JPH09176794A - 溶接性およびろう付け性に優れた冷間圧延鋼 - Google Patents

溶接性およびろう付け性に優れた冷間圧延鋼

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JPH09176794A
JPH09176794A JP8355279A JP35527996A JPH09176794A JP H09176794 A JPH09176794 A JP H09176794A JP 8355279 A JP8355279 A JP 8355279A JP 35527996 A JP35527996 A JP 35527996A JP H09176794 A JPH09176794 A JP H09176794A
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グース ジェローム
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Sollac SA
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車の車体要素および家電製品のカバー要
素の製造で用いられる少なくとも片面に亜鉛ベースの腐
食防止被覆を有する溶接性およびろう接性に優れた冷間
圧延鋼板。 【解決方法】 重量%で 0〜0.007 %の炭素と、 0〜0.
25%のマンガンと、 0〜0.005 %の窒素と、0.002 〜0.
10%の珪素と、炭素および窒素の含有率の合計の4倍以
上の含有率で且つ0.10%以下であるチタンと、硼素、リ
ン、ニオブおよびバナジウムからなる群の中から選択さ
れる少なくとも1種の元素とを含み、硼素は0.0003〜0.
001 %、リンは0.02〜0.08%、ニオブは0.01〜0.025
%、バナジウムは0.01〜0.025 %であり、残部は鉄と製
造に起因する不純物である鋼からなる鋼板であって、再
結晶化アニール前に冷間圧延した、ホットストリップか
ら得られた鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は自動車の車体要素や
家電製品のカバー要素を製造するための冷間圧延鋼板に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車産業で使用される冷間圧延鋼板は
絞り加工で簡単に成形できる必要があり、家電製品で用
いる場合には絞り加工と曲げ加工で容易に成形できなけ
ればならない。こうした要求を満たすには、「超絞り鋼
(ultra-drawable steel)」といわれる鋼の鋼板すなわち
機械特性があまり高くなく、降伏応力Re が約 120〜21
0 MPaで、最大引張り強度Rm が 350 MPaを越えず、伸
び率Aが約40%で、ランクフォード(Lankford)係数とい
われる深絞り係数が 1.7以上である鋼板を用いる必要が
ある。
【0003】この用途にチタンまたはチタン−ニオブ侵
入フリー(interstitial-free) な鋼を使用することは知
られている。すなわち、侵入元素または置換元素は鋼を
硬くし、従って、降伏応力Re を上げ、伸び率Aおよび
ランクフォード係数rを下げるためである。鋼に加えた
チタンおよび/またはニオブによって、炭素と窒素を溶
融液中で炭化チタンおよび/または炭化ニオブの形さら
には炭窒化チタンおよび/または炭窒化ニオブの形で鋼
中にトラップすることができる。その結果、炭素や窒素
のような追加の元素はフェライト粒子間には見られず、
従って、鋼は非常に優れた加工性、特に深絞り特性を有
する。この形式の鋼板を自動車産業で使用するには、鋼
板に亜鉛ベースの腐食防止被覆をすることが必須であ
り、多くの家電製品産業でも同じである。
【0004】しかし、この形式の鋼板は2枚の鋼板を抵
抗溶接、スポット溶接またはシーム溶接またはろう付け
する際に問題が生じる。すなわち、電極やシ─ム溶接ホ
イールの劣化が加速され、その結果、スポット溶接の場
合には、溶接部の品質が次第に低下する。この電極の劣
化は下記現象の結果である。
【0005】亜鉛ベースの腐食防止被覆を有する2枚の
鋼板を銅電極で溶接すると、電極の銅に鋼板の亜鉛が拡
散して鋼板/電極の境界面に黄銅ができる。この黄銅は
粒子間拡散によって鋼板の粒界に侵入し、そこで補足さ
れる。その結果、電極と鋼板との間に小さな機械的結合
ができ、溶接ジョーが開いた時に、電極表面の材料が破
断し、電極が消耗する。この現象の特徴は溶接点の表面
に黄銅の沈澱物が見えることであり、一般に黄銅化現象
といわれる。そのため、スポット溶接の品質を十分に維
