JPH08134549A - 耐水素脆化特性にすぐれる超高強度薄鋼板の製造方法 - Google Patents
耐水素脆化特性にすぐれる超高強度薄鋼板の製造方法Info
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- JPH08134549A JPH08134549A JP6276865A JP27686594A JPH08134549A JP H08134549 A JPH08134549 A JP H08134549A JP 6276865 A JP6276865 A JP 6276865A JP 27686594 A JP27686594 A JP 27686594A JP H08134549 A JPH08134549 A JP H08134549A
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Abstract
Pa以上の超高強度薄鋼板の製造方法を提供する。 【構成】C、Si、Mn、P、S、Caを鋼スラブを、
加熱温度1100℃以上、巻取り温度600℃以下の条
件にて熱間圧延を行ない、次いで、得られた鋼板を酸洗
し、表面のスケールを除き、冷間圧延を行なった後、連
続焼鈍を行なうに際して、Ac1点以上、1000℃以下
の温度にて均熱した後、徐冷し、Ar1点以上の温度から
70℃/秒以上の冷却速度にてMs点以下まで冷却し
て、マルテンサイト変態を生ぜしめ、この後、再加熱す
るか、又はそのまま、150〜400℃の温度で1〜2
0分間加熱する焼戻し処理を行なって、マルテンサイト
組織を40%以上含み、強度1180MPa以上の耐水
素脆化特性にすぐれる超高強度薄鋼板を得る。鋼板に
は、更に、Tiを0.01〜0.20%の範囲で添加しても
よい。
Description
れる引張強度1180MPa以上の超高強度薄鋼板の製
造方法に関し、詳しくは、例えば、パイプ用途として、
自動車のドアの補強部材等の軽量で且つ強度が要求され
る用途や、或いはめっきを施して、厳しい腐食環境にお
いて好適に用いることができる耐水素脆化特性にすぐれ
る超高強度薄鋼板の製造方法に関する。
車の燃費の改善要求が強い。そこで、車体の軽量化を図
るべく、バンパー、ドアのインパクト・ビーム等、自動
車の種々の補強部材等に引張強度1180MPa以上の
超高強度薄鋼板のニーズが強くなっている。しかし、1
180MPa以上の強度を有する超高強度鋼を用いたボ
ルトにおいては、水素脆化による割れが発生すること
が、例えば、特開昭60−155644号公報等に記載
されているように、既に知られている。従って、超高強
度薄鋼板を用いた種々の部材においても、腐食反応によ
って発生する水素が鋼板中に入って、使用中に突然破壊
することが考えられる。
開平4−268053号公報に記載されているように、
鋼中にSiを添加し、鋼板中への水素原子の侵入を制御
することによって、水素脆化の発生を防止する方法が提
案されている。しかし、腐食環境によって、錆の状況は
変化するので、Si添加によって鋼板中への水素原子の
侵入を十分に制御して、水素脆化を防止することが、常
に可能であるとは限らない。また、特開平4−2809
40号公報には、点溶接部の耐水割れ性の改善について
記載されているが、3%以上のNiの添加を必要とし、
コストの上昇を招くので、実用的ではない。母材部の耐
水割れ特性については、何も言及されていない。
は、鋼にCaを添加し、圧延方向に伸展したMnSを球
状のCaSに変えることによって、オーステナイト結晶
粒界の結合力を強め、耐水素脆化特性を向上させること
が提案されているが、Siを1.0〜2.0%添加しなけれ
ば、上記Ca添加による効果を得ることができない。し
かし、このように、Siを多量に添加するときは、鋼板
の耐遅れ破壊特性が低下する問題がある。
強度1180MPa以上の超高強度鋼板の製造における
上述したような水素脆化の問題を解決するためになされ
たものであつて、耐水素脆化特性にすぐれる引張強度1
180MPa以上の超高強度薄鋼板の製造方法を提供す
ることを目的とする。
特性にすぐれる超高強度薄鋼板の製造方法は、重量%で
C 0.08〜0.30%、Si 1.0%未満、Mn
1.5〜3.0%、P 0.020%以下、S 0.010
%以下、及びCa 0.001%〜0.010%を含み、残
部鉄及び不可避的不純物元素からなる鋼スラブに、加熱
温度1100℃以上、巻取り温度600℃以下の条件に
て熱間圧延を行ない、次いで、得られた鋼板を酸洗し、
表面のスケールを除き、冷間圧延を行なった後、連続焼
鈍を行なうに際して、Ac1点以上、1000℃以下の温
度にて均熱した後、徐冷し、Ar1点以上の温度から70
℃/秒以上の冷却速度にてMs点以下まで冷却して、マ
ルテンサイト変態を生ぜしめ、この後、再加熱するか、
又はそのまま、150〜400℃の温度で1〜20分間
加熱する焼戻し処理を行なって、マルテンサイト組織を
体積率にて40%以上含み、強度1180MPa以上の
耐水素脆化特性にすぐれる超高強度薄鋼板を得ることを
特徴とする。
成分の範囲及びその理由は、次のとおりである。Cは、
鋼板中にマルテンサイト組織を生成し、鋼板を高強度化
するために必須の元素であり、特に、本発明に従って、
1180MPa以上の引張強度を得るためには、少なく
とも0.08%の添加が必要である。しかし、添加量が0.
