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JP3293339B2 - 加工硬化性に優れた鋼板 - Google Patents

加工硬化性に優れた鋼板

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JP3293339B2
JP3293339B2 JP17578594A JP17578594A JP3293339B2 JP 3293339 B2 JP3293339 B2 JP 3293339B2 JP 17578594 A JP17578594 A JP 17578594A JP 17578594 A JP17578594 A JP 17578594A JP 3293339 B2 JP3293339 B2 JP 3293339B2
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steel sheet
steel
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健英 小池
青史 津山
佳弘 細谷
康幸 高田
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JFE Engineering Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は加工硬化性に優れた鋼板
(鋼帯、表面処理鋼板用の原板、表面処理鋼板・鋼帯を
含む)、例えば自動車の外板など優れた耐デント性が要
求される薄鋼板に利用するのに好適な鋼板に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
地球環境問題が注目されるようになり、自動車の排気ガ
スを低減することが重要な課題となっている。排気ガス
の低減策の一つとして、自動車の外板パネルなどは高強
度化され、部材の薄肉化による車体の軽量化によって燃
費の向上が進められている。鋼板の薄肉化は製品をへこ
みやすくするため、外板パネルなどの外観が重要視され
る部材では降伏点を上げて耐デント性(鋼板のへこみに
くさ)を維持する必要がある。
【0003】しかし、プレス成形を考慮すると面ひずみ
を抑制するためには降伏点を低くする必要がある。した
がって、成形時には軟質であるがプレス時の加工硬化量
が大きい鋼板を外板パネルに使用することが最適であ
る。
【0004】一般に加工硬化性は加工硬化指数(n値)
で評価される。n値の大きい鋼板の製造方法は、例えば
特開平2−156023号公報に開示されている。一般
にn値は引張ひずみが10%および20%の荷重から計
算され、これらのひずみ域における加工硬化性をあらわ
し、均一伸びの指標としても使われる。特開平2−15
6023号公報では、もっぱら張出し成形性(材料の均
一伸びに依存)の観点からn値の向上が図られている。
【0005】しかし、耐デント性の観点から見ると、耐
デント性が要求される部位のプレス後のひずみ量は3%
程度以下であり、変形初期のn値を高めること(変形初
期の引張応力の増加量を高めること)が重要である。し
たがって、特開平2−156023号公報に記載される
技術のように単にn値を大きくするだけでは耐デント性
が向上しない。
【0006】この変形初期の加工硬化性に注目した技術
としては、例えば特公昭60ー17004号公報や、特
開平5ー112845号公報に記載される技術などがあ
る。特公昭60ー17004号公報に記載される技術に
おいては、加工硬化量と焼付硬化量の和をもって焼付硬
化性として評価している。しかしながら、加工硬化量と
焼付硬化量の和は6.3〜8.6Kgf/mm 2(62
〜84MPa)しか得られておらず、公報中の第1図b
から推定すると高くても3Kgf/mm 2(29MP
a)程度の加工硬化量しか得られていないため、耐デン
ト性の向上効果は大きくない。
【0007】また、特開平5ー112845号公報、特
開平5ー78783号公報、特開平5ー78784号公
報などは、焼付硬化性を有しつつ、Mn、Crを多量に
添加して加工硬化性を高める技術を開示している。しか
しながら、加工硬化性に大きな影響を与えるO量につい
