JPS595654B2 - 深絞り性と耐加工脆化性の優れた高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプレス成形性、特に深絞り性と耐加工脆化特性
の優れた高張力冷延鋼板の製造方法に係わるもので、従
来のこの種の鋼板において問題となっている塗装性、耐
加工脆化特性を大幅に向上せしめ自動車外板等の厳しい
要求特性に応えうる高強度鋼板の製造方法を提供しよう
とするものである。

車体重量低減や安全性向上の観点から普通鋼の高強度鋼
への材料転換は急速度に進んでおり種々の材料開発が続
けられている。

鋼を強化すると一般にプレス成形性が劣化する。

特に結晶の集合組織に依存するｆ値は深絞り性の指標で
あるが、これを高めるのが困難になる。

その中で高７値を有する高強度鋼板として知られている
のが極低（Ｃ）−Ｔｉ添加鋼にＳｉ、Ｍｎ、Ｐ等の置換
型固溶体元素を添加して強化した鋼板である。

その原理は集合組織形成に悪影響を及ぼす侵入型固溶体
元素である（Ｃ）を低め、さらに安定炭化物を作るＴｉ
をＣの原子等量以上に添加することにより侵入型固溶を
なくしこれによってＹ値を高める。

一方強度は集合組織形成に影響の少ないＳｉ、Ｍｎ、Ｐ
等の置換型固溶体元素を添加することにより得る。

このような先行技術は特公昭５０−３１０８９号公報に
て知られておりまた急速冷却を行なう連続焼鈍を利用し
て強化を計る改良が特開昭５０−１２９４２４号公報に
、また良好な表面性状が得られるように改良した技術が
特開昭５５−２４９５２号公報にそれぞれ開示されてい
る。

しかしこれらの技術には以下に述べるような問題点があ
りこの種の鋼板の大きな特徴である高７値と非時効性（
時効の原因になるＣ、Ｎが固定されているため）を最高
度に生かす自動車外板等への適用を困難にしている。

前記した鋼における問題点の１つは塗装性である。

冷延鋼板は一般にボンデ処理を施した後、塗装が行なわ
れる。

塗装後の耐食性を増すには塗膜の密着性を増さなければ
ならず、そのためにはボンデ結晶粒をある大きさに揃え
る必要がある。

このボンデ結晶粒が鋼中成分に強く影響される。

特に鋼板表面上に安定な酸化皮膜を作るＳｉ、Ｃｒ等を
大量に添加することには問題がある。

２つめの問題点として加工脆化がある。

加工脆化とは薄鋼板に見られる独特の脆化であって加工
部分、特に深絞り部分の壁が２次加工時に脆性的に破壊
する現象を云い、２次加工割れ、縦割れとも称される。

この破壊は粒界破壊であり粒界強化元素である固溶（Ｃ
）がない鋼で生じやすい。

最後に安定製造の問題が残る。

極低〔Ｃ〕−Ｔｉ添加鋼は再結晶焼鈍時に固溶〔Ｃ〕を
ない状態にしないと良好な集合組織が得られず、また細
かい結晶粒となり良好な延性が得られない。

従来の極低（Ｃ）−Ｔｉ添加鋼では焼鈍前に〔Ｃ〕をＴ
ｉＣとして十分に析出させておくため経済性を犠牲にし
てＴ ｉ ／ Ｃを高める等の必要があった。

本発明は以上の問題点を考慮し種々の実験を重ねた結果
完成したものである。

まず塗装性に対してはＳｉの悪影響が非常に大きい。

第１図に０．００４％Ｃ−０，０７７％Ｔｉ −１，０
％Ｍｎ鋼におけるりん酸亜鉛によるボンデ処理後のボン
デ結晶粒度とＳｉ量との関係を調べた結果を示す。

比較に用いた５ｐｃｃの粒度が基準となる。

図から明らかなようにＳｉ量が増すほど結晶粒が大きく
なる。

このことはボンデ膜が厚くなり塗膜の密着性が低下する
ことを示している。

すなわちＳｉが多い場合酸洗後もしくは冷延後生じたＳ
ｉＯ２皮膜が非常に安定なため還元雰囲気による連続焼
鈍中にも還元されずボンデが付着しに（く塗料密着性が
悪い。

なお焼鈍時間が長くまた板と板との間に大気が残ったま
まで焼鈍されやすい箱焼鈍においてはＳｉの悪影響はさ
らに大きくもはやＳｉ量の限定だけでは塗装性が改善で
きないため連続焼鈍に限定した。

