JP2000080439A - 加工用薄鋼板 - Google Patents

加工用薄鋼板

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JP2000080439A JP10249754A JP24975498A JP2000080439A JP 2000080439 A JP2000080439 A JP 2000080439A JP 10249754 A JP10249754 A JP 10249754A JP 24975498 A JP24975498 A JP 24975498A JP 2000080439 A JP2000080439 A JP 2000080439A
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裕一 谷口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、プレス成形前の低温の短時間熱処
理により鋼板の成形性を高める成形法に適した鋼板を提
供する。 【解決手段】 本発明は鋼のミクロ組織を、鉄炭化物、
鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2種以上の合計の割
合が10個/μm2 以上含まれる結晶粒とベイナイトと
マルテンサイトの1種または2種以上の合計の割合が、
占積率で7%以上に限定し、かつ重量比でC:0.0005%〜
0.25%、 Si:0.01 %〜3.0 %、 Mn:0.01 %〜3.0 %、 P:
0.002 %〜0.20%、 S:0.001 %〜0.03%、 N:0.0002%〜
0.02%を含有し、さらに、 Mo, Nb, Ti, V, Cr, Bを重量
%で、K/Y ≧0.77、 【数1】 の範囲で含有し成形性向上熱処理能に優れた加工用薄鋼
板面内に二次元的に1mm 2 以上の単位でパターン化した
軟質部と硬質部を存在する加工用薄鋼板にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のボディー
等の構造用部品などのように、構造上の強度が必要とさ
れる箇所に適用される薄鋼板であって、部分的な短時間
熱処理により成形性が向上する加工用薄鋼板に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】構造用部品の軽量化、高強度化を図るた
めに、通常、高強度鋼板の成形が試みられる。しかし、
高強度鋼板は、降伏応力が高く延性に乏しいためプレス
成形性に難があり、成形性を改善する検討が行われてい
る。例えば、プレス前に軟質で、その後の電着塗装時の
焼付過程で硬化する焼付硬化鋼板や、成形完了後に、高
エネルギー密度のビームの照射を行い、硬化させる方法
がある。
【0003】焼付硬化鋼板は焼付後の降伏応力を高める
が、変形強度自体は高々5%程度しか上昇せず、強度の
絶対量が不足する。また成形完了後に、高エネルギー密
度のビームの照射を行い、硬化させる方法としては、例
えば、特開昭61−99629号公報のように成形後に
レーザー照射する方法が開示されている。しかしなが
ら、この場合3次元的に照射するため、処理設備が経済
的に高価なものとなる上、鋼の変態による熱歪みによる
精度の狂いが非常に大きなものとなる。
【0004】そこで、鋼板の状態で強度が必要な部分だ
け強化し、成形性が必要なところは軟質にする方法が考
えだされた。例えば、特開昭60−238424号公報
は、鋼板に部分的にレーザー照射して焼入組織にし、硬
質部と軟質部を両方存在させ、成形は軟質部で行い、硬
質部で強度を持たせる方法が開示されている。しかしな
がら、硬質化の鋼の変態を利用するため、変態歪みによ
る鋼板の変形は避けられない。また、変態硬質部と軟質
部の硬度差が著しく、変形能に差がありすぎるため、そ
の境界から、破断することが多く、必ずしも成形性の向
上を図ることはできなかった。また、特開平9−877
37号公報にはアークまたはレーザーを部分的に高張力
鋼板に照射して溶融し、鋼板の軟質化を図る方法が開示
