TWI388383B - 高張力冷軋鋼板之製造方法 - Google Patents

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Description

高張力冷軋鋼板之製造方法
本發明係關於耐模具刮傷性(galling prevention properties)優越的高張力冷軋鋼板(high strength steel sheet)，特別係關於藉由控制鋼板表面的幾何學形狀(surface texture)，俾達耐模具刮傷性提升之拉伸強度(TS)340MPa以上的高張力冷軋鋼板、及其製造方法。
一般冷軋鋼板係利用諸如沖壓成形(press forming)等而成形為所需形狀，廣泛使用於諸如汽車零件、家電零件(electric appliance parts)等方面。此時，若將大量冷軋鋼板連續地施行沖壓成形，便將因模具與冷軋鋼板間的凝聚(metal transfer)而造成滑動阻力(friction)增加，導致發生模具刮傷情形，而有引發模具破損、成形不良(fracture in press-forming)等的情況。特別係近年為求零件輕量化(weight reduction)而增加使用量的高張力鋼板，在沖壓成形時，將因模具(stamping tools)與鋼板間的接觸面壓(contact pressure)提高，導致容易發生模具刮傷情形。因而，為能抑制發生模具刮傷情形，便有提案諸如：對鋼板或模具材質進行控制的方法、對鋼板表面幾何學形狀進行控制的方法、對鋼板表面的氧化膜進行控制之方法、將潤滑油黏度最佳化的方法、對鋼板表面施行加工硬化(work hardening)的方法等。
其中，對鋼板表面幾何學形狀進行控制的方法，為求不 致損及鋼板原本的成形性、以及不需要附加的製造步驟，而有進行各種探檢。例如：日本專利特開平2-163344號公報(專利文獻1)中有揭示：將鋼板表面的凸部面積率(fraction of swelling area)控制為20~60%，且將每1個凸部的平均面積(average area)控制為2×104 ~105 (μm2 )的方法。在日本專利特開平2-163345號公報(專利文獻2)中有揭示：就鋼板的表面粗糙度(surface roughness)SRa ，配合降伏應力(YS)，利用SRa ≧(32.4/YS[kgf/m2 ])-1.1進行控制的方法。在日本專利特開平5-261401號公報(專利文獻3)、特開平6-218403號公報(專利文獻4)、特開平6-87001號公報(專利文獻5)、特開平6-87002號公報(專利文獻6)、特開平6-87003號公報(專利文獻7)、特開平6-91305號公報(專利文獻8)、及特開平6-116745號公報(專利文獻9)中有揭示：將鋼板表面的凹部(dented area)深度設為板厚的0.5~10%、將凹部的合計體積設為鋼板表面平均1mm2 達0.8×106 μm3 以上、並將凹部合計面積設為0.2mm2 以上，更對該等凹部的配置進行各種控制的方法。在日本專利特開平9-29304號公報(專利文獻10)中有揭示：因為平均粗糙度(average roughness)Ra 係0.2~0.4 μm的平坦部(flat area)，因而設置深度10~30 μm的凹部，更將各個凹部的面積控制為0.0001~0.01mm2 、將凹部面積率控制為5~30%的方法。
