JPH06184769A - Bh性および加工性に優れた複合金属板 - Google Patents

Bh性および加工性に優れた複合金属板

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JPH06184769A
JPH06184769A JP34286092A JP34286092A JPH06184769A JP H06184769 A JPH06184769 A JP H06184769A JP 34286092 A JP34286092 A JP 34286092A JP 34286092 A JP34286092 A JP 34286092A JP H06184769 A JPH06184769 A JP H06184769A
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昌彦 織田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼板に比べて軽く、かつ鋼板と同等レベルの
剛性を有し、さらに焼き付け塗装により硬化し強度が上
昇するような特性を持った鉄とアルミニウムからなる複
合金属板を提供する。 【構成】 両表面が鉄、中心がAlの3層からなる複合
金属板であって、鉄層は化学成分が重量比でC:0.0
1〜0.055%、Si≦0.1%、Mn:0.04〜
0.5%、P≦0.1%、solAl:0.002〜
0.1%、N≦0.006%、固溶C:0.0003〜
0.0020%、残部鉄および不可避的不純物よりな
り、10μm以上60μm以下の整粒組織を有し、Al
層は化学成分が重量比で99%以上のAlを有するか、
或はMg≦6%、Mn≦2%、Si≦0.5%、Cr≦
0.5%、Zr≦0.5%等を含有するAl合金とする
ことを特徴とする焼き付け硬化性および加工性に優れた
複合金属板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は従来薄鋼板が適用されて
いた用途に対し、同等の剛性を維持しつつ軽量化した複
合金属板を提供するものであって、深絞り等の加工を行
う用途に適し、特にプレス成形後において塗料の焼き付
けのため例えば170℃といった温度に置かれたとき硬
化し、プレス加工性と強度との両立性をさらに向上させ
た複合金属板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車の外板等の構造材料としての軽量
化は大きな課題となっており、その手段は種々指向され
ている。軽量化手段の一つに、従来鋼板を使用していた
部分にアルミニウムを使用する方法がある。しかし、ア
ルミニウムによる軽量化および強度は理論的には可能で
あるが、アルミニウムはそれ自体では剛性が小さいため
鋼に比べてかなり厚くしなくてはならない。このため軽
量化効果が減少し、コストの面でも不利になる。さら
に、アルミニウムやアルミニウム合金は加工性が鋼板に
比べて大幅に劣る。以上のようなことからアルミニウム
は限られた用途にしか使用できないのが現状である。
【0003】これらを解決するために両面が鉄層、中心
がアルミニウム層で構成される3層の複合板で鉄層が加
工後の焼き付け硬化性(以後BHと称する)を有する薄
板が有望と考えられる。アルミニウムと鉄とを複合化し
た板材はその製造が技術的に困難なため実用例は少な
い。しかし、爆着法で作るアルミニウム厚5mm、鋼板厚
15mmの厚板の実用例はあるが薄板に関する実用例はな
い。
【0004】また、アルミニウムと鉄とを複合化した薄
板を製造する方法では重ね圧延法といわれるものが知ら
れている。例えば、特開昭63−157774号公報に
開示されているようにアルミニウム素材を350〜55
0℃程度に加熱し、鉄素材と温間で圧延し接合する方
法、特公昭56−52679号公報に開示されるように
鉄素材の表面にあらかじめアルミニウムメッキを施しこ
れを500℃程度に加熱しアルミニウム素材と温間で圧
延し接合する方法等がある。しかし、これらの方法で製
造された複合金属板は加工性が不充分であり、プレス成
形した後の焼き付け塗装による硬化もほとんどないとい
う問題がある。
【0005】一方、焼き付け塗装による硬化性を持った
鋼板単体についてはこれまでにも検討され、例えば特開
平2−197549号公報、特開昭63−247338
号公報に開示されるように鋼中のC,Ti或はNb量を
特定の範囲とし特定の条件で焼鈍することでこれが得ら
れることが見出されている。しかし、これらの方法で製
造した鋼板は総炭素量が少ないため焼き付け硬化量その
ものはあまり高いものは得られず、特開平2−1975
49号公報に開示されているように3kgf/mm2程度であ
るのが現状である。従って、このような鋼板とアルミニ
ウムを複合化できたとしても高い焼き付け硬化量を有す
る複合金属板は期待できない。このように、充分な加工
性および焼き付け硬化性を持つ鉄とアルミニウムの複合
板についてはこれまで知られていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから本
発明は良好な加工性を有し、さらにBHによる軽量化を
行うために4kgf/mm2 以上のBH量を持つ鉄とアルミニ
