JP2004238640A - 形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温でのプレス加工によって凍結性に優れた高強度のプレス部品の製造法を提供する。
【解決手段】質量%で、C:0.05%〜0.4%に、Mo,Mn,Cr,Cu,Ni,Nb,Ti,V,Si,Alの一種あるいは二種以上の合計を1%以上、12%以下含み、必要に応じてBを添加し、残部が鉄と不可避的不純物である鋼を、好ましくはAr3 以下、650℃以上で仕上熱間圧延を行って冷延し、冷延ままの鋼板を700℃以上、1050℃以下の温度でプレス加工を行うことを特徴とする形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
【選択図】 なし
【解決手段】質量%で、C:0.05%〜0.4%に、Mo,Mn,Cr,Cu,Ni,Nb,Ti,V,Si,Alの一種あるいは二種以上の合計を1%以上、12%以下含み、必要に応じてBを添加し、残部が鉄と不可避的不純物である鋼を、好ましくはAr3 以下、650℃以上で仕上熱間圧延を行って冷延し、冷延ままの鋼板を700℃以上、1050℃以下の温度でプレス加工を行うことを特徴とする形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷延ままの鋼板に高温プレス加工を行って、自動車のバンパー、リンフォース、ドアインパクトバーなどの高強度が要求される部品に成形する方法に関する技術である。
【0002】
【従来の技術】
高張力鋼のプレス加工の大きな問題点として、高強度化に伴う延性の劣化による破断の問題と、スプリングバックという成形後の弾性変形による形状変化に伴う寸法精度の劣化の問題が挙げられる。この問題への対策として、変形能を高める高温でのプレス加工が行われている。高温でのプレス加工を行い、その後、低温まで急冷すると鋼種によりマルテンサイト変態を起こし、高い強度を得ることが出来る(例えば下記非特許文献1)。
【0003】
しかし今まで、常温でプレス加工をしていたメーカーからはプレス材を加熱しなければならず、コスト高になる欠点が上げられており、何らかの低コスト化が要望されている。現在、高温でのプレス加工に用いられる鋼板は、薄手材の場合は冷延鋼板が用いられているが、この場合通常は焼鈍された鋼板が用いられている。
【0004】
【非特許文献1】
SAE,2001−01−0078
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、通常焼鈍を施した冷延鋼板を用いていたプレス加工において、冷延ままの鋼板を用い、かつ形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような課題を解決すべく検討を行い、焼鈍材よりコストがかからない冷延まま材を用い、成分とプレス条件を最適化することにより、高強度でかつ形状凍結性に優れた部品が製造できることを見出した。
【0007】
すなわち、本発明の要旨とするところは次の通りである。
(1)質量%で、C:0.05%〜0.4%、およびMo,Mn,Cr,Cu,Ni,Nb,Ti,V,Si,Alの一種あるいは二種以上の合計を1%以上、12%以下含み、残部が鉄と不可避的不純物からなる熱延板を冷延し、この冷延ままの鋼板を、700℃以上、1050℃以下の温度でプレス加工を行うことを特徴とする形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
(2)熱間圧延の仕上温度をAr3 以下、650℃以上とすることを特徴とする前記(1)記載の形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
(3)質量%でさらに、B:0.0001%〜0.01%を含むことを特徴とする前記(1)又は(2)記載の形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明は、適正な成分を有する冷延ままの鋼板を、適正な温度域でプレス加工をすることにより、形状凍結性に優れた高強度のプレス部品を製造する方法に関するものである。
以下に本発明を詳細に説明する。まず、本発明鋼板に含有する成分について説明する。
【0009】
Cは高温でのプレス加工後の冷却で変態による顕著な強化を得るのに必要であり、その下限を0.05%とした。またCは耐水素脆化に不利に働くので、その上限を0.4%とした。
【0010】
Mo,Mn,Cr,Cu,Ni,Nb,Ti,V,Si,Alは、部品の高強度化に寄与する。その効果が顕在化する量として、これらの元素の一種あるいは二種以上の合計が1%であることを下限とした。また上限を12%としたのは、過多の添加は合金コストが上がるためである。
【0011】
Bは焼き入れ性を向上するために必要に応じて添加するが、その効果が見られる下限は0.0001%である。焼き入れ性向上の効果は添加量の増加に従って飽和するので、コストを考えて上限を0.01%とした。
【0012】
また高温でのプレス用材料として、焼鈍を施さない冷延ままの鋼板を用いるのはコストを低減するためである。
【0013】
次にプロセス条件の限定理由について述べる。
プレス加工の温度の下限を700℃としたのは、この温度以上でプレス加工をすることにより、冷延まま材でもプレス荷重が過度に高くならず、かつ形状凍結性が良くなるためである。また、上限を1050℃としたのは、これより高い温度でプレス加工をすると金型寿命を顕著に縮めるためである。
