(57)【要約】【課題】            引張り強さ（TS）が780MPa以上、伸び（El）が20％以上、降伏比（YR）が65％以下であるという鋼板の機械的性質とプロジェクション溶接性の両立を図り、成形性が良好でかつ、プロジェクション溶接性が優れた高強度冷延鋼板及びその製造方法を提案する。【解決手段】        質量比で、C：0.075〜0.105％、Si：0.50〜0.65％、Mn：2.45〜2.65％を含有し、P：0.020%以下、S：0.005%以下、Al：0.05%以下に制限され、残部不可避的不純物を除き実質的にFeからなり、引張り強さ（TS）が780MPa以上、伸び（El）が20％以上、降伏比（YR）が65％以下と高強度で成形性が良好でかつ、プロジェクション溶接性が優れている。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量比で、C：0.075〜0.105％、Si：0.50〜0.65％、Mn：2.45〜2.65％を含有し、P：0.020%以下、S：0.005%以下、Al：0.05%以下に制限され、残部不可避的不純物を除き実質的にFeからなり、引張り強さ（TS）が780MPa以上、伸び（El）が20％以上、降伏比（YR）が65％以下であることを特徴とする成形性が良好でかつ、プロジェクション溶接性が優れた高強度冷延鋼板。
【請求項２】
さらにB：0.00015〜0.0020％を含有することを特徴とする請求項１記載の成形性が良好でかつ、プロジェクション溶接性が優れた高強度冷延鋼板。
【請求項３】
質量比で、C：0.075〜0.105％、Si：0.50〜0.65％、Mn：2.45〜2.65％を含有し、P：0.020%以下、S：0.005%以下、Al：0.05%以下に制限され、残部不可避的不純物を除き実質的にFeからなる鋼素材を熱延した後、冷延し、得られた冷延板に対し775〜830℃に加熱した後300℃以下まで15℃/s以上の速度の急速冷却を行う熱処理を施すことを特徴とする成形性が良好でかつ、プロジェクション溶接性が優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
【請求項４】
鋼素材がさらにB：0.00015〜0.0020％を含有することを特徴とする請求項３記載の成形性が良好でかつ、プロジェクション溶接性が優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高強度冷延鋼板及びその製造方法に係り、特に自動車のフロントサイドメンバーなど形状が複雑でかつ、プロジェクション溶接がされる部材の製造に用いる、成形性が良好でかつ、プロジェクション溶接性が優れた高強度冷延鋼板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体構成材や外装材などに用いる鋼材は、車体重量の軽減のため高強度であることが要求され、そのため各種の高強度鋼板が提供されている。なかでも自動車のフロントサイドメンバーなど複雑な形状をもちかつ、他の部材と結合させるためにナットなどを溶接する部材は引張り強さ(TS)が780MPa以上という高強度と伸び（El）が20％以上（好ましくは22％以上）さらに降伏比（YR）が65％以下という成形性が要求されるとともにプロジェクションがよいことが要求される。
【０００３】
このような自動車用鋼材の要求のうち、高強度で成形性が良好であることを満たすために、たとえば特許文献１には、C, Mn, Nb, Ti,さらにCr, B等の含有成分量を適正化することによって第２相組織を有する複合組織とし、さらに再結晶焼鈍後に500℃前後の温度域に滞留させる間に溶融亜鉛めっきを施しその後の冷却速度を規制することによって、生成した第２相の必要以上の硬化を防止し、低降伏比高強度高強度溶融亜鉛めっき鋼板を得るという手段が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平4-236741号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている手段は、それにより高強度で成形性が良好な亜鉛めっき鋼板を提供することはできるが、プロジェクション溶接についての配慮を欠くものである。プロジェクション溶接、特に、突合せプロジェクション溶接はアプセット溶接と類似の溶接過程を経るものであって接合面に酸化物などが残留しないことが要請され、そのため鋼板の機械的性質とは異なる特別な配慮がなされなければならない。
