JPH09118929A - 耐二次加工脆性に優れる耐食性熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車用足廻り部品用の材料として耐二次加
工脆性および耐食性に優れた熱延鋼板をより安価に製造
する方法を提供する。 【解決手段】Ｃ：0.01〜0.07％、 Mn：0.8 〜2.0
％、 Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.002 ％以下、 Cu：
0.05％以下、 Ti：0.005 ％以下、Nb：0.005 ％以
下、残部が鉄および不可避的不純物のスラブを1050〜13
00℃で加熱し、830 ℃以上900 ℃以下で熱間圧延を完了
したのち、35℃/sec以上の冷却速度で冷却し300 ℃以下
で巻取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性熱延鋼板の
製造方法、特に自動車の足廻り部品などに主に用いられ
る、耐二次加工脆性に優れる耐食性鋼板の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の足廻り部品用鋼板として
は耐食性の更なる改善の要請からメッキ鋼板が使用され
る場合が増加した。しかしメッキ鋼板は高価であり、し
かも孔拡げ性の劣化、溶接部ブローホール発生抑制によ
る作業性の低下、さらにはブローホール対策に莫大な費
用がかかるなどの欠点をもっている。

【０００３】このためメッキ鋼板に替わる、比較的安価
でしかも耐食性に優れた鋼板が要求されている。これら
の要求に応えうる足廻り部品用熱延鋼板としては、優れ
た耐孔あき性および耐二次加工脆性を合わせ持つ必要が
ある。

【０００４】すなわち、耐食性に関しては足廻り部品が
補強部材用途の一つであるため裸での優れた耐孔あき性
が要求され、また、形状が複雑な足廻り部品は苛酷なプ
レス成形をうけることがあり、優れた耐二次加工脆性を
有する必要がある。

【０００５】従来技術として、例えば、特開平５−1178
02号公報には耐食性に優れる自動車足廻り用高強度鋼板
として、重量比で、Ｃ：0.005 〜0.20％、Si：0.005 〜
1.0 ％、Mn：0.1 〜2.5 ％、Ｐ：0.050 〜0.10％、Ｓ：
0.001 〜0.010 ％、Al：0.005 〜0.1 ％、Ｎ：0.0005〜
0.0100％、Cu：0.10〜0.50％、Nb：0.01〜0.05％、Mo：
0.10〜0.20％からなる鋼組成を有する鋼板が提案されて
いる。

【０００６】また、特開平５−171289号公報には、伸び
フランジ性の良好な耐食性熱延鋼板の製造方法として、
重量比で、Ｃ：0.05％以下、Ｐ：0.03〜0.15％、Mn：0.
5 〜2.5 ％、Si：2.0 ％以下、Cu：0.05〜0.50％、更に
Ti：0.02〜0.06％、Nb：0.01〜0.04％およびNi：0.050
〜0.50％のうちの１種または２種以上を含む鋼板を熱間
圧延の仕上げ温度を880 ℃以上、700 〜600 ℃までの平
均冷却速度を60℃/s以下、巻取温度を350 〜550 ℃の条
件で製造する方法が開示されている。

【０００７】しかして、これらの公報に開示された従来
技術では鋼板の耐食性を向上させるために、Ｐあるいは
Cuを含有させることが必要であった。しかし、Ｐを添加
すると粒界にＰが偏析し耐二次加工生成が著しく劣化す
る。また、Cuを添加すると熱間脆性による表面疵が発生
する。さらに、このCuに起因する表面疵を防止するため
に高価なNiの添加も合わせて必要となり、結局、高価な
材料とならざるを得ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一般
的には、耐二次加工脆性に優れた耐食性熱延鋼板の製造
方法を提供することである。

【０００９】より具体的には、本発明の目的は、自動車
用足廻り部品用の材料として例えば縦割れ試験で、その
発生温度が−60℃以下というすぐれた耐二次加工脆性お
よび普通鋼の６割以下の腐食深さであるというすぐれた
耐孔あき性を備えた熱延鋼板をより安価に製造する方法
を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
材料面および製造工程の面から安価で上述のような特性
を備えた熱延鋼板の製造方法について検討を重ね、次の
ような知見を得た。

【００１１】(1) これまで耐孔あき性の改善に必須と考
えられていたＰの添加量を0.04％以下とむしろ抑制し、
Ｃ：0.01〜0.07％とＣを適量添加して、適切な圧延条件
で製造することにより耐二次加工脆性に優れた熱延鋼板
が製造できる。

