JP3357415B2 - 伸びフランジ性に優れる超深絞り用冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents

伸びフランジ性に優れる超深絞り用冷延鋼板及びその製造方法

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JP3357415B2 JP08463593A JP8463593A JP3357415B2 JP 3357415 B2 JP3357415 B2 JP 3357415B2 JP 08463593 A JP08463593 A JP 08463593A JP 8463593 A JP8463593 A JP 8463593A JP 3357415 B2 JP3357415 B2 JP 3357415B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車の大型アウタ
ーパネルなどプレス加工が難しい用途に供して好適な、
伸びフランジ性と超深絞り性とを兼備した冷延鋼板及び
その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】主に自動車の車体部品に使用される超深
絞り性冷延鋼板としては、極低炭素鋼中のC,NをNbや
Tiで析出固定したいわゆるIF(Interstitial-Free) 鋼
が用いられている。この種鋼板に関する従来技術として
は、特開昭61-26757号公報、特開昭61−276927号公報、
特開昭4−254551号公報などに開示の技術があり、かか
る鋼板は、深絞り性の指標であるr値が 2.0〜2.3 と優
れた深絞り性を有している。
【0003】ところで近年、自動車の車体部品について
は、車体軽量化、車体の剛性向上を目的として、数個の
部品を一体に成形する傾向が高まっているが、プレス成
形においては大型部品となると成形が難しくなる。特に
ブランク板において穴を開けて所定の型に成形する場合
は、穴部の周辺で伸びフランジ割れが起こり易い。
【0004】従来、単品のプレス形状では冷延鋼板の特
性として伸びフランジ性が問題になることは少なく、実
際、上述の極低炭素IF鋼に関する従来技術にも伸びフ
ランジ性の向上に関する記述はない。しかしながら、上
述したとおり、自動車用超深絞り性冷延鋼板とくに大型
パネルの一体成形用冷延鋼板としては、伸びフランジ性
に優れることが重要であり、現在、かかる特性をそなえ
る冷延鋼板の開発が望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の要
請に有利に応えるもので、特に自動車パネル部品の一体
成形に供して好適な、伸びフランジ性と超深絞り性とを
兼備した冷延鋼板を、その有利な製造方法と共に提案す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、この発明の要
旨構成は次のとおりである。 1.C:0.0034wt%(以下単に%で示す)以下、Si:0.
1 %以下、 Mn:0.3 %以下、P:0.005 〜0.10
%、 S:0.0034%以下、N:0.005 %以下、 Al:
0.002 〜0.1 %を含み、さらにTi及びNbをTi:0.025 %
以上でかつ(4C+1.5 S+3.4 N)〜0.1 %、Nb:3.
5 C〜0.025 %の範囲において含有し、残部は実質的に
Feの組成になり、直径:0.1 μm 以上のりん化物が0.05
%以下であることを特徴とする伸びフランジ性に優れる
超深絞り用冷延鋼板(第1発明)。
【0007】2.C:0.0034%以下、 Si:0.1 %以
下、Mn:0.3 %以下、 P:0.005 〜0.10%、S:
0.0034%以下、 N:0.005 %以下、Al:0.002 〜0.
1 %を含み、かつB:0.0002〜0.0050%、Ca:0.0005〜
0.05%、Cu:0.01〜1.0 %、 Ni:0.01〜1.0 %、C
r:0.01〜1.0 %、 Mo:0.01〜1.0 %のうちから選
んだ1種又は2種以上を含有し、さらにTi及びNbをTi:
0.025 %以上でかつ(4C+1.5 S+3.4 N)〜0.1
%、Nb:3.5 C〜0.025 %の範囲において含有し、残部
は実質的にFeの組成になり、直径:0.1 μm 以上のりん
化物が0.05%以下であることを特徴とする伸びフランジ
性に優れる超深絞り用冷延鋼板(第2発明)。
【0008】3.C:0.0034%以下、 Si:0.1 %以
下、Mn:0.3 %以下、 P:0.005 〜0.10%、S:
0.0034%以下、 N:0.005 %以下、Al:0.002 〜0.
