JP3234642B2

JP3234642B2 - 深絞り加工用高張力冷延鋼板及びその製造方法

Info

Publication number: JP3234642B2
Application number: JP21148392A
Authority: JP
Inventors: 金晴奥田; 章男登坂; 真事佐伯; 俊之加藤; 順介高崎
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JPH0657372A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高強度で、プレス成
形性に優れる深絞り加工用高張力冷延鋼板とその製造方
法を提案するものである。この発明にかかる冷延鋼板
は、適宜表面処理やプレス加工をしたのち、例えば自動
車や家電製品などに使用され、場合によってはスポット
溶接して用いられるものであり、特にそれらに要求され
る成形性と強度を同時に付与することができるため、鋼
板の薄肉化、ひいては軽量化が達成できるものであっ
て、具体的には経済性に優れた引張強さが38kgf/mm²以
上で、ランクフォード値すなわち平均ｒ値が1.8 以上の
冷延鋼板が求められている。

【０００２】

【従来の技術】従来より、製鋼段階で十分に脱炭処理を
施して極低炭素とし、さらに鋼中の固溶Ｃや固溶ＮをTi
などを含有させてこれらの炭窒化物として析出させＣや
Ｎを固定した鋼をベースとして、これにSi、Mn及びＰな
どを固溶させ、強度を高めた高張力冷延鋼板については
多くの提案がなされている。

【０００３】例えば、特開昭63−190141号公報の成形性
の良好な高張力冷延鋼板とその製法においては、上記極
低炭素Ti添加鋼に多量のMn及びＰを添加した冷延鋼板が
開示されている。この場合においては、適量のMn及びＰ
を添加することにより、焼鈍後少量の固溶Ｃが残存し、
これがｒ値を著しく向上させ、しかも、粒界に存在する
固溶Ｃのため二次加工脆性が効果的に防止されるとし、
さらに粒界強化のため必要に応じてＢを添加してもよい
としている。しかしながら、Siを無添加としてＰを添加
した場合スポット溶接性が劣化するという問題がある。

【０００４】このほかにも、上記極低炭素鋼に、Si、Mn
及びＰの固溶強化成分を複合添加した冷延鋼板について
いくつかの開示がなされている。しかしながら、これら
のSi、Mn及びＰの添加は単に固溶強化のためであり、個
々の成分の平均ｒ値への影響は明らかにされているもの
の、高い深絞り性を有するこれら固溶成分間の複合添加
のバランスについては未だ解明されていないのが現状で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、固溶Ｃ及
び固溶Ｎを固定するためのTi添加に加えて固溶Ｃのより
確実な固定を行うためNbを添加し、さらに二次加工脆性
の抑制のためにＢを添加した、極低炭素Ti、Nb、Ｂ複合
添加鋼をベースにし、これをSiを含む低コストの合金添
加で、しかも通常の連続焼鈍で目標とする引張強さ38kg
f/mm²以上、平均ｒ値1.8 以上の耐二次加工脆性に優れ
る高張力冷延鋼板とその製造方法を提案することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、かかる目的
達成のため、上記の極低炭素Ti、Nb、Ｂ複合添加鋼に注
目し、鋭意研究を進めてきた。その結果、極低炭素Ti、
Nb、Ｂ複合添加鋼において、Si及びＰの添加量にたいし
て、Mnの添加量を適当なバランスに保たせることによ
り、Nb添加によるより確実な固溶Ｃの固定化とあいまっ
て高い平均ｒ値が得られることを新たに知見した。

【０００７】これは、Mn添加による熱延母板の細粒化に
起因していて、このため焼鈍後の平均ｒ値の向上に有効
な（１１１）集合組織が発達するためである。一般に固
溶強化成分を単独に添加した場合、Ｐ及びSiについては
平均ｒ値への影響は少なく、むしろ平均ｒ値を上昇させ
る成分であるのに対して、Mnは平均ｒ値を大きく劣化さ
せることが知られている。しかしながら、複合添加した
場合には、Si及びＰのみでは、変態点が急激に上昇して
しまい、圧延条件及び焼鈍条件を規制する必要があっ
た。このため、変態点を下げる成分の添加が必要となっ
てきた。この変態点温度を下げる成分としては、Mn、N
i、Cu及びCrなどが挙げられるが、低コストでしかも有
効に変態点温度を低下させるためには、Mnの添加が有効
となる。しかしMnの添加量が多すぎると、低温変態相が
あらわれ熱延板を高強度にするとともに、焼鈍材の深絞
り性を大きく劣化させる。

