(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．１５〜０．３０重量％，Ｓｉ：０．５重量％以下，Ｍｎ：１．０〜２．５重量％，Ｐ：０．０２５重量％以下，Ｓ：０．０１重量％以下，Ｃｒ：０．５〜１．５重量％，Ｍｏ：０．１〜０．５重量％，Ｂ：０．０００５〜０．００５０重量％，Ｔｉ：０．０１〜０．０５重量％，Ｎ：０．０１０重量％以下及びＡｌ：０．０２０〜０．０８０重量％を式（１）で定義されるＸ値が６．５以上になるように含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成をもつ鋼を８００〜９５０℃の温度域で仕上げ熱延した後、３５０〜５５０℃で巻き取ることを特徴とする熱延製造安定性に優れた強度９８０Ｎ／ｍｍ2以上のドアインパクトビーム用熱延鋼板の製造方法。
Ｘ＝１０［％Ｃ］＋２．０［％Ｍｎ］＋２．５［％Ｃｒ］
＋３．５［％Ｍｏ］＋５０［％Ｂ］    ・・・・（１）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、９８０Ｎ／ｍｍ2 以上の強度と良好な加工性をもつと共に熱延製造安定性に優れたドアインパクトビーム用熱延鋼板を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、特に乗用車については、安全対策の強化に対する要求が年々高くなってきている。これら要求の一つとして、側面衝突時の衝撃を吸収するため、サイドドアにインパクトビーム等の補強部品を装着することが採用され始めている。
インパクトビーム用材料は、特開平７−１２４７５８号公報，特開平７−１２６７５０号公報，特開平７−２７８７４８号公報，特開平８−７３９３８号公報等で紹介されているように、電縫鋼管を焼入れ処理又は連続高周波焼入れすることにより製造されている。また、特開平４−３４６６２４号公報，特開平４−３６５８１４号公報，特開平７−３４１３６号公報，特公平８−３０２１２号公報で紹介されているように、連続焼鈍設備で熱処理により冷延鋼板を高強度化して電縫鋼管にする方法もインパクトビーム用材料の製造に採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電縫鋼管を焼入れしてインパクトビーム用材料を製造する方法は、熱延→冷間圧延→鋼管加工→溶接→高周波焼入れと多数の工程を経たり、鋼管加工後の長尺パイプをバッチ焼入れする工程を経る。何れも、製造工程が複雑になることから、コスト高になることが避けられない。しかも、得られたパイプは、鋼板を成形して製造されたブラケットを接合した上で車体に取り付けられる。すなわち、パイプをインパクトビームとして使用するためには、ブラケットの作製及びその溶接工程が必要となり、更にコストを上昇させる原因となる。
他方、冷延鋼板を熱処理により９８０Ｎ／ｍｍ2 以上に高強度化してインパクトビームを製造する方法では、熱延鋼板を冷間圧延した後、水焼入れタイプの連続焼鈍設備を使用した熱処理が施される。すなわち、冷間圧延，連続焼鈍炉による熱処理が必要なことから、熱延鋼板に比較してコスト高になることが避けられない。
【０００４】
