JP2868870B2 - 高張力冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents

高張力冷延鋼板及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、自動車の外板、内板の特に強度部材に用
いて好適な、引張強さが38kgf/mm2以上の冷延鋼板に関
するものである。
近年、自動車の外板あるいは内板で、比較的苛酷な成
型性が要求される部品についても、T.S.が35kgf/mm2
上の高張力冷延鋼板が広く用いられているが、さらに、
車体重量の低減要求から、より高張力の鋼板(T.S.40kg
f/mm2〜45kgf/mm2)の要求が高まっている。そして、こ
のような高張力鋼板であっても、良好な伸びフランジ性
を有することが同時に要求されている。
(従来の技術) 加工性の良好な高張力冷延鋼板については、従来より
多くの技術が提案されている。これらは、材質劣化の少
ないPを強化成分として添加したものであるが、Pを添
加した鋼板をバッチ焼鈍を行う方法では、強化元素がP
と一部のMnであり、多量のPを添加するため、マクロ偏
析に起因して、加工後に表面不良を生ずる問題があり、
また添加成分の表面濃化が非常にきつい場合には化成処
理性が劣化するという問題もある。さらに、バッチ焼鈍
プロセスそのものが生産性に劣るということも大きな問
題である。
一方、生産性に優れる連続焼鈍法で行う場合は低C鋼
を用いたのでは、深絞り性、時効性など十分な特性を得
ることができない。
したがって、連続焼鈍法で行う場合は低C鋼よりさら
にC量の少ない極低C鋼を用いるが、極低C鋼を用いる
場合は、そのままでは鋼板の強度が低いため、多量の強
化成分、P,Si,Mnなどを添加する必要がある。
極低C鋼を用いた例として、特開昭61−104031号公報
には基本強化成分としてMn,Pを、特開昭63−243226号公
報には基本強化成分としてSi,Mn,Pを添加した鋼を用い
る技術が開示されている。しかしながら、多量の上記強
化成分を含むため、耐2次加工脆性、化成処理性、及び
スポット溶接性などの劣化は避け難く、また製造コスト
も決して安価とは言えないなどの問題を有している。
(発明が解決しようとする課題) この発明は、多くの問題をかかえる極低C鋼を用いる
ことなく、連続焼鈍プロセスにより製造する、加工性、
伸びフランジ性が良好で、時効劣化の少ない低降伏比高
張力冷延鋼板、及び、その製造方法を提供しようとする
ものである。
(課題を解決するための手段) この発明は、自動車の内板、外板用として、従来用い
られなかった高いレベルのC含有量を有する鋼を用いる
ことに特徴があり、この高レベルのC鋼を用いることに
より、化成処理性、2次加工脆性などの問題点を解消す
るものである。
加えて、低Mn鋼とすることによりバンド組織の生成を
なくし、時効性、伸びフランジ性(サイドベンド伸び)
を改善し、 熱延巻取り温度を高くすることにより、炭化物の凝集化
を促進して、比較的良好な絞り性(高値)を得るもの
であり、 さらに、連続焼鈍温度を限定することにより、適正な
炭化物の分散と、望ましい集合組織が得られるものであ
る。
すなわち、この発明は、高C・低Mn鋼−高温巻取り−
適正温度範囲での連続焼鈍、の組み合わせによるもの
で、 その要旨は、 C:0.10wt%以上、0.20wt%以下、 Si:0.10wt%以下、 Mn:0.30wt%以下、 Al:0.015wt%以上、0.100wt%以下、 P:0.06wt%以下、 S:0.005wt%以下、及び、 N:0.0030wt%以下、 を含有し、残部は鉄及び不可避不純物組成からなり、 引張強さが38kgf/mm2以上、降伏比が70%以下の特性
を有することを特徴とする高張力冷延鋼板であり、 さらにこの発明は、 C:0.10wt%以上、0.20wt%以下、 Si:0.10wt%以下、 Mn:0.30wt%以下、 Al:0.015wt%以上、0.100wt%以下、 P:0.06wt%以下、 S:0.005wt%以下、及び、 N:0.0030wt%以下、 を含有し、残部は鉄及び不可避不純物組成に調整した鋼
を素材として、 熱間圧延し、800℃以上の仕上げ温度で仕上げ圧延を
行った後、10℃/s以上の速度で冷却して、600℃以上750
℃以下の温度でコイルに巻取り、その後50%以上の圧下
率で冷間圧延した後、さらに、連続焼鈍にて700℃以上8
50℃以下の温度で焼鈍を行うことを特徴とする高張力冷
延鋼板の製造方法である。
(作用) まず、この発明における成分組成範囲の限定理由につ
いて説明する。
