JPH08253840A - プレス成形性に優れた薄鋼板およびその製造方法 - Google Patents

プレス成形性に優れた薄鋼板およびその製造方法

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JPH08253840A
JPH08253840A JP7057532A JP5753295A JPH08253840A JP H08253840 A JPH08253840 A JP H08253840A JP 7057532 A JP7057532 A JP 7057532A JP 5753295 A JP5753295 A JP 5753295A JP H08253840 A JPH08253840 A JP H08253840A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 全伸びおよびr値がともに高く深絞り性に優
れた薄鋼板を得ること。 【構成】C:0.001 wt%以下、 Si:0.1 wt%以下、M
n:0.3 wt%以下、 P:0.05wt%以下、S:0.003 w
t%以下、 Al:0.1 wt%以下、N:0.002 wt%以下、
Ti:0.005 〜0.02wt%、Nb:0.001 〜0.01wt%を含有
し、かつC, SおよびNはC+S+N≦0.004 wt%、そ
して、TiとCとは、下記式; 4×(Cwt%)≦(Ti wt%)−48/14(Nwt%)−48/32(Swt%)
≦12×(Cwt%) を満足するように含有し、さらに必要に応じてBを0.00
01〜0.0010wt%添加した鋼スラブを、 900℃〜1300℃の
温度範囲に均熱保持し、Ac3変態点以上で熱間仕上げ圧
延を行って 650℃以下の温度で巻取り、酸洗後、圧下
率:65%〜90%の冷間圧延を行ってから 700〜950 ℃で
再結晶焼鈍を施すことにより製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用鋼板, めっき
鋼板などとして用いて好適な、優れた深絞り性を有する
薄鋼板およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、環境問題などの高まりから、自動
車の排気ガス規制が論議されており、特にその排ガス量
を抑制する上で有効となる燃費向上のために、自動車の
軽量化が注目されている。その自動車車体の軽量化に
は、車体外板用鋼板の厚さを薄くすることが有効であ
る。こうした要請に応えられるものとしては、引張強さ
が 400〜550 MPa でかつ優れたプレス成形性を有する高
張力鋼板が有効である。しかしながら、このような高張
力鋼板については、添加された強化元素によりプレス成
形性が低下したり、めっき性の劣化を招いたり、また、
板厚の減少にともなって延性が低下するというような各
種の問題点も噴出し、実用化にはまだ多くの解決すべき
課題が残されていた。その他、軽量化を図る方法とし
て、これまでは多くの構成部分からなっていた部品を一
体成形する方法についても検討された。しかしながら、
これまでのところ、従来の薄鋼板ではプレス成形性が不
十分でこうした要請に十分に応えられるものは少ないの
が実情である。
【0003】こうしたなかで、上述した要請に応えるた
めに、プレス成形性が今まで以上に優れた深絞り用冷延
鋼板を製造しようとする試みがある。例えば、特開平4
−116124号公報に開示されているようなものがその1つ
である。この従来技術は、C, N, S, Pを極力低減
し、かつ 0.5×Si+P<0.012 %とすることにより、全
伸びが54%以上、r値が 2.4以上を示す冷延鋼板の製造
が可能であるとしている。しかしながら、この方法は、
高r値といっても実施例より明らかなように、たかだか
2.7 が最高である。冷延鋼板は通常、溶融亜鉛めっき等
のめっきを施して使用されることが多く、そのためにr
値は、このようなめっきにより冷延鋼板に比べ 0.2〜0.
3 程度低下するのが普通である。従って、冷延鋼板のr
値はもっと高r値のものでなければならない。また、特
開平6−172868号公報には、さらに高いr値を得る製造
方法が開示されている。しかし、この方法は、再結晶焼
鈍において露点、雰囲気の制御が必要であること、箱焼
鈍のため効率が悪いことなどの問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、鋼の
成分組成、製造のプロセスを工夫することにより、全伸
びおよびr値がともに高く深絞り性に優れた薄鋼板を得
ることを目的とする。また、本発明の他の目的は、かか
る薄鋼板を有利に製造する方法について提案することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上掲の目的を実現するた
めに鋭意研究を重ねた結果、発明者らは、鋼の成分組成
を下記のように設計することにより、従来よりも格段に
優れた深絞り性を有する薄鋼板の製造が可能になること
を突き止めた。即ち、本発明は、 (1) C:0.001 wt%以下、 Si:0.1 wt%以下、Mn:0.