このようなことから、より製造コストを低減する方法として、強度が９８０Ｎ／ｍｍ2 を超える鋼板を熱延で作り込むことが考えられる。しかし、熱延鋼板で９８０Ｎ／ｍｍ2 以上の強度を得ようとすると、熱延の際の製造安定性、すなわち冷却速度ムラや巻取り温度ムラに起因した材質変動やインパクトビームへの成形加工を考慮した局部変形、すなわち伸びフランジ性が問題となる。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、鋼材の成分・組成と熱処理条件との間の特定された組合せを採用することにより、強度と成形加工性の相反する特性を両立させると共に、歩留りすなわち製造コストに直接つながる熱延製造安定性に優れたドアインパクトビーム用熱延鋼板を製造することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の製造方法は、その目的を達成するため、Ｃ：０．１５〜０．３０重量％，Ｓｉ：０．５重量％以下，Ｍｎ：１．０〜２．５重量％，Ｐ：０．０２５重量％以下，Ｓ：０．０１重量％以下，Ｃｒ：０．５〜１．５重量％，Ｍｏ：０．１〜０．５重量％，Ｂ：０．０００５〜０．００５０重量％，Ｔｉ：０．０１〜０．０５重量％，Ｎ：０．０１０重量％以下及びＡｌ：０．０２０〜０．０８０重量％を式（１）で定義されるＸ値が６．５以上になるように含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成をもつ鋼を８００〜９５０℃の温度域で仕上げ熱延した後、３５０〜５５０℃で巻き取ることを特徴とする。
Ｘ＝１０［％Ｃ］＋２．０［％Ｍｎ］＋２．５［％Ｃｒ］
＋３．５［％Ｍｏ］＋５０［％Ｂ］    ・・・・（１）
【０００６】
【作用】
本発明者等は、要求特性を満足したドアインパクトビーム用材料を開発するため、合金元素，熱延条件と強度，延性，伸びフランジ性の関係や機械的性質に及ぼす熱延条件の影響について、数多くの実験を行った。その結果、本発明で規定した特定成分の鋼を８００〜９５０℃の仕上げ温度で熱延した後、３５０〜５５０℃の巻取り温度で巻き取るとき、冷却速度に拘らず９８０Ｎ／ｍｍ2 以上の強度及び良好な加工性をもち、熱延製造安定性に優れたドアインパクトビーム用熱延鋼板が製造されることを見い出した。
本発明で規定した成分系においては、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｂ等を効果的に鋼に含ませることで、フェライトやパーライト変態を遅滞させることができる。そのため、仕上げ熱延後の冷却速度が遅い場合や冷却速度が変動しても、フェライト，パーライト，更には上部ベイナイトの高温生成物が生成しないために、熱延鋼板の機械的性質の変動を小さくすることが可能である。その結果、強度と成形加工性の相反する特性が両立すると共に、熱延製造安定性が改善され、要求特性を満足するインパクトビーム用材料が高歩留りで製造される。
【０００７】
以下、本発明で規定した合金成分，熱処理条件等を説明する。
Ｃ：０．１５〜０．３０重量％
インパクトビームとして要求される強度を得るために必要な合金元素であり、Ｃ含有量が０．１５重量％未満では必要な９８０Ｎ／ｍｍ2 以上の強度が得られない。しかし、０．３０重量％を超えるＣ含有量では、靭性が低下する。過剰なＣ含有は、ブラケットと車体との溶接性劣化を引き起こす原因にもなる。また、Ｃ含有量の増加に伴って、熱間圧延における冷却速度と巻取り温度ムラに起因した材質変動が顕著になる。その結果、製造した製品の歩留りが低下し、製造コストを上昇させることになる。
Ｓｉ：０．５重量％以下
Ｓｉが多量に含まれると溶接性が劣化し、スケール疵も発生し易くなる。また、熱延板の表面品質を低下させ、靭性を阻害する悪影響もみられる。したがって、本発明では、Ｓｉ含有量の上限を０．５重量％に規制した。
【０００８】
Ｍｎ：１．０〜２．５重量％
鋼板の焼入れ性を高め、強靭化を図る上で重要な合金元素である。Ｍｎは、熱延における冷却中にフェライト変態を抑制し、極めて遅い冷却速度でもベイナイト主体の組織にする作用を呈する。しかし、Ｍｎ含有量が１．０重量％未満では、熱延における冷却中に上部ベイナイト等の高温生成物が生成し、強度が不足する。しかも、熱延における冷却速度及び巻取り温度依存性が大きくなり、材質変動が大きくなって歩留り低下を招く。逆に、２．５重量％を超える多量のＭｎが含まれると、強度上昇効果や焼入れ性が飽和し、却って溶接性や靭性が劣化する。
