JPS62139848A - 自動車補強部材用高強度高延性冷延鋼板 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車補強部材用高強度高延性冷延鋼板に関
し、詳しくは、引張強さ８０ｋｇｆ／ｍｍ２級以上であ
って、プレス成形にて自動車補強部材を製造することが
できる複合組識高強度高延性冷延鋼板に関する。

（従来の技術） 近年、自動車における乗員の安全性を確保するために、
自動車のバンパーやドアガードバ−に第１図に示すよう
な縦方向に１又は複数のリブを設けた補強部材が用いら
れており、従来、この補強部材には６０　ｋｇｆ／ｍｍ
２級の高張力鋼板が採用されている。かかる補強部材に
は、衝突時のエネルギー吸収能を高めるために降伏比が
高く、脆性破壊しないこと、更に、車体への組み付は時
の歪みをなくすために高い寸法精度が要求される。

最近に至って、かかる補強部材として、軽量化の観点か
ら引張強さ８０　ｋｇｆ／ｍｍ２級以上の超高強度鋼板
の採用が検討され始めているが、上記要求を満足させる
には、加工性のすぐれた超高強度冷延鋼板を用いること
が必要となる。

一般に、従来、超高強度冷延鋼板を製造するには、Ｔｉ
やＮｂの炭化物の析出強化を利用する方法や、マルテン
サイト等の組織強化を利用する方法によっているが、か
かる方法による従来の超高強度冷延鋼板は、例えば、延
性が低く、及び／又は全伸びと局部伸びとのバランスに
劣るので、プレス成形による自動車補強部材の製造のた
めには、尚、実用されるに至っていない。

即ち、図示したような自動車補強部材は、長尺物である
ので、反り、ねじれ等の点で裔い寸法法１′？度が要求
され、この寸法精度を保証するために、第３図に示すよ
うに、補強部材のリブの曲げ加工部ｂ　−ｅ等の半径は
可能な限りに小さく設計されテオリ、通常、５ｍｌ以下
であることが多く、場合によっては、１ｍ１程度ともさ
れる。更に、かがる補強部材は、生産性の観点からプレ
ス成形によって製造されるので、曲げ加工部以外にも大
きい歪みが加えられる。しかし、従来の超高強度冷延鋼
板を用いて、図示したような補強部材にプレス成形する
ときは、特に、ＢやＣにて示ずリブ部分に割れを生じる
のである。

一般に、軟鋼板を用いて、第１図に示すような前記補強
部材をプレス成形にて製造するには、通常、生産性の観
点から、先ず、第１工程として、第２図のリブ横断方向
の断面図に示すように、所定のリブ高さを有するが、リ
ブの隅部の半径の大きい予成形品にプレス成形され、第
２工程として、第３図の断面図に示すように、リブの曲
げ加工部の形状を調整する等の寸法精度を得るための型
決めが行なわれる。ここに、材料鋼板の受ける変形力は
、主として、大きい引張力と絞り力であり、従って、材
料鋼板は、大きい引張変形に十分に耐えるための高い伸
びと、絞り加工に耐えるための高いｒ値を有することが
要求されると考えられる。

しかし、８０ｋｇｆ／ｍｍ２級以上の超高張力鋼板では
、６０　ｋｇｆ／ｍｍ２級鋼板に比べて、特異的な変形
及び破断挙動を示し、第２表及び第４図に示すように、
成形性と全伸び、又はｒ値との間に特に相関関係が認め
られず、これらを規定するのみでは、割れを生じること
なく、補強部材をプレス成形にて製造することができな
い。

そこで、本発明者らは、前記したような形状を有する自
動車補強部材のプレス成形に用い得る超高強度冷延鋼板
を得るために、かかる補強部材へのプレス成形を可能に
する材料特性を明確にずべく、プレス成形過程での材料
の変形挙動について精緻な研究を行なった結果、鋼板が
所定の化学３■成を有し、且つ、かかる組成によって所
定の性質を有するとき、割れの発生なしに、前述したよ
うな所定のリブを有する形状及び構造の自動車補強部材
をプレス成形にて製造し得ることを見出して、本発明に
至ったものである。

（発明の目的） 従って、本発明は、上記のような１又は２以上のリブを
有する自動車補強部材のプレス成形に適用することがで
きる複合組織超高張力冷延鋼板を提供することを目的と
する。

