JPH0545652B2

JPH0545652B2 -

Info

Publication number: JPH0545652B2
Application number: JP4672484A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Koyama; Yukio Kuroda; Hiroshi Kato
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-03-12
Filing date: 1984-03-12
Publication date: 1993-07-09
Also published as: JPS60190525A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野（発明の属する技術分野）本発明は、製鋼での真空脱ガスによる脱炭や、
Ti、Nbなどの元素を使わないで、非時効性のり
ん添加高強度冷延鋼板を連続焼鈍にて製造する方
法に関するものである。従来技術軟質冷延鋼板は、その良加工性のために自動車
用を中心として厳しい成形加工を経て最終製品と
される鋼板として使用されている。近年、軽量化や耐デント性向上のため、この軟
質冷延鋼板は35〜45Kgｆ／mm²の引張強度を有する
高強度鋼板に取つて替わられようとしている。そ
して従来品と同程度の加工性が要求されるため
に、ランクフオード値（Ｆ値）等の加工性を比較
的劣化させないで有効に鋼を強化できるりんが合
金元素としてこのクラスには使われ、りん添加高
強度冷延鋼板という一つの分野ができている。ところが、加工性は経時劣化する場合があり、
この経時劣化を時効性と称しており、特に厳しい
成形を受ける用途に使われるものはこの時効性が
あつてはならない。この時効性は、鋼中に侵入型
に固溶したＣ、Ｎが最終工程の調質圧延で導入さ
れた可動転位を固着するために生ずるもので、降
伏点の上昇、破断伸びの低下、降伏点伸びの発生
といつた劣化を生ずる。この時効性の原因であるＣ、ＮのうちＮは微量
故にアルミニウムキルド鋼とすることで窒化アル
ミニウムの形で固定したり、またはＢ添加により
窒化ほう素として固定することができるのでＮに
よる時効は回避できる。一方、固溶Ｃは低温でのセメンタイト固溶限が
極めて小さいので箱焼鈍のように時間をかけて冷
却すれば、ほとんど残留しない。しかし連続焼鈍
では短時間で冷却するために固溶Ｃが残留し、そ
のため大きなＣ時効が生ずる。この固溶Ｃを低減
するため、一般に連続焼鈍後急冷して過冷度を高
め、その後過時効と呼ばれるセメンタイト析出処
理を施す。このセメンタイト析出処理は核生成段階と成長
段階とからなり、しかも実用鋼の場合、不純物が
多く含まれているので、核生成も不純物等をサイ
トとした不均一核生成が生じていると考えられ
る。焼鈍後の冷却速度を極めて大きくとれば、結
晶粒内に微細なセメンタイトが生成することは多
く報告されている。例えば、「鉄と鋼」第62年
（1976）第６号624〜643ページに記載の論文中の
Photo.1(C)には2000℃／Ｓの冷却速度で700℃から
水冷し、次いで過時効処理を行つた鋼板に微細な
炭化物が認められることが報告されている。炭化
物密度が大きければ、その成長のために要する拡
散距離が小さくなり、固溶炭素の低減が速やかに
進行するが、一方この微細炭化物による析出硬化
や分散硬化により鋼自身が硬質、低延性となる。
従つて、この粒内炭化物密度はある適当な範囲に
コントロールする必要があるが上記論文ではその
ことに考慮を払つていない。また、2000℃／Ｓと
いう急冷では焼入歪のため鋼板形状がくずれると
いう欠点があり、さらに、このような急冷では水
冷が必然となり、そのため水温まで冷却の後、過
時効温度まで昇温しなければならないという熱エ
ネルギー上のロスや、水冷のための表面酸化の問
題が残る。前記結晶粒内微細セメンタイトの析出コントロ
ールに関し、その核生成段階を認識し、これを顧
慮したものとして、特開昭51−20715号記載の発
明と、特開昭55−44584号記載の発明とがある。
セメンタイト核生成処理として、前者では、焼鈍
後20℃／Ｓ以上の冷却速度で急冷して200〜350℃
の温度範囲に10秒以上保持し、また後者では、
250〜400℃の温度に少なくとも600℃以下の温度
範囲に350℃／Ｓ以上の、冷却速度で冷却しその
温度で10秒以下保持する。しかしながらこれだけ
の条件では核生成コントロールとしては不十分
で、特に本発明の目指す非時効性鋼板を得ること
は困難である。時効性は時効指数（AI）または
100℃、60分の促進時効での降伏点伸び（YP−
El）で示されることが多いが、非時効性とみなす
ためには少なくともAIで３Kgｆ／mm²以下、かつ
