JP2998582B2

JP2998582B2 - 深絞り性、打ち抜き加工性に優れた冷延鋼板とその製造方法

Info

Publication number: JP2998582B2
Application number: JP201495A
Authority: JP
Inventors: 嘉明中澤; 修二中居; 康一西尾
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 2000-01-11
Anticipated expiration: 2015-01-11
Also published as: JPH08188850A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用等打ち抜き加
工を施し使用される、打ち抜き性、深絞り性に優れた冷
延鋼板 (亜鉛メッキ鋼板や電気メッキ鋼板を含む) とそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷延鋼板は自動車、家電製品等に使用さ
れている。要求される特性は、プレス加工性 (深絞り
性) は勿論であるが、その殆どが何らかの打ち抜き加工
を施されて使用されるため、打ち抜き加工性も同時に要
求される。要求される打ち抜き加工性には、主として次
の２点の性能が要求される。

【０００３】第一に、打ち抜き加工品のバリ長さが短い
ことであり、第二に、打ち抜きパンチ、ダイスの摩耗が
少ないこと、つまり連続打ち抜き性に優れていることで
ある。すなわち、バリ長さが長いと塗装時に塗料が乗り
難く、耐食性が劣化することや、バリを巻き込んだ後プ
レス成形を行うと表面疵の生成を招いたり各種の不良欠
陥を生じるからである。もちろん、パンチ、ダイスなど
の打ち抜き工具の摩耗が大きいと長期間の連続作業がで
きず、工具寿命も短く、生産性の低下は免れない。

【０００４】現在、自動車鋼板等に用いられる深絞り性
に優れた冷延鋼板の例としては特公平１−28817 号公報
及び特公平５−5887号公報によって提案されている冷延
鋼板があり、広く利用されている。かかる冷延鋼板は、
プレス加工性には極めて優れているが、上記の打ち抜き
性は具備されていない。

【０００５】冷延鋼板の打ち抜き加工品の「バリ」を良
好ならしめる方法として従来から(1) 適正クリアラン
ス、対向打ち抜き、切れ刃の仕上げ面粗さの向上、刃の
材質の選択、(2) 被加工材の強度 (降伏応力) 、伸び特
性の選択、(3) 打ち抜き速度、潤滑剤等の選択がある。

【０００６】これらは、いずれも適用する上での制限、
経済性の悪化等の問題がある。中でも(2) の打ち抜き性
を向上させる方法を採用する場合は、プレス加工性が著
しく劣化し電磁鋼板のように深絞り加工をしない成品
等、限られた用途にしか適用できない。

【０００７】また、これらの問題を解決するために特開
平１−230748号公報において上記の優れた打ち抜き性、
加工性の両立を目的とした冷延鋼板の製造方法について
述べているが、打ち抜き性向上を狙いＳを大量添加して
いるため深絞り性が極めて優れているとは言い難く、多
量のＳを添加しているため非時効性を具備させるために
はTiの多量添加が必須となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の目的
は、Ｓを多量添加せず硫化析出物形態を制御することに
より極めて優れた深絞り性と打ち抜き加工性を有する冷
延鋼板を提供せんとするもので、本発明の工業的価値は
大きい。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、冷延鋼板
の超深絞り性を確保し、且つ、良好な打ち抜き加工性を
得ることについて種々検討し、極低炭素系冷延鋼板に、
下記式を満足するようにＳを0.003 〜0.03％の範囲で添
加することにより優れた深絞り性と打ち抜き加工性が両
立することを知り、本発明を完成した。 0.7 × (Ｃ/12)≦Ｓ/32 ≦2.0 × (Ｃ/12) ・・・ (Ａ）よって、本発明の要旨とするところは、下記の通りであ
る。

【００１０】(1) 質量％で、Ｃ： 0.01 ％以下、 Si：1.0 ％以下、 Mn: 1.0 ％以下、Ｐ： 0.03 ％以下、Ｓ：0.003 〜0.03％、sol.Al：0.01〜0.08％、Ｎ：0.0080％以下、 Ti：0.005 〜0.15％、Nb：0.005 〜0.030 ％、更に下記関係式を満足し、 0.7 × (Ｃ/12)≦Ｓ/32 ≦5.0 × (Ｃ/12) ・・・ (Ａ）残部Fe及び不可避的不純物から成る鋼組成を有し、0.2
μｍ以上の粗大なTi ₄ C ₂ S ₂ が析出していることを特徴と
する、深絞り性、打ち抜き加工性に優れた冷延鋼板。

