JP3347210B2 - 精密打ち抜き用高強度鋼板の製造方法 - Google Patents

精密打ち抜き用高強度鋼板の製造方法

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JP3347210B2 JP03516994A JP3516994A JP3347210B2 JP 3347210 B2 JP3347210 B2 JP 3347210B2 JP 03516994 A JP03516994 A JP 03516994A JP 3516994 A JP3516994 A JP 3516994A JP 3347210 B2 JP3347210 B2 JP 3347210B2
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利郎 山田
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Nisshin Steel Co Ltd
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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,ギアなどの自動車用部
品等に好適に使用される,540N/mm2を超える引
張強さをもった,精密打ち抜き用(ファインブランキン
グ用)高強度鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来,精密打ち抜き用鋼板の製造方法に
関し,特公昭62−2008号公報,特公昭58−73
4号公報,特公平2−19173号公報が開示されてい
る。これらに記載された方法は,何れも鋼片に冷間圧延
を施した後,焼鈍を施して鋼中のセメンタイト等を球状
化させることにより鋼板の精密打ち抜き性を向上させる
方法である。
【0003】また,特開昭58−104160号公報,
特公平3−2942号公報,特公平5−14764号公
報によっても,精密打ち抜き用鋼板の製造方法が開示さ
れている。これらに記載された方法は,何れも軟質の鋼
板を打ち抜き加工した後に,部品に対して焼入れ,浸炭
焼入れ等の熱処理を施す方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし,特公昭62−
2008号公報,特公昭58−734号公報,特公平2
−19173号公報に記載された製造方法によると,セ
メンタイト等を球状化させるために焼鈍を施す必要があ
る。このため,工程が長くなって納期の遅れといった問
題が引き起こされ,また,コストアップを生じさせる原
因にもなっている。更に,製造条件も厳密に管理しなけ
ればならなくなる。また,これらの製造方法で製造され
る鋼板は,各自動車部品メーカーなどにおいて精密打ち
抜き加工をした後に,部品に熱処理を施すことが前提と
されており,メーカーの製造コストを引き上げる原因に
もなっている。
【0005】また,特開昭58−104160号公報,
特公平3−2942号公報,特公平5−14764号公
報に記載された製造方法は,鋼板の強度が軟質であるた
めに精密打ち抜き加工をした後に,部品に対し焼入れ,
浸炭焼入れ等の熱処理を施す必要がある。このため,部
品メーカーにあっては製造コストアップが余儀なくされ
る。
【0006】従って,本発明の目的は,球状化のための
焼鈍を行わずとも優れた精密打ち抜き性を備えており,
かつ,精密打ち抜き後の部品に熱処理を行う必要がない
精密打ち抜き用高強度鋼板の製造方法を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,重量%
で, C :0.02〜0.08%, Si:0.8%以下, Mn:1.0〜2.0%, P :0.02%以下, Nb:0.01〜0.04%, S :0.005%以下, Ti:必要な場合は0.01〜0.05%, を含み,残部がFe及び製造上不可避的に混入する不純
物元素からなる組成に調整された鋼片に熱間圧延を施し
た後,5〜50%の圧下率で冷間圧延を施す精密打ち抜
き用高強度鋼板の製造方法が提供される。
【0008】また本発明によれば,重量%で, C :0.02〜0.08%, Si:0.8%以下, Mn:1.0〜2.0%, P :0.02%以下, Nb:0.01〜0.04%, S :0.005%以下, Ti:必要な場合は0.01〜0.05%, を含み,残部がFe及び製造上不可避的に混入する不純
物元素からなる組成に調整された鋼片に,仕上温度が8
50〜1000℃の範囲となる熱間圧延を施した後,6