【０００８】したがって、この発明は、Si及びＰの添加
量に応じた量のMnを添加することにより、熱延板を焼入
れ組織とすることなくフェライト組織とし、しかも、適
度なSi、Mn及びＰのバランスを保たせることによりフェ
ライト粒径を微細にし、Nb添加によるより確実な固溶Ｃ
の固定とあいまって高い平均ｒ値が得られるようにした
ものである。

【０００９】すなわち、この発明の要旨は、Ｃ：0.001 wt％以上、0.005 wt％以下、 Si：0.2 wt％以上、1.0 wt％以下、 Mn：0.5 wt％以上、2.0 wt％以下、 Ti：0.01wt％以上、0.2 wt％以下、 Nb：0.001 wt％以上、0.02wt％以下、Ｂ：0.0002wt％以上、0.005 wt％以下、Ｐ：0.05wt％以上、0.15wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、 sol Al：0.1 wt％以下及びＮ：0.005 wt％以下を含んで、上記Si、Mn及びＰの含有量が、

【数３】 0.2 ≦（Si（wt％）＋Ｐ（wt％））／Mn（wt％）≦1.0 の関係を満たし、残部は鉄及び不可避的不純物の組成か
らなることを特徴とする深絞り加工用高張力冷延鋼板で
あり、

【００１０】上記成分組成になる鋼スラブを素材とし
て、Ar₃点（℃）以上、Ar₃点（℃）＋100 ℃以下の圧
延仕上げ温度範囲で熱間圧延を終了し、650 ℃以下の温
度で巻取ったのち、冷間圧延を行い、その後750 ℃以上
の温度で連続焼鈍を施すことを特徴とする深絞り加工用
高張力冷延鋼板の製造方法である。

【００１１】

【作用】この発明における鋼の化学成分組成の限定理由
について述べる。Ｃ：0.001 〜0.005 wt％Ｃは、再結晶時に固溶Ｃが多量に残存した場合、平均ｒ
値を大きく劣化させる。また、固溶Ｃを固定させるTi、
NbもＣ含有量に応じて添加する必要があるためＣ含有量
はできるだけ低い方がよく、許容できる上限を0.005 wt
％とする。一方その下限は低いほどよいが、現在の製鋼
技術から0.001 wt％を下限とする。

【００１２】Si：0.2 〜1.0 wt％ Siは、固溶強化能が大きく、平均ｒ値を劣化させないた
め固溶強化成分として最適でありスポット溶接性の劣化
を抑制する。その効果の発現には最低でも0.2wt％を含
有させる必要がある。しかしながら、含有量が1.0 wt％
を超えると表面処理性が悪くなる。したがってその含有
量は、0.2 wt％以上、1.0 wt％以下とする。

【００１３】Mn：0.5 〜2.0 wt％ Mnは、この発明において重要な成分である。MnはSiやＰ
とは異なり、変態点を下げる成分であるためこれを有効
に活用することにより、熱延板の粒径を極めて細かくす
ることができる。この熱延板の細粒化は、結晶粒界から
（１１１）集合組織が発達するため、平均ｒ値の向上に
非常に有効である。その効果は含有量が0.5 wt％以上で
得られる。一方Mn自体は平均ｒ値を劣化させる成分であ
るため、多量に含有させることは有害であり、その含有
量が2.0 wt％超えでは低温変態相が現れやすくなってフ
ェライト組織でなくなり、平均ｒ値を大きく劣化させ
る。したがってその含有量は、0.5 wt％以上、2.0 wt％
以下とする。

【００１４】また、上記Siと下記するＰの含有量とMn含
有量とのバランスを、

【数４】 0.2 ≦（Si（wt％）＋Ｐ（wt％））／Mn（wt％）≦１とすることにより、上記のMnの有効性を発揮することが
できる。これはSiとＰの含有量の和のMn含有量に対する
比が0.2 より小さくなると平均ｒ値が劣化し、反対に1.
0 より多くなると変態点温度が高くなり、熱延板の細粒
化が望めなくなるためである。

【００１５】Ti：0.01〜0.2 wt％ Tiは、固溶Ｃ、Ｓ及びＮをTiC 、TiS 及びTiN として固
定するために含有させる。その効果は含有量が0.01wt％
未満では十分でなく、0.2 wt％を超えると燐化物が発生
し、伸び及び平均ｒ値を劣化させる。したがってその含
有量は0.01wt％以上、0.2 wt％以下とする。

