JPH0949065A

JPH0949065A - 伸びフランジ性にすぐれる耐摩耗用熱延鋼板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0949065A
Application number: JP20089695A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yokoi; 利雄横井; Hakobu Shiyukuhisa; 運宿久
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-08-07
Filing date: 1995-08-07
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】すぐれた加工性を保持しながら、耐摩耗性を付
与し得る熱間圧延鋼板とその製造方法を提供することに
ある。【構成】本発明による伸びフランジ性にすぐれる耐摩耗
用熱延鋼板は、重量％にてＣ 0.２０〜0.３３％、Ｓ
ｉ 0.０１〜0.５％、Ｍｎ 0.１５〜0.８％、Ｐ 0.
０３％以下、Ｓ 0.０２％以下、sol.Ａｌ 0.０８％
以下、Ｃｒ 0.１５〜0.７％、Ｎ 0.０１％以下、を
含み、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、パーライト
を含んでいてよいフェライト・ベイナイト混合組織を有
することを特徴とする。このような熱延鋼板は、上記化
学成分を有する鋼をＡr₃点以上の仕上温度で熱間圧延
し、その後、巻取温度まで、平均冷却速度２０〜８０℃
／秒にて冷却した後、４００〜６００℃の範囲の温度で
巻取ることによって得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伸びフランジ性を
はじめとする加工性にすぐれ、しかも、成形加工後の焼
き入れ処理等によってすぐれた耐摩耗性を付与し得る耐
摩耗用熱延鋼板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のオートマチック・トランスミッ
ション部品やそのトルクコンバータ部品等を含む種々の
駆動伝達部品は、従来、プレス成形後に、表面硬化によ
って耐摩耗性を付与するために、浸炭窒化処理、ガス軟
窒化処理、塩浴窒化処理等をしたり、或いは焼き入れ焼
戻し処理を行ない、更に、熱処理歪み取りを行なって、
高強度材とする方法にて製造されている。

【０００３】しかし、これらの種々の熱処理は、プレス
成形後の部品の全表面を硬化させるので、その後の工程
として、溶接を必要とする場合には、その部位の硬化部
を切削によって削除する方法等が採られており、製造工
程数が多く、製造費用を高くしている。また、熱処理に
よって発生する形状変形をプレス等で手直しを行なう場
合、そのための切削工程も、製造費用を高めることとな
る。

【０００４】そこで、近年、自動車の軽量化や製造費用
の低減を図るために、上述したような自動車用の種々の
駆動伝達部品の製造方法の見直しがなされた結果、必要
な部位のみを表面硬化させて、耐摩耗性を付与する急速
加熱焼き入れ法が検討されている。

【０００５】しかし、従来の鋼板では、加工性を考慮し
て、炭素の添加量が極力低く抑えられているので、この
ような鋼板については、これに急速加熱焼入れを行なっ
ても、必要とする表面硬さを得ることができない。この
ような従来の鋼板に急速加熱焼入れによって所要の部位
のみを硬化させるには、鋼板における炭素の量をはじめ
とする化学成分量を高めて、焼入れ性を向上させること
が必要となる。しかし、このように、焼入れ性を向上さ
せるために、炭素やその他の合金成分の添加量を高めれ
ば、反面、鋼板の加工性、特に、バーリング加工におい
て、穴緑部から割れが発生して、加工できないという欠
点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動車用駆
動伝達部品の製造における従来の方法における上述した
ような問題を解決するためになされたものであって、鋼
の化学成分を適切に選択すると共に、その製造条件を適
切に選択することによって、すぐれた加工性を保持しな
がら耐摩耗性を付与し得る熱間圧延鋼板と、そのような
熱間圧延鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による伸びフラン
ジ性にすぐれる耐摩耗用熱延鋼板は、重量％にてＣ
0.２０〜0.３３％、Ｓｉ 0.０１〜0.５％、Ｍｎ 0.１
５〜0.８％、Ｐ 0.０３％以下、Ｓ 0.０２％以
下、sol.Ａｌ 0.０８％以下、Ｃｒ 0.１５〜0.７％、
Ｎ 0.０１％以下、を含み、残部鉄及び不可避的不純
物よりなり、パーライトを含んでいてよいフェライト・
ベイナイト混合組織を有することを特徴とする。

