JPS6164852A - 面内異方性の極めて少ないプレス加工用非時効性冷延鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 性に優れ、かつｒ値、ｎ値等の機械的特性において面内
異方性の極めて少ないプレス加工用冷延鋼板に関するも
のである。

自動車の外板等に使用されるプレス加工用鋼板には優れ
た深絞り成形性および張り出し成形性が要求される。こ
れら特性のうち張り出し成形性は綱板の機械的特性のな
かで伸びおよびｎ値の高いものほど憬れており、一方深
絞り成形性はｒ値の高いものほど優れている。このｒ値
は鋼板の集合組織と強い対応関係のあることが知られて
いる。

すなわち鋼板面に平行に（／／／）近傍方位２有する結
晶粒の割合が大きい鋼板はどｒ値が高くなる。

こｔ′Ｌまでにプレス加工用鋼板の開発を目的として、
鋼板のｒ値、ｎ値および伸び等を向上させるべく多くの
努力がなされてきた。現在製品化されていて、かつ特に
優れたプレス成形性と有する冷延鋼板としては次の３種
類がらげられる。

（１）箱焼鈍による低炭素Ａｔキルド鋼板。

（２）脱炭・脱窒焼鈍による極低炭素・極低窒素鋼板。

（３）極低炭素鋼に炭・窒化物形成元素であるＴ】等を
添加した鋼板。

これらのうち（１）の鋼板では鋼板中の炭素および窒素
を十分Ｖ？−Ｆｅ５Ｃ、ＡｔＮとして析出固定化してい
る。このため高い伸びとｎ値？示す。また再結晶焼鈍時
に析出する微ＭＡｚＮは（／／／　）集合組織を発達さ
せる作用？有しているのでｒ値も高い。また（２）の鋼
板では脱炭・脱窒焼鈍によジ極低炭素。

極低窒素化しているので、やはり高い伸びとｒ値全示す
。（３）のタイプの鋼板では冷延・再結晶焼鈍前あらか
じめ炭素および窒素２炭・窒化物形成元素により固定し
ておく。そうすることにより、固溶炭素および固溶窒素
の（／／／）系集合組織発達に対する悪影響全僅少にす
ることができる。また極低炭素鋼をベースにしているこ
とから、炭素？完全に固定してもその結果生ずる炭化物
の量が少なくできるので、析出物量増加に伴う材質、と
くに伸びの劣化全最小限にぐいとめることができる。

以上は現在製品化されていて、とくに優れたプレス成形
性２有すると称せられる冷延鋼板の代表的な例である。

しかしながら、これら鋼板の材料特性が、今日のプレス
加工分野におけるすべての要求全満足しているとはいい
がたい。その典型的な例として、機械的特性における面
内均〜性への要求があげられる。通常のプレス加工品に
おいて、単一方向にのみ加工されることはきわめて少な
く、はとんどの製品は鋼板面内で多方向にわたって変形
を受ける宿命にある。とくにプレス加工品のデザインが
よジ複雑化しつつある今日、現在のプレス加工用鋼板で
は、その鋼板面内における機械的特性の均一性は不十分
といえる。具体的例をあげると、前述の（す、（２）の
鋼板ではｒ値が圧延方向から≠！０近傍方向で最小値を
示す。また伸び、ｎ値についてもｒ値はど明りようでな
いが、圧延方向から≠５０近傍方向で最小となる。した
がって、鋼板（１）あるいは（２）では面内全方向にお
ける平均的特性値がいくら高いものであっても、圧延方
向から≠５０近傍方向の変形は他の方向と比較して容易
でなく、プレス加工時の割ｎ１しわおよび耳の発生等の
トラブル発生の主原因となる。

この機械的特性における面内異方性は鋼板組織のうち、
■集合組織、■粒形状および■介在物・析出物の存在形
態等の複合効果により生ずるものであるが、これらのう
ちもつとも重要な因子は集合組織である。金属結晶の配
向は塑性加工時の転位運動に決定的な影響を与える。す
なわち、結晶配向によって転位のすべり系が種々変化す
る。その結果、集合組織の変化が鋼板のｒ値はもちろん
、加工硬化過程ひいては破壊過程まで影響を与えるので
ある。

前述の（１）　、　（２）の鋼板では、（／／／）く／
１０〉および（／ツノ）〈／／２〉系集合組織全発達さ
せてプレス成形性をよくしている。しかしながら、この
集合組織を有する鋼板の最大の欠点は、その集積度が強
まｎば強まるほど、面内の平均的特性は向上するものの
、面内異方性は逆に増大することである。

