JP2948416B2 - 深絞り性に優れた高強度冷延鋼板及び溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

深絞り性に優れた高強度冷延鋼板及び溶融亜鉛めっき鋼板

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車用鋼板等の使
途に有用な、深絞り性に優れた高強度冷延鋼板及び高強
度溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車のパネル等に使用される冷延鋼板
には、優れた深絞り性が要求される。このように鋼板が
優れた深絞り性を示すためには、鋼板の機械的特性とし
て、高いr値(ランクフォード値)と良好な延性(El.
)とをそなえていることが必要である。
【0003】深絞り性の改善のためには各種の方法が提
案されている。例えば特公昭44-17268号公報、特公昭44
-17269号公報及び特公昭44-17270号公報には、低炭素リ
ムド鋼に2回冷延−焼鈍を施すことにより、r値を2.18
まで高めた冷延鋼板の製造方法が開示されている。しか
しながらこれらの方法は、冷間圧延と再結晶焼鈍とを2
回ずつ行わなければならず、そのために要するエネルギ
ー及びコストは莫大なものとなる。。
【0004】一方、近年になって自動車の車体軽量化及
び安全性向上を目的として、引張強さが35〜60kgf/mm2
の如き、より高強度の鋼板を用いようとする機運が急速
に高まってきた。このように高強度の鋼板であっても、
プレス成形の際は、優れた深絞り性を示すことが要求さ
れることは言うまでもなく、したがって、より高強度で
かつ従来鋼と比べても同等以上の高いr値と優れた延性
とをそなえる鋼板について研究開発が進められている。
【0005】このような深絞り用高強度冷延鋼板の製造
には、Si、Mn、P等を強化成分として含有させた低炭素
Alキルド鋼を、通常の熱間圧延を施した後に冷間圧延を
行い、引き続き再結晶焼鈍を施すことが一般的であっ
た。しかしながら、高強度を得るためには上記の強化成
分を多量に含有させなければならず、そのため深絞り性
に好ましくない集合組織が形成され、r値の低い鋼板し
か得られていなかった。したがって、引張強さ(T.S.)
とr値との積で評価する強度−加工性バランスは、従来
の35kgf/mm2 以上の高強度冷延鋼板では、100 に満たな
い値しか得られず、そのため十分なプレス成形性を具備
していなかった。引張強度が35kgf/mm2 以上の高強度冷
延鋼板をプレス成形するためには、引張強さとr値との
積(TS×r)が100 以上であることが必要であり、こ
の関係を満足する鋼板が安定して得られなければ、高強
度冷延鋼板のプレス成形が満足できない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、鋼板の成分及び結晶方位を
規制することにより、引張強さが35kgf/mm2 以上でかつ
TS×rが100 以上の特性を有する高強度冷延鋼板及び
溶融亜鉛めっき鋼板を提案することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者らは、深絞り性を
向上させるべく鋭意研究を重ねた結果、以下のように鋼
成分及び結晶方位を限定した高強度冷延鋼板及び高強度
溶融亜鉛めっき鋼板が、優れた深絞り性を有することを
見出した。
【0008】この発明の要旨構成は次のとおりである。 (1) C:0.01wt%以下、Si:2.0 wt%以下、Mn:3.0 wt
%以下、B:0.0001〜0.0050wt%、Al:0.01〜0.20wt
%、P:0.01〜0.20wt%、S:0.05wt%以下及びN:0.
01wt%以下を含み、かつTi:0.01〜0.2 wt%及びNb:0.
001 〜0.2 wt%の1種又は2種を含有し、上記Si,Mn,
Pの各含有量 %Si , %Mn , %P で定めるE値が、次式 E=6+2.5 %Si +0.5 %Mn +10.5 %P ≧7 を満足する基本成分組成と、残部Fe及び不可避的不純物
とからなり、さらに上記E値と、板厚中心面における板
面に平行な{222 }面強度I(222) の、板面に平行な
{200 }面強度I(200) に対するX線回折強度比I=I
(222) /I(200) とが、E×I≧240 の関係を満たすこ
とを特徴とする深絞り性に優れた高強度冷延鋼板(第1
発明)。
【0009】(2) 第1発明の鋼成分組成に加えてMo:0.
