JPS61264160A - ６０ｋｇｆ／ｍｍ↑２級直流バツト溶接用高強度熱延鋼板 - Google Patents

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、６０ｋｇｆ／ｍｍ２級直流バット溶接用高強
度熱延鋼板に関し、詳しくは、自動車用ホイールリムの
製造に適する直流バット溶接性及び成形性にすぐれた６
　０　ｋｇ４／ｍｍｚ級直流バット溶接用高強度熱延ｍ
板に関する。

（従来の技術） 自動車重量を軽減して燃料費を節減するために、車体を
小型化すると共に、高強度鋼材の採用による材料変更が
種々試みられている。特に、車輪の軽量化は燃料費の節
減に効果的であるとされ、ホイールリムに対する高強度
熱延鋼板の適用が鋭意研究されている。

ホイールリムは、従来、所定の幅及び長さに切断された
鋼板をリング状に成形し、端部を溶接した後、数工程の
ロールフォージングを経て製造されている。上記溶接に
は、従来、フラッシュバット溶接が採用されているが、
近年、フラッシュが飛ばないので、粉塵による作業環境
の劣化がないこと、騒音が生じないこと、更に、フラッ
シュで消耗する部分がないので、１％程度の歩留りの向
上を図り得ること等の理由から、直流バット溶接が好ん
で採用される傾向にある。

しかし、この直流バット溶接を採用するホイールリムの
新しい製造方法において、新しい問題が生じている。即
ち、従来、引張強さが４５ｋｇｆ／ｍｉ”以下の鋼板を
用いるときには殆ど問題とされなかったが、ＣやＭｎ量
が多い高強度鋼板を用いるとき、大電流による溶接、又
はアップセット過程中或いはアップセット後に苔いても
通電するという溶接条件のために、溶接終了時点でオー
ステナイト粒が粗大化し、従って、冷却過程で焼入れ性
が高くなっているために、マルテンサイト又は硬質のベ
イナイトに変態しやすくなり、溶接部の硬度が非常に高
くなって、その結果、加工途中で溶接接合面から割れが
発生しやすい。この溶接部の硬゛度の最高値の限界は、
従来、何ら明確ではないが、本発明者らの研究によれば
、上限をＨＶ３００程度とすることが好ましいところ、
従来の高張力鋼によれば、直流バット溶接材の溶接部の
最高硬度は多くの場合、Ｈｖ３００を越え、フラッシュ
バット溶接材に比べて１００以上も高く、また、組織的
にもマルテンサイトに近い。

（発明の目的） このように、溶接部の硬度が高くなる原因は、直流バッ
ト溶接によれば、フラッシュバット溶接に比べて、大電
流を流して溶接する点にあるが、本発明者らは鋼材面か
らこの問題を解決するために鋭意研究した結果、炭素当
量（Ｃｅｑ）　、即ち、を０．３４％以下に抑え、且つ
、所定量のＮｂ及び／又はＴｉを添加することにより、
溶接部の最高硬度をＨｖ　３　Ｑ　Ｏ以下に抑制し得る
と共に、すぐれた全伸びを確保して、ホイールリム成形
における不良率を顕著に減少させ得ることを見出ルで、
本発明に至ったものである。

従って、本発明は、例えば、自動車用ホイールリムの製
造に適する直流バラ目容接性及び成形性にすぐれる６　
０　ｋｇｆ／ｍｍ”級直流バット溶接用高強度熱延鋼板
を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明による６　０ｋｇｆ／ｍｍ２級直流バット溶接高
強度熱延鋼板は、重量％で （ａ）Ｃ　　　０．０４〜０．１０％、Ｓｉ０．３％以
下、 Ｍｎ　　１．０〜１．６％、 ＡＩ　０．０１〜０．０５％、 Ｐ　　　０．０３％以下及び Ｓ　　　０．０１％以下を含有すると共に、（ｂ）Ｎｂ
　　０．０２〜０．０６％及びＴｉ０．０３〜０．０８
％ よりなる群から選ばれる１種又は２種の元素を総量にて
０．０８％以下の範囲で含有し、且つ、炭素当量 が０．２８〜０．３４％であることを特徴とする。

先ず、本発明鋼における化学成分の限定理由について説
明する。

Ｃは、鋼に所要の強度を与えるために必要な元素であっ
て、少なくとも０．０５％の添加が必要である。一方、
直流バット溶接は、前記したように、溶接部の硬度を高
める特性を有しているから、Ｃを過多に添加することは
好ましくなく、本発明鋼においては、Ｃ添加量の上限を
０．１０％とする。