C:高張力化のためには必要な成分であり、0.10wt%未満
では、T.S.38kgf/mm2以上を得ること、時効性を低く抑
えること、降伏比を70%以下とすることが難しく、0.20
wt%を超えると、スポット溶接性が顕著に劣化する。し
たがって、その含有量は、0.10wt%以上0.20wt%以下と
する。
Si:延性を確保しながら高張力化をはかるには極めて有
利な成分であるが、過剰添加は靱性及び表面性状の劣化
をもたらす。したがって、その含有量は、0.10wt%以下
とする。
Mn:Mnの含有量は、この発明における重要な構成要件の
1つである。すなわち、従来の高強度冷延鋼板では、強
度の面から0.50wt%以上の添加を必要とし、特にC量が
低い場合には強度を補うべく高Mn化の傾向があった。そ
して、Mn量が多くなることにより、バンド組織が顕著に
発達し、このためサイドベンド伸びが劣化し、加えて、
時効性も顕著に劣化するという問題があった。
しかし、この発明においては、C含有量を0.10wt%以
上0.20wt%とすることで強度面でMnを多量添加する必要
はなく、Mn含有量を0.30wt%以下、望ましくは0.20wt%
以下とすることで、極めて均一な微細組織を得ることが
でき、加えて熱延板のセメントタイトを粗大に凝集させ
ることができ、伸びフランジ性(サイドベンド伸び)、
深絞り性、時効性など向上させることができる。
したがって、その含有量は、0.30wt%以下とするが、
0.20wt%以下が望ましい。
なお、下限は特に限定しないが、FeSの生成を防止
し、熱間脆性を防止できる含有量であればよく、低温ス
ラブ再加熱処理法(低SRTプロセス)を適用すれば、そ
の含有量はさらに低減できる。
Al:脱酸在として必要であり、加工性の面から0.015wt%
以上の添加が必要である。しかし、0.100wt%を超えて
添加するとアルミナクラスターのため表面性状の劣化が
生じ易くなる。したがって、その含有量は0.015wt%以
上、0.100wt%以下とする。
P:強化成分としては有効であるが、スポット溶接と降伏
比の面から規制され、その含有量は上限を0.06wt%とす
る。
なお、下限は特に限定しないが、コスト面から0.005w
t%前後が妥当な値である。
S:Mnを低減するため、低いレベルに抑える必要がある。
また、加工性、伸びフランジ性の面からも低減が必要で
あり、その含有量は上限を0.005wt%とする。
なお、下限は特に限定しないが、コスト面から0.001
前後が妥当な値である。
N:加工性、延性の面から、極力低減することが望ましい
が、0.0030wt%以下とすれば満足すべき特性が得られ
る。したがって、その上限を0.0030wt%とする。
つぎに、この発明の製造条件について説明する。
まず、熱延条件のうち、仕上げ圧延温度とそれに続く
冷却速度および巻取り温度が特に重要である。
C量が高いため変態点が低下しているので、より低い
温度でも可能であるが、オーステナイト低温域での加工
は第2相(パーライト)の分布を不均一にし、面内異方
性の増大、伸びフランジ特性の劣化を招くので800℃以
上の仕上げ圧延温度とすることが必要である。
熱延後の冷却速度は、フェライト変態が不均一に起こ
り、顕著なバンド組織が形成されないように10℃/s以上
とする必要がある。
巻取り温度は、600℃未満では十分な加工性(特に
値)が得られず、750℃を超えると、炭化物の粗大化が
進みすぎて伸びフランジ性が劣化するばかりでなく、脱
スケール性の劣化にもつながり望ましくない。したがっ
て、600℃以上望ましくは640℃以上750℃以下の高温巻
取りを行う必要がある。
冷延圧下率は、適正再結晶集合組織とするために50%
以上は必要である。
連続焼鈍温度は、十分な延性を得るために700℃以上
の温度が必要である。しかし、850℃を超える温度で焼
鈍した場合、焼鈍時に生成するオーステナイト相が顕著
に増加するためと考えられるが、Y.P.が増大し、時効性
の劣化が顕著となる。したがって、その温度は、700℃
以上850℃以下とする。
ここに、この発明によって得られる鋼板は、常温では
遅時効であるが、2%の予歪み後、170℃、30分加熱す
る、いわゆる塗装焼付け処理では3kgf/mm2以上の焼付け
硬化性を有する。
この常温時効特性は、特に降伏点伸びの回復が遅い点
に特徴があり、理由は必ずしも明確ではないが、硬質相
が微細均一に分散しているため、いわゆる2相鋼(dual
phase鋼)に似たメカニズム(硬質相の周囲のひずみの
不均一性、溶質原子分布の不均一性にもとづく)が働い
ている可能性もある。
