JPH0369979B2

JPH0369979B2 -

Info

Publication number: JPH0369979B2
Application number: JP2576788A
Authority: JP
Inventors: Koji Kishida; Osamu Akisue
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-02-08
Filing date: 1988-02-08
Publication date: 1991-11-06
Also published as: JPS6479347A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は極めて加工度の高い成形性と同時に高
い製品の強度が要求される利用分野に提供する熱
延鋼板およびその製造方法に関するものである。（従来の技術）従来の加工用熱延高強度鋼板は炭素量約0.03％
以上であり、その炭素を利用した焼入れによる組
織強化のほかにMn、Si、Ｐ等の固溶体強化元素
を添加したりTiやNb等の炭窒化物による析出強
化を活用して製造されるのが通常である。このようにして得られた高強度鋼板は引張強さ
が高くなるに従い加工性、特に延性が低くなつて
いく。従つて高強度と同時に高い加工性を確保す
ることはできない。高強度と同時に高い加工性を確保しなければな
らないという相矛盾する課題に十分に応える技術
は見当たらない。一つの理想と思われる技術は、
冷間加工変形をするときは鋼板の強度が低いと同
時に加工性、特に延性が十分に高く、加工が終了
した後にその加工品の強度が高くなるとすれば最
終製品として複雑な加工部品になると共に強固な
部品になることになる。この考え方に従つた技術
の例は、例えば、特公昭57−17049号公報などに
みられる。この場合では、Cuの固溶状態からそ
れの析出状態への変化を利用している。即ち、強
度の低いうちに加工しておきその後の熱処理によ
つてCuを析出させることによつて加工部品の強
度を上げようとするものである。しかしながら、特公昭57−17049号公報に見ら
れる固溶したCuを熱処理によつて析出させ鋼板
の強度をあげることおよび熱処理条件等は古くか
ら周知の技術である。それは例えばAlloys of
iron and copper（McGRAW−HILL BOOK
COMPANY、Inc.、1934）に明記されている。（発明が解決しようとする課題）最近の高加工性熱延鋼板の材質特性にたいする
利用者側からの要求の度合は益々高くなりつつあ
る。即ち、益々の高加工変形を必要とする複雑な
形状部品がふえていることと、鋼板の利用者側で
の変形加工工程を出来る限り少なくして低コスト
化を計る必要性が近年とみに増えているためであ
る。従つて、前述の特公昭57−17049号公報記載
の技術内容では到底鋼板の利用者側の要求を満た
すものではない。利用者側からの高加工性熱延鋼板にたいする最
近の強い要求の一つは、最終製品の超高強度化で
ある。例えば、従来では、引張強度で45Kgｆ／mm²
程度の部品を最近では60Kgｆ／mm²以上の強度を持
つた鋼板で製造したいと言う要求である。従つ
て、この鋼板の超高強度化と同時に高加工性を同
時に満たす技術を開発する必要がある。その次は鋼板の変形加工時の極めて高い変形加
工性能が要求されていることである。これは最終
部品の形状が益々複雑になつてきておりこれに応
えうる鋼板を提供しなくてはならないことであ
る。また、利用者側での加工工程数を減らしたい
という要望も強くそのためにも極めて高い変形加
工性能をもつた鋼板を提供しなくてはならなくな
つている。さらには、利用者側での熱処理工程の簡素化の
必要性である。当然、低コスト化を指向する部品
メーカーとしては、短時間で熱処理が済み生産性
