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WO2017098983A1 - 成形品の製造方法、及び成形品 - Google Patents

成形品の製造方法、及び成形品 Download PDF

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WO2017098983A1
WO2017098983A1 PCT/JP2016/085633 JP2016085633W WO2017098983A1 WO 2017098983 A1 WO2017098983 A1 WO 2017098983A1 JP 2016085633 W JP2016085633 W JP 2016085633W WO 2017098983 A1 WO2017098983 A1 WO 2017098983A1
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WO
WIPO (PCT)
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molded product
crystal grains
metal plate
tensile deformation
crystal
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/085633
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雅寛 久保
嘉明 中澤
吉田 博司
Original Assignee
新日鐵住金株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to CN201680070927.XA priority patent/CN108368562B/zh
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Priority to EP16872881.4A priority patent/EP3388538B1/en
Priority to MX2018006851A priority patent/MX2018006851A/es
Priority to RU2018124604A priority patent/RU2678350C1/ru
Priority to JP2017518283A priority patent/JP6156613B1/ja
Priority to BR112018011440-5A priority patent/BR112018011440A2/ja
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
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    • C21D9/48Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals deep-drawing sheets
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    • C21D8/04Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C21D8/0405Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing of ferrous alloys
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    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236Cold rolling
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    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12389All metal or with adjacent metals having variation in thickness

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for manufacturing a molded product and a molded product.
  • Patent Document 1 discloses that an uneven stripe pattern appears in parallel with the rolling direction (riding). Specifically, Patent Document 1 discloses the following.
  • the average Taylor factor calculated from all crystal orientations present in the texture is greatly related to ridging resistance.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 5683193
  • Patent Document 1 only shows that ridging is suppressed in the forming process of a metal plate in which a uniaxial tensile deformation in which the rolling width direction is the main strain direction occurs. No consideration is given to the metal plate forming process in which plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur, such as deep drawing and stretch forming.
  • the products of conventional outer plates of automobiles are produced by limiting the amount of strain applied to the product surface to a processing amount that results in a metal plate thickness reduction rate of less than 10%. That is, there are restrictions on the processing conditions in order to avoid rough skin.
  • more complex automotive outer plate product shapes are required, and there is a demand for a method that can achieve both a reduction in the thickness of the metal plate of 10% or more and the suppression of rough skin during forming.
  • an object of one embodiment of the present disclosure is to generate plane strain tensile deformation, plane strain tensile deformation, and biaxial tensile deformation on a metal plate having a bcc structure, and at least the metal plate It is to provide a method for producing a molded product in which the occurrence of rough skin is suppressed and a molded product having excellent design properties can be obtained even when a part of the sheet is subjected to a molding process with a thickness reduction rate of 10% to 30%. .
  • Another object of one embodiment of the present disclosure is a molded product of a metal plate having a bcc structure and having a shape in which plane strain tensile deformation or plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur,
  • the maximum thickness of the product is D1 and the minimum thickness of the molded product is D2
  • the condition of the formula: 10 ⁇ (D1-D2) / D1 ⁇ 100 ⁇ 30, or the maximum hardness of the molded product is H1
  • molding When the minimum hardness of the product is H2, even if it is a molded product that satisfies the condition of the formula: 15 ⁇ (H1 ⁇ H2) / H1 ⁇ 100 ⁇ 40, the occurrence of rough skin is suppressed and the molded product is excellent in design. Is to provide.
  • the inventors In order to manufacture a molded product having a complicated shape in recent years, the inventors have determined the surface properties when forming a metal plate with a large processing amount (processing amount that achieves a plate thickness reduction rate of 10% or more of the metal plate). investigated. As a result, the inventors obtained the following knowledge. Under plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation, crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate having the bcc structure are preferentially deformed and unevenness is developed. Therefore, the inventors focused on the area fraction and average crystal grain size of crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate. As a result, the inventors have found that a molded product having excellent design properties can be obtained by suppressing the development of irregularities and suppressing the occurrence of rough skin by the area fraction and average crystal grain size of these crystal grains.
  • the inventors obtained the following knowledge. Crystal grains other than crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of a metal plate having a bcc structure under plane strain tensile deformation or plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation Preferential deformation and unevenness develop. Therefore, the inventors focused on the area fraction of crystal grains other than crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate. As a result, the inventors have found that, by the area fraction of these crystal grains, it is possible to obtain a molded product that suppresses the development of unevenness, suppresses the occurrence of rough skin, and has an excellent design.
  • the gist of the present disclosure is as follows.
  • the crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate have an area fraction of 0.45 or less and an average crystal grain size of 15 ⁇ m or less.
  • a metal plate having a bcc structure and satisfying the following condition (A) or (B) on the surface of the metal plate plane strain tensile deformation, plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur, and A method for manufacturing a molded product, wherein a molded product is manufactured by performing a molding process in which at least a part of a metal plate has a thickness reduction rate of 10% to 30%.
  • the area fraction of crystal grains other than crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate is 0.25 or more and 0.55 or less.
  • the area fraction of crystal grains other than crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate is 0.55 or less and the average crystal grain size is 15 ⁇ m or less. is there.
  • ⁇ 3> The method for producing a molded article according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the metal plate is a steel plate.
  • ⁇ 4> The method for producing a molded product according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the metal plate is a ferritic steel plate having a ferrite fraction of 50% or more of the metal structure.
  • ⁇ 5> A molded product of a metal plate having a bcc structure and having a shape in which plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur, When the maximum thickness of the molded product is D1 and the minimum thickness of the molded product is D2, the condition of the formula: 10 ⁇ (D1-D2) / D1 ⁇ 100 ⁇ 30 is satisfied, A molded product that satisfies the following condition (c) or (d) on the surface of the molded product.
  • the area fraction of crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product is 0.20 or more and 0.35 or less.
  • the crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product have an area fraction of 0.45 or less and an average crystal grain size of 15 ⁇ m or less.
  • a metal plate molded product having a bcc structure and having a plane strain tensile deformation, or a shape in which plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur When the maximum thickness of the molded product is D1 and the minimum thickness of the molded product is D2, the condition of the formula: 10 ⁇ (D1-D2) / D1 ⁇ 100 ⁇ 30 is satisfied, A molded product that satisfies the following condition (C) or (D) on the surface of the molded product. (C) The area fraction of crystal grains other than crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product is 0.25 or more and 0.55 or less.
  • a molded product of a metal plate having a bcc structure and having a shape in which plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur When the maximum hardness of the molded product is H1 and the minimum hardness of the molded product is H2, the condition of the formula: 15 ⁇ (H1 ⁇ H2) / H1 ⁇ 100 ⁇ 40 is satisfied, A molded product that satisfies the following condition (c) or (d) on the surface of the molded product. (C) The area fraction of crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product is 0.20 or more and 0.35 or less.
  • the crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product have an area fraction of 0.45 or less and an average crystal grain size of 15 ⁇ m or less.
  • a metal plate molded product having a bcc structure and having a plane strain tensile deformation, or a shape in which plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur When the maximum hardness of the molded product is H1 and the minimum hardness of the molded product is H2, the condition of the formula: 15 ⁇ (H1 ⁇ H2) / H1 ⁇ 100 ⁇ 40 is satisfied, A molded product that satisfies the following condition (C) or (D) on the surface of the molded product.
  • the area fraction of crystal grains other than crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product is 0.25 or more and 0.55 or less.
  • the area fraction of crystal grains other than crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product is 0.55 or less and the average crystal grain size is 15 ⁇ m or less. is there.
  • plane strain tensile deformation, plane strain tensile deformation, and biaxial tensile deformation occur with respect to a metal plate having a bcc structure, and at least a portion of the metal plate has a thickness reduction rate. Even when a molding process of 10% or more and 30% or less is performed, it is possible to provide a method for producing a molded product in which the occurrence of rough skin is suppressed and a molded product having excellent design properties can be obtained.
  • a metal plate molded product having a bcc structure and having a plane strain tensile deformation or a shape in which plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation are generated,
  • the maximum thickness of the product is D1 and the minimum thickness of the molded product is D2
  • the condition of the formula: 10 ⁇ (D1-D2) / D1 ⁇ 100 ⁇ 30, or the maximum hardness of the molded product is H1
  • the minimum hardness of the molded product is H2 even if the molded product satisfies the condition of the formula: 15 ⁇ (H1 ⁇ H2) / H1 ⁇ 100 ⁇ 30, the occurrence of rough skin is suppressed and the design has excellent design. Goods can be provided.
  • FIG. 1 is a view obtained by observing the surface of a metal plate after performing a bulge forming test using an SEM.
  • FIG. 2 is a diagram in which the surface of a metal plate that has been further electropolished after the bulge forming test was observed using an SEM.
  • FIG. 3A is a schematic diagram when the surface of a metal plate with less unevenness developed after a bulge forming test is analyzed by the EBSD method.
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing surface irregularities of the metal plate in the A1-A2 cross section of FIG. 3A.
  • FIG. 4A is a schematic view when the surface of a metal plate with much unevenness developed after the bulge forming test is analyzed by the EBSD method.
  • FIG. 1 is a view obtained by observing the surface of a metal plate after performing a bulge forming test using an SEM.
  • FIG. 2 is a diagram in which the surface of a metal plate that has been further electropolished after the bulge forming test
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing surface irregularities of the metal plate in the B1-B2 cross section of FIG. 4A.
