JP3363930B2 - 強度−延性バランスに優れる薄鋼板 - Google Patents

強度−延性バランスに優れる薄鋼板

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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、各種成形加工用鋼板
としての用途に供して好適な強度−延性バランスに優れ
る薄鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】連続焼鈍法に代表される短時間の加熱−
冷却処理からなる焼鈍プロセスでは、製品の材質は素材
の化学成分に強い影響を受ける。そこで、加工用鋼板と
して開発された極低炭素鋼については、鋼中に不可避に
混入するC,Nの悪影響を解消すべく、Ti, Nb等の炭窒
化物形成元素を単独または複合添加することによって
C,Nの固定を図っている。炭窒化物形成元素添加鋼と
しては、たとえば特公昭44-18066号公報、特開昭59-673
22号公報および特開昭59-89727号公報にTi添加鋼が、ま
た特公昭54−1245号公報、特公昭59-34778号公報、特開
昭58-81952号公報および特開昭59−123721号公報にはNb
添加鋼が、さらに特開昭59-67319号公報にはTi, Nb複合
添加鋼がそれぞれ開示されている。
【0003】一方、最近では製鋼技術の進歩によって、
C,Nの低減は比較的容易となり、30 ppm以下での生産
が可能となっている。例えば特開平4-72036号公報に
は、素材としてC,Mn, AlおよびNを低減した電析鉄を
用いることにより、r≧2.5 ,全El≧58%という優れた
特性が得られる旨が報告されている。しかしながら、こ
のようにして高r値、高延性を実現した鋼板、たとえば
r値=2.97、El=61.1%の鋼板であっても、そのT.S.は
242 MPaにすぎず、また強度−延性バランス(T.S.×E
l)は15000 以下と低い。
【0004】かくして現在、C,Nの低減を図り、かつ
Ti, Nb等の炭窒化物形成元素を添加した連続焼鈍材の材
質特性は、T.S.:230 〜260 MPa 、全El:45〜55%、r
値:1.5 〜2.4 、強度−延性バランス:15000 以下程度
である。これに対し、自動車のオイルパンやフェンダー
等については、極めて過酷なプレス加工によって成形さ
れることから、深絞り性および延性については一層の向
上が要望されている。しかしながら、上述したとおり、
一般に高純度化によって延性を向上させた場合には、強
度が低下し、プレス成形時にしわが発生し易くなること
から、成形が不可能とされていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、強度を低
下させることなしに高延性および高r値を確保して、強
度−延性バランスに優れる薄鋼板を提供する。すなわ
ち、(T.S.×El)≧17000 を確保し、しかもr値が 2.5
以上の材質特性を有する薄鋼板を提供することが、この
発明の目的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】成形性における2つの基
本特性である張り出し性すなわち全伸びと深絞り性とを
同時に満足することは極めて難しい。張り出し性は、鋼
の純度を上げ、鋼中の微細な析出物が減少することによ
り、著しく向上する。しかし、単純に高純度化すると、
熱延時における粒成長が著しいため、かなり粗大な結晶
粒が生成し、強度およびr値の低下を招く。そこで、発
明者らは、上記の問題を克服すべく鋭意実験と検討を重
ねた結果、C,Mn, S,Al, Si等の量を従来よりも一層
低減すると同時に、PやMoを添加することによって、所
期した目的が有利に達成されることの知見を得た。この
発明は、上記の知見に立脚するものである。
【0007】すなわち、この発明の要旨構成は次のとお
りである。 1.C:0.001wt%(以下単に%で示す)以下、Si:0.0
1%以下、Mn:0.05%以下、Al:0.01%以下、S:0.005
%以下、N:0.002%以下、O:0.002%以下を含み、か
つP:0.003〜0.02%およびMo:0.05〜0.8%のうちから
選んだ1種または2種を含有し、残部はFeおよび不可避
的不純物の組成になり、(TS×El)≧17000(MPa・
%)、r値が2.5以上である強度−延性バランスに優れる
薄鋼板(第1発明)。
【0008】2.C:0.001%以下、Si:0.01%以下、M
n:0.05%以下、Al:0.01%以下、S:0.005%以下、
N:0.002%以下、O:0.002%以下を含み、かつP:0.
