JP2854055B2 - 耐型かじり性および化成処理性に優れた深絞り用冷延鋼板 - Google Patents

耐型かじり性および化成処理性に優れた深絞り用冷延鋼板

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、極低炭素鋼板の好ましくは連続焼鈍によっ
て製造される、プレス成形時の耐型かじり性、塗装工程
時の化成処理性に優れた深絞り用冷延鋼板に関する。
<従来の技術> 近年、冷延鋼板の焼鈍法は、省エネルギーあるいは納
期短縮などを目的として連続焼鈍法(以下CAL)が広く
取り入れられている。CAL焼鈍によりり値が高い深絞
り性に優れた冷延鋼板を得るには鋼中のC,Nの含量を極
限にまで低減し、鋼中の固溶Cや固溶Nを減少させるこ
とが有効であることが知られている。
最近の製鋼技術の進歩はめざましく、炭素、窒素を極
限にまで低減することが工業的にも可能となった今日、
極低炭素、あるいはセミ極低炭素CAL焼鈍による深絞り
冷延鋼板の製造は従来の低炭素箱焼鈍による製造に代わ
って急速に広がりつつある。
この結果、製造された冷延鋼板は伸び、値に優れた
深絞り用に適した特性を具備することが可能となった。
しかし、このような方法で製造された冷延鋼板の表面性
状は、析出物が少なく軟質なものとなっているため、プ
レス成形時に型かじりが発生しやすい、化成処理性が悪
いなど、自動者用冷延鋼板として致命的な欠点が顕在化
する場合があった。従来この対策を多くの研究者が検討
し、これまでにもその成果が開示されている。
たとえば、冷延鋼板の表面にめっきを施す、薬品を塗
布する、あるいは鋼板の成分の中のMn,S成分を故意に上
げるなどがある。しかし、そのいずれもが主に、表面特
性の中でも化成処理性に問題を絞った対策であり、表面
の特性に関する問題を本質適に解決するような技術はま
だ開示されていない。
<発明が解決しようとする課題> 従来技術においても化成処理改善策は開示されている
が、これらは、表面調整のために新たに冷延鋼板の表面
に処理層を付与することを前提としており、そのために
製造工程が加わるとともに、その効果は、表面特性の中
でも化成処理性のみに着目したものであり、その他の特
性については何ら言及していない。さらに成形中におけ
る処理層の剥離等の問題が加わり表面に関する問題を本
質的に解決したとはいえない。
一方、鋼板の成分変更から対策を考えた例として、鋼
中のMn,Sを上げることが提案されているが、この場合
は、鋼板の本来の特性である伸び、値の劣化はまぬが
れない。
本発明は、前記極低炭素冷延鋼板の焼鈍材の表面に関
する問題点を本質的に解決し、しかも、極低炭素冷延鋼
板の伸び、値等優れた特性はそのまま生かした耐型か
じり性および化成処理性に優れた深絞り用冷延鋼板を提
供することを目的とする。
<課題を解決するための手段> すなわち、本発明は、C:0.005wt%以下、Si:1.0wt%
以下、Mn:1.0wt%以下、P:0.2wt%以下、S:0.05wt%以
下、Al:0.01〜0.10wt%およびN:0.005wt%以下を含み、
残部はFeおよび不可避的不純物よりなり、鋼板の表面よ
り表面最大あらさ(Rmax)に相当する厚さの表面層を有
し、前記表面層において、平均炭素濃度が0.005wt%以
上、0.1wt%以下であり、前記表面層における最大炭素
濃度が0.01wt%以上、0.2wt%以下であることを特徴と
する耐型かじり性および化成処理性に優れた深絞り用冷
延鋼板を提供する。
本発明はまた、C:0.005wt%以下、Si:1.0wt%以下、M
n:1.0wt%以下、P:0.2wt%以下、S:0.05wt%以下、Al:
0.01〜0.10wt%およびN:0.005wt%以下を含みかつ Ti:0.001〜0.15wt%およびNb:0.001〜0.1wt%のうち
から選んだ1種または2種を含有し、残部はFeおよび不
可避的不純物よりなり、鋼板の表面より表面最大あらさ
(Rmax)に相当する厚さの表面層を有し、前記表面層に
おいて、平均炭素濃度が0.005wt%以上、0.1wt%以下で
あり、前記表面層における最大炭素濃度が0.01wt%以
上、0.2wt%以下であることを特徴とする耐型かじり性
および化成処理性に優れた深絞り用冷延鋼板を提供す
る。
上記発明において、表面層が連続焼鈍に際して成形さ
れたものであるのが好ましい。
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
本発明において用いる低炭素鋼板は上記の組成を有す
るものがよい。これを焼鈍、好ましくは連続焼鈍して鋼
板の両面における表層の炭素含有量を目的とする特性に
適合するように調整する。連続焼鈍によらない方法とし
ては、CリッチなFeめっきを鋼板に施し、焼鈍によりC
を拡散させる方法、製鋼段階で表面にCが濃化した連続
鋳造スラブを製造するなどの方法により所期の目的を達
するようにしてもよい。
まず、焼鈍好ましくは連続焼鈍法により、深絞り性に
優れた鋼板を製造するには、C,Nの量は可能な限り少な
い方が好ましく、C:0.005wt%以下、N:0.005wt%以下と