（発明の構成） 本発明による自動車補強部材用高強度間延性冷延鋼板は
、重量％で ｃ　　　ｏ、ｏｓ〜０．３０％、 Ｓｉ０．８〜２．５％、及び Ｍｎ　　０．８〜３．０％を含有し、ぼッ、Ｓ　ｉ　／
　Ｍ　ｎ重量比が０．５〜１．１であり、残部鉄及び不
可避的不純物よりなり、引張強さが８０　ｋｇｆ／ｍｍ
２以上、伸びが１３％以上、降伏比が０．６５以上、及
びｎ値が０．１０以上、０．１５未満である冷延鋼板で
あって、衝撃特性を有せしめるだめの所要高さのリブを
有する自動車補強部材をプレス成形にて製造するための
プレス成形性にすぐれることを特徴とする。

先ず、本発明における冷延鋼板の化学成分の限定理由に
ついて説明する。

Ｃは、鋼板の引張強さを支配する重要な元素であり、引
張強さ８０ｋｇｆ／ｍｍ２級以上の超高強度鋼板として
必要な組織であるマルテンサイト組織を得るためには、
少なくとも０．０８％の添加を必要とし、強度を高める
観点からは多いほどよいが、反面、過多に添加するとき
は、第２相体積率が高くなり、延性を確保し難くなり、
また、スポット溶接性も低下するので、その上限を０．
３０％とする。

Ｓｉは、鋼をその均一な伸びを劣化させないで強化する
ために、引張強さ８０　ｋｇｆ／ｍｍ２以上の超高張力
鋼板には欠くことができない元素であり、かかる効果を
有効に発揮させるためには、添加量は少なくとも０．０
８％が必要であるが、過多に添加するときは、製造費用
を高めるのみならず、その製造過程において、適正な再
結晶温度域を高温にするので、２．５％以下とする。

Ｍｎは、オーステナイト相を安定化し、冷却過程におけ
る主としてマルテンサイトからなる低温変態生成物の生
成を容易にするために、０．５％以上を添加することが
必要であるが、過多に添加するときは、オーステナイト
相への濃化による第２相体積率が増加して、Ｃの濃縮が
弱まることから、その添加量は２．５％以下とする。

本発明において用いる鋼板は、更に、Ｓｉ量とＭｎ量に
ついて、Ｓｉ／Ｍｎ重星比が０．５〜１．１の範囲にあ
ることが必要である。０．５よりも小さいときは、鋼板
が延性に劣り、他方１．１を越えるときは、リン酸塩処
理性が低下し、その結果、耐食性が劣化するからである
。

本発明による方法においては、鋼は、上記した元素に加
えて、 Ｐ　　　０．０１〜０．１５％、 Ｃｒ　　０．０５〜１．０％、 Ｍｏ０．０５〜０．６％、 よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含存す
ることができる。

Ｐは、０．０１％以上の添加によって、Ｓｉと同様に鋼
の強化のために有効であるが、０．１５％を越えて過多
に添加すれば、スポット溶接性を阻害する。

Ｃｒ及びＭｏは、それぞれＭｎと同様に、オーステナイ
ト相を安定化し、冷却過程での低温変態生成物の生成を
容易にするのに有効である。この効果を有効に発揮させ
るためには、それぞれ０．０５％の添加を必要とするが
、一方、多すぎるときは、延性の低下をもたらすと共に
、これら合金元素は価格も高価であるので、その上限は
Ｃｒについては１．０％、Ｍｏについては０．６−％と
する。

本発明による自動車補強部材用高強度高延性冷延鋼板は
、先ず、上記のような化学組成を有する鋼を造塊又は連
続鋳造によりスラブとし、これを熱間圧延し、この際、
Ａｒ、点板上の温度にて仕上圧延し、次いで、これを酸
洗し、再結晶させるために、３０％以上の冷延率にて冷
間圧延を施した後、Ａｃ、点板上の温度にて短時間、再
結晶焼鈍し、引き続いて、比較的速い冷却速度、例えば
、５〜ｂ ０℃まで冷却した後、水焼入れし、オーステナイト相を
マルテンサイトに変態させ、更に、この後、２００〜５
００℃の温度に焼戻しを行なうことによって製造するこ
とができる。

