JPS6046167B2 - 連続焼鈍による非時効性で塗装焼付硬化能の優れた深紋り用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、非時効性で塗装焼付硬化性の優れた深絞り
用高強度冷延鋼板の連続焼鈍方式によつて製造する方法
に関するものである。

自動車のプレス成形用高強度冷延鋼板は、特にドアア
ウター、トランクリツド、フードアウター等の外板用途
に対して、深絞り性、張出し性、形状性および非時効性
に優れていることが要求されているが、最近では、耐デ
ント性や自動車の振動によるパネルの座屈防止を目的と
して自動車の製 造工程の中で塗装焼付の熱処理によつ
て降状点が著しく上昇する特性（塗装焼付硬化性）がさ
らに要求されている。

このような塗装焼付硬化特性を有する深絞り用高強度
冷延鋼板は、固溶強化型の合金を添加した川キルド鋼を
熱延、冷延後箱焼鈍方式のオープンコイル焼鈍でＡｌ点
〜ん点の温度に均熱し、３０〜２００℃／時程度の冷却
速度で冷却するか、或はＣ量を０．０１％程度まで低減
した固溶強化型の合金を有するＡｌキルド鋼を用い同じ
く箱焼鈍方式のタイトコイル焼鈍を行うことにより鋼中
の固溶Ｃを増加して製造できるが、得られる塗装焼付硬
化量は通常目標とされる５に９／一以上を達成するには
まだ不十分である。

また、このような箱焼鈍方式では徐加熱−長時間均熱−
徐冷却であるため製造に長時間を必要とし、生産性の面
でも問題である。 一方、高生産性および塗装焼付硬化
能の付与の点で非常に有利な連続焼鈍方式を採用し高強
度冷Ｊ延銅板を製造する方法がいくつか開示されている
。

例えば、通常のＮキルド鋼にＰ、Ｓｊ等の固溶強化元素
を添加し、深絞り性の向上のために熱延で高温巻取を行
い、冷却後の連続焼鈍において、急速加熱し、均熱後に
５〜５０℃／Ｓｅｃの冷速で冷却し、冷却途中の４０℃
近傍で数分間の過時効処理を行う方法、あるいは、急速
加熱均熱後に室温まで水冷し、さらに２５０〜４００℃
近傍まで再加熱して焼戻し処理（過時効処理）を行う方
法がある。これの製造方法はいずれも過時効処理を不可
欠とするものである。即ち、急速冷却されるために残存
する過飽和の固溶〔Ｃ〕を低減させて、延性の向上や時
効性の改善、さらに水冷方式の楊合には塗装焼付処理に
よる鋼板の軟化を防止するために過時効処理を必要とす
るものである。そのために、従来の連続焼鈍方式では焼
鈍設備の短縮化には限度がある。また、従来の連続焼鈍
方式で深絞り性を確保するためには、熱延で６８０℃以
上の高温で巻取る必要があるが、高強度冷延鋼板は軟鋼
板ほどには高温巻取の７値に及ぼす効果は得られないの
が実情である。そして、高温巻取は酸洗性の能率を非常
に低下させるために操業上の問題もかかえている。一方
、金属組織の７値に及ぼす影響については、フェライト
中にマルテンサイト等の硬質焼入組織が存在すると〒値
を著しく低下させることが明らかになつており、従来法
に示されるような水冷方式の連続焼鈍による高強度冷延
銅板の製造にも問題がある。

