JPS6156233A - 超細粒低合金熱延高張力鋼の製造方法 - Google Patents

超細粒低合金熱延高張力鋼の製造方法

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JPS6156233A
JPS6156233A JP17418684A JP17418684A JPS6156233A JP S6156233 A JPS6156233 A JP S6156233A JP 17418684 A JP17418684 A JP 17418684A JP 17418684 A JP17418684 A JP 17418684A JP S6156233 A JPS6156233 A JP S6156233A
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steel
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high tensile
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義一 松村
Takehide Senuma
武秀 瀬沼
Hiroshi Yada
浩 矢田
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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

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of 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〕 本発明は自動車の強度部材やホイール、溶接鋼管用素材
あるいは構造部材等【こ用いられる高張力鋼材の製造方
法に関するものである。
(従来の技術〕 鋼の種々の強化方法のうちで結晶粒の微細化は強度と共
に靭性をも高くする唯一の方法として知られておシ、特
【こ熱延ままで使用される鉄鋼材料の材質向上を計る際
には殆んどの場合に先ず考慮されねばならない重要な技
術である。従来の細粒化技術で工業的に達成されている
のは小さくて4〜6μ程度であるJこれは通常制御圧延
法と呼ばれる方法で行われておシ、Nb等の合金元素を
含む鋼を比較的低温域で強い圧延を行う技術である。
この場合Nbが圧延ままで固溶している必要があるので
、圧延前に例えば1200℃以上という高温で加熱を行
なってNbを固溶させ、しかるのち【こ仕上圧延は80
0℃以下という低温域で行うので、鋼板の温度低下を待
つため生産効率が著しく低下し1また圧延時の変形抵抗
が著しく高くなるため、圧延機に対する負荷が大である
など工業的に欠点がある。この他に低温域で加熱して圧
延を行う方法、あるいは圧延後強制冷却を行う方法など
種々提案されているが、いずれも上記粒径範囲内に留っ
ている。
最近特殊元素を含まない炭素鋼により粒径3〜4μ以下
の超微細粒を得る方法(特開昭58−123823)が
示されたが、この方法は圧延時に大きな圧下率を要し設
備的な制約を受ける。
(発明が解決しようとする問題点〕 本発明は粒径3〜4μ以下の超微細フェライト組織から
なる高材質高張力鋼材を通常の熱延設備によシ生産性を
低下させる事なく安価に製造する事を目的とする。なお
超微細フェライト組織とは個々の結晶粒径が3〜4μ以
下(粒度番号13以上〕のフェライトが体積率で60%
以上を占める組織を意味する。
1   (問題点を解決するための手段〕本発明の要旨
は下記の通りである。すなわち(1)重量係で C:0.05〜02 % Si :  0.01 〜10 % Mn :  0.3〜2.0  % を含み、さらに Ti、Nb、Taの1種又は2種以上をそれぞれ0.0
1〜0.1係 を含む鋼を、Ac3以上1100℃以下の温度に加熱後
、冷却過程において熱間圧延を行ない、そのとき圧延最
終段で15秒以内に合計50%以上の圧下を加え、仕上
温度をAr3以上Ar3+ 100℃以下とすることを
特徴とする超細粒組織鋼の製造方法。
(2)  上記熱間圧延終了後5秒以内に冷却速度10
′C//S以上で冷却することを特徴とする(1)項記
載の製造方法。