フラッシュバット溶接の場合には、溶接過程において生
成する酸化物であるベネトレーターの生成を抑制するた
めに、Ｓｔが添加される。しかし、直流バット溶接の場
合は、溶接機構上、ペネトレーターが生成し難いので、
添加量を０．３％以下に規制すれば、ペネトレーターの
生成を抑制するためには十分である。０．３％以上を越
えて多量に添加するときは、却って母材の電気抵抗値を
高めて、溶接のばらつきが生じやすくなるので、好まし
くない。

Ｍｎは、鋼の強度を高めるために必要であり、６０　ｋ
ｇｆ／ｍｍ”以上の引張強さを持つ高強度鋼板を得るた
めには、１．０％以上の添加が必要である。

しかし、過多に添加するときは、溶接部の硬度が高くな
り、割れの原因となると共に、第２層が層状に並びやす
く、延性をも劣化させることから、添加量の上限は１．
６％とする。

Ｐは、これを鋼中に過剰に含有させるときは、溶接部を
劣化させるので、０．０３％以下の含有量に規制する。

Ｓは、伸長したＭｎＳの量を増加させ、メタルフローに
沿った割れの原因となるので、その含有量はできる限り
低い方がよいが、実質的には０．０１％以下に規制すれ
ば十分である。

Ａ２は、鋼の脱酸のために０．０１％以上の添加が必要
である。しかし、過多に添加するときは、アルミナ系介
在物を増加させ、ＭｎＳと同様にフック状割れの原因と
なるので、添加量の上限を０．０５％とする。

本発明鋼には、上記した元素に加えて、Ｎｂ０．０２〜
０．０６％及び Ｔｉ０．０３〜０．０８％ よりなる群から選ばれる１種又は２種の元素を総量にて
０．０８％以下の範囲で添加することができる。

Ｎｂ及びＴｉは、析出強化によって鋼強度を高める元素
であり、この効果を有効に発現させるためには、Ｎｂに
ついては少なくとも０．０２％を、また、Ｔｉについて
は少なくとも０．０３％を添加することが必要である。

この強化効果は、それぞれの元素について添加量に比例
するが、過多に添加することは、他方で母材の延性劣化
を招くと共に、製造費用の上昇を招くので、添加量の上
限は、Ｎｂについては０．０６％、Ｔｉについては０．
０８％とする。これら元素は、複合添加してもよいが、
しかし、ＮｂとＴｉの添加量が総量にして０．０８％を
越えるときは、単独にて過多に添加する場合と同様に、
母材を劣化させるので、添加量は総量にて０．０８％以
下とする。

更に、本発明鋼においては、上記したＮｂ及びＴｉより
なる群から選ばれる少なくとも１゛種の元素と共に、又
はそれらとは別に、Ｃａ及びＲＥＭ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。こ
れら元素は、伸長したＭｎＳを球状化させて、フック状
割れの発生を防止するうえに効果的である。このような
効果を有効に得るには、Ｃａについては０．ＯＯＯ５％
、ＲＥＭについては０．ＯＯ５％以上の添加を必要とす
る。しかし、過多に添加しても、効果が飽和するのみな
らず、溶接部にペネトレーターを生成し、これを起点と
する割れが発生しやすくなるので、添加量の上限は、Ｃ
ａについては０．０１％、ＲＥＭについては０．１％と
する。

次に、本発明鋼は、上記した化学成分を有すると共に、
前記したように、Ｃｅｑが０．２８〜０．３４％の範囲
にあることを要する。本発明者らは、直流バット溶接を
行ない、ホイールリムを製作するに際して、鋼のＣｅｑ
と溶接部最高硬度とは密接な関係を有することを見出し
た。即ち、第２図にＣｅｑと溶接部最高硬度との関係を
示すように、先ず、Ｃｅｑが０．３４％を越えるときは
、溶接部最高硬度がＨＶ３００を越える。次に、リム成
形時の不良率は、溶接部最高硬度を下げれば下げるほど
減少するが、６０　ｋｇｆ／ｍｍ２級鋼に限定す扱網、
Ｃｅｑを低減するにつれて、強度確保のために、Ｎ、ｂ
やＴｉの大量添加、又は極低温巻取によるマルテンサイ
トの導入等が必要となる。しかし、一方において、Ｎｂ
やＴｉの大量添加は全伸びを不足させ、また、マルテン
サイトの導入は、熱影響部において母材より硬度の低下
をきたすために、熱影響で板厚減少が生じ、いずれにし
ても、再び不良率を増大させ、又は製造費用を著しく上
昇させることとなる。従って、本発明鋼においては、Ｃ
ｅｑを０．２８％以上とし、Ｎｂ及びＴｉをそれぞれ０
．０６％以下及び０．０８％以下として、全伸び２３％
以上を確保するのである。