30%を越えるときは、加工性を低下させたり、或いは
水素脆化しやすくなる。
強化するために有効な元素である。しかし、1.0%以上
であるときは、その効果が飽和するのみならず、耐遅れ
破壊特性が低下する。そこで、本発明においては、Si
量は1.0%未満とする。
て、連続焼鈍設備においてマルテンサイトを安定に生じ
させるためには、1.5%以上の添加が必要である。しか
し、3.0%を超えるときは、その効果が飽和するのみな
らず、偏析が大きくなり、組織が不均一となり、加工性
が低下するので、添加量は3.0%を上限とする。
効な元素であるが、反面、粒界に偏析しやすく、脆化を
促進するので、0.020%以下とする。Sは、Mn等と
介在物を形成して、曲げ加工性等を劣化させるので、0.
010%以下に規制する。
化、分散化によって、靱性を向上させる効果がある。特
開平5−295481号公報によれば、Caのこの効果
によって、オーステナイト結晶粒の結合力が強くなり、
耐水素脆化特性が向上するとしているが、同時に、この
効果は、Siを1.0〜2.0%の範囲で複合添加しなけれ
ば、得ることができないとしている。
以外に、マトリックス中に固溶させると、電子を放出し
て、周りの鉄同士の結合力を高める効果があり、これに
よって粒界の結合力を高めて、水素脆化を抑制する効果
がある。この効果を有効に得るためには、Caは、少な
くとも0.001%添加する必要があり、より望ましく
は、添加量は、0.003%以上である。しかし、Caを
0.010%以上添加するときは、Ca系の粗大な介在物
を生成し、反対に、水素脆化特性を低下させることとな
る。
って、水素脆化特性を一層改善することができる。即
ち、Tiは、結晶粒の微細化や、結晶粒の成長抑制によ
って、水素脆化特性を改善するのに有用である。このよ
うな効果を有効に得るためには、0.01%以上の添加を
必要とする。しかし、過多に添加するときは、鋼の強化
に必要であるCと析出物を形成して、鋼を軟化させるの
で、添加量は、0.20%以下とする。
る超高強度薄鋼板の製造方法について説明する。本発明
において、鋼スラブは、加熱温度1100℃以上、巻取
り温度600℃以下の条件にて、常法に従って、熱間圧
延を行なえばよい。スラブ加熱においては、本発明にお
けるような高強度鋼では、熱間圧延時の圧延荷重が高く
なりがちであるので、圧延温度が低くなりすぎないよう
にすることが好ましく、そこで、鋼スラブの加熱温度を
1100℃以上とする。この場合、連続鋳造片をそのま
ま圧延する直接圧延や軽加熱や、スラブを冷却した後
に、再加熱を行なう方法等、加熱方法は、特に、限定さ
れるものではない。しかし、加熱温度を1300℃を越
える温度とすることは、徒に熱エネルギー費用を要する
のみであり、特に、利点もない。鋼スラブの熱間圧延
は、常法によって行なえばよく、仕上圧延は800℃以
上の温度で行なえばよい。
し、600℃以下の温度で行なう。しかし、余りに低い
ときは、冷間圧延性を低下させるので、巻取温度の下限
は300℃が好ましい。このようにして得られる熱延鋼
板を常法に従って、酸洗し、研削、ショット・ブラスト
等の手段によって、表面のスケールを除いた後、冷間圧
延し、この後、これを連続焼鈍する。
時に、一部又は全体をオーステナイト変態させ、その後
の冷却によって、これらマルテンサイト変態させる。本
発明によれば、このマルテンサイトの量と合金元素の量
とによって、所望の強度を得ることができる。従って、
連続焼鈍において、加熱温度はAc1点以上、1000℃
以下とする。連続焼鈍後の冷却処理によってマルテンサ
イト組織を得るために、加熱時にオーステナイトを析出
させることが必要であり、そのために加熱温度をAc1点
以上とする。しかし、1000℃を越える温度として
も、特に、利点なく、エネルギー費用が嵩むのみであ
る。
で、急冷する。この急冷開始温度は、Ar1点以上とする
ことが必要であり、急冷時の冷却速度は、マルテンサイ
ト変態を起こさせるために、70℃/秒以上が必要であ
り、このような冷却速度にてMs点(マルテンサイト
点)以下まで冷却して、マルテンサイト変態を起こさせ
る。急冷開始温度がAr1点よりも低いときは、急冷開始
までにオーステナイトからフェライトの変態が進み、体
積率にて40%以上のマルテンサイト組織を得ることが
困難である。急冷速度に特に限定はないが、通常、工業
的には水焼入れによる冷却速度(1000〜2000℃
/秒)が上限である。
を体積率にて40%以上を有し、すべての組織がマルテ