再者，在塗裝後鮮豔性(distinctness)之目的下，亦有提案對鋼板表面的幾何學形狀進行控制的方法。例如在日 本專利特開昭63-111156號公報(專利文獻11)中便有揭示：將表面凸部的平坦度(flatness)P設為0~0.2，並將中心面平均波谷深度(average maximum profile vallay depth)Rv 控制為0.1 μm以上的方法。在日本專利特開平6-91303號公報(專利文獻12)中有揭示：將鋼板表面的平均波紋(average waviness)Wca 、平均粗糙度Ra 分別設為0.6 μm以下，並將十點平均粗糙度(ten point height of irregularities)Rz 設為3 μm以下的平坦部20~80%，且將深度2 μm以上的凹部最靠近間隔控制為10~200 μm的方法。在日本專利特開平6-210364號公報(專利文獻13)中有揭示：將鋼板表面的平均波紋設為0.6 μm以下、將沖頭表面(punch surface)十點平均粗糙度設為10 μm以上、將模面(die surface)平均粗糙度Ra 設為0.4 μm以上，且將平坦部面積率控制為40%以上的方法。在日本專利特開平9-118918號公報(專利文獻14)中有揭示：將鋼板表面的平均粗糙度Ra 控制在0.8 μm以下、將最大粗糙度Rmax 控制在4.0 μm以下、將Rv /Rmax 控制在0.7以下的方法(Rv ：maximum profile valley depth)。在日本專利特開平10-24301號公報(專利文獻15)中有揭示：將最大粗糙度Rmax 控制在4.0 μm以下，且將Rv /Rmax 控制在0.6以上的方法。
另外，後述實施例中所述的模具刮傷性評估，將採用日本專利特開2005-240148號公報(專利文獻16)所記載的裝置等。
然而，專利文獻1~9所記載的方法係以軟質鋼板(mild steel sheet)為對象，若適用於在沖壓成形時，模具與鋼板間之接觸面壓將提高的高張力鋼板(特別係拉伸強度達340MPa以上的高張力冷軋鋼板)，未必能抑制模具刮傷的發生。此外，即使依照專利文獻10~15所記載的方法，同樣地針對接觸面壓增加的高張力鋼板，仍無法有效地抑制模具刮傷發生。
本發明之目的在於提供即使連續施行沖壓成形，仍可確實地抑制模具刮傷發生，且拉伸強度340MPa以上的高張力冷軋鋼板、及其製造方法。
上述目的藉由特徵在於表面具有由：粗糙度斷面曲線(roughness profile)距濾波波紋度曲線(filtered waviness curve)的乖離(deviation)在±2 μm以下的平坦部、以及由距濾波波紋度曲線的最大深度在10 μm以上、且50 μm以下的凹部所構成(comprising)幾何學形狀，而上述凹部的平均面積係超過0.01mm2 、且0.2mm2 以下，上述凹部的面積率係5%以上、且未滿20%，且耐模具刮傷性優越的高張力冷軋鋼板而達成。
本發明的高張力冷軋鋼板係利用下述方法便可進行製造。該製造方法係包括有：對經熱軋後的鋼板施行冷軋之步驟，以及將經冷軋後的鋼板施行退火之步驟的高張力冷 軋鋼板之製造方法，其中，上述冷軋步驟係使用表面的中心線波峰高度(maximum profile peak height)Rp 為10 μm以上、50 μm以下，且核心深度粗糙度(DIN： Kernrauhtiefe)Rk 為10 μm以上的工輥(work roll)，並依輥壓率(rolling reduction)5%以上的冷軋施行，屬於耐模具刮傷性優越的高張力冷軋鋼板之製造方法。
本發明的高張力冷軋鋼板尚可依照下述方法進行製造。該製造方法係包括有：對經熱軋後的鋼板施行冷軋之步驟，以及對經冷軋後的鋼板施行退火之步驟的高張力冷軋鋼板之製造方法；其中，在上述退火步驟之後，便使用表面中心線波峰高度Rp 為10 μm以上、50 μm以下，且核心深度粗糙度Rk 為10 μm以上的工輥，施行延伸率(elongation)0.10%以上的調質軋延(temper rolling)，屬於耐模具刮傷性優越的高張力冷軋鋼板之製造方法。
 (高張力冷軋鋼板) (表面的幾何學形狀)
沖壓成形時的耐模具刮傷性，係使鋼板表面的凹部中保持著潤滑油，藉由防止模具與鋼板的凝聚情形便可提升。然而，就高張力冷軋鋼板，鋼板表面施行沖壓成形時的微量塑性變形量較小於軟質鋼板，且與模具間的接觸面壓明顯大於軟質鋼板，因而就與節制目前為止的軟質鋼板為相同的表面幾何學形狀，並無法達耐模具刮傷性的提升。
