JPS6014097B2 - ２つの相から成る熱間圧延鋼ストリップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２つの相から成る熱間圧延された鋼ストリップ
の製造方法に係る。

石油の不足と価格高から、ガソリンの消費量を少なくす
るため自動車の重量を小さくする研究と開発が行われて
いる。

その１つの技術上の研究として、車両構造の諸要素、例
えばバンパー、車輪部品、あるいはエンジン取付け部の
ブラケット等のような部品を作るのに使用する鋼材を、
それら車両要素の強度を落すことなく、従来のものより
、より薄く且つより強度の大きい鋼材にすることがある
。２次硬化添加剤として、コロンビウム、バナジン、ま
たはチタンのような元素を入れた、最低降伏強度が５５
０メガ、ニュートン／仇２（約８００００ポンド／平方
ィンチ）の高強度低合金鋼は種なものが知られている。

このような高強度低合金鋼はより軽量にできる点で優れ
たものであるが、その高い強度と変形および伸びに対す
る抵抗力が大きいことによって変形性が４・さいため、
部品によってはその設計を変更する必要があり、そして
このためその加工方式を新しくしなければならないので
広く実用面に採用されるには至っていない。そこで、圧
延された状態でのそのような高強度低合金鋼を後熱処理
により２つの相で成る（以下、２相と称す）微細組織に
変換し、その変態且つ競鈍された条件において、その熱
処理された鋼の初期降伏強度をより低いものとし、しか
して自動車部品を製作する過程の成形と変形加工をより
容易にすることが考えられている。

そのような製作工程において鋼材が受ける加工硬化によ
りその降伏強度は、元の圧延されたときの状態における
ものとほぼ等しいまでに高くされる。成形し易い２相鋼
ストリップを作る高強度低合金鋼の上記のような後熱処
理により、自動車の軽量で高強度な諸部品の成形と製作
に伴なう多くの問題が解決されるのではあるが、そのよ
うな後熱処理は高価で且つ複雑なため、それによって熱
処理された鋼材の一般的な利用にはなお問題がある。さ
らにその後熱処理はこれを実際の工程として実用化する
ためには、特殊な設備が要り、相当な投資もしなければ
ならないから、広く商業的に採用するにはさらに難しい
。以上のような後熱処理に伴なういろいろな問題点と難
点は、本発明による改良された、鋼ストリップの製造方
法により解決される。

この本発明の鋼ストリップは２相微細組織を備える圧延
された状態に作られ、その鋼ストＩＪップ製品を後熱処
理する必要を無くしたため、この処理に付随する価格高
を無くすことができる。さらに本発明の２相の熱間圧延
された鋼ストリップは従釆の熱間ストリップ・ミル装置
をそのまま改造を加えることなく使用して簡単に製造で
き、そしてこうして作られた鋼ストリップ製品は低い初
期降伏強度と充分な伸び特性を有し、普通のプレス力で
通常の工具を用いて深絞りすることができ、この成形の
際、材料に割れや鱗断が生じることはない。この鋼スト
リップ製品の加工硬化性は高く、その降伏強度は製作加
工の間に約１２ｋｇ／の（８０ｋｓｉ）増大するので、
自動車部品の製作にも従来の普通の強度の鋼材より薄い
ものを使用でき、従ってそれら部品の重量もそれだけ軽
くすることができる。本発明の利点と長所は高強度低合
金鋼の合金化学組織を詳細に制御することによって得ら
れるものである。

