JPH05195056A - 高延性高強度鋼板の製造法 - Google Patents

高延性高強度鋼板の製造法

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JPH05195056A
JPH05195056A JP24457991A JP24457991A JPH05195056A JP H05195056 A JPH05195056 A JP H05195056A JP 24457991 A JP24457991 A JP 24457991A JP 24457991 A JP24457991 A JP 24457991A JP H05195056 A JPH05195056 A JP H05195056A
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steel
hot
rolled
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retained austenite
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Hidenori Shirasawa
白沢秀則
Takahiro Kashima
鹿島高弘
Goro Anami
阿南吾郎
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低Si系で高延性を有するTS590N/mm2
以上の高強度鋼板を製造する。 【構成】 C:0.10〜0.40%、Mn:2.0〜4.0
%、Al:0.01〜0.10%を含有し、かつ、C+(Mn
/5):0.60%以上を満足する組成の鋼を熱間圧延後
300〜750℃の範囲でコイル巻取りすることにより
ポリゴナルフェライトを含有しない鋼板とし、熱延まま
又は冷間圧延を付与した後、620〜750℃の範囲で
60秒以上保持することにより体積率3%以上の残留オ
ーステナイトを生成させることを特徴としている。必要
に応じてSi≦1.0%、P≦0.10%、S≦0.015
%、Ni≦1.0%、Cr≦1.0%、Mo≦0.5%、Cu
≦1.0%、REM≦0.05%、Ce≦0.05%、Ca
≦0.05%、Zr≦0.05%、Nb≦0.08%、Ti≦
0.08%、V≦0.08%、B≦0.0030%の1種
以上を含有できる。めっき用途の場合、鋼のSi量を0.
50%以下に低くする。自動車、建設など、薄鋼板をプ
レス成形して使用する分野に適している。

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、建設など、薄鋼
板をプレス成形して使用する分野に適している高延性高
強度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】ホイ
ル、リアクロスメンバなどの自動車部品の成形では、鋼
板に高い延性が要求される。近年、自動車の軽量化の観
点から、これら部品のハイテン化が図られており、伸び
の優れた熱延及び冷延ハイテン鋼板の開発が切望されて
いる。
【0003】このようなハイテン鋼板として、従来よ
り、フェライトとマンルテンサイト組織からなる2相
(DP)鋼や、体積分率で3%以上の残留オーステナイト
(γR)を含有するγR鋼、或いはフェライト、ベイナイト
及びマンテンサイトからなる3相(Tri・P)鋼などが開
発され、実用に供されている。これらは、いずれも、比
較的多量(0.7%以上)のSiを含有することによって高
延性を達成するものである。
【0004】一方、自動車部品の防錆能の向上を目的と
してめっき鋼板が多用されており、前述の高延性鋼のめ
っき化のニーズが高まっているが、上述のような高Si
鋼では、電気Znめっき(EG)性及び溶融Znめっき(G
I、GA)性が悪いために、現在実用に到っていない状
況である。すなわち、めっき化のためにはSiを低減す
る必要があるが、一方ではSiの低減により延性が著し
く低下するという問題がある。
【0005】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、低Si系で高延性を有する高強度鋼板を製造し得る
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】本発明者らは、前述の問
