JPS63312917A - ばね性と延性の優れた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、ばね性および延性の優れた高強度鋼板の製造
に係り、とくに引張強さが１２０ｋｇｆ／ａｍ”以上、
ばね限界値Ｋｂが１００ｋｇｆ／曽■８以上、伸びが１
０％以上の高度のばね性および延性を有する高強度鋼板
の製造方法に関するものである。

〔従来技術および問題点〕

近年、自動車等の鋼構造物の軽量化のために。

高強度でしかも延性の優れた高強度鋼板が種々開発され
ている。これらの鋼の代表例として９日本特許第１０７
３４５１号（特公昭５６−１１７４１号公報）等で提案
されているフェライト・マルテンサイト２相鋼（Ｄｕａ
ｌ　ｐｈａｓｅｌｌ　：通称ＤＰ鋼）がある、この鋼板
は、降伏伸びがなく°、また降伏比が低いことなどの特
徴を有し、引張強さが５０〜１００ｋｇｆ／■ｅＩｇ程
度の強度レベルにおいて固溶強化型や析出強化型の鋼よ
りも優れた延性を示す鋼板としてよく知られている。

また９本発明者らはさらに引張強さが１００〜１５０ｋ
ｇｆ／ａｍ”程度で２０〜４０％もの伸びを示す鋼とし
てベイナイト・残留オーステナイト２相鋼を日本特許第
１２０８００７号（特公昭５８−４２２４６号公報）で
提案している。この鋼も降伏伸びは示さず、また降伏比
は低い。

しかしながらこれらの鋼は高強度でしかも高延性ではあ
っても、降伏比が低いことから、概してばね性が劣って
いる。

一方、高強度鋼板のばね性を高くする方法として、冷間
加工と時効処理とを組合せた歪時効処理が有効であるの
は良く知られていることである。

しかし、歪時効処理によってばね性を付与しようとする
と、延性が著しく低下することもよく知られている。し
たがって、高延性とばね性とを兼ね備えることは従来に
おいてきわめて困難なこととされていた。

〔発明の目的〕

本発明は、引張強さ１２０ｋｇｆ／＋ｓｍ”以上の高強
度レベルにおいて、高延性（伸びが１０％以上）とばね
性（ばね限界値Ｋ　ｂ１００ｋｇｆ／ａｍ”以上）を兼
備する鋼板を得ることを目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の目的を達成すべく１本発明者らは、鋼成分、熱処
理条件、歪時効処理条件などについて広範囲な試験と研
究を重ねてきたが１本発明者らが先に開発した日本特許
第１２０８００７号（特公昭５８−４２２４６号公報）
−で提案したベイナイト・残留オーステナイト２相鋼に
対して、適切な冷間加工条件と時効処理とを組み合わせ
た歪時効処理を行なうならば、延性を大きく劣化させる
ことなく強度とばね性を著しく向上させることができる
ことを見出した０本発明はかかる知見に基づいてなされ
たものであり、その要旨とするところは。

重量％で、ｃ：ｏ、４ｏ〜０．８５％、　　Ｓ　ｉ：１
．４０〜２．５０％、　　Ｍｎ：０．３０〜１．ＯＯ’
％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、Ａ
ｃ、点以上の温度に加熱して完全にオーステナイト化し
たのち、ＴＴＴ線図のノーズ（鼻）を通過する速度より
も大きい冷却速度で３８０〜４８０℃の範囲の温度まで
冷却し、この温度域で過冷オーステナイトの６５〜８５
％がヘイナイト変態するまで等温保持し、そして空冷或
いはそれ以上の冷却速度で室温まで冷却することによす
、６５〜８５％のベイナイト相と残部が残留オーステナ
イト相からなるベイナイト・残留オ−ステナイト２相鋼
とし、この２相鋼を圧下率１０〜２５％にて冷間圧延し
、さらに１８０〜４２０℃にてＩＯ分以上１０時間以下
の時効処理を行なうことからなる。ばね性と延性の優れ
た高強度鋼板の製造方法に存する。すなわち本発明は、
特許第１２０８００７号（特公昭５８−４２２４６号公
報）の製造法に従ってベイナイト・残留オーステナイト
２相鋼を製造し、この２相綱に圧下率１０〜２５％の冷
間圧延を施したうえ、さらに１８０〜４２０℃にてｌＯ
分以上１０時間以下の時効処理を行うことを特徴とする
ものである。

