JPH01168819A - 高延性高強度複合組織鋼板の製造方法 - 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、延性の優れた高強度鋼板の製造方法に関し、
とくに残留オーステナイトを含む複合組織を有すること
により１強度６０ｋｇｆ／ａｎ”以上１００ｋｇｆ／ｍ
ｍ”未満で優れた延性を示す高強度鋼板の製造方法に関
する。

（従来の技術） 近年、自動車用鋼板として延性の優れた高強度鋼板を要
望する声が強く、それに応えて種々の高強度鋼板が開発
されている。たとえば引張強さ（ＴＳ）が６０ｋｇｆ／
ａｍ”以上の高強度鋼板としては特公昭５６−１１７４
１号で提示されているいわゆるＤＰＭ（Ｄｕａｌ　Ｐｈ
ａｓｅｍ　：フエライト＋マルテンサイト２相組織１１
Ｉｌ）が開発されている。　ＤＰ錆の特徴は、降伏点が
ないこと、降伏比が低いこと、延性が他の固溶強化鋼や
析出強化鋼に比べ高いことで知られている。しかしなが
らこのＤＰ鋼にしても伸び（Ｅｌ）はＴＳ　６０ｋｇｆ
／ａｓ”級で約３０％１丁Ｓ　１００ｋｇｆ／ｍｕ”級
では約１５％であり、強度と延性のバランスを示すＴＳ
ＸＥｌの値が１８００〜１５００にしか過ぎず、さらに
高延性を要望されているのが現状である。

このような高強度鋼板の延性改善を図る手段として、残
留オーステナイトのＴＲＩＰ　（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａ
ｔｉｏｎＩｎｄｕｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ　：変
態誘起塑性）を利用した方法が特公昭節５８−４２２４
６号に提示されている。この方法によればＴＳが１００
ｋｇｆ／ｍｍ”以上でＥｌが３０％以上を示し、ＴＳＸ
Ｅｌの値が約３，０００を超す高延性高強度鋼板の製造
が可能である。しかしながら該方法ではＣが０．３５〜
０．８５と高いことから溶接性に劣るため、自動車用鋼
板としての適用性は狭いものであった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は前述したような従来技術の問題点を解決し、溶
接性を満足できる範囲の低Ｃ含有量で。

なおかつＴＲＩＰ効果を発揮するに充分な量の残留オー
ステナイトを含有する、延性の優れた６０ｋｇｆ／　ｍ
ｍ　”以上１００ｋｇｆ／ｍｍ２未満の強度を有する高
強度鋼板の製造方法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は残留オーステナイトのＴＲＩＰ効果を利用する
ことで優れた延性を有する高強度低炭素鋼板を得ようと
するものであり、α＋γ２相域に加熱して得られるオー
ステナイトのＣ濃度をベイナイト変態を利用してさらに
濃縮することにより高Ｃ濃度の残留オーステナイトとし
てフェライトとベイナイトと共存させることにより製造
できる。

（発明の構成） すなわち、本発明は重量％で、Ｃ：０．０５〜０．２５
％、Ｓｉ：１．ＯＯ〜３．００％、Ｍｎ：０．２０〜１
．５０％、必要ならばさらにＮｉ　：　０　、２０〜１
．００％　を含み残部Ｆｅおよび不可避的不純物からな
る鋼を、Ａｃ工＋３０℃〜Ａｃ、の温度域に加熱し３０
ｓｅｃ〜１５ｍｉｎ保持した後、３５０〜５００℃の温
度域まで冷却速度１０〜５００℃／ｓｅｃで冷却し、該
温度域で３０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ保持した後、室温まで
冷却することによりフェライトとベイナイトを主相とし
、さらに１０％以上の残留オーステナイトを含有するこ
とを特徴とする延性の優れた高強度鋼板の製造方法であ
る。

本発明方法は熱延材、冷延材を含めて適用される。好ま
しくは厚さ６ｍａ＋以下の板材に適用される。

本発明方法の素材となる鋼の成分範囲の限定理由につい
て述べる。

Ｃはオーステナイト中に濃化することにより残留オース
テナイトを安定化させる効果を有するとともに、鋼の強
度に寄与する重要な元素である。

０．０５％未満では強度を確保することが困難である上
、残留オーステナイトを１０％以上含有させることが困
難である。一方、Ｃ含有量を増加させれば強度の確保は
容易であり、残留オーステナイトの確保も容易であるが
０．２５％を越えて添加すると溶接性の劣化が著しい、
そこでＣ含有量の下限を０．０３％、上限を０．２５％
とした。

Ｓｉはベイナイト変態において未変態オーステナイトへ
のＣの濃化を促進するとともにフェライトとベイナイト
の強度に寄与する重要な元素である。

本発明のＣ含有量範囲では、　Ｓｉ含有量が１．００％
未満ではその作用は十分ではない。一方、Ｓｉ含有量が
３．００％を超えてもその効果は飽和するのみならず、
　Ａｃ＝変態の上昇を招いて製造性が著しく低下する。