【００１１】(2) 上記(1) に記載の成分の外に、更に、
質量％で、Ｂ:0.0002 〜0.0030％を含有することを特徴
とする二次加工性が良好な深絞り性、打ち抜き加工性に
優れた冷延鋼板。(3) 質量％で、Ｃ： 0.010％以下、 Si：1.0 ％以下、 Mn: 1.0 ％以下、Ｐ： 0.030％以下、Ｓ：0.003 〜0.03％、sol.Al：0.01〜0.08％、Ｎ：0.0080％以下、 Ti：0.005 〜0.15％、Nb：0.005 〜0.030 ％、更に下記関係式を満足し、 0.7 × (Ｃ/12)≦Ｓ/32 ≦5.0 × (Ｃ/12) ・・・ (Ａ）残部Fe及び不可避的不純物から成る鋼組成を有するスラ
ブを1050〜1150℃に加熱して熱間圧延を行い得られた熱
延鋼板に80〜90％の冷圧率で冷間圧延を行い、次いで連
続焼鈍を行うことを特徴とする、深絞り性、打ち抜き加
工性に優れた冷延鋼板の製造方法。 (4) 前記鋼組成が更に、質量％で、Ｂ:0.0002 〜0.0030
％を含有することを特徴とする上記(1) 記載の二次加工
性が良好な深絞り性、打ち抜き加工性に優れた冷延鋼板
の製造方法。

【００１２】

【作用】ここに、本発明は、Ｃ、Si、Ti等の成分を適正
に添加し硫化物析出形態を制御することにより打ち抜き
性が向上するというものであって、その場合、打ち抜き
性は、単発打ち抜き性と連続打ち抜き性の２要素があ
る。単発打ち抜き性はバリ長さ、連続打ち抜き性は剪断
エネルギー（剪断面長さ、剪断、破断境界面の一様）に
支配されている。バリ長さは、一般にＹＰ等の影響を受
け、ＹＰが高いほどバリ長さは短くなる。

【００１３】しかし、剪断面長さ、剪断、破断境界面の
一様性は、組織、析出物の影響を受ける。そこで、本発
明によれば、Ｃ、Si、Tiのバランスにより粗大（0.2 μ
m 以上）硫化物を形成させることにより打ち抜き性が向
上させるのである。さらに、本発明の好適態様によれ
ば、低温加熱を施すことにより析出物サイズも粗大化の
傾向になるため、更に打ち抜き性が向上する。

【００１４】次に、本発明において鋼組成を上述のよう
に限定した理由についてその作用とともに詳細に述べ
る。なお、本明細書において「％」はとくにことわりが
ない限り、「質量％」である。本発明が目的とする打ち
抜き性に優れた深絞り用冷延鋼板は、鋼の成分を以下の
ように規制することによって得られる。

【００１５】Ｃ：0.010 ％以下Ｃは、後述するＳやTiとともに粗大なTi₄C₂S₂を形成す
ることから本発明では極めて重要な元素であるが、鋼板
の深絞り性に悪影響を及ぼす元素であるからその含有量
は少ない方が望ましい。特にＣが多くなると強化に寄与
し深絞り性が劣化する。そこでその上限を0.010 ％以下
とした。

【００１６】なお、Ｃの下限値は特に制限ないが、一般
に、Ｃは低ければ、低い程絞り性、延性等が向上する
が、現状の製鋼レベルでは 0.0005％以下にするのは困
難であるため、実用上からは下限を0.0005％としてもよ
い。

【００１７】Si：1.0 ％以下 Siは、鋼板を固溶強化するが、1.0 ％を超えて含有する
と化成処理性、深絞り性を劣化させるのみならず、スケ
ール性状も劣化して製品品質を損なうようになることか
ら、その含有量の上限を1.0 ％とする。

