JP4414883B2 - 成形性及び溶接性に優れた超深絞り用高強度冷延薄鋼板とその製造方法 - Google Patents
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Description
近年、自動車用鋼板は複雑な形状で一体成型される傾向に伴い、高レベルの成形性が要求されている。また、自動車の車体軽量化と安全性向上のために高強度化が同時に要求されている。したがって、高強度且つ高r値(Lankford value)を有する鋼板に対する研究開発が進んでいる。
本発明は、低温においても連続焼鈍が可能で、また加工性と共にメッキ層の耐パウダリング性に優れた高強度薄鋼板とその製造方法を提供することにその目的がある。
質量%で、C:0.010%以下、Si:0.02%以下、Mn:1.5%以下、P:0.03〜0.15%, S:0.02%以下、Sol.Al:0.03〜0.40%、N:0.004%以下、Ti:0.005〜0.040%、Nb:0.002〜0.020%、これにB:0.0001〜0.0020%とMo:0.005〜0.02%から選択した1種、残部Fe及びその他不可避な不純物から組成され、
上記P、Mn、Ti、Nb、Bは所望の強度に応じて関係式1を満足し、
[関係式1-1]-引張強度35kg級、40kg級
29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm)またはMo(%)]=35〜44.9
[関係式1-2]-引張強度45kg級
29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm)またはMo(%)]=45〜50
上記Ti、N、C、Nbは次の関係式2、3を満足し、
[関係式2]
0.6≦(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C≦3.5
[関係式3]
0.4≦(1/0.35)(Nb/7.75C)≦2.2
Ti系とNb系析出物が30〜60nmの平均寸法で分布し、引張強度35kg級の場合にはr値が2.28以上になるものである。
質量%で、C:0.010%以下、Si:0.02%以下、Mn:1.5%以下、P:0.03〜0.15%、S:0.02%以下、Sol.Al:0.03〜0.40%、N:0.004%以下、Ti:0.005〜0.040%、Nb:0.002〜0.020%、これにB:0.0001〜0.0020%とMo:0.005〜0.02%から選択された1種、残部Fe及びその他不可避な不純物から組成され、
上記P、Mn、Ti、Nb、Bは所望の強度に応じて関係式1を満足し、
[関係式1-1]-引張強度35kg級、40kg級
29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm)またはMo(%)]=35〜44.9
[関係式1-2]-引張強度45kg級
29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm)またはMo(%)]=45〜50
上記Ti、N、C、Nbは次の関係式2、3を満足し、
[関係式2]
0.6≦(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C≦3.5
[関係式3]
0.4≦(1/0.35)(Nb/7.75C)≦2.2
Ti系とNb系析出物が30〜60nmの平均寸法で分布し、鋼板表面に亜鉛メッキ層を有し、上記鋼板のAl含量は次の関係、メッキ層の重量減量=-0.0642Ln(鋼中sol. Al含量(%))-0.0534から求めたAl含量以上で含むものである。
質量%で、C:0.010%以下、Si:0.02%以下、Mn:1.5%以下、P:0.03〜0.15%、S:0.02%以下、Sol.Al:0.03〜0.40%、N:0.004%以下、Ti:0.005〜0.040%, Nb:0.002〜0.020%, これにB:0.0001〜0.0020%とMo:0.005〜0.02%から選択された1種、残部Fe及びその他不可避な不純物から組成され、
上記P、Mn、Ti、Nb、Bは所望の強度に応じて関係式1を満足し、
[関係式1-1]-引張強度35kg級、40kg級
29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm)またはMo(%)]=35〜44.9
[関係式1-2]-引張強度45kg級
29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm)またはMo(%)]=45〜50
上記Ti、N、C、Nbは次の関係式2、3
[関係式2]
0.6≦(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C≦3.5
[関係式3]
4≦(1/0.35)(Nb/7.75C)≦2.2
