JPH046246A - 表層部高強度良加工性冷延鋼板 - 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、板厚表層部を高強度化した良加工性冷延鋼板
に関するものである。

（従来の技術） 冷延鋼板は自動車の内外板や電気器具等に広く用いられ
ている。冷延鋼板に要求される特性は、機械的性質の面
からは、適度の強度と加工性を有することである。加工
性は大別して張り出し性と絞り性に区分される。張り出
し性は引張試験で得られる伸びが大きい程良好であり、
絞り性は同じく引張試験で得られるｒ値が大きいほど良
好である。強度と伸びは一般に相反する特性であり、強
度が高（なるほど伸びは劣化する。同様に、強度が高く
なると大きなｒ値が得にくくなる傾向がある。

この１０年来、数多くの高強度冷延鋼板が開発され、例
えば特公昭５５−３１８１２号公報では低炭素アルミニ
ウムキルド綱にＭｎ、Ｐを添加し、箱焼鈍することによ
り引張強さ最大５０ｋｇ／−級の良加工性冷延鋼板を製
造する方法が提案されている。また、特公昭５７−５７
９４５号公報では極低炭素Ｔｉ添加鋼にＳｉ、　Ｍｎ、
　　Ｐを添加し、主に連続焼鈍することに、より同じく
引張強さ最大５０ｋｇ／−級の良加工性冷延鋼板を製造
する方法が提案されている。

このような高強度冷延鋼板の開発により板厚低減による
自動車等の軽量化が図られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、高強度化に伴う加工性の劣化は完全には
防ぎ得ないため、高強度化の上限は加工性の点から制約
を受け、十分な軽量化が達成されていないというのが実
情である。

本発明者らは、自動車の内外板等への高強度冷延鋼板の
適用状況を詳細に調査した結果、高強度冷延鋼板の使用
目的の大部分を占める、デンッと呼ばれる鋼板の小さな
凹みや張り剛性の改善に対しては、鋼板の板厚全体を高
強度化する必要はなく、表層部のみを高強度化すればよ
く、またこれにより加工性も優れるとの知見を得た。

本発明は、高強度冷延鋼板として具備すべき高強度と剛
性を有し、且つ加工性も優れた高強度良加工性冷延鋼板
の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、前記目的を達成すべく検討を重ねた結果
、Ｔｉを含有した極低炭素冷延鋼板の表層部の窒素含有
量を高くし、中心部は高くせずして、鋼板表層部を高強
度化し、且つ鋼板全体としては張り出し性（伸び）と絞
り性（ｒ値）が優れた表層部高強度良加工性冷延鋼板が
得られることを知見し、本発明を完成したものである。

すなわち、本発明の要旨とするところは、重量％で、Ｃ
：０．００５０％以下、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０
．８％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０４％以下
、ＡＩ＝０．０１〜０．１％、Ｔｉ：０．０　Ｏ５〜０
．１５％、Ｎ：＠板表層部Ｏ６１層以内の平均Ｎ量が０
．０１００−０．０８００％で、中心部の平均Ｎ量が０
．００６０％以下を含み、サラニ必要ニ応シＴ　Ｂ　：
　０．０００１〜０．００１５％、Ｎｂ：０．００１〜
０．０５％、Ｗ：０．００５〜０．１％、Ｍ。

：０．００５〜０．１％の１種または２種以上、および
／またはＶ：０．０１〜０．０５％を含有し、残部が鉄
および不可避的不純物からなる表層部高強度良加工性冷
延鋼板にある。

（作用） 以下本発明について詳細に説明する。

成分の限定理由は次の通りである。

Ｃは、Ｔｉと結びついてＴｉｃを形成し、後述するＴｉ
Ｏ高強度化作用を失わせ、またその含有量が増えると加
工性を劣化するので、上限０．００５０％とする。０．
００３５％以下が好ましい。