【０００８】このようなパーライトを含んでいてよいフ
ェライト・ベイナイト混合組織を有して、伸びフランジ
性にすぐれる耐摩耗用熱延鋼板は、本発明に従って、上
記化学成分を有する鋼をＡr₃点以上の仕上温度で熱間圧
延し、その後、巻取温度まで、平均冷却速度２０〜８０
℃／秒にて冷却した後、４００〜６００℃の範囲の温度
で巻取ることによって得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】先ず、本発明による鋼の化学成分
の限定理由について説明する。Ｃは、鋼板の強度を高め
るために有効な元素であり、また、低温変態生成物であ
るベイナイトを生成させるための必須元素であり、更
に、焼入れ性を高める作用を有する。本発明において
は、このような効果を有効に得るために、特に、急速加
熱焼入れによって、所要の表面硬さを確保するために
も、添加量は少なくとも0.２０％が必要である。しか
し、添加量が過多になれば、延性と伸びフランジ性、更
に、溶接性も劣化するので、添加量の上限は0.３３％と
する。

【００１０】Ｓｉは、本発明における混合組織を得るた
めに必要であり、また、強度と延性を高めるのに有用な
元素であり、更に、溶鋼の脱酸や焼入れ性にも、有用な
元素である。このような効果を有効に得るためには、少
なくとも0.０１％の添加が必要であるが、しかし、過多
に添加するときは、熱間圧延時にＳｉスケールが発生し
やすくなり、鋼板の表面性状が劣化するので、上限を0.
５％とする。

【００１１】Ｍｎは、焼入れ性を向上させ、強度を高め
る元素であると共に、未変態のオーステナイトをベイナ
イトに変態させるのにも必要である。これらの効果を有
効に得るためには、少なくとも0.１５％の添加を必要と
する。しかし、0.８％を超えるときは、強度が高くなる
ので、添加量の上限を0.７％とする。Ｐは、これを0.０
３％を超えて多量に添加するときは、絞り加工後の遷移
温度を上昇させるので、0.０３％以下の範囲とする。

【００１２】Ｓは、これを0.０２％を超えて多量に添加
させるときは、伸びフランジ性を劣化させるので、0.０
２％以下とする。sol.Ａｌは、鋼の脱酸剤として添加さ
れるが、しかし、過多に添加するときは、鋼の清浄度が
悪くなり、靱性が低下するので、0.８％以下とする。

【００１３】Ｃｒは、鋼の強度及び焼入れ性を高める元
素であり、この観点からは、少なくとも0.１５％を添加
することが必要であるが、しかし、過多に添加するとき
は、溶接性を悪くするので、上限を0.７％とする。Ｎ
は、多量に含有させるときは、加工性が劣化すると共
に、ＢＮを形成して、焼入れ性を劣化させるので、0.０
１％以下とする。

【００１４】本発明においては、上記した元素に加え
て、鋼にＣｕ 0.５％以下、Ｎｉ 0.３％以下、Ｍｏ
0.０５〜0.３０％、Ｃａ 0.０００５〜0.０１％よりな
る群から選ばれる少なくとも１種の元素を添加すること
ができる。

【００１５】Ｎｉは、強度や靱性、更には、焼入れ性を
向上させる効果を有しているので、鋼板により高度の靱
性や焼入れ性を要求される場合に、必要に応じて、添加
される。しかし、添加量が0.５％以上では、その効果が
飽和するので、鋼製造の経済性を考慮して、添加量は、
0.３％以下の範囲とする。Ｍｏは、焼入れ性を向上さ
せ、また、焼入れ後の靱性を向上させる元素であって、
これらの効果を有効に得るためには、少なくとも0.０５
％の添加を必要とする。しかし、添加量が0.３％を超え
るときは、強度が高くなるので、添加量の上限は0.３０
％とする。

【００１６】Ｃｕは、Ｎｉとほぼ同様の効果を有し、よ
り一層の強度や焼入れ性が要求され場合に、必要に応じ
て、添加される。しかし、過剰の添加は、熱間加工にお
いてＣｕヘゲが発生し、製造困難となるため、添加量は
0.５％以下とする。Ｃａは、硫化物を展伸状から球状に
する形態制御を通じて、鋼板の機械的異方性を小さく
し、延性と靱性を改善する効果がある。この効果を有効
に得るためには、少なくとも0.０００５％以上の添加が
必要であるが、しかし、0.０１％を超えるときは、鋼中
の非金属介在物が増大して、延性や靱性が低下する。

