JPS62182224A - 延性の良好な高強度鋼板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、延性の良好な高強度鋼板の製造方法に係り、
とくに複合組織を有することにより、強度８０　ｋｇ　
ｆ　／龍”以上で極めて優れた延性を示す高強度高延性
鋼板の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、自動車の燃費低減のための車体軽量化の要請に応
えて種々の高強度鋼板が開発されている。

たとえば強度（Ｔｓ）が５０ｋｇｆ／＋ｕ”以上でとく
にプレス成形性の良いものを要求する用途には、特公昭
５６−１１７４１号公報等で提示されているいわゆるＤ
Ｐ鋼（Ｄｕａｌ　ｐｈａｓｅ鋼：フェライト・マルテン
サイト２相組織１２Ｉ）をはじめとする複合組織鋼が重
用されている。このような複合組織鋼は降伏点伸びが無
いこと、降伏比（ＹＰ／ＴＳ）が低いことの他、とくに
ＴＳＸＥβ（強度・伸びバランス）がそれ迄の固溶強化
型や析出強化型の鋼板よりも著しく優れていることがよ
く知られている。因みにこの種の鋼は、強度ＴＳが６０
ｋｇｆ／＋ｎｚクラステ伸びＥ６＝３０％、従ってＴＳ
ｘＥｌ＝１８００（ｋｇ　ｒ　／　ａｍ”　・％）、強
度１００　ｋｇ　ｆ　／　ｕｓ２り−ｙ　スでＥｌ：１
６％、　ＴＳＸＥ６　＝１６００（ｋｇ　ｆ　／關２・
％）程度の伸びとＴＳＸＥｆｆ値を示す。

ところで最近ユーザーからは強度１００ｋｇ　ｆ　／　
ｕ＋２で伸びが２０％以上というＤＰ鋼をもってしても
不可能な厳しい要求例も見られるようになった。

このような事態に対処するため、素材メーカーとしても
従来の常識を超えた抜本的な対策を講する必要に迫られ
ている。

このような強度と延性を兼備した鋼板を得るための唯一
の手段として残留オーステナイトによる変態誘起塑性（
トランスフォーメーション　インデユースト　プラステ
ィシティ［ＴｒａｎｓｆｏｒｍａＬｉｏｎＩｎｄｕｃｅ
ｄ　ＰＩａｓＬｉｃｊｔｙ）　　：　ＴＲＩ　Ｐ）を利
用した鋼が考えられる。このタイプの鋼はＺａｃｋａｙ
が既にＴｒａｎｓ、ＡＳＭ、　　６０　　（１９６７）
　、　　２５２真に示したもので、当時ユニークな考え
方として注目されたが、合金成分量が多いこと、複雑か
つ実用上困難な工程を要することなどのため、コスト的
にひきあわず、単に学問上の興味の対象となりえたに過
ぎなかった。

一方、本発明者らも、連続焼鈍法に準じた熱履歴を用い
た実験室的検討を行ない、ＴＲＩＰ効果を利用する上で
、残留オーステナイトの見掛上の量はあまり重要ではな
（、加工歪に対する安定性が重要であること、焼鈍条件
の適正化により、ＴＳ≧８０ｋｇｆ／＋ｕ２．Ｅｉ２≧
３０％という超越性高強度鋼板が得られることを知見し
、これについては、鉄と鋼、７１　　（１９８５）、５
１２９３により先に報告を行なっている。

しかしながら上記知見は最終成品の材質が焼鈍前の素材
の素性に大きく影響される点を全く考慮しておらず、熱
延後ただちに室温まで空冷するなど、現実からかけはな
れた素材を用いて得られたもので実ライン通板すると所
期の効果が十分得られぬ場合があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記の実情に鑑み、低合金成分を用い、かつ現
有製造ラインで工業的に容易に製造可能な工程でもって
８０ｋｇｆ／鰭”以上の強度を有する、ＴｔＰ現象を利
用した延性の良好な高強度鋼板の製造を可能とする方法
を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明は前述の本発明者らの知見をもとにさらに
検討を進めた結果得られたもので、既存の熱延設６ｆｉ
ｆ、焼鈍設備の効果的利用を前提に、製造条件を特定す
れば、比較的少ない合金成分量でも最終成品仮において
少くとも５〜１０％の適度に安定な残留オーステナイト
が確保され、ＴＳが８０ｋｇｆ／ｍｍ”以上でＤＰ鋼を
もはるかにしのぐＴＳＸＥＮ値（強度・伸びバランス）
を有する鋼板を容易に製造可能としたものである。

