JPS5945729B2 - 温間加工用熱間圧延鋼材の製造法 - Google Patents

温間加工用熱間圧延鋼材の製造法

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JPS5945729B2
JPS5945729B2 JP15609076A JP15609076A JPS5945729B2 JP S5945729 B2 JPS5945729 B2 JP S5945729B2 JP 15609076 A JP15609076 A JP 15609076A JP 15609076 A JP15609076 A JP 15609076A JP S5945729 B2 JPS5945729 B2 JP S5945729B2
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steel
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JP15609076A
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弘 武智
彪 河野
松男 臼田
一夫 小山
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温間加工に適した熱間圧延鋼材の製造法に関す
るものである。
近年温間加工の採用が産業界で検討されつつあり、板材
の温間プレスがその代表例といえる。
温間加工をする目的は主として次のように大別される。
(イ)その1は鋼材加工時の荷重あるいはパワーの低下
および加工性向上を目的とするもので、加工時の材料温
度をほぼ一様に上昇させて、加工時の変形抵抗を低減さ
せ同時に延性を増加させることにより加工を容易にする
ものである(以下均一加熱法と呼ぶ)。
(口)その2は鋼材を局部加熱することにより加工材料
内の変形抵抗に差をつげ、それによって加工時の破断防
止あるいは局部的な肉やせ(板厚減少)防止等を行なう
ものである(以下局部加熱法と呼ぶ)。
従来から冷間加工用として熱間圧延鋼材の開発はなされ
ているが熱間加工用としての開発はほとんどなされてい
なかった。
本発明は温間加工用鋼材としての特性を付与させた熱間
圧延鋼材の製造法を提供するもので、その要旨とすると
ころは、C■0002〜0915%、Mn=0.09超
〜2950%、N=0.0020〜0.015%、およ
びNb=0.01〜0010%、V=0.01〜002
0%、Ti=0.03〜0530%のうち1種又は2種
以上を主要構成成分とするキルド鋼を溶体化処理後、熱
間圧延し、その後10℃/ see以上の平均冷却速度
で500℃以下の温度域まで強制冷却することを特徴と
する温間加工用熱間圧延鋼材の製造法。
尚本発明で言う温間加工とは、鋼材を積極的に加熱し、
Al点以下の温度域で加工することおよび鋼材をAl点
以下の温度域まで積極的に加熱後鋼材を少なくとも青熱
脆性域以下(約300℃以下)の温度域まで冷却した後
加工することをも意味する。本発明鋼は次のような特徴
を有している。
(イ)加工時の荷重低減を目的とする均一加熱法では、
通常青熱脆性域より高い温度域で温間加工されるが、通
常の熱間圧延炭素鋼材では、このような高い温度域で加
工すると、成形荷重が低減出来ても加工冷却後の成形物
の強度が、冷間で加工した場合に比して低下するという
欠点を有していた。
しかるに、本発明鋼は500〜600℃程度の高い温度
域で温間加工しても加工冷却後の強度低下は、ほとんど
なくむしろ冷間加工した場合より高い強度を保持し得る
場合すらある。
また加熱保持時間を短時間にすればA1点以下の温度で
あれば上記特徴を保持しうる。(口)従来鋼では加工歪
が全く付与されない場合、加熱しても、常温での強度は
時効によって降伏点は上昇しても、引張強さは上昇しな
いが、本発明鋼では、加工歪が零であっても、加熱冷却
後の降伏点、引張強さ共に上昇する。
従って本発明鋼を温間加工する場合、たとえ歪が零とな
る部分があっても、その部分の強度も上昇するので温間
加工による加工歪量に余り関係なく成形物全体にわたっ
て強度が上昇するという特徴が発揮される。eつ 加
工前に加工部材の局部を加熱後冷却することによって、
その部分の強度を上昇させることが出来、加工中の変形
抵抗に差をつげることが出来る。
従ってこの変形抵抗差を有効に第1用して、破断防止あ
るいは局部的肉やせを防止することが出来る。(→ ま
た本発明鋼は青熱脆性域での強度(特に引張強さ)上昇
代も充分に大きいので局部的に青熱脆性域の温度まで加
熱して温間加工をすることによっても破断あるいは局部
的肉やせも防止出来る。
以上本発明鋼の特徴を説明したが、温間加工時の加熱温
度はA1点以下とすべきである。
A1点超に加熱すると本発明鋼にあっても加工歪が回復
し、温間加工後の強度が低下する危険性があり、又加工
後の靭件の点からも好ましくない。好ましい加工温度は
200〜650℃である。また加工前に局部加熱して冷
却後強度差を付与する場合の加熱温度も200〜650
℃が好ましい。加熱時間については低温では特に制限す
る必要ないが比較的長時間(数10分程度)、高温では
短時間(数分程度)とすることが好ましい。
上記特筆すべき効果を発揮する熱間圧延鋼材は次のよう
にして製造される。まず、本発明鋼材の化学成分はC=
0.02〜・0.15%、Mn=0.90超〜2,50
%、N一0.0020〜0.015%およびNb=0.
