(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：0.03〜0.18wt％、
Si：2.0 wt％以下、
Mn：1.0 〜3.5 wt％、
Ｐ：0.05wt％以下、
Ｓ：0.02wt％以下および
Al：0.10wt％以下
を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になり、10％以上のフェライトを含むフェライトとベイナイトの混合組織が組織全体の90％以上を占める鋼組織を有し、降伏比（ＹＲ）が75％以下、引張り強さ（ＴＳ）が 580 MPa以上でかつ（弾性限／ＴＳ）比が45％以上であることを特徴とするロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板。
【請求項２】
請求項１において、鋼の成分組成が、さらに
Nb：0.005 〜0.1 wt％、
Ti：0.005 〜0.1 wt％および
Ca：0.0001〜0.005 wt％
のうちから選んだ少なくとも１種を含有する組成になることを特徴とするロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板。
【請求項３】
請求項１または２において、鋼の成分組成が、さらに
Cr：0.01〜1.0 wt％および
Mo：0.01〜1.0 wt％
のうちから選んだ少なくとも１種を含有する組成になることを特徴とするロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板。
【請求項４】
請求項１，２または３において、鋼の成分組成が、さらに
Ｂ，Cu，Ni，Ｗ，Co、ＶおよびZrのうちから選んだ１種または２種以上合計で：1.0  wt％以下
を含有する組成になることを特徴とするロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板に関し、特にかかる高張力冷延鋼板をロールフォーミングおよび曲げ加工した場合にそれぞれ懸念される縁波および座屈の発生を併せて防止しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の軽量化による燃費向上のために、自動車用バンパーの素材として高張力冷延鋼板が使用されるようになってきた。
また、最近では、製造コスト低減の観点から、その製造方法についても大物の一体成形化が指向されている。
【０００３】
自動車用バンパーを一体成形するためには、まず、ロールフォーミングで函型に成形したのち、曲げ加工によって所定のカーブを付与する必要がある。
しかしながら、高張力冷延鋼板のロールフォーミングに際しては、鋼板の縁部に、図１に示すような縁波が発生し易いという問題があった。
このような縁波の発生を防止するには、鋼材の降伏応力（ＹＳ、0.2 ％耐力）を高くすることが有効と考えられる。というのは、ＹＳが高くなれば一般に弾性限も高くなって、変形時における長手方向の塑性収縮を効果的に抑制できるからである。
【０００４】
しかしながら、ＹＳを高くすると、ロールフォーミング後の曲げ加工時に、図１に示したような座屈の発生が懸念される。
というのは、大物一体成形により、プレス品の断面形状が大きくなるため、曲げ時に加わる応力が座屈限界応力を上回るからであり、この傾向は材料がハイテン化するに伴って強くなる。
【０００５】
従って、上記したような曲げ加工時における座屈の発生を防止するためには、ＹＳを小さくすることが有利なのであるが、前述したとおりＹＳを小さくすると今度はロールフォーミング時における縁波の発生が避けられない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、自動車用バンパー等のように、高張力冷延鋼板をロールフォーミングと曲げ加工を利用して製造する場合、ロールフォーミングと曲げ加工に必要とされる特性は相反することから、従来、これら両工程に有利に適合する好適材料は存在せず、その開発が望まれていた。
この発明は、上記の要請に有利に応えるもので、ロールフォーミング時における縁波の発生および曲げ加工時における座屈の発生の両者を効果的に防止することができる、ロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ＹＳが小さくても、弾性限をＴＳとの兼ね合いで高くしてやれば、すなわちＹＳと弾性限とのバランスを適切にとってやれば、座屈のみならず縁波の発生を効果的に防止できることの知見を得た。
