JPH02145748A - 深絞り性高強度熱延鋼板及びその製法 - Google Patents

深絞り性高強度熱延鋼板及びその製法

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JPH02145748A
JPH02145748A JP29711388A JP29711388A JPH02145748A JP H02145748 A JPH02145748 A JP H02145748A JP 29711388 A JP29711388 A JP 29711388A JP 29711388 A JP29711388 A JP 29711388A JP H02145748 A JPH02145748 A JP H02145748A
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JP
Japan
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steel sheet
less
rolling
rolled steel
hot
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JP29711388A
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Shunichi Hashimoto
俊一 橋本
Takahiro Kashima
高弘 鹿島
Satohiro Nakajima
中島 悟博
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、深絞り性の優れた高強度熱延鋼板及びその製
法に関し、この熱延鋼板は、コンプレッサーカバーや自
動車用部品の如く深絞り加工される鋼板として有用であ
る。
[従来の技術] 深絞り加工用鋼板としては成形性の良好な冷延鋼板が使
用されていたが、最近、コストの低減及び生産性の向上
を理由として熱延鋼板の使用が検討されている。しかし
一般に熱延鋼板は冷延鋼板に比べて深絞り性が悪く、そ
のままで冷延鋼板に代替することはできない、そこで深
絞り性を高める為の手段として、たとえば極低炭素Ti
(及び/又はNb)を添加した鋼材を使用するなど、主
に成分組成の観点から検討が加えられ、それにより伸び
率(延性)はかなり改善されてきた。
しかしそれでも、同一成分系の冷延鋼板に比べると深絞
り性は格段に劣る。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は上記の様な状況に着目してなされたものであり
て、その目的は、冷延鋼板に匹敵する深絞り加工性を有
し且つ強度にも優れた熱延鋼板及びその製法を提供しよ
うとするものである。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決することのできた本発明鋼板の構成は、 C: 0.008%以下 S i : 0.15〜1.5% M n : 0.2〜1.5% P  : 0.015〜0.1% S  :0.01%以下 Al:0.05%以下 N  : 0.006%以下 であり、且つ Ti:0.08%以下と N b : 0.06%以下 のいずれか1種以上を含み、残部Feおよび不可避不純
物からなると共に、下記C11式及び[I1]式の関係
を満足し、 (T i */48+ N b/93)/ (C/12
)=0.4〜1.0・・・[II ・・・ [IIコ Nb、Ti、C,S、Nは各元素の含 有率を表わす。
あるいは更に他の成分としてCa : 0.0005〜
0.005%及び希土類元素: o、ooi〜0,01
%の1種又は2 ff1以上を含む鋼材からなり、組織
が加工フェライトから再結晶したフェライトであって、
且つ強度35 Kgf/mu2以上、伸び率が40%以
上の熱延鋼板からなるところに要旨を有するものである
。そしてこの様な深絞り性高強度熱延鋼板は、上記成分
組成の要件を満たす鋼を加熱及び粗圧延した後、仕上げ
圧延工程で、フェライト域での圧延を50%以上含む熱
間圧延を行なうことによって得ることができる。
[作用] 熱延鋼板と冷延鋼板に見られる物性上の顕著な相違の1
つにランクフォード(r)値があり、殻に熱延鋼板のr
値が低いのに対し冷延鋼板のr値は高いことが確認され
ている。またこのr値は、伸び率や深絞り性と深い関係
を有していることも知られている。しかしながら本発明
者らの経験したところでは、熱延鋼板と冷延鋼板に見ら
