JP2005034906A - 鋼板の耐デント性の向上方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】鋼板の調度（硬度）及び形状の矯正のために実施する調質圧延の際、所定の圧下率を付与して鋼板に先変形を与えることにより、鋼板の降伏強度を高めることができると共に優れた成形性を確保することができるようにした、鋼板の耐デント性を向上させる方法を提供する。
【解決手段】鋼板のプレス加工の前に一軸引張状態で先変形を与え、加工硬化量の上昇により鋼板の降伏強度を高め、好ましくは、前記先変形を与える方法が、冷延鋼板の製造時、１．８〜２．０％の圧下率で調質圧延することを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】鋼板のプレス加工の前に一軸引張状態で先変形を与え、加工硬化量の上昇により鋼板の降伏強度を高め、好ましくは、前記先変形を与える方法が、冷延鋼板の製造時、１．８〜２．０％の圧下率で調質圧延することを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、鋼板の耐デント性（ｄｅｎｔ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の向上方法に係り、特に所定の圧下率を付与した条件で調質圧延（Ｓｋｉｎ ｐａｓｓ ｍｉｌｌ）を通じて先変形（Ｐｒｅ−ｓｔｒａｉｎ）を与える方式により鋼板の耐デント性を向上する方法に関するものである。
一般に車体の外板は、プレス成形の後、所望の形の部品を円滑に製作するために優れた加工性が要求されて、それと同時に優れた耐デント性を必要とする。
車体の外板は、主に、延伸率が高くて焼成変形比が大きい冷延鋼板を素材として製作されるが、ドア、フード、パネルなどの外板に要求される特性としては、加工性以外に降伏強度がある。
鋼板の降伏強度が小さいと、手で外板を押した時や外部の物体が外板にぶつかった時、外板表面が凹んでしまう欠陥が発生しやすいという問題がある。
このような原因により外板の表面に欠陥が生じる現象をデントといって、デントを抑制する性質を耐デント性という。
車体の外板の耐デント性を向上するためには、鋼板の降伏強度が大きくなければならない。
しかし、成形の前に鋼板の強度があまり大きいと、成形の際加工欠陥が発生し、成形の後でスプリングバック現象が大きくなるため、部品を所望の形に正確に成形することが難しい。
車体外板の降伏強度を高めるための既存の方法、即ち、車体外板の耐デント性を向上するための方法は、一般に、鋼板の成分含量を改善する方法や、二種の材料を結合した複合材料を利用する方法、または前記二つの方法を結合した方法が主に利用される。
例えば、特開平８−３５０３５号公報には、耐デント性、疲労特性，耐面歪み性および加工性の向上のために、各々含量の異なる表層部および内層部からなる複層構造の鋼板が開示されている。また、特開平５−１１１９７６号公報には、内部はアルミニウム薄板もしくはアルミニウム合金薄板からなり、該薄鋼板の両表面には低炭素薄鋼板を接合して、全体の耐デント性を向上する構成が開示されている。さらに、特開昭５８−３７１５０号公報には、表面にはフェライト−マルテンサイト状の鋼を、内部には軟性の鋼組織を有する冷延鋼板が開示されている。
しかし、これらの方法は、鋼板表面にストレッチャストレインという表面欠陥を発生させるか、成分含量の正確な調節が難しく製品別加工性が不均一になるなどの問題点を抱えているため、大きい効果が期待できないという短所がある。
特開平０８−０３５０３５号公報
特開平０５−１１１９７６号公報
特開昭５８−０３７１５０号公報
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたもので、鋼板の調度（硬度）及び形状の矯正のために実施する調質圧延の際、所定の圧下率を付与して鋼板に先変形を与えることにより、鋼板の降伏強度を高めることができると共に優れた成形性を確保することができるようにした、鋼板の耐デント性を向上させる方法を提供することにその目的がある。
前記目的を達成するための本発明は、鋼板のプレス加工の前に一軸引張状態で先変形を与え、加工硬化量の上昇により鋼板の降伏強度を高めることを特徴とする。
また好ましくは、前記先変形を与える方法は、冷延鋼板の製造時、１．８〜２．０％の圧下率で調質圧延する方法であることを特徴とする。
本発明によれば、所定の圧下率を保持する条件で調質圧延により鋼板に先変形を与えることにより、鋼板の降伏強度を高めることができる方法を提供することで、車体の外板の耐デント性を向上させることができると共に、鋼板のプレス加工時、成形性を向上させることができるという効果を奏する。
以下、図面を参照し本発明を詳細に説明する。
本発明の実施例に係る方法では、鋼板の降伏強度の向上による成形性及び部品の耐デント性の向上のために、調質圧延の過程で先変形を与える方法を採択して、また調質圧延の過程での圧下率を高く設定する方法を採択している。
機械的加工を通じて鋼板の耐デント性を改善するためには、プレス加工の前に、素材に先変形を与えて加工硬化量、即ち降伏強度（ＹＰ）を高めなければならない。
素材に先変形を適用するということは、素材をプレス加工する前に、予め変形を加えることであるが、通常５％の範囲内で行われる。