  • FIG. 5A is a schematic diagram in the case where the surface of a metal plate with many unevenness development after the bulge forming test is analyzed by the EBSD method.
  • FIG. 5B is a schematic diagram showing surface irregularities of the metal plate in the C1-C2 cross section of FIG. 5A. It is a schematic diagram for demonstrating the definition of "the crystal grain which has a crystal orientation within 15 degrees from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of a metal plate.”
  • FIG. 7A is a schematic diagram illustrating an example of an overhang forming process.
  • FIG. 7A is a schematic diagram illustrating an example of an overhang forming process.
  • FIG. 7B is a schematic view showing an example of a molded product obtained by the stretch forming process shown in FIG. 7A.
  • FIG. 8A is a schematic diagram illustrating an example of drawing and forming.
  • FIG. 8B is a schematic diagram showing an example of a molded product obtained by the drawing and forming process shown in FIG. 8A.
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining plane strain tensile deformation, biaxial tensile deformation, and uniaxial tensile deformation.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a method of obtaining the average crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains from the analysis result by the EBSD method.
  • FIG. 11 is a graph showing an example of the relationship between the plate thickness reduction rate and the processing hardness in the forming process.
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a molded product produced in the example.
  • FIG. 13 is a schematic view of a steel plate observed from above.
  • 14 shows a molded product No. corresponding to the example. It is a schematic diagram which shows 2 cross-sectional microstructures and surface irregularities.
  • 15 shows a molded product No. corresponding to the example. It is a schematic diagram which shows the cross-sectional microstructure of 3 and surface asperity.
  • 16 shows a molded product No. corresponding to the comparative example. It is a schematic diagram which shows 1 cross-sectional microstructure and surface unevenness
  • FIG. 13 is a schematic view of a steel plate observed from above.
  • 14 shows a molded product No. corresponding to the example. It is a schematic diagram which shows 2 cross-sectional microstructures and surface irregularities.
  • 15 shows a molded product No. corresponding to the example. It is a schematic diagram which shows the cross-sectional microstructure of 3 and surface as
  • 17 is a diagram showing the relationship between the result of visual evaluation and the average crystal grain size and crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains for the molded product obtained in the first example.
  • 18 shows a molded product No. corresponding to the example. It is a schematic diagram which shows the cross-sectional microstructure and surface unevenness
  • 19 shows a molded product No. corresponding to the example. It is a schematic diagram which shows the cross-sectional microstructure of 103, and surface asperity.
  • 20 shows a molded product No. corresponding to the comparative example. It is a schematic diagram which shows the cross-sectional microstructure of 101, and surface asperity.
  • the ⁇ 001 ⁇ plane is less susceptible to equal biaxial tensile deformation and unequal biaxial tensile deformation stress than the ⁇ 111 ⁇ plane.
  • the ⁇ 101 ⁇ plane is weaker than the ⁇ 111 ⁇ plane in terms of equal biaxial tensile deformation and unequal biaxial tensile deformation stress close to equal biaxial tensile deformation. Therefore, a metal that undergoes plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation, such as deep drawing and stretch forming, with a large processing amount (processing amount at which at least a part of the metal plate has a plate thickness reduction rate of 10% to 30%).
  • strain concentrates on crystal grains having a crystal orientation of 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate.
  • FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) image of the surface of a metal plate after performing a bulge forming test.
  • FIG. 2 is an SEM image of the surface of the metal plate that was further electropolished after the bulge forming test. In both FIG. 1 and FIG. 2, the observation location is the apex portion of the metal plate raised in a mountain shape by the bulge forming test.
  • a recess 1 and a recess 2 of about 10 to 20 ⁇ m were observed.
  • FIG. 3A to FIG. 5A are schematic diagrams when the surface of the metal plate after the bulge forming test is analyzed by an EBSD (Electron Backscattering Diffraction) method.
  • FIG. 3A shows that when the overhang height by bulge forming is 40 mm (corresponding to a forming process in which at least a part of the metal plate has a plate thickness reduction rate of 25%), the surface of the metal plate has little unevenness.
  • It is a schematic diagram of a metal plate. 4A and 5A show that when the overhang height by bulge forming is 40 mm (corresponding to forming processing in which at least a part of the metal plate has a plate thickness reduction rate of 25%), the surface of the metal plate is uneven.
  • FIGS. 3B to 5B are schematic views showing surface irregularities of the metal plate in the cross sections of FIGS. 3A to 5A. That is, FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing the surface unevenness of the metal plate with less development of unevenness on the surface of the metal plate. FIG. 4B and FIG. 5B are schematic views of a metal plate with a lot of unevenness on the surface of the metal plate.
  • the dark gray crystal grains 3 are crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate.
  • this crystal grain is also referred to as “ ⁇ 001 ⁇ crystal grain”.
  • the light gray crystal grain 4 is a crystal grain having a crystal orientation close to 15 ° with respect to the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate (for example, ⁇ 001 ⁇ plane and a crystal grain having a crystal orientation in a range of more than 15 ° and not more than 20 °.
  • this crystal grain is also referred to as “ ⁇ 001 ⁇ vicinity crystal grain”.
  • 31 indicates the surface of the metal plate on which the ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 are present.
  • Reference numeral 41 denotes the surface of the metal plate on which ⁇ 001 ⁇ neighboring crystal grains 4 exist.
  • the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 was 0.20 or more and 0.35 or less on the surface of the metal plate where the development of irregularities was small on the surface of the metal plate.
  • the inventors considered the following.
  • the inventors considered the following.
  • the ratio of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 within a predetermined range, it is possible to suppress the development of irregularities on the surface of the metal plate that occurs during the processing. That is, if the development of irregularities can be suppressed, rough skin that impairs the appearance of the molded product can be suppressed.
  • the inventors considered the following.
  • the ratio of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 is low, if the size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 is sufficiently small, even if the irregularities on the surface of the metal plate generated during processing develop, the metal The unevenness developed on the surface of the plate is not conspicuous, and is difficult to be recognized as rough skin that impairs the appearance of the molded product.
  • the manufacturing method of the molded article of the first present disclosure completed based on the above knowledge has a bcc structure, and the metal plate satisfies the following condition (a) or (b) on the surface of the metal plate:
  • This is a method for manufacturing a molded product, in which plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur, and at least a part of the metal plate is subjected to a molding process in which the plate thickness reduction rate is 10% to 30%, and a molded product is manufactured.
  • (A) The area fraction of crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate is 0.20 or more and 0.35 or less.
  • the crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate have an area fraction of 0.45 or less and an average crystal grain size of 15 ⁇ m or less.
  • plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur with respect to the metal plate having the bcc structure, and at least a part of the metal plate has a plate thickness reduction rate of 10. Even when a molding process of not less than 30% and not more than 30% is performed, the occurrence of rough skin is suppressed and a molded product having excellent design properties can be obtained.
  • a crystal grain having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate means that one of the metal plates with respect to the ⁇ 001 ⁇ plane 3A as shown in FIG. Means a crystal grain having a crystal orientation in a range from a crystal orientation 3B inclined at an acute angle of 15 ° to the other surface side to a crystal orientation 3C inclined at an acute angle of 15 ° to the other surface side of the metal plate. That is, it means a crystal grain having a crystal orientation in the range of the angle ⁇ formed by the crystal orientation 3B and the crystal orientation 3C.
  • the inventors further studied the structure of the metal plate to be formed based on the above findings. And the inventors investigated the relationship between the crystal orientation of the crystal grains in the plane strain tensile deformation field and the unequal biaxial tensile deformation field close to the plane strain deformation field, and the rough surface of the molded product. As a result, the inventors have found the following. In an equal biaxial tensile deformation field and an unequal biaxial tensile deformation field close to an equal biaxial tensile deformation field, strain concentrates on the ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 and preferentially deforms.
  • the inventors considered the following.
  • Surface deformation of a metal plate that occurs during processing if the ratio of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is within a predetermined range when performing processing that generates plane strain tensile deformation or plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation. It is possible to suppress the development of unevenness. That is, if the development of irregularities can be suppressed, rough skin that impairs the appearance of the molded product can be suppressed.
  • the inventors also considered the following. ⁇ If the ratio of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is low and the size of the crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is sufficiently small, even if the irregularities on the surface of the metal plate generated during processing develop, the metal The unevenness developed on the surface of the plate is not conspicuous, and is difficult to be recognized as rough skin that impairs the appearance of the molded product.
  • the manufacturing method of the molded product of the second present disclosure completed based on the above knowledge has a bcc structure, and a metal plate that satisfies the following condition (A) or (B) on the surface of the metal plate: Plane strain tensile deformation, or plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur, and at least a part of the metal plate is subjected to a forming process in which the plate thickness reduction rate is 10% or more and 30% or less to manufacture a molded product.
  • Manufacturing method of molded products (A) The area fraction of crystal grains other than crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate is 0.25 or more and 0.55 or less.
  • (B) The area fraction of crystal grains other than crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate is 0.55 or less and the average crystal grain size is 15 ⁇ m or less. is there.
  • plane strain tensile deformation, plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur on the metal plate having the bcc structure, and at least one of the metal plates is formed. Even when the part is subjected to a molding process in which the plate thickness reduction rate is 10% or more and 30% or less, the occurrence of rough skin is suppressed and a molded product excellent in design is obtained.