01〜1.5 wt%を含有する深絞り性に優れた高強度冷延鋼
板(第2発明)。
【0010】(3) 第1発明又は第2発明の鋼成分組成に
加えてCu:0.1 〜0.5 wt%及びNi:0.1 〜1.5 wt%を含
有する深絞り性に優れた高強度冷延鋼板(第3発明)。
【0011】(4) C:0.01wt%以下、Si:2.0 wt%以
下、Mn:3.0 wt%以下、B:0.0001〜0.0050wt%、Al:
0.01〜0.20wt%、P:0.01〜0.20wt%、S:0.05wt%以
下及びN:0.01wt%以下を含み、かつTi:0.01〜0.2 wt
%及びNb:0.001 〜0.2 wt%の1種又は2種を含有し、
上記Si,Mn,Pの各含有量 %Si , %Mn , %P で定める
E値が、次式 E=6+2.5 %Si +0.5 %Mn +10.5 %P ≧7 を満足する基本成分組成と、残部Fe及び不可避的不純物
とからなり、さらに上記E値と、板厚中心面における板
面に平行な{222 }面強度I(222) の、板面に平行な
{200 }面強度I(200) に対するX線回折強度比I=I
(222) /I(200) とが、E×I≧240 の関係を満たすこ
とを特徴とする深絞り性に優れた高強度溶融亜鉛めっき
鋼板(第4発明)。
【0012】(5) 第4発明の鋼成分組成に加えてMo:0.
01〜1.5 wt%を含有する深絞り性に優れた高強度溶融亜
鉛めっき鋼板(第5発明)。
【0013】(6) 第4発明又は第5発明の鋼成分組成に
加えてCu:0.1 〜0.5 wt%及びNi:0.1 〜1.5 wt%を含
有する深絞り性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板(第
6発明)。
【0014】以下、この発明を開発する基礎となった研
究結果について述べる。C:0.002 wt%、Si:1.0 〜1.
8 wt%、Mn:0.2 〜2.5 wt%、P:0.01〜0.18wt%、
S:0.01wt%、Al:0.05wt%、N:0.002 wt%、Nb:0.
03wt%及びB:0.0015wt%の成分組成になる種々の鋼ス
ラブを1150℃で加熱−均熱後、950 ℃で圧下率75%の熱
間粗圧延した後、仕上温度:620 〜980 ℃の潤滑圧延を
行った。引き続き得られた熱延板を、750 ℃、5hの再
結晶焼鈍を施した後、圧下率75%の冷間圧延を施して板
厚0.7 mmとした後、890 ℃、20sの再結晶焼鈍を行っ
た。かくして得られた冷延鋼板のr値、引張強度(T.
S.) に及ぼす鋼成分及び板厚中心面の集合組織の影響を
調べた結果を図1に示す。図1から明らかなように、冷
延−焼鈍後のr値、T.S.(kgf/mm2) は、鋼成分及び板厚
中心面の集合組織に依存し、鋼成分が、E=6+2.5 Si
+0.5 Mn+10.5P≧7を満足し、かつ板厚中心面におけ
る板面に平行な{222 }面強度I(222) の、板面に平行
な{200 }面強度I(200) に対するX線回折強度比I=
(222) /I(200) が、E×I≧240 を満足することに
より、引張強度が35kgf/mm2 以上で、かつTS×rが10
0 以上である特性が得られることが分かった。
【0015】
【作用】
(1) 鋼成分 上記したようにこの発明では、鋼成分は重要であり、前
記した成分組成範囲を満足しないと、優れた深絞り性を
確保することができない。以下、各成分について範囲を
限定した理由について説明する。
【0016】(a) C:0.01wt%以下 Cは、含有量が少なければ少ない程、深絞り性が向上す
るので好ましいが、その含有量が0.01wt%以下ではさほ
ど悪影響を及ぼさないので0.01wt%以下に限定した。よ
り好ましくは0.008 wt%以下である。
【0017】(b) Si:2.0 wt%以下 Siは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量を含有させるものであるが、その含有量が2.0 wt%
を超えると深絞り性及び表面性状に悪影響を与えるので
2.0 wt%以下に限定した。なお上述した作用を発揮させ
るためには 0.1wt%程度以上を含有させるのが好まし
い。 (c) Mn:3.0 wt%以下、 Mnは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量を含有させるものであるが、その含有量が3.0 wt%
を超えると深絞り性に悪影響を与えるので3.0wt%以下
に限定した。なお上述した作用を発揮させるためには
0.5wt%程度以上を含有させるのが好ましい。
【0018】(d) B:0.0001〜0.0050wt% Bは、耐二次加工ぜい性を改善させるために含有させ
