JPH03226544A - 耐時効性に優れた焼付硬化型加工用鋼板の製造方法 - 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、自動車用外板などのように優れた深絞り性
をそなえると共に加工後の成品について高い望性変形抵
抗が求められる、加工用鋼板の製造方法に関し、特に高
い焼付は硬化性（ＢＨ性）および常温保存における耐時
効性の効果的な付与を図ったものである。

（従来の技術） 外板に用いるプレス成形品においては、物理的力による
外傷は大数であり、このような製品の製造業者はできれ
ば外傷の生しにくい鋼板の使用を望むものである。

衝突によるへこみ傷のつきにくさは耐プント性と呼ばれ
ているが、このような特性は一般に鋼板の降伏応力を上
げることによって得ることができる。

しかし一方加工に際しては加工時に要するエネルギー及
び形状の正確さの観点から、低降伏応力化が望まれてい
る。

このように相反する要求を満足する鋼板として、通常加
工後に施される１００〜２００″Ｃ程度の高温保持を含
む塗装処理によって降伏応力が上昇するＢＨ（Ｂａｋｅ
　Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）鋼板がある。この種銅板は通常
、固溶Ｃ又は固溶Ｎ、特に固溶Ｃを鋼中に存在させるこ
とにより、塗装焼付は中の高温でかかる固＞’Ｊ　Ｃ等
が加工で生じた可動転位に拡散し、可動転位を固着する
ことを利用して硬化させるものである。

上記の硬化機構の問題点は、加工前に既に一部の転位が
固溶成分により固定されることから、加工に際して降伏
点伸びによるストレッチャーストレインと呼ばれる波状
の表面欠陥を生じることである。

そこで上記したような時効による表面欠陥の発生を回避
するいわゆる非時効性の焼付硬化型銅板の開発が進めら
れている。

たとえば特公昭６１−１００１４号公報では焼鈍後急冷
することによって、また特公昭６１−９３６８号公報で
はＣの固定に必要最小限の炭化物形成元素を添加するこ
とによって、さらに特開昭６１−２８１８５２号公報で
はＣの析出挙動をコントロールすることによって、それ
ぞれ耐時効性の改善を図っている。

しかしながら上記の方法はいずれも、固溶Ｃのバランス
が非常に微妙で制御が極めて難しく、それ故高いＢＨ性
と非時効性とを両立させることは事実上不可能であった
。

これに対し発明者らは先に、鋼組織をフェライト＋アシ
キュラーフェライトの２相組織とする結晶組織の改善と
、調質圧延との組合せによって、高いＢＨ性と長時間に
わたる非時効性との両者を併せもつ冷延鋼板を開発し、
特願平１−５２１５１号明細書において開示した。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら発明者らの知見によれば、かかる鋼板とて
もライン内張力やロール曲げなどによって、内部に微小
歪み（０，０１〜０．２％程度）が導入されると、耐時
効性が劣化するという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上記の゛問題を有利に解決するもので、加
工性に優れかつ高い焼付は硬化性（ＢＨ性）を有するだ
けでなく、加工前の長期間保存に対する耐時効性をも兼
ね備えた加工用冷延鋼板の有利な製造方法を提案するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） まずこの発明の解明経緯について説明する。

第２図に、ライン内張力と鋼板内に導入される伸び歪量
との関係を示したが、張力が増すに伴って伸び歪量も増
大する。

次に第１図には、次表１に成分組成および製造条件を示
す従来綱板Ａ、Ｂにかような歪み導入後、１００°Ｃ１
５時間の時効処理（常温３力月時効に相当）を施したの
ちの、伸び歪量と降伏伸びとの関係について調べた結果
を示す。

同図より明らかなように、鋼種Ａについては言うに及ば
ず、特願平１−５２１５１号明細書に開示した（フェラ
イト＋アシキュラーフェライト）２相型ＢＨｆｊｌ（Ｅ
種Ｂ）においても、０．０１％程度の微小伸び歪量にお
いてすでに降伏現象が生じており、０．０２％以上にな
ると許容上限である降伏伸び０．３％を超えている。

そこで発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を
重ねた結果、鋼組織を（フェライト＋アシキュラーフェ
ライト）２相組織とすることによって高ＢＨ性を確保し
た上で、調質圧延による表層加工歪付与に加え、鋼板表
層部にＢを濃化させて表層組織を一層高歪化させること
により、非時効性が向上すると共に微小歪感受性が低減
し、所期した目的が有利に達成されることの知見を得た
。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明の要旨構成は次のとおりである。