3 wt%以下、 P:0.05wt%以下、S:0.003 wt%以
下、 Al:0.1 wt%以下、N:0.002 wt%以下、 Ti:
0.005 〜0.02wt%、Nb:0.001 〜0.01wt%を含有し、か
つC, SおよびNはC+S+N≦0.004 wt%の関係を満
足して含有し、そして、Tiは、C, SおよびNとの関係
において、下記式; 4×(Cwt%)≦(Ti wt%)−48/14(Nwt%)−48/32(Swt%)
≦12×(Cwt%) を満足するように含有し、残部はFeおよび不可避的不純
物よりなるプレス成形性に優れた薄鋼板である。 (2) また、本発明は、上記の成分に加えさらに、合金元
素としてB:0.0001〜0.0010wt%を含有する薄鋼板であ
ってもよい。 (3) 上記薄鋼板は、(1) または(2) に記載した成分組成
よりなる鋼スラブを、 900℃〜1300℃の温度範囲でかつ
下記式; T(K) ×(C wt%+S wt% )≦4.0 の条件を満たす温度T(K) に均熱保持し、その後、熱間
仕上げ圧延温度:Ac3変態点以上の熱間圧延を行い、 6
50℃以下の温度において巻取り、酸洗後に圧下率:65%
〜90%の冷間圧延を行い、その後、 700〜950 ℃の温度
範囲で再結晶焼鈍を施すことにより製造する。
【0006】
【作用】まず、本発明にかかる薄鋼板を開発するに到っ
た背景について、図示する実験結果をもとに、特に数値
限定の根拠となる研究結果について説明する。実験にお
いて供試材(薄鋼板)は、Si:0.01wt%, Mn:0.1 wt
%, P:0.01wt%, Al:0.04wt%, Nb:0.005 wt%, C
+S+N=0.0015〜0.009 wt%, Ti:0.005 〜0.04wt%
よりなる成分組成のシートバーを、900 ℃〜1300℃でT
×(C wt%+Swt%)≦4.0 (T:加熱温度(K))を満足す
る温度に加熱−均熱後、熱間圧延したのち、550 ℃−1
hrの条件で巻取った。次いで酸洗してから圧下率85%の
冷間圧延を行った後、連続焼鈍温度 880℃で20秒均熱保
持することにより製造した。
【0007】この実験はまず、深絞り性に及ぼすC,
S, Nの相乗効果について調べた。図1に、(C+S+
N)wt%とr値およびEl値との関係を示す。ここで、r
値とは、JIS5号引張試験片を使用し、15%予歪みを
与えた後、3点法により測定しL方向(圧延方向,
L )、D方向(圧延方向に対して45゜の方向rD )、
C方向 (圧延方向に対して90゜の方向, rC )の平均値
として r=(rL +2×rD +rC )/4 から求めたものである。この図から明らかなように、r
値, El値はC+S+N(wt%)に強く依存し、C+S+
N(wt%)≦ 0.004wt%のとき著しく向上している。さ
らに、4 ≦Ti*/C≦12の場合にr値、El値の向上が著
しい。この理由の詳細は解明されていないが、C、S、
N量の低減により熱延鋼板中の析出物分布が変化し、r
値に有利な再結晶集合組織が発達し、伸びが向上したも
のと考えられる。
【0008】次に、発明者らは、薄鋼板の深絞り性を改
善するために、特にこの深絞り性に及ぼすTiとC, Sお
よびNとの関係についても検討した。この実験で用いた
供試材(薄鋼板)は、Si:0.01wt%, Mn:0.1 wt%,
P:0.01wt%, Al:0.04wt%, Nb:0.005 wt%, B:0.
0003wt%, Ti:0.005 〜0.04wt%, C+S+N=0.004
wt%なる成分組成のシートバーを、900 ℃〜1300℃に加
熱−均熱後、熱間圧延したのち550 ℃−1hrの条件で巻
取った。次いで酸洗し、冷間圧下率85%の冷間圧延を行
った後、連続焼鈍温度 880℃で20秒均熱保持することに
より製造した。
【0009】図2は、この実験において、T(K)×(C+S+
N)(wt%)とr値、El値との関係を調べた結果である。
この図に明らかなとおり、r値およびEl値はT(K)×(C+
S)(wt%)に大きく影響し、T(K)×(C+S)(wt%)≦4.0
のとき、最も高いr値, El値を示すことがわかる。そこ
で発明者らは、この図2に示す実験結果をもとにさらに
種々検討した結果、以下に述べるような成分組成とする
ことが有効であることを突き止めたのである。以下に、
各成分の組成限定の理由について説明する。
【0010】C:0.001 wt%以下、S:0.003 wt%以
下、N:0.002 wt%以下 C, S, Nは、本発明において重要な成分であり、これ
らの相乗作用によって熱延板の析出挙動に影響を与え、
材料特性, 特に全伸びやr値に大きな影響を与えるの
で、その合計量を制限しなければならない。なお、個々
の成分については、Cの場合、延性, 深絞り性, 耐時効
性および再結晶温度の低下のために0.001 wt%を上限と
して含有させ、SもCと同様に多量に添加すると深絞り
性等に悪影響を及ぼすために0.003 wt%を上限として含
有させ、そしてNも、C, Sと同様の理由のために0.00
2 wt%を上限として含有させる。また、これらの合計量
については、上述した実験結果から明らかなように、加
工性(r値, El値) を考慮して、( C+S+N) ≦0.00
4 wt%に限定した。
【0011】Si:0.1 wt%以下 Siは、鋼を強化する作用があり、強度に応じて必要量添
加されるが、その添加量が0.1 wt%を超えると加工性が
劣化するので 0.1wt%以下に限定した。好ましくは、0.
