JP3241429B2 - 耐食性に優れた加工用冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

耐食性に優れた加工用冷延鋼板およびその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主に自動車の車体用と
して、曲げ加工、プレス成形加工、絞り成形加工に用い
る、耐食性に優れる加工用冷延鋼板およびその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、環境問題より自動車の排気ガス規
制が検討されており、燃費の向上のために自動車の軽量
化の要請が高まってきた。また、自動車事故による死者
の増加も問題となっており、自動車の安全性向上も重要
な課題となっている。そこでこれらの問題に対して、引
張強さが 350〜 500MPaで、かつ優れた加工性を有する
鋼板が要求されるようになってきた。これらの高張力鋼
板により、鋼板の板厚を減少させることが可能となる
が、板厚の減少にともなって、耐食性、特に孔食による
強度低下の問題が重要となる。現在は表面処理鋼板を採
用することによって対応を行ってはいるが、足周り部品
など塗装やめっきのはがれ易い部品ではその効果も少な
く、鋼板そのものの耐食性の向上が必要となっている。
一方、強度的には 300MPa程度で問題ないが、加工性や
耐食性の問題から鋼板の板厚を低減できない部品もあ
り、加工性と耐食性を兼備した軟質鋼板の要求もある。
【0003】従来より、鋼板そのものの耐食性改善のた
めには各種の方法が提案されている。たとえば、特開昭
62−243739号公報には、C量が 0.001〜0.02重量%(以
下%と略す)の低炭素鋼にCuやNbを添加した耐食性鋼材
が開示されている。しかし、Cuの添加は表面性状を劣化
させ、CuやNiの添加はコストアップをもたらすなどの問
題があった。また、鋼板のプレス成形性改善のためにも
各種の方法が提案されている。たとえば、特公平3-533
81号公報には、C量が0.0020%未満の極低炭素鋼に重量
比にてNb/C=5〜18のNbおよびBを添加した超深絞り
用冷延鋼板が開示されている。また特公昭63−4899号公
報には、C量が0.0005〜0.0150%の極低炭素鋼で、焼付
硬化性の付与が困難なTi添加IF鋼でありながら、S量と
N量をそれぞれ0.0030%以下、0.0040%以下とし合計で
0.0050%以下の条件を満たすように低減することで炭化
物の生成を抑制し、焼付硬化性を付与し、かつ深絞り性
も兼備する冷延鋼板の製造方法が開示されている。しか
しながら、この程度の加工性では車体軽量化には不十分
であり、また耐食性に関してなんら考慮されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のような現状に鑑
み、プレス成形等の加工性に優れるのは勿論のこと、従
来よりも優れた耐食性を有する加工用冷延鋼板を比較的
安価に得ることが、本発明の目的である。
【0005】
【課題を解決するための手段】発明者らは、鋭意研究を
重ねた結果、鋼の成分組成および製造条件を限定するこ
とにより、極めて優れる耐食性および加工性を有する冷
延鋼板が得られることを見出し、その知見にもとづいて
本発明をなすに至った。すなわち、本発明は、つぎのと
おりである。 (1)C:0.0015%以下、Si:1.0 %以下、Mn: 0.3〜
2.0%、P:0.15%以下、S: 0.003%以下、N: 0.0
03%以下、およびAl:0.04〜0.15%を含有し、かつAl
(%)/N(%) が20以上で、残部はFeおよび不可避的不純物
よりなることを特徴とする耐食性に優れた加工用冷延鋼
板。 ()前項()の鋼成分に加えて、重量%にてMo:0.
