JP2689684B2

JP2689684B2 - 焼付硬化性を有する深絞り用高強度冷延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2689684B2
Application number: JP10580690A
Authority: JP
Inventors: 俊谷奥; 進石村; 昌明中村; 俊雄竹内
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH042729A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、自動車用外装材等への使用に適した深絞
り用高強度冷延鋼板の製造方法に関する。

従来の技術近年、自動車の軽量化による燃費向上と車体の強化を
目的として自動車用鋼板の高強度化の要求がますます高
まっている。

自動車用高強度冷延鋼板に要求される特性としては、
降伏応力、引張強さ以外に、良好なプレス成形形、スポ
ット溶接性、疲労特性、塗装耐食性等がある。

冷延鋼板の強化機構としては、固溶体強化、析出強
化、細粒化強化、部分再結晶による強化、変態組織によ
る強化、加工強化などがある。

一般に鋼板の加工性は、強度が高くなるに従い劣化す
るが、その程度は強化機構によって異なる。

そのため、自動車用高強度冷延鋼板としては、焼付硬
化性を有し、しかも良好なプレス成形性を兼備する鋼板
が望まれている。

このプレス成形性の観点からは、低降伏強度、低降伏
点伸び、高伸び、高ｒ値などの特性が要求されるため、
非時効性が望まれる。すなわち、プレス成形時には軟質
で良好な成形性を有し、その後の塗装焼付時に降伏強度
が上昇する特性（焼付硬化性）が必要とされる。

良好なプレス成形性を有する冷伸鋼板とその製造方法
としては、C:0.005〜0.003％、Mn:0.04〜0.5％、P:0.03
％以下の軟鋼材で、ＮとＣの原子比（48/14［Ｎ％］＋4
8/12［Ｃ％］）以上のTi添加により、添加するNbを固溶
Nbとして存在させて作用させることにより伸び、異方性
の良好な鋼板を得る方法（特開昭61−113724号公報）、
あるいは、C:0.005％以下で、Ｎ、ＳをTiで固定し、残
りのTiおよび添加するNbでＣを固定し、深絞り性の良好
な鋼板を得る方法（特開昭61−276927号公報）等が知ら
れている。しかしながら、これらの方法はいずれも深絞
り性の改善を主眼にし、焼付硬化性を得ることを目的と
はしていない。

一方、焼付硬化性を有する冷延鋼板とその方法に関し
ては、特公昭63−4899号公報が、Ｃ含有量0.0005〜0.01
5％、Ｓ＋Ｎ含有量0.005％以下のTi添加またはTi、Nb添
加鋼について、また、特開昭61−276931号公報が、Ｃ含
有量0.005％以下のTi、Nb複合添加鋼についてそれぞれ
開示している。

これらはいずれも高いＣ含有量を許容し、Ti、Nbの添
加量または焼なまし時の冷却速度を制御することによ
り、鋼中の固溶Ｃ量を適切ならしめて、材質の劣化を生
じさせることなく焼付硬化能を付与したものである。し
かし、このようにTi、Nb添加量を制御して固溶Ｃを残存
させようとすると、その添加量の変化により鋼中の固溶
Ｃ量が変化し、鋼板の性質が著しく変化する。すなわ
ち、Ti、Nbの添加量が不足した場合、時効劣化し易く、
降伏点伸び、伸び、ｒ値などの成形性劣化につながり、
逆に添加量が過剰となると、焼付硬化性が失われてしま
う。

発明が解決しようとする課題前記の従来法にあっては、焼付硬化性を確保し、時効
劣化後の降伏点伸び、伸び、ｒ値等の劣化を防いで、こ
れらの相反する特性を両立させるためには、鋼中の固溶
Ｃ量を厳格に制御する必要がある。しかし、鋼中の固溶
Ｃ量の正確な制御は実際上著しく困難であり、大幅な製
造コストの上昇は避けられな。

この発明の目的は、前記従来法のようにTi、Nbなどの
炭・窒化物形成元素の添加量制限による不利を回避すべ
く、簡便な手段でもって鋼中のＣ含有量を効果的に制御
することにより、安定した焼付硬化性を有し、同時に深
絞り性の良好な冷延鋼板を製造する方法を提供すること
である。

