JPH02163323A - スポット溶接継手の耐疲労特性に優れる加工用冷延鋼板の製造方法 - 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） この発明は、曲げ加工、プレス成形加工、絞り成形加工
、深絞り加工および超深絞加工などの用途に用いて好適
な加工用冷延鋼板の製造方法に関し、とくにスポット溶
接継手の耐疲労特性の有利な改善を図ったものである。

（従来の技術） 冷却鋼板は、その優れた加工性ゆえに、プレス成形や深
絞り加工など加工用鋼板として広く用いられている。し
かしながらその有用性ゆえに、加工性の他にも幾多の特
性について良好な材質を有することが要求されている。

冷延鋼板はスポット溶接されることが極めて多く、自動
車の組み立て工程がそのよい例である。−台の乗用車の
スポット溶接の打点数は数千点にも及ぶ。溶接継手部分
は外部から荷重が加わった時に応力が集中し多く、自動
車走行時の繰り返し応力による疲労破壊は重大事故を招
きかねない。したがって、加工用冷延鋼板においてスポ
ット溶接継手の疲労強度はきわめて重要な特性である。

一方、冷延鋼板の製造工程が従来の箱焼鈍から連続焼鈍
に変化するにつれて、極低炭素鋼が多用されるようにな
った。極低炭素鋼は条件によってスポット溶接継手の疲
労強度が低いことがある。

ここに自動車などの安全性を向上させることは今や世界
的なテーマであり、従来の鋼板よりもスポット溶接継手
の疲労強度を一層向上させることが重要な課題となって
いる。

この発明の加工用鋼板に近い技術としては、たとえば特
開昭５４−１３５６１６号公報、特開昭５３−５２２２
２号公報、特開昭６１−２４６３４４号公報、特開昭５
８−２５４３６号公報、特開昭５３−１３７０２１号公
報、特開昭５８−１１０６５９号公報および特開昭５７
−４５４５５号公報などがあるが、いずれも冷延鋼板の
機械的性質の改善をその特徴としていて、スポット溶接
継手の疲労強度に関する記載はない。

（発明が解決しようとする課題） プレス成形等の加工性に優れるのは勿論のこと、とくに
スポット溶接継手の耐疲労特性に優れる鋼板を得ること
が、この発明の目的である。

（課題を解決するための手段） さて発明者らは、鋼板のスポット溶接継手の耐疲労特性
の向上を図るべく鋭意研究を重ねた結果、とくに０．　
ＡＩおよびＮの成分組成を適正範囲に規制することが所
期した目的の達成に関し、極めて有効であることを突き
止め、この発明を完成させるに至ったのである。

すなわちこの発明は、 Ｃ：　０．００２８ｗｔχ　（以下単にχで示す）以下
、Ｓｉ　：　１．０％以下、 Ｍｎ　：　１．０％以下、 Ｐ　：　０．１５　Ｘ以下、 Ｓ　：　０．０２００　Ｘ以下、 ０　：　０．００４５％以下、 Ｎ　：　０．００２０　Ｘ以下および Ａｊ！：　（３０ｘχＮ）〜０．１５χを含み、ときに
はさらに Ｎｂ　：　０．００１〜０．０２５　％　オヨびＢ　：
　０．０００２〜０．００２０χのうちから選んだ少な
くとも一種 を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
片を、６００℃以上の仕上げ温度で熱間圧延し、ついで
圧下率＝６０％以上で冷間圧延したのち、ＡＣＩ変態点
以下の温度で再結晶焼鈍を施すことからなるスポット溶
接継手の耐疲労特性に優れる加工用冷延鋼板の製造方法
である。

（作　用） 冷延鋼板のスポット溶接継手の疲労特性は、鋼板を素材
とする製品において極めて重要な特性であるにもかかわ
らが、従来、鋼成分の影響に関しての研究は少ない。

発明者らは、冷延鋼板のスポット溶接継手の疲労特性に
及ぼす鋼成分の影響について研究を重ね、以下のような
知見を得た。

第１図に、０．８胴厚の冷延鋼板の剪断引張りにおける
疲労限界値（１子方回）と０量及びＡｌ／Ｎ、比との関
係について調べた結果を示す。他の鋼成分および製造条
件は表１に示すとおりである。表２にはスボッＨ？ｊ接
条件を示す。なおナゲツト径は約５胴となるように溶接
電流を調整した。

水比軟鋼 Ｅｕ 第１図には、従来の低炭素Ａｌキルド箱焼鈍材より高い
疲労限界値を有する領域をハツチングにより示したが、
０が０．００４５％以下及びＡＩ／Ｎが３０以上がその
領域に対応する。

この理由を解明すべく、疲労限界値の高い試料の溶接部
の断面について硬度分布を調査したところ、溶融部から
熱影響部にいたる硬度差が従来鋼板より小さく、しかも
滑らかな分布をしていることが判明した。このことが応
力負荷時に、継手部分の応力集中による疲労クランクの
発生及び伝播に対して有利に作用するものと考えられる
。

さらにＮｂおよび／またはＢを適正量添加した場合には
疲労限界値が一層高（なることも併せて見いだされた。

以下、この発明において素材の成分組成を前記範囲に限
定した理由について述べる。

ＣＴＣは、良好な伸び、ｒ値を有する鋼板を得るために
は従来の低炭材より低い極低炭素系でなければならない
。また、ｃｌが低いほうが耐疲労特性に有利である。し
たがって、Ｃは極力低減することが好ましいが、０．０
０２８％以下で許容できる。

