JPH01312057A - 耐２次加工脆性及び耐ろう脆性の良好な超深絞り用熱延鋼板と、その製造法 - 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） 超深絞り用熱延鋼板に関して、その耐２次加工脆性及び
耐ろう脆性の改善並びにこれらの特性の向上に適合すべ
きフェライト相組織の熱延工程での安定な確保を可能な
らしめる、開発研究の成果を以下に提案する。

たとえばエアコン用コンブレッザー力バーなど、超深絞
り性を要求される部位に使用される熱延鋼板は、絞り加
工などの１次加工を経た後の低温衝撃負荷時の脆化に対
する抵抗性、すなわち耐２次加工脆性に優れていること
がまず必要なほか、」二記の１次加工後、またさらには
２次加工後にろう付けの工程を含む場合にあってはその
際にいわゆるろう脆性による割れを生じないこと、すな
わち耐ろう脆性に優れた特性を示すことも要請される。

（従来の技術） 従来深絞り用熱延鋼板としては、例えば低炭素（Ｃ，０
，０２〜０．０７誓Ｌ％；以下単に％で示す）へｌキル
ド鋼又はリムド鋼を素材としこれを熱間圧延の際に高温
で巻取ったもの、或いはより軟質化を目的として、極低
Ｃ鋼（Ｃ；　＜０．０１％）を素材としてＢやＮｂを添
加した種類の鋼板か知られているほかにまた最近、特公
昭６０−７６９０号公報に示されているような、Ｃ，０
，１０％以下の低炭素リムド鋼を素材とし、酸化物およ
び硫化物として消費された残りの有効Ｍｎを０．１０％
以」−に限定した上で、スラブの低温（１０５０−＋２
００℃）力Ｕ熱と低温（７００〜８００℃）圧延とを組
み合わせる特殊な処理を経て製造された熱延鋼板も知ら
れている。

（発明が解決しようとする課題） 一般に熱延鋼板では、冷延鋼板とは異なって深絞り性に
有効な（１１１）集合組織か発達しにくく、深絞り性の
目安となる下値ではせいぜい１，０程度（冷延鋼板につ
いては下値は通常１３〜２．２程度）しか得られない。

その一方熱延鋼板は板厚が厚いため、下値が小さくとも
、絞り加工に対しては、板厚が厚い分、冷延鋼板よりも
有利になる。

従って熱延板においては、むしろ下値の面内異方性／Ｉ
ｒ値が小さいことの方が重要であり、さらにそれ以上に
延性が重要である。

つまり、低い〒植を良好な延性で充分に補うことができ
るのである。

ところで熱延鋼板は、縮みフランジ変形を伴う絞り加工
などの加工後に顕著に脆化することが知られており、そ
のため１次加工後の衝撃負荷によって割れが発生しない
こと、すなわち耐２次加工脆性に優れていることが重要
な要件である。

また熱延鋼板は、容器素材としても使用され、その場合
は深絞り加工後に、さらにさまざまな加工が行われる。

材料の面できびしいこのような加工の一つに′ろう付け
°゛がある。

ろう付けは簡便な方法であって、気密性に優れているの
でかなり多用されているが、ろう付けを行う際、材料に
大きな（残留）引張応力が働いたままの状態では、いわ
ゆる°“ろう脆性゛により割れを生じる危険があり、応
力除去焼なましが行なわれることが多い。ところが予め
応力除去焼なましを行うことは工程の増加となって好ま
しくない。

従って、深絞り後の応力除去焼なましを行わなくとも容
易に２次加工、ろう付は加工ができる耐ろう脆性にずく
れることもまた熱延鋼板の特性として重要である。

従って超深絞り用熱延鋼板として具備すべき必要な性質
をまとめると以下のとおりである。

■　高延性であること ■　低降伏点応力であること ■　延性を確保しつつ、望ましくは引張り強さが高目で
あること ■　絞り加工時、又は加工後の衝撃による割れ発生がな
いこと、すなわち、耐２次加工脆性に優れていること、 ■　絞り加工後の２次加工、ろう付は等で割れ発生等の
不具合を生しないこと、すなわち、耐ろう脆性に優れて
いること。