05wt%が望ましい。 Mn:0.3 wt%以下 Mnは、鋼の製造上、脱酸元素として必要な成分である
が、過剰に添加すると鋼を脆化したり、強度が必要以上
に高くなる。このために 0.3wt%以下に限定した。 P:0.05wt%以下 Pは、鋼を強化する作用があり、要求強度レベルに応じ
て量が調整されるが、その量が0.05wt%を超えると加工
性が劣化するので0.05wt%以下に限定した。 Al:0.1 wt%以下 Alは、溶鋼脱酸のために使用するが、炭窒化物形成元素
の歩留り向上のためにも必要に応じて添加される。しか
し、 0.1wt%を超えて添加しても脱酸効果が飽和するの
で、0.1 wt%以下に限定した。
【0012】Ti:0.005 〜0.02wt% Tiは、C, N, Sとの関係で本発明において重要な役割
を担う成分であり、C, N, SをそれぞれTiC, TiN,
TiSとして析出固定するために添加される。その量が0.
005 wt%以下では添加効果がなく、一方、0.02wt%以上
の添加は加工性をむしろ悪化させるため、良好な加工性
を得るためには、その含有量は0.02wt%以下に限定する
必要がある。
【0013】また、このTiについてはさらにCとの関係
で、 (Ti* wt%)/ =( Cwt%)=4〜12の関係を満足する
ように含有していることが必要である。ただし、上記Ti
* は、 ( Ti* wt%) =(Tiwt%) − 48/14 (Nwt%)− 48/32 (S
wt%) このTi* /Cとの比が4以上になると、薄鋼板は高r値
が得られる。しかし、この値が12を超えるとTiの割合が
大きすぎて却ってr値を低下させるし、鋼板の表面性
状、コストの点でも不利になる。従ってTiの添加量は、
CおよびN, Sとの関係を考慮するとさらに、次式; 4×(C%)≦(Ti wt%)− 48/14(N wt%) −48/32(S wt%)
≦12×C のように制御することが必要である。
【0014】Nb:0.001 〜0.01wt% Nbは、Tiと複合添加したときに、加工性を向上させる効
果を有するが、0.001wt%未満ではその添加の効果がな
く、一方、過剰な添加はむしろ加工性を悪化させるた
め、良好な加工性を得るためにその含有量を0.001 〜0.
01wt%に限定した。 B:0.0001〜0.0010wt% Bは、耐二次加工脆性および面内異方性の向上のために
添加するが、0.0001wt%未満ではその添加効果がなく、
一方、0.0010wt%を超えて添加すると加工性が劣化する
ので、0.0001〜0.0010wt%に限定した。
【0015】次に、本発明の製造方法について説明す
る。使用する鋼スラブは、上述した成分組成のとおりの
ものであり、この鋼スラブは次のような熱間圧延条件で
行われる。スラブ加熱温度は、 900℃〜1300℃の温度範
囲であり、上述した実験結果から明らかなように、加熱
温度TがT(K) ×〔Cwt% +Swt% 〕≦4.0 の場合に加
工性が非常に向上する。その後、Ac3変態点以上の温度
で熱間圧延を行う。また、この熱間圧延時の仕上げ温度
は、加工性の向上の点からAr3変態点以上にすることが
望ましい。次に、この熱間圧延後の熱延巻取りは650 ℃
以下の温度で行うのがよく、析出の促進および粗大化に
よる加工性の改善のためには 500〜600 ℃の巻取温度が
好適である。
【0016】このようにして得られた熱延板について、
次いで以下に説明するような条件の冷間圧延を行う。本
発明における冷間圧延においては、冷延の圧下率は高い
程r値の高い鋼板が得られるが、とくに65%以上の冷間
圧下率で冷間圧延を行えば、良好な特性を得ることがで
きる。ただし、この圧下率が90%を超えると加工性が却
って悪化するので90%以下とする。好ましくは70〜85%
がよい。
【0017】こうして得られた冷延板については、その
後、再結晶焼鈍を行う。冷間圧延後のこの再結晶焼鈍
は、 700〜950 ℃の温度範囲内であればよいが、望まし
くは800 ℃以上で焼鈍する方がよい。焼鈍方法として
は、連続焼鈍法、箱焼鈍法のどちらでもよい。なお、こ
の発明は、焼鈍工程に連続焼鈍ラインまたは連続溶融亜
鉛めっきラインを用いてよく、また、溶融亜鉛めっき法
としては、合金化溶融亜鉛めっき、非合金化溶融亜鉛め
っきの1層めっきまたは2層めっきが良く適合する。
【0018】
【実施例】表1に示す成分組成の鋼スラブを、加熱−均