〔発明の詳述〕

以下に本発明の内容を詳しく説明する。

まず９本発明の鋼の化学成分の範囲限定理由について述
べる。

Ｃは残留オーステナイトを安定化するのに必須の元素で
あり、かつ、鋼の強度を向上させるのに重要な元素であ
る。Ｃ量が０．４０％未満では、残留オーステナイトの
安定化が困難であり、しかも本発明で意図するような大
きな強度は得られない。

しかし、Ｃが０．８５％を超えても残留オーステナイト
の安定化や強度の向上に対してなお一層の効果が発揮さ
れるわけではなく、逆に延性を低下させる。従ってｃｌ
は０．４０〜０．８５％の範囲とする。

Ｓｉはフェライト形成元素であり、しかも炭化物を形成
しにくい元素として知られている。Ｓｉはベイナイト変
態に際し、母相のオーステナイトよりもＣ濃度の低いベ
イナイトを生成させる作用があり、それによって未変態
オーステナイトにＣが濃縮され、残留オーステナイトを
安定化させることができる。このメカニズムにより１本
発明においてＳｉはオーステナイト安定化元素として作
用するとも言える。このようなＳｉの効果は、　１．４
０％未満では小さく、また２、５０％を超えると残留オ
ーステナイトの安定化効果が減少するばかりでなく１表
面性状等の健全な鋼板を得ることが困難となるので１．
４０〜２．５％とする。

Ｍｎはオーステナイトの焼入性を向上させる元素であり
、フェライト・ノーズ（鼻）およびパーライト・ノーズ
（鼻）を長時間側に移行さ−せ、オーステナイト化温度
からベイナイト変態温度への冷却途中でのフェライトや
パーライトの析出を抑制する。このようなＭｎの効果は
０．３０％未満では小さい、また１、００％を超える添
加はベイナイト変態を遅延せしめ効率的な熱処理作業を
阻害するばかりでなく、鋼板の副原料コストをいたずら
に上昇させるので、　０．３０〜１．００％とする。

本発明においては、かかる化学成分範囲の鋼板をＡｃｓ
点以上の温度に加熱して完全にオーステナイト化したの
ち、ＴＴＴ線図のノーズ（鼻）を通過する速度よりも大
きい冷却速度で３８０℃〜４８０℃の範囲の温度まで冷
却したのち、過冷オーステナイトの６５〜８５％がベイ
ナイト変態するまで等温保持し１次いで空冷かあるいは
それ以上の冷却速度で室温まで冷却して、６５〜８５％
のベイナイト相と残部が残留オーステナイト相であるベ
イナイト・残留オーステナイト２相鋼とする。ここでｒ
ＴＴＴ線図のノーズを通過する速度より大きな冷却速度
」とは、オーステナイト化温度から３８０〜４８０℃の
ベイナイト変態温度域への冷却途中で、フェライトやパ
ーライトのいわゆる上部変態生成相が析出しない冷却速
度を意味している。フェライトやパーライトの析出は強
度を低下させるばかりでなく、残留オーステナイトの安
定化を阻害するので抑制しなければならない、フェライ
トやパーライトの析出を抑制するためには本発明の鋼成
分範囲では少なくとも１０℃／ｓ以上の冷却速度が必要
である。

ベイナイト変態量を６５〜８５％と規制するのは次の理
由による。すなわち、ベイナイト変態量が６５％未満で
は、過冷オーステナイトへのＣの濃化が不十分であり過
冷オーステナイトが十分に安定化されず０等温保持後、
引続いて行なわれる冷却過程において過冷オーステナイ
トの一部がマルテンサイト変態を起こし、延性が著しく
低下する結果となる。他方ベイナイト変態量が８５％を
超すと。

