JP3294321B2 - 塗装焼付硬化性および耐食性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

塗装焼付硬化性および耐食性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法

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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、主に自動車ボディーに
使用される、塗装焼付硬化性および耐孔あき腐食性に優
れた深絞り用冷延鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車に使用される冷延鋼板の分野にお
いては、深絞り性に優れていることのほか、耐デント性
を向上させるために塗装焼付時に鋼板の降伏応力が上昇
する特性、すなわち塗装焼付硬化性が要求されることが
多い。従来よりこの種の冷延鋼板については、低炭素A
lキルド鋼、極低炭素鋼をベースにTiを添加したも
の、およびこれらにSi、Mn、P等を添加して強度を
上げた高強度鋼板、については多くの提案がある。
【0003】例えば、特開昭57−98630号、特開
昭58−107414号および特開昭61−27692
7号に極低炭素Alキルド鋼を素材として、連続焼鈍で
製造する方法が、また、特開昭61−26757号、特
開昭63−276927号および特開平2−11184
1号に極低炭素Ti添加鋼を素材として連続焼鈍で製造
する方法が開示されている。これらは、鋼板の強度を上
げるばかりでなく、優れた成形性を兼ね備えたまま、成
形時は軟質でありながら、プレス成形後の塗装焼付によ
り鋼板が高強度化する塗装焼付硬化型の冷延鋼板の製造
方法である。
【0004】ところで、これらは深絞り性と強度を同時
に付与する技術であって、自動車用鋼板の薄肉化による
軽量化を達成しようとするものである。しかし、強度面
からは鋼板の板厚を薄くすることも可能であるが、鋼板
の板厚を薄くすると、腐食による耐孔あき寿命が短くな
るという問題が生じてくる。このため、耐食性の良好な
鋼板であることが求められている。
【0005】本発明者らは、上記問題点を解決するため
に、鋼板自体の耐食性を改善し、塗装焼付硬化性、深絞
り性がともに優れた冷延鋼板の製造方法に関して種々の
検討を行い、極低炭素鋼、あるいは極低炭素+微量Ti
添加鋼をベースにP、Cuの複合添加、さらにはSi、
MnおよびNi、Mo、Cr等を添加することにより、
塗装焼付硬化性および耐食性に優れた深絞り用冷延鋼板
を得る方法を見出し、特願平3−212713号に開示
した。
【0006】しかし、この発明は主に塗装焼付硬化性と
耐食性の改善に主眼をおいたものであり、深絞り性につ
いては十分な特性が得られていなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の事情
に鑑み、鋼板自体の耐食性を改善した塗装焼付硬化型の
深絞り用冷延鋼板に関して、優れた深絞り性が得られる
製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【問題を解決するための手段】本発明者らは、鋼板自体
の耐食性を改善した極低炭素P、Cu複合添加の塗装焼
付硬化型の深絞り用冷延鋼板の製造方法に関し、詳細な
検討を行った結果、微量のNbを添加し、さらに必要に
応じて固溶CをTiCとして固定できない程度の微量の
Ti添加を行うことにより、優れた深絞り性が得られる
ことがわかった。
【0009】本発明は、重量%でC:0.001〜0.
008、Si:1.5以下、Mn:0.05〜1.8、
P:0.03〜0.20、S:0.015以下、Cu:
0.05〜0.38、Mo:0.14〜3.0、so
l.Al:0.005〜0.100、N:0.005以
下、Nb:0.005〜0.03、0.003≦Ti≦
(48/32)×S+(48/14)×Nに従う範囲で
あって且つ0.020以下のTiを含有し、さらに必要
に応じて1.0以下のNi、7.0以下のCrの1種も
しくは2種を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物
よりなる鋼のスラブを:熱間圧延を行い、酸洗後、冷間
圧延を行い、その後、連続焼鈍ラインで800〜950
℃の焼鈍を行うことからなる塗装焼付硬化性および耐食
性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法を提供する。
【0010】本発明はまた、重量%でB:0.0003
〜0.003含有することからなる前記の方法による、
塗装焼付硬化性および耐食性に優れた深絞り用冷延鋼板
の製造方法を提供する。
【0011】まず、本発明に係わる、鋼板の製造方法の
各種成分の作用および上記の範囲に限定した理由につい
て説明する。Cは、塗装焼付硬化性を得るのに必須の元
素であり、十分な塗装焼付硬化性を得るためには0.0
01%以上必要である。他方、0.008%を超える
と、固溶Cが多くなり非常に高い塗装焼付硬化性が得ら
れるが、室温時効を生じ、延性の急激な劣化を招く。こ
のため、Cは0.001〜0.008%の範囲に限定し
た。
【0012】Siは、高強度化および耐孔あき腐食性の
改善に有効に作用する元素であるが、1.5%を超える
と、熱間圧延工程でスケール疵が発生し、製品の表面性
状を劣化させること、および硬質となり延性の劣化を招
くことから、添加量の上限を1.5%とした。
【0013】Mnは、強度を向上させるのに有効な元素
