JPH02145747A - 深絞り用熱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］ 本発明は、深絞り性の優れた熱延鋼板及びその製法に関
し、この熱延鋼板は、コンプレッサーカバーや自動車用
部品の如く深絞り加工される鋼板として有用である。

［従来の技術］ 深絞り加工用鋼板としては成形性の良好な冷延鋼板が使
用されていたが、最近、コストの低減及び生産性の向上
を理由として熱延鋼板の使用が検討されている。しかし
一般に熱延鋼板は冷延鋼板に比べて深絞り性が悪く、そ
のままで冷延鋼板に代替することはできない。そこで深
絞り性を高める為の手段として、たとえば極低炭素Ｔｉ
（及び／又はＮｂ）を添加した鋼板を使用するなど、主
に成分組成の観点から検討が加えられ、それにより伸び
率（延性）はかなり改善されてきた。

しかしそれでも、同一成分系の冷延鋼板に比べると深絞
り性は格段に劣る。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の様な状況に着目してなされたものであっ
て、その目的は、冷延鋼板に匹敵する深絞り加工性を持
った熱延鋼板及びその製造方法を提供しようとするもの
である。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明鋼板の構成は、 ｃ　　：　ｏ、ｏｏａ％以下 Ｓｉ：０．１％以下 Ｍ　ｎ　：　０．３％以下 Ｐ　　：０．０２％以下 Ｓ　　：０．Ｏｉ％以下 Ａ　１　：　０．０５％以下 Ｎ　　：　０．００８％以下 であり、且つ Ｔ　ｆ　：　０．０８％以下と Ｎ　ｂ　：　０．０５％以下 のいずれか１ｆ！以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避不
純物からなると共に、下記Ｃ１１式及び［Ｈ１式の関係
を満足し、 （Ｔ　ｉ　’／４Ｂ＋　Ｎ　ｂ　／９３）／　（Ｃ／１
２）　＝　０．４〜１．０・・・　［Ｉ］ ・・−［１１］ Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃ，Ｓ、Ｎは各元素の含 有率を示す。

組織が加工フェライトから再結晶したフェライトを示し
、且つ伸び率が５０％以上の熱延鋼板からなるところに
要旨を有するものである。そしてこの様な深絞り用熱延
鋼板は、上記成分組成の要件を満たす鋼板を加熱及び粗
圧延した後、仕上げ圧延工程において、フェライト域で
の圧延を５０％以上含む熱間圧延を行なうことによって
得ることができる。

［作用］ 熱延鋼板と冷延鋼板に見られる物性上の顕著な相違の１
つにランクフォード（ｒ）値があり、殻に熱延鋼板のｒ
値が低いのに対し冷延鋼板のｒ値は高いことが確認され
ている。またこのｒ値は、伸び率や深絞り性と深い関係
を有していることも知られている。しかしながら本発明
者らの経験したところでは、熱延鋼板と冷延鋼板に見ら
れる深絞り性の違いは上記ｒ値の違いを超えて格段に顕
著である。

そこでこうした違いがどの様な原因によってもたらされ
るものであるかを明らかにするため色々検討した。その
結果衣の様な事実が明らかになってぎた。即ち従来の熱
延鋼板はオーステナイト域で熱間圧延するのが常法であ
ったから、その結晶組織はオーステナイトから変態した
フェライトであるのに対し、冷延鋼板の結晶組織は、オ
ーステナイトより変態した後の冷延により生成した加工
フェライトより再結晶したフェライトで娶り、こうした
フェライト生成過程の違いが伸び率及び深絞り性に強く
影響を及ぼしていることが確認された。そこで熱延鋼板
についても、熱間圧延を従来例の様にオースティナイト
域で行なうのではなく、フェライト域での熱間圧延を主
体にすれば、伸び率を冷延鋼板レベルまで高めることが
できるのではないかと考え、更に研究を重ねた結果本発
明に想到した。尚、フェライト域での熱間圧延材及びオ
ーステナイト域での熱間圧延材は、いずれも最終的には
同じフェライト組織であり、それにもかかわらずその履
歴によって伸び率、ひいては深絞り性に顕著な差がでて
くる理由については必ずしも明らかにできた訳ではない
が、フェライト生成過程の違いによって生じる結晶粒の
分布形態の違いが少なからぬ影響を及ぼしているものと
考えられる。

