JP2001246427A

JP2001246427A - 温間成形方法および温間成形性にすぐれた高張力薄鋼板

Info

Publication number: JP2001246427A
Application number: JP2000057550A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hikita; 和夫匹田; Yozo Hirose; 洋三広瀬
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2001-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】深絞り成形に好適な温間成形方法および温間
成形性に優れた高張力薄鋼板を提供する。【解決手段】鋼板温度と引張強さの関係を予め求めて
おき、鋼板のポンチ部における温度を基準温度とし、引
張強さが、前記基準温度における引張強さの９０％にな
る温度をしわ押さえ部下限温度として求め、しわ押さえ
部の鋼板温度が前記しわ押さえ部下限温度以上となるよ
うに、ダイおよび／またはしわ押さえの温度を制御して
プレス加工する。１５０℃における引張強さが常温にお
ける引張強さの９０％以下である鋼板を用い、ポンチ部
の鋼板温度を常温以下とし、しわ押さえ部が１５０℃以
上となるように温度を制御する方法でもよい。温間成形
には、Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．１〜１．
０％、Ｍｎ：０．７０〜２．５％を含有し、マルテンサ
イトが５〜４０体積％、その平均粒径が６μｍ以下、残
部がフェライト相からなり、１５０℃における引張強さ
が２５℃における引張強さの９０％以下である高張力薄
鋼板が好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋼板の温間成形方法
および温間成形性にすぐれた高張力薄鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の構造部材には、燃費向上
のための車体軽量化と衝突安全性を両立させるなどの観
点から、高張力薄鋼板の適用が進められている。高強度
化の方法としてはＳｉやＭｎを多量に含有させる固溶強
化を利用する方法、ＴｉやＮｂを含有させてこれらの元
素の炭化物や窒化物などによる析出強化を利用する方
法、あるいは鋼の結晶組織をベイナイトなどの変態組織
として高強度化する変態強化法などが知られている。こ
の内、固溶強化法は高価な元素を多用するために経済性
がよくなく、溶接性なども阻害されるためにその適用に
は限界がある。析出強化法や変態強化法によればこのよ
うな問題は少ないが、これらの強化法による場合には、
鋼の強度が高くなるにつれてその深絞り成形性が低下
し、自動車の構造部材のように複雑な形状を有する成形
品への加工が困難であるという問題がある。

【０００３】また、高張力薄鋼板は成形時に必要とされ
る成形力が大きくなりプレス機械の大型化等の設備上の
対応が必要とされる場合もある。これらの要因が特に引
張強さが４９０ＭＰａ以上の高張力薄鋼板の適用促進を
妨げる原因となっている。

【０００４】優れた成形性や成形品の形状精度が得られ
る高張力鋼板として、例えば特開昭６０−５２５２８号
公報には高温焼鈍後急冷することによりフェライト相と
マルテンサイト相および残留オーステナイト相からなる
混合組織を有する高強度鋼が開示されている。また特開
平９−１１１３９６号公報には平均粒径が５μｍ以下の
フェライトと平均粒径が３μｍ以下のマルテンサイトと
の２相組織鋼からなり、前記マルテンサイトの体積率が
５〜３０％である耐衝撃性に優れる自動車用の高張力熱
延鋼板および高張力冷延鋼板ならびにその製造方法が開
示されている。これらの２相組織鋼などは常温における
引張試験における均一伸びが析出強化鋼などに比較する
と良好で常温では張り出し成形性が優れるという特長が
ある。しかしながら深絞り成形性は必ずしも満足できる
ものではなく、また引張強さが高いためにプレス荷重が
大きいという問題もある。

【０００５】鋼材の加工性を改善する成形方法として温
間成形法が知られている。これには、加工時の材料温度
をほぼ一様に上昇させてプレス荷重を低下させる方法
や、材料を部分的に加熱して鋼板内に温度勾配を生じさ
せて加工性を向上させる方法（以下、傾斜加熱成形法と
記す。これに対し、従来の常温での成形加工を冷間成形
法と記す）などがある。

【０００６】プレス荷重を低下させるために温間成形す
るのは有効な手段といえる。しかしながら鋼の温度を高
めると変形抵抗の低下とともにその延性が低下するた
め、従来の傾斜加熱成形法では必ずしも十分な成形性改
善効果が得られないという問題があった。