1 %を含み、さらにTi及びNbをTi:0.025 %以上でかつ
(4C+1.5 S+3.4 N)〜0.1 %、Nb:3.5 C〜0.02
5 %の範囲において含有する組成になる鋼片を、常法に
従う熱間圧延後、750 ℃以下でコイルに巻取り、ついで
圧下率:60%以上で冷延したのち、再結晶温度以上、Ac
3 以下で焼鈍し、引き続き焼鈍温度から 700℃まで平均
冷却速度:20℃/s以上の速度で冷却することを特徴と
する伸びフランジ性に優れる超深絞り用冷延鋼板の製造
方法(第3発明)。
【0009】
【作用】以下、この発明において、鋼の成分組成を上記
の範囲に限定した理由について説明する。 C:0.0034%以下 Cは、加工性とくに伸びフランジ性のために0.0034%以
下とする必要があり、とくに0.0024%以下が好適であ
る。 Si:0.1 %以下、 Siは、表面処理性及び化成処理性の面から 0.1%以下と
した。 Mn:0.3 %以下 Mnは、加工性、とくに伸びフランジ性のために 0.3%以
下とした。 P:0.005 〜0.10% Pは、この発明において特に重要な元素であり、 0.005
%以上とすることで優れた伸びフランジ性と深絞り性が
得られるが、 0.1%を超えるとりん化物の増加によって
伸びフランジ性が劣化するので、 0.005〜0.10%の範囲
に限定した。とくに好適には 0.015〜0.07%の範囲であ
る。 S:0.0034%以下 Sも重要な元素であり、含有量を0.0034%以下とするこ
とで粗大なりん化物の析出を抑制して、伸びフランジ性
の向上に寄与するので、0.0034%以下の範囲に限定し
た。とくに好適な範囲は0.0028%以下である。 N:0.005 %以下 Nは、加工性、とくに伸びフランジ性の面から 0.005%
以下の範囲に制限した。 Al:0.002 〜0.1 % Alは、脱酸のために少なくとも 0.002%を必要とする
が、 0.1%を超えると表面性状が劣化するので、 0.002
〜0.1 %の範囲に限定した。
【0010】Ti:0.025 %以上でかつ(4C+1.5 S+
3.4 N)〜0.1 %、 Tiは、後述するNbと共に、C,N,Sを効果的に析出固
定するだけでなく、りん化物のサイズの制御に有用であ
る。この目的のためには、Ti含有量を 0.025%以上で、
かつ(4C+1.5 S+3.4 N)〜0.1 %に制限する必要
があり、とくにTi/(4C+1.5 S+3.4 N)=1.5 〜
5.0 の範囲が好適である。 Nb:3.5 C〜0.025 % Nbは、Tiとの複合添加により、加工性特に伸びフランジ
性の向上にとりわけ有効に寄与する。そのためには、Nb
含有量は 3.5C〜0.025 %とする必要があり、とくに4
C〜0.020 %の範囲が好適である。
【0011】以上、基本成分について説明したが、この
発明では、併せてりん化物の量も重要な要素である。か
かるりん化物としては、FeTiP, FeNbPなどがあるが、こ
れらのりん化物について、その直径が 0.1μm 以上のも
のを0.05%以下に抑制することによって伸びフランジ性
及びr値を格段に向上させることができる。
【0012】図1に、直径が 0.1μm 以上のりん化物量
と穴広げ率やrバー値等の加工性との関係について調べ
た結果を示す。供試鋼の成分は、C:0.0015%、Si:0.
