JPH0394020A - 耐２次加工脆性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法 - 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） 本発明は連続焼鈍による耐２次加工脆性に優れた深絞り
用冷延鋼板の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、自動車部材や電気機器外板に使用される冷延鋼板
には、高いプレス戊形性が要求されている。

このような要求を満たす冷延鋼板の製造方法としては、
極低炭素鋼にＴｊ．．Ｎｂなとの炭窒化物形戒元素を単
独又は複合添加して鋼中のＣ．Ｎを固定することにより
、深絞り性に有利な（１１１）面方位集合組織を発達さ
せる方法が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、一方では、Ｔ１、Ｎｂなどの炭窒化物形成元素
により鋼中のＣ．Ｎを充分固定した極低炭素鋼では、プ
レス成形後の２次加工において脆性破断による割れが発
生するという問題がある。これは、鋼中の固溶Ｃが固定
され、フェライ１へ粒界へのＣの偏析がなくなって粒界
が脆化するためである。

更に、Ｐ添加鋼では、粒界にＰが偏析し、粒界の脆化を
助長するという問題がある。

したがって、従来は、耐２次加工脆性の改善のために、
予め鋼中のＣ．Ｎが残存するようにＴｉやＮｂの添加量
を制御して溶製することが試みられていた。しかし、こ
の方法では、例え固溶Ｃ、Ｎが残存する成分鋼が溶製で
きたとしても、この固溶Ｃ．Ｎは本質的に鋼のｒ値や延
性を劣化させるものであるので、プレス戒形性の大幅な
低下を来たさざるを得なかった。すなわち、木質的にプ
レス成形性と耐２次加工脆性は両立し得ないものであっ
た。また、一方、このような微量ｃ．Ｎを残存させるこ
とは、製鋼技術上或り立つものでなかった。

この点、従来より、以下のような提案がなされているが
、プレス或形性と耐２次加工脆性を共に優れたものとす
ることは困ガ１である。

例えば、深絞り用鋼板の耐２次加工割れ性を改善する目
的で、Ｔｊ．Ｎｂを添加して鋼中のＣを固定し、冷間圧
延後オープンコイル焼鈍時に浸炭を行い、鋼板表面に浸
炭層を形成する方法（特開昭６３−３８５５６号）が提
案されている。しかし、この方法の場合、長時間に及ぶ
バッチ焼鈍の際に浸炭を実施するため、鋼板の表層部に
のみ高濃度の浸炭層（平均Ｃ量：０．０２〜０．１０％
）が形威され、また表層部と中心部でフェライ１一粒度
に差が生じる等、板厚方向に成分、組織が異かる鋼板と
なる問題があり、更に、こうしたバッチ焼鈍タイプでは
、当然乍ら生産性が低いと具に、板長及び板幅方向の材
質が不均一になり易い不利を生じる。

また、同様に、Ｔｉ．Ｎｂを添加して深絞り用鋼ー３一 板を製造する方法として，冷間圧延後に再結晶焼鈍を行
った後、更に浸炭処理を施す方法（特開平１−９６３３
０号）もあるが、主に多量の炭化物、窒化物の析出によ
る強度の向−Ｌを狙ったものであって、耐２次加工脆性
に対する配慮がなく、また焼鈍後にバッチにて長時間浸
炭処理を行うため、浸炭量が過剰且つ不均一となり易く
、しかも生産性が低く、工程も煩雑になるという欠点が
ある。

本発明は、上記従来技術の技術の問題点を解決するため
になされたものであって、極低炭素鋼を用いて、プレス
成形性を損なうことなく、耐２次加工脆性に優れた深絞
り用冷延鋼板を生産性よく製造する方法を提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 力いる目的を達或するため、本発明者らは、従来の極低
炭素鋼においてプレス成形性が劣化する原因について検
討した。