持したい場合には、定期的に電極を交換するか、機械的
な手段で研磨する必要があり、結果的にコストが増加す
るという欠点がある。
【0006】こうした電極の接触表面の黄銅化現象を避
けるために、電極の先端にモリブデン、タングステン、
チタンまたはジルコニウム等の元素を付けて、電極を構
成する銅に亜鉛が拡散するのを防ぐ拡散バリヤーを形成
する方法が知られている。しかし、この解決策は高価に
なり、しかも亜鉛拡散バリヤーを形成するために電極に
取付けたこれらの合金インサートが割れたり、重大な鋼
板/電極結合現象を生じることがある。また、亜鉛拡散
バリヤーとして付けたこの合金インサートを備えた形式
の電極は通常の装置で研磨することはできない。ろう付
けの場合にも、ろう付け充填材(通常は銅)が粒界に拡
散してろう付け部の品質が悪くなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電極
の表面に形成される黄銅が鋼板に拡散して電極の表面が
破断するのを防止し、それによって溶接電極の寿命を大
幅に延ばし、しかも、鋼板の優れた成形加工性を維持す
ることができる冷間圧延鋼板を提供することにある。ろ
う付けの場合も同様に、ろう付け充填材(通常は銅)が
粒界へ拡散するのを防止して、価格が安く、しかもろう
付け面の品質を悪くしないで迅速に使用可能な高溶点充
填材を用いることができる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は、重量%
で 0〜0.007 %の炭素と、 0〜0.25%のマンガンと、0
〜0.005 %の窒素と、0.002 〜0.10%の珪素と、炭素お
よび窒素の含有率の合計の4倍以上の含有率で且つ0.10
%以下であるチタンと、硼素、リン、ニオブおよびバナ
ジウムからなる群の中から選択される少なくとも1種の
元素とを含み、硼素は0.0003〜0.001 %、リンは0.02〜
0.08%、ニオブは0.01〜0.025 %、バナジウムは0.01〜
0.025 %であり、残部は鉄と製造に起因する不純物であ
る鋼からなる鋼板であって、再結晶化アニール前に冷間
圧延した、ホットストリップから得られたものであるこ
とを特徴とする、少なくとも片面に亜鉛ベースの腐食防
止被覆を有する溶接性およびろう接性に優れた冷間圧延
鋼板にある。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の上記以外の特徴は下記の
点である: 1) 鋼は、重量%で、0.002 〜0.005 %の炭素と、0.10
〜0.18%のマンガンと、0.001 〜0.004 %の窒素と、0.
003 〜0.05%の珪素と、炭素および窒素の含有率の合計
の4倍以上の含有率で且つ0.08%以下であるチタンと、
硼素、リン、ニオブ、リンおよびバナジウムからなる群
の中から選択される少なくとも1種の元素とを含み、硼
素は0.0003〜0.0007%、リンは0.02〜0.04%、ニオブは
0.01〜0.025 %、バナジウムは0.01〜0.025 %であり、
残部は鉄と製造に起因する不純物である。 2) 鋼は硼素およびリンからなる群の中から選択される
少なくとも1種の元素を含み、硼素は0.0003〜0.0005
%、リンは0.02〜0.04%であり、さらに、ニオブおよび
パナジウムからなる群の中から選択される少なくとも1
種の元素を含み、ニオブは0.01〜0.02%、バナジウムは
0.01〜0.02%であり、残部は鉄と製造に起因する不純物
である 3) チタン含有率は0.08%以下である。 4) 鋼板は、ホットストリップを 600〜720 ℃でコイル
に巻き取り、次いで冷間圧延し、次に再結晶化アニール
して得られる。 5) コイルへの巻取り温度は 680〜700 ℃である。
【0010】本発明はさらに別の対象は、上記特徴を有
する鋼板から切り出したブランクを絞り加工およびスポ
ット溶接またはろう付けして得られる自動車の車体要素
と、び上記特徴を有する鋼板から切り出したブランクか
ら得られる家電製品のカバー要素とにある。
【0011】本発明の鋼板は、例えば純粋な亜鉛の層ま
たは亜鉛アルミニウム合金、亜鉛鉄合金、他の任意の亜
鉛ベース合金の層のような少なくとも1層の亜鉛ベース
の腐食防止被覆で片面が被覆された冷間圧延鋼板であ
る。本発明の基礎鋼は炭素含有率が極めて低い鋼、特
に、重量%で0.007 %以下の炭素と、0〜0.25%のマン
ガンと、0.005 %以下の窒素と、0.002 〜0.10%の珪素
と、炭素と窒素を溶液中でトラップして侵入フリーな鋼
にするのに十分な量のチタンとを含んでいる。
【0012】本発明の第1特徴は、侵入フリーな鋼を得
るのに十分な量の化学量論を越えた量のチタンを添加す
