(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量比で、C:0.05〜0.2%、Si:0.3〜2.5%、Mn:0.5〜2.5%、P:0.15%以下、Al:0.01〜2.5%を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を熱延する際に、650℃以上で仕上げると共に、Ar3変態点以下、650℃以上の温度で合計圧下率が50%以上の圧延を行ない、800℃以下、650℃以上の温度で一度巻き取り、10秒以上、10分以下の時間保持した後、巻き戻し、冷速20℃/sec以上で冷却し、再び500℃以下、300℃以上の温度で巻取ることを特徴とする、形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法。
【請求項２】
重量比で、Ti:0.001〜0.05%、Nb:0.001〜0.05%及びB:0.0001〜0.005%の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法。
【請求項３】
Ar3変態点以下、650℃以上の温度で合計圧下率が50%以上の圧延を行うに際し、潤滑を施し摩擦係数が0.2以下で圧延を行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用足回り部品等に使用される形状凍結性の優れた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
良加工性熱延高張力鋼板は、残留オーステナイト鋼板とも言われ、フェライトとベイナイト主体の組織に残留オーステナイトが点在する組織を有する。この鋼板の特徴は、フェライト組織で良延性を確保しながら、ベイナイトで強度を持たせ、成形に伴い残留オーステナイトがマルテンサイトに変態し、くびれを生じようとする箇所を強化することにより破壊を抑制し、高延性を示すものである。この機構により従来の高張力鋼より格段に優れた加工性を示し、難加工部品への適用も進められている。
【０００３】
しかしながら、この広範囲の適用には限界もある。その主要因の１つに形状凍結性の問題が挙げられる。残留オーステナイト鋼は、一般に強度−延性バランスが良く、しわ抑え力を強くすることができるので他の高張力鋼に比べ成形可能限界は比較的広いが、形状凍結性に関しては必ずしも優れているとは言えない。
【０００４】
この鋼板の成分の特徴は、高張力を得るためにC,Mnを添加するが、これらの元素はオーステナイト安定元素であり、フェライトの生成を抑制するので、逆にフェライト安定元素であるSi, Al,Pなどを添加してフェライトを十分に析出させる成分系になっている（例えば，特開昭61-157625号公報）。特に、Al,Siはセメンタイトの析出を遅らせる作用があり、固溶のＣをオーステナイト中に濃化させるのを助長し、残留オーステナイトを作りやすくする作用がある。
【０００５】
また、製造方法の特徴は、フェライトを十分に析出させるために、Ar3変態点以上の温度で仕上圧延をした後、フェライトの析出を助長するためにフェライトが析出しやすい温度域で徐冷し、その後パーライトが析出しないように急冷してベイナイト生成温度で巻き取り、ベイナイトの進行に伴いオーステナイト中のＣを濃化させ、オーステナイトを安定化させることにより室温でも安定なオーステナイトを残留させる冷却パターンを有している（例えば，特開平２−２１７４２５号公報）。このように熱間圧延自体は、Ar3変態点以上で行なわれるため板厚中心層の集合組織は変態によりランダム化が起こり、{100}/{111}の比は１前後のことが多い。即ち、今まで集合組織に注目した開発は皆無であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、形状凍結性のすぐれた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、形状凍結性と機械的性質の関係を詳細に検討し、形状凍結性は成形時の加工硬化特性に大きく影響されることを見い出した。本発明は、これらの知見に基づくものであり、その要旨とする処は、下記の通りである。
（１）重量比で、C:0.05〜0.2%、Si:0.3〜2.5%、Mn:0.5〜2.5%、P:0.15%以下、Al:0.01〜2.5%を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を熱延する際に、650℃以上で仕上げると共に、Ar3変態点以下、650℃以上の温度で合計圧下率が50%以上の圧延を行ない、800℃以下、650℃以上の温度で一度巻き取り、10秒以上、10分以下の時間保持した後、巻き戻し、冷速20℃/sec以上で冷却し、再び500℃以下、300℃以上の温度で巻取ることを特徴とする形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法。
【０００８】
（２）重量比で、Ti:０．００１〜0.05%、Nb:０．００１〜0.05%及びB:０．０００１〜0.005%の１種又は２種以上を含有することを特徴とする前記（１）に記載の形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法。
（３）Ar3変態点以下、650℃以上の温度で合計圧下率が50%以上の圧延を行うに際し、潤滑を施し摩擦係数が0.2以下で圧延を行なうことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の形状凍結性に優れた良加工性熱延高張力鋼板の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の鋼板の成分の限定条件について述べる。
【００１０】
Cは、0.05%以上、0.2%以下に限定した。これは、Cが0.05%未満では高張力鋼板としての強度が十分でないためであり、また、0.2%超では溶接性が劣化するからである。
【００１１】
Siは、0.3％以上、2.5%以下に限定した。これは、Siが0.3%未満では残留オーステナイトとフェライトが生成しにくく、また、2.5%超では加工性が劣化するからである。
【００１２】
Mnは、0.5%以上、2.5%以下と限定した。これは、Mnが0.5%以上であれば強度を確保でき、また、2.5%超では加工性が劣化するためである。
