WO2008013233A1

WO2008013233A1 - Multilayer steel and method for producing multilayer steel

Info

Publication number: WO2008013233A1
Application number: PCT/JP2007/064694
Authority: WO
Inventors: Toshihiko Koseki; Toshio Suzuki; Toyonobu Yoshida; Junya Inoue; Mitsuyuki Tanaka
Original assignee: The University Of Tokyo; Nippon Steel Corporation
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2008-01-31
Also published as: CN101505906A; US20100003540A1; KR101482282B1; JP5221348B2; ES2583143T3; JPWO2008013233A1; CN101505906B; KR20090038008A; EP2050532A1; EP2050532A4; PL2050532T3; EP2050532B1; US8137819B2

Description

明細書

複層鋼及び複層鋼の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、鋼の高強度と高延性の相反する特性を両立することのできる鋼/鋼積層型の複層鋼及び複層鋼の製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] 自動車などの移動体には、性能や環境対応の観点から軽量化が求められる。そのため、その構造材料において、これまでに大きく 2つのアプローチがなされてきた。 1 つは、鉄鋼材料を高強度化することにより薄肉化することであり、もう 1つは鉄鋼材料の代わりに比重の小さ!/、合金を用いることである。

[0003] 鉄鋼材料を高強度 ·薄肉化すると、材料の高強度 ·薄肉化にともない延性及び耐疲労特性の低下、水素脆化などの問題が生じてしまう。

[0004] また、鉄鋼材料の代わりに比重の小さい A1や Mgなどの合金を用いると、強度ゃ剛性が低いため、鉄鋼材料と同等の強度や剛性を得るためには、板厚を増やすか断面形状を複雑にしなければならない。したがって、比重差ほどの軽量化効果を得ることができないばかりか、成形性の低下、異材接合における脆化、腐食などの問題が生じてしまう。

[0005] したがって、構造の軽量化を行うために、鋼を高強度化すると同時に、それに付随して起こる延性、靭性、剛性、加工性、安全性、脆化特性、耐疲労特性、耐腐食性、耐環境性などの低下を解決した鉄鋼材料が強く求められている。

[0006] しかしながら、特に強度と延性は相反する特性であるため、これまでの鉄鋼材料では両立させることが困難である。

[0007] 図 1は、従来における鋼の強度一延性の相関を示すグラフである。グラフは、強度として引張強度、延性として伸びにより表されている。グラフ中の MART (Martensite )は、低延性で超高強度なマルテンサイト鋼である。グラフより、いずれの鋼においても、高強度化すると延性が低下してしまうことが分かる。

[0008] 従来、材料の特性を改善する手段の 1つとして、必要となる特性を有する複数の異なる材料を用いて複層化することも検討されて!/、る。

[0009] 鋼又は他材料を複層化した材料としては、クラッド板、ラミネート板、コンポジット材料などがある。

[0010] クラッド板は、耐食性などの機能付与を目的として表面に耐食性に優れた鋼などを貼り付けた鋼板又は金属板である。クラッド板を形成する方法として、異なる鋼同士を冷間圧延し、焼鈍する方法 (例えば、特許文献 1)等が提案されている。

[0011] ラミネート板は、制振機能 ·断熱機能などの機能付与を目的として樹脂などを挟んだ鋼板又は金属板である。ラミネート板を形成する方法として、 2枚の金属板間に接合された樹脂を溶融させて加圧成形する方法 (例えば、特許文献 2)等が提案されている。

[0012] コンポジット材料は、材料自体の高強度化を目的としてポリマー、金属箔などのラミネート箔又は炭素系材料などをコンポジットした板状材料である。異なる材料のコンポジット材料を形成する方法として、プリプレダシートからなるコンポジットパーツを圧縮成形する方法 (例えば、特許文献 3)等が提案されている。複層化することにより、材料自体の靭性、疲労特性が向上するという報告がある。

特許文献 1：特開平 5 - 5190

特許文献 2 :特開 2001— 277271

特許文献 3：特開 2005— 306039

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] 従来技術において、クラッド板は、異なる鋼又は金属板同士を圧延し、焼鈍などを行うことによって得られる鋼板又は金属板であり、主に表面機能などの機能付与が目的であり、接合を前提とした構造材料自体の高性能化を目的としていない。また、ラミネート板は、 2枚の金属板間に接合された樹脂を溶融させて加圧成形などを行うことによって得られる鋼板又は金属板であるため、制振機能 ·断熱機能などの機能付与が目的であり、接合を前提とした構造材料自体の高性能化を目的として!/、なレ、。

[0014] コンポジット材料は、材料を圧縮成形など行うことによって得られる板状材料であり、複層化した板状材料自体の高強度化を目的として!/、る。また複層化することにより、セラミックスなどの脆性材料の靭性の向上や疲労特性が向上するという報告がある。本発明ではこれらの知見を参照する力本発明で注目しているような強度一延性のノランス、および靭性、加工性、接合性、疲労特性などの特性に関する検討はない。

[0015] 結局、従来の!/、ずれの複層化材料にお!/、ても強度、延性などの相反する特性を改善した構造材料を達成することができなかった。

[0016] そこで、本発明は上記問題点に着目し、強度、延性などの相反する特性を両立すること力 Sでき、強度、延性、接合性、耐脆化特性、耐疲労特性に優れた鋼/鋼積層型の複層鋼及び複層鋼の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0017] 本発明の請求項 1記載の複層鋼は、組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を組み合わせ、圧延によって形成したことを特徴とする。

[0018] 本発明の請求項 2記載の複層鋼は、組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を層状に重ね合わせた積層鋼を圧延し、所定の熱処理を施すことにより、マルテンサイトを主たる相とする第一の層と、オーステナイト及びフェライトのうち少なくとも 1種を主たる相とする第二の層とを形成したことを特徴とする。

[0019] 本発明の請求項 3記載の複層鋼は、質量％で、 C:0.05%力、ら 0.4%、 Si:0.05 %から 3.0%、Mn:0.05%力、ら 3.0%及び不可避的不純物を含む鋼 A、ま岡 Aにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 16.0%、Ni:0.01%力、ら 12.0%、Mo:0.01% 力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%のうちの 1種又は 2種以上を含む鋼 B

のうちの 1種又は 2種からなる第一の層及び

質量⁰ /₀で、 C:0.01%力、ら 0.15%、 Si:0.01%力、ら 1.0%、 Mn:0.01%力、ら 2.0 %、 Cr:12.0%力、ら 24.0%、Ni:4.0%力、ら 14.0%、N:0.001力、ら 0.3%及び不可避的不純物を含む鋼 C、

ま岡 Cにカロ免、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、Mo:0.01%力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 D、

質量⁰ /₀で、 C:0.001%力、ら 0.15%、 Si:0.05%力、ら 3.0%、 Mn:15.0%力、ら 32. 0%、及び不可避的不純物を含む鋼 E、

ま岡 Eにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40.0%、Mo:0.01% 力、ら 3.0%、 Cu:0.01%力、ら 1.0%、 N:0.001%力、ら 0.3%の 1種又は 2種以上を含む鋼 F、

質量⁰ /₀で、 C:0.0001%力、ら 0.05%、 Si:0.01%力、ら 1.0%、 Mn:0.01%力、ら 2.