を満足する鋼スラブをオーステナイト単相域において熱間仕上げ圧延を完了し、次の条件730√(1-(Ti*/0.027)2)±15℃[ここでTi*=Ti(%)-3.43N(%)]を満足する温度において巻取ってから冷間圧延後、780℃〜830℃の温度区間において連続焼鈍し、引張強度45kg級の場合には15℃/sec以上の冷却速度で冷却することを含んでなり、引張強度35kg級の場合にはr値が2.28以上になる方法である。
以下、本発明についてより詳しく説明する。
本発明において、合金化亜鉛メッキ鋼板を含む。また、引張強度35kg級は引張強度が35〜39.9kgf/mm2のもの、40kg級は引張強度40〜44.9kgf/mm2のもの、45kg級は引張強度45〜44.9kgf/mm2のものを云う。
鋼中のCは、侵入型固溶元素として、加工性に有利な{111}集合組織の形成を阻害するので、0.01%以下に制限することが好ましい。Cの含量が多いほど炭窒化物形成元素であるTi、Nbの添加量が多くなり、経済性に劣るので、より好ましくはCの含量を0.005%以下にする。
鋼中のSiは、表面スケール欠陥を引き起こすばかりでなく、焼鈍時テンパーカラー及びメッキ時未メッキを発生させるので、その含量を0.02%以下に制限することが好ましい。
鋼中のMnは、置換型固溶強化元素として強度確保のために添加するが、その含量が1.5%を超過すると延伸率と共にr値が急激に低下するので、1.5%以下に制限することが好ましい。
鋼中のPも、Mnと同様に強度上昇のために添加される代表的な固溶強化元素である。本発明の鋼のTi-Nb系鋼種において、Pは強度上昇ばかりでなく、結晶粒微細化及び粒界偏析などにより、r値に有利な{111}集合組織の発達をもたらす。したがって、Pの含量を0.03%以上添加するが、その含量が0.15%を超過すると急激な延伸率の低下と共に鋼の脆性が大きく増加する。したがって、Pの含量を0.03%〜0.15%に制限することが好ましい。
Sは、少なければ少ないほど加工性に有利なので、通常0.005%以下と低く制御する。しかし、本発明においてはMnが添加されるので、鋼中のSは全部MnSとして析出され、固溶Sによる加工性の低下を免れる。したがって、Sは圧延時エッジクラック発生の恐れがある0.02%領域以下に制御することが好ましい。
本発明において、Sol.Alは最も核心的な成分としてPの再結晶抑制作用を妨害し再結晶を促す。また、メッキ時結晶粒界に沿って表層部に拡散され、メッキ層を緻密にさせ耐パウダリング性を改善する。また、Alは、Ti系とNb系微細析出物(TiC、NbC、TiS、Ti4C2S2)の分布数を減らしながらより粗大に形成されるようにしr値を増大させる。こうした作用はSol.Alの含量が0.03%以上でなければならず、好ましくは0.151%以上、より好ましくは0.21%以上において多大な効果を奏する。Sol.Al含量が0.4%を超過すると、費用上昇及び軟鋳操業性低下を招くので、その含量を0.03〜0.40%、好ましくは0.151〜0.4%、より好ましくは0.21〜0.4%に制限する。
Nは、その含量が多すぎると加工性に悪影響を及ぼすので、それだけTiの含量も増加し好ましくない。したがって、可能であれば0.004%以下に制御することが好ましい。
TiとNbは、加工性(とりわけr値)の確保の面において重要な元素として、このためにTiは0.005%以上、Nbは0.002%以上添加する。しかし、Tiが0.040%を超過、Nbが0.020%を超過すると、経済的な面において不利なので、Tiは0.005〜0.04%、Nbは0.002〜0.020%にすることが好ましい。
鋼中のBとMoは、P粒界脆性を防止して2次加工脆性を防止する有用な元素である。BとMoを複合添加する場合には、r値がやや低下し費用も上昇するので、BとMoの中から選択した1種を添加することが好ましい。Bの場合、その添加量を正確に制御しがたいことから、Moの添加が容易であろう。本発明において、2次加工脆性のために添加しなければならないBの添加量は0.0001%以上で、Moの場合0.005%以上である。Bの添加量が0.002%を超過またはMoの添加量が0.02%を超過する場合には、急激に加工性が落ち、好ましくない。
[関係式1-1]
29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18(B(ppm)またはMo(%))=35〜44.9
[関係式1-2]
29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21(BまたはMo)(ppm)=45〜50
[関係式2]
0.6≦(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C≦3.5
[関係式3]
0.4≦(1/0.35)(Nb/7.75C)≦2.2
メッキ層の重量減量=-0.0642Ln(鋼中sol. Alの含量(%))-0.0534
