JPH07110972B2 - 高r値高張力冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

高r値高張力冷延鋼板の製造方法

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JPH07110972B2 JP25191687A JP25191687A JPH07110972B2 JP H07110972 B2 JPH07110972 B2 JP H07110972B2 JP 25191687 A JP25191687 A JP 25191687A JP 25191687 A JP25191687 A JP 25191687A JP H07110972 B2 JPH07110972 B2 JP H07110972B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高r値高張力冷延鋼板の製造方法に関し、特
に、超深絞り加工用冷延鋼板の製造方法に関する。
従来の技術 近年、自動車部品や電気機器外板として、高いプレス成
形性を有し、従つて、高いr値を有する冷延鋼板が強く
要望されている。特に、自動車部品に関しては、安全性
の確保の観点から、高r値に加えて、鋼板の高強度化も
要求されている。
従来、r値を向上させた鋼種として、極低C鋼にCとN
とを十分に固着し得るに足るTi及び/又はNbを添加した
所謂IF(Interstitial Free)鋼が知られている。この
鋼種を高強度化するには、これに固溶強化元素であるS
i、Mn、P等を添加しているが、しかし、これらの固溶
強化元素は、冷間圧延後の焼鈍中にr値に有利な(22
2)結晶方位の核生成及び結晶粒成長を抑制する傾向を
有するために、高いr値と強度とを併せて得ることが困
難である。
発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、上記した問題を解決するために鋭意研究
した結果、極低C鋼にCとNとを固着し得るに必要とさ
れる量より多い量にてTi及び/又はNbを添加し、これに
通常の高r値IF鋼の製造方法に従つて、熱間圧延、冷間
圧延及び焼鈍処理を行なつて、r値に有利な結晶集合組
織を形成した後、浸炭及び/又は窒化処理によつて、Ti
C、NbC及びTiN、TiNの分散析出による分散強化によつ
て、高r値高強度冷延鋼板を製造し得ることを見出して
本発明に至つたものである。
問題点を解決するための手段 本発明による高r値高張力冷延鋼板の製造方法の第1
は、重量%で (a)C 0.01%以下、 Mn 0.05〜0.50%、 Sol.Al 0.005〜0.08%、 P 0.02%以下、 S 0.015%以下、及び N 0.006%以下を含有し、更に、 (b)Ti 0.01〜0.30%、及び Nb 0.01〜0.30% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有
し、(Ti+Nb)/Cなる原子比が1以上であり、残部鉄及
び不可避的不純物よりなる鋼を1100〜1250℃の範囲の温
度に加熱し、仕上温度を(Ar3−50)℃乃至(Ar3+10
0)℃とする熱間圧延の後、550〜800℃の範囲の温度で
巻取り、これを酸洗し、60〜90%の圧延率で冷間圧延
し、600〜850℃の範囲の温度で再結晶焼鈍を行なつた
後、更に、浸炭ガス中で700〜850℃の範囲の温度で浸炭
処理するか、又は窒化ガス中で450〜850℃の範囲の温度
で窒化処理することを特徴とする。
本発明による高r値高張力冷延鋼板の製造方法の第2
は、上記化学成分を有する鋼を1100〜1250℃の範囲の温
度に加熱し、仕上温度を(Ar3−50)℃乃至(Ar3+10
0)℃とする熱間圧延の後、550〜800℃の範囲の温度で
巻取り、これを酸洗し、60〜90%の圧延率で冷間圧延
し、600〜850℃の範囲の温度までの昇温によつて再結晶
焼鈍を行なつた後、その温度を保持したまま、引き続い
て、浸炭ガス中で浸炭処理するか、又は窒化ガス中で窒
化処理することを特徴とする。
本発明による方法における鋼の化学成分について説明す
る。
Cは、その添加量が増大するにつれて、Cを固着するに
要するTi及びNbの添加量が増大し、製造費用が増加し、
また、TiC及び/又はNbCが焼鈍中に析出するこによつ
て、粒成長を阻害して、r値の向上を妨げる。従つて、
