JPH01242721A - 延性に優れた高張力薄鋼板の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は引張強さ８０ｋｇｆ／−以上の高強度で、しか
も延性に極めて優れた高張力薄鋼板の製造方法に関する
ものである。

（ロ）従来の技術 近年、省資源、省エネルギーの観点から各種構造物の軽
量化が産業界において努力されている。

例えば、自動車産業においては、燃費低減のため車体重
量の軽減が急務となっており、そのために、鉄鋼材料に
対する高強度化の要求も以前に増して強くなっている。

これは、高強度化することにより設計強度を変えること
なく板厚を滅じ、軽量化を図ろうとするものであるが、
−ｉ的には、強度が増せば延性が低下し、プレス成形性
等の加工性が低下するため、強度を増しても延性の低下
しない鋼板、即ち延性に優れた高張力鋼板が強く要求さ
れてれいる。

そこで、このような要求に対し、マルテンサイトとフェ
ライト・の２相組織からなるＤＰ鋼（ＤｕａｌＰｈａｓ
ｅ　′ＦＡ）がｒｊｆｆ発されている（特公昭５６−１
１７４１号公報）。このＤＰ鋼は旧来の固溶析出強化型
の高張力鋼板よりは延性が良好な高張力鋼板ではあるが
、これでもまだ強度、延性が不十分であり、更に高強度
力；つ高延性の高張力鋼板が要望されている。

ごのような実情に鑑み、本発明者らは先に特願昭６２−
２１５９５０号に示す発明を行なった。その要点は、重
量％でＣ：　０．２０〜０．７０％、Ｓｉ：０．５〜３
、０％、　Ｍｎ：　０．５〜２．５％、Ｐ：５０．０１
０％。

Ｓ：≦ｏ、ｏｔｏ％、Ｃｒ：≦０．５％、残部Ｆｅおよ
び不可避的不純物元素からなる冷延鋼板をＡｃ、変態点
以上の温度に１〜１０分間加熱してオーステナイト化し
、しかる後、６５０℃以上７７５℃未満あ温度範囲まで
を５分以内で、その温度以下保持温度までを２０℃／５
（ＩＣ以上で冷却し、保持温度３５０〜４５０″Ｃに１
〜１５分間保持し、その後室温まで冷却することを特徴
とする延性に優れた高炭素鋼板の製造方法である。この
発明は実際の製造設備として連続焼鈍を対象としてなさ
れたもので、その特徴は、オーステナイト化処理に相当
する１次均熱直後に徐冷部が入り、その後急冷され２次
均熱されるが、ここで、設Ｄ１ｎ構造上やむを得ず入る
１次均熱直後の徐冷を積極的に活用したものである。−
その結果、ｔＪ１１ｍｌ＋はフェライト、ヘイナイ１−
および残留オーステナイトからなる複合組織をイｆし、
引張強さ×伸び（Ｔ　Ｓ　（ｋｇｆ／ｓｊ）　ＸＩＥｆ
（！％））が２５００以上と極めて良好な強度−延性バ
ランスを有している。

（ハ）発明が解決しようとする課題 連続焼鈍炉では、加熱、１次均熱、徐冷、急冷、２次均
熱、２次冷却のステップに分けられるが、１次均熱直後
の徐冷が連続焼鈍炉特有のヒートパターンを形成してい
る。従って、連続焼鈍炉では、この徐冷は材質に及ぼす
影響が大きいため、この徐冷を積極的に制御し、活用し
たのが上記発明である。

しかしながら、上記発明は、強度−延性バランス上は良
好であっても、オーステナイト化するだめの１次均熱温
度をＡＣ３変態点以上とする必要があり、この高温加熱
により熱原単位が高く、炉体寿命が短くなる傾向にあり
、これらの要因により製造コストが高（なるため経済的
に不利となる問題点があった。

そこで、本発明者らはこれらの問題点を解決すべく、引
続き製造条件について詳細に検討を行なったところ、上
記発明の問題点を解決すると共に、更に良好な材質を得
ることができた。

（ニ）課題を解決するための手段 上記発明においては、連続焼鈍炉特有の１次均熱後の徐
冷を有効に利用するために１次均熱温度をＡｃ、変態点
以上にする必要があったが、この１次均熱温度が低めら
れれば、経済的効果が極めて大きい。本発明は連続焼鈍
前の素材材質を制御することによりこの１次均熱温度を
低めることができ、かつ強度−延性バランスが極めて良
好な高張力鋼板の製造方法を見出した。