上記のように組成される鋼スラブを再加熱後、オーステナイト単相域のAr3変態点以上において仕上げ圧延する条件で熱間圧延を行う。本発明のTi-Nb複合添加鋼において、Ar3変態点は約900℃付近である。本発明において、仕上げ圧延温度がAr3変態点以下の2相域において行われる場合は、r値に悪影響を与える集合組織が発達し好ましくない。
巻取温度(CT)は関係式4を満足するものである。
[関係式4]
CT=730√(1-(Ti*/0.027)2) ± 15℃
ここで、Ti*はTi(%)-3.43N(%)である。
上記のように巻取して得た熱延鋼板を冷間圧延する。
冷間圧延は、高いr値を得るために70%以上の冷間圧下率で行うことが好ましい。より好ましくは、70〜90%の冷間圧下率で行うことである。
冷間圧延した冷延鋼板は焼鈍を施す。
焼鈍は連続焼鈍が好ましい。本発明において、焼鈍温度は780〜860℃が好ましい。焼鈍温度が780℃未満の場合は2.0以上のr値を得がたく、860℃を超過すると高温焼鈍により操業上ストリップの通板性などに問題が起こりかねない。本発明のTi-Nb添加鋼において、Al含量が0.151%以上または0.21%以上の場合には、焼鈍温度を830℃以下に下げることができる。したがって、この場合焼鈍温度は780〜830℃において行うことができる。
実施例の表において関係式1、2、3、4は次の関係式を用いた。
[関係式1-1]-引張強度35kg級、40kg級
29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm)またはMo(%)]=35〜44.9
[関係式1-2]-引張強度45kg級
29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm)またはMo(%)]=45〜50
[関係式2]
0.6≦(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C≦3.5
[関係式3]
0.4≦(1/0.35)(Nb/7.75C) ≦2.2
[関係式4]
730√(1-(Ti*/0.027)2)±15℃[ここでTi*=Ti(%)-3.43N(%)]
下記表1に示した鋼スラブをAr3変態点以上において熱間圧延し、巻取してから、次の表2の条件で冷間圧延と連続焼鈍処理を行った。得られた冷延鋼板の機械的特性を表2に示した。表1において、Siの含量は0.01%で、Sの含量も0.01%である。
表3に示した鋼スラブをAr3変態点以上において熱間圧延し、巻取してから77%の冷間圧下率で冷間圧延し、830℃において連続焼鈍処理した。得られた冷延鋼板の機械的特性を表4に示した。表3においてSiの含有量は0.01質量%で、Sの含有量も0.01質量%である。
表5の成分組成を有する鋼スラブに、910℃において熱間仕上げ圧延を施して3.2mmの熱延鋼板に製造し、表6の条件で巻取ってから、77%の冷間圧下率で冷間圧延後、下記表6の連続焼鈍条件で冷延板を連続焼鈍した。製造した冷延鋼板の機械的性質を測定し、その結果を下記表6に示した。下記表5の鋼中のSiの含量は0.01%で、Sの含量は0.01%である。
表7の成分組成を有する鋼スラブに、910℃において熱間仕上げ圧延を施して3.2mmの熱延鋼板に製造し、表8の条件で巻き取りした後、77%の冷間圧下率で冷間圧延した。この冷延鋼板の焼鈍再結晶完了温度を測定し、その結果を機械的性質と共に表8に示した。
上述したように、本発明は、TiCなどの析出物の分布数を減らしながら粗大に分布するようにして、加工性に優れながら低温焼鈍が可能で、また耐パウダリング性に優れた薄鋼板を提供する効果を奏する。
Claims (8)
- 質量%で、C:0.010%以下、Si:0.02%以下、Mn:1.5%以下、P:0.03〜0.15%、S:0.02%以下、Sol.Al:0.03〜0.40%、N:0.004%以下、Ti:0.005〜0.040%、Nb:0.002〜0.020%、これにB:0.0001〜0.0020%とMo:0.005〜0.02%から選択した1種、残部Fe及びその他不可避な不純物で組成され、
引張強度が35kg級、40kg級又は45kg級であり、
上記P、Mn、Ti、Nb、Bは引張強度35kg級及び40kg級の場合には以下の関係式1-1を満足し、又は引張強度45kg級の場合には以下の関係式1-2を満足し、
[関係式1-1]
29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm)またはMo(%)]=35〜44.9
[関係式1-2]
29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm)またはMo(%)]=45〜50
上記Ti、N、C、Nbは次の関係式2、3を満足し、
[関係式2]
0.6≦(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C≦3.5
[関係式3]
0.4≦(1/0.35)(Nb/7.75C)≦2.2