Ｐ：０．０２５重量％以下
靭性を劣化させる元素であり、Ｐ含有量が０．０２５重量％を超えると著しく靭性が劣化する。
【０００９】
Ｓ：０．０１重量％以下
本発明のような高強度鋼管の加工性、特に伸びフランジ性に大きな影響を及ぼす元素である。また、ＭｎＳ系の介在物を形成し、加工性、特に伸びフランジ性を阻害する。そのため、本発明では、Ｓ含有量を０．０１重量％以下，好ましくは０．００３重量％以下に規制した。
Ｃｒ：０．５〜１．５重量％
強度及び焼入れ性を改善する上で有効な合金元素である。Ｃｒ含有量が０．５重量％に満たないと、強度不足になるばかりか、冷却速度依存性が大きくなり、熱延における機械的性質の安定性が劣化する。しかし、１．５重量％を超える多量のＣｒが含まれると、溶接性や溶接熱影響部の靭性が著しく劣化する。
【００１０】
Ｍｏ：０．１〜０．５重量％
強度及び焼入れ性の向上に有効な合金元素であり、また９８０Ｎ／ｍｍ2 以上の高強度を熱延で安定して得るためには必須の合金成分である。Ｍｏ含有量が０．１重量％未満では、強度不足になると共に、冷却速度依存性が大きくなり熱延における機械的性質の安定性が劣化する。他方、０．５重量％を超える多量のＭｏを含ませても、強度や焼入れ性の更なる向上が望めず、却って高価なＭｏを多量に消費することから経済的に不利となる。
Ｂ：０．０００５〜０．００５０重量％
極く微量の添加で鋼材の焼入れ性を大幅に向上させると共に、粒界の歪みエネルギーを低下させ、粒界を強化する作用を呈し、靭性の低下防止に有効な合金元素である。また、９８０Ｎ／ｍｍ2 以上の高強度を熱延で安定して得るためには、必須の合金成分である。このような作用は、０．０００５重量％以上のＢ含有で顕著になる。しかし、Ｂ含有量が０．００５０重量％を超えても、Ｂ添加による効果が飽和し、逆に靭性が劣化する。
【００１１】
Ｔｉ：０．０１〜０．０５重量％
熱延において固溶しにくい炭窒化物を形成し、結晶粒の粗大化を防止する作用を呈する。また、鋼材に固溶しているＮを窒化物として固定する上でも重要な合金成分である。すなわち、Ｎの固定に消費されるＢ量が抑えられ、Ｂによる焼入れ改善作用が効率よく発揮される。このような作用は、０．０１重量％以上のＴｉ含有で顕著になる。しかし、０．０５重量％を超える多量のＴｉが含まれると、粗大な窒化物が形成され、靭性が劣化する。
Ｎ：０．０１０重量％以下
Ｔｉと結合してＴｉＮを生成し、鋼材を高強度化し、結晶粒を微細化させる作用を呈する。このような作用は、０．００２０重量％以上のＮ含有量で顕著になる。しかし、０．０１０重量％を超える多量のＮが含まれると、溶接性が劣化するばかりでなく、過剰のＮがＢと結合してＢの焼入れ性向上作用を低減させる。
Ａｌ：０．０２０〜０．０８０重量％
溶鋼の脱酸剤として添加される元素であり、０．０２０重量％以上が必要である。しかし、Ａｌ含有量が０．０８０重量％を超えると、鋼の清浄度が損なわれると共に、表面疵が発生し易くなる。
【００１２】
更に、前述した成分範囲に加えて、式（１）で定義されるＸ値が６．５以上となる条件下で各合金成分を複合添加するとき、強度及び熱延製造安定性が向上する。式（１）で定義されるＸ値は、本発明者等による多数の実験結果から見い出されたものであり、Ｘ≧６．５で９８０Ｎ／ｍｍ2 以上の強度をもち熱延製造安定性に優れた熱延鋼板が製造される。
【００１３】
熱間圧延の仕上げ温度：８００〜９５０℃