本発明は以上の諸知見にもとづいてなされたものであっ
て、その要旨は重量％でＣを０．１０〜０．４５％、　
Ｓｔを０．５〜１．８％、　Ｍｎを０．５〜３．０％。

５ｏｌｌｌを０．０１〜０．０７％、　ＴｏＬａｌＮを
０．０２％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物
からなる綱を熱延・捲取後、直接または一旦冷却したの
ち、６５０℃〜Ａｃｔの温度域で１時間以上の１次焼鈍
を行ない、冷却し、そのまままたは酸洗冷延し、ひきつ
づき（Ａｃ３８０°Ｃ）〜Δ、３の温度域で１０分以下
の２次焼鈍を行ない、ついで３５０〜５５０℃の温度域
まで冷却速度１〜ｂ し、該温度域で１５秒〜３０分時効処理し、該温度域で
冷却することを特徴とする延性の良好な高強度鋼板の製
造方法である。

以下本発明の詳細な説明する。

（作　用） 最初に本発明の対象とする鋼の成分範囲の限定理由につ
いて述べる。

まず、Ｃの下限を０．１０％としたのは、Ｃをこれ未満
とすると少くとも５〜１０％の適度に安定な残留オース
テナイト、すなわち量的にも質的にも所要の残留オース
テナイトが得られぬためである。一方Ｃの上限を０．４
５％としたのは、これを超えると溶接部の静的強度およ
び疲労強度が著しく低下し、現実の使用に耐えないもの
となるからである。機械的性質と溶接性を有効にバラン
スさせるには、Ｃｌを０．１５〜０．３５％とすること
が望ましい。

Ｓｉの下１恨を０．５％としたのもＣとおなし理由で、
最少限の安定残留オーステナイｉ−の確保が不可能とな
るからであり、上限を１．８％としたのは、これを超え
て添加しても効果が飽和し、脆化および溶接性劣化を招
くだけで実用上使用に耐えぬからである。

またＭｎの下限を０．５％としたのは熱間脆性防止上最
低限これだけのＭｎを必要とするからであり、上限を３
．０％としたのはこれを超えて添加しても残留オーステ
ナイト安定化元素としての効果が飽和に近づき、逆に溶
接性を損うからである。

さらに５ｏｌＡ　１については、脱酸元素として、また
八ｎによる熱延ｍｍの微細化を通じて間接的に材質レベ
ル向上に寄与するので０．０１％以上の添加を必要とす
るが、０．０７％を超えて添加すると介在物による靭性
劣化を招く。従って０．０１％〜０．０７％の範囲に限
定する。

一方ＴｏｔａｌＮについては、それ自体残留オーステナ
イト安定化元素でもあるが、上記へ１Ｎによる間接的材
質向上の意味で０．０２％以下の添加を必要とする。し
かしながら０．０２％を超えても脆化を招くだけでとく
に効果が変らないので０．０２％以下とする。

その他、最終成品の脆性防止の点から、ＰもしくはＳを
０．０１％を超えて添加することは望ましくない。

以上が本発明の成分上の限定理由であるが、このような
制約はつぎに述べる工程上の制約と密接に関連している
ことは言うまでもない。

本発明ではまず通常の製鋼、造塊あるいは連続鋳造など
により得られたスラブを通常の方法にしたがって均熱し
、熱延するが、ＡＩＮによる効果も含め熱延組織微細化
にもとづく材質レベル向上の観点からは、圧延後段２パ
スの内生くとも１パスは圧下率３０％以上で大圧下し、
仕上温度を９００℃〜Ａｒｆｆ直上の温度域とすること
が望ましく、また熱延後の捲取温度についてはスケール
の酸洗性の点から、７５０℃以下とすることが望ましい
。