【００１８】なお、Siの下限値も特に限定はされない
が、SiはＣ、Mnと同様強化元素であり、現状の製鋼レベ
ルは、0.008 ％以下にするのは困難であるため、実用上
からは下限を0.008 ％としてもよい。好ましくは 0.1〜
0.6 ％である。

【００１９】Mn：1.0 ％以下 Mnは、適正な強度を得るために有効な成分であるが、固
溶強化による深絞り性を劣化させる作用があることとコ
ストの面からその含有量の上限を1.0 ％とする。好まし
くは 0.1〜0.6 ％以下である。

【００２０】Mnの場合も、下限値は特に制限はされない
が、Mnも、Siと同様に強化元素であり、現状の製鋼レベ
ルでは0.05％以下とすることは不可能であるため、実用
上からは、その下限値を0.05％としてもよい。

【００２１】Ｐ：0.030 ％以下Ｐは、多量に含まれると粒界偏析量が増加して粒界脆化
をおこし、耐二次加工脆性、成形性の劣化をもたらすた
め極力少ない方がよいが、0.030 ％以下であれば十分に
許容範囲であるため上限を0.030 ％とする。なお、Ｐの
下限値においても、Mn等と同じで現状の製鋼レベルで
は、0.004 ％以下とすることは困難であるため、実用上
からは下限を0.004 ％としてもよい。

【００２２】Ｓ：0.003 〜0.03％Ｓは、ＣとともにTi₄C₂S₂を形成してＣを固定し、微細
なTiＣの析出を抑制することから、本発明では極めて重
要な元素である。従来法ではＳを不純物元素として低減
することを目的としていたが、本発明では従来法とは異
なりTi₄C₂S₂を析出させ、微細TiＣの析出の抑制及び粗
大硫化析出物の生成を促進させるためにＳを積極的に活
用しようとするものである。固溶ＣをTi₄C₂S₂として固
定し、熱間圧延後の冷却・巻取過程で微細なTiＣの析出
量を低減するためには、ＣとＳの含有量を規定した下記
(Ａ）式を満たしたＣとＳの原子等量比をほぼ等しくす
る必要がある。

【００２３】 0.7 × (Ｃ/12)≦Ｓ/32 ≦5.0 × (Ｃ/12) （原子等量比でＳ／Ｃが0.7 以上 5.0 以下) ・・・ (Ａ) ＣとＳの含有量が (Ａ) 式の規定から外れる場合、つま
りＳ/32 ＞5.0 × (Ｃ/12)のとき、Ｓ量が多いため熱間
圧延が完了するまでにTiＳが多量に析出し、Ti₄C₂S₂の
析出量が減少する。また、逆にＳ/32 ＜0.7 × (Ｃ/12)
の場合は、Ｓ量が少ないため熱間圧延が完了するまでの
Ti₄C₂S₂の析出量が減少する。いずれの場合も固溶Ｃが
Ti₄C₂S₂として消費されずに多量に残存し熱延後の冷却
巻取り中に微細なTiＣが多量に析出する。

【００２４】その結果、冷延後の焼鈍時に深絞り性向上
に有効な｛１１１｝再結晶集合組織の発達が抑制され
る。Ｓ量が0.03％を超えると、硫化物の析出量が多くな
ることや多量のＳを固定するのに必要なTi量が多くなり
コストの上昇を招く。これらのことからＳ量の上限を0.
03％とした。好ましくは、0.02％以下である。

【００２５】sol.Al：0.01〜0.080 ％ sol.Alは、窒化物形成として有用である。すなわち、Ti
とNbとの共存による (Ti、Nb)C及び (Ti、Al)Nと推定さ
れる複合析出物を形成することによりＣ、Ｎを固定し成
形性を向上させる。しかし、添加量が多くなると材料コ
ストの上昇にもつながるため必要以上の添加は、不要で
ある。これらのことによりその含有量の上限値を0.080
％とする。好ましくは、0.02〜0.05％である。

【００２６】Alの下限を限定する理由は、脱酸及び炭窒
化物や硫化物の形成元素の歩留向上のために添加される
が、その含有量が0.01％よりも少ないと前記の作用効果
が十分に得られないためである。

