JPH07286254A - 耐二次加工脆性に優れた鋼板およびその製造方法 - Google Patents

耐二次加工脆性に優れた鋼板およびその製造方法

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JPH07286254A
JPH07286254A JP8297494A JP8297494A JPH07286254A JP H07286254 A JPH07286254 A JP H07286254A JP 8297494 A JP8297494 A JP 8297494A JP 8297494 A JP8297494 A JP 8297494A JP H07286254 A JPH07286254 A JP H07286254A
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JP
Japan
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steel sheet
boron
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temperature
steel
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JP8297494A
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English (en)
Inventor
Koichi Takeuchi
孝一 武内
Hiroshi Takebayashi
浩史 竹林
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】(1) 鋼板のB含有量が3ppm 以下で、かつ鋼板
表層部(表面から深さ10μm の部分)におけるB含有量
の平均値が5〜100ppmである鋼板。 (2) この鋼板を製造するには、鋼板を連続焼鈍する際
に、ハロゲン化硼素(ふっ化硼素、塩化硼素、臭化硼素
など)の一種以上を含む還元雰囲気中で1℃/s以上の昇
温速度で加熱し、再結晶温度以上の温度域で30〜1000秒
保持する焼鈍を行えばよい。 【効果】従来の鋼板に比べ、優れた耐二次加工脆性を有
している。この鋼板は、本発明方法により容易に製造す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用外板の
フェンダーなど、厳しい加工を受ける部位に用いられる
極低炭素鋼板、特にチタン(Ti)やニオブ(Nb)を添加
したIF鋼、およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】極低炭素鋼板は成形性に優れ、高い加工
性を要求される自動車用外板のフェンダーなどの素材と
して広く用いられている。この中で、特にTi、Nbを添加
した極低炭素IF鋼(インターステシャルフリースチー
ル)は良好な成形性を有し、また、連続焼鈍が可能で生
産性も良好なので、多方面で使用されている。
【0003】しかし、この鋼は粒界が脆弱で、加工後に
再度変形を加えると粒界破断を生じ易いという欠点があ
る。
【0004】この欠点を改善するため、例えば、粒界の
強化を目的として鋼中に硼素(B)を添加する方法が提
案されている。しかし、鋼にBを添加すると再結晶温度
が上昇することや、絞り性が低下するなど問題が多い。
B添加の他に、鋼の組成について種々の改良がなされて
きたが、いまだ実用化されていない。
【0005】一方、鋼板の表面からBを侵入させ、加熱
して硼化層を形成させる硼化処理についても従来から種
々の提案がなされており、例えば、「BORIERE
N」(著者 A.Graf von Matuschka 、発行所(日本版)
社団法人新日本鋳鍛造協会(1975.7.20 ))に集約され
ている。硼化処理法としては、一般に、硼素の粉末を用
いる固体拡散法、硼砂を主成分とする溶融塩中に材料を
浸漬し、または浸漬するとともにその中で電解を行う塩
浴法、ハロゲン化硼素と水素、ジボランと水素等を含む
雰囲気ガス中で加熱する気体法があげられる。
【0006】しかし、いずれの方法も表面硬度や耐摩耗
性を向上させることを目的として、材料の表面に数百μ
m の硼化層を形成させることを特徴としており、一般に
900℃以上の高温で、かつ数時間にわたる長時間の熱処
理を必要としている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したB
添加鋼にみられる絞り性の低下などの材料特性上の問題
のない、耐二次加工脆性に優れた鋼板、およびそのよう
な鋼板を短時間の処理を施すことにより製造できる方法
を提供することを課題としてなされたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
の耐二次加工脆性に優れた鋼板、およびその鋼板の製造
方法にある。
【0009】 鋼板のB含有量が3ppm 以下で、かつ
鋼板表層部の厚さ10μm の部分におけるB含有量の平均
