JPH01149943A - 加工性の極めて優れた冷延鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車のフェンダ−やオイルパンなど用の、
？値２．０以上、伸び５０％以上（ただし、伸びは板厚
０．８　ｍｍ相当）のいわゆるＥＤＤＱ　（Ｅｘｔｒａ
Ｄｅｅｐ　Ｄｒａｗｉｎｇ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｇｒａｄ
ｅ　：　ＪＩＳ　−Ｇ３１４１の第三種深絞り用冷延鋼
板「記号５ＰＣＩＥ　Ｊを越えるグレード）において、
さらに複合成形性を飛躍的に改良するとともに化成処理
性、耐二次成形脆性をも改良した冷延鋼板に係わる。

（従来の技術） ＥＤＤＱは製鋼における真空脱ガス技術の導入に伴いＩ
Ｆ鋼（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ　Ｆｒｅｅ　５ｔｅｅ
ｌ　　：炭素を真空脱ガスによって低下させ、残った炭
素および窒素をＴｉやＮｂなどの強い炭窒化物形成元素
を添加して、完全に自由な炭素および窒素などの侵入型
固溶元素をなくした鋼）が発明されたことに端を発する
。

その後、真空脱ガスによる低炭素溶製技術はさらに発展
し、それとともに加工性（深絞り性を代表し結晶集合組
織に依存するｆ値と、一般的な延性指標である伸びある
いはｎ値で示される。）が向上した。例えば、特開昭６
０−９８３０号公報記載の発明では、炭素を３０ｐｐｍ
以下とし、Ｔｉ量その他を制御することで特性を向上さ
せている。また、Ｎｂ、　Ｔｉを複合添加したものでは
特開昭５９−７６８２６号公報記載の発明がある。

しかしこれらの鋼板は引張試験値で示される？値やＥＺ
、　ｎ値においては極めて優れているが実際の複合成形
では必ずしも良好とは言えなかった。

また、あまりに高純度にしたため、粒界強度の点で問題
が生じ、薄鋼板の場合これはカップ成形後にカップ壁面
が脆性的に破壊する２次加工脆性となって現われる。さ
らにこれら高純鋼は表面の化成・塗装性が決して良好と
は言えなかった。これらの解決を目指した発明として特
開昭５９−１４０３３３号公報記載の発明があるが、超
加工性を維持したままで、複合成形性、耐２次加工脆性
、化成処理性のすべてを満足できる状態にまで達してい
ない。

（発明が解決しようとする問題点） 近年、自動車業界では型設計の自動化、コンピユータ化
が進む一方、型形状は複雑かつ多様化しており、これに
応じ素材の鋼板には極めて高度の加工性が要求されるよ
うになってきた。

本発明はこの様な状況に鑑み、ｆ値≧２．０、ｄ≧５０
％（ただし、ゴは板厚０．８日換算）の超加工性を維持
しながら、なおかつ複合成形性が極めて優れ、さらに耐
２次加工脆性、化成処理性が従来の深絞り用冷延鋼板以
上という特性を有する冷延鋼板に係わる。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、Ｃ：　０．００３０％以
下、５ｉＨ０，０３〜０．３％、Ｍｎ：０．０３〜０．
１５％、Ｐ　：　０．０１５％以下、Ｓ　：　０．０１
５％以下、酸可溶Ｍ：ｏ、ｏｏｓ〜０．０５％、Ｎ　：
　０．００２５％以下、Ｏ：　０．００４０％以下、Ｂ
　：　０．０００１〜０．００１５％、Ｃａ　：　０．
０００５〜０．００３０％を含み、かつＭｎ／Ｓの値が
６以上で、さらにＴｉ　：　０．００５〜０．０６％、
および／またはＮｂ：０．００３〜０．０３％、残部鉄
及び不可避的不純物からなる加工性の極めて優れた冷延
鋼板にある。

すなわち、本発明にあっては、極低炭素にＴｉ及び／ま
たはＮｂ添加を行ないこれに低ＭｎおよびＭｎ／Ｓ規制
を加え、さらにＳｉ、　Ｂ、　Ｃａを意識的に添加して
いる。また、酸可溶Ａｆおよび酸素量も低めている。

なお、Ｓｔは高強度冷延鋼板とするときに添加すること
は公知であり、例えば上述の特開昭５９−７６８２６号
公報に記載されている通りである。しかし、本発明では
軟鋼板を取り扱っており、Ｓｉ添加もこれら高強度冷延
鋼板に使用する場合とは意図が異なり、また添加量や他
の成分との関わり方において相違する。

