JP3777049B2 - 耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ｂｈ冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ｂｈ冷延鋼板の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のパネル用外板などに用いられる耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用鋼板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（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ 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のため、耐面ひずみ性には優れているが、耐デント性が劣り、自動車用の外板等に適用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。
【０００３】
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が悪くなり面ひずみが生じやすくなる。
耐デント性ならびに耐面ひずみ性を有する鋼板の製造方法として最近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（たとえば特開平４−１４３２２７号公報、特開平４−１９１３３０号公報、特開平４−１９１３３１号公報）。しかし、複層鋼板による製造法は大幅なコスト増となり、実用的でない。
【０００４】
一方、表面近傍層だけ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・窒化処理により表面近傍で強度の高い冷延鋼板の製造方法が開示されている（例えば、特開平３−２４３７５７号公報、特開平４−２７２１４３号公報）。これらの方法により耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足する鋼板が安価にできる技術が示されたが、ＢＨ性については十分な結果が得られていない。一方、浸炭処理あるいは窒化処理によりＢＨ性を付与する技術が開発されている（例えば、特開平３−７２０３２号公報、特開平４−６６６２０号公報）。
【０００５】
また、本発明者は成分と浸炭窒化処理条件を特定することにより表層を高強度化による耐デント性と耐面ひずみ性の確保と同時にＢＨ性を付与する技術（特開平７−２２４３７２号公報）を開示したが、浸炭と窒化を同時に行なったため操業安定性に問題が残った。Ｔｉ添加鋼に窒化すると微細なＴｉＮが大量に生成し、固溶のＮはほとんど存在せず、十分なＢＨ性を得るのは難しい。一方、浸炭だけをするとＣはＴｉＣとして析出物を作るものの、その量は比較的少なく、析出強化として表層の強度を高める効果は窒化に比較すると著しく小さい。しかし、析出物を作りにくい分固溶のＣが多く存在し、高いＢＨを得るのが容易である。
【０００６】
そこで、浸炭と窒化を同時に行なうことにより両方の特性である表層の高強度化とＢＨ性の確保を実現したのが特開平７−２２４３７２号公報に示した技術である。しかし、浸炭と窒化を同時に行なう場合、安定したＢＨ性が得られる操業条件が比較的狭いことが明らかになった。十分なＢＨが得られなかった鋼板の析出物を詳細に検討したところＴｉの析出物は必ずしも前記したようにＴｉＮとＴｉＣの形にはなっておらずＴｉＣＮの形で析出しているものが多く存在した。ＴｉＣＮの大きさや量は温度履歴を含む炭窒化条件に大きく影響されるため、ＢＨ性が不安定になりやすいことが明らかになった。また、Ｎｂについても類似の結果を得た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足し、かつ安定したＢＨ性を付与する冷延鋼板の製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
炭窒化条件を検討した結果、浸炭と窒化を分離して行なうことにより表層の高強度化を達成し、かつＢＨが安定することが明らかになった。本発明はこれらの知見に基づくもので、その要旨とするところは、重量比で、
（１）重量比でＣ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｐ：０．１％以下、Ａｌ：０．００５％以上、０．２％以下、Ｓ：０．０２％以下、ＴｉおよびＮｂのいずれか一方または双方をＣ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２＜Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３なる条件を満足し、ＴｉおよびＮｂのいずれか一方または双方の総量が０．２％以下含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷延後、連続焼鈍炉内で再結晶焼鈍をした後、６００℃以上、８５０℃以下の窒化雰囲気での滞在時間（秒）とＮＨ3 の濃度（％）の積が１０以上、２００以下の条件でガス窒化処理をし、その後連続焼鈍炉内で引き続き冷却後の固溶Ｃが３ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下になるように浸炭処理をすることを特徴とする耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ冷延鋼板の製造方法。
