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JPH11315328A - 形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法

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Publication number
JPH11315328A
JPH11315328A JP12356198A JP12356198A JPH11315328A JP H11315328 A JPH11315328 A JP H11315328A JP 12356198 A JP12356198 A JP 12356198A JP 12356198 A JP12356198 A JP 12356198A JP H11315328 A JPH11315328 A JP H11315328A
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JP
Japan
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less
temperature
steel sheet
hot
winding
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Application number
JP12356198A
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English (en)
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Osamu Akisue
治 秋末
Takehide Senuma
武秀 瀬沼
Koji Kishida
宏司 岸田
Matsuo Usuda
松男 臼田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法精度の問題でいままで適用が難しかった
部位にも高張力鋼板の適用範囲を広げ、自動車の軽量化
等に貢献する形状凍結性に優れた加工用高張力鋼板を製
造する方法を提供する。 【解決手段】 重量比で、C:0.05〜0.2%、Si:0.3〜2.5
%、Mn:0.5〜2.5%、P:0.15%以下、Al:0.01〜2.5%そして
必要に応じTi, Nb,Bを単独あるいは複合でTi:0.05%以
下、Nb:0.05%以下、B:0.005%以下を含有した鋼を熱延す
る際に、650℃以上で仕上げると共に、好ましくは潤滑
を施し摩擦係数が0.2以下になるようにAr3変態点以下、
650℃以上の温度で合計圧下率が50%以上の圧延を行な
い、800℃以下、650℃以上の温度で一度巻き取り、10秒
以上、10分以下の時間保持した後、巻き戻し、冷速20℃
/sec以上で冷却し、再び500℃以下、300℃以上の温度で
巻取ることを特徴とする形状凍結性に優れた良加工性熱
延高張力鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用足回り部
品等に使用される形状凍結性の優れた良加工性熱延高張
力鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】良加工性熱延高張力鋼板は、残留オース
テナイト鋼板とも言われ、フェライトとベイナイト主体
の組織に残留オーステナイトが点在する組織を有する。
この鋼板の特徴は、フェライト組織で良延性を確保しな
がら、ベイナイトで強度を持たせ、成形に伴い残留オー
ステナイトがマルテンサイトに変態し、くびれを生じよ
うとする箇所を強化することにより破壊を抑制し、高延
性を示すものである。この機構により従来の高張力鋼よ
り格段に優れた加工性を示し、難加工部品への適用も進
められている。
【0003】しかしながら、この広範囲の適用には限界
もある。その主要因の1つに形状凍結性の問題が挙げら
れる。残留オーステナイト鋼は、一般に強度−延性バラ
ンスが良く、しわ抑え力を強くすることができるので他
の高張力鋼に比べ成形可能限界は比較的広いが、形状凍
結性に関しては必ずしも優れているとは言えない。
【0004】この鋼板の成分の特徴は、高張力を得るた
めにC,Mnを添加するが、これらの元素はオーステナイト
安定元素であり、フェライトの生成を抑制するので、逆
にフェライト安定元素であるSi, Al,Pなどを添加してフ
ェライトを十分に析出させる成分系になっている(例え
ば,特開昭61-157625号公報)。特に、Al,Siはセメンタ
イトの析出を遅らせる作用があり、固溶のCをオーステ
ナイト中に濃化させるのを助長し、残留オーステナイト
を作りやすくする作用がある。
【0005】また、製造方法の特徴は、フェライトを十
分に析出させるために、Ar3変態点以上の温度で仕上圧
延をした後、フェライトの析出を助長するためにフェラ
イトが析出しやすい温度域で徐冷し、その後パーライト
が析出しないように急冷してベイナイト生成温度で巻き
取り、ベイナイトの進行に伴いオーステナイト中のCを
濃化させ、オーステナイトを安定化させることにより室
温でも安定なオーステナイトを残留させる冷却パターン
を有している(例えば,特開平2−217425号公
報)。このように熱間圧延自体は、Ar3変態点以上で行
なわれるため板厚中心層の集合組織は変態によりランダ
ム化が起こり、{100}/{111}の比は1前後のことが多
い。即ち、今まで集合組織に注目した開発は皆無であっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、形状
