JPH0747798B2

JPH0747798B2 - バーリング性と延性の優れた熱延鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0747798B2
Application number: JP2200306A
Authority: JP
Inventors: 淳伊丹; 伸彦松津; 一夫小山; 正則西本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH03219049A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、主としてプレス加工される自動車足廻り部品
などを対象とし、1.4〜6.0mm程度の板厚で、38kgf/mm²
以上の引張強度を有し、バーリング性と延性に優れた熱
延鋼板およびその製造方法に係わる。

（従来の技術） 1970年の石油機器を契機として自動車用鋼板の高張力化
は、熱延鋼板においてはホイールやメンバー類を代表と
する足廻り部品について検討されてきた。これらに用い
られる素材は、例えば特開昭58-11734号公報記載の熱延
鋼板に代表されるような、経済性、点溶接性を考慮にい
れた成分系を用い、熱延工程を有効活用することにより
組織制御を行い、強度を上げながらも加工性を劣化させ
ない熱延鋼板であることに特徴を有する。しかしなが
ら、検討されてきた鋼板は引張強度が50kgf/mm²以上が
ほとんどである。

一方、引張強度が35kgf/mm²以上50kgf/mm²未満の熱延鋼
板の特にバーリング性，延性に係わる製造技術として
は、特公平1-32293号公報記載の方法がある。これは、C
-Si-Mn系成分を用い600℃以上の巻取温度を採用するも
のであり、伸びフランジ成形性と耐縦割れ性に優れる熱
延鋼板の製造技術である。しかしながら、この製造技術
は巻取温度を600℃以上に設定しているために、パーラ
イト又は粗大セメンタイトの存在が自明であり、伸びフ
ランジ性を劣化させている。また、加工性に重要な延性
は通常レベルでしかない。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、38kgf/mm²以上の引張強度を有する熱延
鋼板においてバーリング性を最大限に発揮させるための
技術はこれまで開発されていないのが実情であり、さら
に本発明は、該技術開発のために徹底的に研究してきた
結果である。

（課題を解決するための手段）本発明は、以下の通りの構成を要旨としている。

（１）重量％で C:0.02〜0.07％未満 Si:0.4〜1.5％ Mn:0.5〜1.5％ P:0.02％以下 S:0.005％以下 Al:0.01〜0.10％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、円相当
半径が0.1μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織率が
0.1％以下でマルテンサイトの組織率が１％以下である
ことを特徴とするバーリング性と延性に優れた熱延鋼
板。

（２）重量％で C:0.02〜0.07％未満 Si:0.4〜1.5％ Mn:0.5〜1.5％ P:0.02％以下 S:0.005％以下 Al:0.01〜0.10％ Ca:0.0005〜0.0050％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、円相当
半径が0.1μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織率が
0.1％以下でマルテンサイトの組織率が１％以下である
ことを特徴とするバーリング性と延性に優れた熱延鋼
板。

（３）重量％で、 C:0.02〜0.07％未満 Si:0.4〜1.5％ Mn:0.5〜1.5％ P:0.02％以下 S:0.005％以下 Al:0.01〜0.10％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼をスラ
ブとした後、1000〜1200℃に加熱し、熱間圧延して（Ar
₃変態点＋50）℃以上950℃以下の温度で仕上圧延を終了
し、仕上圧延終了から１秒以内に50℃/s以上の冷却を施
し、350〜500℃で巻取ることを特徴とする円相当半径が
0.1μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織率が0.1％以
下でマルテンサイトの組織率が１％以下であり、かつバ
ーリング性と延性に優れた熱延鋼板の製造方法。

（４）重量％で、 C:0.02〜0.07％未満 Si:0.4〜1.5％ Mn:0.5〜1.5％ P:0.02％以下 S:0.005％以下 Al:0.01〜0.10％ Ca:0.0005〜0.0050％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼をスラ
ブとした後、1000〜1200℃に加熱し、熱間圧延して（Ar
₃変態点＋50）℃以上950℃以下の温度で仕上圧延を終了
し、仕上圧延終了から１秒以内に50℃/s以上の冷却を施
し、350〜500℃で巻取ることを特徴とする円相当半径が
0.1μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織率が0.1％以
下でマルテンサイトの組織率が１％以下であり、かつバ
ーリング性と延性に優れた熱延鋼板の製造方法。

