JP6202234B1 - 薄鋼板およびめっき鋼板、並びに、熱延鋼板の製造方法、冷延フルハード鋼板の製造方法、薄鋼板の製造方法およびめっき鋼板の製造方法 - Google Patents

薄鋼板およびめっき鋼板、並びに、熱延鋼板の製造方法、冷延フルハード鋼板の製造方法、薄鋼板の製造方法およびめっき鋼板の製造方法 Download PDF

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Abstract

優れた焼付硬化性、耐時効性に加えて、優れた延性と優れた表面品質を兼ね備えた340MPa級の薄鋼板、薄鋼板をめっきしためっき鋼板、薄鋼板を得るために必要な熱延鋼板および冷延フルハード鋼板の製造方法、薄鋼板の製造方法およびめっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。質量%で、C:0.0008〜0.0024%、Si:0.15%未満、Mn:0.55%超0.90%未満、P:0.025%超0.050%未満、S:0.015%以下、sol.Al:0.01%以上0.1%以下、N:0.01%以下、B:0.0003%超0.0035%未満、Nb:0.005%超0.016%未満、Ti:0.009%以下、Sb:0.002〜0.030%を含有し、CとNbが下記(1)式を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成と、板厚1/4位置でのフェライトの平均結晶粒径dが8〜18μm、鋼板表層のフェライトの平均結晶粒径dsとdの比ds/dが0.40〜1.20である鋼組織とを有し、さらに引張強度が340〜380MPa、焼付硬化量BHが20〜60MPa、r値が1.4以上であることを特徴とする薄鋼板。−10≦([%C]−([%Nb]/93)×12)×10000≦14 ・・・(1)ここで、[%C]、[%Nb]はC、Nbのそれぞれの含有量を表す。

Description

本発明は、薄鋼板およびめっき鋼板、並びに、熱延鋼板の製造方法、冷延フルハード鋼板の製造方法、薄鋼板の製造方法およびめっき鋼板の製造方法に関する。
自動車のフード、ドア、バックドアといったパネル部品には優れた耐デント性が求められ、引張強度(TS)が340MPaクラスのBH鋼板(焼付け硬化型鋼板、以後、単に340BHと称する。)が広く利用されている。これらの部品では、優れた焼付硬化性(以後、BH特性と称することもある。)や耐時効性を維持しつつ、自動車の多様なデザインや、美しい外観を実現することが求められる。このため、340BH鋼板には優れた焼付硬化性や耐時効性に加えて、優れた成形性や美しい表面品質が必要となる。
しかしながら、従来の340BHでは、バックドアのテールランプ周囲等の厳しい張り出し成形部位でプレス割れが生じる場合があり、より一層の延性の向上が求められていた。また、従来のMn、P、Tiを添加した340BHでは線状模様やゴーストバンドと呼ばれるプレス後の表面起伏(欠陥)が現れることが多く、より一層の表面品質の改善が求められていた。
このような背景から、例えば、特許文献1には、C:0.0010〜0.0040%、Si:0.05%以下、Mn:0.1〜1.0%、Nb:0.005〜0.025%を含有し、[%Nb]/[%C]≦10および[%Mn]/[%C]≧100を満足する鋼の焼鈍過程において550℃〜均熱温度までの加熱速度を0.1×([%Nb]/[%C])℃/s以上することで、18%以上の均一伸びを有する340MPa級の焼付硬化性に優れた鋼板を得る技術が開示されている。
特許文献2には、C:0.010%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.15〜0.8%、P:0.030%以下、S:0.03%以下、B:0.0005〜0.0050%、Nb:2×C(%)〜7.5×C(%)を含有する鋼板において、さらにSn:0.05〜0.80%、Sb:0.005〜0.080%、Cr:0.020〜1.5%のうち1種以上を含有させ、めっき剥離を助長するPを抑制し、Sn、Sb、Crで強化することで耐パウダリング性に優れた焼付硬化型高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得る方法が開示されている。
また、特許文献3には、C:0.003%以下、Si:0.1%以下、Mn:0.20〜1.0%、P:0.01〜0.03%、Nb:2×[%C]+0.01〜8×[%C]+0.01(%)を含有する鋼板を低温で焼鈍することで、筋模様の原因となるPを低減してめっきの合金化むらを低減する技術が開示されている。
特開2013−64169号公報 特開平4−41658号公報 特開2004−263238号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の手法では、成形性に求められる延性の向上効果は十分ではなく、さらなる改善が求められる。また、表面品質についてもより一層の改善が必要である。
特許文献2に記載の手法では、Sn、Sbを固溶強化する程度の多量添加を行う場合には、深絞り成形後の靱性(耐二次加工脆性)が劣化するという問題を有しており、実用鋼としての使用は難しい。また、延性を向上させる手法については開示されていない。
特許文献3に記載の手法も同様に延性を改善する手法が開示されていない。
