JPH09287050A - 静的強度に対し動的強度が高い冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】自動車の軽量化および安全性向上を達成するの
に適した高強度冷延鋼板。 【解決手段】重量％で、Ｃ：０．０２〜０．１２、Ｍ
ｎ：１．０〜２．５を含み、以下、いずれも、Ｓｉ：
１．５、Ｐ：０．１、Ｓ：０．０１以下で、残部がＦｅ
および不可避的不純物からなり、かつ組織がフェライト
相と５〜３０％のマルテンサイト相およびその他の低温
生成相からなり、１０^-3（ｓ^-1）のひずみ速度で変形し
たときの強度σＳ（ＭＰａ）と、予ひずみＥ（％）を与
え、温度Ｔ（℃）で時間ｔ（分）処理した後、ひずみ速
度１０^-3（ｓ^-1）で変形したときの最大強度σＤ（ＭＰ
ａ）との比σＤ／σＳが、σＤ／σＳ≧６００／σＳ＋
０．２＋５３５Ｅ（√ｔ）ｅｘｐ（−５０００／（Ｔ＋
２７３））を満足する、静的強度に対し動的強度の高い
冷延鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の軽量化お
よび安全性向上を達成するのに適した高強度冷延鋼板に
関するものであり、静的強度に対し動的強度の高いこと
を特徴とする冷延鋼板およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の安全性向上の観点から衝
突時の安全性に対する要求もますます厳しくなりつつあ
る。自動車の軽量化と衝突時の衝撃を吸収特性の向上を
両立させるためには、自動車の強度部材として高強度鋼
板を使用することが適するが、一般に高強度鋼板は強度
の低い鋼板に較べ成形性に劣るため自動車の設計時の自
由度を減少させる。このような観点から加工性に優れた
高強度鋼板の開発が進められ、たとえば特公昭５８−４
８６１６号公報にみられるように鋼板の組織をフェライ
ト相とマルテンサイト相の複合組織とする提案や、特公
昭５−２４２０５号公報にみられるように鋼板の組織を
フェライト相とオーステナイト相に複合組織とする提案
がなされている。

【０００３】前述の高強度鋼板の強度は通常の引張試験
で測定された強度のことを示し、ひずみ速度が約１０^-3
（ｓ^-1）と非常に遅い領域での強度（静的強度）を表
す。鋼板の強度はひずみ速度に依存し、ひずみ速度が大
きくなるにつれ強度が増加すること、また、この増加の
程度は鋼板の種類に依存することが従来から知られてい
る。つまり、鋼板の安全性の観点から高強度鋼板を開発
する場合には、衝突時に対応すると推定されるひずみ速
度（１０³ （ｓ^-1）程度）での強度（動的強度）で材料
特性を評価する必要がある。

【０００４】ところが、従来の高強度鋼板の開発におい
てはこのような点には特に注意を払っていなかった。ま
た、衝突時の鋼板は成形、塗装、その後の塗装焼付の工
程を経ていることから、特に、この工程を経てからの高
ひずみ速度での変形時の強度が重要となるが、このよう
な観点で開発された鋼板は見当たらない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の説明からわかる
ように、衝突安全性に優れた鋼板に求められる特性は鋼
板の成形・塗装焼付後の動的強度と成形前の静的強度の
比である静動比（＝動的強度／静的強度）が高いことに
ある。本発明では、従来の高強度鋼板より高い静動比を
持つ高強度冷延鋼板を製造することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々の実
験、研究を重ねた結果、鋼材の成分を適切に調整し、フ
ェライト相と５〜３０％のマルテンサイト相およびその
他の低温生成相からなる組織を形成させることで静動比
を向上させることが可能であることを見いだした。その
要旨は、（１） 重量％で、 Ｃ：０．０２〜０．１２％ Ｓｉ：１．５％以下 Ｍｎ：１．０〜２．５％ Ｐ：０．１％以下 Ｓ：０．０１％以下 を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、か
つ組織がフェライト相と５〜３０％のマルテンサイト相
およびその他の低温生成相からなり、１０^-3（ｓ ^-1）の
ひずみ速度で変形したときの強度σＳ（ＭＰａ）と、予
ひずみＥ（％）を与え、温度Ｔ（℃）で時間ｔ（分）処
理した後、ひずみ速度１０^-3（ｓ^-1）で変形したときの
最大強度σＤ（ＭＰａ）との比σＤ／σＳが σＤ／σＳ≧６００／σＳ＋０．２＋５３５Ｅ（√ｔ）
ｅｘｐ（−５０００／（Ｔ＋２７３）） を満足することを特徴とする静的強度に対し動的強度の
高い冷延鋼板。