【０００９】
（２）連続焼鈍炉内で再結晶焼鈍をした後、前記浸炭処理を行ない、引き続き前記ガス窒化処理をすることを特徴とする前記（１）記載の耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ冷延鋼板の製造方法。
（３）Ｂ：０．０００２％以上、０．００３％以下を含む、前記（１）又は（２）記載の耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ冷延鋼板の製造方法。
（４）浸炭処理及びガス窒化処理を溶融めっきラインで行なうことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ溶融めっき鋼板の製造方法にある。
【００１０】
【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。
Ｃ：０．００５％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｓ：０．０２％以下としたのはこれらの量を越えて、Ｃ，Ｎ，Ｓを含有すると製品の加工性を損なうのみならず上記条件式を満足せしめるに必要なＴｉあるいはＮｂの量が多くなり、不必要に製造コストを高くするためである。
なお他の成分として、強度向上のために通常含まれる成分即ち、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐの上限をそれぞれＳｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．１５％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。尚、製鋼工程でコストをもたらすため、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐの下限はそれぞれ０．００１％、０．０１％、０．００２％とすることが好ましい。
Ａｌは溶鋼での確実な脱酸を可能に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。
【００１１】
ＴｉおよびＮｂのいずれか一方または双方をＣ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２＜Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３と限定したのは、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できること、それに、窒化時に必要な強度の上昇が得られるためである。また、ＴｉおよびＮｂのいずれか一方または双方の総量の上限を０．２％としたのは、これ以上の合金添加はコスト高と加工性の劣化を招くためである。
また、Ｂの添加は２次加工性を高めるので、必要に応じ０．０００２％以上のＢを添加することは効果的であるが、０．００３０％超えると加工性の劣化が著しくなるので、上限は０．００３０％とする。
【００１２】
次に、製造プロセスの限定について説明する。
本発明に係る鋼板の特性は加熱条件、熱延条件に大きく依存しないので、特に限定する必要はない。すなわち、スラブを再加熱した後熱延しても、直接鋳造後熱延しても差しつかえない。また、熱延を省略した薄鋳片でも構わない。冷延条件も強いて限定する必要はないが、深絞り性の好ましい集合組織を発達させるには７０％以上の冷延率が好ましい。再結晶焼鈍条件については、鋼板が再結晶する前に浸炭窒化雰囲気にさらされると、再結晶が顕著に抑制されるので、浸炭窒化雰囲気にはいる前に再結晶する必要がある。
【００１３】
窒化条件は６００℃以上、８５０℃以下の浸炭窒化雰囲気での滞在時間（秒）とＮＨ3 の濃度（％）の積が１０以上、２００以下の条件で行なうことにより耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足する冷延鋼板を製造することができる。
窒化温度が６００℃未満での滞在時間を考慮しないのは、これ以下の温度ではほとんど窒化が進まないためである。また、８５０℃超での滞在時間を考慮しないのは、これ以上の温度ではアンモニアの分解が顕著に進み十分な窒化雰囲気が形成されず窒化が進まないためである。ＮＨ3 の濃度（％）とこの温度域での滞在時間（秒）の積が１０未満で耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足する冷延鋼板を製造することができない理由は明確ではないが、必ずしも浸炭窒化が十分に進行しないのではなく、耐デント性を高める板厚方向の窒化分布が達成されないのが原因と思われる。
【００１４】
一方、ＮＨ3 の濃度（％）とこの温度域での滞在時間（秒）の積が２００超で耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足する冷延鋼板を製造することができないのは、鋼板の降伏強度が高くなり過ぎ、形状凍結性が劣化し、面ひずみが生じるためである。一方、窒化雰囲気は通常の還元雰囲気ガスにアンモニアを添加した雰囲気で耐デント性を高める板厚方向の硬度分布の形成には上記のアンモニア量と焼鈍条件の関係が支配的に作用する。浸炭は還元雰囲気中のカーボンポテンシャルを制御して行なう。
【００１５】