【0014】
尚、プレス加工の温度はプレス加工直前の板の中央部の温度と定義する。その温度は直接放射温度計で測定しても良いし、場所の制約で放射温度計での測定が不可能な場合は、前もって板の中央部に熱電対を付け、加熱後の時間と温度低下の関係を別途測定し、この関係から、時間を測定することにより温度を決めても良い。
【0015】
熱間圧延の仕上温度をAr3 変態点以下と限定したのは、変態点で圧延された材料は、冷延時に加工硬化しにくい集合組織が形成されるので、これらの熱延鋼板を用いた冷延ままの材料が比較的軟質であるために、プレス材のブランキング時にせん断工具の磨耗を軽減し、ユーザーのコスト低減に寄与するためである。仕上温度の下限を650℃にしたのは、これより低い温度で熱延することは、熱延板内の転位密度が高くなり、材料が硬質になり、冷延ままの材料も硬質になるためである。
【0016】
プレス工程が高温で行われるために酸化スケールが生成するが、それを抑制するために予め鋼板にめっきをすることは、本発明の趣旨に反するものではない。めっき種に関しては特に制限は無い。また、プレス前の加熱の方式ならびに雰囲気についても特に制限はない。
【0017】
【実施例】
表1に成分を示す冷延鋼板を各温度でV曲げのプレス加工をしたときの焼鈍材と、冷延まま材のプレス荷重の比を表2に示す。熱延は、実験番号1〜5はAr3 変態点以上で仕上げ、700℃前後で巻き取った。ただし、実験番号6の材料は721℃で仕上げ、652℃で巻き取った材料である。冷延率は何れも60%である。焼鈍材は700℃で1時間の箱焼鈍を施した材料である。
【0018】
形状凍結性の指標は、長さ100mmの板を60度のV曲げを行い、焼鈍材と冷延まま材における両端面の開き幅の比を表す。V曲げ加工はプレス温度より50℃高い温度で5分間加熱して、所定の温度に達したときにプレス加工した。
【0019】
本試験結果が示すように、冷延まま材は本発明の範囲内の温度でプレス加工をすることにより、焼鈍材より優れた形状凍結性を示す。その理由は明確になっていないが、V曲げ材の一部を取って調べたところ集合組織に相違があることから、集合組織の相違が原因の可能性が示唆される。また、プレス加工の荷重も冷延ままにも拘わらず焼鈍材とほぼ同等の値を示し、操業の負荷にはならなかった。
【0020】
また、Ar3 変態点以上で熱延された実験番号3と、Ar3 変態点以下の721℃という仕上温度で熱延された実験番号6の鋼種Cの冷延ままの板厚1mmの材料を、0.05mmのクリアランスで直径30mmの穴を100000回打ち抜いた時のダイスの磨耗量を測定した。測定箇所は円筒ダイスの底から0.2mmの位置で、そこでの平均磨耗量を求めた。
【0021】
実験番号3の冷延まま材の場合、平均磨耗量は0.052mmだったのに対し、実験番号6の冷延まま材の場合は0.039mmであった。その他に仕上温度775℃と603℃の材料を同様に冷延して打ち抜き加工をしたが、平均磨耗量はそれぞれ0.035mmと0.055mmであった。
このように本発明鋼は、仕上温度をAr3 以下、650℃以上とすることにより、打ち抜き金型の磨耗を抑制する点でも効果的である。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】
本発明は、形状凍結性の優れた部品を高温のプレス加工で製造する技術を提供するもので、自動車のハイテン化・軽量化に寄与し、省エネ・地球環境保全に貢献するものである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷延ままの鋼板に高温プレス加工を行って、自動車のバンパー、リンフォース、ドアインパクトバーなどの高強度が要求される部品に成形する方法に関する技術である。
【0002】
【従来の技術】
高張力鋼のプレス加工の大きな問題点として、高強度化に伴う延性の劣化による破断の問題と、スプリングバックという成形後の弾性変形による形状変化に伴う寸法精度の劣化の問題が挙げられる。この問題への対策として、変形能を高める高温でのプレス加工が行われている。高温でのプレス加工を行い、その後、低温まで急冷すると鋼種によりマルテンサイト変態を起こし、高い強度を得ることが出来る(例えば下記非特許文献1)。
【0003】
しかし今まで、常温でプレス加工をしていたメーカーからはプレス材を加熱しなければならず、コスト高になる欠点が上げられており、何らかの低コスト化が要望されている。現在、高温でのプレス加工に用いられる鋼板は、薄手材の場合は冷延鋼板が用いられているが、この場合通常は焼鈍された鋼板が用いられている。
【0004】
【非特許文献1】
SAE,2001−01−0078
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、通常焼鈍を施した冷延鋼板を用いていたプレス加工において、冷延ままの鋼板を用い、かつ形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような課題を解決すべく検討を行い、焼鈍材よりコストがかからない冷延まま材を用い、成分とプレス条件を最適化することにより、高強度でかつ形状凍結性に優れた部品が製造できることを見出した。
【0007】
すなわち、本発明の要旨とするところは次の通りである。
