JPH07173575A

JPH07173575A - 低温の塗装焼付温度にて焼付硬化性を有する良加工性高強度薄鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH07173575A
Application number: JP31806393A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Koyama; 一夫小山; Naoki Yoshinaga; 直樹吉永
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-07-11

Abstract

(57)【要約】【目的】低温の塗装焼付温度にて焼付硬化性（ＢＨ
性）を発揮する良加工性高強度薄鋼板およびその製造方
法を提供すること。【構成】Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐで固溶体強化した極低炭素Ｎ
ｂ添加鋼（Ｎｂ／Ｃ≧７．７５、場合によってはＴｉま
たは／かつＢを添加してもよい）において高密度のＮｂ
高濃度域と一定の固溶炭素量を含ませる。製造方法とし
ては、成分の他に、圧下条件を中心とする特定の熱延条
件と高温焼鈍を組み合わせる。【効果】低温の塗装焼付温度にてもＢＨ性を付与させ
られたことにより、塗装焼付での省エネと、軽量化とい
う省資源・コスト低減が両立可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の産業上の利用分野は、自
動車用に使用される高強度薄鋼板で、省エネルギーのた
め低温で処理される傾向にある塗装焼付に対応した硬化
性を有する高強度薄鋼板およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス成形時には軟質高加工性を有し、
プレス加工後の塗装焼付処理により硬化することで耐デ
ント性等の部材強度を向上させる塗装焼付硬化性高強度
薄鋼板は、広く使用されており一部ＪＩＳにも取り入れ
られている（ＪＩＳＧ３１３５記載のＳＰＦＣ３
４０Ｈ）。この場合のプレス＋塗装焼付条件は、ＪＩＳ
Ｇ３１３５の付属書に記されているように、通常２
％予ひずみと１７０℃，２０ｍｉｎの熱処理である。す
なわち塗装焼付硬化量（以下、ＢＨ量という）は２％の
予ひずみを与えた試料に１７０℃，２０ｍｉｎの熱処理
を施した後再引張を行い、この時の降伏点強度から予ひ
ずみ後の流動応力を差し引いた値で示される。

【０００３】このＢＨ性は通常、浸入型固溶元素である
固溶炭素によるひずみ時効を利用して付与される。すな
わち鋼中に５〜２０ｐｐｍの炭素を固溶状態で残留さ
せ、この炭素がプレス成形により導入された転位に作用
してひずみ時効を起こさせ、鋼の降伏点強度を３０〜７
０Ｎ／ｍｍ² 上昇させる。

【０００４】従来のＢＨ鋼板の製造方法はいくつか提案
されている。低炭素アルミキルド鋼を用いた箱焼鈍によ
るもの、同じく低炭素アルミキルド鋼を用い連続焼鈍に
よるもの、さらに極低炭素アルミキルド鋼を用いるも
の、以上大きく３つの方法がある。前２者については第
７４，７５回西山記念技術講座「自動車用高強度薄板鋼
板の製造技術・利用技術の進歩」（（社）日本鉄鋼協会
（１９８１）），ｐ．９５〜１２４に引用解説されてい
る。また、第３番目の技術については特公昭６１−４５
６８９号公報、あるいは特公昭６０−１７００４号公報
記載の技術が例としてあげられる。

