JP4094498B2 - 深絞り用高強度冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に供される二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用340〜440Mpa級高強度冷延鋼板および製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車等に供される340〜440Mpa級の高強度冷延鋼板は、燃費改善等を図る軽量化の目的で、加工性の良い軟質冷延鋼板が使用されていたプレス成形性の厳しい部材に供されることが多い。このような部材は深絞り性が必要で、平均r値(以下r値(m)と記す)の高い高強度冷延鋼板の供給が望まれてきた。
【0003】
これらに対する従来技術としては、下記特許文献1〜3などがある。これら特許文献1〜3は何れも加工性の優れた鋼板或いは鋼板の製造方法で、加工性の最重要指標はr値(m)の高い高強度鋼板である。
【0004】
【特許文献1】
特公平8−30217号公報
【特許文献2】
特公平8−26412号公報
【特許文献3】
特開2001−131695号公報
【0005】
ところが最近、340〜370Mpa級のみならず、390〜440Mpa級の高強度鋼板も、自動車のサイドフレームアウターのようなr値の面内異方性が少なく、且つr値(m)の優れた鋼板特性が必要なパネルにまで適用検討がなされはじめ、面内異方性にも優れた高強度鋼板の供給が待たれている。
【0006】
【発明が解決しょうとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、自動車等に供される二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用340〜440Mpa級高強度冷延鋼板および製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決する鋼板を提供することについて鋭意検討を行い、本発明を完成したものであり、その要旨とするところは下記の通りである。
(1)質量%で、
C :<0.0040%、 Si:≦0.70%、
Mn:1.0〜2.5%、 P :0.050〜0.15%、
S :≦0.025%、 sol.Al:0.005〜0.20%、
N :≦0.010%、 Ti:0.005〜0.020%、
Nb:0.005〜0.030%、 B :2〜30ppm
を含有し、残部がFeおよび不可避元素からなる組成で、熱間圧延の仕上げ温度FT(℃)を800〜860℃としてΔr値:−0.15〜0.30、平均r値(r値(m))≧1.70を得た、二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用390〜440Mpa級高強度冷延鋼板。
【0008】
(2)質量%で、
C :<0.0040%、 Si:≦0.70%、
Mn:1.0〜2.5%、 P :0.050〜0.15%、
S :≦0.025%、 sol.Al:0.005〜0.20%、
N :≦0.010%、 Ti:0.005〜0.020%、
Nb:0.005〜0.030%、 B :2〜30ppm
を含有し、残部がFeおよび不可避元素からなる組成の鋳片を熱間圧延、冷間圧延、焼鈍、調質圧延して高強度冷延鋼板を製造する際に、熱間圧延の仕上げ温度FT(℃)を800〜860℃、巻き取り温度CTを700〜800℃としたことを特徴とする、Δr値:−0.15〜0.30、平均r値(r値(m))≧1.70で、二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用390〜440Mpa級高強度冷延鋼板の製造方法。
【0009】
(3)質量%で、
C :<0.0040%、 Si:≦0.50%、
Mn:1.0〜2.5%、 P :0.050%未満、
S :≦0.025%、 sol.Al:0.005〜0.20%、
N :≦0.010%、 Ti:0.005〜0.050%、
Nb:≦0.025%、 B :≦30ppm、
残部がFeおよび不可避元素からなる組成で、熱間圧延の仕上げ温度FT(℃)を800〜860℃としてΔr値:−0.15〜0.30、r値(m)≧1.80を得た、二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用340〜370Mpa級高強度冷延鋼板。
【0010】
(4)質量%で、
C :<0.0040%、 Si:≦0.50%、
Mn:1.0〜2.5%、 P :0.050%未満、
S :≦0.025%、 sol.Al:0.005〜0.20%、
N :≦0.010%、 Ti:0.005〜0.050%、
Nb:≦0.025%、 B :≦30ppm、