を一層高める必要がある。これらの最近の鋼板利用者側からの新しい鋼板
にたいする要求に対して従来技術では満足に応え
うるものではない。本発明ではそれらの要求に答
える技術を開発したものである。（課題を解決するための手段）先ず、本発明の対象である加工用熱延鋼板につ
いて説明する。本発明の加工用熱延鋼板は、以下の理由により
C0.0005〜0.015％、Mn0.05〜0.5％、S0.001〜
0.030％、Cu1.0〜2.2％、P0.001〜0.100％、
Si0.005〜1.0％、N0.0050％以下、sol.Al0.002〜
0.10％、その他不可避的元素からなり、かつパー
ライトの発生を回避した主としてフエライト単相
からなることを基本とし、これに必要に応じて
Ti、Nbの一種または二種を、更にはNiを含有さ
せることもある。先ず、Ｃについて説明する。本発明者等は、
Cu添加鋼に種々の元素を単独あるいは複合添加
した熱延鋼板の研究を行つた結果、Cuの析出に
よる強度上昇量がＣ量により変化し、Ｃ量を低減
することによつて従来知られていたCuの析出に
よる強度上昇量よりも遥かに大きな強度上昇量が
得られる事を新規に知見した。第１図はMn0.15
％、Si0.02％、S0.015％、P0.01％、N0.0020％、
sol.Al0.03％、Cu1.3％を含む鋼を基本成分とし、
Ｃ量を0.0015％〜0.0465％の範囲で変化させた鋼
を溶製し、1050℃で加熱後、A₃点以上で熱間圧
延を終了し板厚3.0mmとし、300℃で巻き取つた時
のＣ量と引張強さの関係を示すグラフであり、図
中、曲線ａは300℃で巻き取つたままの熱延鋼板
の場合、曲線ｂはその熱延鋼板を600℃で10分間
熱処理した場合を示す。曲線ａと曲線ｂの差が
Cuの析出による強度上昇量であり、Ｃ量が0.025
％以上では強度上昇量は約15Kgｆ／mm²であるのに
対し、Ｃ量が0.015％以下では強度上昇量は約20
Kgｆ／mm²と極めて大きな強度上昇量が得られる。
Ｃ量が0.015％を境に巻き取つたままの熱延鋼板
の引強さに大きな変化が認められるが、この強度
差はＣの固溶強化だけでは説明できない。この強
度差に対応してＣ量が0.015％を境に巻き取つた
ままの熱延鋼板の伸びにも大きな変化が認められ
る。第２図は第１図と同じ1.3％Cu含有熱延鋼板
の伸びとＣ量の関係を示すグラフである。同図よ
り、Ｃ量を0.015％以下に制御する事により極め
て高い延性を確保し得る事が認められる。このた
めＣ量の上限を0.015％とする。このようにＣ量が0.015％以下の場合、延性が
高く且つ熱処理による強度上昇量が大きくなる理
由は未だ明らかではないが、敢えて推測すれば以
下の如く考える事ができる。即ち、Cuは鋼中で
偏析しCuの含有量はフエライト中とパーライト
中では異なり、パーライト中の方が高い。このた
めパーライト中のCuはフエライト中のCuに比べ
平衡固溶度に対する過飽和度が大きく析出し易い
状態にある。従つて300℃という低温で巻き取つ
た場合でも、Ｃ量が高くパーライトが存在する場
合にはCuが一部析出し硬質化する。これに対し
Ｃ量が低くパーライトが存在せずフエライト単相
の場合には、Cuが過飽和な状態で固溶され硬質
化しない。これらの熱延板を600℃程度の高温で
熱処理すると過飽和状態にあつたCuの十分な析
出が起こり強度が上昇するものと想定される。この様にＣ量は極めて高い強度上昇量と極めて
高い延性を確保するためには極力低減させること
が必要である。Ｃ量の下限は工業的に溶製しうる
限界の0.0005％とする。逆にＣ量が0.015％を越
えると強度上昇量と延性はさがると同時に、加工
前の鋼板を製造するときに熱延の巻き取り温度に
対する制限が発生する。即ち、焼入れ組織が発生
して加工前の鋼板の延性を下げるからである。従