但是，本發明者等發現若具備有：粗糙度斷面曲線距濾波波紋度曲線的乖離為±2 μm以下的平坦部，以及距濾波波紋度曲線的最大深度為10 μm以上、50 μm以下之凹部的幾何學形狀表面，並設定為凹部的平均面積超過0.01mm2 、且0.2mm2 以下，凹部的面積率在5%以上、未滿20%的幾何學形狀表面，便可確實地抑制高張力冷軋鋼板發生模具刮傷情形。以下就詳細內容進行說明。
1)粗糙度斷面曲線距濾波波紋度曲線的乖離在±2 μm以下的平坦部之存在
在沖壓成形時，於鋼板表面所保持的潤滑油量(以下稱「保油量」(lubricant holding ability))，係依存於由鋼板與模具所造成的潤滑油密封性(sealing property)、以及鋼板表面的凹部體積。由鋼板與模具所造成的潤滑油密封性係依存於鋼板表面的平坦部之有無及狀態。一般平坦部係依照距中心線的乖離程度進行判斷，根據本發明者所獲得的發現，從模具所承受面壓較大的高張力鋼板，平坦部並非一般的定義，最好以濾波波紋度曲線為基準進行評估。即，如圖1(橫向係測定方向、縱向係高度方向)所示，鋼板表面的斷面曲線1中，若存在有粗糙度斷面曲線距濾波波紋度曲線2的乖離為±2 μm之處(即，斷面曲線1收束於表示「濾波波紋度曲線+2 μm」的曲線3、與表示「濾波波紋度曲線-2 μm」的曲線4之間的區域)，便可將該部分視同平坦部，將可確保潤滑油密封性。此處，濾波波紋度曲線係指經去除斷面曲線的短 週期成分之曲線，依據JIS B0601、B0610-1987，並依截取值0.8mm或2.5mrn進行測定。
濾波波紋度曲線的波長與振幅並無特別的限制，分別為10~100mm左右，最好在10 μm以下。
2)存在距濾波波紋度曲線的最大深度10 μm以上、且50 μm以下的凹部、凹部的平均面積：超過0.01mm2 、且0.2mm2 以下
本發明中，凹部亦是根據濾波波紋度曲線進行定義。即，決定保油量的另一因子之凹部5(參照圖1)體積，係依照濾距波波紋度曲線的最大深度(凹部深度)、與凹部面積而決定。
此時，若最大深度未滿10 μm便無法獲得充分的保油量，反之，若超過50 μm，則在成形時將成為凹部出現龜裂的起點，因而距濾波波紋度曲線的最大深度必需設定在10 μm以上、且50 μm以下。此外，若凹部的平均面積在0.01mm2 以下，便無法獲得充分的保油量，反之，若超過0.2mm2 ，即使高張力鋼板，仍將因鋼板與模具的密接而造成潤滑油密封性降低，導致無法獲得充分的保油量，因而凹部的平均面積必需設定為超過0.01mm2 、且0.2mm2 以下。另外，此處所謂「凹部的平均面積」係指從凹陷部分切取且含有濾波波紋度曲線之面的平均面積。另外，凹部的平均面積最好設定為0.012mm2 以上，尤以0.020mm2 以上為佳。
3)凹部的面積率：5%以上、且未滿20%
在耐模具刮傷性的提升方面，上述形狀的凹部將必需依某程度的面積率存在。若凹部的面積率未滿5%，便無法獲得充分的保油量，反之，若達20%以上，則凹部處的潤滑油密封性將降低，導致無法獲得充分的保油量，因而凹部的面積率必需設定在5%以上、且未滿20%。
另外，最大深度超過2 μm、且未滿10 μm的凹部，並未具有上述的耐模具刮傷性提升效果，因而雖視同為平坦部，但是若該面積率超過20%，則將有損及最大深度：10 μm以上、且50 μm以下的凹部之凹部保油效果情況發生，因而最大深度超過2 μm、且未滿10 μm的凹部面積率，最好在20%以下。
依如上述，藉由以濾波波紋度曲線為基準，將平坦度與凹部(深度、面積、分佈)設定為適當範圍，便可在將鋼板表面形成高粗度之情況下，有效地設計為能確保保油量狀態。
另外，較佳的高張力鋼板例子，如下述。上述表面幾何學形狀雖屬一般高張力鋼板均可適用，但當適用於具有下述組成與機械特性的鋼板時，將發揮特別優越的效果。
