JPS6259166B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、すぐれた冷間加工性、すなわち高
延性および低降伏比を有する複合組織型高張力熱
延鋼板を高能率にして低コストで製造する方法に
関するものである。 近年、例えば自動車産業の分野では、省エネル
ギー資源の観点から、軽量化の一環として設計強
度を変更せずに板厚を薄くする要望が強く、かか
る要望から軟鋼板に代つて高張力鋼板を用いる傾
向にある。しかし、従来の高張力鋼板は、価格や
プレス成型性、さらにスポツト溶接性に難点があ
り、実用化にかなり問題があるものであつた。 一方、最近、プレス加工時には軟らかくて成型
しやすく、成型後に硬化して製品強度が上がるよ
うになるという特性をもつた複合組織型高張力熱
延鋼板が提案され、そのすぐれた特性ゆえに広く
実用に供されるようになつてきた。 この複合組織型高張力熱延鋼板は、マルテンサ
イト相およびベイナイト相のいずれか、または両
方よりなる低温変態生成物と、フエライト相との
混合組織を有し、前記低温変態生成物が鋼の強化
と遅時効性に関与し、フエライト相が鋼に延性を
与える役割を果すものである。 従来、上記の複合組織型熱延鋼板の製造には、
幾多の方法が提案されているが、その中でも熱間
圧延後の冷却を制御する方法が注目されている。 この冷却制御方法は、熱間圧延後の鋼板を、
Ar₃〜Ar₁変態点の温度範囲を冷却する間に、オ
ーステナイト相よりフエライト相を析出させてオ
ーステナイト相とフエライト相の混合組織とし、
ついで急冷することによりマルテンサイト変態あ
るいはベイナイト変態を起させて、マルテンサイ
ト相およびベイナイト相のいずれか、または両方
と、フエライト相との複合組織とするものであ
り、その冷却制御パターンの相違による多数の方
法が提案されているが、いずれの方法によつても
強度―延性バランスのすぐれた熱延鋼板は得られ
ておらず、特に冷間加工性、すなわち延性および
降伏比に問題を有するものであつた。 この発明は、上述のような観点から、従来提案
されている複合組織型高張力熱延鋼板の製造法と
は異なつた冷却制御パターンにより、すぐれた冷
間加工性、すなわち高延性および低降伏比を有
し、かつ強度―延性バランスのすぐれた複合組織
型高張力熱延鋼板を効率よく、低コストで製造す
る方法を提供するもので、対象鋼を、重量％で、
Ｃ：0.01〜0.15％、Si：3.0％以下、Mn：0.5〜3.0
％、sol.Al：0.10％以下を含有し、さらに必要に
応じて、Ca：0.002〜0.01％、Zr：0.01〜0.10％、
および希土類元素：0.002〜0.10％からなる介在
物形状調整元素群、並びにNb：0.005〜0.10％、
Ｖ：0.001〜0.10％、Ti：0.01〜0.2％、Cu：0.05
〜0.5％、Ni：0.05〜0.5％、Cr：0.05〜0.5％、
Mo：0.03〜0.5％、およびＢ：0.0005〜0.005％か
らなる強度改善元素群のいずれかの元素群のうち
の１種または２種以上、あるいは両元素群からそ
れぞれ選んだ２種以上の元素を含有し、残りが
Feと不可避不純物からなる鋼に特定し、この鋼
を最終仕上温度がAr₃変態点以上の温度となる条
件にて熱間圧延した後、直ちに20℃／sec以上の
冷却速度でAr₃〜Ar₁変態点の温度範囲内の温度
まで急冷し、ついで前記温度範囲内を１〜30秒か
けて徐冷し、再び20℃／sec以上の冷却速度で400
〜500℃の温度範囲内の温度まで急冷した後、こ
の温度範囲内を１〜30秒かけて徐冷し、最終的に
再度20℃／sec以上の冷却速度で350℃以下の温度
まで急冷し、コイルに巻取ることによつて、高延
性および低降伏比を有し、かつ強度―延性バラン
スにすぐれた複合組織型高張力熱延鋼板を製造す
することに特徴を有するものである。 つぎに、この発明の方法において、鋼の成分組
成範囲、熱間圧延条件、および冷却条件を上記の
通りに限定した理由を説明する。 Ａ 成分組成範囲 (a) Ｃ Ｃ成分には複合組織中の低温変態生成物の体積
率を増大させて鋼板の強度を高める作用がある
が、その含有量が0.01％未満では、前記作用に所
望の効果が得られず、一方0.15％を越えて含有さ
せると成形加工性および溶接性が劣化するように
なることから、その含有量を0.01〜0.15％と定め
た。 (b) Si Si成分には溶鋼脱酸作用並びに鋼板強化作用が
あり、さらに鋼板に低降伏比および高延性を付与
