JP3420370B2

JP3420370B2 - プレス成形性に優れた薄鋼板およびその製造方法

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Publication number: JP3420370B2
Application number: JP05753295A
Authority: JP
Inventors: 英子安原; 坂田　　敬; 俊之加藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 2003-06-23
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: DE69618263D1; DE69618263T2; JPH08253840A; CA2171920A1; CN1063802C; CN1141352A; EP0732412A3; EP0732412B1; KR960034447A; US5846343A; TW374800B; EP0732412A2; KR100259404B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用鋼板, めっき
鋼板などとして用いて好適な、優れた深絞り性を有する
薄鋼板およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、環境問題などの高まりから、自動
車の排気ガス規制が論議されており、特にその排ガス量
を抑制する上で有効となる燃費向上のために、自動車の
軽量化が注目されている。その自動車車体の軽量化に
は、車体外板用鋼板の厚さを薄くすることが有効であ
る。こうした要請に応えられるものとしては、引張強さ
が 400〜550 MPa でかつ優れたプレス成形性を有する高
張力鋼板が有効である。しかしながら、このような高張
力鋼板については、添加された強化元素によりプレス成
形性が低下したり、めっき性の劣化を招いたり、また、
板厚の減少にともなって延性が低下するというような各
種の問題点も噴出し、実用化にはまだ多くの解決すべき
課題が残されていた。その他、軽量化を図る方法とし
て、これまでは多くの構成部分からなっていた部品を一
体成形する方法についても検討された。しかしながら、
これまでのところ、従来の薄鋼板ではプレス成形性が不
十分でこうした要請に十分に応えられるものは少ないの
が実情である。

【０００３】こうしたなかで、上述した要請に応えるた
めに、プレス成形性が今まで以上に優れた深絞り用冷延
鋼板を製造しようとする試みがある。例えば、特開平４
−116124号公報に開示されているようなものがその１つ
である。この従来技術は、Ｃ, Ｎ, Ｓ, Ｐを極力低減
し、かつ 0.5×Si＋Ｐ＜0.012 ％とすることにより、全
伸びが54％以上、ｒ値が 2.4以上を示す冷延鋼板の製造
が可能であるとしている。しかしながら、この方法は、
高ｒ値といっても実施例より明らかなように、たかだか
2.7 が最高である。冷延鋼板は通常、溶融亜鉛めっき等
のめっきを施して使用されることが多く、そのためにｒ
値は、このようなめっきにより冷延鋼板に比べ 0.2〜0.
3 程度低下するのが普通である。従って、冷延鋼板のｒ
値はもっと高ｒ値のものでなければならない。また、特
開平６−172868号公報には、さらに高いｒ値を得る製造
方法が開示されている。しかし、この方法は、再結晶焼
鈍において露点、雰囲気の制御が必要であること、箱焼
鈍のため効率が悪いことなどの問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、鋼の
成分組成、製造のプロセスを工夫することにより、全伸
びおよびｒ値がともに高く深絞り性に優れた薄鋼板を得
ることを目的とする。また、本発明の他の目的は、かか
る薄鋼板を有利に製造する方法について提案することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上掲の目的を実現するた
めに鋭意研究を重ねた結果、発明者らは、鋼の成分組成
を下記のように設計することにより、従来よりも格段に
優れた深絞り性を有する薄鋼板の製造が可能になること
を突き止めた。即ち、本発明は、 (1) Ｃ：0.001 wt％以下、 Si：0.1 wt％以下、Mn：0.
3 wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.003 wt％以
下、 Al：0.1 wt％以下、Ｎ：0.002 wt％以下、 Ti：
0.005 〜0.02wt％、Nb：0.001 〜0.01wt％を含有し、か
つＣ, ＳおよびＮはＣ＋Ｓ＋Ｎ≦0.004 wt％の関係を満
足して含有し、そして、Tiは、Ｃ, ＳおよびＮとの関係
において、下記式；４×（Ｃwt%)≦(Ti wt%)−48/14(Ｎwt%)−48/32(Ｓwt%)
≦12×（Ｃwt%) を満足するように含有し、残部はFeおよび不可避的不純
物よりなるプレス成形性に優れた薄鋼板である。 (2) また、本発明は、上記の成分に加えさらに、合金元
素としてＢ：0.0001〜0.0010wt％を含有する薄鋼板であ
ってもよい。 (3) 上記薄鋼板は、(1) または(2) に記載した成分組成
よりなる鋼スラブを、 900℃〜1300℃の温度範囲でかつ
下記式；Ｔ(K) ×（Ｃ wt%＋Ｓ wt% )≦4.0 の条件を満たす温度Ｔ(K) に均熱保持し、その後、熱間
仕上げ圧延温度：Ａc₃変態点以上の熱間圧延を行い、 6
50℃以下の温度において巻取り、酸洗後に圧下率：65％
〜90％の冷間圧延を行い、その後、 700〜950 ℃の温度
範囲で再結晶焼鈍を施すことにより製造する。