Ｐは、Siと同様にフェライトの生成を助長するが、過度の添加は加工性を劣化するので上限を0.15%とした。
Alは、脱酸のときに必要でその時の下限が0.01%である。AlもSiと類似の効果でフェライトの生成を助長するが、過度の添加は加工性を劣化するので上限を2.5%とした。
【００１３】
選択的に添加するTi, Nb,およびBは、析出強化、細粒強化、変態強化などの機構を通して組織制御により材質を改善するので適度な添加は好ましいが、過度の添加は加工性を劣化するので、それぞれ上限を０．０５％、０．０５％、０．００５％と限定した。Ｔｉ，Ｎｂ及びＢは、それぞれの効果が得られる下限として，Ｔｉ：０．００１％、Ｎｂ：０．００１％、Ｂ：０．０００１％とした。
【００１４】
次に、本発明の製造プロセス条件の限定について述べる。
熱延条件において、仕上温度の下限を650℃としたのは、これ以上低温で圧延すると引き続き行なう巻取時に再結晶が十分に起こらず加工性が劣化するためである。Ar3変態点以下、650℃以上の温度で合計圧下率を50%以上と限定したのは、この条件を満足することにより形状凍結性が顕著に向上するためであり、これは上記条件下で形状凍結性に優れた集合組織が形成されるためと推測される。
【００１５】
また、Ar3変態点以下、650℃以上の温度で合計圧下率50%以上の熱延をする際に潤滑を施し、ロールと鋼板の間の摩擦係数を0.2以下にすることにより形状凍結性がさらに向上することが明らかになった。その理由は表層部の集合組織をせん断変形を小さくすることにより、中心の集合組織に近づけたので、形状凍結性に有利な集合組織が板厚全域に広がったためと推測される。
【００１６】
次に、鋼板の巻取条件の限定について述べる。
本発明の大きな特徴は、巻取処理を２度するところにある。１度目の巻取では再結晶処理を積極的に行ない、また２回目の巻取は急冷した後に低温で行ないパーライト変態などによるカーバイドの析出を抑制し、ベイナイト変態の進行に伴いＣをオーステナイトに濃化させ、室温でも安定なオーステナイトを残すためである。
【００１７】
１回目の巻取処理を800℃以下、650℃以上の温度、10秒以上、10分以下と限定したのは、800℃超の温度ではフェライトが十分に生成しないためである。下限温度を650℃としたのは、これより低い温度になるとパーライトの生成が顕在化し、その後、２回目の巻取で低温巻取をしても残留オーステナイトが生成せず、残留オーステナイト鋼としての特性が得られないためである。１回目の巻取の保持時間を10秒以上としたのは、これより短い時間では加工されたフェライトが十分に再結晶しない可能性が高くなるためである。また、巻取の保持時間に上限を設けたのは、長い保持時間は生産性を劣化するためである。
【００１８】
コイルを巻き戻し開始から２回目の巻取を行なうまでの冷速を20℃/sec以上と限定したのは、パーライトの生成を抑えて適量のベイナイト、残留オーステナイトを生成させるためである。パーライトの生成を抑制し、ベイナイト変態を促進するには２回目の巻取温度を500℃以下にする必要がある。また、残留オーステナイトを生成させるためにはマルテンサイトの生成を抑えなければならないので、２回目の巻取温度の下限を300℃にする必要がある。このような巻取条件は仕上圧延機に比較的近接したコイラーで巻き取り、それからROT(Run-out Table)へ巻戻し、再び従来のコイラーで巻き取ることで実現する。
【００１９】
尚、本発明に係る高張力鋼板は、表面処理原板として使用しても、本発明の効果を得ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて説明する。
【００２１】
実施例および比較例には表１に示した成分組成を有する鋼を用いた。鋼種A〜C,E〜Gは、本発明鋼、D, H,Iは比較鋼である。Ar3温度は、フォーマスターで５℃/秒で冷却したときの測定結果である。熱延・巻取条件と高張力鋼板の成形性の指標となる成品板の圧延方向に切り出したJIS5号試験片の引張試験の全伸びと引張強度の積、ならびに形状凍結性の指標になる90度曲げ後の開口角を９０で引いた値を、表２に示す。
【００２２】
表２において、第一回目の巻取時間とは、コイルに巻き取られてから再び巻き戻されコイルから離れるまでの時間と定義する。その他の製造条件は、スラブ加熱温度が950℃から1250℃で、熱延板の板厚は1.6mmとした。摩擦係数は、先進率、圧延荷重、トルクなどのデータより圧延理論に基づいて計算によって求めた。
【００２３】
【表１】
0003842897.tif 000002
【００２４】
【表２】
0003842897.tif 000003
【００２５】
本発明の範囲を満足した実験番号２、３、５、７、９、１０、１２、１４、１７、１９、２２、２４、２６の材料は、強度−延性バランスが優れているばかりでなく、スプリングバック角度も小さく形状凍結性も優れている。
一方、通常のγ域熱延で１回巻取法によって製造された実験番号１、１６、１８、２１、２３、２５の材料は、同鋼種の本発明鋼に比べ、明らかにスプリングバックが大きい。
【００２６】
Ar3以下、650℃以上の温度域での全圧下率が３５％と低かった実験番号４の試料は、スプリングバック量が大きかった。
【００２７】
第１回目の巻取温度が低かった実験番号６の試料は、パーライトが生成し、強度−延性バランスが劣化した。
【００２８】
第１回目の巻取時の保持時間が短っかった実験番号８の材料は、強度−延性バランスが悪いばかりでなく、スプリングバック角度も大きかった。
【００２９】
１回目の巻取からの巻き戻し開始から、２回目の巻取までの平均冷速が遅かった実験番号１１の材料は、強度−延性バランスが悪かった。
【００３０】
２回目の巻取温度が本発明の範囲外であった実験番号１３、１５の試料は、共に優れた強度−延性バランスを示さなかった。特に実験番号１５の試料は、マルテンサイトが生成したため強度が高まりスプリングバック量が高くなった。
【００３１】
また、成分範囲が本発明鋼の範囲を逸脱した鋼を用いた実験番号２０、２７、２８では、優れた強度−延性バランスが得られなかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明方法によれば、形状凍結性に優れた加工用高張力鋼板が提供でき、寸法精度の問題で適用が難しかった部位にも高張力鋼板が使用でき、自動車の軽量化等に貢献できる。