残部がFeおよび不可避元素からなる組成の鋳片を熱間圧延、冷間圧延、焼鈍、調質圧延して高強度冷延鋼板を製造する際に、熱間圧延の仕上げ温度FT(℃)を800〜860℃、巻き取り温度CTを700〜800℃としたことを特徴とするΔr値:−0.15〜0.30、r値(m)≧1.80で、二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用340〜370Mpa級高強度冷延鋼板の製造方法。
【0011】
以下に本発明について詳細に述べる。
先ず、本発明者らは、自動車大外板パネルのサイドフレームアウターに要求される鋼板特性は何かを検討し、ドアーが納まる部位の四隅部分は厳しい伸びフランジ性と深絞り性が要求され、且つそれらは45゜方向の特性値であることを見いだした。又、サイドフレームアウターのドアーヒンジ取付部も厳しい深絞り性が要求され、圧延方向(L)のr値の高いことも合わせて必要であることも明らかとなった。
則ち、本発明が狙いとする自動車大外板パネルのサイドフレームアウター等に要求される鋼板特性は、単にr値(m)が優れたものであるのみではなく、r値の面内異方性も少ないことが重要な指標である。
【0012】
次に本発明者等は、Si,Mn,Pで強化した340〜440級の高強度鋼板について、C含有量を0.0015%から、従来技術の特許文献3のようなC含有量が高い組成範囲の組成で、Ti,Nbの添加量を変えた組成の鋼を真空溶解し、従来法の特許文献1〜3で行われている通常の熱延条件で熱延を行い、冷間圧延、連続焼鈍、調質圧延を行い、r値(m)とΔr値を調査し、r値の面内異方性にも優れた深絞り用340〜390Mpa級高強度冷延鋼板の製造方法について種々検討し、以下の4点の結果が得られた。
【0013】
1)C含有量については、従来技術の特許文献3のように例えばC:0.0080%と高いと、r値(m)は良好なものが得られる組成のものもあるが、r値(L){L方向のr値}が低くΔr値が大きくマイナスになり、本発明の狙いとする鋼板には適しておらず、C含有量は0.0040%未満が必要なこと、そしてその原因は、r値(m)を向上させるにはTi,Nbを添加しCを固定する必要があるが、C含有量が多いとTiC,NbC等の析出物が多くなり過ぎ、その影響でr値(L)が低くなると考えられる。
【0014】
2)P:0.050〜0.15%含む鋼におけるTi添加量及び熱延の巻き取り温度は、r値(m)を向上させるには高温巻き取りが必要であり、Tiが多すぎるとTiPが析出しr値(m)が低下するので、Ti添加量を0.005〜0.020%にする必要があり、好ましくは約0.007〜0.012%にするのがよいこと。
【0015】
3)P:0.050%未満の鋼におけるTi添加量及び熱延の巻き取り温度は、r値(m)を向上させるには高温巻き取りが必要であり、Tiがあまり多すぎるとTiPが析出しr値が低下するので、Ti添加量は0.005〜0.050%にする必要があること。
【0016】
4)Nb添加量は、Tiで固定できずに残存するフリーCをNbCとして固定し、固溶Cによるr値の低下を回避するために添加する必要があり、Pが多く添加する鋼ではTi添加量を制限する必要があるため、Nb添加量を0.005〜0.030%にしなければならない。又、P添加量が少なくTiを多く添加できる本願請求項3,4の鋼の場合は、Nbは0.025%以下の範囲とすれば良好なr値(m)が得られること、である。
【0017】
しかし、連続焼鈍での炉内通板時の「板絞り」というトラブル発生の危険性がない830℃以下の焼鈍温度では、再結晶粒の粒成長性が充分でなく、本発明鋼が目標とするr値(m)並びにΔr値が得られないことが明らかとなった。
【0018】
そこで本発明者等は、熱延条件について、スラフブ加熱温度、熱延仕上げ温度、ROT冷却条件、巻き取り条件について、そのあるべき条件を詳細に検討した結果、図1に示すように仕上げ温度FTを800〜860℃と、従来行われていない極めて低い温度に規制することで、優れたr値(m)が得られ、同時にΔr値:−0.15〜0.30と、優れたr値の面内異方性も得られることを見いだすことができた。
【0019】
本発明者等は、なぜFTを極低温にすることで、優れたr値(m)とΔr値:−0.15〜0.30が得られるかについて詳細に検討した結果、通常行われているFTが約900〜940℃の熱延板組織は、結晶粒組織が大きく且つ焼入れ組織のような組織であるが、本願のFTを800〜860℃と極めて低くした熱延板の組織は、極めて微細で且つ歪みのないきれいなフエライト粒を呈しており、この熱延板の微細なファインフェライト粒が焼鈍時に面内異方性の少ない(111)再結晶粒を多く生成させ、優れたr値(m)とΔr値:−0.15〜0.30の鋼板を生み出したものと思われる。