熱後、熱間粗圧延を行った後さらに熱間仕上げ圧延を行
った。得られたその熱延板を巻取り後、酸洗してから圧
下率80%の冷間圧延を行って 0.8mm厚の冷延板とした
後、連続焼鈍を施した。このようにして得られた薄鋼板
の材料特性を熱延条件、焼鈍条件と共に表2に示す。こ
こで、r値とは、前述のようにJIS 5号引張試験片を使
用し、15%予歪みを与えた後、3点法により測定しL方
向(圧延方向)、D方向(圧延方向に対して45゜の方
向) 、C方向( 圧延方向に対して90゜の方向) の平均値
として r(rL +2×rD +rC )/4 から求めたものである。表2に示す結果から明らかなよ
うに、本発明に適合する成分組成を有しかつ適合する製
造条件において製造した薄鋼板は、いずれもEl値, r値
が高く優れた加工性を有することが判る。これに対して
比較例は、いずれも加工性が劣っている。
【0019】また、表3に示す条件で製造した冷延鋼板
を使用して、連続溶融亜鉛めっきおよび電気亜鉛めっき
ラインにて亜鉛めっきを施したものの材料特性を表3に
併せて示す。この表に示す結果から明らかなように、本
発明に適合する条件で製造した亜鉛めっき薄鋼板は、優
れた加工性を有することが判る。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来よりも優れた加工性を有する薄鋼板が得られると共
に、このような薄鋼板を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】r値およびEl値に及ぼす (Cwt% +Nwt% +S
wt%)、およびTi* /Cの影響を示す図。
【図2】r値およびEl値に及ぼすT(K) ×〔 (Cwt%)+
(Swt%)〕の影響を示す図。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.001 wt%以下、 Si:0.1 wt%以
    下、 Mn:0.3 wt%以下、 P:0.05wt%以下、 S:0.003 wt%以下、 Al:0.1 wt%以下、 N:0.002 wt%以下、 Ti:0.005 〜0.02wt%、 Nb:0.001 〜0.01wt%を含有し、かつC, SおよびNは
    C+S+N≦0.004 wt%の関係を満足して含有し、そし
    て、Tiは、C, SおよびNとの関係において、下記式; 4×(Cwt%)≦(Ti wt%)−48/14(Nwt%)−48/32(Swt%)
    ≦12×(Cwt%) を満足するように含有し、残部はFeおよび不可避的不純
    物よりなるプレス成形性に優れた薄鋼板。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の鋼成分の他にさらに、合
    金元素としてB:0.0001〜0.0010wt%を含有することを
    特徴とするプレス成形性に優れた薄鋼板。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の成分組成よりなる鋼スラ
    ブを、 900℃〜1300℃の温度範囲でかつ下記式; T(K) ×(C wt%+S wt% )≦4.0 の条件を満たす温度T(K) に均熱保持し、その後、熱間
    仕上げ圧延温度:Ac3変態点以上の熱間圧延を行い、 6
    50℃以下の温度において巻取り、酸洗後に圧下率:65%
    〜90%の冷間圧延を行い、その後、 700〜950 ℃の温度
    範囲で再結晶焼鈍を施すことを特徴とするプレス成形性
    に優れた薄鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項2に記載の成分組成よりなる鋼スラ
    ブを、 900℃〜1300℃の温度範囲でかつ下記式; T(K) ×(C wt%+S wt% )≦4.0 の条件を満たす温度T(K) に均熱保持し、その後、熱間
    仕上げ圧延温度:Ac3変態点以上の熱間圧延を行い、 6
    50℃以下の温度において巻取り、酸洗後に圧下率:65%
    〜90%の冷間圧延を行い、その後、 700〜950 ℃の温度
    範囲で再結晶焼鈍を施すことを特徴とするプレス成形性
    に優れた薄鋼板の製造方法。
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