  • a crystal grain having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate means an acute angle of 15 ° on one surface side of the metal plate with respect to the ⁇ 111 ⁇ plane. It means a crystal grain having a crystal orientation in the range from the tilted crystal orientation to the crystal orientation tilted at an acute angle of 15 ° to the other surface side of the metal plate. That is, it means a crystal grain having a crystal orientation in the range of the angle ⁇ formed by these two crystal orientations.
  • the metal plate is subjected to a forming process in which plane strain tensile deformation or plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur.
  • this forming process there are deep drawing forming, stretch forming, drawing extending forming, and bending forming.
  • a method of stretching and forming the metal plate 10 as shown in FIG. 7A can be mentioned.
  • the edge of the metal plate 10 is sandwiched between the die 11 and the holder 12 on which the draw beads 12A are arranged. As a result, the draw bead 12A is bitten into the surface of the edge of the metal plate 10 and the metal plate 10 is fixed.
  • FIG. 7B shows an example of a molded product obtained by the overhang forming process shown in FIG. 7A.
  • a plane strain deformation occurs in the metal plate 10 (the portion that becomes the side surface of the molded product) located on the side surface side of the punch 10.
  • the metal plate 10 located on the top surface of the punch 10 is subject to equibiaxial deformation or unequal biaxial tensile deformation that is relatively close to equibiaxial deformation.
  • FIG. 8A shows an example of a molded product obtained by the drawing and drawing process shown in FIG. 8A.
  • FIG. 8B shows an example of a molded product obtained by the drawing and drawing process shown in FIG. 8A.
  • plane strain deformation occurs in the metal plate 10 (the portion that becomes the side surface of the molded product) located on the side surface side of the punch 10.
  • the metal plate 10 located on the top surface of the punch 10 undergoes unequal biaxial tensile deformation that is relatively close to plane strain deformation.
  • the plane strain tensile deformation is a deformation that extends in the ⁇ 1 direction and does not cause deformation in the ⁇ 2 direction.
  • Biaxial tensile deformation is deformation that extends in the ⁇ 1 direction and also in the ⁇ 2 direction.
  • the range of the strain ratio ⁇ is a theoretical value, for example, calculated from the maximum principal strain and the minimum principal strain measured from the shape change before and after forming the steel sheet (before and after deformation of the steel sheet) in the scribed circle transferred to the surface of the steel sheet.
  • the range of the strain ratio ⁇ of each deformation is as follows. ⁇ Uniaxial tensile deformation: -0.5 ⁇ -0.1 ⁇ Plane strain tensile deformation: ⁇ 0.1 ⁇ ⁇ 0.1 Unequal biaxial deformation: 0.1 ⁇ ⁇ 0.8 ⁇ Equal biaxial deformation: 0.8 ⁇ ⁇ 1.0
  • the metal plate is processed with a processing amount such that the plate thickness reduction rate is 10% to 30%. If the processing amount is less than 10%, the strain concentration on crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains (especially ⁇ 001 ⁇ crystal grains) is small, and unevenness tends to hardly develop during forming. Therefore, even if the metal plate does not satisfy the above conditions (a) and (b) or the above conditions (A) and (B), the rough surface of the molded product itself hardly occurs. On the other hand, if the plate thickness reduction rate exceeds 30%, the tendency of the metal plate (molded product) to break due to the forming process increases. Therefore, the processing amount of the forming process is set to the above range.
  • Forming is performed with a processing amount such that at least a part of the metal plate has a plate thickness reduction rate of 10% to 30%.
  • the forming process may be performed with a processing amount such that the entire metal plate excluding the edge (a portion sandwiched between the die and the holder) has a plate thickness reduction rate of 10% to 30%.
  • the portion of the metal plate located on the top surface of the punch is 10% to 30% in thickness reduction rate.
  • the metal plate is a metal plate having a bcc structure (body-centered cubic lattice structure).
  • the metal plate having the bcc structure include metal plates such as ⁇ -Fe (, Li, Na, K, ⁇ -Ti, V, Cr, Ta, W. Among these, for producing a structure. From the viewpoint of being most easily available, steel plates (ferritic steel plates, bainite steel plates having a bainite single phase structure, martensite steel plates having a martensite single phase structure, etc.) are preferable, and ferritic steel plates are more preferable. Includes a steel plate (DP steel plate) in which martensite, bainite, and the like are present, in addition to a steel plate having a ferrite fraction of a metal structure of 100%.
  • DP steel plate in which martensite, bainite, and the like are present, in addition to a steel plate having a ferrite fraction of a metal structure of 100%.
  • the ferrite fraction of the metal structure of the ferritic steel sheet is preferably 50% or more, and more preferably 80% or more.
  • the influence of the hard phase becomes strong.
  • the hard phase becomes dominant, and the influence of the crystal orientation of ferrite (crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains (particularly ⁇ 001 ⁇ crystal grains)) is reduced. Therefore, there is a tendency that unevenness does not easily develop during the molding process, and it is difficult for the rough surface of the molded product to occur. Therefore, when a ferritic steel sheet having a ferrite fraction in the above range is applied, the effect of suppressing skin roughness becomes remarkable.
  • the ferrite fraction can be measured by the following method. After the surface of the steel plate is polished, it is immersed in a nital solution to reveal a ferrite structure, and a structure photograph is taken with an optical microscope. Thereafter, the area of the ferrite structure relative to the entire area of the structure photograph is calculated.
  • the thickness of the metal plate is not particularly limited, but is preferably 3 mm or less from the viewpoint of formability.
  • crystal grains In the case of performing forming processing in which plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur, crystal grains ( ⁇ 001 ⁇ crystals having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate on the surface of the metal plate. Grain) satisfies the following (a) or (b).
  • the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains is 0.20 or more and 0.35 or less.
  • the ⁇ 001 ⁇ crystal grains have an area fraction of 0.45 or less and an average crystal grain size of 15 ⁇ m or less.
  • ⁇ 001 ⁇ crystal grains are most vulnerable to stress of unequal biaxial tensile deformation close to equal biaxial tensile deformation and equal biaxial tensile deformation. Therefore, a metal that undergoes plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation, such as deep drawing and stretch forming, with a large amount of processing (a processing amount in which at least a part of the metal plate has a thickness reduction rate of 10% to 30%). If the forming process of the plate is carried out, the strain tends to concentrate on the ⁇ 001 ⁇ crystal grains, and the unevenness tends to develop on the ⁇ 001 ⁇ crystal grains.
  • the metal plate satisfies the above (a)
  • an appropriate concentration of strain due to the forming process is realized. Therefore, the development of unevenness is suppressed, and the occurrence of rough skin on the molded product is suppressed.
  • the metal plate satisfies the above (b)
  • an appropriate concentration of strain due to forming is realized when the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains is in the range of 0.20 to 0.45. When the area fraction of the ⁇ 001 ⁇ crystal grains is less than 0.20, even if the unevenness develops, it becomes difficult to be recognized as rough skin of the molded product. Therefore, the occurrence of rough skin of the molded product is suppressed.
  • the average crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains is 15 ⁇ m or less, but is preferably 10 ⁇ m or less from the viewpoint of suppressing rough skin.
  • the average crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains is measured by the following method. Using the SEM, the surface of the metal plate is observed and the measurement area is arbitrarily selected. Using the EBSD method, ⁇ 001 ⁇ crystal grains are selected in each measurement region. Two test lines are drawn for each selected ⁇ 001 ⁇ grain. By calculating the arithmetic average of the two test lines, the average crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains is determined. Specifically, it is as follows.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a method of obtaining the average crystal grain size from the analysis result by the EBSD method. Referring to FIG. 10, test line 5 passing through the center of gravity of each ⁇ 001 ⁇ crystal grain 3 is drawn so that all ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 have the same orientation.
  • a test line 6 passing through the center of gravity of each ⁇ 001 ⁇ crystal grain 3 is drawn so as to be orthogonal to the test line 5.
  • the arithmetic average of the lengths of the two test lines 5 and 6 is defined as the crystal grain size of the crystal grains.
  • the arithmetic average of the crystal grain sizes of all ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 in an arbitrary measurement region is defined as the average crystal grain size.
  • the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains is measured by the following method. Using SEM, observe the cross section (cut surface along the plate thickness direction) of the metal plate, and include any region (linear region) corresponding to the surface of the metal plate (surface facing the plate thickness direction) Select the measurement area. ⁇ 001 ⁇ crystal grain 3 is selected using the EBSD method. In each field of view, the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 is obtained by calculating the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 in the region corresponding to the surface of the metal plate (the surface facing the plate thickness direction). . Then, the average of the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 in an arbitrary measurement region is defined as the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains.
  • the area of the ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 with respect to a region (linear region) corresponding to the surface of the metal plate in contact with the plating layer or the like Measure the fraction.
  • Crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ grains In the case of performing forming processing that causes plane strain tensile deformation or plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation, the surface of the metal plate has a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate. Crystal grains other than crystal grains ( ⁇ 111 ⁇ crystal grains) (that is, crystal grains having a crystal orientation exceeding 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the metal plate) are the following (A) or (B Is satisfied. (A) The area fraction of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is 0.25 or more and 0.55 or less. (B) The area fraction of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is 0.55 or less and the average crystal grain size is 15 ⁇ m or less.
  • crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains are weak against stress of plane strain tensile deformation and unequal biaxial tensile deformation close to plane strain deformation (that is, ⁇ 111 ⁇ crystal grains Is the strongest).
  • processing amount at which at least a part of the metal plate has a plate thickness reduction rate of 10% to 30% in addition to deep drawing and stretch forming, bending forming, plane strain tensile deformation, or If the metal plate forming process in which plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur, strain is likely to concentrate on crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains, and irregularities are formed on crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains. Is easy to develop. And when there are many ratios of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains, distortion tends to concentrate and an unevenness
  • the metal plate satisfies the above (A)
  • an appropriate concentration of strain by the forming process is realized. Therefore, the development of unevenness is suppressed, and the occurrence of rough skin on the molded product is suppressed.
  • the metal plate satisfies the above (B)
  • moderate strain concentration by forming is realized when the area fraction of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is in the range of 0.25 to 0.55. Is done. When the area fraction of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is less than 0.25, even if unevenness develops, it becomes difficult to be recognized as rough skin of the molded product. Therefore, the occurrence of rough skin of the molded product is suppressed.
  • the average crystal grain size of the crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is 15 ⁇ m or less, but is preferably 10 ⁇ m or less from the viewpoint of suppressing rough skin.
  • the average crystal grain size of the crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is preferably as small as possible from the viewpoint of suppressing rough skin, but is preferably 1 ⁇ m or more. This is because, since the orientation is controlled by recrystallization, it is difficult to achieve both ultrafine crystal grain size and orientation control.
  • the average crystal grain size of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is measured by the same method as the average crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains, except that the crystal grains to be measured are different.
  • the area fraction of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains is measured by the same method as ⁇ 001 ⁇ crystal grains except that the crystal grains to be measured are different.
  • the ferritic steel sheet suitable as the metal plate is, for example, mass%, C: 0.0060% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 1.50% or less, P: 0.100% or less, S: 0.010% or less, Al: 0.00050 to 0.10%, N: 0.0040% or less, Ti: 0.0010 to 0.10%, Nb: 0.0010 to 0.10%, and B 0 to 0.0030%, the balance being Fe and impurities, and further having a chemical composition in which the value of F1 defined by the following formula (1) is 0.7 to 1.2 Is preferred.
  • Carbon (C) is an impurity.
  • C is known to reduce the ductility and deep drawability of the steel sheet. For this reason, the lower the C content, the better. Therefore, the C content is preferably 0.0060% or less.
  • the lower limit of the C content can be appropriately set in consideration of the refining cost.
  • the lower limit of the C content is, for example, 0.00050%.
  • the upper limit with preferable C content is 0.0040%, More preferably, it is 0.0030%.
  • Si 1.0% or less
  • Silicon (Si) is an impurity. However, Si raises intensity
  • the lower limit of the Si content is, for example, 0.005%.
  • the lower limit of the Si content is, for example, 0.10%.
  • the Si content is preferably 1.0% or less.
  • the upper limit with preferable Si content is 0.5%. When the strength of the steel sheet is not required, the more preferable upper limit of the Si content is 0.05%.
  • Mn 1.50% or less
  • Manganese (Mn) is an impurity. However, Mn increases the strength of the steel sheet by solid solution strengthening. Furthermore, Mn fixes sulfur (S) as MnS. Therefore, the red hot embrittlement of the steel by FeS production
  • the lower limit of the Mn content is, for example, 0.05%. On the other hand, when there is too much Mn content, the deep drawability and ductility of a steel plate will fall. Therefore, the Mn content is preferably 1.50% or less.
  • the upper limit with preferable Mn content is 0.50%, More preferably, it is 0.20%.
  • Phosphorus (P) is an impurity.
  • P increases the strength while suppressing a decrease in the r value of the steel sheet by solid solution strengthening. Therefore, you may make it contain as needed.
  • the lower limit of the P content can be appropriately set in consideration of the refining cost.
  • the lower limit of the P content is, for example, 0.0010%.
  • the P content is preferably 0.100% or less.
  • the upper limit with preferable P content is 0.060%.
  • S 0.010% or less Sulfur (S) is an impurity. S decreases the formability and ductility of the steel sheet. Therefore, the S content is preferably 0.010% or less. About the minimum of S content, it can set suitably in consideration of refining cost.
  • the lower limit of the S content is, for example, 0.00030%.
  • the upper limit with preferable S content is 0.006%, More preferably, it is 0.005%.
  • the S content is preferably as low as possible.
  • Al 0.00050-0.10%
  • Aluminum (Al) deoxidizes molten steel.
  • the Al content is preferably 0.00050% or more.
  • the Al content is preferably 0.00050 to 0.10%.
  • the upper limit with preferable Al content is 0.080%, More preferably, it is 0.060%.
  • the minimum with preferable Al content is 0.005.
  • Al content means content of what is called acid-soluble Al (sol.Al).
  • N 0.0040% or less Nitrogen (N) is an impurity. N decreases the formability and ductility of the steel sheet. Therefore, the N content is preferably 0.0040% or less. About the minimum of N content, it can set suitably in consideration of refining cost. The lower limit of the N content is, for example, 0.00030%.
  • Titanium (Ti) combines with C, N and S to form carbides, nitrides and sulfides. If Ti content is excessive with respect to C content, N content, and S content, solid solution C and solid solution N will reduce. In the case of general IF steel, Ti is preferably contained so that F1 defined by the following formula (1) is 0.7 or less. However, Ti remaining without being combined with C, N, and S is dissolved in the steel. If the solid solution Ti increases too much, the recrystallization temperature of the steel rises, so it is necessary to increase the annealing temperature. In this case, as will be described later, crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains (especially ⁇ 001 ⁇ crystal grains) are likely to grow after annealing.
  • the upper limit of Ti content is preferably 0.10%.
  • the upper limit with preferable Ti content is 0.08%, More preferably, it is 0.06%.
  • Ti improves the formability and ductility by forming carbonitride.
  • the lower limit of the Ti content is preferably 0.0010%.
  • the minimum with preferable Ti content is 0.005%, More preferably, it is 0.01%.
  • Niobium (Nb) combines with C, N, and S to form carbides, nitrides, and sulfides like Ti. If the Nb content is excessive with respect to the C content, the N content, and the S content, the solid solution C and the solid solution N are reduced. However, Nb remaining without being combined with C, N, and S is dissolved in the steel. If the solid solution Nb increases too much, it is necessary to increase the annealing temperature. In this case, crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains (especially ⁇ 001 ⁇ crystal grains) are likely to grow after annealing. Therefore, in order to lower the recrystallization temperature of steel, the upper limit of the Nb content is preferably 0.10%. The upper limit with preferable Nb content is 0.050%, More preferably, it is 0.030%.
  • Nb improves formability and ductility by forming carbonitride. Furthermore, Nb suppresses recrystallization of austenite and refines the crystal grains of the hot rolled sheet.
  • the lower limit of the Nb content is preferably 0.0010%.
  • the minimum with preferable Nb content is 0.0012, More preferably, it is 0.0014%.
  • B 0 to 0.0030% Boron (B) is an optional element.
  • An ultra-low carbon steel sheet in which solute N and solute C are reduced generally has low grain boundary strength. For this reason, when performing a molding process in which plane strain deformation and biaxial tensile deformation occur, such as deep drawing molding and overhang molding, unevenness develops and roughening of the molded product is likely to occur. B improves the rough skin resistance by increasing the grain boundary strength. Therefore, you may contain B as needed. On the other hand, when the B content exceeds 0.0030%, the r value decreases. Therefore, the upper limit with preferable B content in the case of containing B is 0.0030%, More preferably, it is 0.0010%. In order to surely obtain the effect of increasing the grain boundary strength, the B content is preferably set to 0.0003% or more.
  • the remainder consists of Fe and impurities.
  • the impurities are those that are mixed from ore, scrap, or production environment as raw materials when industrially manufacturing steel materials, and are allowed within a range that does not adversely affect the steel plate. means.
  • F1 defined by the formula (1) is more than 0.7 and 1.2 or less.
  • Formula (1): F1 (C / 12 + N / 14 + S / 32) / (Ti / 48 + Nb / 93)
  • the content (mass%) of each element in steel is substituted for each element symbol.
  • F1 is a parameter formula that shows the relationship between C, N, and S, and Ti and Nb, which lowers the formability.
  • the lower F1 the more Ti and Nb are contained. In this case, since Ti and Nb and C and N easily form carbonitrides, solid solution C and solid solution N can be reduced. Therefore, moldability is improved.
  • F1 is too low, specifically, if F1 is 0.7 or less, Ti and Nb are contained in large excess. In this case, solute Ti and solute Nb increase. If the solute Ti and the solute Nb increase too much, the recrystallization temperature of the steel rises. Therefore, it is necessary to increase the annealing temperature.
  • the lower limit of F1 is more than 0.7.
  • F1 is 0.7 and 1.2 or less.
  • the minimum with preferable F1 is 0.8, More preferably, it is 0.9.
  • a preferable upper limit of the F1 value is 1.1.
  • An example of the manufacturing method includes a surface strain imparting step, a heating step, a hot rolling step, a cooling step, a winding step, a cold rolling step, and an annealing step.
  • the reduction ratio in the final two passes in the hot rolling process and the finishing temperature in the hot rolling process are important.
  • the slab having the above chemical composition is subjected to a total reduction of 50% or more in the hot rolling process, and the finishing temperature is set to Ar 3 + 30 ° C. or more. Thereby, a ferritic steel sheet can be obtained.