【０００６】
本発明は、このような従来技術では達成されなかった引張り強さ（TS）が780MPa以上、伸び（El）が20％以上、降伏比（YR）が65％以下であるという鋼板の機械的性質とプロジェクション溶接性の両立を図り、成形性が良好でかつ、プロジェクション溶接性が優れた高強度冷延鋼板及びその製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る高強度冷延鋼板は、質量比で、C：0.075〜0.105％、Si：0.50〜0.65％、Mn：2.45〜2.65％を含有し、P：0.020%以下、S：0.005%以下、Al：0.05%以下に制限され、残部不可避的不純物を除き実質的にFeからなり、引張り強さ（TS）が780MPa以上、伸び（El）が20％以上、降伏比（YR）が65％以下と高強度で成形性が良好でかつ、プロジェクション溶接性が優れている。この高強度冷延鋼板は、さらにB：0.00015〜0.0020％を含有することによりプロジェクション溶接性を害することなく、その機械的性質の一層の向上を図ることができる。
【０００８】
上記プロジェクション溶接性が優れた高強度冷延鋼板は、質量比で、C：0.075〜0.105％、Si：0.50〜0.65％、Mn：2.45〜2.65％を含有し、P：0.020%以下、S：0.005%以下、Al：0.05%以下に制限され、残部不可避的不純物を除き実質的にFeからなる鋼素材を熱延した後、冷延し、得られた冷延板に対し775〜830℃に加熱した後300℃以下まで15℃/s以上の速度で急速冷却行なう熱処理を施すことによって製造することができる。この場合、鋼素材にはさらにB：0.00015〜0.0020％を含有させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、成形性が良好でかつ、プロジェクション溶接性が優れた高強度冷延鋼板の供給が可能になる。それにより、自動車のフロントサイドメンバーなど形状が複雑な部材への成形とプロジェクション溶接による接合が容易かつ確実に行なえるようになり、自動車の軽量化に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る高強度冷延鋼板は、質量比で、C：0.075〜0.105％、Si：0.50〜0.65％、Mn：2.45〜2.65％を含有し、P：0.020%以下、S：0.005%以下、Al：0.05%以下に制限され、残部不可避的不純物を除き実質的にFeからなる組成を有する。以下、これら成分の限定理由について説明する。
【００１１】
Cは鋼板に所定の強度を付与し、また本発明に係る鋼を製造する際に採用される熱処理によって複合組織型高強度鋼板とし、高強度を達成するとともに成形性を良好とするために必要な元素である。しかし、その含有量が少な過ぎるときには、鋼板に十分な強度、たとえば780MPa以上を付与することができず、一方その含有量が高すぎるときには、強度が高すぎて加工性を害するばかりか、製造時スラブ割れなどを生じる原因となる。したがって、Cの含有量は0.075〜0.105％（質量比、以下同様）、好ましくは0.080〜0.100％とする。
【００１２】
Siは複合組織型高強度鋼板においてフェライト相分率を上昇させ、それにより伸び（El）を向上させる元素である。また、プロジェクション溶接にあたり、溶接面に生成する酸化物をシリケート系とすることによって溶接面から排出しやすくして、プロジェクション溶接性を向上させる元素である。この効果を得るために、本発明ではSiを0.50％以上含有させる。しかしながら、Siは鋼板表面に濃化し、それにより塗装性、めっき性を低下させる。この影響は特にいわゆる無酸洗材に現れやすく、Si含有量が0.65％を超えると、Siの表面濃化により鋼板表面のSi濃度が非常に高くなって塗装後耐食性が著しく劣化する。したがって、本発明ではSiの含有量は0.50〜0.65％とする。
【００１３】