さらには、従来の連続焼鈍法では、たとえ過時効処理（
焼戻し処理）が施されていても、調質圧延を行う前の焼
鈍ままの状態では降状点伸びがかなりあり、非時効とは
いい難いものである。このような現状から、本発明者等
は、焼鈍ままであつても降状点伸ひがほとんどなく非時
効性で塗装焼付硬化能の高い深絞り用高強度冷延鋼板を
、熱延で高温巻取することなくかつ過時効処理を要しな
い連続焼鈍により製造することを目的として、鋼の組成
および連続焼鈍のサイクルについて検討した結果、Ｃを
０．００１〜０．０１０％に低減し、固溶強化元素を適
量含有するＢ添加にキルド鋼を連続焼鈍で７３０℃から
ＡＣ３点の温度範囲に均熱した後、４５０′Ｃまでの温
度から急冷することにより、金属組織的にはフェライト
単相からなる前記目的を達成する深絞り用高強度冷延鋼
板が製造できることを見出した。本発明の要旨とすると
ころはＣ：０．００１〜０．０１０％，Ｍｎ：１．５％
以下，Ｓｉ：１．０％以下、Ｐ：０．０４〜０．１２％
，Ａ１：０．００５〜０．２０％，Ｎ：０．００７％以
下，Ｂ：ＢＩ：ニ．Ｎとの重量％比（Ｂ／Ｎ）で０．５
〜２．５を含有するＡ１キルド鋼を、通常工程で熱間圧
延及び冷間圧延し、続いて該鋼板を連続焼鈍方式によつ
て７３０℃〜入点の温度範囲で均熱した後、均熱温度〜
４５０゜Ｃの間の任意の温度から２５０℃以下まで平均
冷却速度６０℃／秒以上で急冷することを特徴とする。

連続焼鈍による非時効性で塗装焼付硬化フ能の優れた深
絞り用高強度冷延鋼板の製造方法にある。 本発明は時
効性が小さくかつ塗装焼付硬化性にすぐれているという
一見矛盾する要求を満すため、数多の試行のすえ創案さ
れたもので、本発明・の製造方法によれば、焼鈍ままの
状態で降状点伸びの発生を抑制でき、時効性が小さく塗
装焼付硬化性のすぐれた高強度冷延鋼板を製造でき、か
つ形状矯正や表面粗度調整のためのスキンバス或はレベ
ラーを行つてもその特性が維持されるという全く新しい
知見に基くものである。

この本発明の作用効果の理由は現在でま明らかでないが
、恐らく結晶粒界強度と固溶Ｃの挙動が関与していると
推定される。 一般に連続焼鈍による冷延鋼板の製造は
、短時間熱処理一急速加熱・短時間熱処理・急速冷却一
であるため、鋼中のＣが過飽和に残存することから、時
効性や軟質化のために過時効処理が施される。

この場合、均熱温度から直接又は徐冷途中の比較的高温
域から超急冷によつて積極的に過飽和の固溶Ｃを増加さ
せ、次の過時効処理でＣの析出を促進させる方法が提案
されているが、本発明はこの方法とは全く異なる技術思
想に立脚するもので、過時効処理は不要である。むしろ
上記のような過時効処理を施すことは焼鈍ままの状態で
の降３ 状点伸びを増加させ、時効性が大きくなつて
、逆に本発明の目的を不可能とするものである。 なお
、本発明鋼と同じく連続焼鈍で過時効処理が不要で、焼
鈍ままの状態で降状点伸びの発生が抑制され、時効性が
小さく塗装焼付硬化性にすぐ４・ れた銅板として複
合組織冷延鋼板が知られているが、複合組織冷延鋼板は
α−γ２相状態から急冷してフェライト素地中に急冷変
態生成物であるマルテンサイトを分散させた鋼であるの
に対し、本発明鋼は主としてα単相状態から急冷したフ
エライトのみの鋼で金属組織的に完全に異なるものであ
る。次に本発明の構成要件の意味するところとその限定
理由を述べる。

まず化学成分であるが、Ｃは本発明構成要件のうち最も
重要なものの一つで、連続焼鈍の均熱温度〜４５０℃の
間の任意の温度から急冷を行つて、焼鈍ままの状態で降
状点伸びの発生を抑制し、時効性が小さく塗装焼付硬化
性にすぐれた鋼板を得るには、Ｃを０．００１〜０．０
１０％に規制する必要がある。

Ｃが０．００１％より少ないと充分な塗装焼付硬化性が
得られず、またＣが０．０１０％を超えると焼鈍ままの
状態で大きな降状点伸びが発生し、時効性が大きくなり
かつ伸びが大巾に劣化する。好ましくはＣ：０．００２
〜０．００６％の範囲がよい。Ｍｎ！１鋼の熱間脆化を
防止するために必要な元素で、最低０．１０％程度含有
されている。またＭｎは高強度化のためにも有効な元素
であるが、あまり多量に含有すると深絞り性が劣化し、
焼入組織が生成されるために上限を１．５％とする。で
きれば１．０％以下が好ましい。Ｓｌも強化元素として
有効であるが、多量に含有すると塗装後耐食性の劣化が
問題となるために上限を１．０％とする。

