JPH04280943A - 深絞り性、化成処理性、耐2次加工脆性及びスポット溶接性の良好な高強度冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents

深絞り性、化成処理性、耐2次加工脆性及びスポット溶接性の良好な高強度冷延鋼板及びその製造方法

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JPH04280943A
JPH04280943A JP6762891A JP6762891A JPH04280943A JP H04280943 A JPH04280943 A JP H04280943A JP 6762891 A JP6762891 A JP 6762891A JP 6762891 A JP6762891 A JP 6762891A JP H04280943 A JPH04280943 A JP H04280943A
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章男 登坂
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主として自動車用な
どの比較的きびしい加工が施される用途に用いて好適な
、引張強さが 40Kgf/mm2を超える高強度冷延
鋼板及びその製造方法を提案しようとするものである。 自動車用鋼板の高張力化は、各部品強度の向上による安
全性、信頼性の向上、及び、必要板厚の低減によに車体
重量の軽減とそれに伴う燃費の低減とを目的とするもの
であって、地球環境の保全の機運の高まる昨今において
、大いに推進すべき問題として注目されている。
【0002】
【従来の技術】従来、成形性に優れる冷延鋼板の製造方
法としては、例えば、特開昭56−139654号公報
などをはじめとして、Cを低減した極低C鋼をベースと
して、加工性・時効性の改善のために炭窒化物形成成分
である Ti , Nbなどを添加し、さらに、加工性
を害さないPなどの成分を添加して高強度化をはかる方
法が提案開示されているが、その強度の限界は、引張強
さでおおむね 40Kgf/mm2止りであった。また
、これらをさらに高強度化すべく、例えば、特開昭59
−193221号公報のように、さらにSiを多量添加
した鋼の製造方法も提案開示されているが、Siの多量
添加に伴う特有の問題、主として化成処理性の劣化、め
っき性の劣化など表面処理性の問題が避けがたく、目的
とする自動車用鋼板としての使用に耐え得ないものでっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決しようとするもので、自動車用に用いら
れる高強度鋼板のうちでも、特に引張強さが 40Kg
f/mm2を超えるものであって、当然のことであるが
加工性はもちろんのこと化成処理性、めっき性、耐2次
加工脆性さらにはスポット溶接性などのすべての要求特
性を満足する高強度冷延鋼板及びその製造方法を提案す
ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は極低炭素鋼ベ
ースに引張強さを 40Kgf/mm2以上にするため
の検討を進め、固溶Cの残留量を適性化し、Ni及びB
を添加することにより、化成処理性、耐2次加工脆性及
びスポット溶接性などが改善され、さらに、比較的多量
のPを添加することで、同様に強化成分として添加する
 Si による表面特性の劣化を最小限に抑制できるこ
とを知見したことによるもので、その要旨は、
【0005】■  第1発明として、 C:0.0005wt%以上 0.0050 wt%以
下、Si:0.30wt%以上 1.20wt %以下
、Mn:0.05wt%以上 0.30 wt%以下、
Ni:0.02wt%以上 0.20 wt%以下、T
i:下記(1) 式で計算される有効*Tiとして0.
010wt%以上 0.30 wt%以下、B:0.0
003wt%以上 0.0020 wt%以下、P:0
.040 wt%以上 0.150wt%以下、Al:
0.060 wt%以上 0.150wt%以下、S:
0.010 wt%以下及び N:0.0040wt%以下 を含有し、残部は鉄及び不可避不純物の組成になる深絞
り性、化成処理性、耐2次加工脆性、及びスポット溶接
性の良好な高強度冷延鋼板。                          
     記  有効* Ti(wt%)= Ti(w
t%)−48/32 S(wt%)−48/14 N(
wt%)   −−−−−−−(1)
【0006】■ 
 第2発明として、 C:0.0005wt%以上 0.0050 wt%以
下、Si:0.30wt%以上 1.20wt %以下
、Mn:0.05wt%以上 0.30 wt%以下、
Ni:0.02wt%以上 0.20 wt%以下、T
i:下記(1) 式で計算される有効*Tiとして0.