連続焼鈍の場合でもＳｉ量が０．２％以上になると上述
の悪影響が顕著になる。

従って鋼の強化は主としてＭｎの置換型固溶に依り、Ｓ
ｉは０．２％未満として補助的強化として使った。

次に鋼の加工脆化については、Ｐの粒界偏析が加工脆化
を促進していること、および微細整合析出したＴｉＣも
鋼を脆化していることを見出した。

第２図は０．００７％Ｃ−０，１０％Ｔｉ鋼の加工脆化
におよぼすＰの影響を調べた結果である（ＰＯ，００８
〜０．０５０％、Ｍｎ ０．６〜１．３％）。

横軸に加工度を取り、縦軸にシャルピー衝撃試験におけ
る破断遷移温度（ｖＴｒｓ）をとって示した図である。

ひずみは絞りにより与え、相当ひずみで示した。

また、シャルピー試験は２枚重ねで行なった。

元の厚みはＬ２ｍｍである。加工度が増すほどまたＰ量
が増すほどｖＴ ｒｓは上昇し、室温近くでも脆性破壊
を示すようになる。

この図より高加工度においてＰ量とｖＴｒｓの関係をと
り内そう法にて許容Ｐ量を求めた結果、Ｐ＜０．０１０
％とした。

また、ＴｉＣを粗大化、不整合化するため熱延加熱、巻
取条件を限定した。

すなわちスラブを低温加熱後熱延することによりＴｉＣ
の溶解を抑え、高温巻取により残ったＴｉＣの析出、粗
大化を計ろうとするものである。

この熱延巻取条件はこの鋼の安定製造の条件でもある。

すなわちこのようにしてＴｉＣの析出粗大化を達成でき
れば有害な固溶（Ｃ，ｌのない状態で再結晶焼鈍できる
ため安定して高〒値、高延性が得られる。

以上の項目を基本とし、さらに種々の条件を付加した結
果、引張強さ３５〜４５ ｋｇｆ ／ｍＡ、〒値１．７
以上で高延性、非時効でかつ塗装性、耐加工脆化性に優
れた高強度冷延鋼板が安定して製造できるようになった
。

すなわち、本発明の要旨とするところは、Ｃ〈０．０１
５％、Ｓｉ＜０．２％、Ｍｎ ０．６〜１．８％、Ｐ＜
０．０１０％、Ｓ＜０．０１０％、ＡＩｏ、０１〜０．
１０％、ＴｉＯ，０３〜０．３０％でかつＴｉ／Ｃ＞４
、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼をスラブと
した後、１２００℃未満に加熱後Ａｒ３変態点以上の仕
上温度で熱間圧延を行ない、６２０℃以上８００℃以下
の温度で巻取り、次いで酸洗後６５％以上９０％以下の
圧下率で冷間圧延した後、７５０〜８８０℃の温度範囲
で連続焼鈍を行なうことを特徴とする深絞り性と耐加工
脆化性の優れた高強度冷延鋼板の製造方法にある。

つぎに本発明構成要件の数値限定理由について述べる。

まず、化学成分であるが、Ｃは本発明にあってはＴｉＣ
として固定、無害化されるべきものであるため、Ｔｉの
歩留向上のためにも少ない方が好ましい。

従って真空脱ガス等の手段によってＣ量を下げることに
なるが、その能力等から０．０１５％未満とした。

Ｓｉは置換型固溶体強化能が大きいため鋼の強化には有
効であるが、塗装性に極めて悪い影響を与える。

０．２％以上となると連続焼鈍でも塗装性はよくない。

従ってＳｉ量は０．２％未満とした。さらに厳しい塗装
性能の要求に対してはＳｉＳ２．０７％とすることが好
ましい。

Ｍｎは本発明にあっては主たる強度負荷元素であって０
．６％未満では高強度鋼板として必要な３５ ｋｙｆ
／ｍａの引張強さが得られず１．８％を越えると塗装性
が劣化する上に経済性も損なわれる。

