JP5043248B1 - 高強度焼付硬化型冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents

高強度焼付硬化型冷延鋼板及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

質量%で、C:0.0010〜0.0040%、Si:0.005〜0.05%、Mn:0.1〜0.8%、P:0.01〜0.07%、S:0.001〜0.01%、Al:0.01〜0.08%、N:0.0010〜0.0050%、Nb:0.002〜0.020%、及びMo:0.005〜0.050%を含有し、[Mn%]/[P%]が1.6以上45以下、[C%]−(12/93)×[Nb%]が0.0005%以上0.0025%以下であり、残部がFe及び不可避不純物からなり、板厚の1/4厚の深さ位置における面に平行な{222}面、{110}面、及び{200}面の各X線回折積分強度比X(222)、X(110)、及びX(200)が、下記式を満たし、引張強度が300MPa以上450MPa以下である、焼付硬化性、常温耐時効性、及び深絞り加工性に優れ、且つ面内異方性が小さい高強度焼付硬化型冷延鋼板を提供する。
X(222)/{X(110)+X(200)}≧3.0
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車の外板材等に使用される、引張強度が300MPa以上450MPa以下であり、焼付硬化性(BH性)、常温耐時効性、及び深絞り加工性に優れ、且つ面内異方性が小さい高強度焼付硬化型冷延鋼板、及びその製造方法に関する。
本願は、2010年11月29日に、日本に出願された特願2010−264447号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
自動車の軽量化を目的として車体には高強度鋼板が使用されているが、近年、高強度鋼板に要求される特性として、薄手でありながらも高い耐デント性を有することが要求されている。このような要求に応えるために、焼付硬化型冷延鋼板が用いられている。
焼付硬化型冷延鋼板は軟質鋼板に近い降伏強度を有するため、プレス成形時には優れた成形性を発揮する。そして、プレス成形後に塗装焼付処理を行うことにより、降伏強度を上昇させる。すなわち、焼付硬化型冷延鋼板は、高い成形性と高強度とを共に実現することができる。
焼付硬化は、鋼中に固溶された侵入型元素である固溶炭素や固溶窒素により、変形する過程で生成された転位が固着されることにより発生する、一種のひずみ時効を利用している。このため、固溶炭素及び固溶窒素が増加すると焼付硬化量(BH量)は増加する。しかしながら、固溶元素が過度に増加すると、常温時効により成形性の悪化をもたらす。従って、適切な固溶元素の制御が重要である。
従来の焼付硬化型冷延鋼板は、強度を高めるために添加するMn、Pや、常温耐時効性を高めるために添加するMoによって、深絞り加工性の指標となるr値(ランクフォード値)やその面内異方性を示す|Δr|値が変化することに注意が払われていなかった。
焼付硬化型冷延鋼板については、従来から種々の提案がなされている。例えば特許文献1や特許文献2には、Nb添加の極低炭素鋼においてMnとPにより固溶強化を図り、C量とNb添加量とのバランスで固溶C量を調節して焼付硬化性を付与し、Mo添加で常温耐時効性を付与した高強度焼付硬化型冷延鋼板及びその製造方法が記載されている。しかし組織を微細にすることで粒界Cを焼付硬化性発現に利用する思想からAlN分散を必須としており、これが焼鈍時の粒成長だけでなく再結晶自体も阻害し易く、またそもそもAl添加量が高いため酸化物起因の表面欠陥ができ易いうえ、r値などの深絞り加工性はもとよりその面内異方性については検討されていなかった。
また下記特許文献3には、自動車外板用の常温耐時効性を有する高強度焼付硬化型冷延鋼板及びその製造方法に関し、面内異方性を小さくするために、冷延率をC添加量の関数で規定している。しかし特許文献3の鋼板は極低炭素鋼ではなく、ミクロ組織はフェライトと低温変態相からなるDP鋼のような複合組織であり、強度はかなり高いものと推定される。また、Mo添加の理由もCr、Vを含め、低温変態相を得るためのオーステナイトの焼入性を上げるためのものであり、r値自体が開示されておらず、深絞り加工性は不明であった。
日本国特表2009−509046号公報 日本国特表2007−089437号公報 日本国特許第4042560号公報
本発明は、前述の従来技術の問題点を解決し、引張強度が300MPa以上450MPa以下であり、焼付硬化性(BH性)、常温耐時効性、及び深絞り加工性に優れ、且つ面内異方性が小さい高強度焼付硬化型冷延鋼板及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明は、上述の課題を解決するために以下の方策を採用する。