【００２７】Ｎ≦0.0080％Ｎは、Ｃと同様に成形性及び耐時効性を劣化させる。そ
のため極力低減することが望ましい。しかし、Ｎは、必
然的に混入するものであり、低い程材質に有利である
が、Ｎが多ければ、それを固定するのに必要なTiの量も
増大し、コストアップにつながるためにその上限を0.00
80％とする。好ましくは、0.0050％以下である。

【００２８】Ti：0.005 〜0.15％ Tiは、成形性の観点からＣ、Ｓ、Ｎを十分に固定するだ
けの量が必要である。しかし、多量に含まれるとFeTiＰ
を形成するために成形性が劣化すると考えられ、本発明
ではTiの範囲を0.005 〜0.15％とした。好ましくは、0.
02〜0.08％である。

【００２９】Nb：0.005 〜0.030 ％ Nbは、Tiと同様炭窒化物を形成し成形性を向上させるた
めに有効であり、含有量が0.005 ％以上でその効果が顕
著に現れる。しかし、あまりにも多量に含有すると再結
晶温度を上昇させるし、延性を劣化させるためこれらの
問題が生じない範囲での添加が必要であるため、その含
有量の上限値は0.03％とする。好ましくは、0.008 〜0.
02％である。

【００３０】Ｂ：0.0002〜0.0030％Ｂは、必要に応じ、粒界強度を増大させ耐二次加工脆性
を向上させるために0.0002％以上添加するが、0.0030％
よりも多量に添加すると延性が低下するためその上限を
0.0030％とする。

【００３１】ここに、本発明にあっては、製鋼方法につ
いては、転炉などで常法に従って行えばよく、それらの
条件の限定は特に必要としない。また、熱間圧延以降の
製造条件においては、本発明は、下記のような条件下で
製造することで一層優れた性能を発揮させることができ
る。

【００３２】熱間圧延スラブ加熱温度を1050〜1150℃の低温に設定した場合
は、更に打ち抜き性、深絞り性が良好な冷延鋼板が製造
できる。

【００３３】仕上げ温度熱間圧延を仕上げ温度880 〜930 ℃で実施することによ
り、得られる熱延板結晶粒がより細粒になり、更に優れ
たｒ値を示すようになる。

【００３４】冷間圧延冷延鋼板は、冷間圧延率が上昇するにともない (１１
１）面の集合組織が発達し深絞り性の指標であるｒ値を
上昇させる。従って、本発明にあっても、より優れた成
形性を得るためには、80〜90％の冷圧率での冷間圧延を
実施すればよい。

【００３５】このようにして製造された冷間圧延鋼板
は、例えば 750〜870 ℃で連続焼鈍を行うことで最終製
品とされ、プレス加工および打抜加工に供せられる。次
に、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に
詳述する。

【００３６】

【実施例】表１に示す化学組成の鋼片を熱間圧延し、次
いで冷間圧延したのち常法の連続焼鈍法にて820 〜860
℃の間で再結晶焼鈍を施し板厚：0.8 mmの冷延鋼板を作
製した。

【００３７】そして、得られた冷延鋼板について引張特
性、平均ｒ値、耐二次加工脆性 (脆性遷移温度) 、打ち
抜き性を調査した。これらの結果を表２および図１〜図
３にまとめて併記した。

【００３８】引張試験はＪＩＳ５号試験により行ったも
のであり、平均ｒ値は、ｒ_L (圧延方向) 、ｒ_C (圧延
方向に45°方向) 、ｒ_T (圧延方向に90°方向) の値を
もとめｒ_m＝ (ｒ_L＋２ｒ_C＋ｒ_T）／４とし、ｒ_m≧
2.0 を合格とした。

【００３９】打ち抜き加工性は、150 ×150mm の正方形
のサンプルを直径12mmのポンチを用い6.35〜25％の打ち
抜きクリアランスで打ち抜き加工を行いそのときのバリ
長さ及び剪断面比率を求めて評価した。バリ長さ0.10以
下を合格とし、また剪断面比率70％以下を合格とした。

【００４０】ここで、バリ長さは単発打ち抜き性の評価
指標であり、剪断面比率は連続打ち抜き性の評価指標で
ある (剪断面比率が短いほど剪断エネルギーが小さく連
続打ち抜き性が優れる) 。