【０００５】しかし、近年省エネルギーのため、あるい
は環境問題から水溶性塗料を用いるため、低温で塗料を
焼き付ける傾向がでてきた。すなわち焼付温度が１５０
℃あるいは１２０℃という低温になってきた。そのため
固溶炭素の拡散を利用する従来のＢＨ鋼板では十分なＢ
Ｈ性が得られなくなってきた。あるいは逆にこの温度条
件で十分なＢＨ性を付与させるために固溶炭素を多量に
含有させるとユーザーでプレス成形するまでの常温放置
の状態で時効が進みプレス時に硬くなり成形不良になる
といった常温時効性の問題が生じる。すなわち常温時効
性とＢＨ性の両立が果たせなくなる。この状態でＢＨ鋼
板をあくまで使うには常温放置をできるだけなくす、い
わゆるジャストインタイムの納期管理を行う方法が考え
られる。しかし、そのためには生産管理、納入・輸送管
理等膨大な費用が生じ、近年ますます現実的ではなくな
ってきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、このような状況に鑑み、常温では実質非時
効で、プレス成形後１００〜１５０℃の低温の塗装焼付
にても従来ＢＨ鋼板並みの３０〜５０Ｎ／ｍｍ² のＢＨ
性を有する新機能高強度薄鋼板を実現させることであ
る。もちろんその他の成形性や溶接性等の機能は従来品
と同等とする。なお、ここで言う薄鋼板とは冷延・焼鈍
されて製造される鋼板で通常の冷延鋼板、この冷延鋼板
にさらに電気めっきを施す電気めっき鋼板あるいは冷延
後、連続溶融亜鉛めっきラインを通板して製造される溶
融亜鉛めっき鋼板を指す。また、溶融亜鉛めっき鋼板は
亜鉛めっき層を鉄と合金化させた合金化溶融亜鉛めっき
鋼板も含む。

【０００７】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段は、上記３種のＢＨ付与方法のうち第３の方法の中で
特に焼鈍溶解型と呼ばれる方法における新しい発見に基
づいており、この発見をさらに昇華させたものが本発明
である。すなわち本発明の骨子とするところは、（１）質量割合でＣ：０．００１５〜０．００４０％、
Ｓｉ≦１．０％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％、Ｐ：
０．０２〜０．０８％、Ｓ≦０．０１５％、Ａｌ：０．
０１〜０．１０％、Ｎ≦０．００３０％、Ｎｂ：０．０
１〜０．０５％、を含有し、かつＮｂ／Ｃ≧７．７５で
残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなる鋼であっ
て、２．０×１０¹⁹〜５．０×１０²¹１／ｍ³ の個数密
度のＮｂ高濃度域と４〜１５ｐｐｍの固溶炭素を有する
ことを特徴とする低温の塗装焼付温度にて焼付硬化性を
有する良加工性高強度薄鋼板。

【０００８】（２）前記（１）記載に加えて、Ｔｉ：Ｎ
量以上でかつ５×Ｎ量以下を含有する低温の塗装焼付温
度にて焼付硬化性を有する良加工性高強度薄鋼板。（３）前記（１）又は（２）記載に加えて、Ｂ：０．０
００３〜０．００２０％を含有する低温の塗装焼付温度
にて焼付硬化性を有する良加工性高強度薄鋼板（４）前記（１）、（２）または（３）のいずれかに記
載の組成からなる鋼を、熱間圧延するに際して、仕上終
了温度を８６０〜９６０℃とし、９８０℃以下の温度域
での全圧下量を９０％以上とし、６５０〜７５０℃の温
度域で巻取り、続いて冷延後８３０〜９００℃で連続焼
鈍を行うことを特徴とする低温の塗装焼付温度にて焼付
硬化性を有する良加工性高強度薄鋼板の製造方法にあ
る。

【０００９】すなわち本発明は、熱延鋼板で生じたＮｂ
Ｃが、焼鈍時に溶解するがこのときの非平衡状態の鋼中
固溶Ｎｂ分布と、同時に生じる４〜１５ｐｐｍの固溶炭
素に基づいており、これにより常温実質非時効と低温塗
装焼付硬化性を両立させたものである。また、基本的に
冷延・再結晶焼鈍は浸入型固溶体元素のない、いわゆる
ＩＦ（インタースティシャルフリー：Ｉｎｔｅｒｓｔｉ
ｔｉａｌＦｒｅｅ）の状態で行われるため深絞りの指
標であるランクフォード値（以下、ｒ値と記す。また、
面内平均ｒ値をｒａｖｅで示す）や伸びも従来ＩＦ鋼同
様極めて良好である。