次に個々の要件につき数値限定の理由について述べる。

Ｃは０．００３０％（３０ｐｐ−）以下にする必要があ
る。炭化物は鉄炭化物にせよ、ＴｉやＮｂの炭窒化物に
せよ超加工性には有害であり、これらを極力減らす必要
があり、少なくとも３０ｐｐ＋ｗ以下としなければなら
ない、好ましくは２０ｐｐｎ＋以下とすべきである。極
低炭素は製鋼にて真空脱ガスを行なうことで達成される
。このような極低炭素鋼が通常の熱延−冷延−焼鈍を経
て製品となる。熱延−冷延−焼鈍条件は特に規定するこ
とはないがこの工程を通過することは本発明にあっては
必須である。すなわち、オーブンコイル焼鈍によって熱
延−冷延後に脱炭焼鈍を行ない成分調整することは本発
明外である。

Ｓｉは０．０３〜０．３％添加する。通常Ｓｉ添加は冷
延鋼板の化成処理性を劣化させるため軟質冷延鋼板では
極力添加しないようにするのが通常であるが、本発明で
は逆に積極的に添加する。これにより複合成形性が飛躍
的に向上する。これは再結晶焼鈍時に結晶粒度が調整さ
れ、このような効果がもたらされるものと考えられるが
、熱間加工時のγ相の圧延−再結晶およびγ→α変態時
の作用も考えられ、その詳細は不明である。０．０３％
未満ではこの効果がなく、０．３％超では固溶体強化が
働き硬くなり過ぎ、延性を劣化させる。この意味からは
０．１％以下とすべきである。なお、上述のように本発
明でもＳｉ添加により化成処理性は劣化するが、本発明
では後述のようにＣａ添加によりこの劣化を防止してい
る。Ｓｔは製鋼において脱酸剤として用いられるが本発
明にあっては予備脱酸はともかく最終脱酸としてはＳｉ
を用いるべきでない。

Ｓｉ系の脱酸生成物は冷延鋼板の延性を劣化させるから
である。なお、このことは後述する酸可溶Ａｆの確保と
酸素の低減とで満たされる。

つぎにＭｎは０．０３〜０．１５％と比較的低くする。

これはＭｎは再結晶焼鈍時の集合組織形成に影響をおよ
ぼし、深絞り性に好ましい（１１１）集合組織発達を阻
害し、ｆ値を下げるためである。この意味からは０．１
％以下の極低Ｍｎが好ましい。一方Ｍｎは鋼中のＳと結
び付きＦｅＳ生成による熱間脆性を防止する。そのため
Ｍｎはむやみに下げるわけにはいかない。本発明ではＭ
ｎの下限を０．０３％とし、Ｓを０．０１５％以下とし
、なおかつＭｎ／Ｓの値を６以上としているのはこの理
由による。この意味からはＳは０．０１％以下とするこ
とが好ましい。

Ｐは固溶体強化能が大きく延性劣化が大きい。

そのため０．０１５％以下とするが、経済的に許される
なら０．０１％以下、ないし０．００８％以下とするこ
とが好ましい。

Ａ！は脱酸剤として用いられる。十分な脱酸を行うため
にある程度の酸可溶Ｍの確保が必要である。

そのため酸可溶ＡＩの下限を０．００５％とした。一方
酸可溶ＡＩは再結晶温度を上昇させ超加工性を得ること
に対して有害となる。そのため酸可溶Ｍの上限は０．０
５％とするが、真空脱ガス設備などで脱酸を制御するこ
とにより、酸可溶Ｍを０．０１％以下とすることは好ま
しい。

Ｎは２５ｐｐｍ以下とすべきである。これは窒化物が再
結晶温度を下げ、鋼を硬質にするためである。この観点
よりＮも１５ｐｐｍ以下とすることが好ましい。

Ｂは２次加工脆性防止のために添加する。Ｂは粒界に偏
析し粒界強度を増し２次加工脆性を防止するからである
。しかしＢもまた再結晶温度を上昇させ硬質にするので
１５ｐｐｎ＋以下とするが、８ｐｐｍ以下が好ましい、
下限は１　ｐｐｍとするがこれ未満では粒界脆化防止効
果が認められないためである。