先変形は、成形性と強度を向上させるために、通常、素材の厚さに変化を与えない深絞り（Ｄｅｅｐ ｄｒａｗｉｎｇ）や一軸引張状態で行う。
このような先変形は、プレス加工の直前に素材に一軸引張を加える方式により行うこともできるが、設備構成上の困難があるなど、いまだに実際の生産には適用できていない。
本発明では、プレス加工の前に素材に先変形を与える方法として、調質圧延の際、圧下率を調節する方法を提供することにより、別途の追加的な設備や構成上の困難無しに、実際の生産に容易に適用することができるという長所がある。
通常、調質圧延は、冷延鋼板の製造の最後の過程であって、鋼板の調度（硬度）調節及び形状矯正を目的としている。
調質圧延の圧下率は、普通０．５〜１．２％の範囲内でなされるが、これは、製品の厚さの誤差許容範囲と調度（硬度）の問題により制限されている。
一般に圧下率を上昇すると材料の機械的性質が向上する、という現象は理論的には認知されているにも拘わらず、前記のような問題点があって、実際の生産には伸率低下などの理由により適用できなかった。この問題点に対する研究も不十分で体系化されていなかった。
図１は、本実施例に係る耐デント性の向上方法を適用した場合の調質圧延の際、圧下率上昇による引張強度（降伏強度ＹＰ）の増加を示したグラフである。
前記結果によると、調質圧延伸率が０．４％増加する時、引張強度（降伏強度ＹＰ）が１．３ｋｇｆ／ｍｍ２上昇することが分かる。
このような試験結果にも拘わらず、引張強度（降伏強度ＹＰ）の上昇が引張試験の伸率低下を招来し成形性を低下させると信じられ、一定範囲以上に調質圧延の圧下率を上げることができなかった。
しかし、一軸引張の先変形の後、伸率は低下するが、成形性は増加するという事実が、図２から分かる。
図２は、一軸引張の後の成形性の増加を示す、成形限界図（Ｆｏｒｍｉｎｇ ｌｉｍｉｔ ｄｉａｇｒａｍ）である。
本実施例に係る調質圧延の際、圧下率の増加による材料性質の変化を測定するために、既存の調質圧延を経た素材にさらに０．５％、１％の圧下率を加えて、その結果を比較した。
次の表１は、先変形によるＳＰＲＣ ３４０−ＢＨの機械的性質の変化を表す。
上記試験によると、圧下率が０．５％上昇する場合、伸率が約１．８％落ちるのに対して、引張／降伏強度比は約７％程度上昇し、圧下率が１％上昇する場合、既存の素材より、伸率は約１．９％落ちて、引張／降伏強度比は約１１％上昇することが分かる。
上記結果から、部品をプレス加工する前、既に引張／降伏強度比が７０％程度であることが分かる。
素材の先変形の後各々異なる応力状態での成形性試験は、成形限界図に示したが、圧下率増加の先変形は一軸引張であるため、伸率の低下にも拘わらず、成形性の増加が予想される。
このように本発明では、既存の調質圧延を利用し先変形を与えて、また圧下率も、既存の通常的且つ制限的であった０．５〜１．２％より高い１．８〜２．０％を保持することにより、車体の外板の耐デント性を向上させることができるだけではなく、プレス成形性を高めることができる。
前記の試験結果によると、圧下率が１．８〜２．０％上昇する時、ＳＰＲＣ ３４０−ＢＨ（ＦＬＤ試験のための材料）の降伏強度が２７ｋｇｆ／ｍｍ２に増加して、この比率から、圧下率１％上昇に対し約４〜５ｋｇｆ／ｍｍ２上昇することが分かる。
これと共に、塗装工程中、熱処理効果を用いてプレス加工した後、降伏強度を高めるＢａｋｅ−Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ鋼を使用する場合は、さらに２〜３ｋｇｆ／ｍｍ２の上昇効果をもたらすことができる。
しかし、素材によって、プレス加工前の高すぎる降伏強度は、外板の場合、屈曲現象を招来する可能性があるため、適宜な調節が必要である。
従って、加工性及びデント性に優れた製品を生産するためには、上記二つの効果を適宜に調節することのできる、各素材に対しての物性値の体系化が必須的である。
一方、図３は、本発明の耐デント性向上方法における先変形率とＦＬＤとの関係を示したグラフである。
図３に示したように、各々異なる先変形を与えた後、得られたＦＬＤである。
先変形の後の引張試験の結果では、伸率が約３％程度落ちるが、各々異なる変形状態での成形限界を表すＦＬＤ試験では、先変形１％でかえって少し上昇したことが分かる。
一般に、先変形の後、成形性が低下さえしなければ成功であるが、前記の試験から分かるように、一軸引張の先変形の後には、成形性が少し増加する。
本発明の提供する方法によれば、加工性及び耐デント性に優れた自動車用素材のループ、ドア、フードなどの外板材を製造することができ、車体の外板の強度を上昇し素材の厚さを減少することができて、これにより自動車メーカーの環境規制対応及び燃費向上に寄与できる。
ＹＰ 降伏強度
Claims (2)
- 鋼板のプレス加工の前に一軸引張状態で先変形を与えて、加工硬化量の上昇により鋼板の降伏強度を高めることを特徴とする、鋼板の耐デント性の向上方法。
- 前記先変形は、冷延鋼板の製造時、１．８〜２．０％の圧下率で調質圧延することであることを特徴とする、請求項１に記載の、鋼板の耐デント性の向上方法。
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