浸炭方法は窒化前あるいは窒化後に行ない成品板の固溶Ｃ量を３ｐｐｍ以上、１０ｐｐｍ以下に調整する。浸炭を窒化前後に行なうのは、窒化と同時に行なうと狙いの固溶Ｃを安定して得るのが難しいためである。成品板の固溶Ｃ量を３ｐｐｍ以上、１０ｐｐｍ以下に調整するには処理時間を１０秒から３０秒とすると例えばＣＯ濃度を０．３％から２％程度にし、浸炭温度を８７５℃以下、７００℃以上にすることによりほぼ確実に実現できる。ここで、成品板の固溶Ｃ量の下限を３ｐｐｍとしたのは、これを下回る固溶Ｃ量では十分なＢＨが得られないためである。また、上限を１０ｐｐｍとしたのはストレッチャーストレインが発生しやすくなるためである。
【００１６】
上記の浸炭・窒化処理をすることにより耐デント性、耐面ひずみ性、ＢＨ性に優れた冷延鋼板が製造できるばかりでなく、この処理をすると耐デント性が確保できるため、ハイテン化のために添加されるＰ、Ｍｎなどを下げることができ、溶融亜鉛めっき時の合金化反応を遅らせる欠点を改善することができるので、本表面改質処理は溶融めっきラインでも有効に適用できる。もちろん、高張力化のために添加される元素を含まない場合でも溶融めっきすることは本発明の効果を何ら損ずることはなく、著しく耐食性が向上する。
【００１７】
【実施例】
本発明の実施例を、比較例と共に説明する。
表１に示した成分組成を有する鋼を種々の条件で浸炭、窒化処理をした。これらの条件と製品特性を表２に示す。ここでの材料は、連続鋳造スラブを１２００℃に加熱し、約９３０℃で仕上圧延した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、その後浸炭、窒化処理をしたものと窒化、浸炭処理したものである。実験１から１０までは同じ材料を用いてプロセス条件の影響を明確にした。また、実験１１から２１までは鋼種の影響を示した。
面ひずみの指数としてはＹＰが２５０ＭＰａ以上になると面ひずみが生じやすいという従来の基準を適用する。また、デント性の指標は図１に示す実験装置により鋼板に負荷を与えた後、残った凹み量で表した。デント量はＢＨ処理前の鋼板で求めた。ＢＨ量は２％の予ひずみを与えた後、１７０℃で２０分の熱処理をした後、再び引張試験を行ない、その時の上降伏点と熱処理前の２％引張時の応力の差で示す。成品板の固溶Ｃ量は内耗により測定した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
窒化は窒素と水素の比が１：３の分解ガス中に表２に示した濃度のアンモニアを含んだ雰囲気で行なった。窒化中の鋼板の温度履歴は様々であるが、窒化状態はアンモニアの濃度と８５０℃以下、６００℃以上の温度に滞在した時間の積で比較的よく整理できたので、その値を窒化状態の判断値に採用した。また、浸炭による固溶Ｃ量はＣＯ濃度と浸炭温度、時間によって決まる。本実施例ではＣＯ濃度を０．５％から２．５％まで変化させ、浸炭温度は７７５℃から６００℃の温度域で１０秒から６０秒かけて行なった。実験番号１、２、６、８、１１、１４、１７、１９は窒化前に浸炭した例で、その他の例は窒化後に浸炭した例である。
本発明範囲の実験番号１〜４，６，７，１１〜１７は面ひずみ指数、デント性指数共に良好で、加工性にも優れている。
【００２１】
一方、実験番号５は窒化過剰のためＹＰが高くなり、面ひずみが生じる可能性がある。実験番号８は窒化が十分行なわれず、十分な耐デント性が得られなかった。実験番号９は成品板の固溶Ｃ量が多く、ストレッチャーストレインが生じた。実験番号１０は逆に成品板の固溶Ｃ量が少なく十分なＢＨを得ることができなかった。
実験番号１８〜２１はＴｉ／４８＋Ｎｂ／９３＞Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２の条件を満足しなかったため、窒化時に析出物を形成する窒化前の固溶のＴｉ，Ｎｂの量が少なく、窒化の効果が十分に出ず、十分な耐デント性が得られなかった。特に、実験番号２１ではＴｉ，Ｎｂが添加されていないため、窒化の効果が十分に出ず、十分な耐デント性が得られなかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、今まで、複層鋼板のような大幅なコスト増なしには不可能であった耐面ひずみ性と耐デント性を同時に満足する鋼板を、安価に製造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】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。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のパネル用外板などに用いられる耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用鋼板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（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ 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のため、耐面ひずみ性には優れているが、耐デント性が劣り、自動車用の外板等に適用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。
【０００３】