このように、いずれの先行技術文献においても、優れた焼付硬化性や耐時効性を維持しつつ、さらに優れた延性と優れた表面品質を両立する技術は開示されていない。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、優れた焼付硬化性、耐時効性に加えて、優れた延性と優れた表面品質を兼ね備えた340MPa級の薄鋼板およびその製造方法を提供することを目的とするとともに、上記薄鋼板をめっきしためっき鋼板を提供すること、上記薄鋼板を得るために必要な熱延鋼板の製造方法、冷延フルハード鋼板の製造方法、めっき鋼板の製造方法を提供することも目的とする。
本発明者らは、従来の340BHをベースに優れた耐時効性を維持しつつ延性向上と表面品質の向上を両立する技術について鋭意検討を行った結果、以下の結論を得た。
(I)全伸び(El)が同一であっても張り出し成形性の良いものと悪いものが存在する。これは、Elが同一でも一様伸び(U.El)が必ずしも同一ではないためである。張り出し成形性の良いものは、U.Elが高い。つまり、伸びの指標の中でも張り出し成形性に直接影響するU.Elを向上させることにより、成形性が向上する。U.ElはC、Nb含有量を低減した上でフェライト粒を微細化することで向上する。
(II)結晶粒を微細化してU.Elを向上させるには、Mnを多く含有した鋼において、仕上げ圧延温度を低下させつつランナウトテーブル上で所定の温度域まで急冷して微細なフェライトを生成させ、その後、低温で焼鈍することが望ましい。
(III)安定して高いBH特性と耐時効性を確保するには、NbとBを複合含有させる必要がある。このような素材では、室温での耐時効性を劣化させるNの多くが安定なBNとして固定され、Nb(C,N)として消費されるのを抑制するので、室温耐時効性が大幅に改善し、熱帯地域でも340BH鋼板が使用可能になる。
(IV)しかしながら、多量のMnとB、Nbを含有し、低温焼鈍した鋼板では、表面品質が劣化する。これは以下の理由による。
・Mn、Nb、Bの含有で、熱間での加工発熱により表面のスケール生成が増加して、ウロコ状の模様が生成しやすい。
・B含有鋼では表層の窒化が生じやすく、しかも低温焼鈍することで再結晶が遅延し、表層に未再結晶組織や微細フェライト粒が残存して線状の模様(ゴーストバンド)が発生しやすい。
また、上記以外にも、固溶強化元素としてPを0.050%以上含有した鋼板では、P偏析に起因したスジ状の模様や線状の模様が発生し、Tiを0.009%を超えて含有した鋼では、線状の模様が発生するといった問題がある。
これらの問題は、(a)Nb、P、Tiの含有量を規制すること、(b)熱延での仕上げ圧延入側温度および出側温度を低温化すること、(c)Sbを含有し、焼鈍時の露点を制御すること、で解消する。
つまり、Mn、C、Nb、Ti、P含有量を制御したNb、B、Sb複合含有鋼において仕上げ圧延入側および出側温度の低温化、焼鈍温度の低温化を行って結晶粒を微細化し、焼鈍時の露点を制御することで、成形性、耐時効性、表面品質のすべてに優れた鋼板が得られる。
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
[1]質量%で、C:0.0008〜0.0024%、Si:0.15%未満、Mn:0.55%超0.90%未満、P:0.025%超0.050%未満、S:0.015%以下、sol.Al:0.01%以上0.1%以下、N:0.01%以下、B:0.0003%超0.0035%未満、Nb:0.005%超0.016%未満、Ti:0.009%以下、Sb:0.002〜0.030%を含有し、CとNbが下記(1)式を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成と、板厚1/4位置でのフェライトの平均結晶粒径dが8〜18μm、鋼板表層のフェライトの平均結晶粒径dsとdの比ds/dが0.40〜1.20である鋼組織とを有し、さらに引張強度が340〜380MPa、焼付硬化量BHが20〜60MPa、r値が1.4以上であることを特徴とする薄鋼板。
−10≦([%C]−([%Nb]/93)×12)×10000≦14 ・・・(1)
ここで、[%C]、[%Nb]はC、Nbのそれぞれの含有量を表す。
[2]前記成分組成は、さらに、質量%で、V:0.1%以下、W:0.1%以下、Zr:0.03%以下、Mo:0.15%以下、Cr:0.15%以下のうちの少なくとも1種を含有することを特徴とする[1]に記載の薄鋼板。
[3]前記成分組成は、さらに、質量%で、Sn:0.1%以下、Cu:0.2%以下、Ni:0.2%以下、Ca:0.01%以下、Ce:0.01%以下、La:0.01%以下、Mg:0.01%以下のうちの少なくとも1種を含有することを特徴とする[1]または[2]に記載の薄鋼板。
[4][1]〜[3]のいずれかに記載の薄鋼板の表面にめっき層を備えることを特徴とするめっき鋼板。
[5][1]〜[3]のいずれかに記載の成分組成を有する鋼スラブを加熱し、次いで熱間圧延を施すにあたり、1000℃以下の温度域での累積圧下率を50%以上、仕上げ圧延入側温度を1080℃以下、仕上げ圧延出側温度を850℃超910℃未満とし、その後、20℃/sec以上の平均冷却速度で720〜800℃まで冷却し、その温度域で5sec以上保持し、巻取温度580〜680℃で巻き取ることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
[6][5]に記載の製造方法で得られた熱延鋼板を、60〜95%の圧下率で冷間圧延することを特徴とする冷延フルハード鋼板の製造方法。
