JPH04346625A - 耐時効性、プレス成形性の優れた焼付硬化型冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

耐時効性、プレス成形性の優れた焼付硬化型冷延鋼板の製造方法

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JPH04346625A
JPH04346625A JP14948091A JP14948091A JPH04346625A JP H04346625 A JPH04346625 A JP H04346625A JP 14948091 A JP14948091 A JP 14948091A JP 14948091 A JP14948091 A JP 14948091A JP H04346625 A JPH04346625 A JP H04346625A
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JP
Japan
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steel sheet
cold
aging resistance
cold rolled
rolled steel
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JP14948091A
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Hidenori Shirasawa
白沢秀則
Takafusa Iwai
岩井隆房
Yoshinobu Omiya
大宮良信
Yuzo Baba
馬場有三
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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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】本発明は、優れたプレス成形性、
耐時効性を有する焼付硬化型冷延鋼板、及び合金化溶融
亜鉛めっき鋼板(以下「CGA」という)の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
プレス成形用冷延鋼板に要求される特性は益々苛酷なも
のとなり、例えば、自動車用途では、プレス工程数、部
品数の低減による低コスト化を目的に一体成形なども検
討されている。この場合、部品の形状が更に複雑となる
ため、深絞り性の向上も一段と必要である。
【0003】深絞り性の向上のためには、極低C−Al
キルド鋼や、これにTi、Nbなどを添加した鋼の製造
方法が提案されているが、後者は成分コストや再結晶温
度上昇によるエネルギーコストを高めるため不利である
。 一方、前者の極低C−Alキルド鋼で、プレス成形性(
低降伏応力:低YP、高い全伸び:高El、高n値、高
r値)を有し、かつ、耐時効性(歪時効指数AI≦3k
gf/mm2)の優れた焼付硬化型鋼板が得られるなら
ば、成分コストが下がり、しかも連続焼鈍法で可能なら
ばエネルギー、生産性、材質均一性の面からも格段に有
利となる。
【0004】極低C−Alキルド鋼による焼付硬化性を
有する深絞り用冷延鋼板として、特開昭54−1074
15号公報に、C:0.002〜0.020%(好まし
くは0.005〜0.015%)、Mn:0.15〜0
.70%、sol.Al:0.02〜0.07%、N:
0.002〜0.008%を主成分とする鋼板が提案さ
れている。しかし、この鋼板では、焼付硬化性、常温時
効に優れるものの、更に苛酷なプレス成形用としては、
YP、El、n値が不充分であり、また連続焼鈍材の特
性値は不明である。
【0005】また、特開平1−188629号公報には
、プレス成形後の肌荒れ防止策として、熱間圧延鋼板の
結晶粒細粒化を図るため、熱延後、80〜400℃/s
の強冷却を行うこと、及び固溶Cと共に歪時効性の原因
である固溶NをAlNとして析出固定させるために、熱
延後の巻取温度を750〜850℃とすることが開示さ
れている。しかし、この方法では、強冷却の安定確保が
困難なこと、及びこのような高温巻取りでは酸洗性が非
常に困難となるばかりか、成分的に軟質であることも重
なって、巻取後のコイルに変形が生じ、作業性、生産性
の低下を招くという問題がある。
【0006】一方、特開昭58−42752号公報及び
特開昭58−48634号公報には、P、N量を規制し
た極低C又は低C−Alキルド深絞り冷延鋼板及びその
製造方法が提案されている。しかし、これらの技術は焼
付硬化性(BH性)を付与するものではなく、また、極
低C鋼で更にP量を下げると極度に軟質化し、強度不足
により、深絞り成形時に壁割れと呼ばれる成形割れが生
じ易くなるという欠点がある。
【0007】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
て、優れたプレス成形性、耐時効性を有する焼付硬化型
冷延鋼板及び冷延原板CGA鋼板の製造し得る方法を提
供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ここに本発明
を完成したものである。
【0009】すなわち、本発明は、C:0.0003〜
0.0035%、Mn:0.05〜0.5%、P:0.
015〜0.10%、sol.Al:0.005〜0.
