JPH04268016A - 圧壊特性に優れたドアガードバー用高張力鋼板の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車のドア補強用部材
に係わり、より詳しくは、マルテンサイト、ベイナイト
などの低温変態生成物を含む複合組織からなる鋼板でパ
イプに造管し電縫溶接した後、焼付硬化処理を施すこと
により、高い圧壊特性と優れた衝撃吸収エネルギーを有
するドアガードバー用鋼板の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
車体の燃費向上及び衝撃時の安全性向上のために自動車
補強材の高強度化、軽量化が推進されている。特に、ド
ア補強用部材には、従来、１００ｋｇｆ／ｍｍ２級のプ
レス品が主として使用されているが、最近、特公昭６３
−３７１６７号に開示されているような、より強度の高
いパイプ材が軽量化の点で有利なため使用されるように
なった。

【０００３】このようなパイプ品でプレス品と同様の吸
収エネルギーを得るためには、従来の６０ｋｇｆ／ｍｍ
２程度の薄鋼板を電縫溶接してから、引き続き高周波加
熱などを施して、オーステナイト温度域から急冷したパ
イプが製造されている。しかし、パイプの溶接部にホワ
イトバンド（図５参照）と称される炭素量の少ない領域
が生じ、溶接部の強度が低く（図６参照）、圧壊時に熱
影響部での変形が大きくなり、圧壊時に座屈が生じて所
定の吸収エネルギーが得られない欠点があった。

【０００４】通常、このようなパイプ状に成形された鋼
材の圧壊特性は、同じ強度の場合には、降伏強度によっ
て決まるもので、この強度が高いほど圧壊荷重や吸収エ
ネルギーが大きい。そのため、この降伏強度を高めるこ
とが必要である。

【０００５】本発明は、かゝる要請に応えるべくなされ
たものであって、降伏強度の高いドア補強用の高強度パ
イプが得られる鋼板、並びにパイプの製造方法を提供す
ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明者らは、薄鋼板を電縫溶接したパイプの圧壊
特性を改善し得る方策について鋭意研究を重ねた結果、
ここに本発明を完成したものである。

【０００７】すなわち、本発明は、Ｃ：０．１〜０．３
％、Ｍｎ：０．２〜３．０％及びｓｏｌ．Ａｌ：０．０
１〜０．１％を含み、必要に応じて、更にＳｉ：０．２
〜２．５％、Ｐ≦０．１５％、Ｔｉ≦０．０４％、Ｎｂ
≦０．０４％、Ｖ≦０．１％、Ｍｏ≦０．５％、Ｎｉ≦
０．５％、Ｃｒ≦０．５％、Ｃｕ≦０．５％、Ｗ≦０．
５％及びＢ≦０．００５％のうちの少なくとも１種以上
を含み、残部が鉄及び不可避的不純物よりなる成分を有
する鋼を常法により熱間圧延及び／又は冷間圧延した後
、連続焼鈍し、１２００℃以下Ａｃ１点以上に加熱後、
この温度から１００℃／ｓ以上の冷却速度で室温まで急
冷し、その後１５０〜４５０℃の温度範囲で１秒〜１０
分間の過時効処理を施すことにより、フェライトと体積
率で２０％以上のマルテンサイトを含む低温変態生成物
を生成させておき、更に１〜３０％までの加工を加える
ことを特徴とする圧壊特性に優れたドアガードバーとな
るドアガードバー用高張力鋼板の製造方法を要旨とする
ものである。

【０００８】また、他の本発明は、前記加工で得られた
鋼板について造管後、焼付硬化処理を施すことを特徴と
する圧壊特性に優れたドアガードバー用パイプの製造方
法を要旨とするものである。

【０００９】以下に本発明を更に詳述する。

【００１０】

【作用】本発明は、要するに、上述の成分を有する鋼種
を用いて、１２００℃以下Ａｃ１点以上の温度範囲から
１００℃／ｓ以上の冷却速度で室温まで冷却し、その後
１５０〜４５０℃の温度範囲で１秒〜１０分間の過時効
処理を施すことにより、２０％以上の体積率のマルテン
サイトを含む組織となり、このことで焼戻されたマルテ
ンサイトによる降伏強度の上昇と共に焼付硬化性を持つ
ことになる。この焼戻しマルテンサイトの降伏強度の上
昇と共に焼付硬化を利用することにより、従来よりも更
に降伏強度の高い鋼板を得ることができ、このことによ
って、圧壊特性に優れたドアガ−ドバーを得ることがで
きる。

【００１１】まず、本発明における化学成分の限定理由
について説明する。

【００１２】Ｃ： Ｃは鋼板の強度を高めるために極めて重要な元素である
が、Ｃ量が０．１％よりも少ないと、１００ｋｇｆ／ｍ
ｍ２以上の引張強度が得られず、また十分な降伏強度も
得られない。一方、０．３％を超えて過多に添加すると
溶接部が脆くなり、圧壊時に割れが生じ、所定の吸収エ
ネルギーが得られない。したがって、Ｃ量は０．１〜０
．３％の範囲とする。

