JP2981629B2 - 深絞り性に優れる複合組織焼付硬化性鋼板の製造方法 - Google Patents

深絞り性に優れる複合組織焼付硬化性鋼板の製造方法

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JP2981629B2 JP3352469A JP35246991A JP2981629B2 JP 2981629 B2 JP2981629 B2 JP 2981629B2 JP 3352469 A JP3352469 A JP 3352469A JP 35246991 A JP35246991 A JP 35246991A JP 2981629 B2 JP2981629 B2 JP 2981629B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は冷延鋼板の製造に係り、
特に深絞り性に優れる複合組織焼付硬化性鋼板の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
自動車部品や電気機器外板として、高いプレス成形性を
有し、したがって、高いr値を有する冷延鋼板が強く要
望されている。特に、自動車部品に関しては、安全性の
確保及び燃費向上のための軽量化の観点から、高r値に
加えて、鋼板の高強度化も要求されている。
【0003】従来、r値を向上させた鋼板として、極低
炭素鋼にCとNを十分に固着し得るに足りるTi及び/
又はNbを添加した、所謂IF(Interstitial Free)鋼
が知られている。この鋼種を高強度化するには、これに
固溶強化元素であるSi、Mn、P等を添加しているが、
しかし、これらの固溶強化元素は、冷間圧延後の焼鈍中
にr値に有利な(222)結晶方位の核生成及び結晶粒成
長を抑制する傾向を有するために、高いr値と強度を併
せて得ることが困難である。また、降伏比(降伏強さ/
引張強さ)が高く、プレス成形性が悪い。
【0004】一方、例えば、特公平3−2224号公報
及び特公平3−21611号公報に見られるように、低
炭素鋼にTi、Nb及びBを添加し、冷延、焼鈍後に複合
組織にすることにより、高r値、常温非時効性及び高い
焼付硬化性(BH性)を得る方法が提案されている。しか
し、この方法では、焼鈍温度が900℃前後と高く、経
済性が悪い。また、焼鈍温度が高いために焼鈍時のフェ
ライト体積率が少なく、集合組織がランダムになり易
く、材質の安全性にも欠ける。
【0005】本発明は、上記従来技術の欠点を解消し
て、強度特性を有すると共に、成形性、特に深絞り性に
優れた焼付硬化性鋼板を経済的に製造し得る方法を提供
することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、低炭素鋼にCとN
を固着し得るに必要なTi及びNbを添加し、これに通常
の高r値IF鋼の製造方法に従って熱間圧延及び冷間圧
延し、連続焼鈍法を施す際に、連続焼鈍の加熱温度及び
冷却過程を制御することにより、深絞り性に優れる複合
組織焼付硬化性鋼板を製造し得ることを見い出し、ここ
に本発明をなすに至ったものである。
【0007】すなわち、本発明は、C:0.002〜0.
010%、Si≦1.0%、Mn:0.2〜2.0%、P≦
0.20%、Al:0.005〜0.10%を含有し、更
に、Ti≦0.1%、Nb≦0.1%で、かつ、{(C/12)+
(N/14)+(S/32)}<{(Ti/48)+(Nb/93)}となる量の
Ti及びNbを含有し、残部がFe及び不可避的不純物よ
りなる鋼を熱間圧延及び冷間圧延し、続く連続焼鈍に
て、Ac1変態点以上Ac3点以下に加熱し、500〜75
0℃まで20℃/秒以下の平均冷却速度で冷却し、その
後、20℃/秒以上の平均冷却速度にてMs変態点以下
に冷却することにより、フェライトと体積率で0.2%
以上5%以下のマルテンサイトからなる組織を得ること
を特徴とする深絞り性に優れる複合組織焼付硬化性鋼板
の製造方法を要旨とするものである。
【0008】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【0009】
【作用】
【0010】本発明における鋼の化学成分の限定理由に
ついて説明する。
【0011】C:Cはその含有量が増大するにつれて、
Cを固着するに要するTiの添加量が増大し、製造費用
が増加し、また、析出物が増加することによって粒成長
を阻害して、r値の向上を妨げる。したがって、本発明
においては、C量の上限を0.01%に制限する。しか
し、0.002%よりも少ないとマルテンサイトを得る
のが困難であるので、下限を0.002%とする。
【0012】Si:Siは固溶強化に有効な元素であり、
フェライト中のC濃度を低減し、オーステナイト中のC
濃度を高めるため、焼入性が高くなる。しかし、1.0
%を超えるとr値の劣化が大きくなるので、その上限を
1.0%とする。
【0013】Mn:Mnは鋼の焼入性を向上し、かつ、固
溶強化に有効な元素であるが、2.0%を超えるとr値
の劣化が大きくなるので、その上限を2.0%とする。
しかし、0.2%よりも少ないと、マルテンサイトを得
るのが困難になるばかりか、熱間割れを生じるので、そ
の下限を0.2%とする。
【0014】P:Pは固溶強化に有効な元素であり、か
つ、フェライト生成元素で複合組織化に有効な元素であ
る。しかし、0.20%を超えるとr値の劣化及び耐2
次加工脆性が劣化するので、その上限を0.20%とす
る。
【0015】Al:Alは脱酸剤として、少なくとも0.