そこで、Ｓｉ含有量の下限を１．００％、上限を３．０
０％とした。

Ｍｎは一般にオーステナイト安定化元素でありＡｃ工、
　Ａｃ、変態点を低下させる効果を有する元素として知
られているが、本発明においてはＡｃ１＋　３０℃〜Ａ
ｃａの温度域が３５０〜５００℃のベイナイト変態域へ
の冷却途中でオーステナイトのパーライト変態を抑止す
る目的で添加している。この目的のためには最低０．２
０％が必要である。一方、Ｍｎはオーステナイト安定化
元素であるとともに炭化物形成元素でもあり、Ｃとの親
和力はＦｅよりも強い、　Ｍｎ含有量が１．５０％を超
えるとベイナイトに含まれる炭化物量が多くなり、その
結果として残留オーステナイトへのＣの濃化が抑制され
るので、　Ｍｎ含有量の上限を１．５０％とした。

Ｎｉはオーステナイト安定化元素であり、３５０〜５０
０℃の温度域でのベイナイト変態において炭化物の形成
を抑制し、未変態オーステナイトへのＣの濃化を促進す
ることにより、残留オーステナイトの安定化に効果のあ
る元素であるＩＩＮＩ含有量が０．２％未満ではその効
果は十分ではなく、一方、１．０％を超えてもその効果
は飽和するのみならず。

いたずらに製造コストの上昇を招くのみである。

本発明鋼板の化学成分組成は上記のＣ，Ｓｉ、　Ｍｎ。

Ｎｉ以外はＦａおよび不可避的不純物からなる。不可避
的不純物としては脱酸元素としてのＡｌ：０．１０％以
下の他にＰ、　Ｓ、　Ｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、　Ｎｉなど一般
に鋼中に不可避的に混入する不純物が含まれる。

次に製造工程上の限定理由について述べる。

まず、ａＩ板はＡｃ、＋３０℃〜ＡＣ３の温度域Ｃｒ、
温度）に３０ｓｅｃ〜１５ｍｉｎ（ｔ１時間）加熱保持
される。この条件は、フェライト基質中にオーステナイ
トを生成させ、オーステナイトにＣを濃化させるための
条件である。ここで生成されたオーステナイトは引き続
き行なわれるベイナイト変態域への急冷−保持により、
ベイナイトの生成に伴いさらに高Ｃ濃度のオーステナイ
トが生成されるのである。

オーステナイトを生成させるためには、　Ａｃ工以上の
加熱温度が必要であることは言うまでもないが、Ａｃ１
＋　３０℃未満の温度範囲では生成されるオーステナイ
トの量が少なく、目的とするＴＲＩＰ効果を得るには不
足である。またＡｃ、を超えて加熱するとオーステナイ
ト量が多くなり過ぎてオーステナイトのＣ濃度が低くな
ってしまう。

また保持時間が３０ｓｅｃ未満であると炭化物の溶解が
不十分であり、最終的に十分な量の残留オーステナイト
を確保することが困難である。一方。

１５ｍｉｎを超えて保持しても格別の効果を期待できる
訳ではなく、いたずらにエネルギーを浪費するのみであ
る。

次にＡｃ１＋　３０℃〜Ａｃ、の温度域から３５０〜５
００℃のベイナイト変態域への冷却速度として１０℃八
ｅへ〜５００℃／５ｅｅ（Ｖ□速度）の範囲で急冷され
る。この急冷処理は６００℃付近でのパーライト変態を
抑止する目的で行なうものであり１本発明鋼の成分範囲
では最低１０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度が必要である。

５００℃／ｓｅｃを越える冷却速度としても何らさしつ
かえないが、現実に５００℃／ｓｅｃを越える冷却は困
難であり、製造設備上のコストが上昇するのみであるの
で、上限を５００℃７ｓｅｃとした。

引き続いて３５０〜５００℃の温度域（Ｔ２温度）に３
０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ　（ｔｉ待時間保持される。この
温度域においてオーステナイトのベイナイト変態に伴い
、未変態オーステナイトへのＣの濃縮が起きるのである
。

未変態オーステナイトへのＣの濃縮はいわゆる上部ベイ
ナイトの場合に顕著であり、下部ベイナイトではその効
果は期待できない、３５０℃未満の温度域まで冷却し保
持すると、下部ベイナイトが生成するため未変態オース
テナイトへのＣの濃縮は不足となるばかりでなく、マル
テンサイトの生成量が増加するため、鋼の強度は上昇す
るものの延性が著しく低下してしまう、５００℃を越え
る温度域に保持するとベイナイトの変態速度が速いため
残留オーステナイト量の調整が困難となるばかりか、パ
ーライトの生成をも招き、目的とするフェライト＋ベイ
ナイト＋残留オーステナイトの組織を得ることが困難で
ある。

３５０〜５００℃の温度域で１０％以上の残留オーステ
ナイトを生成するためには、保持時間は最低３０ｓｅｃ
は必要である。保持時間が３０ｓｅｃ未満の場合にはベ
イナイト変態の進行が不十分であり未変態オーステナイ
トのほとんどは引き続き行なわれる室温への冷却途中で
マルテンサイトに変態してしまい、鋼の強度は上昇する
ものの延性は著しく低下してしまう。