ここで、通常の熱間ストリップ・ミル工程によって作ら
れる、いわゆるｒ熱間帯」すなわち鋼ストリップは、圧
延された状態において、主として軟質の多辺形フェライ
トのマトリックスの中に点々と島状に硬質のマルテンサ
ィト相の組織が散在して構成される、それら２つの相か
ら成る微細組織を備えている。この鋼の化学成分は、熱
間ストリップ・ミル工程において通常適用される温度と
冷却率を以つて前記のような微細組織の２相鋼を形成す
るような連続冷却変態図を作るように、慎重に制御され
る。本発明の低合金鋼のその化学成分は、炭素約０．０
５なし、し約０．１１％、マンガン約０．６なし、し約
１．８％、ケイ素約０．７なし、し約１．２％、モリブ
デン約０．２ないし約０．５％、クロム約０．３なし、
し約０．９％、バナジン約０．１％未満を含み、そして
残部が実質的に鉄（作られた鋼合金製品の物理的特性と
微細組織に影響を及ぼすことのない程度の量で通常的に
含まれる不純物と残留物が遺留している）であるように
制御される。そして本発明の実施における特に好適な合
金は、０．０７％の炭素、１．２％のマンガン、０．９
％のケイ素、０．４％のモリブデン、０．６％のクロム
、および実質的に鉄である残部を含むものである。本発
明の方法の特徴によれば、荒延べ機に掛けられる前のス
ラブが、この鋼をオーステナィト状態にする充分な時間
、炉中で、通常約１２００−１２６０℃（２２００‐２
３０００Ｆ）の温度に加熱される。

次いで稀延べ機に通されてから保持段階に置かれた後、
その鋼は仕上げ圧延機に通され、次いで周知の熱間スト
リップ・ミル工程の場合と同様な、送出テーブル上で散
水により冷却速度が約１０−５０ｏＣ／秒の制御された
冷却を受ける。こうして仕上げられた鋼ストリップは約
５４０−６５０℃（１０００一１２０００Ｆ）のコイル
巻き温度まで冷却されてコイルに巻かれ、そしてこのコ
イルは、普通の大型コイルすなわち熱間帯材の冷却率に
相当する１時間当り約２８℃（５ぴＦ）の冷却率で空気
冷却される。本発明のその他の特徴と長所は添付図面と
関連させて以下に続ける好適な実施態様の説明からより
明らかになろう。

本発明による、２相から成る、熱間圧延された高強度低
合金鋼ストリップ製品の主要な合金成分とその濃度の許
容値と好適値を第１表に挙げる。

第１表この第１表に示した炭素の濃度は、圧延された状
態での２相多辺形フェライト・マトリックス中に作られ
るマルテンサィトの量を制御するため、約０．０５なし
、し約０．１１％の範囲内に制御される。

一般的に第１表の炭素濃度で制御されて作られるマルテ
ンサィト量は、鋼マトリックスの約５なし、し１弦容積
％である。鋼中の比較的低い炭素濃度はまたその容援特
性をよくする。マンガンの許容値は約０．６なし、し約
１．母重量％であり、ケイ素は約０．７ないし約１．２
％含むことができる。これらマンガンとケイ素成分は、
多辺形フェライトのマトリックスの固熔体強化を促進し
、また連続冷却変態図を変化させてオーステナィトの変
態を行わせる時間を長くする。モリブデンは約０．２な
いし約０．４％含むことができ、これも銅の園溶体強化
と連続冷却変態（ＣＣＴ）図を変えてオーステナィトが
パーラィトとべ−ナイト状セメンタィトに変態するのを
避けさせる。クロムもセメソタィトの形成を防ぐ合金成
分であり、合金の約０．３ないし０．虫重量％含むこと
ができるが、その好適値は約０．５ないし０．刀重量％
である。バナジンは随意的な成分で約０．１まで、また
クロム成分と部分的に入替る量だけ含むことができる。
クロムとバナジンは合金の強度を高くし、そしてＣＣＴ
図のべーナィト領域を下方に変位させて冷却中における
べーナィトの形成を押える。第１表に示すような最大許
容値の量の炭素、ケイ素、マンガン、モリブデン、およ
びクロムを用いた場合、ＣＣＴ図の変位が過剰になり、
オーステナイトが多辺形フェライトよりもべーナィトへ
変態され易くなるので、そのような許容量はあまり好適
でない。そこで本発明の長所を備えるに特に充分な鋼組
成は、約０．０７％の炭素、約１．２％のマンガン、約
０．９％のケイ素、約０．４％のモリブデン、約０．６
％のクロム、および残部の鉄（通常的な量の普通の不純
物と残留物を含む）で成るものである。第１表に挙げた
本質的および随意的な諸成分の他に、本発明の鋼組成は
さらに脱酸残留物として、一般的に約０．０８％未満、
通常そしてより好適に約０．０２なし、し０．０５％の
アルミニウムを含むことができる。