【０００７】特開昭６１−２９５３５４号公報には、フ
ェライト粒を結晶粒度番号で１２番以上の極細粒にする
ことにより、温間での鋼の延性劣化が少ない温間成形用
薄鋼板が開示されている。しかしながら、上記公報で開
示された鋼板は、高張力鋼板については言及されていな
いうえ、得られる伸び値は高くはなく、温間成形性の面
で満足なものとはいいがたい。さらに上記公報で開示さ
れている熱延鋼板の製造方法は、熱間圧延時に低温域で
大圧下熱延をおこない、かつ熱間圧延後速やかに５０℃
／秒以上の冷却速度で急速冷却するものであり、容易に
実現できるものでもなかった。

【０００８】以上述べたように高張力薄鋼板をプレス成
形するにさいして問題となる成形性不足、特に深絞り性
の改善や、成形荷重の増大による設備能力不足等の問題
を効率よく解決できる技術は未だ開示されておらず、高
張力薄鋼板の適用拡大を推進するうえで、これらの課題
の解決が求められていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はこれら
の問題点を解決し、高張力薄鋼板の特に深絞り成形に好
適な温間成形方法および、引張強さが４９０ＭＰａ以上
の温間成形性に優れた高張力薄鋼板を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】傾斜加熱成形法は、ポン
チ部では鋼板温度を常温あるいはそれ以下にし、ダイお
よび／またはしわ押さえ工具を加熱することによりしわ
押さえ部の鋼板温度を高め、両者間に温度勾配を付与し
て成形する。この温度勾配（傾斜加熱の程度）は必要に
応じて適宜決めればよい。本発明でいうポンチ部での鋼
板温度は、ポンチに接触している部分での鋼板の温度を
意味し、しわ押さえ部の鋼板温度は、ダイとしわ押さえ
間に挟まれている鋼板の温度を意味する。

【００１１】鋼板の強度は、その温度が高くなるにつれ
て低下する。ポンチ部の鋼板としわ押さえ部の鋼板との
間に適度の温度勾配を付与することにより、ポンチ部に
おける鋼板の破断抵抗に比較してしわ押さえ部の鋼板の
変形抵抗を相対的に小さくし、フランジ部の鋼板のダイ
穴への流入抵抗を低減させて破断を防止し、成形性を向
上させることができる。

【００１２】本発明者らは、温度制御装置を備えたポン
チ（直径：１００ｍｍ）、ダイおよびしわ押さえ金具を
有する円筒深絞り用工具を使用し、各種の方法で高強度
化した５９０ＭＰａ級冷間圧延高張力鋼板（厚さ：１．
２０ｍｍ）の常温および温間における円筒深絞り成形性
と鋼の材料特性との関係を詳細に研究した。

【００１３】図１は、上記試験で得られた結果の一部を
示すもので、高張力薄鋼板を温間成形した際の鋼板の引
張強さの低下と限界絞り比の改善率との関係を示すグラ
フである。円筒深絞り成形は、鋼板、ポンチ、ダイおよ
びしわ押さえ工具共にその温度を２５℃とする冷間成形
法と、ポンチは常温とし、ダイフェースとしわ押さえ
は、しわ押さえ部の鋼板温度が１５０℃あるいは２５０
℃になるようにそれぞれの工具内部に埋め込んだ電気抵
抗加熱装置により加熱して成形する傾斜加熱成形法につ
いておこなった。潤滑剤として鋼板に防錆油を塗布し、
成形速度はポンチの押込み速度で１０ｍｍ／秒とした。

【００１４】成形性は、限界絞り比（円筒深絞りが可能
な最大ブランク直径／ポンチ直径、以下、λと記す）を
求め、冷間成形法での限界絞り比（λ_a ）と傾斜加熱成
形法での限界絞り比（λ_b またはλ_c 、ただし、添字ｂ
は１５０℃、ｃは２５０℃を意味する）から限界絞り比
改善率を、｛（λ_b −λ_a ）／λ_a ｝×１００（％）、
または｛（λ_c −λ_a ）／λ_a ｝×１００（％）により
計算した。

【００１５】図１で、横軸は、１５０℃または２５０℃
での引張強さ（σ₁₅₀ またはσ₂₅₀と記す）の、常温で
の引張強さ（σ₂₅と記す）に対する比（σ₁₅₀ ／σ₂₅、
またはσ₂₅₀ ／σ₂₅、以下、単に強度比とも記す）であ
り、縦軸は前記限界絞り比改善率である。また、図中の
白抜き印（○、△）はλ_b とσ₁₅₀ の関係を、黒塗り印
（●、▲）はλ_c とσ₂₅₀ の関係を表す。

