JP2000026936A - 残留応力を有する形状凍結性に優れた熱延鋼板とその製造方法 - Google Patents

残留応力を有する形状凍結性に優れた熱延鋼板とその製造方法

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JP2000026936A
JP2000026936A JP10195363A JP19536398A JP2000026936A JP 2000026936 A JP2000026936 A JP 2000026936A JP 10195363 A JP10195363 A JP 10195363A JP 19536398 A JP19536398 A JP 19536398A JP 2000026936 A JP2000026936 A JP 2000026936A
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Takamasa Suzuki
隆昌 鈴木
Koji Sakuma
康治 佐久間
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高強度鋼板を自動車部品に適用す
るに際し、形状凍結性に優れた熱延鋼板とその製造方法
を提供することにある。 【解決手段】 重量%で、C≦0.20%、Si≦2.
0%、Mn≦2.0%、P≦0.10%、S≦0.04
%、Al≦0.10%、N≦0.050%を含有し、T
i≦0.10%、Nb≦0.10%、Mo≦0.20
%、B≦0.0050%のうちの1種以上を含有する残
部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造にて
スラブとし、通常の熱間圧延を施し、必要に応じて酸洗
した後、ショットブラストで鋼板の表面に降伏応力の1
0%以上で降伏応力以下の圧縮の残留応力を付与するこ
とを特徴とする形状凍結性に優れた熱延鋼板とその製造
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、形状凍結性に優れ
た熱延鋼板とその製造方法に関するものである。本発明
が係わる熱延鋼板とは、自動車、家電、建築分野などの
用途にプレス成形をして使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】自動車の普及とともに交通事故による死
傷者が増大し、社会問題となっている。その中で、自動
車の衝突安全性の強化が進み、構造部材の鋼板板厚を増
やすことによる補強や、ドアガードバーやバンパービー
ムなどの新たな部品を付与することによる補強が行われ
てきた。これらは、車体重量を増し、燃料消費および排
出ガスの増加を招き、石油資源の枯渇や地球環境の破壊
につながる、重大な問題となっている。
【0003】このような中、鋼板を高強度化すること
で、部品板厚を減少させ車体重量の軽減を図り、かつ衝
突安全性を確保する取り組みがなされている。しかしな
がら、高強度鋼板を部品形状に成形する場合にはスプリ
ングバックやそりなどの形状凍結不良が生じ問題とな
る。形状凍結不良を防止するには、あらかじめ目標形状
からのずれを見込んで成形したり、成形後に手直しをし
て目標寸法にあわせ込むといった方法がとられてきた。
目標形状からのずれを見込むには、使用する鋼板の形状
凍結性をあらかじめ調査しておくことが必要となる。ま
た、成形後の手直しは、工程を増やすことにつながり、
製造コストを引き上げる等の問題がある。
【0004】これに対し、例えば、特開平7−2684
84号公報では高強度鋼板の形状凍結性を確保するため
にプレス時の成形条件を限定することでスプリングバッ
クを抑制する成形方法が開示されているがこの場合、ク
リアランスを負としてかじりを発生させるため、従来よ
り大きな成形力が必要となり、プレス機に負荷がかかる
という問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、高強
度鋼板を自動車部品に適用するに際し、形状凍結性に優
れた鋼板を提供することが課題とされてきた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく、鋭意検討した結果、高強度鋼板の形状凍結
性を劣化させる原因となるプレス時の板厚方向の応力差
を軽減するため、鋼板表面に成形後に生じる板厚方向の
応力差を打ち消すような素材の降伏点以下の大きさの残
留応力をあらかじめプレス成形前に与えることで著しく
形状凍結性が向上することを見出した。すなわち、本発
明の要旨とするところは以下のとおりである。
【0007】(1)重量%で、C≦0.20%、Si≦
2.0%、Mn≦2.0%、P≦0.10%、S≦0.