即ち、本発明は重量％でＣ：　０．２０〜０．６０％、
Ｓｉ：　　０．５〜２．０％、　Ｍｎ：　０．５〜２．
０％、Ｐ：≦０．０１０％、Ｓ：≦０．０１０％、残部
Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなる熱延鋼板を冷延
圧下率５０％以上施した後、オーステナイトが２０％以
上１００％未満、残部がフェライトおよび未固溶の炭化
物からなる２相域温度に再加熱し、引続き６５０℃以上
の温度範囲まで５分以内で冷却し、その後、冷却速度２
０°（：／ｓｅｃ以上で急冷し、保持温度３５０〜４５
０℃に１〜１５分間保持し、その後室温まで冷却するこ
とを特徴とする延性に優れた高張力薄鋼板の製造方法を
要旨とする。

（ホ）作用 本発明について詳細に説明する。まず、本発明の対象と
する鋼の成分の限定理由は以下の通りである。

Ｃは、強度ならびに残留オーステナイトを確保するのに
不可欠な元素である。本発明は、残留オーステナイトに
よる変態誘起塑性（ＴｒａｎｓｆｏｒｍａＬｉｏｎＩｎ
ｄｕｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ　；　ＴＲＩｒ’）
を利用し延性を高めるため、残留オーステナイト量を高
める必要があるが、そのためにはＣは最低０．２０％は
必要である。

一方、Ｃが０．６０％を超えると熱延鋼板を冷間圧延す
る際、変形抵抗が高くなり過ぎ、十分な冷延圧下率が取
れないばかりか、再加熱した場合のフェライトおよびオ
ーステナイトの２相となる温度領域が狭（、オーステナ
イ１ｌｊｔの制御が困難である。

従って、Ｃは０．２０〜０．６０％とした。

Ｓｉは、強度を向上させると共に、炭化物の析出を抑え
、オ“−ステナイト中へのＣ’６２縮を促すことにより
オーステナイトを安定化し、残留オーステナイト量を増
す重要な元素である。残留オーステナイト量を確保する
ためには、Ｓｉは最低０．５％は必要である。一方、Ｓ
ｉを過剰に添加すると鋼を硬化かつ脆化させるため十分
な冷延圧下率が取れなくなるので、２．０％以下とする
必要がある。従って、Ｓｉは０．５〜２．０％とした。

Ｍｎは、オーステナイト安定化元素であり、またＣ、Ｓ
ｉと同様、強度を向上させる元素である。残留オーステ
ナイト量を確保するためには、ＭｎはＣおよびＳｉｌと
のバランスを取る必要があるが、最低０．５％は必要で
ある。一方、Ｍｎを２．０％を超えて添加してもその効
果が飽和し、それ以上の効果が期待できない。従って、
Ｍｎは０．５〜２．０％とした。

Ｐは、靭性を下げる元素である。特に、高Ｃ１高Ｓｉ含
有鋼では靭性が劣化しやすい傾向にあるため、可能な限
り低くする必要があるが、脱燐のためのコストを考慮し
て、Ｐは０．０１０％以下とした。

Ｓは、ＭｎＳを形成し、鋼板の異方性を高めミ靭性およ
びプレス加工性を低下す゛る元素である。特に、高強度
とした場合、靭性およびプレス加工性の劣化の影響が強
く現われやすいため、Ｐと同様、可能な限り低くする必
要があるが、脱硫のためのコストを考慮して、Ｓは０．
０１０％以下とした。

以上の成分の限定理由は、次に詳述する熱処理前の素材
前処理条件および連続焼鈍炉による熱処理条件と密接′
に関係しているものである。

まず二上記成分に調整した鋼を通常の方法の熱間圧延に
よりフェライトおよびパーライト組織の熱延鋼板とする
。二〇熱延鋼板に軟化焼鈍を施すことなく酸洗を行なっ
た後、冷間圧延を施す。この時、冷延圧下率を５０％以
上とし、所定の厚さとする。