03〜 1.0%、Ni:0.03〜1.0%、Cr:0.03〜 1.0%、
V: 0.002〜 0.5%のうちの1種または2種以上を総量
にて 2.0%以下で含有することを特徴とする耐食性に優
れた加工用冷延鋼板。 ()前項(1)または()の鋼成分よりなる鋼スラ
ブを、直接または再加熱にて1050℃以上、1300℃以下の
温度に均熱保持した後、熱間圧延仕上温度が(Ar3変態点
-20℃) 以上、(Ar3変態点 +50℃) 以下で熱間圧延を施
し、さらに酸洗、圧下率65%以上90%以下で冷間圧延
し、しかる後 700〜 950℃の温度範囲にて再結晶焼鈍を
施すことを特徴とする耐食性に優れた加工用冷延鋼板の
製造方法。
【0006】
【作用】まず、この発明の基礎となった実験結果につい
て述べる。鋼中のC量が約0.0008%で、Mn量が0.06〜1.
1 %、およびS量が0.003 %以下または0.01%添加し
た、Si:0.02 %、P:0.012 %、Al:0.06 %、および
N:0.002 %の鋼成分からなる、板厚0.8mm の冷延鋼板
のMn含有量と耐食性の関係について調査を行なった。な
おこれらの鋼板は、上記組成のシートバーを1250℃に加
熱・均熱後、880 ℃の仕上温度で熱間圧延を行ない、続
いて酸洗、冷延圧下率75〜80%の冷間圧延を行った後、
連続焼鈍温度 830〜 860℃で製造したものである。ここ
に、耐食性の評価は、 0.5%NaCl、 0.5%CaCl2 、 0.1
25%Na2S2O5 腐食液に8時間浸漬後、16時間乾燥させる
腐食サイクルを行い(サイクル数30)、試験後の最大孔
食深さを測定し、この値で評価した。耐食性(最大孔食
深さ)と鋼の化学成分、すなわちS、Mn量との関係を図
1に示す。図1より明らかなように、耐食性はS、Mn量
に強く依存し、S量が 0.003%以下でMn量が 0.3%以上
とすることにより著しく向上している。
【0007】鋼中のC量が約0.0008%または約0.0025%
で、S量を0.0003〜 0.005%添加した、Si:0.02%、M
n: 0.6%、P: 0.012%、Al:0.06%、およびN: 0.
002%の鋼成分からなる、板厚 0.8mmの冷延鋼板のS添
加量とランクフォード値(以下r値と示す)の関係につ
いて調査を行った。なおこれらの鋼板は、上述の実験と
同様の条件にて製造したものである。ここにr値はJIS
5号引張試験片を使用し、15%引張予歪を与えた後、3
点法にて測定し、L方向(圧延方向)、D方向(圧延方
向に対し45°の方向)およびC方向(圧延方向に対し90
°の方向)の平均値として、 r=(rL +2rD +rC )/4 から求めた。r値と鋼の化学成分、すなわちC、S量と
の関係を図2に示す。図2より明らかなように、r値は
C、S量に強く依存し、C量が0.0008%程度の時、S量
が0.003 %以下とすることにより著しく向上している。
【0008】詳細は明らかではないが、前記の条件によ
り優れた耐食性やr値が得られる理由は、以下のごとく
であると考えられる。すなわち、耐食性の向上はS量を
0.003%以下の極低S化し、かつ高Mn化したことにより
表層でのMn濃化分布もしくは表層濃化Mnの存在状態が変
化したために、鋼板表面状態が、耐食性とくに耐孔食性
に有利な表面性状に変化したものと考えられる。またr
値の向上は極低S化とC≦0.0015%の極低C化により、
熱延鋼板中の析出物分布が変化し、r値に有利な集合組
織形成に有利な方向に冷延集合組織または再結晶挙動が
変化したものと考えられる。さらに、上記成分のほか
Mo、Ni、CrまたはVよりなる群のうちから選んだ1種ま
たは2種以上を適正範囲量添加した鋼板は、耐食性がさ
らに向上し、強度の増加に対して加工性の劣下が少ない
ことも見いだした。以上の知見から本発明に至ったので
ある。
【0009】つぎに、本発明における各成分の組成範囲
の限定理由について述べる。 C:0.0015%以下 この発明において重量な元素であり、良好な加工性を有
する冷延鋼板を得るためには、極低S化と合わせて、従
来の極低炭素鋼よりさらにC量が低い極低炭素鋼でなけ
