JPH07258743A - 加工性に優れた中炭素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】曲げ加工性に優れた中炭素鋼板の製造方法の提
供。 【構成】Ｃ：0.10〜0.45％、Si：0.05〜1.00％、Mn：0.
05〜0.50％、Nb： 0.005〜0.1 ％、sol.Al：0.01〜1.00
％、Ｎ:0.002〜0.010 ％、Ｂ:3〜50 ppm、Ca:0.001〜0.
01％、Ni:0〜2.00％、不純物中のＰは 0.012％以下、Ｓ
は 0.008％以下からなる熱延鋼板を、下記及びの工
程で熱処理し、鋼中のセメンタイトの50面積％以上を黒
鉛化する曲げ加工性に優れた中炭素鋼板の製造方法。 Ａc₁〜Ａc₃点の温度範囲で 0.1〜10hr保持した後、20
〜100 ℃/hr の冷却速度で常温まで冷却する工程 次いで 650〜750 ℃の温度範囲で箱焼鈍する工程 この方法では、上記との間に20〜80％の圧下率で冷
延する工程を付加してもよい。又は、上記、に次い
で上記冷延を施し、更に上記の箱焼鈍を繰り返しても
よい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、炭素を比較的多く含
有する鋼板でありながら、成形に際して軟鋼板と同等の
強度と伸び特性を有し、曲げおよび深絞り等による複雑
な形状への加工性に優れた中炭素鋼板の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】強度が高く成形が困難な高炭素鋼板で
は、その加工性を向上させるために、強度を下げるか、
または熱間圧延もしくは冷間圧延した後、セメンタイト
の球状化焼鈍を施して、伸びを増大させることが実施さ
れている。

【０００３】一般に乗用車などの自動変速機ギヤの製造
においては、絞り成形等の加工をした上で、剪断曲げに
より壁部にギヤ歯を加工する必要がある。しかし、この
ような加工を従来のセメンタイト球状化焼鈍を施した高
炭素鋼板に施すと、割れ等の問題が発生し、対応が困難
である。そこで、組織を従来のフェライト＋セメンタイ
ト組織からフェライト＋黒鉛組織に変え、低炭素鋼板並
に軟質化することで、絞り成形等の複雑な加工に対応す
ることが検討されてきた。

【０００４】特開昭64−25946 号公報には、Ｃ：0.40〜
0.80％、Si：0.20〜2.00％、Mn：0.20〜1.50％、さらに
必要により微量のTi、Nb、Zr、Ｂなどを含有し、フェラ
イト相と黒鉛相を主体とする組織を有する軟質で焼入れ
性の良好な鋼板を製造する方法が示されている。これ
は、熱延板をフェライト域に加熱して黒鉛を析出させ、
セメンタイトを減少させて軟質化するものである。しか
しこの鋼板は、高Ｃ、高Siであるために、軟鋼並に軟化
しない。

【０００５】特開平２−107742号公報には、Ｃ：0.15〜
1.50％、Si：0.49％以下、Mn：０．０５〜１．００％、
さらにNi：0.10〜3.00％、Co：0.10〜3.00％およびCu：
0.10〜1.00％の１種以上、必要によりMo、Crと微量の
Ｎ、Ｂなどを含有し、フェライト相中に100 個／mm² 以
上で分布する黒鉛粒を主体とする組織を有する加工性、
焼入れ性に優れた鋼材が示されている。しかしこの鋼材
は、NiまたはCoもしくはMoなどを含むため高コストであ
る。

【０００６】特開平３−140411号公報には、Ｃ：0.32〜
0.54％、Si：0.41〜1.5 ％、Mn：0.05〜0.40％、さらに
必要によりNi：１％以下、微量のMo、Ｖ、Ti、Zr、Ｂな
どを含有する鋼を、熱間圧延後または冷間圧延後フェラ
イト域で焼鈍し、セメンタイトを略々完全に黒鉛化して
軟質化し、冷間加工性を向上させる方法が示されてい
る。しかしこの方法では、高Siであるために強度が高め
となる。

