JP3740882B2 - １／４硬質冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハーメチックシールのヘッダなどに用いられる、JIS G 3141で定められた1/4 硬質の調質区分を満たす冷延鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
1/4 硬質冷延鋼板は一般には軟鋼よりも硬度もしくは強度を要するが深絞りなどの厳しい加工性は要求されないような用途に用いられており、一般には硬度や曲げ性以外の特性にはほとんど注意は払われない。このような1/4 硬質冷延鋼板は、軟鋼を焼鈍後に再圧延する方法で製造するか、成分系にＣ、Mnなどの固溶強化元素を付加する方法で製造するのが一般的である。
【０００３】
ところで、トランジスタの筐体等に用いられるハーメチックシールは、胴体（キャップもしくはカバーと呼ぶ）を軟鋼の絞り成形で成形し、これに底板（ヘッダ）で蓋をして製造するのが一般的である。このヘッダはシールの気密性を保持する（シール内は減圧もしくは真空とするのが一般的）ためにカバーとの密着性が非常に重要であり、そのため打ち抜き加工時のダレや破断面の面積が小さいことが求められる。ダレを小さくするための素材としては硬さが高い方が有利である一方、硬質すぎると破断面が増大するため、一般にヘッダ用素材としては1/4 硬質鋼が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の1/4 硬質冷延鋼板は、同じ硬さであっても打ち抜き時のダレが大きいものがかなりの割合で生じるため、ハーメチックシールのヘッダなど打ち抜き時のダレに厳格な物品の素材とする場合、検査歩留りが悪いという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、打ち抜き時のダレ発生程度が軽度の範囲に収まる1/4 硬質冷延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、硬さに加えて、新たに加工硬化指数（ｎ値）を指標とすることにより、打ち抜き時のダレを軽度の範囲に確実に収め得ることを見いだし、本発明を成した。
すなわち、本発明は、以下の項に記載される1/4 硬質冷延鋼板およびその製造方法である。
【０００７】
(1) 重量％で、Ｃ：0.02〜0.08％（ただし 0.02 ％を除く）、Mn：0.15〜0.50％、Al：0.02〜0.07％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、ｎ値：0.15以下である1/4 硬質冷延鋼板。
(2) 重量％で、Ｃ：0.02〜0.08％（ただし 0.02 ％を除く）、Mn：0.15〜0.50％、Al：0.02〜0.07％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延し、次いで１次冷間圧延し、次いで700 〜800 ℃で焼鈍し、次いで圧下率５〜10％で２次冷間圧延することを特徴とする1/4 硬質冷延鋼板の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の要旨構成を前記範囲に限定した理由について、好ましい実施形態を含めて説明する。
まず成分組成について述べる。
〔Ｃ：0.02〜0.08％（ただし 0.02 ％を除く）〕
Ｃは析出強化・固溶強化元素であり、本発明では、硬さの範囲を特定する必要があるためＣ量の範囲を規定した。Ｃ量が0.08％を超えると、焼鈍後２次冷間圧延した製品の硬さが1/4 硬質の硬さ上限を超える。また、Ｃ量が0.02％未満であると、製鋼工程で出鋼後にＲＨ処理等の工程が必要となり、製造コスト高となる。このため、Ｃは0.02〜0.08％とした（ただし 0.02 ％を除く）。なお、好ましくは0.03〜0.06％である。
【０００９】
〔Mn：0.15〜0.50％〕
Mnも固溶強化元素であり、0.50％よりも多いと焼鈍後２次冷間圧延した製品の硬さが1/4 硬質の硬さ上限を超える。また、0.15％よりも少ないと通常鋼中に不純物として含まれるＳをMnS として固定できなくなるため、熱間圧延時に脆化が起こり、表面欠陥が発生しやすくなる。よってMnは0.15〜0.50％とした。
【００１０】
〔Al：0.02〜0.07％〕