04%、Al≦0.10%、N≦0.050%を含有
し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を連続鋳
造にてスラブとし、通常の熱間圧延を施し、必要に応じ
酸洗した後、ショットブラストで鋼板にひずみを付与
し、降伏応力の10%以上で降伏応力以下の圧縮の残留
応力をプレス時に引張り変形を受ける面に与えることを
特徴とする形状凍結性に優れた熱延鋼板とその製造方
法。 (2)重量%で、Ti≦0.10%、Nb≦0.10
%、Mo≦0.20%、B≦0.0050%のうちの1
種以上を含有する、前記(1)記載の形状凍結性に優れ
た熱延鋼板とその製造方法である。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。スプリン
グバックに代表される形状凍結不良の発生メカニズムに
ついて、自動車部品のメンバーやフレーム類とほぼ同一
形状のハット型成形を用いて説明する。図1にハット型
成形の概略図を示す。図中の部のパンチとダイによる
曲げ成形時に、板表面には引張り応力が、裏面には圧縮
応力が生じる。その板厚方向に生じた応力の差が、成形
終了後、離型したときに形状凍結不良(スプリングバッ
ク)が発生するのである。
【0009】本発明者らは、鋭意研究を続けた結果、曲
げ加工時に引張り変形を受ける鋼板表面に圧縮の残留応
力をあらかじめ持たせることで、成形後に生じる板厚方
向の応力の差を減少させ、形状凍結不良を低減できるこ
とを見出した。具体的には、プレス成形時に引張り応力
を受ける側の熱延鋼板表面に圧縮の残留応力が残存する
ように片面あるいは両面にショットブラストすることに
より、圧縮の残留応力を付加する方法である。
【0010】残留応力を付与する方法としては、熱歪み
を加えて付与するもの、あるいは圧延によって付与する
方法等、様々な方法が考えられるが、付与する残留応力
値を容易にコントロールできるショットブラストを用い
ることとした。両面ショットブラストする場合、圧縮の
残留応力がプレス成形時に引張り応力を受ける側に残る
ように表裏でショットブラストの与えかたを変えて行
う。ショットブラストで与える圧縮の残留応力の大きさ
は、鋼板の降伏応力の10%以上で降伏応力以下の圧縮
応力が好ましい。降伏応力の10%以上としたのは、そ
れ以下だと形状凍結性を向上させる効果が得られず、降
伏応力以上だと板の形状が悪くなる場合があるためであ
る。
【0011】ショットブラストによる降伏点以下の残留
応力は、鋼板の降伏応力が高い場合は、ショットブラス
トを強く、長くしなければならないし、鋼板の降伏応力
が低い場合は、軽く行っても良い。さらに、両面にショ
ットブラストを行う場合は、表裏でショットブラストの
強さ、あるいは照射時間の長さを変えて降伏応力の10
%以上で降伏応力以下の圧縮残留応力を付与する。ショ
ットブラストは、熱延巻き取り後に行う場合と巻き取っ
た後、酸洗してから行う場合のどちらであっても同様な
効果が得られる。
【0012】ショットブラストに用いる種類、サイズは
鋼板の必要な表面粗度によって選択すれば良く、ショッ
トでもグリッドでもサンドでも構わない。なお、本発明
の効果を得る手段としては、前述したようにプレス成形
前に引張り応力を受ける側の鋼板表面に降伏応力の10
%以上で降伏応力以下の圧縮の残留応力が存在すればよ
く、比較的容易に行うことのできるショットブラストが
好ましいが、ワイヤーブラッシング加工,放電加工,レ
ーザー等の鋼板表面層にのみ残留応力を付与できる方法
であれば効果が得られる。
【0013】次に、成分限定理由について述べる。C
は、高強度鋼板の強度を調節する上で、重要な元素であ
り、Cが0.20%を超えると、スポット溶接部での健
全な溶接部を形成するのが困難となると同時にCの偏析
が顕著となり、加工性が著しく劣化する。Siは、特に
伸びを損なうことなく強度を増す元素として知られてい
るが、Siが2.0%を超えると熱延時のSiスケール
の生成による問題が顕在化するためSiを2.0%以下
とした。
【0014】Mnは、2.0%を超えるとスラブ割れが
発生しやすくなることに加え、スポット溶接性も劣化す
ることから、2.0%以下とした。Pは、強度を増す元
素として知られているが、0.10%を超えると延性が
著しく低下するとともに脆性も劣化させるため、0.1
0%以下とした。Sは、0.04%を超えると熱間圧延
時の赤熱脆性が起こりやすくなるとともに圧延方向に伸
長したMnSの存在が顕著となり加工性を阻害するため
0.04%以下とした。
【0015】Alは、AlNの脆性により窒素時効を防
止するが、0.10%を超えるとコスト高になるばかり
か表面性状を劣化させるため0.10%以下とした。N
は、0.050%を超えると、伸びとともに脆性も劣化
するため、0.050%以下とした。Ti,Nbは微細
なTiC,NbCを生成することで、引張り強度を増す
元素として知られており、強度の調節のために添加され
るが、Ti,Nbともに0.10%を超えて添加すると
コスト高になるばかりか、析出物量の増大により延性を
劣化させるためこれを上限とした。