題を解決するために低Si系鋼について鋭意研究を重ね
た結果、低Si系の鋼で或る程度の残留オーステナイト
を生成させる製造条件を現状の薄鋼板製造技術の中で実
現でき、TS590N/mm2以上の高延性高強度鋼板が
得られることを見い出したものである。
【0007】すなわち、本発明は、C:0.10〜0.4
0%、Mn:2.0〜4.0%、Al:0.01〜0.10%を
含有し、かつ、C+(Mn/5):0.60%以上を満足す
る組成の鋼を、熱間圧延後300〜750℃の範囲でコ
イル巻取りすることによってポリゴナルフェライトを含
有しない鋼板とし、熱延まま或いは冷間圧延を付与した
後、620〜750℃の範囲で60秒以上保持すること
によって体積率3%以上の残留オーステナイトを生成さ
せることを特徴とする高延性高強度鋼板の製造法を要旨
とするものである。
【0008】以下に本発明を更に詳述する。
【0009】
【作用】
【0010】残留オーステナイトはTRIP(ひずみ誘
起変態塑性)現象を介して鋼の延性を向上させることが
知られており、残留オーステナイトの生成には従来鋼の
基本的考え方であるSiを比較的多く用いることが一般
的である。すなわち、Siの含有はオーステナイト中へ
のC濃縮を促進させてオーステナイトを安定にすること
により残留オーステナイトを生成させる。鋼中Mnもオ
ーステナイト中に濃縮することによって残留オーステナ
イトの生成に寄与することが知られているが、Mn濃縮
のためには焼鈍プロセスが必要であり、これまで市場ニ
ーズの低さから、実験室レベルでの基礎研究の域を出て
いない。
【0011】本発明者らは、自動車用鋼板として具備す
べき溶接性、塗装性などをも考慮しつつ、低Si鋼につ
いて残留オーステナイト生成のための調査研究を実施し
た結果、実生産で実現可能な本発明を完成させたもので
ある。
【0012】まず、本発明に至った重要な検討項目は以
下のとおり。 (1)鋼板の溶接性、製鉄現場での鋼材のマグネットハ
ンドリング、熱間延性、圧延負荷などを考慮した適正化
学成分。 (2)上記制約の中で焼鈍後適正量の残留オーステナイ
トを安定して生成させるための熱延板組織。 (3)材質安定化のための焼鈍条件。
【0013】前記(1)の課題は製造設備技術、製品の
実用化の点で極めて重要である。特に5%を超えるMn
量ではマグネットハンドリング、熱間延性鋼板のスリッ
テイングなどに問題があり、比較的低いMn量とする必
要がある。また、自動車生産現場での部品組立てでは各
種の抵抗溶接及びアーク溶接が実施されることから、特
に鋼のC量を低く抑えることが重要である。Mn、C量
が低い領域で如何に安定して残留オーステナイトを生成
させるかが重点課題である。
【0014】前記(2)の課題については、(1)の成
分制約の中で熱延条件のあり方を明確にすることであ
る。これまでの報告では、低Si鋼を実験室的に熱処理
して完全マルテンサイトとした場合、或いはDP鋼製造
の一環としてポリゴナルフェライトマトリックス中の第
2相(熱処理段階ではオーステナイト相)へのMn濃縮に
ついて述べたものであり、コイル巻取りした熱延板につ
いての研究は見当らない。一方、本発明では、これらの
いずれの組織(すなわち、完全マルテンサイト、ポリゴ
ナルフェライト含有組織)とも異なる組織を熱延板組織
とするものであり、熱延コイルで達成し得る。
【0015】前記課題(3)は最終的に残留オーステナ
イトを生成させるための焼鈍であり、連続焼鈍或いはバ
ッチ焼鈍が可能な適正条件を規定することである。所定
の条件で焼鈍することにより、3%以上の残留オーステ
ナイトが生成して高延性ハイテン鋼板とし得る。熱延板
を冷間圧延した後に焼鈍を付与することも可能である。
【0016】以下に本発明における鋼の化学成分及び製
造条件の限定理由について述べる。
【0017】C、Mn:Cが0.10%未満、Mnが2.0
%未満では残留オーステナイトの生成が実質的に期待で
きない。一方、Cが0.40%を超え、Mnが4.0%超
えると熱間延性の低下による割れ発生、マグネットハン
ドリングが不可能などの問題がある。したがって、C量
は0.10〜0.40%、Mn量は2.0〜4.0%の範囲
とする。但し、C+(Mn/5)≧0.60%の関係を満た
す必要がある。これは実生産で安定して残留オーステナ
イトを生成させる上で必要な条件であり、熱延板ミクロ
