JP3350944B2 - 延性,耐食性の優れた高張力冷延薄鋼板と製造法 - Google Patents
延性,耐食性の優れた高張力冷延薄鋼板と製造法Info
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Description
工等により様々な形状に成形される構造部材として好適
な、延性及び耐食性の優れた高張力冷延薄鋼板並びにそ
の製造方法に関する。
性能化と同時に軽量化が強く推進されており、これを受
けて適用される鋼板の高強度化技術が数多く開発されて
きたが、一般に鋼板の高強度化は延性の劣化を伴うた
め、良好な加工性と高強度を兼ね備えた鋼板の製造は非
常に困難であるとされていた。
低炭素鋼板を2相域焼鈍の後350〜550℃まで急冷
し、 その温度域で短時間保持するか階段状の冷却を行う
かしてオ−ステナイトを一部べイナイトに変態させ最終
的に〔フェライト+ベイナイト+残留オ−ステナイト〕
から成る組織としたものは、 加工時の変形中に残留オ−
ステナイトが歪誘起変態を起こして大きな伸びを示す」
との現象が見出されて以来、この現象を利用して高延性
高張力鋼板を製造しようとの試みもなされるようになっ
た。
には、 0.4〜 1.8%のSi(以降、 成分割合を表わす%は
重量%とする)と 0.2〜 2.5%のMnのほか、必要により
適量のP,Ni,Cu,Cr,Ti,Nb,V,及びMoの1種又は
2種以上を含む鋼板を〔フェライト+オ−ステナイト〕
2相域に加熱した後、冷却途中の500〜350℃の温
度域で30秒〜30分間保持することで前記混合組織を
実現し、高延性を示す高張力鋼板とする方法が開示され
ている。
は、高延性を示す高張力鋼板の製造法として、 0.7〜
2.0%のSiと 0.5〜 2.0%のMnを含有する鋼板を焼鈍過
程で〔フェライト+オ−ステナイト〕2相域に加熱した
後、冷却過程の650〜450℃間にて合計10〜50
秒の定温保持を行い、マルテンサイト或いはベイナイト
中に体積率で10%以上のフェライトと残留オ−ステナ
イトを含む混合組織鋼板とする方法が開示されている。
を有する鋼板は引張試験において良好な延性を示したと
しても一般にプレス加工時等の成形性については必ずし
も良好とは言えず、加工用鋼板として十分に満足できる
ものではなかった。例えば、前記混合組織鋼板を加工す
ると、変形後期では大部分の残留オ−ステナイトが歪誘
起変態して高炭素マルテンサイトに変化してしまってい
るので局部延性が極めて悪い状態となる。この現象は
“穴拡げ”のような伸びフランジ加工の場合に顕著に現
れ、そのため該混合組織鋼板の穴拡げ性は従来の低炭素
鋼板のそれよりも劣った結果となる。これは、打ち抜き
により穴開け加工を行った際、歪誘起変態で生成した高
炭素マルテンサイトが非常に硬質なためにクラックが生
じ、このクラックがその後の穴拡げ時に拡大・伝播する
ためであると考えられている。
では強度レベルを変化させるためには鋼中C濃度を変化
させる必要があるが、鋼中C濃度を低下させると最終製
品中の残留オ−ステナイトの体積率が低下することとな
り、そのため“強度の比較的低い領域で残留オ−ステナ
イトを多量に含有し高延性を示す冷延鋼板”を製造する
ことは困難であった。
熱延工程のスラブ加熱時にSiO2 とFeOが共晶反応を起
こして低融点のスケ−ルが不均一に生じ、酸洗後の熱延
板の表面に凹凸が生じる。この凹凸は冷延により若干軽
減されるが、それでも最終製品にまで残って外観劣化の
原因となった。
は、一般にその耐食性が固溶強化した鋼板に比べて劣る
という問題もあった。この問題は、腐食電位の異なる複
数の組織から成る複合組織鋼板では所謂“局部電池”が
形成されやすく、これが腐食に結びつくことに起因して
生じるものと考えられる。
のは、延性を始めとする加工性に優れ、またC含有量の
大きな変化なしに強度レベル調整が行えるところの、耐
食性や外観の良好な高張力鋼板を安定提供できる手段を
確立することであった。
目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、次のような