（作用）次に本発明の各構成要件の限定理由について詳述する。

Ｃは、強度確保のための元素である。そのためには、最
低0.02％以上が必要である。但し、多量のＣ含有は、強
度を上げすぎるばかりでなく、余分な炭化物（セメント
タイトまたはパーライト）生成にもつながるためＣ含有
最大量は0.07％未満に限定する。

Siは、本発明において重要な元素である。すなわち、Si
が、オーステナイトからの変態による炭化物生成を遅ら
せる元素であることと、熱延鋼板の延性を向上せしめる
元素であることを本発明において最大限に活用する。本
発明者らは、バーリング性を向上させるためのメカニズ
ムの追求に努力を惜しまなかった。バーリング性の評価
は、打ち抜き穴拡げ試験によったが、バーリング性は、
当然打ち抜き時と穴拡げ時のそれぞれの挙動が大きく影
響する。前者については、打ち抜き時のクリアランスの
影響や非金属介在物の影響などについては既に公知であ
り、後者については穴拡げ性におよぼす組織（フェライ
ト，パーライト，ベイナイト、マルテンサイト）の影響
などについて既に公知である。しかしながら、これらこ
れまでの研究は、単にＣ量を変更するとか、あるいは単
に巻取温度を変更することにより典型的な組織変化を与
えるなどの方法によるものがほとんどであり、例えば本
発明者らが検討したベイナイト中などの炭化物サイズを
変更させたり、打ち抜き時の穴拡げ割れの起点について
詳細な調査などはなされていない。

本発明は、本発明者らのこれらの研究により得られたも
のであるがそのひとつにSiは重要な役割を果している。
まず、Siはバーリング性向上に重要な元素である。これ
は、Siにベイナイト中の炭化物サイズを極めて微細にす
る効果があることを本発明者らが初めて明らかにしたか
らである。これは打ち抜き時の破断面形成の際にその後
の穴拡げ割れの起点の形成に対し極めて有効に影響し、
その結果としてバーリング性は飛躍的に向上する。さら
に、付随的効果としてSiは鋼板の延性を高める。それら
の効果を発揮させるためには、最低0.4％のSiの含有が
必要である。上限は本来規定しなくても良いが、経済
性，点溶接性を考慮し1.5％とした。

Mnは、強度確保のために必要な元素であり、最低0.5％
の含有が必要である。上限は、経済性，点溶接性，強度
安定性を考慮し1.5％とした。

Ｐは、点溶接性を劣化させると共にAr₃変態点温度を上
昇させる元素であるために徹底的にその含有量を下げる
必要があり、0.02％以下とした。好ましくは、0.01％以
下に下げた方が良い。

Ｓは、点溶接性，バーリング性の観点からこれまた徹底
的に下げる必要があり、0.005％以下にする必要があ
る。好ましくは、0.002％以下に下げた方が良い。

さらに、硫化物系介在物の形態制御のために必要に応じ
てCaを添加する。0.0005％未満の添加では形態制御の効
果はなく、0.005％を超える添加は逆にCa系の介在物が
増加するためにバーリング性，延性を劣化させので、上
限をここに定めた。

Alは、脱酸剤として必要である。0.01％未満ではその効
果がなく、0.10％を超えるとアルミナ系介在物が増加
し、バーリング性と延性を劣化させる。

次に、熱延条件について詳述する。

スラブの加熱温度は、1200℃以下にする必要がある。本
発明にあっては、Siを添加しており加熱炉内にてSiの酸
化物と鉄の酸化物の化合物であるファイトアライトが生
成し、巻取後赤スケールになったり、酸洗後雲形模様が
鋼板表面に残り見栄えが悪くなる。これを避けるために
上限を規制する。好ましくは、1150℃以下が良い。加熱
温度の下限は1000℃とする。これより低い温度を採用す
ると圧延に負荷がかかりすぎ、圧延温度の確保も困難で
ある。