【０００６】

【作用】まず、本発明にかかる薄鋼板を開発するに到っ
た背景について、図示する実験結果をもとに、特に数値
限定の根拠となる研究結果について説明する。実験にお
いて供試材（薄鋼板）は、Si：0.01wt％, Mn：0.1 wt
％, Ｐ：0.01wt％, Al：0.04wt％, Nb：0.005 wt％, Ｃ
＋Ｓ＋Ｎ＝0.0015〜0.009 wt％, Ti：0.005 〜0.04wt％
よりなる成分組成のシートバーを、900 ℃〜1300℃でＴ
×（Ｃ wt%＋Ｓwt%)≦4.0 （Ｔ：加熱温度(K))を満足す
る温度に加熱−均熱後、熱間圧延したのち、550 ℃−１
hrの条件で巻取った。次いで酸洗してから圧下率85％の
冷間圧延を行った後、連続焼鈍温度 880℃で20秒均熱保
持することにより製造した。

【０００７】この実験はまず、深絞り性に及ぼすＣ,
Ｓ, Ｎの相乗効果について調べた。図１に、（Ｃ＋Ｓ＋
Ｎ）wt％とｒ値およびEl値との関係を示す。ここで、ｒ
値とは、ＪＩＳ５号引張試験片を使用し、15％予歪みを
与えた後、３点法により測定しＬ方向（圧延方向,
ｒ_L）、Ｄ方向（圧延方向に対して45゜の方向ｒ_D）、
Ｃ方向 (圧延方向に対して90゜の方向, ｒ_C）の平均値
としてｒ＝（ｒ_L＋２×ｒ_D＋ｒ_C）／４から求めたものである。この図から明らかなように、ｒ
値, El値はＣ＋Ｓ＋Ｎ（wt％）に強く依存し、Ｃ＋Ｓ＋
Ｎ（wt％）≦ 0.004wt％のとき著しく向上している。さ
らに、4 ≦Ti^*／Ｃ≦12の場合にｒ値、El値の向上が著
しい。この理由の詳細は解明されていないが、Ｃ、Ｓ、
Ｎ量の低減により熱延鋼板中の析出物分布が変化し、ｒ
値に有利な再結晶集合組織が発達し、伸びが向上したも
のと考えられる。

【０００８】次に、発明者らは、薄鋼板の深絞り性を改
善するために、特にこの深絞り性に及ぼすTiとＣ，Ｓお
よびＮとの関係についても検討した。この実験で用いた
供試材（薄鋼板）は、Si：0.01wt％，Mn：0.1wt％，
Ｐ：0.01wt％，Al：0.04wt％，Nb：0.005wt％，Ｂ：0.0
003wt％，Ti：0.005〜0.04wt％，Ｃ＋Ｓ＋Ｎ≦0.004wt
％なる成分組成のシートバーを、900℃〜1300℃に加熱
−均熱後、熱間圧延したのち550℃−１hrの条件で巻取
った。次いで酸洗し、冷間圧下率85％の冷間圧延を行っ
た後、連続焼鈍温度 880℃で20秒均熱保持することによ
り製造した。

【０００９】図２は、この実験において、T(K)×(C+S+
N)(wt％）とｒ値、El値との関係を調べた結果である。
この図に明らかなとおり、ｒ値およびEl値はT(K)×(C+
S)(wt％）に大きく影響し、T(K)×(C+S)(wt％）≦4.0
のとき、最も高いｒ値, El値を示すことがわかる。そこ
で発明者らは、この図２に示す実験結果をもとにさらに
種々検討した結果、以下に述べるような成分組成とする
ことが有効であることを突き止めたのである。以下に、
各成分の組成限定の理由について説明する。

【００１０】Ｃ：0.001 wt％以下、Ｓ：0.003 wt％以
下、Ｎ：0.002 wt％以下Ｃ, Ｓ, Ｎは、本発明において重要な成分であり、これ
らの相乗作用によって熱延板の析出挙動に影響を与え、
材料特性, 特に全伸びやｒ値に大きな影響を与えるの
で、その合計量を制限しなければならない。なお、個々
の成分については、Ｃの場合、延性, 深絞り性, 耐時効
性および再結晶温度の低下のために0.001 wt％を上限と
して含有させ、ＳもＣと同様に多量に添加すると深絞り
性等に悪影響を及ぼすために0.003 wt％を上限として含
有させ、そしてＮも、Ｃ, Ｓと同様の理由のために0.00
2 wt％を上限として含有させる。また、これらの合計量
については、上述した実験結果から明らかなように、加
工性（ｒ値, El値) を考慮して、( Ｃ＋Ｓ＋Ｎ) ≦0.00
4 wt％に限定した。