010wt%以上 0.30 wt%以下、Nb:0.
002 wt%以上 0.005wt%以下B:0.0
003wt%以上 0.0020 wt%以下、P:0
.040 wt%以上 0.150wt%以下、Al:
0.060 wt%以上 0.150wt%以下、S:
0.010 wt%以下及び N:0.0040wt%以下 を含有し、残部は鉄及び不可避不純物の組成になる深絞
り性、化成処理性、耐2次加工脆性、及びスポット溶接
性の良好な高強度冷延鋼板。                          
     記  有効* Ti(wt%)= Ti(w
t%)−48/32 S(wt%)−48/14 N(
wt%)   −−−−−−−(1)であり、さらに、
【0007】■  第3発明として上記■の成分組成に
調製した鋼スラブを、又第4発明として上記■の成分組
成に調製した鋼スラブをそれぞれ素材として、1150
℃以上1280℃以下の温度範囲にて熱間圧延を開始し
、750℃以上 950℃以下の温度範囲で仕上げ圧延
を終えた後、3秒以上10秒以下の空冷に続いて30℃
/秒以上の冷却速度で急冷し、350 ℃以上 600
℃以下の所定温度で巻取り、その後、65%以上の圧下
率で冷間圧延し、この冷間圧延の後、20℃/秒以上の
加熱速度で 650℃まで加熱し、続いて5℃/秒以上
の加熱速度で 750℃以上900℃以下の所定温度に
加熱し40秒以下の時間均熱する連続焼鈍を行なった後
、20℃/秒以上の冷却速度で 450℃の温度まで急
冷することを特徴とする深絞り性、化成処理性、耐2次
加工脆性及びスポット溶接性の良好な高強度冷延鋼板の
製造方法である。ここに、第1発明、第3発明において
、Nb含有量は不可避的に含有する場合を含み、その値
は 0.002wt%未満とする。
【0008】
【作用】この発明は、加工性を向上させるべく、C量を
 0.0005 wt%〜0.0050wt%とした極
低炭素鋼をベースとして、P,Siの添加で強度を増加
させる。そして、化成処理後、スポット溶接性を確保す
るために、微量の Ni 及びBを添加し、さらにTi
添加量を少な目に抑えて固溶Cを適量確保し、化成処理
性、耐2次加工脆性の向上を狙ったものである。また、
上記に加えて、Al の添加量を多くして、固溶Nの固
定の安定化と、細粒化による強化も利用するものである
【0009】以下に鋼の成分組成範囲及び製造条件の限
定理由について述べる。 ■  鋼の成分組成 C:0.0005wt%〜0.0050wt%Cは、伸
び、r値の向上の観点からは少ない方が望ましいが、含
有量が0.0005wt%未満では、耐2次加工脆性の
劣化、溶接部(熱影響部)の強度劣化をもたらし、また
、工業的にもそれ以下にすることはコスト的に不利とな
る。一方、含有量が0.0050wt%を超えると、当
量の Ti , Nbを添加しても、材質改善効果が期
待できなく、熱延その他中間製造工程においても不具合
を生じる危険性が高くなる。したがって、その含有量は
 0.0005 wt%以上 0.0050 wt%以
下とする。
【0010】Si:0.30wt%〜1.20wt%S
iは、強化成分として添加する。基本的には目標とする
引張強さの強度レベルに応じて調節すればよいが、含有
量が 0.3wt%未満ではPを添加することによるス
ポット溶接性の劣化を補うことができない。一方、1.
