JP3461641B2 - 耐デント性および2次加工性に優れた深絞り用冷延鋼板 - Google Patents

耐デント性および2次加工性に優れた深絞り用冷延鋼板

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は耐デント性、耐面歪
み性ならびに2次加工性に優れた深絞り用鋼板およびそ
の製造方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】TiやNbを極低炭素鋼に添加し、固溶
C,Nを炭窒化物の形で固定したIF鋼板(Interstiti
al atom free steel sheet)は優れた深絞り性を有する
冷延鋼板として広く使用されている。しかし、この鋼板
の弱点は軟質であるため、耐面歪み性は優れているが、
耐デント性が劣り、自動車外板等に適応すると成形後外
力を加えると形状が容易に崩れる欠点がある。一方耐デ
ント性を向上させるには降伏点を高めることが有効であ
ることが知られているが、この場合形状凍結性および耐
面歪み性が悪化する。 【0003】耐デント性ならびに耐面歪み性を有する鋼
板の製造法として表層をハイテン化した複層鋼板による
製造方法が開示された(特開平4−143227号公
報、特開平4−191330号公報、特開平4−191
331号公報)。また同様に表面近傍のみをハイテン化
する方法として、浸炭処理あるいは窒化処理がよく知ら
れており、浸炭・窒化処理により表層近傍で強度の高い
鋼板ならびにその製造方法が開示されている(特開平3
−243753号公報)。また張り出し性及び耐デント
性ならびに耐面歪み性を有する鋼板として板表面から板
厚の10%までの平均硬度を1800>HV>1200
MPaとした鋼板(特願平6−204006号)があ
る。しかしこれらの技術は成形加工上重要な特性の1つ
である2次加工性については全く言及しておらず、なん
ら示唆する技術の開示もない。また板表面から板厚の1
0%までの平均硬度を1800MPa以下としているこ
とにより耐デント性性が不足する傾向にある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、冷延鋼板の
板厚方向の硬度分布を最適化することにより2次加工
性、張り出し性および耐デント性ならびに耐面歪み性に
優れた冷延鋼板を提供するものである。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明者は耐デント性、
耐面歪み性および張り出し性を同時に満足し、かつ2次
加工性が優れた冷延鋼板について検討を重ね、鋼の成分
と板厚方向の硬度を最適化することにより上記の特性を
同時に満足する冷延鋼板を得られることを見いだした。
すなわち、表層部を硬化させ、内層部に加工性の優れた
鋼板を用いることにより耐デント性と耐面歪み性を同時
に満足することができ、耐デント性と良張り出し性なら
びに2次加工性が要求される部位については、表層部の
硬化代をある範囲に抑えかつ板表面から板厚の3%まで
の平均硬度を抑えることにより耐デント性、良張り出し
性および2次加工性を同時に満足することが出来ること
を明らかにした。 【0006】本発明の要旨とするところは、表面から板
厚の10%までの平均組成が質量比で、C:0.005
%以下、N:板厚の中心部の平均N量より0.001%
以上、0.05%以下だけ高い量、Mn:0.5%以
下、Si:0.3%以下、P:0.1%以下、Al:
0.005%以上、0.2%以下、Ti,Nbの一方あ
るいは双方の和が0.02%以上、0.1%以下、残部
Feおよび不可避的不純物であり、さらに表面から板厚
の10%までの平均硬度がビッカース硬さで180以
上、300以下であり、かつ表面から板厚の3%までの
平均硬度がビッカース硬さで180以下であること、そ
して表面から板厚の15%入った位置から板厚中心まで
の平均組成が、C:0.005%以下、N:0.01%
以下、Mn:0.5%以下、Si:0.3%以下、P:
0.1%以下、Al:0.005%以上、0.2%以下
で、Ti,Nbの一方あるいは双方をC/12+N/1
4+S/32<1.2(Ti/48+Nb/93)なる
条件を満足するように含有し、残部Feおよび不可避的
不純物からなることを特徴とする耐デント性および2次
加工性に優れた鋼板にある。 【0007】 【発明の実施の形態】以下に、本発明について詳細に説
明する。本発明の成分の限定理由は次の通りである。
から板厚の15%の入った位置から板厚中心までの平
均組成で、TiおよびNbのいずれか一方または双方を