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が悪くなり面ひずみが生じやすくなる。
耐デント性ならびに耐面ひずみ性を有する鋼板の製造方法として最近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（たとえば特開平４−１４３２２７号公報、特開平４−１９１３３０号公報、特開平４−１９１３３１号公報）。しかし、複層鋼板による製造法は大幅なコスト増となり、実用的でない。
【０００４】
一方、表面近傍層だけ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・窒化処理により表面近傍で強度の高い冷延鋼板の製造方法が開示されている（例えば、特開平３−２４３７５７号公報、特開平４−２７２１４３号公報）。これらの方法により耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足する鋼板が安価にできる技術が示されたが、ＢＨ性については十分な結果が得られていない。一方、浸炭処理あるいは窒化処理によりＢＨ性を付与する技術が開発されている（例えば、特開平３−７２０３２号公報、特開平４−６６６２０号公報）。
【０００５】
また、本発明者は成分と浸炭窒化処理条件を特定することにより表層を高強度化による耐デント性と耐面ひずみ性の確保と同時にＢＨ性を付与する技術（特開平７−２２４３７２号公報）を開示したが、浸炭と窒化を同時に行なったため操業安定性に問題が残った。Ｔｉ添加鋼に窒化すると微細なＴｉＮが大量に生成し、固溶のＮはほとんど存在せず、十分なＢＨ性を得るのは難しい。一方、浸炭だけをするとＣはＴｉＣとして析出物を作るものの、その量は比較的少なく、析出強化として表層の強度を高める効果は窒化に比較すると著しく小さい。しかし、析出物を作りにくい分固溶のＣが多く存在し、高いＢＨを得るのが容易である。
【０００６】
そこで、浸炭と窒化を同時に行なうことにより両方の特性である表層の高強度化とＢＨ性の確保を実現したのが特開平７−２２４３７２号公報に示した技術である。しかし、浸炭と窒化を同時に行なう場合、安定したＢＨ性が得られる操業条件が比較的狭いことが明らかになった。十分なＢＨが得られなかった鋼板の析出物を詳細に検討したところＴｉの析出物は必ずしも前記したようにＴｉＮとＴｉＣの形にはなっておらずＴｉＣＮの形で析出しているものが多く存在した。ＴｉＣＮの大きさや量は温度履歴を含む炭窒化条件に大きく影響されるため、ＢＨ性が不安定になりやすいことが明らかになった。また、Ｎｂについても類似の結果を得た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足し、かつ安定したＢＨ性を付与する冷延鋼板の製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
炭窒化条件を検討した結果、浸炭と窒化を分離して行なうことにより表層の高強度化を達成し、かつＢＨが安定することが明らかになった。本発明はこれらの知見に基づくもので、その要旨とするところは、重量比で、
（１）重量比でＣ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｐ：０．１％以下、Ａｌ：０．００５％以上、０．２％以下、Ｓ：０．０２％以下、ＴｉおよびＮｂのいずれか一方または双方をＣ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２＜Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３なる条件を満足し、ＴｉおよびＮｂのいずれか一方または双方の総量が０．２％以下含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷延後、連続焼鈍炉内で再結晶焼鈍をした後、６００℃以上、８５０℃以下の窒化雰囲気での滞在時間（秒）とＮＨ3 の濃度（％）の積が１０以上、２００以下の条件でガス窒化処理をし、その後連続焼鈍炉内で引き続き冷却後の固溶Ｃが３ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下になるように浸炭処理をすることを特徴とする耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ冷延鋼板の製造方法。
【０００９】
（２）連続焼鈍炉内で再結晶焼鈍をした後、前記浸炭処理を行ない、引き続き前記ガス窒化処理をすることを特徴とする前記（１）記載の耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ冷延鋼板の製造方法。
（３）Ｂ：０．０００２％以上、０．００３％以下を含む、前記（１）又は（２）記載の耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ冷延鋼板の製造方法。
（４）浸炭処理及びガス窒化処理を溶融めっきラインで行なうことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ溶融めっき鋼板の製造方法にある。
【００１０】
【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。
