JP3115746B2 - 耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた非時効深絞り用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた非時効深絞り用冷延鋼板の製造方法

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JP3115746B2
JP3115746B2 JP05205194A JP20519493A JP3115746B2 JP 3115746 B2 JP3115746 B2 JP 3115746B2 JP 05205194 A JP05205194 A JP 05205194A JP 20519493 A JP20519493 A JP 20519493A JP 3115746 B2 JP3115746 B2 JP 3115746B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐デント性ならびに耐面
ひずみ性に優れた非時効深絞り用冷延鋼板の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】TiやNbを極低炭素鋼に添加し、固溶
C,Nを炭窒化物の形で固定したIF鋼板(Interstiti
al atom free steel sheet)は優れた深絞り性を有する
冷延鋼板として広く使用されている。しかし、この鋼板
の弱点は軟質のため、耐面ひずみ性には優れているが、
耐デント性が劣り、自動車用の外板等に適用すると形成
後外力を加えると形状が容易に崩れる欠点がある。
【0003】一方、耐デント性を向上させるには降伏点
を高めることが有効であることが知られているが、この
場合形状凍結性が悪くなり面ひずみが生じやすくなる。
耐デント性ならびに耐面ひずみ性を有する鋼板の製造方
法として最近表層をハイテン化した複層鋼板による製造
方法を開示した特開平4−143227号公報がある。
しかし、複層鋼板による製造法は大幅なコスト増となる
ため、実用的でない。
【0004】また、表面近傍層だけをハイテン化する方
法として、浸炭処理あるいは窒化処理がよく知られてお
り特開平3−243757号公報に浸炭・窒化処理によ
り表面近傍で強度の高い冷延鋼板ならびにその製造方法
が開示されている。しかし、その発明では表層をハイテ
ン化することにより耐デント性が向上する可能性をのべ
ているが、耐デント性の向上を示す実施例はなく、表層
の硬化あるいはN量の増加しか示していない。また、そ
の製造方法についてはあたかもアンモニア含有雰囲気で
保持すればよいがごとく記されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、今まで、大
幅なコスト高を伴う複層鋼板だけで可能であった耐デン
ト性と耐面ひずみ性を同時に満足する非時効深絞り用冷
延鋼板を安価に製造する方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は耐デント性と
耐面ひずみ性を同時に満足する冷延鋼板を連続焼鈍の窒
化により製造する技術の開発をすすめ、数々の知見を得
た。すなわち、単に表層を硬化のするだけ、あるいはN
量を増加させるだけでは耐デント性は必ずしも増加しな
い。また、連続焼鈍で耐デント性を高めるに必要な窒化
条件があることなどである。
【0007】すなわち本発明の要旨とするところは、重
量比で C :0.005%以下、 N:0.01%以下、
Mn:1.5%以下、 Si:1.0%以下、
P :0.1%以下、 Al:0.005%以
上、0.2%以下、C/12+N/14+S/32<0.9(Ti
/48+Nb/93)なる条件を満足するTi,Nbのいず
れか一方または双方を合計0.02%以上含有し、必要
に応じB:0.0002%以上、0.002%以下を含
有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷
延後、連続焼鈍炉内で再結晶焼鈍をした後、600℃以
上、800℃以下の窒化雰囲気でNH3 の濃度(%)と
この温度域での滞在時間(秒)の積が50以上、500
以下の条件で窒化処理し、その後不活性ガス雰囲気で6
00℃以上の範囲の滞在時間が3秒以上、60秒以下と
なるように焼鈍し冷却することを特徴とする耐デント性
ならびに耐面ひずみ性に優れた非時効深絞り用冷延鋼板
の製造方法にある。
【0008】以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明の成分の限定理由は次の通りである。Tiおよび
Nbのいずれか一方または双方を0.9(Ti/48+
Nb/93)>C/12+N/14+S/32なる関係
を満足し、かつTiおよびNbのいずれか一方または双
方の添加量の和を0.02%以上と限定したのは、鋼中
のCおよびNを析出物の形で固定し、固溶のC,Nを冷