【0020】
尚、本発明のようなMnを多く含有する高強度鋼板の熱延仕上げ温度は、例えば特許文献1は、Mn含有量を1.5〜2.7%、1.5〜2.7%と本願より多く添加した鋼の発明で、且つその明細書の段落[0010]に、「Mn:Mnは……Si,Pとは異なり鋼のγ→α変態点を低下させるオーステナイト形成元素である。鋼板のmean−r値を向上させるためには、その製造工程のうちの熱延段階において、熱延板のフェライト結晶粒を微細にすることがよく知られている。一般に、熱延の仕上げ圧延においては、オーステナイト領域で圧延を終了し、続いてランアウトテーブル上で冷却し、適切な温度で巻き取り、そのまま冷却して熱延を終了する。この際、仕上げ圧延終了から巻き取りまでの間、γ→α変態とともに再結晶反応が進行し、巻き取り後500〜600℃まで冷却する間に、フェライト粒の粒成長が進行する。従って、熱延板のフェライト粒度を微細にするためには、γ→α変態を低温にすることにより、フェライト粒成長する温度領域を縮めることが有効……。」とし、Mn添加によるAr3 低減作用を前述のように、「γ→α変態を低温にすることにより、フェライト粒成長する温度領域を縮めること」のみに着想し、本発明のように「熱延仕上げ温度そのものを低下させ、γ粒そのものを細粒化させる」という、Mn添加と熱延仕上げ温度を低下させることによる連動複合作用効果を活用した発明ではない。
【0021】
このことは、上記特許文献1の実施例に記載されている仕上げ温度が、「実施例1では910℃、実施例2では890〜920℃、実施例3では890〜920℃」であることからも明らかである。又、特許文献2の場合も同様である。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の構成条件を詳細に説明する。まず、成分含有量(質量%)について説明する。
Cは、0.0040%以上では、TiC系或いはNbC系析出物が多くなり過ぎ、Δr値が劣化するのみならず、焼鈍時の粒成長性も阻害し、r値(m)も充分でなくなるので、0.0040%未満にする必要がある。
【0023】
Siは、鋼板強度を強化する元素であるので必要に応じ添加すればよいが、多くなると溶融Znメッキに適用したときにメッキ密着性を阻害したり、熱延後の酸洗時或いは連続端で見圧延時のフラッシュバット溶接不良の原因になるので、0.70%以下にするのがよい。
【0024】
Mnは、鋼板強度を強化する元素であり、且つAr3 点を低下させる元素で、その作用効果を活用し、FTを低下させることで、熱延板の粒径を微細で且つファインなフェライト粒にするための不可欠な元素で、1.0%以上添加する必要がある。尚、2.5%超になると合金コストが高くなりすぎるので、2.5%以下にするのがよい。
【0025】
Pは、合金コストをあまり高くせずに鋼板の強度を上げることができるので、有効に活用すべきであるが、多くなりすぎると二次加工性を劣化させたり、Ti量が比較的多く添加した鋼ではTiPによるr値(m)の低下を招くので、390〜440Mpa級鋼板では0.050〜0.15%に規制し、340〜370Mpa級では0.050%未満に規制するのがよい。
【0026】
Sは、熱間圧延時の脆性を阻害し、熱延鋼帯に耳荒れを生じさせるので、0.025%以下に規制する必要がある。
【0027】
sol.Alは、鋳片を造るときに良好な表面品位を得るために必要な元素で、0.005%以上含有させる必要があり、また、0.20%超ではこの効果が飽和しコストが高くなるばかりでなく、固溶強化により硬質化しすぎるという弊害も生じるようになるので、0.20%以下に規制する必要がある。
【0028】
Nは、本発明の組成ではTiやAl或いはNbと結びついてNによる材質の時効劣化等の弊害を防止できるのであるが、多くなりすぎると弊害が生じるようになるので、0.0100%以下に規制する必要がある。
【0029】
Bは、二加工性を改善する元素であり、用途及びP添加量に応じ必要量添加すればよい。Pを0.050〜0.15%添加する請求項1,2の場合は、2〜30ppm 添加する必要がある。又、Pが0.050%未満の請求項3,4の場合では、bの添加量は必要に応じ30ppm 以下とすればよい。
【0030】
Tiは、NをTiNとして固定し、Nの無害化とCの一部或いは全部をTiC系の析出物として無害化することで、冷延鋼板のr値(m)を向上させる元素であるので、少なくとも0.005%以上添加する必要がある。なお上限は、Pが多い場合はTiPを析出し、r値(m)を低下させるので、P添加量の多い請求項1,2の場合は0.020%以下に、P添加量が低い請求項3,4の場合は0.050%以下にする必要がある。
【0031】
