JPH02173242A - 加工用高張力冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

加工用高張力冷延鋼板およびその製造方法

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JPH02173242A
JPH02173242A JP32596788A JP32596788A JPH02173242A JP H02173242 A JPH02173242 A JP H02173242A JP 32596788 A JP32596788 A JP 32596788A JP 32596788 A JP32596788 A JP 32596788A JP H02173242 A JPH02173242 A JP H02173242A
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less
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steel sheet
temp
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JP32596788A
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Susumu Okada
進 岡田
Susumu Sato
進 佐藤
Toushirou Ikeda
池田 東至朗
Makoto Imanaka
誠 今中
Toshiyuki Kato
俊之 加藤
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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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、プレス成形、張り出し成形あるいは絞り成
形等に適し、自動車の外板などの使途に有用な、引張強
度35〜42 kg f / mm ”クラスの加工用
高張力冷延鋼板およびその製造方法に関するものである
(従来の技術) 最近、とくに自動車用冷延鋼板としては、燃料消費量を
少なくするための車体重要軽減や乗員の安全保証のため
に高強度鋼板の需要が著しく高まってきた。このような
高強度冷延鋼板は、自動車の内板はもちろんフード、ト
ランク、フェンダ−などの外板にも使用されるために、
当然のことながら迅速なプレス加工等に耐えられる加工
性を備え、また加工後の表面性状も良好でなければなら
ない。ところで工場規模におけるプレスなどの加工成形
では加工速度の上昇に伴い、加工設備や鋼板に必然的に
加工熱が蓄積され、これらの温度上昇をもたらす。この
ようi(加工による温度上昇は100℃近くになる場合
さえある。
ここに、プレス成形の可否を左右し、加工後の表面性状
とくに表面傷の有無に大きく影響する慴動性(低い慴動
抵抗)は鋼板評価の重要な因子であるが、この慴動性は
鋼板温度が上昇するにしたがい劣化することが知られて
おり、鋼板の品質を維持するためには加工能率の低下は
避けられなかった。
なお、加工性および生産性の点から最近では極低炭素の
連続焼鈍材が主流となりつつあるが、このような焼鈍材
では、良好な慴動性を確保するのは非常に困難であった
。この点に関する先行文献として例えば特開昭62−1
51206号公報が参照される。これは表面粗度パター
ンによる摺動性改善を提案したものであるが、鋼板温度
上昇時の摺動劣化を抑制することはできない。
(発明が解決しようとする課題) この発明は上述したような従来の問題を解消し高い鋼板
強度および加工性を維持したままで優れた慴動性を備え
た加工用高張力冷延鋼板およびその製造方法を提案する
ことを目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 発明者らは、加工性に優れた極低炭素鋼を、へ−スとし
て、その特性を損なわずにとくに温間における慴動特性
の改善を図るべく鋼中添加元素と材質との関係および製
造工程について種−実験検討を重ねた結果、とくにP 
% 71% NbおよびBの添加量を特定範囲に規制す
ること、また鋼板の製造過程においてとくに適切な焼鈍
処理を施すことで、高い鋼板強度および加工性を維持し
たまま優れた慴動性が得られるとの知見を得た。
この発明は上記の知見に立脚するものである。
すなわちこの発明は、C: 0.01wt%以下(以下
単に%で示す) 、Si: 0.5%以下、Mn : 
1.0%以下、Pro、04〜0.15%、S:0.0
3%以下、Al : 0.010〜0.10%、N :
 0.008wt%以下、Nb : 0.0010〜0
.0050%未満、B : 0.0003〜0.002
0%Ti : 0.01〜0.10%でかつ、Ti> 
(48/12) C+(48/14) Nであり、残部
Feおよび不可避的不純物からなる加工用高張力冷延鋼
板であり、またこの発明はC:0.01%以下、Si:
0.5%以下、Mn : 1.0%以下、P:0.04
〜0.15%、S:0.03%以下、Al : 0.0
10〜0.10%、N : 0.008%以下、Nb 
: 0.0010−0.0050%未満、B : 0.
0003〜0.0020%、Ti : 0.01〜0.