【００１７】本発明による熱延鋼板は、このように、パ
ーライトを含んでいてよいフェライト・ベイナイト混合
組織を有する。このようなフェライト中に生成するベイ
ナイトは、鋼板の強度を確保しつつ、強度と共に伸びフ
ランジ性をバランスよく向上させるのに有用な組織であ
る。これに対して、マルテンサイト組織やパーライト組
織が生じた場合には、高強度化し、これに伴って伸びフ
ランジ性を劣化させる。

【００１８】従って、本発明による熱延鋼板は、フェラ
イト・ベイナイト混合組織を主体とし、パーライトを含
んでいてもよく、このパーライトには、擬似パーライト
を含むものとするが、しかし、好ましくは、パーライト
を含まず、フェライト・ベイナイト混合組織からなるも
のである。

【００１９】本発明によれば、このような熱延鋼板は、
前述したような所定の化学成分を有する鋼をＡr₃点以上
の仕上温度で熱間圧延し、その後、巻取温度まで、平均
冷却速度２０〜８０℃／秒にて冷却した後、４００〜６
００℃の範囲の温度で巻取ることによって得ることがで
きる。

【００２０】熱間圧延において、仕上温度はオーステナ
イト域、即ち、Ａr₃点以上の温度域である。仕上温度が
Ａr₃点よりも低いときは、２相域圧延となり、フェライ
ト粒の加工組織が残存して、得られる熱延鋼板の特性を
極端に劣化させる。

【００２１】本発明によれば、このような熱間圧延の
後、巻取温度まで、平均冷却速度２０〜８０℃／秒にて
冷却した後、４００〜６００℃の範囲の温度で巻取る。
巻取温度が４００℃よりも低いか、又は巻取までの平均
冷却速度が８０℃／秒を超えるときは、ミクロ組織中に
マルテンサイトが生成し、強度が高くなり、延性が劣化
する。他方、巻取温度が６００℃よりも高いか、又は巻
取までの平均冷却速度が２０℃／秒未満のときは、ミク
ロ組織中にベイナイトが生成せず、代わりにパーライト
が生成して、伸びフランジ性が低下する。即ち、目的す
るフェライト・ベイナイト混合組織を主体とする熱延鋼
板を得ることができない。

【００２２】このような本発明による熱延鋼板は、伸び
フランジ性がすぐれており、高加工を伴うプレス成形の
用途に好適に用いることができ、しかも、高周波、電子
ビーム、レザー等の急速加熱焼入れによって、所要の部
位に所要の表面硬さを与えて、耐摩耗性とすることがで
きる。

【００２３】

【実施例】表１に示す化学成分を有する供試鋼を溶製
し、表２に示す熱延条件で熱間圧延し、巻取って、熱延
鋼板を製造した。表１中、供試鋼番号１〜３及び６〜９
は本発明鋼であり、他の供試鋼番号４、５、１０及び１
１は比較鋼である。得られた熱延鋼板について、引張特
性及び穴拡げ率（λ）を求め、更に、ミクロ組織を調べ
た。ここに、穴拡げ率（λ）とは、直径６０mmの鋼板の
中央部に直径１０mmの穴を打抜き、これを押し拡げて、
板厚方向にクラックが貫通するまで、穴拡げを行なっ
て、最初の打抜き穴の直径をｄ₀（mm）とし、クラック
が発生したときの穴の直径をｄ（mm）とするとき、λ＝
〔（ｄ−ｄ₀）／ｄ₀〕×１００（％）で表わされる。

【００２４】また、得られた熱延鋼板について、カップ
状の絞り成形を行ない、成形品を１５０ＫＨｚで９２５
〜９８０℃の表面温度に加熱し、５秒間保持した後、水
冷する高周波焼入れを施し、その表面硬さ（ＨＲＣ）を
測定した。その結果を表２及び表３に示す。表２及び表
３において、試験番号５、６、１３及び１４は、用いた
鋼の化学成分が本発明で規定する範囲外にあり、試験番
号１５〜１８は、熱間圧延の条件が本発明で規定する範
囲外にある。