その結果、固溶Ｃ．Ｎがプレス或形性を低下させる原因
は、圧延集合組織の形或段階及び再結晶ｌ一 集合組織の形或段階で局所的なすへり系、転位の再配列
に影響を及ぼし、深絞り性に好ましい（１１１．）集合
組織の発達をｌ！Ｉｔ害するためであることが判明した
。

そこで、本発明者らは、このような原因を解消し、且つ
耐２次加工脆性を優れたものとし得る方策について鋭意
研究を重ねた結果、極低炭素鋼において特定の或分調整
を行うと共に圧延条件を規定することによって、再結晶
集合組織が決定される焼鈍時の再結晶完了時までは固溶
Ｃ．Ｎを零の状態にしておき、その後浸炭雰囲気ガス中
で連続焼鈍を行うことにより、最終製品段階で粒界に数
ｐｐｍ程度のＣを存在させ、粒界を強化することにより
、ＩＩｆ＆化を貼止する方法を見い出し、ここに本発明
をなしたものである。

すなわち、本発明は、Ｃ：Ｑ．Ｑ０７％以下、Ｍｎ：０
．０５−０．５０％、Ｐ：Ｏｌ．２％以下、Ｓ：０．０
１５％以下、ｓｏ１．Ａｌ：０．００５〜０．０５％、
Ｎ：０．００６％以下を含有し、更にＴｉ及びＮｂの単
独又は複合添加で、下式（１）に従う有効Ｔｌ量（Ｔ］
＊と表す）及びＮｂ量とＣ量との関係が下式（２） Ｔｉ＊＝ｔｏｔａｌＴｉ　−　（（４８／３２）　Ｘ　
Ｓ　＋　（４８／１４）　Ｘ　Ｎ）…（１） １≦（Ｔｉ＊／４８＋　Ｎｂ／９３）／　（Ｃ／１２）
≦４．５…・（２）を満足する範囲で含有し、必要に応
じて更にＢ：０．０　０　０　１〜０．０　０　３　０
％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼
を、１０００〜１２５０℃の範囲で加熱後、熱間圧延を
行って（Ａｒ３−　５　０　）〜（Ａｒ３＋１　０　０
　）℃の範囲で圧延を終了し、その後５５０〜８００℃
の範囲で巻き取り、これを酸洗してトータル圧下率６０
〜９０％の範囲の冷間圧延を行った後、浸炭雰囲気ガス
中で再結晶温度以１の温度で連続焼鈍を行うことを持徴
とする耐２次加工脆性に優れた深絞り川冷延鋼板の製造
方法を要旨とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） 本発明は、要するに、前述の如く理論上不可能とされて
いた技術に対して極低炭素鋼を用い、且つ、耐２次加工
脆性のために粒界の欠陥を埋めるのに必要なＣ量２〜１
５ｐｐｍを確保するならば、連続焼鈍でも可能であるこ
とを見い出したものである。この理由は、Ｃの侵入は粒
内拡散でなく、その速度が１０倍程度速い粒界拡散でな
されたものであり、更に粒界純度の非常に高い極低炭素
鋼であれば、その拡散速度が更に上がるため、連続焼鈍
において、焼鈍前に固溶Ｃ量が零であったものが、まず
粒界に、次いで粒内に所定量のＣｉを確保することがで
きることによるものである。

まず、本発明における鋼の化学成分限定理由について説
明する。

Ｃ： Ｃは、その含有量が増大するにつれてＣを固定するＴｉ
．Ｎｂの添加量が増加し、製造費用の増加につながる。

更にＴｉＣ及びＮｂＣ析出量が増大し粒或長を阻害して
ｒ値が劣化するので、Ｃ含有量は少ないほどよく、上限
値を０．０　０　７％とする。

なお、製鋼技術上の観点からＣ含有量の下限値は０．０
　０　０　５％とするのが望ましい。

一７ Ｍｎ： Ｍｎは熱間脆性の防止を主目的に添加されるが、０．０
５％より少ないとその効果が得られず、方、添加量が多
すぎると延性を劣化させるので、その含有量は０．０５
〜０．５０％の範囲とする。

