JP3925063B2 - Cold-rolled steel sheet excellent in press formability and strain age hardening characteristics and method for producing the same - Google Patents

Cold-rolled steel sheet excellent in press formability and strain age hardening characteristics and method for producing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車用冷延鋼板に係り、とくに、曲げ加工性、伸びフランジ加工性、絞り加工性等のプレス成形性が良好で、しかもプレス成形後の熱処理により引張強さが顕著に増加する、極めて大きな歪時効硬化特性を有する冷延鋼板およびその製造方法に関する。本発明でいう極めて大きな歪時効硬化特性、すなわち「歪時効硬化特性に優れる」とは、ΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性を有することを意味する。本発明において、ΔTSとは、塑性歪量5%以上の予変形処理後、150 〜 350℃の範囲の温度で保持時間:30s以上の熱処理を施したときの、熱処理前後の引張強さ増加量{=(熱処理後の引張強さ)−(予変形処理前の引張強さ)}を意味する。
【0002】
【従来の技術】
近年、地球環境の保全問題からの排出ガス規制に関連して、自動車の車体重量の軽減が極めて重要な課題となっている。最近、車体重量の軽減のために、自動車用鋼板を高強度化して鋼板板厚を低減することが検討されている。
鋼板を素材とする自動車の車体用部品の多くがプレス加工により成形されるため、使用される冷延鋼板には、優れたプレス成形性を有することが要求される。優れたプレス成形性を有する鋼板となるためには、まず低い降伏強さと高い延性を確保することが肝要となる。また、伸びフランジ成形が多用される場合もあり、高い穴拡げ率を有することも必要となる。しかし、一般に、鋼板を高強度化すると、降伏強さが上昇し形状凍結性が劣化するとともに、延性が低下し、穴拡げ率が低下して、プレス成形性が低下する傾向となる。
【0003】
また最近では、衝突時に乗員を保護するため、自動車車体の安全性が重視され、そのために衝突時における安全性の目安となる耐衝撃特性の向上が要求されている。耐衝撃特性の向上には、完成車での強度が高いほど有利になる。したがって、自動車部品の成形時には、強度が低く、高い延性を有してプレス成形性に優れ、完成品となった時点には、強度が高くて耐衝撃特性に優れる冷延鋼板が最も強く望まれていた。
【0004】
このような要望に対し、プレス成形性と高強度化とを両立させた鋼板が開発された。この鋼板は、プレス加工後に通常100 〜200 ℃の高温保持を含む塗装焼付処理を施すと降伏応力が上昇する塗装焼付硬化型鋼板である。この鋼板では、最終的に固溶状態で残存するC量(固溶C量)を適正範囲に制御し、プレス成形時には軟質で、形状凍結性、延性を確保し、プレス成形後に行われる塗装焼付処理時に、残存する固溶Cがプレス成形時に導入された転位に固着して、転位の移動を妨げ、降伏応力を上昇させる。しかしながら、この塗装焼付硬化型自動車用鋼板では、降伏応力は上昇させることができるものの、引張強さまでは上昇させることができなかった。
【0005】
また、特公平5-24979 号公報には、C:0.08〜0.20%、Mn:1.5 〜3.5 %を含み残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、組織がフェライト量5%以下の均一なベイナイトもしくは一部マルテンサイトを含むベイナイトで構成された焼付硬化性高張力冷延薄鋼板が開示されている。特公平5-24979 号公報に記載された冷延鋼板は、連続焼鈍後の冷却過程で400 〜200 ℃の温度範囲を急冷し、その後を徐冷とすることにより、組織を従来のフェライト主体の組織からベイナイト主体の組織として、従来になかった高い焼付硬化量を得ようとするものである。
【0006】
しかしながら、特公平5-24979 号公報に記載された鋼板では、塗装焼付け後に降伏強さが上昇し従来になかった高い焼付け硬化量が得られるものの、依然として引張強さまでは上昇させることができず、耐衝撃特性の向上が期待できないという問題があった。
プレス成形後に熱処理を施し、降伏応力のみならず引張強さをも上昇させようとする鋼板が、熱延鋼板ではあるが、いくつか提案されている。
【0007】
例えば、特公平8-23048 号公報には、C:0.02〜0.13%、Si:2.0 %以下、Mn:0.6 〜2.5 %、sol.Al:0.10%以下、N:0.0080〜0.0250%を含む鋼を、1100℃以上に再加熱し、850 〜950 ℃で仕上圧延を終了する熱間圧延を施し、ついで15℃/s以上の冷却速度で150 ℃未満の温度まで冷却し巻取り、フェライトとマルテンサイトを主体とする複合組織とする、熱延鋼板の製造方法が提案されている。しかしながら、特公平8-23048 号公報に記載された技術で製造された鋼板では、歪時効硬化により降伏応力とともに引張強さが増加するものの、150 ℃未満という極めて低い巻取温度で巻き取るため、機械的特性の変動が大きいという問題があった。また、プレス成形−塗装焼付処理後の降伏応力の増加量のばらつきが大きく、さらに、穴拡げ率(λ)が低く、伸びフランジ加工性が低下しプレス成形性が不足するという問題もあった。
【0008】
また、特許第2802513 号公報には、熱延板をめっき原板とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が提案されている。この方法は、C:0.05%以下、Mn:0.05〜0.5 %、Al:0.1 %以下、Cu:0.8 〜2.0 %を含む鋼スラブを巻取温度:530 ℃以下の条件で熱間圧延を行い、続いて530 ℃以下の温度に加熱し鋼板表面を還元したのち、溶融亜鉛めっきを施すことにより、成形後の熱処理による著しい硬化が得られるとしている。しかしながら、この方法で製造された鋼板では、成形後熱処理により著しい硬化を得るためには、熱処理温度を500 ℃以上とする必要があり、熱処理温度が高く、実用上問題を残していた。
【0009】
また、特開平10−310824号公報には、熱延板あるいは冷延板をめっき原板とし、成形後の熱処理により強度上昇が期待できる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が提案されている。この方法は、C:0.01〜0.08%を含み、Si、Mn、P、S、Al、Nを適正量としたうえで、Cr、W、Moの1種または2種以上を合計で0.05〜3.0 %含有する鋼を熱間圧延したのち、あるいはさらに冷間圧延または、調質圧延し焼鈍したのち、溶融亜鉛めっきを行い、その後加熱合金化処理を施すというものである。この鋼板は、成形後、200 〜450 ℃の温度域で加熱することにより引張強さ上昇が得られるとされる。しかしながら、得られた鋼板は、ミクロ組織が、フェライト単相、フェライト+パーライト、またはフェライト+べイナイト組織であるため、高い延性と低い降伏強さが得られず、プレス成形性が低下するという問題があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したように、極めて強い要求があるにもかかわらず、これらの特性を満足する鋼板を工業的に安定して製造する技術がこれまでになかったことに鑑み成されたものであり、上記した問題を有利に解決し、自動車用鋼板として好適な、優れたプレス成形性を有し、かつプレス成形後に、比較的低い温度での熱処理によって引張強さが極めて大きく上昇する歪時効硬化特性に優れた高張力冷延鋼板およびこの高張力冷延鋼板を安定して生産できる製造方法を提案することを目的とする。
【0011】
【問題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した課題を達成するために、歪時効硬化特性におよぼす合金元素の影響について鋭意研究を重ねた。その結果、C含有量を低炭素域とし、適正範囲内のCu量を、あるいは適正含有量範囲内のW、あるいはさらにMo、Cr うちから選ばれた1種または2種を含有し、さらに加えて、鋼板組織をフェライトとマルテンサイトの複合組織とすることにより、予歪量:5%以上とした予変形処理と150 ℃以上350 ℃以下の比較的低い温度の熱処理後に、降伏応力の増加に加え、引張強さも顕著に増加する高い歪時効硬化が得られることを見いだした。また、このような高い歪時効硬化特性に加えて、良好な延性、低い降伏強さ、高い穴拡げ率を有し、プレス成形性に優れた鋼板となることを見いだした。
【0012】
まず、本発明者らが行った基礎的な実験結果について説明する。
質量%で、C:0.04%、Si:0.02%、Mn:1.7 %、P:0.01%、S:0.005 %、Al:0.04%、N:0.002 %を含有し、Cuを0.3 %、1.3 %と変化した組成を有するシートバーについて、1150℃に加熱−均熱後、仕上圧延終了温度が900 ℃となるように3パス圧延を行って板厚4.0mm とした。なお、仕上圧延終了、コイル巻取り後、600 ℃×1hの保温相当処理を施した。引続き、圧下率70%の冷間圧延を施して板厚1.2mm の冷延板とした。ついで、これら冷延板に、種々の条件で再結晶焼鈍を施した。
【0013】
得られた冷延鋼板について、引張試験を実施し引張特性を調査した。さらに、これら冷延鋼板の歪時効硬化特性について調査した。
まず、これら冷延鋼板から試験片を採取し、これら試験片に引張予歪量5%の予変形処理を施し、ついで50〜350 ℃×20min の熱処理を施したのち、引張試験を実施し引張特性を求めた。歪時効硬化特性は、熱処理前後の引張強さ増加量ΔTSで評価した。ΔTSは、熱処理を施した後の引張強さTSHTと、熱処理を施さない場合の引張強さTSとの差(=(熱処理後の引張強さTSHT)−(予変形処理前の引張強さTS))とした。なお、引張試験は、JIS 5号引張試験片を用いて実施した。
【0014】
図1に、ΔTSと再結晶焼鈍温度の関係におよぼすCu含有量の影響を示す。なお、ΔTSは、得られた冷延鋼板から採取した試験片に、引張予歪量5%の予変形処理を施し、ついで250 ℃×20min の熱処理を施したのち、引張試験を実施して求めた。
図1から、Cu含有量が1.3 質量%の場合には、再結晶焼鈍温度を700 ℃以上として鋼板組織をフェライト+マルテンサイト複合組織とすることにより、ΔTS:80MPa 以上という高い歪時効硬化特性が得られることがわかる。一方、Cu含有量が0.3 質量%の場合には、いずれの再結晶焼鈍温度でもΔTS:80MPa 未満であり、高い歪時効硬化特性は得られない。図1からCu含有量を適正化し、組織をフェライト+マルテンサイト複合組織とすることにより、高い歪時効硬化特性を有する冷延鋼板を製造することが可能であることがわかる。
【0015】
図2に、ΔTSと予変形処理後の熱処理温度の関係におよぼすCu含有量の影響を示す。鋼板は、冷延後、フェライト(α)+オーステナイト(γ)の2相域である800 ℃で保持時間40sの焼鈍を施した後、保持温度(800 ℃)から30℃/sの冷却速度で室温まで冷却したものを用いた。これら鋼板のミクロ組織は、フェライトとマルテンサイト(第2相)との複合組織であり、マルテンサイトの組織分率は面積率で8%であった。
【0016】
図2から、ΔTSは、熱処理温度が上昇するとともに増加するが、その増加量はCu含有量に大きく依存する。Cu含有量が1.3 質量%の場合には、熱処理温度が150 ℃以上でΔTS:80MPa 以上という高い歪時効硬化特性が得られることがわかる。Cu含有量が0.3 質量%の場合には、いずれの熱処理温度でも、ΔTS:80MPa 未満であり、高い歪時効硬化特性は得られない。
【0017】
また、Cu含有量が0.3 質量%と1.3 質量%の冷延まま鋼板について、冷延後の再結晶焼鈍条件を種々変化させ、組織をフェライト+オーステナイトからフェライト単相とし、降伏比YR(=(降伏強さYS/引張強さTS)×100 %)を50〜90%とした材料(鋼板)を作製した。これら材料(鋼板)について、穴拡げ試験を実施し穴拡げ率(λ)を求めた。穴拡げ試験は、10mmφのポンチで打ち抜いて供試片にポンチ穴を形成したのち、頂角60°の円錐ポンチを用い、ばりが外側になるようにして、板厚を貫通する割れが発生するまで穴拡げを行い、穴拡げ率λを求めた。穴拡げ率λは、λ(%)={(d−d0 )/d0 }×100 で求めた。なお、d0 :初期穴径、d:割れ発生時の内穴径である。
【0018】
これらの結果を、穴拡げ率λと降伏比YRとの関係に整理し、穴拡げ率λと降伏比YRとの関係におよぼすCu含有量の影響として図3に示す。
図3から、Cu:0.3 質量%の鋼板では、フェライト+マルテンサイトの複合組織となりYRが70%未満となると、YRの低下とともにλが低下しているが、Cu:1.3 質量%の鋼板では、フェライト+マルテンサイトの複合組織となりYRが低くなっても高いλ値を維持していることがわかる。一方、Cu含有量が0.3 質量%の鋼板では、低いYRと高いλを同時には得ることができない。
【0019】
図3から、Cu含有量を適正範囲内とし、フェライト+マルテンサイトの複合組織とすることにより、低降伏比と高穴拡げ率をともに満足する鋼板を製造することが可能であることがわかる。
本発明の冷延鋼板では、通常の熱処理前後の変形応力増加量測定時の予歪量である2%よりも多い歪量での予変形と、150 ℃以上350 ℃以下といった比較的低温域での熱処理により、鋼板中に極微細Cuが析出する。本発明者らの検討によれば、この極微細Cuの析出により、降伏応力の増加に加え、引張強さが顕著に増加する高い歪時効硬化特性が得られたと考えられる。このような低温域での熱処理による極微細Cuの析出は、これまで報告されている極低炭素鋼あるいは低炭素鋼では全く認められなかった。低温域での熱処理によって極微細Cuが析出することについては、現在まで、その理由は明確となっていないが、α+γの2相域での焼鈍中に、γ相にCuが多量に分配され、それが冷却後も引き継がれてマルテンサイト中にCuが過飽和に固溶した状態になり、5%以上の予歪の付加と低温熱処理により、極微細に析出したものと考えられる。
