JP2000303145A - 表面性状とプレス成形性に優れた高強度冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
表面性状とプレス成形性に優れた高強度冷延鋼板およびその製造方法Info
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Abstract
ドパネル等の自動車外板パネルにおいて要求されるr値
が1.8以上の高プレス成形性、結晶粒径が10μm以
下で優れた耐肌荒れ性、および優れた耐めっきムラ性を
有し、かつ低コストであるTS:340〜400MPa
級の高強度冷延鋼板、亜鉛系めっき鋼板およびその製造
方法を提供する。 【解決手段】 質量%で、C:0.0040〜0.01
0%、Si:0.05%以下、Mn:0.1〜1.5
%、P:0.01〜0.05%、S:0.02%以下、
sol.Al:0.01〜0.1%、N:0.0100
%以下、Nb:0.036〜0.14%かつ(1)式を
満たす範囲で含有し、平均結晶粒径が10μm以下でr
値が1.8以上であることを特徴とする表面性状とプレ
ス成形性に優れた高強度冷延鋼板、亜鉛系めっき鋼板。 1.1<12Nb/93C<2.5 (1)
Description
の複合成形において優れた成形性と、プレス成形後にお
ける優れた耐肌荒れ性、及び耐めっきムラ性を有し、フ
ード、ドア、フェンダー、サイドパネル等自動車外板パ
ネルに適したTS:340〜390MPa級高強度冷延
鋼板、亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法に関する。
て、自動車の外板等に適用されるめっき鋼板には、強
度、成形性、表面性状などの特性が求められている。成
形性に対しては伸びと同様にr値が重要である。近年は
高強度鋼板に対しても成形性向上の要求が高く、1.8
以上のr値が求められている。高いr値を得るために
は、C濃度30ppm程度以下の極炭素鋼をベースとし
てTi,Nbなどの炭窒化物生成元素を添加することが
有効であり、一般的にIF鋼として広く用いられてい
る。
すく、さらにr値を向上させるため、焼鈍温度を高温と
した場合、プレス後に肌荒れが発生し、表面性状が劣化
することが生じていた。また、熱延鋼板微細化に適した
鋼材組成の検討が不十分なこともあって、冷延、焼鈍後
のr値の改善は難しかった。
してMn,Pなどの固溶強化元素を添加した鋼が開発さ
れている。しかし、固溶強化元素は一般に高価であり、
鋼板のコストアップを招くため、特開平10−4628
9号公報、特開平5−195080号公報等で、固溶強
化元素を削減する目的で、Cを極低炭素鋼としてはやや
高目の30〜100ppm添加し、TiCで析出強化す
る技術が開示されている。
3点以上の高温で生成するため析出物のサイズが大き
く、熱延板組織の微細化、冷延板組織の微細化、析出強
化への効果は小さい。また、Ti、Nbを複合添加する
と冷却中にCがTiCとして高温で先に析出してしまう
ため、NbC微細析出物は生成しない。従って、Nbを
単独添加した場合に特有のNbCの微細な析出の効果に
よる表面性状とプレス成形性に優れた鋼板は製造できな
かった。さらに、鋼中にTiを含有すると、鋼板表面に
筋状のめっきムラが発生するため、自動車外板用として
適当とはいえなかった。
度、成形性、及び表面性状(耐肌荒れ性、めっきムラ
性)の全てを十分満足する高強度冷延鋼板、亜鉛めっき
鋼板はなく、本発明は、フード、ドア、フェンダー、サ
イドパネル等の自動車外板パネルに要求されるr値が
1.8以上の高プレス成形性、平均結晶粒径が10μm
以下で優れた耐肌荒れ性、Tiによる表面欠陥が生じな
い優れた表面性状、かつ低コストであるTS:340〜
390MPa級の高強度冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
め、本発明者らは鋼組成、製造条件について検討を行
い,Cを0.0040〜0.010%に制御し、かつN
bとCのバランスを最適にした場合、NbCが極めて微
細に析出し、その微細析出物の効果により、熱延板の結
晶粒径を微細化させ、r値を向上させるとともに、プレ
ス成形時の耐肌荒れ性を改善し、さらにMn,P、Si
を多量に添加することなく、NbCの析出強化により高
強度化できること等を見出した。さらにMn,P,Si
の添加量を鋼板の表面性状を良好にするために最適のバ
ランスを見いだした。また、本発明に必要なNbCを極
めて微細に析出させるための製造条件についても検討を
行った。
i:0.05%以下、Mn:0.1〜1.5%、P:
0.01〜0.05%、S:0.02%以下、sol.