【００１３】Ｍｎ： Ｍｎは強度を上昇させると共に、オーステナイト相を安
定化し、冷却過程におけるマルテンサイトの生成を促進
させる元素である。この効果を得るためには少なくとも
０．２％以上の添加が必要であるが、３．０％を超えて
添加するとＭｎの偏析が生じ、層状組織になり易い。し
たがって、Ｍｎ量は０．２〜３．０％の範囲とする。

【００１４】ｓｏｌ．Ａｌ： Ａｌは溶鋼の脱酸に必要であり、そのためには少なくと
もｓｏｌ．Ａｌ量で０．０１％以上が必要である。しか
し、０．１％を超えると製品の表面きずが増加し、製品
価値を減少させるので、ｓｏｌ．Ａｌ量は０．０１〜０
．１％の範囲とする。

【００１５】以上の元素を必須成分とするが、本発明に
おいては、必要に応じて更に以下の元素の少なくとも１
種以上を適量で含有させることができる。

【００１６】Ｓｉ： Ｓｉは鋼の延性を劣化させずに強度を上昇させると共に
、フェライト・オーステナイト温度域を拡大する元素で
もある。また、フェライト中の固溶Ｃ量を増す元素でも
あり、焼付硬化性を高めるために有用である。かゝる効
果を発揮させるには、少なくとも０．２％以上が必要で
ある。しかし、２．５％を超えて過多に添加すると、製
造費用を高めることになる。したがって、Ｓｉ量は０．
２〜２．５％の範囲とする。

【００１７】Ｐ： ＰはＳｉと同様に鋼の降伏強度を高めるのに有効な元素
であるが、０．１５％を超えて添加すると溶接部が脆化
して圧壊時に割れを生じるので、Ｐ量は０．１５％以下
とする。

【００１８】Ｂ： Ｂは焼入れ性を増す元素であり、このため、溶接部の強
度低下を防止する効果があるが、０．００５％を超える
とその効果が飽和するので、Ｂ量は０．００５％以下と
する。

【００１９】Ｔｉ、Ｎｂ及びＶ： Ｔｉ、Ｎｂ及びＶは、炭、窒化物を形成し、鋼を強化し
て降伏比を高める元素であるが、Ｔｉ、Ｎｂの場合はそ
れぞれ０．０４％を超えると、またＶの場合は０．１％
を超えると、そのような効果が飽和する。したがって、
Ｔｉ量は０．０４％以下、Ｎｂ量は０．０４％以下、Ｖ
量は０．１％以下とする。

【００２０】Ｃｒ： Ｃｒは溶接部の焼入れ性を高め、この部分の強度低下を
防止する。しかし、０．５％を超えて添加すると、造管
時の溶接部にペネトレーターが発生し易くなるため、Ｃ
ｒ量は０．５％以下とする。

【００２１】Ｃｕ： Ｃｕは焼戻し処理中に鋼中にε−Ｃｕとして析出し、そ
の強度を向上させる作用がある。また、溶接部のホワイ
トバンド層のＡｃ３点を下げると共にこの部分に残存し
て溶接部の強度低下を防ぎ、圧壊時におけるこの部分か
らの破壊を防止する効果がある。しかし、０．５％を超
えて添加するとそのような効果が飽和するので、Ｃｕ量
は０．５％以下とする。

【００２２】Ｍｏ： Ｍｏは鋼の焼入れ性を向上させると共に、溶接後はホワ
イトバンド層に多く存在し、この層の強度を高める効果
がある。しかし、０．５％を超えて添加してもその効果
は飽和するので、Ｍｏ量は０．５％以下とする。

【００２３】Ｎｉ： Ｎｉは鋼の焼入れ性を向上させ、溶接部のホワイトバン
ド層のＡｃ３点を低下させ、この部分の強度低下を防止
する効果がある。しかし、０．５％を超えて添加しても
、そのような効果は飽和するので、Ｎｉ量は０．５％以
下とする。

【００２４】Ｗ： Ｗは炭、窒化物を形成して降伏強度を上げると共に、溶
接後はホワイトバンドの強度低下を防止する効果がある
。しかし、０．５％を超えて添加しても、その効果は飽
和するので、Ｗ量は０．５％以下とする。

【００２５】なお、上記元素の他に、Ｃａ、Ｚｒを添加
すれば、ＭｎＳの介在物による割れを防止することがで
き、伸びを改善することができる。またＲＥＭ（希土類
元素）の添加は、本発明の効果を低下させるものではな
く、添加しても差し支えない。

【００２６】次に、本発明の製造方法について説明する
。上記化学成分を有する鋼は、常法により熱間圧延及び
／又は冷間圧延を行い、連続焼鈍を施す。このような鋼
板に焼付硬化性を付与するには、図２に示すように、２
０％以上の体積率のマルテンサイトが必要である。