1.2(Ti/48+Nb/93)>C/12+N/1
4+S/32なる関係を満足するように限定したのは、
鋼中のCおよびNを析出物の形で固定し、固溶のC,N
を冷延時にほとんど存在させずにスムースな結晶回転を
可能にすることにより、その後の再結晶焼鈍で製品の深
絞り性を良好ならしめるに有利な方位である(111)
<112>,(554)<225>などの集積度の高い
集合組織を有する鋼板を得ることが出来るためである。 【0008】一方、表面から板厚の10%までの平均組
成で、Ti,Nbの一方あるいは双方の和が0.02
以上、0.1%以下と限定したのは、Ti,Nbの一方
あるいは双方の和が0.01%以下だと、窒化物の形成
が十分起こらず、硬度がビッカース硬さで180以上に
ならないためである。また上限を0.1%としたのは、
これ以上の添加は表層硬度がビッカース硬さで300以
上になる可能性が高く、張り出し性および2次加工性の
劣化が懸念されるためである。 【0009】表面から板厚の10%までの平均組成でN
量の下限を板厚中心部の平均N量より0.001%以上
としたのは、これ以下の窒化量の差では窒化による表層
の硬化代が小さく十分な耐デント性が得られないためで
ある。また、上限を板厚中心部の平均N量より0.05
%超にならないことと限定したのは、これ以上の窒素の
増加は硬度がビッカース硬さで300以上になる可能性
が高く、張り出し性および2次加工性の劣化が懸念され
るためである。表面から板厚の15%入った位置から板
厚中心までの平均N量を0.01%以下としたのは、こ
れ以上の添加は加工性の劣化をもたらすからである。 【0010】一方、C:0.005%以下としたのはこ
れらの量を超えて、Cを添加すると製品の加工性を損な
うのみならず1.2(Ti/48+Nb/93)>C/
12+N/14+S/32の条件式を満たすのに必要な
TiあるいはNbの量が多くなり、不必要に製造コスト
が高くなるためである。 【0011】なお他の成分としては強度向上のために含
まれる成分すなわち、Si,Mn,Pの上限をSi:
0.3%以下、Mn:0.5%以下、P:0.1%以下
としたのは、これ以上の添加は加工性を劣化するためで
ある。Alは溶鋼での確実な脱酸を可能とするために少
なくとも0.005%の添加が必要であるが、過度の添
加は加工性を劣化するので上限を0.2%とした。また
Bの添加は2次加工性を更に高めるので、必要に応じて
Bを添加することは本発明の趣旨を損ずるものではな
い。 【0012】表面から板厚の3%までの平均硬度がビッ
カース硬さで180以下と制限したのは、張り出し加工
及び2次加工時の割れの起点が表面近傍から発生するこ
とが考えられ、上記の条件を満たすことにより張り出し
性と2次加工性を確保できるからである。また表面から
板厚の10%までの平均硬度がビッカース硬さで180
以上、300以下という条件を同時に満たすことにより
耐デント性を損なうことなく張り出し性ならびに2次加
工性を十分向上させることが可能であるからである。 【0013】本発明鋼の特徴としては以上であるが、そ
の製造方法としては製造コストが低い連続即焼鈍におけ
る窒化、その後の脱窒(窒化層の軟化のため)が望まし
い。窒化、脱窒条件としては窒化及びおよび脱窒温度、
窒化および脱窒時間、鋼表面における窒素ポテンシャル
等の多くの影響因子が関わるが、基本的には本発明の範
囲を満足する硬度分布を与えられた成分系で実現すれ
ば、耐デント性、耐面歪み性を有し、張り出し性ならび
に2次加工性が良好な鋼板が製造できる。 【0014】 【実施例】表1に示した成分組成を有する材料を用いて
様々な機械試験をした結果を表2に示す。ここでの材料
は、連続鋳造スラブを1200℃で加熱し、約930℃
で仕上げ圧延した4mm厚の熱延板を80%冷延し、連続
焼鈍の前半で800℃で30秒の再結晶焼鈍をし、その
後連続焼鈍炉中で様々な条件で窒化し、その後脱窒を行
ったものである。窒化条件は、炉温600℃以上800
℃以下、時間は1分以内、雰囲気はアンモニア、窒素お
よび水素の混合雰囲気中とした。また脱窒条件として、
温度は600℃以上800℃以下、時間は1分以内、雰
囲気は純水素または窒素、水素の混合雰囲気中とした。 【0015】面歪みの指数としてはYPが250MPa
以上では面歪みが生じやすいという従来の基準を適応す
る。また、耐デント性の指標としては図1に示す実験装
置により鋼板に負荷を与えた後、残った凹み量が50μ
mになった時の荷重をもって表した。また、張り出し性
についてはブランク径80mmの円盤を32.2mmのダイ
スを用いて、しわ押さえ力35トンで押さえ、径30mm