課題を解決するための手段本発明者らは、極低炭素鋼にTiを添加した鋼をベース
として、その時効性を検討していた際に、鋼中のトータ
ルＣ含有量を0.001〜0.0035wt％という特定の範囲に制
御すると、安定した焼付硬化性を有し、かつ、良好な時
効性を示す鋼板が得られることを見い出し、既に特許出
願（特願平１−18450）している。

さらに検討の結果、前記方法で得られた鋼板を特定条
件での調質圧延を実施することによって、特に自動車用
外装材として適した性質、すなわち時効前の降伏点伸び
が常に零になることを見いし、この発明を完成した。

すなわちこの発明は、重量％で、 C:0.001〜0.003％、 Si:0.25％以下、Mn:0.1〜1.0％、 P:0.035〜0.1％、S:0.004〜0.015％、 Al:0.01〜0.1％、 N:0.001〜0.003％、 Ti:0.005％以上、かつ、（48/32［Swt％］＋48/14［Nwt
％］）以下、残部Feおよび付随不純物、から成る組成を有する鋼、または、重量％で、 C:0.001〜0.003％、 Si:0.25％以下、Mn:0.1〜1.0％、 P:0.035〜0.1％、S:0.004〜0.015％、 Al:0.01〜0.1％、 N:0.001〜0.003％、 Nb:0.02以下、かつ（93/12［Cwt％］）以下、 Ti:0.005％以上、かつ、（48/32［Swt％］＋48/14［Nwt
％］）以下、残部Feおよび付随不純物、から成る組成を有する鋼を用い、仕上げ温度880℃以上
で熱間圧延を行い、さらに冷間圧延を行った後、再結晶
温度以上、Ar₃点以下の連続焼鈍を行い、ついで伸び率
1.6％以上で、かつ、調質圧延張力が7.0kg/mm²以下の調
質圧延を実施する深絞り用高強度冷延鋼板の製造方法で
ある。

作用つぎにこの発明において鋼組成および製造工程を上記
のように限定した理由を詳述する。

Ｃは最も重要な成分であり、0.0010wt％（以下単に
「％」と記載する）未満では、時効性、絞り性には有利
であるが、焼付硬化性が不十分である。一方、0.0030％
を超すと焼付硬化性は有利となるが、時効性劣化による
降伏点伸びの発生、降伏点上昇、絞り性劣化となり、良
好なプレス成形性が得られない。また、安定した焼付硬
化性を得るために鋼中の固溶Ｃ量を制御すべく、Ti添加
量の厳しい管理が必要である。しかし、実際の製造では
Ti添加量の変動は避けられず、焼付硬化性、時効性等の
特性値が変動する。

したがって、この発明におけるＣ量は0.001〜0.003％
とした。

Siは強度上昇には有効な元素であるが、0.25％を超す
と合金溶融めっきを行う場合、めっき金属の密着性が劣
化し、熱間圧延時のスケール剥離性も悪化するので、0.
25％以下とした。好ましくは0.05％以下である。

Mnは赤熱脆性を起こすＳを固定する働きをするため、
0.10％以上必要である。一方、Mnは強度を上げるに有効
な元素であるが、1.0％を超えると二次加工性を劣化さ
せると共に、合金コストが高くなる。したがって、0.1
〜1.0％とした。

Ｐは絞り性を害さずに高強度を得るのに最も有利な元
素であり、高強度鋼板を得るのに必要なため、下限を0.
035％とした。一方、過剰の添加は耐二次加工脆性に好
ましくない。したがって、その上限を0.1％とした。

ＮはTiN、AlN等の析出物が焼鈍時の粒成長を抑制する
ため、少ないほど材質は向上するので0.003％以下とし
た。また、TiN、TiSによる固溶Ｃの制御の観点から下限
を0.0010％とした。

Ｓは鋼にとって本質的に有害な元素であり、0.015％
を超えるとTiS、MnS等の析出物が増加し、伸び、絞り性
が劣化するため、0.015％以下とした。また、上記Ｎの
範囲が0.0010〜0.003％であるため、Ｎが下限値に近い
場合、添加したTiがTiNになっても、Tiが余剰となり、
このTiがＣと結合してTiCとなり、固溶Ｃが低下するの
で、焼付硬化量が低下する。そこでＳを添加することに
よりTiSとなし、TiCとなるTiをＳと反応させることによ
って固溶Ｃの制御を可能とした。以上の理由によりＳの
下限を0.004％とした。