延時にほとんど存在させずにスムースな結晶回転を可能
にすることにより、その後の再結晶焼鈍で製品の深絞り
性を良好ならしめるに有利な方位である(111)〈1
12〉,(554)〈225〉等の集積度の高い集合組
織を有する鋼板を得ることができること、それに、窒化
時に必要な強度の上昇が得られるためである。
【0009】一方、C:0.005%以下、N:0.0
1%以下としたのはこれらの量を超えて、C,Nを添加
すると製品の加工性を損なうのみならず上記条件式を満
足せしめるに必要なTiあるいはNbの量が多くなり、
不必要に製造コストを高くするためである。なお他の成
分として、強度向上のために通常含まれる成分すなわ
ち、Si,Mn,Pの上限をそれぞれSi:1.0%以
下、Mn:1.5%以下、P:0.15%以下としたの
は、これ以上の添加は加工性を劣化するためである。
【0010】また、Bの添加は2次加工性を高めるの
で、必要に応じ0.0002%以上のBを添加すること
は効果的であるが、0.0050%以上になると加工性
の劣化が著しくなるので、上限は0.0050%とす
る。Alは溶鋼での確実な脱酸を可能にするために少な
くとも0.005%の添加が必要であるが、過度の添加
は加工性を劣化するので上限を0.2%とした。
【0011】次に、製造プロセスの限定について説明す
る。本発明鋼の特性は加熱条件、熱延条件に大きく依存
しないので、特に限定する必要はない。すなわち、スラ
ブを再加熱した後熱延しても、直接鋳造熱延しても差し
支えない。また、熱延を省略した薄鋳片でも構わない。
冷延条件も強いて限定する必要はないが、深絞り性の好
ましい集合組織を発達させるには70%以上の冷延率が
好ましい。再結晶焼鈍条件については、鋼板が再結晶す
る前に窒化雰囲気にさらされると、再結晶が顕著に抑制
されるので、窒化雰囲気となる前に再結晶する必要があ
る。
【0012】本発明の最も重要なプロセス条件は窒化条
件とその後の析出処理条件である。本発明鋼を600℃
以上、800℃以下の窒化雰囲気でNH3 の濃度(%)
とこの温度域での滞在時間(秒)の積が50以上、50
0以下の条件で窒化処理することにより耐デント性と耐
面ひずみ性を同時に満足する冷延鋼板を製造することが
できる。窒化温度が600℃未満で耐デント性と耐面ひ
ずみ性を同時に満足する冷延鋼板を製造することができ
ないのは、窒化が極表面近傍だけに限られるため、必要
な特性を得る窒化が実現できないためと考えられる。ま
た、800℃以下としたのは800℃を超えると逆に拡
散が速く、それが原因で必要な特性を得られないものと
考えられるからである。NH3 の濃度(%)とこの温度
域での滞在時間(秒)の積が50未満では耐デント性と
耐面ひずみ性を同時に満足する冷延鋼板を製造すること
ができない理由は明確ではないが、必ずしも窒化が十分
に進行しないのではなく、耐デント性を高める板厚方向
の窒化分布が達成されないのが原因と思われる。一方、
NH3 の濃度(%)とこの温度域での滞在時間(秒)の
積が500超で耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足
する冷延鋼板を製造することができないのは、鋼板の降
状強度が高くなりすぎ、形状凍結性が劣化し、面ひずみ
が生じるためと考えられる。
【0013】窒化後は、鋼板表面と反応せずかつ窒化物
の形態に影響を与えない不活性ガス中で焼鈍し窒化物の
析出処理を行う。窒化後の不活性ガス内での析出処理条
件である温度範囲と滞在時間を限定した理由は以下の通
りである。すなわち析出処理温度が600℃未満では窒
化物の生成に時間がかかり、連続焼鈍では非効率になる
ので析出処理温度は600℃以上とした。また析出処理
温度の上限は特に規制されるものではないが、経済性の
観点から、通常800℃以下で行われるのが好ましい。
600℃以上の滞在時間を3秒以上としたのは、これ以
下の時間では、窒化終了時に残った固溶Nが十分析出す
ることができないために、実質非時効化が達成できない
からである。また、滞在時間の上限を60秒としたの
は、表面近傍層に微細に析出した窒化物が粗大化し、十
分な耐デント性を確保できなくなるためである。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例を、比較例と共に説明
する。表1に示した成分組成を有する鋼を種々の条件で
窒化処理をした。これらの条件と製品特性を表2に示
す。ここでの材料は、連続鋳造スラブを1200℃に加
熱し、約930℃で仕上圧延した4mm厚の熱延板を80
%冷延し、連続焼鈍の前半で800℃で30秒の再結晶
焼鈍をし、その後窒化、析出処理をしたものである。
【0015】実験1から13までは同じ材料を用いてプ
ロセス条件の影響を明確にした。また、実験14から2
5までは鋼種の影響を明らかにした。降伏点(YP)が
250MPa 以上になると面ひずみが生じやすいという従
来の知見に基づきYP<250MPa ならば面ひずみが発
生しないとした。また、デント性の指標は図1に示す実
