(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間圧延された、フェライト／マルテンサイト組織の二相鋼鉄製の鋼帯の製造方法であって、その化学組成が重量％で：
０．０１０％≦Ｃ≦０．１００％
０．０５０％≦Ｍｎ≦１．０％
０．０１０％≦Ｃｒ≦１．０％
０．０１０％≦Ｓｉ≦０．５０％
０．００１％≦Ｐ≦０．２０％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．１０％
Ｎ≦０．０１０％
を含むスラブを熱間圧延し、残りは鉄と精錬によって生じる不純物であることを特徴とし、前記製造方法は以下の手順を含むものである：
‐５５０℃から８５０℃の間に含まれる温度で得られた鋼帯を高温で巻き取り、そして、
‐鋼帯を６０％から９０％の間に含まれる縮小率で冷間圧延し、そして、
‐鋼帯を臨界間領域で連続的に焼きなましをし、そして
‐鋼帯の温度を一つまたは複数の手順を踏んで室温まで下げ、６００℃と室温の間に含まれる冷却速度が、１００℃／ｓから１５００℃／ｓの間に含まれ、
‐そして場合によっては、鋼帯を３００℃未満の温度で焼き戻しにさらし、
鋼帯が最終的に１％から１５％のマルテンサイトを含むように形成されるように、焼きなましと冷却の作業が行われることを特徴とする、鋼帯の製造方法。
【請求項２】
化学組成が更に重量％で：
０．０２０％≦Ｃ≦０．０６０％
０．３００％≦Ｍｎ≦０．５００％
０．０１０％≦Ｃｒ≦１．０％
０．０１０％≦Ｓｉ≦０．５０％
０．０１０％≦Ｐ≦０．１００％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．１０％
Ｎ≦０．０１０％
を含み、残りは鉄と精錬から生じる不純物であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼帯の製造方法。
【請求項３】
鋼帯を８５０℃を越える温度で熱間圧延することを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載の鋼帯の製造方法。
【請求項４】
鋼帯を５５０℃から７５０℃の間に含まれる温度で、高温で巻き取ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の鋼帯の製造方法。
【請求項５】
鋼帯を７０％から８０％の間に含まれる縮小率で冷間圧延することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の鋼帯の製造方法。
【請求項６】
冷間圧延された鋼帯の連続的な焼き鈍しが、温度上昇の段階と所定の温度で維持する段階があることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の鋼帯の製造方法。
【請求項７】
維持温度が、Ａｃ１と９００℃の間に含まれるものであることを特徴とする、請求項６に記載の鋼帯の製造方法。
【請求項８】
維持温度が、７５０℃と８５０℃の間に含まれるものであることを特徴とする、請求項７に記載の鋼帯の製造方法。
【請求項９】
室温まで温度を下げる過程は、冷却速度が５０℃／ｓ未満である、維持温度から６００℃の間に含まれる第一の緩やかな冷却と、１００℃／ｓから１５００℃／ｓの間に含まれる、更に速度を上げて室温まで行う第二の冷却を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の鋼帯の製造方法。
【請求項１０】
第二の冷却が、水で焼き入れすることによって行われることを特徴とする、請求項９に記載の鋼帯の製造方法。
【請求項１１】
冷却が、一度きりの作業で、１００℃／ｓから１５００℃／ｓの間に含まれる冷却速度で行われることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の鋼帯の製造方法。
【請求項１２】
