JPH0759726B2 - 局部延性にすぐれる高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、局部延性にすぐれる高強度冷延鋼板の製造方
法に関し、詳しくは、60〜140kgf/mm²級であつて、特
に、高い伸びフランジ性の要求される用途に好適に用い
ることができる複合組織高強度冷延鋼板の製造方法に関
する。

従来の技術 近年、例えば、自動車の安全性の向上と燃費節減のため
の軽量化要求への高まりを背景として、加工性のすぐれ
た高強度冷延鋼板が使用されるに至つている。このよう
な高強度冷延鋼板としては、既に、析出、固溶、組織強
化等の種々の手段によるものが従来より知られている
が、特に、最近においては、連続焼鈍技術の普及に伴つ
て、マルテンサイトやベイナイトのような硬い低温変態
生成物による強化能を利用して製造される強度−延性バ
ランスにすぐれる複合組織高強度冷延鋼板が広く使用さ
れるに至つている。

発明が解決しようとする問題点 かかる冷延鋼板の製造の改良についても、既に種々の提
案がなされており、例えば、特開昭61−3843号公報にも
記載されている。その方法によれば、水焼入れ開始温度
及び過時効処理温度を制御調整すると共に、再結晶加熱
温度を制御し、再結晶加熱時のオーステナイト相体積率
を所定の範囲に規制し、かくして、安定した母材強度と
高延性とを有する高強度冷延鋼板を得ることができる。
しかし、この方法によつて得られる冷延鋼板は、均一伸
びにはすぐれるものの、尚、局部延性が低いために、高
い伸びフランジ性を要求される用途には使用し難い憾み
がある。

そこで、本発明者らは、かかる問題を解決するために鋭
意研究した結果、比較的高い温度にて過時効処理を行な
つて、低温変態生成物の硬さを減じ、フエライトの硬さ
との差を小さくすることによつて、局部延性を改善し得
ると共に、これに伴う強度の低下を、低温変態生成相の
体積率を高めることによつて補償し得ることを見出し
て、本発明に至つたものである。

問題点を解決するための手段 本発明による局部延性にすぐれる高強度冷延鋼板の製造
方法は、重量％で Ｃ 0.08〜0.30％、 Si 0.1〜2.5％、 Mn 0.5〜2.5％、 Ｐ 0.01〜0.15％、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる冷延鋼板をAc₁点以
上の温度にて再結晶焼鈍し、次いで、Ar₁点乃至600℃の
範囲の温度域まで強制空冷した後、100℃／秒以上の冷
却速度にて急冷し、フエライト相と低温変態生成相とよ
りなる複合組織とし、この後、 （式中、元素記号は当該元素の鋼中の含有量（重量
％）、T_OAは過時効処理温度（℃）及びVf_Lは上記低温変
態生成相の体積率（％）を示す。） にて求められるフエライト硬さHv（α）に対する低温変
態生成相硬さHv（Ｌ）の比Hv（Ｌ）/Hv（α）が 1.5≦Hv（Ｌ）/Hv（α）≦3.5 を満足するように、350〜600℃の範囲の温度にて過時効
処理を行なうことを特徴とする。

先ず、本発明の方法において用いる鋼の化学成分の限定
理由について説明する。

Ｃは、再結晶焼鈍後の急冷によつて、低温変態生成相を
生じさせるために必要であり、強度を確保するに十分な
量の低温変態生成相を得るためには、少なくとも0.08％
を添加する必要がある。しかし、添加量が0.30％を越え
るときは、延性が低下し、また、スポツト溶接性にも劣
るようになるので、添加量の上限を0.30％とする。

Siは、鋼の延性、特に局部延性を劣化させることなく、
鋼強度を高めるために非常に有効な元素であつて、本発
明によれば、添加量を0.1％以上とすることによつて、
すぐれた強度−延性バランスを得ることができる。しか
し、添加量が2.5％を越えるときは、徒に鋼製造費用を
高めることとなるのみならず、適正な再結晶温度域を高
温にするので、添加量は2.5％以下とする。

Mnは、オーステナイト相の焼入れ性を高め、冷却過程に
おいて、低温変態生成物、特に、主としてマルテンサイ
トからなる低温変態生成物の生成を容易にすると共に、
フエライトを強化し、延性を高める効果を有する。これ
ら効果を有効に得るためには、少なくとも0.5％を添加
することが必要であるが、過多に添加しても、上記効果
が飽和するのみであるので、添加量の上限を2.5％とす
る。

Ｐは、鋼の強化元素として、少なくとも0.01％の添加を
必要とするが、過多に添加するときはスポツト溶接性の
低下を招くので、添加量は0.15％以下の範囲とする。

本発明においては、用いる鋼は、上記した元素に加え
て、 Cr 0.05〜1.0％及び Mo 0.05〜0.6％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含むこ
とができる。

