JP4189209B2 - 形状凍結性に優れた鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲げ加工を主とする形状凍結性が優れた鋼板、及び、その製造方法に関するもので、自動車部品等が主たる用途である。
【０００２】
【従来の技術】
自動車からの炭酸ガスの排出量を抑えるために、高強度鋼板を使用して自動車車体の軽量化が進められている。また、搭乗者の安全性確保のためにも、自動車車体には軟鋼板の他に高強度鋼板が多く使用されるようになってきている。更に、自動車車体の軽量化を今後進めていくために、従来以上に高強度鋼板の使用強度レベルを高めたいという新たな要請が非常に高まりつつある。
【０００３】
しかしながら、高強度鋼板に曲げ変形を加えると、加工後の形状はその高強度ゆえに、加工冶具の形状から離れて加工前の形状の方向にもどりやすくなるスプリング・バック現象や、成形中の曲げ−曲げ戻しからの弾性回復により側壁部の平面が曲率を持った面になってしまう壁そり現象が起こり、狙いとする加工部品の形状が得られない寸法精度不良が生じる。
【０００４】
従って、従来の自動車の車体では、主として、４４０ＭＰａ以下の高強度鋼板に限って使用されてきた。自動車車体にとっては、４９０ＭＰａ以上の高強度鋼板を使用して車体の軽量化を進めていく必要があるにもかかわらず、スプリング・バックや壁そりが少なく形状凍結性の良い高強度鋼板が存在しないのが実状である。付け加えるまでもなく、４４０ＭＰａ以下の高強度鋼板や軟鋼板の加工後の形状凍結性を高めることは、自動車や家電製品などの製品の形状精度を高める上で極めて重要である。
【０００５】
本発明者らは、集合組織を制御することによって形状凍結性に優れた鋼板を製造する方法を開示している（特許文献１及び２、参照）。しかし、特許文献１及び２には、本発明で述べているような均一伸びと局部伸びの異方性制御による形状凍結性の向上については一切記載されていない。
【０００６】
また、形状凍結性の良好な鋼板として、ｒ値の面内異方性Δｒの絶対値が０．２以下である熱延鋼板が開示されている（特許文献３、参照）。しかし、特許文献３の発明は、低降伏比化することによって形状凍結性を向上させることを特徴としており、本発明で述べているような思想に基づいた形状凍結性の向上に関してはまったく記載されていない。
【０００７】
また、加工硬化係数を０．１７以下、降伏伸びを1.5％以下に規定して形状凍結性を向上させる発明が開示されている（特許文献４、参照）。加工硬化係数が均一伸びと相関することが良く知られているが、特許文献４の発明では、加工硬化係数及び均一伸びの異方性についてはもちろん、局部伸びとの関係についてもまったく記載されていない。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３０３１７５号公報
【特許文献２】
特開２００１−６４７５０号公報
【特許文献３】
特開２０００−２９７３４９号公報
【特許文献４】
特開２０００−２９０７５０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
軟鋼板や高強度鋼板に曲げ加工を施すと、鋼板の強度に依存しながら大きなスプリング・バックや壁そりが発生し、加工成形部品の形状凍結性が悪いのが現状である。本発明は、この問題を抜本的に解決して、形状凍結性に優れたフェライト系薄鋼板、及び、その製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
従来の知見によれば、スプリング・バックや壁そりを抑えるための方策としては、鋼板の変形応力を低くすることがとりあえず重要であると考えられていた。そして、変形応力を低くするためには、降伏強さや引張強さの低い鋼板を使用せざるをえなかった。しかしこれだけでは、鋼板の曲げ加工性を向上させ、スプリング・バック量や壁そり量を低く抑えるための根本的な解決にはならない。
【００１１】
そこで、本発明者らは、曲げ加工性を向上させてスプリング・バックや壁そりの発生を根本的に解決するために、新たに、鋼板における延性の異方性の違いに着目して、その作用効果を詳細に調査、研究した。そして、曲げ加工性に優れた鋼板を見いだした。
【００１２】
その結果、局部伸びの異方性を適正な範囲に制御し、かつ、均一伸びの異方性を局部伸びの異方性よりも小さくすることによって、曲げ加工性が飛躍的に向上することを明らかにしたものである。