【0020】
また、Cuを添加し、組織をフェライト+マルテンサイトの複合組織とした鋼板の穴拡げ率が高くなる詳細な機構については、現在までに明確とはなっていないが、Cu添加によりフェライトとマルテンサイトとの硬度差が小さくなったためではないかと考えられる。
上記した新規な知見に基づき、本発明者らは、さらに鋭意研究を重ねた結果、上記した現象はCuを含まない鋼板においても起こることを知見した。Cuに代えてW、あるいはさらにMo、Cr うちの1種または2種を含有し、組織をフェライト+マルテンサイトの複合組織とすることにより、予歪を付加し低温での熱処理を施すと、マルテンサイト中に極微細な炭化物が歪誘起析出し引張強さが上昇することを見いだした。この低温加熱時の歪誘起微細析出は、W、あるいはさらにMo、Cr うちの1種または2種に加えてNb、V、Tiのうちの1種または2種以上を含有することによりさらに顕著となることも見いだした。
【0021】
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討して完成されたものであり、本発明の要旨は下記のとおりである
【0022】
(1)質量%で、C:0.15%以下、Si:2.0 %以下、Mn:3.0 %以下、P:0.1 %以下、S:0.02%以下、Al:0.1 %以下、N:0.02%以下、Cu:1.21〜3.0 %を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、組織が、フェライト相と、面積率で、2%以上のマルテンサイト相とからなる複合組織であることを特徴とするプレス成形性に優れ、かつΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた冷延鋼板。
【0023】
)()において、前記組成に加えてさらに、質量%で、次A群〜C群
A群:Ni:2.0 %以下
B群:Cr、Moのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下
C群:Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で0.2 %以下
のうちの1群または2群以上を含有することを特徴とするプレス成形性に優れ、かつΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた冷延鋼板。
【0024】
3)質量%で、C:0.15%以下、Si:2.0 %以下、Mn:3.0 %以下、P:0.1 %以下、S:0.02%以下、Al:0.1 %以下、N:0.02%以下を含み、さらに、W:0.05〜2.0 %を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、組織が、フェライト相と、面積率で、2%以上のマルテンサイト相とからなる複合組織であることを特徴とするプレス成形性に優れ、かつΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた冷延鋼板。
(4)(3)において、前記組成に加えてさらに、質量%で、 Mo 0.05 2.0 %、 Cr 0.05 2.0 %のうちから選ばれた1種または2種をWとの合計で 2.0 %以下含有することを特徴とするプレス成形性に優れ、かつΔTS: 80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた冷延鋼板。
【0025】
(5)(3)または(4)において、前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で2.0 %以下を含有することを特徴とするプレス成形性に優れ、かつΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた冷延鋼板。
(6)質量%で、C:0.15%以下、Si:2.0 %以下、Mn:3.0 %以下、P:0.1 %以下、S:0.02%以下、Al:0.1 %以下、N:0.02%以下、Cu:1.21〜3.0
を含み、あるいはさらに、次A群〜C群
A群:Ni:2.0 %以下
B群:Cr、Moのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下
C群:Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で0.2 %以下
のうちの1群または2群以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成の鋼スラブを素材とし、該素材に熱間圧延を施し熱延板とする熱延工程と、該熱延板に冷間圧延を施し冷延板とする冷延工程と、該冷延板に再結晶焼鈍を行い冷延焼鈍板とする再結晶焼鈍工程とを順次施す冷延鋼板の製造方法において、前記再結晶焼鈍をAc1 変態点〜Ac3 変態点の温度範囲のフェライト+オーステナイトの2相域で行うことを特徴とするプレス成形性に優れ、かつΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた冷延鋼板の製造方法。
【0026】
(7)(6)において、前記組成を有する鋼スラブに代えて、質量%で、C:0.15%以下、Si:2.0 %以下、Mn:3.0 %以下、P:0.1 %以下、S:0.02%以下、Al:0.1 %以下、N:0.02%以下を含み、さらに、W:0.05〜2.0 %を含有し、あるいはさらに Mo Cr のうちの1種または2種をWとの合計で 2.0 %以下含有し、あるいはさらにNb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で2.0 %以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成の鋼スラブとすることを特徴とするプレス成形性に優れ、かつΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた冷延鋼板の製造方法。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の冷延鋼板は、引張強さTS:440MPa以上の高張力冷延鋼板であり、プレス成形性に優れ、かつプレス成形後の比較的低い温度での熱処理により引張強さが顕著に上昇し、ΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた鋼板である。
【0028】
本発明でいう、「歪時効硬化特性に優れた」とは、上記したように、引張塑性歪量5%以上の予変形処理後、150 〜 350℃の範囲の温度で保持時間:30s以上の熱処理を施したとき、この熱処理前後の引張強さ増加量ΔTS{=(熱処理後の引張強さ)−(予変形処理前の引張強さ)}が80MPa 以上となることを意味する。なお、望ましくはΔTSは100 MPa 以上である。この熱処理により降伏応力も上昇し、ΔYS{=(熱処理後の降伏強さ)−(予変形処理前の降伏強さ)}: 80 MPa 以上が得られることはいうまでもない。
【0029】
歪時効硬化特性を規定する場合、予歪(予変形)量は重要な因子である。本発明者らは、自動車用鋼板が適用される変形様式を想定して、予歪量がその後の歪時効硬化特性に及ぼす影響について調査した。その結果、極めて深い絞り加工以外はおおむね1軸相当歪(引張歪)量で整理できること、また、実部品においては、この1軸相当歪量がおおむね5%を上回っていること、また、部品強度が予歪5%の歪時効処理後に得られる強度と良く対応すること、が明らかになった。これらのことから、本発明では、熱処理の予歪(変形)を5%以上の引張塑性歪とした。
【0030】
従来の塗装焼付処理条件は、170 ℃×20min が標準として採用されているが、本発明におけるように、極微細Cuの析出強化を利用する場合には、熱処理温度は150 ℃以上が必要となる。一方、350 ℃を超える条件では、その効果が飽和し、逆にやや軟化する傾向を示す。また、350 ℃を超える温度に加熱すると、熱歪やテンパーカラーの発生などが顕著となる。このようなことから、本発明では、歪時効硬化のための熱処理温度は150 〜350 ℃とした。なお、熱処理温度における保持時間は30s以上とする。熱処理の保持時間については、150 〜350 ℃ではおおむね30s程度以上保持すれば、ほぼ十分な歪時効硬化が達成される。よりおおきな安定した歪時効硬化を得たい場合には保持時間は60s以上とするのが望ましく、より好ましくは300 s以上である。
【0031】
予変形後の熱処理における加熱方法は、とくに限定されないが、通常の塗装焼付処理におけるように、炉による雰囲気加熱以外に、たとえば誘導加熱、無酸化炎、レーザー、プラズマなどによる加熱などがいずれも好適である。また、鋼板の温度を高めてプレスする、いわゆる温間プレスも、本発明においては極めて有効な方法である。
【0032】
まず、本発明鋼板の組織について説明する。
本発明の冷延鋼板は、フェライト相と、面積率で2%以上のマルテンサイト相とからなる複合組織を有する。
低い降伏強さYSと高い延性(El)を有し、優れたプレス成形性を有する冷延鋼板とするために、本発明では鋼板の組織を、主相であるフェライト相と、マルテンサイト相からなる複合組織とする必要がある。主相であるフェライトは、面積率で50%以上とするのが好ましい。フェライトが、50%未満では、高い延性を確保することが困難となりプレス成形性が低下する。また、さらに良好な延性が要求される場合にはフェライト相の面積率は80%以上とするのが好ましい。なお、複合組織の利点を利用するために、フェライト相は98%以下とするのが好ましい。
【0033】
また、第2相として、本発明では、マルテンサイトを、面積率で2%以上含有する必要がある。マルテンサイトが2%未満では、低いYSと高いElを同時に満足させることができない。なお、第2相は、面積率で2%以上のマルテンサイト相単独とする。
【0034】
上記した組織を有する冷延鋼板は、低降伏強さと高延性を有し、プレス成形性に優れ、かつ歪時効硬化特性に優れた鋼板となる。
つぎに、本発明冷延鋼板の組成限定理由について説明する。なお、質量%は単に%と記す。
C:0.15%以下
Cは、鋼板の強度を増加し、さらにフェライトとマルテンサイトの複合組織の形成を促進する元素であり、本発明では複合組織形成の観点から0.01%以上含有するのが好ましい。一方、0.15%を超える含有は、鋼中の炭化物の分率が増加し、延性、さらにはプレス成形性を低下させる。さらに、より重要な問題として、C含有量が0.15%を超えると、スポット溶接性、アーク溶接性等が顕著に低下する。このため、本発明では、Cは0.15%以下に限定した。なお、成形性の観点からは0.10%以下とするのが好ましい。
【0035】
Si:2.0 %以下
Siは、鋼板の延性を顕著に低下させることなく、鋼板を高強度化させることができる有用な強化元素であるが、その含有量が2.0 %を超えると、プレス成形性の劣化を招くとともに、表面性状が悪化する。このため、Siは2.0 %以下に限定した。
【0036】
Mn:3.0 %以下
Mnは、鋼を強化する作用があり、さらにフェライト+マルテンサイトの複合組織が得られる臨界冷却速度を低くし、フェライトとマルテンサイトの複合組織の形成を促進する作用を有しており、再結晶焼鈍後の冷却速度に応じ含有するのが好ましい。また、Sによる熱間割れを防止する有効な元素であり、含有するS量に応じて含有するのが好ましい。このような効果は、0.5 %以上の含有で顕著となる。一方、3.0 %を超える含有は、プレス成形性および溶接性が劣化する。このため、本発明ではMnは3.0 %以下に限定した。なお、より好ましくは1.0 %以上である。
【0037】
P:0.10%以下
Pは、鋼を強化する作用があるが、所望の強度に応じて必要量含有することができるが、過剰に含有するとプレス成形性が劣化する。このため、Pは0.10%以下に限定した。なお、より優れたプレス成形性が要求される場合には、0.08%以下とするのが好ましい。
【0038】
S:0.02%以下
Sは、鋼板中では介在物として存在し、鋼板の延性、成形性、とくに伸びフランジ成形性の劣化をもたらす元素であり、できるだけ低減するのが好ましいが、0.02%以下に低減するとさほど悪影響をおよぼさなくなるため、本発明ではSは0.02%を上限とした。なお、優れた伸びフランジ成形性を要求される場合には、Sは0.010 %以下とするのが好ましい。
【0039】
Al:0.10%以下
Alは、鋼の脱酸元素として添加され、鋼の清浄度を向上させるのに有用な元素であるが、0.10%を超えて含有してもより一層の脱酸効果は得られず、逆にプレス成形性が劣化する。このため、Alは0.10%以下に限定した。なお、本発明では、Al脱酸以外の脱酸方法による溶製方法を排除するものではなく、たとえばTi脱酸やSi脱酸を行ってもよく、これらの脱酸法による鋼板も本発明の範囲に含まれる。その際、CaやREM 等を溶鋼に添加しても、本発明鋼板の特徴はなんら阻害されない。CaやREM 等を含む鋼板も本発明範囲に含まれるのは、勿論である。
【0040】
N:0.02%以下
Nは、固溶強化や歪時効硬化で鋼板の強度を増加させる元素であるが、0.02%を超えて含有すると、鋼板中に窒化物が増加し、それにより鋼板の延性、さらにはプレス成形性が顕著に劣化する。このため、Nは0.02%以下に限定した。なお、よりプレス成形性の向上が要求される場合には0.01%以下とするのが好適である。
【0041】
Cu:1.21〜3.0