Alは強力な脱酸剤としての役割を有するため、0.001
％未満ではTi添加時の安定性（Ti歩留が悪く、表面疵の
発生が大となるため）が得られず、0.1％を超えるとAl₂
O₃などの介在物が増加し、プレス成形性を劣化させる。
したがって0.01〜0.1％とした。

TiはＳ、Ｎを固定し熱間圧延等の熱履歴を受ける際に
安定した析出物とするために添加する。

従来（特公昭63−4899号公報）は、高いＣ含有量を許
容し、TiをＮおよびＳを固定するに要する量、すなわち
（48/32［Ｓ％］＋48/14［Ｎ％］）以上を添加している
ため、Ti添加量の変動により、鍋中の固溶Ｃが変化す
る。そのため、焼付硬化性、時効性等鋼板性質が変化し
易い。

したがって、この発明ではTiをＮおよびＳを固定する
に要する量、すなわち（48/32［Ｓ％］＋48/14［Ｎ
％］）以下とすると共に、最も重要な鋼中の固溶Ｃをト
ータルＣ含有量で0.001〜0.003％に制御するため、安定
した焼付硬化性と良好な時効性が得られる。

一方、熱間圧延等の熱履歴によるＮ等の固溶によって
焼付硬化性、時効性の変化あるいは表面疵発生を防止す
べく、安定な析出物とするためには、0.005％以上、好
ましくは48/14［Ｎ％］以上のTi添加が必要である。

したがってTi添加量は0.005％以上で、かつ、（48/32
［Ｓ％］＋48/14［Ｎ％］）以下とする。

Nbは、所望により添加される合金成分であって、Ti添
加鋼にNbを複合添加すると、焼付硬化性が失われること
なく、良好な伸び、ｒ値が得られる。しかし、0.02％あ
るいは（93/12［Ｃ％］）を超える多量添加を行う場
合、連続焼鈍時に焼付硬化性を確保するための適正固溶
Ｃ量が得られない。

この発明においては、熱間圧延および冷間圧延して得
た鋼板を連続焼鈍したのち、調質圧延によって製品とす
る。

熱間圧延は、880℃未満の仕上温度では、未再結晶組
織が残存するため、連続焼鈍後の特性とくにｒ値を劣化
させ、不均一変形による平坦不良が発生し易い。したが
って、仕上温度は、880℃以上とした。好ましくは900℃
以上である。巻取り温度は特に制限しないが、要すれば
600〜720℃で行うのが好ましい。また、冷間圧延は特に
制限はなく、通常圧下率である50〜95％程度で行えばよ
い。

焼鈍温度は、再結晶温度以上、Ar₃点以下の連続焼鈍
処理を行う。この連続焼鈍処理は、強度、調整、プレス
成形性付与を目的に行うものであって、特性の高位安定
化から焼鈍温度は830〜850℃程度が好ましい。

なお、前記連続焼鈍は、溶融亜鉛めっき装置における
連続焼鈍であっても、この発明の範囲に含まれるのは言
うまでもない。

鋼板の自動車用外装材への適用に際しては、時効前の
降伏点伸び（YPE）が常に零でなくてはならない。

そこで連続焼鈍後、仕上げ処理として調質圧延するこ
とによりYPEは零となる。ただしその調質圧延条件であ
るが、伸び率1.6％以上が必要であり、かつ、張力を7.0
kg/mm²以下にし、圧延荷重を十分にかけることが必要で
ある。

つぎにこの発明を実施例によってさらに詳細に説明す
る。

実施例実施例１第１表に示す化学組成のうち、炭素以外の元素成分含
有量はそのままで、炭素含有量を0.0005wt％から0.0042
wt％の範囲で変化させた鋼（TS≧35kgf/mm²）を転炉に
て溶製し、真空脱ガス処理したのち、連続鋳造によりス
ラブとした。このスラブを加熱温度1250℃、仕上げ温度
930℃で熱間圧延を行い、次いで圧下率80％の冷間圧延
を行って板厚0.8mmの冷延板とした。この冷延板を焼鈍
温度820℃の条件下で連続焼鈍を行った。

このようにして得られた各鋼板の炭素含有量と焼付硬
化性（BH量）および常温時効性との関連を試験した。な
お、試験はすべてJIS5号試験片を用いて測定を行った。
試験片は圧延方向に沿って切出したものである。