(1)本発明の第1の態様は、化学成分が、質量%で、C:0.0010〜0.0040%、Si:0.005〜0.05%、Mn:0.1〜0.8%、P:0.01〜0.07%、S:0.001〜0.01%、Al:0.01〜0.08%、N:0.0010〜0.0050%、Nb:0.002〜0.020%、及びMo:0.005〜0.050%を含有し、Mnの含有量を[Mn%]、Pの含有量を[P%]として、[Mn%]/[P%]の値が1.6以上45以下であり、Cの含有量を[C%]、Nbの含有量を[Nb%]として、[C%]−(12/93)×[Nb%]で求められる固溶Cの量が0.0005%以上0.0025%以下であり、残部がFe及び不可避不純物からなる高強度焼付硬化型冷延鋼板であって、この高強度焼付硬化型冷延鋼板の板厚の1/4厚の深さ位置における面に平行な{222}面、{110}面、及び{200}面の各X線回折積分強度比X(222)、X(110)、及びX(200)が、下記式(1)を満たし、引張強度が300MPa以上450MPa以下であり、焼付硬化性、常温耐時効性、及び深絞り加工性に優れ、且つ面内異方性が小さい高強度焼付硬化型冷延鋼板である。
X(222)/{X(110)+X(200)}≧3.0 ・・・式(1)
(2)上記(1)に記載の高強度焼付硬化型冷延鋼板では、前記化学成分が更に、質量で、Cu:0.01〜1.00%、Ni:0.01〜1.00%、Cr:0.01〜1.00%、Sn:0.001〜0.100%、V:0.02〜0.50%、W:0.05〜1.00%、Ca:0.0005〜0.0100%、Mg:0.0005〜0.0100%、Zr:0.0010〜0.0500%、及びREM:0.0010〜0.0500%から選択される少なくとも一種を含有してもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載の高強度焼付硬化型冷延鋼板は、少なくとも一方の表面に、めっき層が付与されていてもよい。
(4)本発明の第2の態様は、化学成分が、質量%で:C:0.0010〜0.0040%、Si:0.005〜0.05%、Mn:0.1〜0.8%、P:0.01〜0.07%、S:0.001〜0.01%、Al:0.01〜0.08%、N:0.0010〜0.0050%、Nb:0.002〜0.020%、Mo:0.005〜0.050%、Ti:0.0003〜0.0200%、及びB:0.0001〜0.0010%を含有し、Mnの含有量を[Mn%]、Pの含有量を[P%]として、[Mn%]/[P%]の値が1.6以上45以下であり、Nbの含有量を[Nb%]、Tiの含有量を[Ti%]として、[Nb%]/[Ti%]の値が0.2以上40以下であり、Bの含有量を[B%]、Nの含有量を[N%]として、[B%]/[N%]の値が0.05以上3以下であり、[C%]−(12/93)×[Nb%]−(12/48)×[Ti’%]で示される固溶Cが0.0005%以上0.0025%以下であり、前記[Ti’%]は、[Ti%]−(48/14)×[N%]≧0の場合、[Ti%]−(48/14)×[N%]であり、[Ti%]−(48/14)×[N%]<0の場合、0であり、残部がFe及び不可避不純物からなる高強度焼付硬化型冷延鋼板であって、この高強度焼付硬化型冷延鋼板の板厚の1/4厚の深さ位置における面に平行な{222}面、{110}面、及び{200}面の各X線回折積分強度比X(222)、X(110)、及びX(200)が、下記式(1)を満たし、引張強度が300MPa以上450MPa以下であり、焼付硬化性、常温耐時効性、及び深絞り加工性に優れ、且つ面内異方性が小さい高強度焼付硬化型冷延鋼板である。
X(222)/{X(110)+X(200)}≧3.0 ・・・式(1)
(5)上記(4)に記載の高強度焼付硬化型冷延鋼板では、前記化学成分が更に、質量で、Cu:0.01〜1.00%、Ni:0.01〜1.00%、Cr:0.01〜1.00%、Sn:0.001〜0.100%、V:0.02〜0.50%、W:0.05〜1.00%、Ca:0.0005〜0.0100%、Mg:0.0005〜0.0100%、Zr:0.0010〜0.0500%、及びREM:0.0010〜0.0500%から選択される少なくとも一種を含有してもよい。
(6)上記(4)又は(5)に記載の高強度焼付硬化型冷延鋼板は、少なくとも一方の表面に、めっき層が付与されていてもよい。
(7)本発明の第3の態様は、上記(1)、(2)、(4)、(5)の何れか一項に記載の化学成分を有するスラブを、1200℃以上の加熱温度、900℃以上の仕上温度で熱間圧延し、熱延鋼板を得る熱延工程と;前記熱延鋼板を700℃以上800℃以下で巻き取る巻き取り工程と;巻き取られた前記熱延鋼板を、少なくとも400℃から250℃に降下するまで0.01℃/秒以下の冷却速度で、冷却する巻き取り後冷却工程と;酸洗後冷延する際の冷延率CR%が、Mnの含有量を[Mn%]、Pの含有量を[P%]、Moの含有量を[Mo%]として、下記式(2)及び式(3)を満足する条件で冷延する冷延工程と;770℃以上820℃以下で連続焼鈍する連続焼鈍工程と;1.0%以上1.5%以下の調質圧延を施す調質圧延工程と;を備える高強度焼付硬化型冷延鋼板の製造方法である。
CR%≧75−5×([Mn%]+8[P%]+12[Mo%])・・・式(2)
CR%≦95−10×([Mn%]+8[P%]+12[Mo%])・・・式(3)
(8)上記(7)に記載の高強度焼付硬化型冷延鋼板の製造方法では、前記調質圧延工程の前に、少なくとも一方の表面にめっき層を付与するめっき工程を更に備えてもよい。