つぎにＴｉおよび／またはＮｂは本発明では熱延組織制
御のため必要である。熱延結晶粒界は冷延再結晶時に（
１１１）結晶粒の発生場所であり、（１１１）集合組織
を得るにはこの粒界を多くしておく必要がある。しかし
本発明のような純鉄に近い成分では通常の熱間圧延では
細粒にすることが困難である。そのためＴｉ：０．００
５〜０．０６％、及び／またはＮｂ：０．００３〜０．
０３％を添加する必要がある。それぞれ下限未満ではそ
の効果がなく、上限を越えると効果が飽和するばかりか
、かえってこれらの固溶体強化のため強度が増し、延性
を害する。この意味からはＴｉ　：　０．００５〜０．
０２％でかつＮｂ：０．００３〜０．０２％の微量かつ
複合添加が望ましい。

０は脱酸の結果介在物として存在するが介在物は鋼の延
性を劣化させるので極力下げる必要がある。現在の製鋼
技術のレベルを勘案して０．００４０％以下とする。

最後にＣａは本発明にあっては化成処理性、塗装性を確
保する上で極めて重要である。このＣａは高強度鋼板に
おいて硫化物系介在物形態制御に良（用いられるが、本
発明にあっては軟鋼板のためその必要はなく、使用する
目的は全く異なる。Ｃａはおそらく表面に特殊な被膜を
つくり、りん酸塩によるボンデ性を良好にし塗料の密着
性を高め、化成処理・塗装性を向上させるものと考えら
れるが、特に本発明のような高純鋼ではかえって化成・
塗装性は悪く、このような場合にＣａ添加の効果が顕著
である。この効果のためには５　ｐｐｍは必要であり、
また、３０ｐｐｎ＋を越えると介在物がまし、鋼の延性
を劣化させる。

本発明の鋼は通常転炉で出鋼され、場合によっては取鍋
精錬され、その後真空脱ガスされ極低炭素溶製されスラ
ブとされる。スラブは冷却されて、もしくは冷却途中ま
たはほとんど冷却なしに、そのまままたは加熱炉を経て
熱延される。本発明は熱延−冷延−焼鈍されることは必
須要件であるがその条件は特に規定するところではない
、熱延では加熱温度１０００〜１３００°Ｃ１圧延終了
温度８６０〜９２０°Ｃ１巻取温度６００〜８００″Ｃ
程度の通常の条件で良いが、Ｔｉ及び／−またはＮｂに
よる熱延板細粒化効果を助長し、かつこれら炭窒化物が
成長して無害化を計るためには熱延加熱温度１０５０°
Ｃ以下、巻取温度７００〜８００°Ｃとすることが好ま
しい。熱延コイルは酸洗後冷延されるが冷延率は通常６
０〜８５％であるが本発明にあっては７７％以上の高圧
下冷延の方が高１値となり、好ましい。焼鈍には箱焼鈍
と連続焼鈍があるが、それぞれの条件は箱焼鈍では６８
０〜７５０°Ｃ１５〜２０時間程度、連続焼鈍では８０
０〜８８０°Ｃ２１〜５分程度となる。連続焼鈍の方が
高温焼鈍が取り易いのでこの意味からは連続焼鈍が優れ
る。

次に本発明を実施例にて説明する。

第１表に示す成分の鋼を転炉にて溶製した。Ｒ１１脱ガ
ス法にて極低炭素とし、連続鋳造にてスラブとした。第
１表の内、符号ａ、ｂ、ｈ、ｊ、ｏおよびｐの鋼は本発
明にしたがっているがその他の鋼は本発明とは異なる。

このスラブを第２表に示す熱延、冷延、焼鈍条件にて冷
延鋼板とし各種試験に供した。結果の機械試験値を同じ
く第２表に示す。

なお、熱延板厚は４．０　ｍｍで、これを８０％冷延を
行って０．８　ｍｍ厚とした。焼鈍は連続焼鈍または箱
焼鈍にて行なった。また、焼鈍後０．５％の調質圧延を
施した。

引張試験はＪＩＳ　Ｚ　２２０１　、　５号試験片を用
い、同２２４１記載の方法に従った。またｒ値は〔板幅
対数ひずみ／板厚対数ひずみ〕で定義されるが、１５％
ひずみ時の板幅ひずみと引張方向ひずみを測定し塑性変
形による体積変化がないとして算出した。

機内平均の７値は圧延方向、圧延と直角方向および圧延
方向に４５°傾いた方向のｒ値を測定し、これをそれぞ
れｒＬ＋　　ｒｃ＋　　ｒ４ｓとし、Ｆ＝　（ｒＬ＋ｒ
ｃ＋２ｒａｓ）／４より求めた。