ンサイトであってもよい。マルテンサイト組織が40%
よりも少ないときは、所望の強度を得るために必要な合
金元素の量が増し、製造費用が高くなる。マルテンサイ
ト以外の組織は、特に、限定されるものではなく、ベイ
ナイト、フェライト等であってよい。
を向上し、例えば、パイプ等に支障なく容易に加工する
ことができるように、上述したような連続焼鈍後に再加
熱し、又は連続焼鈍からそのまま、150〜400℃の
範囲の温度にて焼戻処理を行なう。焼戻し処理を400
℃以上の温度で行なうことは、再加熱のために製造費用
を高めるのみならず、特に、有用な効果を得ることがで
きない。
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1 表1に示す鋼を1230℃に加熱し、板厚を3.0mmに圧
延し、480℃で巻き取った。これを酸洗した後、板厚
1.8mmまで冷間圧延した。次いで、850℃で2分間保
持した後、水焼入れを行なう焼入れ焼戻し処理と、水焼
入れを行なわずに直接焼戻し温度に保持するステップク
ーリング処理(マルテンサイト変態点よりも低い温度に
設定した焼戻し温度まで急冷し、その焼戻し温度に保持
する処理)とを行なった。焼戻し条件は、いずれの場合
も、180℃又は300℃で加熱時間12分とした。以
上の製造工程を経た後、耐水素脆化特性を調査した。
試験片を四点曲げにより980MPaの応力を負荷し、
0.5mol 硫酸+0.01mol KSCN溶液中でポテンショ
スタットを用いて、自然電位より卑な−800mVの電
位を与え、割れが発生する時間により評価した。図1に
試験結果を示す。縦軸は割れが発生した時間、横軸は引
張強さであって、焼戻し温度が低い方(180℃)が引
張強さが高くなっている。比較鋼に対して、Caを添加
した適正な範囲の化学成分を有する本発明鋼は、いずれ
の熱処理条件においても、1180MPa以上の引張強
度を有し、且つ、比較鋼よりもすぐれた耐水素脆化特性
を有している。
℃にて板厚を3.0mmに圧延し、480℃で巻き取った。
これを酸洗した後、板厚1.8mmまで冷間圧延した。その
後、850℃で2分間保持し、750℃まで空冷し、こ
の温度から水焼入れを行ない、焼戻しを行なった。焼戻
し条件は、基本的に180℃×12分とし、鋼3のみ、
100℃×12分も行なった。以上の製造工程を経た
後、機械的特性と耐水素脆化特性を調査した。耐水素脆
化特性は、実施例1と同様の方法にて評価した。表3に
示す結果から明らかなように、適正な範囲の化学成分を
有する本発明鋼は、いずれも、1180MPa以上の引
張強度を有し、且つ、すぐれた耐水素脆化特性を有して
いる。
が少ないか、又はCaが添加されていないために、割れ
が短時間で発生した。比較鋼7は、Ca量が多いため
に、短時間で割れが発生した。比較鋼9は、C量が少な
いので、1180MPa以上の引張強度が得られなかっ
た。反対に、比較鋼10は、C量が多いので、その他の
元素量は適正であるにもかかわらず、耐水素脆化特性が
低下し、短時間で割れが発生した。また、比較鋼11
は、Mn量が少ないので、焼入れ性が低下し、1180
MPa以上の引張強度が得られなかった。反対に、比較
鋼12は、Mn量が多いため、その他の元素量が適正で
あるにもかかわらず、伸びが低下し、しかも、短時間で
割れが発生した。比較鋼3' は焼戻し温度が低いために
伸びが低い。比較鋼13は、Si量が1.0%を越える比
較例を示す。
延し、480℃で巻き取った。これを酸洗した後、板厚
1.8mmまで冷間圧延した。次いで、850℃で2分間保
持した後、水焼入れを行なう焼入れ焼戻し処理と、水焼
入れを行なわずに直接焼戻し温度に保持するステップク
ーリング処理とを行なった。焼戻し条件は、いずれの場
合も、180℃又は300℃で加熱時間12分とした。
以上の製造工程を経た後、実施例1と同様にして、耐水
素脆化特性を調査した。
した時間、横軸は引張強さであって、焼戻し温度が低い
方(180℃)が引張強さが高くなっている。比較鋼に
対して、Caを添加した適正な範囲の化学成分を有する
本発明鋼は、いずれの熱処理条件においても、1180
MPa以上の引張強度を有し、且つ、比較鋼よりもすぐ
れた耐水素脆化特性を有している。
℃で板厚を3.0mmに圧延し、480℃で巻き取った。こ
れを酸洗した後、板厚1.8mmまで冷間圧延した。その
後、850℃で2分間保持し、750℃まで空冷し、こ
の温度から水焼入れを行ない、焼戻しを行なった。焼戻
し条件は、基本的に180℃×12分とし、鋼3のみ、