01%、Mn:0.1 %、P:0.027 〜0.052 %、S:0.0024
%、N:0.0020%、Al:0.04%、Ti/(4C+1.5 S+
3.4 N)=2.5 、Nb:2.3 C, 4.4 Cである。実験は、
上記組成の鋼片を、熱間圧延ラインで仕上げ温度:約 9
00℃、巻取り温度:680 〜420 ℃でコイル状に巻取った
のち、酸洗し、ついで圧下率:約76%で冷間圧延後、連
続焼鈍ラインで 880℃に均熱してから、 700℃までの平
均冷却速度27℃/sで冷却し、板厚:0.7 mmの冷延板製
品とした。得られた製品のr値は、圧延方向に対し0
°, 45°, 90°の3方向について、JIS5号試験片を
用い、伸び率:15%で求めた。rバー値はこれら3方向
の平均値である。また伸びフランジ性の指標となる穴拡
げ率は、 200×200 サイズのサンプルの中央に20mm直径
の穴を打ち抜き、円すい形ポンチにより穴を拡大し、最
初にクラックが発生するまでの穴拡げ率で評価した。従
って、穴拡げ率 100%とは、穴を40mm直径まで拡大した
ときに最初のクラックが発生したことを意味する。
【0013】図1から明らかなように、直径:0.1 μm
以上のりん化物量を0.05%以下に低減することによっ
て、伸びフランジ性及び深絞り性ともに向上している。
この傾向は、とくにNb含有量が 4.4Cと 3.5C以上の要
件を満足する場合に著しい。以上の現象の機構は、まだ
明確に解明されたわけではないが、粗大なりん化物は鉄
母相と非整合であり、マイクロクラックの生成サイトに
なるためと推定される。
【0014】ところでこの発明では、加工性とくに伸び
フランジ性の一層の向上を目的として、B,Ca, Cu, N
i, Cr及びMoのうちから選んだ一種又は二種以上を以下
の範囲で含有させることができる。B:0.0002〜0.0050
%、Ca:0.0005〜0.05%、Cu:0.01〜1.0 %、Ni:0.01
〜1.0 %、Cr:0.01〜1.0 %、Mo:0.01〜1.0 %。
【0015】次に、この発明に従う製造方法について説
明する。鋼片から熱延鋼帯を製造するとき、熱延仕上げ
温度は 950〜830 ℃程度が好適であり、その後のコイル
巻取り温度は 750℃以下(好ましくは 400℃以上)とす
る必要がある。というのは、巻取り温度が 750℃を超え
ると、スケール厚さが急増し、後続する酸洗工程での脱
スケール性が極端に劣化し、表面性状に問題が生じるか
らである。ついで、酸洗後、60%以上の圧下率で冷間圧
延を行う。ここに冷間圧延における圧下率を60%以上に
限定したのは、60%に満たないと超深絞り性が得られな
いからである。その後、再結晶焼鈍を施すが、この再結
晶焼鈍は連続焼鈍ラインは勿論のこと、インライン焼鈍
式の連続溶融亜鉛めっきラインで行うことができる。焼
鈍加熱温度は、再結晶温度(約 750℃)以上、 Ac3(約
950℃)以下とする必要がある。というのは、加熱温度
が再結晶温度に満たないと、延性、深絞り性に劣り、一
方、 Ac3点を超えると粗大粒となり、プレス時に肌あれ
が生じるからである。とくに好適な温度範囲は 830〜90
0 ℃である。さらに、加熱温度から冷却する際、 700℃
までの平均冷却速度は20℃/s以上とする必要がある。
というのは、平均冷却速度は20℃/s未満では、所期し
た程の伸びフランジ性の向上が望み得ないからである。
【0016】図2に、焼鈍加熱温度( 870℃)から 700
℃までの平均冷却速度と穴拡げ率との関係について調べ
た結果を示す。供試鋼は、図1の実験に用いた素材の成
分組成中、P:0.032 %、Nb:4.6 Cとした素材であ
り、また製造条件は、熱延仕上げ温度:890 ℃、コイル
巻取り温度:640 ℃、冷延率:77%(板厚:0.7 mm)と
し、焼鈍温度から 700℃までの平均冷却速度を種々に変
化させた。同図より明らかなように、平均冷却速度が20
℃/s以上とすることにより、伸びフランジ性を格段に
向上させることができる。とくに、25〜50℃/sの範囲
が好適である。
【0017】この焼鈍後の冷却条件は、連続溶融亜鉛め
っきラインによるめっき鋼板の製造においても同様であ
る。この場合は、めっき温度(約 500℃)まで冷却後、
溶融亜鉛めっきし、引き続き合金化処理(約 550℃)を
行うことができる。このように、この発明は、通常の冷
延鋼板は勿論、上述した溶融亜鉛めっき鋼板、さらには
電気亜鉛めっき鋼板などの表面処理鋼板に適用すること
もできる。なお、溶融亜鉛めっきや電気亜鉛めっきは、
従来公知の条件で行えば良い。
【0018】上記の冷延鋼板、さらには溶融亜鉛めっき
鋼板に、形状矯正などを目的として0.3 〜2.0 %の調質
圧延を行うことは有利である。また連続焼鈍法により製
造した冷延鋼板にZn−Ni合金電気めっきなどの表面処理
を施す場合も同様である。
【0019】
【実施例】表1に示す組成になる鋼片を、表2に示す条