【０００７】特開平４−311546号公報には、Ｃ：0.10〜
0.8 ％、Mn：0.05〜1.0 ％または0.05〜3.0 ％、かつA
l： 0.003〜1.0 ％および微量のＢの１種以上、さらに
必要によりSi：３％以下、Ni：３％以下およびCu：１％
以下の１種以上を含有し、Ｃの１〜80％が黒鉛、残りの
Ｃが球状化セメンタイトとして析出した組織を有する加
工性と焼入れ性に優れた鋼材を製造する方法が示されて
いる。これは、熱延板を700〜900 ℃に１分以上加熱保
持し、その後 500〜700 ℃未満で１時間以上保持する焼
鈍を行うことでＣを黒鉛化し、優れた加工性を得るもの
である。しかし、この方法では黒鉛化のための焼鈍に非
常に長い時間を要するという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように組織を変
え低炭素鋼板並に軟質化しても、剪断曲げ加工において
はなお曲げ部端面に微細な割れが生じ、熱処理後に強度
が低下するという問題がある。このような微細な割れは
フェライト粒径に依存し、この割れを防止するには、成
形加工前のフェライト粒を微細化することが必要であ
る。

【０００９】本発明の目的は、上記課題を解決して、絞
り加工等により加工硬化されても、その後の剪断曲げ加
工などにおいて曲げ部端面に微細な割れが生じず、熱処
理後にも強度低下が起こらない中炭素鋼板の製造方法を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記 (1)〜
(3) の加工性に優れた中炭素鋼板の製造方法を要旨とす
る。

【００１１】(1)重量割合で、Ｃ：0.10〜0.45％、
Si：0.05〜1.00％、 Mn：0.05〜0.50％、Nb： 0.005
〜0.1 ％、sol.Al：0.01〜1.00％、 Ｎ： 0.002〜0.01
0 ％、Ｂ：３〜50 ppm、 Ca： 0.001〜0.01％、
Ni：０〜2.00％残部：Fe及び不可避的不純物（不純物中
のＰは 0.012％以下、Ｓは 0.008％以下）からなる熱延
鋼板を、下記およびの工程で熱処理し、鋼中のセメ
ンタイトの50面積％以上を黒鉛化することを特徴とする
曲げ加工性に優れた中炭素鋼板の製造方法。

【００１２】Ａc₁〜Ａc₃点の温度範囲で 0.1〜10hr保
持した後、20〜100 ℃/hr の冷却速度で常温まで冷却す
る工程 次いで 650〜750 ℃の温度範囲で箱焼鈍する工程 (2)上記(1) の成分の熱延鋼板を、下記、および
の工程で熱処理、加工および熱処理して、鋼中のセメン
タイトの50面積％以上を黒鉛化することを特徴とする曲
げ加工性に優れた中炭素鋼板の製造方法。

【００１３】Ａc₁〜Ａc₃点の温度範囲で 0.1〜10hr保
持した後、20〜100 ℃/hr の冷却速度で常温まで冷却す
る工程 次いで20〜80％の圧下率で冷間圧延する工程 次いで 650〜750 ℃の温度範囲で箱焼鈍する工程 (3)上記(1) の成分の熱延鋼板を、下記、、およ
びの工程で熱処理、加工および熱処理して、鋼中のセ
メンタイトの50面積％以上を黒鉛化することを特徴とす
る曲げ加工性に優れた中炭素鋼板の製造方法。

【００１４】Ａc₁〜Ａc₃点の温度範囲で 0.1〜10hr保
持した後、20〜100 ℃/hr の冷却速度で常温まで冷却す
る工程 次いで 650〜750 ℃の温度範囲で箱焼鈍する工程 次いで20〜80％の圧下率で冷間圧延する工程 さらに 650〜750 ℃の温度範囲で箱焼鈍する工程 上記において「Ni：０〜2.00％」は、Niが無添加であっ
てもよいことを意味する。Niを積極的に添加する場合
は、その含有量の範囲を0.05〜2.00％とするのが望まし
い。

【００１５】本発明は、熱処理、加工および材料の面に
おいて、次の (イ)〜(ニ) の特徴を有する。

【００１６】(イ) 熱延板焼鈍〔Ａc₁〜Ａc₃点の範囲で
0.1〜10hr保持する焼鈍（以下、１次焼鈍という）と、
これに続く 650〜750 ℃の範囲、すなわちフェライト域
での箱焼鈍（以下、２次焼鈍−１という）〕で、黒鉛を
析出させ、軟質化と高延性化を促進する。しかし、この
プロセスではフェライト粒が異常成長しやすく、このた
め絞り成形時に「しわ」が発生し、破断を引き起こす場
合が多い。