Ｐは上述の加工脆化に影響が太きく０．０１０％以上に
なると粒界に偏析して加工脆化を促進する。

従って０．０１０％未満とした。

ＳはＴｉＳ となるためＴｉの歩留を低下させるのに
加えてＴｉＳは鋼の再結晶温度を高めて延性を劣化させ
るので少なくする必要がある。

０．０１０％以上であるとこの害が顕著である。

ＡＩは脱酸のため必要である。

Ｔｉ添加鋼の場合、脱酸が十分でないとＴｉ酸化物とな
ってＴｉの歩留を低下するのに加えて製品のヘゲのよう
な表面欠陥の原因となるため、ＡＩ脱酸は特に重要であ
る。

Ａｌが０．０１％未満では脱酸は十分ではな（、また０
、１０％を越すと逆にアルミナ系の介在物が増し鋼の延
性、表面性状が低下する。

次にＴｉは本発明にあっては基本的な添加元素である。

Ｔｉ添加によりＣを全量ＴｉＣとして固定し集合組織形
成に有害な固溶（Ｃ）がない状態で焼鈍を行なって良好
な集合組織を得るとともに固溶ＣＣ）のない製品状態を
得ることで鋼を非時効化する。

そのためにはまずＴｉをＣの原子等量以上、すなわちＳ
重量比で４以上添加することが必要である。

さらにＴｉはＳ、 ０． Ｎとも結びつくので、その量
も見込む必要があり、そのためには最低０．０３％は必
要である。

０．３％を越えると効果は飽和するため０．３％を上限
とした。

続いて処理条件の数値限定理由について述べる。

ます熱延の加熱温度はできるだけＴｉＣの溶解を抑制す
る意味から低いほど好ましい。

加熱温度が１２００℃を越えるとＴｉＣの溶解が進み、
またＴｉＮ等も溶解しはじめるので、加熱温度は１２０
０℃以下とした。

この温度は圧延が許す限り低い方が好ましくその意味で
１１５０℃以下とする方がより好ましい。

仕上温度はＡｒ３変態点以上とした。

Ａｒ３変態点を切って圧延を行なうとフェライトの加工
組織が残り鋼の材質を劣化させる。

巻取温度は加熱温度と結びついて本発明にあっては重要
な要因である。

すなわち６２０℃以上の高温で巻取ることによりＣをＴ
ｉＣとして完全に析出させ、さらにＴｉＣを粗大化させ
て無害な形にする。

固溶Ｃが残っていると再結晶焼鈍時に良好な集合組織が
形成されず、また微細で地と整合なＴｉＣがあると鋼の
再結晶温度が上がり延性を劣化させる。

巻取温度が６２０℃未満ではＴｉＣの析出、粗大化が不
十分である。

ＴｉＣを十分成長させるには６８０℃以上の巻取温度が
好ましい。

コイル全長を均一に８００℃を越える温度で巻取ること
は困難になるし、又酸洗性を劣化させるので巻取温度の
上限を８００℃とする。

つぎに冷延圧下率は６５％以上とする必要がある。

６５％未満では良好な優先方位をもつ結晶が少なく〒値
が劣化する。

通常の鋼では７０〜７５％の冷延圧下率のときに最大の
〒値を示すが本発明の鋼では高冷延圧下率まで〒値は上
昇傾向にある。

この点からは冷延圧下率としては７５％以上とするのが
好ましい。

また圧下率の効果は９０％程度で飽和するので上限を９
０％とする。

最後に連続焼鈍条件であるが焼鈍温度は７５０〜８８０
℃とする必要がある。

７５０℃未満では再結晶の進行が遅れ延性が劣化する。

また８８０℃を越えると変態が生ずる場合があり、集合
組織をランダム化する。

その他の連続焼鈍条件は特に規定するところではないが
均熱時間は通常の３０秒〜３分間が好ましい。

連続焼鈍では均熱帯から過時効帯に到るまでの冷却速度
が重要であるが本発明にあっては特に規制するところで
はなく、その手段もガスジェット冷却、金属ロールの接
触による冷却等いずれでもよい。

しかし冷却速度があまり早過ぎると内部に小さな欠陥が
生じ鋼の延性を害するため２００℃／Ｓ以下の冷却速度
が好ましい。

過時効条件についても特に規定するところのものではな
い。

なお冷媒に水等を使った場合に酸化皮膜が鋼板表面に生
じ、これを除去するために酸洗が行なわれることがある
が、酸洗処理は塗装性を劣化させるので好ましくない。

つぎに本発明を実施例にて説明する。

第１表に示す化学成分の鋼を溶製し、同じく第１表に示
す条件で熱延を行なった。

この鋼板を８０％の冷延圧下率をもって冷延を行ない０
．８龍の冷延板とした。

この冷延板に８００℃、１分の焼鈍を行なったあと０．
５％の調質圧延を行なった。

焼鈍後の冷却速度は約１０℃／Ｓで４００℃、３分の過
時効を施した。

これらの鋼板の特性値を同じく第１表に示すが、本発明
に従った鋼番号１．２．６の鋼は３５ｋｇｆ ／ ｍＡ
以上の引張強さを有しながら良好なｎ値、Ｔ値を示しま
た耐加工性脆化性にも優れている。