【００１３】
本発明は前述の知見に基づいて構成されており、その主旨とするところは以下の通りである。
【００１４】
（１） 質量％で、
Ｃ：０．０００１％以上、０．２５％以下、
Ｓｉ：０．００１％以上、２．５％以下、
Ｍｎ：０．０１％以上、２．５％以下、
Ｐ：０．２％以下、
Ｓ：０．０３％以下、
Ａｌ：０．０１％以上、２．０％以下、
Ｎ：０．０１％以下、
Ｏ：０．０１％以下
を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなり、延性の異方性が、式（１）、（２）及び（３）を満足する形状凍結性に優れた鋼板を製造するに当たり、粗圧延後の板厚ｔ _０ が仕上げ圧延後の板厚ｔに対して８≦ｔ _０ ／ｔ≦２０を満足するように粗圧延を行い、かつ、仕上熱延の（Ａｒ _３ 変態温度−１００）〜（Ａｒ _３ ＋１００）℃の温度範囲における圧下率の合計が２５％以上となるように制御し、仕上圧延をする際、（５）式で計算される有効ひずみε ^＊ を０．４以上とし、（Ａｒ _３ −１００）℃以上で熱間圧延を終了し、熱間圧延後、（４）式に示す鋼の化学成分で決まる臨界温度Ｔ o （℃）以下で巻き取ることを特徴とする形状凍結性に優れた熱延鋼板の製造方法。
３≦ΔL-El≦１２ …（１）
｜L-El_L−L-El_C｜≦６ …（２）
ΔU-El≦ΔL-El …（３）
ここで、ΔL-El＝（２×L-El_D −L-El_L−L-El_C）／２
L-El_D：圧延４５°方向の局部伸び（％）
L-El_L：圧延方向の局部伸び（％）
L-El_C：圧延直角方向の局部伸び（％）
ΔU-El＝（２×U-El_D −U-El_L−U-El_C）／２
U-El_D：圧延４５°方向の均一伸び（％）
U-El_L：圧延方向の均一伸び（％）
U-El_C：圧延直角方向の均一伸び（％）
Ｔ o ＝− 650.4 ×Ｃ％＋Ｂ …（４）
ここで、Ｂは質量％で表現した鋼の成分より求まる。
Ｂ = − 50.6 ×Ｍｎ eq ＋ 894.3
Mneq=Mn%+0.24 × Ni%+0.13 × Si%+0.38 × Mo%+0.55 × Cr%+0.16 × Cu%
− 0.50 × Al% − 0.45 × Co%+0.90 × V%
【００１５】
【数２】

【００１６】
ここで、ｎは仕上げ熱延の圧延スタンド数、εiはｉ番目のスタンドで加えられた加工ひずみ、ｔiはｉ〜ｉ＋１番目のスタンド間の走行時間（秒）、τiは気体常数Ｒ（＝１．９８７）とｉ番目のスタンドの圧延温度Ｔi（Ｋ）によって下式で計算できる。
τi＝８．４６×１０^-9・exp｛（４３８００／Ｒ）／Ｔi｝
【００１７】
（２） 更に、質量％で、
Ｔｉ：０．２％以下、
Ｎｂ：０．２％以下
の１種又は２種を含有することを特徴とする（１）記載の形状凍結性に優れた鋼板の製造方法。
【００１８】
（３） 更に、質量％で、
Ｖ：０．２％以下、
Ｃｒ：１．５％以下、
Ｂ：０．００７％以下
の１種又は２種以上を含有することを特徴とする（１）又は（２）記載の形状凍結性に優れた鋼板。
【００１９】
（４） 更に、質量％で、
Ｍｏ：１％以下、
Ｃｕ：２％以下、
Ｎｉ：１％以下、
Ｓｎ：０．２％以下
の１種又は２種以上を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の形状凍結性に優れた鋼板。
【００２４】
（５） 仕上圧延をする際、（Ａｒ_３−１００）〜（Ａｒ_３＋１００）℃の温度範囲における熱間圧延において少なくとも１パス以上を、摩擦係数が０．２以下となるように圧延することを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の形状凍結性に優れた熱延鋼板の製造方法。
【００２５】
（６） （１）〜（５）のいずれかに記載の形状凍結性に優れた熱延鋼板の製造方法で巻き取った鋼板を酸洗し、２０％〜８０％の冷間圧延を施した後に、５℃／ｓ〜２００℃／ｓの加熱速度で６００℃〜（Ａｃ_３＋１００）℃の温度範囲に加熱し、冷却することを特徴とする形状凍結性に優れた冷延鋼板の製造方法。
【００２６】
（７） （１）〜（６）のいずれかに記載の形状凍結性に優れた熱延鋼板又は冷延鋼板の製造方法により製造した鋼板に、０．４％以上５％以下のスキンパス圧延を施すことを特徴とする形状凍結性に優れた鋼板の製造方法。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の内容を詳細に説明する。