本発明の鋼種のようにＣが０．２〜０．６％と高い場合
、熱延鋼板の硬度が高く、変形抵抗が高いため冷間圧延
前に軟化焼鈍を行ない、しかる後冷間圧延を施すのが一
般的である。この軟化焼鈍によりパーライトが球状化さ
れ、鋼板の硬度が低下し冷間圧延がし隔すくなる。しか
し、球状化されたセメンタイトにはＭｎ等の炭化物形成
元素が′ａ縮され、セメンタイトの安定化が同時に進行
している。

そのため、冷間圧延の後に行なうオーステナイト化、即
ち１次均熱の温度を高めている。従って、１次均熱諷度
を低下するためには一軟化焼鈍を施さず、熱延ままの状
態で冷間圧延する必要がある。

冷間圧延を５０％以上とする理由は、熱延まま組織がフ
ェライトおよびパーライトであるため、圧下率が少ない
と組織の不均一が著しく、また残留オーステナイトｉが
十分得られないことによる。

なお、圧下率の上限は特に設けないが、冷延率を高めて
も坂の形状が悪化しない範囲および耳割れと称されるコ
イル幅工ンジの割れが生じない範囲が望ましい。

特に、本発明の成分系のようにＣおよびＳｔＯ高い熱延
鋼板に冷間圧延を施す場合、耳割れが生、しやすく、上
記の圧下率を得るのが極めて困難であるのが実情である
。そのため本発明では、この耳割れを防止するためＰを
極力低下せしめ、冷延圧下率を確保している。また、望
ましくは熱延仕上温度を通常の熱間圧延よりやや低めと
し、硬度を著しく増加せしめない範囲で組織を微細化し
ておく必要がある。

次に、連続焼鈍による熱処理を施すが、オーステナイト
が２０％以上１００％未満、残部がフェライトおよび未
固溶の炭化物からなる２相域温度に再加熱する。これは
１次均熱に相当するもので、これに引き続く熱処理によ
り残留オーステナイト°量を増し、延性を高めるために
は、１次′均熱δ段階で２０％以上のオーステナイトと
する必要があり、ま゛た、１次均熱の段階で完全にオー
ステナイト化すると強度が増加するが残留オーステナイ
トが減少して延性が低下するため、１次均熱温度の上限
はオーステナイト１００％未満の温度範囲で行なう必要
がある。第１図は本発明の要件を満足する第１表に示し
たｉｌＡを８０％冷間圧延した後、１次均熱を７００〜
８５０℃で２　ｍｉｎ施し、その後直ちに水焼入れを行
なった時のマルテンサイト組織から推定したオーステナ
イトａと１次均熱温度の関係を示したものである。また
、第２図は第１図に示した１次均熱に引続き熱処理を施
した場合の残留オーステナイトおよびＴＳＸＥ／と１次
均熱温度の関係を示すものである。これらの図から明ら
かなように、１次均熱におけるオーステナイト化が２０
％以上１００％未満の場合、残留オーステナイトが高く
、ＴＳｘＥ！が著しく高くなっており、有利であること
が判る。

１次均熱に引き続き、６５０℃以上の温度範囲に５　ｍ
ｉｎ以内で冷却し、その後、冷却速度２０℃／ｓｅｃ以
上で象、冷する。ここで、前者の６５０℃以上までの冷
却は、連続焼鈍の１次均熱直後の徐冷に相当する条件で
あり、この温度が高い場合、オーステナイト化を促進さ
せるが、長時間かけて冷却するとオーステナイト化が進
み過ぎるため５ｗ１ｎ以内とした。また温度が低い場合
、パーライトが析出し残留オーステナイトを確保できな
くなるため、６５０℃以上とした。更に引続く後者の２
０°（：／ｓｅｃ以上の急冷は、パーライトを析出する
ことなく、前者の冷却過程で生成せしめたオーステナイ
トを、引続き行なう恒温処理において有効ならしめるた
めである。

上記の冷却に引き続き、保持温度３５０〜４５０℃に１
〜１５分間保持する。これは、ベイナイトを生成せしめ
ると同時に、未変態オーステナイト中にＣの′ａ縮を促
進し、オーステナイトの安定化を図り残留オーステナイ
トを高め、所期の強度、延性を得るのに極めて重要な条
件である。保持温度が４５０℃を超えると組織がやや粗
くなり強度が低下し、３５０℃未満では強度が高く、延
性が低くなるため、保持温度は３５０〜４５０　’Ｃと
した。