【００１６】図１に示すように、傾斜加熱成形法によれ
ば冷間成形法よりも深絞り性が改善される傾向がある
が、強度比が０．９０以下になると限界絞り比が１０％
以上改善されるという顕著な効果がある。このことは、
傾斜加熱成形法において優れた深絞り成形結果を得るに
は、しわ押さえ部の鋼板の引張強さがポンチ部の鋼板の
引張強さの９０％以下になるような条件で傾斜加熱成形
する必要があることを意味している。すなわち、鋼板の
引張強さの温度に依る変化に対応して、ポンチ部としわ
押さえ部間の鋼板温度差を特定の範囲にするか、ポンチ
部としわ押さえ部間で付与できる温度差で強度比が０．
９０以下になる鋼板を使用するのが好適であることがわ
かる。

【００１７】図１ではしわ押さえ部の鋼板温度は１５０
℃がよく、２５０℃にすると限界絞り比改善効果がやや
小さくなった。これは、鋼板温度が青熱脆性域（鋼の組
成や変形速度によるが、３００℃前後にある）に達する
と引張強さが大きくなり、しわ押さえ部の鋼板の変形抵
抗低減作用がなくなるうえ、鋼の脆化など延性低下が著
しくなることと、防錆油による潤滑効果の低下が影響し
たものと考えられる。従って高温側の温度設定は青熱脆
性域以下に制限するのがよく、潤滑剤も高温性能に優れ
たものを使用するのが好ましいことがわかる。

【００１８】傾斜加熱成形法における成形性の向上に
は、ポンチ部としわ押さえ部での鋼板の強度差が大きい
鋼板が有利である。すなわち、引張強さの温度感受性が
大きい高張力薄鋼板が望ましい。さらには高温で変形し
ても延性が低下しにくい鋼板が有利である。高張力鋼板
の引張強さの温度感受性を高めるには、温度感受性が大
きい強化因子を利用して高強度化するのがよい。かつそ
の強化因子は、低コストで高強度化可能であるものが望
ましい。

【００１９】経済性と加工性をある程度両立できる鋼の
強化手段としてはパーライト相やベイナイト相、あるい
はマルテンサイト相などを利用する変態強化法が知られ
ている。中でもマルテンサイト相は、常温では延性を損
なわないで鋼の引張強さを高める作用が大きく、高温域
では容易に軟化し、鋼の強化能が、他のベイナイト相や
パーライト相と比較すると小さくなるという特徴があ
る。

【００２０】本発明者らはこのような観点から種々の鋼
の特性変化を研究した結果、鋼の結晶組織として、軟質
なフェライト相を基本とし、第二相として微細で硬質な
マルテンサイト相を適度な比率で含有する２相組織鋼
が、常温での強度が高く、加熱時の強度低下が大きく、
さらに加熱時の延性低下が小さいという特長を有し、温
間成形用高張力薄鋼板の結晶組織として極めて優れるこ
とを知った。

【００２１】上記結晶組織を有する２相組織鋼の加熱時
の延性低下が、マルテンサイト以外の相を第２相とする
鋼に比較して小さいのは、マルテンサイト相の強度の低
下が他の相に比較して大きいために、延性の低下が小さ
くなるものと考えられる。

【００２２】本発明はこれらの新たに得られた知見を基
にして完成されたものであり、その要旨は下記（１）、
（２）に記載の温間成形方法および（３）〜（５）に記
載の温間成形性にすぐれた高張力薄鋼板にある。

【００２３】（１）ポンチ、ダイおよびしわ押さえを備
えた鋼板成形装置を用い、ポンチ部の鋼板としわ押さえ
部の鋼板との間に温度勾配を与えて加工する鋼板の温間
成形方法であって、予め鋼板の引張強さの温度による変
化を求めておき、鋼板のポンチ部における温度を基準温
度とし、鋼板の引張強さが、前記基準温度における引張
強さの９０％になる温度をしわ押さえ部下限温度として
求め、しわ押さえ部の鋼板温度が前記しわ押さえ部下限
温度以上となるように、ダイおよび／またはしわ押さえ
の温度を制御してプレス加工することを特徴とする温間
成形方法。