凍結性のすぐれた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法を
提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、形状凍結性
と機械的性質の関係を詳細に検討し、形状凍結性は成形
時の加工硬化特性に大きく影響されることを見い出し
た。本発明は、これらの知見に基づくものであり、その
要旨とする処は、下記の通りである。 (1)重量比で、C:0.05〜0.2%、Si:0.3〜2.5%、Mn:0.5
〜2.5%、P:0.15%以下、Al:0.01〜2.5%を含有し、残部鉄
及び不可避的不純物からなる鋼を熱延する際に、650℃
以上で仕上げると共に、Ar3変態点以下、650℃以上の温
度で合計圧下率が50%以上の圧延を行ない、800℃以下、
650℃以上の温度で一度巻き取り、10秒以上、10分以下
の時間保持した後、巻き戻し、冷速20℃/sec以上で冷却
し、再び500℃以下、300℃以上の温度で巻取ることを特
徴とする形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力鋼板の
製造方法。
【0008】(2)重量比で、Ti:0.001〜0.05%、
Nb:0.001〜0.05%及びB:0.0001〜0.005%の1
種又は2種以上を含有することを特徴とする前記(1)
に記載の形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力鋼板の
製造方法。 (3)Ar3変態点以下、650℃以上の温度で合計圧下率が
50%以上の圧延を行うに際し、潤滑を施し摩擦係数が0.2
以下で圧延を行なうことを特徴とする前記(1)又は
(2)に記載の形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力
鋼板の製造方法。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。まず、本発明の鋼板の成分の限定条件について述べ
る。
【0010】Cは、0.05%以上、0.2%以下に限定した。こ
れは、Cが0.05%未満では高張力鋼板としての強度が十分
でないためであり、また、0.2%超では溶接性が劣化する
からである。
【0011】Siは、0.3%以上、2.5%以下に限定した。
これは、Siが0.3%未満では残留オーステナイトとフェラ
イトが生成しにくく、また、2.5%超では加工性が劣化す
るからである。
【0012】Mnは、0.5%以上、2.5%以下と限定した。こ
れは、Mnが0.5%以上であれば強度を確保でき、また、2.
5%超では加工性が劣化するためである。Pは、Siと同様
にフェライトの生成を助長するが、過度の添加は加工性
を劣化するので上限を0.15%とした。Alは、脱酸のとき
に必要でその時の下限が0.01%である。AlもSiと類似の
効果でフェライトの生成を助長するが、過度の添加は加
工性を劣化するので上限を2.5%とした。
【0013】選択的に添加するTi, Nb,およびBは、析出
強化、細粒強化、変態強化などの機構を通して組織制御
により材質を改善するので適度な添加は好ましいが、過
度の添加は加工性を劣化するので、それぞれ上限を0.
05%、0.05%、0.005%と限定した。Ti,
Nb及びBは、それぞれの効果が得られる下限として,
Ti:0.001%、Nb:0.001%、B:0.0
001%とした。
【0014】次に、本発明の製造プロセス条件の限定に
ついて述べる。熱延条件において、仕上温度の下限を65
0℃としたのは、これ以上低温で圧延すると引き続き行
なう巻取時に再結晶が十分に起こらず加工性が劣化する
ためである。Ar3変態点以下、650℃以上の温度で合計圧
下率を50%以上と限定したのは、この条件を満足するこ
とにより形状凍結性が顕著に向上するためであり、これ
は上記条件下で形状凍結性に優れた集合組織が形成され
るためと推測される。
【0015】また、Ar3変態点以下、650℃以上の温度で
合計圧下率50%以上の熱延をする際に潤滑を施し、ロー
ルと鋼板の間の摩擦係数を0.2以下にすることにより形
状凍結性がさらに向上することが明らかになった。その
理由は表層部の集合組織をせん断変形を小さくすること
により、中心の集合組織に近づけたので、形状凍結性に
有利な集合組織が板厚全域に広がったためと推測され
る。
【0016】次に、鋼板の巻取条件の限定について述べ
る。本発明の大きな特徴は、巻取処理を2度するところ
にある。1度目の巻取では再結晶処理を積極的に行な
い、また2回目の巻取は急冷した後に低温で行ないパー
ライト変態などによるカーバイドの析出を抑制し、ベイ
ナイト変態の進行に伴いCをオーステナイトに濃化さ
せ、室温でも安定なオーステナイトを残すためである。
【0017】1回目の巻取処理を800℃以下、650℃以上
の温度、10秒以上、10分以下と限定したのは、800℃超
の温度ではフェライトが十分に生成しないためである。
下限温度を650℃としたのは、これより低い温度になる
とパーライトの生成が顕在化し、その後、2回目の巻取
で低温巻取をしても残留オーステナイトが生成せず、残
留オーステナイト鋼としての特性が得られないためであ
る。1回目の巻取の保持時間を10秒以上としたのは、こ
れより短い時間では加工されたフェライトが十分に再結
晶しない可能性が高くなるためである。また、巻取の保
持時間に上限を設けたのは、長い保持時間は生産性を劣
化するためである。
【0018】コイルを巻き戻し開始から2回目の巻取を