0%、及び不可避的不純物を含む鋼 G、

ま岡 Gにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40.0%、Mo:0.01% 力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 H

のうちの 1種以上からなる第二の層を組み合わせ、圧延によって形成したことを特徴とする。

[0020] 本発明の請求項 4記載の複層鋼は、請求項 1〜3のうちいずれか 1項において、複層鋼を構成する各層が 125 m以下の厚さからなることを特徴とする。

[0021] 本発明の請求項 5記載の複層鋼は、請求項 1〜3のうちいずれか 1項において、複層鋼を構成する層数が 5層以上からなることを特徴とする。

[0022] 本発明の請求項 6記載の複層鋼の製造方法は、組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を組み合わせ圧延し、複層鋼を形成することを特徴とする。

[0023] 本発明の請求項 7記載の複層鋼の製造方法は、組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を層状に重ね合わせることにより積層鋼を形成する積層ステツプと、前記積層鋼を圧延し、所定の熱処理を施すことにより、マルテンサイトを主たる相とする第一の層と、オーステナイト及びフェライトのうち少なくとも 1種を主たる相とする第二の層とを形成し、前記第一の層及び前記第二の層を備えた複層鋼を作製する圧延ステップとを備えることを特徴とする。

[0024] 本発明の請求項 8記載の複層鋼の製造方法は、質量％で、 C:0.05%から 0.4% 、 Si:0.05%力、ら 3.0%、Mn:0.05%力、ら 3.0%及び不可避的不純物を含む鋼 A ま岡 Aにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 16.0%、Ni:0.01%力、ら 12.0%、Mo:0.01% 力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%のうちの 1種又は 2種以上を含む鋼 B のうちの 1種又は 2種からなる第一の層及び

質量⁰ /₀で、 C:0.001%力、ら 0.15%、 Si:0.05%力、ら 3.0%、 Mn:15.0%力、ら 32.

0%、及び不可避的不純物を含む鋼 E、

0%、及び不可避的不純物を含む鋼 G、

のうちの 1種以上からなる第二の層を組み合わせ圧延し、複層鋼を形成することを特徴とする。

[0025] 本発明の請求項 9記載の複層鋼の製造方法は、請求項 6〜8のうちいずれ力、 1項において、複層鋼を構成する各層が 125 m以下の厚さからなることを特徴とする。

[0026] 本発明の請求項 10記載の複層鋼の製造方法は、請求項 6〜8のうちいずれか 1項において、複層鋼を構成する層数が 5層以上からなることを特徴とする。

[0027] 本発明の請求項 11記載の複層鋼の製造方法は、請求項 6〜8のうちいずれか 1項において、前記複層鋼の各層の最終厚さを、圧延によって圧延前の各層の元厚の 1 /2以下にして複層鋼を形成する

ことを特徴とする。

[0028] 本発明の請求項 12記載の複層鋼の製造方法は、請求項 6〜8のうちいずれか 1項にお!/、て、前記圧延が熱間圧延であることを特徴とすることを特徴とする。

[0029] 本発明の請求項 13記載の複層鋼の製造方法は、請求項 6〜8のうちいずれか 1項にお!/、て、前記圧延が冷間圧延であることを特徴とする。

[0030] 本発明の請求項 14記載の複層鋼の製造方法は、請求項 6〜8のうちいずれか 1項にお!/、て、前記圧延が温間圧延であることを特徴とする。

[0031] 本発明の請求項 15記載の複層鋼の製造方法は、請求項 6〜8のうちいずれか 1項において、前記圧延が、熱間圧延、冷間圧延及び温間圧延のうち少なくとも 2種以上併用した圧延であることを特徴とする。

[0032] 本発明の請求項 16記載の複層鋼の製造方法は、請求項 6又は 8において、前記圧延後に熱処理を行うことを特徴とする。

[0033] 本発明の請求項 17記載の複層鋼の製造方法は、請求項 14又は 15において、前記温間圧延は、 200°C〜750°Cの範囲で圧延を行うことを特徴とする。

[0034] 本発明の請求項 18記載の複層鋼の製造方法は、請求項 13又は 15において、前記冷間圧延は、圧下率が 30%以上の圧延を少なくとも 1回以上行うことを特徴とする

〇

[0035] 本発明の請求項 19記載の複層鋼の製造方法は、請求項 7又は 16において、前記熱処理は 900°C〜； 1250°Cの範囲内で 1秒以上均熱し、前記熱処理の後常温まで冷却させることを特徴とする。

発明の効果

[0036] 本発明による複層鋼及び複層鋼の製造方法によれば、組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を組み合わせた積層鋼を圧延し複層鋼を形成することによって、強度、延性などの相反する特性を両立することができ、強度、延性、接合性、脆化特性、耐疲労特性に優れた鋼/鋼積層型の複層鋼を製造できる。

図面の簡単な説明

[0037] [図 1]従来の鋼の強度一延性の相関を示すグラフである。 [図 2]本発明の複層鋼の製造方法による複層化による特性改善を説明するグラフである。

[図 3]本発明の複層鋼の製造方法による複層鋼の脆性破壊の例を示す図である。

[図 4]本発明の複層鋼の製造方法による複層鋼の脆性破断条件を説明する図である

[図 5]本発明の複層鋼の製造方法によるクラックない複層鋼を得るための条件を示すグラフである。

[図 6]本発明の複層鋼の製造方法による複層鋼のネッキングの例を示す図である。

[図 7]本発明の複層鋼の製造方法による圧延前の積層鋼の断面写真である。

[図 8]本発明の複層鋼の製造方法による積層鋼の圧延方法を示す概略図である。

[図 9]熱処理温度と伸びとの関係を示すグラフである。

[図 10]最大パス圧下率と伸びとの関係を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

[0038] 本発明の複層鋼は、組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を組み合わせて複層化することにより鋼自体の特性改善を図ることができる。

[0039] 図 2に、本発明の複層化による特性改善を説明するグラフを示す。横軸は、引張強度であり、縦軸は、延性である。グラフ中の鋼 Iは、引張強度は比較的低いが、延性は比較的高い鋼であるのに対し、鋼 IIは、引張強度は比較的高いが、延性は比較的低い鋼である。本発明者らは、鋼 I及び鋼 IIを複層化することにより、引張強度は鋼 Iと鋼 I Iの積層比による相加平均で決まる力延性は鋼/鋼の複層界面を作った場合は複層化により相加平均以上になることを見出した。更に検討した結果、延性の向上は特に複層の層厚、積層数を制御することでさらに顕著となることが判明した。

[0040] 実際上、図 2に示すように、本発明の複層鋼 10は、高強度であって低延性である第一の層 12と、低強度であって高延性である第二の層 11とから構成されており、第一の層 12を偶数層とし、第二の層 11を奇数層として順次交互に奇数枚積層し、これにより高延性である第二の層 11が両外面に配置されるように形成されて!/、る。

[0041] なお、この実施の形態の場合、奇数枚の積層として、 9枚を積層した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、高強度であって低延性である第一の層 12 を、低強度であって高延性である第二の層 11で挟み込み、かつ第二の層 11が両外面に配置さればよぐ 5枚や、 11枚等この他種々の奇数枚に積層しても良い。

[0042] 本発明の複層鋼 10は、組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を組み合わせて圧延し形成したことを特徴とするものである。

[0043] 実際上、複層鋼 10における第一の層 12は、マルテンサイトを主たる相としており、マルテンサイトのみからなる鋼や、マルテンサイト及びべイナイトからなる鋼によって形成されている。また、第二の層 11は、オーステナイト及びフェライトのうち少なくとも 1種を主たる相とする鋼によって形成されている。