[7][6]に記載の製造方法で得られた冷延フルハード鋼板を、660〜760℃の温度域を1〜8℃/secの平均加熱速度で加熱し、さらに760℃以上の温度域での露点を−30℃以下として760℃以上830℃以下の焼鈍温度で30〜240sec均熱保持して焼鈍することを特徴とする薄鋼板の製造方法。
[8][7]に記載の製造方法で得られた薄鋼板にめっきを施すことを特徴とするめっき鋼板の製造方法。
本発明によれば、優れた焼付硬化性、優れた室温耐時効性に加えて、優れた成形性、優れた表面品質を有する薄鋼板が得られ、自動車車体の軽量化、外観向上に貢献する。
なお、本発明の薄鋼板は、引張強度が340〜380MPa、焼付硬化量BHが20〜60MPa、r値が1.4以上を満たす。
図1は、各欠陥の代表的な形態の模式図であり、(a)はスジ状模様の欠陥(黒スジ、白スジ)、(b)はウロコ状模様の欠陥、(c)は線状模様の欠陥(ゴーストバンド)である。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
本発明は、薄鋼板およびめっき鋼板、並びに、熱延鋼板の製造方法、冷延フルハード鋼板の製造方法、薄鋼板の製造方法およびめっき鋼板の製造方法である。先ず、これらの関係について説明する。
本発明の薄鋼板は、スラブ等の鋼素材から出発して、熱延鋼板、冷延フルハード鋼板となる製造過程を経て薄鋼板となる。さらに、本発明のめっき鋼板は上記薄鋼板をめっきしてめっき鋼板になる。
また、本発明の熱延鋼板の製造方法は、上記過程の熱延鋼板を得るまでの製造方法である。
本発明の冷延フルハード鋼板の製造方法は、上記過程において熱延鋼板から冷延フルハード鋼板を得るまでの製造方法である。
本発明の薄鋼板の製造方法は、上記過程において冷延フルハード鋼板から薄鋼板を得るまでの製造方法である。
本発明のめっき鋼板の製造方法は、上記過程において薄鋼板からめっき鋼板を得るまでの製造方法である。
上記関係があることから、熱延鋼板、冷延フルハード鋼板、薄鋼板、めっき鋼板の成分組成は共通し、薄鋼板、めっき鋼板の鋼組織が共通する。以下、共通事項、熱延鋼板、薄鋼板、めっき鋼板、製造方法の順で説明する。
<薄鋼板、めっき鋼板の成分組成>
薄鋼板、めっき鋼板の成分組成は、質量%で、C:0.0008〜0.0024%、Si:0.15%未満、Mn:0.55%超0.90%未満、P:0.025%超0.050%未満、S:0.015%以下、sol.Al:0.01%以上0.1%以下、N:0.01%以下、B:0.0003%超0.0035%未満、Nb:0.005%超0.016%未満、Ti:0.009%以下、Sb:0.002〜0.030%を含有し、CとNbが(1)式である−10≦([%C]−([%Nb]/93)×12)×10000≦14を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなる。
さらに、上記成分組成は、質量%で、V:0.1%以下、W:0.1%以下、Zr:0.03%以下、Mo:0.15%以下、Cr:0.15%以下のうちの少なくとも1種を含有してもよい。
さらに、上記成分組成は、質量%で、Sn:0.1%以下、Cu:0.2%以下、Ni:0.2%以下、Ca:0.01%以下、Ce:0.01%以下、La:0.01%以下、Mg:0.01%以下のうちの少なくとも1種を含有してもよい。
以下、各成分について説明する。下記の説明において成分の含有量を表す「%」は「質量%」を意味する。
C:0.0008〜0.0024%
CはBH特性を確保するために必須の元素である。焼付硬化量(BH)を20MPa以上確保するために、Cは少なくとも0.0008%以上必要である。また、フェライト粒を微細化し、高いU.Elを確保する観点からも0.0008%は必要である。一方、Cが0.0024%を超えるとNbC析出物が増加しすぎて高いU.Elが確保できなくなる。また、BHが60MPaを超えてしまい十分な耐時効性が確保できなくなる。このため、C含有量は0.0008〜0.0024%とする。
Si:0.15%未満
Siは固溶強化元素として活用できる。しかしながら、Si含有量が0.15%以上となると表面酸化に起因したスケール模様や不めっきの著しい発生を招く。このため、Siは0.15%未満とする。
Mn:0.55%超0.90%未満
本発明においてMnは重要な元素である。Mnは固溶強化元素として活用してPを低減し、Pによる表面欠陥(スジ状模様の欠陥)を防止するために含有する。また、Mnを含有してPを低減することでγ→α変態点が低下するので、それにより仕上げ圧延温度の低温化が可能になり、その結果、表面品質の向上(ウロコ状模様の欠陥の解消)とフェライト粒の微細化が可能になる。このような観点から、Mnは0.55%超含有する必要がある。一方、Mnを0.90%以上含有する場合には、表面酸化に起因したウロコ状模様や不めっきの著しい発生を招く。したがって、Mnは0.90%未満とする。組織微細化、表面品質向上の観点から、Mnの下限は0.65%超とすることが望ましく、Mnの上限は0.85%以下とすることが望ましい。
P:0.025%超0.050%未満
Pは固溶強化元素として活用できる。しかしながら、Pは鋳造時の偏析に起因して表面欠陥(スジ状模様の欠陥(黒スジ、白スジ))を発生させ、さらに耐パウダリング性を劣化させる。Pは所定のTSを確保するため、0.025%超含有する必要がある。また、表面品質を確保するため0.050%未満とする必要がある。なお、Pの下限は、0.030%超であることが好ましく、0.032%以上であることがさらに好ましい。
S:0.015%以下
Sは熱間圧延時のスケール剥離性を向上させ、外観品質を向上させる作用がある。しかしながら、過剰に残存すると、粗大なMnSの生成に起因して表面欠陥(線状模様の欠陥)の発生原因となる。したがって、Sは0.015%以下とする。