するのに有効な元素であるが、3.0％を越えて含
有させると、溶接性が劣化するようになると共
に、スケール疵も発生し易くなることから、その
含有量を3.0％以下と定めた。 (c) Mn Mn成分には、複合組織中の低温変態生成物の
焼入性を向上させて強度の向上をはかると共に、
組織を微細化して延性を向上させ、かつ降伏比を
低める作用があるが、その含有量が0.5％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方3.0％
を越えて含有させると、溶接性が劣化するばかり
でなく、コスト上昇を招き、経済的でないことか
ら、その含有量を0.5％〜3.0％を定めた。 (d) sol.Al Alは溶鋼脱酸のために添加され、通常sol.Alで
0.02〜0.08％程度含有するが、sol.Alで0.10％を
越えて含有させてもより一層の脱酸効果は期待で
きず、脱酸効果が飽和状態となることから、その
上限値を0.10％と定めた。 (e) 不可避不純物 不可避不純物のうち、特にＳは非金属介在物を
形成して、鋼板の冷間加工性を劣化させるので、
その含有量は少なければ少ないほど望ましいが、
経済性を考慮して、0.015％を越えて含有しない
ようにするのが望ましい。 (f) Ca，Zr、および希土類元素 これらの成分は、いずれも介在物の形状を調整
して冷間加工性を改善する作用をもつので、必要
に応じて添加含有されるが、その含有量が、それ
ぞれCa：0.002％未満、Zr：0.01％未満、および
希土類元素：0.002％未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方それぞれCa：0.01％、
Zr：0.10％、および希土類元素：0.10％を越えて
含有させると、逆に鋼中の介在物が多くなりすぎ
て冷間加工性が劣化するようになることから、そ
れぞれの含有量を、Ca：0.002〜0.01％、Zr：
0.01〜0.10％、および希土類元素：0.002〜0.10％
と定めた。 (g) Nb，Ｖ，Ti，Cu，Ni，Cr，Mo、およびＢ これらの成分は鋼の強度を向上させるという均
等的作用をもつので、必要に応じて含有される
が、前記作用に所望の効果を確保するためには、
それぞれの含有下限値を、Nb：0.005％、Ｖ：
0.001％、Ti：0.01％、Cu：0.05％、Ni：0.05
％、Cr：0.05％、Mo：0.03％、およびＢ：0.0005
％に定めなければならない。しかし、それぞれ
Nb：0.10％、Ｖ：0.10％、Ti：0.2％、Cu：0.5
％、Ni：0.5％、Cr：0.5％、Mo：0.5％、および
Ｂ：0.005％の含有上限値を越えて含有させて
も、その作用効果が飽和したり、逆にその作用効
果が低下したりするようになることから、上記の
強度改善元素群のそれぞれの成分の含有量を上記
の通りに定めた。 Ｂ 熱間圧延条件 熱間圧延に際しては、通常のスラブ加熱炉によ
る加熱後圧延しても、また分塊圧延材を直接圧延
してもよく、さらにその圧延開始温度に特に制限
はないが、最終仕上温度がAr₃変態点より低くな
る条件で圧延を行なうと、この圧延はフエライト
域での圧延を含み、初析フエライトが加工された
組織が存在するようになり、このような加工組織
では勿論のこと、これに回復処理を施しても降伏
点は低くならず、著しい加工性の劣化をもたらす
ことから、熱間圧延における最終仕上温度をAr₃
変態点以上と定めた。なお、最終仕上温度があま
り高すぎると、オーステナイト粒が粗大化し、熱
間圧延後の冷却工程で粗大な中間組織が発生して
加工性が劣化するようになることから、最終仕上
温度の上限値はAr₃＋100℃とするのが望まし
い。 Ｃ 冷却条件 熱間圧延直後の熱延鋼板に対して、20℃／sec
以上の冷却速度でAr₃〜Ar₁変態点の温度範囲内
の温度まで急冷の第１段階と、前記温度範囲内を
１〜30秒かけて徐冷の第２段階と、再び20℃／
sec以上の冷却速度で400〜500℃の温度範囲内の
温度まで急冷の第３段階と、この温度範囲内を１
〜30秒かけて徐冷の第４段階と、再度20℃／sec
以上の冷却速度で350℃以下の温度まで急冷の第
５段階からなる５段階の冷却パターンによる冷却
を行なうが、前記第１段階の急冷は、第２段階の
徐冷に先がけて微細フエライトを析出させるため
に行なうもので、この場合冷却速度が20℃／sec
未満では、すぐれた強度―延性バランスを確保す