であり、そのためには最低0.05%以上必要である。
一方、1.8%を超えると、延性および深絞り性が劣化
するため、0.05〜1.8%の範囲に限定した。
【0014】Pは、本発明における特徴的な元素であ
り、Cuとの複合添加によって、耐孔あき腐食性を著し
く改善する。適正な添加量は、耐食性改善の観点から
0.03%以上必要である。しかし、0.20%を超え
て添加すると、延性および深絞り性が劣化する。そのた
め、添加量を0.03〜0.20%に限定した。
【0015】Sは、深絞り性に有害な元素であり、少な
いほど望ましいが、0.015%までは許容できるの
で、0.015%以下とした。
【0016】Cuは、前述のようにPと複合して添加す
ることにより、耐食性の改善に有効な元素であるが、
0.05%未満ではその効果が認められない。また、
0.38%を超えて添加するとコストの上昇を招くた
め、0.05〜0.38%の範囲に限定した。
【0017】Alは、脱酸剤として添加するものであ
り、その役割を果たすためには0.005%以上必要で
ある。しかし、0.10%を超えて添加すると、Al2
3などの介在物が増加し、加工性および表面品質を劣
化させるので、0.005〜0.10%の範囲に限定し
た。
【0018】Nは、耐食性、深絞り性に有害な元素であ
り少ないほど望ましいが、0.005%までは許容でき
るので0.005%以下とした。
【0019】Nbは、深絞り性の改善に有効な元素であ
るが、0.005%未満ではその効果が認められない。
また、0.03%を超えて含有しても、その効果が飽和
するばかりでなく、いたずらに再結晶温度を上昇させ、
かえって、深絞り性および延性を劣化させるので、0.
005〜0.03%の範囲に限定した。
【0020】Tiは、深絞り性を確保するために有効な
元素であるが、0.003%未満ではその効果が認めら
れない。また、Tiは、N、S、Cと化合物を形成し、
TiN、TiS、TiCなどの析出物として析出する
が、ここで、TiをTiN、TiSとして全量析出する
として計算した量を超えて添加すると、十分な塗装焼付
硬化性が得られなくなる。本発明ではTi含有量範囲を
0.003≦Ti≦(48/32)×S+(48/1
4)×Nに従う範囲であって且つ0.020以下の範囲
とする。
【0021】また、本発明においては、鋼板の強度上昇
と耐食性の改善のために1.0%以下のNi、3.0%
以下のMoおよび7.0%以下のCrの1種もしくは2
種以上を含有せしめることができる。
【0022】Niは、Cuによる熱間脆性の防止と耐孔
あき腐食性の改善に有効に作用するが、1.0%を超え
るとその効果は飽和するとともに、製造コストの上昇を
招くため、添加量の上限を1.0%とした。
【0023】Moは、鋼板の強度上昇と耐孔あき腐食性
の改善に有効に作用するが、3.0%を超えて添加する
とその効果は飽和するとともに、硬質となり延性を劣化
させ、さらにコストの上昇を招くため、添加量の上限を
3.0%とした。
【0024】Crは、鋼板の強度上昇と耐食性の改善に
有効に作用する元素であるが、7%を超えると非常にコ
スト高となるため、添加量の上限を7.0%とした。
【0025】Bは、二次加工脆性の改善に有効であり、
そのためには、0.0003%以上の添加が必要であ
る。しかし、0.003%を超えて添加してもその効果
は飽和するので、添加量を0.0003〜0.003%
の範囲に限定した。
【0026】本発明においては、かかる成分を含有する
鋼を熱間圧延工程、冷間圧延工程を経て薄鋼板とする
が、この場合、熱間圧延工程における仕上げ温度は、A
3変態点以下では深絞り性が劣化する。巻取温度が5
00℃未満では深絞り性が劣化するとともに板形状が悪
くなる。750℃を超えると酸洗性が劣化するとともに
巻取後にコイルの変形が生じる。このため、熱間圧延の
仕上げ温度はAr3変態点以上が、巻取温度は500〜
750℃とすることが望ましい。
【0027】冷間圧延工程では、深絞り性を確保するた
めには、50〜95%の冷延率が必要である。冷延率が
50%未満では深絞り性が劣り、95%を超えると冷間
圧延機の負荷が大きくなり、生産性が劣る。
【0028】本発明では、Nb添加を必須としており、
再結晶温度が高くなるため、再結晶温度以上で加工性を
改善するためには高温で焼鈍する必要がある。また、N
bは熱間圧延工程でNbCとして析出するので、塗装焼
付硬化性を付与するためには、高温の焼鈍により析出し
たNbCを固溶させる必要があることから、800℃以
上の高温焼鈍が必要である。しかし、950℃を超える
温度で焼鈍すると連続焼鈍ラインにおいて表面疵が発生
しやすくなる。したがって、連続焼鈍ラインにおける焼
鈍温度は、800〜950℃の範囲に限定した。
【0029】
【発明の具体的開示】
【実施例1】表1に示す組成よりなる10鋼種を用いて
表2に示す条件下の熱間圧延で板厚3.2mmの熱延板
とし、酸洗後、冷間圧延を施し板厚:0.8mmの冷延
鋼板とした。その後、連続焼鈍ラインで焼鈍を行い、伸
び率:0.8%のスキンパス圧延を施した。得られた冷
延鋼板の引張特性と耐食性および耐二次加工脆性を調査
し、その結果を表2に併記した。
【0030】引張特性の調査には、JISZ2201の
5号試験片を用いた。耐食性試験は、70×150mm
の試験片を切り出し、端面および裏面をシールして複合
腐食試験を行い、最大浸食深さを測定した。複合腐食試
験は、図1に示すようにJISZ2371に準じた塩水
噴霧試験を2時間、60℃の乾燥試験を4時間、50℃
で湿度95%以上の湿潤試験を2時間の合計8時間を1
サイクルとする条件で行った。また、耐二次加工脆性
は、鋼板をブランクした後、円筒ダイスで絞り比が2.