上述の方策によれば、Mn、Pなどの合金添加の影響を明確化し、深絞り加工性に大きな影響を及ぼす冷延率を調整することにより、引張強度が300MPa以上450MPa以下であり、焼付硬化性(BH性)、常温耐時効性、及び深絞り加工性に優れ、且つ面内異方性が小さい高強度焼付硬化型冷延鋼板及びその製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る鋼板の冷延率CR%と成分との関係を示す図である。
本発明者等は、鋼板の成分及び製法について鋭意検討を行った結果、鋼板の化学成分を適切に制御した上で、所定の冷延率の冷延を施すことにより、引張強度が300MPa以上450MPa以下であり、焼付硬化性(BH性)、常温耐時効性、及び深絞り加工性に優れ、且つ面内異方性が小さい高強度焼付硬化型冷延鋼板を得ることができることを見出した。
以下、上述の知見に基づきなされた本発明の一実施形態に係る高強度焼付硬化型冷延鋼板ついて詳細に説明する。
まず、本実施形態に係る強度焼付硬化型冷延鋼板の含有する化学成分について説明する。各化学成分の含有率は全て質量%である。
(C:0.0010〜0.0040%)
Cは、固溶強化と焼付硬化性を促す元素である。Cが0.0010%未満の場合、非常に低い炭素含量により引張強度が低く、Nb添加による結晶粒の微細化効果を図っても鋼中に存在する絶対炭素含量が低いため、充分な焼付硬化性が得られない。一方、0.0040%を越えると、鋼中の固溶C量が高まり焼付硬化性が非常に高くなるが、時効後YP−El≦0.3%の常温耐時効性が確保されず、プレス成形時にストレッチャーストレインが発生するため成形性が低下する。従ってCは、0.0010〜0.0040%とし、更に、後述のように固溶Cを0.0005〜0.0025%とすることで30MPa以上のBH量の焼付硬化性と0.3%以下の時効後YP−Elの常温耐時効性を確保することができる。
Cの下限値は、0.0012%であることが好ましく、0.0014%であることが更に好ましい。Cの上限値は、0.0038%であることが好ましく、0.0035%であることが更に好ましい。
(Si:0.005〜0.05%)
Siは、強度を増加させる元素で、添加量が増加するほど強度は増加するが、成形性の劣化が著しい。すなわち、Siは可能な限り低く添加することが有利であるため、上限を0.05%とする。ただし、含有量を低下させるためのコストを考慮し、下限値を0.005%とする。
Siの下限値は、0.01%であることが好ましく、0.02%であることが更に好ましい。Siの上限値は、0.04%であることが好ましく、0.03%であることが更に好ましい。
(Mn:0.1〜0.8%)
Mnは、固溶強化元素として引張強度300MPa以上450MPa以下の強度に寄与する元素である。Mnが0.1%未満の場合には適切な引張強度を確保することができず、また0.8%を超えて添加される場合は、固溶強化により強度の急激な増加と共に成形性が劣化されるため、0.1〜0.8%とする。
Mnの下限値は、0.12%であることが好ましく、0.24%であることが更に好ましい。Mnの上限値は、0.60%であることが好ましく、0.45%であることが更に好ましい。
(P:0.01〜0.07%)
Pは、Mnと同様に、固溶強化元素として引張強度300MPa以上450MPa以下に寄与する元素である。Pが0.01%未満の場合には適切な引張強度を確保することができず、また0.07%を超えて添加される場合は、二次加工脆化を起こすため、0.01〜0.07%とする。
Pの下限値は、0.011%であることが好ましく、0.018%であることが更に好ましい。Pの上限値は、0.058%であることが好ましく、0.050%であることが更に好ましい。
上記MnとPはいずれも固溶強化元素であるが、Mn量とP量の比(Mn/P)が1.6未満または45.0を超えると成形性が劣化する。従って、本実施形態に係る強度焼付硬化型冷延鋼板では、Mnの含有量を[Mn%]、Pの含有量を[P%]として、[Mn%]/[P%]の値が1.6以上45.0以下になるようにMn量とP量が制御され、これにより成形性を損なわず引張強度300MPa以上450MPa以下を確保する。
[Mn%]/[P%]の値の下限値は、4.0であることが好ましく、8.0であることが更に好ましい。[Mn%]/[P%]の値の上限値は、40.0であることが好ましく、35.0であることが更に好ましい。
(S:0.001〜0.01%)
Sは、含量が多い場合、過度な析出物による材質劣化が発生するため、その添加量を0.01%以下とする。ただし、含有量を低下させるためのコストを考慮し、下限値を0.001%とする。
Sの下限値は、0.002%であることが好ましく、0.003%であることが更に好ましい。Sの上限値は、0.007%であることが好ましく、0.006%であることが更に好ましい。
(Al:0.01〜0.08%)
Alは、通常鋼の脱酸のために0.01%以上添加するが、0.08%を超えると酸化物起因の表面欠陥ができ易いため、0.01〜0.08%とする。
Alの下限値は、0.019%であることが好ましく、0.028%であることが更に好ましい。Alの上限値は、0.067%であることが好ましく、0.054%であることが更に好ましい。
(N:0.0010〜0.0050%)