(化學成分)(以下均依質量%表示)
．C：0.05%以上、0.2%以下
為能獲得高張力冷軋鋼板的充分拉伸強度，C含有量設定在0.05%以上，將具有極佳的效果。另一方面，為能確保極良好的點熔接性，C含有量最好設定在0.2%以下。
．Si：0.15%以上、2.0%以下
為能獲得高張力冷軋鋼板的充分拉伸強度，Si含有量設定在0.15%以上，將具有極佳的效果。此外，藉由將Si含有量設定在0.15%以上，便可更加改善耐模具刮傷性。此現象可認為在接著冷軋之後的退火步驟中，在鋼板表面被選擇性氧化的Si氧化物，將抑制鋼板與沖壓模間之凝聚情形的緣故所致。為能更提高該項效果，Si含有量最好達0.6%以上。另一方面，為能確保極良好的化成處理性，Si含有量最好設定在2.0%以下。
．Mn：0.9%以上、2.5%以下
為能獲得高張力冷軋鋼板的充分拉伸強度，Mn含有量設定在0.9%以上，將具有極佳的效果。另一方面，就從藉由確保極良好的拉伸而賦予優越沖壓成形性的觀點，Mn含有量最好設定在2.5%以下。
．Al：0.01%以上、0.1%以下
Al係屬於大多利用為脫氧元素的元素。當以脫氧為目的之情況，Al最好含有0.01%以上。另一方面，因為在超過0.1%的區域中，脫氧效果將達飽和，因而就從添加成本的觀點，最好設定在0.1%以下。
．N：0.005%以下
通常高張力冷軋鋼板中，N係屬於雜質元素而在製鋼步驟中去除。特別係就從藉由確保極良好拉伸而賦予優越沖壓成形性的觀點，N含有量最好設定在0.005%以下。
其餘係最好由不可避免的雜質與Fe構成。
以下的元素係可任意選擇添加。
．Ti、Nb、V中1種或2種以上：分別為0.01%以上、0.1%以下
Ti、Nb、V係具有利用碳化物的析出而提升拉伸強度的效果。為利用該效果，最好分別含有0.01%以上。另一方面，若分別超過0.1%，則不僅效果已達飽和，且將導致成本徒增。
．Cr、Mo中1種或2種：分別0.1%以上、1%以下
Cr、Mo係屬於淬火強化元素，為利用該項效果，最好分別含有0.1%以上。另一方面，就從藉由確保極良好延伸而賦予優越沖壓成形性的觀點，最好分別含有1%以下。
．Cu、Ni中1種或2種：分別0.1~1%
Cu、Ni係屬於固溶與析出強化元素，為利用該項效果，最好分別含有0.1%以上。另一方面，就從藉由確保極良好延伸而賦予優越沖壓成形性的觀點，最好分別含有1%以下。
(機械特性)
．拉伸強度(TS)：最好590MPa以上、1500MPa以下
本發明的表面幾何學形狀係可毫無問題地適用於TS：340MPa以上的高張力冷軋鋼板，特別係TS：590MPa以上的高張力冷軋鋼板，可得到明顯的模具刮傷改善效果。尤以TS：780MPa以上為佳，將可獲得習知無法達成的良好模具刮傷改善效果。理由係認為藉由提高材料強度，便可依高面壓成形化且穩定地保持本發明特徵的幾何學形狀。
再者，就從用途的觀點，為能充分因應近年所講求的諸 如汽車等機械構造零件的構件強度提升與輕量化需求，最好設定為TS：590MPa以上，尤以780MPa以上為佳。
另外，就從確保優越延伸與熔接性的觀點，最好設定為TS：1500MPa以下。
(製造方法) (較佳製造條件)
以下，就本發明高張力鋼板的較佳製造方法進行敘述。
鑄造鋼塊，然後施行熱軋與冷軋。鋼塊的組成最好設為如上述。然後，施行退火，最好在退火後更施行諸如淬火等利用急冷施行的強化處理。退火係利用箱型退火或連續退火實施。
退火的熱處理溫度與時間係當連續退火爐的情況，最好設定為750~890℃、10~500sec，而當箱型退火爐的情況，則最好設定為650~750℃、1~30hr。為能達成拉伸強度達590MPa以上的高強度，熱處理方法最好採用連續退火，從上述熱處理溫度起至300℃以下的冷卻速度最好設定在-100℃/sec以上。