従って上記のような性質をすべて完備した超深絞り用熱
延鋼板と、その製造法を与えることがこの発明の目的で
ある。

（課題を解決するための手段） この発明はＣ；　０．００４０％以下、＝６− Ｍｎ　；　０．２０％以下、 Ｂ　　、０．０００２〜０．００２０％、／／！；０．
００５　〜０．１０％、 Ｎ　、　０．００４０％以下、 Ｐ　；　０．０１５％以下、 Ｓ　；０．００３５％以下 を含有し残部実質的にＦｅからなり、全板厚方向でのフ
ェライト相の平均粒径が３５μｍ以下であることを特徴
とする、耐２次加工脆性及び耐ろう脆性の良好な超深絞
り用熱延鋼板並びに下記組成のスラブを素材とし、１０
００℃以上１２８０℃以下に加熱して圧延し、８８０〜
９２０℃での仕上圧延後１秒間以内に１０℃／ｓ以上の
冷却速度にて連続的に冷却し、５５０〜４８０℃の範囲
で巻取ることを特徴とする耐２次加工脆性及び耐ろう脆
性の良好な超深絞り用熱延銅板の製造方法である。

Ｃｉ　Ｏ，００４０％以下、 Ｍｎ　；　０．２０％以下、 Ｂ　、　０．０００２〜０．００２０％Ａｐ、ｏ、ｏｏ
ｓ　　〜０．１０％ Ｎ　ｉ　Ｏ，００４０％以下 Ｐ；０．０１５％以下 Ｓ　；　０．００３５％以下、残部実質的にＦｅからな
る組成 発明者らは、上記した諸性質を熱延鋼板に具備させるた
め鋼の成分組成にまず着目して研究をすすめた結果、上
掲■、■の条件を解決するために極低Ｃ含Ｔｉ組成とす
ること、また■につぃては極低Ｃ鋼のＳを通常レベル（
Ｓ　＝０．００５〜０．０１５％）より低いレベルとし
、さらには、Ｃ，Ｎ、Ｓ量に応じてＴｉ量を限定するこ
と、■につぃては熱延巻取り温度を低目に設定するとと
もにＢを添加すること■、■については低Ｓ、低Ｐとす
ることと、熱延条件の制御によるフェライト粒の細粒化
が有効であり、ざらにＢの添加が■、■についても有利
に作用することを見出しこの知見に基いて第１゜第２各
発明を完成したものである。

（作　用） 以下この発明において熱延鋼板の成分組成が上記条件の
ように限定される理由並びにその鋼板の製造法の工程条
件が限定される理由につき説明する。

〔Ｃ〕　；　加工性を改善するためにはＣ＜０．０１％
の極低Ｃｌｊとすることが望まれるところ、耐２次加工
脆性を改善するためにむしろ鋼板中に適量（５〜１０　
ｐｐｍ）を固溶状態で残存させる必要がある。

なおこのＣ含有量については後述するように〔Ｔｉ）、
　　（Ｓ）含有量との関連もあるが、Ｃ量が多くなると
Ｔｉ量が少ない場合固溶Ｃとして不必要な１０　ｐｐｍ
よりも多く残存しやすくなって耐時効性の劣化とともに
延性すなわち深絞り性が劣化するようになり、また添加
Ｃ量が多くかつそれに見合ってＴｉ量が多いと形成され
る炭化物（ＴｉＣ）の量が増加して延性、特に均−伸び
が低下する。

このためＣ量は少ないほど良く、上限は０．００４０％
であるが、より好ましくは３５　ｐｐｍ以下にすべきで
ある。

（Ｍｒ＋）　　；　　Ｍｎ含有量が多い場合、加工性が
劣化するので上限は０．２０％とする。また鋼の赤熱脆
性防止のため従来からある程度の添加（例えば０．１０
％程度）が行われているが、この発明にあってはＳが低
く、Ｔｉが添加されているためそのような問題は生じに
くく実質的にＭｎ無添加でかまわないが、先に述べた理
由で上限を規定する。