る。その含有量が0.0001wt%に満たないと効果がなく、
一方0.005 wt%を超えて含有させると深絞り性が劣化す
るため0.0001〜0.005 wt%に限定した。
【0019】(e) Al:0.01〜0.20wt% Alは、脱酸を行い、炭窒化物形成成分の歩留まりを向上
させるために必要量に応じて含有させるが、その含有量
が0.01wt%に満たないと効果がなく、一方0.20wt%を超
えて含有させても、より一層の脱酸効果は得られないた
め、0.01〜0.20wt%に限定した。
【0020】(f) P:0.01〜0.20wt% Pは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量を含有させるものであるが、その含有量が0.01wt%
に満たないと高強度化の効果がなく、一方0.20wt%を超
えると深絞り性に悪影響を与えるので0.01〜0.20wt%に
限定した。
【0021】(g) S:0.05wt%以下 Sは、少なければ少ない程、深絞り性が向上するので好
ましいが、その含有量が0.05wt%以下ではさほど悪影響
を及ぼさないので 0.05 wt%以下に限定した。
【0022】(h) N:0.01wt%以下 Nは、少なければ少ない程、深絞り性が向上するので好
ましいが、その含有量が0.01wt%以下ではさほど悪影響
を及ぼさないので0.01wt%以下に限定した。
【0023】(i) Ti:0.01〜0.2 wt% Tiは、この発明において重要な成分であり、鋼中の固溶
(C,N)を炭窒化物として析出固定させて低減し、深
絞り性に有利な{111 }方位を優先的に形成させる効果
がある。そこでこの発明では、このTiと、次に述べるNb
との1種又は2種を含有させる。Tiの含有量が0.01wt%
に満たないとその効果がなく、一方0.2wt%を超えて含
有させてもそれ以上の効果は得られず、却って鋼板表面
性状の劣化につながるので0.01〜0.2 wt%に限定した。
【0024】(j) Nb:0.001 〜0.2 wt% Nbは、この発明において重要な成分であり、鋼中の固溶
Cを炭化物として析出固定させて低減し、深絞り性に有
利な{111 }方位を優先的に形成させる効果がある。こ
の点でNbはTiと同効成分であり、この発明ではTiとNbの
1種又は2種を含有させる。さらにNbの含有により、仕
上圧延前組織が微細化し、その結果、仕上圧延−再結晶
処理後に深絞り性に有利な{111 }方位を優先的に形成
させる効果もある。Nb含有量が0.001 wt%に満たない
と、その効果がなく、一方0.2 wt%を超えて含有させて
もそれ以上の効果は得られず、却って延性の劣化につな
がるので0.001 〜0.2 wt%に限定した。
【0025】(k) Mo:0.01〜1.5 wt% Moは、鋼を強化する作用があり、第2、第5発明では所
望の強度に応じて含有させるものであるが、その含有量
が0.01wt%に満たないと効果がなく、一方1.5wt%を超
えると深絞り性に悪影響を与えるので0.01〜1.5 wt%に
限定した。
【0026】(l) Cu:0.1 〜0.5 wt% Cuは、鋼を強化する作用があり、第3、第6発明では所
望の強度に応じて含有させるものであるが、その含有量
が0.1 wt%に満たないと効果がなく、一方0.5wt%を超
えると深絞り性に悪影響を与えるので0.1 〜0.5 wt%に
限定した。
【0027】(m) Ni:0.1 〜1.5 wt% 第3、第6発明ではNiを含有させる。Niは、鋼を強化す
る作用があるとともに、Cu含有時の鋼板表面性状の改善
に有効である。その含有量が0.1 wt%に満たないと効果
がなく、一方1.5 wt%を超えると深絞り性に悪影響を与
えるので0.1 〜1.5 wt%に限定した。
【0028】 (n) E=6+2.5 %Si +0.5 %Mn +10.5 %P ≧7 Si、Mn及びPの含有量に関しては、前述した範囲でか
つ、 E=6+2.5 %Si +0.5 %Mn +10.5 %P ≧7 を満足することが必要である。Si、Mn及びPは前述した
とおりいずれも、鋼を強化する作用があり、所望の応じ
て必要量を含有させるわけであるが、その含有量が、6
+2.5 %Si +0.5 %Mn +10.5 %P で計算されるE値で
7に満たないと、得られる鋼板の引張強度が35kgf/mm2
に達しないので、 E=6+2.5 %Si +0.5 %Mn +10.5 %P ≧7 を満足させるものとする。
【0029】(2) 集合組織 鋼板の集合組織は、この発明において最も重要であり、
板厚中心面における板面に平行な{222 }面強度I