20wt%を超えると、熱延母板が顕著に硬化するため
に冷延性が劣化することに加えて化成処理性の劣化も顕
著になり、さらに種々の内部欠陥も増加する傾向にあり
好ましくない。したがって、その含有量は 0.30 
wt%以上1.20wt%以下とする。
【0011】Mn:0.05wt%〜 0.30 wt
%Mnは、固溶強化機能を有し、耐熱間脆性に有利な成
分であるが、Mn添加による固溶強化能はそれほど大き
くなく、この発明鋼のように低S,Ti含有鋼では熱間
脆性は起こりにくい。また、原因は必ずしも明確ではな
いが特にC添加量が高めとなった場合、Mn含有量が 
0.30 wt%を超えると伸び及びr値の劣化が顕著
となる。一方、必要以上に低減させる必要もないので通
常の無理なく低減できる0.05wt%を下限とする。 したがって、その含有量は 0.05 wt%以上 0
.30 wt%以下とする。
【0012】Ni:0.02wt%〜0.20wt%N
iは、高価な成分であるため従来特に添加されることは
なかったが、この発明においては特に重要な意味を持つ
。すなわち、Niの添加により化成処理性が改善される
。その詳細な機構については不明であるが、この発明の
ように高 Si 添加鋼においては化成処理性の向上の
ためには、含有量は 0.20 wt%以上を必要とす
る。なお、Ni添加は耐2次加工脆性の改善にも有効で
ある。一方、含有量が0.20wt%を超える場合はそ
の効果が飽和する傾向を示し、合せてコストの上昇にも
つながる。したがって、その含有量は0.02wt%以
上 0.20 wt%以下とする。
【0013】Ti:前記(1) 式で計算される有効*
Tiとして 0.010wt%〜 0.030wt%Tiは、この発
明において重要な成分である。鋼中の一部の固溶C及び
Nを固定し、材質とくにr値の向上をもたらす。また、
この発明で従来鋼に比して多量に添加しているAl と
の相互作用によって、化成処理性、耐2次加工性の改善
がもたらされる。有効*Ti量としての含有量が 0.
010wt%未満では化成処理性、耐2次加工性の向上
が安定して達成されない。一方、有効*Ti量が 0.
030wt%を超えた場合は、化成処理性の劣化が最も
顕著に現れ、さらにスポット溶接の継手強度も劣化する
ことから好ましくない。したがって、有効*Ti量は 
0.010wt%以上0.030wt %以下とする。 なお、有効*Ti量が、SとNとの関係で決定される事
自体は格別の新規性はないが、Tiは同時に添加される
Al 、P及び Si の影響を大きくうけるものであ
り、引張特性のみならず化成処理性、スポット溶接性、
耐2次加工脆性さらには各製造工程条件の容易さなどを
全て考慮した結果有効*Ti量を決定したものである。
【0014】Nb:第2発明において、0.002 w
t%〜0.005 wt% Nbは、BH性(焼付け硬化性)に不利となる反面スポ
ット溶接性の改善に効果がある。したがって、BH性を
重視する第1発明においては無添加とする。ただし、不
可避的に含まれる。0.002 wt%未満は何ら差し
つかえない。一方スポット溶接性の改善を重視する第2
発明においては、その効果を得るために、0.002 
wt%以上含有させることを要するが、0.005wt
%を超えて含有させると耐2次加工脆性、加工性(特に
r値)の劣化をもたらす。したがって、この場合の含有
量は 0.002wt%以上 0.005wt%以下と
する。
【0015】B:0.0003wt%〜0.0020w
t%Bは、この発明において重要な成分の一つである。 Bを0.0003wt%以上含有させることにより、高
P及び高Si含有鋼であるにもかかわらず良好な化成処
理性、耐2次加工脆性、及びスポット溶接性が得られる
。しかし、その含有量が0.0020wt%を超えると
冷延一焼鈍後の引張特性の面内異方性が増大し、プレス
加工用鋼板として望ましくない。したがって、その含有
量は 0.0003 wt%以上 0.0020 wt
%以下とする。
【0016】P:0.040 wt%〜0.150 w
t%Pの添加はこの発明において極めて重要な意味を持
つ。 Pを添加しない通常の極低C鋼においては、その表面の