（Ｔｉｌ　　：　　Ｔｊはこの発明による熱延鋼板なら
びに政調の製造用素材組成のうちで最も重要な元素であ
り、鋼中のＳ、ＮとＣの１部を固定し、かつ加工性の向
上を図るために最低で４８／１４　Ｎ（％）＋４８／３
２　Ｓ（％）→−０，００３％を必要とし、ここで４８
／１４　Ｎ（％）　、　４８／３２　Ｓ（％）はＮ、Ｓ
を固定するためのＴｉ量に相当し、またこれらの和にさ
らに０．００３％を加えた値をＴｉの下限としたのは、
鋼中Ｃの１部をＴｉＣとして固定し、残量を固溶Ｃとし
て適量範囲で残留させることにより耐時効性を劣化する
ことなく耐２次加工脆性を改善するためである。

この下限量よりもＴｉが少ないと、ＣおよびＮが鋼中に
固溶し、耐２次加工脆性は良好となるが耐時効性が急激
に劣化するようになる。

一方、Ｔｉは３×４８ノ１２Ｃ（％）　　＋４８／１４
　Ｎ（％）＋４８／３２　Ｓ（％）以内ならかなり多量
に添加してもこの発明による綱の場合、Ｓを非常に少な
くしているため固溶Ｃが適量残留すること、さらにＴｉ
がＴｉＳ、　ＴｉＰなどの形で脆性に有害なＰを固定無
害化するため耐２次加工脆性ば良好である。

Ｔｉの上限を、３　ｘ４８／１２　Ｃ（％）−１−４８
／１４　Ｎ（％）＋４８／３２　Ｓ（％）と規定したの
はこの量を越えるＴｉの添加はＣが全てＴｉｃの形で固
定され、固溶Ｃが残留しなくなって耐２次加工脆性が劣
化ずることと、Ｔ１の固溶強化により加工性も劣化する
のでこの量に限定される。

〔Ｂ〕　：　この発明においてＢの含有は、先に述べた
ように、耐２次加工脆性の改善、耐ろう脆性の改善のた
めに主として添加されるが、さらにプレス加工後の溶接
工程等で加熱される場合に熱影響部の粒の粗大化を抑え
、従ってそのような継手部の引張り強さ、疲労強度の低
下を防ぐという効果もある。

Ｂ含有の効果を確認するために、Ｂ含有量の異なる真空
溶解鋼を用い、シミュレート熱延実験を行い材質を調査
した。調査材質は耐２次加工脆性、耐ろう脆性およびス
ポット溶接時の熱影響部の粒粗大化の有無である。

すなわち、Ｃ、０，００２５％、　Ｓｉ　；　０．０１
％、Ｍｎ；０．１１％、Ｔｉ　；　０．０２６　　％、
八へｆ１ｉ０．０３５　　％、　Ｎ；０．００３０％、
　　Ｐ　、０．００９％およびＳ；０．００２％を基本
成分とし、Ｂ含有量の異なる真空溶解鋼スラブを実験室
的に作製し、加熱温度；　１２５０℃１仕上圧延温度：
９００℃１巻取り温度；５４０℃１仕上圧延直後の巻取
り温度に至るまでの連続冷却速度２０℃への条件にて３
．２　ｍ厚の熱延鋼板をつくり、次いで酸洗した後下記
の試験に供した。

耐２次加工脆性 熱延鋼板を１００胴φに打抜いた後、５９ｍｍφの円筒
ポンチで深絞り成形し所定の試験温度に保持した後に、
５ｋｇの重錘を１．０ｍの高さから落下衝突させ、サン
プルに脆性的に割れが発生ずるか否かを測定した。