YP−Elで0.4％以下、好ましくはAIで２Kgｆ／mm²
以下かつYP−Elで０でなければならない。これ
に対して特開昭51−20715号記載の発明では、そ
の実施例によるとAIは一番小さくてAlキルド鋼
の場合で3.8Kgｆ／mm²であり、また特開昭55−
44584号記載発明においても、同じくAlキルド鋼
の場合でYP−Elが下がつてもせいぜい0.5％であ
る。これらは上述のセメンタイト核生成コントロ
ールの不十分さを裏付けている。本発明者らはすでに昭和59年２月７日に出願済
である「連続焼鈍による非時効性冷延鋼板の製造
方法」（小山、加藤）（特開昭60−165321号）にお
いて、軟鋼板中でのセメンタイト核生成条件を知
得し、連続焼鈍の冷却過時効条件を提示したが、
りん添加鋼においてはこの条件があてはまらな
い。発明の目的本発明は上記欠点を解消し、特殊な製鋼設備や
処理を必要とせずに、また高価なTi、Nbなどの
合金を使用せずに、連続焼鈍中に硫化マンガン
（MnS）を主とした不純物上へのセメンタイト核
生成を促進し、またＰがこの核生成を阻害するこ
とを考慮して適度なセメンタイト粒数が得られる
ように成分および連続焼鈍後の冷却・過時効条件
を限定することによつて、実質箱焼鈍により製造
したものと同程度の高延性非時効性りん添加高強
度冷延鋼板を連続焼鈍にて製造する方法を提供す
ることを目的とする。発明の構成本発明者等は、連続焼鈍中における速やかな固
溶炭素低減に必須な結晶粒内セメンタイトは実用
冷延鋼板においては、MnSを主とする不純物上
への不均一核生成により生じ、かつＰがこの核生
成を阻害すると言う知見を得、その核生成をコン
トロールする冷却過時効条件を知得し、本発明に
到つた。而して、本発明の要旨は以下の通りである。 (1) Ｃ 0.01〜0.05wt％、 Mn 0.05〜0.25wt％、Ｐ 0.025〜0.10wt％、Ｓ 0.003〜0.015wt％、 Al 0.005〜0.10wt％、Ｎ 0.0050wt％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
る鋼を熱延し650℃以上の温度で巻取り、その後
冷延し、次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜
850℃の温度で再結晶焼鈍後650℃以上の温度から
急冷し、続いて温度Ｔ（℃）で10〜60秒保定して
セメンタイトの核生成を行わせ、この温度Ｔを
150℃以上でかつ−70×（logｖ／1000）²＋320以下（ただし、ｖは上記急冷速度（℃／ｓ）で1000
℃／ｓ以下とする）の温度とし、しかるのちに
250〜400℃で２〜10分の析出処理を行うことを特
徴とする連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板
の製造方法。 (2) Ｃ 0.01〜0.05wt％、 Si 0.8wt％以下、 Mn 0.05〜0.25wt％、Ｐ 0.025〜0.10wt％、Ｓ 0.003〜0.015wt％、 Al 0.005〜0.10wt％、Ｎ 0.0050wt％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
る鋼を熱延し650℃以上の温度で巻取り、その後
冷延し、次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜
850℃の温度で再結晶焼鈍後650℃以上の温度から
急冷し、続いて温度Ｔ（℃）で10〜60秒保定して
セメンタイトの核生成を行わせ、この温度Ｔを
150℃以上でかつ−70×（logｖ／1000）²＋320以下（ただし、ｖは上記急冷速度（℃／ｓ）で1000
℃／ｓ以下とする）の温度とし、しかるのちに
250〜400℃で２〜10分の析出処理を行うことを特
徴とする連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板
の製造方法。 (3) Ｃ 0.01〜0.05wt％、 Mn 0.05〜0.25wt％、Ｐ 0.025〜0.10wt％、Ｓ 0.003〜0.015wt％、 Al 0.005〜0.10wt％、Ｎ 0.0050wt％以下、Ｂ 0.0005〜0.0040wt％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
る鋼を熱延し650℃以上の温度で巻取り、その後
冷延し、次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜
850℃の温度で再結晶焼鈍後650℃以上の温度から
急冷し、続いて温度Ｔ（℃）で10〜60秒保定して
セメンタイトの核生成を行わせ、この温度Ｔを