知見を得ることができた。 (A) 0.15%C-1.5%Mnの組成を標準組成とした連続焼
鈍鋼板のオ−ステナイト残留量に及ぼすSi及びAlの影響
を調査した結果が、 a) 添加量が同等であれば、Si及びAlの何れを添加した
鋼板においてもほゞ同体積率の残留オ−ステナイトが得
られる, b) Alを添加した鋼板の方が全伸びはSi添加鋼板よりも
若干小さいものの、全伸びから均一伸びを差し引いた局
部伸びは逆に大きく、穴拡げ性に関しては良好な性能を
有する, ことを示す。これは、Alを添加した鋼板では残留オ−ス
テナイトが安定なため高歪域に達するまで歪誘起変態を
起こしにくく、大きな変形域に至ってから変態するため
であると考えられる。なお、このような差が生じる原因
は不明であるが、残留オ−ステナイトの分布形態が変化
するためと推定される。
l〕の含有量を変えなくても、 Si(%)とAl(%) のバラン
スを変化させることにより同じ残留オ−ステナイト体積
率のままで鋼板の引張強度を任意に変化させることが可
能である。
るための成分としてAlの積極添加を行いSi量を低減する
と熱延鋼板段階で平滑な表面状態が確保され、最終製品
での外観劣化を招くことも無くなる。
安定化成分として知られる元素であるが、Al添加鋼板又
はSi添加鋼板に対してもMn添加及びCr添加は何れも残留
オ−ステナイト確保に好ましい効果を発揮して加工性改
善に寄与するものの、Crを添加した場合には鋼板の耐食
性が改善されるという効果も確保できるようになる。
有させて耐食性の強化を図った鋼から冷延焼鈍板を製造
する場合、熱延巻取り温度や焼鈍条件に工夫を凝らすこ
とによって延性に好都合な残留オ−ステナイト量の確保
が一段と容易になり、延性を始めとする加工性に優れた
耐食性高強度鋼板の製造性が非常に安定化すること。
されたものであり、「冷延薄鋼板を、 C,Si,Mn,P,
S,Cr,Al及びNの含有量が C:0.05〜 0.3%, Si: 2.0%以下, Mn:0.05〜 4.0%, P: 0.1%以下, S: 0.1%以下, Cr:0.5 〜 5.0%, Al: 0.1〜 2.0%, N:0.01%以下 で、 かつ Si(%)+Al(%) ≧ 0.5, 7.0 ≧ Mn(%)+Cr(%) ≧ 1.0 を満足すると共に残部がFe及び不可避的不純物から成る
成分組成であって、 しかも体積率にて5%以上の残留オ
−ステナイトを含んだ組織を有して成る構成とすること
により、 高強度と優れた延性,耐食性を兼備せしめた
点」を特徴としており、更には、「C,Si,Mn,P,
S,Cr,Al及びNの含有量が C:0.05〜 0.3%, Si: 2.0%以下, Mn:0.05〜 4.0%, P: 0.1%以下, S: 0.1%以下, Cr:0.5 〜 5.0%, Al: 0.1〜 2.0%, N:0.01%以下 で、 かつ Si(%)+Al(%) ≧ 0.5, 7.0 ≧ Mn(%)+Cr(%) ≧ 1.0 を満足すると共に残部がFe及び不可避的不純物から成る
成分組成の鋼片を熱間圧延後300〜720℃で巻取
り、 次いで脱スケ−ル処理後に圧下率:30〜80%で
冷間圧延してから、 その後の連続焼鈍又は連続溶融亜鉛
めっき工程においてAc1変態点以上Ac3変態点以下の温
度域に加熱し、 かつその冷却の途中で550〜350℃
の温度域に30秒以上保持するか該温度域を400℃/m
in以下の冷却速度で徐冷することにより、 体積率にて5
%以上の残留オ−ステナイトを含んでいて高強度と優れ
た延性,耐食性を兼備した高張力冷延薄鋼板を安定製造
できるようにした点」をも大きな特徴とするものであ
る。
分組成並びに鋼板の製造条件を前記の如くに限定した理
由をその作用と共に説明する。
においてオ−ステナイトを安定化するためにはオ−ステ
ナイト中に1%以上のCが含有されることが必要である
が、焼鈍のヒ−トサイクルを選ぶことにより0.05%以上
の含有量で十分なオ−ステナイト安定化効果を確保する
ことができる。そして、より多量のCを添加することに
より一層強度の高い高張力冷延鋼板を製造できるが 0.3
%を超える含有量になると鋼板が硬くなり過ぎ、通常の
製板工程では薄鋼板に加工することができなくなる。従
