JP5352995B2 - 耐型かじり性に優れた高張力冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
プレス成形において鋼板表面に保持される潤滑油の量(以下、保油量と呼ぶ。)は、鋼板と金型による潤滑油の密封性と鋼板表面の凹部の体積に依存する。鋼板と金型による潤滑油の密封性は、鋼板表面の平坦部に依存するが、図1に示すように、粗さ断面曲線のろ波うねり曲線からの乖離が±2μmとなるところが存在すれば、その部分を平坦部として取り扱え、潤滑油の密封性を確保できる。ここで、ろ波うねり曲線は、断面曲線の短周期成分を除去した曲線であり、JIS B0601、B0610-1987に準拠し、カットオフ値0.8mmまたは2.5mmで測定される。ろ波うねり曲線の波長および振幅は、特に限定されないが、それぞれ10〜100mm程度、10μm以下が好ましい。
保油量を決めるもう一つの凹部の体積は、ろ波うねり曲線からの最大深さ(凹部の深さ)と凹部の面積で決まる。このとき、最大深さが10μm未満では十分な保油量が得られず、50μmを超えると成形時に凹部が亀裂の起点になるので、ろ波うねり曲線からの最大深さは10μm以上50μm以下とする必要がある。また、凹部の平均面積が0.01mm2以下では十分な保油量が得られず、0.2mm2を超えると、高張力鋼板においても、鋼板と金型の密着による潤滑油の密封性が低下して十分な保油量が得られなくなるので、凹部の平均面積は0.01mm2超え、0.012mm2以上とするのが好ましく、さらに好ましくは0.02mm2超え0.2mm2以下とする必要がある。なお、ここでいう凹部の平均面積とは、凹んだ部分により切り取られたろ波うねり曲線を含む面の平均面積のことである。
耐型かじり性の向上には、上記した形状の凹部をある程度の面積率で存在させる必要があり、凹部の面積率が5%未満では十分な保油量が得られず、20%以上では凹部での潤滑油の密封性が低下して十分な保油量が得られなくなるので、凹部の面積率は5%以上20%未満とする必要がある。なお、最大深さが2μmを超え10μm未満の凹部は上記の耐型かじり性向上効果を有しないので、平坦部に準じるものとして取り扱うが、この面積率が20%を超えると最大深さが10μm以上50μm以下の凹部の保油効果を損なう場合があるので、最大深さが2μmを超え10μm未満の凹部の面積率は20%以下であることが望ましい。
本発明の高張力冷延鋼板は、強度に応じた成分組成の鋼を熱間圧延後、冷間圧延、焼鈍することによって製造されるが、本発明である鋼板表面の幾何学形状は、冷間圧延時あるいは焼鈍後の調質圧延時に所望の表面の幾何学形状を有するワークロールを用い、圧下率や伸長率を調整することにより付与できる。
5-1)化学成分(以下の%は質量%を表す。)
C:0.05%以上0.2%以下
高張力冷延鋼板として十分なTSを得るためには、Cの含有量を0.05%以上とすることが極めて効果的である。他方、極めて良好なスポット溶接性を確保するために、Cの含有量は0.2%以下とする。
Si:0.15%以上2.0%以下
高張力冷延鋼板として十分なTSを得るためには、Siの含有量を0.15%以上とすることが極めて効果的である。また、Siの含有量を0.15%以上とすることで、耐型かじり性をさらに格段に改善することができる。これは冷間圧延に続く焼鈍工程において鋼板表面で選択酸化されたSi酸化物が鋼板とプレス金型との凝着を抑制するためと考えられる。この効果をさらに高めるためには、Siの含有量を0.6%以上とすることが望ましい。他方、極めて良好な化成処理性を確保するために、Siの含有量は2.0%以下とする。
Mn:0.9%以上2.5%以下
高張力冷延鋼板として十分なTSを得るためには、Mnの含有量を0.9%以上とすることが極めて効果的である。他方、極めて良好な伸びを確保することにより優れたプレス成形性を付与する観点から、Mnの含有量は2.5%以下とする。
Al:0.01%以上0.1%以下
Alは脱酸元素として利用されることの多い元素である。脱酸のために、Alの含有量は0.01%以上とする。他方、Alの含有量が0.1%を超える領域では脱酸効果が飽和するので、添加コストの観点から、Alの含有量は0.1%以下とする。
N:0.005%以下
極めて良好な伸びを確保することにより優れたプレス成形性を付与する観点から、Nの含有量は0.005%以下とする。
Ti、Nb、Vのうちから選ばれた少なくとも1種:それぞれ0.01%以上0.1%以下
Ti、Nb、Vは炭化物の析出によりTSを上昇させる効果がある。該効果を利用するには、それぞれの含有量を0.01%以上とする必要がある。他方、それぞれの含有量が0.1%を超えると効果が飽和するばかりか、コスト増加となる。