この試験結果を第１図に示すが、Ｂ含有量の増加により
脆性割れ開始温度は低下する。

Ｂは２　ＰＰＩＩＩの含有で効果が顕著になり１０ｐｐ
ｍで脆化温度が低温度域に安定する。しかしＢが２ｏｐ
ｐｍを越えると逆に脆化温度が上昇する。

一方、Ｂを多口に含有すると、固溶Ｃの存在にかかわら
ず耐２次加工脆性が改善されることは知られているとお
りであるが同時に鋼板の面内異方性を大きくする欠点を
生じるようになる。

耐ろう脆性 次に上記の熱延鋼板をＪＩＳ　１３号引張試験片に加工
し、平行部中央に２　ｍｍ　Ｖノツチを付け、所定の温
度に加熱し、一定応力を負荷した状態でノツチ部に銀ろ
うを塗付して一定時間（１０ｓ）経過後の脆性破断の有
無を調べた。

Ｂを２　ｐｐｍ以上添加することで破断のＨａ界引張応
力はほぼ２ｋｇｆ／ｍｍ２程度増加し充分な耐ろう脆性
を示し、この効果はＢの含有量が約３０ｐｐｍまではほ
ぼ一定であった。次に実際に深絞り後のサンプルをバー
リング加工しそのせん断面に銀ろうを塗付したがＢ無添
加鋼では粒界にそって銀ろうが侵入し、割れを生じたの
に対し、同２　ｐｐｍ添加鋼ではそのような不具合を生
じなかった。

スポット溶接性 ＲＷＭＡ　（抵抗溶接のマニュアル）のＡクラス条件で
スポット溶接を行い、ナゲツト、ＨＡＺ。

母材の組織を調査した。Ｂ無添加鋼ではＨＡＺのフェラ
イト粒が異常に粗大化（＞０．５　ｍｍ）　シて溶接継
手の強度としても低い値を示した。−方Ｂを２　ｐｐｍ
以上含有することで、そのような異常な粒成長は見られ
なくなり顕著に継手強度が増大した。なおこの効果は１
５ｐｐｍ程度で飽和するもののそれ以上の添加でも特に
劣化する傾向はなかった。

以上述べた実験の結果に従ってＢの含有量を２〜２０ｐ
ｐｍに限定した。

（ｉ）；　　鋼中の０を固定し、Ｔｉの歩留を高く安定
に保つために最低０．００５％が必要である。

０．１０％以上の含有はコストアップにあるとともに効
果が飽和しさらに表面欠陥を生ずる危険が増大する （Ｐ）、Ｐは固溶強化能が極めて太き（加工性を劣化さ
せるとともに、粒界に偏析して脆化を助長する傾向があ
るので、０．０１５％以下とした （Ｎ）、ＮはＴ＋ニより高温域（＞　１０００℃のスラ
ブ加熱又は粗圧延時）でＴｉＮとして、あるいは八！に
よりｉＮとして固定されるため固溶Ｎによる悪影響は大
きくない。しかしＮが多くなると延性が低下することに
加え、耐時効性の面で必要とされるＴ１添加量が増大す
る。

したがってＮの量は５０．００４０％とするが、より好
ましくはＮ≦０．００３５％である。

（Ｓ：ｌ；Ｓはこの発明の中でＴｉとともに重要な元素
の１つである。

Ｓの大部分はスラブの凝固途中、スラブの加熱中あるい
は熱間圧延時の高温域、（概略１０００℃以上）でＴｉ
Ｓとして固定される。Ｔｉは固溶Ｓを固定することによ
りＳの粒界への偏析を防止して粒界強度の低下を防ぎ、
耐２次加工脆性の向上に役立つ。ところが、かくして成
長したＴｉＳは、鋼中のＣが主としてＴｉＣとして析出
・固定される際の核になることが判明している。すなわ
ち、この発明のようにＳが０．００３５％以下の極低Ｓ
域では、ＴｉＳ　も少ないがそれに伴ってＴｉＣの析出
サイトが減少するので固溶Ｃが残存しゃすくなり、大体
２〜１０ｐｐｍの適量の固溶Ｃが残存し、この固溶Ｃは
粒界に偏析して著しく粒界強度を高め、耐２次加工脆性
を改善するわけである。