【００２４】（２）ポンチ、ダイおよびしわ押さえを備
えた鋼板成形装置を用い、ポンチ部の鋼板としわ押さえ
部の鋼板との間に温度勾配を与えて加工する鋼板の温間
成形方法であって、１５０℃における引張強さが常温に
おける引張強さの９０％以下である鋼板を用い、ポンチ
部の鋼板温度が常温または常温以下となり、しわ押さえ
部の鋼板温度が１５０℃以上となるように、ポンチ、ダ
イおよびしわ押さえの内の１以上の部位の温度を制御し
てプレス加工することを特徴とする温間成形方法。

【００２５】（３）鋼の化学組成が質量％で、Ｃ：０．
０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：
０．７０〜２．５％、ｓｏｌ．Ａｌ：０〜０．１０％、
Ｃｒ：０〜０．１０％、Ｎｉ：０〜０．５％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、その１５０
℃における引張強さが２５℃における引張強さの９０％
以下であることを特徴とする温間成形性にすぐれた高張
力薄鋼板。

【００２６】（４）鋼の結晶組織が、マルテンサイト相
が体積率で５％以上、４０％以下、かつマルテンサイト
の平均粒径が６μｍ以下であり、残部が実質的にフェラ
イト相からなるものであることを特徴とする上記（３）
に記載の温間成形性にすぐれた高張力薄鋼板。

【００２７】（５）鋼の化学組成が質量％で、さらに、
Ｃａ：０．０００２〜０．００４％、Ｚｒ：０．０１〜
０．０５％、希土類元素：０．００２〜０．０５％から
なる群の内の１種もしくは２種以上を含有するものであ
ることを特徴とする上記( ３) または（４）に記載の温
間成形性にすぐれた高張力薄鋼板。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。本発明の温間成形方法は、冷間成形法では
複雑な深絞り成形が困難である引張強さが４９０ＭＰａ
以上の高張力薄鋼板に適用するのが好適である。鋼板の
種類は熱延鋼板、冷延鋼板、あるいはこれらをめっき母
材とする亜鉛めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板など
に適用できる。

【００２９】本発明の温間成形方法では、ポンチ部の鋼
板の引張強さ（σ_p ）に対してしわ押さえ部の鋼板の引
張強さ（σ_b ）が０．９０σ_p 以下となるように、鋼板
のポンチ部としわ押さえ部との間で、ポンチ部を低温側
とした温度勾配を与える。

【００３０】σ_b が０．９０σ_p を超える場合には、温
間成形をおこなっても深絞り成形性の改善効果が十分で
はない。また、成形荷重を低減する効果も十分ではな
い。従ってしわ押さえ部での引張強さはポンチ部での引
張強さの９０％以下とする。好ましくは８５％以下であ
る。

【００３１】ポンチ部の鋼板温度（以下、Ｔ_p とも記
す）を基準温度とするが、Ｔ_p は常温を超えてもよい
し、積極的に冷却して常温以下にしても構わない。しか
しながら経済性に優れるので常温を基準温度とするのが
好ましい。なお、本発明でいう常温とは特別な加熱、冷
却をおこなわない温度であり、季節や環境により変動す
るが、概ね４０℃以下の範囲である。

【００３２】しわ押さえ部の鋼板温度（以下、Ｔ_b とも
記す）は４６０℃以下とするのがよい。これは温間成形
法を亜鉛めっき鋼板に施す場合、鋼板温度が４６０℃を
超えると亜鉛めっき皮膜にＦｅ元素が拡散してめっき皮
膜が脆くなるうえ、潤滑剤が酸化して潤滑効果が得られ
なくなるために温間成形しても最終的な成形性改善効果
が得られなくなるからである。

【００３３】鋼の降伏強度は温度が高くなるに従って低
下するが、鋼の引張強さは青熱脆性域で増加し、延性が
低下する。従って、加熱温度は４６０℃以下で青熱脆性
域を避けるのがよく、さらに好ましくは青熱脆性以下が
よい。

【００３４】固溶元素を含む鋼板では、２５０℃前後以
上で青熱脆性が生じるので、好ましいしわ押さえ部の鋼
板温度範囲は１００〜２５０℃である。加熱温度を高く
すると引張強さをより低下させることができるが、加熱
に要する装置や費用が高くなるうえ、ダイからの伝熱な
どによるポンチ温度の上昇を避けるために、より好まし
くは、しわ押さえ部の鋼板温度を１５０℃前後とする。