003〜0.02%およびMo:0.05〜0.8%のうちから選んだ1
種または2種を含有し、さらにNb:0.01%以下およびT
i:0.01%以下のうちから選んだ1種または2種を含有
し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になり、(T
S×El)≧17000(MPa・%)、r値が2.5以上である強度
−延性バランスに優れる薄鋼板(第2鋼板)。
【0009】3.C:0.001%以下、Si:0.01%以下、M
n:0.05%以下、Al:0.01%以下、S:0.005%以下、
N:0.002%以下、O:0.002%以下を含み、かつP:0.
003〜0.02%およびMo:0.05〜0.8%のうちから選んだ1
種または2種を含有し、さらにB:0.0006%以下を含有
し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になり、(T
S×El)≧17000(MPa・%)、r値が2.5以上である強度
−延性バランスに優れる薄鋼板(第3発明)。
【0010】4.C:0.001%以下、Si:0.01%以下、M
n:0.05%以下、Al:0.01%以下、S:0.005%以下、
N:0.002%以下、O:0.002%以下を含み、かつP:0.
003〜0.02%およびMo:0.05〜0.8%のうちから選んだ1
種または2種を含有し、さらにNb:0.01%以下およびT
i:0.01%以下のうちから選んだ1種または2種と、
B:0.0006%以下とを含有し、残部はFeおよび不可避的
不純物の組成になり、(TS×El)≧17000(MPa・
%)、r値が2.5以上である強度−延性バランスに優れる
薄鋼板(第4発明)。
【0011】
【作用】以下、この発明において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:0.001 %以下 Cは、低いほど材質の面で有利であり、またCが多いと
必然的にCを固定するために必要なTi量が増大し、複合
析出物の生成量が増えるために、材質の一層の低下を招
く。そのため許容上限を 0.001%とした。
【0012】Si:0.01%以下 Siは、極低炭素鋼において適正な強度を確保する元素と
して添加されるが、Siには脆性を助長する作用があり、
また化成処理を阻害する元素でもあるので、上限を0.01
%に限定した。
【0013】Mn:0.05%以下 Mnは、Siと同様、適正な強度確保に、また熱間脆性の原
因となるSを固定する上でも有用な元素であるが、一方
で延性の低下をもたらすので、上限を0.05%に限定し
た。
【0014】Al:0.01%以下 Alは、脱酸に必要な元素であるが、あまりに多量の添加
は介在物の増加を招き延性が劣化するので、0.01%以下
とした。
【0015】S:0.005 %以下 Sは、多量に含まれると粒界脆化が発生し易く、二次加
工脆性の劣化をもたらすので、極力低減することが望ま
しいが、 0.005%以下で許容できる。
【0016】N:0.002 %以下 Nは、Cと同様、成形性、深絞り性の面からは極力低減
することが望ましいが、 0.002%以下の範囲で許容でき
る。
【0017】O:0.002 %以下 Oは、鋼中ではAl2O3 として存在しており、Oが多い
と、微細な酸化物ができ、加工性を阻害する。よって、
その上限を0.002 %とした。
【0018】P:0.003 〜0.02% Pは、この発明において特に重要な元素である。この発
明のように、C、SおよびN等を低減して高純度化する
と、熱延板の結晶粒径が粗大となり強度の低下を余儀な
くされるが、Pを適正量添加してやれば、r値、E1等
を劣化させることなしに強度の向上を図り得るのであ
る。図1に、P含有量とr値および(T.S.×El)との関
係について調べた結果を示すが、Pを添加することによ
り、r値および(T.S.×El)とも著しく向上する。しか
しながら、含有量が 0.003%に満たないとその添加効果
に乏しく、一方0.02%を超えて添加しても逆に効果は低
下し、耐二次加工脆性が劣化するので、Pは0.003 〜0.