100℃×12分も行なった。以上の製造工程を経た
後、機械的特性と耐水素脆化特性を調査した。耐水素脆
化特性は、実施例1と同様の方法によって評価した。表
6に示す結果から明らかなように、適正な範囲の化学成
分を有する本発明鋼は、いずれも、1180MPa以上
の引張強度を有し、且つ、すぐれた耐水素脆化特性を有
している。
が少ないか、又はCaが添加されていないために、割れ
が短時間で発生した。比較鋼7は、Ca量が多いため
に、短時間で割れが発生した。比較鋼9は、Ti量が多
いために、また、比較鋼10は、C量が少ないので、そ
れぞれ、1180MPa以上の引張強度が得られなかっ
た。反対に、比較鋼11は、C量が多いので、その他の
元素量は適正であるにもかかわらず、耐水素脆化特性が
低下し、短時間で割れが発生した。また、比較鋼12
は、Mn量が少ないので、焼入れ性が低下し、1180
MPa以上の引張強度が得られなかった。反対に、比較
鋼13は、Mn量が多いため、その他の元素量が適正で
あるにもかかわらず、伸びが低下し、しかも、短時間で
割れが発生した。
1180MPa以上の引張強度を有しながら、水素脆化
に対してすぐれた耐性を有する超高強度鋼板を得ること
ができ、かかる鋼板は、例えば、自動車のバンパーやド
アの補強部材の軽量化のために好適に用いることができ
る。
れ時間との関係を示すグラフである。
と割れ時間との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】重量%でC 0.08〜0.30%、 Si 1.0%未満、 Mn 1.5〜3.0%、 P 0.020%以下、 S 0.010%以下、及び Ca 0.001%〜0.010%を含み、残部鉄及び不可
避的不純物元素からなる鋼スラブに、加熱温度1100
℃以上、巻取り温度600℃以下の条件にて熱間圧延を
行ない、次いで、得られた鋼板を酸洗し、表面のスケー
ルを除き、冷間圧延を行なった後、連続焼鈍を行なうに
際して、Ac1点以上、1000℃以下の温度にて均熱し
た後、徐冷し、Ar1点以上の温度から70℃/秒以上の
冷却速度にてMs点以下まで冷却して、マルテンサイト
変態を生ぜしめ、この後、再加熱するか、又はそのま
ま、150〜400℃の温度で1〜20分間加熱する焼
戻し処理を行なって、マルテンサイト組織を体積率にて
40%以上含み、強度1180MPa以上の耐水素脆化
特性にすぐれる超高強度薄鋼板の製造方法。 - 【請求項2】重量%でC 0.08〜0.30%、 Si 1.0%未満、 Mn 1.5〜3.0%、 P 0.020%以下、 S 0.010%以下、 Ti 0.01〜0.20%、及び Ca 0.001%〜0.010%を含み、残部鉄及び不可
避的不純物元素からなる鋼スラブに、加熱温度1100
℃以上、巻取り温度600℃以下の条件にて熱間圧延を
行ない、次いで、得られた鋼板を酸洗し、表面のスケー
ルを除き、冷間圧延を行なった後、連続焼鈍を行なうに
際して、Ac1点以上、1000℃以下の温度にて均熱し
た後、徐冷し、Ar1点以上の温度から70℃/秒以上の
冷却速度にてMs点以下まで冷却して、マルテンサイト
変態を生ぜしめ、この後、再加熱するか、又はそのま
ま、150〜400℃の温度で1〜20分間加熱する焼
戻し処理を行なって、マルテンサイト組織を体積率にて
40%以上含み、強度1180MPa以上の耐水素脆化
特性にすぐれる超高強度薄鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27686594A JP3406094B2 (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 耐水素脆化特性にすぐれる超高強度薄鋼板の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08134549A true JPH08134549A (ja) | 1996-05-28 |
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| JP27686594A Expired - Fee Related JP3406094B2 (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 耐水素脆化特性にすぐれる超高強度薄鋼板の製造方法 |
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