冷却が水で焼き入れすることによって行われることを特徴とする、請求項１１に記載の鋼帯の製造方法。
【請求項１３】
冷間圧延されたフェライト／マルテンサイト組織の二相鋼鉄製の鋼帯であって、その化学組成が重量％で：
０．０１０％≦Ｃ≦０．１００％
０．０５０％≦Ｍｎ≦１．０％
０．０１０％≦Ｃｒ≦１．０％
０．０１０％≦Ｓｉ≦０．５０％
０．００１％≦Ｐ≦０．２０％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．１０％
Ｎ≦０．０１０％
を含み、残りは鉄と精錬で生じる不純物であり、鋼帯は更に１％から１５％のマルテンサイトを含み、１．１を越える平均異方性係数ｒを呈することを特徴とする、鋼帯。
【請求項１４】
化学組成に更に、
０．０２０％≦Ｃ≦０．０６０％
０．３００％≦Ｍｎ≦０．５００％
０．０１０％≦Ｃｒ≦１．０％
０．０１０％≦Ｓｉ≦０．５０％
０．０１０％≦Ｐ≦０．１００％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．１０％
Ｎ≦０．０１０％
を含み、残りは鉄と精錬によって生じる不純物であることを特徴とする、請求項１３に記載の鋼帯。
【請求項１５】
４５０ＭＰａを越える引張強度Ｒｍを呈することを特徴とする、請求項１３または請求項１４のいずれかに記載の鋼帯。
【請求項１６】
５００ＭＰａを越える引張強度Ｒｍを呈することを特徴とする、請求項１５に記載の鋼帯。
【請求項１７】
更に、６００ＭＰａを越える引張強度Ｒｍを呈することを特徴とする、請求項１６に記載の鋼帯。
【請求項１８】
１．３を越える平均異方性係数ｒを呈することを特徴とする、請求項１３から１７のいずれか一つに記載の鋼帯。
【請求項１９】
更に１％から１０％のマルテンサイトを含むことを特徴とする、請求項１３〜１８のいずれか一つに記載の鋼帯。
【請求項２０】
更に５％から８％のマルテンサイトを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の鋼帯。
【請求項２１】
深絞りして作る自動車のための部材を製造するための、請求項１３〜２０のいずれか一つに記載の鋼帯の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間圧延され、フェライト／マルテンサイト組織の二相鋼鉄製の鋼帯の製造方法に関するものであり、この製造方法によって得られる鋼帯は、より詳細には、深絞りして作る自動車のための部材を製造するためのものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、超高強度の鋼鉄が開発されているが、それはとりわけ自動車産業特有の需要に応じるためのものであり、特に軽量化、つまりは部材の厚みの削減、そして部材の疲労に対する耐久力と衝撃に対する堅牢性の増大による安全性の向上である。これらの改良は、しかも、これらの部材の製造に用いられる鋼板の成形適性を損なうものであってはならない。
【０００３】
このように、いわゆる二相鋼鉄と呼ばれる鋼鉄を開発したが、その組織はフェライト／マルテンサイト組織であり、また４００ＭＰａを越える引張強度Ｒｍに達成することは可能であるが、その平均の異方係数ｒが１の近辺であるため、優れた絞り加工特性を呈さない。また、溶融亜鉛による鋼帯の表面のより良い親液性に有害な大量のシリコンやその他の元素を大量に含んでいるために亜鉛メッキに対する適性も悪い。
【０００４】
更に、単相組織で、更に高い平均の異方係数ｒの値を呈する鋼鉄も知られているが、機械的特性は平均的なものであり、引張強度Ｒｍも４００ＭＰａを越えるものではない。
【０００５】