Nは、固溶窒素の残存により降伏強度が増加するが、炭素に比べ拡散速度が非常に速い。従って、固溶窒素で存在する場合、固溶炭素に比べ常温耐時効性の劣化が非常に深刻である。このため、Nの範囲は0.0010〜0.0050%とする。
Nの下限値は、0.0013%であることが好ましく、0.0018%であることが更に好ましい。Nの上限値は、0.0041%であることが好ましく、0.0033%であることが更に好ましい。
(Nb:0.002〜0.020%)
Nbは、強力な炭窒化物形成元素で、鋼中に存在する炭素をNbC析出物として固定し、鋼中固溶炭素量を制御する役割をする。鋼中固溶炭素を残存させることによりこのような固溶炭素による焼付硬化性と耐時効性を同時に確保するためにはNb含量を0.002〜0.020%とし、後述のように固溶Cを0.0005〜0.0025%とする。これにより、30MPa以上のBH量の焼付硬化性と0.3%以下の時効後YP−Elの常温耐時効性に寄与する。
Nbの下限値は、0.003%であることが好ましく、0.005%であることが更に好ましい。Nbの上限値は、0.012%であることが好ましく、0.008%であることが更に好ましい。
(Mo:0.005〜0.050%)
Moは、固溶状態で存在時、結晶粒界の結合力を増加させてPによる結晶粒界の破壊を防止、即ち、耐二加工脆性を改善し、また固溶炭素との親和力により炭素の拡散を抑えさせることにより耐時効性を向上させ、0.3%以下の時効後YP−Elの常温耐時効性に寄与する。このため、下限値は0.005%とする。一方、製造費用及び添加量対比効果等を考慮して、上限値は0.050%とする。
Moの下限値は、0.006%であることが好ましく、0.012%であることが更に好ましい。Moの上限値は、0.048%であることが好ましく、0.039%であることが更に好ましい。
残部はFe及びその他の不可避不純物からなる。不可避不純物は、本発明による効果を阻害しない範囲の含有量であれば許容されるが、可能な限り少ないほうがよい。
(固溶C:0.0005〜0.0025%)
本実施形態に係る強度焼付硬化型冷延鋼板は、固溶Cを0.0005〜0.0025%含有する。固溶Cの下限値は、0.0006%であることが好ましく、0.0007%であることが更に好ましい。固溶Cの上限値は、0.0020%であることが好ましく、0.0015%であることが更に好ましい。本実施形態に係る強度焼付硬化型冷延鋼板が上述の成分組成からなる場合、固溶Cは[C%]−(12/93)×[Nb%]で求められる。ここで、[C%]及び[Nb%]は、C及びNbそれぞれの含有量を示す。
上記の成分組成を有する本実施形態に係る強度焼付硬化型冷延鋼板は、300MPa以上450MPa以下の引張り強度と、平均r値≧1.4の優れた深絞り加工性と、|Δr|≦0.5の小さな面内異方性と、30MPa以上の焼付付硬化性と、時効後YP−El≦0.3%の常温耐時効性とを実現することができる。
なお、本実施形態に係る強度焼付硬化型冷延鋼板は、下記の化学成分を必要に応じて添加してもよい。
(Ti:0.0003〜0.0200%)
Tiは、Nbを補完する元素であり、Nbと同じ理由で0.0003〜0.0200%の範囲で含有される。
Nb、Ti複合添加の場合、固溶Cは、[C%]−(12/93)×[Nb%]−(12/48)×[Ti’%]で求められる。ここで、[C%]及び[Nb%]は、C及びNbそれぞれの含有量を示す。また、[Ti’%]は、[Ti%]−(48/14)×[N%]≧0の場合、[Ti%]−(48/14)×[N%]であり、[Ti%]−(48/14)×[N%]<0の場合、0である。
この場合も固溶Cの含有量は、0.0005〜0.0025%であればよい。
Tiの下限値は、0.0005%であることが好ましく、0.0020%であることが更に好ましい。Tiの上限値は、0.0150%であることが好ましく、0.0100%であることが更に好ましい。
上記NbとTiはいずれも固溶C量を制御するために用いられるが、炭窒化物形成能の違いなどから固溶C量をより適切に制御するためには、Nbの含有量を[Nb%]、Tiの含有量を[Ti%]として、[Nb%]/[Ti%]の値が0.2以上40以下となるようにNb量とTi量を制御してもよい。
[Nb%]/[Ti%]の値の下限値は、0.3であることが好ましく、0.4であることが更に好ましい。[Nb%]/[Ti%]の値の上限値は、36.0であることが好ましく、10.0であることが更に好ましい。
(B:0.0001〜0.0010%)
Bは、粒界に偏析して二次加工脆化防止のために添加する。しかし、一定量以上に添加する場合、強度の増加及び延性の著しい減少が引き起こる材質劣化が発生するため、適正範囲の添加が必要であり、0.0001〜0.0010%が好ましい範囲である。
Bの下限値は、0.0002%であることが好ましく、0.0003%であることが更に好ましい。Bの上限値は、0.0008%であることが好ましく、0.0006%であることが更に好ましい。
上記BとNはBNを形成することで固溶Bによる粒界強化効果を低減する場合があり、それを抑制するために、Bの含有量を[B%]、Nの含有量を[N%]として、[B%]/[N%]の値が0.05以上3以下となるようにB量とN量を制御してもよい。