10%でかつ、Ti > (48/12) C+ (4
8/14) Nであり、残部Feおよび不可避的不純物
からなる鋼に、熱間圧延および冷間圧延を施し、次いで
最高加熱温度を再結晶温度(TR) + 70℃以下、
再結晶温度(TR)−50’C≦板温(T)≦再結晶温
度(T、)における平均加熱速度を5℃/秒以下、板温
(T)≧再結晶温度(TR)における炉内滞留時間を1
5秒以上でかつ、板温(T)≧再結晶温度(T+t)+
30℃における炉内滞留時間を60秒以下、とする連続
焼鈍を施すことを特徴とする加工用高張力冷延鋼板の製
造方法である。
(作 用) C: 0.002χ、 Si:0.01χ、Mn:0.
3χ、  P:0.08%、  S: 0.01χ、A
l:0.04χ、 N : 0.003χ、Ti:0.
03χ(Ti>(48/12)C+ (48/14)N
 )、B : 0.001χを基本成分とし7.1マb
を0.0002〜0.02Xの範囲で変化させた鋼(へ
鋼)を、1150℃に加熱した後粗圧延(圧下率882
)、仕上げ圧延(圧下率88χ、圧延終了温度900’
C)を経て板ff3.5mmの熱延板とし、さらにその
後0.8mmまで冷間圧延しそして810℃にて連続焼
鈍サイクルで焼鈍、圧下率0.8zの調質圧延を施して
冷延板とし、得られた冷延板の慴動特性について調査し
た。また比較のため上記成分系のP添加量を0.01%
とした鋼(B鋼)、Tiを添加しない鋼(C鋼)、Bを
添加しないE(D鋼)についても同様の処理を施した冷
延板についての慴動特性の調査を行った。なお、慴動特
性は20mm X 300mmの短冊状試験片を脱脂後
、直径200mmの丸ポンチでその表裏を100 kg
fで押さえた場合に必要な引き抜き荷重を測定したもの
である。
第1図は上記各鋼板の75℃における慴動抵抗をNb添
加量の関係においてプロットしたグラフである。第1図
より^鋼(P−Ti−B添加材)において、Nb添加量
が0.001〜0.005χの領域で温間における慴動
性が顕著に改善されることがわかる。しかしながら低P
、Ti無添加あるいはB無添加ではその効果は見られな
い。
以上の結果から、A鋼にみられるような優れた慴動特性
は、P、 Ti、 NbおよびBの添加量を最適範囲に
規制しなければ得られないことがわかる。
また、C:0.0027χ、Si:0.02χ、Mn:
0.30X、P:0.081χ、S :0.008χ、
^f:o、049χ、N:0.0040χ、Ti:0.
035X 、Nb:0.0035χ、B :0.001
2!を含有する組成になる鋼(E鋼)とC:0.002
2X、Si:0.01%、Mn:0.18χ、P:0.
083χ、S :0.020χ、Al:0.046X、
N:0.0040χ、Nb:0.032χを含有する組
成になる鋼(FM)およびC:0.043X 、 Si
:0.03X、Mn:0.24 %、P:0.073χ
、S :0.020χ、Al:0.056χ、N: 0
.00372を含有する組成になるm (G M)を用
いてこれらの鋼より製造した冷延板の慴動特性(試験法
は第1図と同様)についても調査した。なお何れの鋼も
連続鋳造にてまずスラブとした後、1250℃まで加熱
し粗圧延(圧下率88χ)、仕上げ圧延(圧下率88χ
、熱延終了温度880℃,コイル巻き取り温度560℃
)を経て板厚3.5mmのホットコイルとし、その後0
 、8mmまで冷間圧延そしてE fi、Flについて
は820℃で連続焼鈍、G鋼については680 ’Cで
箱焼鈍後さらに0.8zの調質圧延を施して冷延コイル
としたものである。
第2図に調査結果を示す。E鋼については慴動抵抗が極
めて小さく、とくに50℃以上の温間において引き抜き
荷重100 kgf以下の優れた慴動特性を示すことが
明かである。
ここに温間における慴動性が向上する理由は定かではな
いがBの表面濃化と密接な関連があるものと考えられる
。P、Bはともに粒界偏析傾向の非常に強い元素であり
、粒界での両元素の相互作用が考えられる。またNbも
Bと共に添加すると鋼板を硬質化させるなど顕著な影響
を及ぼすことがしられていて、さらにB、P、Nbの3
元素とも基本的には鋼板硬質化元素である。一方Tiは
窒化物形成傾向が非常に強<BN形成を抑制し鋼中自由
Bを増加する効果がある。したがってP、 Ti、 N
bの組み合わせがBの表面濃化に最も有利になる場合に
慴動性が改善されるものと考えられる。
なお、慴動性と表面濃化元素の関係は必ずしも明瞭では
ないが、一般に慴動特性は表面濃化により向上する。し
かしながら温間での慴動特性が従来の鋼板に比べ劣化し
にくいのは必ずしもB単独の濃化効果とは考えにくく、
Nb、 P等との相互作用もおおいに考えられる。−例
として、B、C1N等の侵入型固溶元素、  PXNb
、 TiあるいはMn等の置換型固溶元素のペアによる
強化には、組成によって決まる特定の温度で極大に達す
るものがあり、このような反応の可能性がある。この考
え方はNb、 Ti、 Pの特定の成分範囲で慴動特性
が改善される現象を説明し易い。
次に上記4元素の限定理由についてまず説明する。
Nb : Nbは上掲第1図に示したように0.001
0〜0、00502未満が良好な温間慴動特性を得るこ
とができる範囲である。またNbは後述するBとの複合
添加によりm板の強度を向上させることができるが0.