また不純物として窒素が、ィンゴットを作る製鋼方法に
応じて約０．００４なし、し０．０１５％含まれよう。
さらにリンと硫黄が通常の不純物としてあり、これらは
実用上差支えない程度でできるだけ低く押えられる。普
通、鋼内に不純物として含まれるリンの濃度は約０．０
４％未満であるように制御され、好適には約０．０１％
以下とされる。硫黄は最大限で０．００６％まで、ある
いは銅に希±頚添加物を入れてその硫化物を制御したり
変えたりし、そしてその形状を制御することにより硫黄
不純物による影響を可及的に少なくする。本発明による
鋼の合金組成をここに記述し且つ第１表に示した限界値
内に制御することにより、その鋼合金のィンゴットまた
はスラブは、第１図に概略示するような通常の熱間スト
リップ・ミル製造工程によって熱間帯すなわち熱間圧延
された鋼ストリップに作られる。

同図に示すようにその合金鋼のィンゴットまたはスラブ
は、ィンゴットの望ましくない結晶粒成長を起さずに微
細組織をマルテンサィト相に変えるに充分な温度と時間
で、炉中加熱される。通常このための炉の温度は約１２
００一１２６０ご０（２２００一２３０００Ｆ）が好適
である。こうして再加熱されたインゴットまたはスラブ
は次いで普通１０４０−１１８０００（１９００−２１
５００Ｆ）の温度範囲で荒延べ機に通され、続いて保持
期間を置かれこの間に空気により約９８０００（１８０
００Ｆ）まで冷却される。その後スラブは仕上げ圧延機
で所要な厚さに圧延仕上げされる。その厚さはストリッ
プ・ストックの場合普通約６肌（１′４インチ）ないし
それ以下である。このストリップは約８７０℃（１６０
００Ｆ）の温度で仕上げ圧延機から出てきた後、送出テ
ーブル上で送られていく。この送出テーブルにおいてス
トリップは毎秒約１０一５０こ０（１８一９００Ｆ）の
制御された率で冷却される。ストリップのこの制御され
た冷却により、コイルに巻かれていくストリップは、コ
イル巻き温度である通常５４０−６５０午０（１０００
−１２０００Ｆ）の温度にされ、それからストリップは
工業的低袷率、通常毎時２８℃（５００Ｆ）の割合で自
然に穣つくりと空気冷却される。こうして圧延された状
態でのストリップは、第２図に示すように、軟質の多辺
形フェライト・マトリックス１０の中に点々と島状に散
在するマルテンサィトの島状組織１２が存在する２つの
相から成る微細組織を備えることを特徴とする。

理解されるであろうが、該欧質多辺形フェライト・マト
リックスは、鋼ストリップの低い初期降伏強度と成形特
性を損わないで、２彼容積％未満のべーナィトを含むこ
とができよう。マルテンサイト相は約５から約１５％ま
でのマルテンサイトであり、そしてマルテンサィトとべ
−ナイトの組合せ量が約１０なし・し３破き積％になろ
う。また個々のマルテンサィト相島状組織には、そこで
変態しなかった少量のオーステナイトが含まれよう。前
記のストリップ・ミルによる製法から解かるように、オ
ーステナィト状態にするため初めに加熱されたスラブは
荒延べと仕上圧延段階で空気冷却され、次いで送出テー
ブルにおいて制御された急冷を受け、これによってオー
ステナィトの一部分が多辺形フェライトに変態し、その
後オーステナィトの変態は中断してコイルに巻かれてい
き、それからコイルの冷却の間にオーステナィトの変態
が完全に行われて散在するマルテンサィト相が作られる
。本発明の製造方法を示すため、１蓮の実例の熱処理が
、実際の熱間ストリップ・ミル工程のシミュレーション
によって、制御された冷却率を以つて行われた。謙材Ａ
−Ｇの化学組成、オフセット降伏強度、引張強度、全伸
び率を第２表と第３表に示す。第２表 ａ−‐＝ 添加無し、分析されず ｂ（ ）＝ 他の分裂加熱ィンゴソトの分析に基づく想
定値雌聡 ン ・ ｄ ・■ 欠 Ｑ蟻 爺里 三ぐ鍵 川艇 ｆ ｌ く。