Al:0.01〜0.1%、N:0.0100%以下、
Nb:0.036〜0.14%かつ(1)式を満たす範
囲で含有し、平均結晶粒径が10μm以下でr値が1.
8以上であることを特徴とする表面性状とプレス成形性
に優れた高強度冷延鋼板。
N/14の関係を満足するTiを含むことを特徴とする1に記
載の表面性状とプレス成形性に優れた高強度冷延鋼板。
ことを特徴とする1又は2に記載の表面性状とプレス成
形性に優れた高強度冷延鋼板。
たことを特徴とする1乃至3の何れかに記載の亜鉛系め
っき鋼板。
を含有する鋼塊を連続鋳造後、直接または1100〜1
250℃に再加熱後、粗熱間圧延を行う工程と、(b)
最終2段の圧下率の合計が10〜40%、仕上圧延後、
冷却速度15℃/sec以上で700℃以下まで冷却を
行い、620〜670℃で巻き取る工程と、(c)冷間
圧延率50%以上で、冷間圧延後、加熱速度20℃/s
ec以上で830℃〜Ac3まで加熱する工程と、
(d)圧下率0.4〜1.0%の調質圧延する工程とを
具備した表面性状とプレス成形性に優れた高強度冷延鋼
板の製造方法。
を含有する鋼塊を連続鋳造後、直接または1100〜1
250℃に再加熱後、粗熱間圧延を行う工程と、(b)
最終2段の圧下率の合計が10〜40%、仕上圧延後、
冷却速度15℃/sec以上で700℃以下まで冷却を
行い、620〜670℃で巻き取る工程と、(c)冷間
圧延率50%以上で、冷間圧延後、加熱速度20℃/s
ec以上で830℃〜Ac3まで加熱、焼鈍後亜鉛系め
っき処理を施す工程と、(d)圧下率0.4〜1.0%
の調質圧延する工程とを具備した表面性状とプレス成形
性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
属組織、機械特性および製造方法について説明する。
化物を形成させる。C濃度を適正化することは微細なN
bCを適当な体積率で析出させるため必須であり、C濃
度の制御は本発明の最も重要な構成要件のひとつであ
る。微細に析出したNbCは熱延板結晶粒径を微細化
し、冷延焼鈍後のr値を向上させる効果がある。また、
NbCは極めて微細に析出させることが出来るため、大
きな析出強化の効果が得られ、Mn,P,Siなどの固
溶元素の多量の添加を必要とせずに高強度化できる。そ
のため固溶元素によるめっき表面の色ムラが軽減し、表
面性状が良好となる。
出物の体積率が本発明の効果を得るには十分でなく、
0.010%を超えるとNbCによる冷延焼鈍板の粒成
長の抑制効果が大きくなりすぎ、r値を劣化させる。ま
た、NbCが過剰に生成し、伸びが劣化するため、0.
0040〜0.010%とする。さらに表面性状を向上
させるためにはCは0.0050%以上、成形性を向上
させるためには0.0080%以下が望ましい。さらに
成形性を向上させるためには0.0074%以下であ
る。
05%を超えて添加すると焼鈍時にSiが表面濃化し、
めっき性が劣化する。従って、0.05%以下とする。
を抑制するため添加する。0.1%以下では疵発生が顕
著となり、1.5%超えでは伸びを劣化させるので0.