このように、本発明鋼によれば、Ｃｅｑを０．２８〜０
．３４％の範囲に限定して、フェライト・ベイナイト、
フェライト・ベイナイト・パーライト又はフェライト・
パーライト組織によって、全伸び２３％以上を確保する
ことができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明鋼は、６０ｋｇｆ／ｎ＋ｍ２級高
張力鋼を基本鋼とし、Ｎｂ及び／又はＴｉをそれぞれ０
．０６％及び０．０８％以下、且つ、総量にて０．０８
％以下の範囲にて所定量を添加すると共に、Ｃｅｑを０
．２８〜０．３４％の範囲に規制することによって、溶
接部の硬度がＨＶ３００以下、母材の全伸びが２３％以
上である６　０ｋｇｆ／ｍｍ”級直流バット溶接用高強
度熱延鋼板を得ることができる。

実施例１ 第１表に示す化学成分を有する鋼を溶製し、連続鋳造法
又は造塊法にて厚さ２２０　ｍｌのスラブを製造した。

この後、通常の圧延方法にて厚さ２．６鶴の鋼板とし、
４００〜６５０℃の間の温度で巻取った。スキンパス及
び酸洗を経てスリットコイル化し、第１図に示す溶接条
件にて直流バット溶接し、引き続いてリム成形を行なっ
た。

得られた熱延鋼板の機械的性質及びリム成形不良率を表
に示す。また、鋼のＣｅｑと溶接部最高硬度との関係を
第２図に示す。尚、付記した数字は、表中の鋼番号を示
す（第３図においても同じ）。

Ｃｅｑの増加と共に溶接部最高硬度は高くなり、０゜３
４％を越えると、硬度はＨｖ３００を越える。

第３図にＣｅｑとリム成形不良率との関係を示す。

Ｃｅｑが０．２８〜０．３４％の範囲にあるときは、リ
ム成形不良率は３％以下に抑えられているが、０゜３４
％を越えるとき、不良率が急激に増大する。

この不良は、主としてリム成形の第１工程であるフレア
一工程で生じる溶接接合部からの割れであって、溶接部
硬度が過度に高（なったことによる。

一方、Ｃｅｑが０．２８％よりも小さいときも、不良率
が増大する。この不良は、主として、溶接熱影響部又は
強加工部での肉減りであって、全伸びの不足による。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例における直流バット溶接の条件を示す
グラフ、第２図は、Ｃｅｑと直流バット溶接による溶接
部最高硬度の関係を示すグラフ、第３図は、Ｃｅｑとリ
ム成形不良率との関係を示すグラフである。 第３図 Ｃｅ（（〆）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で （ａ）Ｃ０．０４〜０．１０％、 Ｓｉ０．３％以下、 Ｍｎ１．０〜１．６％、 Ａｌ０．０１〜０．０５％、 Ｐ０．０３％以下及び Ｓ０．０１％以下を含有すると共に、 （ｂ）Ｎｂ０．０２〜０．０６％及び Ｔｉ０．０３〜０．０８％ よりなる群から選ばれる１種又は２種の元素を総量にて
   ０．０８％以下の範囲で含有し、且つ、炭素当量 Ｃｅｑ＝Ｃ＋（Ｓｉ／２４）＋（Ｍｎ／６）が０．２８
   〜０．３４％であることを特徴とする６０ｋｇｆ／ｍｍ
   ＾２級直流バット溶接高強度熱延鋼板。
2. （２）重量％で （ａ）Ｃ０．０４〜０．１０％、 Ｓｉ０．３％以下、 Ｍｎ１．０〜１．６％、 Ａｌ０．０１〜０．０５％、 Ｐ０．０３％以下及び Ｓ０．０１％以下と、 （ｂ）Ｎｂ０．０２〜０．０６％及び Ｔｉ０．０３〜０．０８％ よりなる群から選ばれる１種又は２種の元素を総量にて
   ０．０８％以下の範囲で含有すると共に、 （ｃ）Ｃａ０．０００５〜０．０１％及び ＲＥＭ０．００５〜０．１％ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有し
   、且つ、炭素当量 Ｃｅｑ＝Ｃ＋（Ｓｉ／２４）＋（Ｍｎ／６）が０．２８
   〜０．３４％であることを特徴とする６０ｋｇｆ／ｍｍ
   ＾２級直流バット溶接高強度熱延鋼板。