【００２８】
局部伸びの異方性：本発明においては、ＪＩＳ５号引張試験片を用いてＪＩＳの規格に則り引張試験を行った際の破断伸びの値から均一伸びの値を引いた値を、局部伸びと規定する。局部伸びの異方性は、式（１）、（２）を満足していなければならない。
【００２９】
なお、式（１）、（２）は、それぞれ、局部伸びの異方性の特徴を決定するものであり、これらの式を満足することにより、圧延方向及び圧延垂直方向の局部伸びが圧延４５°方向の局部に比べて低くなると関係を満足するようになる。
【００３０】
本発明者らは、このような、圧延方向と圧延垂直方向の局部伸びと圧延４５°の局部伸びとの相対関係と形状凍結性に着目し、検討した結果、この相対差を適正化することによって形状凍結性が向上するという関係を、新たに見出したものである。
【００３１】
すなわち、局部伸びの絶対値をコントロールすることが重要ではなく、その異方性の特徴が形状凍結性と重要な相関を有することを見出し、それを新たに定式化したものである。
【００３２】
３≦ΔL-El≦１２ …（１）
｜L-El_L−L-El_C｜≦６ …（２）
ここで、ΔL-El＝（２×L-El_D −L-El_L−L-El_C）／２
L-El_D：圧延４５°方向の局部伸び（％）
L-El_L：圧延方向の局部伸び（％）
L-El_C：圧延直角方向の局部伸び（％）
【００３３】
ΔL-Elが３未満になると、形状凍結性が著しく劣化する。したがって、ΔL-Elの下限値は３とする。また、ΔL-Elが１２超になると加工性が劣化することから、上限を１２とする。
【００３４】
また、圧延方向の局部伸びL-El_Lと圧延直角方向の局部伸びL-El_Cの差の絶対値は６以下とする。この値が満足されている場合は、Ｌ、Ｃの局部伸びがＤ方向の局部伸びよりも低くなるという異方性の特徴が満足される。したがって、この値を上限とする。一方、この値の下限は特には規定しないが、その性質から言って０が下限値となるのは当然のことである。
【００３５】
なお、形状凍結性は、局部伸びが最も低い方向に垂直に曲げ変形を加える場合に最も向上するという特徴を有していることを本発明者らは新たに見出した。
【００３６】
ただし、局部伸びの異方性が大きくなるにつれ、いずれの方向においても形状凍結性の改善が見られることから、全方向の平均的な値として考えた場合にも、飛躍的な形状凍結性の向上が期待できる。
【００３７】
局部伸びと均一伸びの異方性の差： 局部伸びと均一伸びは、式（３）の関係を満足していなければならない。均一伸びは、一般的に、金属組織の種類、形状によってその大きさが変化することが知られており、それほど大きな異方性は有していないのが一般的である。
【００３８】
しかしながら、本発明者らが延性と異方性という観点に着目し、調査を行った結果、原因は明らかではないが、均一伸びに大きな異方性を有する場合があり、その場合には、局部伸びに異方性が十分発達していても形状凍結性があまり向上しないという事実を新たに見出したものである。
【００３９】
ΔU-El≦ΔL-El …（３）
ここで、ΔL-El＝（２×L-El_D −L-El_L−L-El_C）／２
L-El_D：圧延４５°方向の局部伸び（％）
L-El_L：圧延方向の局部伸び（％）
L-El_C：圧延直角方向の局部伸び（％）
ΔU-El＝（２×U-El_D −U-El_L−U-El_C）／２
U-El_L：圧延方向の均一伸び（％）
U-El_D：圧延４５％方向の均一伸び（％）
U-El_C：圧延直角方向の均一伸び（％）
【００４０】
ΔU-ElがΔL-Elよりも大きくなると、たとえ式（１）、（２）が満足されていても形状凍結性が向上しない。したがって、ΔU-Elの値は、ΔL-Elよりも小さくなるようにしなければならない。伸びの異方性を制御することで形状凍結性が向上するメカニズムは明らかではないが、曲げ変形、及び、曲げ・曲げ戻し変形時のすべり挙動と関係があると考えられる。
【００４１】
本発明は、引張強度レベルの低い軟鋼板から高強度鋼板にいたる全ての薄鋼板に適用できるものであり、上記の限定が満たされれば、薄鋼板の曲げ加工性は飛躍的に向上する。換言すれば、薄鋼板の機械的強度レベルの制約を越えた、曲げ加工変形に関する基本的材料指標であるということである。