[B%]/[N%]の値の下限値は、0.10であることが好ましく、0.15であることが更に好ましい。[B%]/[N%]の値の上限値は、2.50であることが好ましく、2.00であることが更に好ましい。
さらに、本実施形態に係る強度焼付硬化型冷延鋼板では、靭性及び延性を向上させるために、上述の化学成分に加えてCu、Ni、Cr、V、W、Sn、Ca、Mg、Zr、REMから選択される少なくとも一種を、以下の範囲で含有させてもよい。
(Cu:0.01〜1.00%)
Cuによる靭性及び延性の向上効果を得るには、Cuの含有量を0.01〜1.00%の範囲とすることが望ましい。鋼板に1.00%を超えるCuを含有させる場合には、寧ろ靭性及び延性が劣化する虞があり、また、Cu含有量を安定的に0.01%未満に制御するには多大なコストを要する。
Cuの下限値は、0.02%であることが好ましく、0.03%であることが更に好ましい。Cuの上限値は、0.50%であることが好ましく、0.30%であることが更に好ましい。
(Ni:0.01〜1.00%)
Niによる靭性及び延性の向上効果を得るには、Niの含有量を0.01〜1.00%の範囲とすることが望ましい。鋼板に1.00%を超えるNiを含有させる場合には、寧ろ靭性及び延性が劣化する虞があり、また、Ni含有量を安定的に0.01%未満に制御するには多大なコストを要する。
Niの下限値は、0.02%であることが好ましく、0.03%であることが更に好ましい。Niの上限値は、0.50%であることが好ましく、0.30%であることが更に好ましい。
(Cr:0.01〜1.00%)
Crによる靭性及び延性の向上効果を得るには、Crの含有量を0.01〜1.00%の範囲とすることが望ましい。鋼板に1.00%を超えるCrを含有させる場合には、寧ろ靭性及び延性が劣化する虞があり、また、Cr含有量を安定的に0.01%未満に制御するには多大なコストを要する。
Crの下限値は、0.02%であることが好ましく、0.03%であることが更に好ましい。Crの上限値は、0.50%であることが好ましく、0.30%であることが更に好ましい。
(Sn:0.001〜0.100%)
Snによる靭性及び延性の向上効果を得るには、Snの含有量を0.001〜0.100%の範囲とすることが望ましい。鋼板に0.100%を超えるSnを含有させる場合には、寧ろ靭性及び延性が劣化する虞があり、また、Sn含有量を安定的に0.001%未満に制御するには多大なコストを要する。
Snの下限値は、0.005%であることが好ましく、0.010%であることが更に好ましい。Snの上限値は、0.050%であることが好ましく、0.030%であることが更に好ましい。
(V:0.02〜0.50%)
Vによる靭性及び延性の向上効果を得るには、Vの含有量を0.02〜0.50%の範囲とすることが望ましい。鋼板に0.50%を超えるVを含有させる場合には、寧ろ靭性及び延性が劣化する虞があり、また、V含有量を安定的に0.02%未満に制御するには多大なコストを要する。
Vの下限値は、0.03%であることが好ましく、0.05%であることが更に好ましい。Vの上限値は、0.30%であることが好ましく、0.20%であることが更に好ましい。
(W:0.05〜1.00%)
Wによる靭性及び延性の向上効果を得るには、Wの含有量を0.05〜1.00%の範囲とすることが望ましい。鋼板に1.00%を超えるWを含有させる場合には、寧ろ靭性及び延性が劣化する虞があり、また、W含有量を安定的に0.05%未満に制御するには多大なコストを要する。
Wの下限値は、0.07%であることが好ましく、0.09%であることが更に好ましい。Wの上限値は、0.50%であることが好ましく、0.30%であることが更に好ましい。
(Ca:0.0005〜0.0100%)
Caによる靭性及び延性の向上効果を得るには、Caの含有量を0.0005〜0.0100%の範囲とすることが望ましい。鋼板に0.0100%を超えるCaを含有させる場合には、寧ろ靭性及び延性が劣化する虞があり、また、Ca含有量を安定的に0.0005%未満に制御するには多大なコストを要する。
Caの下限値は、0.0010%であることが好ましく、0.0015%であることが更に好ましい。Caの上限値は、0.0080%であることが好ましく、0.0050%であることが更に好ましい。
(Mg:0.0005〜0.0100%)
Mgによる靭性及び延性の向上効果を得るには、Mgの含有量を0.0005〜0.0100%の範囲とすることが望ましい。鋼板に0.0100%を超えるMgを含有させる場合には、寧ろ靭性及び延性が劣化する虞があり、また、Mg含有量を安定的に0.0005%未満に制御するには多大なコストを要する。
Mgの下限値は、0.0010%であることが好ましく、0.0015%であることが更に好ましい。Mgの上限値は、0.0080%であることが好ましく、0.0050%であることが更に好ましい。
(Zr:0.0010〜0.0500%)
Zrによる靭性及び延性の向上効果を得るには、Zrの含有量を0.0010〜0.0500%の範囲とすることが望ましい。鋼板に0.0500%を超えるZrを含有させる場合には、寧ろ靭性及び延性が劣化する虞があり、また、Zr含有量を安定的に0.0010%未満に制御するには多大なコストを要する。