Ｓｉは、伸びを劣化させ、また塗装性やメツキ性を劣化
させるので、少ない方が好ましく上限を０、１％とする
。

Ｍｎは、鋼板製造時の熱間圧延でＳにょる脆化防止のた
めに必要であるが、その量が多くなるとｒ値を劣化さ廿
るので、上限を０．８％とする。

ＰとＳは、伸びを劣化させるので、いずれも０．０４％
以下とする。

＾！は、脱酸に必要な元素であり、０．０１％以上含有
させる。一方、過度に含有すると後述する鋼板表層部の
Ｎを高めた際、表層窒化時に、高強度化に殆ど効果のな
い粗大なＡＩＮを形成して高強度化が図れないので、０
．１０％以下とする。

Ｔｉは本発明で特に重要な元素であり、Ｃを固定してｒ
値を顕著に向上させ、また後述する表層部のＮ量を高め
た鋼板では電子顕微鏡では捕らえられないくらいの極め
て微細なＴｉＮを形成し、析出硬化により著しく強度を
上昇させる。この効果を奏するには０．ＯＯ５％以上の
含有が必要である。

一方、あまり多量に含有すると合金コストが上昇するの
で、上限を０．１５％とする。０．０２０〜０．１０％
の範囲が好ましい。

ＮはＴｉや後述のＶと結びついて表層部を高強度化させ
るため、表層から０．１　ｍ以内の平均Ｎ含有量を０．
０１００％以上と中心部より高くする。しかしながら、
表層部のＮ量があまり多いと鋼板が脆化するので、前記
平均Ｎ含有量の上限を０．０８００％とする。また、良
好な加工性を確保するため鋼板中心部の平均Ｎ量を０．
００６０％以下とする。鋼板表面層のＮ含有量を前記の
如く高めるには、例えば冷延鋼板をＮＨ，添加雰囲気中
で焼鈍することによりなされる。この際、雰囲気中のＮ
氾濃度、焼鈍の温度、時間の調整によりＮ含有量が変え
られる。また窒化による鋼板板厚方向のＮ分布は表層部
から中心部に向けて一般に減少する。

Ｂは、二次加工割れと呼ばれる鋼板の脆性破壊を防止す
る作用があり、その効果を奏するには０．０００１％以
上必要である。しかしながら、過度に含有すると、伸び
とｒ値が劣化するので、上限を０．００１５％とする。

Ｎｂは、熱間圧延後の鋼板の結晶粒を細かくし、これを
通じて冷延鋼板のｒ値を向上させる効果がある。この効
果を奏するには０．００１％以上の含有量が必要である
。しかしながら、あまり多量に含有しても効果は飽和し
、また合金コストが上昇するので、０，０５％以下とす
る。

ＷとＭｏは、ｒｆｆｆを同上させる効果があり、この効
果を奏するにはともに０．００５％以上の含有量が必要
である。しかしながら、あまり多量に含有すると合金コ
ストが上昇するので、上限をともに０．１０％とする。

これらＢ、　Ｎｂ、　Ｗ、、Ｍｏは選択的に含有される
。

■は、鋼板表層のＮを高めた鋼では微細なりＮを形成し
、析出強化により強度を上昇させる。その効果を奏する
には０．０１％以上の含有量が必要である。しかしなが
ら、その含有量が多量になってもその効果は飽和し、合
金コストの上昇となるので０．０５％以下とする。

これらの成分からなる冷延鋼板は、例えば連続鋳造−熱
間圧延一説スケールー冷間圧延−表層窒化焼鈍によって
製造される。またその後、調質圧延あるいは各種表面処
理が必要に応じて施される。

熱間圧延は８５０〜９３０°Ｃの温度で仕上げ、５５０
〜７８０℃で巻取ることが、加工性の点から好ましい。

また脱スケール後の冷間圧延は５０〜９０％の圧下率で
行うことが、ｒ値をはじめとする加工性を高める観点か
ら好ましい。

焼鈍はオーブンコイル焼鈍や連続焼鈍等鋼板の表面が窒
化能ガス雰囲気に充分に曝されるものであればいずれで
もよく、窒化能ガス例えばＮＨ３を添加した雰囲気で、
オーブンコイル焼鈍では７００〜８５０℃、連続焼鈍で
は７３０〜９００℃で行ない、鋼板表層を窒化し、当該
表層部のＮ量を高めることが、高強度化する上で望まし
い。