005%を添加することが必要である。しかし、0.1
0%を超えて過多に添加すると、脱酸効果が飽和するの
みならず、アルミナ系介在物が発生し成形性を劣化させ
るので、上限を0.10%とする。
【0016】Ti、Nb:Ti及びNbは、本発明において
極めて重要な添加元素である。すなわち、C及びNを固
着して鋼をIF鋼にするために、{(C/12)+(N/14)+
(S/32)}<{(Ti/48)+(Nb/93)}の式を満足するTi量
及びNb量が必要である。しかし、いずれも、0.1%を
超えて過多に添加すると、製造費用が増加し、また、粒
成長を阻害してr値を妨げるので好ましくない。
【0017】次に製造条件について説明する。
【0018】上記の化学成分を有する鋼は、通常の高r
値IF鋼の製造方法に従って、熱間圧延及び冷間圧延し
た後、連続焼鈍法を施す。
【0019】但し、連続焼鈍においては、まず、加熱温
度をAc1変態点以上Ac3変態点以下にし、フェライト・
オーステナイトの2相にする。加熱温度がAc1変態点よ
り低いとオーステナイトが得られず、したがって、冷却
過程で変態を伴わないためマルテンサイトを得ることが
できない。また、加熱温度がAc3変態点を超えると、冷
延・焼鈍過程で得られたr値を向上させる{111}集合
組織がすべてオーステナイトに変態し、その後の冷却過
程で得られる組織はランダムな方位になり、高r値を得
ることができない。
【0020】次いで、500〜750℃の範囲まで20
℃/秒以下の平均冷却速度で徐冷することにより、オー
ステナイト中のCを濃化する。この温度範囲までの平均
冷却速度が20℃/秒を超えると、オーステナイト中の
Cの濃化が小さく、ベイナイト変態を起こし、マルテン
サイトを得るのが困難である。また、低温変態生成物の
量も多くなり、高r値を得ることができない。
【0021】その後、20℃/秒以上の平均冷却速度に
てMs変態点以下に冷却することにより、フェライトと
体積率で0.1%以上5%以下のマルテンサイトを得る
ことができ、深絞り性に優れる複合組織焼付硬化性鋼板
を得ることができる。冷却速度が20℃/秒よりも低い
と、ベイナイト或いはパーライトを生成し、マルテンサ
イトが得られなくなり、所定の強度及び焼付け硬化性を
得ることができない。
【0022】上記方法によって得られる複合組織鋼板
は、次のような特性を有している。 (1)焼鈍ままで降伏点伸びがなく、降伏比が低い。 (2)加工硬化係数(n値)が高く、一様伸び及び全伸びが
大きい。 (3)常温では降伏点伸びの回復が極めて遅時効性を有
し、かつBH性がある。 (4)高r値を有する。 これらは、いずれもプレス成形用鋼板に強く要求されて
いる特性である。
【0023】このような優れた特性を有するのは、以下
の理由によるものである。
【0024】すなわち、連続焼鈍において加熱温度をA
c1変態点以上Ac3変態点以下にし、フェライト・オース
テナイトの2相にすることによって、Cは固溶度の差に
よりフェライトからオーステナイトに移動し、濃縮する
ことによって、フェライト中のC濃度は小さくなる。こ
れを上記条件で冷却することにより、Cの濃縮したオー
ステナイトをマルテンサイトにすることで、軟質のフェ
ライトと硬質のマルテンサイトの複合組織鋼板を得るこ
とができる。その結果、焼鈍加熱過程で{111}集合組
織が発達し、かつ清浄なフェライトによって高r値で延
性の良好な鋼板が製造できる。また、マルテンサイト変
態に伴う周辺のフェライト素地における可動転位の形成
及び内部応力により、外部から応力が加わると容易にマ
ルテンサイト相周辺から転位が発生し、均一に塑性変形