この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【０００８】
すなわち、この発明の要旨構成は次のとおりである。
１．Ｃ：0.03〜0.18wt％、
Si：2.0 wt％以下、
Mn：1.0 〜3.5 wt％、
Ｐ：0.05wt％以下、
Ｓ：0.02wt％以下および
Al：0.10wt％以下
を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になり、10％以上（面積率、以下同じ）のフェライトを含むフェライトとベイナイトの混合組織が組織全体の90％以上を占める鋼組織を有し、降伏比（ＹＲ）が75％以下、引張り強さ（ＴＳ）が 580 MPa以上でかつ（弾性限／ＴＳ）比が45％以上であることを特徴とするロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板。
【０００９】
【請求項２】
２．上記１において、鋼の成分組成が、さらに
Nb：0.005 〜0.1 wt％、
Ti：0.005 〜0.1 wt％および
Ca：0.0001〜0.005 wt％
のうちから選んだ少なくとも１種を含有する組成になることを特徴とするロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板。
３．上記１または２において、鋼の成分組成が、さらに
Cr：0.01〜1.0 wt％および
Mo：0.01〜1.0 wt％
のうちから選んだ少なくとも１種を含有する組成になることを特徴とするロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板。
４．上記１，２または３において、鋼の成分組成が、さらに
Ｂ，Cu，Ni，Ｗ，Co、ＶおよびZrのうちから選んだ１種または２種以上合計で：1.0  wt％以下
を含有する組成になることを特徴とするロール成形性および耐座屈性に優れた高張力冷延鋼板。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の解明経緯について説明する。
前述したとおり、発明者らは、ロールフォーミング時および曲げ加工時における縁波および座屈の発生の両者を効果的に防止するためには、ＹＳと弾性限とのバランスを適切に設定することが重要であることの知見を得た。
そこで、ＹＳと弾性限との好適バランスについて検討したところ、降伏比（ＹＲ）を75％以下にすると共に、（弾性限／ＴＳ）比を45％以上（ただし、引張り強さ（ＴＳ）≧ 580 MPa）とすることが有効であることが判明した。ここに（弾性限／ＴＳ）比とは、（弾性限／ＴＳ）×100 ％の値である。
【００１１】
そこで、次に、発明者らは、上記したようなＹＳと弾性限との好適バランスをそなえる鋼材を得るための製造方法について研究を進めたところ、製造工程中、特に鋼片の加熱温度、圧延条件および焼鈍温度を厳密に管理して、鋼組織を、少なくとも10％以上のフェライトを含むフェライトとベイナイトの混合組織（好ましくは90％以上）とすることが重要であることが究明された。
【００１２】
以下、本発明鋼板の好適製造条件について説明する。
まず、鋼のスラブ加熱温度は、通常よりも低め好適には1100℃未満（好ましくは1000℃以上）に設定してスラブ加熱を施したのち、熱間圧延終了温度が 850〜950 ℃程度で熱間圧延を行うことが肝要である。
というのは、スラブ加熱温度が低目だと、鋼中に未固溶のNb（NbＣ）やAl（AlＮ）が残存するが、かような未固溶成分の影響でγ粒が細粒化し、しかも圧延温度も低目とすれば、工程を通じて微細な結晶粒が得られ、ひいては最終製品の（フェライト＋ベイナイト）主体の組織も均一微細となり、併せてＹＳと弾性限との開きが小さくなるためである。
この点、スラブ加熱温度が1100℃以上では低い弾性限しか得られず、また熱間圧延終了温度が上記の範囲を逸脱すると結晶粒の十分な細粒化が達成されないため、ＹＳと弾性限との開きが大きくなる。
【００１３】
上記の熱間圧延後、コイルに巻取るわけであるが、この巻取り温度は 550〜650 ℃程度とすることが好ましい。
というのは、巻取り温度が上記の範囲を外れた場合には、結晶粒が均質化し難く、やはりＹＳと弾性限との開きが大きくなるからである。