本発明において、C量は少ないほどよいので、上限値を
0.01%以下とする。下限値については、製鋼技術上の観
点から、0.001%とする。
Mnは、鋼の強度化に寄与するが、他方、添加量の増大と
共に、r値が劣化するので、添加量の上限を0.5%とす
る。しかし、0.05%よりも少ないときは、熱間割れを生
じ、r値を低下させるので、下限値を0.05%とする。
Pは、焼鈍過程でのr値の向上を得ると共に、Pの添加
がスポツト溶接性を低下させることから、その含有量は
低いほど好ましいが、製鋼技術上の観点から、含有量を
0.02%以下とする。
Sは、r値には、直接には影響しない。しかし、S量の
増加は、MnS系の伸張した介在物を増加させ、局部延性
を劣化させるので、含有量の上限を0.015%とする。
Alは、脱酸剤として、少なくとも0.005%を添加するこ
とが必要である。しかし、0.08%を越えて過多に添加す
るときは、脱酸効果が飽和するのみならず、アルミナ系
介在物が発生し、成形性を劣化させる。
Nは、その添加量の増大と共に、これを固着するための
Ti及び/又はNbの添加量が増大し、鋼の製造費用を高め
る。更に、析出量も増大し、粒成長性が劣化して、r値
を低下させる。従つて、N量も少ないほど好ましく、本
発明においては、0.006%以下とする。
Tiは、前述したように、C及びNを固定して、r値を高
め、また、浸炭又は窒化処理によつて、TiN又はTiCを析
出させるために、C及びNを固定するに必要な量以上の
量を添加することが必要である。かかる目的のために、
本発明においては、Tiは0.01%以上を添加することが必
要であるが、しかし、0.30%を越えて過多に添加すると
きは、析出物の粗大化が起こつて、分散強化を達成し得
ない。
Nbも、Tiと同様に、C及びNを固定して、r値を高め、
また、浸炭又は窒化処理によつて、NbN又はNbCを析出さ
せるために、C及びNを固定するに必要な量以上の量を
添加することが必要である。かかる目的のために、本発
明においては、Nbは0.01%以上を添加することが必要で
ある。しかし、過多に添加するときは、再結晶温度を上
昇させるので、操業上、好ましくない。従つて、本発明
においては、Nbの添加量は、0.30%以下とする。
更に、本発明においては、Ti及び/又はNbは、前述した
ように、C及びNを固定するに必要な量以上の量を要す
るので、原子比にて(Ti+Nb)/Cが1以上であるように
添加される。
本発明によれば、第1の方法として、上記した化学成分
を有する鋼を1100〜1250℃の範囲の温度に加熱し、仕上
温度を(Ar3−50)℃乃至(Ar3+100)℃とする熱間圧
延の後、550〜800℃の範囲の温度で巻取り、これを酸洗
し、60〜90%の圧延率で冷間圧延し、600〜850℃の範囲
の温度で再結晶焼鈍を行なつた後、更に、浸炭ガス中で
700〜850℃の範囲の温度で浸炭処理するか、又は窒化ガ
ス中で450〜850℃の範囲の温度で窒化処理することによ
つて、高r値高張力冷延鋼板を製造することができる。
また、第2の方法として、上記と同様にして、冷間圧延
し、次いで、常温より600〜850℃の範囲の温度までの昇
温によつて再結晶焼鈍を行なつた後、その温度を保持し
たまま、引き続いて、浸炭ガス中で浸炭処理するか、又
は窒化ガス中で窒化処理することによつても、高r値高
張力冷延鋼板を得ることができる。
本発明においては、第1及び第2のいずれの方法におい
ても、上記した化学成分を有する鋼を先ず、従来より知
られている方法に従つて、熱間圧延から冷間圧延までの
工程を行なう。
即ち、鋼を1100〜1250℃の温度に加熱した後、熱間圧延
において、仕上圧延を(Ar3−50)℃乃至(Ar3+100)
℃の範囲の温度で行なう。熱間圧延においては、後工程
である冷間圧延と再結晶焼鈍にて高r値の集合組織を得
るために、熱延板は、粒径の細粒化と集合組織のランダ
ム化が必要である。このために、熱間圧延は、Ar3点以
上で行なう必要があり、特に、Ar3点直上温度が好まし
い。しかし、フエライト・オーステナイトの二相域であ
つても、オーステナイトの微細粒が多いときは、必ずし
もAr3直上温度でなくてもよい。このような理由によつ
て、本発明の方法において、仕上温度を(Ar3−50)℃
乃至(Ar3+100)℃の範囲の温度とする。
この仕上圧延の後の巻取の温度は、鋼中の固溶Cや固溶
Nを炭化物、窒化物等の析出物として除去するための重