Ｐ： Ｐは、ｒ値の低下を伴うことなく、鋼強度を高める効果
を有するが、粒界に偏析し２次加工脆性を起こし易くな
るので、その含有量は０．１２％以下に抑制する。

Ｓ： Ｓは、Ｔｉと結合してＴｉＳを形或するので、その含有
量が増大するとＣ．Ｎを固定するのに必要なＴｉ量が増
大する。またＭｎＳ系の伸長した介在物が増加して局部
延性を劣化させるので、その含有量は０．０　１　５％
以下に抑制する。

Ａｌ： ．ＡＩ２は溶鋼の脱酸を目的に添加されるが、その含有
量がｓｏｌ．Ａｌで０．０　０　５％より少ないと、そ
の目的が達威されず、一方、０．０５％を超え８ ると脱酸効果が飽和すると共にＡｌ２０３介在物が増加
して加工或形性を劣化させる。したがって、その含有量
はｓｏｌ．Ａｌで０．０　０　５　〜０．０　５％の範
囲とする。

Ｎ： Ｎは、Ｔ１と結合してＴｉＮを形成するので、その含有
量が増大するとＣを固定するのに必要なＴｉ量が増大す
る。またＴｊＮ析出量が増加して粒或長が咀杏されｒ　
｛Ｉｆｆが劣化する。したがって、その含有量は少ない
ほど好ましく、０．０　０　６％以下に抑制する。

Ｔｉ．　Ｎｂ： Ｔｉ．ＮｂはＣ．Ｎを固定することによってｒ値を高め
る作用がある。この場合、前述の如＜ＴｉはＳ，Ｎと結
合してＴｉＳ．ＴｉＮを形或するので、製品におけるＴ
ｉ量は、次式（１）で計算される有効Ｔｉ量（Ｔｉ＊）
として換算される量にて考慮する必要がある。

Ｔｉ＊＝ｔｏｔａｌＴｉ　　（（４８／３２）×Ｓ＋（
４８／１４）×Ｎ｝…（１） したがって、本発明の口的に対してはＴｉ４、Ｎｂ量と
Ｃ量との関係が（２）式 １≦（Ｔｉ＊／４８＋　Ｎｂ／９３）／　（Ｃ／１２）
≦４．５…・（２）を満足する範囲で含有する必要があ
る。この（２）式の値が１より小さいとＣ．Ｎを充分に
固定することができず、ｒ値を劣化させる。一方、４．
５を超えるとｒ値を高める作用が飽和すると共に、後工
程の浸炭雰囲気焼鈍時に侵入したＣが、固溶しているＴ
ｊ或いはＮｂとすぐに結合してしまい、Ｃの粒界偏析を
阻止するので、耐２次加工脆性の防止が得られず、また
過剰のＴｉ．Ｎｂによる硬化のために加工性も劣化し、
コス１−アップにもつながる。

Ｂ： Ｂは耐２次加工脆性に対して有効な元素であるので、必
要に応じて添加することができる。添加する場合、その
効果を得るためには少なくとも０．０００１％以上が必
要であるが、０．０　０　３　０％を超えるとその効果
は飽和し、４つｒ値を低下させるので、その添加量は０
．０００１−０．００３Ｏ％の範囲とする。

次に本発明の製造方法について説明する。

」一記化学成分を有する鋼は、常法により溶解、ｉｇ造
するが、続く熱■圧延は特定条件にて行う必要がある。

すなわち、工○ＯＯ〜１２５０℃に加熱した後、仕上温
度を（Ａｒ．　−　５　０　）−　（Ａｒ３＋　１　０
　０　）℃の範囲で熱間圧延を行う。これは、ｒ値向」
二の観点から熱延板での結晶粒径の細粒化と集合組織の
ランダム化が必要であるためであり、必ずしも仕上温度
はＡｒ３点以上でなくてもよい。したがって、仕上温度
は（Ａｒ３５　０　）−（Ａｒ３　＋　１　０　０　）
゜Ｃの範囲とする。