【００１１】Si：0.1 wt％以下 Siは、鋼を強化する作用があり、強度に応じて必要量添
加されるが、その添加量が0.1 wt％を超えると加工性が
劣化するので 0.1wt％以下に限定した。好ましくは、0.
05wt％が望ましい。 Mn：0.3 wt％以下 Mnは、鋼の製造上、脱酸元素として必要な成分である
が、過剰に添加すると鋼を脆化したり、強度が必要以上
に高くなる。このために 0.3wt％以下に限定した。Ｐ：0.05wt％以下Ｐは、鋼を強化する作用があり、要求強度レベルに応じ
て量が調整されるが、その量が0.05wt％を超えると加工
性が劣化するので0.05wt％以下に限定した。 Al：0.1 wt％以下 Alは、溶鋼脱酸のために使用するが、炭窒化物形成元素
の歩留り向上のためにも必要に応じて添加される。しか
し、 0.1wt％を超えて添加しても脱酸効果が飽和するの
で、0.1 wt％以下に限定した。

【００１２】Ti：0.005 〜0.02wt％ Tiは、Ｃ, Ｎ, Ｓとの関係で本発明において重要な役割
を担う成分であり、Ｃ, Ｎ, ＳをそれぞれTiＣ, TiＮ,
TiＳとして析出固定するために添加される。その量が0.
005 wt％以下では添加効果がなく、一方、0.02wt％以上
の添加は加工性をむしろ悪化させるため、良好な加工性
を得るためには、その含有量は0.02wt％以下に限定する
必要がある。

【００１３】また、このTiについてはさらにＣとの関係
で、 (Ti^*wt%)/ ＝( Ｃwt%)＝４〜12の関係を満足する
ように含有していることが必要である。ただし、上記Ti
^*は、 ( Ti^*wt%) ＝(Tiwt%) − 48/14 (Ｎwt%)− 48/32 (Ｓ
wt％) このTi^*／Ｃとの比が４以上になると、薄鋼板は高ｒ値
が得られる。しかし、この値が12を超えるとTiの割合が
大きすぎて却ってｒ値を低下させるし、鋼板の表面性
状、コストの点でも不利になる。従ってTiの添加量は、
ＣおよびＮ, Ｓとの関係を考慮するとさらに、次式；４×(C%)≦(Ti wt%)− 48/14(N wt%) −48/32(S wt％)
≦12×Ｃのように制御することが必要である。

【００１４】Nb：0.001 〜0.01wt％ Nbは、Tiと複合添加したときに、加工性を向上させる効
果を有するが、0.001wt％未満ではその添加の効果がな
く、一方、過剰な添加はむしろ加工性を悪化させるた
め、良好な加工性を得るためにその含有量を0.001 〜0.
01wt％に限定した。Ｂ：0.0001〜0.0010wt％Ｂは、耐二次加工脆性および面内異方性の向上のために
添加するが、0.0001wt％未満ではその添加効果がなく、
一方、0.0010wt％を超えて添加すると加工性が劣化する
ので、0.0001〜0.0010wt％に限定した。

【００１５】次に、本発明の製造方法について説明す
る。使用する鋼スラブは、上述した成分組成のとおりの
ものであり、この鋼スラブは次のような熱間圧延条件で
行われる。スラブ加熱温度は、 900℃〜1300℃の温度範
囲であり、上述した実験結果から明らかなように、加熱
温度ＴがＴ(K) ×〔Ｃwt% ＋Ｓwt% 〕≦4.0 の場合に加
工性が非常に向上する。その後、Ａc₃変態点以上の温度
で熱間圧延を行う。また、この熱間圧延時の仕上げ温度
は、加工性の向上の点からＡr₃変態点以上にすることが
望ましい。次に、この熱間圧延後の熱延巻取りは650 ℃
以下の温度で行うのがよく、析出の促進および粗大化に
よる加工性の改善のためには 500〜600 ℃の巻取温度が
好適である。

【００１６】このようにして得られた熱延板について、
次いで以下に説明するような条件の冷間圧延を行う。本
発明における冷間圧延においては、冷延の圧下率は高い
程ｒ値の高い鋼板が得られるが、とくに65％以上の冷間
圧下率で冷間圧延を行えば、良好な特性を得ることがで
きる。ただし、この圧下率が90％を超えると加工性が却
って悪化するので90％以下とする。好ましくは70〜85％
がよい。

