JPH04272143A - 耐デント性の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】 【０００１】 【産業上の利用分野】自動車パネル用鋼板、とくに外板
用としては耐デント性の優れた鋼板が要求されている。 それには、鋼板自身の高強度化が最も効果的であるが、
それは加工性の劣化を伴うため、必ずしも最適な手段と
は言えない。とくに、市場の高級化嗜好による車体デザ
インの多様化とプラスチックやアルミ材料の台頭により
、プレス成形性としてますます厳しい形状への加工特性
、とくに優れた深絞り性が要求される現状を考慮すると
、この加工特性を満足させることが第一条件であり、そ
れには極低炭素鋼、いわゆるＩＦ鋼での対応が必要とな
る。 【０００２】本発明はこうして要求に応えるため、　上
記特性が必要とされる部位に使用して好適な、耐デント
性に優れた深絞り用冷延延鋼板の製造方法に関するもの
である。 【０００３】 【従来の技術】自動車パネル用冷延鋼板は、車体軽量化
の観点から高強度化が進んでいる。こうしした動きの中
で、鋼板自身の強度を上げるだけではプレス成形時に面
歪等の表面形状不良が発生し、必ずしも好ましいとは言
えない。そこで、成形時は軟質で良好なプレス成形性を
示し、プレス成形後に耐デント性の優れた冷延鋼板の開
発が進められている。その１つとして、再結晶焼鈍後に
固溶Ｃを残存させ、その歪時効を利用し成形後の焼付け
塗装により降伏点強度を上げる、いわゆる焼付硬化性を
付与した冷換鋼板がある。しかし、時効性の観点から再
結晶焼鈍後に残存させられる固溶Ｃ量には限界があるた
め、耐デント性としては必ずしも十分とは言えない。 【０００４】ところで、成形性を維持するには極低炭素
鋼、いわゆるＩＦ鋼の適用が必須となっているのが現状
である。そのため成形性を兼ね備えた高強度冷延鋼板の
製造方法として、再結晶焼鈍後に浸炭あるいは浸窒処理
を行う方法も開示されている。それには、（１）特開平
１−９６３３０号公報、（２）特公平１−４２３３１号
公報及び（３）特開平１−２８５０６２号公報がある。 （１）では再結晶焼鈍後の浸炭あるいは浸窒素時間が長
いため、生産性の低下を招くとともに、鋼板自身の強度
が高くなった場合にはプレス成形時に面歪が生じる恐れ
がある。一方、（２）は鋼板の化成処理性の改善を狙っ
たものであり、本発明とは目的が異なる。（３）は鋼板
の表面にＮｉ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｕ及びＣｒのような窒化
防止金属のうち１種以上を付着させた後、浸窒処理によ
り鋼板を部分的に高強度化させるもので、連続焼鈍によ
り表面層の硬質化を狙った本発明とは異なるものである
。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】優れた深絞り性を維持
するためには極低炭素鋼を用いるしかないが、これに再
結晶焼鈍後の浸炭あるいは浸窒処理により高強度化した
冷延鋼板の製造方法はすでに開示されている。しかし、
それは処理時間が長く生産性の低下を招くものであり、
また、鋼板の降伏強度を必要以上に上げるためプレス成
形時に面歪の発生を伴う可能性がある。 【０００６】つまり、通常行われる連続焼鈍で極低炭素
冷延鋼板の表面層を硬質化し、プレス成形性を保持した
まま耐デント性を向上させたものではない。したがって
、通常の連続焼鈍において耐デント性に優れた深絞り用
冷延鋼板の製造方法を確立することが、本発明の目的で
ある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記実状
に鑑み鋭意検討した住果、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ
，Ｚｒ及びＴａのうち１種以上を添加した極低炭素鋼を
用い、再結晶焼鈍中かその後引き続いて浸炭あるいは浸
窒処理を施すことにより、表面に炭化物あるいは窒化物
の存在する硬質層を形成させ、耐デント性に優れた深絞
り用冷延鋼板の製造方法を見いだしたのである。 【０００８】図１に本発明の確立に至った実験結果を示
す。　本実験ではＣ及びＮ量をともに０．００２ｗｔ％
とし、Ｔｉ添加量を（Ｃ＋Ｎ）に対する原子比で種々変