要な因子であつて、これら炭化物及び窒化物は、550〜8
00℃の温度で析出するので、本発明においては、巻取を
この温度範囲で行なうことが必要である。
次に、冷間圧延において、その後の焼鈍にて高r値に有
利な(222)面集合組織を形成し、有害な影響を与える
(200)面を減少させるために、圧延率は60〜90%の範
囲とされる。本発明においては、この冷間圧延の後、60
0〜850℃の範囲の温度のフエライト域にて再結晶焼鈍さ
せることによつて、前述したように、r値に有利な(22
2)面集合組織を形成させるのである。
既に知られているように、r値は、主として鋼の(22
2)面の集合組織に依存し、固溶C及び固溶Nを再結晶
焼鈍前に巻取処理によつて完全に除くのは、上記集合組
織を得るためである。しかし、一旦、再結晶が完了し、
高r値に有利な集合組織が形成されれば、巻取処理によ
つて鋼中に分散した炭化物や窒化物は、CやNの外部か
らの侵入によつて、析出物の成長を促し、析出強化機構
を有する。また、浸炭や窒化によつて侵入した固溶C及
び固溶N自体、鋼を強化する。そこで、本発明の方法に
おいては、再結晶焼鈍を行なつた後、浸炭ガス中でも最
も有効に浸炭し、ここに、既に形成された高r値に有利
な集合組織を破壊しないフエライト域の温度範囲、即
ち、700〜850℃で浸炭を行なうか、又は窒化ガス中で最
も有効に窒化し、ここに、既に形成された高r値に有利
な集合組織を破壊しないフエライト域の温度範囲、即
ち、450〜850℃で窒化を行ない、これによつて、高強度
且つ高r値を有する鋼板を得ることができる。
また、本発明においては、再結晶が完了し、高r値に有
利な集合組織が形成された後であれば、再結晶温度に保
持したまま、浸炭又は窒化処理を行なつてもよい。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、極低C鋼にCとNとを
固着し得るに必要とされる量より多い量にてTi及び/又
はNbを添加し、これを通常の高r値IF鋼の製造方法に従
つて、熱間圧延、冷間圧延及び焼鈍処理を行なつて、r
値に有利な結晶集合組織を形成した後、浸炭及び/又は
窒化処理によつて、TiC、NbC及びTiN、TiNの分散析出に
よる分散強化によつて、高r値高強度冷延鋼板を得るこ
とができる。
実施例 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。
第1表に示す化学成分を有する極低C量のIF鋼を1250℃
で30分間加熱して溶体化処理した後、仕上温度を900℃
として熱間圧延を終了し、その後、700℃で30分間炉
冷、高温巻取処理の後、85%の冷間圧延を行え、850℃
で2分間の焼鈍を施した。
次いで、第1の方法に従つて、上記焼鈍処理の後、鋼板
を500〜900℃で2時間、プロパンガス中で浸炭処理し
た。この浸炭処理の温度、浸炭量及び得られた鋼板のr
値及び引張強さを第2表に示す。また、鋼板を850℃で
2分間の焼鈍の後、800℃で2時間、プロパンガス中で
浸炭処理したときの(Nb+Ti)/C原子比と、得られた鋼
板の値及び引張強さの関係を第1図に示し、Ti量0.10
%の鋼板を所定の800℃で2分間の焼鈍の後、所定温度
で2時間、プロパンガス中で浸炭処理したときの浸炭温
度と、得られ た鋼板のr値及び引張強さの関係を第2図に示す。
また、前記焼鈍処理の後、鋼板をアンモニア−窒素−水
素ガス中での窒化処理を行なつた。この窒化処理の温
度、窒化量及び得られた鋼板の値及び引張強さを第3
表に示す。また、鋼板を850℃で2分間の焼鈍の後、600
℃で2時間、アンモニア−窒素、水素ガス中での窒化処
理したときの(Nb+Ti)/C原子比と、得られた鋼板の
値及び引張強さの関係を第3図に示し、Ti量0.10%の鋼
板を所定の850℃で2分間の焼鈍の後、所定の温度で2
時間、窒化処理したときの窒化温度と、得られた鋼板の
値及び引張強さの関係を第4図に示す。
更に第2の方法に従つて、前記の鋼を85%の冷間圧延ま
で前記と同様の熱処理加工を行ない、その後、窒素−水
素ガス焼鈍炉中で300℃まで昇温し、その後、20℃/時
の速度で400〜900℃まで昇温し、その後、その温度を保
持しつつ、アンモニア−窒素−水素中で2時間保持して
窒化処理を行い、次いで炉冷した。これらの試料 について、引張強さ及び値を測定した。結果を第4表
に示す。