【００１７】こうして得られた冷延板については、その
後、再結晶焼鈍を行う。冷間圧延後のこの再結晶焼鈍
は、 700〜950 ℃の温度範囲内であればよいが、望まし
くは800 ℃以上で焼鈍する方がよい。焼鈍方法として
は、連続焼鈍法、箱焼鈍法のどちらでもよい。なお、こ
の発明は、焼鈍工程に連続焼鈍ラインまたは連続溶融亜
鉛めっきラインを用いてよく、また、溶融亜鉛めっき法
としては、合金化溶融亜鉛めっき、非合金化溶融亜鉛め
っきの１層めっきまたは２層めっきが良く適合する。

【００１８】

【実施例】表１に示す成分組成の鋼スラブを、加熱−均
熱後、熱間粗圧延を行った後さらに熱間仕上げ圧延を行
った。得られたその熱延板を巻取り後、酸洗してから圧
下率80％の冷間圧延を行って 0.8mm厚の冷延板とした
後、連続焼鈍を施した。このようにして得られた薄鋼板
の材料特性を熱延条件、焼鈍条件と共に表２に示す。こ
こで、ｒ値とは、前述のようにJIS ５号引張試験片を使
用し、15％予歪みを与えた後、３点法により測定しＬ方
向（圧延方向）、Ｄ方向（圧延方向に対して45゜の方
向) 、Ｃ方向( 圧延方向に対して90゜の方向) の平均値
としてｒ（ｒ_L＋２×ｒ_D＋ｒ_C）／４から求めたものである。表２に示す結果から明らかなよ
うに、本発明に適合する成分組成を有しかつ適合する製
造条件において製造した薄鋼板は、いずれもEl値, ｒ値
が高く優れた加工性を有することが判る。これに対して
比較例は、いずれも加工性が劣っている。

【００１９】また、表３に示す条件で製造した冷延鋼板
を使用して、連続溶融亜鉛めっきおよび電気亜鉛めっき
ラインにて亜鉛めっきを施したものの材料特性を表３に
併せて示す。この表に示す結果から明らかなように、本
発明に適合する条件で製造した亜鉛めっき薄鋼板は、優
れた加工性を有することが判る。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来よりも優れた加工性を有する薄鋼板が得られると共
に、このような薄鋼板を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ｒ値およびEl値に及ぼす (Ｃwt% ＋Ｎwt% ＋Ｓ
wt%)、およびTi^*／Ｃの影響を示す図。

【図２】ｒ値およびEl値に及ぼすＴ(K) ×〔 (Ｃwt%)＋
（Ｓwt%)〕の影響を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 9/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.001 wt％以下、 Si：0.1 wt％以
下、 Mn：0.3 wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.003 wt％以下、 Al：0.1 wt％以下、Ｎ：0.002 wt％以下、 Ti：0.005 〜0.02wt％、 Nb：0.001 〜0.01wt％を含有し、かつＣ, ＳおよびＮは
Ｃ＋Ｓ＋Ｎ≦0.004 wt％の関係を満足して含有し、そし
て、Tiは、Ｃ, ＳおよびＮとの関係において、下記式；４×（Ｃwt%)≦(Ti wt%)−48/14(Ｎwt%)−48/32(Ｓwt%)
≦12×（Ｃwt%) を満足するように含有し、残部はFeおよび不可避的不純
物よりなるプレス成形性に優れた薄鋼板。
【請求項２】請求項１に記載の鋼成分の他にさらに、合
金元素としてＢ：0.0001〜0.0010wt％を含有することを
特徴とするプレス成形性に優れた薄鋼板。
【請求項３】請求項１に記載の成分組成よりなる鋼スラ
ブを、 900℃〜1300℃の温度範囲でかつ下記式；Ｔ(K) ×（Ｃ wt%＋Ｓ wt% )≦4.0 の条件を満たす温度Ｔ(K) に均熱保持し、その後、熱間
仕上げ圧延温度：Ａc₃変態点以上の熱間圧延を行い、 6
50℃以下の温度において巻取り、酸洗後に圧下率：65％
〜90％の冷間圧延を行い、その後、 700〜950 ℃の温度
範囲で再結晶焼鈍を施すことを特徴とするプレス成形性
に優れた薄鋼板の製造方法。
【請求項４】請求項２に記載の成分組成よりなる鋼スラ
ブを、 900℃〜1300℃の温度範囲でかつ下記式；Ｔ(K) ×（Ｃ wt%＋Ｓ wt% )≦4.0 の条件を満たす温度Ｔ(K) に均熱保持し、その後、熱間
仕上げ圧延温度：Ａc₃変態点以上の熱間圧延を行い、 6
50℃以下の温度において巻取り、酸洗後に圧下率：65％
〜90％の冷間圧延を行い、その後、 700〜950 ℃の温度
範囲で再結晶焼鈍を施すことを特徴とするプレス成形性
に優れた薄鋼板の製造方法。