(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：０．１０〜２．０％、Ａｌ：０．０１〜０．１５％、Ｎ≦０．００８％、Ｏ≦０．０１００％、Ｓ≦０．０１５％、Ｐ≦０．０５０％、更に下記（１）式を満足する残部実質的にＦｅ及び不可避不純物からなる高周波焼鈍特性に優れた高強度鋼。
０．１０≦τ≦０．５５                                        （１）
但し、τ＝（７５０−Ａｃ1）／（Ａｃ3−Ａｃ1）：逆変態率パラメータ
【請求項２】
鋼組成として更に、質量％でＮｂ，Ｖ，Ｂ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｗの一種または二種以上をＮｂ＋Ｖ＋Ｂ＋Ｃａ≦０．０２％、Ｔｉ＋Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｗ≦０．２０％を満足するように含有することを特徴とする請求項1記載の高周波焼鈍特性に優れた高強度鋼。
【請求項３】
請求項１または２記載の成分組成を満足する鋼スラブを熱間圧延後、８００〜７２０℃を５ｓ以内で冷却し、更にランナウト上で７２０〜６００℃を少なくとも２ｓ保持することを特徴とする高周波焼鈍特性に優れた高強度鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲げ加工、バルジ加工,液圧異形断面化加工、プレス異形断面化加工、縮径加工、張出し加工、伸びフランジ加工などの塑性変形工程を二つ以上組合わせることにより、サスペンションアーム、サスペンションビームなどの足廻り部品、シャーシー部品、ボディー部品およびフレーム構造部品などの自動車構造部品の製造に用いられる高張力鋼に関し、特に延性が低温・短時間の高周波焼鈍で著しく回復するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品には、サスペンションアーム、サスペンションビームなどの足廻り部品のように曲げ加工、バルジ加工,液圧異形断面化加工等の二つ以上の塑性変形工程を組合わせて製造される部品が多い。
【０００３】
しかし、このように部品製造において塑性変形工程を組合わせた場合、１次加工により延性が劣化するため、部品形状によっては２次加工が制約される場合のあることが指摘されている。
【０００４】
例えば、特公平５−５５２０９号公報は、鋼管を曲げ加工後、液圧異形断面化加工し、箱形状の横断面を有するフレーム部材を形成するものであるが、周長さが素管の５％を超える設計では、割れ等を生じ、特に曲げコーナ部では曲げ加工に伴う延性低下から、周長さを変えずに液圧成形する場合でも異形断面化形状に著しい制約が生じている。
【０００５】
このような問題点を解決するために、１次加工後、２次加工前に高周波誘導加熱により焼鈍を行い素材の延性を回復させることがおこなわれている。
【０００６】
高周波誘導加熱による焼鈍は、所要時間が短時間で済み、延性回復の必要な部分にのみ焼鈍を行うことが可能で、省エネルギーの観点からも有効である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高周波誘導加熱による焼鈍をＮｂ析出強化鋼、Ｃｒ，Ｍｏ等を含む変態強化鋼など自動車用鋼板として一般的な鋼に適用した場合、焼鈍条件は高温・長時間となり、加熱後の半製品表面にスケールが残るため、塗装工程前に酸洗が必要となり、また冷却に時間がかかるため作業能率が著しく低下するなどの問題点があった。
【０００８】