通常鋼中に不純物として含まれるＮは固溶強化元素であるため、固溶状態では製品の硬度を高めてしまう。よって、Alを添加してAlN として析出させる必要がある。そのための適正Al量として0.02〜0.07％に限定した。
〔残部Feおよび不可避的不純物〕
不可避的不純物としては、Si、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏ、さらには、Cr・Cu・Ni・Mo等があり、いずれも少ないほうが望ましいが、とくに、加工性を劣化させないためには、Siは0.5 ％以下、より好ましくは0.02％以下、Ｐは0.1 ％以下、より好ましくは0.035 ％以下、Ｓは0.1 ％以下、より好ましくは0.03％以下、Ｎ、Ｏは各々0.02％以下、より好ましくは40ppm 以下、Cr・Cu・Ni・Mo等は各々0.2 ％以下、より好ましくは0.1 ％以下に制限するのが望ましい。
【００１１】
次に、機械的性質であるｎ値の限定理由を述べる。
〔ｎ値：0.15以下〕
冷延鋼板を打ち抜き加工すると、打ち抜き剪断部には図３に示すような断面形状のダレが生じる。上記成分組成範囲内で組成を種々変えた1/4 硬質冷延鋼板について、打ち抜き試験（図６に試験要領を示す）と引張試験を行い、ダレの大きさをダレ幅・ダレ深さ（図３に定義）で評価し、これらとｎ値との関係を調査した。結果の一例を図１・図２に示す。ｎ値はダレの大きさと良い正相関をもつ。一方、ハーメチックシールヘッダ材で許容されるダレの大きさは、ダレ幅570 〜580 μm 程度以下の範囲、ダレ深さ115 〜120 μm 程度以下の範囲に対応し、これらの範囲は図１・図２よりｎ値：0.15以下の範囲に対応する。すなわち、ｎ値：0.15以下に規制することにより、ダレの大きさをハーメチックシールヘッダ材における許容範囲に精度良く収めることが可能である。このため、ｎ値：0.15以下に限定した。
【００１２】
なお、本発明の1/4 硬質冷延鋼板をハーメチックシールヘッダ材に適用する場合、板厚は0.5 〜2.0 mmとするのが好ましい。
次に、製造方法について述べる。
〔熱間圧延〕
スラブ加熱温度（ＳＲＴ）、熱延仕上げ温度（ＦＤＴ）、巻き取り温度（ＣＴ）の好適範囲は以下の通りである。
【００１３】
ＳＲＴ：通常の範囲で良いが、製造コスト面から1200℃程度以下がよく、一方、ＦＤＴ確保の面から1000℃程度以上がよい。
ＦＤＴ：加工性の面からＡr3変態点（850 〜860 ℃程度）以上が好ましい。
ＣＴ：過剰なスケール生成を回避するには750 ℃以下がよく、一方、加工性の面から550 ℃以上がよい。
【００１４】
〔１次冷間圧延〕
熱延板厚と冷延板厚の兼ね合いから、冷延圧下率：50〜80％で圧延するのが好ましい。
〔焼鈍温度：700 〜800 ℃〕
焼鈍では十分な再結晶させる必要がある。温度が700 ℃よりも低いと冷間圧延組織が十分再結晶するに到らず、焼鈍後硬さが高いため、再圧延後の硬さが1/4 硬質の範囲の上限を超えてしまう。一方、800 ℃を超える温度で焼鈍するのはエネルギー消費量が多く製造コスト高となる。このため、焼鈍温度は700 〜800 ℃に限定した。
【００１５】
〔２次冷間圧延圧下率：５〜10％〕
２次冷間圧延圧下率（２次圧下率という）は、JIS G 3141の1/4 硬質硬さ規定（Hv 1kgf ：110 〜150 ）と本発明のｎ値規定（ｎ値：0.15以下）を共に満足するための必須要件であり、これが10％を超えると1/4 硬質硬さ規定の上限を外れ（図４）、一方、５％を下回るとｎ値が本発明範囲を上回り（図５）、ダレが大きくなる。よって、再圧下率は５〜10％に限定した。
【００１６】
【実施例】
表１に示す成分組成になる鋼スラブをＳＲＴ：1100〜1150℃、ＦＤＴ：850 〜880 ℃、ＣＴ：600 〜680 ℃で熱間圧延し、次いで圧下率70％前後で１次冷間圧延し、次いで表１に示す焼鈍温度で焼鈍し、次いで表１に示す２次圧下率にて２次冷間圧延することにより、表１に示す製品厚の1/4 硬質冷延鋼板を製造し、製品のｎ値と硬さを調査した。ｎ値はJIS 5 号引張試験片を用いて引張試験を行い公称歪５〜15％間にて測定し、硬さはHv 1kgf を鋼板断面の板厚中央部で測定した。その結果を表１に示す。
【００１７】