焼鈍後は、必要に応して鋼板形状矯正等のために調質圧
延される。

また、表面処理用鋼板とする場合は、冷間圧延−表層窒
化焼鈍一調質圧延−めっき、あるいは、冷間圧延−表層
窒化焼鈍−めっき−調質圧延、の工程で製造される。

適用される表面処理用鋼板の種類は如何なるものでもよ
く、例えば電気亜鉛めっき鋼板、ターン・シート、連続
溶融亜鉛めっき鋼板、連続溶融アルミニウムめっき鋼板
等任意の表面処理が施される。

（実施例） 次に、実施例６ごついて述べる。

実施例１ 供試材は溶鋼を連続鋳造でスラブとし、１１００’ｃに
加熱したスラブを仕上温度９００″Ｃで板厚３．０閣に
熱間圧延し、６００°Ｃで巻取り、酸洗後、板厚０．８
　ｗｎまで冷間圧延し、冷延後に焼鈍した。

銅板表面層の窒素含有量を高めるのは、・２０％Ｈ。

＋８０％Ｎ、の雰囲気のオーブンコイル焼鈍法により７
８０°Ｃ２時間の焼鈍を行い、その冷却途中で５５０°
Ｃ１ｈの保定を行い、その際、２５％ＮＨｎ＋１５％Ｉ
ｈ＋６０％Ｎ２のアンモニア添加雰囲気中で窒化を行っ
た。尚、比較材の一部は窒化しなかった。供試材鋼板の
化学成分を第１表に示す。焼鈍後に０．８％の調質圧延
を行った。得られた冷延鋼板について、引張試験、二次
加工性の調査、Ｎ分析およびビッカース硬度針による板
厚方向硬度分布を測定した。

試験結果を第２表に示す。鋼符号１．２．３．４．５．
６が本発明による冷延鋼板であり、鋼符号７．８．９は
本発明を逸脱した比較冷延鋼板である。本発明による冷
延鋼板は表面層の引張強さが４７ｋｇ／−以上と高くか
つｒ値も２．０を越えて、優れた表面層高強度良加工性
冷延鋼板である。これに対し、比較冷延鋼板は表面層の
引張強さが低いか、あるいはｒ値が低い。参考のため、
本発明による冷延鋼板３と比較冷延鋼板７の板厚内硬変
分布を第１図に示す。

なお、本発明鋼３の冷延鋼板を使用して、電気、亜鉛め
っき鋼板とターン・シートを製造したが、表面層の引張
強さやｒ値その他の機械的性質に大きな変化はなく、ま
た、めっき密着性や耐食性も良好で、優れた表面層高強
度良加工性電気亜鉛めっき鋼板および表面層高強度良加
工性ターン・シートが得られた。

実施例２ 実施例１で用いたものと同じ溶鋼を、連続鋳造によりス
ラブとし、１０５０°Ｃに加熱したスラブを仕上温度８
９０°Ｃで板厚２．７ｍに熱間圧延し、５８０°Ｃで巻
取り、酸洗後、厚さ０．７　ｍｍまで冷間圧延した。冷
延された鋼板を冷延鋼板用連続焼鈍ライン、連続溶融亜
鉛めっきラインおよび連続溶融アルミニウムめっきライ
ンを各々連続焼鈍条件７５０“ＣＸ　１．５ｍ１ｎの条
件で通板した。その際、１．５ｍ１ｎの連続焼鈍のうち
、最初の１．０　ｌ１ｌｉｎは３％ＮＨ３＋４％ｎ、＋
９３％Ｎ２のアンモニア含有雰囲気中で窒化を行った。

そして、残る０、５ｍ１ｎは５％Ｈ２＋９５％Ｎ２の雰
囲気中で通常の連続焼鈍を行った。その後、各供試鋼板
は、１．２％の調質圧延を行ったのち、引張試験、二次
加工性の調査、Ｎ分析およびビッカース硬度計による板
厚方向硬度分布の測定に供した。