ぷ容 ４；愛 べ； Ｋ 。

くミ。±・■Ｑ おや縄 節令 ＊ｄｐ ７つの試験鋼材はそれぞれに、熱間ストリップ・ミルの
実験室のシミュレーション圧延工程を受け、ここで厚さ
約２５肋（１インチ）のスラブが１２６０００（２３０
００Ｆ）まで加熱され、そして８７０午○（１６０００
Ｆ）で仕上げ圧延されて約２．５物（０．１インチ）厚
のシート材にされた。

８７０００からシミュレーション冷却温度までのストリ
ップの冷却率は毎秒約２０ｏｏ（３５０Ｆ）に制御され
た。

第３表に示すように、それら鋼試材ストリップは種々な
シミュレーション・コイル巻き温度でコイルに巻かれた
。コイルの冷却率は、実際の圧延機における熱間帯スト
ックの大型コイルの空気冷却と同じである毎時２８００
（５００Ｆ）に制御された。上記の試験をされた鋼試材
の内、試材Ｄが最高の特性、特に６２０ｑｏ（１１５０
０Ｆ）でコイルに巻かれたとき全伸び率が２４％になる
という優れた性質を示した。

ここに説明してきた本発明が前記のような諸特徴と利点
を備えるものであることは理解されたであろうが、本発
明はなおその精神から外れない範囲で変化形、変更形が
可能なことはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は普通の熱間ストリップ・ミル圧延工程を示す概
略図、第２図は本発明による圧延された状態での鋼スト
リップの２相微細組織を示す１０００倍の顕微鏡写真で
ある。 １０・・…・多辺形フェライト・マトリックス、１２・
・・・・・マルテンサイト島状組織。 ｒ１ 」・‐ ＆浄総 蝉磯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多辺形フエライトのマトリツクスの中にマルテンサ
   イトの島状組織が散在して構成される圧延された状態で
   の微細組織を備えることを特徴とする、２つの相から成
   る熱間圧延された鋼ストリツプの製造方法において、約
   ０．０５ないし約０．１１％の炭素、約０．６ないし約
   １．８％のマンガン、約０．７ないし約１．２％のケイ
   素、約０．２ないし約０．４％のモリブデン、約０．３
   ないし約０．９％のクロム、約０．１％未満のバナジン
   、および通常的な量の普通の不純物と残留物を含んだ実
   質的に鉄で成る残部により実質的に構成される合金の凝
   固したマスを形成すること、該マスの微細組織をオース
   テナイトに変換させるに充分な時間該マスを高温に加熱
   すること、該マスを約１１８０ないし約８７０℃の温度
   範囲において変形し、続いてある変態領域に亘つてある
   制御された冷却率をもって冷却することにより、オース
   テナイトの大部分を多辺形フエライトに変態させ、ここ
   でパーライトは殆んど形成されないようにすること、約
   ５４０ないし約６５０℃の範囲のコイル巻き温度におい
   て該変形されたマスをコイルに巻くこと、そしてその後
   、該コイルをさらに空気冷却させることにより、オース
   テナイトの残留部分を、上記多辺形フエライトの実質的
   に連続的なマトリツクスの中に島のように点々と散在す
   る島状組織の形のマルテンサイトに変態させることの諸
   段階より成る方法。