[0044] また、本発明の複層鋼 10は、質量⁰ /₀で、 C:0.05%力、ら 0.4%、 Si:0.05%力、ら 3 .0%、Mn:0.05%力、ら 3.0%及び不可避的不純物を含む鋼 A、

ま岡 Aにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 16.0%、Ni:0.01%力、ら 12.0%、Mo:0.01% 力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%のうちの 1種又は 2種以上を含む鋼 B

のうちの 1種又は 2種からなる第一の層 12及び

0%、及び不可避的不純物を含む鋼 E、

0%、及び不可避的不純物を含む鋼 G、ま岡 Gにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40.0%、Mo:0.01% 力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 H

のうちの 1種以上からなる第二の層 11を組み合わせ圧延し形成したことを特徴とするものである。

[0045] 本発明に用いる鋼としては、組織又は機械特性の異なる鋼であれば、特定のものに限定されないが、例えば、マルテンサイト鋼、オーステナイト鋼、 IF (Interstitial Free)鋼、 DP (Dual Phase)鋼、 TRIP鋼、析出強化型鋼、ステンレス鋼又は Tiなどの合金であるのが好まし!/、。

[0046] 本発明に用いる第一の層 12としては、高強度を有する鋼であれば、特定のものに限定されないが、質量％で、 C:0.05%力、ら 0.4%、 Si:0.05%力、ら 3.0%、 Mn:0. 05%力、ら 3.0%及び不可避的不純物を含む鋼 A、鋼 Aに加え、質量％で、 Nb:0.0 01%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.001%力、ら 0.5%、Cr:0.01%力、ら 16.0%、Ni:0.01%力、ら 12.0%、Mo:0.01%力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1. 0%のうちの 1種又は 2種以上を含む鋼 Bのうちの 1種又は 2種からなる鋼であるのが好ましい。

[0047] 本発明に用いる第二の層 11としては、高延性を有する鋼であれば、特定のものに限定されないが、質量⁰ /₀で、 C:0.01%力、ら 0.15%、 Si:0.01%力、ら 1.0%、 Mn:0 .01%力、ら 2.0%、Cr:12.0%力、ら 24.0%、Ni:4.0%力、ら 14.0%、N:0.001力、ら 0.3%及び不可避的不純物を含む鋼 C、鋼 Cに加え、質量％で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0. 1%、V:0.001%力、ら 0.5%、Mo:0.01%力、ら 3.0 %、 Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 D、質量⁰ /₀で、 C:0.001% 力、ら 0.15%、Si:0.05%力、ら 3.0%, Mn:15.0%力、ら 32.0%、及び不可避白勺不純物を含むま岡 E、ま岡 Eにカロ免、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0.1%、 Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.001%力、ら 0.5%、Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40. 0%、 Mo:0.01%力、ら 3.0%、 Cu:0.01%力、ら 1.0%、 N:0.001%力、ら 0.3%の 1 種又は 2種以上を含む鋼 F、質量％で、 C:0.0001%力、ら 0.05%、 Si:0.01%から 1.0%、Mn:0.01%から 2.0%、及び不可避的不純物を含む鋼 G、ま岡 Gにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40.0%、Mo:0.01% 力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 Hのうちの 1種以上からなる鋼であるのが好ましレ、。

[0048] 本発明の複層鋼は、組織又は機械特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼からなるものであれば、特定のものに限定されないが、第一の層 12としてマルテンサイト鋼、第二の層 11としてオーステナイト鋼からなる複層鋼 10であるのが好ましい。高強度を有する鋼 II、高延性を有する鋼 Iのように相反する機械特性を有する鋼を複数組み合わせて圧延することにより、高強度 ·高延性の鋼を得ることができる。なお、 IF鋼、 DP鋼、 TRIP鋼、析出強化型鋼、ステンレス鋼などのうち複数の鋼からなる積層鋼であってあよい。

[0049] 本発明の複層鋼 10を圧延する前の積層鋼の各層の厚さは、積層鋼を圧延した後に得られる複層鋼 10を構成する各層が 125 m以下の厚さであることが好ましい。各層の厚さが 125 m以下の層からなる複層鋼 10を形成することにより、剥離破断、脆性破断、局所ネッキングなどのなレ、複層鋼 10を形成することができる。

[0050] また、本発明の複層鋼 10の層数は、圧延した後に得られる複層鋼 10の厚さ方向に対して特定のものに限定されないが、 5層以上であることが好ましい。それによつて複層鋼全体の機械特性及び接合性を向上させることができる。

[0051] さらに、本発明の複層鋼 10の各層の厚さは、圧延によって圧延前の元厚の 1/2以下になっていることが好ましい。圧延により界面強度が向上し、所定の特性向上効果を得ること力 Sでさる。

[0052] 本発明の複層鋼 10の製造方法は、組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を組み合わせて圧延し複層鋼を形成することを特徴とする。

[0053] また、本発明の複層鋼 10の製造方法は、質量％で、 C:0.05%力、ら 0.4%、 Si:0.

05%力、ら 3.0%、Mn:0.05%力、ら 3.0%及び不可避的不純物を含む鋼 A、ま岡 Aにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 16.0%、Ni:0.01%力、ら 12.0%、Mo:0.01% 力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%のうちの 1種又は 2種以上を含む鋼 B のうちの 1種又は 2種からなる第一の層 12及び

0%、及び不可避的不純物を含む鋼 E、

0%、及び不可避的不純物を含む鋼 G、

のうちの 1種以上からなる第二の層 11を組み合わせ圧延し複層鋼 10を形成することを特徴とするものである。

[0054] 本発明に用いる鋼としては、組織又は機械特性の異なる鋼であれば、特定のものに限定されないが、例えば、マルテンサイト鋼、オーステナイト鋼、 IF鋼、 DP鋼、 TRI P鋼、析出強化型鋼、ステンレス鋼などが好ましい。

[0055] 本発明に用いる第一の層 12としては、高強度を有する鋼であれば、特定のものに限定されないが、質量％で、 C:0.05%力、ら 0.4%、 Si:0.05%力、ら 3.0%、 Mn:0. 05%力、ら 3.0%及び不可避的不純物を含む鋼 A、鋼 Aに加え、質量％で、 Nb:0.0 01%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.001%力、ら 0.5%、Cr:0.01%力、ら 16.0%、Ni:0.01%力、ら 12.0%、Mo:0.01%力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1. 0%のうちの 1種又は 2種以上を含む鋼 Bのうちの 1種又は 2種からなる鋼であるのが好ましい。

[0056] 本発明に用いる第二の層 11としては、高延性を有する鋼であれば、特定のものに限定されないが、質量⁰ /₀で、 C:0.01%力、ら 0.15%、 Si:0.01%力、ら 1.0%、 Mn:0 .01%力、ら 2.0%、Cr:12.0%力、ら 24.0%、Ni:4.0%力、ら 14.0%、N:0.001力、ら 0.3%及び不可避的不純物を含む鋼 C、鋼 Cに加え、質量％で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0. 1%、V:0.001%力、ら 0.5%、Mo:0.01%力、ら 3.0 %、 Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 D、質量⁰ /₀で、 C:0.001% 力、ら 0.15%、Si:0.05%力、ら 3.0%, Mn:15.0%力、ら 32.0%、及び不可避白勺不純物を含むま岡 E、ま岡 Eにカロ免、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0.1%、 Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.001%力、ら 0.5%、Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40. 0%、 Mo:0.01%力、ら 3.0%、 Cu:0.01%力、ら 1.0%、 N:0.001%力、ら 0.3%の 1 種又は 2種以上を含む鋼 F、質量％で、 C:0.0001%力、ら 0.05%、 Si:0.01%から 1.0%、Mn:0.01%から 2.0%、及び不可避的不純物を含む鋼 G、