0010 !未満テハソノ効果は小さく、一方0.00
502以上の添加では加工性が低下し鋼板強度と加工性
のバランスが劣化する。従ってNbは0.0010〜0
.0050χ未満に限定した。
FDPは重要な鋼板強化元素であり、その効果は0.0
4%以上で顕著となる。しかしながら0.15%を超え
ると、鋼板強度と加工性のバランスが劣化する上、靭性
への悪影響が無視出来なくなる。なお、慴動特性の面か
らもPは0.04%以上の添加が望ましいが、0.15
χを超える添加はあまり効果が期待出来ない。従ってP
は0.04〜0.15χに限定した。
BIBは少なくとも表面濃化により直接慴動性の改善に
寄与していると考えられる元素である。
Bの添加量が0.0003χ未満では鋼板の慴動性は改
善されず、また鋼板強度もおちる。一方0.0020χ
を超えて添加すると材質劣化が著しく、また慴動性の改
善にもこれ以上の添加効果は期待できない。
従ってBは0.0003〜0.0020χに限定した。
なおりは鋼板の材質を大きく左右する元素であるため上
記の範囲は厳しく規制する必要がある。
Ti : Tiは鋼中のNを固定しBN形成による有効
Bの低下を防ぐ役割を果たしているものと考えられ、従
ってN当ffi (48/14・N)以上の添加が必要
であるが、Tiはさらに鋼中Cを固定し鋼板の加工性の
向上および炭化物の形成による固溶Nbの減少を防止す
るためにC当ft (48/12・C)以上の添加が必
要である。またTiの添加量が0.01χ未満では鋼中
分布が希薄になりすぎその効果を期待することはできず
一方、0.10χを超えて添加すると鋼板の強度が劣化
し、P化物の形成による固溶Pの減少が無視出来ない量
となり、結果として慴動性に悪影響を及ぼす。従ってT
iの添加量は、0.01〜0.10χでかつ、Ti> 
(48/12)C+(48/14)N(%)に限定した
以下にその他の成分の限定理由について説明する。
CTCはその添加量が低い程材質に有利であり、0.0
1χを超えるとTiの添加量を増しても良好な加工性を
得ることができない。また再結晶温度が高(なり、した
がって高温焼鈍が必要となり過度のTiPの形成による
慴動性の劣化は避けられない。
したがってCはo、 oi%以下とした。より優れた加
工性を得るためには0.006%以下が好ましい。
Si: Siは0.5χ以上添加すると鋼板の伸びおよ
び絞り性を著しく劣化させる。よってSiは0.5χと
した。
Mn : Mnは深絞り性を劣化させずに鋼板の強度を
上げるのに有効であるが、過剰な添加は鋼板の伸びおよ
び絞り性を劣化させる。またMnは溶鋼中で吸熱反応を
起こすため溶鋼温度の低下により真空脱ガス処理が不可
能となる。したがってMnは1.0%以下とした。
S:鋼中のS量は少なければ少ないほど深絞り性が向上
するので好ましいが、その含有量が0.03%以下では
さほど悪影響を及ぼさないので0.03χに限定した。
なおSの含有量を0.003Z以下に低減してもその効
果は小さく製造コストもかかるため0.003χ程度ま
での低減が望ましい。
Al: Alは脱酸を行い炭窒化物形成元素の歩留を向
上させるとともにTiO□の生成による鋼板の表面疵を
避けるために添加されるが、o、oioχ未満では添加
効果がなく一方、0.202を超えて添加してもより一
層の脱酸効果は得られずしかも八1□0.による表面疵
が問題となる。したがってAlは0.010χ〜0.1
0χとした。
N:Nは深絞り性を劣化させるうえ、Tiで固定しない
とBと結合し慴動性の大幅な劣化をもたらすのでその量
が多いほどTiの必要量が増加し不経済である。したが
ってNはo、oosx以下とした。より好ましくは0.
