JPH08337843A - 打抜き加工性に優れた高炭素熱延鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼板の硬さを高めることなく、優れた打抜き
加工性を有する熱間圧延鋼板及び該鋼板を容易に製造す
ることができる方法を提供する。 【構成】 本発明の熱延鋼板は、重量％で、Ｃ：0.30〜
0.70％、Si：0.01〜0.50％、Mn：0.50〜2.00％、Ｐ：0.
03％以下、Ｓ：0.003 〜0.05％、sol.Al：0.07％以下、
Cr：0.05〜0.50％、Ｎ：0.01％以下を含み、必要に応じ
て所定量のNi、Cu、Mo、Ti、Ｂ、Caのうち少なくとも１
種以上を含有し、残部がＦｅからなり、組織がフェライ
ト及びパーライトからなる。前記成分の鋼を、Ａr₃点以
上の仕上げ温度で熱間圧延し、その後巻取温度までの平
均冷却速度を２０〜７０℃／ｓとして冷却した後、５３
０〜６７０℃で巻取ることにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、打抜後に熱処理を施し
て使用する、例えばローラーチェンのチェンプレートの
ような打抜き加工性に優れた高炭素熱延鋼板及びその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、ローラーチェンのチェンプレート
は、強度や耐摩耗性の向上のために高炭素鋼板を素材と
して、その鋼帯を所要の輪郭形状にプレスで打抜き加工
し、その後焼入れ焼戻し処理やオーステンパーなどの熱
処理により硬化することで製造される。

【０００３】打抜き加工においては、鋼板の硬さ（強
度）が低いと、打抜き後の反りが大きくなり、またバリ
等も大きくなって、著しい場合には、組立て後の寸法精
度が確保できないなどの大きな問題が生じる。

【０００４】このため、この種の打抜き鋼板として、熱
処理の必要性と相まって、硬度や強度の高い高炭素鋼板
が使用されている。例えば、特開平５−５１６３５号公
報には、鋼板の組織をベイナイト組織として硬さを高め
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、打抜き
後の反りやバリと、打抜き面の剪断面率は反するもので
あり、鋼板の硬さが高いと打抜き後の反りは小さくなる
が、打抜き面の剪断面率は低下し、破断面が多くなる。
破断面は疲労破壊の起点になり易いため、破断面が多く
なると疲労強度が低下する。また、鋼板の硬さが高くな
ると打抜金型の寿命も短くなる。

【０００６】この発明は、かかる問題を解決しようとす
るもので、鋼板の硬さを高めることなく、優れた打抜き
加工性を有する熱間圧延鋼板及び該鋼板を容易に製造す
ることができる方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の高炭素熱延鋼板
は、化学組成が重量％で、Ｃ：0.30〜0.70％、 Si：0.
01〜0.50％、Mn：0.50〜2.00％、 Ｐ：0.03％以下、
Ｓ：0.003 〜0.05％、sol.Al：0.07％以下、Cr：0.05〜
0.50％、 Ｎ：0.01％以下を含み、必要に応じてNi：0.
30％以下、 Cu：0.50％以下、Mo：0.05〜0.30％、
Ti：0.10％以下、Ｂ：0.0005〜0.005 ％、Ca：0.0005〜
0.006 ％のうち少なくとも１種以上を含有し、残部がＦ
ｅ及び不可避的不純物からなり、組織がフェライト及び
パーライトからなるものである。

【０００８】一方、本発明の製造方法は、前記成分の鋼
を、Ａr₃点以上の仕上げ温度で熱間圧延し、その後巻取
温度までの平均冷却速度を２０〜７０℃／ｓとして冷却
した後、５３０〜６７０℃で巻取ることを特徴とするも
のであり、更に、巻取り後、熱延鋼板の表面に圧縮残留
応力を付与することを含む。

