JPH0257634A

JPH0257634A - 高強度鋼板の製造方法及びその加工品の熱処理方法

Info

Publication number: JPH0257634A
Application number: JP20868788A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Nomura; 茂樹野村; Kazutoshi Kunishige; 国重　和俊
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-08-23
Filing date: 1988-08-23
Publication date: 1990-02-27
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPH0676619B2

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、自動車用或いは産業機器用の高強度部材に好
適な鋼板、具体的には、成形加工に供するまでは比較的
低強度で加工しやすく、加工後適当な加熱処理によって
高強度化する靭性に優れた加工用高強度鋼板の製造方法
とその加工品の熱処理方法に関するものである。

（従来の技術）連続熱間圧延によって製造されるいわゆる熱延鋼板は、
比較的安価な構造材料として、前記の自動車をはじめと
する各種の産業機器に広く使用されている。そして、そ
の用途にはプレス加工で成形される部材が多く、従って
、熱延鋼板には優れた加工性が要求されることが多い、
一方、構造部材としては高強度であることも要求される
が、高強度と優れた加工性とを両立させることは、通常
困難である。

そこで、加工以前の素材の段階では低強度で加工性が良
く、加工の後に適当な熱処理によって高強度化する材料
が種々開発されてきた。冷延鋼板においでは、加工する
前は軟質で加工が容易であり、加工後の焼付塗装時に硬
化して降伏強さが上昇する鋼板、いわゆる焼付は硬化型
高強度鋼板がすでに実用化されている。最近では焼付は
硬化型の熱延鋼板についての検討も進められており、こ
れに関する特許も出願されている。

例えば、特公昭６２−１８００２１号公報には、焼付は
硬化型高強度熱延鋼板を製造する方法として、Ｎを多く
含んだ特定化学成分の鋼を、熱間圧延後急冷する方法が
開示されている。この方法は、固溶Ｎの歪時効を利用し
て焼付は硬化性を得るものであるが、本願の発明者らの
実験結果によれば、この方法で得られる焼付は硬化型高
強度熱延鋼板は、焼付は後の降伏強さは大幅に上昇する
ものの、引張り強さの上昇は僅かであった。その理由は
、固溶Ｎによる転位の固着を主な強化機構とし、析出物
による強化にまで到っていないためであると考えられる
。

引張り強さの上昇が小さいと、疲労特性の向上が小さい
。疲労特性は引張り強さとの間に強い相関があり、引張
り強さが大きくなるほど疲労特性は増大することが報告
されている（平角ら：住人金属シｏ１．３３（１９８１
）阻４　Ｐ、１２１）。

従って、引張り強さの上昇が小さいと、これらの鋼板の
主用途である自動車用および産業機器用の高強度部材で
要求される疲労特性の向上効果が小さく、実用的な価値
が乏しくなる。

（発明が解決しようとする課題）本発明の課題は、加工する前は軟質であり、加工後に比
較的低い温度で再加熱すことにより疲労特性の改善に有
効な引張り強さが大幅に上昇する良好な靭性を具備した
加工用高強度鋼板の製造方法と、その鋼板を素材とする
加工品の最適な熱処理方法とを提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、Ｔｉおよび■の一方又は両方を含む特定
の化学組成の綱片を、連続熱間圧延して鋼板に加工する
に際して、連続熱間圧延条件を調整すれば上記課題が達
成されることを見出した。即ち、 ■熱間圧延の仕上げ温度を高温とし、且つ巻き取り温度
を低くしてＴｉおよび■の析出を抑制してやれば、固溶
Ｔｉおよび固溶Ｖの多い鋼板が得られる。

この鋼板は加工する前は軟質で、加工後の比較的低い温
度により固溶Ｔ＋および固溶■が析出して高強度化する
。

■更に、仕上げ圧延の最終パスを大圧下率とし、圧延後
、直ちに鋼板を急冷してやれば微細なフェライト組織と
なって靭性が向上する。

本発明は、このような知見を基になされたものであって
、その要旨は下記の（ｉ）および（ｉｉ）にある。

（ｉ）重量％で、ＣＦ　０．００５〜０．０６０％、Ｓ
ｔ　：　１．２０％以下、Ｍｎ　：　１．５％以下、Ｔ
ｉおよびＶの一方又は両方を総量で０．０２〜０．２０
％を含み、不純物としてのＰが０．０３５％以下である
鋼片を、１１００℃以上の温度に加熱した後、仕上圧延
の最終パス圧下率を３０％以上、仕上圧延温度を９２０
℃以上とする連続熱間圧延を施し、圧延終了後３秒以内
に冷却を開始し、２０”Ｃ／秒以上の冷却速度で７００
℃以下の温度まで急冷した後、ｓｏｏ’ｃ以下の温度で
巻き取ることを特徴とする高強度鋼板の製造方法。