化させており、他の合金成分は、Ｓｉ：０．１，Ｍｎ：
０．２５，Ｐ：０．０１５，Ｓ：０．０１１，Ａｌ：０
．０３５（各ｗｔ％）及び残部実質的にＦｅである。 それらの鋼について９２０℃の仕上温度で熱延後７００
℃で巻取った。これを酸洗・冷延後、浸炭性雰囲気中（
３５％ＣＯ＋１０％Ｈ２＋５５％Ｎ２）及び浸窒性雰囲
気（４０％ＮＨ３＋１０％Ｈ２＋５０％Ｎ２）で８３０
℃で６０秒の再結晶焼鈍と浸炭処理を施してから室温ま
で冷却後、１％の調質圧延を行った。 【０００９】そして、デント性については図３に示すよ
うな実験装置により鋼板に負荷を与えた後、残ったへこ
み量で評価した。すなわち、Ｔｉの（Ｃ＋Ｎ）に対する
原子比の増加によりへこみ量が減少し、とくに２を超え
ると０．７ｍｍ未満となり、耐デント性が大きく向上す
ることを見いだしたのである。こうして現象が生じる原
因については明確ではないが、Ｔｉが（Ｃ＋Ｎ）に対し
て過飽和に添加されていることにより浸炭処理中に表面
層にＴｉＣが析出し、表面層の強度が高まるためと考え
られる。　つまり、再結晶焼鈍中あるいはその後に浸炭
処理を行うことで、表面層を硬化させることにより耐デ
ント性を付与することができる。本発明は、炭化物形成
元素あるいは窒素物形成元素を（Ｃ＋Ｎ）量に対して過
飽和に添加した極低炭素鋼を用いて再結晶焼鈍中あるい
はその後に浸炭あるいは浸窒処理を施すことで加工性を
確保しかつ、耐デント性を付与するものである。 【００１０】つまり、本発明は次のように構成したもの
である。重量％で、Ｃ：０．００５ｗｔ％以下、Ｓｉ：
１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．０１〜２．０ｗｔ％、Ｐ
：０．１５ｗｔ％以下、Ｓ：０．０１５ｗｔ％以下、Ａ
ｌ：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｎ：０．００５ｗｔ％以
下、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｚｒ及びＴａ等の炭
窒化物形成元素のうち１種以上を合計で１．５ｗｔ％以
下でかつ、（Ｃ＋Ｎ）に対する原子比が２〜１０の範囲
で含有し、必要に応じてＢを０．０００５〜０．００５
０ｗｔ％を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物元素から
なる鋼を、連続鋳造にてスラブとした後、再加熱あるい
は鋳造後直ちに熱間圧延し、８００℃以上の温度で仕上
圧延を終了して巻取り、酸洗後通常の方法で冷間圧延を
施し、連続焼鈍にて７５０℃以上Ａｅ３点以下の温度域
で再結晶焼鈍を行い、焼鈍中あるいはそれに引き続いて
浸炭処理あるいは浸窒処理を施して表面層を硬質化する
ことを特徴とする耐デント性に優れた深絞り用冷延鋼板
の製造方法。 【００１１】 【作用】まず、本発明における化学成分の限定理由につ
いて述べる。Ｃは、常温における成形性、　すなわち低
ＹＰ、高Ｅｌ及び高ｒ値を確保しかつ、非時効とするに
はその添加量は少ない方がよい。そのため上限を０．０
０５ｗｔ％とする。Ｓｉは、鋼を高強度化する場合に添
加されるが、過度の添加は鋼を硬質化させるとともに溶
接性を劣化させる。また、メッキの密着性を良好とする
ためにはその添加量は少ない方がよく、上限を１．０ｗ
ｔ％とする。Ｍｎも鋼の高強度化に有効に寄与するが、
過度の添加は鋼を硬質化させるため２．０ｗｔ％を上限
として添加する。なお、Ｍｎの添加量が少ない場合は熱
間割れを招くため、下限を０．０１ｗｔ％とする。 【００１２】Ｐは、Ｓｉ，Ｍｎに比べ固溶強化能の大き
な元素であるとともに、添加による延性及び深絞り性の
劣化が少ない元素であるために、成形性を確方しつつ強
度を上昇させるのに有効な元素である。本発明において
も高強度化を目的とする場合には添加されるが、過度の
添加は鋼の硬質化につながり、成形性を劣化させるばか
りでなくＰの粒界偏析による二次加工性の劣化を招くた
め、上限を０．１５ｗｔ％とする。 【００１３】Ｓは過剰に添加されると熱間割れを招くた
め０．０１５ｗｔ％以下とするが、脱硫コストの上昇な
どの問題から０．００３ｗｔ％以上が好ましい。Ａｌは
、鋼の脱酸のために０．０１ｗｔ％以上必要である。 過剰の添加はコストアップになるとともに、鋼中に介在
