(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下を含有し、さらに必要に応じてＮｂ：０．１％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｂ：０．０１％以下、Ｓｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｃｒ：０．３％以下、Ｍｏ：０．３％以下、Ｎｉ：０．３％以下の１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、下記（１）式で示される炭素当量Ｃｅｑが０．４８以上である鋼を、熱間圧延し、酸洗し、冷間圧延した後、引き続き連続焼鈍プロセスにより焼鈍し、水焼入れし、過時効処理を行う引張強さ１１８０ＭＰａ級の高張力冷延鋼板の製造方法であって、水焼入れ前の鋼板中のオーステナイト体積率が７０％未満となる温度から水焼入れを行うとともに、鋼板の引張強さが１１８０ＭＰａ以上１４７０ＭＰａ未満となるように焼鈍温度および焼戻温度を調節することを特徴とする鋼板幅１１００ｍｍ当たりの鋼板幅方向の反り量１０ｍｍ以下の形状良好な高張力冷延鋼板の製造方法。なお、上記成分組成において、Ｃ：０．１４％、Ｓｉ：１．４０％、Ｍｎ：１．７０％、Ｐ：０．０１３％、Ｓ：０．００１％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４５％、Ｖ：０．０７５％、および、Ｃ：０．２０％、Ｓｉ：１．００％、Ｍｎ：１．５０％、Ｐ：０．０１９％、Ｓ：０．００１％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３３％、Ｎｂ：０．０２８％、Ｔｉ：０．０５０％を除く。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４・・・（１）
但し、上記（１）式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を表す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにより引張強さ１１８０ＭＰａ級の高張力冷延鋼板を製造するのに好適な冷延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車における安全性向上及び軽量化による燃費向上が今まで以上に要求されるようになってきており、高強度且つ軽量な材料に対する要求が強まっている。このような状況にあって、１１８０ＭＰａ（１２０ｋｇｆ／ｍｍ２）級の高張力冷延鋼板を、例えば自動車のインパクトビームのような単純な筒形状の部品だけでなく、複雑なプレス加工やロールフォーミングなどにより製造されるような補強部品に対してもその適応範囲を拡大しようとしている。この場合、機械加工する際に用いられる加工設備に鋼板を装入する際の妨げとならないように、また、加工後の製品形状の精度を阻害することがないように、加工前の鋼板の形状は良好であること、つまり、例えば反りの高さが１０ｍｍ以下であることが必要とされる。
【０００３】
しかし、通常の水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにより、１１８０ＭＰａ級以上の高張力を有する冷延鋼板を製造した場合には、その鋼板には大きな反り、例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度の反りが発生する場合がある。このような大きな反りが発生すると、歩留が低下し、あるいは反りを矯正する工程を追加することによるコストアップが問題となっていた。
【０００４】
特開平４−２８９１２０号公報（特許文献１）には、引張強度が１４７０ＭＰａ（１５０ｋｇｆ／ｍｍ２）〜１９６０ＭＰａ（２００ｋｇｆ／ｍｍ２）級の鋼板に対する反り高さと、鋼板中のマルテンサイト体積率との関係が述べられている。そして、その中で、特定成分の鋼を熱延板において組織を均一微細化し、続く連続焼鈍でマルテンサイト体積率が８０〜９７％で残部がフェライトからなる微細な２相組織とすることにより、成形性とストリップ形状の良好な超高強度冷延鋼板が製造できるとしている。
【０００５】