組織の安定化、3%以上の残留オーステナイトの生成を
コイル内全般にわたって達成する上で重要である。
【0018】Al:Alは通常Alキルド鋼として作用す
る範囲であればよい。この範囲は0.01〜0.10%で
ある。
【0019】上記成分のほか、製品の強度上昇、非金属
介在物の制御による加工性改善、熱延板組織のベイナイ
ト化促進などの目的で、以下の群の元素の少なくとも1
種を含有しても、本発明の効果に支障はない。
【0020】Si≦1.0%、P≦0.10%、S≦0.0
15%、Ni≦1.0%、Cr≦1.0%、Mo≦0.5%、
Cu≦1.0%、REM≦0.05%、Ce≦0.05%、
Ca≦0.05%、Zr≦0.05%、Nb≦0.08%、T
i≦0.08%、V≦0.08%、B≦0.0030%。各
成分の限定理由は以下のとおりである。
【0021】本発明は低Si鋼での残留オーステナイト
の生成を主目的としているが、低Siの制約がない用途
には1.0%までのSi添加が可能である。1.0%を超
えるSi量では、鋼の変形抵抗増大によって熱間圧延時
の圧延機への負荷が大きくなると共に、より高い温度で
の焼鈍が必要になり、Si添加コストと併せて不利にな
るので好ましくない。
【0022】P量の上限(0.1%)は鋼の熱間延性より
規定されるものである。Sは鋼の加工性維持のためには
低い方が望ましく、0.015%以下とする。また、非
金属介在物の形状制御として硫化物系介在物を球状化す
る元素であるREM、Ca、Ce、Zrなどの添加が更に
有効であるが、鋼の清浄度を劣化させずに形状制御する
ためにはそれぞれ0.05%を上限とする。
【0023】Ni、Cu、Cr、Moは鋼の固溶強化のほか
変態組織の制御にも有効であり、C、Mnなどのベース
成分の量に応じて添加し得る。しかし、過度の添加は分
塊、熱間圧延での割れ感受性を高めるほか、残留オース
テナイトの安定生成を損なうことがあるので、Ni、C
u、Crの上限をそれぞれ1.0%、Moの上限を0.5%
とする。
【0024】Nb、Ti、V、Bは熱延板の組織の制御に
有効である。熱延後の冷却過程でポリゴナルフェライト
の生成を抑制し、後述するように微細なベイナイト組織
の生成を促進する。この効果はそれぞれNb、Ti、Vで
0.08%、Bで0.0030%までで飽和し、これら以
上の量の添加は必要でない。
【0025】なお、Si≦1.0%、P≦0.10%、S
≦0.015%からなる群、Ni≦1.0%、Cr≦1.0
%、Mo≦0.5%、Cu≦1.0%からなる群、REM≦
0.05%、Ce≦0.05%、Ca≦0.05%、Zr≦
0.05%からなる群、Nb≦0.08%、Ti≦0.08
%、V≦0.08%、B≦0.0030%からなる群に区
分し、これらのいずれかの群或いは2以上の群から少な
くとも1種を選択して添加する態様が望ましい。
【0026】熱延条件:上記化学成分を有する鋼の溶製
から熱延に至る工程は特に限定されず、例えばHDR、
バーキャステイングなどの技術が適用できる。
【0027】熱延では、仕上圧延後の冷却によってポリ
ゴナルフェライトの生成を抑制することが重要であり、
そのためにはBs点以下の温度でコイル巻取りする必要
がある。ポリゴナルフェライトの生成が多い場合は、焼
鈍後に3%以上の残留オーステナイトの生成が期待でき
ない。鋼のBs点は化学成分によって異なるが、本発明
範囲の鋼ではC、Mn、Ni、Crなどのオーステナイト
形成元素を多量に含む場合、750℃の巻取温度でもポ
リゴナルフェライト組織の生成を回避することができ
る。なお、かゝる元素が比較的少ない場合は500℃程
度の温度でコイル巻取りする必要がある。一方、300
℃未満の温度でコイル巻取りする場合、鋼の冷却パター
ンによってはマルテンサイトのみの組織となって鋼板の
平坦度を著しく損なうほか、熱延板強度が大きく上昇し
て円滑なコイル巻取りができなくなる。また、このよう
な低温巻取りでは鋼板冷却中の極く僅かの冷却条件のば
らつきがコイル内のミクロ組織を大きく変動させること
になって焼鈍後の製品品質の安定性を損なうため好まし
くない。したがって、巻取温度の適正範囲は300〜7
50℃である。
【0028】熱間仕上圧延後の冷却速度は、前述の観点
から、ポリゴナルフェライトやパーライト生成を抑制す
る速度とすることは云うまでもない。一般には鋼のAr3
点近傍の平均冷却速度は(C+(Mn/5))式で表わさ