そこで（ｉ）　、　（２）の鋼板において、面内異方性
を改善する目的で冷間圧下率を通常のそれより低め、あ
るいは高めにして集合組織を変える方法があるが、この
方法によｎばｒ値のレベルそのものの低下は避けられな
い。以上の如＜　（１）　、　（２）の銅板における機
械的特性のうち面内異方性はその鋼種ならびに製造方法
そのものに起因しており、本質的な欠点ということがで
きる。

一方（３）のタイプの鋼板では、鋼の成分組成とくに炭
窒化物形成元素、例えばＴ１等が集合組織、ひいては面
内異方性に大きな影響を及ぼすことが知られている。例
えば特公昭４’、？　−７２３≠ｇ号に記載のＴｉ添加
極低炭素鋼板においてに、圧延方向から１，５°の方向
のｒ値が高くなり面内異方性が小さくなることが知られ
ている。

しかしＴｉ添加鋼板はＴｉ系酸化物、Ｔ１糸硫化物によ
る表面欠陥等材買以外にも欠点分有する。

Ｔ１以外の元素、例えばＮｂ元素を添加した鋼によるｒ
値の面内異方性の小さいプレス加工用鋼板に関して、特
公昭５４−１２４５号記載の発明が知られている。この
方法によれば、Ｃ０．００６〜０．０２％、Ｎｂｏ、０
６〜０．５％の成分組成を有する鋼板であるため、ｒ値
の面内異方性は多少改善されはするものの、鋼板中のＮ
ｂ系炭窒化物の毫が多過ぎるためプレス加工性に問題が
あった。

本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、Ｎｂ添
加量の低減の下に、優れたｒ値および伸びをそなえるの
はいうまでもなく、かような特性の面内異方性が極めて
小さいプレス加工用の非時効性冷延鋼板を提案すること
を目的とする。

すなわちこの発明は、重量％てＣ０．００６％以下、Ｓ
ｉ　０．２　％以下、Ｉｎ　０．０５〜０．４０％、Ｐ
　０．０２％以下、Ｓ　０．０２％以下、Ｎ　０．０１
％以下、酸可溶性Ａｌ０．１・％以下でかつＮ含有量の
１．８倍以上、Ｎｂをｔａｇ　（Ｎｂ％／Ｃ％）が１よ
り大きくかツ（Ｎｂ％−８×Ｃ％）が０．０２　％以下
の範囲内で含有し、残部Ｆｅと不可避的不純物よりなる
面内異方性の極めて少ないプレス加工用非時効性冷延綱
板である。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明者等は、先に特願昭５４−２２８３０号によりＮ
ｂ添加極低炭素Ａｔキルド鋼板の製造方法を提゛案した
が、さらにその成分組成ならびに製造条件を詳細に検討
した結果本発明に想到したのである。

本発明の鋼板において、Ｎｂ、Ａｔの含有によって鋼板
中のＣおよびＮが析出固定化され、十分な張り出し成形
性と深絞り成形性が確保される。なおＣ含有量が多いと
Ｃを固定するためにはＣ含有量に対応するＮｂ含有量が
必要であり、この結果炭窒化物の増加をきたすため伸び
等の劣化が避けられないので、本発明の鋼板は極低炭素
とすることが有利である。

ってｒ値、ｎ値および伸びの面内異方性がきわめて少な
くなる。鋼板中の固溶Ｎｂは再結晶集合組織にきわめて
甚大なる影響を有し、本発明によｎば、固溶Ｎｂのこの
ような特性を集合組織を制御するのに応用して鋼板の機
械的特性における面内異方性をきわめて少ないものにす
ることに成功したのである。

ところで特公昭！３−３３００．２号記載の発明Ｈｃお
よびＮと未結合のＮｂｉ含有させた非時効性鋼板の製造
方法に関す′るもので、非時効性で十分な加含有させる
必要がある。しかしながらこのため伸びはグ♂チ以下の
ものしか得られず成形性に劣るという欠点がある。よっ
て深絞り成形性にきわめて優れ、かつ固溶Ｎｂにより鋼
板の集合組織を制御して機械的特性の面内異方性をきわ
めて少ないものとする本発明の方法とは本質的に異なる
方法である。