Ｃ：０．００５％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｓ：０．０２％以下としたのはこれらの量を越えて、Ｃ，Ｎ，Ｓを含有すると製品の加工性を損なうのみならず上記条件式を満足せしめるに必要なＴｉあるいはＮｂの量が多くなり、不必要に製造コストを高くするためである。
なお他の成分として、強度向上のために通常含まれる成分即ち、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐの上限をそれぞれＳｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．１５％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。尚、製鋼工程でコストをもたらすため、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐの下限はそれぞれ０．００１％、０．０１％、０．００２％とすることが好ましい。
Ａｌは溶鋼での確実な脱酸を可能に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。
【００１１】
ＴｉおよびＮｂのいずれか一方または双方をＣ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２＜Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３と限定したのは、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できること、それに、窒化時に必要な強度の上昇が得られるためである。また、ＴｉおよびＮｂのいずれか一方または双方の総量の上限を０．２％としたのは、これ以上の合金添加はコスト高と加工性の劣化を招くためである。
また、Ｂの添加は２次加工性を高めるので、必要に応じ０．０００２％以上のＢを添加することは効果的であるが、０．００３０％超えると加工性の劣化が著しくなるので、上限は０．００３０％とする。
【００１２】
次に、製造プロセスの限定について説明する。
本発明に係る鋼板の特性は加熱条件、熱延条件に大きく依存しないので、特に限定する必要はない。すなわち、スラブを再加熱した後熱延しても、直接鋳造後熱延しても差しつかえない。また、熱延を省略した薄鋳片でも構わない。冷延条件も強いて限定する必要はないが、深絞り性の好ましい集合組織を発達させるには７０％以上の冷延率が好ましい。再結晶焼鈍条件については、鋼板が再結晶する前に浸炭窒化雰囲気にさらされると、再結晶が顕著に抑制されるので、浸炭窒化雰囲気にはいる前に再結晶する必要がある。
【００１３】
窒化条件は６００℃以上、８５０℃以下の浸炭窒化雰囲気での滞在時間（秒）とＮＨ3 の濃度（％）の積が１０以上、２００以下の条件で行なうことにより耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足する冷延鋼板を製造することができる。
窒化温度が６００℃未満での滞在時間を考慮しないのは、これ以下の温度ではほとんど窒化が進まないためである。また、８５０℃超での滞在時間を考慮しないのは、これ以上の温度ではアンモニアの分解が顕著に進み十分な窒化雰囲気が形成されず窒化が進まないためである。ＮＨ3 の濃度（％）とこの温度域での滞在時間（秒）の積が１０未満で耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足する冷延鋼板を製造することができない理由は明確ではないが、必ずしも浸炭窒化が十分に進行しないのではなく、耐デント性を高める板厚方向の窒化分布が達成されないのが原因と思われる。
【００１４】
一方、ＮＨ3 の濃度（％）とこの温度域での滞在時間（秒）の積が２００超で耐デント性と耐面ひずみ性を同時に満足する冷延鋼板を製造することができないのは、鋼板の降伏強度が高くなり過ぎ、形状凍結性が劣化し、面ひずみが生じるためである。一方、窒化雰囲気は通常の還元雰囲気ガスにアンモニアを添加した雰囲気で耐デント性を高める板厚方向の硬度分布の形成には上記のアンモニア量と焼鈍条件の関係が支配的に作用する。浸炭は還元雰囲気中のカーボンポテンシャルを制御して行なう。
【００１５】
浸炭方法は窒化前あるいは窒化後に行ない成品板の固溶Ｃ量を３ｐｐｍ以上、１０ｐｐｍ以下に調整する。浸炭を窒化前後に行なうのは、窒化と同時に行なうと狙いの固溶Ｃを安定して得るのが難しいためである。成品板の固溶Ｃ量を３ｐｐｍ以上、１０ｐｐｍ以下に調整するには処理時間を１０秒から３０秒とすると例えばＣＯ濃度を０．３％から２％程度にし、浸炭温度を８７５℃以下、７００℃以上にすることによりほぼ確実に実現できる。ここで、成品板の固溶Ｃ量の下限を３ｐｐｍとしたのは、これを下回る固溶Ｃ量では十分なＢＨが得られないためである。また、上限を１０ｐｐｍとしたのはストレッチャーストレインが発生しやすくなるためである。
【００１６】
上記の浸炭・窒化処理をすることにより耐デント性、耐面ひずみ性、ＢＨ性に優れた冷延鋼板が製造できるばかりでなく、この処理をすると耐デント性が確保できるため、ハイテン化のために添加されるＰ、Ｍｎなどを下げることができ、溶融亜鉛めっき時の合金化反応を遅らせる欠点を改善することができるので、本表面改質処理は溶融めっきラインでも有効に適用できる。もちろん、高張力化のために添加される元素を含まない場合でも溶融めっきすることは本発明の効果を何ら損ずることはなく、著しく耐食性が向上する。
【００１７】
【実施例】
本発明の実施例を、比較例と共に説明する。