【００１４】
ついで、冷間圧延を施すが、この冷延条件については特に限定されることはなく、常法に従って実施すれば良い。
ちなみに、好適冷延圧下率は30〜70％であり、かかる圧延によって板厚：0.8 〜2.4 mmの板材に仕上げる。
【００１５】
上記の冷延後、焼鈍−冷却を施して所望の（フェライト＋ベイナイト）混合組織の製品板とするが、かかる焼鈍−冷却は次の条件で行うことが好ましい。
・焼鈍温度： 750〜850 ℃（α−γ２相域）
この焼鈍温度が低すぎるとベイナイトの形成が不十分となり、一方高すぎるとベイナイトの形成が過多となる。
・冷却第１段： 300℃±50℃まで15℃/s以上 100℃/s以下程度の速度で冷却。
・冷却第２段： 150〜200 ℃まで10〜50℃/min程度の速度で冷却。
・冷却第３段：以下、室温まで15℃/s以上程度の速度で冷却。
冷却第１段において、冷却速度が遅すぎるとベイナイトが形成され難く、一方早すぎるとマルテンサイト化し、いずれにしても所望組織は得られない。また、冷却第２段の冷却速度が上記の範囲を逸脱すると、第２相への十分なＣの濃縮が達成されず、ベイナイトが形成され難くなる。さらに、冷却第３段の冷却速度が遅いと、組織の均一性が低下し、ＹＳと弾性限との開きが大きくなる。
【００１６】
かくして、10％以上のフェライトを含む（フェライト＋ベイナイト）混合組織から主としてなり、しかも、降伏比（ＹＲ）が75％以下、引張り強さ（ＴＳ）が 580 MPa以上でかつ（弾性限／ＴＳ）比が45％以上の高張力冷延鋼板が得られるのである。
【００１７】
ここに、鋼組織において、フェライトの量を10％以上に限定したのは、フェライト量が10％に満たないと延性が低下し、ロール加工が困難になるだけでなく、ＹＲが上昇し座屈し易くなるからである。特に好適なフェライト量は20〜70％である。
また、（フェライト＋ベイナイト）混合組織は、組織全体の90％以上とする必要がある。
なお、この発明において、フェライトとベイナイトの他、少量であれば（10％未満）マルテンサイトや残留オーステナイト等を含有していもかまわない。
また、結晶粒径については 4.0μm 以下程度とすることが好ましい。
【００１８】
次に、この発明において、ＹＲを75％以下に限定したのは、曲げ加工時における座屈の発生を効果的に防止するためである。より好ましくは73％以下である。
また、（弾性限／ＴＳ）比を45％以上に限定したのは、ロールフォーミング時における縁波の発生を効果的に防止するためである。より好ましくは50％以上である。
さらに、ＴＳを 580 MPa以上に限定したのは、この程度の高張力範囲においてこの発明の効果が著しいからである。なお、ＴＳは 780 MPa以上が特に効果的で好ましい。
【００１９】
次に、この発明鋼の成分組成範囲について説明する。
Ｃ：0.03〜0.18wt％
Ｃは、強度の向上に有効に寄与するが、含有量が0.03wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.18wt％を超えると加工性や溶接性、耐衝撃特性が著しく劣化するので、Ｃ量は0.03〜0.18wt％の範囲に限定した。
【００２０】
Si：2.0 wt％以下
Siは、強度を向上させる有用元素であるが、含有量が 2.0wt％を超えると加工性の劣化を招くので、Si量は 2.0wt％以下に限定した。
なお、鋼の清浄度の観点からは 0.005wt％以上含有させることが好ましい。
【００２１】
Mn：1.0 〜3.5 wt％
Mnは、Ｓを固定してＳに起因した熱間割れの発生を防止するだけでなく、強度の改善成分としても有効である。しかしながら、含有量が 1.0wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方 3.5wt％を超えると加工性および溶接性が劣化するので、Mn量は 1.0〜3.5 wt％の範囲に限定した。
【００２２】
Ｐ：0.05wt％以下
Ｐは、多量に含有されると、その偏析によって割れの発生が懸念されるので、Ｐの含有は極力低減する必要があるが、0.05wt％以下で許容される。より好ましくは0.02wt％以下である。
【００２３】
Ｓ：0.02wt％以下
Ｓが多量に含有されると伸びフランジ性が劣化するのでＳの含有は極力低減する必要があるが、0.02wt％以下で許容される。より好ましくは 0.005wt％以下である。
【００２４】
Al：0.10wt％以下