下地が格子状の鋼鉄、またはアルミニウムで鎮静化させたり改めて燐化したりした鋼鉄などを例として挙げることにする。これらのタイプの鋼鉄で従来の硬化メカニズムを拡大する試みは、それらの機械的特性を著しく改善しない。更に、この鋼鉄は亜鉛メッキに適したものでなくてはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、深絞りして作るに適したものであると同時に、優れた機械的特性と異方性特性を呈する鋼帯を提案し、先行技術の鋼鉄の欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明は第一の目的として、冷間圧延された、フェライト／マルテンサイト組織の二相鋼鉄製の鋼帯の製造方法は、重量％で：
０．０１０％≦Ｃ≦０．１００％
０．０５０％≦Ｍｎ≦１．０％
０．０１０％≦Ｃｒ≦１．０％
０．０１０％≦Ｓｉ≦０．５０％
０．００１％≦Ｐ≦０．２０％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．１０％
Ｎ≦０．０１０％
を化学組成として含むスラブを熱間圧延し、残りは鉄と精錬によって生じる不純物であることを特徴とし、前記製造方法は以下の手順を含むものである：
‐５５０℃から８５０℃の間に含まれる温度で得られた鋼帯を高温で巻き取り、そして、
‐鋼帯を６０％から９０％の間に含まれる縮小率で冷間圧延し、そして、
‐鋼帯を臨界間領域で連続的に焼きなましをし、そして
‐鋼帯の温度を一つまたは複数の手順を踏んで室温まで下げ、６００℃と室温の間に含まれる冷却速度は、１００℃／ｓから１５００℃／ｓの間に含まれ、
‐そして場合によっては、鋼帯を３００℃未満の温度で焼き戻しにさらし、
鋼帯が最終的に１％から１５％のマルテンサイトを含むように形成されるように、焼きなましと冷却の作業が行われることを特徴とするものである。
【０００８】
好ましい一つの実施態様においては、化学組成は更に重量％で：
０．０２０％≦Ｃ≦０．０６０％
０．３００％≦Ｍｎ≦０．５００％
０．０１０％≦Ｃｒ≦１．０％
０．０１０％≦Ｓｉ≦０．５０％
０．０１０％≦Ｐ≦０．５０％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．１００％
Ｎ≦０．０１０％
を含み、残りは鉄と精錬から生じる不純物である。
【０００９】
本発明の製造方法は、また、以下の特徴を単独で、または組み合わせて含んでいてもよい：
‐鋼帯を８５０℃を越える温度で熱間圧延し、
‐鋼帯を５５０℃から７５０℃の間に含まれる温度で高温で巻き取り、
‐鋼帯を７０％から８０％の間に含まれる縮小率で冷間圧延し、
‐冷間圧延された鋼帯の連続的な焼き鈍しは、温度上昇の段階と所定の温度で維持する段階があり、
‐維持温度はＡｃ１と９００℃の間に含まれるものであり、
‐維持温度は７５０℃と８５０℃の間に含まれるものであり、
‐室温まで温度を下げる過程は、冷却速度が５０℃／ｓ未満である、維持温度から６００℃の間に含まれる第一の緩やかな冷却と、１００℃／ｓから１５００℃／ｓの間に含まれる、更に速度を上げて室温まで行う第二の冷却を含む。
【００１０】
本発明は第二の目的として、冷間圧延されたフェライト／マルテンサイト組織の二相鋼鉄製の鋼帯は重量％で：
０．０１０％≦Ｃ≦０．１００％
０．０５０％≦Ｍｎ≦１．０％
０．０１０％≦Ｃｒ≦１．０％
０．０１０％≦Ｓｉ≦０．５０％
０．００１％≦Ｐ≦０．２０％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．１０％
Ｎ≦０．０１０％
を化学組成として含み、残りは鉄と精錬で生じる不純物であり、鋼帯は更に１％から１５％のマルテンサイトを含んでいる。
【００１１】
好ましい一つの実施態様において、鋼帯の組成は以下の通りであり、：
０．０２０％≦Ｃ≦０．０６０％
０．３００％≦Ｍｎ≦０．５００％
０．０１０％≦Ｃｒ≦１．０％
０．０１０％≦Ｓｉ≦０．５０％
０．０１０％≦Ｐ≦０．１００％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．１０％
Ｎ≦０．０１０％
残りは鉄と精錬で生じる不純物である。
【００１２】
最後に、本発明による鋼帯は、また、以下の特徴を単独で、または組み合わせて含んでいてもよい：