って、C含有量は0.05〜 0.3%と限定したが、好ましく
は0.1 〜 0.2%に調整するのが良い。更に、溶接性を考
慮すれば 0.1〜0.15%が最も好ましい。
トの体積率を増加させて平衡するオ−ステナイト相のC
濃度を高める作用を有している。また、これと共にSiは
フェライトを強化する作用をも有している。しかしなが
ら、 2.0%を超えてSiを含有させるとSi添加鋼板特有の
高Siスケ−ルによる表面品質の劣化が著しく生じるの
で、Si含有量は 2.0%以下と定めた。なお、Siの含有量
は同じフェライト安定化元素であるAlとの関係で制御し
なければならず、上記作用に所望の効果を得るためには
[Si(%)+Al(%)]の値が 0.5以上となるように調整する必
要がある。
るとMn含有量は同様の作用を有するCrの含有量との合計
で規制され、[Mn(%)+Cr(%)]の値が 1.0以上になるよう
に調整する必要がある。即ち、[Mn(%)+Cr(%)]の値が
1.0未満ではオ−ステナイトが安定化されない。ただ、M
n含有量が 4.0%を超えたり、[Mn(%)+Cr(%)]の値が 7.
0を超えると鋼板が硬くなりすぎて延性面で十分な性能
が得られない恐れがあるため、Mn含有量の上限は 4.0%
に抑え、かつ[Mn(%)+Cr(%)]の値は1.0 〜7.0 の範囲と
した。一方、Mnは鋼中のSをMnSとして固定し熱間脆性
を防止する作用をも有しているので、該作用に所望の効
果を確保するためには少なくとも0.05%の含有量を確保
する必要がある。なお、図1は本発明鋼板に係わるMn及
びCrの含有量範囲を図示したグラフである。
って、出来るだけ低い方が好ましい。特に、 0.1%を超
えて含有されると鋼板の延性劣化が顕著化することか
ら、P含有量は 0.1%以下と定めた。
って、やはり低い方が好ましい。特に、 0.1%を超えて
含有されるとMnSの析出量が目立つようになり鋼板の延
性を阻害するのみならず、オ−ステナイト安定化元素と
して添加されるMnを前記析出物として消費することか
ら、S含有量は 0.1%以下と定めた。
した元素であるのでこの目的のために添加されるが、同
時に鋼板に所望の耐食性を確保するために必須の成分で
もある。そして、Cr含有量が 0.5%未満であると鋼板に
所望の耐食性を付与することができず、一方、 5.0%を
超えてCrを含有させると逆にフェライトの安定化に寄与
するようになってオ−ステナイトを不安定にすると共
に、熱延鋼板の酸洗が著しく困難になる。従って、Cr含
有量は 0.5〜 5.0%と定めたが、好ましくは2〜3%程
度に調整するのが良い。なお、Cr含有量は、鋼板に高延
性を確保すべくMn含有量との合計において 7.0%以下に
抑える必要のあることは前述した通りである。
あって、2相域焼鈍時のフェライトの体積率を増加させ
ることにより平衡するオ−ステナイト相のC濃度を高め
る作用を有している。しかし、Siと比べてオ−ステナイ
トを安定化する作用が強く、 0.1%以上の含有量が確保
されると鋼板の局部延性を向上させる効果が得られる。
一方、Al含有量が 2.0%を超えると鋼板中に介在物が多
くなって延性低下を招く。従って、Al含有量は 0.1〜
2.0%と定めたが、フェライト安定化元素としての所望
効果を確保するためにはSiと共に[Si(%)+Al(%)]の値が
0.5以上となるように調整する必要がある。なお、図2
は本発明鋼板に係わるSi及びAlの含有量範囲を図示した
グラフである。
り、その含有量は低い方が好ましい。特に、N含有量が
0.01%を超えるとAlNとして消費されるAlの量が多くAl
添加の効果が小さくなると共に、AlNによる延性の劣化
が目立つようになることから、N含有量の上限を0.01%
と定めた。
残留オ−ステナイトの体積率に左右され、該体積率が5
%未満ではオ−ステナイトの歪誘起変態による延性の向
上は期待できない。なお、鋼板の延性は残留オ−ステナ
イトの増加に伴い向上するため、残留オ−ステナイトの
体積率は好ましくは10%以上とするのが良い。
硬くなるためその後の酸洗等によるスケ−ル除去や冷間
圧延が困難になる。逆に、高温で巻取るとセメンタイト
