JPH10251757A

JPH10251757A - 成形性にすぐれた高炭素薄鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH10251757A
Application number: JP6061097A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Fukui; 清福井; Hiroyuki Nakagawa; 浩行中川
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-22
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: JP3166652B2

Abstract

(57)【要約】【課題】加工性にすぐれ、成形後の熱処理にて、十分な
強度の得られる高炭素薄鋼板の製造方法の提供。【解決手段】(1) 重量％にて、Ｃ：0.25〜0.45％、Ｓ
ｉ：0.05％以下、Ｍｎ：0.2〜0.5％、Ｃｒ：0.05〜0.50
％、Ｂ：0.0005〜0.0050％の、Ｔｉの含有量が0.06％以
下でかつ下記の式を満足する高炭素鋼を、仕上げ温度
を（Ａr₃点＋20℃）〜（Ａr₃点＋50℃）の範囲として熱
間圧延し、550〜600℃の温度範囲にて巻き取り、酸洗
後、水素雰囲気中でＡc₁点〜（Ａc₁点＋30℃）の温度範
囲にて1〜10時間均熱した後、3〜20℃／ｈの冷却速度で
（Ａr₁点−50℃）を下回る温度まで徐冷する焼鈍をおこ
なうか、または上記にて得られた鋼板をさらに冷間圧延
し、Ａc₁点−10℃までの温度にて焼鈍する高炭素冷延鋼
板の製造方法。Ｔｉ(％)−[(48／14)×Ｎ(％)＋(48／32)×Ｓ(％)]≧0.005・・・

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クラッチ部品、チ
ェーン部品、事務器部品、自動車部品、等に使用される
加工性にすぐれた高炭素鋼帯の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炭素の薄鋼板は、通常、切削や、打ち
抜き、曲げ、絞り等のプレス加工により所要形状に成形
後、焼入れ焼戻しなどの熱処理をおこなって必要とする
強度に調質してから、目的の用途に適用することが多
い。このため、鋼板製品の段階においては、できるだけ
軟質で、加工性にすぐれていることが重要である。しか
しながら、焼入れ焼戻しなどの熱処理によって、所要の
機械的性質を得ることを前提としているために、通常の
プレス加工のまま部品に適用される薄鋼板に比較してＣ
含有量は高く、焼入れ性を確保するための元素も多く含
まれており、加工性が劣ることは避けがたい。しかし、
プレス加工で複雑な形状に成形し、熱処理して最終使用
部品とすれば、所要形状を切削加工や溶接などで成形す
るよりもはるかに合理的に製造できることから、この高
炭素薄鋼板の加工性に対する要求はますます高まる傾向
にある。薄鋼板を加工した後、熱処理により所要強度を
得る手段として、加工性のよい低炭素鋼板を用いて成形
し、成形後表面から浸炭し焼入れする方法がある。これ
は、とくに表面の耐摩耗性が要求される場合に有用であ
るが、高温長時間の浸炭熱処理を要するため、熱処理の
コスト上昇や成型品の変形などの難点がある。

【０００３】高炭素薄鋼板の加工性を向上させる手段と
して、広く用いられているのは、セメンタイトの球状化
焼鈍である。通常の熱間圧延などで得られる高炭素鋼の
組織は、層状のセメンタイトとフェライトからなるパー
ライト組織であるが、このセメンタイトを焼鈍条件など
の管理により粒状にするもので、硬さが低下し、伸びが
改善される。しかしながら、組成や履歴によっては必ず
しも十分には加工性、ことに伸びは改善されず、球状化
のための焼鈍条件は、温度が高く、時間も長く処理費用
がかさみがちである。

【０００４】高炭素薄鋼板に対し加工性改善の目的で球
状化焼鈍をおこなう場合、さらにいくつかの問題があ
る。球状化焼鈍は、均熱に長時間要するため、薄鋼板で
はコイル状にして箱焼鈍される。薄鋼板がコイル状に巻
かれている場合、コイルの巻き軸方向に比較して、その
直角方向の熱伝達がきわめて悪い。このため、箱焼鈍法
はコイルの外側の炉内雰囲気に接する部分およびそれに
近い部分と、コイルの巻き層の中心部分近傍とは、加熱
冷却の熱履歴が大きく異なる。軟化焼鈍のように、温度
さえ十分に管理すれば目的が達成できる場合はよいが、
球状化焼鈍では所要温度の幅が狭く、保持時間や冷却速
度も結果に影響するため、コイルの位置による特性のば
らつきが大きくなり、目標性能に合格する部分の歩留ま
りが悪くなる。この傾向は、コイルの幅や総重量が増す
ほど大きくなり、生産性の向上を阻害する。また薄鋼板
は、美麗であることやメッキ、塗装などのための表面性
状がよいことを強く要求され、焼鈍は酸化を極力避ける
ために還元性雰囲気中でおこなわれるのが普通である。
このため、雰囲気による脱炭を生じやすく、高温長時間
の球状化焼鈍は、とくに注意を要する。