【００４２】
薄鋼板であれば、上記の規定は普遍的に適用できるので、特に薄鋼板の種類を限定することは基本的に必要のないことである。そして、勿論のこととして、熱延鋼板や冷延鋼板の区別は何ら問うものではない。
【００４３】
次に、成分の限定条件について述べる。なお、％は、質量％を意味する。
【００４４】
Ｃの下限を０．０００１％としたのは、実用鋼で得られる下限値を用いることにしたためである。上限は、０．２５％超になると加工性や溶接性が悪くなるので、０．２５％に設定する。
【００４５】
Ｓｉは、鋼板の機械的強度を高めるのに有効な元素であるが、２．５％超となると加工性が劣化したり、表面疵が発生したりするので、２．５％を上限とする。一方、実用鋼でＳｉを０．００１％未満とするのは困難であるので、０．００１％を下限とする。
【００４６】
Ｍｎも、鋼板の機械的強度を高めるのに有効な元素であるが、２．５％超となると加工性が劣化するので、２．５％を上限とする。一方、実用鋼でＭｎを０．０１％未満とするのは困難であるので、０．０１％を下限とする。また、Ｍｎ以外に、Ｓによる熱間割れの発生を抑制するＴｉなどの元素が十分に添加されない場合には、質量％で、Ｍｎ／Ｓ≧２０となるＭｎ量を添加することが望ましい。
【００４７】
ＰとＳは、それぞれ、０．２％以下、０．０３％以下とする。これは、加工性の劣化や熱間圧延または冷間圧延時の割れを防ぐためである。
【００４８】
Ａｌは、脱酸のために０．０１％以上添加する。また、Ａｌはγ→α変態点を顕著に上昇させるので、特に、Ａｒ₃点以下での熱延を指向する場合には有効な元素である。しかし、多すぎると加工性が低下したり、表面性状が劣悪となるため、上限を２．０％とする。
【００４９】
ＮとＯは不純物であり、加工性を悪くさせないように、それぞれ、０．０１％以下、０．０１％以下とする。
【００５０】
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｂは、炭素、窒素の固定、析出強化、組織制御、細粒強化などの機構を通じて材質を改善するので、必要に応じて、それぞれ、０．００５％以上、０．００１％以上、０．００１％以上、０．０１％以上、０．０００１％以上添加することが望ましい。しかし、過度に添加しても格段の効果はなく、むしろ加工性や表面性状を劣化させるので、それぞれに上限を設定した。その上限は、Ｔｉ：０．２％、Ｎｂ：０．２％、Ｖ：０．２％、Ｃｒ：１．５％、Ｂ：０．００７％である。
【００５１】
Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎは、機械的強度を高めたり、材質を改善する効果があるので、必要に応じて、各成分とも、０．００１％以上を添加することが望ましい。しかし、過度の添加は逆に加工性を劣化させるので、上限を、Ｍｏ：１％、Ｃｕ：２％、Ｎｉ：１％、Ｓｎ：０．２％とする。
【００５２】
なお、本発明では特に限定しないが、脱酸の目的や硫化物の形態制御の目的でＣａやＭｇを０．０１％以下添加しても構わない。
【００５３】
メッキの種類は特に限定するものではなく、電気めっき、溶融めっき、蒸着めっき等の何れでも、本発明の効果が得られる。
【００５４】
なお、本発明で得られる組織は、フェライトを主体とするものであるが、フェライト以外の金属組織として、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト、オーステナイト及び炭窒化物等の化合物を含有しても構わない。特に、マルテンサイトやベイナイトの結晶構造は、フェライトのそれと同等かもしくは類似しているので、フェライトの代わりにこれらの組織が主体であっても差し支えない。
【００５５】
ただし、オーステナイトの体積分率が１５％を超えると均一伸びの異方性が大きくなり、式（３）が満足できなくなる場合がある。したがって、残留γ相の体積分率は１５％以下にすることが望ましい。この観点から、望ましくは１０％以下とする。更に望ましくは５％以下とする。
【００５６】
次に、本発明薄鋼板の製造方法について述べる。
【００５７】
熱間圧延に先行する製造方法は、特に限定するものではない。すなわち、高炉や電炉等による溶製に引き続き各種の２次製錬を行い、次いで、通常の連続鋳造、インゴット法による鋳造の他、薄スラブ鋳造などの方法で鋳造すればよい。連続鋳造の場合には、一度低温まで冷却したのち、再度加熱してから熱間圧延しても良いし、鋳造スラブを連続的に熱延しても良い。原料にはスクラップを使用しても構わない。