つて、Ｃ量は0.0005〜0.015％の範囲とする。Ｐは鋼板の強度を上げる元素としてその必要強
度レベルに応じて添加する。しかし、0.001％未
満ではその効果はなく、一方0.100％を越えると
鋼板の二次加工割れが発生するのでそれを上限と
する。尚、この範囲のＰの添加はCuの添加とと
もに鋼板の耐食性能を高めるのに有効である。 Siは鋼板の強度を上げる元素としてその必要強
度レベルに応じて添加する。しかし、0.005％未
満ではその効果はなく、一方1.0％を越えると熱
間圧延工程におけるスケールの発生が著しく、鋼
板の表面性状を劣化させるためその上限を1.0％
とする。 Mn量は鋼板の加工性を高めるためには低いほ
うが好ましく、上限を0.5％とする。Mn量があま
り低くなりすぎると鋼板の表面疵が発生し易くな
るのでその下限を0.05％とする。Ｓ量は鋼板の加工性を高めるためには低いほう
が好ましく、上限を0.030％とする。下限は工業
的に溶製しうる限界の0.001％とする。Ｎ量は加工性を高めるためにも低いほうが好ま
しく0.0050％以下とする。 Cu量は加工前では固溶状態にしておき、加工
後の熱処理によりCuを析出させて強度をあげる。
第３図は極低炭素鋼にCuを添加した鋼の熱処理
時間（熱処理時間550℃）による強度上昇量（熱
処理後の引張強さ−熱延まま引張強さ）をCuを
パラメータとして示すグラフであり、図中、曲線
ａはCu2.06％、曲線ｂはCu1.68％、曲線ｃは
Cu1.38％、曲線ｄはCu0.71％の場合である。同図
よりCu1.0％未満では曲線ｄの如く強度の上昇量
は不十分である。 Ti0.01〜0.2％、Nb0.005〜0.2％の一種または
二種を添加するとＣとＮはこれらによつて固定さ
れ、得られる鋼板は非時効性の鋼板になる。非時
効性鋼板になると時効による延性の低下はなくな
り、一層の高延性鋼板が得られることになる。 Niは鋼板の表面品質を高品位に保ち、熱間脆
性を防止するのに有効である。0.15％未満ではそ
の効果はなく、一方0.45％を超えると効果が飽和
するうえに、Niが高価なため経済性が損なわれ
る。 sol.AlはAlキルドを得るために必要な0.002〜
0.10％の範囲にあればよい。0.002％未満では効
果がなく、一方0.10％を超えると効果が飽和す
る。次ぎに本発明鋼板の製造方法における熱間圧延
工程についてであるが、連鋳機から直送された高
温鋳片または、加熱によつてえられた高温鋳片を
Ar₃以上の温度で熱間圧延をおこない、その後、
500℃以下の温度で巻き取る。圧延終了温度が
Ar₃未満ではフエライト粒にひずみが加わり加工
性が劣化する。上限については工業的に実施しう
る限界である1000℃とする。巻取温度について
は、500℃を越える温度で巻き取るとCuの析出が
起こり、加工性の良い軟質鋼板が得られない。本
発明ではＣ量を制限して巻取段階でのCuの析出
を抑制しており、500℃以下の温度で巻取ること
により大部分のCuを過飽和固溶の状態に保ちう
る。しかし500℃を越える温度で巻取るとCuの析
出が起こり硬質化するため、巻取温度の上限を
500℃とする。全てのCuを固溶状態に保つには巻
取温度を350℃以下とする。従来の鋼のようにＣ
量もしくはMn量が高い場合には、低温で巻取る
とマルテンサイト相もしくはベイナイト相という
変態による硬質相が生成し硬質化するため、これ
を避けるために巻取温度に下限を設けなければな
らない。本発明鋼はＣ量およびMn量を低く制御
し、焼き入れ性を著しく抑えているため巻取温度
の冶金学的な下限温度はない。但し、100℃未満
で巻取ると巻形状が悪くなり、これに起因する表
面品質の劣化を招くため、好ましくは巻取温度を
350℃以下、100℃以上とする。得られた熱延板は成形加工後に熱処理を施して
その強度を高めるが、熱処理作業性からみると出
来るだけ低温で然も短時間の熱処理で終了させる