されている。しかしながら、この方法も鋼を変態させる
ため、変態歪みの影響を避けることはできない。鋼の変
態を利用しない方法としては、例えば、特開平9−14
3554号公報が開示されている。鋼板に塑性歪みを加
えておき、部分的に800℃以上の熱処理をすることに
より、回復または再結晶をおこさせ、軟質化する方法で
ある。しかしながら、この方法も800℃以上に加熱す
るため、鋼板の熱歪みの問題があり、また、塑性歪みを
利用するため、硬質部の延性が著しく劣化する欠点があ
り、必ずしも高強度のプレス成形体を得るための問題解
決とはなっていない。
【0005】また、テーラードブランク(例えばApplic
ation of Laser-Beam-Welded SheetMetal, SAE Technic
al Paper Series, 890853,1989)のよう
に、一枚板に軟質部と硬質部を造り分けるのではなく、
レーザー溶接等の手段で、接合し一枚板に仕上げる方法
がある。しかしながら、この方法においても接合部が溶
接により硬化するのは避けられず、成形上の障害とな
る。また溶接により接合するため、材料を細かく接合す
る事は難しい。
【0006】このように、高強度の構造用部品を製造す
るにあたっては、未だ最適な方法が得られていない。そ
こで、高強度鋼板を、軟鋼板のように容易にプレス成形
等の加工成形ができる鋼板が強く求められていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
ような問題点を解決するべく、薄鋼板からなる各種成形
材料、成形性を向上させる熱処理、最適成形法など鋭意
研究を行った。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、短時間熱
処理に限定すれば、例えば0.1〜7.0mmの薄鋼板で
熱伝導を極力押さえ、局所的な熱処理が可能な事を見い
出し、また特定の組織、成分をもつ鋼を用いれば、その
短時間熱処理の範囲で鋼の材質を著しく変えられる事を
見出した。さらに局所的な熱処理を成形時の変形が必要
な部分に施すと驚くほど成形性が向上する事を新たに発
見した。本発明は、この成形性向上を目的とする短時間
熱処理に最適な材料を追求し、成し遂げたものである。
その要旨は、(1)重量比で、 C:0.0005%〜0.25% Si:0.01%〜3.0% Mn:0.01%〜3.0% P:0.002%〜0.20% S:0.001%〜0.03% N:0.0002%〜0.02% を含有する鋼において、さらに、該鋼のミクロ組織のう
ち、鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2種
以上の合計の割合が10個/μm2 以上含まれる結晶
粒、ベイナイト、マルテンサイト、の1種または2種以
上の合計の割合が、占積率で7%で以上あることを特徴
とする成形性向上熱処理能に優れた加工用薄鋼板、
(2)(1)の記載の鋼にさらに、Mo,Nb,Ti,
V,Cr,Bの1種または2種以上を重量%で、K/Y
≧0.77、K={TS(MPa) −(280+390*C
+98*Si+65*Mn+882*P+207*Al
+980*Ti+2000*Nb+980*V+200
*Mo+38*Ni+55*Cu+22*Cr)}、Y
={30*√Si+40*√Mn+80*√Mo+4*
√Ni+35*√Nb+40*√Ti+55*√V+4
0*√Cr+70*√P+500*√B}、の範囲で含
有しさらに、鋼のミクロ組織のうち、鉄炭化物、鉄窒化
物、鉄炭窒化物の1種または2種以上の合計の割合が1
0個/μm2 以上含まれる結晶粒、ベイナイト、マルテ
ンサイト、の1種または2種以上の合計の割合が、占積
率で7%以上であることを特徴とする成形性向上熱処理
能に優れた加工用薄鋼板、及び(3)(1)または
(2)に記載の化学成分を含有し、鋼板面内に二次元的
に1mm2 以上の単位でパターン化された軟質部と硬質部
が存在し、硬質部の鋼のミクロ組織が、鉄炭化物、鉄窒
化物、鉄炭窒化物の1種または2種以上の合計の割合が