【００１７】(ロ) このフェライト粒の異常成長を抑制
し、軟質で優れた曲げ加工性と焼入れ後の高硬度を得る
目的で、Nbを添加している。

【００１８】(ハ) 黒鉛化の促進と介在物減少により、優
れた曲げ加工性と焼入れ後の高硬度を得る目的で、Caを
添加している。

【００１９】(ニ) 必要に応じて、上記(イ) の工程と、適
正な圧下率で行う冷間圧延およびフェライト域での最終
再箱焼鈍（以下、２次焼鈍−２という）とを組み合わせ
る工程とし、この方法で発達した集合組織を形成させ、
更に深絞り性を向上させる。

【００２０】

【作用】本発明は、中炭素の化学組成で、セメンタイト
の50面積％以上を黒鉛化した黒鉛＋微細粒径フェライト
の２相組織を有する鋼板であれば、焼入れ性を確保し、
かつ加工性（軟質化と高い伸び、特に剪断曲げ加工にお
ける局部延性）も改善できるという知見を基にしてい
る。

【００２１】本発明の特徴を総括的に詳述すると、次の
とおりである。すなわち、鋼板の化学組成と組織の面で
は、 1. Ｃ、Si、Niの添加により焼入れ性を確保するが、Ｃ
量が高過ぎると、焼入れ状態で表層の硬度が過度に上昇
し、ギヤ製品として使用するときに衝撃性が劣化する。
そこで、表層の焼入硬さをＨv550以下に抑制するために
も、Ｃ量は0.45％までに抑えたこと。

【００２２】2. 熱間圧延後の焼鈍で黒鉛化を促進し、
セメンタイトの50面積％以上を黒鉛化した黒鉛＋微細粒
径フェライトの２相からなる組織とし、局部延性を向上
させ、かつ伸び加工性を改善したこと。

【００２３】3. 上記2.の微細粒径フェライトを生成さ
せ、所望の軟質、加工性および焼入れ後の高靱性を得る
ために、Nbを 0.005〜0.1 ％で含有させたこと。

【００２４】4. 上記2.の黒鉛を生成させ、所望の軟
質、加工性および焼入れ後の高硬度を得るために、Siを
0.05〜1.00％、Ｂを 3〜50 ppm、Caを 0.001〜0.010 ％
の範囲で含有させていること。

【００２５】5.Mn の含有量は、黒鉛組織確保のために
上限を0.50％、MnＳ制御等による靱性確保のために下限
を0.05％としたこと。

【００２６】6. 不純物のＰとＳの含有量を低く抑えた
こと。特に、Ｃ量が0.10〜0.45％の中炭素域ではＰ量を
極力低減することが必要であることから、Ｐ含有量の上
限を、0.012 ％に抑えたこと。

【００２７】7. 必要に応じて、2.00％以下のNiを含有
させたこと。このNiは黒鉛化を阻害せず、焼入性の向上
と成形性の改善を得るのに有効である。

【００２８】加工および熱処理の面では、 1. セメンタイトの黒鉛化を促進して軟質化させるため
に、熱延板に対して１次焼鈍と２次焼鈍−１を施すこ
と。

【００２９】2. 上記２次焼鈍−１における黒鉛化をさ
らに促進するために、必要に応じて、１次焼鈍と２次焼
鈍−１の間で、20〜80％の圧下率での冷間圧延を施すこ
と。

【００３０】3. 発達した集合組織を形成させ、さらに
深絞り性を向上させるために、上記の１次焼鈍と２次焼
鈍−１を施した後、必要に応じて、上記の条件で冷間圧
延を行い、さらに２次焼鈍−１と同条件で２次焼鈍−２
を施すこと。

【００３１】（Ａ）素材鋼板の化学組成 以下、本発明方法の素材となる熱延板の化学組成を、前
記のように定めた理由について説明する。％、ppm はい
ずれも重量基準を意味する。

【００３２】(a)Ｃ：0.10〜0.45％ 一般にＣ量が低いほど、鋼の伸びと加工性は向上する。
しかし、鋼の耐摩耗性と硬度、さらには疲労強度を向上
させるには、ある程度のＣ量が必要となる。

【００３３】焼入れ、焼戻しまたはオーステンパー等の
熱処理後の引張強度を1000Ｎ/mm²以上（ヴィッカース硬
度Ｈv で300 以上）とするために、Ｃ含有量の下限は0.
10％とした。一方、靱性、特に溶接部の耐衝撃性と溶
接、熱処理による割れ防止とを満足させる条件として、
引張強度の上限を1900Ｎ/mm²（硬度Ｈv で550 ）とする
ために、Ｃ含有量の上限は0.45％とした。好ましい上限
は0.38％である。