値が5〜100ppmであることを特徴とする耐二次加工脆性
に優れた鋼板。
【0010】 鋼板を連続焼鈍する際に、ハロゲン化
硼素の一種以上を含む還元性雰囲気中で1℃/s以上の昇
温速度で加熱し、再結晶温度以上の温度域で30〜1000秒
保持する焼鈍を行うことを特徴とする耐二次加工脆性に
優れた鋼板の製造方法。
【0011】
【作用】以下に、本発明の構成要件と作用効果について
説明する。
【0012】前記の発明(本発明鋼板)は、鋼板表層
部におけるB含有量の平均値(以下、表層B含有量とい
う)が5〜100ppmであることを特徴としている。鋼板表
層部とは、鋼板表面から深さ10μm までの部分で、この
鋼板表層部における表層B含有量が前記の範囲内にあれ
ば、優れた耐二次加工脆性を示す。表層B含有量が5pp
m に満たないとB添加の効果が十分ではなく、一方、10
0ppmを超えると鋼板表面が硬化するなど、材質特性が低
下し、また、製造コストが上昇する。なお、鋼板のB含
有量、すなわち鋼板全体のB含有量の平均値が3ppm 以
下(実質的に0でもよい)であることが必要で、3ppm
を超えると再結晶温度の上昇、絞り性の低下などの問題
が顕れる。
【0013】このように、本発明鋼板は、その表層部に
Bの濃化層が形成されており、従来の、硼化処理を施し
て表面に数百μm の硼化層を形成させた鋼板とは異なる
ものである。本発明鋼板における脆性割れ発生の抑制機
構についての詳細は不明であるが、脆性割れは鋼板表面
の亀裂から生じると考えられることから、表層のB濃化
層がこの割れの起点の生成を抑制することによって脆性
割れを起こりにくくしているものと推測される。
【0014】前記の発明(本発明方法)は本発明鋼板
を製造するための方法で、鋼板の焼鈍時に微量のBを鋼
板表面から浸透させ、熱により内部に拡散させる(以
下、この処理を「浸硼処理」という)ことを特徴として
いる。そのために、ハロゲン化硼素を含む雰囲気中で、
所定の条件で焼鈍することが必要である。
【0015】硼素源であるハロゲン化硼素としては、ふ
っ化硼素(BF3) 、塩化硼素(BCl3)、臭化硼素(BBr3)な
ど、いずれを用いてもよく、また、それらの2種以上を
同時に使用してもよい。
【0016】浸硼処理は、鋼板をハロゲン化硼素を含む
還元性雰囲気中で加熱することにより行う。ハロゲン化
硼素の濃度については特に限定されることはないが、浸
硼処理を効率よく、また、経済的に行うためには、その
濃度範囲を0.01〜10体積%とするのが好ましく、 0.1〜
5体積%の範囲とすれば一層好ましい。還元性雰囲気と
するのは鋼板の酸化を防止するためで、例えば窒素と水
素の混合ガスを用いる場合は、水素濃度を約3体積%以
上とするのが望ましい。
【0017】本発明方法において、再結晶温度以上の温
度域で焼鈍するのは熱拡散により鋼板内部(表層部)に
Bを拡散させるためで、焼鈍温度がこれより低いとBが
十分内部に拡散、浸透せず、処理効果が小さい。焼鈍温
度の上限は材料特性の観点から1000℃とするのが望まし
い。
【0018】焼鈍時間を30〜1000秒とするのは、30秒未
満ではBの鋼板内部への熱拡散が不十分で処理効果が小
さく、また、1000秒を超えると、浸硼処理の効果が飽和
し、処理コストが上昇するだけとなるからである。
【0019】ハロゲン化硼素含有雰囲気中での加熱(焼
鈍)時の昇温速度を1℃/s以上とするのは、昇温速度が
これより低いと、絞り性が低下するからである。絞り性
低下の詳細な理由は不明であるが、昇温速度が1℃/sよ
り低いと再結晶する前にBが鋼板内部に侵入し、絞り性
に好ましい再結晶による集合組織の発達が抑制されるこ
とによるものと推測される。昇温速度の上限については
特に制限はないが、通常の設備能力から 100℃/s程度が
上限となる。
【0020】焼鈍時の温度(均熱温度)および時間(均
熱時間)にもよるが、上記の本発明方法によってBを鋼
板表面から数十μm 以上の深さまで拡散、侵入させ、耐
二次加工脆性に優れた鋼板を製造することができる。こ
の方法は、鋼板の焼鈍を所定の条件下で行うことにより
実施することができ、長時間の熱処理を必要としない。
また、再結晶後にBが鋼板内部に侵入するので、再結晶
温度の上昇もほとんど認められない。
【0021】
【実施例】表1に示す組成の鋼を溶製し、通常の方法
で、熱間圧延、デスケーリングのための酸洗および冷間
圧延を行い、 0.8mm厚の鋼板を得た。
【0022】この鋼板を水素20%と表2および表3に示
す種々の濃度の塩化硼素(BCl3)を含み、残部が窒素から
なる雰囲気中で、同じく表2および表3に示す条件で焼
鈍し、その後、引張り試験を行って降伏点、引張強さ、
伸びおよびr値(3方向の加重平均値)を求め、さら
に、絞り比2.0 で円筒型に絞り、所定の温度で落重試験
を行って二次加工脆化温度を求めた。
【0023】また、表層B含有量を測定した。なお、表
層B含有量は、化学分析により、鋼板のB含有量と、化
学研磨で鋼板の両面の表層を片面当たり10μm 除去(溶
解)した後の鋼板のB含有量を求め、次式により算出し
た。
【0024】BS ={B0 ×t−B1 ×(t−2×Δ