験装置により鋼板に負荷を与えた後、残った凹み量でも
って表した。
【0016】本発明範囲の実験番号3,4,5,6,
8,11,14,15,16,17,18,19,2
0,25は面ひずみ性指数、デント性指数共に良好で、
加工性、非時効性にも優れている。
【0017】一方、実験番号1は窒化処理をしてないた
め、耐デント性が劣る。実験番号2は窒化が十分行われ
ず、十分な耐デント性が得られなかった。実験番号7は
窒化過剰のため耐面ひずみ性に支障をきたした。実験番
号9は窒化温度が低く、窒化が十分行われず、十分な耐
デント性が得られなかった。実験番号11は逆に窒化温
度が高すぎ、アンモニアが鋼板表面で活性な窒素と水素
に分解する前に、雰囲気中で分解を起こし、不活性な窒
素になる量が多くなるために窒化が十分行われず、十分
な耐デント性が得られなかった。実験番号12は窒化後
に適温の不活性ガス内での滞在時間が短かったため、窒
化時に存在した固溶Nが残存し、非時効性が達成できな
かった。他方、滞在時間が本発明の範囲以上になった実
験番号13では、耐デント性が満足されなかった。この
原因は定かではないが、窒化部の窒化物が成長し大きく
なり析出強化能が小さくなったことが考えられる。
【0018】実験番号21は0.9(Ti/48+Nb
/93)>C/12+N/14+S/32の条件は満足
しているが、Ti量が本発明の範囲以下であったため、
窒化により十分なTiNが析出せず、窒化の効果が十分
に出ず、十分な耐デント性が得られなかった。実験番号
22,23は0.9(Ti/48+Nb/93)>C/
12+N/14+S/32の条件を満足しなかったた
め、窒化時に析出物を形成する窒化前の固溶のTi,N
bの量が少なく、窒化の効果が十分に出ず、十分な耐デ
ント性が得られなかった。また、実験番号24ではT
i,Nbが添加されていないため、窒化の効果が十分に
出ず、十分な耐デント性が得られなかった。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、今まで、複層鋼板のよ
うな大幅なコスト増なしには不可能であった耐面ひずみ
性と耐デント性を同時に満足する鋼板を、安価に製造で
き工業的に価値の高い発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】デント性の測定の実験方法の概要を示した説明
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 8/26 C21D 8/04,9/48 C22C 38/00 301 C22C 38/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で C :0.005%以下、 Mn:1.5%以下、 Si:1.0%以下、 P :0.1%以下、 Al:0.005%以上、0.2%以下、 N :0.01%以下、 C/12+N/14+S/32<0.9(Ti/48+
    Nb/93)なる条件を満足するTi,Nbのいずれか
    一方または双方を合計0.02%以上 含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を、
    冷延後、連続焼鈍炉内で再結晶焼鈍をした後、600℃
    以上、800℃以下の窒化雰囲気でNH3 の濃度(%)
    とこの温度域での滞在時間(秒)の積が50以上、50
    0以下の条件で窒化処理し、その後不活性ガス雰囲気で
    600℃以上の範囲の滞在時間が3秒以上、60秒以下
    となるように焼鈍し冷却することを特徴とする耐デント
    性ならびに耐面ひずみ性に優れた非時効深絞り用冷延鋼
    板の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量比で C :0.005%以下、 Mn:1.5%以下、 Si:1.0%以下、 P :0.1%以下、 B :0.0002%以上、0.002%以下、 Al:0.005%以上、0.2%以下、 N :0.01%以下、 C/12+N/14+S/32<0.9(Ti/48+
    Nb/93)なる条件を満足するTi,Nbのいずれか
    一方または双方を合計0.02%以上 含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を、
    冷延後、連続焼鈍炉内で再結晶焼鈍をした後、600℃
    以上、800℃以下の窒化雰囲気でNH3 の濃度(%)
    とこの温度域での滞在時間(秒)の積が50以上、50
    0以下の条件で窒化処理し、その後不活性ガス雰囲気で
    600℃以上の範囲の滞在時間が3秒以上、60秒以下
    となるように焼鈍し冷却することを特徴とする耐デント
    性ならびに耐面ひずみ性に優れた非時効深絞り用冷延鋼
    板の製造方法。
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