【００４１】また、脆性遷移温度は、試験片直径：90m
m、ダイス穴径：51.8mmポンチ、直径：50mmとして円筒
に成形後、試験温度を変化させて圧漬試験を行い、脆性
割れの発生する温度を測定した。

【００４２】図１〜図３はそれぞれバリ長さ、剪断面比
率そしてｒ_mに及ぼすＸ値の影響をグラフにまとめて示
すが、図中の符号は鋼種を示す。これらの結果からも分
かるように、鋼種Ａは、深絞り性の指標であるｒ値が＞
2.0 で優れた特性を示しているが、Ｘ（（Ｓ/32)／（Ｃ
/12) )が本発明で規定する範囲を満たしていないため、
バリ長さも長く、剪断面比率も大きい。

【００４３】また鋼種Ｃは、Ｃ、Ｓ、Tiが成分の規定範
囲外であるためＸが規定をみたしバリ長さ0.05、剪断面
比率：60％と優れた打ち抜き加工性を示しているが、ｒ
値が＜2.0 で深絞り性が劣る。鋼種Ｊ、ＫにおいてもＸ
が規定範囲外であるため打ち抜き性は優れているが深絞
り性が劣る。

【００４４】鋼種Ｆは、Ｐが規定範囲外であるため、耐
二次加工脆性が劣る。鋼種Ｉ、Ｊ、Ｋは、鋼種Ａと同
様、Ｘが規定範囲外であるため、剪断面長さが長く、バ
リ長さも長い。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の冷延鋼
板は打ち抜き加工性に優れ、且つ、深絞り性にも優れた
冷延鋼板であり工業的に価値のある発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】バリ長さに及ぼすＸ値の影響を示すグラフであ
る。

【図２】剪断面比率に及ぼすＸ値の影響を示すグラフで
ある。

【図３】ｒ_mに及ぼすＸ値の影響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３−199343（ＪＰ，Ａ) 特開平３−202442（ＪＰ，Ａ) 特開平６−306532（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】質量％で、Ｃ： 0.010％以下、 Si：1.0 ％以下、 Mn: 1.0 ％以下、Ｐ： 0.030％以下、Ｓ：0.003 〜0.03％、sol.Al：0.01〜0.08％、Ｎ：0.0080％以下、 Ti：0.005 〜0.15％、Nb：0.005 〜0.030 ％、更に下記関係式を満足し、 0.7 × (Ｃ/12)≦Ｓ/32 ≦5.0 × (Ｃ/12) ・・・ (Ａ）残部Fe及び不可避的不純物から成る鋼組成を有し、0.2
μｍ以上の粗大なTi₄C₂S₂が析出していることを特徴と
する、深絞り性、打ち抜き加工性に優れた冷延鋼板。
【請求項２】請求項１に記載の成分の外に、更に、質
量％で、Ｂ:0.0002〜0.0030％を含有することを特徴と
する二次加工性が良好な深絞り性、打ち抜き加工性に優
れた冷延鋼板。
【請求項３】質量％で、Ｃ： 0.010％以下、 Si：1.0 ％以下、 Mn: 1.0 ％以下、Ｐ： 0.030％以下、Ｓ：0.003 〜0.03％、sol.Al：0.01〜0.08％、Ｎ：0.0080％以下、 Ti：0.005 〜0.15％、Nb：0.005 〜0.030 ％、更に下記関係式を満足し、 0.7 × (Ｃ/12)≦Ｓ/32 ≦5.0 × (Ｃ/12) ・・・ (Ａ）残部Fe及び不可避的不純物から成る鋼組成を有するスラ
ブを1050〜1150℃に加熱して熱間圧延を行い得られた熱
延鋼板に80〜90％の冷圧率で冷間圧延を行い、次いで連
続焼鈍を行うことを特徴とする、深絞り性、打ち抜き加
工性に優れた冷延鋼板の製造方法。
【請求項４】前記鋼組成が更に、質量％で、Ｂ:0.000
2 〜0.0030％を含有することを特徴とする請求項１記載
の二次加工性が良好な深絞り性、打ち抜き加工性に優れ
た冷延鋼板の製造方法。