【００３４】(b)Si：0.05〜1.00％ セメンタイトの黒鉛化に必要な成分であり、また脱酸材
として一定量以上添加する必要があるため、Si含有量の
下限は0.05％とした。しかし、成形時の引張強度を400
Ｎ/mm²以下に抑制する必要があるため、固溶硬化能の高
いSiの多量添加を避けることとした。このため、その上
限値は1.00％とした。

【００３５】(c)Mn：0.05〜0.50％ Mnは鋼の焼入れ性を高め、また、鋼中のＳをMnＳとして
固定して靱性を向上させる効果があることから、一定量
以上の添加が必要である。よって、その含有量の下限は
0.05％とした。一方、Mnはセメンタイトを安定化して焼
鈍均熱中のセメンタイトの分解を抑制し、黒鉛の析出に
対して著しい阻害要因となる。このため、Mn含有量の上
限は0.50％とした。

【００３６】(d)Nb： 0.005〜0.1 ％ Nbは、熱間圧延およびその後の焼鈍の際にNbＣを形成
し、焼鈍中のフェライトの粒成長を抑制する。この効果
を得るためには、 0.005％以上のNb含有量が必要であ
る。一方、0.1 ％を超えると焼鈍後の強度が高くなり、
軟質性を有する黒鉛化鋼板を得る目的が達成されない上
に、焼入れ時にオーステナイト粒が著しく微細化され、
焼入性が低下することにより、焼入後の硬度不足、疲労
強度の低下が問題となる。よって、Nb含有量の範囲は
0.005〜0.1 ％とした。

【００３７】(e)sol.Al：0.01〜1.00％ Al含有量は多い方が黒鉛の析出が容易になる。この理由
から、sol.Alとして下限は0.01％とした。しかし、過剰
のsol.Alはフェライトの固溶硬化をもたらすとともに、
鋼中の酸化物析出の増大等の弊害をもたらす。また、so
l.Al含有量の増大により、熱処理後の製品の靱性が著し
く劣化する場合がある。このため、sol.Al含有量の上限
は1.00％とした。

【００３８】(f)Ｂ：３〜50 ppm Ｂは熱処理後の靱性を改善するとともに、焼入れ性を増
大させるので一定量添加する。これら効果を得るための
有効Ｂ含有量の最低値は３ppm であり、一方、50ppm を
上回ると、熱間圧延時あるいは熱処理時においてFeＢを
形成し靱性に対し悪影響を及ぼす。従って、その含有量
の範囲は３〜50ppm(0.0003〜0.0050％）とした。

【００３９】(g)Ｎ： 0.002〜0.010 ％ Ｎは鋼中に不可避的に含有される不純物元素であるが、
中炭素鋼板に必要な焼入れ・焼戻しあるいはオーステン
パー等の熱処理の際に、Al窒化物 (AlＮ) 等を形成しオ
ーステナイト粒の粗大化を抑制して、熱処理前後の寸法
歪を抑制し、かつ熱処理後の靱性を向上させる。このよ
うな効果を得るため、0.002 ％以上のＮを含有させるこ
ととした。しかし、Ｎ含有量が0.010 ％を超えると伸び
の劣化等を招くので、その上限は0.010 ％とした。

【００４０】(h)Ca： 0.001〜0.01％ Caの添加は、鋼中の固溶酸素を低減する効果およびAl酸
化物を低減する効果を有する。特に本発明では、黒鉛化
促進のためsol.Alを比較的多く含有させるので、鋼中の
Al系酸化物の増加が懸念される。Caにはまた、黒鉛化促
進とCa系硫化物としてＳを固定する作用があり、これら
の点からCa添加が必須となる。

【００４１】上記の効果が得られるCaの最低含有量は
0.001％である。ただし、過剰のCa添加はコスト上昇を
招くとともに鋼中のCa系酸化物、硫化物を増大させるの
で、その上限は 0.01 ％とした。

【００４２】(i)Ni：０〜2.00％ Niは、焼入れ性を向上させ、Si等とともに黒鉛化を促進
する成分であるが、フェライトに対する固溶硬化作用は
Siほど大きくない。従って、伸びを向上させ、成形性を
改善するのに有効な成分である。このため、Niは、焼入
れ性の向上、成形性の改善および黒鉛化の促進を目的と
して必要に応じて添加するものとした。