00℃に冷却するまでは平均で40℃/s以上となる冷
却速度で冷却し,600℃に冷却されてからは平均で3
0℃/s以下となる冷却速度で冷却して,400〜55
0℃で巻取り,その後5〜50%の圧下率で冷間圧延を
施す精密打ち抜き用高強度鋼板の製造方法が,併せて提
供される。
【0009】
【作用】本発明方法に従って製造される鋼板は,微細な
フェライトマトリックスにパーライトまたはセメンタイ
トを微細に分散させた組織をもっている。かかる組織
は,ベーナイトやマルテンサイトが分散しているものに
比べて,優れた精密打ち抜き性を有する。なかでも,パ
ーライトを分散させた場合は,分散相が連続的なバンド
状などに生成されることがなく,マトリックスに微細な
パーライトがまんべんなく分散された状態となるので,
より良好な精密打ち抜き性を呈する鋼材が得られる。
【0010】微細なフェライトマトリックスにパーライ
トまたはセメンタイトを微細に分散させた組織は,マト
リックスに粒径の小さいフェライトを分散させ,フェラ
イト変態後に生じた微細なパーライトまたはセメンタイ
トをフェライトマトリックスに分散させた組織である。
かかる組織は,合金の成分設計において,特に微細フェ
ライトの生成に有効なNbの含有量を所定の範囲に規定
し,かつ,熱延後の冷却及び巻取りを所定の温度条件の
下で行うことによって形成される。また,熱延板に所定
の圧下率で冷延を施し,鋼の降伏比(0.2%耐力/引
張強さ)を上げることによって,精密打ち抜き加工をし
た後の成品のだれが低減され,また,精密打ち抜き部品
に必要とされる板厚精度の向上が図られる。
【0011】以下,本発明の構成について詳述する。先
ず,本発明方法に供される鋼片の組成を説明する。な
お,以下の説明において「%」とは「重量%」を意味す
る。 C:強度確保のために有効な元素であり,引張強さ54
0N/mm2以上の目標強度を得る上で0.02%以上の
Cを含有していることが必要である。しかし,0.08
%を超えるCを含有させるとパーライト量が増加するた
め精密打ち抜き性が著しく劣化する。そこで,Cの含有
量は0.02〜0.08%にした。なお,好ましくはCの
含有量は0.02〜0.06%にするのが良い。
【0012】Si:固溶強化により強度を向上させる元
素として有効であり,本発明において,Siは成分元素
として把握される。しかし,0.8%を超えるSi含有
量では,熱延板の表面性状が著しく劣化するため,冷延
後も表面疵が残存し,製品の性状が劣る。そこで,Si
の含有量は0.8%以下にした。なお,好ましくはSi
の含有量は0.4〜0.8%にするのが良い。
【0013】Mn:強度確保のために1.0%以上の添
加が必要である。しかし,2.0%を超えるMnを含有
すると,鋼片内で中心偏析が助長され,バンドストラク
チャー(縞状組織)が形成される。その結果,精密打ち
抜き性が劣化する。そこで,Mn含有量は1.0〜2.0
%にした。なお,好ましくはMnの含有量は1.5〜2.
0%にするのが良い。
【0014】P:固溶強化元素であり,強度の向上に寄
与する。本発明において,Pは成分元素として把握され
る。しかし,Pは鋼片内の中心偏析を助長させる作用を
有し,P含有量が0.02%を超えると,バンド状のパ
ーライトが鋼板の板厚方向中心部に生じ易くなる。バン
ド状のパーライトは破断面発生の起点となり,結果とし
て精密打ち抜き性が劣化される。そこで,Pの含有量は
0.02%以下にした。なお,好ましくはPの含有量は
0.01〜0.02%にするのが良い。
【0015】Nb:析出強化元素として働き,強度の向
上に有効な合金元素である。また,圧延中においてオー
ステナイトの再結晶を抑制し,フェライト粒を均一,微
細に生成させるとともに,精密打ち抜き性の向上に有効
なフェライトの生成を容易にさせる。これらの効果を確
保するためには0.01%以上必要であるが,0.04%
を超えるNbを含有すると,析出強化に起因して精密打
ち抜き性が著しく低下する。そこで,本発明においては
Nb含有量は0.01〜0.04%とした。なお,好まし
くはNbの含有量は0.01〜0.02%にするのが良
い。
【0016】S:MnSを形成し,精密打ち抜き性を著
しく劣化させる有害元素である。本発明において,Sは
不純物元素として把握される。そこで,本発明において
はS含有量を0.005%にした。なお,好ましくはS
の含有量は0.003%以下にするのが良い。
【0017】Ti:Tiは必要に応じて添加される合金
元素である。TiはSと化合してTiSを形成し,精密
打ち抜き時の破断面発生の起点となるMnSの生成を防
止する。0.01%以上のTiの添加は精密打ち抜き性