が粗大化し軟質になって酸洗,冷間圧延が容易になる反
面、焼鈍の均熱時にセメンタイトの再固溶に時間がかか
りすぎ、十分なオ−ステナイトが残留しなくなる。その
ため、熱延後の巻取りは上記不都合が回避できる300
〜720℃で実施することと定めた。ただ、熱延鋼板は
出来るだけ酸洗,冷間圧延が容易であることが望まれる
ため、巻取り温度は550〜650℃で実施するのが好
ましいと言える。
において完全に再結晶が生じず延性が劣化する。一方、
80%を超える圧下率では圧延機に負荷がかかりすぎる
ため、冷間圧延時の圧下率を30〜80%と定めた。
ナイト〕の2相組織とするためにAc1変態点以上Ac3変
態点以下の温度域に加熱が行われる。ただ、加熱温度が
低すぎるとセメンタイトが再固溶するのに時間がかかり
過ぎ、高すぎるとオ−ステナイトの体積率が大きくなり
過ぎてオ−ステナイト中のC濃度が低下することから、
800〜850℃で均熱することが望ましい。そして、
均熱後は、徐冷してフェライトを成長させオ−ステナイ
ト中のC濃度を高めるために、700℃までの冷却速度
を10℃/s以下とするのが望ましい。また、過時効処理
帯に入るまでの700℃を切る温度域では、オ−ステナ
イトのパ−ライト変態を抑制するために冷却速度は逆に
50℃/s以上とするのが望ましい。
において30秒以上(好ましくは2分以上)の保持を行
うか、又は550〜350℃間を400℃/min以下の冷
却速度で徐冷し、オ−ステナイトをベイナイト変態させ
ながらオ−ステナイトへのCの濃縮を促進する必要があ
る。ここで、Cの濃縮促進を行う温度が550℃を上回
るとベイナイト変態が生じず、一方、350℃を下回る
と下部ベイナイとになってオ−ステナイトへのCの濃縮
が十分に起こらなくなる。なお、過時効処理帯後の冷却
速度は特に限定する必要はない。更に、30秒以上に相
当する長さの定温保持帯のある連続溶融亜鉛めっきライ
ンでも同様の焼鈍が行えることは言うまでもない。そし
て、めっき処理時における合金化処理は、最高加熱温度
が600℃以下であればベイナイト変態後に加熱される
ことになるので格別な悪影響はない。
に具体的に説明する。
成の鋼を溶製し、これらを熱間鍛造により25mm厚の実
験用スラブとした。次に、該スラブを電気炉で1250
℃に1時間均熱した後、1150〜930℃の温度範囲
で実験用熱間圧延機により3パス圧延し、5mm厚の熱延
板を得た。そして、巻取りシュミレ−ションとして、鋼
板は熱延後直ちに強制空冷或いは水スプレ−冷却にて5
00℃の温度まで冷却し、続いて該温度に保持した電気
炉の中に挿入して1時間保持した後、20℃/hr の冷却
速度で炉冷した。
脱スケ−ルして 3.2mm厚の冷延母材とし、これを 1.4mm
厚まで冷間圧延した。得られた冷延板は、連続焼鈍シュ
ミレ−ションとして、赤外線加熱炉にて10℃/sで82
0℃まで加熱し、その温度に40秒間保持してから70
0℃まで3℃/sの冷却速度で徐冷し、その後は50℃/s
の冷却速度で400℃まで冷却し、その温度で3分保持
した。
験片を採取して引張試験に供すると共に、穴拡げ試験を
も実施した。穴拡げ試験は、焼鈍板を70mm角に切断
後、クリアランス0.1mm で直径10mmの穴を打ち抜いた
試験片について、内径36.5mmφのダイスを用いてしわ押
さえ力3トンで押さえた状態で33mmφのポンチを押し
込み、亀裂発生限界の穴直径を測定した。
により残留オ−ステナイト量の測定も行った。更に、得
られた各焼鈍板につき耐食性の調査も実施した。ここ
で、耐食性は、鋼板にポリエステル系樹脂塗装を施して
からクロスカットを入れて3年間の大気暴露を行い、こ
の際にクロスカット部で赤錆が発生し塗膜が剥離した部
分の最大幅で評価した。これらの結果を表2に示す。
前後に揃え、Alを0.09〜1.53%と変化させた試験番号1
〜4に関する強度・加工性調査結果の一部を図3に示
し、また、鋼中のMnとCrの合計添加量を 2.5%前後に揃
えてCrを 0.2〜 2.5%と変化させた試験番号2及び6〜
8に関する耐食性調査結果の一部を図4に示す。
とが分かる。即ち、本発明の規定値を下回る量のAlしか
添加されていない試験番号1に係わる鋼板は他の3種類