るのに必要な微細フエライトの析出をはかること
ができないので、20℃／sec以上の冷却速度で冷
却する必要があり、熱間圧延後の熱延鋼板の冷却
に要する時間を短縮して圧延能率の高率化をはか
る上で40〜100℃／secの冷却速度で冷却するのが
望ましい。 また、上記第２段階の徐冷は、最終的に高延性
を鋼板に付与するのに必要な十分なフエライト粒
の析出をはかるために行なわれるもので、その保
持時間が１秒未満では所望の十分なフエライト粒
析出をはかることができないので１秒以上の時間
をかけてAr₃〜Ar₁変態点の温度範囲を冷却する
必要があり、１方30秒を越えた保持時間にすると
通板時間に問題に生じることから、その時間を１
〜30秒と定めた。なお、前記第２段階における最
低冷却温度をAr₁変態点としたのはパーライトの
生成を抑制するためである。 さらに、Ar₃〜Ar₁変態点の温度範囲内の温度
から500〜400℃の温度範囲内の温度まで冷却する
第３段階の急冷における冷却速度、および500〜
400℃の温度範囲内の温度から350℃以下の温度ま
で冷却する第５段階の急冷における冷却速度を20
℃／sec以上、望ましくは40〜100℃／secとした
のは、上記第１段階の急冷における冷却速度に関
し、通板時間を考慮して定めたものである。しか
し、このようにAr₃〜Ar₁変態点の温度範囲内の
温度から、20℃／sec以上の冷却速度で、そのま
ま350℃以下の温度まで急冷すると、初析フエラ
イト中の固溶炭素量が高い状態のまま350℃以下
の温度に冷却されることになるため、高延性を確
保することができなくなることから、この発明に
おいては、500〜400℃の温度範囲に１〜30秒保持
の第４段階の徐冷を行なつてフエライト中の固溶
炭素の量を減らし、もつて高延性の確保をはかつ
たものである。しかし、その冷却時間が１秒未満
では所望の高延性を得ることができず、一方30秒
を越えるとパーライトの生成をもたらすばかりで
なく、ライン速度の低下およびライン長の延長な
どをきたすことから、その時間を１〜30秒と定め
た。なお、上記第２段階および第４段階の徐冷に
おける温度および時間を上記範囲内でコントロー
ルすることによつて、最終的に鋼板中の低温変態
生成物の比率を調整することができ、このことは
すぐれた延性および低降伏比を確保する上で重要
なことである。 最終的に350℃以下の温度で巻取るが、これは
350℃を越えた温度で巻取ると残留オーステナイ
トよりパーライトが析出し、低降伏比を確保する
ことができないという理由によるものである。 つぎに、この発明の方法を実施例により説明す
る。 実施例 それぞれ第１表に示される成分組成をもつた鋼
を転炉で溶製した後、連続鋳造にてスラブとし、
ついで前記スラブを1230℃に均熱した状態で、同
じく第１表に示される圧延条件および冷却条件に
て熱間圧延することによつて本発明鋼板１〜６お
よび比較鋼板１〜５をそれぞれ製造した。なお、
比較鋼板１〜５は、熱間圧延時の圧延条件および
冷却条件、並びに成分組成のうちいずれかの条件
（第１表に※印で表示）をこの発明の範囲から外
して製造したものである。 ついで、この結果得られた本発明鋼板１〜６お
よび比較鋼板１〜５のそれぞれについて引張試験
を行ない、この試験結果を第１表に合せて示し
た。 第１表に示されるように、最終仕上温度がAr₃
変態点以下の比較鋼板１、巻取温度が350℃以

【表】

【表】 上の比較鋼板４、およびMn含有量が本発明範
囲から低い方に外れた比較鋼板５においては、い
ずれも降伏比が高く、また冷却条件がこの発明に
定める条件から外れた比較鋼板２，３において
は、所望の高延性が得られていない。 これに対して、本発明鋼板１〜６は、いずれも
高延性および低降伏比を有し、かつ強度―延性バ
ランスのきわめてすぐれたものになつている。 上述のように、この発明によれば、高延性と低
降伏比を兼ね備え、すなわち冷間加工性にすぐ
れ、かつ強度―延性バランスの良好な複合組織型
高張力熱延鋼板を効率よく、低コストで製造する
ことができるのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.01〜0.15％、Si：3.0％以下、Mn：0.5
   〜3.0％、sol.Al：0.10％以下を含有し、残りが
   Feおよび不可避不純物からなる組成（以上重量
   ％）を有する鋼を、最終仕上温度がAr₃変態点以
   上の温度となる条件にて熱間圧延した後、直ちに