(1)質量%で、C:0.05%〜0.4%、およびMo,Mn,Cr,Cu,Ni,Nb,Ti,V,Si,Alの一種あるいは二種以上の合計を1%以上、12%以下含み、残部が鉄と不可避的不純物からなる熱延板を冷延し、この冷延ままの鋼板を、700℃以上、1050℃以下の温度でプレス加工を行うことを特徴とする形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
(2)熱間圧延の仕上温度をAr3 以下、650℃以上とすることを特徴とする前記(1)記載の形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
(3)質量%でさらに、B:0.0001%〜0.01%を含むことを特徴とする前記(1)又は(2)記載の形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明は、適正な成分を有する冷延ままの鋼板を、適正な温度域でプレス加工をすることにより、形状凍結性に優れた高強度のプレス部品を製造する方法に関するものである。
以下に本発明を詳細に説明する。まず、本発明鋼板に含有する成分について説明する。
【0009】
Cは高温でのプレス加工後の冷却で変態による顕著な強化を得るのに必要であり、その下限を0.05%とした。またCは耐水素脆化に不利に働くので、その上限を0.4%とした。
【0010】
Mo,Mn,Cr,Cu,Ni,Nb,Ti,V,Si,Alは、部品の高強度化に寄与する。その効果が顕在化する量として、これらの元素の一種あるいは二種以上の合計が1%であることを下限とした。また上限を12%としたのは、過多の添加は合金コストが上がるためである。
【0011】
Bは焼き入れ性を向上するために必要に応じて添加するが、その効果が見られる下限は0.0001%である。焼き入れ性向上の効果は添加量の増加に従って飽和するので、コストを考えて上限を0.01%とした。
【0012】
また高温でのプレス用材料として、焼鈍を施さない冷延ままの鋼板を用いるのはコストを低減するためである。
【0013】
次にプロセス条件の限定理由について述べる。
プレス加工の温度の下限を700℃としたのは、この温度以上でプレス加工をすることにより、冷延まま材でもプレス荷重が過度に高くならず、かつ形状凍結性が良くなるためである。また、上限を1050℃としたのは、これより高い温度でプレス加工をすると金型寿命を顕著に縮めるためである。
【0014】
尚、プレス加工の温度はプレス加工直前の板の中央部の温度と定義する。その温度は直接放射温度計で測定しても良いし、場所の制約で放射温度計での測定が不可能な場合は、前もって板の中央部に熱電対を付け、加熱後の時間と温度低下の関係を別途測定し、この関係から、時間を測定することにより温度を決めても良い。
【0015】
熱間圧延の仕上温度をAr3 変態点以下と限定したのは、変態点で圧延された材料は、冷延時に加工硬化しにくい集合組織が形成されるので、これらの熱延鋼板を用いた冷延ままの材料が比較的軟質であるために、プレス材のブランキング時にせん断工具の磨耗を軽減し、ユーザーのコスト低減に寄与するためである。仕上温度の下限を650℃にしたのは、これより低い温度で熱延することは、熱延板内の転位密度が高くなり、材料が硬質になり、冷延ままの材料も硬質になるためである。
【0016】
プレス工程が高温で行われるために酸化スケールが生成するが、それを抑制するために予め鋼板にめっきをすることは、本発明の趣旨に反するものではない。めっき種に関しては特に制限は無い。また、プレス前の加熱の方式ならびに雰囲気についても特に制限はない。
【0017】
【実施例】
表1に成分を示す冷延鋼板を各温度でV曲げのプレス加工をしたときの焼鈍材と、冷延まま材のプレス荷重の比を表2に示す。熱延は、実験番号1〜5はAr3 変態点以上で仕上げ、700℃前後で巻き取った。ただし、実験番号6の材料は721℃で仕上げ、652℃で巻き取った材料である。冷延率は何れも60%である。焼鈍材は700℃で1時間の箱焼鈍を施した材料である。
【0018】
形状凍結性の指標は、長さ100mmの板を60度のV曲げを行い、焼鈍材と冷延まま材における両端面の開き幅の比を表す。V曲げ加工はプレス温度より50℃高い温度で5分間加熱して、所定の温度に達したときにプレス加工した。
【0019】
本試験結果が示すように、冷延まま材は本発明の範囲内の温度でプレス加工をすることにより、焼鈍材より優れた形状凍結性を示す。その理由は明確になっていないが、V曲げ材の一部を取って調べたところ集合組織に相違があることから、集合組織の相違が原因の可能性が示唆される。また、プレス加工の荷重も冷延ままにも拘わらず焼鈍材とほぼ同等の値を示し、操業の負荷にはならなかった。
【0020】
また、Ar3 変態点以上で熱延された実験番号3と、Ar3 変態点以下の721℃という仕上温度で熱延された実験番号6の鋼種Cの冷延ままの板厚1mmの材料を、0.05mmのクリアランスで直径30mmの穴を100000回打ち抜いた時のダイスの磨耗量を測定した。測定箇所は円筒ダイスの底から0.2mmの位置で、そこでの平均磨耗量を求めた。
【0021】
実験番号3の冷延まま材の場合、平均磨耗量は0.052mmだったのに対し、実験番号6の冷延まま材の場合は0.039mmであった。その他に仕上温度775℃と603℃の材料を同様に冷延して打ち抜き加工をしたが、平均磨耗量はそれぞれ0.035mmと0.055mmであった。
このように本発明鋼は、仕上温度をAr3 以下、650℃以上とすることにより、打ち抜き金型の磨耗を抑制する点でも効果的である。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】