以下fこ本発明の内容を詳細に説明する。
本発明の骨子は熱間圧延開始時に鋼中に微細な析出物を
適当量存在させておき、圧延によってそ□ れらの析出物を変態核とするフェライト変態を誘起させ
る事である。従来、鋼が高温のオーステナイトよシ冷却
によってフェライト変態する際に析出物等が存在すると
、結晶粒界以外にそれらの析出物等も変態核になる事は
知られていた。一方本発明者らは以前に炭素鋼がオース
テナイトからフェライトに変態する直前に大圧下を加え
ると、フェライト変態が誘起され微細なフェライト粒が
生成する事を示したが、この際に微細な析出物が適当量
存在すると、加工誘起変態が容易をこ起シ、1バスの圧
下率が比較的小さくとも超微細フェライト組織が生成す
る事を見出した。第2図は0.15C−1,5Mn鋼に
種々のNl)量を添加したものにつき、加熱温度と圧延
圧下率を変えて圧延した後のフェライト粒度を示すが、
これFこよシ低温加熱で圧延前にNbが析出したものは
低圧下率組織が微細化することがわかる。
以下【こ本発明の詳細な説明するが、先ず、鋼成分につ
いて説明する。
Cは炭素鋼の組織、材質を左右する主成分であるが、 
O,O’5%未満では高強度が得られず、02%を超え
ると加工による変態が不十分となシ、また溶接性や加工
性も低下する。そこで0.05%≦ C≦02%に限定
した。
Mnは強度−靭性バランスを向上させ組織微細化にも効
果もあるので、添加は望ましいが、その効果は0.3%
未満では現れず、′f:た2%を超えると変態点が低下
しすぎでフェライト変態が不十分となる。そこで0.3
%≦Mn (、2,0% lこ限定した。
Siは0.01%以上を添加すると鋼板の強度−延性バ
ランスを向上させるので添加が望ましいが、1係を超え
ると溶接性を損なうことがあるので、0.01係≦Si
≦1.0%に限定した。
Ti、NbおよびTaは炭化物(および炭窒化物)を形
成し変態核となるので、本発明では必須の元素である。
これらのうち1種または2種以上の合計添加量が0.0
1%未満では析出物の量が少なく効果が小さい。また0
1%を超えると析出物のサイズが不適当となシ効果が減
する。そこでTi、NbおよびTaのうち1種または2
種以上の合計添加量を0.01%〜0]%に限定した。
上記以外の特殊元素(V等)は仕上圧延開始時に適当量
が析出するものは有効であるが、Ti、 Nb。
Taはどの効果は示さないので特に限定はしない。
しかしながら補助的fこ添加する事は差支えない。
析出物の形成温度が低く、熱履歴fこ拘らず仕上圧延開
始時に固溶している様な元素(Mo等)は効果がない。
次に、本発明の製造方法1こついて説明する。
本発明では圧延素材であるスラブの加熱温度は低温であ
る必要がある。従来の制御圧延昏こおいては、N1〕等
の特殊元素が圧延開始時に鋼中【こ固溶している必要が
ある為9こスラブは高温(〜1250℃)に加熱される
。しかし、本発明では仕上圧延開始時に鋼中に析出物が
存在している必要がある。特殊元素が一部スラブ【こ固
溶してしまうと、粗圧延でその一部が析出するものの、
本発明の効果力;発揮される程ではなく、逆【こ固溶元
素が変態を抑・衝lする為【こ最終的なフェライト粒径
は超微細なものにはならない。添加特殊元素(Ti、N
bおよびTa )が仕上圧延開始時に十分析出している
にはスラブ加熱温度が1100℃を超えてはならない。
そこでスラブ加熱温度を1100℃以下に限定した。ま
た本発明の趣旨から加熱温度がAc3(加熱変態点9以
上である事は当然である。
このように加熱されたスラブを熱間圧延するが、この圧
延温度がAr5(冷却変態点〕以下になると加工を加え
なくともフェライトが生成するが、この様なフェライト
粒径は太きいために、か\る組織が加工を受けると回復
が遅く延性及び靭性を著しく損なう。一方加工によシ誘
起したフェライトは超微細であり生成後【こ更に加工を
受けても容易に回復・再結晶する。
圧延温度が高いと加工によシ誘起するフェライトの量が
少く、十分な量を得るには実現不可能な圧下率を必要と
する。現実的な圧延設備に於て十分な量の微細フェライ
トを得る【こは仕上温度がAr。
+100℃以下になる様な圧延温度が望ましい。第1図
は0.047%Nbを含有した鋼のスラブ加熱温度と加
工温度のフェライト組織【こ及ぼす効果を示し    
