JPH08120341A - 耐デント性、疲労特性、耐面歪み性および加工性に著しく優れた冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

耐デント性、疲労特性、耐面歪み性および加工性に著しく優れた冷延鋼板の製造方法

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JPH08120341A
JPH08120341A JP25847394A JP25847394A JPH08120341A JP H08120341 A JPH08120341 A JP H08120341A JP 25847394 A JP25847394 A JP 25847394A JP 25847394 A JP25847394 A JP 25847394A JP H08120341 A JPH08120341 A JP H08120341A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐デント性、疲労特性、耐面歪み性および加
工性に著しく優れかつ低コストで製造できる鋼板を供給
する。 【構成】 表層部と内層部の成分が異なる鋼板のうち内
層成分がC:0.200%以下、表層成分がCについて
内層成分との差が0.0600%以上又は比が2.0以
上、かつ表層C:0.800%以下、内層Cが0.00
50%以下の場合は必要に応じTi:0.020〜0.
100%、Nb:0.015〜0.100%を満たすT
i,Nbのいずれか1種又は2種を含むように製造され
た鋼片を熱延巻取温度を700℃以下として熱延し、必
要に応じ熱延板焼鈍を施す。その後、冷延、焼鈍を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車、容器、厨房器具
をはじめとする加工用材料として利用される耐デント
性、疲労特性、耐面歪み性および加工性に著しく優れた
冷延鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】厨房器具、自動車、容器などに使用され
る鋼板は用途に応じた加工性が求められている。この加
工性を向上させるため例えば特開平1−225727号
公報や特開平2−173247号公報に開示されている
ように、C,Nを低減し、さらにTi,Nbなどの炭窒
化物形成元素を添加した鋼板が開発され実用化されてい
る。しかしこれらの鋼板は非常に軟質となるため疲労特
性や耐デント性がそれ以前の鋼板より劣っており使用上
問題視され始めている。
【0003】耐デント性や疲労特性を向上させるには降
伏強度(降伏現象を示さない場合は0.2%耐力)や強
度の高い材料を用いることが有効であるが、加工性が劣
化するとともに加工時の形状凍結性が悪くなり面歪みを
生じ易くなる。これらの事情から一般に軟質で良好な加
工性と疲労特性、耐デント性および耐面歪み性を両立す
ることは困難となっている。これを解決する手段として
特開平4−143227号公報に開示されたC,Mn,
Si,Pを特定したA層とC,Nを特定し、Ti,Z,
Nbの1種以上を添加したB層を有する複層鋼片を熱
延、冷延、焼鈍する複層鋼板による方法があるが、この
方法では複層化のコストが非常に大きく実用的ではな
い。
【0004】これらの問題点を解決するため本発明者ら
は、特願平6−187913号で表層にCを添加し表内
層の強度差をワイヤー添加法により生じさせた耐デント
性、疲労特性、耐面歪み性および加工性に優れた鋼板を
提案している。しかし、この鋼板においては製造条件に
よってはこの素材の持つ特性を十分に活かしきれない場
合があり、熱延および焼鈍条件を限定することにより特
性をさらに向上できることがその後の検討により明らか
となった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、表層にCを
添加し表内層の強度差を生じさせた耐デント性、疲労特
性、耐面歪み性および加工性に優れた鋼板において、疲
労特性と耐デント性をさらに改善し、同時に加工性も向
上させ、しかも製造コストもより低く抑える製造方法を
提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は表層にCを添加