【００１６】Nb：0.001 〜0.02wt％ Nbは、Tiと同様にNbC とて固溶Ｃを固定する有効な成分
である。Tiのみでも固溶Ｃの固定はできるが、Nbを複合
添加することにより、より確実にＣを固定することがで
き平均ｒ値を向上させる。その効果は含有量が0.001 wt
％未満では十分でなく、0.02wt％を超えて含有させると
オーステナイト未再結晶状態で熱間圧延することになっ
て、焼鈍材の成形性に悪影響をおよぼす。したがってそ
の含有量は0.001 wt％以上、0.02wt％以下とする。

【００１７】Ｂ：0.0002〜0.005 wt％Ｂは、二次加工脆性を抑制するために含有させる。とく
にTi、Nbを添加した極低炭素鋼板に固溶強化成分を含有
させると、耐二次加工脆性が悪化するためＢを含有させ
ることを必須とする。その効果は含有量が0.0002wt％以
上で発現するが、0.005 wt％を超えて過剰に含有させる
と、オーステナイトの再結晶を遅らせ熱間圧延時の負荷
が大きくなり、しかも、焼鈍材の材質を劣化させる。し
たがってその含有量は、0.0002wt％以上、0.005 wt％以
下とする。

【００１８】Ｐ：0.05〜0.15wt％Ｐは、固溶強化成分として重要な成分であり、その固溶
強化能はSi及びMnにくらべて高く、平均ｒ値を向上させ
る成分でもある。その効果を得るためには0.05wt％以上
含有させる必要があるが、0.15wt％を超えて含有させる
と、粒界に偏析して粒界を脆化させ、さらに凝固時に中
心偏析の原因になる。したがってその含有量は0.05wt％
以上、0.15wt％以下とする。

【００１９】Ｓ：0.02wt％以下Ｓは、平均ｒ値には影響を及ぼさないが、その含有量が
多くなるとMnS などの硫化物が増加し、伸びフランジ性
に代表される局部延性を低下させる原因となるため、そ
の含有量の上限を0.02wt％とする。

【００２０】sol Al：0.1 wt％以下 Alは、脱酸に必要な成分であるが、sol Al含有量が0.1
wt％を超えると脱酸効果が飽和するだけでなく介在物が
増加し、成形性に悪影響をおよぼす。したがってその含
有量は0.1 wt％以下とする。

【００２１】Ｎ：0.005 wt％以下Ｎは、不可避的に鋼中に混入する不純物成分であるが、
Ti添加によりTiN として固定し成形性を向上させる。し
かしながら、多量のTiN が形成されると加工性の劣化を
まねく。このため許容できる含有量の上限を0.005 wt％
とする。

【００２２】次に製造条件について述べる。製鋼、鋳造
条件は常法にしたがって行うことでよい。

【００２３】熱間圧延仕上げ温度：Ar₃点〜Ar₃点＋100 ℃ 熱間圧延仕上げ温度は、Ar₃変態点に応じて変化させる
必要がある。Ar₃変態点未満では、二相域圧延となり、
焼鈍材の平均ｒ値に悪影響をおよぼす集合組織が発達し
てしまい好ましくない。一方、Ar₃変態点に対し相対的
に高い温度、すなわち100 ℃を超えて高くなると、熱延
板の粒径が粗くなって、焼鈍時に深絞り性に有効な集合
組織の発達が不十分となるために不適である。したがっ
て熱間圧延仕上げ温度はAr₃点（℃）からAr₃点（℃）
＋100 ℃までとする。

【００２４】巻取り温度：650 ℃以下巻取り温度の限定は、この発明のようにTi及びＰが複合
添加されている場合、650 ℃を超えると平均ｒ値が大き
く劣化することを見出したことによるものである。これ
は650 ℃超えの巻取り温度ではTi及びFeの燐化物が熱延
板に多量に析出し、詳細は不明であるが、これが焼鈍材
の平均ｒ値に悪影響をおよぼすためと推測される。した
がって巻取り温度は650 ℃以下とする。

【００２５】冷間圧延は常法にしたがって行えばよく、
その圧下率も通常常識の範囲でよい。焼鈍は、連続焼鈍
が望ましい。その場合の焼鈍温度は再結晶が完了するよ
うに750 ℃以上とし、その上限はAc₁点温度（℃）＋50
℃とすることが好ましい。

【００２６】

【実施例】表１に示す化学成分組成に調製した鋼スラブ
を素材として、これらを熱間圧延してコイルに巻取り、
酸洗後、80％の圧下率で冷間圧延を行って板厚 0.8mmと
し、40秒間のアランダムバス処理による焼鈍を施して得
られた鋼板について引張特性を調査した。