ま岡 Gにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40.0%、Mo:0.01% 力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 Hのうちの 1種以上からなる鋼であるのが好ましレ、。

[0057] 本発明の複層鋼 10は、組織又は機械特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼からなる複層鋼であれば、特定のものに限定されないが、マルテンサイト鋼、オーステナイト鋼力、らなる複層鋼 10であるのが好ましい。高強度を有する鋼 II、高延性を有する鋼 Iのように相反する機械特性を有する鋼を複数を重ねて圧延することにより、高強度'高延性の複層鋼を得ることができる。なお、 IF鋼、 DP鋼、 TRIP鋼、析出強化型鋼、ステンレス鋼などののうち複数の鋼からなる積層鋼であってもよい。

[0058] 本発明の複層鋼 10の各層の厚さは、圧延した後に得られる厚さ方向に対して 125

in以下の厚さであることが好ましい。各層の厚さが 125 m以下の層からなる複層鋼 10を圧延により形成することにより、剥離破断、脆性破断、局所ネッキングなどのな Vヽ複層鋼 10を形成することができる。 [0059] また、本発明の複層鋼 10の層数は、厚さ方向に対して、 5層以上であることが好ましい。 5層以上の層を有する複層鋼を圧延により形成することにより、複層鋼全体の機械特性及び接合性を著しく向上させることができる。

[0060] さらに、本発明の複層鋼 10の各層の厚さは、圧延によって圧延前の元厚の 1/2以下になっていることが好ましい。圧延により界面強度が向上し、所定の特性向上効果を得ること力 Sでさる。

[0061] 本発明の圧延としては、熱間圧延や、冷間圧延、温間圧延、熱間圧延及び冷間圧延を併用した圧延、熱間圧延及び温間圧延を併用した圧延が好ましい。熱間圧延や、冷間圧延、温間圧延、熱間圧延及び冷間圧延を併用した圧延、熱間圧延及び温間圧延を併用した圧延によって複層鋼を形成することにより、層同士の界面強度が達成できる。

[0062] 実際上、熱間圧延を行う場合には、例えば積層鋼を圧延するための圧延ローラを所定の温度に加熱させることにより、積層鋼に対して圧延処理と熱処理とを同時に行うようになされている。

[0063] すなわち、この場合、先ず始めに組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を順次交互に層状に重ね合わせることにより積層鋼を形成する。

[0064] 次いで、所定温度に加熱した圧延ローラを用いて積層鋼を圧延すると共に、当該積層鋼に所定の熱処理を施すことにより、マルテンサイトを主たる相とし、高強度であつて低延性である第一の層 12と、オーステナイト及びフェライトのうち少なくとも 1種を主たる相とし、低強度であって高延性である第二の層 11とを形成する。

[0065] このようにして、これら第一の層 12及び第二の層 11が順次交互に積層され、高延性の第二の層 11が両外面に配置された複層鋼 10が作製され得る。

[0066] これに対して、冷間圧延又は温間圧延を行う場合には、先ず始めに圧延ローラを用いて上述した積層鋼を圧延することにより多層圧延鋼を形成する。

[0067] 次いで、多層圧延鋼に所定の熱処理を施すことにより、マルテンサイトを主たる相とし、高強度であって低延性である第一の層 12と、オーステナイト及びフェライトのうち少なくとも 1種を主たる相とし、低強度であって高延性である第二の層 11とを形成する [0068] このようにして、これら第一の層 12及び第二の層 11が順次交互に積層され、高延性の第二の層 11が両外面に配置された複層鋼 10が作製され得る。

[0069] 因みに、熱間圧延においては、高温にしすぎると、第一の層と第二の層との間で熱拡散による原子の移動が生じ、第一の層及び第二の層の組成が変わってしまい、第一の層及び第二の層による相乗効果が薄れてしまう。

[0070] これに対して、温間圧延や冷間圧延では、熱間圧延よりも低温で行うことにより、第一の層と第二の層との間の熱拡散による原子の移動がなぐ第一の層及び第二の層による相乗効果が薄れてしまうことを防止できる。

[0071] ここで温間圧延を主体として圧延を行う場合には、加熱或いは熱間圧延後冷却して、または常温から加熱して、 200°C〜750°Cの範囲で大部分の圧延を行うことが好ましい。これは、 200°Cよりも低いと、積層鋼の変形抵抗が高くなり、 750°Cよりも高いと、組成が変わり所望しない鋼が形成されるからである。

[0072] また冷間圧延を主体として圧延を行う場合には、 1パスの圧下率が 30%

以上のパスを少なくとも 1回以上含むことが好ましい。これは、 30%よりも低いと、複層鋼の延性を向上させることができないからである。因みに、ここで圧下率とは、圧延前の層の厚さに対する圧延後の層の厚さの減少率をいう。

[0073] さらに所定の熱処理としては、圧延後の複層鋼を数百。 Cから千数百。 C程度の温度で 1秒から数時間程度（すなわち 1秒以上)行うことが望ましい。なお、熱処理を行う場合の温度としては、 900°Cよりも低ぐまたは 1250°Cよりも高いと、所望する値まで延性を向上させることができないので、 900°C〜； 1250°Cの範囲内であることが望ましい。因みに、熱間処理においては、圧延と同時に熱処理を行わずに、圧延とは別に熱処理を行ってもよい。また、熱処理後は空冷、水冷又は気水冷却などの冷却を行つてもよい。圧延後の複層鋼を熱処理することにより、複層鋼の長さ方向'厚さ方向の V、ずれにお!/、ても機械的特性を均一にすることができる。

[0074] 以下、具体的な実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなぐ例えば圧延力熱間圧延、冷間圧延及び温間圧延のうち少なくとも 2種以上併用した圧延であってもよい。

実施例 1 [0075] (1)実施例

本発明の強度、延性などの相反する特性を両立することができ、強度、延性、接合性、脆化特性、耐疲労特性に優れた複層鋼を得るためには、脆性破壊及びネッキングのな!/ヽ複層鋼を形成しなければならなレ、。

[0076] 本実施例では、脆性破壊が生じない複層鋼の形成条件を決定した後に、ネッキングが生じない複層鋼の形成条件を決定した。さらに、脆性破壊及びネッキングが生じなレヽ複層鋼の形成条件に基づ!/、て複層鋼を形成した。

[0077] 図 3は、複層鋼の破壊形態の 1つとなる脆性破壊の例を示す。図 3 (A)は脆性破断の例であり、図 3 (B)は剥離破断の例である。脆性破断とは、脆性破断条件を満たすことにより生じる破断である。脆性破断条件は、複層鋼中の 1つの中間層の層厚が臨界層厚以上になることである。これに対し、剥離破断とは、剥離条件を満たすことにより生じる破断である。剥離条件は、複層鋼中の 1つの中間層との界面強度が層間剥離強度（層間剥離エネルギー）以下になることである。

[0078] 図 4は、複層鋼の脆性破断条件である亀裂進展条件を説明する図である。複層鋼中の層厚 tを有する層 Aが亀裂進展条件を満たし、脆性破断を起こした場合は、図 4