清浄性が優れているために逆に化成処理性が劣化する。 Pを 0.040wt%以上含有させることにより、表
面が活性化され化成処理性が改善され、さらに、この効
果はSiのような化成処理性の劣化をもたらす成分が含
有されている場合にも有効である。一方、0.150 
wt%を超えて含有させた場合は、耐2次加工脆性の劣
化が顕著となり好ましくない。したがって、その含有量
は 0.040wt%以上 0.150wt%以下とす
る。
【0017】Al :0.060 wt%〜0.150
 wt%Al もこの発明にとって重要な成分の一つで
ある。詳細な機構は不明であるが、含有量を従来鋼に比
し 0.060wt%以上と多くすることにより、Si
添加にともなう化成処理性の劣化、及び、P添加に伴う
耐2加工脆性を抑制するのに有効に作用する。しかし含
有量が 0.150wt%を超えると、溶製上のコスト
アップのみならず熱延時の圧延性の劣化などを招き好ま
しくない。したがって、Al 含有量は0.060 w
t%以上 0.150wt%以下とする。
【0018】S:0.010 wt%以下Sは、この発
明では、除去したい成分である。その含有量を低減する
ことにより鋼中の析出物が減少し加工性が向上すること
と、Cを固定する Ti の歩止り向上に寄与する。こ
の加工性向上効果は、含有量を 0.010wt%以下
とすることで得られる。しかし、望ましくは、含有量を
 0.005wt%以下とすることが好ましく、かくす
ることにより溶接性などに有利となる。
【0019】N:0.0040wt%以下Nは、この発
明においてはSと同様に除去したい成分であり、これを
低減することにより材質の向上が期待でき、Sと同様に
Cを固定する Ti の歩止り向上にも寄与する。この
材質向上効果は 0.004wt%以下とすることで、
ほぼ満足し得る効果が得られる。
【0020】■  製造条件 熱延開始時のスラブ温度:1150℃〜1280℃連鋳
後のスラブの熱延において、その熱延開始温度は所定の
仕上げ温度が確保できれば低い方が材質面から望ましい
が、熱延時の設備的負荷が大きくなる。したがって、現
状の設備を前提として熱延開始温度は1150℃を下限
とする。一方、熱延開始温度が1280℃を超えると最
終的に鋼板の表面性状が顕著に劣化する。したがって、
その上限を1280℃とする。
【0021】仕上げ圧延温度:750 ℃〜 950℃
仕上げ圧延温度は、冷延−焼鈍後のr値に代表される加
工性を良好にするために最低 750℃を必要とする。 これ以下の温度で圧延された場合は熱延鋼板において圧
延組織の残存が顕著となり、最終的に加工性に不都合な
集合組織が形成され好ましない。一方、仕上げ圧延温度
が 950℃を超えると熱延ロールの損傷が大きくなり
実際の製造に大きな障害となる。したがって、熱延の仕
上げ圧延温度は750 ℃以上 950℃以下とする。
【0022】仕上げ圧延後の冷却:3秒〜10秒の空冷
の後、30℃/秒以上の冷却速度で所定のコイル巻取温
度まで急冷 仕上げ圧延後、直ちに急冷した場合、熱延後の再結晶が
十分に進行しないため、最終的に材質の不均一性の増大
や劣化をもたらすことになる。この発明鋼のように比較
的再結晶の進行が遅い鋼種においても十分に再結晶を進
行させることが望ましく、このような熱延母板を得るた
めには、仕上げ圧延後の空冷時間は3秒以上を必要とす
る。一方、空冷時間が10秒を超えるとその間に Ti
 の燐化物などが析出し、Pを添加したことによる強化
効果及び化成処理性の改善効果などが十分に発揮されな
い。したがって、熱延の仕上げ圧延後、3秒以上10秒
以下の空冷を行なった後、30℃/秒以上の冷却速度で
所定の巻取温度まで急冷するものとする。
【0023】巻取り温度:350 ℃〜 600℃巻取
り温度が 350℃未満では、板形状の乱れを生じ、次
工程の酸洗−冷延に支障をきたす。一方、600 ℃を
超えると Ti の燐化物を生成し材質の劣化を招くの
みならず、スケール厚みの増大にともなう酸洗性の劣化
も顕著になる。さらに、Siなどの表面濃化にともなう
種々の問題も顕在化してくる。したがって、熱延の巻取