また、特開２００４−４３８７８号公報（特許文献２）には、４９０ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｍｍ２）〜１４７０ＭＰａ（１５０ｋｇｆ／ｍｍ２）級の鋼板に対し、焼入れ時の鋼板の温度を搬送方向位置での２回微分した微分係数の最大値が、あらかじめ定められた許容最大反り量に対応する微分係数値以下となるように鋼板の焼入れを行う高強度冷延鋼板の製造方法について記載されている。ここでは、このような方法を用いることで、形状不良を生じさせることなく高強度の冷延鋼板が安定して製造できるとしている。
【特許文献１】特開平４−２８９１２０号公報
【特許文献２】特開２００４−４３８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に開示されている鋼板の反り高さと、鋼板中のマルテンサイト体積率との関係を１１８０ＭＰａ級の冷延鋼板にそのまま適用することはできない。これは、特許文献１は１４７０ＭＰａ級以上の超高強度冷延鋼板を対象としており、鋼板の降伏応力が高いためにマルテンサイト変態膨張応力と冷却収縮応力よる変形が発生しにくいと考えられるからである。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載の方法は、要するに水焼入れによる冷却速度を低くすることを意図したものであるが、これを１１８０ＭＰａ級の鋼板に適用した場合、鋼板の冷却速度不足による強度低下の影響が発生し、１１８０ＭＰａ級の冷延鋼板を安定して製造することが難しいという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、１１８０ＭＰａ級の冷延鋼板を製造した場合においても、反り量が少なく、形状の良好な高張力冷延鋼板を安定して製造することが可能な高張力冷延鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有する。
［１］冷間圧延後の鋼板に対し、連続焼鈍プロセスにより焼鈍し、水焼入れし、過時効処理を行う引張強さ１１８０ＭＰａ級の高張力冷延鋼板の製造方法であって、
水焼入れ前の鋼板中のオーステナイト体積率が７０％未満となる温度から水焼入れを行うとともに、鋼板の引張強さが１１８０ＭＰａ以上１４７０ＭＰａ未満となるように焼鈍温度および焼戻温度を調節することを特徴とする高張力冷延鋼板の製造方法。
［２］質量％で、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下を含有し、さらに必要に応じてＮｂ：０．１％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｂ：０．０１％以下、Ｓｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｃｒ：０．３％以下、Ｍｏ：０．３％以下、Ｎｉ：０．３％以下の１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、熱間圧延し、酸洗し、冷間圧延した後、引き続き連続焼鈍プロセスにより焼鈍し、水焼入れし、過時効処理を行う引張強さ１１８０ＭＰａ級の高張力冷延鋼板の製造方法であって、
水焼入れ前の鋼板中のオーステナイト体積率が７０％未満となる温度から水焼入れを行うとともに、鋼板の引張強さが１１８０ＭＰａ以上１４７０ＭＰａ未満となるように焼鈍温度および焼戻温度を調節することを特徴とする高張力冷延鋼板の製造方法。
［３］上記［２］において、鋼は、下記（１）式で示される炭素当量Ｃｅｑが０．４８以上であることを特徴とする高張力冷延鋼板の製造方法。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４  ・・・（１）
但し、上記（１）式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を表す。
【００１０】
なお、本発明において、１１８０ＭＰａ級高張力冷延鋼板とは、引張強さが１１８０ＭＰａ以上１４７０ＭＰａ未満の冷延鋼板を意味するものとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１１８０ＭＰａ級の冷延鋼板を製造した場合においても、反り量が１０ｍｍ以下と少なく、形状の良好な高張力冷延鋼板を安定して製造することが可能な高張力冷延鋼板の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。
【００１３】
