JPS6314817A - 曲げ特性の優れた高強度薄鋼板の製造方法 - Google Patents

曲げ特性の優れた高強度薄鋼板の製造方法

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JPS6314817A
JPS6314817A JP15718086A JP15718086A JPS6314817A JP S6314817 A JPS6314817 A JP S6314817A JP 15718086 A JP15718086 A JP 15718086A JP 15718086 A JP15718086 A JP 15718086A JP S6314817 A JPS6314817 A JP S6314817A
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steel sheet
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Yaichiro Mizuyama
水山 弥一郎
Kazumasa Yamazaki
一正 山崎
Masaru Oka
岡 賢
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は80〜150 kgf/fl”の引張強さを有
しかつ曲げ特性の優れた高強度薄鋼板の製造方法に関す
るものである。
(従来の技術) 近年、自動車業界においては、燃費向上のための車体の
軽量化あるいは衝突時に乗員の安全性を確保する必要が
あることなどから高強度鋼板の使用が多くなっている。
ことに衝突時の安全性からは引張強さが80 kgf/
m”以上と従来にない非常に高い引張強さを有する鋼板
が要求されている。
自動車用鋼板は単に強度が高ければよいというものでは
なく、用途から加工性と溶接性が必要であり、とくに、
80 k+rf/wm”以上の引張強さを有する鋼板に
おいては加工性のうちでも曲げ特性が要求されている。
一般に、高強度薄鋼板の加工性は強度と伸びのバランス
で整理され、強度が高く、しかも、伸びのよい鋼板が高
強度薄鋼板として優れているとされている。しかし、自
動車用高強度薄鋼板の加工は曲げ加工によることが多く
、曲げ特性の優れた鋼板が高強度薄鋼板として優れてい
るといえる。
一方、80 ktrf/mm”以上の引張強さを有する
高強度薄鋼板の製造に関しては、従来より特開昭58−
22327号公報に示される如く水冷による方法、ある
いは箱焼鈍のように冷却速度の遅い場合は合金元素添加
量を増やして強度を高める方法が用いられている。
水冷による方法では、冷却速度があまりに速いために冷
却過程において鋼板中に蓄積される歪量が多く、優れた
曲げ特性を得ることができず、また、冷却速度がきわめ
て遅い箱焼鈍の場合には、80 kgf/w”以上の引
張強さを得るためには多量の合金元素を添加する必要が
あり、溶接性を損なうと共に、経済的に高価なものにな
り、しかも、冷延前の鋼板は硬質で冷間圧延機の能力か
ら、板厚の薄い鋼板の製造は困難とされ、従来からの方
法では、自動車用鋼板としては、曲げ特性を満足する8
 0 kgf/m”以上の引張強さを有する高強度薄鋼
板を製造することはできなかった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記の欠点を改善し、80〜150 kgf/
1鳳2の引張強さを有し、かつ、曲げ特性の優れた高強
度薄imviの製造方法を提供するものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、C: 0.03〜0.20%、Si:0.3
〜1.5%、Mn:0.5〜2.6%を含有し、残部F
eおよび不可避的不純物からなる鋼をA3変態点以上の
仕上温度で熱間圧延し、650℃以上の高温巻取りを行
い及び/又は冷間圧延前に650℃以上の温度で熱処理
を行い、冷間圧延前に軟質とした後、冷延率40〜80
%の冷間圧延を施し、焼鈍工程においてA、変態点以上
900℃の温度範囲に1秒〜5分間保持した後、平均冷
却速度100〜500”c/secで100〜500℃
まで冷却し、次いで、200〜500℃で1〜20分間
保持した後冷却することを特徴とする80〜150kg
f/+n”の引張強さを有する曲げ特性にすぐれた高強
度薄鋼板の製造方法および上記方法において、付加的に
Ti:0.01〜0.25%とNbO,01〜0.3%
(711種または2種を含有し、あルイは、B : 0
.0003〜0.01%を含有させた鋼を用いることを
特徴とする80〜150 kgf/mm2の引張強さを
有する曲げ特性の優れた綱強度薄鋼板の製造方法であり