【０００５】高炭素鋼で加工性向上を目的に成分を変え
た例として、例えば特開昭63-100161号公報には条鋼に
て冷間鍛造性を向上させるため、Ｃ量が0.2％以上の鋼
のＭｎやＳｉを低減し、代わりにＣｒやＢを添加して焼
入れ性を補った発明が提示されている。しかしながら、
条鋼では圧延など製造の条件は異なり、焼鈍などの加熱
や冷却速度が相違し、加工時の材料の受ける変形も違う
ものなので、そのまま薄鋼板製品に適用しても、有意な
効果が得られるかどうかは明らかでない。また、熱処理
して高強度を得ることを目的とし、できるだけ加工性を
向上させた例として、加工後の浸炭を前提としてＣを0.
20〜0.25に低減し、ＳｉやＭｎを低め、ＣｒやＢを添加
した鋼が紹介されている（日新製鋼技報：Vol.45(1981・
Dec),p.30）。この場合、確かに低Ｃ化によって加工性は
大きく向上するが、浸炭熱処理は高温長時間を要する熱
処理であり、熱処理の費用や高温加熱時の変形等を考え
れば、用途は限定されると思われる。

【０００６】本発明者の一人は、加工性にすぐれ、しか
も焼入れなど熱処理後の靱性がすぐれている高炭素鋼板
の製造方法を発明し、特開平5-98356号公報および特開
平5-98357号公報にて提示した。これらの場合、Ｃ量を
0.4％以下に下げ、Ｍｎを増し、Ｂを添加している。し
かしながら、Ｍｎを多く添加しているため、加工性はそ
れほどは改善されないと予想され、また得られた鋼板の
加工後の熱処理条件は提示されているが、鋼板の製造条
件は明らかでない。高炭素鋼薄板の場合、鋼板製品とす
るまでの過程の、例えば球状化焼鈍条件などにより、そ
の加工性は大きく影響を受けるので、単に成分範囲を規
制しただけでは、加工性を向上させたとは一概には言え
ない。高炭素薄鋼板に関して、加工性向上と成形後の熱
処理による強度確保とを両立させるために、その鋼の化
学組成を規制した例はこのようにいくつか示されてい
る。また、現状では高炭素薄鋼板の加工性向上に関し、
球状化焼鈍を主とした対策がとられるのが一般的であ
る。しかし、球状化焼鈍以外の製造条件と成分との組み
合わせにより、加工性向上を図った例は多くはなく、製
品性能ばかりでなく、製造方法の合理化に関しても多く
の問題が残されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、プレス加工
性にすぐれ、加工成形後の焼入れ焼戻しなどの熱処理に
よって十分な強度の得られる高炭素薄鋼板を、特性のば
らつきが小さく、かつより合理的に製造する方法を提供
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】加工性にすぐれ、かつ熱
処理により十分な強度が得られる鋼の例として、条鋼製
品での高強度ボルトに用いられているＢ添加鋼がある。
この鋼は、条鋼をボルトに加工するための良好な冷間鍛
造加工性および転造加工性が要求され、熱処理により高
強度を得るために十分な焼入れ性が要求される。その目
的に対して、Ｃ含有量を0.3％前後に低くして加工性を
改善し、Ｃ量低減による焼入れ性低下をＢ添加で補い、
さらに水系の冷却剤を用いて急冷効果を高め、十分な焼
入れ硬化を得るよう工夫されている。

【０００９】高炭素薄板の加工性を向上し、その上で十
分な焼入れ後の硬さを確保するという目的に対して、こ
の条鋼におけるボルト用のＢ添加鋼を参考にし、種々検
討をおこなうことにした。薄鋼板の場合、条鋼の高強度
ボルトなどより焼入れで冷却される部分の質量ないしは
厚さが小さいので、冷媒の冷却能にとくに配慮しなくて
も、冷却速度を大きくできる点有利である。

【００１０】従来用いられているプレスなどで加工し熱
処理する高炭素薄鋼板は、刃物のなど耐摩耗性が要求さ
れる場合を除き、Ｃ含有量が0.45％から0.60％までのも
の、すなわちＳ45ＣからＳ60Ｃまでの炭素鋼系のものが
ほとんどである。これらの薄鋼板を使用する部品加工業
における、加工後の熱処理作業での焼入れままの状態の
硬さを調査したところ、Ｈ_RＣにて50を多少超える程度
になっている場合が多かった。焼入れままにてＨ_RＣ50
〜53程度の硬さは、十分な焼入れがおこなわれた場合、
Ｃ含有量0.35％前後で容易に達成できる。それにもかか
わらず、0.45％を超えるＣ含有量の鋼を採用するのは、
一つには、Ｃ量を増すことによる焼入れ性増大効果を期
待しているものと考えられた。