II

に示したような Tunnel crackなる亀裂を生じる。亀裂進展条件は、亀裂生成エネルギー W及び解放ひずみエネルギー W により表すこと力 Sできる。

c m

[0079] 亀裂生成エネルギー Wは、数 1で表される。

[0080] 國

[0081] ここで、 tは層 IIの層厚、 γ は層 IIの表面エネルギーである。

II II

[0082] また、解放ひずみエネルギー W は、数²で表される。

m

[0083] [数 2]

つ？

1

W_m =

[0084] ：で、 tは鋼 IIの層厚、 Eは鋼 IIのヤング率、 σ は単位面積当たりの引張荷重である。 [0085] 亀裂進展条件は、亀裂生成エネルギー W≥解放ひずみエネルギー W の条件で

c m

ある。亀裂生成エネルギー W≥解放ひずみエネルギー W の条件を満たすときは、

c m

亀裂が進展し、脆性破断が生じてしまう。

[0086] 一方、亀裂生成エネルギー W <解放ひずみエネルギー W の条件を満たすときは

c m

、亀裂が進展せず、脆性破断は生じない。

[0087] 層 IIに亀裂が進展せず、脆性破断が生じない臨界層厚 t ^&は数 3で表すことができ

II

[0088] 園

[0089] ここで、 t ^&は層 IIの臨界層厚、 γ は層 IIの強度、 Εは鋼 IIのヤング率、 σ は引張

II II II 1 強度である。

[0090] 実際に、複層鋼に用いる層のうち、マルテンサイト鋼を中間層となる層 IIとした場合の臨界層厚を求めた。マルテンサイトの破壊靱性 Κ 力 ¾0MPa^m、ヤング率 E力 ¾0

IC II

0GPa、引張強度 σ 力 SlGPaである場合の臨界層厚 t ^&は、数 4より 125 μ mであった

1 II

。従って、層厚 125 m以下であれば、亀裂が進展せず、脆性破断が生じないことがわかった。

[0091] 一方、複層鋼の剥離条件は、界面強度 γ 及び層間剥離強度 (層間剥離エネルギ

mt

一） Gにより表すこと力 Sできる。層間剥離強度 Gは、数 4により表される。

d d

[0092] [数 4]

G_d = .26G_p

[0093] ここで、 Gは層間剥離強度、 Gは積層界面に直交する亀裂のエネルギー解放率

d P

である。

[0094] また、積層界面に直交する亀裂のエネルギー解放率 Gは数 5で表される。

P

[0095] [数 5コひ】

^G 丁 [0096] ここで、 Gは積層界面に直交する亀裂のエネルギー解放率、 tは層 IIの層厚、 Eは p II II 鋼 IIのヤング率、 σ は引張強度である。

[0097] 剥離破断条件は、界面強度 γ <層間剥離強度 Gの条件である。界面強度 γ mt d mt

<層間剥離強度 Gの条件を満たすときは、剥離破断が生じてしまう。

d

[0098] 一方、界面強度 γ 〉層間剥離強度 Gの条件を満たすときは、剥離破断は生じな

mt d

い。

[0099] 実際に、複層鋼に用いる層のうち、マルテンサイト鋼を中間層となる層 IIとした場合の界面強度を求めた。マルテンサイトのヤング率 E力 00GPa、引張強度 σ 力 SlGPa

II 1

、臨界層厚 t ^&が 125 mである場合の界面強度 γ は、数 5及び数 6より 500j/m²

II int

であった。従って、界面強度 Ί は、数 4及び数 5より 500j/m²以上であれば、剥離

mt

破断が生じな!/、ことがわ力、つた。

[0100] 図 5は、脆性破断及び剥離破断のない複層鋼が得られる範囲を示すグラフである。

横軸は、層 IIの強度 γ に対する界面強度 γ であり、縦軸は、層 IIの強度 γ に対す

II int II る層間剥離強度 Gである。グラフ中の領域 1及び領域 2は、剥離破断が生じる領域

d

であり、領域 3は、脆性破断が生じる領域である。領域 1、領域 2、領域 3以外の領域 4 内の条件で複層鋼を形成することにより、脆性破断及び剥離破断のない複層鋼を得ること力 Sでさる。

[0101] 実際に、積層鋼に用いる層のうち、マルテンサイト鋼を中間層となる層 IIとした場合、マルテンサイトの破壊靱性 K 力 ¾0MPa^m、ヤング率 E力 00GPa、引張強度 σ

IC II 1 力 SlGPa、臨界層厚 t ^&が 125 m以下、界面強度 γ が 500j/m²以上である条件

II int

にお!/、て、脆性破断及び剥離破断のな!/、複層鋼を得ること力 Sできる。

[0102] 脆性破断及び剥離破断のない複層鋼において、さらに、もう 1つの破壊形態となるネッキングを生じない複層鋼を形成するための条件を決定した。

[0103] 図 6は、複層鋼の破壊形態の 1つとなるネッキングの例を示す。図 6 (A)は全体ネッキングの例であり、図 6 (B)は局所ネッキングの例である。局所ネッキングが起こると複層鋼板の延性は阻害される。ネッキングの発生は Von Misesを仮定した条件から数 6により表すことカできる。

[0104] [数 6] d(7 — -1 —n₂ -l

άびε

[0105] ここで、 k、 kは定数、 n、 nは加工硬化指数、 εは歪である。局所ネッキングの発

1 2 1 2

生条件は、数 7により表すことができる。

[0106] [数 7]

- σ - α— 一

び

ε,. η

σ - α

[0107] ここで、 ε uは一様伸び、は加工硬化指数、 σは引張強度、 αは定数、 ^は鋼 Iの層厚、 tは鋼 IIの層厚、 Eは鋼 IIのヤング率、 1は鋼 IIの粒径である。

II II II

[0108] 上記で得られた全体ネッキング発生条件又は局所ネッキング発生条件に基づいて、複層鋼を形成することにより、全体ネッキング及び局所ネッキングのない複層鋼を得ること力 Sでさる。

[0109] 本発明の強度、延性などの相反する特性を両立することができ、強度、延性、接合性、脆化特性、耐疲労特性に優れた複層鋼を得るためには、以上で決定した脆性破壊及びネッキングが生じな!/、複層鋼の形成条件に基づレ、て複層鋼を形成した。

[0110] 本発明の複層鋼は、組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を組み合わせた積層鋼を圧延し、ヘテロ界面制御を施すことにより形成した。積層鋼の組み合わせに用いた鋼の強度及び伸びを表 1に示す。

[0111] [表 1] 材料強度（MPa) 伸び（¾

鋼 A 1200 8

鋼 B 1400 5

鋼 c 700 60

鋼 D 800 50

鋼 E 700 50

鋼 F 800 40

積層鋼の組み合わせに用いた鋼は、表 1に限定されず、以下に示す鋼 G、鋼 Hも用いた。積層鋼の組み合わせに用いた鋼の組成は、それぞれ、鋼 Aが、質量％で、 C:0.05%力、ら 0.4%、Si:0.05%力、ら 3.0%、Mn:0.05%力、ら 3.0%及び不可避的不純物を含む鋼、