□たもので、1050℃の加熱温度で加工温度が約73
0℃(Ar8点〕よシ約850℃の温度範囲がフェライ
ト粒度屋が小さく、フェライト変態量が多いことがわか
る。以上の理由によシ圧延仕上温度をAr3〜Ar3+
 100℃に限定した。
なお、特殊元素のAr3変態点【こおよぼす効果が必ず
しも明らかでないときは、特殊元素の項を含まない次式
の計算値を便宜的にAr、とすればよい。
A、r3=901−325 C+ 33Si−92Mn
 (℃)(成分量はwt%〕 次に、上記のような温度範囲における圧延条件について
説明する。
本発明者らが以前に開示した特殊元素を含まない炭素鋼
を用い超微細なフェライト組織を得る方法は基本的には
大圧下率による圧延であり、1バス大圧下を多パスで代
替する時は、前パス加工の影響が消失しないうちに次パ
ス加工を行なう様に短いバス間時間を要求した。本発明
番こよれば特殊元素添加のためにこれらの要求が大巾に
緩和され、第3図に示す如く最終バスよシ遡って15秒
以内に累計圧下率50%以上の圧延を行なえば粒度番号
13.5番以上(粒径3μ以下〕の超微細組織を得る事
ができる。第3図はC:0.14%、 Mn : 1.
5%、 Nb:0.047%含有した鋼を加熱温度10
00℃、圧延温度仕上780℃で圧延し、20℃/sで
400℃以下まで水冷した鋼の15秒以内の累計圧下率
とフェライト粒径の関係を示したものである。パス間時
間が長く、2〜3パスの圧延に15秒以上かかる場合は
、1パスの圧下率を太きくしなければならず実用性に乏
しくなる。そこで圧延条件を圧延最終段で15秒以内憂
こ合計50係以上の圧下を加える様fこ限定し次【こ冷
却条件につ伝て説明する。
本発明鋼は加工直後の状態で超微細フェライト組織とな
っているが、場合Gこよっては加工後緩冷fこよシ粒成
長を起す場合がちる。また加工直後【こオーステナイト
がある比率残存する場合にはフエ” ライトが冷却中に
成長する。このような場合「こは急冷を行うことにより
粗大化を防止することができる。このとき圧延後5秒以
上高温域で放置するとその後急冷しても、上記の粗大化
防止の効果はないので、圧延後水冷開始までの時間を5
秒以内に限定した。
第4図はC:0.14%、 Mn : 1.5%、Nb
:01047%含有した鋼を加熱温度1000℃、圧延
仕上温度を780℃とし、合計圧下率85%で圧延した
あとの経過時間とフェライト粒度煮の関係を示したもの
で、同図からも上述の如く5秒以内1こ水冷を開始する
必要があることがわかる。
また冷却速度は10℃/s以上でなければ、粗大化防止
の効果はないので、冷却速度は10℃/s以上とした。
上記の急冷は当然のことながらフェライトを強化し、さ
らに加工直後残存しているオーステナイトをベイナイト
、マルテンサイト等の強化組織とすること〔こより強度
上昇に効果があるが、この目的のためには上記10℃/
s以上で冷却速度が大きいほど効果があるのは勿論であ
る。
(実施例) 表1に示す成分の5種類の鋼を用い、表2に示す仕上圧
延のバススケジュール1こ従い表3の条件で連続熱延を
行なった。鋼Aは比較材、鋼B〜Eは本発明範囲内の成
分を有する。仕上圧延スケジュールfは各バスとも通常
の圧下率とした通常圧延で、スケジュールgは後段バス
の圧下率を大きくとシ、第1バスを空パスとした5バス
圧延である。
表3の賦香■、■は特殊元素を含まないので、圧延終了
時のフェライト生成量が不十分であり、冷却後の組織は
ベイナイト主体となってしまう。
賦香■、■は加熱温度が高温であるためにNb、 Ti
が固浴し、フェライト変態を抑制するため番こやはシベ
イナイト主体の組織である。賦香■は仕上温度が高いた
めにフェライト生成量が十分でなく、またフェライトの
粒径もそれ程は小さくならない。
賦香■は仕上温度がAr3以下となったために、フェラ
イト粒径は微細であるものの加工フェライトとなってし
まい伸びが劣化している。0は比較材の通常工程【こよ
るもので従来の組織・材質を示す。
その他の賦香(※印〕は本発明範囲内であシ粒度番号は
14.5〜15.5と非常に微細であシ、優秀な強度−
延性バランスを示す。第5図番こは表31こ記しである
強度(TS)と伸び(E L )  の積を粒度番号に
対しプロットしたが(表中の数字は表3の賦香【こ対応