Cuは、鋼板の歪時効硬化(予変形−熱処理後の強度増加)を顕著に増加させる元素であり、本発明において最も重要な元素の一つである。Cu含有量が0.5 %未満では、たとえ予変形−熱処理条件を変化させても、ΔTS:80MPa 以上の引張強さの増加は得られない。このため、本発明では、Cuは0.5 %以上の含有を必要とする。一方、3.0 %を超える含有は、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できず経済的に不利となるうえ、プレス成形性の劣化を招き、さらに鋼板の表面性状が悪化する。より大きいΔTSと優れたプレス成形性とを両立させるために、Cuは1.213.0 に限定した。なお好ましくは 2.5 %以下である。
【0042】
また、本発明では、上記したCuを含有する組成に加えてさらに、質量%で、次A群〜C群
A群:Ni:2.0 %以下
B群:Cr、Moのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下
C群:Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で0.2 %以下
のうちの1群または2群以上を含有することが好ましい。
【0043】
A群:Ni:2.0 %以下
A群:Niは、Cu添加時に鋼板表面に発生する表面欠陥の防止に有効な元素であり、必要に応じ含有できる。含有する場合には、その含有量は、Cu含有量に依存し、およそCu含有量の半分程度とするのが好ましい。なお、2.0 %を超えて含有しても、効果が飽和し含有量に見合う効果が期待できなく経済的に不利となるうえ、逆にプレス成形性が劣化する。このようなことから、Niは2.0 %以下に限定するのが好ましい。
【0044】
B群:Cr、Moのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下
B群:Cr、Moは、いずれもMnと同様に、フェライト+マルテンサイトの複合組織が得られる臨界冷却速度を低くし、フェライトとマルテンサイトの複合組織の形成を促進する作用を有しており、必要に応じ含有できる。Cr、Moのうちの1種または2種が合計で2.0 %超えて含有すると、プレス成形性が低下する。このため、B群:Cr、Moのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下に限定するのが好ましい。
【0045】
C群:Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で0.2 %以下
C群:Nb、Ti、Vは、いずれも炭化物形成元素であり、炭化物の微細分散により高強度化に有効に作用するため、必要に応じ選択して含有できる。しかし、Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で0.2 %超えて含有すると、プレス成形性が劣化する。このため、Nb、Ti、Vは合計で0.2 %に限定するのが好ましい。
【0046】
また、本発明では、上記したCuの含有に代えて、W: 0.05 2.0 %、あるいはさらにMo:0.05〜2.0 %、Cr:0.05〜2.0 %のうちから選ばれた1種または2種を合計で2.0 %以下含有してもよい。
W: 0.05 2.0 %、あるいはさらにMo:0.05〜2.0 %、Cr:0.05〜2.0 %のうちから選ばれた1種または2種を合計で2.0 %以下
Mo、Cr、Wはいずれも、鋼板の歪時効硬化を顕著に増加させる元素で、本発明において最も重要な元素であり、Wを必須とし、あるいはさらに Mo Cr 選択して含有できる。W、あるいはさらにMo、Cr うちの1種または2種を含有させ、さらにフェライトとマルテンサイトの複合組織とすることにより、予変形−熱処理時に微細炭化物が歪誘起微細析出し、ΔTS:80MPa 以上の引張強さの増加が得られる。これら元素の含有量がそれぞれ0.05%未満では、予変形−熱処理条件、鋼板組織を変化させても、ΔTS:80MPa 以上の引張強さの増加は得られない。一方、これら元素の含有量がそれぞれ2.0 %を超えて含有しても、上記した効果は飽和し含有量に見合う効果が期待できず経済的に不利となるうえ、プレス成形性の劣化を招く。このため、W: 0.05 2.0 %、Mo:0.05〜2.0 %、Cr:0.05〜2.0 %の範囲に限定する。なお、プレス成形性の観点から、Mo、Cr、Wの含有量の合計は2.0 %以下に限定した。
【0047】
Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で2.0 %以下
Nb、Ti、Vは、いずれも炭化物形成元素であり、Mo、Cr、Wのうちの1種または2種以上を含有する場合に、必要に応じ選択して含有できる。これらNb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を含有させ、さらにフェライトとマルテンサイトの複合組織とすることにより、予変形−熱処理時に微細炭化物が歪誘起微細析出し、ΔTS:80MPa 以上の引張強さの増加が得られる。しかし、Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で2.0 %超えて含有すると、プレス成形性が劣化する。このため、Nb、Ti、Vは、合計で2.0 %以下に限定するのが好ましい。
【0048】
なお、上記した成分以外に、とくに限定してはいないが、B:0.1 %以下、Zr:0.1 %以下、Sb:0.1 %以下、Ca:0.1 %以下、REM :0.1 %以下等を含有してもなんら問題はない。
上記した成分以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Pb:0.01%以下、Sn:0.1 %以下、Zn:0.01%以下、Co:0.1 %以下が許容できる。
【0049】
つぎに、本発明の冷延鋼板の製造方法について説明する。
本発明の冷延鋼板は、上記した範囲内の組成を有する鋼スラブを素材とし、該素材に熱間圧延を施し熱延板とする熱延工程と、該熱延板に冷間圧延を施し冷延板とする冷延工程と、該冷延板に再結晶焼鈍を行い冷延焼鈍板とする再結晶焼鈍工程とを順次施すことにより製造される。
【0050】
使用する鋼スラブは、成分のマクロ偏析を防止するために連続鋳造法で製造するのが好ましいが、造塊法、薄スラブ連鋳法で製造してもよい。また、鋼スラブを製造したのち、いったん室温まで冷却し、その後再加熱する従来法に加え、冷却しないで、温片のままで加熱炉に挿入する、あるいはわずかの保熱を行った後に直ちに圧延する直送圧延・直接圧延などの省エネルギープロセスも問題なく適用できる。
【0051】
上記した素材(鋼スラブ)を加熱し、熱間圧延を施し熱延板とする熱延工程を施す。熱延工程は所望の板厚の熱延板が製造できる条件であれば通常公知の条件でとくに問題はない。なお、好ましい熱延条件は下記のとおりである。
スラブ加熱温度:900 ℃以上
スラブ加熱温度は、Cuを含有する組成の場合には、Cu起因の表面欠陥を防止するために低いほうが望ましい。しかし、加熱温度が900 ℃未満では、圧延荷重が増大し、熱間圧延時のトラブル発生の危険が増大する。なお、酸化重量の増加にともなうスケールロスの増大などから、スラブ加熱温度は1300℃以下とすることが望ましい。
【0052】
なお、スラブ加熱温度を低くし、かつ熱間圧延時のトラブルを防止するといった観点から、シートバーを加熱する、いわゆるシートバーヒーターを活用することは、有効な方法であることはいうまでもない。
仕上圧延終了温度:700 ℃以上
仕上圧延終了温度FDTを700 ℃以上とすることにより、冷延および再結晶焼鈍後に優れた成形性が得られる均一な熱延母板組織を得ることができる。一方、、仕上圧延終了温度が700 ℃未満では、熱延母板組織が不均一となるとともに、熱間圧延時の圧延負荷が高くなり、熱間圧延時のトラブルが発生する危険性が増大する。このようなことから、熱延工程のFDTは700 ℃以上とするのが好ましい。
【0053】
巻取温度:800 ℃以下
巻取温度は、800 ℃以下とするのが好ましく、より好ましくは200 ℃以上である。巻取温度が800 ℃を超えると、スケールが増加しスケールロスにより歩留りが低下する傾向となる。なお、巻取温度が200 ℃未満となると、鋼板形状が顕著に乱れ、実際の使用にあたり不具合を生じる危険性が増大する。
【0054】
このように、本発明の熱延工程では、スラブを900 ℃以上に加熱した後、仕上圧延終了温度:700 ℃以上とする熱間圧延を施し、800 ℃以下好ましくは200 ℃以上の巻取温度で巻き取り熱延板とするのが好ましい。
なお、本発明における熱延工程では、熱間圧延時の圧延荷重を低減するために仕上圧延の一部または全部を潤滑圧延としてもよい。潤滑圧延を行うことは、鋼板形状の均一化、材質の均一化の観点からも有効である。なお、潤滑圧延の際の摩耗係数は0.25〜0.10の範囲とすることが好ましい。また、相前後するシートバー同士を接合し、連続的に仕上圧延する連続圧延プロセスとすることが好ましい。連続圧延プロセスを適用することは、熱間圧延の操業安定性の観点からも望ましい。
【0055】
ついで、熱延板に、冷延工程を施す。冷延工程では、熱延板に冷間圧延を施し冷延板とする。冷間圧延条件は、所望の寸法形状の冷延板とすることができればよく、とくに限定されないが、冷間圧延時の圧下率は40%以上とすることが好ましい。圧下率が40%未満では、後工程である再結晶焼鈍時に、再結晶が均一に起こりにくくなるからである。
【0056】
ついで、冷延板に再結晶焼鈍を行い冷延焼鈍板とする再結晶焼鈍工程を施す。再結晶焼鈍は、連続焼鈍ラインまたは連続溶融亜鉛めっきラインのいずれかで行うのが好ましい。再結晶焼鈍の焼鈍温度はAc1 変態点〜Ac3 変態点の温度範囲の(α+γ)2相域で行うことが好ましい。焼鈍温度がAc1 変態点未満では、フェライト単相となり、一方、Ac3 変態点を超える高温では、結晶粒が粗大化するとともに、オーステナイト単相域となり、プレス成形性が著しく劣化する。また、(α+γ)2相域で焼鈍することにより、フェライト+マルテンサイトの複合組織が得られるとともに、高いΔTSが得られる。
【0057】
なお、再結晶焼鈍時の冷却は、マルテンサイト形成の観点から、1℃/s以上とするのが好ましい。
また、再結晶焼鈍工程後に、形状矯正、表面粗度等の調整のために、10%以下の調質圧延工程を加えてもよい。
なお、本発明の冷延鋼板は、加工用鋼板としてのみならず、加工用表面処理鋼板の原板としても適用できる。表面処理としては、亜鉛めっき(合金系を含む)、すずめっき、ほうろう等がある。
【0058】
また、本発明の冷延鋼板には、亜鉛めっき後、化成処理性、溶接性、プレス成形性および耐食性等の改善のために特殊な処理を施してもよい。
【0059】
【実施例】
(実施例1)
表1に示す組成の溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法でスラブとした。ついで、これら鋼スラブを1150℃に加熱したのち、仕上圧延終了温度: 900℃、巻取温度: 600℃とする熱間圧延を施す熱延工程により、板厚4.0mm の熱延鋼帯(熱延板)とした。引き続き、これら熱延鋼帯(熱延板)に酸洗、冷間圧延を施す冷延工程により、板厚1.2mm の冷延鋼帯(冷延板)とした。ついで、これら冷延鋼帯(冷延板)に、連続焼鈍ラインで、表2に示す焼鈍温度で再結晶焼鈍を施した。得られた鋼帯(冷延焼鈍板)に、さらに伸び率:0.8 %の調質圧延を施した。
【0060】
得られた鋼帯から試験片を採取し、微視組織、引張特性、歪時効硬化特性、穴拡げ性を調査した。なお、プレス成形性は、伸びEl(延性)と降伏強さおよび穴拡げ率から評価した。
(1)微視組織
得られた鋼帯から試験片を採取し、圧延方向に直交する断面(C断面)について、光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡を用いて微視組織を撮像し、画像解析装置を用いて主相であるフェライトの組織分率および第2相の種類と組織分率を求めた。
【0061】
(2)引張特性
得られた鋼帯から、JIS 5号引張試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠して引張試験を行い、降伏強さYS、引張強さTS、伸びEl、降伏比YRを求めた。
(3)歪時効硬化特性
得られた鋼帯(冷延焼鈍板)からJIS 5号試験片を圧延方向に採取し、予変形(引張予歪)として5%の塑性変形を与えて、ついで250 ℃×20min の熱処理を施したのち、引張試験を実施し、熱処理後の引張特性(降伏応力YSHT、引張強さTSHT)を求め、ΔYS=YSHT−YS、ΔTS=TSHT−TSを算出した。なお、YSHT、TSHTは予変形−熱処理後の降伏応力、引張強さであり、YS、TSは鋼帯(冷延焼鈍板)の降伏強さ、引張強さである。
【0062】
(4)穴拡げ性
得られた鋼帯から採取した試験片に、10mmφのポンチで打ち抜いてポンチ穴を形成したのち、頂角60°の円錐ポンチを用い、ばりが外側になるようにして、板厚を貫通する割れが発生するまで穴拡げを行い、穴拡げ率λを求めた。穴拡げ率λは、λ(%)={(d−d0 )/d0 }×100 で求めた。なお、d0 :初期穴径(ポンチ穴)、d:割れ発生時の内穴径である。
【0063】
これらの結果を表3に示す。
【0064】
【表1】

Figure 0003925063
【0065】
【表2】
Figure 0003925063
【0066】
【表3】
Figure 0003925063
【0067】
本発明例は、いずれも、低い降伏強さYSと高い伸びElと、低い降伏比YRを有し、さらに大きな穴拡げ率λを示して、伸びフランジ成形性を含むプレス成形性に優れるとともに、極めて大きなΔTSを示し、歪時効硬化特性に優れた鋼板となっている。これに対し、本発明の範囲を外れる比較例では、降伏強さYSが高いか、伸びElが低いか、あるいは穴拡げ率λが小さいか、ΔTSが小さく、プレス成形性、歪時効硬化特性が低下した鋼板となっている。
【0068】
(実施例2)