t)}/(2×Δt) ただし、BS :表層Δt中の平均B量(重量%) B0 :鋼板全体の平均B量(重量%) B1 :鋼板の表層Δt(両面では2×Δt)を除去した
後の鋼板の平均B量(重量%) t :鋼板の板厚(mm) Δt:化学研磨で除去された表層(片面当たり)の厚さ
(mm) 結果を表2および表3にまとめて示す。符号1〜10は焼
鈍雰囲気中の塩化硼素の濃度を変化させた場合で、鋼板
表面から深さ10μm 以内の表層B含有量が5〜100 ppm
の範囲内にある符号1〜5および符号7〜9の鋼板(本
発明例)と、塩化硼素を含まない雰囲気中で焼鈍した符
号6および10の鋼板(比較例)とを比べると、r値は同
等で成形性の良好な集合組織が十分に発達しており、再
結晶温度も同等である一方、二次加工脆化温度について
は本発明鋼板の方がかなり低く、良好な耐二次加工脆性
を示した。また、本発明鋼板はBを添加した従来の鋼板
(比較例・・符号11および12)に比べて、二次加工脆化
温度は同等であるが、r値が高く、再結晶温度が低いこ
とがわかる。
【0025】また、他のハロゲン化硼素(BF3 、BBr3
を含む雰囲気、および塩化硼素、ふっ化硼素および臭化
硼素のうち2種以上を含む混合雰囲気においても上記の
試験を行ったが、塩化硼素を用いた場合(表2および表
3)と同様の結果が得られた。
【0026】符号13〜20の鋼板は昇温温度、均熱温度お
よび均熱時間を変化させた場合であるが、本発明で定め
る範囲を外れると、二次加工脆化温度が高くなり(符号
18および20)、あるいはr値が低下した(符号13および
16)。符号20では、焼鈍時間が長いため表層部に硼化鉄
が析出し、伸びが低下するとともに、析出物を起点とす
る割れの発生により二次加工脆化温度が高くなり、符号
13では、昇温速度が低いため絞り性に優れた集合組織が
発達せず、r値が低下したものである。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】
【発明の効果】本発明の鋼板は、従来使用されている鋼
板と同等の再結晶温度ならびに成形性を有するととも
に、従来の鋼板に優る耐二次加工脆性を有している。こ
の鋼板は、焼鈍時にハロゲン化硼素を含む還元雰囲気中
で加熱する本発明方法により容易に製造することができ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼板のB含有量が3ppm 以下で、かつ鋼板
    表層部の厚さ10μm の部分におけるB含有量の平均値が
    5〜100ppmであることを特徴とする耐二次加工脆性に優
    れた鋼板。
  2. 【請求項2】鋼板を連続焼鈍する際に、ハロゲン化硼素
    の一種以上を含む還元性雰囲気中で1℃/s以上の昇温速
    度で加熱し、再結晶温度以上の温度域で30〜1000秒保持
    する焼鈍を行うことを特徴とする耐二次加工脆性に優れ
    た冷延鋼板の製造方法。
JP8297494A 1994-04-21 1994-04-21 耐二次加工脆性に優れた鋼板およびその製造方法 Pending JPH07286254A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997027345A1 (de) * 1996-01-25 1997-07-31 Elektroschmelzwerk Kempten Gmbh Verfahren zur herstellung von verschleissfesten boridschichten auf metallischen werkstoffoberflächen
JP2002508448A (ja) * 1997-12-15 2002-03-19 フオルクスワーゲン・アクチエンゲゼルシヤフト プラズマ硼化処理
KR101115761B1 (ko) * 2008-12-26 2012-06-12 주식회사 포스코 표면 탈탄이 억제된 강재 및 제조방법
KR101253790B1 (ko) * 2005-12-27 2013-04-12 주식회사 포스코 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강부품 및 그 제조방법

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JP2002508448A (ja) * 1997-12-15 2002-03-19 フオルクスワーゲン・アクチエンゲゼルシヤフト プラズマ硼化処理
KR101253790B1 (ko) * 2005-12-27 2013-04-12 주식회사 포스코 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강부품 및 그 제조방법
KR101115761B1 (ko) * 2008-12-26 2012-06-12 주식회사 포스코 표면 탈탄이 억제된 강재 및 제조방법

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