表１より、２次圧下率が本発明範囲を下回る比較例（符号A,H,L,P ；なお、P はＣ量も高すぎる）はｎ値が本発明範囲を高めに逸脱し、２次圧下率が本発明範囲を上回る比較例（符号F,G ）は硬さがJIS G 3141の1/4 硬質範囲を高めに逸脱したのに対し、本発明製造方法により製造した実施例（符号B,C,D,E,I,J,K,M,N,O,Q ）は、本発明のｎ値規定とJIS G 3141の1/4 硬質硬さ規定とを両方とも満足した。
【００１８】
なお、Mnが過剰である比較例（符号R ）はｎ値を制御するために所定の２次圧下を加えた結果、硬度が規定値を上回った。また、焼鈍温度が不適切である比較例（符号S,T ）も、硬度が規定値以外となった。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、打ち抜き加工でのダレ発生を軽度な範囲に抑制された1/4 硬質冷延鋼板が得られるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダレ幅とｎ値の関係を示すグラフである。
【図２】ダレ深さとｎ値の関係を示すグラフである。
【図３】打ち抜き剪断部のダレ形状を示す模式断面図である。
【図４】硬さと２次圧下率の関係を示すグラフである。
【図５】ｎ値と２次圧下率の関係を示すグラフである。
【図６】打ち抜き試験要領を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 試験片（鋼板）
２ ダイス
３ ポンチ
４ 板押さえ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハーメチックシールのヘッダなどに用いられる、JIS G 3141で定められた1/4 硬質の調質区分を満たす冷延鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
1/4 硬質冷延鋼板は一般には軟鋼よりも硬度もしくは強度を要するが深絞りなどの厳しい加工性は要求されないような用途に用いられており、一般には硬度や曲げ性以外の特性にはほとんど注意は払われない。このような1/4 硬質冷延鋼板は、軟鋼を焼鈍後に再圧延する方法で製造するか、成分系にＣ、Mnなどの固溶強化元素を付加する方法で製造するのが一般的である。
【０００３】
ところで、トランジスタの筐体等に用いられるハーメチックシールは、胴体（キャップもしくはカバーと呼ぶ）を軟鋼の絞り成形で成形し、これに底板（ヘッダ）で蓋をして製造するのが一般的である。このヘッダはシールの気密性を保持する（シール内は減圧もしくは真空とするのが一般的）ためにカバーとの密着性が非常に重要であり、そのため打ち抜き加工時のダレや破断面の面積が小さいことが求められる。ダレを小さくするための素材としては硬さが高い方が有利である一方、硬質すぎると破断面が増大するため、一般にヘッダ用素材としては1/4 硬質鋼が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の1/4 硬質冷延鋼板は、同じ硬さであっても打ち抜き時のダレが大きいものがかなりの割合で生じるため、ハーメチックシールのヘッダなど打ち抜き時のダレに厳格な物品の素材とする場合、検査歩留りが悪いという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、打ち抜き時のダレ発生程度が軽度の範囲に収まる1/4 硬質冷延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、硬さに加えて、新たに加工硬化指数（ｎ値）を指標とすることにより、打ち抜き時のダレを軽度の範囲に確実に収め得ることを見いだし、本発明を成した。
すなわち、本発明は、以下の項に記載される1/4 硬質冷延鋼板およびその製造方法である。
【０００７】
(1) 重量％で、Ｃ：0.02〜0.08％（ただし 0.02 ％を除く）、Mn：0.15〜0.50％、Al：0.02〜0.07％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、ｎ値：0.15以下である1/4 硬質冷延鋼板。
(2) 重量％で、Ｃ：0.02〜0.08％（ただし 0.02 ％を除く）、Mn：0.15〜0.50％、Al：0.02〜0.07％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延し、次いで１次冷間圧延し、次いで700 〜800 ℃で焼鈍し、次いで圧下率５〜10％で２次冷間圧延することを特徴とする1/4 硬質冷延鋼板の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の要旨構成を前記範囲に限定した理由について、好ましい実施形態を含めて説明する。