表4に示す組成の溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法でスラブとした。ついで、これら鋼スラブを1250℃に加熱したのち、仕上圧延終了温度: 900℃、巻取温度: 600℃とする熱間圧延を施す熱延工程により、板厚4.0mm の熱延鋼帯(熱延板)とした。引き続き、これら熱延鋼帯(熱延板)に酸洗、冷間圧延を施す冷延工程により、板厚1.2mm の冷延鋼帯(冷延板)とした。ついで、これら冷延鋼帯(冷延板)に、連続焼鈍ラインで、表5に示す焼鈍温度で再結晶焼鈍を施した。得られた鋼帯(冷延焼鈍板)に、さらに伸び率:0.8 %の調質圧延を施した。
【0069】
得られた鋼帯から試験片を採取し、実施例1と同様に、微視組織、引張特性、歪時効硬化特性、穴拡げ性を調査した。なお、プレス成形性は、伸びEl(延性)と降伏強さおよび穴拡げ率から評価した。
これらの結果を表6に示す。
【0070】
【表4】
Figure 0003925063
【0071】
【表5】
Figure 0003925063
【0072】
【表6】
Figure 0003925063
【0073】
本発明例は、いずれも、低い降伏強さYSと高い伸びElと、低い降伏比YRを有し、さらに大きな穴拡げ率λを示して、伸びフランジ成形性を含むプレス成形性に優れるとともに、極めて大きなΔTSを示し、歪時効硬化特性に優れた鋼板となっている。これに対し、本発明の範囲を外れる比較例では、降伏強さYSが高いか、伸びElが低いか、あるいは穴拡げ率λが小さいか、ΔTSが小さく、プレス成形性、歪時効硬化特性が低下した鋼板となっている。
【0074】
【発明の効果】
本発明によれば、優れたプレス成形性を維持しつつ、プレス成形後の熱処理により引張強さが顕著に上昇する冷延鋼板を、安定して製造することが可能となり、産業上格段の効果を奏する。本発明の冷延鋼板を自動車部品用に適用した場合、プレス成形が容易で、かつ完成後の部品特性を安定して高くでき、自動車車体の軽量化に十分に寄与できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】予変形−熱処理後のΔTSと再結晶焼鈍温度の関係におよぼすCu含有量の影響を示すグラフである。
【図2】予変形−熱処理後のΔTSと熱処理温度の関係におよぼすCu含有量の影響を示すグラフである。
【図3】λとYRとの関係におよぼすCu含有量の影響を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to cold-rolled steel sheets for automobiles, and in particular, press formability such as bending workability, stretch flange workability and drawability is good, and the tensile strength is remarkably increased by heat treatment after press forming. The present invention relates to a cold-rolled steel sheet having extremely large strain age hardening characteristics and a method for producing the same. The extremely large strain age hardening characteristic referred to in the present invention, that is, “excellent strain age hardening characteristic” means that it has a strain age hardening characteristic of ΔTS: 80 MPa or more. In the present invention, ΔTS is the amount of increase in tensile strength before and after heat treatment when a pre-deformation treatment with a plastic strain amount of 5% or more and a heat treatment with a holding time of 30 seconds or more at a temperature in the range of 150 to 350 ° C. {= (Tensile strength after heat treatment) − (Tensile strength before pre-deformation treatment)}.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in connection with exhaust gas regulations due to global environmental conservation issues, the reduction of vehicle body weight has become a very important issue. Recently, in order to reduce the weight of the vehicle body, it has been studied to increase the strength of a steel plate for automobiles and reduce the thickness of the steel plate.
Since many automotive body parts made of steel sheets are formed by press working, the cold-rolled steel sheets used are required to have excellent press formability. In order to obtain a steel sheet having excellent press formability, it is important to secure low yield strength and high ductility. In addition, stretch flange molding is often used, and it is necessary to have a high hole expansion rate. However, generally, when the strength of a steel plate is increased, the yield strength increases and the shape freezing property deteriorates, the ductility decreases, the hole expansion rate decreases, and the press formability tends to decrease.
[0003]
Recently, in order to protect an occupant in the event of a collision, importance is placed on the safety of the automobile body. For this reason, an improvement in impact resistance that is a measure of safety in the event of a collision is required. The higher the strength of the finished vehicle, the more advantageous for improving the impact resistance. Therefore, when forming automotive parts, cold-rolled steel sheets that have low strength, high ductility, excellent press formability, and high strength and excellent impact resistance properties are most strongly desired when finished products are produced. It was.
[0004]
In response to such a demand, a steel sheet having both press formability and high strength has been developed. This steel sheet is a paint bake hardening type steel sheet whose yield stress increases when it is subjected to a paint baking process including holding at a high temperature of usually 100 to 200 ° C. after press working. In this steel sheet, the amount of C remaining in the final solid solution state (solid solution C amount) is controlled within an appropriate range, soft at the time of press forming, ensuring shape freezing and ductility, and baking after press forming. At the time of processing, the remaining solid solution C adheres to the dislocations introduced during press forming, thereby preventing the dislocations from moving and increasing the yield stress. However, in this paint bake hardened automotive steel sheet, although the yield stress can be increased, the tensile strength cannot increase it.
[0005]
Japanese Examined Patent Publication No. 5-24979 discloses a uniform composition containing C: 0.08 to 0.20%, Mn: 1.5 to 3.5% and the balance Fe and unavoidable impurities, and having a uniform structure with a ferrite content of 5% or less. A bake-hardening high-tensile cold-rolled steel sheet made of bainite or bainite partially containing martensite is disclosed. The cold-rolled steel sheet described in Japanese Patent Publication No. 5-24979 is formed by quenching the temperature range of 400 to 200 ° C in the cooling process after continuous annealing and then gradually cooling the structure to make the structure mainly composed of conventional ferrite. From a structure | tissue, it is going to obtain the high bake hardening amount which was not conventionally as a structure | tissue mainly composed of bainite.
[0006]
However, in the steel sheet described in Japanese Patent Publication No. 5-24979, although the yield strength is increased after paint baking and a high bake hardening amount that has not been obtained in the past can be obtained, it still cannot be increased by the tensile strength. There was a problem that improvement in impact resistance characteristics could not be expected.
Several steel sheets that have been subjected to heat treatment after press forming to increase not only the yield stress but also the tensile strength are proposed.