  • a ferritic steel sheet is manufactured.
  • a slab having the above chemical composition is manufactured.
  • strain is imparted to the surface layer of the slab before the hot rolling step or during rough rolling.
  • the method for imparting strain include shot peening, cutting, and different peripheral speed rolling during rough rolling.
  • the slab is heated.
  • the heating is preferably set as appropriate so that the finishing temperature in the finish rolling in the hot rolling process (the surface temperature of the hot-rolled steel sheet after the final stand) is in the range of Ar 3 +30 to 50 ° C.
  • the lower limit of the heating temperature is preferably 1000 ° C.
  • the upper limit of the heating temperature is preferably 1280 ° C.
  • the heating temperature is within the above range, the lower the heating temperature, the better the ductility and formability of the steel sheet. Therefore, a more preferable upper limit of the heating temperature is 1200 ° C.
  • the hot rolling process includes rough rolling and finish rolling.
  • rough rolling a slab is rolled to a certain thickness to produce a hot rolled steel sheet.
  • the scale generated on the surface may be removed during rough rolling.
  • the surface strain imparting step is performed during rough rolling to impart strain to the surface layer of the slab.
  • the temperature during hot rolling is maintained so that the steel is in the austenite region. Strain is accumulated in the austenite crystal grains by hot rolling.
  • the steel structure is transformed from austenite to ferrite by cooling after hot rolling. Since the temperature is in the austenite region during hot rolling, release of strain accumulated in the austenite crystal grains is suppressed.
  • the austenite crystal grains in which the strain is accumulated are transformed into ferrite at a stroke by using the accumulated strain as a driving force at a stage where the strain is in a predetermined temperature range due to cooling after hot rolling. Thereby, a crystal grain can be refined
  • the finishing temperature after hot rolling is Ar 3 + 30 ° C.
  • the lower limit of the finishing temperature is Ar 3 + 30 ° C.
  • the upper limit of the finishing temperature is preferably Ar 3 + 100 ° C.
  • the finishing temperature is Ar 3 + 50 ° C. or lower, the strain can be stably accumulated in the austenite crystal grains, and the crystal grain diameter of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains (particularly ⁇ 001 ⁇ crystal grains) Can be refined.
  • the preferable upper limit of the finishing temperature is Ar 3 + 50 ° C.
  • finish rolling a hot-rolled steel sheet having a certain thickness by rough rolling is further rolled.
  • finish rolling continuous rolling by a plurality of passes is performed using a plurality of stands arranged in a row. If the amount of reduction in one pass is large, more strain is accumulated in the austenite crystal grains.
  • the reduction ratio in the final two passes is 50% or more in total of the plate thickness reduction ratios. In this case, the crystal grains of the hot rolled steel sheet can be refined.
  • the hot rolled steel sheet is cooled.
  • the cooling conditions can be set as appropriate.
  • the maximum cooling rate until the cooling is stopped is 100 ° C./s or more. In this case, the release of strain accumulated in the austenite crystal grains due to hot rolling is suppressed, and the crystal grains can be easily refined. The faster the cooling rate, the better.
  • the time from completion of rolling to cooling to 680 ° C. is preferably 0.2 to 6.0 seconds. When the time from the completion of rolling to 680 ° C. is 6.0 seconds or less, the crystal grains after hot rolling can be easily refined. When the time from the completion of rolling to 680 ° C. is 2.0 seconds or less, the crystal grains after hot rolling can be further refined.
  • ⁇ 111 ⁇ crystal grains are preferentially generated from the grain boundaries when the crystal grains are recrystallized. Therefore, it is easy to reduce crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains (particularly ⁇ 001 ⁇ crystal grains).
  • the winding process is preferably performed at 400 to 690 ° C.
  • the coiling temperature is 400 ° C. or higher, the precipitation of carbonitride is insufficient, and the solid solution C and solid solution N can be prevented from remaining. In this case, the formability of the cold rolled steel sheet is improved.
  • the coiling temperature is 690 ° C. or less, the crystal grains can be prevented from coarsening during the slow cooling after the coiling. In this case, the formability of the cold rolled steel sheet is improved.
  • Cold rolling is performed on the hot-rolled steel sheet after the winding process to produce a cold-rolled steel sheet.
  • a higher rolling reduction in the cold rolling process is preferable.
  • the ferritic steel sheet is an ultra-low carbon steel, ⁇ 111 ⁇ crystal grains tend to develop when the rolling reduction increases to some extent. Therefore, the r value after annealing tends to be high. Therefore, the rolling reduction in the cold rolling process is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 60% or more.
  • the practical upper limit of the rolling reduction in the cold rolling process is 95% because of the rolling equipment.
  • the annealing method may be either continuous annealing or box annealing.
  • the annealing temperature is preferably equal to or higher than the recrystallization temperature. In this case, recrystallization is promoted and the ductility and formability of the cold-rolled steel sheet are improved.
  • the annealing temperature is preferably 830 ° C. or lower. If the annealing temperature is 830 ° C. or lower, the coarsening of crystal grains can be suppressed. In this case, the development of unevenness is suppressed during the molding process, and the occurrence of rough skin of the molded product is easily suppressed.
  • the r value has heretofore been used as an index of press formability.
  • the r value is higher as the surface of a steel sheet having a bcc structure has more ⁇ 111 ⁇ crystal grains and fewer ⁇ 001 ⁇ crystal grains.
  • the higher the r value the better the moldability.
  • an optimal annealing temperature has been selected to achieve a high r value.
  • the r value cannot be used as an index for suppressing rough skin. This is because rough skin is likely to occur regardless of whether the r value is high or low. Further, even if the r value and the occurrence of rough skin are plotted, there is no correlation between them.
  • crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains on the surface of the steel sheet are used as an index for suppressing rough skin.
  • the area fraction of crystal grains (especially ⁇ 001 ⁇ crystal grains) other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains on the surface of the steel sheet is determined by annealing temperature and processing heat treatment conditions before annealing (processing amount before hot rolling, hot rolling temperature). , Cold rolling rate, etc.). Specifically, a soaking temperature condition of 750 ° C. to 830 ° C. may be selected in the annealing process.
  • the annealing temperature of the ferritic steel sheet is preferably lower than the annealing temperature of the prior art. This is because the lower the annealing temperature, the easier it is to suppress the coarsening of crystal grains. In order to set the annealing temperature low, it is necessary to lower the recrystallization temperature of the cold-rolled steel sheet. Therefore, as described above, it is preferable that the chemical composition of the ferritic steel sheet has a lower C content, Ti content, and Nb content as compared with the prior art. Thereby, even if the annealing temperature is 830 ° C. or less, recrystallization is promoted.
  • a ferritic steel plate suitable as a metal plate can be produced.
  • the rolling reduction is further increased to increase the shear band inside the steel sheet.
  • crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains after annealing can be increased.
  • the molded product of the first present disclosure is a metal plate molded product having a bcc structure and having a shape in which plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation are generated.
  • the formula 10 ⁇ (D1 ⁇ D2) / D1 ⁇ 100 ⁇ 30
  • the condition or the maximum hardness of the molded product is H1 and the minimum hardness of the molded product is H2
  • the condition of the formula: 15 ⁇ (H1 ⁇ H2) / H1 ⁇ 100 ⁇ 40 is satisfied and the surface of the molded product is The following condition (c) or (d) is satisfied.
  • the area fraction of crystal grains ( ⁇ 001 ⁇ crystal grains) having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product is 0.20 or more and 0.35 or less.
  • the crystal grains having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product ( ⁇ 001 ⁇ crystal grains) have an area fraction of 0.45 or less and an average crystal grain size of 15 ⁇ m. It is as follows.
  • the molded product of the second present disclosure is a molded product of a metal plate having a bcc structure and having a shape in which plane strain tensile deformation or plane strain tensile deformation and biaxial tensile deformation occur.
  • the molded product of the second present disclosure has a formula: 10 ⁇ (D1 ⁇ D2) / D1 ⁇ 100 ⁇ 30, where D1 is the maximum thickness of the molded product and D2 is the minimum thickness of the molded product.
  • condition or the maximum hardness of the molded product is H1 and the minimum hardness of the molded product is H2, the condition of the formula: 15 ⁇ (H1 ⁇ H2) / H1 ⁇ 100 ⁇ 40 is satisfied and the surface of the molded product is The following condition (C) or (D) is satisfied.
  • C) The area fraction of crystal grains other than crystal grains ( ⁇ 111 ⁇ crystal grains) having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product is 0.25 or more and 0.55 or less. is there.
  • D The area fraction of crystal grains other than crystal grains ( ⁇ 111 ⁇ crystal grains) having a crystal orientation within 15 ° from the ⁇ 111 ⁇ plane parallel to the surface of the molded product, and an average crystal The particle size is 15 ⁇ m or less.
  • the metal plate which has a bcc structure is synonymous with the metal plate used with the manufacturing method of the molded article of the 1st and 2nd this indication.
  • the molded product of the metal plate is subjected to a forming process that causes a plane strain tensile deformation or a plane strain tensile deformation and a biaxial tensile deformation.
  • the method for confirming that the molded product is subjected to a plane strain tensile deformation, or a molding process that causes a plane strain tensile deformation and a biaxial tensile deformation is as follows.