150℃以上でかつ−70×（logｖ／1000）²＋320以下（ただし、ｖは上記急冷速度（℃／ｓ）で1000
℃／ｓ以下とする）の温度とし、しかるのちに
250〜400℃で２〜10分の析出処理を行うことを特
徴とする連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板
の製造方法。 (4) Ｃ 0.01〜0.05wt％、 Si 0.8wt％以下、 Mn 0.05〜0.25wt％、Ｐ 0.025〜0.10wt％、Ｓ 0.003〜0.015wt％、 Al 0.005〜0.10wt％、Ｎ 0.0050wt％以下、Ｂ 0.0005〜0.0040wt％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
る鋼を熱延し650℃以上の温度で巻取り、その後
冷延し、次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜
850℃の温度で再結晶焼鈍後650℃以上の温度から
急冷し、続いて温度Ｔ（℃）で10〜60秒保定して
セメンタイトの核生成を行わせ、この温度Ｔを
150℃以上でかつ−70×（logｖ／1000）²＋320以下（ただし、ｖは上記急冷速度（℃／ｓ）で1000
℃／ｓ以下とする）の温度とし、しかるのちに
250〜400℃で２〜10分の析出処理を行うことを特
徴とする連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板
の製造方法。以下、構成要件の説明とその数値範囲の限定理
由について述べる。第１図は第１表に示す３種類の鋼を熱延し725
℃で巻取つたあと冷延し、ついで800℃、１分の
焼鈍を行つたあと700℃まで２℃／Ｓで冷却し、
その後100℃／Ｓの冷却速度で種々の温度まで冷
却し、その温度で30秒保定し最後に水焼入れした
材料のセメンタイト粒数を測定した結果を示す。
セメンタイト粒数はセメンタイト現出エツチを施
した後3000倍の走査型電顕写真をとり、セメンタ
イトのみをカウントして測定した。その結果、本
発明に最適なセメンタイト核の数は４×10⁴〜２
×10⁶個／mm²であることがわかつた。尚、以下に説明する％はwt％である。

【表】第１図から明らかなようにりん添加鋼種Ｂ、Ｃ
は鋼種Ａと比べて同じセメンタイト粒数を得るた
めには、より低温に保定しなければならない。一
方りん含有量の0.041％と0.089％とでは低温保定
を除き差は少ない。このようにりん添加鋼においてはセメンタイト
核生成は阻害されることが知得された。この理由
はまだ明らかではないが、不均一核生成サイトで
あるMnS等の不純物と鉄マトリツクスの界面に
りんが偏析し、このためにセメンタイト核生成を
阻害するものと考えられる。第１図より、りん添加鋼で低炭素アルミニウム
キルド鋼と同程度のセメンタイト粒数を得るには
保定温度を低炭素アルミニウムキルド鋼の保足温
度よりも約30℃下げる必要があることが判つた。
これより、保定温度Ｔの上限〔−70×（logｖ／1000）²＋320〕（℃）を得た。尚、好ましくは〔−70×（logｖ／1000）²＋270〕（℃）以下とすべきである。保定時間は10秒〜60秒とした。10秒未満の保定
では工業的に安定して行うことが難かしく、60秒
で効果は飽和し、かつこれを越えるとライン設備
が大きくなつて工業的意義がうすれる。以上が核
生成に関する冷却一保定条件とその限定理由であ
る。核生成に続く析出処理として250〜400℃で２〜
10分の処理を必要とする。250℃未満ではセメン
タイト核数を増して拡散距離を短くしても、拡散
係数の温度依存性により炭素原子の拡散に長時間
を要する。また、400℃を越えると炭素の平衡固
溶限そのものが大きくなり、析出速度を増したと
ころで残留固溶炭素は減少しない。拡散係数、炭
素の平衡固溶限の温度依存性を考えるならば、析
出処理の前半を300〜400℃の高温で、後半を250
〜320℃の低温で行うのが好ましい形態であると
言える。析出処理時間はセメンタイト成長のため
に２分は必要である。また、10分程度で飽和し、
さらにこれより長い時間では連続焼鈍では意義が
薄れることを考慮して10分を上限とした。鋼の化学成分には次のような限定が必要であ
る。Ｃは0.01〜0.05％と、低炭素鋼としては比較
的低目にする必要がある。本発明は粒内セメンタ
イトを利用して非時効化を計るものであるが、こ
の粒内炭化物はElを劣化させる傾向にあるため、
全体の延性を補う意味でＣの上限を0.05％と低く
してある。この意味でＣの上限を0.03％とするこ
とは好ましい条件である。Ｃの下限は急冷開始前
の過飽和度を高めるために0.01％とする。より安
定して粒内セメンタイトを得るにはＣは0.015％