02%の範囲で添加するものとした。
【0019】Mo:0.05〜0.8 % Moも、P同様、この発明においては重要な元素である。
すなわち上述したように、強度を低下させずに高延性を
保つ上で、MoはPと均等な効果がある。図2に、Mo含有
量とr値および(T.S.×El)との関係を示すが、Moの添
加によってr値および(T.S.×El)とも著しく向上す
る。しかしながら、含有量が0.05%未満では添加の効果
があまり見られず、一方 0.8%を超えて添加しても逆に
効果は低下するので、0.05〜0.8 %の範囲で添加するも
のとした。
【0020】以上、基本成分について説明したが、この
発明では、さらに深絞り性改善元素としてNbまたはTiの
少なくとも何れか一種を、また耐二次加工脆性改善元素
としてBを添加することもできる。 Nb:0.01%以下 C、Nの低減だけでは固溶C、Nを完全になくすことが
できないので、必ずしも十分な材質が得られるとは限ら
ない。この点、Ti、Nbなどの炭窒化物形成元素を添加し
てやれば、固溶C、固溶Nを完全に固定することができ
るので、深絞り性は良好となる。Nbは、炭窒化物の形成
によって固溶Cや固溶Nを完全に固定することにより、
深絞り性を向上させる有用元素であるが、含有量が0.01
%を超えると伸びの低下等を招くので、0.01%以下で含
有させるものとした。
【0021】Ti:0.01%以下 Tiは、Nbと同様、炭窒化物を形成することにより固溶
C、Nを完全に固定し、深絞り性の向上に有効に寄与す
るが、含有量が0.01%を超えると伸びの低下等を招くの
で、0.01%以下で含有させるものとした。
【0022】B:0.0006%以下 この発明鋼では、とくにCを低減しているため、粒界は
非常に清浄であり、その結果、加工後に粒界破壊を起こ
し易い。Bは、Cと同様、結晶粒界を強化する働きがあ
るとされており、耐二次加工脆性向上のため必要に応じ
て添加する。しかしながら、過剰のB添加は、r値、E
1を劣化させる傾向が強いため、材質劣化が大きく、深
絞り用鋼板として好ましくない。そこで、Bは上述した
効果が有効に発現する0.0006%以下の範囲で添加するも
のとした。
【0023】次の、この発明鋼の製造条件について説明
する。 熱延条件 この発明では、熱延条件は特に規制されることはなく、
通常行われている方法でよい。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、粗圧延を行うことが好ましい。ここに、熱延仕上
げ温度は、加工性向上の観点から Ar3変態点以上とする
のが好ましい。また、熱延巻取り温度は、 300〜 800℃
の範囲で良いが、析出の促進および粗大化による加工性
の改善には 500℃以上の巻取り温度が好適である。
【0024】冷延圧下率 この発明において、冷延圧下率は通常行われている方法
でよく、50〜90%が好適である。
【0025】再結晶焼鈍条件 この発明においては、焼鈍条件も通常行われている方法
でよく、再結晶温度以上であれば良い。この発明鋼は再
結晶温度が低いので、 650〜850 ℃の範囲であれば良好
な特性が得られる。
【0026】
【実施例】
実施例1 C:0.0007%、Si:0.005 %、Mn:0.03%、S:0.003
%、N:0.0008%、Al:0.005 %、O:0.0015%および
P:0.01%を含有し、残部は実質的にFeの組成になる鋼
スラブを、1250℃, 30分間加熱した後、熱間圧延に供し
た。熱間圧延における仕上げ温度は 860℃、CT処理温
度は 700℃とした。ついで酸洗後、板厚:0.7 mmまで冷
間圧延し、 400〜950 ℃の種々の温度に20秒間加熱保持
する連続焼鈍を施した。その後 0.8%のスキンパス圧延
を施した。かくして得られた鋼板からJIS 5 号引っ張り
試験片を切り出したのち、材料特性を測定した。
【0027】図3に、焼鈍温度とr値および(T.S.×E
l)との関係を示す。同図に示したとおり、焼鈍温度が
650℃以上であれば、極めて高いr値および(T.S.×E
l)が得られている。
【0028】実施例2 実験用真空溶解炉において、表1に示す組成になる鋼を
溶製し、連続鋳造でスラブとしたのち、1250℃に加熱
後、熱間粗圧延により厚さ:3.5 mmのシートバーとし
た。ついで、仕上げ温度:900 ℃で熱間仕上げ圧延を施
したのち、 650℃でコイルに巻き取り、引き続き冷間圧