【００５８】
本発明の形状凍結性に優れたフェライト系薄鋼板は、上記成分の鋼を鋳造した後、熱間圧延後冷却まま、熱間圧延後冷却まま、もしくは、酸洗後に熱処理を施したまま、熱間圧延後冷却・酸洗し冷延した後に焼鈍、あるいは、熱延鋼板もしくは冷延鋼板を溶融めっきラインにて熱処理を施したまま、更には、これらの鋼板に別途表面処理を施すことによっても得られる。
【００５９】
粗圧延後の板厚t₀（ｍｍ）は、仕上熱延後の板厚t（ｍｍ）に対して８≦t₀/t≦２０を満足するものとする。t₀/tが８未満になると、延性の異方性が満足出来なくなることから、８を下限とする。また、t₀/tを２０超にしても、形状凍結性向上効果はそれ以上向上せず、仕上熱延工程に著しい負荷がかかることから、２０を上限とする。
【００６０】
仕上熱延の後半に、（Ａｒ₃−１００）℃以上（Ａｒ₃＋１００）℃以下で合計２５％以上の圧延が行われない場合には、延性の異方性が満足できなくなるので、（Ａｒ₃−１００）〜（Ａｒ₃＋１００）℃での圧下率合計の下限値を２５％とした。
【００６１】
（Ａｒ₃−１００）〜（Ａｒ₃＋１００）℃での合計圧下率は、高いほど異方性が発達し、形状凍結性が向上するため、３５％以上とすることが好ましいが、この圧下率合計が９７．５％を越えると、圧延機の剛性を過剰に高める必要があり、経済上のデメリットを生じるために、望ましくは９７．５％以下とする。
【００６２】
熱間圧延は（Ａｒ₃−１００）℃以上で終了する。熱延終了温度が（Ａｒ₃−１００）℃未満になると加工性が著しく劣化するため、（Ａｒ₃−１００）℃を下限とする。
【００６３】
また、熱延工程では多段の圧延スタンドで加えられるひずみの累積的な効果が重要である。しかしながら、このひずみの累積的な効果は加工温度が高温ほど、また、スタンド間の走行時間が長いほど低下する。仕上げ熱延がｎスタンドで行われる際に、ｉ番目のスタンドでの圧延温度をＴi（Ｋ）、加工ひずみをεi（真ひずみでｉ番目の圧下率ｒiとは、εi＝ｌｎ｛１／（１−ｒi）｝の関係を持つ）、ｉ番目とｉ＋１番目のスタンド間の走行時間（パス間時間：秒）をｔiとすると、累積効果を考慮したひずみ（有効ひずみε^*）は、実験により求めた（５）式で表現できる。
【００６４】
【数３】

【００６５】
ここで、τｉは気体常数Ｒ（Ｒ＝１．９８７）と圧延温度Ｔｉによって、下式で計算できる。
τｉ＝８．４６×１０^−９・ｅｘｐ｛（４３８００／Ｒ）／Ｔｉ｝
【００６６】
この有効ひずみε^*が０．４未満の場合には、伸びの異方性の条件を満足させることができない。したがって、有効ひずみε^*は０．４以上とする。
【００６７】
実際の熱延工程で（５）式の計算を行う場合には、Ｔi（Ｋ）は仕上げ熱延入り側温度ＦＴ_０（Ｋ）と仕上げ熱延出側温度ＦＴ_ｎ（Ｋ）を用いて、Ｔi＝ＦＴ_０−（ＦＴ_０−ＦＴ_ｎ）／（ｎ＋１）×（ｉ＋１）と計算した値を用いると良い。
【００６８】
有効ひずみε^*は高いほど形状凍結性が向上することから、０．４５以上であれば、より好ましい。また、有効ひずみε^*が０．９以上であれば、更に好ましい。
【００６９】
ここで（Ａｒ₃−１００）〜（Ａｒ₃＋１００）℃の温度範囲における熱間圧延ロールと鋼板との摩擦係数が０．２を越えている場合には、鋼板表面近傍における板面に、｛１１０｝面を主とする結晶方位が発達し、集合組織の観点から形状凍結性が劣化するために、より良好な形状凍結性を指向する場合には、熱間圧延時における少なくとも１パスについて、熱間圧延ロールと鋼板との摩擦係数を０．２以下とすることが望ましい。
【００７０】
この摩擦係数は低ければ低いほど好ましく、下限は定めないが、さらに良好な形状凍結性が要求される場合には、摩擦係数を０．１５以下とすることが望ましい。摩擦係数は、従来から知られているように、圧延時の先進率と圧延荷重から求めるものとする。
【００７１】
また、延性の異方性を確保するためには、熱延終了後To（℃）以下で巻き取る必要がある。Ｔo（℃）以下まで冷却するには、手段を問わないが、効率的に冷却するためには、熱延終了後からランアウトテーブル上で１０〜２００℃／ｓで冷却することが好ましい。
【００７２】
このＴo（℃）は、オーステナイトとオーステナイトと同一成分のフェライトが同一の自由エネルギーを持つ温度として熱力学的に定義され、Ｃ以外の成分の影響も考慮して、（４）式を用いて鋼板の化学成分（質量％）で簡易的に計算することができる。