（１）　　　Ｃ：　０．０１ｗｔ％（以下単に％で示す
）以下、Ｓｉ　：　０．２％以下、 Ｍｎ　：　０．０５〜２．０％、 Ａｌ　７０．５％以下、 Ｎ　：　０．０２％以下および Ｂ　：　０．００２０〜０．０１％、 を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる綱を、鋳造
したのち、熱間圧延ついで冷間圧延を施すに際し、少な
くとも冷間圧延が終了するまでの間に、鋼板表面から板
厚の１％深さまでの表層部における平均Ｂ濃度を鋼板全
体の平均Ｂ濃度よりも５ｐｐ−以上高くし、しかるのち
Ａｃ、変態点以上の温度で連続焼鈍を施し、ついで圧下
率二０．２％以上の条件下に調質圧延を施すことからな
る耐時効性に優れた焼付硬化型加工用鋼板の製造方法（
第１発明）。

（２）第１発明において、素材の成分組成がＣ：　０．
０１％以下、 Ｓｔ　：　０．２％以下、 Ｍｎ　：　０．０５〜２．０％、 ＾１　：　０．５％以下、 Ｎ　：　０．０２％以下、 Ｂ：０．０１％以下および Ｎｂ＋０．１％以下 を、 （１０Ｂ＋Ｎｂ）　　≧　０．０２％ の範囲において含有し、残部は実質的にＦｅの組成にな
る製造方法（第２発明）。

（３）第１または第２発明において、素材中にさらに Ｐ：０．０３〜０．１５％ を添加配合してなる製造方法（第３発明）。

（４）第１、第２または第３発明において、素材中にさ
らに Ｃｒ　：　０．０１〜５．０％ を添加配合してなる製造方法（第４発明）。

（５）第１、第２、第３または第４発明において、素材
中にさらにＴｉを Ｔｉ　：　０．００１〜０．０５％ でかつ、 ４６　　　．３ｉ　　　　　１４ ただしＳ≦０．０５％ の範囲において添加配合してなる製造方法（第５発明）
。

この発明は、低Ｃ化とＡｃ＋変態点以上の温度での焼鈍
による（フェライト＋アシキュラーフェライト）２相組
織化によって高ＢＨ化を達成すると共に、表層部Ｂ濃化
による表層組織を高歪化、さらには調質圧延による表層
加工歪付加によって、耐時効性を向上させかつ微小歪感
受性を改善（鈍感にする）したものである。

（作　用） この発明において素材の成分組成を上記の範囲に限定し
たのは次の理由による。

Ｃ： Ｃは、ＢＨ性を付与するうえで重要な成分であるが、０
．０１％を超えるとこの発明の方法をもってしても常温
非時効性の維持は困難になる。また、ｃ４は低いほど材
質に有利であり、０．０１％を超えると良好な加工性が
得られなくなる。従ってＣ量は０．０１％以下とする。

なお高いＢＨ性を得るためにはＣ量は０．０００５％以
上あることが望ましく、特に後述のように強力な炭化物
形成成分であるＴｉを添加する際には、固溶Ｃ量が０．
０００５％以上は必須である。

Ｓｌ　： Ｓｌは、鋼板の強度増のために若干の添加を妨げるもの
ではないが、０．２％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０．２％以下とする。

Ｍｎ　＝ ｉｎは、潔絞り性を劣化させずに鋼板の変態温度を下げ
ることのできる元素であり、また鋼板強度を上げるのに
も有効である。しかしながらＭｎ量が０．０５％に満た
ないとα相−Ｔ相共存温度域が高くなり不経済な高温焼
鈍を余儀なくされるのみならず、２相組織化のためには
焼鈍の際に５０°Ｃ／ｓ以上の冷却速度が必要となる。

一方２．０％を超える過剰な、・ト加は、鋼板の伸び及
び絞り性と強度とのバランスを劣化させる上、Ｍｎは溶
鋼中で吸熱反応を起こすために溶鋼温度の低下によって
真空脱ガス処理が不可能となる場合がある。従ってＭｎ
添加量は０．２〜２．０％の範囲とする。