Cr及びMoは、それぞれMnと同様にオーステナイト相を安
定化させ、冷却過程での低温変態生成物の生成を容易に
する効果を有する。このような効果を有効に得るには、
それぞれ0.05％以上の添加を必要とする。しかし、過多
に添加するときは、延性の低下をもたらすと共に、これ
ら合金元素は価格も高価であるので、その上限はCrにつ
いては1.0％、Moについては0.6％とする。

本発明の方法によれば、上記のような化学組成を有する
鋼を造塊又は連続鋳造によりスラブとし、これを熱間圧
延し、酸洗、冷間圧延した後、A_C1点以上の温度にて再
結晶焼鈍し、次いで、Ar₁点乃至600℃の範囲の温度域ま
で強制空冷した後、100℃／秒以上の冷却速度にて急冷
し、フエライト相と低温変態生成相とよりなる複合組織
とし、この後、 （式中、元素記号は当該元素の鋼中の含有量（重量
％）、T_OAは過時効処理温度（℃）及びVf_Lは上記低温変
態生成相の体積率（％）を示す。） にて求められるフエライト硬さHv（α）に対する低温変
態生成相硬さHv（Ｌ）との比Hv（Ｌ）/Hv（α）が 1.5≦Hv（Ｌ）/Hv（α）≦3.5 を満足するように、350〜600℃の範囲の温度にて過時効
処理を行なう。

先ず、熱間圧延においては、その仕上温度は、A_r3点以
上とし、巻取りは、再結晶焼鈍後の組織を均一化するた
めに低温巻取りするのがよい。従つて、巻取り温度は好
ましくは600℃以下の温度である。次いで、酸洗し、再
結晶させるために、30％以上の冷延率にて冷間圧延を施
す。

本発明の方法においては、この冷間圧延後、再結晶焼鈍
するに際して、強度を確保するのに十分な量の低温変態
生成物を得るために、その加熱温度をA_C1点以上、A_C3点
以下のフエライト・オーステナイト２相共存域とする必
要がある。加熱時間は、オーステナイト相の形成に必要
な最小時間である10秒程度から、生産性を考慮して、30
0秒以下の範囲とすることが好ましい。

再結晶焼鈍後は、ガスジエツト等の手段によつて、焼入
れ開始温度まで冷却した後、100℃／秒以上の冷却速度
にて常温まで急冷し、オーステナイト相より低温変態生
成物を生成させる。低温変態生成物の体積率は、この焼
入れ開始温度によつて決定される。

この後、本発明の方法においては、局部延性を確保する
ために、高温で過時効処理を行ない、低温変態生成物を
軟化させ、フエライトの硬さとの差を小さくすることが
重要である。しかし、低温変態生成物の軟化に伴つて、
鋼強度の確保が困難となるので、従来鋼と同等程度の強
度を確保するには、従来鋼よりも焼入れ開始温度を高
め、低温変態生成物の体積率を高めることが必要であ
る。

従つて、本発明の方法においては、焼入れ開始温度は、
Ar₁点乃至600℃の範囲の温度とする。焼入れ開始温度が
Ar₁点を越えるときは、オーステナイト相からのフエラ
イト相の生成がないために、延性の低下を招き、一方、
焼入れ開始温度が600℃よりも低いときは、オーステナ
イト相からのフエライトの生成が多すぎるため、強度の
確保が困難となる。

焼入れ開始温度から常温までの急冷の手段としては、気
水冷却、ロール冷却、水焼入れ等によることができる。

このようにして、急冷した後は、350〜600℃の範囲の温
度にて過時効処理を行なつて、フエライト中に固溶した
Ｃを析出させ、延性の改善を図ると共に、低温変態生成
物を軟化させることによつて、前述したように、フエラ
イトの硬さHv（α）に対する低温変態生成物の硬さHv
（Ｌ）との比、即ち、Hv（Ｌ）/Hv（α）を 1.5≦Hv（Ｌ）/Hv（α）≦3.5 の範囲とする。

フエライトの硬さは、各元素の固溶量の影響が大きく、
主として、鋼の化学組成によつて決定され、第１図に示
すように、各元素の含有量の一次函数として規定され、
前記式から求めることができる。他方、低温変態生成物
の硬さは、Ｃ量と過時効処理温度によつて大きく支配さ
れ、Ｃ量と低温変態生成相の体積率が固定されるとき、
第２図に示すように、焼戻し温度の一次函数として規定
されるので、前記式によつて求めることができる。

本発明の方法によれば、これらから求められる上記硬さ
の比Hv（Ｌ）/Hv（α）を3.5以下とすることによつて、
強加工時、フエライトと低温変態生成物との界面でのボ
イドの生成の抑制を図ることができ、従つて、局部延性
を改善することができる。しかしながら、上記硬さの比
を徒に低くしても、局部延性を改善する効果が飽和し、
更に、強度及び延性の確保のために、多量の合金元素の
添加を必要とすることとなり、その結果として、鋼の製
造費用を高めることとなるので、本発明においては、前
記の硬さの比の下限を1.5とする。