  • the three-dimensional shape of the molded product is measured, a mesh for numerical analysis is produced, and the process from the plate material to the three-dimensional shape is derived by computer inverse analysis. Then, a ratio (the ⁇ ) between the maximum principal strain and the minimum principal strain in each mesh is calculated. By this calculation, it can be confirmed that a plane strain tensile deformation, or a forming process that causes a plane strain tensile deformation and a biaxial tensile deformation is performed.
  • the three-dimensional shape of the molded product is measured by a three-dimensional measuring machine such as Comet L3D (Tokyo Trading Techno System Co., Ltd.). Based on the obtained measurement data, mesh shape data of the molded product is obtained.
  • satisfying the condition of the formula: 10 ⁇ (D1 ⁇ D2) / D1 ⁇ 100 ⁇ 30 means that the molded product is molded by a molding process in which at least a part of the metal plate has a plate thickness reduction rate of 10% to 30%. Can be considered. That is, the maximum plate thickness D1 of the molded product can be regarded as the plate thickness of the metal plate before the molding process, and the minimum plate thickness D2 of the molded product is the metal plate (molding) having the largest thickness reduction rate after the molding process. Product).
  • the molded product is molded by a molding process in which at least a part of the metal plate has a plate thickness reduction rate of 10% to 30%. Can be considered. This is because work hardening (that is, work hardness: Vickers hardness) increases as the processing amount (thickness reduction) of the forming process increases (see FIG. 11).
  • the portion having the maximum hardness H1 of the molded product can be regarded as the hardness of the metal plate (molded product) at the portion where the plate thickness reduction rate is the largest after the molding process, and the minimum hardness H2 of the molded product is It can be regarded as the hardness of the metal plate.
  • the hardness is measured according to the Vickers hardness measurement method described in the JIS standard (JIS Z 2244). However, the measurement of hardness is not limited to this method, and a method of measuring hardness by another method and converting it to Vickers hardness using a hardness conversion table may be employed.
  • the area fraction and the average crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains on the surface of the molded product, and the area fraction and the average crystal grain size of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains on the surface of the molded product are measured at a site where the maximum plate thickness D1 or the minimum hardness H2 of the molded product is obtained.
  • the conditions shown by said (c) or (d) are the conditions shown by said (a) or (b) demonstrated by the manufacturing method of the molded article of 1st this indication, and the metal plate before a shaping
  • the conditions indicated by the above (C) or (D) are the same as the conditions indicated by the above (A) or (B) described in the method for producing a molded article of the second present disclosure, and the metal before the forming process. It is synonymous except that instead of the plate, the area fraction of crystal grains other than ⁇ 111 ⁇ crystal grains and the average crystal grain size on the surface of the molded product are used as conditions.
  • the molded product according to the first and second disclosures of the present disclosure is regarded as a molded product molded by the manufacturing method of the molded product according to the first and second disclosures by satisfying the above requirements.
  • the molded product of the first and second present disclosures is a molded product of a metal plate having a bcc structure and having a shape in which a plane strain tensile deformation or a plane strain tensile deformation and a biaxial tensile deformation occur.
  • the cold rolling process was implemented with the rolling reduction shown in Table 2, and it was set as the cold rolled steel plate of the board thickness shown in Table 2.
  • Each obtained cold-rolled steel sheet was annealed at the temperature shown in Table 2. In this way, steel plates 1 to 8 were obtained.
  • the ferrite fractions of steel plates 1 to 8 were all 100%.
  • the obtained steel sheet is then subjected to an overhanging process, and as shown in FIG. 12, the diameter R of the top plate portion 20A of the molded product 20 is 150 mm, the height H of the molded product 20 is 18 mm, and the molding is performed.
  • No. 20 of the vertical wall portion 20B of the product 20 is a dish-shaped molded product No. 1 to 5 and 8 were molded.
  • the molded product No. In the same manner as in 1 to 5 and 8, the molded product No. 6 to 7 and 9 were molded.
  • decrease rate (The plate
  • FIG. 17 shows the relationship between the result of visual evaluation and the average crystal grain size and crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains for the molded product obtained in the example.
  • FIG. 13 is a schematic view of a steel plate observed from above. Referring to FIG. 13, three measurement areas 4 each having a 1 mm square were selected arbitrarily in the center portion from 1 ⁇ 4 in the width direction of the steel plate. In each measurement region 4, a crystal grain ( ⁇ 001 ⁇ crystal grain 3) having a crystal orientation within 15 ° from a ⁇ 001 ⁇ plane parallel to the steel sheet surface on the surface of the steel sheet was selected.
  • the average crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 was calculated. The measurement was performed on all ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 in three measurement regions 4. The arithmetic average of the crystal grain sizes of the ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 obtained was defined as the average crystal grain size. In addition, the average crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 on the surface of the molded product is the same value as the average crystal grain size of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 of the steel plate.
  • a measurement test of the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains was performed on the steel sheet. As described above, the measurement region 4 was selected from the steel sheet, and ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 were selected using the EBSD method. In each field of view, the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 was calculated, and the average value was obtained. Note that the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 of the formed product is the same value as the area fraction of ⁇ 001 ⁇ crystal grains 3 of the steel plate.
  • a thickness thickness measurement test was performed on the molded product. Specifically, a molding simulation by a computer of a molded product was performed, and a portion where the plate thickness was maximum and minimum was specified. Thereafter, the thickness of the molded product was measured by using a thickness gauge at each of the portions where the thickness was maximum and minimum. Thus, the maximum plate thickness D1 and the minimum plate thickness D2 were obtained. However, the maximum plate thickness D1 determined the maximum plate thickness of the molded product (the entire molded product), and the minimum plate thickness D2 calculated the minimum plate thickness of the evaluation part of the molded product.
  • Electrodeposition coating is performed after chemical conversion treatment, but as a simple evaluation method, the surface of the molded product is uniformly coated with lacquer spray, then visually observed, and according to the following criteria, the degree of occurrence of rough skin and the evaluation surface The sharpness was examined. Furthermore, as another parameter indicating the superiority or inferiority of the surface property, the value of arithmetic mean waviness Wa was measured with a laser microscope manufactured by Keyence. The measurement conditions were an evaluation length of 1.25 mm and a cutoff wavelength ⁇ c of 0.25 mm. Then, the profile on the longer wavelength side than the cutoff wavelength ⁇ c was evaluated.
  • the evaluation criteria are as follows.
  • a pattern is not visually confirmed on the evaluation portion surface of the top plate portion of the molded product, and the surface is glossy (Wa ⁇ 0.5 ⁇ m). It is more desirable as an automobile outer plate part, and it can be used as an outer plate part of a luxury car.
  • C A pattern is visually confirmed on the evaluation portion surface of the top plate portion of the molded product, but the surface is glossy (1.0 ⁇ m ⁇ Wa ⁇ 1.5 ⁇ m). It cannot be used as a car outer plate part.
  • FIGS. 14 to 16 Schematic diagrams showing the cross-sectional microstructure of 1 and surface irregularities are shown in FIGS. 14 to 16 are schematic views obtained by analyzing the cross section of the molded product by the EBSD method. 14 to 16, ND indicates the plate thickness direction, and TD indicates the plate width direction. From the comparison of FIGS. 14 to 16, the molded product No. corresponding to the comparative example. Compared with the molded product No. 1 corresponding to the example. Nos.
  • decrease rate (The plate
  • the thickness reduction rate of the evaluation part B of the top plate 20A of the molded product 20 (the central portion between the center and the edge of the top plate 20A) is the molded product No. Except for adjusting the height H of the molded product 20 to be the same as the plate thickness reduction rate of 101 to 109, 128 (in FIG. 12, the plate thickness reduction rate of the evaluation portion A of the top plate portion plate 20A), Molded product No. In the same manner as in 101 to 109 and 128, the molded product No. 110-118 and 129 were molded.
  • the plate thickness reduction rate of the evaluation part C (the edge of the top plate 20A) of the top plate 20A of the molded product 20 is the molded product No. Except for adjusting the height H of the molded product 20 to be the same as the plate thickness reduction rate of 101 to 109, 128 (in FIG. 12, the plate thickness reduction rate of the evaluation portion A of the top plate portion plate 20A), Molded product No. In the same manner as in 101 to 109 and 128, the molded product No. 119 to 127 and 130 were molded.
  • the scribed circle is transferred to the surface of the steel plate corresponding to the evaluation part of the molded product, and the shape change of the scribed circle before and after molding (before and after deformation) is measured, Maximum principal strain and minimum principal strain were measured. From these values, the deformation ratio ⁇ in the evaluation part of the molded product was calculated.
  • Schematic diagrams showing the cross-sectional microstructure and surface irregularities of 101 are shown in FIGS. 18 to 20 are schematic diagrams obtained by analyzing the cross section of the molded product by the EBSD method.
  • ND indicates the plate thickness direction
  • TD indicates the plate width direction.
  • ND indicates the plate thickness direction
  • TD indicates the plate width direction.
  • the molded product No. Compared to 101 the molded product No. It can be seen that Nos. 102 and 103 have low unevenness on the surface of the molded product, and the rough surface is suppressed and the design is excellent.
  • the molded product No. No. 103 has a high unevenness on the surface of the molded product, but it can be seen that rough skin is suppressed and the design is excellent.