件で冷延鋼板又はめっき鋼板とした。得られた成品板の
機械的諸性質及び穴拡げ率について調べた結果を、表2
に併記する。なお、引張特性の測定及び穴拡げ率の測定
は、図1の場合と同様である。また製品には 0.5〜0.8
%の調質圧延を付加している。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】表2から明らかなように、この発明に従っ
て得られた鋼板はいずれも、rバー値が 2.5以上また穴
拡げ率が 170%以上と、優れた深絞り性及び伸びフラン
ジ性を有していた。
【0023】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、従来鋼板に
なかった優れた伸びフランジ性と超深絞り性とを兼ね備
える冷延鋼板を得ることができ、とくに複数部品を一体
化成形する用途に供して好適である。またこの発明は、
あらゆる電気めっき鋼板や溶融めっき鋼板などの表面処
理鋼板に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】直径が 0.1μm 以上のりん化物量と穴広げ率や
rバー値等の加工性との関係を示したグラフである。
【図2】焼鈍加熱温度( 870℃)から 700℃までの平均
冷却速度と穴拡げ率との関係を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橘 林三 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭63−76848(JP,A) 特開 平2−173242(JP,A) 特開 昭49−86214(JP,A) 特開 昭63−100134(JP,A) 特開 平6−25798(JP,A) 特開 昭61−276932(JP,A) 特開 昭58−107414(JP,A) 特開 平2−197528(JP,A) 特開 平2−149624(JP,A) 特開 昭59−38337(JP,A) 特開 平4−176843(JP,A) 特開 昭57−155329(JP,A) 特開 平4−341520(JP,A) 特開 昭59−93834(JP,A) 特開 昭59−74232(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.0034wt%以下、 Si:0.1 wt%以下、 Mn:0.3 wt%以下、 P:0.005 〜0.10wt%、 S:0.0034wt%以下、 N:0.005 wt%以下、 Al:0.002 〜0.1 wt% を含み、さらにTi及びNbを Ti:0.025 wt%以上でかつ(4C+1.5 S+3.4 N)〜
    0.1 wt%、 Nb:3.5 C〜0.025 wt% の範囲において含有し、残部は実質的にFeの組成にな
    り、直径:0.1 μm 以上のりん化物が0.05%以下である
    ことを特徴とする伸びフランジ性に優れる超深絞り用冷
    延鋼板。
  2. 【請求項2】 C:0.0034wt%以下、 Si:0.1 wt%以下、 Mn:0.3 wt%以下、 P:0.005 〜0.10wt%、 S:0.0034wt%以下、 N:0.005 wt%以下、 Al:0.002 〜0.1 wt% を含み、かつ B:0.0002〜0.0050wt%、Ca:0.0005〜0.05wt%、 Cu:0.01〜1.0 wt%、 Ni:0.01〜1.0 wt%、 Cr:0.01〜1.0 wt%、 Mo:0.01〜1.0 wt% のうちから選んだ1種又は2種以上を含有し、さらにTi
    及びNbを Ti:0.025 wt%以上でかつ(4C+1.5 S+3.4 N)〜
    0.1 wt%、 Nb:3.5 C〜0.025 wt% の範囲において含有し、残部は実質的にFeの組成にな
    り、直径:0.1 μm 以上のりん化物が0.05%以下である
    ことを特徴とする伸びフランジ性に優れる超深絞り用冷
    延鋼板。
  3. 【請求項3】 C:0.0034wt%以下、 Si:0.1 wt%以下、 Mn:0.3 wt%以下、 P:0.005 〜0.10wt%、 S:0.0034wt%以下、 N:0.005 wt%以下、 Al:0.002 〜0.1 wt% を含み、さらにTi及びNbを Ti:0.025 wt%以上でかつ(4C+1.5 S+3.4 N)〜
    0.1 wt%、 Nb:3.5 C〜0.025 wt% の範囲において含有する組成になる鋼片を、常法に従う
    熱間圧延後、750 ℃以下でコイルに巻取り、ついで圧下
    率:60%以上で冷延したのち、再結晶温度以上、Ac3
    下で焼鈍し、引き続き焼鈍温度から 700℃まで平均冷却
    速度:20℃/s以上の速度で冷却することを特徴とする
    伸びフランジ性に優れる超深絞り用冷延鋼板の製造方
    法。
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