JPS6376848A - 超深絞り用冷延鋼板及びその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 限界絞り比が高く、とくに絞り比５．０以上の超深絞り
加工に耐えうる超深絞り用冷延鋼板とその製造方法に関
する開発研究の成果について以下に述べる。

（従来の技術） 深絞り用冷延鋼板の主たる用途は自動車の内・外板であ
り、従って深絞り用冷延鋼板の特性改善は常に自動車用
に使われた場合に最適の特性が得られることを前提とし
てなされてきた。

自動車用鋼板の場合、多種多用のデザインに適応しなけ
ればならないので、深絞り性（ｒ値に対応）以外にも、
形状凍結性（降伏応力と加工硬化率に対応）などが重要
とされる。さらには表面性状が良好であることも強く要
求される。

それ故この種の鋼板特性としては各特性が平均的にバラ
ンスしていることがむしろ望まれこの点、例えば特開昭
５９−１９３２２１号公報などで開示されている。

さて一般に自動車の内・外板の如きパネルの加工度は、
絞り比にしてせいぜい２程度であり、この程度の加工度
ならば従来の深絞り用鋼板の特性で十分対応が可能であ
る。

しかし自動車用パネル以外でも深絞り性を必要とする製
品の種類は多く、とりわけ小型ボンベなどの場合には非
常に多くの絞り工程と焼なまし工程を組み合わせる加工
を、絞り比４．０以上の超深絞り加工を行なっているの
が現状である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のような複雑かつ難しい工程ではボンベなどの製造
コストが著しく高くなるばかりでなく、不良発生率も高
かった。

従来の鋼板で無理にこのような厳しい加工をしようとし
た場合にはいわゆるタテ割れと呼ばれる、超深絞り加工
時に特有の割れやダイス肩部の破断等の割れ破断が生じ
てしまった。

それ故、絞り比５以上の過酷な加工に耐えうる超深絞り
用鋼板の開発が強く望まれていた。

そこで発明者らは幾多の実験を行なうことにより従来鋼
に比べて格段に優れる深絞り性を存する鋼板を得るに至
ったものである。

（問題点を解決するための手段） 超深絞り性を得るためには一般に特性がもっとも劣ると
されている圧延方向と４５°の方向（以下り方向と呼ぶ
）の伸び（ＥＡ）とランクフォード値（ｒ値）を大幅に
改善することが大切であり、そしてそれらを改善するた
めにはＴｉとＮｂを複合添加し、かつＢでそれらの効果
を一段と高めることが有効であることを見出した。

この知見に基き、 Ｃ：　０．００３０　ｗｔ％以下、Ｓｉ　：　０．０５
ｗｔ％以下、Ｍｎ　：　０．２０ｗｔ％以下、　　Ｐ　
：　０．０２ｗｔ％以下、Ｓ　：　０．０２５匈ｔ％以
下、 Ａｔ　：、０．００５〜０．１００ｗｔ％、Ｎ　：　０
．００３　ｗｔ％以下 を含み、かつ Ｎｂコ０．０５・（％Ｃ）＋４８／３２・（％Ｃ）及び
Ｂ　：　０．０００１〜Ｏ，０００９ｗｔ％を含有し、
残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成になり、圧延方
向と４５°方向のｒ値とＥｌｌがそれぞれ２．２以上、
５５％以上でしかも限界絞り比が５゜０以上の特性をも
つことを特徴とする超深絞り用鋼板（第１発明）並びに Ｃ：　０．００３０匈ｔ％以下、Ｓｉ　：　０．０５ｗ
ｔ％以下、Ｍｎ　：　０．２０ｗｔ％以下、　　Ｐ　：
　０．０２ｗｔ％以下、Ｓ　：　０．０２５　ｗｔ％以
下、 Ａｌ　：　０．００５〜０．１００匈ｔ％、Ｎ　：　０
．００３　ｗｔ％以下 を含み、かつ Ｎｂ　：　０．０５・（％Ｃ）＋４８／３２・（％Ｃ）
及びＢ　：　０．０００１〜０．０００９匈ｔ％を含有
する成分組成の鋼板素材を、 仕上げ温度７００〜９５０℃、巻取温度７２０’Ｃ以下
で熱間圧延し、 その後圧下率６０％以上、８５％以下で冷間圧延し、つ
いで７３０℃以上９２０℃以下での、再結晶焼鈍に引続
き７００℃以下までをｌθ℃／Ｓ以上の冷却速度で急冷
する連続焼鈍を施すことを特徴とする超深絞り用鋼板の
製造方法（第２発明）、 をもって上記の問題点の解決を実現したものである。