物を残すことになるため、上限は０．１ｗｔ％とする。 一方、浸窒処理を行う場合には、脱酸に加え窒化物形成
元素としての役割も果たす。Ｎは、熱延段階までにＴｉ
あるいはＡｌで固定されるため、多量のＴｉＮあるいは
ＡｌＮが形成されると加工性の劣化を招くため、上限を
０．００５ｗｔ％とする。 【００１４】Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｚｒ及びＴ
ａは、本発明において最も重要な役割を果たす元素であ
る。再結晶焼鈍前にＣ及びＮを固定し、さらに浸炭ある
いは浸窒処理によって炭化物あるいは窒化物を析出させ
、表面を硬質化するのに十分な添加量が必要である。 そのため、下限を（Ｃ＋Ｎ）の添加量に対し、原子比で
２とする。しかし、過剰の添加は浸炭あるいは浸窒処理
によって析出する炭化物あるいは窒化物が増え、表面が
硬質化し過ぎて深絞り性などの加工性の劣化を招く。そ
のため上限を原子比で１０とする。Ｂは、通常、二次加
工性の向上を目的に添加されるが、本発明では窒化物形
成元素としての役割を果たす。つまり、ＢＮの析出によ
り表面層を硬化させることができる。その効果は０．０
００５ｗｔ％未満では顕著に現れず、０．００５０ｗｔ
％を超えると深絞り性などの加工性の劣化が懸念される
。 【００１５】次に、本発明に従う製造工程について説明
する。上述した化学成分を有する鋼は通常の連続鋳造に
てスラブとして得られるが、薄スラブ連鋳法にて製造さ
れたものでもかまわない。さらに、８００℃以上の仕上
温度で熱間圧延を行うが、これより仕上温度が低くなる
と組織が不均一となりリジングが発生する。一方、巻取
温度はとくに規定しないが、好ましくは５００℃以上の
温度域で行うものとする。しかし、酸洗性を考慮し８０
０℃以下としなくてはならない。続いて通常の酸洗及び
冷間圧延によって冷延板とする。 【００１６】再結晶焼鈍は、延性及び深絞り性を確保す
るため再結晶や粒成長を十分行わせると同時に、表面層
に炭化物あるいは窒化物を析出させて硬質化するため、
７５０℃以上の温度域で、浸炭あるいは浸窒処理の方法
はとくに規定しないが、例えば浸炭性雰囲気中あるいは
浸窒性雰囲気中で、必要に応じて超音波振動を与えなが
ら行うものとする。また、浸炭及び浸窒はプラズマ照射
やイオン注入等により行ってもよい。Ａｅ３点を超える
温度ではフェライトからオーステナイトへの変態に伴う
集合組織の劣化によるｒ値の低下や結晶粒の粗大化によ
る肌荒れが生じるため好ましくない。 【００１７】 【実施例】〔実施例１〕Ｃ：０．００１８ｗｔ％、Ｓｉ
：０．１０ｗｔ％、　Ｍｎ：０．１９ｗｔ％、Ｐ：０．
００８ｗｔ％、Ｓ：０．００５ｗｔ％、Ａｌ：０．０３
８ｗｔ％、Ｎ：０．００２０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０５６
ｗｔ％残部Ｆｅ及び不可避的不純物元素からなる鋼（Ａ
ｅ３：９１３℃）を転炉出鋼し、連続鋳造でスラブとし
た。熱延は１１００℃で加熱後仕上温度を９２０℃とし
、７００℃で巻取った。酸洗後８０％の圧下率で冷間圧
延を施し、図２に示すようなヒートサイクルで表１に示
すような条件で再結晶焼鈍を行った後、１％の調質圧延
を行った。 【００１８】浸炭を行う場合、　浸炭性雰囲気は（４０
％ＣＯ＋１０％Ｈ２＋５０％Ｎ２）であり、浸窒を行う
場合は、浸窒性雰囲気は（４０％ＮＨ３＋１０％Ｈ２＋
５０％Ｎ２）である。その後材質評価として　ＪＩＳ　
　Ｚ　　２２０１，５号試験片に加工し、同２２４１記
載の試験方法にしたがって引張試験を行った。耐デント
性については、図３に示したような実験装置を用いて鋼
板に負荷を与えた後、残ったへこみ量で評価したそれら
の結果を表２に示す。 【００１９】再結晶焼鈍条件が本発明の範囲に従ったＮ
ｏ．２，３及び４は１．９以上のｒ値、面歪が発生しな
い低ＹＰと優れた耐デント性を有する。Ｎｏ．１は再結
晶させるための温度が低く、若干硬質気味である。再結
晶焼鈍中の雰囲気が浸炭あるいは浸窒性雰囲気でないＮ
ｏ．５は、表面に硬質層が形成されず、ｒ値は高い耐デ
ント性が悪い。Ｎｏ．６は再結晶焼鈍の温度がＡｅ３を
超えて高くはずれたため、結晶粒が粗大化するとともに
集合組織が劣化し、引張試験後に肌れが生じ、ｒ値も低
い。第３図においてａ＝４０ｍｍ、ｂ＝５０ｍｍ、ｃ＝
５０ｍｍ、Ｐ（荷重）＝８０ｋｇ、Ｒ＝１０ｍｍ、１は