本発明にかかる高張力冷延鋼板の製造方法は、冷間圧延後の鋼板に対し、連続焼鈍プロセスにより焼鈍し、水焼入れし、過時効処理を行うに際し、水焼入れ前の鋼板中のオーステナイト体積率が７０％未満となる温度から、水焼入れを行うことを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、本発明が対象とする高張力冷延鋼板とは、引張強さ１１８０ＭＰａ級の高張力冷延鋼板であり、具体的には、引張強さ１１８０ＭＰａ以上１４７０ＭＰａ未満のものが対象となる。したがって、本発明では、連続焼鈍プロセスにおいて、鋼板の引張強さが１１８０ＭＰａ以上１４７０ＭＰａ未満となるように焼鈍温度および焼戻温度を調節する。
【００１５】
なお、前記連続焼鈍プロセスにおける温度調節により前記引張強さを確保することができれば、特に成分は限定されるものではないが、例えば、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下を含有し、さらに必要に応じてＮｂ：０．１％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｂ：０．０１％以下、Ｓｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｃｒ：０．３％以下、Ｍｏ：０．３％以下、Ｎｉ：０．３％以下の１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼が、好適に用いられる。また、下記（１）式で示される炭素当量Ｃｅｑが０．４８以上である鋼がより好ましい。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４  ・・・（１）
但し、上記（１）式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を表す。
【００１６】
上記成分の鋼を用い、焼鈍温度、焼入温度、焼戻温度を最適化することにより、水焼入れ前の鋼板中のオーステナイト体積率を７０％未満とし、且つ得られる冷延鋼板の引張強さを１１８０ＭＰａ級とすることができる。さらに、炭素当量Ｃｅｑが０．４８以上の場合、焼鈍温度、焼入温度、焼戻温度を最適化することにより、水焼入れ前の鋼板中のオーステナイト体積率を７０％未満、且つ得られる冷延鋼板の引張強さ１１８０ＭＰａ級とすることが容易となる。
【００１７】
本発明者等は、連続焼鈍プロセスにより高張力冷延鋼板を製造した場合に、水焼入れ時に発生する形状不良、例えば反りについて、それがどのように発生するのかについて検討を行った。
【００１８】
鋼板に作用する応力としては、焼鈍プロセス中における水焼入れの際の急冷に伴う冷却収縮応力と、オーステナイトからマルテンサイトへの変態に伴う変態膨張応力とが考えられる。そこで、焼鈍プロセス中における水焼入れの際の前記鋼板にかかる応力のシミュレーションを行った。
【００１９】
図１及び図２に、水焼入れの際の鋼板にかかる応力のシミュレーション結果を示す。図１は、前記鋼板長手方向及び鋼板幅方向の応力分布と応力の働く方向を示した図、図２は、水焼入れ時の鋼板にかかる応力による変形（反り）の状態をシミュレーションした結果を示した斜視図である。
【００２０】
水焼入れによってマルテンサイトを生成させる場合、水焼入れ時にオーステナイトからマルテンサイトへ変態する変態膨張応力と水により急冷される冷却収縮応力の相反する方向の力が瞬時に段階的に鋼板幅方向にかかることがわかる。そして、水焼入れ時に発生する変態膨張応力と冷却収縮応力による応力が鋼板の降伏応力より低い場合には鋼板の幅方向の変形（反り）は発生せず、前記変態膨張応力と冷却収縮応力による応力が鋼板の降伏応力を上回った場合には図２に示すように鋼板の幅方向の変形（反り）が発生する。つまり、オーステナイト体積率が高い場合には、オーステナイトからマルテンサイトへ変態する際の変態膨張応力が大きくなり変形（反り）が発生すると考えられる。
【００２１】
図３に、水焼入れ前の鋼板温度を変更することにより水焼入れ直前のオーステナイト体積率（％）を変化させた場合における、製品のマルテンサイト体積率（％）と反り量（ｍｍ）を測定した結果を示す。ここで、水焼入れ直前のオーステナイトはすべてマルテンサイトへ変態したと仮定し、製品のマルテンサイト体積率の測定値＝水焼入れ直前のオーステナイト体積率と考える。また、前記測定には、後述する表１における成分Ｂの組成を有する１１８０ＭＰａ級高張力冷延鋼板を用いて行った。
【００２２】