れる深絞り性の違いは上記r値の違いを超えて格段に顕
著である。
そこでこうした違いがどの様な原因によってもたらされ
るものであるかを明らかにするため色々検討した。その
結果衣の様な事実が明らかになってきた。即ち従来の熱
延鋼板はオーステナイト域で熱間圧延するのが常法であ
ったから、その結晶組織はオーステナイトから変態した
フェライトであるのに対し、冷延鋼板の結晶組織は、オ
ーステナイトから変態した後の冷延により生成した加工
フェライトより再結晶したフェライトであり、こうした
フェライト生成過程の違いが伸び率及び深絞り性に強く
影響を及ぼしていることが確認された。そこで熱延鋼板
についても、熱間圧延を従来例の様にオースティナイト
域で行なうのではなく、フェライト域での熱間圧延を主
体にすれば、伸び率を冷延鋼板レベルまで高めることが
できるのではないかと考え、更に研究を重ねた結果本発
明に想到した。尚、フェライト域での熱間圧延材とオー
ステナイト域での熱間圧延材は、いずれも最終的には同
じフェライト組織であり、それにもかかわらずその履歴
によって伸び率、ひいては深絞り性に顕著な差がでてく
る理由については必ずしも明らかにされた訳ではないが
、フェライト生成過程の違いによって生じる結晶粒の分
布形態の違いが少なからぬ影響を及ぼしているものと考
えられる。
熱間圧延条件の詳細は追って述べるが、こうした圧延条
件が結晶組織に与える影響は鋼材の化学成分によらずほ
ぼ同じである。しかし本発明で意図する程度の強度と深
絞り性を確保するには、鋼材の化学成分についても次に
述べる程度の制約が必要となる。以下、鋼材の化学成分
を定めた理由について詳述する。
Ti:0.08%P下 び/ はN b : 0.06
% 下Cあるいは系中に微量存在するNと炭窒化物を形
成して再結晶粒の粗大化を防止し、成形体の肌荒れ防止
に寄与するほか、鋼材中の固溶炭素や固溶窒素を捕捉し
て延性を高め、且つ時効性を高める作用がある。しかし
これらの効果は上記の上限値付近で飽和し、それ以上添
加してもコストが高くなるだけである。
C: 0.008%以  びN : 0.006%以C
及びNは上記Ti及び/又はNbと炭化物及び窒化物を
形成して結晶粒の粗大化を防止し、ブレス成形後の肌荒
れを抑制する作用がある。しかしC含有率がo、ooa
%を超え、あるいはNの含有率が0.0OB%を超える
と、Tic、TiNやNbC,NbNの析出が多くなフ
て硬質化すると共に、CやN自体の硬質化効果も加わっ
て加工性が悪くなる。
尚上記C,Ti及び/又はNbについては、夫々の含有
率が上記の様に規定されるほか、各含有率相互の関係が
前記[I]式及び[I!]式の要件を満たすものでなけ
ればならない、即ちまず[I3式は、TiSやTiNと
して析出するTiを除いた残りのTi及びNb(換言す
ればCと結合し得るTi及びNb)とCの原子当量比を
規定するものであり、適度の結晶粒微細化効果と優れた
延性を確保するには、この値が0.4〜1.0の範囲に
収まる様に各元素の含有率を定めなければならない。即
ちこの値が0.4未満では、C量に対してTiやNbの
量が少なすぎるため非固定状態の固溶炭素量が多くなっ
て延性が乏しくなり、満足のいく深絞り性が得られない
、一方[I1式の値が1.0を超える場合は、Cの殆ん
どがTiやNbにより固定されて残留Cが少なくなり、
その結果粒界強度が低下して、深絞り成形の後に縦割れ
と呼ばれる粒界破壊が生じ易くなる。
また前記[II]式は、TiやNbと結合することなく
未固定状態で残される固溶炭素の絶対量を表わすものと
考えればよく、この値が0.0025%を超える場合は
、鋼材の延性が低下して深絞り性が悪くなるばかりでな
く時効指数も高くなり、実用上様々の問題が生じてくる
これらはいずれも強度向上元素であり、引張強さが35
 kgf/am’以上の高強度鋼材を得るには夫々下限
値以上含有させなければならない。しかし、それらの強
度向上効果は夫々上記の上限値付近で飽和し、それ以上
に含有率を増やしても強度は殆んど上がらず、むしろS
L量が過剰になると成形品の表面性状が悪くなるばか溶
融亜鉛めっきを施したときの密着性が低下し、Mn量が
過剰である場合は延性が悪くなり、P量が過剰である場
合は結晶粒界に不純物として偏析して粒界強度を低下さ
せる、といったマイナス効果が表われてくるので、夫々
上限値以下に抑えなければならない。
S : 0.01%以下 Sは様々の元素と結合して不純介在物を形成し延性に悪
影響を及ぼすので少ないほど好ましいが、0.01%以
下であれば殆んど実害は生じない。
ム工ニュ」Σi扶工 Alは鋼材の脱酸、脱窒用として添加されることがある