【００７３】
Ｔo（℃）に及ぼす本発明に規定されたこれら以外の成分の影響はそれほど大きくないので、ここでは無視した。
Ｔo=−650.4×Ｃ%＋Ｂ …（４）
ここで、
Ｂ=−50.6×Ｍneq＋894.3
Ｍneq=Mn%＋0.24×Ni%＋0.13×Si%＋0.38×Mo%＋0.55×Cr%＋0.16×Cu%−0.50×Al%−0.45×Co%＋0.90×V%
【００７４】
また、巻き取温度又は冷却停止温度の下限は特に限定しないが、１５０℃より低くしても加工性が劣化するばかりで格段の効果は得られないことから、１５０℃以上で巻き取るか、冷却を停止することが望ましい。
【００７５】
熱間圧延においては粗圧延後にシートバーを接合し、連続的に仕上げ圧延をしても良い。その際に、粗バーを一旦コイル状に巻き、必要に応じて保温機能を有するカバーに格納し、再度巻き戻してから接合を行っても良い。熱延鋼板には、必要に応じてスキンパス圧延を施してもよい。スキンパス圧延には、加工成形時に発生するストレッチャーストレインの防止や形状矯正の効果があることは言うまでもない。
【００７６】
この様にして得られた熱延鋼板を冷間圧延し、焼鈍して最終的な薄鋼板とする際に、冷間圧延の全圧下率が８０％以上となる場合には、本発明の特徴である延性の異方性の条件が満たされなくなるので、冷間圧延の圧下率の上限を８０％未満とした。
【００７７】
延性の異方性を適正化し、形状凍結性を高めるためには、冷間圧下率を７０％以下に制限することが望ましい。また、冷間圧延率の２０％未満になると、熱延工程での薄肉化が必須となり、熱延工程での負荷が著しく高くなるのに加え、板厚精度の確保が困難になることから、２０％を冷間圧延率の下限とする。
【００７８】
この様な範囲で冷間加工された冷延鋼板を焼鈍する際に、加熱速度が５℃/ｓ未満の場合には、延性の条件が満足されず、形状凍結性が劣化することから、５℃/ｓを加熱速度の下限とする。また、加熱速度を２００℃/ｓ超にすることは設備に著しい負荷をかけるだけで、形状凍結性の更なる向上は期待できないことから、２００℃/ｓを加熱速度の上限とする。
【００７９】
また、焼鈍温度が６００℃未満の場合には、加工組織が残留し成形性を著しく劣化させるので、焼鈍温度の下限を６００℃とする。
【００８０】
一方、焼鈍温度が過度に高い場合には、再結晶によって生成したフェライト組織が、オーステナイトへ変態後、オーステナイトの粒成長によって一旦破壊され、その後、再度、フェライトに戻るという過程を経ることによって、延性の異方性の条件が満足されなくなってしまう。
【００８１】
特に、焼鈍温度が（Ａｃ₃＋１００）℃を越える場合には、そのような傾向が顕著となる。従って、焼鈍温度は（Ａｃ₃＋１００）℃以下とする。
【００８２】
焼鈍・冷却の後に連続焼鈍工程や、連続溶融亜鉛めっき工程での温度履歴に相当するような除冷もしくは等温保持、又は、連続溶融めっき工程の合金化処理工程での再加熱の過程を採用してもよい。
【００８３】
以上の方法で製造された冷延鋼板にスキンパス圧延を施してもよい。スキンパス圧延を施すと、鋼板の形状を良好にするばかりでなく、鋼板の衝突エネルギー吸収能を高めることになる。この時、スキンパス圧延における圧下率が０．４％未満ではこの効果が小さいので、０．４％を下限とすることが好ましい。
【００８４】
また、圧下率が５％超になると通常、スキンパス圧延機の改造が必要となり、経済的なデメリットを生じるとともに、鋼板の加工性を著しく劣化させるので、５％を上限とすることが好ましい。
【００８５】
なお、本発明に係る鋼板は、曲げ加工だけでなく、曲げ、張り出し、絞り等、曲げ加工を主体とする複合成形にも適用できる。
【００８６】
【実施例】
本発明の実施例を挙げながら、本発明の技術的内容について説明する。
【００８７】
（実施例）
実施例として、表１に示した成分組成を有するＡからＭまでの鋼を用いて検討した結果について説明する。
【００８８】
これらの鋼は、鋳造後そのままもしくは一旦室温まで冷却された後に再加熱され、１０００℃〜１３００℃の温度範囲に加熱され、その後、熱間圧延が施され、種々の厚みの熱延鋼板とされた。その後、この熱延鋼板に、表２及び表３（表２の続き）に示した圧下率の冷間圧延を施すことによって１．４ｍｍ厚の冷延鋼板とし、その後、連続焼鈍工程にて焼鈍を施した。