【００１２】(2) 表面疵の発生原因となるCuの添加を抑
制しても耐孔あき性を向上させるには、Mn：0.8 〜2.0
％だけ添加するとともに、Ｃの添加量を0.01〜0.07％に
抑制し、適切な圧延条件で製造することにより耐孔あき
性の改善を図ることができる。

【００１３】(3) 熱間圧延終了後に、30℃/sec以上の冷
却速度で急冷し、300 ℃以下の低温巻取りを行うこと
で、結晶粒の微細化が図られ、上述の二つの特性の相乗
的改善が実現される。

【００１４】よって、本発明は、重量％で、Ｃ：0.01〜
0.07％、 Mn：0.8 〜2.0 ％、 Ｐ：0.04％以下、
Ｓ：0.002 ％以下、 Cu：0.05％以下、 Ti：0.
005 ％以下、Nb：0.005 ％以下、残部が鉄および不可避
的不純物からなる鋼組成を有するスラブを1050〜1300℃
で加熱し、830 ℃以上900 ℃以下で熱間圧延を完了した
のち、35℃/sec以上の冷却速度で冷却し300 ℃以下の温
度で巻取ることを特徴とする、耐二次加工脆性に優れる
耐食性熱延鋼板の製造方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の範囲を上記のように定め
た理由について、以下詳細に説明する。まず、本発明の
対象となる素材鋼の化学組成を定めた理由をその作用効
果とともに述べる。なお、本明細書において「％」は特
にことわりがないかぎり、重量％を意味する。

【００１６】Ｃ：0.010 〜0.07％ Ｃは耐二次加工脆性、耐孔あき性に対して重要な影響を
及ぼす元素である。Ｃの存在は粒界の結合力を高める効
果を有する。そのためＣ＜0.010 ％では粒界に偏析する
Ｐに起因する耐二次加工脆性の劣化を防ぐことは困難で
ある。一方、0.07％を超えるとパーライトの増大により
耐食性が低下する。このため本発明にあってはＣの含有
量を0.010 〜0.070 ％とする。好ましくは、0.010 〜0.
030 ％である。

【００１７】Mn：0.8 〜2.0 ％ Mnは耐孔あき性の改善に対し重要な元素であり、特に低
Ｃ域 (Ｃ：0.07％以下) ではその効果が大きい。Mnが耐
孔あき性を向上させるメカニズムは明確ではないが、Mn
を添加することにより腐食の起点となるパーライトの生
成を抑える作用がある。また、Mnはフェライトに固溶す
るため、ベイナイトにおいて、フェライト−セメンタイ
トの電位差が小さくなり腐食の起点になりにくくなるも
のと思われる。Mnの耐孔あき性向上効果は0.8 ％以上で
大きくなる。また、Mnを2.0 ％超添加しても耐食性の向
上は見られないだけでなく、成形性が著しく低下する。
このため上限は2.0 ％とした。好ましくは、1.0 〜1.5
％である。

【００１８】Ｐ：0.040 ％以下 Ｐは好ましくは0.03％以上添加することで耐孔あき性を
向上させる元素である。しかしＰは粒界に偏析しやすく
耐二次加工脆性を劣化させる。このためＰの含有量は0.
040 ％以下とする。より好ましくは0.02％以下に制限す
る。

【００１９】Ｓ：0.002 ％以下 Ｓは耐孔あき性を劣化させる元素である。特に本発明の
ようにCu、Ｐの添加量が少ない場合には、Ｓの存在によ
る耐食性の劣化が大きい。Ｓが0.002 ％以下では腐食の
起点となるMnS は極くわずかとなり耐食性が向上する。
逆にＳが0.002％を超えると耐孔あき性の劣化が起こり
始める。よってＳの含有量は0.002 ％以下とする。好ま
しくは、0.001 ％以下である。

【００２０】Cu：0.05％以下 Cuは一般には0.2 ％以上添加することで耐孔あき性を向
上させる元素であるが、熱間脆性のため、表面疵発生原
因となり歩留まりを大きく低下させる。また、この表面
疵対策として添加するNiは非常に高価なため、Niを添加
しては製造コストが大幅に上昇する。本発明によれば、
表面疵はCuが0.05％以下ではNiを添加しなくても表面疵
は発生しない。このためCuの添加量は0.05％以下とす
る。