する〕、本発明による超微細鋼の優位性が明らかである
。なお、圧延圧下率は大圧下の方がやや良い材質を示す
が、通常の圧下率でもフェライト粒は超微細であ多材質
も最良のものに対し遜色がない。
(発明の効果〕 本発明tこよ多材質の優れた抗張力60 ”V’gA以
」二の高張力薄鋼板を、通常の圧延設備で生産性を低下
させず【こ安価に製造提供する事が可能となった。
表 2  仕上圧延バススケジュール
【図面の簡単な説明】
第1図は0.1.5 C−1,5Mn鋼にNbを種々f
、tて添加したものtこつき、加熱温度を1250℃と
1000℃、最終バスを含んで15秒以内の圧下率を5
0〜85%1こ変化させて圧延・冷却した時のフェライ
ト粒度を示す。 第2図は0.1.40−1.5Mn −0,047Nb
鋼の加熱温度と圧延温度が圧延後のフェライト組織にお
よぼす効果を示す。 第3図は0.14C−1,5Mn −0,047Nb鋼
を加熱温度1000℃、仕上温度780℃で圧延し、そ
の後加℃/sの冷速で400℃以下まで水冷したものf
こつき、最終バスを含んだ15秒以内の累計圧下率とフ
ェライト粒度の関係を示す。 第4図は0.1.4C−1,5Mn−0,047Nb鋼
を加熱温度1000℃、仕上温度780℃、2バスの合
計圧下率85チ、パス間時間2秒で加工し、加工後所定
の時間で水中に焼入れたものにつき、加工後の経過時間
とフェライト粒度の関係を示す。 第5図は実施例のうちフェライト主体の組織である鋼]
こつき、フェライト粒度と材質(強度×伸び〕の関係を
示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で C:0.05〜0.2% Si:0.01〜1.0% Mn:0.3〜2.0% を含み、さらに Ti、Nb、Taの1種または2種以上をそれぞれ0.
    01〜0.1% を含む鋼を、Ac_3以上1100℃以下の温度に加熱
    後、冷却過程に於て熱間圧延を行ない、そのとき圧延最
    終段で15秒以内に合計50%以上の圧下を加え、仕上
    温度をAr_3以上Ar_3+100℃以下とすること
    を特徴とする超細粒組織鋼の製造方法。
  2. (2)熱間圧延終了後5秒以内に冷却速度10℃/s以
    上で冷却することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の超細粒組織鋼の製造方法。
JP17418684A 1984-08-23 1984-08-23 超細粒低合金熱延高張力鋼の製造方法 Granted JPS6156233A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5080727A (en) * 1988-12-05 1992-01-14 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Metallic material having ultra-fine grain structure and method for its manufacture
WO2007065380A3 (en) * 2005-12-06 2008-08-21 Comtes Fht S R O Method of production of high-strength low-alloyed steel pipes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5080727A (en) * 1988-12-05 1992-01-14 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Metallic material having ultra-fine grain structure and method for its manufacture
WO2007065380A3 (en) * 2005-12-06 2008-08-21 Comtes Fht S R O Method of production of high-strength low-alloyed steel pipes

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