【０００９】

【作用】本発明の鋼板は、打抜き加工性を改善するため
に、特に成分としてＳを微量添加したところが特徴があ
り、これにより鋼の被削性ひいては打抜き加工性が向上
し、打抜き面の剪断面率が著しく改善される。前記鋼板
は、特定の熱間圧延条件、冷却条件、巻き取り条件を所
定の範囲に設定することにより容易に得られ、、更には
鋼板表面に圧縮残留応力を付与することにより、打抜き
後の反りが著しく改善される。

【００１０】以下に本発明を詳細に説明する。まず、本
発明に適用される鋼の化学成分の限定理由に説明する。
単位は全て重量％である。

【００１１】Ｃ：０．３０〜０．７０％ Ｃは強度及び焼入れ性を高めるために有効な元素であ
る。その効果は添加量が０．３０％未満では過少であ
り、一方０．７０％を越えると焼入れ後の硬さは飽和
し、靭性が劣化するようになるため、上限を０．７０％
とした。

【００１２】Ｓｉ：０．０１〜０．５０％ Ｓｉは強度、延性を高め、焼入れ性を向上させる作用を
有し、また溶鋼の脱酸剤元素である。０．０１％未満で
はかかる作用が過少であり、一方、過多に添加すると靭
性が劣化し、また熱間圧延時にＳｉスケールが発生しや
すくなり、表面性状が劣化するため、上限を０．５０％
とした。

【００１３】Ｍｎ：０．５０〜２．００％ Ｍｎは強度を高め、焼入れ性を向上させる元素である。
その効果を有効に得るためには、０．５０％以上必要で
ある。一方、１．５０％を越えるＭｎ偏析が生じるよう
になり、靭性が劣化するようになるために上限を２．０
０％とした。

【００１４】Ｐ：０．０３％以下 Ｐは不可避的に含まれる不純物であり、低い方が好まし
い。含有量が多いと靭性が劣化するので、上限を０．０
３％とした。

【００１５】Ｓ：０．００３〜０．０５％ Ｓは本発明における打抜き性向上に有効な元素であり、
被削性ひいては打抜き性を向上させるため０．００３％
以上の含有が必要であり、０．０１％以上が好ましい。
一方、０．０５％を越えると清浄度が悪くなり、靭性の
劣化となるために、上限を０．０５％とした。

【００１６】sol.Al：０．０７％以下 Ａｌは溶鋼の脱酸剤元素であり、sol.Alで０．０２０％
以上の含有が好ましいが、含有量が過多になると清浄度
が低下し、また靭性の低下するようになるので、上限を
０．０７％とする。

【００１７】Ｃｒ：０．０５〜０．５０％ Ｃｒは強度及び焼入れ性を向上させ、焼戻し軟化抵抗を
改善させる元素であり、０．０５％未満ではその効果が
過少である。一方、多量に添加すると靭性が低下するの
で、上限を０．５０％とした。

【００１８】Ｎ：０．０１％以下 ＮはＡｌＮ、ＴｉＮ等を形成してオーステナイトの微細
化に効果があり、０．００６％以下の含有が好ましい
が、多量に含有させると打抜き性が劣化すると共に、Ｂ
を添加した場合、ＢＮが多くなり焼入れ性が低下するの
で、上限を０．０１％とした。

【００１９】本発明にかかる鋼は、以上の成分を含有
し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるが、物性をよ
り一層向上させるために、前記合金成分に加えて、必要
に応じて更に下記元素の一種以上を含有することができ
る。

【００２０】Ｎｉ：０．３０％以下 Ｎｉは強度や靭性を向上する効果を有しており、０．１
０％以上の含有が好ましいが、添加量が０．３０％を越
えるとその効果が小さくなるので、上限を０．３０％と
した。

【００２１】Ｃｕ：０．５０％以下 Ｃｕは、Ｎｉと同様の効果があり、また耐食性を向上さ
れる作用を有し、０．２％以上の含有が好ましいが、過
剰な添加は熱間圧延においてＣｕヘゲが発生し製造困難
となるため、上限を０．５０％とした。

【００２２】Ｍｏ：０．０５〜０．３０％ Ｍｏは焼入れ性を向上させると共に焼戻し軟化抵抗を改
善させる元素であり、これらの効果を有効に得るために
は、０．０５％以上の含有を必要とする。しかし、０．
３０％を越えて添加すると強度が過大になるので、上限
を０．３０％とする。