次に本発明全実験データについて説明する。

第１表に実験材の成分組成を示す。

同表中Ｎｂ／Ｃは重量比であり、α（％）は（Ｎｂチー
ｒｘＣ％）である。同表から判るようにＧ　０．００２
〜０．００９％、Ａｔ　ｆｆ１Ｊ　０．０２０％の極低
炭素Ａｔキルド鋼ｔベースとし、これにＮｂ＝ｉ含有さ
せた鋼が実験材である。鋼塊は通常の熱間圧延により板
厚３．２ｍｍとし、次に冷間圧延により０．♂ｍｍ板厚
（冷間圧下率７り％）とした。かくして得た冷延板ヲ６
３０〜７３０℃の範囲内で箱焼鈍法によって再結晶焼鈍
を施し、機械的特性を、調べた。なお一部の実験材につ
いては冷間圧下率の影響？調べるために同一の熱延板を
用いて３０〜り！チの圧下率で冷間圧延を施した。

鋼１（ｃｏ、ｏｏλチ、Ｎｂ　ｏ、ｏｌ♂％）と鋼＋（
Ｃ０．００ｊ％、Ｎｂ　ｏ、ｏ弘ｌチ）を７００℃で３
０時間焼鈍したときのｒ値、伸び（以下Ｅｔと略記する
）、ｎ値と圧延方向からの角度（／Ｊ０おき）との関係
を第１図に示す。なお比較のために脱炭・脱窒鋼板およ
び低炭素Ａｔキルド鋼板（５ＰＣＥ　）についても第１
図に示す。前述したように脱炭・脱窒鋼板および低炭素
Ａｔキルド鋼板ｆａｒ値、Ｅｚ、ｎ値は何れも圧延方向
から弘！０方向で最小値を示す。この特性は特に低炭素
Ａｔキルド鋼板において顕著でちって、ｒ値の最大値と
最小値の比は／、７、Ｅｘのそれは／、コ、ｎ値のそれ
は／、／に及んでいる。

一方Ｎｂ添加の鋼／にあっては≠！０方向の特性値その
ものはかなり改善さ詐るが面内異方性は依然として犬で
ある。これに対して鋼３にあってはＮｂ量が多くなって
おり、ｒ値等の面内異方性はきわめて小さくなっている
。但しｒ値、Ｅｔの平均的特性値は鋼／のそれよりも若
干低下する。ｎ値は鋼／よりもレベルが高く異方性も少
ない。以上のことから鋼中のｃｌ固定するのに必要な量
より条目のＮｂ　ｉ含有する鋼にあっては、きわめて面
内異方性の少ない鋼板が得られることが判った。

次にｒ値等の面内異方性とｌｏｇ（Ｎｂ／Ｃ）との関係
を調べた。この結果全第一図に示す。なおＮｂ／ｃは重
量比である。異方性を評価するための便宜的なパラメー
ターとして次式に示すようなΔｒ、ΔＥｚおよびΔｎ全
使用する。

通常、これらのパラメーターは零に近いほど面内異方性
が少ない。ところが上式のようＫＪ方向だけの特性値を
もって面内異方性を議論することは危険を伴う。しかし
ながら第１図かられかるように３方向以外の方向に特異
値を示す可能性は少ないので、便宜的Ｋ（１）〜（３）
式をもって以後面内異方性に関する議論を行なう。

第２図から、Ｃ＝　ｏ、ｏｏｒ〜０．００Ｊ’チの鋼で
は増加とともに単調に低下する０これらの鋼では近傍で
７値に近くなり、きわめて面内異方性の少ないことを示
している。

一方、Ｃ＝　ｏ、ｏｏ６〜０．００９％の鋼ではＮｂ量
が増加してもＣ＝　ｏ、ｏｏ、２〜ｏ、ｏｏｓ％の鋼に
みらｎたような面内異方性の顕著な変化ばみら扛ない。

これは炭素量が多いと、炭素全固定するために、そ５　
れにみあったＮｂ量全添カロするので、その結果炭化物
の絶対量が多くなる。このため面内異方性に対する析出
物の悪影響の方が、固溶Ｎｂの正の効果よシもずっと犬
きくなると考えられる。した力ＳつてＣ≦ｏ、Ｏｏ６　
％であることが必要条件となる。