Ti系とNb系析出物が30〜60nmの平均寸法で分布し、引張強度35kg級の場合にはr値が2.28以上、引張強度40kg級の場合にはr値が2.18以上又は引張強度が45kg級の場合にはr値が2.13以上であることを特徴とする超深絞り用高強度冷延薄鋼板。 - 質量%で、C:0.010%以下、Si:0.02%以下、Mn:1.5%以下、P:0.03〜0.15%、S:0.02%以下、Sol.Al:0.03〜0.40%、N:0.004%以下、Ti:0.005〜0.040%、Nb:0.002〜0.020%、これにB:0.0001〜0.0020%とMo:0.005〜0.02%から選択した1種、残部Fe及びその他不可避な不純物で組成され、
引張強度が35kg級、40kg級又は45kg級であり、
上記P、Mn、Ti、Nb、Bは引張強度35kg級及び40kg級の場合には以下の関係式1-1を満足し、又は引張強度45kg級の場合には以下の関係式1-2を満足し、
[関係式1-1]
29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm)またはMo(%)]=35〜44.9
[関係式1-2]
29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm)またはMo(%)]=45〜50
上記Ti、N、C、Nbは次の関係式2、3を満足し、
[関係式2]
0.6≦(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C≦3.5
[関係式3]
0.4≦(1/0.35)(Nb/7.75C)≦2.2
Ti系とNb系析出物が30〜60nmの平均寸法で分布し、鋼板の表面に亜鉛メッキ層を有し、上記鋼板のAlの含量は、10mmの円形にパンチングした後、ドローイング比率2.0の条件でカッピングする場合の重量減量として定義されるメッキ層重量減量との間の関係式;メッキ層重量減量(質量%)=-0.0642Ln(鋼中sol.Alの含量(%))-0.0534から求めたAlの含量以上で含まれ、引張強度35kg級の場合にはr値が2.28以上、引張強度40kg級の場合にはr値が2.18以上又は引張強度が45kg級の場合にはr値が2.13以上であることを特徴とする耐パウダリング性の優れた超深絞り用高強度冷延薄鋼板。 - 上記Alは、0.151〜0.4%であることを特徴とする請求項1または2に記載の超深絞り用高強度冷延薄鋼板。
- 上記Alは、0.21〜0.4%であることを特徴とする請求項1または2に記載の超深絞り用高強度冷延薄鋼板。
- 質量%で、C:0.010%以下、Si:0.02%以下、Mn:1.5%以下、P:0.03〜0.15%、S:0.02%以下、Sol.Al:0.03〜0.40%、N:0.004%以下、Ti:0.005〜0.040%、Nb:0.002〜0.020%、これにB:0.0001〜0.0020%とMo:0.005〜0.02%から選択した1種、残部Fe及びその他不可避な不純物で組成され、
引張強度が35kg級、40kg級又は45kg級であり、
上記P、Mn、Ti、Nb、Bは引張強度35kg級及び40kg級の場合には以下の[関係式1-1]を満足し、又は引張強度45kg級の場合には以下の[関係式1-2]を満足し、
[関係式1-1]
29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm)またはMo(%)]=35〜44.9
[関係式1-2]
29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm)またはMo(%)]=45〜50
上記Ti、N、C、Nbは次の関係式2、3
[関係式2]
0.6≦(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C≦3.5
[関係式3]
0.4≦(1/0.35)(Nb/7.75C)≦2.2
を満足する鋼スラブをオーステナイト単相域において熱間仕上げ圧延を完了し、次の条件、730√(1-(Ti*/0.027)2)±15℃[ここで、Ti*=Ti(%)-3.43N(%)]を満足する温度において巻取ってから冷間圧延した後、780℃〜860℃の温度区間において連続焼鈍し、引張強度に応じた冷却速度で冷却することを含んでなり、引張強度35kg級の場合にはr値が2.28以上、引張強度40kg級の場合にはr値が2.18以上又は引張強度が45kg級の場合にはr値が2.13以上であることを特徴とする超深絞り用高強度冷延薄鋼板の製造方法。 - 上記Alは、0.151〜0.4%であることを特徴とする請求項5に記載の超深絞り用高強度冷延薄鋼板の製造方法。
- 上記Alは、0.21〜0.4%であることを特徴とする請求項5に記載の超深絞り用高強度冷延薄鋼板の製造方法。
- 上記連続焼鈍は、780℃〜830℃の温度区間において行われることを特徴とする請求項6または7に記載の超深絞り用高強度冷延薄鋼板の製造方法。
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