なお、従来の通常Ｎキルド鋼にＳｉやＭｎを含有させ、
均熱後超急冷させると著しくテンパーカラーが発生する
ためにＳｉやＭｎの含有量はごく少量に限られるが、本
発明のようにＣ含有量を０．０１％以下に制限すること
の２次効果として、ＳｉやＭｎの含有量を多くしてもテ
ンパーカラーの発生がかなり回避できることは大きな利
点である。

Ｐは強化元素として最も有効てあるか、強化作用を付与
するには０．０４％以上が必要である。しかし、多すぎ
ると溶接性を損うので上限を０．１２％とする。極低炭
素Ｎキルド鋼にＰを含有させる場合に最も問題となる２
次加工性は、本発明の特定焼鈍条件、即ち短時間均熱と
急速冷却によつて著しく低減できる。Ａ１は鋼の脱酸の
ためＳＯｌ．Ａｌとして０．００５％以上が必要である
が０．２０％を超えると鋼板の表面欠陥が多発する。

できるだけ０．０６％以下が好ましい。Ｎは多量に含ま
れると、焼鈍のままで降状点伸びの発生が抑制され、時
効性が小さいという本発明鋼板の重要な特性の実現を困
難による有害な元素であるが、本発明ではＢと結合して
ＢＮを形成し、その有害性を消失させる。しかし、あま
り多量の含有はいたずらにＢの合金鉄を消費するばかり
であるため、その上限を０．００７％とする。できれば
０．００４％以下が好ましい。Ｂは本発明における特徴
の１つであり、Ｎの有害性を消失させるためにはＮとの
重量％比Ｂ／Ｎで０．５以上のＢ添加が必要である。

一方、Ｂ／Ｎ比で２．５を超えると固溶のＢが、鋼を硬
質化させる。本発明の目的とする高強度冷延鋼板は、前
記の鋼成分と連続焼鈍条件との組み合せによつて製造で
きる。

次に本発明の製造条件の限定理由を述べる。

熱間圧延および冷間圧延については特に条件を限定しな
いが、深絞り性の向上のためには、熱間圧延では仕上温
度をＡｒ３点以上、巻取温度を６５０℃以下とし、冷間
圧延では冷延圧下率を７５％以上とすることが好ましい
。次に本発明で最も重要な連続焼鈍条件てあるが、７３
０′Ｃ−Ａ３点温度範囲に均熱するのは、７３０℃以下
の均熱では結晶粒が充分に成長していないためと考えら
れるが、焼鈍のままで降状点伸びの発生が抑制され、時
効性が小さいという本発明鋼板の重要な特性が得難くな
ること、及び深絞り性が劣化するためであり、まずＡ３
点以上の均熱では深絞り性が極端に劣化するためである
。

好ましくは７５０′Ｃ〜８５０′Ｃがよい。なお、均熱
時間は１０〜１８［相］程度が実用的であるがこれより
短くても長くてもさしつかえない。均熱を行つた後、均
熱温度〜４５０℃の間の任意の温度から２５０℃以下ま
て平均冷却速度６０℃／秒以上で急冷することは、Ｃ量
とＰ量の規制と共に本発明構成要件のうち最も重要なも
のの一つである。

この条件を外れると焼鈍ままの状態て降状点伸びの発生
が抑制され、時効性が小さいという本発明鋼板の重要な
特性が得られなくなる。その理由は明らかでないが、上
記の条件で急冷すればＣがセメンタイト等として析出す
るのを？：、：質的に阻″止できることと関連するもの
と考えられる。上述の通り急冷は均熱温度から直接、ま
たは４５０℃にいたる任意の温度まで徐冷した後開始す
るが、４５０℃にいたる任意の温度までの徐冷は１０゜
Ｃ／秒程度が実用的である。なお急冷開始温度は７７５
゜Ｃ〜６００℃の間が好ましく、急冷の平均冷却速度１
００゜Ｃ／秒以上が好ましい。また本発明においては急
冷後に従来のような過時効処理を行わないのが必須であ
る。