残留オーステナイトによる延性向上効果は得られなくな
る。これらの理由によりベイナイト変態量を６５〜８５
％と規制する。

さらにベイナイト変態処理温度を３８０〜４８０℃と規
制するのは次の理由による。すなわち、３８０℃未満の
温度では、Ｃの拡散に律速されるベイナイト変態速度が
著しく小さいので、ベイナイト変態量を６５％以上とす
るために著しく長い等温保持時間が必要となり５ｗ４板
の熱処理コストをいたずらに増加させるばかりでなく、
未変態オーステナイトへのＣの濃化も十分に進行しない
、他方４８０℃を超す等温処理ではパーライト変態が生
じるのでベイナイト・残留オーステナイト２相組織は得
られない、これらの理由により、ベイナイト変態処理温
度を３８０〜４８０℃の範囲に規制する。この等温処理
温度に保持する時間は、過冷オーステナイトの６５〜８
５％がベイナイト変態するのに必要な時間に相当し１本
発明鋼の場合、鋼成分と等温処理温度によってその時間
は変化するが３０〜６００秒の間にある。

また１等温処理後の室温まで冷却する際の冷却速度は１
　”Ｃ／ｓ　＝　１０００℃／Ｓの範囲にあればよい、
この冷却速度が１℃７３未満であると、冷却途中にベイ
ナイト変態がさらに進行し、ベイナイト変態量を６５〜
８５％の範囲に納めることが困難となる。またこの冷却
速度が１０００℃／Ｓを超えてもベイナイト変態を停止
させる効果に向上はなく、冷却の不均一さに基づく鋼板
の変形や残留応力の発生を伴なう不都合が生じる恐れが
ある。

このようにして、６５〜８５％のベイナイトと残留オー
ステナイトからなるベイナイト・残留オーステナイト２
相鋼を得るが１本発明においては、この２相鋼を圧下率
ｌＯ〜２５％の範囲で冷間圧延を行ない、さらに１８０
〜４２０℃の温度範囲に１０ｍ１ｎ以上保定する歪時効
処理を行なうことによって、引張強度１２０ｋｇｆ／ａ
ｍ”以上の高強度レベルにおいて、延性とばね性を同時
に発現させ、伸びが１０％以上。

ばね限界値Ｋｂが１００ｋｇｆ／ａ＋ｓ”以上の特性を
確保する点に基本的な特徴がある。すなわち、この歪時
効処理により、ベイナイト・残留オーステナイト２相鋼
の強度とばね限界値Ｋｂを著しく向上させることができ
、他方、延性はこの歪時効を行なわない場合よりも低下
することになるが、冷間圧延の圧下率と時効処理条件を
適正に調整することにより、意図する強度およびばね性
の向上を発現しながら延性の低下を出来るだけ少なくす
るように配慮した点に本発明の骨子がある。

先ず、該２相鋼の冷間圧延を行なうと、引張強さは増加
するかばね限界値が著しく低下し、伸びも下がるように
なる。それぞれの特性値の変化は圧下率が大きいほど大
きい傾向にある０次に、これに時効処理を行なうと、伸
びはあまり変化しないが引張強さが増加し、ばね限界値
は著しく増加することがわかったが３そのバランスが難
しい。

本発明においては、該２相鋼を先ず冷間圧延しそのさい
の圧延率を１０〜２５％に規制する。冷間圧延率が１０
％未満では延性の低下は小さいものの。

強度およびばね限界値の向上が小さいので、目的とする
１２０ｋｇｆ／＋ｍｓ”以上の引張強さと１００ｋｇｆ
／ａ＋ｍ”以上のばね限界値を得ることができない、他
方冷間圧延率が２５％を超えると延性が著しく低下し、
目的とする１０％以上の伸びを得ることができない。

この理由から該２相鋼の冷間圧延を１０〜２５％の圧下
率で実施する。

次に、適正な時効処理を行うのであるが１時効処理温度
が１８０”Ｃ未満であると、前記の冷間圧延の条件では
、ばね限界値の増加は小さく、目的の１００ｋｇｆ／ａ
ｍ”以上のばね限界値を得ることができない。また時効
処理温度が４２０℃を超えると、引張強さ、伸びおよび
ばね限界値が著しく減少してしまう、このため１時効処
理温度は１８０〜４２０℃の範囲としなければならない
。他方２時効処理時間については、前記の処理温度範囲
において、処理時間が１０分未満では十分な時効効果が
得られず、目的の１００ｋｇｆ／ａｍ”以上のばね限界
値を得ることができない、また時効処理温度が１０時間
を超えてもより一層の時効効果の向上は得られず、過時
効現象を生じてばね限界値が逆に低下したり、或いはい
たずらに時効処理コストが増加するのみとなるので１時
効処理時間は１０分〜１０時間の範囲とするのがよい。