り温度は 350℃以上 600℃以下とする。
【0024】冷延圧下率:65%以上 十分な深絞り性を得るためには、冷延圧下率は65%以
上を必要とする。なお、望ましくは75%以上が好まし
い。 連続焼鈍時の加熱速度:室温から650℃までを20℃
/秒以上、650 ℃から所定の焼鈍温度までを5℃/
秒以上加熱速度は加工性の観点から下限を規定する。室
温から再結晶が部分的に開始される 650℃までの温
度領域では20℃/秒以上の急速加熱が必要である。こ
れ以下の加熱速度では、必ずしも原因は明らかでないが
顕著に加工性(特にr値)が劣化する。650 ℃から
所定の焼鈍温度までの領域では、5℃/秒以上で加熱し
ないと強度が低下し目標とする高強度を得ることができ
ない。したがって、連続焼鈍時の加熱速度は、室温から
 650℃までを20℃/秒以上、650 ℃から所定
の焼鈍温度までを5℃/秒以上とする。
【0025】焼鈍温度:750 ℃〜 950℃焼鈍温
度は再結晶が完了する温度として最低限 750℃を必
要とする。一方、いたずらに高温での焼鈍を行った場合
には、T. S. が低下し目標とする高強度が得られ
なくなるばかりでなく、添加成分の表面濃化が顕著にな
るので化成処理後、各種の表面処理性が劣化することか
ら、その上限温度を950 ℃とする。したがって、焼
鈍温度は 750℃以上 950℃以下とする。
【0026】冷却速度:所定の焼鈍温度から 450℃
までの冷却速度20℃/秒以上 所定の焼鈍温度から450 ℃までは急冷しないと耐2
次加工性が劣化する。したがって、所定の焼鈍温度から
 450℃までの冷却速度を20℃/秒以上とする。
【0027】
【実施例】実施例1 表1に示す、この発明の適合鋼7鋼種及び表2に示す比
較鋼16鋼種、計23鋼種を用いて、表3に示すこの発
明に適合する製造条件で実機製造し、それぞれの鋼板に
ついて行なった、引張特性、平均r値、LDR、化成処
理性、2次加工脆性、スポット溶接性など調査結果をそ
れぞれ表4及び表5に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】
【表4】
【0032】
【表5】
【0033】ここに、上記各調査項目における測定条件
は以下の通りである。引張特性: JIS5号試験片を
用い通常の手法で調査した。平均r値: 15 %引張
予ひずみを与えた後、3点法にて測定し、L方向(圧延
方向)、D方向(圧延方向に45°方向) 及びC方向
(圧延方向に90°方向))の平均値を 平均r値=(rL + 2rD + rC )/4とし
て求めた。
【0034】LDR ( 限界絞り比) : 33mm
φのパンチ、防錆油塗布の条件で、割れ、しわの発生し
ない最大絞り比を調査した。
【0035】化成処理性 :  市販の処理液を用い、
脱脂→水洗→表面調整→処理液浸漬→水洗→乾燥を行っ
た後、皮膜結晶サイズ、皮膜付着量、P比を調査して総
合評価した。
【0036】耐2次加工性:絞り比 2.0で絞りぬい
たコニカルカップをフランジカットしたのち、種々の温
度で5Kgのおもりを 80cm の高さから落として
衝撃荷重を与え、脆性的な割れを生ずる上限温度で評価
した。実用上はこの上限温度が−45℃以下であれば問
題ないと考えられる。
【0037】スポット溶接性:下記の条件で溶接し、十
字引張強度で評価した。この強度は実用上 400kg
f 以上の強度が必要と考えられる。 電極チップ  Cu−Cr 合金、    CF先端径
 4.8mmφ通電時間    8サイクル 加圧力      150kgf〜 800kgf の
最適値溶接電流     4 KA 〜 8 KA の
最適値表4(適合例)及び表5(比較例)より明らかな
ように、適合例は引張特性、深絞り成形性、化成処理性
、耐2次加工脆性及びスポット溶接性いずれにおいても
優れた特性を示している。
【0038】実施例2 前掲表1に示した鋼 No.2 の鋼素材を用いて、表
6に示す種々の製造条件(適合例2条件、比較例13条
件) で実機での試作を行い、これらの試作した鋼板に
ついて、引張特性、平均r値、LDR 、化成処理性、
及び2次加工脆性を実施例1と同じ測定条件で調査した