退火步驟時的環境氣體最好以氮為主體，並含有3~15體積%的氫，且露點-20℃以下。理由係環境的氧氣恰當，將使鋼板表面生成諸如Si或Al等(分別含有上述範圍的情況)高融點氧化物，於沖壓成形時將抑制沖壓模與鋼板表面間的凝聚情形。經熱處理後，最好利用鹽酸或硫酸將諸如Mn、Fe等低融點氧化物去除。酸洗時間(浸漬時間)最好5~60秒左右。理由係沖壓成形時，將可抑制沖壓模 與鋼板表面的低融點氧化物間之凝聚情形。藉由此種去除作業，便可更加提升上述Si、Al等高融點氧化物的效果。另外，酸洗浴溫度最好設為尋常的40~90℃左右。
之後再實施諸如熔融鍍鋅、電氣鍍鋅、Ni閃鍍等表面處理，仍不致改變本發明特徵的鋼板表面之幾何學形狀效果。惟，鋼板表面利用氧化物控制所產生的凝聚抑制效果並無法發揮最大極限。
(鋼板表面幾何學形狀之賦予方法)
本發明高張力冷軋鋼板係如上述將配合強度的組成鋼施行熱軋後，經施行冷軋、退火便可進行製造，而在冷軋時、或退火(可涵蓋急冷處理)後的調質軋延時，藉由使用具有所需表面幾何學形狀的工輥，進行輥壓率、延伸率的調整，便可對鋼板表面賦予上述幾何學形狀。
即，使用表面的中心線波峰高度Rp 為10 μm以上、50 μm以下，且核心深度粗糙度Rk 為10 μm以上之幾何學形狀的工輥，當施行冷軋時便依輥壓率5%以上，當施行調質軋延時便依延伸率0.10%以上施行軋延。將表面具有上述幾何學形狀的工輥稱為「表面調整用工輥」。
其中，Rp 係依據ISO4287/1，如圖2示意所示施行測定。即，從粗糙度曲線6(roughness profile：從斷面曲線中，將較長於既定波長(0.8mm)的表面波紋成分，利用相位補償式高通濾波器去除的曲線：JIS B0601-1982)中，抽選出基準長度(evaluation length： JIS B0601-1982)(2.5mm)(圖2中，X係指測定方向，Z係指高度)。粗糙度曲線6 的中心線7、與選擇範圍內且通過最高波峰8的高度(最高點)並平行於上述中心線7的直線間之間隔，係Rp 。Rp 係屬於為能對鋼板表面賦予幾何學形狀的真正指標，若Rp 未滿10 μm，將無法對鋼板表面賦予必要的幾何學形狀。反之，若Rp 超過50 μm，鋼板表面的凹部深度將變為過大，耐模具刮傷性將劣化。且，若Rp 超過50 μm，工輥壽命亦將縮短。
另一方面，Rk 係依據德國規格DIN4776-1990，如圖3示意所示施行測定(類似ISO13565)。即，從經施行特殊濾波器處理(高斯濾波器處理)而獲得的粗糙度曲線9(圖3中，左側：橫軸係指測定方向，縱軸係指高度)中，依每個高度計算分率，而獲得該積分值(實際成分率)的曲線(負荷曲線10)(圖3中，右側：橫軸係指實際成分率，縱軸係指高度(切割層：Cutting level))。從負荷曲線10中，選擇具有40%寬度的區域，且該區域中連接負荷曲線二端的直線斜率最小之區域(未圖示)。此外，該區域中將上述直線視為最小傾斜直線11。將最小傾斜直線11、與實際成分率0%及100%線的交叉點設為a與b，將a與b的高度差設為Rk 。
Rk 係屬於供控制軋輥壽命用的真正指標，若Rk 未滿10 μm，工輥壽命將縮短，且無法穩定地對鋼板表面賦予必要的幾何學形狀。另外，Rk 最好設定在30 μm以下。
滿足上述條件的工輥表面平均粗糙度Ra 約3~10 μm，但此並非達成本發明目的的充分條件，而必需如上述的Rp 與Rk 調整。另外，表面調整用工輥表面的幾何學形狀，係例如藉由對軋輥表面施行放電加工便可賦予。當施行放電加工之際，加工條件最好將加工電流、通電時間分別設定為3~10A、10~200 μ S左右。
另外，工輥表面的幾何學形狀測定，係使用東京精密(股)(TOKYO SEIMITSU CO., LTD.)製的Surfcom(TM)570A實施，相關Rp 、Rk 、Ra 亦是根據該產品的手冊進行計算。