[0007]
For example, Japanese Patent Publication No. 8-23048 discloses steel containing C: 0.02 to 0.13%, Si: 2.0% or less, Mn: 0.6 to 2.5%, sol.Al: 0.10% or less, and N: 0.0080 to 0.0250%. , Re-heated to 1100 ° C or higher, hot rolled to finish finish rolling at 850-950 ° C, then cooled to a temperature of less than 150 ° C at a cooling rate of 15 ° C / s or more, and ferrite and martensite There has been proposed a method for producing a hot-rolled steel sheet having a composite structure mainly composed of. However, in the steel sheet manufactured by the technique described in Japanese Patent Publication No. 8-23048, although tensile strength increases with yield stress due to strain aging hardening, it is wound at an extremely low winding temperature of less than 150 ° C. There was a problem that the fluctuation of mechanical characteristics was large. In addition, there is a large variation in the amount of increase in yield stress after press molding-paint baking, and there is also a problem that the hole expansion rate (λ) is low, stretch flangeability is lowered, and press formability is insufficient.
[0008]
Japanese Patent No. 2805513 proposes a method for producing a hot-dip galvanized steel sheet using a hot-rolled sheet as a plating original sheet. In this method, a steel slab containing C: 0.05% or less, Mn: 0.05 to 0.5%, Al: 0.1% or less, and Cu: 0.8 to 2.0% is hot-rolled at a coiling temperature of 530 ° C. or less. Subsequently, after heating to a temperature of 530 ° C. or lower to reduce the surface of the steel sheet, hot-dip galvanization is performed, whereby significant hardening by heat treatment after forming is obtained. However, in the steel sheet produced by this method, in order to obtain significant hardening by post-forming heat treatment, the heat treatment temperature needs to be 500 ° C. or higher, and the heat treatment temperature is high, leaving a problem in practical use.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-310824 proposes a method for producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet in which a hot rolled plate or a cold rolled plate is used as a plating original plate and an increase in strength can be expected by heat treatment after forming. This method includes C: 0.01 to 0.08%, and Si, Mn, P, S, Al, and N are used in appropriate amounts, and one or more of Cr, W, and Mo are added in a total amount of 0.05 to 3.0. % Hot-rolled steel, or further cold-rolled or temper-rolled and annealed, and then hot-dip galvanized and then heat-alloyed. This steel sheet is said to have an increased tensile strength by heating in a temperature range of 200 to 450 ° C. after forming. However, since the obtained steel sheet has a microstructure of ferrite single phase, ferrite + pearlite, or ferrite + bainite structure, high ductility and low yield strength cannot be obtained, and press formability is deteriorated. was there.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the present invention has been made in view of the fact that there has never been a technique for industrially and stably producing a steel sheet that satisfies these characteristics, despite extremely strong demands. Strain aging that advantageously solves the above-mentioned problems, has excellent press formability, suitable as a steel sheet for automobiles, and has extremely high tensile strength due to heat treatment at a relatively low temperature after press forming. An object of the present invention is to propose a high-tensile cold-rolled steel sheet having excellent hardening characteristics and a production method capable of stably producing the high-tensile cold-rolled steel sheet.
[0011]
[Means for solving problems]
  In order to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive studies on the influence of alloy elements on strain age hardening characteristics. As a result, the C content is set to a low carbon range, the Cu content within the proper range, or the proper content range.W or evenMo,Cr ofOne or two selected from our houseSeedIn addition, after the steel sheet structure is a composite structure of ferrite and martensite, the pre-deformation amount is set to 5% or more and after heat treatment at a relatively low temperature of 150 ° C. or more and 350 ° C. or less, In addition to increasing the yield stress, it has been found that high strain age hardening can be obtained in which the tensile strength also increases significantly. In addition to such high strain age hardening characteristics, the present inventors have found that the steel sheet has excellent ductility, low yield strength, and high hole expansion ratio, and is excellent in press formability.
[0012]
First, basic experimental results performed by the present inventors will be described.
Containing 0.04%, Si: 0.02%, Mn: 1.7%, P: 0.01%, S: 0.005%, Al: 0.04%, N: 0.002%, Cu 0.3%, 1.3% The sheet bar having the changed composition was heated to 1150 ° C. and soaked, and then subjected to three-pass rolling so that the finish rolling finish temperature was 900 ° C. to obtain a plate thickness of 4.0 mm. In addition, after finishing rolling and coil winding, a heat treatment equivalent to 600 ° C. × 1 h was performed. Subsequently, cold rolling with a rolling reduction of 70% was performed to obtain a cold rolled sheet having a sheet thickness of 1.2 mm. Subsequently, these cold-rolled plates were subjected to recrystallization annealing under various conditions.
[0013]
About the obtained cold-rolled steel plate, the tensile test was implemented and the tensile characteristic was investigated. Furthermore, the strain age hardening characteristics of these cold-rolled steel sheets were investigated.
First, specimens are collected from these cold-rolled steel sheets, pre-deformed with a tensile pre-strain amount of 5%, and then subjected to a heat treatment of 50 to 350 ° C x 20 min. The characteristics were determined. The strain age hardening property was evaluated by the increase in tensile strength ΔTS before and after the heat treatment. ΔTS is the tensile strength TS after heat treatmentHTAnd the difference in tensile strength TS when heat treatment is not performed (= (tensile strength TS after heat treatmentHT)-(Tensile strength TS before pre-deformation treatment)). The tensile test was carried out using JIS No. 5 tensile test pieces.
[0014]
FIG. 1 shows the effect of Cu content on the relationship between ΔTS and the recrystallization annealing temperature. ΔTS is obtained by subjecting the test piece taken from the obtained cold-rolled steel sheet to a pre-deformation treatment with a tensile pre-strain amount of 5%, followed by a heat treatment of 250 ° C. × 20 min, and then carrying out a tensile test. It was.
As shown in FIG. 1, when the Cu content is 1.3% by mass, the recrystallization annealing temperature is set to 700 ° C. or higher, and the steel plate structure is made of a ferrite + martensite composite structure, whereby a high strain age hardening characteristic of ΔTS: 80 MPa or higher is obtained. It turns out that it is obtained. On the other hand, when the Cu content is 0.3% by mass, ΔTS: less than 80 MPa at any recrystallization annealing temperature, and high strain age hardening characteristics cannot be obtained. It can be seen from FIG. 1 that a cold-rolled steel sheet having high strain age hardening characteristics can be produced by optimizing the Cu content and making the structure a ferrite + martensite composite structure.
[0015]
FIG. 2 shows the influence of the Cu content on the relationship between ΔTS and the heat treatment temperature after the pre-deformation treatment. After cold rolling, the steel sheet was annealed at 800 ° C, which is a two-phase region of ferrite (α) + austenite (γ), for a holding time of 40 s, and then at a cooling rate of 30 ° C / s from the holding temperature (800 ° C). What was cooled to room temperature was used. The microstructure of these steel sheets was a composite structure of ferrite and martensite (second phase), and the martensite structure fraction was 8% in terms of area ratio.
[0016]
From FIG. 2, ΔTS increases as the heat treatment temperature increases, but the amount of increase greatly depends on the Cu content. It can be seen that when the Cu content is 1.3% by mass, a high strain age hardening property of ΔTS: 80 MPa or more can be obtained at a heat treatment temperature of 150 ° C. or higher. When the Cu content is 0.3% by mass, ΔTS: less than 80 MPa at any heat treatment temperature, and high strain age hardening characteristics cannot be obtained.
[0017]
Further, for cold-rolled steel sheets with Cu contents of 0.3 mass% and 1.3 mass%, the recrystallization annealing conditions after cold rolling were changed variously, the structure was changed from ferrite + austenite to a ferrite single phase, and the yield ratio YR (= ( A material (steel plate) having a yield strength YS / tensile strength TS) × 100%) of 50 to 90% was produced. About these materials (steel plate), the hole expansion test was implemented and the hole expansion rate ((lambda)) was calculated | required. In the hole expansion test, a punch hole is formed in the specimen by punching with a 10mmφ punch, and then a conical punch with a vertex angle of 60 ° is used, and a crack that penetrates the plate thickness is generated with the beam facing outward. Hole expansion was performed until the hole expansion rate λ was obtained. The hole expansion ratio λ is λ (%) = {(d−d0) / D0} × 100. D0: Initial hole diameter, d: Inner hole diameter when cracking occurs.
[0018]
These results are summarized in the relationship between the hole expansion ratio λ and the yield ratio YR, and the influence of the Cu content on the relationship between the hole expansion ratio λ and the yield ratio YR is shown in FIG.
From FIG. 3, in the steel sheet with Cu: 0.3% by mass, the ferrite + martensite composite structure is formed, and when YR is less than 70%, λ decreases with a decrease in YR. It can be seen that a high λ value is maintained even when the YR becomes low because of a composite structure of ferrite and martensite. On the other hand, in a steel sheet having a Cu content of 0.3% by mass, low YR and high λ cannot be obtained simultaneously.
[0019]
It can be seen from FIG. 3 that a steel sheet satisfying both a low yield ratio and a high hole expansion rate can be produced by setting the Cu content within an appropriate range and forming a composite structure of ferrite and martensite.
In the cold-rolled steel sheet of the present invention, pre-deformation with a strain amount greater than 2%, which is the pre-strain amount when measuring the increase in deformation stress before and after normal heat treatment, and in a relatively low temperature range of 150 ° C. to 350 ° C. By this heat treatment, ultrafine Cu is precipitated in the steel sheet. According to the study by the present inventors, it is considered that high strain age hardening characteristics in which the tensile strength is remarkably increased in addition to the increase in yield stress are obtained by the precipitation of this ultrafine Cu. Such precipitation of ultrafine Cu by heat treatment in a low temperature region was not observed at all in the extremely low carbon steel or low carbon steel reported so far. The reason why ultrafine Cu is precipitated by heat treatment in a low temperature region is not clear until now, but during annealing in the α + γ two-phase region, a large amount of Cu is distributed in the γ phase, It is thought that it was taken over after cooling and Cu was in a supersaturated solid solution in martensite, and was deposited very finely by adding 5% or more of pre-strain and low-temperature heat treatment.
[0020]
  In addition, the detailed mechanism by which the hole expansion rate of steel sheets with a Cu-added microstructure with a composite structure of ferrite and martensite is high has not been clarified so far. It is thought that this is because the difference in hardness between the two is small.
  Based on the above-described novel findings, the present inventors have conducted further intensive studies, and as a result, have found that the phenomenon described above also occurs in a steel sheet not containing Cu. Instead of CuW or evenMo,Cr of1 or 2 of themSeedContaining and making the structure a composite structure of ferrite + martensite, when pre-strain is added and heat treatment is performed at a low temperature, ultrafine carbides are strain-induced precipitated in the martensite and the tensile strength increases. I found. This strain-induced fine precipitation during low-temperature heating isW or evenMo,Cr of1 or 2 of themSeedsIn addition, it has also been found that the addition of one or more of Nb, V, and Ti becomes more prominent.
[0021]
  The present invention has been completed by further study based on the above-described findings, and the gist of the present invention is as follows..
[0022]
  (1) By mass%, C: 0.15% or less, Si: 2.0% or less, Mn: 3.0% or less, P: 0.1% or less, S: 0.02% or less, Al: 0.1% or less, N: 0.02% or less, Cu :1.21~ 3.0%In the press formability characterized in that it has a composition consisting of Fe and inevitable impurities in the balance, and the structure is a composite structure consisting of a ferrite phase and a martensite phase with an area ratio of 2% or more. A cold-rolled steel sheet that is excellent and has excellent strain aging hardening characteristics such as ΔTS: 80 MPa or more.