sol.Al:0.01%以上0.1%以下
Alは脱酸元素として活用する。また、B、Nb含有量が少ない場合は、NをAlNとして固定し、室温での耐時効性を改善する作用がある。このような観点からsol.Alの含有量は0.01%以上とする。一方、sol.Alを0.1%超含有してもその効果は飽和し、徒にコストアップを招く。また、鋳造性を劣化させて表面品質を劣化させる。このためsol.Alは0.1%以下とする。
N:0.01%以下
Nは鋼中でNb(C,N)、BN、AlN、TiN等の炭窒化物、窒化物を形成する元素であり、Nb(C,N)の生成を通じてBHの変動の原因となる。また、N含有量が0.01%を超えると耐時効性が劣化する。このため、Nの含有量は0.01%以下とする。
B:0.0003%超0.0035%未満
Bは安定なBNを形成してNを固定し、Nb(C,N)を低減するので、耐時効性を改善する作用がある。このような観点からBの含有量は0.0003%超とする。一方で0.0035%以上含有しても余剰の固溶Bが増加するのみで材質の改善効果はなく、鋳造性が悪化するのでBは0.0035%未満とする。
Nb:0.005%超0.016%未満
Nbは、C、Nを固定して耐時効性を改善する効果がある。また、結晶粒を微細化してU.Elを向上させる作用がある。このような効果を得るためにはNbは0.005%超含有する必要がある。しかしながら、Nbの含有量が0.016%以上では析出物が多量に生成すること等により、U.Elが低下し、表面欠陥(ウロコ状模様の欠陥)が発生する。つまり、高いU.Elと優れた表面品質とを確保するためにNb含有量は0.016%未満に制御することが重要である。以上より、Nbは0.005%超0.016%未満とする。
Ti:0.009%以下
Tiは、Nを固定して耐時効性を改善する効果がある。しかしながら、Tiの含有量が増加すると粗大なTiNの形成を通じてフェライト粒が粗大化する。また、TiCを形成してBHを低下させ、BHのバラつきを生じさせる要因となる。さらに鋼板表層での窒化を促進し、表層に微細粒や未再結晶粒を生じさせ、表面欠陥(線状様状の欠陥)の原因となる。このような理由からTiは0.009%以下に制限する必要がある。
Sb:0.002〜0.030%
Sbは鋼板表面の窒化、酸化を抑制し、表面品質を向上させる効果がある。特にMn多量添加鋼では表面欠陥(ウロコ状模様の欠陥)が発生しやすく、B含有鋼では表層のBの窒化や酸化に起因して表層の組織が微細化し、後述するds/dが発明範囲外となり、表面欠陥(線模様状の欠陥)が発生しやすい。Sbは、これらを抑制する作用がある。このような観点からSbは0.002%以上含有するのが好ましい。一方、Sbは0.030%を超えて含有すると粒界に偏析して耐二次加工脆性を劣化させる。そのため、Sb含有量は0.002〜0.030%とする。なお、Sbの下限は0.002%超であることが好ましく、0.005%以上であることがさらに好ましい。また、Sbの上限は0.020%以下であることが好ましく、0.015%以下であることがさらに好ましい。
([%C]−([%Nb]/93)×12)×10000:−10以上14以下
優れた焼付硬化性と耐時効性を確保するためには、少なくともC含有量に応じてNb含有量を制御し、固溶C含有量を適正化する必要がある。このような観点から、([%C]−([%Nb]/93)×12)×10000は−10以上14以下とする必要がある。
以上が本発明の基本構成である。さらに、質量%で、V:0.1%以下、W:0.1%以下、Zr:0.03%以下、Mo:0.15%以下、Cr:0.15%以下のうちの少なくとも1種を含有してもよい。
V:0.1%以下
Vは高強度化の観点から含有することができる。強度上昇の観点からは0.002%以上含有するのが好ましく、0.01%以上含有するのがさらに好ましい。しかしながら、0.1%を超えて含有するとBHの低下を招く上、著しいコスト増になるので、Vは0.1%以下で含有することが望ましい。
W:0.1%以下
Wは析出強化元素として活用できる。Wは強度上昇の観点から0.002%以上含有するのが好ましい。しかしながら、その含有量が多すぎるとBHの低下を招くので、Wは0.1%以下で含有することが望ましい。
Zr:0.03%以下
Zrも同様に析出強化元素として活用でき、また、Nを固定する観点からも含有することができる。ZrはN固定の観点から0.002%以上含有するのが好ましく、0.005%以上含有するのがさらに好ましい。しかしながら、その含有量が多すぎるとBHの低下を招くのでZrは0.03%以下で含有することが望ましい。
Mo:0.15%以下
Moも同様に析出強化元素として活用できる。MoはC固定の観点から0.002%以上含有するのが好ましく、0.005%以上含有するのがさらに好ましい。しかしながら、その含有量が多すぎるとBHの低下を招くのでMoは0.15%以下で含有することが望ましい。
Cr:0.15%以下
CrはCの拡散を抑制し、室温耐時効性を改善する観点から活用できる。Crはそのような観点から0.04%以上含有するのが好ましい。しかしながら、その含有量が多すぎると耐食性の劣化を招くのでCrは0.15%以下で含有することが望ましい。
さらに、質量%で、Sn:0.1%以下、Cu:0.2%以下、Ni:0.2%以下、Ca:0.01%以下、Ce:0.01%以下、La:0.01%以下、Mg:0.01%以下のうちの少なくとも1種を含有してもよい。
Sn:0.1%以下