(222) の、板面に平行な{200 }面強度I(200) に対す
るX線回折強度比I=I(222) /I(200) が、含有成分
との関係で E×I≧240 の関係を満たすことが必要である。かかる関係を満たさ
ないと、TS×rが100以上である優れた深絞り性が得
られない。なおここで{222 }面強度、{200 }面強度
は、ランダムな集合組織を基準とした相対強度のことを
いう。
【0030】(3) 製造方法 以下、この発明鋼の好ましい製造方法について説明す
る。 熱間圧延工程 熱間圧延工程では、Ar3 変態点以下500 ℃以上の温度域
にて、潤滑を施しつつ合計圧下率が50%以上95%以下に
なる仕上圧延工程を施すことが好ましい。ここにAr3
態点より高い温度域では、いくら圧延をおこなってもγ
−α変態により集合組織がランダム化するため、熱延板
に{111 }集合組織が形成されず、そのため冷延−焼鈍
後には低いr値しか得られない。一方、500 ℃未満に圧
延温度を低下させても、より一層のr値の向上が望め
ず、圧延荷重が増大するのみであるので、圧延温度はAr
3 変態点以下500 ℃以上が適する。
【0031】この仕上圧延の圧下率は、50%に満たない
と熱延板に{111 }集合組織が形成されず、一方95%を
超えると熱延板にr値に好ましくない集合組織が形成す
るという不都合を生じるので50%以上95%以下が好まし
い。
【0032】さらにかかるAr3 変態点以下の圧延を無潤
滑圧延とすると、ロールと鋼板との間の摩擦力に起因す
るせん断変形により、深絞り性に好ましくない{110 }
方位の結晶粒が鋼板表層部に優先的に形成され、r値の
向上が望めないので深絞り性を確保するためには潤滑圧
延とすることが必要である。
【0033】ここに上記圧延におけるロール径、ロール
の構造、潤滑剤の種類並びに圧延機の種類は任意で良
い。また、上記の圧延前の工程については特に限定をす
るものではなく、例えば圧延素材については、連続鋳造
スラブを再加熱又は連続鋳造後、Ar3 変態点以下に降温
することなく直ちに、又は保温処理したものを粗圧延に
てシートバーにしたものを使用するのが好適である。か
かる粗圧延条件としては、仕上圧延前の組織の微細化を
目的に、粗圧延終了温度を(Ar3 変態点〜Ar3 変態点+
100 ℃)とすることが好ましい。
【0034】熱延板再結晶処理工程 次にこの発明の鋼は、熱延温度がAr3 変態点以下である
ため、熱延板は加工組織を呈している。そのため、この
熱延板に再結晶処理を施して{111 }方位の結晶粒を形
成させる必要がある。再結晶処理を施さないと、熱延板
に{111 }方位の結晶粒が形成されないため、その後の
冷延−焼鈍によってもr値の向上は望めない。この熱延
板再結晶処理は、熱延後の巻取工程又は再結晶焼鈍工程
によって行う。巻取工程より再結晶処理を施す場合に
は、巻取温度は650 ℃以上が適する。巻取温度が650 ℃
に満たないと、熱延板は再結晶し難く、熱延板に{111
}方位の結晶粒が形成され難いので、その後の冷延−
焼鈍によってもr値の向上は望めない。また再結晶焼鈍
工程により再結晶処理を施す場合には、バッチ焼鈍又は
連続焼鈍のいずれもが適し、その焼鈍温度は、650 〜95
0 ℃が好ましい。
【0035】冷間圧延工程 この工程は、高いr値を得るために施すものであり、冷
延圧下率は50〜95%とすることが好ましい。かかる冷延
圧下率が50%未満又は95%を超えると、優れた深絞り性
が得られない。
【0036】焼鈍工程 冷間圧延工程を経た冷延鋼帯は、再結晶焼鈍を施す必要
がある。この再結晶焼鈍は、箱型焼鈍法及び連続型焼鈍
法のいずれでもよい。焼鈍温度は700 〜950 ℃の範囲が
好ましい。なおこの焼鈍後の鋼帯に、形状矯正あるいは
表面粗度等の調整のために、10%以下の調質圧延を施し
ても良いことは言うまでもない。またこの発明にて得ら
れた冷延鋼板は、加工用表面処理鋼板の原板にも適用で
きる。表面処理としては、亜鉛めっき(合金系を含
む)、すずめっき、ほうろう等がある。
【0037】
【実施例】表1に示す種々の成分組成になる鋼スラブを
準備した。なお表1において、数値がこの発明の範囲を
外れるものには下線をひいてある。
【0038】
【表1】
【0039】これらのスラブに熱間粗圧延、仕上圧延を
施し、その後再結晶処理を行った。得られた熱延板を酸
洗後、冷間圧延を施し板厚0.7 mmの冷延鋼帯にした後、
連続焼鈍設備にて890 ℃、20秒の再結晶焼鈍を施した。
これらの熱延条件、熱延板焼鈍条件、冷延条件及び再結
晶焼鈍条件を表2に示す。なお表2、No. 9,16,17及
び18は、最終焼鈍を連続溶融亜鉛めっき設備にて再結晶
焼鈍及びめっき処理(付着量45 g/m2 ) を施した例であ