ればならない。したがってC量は極低S化の効果があら
われる0.0015%以下とする。とくに0.0010%以下が好ま
しい。 Si: 1.0%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
量添加されるが、その添加量が 1.0%を越えると深絞り
性および耐食性、とくに耐孔食性が劣化するので 1.0%
以下とする。 Mn: 0.3〜 2.0% Mnはこの発明において重要な元素であり、極低S化と合
わせて、 0.3%以上添加することによって耐食性を著し
く向上させる効果があり、その下限値を 0.3%とする。
またMnには鋼を強化する作用もあり、所望の強度に応じ
て必要量添加されるが、その添加量が 2.0%を越えると
深絞り性が劣化するのでその上限を 2.0%とする。 P:0.15%以下 Pは鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必要
量添加されるが、その添加量が0.15%を越えると深絞り
性が劣化し、また粒界面に多く偏析して脆化させるので
0.15%以下とする。 S: 0.003%以下 Sはこの発明において重要な元素であり、極低C化、高
Mn化と合わせて 0.003%以下とすることによって加工性
や耐食性を著しく向上させる。したがって 0.003%以下
とする。とくに 0.002%以下が好ましい。 N: 0.003%以下 Nは少ないほど深絞り性が向上するので好ましく、また
N量が多くなると、後述するように必要とするAl量が過
剰となって表面性状を劣化させるので、 0.003%以下と
する。とくに 0.002%以下が好ましい。 Al:0.04〜0.15%、かつAl(%)/N(%) ≧20 Alは脱酸および鋼中Nの析出固定のために必要に応じて
添加されるが、良好な加工性を得るためには0.04%以上
必要であり、かつAl(%)/N(%) が20以上であることが必
要である。とくにAl(%)/N(%) が30以上であることが好
ましい。また、Al量が多すぎると加工性を劣化させるば
かりでなく、表面性状をも劣化させるために上限を規制
して0.15%以下とする。以上のべたところのほか、本発
明においては、耐食性のより一層の向上を目的として、
Mo:0.03〜 1.0%、Ni:0.03〜 1.0%、Cr:0.03〜 1.0
%またはV: 0.002〜 0.5%の1種もしくは2種以上を
総量にて、20%以下を添加することができる。
【0010】さらに、工程条件の限定理由を以下に述べ
る。まず製鋼法については、常法にしたがって行えばよ
く、それらの条件の限定はとくに必要としない。熱間圧
延においては、スラブ加熱温度は1050℃から1300℃の温
度範囲でよく、析出物の粗大化による延性向上のために
は1050℃から1200℃の低温加熱が好ましい。熱延仕上温
度はAr3 変態点直上が加工性に好ましいが、(Ar3変態点
-20℃)以上で(Ar3変態点 +50℃) 以下でよい。とくにA
r3 変態点以上、(Ar3変態点+30℃) 以下とするのが好ま
しい。さらに、省エネルギーの観点より、連続鋳造スラ
ブを再加熱または連続鋳造後Ar3 変態点以下に降温する
ことなく、直ちにもしくは保温処理を施した後、粗圧延
を行なっても本発明の特徴になんら影響しないので、直
送圧延でもよい。冷間圧延においては、圧下率を65%以
上にしないと十分な加工性が得られないので65%以上と
する。好ましくは70%以上の冷延圧下率とすることが有
利である。一方冷延圧下率を90%以上とすると加工性が
劣化するので90%以下とする。冷間圧延後の再結晶焼鈍
温度は、 700℃以上 950℃以下であればよいが、望まし
くは 800℃以上で焼鈍するのがよい。ここに焼鈍法とし
ては、連続焼鈍法、箱焼鈍法のどちらを用いてもよい。
なお、この発明は、焼鈍工程に連続焼鈍ラインまたは連
続溶融亜鉛めっきラインを用いてよく、溶融亜鉛めっき
法としては、非合金化溶融亜鉛めっきまたは合金化溶融
亜鉛めっきのどちらにも適する。また、この発明によっ
て得られる冷延板は、焼鈍後または亜鉛めっき後、特殊