ことが極めて大切である。本発明ではこの点につ
いても十分な検討を加え短時間の熱処理でその目
的が達成されるようにしたものである。次ぎに実施例をあげて本発明を具体的に説明す
る。実施例１第１表に示したＡからＬまでの鋼片を同表に示
す加熱温度で加熱、熱延し、巻き取り、板厚3.0
mmの熱延鋼板を得た。またその機械的性質を示
す。その鋼板に変形加工は施さずに熱処理を与え
た場合の機械的性質を第２表に示す。第１表および第２表に示す通り、本発明鋼は加
工時は極めて優れた延性を持つており、極めて短
時間の熱処理で引張強度が著しく上昇する。Cu
の固溶強化能は１％当たり約４Kgｆ／mm²であり、
極低炭素鋼にCuを2.11％添加した鋼Ａは熱延まま
での強度は低く極めて高い延性を有し、且つ600
℃で10分という短時間の熱処理で25Kgｆ／mm²以上
の強度上昇が可能である。Siを添加した鋼Ｃ、Ｐ
を添加した鋼Ｄは熱延ままでの強度が高いが良好
な延性を有しており、熱処理による強度上昇も大
きい。Ti、Nbを単独もしくは複合添加した鋼
Ｂ、Ｅ、Ｆ、Ｊ、Ｋ及びＬは時効後の伸びの低下
がなく、一層の高延性鋼板となつている。これに
対し比較鋼Ｇ及びＩはＣ量が高く加工時の延性が
劣り、比較鋼ＨはCu量が少なく本発明の目的と
する短時間の熱処理では引張強度の上昇が見られ
ない。

【表】

【表】実施例２第３表に示す組成の鋼No.１およびNo.２を熱間圧
延して板厚3.0mmの熱延鋼板を得た、これらの鋼
板を圧力容器に成形加工した。圧力容器はプレス
加工および溶接後、内部応力を除去するため630
℃程度の温度で応力除去焼鈍が行われる。この鋼
板を圧力容器に成形加工した後、サンプルを切り
出した。切り出したサンプルの板厚歪は約26％で
あつた。このサンプルの引張強さおよび630℃で
５分間の熱処理後の引張強さを第４表に示す。同
表中の強度上昇量△TSは、プレス成形および熱
処理後の引張強さから、熱延ままの引張強さを引
いた値である。比較鋼は加工後の熱処理により大
幅に軟化しているのに対し、本発明鋼は加工後の
熱処理により更なる強度上昇が達成されている。

【表】

【表】（発明の効果）本発明は、極めて良好な冷間加工性を有すると
共に、最終製品で必要とされる高い強度が冷間加
工後の短時間の熱処理により達成され得る新規な
熱延鋼板を提供するものであり、またかかる熱延
鋼板を成分規制および熱延鋼板の巻取温度の制御
という簡便な手段により製造しうる新規な方法を
提供するものであるから、鋼板利用者側からの新
たな要求に十分応えうるものであり、産業上裨益
するところが極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱延鋼板の強度に及ぼすＣ量の影響
を、Cuの析出の為の熱処理の前後で示すグラフ、
第２図は熱延鋼板の延性に及ぼすＣ量の影響を示
すグラフ、第３図は極低炭素鋼熱延鋼板の強度上
昇量に及ぼす熱処理時間の影響をCu量をパラメ
ーターとして示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１ C0.0005〜0.015％、Mn0.05〜0.5％、S0.001
〜0.030％、Cu1.0〜2.2％、P0.001〜0.100％、
Si0.005〜1.0％、N0.0050％以下、sol.Al0.002〜
0.10％を含有し、残部Fe及び不可避的元素からな
り、パーライトの発生を回避した主としてフエラ
イト単相からなることを特徴とする冷間加工性の
極めて優れた高強度熱延鋼板。２ C0.0005〜0.015％、Mn0.05〜0.5％、S0.001
〜0.030％、Cu1.0〜2.2％、P0.001〜0.100％、
Si0.005〜1.0％、N0.0050％以下、sol.Al0.002〜