する必要がある。
Siは鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量添加されるが、添加量が1.0wt%を越えると深絞り
性に悪影響を及ぼすので1.0wt%以下と限定する。
MnもSiと同様、鋼を強化する作用があり、所望の強度
に応じて必要量添加されるが、添加量が1.0wt%を越え
るとやはり深絞り性に悪影響を及ぼすので1.0wt%以下
に限定する。
PもSiやMnと同様、鋼を強化する作用があり、所望の
強度に応じて必要量添加されるが、添加量が0.2wt%を
越えると深絞り性に悪影響を及ぼすので0.2wt%以下に
限定する。
Sは、少なければ少ないほど深絞り性が向上するので
極力低減することが好ましいが、その含有量が0.005wt
%以下ではさほど悪影響を及ぼさないので0.05wt%以下
に限定する。
Alは脱酸剤として、また後述する炭窒化物形成元素の
歩留まり向上のために添加されるが、含有量が0.010wt
%に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.10wt%を
越えて添加してもその効果は飽和に達するので、0.010
〜0.10wt%の範囲に限定する。
さらに、本発明で用いる冷延鋼板には、Tiおよび/ま
たはNbを下記の通り添加してもよい。
Tiは炭窒化物形成元素であり、鋼中の固溶(C,N)を
低減させ、深絞り性に有利な{111}方位を優先的に形
成させるために添加される。しかしながら添加量が0.00
1wt%未満ではその添加効果に乏しく、一方0.15wt%を
越えて添加してもそれ以上の効果は得られず、むしろ鋼
板表面性状および延性の劣化につながるので0.001〜0.1
5wt%の範囲に限定する。
Nbは炭化物形成元素であり、鋼中の固溶Cを低減させ
るとともに、熱延鋼板組織の微細化を促進して、深絞り
性に有利な{111}方位を優先的に形成させるために添
加される。しかしながら添加量が0.001wt%未満ではそ
の添加の効果が乏しく、一方0.1wt%を越えて添加して
もそれ以上の効果は得られず、むしろ延性の劣化につな
がるので0.001〜0.1wt%の範囲に限定する。
以上の限定範囲内の成分元素および不可避的不純物よ
りなる成分の冷延鋼板を焼鈍する。このとき、その連続
焼鈍後の板厚方向での炭素濃度分布を以下に述べるよう
に制御すると、耐型かじり性および化成処理性に優れた
深絞り用冷延鋼板が得られる。
鋼板の高い伸び、高値等の優れた特性は上記成分鋼
に適切な焼鈍好ましくはCAL焼鈍を施すことによって達
成される。さらに、この優れた特性を実際のプレス成形
時に発揮するためには、プレス成形時のもう一つの要因
である摺動特性を向上する必要がある。たとえば、高い
値および伸びを有していても、プレス成形時に鋼板と
型が焼きつき、型かじりが発生すると、そのためにプレ
ス割れが発生し、鋼板の特性の有利性が発揮されない場
合がある。また、プレス成形後の塗装工程において化成
処理性が悪いとやはり自動車用鋼板としては使えない。
このような問題点は、極低炭素CAL焼鈍による冷延鋼板
の表面性状が、従来の低炭素箱焼鈍材と比較して、表面
層の機械的性質および析出物において差があることに起
因している。
本発明は、このような従来低炭素箱焼鈍材において優
れていた表面に関わる特性を極低炭素CAL焼鈍材におい
ても達成するための技術を開示するものであり、そのた
めに、鋼板の表面層における炭素濃度分布を規定してい
る。
即ち、鋼板表面から表面最大あらさに相当する厚さ
(Rmax,μm)の表面層における炭素濃度がその平均値
で0.005wt%以上、0.1wt%以下であり、その最大炭素濃
度が0.01wt%以上、0.2wt%以下であることを必要とす
る。なお、Rmaxは通常約10μm程度である。
即ち、プレス成形時において型かじりを発生させない
ためには、鋼板の表面層はある程度硬質であり、かつ析
出物が多い方がよい。しかし、その範囲は、鋼板の所期
最大あらさに相当する厚さの表面層を限定すれば十分で
あり、それ以上の厚さの炭素濃度を高めることは、鋼板
の値、延性等特性を害することになる。また、プレス
成形時における型かじりを抑制し、その後の化成処理工
程においても効果を発揮するためには、この表面層にお
ける炭素濃度を上記限定範囲下限以上にする必要があ
り、上限を越える炭素濃度の濃縮は、鋼板の深絞り性に
悪影響を及ぼす。
本発明において好適に用いられるCAL(Continuous An
nealing Line)は加熱、均熱および冷却ゾーンを有す
る。CAL中で浸炭する場合は均熱ゾーン後期から冷却ゾ
ーン初期にかけて浸炭用雰囲気として、浸炭に適する条
件にして行なうのが効率的である。
浸炭用雰囲気としては、N2+H2を主体とするガス中に
COを適量添加したものを用いる。そして、浸炭条件は適
切に選定する。
<実施例> 次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
(実施例) 表1に示す組成の鋼を溶製後、熱間圧延により板厚2.