【００２３】Ｔｉ：０．１０％以下 Ｔｉは鋼中のＮを固定して、Ｂ添加による焼入れ性を安
定かつ効果的に行うために添加され、０．０１％以上の
含有が好ましいが、０．１０％を越えて含有すると靭性
が劣化するようになるため、その上限を０．１０％とす
る。

【００２４】Ｂ：０．０００５〜０．００５％ Ｂは焼入れ性を向上させる有効な元素である。０．００
０５％未満ではその作用が過少であり、一方０．００５
％を越えると靭性が劣化するようになる。

【００２５】Ｃａ：０．０００５〜０．００６％ Ｃａは硫化物系介在物の形態を展伸状から球状に制御す
る作用を有し、引いては機械的異方性を小さくし、延
性、靭性、被削性を改善する効果がある。０．０００５
％未満ではかかる作用が過少であり、一方０．００６％
を越えると鋼中の非金属介在物の増大により、延性、靭
性が低下するようになるので、上限を０．００６％とし
た。

【００２６】次に、本発明における製造条件の限定理由
にいて説明する。熱間圧延は、スラブを連続鋳造した
後、直ちに行ってもよく（ＣＣ−直接圧延）、あるいは
一旦加熱してから行ってもよい。加熱温度は好ましくは
１０５０〜１３００℃とする。１０５０℃未満では圧延
荷重が増大し、一方１３００℃を越えるとオーステナイ
トの粗大化を招来するようになるからである。

【００２７】熱間圧延の仕上温度は、Ａr₃点以上とす
る。Ａr₃点未満では、オーステナイトが過度に延伸し、
混粒となり、異方性が顕著になるからである。

【００２８】次に、仕上圧延後、巻き取りまでの冷却速
度は、平均冷卸速度で２０〜７０℃／ｓとする必要があ
る。冷却速度が２０℃／s 未満ではパーライトが粗大化
し、必要とする強度の確保が困難になる。一方、７０℃
／s を越えるとフェライトとベイナイトの２相組織とな
り、強度が著しく上昇し、延性、打抜き性が劣化する。

【００２９】冷却後の巻取温度は、５３０〜６７０℃と
する。巻取温度が５３０℃未満になると過冷となり、ベ
イナイト組織が生成し、強度が著しく上昇し、延性が劣
化して打抜き加工性が著しく悪くなる。また、巻取温度
が６７０℃を越えるとパーライトが粗大化し、強度が低
下するようになる。よって、巻取温度は、５３０〜６７
０℃とする。

【００３０】既述の特定成分の鋼を用いて、前記条件に
より製造された熱延鋼板は、フェライト及び粒状のパー
ライトの混合組織となり、後述の実施例から明らかな通
り、硬度を高めることなく、抜き打ち加工性を向上させ
ることができる。

【００３１】更に、巻取り後、熱延コイルを巻き戻し
て、鋼板表面に圧縮残留応力を付与することにより、事
実上、剪断面を減少させることなく、打抜き反りをより
一層有効に防止することができる。

【００３２】圧縮残留応力を付与する手段として、ショ
ットピーニングを例示することができる。ショットピー
ニングは圧縮残留応力を鋼板表面に高効率で付与するこ
とができ、工業的生産手段として好適である。ショット
の平均粒径は細かい程、トータル圧痕面積が多くなる
が、投射エネルギ−が不足となり、硬質のスケール等を
除去するのに時間がかかる。一方、粒径が大きい場合
は、表面の粗度が荒くなる。このために平均粒径は０．
１〜１．５ｍｍ程度とすることが好ましい。投射材の材
質は、硬さが低いと磨耗が速くなり、一方硬さが高くな
ると表面の粗度が荒くなり、反りが生じるようになるの
で、投射材の硬さはＨｖ４００〜７００程度にすること
が好ましい。投射角度（鋼板表面に立てた法線となす
角）は、小さい度ほどピーニング効果があり、大きい角
度ではそのピーニング効果が小さくなるために１０〜６
０°程度にするのがよい。