て適性化がなされておらず、この為もあり2%予ひずみ
による加工硬化量は4.9〜7.1Kgf/mm 2(4
8〜70MPa)と高くないものである。
【0008】今後、極低炭素鋼ベースとした鋼板におい
て、一層優れた加工硬化性が要求されるようになると推
考し、本発明者達は研究を進め、鋼板の成分を適切に選
定することで、加工硬化性に優れた鋼板を得ることがで
きることを知見し本発明を成すに至った。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる鋼板は、
重量%でC:0.0030%以下、Si:1%以下、M
n:0.05〜2%、P:0.1%以下、S:0.00
2〜0.015%、Sol.Al:0.01〜0.1
%、N:0.0020%以下、O:0.002%以下、
Nb:0.02%以下(0を含む)、Ti:0.11%
以下(0を含む)、B:0.001%以下(0を含む)
で、かつC+N+O≦0.0055%を満たす範囲で含
有することを特徴とする加工硬化性に優れた鋼板であ
る。
【0010】
【作用】発明者等は、鋼板のC、N、O量を適切な範囲
とすることにより加工硬化性に優れた鋼板を得ることが
できることを知見し、本発明を成すに至ったものであ
る。
【0011】次に本発明における添加元素の限定理由を
述べる。(以下重量%を略す)本発明においてC、N、
Oは最も重要な元素であり、これらの元素の量範囲を適
性化することによって、優れた加工硬化性を得ることが
可能になる。すなわち、加工硬化性を向上させるために
はこれらの元素を極力低減する必要がある。この理由と
して以下のことが考えられる。
【0012】高純化された鋼板においてC、N、Oは微
細な炭化物、窒化物、酸化物として存在し、このような
微細析出物は転位との相互作用が強いため、転位の移動
を抑制して転位密度の増加を阻害する。また、これらの
微細析出物が増加すると、転位の固着サイトが増加して
転位の集中を抑制し、転位の増殖に必要な応力の集中が
起こりにくくなる。したがって、転位の増殖による転位
密度の増加を図ること、すなわち加工硬化を促進するた
めにC、N、Oを低減する必要がある。
【0013】図1にC:0.0006〜0.0030
%、N:0.0005〜0.0020%、O:0.00
05〜0.002%、Nb:0〜0.018%、Ti:
0〜0.048%、B:0〜0.0007%で、C、
N、Oの和が0.0027〜0.0064%の各種の鋼
板の2%予ひずみによる加工硬化量(2%WH)とC、
N、Oの和の関係を示す。なお、2%WHは降伏応力と
2%引張りひずみ時の流動応力の差である。
【0014】C、N、Oの和が0.0055%を超えて
多くなると微細析出物の数が増加して加工硬化性が劣化
する。したがって、C、N、Oの和が0.0055%を
超えないようにする必要がある。
【0015】次にCおよびN、Oそれぞれの限定理由、
およびこれら以外の元素の添加理由を以下に述べる。
【0016】C:図2にC:0.0006〜0.003
9%、N:0.0005〜0.0020%、O:0.0
005〜0.002%、Nb:0〜0.018%、T
i:0〜0.048%、B:0〜0.0007%で、
C、N、Oの和が0.0027〜0.0054%の各種
の鋼板の2%予ひずみによる加工硬化量(2%WH)と
Cの関係を示す。
【0017】図2に示すように、加工硬化性を向上させ
るためにはCを低減する必要がある。C量が0.003
%を超えると、C、N、Oの和が0.0055%以下で
あっても加工硬化性が低下する。したがって、加工硬化
性の向上の観点からCの上限を0.003%以下とする
必要がある。
【0018】N:図3にC:0.0006〜0.003
%、N:0.0005〜0.003%、O:0.000
5〜0.002%、Nb:0〜0.018%、Ti:0
〜0.048%、B:0〜0.0007%で、C、N、
Oの和が0.0027〜0.0054%の各種の鋼板の
2%予ひずみによる加工硬化量(2%WH)とNの関係
を示す。
【0019】加工硬化性を向上させるためにはNを低減
する必要がある。Nが0.002%を超えると、C、
N、Oの和が0.0055%以下であっても、加工硬化
性が低下するので、Nは0.002%以下にする必要が
ある。