當使用上述表面調整用工輥，於冷軋時對鋼板表面賦予必要幾何學形狀時，分別係當使用可逆式冷軋機(reverse type cold-rolling mill)的情況便設定為1軋道以上，且當使用冷連軋機(tandem cold-rolling mill)的情況便設定為1站，並使用上述表面調整用工輥施行輥壓率5%以上的軋延。若1軋道或1站中的輥壓率未滿5%，將頗難對鋼板表面賦予必要的幾何學形狀。另外，使用上述表面調整用工輥的1軋道或1站中之輥壓率達10%以上，則藉由幾何學形狀的賦予所獲得的耐模具刮傷性改善效果將變為特別大，因而輥壓率最好達10%以上。
另外，當施行冷軋之際，尤以最後的1軋道以上或最後的1站以上，使用上述表面調整用工輥施行軋延為佳，更以最終軋道或最終站，依上述5%以上(最好10%以上)的輥壓率施行軋延為佳。
使用上述表面調整用工輥施行冷軋後的鋼板，最好依上述較佳條件施行退火。經退火後，亦可直接、或者經施行熔融鍍鋅、電氣鍍鋅、Ni閃鍍等表面處理之後，施行延 伸率0.1~3.0%的普通調質軋延。理由係當對鋼板表面賦予本發明幾何學形狀時，主要對平坦部加工的普通調質軋延，對鋼板表面幾何學形狀的影響極少之緣故所致。此時，為能使對鋼板表面幾何學形狀的影響更輕微，最好將調質軋延的工輥平均表面粗糙度Ra 設為2 μm以下。
另一方面，經施行退火後，當藉由使用上述表面調整用工輥施行調質軋延，而對鋼板表面賦予必要幾何學形狀時，將延伸率設定在0.10%以上。未滿0.10%的延伸率將頗難對鋼板表面賦予必要的幾何學形狀。另外，就從確保鋼板延伸的觀點，最好將延伸率設定在2%以下。
另外，調質軋延相較於冷軋之下，依較低的延伸率(輥壓率)便可對鋼板表面賦予必要的幾何學形狀。理由係施行調質軋延的情況，將不同於在鋼板中囤積冷軋應變狀態下賦予幾何學形狀的冷軋，因為鋼板被施行退火，因而加工應變呈開放，便可輕易地賦予幾何學形狀。此處，為能較佳地賦予幾何學形狀而開放加工應變，且確保強度，特以採用上述退火條件為佳。
(實施例)
(實施例1)
準備在實驗室中所製得板厚1.2mm且經退火後的鋼板No. 1~15及41~52。鋼板No. 1~15的組成係在C：0.06~0.15%、Si：0.6~1.5%、Mn：1.2~2.3%、Al：0.03~0.08%、N：0.0045%以下、Ti：0(無添加)~0.04%的範圍內進行變化，退火條件係設定為780~870℃× 60~400sec，5~7%H2 +其餘N2 ，在露點約-30℃的氣體環境中施行退火後，再依30~2000℃/sec冷卻至300℃以下。
再者，就鋼板No. 41~45係設定為C：0.02%、Si：0.02%、Mn：0.2%、Al：0.05%、N：0.0030%的組成，且退火係依800℃×120sec、5~7%H2 +其餘N2 、露點約-30℃的氣體環境施行退火後，再依約30℃/sec冷卻至300℃以下。此外，鋼板No. 46~50係設定為C：0.15%、Si：0.7%、Mn：1.9%、Al：0.03%、N：0.0030%的組成，且退火係依860℃×300sec、5~7%H2 +其餘N2 、露點約-30℃的氣體環境施行退火後，再依約2000℃/sec冷卻至300℃以下。特別係鋼板No. 46~49，盡量將除凹部平均面積以外的幾何學形狀設為一定。
經退火後，將鋼板No. 47、48利用鹽酸施行約30sec酸洗，並分別設為鋼板No. 51、52。
對鋼板No. 1~6、8、10、44、45、47、48，使用Rp 為10 μm以上、且50 μm以下，Rk 為10 μm以上、且30 μm以下的工輥，依延伸率0.10%以上、且1.0%以下施行調質軋延。此外，對鋼板No. 7、9、11~15、41~43、46、49、50，則使用Rp 為5 μm以上、且80 μm以下，Rk 為5 μm以上、且45 μm以下的工輥，依延伸率0.10%以上、且5.0%以下施行調質壓廷。