Alは、脱酸剤として有効に寄与するが、含有量が0.10wt％を超えると加工性の劣化を招くので、0.10wt％以下で含有させるものとした。より好適には0.02〜0.06wt％の範囲である。
【００２５】
以上、基本成分について説明したが、この発明ではさらに、以下に述べる元素を添加することができる。
Nb：0.005 〜0.1 wt％
Nbは、鋼組織を細粒化して強度や加工性を向上させるだけでなく、低ＹＲや高弾性限を達成する上でも有効な元素である。しかしながら、含有量が 0.005wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方 0.1wt％を超えると加工性が劣化するので、Nb量は 0.005〜0.1 wt％程度とするのが好ましい。
【００２６】
Ti：0.005 〜0.1 wt％
Tiは、Nbと同様、高組織の細粒化および強度や加工性の向上、さらには低ＹＲ、高弾性限の実現に有効に寄与するが、含有量が 0.005wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方 0.1wt％を超えると加工性が劣化するので、Ti量は 0.005〜0.1 wt％程度とするのが好ましい。
【００２７】
Ca：0.0001〜0.005 wt％
Caは、硫化物の形態制御に有効に寄与し、特に伸びフランジ性の向上させる有用元素であるが、含有量が0.0001wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.005 wt％を超えると加工性の劣化を招くので、Ca量は0.0001〜0.005 wt％程度とするのが好ましい。
【００２８】
その他、この発明では必要に応じて、以下に述べる元素をさらに添加することができる。
Crおよび／またはMo：0.01〜1.0 wt％
CrおよびMoはいずれも、焼入性改善による組織制御に有効に寄与するが、含有量が0.01wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方 1.0wt％を超えると硬化が著しくなるので、0.01〜1.0 wt％の範囲で含有させることが好ましい。
【００２９】
Ｂ，Cu，Ni，Ｗ，Co、Ｖおよび／またはZr：1.0 wt％以下
これらの元素はいずれも、強度の向上に有効に寄与する元素であるが、あまりに多く添加すると加工性が劣化するので、単独添加または複合添加いずれの場合も 1.0wt％以下程度で添加することが好ましい。
【００３０】
なお、上記した元素以外には、不可避的不純物の含有が許容されるが、かかる不純物の混入量は合計で 0.2wt％以下とすることが好ましい。
【００３１】
表１に示す成分組成になる鋼スラブ（厚み：220 mm）を、表２に示す条件で処理し、厚み：1.2 mmの冷延鋼板を得た。
かくして得られた高張力冷延鋼板の鋼組織および機械的性質、さらにはロール成形性および耐座屈性について調べた結果を、表３に示す。
なお、ロール成形性および耐座屈性は、冷延鋼板を断面が50×100 mmの角パイプにロール成形したのち、そのまま2000mmR で曲げ加工した際の、ロールフォーミング時における縁波発生の有無および曲げ加工時における座屈発生の有無で評価した。
【００３２】
【表１】
0003799868.tif 000002
【００３３】
【表２】
0003799868.tif 000003
【００３４】
【表３】
0003799868.tif 000004
【００３５】
表３に示したとおり、この発明に従い得られた冷延鋼板は、ロールフォーミングおよび曲げ加工時において、縁波および座屈の発生が皆無であり、良好なロール成形性および耐座屈性が得られていることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、ＹＳと弾性限の適切なバランスをとることにより、従来、相反する性質とされたロール成形性および耐座屈性を兼ね備えた高張力冷延鋼板を得ることができ、従って、かかる高張力冷延鋼板にロールフォーミングおよび曲げ加工を施した場合に従来懸念された縁波および座屈の発生を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ロールフォーミング時における縁波の発生状況および曲げ加工時における座屈の発生状況を示した図である。
【図１】
0003799868.tif 000005