さらに犬きくなるとΔｒ′等は負値へ転する。こｒは、
おもに圧延方向から≠５°の特性値が圧延方向（Ｏｏ）
のものより高くなることによるものである。

の増力口に伴う零値以下への変化にきわめて緩慢である
といえる。したがって第２図から、Ｃ５０、きわめて面
内異方性の少ない鋼板か得らｎることがわかった。

また冷間圧下率と面内異方性との関係金示す第３図から
判るように焼鈍法の如何にかかわらず、冷間圧下率はよ
０％以上でなければ十分なＴ値は得られない。

次にＮｂ量の増加に伴う伸びの変化を第弘図に示す。Ｅ
ｔは次式（５）で示される面内平均特性値である。

調に減少することが判る。これは固溶Ｎｂが面内異方性
を改善する効果とともに、結晶粒を微細化する効果も有
するからである。しかしながら炭素量のレベルによって
固溶Ｎｂの機械的特性に対する影響力が異なる。第≠図
からＣ＝　０．ｏｏ４Ｌ−ｏ、ｏｏｒチの鋼板でばＣ＝
０．００２〜０．００３チの鋼板よＪＮｂＮ増量に伴う
材質劣化の度合いが大きいことがわかる。したがって伸
びの絶対値を議論するときはｂ ｋ＋１ｒ（）でなく、固溶Ｎｂの絶対量全量いる方が合
理的と考えられる。事実、第５図に示すように各機械的
特性は固溶Ｎｂ量を前記α（係）全パラメーターにして
良く整理することもできる。同図よりαがｏ、ｏｒｏ％
より犬であると伸びの劣化が顕著であるので、たとえ面
内異方性が少なくても本発明の目的を達成することはで
きないことが判る。

あれば伸びの機械的特性の面内平均値全多少低下させる
ことはあっても、これら特性における面内異方性上きわ
めて少なくすることができることがわかった。

つぎに面内異方性におよぼす焼鈍条件の影響についての
実験結果を第６図に示す。この図から面内異方性を少な
くするためには６♂Ｏ℃以上で箱焼鈍することが必要で
あることがわかった。

以上の実験結果全総合すると、Ｃ５０，００１ｒ　％、
０．０２０　　の範囲のＮｂ＝ｉ添加し、圧下率ｒｏ％
以上で冷間圧延してｔｇｏ℃以上で箱焼鈍することによ
り、面内異方性のきわめて少なくプレス成形性にも優ｎ
た本発明鋼板が得られる。

本発明において成分組成全限定する理由全説明するＯ ＣはＱ、００６チより多いとＣと結合するＮｂｉ多量に
含有させる必要から深絞り成形性が劣化するので、ｏ、
ｏｏｔ％以下にする必要がある。

ＳｉはＯｌ、２％より多いと７値が低くなるので０１．
２襲以下にする必要がある。

酸可溶性Ａｔは０．１％より大きいと伸びの劣化が大き
いので前記Ａｔは０．７％以下にする必要がちジ、Ａｔ
／Ｎ比が７．♂より小さいとプレス加工性が劣化するの
で前記比はへｇ以上にする必要がある。

Ｎ１１ｄ通常の極低炭素アルミあるいは／リフ／キルド
鋼に含有している量すなわち０．０７％より多いと、そ
れに対応させて多量にｋｔ　ｙ２添加する必要があり、
この結果硬質化しすぎるのでＮはｏ、ｏｉ％以下にする
必要がある。

Ｎｂはｌｏｇ（Ｎｂ”／Ｃ％）が／以下であると面内異
方性が犬となるので、ｌｏｇ　（Ｎｂ／／Ｃ）は／より
太きぐ、かつ（ＮｂＸ−１ｃ％）は０．０２０％より小
さくしないと伸びの劣化が太きい。

Ｍｎは０．０ｊ％より少ないと脱酸、脱硫が充分でなく
、−万〇、弘俸より太きいとｒ値、伸びが劣化するのて
ｊ４ｎ　Ｉま００５〜０．・１・０％の範囲内にする必
要がある。

ＳおよびＰはそれぞれ０，０２％より多いと加工性が劣
化するので、それぞれ０，０２％以下にする必要がある
。

その他の元素については、脱酸剤として用いられる希土
類金属、Ｃａ、またＮを固定する元素としてのＢ、耐食
性を付与する元素として少量のＣｕの存在は妨げない。

次に本発明の製造法、すなわち圧延率、圧延連・度、焼
鈍湿度などについて説明する。

上記諸元素を所定量含み残部Ｆｅおよび不可遵的不純物
よりなる銅を連鋳法あるいは造塊法により鋼片とした後
熱間圧延を行なうに際し、圧下率９０％以上、圧延速度
７　Ｑ　ｍ／１ｌｌｊｎ以上で圧延する。圧下率９０％
以下および圧延速度７０　ｍ／ｍｉｎ以下で熱間圧延す
るとＮｂおよびＡｌによる鋼中Ｃ１Ｎの固定が著しく損
なわれ目的の材質は得られない。熱延後の巻取温度は任
意でよいが、材質は高温巻取する方が若干優れている。