Zrの下限値は、0.0030%であることが好ましく、0.0050%であることが更に好ましい。Zrの上限値は、0.0400%であることが好ましく、0.0300%であることが更に好ましい。
(REM:0.0010〜0.0500%)
REM(レアアースメタル)による靭性及び延性の向上効果を得るには、REMの含有量を0.0010〜0.0500%の範囲とすることが望ましい。鋼板に0.0500%を超えるREMを含有させる場合には、寧ろ靭性及び延性が劣化する虞があり、また、REM含有量を安定的に0.0010%未満に制御するには多大なコストを要する。
REMの下限値は、0.0015%であることが好ましく、0.0020%であることが更に好ましい。REMの上限値は、0.0300%であることが好ましく、0.0100%であることが更に好ましい。
本実施形態に係る高強度焼付硬化型冷延鋼板は、後述するように、冷延率を制御することにより、良好な深絞り加工性と面内異方性の低減を実現する。以下、このように冷延率を制御して得られる高強度焼付硬化型冷延鋼板の集合組織について説明する。
薄鋼板では板面に平行な{111}面が多いほどr値が高くなり、板面に平行な{100}面や{110}面が多いほどr値が低くなることが知られている。
本実施形態に係る高強度焼付硬化型冷延鋼板では、その板厚の1/4厚の深さ位置における面に平行な{222}面、{110}面及び{200}面の各X線回折積分強度比、X(222)、X(110)及びX(200)が、
X(222)/{X(110)+X(200)}≧3.0 ・・・式(1)
を満たし、優れた平均r値とΔrを両立させている。
ここで、X線回折積分強度比とは無方向性標準試料のX線回折積分強度を基準とした時の相対的な強度である。X線回析はエネルギー分散型など通常のX線回折装置を用いればよい。
尚、X(222)/{X(110)+X(200)}の値は、4.0以上であることが好ましく、5.0以上であることがより好ましい。
尚、鋼板の少なくとも片面にはめっきが付与されていてもよい。めっきの種類としては、例えば電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきやアルミめっきが挙げられる。
次に、上述の本実施形態に係る高強度焼付硬化型冷延鋼板の製造方法について説明する。本実施形態に係る高強度焼付硬化型冷延鋼板の製造方法は、熱延工程と、巻き取り工程と、巻き取り後冷却工程と、冷延工程と、連続焼鈍工程と、調質圧延工程とを少なくとも備える。以下、各工程について詳細に説明する。
(熱延工程)
熱延工程では、上記の成分組成を有する鋼スラブを熱延し、熱延鋼板を製造する。加熱温度は熱間圧延前のオーステナイト組織が充分に均質化されることができる1200℃以上、好ましくは1220℃以上、より好ましくは1250℃以上に設定され、熱延仕上温度はAr温度である900℃以上、好ましくは920℃以上、より好ましくは950℃以上に設定される。
(巻き取り工程)
巻き取り工程では、熱延鋼板を700℃以上800℃以下の巻き取り温度で巻き取る。
巻き取り温度が700℃よりも低い場合、NbCなどの炭化物の析出が巻き取り後のコイル徐冷中に十分に起こらず、熱延板に過剰に固溶炭素が残存するため、続く冷延後の焼鈍時にr値の良好な集合組織が発達せず、深絞り加工性の劣化をもたらす。一方、巻き取り温度が800℃よりも高い場合には、熱延組織が粗大化し、やはり続く冷延後の焼鈍時にr値の良好な集合組織が発達せず、深絞り加工性の劣化をもたらす。
このため、巻き取り温度の下限値は好ましくは710℃であり、より好ましくは720℃である。また、巻き取り温度の上限値は好ましくは790℃であり、より好ましくは780℃である。
(巻き取り後冷却工程)
巻き取り後冷却工程では、巻き取り後の熱延鋼板を0.01℃/秒以下、好ましくは0.008℃/秒以下、より好ましくは0.006℃/秒以下の冷却速度で冷却する。この冷却速度での冷却は、少なくとも、鋼板温度が400℃から250℃まで降下するまでの温度域で行えばよい。これは、この温度域では炭素の固溶限が十分に低くかつ炭素の拡散も十分に起こるので微量の固溶炭素も炭化物として析出させることができるためである。巻き取り後の冷却速度が0.01℃/秒を超えると熱延板に過剰の固溶炭素が残存するため、続く冷延後の焼鈍時にr値の良好な集合組織が発達せず、深絞り加工性の劣化をもたらす虞がある。巻き取り後の冷却速度の下限については生産性を考慮して0.001℃/秒以上、好ましくは0.002℃/秒以上としてもよい。
(冷延工程)
冷延工程では、巻き取り及び酸洗後の熱延鋼板を冷延し、冷延鋼板を製造する。
冷延率CR%は、平均r値≧1.4の優れた深絞り加工性と|Δr|≦0.5の小さな面内異方性を得るため、Mn、P、Moの量に応じて下記式(2)及び式(3)式を満足するように設定する。
CR%≧75−5×([Mn%]+8[P%]+12[Mo%])・・・式(2)
CR%≦95−10×([Mn%]+8[P%]+12[Mo%])・・・式(3)
ここで、CR%は冷延率(%)、[Mn(%)]、[P(%)]、[Mo(%)]はそれぞれMn、P、Moの質量%を示す。
式(2)式が平均r値≧1.4を満足する条件、式(3)が|Δr|≦0.5を満足する条件であり、両者を満足する条件で面内異方性が小さく深絞り加工性良好な冷延鋼板を得ることができる。