、曲げ特性の優れた高強度薄鋼板を経済的に製造するこ
とが可能である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明者らは曲げ特性の優れた80〜150kgf/m
m2の引張強さを有する高強度薄鋼板の製造方法につい
て鋭意検討した結果、熱間圧延での仕上後、650℃以
上で巻取り、及び/あるいは、650℃以上の温度で熱
処理を行い、鋼板を軟質にした後、冷延率40〜80%
の冷間圧延を行って、鋼板の厚さを薄くし、続く焼鈍工
程においてA3点以上のT単相域での焼鈍を行うことに
より、組織を均質となすことによって、曲げ特性に優れ
た高強度薄鋼板が得られることを知見した。
第1図はC: 0.12%、St : 0.5%、Mn
 : 2.2%、Ti:0.05%、B : 0.00
12%を含有した鋼を溶製し、常法に従い熱間圧延で仕
上温度を850℃、仕上から巻取までの冷却速度を50
℃/secとし、巻取温度を500℃から750℃まで
変えて巻取り、板厚3Rの熱延鋼板とした後、常法に従
い冷延率60%の冷間圧延を施し、板厚1.2 *mの
鋼板とし、次いでA3変態点未満の800℃およびA、
変態点以上の850℃の温度にて40秒保持し、続いて
200℃/secの冷却速度で150℃まで冷却し、2
00℃で3分間保持後、冷却したときの熱延巻取温度と
熱延鋼板の引張強さ、焼鈍後の引張強さ、組織不均質指
標、限界曲げ半径との関係について調べた図である。こ
こで、組織の不均質性を示す指標として鋼板表面硬さく
HrC1試験荷重150 kg)を5点測定し、その標
準偏差を組織不均質指標とした。また、限界曲げ半径は
90°曲げを行い、曲げ可能な最小径とした。
図から、焼鈍温度がA、変態点以上の850℃のとき、
熱延巻取温度が680℃以上で熱延鋼板の引張強さは低
くなり、冷間圧延が容易になり、焼鈍後の引張強さは低
温巻取した鋼板と変わらず硬質になることが分かる。し
かも、組織不均質指標は小さく、限界曲げ半径は小さく
なり、曲げ特性が向上している。
これに対し、焼鈍温度がA、変態点未満の800℃の場
合、焼鈍後の引張強さは低いにもかかわらず組織不均質
指標は大きく、限界曲げ半径は大きくなり、曲げ特性が
悪い。また、焼鈍温度がA3変態点以上の850℃のと
きの組織は、曲げ特性に悪いといわれるマルテンサイト
を含むものの、曲げ特性が良いということは、組織を均
質にすることが重要であることを示している。さらに、
冷延前に軟質で、焼鈍後便質になり、しかも曲げ特性が
良いことは熱延での高温巻取と焼鈍での高温焼鈍の組合
わせで実現できることがわかる。
第2図は、C: 0.12%、Si:0.5%、Mn=
2.2%、Ti:0.05%、B : 0.0012%
を含有した鋼を溶製し、常法に従い熱間圧延での仕上温
度850℃、仕上から巻取までの冷却速度を50℃/s
ecとし、巻取温度を550℃として巻取り、板厚3龍
の熱延鋼板とし、酸洗後、箱型焼鈍炉で700℃、5時
間の熱処理を施し、常法に従い冷延率60%の冷間圧延
を施し、板厚1.2fiの鋼板とした後、A、変態点未
満の800℃およびA、変態点以上の850℃の温度に
て40秒保持し、次いで200℃/secの冷却速度で
150℃まで冷却し、200℃で3分間保持後、冷却し
たときの熱延巻取温度と熱延鋼板の引張強さ、焼鈍後の
引張強さ、組織不均質指標、限界曲げ半径との関係につ
いて調べた図である。図から、第1図の高温巻取材と同
様に、冷延前の熱処理によって、冷間圧延が容易に行わ
れ、最終的に曲げ特性が向上していることがわかる。
なお、高温焼鈍からの急冷によって、良好な曲げ特性を
保持したままで、引張強さが高くなるということは、C
をはじめとして強化元素の添加量を少なくすることがで
き、その結果、溶接性の向上が図れると共に経済的にも
有利になる。
本発明において、対象鋼の化学成分組成を上記のごとく
限定する理由は以下の通りである。
Cは析出強化および変態強化を利用し強度を得るために
必要な元素である。その含有量が0.03%未満では析
出強化および変態強化が十分利用できず、所望の引張強
さが得られないためその下限を0.03%とする。また
、0.2%を超えて含有するとCの偏析がおこり組織が
均一にならず、曲げ特性を悪くし、また、溶接性が著し
く低下するためその上限を0.2%とする。
Stは固溶体強化元素であり、強度を得るために下限を
0.3%とする。他方上限を1.5%とするのはこれを
超えると熱間圧延工程におけるスケールの発生が著しく
、鋼板の表面性状を劣化させるためである。
Mnは変態強化を利用し強度を得るために重要な元素で
あるが、その含有量が0.5%未満では生成するマルテ
ンサイトの量が少なく所望の引張強さが得られないため
、その下限を0.5%とする。他方、2.6%を超える