1〜1.5%とする。めっき表面性状をさらに良好にす
るためにはMnを0.7%以下とすることが望ましい。
度と表面性状を両立するためには0.02%以上の添加
が不可欠である。一方、0.05%を超えるとスラブ中
心偏析によりスラブ割れが発生する可能性が生じるた
め、0.02〜0.05%とする。
劣化するため0.02%以下とする。
%未満では脱酸が十分でなく、0.1%を超えるとAl
の固溶強化で鋼板が強化し延性が低下するため、0.0
1〜0.1%とする。
ストレインマークなどの表面欠陥を発生させる原因とな
るため、0.0100%以下とする。
12Nb/93C<2.5 NbはCと結合して本発明必須のNbCの微細析出物を
生成し、これにより組織を微細化し、表面性状、機械的
特性を向上させるため添加する。炭化物生成元素の中で
NbはA3点直下で析出するため極めて微細な析出物が
得られるという点で最も好適な元素である。一方、同じ
炭化物生成元素であるTiの析出物はA3点以上の高温
で析出するため、析出物が本発明の効果を得るためには
粗大となりすぎる。
の必須の構成要件である。0.036%未満ではNbC
の析出量が不足し、析出物生成の効果が得られず、0.
14%を超えるとNbCの体積率が高くなりすぎ強度が
著しく上昇し、成形性を劣化させる。さらにNb添加に
よるNbC析出の効果を高めるためには0.08%超え
が望ましい。
非平衡に固溶Cが残留し、ストレッチャーストレインな
どの表面欠陥が発生しやすく、また、深絞り成形に好適
な(111)面を板面方向に有する集合組織の生成を妨
げる効果があるので、1.1超えとする。一方、2.5
以上ではNbがFe中に過剰に含まれるため、延性が劣
化するばかりか熱間加工性が劣化し、歩留まりの低下を
招く。さらにNbCの微細析出の効果を高めるためには
12Nb/93Cが1.5超えであることが望ましい。さらに効
果を高めるためには1.7以上である。
場合、Tiを0.019%以下、且つTi≦48S/3
2+48N/14を満足するように添加することができ
る。Tiは不純物N、SをTiN、TiSとして析出さ
せて無害化させるとともに、それら析出物によって結晶
粒径を微細化する効果がある。この効果は0.005%
以上で発現する。
N/14を超えて添加すると上記効果が飽和するばかり
か、TiCを析出してCを減じるため、NbCの析出の
効果を減少させる。さらに0.019%を超えてTiを
添加するとめっき表面に色ムラが発生し表面性状が劣化
するので、0.019%以下とする必要がある。更に、
本発明では2次加工脆化を防止するため、Bを添加して
もよい。しかし、0.0015%を超えて添加するとr
値および伸びが著しく劣化するので、0.0015%以
下とする。
加工後の表面性状を良好にするために非常に重要であ
る。10μmを超えると成形加工後の表面性状が劣化す
るので結晶粒径は10μm以下とすることが必要であ
る。
めに必須である。ここでいうr値は圧延に対して0,45,9
0℃方向の平均r値のことで、めっき鋼板の場合は、め
っきを剥離後評価する。r値が1.8未満では十分なプ
レス成形性が得られないため、1.8以上とする。
に、または再加熱後、粗熱間圧延を行う。いずれの場合
でも熱間圧延開始温度を1100〜1250℃とする。
1100℃未満の場合、変形抵抗が高く熱間圧延が困難
で、1250℃を超えると過剰にスケールが生成し、冷
延後まで残留すると表面性状を劣化させるため、110
0〜1250℃とする。
では表層がフェライト化し、熱延組織が粗大化するた
め、r値を損なう。920℃以上の場合、冷却中のオー
ステナイト粒の成長が速く、熱延組織の微細化が困難と