尚、図1は本実施形態に係る鋼板の冷延率CR%と成分との関係を示す。
(連続焼鈍工程)
連続焼鈍工程では、冷延鋼板を770℃以上820℃以下で連続焼鈍する。
前述のように本実施形態に係る高強度焼付硬化型冷延鋼板はNb添加極低炭素鋼(Nb−SULC)のため、Ti添加極低炭素鋼(Ti−SULC)より再結晶温度が高く再結晶を完了させるため770℃以上820℃以下に設定する。
連続焼鈍温度の下限値は、780℃であることが好ましく、790℃であることが更に好ましい。連続焼鈍温度の上限値は、810℃であることが好ましく、800℃であることが更に好ましい。
(調質圧延工程)
調質圧延工程では、連続焼鈍後の冷延鋼板を1.0%以上1.5%以下の圧延率で調質圧延を施し、高強度焼付硬化型冷延鋼板を製造する。
上記の製造方法により製造された焼付硬化型冷延鋼板を利用して固溶Cを有することによるプレス成形時のストレッチャーストレイン発生を防止するため調質圧延率は通常の極低炭素鋼(SULC)より高めの1.0%以上1.5%以下とする。
調質圧延率の下限値は、1.05%であることが好ましく、1.10%であることが更に好ましい。調質圧延率の上限値は、1.4%であることが好ましく、1.3%であることが更に好ましい。
(めっき工程)
尚、連続焼鈍工程と調質圧延工程との間に、鋼板の少なくとも片面にめっきを行うめっき処理工程を導入してもよい。めっきの種類としては、例えば電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきやアルミめっきが挙げられ、その条件などは特に制限されるものではない。
以下、実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。下記の表1、表2の成分範囲の鋼スラブA〜Uを表3に示す条件で熱延、巻き取り巻き取り後冷却、酸洗後冷延、連続焼鈍、及び調質圧延を施し、試料1〜29を製造した。表4には、試料1〜29について、引張強度(MPa)、BH値(MPa)、平均r値、|Δr|、及び時効後YP−El(%)の測定結果を示す。
BH(%)は焼付硬化性を示し、BH試験の予変形量は2%、塗装焼付処理に対応する時効条件は170℃の温度条件下で20分間とし、再引張時において上部降伏点で評価したBH量を測定した。時効後YP−El(%)は常温時効性の評価指標であり、100℃の温度条件下で1時間の熱処理を施した後に引張試験をした際の、降伏点伸びである。
冷延鋼板のL方向(圧延方向)、D方向(圧延方向と45°をなす方向)及びC方向(圧延方向と90°をなす方向)からそれぞれJIS Z 2201に規定される5号試験片を切出し、JIS Z 2254の規定に準拠してそれぞれのr値(r,r,r)を求め、下記式(4)及び式(5)に従い平均r値と面内異方性(Δr値)を算出した。なお、付与した塑性歪は規定どおり均一伸びの範囲内で15%とした。
平均r値=(r+2×r+r)/4 ・・・式(4)
Δr値=(r−2×r+r)/2 ・・・式(5)
エネルギー分散型X線回折装置を用いて、鋼板の1/4厚の深さ位置における面に平行な{222}面、{110}面及び{200}面の各X線回折積分強度比、X(222)、X(110)及びX(200)を測定し、T=X(222)/{X(110)+X(200)}の値(T値)を求めた。
Figure 0005043248
Figure 0005043248
Figure 0005043248
Figure 0005043248
表1〜4に示すように、本発明の条件を満足しない比較例は、引張強度、BH、平均r値、|Δr|値、時効後YP−Elのいずれかの値が劣っているが、本発明の条件を満足する本発明例は、引張強度、BH、平均r値、|Δr|値、時効後YP−Elとも良好であることが確認された。以上の実施例により、本発明の効果が確認された。
本発明によれば、優れた焼付硬化性、常温耐時効性を有し、かつ面内異方性が小さく深絞り加工性良好な高強度焼付硬化型冷延鋼板及びその製造方法を提供することができる。

Claims (8)

  1. 化学成分が、質量%で、
    C:0.0010〜0.0040%、
    Si:0.005〜0.05%、
    Mn:0.1〜0.8%、
    P:0.01〜0.07%、
    S:0.001〜0.01%、
    Al:0.01〜0.08%、
    N:0.0010〜0.0050%、
    Nb:0.002〜0.020%、及び
    Mo:0.005〜0.050%
    を含有し、
    Mnの含有量を[Mn%]、Pの含有量を[P%]として、[Mn%]/[P%]の値が1.6以上45以下であり、
    Cの含有量を[C%]、Nbの含有量を[Nb%]として、[C%]−(12/93)×[Nb%]で求められる固溶Cの量が0.0005%以上0.0025%以下であり、
    残部がFe及び不可避不純物からなる高強度焼付硬化型冷延鋼板であって、
    この高強度焼付硬化型冷延鋼板の板厚の1/4厚の深さ位置における面に平行な{222}面、{110}面、及び{200}面の各X線回折積分強度比X(222)、X(110)、及びX(200)が、下記式(1)を満たし、
    引張強度が300MPa以上450MPa以下である