020%、N≦0.0035%を含有し、残部が鉄及び
不可避的不純物からなる鋼を熱延圧延するに際し、仕上
温度をAr3点以上、平均冷却速度を30℃/s以下、
巻取温度を600〜740℃でコイルとした後、酸洗し
、冷延率60%以上で冷間圧延した後、再結晶温度以上
で焼鈍することを特徴とする耐時効性、プレス成形性に
優れた焼付硬化型冷延鋼板の製造方法を要旨とするもの
である。
【0010】また、他の本発明は、上記方法で得られた
冷延鋼板について、溶融亜鉛めっきラインにてダイレク
に焼鈍、亜鉛めっき処理、合金化処理を行うことを特徴
とする耐時効性、プレス成形性に優れた焼付硬化型冷延
原板合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を要旨とする
ものである。
【0011】以下に本発明を更に詳述する。
【0012】
【作用】本発明の製造方法において最も特徴とする点は
、まず、従来のものよりも、低YP(本発明の軟鋼板の
目標値は17kgf/mm2以下)、高El(冷延鋼板
で50%以上、CGA鋼板で48%以上)、高n値(冷
延鋼板で0.250以上、CGA鋼板で0.230以上
)、高r値(冷延鋼板で1.6以上、CGA鋼板で1.
5以上)の優れた冷延鋼板、CGA鋼板とするため、C
量を著しく低減した極低C−Alキルド鋼とし、かつ、
耐時効性、焼付硬化性(BH性、目標値3.0kgf/
mm2以上)を付与する観点からも、C量を0.000
3〜0.0035%に調整した点である。
【0013】そして、かゝる鋼の場合、640℃以下の
低温巻取りを行うと、Nが固溶状態で残り、耐時効性に
劣るので、熱延板にてNをAlNとして析出させるため
に巻取温度は比較的高温とする。
【0014】しかし、以上の条件のみでは、耐時効性を
更に向上させるという目的を満足し得るものではない。 通常、遅時効性とするためにはAI≦3.0kgf/m
m2とされているが、プレス成形用鋼板の場合には、更
にAI≦2.0kgf/mm2が必要である。そこで、
本発明者らは、焼付硬化型鋼板の耐時効性、プレス成形
性の向上を目的として更に鋭意研究を重ねた結果、鋼中
のsol.Al量を従来よりも低い0.005〜0.0
20%とすることにより、BH≧3.0kgf/mm2
、AI≦2.0kgf/mm2で、かつ、プレス成形性
を満足し得る新規な知見を得て、更に詳細に検討を加え
て、ここに本発明を完成したものである。
【0015】以下に新規な知見を得るに至った基礎実験
結果について説明する。
【0016】基礎実験1:まず、C:0.0020%、
Mn:0.20%、P:0.016%、sol.Al:
0.001〜0.090%、N:0.0025%を含有
する鋼を30mm厚のスラブとし、1200℃に加熱後
、仕上温度920℃、冷却速度3℃/s、巻取温度50
0℃、700℃にて3.4mm厚の熱延板とした後、酸
洗し、冷延率79%にて0.7mm厚の冷延鋼板とした
。これに650℃×1時間の箱焼鈍を行い、0.8%の
調質圧延を施し、JIS5号引張試験による引張特性、
BH性、AI性、深絞り性(r値)、焼鈍板結晶粒度と
、sol.Al量との関係を調べた。その結果を図1及
び図2に示す。
【0017】これより、700℃の比較的高温巻取温度
であれば、Al量によらず、7番以上の細粒になること
が判明した。これは、700℃でもAlNとしての析出
が完全に起きていることを示している。引張特性は、A
l量が0.005%以上にて、YP≦17kgf/mm
2、El≧50%、n値≧0.25の優れた値を示すが
、r値は、700℃巻取材ではAl量0.005〜0.
020にて最良となる。また、Al量によらずBH≧3
kgf/mm2が得られるが、AIはsol.Al量0
.005〜0.020%で、かつ700℃巻取りの時に
AI≦2kgf/mm2が得られる。これは、従来では
得られなかった新しい知見である。sol.Al量0.