ところが従来のようにＳが０．００５％以上のように多
量であるともはや上述の効果は生じないのでＳ含有量は
０．００３５％以下に制限したのである。

上述した成分組成に溶製した鋼は、転炉出鋼後説ガス処
理し、連続鋳造でスラブとされるのが一般的であるがい
わゆる直送圧延を行っても同様な効果が期待できる。

ただし最終的な熱延鋼板の組織としては全板厚方向でフ
ェライト相の平均粒径が３５μｍ以下である必要がある
。その詳細な機構については不明の点も多いが、第２図
にてフェライト相の平均粒径が耐２次加工脆性に及ぼす
影響を調査した結果の一例を示すように平均粒径が３５
μｍを越えると、前述したところに従う耐２次加工脆性
の試験で割れの破面単位が顕著に大きくなり脆化する。

また耐ろう脆性についても、ろうの浸透が極めて容易と
なって割れを生ずる確立が激増することが認められた。

上記の熱延鋼板を製造するにあたり、熱延条件−１７＝ は重要な要件の１つである。まずスラブ加熱温度は１０
００℃以上１２８０℃以下とする必要がある。

１０００℃未満では後述する仕上圧延温度が確保できず
また圧延荷重が顕著に増大して操業上好ましくない。１
２８０’Ｃ越えとするとＴｉＮの一部およびＡ　１．　
Ｎ、　ＴｉＳが溶解し初期γ粒が顕著に粗大化し最終的
に平均３５μｍ以下の細粒でかつ整粒な組織を得ること
ができない。

次いで仕上圧延温度は８８０〜９２０”Ｃとする必要が
ある。８８０℃より低いと表層、板幅端部は圧延温度が
低くなりすぎて、展進した回復粒となり、延性の低下は
さほどでもないにせよ、素材の面内異方性が大きくなっ
て深絞り加工に不適当となる。

次いで冷却では、冷却開始までの時間と冷却速度が重要
である。仕上圧延終了から、冷却開始までの時間が１秒
を越えるとこの発明に従う成分組成の鋼は粒成長性が極
めて良好であるためフェライト粒が粗粒となって耐２次
加工脆性の劣化などの問題を生じる。

冷却速度が１０℃／ｓ未満の場合も同様である。

従って仕上圧延終了から冷却開始まで１秒以内に、１０
℃／ｓ以上の冷却速度で連続的に冷却し巻取り温度に達
しさせる。

巻取り温度については５５０〜４８０℃とする必要があ
る。低い巻取り温度はど細粒化には有利であって５５０
℃以下であれば３５μｍ以下の粒径とすることができる
。しかし４８０℃以下となると、鋼板の形状が乱れ始め
ることに加え、鋼板材質が硬質になりすぎるため、４８
０℃以上の巻取り温度を確保する必要がある。

（実施例） 表１に示す種々な成分組成に溶製した鋼を転炉出鋼し、
Ｒ１＋脱ガス後、連続鋳造にてスラブとした。

このスラブを１２５０℃に加熱後熱間圧延により９００
℃±５℃で仕上げ圧延を終了してから０．５秒後に水冷
を開始し、１５℃／ｓで冷却し５２０℃で巻取った。

板厚は２．６ｍｍで一定である。

脱スケール後機械的性質と耐２次加工脆性、耐ろう脆性
を調べその結果を表２に示す。

表２では耐歪時効性の尺度として、いわゆる時効指数を
採用して併記しであるが時効指数が３ｋｇ　ｆ　／　ｍ
＋ｎ　２以下であれば常温における歪時効の進行は極め
て遅く、実質的に非時効である。