    ことを特徴とする、焼付硬化性、常温耐時効性、及び深絞り加工性に優れ、且つ面内異方性が小さい高強度焼付硬化型冷延鋼板。
    X(222)/{X(110)+X(200)}≧3.0 ・・・式(1)
  2. 前記化学成分が更に、質量で、
    Cu:0.01〜1.00%、
    Ni:0.01〜1.00%、
    Cr:0.01〜1.00%、
    Sn:0.001〜0.100%、
    V:0.02〜0.50%、
    W:0.05〜1.00%、
    Ca:0.0005〜0.0100%、
    Mg:0.0005〜0.0100%、
    Zr:0.0010〜0.0500%、及び
    REM:0.0010〜0.0500%
    から選択される少なくとも一種を含有する
    ことを特徴とする、請求項1に記載の高強度焼付硬化型冷延鋼板。
  3. 少なくとも一方の表面に、めっき層が付与されている
    ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の高強度焼付硬化型冷延鋼板。
  4. 化学成分が、質量%で:
    C:0.0010〜0.0040%、
    Si:0.005〜0.05%、
    Mn:0.1〜0.8%、
    P:0.01〜0.07%、
    S:0.001〜0.01%、
    Al:0.01〜0.08%、
    N:0.0010〜0.0050%、
    Nb:0.002〜0.020%、
    Mo:0.005〜0.050%、
    Ti:0.0003〜0.0200%、及び
    B:0.0001〜0.0010%、
    を含有し、
    Mnの含有量を[Mn%]、Pの含有量を[P%]として、[Mn%]/[P%]の値が1.6以上45以下であり、
    Nbの含有量を[Nb%]、Tiの含有量を[Ti%]として、[Nb%]/[Ti%]の値が0.2以上40以下であり、
    Bの含有量を[B%]、Nの含有量を[N%]として、[B%]/[N%]の値が0.05以上3以下であり、
    [C%]−(12/93)×[Nb%]−(12/48)×[Ti’%]で示される固溶Cが0.0005%以上0.0025%以下であり、
    前記[Ti’%]は、[Ti%]−(48/14)×[N%]≧0の場合、[Ti%]−(48/14)×[N%]であり、[Ti%]−(48/14)×[N%]<0の場合、0であり、
    残部がFe及び不可避不純物からなる高強度焼付硬化型冷延鋼板であって、
    この高強度焼付硬化型冷延鋼板の板厚の1/4厚の深さ位置における面に平行な{222}面、{110}面、及び{200}面の各X線回折積分強度比X(222)、X(110)、及びX(200)が、下記式(1)を満たし、
    引張強度が300MPa以上450MPa以下である
    ことを特徴とする、焼付硬化性、常温耐時効性、及び深絞り加工性に優れ、且つ面内異方性が小さい高強度焼付硬化型冷延鋼板。
    X(222)/{X(110)+X(200)}≧3.0 ・・・式(1)
  5. 前記化学成分が更に、質量で、
    Cu:0.01〜1.00%、
    Ni:0.01〜1.00%、
    Cr:0.01〜1.00%、
    Sn:0.001〜0.100%、
    V:0.02〜0.50%、
    W:0.05〜1.00%、
    Ca:0.0005〜0.0100%、
    Mg:0.0005〜0.0100%、
    Zr:0.0010〜0.0500%、及び
    REM:0.0010〜0.0500%
    から選択される少なくとも一種を含有する
    ことを特徴とする、請求項4に記載の高強度焼付硬化型冷延鋼板。
  6. 少なくとも一方の表面に、めっき層が付与されている
    ことを特徴とする、請求項4又は5に記載の高強度焼付硬化型冷延鋼板。
  7. 請求項1、2、4、5の何れか一項に記載の化学成分を有するスラブを、1200℃以上の加熱温度、900℃以上の仕上温度で熱間圧延し、熱延鋼板を得る熱延工程と;
    前記熱延鋼板を700〜800℃で巻き取る巻き取り工程と;
    巻き取られた前記熱延鋼板を、少なくとも400℃から250℃に降下するまで0.01℃/秒以下の冷却速度で、冷却する巻き取り後冷却工程と;
    酸洗後冷延する際の冷延率CR%が、Mnの含有量を[Mn%]、Pの含有量を[P%]、Moの含有量を[Mo%]として、下記式(2)及び式(3)を満足する条件で冷延する冷延工程と;
    770℃以上820℃以下で連続焼鈍する連続焼鈍工程と;
    1.0%以上1.5%以下の調質圧延を施す調質圧延工程と;
    を備えることを特徴とする高強度焼付硬化型冷延鋼板の製造方法。
    CR%≧75−5×([Mn%]+8[P%]+12[Mo%])・・・式(2)
    CR%≦95−10×([Mn%]+8[P%]+12[Mo%])・・・式(3)
  8. 前記調質圧延工程の前に、少なくとも一方の表面にめっき層を付与するめっき工程を更に備えることを特徴とする、請求項7に記載の高強度焼付硬化型冷延鋼板の製造方法。
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