な処理を施して、化成処理性、溶接性、プレス成形性、
および耐食性の改善を行うこともよい。さらにこれらの
冷延鋼板に、板形状矯正などの目的で調質圧延を、通常
常識の範囲、すなわち板厚(mm)に等しい圧下率(%) 程度
行ってかまわない。
【0011】
【実施例】表1に示す成分組成の鋼スラブを、1250℃で
加熱そして均熱後、または連続鋳造後再加熱することな
しに、粗圧延を行って、次いで仕上圧延を行った。この
ときの熱延仕上温度(FDT) を表2に示す。この熱延板を
引き続き酸洗後、表2に示す冷延圧下率にて冷間圧延を
行って 0.8mm厚とした後、連続焼鈍ラインにて表2に示
す温度にて20秒間の再結晶焼鈍を行った。かくして得ら
れた冷延鋼板につき、引張特性および耐食性を調査し
た。ここに引張特性はJIS 5号引張試験片を使用して測
定し、ランクフォード値(r値)は、15%引張予歪を与
えた後、3点法にて測定した。またr値は、L方向(圧
延方向)、D方向(圧延方向に対し45°の方向)および
C方向(圧延方向に対し90°の方向)の平均値で示され
ている。また耐食性試験方法は前述と同様の方法にて評
価した。これらの評価結果を表2に示すように、この発
明に従って得られた鋼板は、TS×Elで示されるTS-El
ランスに優れ、高r値を示し、かつ優れた耐食性を有す
ることがわかる。一方、比較例は、少なくとも加工性、
耐食性の一方が劣っている。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、耐食性、とくに耐孔食
性に優れ、かつ加工用として適した特性を有する冷延鋼
板を提供でき、自動車の軽量化に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】最大孔食深さにおよぼすMn量とS量の影響を示
す特性図。
【図2】ランクフォード(r値)におよぼすS量とC量
の影響をしめす特性図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 俊之 千葉県千葉市中央区川崎町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 平3−97813(JP,A) 特開 平5−209228(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 8/00 - 8/04 C21D 9/46 - 9/48

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.0015重量%(以下%と略す)以
    下、Si: 1.0%以下、Mn: 0.3〜 2.0%、P:0.15%以
    下、S: 0.003%以下、N: 0.003%以下、およびAl:
    0.04〜0.15%を含有し、かつAl(%)/N(%) が20以上で、
    残部はFeおよび不可避的不純物よりなることを特徴とす
    る耐食性に優れた加工用冷延鋼板。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の鋼成分に加えて、重量%
    にてMo:0.03〜 1.0%、Ni:0.03〜 1.0%、Cr:0.03〜
    1.0%、V: 0.002〜 0.5%のうちの1種または2種以
    上を総量にて 2.0%以下で含有することを特徴とする耐
    食性に優れた加工用冷延鋼板。
  3. 【請求項3】 請求項1または記載の鋼成分よりなる
    鋼スラブを、直接または再加熱にて1050℃以上、1300℃
    以下の温度に均熱保持した後、熱間圧延仕上温度が(Ar3
    変態点 -20℃) 以上、(Ar3変態点 +50℃) 以下で熱間圧
    延を施し、さらに酸洗、圧下率65%以上90%以下で冷間
    圧延し、しかる後 700〜 950℃の温度範囲にて再結晶焼
    鈍を施すことを特徴とする耐食性に優れた加工用冷延鋼
    板の製造方法。
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