【００２１】Ti、Nb：0.005 ％以下 Ti、Nbは、本来は、強化元素として添加され、Cu、Ｐを
積極的に添加する材料においては耐孔あき性に与える影
響が少ない元素であった。しかし、本発明のように、C
u、Ｐの添加量が少ない場合、Ti、Nbはむしろ耐孔あき
性を劣化させることがわかった。この原因はTi、Nbの炭
窒化物が耐食性を劣化させるためと思われる。このた
め、Ti、Nbの上限をそれぞれ0.005 ％とした。好ましく
は、それぞれ0.003 ％以下に制限する。その下限につい
ては制限はないが、それぞれ0.001 ％以上とするのが好
ましい。

【００２２】次に、製造条件の限定理由について説明す
る。まず素材鋼スラブは、例えば転炉などで溶製し、連
続鋳造などにより製造した上記成分範囲を満たした素材
鋼スラブであればよい。

【００２３】加熱温度は1050〜1300℃とする。これは10
50℃未満では熱間圧延中にエッジなどが部分的にAr₃ 点
より低下し、加工性の劣化や形状不良を起こす場合があ
るからである。また、1300℃超では炉の損傷やスケール
ロスが大きくなる。このため加熱温度は1050〜1300℃と
する。好ましくは、1100〜1230℃である。

【００２４】仕上げ圧延は830 ℃以上900 ℃以下の温度
域で完了する。これは、830 ℃未満の温度域で圧延を行
うとフェライト変態を起こし、かつそのフェライトが加
工を受け延性を劣化させる場合があるからである。ま
た、900 ℃を超えると、結晶粒が粗大化し耐二次加工脆
性の劣化の原因となるためである。

【００２５】熱間圧延後の平均冷却速度および巻取温度
は耐二次加工脆性、耐孔あき性に関して重要である。耐
二次加工脆性の改善効果に関しては、Ｃを0.01％以上、
Ｐを0.04％以下にそれぞれ制限するとともに、平均冷却
速度35℃/sec以上、巻取温度300 ℃以下とすることで、
極めて良好な改善効果を示す。これはＰの粒界偏析の防
止効果と結晶粒の微細化の２つ効果が、そのような製造
条件下で相乗的に作用する結果である。

【００２６】耐孔あき性の改善効果に関しても、Ｃ：0.
07％以下、Mn：0.8 ％以上にぞれぞれ制限するととも
に、平均冷却速度35℃/sec以上、巻取温度300 ℃以下と
することで、極めて顕著な改善効果を示す。これも、腐
食の起点となるパーライトができにくくなること、ベイ
ナイトでの電位差が小さくなることなどが相乗的に作用
する結果であると考えられる 平均冷却速度を35℃/sec以上、巻取温度を300 ℃以下と
限定したのは、上述のような効果を発揮させるためであ
るが、それぞれの上限、下限は特に制限されない。しか
し、平均冷却速度の場合には、850 ℃から水冷却した場
合に平均冷却速度が40℃/sec程度であるから、実際上の
観点からは、その上限はほぼ50℃/secと考えられる。よ
り好ましくは平均冷却速度は、40〜45℃/secである。ま
た、巻取温度の下限も特に制限はないが、平均冷却速度
との関連で冷却によってマルテンサイトが生成しない程
度の温度までは許容される。したがって、一般にはMs点
まで、具体的にはほぼ100 ℃以上である。

【００２７】ここで、本発明において巻取温度、Mn含有
量を上述のように限定した理由についてその作用効果の
点から説明すると次の通りである。表１に示す鋼組成を
もった本発明の成分範囲のスラブまたは本発明成分範囲
外のスラブをそれぞれ用いて熱延鋼板を製造した。この
とき加熱温度は1050〜1300℃、仕上げ温度は830 〜900
℃と本発明範囲内とした。冷却速度は、巻取温度との関
係で決定し、450 ℃以下の巻取温度の場合には35℃/sec
以上、450 ℃超のものについては35℃/sec未満とした。
このようにして得られた板厚2.6 mmの熱延鋼板の定常部
より試験片を採取し評価を実施した。

【００２８】

【表１】

【００２９】図１は、耐食性に及ぼす巻取温度、Ｃ、T
i、Nbの各含有量の影響について示したグラフである。
耐孔あき性評価用試験片として、表面に疵などの不良の
ない部分を使用した。腐食試験は、150 ×70(mm)の大き
さの試験片を裏面および側面をシールし、屋外に設置さ
れた地平より30°の角度をなした板の上に置き、NaCl：
５％の塩水を１回／週散布し、６ヶ月実施した。試験終
了後、試験片について腐食の様子を評価した。この場
合、最大孔あき深さとは一つの試験片を10等分し、それ
ぞれの最大孔あき深さの内で最も腐食量の多いものとし
た。