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Abstract

bcc構造を有し、金属板の表面において下記(a)又は(b)の条件を満たす金属板に対して、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ前記金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施し、成形品を製造する成形品の製造方法。(a)前記金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の面積分率が0.20以上0.35以下である。(b)前記金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の、面積分率が0.45以下かつ、平均結晶粒径が15μm以下である。また、上記(a)又は(b)の条件を満たす成形品である。

Description

成形品の製造方法、及び成形品
 本開示は、成形品の製造方法、及び成形品に関する。
 近年、自動車、航空機、船舶、建築材料、家電製品等の分野では、ユーザーのニーズに答えるため、デザイン性が重視されるようになってきている。その為、特に、外装部材の形状は複雑化する傾向にある。しかし、複雑な形状の成形品を金属板から成形するには、金属板に大きなひずみを与えることが必要であるが、加工量の増加に従いの成形品表面に微細な凹凸が生じやすく、肌荒れとなって外観上の美観を損ねるという問題がある。
 例えば、特許文献1には、圧延方向と平行に凹凸の縞模様が出る(リジング)に関することが開示されている。具体的には、特許文献1には、次のことが開示されている。成形加工が圧延幅方向を主ひずみ方向とする平面ひずみ変形であるとみなしたときの平均テイラー因子を制御して、耐リジング性に優れた成形加工用アルミニウム合金圧延板が得られる。集合組織中に存在する全ての結晶方位から算出される平均テイラー因子が耐リジング性に大きく関係している。平均テイラー因子の値が特定の条件を満たすように集合組織を制御することによって、耐リジング性を確実かつ安定して向上させ得る。
特許文献1:日本国特許第5683193号
 しかし、特許文献1では、圧延幅方向を主ひずみ方向とする一軸引張変形が生じる金属板の成形加工において、リジングを抑制することが示されているのみである。そして、深絞り成形、張り出し成形等、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる金属板の成形加工については何ら考慮されていない。
 一方で、深絞り成形、張り出し成形等、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる金属板の成形加工でも、近年の複雑な形状の成形品を製造することが要求されている。しかし、大きな加工量(金属板の板厚減少率10%以上となる加工量)で金属板を成形加工すると、成形品の表面に凹凸が発達し、肌荒れとなって外観上の美観を損ねるという問題が生じているのが現状である。また、同様に、平面ひずみ引張変形のみが生じる金属板の成形加工でも、同様な問題が生じているのが現状である。
 上記理由から,例えば、従来の自動車の外板の製品は、製品面に付与される歪量を金属板の板厚減少率10%未満となる加工量に制限して生産されている。すなわち肌荒れ発生を避けるため、加工条件に制約がある。しかしながら、より複雑な自動車の外板製品形状が要求されており,成形加工時の金属板の板厚減少率10%以上と肌荒れ抑制との両立できる方法が望まれている。
 そこで、本開示の一態様の課題は、上記事情に鑑み、bcc構造を有する金属板に対して、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施したときでも、肌荒れの発生が抑制され意匠性に優れた成形品が得られる成形品の製造方法を提供することである。
 また、他の本開示の一態様の課題は、bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、成形品の最大板厚をD1とし、成形品の最小板厚をD2としたとき、式:10≦(D1-D2)/D1×100≦30の条件、又は成形品の最大硬度をH1とし、成形品の最小硬度をH2としたとき、式:15≦(H1-H2)/H1×100≦40の条件を満たした成形品であっても、肌荒れの発生が抑制され意匠性に優れた成形品を提供することである。
 発明者らは、近年の複雑な形状の成形品を製造するために、大きな加工量(金属板の板厚減少率10%以上となる加工量)で金属板を成形加工するときの表面性状を調査した。その結果、発明者らは、次の知見を得た。平面ひずみ引張変形および二軸引張変形下において、bcc構造を有する金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒が優先変形し、凹凸が発達する。そこで、発明者らは、金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の面積分率及び平均結晶粒径に着目した。その結果、発明者らは、これら結晶粒の面積分率及び平均結晶粒径によって、凹凸の発達を抑え、肌荒れの発生が抑制され意匠性に優れた成形品が得られることを見出した。
 さらに、発明者らは、次の知見を得た。平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形下において、bcc構造を有する金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒が優先変形し、凹凸が発達する。そこで、発明者らは、金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の面積分率に着目した。その結果、発明者らは、これら結晶粒の面積分率によって、凹凸の発達を抑え、肌荒れの発生が抑制され意匠性に優れた成形品が得られることを見出した。
 本開示の要旨は、以下の通りである。
<1>
 bcc構造を有し、金属板の表面において下記(a)又は(b)の条件を満たす金属板に対して、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ前記金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施し、成形品を製造する成形品の製造方法。
(a)前記金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の面積分率が0.20以上0.35以下である。
(b)前記金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の、面積分率が0.45以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
<2>
 bcc構造を有し、金属板の表面において下記(A)又は(B)の条件を満たす金属板に対して、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ前記金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施し、成形品を製造する成形品の製造方法。
(A)前記金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の面積分率が0.25以上0.55以下である。
(B)前記金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の、面積分率が0.55以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
<3>
 前記金属板が、鋼板である<1>又は<2>に記載の成形品の製造方法。
<4>
 前記金属板が、金属組織のフェライト分率50%以上のフェライト系鋼板である<1>~<3>のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
<5>
 bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、
 成形品の最大板厚をD1とし、成形品の最小板厚をD2としたとき、式:10≦(D1-D2)/D1×100≦30の条件を満たし、
 かつ成形品の表面において下記(c)又は(d)の条件を満たす成形品。
(c)前記成形品の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の面積分率が0.20以上0.35以下である。
(d)前記成形品の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の、面積分率が0.45以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
<6>
 bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、
 成形品の最大板厚をD1とし、成形品の最小板厚をD2としたとき、式:10≦(D1-D2)/D1×100≦30の条件を満たし、
 かつ成形品の表面において下記(C)又は(D)の条件を満たす成形品。
(C)前記成形品の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の面積分率が0.25以上0.55以下である。
(D)前記成形品の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の、面積分率が0.55以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
<7>
 前記金属板が、鋼板である<5>又は<6>に記載の成形品。
<8>
 前記金属板が、金属組織のフェライト分率50%以上のフェライト系鋼板である<5>~<7>のいずれか1項に記載の成形品。
<9>
 bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、
 成形品の最大硬度をH1とし、成形品の最小硬度をH2としたとき、式:15≦(H1-H2)/H1×100≦40の条件を満たし、
 かつ成形品の表面において下記(c)又は(d)の条件を満たす成形品。
(c)前記成形品の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の面積分率が0.20以上0.35以下である。
(d)前記成形品の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の、面積分率が0.45以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
<10>
 bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、
 成形品の最大硬度をH1とし、成形品の最小硬度をH2としたとき、式:15≦(H1-H2)/H1×100≦40の条件を満たし、
 かつ成形品の表面において下記(C)又は(D)の条件を満たす成形品。
(C)前記成形品の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の面積分率が0.25以上0.55以下である。
(D)前記成形品の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の、面積分率が0.55以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
<11>
 前記金属板が、鋼板である<9>又は<10>に記載の成形品。
<12>
 前記金属板が、金属組織のフェライト分率50%以上の鋼板である<9>~<11>のいずれか1項に記載の成形品。
 本開示の一態様によれば、bcc構造を有する金属板に対して、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施したときでも、肌荒れの発生が抑制され意匠性に優れた成形品が得られる成形品の製造方法を提供することができる。