（ｉｉ）特許請求の範囲第１項記載の方法で製造された
高強度鋼板を所定形状に加工成形後、３００℃以上、８
００℃以下の温度で１分以上加熱することを特徴とする
加工品の熱処理方法。

（作用）以下、本発明の構成要件とその作用について詳細に説明
する。

まず、本願第１発明の高強度鋼板の製造方法における鋼
片の化学組成および製造条件を前記のように限定した理
由を作用効果とともに説明する。

Ｃ：Ｃは加工後の再加熱時にＴｉおよび■と結合してＴｉＣ
又は／およびＶＣとして析出し、引張り強さを向上させ
る重要な元素である。Ｃの含有量が０゜００５％より少
ないと所期の析出硬化が期待できない、一方、０．０６
０％を超えると加工、加工後の再加熱処理前の組織が硬
化して、加工性に劣るとともに再加熱時には寧ろこの硬
化部分が大きく軟化する。このために、たとえＴｉＣ又
は／およびＶＣ等が析出しても全体として引張り強さの
上昇が小さい。かかる理由からＣの含有量をｏ、ｏｏｓ
〜０．０６０％とする。好ましくは０．０１５〜０．０
４０％である。

Ｓｉ　：Ｓｉは固溶硬化を通して強度と延性を向上させる好まし
い元素である。しかし、必要以上に添加すると溶接性が
劣化するので、１．２０％以下の含有量とする。

Ｍｎ：ＭｎもＳｉと同様に固溶硬化により強度と延性を向上さ
せる好ましい元素である。しか瞳必要以上に多いと無拡
散変態を主体とする硬質なマルテンサイトやベイナイト
等の低温変態組織の生成を促し、Ｃの含有量が多すぎる
場合と同じ問題が生じるので、１．５％以下の含有量と
する。好ましくは１．０％以下である。

Ｔｉおよび■：Ｔｉおよび■は、本発明において最も重要な元素であり
、その含有量は１種又は２種＆＠量で０．０２〜０．２
０％とする。

？＋およびＶは加工後の再加熱時にＣと結合し、ＴｉＣ
５Ｖ（Ｃ，Ｎ）として析出硬化するが、その含有量が総
量で０．０２％より少ないと、固溶するＴｉおよび■の
量も少ないので所期の析出硬化が得られない、一方、総
量で０．２０％より多いと低温変態強化により銅板を硬
化させ、ＣおよびＭｎの含有量が多すぎる場合と同じ問
題が発生する。

本願第１発明における素材の鋼片は、少なくとも上記範
囲の元素を含有しているものであればよい、更に、必要
に応じて０．１０％以下のＮｂ、０．０１００％以下の
Ｃａ、　０．００３０％以下のＢの内から１種又は２種
以上を含有する鋼片であってもよいＮｂは、補助的に析
出硬化を促進させる効果があり、Ｃａは加工性を改善す
る効果があり、Ｂは耐たて割れ性を向上させる効果があ
る。

なお、不純物としてのＰは可及的に少ない方がよい、特
に本発明の方法で製造された鋼板は再加熱時に焼戻し脆
性が生じ易いので、０．０３５％以下に抑えるのがよい
。より好ましくは０．０１０％以下にすることである。

本願第１発明は、このような化学組成からなる鋼片を、
下記の（ａ）〜（Ｃ）に述べる条件で熱間圧延を行い、
圧延後の鋼板を急冷却して巻き取ることを特徴とする。

（ａ）連続熱間圧延：本発明方法の熱間圧延は、所定板厚の熱延ＩＩ板を得る
ことと同時に、鋼中のＴｉ或いは■をできるかぎり固溶
させ、且つ固溶したＴｉ或いはＶが炭窒化物として析出
するのを抑制することを目的とする。さらには高温仕上
げによって靭性の劣化を防止することを目的とする。