【００４３】添加する場合の望ましい含有量の下限は0.
05％である。一方、過剰の添加はフェライトの固溶硬化
を招くとともにコストの上昇を招くことから、添加する
場合でもNi含有量は2.00％までに抑えるべきである。

【００４４】(j)Ｐ：0.012 ％以下 Ｐはセメンタイトとフェライトの界面に偏析するとされ
ており、Ｃ元素の移動を抑制して黒鉛の析出を著しく阻
害する成分である。特に本発明のように焼入れ対象の鋼
板として比較的Ｃ量が少ない場合は、黒鉛化のための箱
焼鈍時間を短縮するには、Ｃの拡散量を促進することが
重要となる。上記箱焼鈍時間の短縮（最大均熱時間36hr
以内）をはかるため、Ｐの上限値は0.012 ％とした。下
限は限定しないが、製鋼段階におけるコストアップが問
題となることから、0.005 ％とするのが望ましい。

【００４５】(k)Ｓ： 0.008％以下 ＳもＰと同様に黒鉛化を阻害する成分であり、その含有
量が増えると黒鉛化に要する箱焼鈍時間が増大する。ま
た、固溶したＳは熱処理後の高強度における靱性を著し
く低下させることから、鋼中のＳは極力低減する必要が
ある。このため、Ｓ含有量の上限は0.008 ％とした。下
限は限定しないが、製鋼段階におけるコストアップが問
題となることから、0.003 ％とするのが望ましい。 （Ｂ）製造方法および組織 (a)熱間圧延後の焼鈍条件 ２次焼鈍−１において所望の黒鉛析出を促進させるため
には、熱間圧延後において適切な１次焼鈍を施し、黒鉛
析出の核となるＢＮ（ボロン窒化物）を生成させるとと
もに、組織をフェライト＋オーステナイト（ＢＮを含み
Ｃが濃縮したオーステナイト）からなる２相組織としな
ければならない。この理由で、熱間圧延後、オーステナ
イト化温度域（Ａc₁〜Ａc₃点）で 0.1〜10hr保持して１
次焼鈍した後、20〜100 ℃/hr の冷却速度で常温まで冷
却する。

【００４６】保持温度がＡc₁点未満、保持時間が0.1hr
未満では、ＢＮの析出量やオーステナイトへのＣの濃縮
が少ない。冷却速度が20℃/hr 未満では、パーライトの
ラメラー間隔が大きくなり、セメンタイトが過度に析出
して黒鉛化を阻害する。一方、保持温度がＡc₃点を、保
持時間が10hrを超えると、Ｃ含有量が0.10％の下限値の
場合であっても上記の２相組織が得られない上に、ＢＮ
が分解してAlＮに変化してしまい、次工程の２次焼鈍−
１の際に黒鉛析出が困難となるとともに、結晶粒径が粗
大化し、この後適正条件で２次焼鈍−１を施しても伸び
が劣化する。また、冷却速度が100 ℃/hr を超えると、
コイル状の鋼板内の冷却が不均一となり、特性の均質化
が困難となる。

【００４７】この１次焼鈍後、常温まで冷却するのは、
鋼板コイルの各部温度をいったん完全に均一な状態に戻
すためである。すなわち、常温まで冷却せずに連続的に
１次焼鈍終了後の温度から２次焼鈍−１の温度に冷却す
ると、コイル状の鋼板中央部は冷却速度が小さいためコ
イル内で温度差が生じ、２次焼鈍−１のための所定温度
に保持しても均一温度にするのが困難となる。この状態
でいかに適正条件で２次焼鈍−１を施しても、コイル全
長にわたる黒鉛析出の均一化は不可能である。

【００４８】この冷却後さらに、微細なフェライト粒と
微細な黒鉛を析出させ、鋼中のセメンタイトの50面積％
以上を黒鉛化させるために、フェライト化温度域である
650〜750 ℃の温度範囲で２次焼鈍−１を施す。黒鉛の
析出には、析出核へのＣの供給が必要であり、上記のフ
ェライト化温度域で焼鈍するのが適当である。