結果を表7に示す。
【0039】
【表6】
【0040】
【表7】
【0041】表7から明らかなように、この発明の適合
例は全て良好な特性を示している。しかし、この発明の
製造条件から外れた比較例は一部の特性が良好になる場
合はあっても、他のいずれかの特性が劣化しており、実
際のプレス成形品に適用しようとする場合大きな障害と
なる。
【0042】実施例3 表8に示すこの発明の適合鋼6鋼種を用いて、前掲表3
に示すこの発明の製造条件のもとで製造した鋼板の、引
張特性、平均r値、BH性について調査した結果を表9
に示す。
【0043】
【表8】
【0044】
【表9】
【0045】ここに、引張特性、平均r値は実施例1の
場合と同じ条件で測定したものであり、BH性は以下の
方法で算出したものである。 BH性:2%の引張ひずみ時の応力(σ2 )と、2%
の引張予ひずみを与えたのち除荷し、さらに、170 
℃、20分間の時効処理を行なった試片の降伏応力(σ
Y )とを測定し、以下の式により算出したものである
。 BH性=(σY )−(σ2 )
【0046】表9は、いずれも適合例であるが、Nbの
含有量を調整し 0.002wt%以下とすることで3
kgf/mm2 を超えるBH性を有する鋼板が製造で
きることがわかる。 なお、これらについては、他の諸特性も全く劣化してい
ないことを確認している。このように、極微量のNb量
の調整でBH性を制御できるのは、この発明の成分組成
を有する鋼及び製造条件の適用ではじめて実現できるも
のである。
【0047】
【発明の効果】この発明は、極低C鋼をベースにして、
引張強さを40kgf/mm2 以上とすることを目的
とするもので、そのうちの第1発明は、主な成分として
、Si , Ni , B,P及びAl などを適量含
有させることによる、深絞り性、化成処理性、耐2次加
工性、スポット溶接性及びBH性の良好な高強度冷延鋼
板であり、第2発明は、上記第1発明の成分組成に加え
て Nb を適量含有させることによる、深絞り性、化
成処理性、耐2次加工性が良好で、さらにスポット溶接
性に優れる高強度冷延鋼板であり、第3発明は、第1発
明の成分組成を有する鋼素材を、第4発明は、第2発明
の成分組成を有する鋼素材をそれぞれ用いて、適正化し
た条件で、熱延、冷延、焼鈍を行うことにより、上記の
それぞれの特性を有する高強度冷延鋼板の製造方法であ
って、この発明によって得られる高強度鋼板は、自動車
用などで比較的きびしい加工が施される用途に用いて好
適である。
JP6762891A 1991-03-08 1991-03-08 深絞り性、化成処理性、耐2次加工脆性及びスポット溶接性の良好な高強度冷延鋼板及びその製造方法 Expired - Fee Related JP2828793B2 (ja)

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JP2015206086A (ja) * 2014-04-22 2015-11-19 新日鐵住金株式会社 高ヤング率冷延鋼鈑、高ヤング率電気亜鉛系めっき冷延鋼板、高ヤング率溶融亜鉛めっき冷延鋼板、高ヤング率合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板、及び、それらの製造方法
KR20160144012A (ko) 2015-06-05 2016-12-15 주식회사 포스코 드로잉성 및 소부경화성이 우수한 고강도 박강판 및 그 제조방법
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KR20200143931A (ko) 2019-06-17 2020-12-28 주식회사 포스코 표면 가공품질이 우수한 고성형 극저탄소 강판 그리고 그 제조방법
KR20210078912A (ko) 2019-12-19 2021-06-29 주식회사 포스코 표면특성이 우수한 차량 외판용 강재 및 이의 제조방법

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