る点にある。このチタン含有率は鋼の炭素と窒素との各
含有率の合計の4倍以上で、しかも0.10%以下、好まし
くは0.08%以下にする必要がある。この特徴は極めて重
要であり、チタン含有率を鋼の炭素と窒素の各含有率の
合計の4倍以上にすることによって、鋼の製造中に粗大
な炭窒化チタン TiNCを迅速に生成することができる。
【0013】特に、チタン含有率を炭素含有率の48/1
2、窒素含有率の48/14にして、炭素と窒素を完全に析
出させる必要がある。比較的大きな寸法の粗大な TiNC
析出物を迅速に生成することによってオーステナイトフ
ェライト転移中でのこれら析出物上でのフェライトの核
形成を避けることができる。チタン含有率は当然鋼の炭
素と窒素の含有率に比べて高くしなければならないが、
成形加工性、特に深絞り性を損なう鋼の硬化を避けるた
めには重量%で0.10%以下、好ましくは0.08%以下に維
持しなければならない。
【0014】本発明鋼の第2の重要な特徴は、上記の化
学量論を超えるチタン侵入フリーな鋼という基本に加え
て、硼素、ニオブ、リンおよびバナジウムからなる群の
中から選択される少なくとも1種の元素を加える点にあ
る。これらの元素はオーステナイトフェライト転移中の
フェライトの生成を妨害または抑制してフェライト粒子
を小さくする。この追加元素はフェライト粒界に追加さ
れて被覆鋼板/電極境界面に生じる黄銅が鋼中に拡散す
るのを防止する。本発明者は、重量%比率で0.0003〜0.
001 %、好ましくは0.0003〜0.0007%の硼素を加えるこ
とによってこの硬化が得られることを見出した。0.003
重量%以下の硼素含有率では黄銅の鋼中への拡散を防止
するには不十分であり、また0.01重量%以上の硼素含有
率は鋼の機械特性を大幅に低下させ、特に降伏応力が増
加し、伸びおよびランクフォード係数が低下する。
【0015】重量%比率で0.02〜0.08%、好ましくは0.
02〜0.04%のリンを加えても望ましい効果を得ることが
できる。硼素の場合と同じ理由で、リン含有率は0.08重
量%を越えてはならない。本発明者はさらに、この効果
は0.01〜0.025 %の比率でニオブを加えることによって
も得られるということを見い出している。この場合には
フリーなニオブがフェライトの核形成を遅らせて、生成
するフェライト粒子を非常に小さいものにする。ニオブ
はフェライト粒界に濃縮する。
【0016】さらに、0.01〜0.025 重量%の割合でバナ
ジウムを加えることもできる。バナジウムはフェライト
の核形成を遅らせ、生成するフェライト粒子を非常に小
さくする。バナジウムもフェライト粒界に濃縮する。本
発明者は、ニオブまたはバナジウムを用いた場合よりも
硼素またはリンを用いた場合の方がより望ましい結果が
得られることを見出している。
【0017】ニオブまたはバナジウムを用いた場合の最
適条件はニオブまたはバナジウムの添加と硼素またはリ
ンの添加とを同時に行って、両元素の相乗効果を用いる
ことである。この場合には、鋼は硼素およびリンから選
択される少なくとも1種の元素と、ニオブおよびバナジ
ウから選択される少なくとも1種の元素とを含み、硼素
含有率は0.0003〜0.0005%、リン含有率は0.02〜0.04
%、ニオブ含有率は0.01〜0.02%、バナジウム含有率は
0.01〜0.02%にする。
【0018】本発明の他の特徴は、ホットストリップを
600〜720 ℃でコイルで巻き取り、次いで冷間圧延し、
その後に再結晶化アニールして鋼板を得る点にある。好
ましくは 680〜700 ℃でコイルに巻き取る。再結晶化ア
ニールは連続アニールまたはベースアニールにすること
ができる。スポット抵抗溶接電極の耐久性試験を行った
結果、本発明鋼は電極の寿命を大幅に延すことができる
ことが確認された。例えば、従来のチタン侵入フリーな
鋼に比べて、ニオブと硼素とを含む本発明の鋼またはリ
ンを含む鋼は少なくとも5つのフアクターだけ電極の寿
命を延ばすことができる。本発明の上記以外の特徴およ
び利点は以下の実施例の説明からより良く理解できよ
う。
【0019】
【実施例】試験した3種類の鋼の組成を下記の表に示
す。添加元素の各含有率は10-3重量%で表してある
【0020】
【0021】これら3種類の鋼で冷間圧延鋼板を製造
し、次いで、各鋼板の両面を10%の鉄と90%の亜鉛とを
含む10ミクロンの亜鉛/鉄被覆層で被覆した。これら3
種類の被覆鋼板でスポット抵抗溶接電極の耐久性を試験
した。この試験では同じ電極を用いて溶接工具のパラメ
ーターを調節しないで溶接点が得られる最大数で評価す
る。
【0022】鋼Aは一般にチタンIFといわれるチタン
侵入フリーな鋼で、この鋼Aは 200個の溶接点を作れ、