10個/μm2 以上含まれる結晶粒、ベイナイト、マル
テンサイト、の1種または2種以上の合計の割合が、占
積率で7%以上であり、かつ軟質部の鋼の強度が硬質部
より5%以上低強度であることを特徴とする加工用薄鋼
板、である。
【0009】ここで成形性向上熱処理能とは、鋼板のA
cl変態点以下の熱処理温度で30sec 以内の短時間熱
処理により鋼板の引張り強さが変化する能力のことをい
う。この熱処理に限定すれば、0.1〜7.0mmの薄鋼
板で熱歪みを極力少なく抑える事ができ、また変態歪み
も生じ難い。さらに熱伝導も抑えられるので、約1mmの
分解能で熱処理を施す事ができる。また、この熱処理に
より引張り強さが変化する変化量としては、5%以上引
張り強さが変化することが、望ましい。この鋼板を用い
て局部的に熱処理を行うと鋼板全体の強度はほとんど変
化することなく、成形性が著しく向上する。たとえば、
変形が必要である部分に局部的に熱処理を行うと、変形
が必要である部分の強度が下がり変形が容易に生じ、成
形性が向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】本研究者らは、高強度鋼板の成形
性を向上させるAcl変態点以下の温度で30sec 以内
の局部熱処理で強度が大きく変わる鋼板組織、鋼板成分
について鋭意研究を行ったところ、鋼の鉄炭化物、鉄窒
化物、および鉄炭窒化物の大きさを制御してやれば、A
cl変態点以下の温度で30sec 以内の熱処理で即座に
鉄炭化物、鉄窒化物、および鉄炭窒化物を溶解または粗
大化し、鋼板の強度を下げられる事を見出した。
【0011】またマルテンサイトも同様な効果がある事
を見出した。さらに鋼板の強度の変化量は、鉄炭化物、
鉄窒化物、および鉄炭窒化物を微細に含む組織、ベイナ
イト組織、マルテンサイト組織の割合に影響され、占積
率で7%以上の分率がある時、その効果が大きい事を見
出した。さらに、鋼板の強度の低下量が鋼板の化学成分
にも大きく依存し、K/Y≧0.77、K={TS(MP
a) −(280+390*C+98*Si+65*Mn
+882*P+207*Al+980*Ti+2000
*Nb+980*V+200*Mo+38*Ni+55
*Cu+22*Cr)}、Y={30*√Si+40*
√Mn+80*√Mo+4*√Ni+35*√Nb+4
0*√Ti+55*√V+40*√Cr+70*√P+
500*√B}、の範囲に限定する事によって鋼板の強
度の低下量を大きくできる事を見出した。
【0012】また、該鋼板の製造法についても鋭意研究
を行い、最適な製造法を見出した。以下に本発明を詳細
に説明する。まず、以下に鋼の組織を限定する理由につ
いて述べる。成形性向上熱処理としてAcl変態点以下
の温度で30sec 以内の局部熱処理を行い、高強度鋼板
を部分的に軟化させる。そのため、低温短時間で強度が
変わる必要があるので、鋼の中で移動速度の早いC,N
の拡散現象を利用するのが最も適しており、鉄炭化物ま
たは鉄窒化物または鉄炭窒化物および、ベイナイト、マ
ルテンサイトを利用するのが最も有効である。
【0013】鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種ま
たは2種以上の合計の割合が10個/μm2 以上含まれ
る結晶粒があると鋼は析出強度により高強度化する事が
できる。一方この鉄炭化物または鉄窒化物または鉄炭窒
化物は、短時間熱処理により溶解、粗大化して容易に低
強度化する事ができる。ベイナイトまたはマルテンサイ
トは鋼を変態強化により高強度化する事ができる。一方
ベイナイトまたはマルテンサイトは短時間熱処理により
容易に焼き戻されて、粗大な炭化物が析出し、低強度化
する事ができる。鋼板を局部的に低強度化するために
は、短時間熱処理で強度の変化する組織を占積率で一定
割合以上含有する事が必要である。すなわち、鉄炭化
物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2種以上の合計
の割合が10個/μm2 以上含まれる結晶粒、ベイナイ