表１に示した成分組成を有する鋼を種々の条件で浸炭、窒化処理をした。これらの条件と製品特性を表２に示す。ここでの材料は、連続鋳造スラブを１２００℃に加熱し、約９３０℃で仕上圧延した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、その後浸炭、窒化処理をしたものと窒化、浸炭処理したものである。実験１から１０までは同じ材料を用いてプロセス条件の影響を明確にした。また、実験１１から２１までは鋼種の影響を示した。
面ひずみの指数としてはＹＰが２５０ＭＰａ以上になると面ひずみが生じやすいという従来の基準を適用する。また、デント性の指標は図１に示す実験装置により鋼板に負荷を与えた後、残った凹み量で表した。デント量はＢＨ処理前の鋼板で求めた。ＢＨ量は２％の予ひずみを与えた後、１７０℃で２０分の熱処理をした後、再び引張試験を行ない、その時の上降伏点と熱処理前の２％引張時の応力の差で示す。成品板の固溶Ｃ量は内耗により測定した。
【００１８】
【表１】
【表２】
窒化は窒素と水素の比が１：３の分解ガス中に表２に示した濃度のアンモニアを含んだ雰囲気で行なった。窒化中の鋼板の温度履歴は様々であるが、窒化状態はアンモニアの濃度と８５０℃以下、６００℃以上の温度に滞在した時間の積で比較的よく整理できたので、その値を窒化状態の判断値に採用した。また、浸炭による固溶Ｃ量はＣＯ濃度と浸炭温度、時間によって決まる。本実施例ではＣＯ濃度を０．５％から２．５％まで変化させ、浸炭温度は７７５℃から６００℃の温度域で１０秒から６０秒かけて行なった。実験番号１、２、６、８、１１、１４、１７、１９は窒化前に浸炭した例で、その他の例は窒化後に浸炭した例である。
本発明範囲の実験番号１〜４，６，７，１１〜１７は面ひずみ指数、デント性指数共に良好で、加工性にも優れている。
【００２１】
一方、実験番号５は窒化過剰のためＹＰが高くなり、面ひずみが生じる可能性がある。実験番号８は窒化が十分行なわれず、十分な耐デント性が得られなかった。実験番号９は成品板の固溶Ｃ量が多く、ストレッチャーストレインが生じた。実験番号１０は逆に成品板の固溶Ｃ量が少なく十分なＢＨを得ることができなかった。
実験番号１８〜２１はＴｉ／４８＋Ｎｂ／９３＞Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２の条件を満足しなかったため、窒化時に析出物を形成する窒化前の固溶のＴｉ，Ｎｂの量が少なく、窒化の効果が十分に出ず、十分な耐デント性が得られなかった。特に、実験番号２１ではＴｉ，Ｎｂが添加されていないため、窒化の効果が十分に出ず、十分な耐デント性が得られなかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、今まで、複層鋼板のような大幅なコスト増なしには不可能であった耐面ひずみ性と耐デント性を同時に満足する鋼板を、安価に製造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】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。
Claims (4)
- 重量比で、
Ｃ ：０．００５％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．５％以下、
Ｎ ：０．０１％以下、
Ｐ ：０．１％以下、
Ａｌ：０．００５％以上、０．２％以下、
Ｓ ：０．０２％以下、
ＴｉおよびＮｂのいずれか一方または双方をＣ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２＜Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３なる条件を満足し、ＴｉおよびＮｂのいずれか一方または双方の総量が０．２％以下含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷延後、連続焼鈍炉内で再結晶焼鈍をした後、６００℃以上、８５０℃以下の窒化雰囲気での滞在時間（秒）とＮＨ3 の濃度（％）の積が１０以上、２００以下の条件でガス窒化処理をし、その後連続焼鈍炉内で引き続き冷却後の固溶Ｃが３ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下になるように浸炭処理をすることを特徴とする耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ冷延鋼板の製造方法。 - 連続焼鈍炉内で再結晶焼鈍をした後、前記浸炭処理を行ない、引き続き前記ガス窒化処理をすることを特徴とする請求項１記載の耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ冷延鋼板の製造方法。
- Ｂ：０．０００２％以上、０．００３％以下を含む、請求項（１）又は（２）記載の耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ冷延鋼板の製造方法。
- 浸炭処理及びガス窒化処理を溶融めっきラインで行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐デント性ならびに耐面ひずみ性に優れた深絞り用ＢＨ溶融めっき鋼板の製造方法。
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