‐４５０ＭＰａを越える引張強度Ｒｍを呈し、
‐５００ＭＰａを越える引張強度Ｒｍを呈し
‐６００ＭＰａを越える引張強度Ｒｍを呈し
‐１．１を越える平均異方性係数ｒを呈し、
‐１．３を越える平均異方性係数ｒを呈し、
‐更に１％から１０％のマルテンサイトを含み、
‐更に５％から８％のマルテンサイトを含む。
【００１３】
最後に、本発明の第三の目的は、深絞りして作る自動車のための部材を製造するための、本発明による鋼帯の使用である。
【００１４】
本発明による製造方法は、特異な組成のスラブを高温で圧延し、つぎにそうして得られた鋼帯を５５０℃から８５０℃の間に含まれる高温で巻き取るというものである。
【００１５】
この高温での巻き取りは、実際、いわゆる結晶集合組織と呼ばれるもの、つまりは異方性組織の発達に好ましい。このような巻き取りは、実際に、セメンタイトＦｅ３Ｃの析出を合着させることができ、再結晶の結晶集合組織の進展に有害な、焼きなましの際に溶液に溶け込ませられた炭素の量を減らすこともできる。
【００１６】
本製造方法では、つぎに、鋼帯を６０％から９０％の間に含まれる縮小率で冷間圧延し、ついで、鋼帯を臨界間領域で連続的に焼きなます。
【００１７】
臨界間の焼きなましは、再結晶後の巻き取りの際に形成されるカーバイド相の大部分を再溶解させることを可能にする。再結晶の後にカーバイド相がオーステナイト化され、溶解するという現象が発生することによって、保存し再結晶されたフェライト結晶集合組織が成長した後にすぐに、再結晶の際に閉じ込められた炭素を解放することが可能になる。それゆえ、低温で巻き取りを行う場合と同様に固溶体状の炭素が結晶集合組織に副作用を及ぼすこともないが、マルテンサイトが形成され、等方性の特性により変質するだけのことである。
【００１８】
本製造方法では、つぎに一つまたは複数の手順を踏んで、鋼帯を１００℃／ｓから１５００℃／ｓの間に含まれる冷却速度で６００℃から室温間の温度に冷却され、そして場合によっては、３００℃未満の温度で焼き戻しを行う。
【００１９】
この急速冷却段階により、鋼鉄の組織にマルテンサイトを形成することができ、それにより、非常に優れた機械的特性を得ることができる。しかしながら、等方性であり、平均異方性係数ｒを小さくしてしまうため、マルテンサイトが過度に形成されすぎないように用心しなくてはならない。
【００２０】
水で焼き入れを行うことによって、考慮される分析結果と比較して、大きな割合のカーバイド相を形成することが可能になる。維持温度を臨界間領域における更に低い値へと下げるか、あるいはまた焼き入れの前に緩やかな冷却を行うことによって、マルテンサイト相の留分の形成を減らすことができる。
【００２１】
鋼帯を更に緩やかに冷却するか、水で焼き入れした後に形成されるマルテンサイト相をおよそ一分間の短い焼き戻しを行うことによって、フェライトの下地とマルテンサイト相との間の硬度差を小さくすることもできる。
【００２２】
この焼き戻しはいかなる場合にも、先行技術にあるように、過時効処理ではないことに留意しなくてはならない。事実、そのような過時効（英語で言うｏｖｅｒａｇｉｎｇ）処理は、一般的には３００℃から５００℃の間で行われるものであり、特に、本発明における必要不可欠の要素であるマルテンサイトを取り除く効果をもつ。場合によって行われる本発明における焼き戻しは、マルテンサイトの割合を小さくすることなく、マルテンサイトに閉じ込められた固溶体状の炭素を一部析出させる。この焼き戻しの最高温度は、３００℃であり、好ましくは２５０℃、そして更に好ましくは２００℃である。
【００２３】
本発明による組成における炭素の含有量は、０．０１０％から０．１００％の間に含まれている。この元素は機械的特性をよくするのに必要不可欠なものではあるが、マルテンサイト相が形成される割合が余りに大きくなりすぎるため、余り大量に存在してはならない。
【００２４】
この組成には、マンガンが０．０５０％から１．０％の間に含まれる含有量で含まれている。マンガンは、その可延性を大幅に減らしつつ鋼鉄の弾性限界を改善するものであり、だからこそ含有量に限度を設けるのである。