【００４９】焼鈍温度が650 ℃未満ではＣの拡散が遅
れ、黒鉛の析出が阻害される結果、長時間を要し、効率
的ではない。一方、750 ℃を超えると、セメンタイトは
オーステナイトマトリックス中に固溶し、黒鉛として析
出しない上に、望ましい微細なフェライト粒が得られな
い。望ましい上限温度は700 ℃である。なお、２次焼鈍
−１の時間は４〜48hrとするのが望ましい。

【００５０】上記の製造工程と条件が本発明方法の基本
的なものであり、これによって、鋼中のセメンタイトの
50面積％以上を黒鉛化することができる。黒鉛化率が50
面積％未満では鋼板は軟化せず、所望の伸び加工性が得
られない上に、本発明で定めるＣ含有量の範囲内で引張
強度を400 Ｎ／mm² 以下とすることができない。

【００５１】(b)冷間圧延条件 オーステナイト化温度域へ加熱して熱延板１次焼鈍を施
し冷却した後に、フェライト化温度域での２次焼鈍−１
に先だって冷間圧延を加えると、パーライトが塑性変形
を受け、フェライト化温度域での焼鈍中に黒鉛析出が促
進される。このため、本発明の他の方法では、必要に応
じて冷間圧延を施す。このときの冷間圧延の圧下率の範
囲は20〜80％とするのがよい。

【００５２】20％未満の圧下率では、黒鉛析出に対する
促進効果が少ない。一方、80％を超える圧下率になる
と、冷間圧延中に破断が生じる。

【００５３】本発明のもうひとつの方法では、発達した
集合組織を形成させ、さらに深絞り性を向上させるため
に、上記の条件で熱延板１次焼鈍と２次焼鈍−１を施し
た後、必要に応じて上記の圧下条件で冷間圧延を行い、
さらに２次焼鈍−２を施してもよい。

【００５４】この方法の場合の、冷間圧延条件と焼鈍条
件の限定理由は次のとおりである。

【００５５】２次焼鈍−１を施した後の冷間圧延では、
その圧下率が20％未満では望ましい集合組織を得る効果
がない。一方、80％を超えると集合組織を発達させる効
果が飽和し、望ましい組織を期待することができない。

【００５６】上記冷間圧延後の２次焼鈍−２の場合は、
焼鈍温度が650 ℃未満では、伸びと深絞り性の向上に寄
与し得る再結晶集合組織を発達させることができない。
一方、750 ℃を超えると、オーステナイト変態により再
結晶集合組織が消失する。

【００５７】箱焼鈍に限定する理由は、場合によっては
やや長時間の加熱を必要とする条件で焼鈍を行うことも
あり、このような場合に連続炉を適用することが困難と
なるためである。

【００５８】なお、上記の焼鈍雰囲気はいずれも、鋼板
表面の黒鉛析出防止の観点から水素100 ％とするのが望
ましい。

【００５９】

【実施例】 （試験１）表１に示す化学組成の鋼スラブから鋼板を製
造し、主にＣ、Nbおよび熱延板焼鈍条件（１次焼鈍およ
びこれに次ぐ２次焼鈍−１）の影響を調査した。いずれ
も熱間圧延条件として、スラブ加熱温度は1250℃で均熱
は1hr 、圧延開始温度は、1200℃、仕上温度は800 ℃と
し、仕上板厚を3.2 mmとした。さらに、仕上げ後の冷却
速度は40℃/secとし、550 ℃で巻き取った。

【００６０】これらの鋼板に引き続き表２に示す条件
で、１次焼鈍および２次焼鈍−１を施し、２次焼鈍−１
後の伸び、黒鉛化率および限界絞り比を測定した。焼鈍
雰囲気は、いずれも水素100 ％とした。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【表２】

【００６３】黒鉛化率は、１次焼鈍前と２次焼鈍−１後
の鋼板表面を研磨後、ナイタールで腐食し、500 倍の光
学顕微鏡で観察したミクロ組織から、次式を用いて求め
た。

【００６４】黒鉛化率（％）＝〔１−（焼鈍後のＣＭ析
出面積）／（焼鈍前のＣＭの析出面積）〕×100 ここで、ＣＭはセメンタイトを意味する。

【００６５】限界絞り比は外径100mm の円筒絞り成形法
によった。上記結果を図１と図２に示す。

【００６６】図１は、２次焼鈍−１の条件が一定の場合
の、伸び、黒鉛化率および限界絞り比に及ぼす１次焼鈍
温度の影響の例を示す図である。図１に示すように、１
次焼鈍温度がＡc₁点以下の場合、２次焼鈍−１後の黒鉛
化率が減少し、一方、１次焼鈍温度がＡc₃点を超えても
同様である。この結果、軟質化および伸び向上が困難と
なり、限界絞り比も低下する。Ｃ含有量が本発明で定め
る上限を超える鋼７、Nbが添加されていない鋼５および
Nb含有量が本発明で定める上限を超える鋼６では、伸び
と限界絞り比が低下する。