006%以下がよい。
次に、上記の成分組成になる鋼を素材として鋼板を製造
する際に望ましい条件についてのべる。
まず、製鋼については常法にしたがって行えばよく、と
くにこの発明ではそれらの条件の限定は必要としないが
、コストおよび品質の点で連続鋳造法が望ましい。
また熱間圧延についても、常法にしたがって行えばよい
がスラブの再加熱に際し加熱温度が1100℃未満にな
ると溶解度積の低下によりスラブ中の固溶元素の析出が
促進され、結果として表面濃化の減少による慴動性の若
干の低下をもたらす。このため熱間圧延におけるスラブ
の加熱温度は1100℃以上とするのが望ましい。また
熱延仕上げ温度は常法に従いA0以上とするのがよい。
冷間圧延については、常法に従って行えばよく、とくに
この発明ではそれらの条件の限定は必要としないが、低
温焼鈍での再結晶の促進のためには圧下率を50%以上
とするのが望ましい。
この発明における成分系では、冷延後の鋼板を箱焼鈍法
を適用して焼鈍すると軟質化し易いので連続焼鈍法を適
用するのがよい。連続焼鈍における焼鈍温度は、通常の
如く再結晶温度T3以上であればよいが、鋼板の軟質化
およびTiP形成を最小限に抑えるために最高加熱温度
はTR+70℃以下とし、かつ板温TがT、 +30’
C以上である時間を60秒以下とするほうが強度面でよ
り有利な材質となる。しかしながら不十分な再結晶によ
る加工性の低下を防ぐためには、板温TがTR以上であ
る時間の合計を15秒以上とするのがよい。
一方表面濃化の促進のためには高温での滞留時間は一般
に長いほうがよい。軟質化を最小限に抑え効率よく表面
濃化するためには再結晶温度以下でも濃化は生じるので
、これを利用して再結晶温度直下での加熱速度を遅(す
るのが望ましい。具体的にはT、−50℃からT、まで
の平均昇温速度を5℃/秒以下にするのが最適条件であ
る。
焼鈍後の冷却速度についてはとくに限定はしないが、優
れた強度を得るためにはやや早め、具体的には15’C
/秒以上で冷却するのが望ましい。
なお、鋼板の再結晶温度はそれまでの加工履歴やC,P
、Nb、Bの含有量によって異なるから、その温度を具
体的に規定することはできないが、この発明における鋼
ではおおむね750〜830℃の範囲にあるのでこの温
度範囲を目安とすればよい。
焼鈍後の調質圧延については、板形状の矯正等の目的で
通常常識の範囲(板厚(mm)%程度)で行って構わな
い。
(実施例) 実施例−1 連続鋳造にて製造した表−1に示す如き成分組成になる
鋼を、それぞれ1200’Cに加熱したのち、粗圧延(
圧下率88χ)、仕上げ圧延(圧下率88χ、熱延終了
温度890℃)を経て板厚3 、5mmのホットコイル
とし、その後板厚0 、8mmまで冷間圧延次いで81
0 ’Cにて連続焼鈍、そして圧下率0.8χの調質圧
延を施して冷延コイルとした。
上記の要領にて得た冷延鋼板における材質の調査結果を
表−2に示す。なお、鋼板の慴動性は、各鋼板より切り
出した20mm X 300mmの短冊状試験片を脱脂
後、直径200mmのポンチをその表裏に100kgf
の力で押しつけた場合に必要な引き抜き荷重について測
定したものである。
表−2より供試鋼No、 1〜9(適合例)は、何れも
良好な加工性を示すのみならず5.常温(25℃)にお
ける引抜荷重が70kgf未満、温間(70℃)におけ
る場合でも80kgf未満と優れた慴動性を示している
のに対し、供試鋼Nα10〜15(比較鋼)は何れも慴
動性が著しく劣化しているのが明らかである。
とくにNo、 10はPの含有量が0.015χと低い
ため、また陥、11はNbを含有していないため、Nα
14はBを含有していないために何れも軟質化・加工性
の劣化などを招き慴動抵抗も極めて高く、No、 12
はNbを0.0095χと多量に含有しているため、N
α13はTiが0.008χ、(Ti(χ”)−4C(
χ)−3,43N (χ))<0でTi添加量が不足し
ているため、さらにNα15はBを0.0040χと多