但し、本発明の方法においては、過時効処理温度は、前
述したように、350〜600℃の範囲の温度とする。過時効
処理温度が350℃よりも低いときは、低温変態生成相が
十分に焼戻されず、硬質のままであるので、フエライト
相との硬さの差が大きく、局部延性を改善することがで
きず、他方、600℃を越えるときは、低温変態生成物が
過度に焼戻されるので、強度を確保することが困難とな
るからである。

発明の効果 以上のように、本発明の方法によれば、Ｃを析出させた
軟質のフエライトと、高温で焼戻して、フエライトとの
硬さの差を小さくした低温変態生成物とからなる複合組
織を冷延鋼板に有せしめるので、局部延性にすぐれる高
強度複合組織冷延鋼板を得ることができる。

実施例 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例 第１表に示す化学組成を有する鋼を仕上温度850〜900
℃、巻取り温度500〜600℃に て熱間圧延して、厚さ3.2mmとし、酸洗した後、厚さ1.2
mmに冷間圧延し、次いで、第１表に示すように種々の温
度にて再結晶焼鈍し、水焼入れにて、それぞれ第１表に
示す体積率にて低温変態生成物を有する複合組織鋼を得
た後、これらを第１表に示す温度にて過時効処理した。

このようにして得られた鋼板の機械的性質を第１表に示
す。

比較鋼７は、低温変態生成物の体積率が85％と高いにも
かかわらず、過時効処理温度が高いために、局部延性の
指標である穴拡げ率は高いが、強度が劣る。比較鋼８は
フエライト及び低温変態生成物の硬さの比が3.5を越え
るので、穴拡げ率が低い。比較鋼10は、化学組成的には
本発明鋼９と同じであるが、過時効処理温度が低く、フ
エライト相と低温変態生成物相との硬さの差が大きいた
めに、本発明鋼９と同一強度水準にはあるが、穴拡げ率
が低い。

本発明鋼９は、高温過時効処理による低温変態生成物の
強度低下をその体積率の増加によつて補つているので、
比較鋼10と同一水準の強度を保持している。

比較鋼12は、本発明鋼11と同じ化学組成を有するが、再
結晶焼鈍温度がA_C1点以下のために、熱延時に生成した
セメンタイトが残存し、従つて、強度及び穴拡げ率が低
い。

以上から明らかなように、本発明の方法によれば、強度
−延性バランスにすぐれると共に、局部延性にもすぐれ
る高強度冷延鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼におけるSi、Mn及びＰ量とフエライトの硬
さとの関係を示すグラフ、第２図は、マルテンサイト量
と、Ｃ量及び焼戻し温度との関係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で Ｃ 0.08〜0.30％、 Si 0.1〜2.5％、 Mn 0.5〜2.5％、 Ｐ 0.01〜0.15％、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる冷延鋼板をA_C1点以
   上の温度にて再結晶焼鈍し、次いで、Ar₁点乃至600℃の
   範囲の温度域まで強制空冷した後、100℃／秒以上の冷
   却速度にて急冷し、フエライト相と低温変態生成相とよ
   りなる複合組織とし、この後、 （式中、元素記号は当該元素の鋼中の含有量（重量
   ％）、T_OAは過時効処理温度（℃）及びVf_Lは上記低温変
   態生成相の体積率（％）を示す。） にて求められるフエライト硬さHv（α）に対する低温変
   態生成相硬さHv（Ｌ）の比Hv（Ｌ）/Hv（α）が 1.5≦Hv（Ｌ）/Hv（α）≦3.5 を満足するように、350〜600℃の範囲の温度にて過時効
   処理を行なうことを特徴とする局部延性にすぐれる高強
   度冷延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】重量％で （ａ）Ｃ 0.08〜0.30％、 Si 0.1〜2.5％、 Mn 0.5〜2.5％、 Ｐ 0.01〜0.15％を含み、更に、 （ｂ）Cr 0.05〜1.0％及び Mo 0.05〜0.6％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる冷延鋼板をA_C1点以
   上の温度にて再結晶焼鈍し、次いで、Ar₁点乃至600℃の
   範囲の温度域まで強制空冷した後、100℃／秒以上の冷
   却速度にて急冷し、フエライト相と低温変態生成相とよ
   りなる複合組織とし、この後、 （式中、元素記号は当該元素の鋼中の含有量（重量
   ％）、T_OAは過時効処理温度（℃）及びVf_Lは上記低温変
   態生成相の体積率（％）を示す。） にて求められるフエライト硬さHv（α）に対する低温変
   態生成相硬さHv（Ｌ）の比Hv（Ｌ）/Hv（α）が 1.5≦Hv（Ｌ）/Hv（α）≦3.5 を満足するように、350〜600℃の範囲の温度にて過時効
   処理を行なうことを特徴とする局部延性にすぐれる高強
   度冷延鋼板の製造方法。