ウムの複合金属板を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために、鋼板およびアルミニウムの組成、状態
等を検討した結果、良好な加工性と焼き付け硬化性を持
つ鉄とアルミニウムの複合金属板を見出した。
【0008】すなわち本発明は、両表面が鉄、中心がア
ルミニウムの3層からなる複合金属板であって、鉄層は
化学成分が重量比でC:0.01〜0.055%、S
i:0.1%以下、Mn:0.04〜0.5%、P:
0.1%以下、solAl:0.002〜0.1%、
N:0.006%以下、固溶C:0.0003〜0.0
020%、残部鉄および不可避的不純物よりなり、10
μm以上60μm以下の整粒組織を有し、アルミニウム
層は化学成分が重量比で99%以上のAlを含有するA
l材或はAl合金からなることを特徴とする焼き付け硬
化性および加工性に優れた複合金属板である。また、こ
の複合金属板を構成するアルミニウム層は上記成分にか
わり6%以下のMg、2%以下のMnの少なくとも一方
を含有するアルミニウム合金であることも特徴とする。
また、さらに上記成分に加えて0.5%以下のSi、
0.5%以下のCr、0.5%以下のZnの1または2
以上を含有することも特徴とする。
【0009】
【作用】以下、本発明について詳細に説明する。鉄素材
中のC含有量は多いほど平均r値、延性は劣化し、降伏
強度が上昇し加工性は低下する。従って、C量は少ない
方がプレス加工性は良くなるためCは0.055%以下
とするのが良い。しかし、Cを0.010%より低くす
るためには脱炭コストが高くなるという問題がある。従
ってC量を0.055〜0.010%に限定した。
【0010】Siは微量では問題はないが、含有量が多
くなると加工性を低下させる。従って0.1%以下でな
ければならない。
【0011】Mnは鋼中に不可避的含有物として存在す
るSによる熱間脆性を防止するために必要な成分である
が、0.04%未満ではFeSが生成しその効果がな
い。また、0.5%を超えると加工性が劣化する。従っ
てMn量を0.04〜0.5%に限定した。
【0012】Pは多量に含有すると粒界に偏析して脆化
させ加工性低下の原因となる。従ってP量を0.1%以
下に限定した。
【0013】Alは鋼中の酸素量をコントロールするの
に必要な元素でありTiの添加前に脱酸材として添加す
る。鋼中の酸可溶性Alとして0.002%未満では脱
酸が充分に行われず、Tiの歩留り低下が著しい。しか
し、0.1%を超えると介在物が増加し鋼板の加工性が
低下する。従って、Al量を0.002〜0.1%に限
定した。
【0014】Nは鋼中に固溶すると加工性を著しく低下
させるためTiによりTiNとして固定されなければな
らない。また、生成したTiNの量も極力少ない方が良
い。従って、N量は0.0060%以下とする。
【0015】固溶C量を特定した理由は加工後に行われ
る焼き付け塗装で複合金属板を硬化させるためであり本
発明の特徴とするものである。固溶Cが多いほど焼き付
け硬化量を高くすることができるが時効により加工性が
低下するという問題点がある。図1は表1に示す化学成
分の鋼板およびアルミニウム板よりなる両面が鋼板で中
心がアルミニウム板からなる複合金属板を図3に示す設
備によって製造する際に鋼板部の固溶C量を焼鈍条件を
変えることにより0.2〜30ppm の範囲で種々変えた
場合の焼き付け硬化量と製造後6カ月経過後のストレッ
チャーストレイン量におよぼす固溶C量の影響を示した
ものである。図1より明らかなように固溶C量が3〜2
0ppm の範囲であれば時効によるストレッチャーストレ
インは発生せずかつ4kgf/mm2 以上の高い焼き付け硬化
量を持つ複層鋼板となることがわかる。上記成分以外は
Feおよび不可避的不純物よりなるものである。
【0016】
【表1】
【0017】上記成分の鉄素材の結晶粒径は良好な加工
性を持たせるためには、10μm以上60μm以下の整
粒でなければならない。図2は表1に示す化学成分の鋼
板およびアルミニウム板よりなる両面が鋼板で中心がア
ルミニウム板からなる複合金属板を図3に示す設備によ
って製造する際に、鋼板部分の焼鈍時間を変えることに
より複層鋼板の鋼板部分の平均結晶粒径を変えた場合の
複層鋼板の平均r値と伸びにおよぼす結晶粒径の影響を
示したものである。図2より明らかなように、平均結晶
粒径が10〜60μmで良好な平均r値、伸びが得られ
ることがわかる。
【0018】なお、上記調査において組成を本発明の範
囲内で変更した場合でも良好な加工性および焼き付け硬
化性が得られることがわかった。なお、上記複合金属板
中の鋼板の製造方法は特に限定されるものではなく、熱
延によって製造されたものでも良く、冷延焼鈍工程を経
て製造されたもので良い。
【0019】次に、アルミニウム素材の条件について述
べる。アルミニウム素材の材質については純アルミニウ
ム、アルミニウム合金のいずれでも良い。アルミニウム
合金の種類については限定するものではないが、6%以
下のMg、2%以下のMnの少なくとも一方を含有する
アルミニウム合金が特に好ましい。これらの合金成分は
焼鈍状態でのアルミニウムの強度を上昇させ、しかも絞
り加工等の加工性もあまり損なわない。Mgの量が6%
を超えたり、Mnの量が2%を超えると硬化が著しく、