ト、マルテンサイト組織が鋼全体の割合の中で一定割合
以上ある事が必要である。鉄炭化物または鉄窒化物また
は鉄炭窒化物が10個/μm2 以上含まれる結晶粒、ベ
イナイト、マルテンサイト組織は、鋼の他の組織(例え
ば、微細な鉄窒化物を含まないフェライトやパーライト
等)に比べ、強度が高いので鋼板の強度に対する寄与度
が大きく、合計の体積割合が、おおむね7%以上あれ
ば、短時間熱処理したときに鋼板の強度を5%以上変化
させる事ができる。鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の
1種または2種以上の合計の割合が10個/μm2 以上
含まれる結晶粒、ベイナイト、マルテンサイト組織の強
度および短時間熱処理により強度の変化する軟化量は、
これらの組織中に含まれる炭素量、窒素量により異な
り、炭素量、窒素量が多い場合には、これら組織の体積
割合が7%以下のときでも、鋼板の強度は5%以上変化
させる事ができる。しかしながら、通常薄鋼板として使
用される炭素量(wt%C≦0.25)、窒素量(wt%N
≦0.02)範囲では、鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化
物の1種または2種以上の合計の割合が10個/μm2
以上含まれる結晶粒、ベイナイト、マルテンサイト組織
が占積率で合計7%以上のとき、鋼板の強度は5%以上
変化させる事ができるので、7%を下限とする。
【0014】また、鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の
1種または2種以上の合計の割合が10個/μm2 以上
含まれる結晶粒、ベイナイト、マルテンサイト組織の体
積割合が増えれば増えるほど、鋼板の強度を変化させる
ことが容易になるので、上限は規定しないが、加工法は
劣化していくので、加工部品に応じて体積割合を調整し
ておく事が望ましい。
【0015】ここで言う鉄炭化物とはセメンタイト、ε
炭化物、χ炭化物、鉄−炭素コンプレックスなどの鉄炭
素化合物、鉄窒化物とはFe4 N,Fe162 、鉄−窒
素コンプレックスなどの鉄窒素化合物、鉄炭窒化物とは
鉄炭化合物や鉄窒化物が混合した形態や、鉄炭化合物の
一部のCがNに置き換わったもの、鉄窒化物の一部のN
がCに置き換わったもの等を指す。
【0016】図1に鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の
1種または2種以上の合計の割合が10個/μm2 以上
含まれる結晶粒、ベイナイト、マルテンサイト組織の合
計の占積率と鋼板強度の低下比の関係を示す。鉄炭化
物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2種以上の合計
の割合が10個/μm2 以上含まれる結晶粒の割合は、
顕微鏡視野内の結晶粒ごとの鉄炭化物または鉄窒化物ま
たは鉄炭窒化物の個数を数え、10個/μm2 以上含ま
れる結晶粒個数および平均結晶粒径を測定する事により
占積率を算出した。また、ベイナイト、マルテンサイト
の占積率も顕微鏡視野内の個数および平均サイズを測定
する事により算出した。強度測定は、JIS5号引張試
験片を作成し、400℃で30秒の熱処理を行った後、
室温まで冷却し、その後室温で引張試験を行った。この
時の引張試験強度の低下量(ΔTS)を熱処理前のTS
で割った値を強度低下比として示した。鉄炭化物、鉄窒
化物、鉄炭窒化物の1種または2種以上の合計の割合が
10個/μm2 以上含まれる結晶粒、ベイナイト、マル
テンサイト組織の合計の占積率が7%以上のとき、鋼板
強度の低下比が著しいことが分かる。
【0017】次に鋼の成分を限定する理由について述べ
る。Cは、本発明である鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化
物の1種または2種以上の合計の割合が10個/μm2
以上含まれる結晶粒、ベイナイト、マルテンサイト組織
を得るために、必須の元素である。含有量が多くなる