そのためには、１１００℃以上の温度に加熱された前記
化学組成からなる鋼片を圧延に供する必要がある。−旦
、１１００℃より低い温度に冷却された鋼片は、この温
度以上に再加熱しなければならない。

しかし、連続鋳造又は分解圧延工程から直送されて１１
００℃以上の温度を保持している鋼片であれば、そのま
まいわゆる直接圧延を行うことができる。

加熱温度が１１００℃より低いとＴｉおよび■の固溶量
が少な（て、加工後の再加熱時における引張り強さの上
昇量が小さい。

熱間圧延は、仕上圧延の最終パス圧下率を３０％以上、
仕上圧延温度を９２０℃以上とする連続熱間圧延とする
必要がある。

仕上げ温度が９２０℃より低いと固溶Ｔｉ或いは固溶Ｖ
が炭窒化物として析出し、その結果、加工後の再加熱時
における引張り強さの上昇量が小さくなる。好ましい仕
上圧延温度は９５０℃以上である。

一方、仕上圧延の最終パス圧下率が３０％未満では、オ
ーステナイト粒の微細化効果が不十分のために靭性が劣
化する。好ましい最終パス圧下率は４０％以上である。

（ｂ）圧延後の冷却：冷却条件は圧延後のオーステナイト粒の成長を抑制して
粗大化するのを防止するとともに、変態後に生成するフ
ェライト粒を細粒化して靭性を向上させるように設定す
る。

そのためには、圧延後の鋼板を圧延終了後生なくとも３
秒以内に冷却を開始し、２０℃／秒以上の冷却速度で７
００℃以下まで急冷する必要がある。

冷却開始時間が圧延終了後から３秒を超えるとオーステ
ナイト粒が成長するのを抑制することができず、また、
冷却速度が２０℃／秒より遅い場合、或いは冷却終了温
度が７００℃より高い場合、いずれも変態後に生成する
フェライト粒が粗大化して靭性が低下する。好ましい冷
却開始時間は圧延終了から２秒以内である。

なお、この冷却速度は大きい程好ましいので」−限は特
に限定する必要がない。工業的に実施することができる
冷却の上限速度は１００℃／秒程度である。

（Ｃ）巻き取り：巻き取りの条件は、成形加工後、再加熱時に弓張り強さ
の上昇をもたらすのに必要な固溶Ｔｉ景および固溶■量
を十分に確保するように定める。

そのためには、冷却後の鋼板を５００℃以下の温度で巻
き取る必要がある。５００℃を超える巻き取り温度では
、固溶Ｔｉおよび固溶■が析出して、加工後の再加熱時
に引張り強さの上昇が少ない。

以上、（ａ）〜（Ｃ）の条件で製造された鋼板は、加工
に供する状態ではＴｉおよびＶが多く固溶しているから
軟質で加工がしやすく、加工後の再加熱によって固溶Ｔ
ｉおよび固溶ＶがＴｉＣ又は／およびＶＣとして析出し
て硬化するので引張り強さが大きく上昇する。

引張り強さを大きく上昇させるには、前記再加熱は本願
第２発明の熱処理条件で行うのがよい。

即ち、上記方法で製造された高強度鋼板を所定形状に加
工成形した後、３００℃以上、８００℃以下の温度で１
分以上、望ましくは５分以上加熱するのである。

加熱温度が３００℃未満では固溶Ｔｉおよび固溶■の析
出が起こらず、また、加熱時間が１分未満ではこれらの
析出が十分に得られず、その結果、弓張り強さが全く上
昇しないか上昇が少ない。また、８００℃を超える加熱
温度では加工品に熱歪みが生じる。

この再加熱は、加工品の用途に応じて局部的或いは全体
的に加熱することができる。また、その加熱手段は特に
制約されない。例えば、全体的に加熱する場合には高周
波誘導加熱、局部的に加熱する場合はガスバーナを使用
することができる。

本発明者らの知見によれば、加工品は望ましくは５％以
上の加工、を加えたものがよい、加工により析出サイト
が導入され、より効果的に短時間に引張り強さが上昇す
る。

次に、実施例により本発明を更に説明する。

（実施例）第１表に示す化学組成の綱を実験用５０ｋｇ真空溶解炉
で溶製し、熱間鍛造するか又は鋳型で６０＋ｍ厚のスラ
ブを製造し、第２表に示す条件で熱間圧延して冷却し、
次いで巻き取って仮ｙＪ−２１１Ｉｌの熱延鋼板を製造
した。