が、多過ぎると鋼材が脆弱となり延性が著しく害される
ので、0.05%以下に抑えなければならない。
深絞り性高強度熱延鋼板を得るうえで必須成分という訳
ではないが、特にMnS系の伸長した介在物を球状化し
て極限変形能(加工性)を高める作用があり、特に穴拡
げ性の向上に顕著な効果を発揮する。こうした効果は夫
々上記下限値以上の添加によって有効に発揮されるが、
いずれの場合も上限値以上添加しても効果の向上が無い
ばかりでなく、逆にこれらを含んだ介在物の量を増加さ
せ、特性劣化につながる場合が多い。
本発明で規定される高強度熱延鋼板の成分組成は上記の
通りであり、残部は鉄及び不可避不純物からなるもので
あるが、この様な鋼材を用いて冷延鋼板に匹敵する深絞
り性を確保するには、先に述べた様な理由から、組織を
加工フェライトから再結晶したフェライトとし、且つ伸
び率が40%以上を示すものでなければならない。そし
てこの様な再結晶組織を得るには、粗圧延後の仕上げ圧
延工程でフェライト域での圧延を50%以上含む熱間圧
延を行なわなければならず、こうした要件が満たされな
ければ、本発明で意図する様な伸び率を持った熱延鋼板
を得ることはできない。そして上記の熱間圧延条件が満
足される限り、たとえば仕上げ連続圧延の前半をオース
テナイト域あるいはオーステナイト+フェライト2相域
で行なってもよい。またフェライトの再結晶は、圧延材
を650℃程度以上に加熱処理することにより行なわれ
るが、この再結晶は仕上げ熱間圧延の途中で行なっても
よく、あるいは熱間圧延終了後の冷却巻取り工程で行な
ってもよい。また最終段階で溶融亜鉛めっきを行なう場
合は、めっき工程で650〜700℃に加熱されこの熱
で再結晶が進行するので、仕上げ圧延時の巻取りまでは
未再結晶状、聾であってもかまわない。
[実施例] 第1表に示す成分組成の鋼材(厚さ100mm)を11
00℃に加熱し、950℃以上の温度で厚さ25Ill
ffiまで粗圧延した後、空冷時間を色々変え圧延開始
温度を変化させて仕上げ連続圧延を行なった。尚仕上げ
連続圧延はいずれも3バスで行ない、仕上げ板厚は2.
8 mmとした。また供試材の一部については950℃
以上で行なう粗圧延の圧下量を変えて仕上げ圧延開始時
の板厚を変更することにより、フェライト域での圧下量
を変化させた。
圧延終了後、実操業時のコイル巻取りによる保温状態を
シミュレートするため、供試板を保温炉に装入して1時
間保持した後炉冷した。
また得られた仕上げ圧延板の一部については、その後合
金化溶融亜鉛めっき処理(焼鈍加熱温度=750℃、合
金化処理温度=600℃)を行なった。
得られた各圧延板(及びめっt!処理材)について、時
効指数(Al)及び焼付き硬化指数(BH)を求めると
共に、J I S−5号試験片による引張試験を行ない
、更に厚さ2.5 armのJIS−4号試験片を用、
いたシャルピー試験によフて遷移温度(vTrs)を求
め、また初期穴を10mmφ打抜穴としたときの限界穴
拡げ率(λ)を求めた。
尚上記遷移温度は、深絞り加工時における耐粒界破壊性
の評価基準になるものであり、この温度が低いほど粒界
破壊は起こりにくい。
時効指数(Al):8%予歪、100℃×lhr時効後
の降伏点の 上昇量 焼付硬化指数(BH):2%予歪、170℃×20分、
加熱後の降伏 点の上昇量 結果を第2表に示す。
第1.2表において、実験No、 2〜8は本発明の規
定要件をすべて満たす実施例であり、伸び率(Eu)、
引張強度(TS)、及び衝撃試験による遷移温度(vT
rs)のいずれをとっても良好な値が得られており、優
れた強度と深絞り性を兼備したものであることが分かる
。また実験No、 7.8はCaまたはREM (希土
類元素)を加えた実施例であり、穴拡げ性(λ)が著し
く高められている。
これに対し実験N091.9.10は規定要件のいずれ
かを欠く比較例であり、下記の如く物性上何らかの問題
がある。
実験No、 1 :強度向上元素であるSiとMnが不
足する比較例であり、引張強度 が低い。
実験No、 9 :計算上の残存C1tが0.0025
%を超える([I1式の規定要件を欠 く)比較例であり、時効指数が高 くなりすぎて遷移温度(vTrs)が上昇し、加工性に
問題がでてくる。
実験No、fO:強度向上元素であるPが多過ぎるため
引張り強さが大き過ぎ、 しかもPの粒界偏析により粒界 強度が低下するため伸び率が極 端に低くなる。
次に前記第1表に示した実験No、 2及びNo、 6
の鋼材を使用し、熱間仕上げ圧延温度を色々変えた場合