と、上記組織を得やすくなるが、溶接性は劣化する。従
って0.25%以下とする。また、0.0005%未満
では、鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2
種以上の合計の割合が10個/μm2 以上含まれる結晶
粒、ベイナイト、マルテンサイト組織を得るための合金
コストが増大し、製造コストが飛躍的に上がり経済的で
なくなるので、0.0005%を下限とする。
【0018】Siは、0.010%未満では、熱処理の
際、強度を上昇させる効果が少ないので、0.010%
を下限とする。好ましくは、0.200%以上である。
3.00%を超えると加工性は劣化するので、3.00
%を上限とする。Mnは、強度確保のために使用される
が、0.01%未満では、製造コストが飛躍的に上がり
経済的でなくなるので、0.01%を下限とし、3.0
0%を超えると加工性は劣化するので、3.00%を上
限とする。
【0019】Pは、0.002%未満では、熱処理の
際、強度を上昇させる効果が少ないので、0.002%
を下限とする。好ましくは、0.02%以上である。
0.20%を超えると靱性が著しく悪化して脆化するの
で、0.20%を上限とする。Sは、0.001%未満
では製造コストが飛躍的に上がり経済的でなくなるの
で、0.001%を下限とし、0.03%を超えると熱
間圧延時に赤熱脆性を起こし、表面で割れる、いわゆ
る、熱間脆性を起こすため、0.03%を上限とする。
【0020】Nは、0.0002%未満では製造コスト
が飛躍的に上がり経済的でなくなるので、0.0002
%を下限とし、0.02%を超えると加工性が劣化して
くるので、0.02%を上限とする。また、本発明では
C,Si,Mn,Mo,Ni,Al,Cu,Nb,T
i,V,Cr,P,Bを次式の範囲で含有させると効果
が著しい。K/Y≧0.77、K={TS(MPa) −(2
80+390*C+98*Si+65*Mn+882*
P+207*Al+980*Ti+2000*Nb+9
80*V+200*Mo+38*Ni+55*Cu+2
2*Cr)}、Y={30*√Si+40*√Mn+8
0*√Mo+4*√Ni+35*√Nb+40*√Ti
+55*√V+40*√Cr+70*√P+500*√
B}、TS(MPa)は鋼の引張強度(MPa)である。
【0021】本発明鋼板の使用にあたっては、成形性向
上熱処理として、Acl以下の温度で、かつ30秒以内
の熱処理をされる。上式のK値はAcl以下の温度で熱
処理を行う事から、おもに規定されるものであり、上式
のY値は30秒以内の時間内で熱処理を行う事から、お
もに規定されるものである。
【0022】まず、上式のK値について説明する。C,
Si,Mn,P,Al,Ti,Nb,V,Mo,Ni,
Cu,Crは鋼を強化する元素である。これらの元素
は、固溶強化、析出強化、変態強化など、様々な硬化メ
カニズムにより直接的または間接的に作用し、鋼を強化
する。本発明ではAcl変態点以下の温度で熱処理によ
り鋼の強度を軟化させ低強度にする。軟化量は熱処理時
間が増加するにつれて増加するが、どんなに長時間熱処
理しても鋼が軟化しない強度分があることが判明した。
この軟化しない強度分は鋼の成分に大きく依存し、 MPa
単位で、(280+390*C+98*Si+65*M
n+882*P+207*Al+980*Ti+200
0*Nb+980*V+200*Mo+38*Ni+5
5*Cu+22*Cr)で表せる事が分かった。この軟
化しない強度分は、成分によって異なり、単位重量あた
り、Nbが最も効果が大きく、ついでTi,Pの順とな
る。この効果の寄与度が、請求項2に示した式の第一項
の元素の前に付与された係数である。すなわち、この係
数が、Cの場合390、Siの場合98、Mnの場合6
5、Pの場合882、Alの場合207、Tiの場合9
80、Nbの場合2000、Vの場合980、Moの場
合200、Niの場合38、Cuの場合55、Crの場
合22である事が判明した。
【0023】従って、Acl変態点以下の温度の熱処理
で強度が変化しうる鋼の強度分としては{TS(MPa)−