Cr、Moのうちから選ばれた少なくとも1種:それぞれ0.1%以上1%以下
Cr、Moは焼入れ強化元素で、その効果を利用するにはそれぞれの含有量を0.1%以上とする必要がある。他方、極めて良好な伸びを確保することにより優れたプレス成形性を付与する観点から、それぞれの含有量は1%以下とする。
Cu、Niのうちから選ばれた少なくとも1種:それぞれ0.1%以上1%以下
Cu、Niは固溶および析出強化元素で、その効果を利用するにはそれぞれの含有量を0.1%以上とする必要がある。他方、極めて良好な伸びを確保することにより優れたプレス成形性を付与する観点から、それぞれの含有量は1%以下とする。
本発明の鋼板表面の幾何学形状は、TSが340MPa以上の高張力冷延鋼板に問題なく適用することができるが、特にTSが590MPa以上の高張力冷延鋼板において、顕著な型かじり改善効果を得ることができる。さらにTSが780MPa以上の高張力冷延鋼板では、従来達成できなかった良好な型かじり改善効果を得ることができる。この理由として、材料強度が高くなっても、本発明の鋼板表面の幾何学形状が高面圧の成形下で安定して維持されるためと考えられる。また、用途の観点からも、近年求められる自動車の構造部材の高強度化および軽量化のニーズに十分に答えるには、TSが590MPa以上であることが望ましく、TSが780MPa以上であることがより望ましい。なお、優れた伸びや溶接性を確保する観点からは、TSが1500MPa以下であることが好ましい。
本発明の高張力冷延鋼板は、上記のような化学成分を有する鋼を熱間圧延後、冷間圧延、焼鈍することによって製造される。上記のように冷間圧延により所望の表面に幾何学形状が付与された鋼板には、連続焼鈍炉で750〜890℃で10〜500secの、あるいは箱焼鈍炉で650〜750℃で1〜30hrの焼鈍が行われる。このとき、590MPa以上のTSを得るには、連続焼鈍炉で焼鈍し、焼鈍温度から300℃以下までの冷却速度を100℃/sec以上とすることが望ましい。また、焼鈍工程における雰囲気ガスは、窒素を主体として、3〜15体積%の水素が含有され、露点が-20℃以下であることが望ましい。これは、雰囲気の酸素ポテンシャルを適正として、鋼板の表面にSiやAlなどの高融点の酸化物を生成させ、プレス成形において、プレス金型と鋼板表面との凝着を抑制するためである。焼鈍後は、40〜90℃程度の塩酸または硫酸で5〜60sec酸洗しMnやFeなどの低融点酸化物を除去することが望ましい。これは、プレス成形において、プレス金型と鋼板表面の低融点酸化物との凝着とを抑制するためである。このような除去作業により、上記Si、Alなどの高融点酸化物の効果はさらに向上する。焼鈍後あるいは酸洗後は、そのまま、あるいは溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、Niフラッシュめっきなどの表面処理後に、伸長率0.1〜3.0%の通常の調質圧延を行うこともできる。これは、鋼板表面に本発明の幾何学形状を付与した場合、主として平坦部が加工される通常の調質圧延では鋼板表面の幾何学形状への影響が極めて少ないためである。このとき、鋼板表面の幾何学形状への影響をさらに軽微にするためには、調質圧延のワークロールの平均表面粗さRaは2μm以下とすることが望ましい。
Claims (3)
- 粗さ断面曲線のろ波うねり曲線からの乖離が±2μm以下の平坦部と、ろ波うねり曲線からの最大深さが10μm以上50μm以下の凹部とからなり、凹部の平均面積が0.01mm2超え0.2mm2以下、凹部の面積率が5%以上20%未満である幾何学形状の表面を有することを特徴とする引張強度が340MPa以上の耐型かじり性に優れた高張力冷延鋼板。
- 熱間圧延後の鋼板を冷間圧延する工程と、冷間圧延後の鋼板を焼鈍する工程とを有し、前記冷間圧延工程では、中心線山高さRpが10μm以上50μm以下で、中核深さ粗さRkが10μm以上である幾何学形状の表面を有するワークロールを用いて圧下率5%以上の冷間圧延を行うことを特徴とする請求項1記載の引張強度が340MPa以上の耐型かじり性に優れた高張力冷延鋼板の製造方法。
- 熱間圧延後の鋼板を冷間圧延する工程と、冷間圧延後の鋼板を焼鈍する工程とを有し、前記焼鈍後に、中心線山高さRpが10μm以上50μm以下で、中核深さ粗さRkが10μm以上である幾何学形状の表面を有するワークロールを用いて伸長率0.10%以上の調質圧延を行うことを特徴とする請求項1記載の引張強度が340MPa以上の耐型かじり性に優れた高張力冷延鋼板の製造方法。
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