經施行調質軋延後，便將JIS5號試驗片朝軋延的直角方向施行拉伸試驗，並測定降伏強度YS、拉伸強度TS、延伸El。此外，使用具3D輪廓分析測定功能的掃描式電 子顯微鏡觀察經調質軋延後的鋼板表面，並根據該結果，測定鋼板表面的幾何學形狀(即，距濾波波紋度曲線的最大深度、凹部平均面積、凹部面積率)。此外，確認到除凹部以外的平坦部中，大部分將為距濾波波紋度曲線的乖離為±2μm的區域(乖離超過2 μm、且未滿10 μm的區域在10%以下。但，就鋼板No. 9、13、15，乖離超過2 μm、未滿10 μm，且未形成凹部的區域在10%以下)。依上述掃描式電子顯微鏡所獲得的表面資訊，如圖4所例示。圖4中，12係指平坦部，13係指凹部。
再者，從上述掃描式電子顯微鏡觀察的結果，依據JIS B0601，測定Ra 、Rmax 。更使用東京精密(股)製Surfcom(TM)570A測定Rv 。其中，Rv 係如同專利文獻14，定義為斷面曲線的測定長度內，最深波谷與中心線間之距離(μm)。
使用與專利文獻16所揭示平板滑動裝置為相同形狀的SKD11製模具，依面壓15kgf/mm2 (條件A：對應軟鋼板的沖壓條件)、30kgf/m2 (條件B：對應高張力鋼板的沖壓條件)、及50kgf/mm2 (條件C：對應高張力鋼板的沖壓條件)施加荷重，並依滑動距離100mm測定直到發生刮傷情形為止的滑動次數，並評估耐模具刮傷性。另外，若依條件B的滑動次數超過50次，將可判斷為在實際施行沖壓成形時實質不會發生成形不良情形，但是在特別嚴苛的條件C中，截至發生刮傷情形為止的滑動次數越多，表示不管模具材質與潤滑條件，均可穩定地具有良好的耐模具刮傷特 性，屬更佳狀況。
結果如表1與表2所示。本發明例的鋼板No. 1~6、8、10、47、48、51、52，鋼板表面的幾何學形狀在本發明範圍內，截至發生刮傷情形為止的滑動次數，依條件B將超過50次，得知具有優越的耐模具刮傷性。
特別係拉伸強度達590MPa以上時(除No. 10以外)，即使條件C亦可達20次以上的滑動，可獲得更良好的耐刮傷性。此外，若為強化表面氧化物的效果而施行酸洗(No. 51、52)，即使依條件C仍可承受50次以上的滑動次數，得知可獲得極優越的耐刮傷性。
另外，由鋼板No. 41~45的結果中得知，就TS<340MPa的軟鋼板，即使適用本發明的表面幾何學形狀，仍無法獲得模具刮傷性改善效果。就軟鋼板而言，能獲得模具刮傷性改善效果的因素雖屬凹部平均面積，但卻小於本案的範圍，在高面壓條件下仍無法獲得改善效果。理由可認為因為材料強度降低，因為在高面壓成形下，將無法穩定地保有本發明特徵的幾何學形狀。此外，Si含有量較少，高融點的表面氧化物不足，亦可認為係屬原因之一。
(實施例2)
準備在實驗室所製得具有表3所示成分組成的熱延鋼板。對該熱延鋼板使用具有表3所示Rp 、Rk 的表面調整用工輥，在依表3所示輥壓率施行最終軋道的條件下，利用可逆式冷軋施行冷軋。然後，依表4所示條件施行退火，並施行延伸率0.05%以上、且0.7%以下的調質軋延，便製得板厚1.2mm的鋼板No. 16~26、61。除冷軋最終軋道以外、以及施行調質軋延中，所使用工輥的Ra 、Rp 、Rk 分別設為0.5~3.0 μm、2~8 μm、3~5 μm。
經施行退火後，便將鋼板No. 18利用硫酸施行約30sec酸洗，並設為鋼板No. 62。
對所獲得的鋼板，如同實施例1般，調查拉伸特性值、鋼板表面的幾何學形狀、及耐模具刮傷性。此外，測定工輥的Rp 降低至10 μm時的受軋材料(鋼板)總軋延長度，並視為軋輥壽命的評估指標。另外，若軋輥壽命達50km，便可判斷工輥的表面加工成本(補修頻率)屬於與習知情況同等級。
結果如表4與表5所示。關於本發明例的鋼板No. 16~18、22~24、26、62，得知鋼板表面的幾何學形狀在本發明範圍內，依條件B中截至發生刮傷情形為止的滑動次數超過50次，具有優越的耐模具刮傷性，總軋延長達50km以上，軋輥壽命亦在習知的同等級以上。另外，除凹部以外的平坦部狀態將如同實施例1。