つぎに複合成形性は一体型リアーフェンダーモデルを用
い一定形状が得られるしわ押え力の範囲で示した。

さらに、２次加工脆性の評価は絞り比２．２のカップ絞
りを行った後温度を変えてカップの口をテーバポンチに
て押し拡げ脆性破壊の有無を調べ脆性−延性遷移温度で
示した。さらに化成処理性は通常使われるデイツプ型の
ボンデ液を用い、りん酸塩結晶粒度とテープ剥離による
密着性を調べた。

結果は、Ｏ：良好、Δ：やや劣る、×：不良の記号で示
した。また、この後電着塗装を行ない、クロスカットを
入れた試験片で塩水噴霧試験を行ない゛１０００時間後
の錆によるふくれ幅にて評価した。

これらの結果を第３表に示す。第２表および第３表より
本発明にしたがったＮｏ、　１〜７，９，１３゜１５．
２０および２１の鋼は、約１５ｋｇｆ／−の低い降伏強
度と５０％以上の伸びと２．０以上のｒ値および１．９
以上のｒＪｓ値を有し、さらにモデル成形も５０トン以
上の成形余裕塵を持ち、２次加工遷移部度も一５０°Ｃ
以下と十分に低く、さらにまた化成処理性も良好でかつ
塗装後の耐食性もふくれ幅が０．５胴以下と極めて良好
である。

これに対して、Ｃ，Ｍｎの高い陶、８の試料やＳｔ。

ｐＨｌの高いＮα１０の試料では伸び、ｒ値が低く、実
物成形ができない。ＳｉＩが足りないＮｏ、　９の試料
では機械試験値は良好なものの実物成形ができない、Ｃ
ａを添加していないＮα９，１１および１２の試料では
塗装耐食性が悪い。またＮＱ、１２の試料ではＭが高く
伸びがやや低く実物成形ができない。

ＴｉやＢやＮｂやＣａが過剰に入るとＮα１４や１６や
１７や１８の試料に見られるように伸び、ｒ値が低く実
物成形範囲も狭い。Ｂを添加していないＮｏ。

１９の試料では２次加工脆性遷移温度が一１０°Ｃとい
うことで実際の使用で脆性破壊が生じる危険が大きい。

最後にＮｂやＴｉの少ない鋼ではＮｏ、２２〜２４の試
料に見られるように伸びは優れているもののｒ値が低く
実物成形ができない。またこの試料ではＣａが添加され
ていないため塗装耐食性が悪い。

試料Ｎα２５の鋼は本発明と異なりＳｉの替りにＰを高
めたものであるが、伸び、ｒ値が良好で実物成形性も良
くさらに塗装耐食性にも優れているが２次加工脆性にお
いて劣る。

以上のように本発明鋼では伸び、ｒ値に極めて優れ、な
おかつ実物成形性にも優れ、さらに２次加工脆性も問題
なく塗装耐食性にも優れていることが明らかである。

（発明の効果） 消費者の要求の多様化とともにコンピュータ援用型設計
が広まり、材料の成形性向上に対する要求が際限無く高
まっている。その際、その他の利用特性、性能特性はも
ちろん兼ね備えていなければならない。一方、製鉄技術
では極低炭素溶製を中心とする加工性向上技術が飛躍的
に向上している。本発明はこのようなニーズに製鉄技術
の発展を背景として応えたもので、自動車一貫製造技術
に欠かせない新材料と言え、その産業上の意義は大きい
。さらに加工性は生産技術にとって必要欠くべからざる
ものであるから、自動車用途以外の用途にも発展が期待
される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃ：０．００３０％以下、Ｓｉ：０．０３〜０．３％、
   Ｍｎ：０．０３〜０．１５％、Ｐ；０．０１５％以下、
   Ｓ：０．０１５％以下、酸可溶Ａｌ：０．００５〜０．
   ０５％、Ｎ：０．００２５％以下、Ｏ：０．００４０％
   以下、Ｂ：０．０００１〜０．００１５％、Ｃａ：０．
   ０００５〜０．００３０％を含み、かつＭｎ／Ｓの値が
   ６以上で、さらにＴｉ：０．００５〜０．０６％、およ
   び／またはＮｂ：０．００３〜０．０３％、残部鉄及び
   不可避的不純物からなる加工性の極めて優れた冷延鋼板
   。