が伝播する。このために、焼鈍ままで降伏点伸びがな
く、降伏比が低い。そして、フェライト中に適度な固溶
Cが存在するために、良好なBH性を有する。よって、
深絞り性に優れる複合組織焼付硬化性鋼板が製造でき
る。
【0025】次に本発明の一実施例を示す。
【0026】
【実施例】
【表1】 に示す化学成分を有する極低炭素鋼のIF鋼を1250
℃で溶体化処理した後、仕上温度を900℃として熱間
圧延を終了し、その後、700℃で1時間炉冷、巻取処
理の後、80%の冷間圧延を行い、0.8mmの鋼板に
し、
【表2】 に示す加熱温度及び冷却条件で連続焼鈍を行った。得ら
れた鋼板の材料特性を表2に併記する。
【0027】なお、引張試験片はJIS13号Bを用
い、常温時効性(AI量)は、10%引張与歪時から10
0℃×1時間処理した後のYPの上昇量で評価した。焼
付硬化性(BH量)は、2%引張与歪時から170℃×2
0分処理した後のYPの上昇量で評価した。
【0028】表2において、No.1、No.3、No.6〜
No.7は本発明例であり、いずれもAI量が5N/mm2
以下で遅時効性を有し、50N/mm2以上の高い焼付硬
化性がある。また、r値も1.8以上あり、優れた深絞
り性を示している。
【0029】これに対し、比較例のNo.2は、連続焼鈍
で中間温度までの冷却速度が60℃/sと速かったため
にベイナイトが生成し、降伏伸びがあり、深絞り性も低
い。またNo.4は、加熱温度が920℃とAc3変態点以
上のため、焼鈍後の集合組織がランダムになり、深絞り
性が低い。No.5は、中間温度の冷却速度が遅いため
に、マルテンサイト組織が得られず、降伏伸びがあり、
深絞り性も低い。No.8は、Tiが添加されておらず、
焼鈍時の加熱温度が高いために深絞り性が低い。No.9
は、Mn量が少ないために焼入性が低く、マルテンサイ
ト組織を得ることができず、BH量もない。No.10
は、C量が多く、Ti及びNb量がC、Nを固着できなか
ったため、深絞り性が低い。
【0030】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
自動車のパネル材等、深絞り性が要求される冷延鋼板と
して必要な材料特性を有し、特に、強度特性に優れ、3
40〜500N/mm2で成形後に降伏強度の上昇が得ら
れるため、成形が容易であり、かつ耐デント性に優れる
鋼板を提供することができる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%(以下、同じ)で、C:0.002〜
    0.010%、Si≦1.0%、Mn:0.2〜2.0%、P
    ≦0.20%、Al:0.005〜0.10%を含有し、更
    に、Ti≦0.1%、Nb≦0.1%で、かつ、{(C/12)+
    (N/14)+(S/32)}<{(Ti/48)+(Nb/93)}となる量の
    Ti及びNbを含有し、残部がFe及び不可避的不純物よ
    りなる鋼を熱間圧延及び冷間圧延し、続く連続焼鈍に
    て、Ac1変態点以上Ac3点以下に加熱し、500〜75
    0℃まで20℃/秒以下の平均冷却速度で冷却し、その
    後、20℃/秒以上の平均冷却速度にてMs変態点以下
    に冷却することにより、フェライトと体積率で0.2%
    以上5%以下のマルテンサイトからなる組織を得ること
    を特徴とする深絞り性に優れる複合組織焼付硬化性鋼板
    の製造方法。
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