【００２５】
組成にはまた、求められるマルテンサイトの形成を助長するクロムが０．０１０％から１．０％の間の含有量で含まれている。
【００２６】
組成にはまた、シリコンが０．０１０％から０．５０％の間に含まれる含有量で含まれている。その可延性を僅かに減らし、コーティングのしやすさを損いながらも、鋼鉄の弾性限界は大幅に改善される。
【００２７】
組成にはまた、結晶集合組織に影響することもなく、ミクロ組織が硬化する燐が０．００１％から０．２０％の間に含まれる含有量で含まれている。
【００２８】
組成にはまた、窒素を閉じ込めることによって劣化を阻止するアルミニウムが０．０１０％から０．１０％の間に含まれる含有量で含まれている。
【実施例】
【００２９】
非制限的な例として、そして本発明を更に分かりやすくするために、二通りの鋼種の鋼鉄を精練した。それらの組成を１０００分の１％単位で以下の表に示す。
【００３０】
【表１】
0004528769.tif 000002
【００３１】
組成の残りを構成するのは、鉄とその精錬から必然的に生じる不純物である。
【００３２】
使用する略号
Ｒｅ：ＭＰａ表示での弾性限界
Ｒｍ：ＭＰａ表示での引張強度
ｒ：異方性係数
Ｐ：平坦部
％ｍ：マルテンサイトの割合
【００３３】
精錬の後に、窒化アルミニウムの溶液を得るために、二通りの鋼種の鋼鉄を１２５０℃で一時間、オーステナイト化した。つぎにスラブは、圧延終了時の温度が９００℃を超えるように熱間圧延され、これにおける二通りの鋼種の鋼鉄のＡＲ３の値は約８７０℃である。
【００３４】
熱間圧延された鋼帯は、つぎにおよそ２５℃／ｓの冷却速度で、巻き取り温度に達するまで水で焼き入れされる。鋼種Ａのものが７２０℃で巻き取られた一方で、鋼種Ｂのサンプルの一つが５５０℃で巻き取られ、別のものは７２０℃で巻き取られた。
【００３５】
つぎに様々なサンプルが７５％の縮小率に達成するまで冷間圧延され、ついで幾つかのサンプルは７５０℃の維持温度で焼きなまし処理にかけられ、他のサンプルは８００℃でかけられた。そこで冷却は、およそ２５℃／ｓの速度で室温まで、水で焼き入れによって行われる。
【００３６】
つぎに得られた鋼鉄の機械的特性と異方性の測定を行う。
【００３７】
その結果を次の表にまとめる：
【００３８】
【表２】
0004528769.tif 000003
【００３９】
ある鋼鉄の全体的な異方性は、平均異方性係数ｒによって決定される：
【００４０】
【数１】
0004528769.tif 000004
【００４１】
ここで、ｒＴは鋼帯の圧延方向に対して横断方向に測定した値ｒを示し、
ｒＬは、鋼帯の圧延方向に対して長手方向に測定した値ｒを示し、
ｒ４５°は、鋼帯の圧延方向に対して４５°で測定した値ｒを示す。
【００４２】
７２０℃の巻き取り温度については、平均異方性係数ｒと、鋼種Ａ及びＢについてのマルテンサイトの割合％ｍとの間に存在する関係を図１に示した。マルテンサイトの比率が増大すると、その鋼鉄の等方性も増すことが明らかとなった。
【００４３】
また、マルテンサイトの比率が大きければそれだけ一層、機械的特性も向上するということが明らかとなった。
【００４４】
参考として、最終的に１２％のマルテンサイトを得るために、７２０℃で巻き取られ、つぎに７５０℃で焼きなましされた鋼種Ａで得られたミクロ組織を図２に示した。そこではフェライトと、そこに形成されたマルテンサイトとの違いがよく出ている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】７２０℃の巻き取り温度について、平均異方性係数ｒと、鋼種Ａ及びＢについてのマルテンサイトの割合％ｍとの間に存在する関係
【図２】７２０℃で巻き取られ、つぎに７５０℃で焼きなましされた鋼種Ａで得られたミクロ組織
【図１】
0004528769.tif 000005
【図２】
0004528769.tif 000006