なお上記の再結晶焼鈍においては均熱しないことがとく
に好ましい。

以下に上記の各発明を導くに至った実験経緯かつ詳細な
説明を進める。

Ｄ方向の材質改善を目的として表１に示す種々の成分の
Ｔｔ添加及びＴｉ　−Ｎｂ添加鋼の鋼板素材を用意しこ
れを仕上温度８３０〜９５０℃　巻取温度５５０、〜６
５０℃の条件で板厚５．５ｍｍに熱間圧延した。さらに
板厚１．２ｍｍに冷間圧延した後、８８０℃に急熱後た
だちに急冷する連続焼鈍を施した。

ＣＳｉ　　Ｍｎ　　Ｐ　　Ｓ　　５ｏｌＡＩ　　Ｎ　　
　Ｎｂ　　Ｔｉ　　Ｂ　　　Ｎｂ／Ｔｉ焼鈍板の機械的
性質をＪＩＳ　５号引張試片により調べ、その結果をま
とめると第１図のような結果が得られた。

すなわち、超深絞り加工でもっとも重要なり方向のｒ値
はＮｂ／Ｔｉの比に強く存在しＮｂ／Ｔｉの比が０．０
５〜０．４の範囲で最高値が得られることが判明した。

とくに、この範囲でえられるＤ方向のｒ値は２．２以上
で、従来の常識を大幅にこえるものであった。

このような結果が得られた理由は必ずしも明確ではない
が、まず第１にＮｂとＴｉ添加の効果が最大限に発揮さ
れたことがあげられる。すなわちＴｉは不純物元素であ
るＣ、Ｎ、Ｓを固定するのに非常に有効であり、Ｃ，Ｎ
、Ｓの固定に十分な量の添加が必要であるが一方で大き
な析出物を形成しやすく、それが変態を促進し熱延板粒
径を粗大化させる。とくに過剰のＴｉが存在する場合に
は固溶Ｔｉもその効果を助長している可能性がある。

その結果Ｔｉ単味の添加鋼では十分軟質化してもＤ方向
のｒ値があまり改善されなかったものと考えられる。そ
れに対してＮｂを微量に添加した場合にはまずＮｂがＴ
ｉの析出挙動に影響を及ぼし、Ｎｂ。

Ｔｉの炭窒化物の分散が最適になったことが考えられ、
かくしてＤ方向のｒ値が大幅に改善されるような熱延板
の粒径分布が得られたものと推定される。

さらにまたこのような極低炭素鋼おいては高温での焼鈍
時、非常に高い頻度で粗大粒の発生が認められ、そして
それが多くの場合好ましくない、（２００）結晶方位の
粒であり、Ｄ方向のｒ値を低下させる原因となっている
ことを知見した。

Ｎｂの微量添加はこの高温焼鈍時の粗大粒発生に対して
も非常に有効に作用していた。

以上のような効果で第１図の結果が得られたものと推定
される。

なお、Ｎｂ／Ｔｉの比が大きくなるとＮｂ添加に由来し
て悪い作用が目立ち、事実材質が劣化した。よってＮｂ
／Ｔｉの範囲を０．０５＋４８／３２に限定する。

上述のＮｂ／Ｔｉ最適範囲の鋼についてさらに詳細に検
討した結果ｍｌＢの延性改善効果についても知見した。

結果を第２図に示す。

微量のＢ添加によりＤ方向の伸び（ＥＡ）が改善された
。但し、０．００１０％以上になると逆にＤ方向のＥｌ
が下がる傾向にあった。これはＢが適度の粒粗大化防止
効果を有しているためと考えられる。また過剰の添加は
熱延板を粗大化させるためＤ方向のＥｊ２が低下したも
のと考えられる。よってＢの添加範囲を０．０００１〜
０．０００９％に限定する。

以上のＮｂ／ＴｉとＢの最適範囲にする鋼板について実
際に強度の深絞り加工を行ってみた。絞り加工は、最終
直径２３ｍｍのダイスまでの種々の径（ｄ）のダイスを
用い５段の深絞りを行った。その際のブランクの径（Ｄ
）を変えることにより各種鋼板の限界絞り比（Ｄ／ｄ）
を求めた。結果を第３図に示す。