Snは鋼板表面の窒化、酸化を抑制し、表面品質を改善する作用がある。このような観点からSnは0.002%以上含有するのが好ましく、0.005%以上含有するのがさらに望ましい。しかしながら、0.1%を超えると降伏比(YP)の上昇や耐二次加工脆性の劣化を招くので、Snは0.1%以下で含有させるのが望ましい。
Cu:0.2%以下
Cuは耐時効性、耐チッピング性を向上させる。また、スクラップを原料として活用するときに混入する元素であり、Cuの混入を許容することでリサイクル資材を原料資材として活用でき、製造コストを削減することができる。このような観点から、Cuは0.01%以上含有するのが好ましく、0.03%以上含有するのがさらに望ましい。しかしながら、その含有量が多くなりすぎると表面欠陥の原因となるので、Cuは0.2%以下とするのが望ましい。
Ni:0.2%以下
NiはCuを含有させる場合に生じやすい表面欠陥を低減する作用がある。このような観点から、Niは0.01%以上含有するのが好ましく、0.02%以上含有するのがさらに望ましい。しかし、Niの含有量が多くなりすぎると加熱炉内でのスケール生成が不均一になり表面欠陥の原因になるとともに、著しいコスト増となる。したがって、Niは0.2%以下とする。
Ca:0.01%以下
Caは鋼中のSをCaSとして固定し、MnSの生成を抑制して成形性を改善する作用がある。このような観点からCaは0.0005%以上含有することが望ましい。しかしながら、Caは溶鋼中で酸化物として浮上分離しやすく、鋼中に多量に残存させることは難しい。したがって、Caの含有量は0.01%以下とする。
Ce:0.01%以下
Ceも鋼中のSを固定し、成形性を向上させる目的で含有することができる。Ceは上記の観点から0.0005%以上含有するのが好ましい。しかし、高価な元素であるので多量含有するとコストアップになる。したがって、Ceは0.01%以下で添加するのが望ましい。
La:0.01%以下
Laも鋼中のSを固定し、成形性を向上させる目的で含有することができる。Laは上記の観点から0.0005%以上含有するのが好ましい。しかし、高価な元素であるので多量に含有するとコストアップになる。したがって、Laは0.01%以下で添加するのが望ましい。
Mg:0.01%以下
Mgは酸化物を微細分散させ、組織を微細化する観点から含有することが出来る。Mgは上記の観点から0.0005%以上含有するのが好ましい。しかしながら、その含有量が多いと表面品質が劣化するので、Mgは0.01%以下で含有することが望ましい。
残部はFeおよび不可避的不純物とする。
<薄鋼板、めっき鋼板の組織>
薄鋼板、めっき鋼板の鋼組織は、板厚1/4位置でのフェライトの平均結晶粒径dが8〜18μmで、鋼板表層のフェライトの平均結晶粒径dsとdの比ds/dが0.40〜1.20である。本発明の組織はフェライト単相組織鋼であり、フェライトと微量の析出物、介在物からなる。したがって、パーライト、マルテンサイト、ベイナイト、残留γといった第二相組織は含まない。
板厚1/4位置でのフェライトの平均結晶粒径d:8〜18μm
高いU.Elを得るために鋼板の結晶粒は微細化する必要がある。しかし、微細化しすぎるとYPの上昇を招き成形性が劣化する。このため板厚1/4位置でのフェライトの平均結晶粒径dは8〜18μmとする。
鋼板表層のフェライトの平均結晶粒径dsと板厚1/4位置でのフェライトの平均結晶粒径dの比ds/d:0.40〜1.20
鋼板表層で窒化が生じると鋼板表層が細粒化する。微細組織や未再結晶粒が生じることで線状模様の欠陥(ゴーストバンド)が生じる。また、巻取温度が680℃を超えると表層で粗大粒が生じる場合がある。粗大粒が生じるとプレス後に肌荒れを生じる。これらを抑制するためにds/dは0.40〜1.20とする。ds/dは、Sb含有量、露点、P含有量、Ti含有量を所定範囲に制御することにより0.40以上に制御できる。
なお、フェライトの平均結晶粒径の測定は、鋼板圧延方向に並行な垂直断面(板厚方向断面)にて行う。ナイタールにて大部分の粒界が鮮明に観察できる程度にエッチングを行い、光学顕微鏡にて100〜400倍の倍率で観察を行う。鋼板表層のフェライトの平均結晶粒径dsは、鋼板最表層〜50μm深さ位置までの領域での平均結晶粒径とする。板厚1/4位置でのフェライトの平均結晶粒径dは、成形性を評価するうえで重要な板厚領域である、板厚1/4位置を中心とした領域での平均結晶粒径とする。この時、測定面積は、十分結晶粒径の測定バラつきが軽減できる程度の面積とする必要があり、例えば50000μm程度とする。結晶粒径の測定はJIS G 0551に従い行う。計測方法は、所定の領域内にある結晶粒の個数から算出する計数方法でも線分を横切る粒界の数から算出する切断法でもよい。ここでは前者にて測定を行った。なお、後者の場合、圧延方向、板厚方向それぞれに十分細かい間隔で測定線を引き、結晶粒が扁平していることや表層から内部に向けて結晶粒度が変化することが大きな測定誤差として生じないよう、配慮する必要がある。
<薄鋼板>
薄鋼板の成分組成および鋼組織は上記の通りである。また、薄鋼板の厚みは特に限定されないが、通常、0.50〜0.85mmである。
<めっき鋼板>
本発明のめっき鋼板は、本発明の薄鋼板上にめっき層を備えるめっき鋼板である。めっき層の種類は特に限定されず、例えば、溶融めっき層、電気めっき層のいずれでもよい。また、めっき層は合金化されためっき層でもよい。めっき層は亜鉛めっき層が好ましい。亜鉛めっき層はAlやMgを含有してもよい。また、溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき(Zn−Al−Mgめっき層)も好ましい。この場合、Al含有量を1質量%以上22質量%以下、Mg含有量を0.1質量%以上10質量%以下とすることが好ましい。さらに、Si、Ni、Ce、Laから選ばれる1種以上を合計で1%以下含有していても良い。なお、めっき金属は特に限定されないため、上記のようなZnめっき以外に、Alめっき等でもよい。