ま岡 B力ま岡 Aにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1% 、V:0.001%力、ら 0.5%、Cr:0.01%力、ら 16.0%、Ni:0.01%力、ら 12.0%, Mo: 0.01%力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%のうちの 1種又は 2種以上を含む鋼ま岡 C力質量⁰ /₀で、 C:0.01%力、ら 0.15%、 Si:0.01%力、ら 1.0%、 Mn:0.01%力、ら 2.0%、Cr:12.0%力、ら 24.0%、Ni:4.0%力、ら 14.0%、N:0.001力、ら 0.3% 及び不可避的不純物を含む鋼、

ま岡 D力ま岡 Cにカロえ、質量⁰ /₀で Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、 V:0.001%力、ら 0.5%、Mo:0.01%力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼、

ま岡 E力質量⁰ /₀で、 C:0.001%力、ら 0.15%、 Si:0.05%力、ら 3.0%、 Mn:15.0% 力、ら 32.0%、及び不可避的不純物を含む鋼 E、鋼 Eに加え、質量％で、 Nb:0.001 %から 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.001%力、ら 0.5%、Cr:0.01%力、ら 12.0%、 Ni:0.01%力、ら 12.0%、 Mo:0.01%力、ら 3.0%、 Cu:0.01%力、ら 1.0 %、 N:0.001%力、ら 0.3%の 1種又は 2種以上を含む鋼 F、質量⁰ /₀で、 C:0.0001 %から 0.01%、 Si:0.01%力、ら 1.0%、 Mn:0.01%力、ら 2.0%、及び不可避白勺不純物を含む鋼、

ま岡 F力ま岡 Gにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1% 、V:0.001%力、ら 0.5%、Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40.0%, Mo: 0. 01 %力、ら 3. 0%、 Cu : 0. 01 %力、ら 1. 0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 Hのうちの 1種以上からなる鋼である。

[0113] 上記の鋼 Aから鋼 Hのうち、少なくとも 2種以上組み合わせて複層鋼を構成した。なお、上記の鋼 Aから鋼 Hを用いて第一の層及び第二の層からなる複層鋼を構成すること力 Sでさる。

[0114] 第一の層は、高強度を有する鋼である鋼 A、鋼 Bのうちの 1種又は 2種から構成した。また、第二の層は、高延性を有する鋼である鋼 C、鋼 D、鋼 E、鋼 F、鋼 G、鋼 Hのうちの 1種以上から構成した。これら第一の層及び第二の層より複層鋼を構成した。

[0115] 本発明の強度、延性などの相反する特性を両立することができ、強度、延性、接合性、脆化特性、耐疲労特性に優れた複層鋼を得るために、以上で決定した脆性破壊及びネッキングが生じない複層鋼の形成条件を満たすように構成した。

[0116] 図 7は、構成した複層鋼の断面写真である。複層鋼の組み合わせに用いた鋼は、 0 . 15C- 1. 5Mn鋼及び SUS316鋼である。複層鋼の積層数は 11層、層厚は 125 ^ m,複層鋼自体の厚さは lmmである。本実施例では、複層鋼は層厚 5mmまでは熱間圧延、それ以降 lmm厚までは冷間圧延で行った。

[0117] 図 8は、積層鋼 6の圧延方法の概略図を示す。本実施例の圧延方法によれば、以上で決定した脆性破壊及びネッキングが生じな!/、複層鋼の形成条件に基づレ、て、圧延ローラ 5により積層鋼 6を熱間圧延することにより、多層圧延鋼 7を得ることができる。本実施例では、多層圧延鋼 7は層厚 5mmまでは熱間圧延、それ以降 lmm厚までは冷間圧延で fiつた。

[0118] 次いで、ここでは熱間処理において圧延処理と熱処理とを同時に行わずに別途行うようにしたことにより、積層鋼 6を圧延することにより形成した多層圧延鋼 7に対して熱処理を行った。熱処理条件は、加熱温度が 900°Cから 1250°C、保持時間が 1秒力も 3600秒とした。熱処理を行った後に、水冷又は空冷により多層圧延鋼 7を常温まで冷却することで複層鋼を得た。得られた複層鋼の引張強度は lOOOMPaから 11 OOMPaであり、伸びは 40%から 50%であった。

[0119] なお、本実施例では、圧延装置として定形圧延機を用いているが、せん断付与圧延機、絞り圧延機、張力絞り圧延機、延伸圧延機、溶湯圧延機などの圧延装置を用いてもよい。また、本実施例での熱処理条件となる加熱温度は 900°Cから 1250°Cである力数百。 Cから千数百。 Cであってもよい。さらに、保持時間は 1秒から 3600秒であるが、 1秒以上均熱できれば、数秒から数時間であってもよい。必要に応じて圧延後の熱処理を行わずに複層鋼を形成してもよい。加えて、本実施例での熱処理後の冷却は空冷であるが、水冷又は気水冷却でもよ!/、。

[0120] 以上のように、本発明による複層鋼板の製造方法によれば、組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を組み合わせて圧延し、複層鋼を形成することによつて、強度、延性などの相反する特性を両立することができ、強度、延性、接合性、脆化特性、耐疲労特性に優れた鋼/鋼積層型の複層鋼板を製造できる効果があることが確認された。

[0121] (2)実証例

次に、上述した事実について実証するため、複数種類の複層鋼を作製し、これら複層鋼の強度及び延性について検証した。先ず始めに、表 2に示すように、 C、 Si、 Mn 、 Cu、 Ni、 Cr、 Mo、 V、 Ti及び Nのうち任意に選択した複数種類の物質を所定の質量％で混合し、材料として鋼 A、鋼 Bl、鋼 B2、鋼 B3、鋼 C、鋼 D、鋼 E、鋼 F及び鋼 Gを作製した。

[0122] [表 2]

供試材化学成分 (wtt)

次いで、表 3に示すように、鋼 A、鋼 Bl、鋼 B2及び鋼 B3のうちいずれ力、 1種を材料 1とし、鋼 C、鋼 D、鋼 E、鋼 F及び鋼 Gのうちいずれか 1種を材料 2とし、これら材料 1 及び材料 2を組み合わせ、実施例 1〜 16及び比較例；!〜 3の合計 19種類の複層鋼を作製し、これら複層鋼の強度及び延性を測定した。 [0124] [表 3]

[0125] 例えば実施例 1では、材料 1として、当該材料 1の厚さ（以下、これを材料 1厚と呼ぶ )が 5. Ommからなる板状の鋼 Aを用いた。また材料 2としては、当該材料 2の厚さ（以下、これを材料 2厚と呼ぶ）が 5. Ommからなる板状の鋼 Cを用いた。

[0126] そして、これら材料 1を偶数層とし、材料 2を奇数層として順次交互に合計 9枚積層し、両外面に材料 2を配置させた積層鋼を作製した。

[0127] 次いで、積層鋼を圧延するプロセス（表 3中、単にプロセスとする）として、熱間圧延と冷間圧延とを用いた。熱間圧延では、 1000°Cの状態で圧延ローラによって積層鋼を圧延して多層圧延鋼を作製した。

[0128] その後、多層圧延鋼に対して、 1000°Cで約 2分間加熱する熱処理を施した後、水冷によって冷却することにより実施例 1の複層鋼を作製した。 [0129] この実施例 1の複層鋼では、仕上げ厚を 1. Ommとし、この仕上げ厚により 1層あたりの厚みが 111〃 mであった。

[0130] そして、このようにして作製した実施例 1の複層鋼の各層を光学顕微鏡で確認し、或いは硬さ測定したところ、第一の層としての材料 1層（すなわち、材料 1により形成された層）の構成相はマルテンサイトとなり、第二の層としての材料 2層（すなわち、材料 2により形成された層）の構成相はオーステナイトとなったことが確認できた。