(280+390*C+98*Si+65*Mn+88
2*P+207*Al+980*Ti+2000*Nb
+980*V+200*Mo+38*Ni+55*Cu
+22*Cr)}で表され、この値をKとして定義して
いる。
【0024】次に上式のY値について説明する。Si,
Mn,Mo,Ni,Nb,Ti,V,Cr,P,Bは鋼
の軟化速度に影響を及ぼす元素であり、鉄炭化物、鉄窒
化物、鉄炭窒化物の溶解、粗大化やベイナイト組織、マ
ルテンサイト組織の軟化を遅らせる元素である。そのた
め、これらの元素が一定量以上含まれると短時間熱処理
により鋼を軟化させる事ができない。この効果は、鋼の
成分、含有量に大きく依存し、{30*√Si+40*
√Mn+80*√Mo+4*√Ni+35*√Nb+4
0*√Ti+55*√V+40*√Cr+70*√P+
500*√B}に比例する事が分かった。この値をYと
して定義している。
【0025】この効果代は、成分によって異なり、単位
重量あたり、Bが最も効果が大きく、ついでMo,Pの
順となる。この効果の寄与度が、請求項2に示した式の
第二項の元素の前に付与された係数である。すなわち、
この係数が、Siの場合30、Mnの場合40、Moの
場合80、Niの場合4、Nbの場合35、Tiの場合
40、Vの場合55、Crの場合40、Pの場合70、
Bの場合500である事が判明した。
【0026】また、この効果は、含有元素の濃度の平方
根に比例する事が明らかとなった。このメカニズムは明
かではないが、これらの元素とC,N、転位、空孔との
相互作用により、鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の溶
解、粗大化を遅らせたり、ベイナイトやマルテンサイト
からの炭化物の析出や転位の回復を抑制し、ベイナイト
やマルテンサイトの軟化を遅らせる為と本発明者らは考
えている。
【0027】また、さらに本発明の重要な点は、鋼の組
織を限定し、鋼の強度のうち軟化しない強度分と鋼の軟
化を遅らせる元素量を上手くバランスさせることによ
り、成形性向上熱処理にすぐれた鋼板を実現したことで
ある。すなわち、K値とY値の比が0.77以上となる
とき、短時間熱処理で鋼の強度を5%変化させる事に成
功した。
【0028】この事を式で表現した場合、K/Y≧0.
77、K={TS(MPa) −(280+390*C+98
*Si+65*Mn+882*P+207*Al+98
0*Ti+2000*Nb+980*V+200*Mo
+38*Ni+55*Cu+22*Cr)}、Y={3
0*√Si+40*√Mn+80*√Mo+4*√Ni
+35*√Nb+40*√Ti+55*√V+40*√
Cr+70*√P+500*√B}、の範囲であると
き、成形性向上熱処理に優れた鋼板とする事ができる。
図2に上記説明の概念図を示す。
【0029】また、種々の濃度の鋼を用い、短時間熱処
理を行ったときの鋼板の強度の低下比を図3に示す。強
度測定は、JIS5号引張試験片を作成し、400℃で
30秒の熱処理を行った後、室温まで冷却し、その後室
温で引張試験を行った。この時の引張試験強度の低下量
(ΔTS)を熱処理前のTSで割った値を強度低下比と
して示した。
【0030】図3より、K/Yが0.77を下回ると、
効果が殆ど認められず、0.77%以上で5%以上の鋼
板の強度低下が得られることが分かる。本発明の成形性
向上熱処理能に優れた加工用鋼板とは、上記組織、組成
を満たすものならば、熱延鋼板、冷延鋼板、溶融亜鉛め
っき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき
鋼板のいづれでもかまわず、発明の効果を享受できる。
【0031】亜鉛めっき鋼板の場合、亜鉛めっき層の劣
化を防ぐため、550℃以下の温度で成形性向上熱処理
を施すことが好ましいが、本発明鋼板を用いれば、十分
可能である。また、板厚も限定されるものではないが、
0.4〜6mmで特に有効である。本発明鋼板をプレス成
形するにあたっては、鋼板を部品形状に合わせてブラン