これらの試験片から機械的特性として得られたYPE
（降伏点伸び）値は50℃×120Hr保持の常温時効を行っ
た後の特性である。これは30℃、１ケ月の時効相当のシ
ミュレーションである。なお、BH量は第３図にグラフで
測定要領およびその定義を示すように２％予歪後、170
℃、20min保持後測定したものである。これはプレス成
形および塗装後焼付けのシミュレーションである。

その結果を第１図に示す。

また、各製品のうち、炭素含有量0.0019wt％、0.0028
wt％および0.0042wt％のものについて、連続焼鈍温度を
760〜840℃に変化させて引張強さ（TS）を前記と同様の
試験片を用いて試験した。なお、引張強さ値は、50℃×
120Hr保持の常温時効を行った後の特性である。これは3
0℃、１ケ月の時効相当のシミュレーションである。そ
の結果を第２図に示す。

第１図から明らかなとおり、鋼中炭素含有量が10〜30
ppmのときに、従来相反すると考えられてきたのとは反
対に、高強度鋼にあっても前述の両特性が満足する程度
に改善されるのである。

また、第２図の結果からも明らかなとおり、鋼中炭素
含有量制御により、引張強さの安定性も改善されるので
ある。

実施例２実施例１で得られた連続焼鈍後の各鋼板のうち、鋼中
の炭素含有量が0.001〜0.003％で、常温時効後の降伏点
伸びが０％の鋼板について、圧延条件、すなわち伸び率
を0.5〜2.0％の範囲で変化せしめた場合、および伸び率
を1.65〜1.75の範囲に固定し、張力を５〜10kg/mm²に変
化せしめて調質圧延を実施し、時効前の降伏点伸び（YP
E）を測定した。その結果を第４図および第５図に示
す。

なお、試験はすべてJIS5号試験片を用いて測定を行っ
た。試験片は圧延方向に沿って切出したものである。

第４図に示すとおり、鋼中炭素含有量が0.001〜0.003
％で、常温時効後の降伏点伸びが０％の鋼板であって
も、調質圧延時の伸び率が1.6％以下の場合は、時効前
の降伏点伸びが０％とならず、自動車用外装材として不
適当である。

また、第５図に示すとおり、調質圧延時の張力が7.0k
g/mm²以下でなければ、時効前の降伏点伸びが０％とな
らず、自動車用外装材としては不適当である。

発明の効果以上述べたとおりこの発明方法によれば、従来両立し
ないと考えられていたプレス成形時には軟質で良好な成
形性を有し、その後の塗装焼付け時には時効硬化により
降伏強度が上昇する優れた焼付硬化性を示し、自動車用
外装材として優れた高強度冷延鋼板を得ることができる
ので、この発明の価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼中炭素量とBH量、加速時効YPEとの相関を示
すグラフ、第２図は鋼中炭素量および連続焼鈍温度と引
張り強さとの相関を示すグラフ、第３図はBH量の定義を
説明するグラフ、第４図は調質圧延伸び率と時効前YPE
との相関を示すグラフ、第５図は調質圧延時の張力と時
効前YPEとの相関を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内俊雄和歌山県和歌山市湊1850番地住友金属工業株式会社和歌山製鉄所内 (56)参考文献特開昭62−112731（ＪＰ，Ａ) 特開平２−197549（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、 C:0.001〜0.003％、 Si:0.25％以下、Mn:0.1〜1.0％、 P:0.035〜0.1％、S:0.004〜0.015％、 Al:0.01〜0.1％、 N:0.001〜0.003％、 Ti:0.005％以上、かつ、（48/32［S wt％］＋48/14［N
wt％］）以下、残部Feおよび付随不純物、から成る組成を有する鋼、または、重量％で、 C:0.001〜0.003％、 Si:0.25％以下、Mn:0.1〜1.0％、 P:0.035〜0.1％、S:0.004〜0.015％、 Al:0.01〜0.1％、 N:0.001〜0.003％、 Nb:0.02％以下、かつ（93/12［C wt％］）以下、 Ti:0.005％以上、かつ、（48/32［S wt％］＋48/14［N
wt％］）以下、残部Feおよび付随不純物、から成る組成を有する鋼を用い、仕上温度880℃以上で
熱間圧延を行い、さらに冷間圧延を行った後、再結晶温
度以上、Ar₃点以下の連続焼鈍を行ったのち、伸び率1.6
％以上で、かつ、張力7.0kg/mm²以下の調質圧延を実施
することを特徴とする焼付硬化性を有する深絞り用高強
度冷延鋼板の製造方法。