とくに好ましい範囲は０．００１５％以下である。

Ｓｒ　：　Ｓｔは１．０％より多く存在すると鋼板の伸
びおよび絞り性を劣化させるので、１．０％以下とする
。

Ｍｎ　：　ＭｎもＳｔと同様、過剰な添加は鋼板の伸び
および絞り性を劣化させるので、１．０％以下とする。

Ｐ：Ｐは０．１５％を超えて多量に含有されると粒界へ
の偏析量が増し脆化するので０゜１５％以下に制限した
。

ＳＯ５は０．０２００％を超えて多量に添加されると耐
腐食性の急激な劣化を招くので０．０２００％以下に制
限する。とはいえあまりに低すぎると脱スケール性が劣
化し表面性状が悪化するので０．００３５％以上とする
のが好ましい。

Ｏ：０の範囲はこの発明においてとくに重要であり、０
量を０．００４５％以下まで抑制しないと従来綱板以上
の耐疲労特性が得られない。これは固溶状態のＯもしく
は酸化物状態のＯ量が疲労クラックの発生及び伝播に対
して影響するためと考えられる。とくに好ましい範囲は
０．００３５％以下である。

ＮＵＮが多くなると材質が劣化するだけでなく後述する
ように必要とするＡｌｌが過剰となり表面性状を劣化さ
せるので、０．００２０％以下とする。とくに好ましく
は０．００１７％以下である。

Ａｌ　：　Ａｌの範囲もこの発明においてとくに重要で
あり、Ｎ量との関係においてＡＩ／Ｎを３０以上、とく
に好ましくは３５以上とする必要がある。

ここに固溶状態のＡＩもしくはＡＩＮの析出物としての
分布状態が溶接熱影響部の組繊に影響して耐疲労特性を
向上させていると考えられる。

しかしながらあまりに多量の添加は、上述したとおり表
面性状の劣化を招くので０．１５％以下とする必要があ
る。

以上述べたところのほか、この発明においては、耐疲労
特性のより一層の向上を目的として、Ｎｈ：０．００１
〜０．０２５％、Ｂ　：　０．０００２〜０．００２０
％の１種もしくは２種を添加することができる。

次にこの発明に従う製造法について説明する。

先ず製鋼法については、常法に従ってｊテえば良く、こ
の発明ではそれらの条件はとくに限定しない。熱間圧延
においては、仕上げ温度が６００℃に満たないと深絞り
性が劣化するので、６００℃以上とする。冷間圧延にお
いては少くとも６０％の圧下率でないと十分な加工性が
得られない。冷間圧延後の連続焼鈍時における焼鈍温度
は、通常のごとく再結晶温度以上であればよいが、望ま
しくは（１次再結晶温度＋３０℃）以上で焼鈍するのが
よい。また焼鈍温度が＾ｃ３を超えると粗大な結晶粒と
なるので、胱、以下の温度で焼鈍する必要がある。ここ
に焼鈍法としては箱焼鈍を用いてもよい。

なお焼鈍後の調質圧延は、板形状矯正などの目的で通常
範囲（板厚（ａｍ）％程度）で行って構わない。

（実施例） 表３に示す種々の組成（Ｎα１〜１８）になる鋼スラブ
を、仕上げ温度＝８５０〜９００℃で熱間圧延したのち
、圧下率＝７１〜７８％で０　、８　ｍｍ厚まで冷間圧
延し、ついで７９０〜８３０℃の温度範囲で連続焼鈍を
施した。なおＮａ１８は、従来の低炭素Ａｌキルド鋼で
あり、箱焼鈍によって製造したものである。

かくして得られた冷延板の機械的諸性質および引張りせ
ん断時の疲労限（１子方回）について調べた結果を表４
に示す。なお引張り試験はＪＩＳ　Ｎａ５試験片を用い
て行った。また溶接条件は前掲表２に示したとおりであ
る。

人−↓ ５−ＦＬ：引張剪断疲労限 表４より明らかなように、この発明に従い得られた冷延
１ｇｌ板はいずれも、比較例や従来例に比べて機械的性
質は勿論のこと、耐疲労特性が格段に優れている。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、成形加工性はいうまでもな
（、とくにスポット溶接継手の耐疲労特性に優れた加工
用冷延鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スポット溶接継手の引張りせん断疲労限に及
ぼず０璽およびＡｌ／Ｎ比の影響を示したグラフである
。 特許出願人　　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．００２８ｗｔ％以下、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、 Ｐ：０．１５ｗｔ％以下、 Ｓ：０．０２００ｗｔ％以下、 Ｏ：０．００４５ｗｔ％以下、 Ｎ：０．００２０ｗｔ％以下および Ａｌ：（３０×％Ｎ）〜０．１５ｗｔ％ を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
   片を、６００℃以上の仕上げ温度で熱間圧延し、ついで
   圧下率：６０％以上で冷間圧延したのち、Ａｃ＿３変態
   点以下の温度で再結晶焼鈍を施すことを特徴とするスポ
   ット溶接継手の耐疲労特性に優れる加工用冷延鋼板の製
   造方法。 ２、Ｃ：０．００２８ｗｔ％以下、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、 Ｐ：０．１５ｗｔ％以下、 Ｓ：０．０２００ｗｔ％以下、 Ｏ：０．００４５ｗｔ％以下、 Ｎ：０．００２０ｗｔ％以下および Ａｌ：（３０×％Ｎ）〜０．１５ｗｔ％ を含み、かつ Ｎｂ：０．００１〜０．０２５ｗｔ％およびＢ：０．０
   ００２〜０．００２０ｗｔ％ のうちから選んだ少なくとも一種 を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
   片を、６００℃以上の仕上げ温度で熱間圧延し、ついで
   圧下率：６０％以上で冷間圧延したのち、Ａｃ＿３変態
   点以下の温度で再結晶焼鈍を施すことを特徴とするスポ
   ット溶接継手の耐疲労特性に優れる加工用冷延鋼板の製
   造方法。