【００３５】本発明の温間成形方法では、ポンチ部とし
わ押さえ部間での所要の温度勾配を決定するために、温
間成形に先立って、鋼板の引張強さと鋼板温度との関係
を求める。

【００３６】鋼板の引張強さと鋼板温度との関係を求め
る温度範囲は、常温〜４６０℃の温度範囲で十分であ
る。引張強さが引張速度の影響を大きく受ける場合に
は、プレス加工時の歪み速度に近い引張速度での引張強
さを求めるのが好ましく、必須ではないが、１０^-2／秒
以上とするのがよい。

【００３７】次いで上記関係から引張強さが０．９０σ
_p となる温度を求め、しわ押さえ部の鋼板温度がその温
度またはその温度以上になるように、ダイおよび／また
はしわ押さえを加熱してプレス加工する。

【００３８】上記以外の成形方法は公知の方法によれば
よく、例えばポンチの冷却は冷却剤を循環させる等の方
法がよく、ダイおよびしわ押さえは電熱ヒータを埋め込
むなどの方法で加熱し、適宜鋼板温度を測定してそれぞ
れの温度を調整すればよい。潤滑は、例えば黒鉛を含有
する潤滑剤など公知の温間で使用されるものを用いれば
よい。

【００３９】温間成形性に優れた高張力鋼板としては、
１０％以上の引張強さの差ができるだけ小さい温度差で
得られる鋼板が有利である。特に温間成形方法として
は、ポンチ温度は常温とし、しわ押さえ部温度は１５０
℃前後の加熱に留めるのがよいことから、１５０℃にお
ける引張強さが２５℃における引張強さの９０％以下と
なる高張力鋼板が望ましい。

【００４０】このような条件を満たす鋼としては、マル
テンサイト相が体積率で５％以上、４０％以下であり、
残部が実質的にフェライト相からなり、上記マルテンサ
イトの平均粒径が６μｍ以下である２相複合組織を有す
る鋼板がよい。

【００４１】マルテンサイト相の比率が体積率で５％に
満たない場合には、高張力鋼板として常温で必要とされ
る引張強さが得られないうえ、引張強さの温度依存性が
小さくなるか、または炭化物の生成を伴った組織が生じ
て温間での延性が劣化する。従ってマルテンサイト相の
比率は５体積％以上とする。好ましくは１０％以上であ
る。

【００４２】マルテンサイト相の体積率が４０％を超え
ると、鋼板の引張強さが高くなりすぎて延性の絶対値が
小さくなり絞り成形が困難となる。従ってマルテンサイ
ト相の比率は４０体積％以下とする。好ましくは２５体
積％以下である。

【００４３】フェライト相中のマルテンサイト相が微細
で、かつ均一に分散していると、常温での鋼の引張強さ
が高くなるうえ、引張強さの温度依存性も大きくなり、
温間成形性が改善される。この効果を得るためにマルテ
ンサイトの平均粒径は６μｍ以下とする。好ましくは５
μｍ以下である。

【００４４】残部が実質的にフェライト相からなる、と
の意味は、パーライト相やベイナイト相、その他、マル
テンサイト相以外の第３相が混在すると、マルテンサイ
ト相による引張強さの温度依存性が小さくなるうえ、高
温域での延性の低下が著しくなり、温間成形性が阻害さ
れるため、第３相は少ない程よいが、それらの比率が合
計の体積率で１０％以下であれば、本発明の効果が得ら
れることを意味する。第３相の比率は好ましくは５％以
下である。鋼の化学組成は以下のものがよい。

【００４５】Ｃ：鋼の強度と温間成形性を高めるのに５
体積％以上のマルテンサイト相を有する結晶組織とする
ために、Ｃ含有量は０．０５％以上とする。Ｃ含有量が
０．２０％を超えるとスポット溶接性が低下するので、
Ｃ含有量は０．２０％以下とする。

【００４６】Ｓｉ：鋼を脱酸して健全な組織を有する鋼
とする作用があり、また、強度を高め、延性を向上させ
る作用もある。これらの効果を得るためにＳｉを０．１
０％以上含有させる。Ｓｉ含有量が１．０％を超えると
粗大な酸化物を形成して延性や靭性を損なうのでＳｉ含
有量は１．０％以下とする。