【０００７】重量％で、 Ｃ：０．０２〜０．１２％ Ｓｉ：１．５％以下 Ｍｎ：１．０〜２．５％ Ｐ：０．１％以下 Ｓ：０．０１％以下 を含み残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、
常法にて、熱間圧延、酸洗、冷間圧延後、Ａｃ₁ 以上か
つ（Ａｃ₁ ＋７５℃）以下の温度範囲で１５秒以上保持
した後、１０℃／ｓ以上の冷却速度で２００℃以下の温
度まで冷却することを特徴とする、組織がフェライト相
と５〜３０％のマルテンサイト相およびその他の低温生
成相からなり、１０^-3（ｓ^-1）のひずみ速度で変形した
ときの強度σＳ（ＭＰａ）と、予ひずみＥ（％）を与
え、温度Ｔ（℃）で時間ｔ（分）処理した後、ひずみ速
度１０^-3（ｓ^-1）で変形したときの最大強度σＤ（ＭＰ
ａ）との比σＤ／σＳが σＤ／σＳ≧６００／σＳ＋０．２＋５３５Ｅ（√ｔ）
ｅｘｐ（−５０００／（Ｔ＋２７３）） である静的強度に対し動的強度の高い冷延鋼板の製造方
法である。

【０００８】以下、本発明について、詳細に説明する。
まず、鋼成分を限定した理由について述べる。Ｃは、鋼
板の組織に強く影響を与える元素であり、その含有量が
少なくなると目的とするマルテンサイト相を得るのが困
難になり、また添加量が多くなると強度が高くなりすぎ
成形性を劣化させるため、Ｃ量は０．０２％以上、０．
１２％以下とする。

【０００９】Ｓｉは、固溶強化元素であり鋼板の強度の
調整を可能とするだけでなく炭化物形成を抑えることや
フェライト中の固溶Ｃをオーステナイト中へ吐き出すこ
とでマルテンサイト組織形成を容易にすることから添加
することが望ましいが、冷延鋼板の製造工程ではＡｃ₁
以上かつ（Ａｃ₁ ＋７５℃）以下での焼鈍中にフェライ
ト中の固溶Ｃはオーステナイト中へと容易に吐き出され
るため特に添加量を多くする必要はない。また、添加量
が多くなると強度が高くなりすぎ成形性を劣化させ、か
つ静動比を低下させるため、１．５％以下とする。

【００１０】Ｍｎは、Ｓｉと同様に固溶強化元素であり
強度調整に有効である。また、オーステナイト安定化元
素でありマルテンサイトの生成を容易にすることや、高
速変形時の強度上昇を促進することから、１．０％以上
とする。しかしながら、むやみに含有量を増加させると
成形性の劣化を招き、かつ静動比を低下させることか
ら、２．５％以下とする。Ｐは、マルテンサイト生成に
あまり大きな影響を与えずに強度調整をするために添加
するがその含有量が多くなると成形性が劣化するため、
０．１％以下とする。Ｓは、その含有量が多くなると高
強度鋼板の重要な特性のひとつである伸びフランジ性を
劣化させるため、０．０１％以下とする。

【００１１】静動比向上には、粒内に析出物、炭化物、
介在物などのないフェライトを得ることが重要である
が、通常このようなフェライトを生成させた場合には高
強度を得ることができないが、粒内以外の場所に硬質相
を生成させることで強度を上昇させることが可能とな
る。本発明ではマルテンサイトおよびその他の低温生成
相の量を５％〜３０％と限定したが、これは静動比向上
に有効な、粒内に析出物、炭化物、介在物などのないフ
ェライト相を持つ高強度鋼板を本発明の成分範囲で製造
した際に得られる量である。これ以外の範囲５％未満あ
るいは３０％を越える量となった場合には高い静動比は
得られない。

【００１２】このような成分の鋼を鋳造し、得られた熱
片スラブを直接または加熱した後、あるいは冷片を再加
熱して熱間圧延を施すが、熱間圧延は通常の熱延工程、
あるいは仕上圧延においてスラブを接合し圧延する連続
化熱延工程のどちらでも可能である。また熱間圧延の条
件は特に限定していないがこれは熱間圧延の条件が最終
の材質にほとんど影響を及ぼさないためである。また、
熱間圧延の終了温度はオーステナイト域であっても、フ
ェライト域であっても最終的に得られる材質の変化はほ
とんど無い。

【００１３】熱間圧延、冷間圧延後の焼鈍温度をＡｃ₁
以上かつ（Ａｃ₁ ＋７５℃）以下の温度範囲としたが、
これはＡｃ₁ 以下の温度では得られるマルテンサイトお
よびその他の低温生成相の量が５％未満となり、（Ａｃ
₁ ＋７５℃）を越える温度で焼鈍した場合には得られる
マルテンサイトおよびその他の低温生成相の量が３０％
を越えるためである。焼鈍温度での保持時間を１５秒以
上としたのはこれ未満の保持時間ではフェライト相から
オーステナイト相への十分な固溶Ｃの拡散がなく静動比
向上に有効な、粒内に析出物、炭化物、介在物などのな
いフェライトを得ることができないためである。

