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JPH0551646A - 疲労特性と加工性の優れたホイールデイスク用高強度熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

疲労特性と加工性の優れたホイールデイスク用高強度熱延鋼板の製造方法

Info

Publication number
JPH0551646A
JPH0551646A JP3221991A JP3221991A JPH0551646A JP H0551646 A JPH0551646 A JP H0551646A JP 3221991 A JP3221991 A JP 3221991A JP 3221991 A JP3221991 A JP 3221991A JP H0551646 A JPH0551646 A JP H0551646A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel sheet
workability
ferrite
content
fatigue
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3221991A
Other languages
English (en)
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JP2753151B2 (ja
Inventor
Hidenori Shirasawa
白沢秀則
Kazuhiro Mimura
三村和弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP3221991A priority Critical patent/JP2753151B2/ja
Publication of JPH0551646A publication Critical patent/JPH0551646A/ja
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Publication of JP2753151B2 publication Critical patent/JP2753151B2/ja
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 疲労特性と加工性(孔拡げ性)の優れたホイー
ルディスク用高強度熱延鋼板を製造する。 【構成】 C:0.02〜0.14%、Si≦1.5%、M
n:0.4〜1.8%、P:0.05〜0.15%、S≦0.
005%、Al:0.01〜0.06%、Cu:0.1〜0.
7%及びNi:0.1〜0.7%を含有し、かつ、P/2
+Cu/10−C≧0の関係を満たし、必要に応じて更
に、Nb:0.01〜0.05%、Ti:0.01〜0.05
%及びCr:0.1〜1.0%の1種又は2種以上、及び/
又は、Ca≦0.01%及びREM≦0.01%の1種又
は2種を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物よりなる
鋼板を、熱間圧延によりAr3点以上で仕上げた後、30
℃/sec以上の冷却速度にて350〜550℃で巻き取
ることにより、フェライトとベイナイト若しくはフェラ
イトと微細なパーライト又はフェライトとベイナイトと
微細なパーライトからなる組織を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、疲労特性と加工性に優
れた50kgf/mm2以上の強度(TS)を有するホイールデ
ィスク用高強度熱延鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
自動車の燃費節減のために車体の軽量化が進められてい
るが、中でも車輪の軽量化は燃費改善に大きく寄与する
ため、ホイール用鋼板の高強度化が鋭意検討されてい
る。ホイールディスク用鋼板を高強度化するにはプレス
成形性と疲労特性が重要であり、これまで、フェライト
+マルテンサイト鋼、フェライト+ベイナイト鋼等の適
用が試みられてきた。
【0003】しかし、フェライト+マルテンサイト鋼は
孔拡げ性に問題があり、特開昭57−104650号で
はSi/Mn比を規定してその改善が試みられているもの
の、充分とは言えない。また特開昭57−15242号
に見られるように、製造条件が複雑で製造コストが高く
なるという問題がある。
【0004】一方、フェライト+ベイナイト鋼は、特開
昭57−101649号に見られるように、孔拡げ性と
疲労特性が良好なためディスク用鋼板として広く使用さ
れているが、最近では更なる薄肉化のために疲労強度の
向上が強く求められている。
【0005】本発明は、かかる要請に応えることがで
き、疲労特性と加工性(孔拡げ性)の優れたホイールディ
スク用高強度熱延鋼板を製造し得る方法を提供すること
を目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特にC含有量
を0.14%以下とすることにより、鋼中セメンタイト
を極力減少させ、孔拡げ性を改善すると共に、第2相の
体積率を低減し細かく分散することにより、疲労強度を
向上させることができることを見い出し、ここに本発明
を完成するに至ったものである。
【0007】すなわち、本発明法は、C:0.02〜0.
14%、Si≦1.5%、Mn:0.4〜1.8%、P:0.
05〜0.15%、S≦0.005%、Al:0.01〜
0.06%、Cu:0.1〜0.7%及びNi:0.1〜0.