[0131] 続いて、実施例 1の複層鋼について強度測定及び延び測定を行ったところ、強度（表 3中、 TSと表示する）力 030MPa、延性（表 3中、 ELと表示する）力 ¾7%であることが確認できた。

[0132] このように、実施例 1では、その強度測定及び延び測定の結果を、図 2を基に検証すると、強度、延性などの相反する特性を両立することができ、強度、延性、接合性、耐脆化特性、耐疲労特性に優れた複層鋼が得られたことが確認できた。

[0133] また、例えば実施例 2では、材料 1として、材料 1厚が 1. Ommからなる板状の鋼 A を用い、材料 2として、材料 2厚が 1. Ommからなる板状の鋼 Cを用いた。

[0134] そして、積層鋼を圧延するプロセスとして、実施例 1とは異なり冷間圧延のみを用いた。ここでは複数回冷間圧延を行い、そのうち 1回の冷間圧延において最大の圧下率を 50%として積層鋼を圧延して多層圧延鋼を作製した。

[0135] その後、多層圧延鋼に対して、 1000°Cで約 2分間加熱する熱処理を施した後、水冷によって冷却することにより実施例 2の複層鋼を作製した。

[0136] このようにして作製した実施例 2の複層鋼の各層を光学顕微鏡で確認し、或いは硬さ測定したところ、材料 1層の構成相はマルテンサイトとなり、材料 2層の構成相はォーステナイトとなったことが確認できた。

[0137] 続!/、て、実施例 2の複層鋼にっレ、て強度測定及び延び測定を行ったところ、強度力 Sl030MPa、延びが 27%であることが確認できた。この強度測定及び延び測定の結果を、図 2を基に検証すると、実施例 2においても、強度、延性などの相反する特性を両立することができ、強度、延性、接合性、耐脆化特性、耐疲労特性に優れた複層鋼が得られたことが確認できた。

[0138] これに対して、実施例 2とは熱処理の温度条件のみが異なり、当該熱処理の温度を下げて 800°Cとした比較例 1では、材料 1層の構成相がマルテンサイトとなり、材料 2 層の構成相がオーステナイトとなったものの、延性が 6%に下がった。すなわち、この比較例 1は、図 2を基に検証すると、強度、延性などの相反する特性を両立できていない。

[0139] このことから、熱処理の温度条件を下げた場合には延性が劣ることが確認できた。

そこで、上述した実施例 2や比較例 1と同じ構成からなり、熱処理における温度条件のみを変えて伸び (すなわち、延性）について測定を行った。

[0140] これにより、図 9に示すような結果が得られ、熱処理の温度を 800°Cよりも上げて約

900°Cにした場合には、延性が 22%となった。

[0141] 従って、熱処理の温度は、延性を向上させるような温度にする必要があることが確認でき、具体的には約 900°C〜； 1250°Cの間が好まし!/、ことが確認できた。

[0142] また、表 3における実施例 9では、材料 1として、材料 1厚が 1. 2mmからなる板状の鋼 B1を用いた。また材料 2としては、材料 2厚が 1. Ommからなる板状の鋼 Cを用いた。

[0143] そして、これら材料 1を偶数層とし、材料 2を奇数層として順次交互に合計 11枚積層し、両外面に材料 2を配置させた積層鋼を作製した。

[0144] 次いで、積層鋼を圧延するプロセスとして、冷間圧延のみを用い、複数回冷間圧延のうち 1回の冷間圧延において最大の圧下率を 40%として積層鋼を圧延して多層圧延鋼を作製した。

[0145] その後、多層圧延鋼に対して、 1000°Cで約 2分間加熱する熱処理を施した後、水冷によって冷却することにより実施例 9の複層鋼を作製した。

[0146] この実施例 9の複層鋼では、仕上げ厚を 1. Ommとし、この仕上げ厚により 1層あたりの厚みが 91 μ mであった。

[0147] そして、このようにして作製した実施例 9の複層鋼の各層を光学顕微鏡で確認し、或いは硬さ測定したところ、材料 1層の構成相はマルテンサイトとなり、材料 2層の構成相はオーステナイトとなったことが確認できた。

[0148] 続!/、て、実施例 9の複層鋼につ!/、て強度測定及び延び測定を行ったところ、強度力 Sl090MPa、延性が 27%であることが確認できた。 [0149] このように、実施例 9では、その強度測定及び延び測定の結果を、図 2を基に検証すると、強度、延性などの相反する特性を両立することができ、強度、延性、接合性、耐脆化特性、耐疲労特性に優れた複層鋼が得られたことが確認できた。

[0150] これに対して、実施例 9とは冷間圧延におけるパスの最大の圧下率のみが異なり、複数回冷間圧延のうち 1回の冷間圧延における最大の圧下率を下げて 20%とした比較例 2では、材料 1層の構成相がマルテンサイトとなり、材料 2層の構成相がオーステナイトとなったものの、強度が 950MPaに下がり、延性が 6%に下がった。

[0151] このこと力、ら、冷間圧延における最大の圧下率 (最大パス圧下率とも呼ぶ）を下げた場合には、強度が低下し、延性が劣ることが確認できた。ここで、上述した実施例 9や比較例 2と同じ構成からなり、冷間圧延における最大パス圧下率のみを変えて伸び（すなわち、延性）について測定を行った。

[0152] これにより、図 10に示すような結果が得られ、最大パス圧下率を 20%よりも上げて約 30 %にした場合には、延性が 20 %となった。

[0153] 従って、冷間圧延における最大パス圧下率は、延性を向上させるような圧下率にする必要があることが確認でき、具体的には約 30%以上が好ましいことが確認できた。

[0154] また、表 3における実施例 12では、材料 1として、材料 1厚が 1. 2mmからなる板状の鋼 B1を用いた。また材料 2としては、材料 2厚が 1. Ommからなる板状の鋼 Gを用いた。

[0155] そして、これら材料 1を偶数層とし、材料 2を奇数層として順次交互に合計 11枚積層し、両外面に材料 2を配置させた積層鋼を作製した。

[0156] 次いで、積層鋼を圧延するプロセスとして、冷間圧延のみを用い、複数回冷間圧延のうち 1回の冷間圧延においてパスの最大の圧下率を 50%として積層鋼を圧延して多層圧延鋼を作製した。

[0157] その後、多層圧延鋼に対して、 1000°Cで約 2分間加熱する熱処理を施した後、水冷によって冷却することにより実施例 12の複層鋼を作製した。

[0158] この実施例 12の複層鋼では、仕上げ厚を 0. 8mmとし、この仕上げ厚により 1層あたりの厚みが 73 μ mであった。

[0159] そして、このようにして作製した実施例 12の複層鋼の各層を光学顕微鏡で確認し、或いは硬さ測定したところ、材料 1層の構成相はマルテンサイトとなり、材料 2層の構成相はフェライトとなったことが確認できた。

[0160] 続いて、実施例 12の複層鋼について強度測定及び延び測定を行ったところ、強度力 S l040MPa、延性が 27%であることが確認できた。

[0161] このように、実施例 12では、その強度測定及び延び測定の結果について、図 2から検証すると、強度、延性などの相反する特性を両立することができ、強度、延性、接合性、耐脆化特性、耐疲労特性に優れた複層鋼が得られたことが確認できた。