まず成分組成について述べる。
〔Ｃ：0.02〜0.08％（ただし 0.02 ％を除く）〕
Ｃは析出強化・固溶強化元素であり、本発明では、硬さの範囲を特定する必要があるためＣ量の範囲を規定した。Ｃ量が0.08％を超えると、焼鈍後２次冷間圧延した製品の硬さが1/4 硬質の硬さ上限を超える。また、Ｃ量が0.02％未満であると、製鋼工程で出鋼後にＲＨ処理等の工程が必要となり、製造コスト高となる。このため、Ｃは0.02〜0.08％とした（ただし 0.02 ％を除く）。なお、好ましくは0.03〜0.06％である。
【０００９】
〔Mn：0.15〜0.50％〕
Mnも固溶強化元素であり、0.50％よりも多いと焼鈍後２次冷間圧延した製品の硬さが1/4 硬質の硬さ上限を超える。また、0.15％よりも少ないと通常鋼中に不純物として含まれるＳをMnS として固定できなくなるため、熱間圧延時に脆化が起こり、表面欠陥が発生しやすくなる。よってMnは0.15〜0.50％とした。
【００１０】
〔Al：0.02〜0.07％〕
通常鋼中に不純物として含まれるＮは固溶強化元素であるため、固溶状態では製品の硬度を高めてしまう。よって、Alを添加してAlN として析出させる必要がある。そのための適正Al量として0.02〜0.07％に限定した。
〔残部Feおよび不可避的不純物〕
不可避的不純物としては、Si、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏ、さらには、Cr・Cu・Ni・Mo等があり、いずれも少ないほうが望ましいが、とくに、加工性を劣化させないためには、Siは0.5 ％以下、より好ましくは0.02％以下、Ｐは0.1 ％以下、より好ましくは0.035 ％以下、Ｓは0.1 ％以下、より好ましくは0.03％以下、Ｎ、Ｏは各々0.02％以下、より好ましくは40ppm 以下、Cr・Cu・Ni・Mo等は各々0.2 ％以下、より好ましくは0.1 ％以下に制限するのが望ましい。
【００１１】
次に、機械的性質であるｎ値の限定理由を述べる。
〔ｎ値：0.15以下〕
冷延鋼板を打ち抜き加工すると、打ち抜き剪断部には図３に示すような断面形状のダレが生じる。上記成分組成範囲内で組成を種々変えた1/4 硬質冷延鋼板について、打ち抜き試験（図６に試験要領を示す）と引張試験を行い、ダレの大きさをダレ幅・ダレ深さ（図３に定義）で評価し、これらとｎ値との関係を調査した。結果の一例を図１・図２に示す。ｎ値はダレの大きさと良い正相関をもつ。一方、ハーメチックシールヘッダ材で許容されるダレの大きさは、ダレ幅570 〜580 μm 程度以下の範囲、ダレ深さ115 〜120 μm 程度以下の範囲に対応し、これらの範囲は図１・図２よりｎ値：0.15以下の範囲に対応する。すなわち、ｎ値：0.15以下に規制することにより、ダレの大きさをハーメチックシールヘッダ材における許容範囲に精度良く収めることが可能である。このため、ｎ値：0.15以下に限定した。
【００１２】
なお、本発明の1/4 硬質冷延鋼板をハーメチックシールヘッダ材に適用する場合、板厚は0.5 〜2.0 mmとするのが好ましい。
次に、製造方法について述べる。
〔熱間圧延〕
スラブ加熱温度（ＳＲＴ）、熱延仕上げ温度（ＦＤＴ）、巻き取り温度（ＣＴ）の好適範囲は以下の通りである。
【００１３】
ＳＲＴ：通常の範囲で良いが、製造コスト面から1200℃程度以下がよく、一方、ＦＤＴ確保の面から1000℃程度以上がよい。
ＦＤＴ：加工性の面からＡr3変態点（850 〜860 ℃程度）以上が好ましい。
ＣＴ：過剰なスケール生成を回避するには750 ℃以下がよく、一方、加工性の面から550 ℃以上がよい。
【００１４】
〔１次冷間圧延〕
熱延板厚と冷延板厚の兼ね合いから、冷延圧下率：50〜80％で圧延するのが好ましい。
〔焼鈍温度：700 〜800 ℃〕
焼鈍では十分な再結晶させる必要がある。温度が700 ℃よりも低いと冷間圧延組織が十分再結晶するに到らず、焼鈍後硬さが高いため、再圧延後の硬さが1/4 硬質の範囲の上限を超えてしまう。一方、800 ℃を超える温度で焼鈍するのはエネルギー消費量が多く製造コスト高となる。このため、焼鈍温度は700 〜800 ℃に限定した。