冷延鋼板につき得られた結果と、窒化後の表面層（表面
から１ｍｍまでの）のＮ含有量および中心層のＮ含有量
を第３表に示す。

鋼符号ｌ、２．３．４．５．６が本発明による冷延鋼板
であり、鋼符号７．８．９は比較冷延鋼板である。本発
明による冷延鋼板は表面層の引張強さが５１．５ｋｇ／
−以上と高く、且つｒ値も１．８を越えて優れた表面層
高強度良加工性冷延鋼板が得られた。

これに対し、比較冷延鋼板は表面層の引張強さが低いか
、あるいはｒ値が低い。参考のため、本発明による冷延
鋼板３と比較冷延鋼板７の板厚内硬変分布を第２図に示
す。なお、連続溶融亜鉛めっき鋼板と連続溶融アルミニ
ウムめっき綱板の機械的性質は冷延鋼板と大差なく、ま
た、めっき密着性や耐食性にも問題なく、優れた表面層
高強度良加工性溶融亜鉛めっき鋼板と表面層高強度良加
工性溶融アルミニウムめっき鋼板が得られた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば表面層の強度が高
く、かつｒ値や伸びの優れた表面層高強度良加工性冷延
鋼板（表面処理用鋼板としても使用可）が安定して、か
つ安価にて得られるので、自動車等の軽量化や剛性の向
上に寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１において板厚方向における硬
度分布を示す図、第２図は本発明の実施例２において板
厚方向における硬度分布を示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：０．
   １％以下、Ｍｎ：０．８％以下、Ｐ：０．０４％以下、
   Ｓ：０．０４％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｔｉ
   ：０．００５〜０．１５％、Ｎ：鋼板表層部０．１ｍｍ
   以内の平均Ｎ量が０．０１００〜０．０８００％で、中
   心部の平均Ｎ量が０．００６０％以下を含み、残部鉄お
   よび不可避的不純物からなることを特徴とする表層部高
   強度良加工性冷延鋼板。
2. （２）重量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：０．
   １％以下、Ｍｎ：０．８％以下、Ｐ：０．０４％以下、
   Ｓ：０．０４％以下、Ｍ：０．０１〜０．１％、Ｔｉ：
   ０．００５〜０．１５％、Ｎ：鋼板表層部０．１ｍｍ以
   内の平均Ｎ量が０．０１００〜０．０８００％で、中心
   部の平均Ｎ量が０．００６０％以下を含み、さらに、Ｂ
   ：０．０００１〜０．００１５％、Ｎｂ：０．００１〜
   ０．０５％、Ｗ：０．００５〜０．１％、Ｍｏ：０．０
   ０５〜０．１％の１種または２種以上を含有し、残部鉄
   および不可避的不純物からなることを特徴とする表層部
   高強度良加工性冷延鋼板。
3. （３）重量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：０．
   １％以下、Ｍｎ：０．８％以下、Ｐ：０．０４％以下、
   Ｓ：０．０４％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｔｉ
   ：０．００５〜０．１５％、Ｎ：鋼板表層部０．１ｍｍ
   以内の平均Ｎ量が０．０１００〜０．０８００％で、中
   心部の平均Ｎ量が０．００６０％以下を含み、さらに、
   Ｖ：０．０１〜０．０５％を含有し、残部鉄および不可
   避的不純物からなることを特徴とする表層部高強度良加
   工性冷延鋼板。
4. （４）重量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：０．
   １％以下、Ｍｎ：０．８％以下、Ｐ：０．０４％以下、
   Ｓ：０．０４％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｔｉ
   ：０．００５〜０．１５％、Ｎ：鋼板表層部０．１ｍｍ
   以内の平均Ｎ量が０．０１００〜０．０８００％で、中
   心部の平均Ｎ量が０．００６０％以下を含み、さらに、
   Ｂ：０．０００１〜０．００１５％、Ｎｂ：０．００１
   〜０．０５％、Ｗ：０．００５〜０．１％、Ｍｏ：０．
   ００５〜０．１％の１種または２種以上と、Ｖ：０．０
   １〜０．０５％を含有し、残部鉄および不可避的不純物
   からなることを特徴とする表層部高強度良加工性冷延鋼
   板。