尚、再結晶加熱によって、Ｃをオーステナイト相中に十
分に固溶させ、高い伸びを得るために、上記再結晶加熱
保持時間は、１０秒乃至１０分が好適である。また、上
記水焼入れ開始温度が７００°Ｃよりも高いときは、第
２相へのＣの濃化が十分でなく、硬いマルテンサイトが
得られず、他方、４００℃よりも低いときは、第２和が
十分にマルテンサイトに変態せず、ベイナイトが混在す
ることとなる。上記焼戻し、即ち、過時効処理は、フェ
ライト中に固溶したＣを析出させ、延性の改善を図るた
めに行なわれ、この焼戻し温度が５００°Ｃよりも高い
ときは、マルテンサイトが焼戻されて強度が著しく低下
する。一方、過時効処理温度が２００℃よりも低いとき
は、フェライト中の炭化物が十分に析出せず、延性が劣
化する。

次に、本発明による自動車補強部材用冷延鋼板のプレス
成形について説明する。

本発明者らは、前記したような形状を有する自動車補強
部材のプレス成形に用い得る超高強度冷延鋼板を得るた
めに、かかる補強部材へのプレス成形を可能にする材料
特性を明確にすべく、プレス成形過程での材料の変形挙
動について精緻な研究を行なった。

その結果、本発明者らは、第２図に示すように、第１工
程において、リブの隅部を比較的緩やかにプレス成形す
ると共に、その際、実線■で図示したように、板の厚み
分布をリブの平坦部りにて大きくし、次に、第２工程で
ある型決めのプレス成形において、第３図に示すように
、リブの隅部ｂ〜ｅ等の歪み量を大きくなるように成形
し、最終的に実線■で示す歪み分布とすることによって
、軟鋼板に比較して、ｒ値及び伸びが低く、引張強さが
非常に高い８０　ｋｇｆ／ｍｍ２級以上の超高張力鋼板
においても、これを割れなしに、且つ、寸法精度高く加
工することができることを見出した。このようなプレス
成形は、前述したように、単に伸びが高い冷延鋼板を用
いる等の単純な選択によっては、不可能である。

本発明者らは、更に鋭意研究した結果、上記したプレス
成形を良好に行なうために必要な材料特性について種々
の調査を行なった結果、先ず、第２図に実線■で示した
板厚歪みとするためには、ｎ値を所定の範囲とする必要
があることを見出した。即ち、ｎ値が過度に高いときは
、板の歪みが第２図に示すリブ隅部ａの部分に集中して
、破線■に示す分布となり、第２工程の型決めプレス時
に、第３図に破線■にて示すように、この隅部の歪みが
著しく増大する結果、破断に至るからである。他方、ｎ
値が極端に低いときは、加工硬化し難いために、第２図
に示す平坦部りの歪みが著しく増大し、その部分で破断
に至る。

即ち、本発明においては、前述したような補強部材をプ
レス成形にて割れなしに製造し得るために、ｎ値は０．
１０以上であって、且つ、０．１５未満に限定される。

しかし、ｎ値のみを制御しても、プレス成形を良好に行
なうことができず、本発明によれば、更に、全伸びが１
３％以上、局部伸び／伸び比０．３５以上に限定される
。尚、ここに局部伸び／伸び比は、第６図に示す引張試
験における荷重−歪み曲線において、破断までの全歪み
星を伸びＥ、荷重が低下し始めてから破断までの歪み量
を局部伸びＦとするとき、Ｆ／Ｅにて与えられるもので
ある。伸びが１３％よりも低いときは、第１工程におい
て、十分な成形高さが得られず、また、局部伸び／伸び
比が０．３５よりも低いときは、第２工程において、局
部的な曲げ変形を受ける隅部ｂ　−ｅ等において局部延
性不足による割れが発生するからである。更に、ドア補
強部材の衝撃吸収力を確保するためには、降伏比が０．
６５以上であることが要求される。