延を施して厚さ:0.7 mmの冷延板とした。その後、 800
℃, 20sで連続焼鈍を施したのち、 0.8%のスキンパス
を施した。かくして得られた鋼板の材料特性について調
査した結果を表2に示す。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】表2から明らかなように、この発明の成分
組成を満足する鋼A〜Jはいずれも、(T.S.×El)>17
000 でかつr値≧2.5 という優れた材質を呈している。
これに対し、成分組成がこの発明の適正範囲を外れる鋼
K〜Oはいずれも、T.S.はともかく、E1が低く、結果
として(T.S.×El)<16000 の材質しか得られなかっ
た。
【0032】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、強度を低下
させることなしに、伸びおよびr値の向上を図ることが
でき、ひいては強度−延性バランスに優れた薄鋼板を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】P含有量とr値および(T.S.×El)との関係を
示したグラフである。
【図2】Mo含有量とr値および(T.S.×El)との関係を
示したグラフである。
【図3】焼鈍温度とr値および(T.S.×El)との関係を
示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−72036(JP,A) 特開 平4−304318(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.001wt%以下、Si:0.01wt%以下、 Mn:0.05wt%以下、Al:0.01wt%以下、 S:0.005wt%以下、N:0.002wt%以下、 O:0.002wt%以下を含み、かつ P:0.003〜0.02wt%およびMo:0.05〜0.8wt% のうちから選んだ1種または2種を含有し、残部はFeお
    よび不可避的不純物の組成になり、(TS×El)≧17
    000(MPa・%)、r値が2.5以上である強度−延性バランス
    に優れる薄鋼板。
  2. 【請求項2】 C:0.001wt%以下、Si:0.01wt%以下、 Mn:0.05wt%以下、Al:0.01wt%以下、 S:0.005wt%以下、N:0.002wt%以下、 O:0.002wt%以下を含み、かつ P:0.003〜0.02wt%およびMo:0.05〜0.8wt% のうちから選んだ1種または2種を含有し、さらに Nb:0.01wt%以下およびTi:0.01wt%以下 のうちから選んだ1種または2種を含有し、残部はFeお
    よび不可避的不純物の組成になり、(TS×El)≧17
    000(MPa・%)、r値が2.5以上である強度−延性バランス
    に優れる薄鋼板。
  3. 【請求項3】 C:0.001wt%以下、Si:0.01wt%以下、 Mn:0.05wt%以下、Al:0.01wt%以下、 S:0.005wt%以下、N:0.002wt%以下、 O:0.002wt%以下を含み、かつ P:0.003〜0.02wt%およびMo:0.05〜0.8wt% のうちから選んだ1種または2種を含有し、さらに B:0.0006wt%以下 を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成にな
    り、(TS×El)≧17000(MPa・%)、r値が2.5以上で
    ある強度−延性バランスに優れる薄鋼板。
  4. 【請求項4】 C:0.001wt%以下、Si:0.01wt%以下、 Mn:0.05wt%以下、Al:0.01wt%以下、 S:0.005wt%以下、N:0.002wt%以下、 O:0.002wt%以下を含み、かつ P:0.003〜0.02wt%およびMo:0.05〜0.8wt% のうちから選んだ1種または2種を含有し、さらに Nb:0.01wt%以下およびTi:0.01wt%以下 のうちから選んだ1種または2種と、 B:0.0006wt%以下 とを含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成にな
    り、(TS×El)≧17000(MPa・%)、r値が2.5以上で
    ある強度−延性バランスに優れる薄鋼板。
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