本発明は、形状凍結性の優れた部品を高温のプレス加工で製造する技術を提供するもので、自動車のハイテン化・軽量化に寄与し、省エネ・地球環境保全に貢献するものである。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.05%〜0.4%、およびMo,Mn,Cr,Cu,Ni,Nb,Ti,V,Si,Alの一種あるいは二種以上を合計で1%以上、12%以下含み、残部が鉄と不可避的不純物からなる熱延板を冷延し、この冷延ままの鋼板を、700℃以上、1050℃以下の温度でプレス加工を行うことを特徴とする形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
- 熱間圧延の仕上温度をAr3 以下、650℃以上とすることを特徴とする請求項1記載の形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
- 質量%でさらに、B:0.0001%〜0.01%を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003025743A JP2004238640A (ja) | 2003-02-03 | 2003-02-03 | 形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003025743A JP2004238640A (ja) | 2003-02-03 | 2003-02-03 | 形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004238640A true JP2004238640A (ja) | 2004-08-26 |
Family
ID=32953948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003025743A Withdrawn JP2004238640A (ja) | 2003-02-03 | 2003-02-03 | 形状凍結性に優れた高強度部品の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004238640A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006200020A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Nippon Steel Corp | 車両用鋼部材及びその製造方法 |
JP2008266731A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | フルハード冷延鋼板 |
JP2012530847A (ja) * | 2009-06-24 | 2012-12-06 | ティッセンクルップ ニロスタ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 熱間プレス硬化コンポーネントの製造方法、熱間プレス硬化コンポーネントを製造する鋼製品の使用、および熱間プレス硬化コンポーネント |
JP2021522417A (ja) * | 2018-04-28 | 2021-08-30 | 育材堂(▲蘇▼州)材料科技有限公司Ironovation Materials Technology Co., Ltd. | ホットスタンピング用鋼、ホットスタンピングプロセスおよびホットスタンプ構成部品 |
-
2003
- 2003-02-03 JP JP2003025743A patent/JP2004238640A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006200020A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Nippon Steel Corp | 車両用鋼部材及びその製造方法 |
JP2008266731A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | フルハード冷延鋼板 |
JP2012530847A (ja) * | 2009-06-24 | 2012-12-06 | ティッセンクルップ ニロスタ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 熱間プレス硬化コンポーネントの製造方法、熱間プレス硬化コンポーネントを製造する鋼製品の使用、および熱間プレス硬化コンポーネント |
JP2021522417A (ja) * | 2018-04-28 | 2021-08-30 | 育材堂(▲蘇▼州)材料科技有限公司Ironovation Materials Technology Co., Ltd. | ホットスタンピング用鋼、ホットスタンピングプロセスおよびホットスタンプ構成部品 |
JP7336144B2 (ja) | 2018-04-28 | 2023-08-31 | 育材堂(▲蘇▼州)材料科技有限公司 | ホットスタンピング用鋼、ホットスタンピングプロセスおよびホットスタンプ構成部品 |
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Legal Events
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