【００８９】
これらの熱延鋼板及び冷延鋼板の金属組織は、いずれも、フェライト又はベイナイトを体積分率最大相としていたが、鋼Ｍは、いずれの鋼板も、残留γ量が１５％を超えていた。
【００９０】
【表１】

【００９１】
【表２】

【００９２】
【表３】

【００９３】
これら１．４ｍｍ厚の鋼板から５０ｍｍ幅、２７０ｍｍ長さの試験片を作成し、ポンチ幅７８ｍｍ、ポンチ肩Ｒ５、ダイス幅８１ｍｍ、ダイ肩Ｒ５の金型を用いてハット曲げ試験を行った。
【００９４】
曲げ試験を行った試験片は、三次元形状測定装置にて板幅中心部の形状を測定し、図１に示した様に、点（ｖ）と点（ｗ）の接線と点（ｘ）と点（ｙ）の接線の交点の角度から９０°を引いた値の左右での平均値をスプリング・バック量、点（ｘ）と点（ｚ）間の曲率の逆数を左右で平均化した値を１０００倍したものを壁そり量、左右の点（ｚ）間の長さからポンチ幅を引いた値を寸法精度として、形状凍結性を評価した。なお、曲げは局部伸びの最も低い方向と垂直に折れ線が入るように行った。
【００９５】
ところで、図２及び図３に示した様に、スプリングバック量や壁そり量は、ＢＨＦ（しわ押さえ力）によっても変化する。本発明の効果は、いずれのＢＨＦで評価を行ってもその傾向は変わらないが、実機で実部品をプレスする際には、設備上の制約から、あまり高いＢＨＦはかけられないため、今回は、ＢＨＦ２９ｋＮで各鋼種のハット曲げ試験を行った。
【００９６】
表２及び表３には、各鋼板の製造条件が本発明の範囲内にあるか否かを示している。
【００９７】
表４及び表５に、前記の方法によって製造された１．４ｍｍ厚の熱延鋼板と冷延鋼板の機械的特性値、及び、形状凍結性の指標である、スプリング・バック量、壁そり量、寸法精度を示した。
【００９８】
【表４】

【００９９】
【表５】

【０１００】
表４及び表５中の鋼Ｍを除いた全鋼種において、各鋼種の番号のうち、２及び３が本発明のものである。これらは、発明外である１と４に比べて、スプリング・バック量と壁そり量が小さくなり、寸法精度が向上していることがわかる。
【０１０１】
また、図４には、表４及び表５に示された局部伸びの異方性ΔL-Elの値と寸法精度の関係をグラフにして示す。ここでは、表４及び表５中で示された寸法精度の値を引張強度で割ったものを形状凍結性の指標として示してある。表４及び表５、及び、図４から明らかなように、本発明の範囲の鋼は良好な形状凍結性と加工性を兼ね備えていることがわかる。
【０１０２】
各結晶方位のＸ線ランダム強度比やｒ値が形状凍結性に重要であることの機構については、現在のところ必ずしも明らかとはなっていない。おそらく、曲げ変形時にすべり変形の進行を容易にすることで、結果的に曲げ変形時のスプリング・バック量や壁そり量が小さくなり、寸法精度が向上するものと理解される。
【０１０３】
【発明の効果】
薄鋼板の延性の異方性を制御すると、その曲げ加工性は著しく向上することを以上に詳述した。本発明によって、ハット型成形のような曲げ加工を主体とする加工を行った際に、スプリング・バック量及び側壁部の壁そり量が少なく、形状凍結性に優れた薄鋼板が提供できるようになった。特に、従来は、形状不良の問題から高強度鋼板の適用が難しかった部品にも、高強度鋼板が使用できるようになる。自動車の軽量化を推進するためには、高強度鋼板の使用は是非とも必要である。スプリング・バック量や壁そり量が少なく、形状凍結性に優れた高強度鋼板が適用できるようになると、自動車車体の軽量化を、より一層推進することができる。従って、本発明は、工業的に極めて高い価値のある発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハット曲げ試験に用いた試験片の断面を示す図である。
【図２】スプリングバック量とＢＨＦ（しわ押さえ力）の関係を示す図である。
【図３】壁そり量とＢＨＦ（しわ押さえ力）の関係を示す図である。
【図４】局部伸びの異方性と寸法精度の関係を示す図である。

Claims (7)

1. 質量％で、
   Ｃ：０．０００１％以上、０．２５％以下、
   Ｓｉ：０．００１％以上、２．５％以下、
   Ｍｎ：０．０１％以上、２．５％以下、
   Ｐ：０．２％以下、
   Ｓ：０．０３％以下、
   Ａｌ：０．０１％以上、２．０％以下、
   Ｎ：０．０１％以下、
   Ｏ：０．０１％以下