し表内層の強度差を生じさせた耐デント性、疲労特性、
耐面歪み性および加工性に優れた複層構造を持つ鋼板に
関して、さらなる特性の向上、低コスト化を目的として
製造条件を検討した結果得られたものである。その要旨
とするところは以下の通りである。すなわち (1)内層成分が重量%でC :0.200%以下、
Mn:0.01〜3.00%、P :0.00
1〜0.200%、 S :0.001〜0.050
%、Al:0.005〜0.100%、 N :0.0
100%以下、残部Feおよび不可避的不純物であり、
表層成分が重量%でC :内層Cより0.0600%以
上高いか又は内層Cの2.0倍以上、0.800%以
下、 Mn:0.01〜3.00%、P
:0.001〜0.200%、 S :0.001〜
0.050%、Al:0.005〜0.100%、 N
:0.0100%以下、残部Feおよび不可避的不純
物である鋼片を巻取温度700℃以下として熱間圧延
し、冷間圧延し、焼鈍することを特徴とする耐デント
性、疲労特性、耐面歪み性および加工性に著しく優れた
冷延鋼板の製造方法。
【0007】(2)内層成分が重量%でC :0.05
0%以下、 Mn:0.01〜3.00%、P
:0.001〜0.200%、 S :0.001〜
0.050%、Al:0.005〜0.100%、 N
:0.0100%以下であり、かつTi,Nbのいず
れか1種又は2種であって、Ti:0.020〜0.1
00%、 Nb:0.015〜0.100%を含有し、
残部Feおよび不可避的不純物からなり、表層成分が重
量%でC :内層Cより0.0600%以上高いか又は
内層Cの2.0倍以上、0.800%以下、
Mn:0.01〜3.00%、P :0.001〜
0.200%、 S :0.001〜0.050%、A
l:0.005〜0.100%、 N :0.0100
%以下であり、かつTi,Nbのいずれか1種又は2種
であって、Ti:0.020〜0.100%、 Nb:
0.015〜0.100%を含有し、残部Feおよび不
可避的不純物である鋼片を巻取温度700℃以下で熱間
圧延し、冷間圧延し、焼鈍することを特徴とする耐デン
ト性、疲労特性、耐面歪み性および加工性に著しく優れ
た冷延鋼板の製造方法。
【0008】(3)熱間圧延終了後800℃以下で10
分以下の熱延板焼鈍を施し、冷間圧延し、焼鈍すること
を特徴とする前記(1)又は(2)記載の耐デント性、
疲労特性、耐面歪み性および加工性に著しく優れた冷延
鋼板の製造方法。 (4)焼鈍条件として、加熱速度20℃/秒以上、保定
温度を再結晶温度以上900℃以下、保定時間120秒
以下、冷却速度30℃/秒以上とすることを特徴とす
る、前記(3)記載の耐デント性、疲労特性、耐面歪み
性および加工性に著しく優れた冷延鋼板の製造方法。
【0009】(5)鋼片の表層の全厚みに対する比率を
片側2〜20%、両側4〜40%とすることを特徴とす
る、前記(1),(2),(3)又は(4)記載の耐デ
ント性、疲労特性、耐面歪み性および加工性に著しく優
れた冷延鋼板の製造方法。 (6)鋼片の表層と内層の間に成分が連続的に変化する
領域を、片側で全厚みの0.1%以上有せしめることを
特徴とする前記(1),(2),(3),(4)又は
(5)記載の耐デント性、疲労特性、耐面歪み性および
加工性に著しく優れた冷延鋼板の製造方法。
【0010】このように本発明においては、内表層でC
量を変えた鋼片を処理するにあたり、1)熱延巻取温度
は低く抑える。2)冷延後の焼鈍を短時間で行う。3)
必要に応じて熱延板の焼鈍を行うことでよりよく目的が
達成できる。
【0011】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。まず、内層部
の成分に関して述べる。成分はすべて重量%である。C
は内層部の加工性を向上させ鋼板自体の加工性を向上さ
せるので加工性が重視される場合は低いほど好ましい。
又、内層部を軟質にし表層のみを硬化させることによる
デント性や疲労特性の向上のためにも低いほど好まし
い。用途によっては鋼板自体の強度が必要となるため内
層部にも添加されるが過剰な添加は鋼板の加工性を著し
く劣化させるため上限を0.200%とする。
【0012】Mnは鋼の熱間加工性を向上させるため必
要な元素である。しかし過剰な添加は加工性を劣化させ