【００２５】表２に示す結果から、本発明の熱延条件で
得られた本発明鋼（試験番号１〜４及び７〜１２）は、
その組織がベイナイト・フエライト混合組織であり、λ
は７４％以上、延性は２９％以上であって、すぐれた特
性を有する。これに対して、比較鋼（試験番号５及び１
４）では、熱延条件が本発明で規定する範囲内にあって
も、λは６０％以下の低いレベルにとどまっている。ま
た、高周波焼入れによる表面硬さは、本発明鋼では十分
な硬さを得ることができる。しかし、比較鋼（試験番号
６及び１３においては、λ値は比較的高いが、表面硬さ
が低いので、耐摩耗性が劣る。

【００２６】また、第３表に示すように、熱間圧延後の
冷却速度が本発明で規定する下限より遅いときは、試験
番号１５から理解されるように、その組織がフェライト
・パーライト組織であるために、λが４５％と低い。他
方、熱間圧延後の冷却速度が本発明で規定する上限より
早いときは、試験番号１６にみられるように、組織がフ
ェライト・ベイナイト・マルテンサイト組織であり、強
度が高すぎて、延性が低く、加工性に劣る。巻取温度が
本発明で規定する下限よりも低いときは、試験番号１７
から明らなように、延性が劣る。しかし、試験番号１８
にみられるように、巻取温度が本発明で規定する上限よ
りも高いときは、フェライト・パーライト組織となり、
λ値が低い。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％にてＣ 0.２０〜0.３３％、Ｓｉ 0.０１〜0.５％、Ｍｎ 0.１５〜0.８％、Ｐ 0.０３％以下、Ｓ 0.０２％以下、 sol.Ａｌ 0.０８％以下、Ｃｒ 0.１５〜0.７％、Ｎ 0.０１％以下、を含み、残部鉄及び不可避的不純
物よりなり、パーライトを含んでいてよいフェライト・
ベイナイト混合組織を有することを特徴とする伸びフラ
ンジ性にすぐれる耐摩耗用熱延鋼板。
【請求項２】重量％にて(a) Ｃ 0.２０〜0.３３％、Ｓｉ 0.０１〜0.５％、Ｍｎ 0.１５〜0.８％、Ｐ 0.０３％以下、Ｓ 0.０２％以下、 sol.Ａｌ 0.０８％以下、Ｃｒ 0.１５〜0.７％、Ｎ 0.０１％以下を含み、更に、(b) Ｃｕ 0.５％以
下、Ｎｉ 0.３％以下、Ｍｏ 0.０５〜0.３０％、Ｃａ 0.０００５〜0.０１％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
よりなり、パーライトを含んでいてよいフェライト・ベ
イナイト混合組織を有することを特徴とする伸びフラン
ジ性にすぐれる耐摩耗用熱延鋼板。
【請求項３】重量％にてＣ 0.２０〜0.３３％、Ｓｉ 0.０１〜0.５％、Ｍｎ 0.１５〜0.８％、Ｐ 0.０３％以下、Ｓ 0.０２％以下、 sol.Ａｌ 0.０８％以下、Ｃｒ 0.１５〜0.７％、Ｎ 0.０１％以下、を含み、残部鉄及び不可避的不純
物よりなる鋼をＡr₃点以上の仕上温度で熱間圧延し、そ
の後、巻取温度まで、平均冷却速度２０〜８０℃／秒に
て冷却した後、４００〜６００℃の範囲の温度で巻取る
ことを特徴とするパーライトを含んでいてよいフェライ
ト・ベイナイト混合組織を有する伸びフランジ性にすぐ
れる耐摩耗用熱延鋼板。
【請求項４】重量％にて(a) Ｃ 0.２０〜0.３３％、Ｓｉ 0.０１〜0.５％、Ｍｎ 0.１５〜0.８％、Ｐ 0.０３％以下、Ｓ 0.０２％以下、 sol.Ａｌ 0.０８％以下、Ｃｒ 0.１５〜0.７％、Ｎ 0.０１％以下を含み、更に、(b) Ｃｕ 0.５％以
下、Ｎｉ 0.３％以下、Ｍｏ 0.０５〜0.３０％、Ｃａ 0.０００５〜0.０１％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
よりなる鋼をＡr₃点以上の仕上温度で熱間圧延し、その
後、巻取温度まで、平均冷却速度２０〜８０℃／秒にて
冷却した後、４００〜６００℃の範囲の温度で巻取るこ
とを特徴とするパーライトを含んでいてよいフェライト
・ベイナイト混合組織を有する伸びフランジ性にすぐれ
る耐摩耗用熱延鋼板。