以上のようにして９本発明法によると、引張強さが１２
０ｋｇｆ／＋ｗａ＋”以上で、伸びが１０％以上、ばね
限界値Ｋｂが１００ｋｇｆ／ａｍ’以上の延性とばね性
を兼備した高強度鋼板を得ることができる。

以下に、実施例により本発明法の特徴と効果を具体的に
示す。

〔実施例１〕 重量％で、ｃ：ｏ、ｓｓ％、Ｓｔ：２．０５％＋Ｍｎ：
０．７５％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼
の板厚１．２−の冷延鋼板を、ソルトバスを用いて、８
５０℃で１０分のオーステナイト処理後ただちに４４０
℃に２．５分間等温保持する等温変態処理に供すること
によって、ベイナイト相７０％と残留オーステナイト相
３０％の２相組織鋼とした。

次いで５〜５０％の範囲の種々の圧下率で冷間圧延を施
したのち、３００℃に１時間保定し室温まで空冷する時
効処理を施した。

得られた綱板について１等温変態処理まま、および各圧
下率で冷間圧延した場合の、引張強さ。

伸びおよびばね限界値（Ｋ　ｂ）を調べ、第１図の結果
を得た。第１図の結果から次のことが明らがである。

先ず等温変態処理ままでは引張強さ１１５ｋｇｆ／ａｍ
”。

伸び３５％と高強度でしかも高延性の優れた引張性質を
示すものの、ばね限界値は７０ｋｇｆ／ｍｓ”にしか過
ぎず、ばね性は低い。

また、これに冷間圧延を施すことなく　（冷間圧延率：
０％）　３００’ＣＸ　１時間の時効処理を施しても、
引張強さ、伸びおよびばね限界値はほとんど変化しない
。

しかし１等温変態処理の材料に、冷間圧延率１０〜２５
％の範囲で冷間圧延したうえ、３００℃Ｘ１時間の時効
処理を施したものは、引張強さが１４５〜１７０ｋｇｆ
／ｍ＋ｍ”、伸びが１１〜１９％、　ソＬ　７　ハネ限
界（ｆｉが１０３〜１４８ｋｇｆ／ｓ＋ｍ”と１本発明
の目的である引張強さ１２０ｋｇｆ／ｍ＋＊”以上、伸
び１０％以上、ばね限界値１００ｋｇｆ／ｍｓ”以上を
いずれも満足することが明らがである。

他方１時効処理前の冷間圧延率が１０％未満の場合には
、伸びは大きいもののばね限界値はｌｏＯｋｇｆ／ａａ
ｍ”に達しない、また時効処理前の冷間圧延率が２５％
を超える場合には、引張強さとばね限界値はそれぞれ目
標値を大きく上回るものの、伸びは１０％に達しない。

〔実施例２〕 重量％でＣｊ　０．６３％、Ｓｉ：１．６５％、Ｍｎ：
０．８５％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる綱
の板厚０．６ｍｍの冷延鋼板を、ソルトバスを用いて。

８５０℃で１０分のオーステナイト化処理後ただちに４
２０″Ｃで３分間等温保持する等温変態処理により。

ベイナイト相７５％と残留オーステナイト相２５％の２
相組織鋼とした。

続いて板厚０．５ｍｍまで冷間圧延した。圧下率は１７
％（０，６ｗｍ→０．５ｍ５）である、ついで１００〜
５００℃の範囲の種々の温度に１時間保定したのち室温
まで空冷する時効処理を施した。

得られた鋼板について９等温変態処理まま、冷間圧延ま
ま、および２時効処理後の各時効処理温度についての、
引張強さ、伸びおよびばね限界値（Ｋ　ｂ）を調べ、第
２図の結果を得た。