前述の材料特性変化に対応した限界絞り比の変化が認め
られた。

この場合の割れの形態を観察するとＢやＮｂが少い場合
の割れはダイス肩部の破断等が多かった。

一方ＢやＴｉが多い場合の割れはタテ割れが多かった。

よってそれぞれＤ方向のｒ値延性不足あるいはへき開強
度の低下が原因と考えられた。

（作　用） 次にこの発明における鋼成分の限界理由について説明す
る。

Ｃ：鋼を軟質化させるためにはＣ含有量を下げることが
有効である。Ｃ含有量が０．００３０％を超えると材質
が大幅に劣化しはじめるので上限を０．００３０％とす
る。

Ｓｉ、Ｍｎ：いずれもこの発明にあっては積極的に添加
する必要がなく、また過剰に含有されれば延性を害する
原因ともなるから、上限をＳｉは０．０５％、Ｍｎは０
．２０％とした。

Ｐ、Ｓ：いずれも不純物元素であり、極力低下させるこ
とがのぞましい。工業的に可能な範囲としてＰは０．０
２％以下、Ｓは０．０２５％以下とした。

Ａｌ　：　Ａｔは脱酸に必要な元素であるが多量の含有
はコストアップの原因となるのでｏ、ｏｏｓ〜０．１０
０％の範囲とした。

Ｎ：＠を軟質化させるためには極力下げる必要がある。

含有量が０．００３％を超えると材質劣化が大きくなる
ので上限を０．００３％とする。

Ｔｉ：Ｃ，Ｎ、　　Ｓの不純物元素の完全固定に必要で
ある。よってＣ，Ｎ、Ｓに対して原子比で当量以上すな
わち 以上の含有を必須とする。但し過剰の含有は第３図に示
した如くやはり材質劣化を招くので上限をとする。

Ｎｂ　：　Ｎｂは先に説明した如く、適度に添加するこ
とによりＤ方向のｒ値を改善することが判明した。その
最適量はＮｂ／Ｔｉが０．０５＋４８／３２の範囲であ
る。

Ｂ、Ｊｆｆｉの存在により粒粗大化、延性向上がはかれ
、とくにＤ方向の延性と耐タテワレ性が改善されるが、
そのためには０．０００１〜０．０００９％とすること
が必要である。

さらに上述のような成分の鋼を素材としてこの発明の超
深絞り用鋼板を製造する方法におけるプロセスの条件に
ついて説明する。

先ず製鋼については常法に従って行なえば良く、特にこ
の発明ではその条件を限定しない。またシートバーキャ
スター材の適用も何らそれを妨げるものではない。

熱間圧延に際しては熱延仕上げ温度を７００〜９５０℃
の範囲に限定する必要がる。熱延仕上げ温度が低すぎる
と鋼板に歪が残留し、ｒ値が劣化する。

高すぎると粒が粗大化しゃはりｒが劣化する。

熱延巻取温度は高すぎると粒が粗大化するので上限を７
２０℃とする。

冷延圧下率は歪付与のためある程度の圧下を必要とする
ので下限を６０％とする。圧下率が高すぎるとＤ方向の
ｒ値が低下するので上限を８５％とする。

焼鈍は７３０℃以上の高温連続焼鈍とする。とくに８０
０℃以上の超高温焼鈍が好ましい。但し９２０℃を超え
るとやはり粒が粗大化しすぎるので上限を９２０°Ｃと
する。

加熱速度は速すぎるとｒ値が低下する傾向にあるのであ
まり速すぎない方がいい。

均熱時間が４５秒より長くなると粒が粗大化するばかり
でなく、Ｐの粒界偏析による脆化の原因となるのででき
るだけ短（４５秒以内とすることが望ましく、均熱なし
のサイクルがとくに好ましい。

冷却速度の制御も重要である。冷却速度が遅すぎるとＰ
が粒界に偏析し超深絞りに耐えれなくなるので急冷が必
要である。焼鈍温度から少なくとも７００℃以下まで、
さらに好ましくは３００℃以下までを１０℃／Ｓ以上で
冷却する必要がある。