キングを行い、成形前にプレスで加工の厳しいところに
局部的に成形性向上熱処理を施す。熱処理は部分的であ
るが、鋼板全体の成形性は著しく向上し、複雑な形状の
高強度プレス成形体を得る事ができる。
【0032】また本発明では成形前でなく、事前に部品
に合わせたパターンで成形性向上熱処理を施して鋼板を
部分的に軟化させ、鋼板面内に二次元的に1mm2 以上の
単位でパターン化された軟質部と硬質部を作ることがで
きる。これが本発明の第三発明である部分軟化鋼板であ
る。このとき、成形性向上のために、軟質部は硬質部に
比べ鋼の引張強度で5%以上低強度にすることが好まし
い。あらかじめ部品形状にあわせて必要部位を軟質化し
ておくと、部品形状に鋼板を切り出した後、個別に成形
性向上熱処理をする必要がないので、部品の部分熱処理
製造工程を減らす事ができ、特殊なプレス製造設備が要
らず、通常設備で複雑な形状の高強度プレス成形体を得
る事ができる。
【0033】図4にパターン例を示す。本発明の部分軟
化加工用薄鋼板はこのパターン例に限定されることなく
部品形状に合わせたパターン化をする事ができる。
【0034】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明する。表1に示す成分の鋼を溶製し、常法に従い連
続鋳造でスラブとした。そして、加熱炉中で1200℃
まで加熱し、880℃の仕上げ温度で、熱間圧延を行
い、500℃の温度で巻取り、ついで、酸洗を施し熱延
鋼板とした。
【0035】更に、60%の圧下率で冷間圧延を行った
後、830℃×60秒の再結晶焼鈍を行い、700℃ま
で徐冷し、その後100℃/sec の冷却速度、250℃
の温度まで冷却し、1.2mmの冷延鋼板となした。この
とき得られた鋼の組織を表1に併記する。また、一部は
電気亜鉛めっきを施し、鋼板の表層に亜鉛層を付与し
た。
【0036】得られた冷延鋼板をJIS5号引張試験片
に加工し、機械的特性値(熱処理なし)の評価を行っ
た。また、別途、JIS5号引張試験片を作成し、45
0℃×10sec の熱処理を行い、機械的特性値(熱処理
あり)の評価を行った。また、別途、該鋼板を90φ〜
120φの円盤に打ち抜き、25℃に保たれた50φの
円筒ポンチ、内径54φのダイスを用い深絞り成形を行
った。しわ押さえ圧を変え、深絞り成形が可能な限界絞
り比を求めた。一部の円盤はフランジ相当部を短時間熱
処理する目的で、450℃に加熱された内径60φのダ
イスで円盤の周辺部を挟み込んで軟質化し、図5に示す
ような局部的に材料強度の変化した円盤を作成した。そ
の後、熱処理無しの円盤と同様に、25℃に保たれた5
0φの円筒ポンチ、内径54φのダイスを用い深絞り成
形を行った。
【0037】以上の結果を表1に併記する。表1から明
らかなように、本発明鋼板を用いれば、短時間熱処理で
材料強度を5%以上軟質にする事ができ、成形性向上熱
処理を行ったとき、成形性を向上させる事ができる。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または
2種以上の合計の割合が10個/μm2 以上含まれる結
晶粒、ベイナイト、マルテンサイトの合計の体積分率と
鋼板強度の低下比(ΔTS/TS)の関係を説明する概
念図である。
【図2】鋼板強度、K値、Y値、熱処理により可能な強
度の低下量の関係を説明する概念図である。
【図3】K値、Y値の比(K/Y)と400℃×30se
c の熱処理による鋼板の強度低下比(ΔTS/TS)を
示す図である。
【図4】部分軟化鋼板の軟質部硬質部のパターン例を示
す図である。
【図5】円盤状鋼板を局部加熱する装置と局部加熱され
た円盤を示す図である。
【符号の説明】
1…部分軟化鋼板 2…ブランク(切り板) 3…プレス部品 4…側面から見た450℃に加熱したダイス 5…側面から見た円盤状の鋼板 6…上から見た円盤の未加熱部 7…上から見た円盤の加熱部 A…軟質部 B…硬質部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年12月17日(1998.12.