005〜0.020%において、特に深絞り性、耐時効
性が向上する詳細な理由は、現在のところ必ずしも明確
ではないが、熱延鋼板の状態で析出するAlN、MnS
などの析出物と炭素の析出とが最適な分散状態になった
ためと考えられる。
【0018】基礎実験2:まず、C:0.0018%、
Mn:0.15%、P:0.016%、sol.Al:
0.001〜0.090%、N:0.0025%を含有
する鋼を30mm厚のスラブとし、常法により加熱後、
仕上温度920℃、冷却速度10℃/s、巻取温度50
0℃、720℃にて3.4mm厚の熱延板とした後、酸
洗し、冷延率79%にて0.7mm厚の冷延鋼板とした
。これに800℃×1minの焼鈍と400℃×3mi
nの過時効処理による連続焼鈍を行い、0.8%の調質
圧延を施し、JIS5号引張試験による引張特性、BH
性、AI性、深絞り性(r値)、焼鈍板結晶粒度と、s
ol.Al量との関係を調べた。その結果を図3及び図
4に示す。
【0019】これより、Al量が0.005%以上にて
焼鈍板での結晶粒度は7番以上の細粒であり、プレス成
形品の肌荒れなどの問題が生じないことが判明した。ま
た、引張特性は、低YPにて一印く高いEl、n値を示
すが、特にsol.Al量0.005〜0.020%の
高温巻取りにて最良となる。一方、重要特性であるAI
はsol.Al量0.005〜0.020%にて目的と
するBH性を確保して、AI≦2.0kgf/mm2と
いう、これまで極低C−Alキルド鋼の連続焼鈍材では
見られなかった耐時効性を有していることが判明した。 このように、sol.Al量0.005〜0.020%
にてプレス成形性、耐時効性が向上する詳細な理由は、
現在のところ必ずしも明確ではないが、熱延鋼板の状態
で析出するAlN、MnSなどの析出物と炭素の析出と
が最適な分散状態になったためと考えられる。
【0020】次に本発明における化学成分の限定理由に
ついて示す。
【0021】C:本発明では、Alキルド鋼で優れた深
絞り性を得るために、C量の上限を0.0035%とす
る。特に0.0020%以下で更に効果が顕著となる。 しかし、C量が0.0003%より低いとBH性の確保
が困難となる。したがって、C量は0.0003〜0.
0035%の範囲とする。
【0022】Mn:Mnは少ないほど深絞り性が向上す
るが、0.05%未満では熱間圧延時のSによる熱間脆
性を生じる。また、0.5%を超えると鋼板が硬化し、
成形性が劣化する。したがって、Mn量は0.05〜0
.5%の範囲とする。
【0023】P:Pは鋼板の強化元素として、深絞り性
を損なわずに高強度鋼板が得られる。本発明では、極低
C鋼であるため、前述のように強度不足による成形品の
壁割れが生じ易くなる。特に、TSが28kgf/mm
2以下で発生率が高い。このため、TS>28kgf/
mm2が必要であり、このため、本発明では0.015
%をP量の下限値とする。しかし、0.10%より多い
と成形性の劣化や鋼板の脆化を招くため、P量の上限を
0.10%とする。
【0024】sol.Al:Alは本発明における重要
な成分であり、前述のようにBH性を確保して優れた耐
時効性、プレス成形性を得るために0.005〜0.0
20%の範囲とする。0.005%未満では耐時効性を
著しく損なうばかりか、深絞り性も得られない。また、
0.020%を超えると目標とする耐時効性が得られず
、深絞り性(r値)も劣化する。
【0025】N:箱焼鈍にて深絞り性の優れたAlキル
ド鋼を得る場合には、N量を多くして焼鈍中にAlNと
して析出させる必要がある。一方、極低C化とsol.
Alの最適化にて深絞り性が得られるため、また、熱延
板にてAlNとして析出させるためには少ない程好まし
い。 本発明ではsol.Al量が通常に比べて低いため、N
量もまた低い程、AlNの析出量が減少し、成形性が向
上する。このため、N量は0.0035%以下とする。 好ましくは0.0030%以下である。
【0026】以上の元素の他に、Si≦0.5%、B≦
0.0050%、Cr≦0.30%であればプレス成型
性、耐時効性を大きく劣化させないので、これらを必要
に応じて添加してもよい。
【0027】次に製造条件の限定理由について説明する
【0028】まず、上記化学成分を有する鋼は、常法に
より溶製し、スラブとするが、連続鋳造法、造塊法のい
ずれも可能である。次いで、熱間圧延を行うが、熱延加
熱温度は特に制限されず、通常は1200℃以上である
。しかし、仕上温度、冷却速度、巻取温度は以下の理由
により規制する必要がある。
【0029】仕上温度はAr3点以上とする。好ましく
は(Ar3+50℃)である。Ar3点未満ではフェラ
イトが加工を受けた組織となり、熱延板組織が粗くなる
ばかりか、重要な特性であるr値の劣化を招くので好ま
しくない。