【００６７】図２は、１次焼鈍の条件が一定の場合の、
伸び、黒鉛化率および限界絞り比に及ぼす２次焼鈍−１
の温度の影響の例を示す図である。図２に示すように、
鋼２および鋼４では、２次焼鈍−１の温度が650 ℃を下
回るか、または750 ℃を上回る場合には、いずれも黒鉛
化率が低下し、伸びと限界絞り比も劣化している。

【００６８】次に、表３に示す条件で１次焼鈍および２
次焼鈍−１を施し、絞り比1.6 で前記の円筒絞り成形を
した際の、表面の梨地発生の有無の評価を行った。ま
た、成形材の焼入れ性を評価するために、成形材を870
℃で30min 均熱した後、70℃の油浴で焼入れ、壁部の硬
度を測定した。これらの結果を表３に併せて示す。

【００６９】

【表３】

【００７０】表３に示すように、Ｃ含有量が本発明で定
める下限を下回ると、焼入れ後の硬度が目標（Ｈv 300
以上）に達しない。絞り成形時の梨地の発生は、Nbを含
有する場合がNbを含有しない場合に比べて少なく、さら
に１次焼鈍温度が本発明で定める範囲を超えると多発す
る傾向がある。しかし、Nb含有量が本発明で定める上限
を超えると、焼鈍後の延性が劣化し、限界絞り比が低下
するほか、焼入れ後の硬度も低下し、成形性と熱処理後
の強度の両立が達成されない。

【００７１】（試験２）試験１の中で代表的な鋼組成で
ある鋼４から、試験１と同条件で熱延して得られた鋼板
に対して、下記に示す１次焼鈍、冷間圧延、次いで２次
焼鈍−１の工程で処理し、冷間圧延の圧下率が、伸び、
黒鉛化率および限界絞り比に及ぼす影響を調査した。こ
の結果を図３に示す。

【００７２】１次焼鈍：温度780 ℃、均熱時間４hr、冷
却速度50℃/hr 冷間圧延圧下率：５〜80％ ２次焼鈍−１：温度680 ℃、均熱時間24hr 焼鈍雰囲気：いずれも水素100 ％ 図３は、伸び、黒鉛化率および限界絞り比に及ぼす冷間
圧延の圧下率の影響を示す図である。図示するように、
冷間圧延の圧下率が20％未満では、黒鉛化率は熱延板の
場合とほとんど差がないが、圧下率が20％を超えると試
験１の場合よりも向上した。圧下率が80％を超えると、
耳割れが生じ圧延中に破断した。

【００７３】（試験３）同じく鋼４から、試験１と同条
件で熱延して得られた鋼板に対して、下記に示す１次焼
鈍、２次焼鈍−１、冷間圧延、次いで２次焼鈍−２の工
程で処理し、冷間圧延の圧下率が、伸び、黒鉛化率およ
び限界絞り比に及ぼす影響を調査した。

【００７４】この結果を図４に示す。

【００７５】１次焼鈍：温度780 ℃、均熱時間４hr、冷
却速度50℃/hr ２次焼鈍−１：温度680 ℃、均熱時間24hr 冷間圧延圧下率：５〜80％ ２次焼鈍−２：温度680 ℃、均熱時間24hr 焼鈍雰囲気：いずれも水素100 ％ 図４は、伸び、黒鉛化率および限界絞り比に及ぼす冷間
圧延の圧下率の影響を示す図である。図示するように、
冷間圧延の圧下率が20％未満では、黒鉛化率および伸び
は、試験１および試験２の場合とほとんど差がないが、
限界絞り比は、圧下率が20％を超えると試験１および２
の場合よりも向上した。圧下率が80％を超えると、冷間
圧延前に黒鉛が析出していても耳割れが生じるほか、限
界絞り比が飽和し、引張試験での面内異方性が増大する
など、深絞り性に対する弊害も現れる。