17)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、短時間熱
処理に限定すれば、例えば0.1〜7.0mmの薄鋼板で
熱伝導を極力押さえ、局所的な熱処理が可能な事を見い
出し、また特定の組織、成分をもつ鋼を用いれば、その
短時間熱処理の範囲で鋼の材質を著しく変えられる事を
見出した。さらに局所的な熱処理を成形時の変形が必要
な部分に施すと驚くほど成形性が向上する事を新たに発
見した。本発明は、この成形性向上を目的とする短時間
熱処理に最適な材料を追求し、成し遂げたものである。
その要旨は、(1)重量比で、 C:0.0005%〜0.25% Si:0.01%〜3.0% Mn:0.01%〜3.0% P:0.002%〜0.20% S:0.001%〜0.03% N:0.0002%〜0.02% を含有する鋼において、さらに、該鋼のミクロ組織のう
ち、鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2種
以上の合計の割合が10個/μm2 以上含まれる結晶
粒、ベイナイト、マルテンサイト、の1種または2種以
上の合計の割合が、占積率で7%で以上あることを特徴
とする成形性向上熱処理能に優れた加工用薄鋼板、
(2)(1)の記載の鋼にさらに、Mo,Al,Ni,
Cu,Nb,Ti,V,Cr,Bの1種または2種以上
を重量%で、K/Y≧0.77、K={TS(MPa) −
(280+390*C+98*Si+65*Mn+88
2*P+207*Al+980*Ti+2000*Nb
+980*V+200*Mo+38*Ni+55*Cu
+22*Cr)}、Y={30*√Si+40*√Mn
+80*√Mo+4*√Ni+35*√Nb+40*√
Ti+55*√V+40*√Cr+70*√P+500
*√B}、の範囲で含有しさらに、鋼のミクロ組織のう
ち、鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2種
以上の合計の割合が10個/μm2 以上含まれる結晶
粒、ベイナイト、マルテンサイト、の1種または2種以
上の合計の割合が、占積率で7%以上であることを特徴
とする成形性向上熱処理能に優れた加工用薄鋼板、及び
(3)(1)または(2)に記載の化学成分を含有し、
鋼板面内に二次元的に1mm2 以上の単位でパターン化さ
れた軟質部と硬質部が存在し、硬質部の鋼のミクロ組織
が、鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2種
以上の合計の割合が10個/μm2 以上含まれる結晶
粒、ベイナイト、マルテンサイト、の1種または2種以
上の合計の割合が、占積率で7%以上であり、かつ軟質
部の鋼の強度が硬質部より5%以上低強度であることを
特徴とする加工用薄鋼板、である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比でC:0.0005%〜0.25
    %Si:0.01%〜3.0%Mn:0.01%〜3.
    0%P:0.002%〜0.20%S:0.001%〜
    0.03%N:0.0002%〜0.02%を含有する
    鋼において、さらに、該鋼のミクロ組織のうち、 鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2種以上
    の合計の割合が10個/μm2 以上含まれる結晶粒、 ベイナイト、 マルテンサイト、の1種または2種以上の合計の割合
    が、占積率で7%以上であることを特徴とする成形性向
    上熱処理能に優れた加工用薄鋼板。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の鋼にさらに、Mo,N
    b,Ti,V,Cr,Bの1種または2種以上を重量%
    で、K/Y≧0.77、 K={TS(MPa) −(280+390*C+98*Si
    +65*Mn+882*P+207*Al+980*T
    i+2000*Nb+980*V+200*Mo+38
    *Ni+55*Cu+22*Cr)}、 Y={30*√Si+40*√Mn+80*√Mo+4
    *√Ni+35*√Nb+40*√Ti+55*√V+
    40*√Cr+70*√P+500*√B}、の範囲で
    含有しさらに、鋼のミクロ組織のうち、 鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2種以上
    の合計の割合が10個/μm2 以上含まれる結晶粒、 ベイナイト、 マルテンサイト、の1種または2種以上の合計の割合
    が、占積率で7%以上であることを特徴とする成形性向
    上熱処理能に優れた加工用薄鋼板。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の化学成分を含有
    し、鋼板面内に二次元的に1mm2 以上の単位でパターン
    化された軟質部と硬質部が存在し、硬質部の鋼のミクロ
    組織が、 鉄炭化物、鉄窒化物、鉄炭窒化物の1種または2種以上
    の合計の割合が10個/μm2 以上含まれる結晶粒、 ベイナイト、 マルテンサイト、の1種または2種以上の合計の割合
    が、占積率で7%で以上あり、かつ軟質部の鋼の強度が
    硬質部より5%以上低強度であることを特徴とする加工
    用薄鋼板。
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