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもので、低温・短時間の高周波誘導加熱による焼鈍条件で、１次加工により劣化した延性を２次加工に必要な程度まで回復させることが可能な高張力鋼で、具体的には焼鈍後、ＴＳ≧４００ＭＰａ，Ｅｌ≧２５％を満足するものを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、高周波誘導加熱による表面性状の変化について詳細に検討し、加熱後の表面に残存するスケールが塗装工程前の酸洗を必要とせず、また加熱後の冷却が生産能率を阻害しない程度の短時間となる低温・短時間を特徴とする加熱条件を把握した。次に、このような加熱条件によって、２次加工に必要な延性が回復可能な成分組成について検討を行った。
【００１０】
高周波誘導加熱後のスケールの生成状況は、板厚２ｍｍの熱延酸洗板を６００〜９００℃×２〜２０ｓで高周波誘導加熱し、外観目視観察及び断面検鏡によるスケール厚さ測定を行った。この結果、スケール厚さＬ（μｍ）と高周波誘導加熱温度Ｔ（℃）と時間ｔ（ｓ）との間には下記の式に示す関係があり、スケール厚さが２μｍを超えると外観上地鉄が見えなくなり、塗装工程前に酸洗が必要となることを見出した。
【００１１】
Ｌ＝［ｔ×１０12×ｅｘｐ｛−３００００／（２７３＋Ｔ）｝］1/2
そこで、次に高周波焼鈍条件が２≧Ｌの場合における鋼成分組成と高周波誘導加熱による焼鈍特性の関係について調査し、逆変態率を成分組成のパラメータとした場合、焼鈍後の延性が整理されることを見出した。
【００１２】
本発明は以上の知見を基に、更に検討を加えてなされたものである。すなわち、本発明は、
１．  質量％で、Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：０．１０〜２．０％、Ａｌ：０．０１〜０．１５％、Ｎ≦０．００８％、Ｏ≦０．０１００％、Ｓ≦０．０１５％、Ｐ≦０．０５０％、更に下記（１）式を満足する、残部実質的にＦｅ及び不可避不純物からなる高周波焼鈍特性に優れた高強度鋼。
【００１３】
０．１０≦τ≦０．５５                            （１）
但し、τ＝（７５０−Ａｃ１）／（Ａｃ３−Ａｃ１）：逆変態率パラメータ
２．  鋼組成として更に、質量％でＮｂ，Ｖ，Ｂ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｗの一種または二種以上をＮｂ＋Ｖ＋Ｂ＋Ｃａ≦０．０２％、Ｔｉ＋Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｗ≦０．２０％を満足するように含有することを特徴とする請求項１記載の高周波焼鈍特性に優れた高強度鋼。
【００１４】
３．１または２記載の成分組成を満足する鋼スラブを熱間圧延後、８００〜７２０℃を５ｓ以内で冷却し、更にランナウト上で７２０〜６００℃を少なくとも２ｓ保持することを特徴とする高周波焼鈍特性に優れた高強度鋼の製造方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明における成分組成、および製造条件の限定理由について詳細に説明する。
【００１６】
１．成分組成
Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ
Ｃ，Ｍｎは高周波短時間焼鈍後に所望の強度（ＴＳ≧４００ＭＰａ）を得るため添加する。
【００１７】
Ｃ：０．０１％未満、Ｍｎ：０．１０％未満では、強度が得られず、Ｃ：０．３０％超え、Ｍｎ：２．０％超えでは、高周波短時間焼鈍後の延性が劣化するため、Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｍｎ：０．１０〜２．０％とする。Ｓｉも所望の強度を得るため添加するが、延性が劣化するため、２．０％以下とする。
【００１８】
Ａｌ
Ａｌは、高周波短時間焼鈍後にＮをＡｌＮとして固定し、延性を確保するため０．０１〜０．１５％添加する。
【００１９】