(実施例) 実施例1 この発明の適合鋼4種類、比較鋼8種類、合計12種類
の鋼を転炉で溶製し、連鋳スラブとした後、熱延、冷
延、焼鈍を行って板厚0.8mmの冷延板を製造した。
これらの鋼の化学成分組成を表1に、熱延、冷延、焼
鈍等の製造条件を表2に示す。
スキンパス後促進時効処理を行った鋼板について、引
張特性、サイドベンド伸び、化成処理性、スポット溶接
性などを調査した。
引張特性は、JIS 5号試験片を用いて、降伏強さ、引
張強さ、伸びなどを測定した。
ここに、サイドベンド伸びは試験片寸法を 幅:板厚×40 長さ:170mm とし、試験片の両面を拘束して、曲げ半径10mmでサイド
ベンドを行い試験片に亀裂が生じた時の鋼板側縁の伸び
を測定した。
化成処理性は、通常のディップ処理でりん酸塩処理
し、水洗、乾燥の後に通常の「皮膜重量測定」「P比測
定」「結晶サイズ測定」「目視」の判定を行った。
スケとは、目視判定で化成処理魔窟が健全に形成され
ていない部分がある場合をいう。化成処理性不良の典型
といえる。
スポット溶接性は、RWMA(Resistance Welding Manuf
acture Association)の推奨条件に準じて行い、その継
手強度で(せん断引張、十字引張)で評価した溶接条件
としては、 溶接時間:8サイクル 加圧力 :200 電 極 :5mmφCF である。
これらの調査結果を表3に示す。
表3より、鋼組成が、この発明の成分組成範囲を外れ
る比較例は、いずれかの調査項目で劣っているのに対
し、この発明の成分組成範囲内にある鋼を用いた適合例
は、いずれも満足できる結果を示している。
実施例2 表4に示す成分組成を有する、この発明の適合鋼2種
類を転炉で溶製し、連鋳スラブとした後、表5に示す、
この発明の適合例5種類、比較例7種類、合計12種類の
製造条件で冷延板とした。
これらの鋼板については引張特性、AI(時効硬化係
数)、サイドベント伸び、値、BH(焼付け硬化性)な
どを調査した。
ここに、 引張特性、サイドベンド伸びは実施例1と同様の方法
で行い、 AIは7.5%予ひずみの後、100℃で30分の時効処理し、
ひずみ・時効前後の変形応力の差を測定し、 BHは2.0%予ひずみの後、170℃で20分の時効処理し、
ひずみ・時効前後の変形応力の差を測定した。
これらの調査結果をまとめて表6に示す。
表6から明らかなように、この発明の製造条件を外れ
る比較例は、それぞれ、YR、サイドベンド伸び、及び
値などで劣っているが、この発明の適合例は、いずれも
良好な値を示している。
なお、この実施例のようにSを十分低減させておけ
ば、通常のスラブ加熱温度でも、全く表面性状の劣化は
見られなかったが、良好な表面性状を得るためには、で
きるだけスラブ加熱温度を低くすることが好ましい。
(発明の効果) この発明によれば、自動車の内板、外板用として、従
来用いられなかった高いレベルのC含有量を有する高
C、低Mn鋼を用いて、高温巻取り、適正温度での連続焼
鈍を行うことにより、加工性、伸びフランジ性、耐時効
性、化成処理性に優れる低降伏比高張力冷延鋼板を得る
ことができるもので、かくして得られる鋼板は自動車の
内板、外板の強度部材に用いて好適である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.10wt%以上、0.20wt%以下、 Si:0.10wt%以下、 Mn:0.30wt%以下、 Al:0.015wt%以上、0.100wt%以下、 P:0.06wt%以下、 S:0.005wt%以下、及び、 N:0.0030wt%以下、 を含有し、残部は鉄及び不可避不純物組成からなり、 引張強さが38kgf/mm2以上、降伏比が70%以下の特性を
    有することを特徴とする高張力冷延鋼板。
  2. 【請求項2】C:0.10wt%以上、0.20wt%以下、 Si:0.10wt%以下、 Mn:0.30wt%以下、 Al:0.015wt%以上、0.100wt%以下、 P:0.06wt%以下、 S:0.005wt%以下、及び、 N:0.0030wt%以下、 を含有し、残部は鉄及び不可避不純物組成に調整した鋼
    を素材として、 熱間圧延し、800℃以上の仕上げ温度で仕上げ圧延を行
    った後、10℃/s以上の速度で冷却して、600℃以上750℃
    以下の温度でコイルに巻取り、その後50%以上の圧下率
    で冷間圧延した後、さらに、連続焼鈍にて700℃以上850
    ℃以下の温度で焼鈍を行うことを特徴とする高張力冷延
    鋼板の製造方法。
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