JP3234644B2

JP3234644B2 - 耐二次加工脆性に優れる高ｒ値高張力冷延鋼板及びその製造方法

Info

Publication number: JP3234644B2
Application number: JP21274492A
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: 1992-08-10
Filing date: 1992-08-10
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JPH0657373A

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
形性及び耐二次加工脆性に優れる高張力冷延鋼板及びそ
の製造方法を提案するものである。この発明に係る冷延
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、具体的には経済性及び耐二次加工脆性に優れた
引張強さが38 kgf/mm²以上、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】

【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。

【０００５】

【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、Si, Mn及びＰの複合添加をした場
合、それらの添加量に応じて耐二次加工脆性に適したＢ
添加量が存在することを新たに知見した。

【０００６】ここに上記研究において、極低炭素鋼にＰ
を添加するとＰが粒界に偏析し、粒界を脆化させること
が知られているが、Ｐ添加鋼にSi及びMnを複合添加する
と、詳細な理由は不明であるが耐二次加工脆性が劣化す
ることを見出した。そして、この耐二次加工脆性の向上
には、粒界を強化するＢを添加することが有効である
が、Ｂの添加は、引張特性のうち、とくに伸び、平均ｒ値を劣化させ
る。焼入れ性を増し、熱延板の強度を高くする。熱間圧延時、オーステナイト粒の再結晶を遅らせ
る。などの作用があり、その多量添加には問題がある。した
がって、この発明は以上の結果をもとに、Si, Ｐ及びMn
の固溶強化成分の添加量に応じた最適なＢ添加量を見い
だし、平均ｒ値を劣化させることなく耐二次加工脆性の
劣化を抑制したものである。

【０００７】すなわち、この発明の要旨は、Ｃ：0.001 wt%以上、 0.005 wt%以下、 Si：0.31 wt%以上、 1.0 wt%以下、 Mn：0.5 wt%以上、 2.0 wt%以下、 Ti：0.01 wt%以上、 0.2 wt%以下、 Nb：0.001wt%以上、 0.02wt%以下、Ｂ：0.0002wt% 以上、 0.005 wt%以下、Ｐ：0.05 wt%以上、 0.15wt%以下、Ｓ：0.02wt% 以下、 solAl:0.1wt%以下及びＮ：0.005wt%以下を含み、且つ上記Ｂの含有量が、上記Si, Mn及びＰの含
有量からの

【数５】Ａ(wt%) = 0.8 Si(wt%) + 0.3 Mn(wt%) + P(wt
%)− 0.2(wt%) なるパラメータを用いて

【数６】2A(wt%) ×10^-3≦B(wt%)≦5A(wt%) ×10^-3 の関係を満たして含有し、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耐二次加工脆性に優れ
る高ｒ値高張力冷延鋼板であり、

【０００８】上記成分組成になる鋼スラブ素材として、
Ａ_r3点（℃）以上、Ａ_r3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、冷間圧延し、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耐二次加工脆性に優れ
る高ｒ値高張力冷延鋼板の製造方法である。

【０００９】

【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：0.0001〜0.005 wt% Ｃは、再結晶時に固溶Ｃが多量に残存した場合、平均ｒ
値が大きく劣化する。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0.001wt%を下限とする。

【００１０】Si：0.31〜1.0 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0.31wt%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、0.31wt% 以上、1.0 wt% 以下とする。

【００１１】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0.5wt% 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 2.0wt% 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。

【００１２】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７】0.2≦(Si(wt%) + P(wt%)/Mn(wt%) ≦1.0 とすることが望ましい。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。

【００１３】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。

【００１４】Nb : 0.001〜0.02wt% Nbは、Tiと同様にNbC として固溶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。

【００１５】Ｂ：0.0002〜0.005 wt% Ｂは、二次加工脆性を防止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。

【００１６】さらに、上記Si及びMnならびにＰの含有量
から

【数８】A(wt%) = 0.8Si(wt%) + 0.3Mn(wt%) + P(wt%)
- 0.2(wt%) なるパラメータを用いて、

【数９】2A(wt%) ×10^-3≦B(wt%)≦5A(wt%) ×10^-3 の関係を満足させる。これにより固溶強化成分の含有量
に応じて、耐二次加工脆性に適切なＢを含有させること
ができる。