鋼の溶接範囲の溶接電流の3分の1の電流を用いて十分
なスポット溶接の引張強度が得られる。鋼Bは本発明の
鋼であり、800 個の溶接点を作ることができ、最大溶接
範囲での溶接電流を用いて、従って、厳しい条件下で、
十分なスポット溶接の引張強度が得られる。鋼Cは本発
明の他の鋼であり、1200個の溶接点を作ることができ、
鋼溶接の許容範囲最大範囲に等しい溶接電流を用いて、
十分なスポット溶接の引張強度が得られる。この結果か
ら、本発明鋼はスポット抵抗溶接電極の寿命を大幅に延
ばすことができることは明らかである。
【0023】同様に、シーム溶接用のホイールおよびろ
う付けでの寿命が長くなる。従って、本発明鋼は成形加
工性、特に深絞り性および抵抗溶接またはろう付け性に
優れており、本発明鋼から作った鋼板のブランクから自
動車の車体要素を製造するに極めて適しており、さら
に、家電製品のカバー要素の製造にも適している。
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 C23C 30/00 C23C 30/00 A

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で 0〜0.007 %の炭素と、 0〜0.
    25%のマンガンと、 0〜0.005 %の窒素と、0.002 〜0.
    10%の珪素と、炭素および窒素の含有率の合計の4倍以
    上の含有率で且つ0.10%以下であるチタンと、硼素、リ
    ン、ニオブおよびバナジウムからなる群の中から選択さ
    れる少なくとも1種の元素とを含み、硼素は0.0003〜0.
    001 %、リンは0.02〜0.08%、ニオブは0.01〜0.025
    %、バナジウムは0.01〜0.025 %であり、残部は鉄と製
    造に起因する不純物である鋼からなる鋼板であって、再
    結晶化アニール前に冷間圧延した、ホットストリップか
    ら得られたものであることを特徴とする、少なくとも片
    面に亜鉛ベースの腐食防止被覆を有する溶接性およびろ
    う接性に優れた冷間圧延鋼板。
  2. 【請求項2】 重量%で0.002 〜0.005 %の炭素と、0.
    10〜0.18%のマンガンと、0.001 〜0.004 %の窒素と、
    0.003 〜0.05%の珪素と、炭素および窒素の含有率の合
    計の4倍以上の含有率で且つ0.08%以下であるチタン
    と、硼素、リン、ニオブ、リンおよびバナジウムからな
    る群の中から選択される少なくとも1種の元素とを含
    み、硼素は0.0003〜0.0007%、リンは0.02〜0.04%、ニ
    オブは0.01〜0.025 %、バナジウムは0.01〜0.025 %で
    あり、残部は鉄と製造に起因する不純物である請求項1
    に記載の冷間圧延鋼板。
  3. 【請求項3】 鋼が硼素およびリンからなる群の中から
    選択される少なくとも1種の元素を含み、硼素は0.0003
    〜0.0005%、リンは0.02〜0.04%であり、さらに、ニオ
    ブおよびパナジウムからなる群の中から選択される少な
    くとも1種の元素を含み、ニオブは0.01〜0.02%、バナ
    ジウムは0.01〜0.02%であり、残部は鉄と製造に起因す
    る不純物である請求項1または2に記載の冷間圧延鋼
    板。
  4. 【請求項4】 チタン含有率が0.08%以下である請求項
    1〜3のいずれか一項に記載の冷間圧延鋼板。
  5. 【請求項5】 ホットストリップを 600〜720 ℃でコイ
    ルに巻き取り、次いで冷間圧延し、次に再結晶化アニー
    ルする請求項1〜4のいずれか一項に記載の冷間圧延鋼
    板。
  6. 【請求項6】 680 〜700 ℃でコイルに巻き取られた請
    求項5に記載の冷間圧延鋼板。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか一項に記載の鋼
    板から切り出した少なくとも1枚のブランクを絞り加工
    およびスポット溶接またはろう付けして得られる自動車
    の車体要素。
  8. 【請求項8】 請求項1〜6のいずれか一項に記載の鋼
    板から切り出したブランクから得られる家電製品のカバ
    ー要素。
JP8355279A 1995-12-20 1996-12-20 溶接性およびろう付け性に優れた冷間圧延鋼 Withdrawn JPH09176794A (ja)

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