[0023]
  (2) (1In addition to the above composition, the following groups A to C in mass%:
          Group A: Ni: 2.0% or less
          Group B: One or two of Cr and Mo in total 2.0% or less
          Group C: A total of 0.2% or less of one or more of Nb, Ti and V
A cold-rolled steel sheet having excellent press-formability characterized by containing one group or two or more groups, and having excellent strain aging hardening properties such that ΔTS: 80 MPa or more.
[0024]
  (3) Quality%: C: 0.15% or less, Si: 2.0% or less, Mn: 3.0% or less, P: 0.1% or less, S: 0.02% or less, Al: 0.1% or less, N: 0.02% or less, and, W: 0.05-2.0%Contained, the balance being composed of Fe and inevitable impuritiesHowever, the structure is a composite structure composed of a ferrite phase and a martensite phase with an area ratio of 2% or more.A cold-rolled steel sheet having excellent press formability and excellent strain aging hardening characteristics of ΔTS: 80 MPa or more.
(4) In (3), in addition to the above composition, in mass%, Mo : 0.05 ~ 2.0 %, Cr : 0.05 ~ 2.0 % Of 1 or 2 selected from% 2.0 % Or less, and excellent in press formability and ΔTS: 80MPa Cold rolled steel sheet with excellent strain age hardening characteristics.
[0025]
  (5) In (3) or (4), in addition to the above-mentioned composition, it further comprises, in mass%, one or more of Nb, Ti, and V containing 2.0% or less in total. A cold-rolled steel sheet with excellent press formability and excellent strain age hardening characteristics such as ΔTS: 80 MPa or more.
  (6) By mass%, C: 0.15% or less, Si: 2.0% or less, Mn: 3.0% or less, P: 0.1% or less, S: 0.02% or less, Al: 0.1% or less, N: 0.02% or less, Cu :1.21~ 3.0%
Or further, the following group A to group C
          Group A: Ni: 2.0% or less
          Group B: One or two of Cr and Mo in total 2.0% or less
          Group C: A total of 0.2% or less of one or more of Nb, Ti and V
A steel slab having a composition containing one or more groups of the above, the balance being Fe and inevitable impurities, and hot rolling the material to form a hot-rolled sheet, In the method of manufacturing a cold-rolled steel sheet, a cold-rolling process in which a cold-rolled sheet is subjected to cold rolling and a cold-rolled sheet and a recrystallization annealing process in which the cold-rolled sheet is recrystallized and annealed is sequentially performed. The recrystallization annealing is Ac1Transformation point ~ AcThreeA method for producing a cold-rolled steel sheet having excellent press-formability and excellent strain age hardening characteristics of ΔTS: 80 MPa or more, characterized in that it is carried out in a two-phase region of ferrite + austenite in the temperature range of the transformation point.
[0026]
  (7) In (6), instead of the steel slab having the above composition, in mass%, C: 0.15% or less, Si: 2.0% or less, Mn: 3.0% or less, P: 0.1% or less, S: 0.02% Below, including Al: 0.1% or less, N: 0.02% or less, and, W: 0.05-2.0%Contains,Or even more Mo , Cr 1 or 2 of them in total with W 2.0 % Or less,Alternatively, it contains one or more of Nb, Ti, and V in total of 2.0% or less.The restA method for producing a cold-rolled steel sheet, which is excellent in press formability and has excellent strain age hardening characteristics such that ΔTS: 80 MPa or more, characterized in that the steel slab has a composition comprising Fe and inevitable impurities.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The cold-rolled steel sheet of the present invention is a high-tensile cold-rolled steel sheet with a tensile strength of TS: 440 MPa or more, excellent in press formability, and significantly increased in tensile strength by heat treatment at a relatively low temperature after press forming. In addition, the steel sheet is excellent in strain age hardening characteristics such that ΔTS: 80 MPa or more.
[0028]
In the present invention, “excellent in strain age hardening characteristics” means, as described above, after a pre-deformation treatment with a tensile plastic strain amount of 5% or more, at a temperature in the range of 150 to 350 ° C. and a holding time of 30 seconds or more. This means that when heat treatment is performed, the amount of increase in tensile strength ΔTS {= (tensile strength after heat treatment) − (tensile strength before pre-deformation treatment)} before and after this heat treatment is 80 MPa or more. Desirably, ΔTS is 100 MPa or more. It goes without saying that the yield stress is also increased by this heat treatment, and ΔYS {= (yield strength after heat treatment) − (yield strength before pre-deformation treatment)}: 80 MPa or more.
[0029]
The amount of pre-strain (pre-deformation) is an important factor when defining strain age hardening characteristics. The present inventors investigated the influence of the amount of pre-strain on the subsequent strain age hardening characteristics assuming a deformation mode to which the steel sheet for automobiles is applied. As a result, except for extremely deep drawing, it can be organized by the amount of uniaxial equivalent strain (tensile strain), and in actual parts, the amount of uniaxial equivalent strain exceeds about 5%, and the strength of the parts Was found to correspond well with the strength obtained after 5% pre-strain strain aging treatment. Therefore, in the present invention, the pre-strain (deformation) of the heat treatment is set to 5% or more tensile plastic strain.
[0030]
Conventional baking treatment conditions of 170 ° C x 20 min have been adopted as standard. However, when using ultrafine Cu precipitation strengthening as in the present invention, a heat treatment temperature of 150 ° C or higher is required. . On the other hand, when the temperature exceeds 350 ° C., the effect is saturated, and conversely, it tends to soften somewhat. In addition, when heated to a temperature exceeding 350 ° C., the occurrence of thermal strain and temper color becomes remarkable. Therefore, in the present invention, the heat treatment temperature for strain age hardening is set to 150 to 350 ° C. The holding time at the heat treatment temperature is 30 s or longer. With respect to the heat treatment holding time, if it is kept at about 150 to 350 ° C. for about 30 seconds or more, almost sufficient strain age hardening is achieved. In order to obtain a larger and more stable strain age hardening, the holding time is desirably 60 seconds or longer, and more preferably 300 seconds or longer.
[0031]
The heating method in the heat treatment after the pre-deformation is not particularly limited, but, for example, induction heating, non-oxidizing flame, heating by laser, plasma, etc. are all suitable in addition to the atmosphere heating by a furnace as in the ordinary paint baking process. It is. In addition, so-called warm pressing in which the temperature of the steel sheet is increased and pressed is also an extremely effective method in the present invention.
[0032]
  First, the structure of the steel sheet of the present invention will be described.
  The cold-rolled steel sheet of the present inventionTheCelite phase and martensite phase with area ratio of 2% or moreConsisting ofHas a complex tissue.
  In order to obtain a cold-rolled steel sheet having low yield strength YS and high ductility (El) and having excellent press formability, in the present invention, the structure of the steel sheet is composed of a ferrite phase as a main phase and martensite.Composed of phasesIt needs to be a complex organization. The ferrite as the main phase is preferably 50% or more in terms of area ratio. If the ferrite content is less than 50%, it is difficult to ensure high ductility, and press formability deteriorates. Further, when a better ductility is required, the area ratio of the ferrite phase is preferably 80% or more. In order to take advantage of the composite structure, the ferrite phase is preferably 98% or less.
[0033]
  As the second phase, in the present invention, it is necessary to contain martensite in an area ratio of 2% or more. If the martensite is less than 2%, low YS and high El cannot be satisfied simultaneously. The second phase is composed of a martensite phase alone with an area ratio of 2% or more.To do.
[0034]
A cold-rolled steel sheet having the above-described structure is a steel sheet having low yield strength and high ductility, excellent press formability, and excellent strain age hardening characteristics.
Next, the reason for limiting the composition of the cold-rolled steel sheet of the present invention will be described. The mass% is simply written as%.
C: 0.15% or less
C is an element that increases the strength of the steel sheet and further promotes the formation of a composite structure of ferrite and martensite. In the present invention, C is preferably contained in an amount of 0.01% or more from the viewpoint of forming the composite structure. On the other hand, if the content exceeds 0.15%, the fraction of carbides in the steel increases, and ductility and further press formability decrease. Furthermore, as a more important problem, when the C content exceeds 0.15%, spot weldability, arc weldability, and the like are significantly reduced. For this reason, in the present invention, C is limited to 0.15% or less. From the viewpoint of moldability, the content is preferably 0.10% or less.
[0035]
Si: 2.0% or less
Si is a useful strengthening element that can increase the strength of the steel sheet without significantly reducing the ductility of the steel sheet, but when its content exceeds 2.0%, it causes deterioration of press formability, The surface properties deteriorate. For this reason, Si was limited to 2.0% or less.
[0036]
Mn: 3.0% or less
Mn has the effect of strengthening steel, further lowering the critical cooling rate at which a composite structure of ferrite and martensite can be obtained, and promoting the formation of a composite structure of ferrite and martensite. It is preferably contained depending on the cooling rate after annealing. Moreover, it is an effective element which prevents the hot crack by S, and it is preferable to contain according to the amount of S to contain. Such an effect becomes remarkable when the content is 0.5% or more. On the other hand, if it exceeds 3.0%, press formability and weldability deteriorate. Therefore, in the present invention, Mn is limited to 3.0% or less. More preferably, it is 1.0% or more.
[0037]
P: 0.10% or less
P has an effect of strengthening steel, but can be contained in a necessary amount depending on the desired strength, but if it is contained excessively, press formability deteriorates. For this reason, P was limited to 0.10% or less. When more excellent press formability is required, the content is preferably 0.08% or less.
[0038]
S: 0.02% or less
S is an element present in the steel sheet as an inclusion, and is an element that causes deterioration of the ductility and formability of the steel sheet, particularly stretch flangeability, and is preferably reduced as much as possible. In the present invention, the upper limit of S is 0.02%. When excellent stretch flange formability is required, S is preferably 0.010% or less.
[0039]
Al: 0.10% or less
Al is added as a deoxidizing element for steel and is an element useful for improving the cleanliness of steel. However, even if it exceeds 0.10%, a further deoxidizing effect cannot be obtained. Press formability deteriorates. For this reason, Al was limited to 0.10% or less. In the present invention, it does not exclude a melting method by a deoxidation method other than Al deoxidation. For example, Ti deoxidation or Si deoxidation may be performed. Included in the range. At this time, even if Ca or REM is added to the molten steel, the characteristics of the steel sheet of the present invention are not hindered at all. Of course, steel sheets containing Ca, REM, etc. are also included in the scope of the present invention.
[0040]
N: 0.02% or less
N is an element that increases the strength of the steel sheet by solid solution strengthening and strain age hardening. However, if it exceeds 0.02%, nitride increases in the steel sheet, thereby increasing the ductility of the steel sheet and further press formability. Is significantly deteriorated. For this reason, N was limited to 0.02% or less. In addition, when improvement of press formability is requested | required more, it is suitable to set it as 0.01% or less.
[0041]
  Cu:1.21~ 3.0%
  Cu is an element that remarkably increases the strain age hardening (predeformation—increase in strength after heat treatment) of the steel sheet, and is one of the most important elements in the present invention. If the Cu content is less than 0.5%, even if the predeformation-heat treatment conditions are changed, an increase in tensile strength of ΔTS: 80 MPa or more cannot be obtained. Therefore, in the present invention, Cu is 0.5% or less.upperContaining is required. On the other hand, if the content exceeds 3.0%, the effect is saturated, an effect commensurate with the content cannot be expected, and it is economically disadvantageous, which causes deterioration of press formability and further deteriorates the surface properties of the steel sheet.. YoTo achieve both a large ΔTS and excellent press formabilityIn addition,Cu1.21~3.0%Limited to. Preferably 2.5 % Or less.