熱間圧延後の巻取温度は、鋼中の固ｉ＠　ｃ　．　Ｎを
炭窒化物として固定するために５５０〜８　０　０　℃
の範囲にする必要がある。

次いで、冷間圧延においては、ｒ値に有利な（１１．１
）面方位集合組織を発達させるために、６０〜９０％の
トータル圧延率で行うことが必要である。

１１− この冷間圧延後、浸炭雰囲気ガス中で丙結晶温度以上の
範囲で連続焼鈍を行い、ｒ値に有利な（］．１．１）面
方位に集合組織を形成させる。

既に知られているように、ｒ｛直は土として鋼の（１１
１．）面方位集合組織に依存しているが、本発明におい
て再結晶焼鈍前に４ユ記巻取処理によって固溶Ｃ及び固
溶Ｎを完全に除くのは、上記の集合組織を得るためであ
る。しかも、一旦、再結晶が完了し集合組織が形成され
れば、その後に侵入するＣはｒ値には悪影響を与えない
。浸炭雰囲気中より侵入したＣのうち’■”　ｊ　Ｃ　
．　Ｎ　ｂとしてＩｉ１１１　＆されなかったＣが粒界
に偏析して耐２次加工脆性を改善するのである。

連続焼鈍の雰囲気にはカーボンポテンシャルを制御した
浸炭ガスを用い、目的とする浸炭量はカーボンポテンシ
ャル、焼鈍温度、焼鈍時間の組合せを選択することによ
り制御し、耐２次加工脆性のために粒界の欠陥を埋める
のに必要なＣ量が２〜１５ｐｐｍとなるような条件で」
二記連続焼鈍を行えばよい。２　ｐｐｍよりも少ないと
耐２次加］二肌性１２ を得るために粒界の欠陥を狸めるのに必要なＣｉが不足
し、一方、１５ｐｐｍを超えると伸び等の加工性が劣化
し、また連続焼鈍の通板速度を低下させねばならず、坐
産＋ｌの低下を］ｆ１＜ので望ましくない。連続焼鈍炉
の炉内滞留時間は２　ｓｅｃ〜２ｍｉｎの範囲が好まし
い。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第］表に示す化学或分を有する｛Ｉ（試鋼を１２５０″
Ｃで３０分間加熱して溶体化処理を行−）た後、仕上温
度を４１　０　０　℃で熱間ハ：延を終了し、その後７
５０℃で巻取り処理を行った。

次いで、酸洗後、圧下率７５％で冷間圧延を行い、浸炭
雰囲気ガス中及び不活性ガス中において連続焼鈍として
８５０℃で１分間の再結晶焼鈍を行い、約７０℃／Ｓの
冷却速度で４．　Ｏ　Ｏ　℃まで冷却した後、その温度
で３分間の過時効処理を施し、１−％のスキンパスを行
った。なお、過時効処理及びスキンパスは、現状の製造
工程を想定して行ったものであり、必要に応して行えば
よい。

得られた冷延鋼板の機械的性質と２次加工脆性限界温度
を第２表に示すと共に、一部について第１図〜第３図に
整理して示す。

なお、脆性試験は、総絞り比２．７でカップ戊形して得
られたカップを：３　５　ｎｌ　Ｉｌｌ　１ｌ″６さに
１・リムした後、各試験爪（度の昂媒１１目こノＪソゾ
を；１７ｔいて旧角４０゜の円錐ポンチに押し込んで脆
性破壊の発生しない眼昇温度を４１リ走し、これを２次
加ユｌ　Ｉｆｆａ性限界温度とした。