ポンチ、２は試料である。 【００２０】 【表１】 アンダーラインは本発明範囲外 雰囲気：浸炭性＝４０％ＣＯ＋１０％Ｈ２＋５０％Ｎ２
　　　　　　　　　　浸窒性＝４０％ＮＨ３＋１０％Ｈ
２＋５０％Ｎ２ 　　　　　　【００２１】 【表２Ａ】 ＊は引張試験後肌荒れが発生したもの 【００２２】 【表２Ｂ】 【００２３】〔実施例２〕表３に示した化学成分の鋼を
転炉出鋼し、連続鋳造でスラブとした後、通常の熱延及
び冷延を施し、　再結晶焼鈍及び冷却条件は本発明の範
囲で一定条件とした。　すなわち、熱延は１１５０℃で
加熱した後、９００℃で仕上圧延を終了した。酸洗後８
０％の冷間圧延を施し、再結晶焼鈍は図２に示すような
ヒートサイクルで８５０℃×６０秒とした。再結晶焼鈍
中に浸炭（４０％ＣＯ＋１０％Ｈ２＋５０％Ｎ２）ある
いは浸窒処理（４０％ＮＨ３＋１０％Ｈ２＋５０％Ｎ２
）を行って冷却し、その後１％の調質圧延を行ってから
、実施例１と同じ方法で材質評価を行った。表４に結果
をまとめて示す。 【００２４】 【表３Ａ】 【００２５】 【表３Ｂ】 注）各成分の単位はｗｔ％ アンダーラインは本発明範囲外 【００２６】 【表４Ａ】 雰囲気：浸炭性＝４０％ＣＯ＋１０％Ｈ２＋５０％Ｎ２
　　　　　　　　　　　　浸窒性＝４０％ＮＨ３＋１０
％Ｈ２＋５０％Ｎ２ 　　　　　　【００２７】 【表４Ｂ】 【００２８】本発明の範囲に従ったＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ
，Ｆ，Ｇ及びＨ鋼のＮｏ．１，２，４，５，６，７，８
，９，１０及び１１では１．９以上のｒ値と優れた耐デ
ント性を有する。しかし、本発明に従ったＡ鋼でも浸炭
あるいは浸窒を起こさない雰囲気での焼鈍（Ｎｏ．３）
では、当然ながら表面層が硬質化せず耐デント性が悪い
。Ｃ及びＮ量が高くはずれたＩ鋼（Ｎｏ．１２，１３）
では耐デント性は良いものの冷延・焼鈍後のｒ値が低い
。Ｊ鋼（Ｎｏ．１４，１５）は炭化物形成元素あるいは
窒化物形成元素の添加量が低くはずれたため耐デント性
が悪い。 【００２９】 【発明の効果】本発明は、自動車のパネル用鋼板とくに
外板用として使用される鋼板に対し、優れた深絞り性を
維持しながら耐デント性にも優れた冷延鋼板の製造方法
を明らかにしたものである。この発明により鋼板の高強
度化が可能となると同時に、鋼板の薄手化が実現され車
体の軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｔｉを例とした炭化物形成元素あるいは窒化物
形成元素の本発明範囲を示す説明図。

【図２】再結晶焼鈍ヒートサイクルを示す説明図。

【図３】デント性を評価する試験方法の概略を示す説明
図。

【符号の説明】

１　　ポンチ ２　　試料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　重量％で、Ｃ：０．００５ｗｔ％以下
   、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．０１〜２．０ｗ
   ｔ％、Ｐ：０．１５ｗｔ％以下、Ｓ：０．０１５ｗｔ％
   以下、Ａｌ：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｎ：０．００５
   ｗｔ％以下、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｚｒ及びＴ
   ａ等の炭窒化物形成元素のうち１種以上を合計で１．５
   ｗｔ％以下でかつ、（Ｃ＋Ｎ）に対する原子比が２〜１
   ０の範囲で含有し、必要に応じてＢを０．０００５〜０
   ．００５０ｗｔ％を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
   元素からなる鋼を、連続鋳造にてスラブとした後、再加
   熱あるいは鋳造後直ちに熱間圧延し、８００℃以上の温
   度で仕上圧延を終了して巻取り、酸洗後通常の方法で冷
   間圧延を施し、連続焼鈍にて７５０℃以上Ａｅ３点以下
   の温度域で再結晶焼鈍を行い、焼鈍中あるいはそれに引
   き続いて浸炭処理あるいは浸窒処理を施して表面層を硬
   質化することを特徴とする耐デント性に優れた深絞り用
   冷延鋼板の製造方法。