【００１１】しかしながら、Ｃはその量が増加すると鋼
の加工性を著しく劣化させる。これは、Ｃ量と共に増加
するする鋼中のセメンタイトは、硬く脆いので鋼の変形
により割れて、亀裂の起点になりやすいためである。こ
の亀裂の起点となる危険性の抑止に、球状化焼鈍が実施
される。すなわち、従来の高炭素薄鋼板の使用方法は、
加工後の熱処理において安定した焼入れ性が安易に確保
できるため、Ｃ含有量を必要以上多く含む鋼を用いてお
り、高いＣ含有量の鋼は加工性が劣るので十分な球状化
焼鈍を必要としていた、とも思われた。

【００１２】したがって、他の手段で焼入れ性が十分確
保できるならば、Ｃ含有量を低減でき、加工性が向上で
きると考えられる。そこで着目したのがＢ添加である。
Ｂは他の元素に比較し、わずかな量で著しい焼入れ性向
上効果があり、焼鈍材の加工性にはほとんど影響しな
い。しかも、その焼入れ性向上効果は、添加量にはほと
んど依存せず、Ｃ含有量に強く影響され、Ｃ量が少ない
ほど大きい。このことは、Ｃ量を低くして加工性を改善
し、Ｃ量低減による焼入れ性の低下を補う目的にはきわ
めて好都合である。そこで、Ｃ量を低下したＢ添加鋼を
基本条件とし、高炭素薄鋼板として用いる場合の適用条
件について、さらに調査を進めた。

【００１３】厚さ3mmの板を対象にＣ量が0.35％の場合
のＢ添加の効果を確認した結果、焼入れままにて十分な
硬さが得られ、焼入れ性については、比較に用いたＳ55
Ｃよりも遥かに大で、規定されているＭｎ量を１／２程
度に低減しても、なお十分に大きい値を示すことが確認
された。Ｍｎは含有量が増すと素地を硬くするので、こ
れを低減できることは冷間加工性向上に好ましい。しか
し、加工性を悪くしない限りにおいては、焼入れ性は大
きい方が安定した熱処理ができるので、Ｍｎを低下する
場合、Ｃｒを多少添加しておくこととした。

【００１４】Ｂ添加により焼入れ性を向上させる場合、
固溶Ｎの存在はその効果を大きく減退させる。Ａｌが添
加されているとＮは固定できるが、含有量が不十分な場
合や熱履歴によってはＢ添加の効果が不安定となる。こ
れは、Ａｌでは十分Ｎを固定できないことがあるため
で、Ｎとの結合力がＡｌよりも遥かに強いＴｉの少量添
加が一般的におこなわれている。この薄鋼板において
も、不純物として混入するＮの化学当量に見合う程度の
少量のＴｉ添加することにより、安定したＢの焼入れ性
向上効果が得られることが確認された。

【００１５】ところが、プレス加工された成型品の焼入
れ後に、曲げ半径の小さな部分や剪断加工の切断面近傍
など強度の加工を受けた部分で、オーステナイト粒が粗
大化していることがわかった。オーステナイト粒の粗大
化は、製品の靱性を著しく劣化させる。この粗大化には
二つの理由が考えられる。一つは、強加工によってその
部分に他よりも多くの歪みエネルギーが蓄積されるが、
その部分が加熱により再結晶する際に、解放されるネル
ギーが結晶粒成長の駆動力となって、粒が粗大化するた
めである。

【００１６】もう一つは、粒成長抑止効果の消失によ
る。脱酸の目的でＡｌを添加すると鋼中にＡｌが残存
し、不純物として鋼中に存在しているＮと結合してＡｌ
Ｎを形成する。スラブ加熱温度域で鋼中に固溶している
ＡｌおよびＮは、熱間圧延およびその後の過程で結合し
て、鋼中に微細なＡｌＮ粒子として分散析出する。この
微細なＡｌＮは、オーステナイト粒の成長を強く抑止す
る作用がある。したがってＡｌで脱酸した鋼は、以前よ
り細粒鋼として知られており、微細なＡｌＮ析出物が存
在しておれば、上述のような強加工部の粗粒化は、現れ
なかったと考えられる。これに対し、Ｎの十分な固定を
目的にＴｉを添加すると、ＴｉはＮとの結合力がＡｌよ
りも遥かに強力なため、凝固直後の温度域においてＴｉ
Ｎを形成してしまう。高温で形成されたＴｉＮは比較的
粗大な析出物となり、オーステナイト結晶粒成長の抑止
効果は弱い。すなわち、Ａｌが含まれていても熱間圧延
温度域では結合すべき固溶Ｎが存在しないため、微細な
ＡｌＮは形成されず、オーステナイト粒の成長が抑止さ
れない。