【0020】O:図4にC:0.0006〜0.003
%、N:0.0005〜0.003%、O:0.000
5〜0.003%、Nb:0〜0.018%、Ti:0
〜0.048%、B:0〜0.0008%で、C、N、
Oの和が0.0027〜0.0054%の各種の鋼板の
2%予ひずみによる加工硬化量(2%WH)とOの関係
を示す。
【0021】C、N、Oの和が0.0055%以下であ
っても、Oが0.002%を超えると加工硬化性が性が
低下するので、0.002%以下にする必要がある。
【0022】図1〜図4の図中で○はC、N、Oの和が
0.0045%以下、Cは0.0025%以下、Nは
0.0015%以下、Oは0.0010%以下の場合を
表しており、更に、加工硬化性が向上することが明らか
である。
【0023】Si:1%を超えると、固溶Siが転位の
移動を妨げて加工硬化性を劣化させため、上限を1%と
する。
【0024】Mn:Mn添加量が0.05%未満である
と熱間脆性が生じる。また、2%を超えると固溶Mnが
転位の移動を妨げて加工硬化性を劣化させる。したがっ
て、添加量を0.05〜2%に限定する。
【0025】P:0.1%を超えると、Si、Mnと同
様に固溶Pが転位の移動を妨げて加工硬化性を劣化させ
る。したがって、上限を0.1%とする。
【0026】S:Sは熱間圧延時のスケール剥離性を向
上させるため0.002%以上添加する必要がある。し
かし、含有量が0.015%を超えると析出物の量が多
くなり、加工硬化性を劣化させるため、上限を0.01
5%以下、望ましくは0.01%以下に限定する必要が
ある。
【0027】Sol.Al:Alは鋼の脱酸とNの固定
をおもな目的として添加する。しかし、添加量が多くな
ると鋼中の介在物が多量になり、加工硬化性を劣化させ
るため、添加量を酸可溶Al(Sol.Al)レベルで
0.01%以上、0.1%以下に限定する。
【0028】Nb:Ti:B:鋼板の耐時効性の改善を
目的として、微量のNb、Ti、Bを添加しても加工硬
化性が損なわれることはない。しかしながら、Nbが
0.02%、、Tiが0.11%、Bが0.001%を
超えて添加されると鋼板中の析出物が多くなるため、加
工硬化性が劣化する。したがって、Nb、Ti、Bの添
加量の上限をそれぞれNbは0.02%、、Tiは0.
11%、Bは0.001%にする。
【0029】以上の成分を必須の成分とするが、他に本
発明の鋼板は、微量のV、Zr、Wなどの炭窒化物形成
元素を含有しても加工硬化性を低減することはない。た
だし、添加量が多くなると、鋼板が硬質化し延性の低下
をもたらすため、好ましくはVは0.04%以下、Zr
は0.07%以下、Wは0.05%以下にすることが望
ましい。
【0030】また、Cu、Niなどの元素を含有して
も、加工硬化性に悪影響を及ぼすことはないが、添加量
を多くすると、表面性状、鍍金・塗装・酸洗などの表面
処理性が劣化するために、好ましくはCuは0.5%以
下、Niは0.5%以下にすることが望ましい。
【0031】本発明の鋼板の製法は常法で行ってかまわ
ない。即ち、鋼の溶精は転炉、電気炉のいずれでもよ
い。また、炉外精練も必要により適用できる。
【0032】鋳造は普通造塊あるいは連続鋳造のいずれ
でも良い。熱間圧延は冷鋳片を再加熱後、または鋳造後
の熱片を軽い再加熱(保熱、保定を含む)後、あるいは
熱片を加熱炉に装入せずに直接圧延を行ってもかまわな
い。
【0033】熱間圧延ままの鋼板、熱処理した鋼板、酸
洗など脱スケールした鋼板、脱スケールした鋼板を熱処
理した鋼板、熱処理後に酸洗など脱スケールした鋼板、
これらの鋼板にめっきなど表面処理した鋼板が得られ
る。
【0034】本発明の冷延鋼板は、熱間圧延後、酸洗、
冷間圧延した後に再結晶焼鈍を箱型焼鈍炉、連続焼鈍
炉、連続焼鈍を有する溶融金属めっきラインのいずれで
行ってもかまわない。
【0035】本発明の鋼板は表面処理鋼板を含み、熱間
圧延鋼板あるいは冷間圧延鋼板に表面処理をすることで
加工硬化性に優れた表面処理鋼板として使用することに
も適する。すなわち、溶融金属めっき(亜鉛、アルミ、
亜鉛−アルミ合金)や合金化溶融亜鉛めっき、電気亜鉛
めっき、電気亜鉛合金めっき、有機複合めっき、錫めっ
き等の処理を単独あるいは適宜複合して表面処理して
も、優れた加工硬化性を損なうことはない。