【００１７】ここで、Si及びMnの係数は、Si及びMnを含
有させることによる脆化の程度を、Ｐを含有させること
による脆化量に換算するためのもので、最後の項は、Si
及びMnを含有させても、ある程度の量まで脆性に影響を
与えないため、その補正項である。このようにSi, Mnに
よる脆化量をＰ当量として加え、Ｐ単独添加鋼と考え、
遷移温度が−45℃以下になるよう、Ｂ量を決定した。

【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 : 0.1wt% 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：Ａ_r3点〜Ａ_r3点＋10
0 ℃ 熱間圧延仕上げ温度は、Ａ_r3変態点に応じて変化させる
必要がある。Ａ_r3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、Ａ_r3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Ａ_r3点 (℃) からＡ_r3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、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Ａ_c1点（℃）＋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整した鋼スラブ
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ならびに二次加工脆性 (脆
性遷移温度) を調査した。

【００２７】

【表１】

【００２８】それらの熱間圧延仕上げ温度、焼鈍温度な
らびに引張特性、二次加工脆性の調査結果を表２にまと
めて示す。なお、巻取り温度は全て 600℃とした。

【００２９】

【表２】

【００３０】ここに、引張特性はＪＩＳ５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) の平均値として平均ｒ値＝（ｒ_L＋２ｒ_D＋ｒ_C）／４から求めた。また、二次加工脆性は、50mmφにブランキ
ング後、24.4mmφポンチで絞り抜き、21mmの高さで耳を
切ったカップに、種々の温度で５kg-80cm の衝撃を付加
し、割れ発生の有無で評価した。

【００３１】表２から明らかなように、Ｂ含有量を、S
i, Mn及びＰの含有量からの

【数１０】A(wt%) = 0.8Si(wt%) ＋0.3Mn(wt%)＋P(wt%)
−0.2(wt%) なるパラメータを用いて

【数１１】2A(wt%) ×10^-3≦B(wt%)≦5A(wt%) ×10^-3 の関係を満足させたこの発明の適合例は平均ｒ値が高
く、耐二次加工脆性にも優れていることがわかる。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、Si, Mn及びＰにより
固溶強化した極低炭素Ti, Nb, Ｂ複合添加鋼について、
Ｂの含有量をSi, Mn及びＰの含有量に応じて特定するこ
とにより、耐二次加工脆性に優れ、かつ平均ｒ値の高い
高張力冷延鋼板を得ることができ、この発明による冷延
鋼板は自動車用、家電製品用などに用いて好適である。
また冷延鋼板のみならず、表面処理鋼板の原板としても
使用できる。

───────────────────────────────────────────────────── 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)参考文献特開昭63−105931（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：0.31wt% 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、 0.02 wt%以下、Ｂ：0.0002wt% 以上、 0.005 wt%以下、Ｐ：0.05wt% 以上、 0.15 wt%以下、Ｓ：0.02wt% 以下、 solAl:0.1 wt% 以下及びＮ：0.005 wt%以下を含み、且つ上記Ｂの含有量が、上記Si, Mn及びＰの含
有量からの【数１】Ａ(wt%) = 0.8 Si(wt%) + 0.3 Mn(wt%) + P(wt
%) - 0.2(wt%) なるパラメータを用いて【数２】2A(wt%) ×10^-3≦B(wt%)≦5A(wt%) ×10^-3 の関係を満たして含有し、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耐二次加工脆性に優れ
る高ｒ値高張力冷延鋼板。
【請求項２】Ｃ：0.001 wt% 以上、 0.005 wt%以下、 Si：0.31wt% 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、 0.02 wt%以下、Ｂ：0.0002wt% 以上、 0.005 wt%以下、Ｐ：0.05wt% 以上、 0.15 wt%以下、Ｓ：0.02wt% 以下、 solAl:0.1 wt% 以下及びＮ：0.005 wt%以下を含み、且つ上記Ｂの含有量が、上記Si, Mn及びＰの含
有量からの【数３】Ａ(wt%) = 0.8 Si(wt%) + 0.3 Mn(wt%) + P(wt
%)− 0.2(wt%) なるパラメータを用いて【数４】2A(wt%) ×10^-3≦B(wt%)≦5A(wt%) ×10^-3 の関係を満たして含有し、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、Ａ_r3点（℃）以
上、Ａ_r3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、
冷間圧延し、その後 750℃以上の温度で連続焼鈍を施す
ことを特徴とする耐二次加工脆性に優れる高ｒ値高張力
冷延鋼板の製造方法。