と溶接性を著しく損なうばかりか、本発明の特徴である
組織の均一性を損ない曲げ特性が悪くなるためその上限
を2.6%とする。
TiおよびNbは析出強化を利用し強度を得るために必
要な元素であり、またBを有効に利用するために不可欠
な元素であり、さらに、溶接性を向上するのに有効な元
素である。BはNと結びつきやすい元素であり、鋼中に
固溶NがあるとBNとして析出しBが有効に利用できな
いので、Bを有効に利用するためには、Nを他の元素の
窒化物として固定する必要がある。Ti及びNbはNを
窒化物として固定する能力を持つので、強度向上元素と
しての役割と共に前記の観点からも重要な元素である。
Tiはその含有量が0.01%未満では、前記のNの固
定効果並びに溶接性の改善が不十分であるため、その下
限を0.01%とし、また、0.25%を超えて含有し
てもその効果は飽和するため、上限を0.25%とする
。NbはTiと同様にその含有量が0.01%未満では
、Nの固定効果及び溶接性の改善が不十分であるためそ
の下限を0.01%とし、また、0.3%を超えて含有
してもその効果は飽和するため上限を0.3%とする。
Bは焼鈍工程における急冷による焼き入れ強化元素であ
るが、含有量が0.0003%未満であるとその効果が
なくなるため下限を0.0003%とし、他方、0.0
1%を超えて含有すると熱間圧延工程で疵が発生しやす
くなり、鋼板の表面性状を著しく損なうのでその上限を
0.01%とする。
続いて、本発明の製造工程の条件について述べる。
熱間圧延工程の仕上温度をA、変態点以上とするのはそ
れ未満であると圧延の歪が残り、U¥8を均一にできな
いためである。
熱間圧延工程の仕上から巻取までの冷却速度は組織を均
一にするためできるだけ速く、望ましくは50℃/se
c以上で冷却した後、巻取る0巻取温度を650℃以上
とするのは冷延前の鋼板を軟質にして、冷間圧延を容易
ならしめるためである。
このことから、巻取温度は高温はど良く、A、変態点を
超えた方が望ましい。
また、冷延前の熱処理を650℃以上とするのは、巻取
温度を高くすると酸洗性が悪くなることから低温で巻取
り、酸洗後、650℃以上の熱処理を行い、冷延前の鋼
板を軟質にして、冷間圧延を容易にするためであり、単
独、あるいは、高温巻取との併用によって、その効果を
助長するためである。
冷延率を40〜80%とするのは最終板厚を薄くするた
めであり、下限を40%とするのは最終板厚を薄くする
とき、熱間圧延機の能力から鋼板の板厚を薄くできる限
界を超えるためである。また、上限を80%とするのは
いくら高温巻取や熱処理で鋼板を軟質にしても、冷間圧
延機の能力から鋼板の板厚を薄(できる限界を超えるた
めである。
焼鈍温度の範囲はA3変態点未満ではα+γが混在し、
組織が均一にならず曲げ特性が悪いため、その下限をA
3変態点とする。Aコ変態点は本発明鋼の成分範囲では
およそ810〜860t’である。
また、900℃を超える温度では連続焼鈍工程における
通板が困難となることからその上限を900℃とする。
焼鈍後の冷却速度は、100 ”C/sec未満ではB
の効果を有効に利用できず、又急冷によるマルテンサイ
ト変態が行われないので、所望の引張強さを得るべく合
金元素添加量を増加しなければならず、その結果曲げ特
性が劣化することになるので、その下限を100 ℃/
secとする。
また、500℃/secを超える場合には、冷却中に鋼
板に蓄積される歪量が多くなり良好な曲げ特性を得るこ
とが難しいため、その上限を500”C/secとする
冷却後の温度を100〜500℃とした後、200〜5
00℃で保定するのはマルテンサイト変態後、焼き戻し
てベーナイトとして、フェライトとの硬度差を小さくし
て曲げ特性の向上を図るためである。冷却後の温度を1
00℃未満にするとマルテンサイトの硬度が増し曲げ特
性を悪くするとともに、200〜500°Cまでの加熱
が必要で経済的にも不利であるため、冷却後の温度の下
限を100℃とする。他方、冷却後の温度が500℃を
超えるとマルテンサイト変態に不利で所望の強度を得る
のが難しいためその上限を500℃とする。
冷却後、200〜500℃で保定するのはマルテンサイ
ト変態後、焼き戻してベーナイトとして曲げ特性を向上
させるためである。下限を200°Cとするのは焼き戻
してベーナイトとするためであり、上限を500℃とす
るのはそれを超えると焼き戻しされすぎて所望の強度を
得るのが難しいためである。
本発明によれば、組織を均質にすることによって、曲げ
特性の他に、二次加工性、伸びフランジ性、疲労特性に
優れた高強度薄鋼板を得ることができ、また同じ引張強
さを得るためのC量が少なくてよいため溶接性に優れた
高強度薄鋼板とすることが可能である。