【００４７】Ｍｎ：鋼の強度を高め、熱間脆性を防止
し、さらに高温域でオーステナイト相を安定化させて熱
処理時にマルテンサイト相を生成し易くする作用があ
る。これらの効果を得るためにＭｎを０．７％以上含有
させる。好ましくは１．０％以上である。Ｍｎは高価で
あり、過度に含有させるとコストが高くなるので、その
含有量は２．５％以下とする。好ましくは１．５％以下
である。

【００４８】本発明を構成する鋼板は基本的には、上述
の化学組成を有するものであればよいが、さらに常温で
の強度を高めたり、成形性を向上させる場合には以下に
述べる元素を添加してもよい。

【００４９】ｓｏｌ．Ａｌ：鋼を脱酸して鋼質を健全に
する作用があるので、この効果を得るためにｓｏｌ．Ａ
ｌとして０．０１％以上含有させてもよい。さらに好ま
しくは０．０１５％以上である。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が
０．１０％を超えると鋼中の介在物が増加し、伸び特性
が劣化するため、その含有量は０．１０％以下とするの
がよい。さらに好ましくは０．０５％以下である。

【００５０】Ｃｒ：鋼の強度を高める作用があり、その
効果を得るため、Ｃｒは０．０１％以上含有させてもよ
い。過剰にＣｒを含有させると鋼の靭性が損なわれるの
でこれを避けるためにＣｒ含有量は０．１０％以下とす
るのがよい。

【００５１】Ｎｉ：母材の強度と靭性を同時に向上で
き、非常に有効な元素であり、これらの効果を得るため
に０．０１％以上含有させてもよい。Ｎｉは高価である
ので、含有させる場合でもその上限は０．５％とするの
がよい。

【００５２】Ｃａ、Ｚｒあるいは希土類元素：曲げ性な
どの成形性を改善する目的でこれらの元素を含有させて
もよい。その効果を得るために、これらの元素のうちの
いずれか１種または２種以上を複合して含有させてもか
まわない。過剰に含有させると、逆に鋼中の介在物が多
くなって加工性が劣化するため、これらの元素を用いる
場合でもその上限は、Ｃａの場合は０．００４％以下、
Ｚｒの場合には０．０５％以下、希土類元素の場合は
０．０５％以下とするのがよい。

【００５３】上記以外はＦｅおよび不可避的不純物であ
る。中でも不純物としてのＰは、鋼板の延性を損なうの
で０．１０％以下とするのがよく、Ｓは、ＭｎＳとして
析出して鋼板の延性を阻害するうえオーステナイト安定
化元素としてのＭｎを消費するため０．１０％以下とす
るのがよく、Ｎは、ＡｌＮとして析出して延性を阻害す
るので０．０２０％以下とするのが望ましい。

【００５４】上記鋼板の製造方法は特に限定するもので
はなく公知の方法でよい。熱延鋼板とする場合には、上
記化学組成を有する鋼を常法により溶解してスラブと
し、熱間圧延すればよい。冷延鋼板とする場合には、上
記化学組成を有する鋼を常法により溶解してスラブと
し、熱間圧延し、酸洗した後冷間圧延し、α＋γ２相域
に加熱して再結晶焼鈍すればよい。溶融めっき鋼板とす
る場合にはα＋γ２相域に加熱した後めっき温度まで冷
却してめっきすればよい。上記熱延鋼板または冷延鋼板
を母材として、常法により電気めっきして電気めっき鋼
板としてもよい。

【００５５】

【実施例】（実施例１）表１に示す化学組成を有する鋼
を実験室的に溶解し、鋳造して得られた鋼塊を鍛造して
鋼片とし、熱延し、表面の酸化物を除去し、冷延して、
厚さ：１．２０ｍｍ、幅：２００ｍｍの冷延板を得た。

【００５６】

【表１】

【００５７】これに種々の条件で熱処理を施し、得られ
た冷延鋼板の結晶組織と引張試験特性を調査した。引張
試験片はＪＩＳ５号試験片を使用し、試験温度は２５
℃、１５０℃、２５０℃の３種類とした。表２に得られ
た結果を示す。