【００１７】そこで、強加工部のオーステナイト粒の粗
粒化抑止を目的とし、種々検討を進めた結果、Ｔｉをや
や多めに含有させることが効果的であることを見出した
のである。鋼中に添加されたＴｉは、その化合物の安定
性や溶解度積から、前述のようにまずＮと結びついてＴ
ｉＮを形成し、次いでＳと結合すると推定される。その
上で、さらに過剰のＴｉがあれば、Ｃと反応してＴｉＣ
生成する。ＴｉＣはＴｉ量やＣ量にもよるが、熱間圧延
のスラブ加熱段階にてある程度固溶し、その後の過程で
微細に析出する可能性があり、オーステナイト粒の粗粒
化抑止効果があると考えられる。ただし過剰の存在は加
工性を大きく劣化するので、添加量には十分注意が必要
である。

【００１８】このようにして得られた高炭素薄鋼板は、
通常の薄鋼板の製造条件であっても、従来のＳ45Ｃ〜Ｓ
60Ｃの薄鋼板よりも加工性は良好で、しかも十分な焼入
れ性を有するものであった。この良好な加工性をさらに
改善するため、この鋼に適した熱間圧延や焼鈍条件の検
討をさらにおこなった。その結果、熱間圧延においては
仕上げ温度をＡc₃点にできるだけ近づけ、巻き取り酸洗
後の焼鈍においては、Ａc₁点を超える温度にまで加熱す
ることにより、より一層軟質の、しかも伸びのよりすぐ
れた高炭素薄鋼板が得られることがわかった。これらの
鋼は、Ｃ量がやや低めのため、顕微鏡観察による球状化
率の判定では、必ずしも十分とは言えないが、より炭素
含有量の大きい十分に球状化された薄鋼板に比べ、すぐ
れた加工性を有している。

【００１９】熱間圧延工程にて所要の板厚に圧延し、上
記の焼鈍をおこなうことによって、加工性のすぐれた熱
処理により十分な強度や靱性を示す薄鋼板が得られる。
しかし、より薄い鋼板、あるいはより板厚精度の必要な
鋼板、あるいは表面性状の要求の厳しい鋼板の要求に対
しては、さらに冷間圧延し焼鈍することによっても、加
工性にすぐれ、かつ熱処理後十分な強度の得られる鋼板
を製造することができる。

【００２０】球状化焼鈍により加工性を改善する場合、
ことに焼鈍にてコイル形状が広幅かつ大径化していくほ
ど、コイルの部位による球状化の相違が大きくなり、ひ
いては特性のばらつきが大となる。これに対し、本発明
方法の化学組成の鋼では、焼鈍条件の相違による機械的
性質の変動が小さく、大きなコイルでも、場所による性
質のばらつきが小さい。

【００２１】以上のような検討結果に基づき、さらに各
製造条件要因の変動許容範囲を明確にし、本発明を完成
させた。本発明の要旨は次のとおりである。

【００２２】(1) 重量％にて、Ｃ：0.25〜0.45％、Ｓ
ｉ：0.05％以下、Ｍｎ：0.2〜0.5％、Ｃｒ：0.05〜0.50
％、Ｂ：0.0005〜0.0050％、sol.Ａｌ：0.01〜0.10％、
Ｎ：0.008％以下、Ｓ：0.015％以下の、Ｔｉの含有量が
0.06％以下でかつ下記の式を満足し、残部が実質的に
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる高炭素鋼を、仕上げ
温度を（Ａr₃点＋20℃）〜（Ａr₃点＋50℃）の範囲とし
て熱間圧延し、550〜600℃の温度範囲にて巻き取り、酸
洗後、水素を95容積％以上含む雰囲気中でＡc₁点〜（Ａ
c₁点＋30℃）の温度範囲にて1〜10時間均熱した後、3〜
20℃／ｈの冷却速度で（Ａr₁点−50℃）を下回る温度ま
で徐冷する焼鈍をおこなうことを特徴とする高炭素薄鋼
板の製造方法。

【００２３】Ｔｉ(％)−[(48／14)×Ｎ(％)＋(48／32)×Ｓ(％)]≧0.005・・・ (2) 重量％にて、Ｃ：0.25〜0.45％、Ｓｉ：0.05％以
下、Ｍｎ：0.2〜0.5％、Ｃｒ：0.05〜0.50％、Ｂ：0.00
05〜0.0050％、sol.Ａｌ：0.01〜0.10％、Ｎ：0.008％
以下、Ｓ：0.015％以下の、Ｔｉの含有量が0.06％以下
でかつ上記の式を満足し、残部が実質的にＦｅおよび
不可避的不純物からなる高炭素鋼を、仕上げ温度を（Ａ
r₃点＋20℃）〜（Ａr₃点＋50℃）の範囲として熱間圧延
し、550〜600℃の温度範囲にて巻き取り、酸洗後、水素
を95容積％以上含む雰囲気中でＡc₁点〜（Ａc₁点＋30
℃）の温度範囲にて1〜10時間均熱した後、3〜20℃／ｈ
の冷却速度で（Ａr₁点−50℃）を下回る温度まで徐冷す
る焼鈍をおこなってから、冷間圧延を施し、650℃〜
（Ａc₁点−10℃）の温度範囲で2時間以上均熱する焼鈍
をおこなうことを特徴とする高炭素冷延鋼板の製造方
法。