る。
【0040】
【表2】
【0041】かくして得られた冷延鋼板の材料特性につ
いて調べた結果を表2に併記した。なお引張特性は、JI
S 5 号引張試験片を用いて測定した。またr値は、15%
引張予ひずみを与えたのち、3点法にて測定し、L方向
(圧延方向)、D方向(圧延方向から45度方向)及びC
方向(圧延方向から90度方向)の平均値を
【数1】 の式から求めた。さらに集合組織の測定は、板面に平行
な{222 }面強度及び{200 }面強度を、X線回折法に
より板厚中心面について行った。
【0042】表2から明らかなように、この発明に従う
適合例は、いずれも比較例に比べて優れた深絞り性を有
している。
【0043】
【発明の効果】この発明の高強度冷延鋼板および溶融亜
鉛めっき鋼板は、鋼成分及び結晶方位を限定することに
より、従来よりも格段に優れた強度−加工性バランスを
有するものであり、自動車用のパネル等として特に有用
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、冷延鋼板のr値、引張強度(T.S.) に
及ぼす鋼成分及び板厚中心面の集合組織の影響を調べた
結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−197545(JP,A) 特開 平2−173213(JP,A) 特開 昭59−43825(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22C 38/00 301 C22C 38/14 C23C 2/06

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.01wt%以下、 Si:2.0 wt%以下、 Mn:3.0 wt%以下、 B:0.0001〜0.0050wt%、 Al:0.01〜0.20wt%、 P:0.01〜0.20wt%、 S:0.05wt%以下及び N:0.01wt%以下 を含み、かつ Ti:0.01〜0.2 wt%及び Nb:0.001 〜0.2 wt% の1種又は2種を含有し、上記Si,Mn,Pの各含有量 %
    Si , %Mn , %P で定めるE値が、次式 E=6+2.5 %Si +0.5 %Mn +10.5 %P ≧7 を満足する基本成分組成と、残部Fe及び不可避的不純物
    とからなり、 さらに上記E値と、板厚中心面における板面に平行な
    {222 }面強度I(222)の、板面に平行な{200 }面強
    度I(200) に対するX線回折強度比I=I(222)/I
    (200) とが、 E×I≧240 の関係を満たすことを特徴とする深絞り性に優れた高強
    度冷延鋼板。
  2. 【請求項2】 基本成分組成に加えて Mo :0.01〜1.5 wt%、 を含有する請求項1記載の深絞り性に優れた高強度冷延
    鋼板。
  3. 【請求項3】 基本成分組成に加えて Cu:0.1 〜0.5 wt%及び Ni:0.1 〜1.5 wt% を含有する請求項1又は2記載の深絞り性に優れた高強
    度冷延鋼板。
  4. 【請求項4】 C:0.01wt%以下、 Si:2.0 wt%以下、 Mn:3.0 wt%以下、 B:0.0001〜0.0050wt%、 Al:0.01〜0.20wt%、 P:0.01〜0.20wt%、 S:0.05wt%以下及び N:0.01wt%以下 を含み、かつ Ti:0.01〜0.2 wt%及び Nb:0.001 〜0.2 wt% の1種又は2種を含有し、上記Si,Mn,Pの各含有量 %
    Si , %Mn , %P で定めるE値が、次式 E=6+2.5 %Si +0.5 %Mn +10.5 %P ≧7 を満足する基本成分組成と、残部Fe及び不可避的不純物
    とからなり、さらに上記E値と、板厚中心面における板
    面に平行な{222 }面強度I(222)の、板面に平行な{2
    00 }面強度I(200) に対するX線回折強度比I=I
    (222)/I(200) とが、 E×I≧240 の関係を満たすことを特徴とする深絞り性に優れた高強
    度溶融亜鉛めっき鋼板。
  5. 【請求項5】 基本成分組成に加えて Mo:0.01〜1.5 wt%、 を含有する請求項4記載の深絞り性に優れた高強度溶融
    亜鉛めっき鋼板。
  6. 【請求項6】 基本成分組成に加えて Cu:0.1 〜0.5 wt%及び Ni:0.1 〜1.5 wt% を含有する請求項4又は5記載の深絞り性に優れた高強
    度溶融亜鉛めっき鋼板。
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