Nbは、Tiで固定されずに残ったフリーCをNbCとして固定し、Cを無害化することで、冷延鋼板のr値(m)を向上させる元素であるので、Ti量の上限が0.020%である請求項1,2では、少なくとも0.005%以上0.030%以下の範囲で添加する必要がある。一方、Ti量を多量に添加する請求項3,4では、0.025%以下の範囲で添加すればよい。なお焼鈍温度が高いと、Nb添加量は多いほどr値が良好になるが、多すぎるとr値(m)が良好になる焼鈍温度が高くなり過ぎ、連続焼鈍炉の通板時に板絞りが発生するようになるので、上記のように上限内にする必要がある。
【0032】
そして、残部がFeおよび不可避元素からなる鋼組成でなければならない。なお、スクラップのリサイクルなどで混入するCu,Ni,Cr,Sn等は、それぞれ0.5,0.5,0.3,0.05%程度未満ならば、r値(m)への大きな影響はないので、含有しても差し支えない。
【0033】
製鋼条件は、上述の組成の鋼を溶製し鋳片にし得るものではあれば特に規制する必要がなく、通常の方法で鋳片とすればよい。
【0034】
熱延条件は、本発明のΔr値:−0.15〜0.30、r値(m)≧1.70と、r値の面内異方性にも優れた深絞り用高強度冷延鋼板を製造する上での重要な製造工程で、熱間圧延の仕上げ温度FT(℃)を800〜860℃、巻き取り温度CTを700〜800℃とすることが不可欠である。
仕上げ温度を800〜860℃と低くすると、熱延板の組織が微細で焼入れ歪みのないファインな結晶粒となり、焼鈍板の結晶方位をΔr値:−0.15〜0.30、r値(m)≧1.70と優れたr値(m)で、面内異方性にも優れたものにすることができる。なお鋳片の加熱温度は、上記仕上げ温度が確保できるなら、低い方がより優れたr値(m)が得られるようになるので好ましい。
【0035】
冷間圧延の圧延率は、75〜83%と高めた方が、Δr値やr値(m)をより優れたものにするので高冷延率とするのが好ましいが、特に限定しなくても、通常用いられる冷延条件であれば本発明の鋼板が得られるので、特に限定する必要はない。
【0036】
再結晶焼鈍は、特に規制する必要はなく再結晶が完了すればよい。尚、より優れたr値(m)の鋼板を得るには、800℃以上とするのが好ましい。なお本発明の鋼板は、冷延鋼板に限ることなく、溶融メッキラインで焼鈍メッキを施しても、Δr値:−0.15〜0.30、r値(m)≧1.70と優れたr値(m)で、面内異方性にも優れた深絞り用高強度溶融メッキ鋼板が得られる。
但し、合金化処理した鋼板は硬いメッキの影響で、見かけ上のr値(m)は低下するが、メッキ除去後のr値(m)は本発明のr値(m)及びΔr値の範囲に入っており、優れた絞り性が得られる。
【0037】
調質圧延は、通常行われている0.4〜3.0%程度の調質圧延を施せばよい。
なお鋼板の表面処理は、必要に応じ、製造した冷延鋼板の表面に電気メッキ (Zn,Zn−Ni等)を施してもよい。
【0038】
【実施例】
以下に本発明を実施例により説明する。
表1に示す成分の鋳片を造り、表2に示す条件で熱延、冷間圧延、連続焼鈍、調質圧延を行い、0.80mmの340〜440Mpa級高強度鋼板を製造し、引張り特性、並びにΔr値、r値(m)を評価した。また二次加工性は、絞り比1.82で円筒カップを作り、−40℃で押し潰し、二次加工割れが発生するかを評価し、1カップあたりの割れ総長さが3mm以下のものを合格とした。
【0039】
鋼A,B,C,Dは、本発明成分範囲の鋼で、鋼A,Bは請求項1,2の390〜440Mpa級の実施例成分である。
鋼Aは、Si:0.29%、Mn:1.72%、P:0.080%の成分系で、鋼Bは、Mn:1.72%、P:0.135%系の成分である。
鋼C,Dは、請求項3,4の340〜370Mpa級の実施例成分である。
鋼Cは、Mn:1.25%、P:0.020%の340Mpa級の成分系で、鋼Dは、Si:0.10%、Mn:1.80%、P:0.020%系の370Mpa級の成分である。
【0040】
試料No.1,2,3,4は、本発明の成分範囲の同一成分の鋳片を用い、熱延のFTを930,880,830,760℃と変化させて試作したもので、本発明の仕上げ熱延温度条件の830℃で熱延した試料No.3は、従来のFT条件の930,880℃で製造した比較例の試料No.1,2、及び仕上げ温度が760℃と本発明の下限を外れて製造した比較例の試料No.4と比較すると、Δr値=0.12、r値(m)=1.92と、面内異方性にも優れた深絞り用鋼板が得られている。
【0041】
試料 No.5は、本発明の実施例で、Siを添加しない高P系の440Mpa級の成分系の実施例で,試料 No.3と同様に、面内異方性にも優れた深絞り用鋼板が得られている。
試料 No.6,7は、強度の低い本発明の実施例で、試料 No.6は340Mpa級の実施例、試料 No.7は370Mpaの実施例で、何れも面内異方性にも優れた340,370Mpa級の高強度深絞り用鋼板が得られている。