るため適正量を0.01〜3.00%とする。Pは加工
性の点からは少ないことが望ましいが鋼板自体の強度が
必要な用途では添加される。脱Pコストと加工性の点か
ら0.001〜0.200%とする。Sは熱間加工性か
ら低い方が好ましいが脱Sコストを考え0.001〜
0.050%に制限する。
【0013】Alはアルミキルド鋼では脱酸のために少
なからず含有する。又Nによる時効性劣化を避けるため
にも有用である。添加コストを考え0.005〜0.1
00%とする。Nは加工性から低い方が好ましいが、脱
Nコストを考え0.0100%以下とする。
【0014】Tiは内層Cが0.0050%以下の場合
に添加することで内層部の加工性を著しく向上させる。
添加コストも考え0.020〜0.100%とする。N
bもTiと同様の理由から0.015〜0.100%と
する。
【0015】次に、表層部の成分に関して述べる。Cは
表層部を硬化させるため添加される。目的とする効果を
得るために表層Cと内層Cの差が0.0600%以上、
又は内層Cとの比で2.0以上であることが必要であ
る。後述する焼鈍時の冷却速度との関連もあるが過剰な
添加は表層部の加工性を著しく劣化させ加工時に表層部
の割れを生じさせるので、上限を0.800%とする。
良好な加工性を得るには上限を0.3%とすることが好
ましい。さらに絞りや張り出し、曲げ成形などが厳しい
場合には上限を0.2%とすることが好ましい。Mn,
P,S,Al,Nの限定理由は内層部と同様である。
【0016】次に目的とする複層構造を得るための方法
について述べる。これまで複層鋼板の製造法について
は、鋳ぐるみ法、鋳込み法(2本ノズル鋳造法、ワイヤ
ー添加法)、熱延圧着法、爆着法などが提示されてい
る。本発明者らはこれらの製法と本発明鋼板が目的とす
る材質改善効果を検討した結果、製造法によって明確な
差は認められず、鋳込み法以外の製法による複層鋼板で
は、製造条件によっては界面の接合が最適でない場合に
強加工時に界面からの破壊が起きることがあった。
【0017】鋳込み法によったものでもワイヤー添加に
よった場合には界面での接合状態が非常に良好なため加
工性が向上する傾向が見られた。さらに、電磁ブレーキ
により溶鋼の混合を抑えた場合には表内層の強度差が明
確となるため高加工性をそのままにして耐デント性など
の特性を顕著に向上させることができる。一般にワイヤ
ー添加による成分添加は1%程度が限度であるが、本発
明鋼では基本的には高々0.6%のCを添加することか
らもワイヤー添加法での製造が最適と言える。又、製造
コストの面からは連続的に製造でき、複層化のための設
備も簡易であるワイヤー添加法が圧倒的に有利である。
これらの理由から本発明鋼の製造法はワイヤー添加鋳込
み法が望ましい。
【0018】本発明の鋼板においては熱延および焼鈍条
件を適当に限定することも重要である。本発明者が特願
平6−187913号で明らかにした表層にCを添加す
る技術により耐デント性、疲労特性、耐面歪み性および
加工性を同時に向上させることができるが、熱延時の巻
取温度が高い場合や焼鈍条件によっては耐デント性の向
上代が小さかったり、加工性が劣化する場合がある。こ
れは熱処理のパターンによっては表層に添加したCが内
層に拡散するため表層の強度が低下し同時に内層の強度
が上昇するためである。これを避けるために熱延時点で
の巻取温度を700℃以下に限定する。特に耐デント性
や疲労特性を重視する場合は600℃以下とすることが
望ましい。
【0019】さらに加工性を重視する場合は熱延板焼鈍
を行ってもよいが、その時の条件は上述の理由から保定
温度800℃以下、保定時間10分以下に制限される。
内層にTi,Nbを含有する場合には、熱延条件を限定
することで所望の特性の向上が図られるものの、表層よ
り内層へ拡散したCのため内層に微細なTi又はNbの
炭化物が形成され、内層部の再結晶温度が著しく上昇す
るため高温焼鈍が必要になるので熱延板焼鈍温度を上記
のようにすることは冷延後の焼鈍時のエネルギーコスト
の点でも有利となる。
【0020】冷延後の焼鈍時にも表層から内層へのCの
拡散が起き、目的とする特性の向上代の低下を引き起こ
す。これを避けるため焼鈍条件は加熱速度20℃/秒以
上、保定を再結晶温度以上、900℃以下、保定時間1
20秒以下、冷却速度30℃/秒以上が望ましい。この