0となるようにカップ成形し、種々の試験温度で5kg
の錘りを1mの高さから落下させ、試片を圧壊させ、脆
性割れの発生する臨界温度を調査した。焼付硬化性(B
H)は,JIS 5号引張試験片を用い2%の引張予歪
みを付与後、170℃×20分の人工時効を施し,予歪
み付与時の応力と人工時効後の降伏応力との差をBHと
して求めた。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】表2の結果に見られるように、Cが高くP
とCuが本発明で規定する量より少なく、Tiの添加量
が高すぎるNo.11鋼は、伸び(El)が低く、かつ
十分な塗装焼付硬化性(BH)が得られない。また、耐
食性に劣っている。Cuが本発明で規定する量より少な
いNo.12鋼は、引張特性は本発明鋼と同等な良好な
値を示すものの、耐食性に劣っている。これに対し、本
発明で規定する範囲の化学組成を有するNo.18,1
鋼は、引張強さ(TS)が高い割に、降伏点(YS)
が低く、伸び(El)や塗装焼付硬化性(BH)が良好
で、さらに耐食性に優れている。なお、Bを添加したN
o.20鋼は、耐二次加工脆性にも優れていることがわ
かる。
【0034】〔参考実験例〕 表1のNo.13鋼を用いて表3に示す条件下の熱間圧
延で板厚3.2mmの熱延板とし、酸洗後、冷間圧延を
施し板厚:0.8mmの冷延鋼板とし、連続焼鈍ライン
で焼鈍を行い、伸び率:0.8%のスキンパス圧延を施
した。得られた冷延鋼板の引張特性と耐食性を調査し、
その結果を表3に併記した。
【0035】
【表3】
【0036】焼鈍温度750℃は、伸び(El)や
平均r値はある程度良好な値が得られているが、NbC
の固溶が十分でなく、塗装焼付硬化性(BH)が得られ
ない。これに対して、焼鈍温度が800℃以上になる
、伸び(El)や平均r値が良好で、しかも塗装焼付
硬化性(BH)にも優れている。
【0037】
【発明の効果】以上のように、本発明は深絞り性、延性
といった加工性を維持しながら、塗装焼付硬化性、耐食
性に優れた冷延鋼板の製造方法を明らかにしたものであ
る。本発明は、自動車の軽量化、長寿命化に大きく寄与
するものであり、その産業上の意義、利益は極めて大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】腐食試験の条件を示した試験サイクル図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宗下 美紀夫 広島県呉市昭和町11番1号 日新製鋼株 式会社 鉄鋼研究所 プロセス・鋼材研 究部内 (72)発明者 山田 利郎 広島県呉市昭和町11番1号 日新製鋼株 式会社 鉄鋼研究所 プロセス・鋼材研 究部内 (56)参考文献 特開 平2−173213(JP,A) 特開 平4−246128(JP,A) 特開 平4−168246(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/48 C21D 8/04 C22C 38/00 C22C 38/48

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でC:0.001〜0.008、
    Si:1.5以下、Mn:0.05〜1.8、P:0.
    03〜0.20、S:0.015以下、Cu:0.05
    〜0.38、Mo:0.14〜3.0、sol.Al:
    0.005〜0.100、N:0.005以下、Nb:
    0.005〜0.03、0.003≦Ti≦(48/3
    2)×S+(48/14)×Nに従う範囲であって且つ
    0.020以下のTiを含有し、さらに必要に応じて
    1.0以下のNi、7.0以下のCrの1種もしくは2
    種を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物よりなる
    鋼のスラブを:熱間圧延を行い、酸洗後、冷間圧延を行
    い、その後、連続焼鈍ラインで800〜950℃の焼鈍
    を行うことからなる塗装焼付硬化性および耐食性に優れ
    た深絞り用冷延鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%でB:0.0003〜0.003
    含有することからなる請求項1に記載した塗装焼付硬化
    性および耐食性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法。
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