【0036】
【実施例】
実施例1 表1、表2の化学成分を有する鋼板の1〜47は、溶鋼
を連続鋳造し、加熱温度:1050〜1300℃、仕上
温度:870〜910℃、巻取温度650〜720℃
(鋼板6、10を除く)で熱間圧延して板厚2.0〜
4.0mmの熱延板とした。
【0037】鋼板6、10に関しては、巻取温度620
℃、530℃で巻き取った後、酸洗を行い熱延鋼板を得
た。鋼板10の熱延板にはさらに連続溶融亜鉛めっきも
施した。
【0038】その他の鋼板は、熱間圧延後、酸洗し、圧
下率65%〜85%で板厚0.6〜0.8mmに冷間圧
延で製造した。引き続き、連続焼鈍ライン(CAL)あ
るいは連続溶融亜鉛めっきライン(CGL)で焼鈍し
た。連続溶融亜鉛メッキラインでは焼鈍後、溶融亜鉛め
っき又は合金化溶融亜鉛めっきを施した。また、鋼板1
6は冷間圧延後、連続焼鈍以外に、箱焼鈍(BAF)も
行った。
【0039】これらの工程の後に伸長率1.0〜1.5
%で調質圧延した。連続焼鈍ラインで焼鈍した鋼板の一
部は電気合金亜鉛めっきおよび有機複合被覆等の表面処
理を施した。なお、これらの化学成分の残りの成分は、
Feおよび不可避不純物である。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】これらの鋼板の焼鈍温度、YP(降伏応
力)、2%WH(加工硬化)の結果を表3に示す。2%
WHは降伏応力と2%引張りひずみ時の流動応力の差で
ある。
【0043】
【表3】
【0044】本発明の鋼板(鋼1〜23)は、2%WH
71MPa以上で、加工硬化性に優れていることが明
らかである。
【0045】これに対して、比較鋼板は成分が適性に構
成されていないため、加工硬化性が低い。鋼板(鋼2
9、37、40)はC量が多過ぎ、鋼板(鋼33、3
5、36)はN量が多過ぎ、鋼板(鋼25、26、3
8)はO量が多過ぎ、鋼板(鋼27、31、32)は
C、N、O量の各々は本発明の範囲内であるもののC、
N、Oの和が0.0055%を超えるため、各々加工硬
化性が低く、良好な性能を得ることが出来ない。
【0046】さらに、比較鋼板(鋼24、28、30、
34、39、41、42)はNb、Ti、Bなどの炭化
物形成元素の添加量が多いため、加工硬化量が低い。鋼
板(43、44、45、46、47)は各々Mn、S
i、P、S、Sol.Alの含有量が多過ぎるため加工
硬化量が低い。
【0047】また、本発明の鋼板は鋼14のように箱焼
鈍でも製造が可能である。更に、実施例は連続鋳造のみ
であるが、普通造塊でも可能である。
【0048】
【発明の効果】極低炭素鋼の降伏点の低いことを生かし
つつ、鋼中のC、N、O量などを適切な範囲とすること
により、加工硬化性に優れた鋼板を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】2%WHとC+N+O量(重量%)の関係を示
す図である。
【図2】2%WHとC量(重量%)の関係を示す図であ
る。
【図3】2%WHとN量(重量%)の関係を示す図であ
る。
【図4】2%WHとO量(重量%)の関係を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 康幸 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−112845(JP,A) 特開 平2−156023(JP,A) 特開 昭58−110659(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でC:0.0030%以下、S
    i:1%以下、Mn:0.05〜2%、P:0.1%以
    下、S:0.002〜0.015%、Sol.Al:
    0.01〜0.1%、N:0.0020%以下、O:
    0.002%以下、Nb:0.02%以下(0を含
    む)、Ti:0.11%以下(0を含む)、B:0.0
    01%以下(0を含む)で、かつC+N+O≦0.00
    55%を満たす範囲で含有することを特徴とする加工硬
    化性に優れた鋼板。
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