このようにして得られた熱延コイルは、直接または一旦
室温近傍まで冷却したのち、６５０℃〜Δ、Ｉの温度域
で１時間以上の１次焼鈍を行なう必要がある。この１次
焼鈍はＦｅ、Ｃまたはパーライト中にＭｎ等、γ安定化
元素を濃縮させるための処理で、これにより、２次焼鈍
時Ｆｅ、Ｃまたはパーライトの溶解後もＭｎ等の局所的
濃化域が残る結果、低成分系素材でも安定な残留オース
テナイトｉｔを効果的に確保できるからである。焼鈍温
度６５０℃未満、または焼鈍時間１時間未満ではＭｎ等
の濃縮が不十分であり、焼鈍温度Ａ、超ではγ相が出現
するため濃縮効果は不十分となる。焼鈍時間の上限はと
くに設けないが、あまり長くなると生産性が低下するの
で、工業的見地からは２４時間以内が望ましい。以上の
ように、１次焼鈍はα単相の高い温度域で行なうことが
必須で、この意味で１次焼鈍は熱延捲取後そのまま行っ
ても、一旦冷却した後に行なっても、得られる実質効果
に変りは無い。

このようにして得られた鋼板は、そのまままたは酸洗・
冷延され、以下に述べる２次焼鈍を経ることにより所期
の目的が達成される。この場合最終成品板厚が２龍以上
の場合はそのまま２次焼鈍を行なえば良く、一方板厚が
２關未満またはとくに表面性状を問題とする用途には、
酸洗・冷延したのち２次焼鈍を行なえば良い。

２次焼鈍工程としては、鋼板を（Ａｃ：１　８０℃）〜
Ａ　（３の温度域に再度加熱し、この温度域で１０分以
下保持するものである。２次焼鈍温度がＡＣ３を超える
とγ単相域焼鈍となり、γ相中のＣ，Ｍｎが平均化され
、Ｔ中濃度が減少するため、最終的に安定な残留オース
テナイトが得られ難い。（Ａｃ：１−８０°Ｃ）未満で
焼鈍すると、１次焼鈍で合金元素の濃縮したＦｅ、３Ｇ
またはパーライトが溶解し難いためＣがＴ安定化に有効
に活かされず、この場合も最終的に安定な残留オーステ
ナイトが得られ難い。保持時間については、最終的にＴ
ＳＸＥｊｌｔ値で好結果の得られるのは５分以下の短時
間側と、５分以上の長時間側とに２つのピークが存在し
、前者はＦｅ５Ｇまたはパーライト溶解後も地中にＭｎ
等Ｆｅ５Ｃへの濃縮元素の濃度勾配が残っている状態に
対応し、後者はフェライト相とオーステナイト相の２相
平衡状態に対応する。この２つの重畳効果を利用する上
で、また１０分を超えると生産性を著しく阻害すること
も考慮して、２次焼鈍時間は１０分以内と限定する。

つぎに焼鈍終了後３５０〜５５０℃の温度域まで１〜ｂ は冷却の過程でフェライト相をさらに析出させる一層オ
ーステナイトを一層安定化し、かつパーライトの生成を
できるだけ避けるためのもので、冷却速度が４００℃／
秒を超えると、フェライト相はほとんど増加せず、１℃
／秒未満であると多量のパーライトが析出するため、本
発明の効果を発揮できない。

つぎに３５０〜５５０℃で１５秒〜３０分時効処理する
意味はいわゆるオーステンパー処理であり、この段階で
ベーナイト生成と同時にＣがオーステナイトに富化し、
これを安定化させる。この効果は３５０°Ｃ未満の温度
ではベーナイト変態が遅く時間がかかり過ぎ、５５０℃
を超す温度ではパーライトを生じるため所期の伸びが得
られない。

したがって、時効処理温度の下限を３５０°Ｃ１上限を
５５０　’Ｃとする。時効処理時間については１５秒未
満ではオーステナイトが十分安定化せず、また３０分を
超えるとベーナイト比率が増しオーステナイトが減する
ので、１５秒〜３０分に限定する。強度・延性バランス
と生産性を考慮した最適時間は３〜１０分である。なお
以上の説明から明らかなように３５０〜５５０℃の温度
域で連続的に降温もしくは降温、昇温を繰返す処理、あ
るいはこれらを段階的に行なうことは、該温度域を経る
時間が１５秒〜３０分の範囲内である限り本発明の効果
を増大こそすれ、何ら損うものではない。