【００７６】（試験４）表４と表５に示す化学組成の鋼
スラブから、表６と表７に示す条件で鋼板を製造し、黒
鉛化率、機械的特性および焼入れ硬度を調査した。熱延
板の製造条件は試験１と同じとした。この結果を表６と
表７に併せて示す。

【００７７】

【表４】

【００７８】

【表５】

【００７９】

【表６】

【００８０】

【表７】

【００８１】表６と表７から明らかなように、本発明で
定める条件を満たして製造された鋼板では、黒鉛化率が
高く、優れた延性、強度および焼入れ後の硬度を示す。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、Ｃ含有量が0.10〜0.45
％の中炭素鋼で、鋼中の組織がフェライトと黒鉛からな
る中炭素鋼板が得られる。この鋼板は成形時に軟質であ
るから、複雑な形状の自動車用部品などの成形加工性が
著しく改善される。焼入後は、Ｈv300以上 550以下の高
硬度を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】２次焼鈍−１の条件が一定の場合の、伸び、黒
鉛化率および限界絞り比に及ぼす１次焼鈍温度の影響の
例を示す図である。

【図２】１次焼鈍の条件が一定の場合の、伸び、黒鉛化
率および限界絞り比に及ぼす２次焼鈍−１の温度の影響
の例を示す図である。

【図３】伸び、黒鉛化率および限界絞り比に及ぼす冷間
圧延の圧下率の影響を示す図である。

【図４】冷間圧延を挟んで２次焼鈍を２回施す場合の、
伸び、黒鉛化率および限界絞り比に及ぼす冷間圧延の圧
下率の影響を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量割合で、Ｃ：0.10〜0.45％、Si：0.05
   〜1.00％、Mn：0.05〜0.50％、Nb：0.005 〜 0.1％、so
   l.Al：0.01〜1.00％、Ｎ:0.002〜0.010 ％、Ｂ:3〜50 p
   pm、Ca:0.001〜0.01％およびNi：０〜2.00％を含み、残
   部がFeおよび不可避的不純物から成り、不純物中のＰは
   0.012％以下、Ｓは 0.008％以下である熱延鋼板を、Ａ
   c₁〜Ａc₃点の温度範囲で 0.1〜10hr保持した後、20〜10
   0 ℃/hr の冷却速度で常温まで冷却し、次いで 650〜75
   0 ℃の温度範囲で箱焼鈍することにより、鋼中のセメン
   タイトの50面積％以上を黒鉛化することを特徴とする加
   工性に優れた中炭素鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】重量割合で、Ｃ：0.10〜0.45％、Si：0.05
   〜1.00％、Mn：0.05〜0.50％、Nb：0.005 〜0.1 ％、so
   l.Al：0.01〜1.00％、Ｎ:0.002〜0.010 ％、Ｂ:3〜50 p
   pm、Ca:0.001〜0.01％およびNi：０〜2.00％を含み、残
   部がFeおよび不可避的不純物から成り、不純物中のＰは
   0.012％以下、Ｓは 0.008％以下である熱延鋼板を、Ａ
   c₁〜Ａc₃点の温度範囲で 0.1〜10hr保持した後、20〜10
   0 ℃/hr の冷却速度で常温まで冷却し、次いで20〜80％
   の圧下率で冷間圧延し、引き続き 650〜750 ℃の温度範
   囲で箱焼鈍することにより、鋼中のセメンタイトの50面
   積％以上を黒鉛化することを特徴とする加工性に優れた
   中炭素鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】重量割合で、Ｃ：0.10〜0.45％、Si：0.05
   〜1.00％、Mn：0.05〜0.50％、Nb：0.005 〜0.1 ％、so
   l.Al：0.01〜1.00％、Ｎ:0.002〜0.010 ％、Ｂ:3〜50 p
   pm、Ca:0.001〜0.01％およびNi：０〜2.00％を含み、残
   部がFeおよび不可避的不純物から成り、不純物中のＰは
   0.012％以下、Ｓは 0.008％以下である熱延鋼板を、Ａ
   c₁〜Ａc₃点の温度範囲で 0.1〜10hr保持した後、20〜10
   0 ℃/hr の冷却速度で常温まで冷却し、引き続き 650〜
   750 ℃の温度範囲で箱焼鈍し、次いで20〜80％の圧下率
   で冷間圧延し、さらに 650〜750 ℃の温度範囲で箱焼鈍
   することにより、鋼中のセメンタイトの50面積％以上を
   黒鉛化することを特徴とする加工性に優れた中炭素鋼板
   の製造方法。