（実施例） 表２に示す１ｌｈｌ〜８の鋼を底吹き転炉で溶製し、表
３に示す条件で熱間圧延、冷間圧延、連続焼鈍を施した
後の材質及び限界絞り比を表４に示す。

表　　３ ２　〃　　　　　　　〃 ４　　／／　　／／　　Ｎ　　／／　　　　／１７〃３
５ 表　　４ 引張特性 ０１１．２（ｍｍ）　　２．４　　５７（Ｘ）　　５．
２０２〃２．３　　５６　　５．３ ３〃１．９　　４９　　３．７ ４〃１．８　　４Ｂ　　　３．５ ０５〃２．５　５Ｂ　　　５．４ ０６　〃２．５　５７　　５．１ ７〃２．０　５０　　３．９ ８〃２．０　５０　　３．Ｏ Ｃ印　本発明例 この発明に従うｍｌ、２．５及び６の鋼板はいずれも限
界絞り比が５．０以上の超深絞り性が得られた。それに
対してこの発明の範囲外の条件で製造されたｌｔ３．４
．７及び８はいずれも絞り比が劣っていた。

（発明の効果） 第１発明の適用により小型ボンベのような超深絞り加工
が可能になるとともに、加工工程の大幅な省略が実現し
た。また第２発明によれば上記の使用に適合する超深絞
り用鋼板が安定したプロセスで製造できる。このような
鋼板は当然のことながら亜鉛めっき等の表面処理用とし
ても使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＤ方向のｒ値に及ぼすＮｂ／Ｔｉの効果線図、 第２図はＤ方向のＥβに及ぼすＢ添加の効果線図また 第３図は限界絞り比に及ぼすＮ　ｂ　／　Ｔ　ｉ、及び
Ｔｉ量の効果グラフである。 Ｄη自１／）Ｅノ（幻 り今向のど殖

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．００３０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．０５ｗｔ
   ％以下、Ｍｎ：０．２０ｗｔ％以下、Ｐ：０．０２ｗｔ
   ％以下、Ｓ：０．０２５ｗｔ％以下、 Ａｌ：０．００５〜０．１００ｗｔ％、 Ｎ：０．００３ｗｔ％以下 を含み、かつ Ｔｉ：｛４８／１２・（％Ｃ）＋４８／３２・（％Ｓ）
   ＋４８／１４・（％Ｎ）｝〜５｛４８／１２・（％Ｃ）
   ＋４８／３２・（％Ｓ）４８／１４・（％Ｎ）｝Ｎｂ：
   ０．０５・（％Ｔｉ）〜０．３・（％Ｔｉ）及びＢ：０
   ．０００１〜０．０００９ｗｔ％ を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成にな
   り、圧延方向と４５°方向のｒ値とＥｌがそれぞれ２．
   ２以上、５５％以上でしかも限界絞り比が５．０以上の
   特性をもつことを特徴とする超深絞り用鋼板。 ２、Ｃ：０．００３０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．０５ｗｔ
   ％以下、Ｍｎ：０．２０ｗｔ％以下、Ｐ：０．０２ｗｔ
   ％以下、Ｓ：０．０２５ｗｔ％以下、 Ａｌ：０．００５〜０．１００ｗｔ％、 Ｎ：０．００３ｗｔ％以下 を含み、かつ Ｔｉ：｛４８／１２・（％Ｃ）＋４８／３２・（％Ｓ）
   ＋４８／１４・（％Ｎ）｝〜５｛４８／１２・（％Ｃ）
   ＋４８／３２・（％Ｓ）＋４８／１４・（％Ｎ）｝Ｎｂ
   ：０．０５・（％Ｔｉ）〜０．３・（％Ｔｉ）及びＢ：
   ０．０００１〜０．０００９ｗｔ％ を含有する成分組成の鋼板素材を、 仕上げ温度７００〜９５０℃、巻取温度７２０℃以下で
   熱間圧延し、 その後圧下率６０％以上、８５％以下で冷間圧延し、 ついで７３０℃以上９２０℃以下での、再結晶焼鈍に引
   続き７００℃以下までを１０℃／ｓ以上の冷却速度で急
   冷する連続焼鈍を施すことを特徴とする超深絞り用鋼板
   の製造方法。 ３、再結晶焼鈍において実質的に均熱を含まない特許請
   求の範囲２に記載の方法。