熱間圧延条件の詳細は追って述べるが、こうした圧延条
件が結晶組織に与える影響は鋼材の化学成分によらずほ
ぼ同じである。しかし本発明で意図する程度の強度と深
絞り性を確保するには、鋼材の化学成分についても次に
述べる程度の制約が必要となる。以下、鋼材の化学成分
を定めた理由について詳述する。

Ｔ　ｉ　：　０．０８％以下　び／　はＮ　ｂ　：　０
．０６％以下Ｃあるいは系中に微量存在するＮと炭窒化
物を形成して再結晶粒の粗大化を防止し、プレス成形後
の肌見れ防止に寄与するほか、鋼材中の固溶炭素や固溶
窒素を捕捉して延性を高め、且つ時効性を改善する作用
がある。しかしこれらの効果は上記の上限値付近で飽和
し、それ以上添加してもコストが高くなるだけである。

ｃ　：　ｏ、ｏｏａ％Ｐ下　びＮ　：　０．００８％以
下Ｃ及びＮは上記Ｔｉ及び／又はＮｂと炭化物及び窒化
物を形成して結晶粒の粗大化を防止し、プレス成形後の
肌荒れを抑制する作用がある。しかしＣの含有率が０．
００８％を超え、あるいはＮの含有率が０．００６％を
超えると、Ｔｉｃ、ＴｉＮやＮｂＣ，ＮｂＮの析出が多
くなって硬質化すると共に、Ｃ自体の硬質化効果も加わ
って加工性が悪くなる。

尚上記Ｔｉ及び／又はＮｂ並びにＣについては、夫々の
含有率が上記の様に規定されるほか、各含有率相互の関
係が前記［Ｉ］式及び［ＩＩ　］式の要件を満たすもの
でなければならない。即ちまず［１１式は、ＴｉＳやＴ
ｉＮとして析出するＴｆを除いた残りのＴｔ（換言すれ
ばＣと結合し得るＴｉ及びＮｂ）とＣの原子当量比を規
定するものであり、適度の結晶粒微細化効果と優れた延
性を確保するには、この値が０．４〜１．０の範囲に収
まる様に各元素の含有率を定めなければならない。即ち
この値が０，４未満では、Ｃ量に対してＴｉやＮｂの量
が不足することになるため、非固定状態の固溶炭素量が
多くなって延性が乏しくなり、満足のいく深絞り性が得
られない。一方［１］式の値が１．０を超える場合は、
Ｃの殆んどがＴｉやＮｂにより固定されて残留Ｃが少な
くなり、その結果粒界強度が低下して、深絞り成形後に
縦割れと称せられる粒界破壊が生じ易くなる。

また前記［１１］式は、ＴｉやＮｂと結合することなく
未固定状態で残される固溶炭素の量を表わすものと考え
ればよく、この値が０．００２５％を超える場合は、鋼
材の延性が低下するばかりでなく、時効指数も高くなり
、深絞り加工性が悪化する。

Ｓｉ：０．１％以下、Ｍ　ｎ　：　Ｑ、３％以下Ｓｔ及
びＭｎはいずれも強度向上元素であり、含有率が高まる
につれて鋼材の強度は向上し、これに反比例して延性は
低下してくる。本発明は、前述の課題からも明らかであ
る様に軟質で深絞り性の優れた高延性鋼材を得ようとす
るものであり、Ｓｉ及びＭｎはいずれも少ないに越した
ことはない。しかもＳｔは深絞り加工品の表面性状を劣
化させ、またＭｎは鋼材の延性を低めるという障害も有
しているので、これらの障害を阻止するためにも、Ｓｌ
は０．１％以下、Ｍｎは０，３％以下に抑えなければな
らない。

Ｐ　：　０．０２％以下 Ｐは鋼材中に固溶して強度を高め、その結果として延性
を低下させる。しかも結晶粒界に偏析して粒界強度を弱
め、深絞り加工後の粒界破壊（縦割れ）を助長するので
少ない程好ましく、上限を０．０１５％と定めた。

Σニ１．０１％仄工 Ｓは様々の元素と反応して不純介在物を形成して延性に
悪影響を及ぼし、特に局部的な延性不良を起こす原因と
なるので、０１０１％以下に抑えなければならない。