八ｌ　： この発明でＡＩは、主に脱酸剤として、またＮをＡＩＮ
として固定しＢＮ形成によるＢ歩留りの低下を防くこと
を目的として添加する。しかしながら０．５％超える添
加は表面性状に悪影響を及ぼすので０．５％以下好まし
くは０．１％以下に抑制する必要がある。

Ｎ： Ｎは、深絞り性を劣化させる上、ＡＩで固定しないとＢ
と結合しＢの添加効果を大幅に低下させるので、その量
が多いほどＡＩの必要量が増加し不経済である。また固
溶Ｎは常温時効性が元々高いので、この発明では焼付は
硬化成分としては用いない。従ってＮ量はできる限り低
めに抑えるのが望ましいが、工程の経済性から許容量を
０．０２％以下とする。好ましくは０．００６％以下に
抑えるのがよい Ｂ　： Ｂは、冷却時のＴ→α変態を低温側に下げ、フェライト
＋アンキュラーフェライト２相組織化を促進させる存用
元素である。しかしながら含有量が０．００２０％に満
たないとその添加効果に乏しく、一方０．０１％を超え
ると添加効果が飽和に達するだけでなく、伸びが大幅に
低下して強度−加工性バランスの悪化を招く。

Ｎｂ： Ｎｂは、Ｂとの共存により冷却時のＴ→α変態を低温側
に下げ、フェライト＋アシキュラーフェライト２相組織
化を一層促進させる。また集合組織においてもＢの共存
下で顕著な（ｉｌｌ）方位の集積を生し、加工性（特に
ｒ値）を上げる。しかしながらＢとＮｂの合計量が（１
０Ｂ＋ｓｂ）で０．０２％に満たないと２相組織化及び
集合組織改善効果が不十分であり、一方０．１％を超え
るＮｂ添加は添加効果が飽和に達するのみならず、Ｂ同
様、伸びの著しい劣化を招き、強度−加工性バランスを
低下させる。

Ｐ　： Ｐについては、鋼板強化元素として０．１５％以下の添
加ならばこの発明の効果を損なうものではない。とはい
えＰの鋼板強化の効果は０．０３％以上添加しないとほ
とんど表れないので、鋼板強化を目的としてＰを添加す
る場合には、０．０３〜０．１５％とする必要がある。

Ｃｒ： Ｃｒは、鋼板の変態温度の一層の低減に寄与する有用元
素である。しかしながら含有量が０．０１％に満たない
とその添加効果に乏しく、一方５．０％を超える過剰添
加は鋼板の伸びおよび絞り性と強度とのバランスを劣化
させるだけでなく、鋼板表面の化成処理性を悪化させる
ので、０．０１〜５．０％の範囲で添加するものとした
。

Ｔｉ　： この発明では、加工性の改善およびＢ歩留りの向上のた
めに若干量のＴｉを添加してもよい。かかるＴｉの効果
を発現させるためには少なくとも０．００１％の添加を
必要とするが、０．０５％を超える添加は添加効果の点
で不経済であるばかりでなく、変態点の上昇による生産
コストの増大も招く。またＢＨ性の確保のためには、固
溶Ｃ量を０．０００５％以上確保することが必要であり
、従って有効Ｔｉ　（ＴｉＮ。

ＴｉＳ形成分を除いたＴｉ）に関して、次式を満足させ
る必要がある。

なおこのときＳがあまりに多いとそれを固定するために
多量のＴｉを必要とし、コストの上昇を招くので、０．
０５％以下に抑制することが好ましい。

次にこの発明の鋼板製造条件の限定理由を以下に述べる
。

ます製調については常法に従って行えばよく、特にこの
発明ではそれらの条件の限定は必要としないが、コスト
及び品質の点で連続鋳造法を用いることが望ましい。

熱間圧延について：よ、加工性の観点から仕上温度をＡ
ｒ３変態点直上付近とすることが好ましい。

具体的にはＡｒ、変態点〜９００°Ｃでこの発明の目的
の一つである良好な加工性は得られるが、高温焼鈍にお
いて安定した材質を得ようとするならば望ましくはＡｒ
３変態点〜Ａｒ＝変態点＋５０°Ｃの範囲で仕上げるこ
ととする。その他の条件については特に規定するもので
はな（、常法に従って行えばよい。巻取り温度は、通常
の５５０〜７００°Ｃ程度で充分に優れた材質が得られ
る。