【0030】本発明では、仕上温度→巻取までを平均冷
却速度30℃/s以下で冷却する。熱延板にてAlNを
全て析出させるためには、冷却速度はできるだけ遅い方
が良く、仕上直後の高温域は徐冷が望ましい。これは、
本発明鋼のAl量が従来より低いため、巻取状態でのA
lN析出速度が遅くなり、必要以上の高温巻取りが必要
となるからである。熱延直後の高温域の徐冷により、A
lNの析出核を生成させることができるので、巻取温度
を比較的低温とすることが可能となる。このために、冷
却速度は平均にて30℃/s以下、望ましくは5〜25
℃/sとする。なお、必要な場合は熱延直後の一定時間
を無注水冷却とし、後段を注水冷却する二段冷却法でも
良い。 また、熱延直後からAlNの析出しやすい700〜85
0℃までを注水冷却し、その温度にて一定時間の保持或
いは無注水をし、巻取りまでを注水冷却とするステップ
冷却法でも良い。しかし、30℃/sを超える冷却速度
では細粒化に効果はあるものの、前述のように、AlN
の析出が困難となり、目標とする成形性が得られない。
【0031】熱延板状態にてAlNを析出させるために
、巻取温度は600〜740℃とする。600℃未満で
はAl、Nが固溶状態で残り、冷延焼鈍後の結晶粒が粗
大化する。なお、本発明鋼では、従来と異なり、Al、
N量が低いため、このように比較的低温とすることがで
きる。一方、巻取温度があまりに高いと、酸洗効率が低
下するばかりか、巻取後のコイルの変形が生じ、作業性
、生産性の定価を招くため、上限を740℃とする。
【0032】熱間圧延後は、酸洗し、冷間圧延を行うが
、冷間圧延率は、深絞り性の安定確保のために60%以
上とする。更に深絞り性の向上のためには75%以上が
好ましい。
【0033】冷間圧延後、再結晶温度以上で焼鈍を行う
。焼鈍方式は箱焼鈍、連続焼鈍のいずれでもよく、連続
焼鈍の場合における均熱後の冷却方法、条件及び過時効
温度も特に制限されない。焼鈍温度は再結晶温度以上で
あるが、箱焼鈍の場合は600〜700℃、連続焼鈍の
場合は750℃以上が望ましい。
【0034】なお、形状修正や降伏点伸びを消去するた
めに0.2〜1.5%の調質圧延を施すことができる。 また、焼鈍後の冷延鋼板については、その後、電気又は
溶融亜鉛めっき、すずめっき、クロムめっきなどの表面
処理を施してもよい。その際、合金化溶融亜鉛めっきラ
インにおける均熱後の冷却方法、条件及び過時効処理帯
の位置、温度も特に制限されない。更に防錆処理、潤滑
剤の塗布、及びレーザーによる表面改質なども必要に応
じて施してよい。
【0035】次に本発明の実施例を示す。
【0036】
【実施例1】
【表1】 に示す化学成分の鋼を実験室溶解にて30mm厚のスラ
ブとした後、常法により加熱し、熱間圧延にて1.4〜
3.8mm厚に仕上げた後、酸洗し、冷間圧延にて0.
7mm厚の冷間圧延板とした。これに箱焼鈍(加熱速度
40℃/hr、均熱時間1hr後炉冷)を施した後、0
.8%の調質圧延を実施した。一方、通常の工程により
溶製された鋼を連続鋳造によりスラブとした後、常法に
より加熱し、3.2mm厚の熱延鋼板とした後、酸洗し
、冷間圧延にて0.7mm厚の冷延鋼板とした。これに
、オープンコイルによる箱焼鈍(均熱時間1hr後炉冷
)を行った。また、焼鈍後の一部のコイルは、合金化溶
融亜鉛めっき処理(目付量40/40g)を行い、表面
処理鋼板の実機製造特性を調査した。得られた鋼板につ
いて、引張特性、耐時効性(AI量)、焼付硬化性(B
H量)、深絞り性(r値)、焼鈍後の結晶粒度を調べた
結果を
【表2】 に示す。
【0037】表2から明らかなように、本発明例の鋼板
は、軟鋼板及び高強度鋼板(No.3)ともに低YPで
、優れたEl、n値、r値を有し、箱焼鈍でありながら
7番以上の細粒を呈しており、プレス後の肌荒れの問題
は生じない。また、BH鋼板でありながら、AI<2.
0kgf/mm2と、耐時効性が著しく向上している。 なお、コニカルカップ成形試験による成形表面の肌荒れ
性を調査したが、結晶粒度がいずれも7番以上の細粒で
あるため、良好であった。
【0038】一方、化学成分が本発明範囲外である比較
鋼No.7〜No.12は、引張特性、深絞り性、耐時
効性のいずれかが本発明の目的を達成していないことが
わかる。更に、本発明範囲内の化学成分を有するが、製
造条件が本発明範囲外である比較鋼2A〜2Eも、同様
に本発明の目的を達成していないことがわかる。もっと
も、鋼2Bは、プレス成形性は本発明の目的を満足する
が、冷却むらによる内部歪の不均一性が生じ、形状性が
悪い。
【0039】
【実施例2】
【表3】 に示す化学成分の鋼を実験室溶解にて30mm厚のスラ
ブとした後、常法により加熱し、熱間圧延にて1.4〜
3.8mm厚に仕上げた後、酸洗し、冷間圧延にて0.