熱間圧延では、仕上げ温度８００〜９５０℃の温度域で仕上げ熱延する。仕上げ温度が８００℃に達しないと、変形抵抗が増大し、鋼板の絞り込み等，通板性に支障を来す。また、低い仕上げ温度では２相域圧延となり、加工フェライトが生成し易くなる。他方、仕上げ温度が９５０℃を超えると、熱延組織が粗大化し、加工性が劣化すると共に熱延における冷却歪みが増大して鋼板の形状が劣化し、熱延における水乗りや冷却ムラが発生し易くなる。その結果、機械的性質の安定性が損なわれる。
巻取り温度：３５０〜５５０℃
熱延後の鋼帯は、３５０〜５５０℃の温度域で巻き取られる。巻取り温度が３５０℃未満では、強度上昇が著しくなり、熱延条件の変動によって基体的性質の安定性が損なわれる。また、過度に低い巻取り温度は、冷却歪みを発生させ、鋼板に形状不良を引き起こす原因となる。逆に５５０℃を超える巻取り温度では、９８０Ｎ／ｍｍ2 以上の強度が得られない。加えて、ベイナイトやマルテンサイトの外に、パーライトが粒界に生成するため、伸びフランジ性が劣化する。
【００１４】
【実施例】
表１に示した組成をもつ各種鋼を転炉で出鋼し、連続鋳造によりスラブを製造した。
【００１５】
0003836195.tif 000002
【００１６】
得られた連鋳スラブを表２に示した種々の条件下で熱間圧延し、板厚２．０ｍｍの熱延板を製造した。熱延に際し、巻取り温度を中央値に対して±３０℃の範囲でコイル内で変化させた。次いで、スキンパス，酸洗後、切り板として材質安定性を調査した。巻取り温度の中央値の機械的性質として、引張強さ，全伸び及び切欠き引張り伸びを測定した。
切欠き引張り伸びは、ＪＩＳ  ５号試験片の平行部に２ｍｍのＶノッチを入れ、標点間距離を５ｍｍとしてその伸び率を求めた値であり、伸びフランジ性を評価できる指標である。表２では、切欠き引張り伸びが１５％以上の場合を伸びフランジ性が良好（○），１５％未満を不良（×）として評価した。
熱延板の材質安定性は、巻取り温度差±３０℃で変化した部分の引張強さを調査し、その変動幅で調査した。表２では、引張強さの変動幅が１００Ｎ／ｍｍ2 未満のものを材質安定性が良好（○），１００Ｎ／ｍｍ2 以上のものを材質安定性不良（×）として評価した。また、鋼板形状についても、目視観察で良，不良を評価した。
【００１７】
表２の評価結果にみられるように、組成，Ｘ値及び熱延条件が本発明で規定した範囲にある試験番号２，３，５〜８，９，１１，１３〜１５は、何れも９８０Ｎ／ｍｍ2 以上の強度を示し、しかも１５％以上の伸びフランジ性を示している。また、加工性が良好であると共に、引張強さの変動幅が１００Ｎ／ｍｍ2 未満と極めて小さく、熱延製造安定性及び鋼板形状に優れていることが確認される。他方、熱延条件が本発明で規定した範囲を外れる試験番号１，４，１０，１２は、切欠き引張り伸び，引張強さの変動幅，鋼板形状の何れか一つ又は複数の点で劣っている。組成が本発明で規定した範囲を外れる試験番号１６〜２５も、同様に切欠き引張り伸び，引張強さの変動幅，鋼板形状の何れか一つ又は複数の点で劣っている。このことから、組成及び熱延条件の特定された組み合わせにより、始めて加工性，特に伸びフランジ性，引張強さ，熱延製造安定性及び鋼板形状に優れた熱延板が得られることが判る。
【００１８】
0003836195.tif 000003
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、特定された組成をもつ鋼材を特定条件下で熱延することにより、加工性，特に伸びフランジ性，引張強さ，熱延製造安定性及び鋼板形状に優れた熱延板を製造している。このようにして得られた熱延板は、インパクトビームへ容易に成形加工でき、９８０Ｎ／ｍｍ2 以上の強度をもつ安価なインパクトビーム用鋼板として使用される。