熱延鋼帯は酸洗後！０チ以上の圧下率で冷間圧延を行な
い６♂０℃以上で箱焼鈍炉により再結晶焼鈍を行なう。

以上の方法によりプレス成形性に優汎でいると同時に機
械的特性における面内異方性のきわめて少ない冷延鋼板
が製造できる。

次に本発明全実施例について説明する。

実施例 第２表に示す化学成分組成の連鋳鋼あるいは造塊鋼を用
い、熱延巻取温度ｕｒｏ℃または５２０℃で熱延後、圧
下率７５％でＯ４♂ｒｒＬｒｒＬに冷間圧延後、７７０
℃、３０時間の箱焼鈍および００５％のスキンパス全行
なった。これら処理後の鋼板の材質および面内異方性に
関する試験結果を第３表に示す。

Ａ−Ｃは発明例であり、ＤばＣ）　ｏ、ｏｏＡ％なるで
あるがα：）　ｏ、ｏ、２ｏ％なる鋼、ＧはＡダＮく／
、♂・　なる鋼で、それぞれ比較例である。発明例Ａ〜
ＧではいずれもΔｒ、ΔＥｔおよびΔｎが零に近く、面
内異方性がきわめて少ないことを示している。

またＹ、Ｐ、ｒ値、Ｅｔ等の面内平均値もプレス成形用
として優れている。熱延巻取条件は材質および面内異方
性にそれほど大きな影響上寿えないが、梢質については
高温巻取の方が若干優れている。

特性値は発明例Ａ、Ｃよりも優れているが面内異方性が
大きい。α）　ｏ、ｏ２ｏ％の鋼Ｆではｒ＋　Ｅｌ等の
劣化が大きくプレス成形性に劣る。最後ｖｃ　ＡｐＮ＜
／、どの鋼では鋼り、Ｅと同様に、固溶Ｎｂによる面内
異方性改善の効果？応用できないことがゎがる０ 以上述べたように従来技術によるプレス加工用鋼板では
、そのプレス成形性を向上させることと面内異方性を少
なくすることは両立し得なかった。

したがって多曲面絞り加工のような過酷なプレス加工に
なると鋼板の面内平均特性がたとえ高レベルのものであ
っても、鋼板面内における最Ｊ・特性値がプレス加工限
界を決定する場合が多くなる。

こｎに対して本発明ではプレス成形性全はとんど損なわ
ずに、面内異方性をきわめて少なくすることができるの
で、現在鋼板の加工限界により規制さ九ているプレス加
工品のデザインがより高度にかつ多方面に拡大していく
可能性がある。また絞り加工の際の耳の発生を防止でき
るので素板寸法金小さくでき、耳切り工程を省略できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼板の機械的特性と圧延方向からの角度との関
係を示す図、第２図は鋼板の機械的特性の面内異方性と
ｗ　（Ｎｂ／ｃ）との関係を示す図、第３図は鋼板のｒ
値と冷間圧下率との関係を示す図、第≠図は鋼板ｔｖ　
Ｅｔ　（％）と１０ｇ（Ｎｂ／ｃ）トノ関係を示す図、
第５図は鋼板のＥｔ　（％）とαチとの関係を示す図、
第６図は鋼板の面内異方性と焼鈍、温度との関係を示す
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、重量％でＣ０．００６％以下、Ｓｉ０．２％以下、
   Ｍｎ０．０５〜０．４０％、Ｐ０．０２％以下、Ｓ０．
   ０２％以下、Ｎ０．０１％以下、酸可溶性Ａｌ０．１％
   以下でかつＮ含有量の１．８倍以上、Ｎｂをｌｏｇ（Ｎ
   ｂ％／Ｃ％）が１より大きくかつ（Ｎｂ％−８×Ｃ％）
   が０．０２％以下の範囲内で含有し、残部Ｆｅと不可避
   的不純物よりなる面内異方性の極めて少ないプレス加工
   用非時効性冷延鋼