【００１０】

【作用】本発明にあっては製品の２．０×１０¹⁹〜５．
０×１０²¹１／ｍ³ の個数密度のＮｂ高濃度域を生成さ
せることが重要である。これは熱延板段階での適切なＮ
ｂＣの析出によってほぼ決定される。この状態を焼鈍後
の製品板で直接に定量的に規定することは現在に於ける
技術では困難である。そこで間接的にその作用効果と定
量的な規定値を定めた。

【００１１】０．００２２％Ｃ−０．２６％Ｓｉ−０．
８８％Ｍｎ−０．０５７％Ｐ−０．００６５％Ｓ−０．
０４１％Ａｌ−０．００２２％Ｎ−０．０２９％Ｎｂ−
０．００６％Ｔｉ−０．０００８％Ｂ−Ｆｅ鋼の熱延板
を種々の熱処理を行い、析出物（ＴｉＮ、ＮｂＣ、Ｍｎ
Ｓ等があるが変化するのは主としてＮｂＣと考えられ
る）の状態を大きく変化させた。この熱延板を７７％冷
延を行い、続いて８７０℃，１ｍｉｎの再結晶焼鈍を行
い、さらに０．５％の調質圧延を行った後ＢＨ性を調べ
た。ＢＨ性は２％予ひずみ後、１２０℃および１７０℃
の２つの焼付条件で行った。図１にこの結果を示す。な
お、熱延板の析出物の個数密度は、析出物の個数を抽出
レプリカにより求め、一方電解研磨による研磨体積を電
解条件より計算し、算出した。

【００１２】図よりわかるようにＢＨ条件が１７０℃の
場合はこの析出物の影響は小さいがＢＨ条件が１２０℃
と低くなると析出物の密度の影響が大きく現れる。所定
のＢＨ量が得られる範囲としてＮｂ高濃度域の密度を
２．０×１０¹⁹〜５．０×１０ ²¹１／ｍ³ とする。な
お、このような析出物の状態は焼鈍後の製品の観察では
定かには認められず、ばらつきの多いデータとなった。
しかし、この製品板を４００℃，２４ｈ時効処理した後
観察すると再び熱延板と同程度の個数密度が認められ
た。したがって、Ｎｂ高濃度域の密度は熱延板の状態あ
るいは製品板の再処理にて規定するものとする。

【００１３】このような熱延板の状態を得るためには、
種々の検討の結果、適切な仕上圧延条件、特に特定温度
以下での圧下量の規定が必須であることが判明した。す
なわち、９８０℃以下仕上圧延終了温度以上での全圧下
量を９０％以上とする必要がある。９０％未満では仕上
圧延終了温度および巻取温度が本発明条件に合致してい
ても適切析出物状態が得られない。熱間圧延中のひずみ
が析出に影響を与えているものと推定される。

【００１４】仕上圧延終了温度は８６０〜９６０℃とす
る必要がある。８６０℃未満ではフェライト域圧延量が
多すぎて良好な機械的性質、特にｒ値が得られない。一
方上限は９６０℃である。この値を越えると良好な析出
物状態が得られない。巻取温度は６５０〜７５０℃とす
る。６５０℃未満では固溶炭素が残留し冷延・再結晶焼
鈍時に良好な集合組織が得られずｒ値が劣化する。一
方、７５０℃超では良好な析出物状態が得られない。

【００１５】次に成分について述べる。Ｃは０．００１
５〜０．００４０％とする。ＣはＢＨ性の源であり、高
温焼鈍でＮｂＣを溶解したとしても０．００１５％未満
では十分なＢＨ性は得られない。一方、０．００４０％
を越えるとそもそもＩＦ鋼としての良好な材質が得られ
ない。Ｓｉは１．０％以下添加する。固溶体強化元素と
して延性をあまり損なうことなく鋼を強化するためであ
る。しかし、Ｓｉは強固な酸化皮膜を作り表面処理性に
悪影響を及ぼす。そのため添加量は１．０％以下とす
る。溶融亜鉛めっき鋼板等この悪影響が看過できない場
合等はＳｉを添加せずにＭｎとＰの固溶体強化で高強度
化を達成することが好ましい。