【００２７】そのためには、まず、加熱温度を１２００
℃以下Ａｃ１点以上とし、この温度から１００℃／ｓ以
上の急冷を行うことが必要である。しかし、Ａｃ１点よ
りも低い加熱温度の場合にはマルテンサイトなどの低温
変態生成物を得ることができない。一方、加熱温度をあ
まり高くすると鋼表面の酸化や軟質化により表面酸化や
形状変形を起し易くなるので、１２００℃以下が好まし
い。 また、冷却速度については１００℃／ｓ未満ではマルテ
ンサイトを含む低温変態生成物が生成しない。

【００２８】次いで、１５０〜４５０℃の温度範囲で１
秒〜１０分間の過時効処理を施すことにより、上述の如
く２０％以上の体積率のマルテンサイトが得られ、優れ
た焼付硬化性が付与される（図３参照）。

【００２９】勿論、上記熱処理と同じ条件の焼入れ焼戻
し処理によって、焼戻しマルテンサイトを含む組織が得
られ、鋼板の降伏強度（ＹＲ）を高めることにもなる。

【００３０】焼付け硬化（塗装）処理は、通常、パイプ
の装着後に１５０〜２５０℃の温度で処理を行う工程で
あるが、この処理前に１〜３０％までの加工歪を加える
ことで、焼付塗装処理後におよそ５〜２０ｋｇｆ／ｍｍ
２の降伏強度を向上させることができ、大きな圧壊荷重
や吸収エネルギーが得られる（図４参照）。加工歪は冷
間加工で与えられる。

【００３１】次に本発明の実施例を示す。

【００３２】

【実施例】

【表１】 に示す化学成分を有する鋼を真空溶製し、通常の方法で
熱延、冷延、焼鈍を行い、焼入れ焼戻しの熱処理後、冷
延によって加工歪を加えた。この後、パイプに造管後、
２００℃×２０分のＢＨ処理（焼付塗装処理）を行った
。 パイプの最終的な形状は直径３１．８ｍｍ、厚さ２ｍｍ
である。圧壊試験は図１に示すようにスパン７５０ｍｍ
で曲率１５０ｍｍＲの圧子によって行った。試験結果を

【表２】 及び

【表３】 に示す。

【００３３】表２及び表３より以下の如く考察される。 試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２のパイプは、焼戻し温度が低い
ため、十分な焼付け硬化特性が生じず、十分な圧壊特性
が得られていない。また、試験Ｎｏ．３〜Ｎｏ．８のパ
イプは、焼戻し後の加工率による特性の違いを示してお
り、本発明範囲内（１〜３０％）の加工率の場合（Ｎｏ
．５、Ｎｏ．６）に良好な圧壊特性を示している。また
、試験Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１０は鋼中のマルテンサイトの
体積率による効果を示しており、マルテンサイトの体積
率が２０％より少ないと圧壊特性を変えるだけの硬化量
は得られない。 試験Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．２８は添加元素による違い又は
製造条件の違いを示しており、本発明範囲内の条件の場
合には優れた圧壊特性が得られている。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
降伏強度が高い鋼板が得られ、したがつて、造管後に焼
付硬化処理によって高い圧壊特性と優れた衝撃吸収エネ
ルギーを有するドアガードバー用パイプが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パイプの圧壊試験方法の要領を示す図である。

【図２】マルテンサイト体積率と焼付硬化量の関係を示
す図である。

【図３】過時効温度とＹＰ、ＴＳ、ＢＨ特性に及ぼす影
響を示す図である。

【図４】加工率の違いによるパイプの吸収エネルギーと
圧壊荷重の関係をしめす図である。

【図５】パイプの溶接部の金属組織（ミクロ組織）を示
す写真である。

【図６】溶接部の硬さ分布を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．１
   〜０．３％、Ｍｎ：０．２〜３．０％及びｓｏｌ．Ａｌ
   ：０．０１〜０．１％を含み、残部が鉄及び不可避的不
   純物よりなる成分を有する鋼を常法により熱間圧延及び
   ／又は冷間圧延した後、連続焼鈍し、１２００℃以下Ａ
   ｃ１点以上に加熱後、この温度から１００℃／ｓ以上の
   冷却速度で室温まで急冷し、その後１５０〜４５０℃の
   温度範囲で１秒〜１０分間の過時効処理を施すことによ
   り、フェライトと体積率で２０％以上のマルテンサイト
   を含む低温変態生成物を生成させておき、更に１〜３０
   ％までの加工を加えることを特徴とする圧壊特性に優れ
   たドアガードバーとなるドアガードバー用高張力鋼板の
   製造方法。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の加工により得た鋼板
   について造管後、焼付硬化処理を施すことを特徴とする
   圧壊特性に優れたドアガードバー用パイプの製造方法。
3. 【請求項３】　　前記鋼が更にＳｉ：０．２〜２．５％
   、Ｐ≦０．１５％、Ｔｉ≦０．０４％、Ｎｂ≦０．０４
   ％、Ｖ≦０．１％、Ｍｏ≦０．５％、Ｎｉ≦０．５％、
   Ｃｒ≦０．５％、Ｃｕ≦０．５％、Ｗ≦０．５％及びＢ
   ≦０．００５％のうちの少なくとも１種以上を含む請求
   項１又は２に記載の方法。