Ａ　１　：　Ｏ，０５％以下 ＡＩは鋼材の脱酸、脱窒用として添加されることがある
が、多過ぎると鋼材が脆弱となり延性が箸しく害される
ので、０，０５％以下に抑えなければならない。

本発明で規定される高強度熱延鋼板の成分組成は上記の
通りであり、残部は鉄及び不可避不純物からなるもので
あるが、この様な鋼材を用いて冷延鋼板に匹敵する深絞
り性を確保するには、先に述べた様な理由から、組織を
加工フェライトから再結晶したフェライトとし、且つ伸
び率が５０％以上を示すものでなければならない、そし
てこの様な再結晶組織を得るには、粗圧延後の仕上げ圧
延工程でフェライト域での圧延を５０％以上含む熱間圧
延を行なわなければならず、こうした要件が満たされな
い限り、本発明で意図する様な伸び率を持った熱延鋼板
を得ることはできない、そして上記の熱間圧延条件が満
足される限り、たとえば仕上げ連続圧延の前半をオース
テナイト域あるいはオーステナイト＋フェライト２相域
で行なってもよい、またフェライトの再結晶は、圧延材
を６５０ｔ程度以上に加熱処理することにより行なわれ
るが、この再結晶は仕上げ熱間圧延の途中で行なっても
よく、あるいは熱間圧延終了後の冷却巻取り工程で行な
ってもよい。また最終段階で溶融亜鉛めっきを行なう場
合は、めっき工程で６５０〜７００℃に加熱されこの熱
で再結晶が進行するので、仕上げ圧延時の巻取りまでは
未再結晶状態であってもかまわない。

［実施例］ 第１表に示す成分組成の鋼材（厚ざｆｏｏｍｍ）を１１
００℃に加熱し、９５０℃以上の温度で厚さ２５ａ＋ｍ
まで粗圧延した後、空冷時間を色々変え圧延開始温度を
変化させて仕上げ連続圧延を行なった８尚仕上げ連続圧
延はいずれも３パスで行ない、仕上げ板厚は２．８　ｍ
ａ＋とじた。また供試材の一部については９５０℃以上
で行なう粗圧延の圧下量を変えて仕上げ圧延開始時の板
厚を変更することにより、フェライト域での圧下量を変
化させた。

圧延終了後、実操業時のコイル巻取りによる保温状態を
シミュレートするため、供試板を保温炉に装入して１時
間保持した後炉冷した。

また得られた仕上げ圧延板の一部については、その後合
金化溶融亜鉛めっき処理（焼鈍加熱温度ニア５０℃、合
金化処理温度：６００ｔ）を行なった。

得られた各圧延板（及びめっぎ処理材）について、時効
指数（Ａ　Ｉ　）及び焼付き硬化指数（ＢＨ）を求める
と共に、Ｊ　Ｉ　Ｓ−５号試験片による引張試験を行な
い、更に厚さ２．５　ｍｏ＋のＪＩＳ−４号試験片を用
いたシャルピー試験によって遷移温度（ｖＴｒｓ）を求
た。尚この遷り温度は、深絞り加工時における耐粒界破
壊性の評価基準になるものであり、この温度が低いほど
粒界破壊は起こりにくい。

時効指数（Ａり：８％予歪、１００’ｅｘ　ｔｈｒ時効
後の降伏点の上昇 量 焼付硬化指数（ＢＨ）：２％予歪、１７０ｔ×２０分、
加熱後の降伏 点の上昇量 結果を第２表に示す。

第１．２表において、実験Ｎｏ、３・−９は本発明の規
定要件をすべて満足する実施例であり、伸び１（ＥＪ２
）、時効指数（Ａ　Ｉ　）、焼付硬化指数（ＢＨ）及び
衝撃試験による遷移温度（ｖＴｒｓ）のいずわをとって
も良好な値が得られており、良好な深絞り性を有するも
のであることが分かる。

これに対し実験Ｎｏ、１，２．１０及び１１は規定要件
の何れかを欠く比較例であり、下記の如く物性上何らか
の問題がある。

実験Ｎｏ、１：Ｔｉ及びＮｂの添加されていない鋼材を
用いた例であり、［１１式 及び）Ｉｆ］式の規定要件も外れて いるため、固溶炭素量低減による 延性及び時効性改善効果が得られ ず、それらはいずれも劣悪であ る。