01〜0.10%、V=0.01〜0.20%、Ti=
0.03〜0.30%のうち1種又は2種以上を主要構
成成分とするがその限定理由は下記の゛通りである。
C,Nは母材強度確保および青熱脆性域以上の温度域で
温間加工しても、冷却後の強度は冷間加工に比しほとん
ど低下しないようにするためにC≧0.02%、N≧0
.0020%とする必要がある。しかしCが0.15%
超となるとNbC,TiCの溶体化が困難となること、
および温間加工性が劣下する。Nの上限値0.015%
は溶接性の点から定められた。好ましい範囲はC=0.
03〜0.13%、N=0.0020〜0.010%で
ある。さらに本発明では析出硬化型元素としてNb=0
.01〜0.10%、V=0.01〜0.20%、Ti
一0.03〜0.30%のうち1種又は2種以上添加す
る必要がある。
これらの下限値は青熱脆性域以上の温度域で温間加工し
ても、冷却後の強度は冷間加工に比し、ほとんど低下し
ないようにすることおよび単なる加熱のみでも冷却後強
度を上昇させるための必要量として定められた。またこ
れらの上限値超では添加の効果が飽和するばかりでなく
、溶接性を劣下させ、また鋼を高価にする。好ましい範
囲はそれぞれNb=0.01〜0.07%、V=0.0
3〜0.15%、Ti=0.05〜0.25%である。
またTiを添加する場合はTi/ C < 4とするこ
とが好ましい。Mnは脱酸以外に熱間脆性を防止するた
めに0.15%以上必要であるが本発明では0.90%
超含有させる。
その理由は鋼の強度、靭性向上に加えて温間加工時の高
温域での靭性、延性を良好ならしめて、温間加工性を一
層向上させるためである。又2.50%超では鋼が高価
となり、また温間加工性も劣下する。好ましいMn量は
0.95超〜2、30%である。また本発明はキルド鋼
として製造されるが、その理由はNb、V、Tiの合金
歩留向上および優れた加工性付与にある。
この場合AI=0.01〜0.10%添加することが好
ましい。その他に本発明の特徴を損わないかこれを補足
する意味で適宜他の元素を添加しても良い。
例えば耐候性、耐食性向上のためNi,Cu,Crを0
.5%以下添加したり、加工性を一段と向上させるため
少量のZr,Ca,REM等添加による硫化物形態変化
も効果的である。また強度上昇のためSiを1.0%以
下あるいはMOを0.5%以下添加しても良い。その他
P,S等の不純物元素の低減も温間加工性向上に有効で
ある。上記化学成分を有する鋼は通常行なわれる方法に
よって鋼片とされた後熱間圧延されて所定の寸法形状と
される。
本発明の特徴を発揮させるためには、圧延後の鋼中にN
l), V,Tiの炭窒化物をなるべく微細に、かつ少
なくとも一部はNb、V、Tiを固溶したままの状態に
することが必要である。
そのためには熱間圧延の開始前でNb、V、Tiの炭窒
化物を溶体化させておく必要がある。この溶体化処理は
鋼を高温加熱保持するか或いは連続鋳造された鋼片を直
接勢間圧延することによって達成される。高温加熱保持
する場合の必要最低溶体化温度は鋼中のC量、N量等に
よって異なるが少なくとも1100℃以上で加熱する必
要がある。熱間圧延は通常行なわれるようにArg点以
上で行なわれ、その後本発明では500℃以下の温度域
まで平均冷却速度10℃/ See以上で強制冷却する
ことを強要する。その理由はNb,V,Tiの炭窒化物
の一部を微細に析出させるためかつ残部を固溶Nb,V
,Tiとして鋼中に存在させることによって温間加工温
度がより高温となっても、加工冷却後の強度低下はなく
、且つ加工歪が零であっても加熱によって冷却後の強度
が上昇するという特性を有する様になる。この場合圧延
後500℃以下好ましくは450℃以下の温度域まで強
制冷却する必要がある。またこの強制冷却に於ける平均