【００１５】
〔２次冷間圧延圧下率：５〜10％〕
２次冷間圧延圧下率（２次圧下率という）は、JIS G 3141の1/4 硬質硬さ規定（Hv 1kgf ：110 〜150 ）と本発明のｎ値規定（ｎ値：0.15以下）を共に満足するための必須要件であり、これが10％を超えると1/4 硬質硬さ規定の上限を外れ（図４）、一方、５％を下回るとｎ値が本発明範囲を上回り（図５）、ダレが大きくなる。よって、再圧下率は５〜10％に限定した。
【００１６】
【実施例】
表１に示す成分組成になる鋼スラブをＳＲＴ：1100〜1150℃、ＦＤＴ：850 〜880 ℃、ＣＴ：600 〜680 ℃で熱間圧延し、次いで圧下率70％前後で１次冷間圧延し、次いで表１に示す焼鈍温度で焼鈍し、次いで表１に示す２次圧下率にて２次冷間圧延することにより、表１に示す製品厚の1/4 硬質冷延鋼板を製造し、製品のｎ値と硬さを調査した。ｎ値はJIS 5 号引張試験片を用いて引張試験を行い公称歪５〜15％間にて測定し、硬さはHv 1kgf を鋼板断面の板厚中央部で測定した。その結果を表１に示す。
【００１７】
表１より、２次圧下率が本発明範囲を下回る比較例（符号A,H,L,P ；なお、P はＣ量も高すぎる）はｎ値が本発明範囲を高めに逸脱し、２次圧下率が本発明範囲を上回る比較例（符号F,G ）は硬さがJIS G 3141の1/4 硬質範囲を高めに逸脱したのに対し、本発明製造方法により製造した実施例（符号B,C,D,E,I,J,K,M,N,O,Q ）は、本発明のｎ値規定とJIS G 3141の1/4 硬質硬さ規定とを両方とも満足した。
【００１８】
なお、Mnが過剰である比較例（符号R ）はｎ値を制御するために所定の２次圧下を加えた結果、硬度が規定値を上回った。また、焼鈍温度が不適切である比較例（符号S,T ）も、硬度が規定値以外となった。
【００１９】
【表１】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、打ち抜き加工でのダレ発生を軽度な範囲に抑制された1/4 硬質冷延鋼板が得られるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダレ幅とｎ値の関係を示すグラフである。
【図２】ダレ深さとｎ値の関係を示すグラフである。
【図３】打ち抜き剪断部のダレ形状を示す模式断面図である。
【図４】硬さと２次圧下率の関係を示すグラフである。
【図５】ｎ値と２次圧下率の関係を示すグラフである。
【図６】打ち抜き試験要領を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 試験片（鋼板）
２ ダイス
３ ポンチ
４ 板押さえ
Claims (2)
- 重量％で、Ｃ：0.02〜0.08％（ただし 0.02 ％を除く）、Mn：0.15〜0.50％、Al：0.02〜0.07％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、ｎ値：0.15以下である1/4 硬質冷延鋼板。
- 重量％で、Ｃ：0.02〜0.08％（ただし 0.02 ％を除く）、Mn：0.15〜0.50％、Al：0.02〜0.07％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延し、次いで１次冷間圧延し、次いで700 〜800 ℃で焼鈍し、次いで圧下率５〜10％で２次冷間圧延することを特徴とする1/4 硬質冷延鋼板の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP07958199A JP3740882B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | １／４硬質冷延鋼板およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000273575A JP2000273575A (ja) | 2000-10-03 |
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| JP6954195B2 (ja) * | 2018-03-15 | 2021-10-27 | 日本製鉄株式会社 | モータコア |
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