実験Ｎｏ、　２　：　Ｃ量に対してＴｔとＮｔ）の含有
量が多過ぎ、［Ｉ］式の規定要件を 外れる比較例であり、固溶炭素の すべてがＴｉ及びＮｂに固定され 残留炭素がなくなって粒界強度が 低下したため、衝撃値の遷８温度 が著しく高くなっている。

実験Ｎｏ、　１０　：炭素の絶対量及び［１１］式の計
算値がいずれも高過ぎる比較例で あり、残留炭素量が多過ぎるため 伸び率が低い。

実験Ｎｏ、　　１１　：炭素の絶対量が比較的少なく、
そのため［１１］式の要件は満たし ているが、Ｔｉ及びＮｂが含まれ ておらず［１１式の要件を欠くた め、延性が全く改善されていな い。

次に前記第１表に示した実験Ｎ００４及びＮｏ、８の鋼
材を使用し、熱間仕上げ圧延温度を色々変えた場合の物
性に与える影響を調べた。但しＮ０５４については、巻
取り温度を６８０℃に設定してこの段階でフェライトの
再結晶を完了せしめ、一方Ｎｏ、　８については巻取り
温度を５００℃に設定し、この時点では未再結晶状態で
あるので、引き続いて合金化溶融亜鉛めっぎ処理（焼鈍
加熱温度ニア５０℃、合金化処理温度；６００℃）する
際に再結晶させた。

結果は第１図に示す通りであり、熱間仕上げ圧延温度が
９００℃未満の低温になると降伏点及び引張強度は低下
し、伸び率は急激に上昇傾向を示す様になる。即ち９０
０℃の仕上げ材は全てがオーステナイト域で熱間圧延を
受け、８００℃の仕上げ材は全てがフェライト域で熱間
圧延を受けたことになるが、同じフェライト組織を有す
るものであっても仕上げ圧延温度を変えることによっ゛
Ｃ１強度及び延性が著しく変わってくることが分かる。

尚８５０℃は遷移域であり、このあたりを変曲点として
その前・後で仕上げ材の強度及び延性には顕著な差が出
てくる。

又第２図は、実験Ｎｏ、　４の鋼材を対象とし、フェラ
イト域での圧下量と伸び率の関係を示したグラフであり
、フェライト域での圧下量を５０％以上にすることによ
って伸び率を大幅に高め得ることが分かる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、銅板の成分組成を
特定すると共に仕上げ圧延条件を規定することによって
、深絞り性の優れた鋼板を熱間圧延法により効率良く製
造し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱延仕上げ温度と強度及び伸び率の関係を示す
グラフ、第２図はフェライト域での圧下量と伸び率の関
係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．００８％以下 Ｓｉ：０．１％以下 Ｍｎ：０．３％以下 Ｐ：０．０２％以下 Ｓ：０．０１％以下 Ａｌ：０．０５％以下 Ｎ：０．００６％以下 であり、且つ Ｔｉ：０．０８％以下と Ｎｂ：０．０６％以下 のいずれか１種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純
   物からなると共に、下記［ I ］式及び［II］式の関係
   を満足し、 （Ｔｉ＾＊／４８＋Ｎｂ／９３）／（Ｃ／１２）＝０．
   ４〜１．０・・・［ I ］ Ｃ−（１２／４８）Ｔｉ＾＊−（１２／９３）Ｎｂ＜０
   ．００２５％・・・［II］ 但し、Ｔｉ＾＊＝Ｔｉ−（４８／３２）Ｓ−（４８／１
   ４）ＮＴｉ、Ｎｂ、Ｃ、Ｓ、Ｎは各元素の含 有率を示す。 組織が加工フェライトから再結晶したフェライトを示し
   、且つ伸び率が５０％以上であることを特徴とする深絞
   り用熱延鋼板。
2. （２）請求項（１）の化学組成を満足する鋼材を加熱及
   び粗圧延した後、仕上げ圧延工程では、フェライト域で
   の圧延を５０％以上含む熱間圧延を行なうことにより請
   求項（１）の深絞り用熱延鋼板を製造する方法。