冷間圧延についても常法に従って行えばよく、特にこの
発明ではそれらの条件の限定は必要としないが、再結晶
及びα−Ｔ変態の迅速な進行のためには５０％以上の冷
延圧下率が望ましい。

さてこの発明においては、上記した鋳造から冷間圧延終
了までの間に、鋼板表面から板厚の１％深さまでの表層
部における平均Ｂ濃度を鋼板全体の平均Ｂ濃度よりも５
　ｐｐｍ以上高くするわけであくが、かようなりの表面
濃化方法としては、次のような手法がある。

（１）鋳造用のモールドパウダ中に、Ｂ２０．を５．０
〜３０．０％程度含有させ、このモールドパウダと溶鋼
との界面にてＢ２Ｏ３鋼中＾ｌにて還元し、鋳片段階で
その表層Ｂ濃度を高める方法。

この方法は、発明者らが先に特願平１−２８６０２２号
公報にて開示した方法であるが、この方法を利用するこ
とにより、最終冷延後の冷延板につき、その表層部の平
均Ｂ濃度を鋼板全体の平均Ｂ１度よりも５　ｐｐｍ以上
高くすることができる。

Ｃ：　０．００３０％、Ｓｉ　：　０．０２％、Ｍｎ　
：　０．６３％、Ａｌ：０．０６６％、Ｎ　：　０．０
０２７％、Ｂ　：　０．００２０％およびＮｂ：　０．
０１８％を含有し、残部はＦｅの組成になる溶鋼につい
て、表２に示す組成のモールドパウダを鋳型内に供給し
つつ連続鋳造を行った。連続鋳造の条件を表３に示す。

なお溶鋼場面におけるモールドパウダ厚みは１５．０ｍ
ｍとなった。

かくして得られた鋳片の厚み方向のＢ１４度分布を第３
図に示す。

同図から明らかなように、Ｂ１度が表層下５　ｍｍの範
囲で内部に比べて５９２１１以上の高濃度である鋳片を
製造することができた。

なおモールドパウダの組成については、通常の深絞り用
極低炭素鋼用のモールドパウダ組成にさらにＢ２Ｏ３を
含有させた組成でよく、例えばＴ、Ｃ：０．５〜５．０
％、５ｉＯｚ　：　２０．０〜４０．０％、ＣａＯ：　
２０．０〜４０．０％、Ａｌ２Ｏ３：　Ｏまたは８．０
％以下、Ｎａ、０：０または１０．０％以下、Ｍｇｏ：
ｏまたは６．０％以下、Ｆ：０または１０．０％以下、
ＢＺＯ，：　５．０〜３０．０％、ＴｉＯ□：０または
１２．０％以下の組成が挙げられる。

ここにモールドパウダ中におけるＢ２Ｏ３含有量が５．
０％に満たないとＢ２Ｏ３の解離反応が不十分となって
、Ｂのスラブ表面への濃化が生じ難く、一方３０．０％
を超えるとスラブ表層部のＢｆｉ化が著しく、鋳片の矯
正変形過程で表面割れが生ずるという不都合が生じるの
で、Ｂ２Ｏ３含有量は５．０〜３０．０％程度とするの
が好ましい。

（２）スラブまたは熱延段階でほう化物を塗布すること
により、塗布対象物の表層部におけるＢ濃度を高める方
法。

この方法には、Ｂ濃化剤の種類・濃化剤塗布の時期およ
び手段に種々の選択があり得るが、スラブ段階で塗布す
るならば、Ｓｉｎｇを主成分とする表面酸化防止剤中に
ＦｅＢを５〜２０％添加して用いるのが適当である。ま
た、熱延段階での塗布を考えるならば、はう砂（Ｎａｚ
Ｂ４０ｔ”１ＯＨｚＯ）をガラス状に溶融して熱延前に
鋼板表面に塗布する方法が有効である。