なお、熱間鍛造で製造したスラブは、鍛造後、第２表に
示した温度に再加熱を施し、一方、鋳型から鋳抜いたス
ラブは１２００℃に保って熱片のまま直接圧延に供した
。

得られた各熱延鋼板から試験片を採取して、熱延ままの
引張り強さ（ＴＳ）と延び（［ｉ　ｆ　）および試験片
に８％の予歪を与えた後、同表に示す再加熱温度と再加
熱時間で熱処理を施した後の引張り強さの上昇量（ΔＴ
Ｓ）とシャルピー特性（νＴｒｓ）とを測定した。これ
らの結果を第２表に示す（以下、余白）第３表より明らかなように、本発明方法で得られたＮα
１〜階９の鋼板は、熱間圧延のままでは引張り強さが比
較的低くて伸びが大きい、即ち、軟質で加工性がよいに
もかかわらず、予歪を与えた後加熱することによって７
〜１７ｋｇｆ／＋ｍ”の引張り強さの上昇（ＡＴＳ）が
得られている。また、−４０℃以下のｖＴｒｓが得られ
ている。

これに対して、圧延、冷却、巻取りおよび再加熱条件が
本発明で規定する範囲を外れる条件で得られたものは、
徹１０、Ｎ１１ｌｌおよび阻１６のように十分な固溶Ｔ
ｉおよび／又は固溶■が得られないために引張り強さの
上昇が小さいか、Ｎ［Ｌ１２）阻１３およびＮα１４の
ようにフェライト粒が粗大化して靭性に劣る。また、Ｎ
α１５のように十分な固溶Ｔｉおよび／又は固溶Ｖが得
られず、さらにフェライト粒も粗大化して引張り強さの
上昇が小さいうえに靭性も悪いか、Ｎ１１１？および１
ｋ１８のように十分な固溶Ｔ＋および／又は固溶Ｖの析
出が起こらないために引張り強さの上昇が小さいか、い
ずれかの特性に劣る。

また、本発明で規定する範囲より外れた化学組成の鋼片
を使用したものは、製造条件が本発明の条件を満足して
いてもＮα１９およびＮα２４のように固溶Ｔｉおよび
／又は固溶Ｖの析出が起こらずに引張り強さの上昇が小
さいか、磁２０、Ｎα２２および阻２５のように熱延の
ままで変態強化による引張り強さの上昇が大きいため、
加工後の再加熱時に変態強化の減少と３、固溶Ｔｉおよ
び／又は固溶■の析出強化の寄与が打ち消しあって、結
果として引張り強さの上昇が小さい、阻２１は、ＡＴＳ
の上昇量は大きいがＳｉが多すぎることから炭酸ガスア
ーク溶接試験の結果、アーク溶接不良が発生し、Ｎα２
３は、Ｐが高いために靭性が悪い。

（発明の効果）以上説明した如く、本発明方法によれば加工前は軟質で
加工性に優れ、加工後比較的低い温度の加熱で引張り強
さが大きく上昇する靭性に優れた鋼板を製造することが
できる。

また、加工後の加熱は、従来の焼入れ強化型高強度鋼板
で採用されている焼入れ温度と比較して低い温度で十分
であり、且つその後の冷却も速くする必要がないので、
加工品には歪みが殆ど生じない、従って、本発明方法に
よって得られる上記の鋼板は、自動車用や各種の産業機
器用の高強度部材に最適である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０６０％、Ｓｉ
：１．２０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、ＴｉおよびＶ
の一方又は両方を総量で０．０２〜０．２０％を含み、
不純物としてのＰが０．０３５％以下である鋼片を、１
１００℃以上の温度に加熱した後、仕上圧延の最終パス
圧下率を３０％以上、仕上圧延温度を９２０℃以上とす
る連続熱間圧延を施し、圧延終了後３秒以内に冷却を開
始し、２０℃／秒以上の冷却速度で７００℃以下の温度
まで急冷した後、５００℃以下の温度で巻き取ることを
特徴とする高強度鋼板の製造方法。
（２）特許請求の範囲第１項記載の方法で製造された高
強度鋼板を所定形状に加工成形後、３００℃以上、８０
０℃以下の温度で１分以上加熱することを特徴とする加
工品の熱処理方法。