また、めっき層の組成も特に限定されず、一般的なものであればよい。例えば、片面あたりのめっき付着量が20〜80g/mの溶融亜鉛めっき層、これがさらに合金化された合金化溶融亜鉛めっき層を有することが好ましい。また、めっき層が溶融亜鉛めっき層の場合にはめっき層中のFe含有量が7質量%未満であり、合金化溶融亜鉛めっき層の場合にはめっき層中のFe含有量は7〜15質量%である。
<熱延鋼板の製造方法>
本発明の熱延鋼板の製造方法は、上記の「薄鋼板、めっき鋼板の成分組成」で説明した成分組成を有する鋼スラブを加熱し、次いで熱間圧延を施すにあたり、1000℃以下の温度域での累積圧下率を50%以上、仕上げ圧延入側温度を1080℃以下、仕上げ圧延出側温度を850超910℃未満とし、その後、20℃/s以上の平均冷却速度で720〜800℃まで冷却し、その温度域で5sec以上保持し、巻取温度580〜680℃で巻き取る方法である。
以下、各条件について説明する。なお、以下の説明において、温度は特に断らない限り鋼板表面温度とする。鋼板表面温度は放射温度計等を用いて測定し得る。また、平均冷却速度は、(冷却前の表面温度−冷却後の表面温度)/冷却時間とする。
鋼スラブの製造
上記鋼スラブ製造のための、溶製方法は特に限定されず、転炉、電気炉等、公知の溶製方法を採用することができる。また、真空脱ガス炉にて2次精錬を行うのが好ましい。その後、生産性や品質上の問題から連続鋳造法によりスラブ(鋼素材)とするのが好ましい。また、造塊−分塊圧延法、薄スラブ連鋳法等、公知の鋳造方法でスラブとしてもよい。
鋼スラブの加熱
鋼スラブを熱間圧延するには、スラブを加熱後圧延する方法、連続鋳造後のスラブを加熱することなく直接圧延する方法、連続鋳造後のスラブに短時間加熱処理を施して圧延する方法などで行える。スラブ加熱温度は1100〜1300℃とすればよい。
1000℃以下の温度域での累積圧下率を50%以上
1000℃以下の温度域での累積圧下率を50%以上とすることにより、dを本発明範囲内とすることができる。
仕上げ圧延入側温度1080℃以下、仕上げ圧延出側温度850超910℃未満
仕上げ圧延入側温度を1080℃以下とすることで、ウロコ状模様の欠陥の抑制が可能になる。また、仕上げ圧延出側温度を850℃超〜910℃未満とすることで、組織を微細化し、dを本発明範囲内とすることができるとともに、優れた耐時効性を得られる。また、ウロコ状模様の欠陥の抑制が可能になる。
20℃/sec以上の平均冷却速度で720〜800℃まで冷却し、その温度域で5sec以上保持
仕上げ圧延後、20℃/sec以上の平均冷却速度で720〜800℃まで急冷し、この温度域で5sec以上保持することで熱延板に微細なフェライトを生成させ、その後の焼鈍後の組織を微細化できる。その結果、dを本発明範囲内とすることができる。冷却速度が20℃/sec未満、冷却停止温度が800℃超では微細な組織が得られない。また、冷却停止温度が720℃未満、保持時間が5sec未満ではr値が著しく低下し、1.4以上のr値を確保できなくなる。
巻取温度580〜680℃で巻き取る
巻取温度580〜680℃で巻き取ることで過剰な微細化を抑えて好適な粒径の組織が得られる。また、1.4以上の高いr値を得ることができる。
なお、特に美麗なめっき表面品質を得るためには、鋼板表面に生成した1次、2次スケールを除去するために仕上げ圧延の前に300MPa以上の水圧でデスケーリングを行うことが望ましい。
上記巻取後、空冷等により鋼板は冷やされ、下記の冷延フルハード鋼板の製造に用いられる。
<冷延フルハード鋼板の製造方法>
本発明の冷延フルハード鋼板の製造方法は、上記製造方法で得られた熱延鋼板を冷間圧延する冷延フルハード鋼板の製造方法である。
冷間圧延条件は、r値を向上させて成形性を向上させる観点から、圧延率は60〜95%とするのが好ましい。細粒化の観点から、冷間圧延率は、下限が75%以上であることが特に好ましく、上限は85%以下とすることが特に好ましい。
なお、上記冷間圧延の前に酸洗を行ってもよい。酸洗条件は適宜設定すればよい。
<薄鋼板の製造方法>
本発明の薄鋼板の製造方法は、上記製造方法で得られた冷延フルハード鋼板を、660〜760℃の温度域を1〜8℃/secの平均加熱速度で加熱し、さらに760℃以上の温度域での露点を−30℃以下として760℃以上830℃以下の焼鈍温度で30〜240sec均熱保持して焼鈍する方法である。
660〜760℃の温度域を1〜8℃/secの平均加熱速度で加熱
焼鈍時の660〜760℃の平均加熱速度は1〜8℃/secとする。1℃/sec以上とすることによりフェライト粒の過剰な粗大化を抑え、8℃/sec以下とすることで回復粒の残存を抑制することができる。その結果、再結晶粒を主体とした微細なフェライト粒組織が得られ、U.Elの向上に寄与する。
760℃以上の温度域での露点を−30℃以下