【００２４】なお、いずれの製造方法でも、最終の焼鈍
後、形状の修正あるいはストレッチャーストレイン抑止
の目的で軽度の調質圧延をおこなっても、本発明の方法
の効果は損なわれるものではない。

【００２５】

【発明の実施の形態】

（１）鋼の化学組成以下の化学組成の「％」はすべて重量％である。

【００２６】Ｃの含有範囲を0.25〜0.45％とする。Ｃの
含有量が0.25％を下回ると、焼入れ後の硬さが不十分に
なる。一方、0.45％を超えるＣ含有量の場合、十分な焼
鈍をおこなっても加工性はよくならず、本発明の目標は
達成できない。ことにＢを添加する場合は、Ｃ含有量を
低くするほど効果的に焼入れ性を向上させることができ
る。

【００２７】Ｓｉの含有量は、高炭素薄鋼板に関連した
ＪＩＳ規格Ｇ−3311では0.15〜0.35％となっており、脱
酸の目的で添加される。しかし本発明の場合、脱酸は主
としてＡｌでおこなうので、とくに含有させる必要はな
い。それよりも、Ｓｉは焼鈍した鋼板の硬さを増し加工
性を劣化させるばかりでなく、薄鋼板製品としての表面
性状を劣化させるので、少ないければ少ないほどよい。
このような影響を及ぼさない限界として、その含有量を
0.05％以下とする。

【００２８】Ｍｎの含有範囲を0.2〜0.5％とする。Ｍｎ
は不可避的不純物の一つであるＳによる熱間脆性を抑止
するとともに、焼入れ性確保のため含有させる。その目
的には、少なくとも0.2％以上の含有が必要である。焼
入れ性はその含有量に応じて大幅に向上し、しかも低コ
ストであるので可能な限り多く添加したい。しかし、鋼
の素地を硬くする元素であり、含有量が増すと加工性が
劣化してくるので、本発明の方法においては多くても0.
5％までとする。

【００２９】ＣｒはＭｎと同様な焼入れ性向上元素であ
るが、Ｍｎほどには素地を硬くしない。また焼入れ性の
向上には、一種類の元素のみ多く添加するよりも複数の
元素を複合させる方が効果的なので、Ｍｎとともに0.05
〜0.50％の範囲で含有させる。Ｃｒは、0.05未満の含有
では焼入れ性向上効果が小さいが、含有量が多くなって
くると延性が劣化してくるばかりでなく、めっきや塗装
などの、薄鋼板製品に要求される表面処理性が劣化して
くるので、多くても0.50％までとする。

【００３０】Ｂは、焼鈍材の加工性を損なうことなく、
焼入れ性を大きく向上させることができる。含有量は、
0.0005％未満ではその効果は十分でないが、これより多
ければ、その量に関係なくほぼ一定の焼入れ性向上効果
が得られる。しかし、0.005％を超えると鋼を脆化させ
るおそれがある。そこで含有量の範囲を0.0005〜0.0050
％とする。

【００３１】Ｔｉは、鋼中の固溶Ｎの固定と、オーステ
ナイト結晶粒の成長抑止とを目的に添加する。固溶Ｎは
Ｂと容易に結合し、Ｂの焼入れ性向上効果を減退させて
しまう。そこでＴｉを添加してＴｉＮを形成させ、固溶
状態のＮを排除しておく。また、微細なＴｉＣを生じさ
せて、加熱時のオーステナイト結晶粒成長を抑止する作
用もおこなわせる。鋼中のＴｉは、ＣよりもＮやＳとの
親和力が大きく、通常は先にそれらと結合してしまうの
で、ＴｉＣを生成し得るだけの量を、最小限含有させて
おく必要がある。したがって、Ｔｉは、少なくとも下記
の式を満足する量の含有が必要である。

【００３２】Ｔｉ(％)−[(48／14)×Ｎ(％)＋(48／32)×Ｓ(％)]≧0.005・・・しかし、多すぎると過剰のＴｉＣ析出物を生じさせて加
工性を悪くし、熱処理後の靭性を大きく劣化させるの
で、その含有量は多くても0.06％までとする。

【００３３】sol.Ａｌ（酸可溶Ａｌ）は、鋳片の健全性
を維持するための、溶鋼脱酸の結果として含有される。
通常は、鋼中にてＮと結合してＡｌＮの微細析出物を形
成し、オーステナイト結晶粒の粗大化を抑止する効果が
ある。本発明方法の場合、ＮはＴｉによってほぼ完全に
固定されるので、ＡｌＮは形成されない。しかし、溶鋼
の脱酸を十分おこなわせ、さらに、添加するＴｉやＢの
歩留まりをできるだけよくする結果として、0.01％以上
の含有が必須である。ただし、多くなると加工性を害
し、表面性状を悪くするので0.10％以下とすべきであ
る。すなわちsol.Ａｌの含有量は0.01〜0.10％とする。