行なうまでの冷速を20℃/sec以上と限定したのは、パー
ライトの生成を抑えて適量のベイナイト、残留オーステ
ナイトを生成させるためである。パーライトの生成を抑
制し、ベイナイト変態を促進するには2回目の巻取温度
を500℃以下にする必要がある。また、残留オーステナ
イトを生成させるためにはマルテンサイトの生成を抑え
なければならないので、2回目の巻取温度の下限を300
℃にする必要がある。このような巻取条件は仕上圧延機
に比較的近接したコイラーで巻き取り、それからROT(Ru
n-out Table)へ巻戻し、再び従来のコイラーで巻き取る
ことで実現する。
【0019】尚、本発明に係る高張力鋼板は、表面処理
原板として使用しても、本発明の効果を得ることができ
る。
【0020】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例に基づい
て説明する。
【0021】実施例および比較例には表1に示した成分
組成を有する鋼を用いた。鋼種A〜C,E〜Gは、本発明
鋼、D, H,Iは比較鋼である。Ar3温度は、フォーマスタ
ーで5℃/秒で冷却したときの測定結果である。熱延・
巻取条件と高張力鋼板の成形性の指標となる成品板の圧
延方向に切り出したJIS5号試験片の引張試験の全伸びと
引張強度の積、ならびに形状凍結性の指標になる90度曲
げ後の開口角を90で引いた値を、表2に示す。
【0022】表2において、第一回目の巻取時間とは、
コイルに巻き取られてから再び巻き戻されコイルから離
れるまでの時間と定義する。その他の製造条件は、スラ
ブ加熱温度が950℃から1250℃で、熱延板の板厚は1.6mm
とした。摩擦係数は、先進率、圧延荷重、トルクなどの
データより圧延理論に基づいて計算によって求めた。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】本発明の範囲を満足した実験番号2、3、
5、7、9、10、12、14、17、19、22、2
4、26の材料は、強度−延性バランスが優れているば
かりでなく、スプリングバック角度も小さく形状凍結性
も優れている。一方、通常のγ域熱延で1回巻取法によ
って製造された実験番号1、16、18、21、23、
25の材料は、同鋼種の本発明鋼に比べ、明らかにスプ
リングバックが大きい。
【0026】Ar3以下、650℃以上の温度域での全圧下率
が35%と低かった実験番号4の試料は、スプリングバ
ック量が大きかった。
【0027】第1回目の巻取温度が低かった実験番号6
の試料は、パーライトが生成し、強度−延性バランスが
劣化した。
【0028】第1回目の巻取時の保持時間が短っかった
実験番号8の材料は、強度−延性バランスが悪いばかり
でなく、スプリングバック角度も大きかった。
【0029】1回目の巻取からの巻き戻し開始から、2
回目の巻取までの平均冷速が遅かった実験番号11の材
料は、強度−延性バランスが悪かった。
【0030】2回目の巻取温度が本発明の範囲外であっ
た実験番号13、15の試料は、共に優れた強度−延性
バランスを示さなかった。特に実験番号15の試料は、
マルテンサイトが生成したため強度が高まりスプリング
バック量が高くなった。
【0031】また、成分範囲が本発明鋼の範囲を逸脱し
た鋼を用いた実験番号20、27、28では、優れた強
度−延性バランスが得られなかった。
【0032】
【発明の効果】本発明方法によれば、形状凍結性に優れ
た加工用高張力鋼板が提供でき、寸法精度の問題で適用
が難しかった部位にも高張力鋼板が使用でき、自動車の
軽量化等に貢献できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼田 松男 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量比で、C:0.05〜0.2%、Si:0.3〜2.5%、
    Mn:0.5〜2.5%、P:0.15%以下、Al:0.01〜2.5%を含有し、
    残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を熱延する際に、
    650℃以上で仕上げると共に、Ar3変態点以下、650℃以
    上の温度で合計圧下率が50%以上の圧延を行ない、800℃
    以下、650℃以上の温度で一度巻き取り、10秒以上、10
    分以下の時間保持した後、巻き戻し、冷速20℃/sec以上
    で冷却し、再び500℃以下、300℃以上の温度で巻取るこ
    とを特徴とする、形状凍結性に優れた良加工性熱延高張
    力鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】重量比で、Ti:0.001〜0.05%、Nb:0.001〜
    0.05%及びB:0.0001〜0.005%の1種又は2種以上を含有
    することを特徴とする請求項1に記載の形状凍結性に優
    れた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】Ar3変態点以下、650℃以上の温度で合計圧
    下率が50%以上の圧延を行うに際し、潤滑を施し摩擦係
    数が0.2以下で圧延を行なうことを特徴とする請求項1
    又は2に記載の形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力
    鋼板の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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