また、760℃以上の温度域での露点を−30℃以下とすることにより、良好な表面品質を確保できる。また、BH量を20MPa以上とすることができる。露点が−30℃を超える高い値の場合、Mn、Bの酸化が顕著に生じてウロコ状模様の欠陥が生じる。また、Bが酸化物として消費されるため、BH量が20MPaを下回る場合が発生し、耐時効性も劣化する。このため、760℃以上の温度域での露点は−30℃以下と定める。雰囲気の露点の下限は特に規定はしないが、−80℃未満では効果が飽和し、コスト面で不利となるため−80℃以上が好ましい。なお、上記温度域の温度は鋼板表面温度を基準とする。即ち、鋼板表面温度が上記温度域にある場合に、露点を上記範囲に調整する。
760℃以上830℃以下の焼鈍温度で30〜240sec均熱保持
焼鈍温度は760℃以上830℃以下とする。830℃以下で焼鈍することで細粒組織が得られる。また、優れた耐時効性を得られるとともに、ウロコ状模様の欠陥の発生が軽減され、良好な表面品質が得られる。しかし、焼鈍温度が低すぎると表層に未再結晶粒が分布するようになるので、760℃以上とする。また、板厚1/4位置での微細組織、ウロコ状模様の欠陥の発生軽減、表層未再結晶組織(回復組織や著しい細粒組織を含む)軽減による線状模様の欠陥(ゴーストバンド)の発生の軽減を具備させるために、均熱時間は30〜240secとする必要がある。より具体的には、760℃〜780℃の焼鈍では70〜240sec、780℃超815℃以下の焼鈍では50〜200sec、815℃超830℃以下の焼鈍では30〜150secの均熱時間で焼鈍することが好ましい。ここで均熱時間は焼鈍温度(最高到達温度)〜焼鈍温度−30℃の温度範囲の滞留時間とする。
なお、焼鈍後の条件については特に制限されないが、焼鈍温度から100℃以下まで5〜50℃/secで冷却するか、焼鈍後に250〜500℃の過時効帯を通過する場合は、250〜500℃の温度範囲に到達するまでを5〜50℃/secで冷却し、その後250〜500℃で50〜400sec保持した後、100℃以下まで5〜1000℃/secで冷却することが好ましい。
<めっき鋼板の製造方法>
本発明のめっき鋼板の製造方法は、薄鋼板にめっきを施す方法である。例えば、めっき処理としては、溶融亜鉛めっき処理、溶融亜鉛めっき後に合金化を行う処理を例示できる。また、焼鈍と亜鉛めっきを1ラインで連続して行ってもよい。その他、Zn−Ni電気合金めっき等の電気めっきにより、めっき層を形成してもよいし、溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっきを施してもよい。また、上述のめっき層の説明で記載の通り、Znめっきが好ましいが、Alめっき等の他の金属を用いためっき処理でもよい。
例えば、亜鉛めっきを施す場合は、焼鈍温度から約460℃の亜鉛めっき浴に浸漬するまでの平均冷却速度が3〜20℃/secとなるように冷却するのが好ましい。その後、亜鉛めっき浴に浸漬して亜鉛めっきし、必要に応じてさらに500〜600℃の温度域で40sec以内保持することにより合金化処理を施すこともできる。亜鉛めっき後もしくは合金化処理する場合は合金化処理後、平均冷却速度5〜100℃/secの冷却速度で200℃以下まで冷却することが好ましい。
なお、得られた薄鋼板もしくはめっき鋼板に、表面粗度の調整、板形状の平坦化などプレス成形性を安定化させる観点からスキンパス圧延を施すことができる。その場合は、低YP、高U.El化の観点からスキンパス伸長率は0.8〜1.6%とするのが好ましい。
表1に示す鋼を溶製後、220〜260mm厚のスラブに連続鋳造した。
Figure 0006202234
このスラブを1180〜1250℃に加熱後、表2に示す熱延条件で熱延を施して熱延板とした。その後、得られ得られた熱延板は表2に示す圧延率にて冷間圧延を施し、板厚0.6〜0.8mmの冷延板とした。
得られた冷延板を、連続溶融亜鉛めっきライン(CGL)もしくは連続焼鈍ライン(CAL)において、表2に示す条件にて焼鈍した。なお、炉内の雰囲気ガスはH:8%、N:92%とした。その後、その後、溶融亜鉛めっき鋼板についてはめっき浴に浸漬して亜鉛めっきし、さらに一部は合金化処理を施した後に室温まで冷却した。亜鉛めっきは、浴温:460℃、浴中Al:0.13%で行い、合金化処理は、めっき浴浸漬後、15℃/secの平均加熱速度で480〜540℃まで加熱してめっき中Fe含有量が9〜12%の範囲になるように10〜25sec保持して行った。めっき付着量は片側あたり47g/mとし両面に付着させた。得られた溶融亜鉛めっき鋼板(GI)、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)もしくは薄鋼板(CR)に、1.2%の伸長率の調質圧延を施して、各鋼板を得た。
Figure 0006202234
得られた各鋼板について、先に示した方法にて鋼板表層の平均結晶粒径ds、板厚1/4位置の平均結晶粒径dをそれぞれ測定した。圧延方向と直角方向よりJIS5号試験片を採取して引張試験(JIS Z2241に準拠)を実施し、降伏比(YP)、引張強度(TS)、一様伸び(U.El)、全伸び(El)を評価した。TSが340MPa以上、TS×U.El(高強度、且つ、成形性に優れた鋼板の指標)が7100(MPa・%)以上を合格とした。
また、上記と同一の試験片に2%の予歪を付与したときの応力に対する170℃で20minの熱処理を施した後のYPの増加量である焼付硬化量(BH)を求めた。さらに、上記と同一の試験片に100℃で6時間、70℃で30日の熱処理を行い、熱処理後の降伏点伸び(YPEl)の発生量を測定することで室温での耐時効性を評価した。100℃で6時間の時効条件は25℃で6ヶ月、50℃で0.5ヶ月に対応した等価時効処理であり、日本国内での使用で具備すべき条件である。70℃で30日の時効条件は25℃では75ヶ月、50℃で6か月に対応した等価時効処理であり、東南アジア等の熱帯地域での使用で具備すべき条件である。ここでは、熱帯地域での使用に適した鋼板とするため、BHが20MPa以上、100℃および70℃両温度での時効後のYPElが0.5%以下を合格とした。また、圧延方向、圧延直角方向、圧延方向と45度の角をなす方向のそれぞれから上記の引張り試験片を採取し、12%の引張歪を付与してr値を測定した。