の鋼板に比べて限界穴拡げ率が小さく、Alの添加量が多
くなるのに伴い「引張強度×限界穴拡げ率」が向上す
る。しかし、Alの添加量が本発明の規定値を上回った試
験番号5に係わる鋼板では伸びが小さくなる。
次のことが分かる。つまり、Cr添加量の増加に伴い大気
暴露試験後のクロスカット部の最大赤錆発生塗膜剥離幅
が小さくなり、従って鋼板の耐食性が向上するが、機械
的性質については殆ど変わらない。
計が本発明の規定値を上回るために伸びが小さくなるこ
とを示している。そして、試験番号10及び13の結果は、
鋼中のC含有量が本発明の規定範囲を外れると伸びが小
さくなることを示している。
と、延性に優れ、良好な穴拡げ性等の加工性を示すと同
時に、優れた耐食性をも有した高張力冷延薄鋼板が安定
して得られるなど、産業上極めて有用な効果がもたらさ
れる。
示したグラフである。
示したグラフである。
Al〕の含有量が約 1.6%の鋼板に関し「引張強さ×限界
穴拡げ率」に及ぼすAl含有量の影響を表したグラフであ
る。
Cr〕の含有量が約 2.5%の鋼板に関し「耐食性」に及ぼ
すCr含有量の影響を表したグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 C,Si,Mn,P,S,Cr,Al及びNの含
有量が重量割合にて C:0.05〜 0.3%, Si: 2.0%以下, Mn:0.05〜 4.0%, P: 0.1%以下, S: 0.1%以下, Cr: 0.5〜 5.0%, Al: 0.1〜 2.0%, N:0.01%以下 で、かつ Si(%)+Al(%) ≧ 0.5, 7.0 ≧ Mn(%)+Cr(%) ≧ 1.0 を満足すると共に残部がFe及び不可避的不純物から成る
成分組成であって、しかも体積率にて5%以上の残留オ
−ステナイトを含んだ組織を有して成ることを特徴とす
る、延性及び耐食性の優れた高張力冷延薄鋼板。 - 【請求項2】 C,Si,Mn,P,S,Cr,Al及びNの含
有量が重量割合にて C:0.05〜 0.3%, Si: 2.0%以下, Mn:0.05〜 4.0%, P: 0.1%以下, S: 0.1%以下, Cr: 0.5〜 5.0%, Al: 0.1〜 2.0%, N:0.01%以下 で、かつ Si(%)+Al(%) ≧ 0.5, 7.0 ≧ Mn(%)+Cr(%) ≧ 1.0 を満足すると共に残部がFe及び不可避的不純物から成る
成分組成の鋼片を熱間圧延後300〜720℃で巻取
り、次いで脱スケ−ル処理後に圧下率:30〜80%で
冷間圧延してから、その後の連続焼鈍又は連続溶融亜鉛
めっき工程においてAc1変態点以上Ac3変態点以下の温
度域に加熱し、かつその冷却の途中で550〜350℃
の温度域に30秒以上保持するか該温度域を400℃/m
in以下の冷却速度で徐冷することを特徴とする、体積率
にて5%以上の残留オ−ステナイトを含む延性及び耐食
性の優れた高張力冷延薄鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP35577991A JP3350944B2 (ja) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | 延性,耐食性の優れた高張力冷延薄鋼板と製造法 |
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JP35577991A JP3350944B2 (ja) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | 延性,耐食性の優れた高張力冷延薄鋼板と製造法 |
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JP35577991A Expired - Lifetime JP3350944B2 (ja) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | 延性,耐食性の優れた高張力冷延薄鋼板と製造法 |
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