Ｎ，Ｓ，Ｐ，Ｏ
Ｎ，Ｓ，Ｐ，Ｏは高周波短時間焼鈍後の延性を劣化させるため、Ｎ：０．００８％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｏ：０．０１００％以下とする。
【００２０】
本発明の基本成分組成は以上であるが、特性を向上させるため、更に選択成分としてＮｂ，Ｖ，Ｂ，Ｃａの一種又は二種以上、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｗの一種又は二種以上を添加することができる。
【００２１】
Ｎｂ，Ｖ，Ｂ，Ｃａ
Ｎｂ，Ｖ，Ｂ，Ｃａは高周波短時間焼鈍時の延性回復を遅らせるため、一種又は二種以上を総計０．０２％以下とする。
【００２２】
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｗ
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｗも高周波短時間焼鈍時の延性回復を遅らせるため、一種又は二種以上を総計０．２０％以下とする。
【００２３】
逆変態率パラメータ：τ
本パラメータτは、上記成分組成範囲内にある鋼において、１次加工後、劣化した延性を低温・短時間の高周波誘導加熱焼鈍により、２次加工が可能な程度に回復させるものであり、本発明では０．１０以上、０．５５以下とする。
【００２４】
但し、τ＝（７５０−Ａｃ1）／（Ａｃ3−Ａｃ1）：逆変態率パラメータ
ここで、Ａｃ1＝７２３−１０．７（％Ｍｎ）−１６．９（％Ｎｉ）＋２９．１（％Ｓｉ）＋１６．９（％Ｃｒ）＋２９０（％Ａｓ）＋６．３８（％Ｗ）、
Ａｃ3＝９１０−２０３√（％Ｃ）−１５．２（％Ｎｉ）＋４４．７（％Ｓｉ）＋１０４（％Ｖ）＋３１．５（％Ｍｏ）＋１３．１（％Ｗ）−３０（％Ｍｎ）−１１（％Ｃｒ）−２０（％Ｃｕ）＋７００（％Ｐ）＋４００（％Ａｌ）＋１２０（％Ａｓ）＋４００（％Ｔｉ）とする。
【００２５】
図１は、本発明範囲内にある種々の成分組成の鋼を２．０ｍｍの熱延鋼板とし、一次加工を模した冷間圧延加工を加え、その後、下記の式を満足する
条件で高周波短時間焼鈍を行ったものの延性（引張試験による伸び：Ｅｌ）を逆変態率パラメータ：τで整理した結果を示す。尚、下記の式が０．１未満の場合、冷間圧延加工による歪の回復が十分でなく、２５％以上のＥｌが得られない。
【００２６】
２≧［ｔ×１０12×ｅｘｐ｛−３００００／（２７３＋Ｔ）｝］1/2≧０．１
図より、τが０．１０以上、０．５５以下において、Ｅｌ≧２５％と優れた延性が得られている。尚、強度はいずれもＴＳ≧４００ＭＰａであった。
【００２７】
次に、本発明鋼の好適製造条件について説明する。高周波短時間焼鈍後の延性回復挙動は組織に影響され、熱間圧延後の冷却条件として８００〜７２０℃を５ｓ以下で冷却し、且つランナウト上で７２０〜６００℃の温度域で少なくとも２ｓ保持した場合、優れた特性が得られる。
【００２８】
図２は、本発明範囲内にある鋼（実施例表１中、鋼Ａ）を板厚２ｍｍに熱間圧延後、種々の条件で、冷却し、一次加工を模した冷間圧延加工後、図１と同様な条件の高周波短時間焼鈍を行ない、引張試験を行った結果を示すものである。
【００２９】
図より、上述した規定を満足する場合、Ｅｌ≧２５％の優れた延性が得られている。尚、強度はいずれもＴＳ≧４００ＭＰａであった。
【００３０】
本発明鋼は、対象とする自動車部品の形状によって、薄鋼板、熱延コイルを酸洗後、造管した鋼管等として使用することが可能で、特に品種を特定するものではない。
【００３１】
【実施例】
表１に示す成分組成を有する鋼スラブを、仕上温度８４０℃で熱間圧延し、８００〜７２０℃を５ｓ以内で冷却後、ランナウト上で７２０〜６００℃を少なくとも２秒以上保持し、巻取温度６２０℃で熱延コイルとし、酸洗し、板厚２．０ｍｍの熱延鋼帯とした。尚、表１において表示していない鋼中Ｏ量は、全供試鋼において、０．０１００％以下とした。