量に含有しているため、加工性の劣化を招き、温間にお
ける慴動抵抗も極めて高い。
実施例−2 表−1に示した供試′wINo、6の鋼を用いて、表−
3に示しす製造条件にしたがって熱延して巻き取った板
厚3.5mmのホットコイルを、引き続き0.8mmま
で冷間圧延し表−3に示す焼鈍サイクルで連続焼鈍、そ
して0.7χの調質圧延して冷延コイルとした。
上記の要領にて得た各冷延鋼板における材質の調査結果
を表−4に示す。
表4 表−4より、この発明に従って製造した鋼板(工程Nα
1〜4)は、何れも優れた材質を示すのはもとより、慴
動性についても非常に良好であるが、最高温度がTR+
70℃を超える工程No、5 、TR50℃〜Tえの間
における板温の平均加熱速度が5゛C/秒を超える工程
No、6 、T、1以上にある板温Tの炉内滞留時間が
15秒未満である工程No、7、さらにT、I+30’
C以上にある板温Tの炉内滞留時間が60秒を超える工
程Nα8では、慴動性の劣化(室温における引張荷重が
5〜20kgf、温間におけるそれが2〜30kgfと
それぞれ増加、温間引抜荷重≧80kgf)がさけられ
ず、とくに工程Nα5および8では若干の軟化もみられ
た。
なお、工程No、3 (FDT =1050’C)の鋼
板では、工程No、 1 、2 、4に比べ僅かではあ
るが慴動抵抗が高い。これは前述したようにスラブ中の
析出促進により表面濃化元素が減少することと関係があ
るものと考えられる。
(発明の効果) この発明によれば、鋼の成分組成、とくにP、Ti、 
Nb、 Bの含有量を特定の範囲に規制すること、また
製造過程における焼鈍サイクルを適性化することによっ
て、良好な鋼板強度および加工性を維持したままで優れ
た慴動特性を有する加工用高張力冷延鋼板を得ることが
できる。
なお、この発明は鋼強度冷延鋼板のみならずZn、Sn
、 Al、Cr、 Pb−Sn合金等をめっき処理する
際に用いる加工用銅強度表面処理鋼板の原板およびその
製造法としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は引抜荷重とNb含有量の関係グラフ、第2図は
鋼板温度と引抜荷重の関係グラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、C:0.01wt%以下、 Si:0.5wt%以下、 Mn:1.0wt%以下、 P:0.04〜0.15wt%、 S:0.03wt%以下、 Al:0.010〜0.10wt%、 N:0.008wt%以下、 Nb:0.0010〜0.0050wt%未満、B:0
    .0003〜0.0020wt%、 Ti:0.01〜0.10wt%でかつ、 Ti>(48/12)C+(48/14)Nであり、残
    部Feおよび不可避的不純物からなる加工用高張力冷延
    鋼板。 2、C:0.01wt%以下、 Si:0.5wt%以下、 Mn:1.0wt%以下、 P:0.04〜0.15wt%、 S:0.03wt%以下、 Al:0.010〜0.10wt%、 N:0.008wt%以下、 Nb:0.0010〜0.0050wt%未満、B:0
    .0003〜0.0020wt%、 Ti:0.01〜0.10wt%でかつ、 Ti>(48/12)C+(48/14)Nであり、残
    部Feおよび不可避的不純物からなる鋼に、熱間圧延お
    よび冷間圧延を施し、次いで最高加熱温度を再結晶温度
    (Y_R)+70℃以下、再結晶温度(T_R)−50
    ℃≦板温(T)≦再結晶温度(T_R)における平均加
    熱速度を5℃/秒以下、板温(T)≧再結晶温度(T_
    R)における炉内滞留時間を15秒以上でかつ、板温(
    T)≧再結晶温度(T_R)+30℃における炉内滞留
    時間を60秒以下、とする連続焼鈍を施すことを特徴と
    する加工用高張力冷延鋼板の製造方法。
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