図３に示すように、鋼板中のマルテンサイト体積率が７０％を境としてそれ以上において反り量が大きく増えることがわかる。つまり、水焼入れ前の鋼板中のオーステナイト体積率を７０％未満として水焼入れを行うことにより、反り量が１０ｍｍ以下の良好な形状の鋼板が得られる。
【００２３】
上述した特許文献１には、引張強度が１４７０ＭＰａ（１５０ｋｇｆ／ｍｍ２）以上の冷延鋼板はマルテンサイト体積率が８０〜９７％で、良好なストリップ形状が得られるとしているが、これは引張強度が１４７０ＭＰａ級以上の場合、鋼板の強度が高いためオーステナイト体積率が７０％以上でも変態膨張応力と冷却収縮応力が鋼板の降伏応力を上回らないので、変形（反り）が発生しないためと考えられる。
【００２４】
ここで、前記水焼入れ前における鋼板中のオーステナイト体積率を制御する方法としては、例えば、水焼入れ前の鋼板温度をコントロールすることにより行うことができる。
【００２５】
図４は、後述する表１における成分Ｂの組成を有する鋼板を、Ａｃ３点よりも高い８３０℃で焼鈍した場合における、焼入温度（水焼入れ直前の鋼板温度（℃））と製品のマルテンサイト体積率（％）（つまり、水焼入れ直前のオーステナイト体積率（％））との関係を示したものである。図４より、これを６９０℃以下まで冷却した後、水焼入れを行うことにより、水焼入れ直前の鋼板のオーステナイト体積率を７０％未満とすることができることがわかる。
【００２６】
以上より、本発明の１１８０ＭＰａ級高張力冷延鋼板の製造方法は、水焼入れ前の鋼板中のオーステナイト体積率が７０％未満となる温度から水焼入れを行うとともに、鋼板の引張強さが１１８０ＭＰａ以上１４７０ＭＰａ未満となるように焼鈍温度および焼戻温度を調節する。これにより、反り量が１０ｍｍ以下の形状良好な１１８０ＭＰａ級高張力冷延鋼板を安定して製造することができる。
【実施例１】
【００２７】
水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにおいて、下記表１に示す成分（単位は質量％）を有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼板Ａ，Ｂ，Ｃについて、熱間圧延および冷間圧延を施した後、連続焼鈍プロセスにおいて下記表２に示す温度条件で高張力冷延鋼板の製造を行った。製品サイズは、板厚１．２ｍｍ、板幅１１００ｍｍである。なお、表２には、得られた製品のマルテンサイト体積率（つまり、水焼入れ直前のオーステナイト体積率（％））、引張強さ（ＭＰａ）、反り量（ｍｍ）をあわせて示す。
【００２８】
【表１】
0005234876.tif 000002
【００２９】
【表２】
0005234876.tif 000003
【００３０】
表２に示すように、鋼成分が本発明の好ましい範囲を外れる成分Ａの鋼を用いたＮｏ．１〜４の場合、焼鈍プロセスにおける温度条件を種々変更しても、マルテンサイト体積率を７０％未満とし、且つ引張強度１１８０ＭＰａ級の冷延鋼板は得られていない。
【００３１】
成分Ｂおよび成分Ｃの鋼を用いた場合、マルテンサイト体積率が７０％未満且つ鋼板の引張強さが１１８０ＭＰａ以上１４７０ＭＰａ未満となるように連続焼鈍プロセスにおける温度条件を適切に調節したＮｏ．９〜１２においては、反り量が１０ｍｍ以下となった。一方、Ｎｏ．５，６は所望の引張強さが得られず、また、Ｎｏ．７，８はマルテンサイト体積率が７０％以上であり、反り量が２５ｍｍ以上となった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】高張力冷延鋼板を用いて水焼入れを行った場合の、前記鋼板にかかる応力のシミュレーション結果を示した図であり、前記鋼板長手方向及び鋼板幅方向の応力分布と応力の働く方向を示した図である。
【図２】高張力冷延鋼板を用いて水焼入れを行った場合の、前記鋼板にかかる応力のシミュレーション結果を示した図であり、水焼入れ時の鋼板にかかる応力による変形（反り）の状態をシミュレーションした結果を示した斜視図である。
【図３】水焼入れ直前のオーステナイト体積率（％）を変化させた場合における、製品のマルテンサイト体積率（％）と反り量（ｍｍ）の測定結果を示した図である。
【図４】焼入温度（水焼入れ直前の鋼板温度（℃））と製品のマルテンサイト体積率（％）との関係を示した図である。
【図１】
0005234876.tif 000004
【図２】
0005234876.tif 000005
【図３】
0005234876.tif 000006
【図４】
0005234876.tif 000007