仕上温度は、（Ar₃変態点＋50）℃以上に規定する。こ
の温度未満では、ベイナイト中の炭化物が本発明の意図
するサイズまで微細にならない。上限は、950℃とし
た。このように定めた理由は、この温度を超えると、バ
ーリング性向上の効果が飽和するだけではなく、組織が
粗くなり延性が劣化するためである。

仕上圧延終了後直ちに冷却を施す必要がある。これは、
本発明が意図する炭化物サイズを得るために必須であ
り、遅くても仕上圧延終了後１秒以内に急速冷却を施す
必要がある。１秒を超える空冷は、バーリング性向上に
は不利である。

さらに、冷却速度は50℃／秒以上必要である。これは、
急冷による炭化物生成抑制効果が完全に発揮させるため
に必要なことである。操業技術開発により冷却終点温度
が正確に制御できるようになれば上限は特に限定する必
要はないが、現状では150℃／秒以下であることが好ま
しい。

巻取温度は、350℃未満で巻取るとマルテンサイトの組
織率が１％を超えるため、また500℃を超える温度で巻
取るとセメントタイトが凝集し、場合によってはパーラ
イトを形成してバーリング性が低下するため、350〜500
℃と規定した。

これら、成分と熱延条件の組み合わせにより得られる組
織は、いわゆるフェライト，ベイナイトであるが、フェ
ライト粒界の三重点やベイナイト中の炭化物のサイズが
極めて微細である。しかしながら、不慮の要因によりこ
れら炭化物が円相当半径で0.1μｍ以上のものとして組
織率が0.1％より多く存在した場合には本発明により得
られた熱延鋼板としては扱わない。

組織率の定義は、（透過電子顕微鏡写真を画像解析する
ことにより得た円相当径が0.1μｍ以上のセメンタイト
の面積の合計）／（全面積）×100（％）である。

（実施例）第１表に示す成分を有する鋼を転炉にて溶製し、連続鋳
造にてスラブにした。この表には各鋼のAr₃変態点も併
記した。

第１表のなかで、Ｂ鋼はSi、Ｃ鋼はMn、Ｄ鋼はP,S、Ｅ
鋼はＣ、Ｆ鋼はSiが本発明範囲外である（本発明範囲外
の化学成分に下線を付す）。

第２表は実施例における熱延条件を示す。第２表におい
ては、仕上圧延終了後0.8秒で60℃／秒の冷却を施し
た。巻取後0.8％の調質圧延を施し、板厚2.9mmの製品と
し材質試験に供した。

引張試験は、JIS Z 2201,5号試験片を用いた。組織率は
透過電顕写真から判断し、炭化物の円相当半径は透過電
顕写真の画像解析結果を用いた。

バーリング性は、打ち抜き穴拡げ試験で評価した。打ち
抜きは、直径20mmのパンチと、板厚の20％クリアランス
を有するダイス（＝d₀＝〔20.0＋板厚×0.2〕mmのダイス）を用いて打
ち抜いた。穴拡げは、打ち抜いた切断穴を打ち抜きによ
るバリのない（バリとは反対側の）板面から30°円錐パ
ンチで押し拡げた（この際穴拡げ部への材料流入がない
ようにフランジを60トンのしわ押さえをかけた）。バー
リング性は、割れが板厚を貫通する時点でパンチを止め
た時の穴径（ｄ）をd₀で除した比（d/d₀）で示した。

点溶接試験は、散り発生直前の電流条件で単点溶接を行
ない、これを引き剥がしその破断面がもとの接合面にか
かっていないものを○、かかっているものを×で示し
た。

比較鋼については、比較鋼であるための条件を★で示
し、その理由を下線で示した。本発明鋼はNo.1,6,7,13,
14,15であり、比較鋼はNo.2,3,4,5,8,9,10,12である。