【００３４】不可避的不純物として混入してくる元素
は、一般に加工性を悪くするので少ない程よい。その中
でとくにＮとＳとは、加工性を害する析出物を生じさ
せ、Ｔｉの必要添加量を増加させるので、その含有量は
少なければ少ない程よい。Ｎの含有量は、生じた析出物
が加工性や熱処理品の靭性に影響を及ぼさない限界とし
て、0.008％以下とする。Ｓは条鋼製品などで切削が主
となる加工成型品の場合、切削性を改善する効果がある
ので、ある程度の含有が望ましいこともあるが、薄鋼板
ではプレス成形が主になるので、その際の加工性への影
響が顕在化しない限界として、0.015％以下とする。

【００３５】（２）鋼板製造条件高炭素薄鋼板は、熱間圧延にて所要の板厚としてもよい
し、熱間圧延後さらに冷間圧延をおこなって、より薄い
板厚に仕上げてもよい。

【００３６】本発明の方法で定める化学組成の鋼では、
熱間圧延後、酸洗して焼鈍することによって、加工性の
すぐれた鋼板を得ることができるが、その場合、熱間圧
延の仕上げ温度により焼鈍後の鋼板の伸びなどの加工性
が影響を受ける。そこで熱間圧延の仕上げ温度を（Ａr₃
点＋20℃）〜（Ａr₃点＋50℃）の範囲とする。熱間圧延
は、オーステナイト域のできるだけ低い温度で仕上げる
ことが好ましい。これは、仕上げ温度が高くなると、結
晶粒が大きくなり、それとともにパーライトが粗大化
し、後の焼鈍によってもその形態は大きくは変化せず、
加工性を悪くする。そこで、仕上げの上限温度をＡr₃点
＋50℃までとする。また、低くしすぎると変態温度を下
回ってしまうおそれがあり、そうなると変形抵抗の増大
をきたし圧延制御が困難になるので、下限の温度はＡr₃
点＋20℃までである。

【００３７】熱間圧延の巻取り温度は、550〜600℃の範
囲とする。600℃を超える温度で巻き取ると、パーライ
トのラメラーが粗大化し、焼鈍時に形態があまり変化せ
ず、加工性が改善されない。また、550℃未満の巻取り
温度ではコイルの部位によってはベーナイト組織になる
おそれがあるためである。

【００３８】焼鈍は、熱間圧延後酸洗し、Ａc₁点〜（Ａ
c₁点＋30℃）の温度範囲で1〜10時間均熱し、3〜20℃／
ｈの冷却速度にて、Ａr₁点−50℃を下回る温度に達する
まで徐冷する。その後は、放冷または強制冷却して室温
まで低下させる。Ａc₁点以上の温度にまで加熱する焼鈍
をおこなうのは、それによって伸びが大きく改善される
からである。しかし、高くなりすぎてＡc₁点＋30℃を超
える温度になると、セメンタイトの再固溶が進みすぎ、
その後の冷却で再度パーライトが現れて伸びを劣化させ
る。また均熱時間は、1時間未満では十分な軟化が得ら
れず、10時間を超えてもそれ以上の延性の向上はなく加
熱エネルギーの浪費となるので、1〜10時間とする。均
熱後の冷却の、とくにＡr₁変態点を通過する時の速度
は、速すぎるとパーライトが生じたり、固溶したＣの再
析出が不十分となって伸びを悪くするので、できるだけ
遅い方が好ましい。しかし遅すぎても効率低下をきたす
だけとなるので、冷却速度の範囲は3〜20℃／ｈとす
る。さらに固溶Ｃを十分析出させ、伸びをよくするた
め、Ａr₁点−50℃まではこの冷却速度で徐冷する。

【００３９】より板厚の薄い鋼板、またはより高精度の
板厚が必要な鋼板、あるいは表面性状の要求の厳しい鋼
板の要望に対しては、上述のような焼鈍を施した熱延鋼
板をさらに冷間圧延し焼鈍することによっても、加工性
にすぐれかつ熱処理後十分な強度の得られる鋼板を製造
することができる。その場合、熱間圧延条件および熱間
圧延後の焼鈍の条件は上記の通りとするが、焼鈍の均熱
後の徐冷はＡr₁点−20℃までであってもよい。これは、
固溶Ｃが冷間圧延の前の段階で多少多く残っていても冷
間圧延は十分可能であり、その後の焼鈍などの過程でさ
らに固溶Ｃの析出が進むからである。