[0042]
Moreover, in this invention, in addition to the above-mentioned composition containing Cu, the following A group-C group by mass% further
Group A: Ni: 2.0% or less
Group B: One or two of Cr and Mo in total 2.0% or less
Group C: A total of 0.2% or less of one or more of Nb, Ti and V
It is preferable to contain 1 group or 2 groups or more.
[0043]
Group A: Ni: 2.0% or less
Group A: Ni is an element effective for preventing surface defects generated on the steel sheet surface when Cu is added, and can be contained if necessary. When contained, the content depends on the Cu content, and is preferably about half of the Cu content. Even if the content exceeds 2.0%, the effect is saturated and an effect commensurate with the content cannot be expected, which is economically disadvantageous, and conversely, press formability deteriorates. For these reasons, Ni is preferably limited to 2.0% or less.
[0044]
Group B: One or two of Cr and Mo in total 2.0% or less
Group B: Cr and Mo, like Mn, have the action of lowering the critical cooling rate at which a composite structure of ferrite and martensite can be obtained and promoting the formation of a composite structure of ferrite and martensite. , If necessary. If one or two of Cr and Mo are contained in excess of 2.0% in total, press formability is lowered. For this reason, it is preferable to limit one or two of Group B: Cr and Mo to 2.0% or less in total.
[0045]
Group C: A total of 0.2% or less of one or more of Nb, Ti and V
Group C: Nb, Ti, and V are all carbide-forming elements, and effectively act to increase the strength by fine dispersion of carbides. Therefore, they can be selected and contained as necessary. However, if one or more of Nb, Ti, and V are contained in a total exceeding 0.2%, press formability deteriorates. For this reason, Nb, Ti, and V are preferably limited to 0.2% in total.
[0046]
  Moreover, in the present invention, instead of the above-described Cu content,W: 0.05 ~ 2.0 % Or evenMo: 0.05-2.0%, Cr: 0.05-2.0%ofOne or two selected from our houseSeedYou may contain 2.0% or less in total.
  W: 0.05 ~ 2.0 % Or evenMo: 0.05-2.0%, Cr: 0.05-2.0%ofOne or two selected from our houseSeed2.0% or less in total
  Mo, Cr and W are all elements that significantly increase the strain age hardening of the steel sheet, and are the most important elements in the present invention.W is required or even Mo , Cr TheCan be selected and contained.W or evenMo,Cr of1 or 2 of themSeedFurther, by adding a composite structure of ferrite and martensite, fine carbides are strain-induced finely precipitated during pre-deformation and heat treatment, and an increase in tensile strength of ΔTS: 80 MPa or more can be obtained. If the content of these elements is less than 0.05%, even if the predeformation-heat treatment conditions and the steel sheet structure are changed, an increase in tensile strength of ΔTS: 80 MPa or more cannot be obtained. On the other hand, even if the content of these elements exceeds 2.0%, the effects described above are saturated, an effect commensurate with the content cannot be expected, and it is economically disadvantageous, and the press formability is deteriorated. For this reason,W: 0.05 ~ 2.0 %,Mo: 0.05-2.0%, Cr: 0.05-2.0%ofLimited to range. From the viewpoint of press formability, the total content of Mo, Cr, and W was limited to 2.0% or less.
[0047]
2.0% or less of one or more of Nb, Ti and V in total
Nb, Ti, and V are all carbide-forming elements, and can be selected and contained as needed when one or more of Mo, Cr, and W are contained. By containing one or more of these Nb, Ti, and V, and further forming a composite structure of ferrite and martensite, fine carbides are strain-induced finely precipitated during pre-deformation and heat treatment, and ΔTS: 80 MPa or more An increase in tensile strength is obtained. However, if one or more of Nb, Ti, and V are contained in a total exceeding 2.0%, the press formability deteriorates. For this reason, Nb, Ti, and V are preferably limited to 2.0% or less in total.
[0048]
In addition to the above-mentioned components, although not particularly limited, B: 0.1% or less, Zr: 0.1% or less, Sb: 0.1% or less, Ca: 0.1% or less, REM: 0.1% or less, etc. There is no problem.
The balance other than the above components is Fe and inevitable impurities. As unavoidable impurities, Pb: 0.01% or less, Sn: 0.1% or less, Zn: 0.01% or less, Co: 0.1% or less are acceptable.
[0049]
Below, the manufacturing method of the cold-rolled steel plate of this invention is demonstrated.
The cold-rolled steel sheet of the present invention uses a steel slab having a composition within the above-mentioned range as a raw material, hot-rolls the raw material into a hot-rolled sheet, and cold-rolls the hot-rolled sheet. It is manufactured by sequentially performing a cold rolling process for forming a cold rolled sheet and a recrystallization annealing process for performing a recrystallization annealing on the cold rolled sheet to form a cold rolled annealed sheet.
[0050]
The steel slab to be used is preferably produced by a continuous casting method in order to prevent macro segregation of components, but may be produced by an ingot casting method or a thin slab continuous casting method. In addition to the conventional method in which a steel slab is manufactured and then cooled to room temperature and then reheated, it is not cooled and inserted into a heating furnace as it is, or rolled immediately after a slight heat retention. Energy saving processes such as direct rolling and direct rolling can be applied without problems.
[0051]
The above-mentioned raw material (steel slab) is heated and subjected to a hot rolling step of hot rolling to obtain a hot rolled sheet. The hot-rolling step is usually a known condition with no particular problem as long as a hot-rolled sheet having a desired thickness can be produced. Preferred hot rolling conditions are as follows.
Slab heating temperature: 900 ℃ or more
In the case of a composition containing Cu, the slab heating temperature is desirably low in order to prevent Cu-induced surface defects. However, if the heating temperature is less than 900 ° C., the rolling load increases and the risk of trouble during hot rolling increases. Note that the slab heating temperature is desirably 1300 ° C. or less because of an increase in scale loss accompanying an increase in oxidized weight.
[0052]
In addition, it goes without saying that using a so-called sheet bar heater for heating the sheet bar from the viewpoint of lowering the slab heating temperature and preventing troubles during hot rolling is an effective method. .
Finishing rolling finish temperature: 700 ℃ or more
By setting the finish rolling finish temperature FDT to 700 ° C. or higher, a uniform hot-rolled base metal structure that provides excellent formability after cold rolling and recrystallization annealing can be obtained. On the other hand, if the finish rolling finish temperature is less than 700 ° C., the hot rolled base metal structure becomes non-uniform, the rolling load during hot rolling increases, and the risk of problems during hot rolling increases. . For these reasons, the FDT in the hot rolling process is preferably 700 ° C. or higher.
[0053]
Winding temperature: 800 ℃ or less
The coiling temperature is preferably 800 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher. When the winding temperature exceeds 800 ° C., the scale increases and the yield tends to decrease due to the scale loss. When the coiling temperature is less than 200 ° C., the shape of the steel sheet is significantly disturbed, increasing the risk of causing problems in actual use.
[0054]
Thus, in the hot rolling step of the present invention, after the slab is heated to 900 ° C. or higher, the finish rolling finish temperature is hot rolled to 700 ° C. or higher, and the coiling temperature is 800 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or higher. It is preferable to use a rolled hot-rolled sheet.
In the hot rolling process of the present invention, part or all of finish rolling may be lubricated rolling in order to reduce the rolling load during hot rolling. Performing lubrication rolling is also effective from the viewpoint of uniform steel plate shape and uniform material. In addition, it is preferable to make the wear coefficient in the case of lubrication rolling into the range of 0.25-0.10. Moreover, it is preferable to set it as the continuous rolling process which joins the sheet | seat bars which precede and follow, and finish-rolls continuously. The application of the continuous rolling process is also desirable from the viewpoint of the operational stability of hot rolling.
[0055]
Next, a cold rolling process is performed on the hot rolled sheet. In the cold rolling step, the hot rolled sheet is cold rolled to obtain a cold rolled sheet. The cold rolling conditions are not particularly limited as long as the cold rolled sheet having a desired size and shape can be obtained, but the rolling reduction during cold rolling is preferably 40% or more. This is because when the rolling reduction is less than 40%, recrystallization hardly occurs at the time of recrystallization annealing, which is a subsequent process.
[0056]
Next, a recrystallization annealing process is performed on the cold-rolled sheet to form a cold-rolled annealed sheet. The recrystallization annealing is preferably performed in either a continuous annealing line or a continuous hot dip galvanizing line. The annealing temperature for recrystallization annealing is Ac1Transformation point ~ AcThreeIt is preferable to carry out in the (α + γ) two-phase region in the temperature range of the transformation point. Annealing temperature is Ac1 Below the transformation point, it becomes a ferrite single phase, whereas AcThreeAt a high temperature exceeding the transformation point, the crystal grains become coarse and become an austenite single phase region, and the press formability deteriorates remarkably. Further, by annealing in the (α + γ) two-phase region, a composite structure of ferrite and martensite is obtained, and a high ΔTS is obtained.
[0057]
In addition, it is preferable that the cooling at the time of recrystallization annealing shall be 1 degree-C / s or more from a viewpoint of martensite formation.
Further, after the recrystallization annealing step, a temper rolling step of 10% or less may be added in order to adjust the shape correction, surface roughness and the like.
The cold-rolled steel sheet of the present invention can be applied not only as a working steel sheet but also as an original sheet of a surface-treated steel sheet for processing. Examples of the surface treatment include galvanization (including alloy system), tin plating, enamel and the like.
[0058]
Further, the cold-rolled steel sheet of the present invention may be subjected to a special treatment for improving chemical conversion treatment properties, weldability, press formability, corrosion resistance, and the like after galvanization.
[0059]
【Example】
Example 1
Molten steel having the composition shown in Table 1 was melted in a converter and made into a slab by a continuous casting method. Next, after these steel slabs were heated to 1150 ° C, a hot rolling process (finishing temperature: 900 ° C, coiling temperature: 600 ° C) was applied to the hot rolling steel strip with a thickness of 4.0 mm (hot Sheet). Subsequently, a cold-rolled steel strip (cold-rolled sheet) having a thickness of 1.2 mm was obtained by a cold-rolling process in which these hot-rolled steel bands (hot-rolled sheets) were pickled and cold-rolled. Subsequently, these cold-rolled steel strips (cold-rolled sheets) were subjected to recrystallization annealing at the annealing temperatures shown in Table 2 using a continuous annealing line. The obtained steel strip (cold-rolled annealed sheet) was further subjected to temper rolling with an elongation of 0.8%.
[0060]
Test specimens were collected from the obtained steel strips and examined for microstructure, tensile properties, strain age hardening properties, and hole expandability. The press formability was evaluated from the elongation El (ductility), the yield strength, and the hole expansion rate.
(1) Microscopic tissue
A specimen is collected from the obtained steel strip, and the cross section (C cross section) orthogonal to the rolling direction is used to image the microstructure using an optical microscope or a scanning electron microscope, and in the main phase using an image analyzer. The structure fraction of a certain ferrite and the type and structure fraction of the second phase were determined.
[0061]
(2) Tensile properties
From the obtained steel strip, a JIS No. 5 tensile test piece was collected and subjected to a tensile test in accordance with the provisions of JIS Z 2241 to determine the yield strength YS, tensile strength TS, elongation El, and yield ratio YR. .