【００５８】

【表２】

【００５９】表２で、σ₂₅は２５℃における引張強さ、
δ₂₅は２５℃における全伸びを意味する。他の添字の場
合も同様である。また表２には、２５℃における特性値
に対する高温での特性値の比を強度比あるいは全伸び比
として示した。表２に示されているように、鋼Ａおよび
Ｄは、２５℃における引張強さに対する１５０℃または
２５０℃における引張強さの比は０．８８以下と小さ
く、さらに、延性の低下も僅かであった。特に鋼Ａの強
度比が低く、全伸び比が大きかった。これに対し、鋼Ｇ
またはＨの強度比は０．９１〜０．９６の範囲であり、
温間域での強度の低下が小さく、逆に延性は大きく低下
していた。

【００６０】上記鋼Ａ、Ｄ、Ｇ、Ｈの冷延鋼板につい
て、しわ押さえ装置を備えた成形装置を用いて種々の条
件で円筒深絞り成形をおこない、限界絞り比と成形荷重
を調査した。ポンチ直径：１００ｍｍ、ポンチ肩半径：５ｍｍ、ダイ穴径：１０３ｍｍ、ダイ肩半径：１０ｍｍ、しわ押え力：１４８ｋＮ、潤滑油：防錆油塗布、ポンチ押込み速度：１０ｍｍ／秒。ポンチ、ダイおよびしわ押さえ装置には電熱ヒータ、冷
却装置および熱電対を組み込み、金型の温度を所望の温
度に制御した。成形条件を表３に、試験結果を表４に示
す。

【００６１】

【表３】

【００６２】

【表４】

【００６３】表３で、Ｔ_p はポンチ部での鋼板温度、Ｔ
_b はしわ押さえ部の鋼板温度を表す。成形条件ａはＴ
_p 、Ｔ_b 共に２５℃とした場合で従来の冷間成形法であ
る。成形条件ｂおよびｃは本発明の温間成形方法（傾
斜加熱成形方法）であり、Ｔ_pを２５℃としＴ_b を１
５０℃または２５０℃として成形した。成形条件ｄはポ
ンチとダイを共に１５０℃にして温間成形したもので
ある。

【００６４】表４でλ_a 、λ_b 、λ_c およびλ_d は、そ
れぞれ成形条件ａ、ｂ、ｃまたはｄの限界絞り比を表
す。限界絞り比改善率は、冷間成形法での限界絞り比を
基準にした場合の温間成形法での限界絞り比の改善率を
意味し、例えば成形条件ｂの場合であれば、｛（λ_b −
λ_a ）／λ_a ｝×１００（％）で計算したものである。

【００６５】表４からわかるように、従来の冷間成形法
では限界絞り比は２．００〜２．１０の範囲にあり、か
つその限界絞り比は２５℃での全伸びが良好な鋼ほど大
きくなっている。

【００６６】これに対し、傾斜加熱成形法では、鋼Ａお
よびＤの限界絞り比が２．３０〜２．４５であり、極め
て優れた深絞り性を示した。特にパンチを室温に保持
し、ダイとしわ押さえ部を１５０℃に昇温した成形条件
ｂの限界絞り比の改善が著しかった。中でも鋼Ａは優れ
ていた。これに対し、鋼Ｇは深絞り性の改善代が僅かで
あり、冷間成形法では最も優れた深絞り性を示した鋼Ｈ
では、成形条件ｄでは限界絞り比が逆に低下した。

【００６７】ポンチとダイを共に１５０℃にして温間成
形した成形条件ｄでは、深絞り性は冷間成形法に比較し
て改善されなかったが、成形荷重は大幅に小さくなって
いた。特に１５０℃での強度比が小さかった鋼Ａおよび
Ｄの成形荷重が小さかった。

【００６８】（実施例２）表５に示す化学組成を有する
鋼を溶解してスラブとし、仕上温度を８００〜８６０℃
とする熱間圧延を施し、４０℃／秒の冷却速度で５００
℃まで冷却し、巻き取って得た熱延鋼板を常法により酸
洗した後、全圧下率：６０〜８０％で冷間圧延し、７５
０〜９００℃に加熱、保持した後、５〜４０℃／秒の冷
却速度で冷却して厚さが１．２０ｍｍの冷延鋼板を得、
それらについて実施例１に記載したのと同様の条件で、
それらの結晶組織と引張試験特性を調査した。表６に得
られた結果を示す。