7%を含有し、かつ、P/2+Cu/10−C≧0の関
係を満たし、必要に応じて更に、Nb:0.01〜0.0
5%、Ti:0.01〜0.05%及びCr:0.1〜1.0
%の1種又は2種以上、及び/又は、Ca≦0.01%及
びREM≦0.01%の1種又は2種を含有し、残部が
鉄及び不可避的不純物よりなる鋼板を、熱間圧延により
Ar3点以上で仕上げた後、30℃/sec以上の冷却速度
にて350〜550℃で巻き取ることにより、フェライ
トとベイナイト若しくはフェライトと微細なパーライト
又はフェライトとベイナイトと微細なパーライトからな
る組織を得ることを特徴とする疲労特性と加工性の優れ
たホイールディスク用高強度熱延鋼板の製造方法を要旨
とするものである。以下に本発明を更に詳述する。
【0008】
【作用】まず、本発明における鋼の化学成分の限定理由
について説明する。
【0009】Cは本発明法において使用する鋼の重要な
元素であり、疲労特性及び加工性向上のためには少ない
程好ましいが、含有量が0.02%未満では所望の強度
が得られず、一方、0.14%を超えて含有するとベイ
ナイトや微細なパーライトといった硬い第2相の体積率
を増加して、疲労特性及び加工性を劣化させる。よっ
て、C含有量は0.02〜0.14%とする。
【0010】Siは延性、特に全伸びを損なうことなく
強度(TS)を確保するのが容易な元素であるが、その含
有量が1.5%を超えて多量に含有すると赤スケール発
生により表面性状を損なうようになる。よって、Si含
有量は1.5%以下とする。
【0011】Mnは強度を確保すると共に熱間圧延性を
確保するのに必要な元素である。しかし、含有量が0.
4%未満では強度(TS)を確保すること並びに熱間圧延
性が困難となり、一方、1.8%を超えて多く含有する
と鋼板の板厚中央部に異常硬化組織を生じ、加工性、疲
労特性を劣化させる。よって、Mn含有量は0.4〜1.
8%とする。
【0012】PはCと共に重要な元素であり、強度(T
S)及び疲労強度を高くするために必要である。しか
し、含有量が0.05%未満では強度が不足するばかり
か、疲労強度も得られず、一方、0.15%を超えて多
量に含有すると加工脆化や溶接性の面で問題が生じる。
よって、P含有量は0.05〜0.15%とする。
【0013】SはMnS等の非金属介在物を生成し加工
性を劣化させるので、含有量は少ない程好ましく、特に
ホイールディスクのセンターハブ孔加工時に問題となる
孔拡げ性を確保するには、S含有量は0.005%以下
とする必要がある。
【0014】Alは鋼の脱酸のために必要な元素である
が、含有量が0.01%未満では脱酸効果は少なく、ま
た0.06%を超えて多量に含有するとアルミナ系の非
金属介在物を生成し易くなり、かつ微細なAlNが多量
に析出し易くなり、加工性を劣化させる。よって、Al
含有量は0.01〜0.06%とする。
【0015】CuはC、Pと同様に重要な元素であり、
強度(TS)を増加させるほか、疲労特性にも好影響を及
ぼす。しかし、含有量が0.1%未満ではこのような効
果は少なく、また0.7%を超えて多量に含有すると効
果は飽和し、かつコスト上昇を招く。よって、Cu含有
量は0.1〜0.7%とする。
【0016】NiはCu含有による熱間脆性を防止するた
めに含有させる元素であり、その含有量はCu含有量と
同量の0.1〜0.7%とする必要がある。この含有量の
範囲以外では上記効果を達成することはできない。よっ
て、Ni含有量は0.1〜0.7%とする。
【0017】Nb、Tiは炭窒化物形成元素であり、析出
強化で強度(TS)が増加すると共に、固溶状態における
疲労特性に好影響を与える。しかし、それぞれ含有量が
0.01%未満ではこのような効果は少なく、またそれ
ぞれ0.05%を超えて多量に含有すると効果は飽和す
るばかりか、降伏応力の上昇を招く。よって、Ti含有
量は0.01〜0.05%、Nb含有量は0.01〜0.0
5%とする。
【0018】Crは強度(TS)を高くするが、降伏応力
は殆ど変えることがなく、かつ歪み時効性を防止させる
元素であり、そのためには0.1%以上が必要である。
しかし、含有量が1.0%を超えて多量に含有すると効
果は飽和する。よって、Cr含有量は0.1〜1.0%と
する。
【0019】Ca、REM(希土類元素)は加工性に悪影
響を及ぼす非金属介在物の形態を変えて加工性を向上さ
せる元素である。しかし、それぞれ0.01%を超えて
含有するとこのような効果は期待できない。よって、C
a含有量は0.01%以下、REM含有量は0.01%以
下とする。
【0020】なお、上述のNb、Ti、Crは必要に応じ
てそれらの少なくとも1種を含有させればよく、Ca、
REMも必要に応じてそれらの少なくとも1種を含有さ
せればよい。その際、これらの群の選択成分を共に含有
させることもできる。
【0021】更に、本発明においては、C含有量とP、
Cuの各含有量の関係が重要である。すなわち、図1に
P/2+Cu/10−Cと(疲労限強度)/(TS)比との
関係を示すように、P/2+Cu/10−C≧0の範囲
であると、優れた疲労強度を有することが判明した。こ
の理由は必ずしも明らかではないが、C含有量を減少す
ることにより第2相の体積率を低減すると共に第2相が
細かくなるため、組織中の柔らかいフェライトと硬い第
2相の界面から生ずる疲労クラックの起点が減少するこ
とが一因と考えられる。
【0022】次に本発明における製造条件について説明