【００１４】焼鈍後の冷却速度を１０℃／ｓ以上とした
のは、この冷却速度より遅い場合冷却中にパーライトあ
るいは炭化物の析出が起こり必要なマルテンサイトが得
られないためである。また、冷却を２００℃以下まで行
うのは、これ以上の温度で冷却を終了した場合には高静
動比が得られないためである。鋼材の特性を σＤ／σＳ≧６００／σＳ＋０．２＋５３５Ｅ（√ｔ）
ｅｘｐ（−５０００／（Ｔ＋２７３）） で限定しているが、この式においてσＤは予ひずみＥ
（％）を与え温度Ｔ（℃）で時間ｔ（分）処理した後、
ひずみ速度１０³ （ｓ^-1）で変形したときの最大強度、
σＳは１０^-3（ｓ^-1）で変形した時の最大強度である。
鋼材の特性は成形時に導入されるひずみおよびその後の
塗装焼付処理において変化するが、この式はこの変化を
考慮したときの値である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例によ
り具体的に説明する。表１に示す種々の化学成分の鋼を
鋳造し、実機にて試験を行った。表２〜表５には、これ
ら供試材の熱間圧延条件、高速変形前の予ひずみ量、熱
処理温度、熱処理時間および得られた静動比を示す。な
お、前述したように、予ひずみは成形時のひずみ、熱処
理は塗装焼付処理を想定している。

【００１６】

【表１】

【００１７】表２〜表４及び表５の鋼種番号４，５は、
鋼成分は本発明鋼の範囲内にあるが、製造条件としては
本発明範囲外のものも含まれる。製造条件が本発明内の
ものでは得られた静動比は式（１）を満足するが、製造
条件が本発明外のものではマルテンサイト量および式
（１）を満足しないことがわかる。なお、表には式
（１）の右辺から求まる値も示してあるが、実測の静動
比がこの値より大きなものが本発明を満足する。表５の
鋼種番号６，７は、製造条件は本発明の範囲内にある
が、鋼成分が本発明範囲外のものを示す。この実施例か
ら、鋼成分が本発明範囲外になると式（１）の特性を満
足しないことがわかる。これら実施例から認められるよ
うに、本発明によると高い静動比を得られることがわか
る。

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】

【表５】

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、静
的強度に対し動的強度が高い鋼板の製造が可能となり、
工業的に価値の大きなものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上西 朗弘 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．０２〜０．１２％ Ｓｉ：１．５％以下 Ｍｎ：１．０〜２．５％ Ｐ：０．１％以下 Ｓ：０．０１％以下 を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、か
   つ組織がフェライト相と５〜３０％のマルテンサイト相
   およびその他の低温生成相からなり、１０^-3（ｓ ^-1）の
   ひずみ速度で変形したときの強度σＳ（ＭＰａ）と、予
   ひずみＥ（％）を与え、温度Ｔ（℃）で時間ｔ（分）処
   理した後、ひずみ速度１０^-3（ｓ^-1）で変形したときの
   最大強度σＤ（ＭＰａ）との比σＤ／σＳが σＤ／σＳ≧６００／σＳ＋０．２＋５３５Ｅ（√ｔ）
   ｅｘｐ（−５０００／（Ｔ＋２７３）） を満足することを特徴とする静的強度に対し動的強度の
   高い冷延鋼板。
2. 【請求項２】 重量％で、 Ｃ：０．０２〜０．１２％ Ｓｉ：１．５％以下 Ｍｎ：１．０〜２．５％ Ｐ：０．１％以下 Ｓ：０．０１％以下 を含み残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、
   常法にて、熱間圧延、酸洗、冷間圧延後、Ａｃ₁ 以上か
   つ（Ａｃ₁ ＋７５℃）以下の温度範囲で１５秒以上保持
   した後、１０℃／ｓ以上の冷却速度で２００℃以下の温
   度まで冷却することを特徴とする、組織がフェライト相
   と５〜３０％のマルテンサイト相およびその他の低温生
   成相からなり、１０^-3（ｓ^-1）のひずみ速度で変形した
   ときの強度σＳ（ＭＰａ）と、予ひずみＥ（％）を与
   え、温度Ｔ（℃）で時間ｔ（分）処理した後、ひずみ速
   度１０^-3（ｓ^-1）で変形したときの最大強度σＤ（ＭＰ
   ａ）との比σＤ／σＳが σＤ／σＳ≧６００／σＳ＋０．２＋５３５Ｅ（√ｔ）
   ｅｘｐ（−５０００／（Ｔ＋２７３）） である静的強度に対し動的強度の高い冷延鋼板の製造方
   法。