中で特に冷却速度については、保定温度を730℃以上
として急速な冷却を行い表層部の強度を内層部以上に上
昇させ易い耐デント性、疲労特性を著しく高めることが
できる。これは本発明鋼では表層部のC濃度が内層部よ
り高いため、又表層部のMn,N含有量が内層部より高
い場合などに表層部のみで焼入れ性の向上やγ→α変態
温度が低下するため、表層部の一部又は全部がベイナイ
トやマルテンサイトなど硬質な組織となるためであり本
発明の効果を十分に得ることができる。この効果をより
効果的に得るため表層部にCr,B,Ni,Moなど焼
入れ性を高める元素を積極的に添加することは本発明の
効果を何等損なうものではない。
【0021】C又はその他の焼入れ性に影響を及ぼす元
素の含有量と関連するが、あまりに急冷条件とすると表
層部が完全にマルテンサイトとなるため加工時に表層部
に亀裂が入る場合がある。又過剰な急冷条件は熱応力に
よる転位密度の上昇、変態組織の影響などにより鋼板自
体の加工性も低下する。この影響を緩和するため焼鈍後
に焼戻しを行う手段もあるが厳しい加工用途では使用が
制限される。この場合冷却条件の上限は、表内層部の成
分および用途との関連で選定することが望ましい。又、
一般のアルミキルド鋼を連続焼鈍で製造する場合のよう
に、時効性の観点から再結晶焼鈍の後に約400℃で行
われる、いわゆる過時効処理を施すことは本発明の効果
を何等損なうものではない。
【0022】次に表層および内層の厚みについて述べ
る。鋼板表層の厚みは、耐デント性、疲労特性、耐面歪
み性を確保するために全厚みの2%以上(両表層の場合
両表層の合計で4%以上)、20%以下(両表層の場合
両表層の合計で40%以下)が望ましい。製造の安定
性、効果の十分な発現を考えると全厚みの4%以上(両
表層の場合両表層の合計で8%以上)、15%以下(両
表層の場合両表層の合計で30%以下)とすることが好
ましい。この場合、連続的に成分が変化する領域を片側
で全厚みの0.1%以上有せしめれば、加工時に表内層
の境界部から割れが発生することがなくて、望ましい。
この領域の形成は、上述のワイヤー添加法で可能であ
る。
【0023】本発明鋼板は鋳造後熱延、必要に応じて熱
延板焼鈍、冷延、焼鈍ラインを通板され使用される。
又、本発明による方法で製造した鋼板を亜鉛、錫、クロ
ム、アルミなどでめっきする表面処理鋼板の素材として
も利用できる。又、使用目的に応じ表層又は内層にSi
などを添加し表層強度をさらに上昇することや、鋼板全
体の強度を上昇しても本発明の効果は失われるものでは
ない。
【0024】
【実施例】ワイヤー添加法によって表1に示す成分を有
する複層鋳片を得た。表層の厚みは両表層同一とし全厚
みに対する片側表層の比率は10%とした。一部のもの
についてはスラブ段階で表層を研削し表層比率の小さい
ものを製造し表層厚みの下限を検討した。これらのスラ
ブについて熱延条件および冷延後の焼鈍条件を変化さ
せ、冷薄材を製造し特性評価を行った。特性を表2に示
す。
【0025】加工性は内層相当の成分系で実施例と同製
造条件でほぼ同一の強度に製造した単層板と比較し、伸
び、平均r値が同等で、さらに引張試験で試験片にくび
れが発生する以前に表層に亀裂が発生しないことを合格
基準とした。耐面歪み性については降伏強度(YS)が
250MPa 以上で面歪みが問題となるという従来の知見
に基づきYS<250MPa を合格とした。又、疲労強
度、耐デント性については試験鋼板と同一の引張強度を
有する鋼板の各試験値との比をとり、特性値の向上代が
10%以上であることを合格基準とした。デント性につ
いては鋼板に付加を与え、付加を除去した後に残った凹
み量を指標とし、疲労特性については両振り平面曲げを
1800cpm にて行い100万回曲げで破壊しない最大
応力を指標とした。
【0026】本発明鋼板は加工性と耐デント性、疲労特
性、耐面歪み性のすべてについて基準を満足している。
一方、複層鋼板でも本発明の範囲を外れたものは各特性
のいずれかが基準を満足しない。又、単層材では高加工
性鋼板では耐面歪み性を満足するものの疲労特性、耐デ
ント性が良好でなく、高強度鋼板では疲労特性、耐デン
ト性は良好であるが、加工性および耐面歪み性が不良で
ある。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】