第２表より明らかなとおり、本発明例はいずれも、深絞
り用冷延鋼板としての要求を損ねることなく、耐２次加
工脆性が改善されていることがわかる。

一方、不活性ガス中で連続焼鈍を施した比較例は、耐２
次加工脆性に劣っており、また浸炭雰囲気ガス中で連続
焼鈍を行った比較例は、本発明範囲外の化学或分を有し
ているため、プレス成形性或いは耐２次加工脆性のいず
れかが劣っている。

なお、第１図はＰ添加量が０．０　１　５％以下の鋼に
おいて（Ｔｉ＊／４８＋Ｎｂ／９３）／（Ｃ／１２）の
イ直とｒ値との関係を整理したものであって、（Ｔ１＊
／４８＋　Ｎｂ／９３）／（Ｃ／１２）の値が４．５を
超えるとｒ値がほぼ飽和することがわかる。

第２図は第］図の場合と同じ鋼において（Ｔｊ＊／４８
＋Ｎｂ／９３）／（Ｃ／１２）の位と２次加工脆性眼Ｊ
ｕｌ．Ｍ１Ｌ度との関係を整ＪＩＪＩ　Ｌ／たものであ
り、木発明眺囲内の化学戊分を有する鋼において浸炭雰
囲気ガス中で連続焼鈍することにより、２次加工脆性限
界温度が低下することがわかる。

第３図はＰ添加鋼におけるＰ添加量と２次加工脆性限界
温度との関係を整理したものであり、本発明範囲内のＰ
添加量を有する鋼において浸炭雰囲気ガス中で連続焼鈍
することにより，２次加工脆性限界温度が低下すること
がわかる。

【以下余〔門 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、極低炭素鋼を用
い、且つその化学戒分を規制すると具に圧延条件を規制
することにより、連続焼鈍前の固溶Ｃ．Ｎを零として、
次いで浸炭雰囲気ガス中で連続焼鈍を行うので、深絞り
用冷延鋼板として要求されるプレス或形性を損なうこと
なく、耐２次加工脆性に優れた冷延鋼板を得ることがで
き、しかも生産性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は実施例で得られた冷延鋼板の特性を整
理して１くす図であり、第１図はｌ）添加量が０．０１
．５％以下の鋼の（Ｔ　ｉ　＊　／　４８　＋　Ｎ　ｂ
／　９３）／（Ｃ／１２）の値とｒ値との関係を示し、
第２図は上記鋼の（Ｔｉ＊／４８＋Ｎｂ／９３）／（Ｃ
／１２）の値と２次加工脆性限界温度との関係を示し、
第３図はＰ添加鋼におけるＰ添加量と２次加工脆性限界
温度との関係を示している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．００７％以下
   、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、Ｐ：０．１２％以下、
   Ｓ：０．０１５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０
   ．０５％、Ｎ：０．００６％以下を含有し、更にＴｉ及
   びＮｂの単独又は複合添加で、下式（１）に従う有効Ｔ
   ｉ量（Ｔｉ＊と表す）及びＮｂ量とＣ量との関係が下式
   （２） Ｔｉ＊＝ｔｏｔａｌＴｉ−｛（４８／３２）×Ｓ＋（４
   ８／１４）×Ｎ｝…（１） １≦（Ｔｉ＊／４８＋Ｎｂ／９３）／（Ｃ／１２）≦４
   ．５…（２）を満足する範囲で含有し、残部がＦｅ及び
   不可避的不純物よりなる鋼を、１０００〜１２５０℃の
   範囲で加熱後、熱間圧延を行って（Ａｒ＿３−５０）〜
   （Ａｒ＿３＋１００）℃の範囲で圧延を終了し、その後
   ５５０〜８００℃の範囲で巻き取り、これを酸洗してト
   ータル圧下率６０〜９０％の範囲の冷間圧延を行った後
   、浸炭雰囲気ガス中で再結晶温度以上の温度で連続焼鈍
   を行うことを特徴とする耐２次加工脆性に優れた深絞り
   用冷延鋼板の製造方法。
2. （２）前記鋼が、Ｂ：０．０００１〜０．００３０％を
   含有する請求項１に記載の方法。