No.2は、加熱温度が高すぎたために赤スケールが発生し
た。No.3は、仕上温度が本発明範囲より低くバーリング
性が劣化した。No.4は、巻取温度が本発明範囲より高か
ったためにバーリング性が劣化した。No.5は、巻取温度
が本発明範囲より低かったためにバーリング性が劣化し
た。No.8は、Si含有量が本発明範囲より低いために所望
のバーリング性と延性が得られなかった。No.9は、Mn含
有量が本発明範囲より低かったために、所望の強度が得
られずバーリング性も悪かった。No.10は、P,Sの含有量
が本発明範囲より高かったためにバーリング性と点溶接
性が劣化した。No.11は、Ｃ含有量が本発明範囲より高
かったために、炭化物が余分に生成しバーリング性を劣
化させた。No.12はSi含有量が高すぎるためにAr₃変態点
が上昇し圧延性確保が困難であった。

これらに対し、本発明鋼であるNo.1,6,7,13,14,15は、
何れも高バーリング性と高延性を示し、かつ表面美麗で
点溶接性になんら問題を起こさなかった。

第３表は、仕上直後急冷に関する実施例である。供試鋼
は、符号Ａであり、加熱温度:1120℃、仕上温度:910℃
とした。

No.16は、冷却速度が本発明範囲外であり、粗大な炭化
物析出によるバーリング性低下を引き起こした。

No.17は、急冷開始までの時間が本発明範囲外でありベ
イナイト中の炭化物が大きくなりバーリング性が劣化し
た。

（発明の効果）以上説明した通り、本発明によればバーリング性と延性
に優れ、赤スケールまたは雲形模様のない38kgf/mm²以
上の熱延鋼板が提供できる。本発明による鋼帯はそのま
ま黒皮で用いても良く、また酸洗して用いても良い。あ
るいは、せん断ラインに切板としても良い。レベラーま
たは調質圧延により形状を整えたり、巻き癖を矯正して
も良い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西本正則千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式會社君津製鐵所内 (56)参考文献特開昭58−11734（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−180021（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で C:0.02〜0.07％未満 Si:0.4〜1.5％ Mn:0.5〜1.5％ P:0.02％以下 S:0.005％以下 Al:0.01〜0.10％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、円相当
半径が0.1μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織率が
0.1％以下でマルテンサイトの組織率が１％以下である
ことを特徴とするバーリング性と延性に優れた熱延鋼
板。
【請求項２】重量％で C:0.02〜0.07％未満 Si:0.4〜1.5％ Mn:0.5〜1.5％ P:0.02％以下 S:0.005％以下 Al:0.01〜0.10％ Ca:0.0005〜0.0050％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、円相当
半径が0.1μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織率が
0.1％以下でマルテンサイトの組織率が１％以下である
ことを特徴とするバーリング性と延性に優れた熱延鋼
板。
【請求項３】重量％で、 C:0.02〜0.07％未満 Si:0.4〜1.5％ Mn:0.5〜1.5％ P:0.02％以下 S:0.005％以下 Al:0.01〜0.10％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼をスラ
ブとした後、1000〜1200℃に加熱し、熱間圧延して（Ar
₃変態点＋50）℃以上950℃以下の温度で仕上圧延を終了
し、仕上圧延終了から１秒以内に50℃/s以上の冷却を施
し、350〜500℃で巻取ることを特徴とする円相当半径が
0.1μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織率が0.1％以
下でマルテンサイトの組織率が１％以下であり、かつバ
ーリング性と延性に優れた熱延鋼板の製造方法。
【請求項４】重量％で、 C:0.02〜0.07％未満 Si:0.4〜1.5％ Mn:0.5〜1.5％ P:0.02％以下 S:0.005％以下 Al:0.01〜0.10％ Ca:0.0005〜0.0050％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼をスラ
ブとした後、1000〜1200℃に加熱し、熱間圧延して（Ar
₃変態点＋50）℃以上950℃以下の温度で仕上圧延を終了
し、仕上圧延終了から１秒以内に50℃/s以上の冷却を施
し、350〜500℃で巻取ることを特徴とする円相当半径が
0.1μｍ以上の大きさのセメンタイトの組織率が0.1％以
下でマルテンサイトの組織率が１％以下であり、かつバ
ーリング性と延性に優れた熱延鋼板の製造方法。