これに対し、本発明と比較して成分的にＴｉ量の足りな
い鋼番号３、Ｔ ｉ ／ Ｃの低い鋼番号７、Ｃ量の多
い鋼番号８の鋼はｎ値、７値で劣っており、また加工脆
化性を表わすｖＴｒｓの温度も高い。

Ｍｎ量の低い鋼番号９の鋼では所定の引張強さが得られ
ない。

さらに鋼番号４および５の鋼はそれぞれ加熱温度、巻取
温度に関して本発明外であるかやはりｎ（ｉ、〒値およ
びｖ’ｌ’ｒｓにおいて劣っている。

次に冷延焼鈍条件の効果について実施例にて説明する。

第２表に示す成分の鋼を転炉にて出鋼し連続鋳造でスラ
ブとした。

なお脱炭はＲＨ法によった。

このスラブを１１００℃の温度で加熱し、９３０℃で仕
上圧延を行なった後、６８０℃で巻取った。

酸洗、冷延後連続焼鈍ラインで焼鈍を行なった。

焼鈍条件を第３表に示す。均熱後の冷ガはガスジェット
によっている。

また過時効条件は４００℃、４分であった。

○印は本発明 ＹＰ 降伏点強さ ＴＳ 引張強さ ＪＩＳ Ｚ２２０１５号引張試験
片による値Ｅ１ 伸び ｎ 加工硬化係数 ０．５％調圧後の特性値を第３表に示す。

なお最終板厚は０．８ｍｍである。

本発明の冷延焼鈍条件に従った鋼板（鋼符号Ｂ、Ｄ、Ｅ
、Ｆ）は４０ｋｇｆ ／ｍａ前後の引張強さにもかかわ
らず０．１９以上の高いｎ値と１．７以上の高い下値を
有しかつ塗装性、耐加工脆化性にも優れていることは表
より明らかである。

これに対し冷延圧下率の低い符号Ａの鋼では下値が低く
、焼鈍温度の低い符号Ｃの鋼ではｎ値、下値が低い、さ
らに焼鈍温度の高過ぎる符号Ｇの鋼では集合組織がこわ
れ低下値となり、いずれも本発明の目的を達成していな
い。

なお本発明による鋼は亜鉛メッキ密着性にも優れており
、そのため連続焼鈍を冷延鋼板用のそれに限らず、ライ
ン内焼鈍炉を有する連続溶融亜鉛メツキラインで施して
溶融亜鉛メッキ鋼板としてもよい。

以上述べたごとく極低ＣＣ）−Ｔｉ添加鋼を置換型固溶
体元素で強化した高強度冷延鋼板は極めて加工性に優れ
た冷延板として知られているところであるが、本発明は
この鋼種の欠陥を完全に除去しえたものであり自動車外
板等への適用拡大が期待でき、産業界に貢献するところ
が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は塗装性におよぼすＳｉの影響を示す図、第２図
は加工脆化におよぼすＰの影響を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｉ Ｃ＜０．０１５％、Ｓｉ＜０．２％、Ｍｎ０．６
   〜１．８％、Ｐ＜０．０１０％、Ｓ＜０．０１０％、Ａ
   Ｉｏ、０１〜０．１０％、Ｔｉ０．０３〜０．３０％で
   かつＴｉ／Ｃ＞４、残部Ｆｅおよび不可避的不純物から
   なる鋼をスラブとした後、１２００℃未満に加熱後Ａｒ
   ３変態点以上の仕上温度で熱間圧延を行ない、６２０℃
   以上８００℃以下の温度で巻取り、次いで酸洗後６５％
   以上９０％以下の圧下率で冷間圧延した後、７５０〜８
   ８０℃の温度範囲で連続焼鈍を行なうことを特徴とする
   深絞り性と耐加工脆化性の優れた高強度冷延鋼板の製造
   方法。