【００３３】

【実施例】下記表１に示す成分の供試鋼を溶製し、表２
に示す熱延条件で熱間圧延して巻き取り、板厚３．０mm
の熱延鋼板を製造した。表１において、鋼No. １〜５及
び鋼No. ９〜１３は本発明鋼を、鋼No. ６〜８は比較鋼
の化学成分を示す。鋼No.１〜３及び鋼No. ｌ０〜１
１、更に鋼No. ８については、熱延後、平均粒径０．６
ｍｍからなる鋼球を用いて、ショットピーニングを施し
た。

【００３４】得られた熱延鋼板の引張特性及び打抜き加
工性について調査した。打抜きの試験は、ポンチ径３０
ｍｍφ、クリアランス０．０７５ｍｍの抜き型を用いて
行い、最大打抜き反り、剪断面率を測定した。これらの
測定結果を表２に併せて示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】表２より、実施例にかかる試料No. １〜５
及び試料No. ９〜１２は、打抜き反りは１３μm ／ｃｍ
以下、剪断面率８１％以上と優れた打抜き加工性を示し
ている。特に、ショットピーニングを施したものは良好
な結果が得られている。

【００３８】これに対し、比較例６〜８は本発明範囲内
の熱延条件であっても、鋼種が本発明成分範囲外である
ため、打抜き反り２５μm ／cm以上、剪断面率５９％以
下と低いレベルである。

【００３９】また、試料No. １３〜１６は、本発明鋼
（鋼種Ｍ）を用いものであるが、本発明範囲外の熱延条
件であるため、反り及び剪断面率が劣っている。すなわ
ち、冷却速度が本発明範囲より遅いもの（試料No. １
３）及び巻取り温度が本発明範囲よりも高いもの（試料
No. １６）では、剪断面率はまあまあであるが、打抜き
反りが非常に高い。また、冷却速度が本発明範囲より速
いもの（試料No. １４）及び巻取り温度が本発明範囲よ
りも低いもの（試料No. １５）では、打抜き反りがまあ
まあであるが、剪断面率が非常に低い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の熱延鋼板
は、Ｓを所定量含有した特定成分、特定組織を有するた
め、ベイナイト等の硬質組織を有しないにも関わらず、
打抜き反りが小さく、しかも剪断面率が高く、優れた打
抜き加工性を有する。また、本発明の製造方法による
と、所期の熱延鋼板を容易に得ることができ、生産性に
優れる。更に、圧縮残留応力を付与することにより、打
抜き加工性をより一層向上することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化学組成が重量％で、Ｃ：0.30〜0.70
   ％、 Si：0.01〜0.50％、Mn：0.50〜2.00％、 Ｐ：0.
   03％以下、Ｓ：0.003 〜0.05％、sol.Al：0.07％以下、
   Cr：0.05〜0.50％、 Ｎ：0.01％以下を含み、残部がＦ
   ｅ及び不可避的不純物からなり、組織がフェライト及び
   パーライトの混合組織からなることを特徴とする打抜き
   加工性に優れた高炭素熱延鋼板。
2. 【請求項２】 請求項１の成分を含み、更にNi：0.30％
   以下、 Cu：0.50％以下、Mo：0.05〜0.30％、 Ti：
   0.10％以下、Ｂ：0.0005〜0.005 ％、Ca：0.0005〜0.00
   6 ％のうち少なくとも１種以上を含有する請求項１に記
   載した高炭素熱延鋼板。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載した成分を有する
   鋼を、Ａr₃点以上の仕上げ温度で熱間圧延し、その後巻
   取温度までの平均冷却速度を２０〜７０℃／ｓとして冷
   却した後、５３０〜６７０℃で巻取ることを特徴とする
   打抜き加工性に優れた高炭素熱延鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 巻取り後、熱延鋼板の表面に圧縮残留応
   力を付与する請求項３に記載した高炭素熱延鋼板の製造
   方法。