なるため、Ar3〜920℃とするのが望ましい。
0〜40% 本発明鋼の特性を発揮させるためにはここでの圧下率の
制御が重要で、10%以下では熱延組織が粗大化し、r
値が改善されない。40%以上では熱延後一部未再結晶
オーステナイトとなるため、不均一な熱間圧延組織とな
り、r値および表面性状が劣化する。
および冷間圧延の圧延率を60%以上とするため、仕上
板厚を2.0〜4.5mmとすることが望ましい。
以上で急冷停止温度700℃以下 熱延後の冷却速度が15℃/sec未満の場合、冷却中
に結晶粒が成長し、熱延組織が粗大化する。この現象は
700℃超えで顕著になるため、急冷停止温度は700
℃以下とする。
として析出する反応が十分に起こらず、耐時効性が不良
となる。670℃以上の場合、スケールが生成し、表面
性状を劣化させるため、620〜670℃とする。
とする。 焼鈍温度:830℃〜Ac3 r値と表面性状を両立させるため、冷間圧延後、加熱速
度20℃/sec以上で830℃〜Ac3まで加熱し、
焼鈍を行う。加熱速度が20℃/sec未満の場合、粒
径が粗大化し、表面性状が劣化する。焼鈍温度が830
℃未満ではr値が十分でなく、Ac3を超えるとオース
テナイト化により結晶粒が粗大化するだけでなく、r値
も劣化するため、830℃〜Ac3とする。
とすることにより、表面性状を劣化させずにr値をより
向上させることができるので焼鈍温度は860℃以上と
することが望ましい。本発明鋼は鋼板製造後、亜鉛系め
っきをして用いてもよい。その際、焼鈍工程を兼ねて連
続めっきラインを用いてめっきを行ってもよい。
はN時効の影響を十分に抑制することができない場合が
あり、1.0%を超えると降伏点が著しく上昇し、成形
性を劣化させる。
番No.1〜14の鋼を連続鋳造した。このスラブを1
200℃に加熱後、熱間圧延により板厚2.8mmとし
た。熱間圧延仕上温度は880〜910℃であった。そ
の際、最終2段の圧下率の合計を15%とした。その後
平均冷却速度20℃/secで冷却後、640℃で巻き
取った。さらに0.70mmまで冷間圧延(冷間圧延率
75%)、連続焼鈍・連続溶融めっきラインで焼鈍を行
なった。このときの加熱速度は約30℃/secで86
5℃で60sec保持した。冷却後、連続ライン内で圧
下率0.6%の調質圧延を施した。
r値測定はめっき層の影響を除去するため塩酸により酸
洗後実施した。また3方向のr値測定結果から平均r
値:mean−r=(r0+2×r45+r90)/4
を計算した。ここでr0(圧延方向と平行な方向のr
値)、r45(圧延方向と45度方向のr値)、r90
(圧延方向と直角方向のr値)、粒径は切断法(JIS
G0552)で測定した。表面性状はめっき鋼板の表
面性状を目視によりA〜Dの4段階で判定した。Aが最
も良好である。耐肌荒れ性は半径100mmの球頭パン
チで30mm張出し変形後、頭頂部のRaで1μmを上
限として判定した。
荒れのすべてに優れ、自動車外板用に最適である。これ
に対し、Cが0.0040%未満の鋼番10は結晶粒径
が粗く、耐肌荒れ性が不良である。鋼11はC濃度が高
すぎるため、NbCの析出量が多くなりすぎ、伸びおよ
びr値が低下した。
ので固溶Cが残留し、r値および伸びが劣化した。鋼1
3はNb/Cが2.5以上なので、伸びおよびr値が低
下した。鋼14はTi濃度が高すぎるため、本発明で必
須の微細結晶粒が得られず、そのため肌荒れ性が劣化し
た。まためっき表面にTiに起因する表面欠陥が発生し
た。
ブを表3に示す加熱温度、熱間圧延圧下率、仕上温度、
焼鈍温度で製造した。なお、冷間圧延率は75%、焼鈍
は連続焼鈍溶融亜鉛系めっきラインを用いて加熱速度は