の向上に極めて有効である。しかし,Ti添加による性
質改善は0.05%で飽和し,それを超えて含有させる
と経済性を損なう。そこで,Tiを含有させる場合は,
その含有量を0.01〜0.05%とした。なお,好まし
くはTiの含有量は0.01〜0.03%にするのが良
い。
【0018】本発明方法は,その目的を達成すべく,以
上の各成分を含み残部がFe及び製造上不可避的に混入
する不純物元素からなる組成に調整された鋼片に熱間圧
延を施した後,5〜50%の圧下率で冷間圧延を施すも
のである。本発明方法に供される鋼片は,以上の他の成
分,例えば脱酸元素としてのAlなども不純物元素とし
て含有することが可能である。なお,Alを含有する場
合は,その含有量を0.10以下にするのが良い。以下
に,本発明方法における熱延条件と冷延条件について詳
述する。
【0019】仕上圧延温度:熱間圧延の仕上温度が10
00℃を超えると,熱延中にオーステナイトの再結晶が
進行するため,冷却後に安定してフェライトを得ること
が困難になり,精密打ち抜き性が劣化する。しかし,8
50℃未満では,Nbを含有する鋼の場合,未再結晶状
態で圧延が行われるため変形抵抗が増大し,著しく通板
性が劣化するとともに,板厚精度が悪化し,また,電力
原単位の増大が引き起こされる。従って,仕上圧延温度
は850〜1000℃とするのが好ましい。。なお,よ
り好ましくは仕上圧延温度は850〜950℃にするの
が良い。
【0020】仕上圧延後の冷却速度:仕上圧延後の冷却
速度は,目標とする微細なフェライト+パーライトまた
はフェライト+セメンタイトの組織を熱延板に作り込む
上で重要な条件である。仕上圧延後から600℃に冷却
するまでの温度領域では,フェライト及びパーライトの
変態を抑制しながら,精密打ち抜き性に有害なパーライ
トを微細化させ,分散させることが必要である。従っ
て,600℃に冷却するまでは平均で40℃/s以上と
なる冷却速度で冷却することが好ましい。なお,より好
ましくはこの温度域における冷却速度を平均で50℃/
s以上にするのが良い。
【0021】他方,600℃に冷却されてからは,ベイ
ナイト変態を抑制しながら微細なフェライトを生成させ
るために,平均で30℃/s以下となる冷却速度で冷却
することが好ましい。なお,より好ましくはこの温度域
における冷却速度を平均で20℃/s以下にするのが良
い。
【0022】巻取温度:本発明者らは,多数の実験か
ら,粗大なパーライトの生成を抑制させる条件下でフェ
ライトを十分に微細化させるためには,熱延板の巻取温
度を550℃以下にすることが望ましいことを見い出し
た。しかし,400℃を下回る巻取温度では,ベイナイ
トが生成され易くなり,精密打ち抜き性が劣化する。従
って,550〜400℃の巻取温度にすることが好まし
い。なお,より好ましくは巻取温度を450〜500℃
にするのが良い。
【0023】冷延率:精密打ち抜きされた部品におい
て,打ち抜き面のだれが小さいことが必要である。だれ
が生じると,例えば製品がギアであれば,ギアの刃先に
おける接触面積が小さくなり,製品の耐久性が劣化す
る。だれは引張試験における降伏比(0.2%耐力/引
張強さ)と強い相関があり,降伏比0.9以上でだれは
極めて小さくなる。降伏比0.9以上を得るためには,
本発明方法に供される鋼においては,5%以上の冷延が
必要である。また,精密打ち抜き部品においては表面粗
度や板厚精度に対する要求も高く,このためにも5%以
上の冷延が必要である。しかし,50%を超える冷延率
とすると,加工硬化が著しく大きくなるため,延性が劣
化して,精密打ち抜き性が劣化する。そこで,冷間圧延
の圧下率は5〜50%とした。なお,より好ましくは冷
間圧延の圧下率を10〜30%にするのが良い。
【0024】
【実施例】本発明の実施例を以下に示す。表1に実施例
に供した鋼種の組成を示す。鋼種A1〜A6は組成が本発
明の範囲内にある例であり,鋼種B1〜B3は組成が本発
明の範囲外にある比較例である。
【0025】
【表1】
【0026】これら鋼種A1〜A6及び鋼種B1〜B3を用
いて,表2に示す熱延条件で板厚4〜8mmの熱延鋼板
をそれぞれ製造し,その後,表2に示す冷延率で冷延
し,板厚2〜6mmの冷延鋼板を製造した。
【0027】
【表2】
【0028】得られた鋼板からJIS5号引張試験片と
精密打ち抜き用試験片(150mm角)を切り出し,引
張試験を行って強度の評価試験を行うと共に,試験片1
00個中の破断面発生率を調べ,剪断面と破断面の比率
を調べることによって精密打ち抜き面の性状の評価試験
を行った。なお,精密打ち抜き時のクリアランスは0.