[0162] これに対して、実施例 12とは熱処理後の冷却方法のみが異なり、水冷に替えて緩冷を行った比較例 3では、材料 2層の構成相がフェライトとなったものの、材料 1層の構成相もフェライトとなってしまい、強度が 710MPaに下がり、延性が 19%に下がつた。

[0163] このこと力、熱処理後に緩冷を行った場合には、材料 1層の構成相がマルテンサイトとならず、強度が低下することが確認できた。

[0164] 従って、上述した結果と、表 3中の他の実施例における熱処理等の項目とから、熱処理後の冷却方法は、水冷又は空冷が好まし!/、ことが確認できた。

[0165] 力べして、表 3における実施例 1〜16は、各強度及び延性を測定した結果について

、図 2を基に検証すると、いずれも、強度、延性などの相反する特性を両立することができ、強度、延性、接合性、耐脆化特性、耐疲労特性に優れた複層鋼が得られたことが確認、できた。

Claims

請求の範囲

組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を組み合わせ、圧延によって形成したことを特徴とする複層鋼。

組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を層状に重ね合わせた積層鋼を圧延し、所定の熱処理を施すことにより、マルテンサイトを主たる相とする第一の層と、オーステナイト及びフェライトのうち少なくとも 1種を主たる相とする第二の層とを形成したことを特徴とする複層鋼。

質量⁰ /₀で、 C:0.05%力、ら 0.4%、 Si:0.05%力、ら 3.0%、 Mn:0.05%力、ら 3.0 %及び不可避的不純物を含む鋼 A、

ま岡 Aにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0. 1%、V:0. 001%力、ら 0.5%、Cr:0.01%力、ら 16.0%、Ni:0.01%力、ら 12.0%、Mo:0.01 %から 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%のうちの 1種又は 2種以上を含む鋼 B

のうちの 1種又は 2種からなる第一の層及び

質量⁰ /₀で、 C:0.01%力、ら 0.15%、Si:0.01%力、ら 1.0%、Mn:0.01%力、ら

2.0 %、 Cr:12.0%力、ら 24.0%、Ni:4.0%力、ら 14.0%、N:0.001力、ら 0.3%及び不可避的不純物を含む鋼 C、

ま岡 Cにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0. 001%力、ら 0.5%、Mo:0.01%力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 D、

質量⁰ /₀で、 C:0.001%力、ら 0.15%、Si:0.05%力、ら 3.0%, Mn:15.0%力、ら 32 .0%、及び不可避的不純物を含む鋼 E、

ま岡 Eにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0. 001%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40.0%、Mo:0.01 %力、ら 3.0%、 Cu:0.01%力、ら 1.0%、 N:0.001%力、ら 0.

3%の 1種又は 2種以上を含む鋼 F、

質量⁰ /₀で、 C:0.0001%力、ら 0.05%、 Si:0.01%力、ら 1.0%、 Mn:0.01%力、ら 2 .0%、及び不可避的不純物を含む鋼 G、

ま岡 Gにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0. 001%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40.0%、Mo:0.01 %から 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 H

のうちの 1種以上からなる第二の層を組み合わせ、圧延によって形成したことを特徴とする複層鋼。

[4] 複層鋼を構成する各層が 125 in以下の厚さからなることを特徴とする請求項 1〜

3のうちいずれ力、 1項記載の複層鋼。

[5] 複層鋼を構成する層数が 5層以上からなることを特徴とする請求項 1〜3のうちいずれか 1項記載の複層鋼。

[6] 組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を組み合わせ圧延し、複層鋼を形成することを特徴とする複層鋼の製造方法。

[7] 組織又は機械的特性の異なる少なくとも 2種以上の鋼を層状に重ね合わせることにより積層鋼を形成する積層ステップと、

前記積層鋼を圧延し、所定の熱処理を施すことにより、マルテンサイトを主たる相とする第一の層と、オーステナイト及びフェライトのうち少なくとも 1種を主たる相とする第二の層とを形成し、前記第一の層及び前記第二の層を備えた複層鋼を作製する圧延ステップと

を備えることを特徴とする複層鋼の製造方法。

[8] 質量⁰ /₀で、 C:0.05%力、ら 0.4%、 Si:0.05%力、ら 3.0%、 Mn:0.05%力、ら 3.0 %及び不可避的不純物を含む鋼 A、

のうちの 1種又は 2種からなる第一の層及び

質量⁰ /₀で、 C:0.01%力、ら 0.15%、Si:0.01%力、ら 1.0%、Mn:0.01%力、ら 2.0 %、 Cr:12.0%力、ら 24.0%、Ni:4.0%力、ら 14.0%、N:0.001力、ら 0.3%及び不可避的不純物を含む鋼 C、

ま岡 Cにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0.0 01%力、ら 0.5%、Mo:0.01%力、ら 3.0%、Cu:0.01%力、ら 1.0%の 1種又は 2種以上を含む鋼 D、

ま岡 Eにカロえ、質量⁰ /₀で、 Nb:0.001%力、ら 0. l%、Ti:0.001%力、ら 0.1%、V:0. 001%力、ら 0.5%、 Cr:0.01%力、ら 12.0%、Ni:0.01%力、ら 40.0%、Mo:0.01 %力、ら 3.0%、 Cu:0.01%力、ら 1.0%、 N:0.001%力、ら 0.3%の 1種又は 2種以上を含む鋼 F、

のうちの 1種以上からなる第二の層を組み合わせ圧延し、複層鋼を形成することを特徴とする複層鋼の製造方法。

[9] 複層鋼を構成する各層が 125 m以下の厚さからなることを特徴とする請求項 6〜

8のうちいずれ力、 1項記載の複層鋼の製造方法。

[10] 複層鋼を構成する層数が 5層以上からなることを特徴とする請求項 6〜8のうち!/、ずれか 1項記載の複層鋼の製造方法。

[11] 前記複層鋼の各層の最終厚さを、圧延によって圧延前の各層の元厚の 1/2以下にして複層鋼を形成することを特徴とする請求項 6〜8のうちいずれ力、 1項記載の複層鋼の製造方法。

[12] 前記圧延が熱間圧延であることを特徴とする請求項 6〜8のうちいずれ力、 1項記載の複層鋼の製造方法。

[13] 前記圧延が冷間圧延であることを特徴とする請求項 6〜8のうちいずれ力、 1項記載の複層鋼の製造方法。

[14] 前記圧延が温間圧延であることを特徴とする請求項 6〜8のうちいずれ力、 1項記載の複層鋼の製造方法。

[15] 前記圧延が、熱間圧延、冷間圧延及び温間圧延のうち少なくとも 2種以上併用した圧延であることを特徴とする請求項 6〜8のうちいずれ力、 1項記載の複層鋼の製造方法。

[16] 前記圧延後に熱処理を行うことを特徴とする請求項 6又は 8記載の複層鋼の製造方法。

[17] 前記温間圧延は、 200°C〜750°Cの範囲で圧延を行うことを特徴とする請求項 14 又は 15記載の複層鋼の製造方法。

[18] 前記冷間圧延は、圧下率が 30%以上の圧延を少なくとも 1回以上行うことを特徴とする請求項 13又は 15記載の複層鋼の製造方法。

[19] 前記熱処理は 900°C〜； 1250°Cの範囲内で 1秒以上均熱し、前記熱処理の後常温まで冷却させることを特徴とする請求項 7又は 16記載の複層鋼の製造方法。