   20℃／sec以上の冷却速度でAr₃〜Ar₁変態点の温
   度範囲内の温度まで急冷し、ついで前記温度範囲
   内を１〜30秒かけて徐冷し、再び20℃／sec以上
   の冷却速度で400〜500℃の温度範囲内の温度まで
   急冷した後、この温度範囲内を１〜30秒かけて徐
   冷し、最終的に再度20℃／sec以上の冷却速度で
   350℃以下の温度まで急冷し、コイルに巻取るこ
   とを特徴とする冷間加工性のすぐれた複合組織型
   高張力熱延鋼板の製造法。 ２ Ｃ：0.01〜0.15％、Si：3.0％以下、Mn：0.5
   〜3.0％、sol.Al：0.10％以下を含有し、さらに
   Ca：0.002〜0.01％、Zr：0.01〜0.10％、および希
   土類元素：0.002〜0.10％からなる介在物形状調
   整元素群のうちの１種または２種以上を含有し、
   残りがFeおよび不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有する鋼を、最終仕上温度がAr₃変
   態点以上の温度となる条件にて熱間圧延した後、
   直ちに20℃／sec以上の冷却速度でAr₃〜Ar₁変態
   点の温度範囲内の温度まで急冷し、ついで前記温
   度範囲内を１〜30秒かけて徐冷し、再び20℃／
   sec以上の冷却速度で400〜500℃の温度範囲内の
   温度まで急冷した後、この温度範囲内を１〜30秒
   かけて徐冷し、最終的に再度20℃／sec以上の冷
   却速度で350℃以下の温度まで急冷し、コイルに
   巻取ることを特徴とする冷間加工性のすぐれた複
   合組織型高張力熱延鋼板の製造法。 ３ Ｃ：0.01〜0.15％、Si：3.0％以下、Mn：0.5
   〜3.0％、sol.Al：0.10％以下を含有し、さらに
   Nb：0.005〜0.10％、Ｖ：0.001〜0.10％、Ti：
   0.01〜0.2％、Cu：0.05〜0.5％、Ni：0.05〜0.5
   ％、Cr：0.05〜0.5％、Mo：0.03〜0.5％、および
   Ｂ：0.0005〜0.005％からなる強度改善元素群の
   うちの１種または２種以上を含有し、残りがFe
   および不可避不純物からなる組成（以上重量％）
   を有する鋼を、最終仕上温度がAr₃変態点以上の
   温度となる条件にて熱間圧延した後、直ちに20
   ℃／sec以上の冷却速度でAr₃〜Ar₁変態点の温度
   範囲内の温度まで急冷し、ついで前記温度範囲内
   を１〜30秒かけて徐冷し、再び20℃／sec以上の
   冷却速度で400〜500℃の温度範囲内の温度まで急
   冷した後、この温度範囲内を１〜30秒かけて徐冷
   し、最終的に再度20℃／sec以上の冷却速度で350
   ℃以下の温度まで急冷し、コイルに巻取ることを
   特徴とする冷間加工性のすぐれた複合組織型高張
   力熱延鋼板の製造法。 ４ Ｃ：0.01〜0.15％、Si：3.0％以下、Mn：0.5
   〜3.0％、sol.Al：0.10％以下を含有し、さらに
   Ca：0.002〜0.01％、Zr：0.01〜0.10％、および希
   土類元素：0.002〜0.01％からなる介在物形状調
   整元素群のうちの１種または２種以上と、Nb：
   0.005〜0.10％、、Ｖ：0.001〜0.10％、Ti：0.01〜
   0.2％、Cu：0.05〜0.5％、Ni：0.05〜0.5％、
   Cr：0.05〜0.5％、Mo：0.03〜0.5％、およびＢ：
   0.0005〜0.005％からなる強度改善元素群のうち
   １種または２種以上とを含有し、残りがFeおよ
   び不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有
   する鋼を、最終仕上温度がAr₃変態点以上の温度
   となる条件にて熱間圧延した後、直ちに20℃／
   sec以上の冷却速度でAr₃〜Ar₁変態点の温度範囲
   内の温度まで急冷し、ついで前記温度範囲内を１
   〜30秒かけて徐冷し、再び20℃／sec以上の冷却
   速度で400〜500℃の温度範囲内の温度まで急冷し
   た後、この温度範囲内を１〜30秒かけて徐冷し、
   最終的に再度20℃／sec以上の冷却速度で350℃以
   下の温度まで急冷し、コイルに巻取ることを特徴
   とする冷間加工性のすぐれた複合組織型高張力熱
   延鋼板の製造法。