7mm厚の冷間圧延板とした。これに700〜800℃
×1minの連続焼鈍を施し、400℃×3minの過
時効処理を施した後、0.8%の調質圧延を実施した。 一方、通常の工程により溶製された鋼を連続鋳造により
スラブとした後、通常加熱にて3.2mm厚の熱延鋼板
とした後、酸洗し、冷間圧延にて0.7mm厚の冷延鋼
板とした。これに、上記条件と同様の連続焼鈍及び合金
化溶融亜鉛めっき処理(目付量40/40g)を行い、
実機製造材の調査も行った。得られた鋼板について、引
張特性、耐時効性(AI量)、焼付硬化性(BH量)、
深絞り性(r値)、焼鈍後の結晶粒度を調べた結果を

表4】 に示す。
【0040】表4より明らかなように、本発明例の鋼板
は、軟鋼板及び高強度鋼板(No.3)ともに低YPで
、優れたEl、n値、r値を有し、焼鈍後の結晶粒度も
7番以上の細粒を呈しており、プレス後の肌荒れの問題
は生じない。また、BH鋼板でありながら、AI<2.
0kgf/mm2と、耐時効性が著しく向上している。 また、コニカルカップ成形試験による成形表面の肌荒れ
性を調査したが、結晶粒度がいずれも7番以上の細粒で
あるため良好であった。
【0041】一方、化学成分が本発明範囲外である比較
鋼No.8〜No.13は、引張特性、深絞り性、耐時
効性のいずれかが本発明の目的を達成していないことが
わかる。更に、本発明範囲内の化学成分を有していても
製造条件が本発明範囲外である比較鋼2A〜2Eにおい
ても、本発明の目的を達していないことが明白である。 なお、鋼2Bは、プレス成形性は、本発明の目的を満足
するが、冷却むらによる内部歪の不均一性が生じ、形状
性が悪い。
【0042】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により得ら
れる鋼板は、従来材の焼付硬化性に比べてプレス成形性
が一段と向上し、しかも、耐時効性に優れているため、
通常の非時効性鋼板と同様の取扱いでよく、更に極低C
鋼であっても整細粒であるため、肌荒れ性がなく、プレ
ス製品の外観を損なうことのない安価な鋼板を提供でき
、産業上の効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】基礎実験1における箱焼鈍板の結晶粒度、YP
、El、n値とsol.Al量及び巻取温度との関係を
示す図である。
【図2】基礎実験1におけるr値、AI、BH量とso
l.Al量及び巻取温度との関係を示す図である。
【図3】基礎実験2における連続焼鈍板の結晶粒度、Y
P、El、n値とsol.Al量及び巻取温度との関係
を示す図である。
【図4】基礎実験2におけるr値、AI、BH量とso
l.Al量及び巻取温度との関係を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量%で(以下、同じ)、C:0.0
    003〜0.0035%、Mn:0.05〜0.5%、
    P:0.015〜0.10%、sol.Al:0.00
    5〜0.020%、N≦0.0035%を含有し、残部
    が鉄及び不可避的不純物からなる鋼を熱延圧延するに際
    し、仕上温度をAr3点以上、平均冷却速度を30℃/
    s以下、巻取温度を600〜740℃でコイルとした後
    、酸洗し、冷延率60%以上で冷間圧延した後、再結晶
    温度以上で焼鈍することを特徴とする耐時効性、プレス
    成形性に優れた焼付硬化型冷延鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】  焼鈍方式が連続焼鈍である請求項1に
    記載の方法。
  3. 【請求項3】  請求項1で得られた冷延鋼板について
    、溶融亜鉛めっきラインにてダイレクに焼鈍、亜鉛めっ
    き処理、合金化処理を行うことを特徴とする耐時効性、
    プレス成形性に優れた焼付硬化型冷延原板合金化溶融亜
    鉛めっき鋼板の製造方法。
JP14948091A 1991-05-24 1991-05-24 耐時効性、プレス成形性の優れた焼付硬化型冷延鋼板の製造方法 Pending JPH04346625A (ja)

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Cited By (5)

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