ついで焼鈍処理を行うわけであるが、この発明で所期し
た２相組織とするためには、箱焼鈍では冷却速度が不十
分なので、焼鈍は連続焼鈍で行う。

ここに２相組織化するためには、当然のことながら焼鈍
温度は少なくともＡｃ、変態点以上のα相−Ｔ相共存温
度域まで加熱することが必要である。

なお上限はとくに規定しないが、Ａｃ３変態点以上まで
昇温させてもメリットはない。

また焼鈍後の冷却時にＴ相の少なくとも一部をアシキュ
ラーフェライトとするためには、焼鈍後の冷却速度は１
０°Ｃ八以上とするのが望ましい。

そしてかくして得られたフェライト＋アシキュラーフェ
ライト２相組織鋼板に、軽圧下率の調質圧延を施すこと
により、この発明で目的とする時効硬化性および非時効
性に優れた加工用冷延鋼板を得ることができる。なおこ
の発明で得られる鋼板は本来、降伏伸びはほとんど生じ
ないけれども、調質圧延における圧下率が０．２％に満
たないととくに微小歪付与後の時効を十分抑制すること
ができず、一方５％を超えると材質の劣化が大きくなる
ので、圧下率は０．２〜５％の範囲に限定した。

前掲第１図に、この発明に従い得られた鋼板Ｃ（表１参
照のこと）の伸び歪量と降伏伸びとの関係を併記したが
、同図より明らかなように、この発明鋼板Ｃは従来綱板
Ａ、Ｂに比べて耐時効性が格段に向上している。

（実施例） 表４に示す成分組成になる種々の鋼スラブを、表５に示
す条件に従って処理した。なおりの表面濃化処理は、鋳
造用モールドパウダ中に８２０２．を適当量含有させる
ことにより行った。

かくして得られた冷延板の機械的諸性質およびＢＨ性に
ついて調べた結果を、表６に示す。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、加工性に優れるのはいうま
でもなく、高い焼付は硬化性（ＢＨ性）を有しかつ、加
工前の長期間保存に対する耐時効性をも兼ね備えた加工
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、伸び歪量と降伏伸びとの関係を示したグラフ
、 第２図は、ライン内張力と鋼板内に導入される伸び歪量
との関係を示したグラフ、 第３図は、スラブ鋳片の厚み方向におけるＢｆｉ度分布
を示したグラフである。 第１ 図 第２図 イ申ｌＰ歪ｔ　（’ｔ） 第７１図 ４ｐｔＡ衣面刀゛うめ夕Ｅ醋ｃ２見 Ｃ中Ａ−Ｉｐ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、 Ｓｉ：０．２ｗｔ％以下、 Ｍｎ：０．０５〜２．０ｗｔ％、 Ａｌ：０．５ｗｔ％以下、 Ｎ：０．０２ｗｔ％以下および Ｂ：０．００２０〜０．０１ｗｔ％、 を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる鋼を、鋳造
   したのち、熱間圧延ついで冷間圧延を施すに際し、少な
   くとも冷間圧延が終了するまでの間に、鋼板表面から板
   厚の１％深さまでの表層部における平均Ｂ濃度を鋼板全
   体の平均Ｂ濃度よりも５ｐｐｍ以上高くし、しかるのち
   Ａｃ＿１変態点以上の温度で連続焼鈍温度を施し、つい
   で圧下率：０．２％以上の条件下に調質圧延を施すこと
   を特徴とする耐時効性に優れた焼付硬化型加工用鋼板の
   製造方法。 ２、請求項１において、素材の成分組成が Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、 Ｓｉ：０．２ｗｔ％以下、 Ｍｎ：０．０５〜２．０ｗｔ％、 Ａｌ：０．５ｗｔ％以下、 Ｎ：０．０２ｗｔ％以下、 Ｂ：０．０１ｗｔ％以下および Ｎｂ：０．１ｗｔ％以下 を、 （１０Ｂ＋Ｎｂ）≧０．０２ｗｔ％ の範囲において含有し、残部は実質的にＦｅの組成にな
   るものである製造方法。 ３、請求項１または２において、素材中にさらに Ｐ：０．０３〜０．１５ｗｔ％ を添加配合してなる製造方法。 ４、請求項１、２または３において、素材中にさらに Ｃｒ：０．０１〜５．０ｗｔ％ を添加配合してなる製造方法。 ５、請求項１、２、３または４において、素材中にさら
   にＴｉを Ｔｉ：０．００１〜０．０５ｗｔ％ でかつ、 Ｃ−（（１２／４８）Ｔｉ−（１２／３２）Ｓ−（１２
   ／１４）Ｎ）≧０．０００５ｗｔ％ただしＳ≦０．０５
   ｗｔ％ の範囲において添加配合してなる製造方法。