   を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなり、延性の異方性が、式（１）、（２）及び（３）を満足する形状凍結性に優れた鋼板を製造するに当たり、粗圧延後の板厚ｔ_０が仕上げ圧延後の板厚ｔに対して８≦ｔ_０／ｔ≦２０を満足するように粗圧延を行い、かつ、仕上熱延の（Ａｒ_３変態温度−１００）〜（Ａｒ_３＋１００）℃の温度範囲における圧下率の合計が２５％以上となるように制御し、仕上圧延をする際、（５）式で計算される有効ひずみε ^＊ を０．４以上とし、（Ａｒ_３−１００）℃以上で熱間圧延を終了し、熱間圧延後、（４）式に示す鋼の化学成分で決まる臨界温度Ｔo（℃）以下で巻き取ることを特徴とする形状凍結性に優れた熱延鋼板の製造方法。
   ３≦Δ L-El ≦１２ …（１）
   ｜ L-El _L − L-El _C ｜≦６ …（２）
   Δ U-El ≦Δ L-El …（３）
   ここで、Δ L-El ＝（２× L-El _D − L-El _L − L-El _C ）／２
   L-El _D ：圧延４５°方向の局部伸び（％）
   L-El _L ：圧延方向の局部伸び（％）
   L-El _C ：圧延直角方向の局部伸び（％）
   Δ U-El ＝（２× U-El _D − U-El _L − U-El _C ）／２
   U-El _D ：圧延４５°方向の均一伸び（％）
   U-El _L ：圧延方向の均一伸び（％）
   U-El _C ：圧延直角方向の均一伸び（％）
   Ｔo＝−650.4×Ｃ％＋Ｂ …（４）
   ここで、Ｂは質量％で表現した鋼の成分より求まる。
   Ｂ=−50.6×Ｍｎeq＋894.3
   Mneq=Mn%+0.24×Ni%+0.13×Si%+0.38×Mo%+0.55×Cr%+0.16×Cu%
   −0.50×Al%−0.45×Co%+0.90×V%
   

   

   ここで、ｎは仕上げ熱延の圧延スタンド数、ε i はｉ番目のスタンドで加えられた加工ひずみ、ｔ i はｉ〜ｉ＋１番目のスタンド間の走行時間（秒）、τ i は気体常数Ｒ（＝１．９８７）とｉ番目のスタンドの圧延温度Ｔ i （Ｋ）によって下式で計算できる。
   τ i ＝８．４６×１０ ^-9 ・ exp ｛（４３８００／Ｒ）／Ｔ i ｝
2. 更に、質量％で、
   Ｔｉ：０．２％以下、
   Ｎｂ：０．２％以下
   の１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１記載の形状凍結性に優れた熱延鋼板の製造方法。
3. 更に、質量％で、
   Ｖ：０．２％以下、
   Ｃｒ：１．５％以下、
   Ｂ：０．００７％以下
   の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の形状凍結性に優れた熱延鋼板の製造方法。
4. 更に、質量％で、
   Ｍｏ：１％以下、
   Ｃｕ：２％以下、
   Ｎｉ：１％以下、
   Ｓｎ：０．２％以下
   の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の形状凍結性に優れた熱延鋼板の製造方法。
5. 仕上圧延をする際、（Ａｒ_３−１００）〜（Ａｒ_３＋１００）℃の温度範囲における熱間圧延において、少なくとも１パス以上を、摩擦係数が０．２以下となるように圧延することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の形状凍結性に優れた熱延鋼板の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の形状凍結性に優れた熱延鋼板の製造方法で巻き取った鋼板を酸洗し、２０％〜８０％の冷間圧延を施した後に、５℃／ｓ〜２００℃／ｓの加熱速度で６００℃〜（Ａｃ_３＋１００）℃の温度範囲に加熱し、冷却することを特徴とする形状凍結性に優れた冷延鋼板の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の形状凍結性に優れた熱延鋼板又は冷延鋼板の製造方法により製造した鋼板に、０．４％以上５％以下のスキンパス圧延を施すことを特徴とする形状凍結性に優れた鋼板の製造方法。

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