れる値が小さい鋼ほど高速とする必要があるが、本発明
の(C+(Mn/5))式の最小値である0.60%の鋼で
も30℃/s程度で十分である。
【0029】本熱延鋼板は、熱延まま或いは冷間圧延を
実施して焼鈍される。焼鈍は連続焼鈍、バッチ焼鈍のい
ずれでもよいが、620〜750℃の間の温度で60秒
以上の保持が必要である。これより低温・短時間の焼鈍
では所定(3%以上)の残留オーステナイトの生成が達成
できない。750℃を超える焼鈍温度では最終的にマル
テンサイトが多量生成して、残留オーステナイトの生成
が抑制されるので好ましくない。前述の温度範囲での焼
鈍時間の上限は特に規定しないが、生産性などの点から
240分以下が好ましい。焼鈍後の冷却は空冷でも炉冷
でもよい。
【0030】このようにして製造された鋼板は、焼鈍ま
まで使用できるほか、めっき用原板としても使用し得
る。但し、めっき用途の場合、鋼のSi量を低く設計す
ることが重要であり、0.50%以下が好ましい。更に
焼鈍プロセスをめっきプロセスで併せて実施することも
可能である。
【0031】次に本発明の実施例を示す。
【0032】
【実施例】常法により溶製した
【表1】
【表2】 に示す各種化学成分の鋼を粗圧延して30mm厚のスラブ
とした。熱間圧延はスラブ加熱温度1200℃、仕上温
度約900℃にて3.2mm厚の鋼板とし、平均冷却速度
及び巻取温度を変化させた。本鋼板の表裏面を切削加工
して2.0mm厚とした鋼板に種々の条件の焼鈍を付与
し、材質を調査した。また、一部の熱延まま鋼板につい
ては酸洗、冷間圧延して0.8mmとした後、焼鈍を実施
して材質を調査した。それらの結果を
【表3】
【表4】 に示す。
【0033】表3、表4より明らかなように、本発明例
の熱延鋼板は、いずれもTSとElの積が21000N
/mm2・%以上で優れた高強度高延性を示している。ま
た本発明例の冷延鋼板も、いずれもTS×Elが190
00N/mm2・%以上で高強度高延性となっている。熱
延鋼板、冷延鋼板とも、本発明条件を満足しない比較例
の鋼板はTSとElの積の値が著しく小さいことがわか
る。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
低Si系の鋼であっても所定の残留オーステナイトを生
成させて高い延性を確保でき、しかもTS590N/mm
2以上の高強度が得られる。低Si系であるのでめっき性
がよい。現状の薄鋼板製造技術の中で実現できる効果は
大きい。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で(以下、同じ)、C:0.10〜
    0.40%、Mn:2.0〜4.0%、Al:0.01〜0.1
    0%を含有し、かつ、C+(Mn/5):0.60%以上を
    満足する組成の鋼を、熱間圧延後300〜750℃の範
    囲でコイル巻取りすることによってポリゴナルフェライ
    トを含有しない鋼板とし、熱延まま或いは冷間圧延を付
    与した後、620〜750℃の範囲で60秒以上保持す
    ることによって体積率3%以上の残留オーステナイトを
    生成させることを特徴とする高延性高強度鋼板の製造
    法。
  2. 【請求項2】 前記鋼が、更にSi≦1.0%、P≦0.
    10%、S≦0.015%のうちの少なくとも1種以上
    を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる請求
    項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記鋼が、更にNi≦1.0%、Cr≦1.
    0%、Mo≦0.5%、Cu≦1.0%、Nb≦0.08%、
    Ti≦0.08%、V≦0.08%、REM≦0.05%、
    Ce≦0.05%、Ca≦0.05%、Zr≦0.05%、B
    ≦0.0030%のうちの少なくとも1種以上を含有
    し、残部がFe及び不可避的不純物からなる請求項1又
    は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 Si≦0.5%を含有している請求項1、
    2又は3に記載の方法。
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