8mmの熱延板として、脱スケール後冷間圧延により板厚
0.7mmの冷延板とした。
加熱、均熱および冷却ゾーンを有するCALにおいて、
加熱ゾーンにて810℃に加熱後、均熱ゾーン後期にて、7
50℃から800℃間の所定の温度にて3%H−0.5〜1.0%C
Oを含有する窒素雰囲気に10〜30sec間置いて浸炭し、そ
の後直ちに冷却する場合のCALヒートサイクルをシミュ
レートした熱処理を施した。
この場合の加熱温度、均熱時間およびCポテンシャル
(CO濃度、露点)を変化させて鋼板表面での浸炭量を変
化させた。さらにスキンパスによって表面あらさを変化
させ表面特性調査用のサンプルを製造した。
表面特性としては、摺動特性および化成処理製を調査
した。
摺動特性は、摺動試験機により無塗油条件での摩擦係
数を測定した。無塗油条件での摺動試験は、プレス成形
時における型かじり性を評価するためのものであり、摺
動中に型かじりが発生すると摩擦係数は高くなる。
化成処理性は、特に処理の初期(15秒)におけるりん
酸塩結晶核の発生数を比較した。核の発生数が多いほ
ど、最終的に形成させる化成処理膜は緻密に形成され、
その後の塗装膜の特性が優れることがわかっている。り
ん酸塩処理液は、PB−L3020(43℃)を用いた。
評価方法は下記の通りである。
○…良好 △…ムラ有 ×…スケ有 表1にはCAL焼鈍後の鋼板表面層における炭素濃度
を、また表2にはその摺動試験結果、化成処理試験結果
および引張特性をまとめて示す。
<発明の効果> 本発明によって、極低炭素CAL材の優れた特性(高E1,
高値)は維持しつつ、実際に自動車用鋼板として使用
する場合に必要となる、摺動特性および化成処理性など
表面特性にかかわる重要な特性についても本質的に解決
できた。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C23C 8/22 C23C 8/22 (72)発明者 加藤 俊之 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (72)発明者 阿部 英夫 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭63−38556(JP,A) 特開 平1−96330(JP,A) 特開 平3−72032(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 9/46 - 9/48,9/52 C23C 2/06,8/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.005wt%以下、Si:1.0wt%以下、Mn:1.
    0wt%以下、P:0.2wt%以下、S:0.05wt%以下、Al:0.01
    〜0.10wt%およびN:0.005wt%以下を含み、残部はFeお
    よび不可避的不純物よりなり、鋼板の表面より表面最大
    あらさ(Rmax)に相当する厚さの表面層を有し、前記表
    面層において、平均炭素濃度が0.005wt%以上、0.1wt%
    以下であり、前記表面層における最大炭素濃度が0.01wt
    %以上、0.2wt%以下であることを特徴とする耐型かじ
    り性および化成処理性に優れた深絞り用冷延鋼板。
  2. 【請求項2】C:0.005wt%以下、Si:1.0wt%以下、Mn:1.
    0wt%以下、P:0.2wt%以下、S:0.05wt%以下、Al:0.01
    〜0.10wt%およびN:0.005wt%以下を含み、かつ Ti:0.001〜0.15wt%以下およびNb:0.001〜0.1wt%のう
    ちから選んだ1種または2種を含有し、残部はFeおよび
    不可避的不純物よりなり、鋼板の表面より表面最大あら
    さ(Rmax)に相当する厚さの表面層を有し、前記表面層
    において、平均炭素濃度が0.005wt%以上、0.1wt%以下
    であり、前記表面層における最大炭素濃度が0.01wt%以
    上、0.2wt%以下であることを特徴とする耐型かじり性
    および化成処理性に優れた深絞り用冷延鋼板。
  3. 【請求項3】前記表面層の連続焼鈍に際して形成された
    ものであることを特徴とする請求項1または2に記載の
    耐型かじり性および化成処理性に優れた深絞り用冷延鋼
    板。
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