(實施例3)
準備在實驗室中所製得具有表5所示成分組成，且依表5所示條件施行退火而製得板厚1.2mm的鋼板No. 27~37、71~77，其中一部分的鋼板將更進一步施行表6所示表面處理。另外，鋼板No. 73係經退火後，將鋼板No. 31施行鹽酸酸洗(約30秒)者，而鋼板No. 74係將鋼板No. 31施行電氣鍍鋅者。
對各鋼板依表6所示調質軋延條件施行調質軋延。然後，如同實施例2般，調查拉伸特性值、鋼板表面的幾何學形狀、耐模具刮傷性、軋輥壽命。
結果如表7所示。本發明例的鋼板No.27、28、31、32、35~37、71~75、77，得知鋼板表面的幾何學形狀在本發明範圍內，依條件B截至發生刮傷情形為止的滑動次數超過 50次，具有優越的耐模具刮傷性，總軋延長達75km以上，軋輥壽命亦達習知同等級以上。
另外，No. 32雖C含有量較少於上述較佳量，但是若在該程度下，藉由1000℃/s以上的急冷，便可確保強度，可獲得良好的耐模具刮傷性。此外，No. 34係採用箱型退火循環，經退火後並無法施行急速冷卻，因而強度略降低，依條件C的滑動次數將無法提升至最高水準。另外，鋼板No. 77係如同鋼板No. 27，使用調質軋延軋輥將獲得大致相同的拉伸特性、表面幾何學形狀的鋼板，但是因為鋼板No. 77的Si添加量較高，因而依條件C的截至出現刮傷時的次數提高，幾乎可達最高水準的耐刮傷特性。
另外，除凹部以外的平坦部狀態如同實施例1。
(產業上之可利用性)
依照本發明，將可製得即使連續施行沖壓成形仍可確實抑制模具刮傷發生，且拉伸強度達340MPa以上的高張力冷軋鋼板。若使用本發明的高張力冷軋鋼板，於沖壓成形時將不會發生模具破損、成形不良等情形，且，亦可使為製造本發明高張力冷軋鋼板而使用的冷軋、調質軋延用軋輥達長壽命化。另外，本發明的效果就達780MPa以上的高張力冷軋鋼板而言，將更為明顯地發揮。
1‧‧‧斷面曲線
2‧‧‧濾波波紋度曲線
3‧‧‧表示(濾波波紋度曲線+2 μm)的曲線
4‧‧‧表示(濾波波紋度曲線-2 μm)的曲線
5‧‧‧凹部(斷面)
6‧‧‧粗糙度曲線
7‧‧‧粗糙度曲線的中心線
8‧‧‧粗糙度曲線的基準長度內之最高波峰
9‧‧‧特殊濾波器處理後的粗糙度曲線
10‧‧‧負荷曲線
11‧‧‧最小傾斜直線
12‧‧‧平坦部(SEM影像)
13‧‧‧凹部(SEM影像)
圖1為鋼板表面的斷面曲線及濾波波紋度曲線示意圖。
圖2為中心線波峰高度Rp 的測定方法說明示意圖。
圖3為核心深度粗糙度Rk 的測定方法說明示意圖。
圖4為使用具有3D輪廓分析測定功能(3-dimensional surface texture analyzer)的掃描式電子顯微鏡，施行測定結果的一例(色調與深度關係)圖。
1‧‧‧斷面曲線
2‧‧‧濾波波紋度曲線
3‧‧‧表示(濾波波紋度曲線+2 μm)的曲線
4‧‧‧表示(濾波波紋度曲線-2 μm)的曲線
5‧‧‧凹部(斷面)

Claims (2)

  1. 一種高張力冷軋鋼板之製造方法，係包括有以下步驟者：對經熱軋後的鋼板施行冷軋之步驟、以及將經冷軋後的鋼板施行退火之步驟；其特徵為，上述冷軋步驟係使用表面的中心線波峰高度Rp 為10μm以上且50μm以下，且核心深度粗糙度Rk 為10μm以上且30μm以下的工輥，並依最終軋道的輥壓率5%以上且24.1%以下的冷軋施行。
  2. 一種高張力冷軋鋼板之製造方法，係包括有以下步驟者：對經熱軋後的鋼板施行冷軋之步驟、以及對經冷軋後的鋼板施行退火之步驟；其特徵為，在上述退火步驟之後，使用表面中心線波峰高度Rp 為10μm以上且50μm以下，且核心深度粗糙度Rk 為10μm以上且30μm以下的工輥，施行延伸率0.10%以上且2%以下的調質軋延。
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