また、保持時間はｌ　ｍｉｎ未満ではその後の冷却によ
りマルテンサイトが著しく多くなり、そのため強度は高
くなるが延性が低く、１５ｍ１ｎを超えるとベイナイト
が増し、残留オーステナイトが減少し延性が低下するた
め、１〜１５ｍ１ｎとした。

次に、上記の恒温保持に引続き、室温まで冷却するが、
この場合、空冷程度の冷却でよく、冷却速度には特に限
定を設けない。

上記の成分および熱処理条件の組合せにより、フェライ
ト、ベイナイトおよび残留オーステナイトからなる複合
組織となるが、残留オーステナイトのＴＲＩＰ効果によ
り延性に優れた高張力薄鋼板が得られる。

（へ）実施例 次に、実施例により本発明の効果を更に具体的に説明す
る。

第１表に示す成分の鋼を通常の方法で板Ｊ！、Ｅ３．０
〜２．０　ｍ＋ｎに熱間圧延した後、酸洗を行ない、第
２表に記載した種々の条件で焼鈍、冷延および熱処理を
行なった。なお、第２表の２次均熱後はいずれも室温ま
で空冷とした。なお、第２表中に示した１次均熱でのオ
ーステナイト星は、１次均熱後直ちに水焼入れを行なっ
た時のマルテンサイト組織から推定したものである。

これらの処理を施した材料の材質特性を第２表に示した
。引張試験はＪ［Ｓ１３号Ｂ試験片を用い、引張強さお
よび全伸びを求めた。なお、ＴＳ×Ｊの値も同表に併せ
て示した。

第２表から明らかなように、本発明であるＮｏ、　１〜
１４のものは引張強さ約９０ｋｇｆ／−以上、全伸び約
２５％以上であり、ＴＳｘＥ／が２７００以上と極めて
良好な材質を示している。

これに対し、比較例のＮｏ、　１５〜２５は引張強さが
８０〜１２０　ｋｇｆ／ｍｊ、延性が３０％未満であり
、ＴＳＸＥｌはいずれも２７００未満である。Ｎｏ、　
１５〜１６および１８は冷間圧延前に軟化焼鈍を施した
もの、Ｎｏ、　１７は冷延率が本発明の範囲外のもの、
Ｎｏ、１９〜２３は熱処理条件が本発明の範囲外のもの
、Ｎα２４〜２５は成分が本発明の範囲外のものである
。

これらの実施例から、本発明は成分および冷延前の軟化
焼鈍、冷延条件および熱処理条件が密接に関係し、かつ
効果的に作用し、極めて（３れた強度−延性バランスを
有していることが明らかである。

（ト）発明の効果 上記の説明の通り、本発明によれば引張強さ８０ｋｇｆ
／−以」二のみ１強度を有すると共に、題めて優れた延
性を有する高張力薄鋼板の製造が可能である。更に、低
いオーステナイト化温度で熱処理を可能とし、かつ軟化
焼鈍を積極的に省略することにより製造コストを大幅に
下げることが可能である。よって、本発明は工業的に極
めて効果が大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は１次均熱温度とオーステナイト足の関係を示す
。第２図は、第１図と同様、横軸に１次均熱温度をとり
、残留オーステナイトおよびＴＳ×口の変化を対比して
示した図である。 特許出願人　新１１木製鐵株式會社 第１図 ／ジζ灼然逓戦友（０こ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％でＣ：０．２０〜０．６０％ Ｓｉ：０．５〜２．０％ Ｍｎ：０．５〜２．０％ Ｐ：≦０．０１０％ Ｓ：≦０．０１０％ 残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなる熱延鋼板を
   冷延圧下率５０％以上施した後、オーステナイトが２０
   ％以上１００％未満、残部がフェライトおよび未固溶の
   炭化物からなる２相域温度に再加熱し、引続き６５０℃
   以上の温度範囲まで５分以内で冷却し、その後、冷却速
   度２０℃／ｓｅｃ以上で急冷し、保持温度３５０〜４５
   ０℃に１〜１５分間保持し、その後室温まで冷却するこ
   とを特徴とする延性に優れた高張力薄鋼板の製造方法