【００４０】冷間圧延の圧下率は、必要な板厚と十分な
形状制御ができる範囲であればとくには規制しないが、
30〜70％程度であればよい。また、必要により冷間圧延
の途中で中間焼鈍をおこなってもよい。中間焼鈍または
最終焼鈍は、650℃〜（Ａc₁点−10℃）の温度範囲でお
こなうものとする。これは、650℃未満の温度では軟化
が不十分で加工性が不足する一方、Ａc₁点を超える温度
では、冷間圧延後の場合粗大パーライトができやすく固
溶Ｃも増加し加工性が大幅に劣化するためである。そこ
で過熱防止を確実にするため上限をＡc₁点−10℃とす
る。なお、均熱時間は十分な軟化には2時間以上必要で
あるが、これよりさらに長時間保持してもそれ以上の改
善効果は小さいので適宜選定すればよい。

【００４１】熱延鋼板および冷延鋼板の焼鈍の際の炉内
不活性雰囲気は、窒素ガスの混入が少なく、露点のでき
るだけ低い、水素を95容積％以上含むガスとする。この
水素雰囲気中で焼鈍する目的は、水素ガスは熱伝導度が
良好なので薄鋼板のコイルを焼鈍する際に、部位による
温度偏差を大きく低減できるからである。また、薄鋼板
では表面の酸化、および汚れを極度に嫌うので、この点
からも水素ガスを使うのが好ましい。窒素ガスの混入を
避けるのは、Ａｌを含む鋼では、表面を清浄にして水素
と窒素を含む雰囲気中で高温に加熱すると吸窒をおこ
し、固溶ＡｌがＡｌＮに変化するおそれがあるためで、
焼鈍温度が高いほどその危険性が増す。ことに薄鋼板の
場合、体積に対する表面積の比が大きいので、甚だしい
ときには鋼中のＡｌがほとんどすべてＡｌＮ化してしま
い、伸びが著しく悪化することがある。また、露点を低
くしておくのは、焼鈍中の表面からの脱炭を抑止するた
めである。

【００４２】本発明の説明において、変態温度は昇温の
場合Ａc₁またはＡc₃、降温の場合Ａr₁またはＡr₃と表示
した。変態温度は、鋼の化学組成、および加熱または冷
却の速度により変動し、厳密にはその鋼にて同じ加熱ま
たは冷却速度にて変態させて実測する必要がある。しか
しながら、現実には本発明の効果に影響を及ぼぼす工程
における加熱または冷却の速度は大きくはないので、加
熱と冷却の変態温度の相違は小さく実質的にはほぼ同一
としてもよい。そこでＡc₁とＡr₁はＡ₁に同じ、Ａc₃と
Ａr₃はＡ₃に同じとして、次式を用いて化学組成より推
定するものとする。Ａ₁(℃)＝723＋29.1Ｓｉ(％)−10.7
Ｍｎ(％)＋16.9Ｃｒ(％)・・・・・・Ａ₃(℃)＝881−205.7Ｃ(％)＋53.1Ｓｉ(％)−15.0Ｍｎ(％)−0.7Ｃｒ(％) ・・・・・・・

【００４３】

【実施例】

〔実施例１〕表１に示す化学組成の鋼を溶製してスラブ
とし、1200℃に加熱した後、熱間圧延をおこない、幅91
0mm、厚さ4mmの熱延薄鋼板に仕上げ、得られたコイルを
酸洗し、水素雰囲気中にて箱焼鈍した。表２に熱間圧延
の仕上げ温度、巻取り温度、箱焼鈍の均熱温度、時間、
均熱温度からの徐冷速度、および徐冷終了温度をそれぞ
れ示す。焼鈍の際の炉内は、まず空気を窒素ガスにて十
分置換した後、露点−50℃以下純度99％以上の水素ガス
を導入してさらに置換し、600℃以上では完全な水素雰
囲気となるようにした。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】焼鈍後の鋼板について、板の中央部および
エッジより約25mmの位置にて圧延方向に平行にＪＩＳ13
号Ｂの引張り試験片を採取し、強度および伸びを測定し
た。

【００４７】これらの結果も合わせて表２に示す。

【００４８】鋼番号12は通常使用されるＳ50Ｃ相当の化
学組成であり、表２の試番18にはこの鋼により得られた
鋼板の引張り試験値が示されている。これと本発明で定
める範囲に入る試番1、3、4、6、8、9、11、12および13
を比較すれば、本発明の方法の効果は明らかで、伸びが
著しく大きく加工性がすぐれていることがわかる。これ
はＣ量を低くした効果に負うところが大きい。Ｃ量を低
くしただけでは、加工性は改善されても焼入れ性が不足
することが多いが、本発明の方法による鋼板では薄鋼板
としては十分な焼入れ性を有している。また、試番3お
よび4、と2および5との比較、または試番8および9と、7
および10との比較からわかるように、本発明の範囲に入
る化学組成の鋼であっても、熱間圧延条件または熱延板
の焼鈍条件が不十分であればよくないが、これを本発明
の定める範囲とすればより一層伸びのすぐれた鋼板が得
られることが明らかである。