【００３２】
この鋼帯を一部管状にロール成形後溶接し、幅絞り率４％の条件で外形７０ｍｍの溶接鋼管とした。尚、幅絞り率は次式による。
【００３３】
幅絞り＝｛［スリット幅］−π（［外径］−［板厚］）｝／π（［外径］−［板厚］）×（１００％）
【００３４】
【表１】
0003666376.tif 000002
【００３５】
熱延鋼帯および鋼管の高周波焼鈍特性を評価した結果を表２に示す。熱延鋼帯は一次加工を模した２０〜７０％の冷間圧延を行い、２≧［ｔ×１０12×ｅｘｐ｛−３００００／（２７３＋Ｔ）｝］1/2≧０．１を満足する条件で高周波加熱後空冷（一部ガス急冷）し、ＪＩＳ５号試験片にて引張特性を評価した。鋼管は一次加工を模した２０〜７０％の縮径加工を行ない、上記条件で高周波加熱後空冷（一部ガス急冷）し、ＪＩＳ１２号試験片にて引張特性を評価した。
【００３６】
【表２】
0003666376.tif 000003
【００３７】
【表３】
0003666376.tif 000004
【００３８】
表２より、本発明例である鋼Ａ〜Ｇは熱延鋼帯、鋼管ともに高周波熱処理後で、ＴＳ≧４００ＭＰａの強度とＥｌ≧２５％の延性が得られ、表面性状は良好であった。
【００３９】
実施例Ｎｏ．８〜１１はτ値が、実施例Ｎｏ．１２〜１５はＴｉ＋Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｗの総量が本発明範囲外であり、の高周波熱処理後でＥｌが２５％未満と低く、２次加工に必要な延性が得られていない。
【００４０】
実施例Ｎｏ．１６はＮｂ＋Ｖ＋Ｂ＋Ｃａの総量が本発明範囲外で多く、
実施例Ｎｏ．１８，１９，２１は、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎのいずれかが本発明範囲外で多く、７５０℃×５ｓの高周波熱処理後でＥｌが２５％未満と低く、２次加工に必要な延性が得られていない。
【００４１】
実施例Ｎｏ．１７，２０は、ＣまたはＭｎが本発明範囲外で少なく、高周波熱処理後の強度が４００ＭＰａ未満と低く、母材の必要強度が得られない。
【００４２】
尚、表中、下線で示した値は、本発明範囲外であることを示す。
【００４３】
表３は本発明鋼Ｄを用いて、種々の条件で、熱延鋼帯とした後、外径７０ｍｍ，肉厚２ｍｍの溶接鋼管とし、３０％縮径加工後、高周波加熱焼鈍した後の引張特性、および参考として高周波焼鈍条件の影響を調査した結果を示すものである。
【００４４】
実施例Ｎｏ．２２は本発明例であり、７５０℃×５ｓの高周波焼鈍条件でＴＳ≧４００ＭＰａ，Ｅｌ≧２５％が得られている。一方、熱延条件が本発明範囲外である実施例Ｎｏ．２３，２４では、高周波焼鈍後の延性が低い。
【００４５】
尚、表中、下線で示した値は、本発明範囲外であることを示す。
【００４６】
【表４】
0003666376.tif 000005
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、自動車部品など複数の塑性変形工程を組み合わせて製造する複雑な形状の部品が生産性よく製造でき、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】高周波焼鈍後（高周波加熱条件：２≧［ｔ×１０12×ｅｘｐ｛−３００００／（２７３＋Ｔ）｝］1/2≧０．１）の延性に及ぼす鋼成分（逆変態パラメータ：τ）の影響を示す図。
【図２】高周波焼鈍後（高周波加熱条件：２≧［ｔ×１０12×ｅｘｐ｛−３００００／（２７３＋Ｔ）｝］1/2≧０．１）の延性に及ぼす熱延後の冷却条件の影響を示す図。
【図１】
0003666376.tif 000006
【図２】
0003666376.tif 000007