以上とすることが好ましい。 MnおよびＳは、MnSが既述のようにセメンタ
イトの不均一核生成サイトの主要なものとなるた
め極めて重要である。それぞれの下限値0.05％お
よび0.003％はMnSの量を確保するために必要で
あり、それぞれ上限を0.25％および0.015％とす
るのはMnSの溶解度が限られ、これ以上では適
度なMnSの分散状態を得ることができないため
である。Ｐは本発明にあつては強度を担う重要な元素で
ある。 0.025％未満では十分な強度が得られず、0.1％
を越えると鋼を脆化させ、また溶接性を損ねる。
従つて、Ｐの添加範囲は0.025〜0.1％とした。また、Siはセメンタイト核生成や値等の加工
性に大なる影響を与えずに鋼を強化するので、必
要に応じて0.8％以下を添加する。0.8％を越える
と連続焼鈍においても表面に酸化膜が形成されや
すくなり、塗装のための化成処理性が劣化する。本発明は炭素時効を最小化するところにその特
徴があり、そのため同じく大きな時効劣化を生じ
させる窒素についてはその処置が必要である。そ
のためにAlを0.005％以上添加し、かつＮを
0.0050％以下としてＮをAlNとして固定する必要
がある。Ｎは低ければ低いほど望ましく、0.0020
％以下とすることが最も好ましい。また、もつと
強固にＮを安定な窒化物として固定する場合に
は、Ｂを0.005〜0.0040％添加する。熱延条件においては巻取条件が重要である。こ
れは通常のAlN析出処理とともに本発明では
MnS分散処理も関与していると推定され、その
ために650℃以上の温度とする必要がある。その
他の熱延条件としては通常とられている条件でよ
いが、加熱温度については熱延組織の粗大化を防
ぐために1000〜1150℃の温度とすることが好まし
い。冷延は通常行われているように60〜90％の圧
下率でよいが、安定して高ランクフオード値（
値）を得るためには75％以上の高圧下が望まし
い。次に連続焼鈍では700〜850℃の再結晶焼鈍を行
う。700℃未満では再結晶が不十分で、かつまた
炭化物の溶解が不十分となり、この後いくら急冷
しても炭素の過飽和度が高まらない。また850℃
を越えるとオーステナイト量が増し、集合組織が
ランダム化し値が下がり、また結晶粒が粗大化
する。なお、炭化物の溶解を十分とするために、
焼鈍温度からこの溶解度の最も大きい700℃付近
まで５℃／Ｓ以下で徐冷することが好ましい。焼
鈍時間は通常行なわれているように20秒〜３分で
よい。このあと既述の条件で冷却を行うが冷却速度の
上限は1000℃／Ｓとする。これを越えると鋼板形
状を保つことが困難となるからである。冷却は保
定温度までとすることが望ましいが、急冷になる
と保定温度で停止するための制御が困難となるの
で保定温度以下までの過冷却があつてもよい。そ
の場合、過冷却の度合は、省エネルギーの観点か
らなるべく小さい方が好ましく、また保定温度ま
での昇温速度は10℃／Ｓ以上の高速とする必要が
ある。保定温度は150℃以上とする。150℃未満ではε
炭化物生成が主となり、ε炭化物に平衡する固溶
Ｃ量は多いため、本法の適用外となる。安定した
セメンタイト領域を目指すには200℃以上とする
ことが好ましい。なお本発明方法の適用製鋼法として連続鋳造
法、インゴツト法を問わない。また、連続焼鈍に
おける急冷手段としても、ガスジエツト冷却、気
水冷却、金属接触冷却、温水中冷却、水冷却、塩
浴浸漬等手段は問わない。実施例１第２表に示す成分を有する鋼を転炉にて溶製
し、連続鋳造にてスラブとした。これらスラブを
1050〜1100℃に加熱し熱延した。熱延条件として
は仕上終了温度870〜885℃、巻取温度600、700、
750℃とした。このコイルを80％冷延して0.8mm厚
とした後連続焼鈍を行つた。連続焼鈍条件および1.2％調質圧延後の機械的
性質を第３表に示す。

【表】成分符号イ〜ハおよびホは引張強度35Kgｆ／mm²
級、符号ニは40Kgｆ／mm²級狙いの成分である。第３表から明らかなように、本発明に従つたも
のはそれぞれの引張強度にあつた降伏点強度と伸
びを有し、かつ時効性についてもYP−Elで0.2％
以内、AIで３Kgｆ／mm²以内と良好である。これに対し比較の条件のものでは時効性を満た
さず、かつNo.３の鋼のようにElが引張強度とのバ
ランスにおいても悪い。

【表】発明の効果本発明によれば以上の実施例から明らかなよう
に製鋼に負担をかけず経済的に非時効性りん添加
高強度冷延鋼板を製造することができる。これにより、従来高級の非時効性鋼板は箱焼鈍
で、低級鋼は連続焼鈍と作り別けられていたもの
が、連続焼鈍でも高級の非時効性鋼板の製造が可
能となつた。その結果、連続焼鈍の良い点、すな
わち高生産性、均一な品質、省エネルギー、省