【発明の効果】以上述べたごとく本発明による鋼板は低
コストで製造できる上に、高加工性と耐デント性、疲労
特性および耐面歪み性を両立することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 C22C 38/14

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内層成分が重量%で C :0.200%以下、 Mn:0.01〜3.00%、 P :0.001〜0.200%、 S :0.001〜0.050%、 Al:0.005〜0.100%、 N :0.0100%以下、残部Feおよび不可避的不
    純物であり、表層成分が重量%で C :内層Cより0.0600%以上高いか又は内層C
    の2.0倍以上、0.800%以下、 Mn:0.01〜3.00%、 P :0.001〜0.200%、 S :0.001〜0.050%、 Al:0.005〜0.100%、 N :0.0100%以下、残部Feおよび不可避的不
    純物である鋼片を巻取温度700℃以下として熱間圧延
    し、冷間圧延し、焼鈍することを特徴とする耐デント
    性、疲労特性、耐面歪み性および加工性に著しく優れた
    冷延鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 内層成分が重量%で C :0.050%以下、 Mn:0.01〜3.00%、 P :0.001〜0.200%、 S :0.001〜0.050%、 Al:0.005〜0.100%、 N :0.0100%以下であり、かつTi,Nbのい
    ずれか1種又は2種であって、 Ti:0.020〜0.100%、 Nb:0.015〜0.100%を含有し、残部Feお
    よび不可避的不純物からなり、表層成分が重量%で C :内層Cより0.0600%以上高いか又は内層C
    の2.0倍以上、0.800%以下、 Mn:0.01〜3.00%、 P :0.001〜0.200%、 S :0.001〜0.050%、 Al:0.005〜0.100%、 N :0.0100%以下であり、かつTi,Nbのい
    ずれか1種又は2種であって、 Ti:0.020〜0.100%、 Nb:0.015〜0.100%を含有し、残部Feお
    よび不可避的不純物である鋼片を巻取温度700℃以下
    で熱間圧延し、冷間圧延し、焼鈍することを特徴とする
    耐デント性、疲労特性、耐面歪み性および加工性に著し
    く優れた冷延鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 熱間圧延終了後800℃以下で10分以
    下の熱延板焼鈍を施し、冷間圧延し、焼鈍することを特
    徴とする請求項1又は2記載の耐デント性、疲労特性、
    耐面歪み性および加工性に著しく優れた冷延鋼板の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 焼鈍条件として、加熱速度20℃/秒以
    上、保定温度を再結晶温度以上900℃以下、保定時間
    120秒以下、冷却速度30℃/秒以上とすることを特
    徴とする、請求項3記載の耐デント性、疲労特性、耐面
    歪み性および加工性に著しく優れた冷延鋼板の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 鋼片の表層の全厚みに対する比率を片側
    2〜20%、両側4〜40%とすることを特徴とする、
    請求項1,2,3又は4記載の耐デント性、疲労特性、
    耐面歪み性および加工性に著しく優れた冷延鋼板の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 鋼片の表層と内層の間に成分が連続的に
    変化する領域を、片側で全厚みの0.1%以上有せしめ
    ることを特徴とする請求項1,2,3,4又は5記載の
    耐デント性、疲労特性、耐面歪み性および加工性に著し
    く優れた冷延鋼板の製造方法。
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