する。上記化学成分を有する鋼は、常法により熱間圧延
鋼板とする。但し、熱間圧延の仕上げ温度は、結晶粒度
や組織が変わることにより加工性、疲労特性に影響を及
ぼし、Ar3点未満ではフェライト結晶粒の細粒化及び加
工組織が残存して疲労特性及び加工性が劣化する。した
がって、熱間圧延の仕上げ温度はAr3点以上とする。こ
こで、Ar3点はC、Mn等添加元素の含有量により変化
するが、仕上げ温度を820〜930℃とするのが好ま
しい。
【0023】熱間圧延後の冷却速度は、平均冷却速度が
30℃未満では徐冷となり、Pの偏析が生じ易くなるた
め、30℃/sec以上とする必要がある。
【0024】また、巻取り温度は、Pの偏析による脆化
防止のために550℃以下とする必要があるが、Cuの
析出を図るためには350℃以上の温度が必要であり、
更に第2相組織にマルテンサイトが混在すると孔拡げ性
が劣化するため350℃以上とする必要がある。よつ
て、巻取り温度は350〜550℃とする。
【0025】
【実施例】次に、本発明の実施例を示す。
【表1】 に示す化学成分を有する鋼を真空溶解した後、30mm板
厚まで粗圧延し、次いで1200℃に加熱し、
【表2】 に示す条件にて熱間圧延し巻き取り、板厚4mmの熱延鋼
板を得た。この熱延鋼板について引張試験、孔拡げ試
験、疲労試験を行った。その結果を表2に併記する。
【0026】なお、熱延鋼板の表裏面を3.5mmまで研
磨し、引張試験(JIS5号)、孔拡げ試験〔孔拡げ率=
(成形後の孔径−初期孔径)/(初期孔径)×100
(%)〕、平面曲げ疲労試験(疲労強度は107サイクルを
疲労限とみなした)を行った。
【0027】表2中、No.1〜No.9は本発明例であ
り、いずれもTS≧50kgf/mm2で疲労強度/TS≧7
0%、かつ孔拡げ率≧80%以上と良好な疲労強度と孔
拡げ性を示している。
【0028】一方、No.10〜No.21は、化学成分が
本発明範囲から外れている比較例であり、またNo.1A
〜No.1Cは、化学成分がNo.1と同一(本発明範囲内)
であるが、圧延条件が本発明範囲から外れている比較例
である。いずれの比較例も、疲労強度と孔拡げ率のいず
れかにおいて劣っている。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明法により製
造される鋼板は、高強度で疲労特性、加工性に優れてお
り、更にP、Cuが含有しているので、熱間圧延ままで
耐食性に優れており、防錆用鋼板としても使用すること
ができ、更にはめっき処理等の表面処理を行っても材質
上何ら変化することがない。したがって、土木、建築の
鋼構造物としても使用できるという優れた効果を有して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】P/2+Cu/10−Cと(疲労限強度)/(T
S)比との関係を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で(以下、同じ)、C:0.02〜
    0.14%、Si≦1.5%、Mn:0.4〜1.8%、P:
    0.05〜0.15%、S≦0.005%、Al:0.01
    〜0.06%、Cu:0.1〜0.7%及びNi:0.1〜
    0.7%を含有し、かつ、P/2+Cu/10−C≧0の
    関係を満たし、残部が鉄及び不可避的不純物よりなる鋼
    板を、熱間圧延によりAr3点以上で仕上げた後、30℃
    /sec以上の冷却速度にて350〜550℃で巻き取る
    ことにより、フェライトとベイナイト若しくはフェライ
    トと微細なパーライト又はフェライトとベイナイトと微
    細なパーライトからなる組織を得ることを特徴とする疲
    労特性と加工性の優れたホイールディスク用高強度熱延
    鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記鋼が更にNb:0.01〜0.05
    %、Ti:0.01〜0.05%及びCr:0.1〜1.0%
    の1種又は2種以上を含有している請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 前記鋼が更にCa≦0.01%及びREM
    ≦0.01%の1種又は2種を含有している請求項1又
    は2に記載の方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0770637A (ja) * 1993-09-03 1995-03-14 Sumitomo Metal Ind Ltd アーク溶接部の耐疲労性に優れた耐食性鋼板の製造方法
JPH07145426A (ja) * 1993-11-19 1995-06-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐孔食性鋼板の製造方法
KR20020094721A (ko) * 2001-06-13 2002-12-18 현대자동차주식회사 로드 휠 디스크용 초고강도 강판재료
KR100920618B1 (ko) * 2002-12-28 2009-10-08 주식회사 포스코 내부식성 및 내마모부식성이 우수한 강재의 제조방법

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