【００１６】Ｍｎはやはり固溶体強化元素として０．２
０〜１．５０％添加する。Ｍｎは表面に対する悪影響も
比較的少ないため強化元素としては最適であり、強化の
ためには０．２０％は必要である。一方多量の添加は経
済性を損なう。そのため上限は１．５０％程度とする。
Ｐは大きい固溶体強化能を有する。したがって本発明で
は０．０２％以上添加する。しかしＰは鋼を脆化させる
ので上限を０．０８％とする。Ｓは０．０１５％以下と
する。この量を越えると介在物が増し所定の良加工性軟
鋼板としての材質が得られない。

【００１７】Ａｌは脱酸剤として用いる。０．０１％未
満では脱酸が不十分となり介在物が増し鋼の特性を劣化
させる。一方０．１０％超ではやはり介在物が増しよく
ない。またＡｌはＴｉを添加しない場合、ＮをＡｌＮと
して鋼中に固定するためにも必要である。Ｎは０．００
３０％以下とする。Ｎは固溶状態で熱延板に存在すると
固溶炭素と同様、良好な集合組織形成に悪影響を及ぼ
す。したがって、まず全体量を０．００３０％以下とす
る。これ以上では高温巻取を施しても熱延板でＡｌＮ形
成が不十分となる。あるいはＴｉを添加してＴｉＮとし
て固定する場合でもいたずらにＴｉＮを増すだけでメリ
ットはない。このようにＮの固定にはＴｉを用いてもよ
い。その場合Ｔｉ量は当然Ｎ量以上でなければならな
い。一方、５×Ｎ量超では過剰Ｔｉが生じこれが炭化物
形成に影響を及ぼし本発明の根本の効果を損ねる。

【００１８】Ｎｂは本発明にあっては極めて重要な元素
である。本発明はＮｂＣの析出、再溶解および固溶Ｎｂ
の非平衡状態に基づいている。Ｎｂが０．０１％未満で
は熱延板でのＣの固定に不十分である。一方、Ｎｂが
０．０５％を越えると焼鈍時のＮｂＣの溶解が困難にな
り、所定のＢＨ性が得られない。また、本発明にあって
は熱延板では固溶炭素はなくす必要があり、それはＮｂ
Ｃとして固定することで達成される。したがって、Ｎｂ
はＣの原子量比以上添加する必要がある。すなわちＮｂ
／Ｃ≧７．７５とする必要がある。

【００１９】さらに本発明鋼では４〜１５ｐｐｍの固溶
炭素が製品板に存在する必要がある。この固溶炭素はＢ
Ｈ性の源であり、４ｐｐｍ未満では所定のＢＨ量が得ら
れず、一方１５ｐｐｍを越える固溶炭素は逆に常温の耐
時効性が保てない。なお、固溶炭素の測定は通常内部摩
擦法によって行われる。スネークピーク高さを測定し固
溶炭素に換算すればよい。

【００２０】上述の量の固溶炭素は上記成分および状態
条件、あるいは工程条件に高温焼鈍を施すことで得られ
る。焼鈍温度の最小値は８３０℃である。一方、９００
℃を越える焼鈍はオーステナイト相が生じｒ値を損な
う。焼鈍時間は通常の連続焼鈍あるいは連続溶融亜鉛め
っきラインでの焼鈍の時間である３０ｓ〜３００ｓでよ
い。

【００２１】また、再結晶焼鈍前の冷延率は通常の６０
〜９０％でよいが、より高ｒ値とするためには７５％以
上の高冷延率とすることが好ましい。焼鈍後、０．２〜
１．５％の調質圧延を施して製品とされるが、高すぎる
調質圧延は鋼の材質を劣化させるので０．８％以下とす
ることが好ましい。焼鈍は冷延鋼板の場合は通常の連続
焼鈍で行い、過時効の有無、冷却方式等に関しては特に
限定するところではない。また、溶融亜鉛めっき鋼板の
場合、通常の連続溶融亜鉛めっきラインでの焼鈍でよ
い。