時効処理後は室温まで冷却すればよく、この際冷却手段
、冷却速度についてはとくに限定の必要はない。

なお以上の熱処理を経た鋼板に形状矯正のためスキンパ
ス圧延を施す場合には、１．５％以下のできるだけ軽度
の圧下で行なうことが望まし・い。

上記のようにして得られた鋼板は少くとも５〜ｌＯ％以
上の適度に安定な残留オーステナイト相を含み、他にフ
ェライト、ベーナイト、少量のマルテンサイトを含む複
合組織鋼である。適度に安定な残留オーステナイトがよ
り少ない場合や残留オーステナイトが見掛上多くても安
定さに欠ける場合には所期の強度や伸び、あるいは強度
・延性バランスが得られない。

以下実施例により本発明の効果をさらに具体的に説明す
る。

（実施例） 第１表に成分を示す鋼を第２表記載の条件で処理し、種
々の供試材を得た。なお熱延は圧延終段２バスのうち、
少くとも１バスは圧下率３０％以上で行ない、８５０〜
９００℃で仕上げ　（３，５龍厚）、６８０℃でコイル
に捲取り、室温近傍まで冷却したものを素材とし、１次
焼鈍（箱焼鈍）以降の処理に供した。ただし処理磁１２
の場合は、捲取後室温近傍まで放冷することなく、直接
箱焼鈍炉で１次焼鈍を施した。

１次焼鈍後はすべて炉中冷却で室温まで冷却した。処理
隘４を除く他は、酸洗後圧工率６０％で冷延（１，４龍
厚）を行ない、処理隘４については１次焼鈍後２００℃
ま゛で冷却したものを、酸洗冷延せず直接２次焼鈍以降
の処理に供した。

時効処理・冷却後は１．０％のスキンパス圧延を施こし
た。これからＪＩＳ５号引張試験片を採取しくＬ方向）
、引張速度１０ｍｍ／分で引張し、Ｔｓ。

ＥｌおよびＴＳＸＥｌの値を調べた。

第３表に見られるように本発明例である試料魚１〜１２
のものは、いずれもＴＳが８０　ｋｇ　ｆ　／　ａｍ　
”以上で、しかもＴＳＸＥ７！値が２５００ｋｇ　ｆ　
／龍２・％以上であり極めて満足すべきものとなってい
ることが明らかである。これに対し比較例のＮ［１１３
〜２６はＴＳＸＥ７！値が２５００　ｋｇ　ｆ　／　ａ
ｓ　”−％未満であるか、又はＴＳ　Ｘ　Ｅ　ｌ値が２
５００ｋｇ　ｆ　／龍２・％を超えていてもＴＳが８０
ｋｇｆ／ｍｓ”未満の場合であり、いずれにしても本発
明の目的を達成することができない。

第　　　１　　　表 第　　　２　　　表 ＊８３０℃、　　５．０ｍ１ｎ保持後５℃／ｓｅｃの冷
却速度で７００℃まで冷却第　　　３　　　表 （発明の効果） 以上の実施例からも明らかなごとく本発明によれば、強
度８０　（ｋｇ　ｆ　／　＋＋ａ”）以上で強度・延性
バランスの格段に優れた鋼板を容易に提供することが可
能となり、産業上の効果は極めて顕著である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％でＣを０．１０〜０．４５％、Ｓｉを０．５〜１
   ．８％、Ｍｎを０．５〜３．０％、ｓｏｌＡｌを０．０
   １〜０．０７％、ＴｏｔａｌＮを０．０２％以下を含み
   、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を熱延・捲
   取後、直接または一旦冷却したのち６５０℃〜Ａ＿ｃ＿
   １の温度域で１時間以上の１次焼鈍を行ない、冷却し、
   そのまままたは酸洗し、冷延し、ひきつづき（Ａ＿ｃ＿
   ３−８０℃）〜Ａ＿ｃ＿３の温度域で１０分以下の２次
   焼鈍を行ない、ついで３５０〜５５０℃の温度域まで冷
   却速度１〜４００℃／秒で冷却し、該温度域で１５秒〜
   ３０分時効処理し、その後室温まで冷却することを特徴
   とする延性の良好な高強度鋼板の製造方法。