冷却速度も10℃/ See以上(より好ましくは15
℃/ Sec以上80℃/ Sec以下)とする必要が
ある。本発明鋼材の製造において、強制冷却後そのまま
室温まで空冷されても良くまたコイル状に捲取られて室
温まで徐冷されても良いが、ホットストリップミルでコ
イルに捲取る方が工業的価値が犬である。また上記強制
冷却終了温度は200’C以上が良く、工業的には30
0’C以上でも充分本発明の特徴は発揮出来る。以下本
発明の実施例を説明する。
第1表に示す化学成分を有する鋼を転炉で溶製し、スラ
ブとした後ホットストリップミルで第1表に示す熱延条
件に従って板厚2.7mm0熱延鋼板を製造した。
なお強制冷却はホットランテーブル上でストリップを強
制冷却することによって行なった。第1表中鋼種Aは比
較鋼、鋼種B,C,Dが本発明鋼である。第2表は得ら
れた鋼板を各種条件で加工した後の常温での強度を示す
。
加工条件として圧延まま(参考値)、常温で10%の引
張歪付与、温間(600℃×30分加熱後)で10%の
引張歪付与および600℃×30分加熱(歪なし)を選
んだ。ここで温間歪付与後と冷間歪付与後の強度を比較
することによって温間加工後の強度が冷間加工後の強度
に比して上昇したか或は低下したかがわかる。第2表で
比較鋼Aは温間加工すると冷間加工の場合に比し、強度
が低下しているのに対し、本発明鋼B,CおよびDはい
ずれも冷間加工した場合の強度よりむしろ温間加工後の
強度の方が向上しており本発明の一つの効果である温間
加工後の強度が高いという特徴が明瞭に現われている。
また第2表中圧延ままの強度と600℃×30分加熱(
歪なし)の強度を比較することによって局部加熱による
強度差を利用する温間加工に対する有用性がわかるが、
比較鋼Aでは局部加熱によって降伏点が若干上昇してい
るのに対して本発明鋼C.Dでは降伏点、引張強さ共に
局部加熱すると著しく向上している。したかつて本発明
鋼は局部加熱法にも有効であることがわかる。第3表は
深絞り加工を温間で行なった場合の効果を限界絞り比の
向上代で表わしたものである。
温間深絞り加工はブランク(円板)中のポンチ底相当部
分を約400℃に局部加熱した後深絞りした。第3表よ
りわかるように比較鋼Aは温間加工により冷間加工に比
し限界絞り比が0.i0しか向上しないのに対し、本発
明鋼は0.20以上向上しており、本発明鋼が局部加熱
法にも優れていることがわかる。
以上本発明を詳述したが、本発明鋼材は温間加工を行な
う用途に適用した場合、従来の熱間圧延炭素鋼材で得ら
れない特性を有しており、その工業的価値は大である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 C=0.02〜0.15%、Mn=0.90超〜2
    .50%、N=0.0020〜0.015%、およびN
    b=0.01〜0.10%、V=0.01〜0.20%
    、Ti=0.03〜0.30%のうち1種又は2種以上
    を主要構成成分とするキルド鋼を溶体化処理後、熱間圧
    延し、その後10℃/sec以上の平均冷却速度で50
    .0℃以下の温度域まで強制冷却することを特徴とする
    温間加工用熱間圧延鋼材の製造法。
JP15609076A 1976-12-24 1976-12-24 温間加工用熱間圧延鋼材の製造法 Expired JPS5945729B2 (ja)

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JP4609107B2 (ja) * 2005-02-22 2011-01-12 Jfeスチール株式会社 高強度部材の製造方法

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