【００６９】

【表５】

【００７０】

【表６】

【００７１】表６からわかるように、鋼Ｂ、ＣおよびＥ
はマルテンサイト相が体積率で５％以上、４０％以下で
あり、残部が実質的にフェライト相からなり、上記マル
テンサイトの平均粒径が６μｍ以下であった。これらの
鋼板の強度比は０．９０以下であり、その全伸び比０．
９０以上で、温間域での延性低下代が小さかった。

【００７２】これに対し、鋼ＦはＣ含有量が少なかった
ためにマルテンサイト相が５体積％に満たず、温間での
強度比が低くならず、全伸び比は大きく低下した。鋼Ｊ
は冷却速度が遅かったためにマルテンサイト相の比率が
５体積％に満たず、第３相の比率が高く、強度比が高く
全伸び比は大きく低下した。鋼ＫはＭｎ含有量が少なか
ったためにマルテンサイト相の比率が５体積％に満たな
かったために、鋼ＬはＭｎ含有量が過剰であったために
マルテンサイト相の比率が４０体積％を超え、マルテン
サイト粒径も大きかったために、鋼Ｍはマルテンサイト
粒径が大きすぎたために、いずれも強度比が０．９０を
超えた。鋼Ｎは従来例としての析出硬化鋼であり、強度
比も全伸び比もよくなかった。

【００７３】

【発明の効果】本発明の温間成形方法によれば、高張力
薄鋼板の深絞り成形が容易になるので、複雑な形状をし
た構造部材の高強度化あるいは自動車車体などの軽量化
に好適である。また、本発明の高張力薄鋼板は、引張強
さの温度依存性が大きく、また、成形温度を上昇させて
も伸びの低下が少ないので、温間成形法で深絞り加工を
おこなう高張力薄鋼板として極めて好適である。従って
本発明の温間成形方法および高張力薄鋼板を用いること
により、自動車車体への高張力鋼板適用が容易になり、
その軽量化を通じて経済的効果と環境改善効果が大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】高張力薄鋼板を温間成形した際の鋼板の引張強
さの低下と限界絞り比の改善率との関係を示すグラフで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンチ、ダイおよびしわ押さえを備えた
鋼板成形装置を用い、ポンチ部の鋼板としわ押さえ部の
鋼板との間に温度勾配を与えて加工する鋼板の温間成形
方法であって、鋼板のポンチ部における温度を基準温度
とし、鋼板の引張強さが、前記基準温度における引張強
さの９０％になる温度をしわ押さえ部下限温度とし、し
わ押さえ部の鋼板温度が前記しわ押さえ部下限温度以上
となるように、ダイおよび／またはしわ押さえの温度を
制御してプレス加工することを特徴とする温間成形方
法。
【請求項２】ポンチ、ダイおよびしわ押さえを備えた
鋼板成形装置を用い、ポンチ部の鋼板としわ押さえ部の
鋼板との間に温度勾配を与えて加工する鋼板の温間成形
方法であって、１５０℃における引張強さが常温におけ
る引張強さの９０％以下である鋼板を用い、ポンチ部の
鋼板温度が常温または常温以下となり、しわ押さえ部の
鋼板温度が１５０℃以上となるように、ポンチ、ダイお
よびしわ押さえの内の１以上の部位の温度を制御してプ
レス加工することを特徴とする温間成形方法。
【請求項３】鋼の化学組成が質量％で、Ｃ：０．０５
〜０．２０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．７
０〜２．５％、ｓｏｌ．Ａｌ：０〜０．１０％、Ｃｒ：
０〜０．１０％、Ｎｉ：０〜０．５％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、その１５０℃にお
ける引張強さが２５℃における引張強さの９０％以下で
あることを特徴とする温間成形性にすぐれた高張力薄鋼
板。
【請求項４】鋼の結晶組織が、マルテンサイト相が体
積率で５％以上、４０％以下、かつマルテンサイトの平
均粒径が６μｍ以下であり、残部が実質的にフェライト
相からなるものであることを特徴とする請求項３に記載
の温間成形性にすぐれた高張力薄鋼板。
【請求項５】鋼の化学組成が質量％で、さらに、Ｃ
ａ：０．０００２〜０．００４％、Ｚｒ：０．０１〜
０．０５％、希土類元素：０．００２〜０．０５％から
なる群の内の１種もしくは２種以上を含有するものであ
ることを特徴とする請求項３または４に記載の温間成形
性にすぐれた高張力薄鋼板。