約20℃/secで実施した。調質圧延率は1.0%で
行なった。本発明例の記号A,E,F,Gはすべての特
性が良好である。これに対して比較例の記号B,C,
D,Hはいずれかの特性が劣る。例えば、記号Bは加熱
温度が高すぎるため、めっき表面に色むら状の表面欠陥
が発生した。また記号C,Dは熱間圧延工程で最終2段
の圧延率が本発明範囲を外れるためr値が劣化した。記
号Hは焼鈍温度が低すぎるためr値が劣化した。本実施
例は、焼鈍後めっき、調質圧延を行った溶融亜鉛系めっ
き鋼板についての例であるが、焼鈍後調質圧延を施した
冷延鋼板およびさらに電気めっきを行った電気亜鉛系め
っき鋼板についても前記実施例と同様の結果が得られ
る。
れ性、および耐めっきムラ性に優れた安価な高強度冷延
鋼板を製造することができ、この鋼板は亜鉛系めっきさ
れ、フェンダー、サイドパネル等の自動車外板への利用
に最適であり、産業上、極めて有益である。
Claims (6)
- 【請求項1】 質量%で、C:0.0040〜0.01
0%、Si:0.05%以下、Mn:0.1〜1.5
%、P:0.01〜0.05%、S:0.02%以下、
sol.Al:0.01〜0.1%、N:0.0100
%以下、Nb:0.036〜0.14%かつ(1)式を
満たす範囲で含有し、平均結晶粒径が10μm以下でr
値が1.8以上であることを特徴とする表面性状とプレ
ス成形性に優れた高強度冷延鋼板。 1<12Nb/93C<2.5 (1) - 【請求項2】 質量%で、更にTi:0.019%以下かつ Ti
≦48S/32+48N/14の関係を満足するTiを含むことを特徴
とする請求項1に記載の表面性状とプレス成形性に優れ
た高強度冷延鋼板。 - 【請求項3】 質量%で、更にB:0.0015%以下を含むこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の表面性状とプレ
ス成形性に優れた高強度冷延鋼板。 - 【請求項4】 鋼板表面に亜鉛系めっき皮膜を付与した
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の亜鉛
系めっき鋼板。 - 【請求項5】 (a)請求項1乃至3の何れかに記載の
組成を含有する鋼塊を連続鋳造後、直接または1100
〜1250℃に再加熱後、粗熱間圧延を行う工程と、
(b)最終2段の圧下率の合計が10〜40%、仕上圧
延後、冷却速度15℃/sec以上で700℃以下まで
冷却を行い、620〜670℃で巻き取る工程と、
(c)冷間圧延率50%以上で、冷間圧延後、加熱速度
20℃/sec以上で830℃〜Ac3まで加熱する工
程と、(d)圧下率0.4〜1.0%の調質圧延する工
程とを具備した表面性状とプレス成形性に優れた高強度
冷延鋼板の製造方法。 - 【請求項6】 (a)請求項1乃至3の何れかに記載の
組成を含有する鋼塊を連続鋳造後、直接または1100
〜1250℃に再加熱後、粗熱間圧延を行う工程と、
(b)最終2段の圧下率の合計が10〜40%、仕上圧
延後、冷却速度15℃/sec以上で700℃以下まで
冷却を行い、620〜670℃で巻き取る工程と、
(c)冷間圧延率50%以上で、冷間圧延後、加熱速度
20℃/sec以上で830℃〜Ac3まで加熱、焼鈍
後亜鉛系めっき処理を施す工程と、(d)圧下率0.4
〜1.0%の調質圧延する工程とを具備した表面性状と
プレス成形性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
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