力、短期納期、高強度鋼板が製造しやすいなどの
点を享受でき、経済的効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は保定温度とそのときに得られたセメン
タイト粒数との関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ 0.01〜0.05wt％、 Mn 0.05〜0.25wt％、Ｐ 0.025〜0.10wt％、Ｓ 0.003〜0.015wt％、 Al 0.005〜0.10wt％、Ｎ 0.0050wt％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
る鋼を熱延し650℃以上の温度で巻取り、その後
冷延し、次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜
850℃の温度で再結晶焼鈍後650℃以上の温度から
急冷し、続いて温度Ｔ（℃）で10〜60秒保定して
セメンタイトの核生成を行わせ、この温度Ｔを
150℃以上でかつ−70×（logｖ／1000）²＋320以下（ただし、ｖは上記急冷速度（℃／ｓ）で1000
℃／ｓ以下とする）の温度とし、しかるのちに
250〜400℃で２〜10分の析出処理を行うことを特
徴とする連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板
の製造方法。２Ｃ 0.01〜0.05wt％、 Si 0.8wt％以下、 Mn 0.05〜0.25wt％、Ｐ 0.025〜0.10wt％、Ｓ 0.003〜0.015wt％、 Al 0.005〜0.10wt％、Ｎ 0.0050wt％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
る鋼を熱延し650℃以上の温度で巻取り、その後
冷延し、次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜
850℃の温度で再結晶焼鈍後650℃以上の温度から
急冷し、続いて温度Ｔ（℃）で10〜60秒保定して
セメンタイトの核生成を行わせ、この温度Ｔを
150℃以上でかつ−70×（logｖ／1000）²＋320以下（ただし、ｖは上記急冷速度（℃／ｓ）で1000
℃／ｓ以下とする）の温度とし、しかるのちに
250〜400℃で２〜10分の析出処理を行うことを特
徴とする連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板
の製造方法。３Ｃ 0.01〜0.05wt％、 Mn 0.05〜0.25wt％、Ｐ 0.025〜0.10wt％、Ｓ 0.003〜0.015wt％、 Al 0.005〜0.10wt％、Ｎ 0.0050wt％以下、Ｂ 0.0005〜0.0040wt％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
る鋼を熱延し650℃以上の温度で巻取り、その後
冷延し、次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜
850℃の温度で再結晶焼鈍後650℃以上の温度から
急冷し、続いて温度Ｔ（℃）で10〜60秒保定して
セメンタイトの核生成を行わせ、この温度Ｔを
150℃以上でかつ−70×（logｖ／1000）²＋320以下（ただし、ｖは上記急冷速度（℃／ｓ）で1000
℃／ｓ以下とする）の温度とし、しかるのちに
250〜400℃で２〜10分の析出処理を行うことを特
徴とする連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板
の製造方法。４Ｃ 0.01〜0.05wt％、 Si 0.8wt％以下、 Mn 0.05〜0.25wt％、Ｐ 0.025〜0.10wt％、Ｓ 0.003〜0.015wt％、 Al 0.005〜0.10wt％、Ｎ 0.0050wt％以下、Ｂ 0.0005〜0.0040wt％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
る鋼を熱延し650℃以上の温度で巻取り、その後
冷延し、次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜
850℃の温度で再結晶焼鈍後650℃以上の温度から
急冷し、続いて温度Ｔ（℃）で10〜60秒保定して
セメンタイトの核生成を行わせ、この温度Ｔを
150℃以上でかつ−70×（logｖ／1000）²＋320以下（ただし、ｖは上記急冷速度（℃／ｓ）で1000
℃／ｓ以下とする）の温度とし、しかるのちに
250〜400℃で２〜10分の析出処理を行うことを特
徴とする連続焼鈍による非時効性高強度冷延鋼板
の製造方法。