【００２２】しかし、Ｎｂの非平衡状態を利用するため
この状態を凍結する意味で、焼鈍後は５℃／ｓ以上で冷
却することが好ましい。また、過時効が設置されている
場合は、過時効条件として３５０℃以下で５ｍｉｎ以下
とすることが好ましい。溶融亜鉛めっき後めっき層の合
金化処理を行って合金化溶融亜鉛めっき鋼板としてもよ
い。なぜなら合金化処理時間は通常短時間のため本発明
効果に影響するところは少ない。

【００２３】

【実施例】次に実施例を示す。表１に実施例に供した鋼
の化学成分を示す。工程は転炉−ＲＨ脱ガス−ＣＣであ
る。こうしてできたスラブは熱延される。熱延条件を表
２に示す。表３で本発明と記したものが本発明条件を満
たすものである。熱延板特性中のＮｂＣ密度が本発明で
言うＮｂ高濃度域の密度に対応する量である。熱延後、
冷延・連続焼鈍された後さらに０．５％の調質圧延を加
え製品となる。冷延・連続焼鈍条件および製品板の特性
を同じく表２及び表３に示す。本発明鋼は高強度鋼板と
して必要な３４０〜４５０Ｎ／ｍｍ² 級の引張強度に加
え、高Ｅｌ、高ｒ値の良加工性を示すとともに１７０℃
でのＢＨ性はもちろん１５０℃、１２０℃の低温焼付温
度においても４０Ｎ／ｍｍ² 以上の高いＢＨ量を有す
る。常温放置（ここでは４０℃，４０日で評価）での機
械試験値劣化はほとんどない。一方、比較鋼では、低温
焼付温度においてはＢＨ量が低いか、あるいは／かつ常
温で時効劣化するか、あるいは／かつ加工性が劣るかの
欠陥を有する。なお、表２及び表３には溶融亜鉛めっき
ラインでの結果も示したが、冷延鋼板同様良好な加工性
と、広い温度範囲でのＢＨ性と、常温実質非時効を有す
ることが明かである。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【発明の効果】本発明により、塗装焼付の低温化という
省エネ、省資源に基づいた産業界の要請に答えることが
でき、本来、省材料ということに根ざしたＢＨ特性をさ
らに発展させることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱延板析出物密度と１７０℃および１２０℃焼
付によるＢＨ量との関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量割合（以下、成分含有量に関しては
同様）でＣ：０．００１５〜０．００４０％、Ｓｉ≦１．０％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％、Ｐ：０．０２〜０．０８％、Ｓ≦０．０１５％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｎ≦０．００３０％、Ｎｂ：０．０１〜０．０５％、を含有し、かつＮｂ／Ｃ≧７．７５で残部Ｆｅおよび不
可避的不純物元素からなる鋼であって、２．０×１０¹⁹
〜５．０×１０²¹１／ｍ³ の個数密度のＮｂ高濃度域と
４〜１５ｐｐｍの固溶炭素を有することを特徴とする低
温の塗装焼付温度にて焼付硬化性を有する良加工性高強
度薄鋼板。
【請求項２】請求項１記載に加えて、Ｔｉ：Ｎ量以上
でかつ５×Ｎ量以下を含有する低温の塗装焼付温度にて
焼付硬化性を有する良加工性高強度薄鋼板．
【請求項３】請求項１または２記載に加えて、Ｂ：
０．０００３〜０．００２０％を含有する低温の塗装焼
付温度にて焼付硬化性を有する良加工性高強度薄鋼板。
【請求項４】請求項１、２または３のいずれかに記載
の組成からなる鋼を、熱間圧延するに際して、仕上終了
温度を８６０〜９６０℃とし、９８０℃以下の温度域で
の全圧下量を９０％以上とし、６５０〜７５０℃の温度
域で巻取り、続いて冷延後８３０〜９００℃で連続焼鈍
を行うことを特徴とする低温の塗装焼付温度にて焼付硬
化性を有する良加工性高強度薄鋼板の製造方法。