0.10％に加えて、Ti0.01〜0.2％、またはNb0.005
〜0.2％の一種もしくは二種を含有し、残部Fe及
び不可避的元素からなり、パーライトの発生を回
避した主としてフエライト単相からなることを特
徴とする冷間加工性の極めて優れた高強度熱延鋼
板。３ C0.0005〜0.015％、Mn0.05〜0.5％、S0.001
〜0.030％、Cu1.0〜2.2％、P0.001〜0.100％、
Si0.005〜1.0％、Ni0.15〜0.45％、N0.0050％以
下、sol.Al0.002〜0.10％を含有し、残部Fe及び不
可避的元素からなり、パーライトの発生を回避し
た主としてフエライト単相からなることを特徴と
する冷間加工性の極めて優れた高強度熱延鋼板。４ C0.0005〜0.015％、Mn0.05〜0.5％、S0.001
〜0.030％、Cu1.0〜2.2％、P0.001〜0.100％、
Si0.005〜1.0％、Ni0.15〜0.45％、N0.0050％以
下、sol.Al0.002〜0.10％に加えて、Ti0.01〜0.2
％、またはNb0.005〜0.2％の一種もしくは二種を
含有し、残部Fe及び不可避的元素からなり、パ
ーライトの発生を回避した主としてフエライト単
相からなることを特徴とする冷間加工性の極めて
優れた高強度熱延鋼板。５ C0.0005〜0.015％、Mn0.05〜0.5％、S0.001
〜0.030％、Cu1.0〜2.2％、P0.001〜0.100％、
Si0.005〜1.0％、N0.0050％以下、sol.Al0.002〜
0.10％を含有し、残部Fe及び不可避的元素からな
る鋼を、Ar₃以上1000℃以下の温度で熱間圧延
し、得られた熱間圧延鋼帯を500℃以下100℃以上
の温度で巻き取ることを特徴とする冷間加工性の
極めて優れた高強度熱延鋼板の製造方法。６ C0.0005〜0.015％、Mn0.05〜0.5％、S0.001
〜0.030％、Cu1.0〜2.2％、P0.001〜0.100％、
Si0.005〜1.0％、N0.0050％以下、sol.Al0.002〜
0.10％に加えて、Ti0.01〜0.2％、またはNb0.005
〜0.2％の一種もしくは二種を含有し、残部Fe及
び不可避的元素からなる鋼を、Ar₃以上1000℃以
下の温度で熱間圧延し、得られた熱間圧延鋼帯を
500℃以下100℃以上の温度で巻き取ることを特徴
とする冷間加工性の極めて優れた高強度熱延鋼板
の製造方法。７ C0.0005〜0.015％、Mn0.05〜0.5％、S0.001
〜0.030％、Cu1.0〜2.2％、P0.001〜0.100％、
Si0.005〜1.0％、Ni0.15〜0.45％、N0.0050％以
下、sol.Al0.002〜0.10％を含有し、残部Fe及び不
可避的元素からなる鋼を、Ar₃以上1000℃以下の
温度で熱間圧延し、得られた熱間圧延鋼帯を500
℃以下100℃以上の温度で巻き取ることを特徴と
する冷間加工性の極めて優れた高強度熱延鋼板の
製造方法。８ C0.0005〜0.015％、Mn0.05〜0.5％、S0.001
〜0.030％、Cu1.0〜2.2％、P0.001〜0.100％、
Si0.005〜1.0％、Ni0.15〜0.45％、N0.0050％以
下、sol.Al0.002〜0.10％に加えて、Ti0.01〜0.2
％、またはNb0.005〜0.2％の一種もしくは二種を
含有し、残部Fe及び不可避的元素からなる鋼を、
Ar₃以上1000℃以下の温度で熱間圧延し、得られ
た熱間圧延鋼帯を500℃以下100℃以上の温度で巻
き取ることを特徴とする冷間加工性の極めて優れ
た高強度熱延鋼板の製造方法。９特許請求の範囲第５項〜第８項の何れか１項
に記載の方法において、熱間圧延後の巻取温度を
350℃以下100℃以上とすることを特徴とする冷間
加工性の極めて優れた高強度熱延鋼板の製造方
法。