【００２７】

【表１】

【００２８】それらの熱間圧延仕上げ温度、巻取り温
度、焼鈍温度及び引張特性の調査結果を表２にまとめて
示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】ここに、引張特性はJIS ５号試験片を用い
て行い、平均ｒ値は、15％の引張予ひずみを与えたのち
３点法にて測定し、Ｌ方向（圧延方向）、Ｄ方向（圧延
方向に対し45°方向）及びＣ方向（圧延方向に対し90°
方向) の平均値として

【数５】平均ｒ値＝（ｒ_L＋２ｒ_D＋ｒ_C) ／４から求めた。

【００３１】表２から明らかなように、この発明の適合
例は引張強さが40kgf/mm²以上で良好な平均ｒ値を示し
ているが、さらに表２の平均ｒ値を（Si（wt％）＋Ｐ
（wt％）／Mn（wt％）のパラメータでまとめると図１の
ようになり、Si、Ｐ及びMnの含有量の関係を、

【数６】 0.2 ≦（Si（wt％）＋Ｐ（wt％））／Mn（wt％）≦1.0 とすることにより高い平均ｒ値が得られることがわか
る。

【００３２】また、表２から鋼No１及び２について、平
均ｒ値におよぼす巻取り温度の影響をグラフにして示す
と図２のようになり、巻取り温度が高くなり700 ℃にな
るとすでに平均ｒ値は劣化している。

【００３３】

【発明の効果】この発明は、極低炭素Ti、Nb、Ｂ複合添
加鋼をベースとして、Si、Mn及びＰの含有量の関係を特
定して含有させることにより、低コストの合金添加で、
しかも通常の連続焼鈍で、耐二次加工脆性に優れる深絞
り加工用高張力冷延鋼板を得るもので、この発明による
鋼板は、経済性にも優れていることから、自動車用、家
電製品用などに用いて有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】平均ｒ値を（Si＋Ｐ）／Mnのパラメータでまと
めたグラフである。

【図２】平均ｒ値におよぼす巻取り温度の影響を示すグ
ラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤俊之千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者高崎順介千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (56)参考文献特開平３−294463（ＪＰ，Ａ) 特開平１−205035（ＪＰ，Ａ) 特開平３−257124（ＪＰ，Ａ) 特開平１−188630（ＪＰ，Ａ) 特開平２−163318（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 9/46 - 9/48 C21D 8/00 - 8/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.001 wt％以上、0.005 wt％以下、 Si：0.2 wt％以上、1.0 wt％以下、 Mn：0.5 wt％以上、2.0 wt％以下、 Ti：0.01wt％以上、0.2 wt％以下、 Nb：0.001 wt％以上、0.02wt％以下、Ｂ：0.0002wt％以上、0.005 wt％以下、Ｐ：0.05wt％以上、0.15wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、 sol Al：0.1 wt％以下及びＮ：0.005 wt％以下を含んで、上記Si、Mn及びＰの含有量が、【数１】 0.2 ≦（Si（wt％）＋Ｐ（wt％））／Mn（wt％）≦1.0 の関係を満たし、残部は鉄及び不可避的不純物の組成か
らなることを特徴とする深絞り加工用高張力冷延鋼板。
【請求項２】Ｃ：0.001 wt％以上、0.005 wt％以下、 Si：0.2 wt％以上、1.0 wt％以下、 Mn：0.5 wt％以上、2.0 wt％以下、 Ti：0.01wt％以上、0.2 wt％以下、 Nb：0.001 wt％以上、0.02wt％以下、Ｂ：0.0002wt％以上、0.005 wt％以下、Ｐ：0.05wt％以上、0.15wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、 sol Al：0.1 wt％以下及びＮ：0.005 wt％以下を含んで、上記Si、Mn及びＰの含有量が、【数２】 0.2 ≦（Si（wt％）＋Ｐ（wt％））／Mn（wt％）≦1.0 の関係を満たし、残部は鉄及び不可避的不純物の組成か
らなる鋼スラブを素材として、Ar₃点（℃）以上、Ar₃
点（℃）＋100 ℃以下の圧延仕上げ温度範囲で熱間圧延
を終了し、650 ℃以下の温度で巻取ったのち、冷間圧延
を行い、その後750 ℃以上の温度で連続焼鈍を施すこと
を特徴とする深絞り加工用高張力冷延鋼板の製造方法。