従って、本発明により、80〜150 kgf/u+”
の引張強さを有する曲げ特性に優れた高強度薄鋼板を経
済的に製造することが可能である。
(実施例) 次に、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。
実施例1 造塊法あるいは連続鋳造法によって製造した第1表に示
す鋼を連続熱延で第2表に示す製造条件で熱間圧延、酸
洗、冷間圧延、焼鈍を行い、また、冷間圧延前に熱処理
を行ったものを含め、焼鈍後得られた鋼板の引張強さと
曲げ特性について調査した。
第2表から分かるとおり、本発明性以外の比較法では所
望の引張強さと曲げ特性が得られないのに対して、本発
明によれば所望の引張強さと曲げ特性が得られることが
わかる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明に従えば、80〜150 
kgf/mm2の引張強さを有する曲げ特性の優れた高
強度薄鋼板を経済的に製造することができるので、本発
明は産業上稗益するところが極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱延巻取温度と熱延鋼板の引張強さ、焼鈍後の
引張強さ、組織不均質指標、限界曲げ半径との関係を示
す図、 第2図は冷延前の熱処理温度と冷延前の引張強
さ、焼鈍後の引張強さ、組織不均質指標、限界曲げ半径
との関係を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.03〜0.20%、Si:0.3〜1.
    5%、Mn:0.5〜2.6%を含有し、残部Feおよ
    び不可避的不純物からなる鋼をA_3変態点以上の仕上
    温度で熱間圧延し、650℃以上の高温巻取りを行い及
    び/又は冷間圧延前に650℃以上の温度で熱処理を行
    い、冷間圧延前に軟質とした後、冷延率40〜80%の
    冷間圧延を施し、焼鈍工程において、A_3変態点以上
    900℃の温度範囲に1秒〜5分間保持した後、平均冷
    却速度100〜500℃/secで100〜500℃ま
    で冷却し、次いで200〜500℃で1〜20分間保持
    した後、冷却することを特徴とする80〜150kgf
    /mm^2の引張強さを有する曲げ特性の優れた高強度
    薄鋼板の製造方法。
  2. (2)C:0.03〜0.20%、Si:0.3〜1.
    5%、Mn:0.5〜2.6%を基本成分とし、更にT
    i:0.01〜0.25%及びNb:0.01〜0.3
    %の1種又は2種を含有し、残部Feおよび不可避的不
    純物からなる鋼をA_3変態点以上の仕上温度で熱間圧
    延し、650℃以上の高温巻取りを行い及び/又は冷間
    圧延前に650℃以上の温度で熱処理を行い、冷間圧延
    前に軟質とした後、冷延率40〜80%の冷間圧延を施
    し、焼鈍工程において、A_3変態点以上900℃の温
    度範囲に1秒〜5分間保持した後、平均冷却速度100
    〜500℃/secで100〜500℃まで冷却し、次
    いで200〜500℃で1〜20分間保持した後、冷却
    することを特徴とする80〜150kgf/mm^2の
    引張強さを有する曲げ特性の優れた高強度薄鋼板の製造
    方法。
  3. (3)C:0.03〜0.20%、Si:0.3〜1.
    5%、Mn:0.5〜2.6%を基本成分とし、更にT
    i:0.01〜0.25%及びNb:0.01〜0.3
    %の1種又は2種に加えてB:0.0003〜0.01
    %を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼
    をA_3変態点以上の仕上温度で熱間圧延し、650℃
    以上の高温巻取りを行い及び/又は冷間圧延前に650
    ℃以上の温度で熱処理を行い、冷間圧延前に軟質とした
    後、冷延率40〜80%の冷間圧延を施し、焼鈍工程に
    おいて、A_3変態点以上900℃の温度範囲に1秒〜
    5分間保持した後、平均冷却速度100〜500℃/s
    ecで100〜500℃まで冷却し、次いで200〜5
    00℃で1〜20分間保持した後、冷却することを特徴
    とする80〜150kgf/mm^2の引張強さを有す
    る曲げ特性の優れた高強度薄鋼板の製造方法。
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Cited By (3)

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