耐２次加工脆性、耐ろう脆性の試験方法は前に述べた通
りである。

ここで、ＹＳ、　ＴＳ、　Ｅｆｆｉは圧延方向、圧延直
角方向、圧延方向と４５°の方向の値の重みつき平均で
あり、例えば延性］■は（（ＥＩＯ→−Ｅｌｑｏ’　＋
２Ｅｊ２４ｓ’　）　／４　）で表わされる。また面内
異方性はａＥ！（＝　（（ＥＩ！、ｏ’　　十Ｅ１．ｑ
ｏ’　　　２Ｅｊ２ｎｓ”　）　／２）　）で評価した
。

表１．２から明らかにこの発明に従う供試鋼■。

■及び＠の場合、低ｙｓ、高ＥＩ！、であり、伸びの異
方性ΔＥｆｆｉが小さく適度に細粒なフェライト粒から
なり、適度にＡＩがあり良好な耐２次加工脆性。

耐ろう脆性を具備することがわかる。

次に表１に掲げた供試Ｍｌを素材として表３に示す種々
の熱延条件で熱延し、同様に材質を評価した結果につい
ても表３にあわせ示した。

適正な熱延条件の、［Ｆ］、Ｏ及びＯの場合のみ延性、
耐２次加工脆性、耐ろう脆性の良好な熱延鋼板が製造で
きることがわかる。

（発明の効果） 第１発明によれば、コンプレッサーカバーをはしめとし
て自動車の構造部材なと、とくに超深絞り性が要求され
る素材としてこの熱延鋼板の耐２次加工脆性、耐ろう脆
性に関し充分の信頼性を満すことができる。第２発明に
より耐２次加工脆性５耐ろう脆性の良好な超深絞り用熱
延鋼板の安定な製造法が確立される。

【図面の簡単な説明】

第１図はＢ含有量が脆性割れ発生の上限温度に及ばず影
響を示すグラフであり、第２図はフェライト相の平均粒
径が耐２次加工脆性に及ぼす影響を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ；０．００４０ｗｔ％以下、 Ｍｎ；０．２０ｗｔ％以下、 Ｔｉ；（［４８／１４］Ｎ（％）＋［４８／３２］Ｓ（
   ％）＋０．００３）〜（３×［４８／１２］Ｃ（％）＋
   ［４８／１４］Ｎ（％）＋［４８／３２］Ｓ（％））ｗ
   ｔ％Ｂ；０．０００２〜０．００２０ｗｔ％、 Ａｌ；０．００５〜０．１０ｗｔ％、 Ｎ；０．００４０ｗｔ％以下、 Ｐ；０．０１５ｗｔ％以下、 Ｓ；０．００３５ｗｔ％以下 を含有し残部実質的にＦｅからなり、全板厚方向でのフ
   ェライト相の平均粒径が３５μｍ以下であることを特徴
   とする、耐２次加工脆性及び耐ろう脆性の良好な超深絞
   り用熱延鋼板。 ２、下記組成のスラブを素材とし、１０００℃以上１２
   ８０℃以下に加熱して圧延し、８８０〜９２０℃での仕
   上圧延後１秒間以内に１０℃／ｓ以上の冷却速度にて連
   続的に冷却し、５５０〜４８０℃の範囲で巻取ることを
   特徴とする耐２次加工脆性及び耐ろう脆性の良好な超深
   絞り用熱延鋼板の製造方法。 記 Ｃ；０．００４０ｗｔ％以下、 Ｍｎ；０．２０ｗｔ％以下、 Ｔｉ；（［４８／１４］Ｎ（％）＋［４８／３２］Ｓ（
   ％）＋０．００３）〜（３×［４８／１２］Ｃ（％）＋
   ［４８／１４］Ｎ（％）＋［４８／３２］Ｓ（％））ｗ
   ｔ％Ｂ；０．０００２〜０．００２０ｗｔ％ Ａｌ；０．００５〜０．１０ｗｔ％ Ｎ；０．００４０ｗｔ％以下 Ｐ；０．０１５ｗｔ％以下 Ｓ；０．００３５ｗｔ％以下、残部実質的にＦｅからな
   る組成