（発明の効果） 以上のように、本発明による冷延鋼板は、８０ｋｇｆ／
ｍｍ”縁板上の引張強さを存する超高強度鋼板でありな
がら、伸び、降伏比、局部伸び／伸び比及びｎ値を所定
の範囲としたので、プレス成形にで割れを発生すること
なく、前記所要形状のエネルギー吸収能にすぐれる自動
車補強部材を製造することができる。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例１ 第１表に示す化学組成を有する鋼を仕上温度８５０〜９
００″Ｃ１巻取り温度５００〜６００’ｃにて熱間圧延
して、厚さ２６０〜５．０龍とし、酸洗した後、厚さ１
．２■■に冷間圧延し、次いで、８５０℃の温度にて再
結晶加熱し、４００〜７００　’Ｃの範囲の温度から焼
入れを開始し、この焼入れ後、２００〜５００°Ｃの温
度に加熱して、過時効処理を施した。このようにして得
られた鋼板の機械的性質を第２表に示す。本発明鋼板は
いずれも超高強度鋼板でありながら、前記した所定の特
性を満たしているため、良好なプレス成形性を有して、
第１図に示したような形状の自動車補強部材を割れなし
にプレス成形にて製造することができる。

具体例によって更に詳細に説明する。

例えば、比較鋼板８は５ｉｉｌが０．５０％の鋼種Ｅか
らなり、本発明鋼板９はＳｉｌが１．５０％の鋼種Ｆか
らなる。これらの鋼板は局部伸び／伸び比、ｎ値及び降
伏比は、第１図に示すドア補強部材を加工するために必
要な特性を有しているが、比較鋼板８は、Ｓｉ量が少な
いために、全伸びが少なく、従って、プレス成形時に第
１図に示すＢ及びＣ位置にて割れが発生する。

次に、比較鋼板２はＳｉ量がｏ、ｏｉ％の鋼種Ａからな
り、本発明鋼板４はＳｉｉが１．００％の鋼種Ｃからな
る。これらの鋼板は伸び、ｎ値及び降伏比はいずれも必
要特性範囲にあるが、比較鋼板２はＳｉ量が少ないため
に、局部伸び／伸び比が低く、第２工程のプレス成形時
に隅部ｂ　％　ｅ等て破断する。

また、本発明鋼板１２．１３及び１７から明かなように
、Ｃｒ及び／又はＭＯを添加し、Ｍ間を低域した鋼板に
おいても、良好な成形特性得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、自動車のドア補強部材を示す斜視第２図は、
第１図におけるＡ−Ａ線に沿う第１程のプレス成形物の
断面図、第３図は、第１図おけるＡ−Ａ線に沿う第２工
程のプレス成形物断面図、第４図は、全伸びと成形時の
割れ発生の関係を示すグラフ、第５図は成形性と局部伸
／伸び比及びｎ値との関係を示すグラフ、第６は引張試
験における荷重−歪み特性を示すグラである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ　０．０８〜０．３０％、 Ｓｉ　０．８〜２．５％、及び Ｍｎ　０．８〜３．０％を含有し、且つ、 Ｓｉ／Ｍｎ重量比が０．５〜１．１であり、残部鉄及び
   不可避的不純物よりなり、引張強さが８０ｋｇｆ／ｍｍ
   ＾２以上、伸びが１３％以上、降伏比が０．６５以上、
   及びｎ値が０．１０以上、０．１５未満である冷延鋼板
   であつて、衝撃特性を有せしめるための所要高さのリブ
   を有する自動車補強部材をプレス成形にて製造するため
   のプレス成形性にすぐれることを特徴とする高強度高延
   性冷延鋼板。
2. （２）重量％で （ａ）Ｃ　０．０２〜０．３０％、 Ｓｉ　０．０１〜２．５％、及び Ｍｎ０．５〜２．５％を含有し、且つ、 Ｓｉ／Ｍｎ重量比が０．５〜１．１であり、（ｂ）Ｐ　
   ０．０１〜０．１５％、 Ｃｒ　０．０５〜１．０％、及び Ｍｏ　０．０５〜０．６％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種を含有し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなり、引張強さが８０ｋ
   ｇｆ／ｍｍ＾２以上、伸びが１３％以上、降伏比が０．
   ６５以上、及びｎ値が０．１０以上、０．１５未満であ
   る冷延鋼板であつて、衝撃特性を有せしめるための所要
   高さのリブを有する自動車補強部材をプレス成形にて製
   造するためのプレス成形性にすぐれることを特徴とする
   高強度高延性冷延鋼板。