02mmとした。試験結果を表3に示す。
【0029】
【表3】
【0030】本発明例である試験番号1〜9は,何れも
540N/mm2を超える引張強さをもち,かつ,破断
面発生率,破断面比率が共に5%以下であった。特に,
試験番号1,3,5,6〜10は破断面発生率,破断面
比率が共に0%であり,極めて優れた精密打ち抜き面性
状を示した。
【0031】一方,比較例においては,試験番号10は
降伏比(0.2%耐力/引張強さ)が0.9未満であり,
だれ量が大きくなった。また,製品の板厚精度も悪かっ
た。試験番号11〜13は精密打ち抜き面の性状が悪く
実用に供することができない。試験番号14は強度が不
足する。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば,540N/mm2を超
える引張強さを持ち,精密打ち抜き性が要求されるギア
等の自動車用部品等に好適な高強度鋼板を得ることがで
きる。本発明によれば,従来精密打ち抜き後に行われて
いた熱処理や窒化等の後熱処理を省略でき,精密打ち抜
き面の性状が極めて良好な部品が得られる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−224354(JP,A) 特開 平5−179397(JP,A) 特開 平5−51695(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/46 - 9/48 C21D 8/00 - 8/04 C22C 38/00 - 38/60

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で, C :0.02〜0.08%, Si:0.8%以下, Mn:1.0〜2.0%, P :0.02%以下, Nb:0.01〜0.04%, S :0.005%以下, を含み,残部がFe及び製造上不可避的に混入する不純
    物元素からなる組成に調整された鋼片に熱間圧延を施し
    た後,5〜50%の圧下率で冷間圧延を施す精密打ち抜
    き用高強度鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%で, C :0.02〜0.08%, Si:0.8%以下, Mn:1.0〜2.0%, P :0.02%以下, Nb:0.01〜0.04%, S :0.005%以下, Ti:0.01〜0.05%, を含み,残部がFe及び製造上不可避的に混入する不純
    物元素からなる組成に調整された鋼片に熱間圧延を施し
    た後,5〜50%の圧下率で冷間圧延を施す精密打ち抜
    き用高強度鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 重量%で, C :0.02〜0.08%, Si:0.8%以下, Mn:1.0〜2.0%, P :0.02%以下, Nb:0.01〜0.04%, S :0.005%以下, を含み,残部がFe及び製造上不可避的に混入する不純
    物元素からなる組成に調整された鋼片に,仕上温度が8
    50〜1000℃の範囲となる熱間圧延を施した後,6
    00℃に冷却するまでは平均で40℃/s以上となる冷
    却速度で冷却し,600℃に冷却されてからは平均で3
    0℃/s以下となる冷却速度で冷却して,400〜55
    0℃で巻取り,その後5〜50%の圧下率で冷間圧延を
    施す精密打ち抜き用高強度鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 重量%で, C :0.02〜0.08%, Si:0.8%以下, Mn:1.0〜2.0%, P :0.02%以下, Nb:0.01〜0.04%, S :0.005%以下, Ti:0.01〜0.05%, を含み,残部がFe及び製造上不可避的に混入する不純
    物元素からなる組成に調整された鋼片に,仕上温度が8
    50〜1000℃の範囲となる熱間圧延を施した後,6
    00℃に冷却するまでは平均で40℃/s以上となる冷
    却速度で冷却し,600℃に冷却されてからは平均で3
    0℃/s以下となる冷却速度で冷却して,400〜55
    0℃で巻取り,その後5〜50%の圧下率で冷間圧延を
    施す精密打ち抜き用高強度鋼板の製造方法。
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