(3) Strain age hardening characteristics
JIS No. 5 specimens were taken from the obtained steel strip (cold-rolled annealed plate) in the rolling direction, subjected to 5% plastic deformation as pre-deformation (tensile pre-strain), and then heat-treated at 250 ° C for 20 min. After that, a tensile test was performed, and the tensile properties after the heat treatment (yield stress YSHT, Tensile strength TSHT), ΔYS = YSHT-YS, ΔTS = TSHT-TS was calculated. YSHT, TSHTIs the yield stress and tensile strength after pre-deformation-heat treatment, and YS and TS are the yield strength and tensile strength of the steel strip (cold-rolled annealed plate).
[0062]
(4) Hole expandability
A test piece taken from the obtained steel strip was punched with a 10mmφ punch to form a punch hole, and then a crack penetrating the plate thickness with a conical punch with an apex angle of 60 ° so that the beam was on the outside Hole expansion was performed until the occurrence of, and the hole expansion rate λ was obtained. The hole expansion ratio λ is λ (%) = {(d−d0) / D0} × 100. D0: Initial hole diameter (punch hole), d: inner hole diameter when cracking occurs.
[0063]
These results are shown in Table 3.
[0064]
[Table 1]
Figure 0003925063
[0065]
[Table 2]
Figure 0003925063
[0066]
[Table 3]
Figure 0003925063
[0067]
Each of the examples of the present invention has a low yield strength YS, a high elongation El, a low yield ratio YR, shows a larger hole expansion ratio λ, and is excellent in press formability including stretch flangeability, The steel sheet exhibits an extremely large ΔTS and has excellent strain age hardening characteristics. On the other hand, in the comparative example outside the scope of the present invention, the yield strength YS is high, the elongation El is low, the hole expansion ratio λ is small, ΔTS is small, press formability, and strain age hardening characteristics are obtained. It is a lowered steel plate.
[0068]
(Example 2)
Molten steel having the composition shown in Table 4 was melted in a converter and made into a slab by a continuous casting method. Next, after heating these steel slabs to 1250 ° C, a hot rolling process with hot rolling at a finish rolling finish temperature of 900 ° C and a coiling temperature of 600 ° C is used to produce a hot rolled steel strip with a thickness of 4.0 mm (hot Sheet). Subsequently, a cold-rolled steel strip (cold-rolled sheet) having a thickness of 1.2 mm was obtained by a cold-rolling process in which these hot-rolled steel bands (hot-rolled sheets) were pickled and cold-rolled. Subsequently, these cold-rolled steel strips (cold-rolled sheets) were subjected to recrystallization annealing at the annealing temperatures shown in Table 5 using a continuous annealing line. The obtained steel strip (cold-rolled annealed sheet) was further subjected to temper rolling with an elongation of 0.8%.
[0069]
Test specimens were collected from the obtained steel strips, and the microstructure, tensile properties, strain age hardening properties, and hole expansibility were investigated in the same manner as in Example 1. The press formability was evaluated from the elongation El (ductility), the yield strength, and the hole expansion rate.
These results are shown in Table 6.
[0070]
[Table 4]
Figure 0003925063
[0071]
[Table 5]
Figure 0003925063
[0072]
[Table 6]
Figure 0003925063
[0073]
Each of the examples of the present invention has a low yield strength YS, a high elongation El, a low yield ratio YR, shows a larger hole expansion ratio λ, and is excellent in press formability including stretch flangeability, The steel sheet exhibits an extremely large ΔTS and has excellent strain age hardening characteristics. On the other hand, in the comparative example outside the scope of the present invention, the yield strength YS is high, the elongation El is low, the hole expansion ratio λ is small, ΔTS is small, press formability, and strain age hardening characteristics are obtained. It is a lowered steel plate.
[0074]
【The invention's effect】
According to the present invention, while maintaining excellent press formability, it becomes possible to stably manufacture a cold-rolled steel sheet whose tensile strength is remarkably increased by heat treatment after press forming. Play. When the cold-rolled steel sheet of the present invention is applied to automobile parts, there is an effect that press forming is easy and the characteristics of the parts after completion can be stably increased, and it can contribute sufficiently to the weight reduction of the automobile body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the effect of Cu content on the relationship between ΔTS after pre-deformation and heat treatment and the recrystallization annealing temperature.
FIG. 2 is a graph showing the effect of Cu content on the relationship between ΔTS after pre-deformation and heat treatment and the heat treatment temperature.
FIG. 3 is a graph showing the influence of Cu content on the relationship between λ and YR.

Claims (10)

質量%で、
C:0.15%以下、 Si:2.0 %以下、
Mn:3.0 %以下、 P:0.1 %以下、
S:0.02%以下、 Al:0.1 %以下、
N:0.02%以下、 Cu:1.21〜3.0
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、組織が、フェライト相と、面積率で2%以上のマルテンサイト相とからなる複合組織であることを特徴とするプレス成形性に優れ、かつΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた冷延鋼板。
% By mass
C: 0.15% or less, Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less, P: 0.1% or less,
S: 0.02% or less, Al: 0.1% or less,
N: 0.02% or less, Cu: 1.21 to 3.0 %
And the balance is Fe and inevitable impurities, and the structure is a composite structure comprising a ferrite phase and a martensite phase with an area ratio of 2% or more. A cold-rolled steel sheet that is excellent and has excellent strain aging hardening characteristics such as ΔTS: 80 MPa or more.
前記組成に加えてさらに、質量%で、下記A群〜C群のうちの1群または2群以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の冷延鋼板。

A群:Ni:2.0 %以下
B群:Cr、Moのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下
C群:Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で0.2 %以下
The cold-rolled steel sheet according to claim 1, further comprising one group or two or more groups of the following groups A to C in mass% in addition to the composition.
Record
Group A: Ni: 2.0% or less
Group B: One or two of Cr and Mo in total 2.0% or less
Group C: A total of 0.2% or less of one or more of Nb, Ti and V
質量%で、
C:0.15%以下、 Si:2.0 %以下、
Mn:3.0 %以下、 P:0.1 %以下、
S:0.02%以下、 Al:0.1 %以下、
N:0.02%以下
を含み、さらに、W:0.05〜2.0 %を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、組織が、フェライト相と、面積率で2%以上のマルテンサイト相とからなる複合組織であることを特徴とするプレス成形性に優れ、かつΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた冷延鋼板。
% By mass
C: 0.15% or less, Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less, P: 0.1% or less,
S: 0.02% or less, Al: 0.1% or less,
N: 0.02% or less, W: 0.05-2.0%, the balance is composed of Fe and inevitable impurities, the structure is a ferrite phase and martensite with an area ratio of 2% or more A cold-rolled steel sheet having excellent press formability, characterized by being a composite structure composed of phases, and having excellent strain age hardening characteristics such as ΔTS: 80 MPa or more.
前記組成に加えてさらに、質量%で、Mo:0.05〜2.0 %、Cr:0.05〜2.0 %のうちから選ばれた1種または2種をWとの合計で2.0 %以下含有することを特徴とする請求項3に記載の冷延鋼板。  In addition to the above composition, the composition further comprises one or two selected from Mo: 0.05 to 2.0% and Cr: 0.05 to 2.0% in terms of mass% in total of 2.0% or less with W. The cold-rolled steel sheet according to claim 3. 前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で2.0 %以下を含有することを特徴とする請求項3または4に記載の冷延鋼板。  The cold-rolled steel sheet according to claim 3 or 4, further comprising 2.0% or less in total of one or more of Nb, Ti, and V in addition to the composition. . 質量%で、
C:0.15%以下、 Si:2.0 %以下、
Mn:3.0 %以下、 P:0.1 %以下、
S:0.02%以下、 Al:0.1 %以下、
N:0.02%以下、 Cu:1.21〜3.0
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成の鋼スラブを素材とし、該素材に熱間圧延を施し熱延板とする熱延工程と、該熱延板に冷間圧延を施し冷延板とする冷延工程と、該冷延板に再結晶焼鈍を行い冷延焼鈍板とする再結晶焼鈍工程とを順次施す冷延鋼板の製造方法において、前記再結晶焼鈍をAc1 変態点〜Ac3 変態点の温度範囲のフェライト+オーステナイトの2相域で行うことを特徴とするプレス成形性とΔTS:80MPa 以上になる歪時効硬化特性に優れた冷延鋼板の製造方法。
% By mass
C: 0.15% or less, Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less, P: 0.1% or less,
S: 0.02% or less, Al: 0.1% or less,
N: 0.02% or less, Cu: 1.21 to 3.0 %
A steel slab having a composition composed of Fe and inevitable impurities as a raw material, and hot rolling the hot rolled sheet by subjecting the raw material to hot rolling, and cold rolling the cold rolled sheet In the method of manufacturing a cold-rolled steel sheet, in which a cold-rolling step for forming a sheet and a recrystallization annealing step for performing a recrystallization annealing on the cold-rolled sheet to sequentially perform recrystallization annealing, the recrystallization annealing is performed at Ac 1 transformation point to A method for producing a cold-rolled steel sheet excellent in press formability, which is performed in a two-phase region of ferrite + austenite in the temperature range of the Ac 3 transformation point, and strain age-hardening characteristics of ΔTS: 80 MPa or more.
前記組成に加えてさらに、質量%で、下記A群〜C群のうちの1群または2群以上を含有する組成の鋼スラブとすることを特徴とする請求項6に記載の冷延鋼板の製造方法。

A群:Ni:2.0 %以下
B群:Cr、Moのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下
C群:Nb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で0.2 %以下
In addition to the said composition, it is set as the steel slab of the composition containing 1 group or 2 groups or more of the following A group-C group by the mass%, The cold-rolled steel plate of Claim 6 characterized by the above-mentioned. Production method.
Record
Group A: Ni: 2.0% or less
Group B: One or two of Cr and Mo in total 2.0% or less
Group C: A total of 0.2% or less of one or more of Nb, Ti and V
前記組成の鋼スラブに代えて、質量%で、
C:0.15%以下、 Si:2.0 %以下、
Mn:3.0 %以下、 P:0.1 %以下、
S:0.02%以下、 Al:0.1 %以下、
N:0.02%以下
を含み、さらに、W:0.05〜2.0 %を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成の鋼スラブとすることを特徴とする請求項6に記載の冷延鋼板の製造方法。
Instead of the steel slab having the above composition, in mass%,
C: 0.15% or less, Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less, P: 0.1% or less,
S: 0.02% or less, Al: 0.1% or less,
The cold-rolled steel sheet according to claim 6, wherein the steel slab contains N: 0.02% or less, further contains W: 0.05-2.0%, and the balance is composed of Fe and inevitable impurities. Production method.
前記組成に加えてさらに、質量%で、Mo:0.05〜2.0 %、Cr:0.05〜2.0 %のうちから選ばれた1種または2種をWとの合計で2.0 %以下含有する組成の鋼スラブとすることを特徴とする請求項8に記載の冷延鋼板の製造方法。  In addition to the above composition, a steel slab having a composition containing, by mass%, one or two selected from Mo: 0.05 to 2.0% and Cr: 0.05 to 2.0% in total with W in an amount of 2.0% or less. The method for producing a cold-rolled steel sheet according to claim 8. 前記組成に加えてさらに、質量%でNb、Ti、Vのうちの1種または2種以上を合計で2. 0%以下含有する組成の鋼スラブとすることを特徴とする請求項8または9に記載の冷延鋼板の製造方法。  10. A steel slab having a composition containing not less than 2.0% in total of one or more of Nb, Ti, and V in addition to the above composition. A method for producing a cold-rolled steel sheet according to 1.
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