Mnはいわゆるオーステナイト生成促進元素であり、Cと同様、鋼板に所定の強度を付与し、また本発明に係る鋼を製造する際に採用される熱処理によって複合組織型高強度鋼板とし、高強度を達成するとともに成形性を良好にするために必要な元素である。しかし、その含有量が2.45％より少ないときには、鋼板に十分な強度、たとえば引張り強さ780MPa以上を付与することができず、一方その含有量が2.65％より高いと、適正な複合型組織とすることができず、強度が高すぎて加工性を害する原因となる。したがって、Mnの含有量は2.45〜2.65％とする。
【００１４】
Pは0.020％を超えて存在するとプロジェクション溶接性を害し、またスラブの中心に偏析することによってフェライトバンドが形成される原因となり、圧延方向に直角方向の曲げ加工性を劣化させる。また、Sは0.005％を超えて存在するとプロジェクション溶接性を害し、また加工性を害する。このような理由により、P及びSはそれぞれ0.020%以下、0.005%以下に制限される。
【００１５】
Alは製鋼の際、脱酸剤として鋼中に添加される。また、結晶粒を微細化させる効果もある。しかし、0.05％を超えて残留してもその効果が飽和するだけであるので0.05%以下に制限する。
【００１６】
その他の成分は、不可避的不純物を除きFeである。不可避的不純物としてはO、Nその他のトランプエレメントが挙げられる。これらの含有量は極力低値に抑制するのが望ましい。
【００１７】
なお、Bは固溶状態でオーステナイト粒界に偏析してオーステナイトを比較的低温まで安定に存在させることにより、複合組織における硬質相の生成を促進する元素である。本発明においては、Bを0.00015〜0.00200（1.5〜20ppm）の範囲で含有させることができ、それによって適正な複合型組織を得ることができるようになる。なお、Bは不可避不純物として1ppm以下含有される場合があるが、本発明はこのような場合を排除しない。
【００１８】
本発明に係る高強度冷延銅板は、引張り強さ（TS）780MPa以上という高強度と、伸び（El）20％以上（より好ましくは22％以上）、降伏比（YR）65％以下という良好な成形性を有する。このような高強度と成形性を両立させた本発明に係る高強度冷延鋼板の組織は、フェライト相を含むともにフェライト相以外の第２相（硬質相ともいう）にマルテンサイト相を含む複合組織となっている。このような複合組織とすることにより、高強度でかつ良好な成形性を有することができる。なお、上記硬質相は、概ねマルテンサイト相およびベイナイト相からなる。
【００１９】
上記の組成、組織を有することにより本発明にかかる鋼は、概ね引張り強さ（TS）780〜860MPa、耐力（降伏点）（YP）460〜550MPa、伸び（El）20〜24％の機械的性質を有し、かつプロジェクション溶接性に優れる。
【００２０】
かかる特性を有する鋼は、質量比で、C：0.075〜0.105％、Si：0.50〜0.65％、Mn：2.45〜2.65％を含有し、P：0.020%以下、S：0.005%以下、Al：0.05%以下に制限され、残部不可避的不純物を除き実質的にFeからなる組成、又はこれに加えてB：0.00015〜0.0020％を含有する組成のスラブを出発素材とし、これを常法により加熱、熱延してたとえば厚さ2.6ｍｍ程度の熱延板を得、得られた熱延板に対して常法に従い酸洗、冷延を行なってたとえば最終板厚1.8ｍｍ程度の冷延板とし、これに以下の熱処理を施すことによって製造することができる。なお、熱処理は連続ラインによって行なうことが好ましい。
【００２１】
加熱温度：775〜830℃
冷延板の加熱温度は、製品の組織をフェライト相と硬質相を有する複合組織として高強度とするとともに成形性付与するためにフェライト−オーステナイト２相領域で行なわれる。加熱温度が775℃未満であるときには、硬質相を十分に生成するに足る量のオーステナイトが生成せず、製品強度が不足することになる。一方、加熱温度が830℃超であるときには、フェライト相の量が少なくなりすぎ、製品の延性が不足する結果を招く。
【００２２】
冷却条件：15℃/s以上