また、窒素−水素ガス焼鈍炉中で300℃まで昇温し、そ
の後、20℃/時で600℃まで昇温し、アンモニア−窒素
−水素ガス中で2時間、窒化処理し、この後、炉冷した
ときの(Nb+Ti)/C原子比と、得られた鋼板の値及び
引張強さの関係を第5図に示し、Ti量0.10%の鋼板を窒
素−水素ガス焼鈍炉中で300℃まで昇温し、その後、20
℃/時で所定温度まで昇温し、アンモニア−窒素−水素
ガス中で2時間、窒化処理したときの窒化温度と、得ら
れた鋼板の値及び引張強さの関係を第6図に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による第1の方法に従って、焼鈍した
鋼板を850℃で2分間の焼鈍の後、800℃で2時間、プロ
パンガス中で浸炭処理したときの(Nb+Ti)/C原子比
と、得られた鋼板の値及び引張強さの関係を示すグラ
フ、第2図は、焼鈍したTi量0.10%の鋼板をプロパンガ
ス中で浸炭処理したときの浸炭温度と、得られた鋼板の
値及び引張強さの関係を示すグラフ、第3図は、焼鈍
した鋼板を600℃で2時間、アンモニア−窒素−水素ガ
ス中で窒化処理したときの(Nb+Ti)/C原子比と、得ら
れた鋼板の値及び引張強さの関係を示すグラフ、第4
図は、焼鈍したTi量0.10%の鋼板を窒化処理したときの
窒化温度と、得られた鋼板の値及び引張強さの関係を
示すグラフである。 第5図は、本発明による第2の方法に従つて、ガス焼鈍
炉中で昇温し、600℃でアンモニア−窒素−水素ガス中
で窒化処理したときの(Nb+Ti)/C原子比と、得られた
鋼板の値及び引張強さの関係を示すグラフ、第6図
は、Ti量0.10%の鋼板をアンモニア−窒素−水素ガス中
で窒化処理したときの窒化温度と、得られた鋼板の値
及び引張強さの関係を示すグラフである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 8/26

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で (a)C 0.01%以下、 Mn 0.05〜0.50%、 Sol.Al 0.005〜0.08%、 P 0.02%以下、 S 0.015%以下、及び N 0.006%以下を含有し、更に、 (b)Ti 0.01〜0.30%、及び Nb 0.01〜0.30% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有
    し、(Ti+Nb)/Cなる原子比が1以上であり、残部鉄及
    び不可避的不純物よりなる鋼を1100〜1250℃の範囲の温
    度に加熱し、仕上温度を(Ar3−50)℃乃至(Ar3+10
    0)℃とする熱間圧延の後、550〜800℃の範囲の温度で
    巻取り、これを酸洗し、60〜90%の圧延率で冷間圧延
    し、600〜850℃の範囲の温度で再結晶焼鈍を行なつた
    後、更に、浸炭ガス中で700〜850℃の範囲の温度で浸炭
    処理するか、又は窒化ガス中で450〜850℃の範囲の温度
    で窒化処理することを特徴とする高r値高張力冷延鋼板
    の製造方法。
  2. 【請求項2】重量%で (a)C 0.01%以下、 Mn 0.05〜0.50%、 Sol.Al 0.005〜0.08%、 P 0.02%以下、 S 0.015%以下、及び N 0.006%以下を含有し、更に、 (b)Ti 0.01〜0.30%、及び Nb 0.01〜0.30% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有
    し、(Ti+Nb)/Cなる原子比が1以上であり、残部鉄及
    び不可避的不純物よりなる鋼を1100〜1250℃の範囲の温
    度に加熱し、仕上温度を(Ar3−50)℃乃至(Ar3+10
    0)℃とする熱間圧延の後、550〜800℃の範囲の温度で
    巻取り、これを酸洗し、60〜90%の圧延率で冷間圧延
    し、常温より600〜850℃の範囲の温度までの昇温によつ
    て再結晶焼鈍を行なつた後、その温度を保持したまま、
    引き続いて、浸炭ガス中で浸炭処理するか、又は窒化ガ
    ス中で窒化処理することを特徴とする高r値高張力冷延
    鋼板の製造方法。
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