保持時間が３０ｍｉｎを越えるとベイナイト変態が進み
すぎ、残留オーステナイトをｌＯ％以上得ることが困難
となる。

次に３５０〜５００℃のベイナイト変態域から室温へは
５℃八へｃ以上の冷却速度（Ｖａ速度）で冷却すれば良
い、１℃八へｅ未満の徐冷を行なうとベイナイト変態が
さらに進行し、残留オーステナイト量の減少を招いてし
まう、この冷却は空冷でも水冷でも良く、冷却速度の上
限はとくに定めない。

上記のようにして得ら九た網板はフェライト。

ベイナイト、残留オーステナイトの３相からなり。

残留オーステナイトを少くとも１０％以上含む複合組織
鋼である。またマルテンサイトは最高１０％までは含有
することを許容できる。

（発明の具体的開示） 以下実施例により本発明の効果をさら１こ具体的に説明
する。

実施例 第１表に示す化学成分の鋼を常法によって溶製鋳造し、
常法により熱延、冷延して得られる１、０ｍ鵬厚の鋼板
を第２表の条件で熱処理し、これから、ＬＩＳ　Ｓ号引
張試験片を採取し、引張速度１０ｉ＋ｍ／＋ｉｎで試験
を行ない、　ＴＳ、ＥｌおよびＴＳＸＥＩの値を調べた
。

第３表に見られるように本発明モある試料Ｎ１１ｌ〜６
はいずれもＴＳが６０ｋｇｆ／＋＋ｖ＋”〜９０ｋｇｆ
／ｍｏ＋”級の高強度ながらＥｌは２５％以上と優れた
延性を示し、ＴＳＸＥＩ値はいずれも２，０００以上と
強度延性バランスに優れていることが明らかである。

これに対して試料Ｎα７〜２３は本発明範囲外の例であ
る。まず、試料Ｎ１１７〜１０は本発明の鋼成分範囲外
の鋼に本発明の熱処理条件により製造したもノテある。

試料＆７，９．１０はＴＳ　Ｘ　Ｅｌ値がいずれも２，
０００未満であり強度延性バランスに劣るといえる。試
料＆８は丁Ｓが１０５に、ｆ／■■３傘比較例 Ｔ、　：　Ａｃ、　＋　３０℃〜Ａｃ、の焼鈍温度ｔ□
：Ｔ、における保持時間 Ｖｉ：　Ｔ、よりの冷却速度 Ｔ、　：　３５０〜５００℃のベイナイト変態処理温度
ｂ：Ｔｚにおける保持時間 ｖ２：その後の冷却速度 でＥｌが２８％であり、ＴＳＸＥＩ値も２９４０と優れ
た強度延性バランスを示すが、ｉｌＦのＣ含有量は０．
３５％と高く溶接性に劣る欠点を有している。

試料＆１１は本発明の範囲の組成の鋼に本発明の熱処理
条件と異なる熱処理を適用したものであるが、ＴＳＸＥ
ｌ値は２０ｑＯに満たない。

試料Ｎａ１２〜２３は本発明の鋼成分範囲内の鋼に本発
明の熱処理条件と異なる熱処理により製造したものであ
る。いずれも残留オーステナイト量は１０％未満であり
、組織因子としてパーライトやマルテンサイトの混在を
生じるものもある。いずれもＴＳ　Ｘ　Ｅｌ値は２００
０未満であり、強度延性バランスは劣ることが明らかで
ある。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ＴＳが６０ｋｇｆ／ｍｍ
”以上１００ｋｇｆ／ａｍ”未満の範囲で、ＴＳ　Ｘ　
Ｅｌ値が２０００を超え強度延性バランスに優れた高強
度鋼板の製造が可能である。

（外１名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．０５〜０．２５％、Ｓｉ：１．００〜３
   ．００％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％を含み残部Ｆｅ
   および不可避的不純物からなる鋼材を、Ａｃ＿１＋３０
   ℃〜Ａｃ＿３の温度域に加熱し３０ｓｅｃ〜１５ｍｉｎ
   保持した後、３５０〜５００℃の温度域まで冷却速度１
   ０〜５００℃／ｓｅｃで冷却し、該温度域で３０ｓｅｃ
   〜３０ｍｉｎ保持した後、室温まで冷却することにより
   フェライトとベイナイトを主相としさらに１０％以上の
   残留オーステナイトを含有することを特徴とする延性の
   優れた高強度鋼板の製造方法。
2. （２）Ｃ：０．０５〜０．２５％、Ｓｉ：１．００〜３
   ．００％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％、Ｎｉ：０．２
   ０％〜１．００％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純
   物からなる鋼材を、Ａｃ＿１＋３０℃〜Ａｃ＿３の温度
   域に加熱し３０ｓｅｃ〜１５ｍｉｎ保持した後、３５０
   〜５００℃の温度域まで冷却速度１０〜５００℃／ｓｅ
   ｃで冷却し、該温度域で３０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ保持し
   た後、室温まで冷却することによりフェライトとベイナ
   イトを主相としさらに１０％以上の残留オーステナイト
   を含有することを特徴とする延性の優れた高強度鋼板の
   製造方法。