上記フェライト−オーステナイト２相領域からの冷却速度は、オーステナイトを硬質相に変態させ、それによって複合型組織を得て高強度とするとともに良好な成形性を得るための条件として定められる。冷却速度が15℃/s未満の場合には、オーステナイト相がパーライト変態し、あるいは上部ベイナイト相を生じて所望の強度、延性を有する製品を得ることができない。材質上の観点からは、冷却速度の上限は設ける必要はないが、30℃/sを超えると鋼板の冷却が均一に行なわれず、鋼板の平坦度を害する。したがって冷却条件は15℃/s以上の急速冷却、好ましくは15〜30℃/sとすべきである。なお、上記急速冷却は、上記加熱後直ちに開始してもよいが、加熱後10〜20℃程度の区間を徐冷し、しかる後上記速度で冷却することもできる。
【００２３】
冷却停止温度：300℃以上
冷却停止温度は上記冷却によって適当な硬度を有する硬質相が生じ、高強度としても良好な成形性が得られる温度として定められ、前記加熱温度との関係が考慮される。図１は冷延板（C：0.09％、Si：0.60％、Mn：2.5％、P：0.012％、S：0.0032％、Al：0.038％、残部Feおよび不可避的不純物）の加熱温度と冷却停止温度が製品の鋼帯の圧延方向に対し直角方向（Ｃ方向）の機械的性質に及ぼす影響を示す関係図である。ここに示すように、冷却停止温度が300℃超のときは、鋼板の強度（TS）が780MPa未満となるか、あるいは延性（El）が20％未満となる。さらに、冷却停止温度が300℃以下であっても、加熱温度が775℃未満のときあるいは830℃超のときは鋼板の強度が不十分となるか、あるいは延性不足となる。なお、図１において、強度、延性ともに満足した場合は、降伏比（YR）も65％以下を満足していることを別途確認している。
【００２４】
なお、上記冷却停止温度は、300℃以下であればそれ以外に特に限定する必要がなく、上記熱処理を連続焼鈍ラインで行なう場合、急冷停止温度の下限は、概ね240℃程度となる。また、上記急速冷却の後の冷却については、特に限定する必要はなく、設備の仕様、能力などに合わせて冷却すればよい。たとえば150℃までの区間について冷却速度が2〜4℃／ｓのいわゆる加速冷却を行ない、その後コイルに巻き取って自然放冷してもよい。これにより、硬質相が軟化しないようにするとともに、冷却効率を向上することができる。その際、上記冷却停止温度近傍に20〜60s保持し、しかる後加速冷却及び自然放冷することもできる。
【実施例１】
【００２５】
表１に示す各種組成を有する厚さ1.6ｍｍの冷延板を製造し、これに表２に示す条件の熱処理を施した。得られた製品の機械的性質、成形性及びプロジェクション溶接性は表２に併せて示す。得られた製品の機械的性質は、圧延方向に対し直角方向（Ｃ方向）から採取した試験片をJIS 5号試験片に加工し、JIS Z 2241に従い、引張り強さ（TS）、破断伸び（El）、降伏強度（YS）を測定した。また得られた引張り強さ（TS）と降伏強度（YS）から降伏比（YR=（YS/TS）×lOO（％））を算出した。ここで、伸び（El）が20％以上かつ降伏比（YR）が65％以下の場合、加工性良（△）とし、さらに伸び（El）が22％以上の場合、加工性優（○）として評価した。また、得られた製品のプロジェクション溶接性は、JIS C 9307に準拠した溶接機を用い、六角ナットをプロジェクション溶接した後、該六角ナットを剥離し、剥離強度を測定した。従来材（鋼板No.3）における剥離強度を100としたとき125以上の剥離強度を有する場合を○、125未満を×として評価した。
【００２６】
なお、製品の組織を光学顕微鏡で観察したが、本発明鋼板では、フェライト相を有するとともにマルテンサイト相を有する複合組織となっていることを確認した。また、本発明鋼板について、穴拡げ性を調査したが、穴拡げ性率λ≧25％であり、伸びフランジ性にも問題がないことを確認した。さらに、実部品として、サイドフレームに成形し、六角ナットをプロジェクション溶接する試験を行ったが、成形時の亀裂発生などの問題はなく、また、プロジェクション溶接性も従来材に比べて格段に優れることを確認した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】冷延板の加熱温度と冷却停止温度が製品の鋼帯Ｃ方向の機械的性質に及ぼす影響を示す関係図である。
【図１】
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