の球頭ポンチで押し上げ加工したときの破断が始まると
きの押し上げ距離をLDHとして定量化した。深絞り性
についてはLDRで評価した。2次加工性については、
ブランク径86mmの円盤をしわ押さえ力1トンで押さ
え、径40mmの円筒ポンチで深絞り加工を行いカップを
成形した。その後0℃以下に冷却し、テーパー(角度3
7°)付きポンチにカップをのせ、1mの高さから5kg
の重錘を落下させた。その際脆性割れを生じなかった最
低の温度をもって2次加工性の指標とした。2次加工性
は脆性割れを生じなかった最低の温度が−20℃以下を
もって良好とする。 【0016】 【表1】【0017】 【表2】【0018】実験番号1から6までは同じ材料を窒化・
脱窒条件を変えて表層部の窒化量と硬度分布を変化させ
たものである。また実験番号12は同材料の無処理材で
ある。本発明鋼の範囲内である実験番号1,2は耐面歪
み性、耐デント性、張り出し性、深絞り性、2次加工性
のすべてにおいて優れた特性を示し、実験番号12の比
較材に比べ張り出し性、2次加工性の劣化が少なく、著
しい耐デント性の向上が達成されていることが分かる。
実験3については張り出し性、2次加工性の劣化が著し
い。これは表面から板厚の3%までの平均硬度がビッカ
ース硬さで180を超えてしまっており、張り出し加工
時および2次加工試験時に表面より容易にクラックが生
じ、破断および脆性割れが生じた。実験番号4は表面か
ら板厚の10%までの平均硬度は実験番号3とほぼ等し
いが、表面から板厚の3%までの平均硬度がビッカース
硬さで180を超えていないため表面より生じるクラッ
クが減少し張り出し性、2次加工性の劣化が少なかっ
た。実験番号5については窒化量が多すぎたため、耐面
歪み性、張り出し性、2次加工性の劣化が著しい。実験
番号6については表層硬化が十分でなかったため耐デン
ト性の向上が十分でなかった。 【0019】鋼種の違いによる特性の相違は、本発明の
範囲内である実験番号7,8,9は耐面歪み性、耐デン
ト性、張り出し性、深絞り性、2次加工性のすべてにつ
いて優れた特性を示すが、実験番号10ではTi添加量
が少なく、表層の硬化が十分起こらず、耐デント性の向
上が得られなかった。これは窒化時に十分な量のTiN
が析出しなかったためと考えられる。またC/12+N
/14+S/32<1.2(Ti/48+Nb/93)
なる条件を満足していなかった実験番号11は深絞り性
が低かった。 【0020】これらの実施例のうち、実験番号7は焼
鈍、窒化、脱窒後、連続して450℃の溶融亜鉛の入っ
たポットに通板した後、約550℃で約20秒間の加熱
をして亜鉛メッキ層の合金化を行った材料である。 【0021】 【発明の効果】本発明によれば、自動車用外板のような
耐面歪み性、耐デント性、張り出し性、深絞り性それに
2次加工性が要求される冷延鋼板を低コストで供給で
き、工業的に価値の高い発明である。
【図面の簡単な説明】 【図1】耐デント性の測定の実験方法の概要を示した説
明図である。
フロントページの続き (72)発明者 竹下 哲郎 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 表面から板厚の10%までの平均組成が
    質量比で、 C :0.005%以下、 N :板厚の中心部の平均N量より0.001%以上、
    0.05%以下だけ高い量、 Mn:0.5%以下、 Si:0.3%以下、 P :0.1%以下、 Al:0.005%以上、0.2%以下、 Ti,Nbの一方あるいは双方の和が0.02%以上、
    0.1%以下、 残部Feおよび不可避的不純物であり、さらに表面から
    板厚の10%までの平均硬度がビッカース硬さで180
    以上、300以下であり、かつ表面から板厚の3%まで
    の平均硬度がビッカース硬さで180以下であること、 そして表面から板厚の15%入った位置から板厚中心ま
    での平均組成が、 C :0.005%以下、 N :0.01%以下、 Mn:0.5%以下、 Si:0.3%以下、 P :0.1%以下、 Al:0.005%以上、0.2%以下で、 Ti,Nbの一方あるいは双方をC/12+N/14+
    S/32<1.2(Ti/48+Nb/93)なる条件
    を満足するように含有し、 残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とす
    る耐デント性および2次加工性に優れた鋼板。
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