【００３０】図１に示す結果から、巻取温度の低下によ
り、耐食性が向上しているのが判る。本発明範囲の成分
ではその効果が大きく、特に巻取温度が300 ℃以下で
は、耐孔あき性に優れるとされるCu、Ｐ添加鋼と同等の
耐食性を有する。一方、Ti、Nb添加鋼では巻取温度低下
の効果は小さいことが判る。

【００３１】図２は、試験片の製造条件はMnを除き、図
１の場合と同様にして行った腐食試験における耐食性に
及ぼすMnの影響を示したものである。耐孔あき性評価法
も図１と同様である。

【００３２】図２に示す結果より、本発明範囲内の成
分、製造条件においてMnが耐孔あき性に有効であること
が判る。その効果は0.80％以上で大きくなる。しかし、
2.00％を超えて添加してもその効果は飽和することが判
る。

【００３３】図３は、下掲表２に示すようにＣ、Ｐ含有
量を変化させた点以外は上述のようにして製造した熱延
鋼板についての耐二次加工脆性に及ぼす巻取温度、Ｃ、
Ｐ含有量の影響を示したものである。

【００３４】

【表２】

【００３５】耐二次加工脆性を調査するため採取した鋼
板から円盤を加工した後、絞り比1.8 ％ [＝円直径/(ポ
ンチ径＋板厚)]にて絞り成形を実施し、続いてその絞り
成形品に、試験温度に冷却後、衝撃を与えその破面の脆
性破面、延性破面の差により耐二次加工脆性を評価し、
脆性破面発生温度を求めた。

【００３６】図３に示す結果より、本発明範囲の成分を
有する場合、優れた耐二次加工脆性を示すことが分か
る。しかも巻取温度が300 ℃以下の場合はその効果が著
しい。一方、Ｃ＝0.008 ％およびＰ＝0.07％の比較鋼の
場合、耐二次加工脆性の劣化が見られる。また、巻取温
度感受性が強くなっていることも判る。

【００３７】従って、本発明にあっては、Cu、Ｐ添加鋼
と同等の耐食性を与え、合わせて優れた耐二次加工脆性
を有するためには本発明範囲内の成分において巻取温度
を300 ℃以下とするのである。次に、実施例によって本
発明の作用効果をさらに具体的に説明する。

【００３８】

【実施例】本例では、表３に示す組成成分を有するスラ
ブを、同じく表３の加熱温度、圧延仕上げ温度、巻取温
度、冷却速度で、処理して板厚2.6mm の熱延鋼板を製造
した。

【００３９】このようにして製造された熱延鋼板を用い
て、引張特性、耐孔あき性、耐二次加工脆性、鋼板の表
面疵の有無を調査した。それらの結果を表４にまとめて
示す。

【００４０】本実施例における引張試験はJIS ５号試験
片により０°方向とした。耐食性の評価は、前述の図
１、図２の場合に同じであった。耐二次加工脆性は、前
述の図３の場合に同じであった。表４に示すごとく、本
発明範囲内では、引張特性、耐食性、耐二次加工脆性、
表面疵のいずれも優れた特性を示すが、発明範囲外で
は、それらのいずれかの特性が劣ることが判る。

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明によれば、
Ｐの添加量を抑制し、Ｃ、Mnを適量添加し、適切な圧延
条件で製造することにより耐二次加工脆性、耐食性に優
れた熱延鋼板を製造することができる。これはメッキ鋼
板に替わる、比較的安価で耐二次加工脆性、耐食性に優
れた熱延鋼板として、自動車用足廻り部品に適した熱延
鋼板として多大な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】耐孔あき性に及ぼす巻取温度、Ｃ量、Ti、Nbの
影響について示したグラフである。

【図２】耐孔あき性に及ぼすMnの影響を示したグラフで
ある。

【図３】耐二次加工脆性に及ぼす巻取温度、Ｃ、Ｐの影
響を示したグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：0.01〜0.07％、 Mn：0.8 〜2.0 ％、 Ｐ：0.
   04％以下、 Ｓ：0.002 ％以下、 Cu：0.05％以下、 Ti：0.
   005 ％以下、 Nb：0.005 ％以下、 残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼組成を有する
   スラブを1050〜1300℃で加熱し、830 ℃以上900 ℃以下
   で熱間圧延を完了したのち、35℃/sec以上の冷却速度で
   冷却し300 ℃以下の温度で巻取ることを特徴とする、耐
   二次加工脆性に優れる耐食性熱延鋼板の製造方法。