加工性を害するので、これら成分の範囲は上記が適当で
ある。また、さらに上記成分とあわせて0.5%以下の
Si、0.5%以下のCr、0.5%以下のZnの1ま
たは2を含有させると加工性を良好に保ちながらさらに
強度を上げることができる。しかし、Si,Cr,Zn
の量は上記範囲を超えて添加すると硬度が上がり過ぎ加
工性を害するので上記範囲を限度とする。上記成分のア
ルミニウム素材は、冷延ままの素材でも焼鈍を行った素
材のいずれでも良い。
【0020】なお、図3に示される通電加熱設備は素材
の鉄層1,3とアルミニウム層2とにそれぞれ通電ロー
ル11,12,13を設け、この通電と加圧を兼ねた2
本のロール4の間に連続的に送りこんで複合板5を製造
するものである。電源は低周波の交流電源、直流電源い
ずれも使用できる。電源21の電流は鉄層1の通電ロー
ル11から鉄層1とアルミニウム層2を通り、これの通
電ロール12に至る。同様に電源22の電流はアルミニ
ウム層2と鉄層3との直列回路を流れる。上記2つの電
源21,22の位相を適当に合わせておけばアルミニウ
ム層2の電流は2つの電源からの電流の和になる。この
場合、鉄層の方がアルミニウム層より電気抵抗が高いた
め鉄層とアルミニウム層が同程度の厚みであれば鉄層の
方が発熱は大きく高温になる。もし、鉄層の加熱温度が
目標の温度に達しない場合は、補助加熱用の設けられた
通電ロール14,15にそれぞれ補助加熱用電源23,
24から通電を行うことによって補助加熱を行う。
【0021】鉄層とアルミニウム層の接合を行う場合、
図3のような2本のロール間で外力を加える方式でも良
く、プレスのような方式でも良い。接合用素材の加熱方
法も通電加熱、誘導加熱、加熱炉による加熱等どのよう
な方式でも良い。以上のような鉄層とアルミニウム層を
有する複合金属板とすることにより焼き付け硬化性およ
び加工性に優れた複合金属板とすることができる。
【0022】
【実施例】以下に本発明の実施例を比較例と共に示す。
表2に示すような組成の板厚0.4mmの鋼板および板厚
0.6mmのアルミニウム板を使用し、図3に示す通電加
熱設備により両表面が鉄、中心がアルミニウムの3層に
なるように重ね合わせると同時に、図3に示すように鉄
層に接触する2本のロールによる外力を加え、鉄層とア
ルミニウム層を連続的に接合した。鋼板部分の加熱温
度、加熱時間を変えることにより鋼板部分の結晶粒径お
よび固溶C量を表2に示すように種々変更した。試料番
号(1)〜(14)は組成、鋼板部分の結晶粒径および
固溶Cのいずれも本発明範囲内のものであり、(15)
〜(26)はいずれか一つ以上が本発明範囲から外れた
ものである。接合後、得られた複合金属板の材質を表3
に示す。表3からわかるように本発明範囲内複合金属板
は優れた焼き付け硬化性および加工性を示す。
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による鉄と
アルミニウムの複合板は優れた加工性および焼き付け硬
化性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】複合板の焼き付け硬化量および時効後のストレ
ッチャーストレイン量におよぼす鉄層の固溶炭素量の影
響を示す図。
【図2】複合板のr値および伸びにおよぼす鉄層の結晶
粒径の影響を示す図。
【図3】複合板の製造に使用した装置の一例を示す図。
【符号の説明】
1,3 鉄層 2 アルミニウム層 4 ロール 5 複合板 11,12,13 通電ロール 14,15 補助用通電ロール 21,22 電源 23,24 補助加熱用電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/00 301 S 38/06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両表面が鉄、中心がアルミニウムの3層
    からなる複合金属板であって、鉄層は化学成分が重量比
    でC:0.01〜0.055%、Si:0.1%以下、
    Mn:0.04〜0.5%、P:0.1%以下、sol
    Al:0.002〜0.1%、N:0.006%以下、
    固溶C:0.0003〜0.0020%、残部鉄および
    不可避的不純物よりなり、10μm以上60μm以下の
    整粒組織を有し、アルミニウム層は化学成分が重量比で
    99%以上のAlを含有するAl材或はAl合金からな
    ることを特徴とする焼き付け硬化性および加工性に優れ
    た複合金属板。
  2. 【請求項2】 アルミニウム層はAl以外に重量比で6
    %以下のMg、2%以下のMnの少なくとも一方を含有
    するアルミニウム合金であることを特徴とする請求項1
    記載の複合金属板。
  3. 【請求項3】 アルミニウム層はさらに0.5%以下の
    Si、0.5%以下のCr、0.5%以下のZnの1ま
    たは2以上を含有することを特徴とする請求項3記載の
    複合金属板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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