の物性に与える影響を調べた。但しNo、 2について
は、巻取り温度を700℃に設定してこの段階でフェラ
イトの再結晶を完了せしめ、一方N086については巻
取り温度を450℃に設定し、この時点では未再結晶状
態であるので、引き続いて合金化溶融亜鉛めっき処理(
焼鈍加熱温度=750℃、合金化処理温度=600℃)
する際に再結晶させた。
結果は第1図に示す通りであり、熱間仕上げ圧延温度が
900℃未満の低温になると降伏点及び引張強度が低下
し、伸び率が増大する傾向がうかがわれる。即ち900
℃の熱間仕上げ材は全てがオーステナイト域で圧延され
たものであるのに対し、800℃の熱間仕上げ材は全て
がフェライト域で圧延されたものであり、圧延がいかな
る相領域の温度で行なわれたかにより、得られる鋼板の
強度及び伸び率が著しく変わってくることが分かる。尚
850℃の温度域ではオーステナイトが共存すると考え
られるが、本例の鋼材には多量のSi、Pが含有されて
おりAl変態点が上昇しているので、フェライト域の圧
延が50%以上を占め優れた伸び率が得られている。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されており、鋼板の成分組成を
特定すると共に仕上げ圧延条件を規定することによって
、強度及び深絞り性の共に優れた鋼板を熱間圧延法によ
り効率良く製造し得ることになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱延仕上げ温度と強度及び伸び率の関係を示す
グラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.008%以下 Si:0.15〜1.5% Mn:0.2〜1.5% P:0.015〜0.1% S:0.01%以下 Al:0.05%以下 N:0.006%以下 であり、且つ Ti:0.08%以下と Nb:0.06%以下 のいずれか1種以上を含み、残部Feおよび不可避不純
    物からなると共に、下記[ I ]式及び[II]式の関係
    を満足し、 (Ti^*/48+Nb/93)/(C/12)=0.
    4〜1.0・・・[ I ] C−(12/48)Ti^*−(12/93)Nb<0
    .0025%・・・[II] 但し、Ti^*=Ti−(48/32)S−(48/1
    4)NTi、Nb、C、S、Nは各元素の含 有率を表わす。 組織が加工フェライトから再結晶したフェライトを示し
    、且つ強度が35Kgf/mm^2以上、伸び率が40
    %以上であることを特徴とする深絞り性高強度熱延鋼板
  2. (2)更に他の元素として、 Ca:0.0005〜0.005%及び 希土類元素:0.001〜0.01% の1種又は2種以上を含有するものである請求項(1)
    に記載の深絞り性高強度熱延鋼板。
  3. (3)C:0.008%以下 Si:0.15〜1.5% Mn:0.2〜1.5% P:0.015〜0.1% S:0.01%以下 Al:0.05%以下 N:0.006%以下 であり、且つ Ti:0.08%以下と Nb:0.06%以下 のいずれか1種以上を含み、残部Feおよび不可避不純
    物からなると共に、下記[ I ]式及び[II]式の関係
    を満足する鋼を、 (Ti^*/48+Nb/93)/(C/12)=0.
    4〜1.0・・・[ I ] C−(12/48)Ti^*−(12/93)Nb<0
    .0025%・・・[II] 但し、Ti^*=Ti−(48/32)S−(48/1
    4)NTi、Nb、C、S、Nは各元素の含 有率を表わす。 加熱及び粗圧延した後、仕上げ圧延工程で、フェライト
    再結晶温度域での圧延を50%以上含む熱間圧延を行な
    うことを特徴とする深絞り性高強度熱延鋼板の製法。
  4. (4)更に他の元素として、 Ca:0.0005〜0.005%及び 希土類元素:0.001〜0.01% の1種又は2種以上を含む鋼材を使用する請求項(3)
    に記載の深絞り性高強度熱延鋼板の製法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012136773A (ja) * 2010-12-07 2012-07-19 Nippon Steel Corp 低温靭性と穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板及びその製造方法

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