【0016】Mo、Bは一般に焼き入れ性を増す元素と
して知られており、引張り強さの調整を目的に添加する
が、0.20%を超えるMoや、0.0050%を超え
るBを添加すると圧延時に耳割れを生じ易くなるため、
これらを上限とした。これらを主成分とした鋼にCa,
Cu,Sn,Zn,Zr,W,CrおよびNiを合計で
1%以下含有しても本発明の効果を損なわず、その量に
よっては耐食性や延性が改善される等、好ましい場合が
ある。次に製造条件についてであるが、製鋼および熱間
圧延条件は、特に規定する必要はなく、通常行われてい
る連続鋳造によりスラブとし、熱間圧延を行い熱延コイ
ルとするもので、必要に応じて低温巻き取りを行っても
よい。
【0017】
【実施例】次に本発明を実施例にて説明する。表1に示
す組成からなるスラブを表2に示す熱延条件により熱間
圧延および巻き取りを行った。その後、酸洗し、調質圧
延を1%かけたものと、酸洗せずにスキンパスを1%か
けたものを鋼成分ごとに製造し、その後に表2に示す条
件の片面ショットブラストを行い、残留応力の測定とJ
IS5号での引張り試験を行った。残留応力測定は、大
板(1200mm×800mm)のまま成形時に引張り
の変形を受ける面(圧縮の残留応力を残した面)の中心
部に3方向の測定が可能なひずみゲージ(東京測器研究
所,YRS−5−2LDA)を添付し、ゲージの周囲、
20mm×20mmを精密切断して、そのひずみ量から
求めた。得られた機械特性値と残量応力値を表2に併せ
て示す。
【0018】形状凍結性の評価は、図2に示す、ハット
曲げ成形試験を行った。ブランク形状は、400mm×
100mmでショットブラストを施した面をダイス側
(引張り応力を受ける側)とし、成形高さ70mm、し
わ押さえ力30tonで成形を行い、図2に示すポンチ
底から55mmの位置の開き量Wで形状凍結性を評価し
た。以上の結果を図3に示す。図3から明らかなように
本発明の成分からなる熱延鋼板に酸洗終了後、または、
酸洗をせずにショットブラストをかけることにより、形
状凍結性が向上することがわかる。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は熱延板を
酸洗後にショットブラストをかけることで、鋼板表面に
降伏応力以下の圧縮の残留応力を残し、高強度鋼板の成
形時に問題となるスプリングバック等の形状凍結性を改
善する優れた熱延鋼板とその製造法を提供するものであ
り、自動車の軽量化による燃料消費、排出ガス削減を通
して地球環境の保全に寄与する極めて大きな効果を有す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】形状凍結不良発生のメカニズムを示す概略図で
ある。
【図2】本発明の実施例および形状凍結性の指標Wを示
す概略図である。
【図3】本発明の実施例の鋼種と形状凍結性の指標値W
との関係を示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C ≦0.20%、 Si≦2.0%、 Mn≦2.0%、 P ≦0.10%、 S ≦0.04%、 Al≦0.10%、 N ≦0.050% を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる熱延
    鋼板の片面に降伏応力の10%以上で降伏応力以下の圧
    縮の残留応力をもつことを特徴とする形状凍結性に優れ
    た熱延鋼板。
  2. 【請求項2】 重量%で、Ti≦0.10%、Nb≦
    0.10%、Mo≦0.20%、B≦0.0050%の
    うちの1種以上を含有する、請求項1記載の形状凍結性
    に優れた熱延鋼板。
  3. 【請求項3】 請求項1および2記載の成分からなる鋼
    を連続鋳造にてスラブとし、通常の熱間圧延を施し、酸
    洗した後、ショットブラストにて鋼板にひずみを付与す
    ることを特徴とする形状凍結性に優れた熱延鋼板の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 請求項1および2記載の成分からなる鋼
    を連続鋳造にてスラブとし、通常の熱間圧延を施し、巻
    き取った後、ショットブラストにて鋼板にひずみを付与
    することを特徴とする形状凍結性に優れた熱延鋼板の製
    造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014502674A (ja) * 2011-12-02 2014-02-03 ポスコ 耐時効性に優れた熱延鋼板の製造方法及びこれにより製造された熱延鋼板
JP2017125229A (ja) * 2016-01-13 2017-07-20 Jfeスチール株式会社 成形部材の製造方法
WO2022124682A1 (ko) * 2020-12-10 2022-06-16 주식회사 포스코 충격 인성이 우수한 제진 댐퍼용 강재 및 이의 제조방법

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