なお、r値は、圧延方向L、圧延直角方向Cおよび圧延45度方向Dの3方向におけるr値を測定し、それらを元に下記式;
平均r値=(r+r+2r)/4
ここで、r、rおよびrは、L、CおよびD方向のr値
を用いて求めた。平均r値≧1.4を合格とした。なお、r値の上限については、製造コストの面から実質的に2.2以下とする。
さらに、コイル全長の表面品質を評価した。幅1mm程度で長さ100mm程度の白色、黒色のスジ状模様(欠陥A)の有無、ウロコ状模様(欠陥B)の有無を評価し、これらが認められたコイルをNGと判定した。また、コイル先端、尾端部よりコイル全幅×100mmLの短冊試験片を採取し、コイル幅方向に4%の引張歪を付与して砥石で研磨後に現出する線状模様(欠陥C)の発生の有無を評価した。欠陥は目視で判断し、◎:欠陥なし、○:極軽微な欠陥、×:欠陥ありとし、×を不合格とした。なお、各欠陥の代表的な形態の模式図を図1に示す。また、薄鋼板(CR)については、亜鉛めっき後で発生する欠陥Aおよび欠陥Bは発生しない。
結果を表3に示す。
Figure 0006202234
本発明例は、TS×U.Elが高く、成形性に優れている。また、本発明例はいずれも欠陥の発生が抑制されており、良好な表面品質を有する。

Claims (8)

  1. 質量%で、
    C:0.0008〜0.0024%、
    Si:0.15%未満、
    Mn:0.55%超0.90%未満、
    P:0.025%超0.050%未満、
    S:0.015%以下、
    sol.Al:0.01%以上0.1%以下、
    N:0.01%以下、
    B:0.0003%超0.0035%未満、
    Nb:0.005%超0.016%未満、
    Ti:0.009%以下、
    Sb:0.002〜0.030%を含有し、
    CとNbが下記(1)式を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成と、
    板厚1/4位置でのフェライトの平均結晶粒径dが8〜18μm、
    鋼板表層のフェライトの平均結晶粒径dsが11.6μm未満、
    鋼板表層のフェライトの平均結晶粒径dsとdの比ds/dが0.40〜1.20である鋼組織とを有し、
    さらに引張強度が340〜380MPa、焼付硬化量BHが20〜60MPa、r値が1.4以上であることを特徴とする薄鋼板。
    −10≦([%C]−([%Nb]/93)×12)×10000≦14 ・・・(1)
    ここで、[%C]、[%Nb]はC、Nbのそれぞれの含有量を表す。
  2. 前記成分組成は、さらに、質量%で、
    V:0.1%以下、
    W:0.1%以下、
    Zr:0.03%以下、
    Mo:0.15%以下、
    Cr:0.15%以下のうちの少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1に記載の薄鋼板。
  3. 前記成分組成は、さらに、質量%で、
    Sn:0.1%以下、
    Cu:0.2%以下、
    Ni:0.2%以下、
    Ca:0.01%以下、
    Ce:0.01%以下、
    La:0.01%以下、
    Mg:0.01%以下のうちの少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の薄鋼板。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の薄鋼板の表面にめっき層を備えることを特徴とするめっき鋼板。
  5. 請求項1〜3のいずれかに記載の成分組成を有する鋼スラブを加熱し、次いで熱間圧延を施すにあたり、1000℃以下の温度域での累積圧下率を50%以上、仕上げ圧延入側温度を1080℃以下、仕上げ圧延出側温度を850℃超910℃未満とし、その後、20℃/sec以上の平均冷却速度で720〜800℃まで冷却し、その温度域で5sec以上保持し、巻取温度580〜680℃で巻き取ることを特徴とする、板厚1/4位置でのフェライトの平均結晶粒径dが8〜18μm、鋼板表層のフェライトの平均結晶粒径dsが11.6μm未満、鋼板表層のフェライトの平均結晶粒径dsとdの比ds/dが0.40〜1.20である鋼組織とを有し、さらに引張強度が340〜380MPa、焼付硬化量BHが20〜60MPa、r値が1.4以上である熱延鋼板の製造方法。
  6. 請求項5に記載の製造方法で得られた熱延鋼板を、60〜95%の圧下率で冷間圧延することを特徴とする冷延フルハード鋼板の製造方法。
  7. 請求項6に記載の製造方法で得られた冷延フルハード鋼板を、660〜760℃の温度域を1〜8℃/secの平均加熱速度で加熱し、さらに760℃以上の温度域での露点を−30℃以下として760℃以上830℃以下の焼鈍温度で30〜240sec均熱保持して焼鈍することを特徴とする薄鋼板の製造方法。
  8. 請求項7に記載の製造方法で得られた薄鋼板にめっきを施すことを特徴とするめっき鋼板の製造方法。
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