尚、本発明の実施例の鋼板は、何れも二次加工性に優れ、サイドフレームアウター等の深絞り用鋼板として優れた特性を有している。
【0042】
試料 No.8,9,10は、試料 No.8は鋼組成がNb量が0.100%と上限を超えた鋳片を用いた比較例、試料 No.9はTi量が0.035%と440Mpa級の上限値を超えた比較例、試料 No.10はTi量が0.002%と下限値を外れた比較例で、何れも面内異方性にも優れた深絞り用鋼板は得られていない。
【0043】
以上の実施例の結果から明らかなように、本発明によれば、本発明が解決しようとする課題の「自動車等に供される二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用340〜440Mpa級高強度冷延鋼板および製造方法を提供すること」が十分に達成できる。
【0044】
【表1】
【0045】
【表2】
【0046】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、本発明が解決しようとする課題の「自動車等に供される二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用340〜440Mpa級高強度冷延鋼板および製造方法を提供すること」が十分に達成でき、工業的価値が極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱延仕上げ温度と焼鈍板のr値(m)との関係を示す図。
Claims (4)
- 質量%で、
C :<0.0040%、
Si:≦0.70%、
Mn:1.0〜2.5%、
P :0.050〜0.15%、
S :≦0.025%、
sol.Al:0.005〜0.20%、
N :≦0.010%、
Ti:0.005〜0.020%、
Nb:0.005〜0.030%、
B :2〜30ppm
を含有し、残部がFeおよび不可避元素からなる組成で、熱間圧延の仕上げ温度FT(℃)を800〜860℃としてΔr値:−0.15〜0.30、平均r値(r値(m))≧1.70を得た、二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用390〜440Mpa級高強度冷延鋼板。 - 質量%で、
C :<0.0040%、
Si:≦0.70%、
Mn:1.0〜2.5%、
P :0.050〜0.15%、
S :≦0.025%、
sol.Al:0.005〜0.20%、
N :≦0.010%、
Ti:0.005〜0.020%、
Nb:0.005〜0.030%、
B :2〜30ppm
を含有し、残部がFeおよび不可避元素からなる組成の鋳片を熱間圧延、冷間圧延、焼鈍、調質圧延して高強度冷延鋼板を製造する際に、熱間圧延の仕上げ温度FT(℃)を800〜860℃、巻き取り温度CTを700〜800℃としたことを特徴とする、Δr値:−0.15〜0.30、平均r値(r値(m))≧1.70で、二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用390〜440Mpa級高強度冷延鋼板の製造方法。 - 質量%で、
C :<0.0040%、
Si:≦0.50%、
Mn:1.0〜2.5%、
P :0.050%未満、
S :≦0.025%、
sol.Al:0.005〜0.20%、
N :≦0.010%、
Ti:0.005〜0.050%、
Nb:≦0.025%、
B :≦30ppm、
残部がFeおよび不可避元素からなる組成で、熱間圧延の仕上げ温度FT(℃)を800〜860℃としてΔr値:−0.15〜0.30、r値(m)≧1.80を得た、二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用340〜370Mpa級高強度冷延鋼板。 - 質量%で、
C :<0.0040%、
Si:≦0.50%、
Mn:1.0〜2.5%、
P :0.050%未満、
S :≦0.025%、
sol.Al:0.005〜0.20%、
N :≦0.010%、
Ti:0.005〜0.050%、
Nb:≦0.025%、
B :≦30ppm、
残部がFeおよび不可避元素からなる組成の鋳片を熱間圧延、冷間圧延、焼鈍、調質圧延して高強度冷延鋼板を製造する際に、熱間圧延の仕上げ温度FT(℃)を800〜860℃、巻き取り温度CTを700〜800℃としたことを特徴とするΔr値:−0.15〜0.30、r値(m)≧1.80で、二次加工性およびr値の面内異方性にも優れた深絞り用340〜370Mpa級高強度冷延鋼板の製造方法。
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