Ｃ：０．３０〜０．６５％」と訂正する。 ３、同頁１８行目中に１体積率」とあるのを「体積分率
」と訂正する。 ４、同４頁１６行目中に「０．５５％」とちるのを「０
．６５％」と訂正する。 ５、同頁１９行目中ζこ「０．３〜０．５５％」とある
のを「０．３〜０．６５チ」と訂正する。 ６、同８頁６行目中に１フエライト促進効果」とあるの
を「フェライト変態促進効果」と訂正する。 ７、同１２頁「第１表」中の「銅Ｈ」の「化学成分子Ｎ
Ｊ４ＩＩｉ′ｄにｌ−０，００７１Ｊとあるのをｈ’ｏ
、ｏ。 ４１」と訂正する。 ８、同１４頁「第２表」の「引張試験値」の最右行上段
にｒＴｓＸＥｌＪとある下にＩＩ’　（ｋｇｆ／’ｍｌ
・％）」と加入する。 ９、同１７頁「第３表」の「引張試験値」の最右行上段
にｒＴＳＸＦＩＪとある下にｌ”（ｋｇｆ乃ｎｌ・％）
」と加入す・る。 図面中訂正書 ｌ１本願出願頭初図面中「第１図」「第２図」及び「第
３図１を別紙の如く訂正する。 泰　／　旧 イ士上温Ａ（０ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ：０．３０〜０．５５　ｗｔ％、 ＳＬ　：　０．７〜２．　Ｑ　ｗｔ％、Ｍル：０．５〜
   ２．　Ｑ　ｗｔチ を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を
   ＡｒＢ〜Ａｒｓ＋’５０℃　を仕上り温度とする熱間圧
   延を行い、その後４５０〜６５０℃の温度範囲で４〜２
   ０秒保持し、次いで３５０℃以下の温度で巻取）、体積
   率で１０−以上のフェライトと１０％以上のオーステカ
   イトと、残部がベイナイト又はマルテンサイトの倒れか
   一方又は双方からなる組織とすることを特徴とする熱延
   高強度高加工性複合組織鋼板の製造方法。