第２図の結果から次のことが明らかである。

まず等温変態処理まま品２相鋼では、引張強さ１２３ｋ
ｇｆ／＋＋ｗ”、伸び３２％と高強度でしかも高延性の
優れた引張性質を示すものの、ばね限界値は７５ｋｇｆ
ｌｌ”にしか過ぎない、また、これに１７％の冷間圧延
を施した状態では、引張強さが１４０ｋｇｆ／ｍ＋ｍ”
まで上昇する一方、伸びは２２％まで低下し、ばね限界
値は４５ｋｇｆ／ｍｓ＋”まで低下してしまう。

ところが、この冷間圧延材を時効処理温度１８０℃〜４
２０℃の範囲で処理したものは、引張強さが１４５〜１
５０ｋｇｆ／＋１ｍｌ”、伸びが１２〜１９％、ばね限
界値が１２０−１３０ｋｇｆ／ａｓ”と１本発明の目的
である引張強さ１２０ｋｇｆ／ｓ＋ｇ”以上、伸び１０
％以上、ばね限界値１００ｋｇｆ／ａｍ”以上をいずれ
も満足するようになる。

これに対して１時・効処理温度が１８０℃未満では。

ばね限界値は１００ｋｇｆ／ｍｓ”に達することができ
ない。

そして２時効処理部度が４２０℃を趙えると、引張強さ
とばね限界値が逆に低下してしまい、伸びも低下して、
そのいずれも本発明の目的とする特性を同時に満足でき
なくなる。

〔実施例３〕 第１表に示す化学組成を有する板厚０．６ｍｍの冷延鋼
板を、連続等温変態処理ラインによりベイナイト単相鋼
あるいはベイナイト相と残留オーステナイト相からなる
２相組礒綱としたのち、冷間圧延率１７％で冷間圧延を
施し、さらに３００℃×１時間の時効処理を施した。各
鋼の引張強さ、伸び。

ばね限界値を測定し、その結果を第２表に示した。

第２表の結果から次のことが明らかである。

！１ｉｌＡ−Ｃ−１は本発明鋼であるが、いずれも引張
強さ１２０ｋｇｆ／＋＊ｍ”以上、伸び１０％以上、ば
ね限界値１００ｋｇｆ／ａｓ”以上を満足している。

綱Ｃ−２およびＣ−３は化学組成は本発明の範囲内にあ
るものの１等温変態処理したのちの組織が本発明で規定
する範囲外のものであり、いずれも伸びが１０％に満た
ない。

鋼りおよびＥは化学組成が本発明の範囲外にあり１等温
変態処理したのちの組織がベイナイト単相組繊のもので
ある。いずれも伸びが本発明によるものより低く、５％
にも満たない。

【図面の簡単な説明】

第１図は引張強さ、伸びおよびばね限界値に及ぼす時効
処理前の冷間圧延率の影響を示す図。 第２図は引張強さ、伸びおよびばね限界値に及ぼす時効
処理温度の影響を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で、Ｃ：０．４０〜０．８５％、Ｓｉ：１．４０
   〜２．５０％、Ｍ：０．３０〜１．００％、残部がＦｅ
   および不可避的不純物からなる鋼を、Ａｃ＿３点以上の
   温度に加熱して完全にオーステナイト化したのち、ＴＴ
   Ｔ線図のノーズ（鼻）を通過する速度よりも大きい冷却
   速度で３８０〜４８０℃の範囲の温度まで冷却し、この
   温度域で過冷オーステナイトの６５〜８５％がベイナイ
   ト変態するまで等温保持し、そして空冷或いはそれ以上
   の冷却速度で室温まで冷却することにより、６５〜８５
   ％のベイナイト相と残部が残留オーステナイト相からな
   るベイナイト・残留オーステナイト２相鋼とし、この２
   相鋼を圧下率１０〜２５％にて冷間圧延し、さらに１８
   ０〜４２０℃にて１０分以上１０時間以下の時効処理を
   行なうことからなる、ばね性と延性の優れた高強度鋼板
   の製造方法。