すなわち、４００′Ｃ前後の過時効処理を行うと、焼鈍
後において降状点伸びが回復し、調質圧延を行つても時
効性を小さくすることが難かしくなるからである。とこ
ろが、連続焼鈍設備は一般に焼鈍炉に後続して過時効炉
が設けられており、やむを得ず過時効炉を通過させる場
合にも過時効が生じない低温でなければならない。さら
に、本発明鋼板は焼鈍のままて降状点伸びの発生が抑制
されているために調質圧延を施こす必要はないが、鋼板
の形状矯正や表面粗度調整のために調質圧延を行つても
よい。調質圧延率延性を低下させないため軽度とするの
が好ましい。なお、本発明の方法で連続焼鈍の冷却途中
急冷開始前に溶融メッキを行えば、非時効性て塗装焼付
硬化能の優れた深絞り用高強度溶融亜鉛メッキ銅板や溶
融アルミメッキ銅板等表面処理鋼板の製，造も可能であ
る。

以下本発明を実施例によつて説明する。

実施例 第１表に示す化学成分を有する鋼を転炉及び真空脱ガス
装置を使つて溶製し、連続鋳造法により，スラブにした
後、熱間圧延し４．０Ｔ！Ｒｌｎ厚のホットコイルとし
た。

熱間圧延仕上温度は９１０℃、巻取温度は６００゜Ｃて
あつた。続いて脱スケール、冷間圧延を施して０．８Ｔ
ｆ０ｆｔ厚とし、この銅板を連続焼鈍方式により８００
℃で６巾均熱した後に第１表に示す冷却条件で２５０゜
Ｃまで冷却した。なお、均熱後急冷開始温度までは１０
℃／Ｓｅｃて冷却した。そして、焼鈍ままで引張試験を
行つた。時効性は１００℃×３紛で評価したが、焼鈍ま
まで、降状点伸びのある試料は０．８％の調質圧延を施
した後に人工時効を行つた。

また、塗装焼付硬化量は、２％の予歪を付加した後に１
７０焼Ｃ×２０分の焼付相当処理を行い、その間の降状
応力の増加量で示した。また、加工脆化性の評価を試料
１と３について実施した。試験結果を同じく第１表に示
すが、本発明法による試料１，２および５は焼鈍ままで
降状点伸びがなく非時効性で焼付硬化性および深絞り性
に優れた高強度冷延鋼板である。

一方、試料３は急冷開始から２５０℃までの平均冷却速
度において、試料４は急冷開始温度において、試料６お
よび７は化学成分において本発明法を逸脱する比較法に
よるものであり、焼鈍ままで大きな降状点伸びがあつた
り、時効性が大きかつたり、あるいは加工脆化の危険性
が大であつたりして外板用途には適さない。

以上説明したような本発明方法によれば、新たに需要が
高まつている非時効性でかつ塗装焼付硬化性の優れた深
絞り用高強度冷延銅板を極めて高能率な連続焼鈍方式に
よりしかも過時効処理なしに製造出来るものであるから
工業用に効果の大きい発明である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｃ：０．００１〜０．０１０％、Ｍｎ：１．５％以
   下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｐ：０．０４〜０．１２％、
   Ａｌ：０．００５〜０．２０％、Ｎ：０．００７％以下
   、Ｂ：Ｎとの重量％比Ｂ／Ｎで０．５〜２．５を含有す
   るＡｌキルド鋼を、通常工程で熱間圧延および冷間圧延
   し、続いて該鋼板を連続焼鈍によつて７３０℃〜Ａ＿３
   点の温度範囲で均熱した後、均熱温度〜４５０℃の間の
   温度から２５０℃以下まで平均冷却速度６０℃／秒以上
   で急冷することを特徴とする連続焼鈍による非時効性で
   塗装焼付硬化能の優れた深絞り用高強度冷延鋼板の製造
   方法。