【００４９】〔実施例２〕表１に示した鋼番号1〜3、
6、9、11、12および14の組成のスラブにより、仕上げ温
度780〜890℃、巻取り温度580℃にて熱間圧延をおこな
い、幅910mm、厚さ3mmの熱延鋼板コイルに仕上げた。得
られたコイルは酸洗後、条件を変えて焼鈍し、次いで67
％の圧下率にて冷間圧延し、1mm厚とした。冷間圧延し
た鋼板は、680℃にて4時間焼鈍した後、0.5％の調質圧
延をおこなった。なお、焼鈍雰囲気は熱延鋼板の場合も
冷延鋼板の場合も95％以上の水素を含む雰囲気とした。
得られた鋼板について、板の中央部およびエッジより約
25mmの位置にて圧延方向に平行にＪＩＳ13号Ｂの引張り
試験片を採取し、強度および伸びを測定した。

【００５０】表３に熱延鋼板に施した焼鈍の条件、およ
び得られた冷延鋼板の強度および伸びの測定結果を示
す。

【００５１】

【表３】

【００５２】次ぎに、これらの冷延鋼板より、幅30mm、
長さ100mmの試験片を切り出し、内側の半径ｒ＝板厚、
角度180゜の曲げ加工をおこなってから、880℃にて30分
間加熱し、80℃に保った油中に焼入れた。焼入れままで
の状態での硬さ、および曲げ部でのオーステナイト粒度
を調査した。これらの結果を合わせて表３に示す。

【００５３】実施例１と同様、鋼番号12による試番33
は、従来のＳ50Ｃに相当する鋼板である。これと比較し
て、化学組成および製造条件が本発明で定める範囲に入
る場合を見ると、冷圧延および焼鈍をおこなってもやは
り伸びのすぐれた鋼板の得られている。また、焼入れま
まの硬さもＣ量が0.3％を超えれば、Ｈ_RＣ50以上の硬さ
が得られ、厳しい加工を受けても加熱による粒成長はな
いことがわかる。さらに、鋼板の中央部と端部との引張
り試験値をみれば、試番33に比較し本発明例はその差が
小さく、コイル焼鈍における、位置によるばらつきも大
きく低減されている。

【００５４】

【発明の効果】プレス成形などにより加工して成形後、
焼入れ焼戻し等の熱処理をおこなう高炭素薄鋼板の製造
に本発明の方法を用いれば、プレス加工性にすぐれ、し
かも成形後の熱処理により十分な強度の得られる鋼板が
容易に得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％にて、Ｃ：0.25〜0.45％、Ｓｉ：0.
05％以下、Ｍｎ：0.2〜0.5％、Ｃｒ：0.05〜0.50％、
Ｂ：0.0005〜0.0050％、sol.Ａｌ：0.01〜0.10％、Ｎ：
0.008％以下、Ｓ：0.015％以下の、Ｔｉの含有量が0.06
％以下でかつ下記の式を満足し、残部が実質的にＦｅ
および不可避的不純物からなる高炭素鋼を、仕上げ温度
を（Ａr₃点＋20℃）〜（Ａr₃点＋50℃）の範囲として熱
間圧延し、550〜600℃の温度範囲にて巻き取り、酸洗
後、水素を95容積％以上含む雰囲気中でＡc₁点〜（Ａc₁
点＋30℃）の温度範囲にて1〜10時間均熱した後、3〜20
℃／ｈの冷却速度で（Ａr₁点−50℃）を下回る温度まで
徐冷する焼鈍をおこなうことを特徴とする高炭素薄鋼板
の製造方法。Ｔｉ(％)−[(48／14)×Ｎ(％)＋(48／32)×Ｓ(％)]≧0.005・・・
【請求項２】重量％にて、Ｃ：0.25〜0.45％、Ｓｉ：0.
05％以下、Ｍｎ：0.2〜0.5％、Ｃｒ：0.05〜0.50％、
Ｂ：0.0005〜0.0050％、sol.Ａｌ：0.01〜0.10％、Ｎ：
0.008％以下、Ｓ：0.015％以下の、Ｔｉの含有量が0.06
％以下でかつ下記の式を満足し、残部が実質的にＦｅ
および不可避的不純物からなる高炭素鋼を、仕上げ温度
を（Ａr₃点＋20℃）〜（Ａr₃点＋50℃）の範囲として熱
間圧延し、550〜600℃の温度範囲にて巻き取り、酸洗
後、水素を95容積％以上含む雰囲気中でＡc₁点〜（Ａc₁
点＋30℃）の温度範囲にて1〜10時間均熱した後、3〜20
℃／ｈの冷却速度で（Ａr₁点−50℃）を下回る温度まで
徐冷する焼鈍をおこなってから、冷間圧延を施し、650
℃〜（Ａc₁点−10℃）の温度範囲で2時間以上均熱する
焼鈍をおこなうことを特徴とする高炭素冷延鋼板の製造
方法。Ｔｉ(％)−[(48／14)×Ｎ(％)＋(48／32)×Ｓ(％)]≧0.005・・・