 また、他の本開示の一態様によれば、bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、成形品の最大板厚をD1とし、成形品の最小板厚をD2としたとき、式:10≦(D1-D2)/D1×100≦30の条件、又は、成形品の最大硬度をH1とし、成形品の最小硬度をH2としたとき、式:15≦(H1-H2)/H1×100≦30の条件を満たした成形品であっても、肌荒れの発生が抑制され意匠性に優れた成形品を提供することができる。
図1は、バルジ成形試験を行った後の金属板の表面を、SEMを用いて観察した図である。 図2は、バルジ成形試験を行った後、さらに電解研磨した金属板の表面を、SEMを用いて観察した図である。 図3Aは、バルジ成形試験後に凹凸の発達が少なった金属板の表面を、EBSD法によって解析した場合の模式図である。 図3Bは、図3AのA1-A2断面における金属板の表面凹凸を示す模式図である。 図4Aは、バルジ成形試験後に凹凸の発達が多かった金属板の表面を、EBSD法によって解析した場合の模式図である。 図4Bは、図4AのB1-B2断面における金属板の表面凹凸を示す模式図である。 図5Aは、バルジ成形試験後に凹凸の発達が多かった金属板の表面を、EBSD法によって解析した場合の模式図である。 図5Bは、図5AのC1-C2断面における金属板の表面凹凸を示す模式図である。 「金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒」の定義を説明するための模式図である。 図7Aは、張り出し成形加工の一例を示す模式図である。 図7Bは、図7Aに示す張り出し成形加工で得られる成形品の一例を示す模式図である。 図8Aは、絞り張り出し成形加工の一例を示す模式図である。 図8Bは、図8Aに示す絞り張り出し成形加工で得られる成形品の一例を示す模式図である。 図9は、平面ひずみ引張変形、二軸引張変形、及び一軸引張変形を説明するための模式図である。 図10は、EBSD法による解析結果から{001}結晶粒の平均結晶粒径を求める方法を図示した模式図である。 図11は、成形加工における板厚減少率と加工硬度との関係の一例を示すグラフである。 図12は、実施例で作製した成形品を説明するための模式図である。 図13は、鋼板を上部から観察した模式図である。 図14は、実施例対応の成形品No.2の断面ミクロ組織と表面凹凸を示す模式図である。 図15は、実施例対応の成形品No.3の断面ミクロ組織と表面凹凸を示す模式図である。 図16は、比較例対応の成形品No.1の断面ミクロ組織と表面凹凸を示す模式図である。 図17は、第一の実施例で得られた成形品について、目視評価の結果と、{001}結晶粒の平均結晶粒径及び結晶粒径との関係を示す図である。 図18は、実施例対応の成形品No.102の断面ミクロ組織と表面凹凸を示す模式図である。 図19は、実施例対応の成形品No.103の断面ミクロ組織と表面凹凸を示す模式図である。 図20は、比較例対応の成形品No.101の断面ミクロ組織と表面凹凸を示す模式図である。
 以下、図面を参照して、本開示の一態様を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
(成形品の製造方法)
 発明者らは、成形加工する金属板の組織について種々検討を行った。その結果、以下の知見を得た。
 (1)bcc構造を持つ金属板では、{001}面の方が{111}面と比較して、等二軸引張変形および等二軸引張変形に近い不等二軸引張変形の応力に弱い。また、{101}面の方が{111}面と比較して、等二軸引張変形および等二軸引張変形に近い不等二軸引張変形の応力に弱い。そのため、大きな加工量(金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる加工量)で、深絞り成形及び張り出し成形等、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる金属板の成形加工を行うと、金属板の表面と平行な{001}面から15°の結晶方位を持つ結晶粒にひずみが集中する。
 (2)金属板の表面と平行な{001}面から15°の結晶方位を持つ結晶粒に集中したひずみは、金属板の表面が発達し、表面性状を悪化させる(つまり肌荒れが生じさせる)。
 (3)金属板の表面に発達した凹凸が連結すると、更に表面性状が悪化する(つまり肌荒れが顕著に生じる。)。
 (4)金属板の表面と平行な{001}面から15°の結晶方位を持つ結晶粒が少なすぎても、金属板の表面と平行な{001}面に対して15°に近い結晶方位を持つ結晶粒(例えば{001}面に対して15°超え30°以下の範囲に結晶方位を持つ結晶粒)にも局所変形が分散する。そのため、金属板の表面の凹凸が発達する。
 図1は、バルジ成形試験を行った後の金属板の表面の走査型電子顕微鏡(SEM)画像である。図2は、バルジ成形試験を行った後、さらに電解研磨した金属板の表面のSEM画像である。図1及び図2共に、観察箇所は、バルジ成形試験により山状に隆起した金属板の頂点部である。図1及び図2を参照して、金属板に対してバルジ成形試験を行うと、10~20μm程度の凹部1及び凹部2が観察された。
 すなわち、金属板に張り出し成形加工を行うと、金属板のある点に応力が集中する。応力が集中した箇所では、金属板の表面に凹凸が発達する。また、発達した凹凸が連結して、更に凹凸が発達する。これらが肌荒れ発生の原因となる。
 図3A~図5Aは、バルジ成形試験を行った後の金属板の表面を、EBSD(Electron BackScattering Diffraction)法により解析した場合の模式図である。図3Aは、バルジ成形による張り出し高さを40mmとした場合(金属板の少なくとも一部が板厚減少率25%となる成形加工に相当する場合)に、金属板の表面に凹凸の発達が少なかった金属板の模式図である。図4A及び図5Aは、バルジ成形による張り出し高さを40mmとした場合(金属板の少なくとも一部が板厚減少率25%となる成形加工に相当する場合)に、金属板の表面に凹凸の発達が多かった金属板の模式図である。
 一方、図3B~図5Bは、図3A~図5Aの断面における金属板の表面凹凸を示す模式図である。つまり、図3Bは、金属板の表面に凹凸の発達が少なかった金属板の表面凹凸を示す断面模式図である。図4B及び図5Bは、金属板の表面に凹凸の発達が多かった金属板の模式図である。
 ここで、図3A~図5A中の結晶粒のうち、濃いグレー色の結晶粒3は、金属板の表面と平行な{001}面から15°以内の結晶方位を有する結晶粒である。以下、この結晶粒を「{001}結晶粒」ともいう。また、図3A~図5A中の結晶粒のうち、薄いグレー色の結晶粒4は、金属板の表面と平行な{001}面に対して15°に近い結晶方位を持つ結晶粒(例えば{001}面に対して15°超え20°以下の範囲に結晶方位を持つ結晶粒)である。以下、この結晶粒を「{001}近傍結晶粒」ともいう。
 なお、図3B~図5B中、31は{001}結晶粒3が存在する金属板の表面を示している。また、41は{001}近傍結晶粒4が存在する金属板の表面を示している。
 図3A及び図3Bを参照して、金属板の表面に凹凸の発達が少なかった金属板の表面では、{001}結晶粒3の面積分率が0.20以上0.35以下であった。
 図4A~図5A及び図4B~図5Bを参照して、金属板の表面に凹凸の発達が多かった金属板の表面では、{001}結晶粒3の面積分率が0.20より小さいか、又は0.35より大きかった。
 これは、{001}結晶粒3には、張り出し成形加工の際にひずみが集中するためである。そして、{001}結晶粒3に集中したひずみは、金属板の表面の凹凸を発達させる。さらに{001}結晶粒3の面積分率が高いと、{001}結晶粒3が互いに接する確率が高くなり、生じた凹凸が連結し易くなる。一方で、{001}結晶粒3の面積分率が低すぎると、{001}近傍結晶粒4にも局所変形が分散し、金属板の表面の凹凸を発達させる。
 具体的には、{001}結晶粒3の面積分率が適切な範囲内にある場合、金属板の表面において、{001}近傍結晶粒4に局所変形が分散されない。それにより{001}結晶粒3でのみで局所変形が生じる。このため、{001}結晶粒3が存在する領域では深い凹部が形成されるが、他の結晶粒({001}近傍結晶粒4等)が存在する領域では平坦部が確保される(図3B参照)。これは、高い凹凸が形成されても、凹部が深く微細であれば、平坦部が確保されることを示している。
 一方で、{001}結晶粒3の面積分率が低すぎる場合、金属板の表面において、{001}近傍結晶粒4に局所変形が分散する。それにより{001}結晶粒3と共に{001}近傍結晶粒4でも局所変形が生じる。このため、浅い凹部が形成される領域が大きくなり、平坦部が比較的少なくなる(図4B参照)。
 また、{001}結晶粒3の面積分率が高すぎる場合、金属板の表面において、{001}結晶粒3局所変形が生じ、浅い凹部が形成される領域が大きくなり、平坦部が少なくなる(図5B)。
 そのため、{001}結晶粒3の面積分率が高すぎても、低すぎても、鋼板の表面の凹凸が発達し、生じた凹凸が連結し易くなり、連結により凹凸が更に発達する。
 したがって、発明者らは、次のことを考えた。平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる成形加工を施す場合、{001}結晶粒3の割合を所定範囲とすることで、加工中に生じる金属板の表面の凹凸の発達を抑制可能できる。つまり、凹凸の発達が抑制できれば、成形品の外観上の美観を損ねる肌荒れが抑制できる。
 一方で、発明者らは、次のことを考えた。{001}結晶粒3の割合が低い場合、{001}結晶粒3の{001}結晶粒3の大きさが十分小さければ、加工中に生じる金属板の表面の凹凸が発達しても、金属板の表面に発達した凹凸は目立たず、成形品の外観上の美観を損ねる肌荒れとして認識され難くなる。
 以上の知見に基づいて完成した第一の本開示の成形品の製造方法は、bcc構造を有し、金属板の表面において下記(a)又は(b)の条件を満たす金属板に対して、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ前記金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施し、成形品を製造する成形品の製造方法である。
(a)前記金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の面積分率が0.20以上0.35以下である。
(b)前記金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の、面積分率が0.45以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
 そして、第一の本開示の成形品の製造方法では、bcc構造を有する金属板に対して、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施したときでも、肌荒れの発生が抑制され意匠性に優れた成形品が得られる。
 ここで、「金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒」とは、図6に示すように、{001}面3Aに対して、金属板の一方の面側に鋭角で15°傾斜した結晶方位3Bから、金属板の他方の面側に鋭角で15°傾斜した結晶方位3Cまでの範囲に、結晶方位を持つ結晶粒を意味する。つまり、結晶方位3Bと結晶方位3Cとが成す角度θの範囲に結晶方位を有する結晶粒を意味する。
 一方、さらに、発明者らは、上記知見に基づいて、成形加工する金属板の組織について検討を進めた。そして、発明者らは、平面ひずみ引張変形場および平面ひずみ変形場に近い不等二軸引張変形場における結晶粒の結晶方位と、成形品の肌荒れとの関係を調査した。その結果、発明者らは、次のことを知見した。等二軸引張変形場および等二軸引張変形場に近い不等二軸引張変形場では、{001}結晶粒3にひずみが集中し、優先変形する。それに対して、平面ひずみ引張変形場および平面ひずみ変形場に近い不等二軸引張変形場では、{001}結晶粒3のみならず、金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒(以下「{111}結晶粒」とも称する)以外の結晶粒にもひずみが集中し、優先変形する。
 つまり、発明者らは、次のことを考えた。平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる成形加工を施す場合、{111}結晶粒以外の結晶粒の割合を所定範囲とすれば、加工中に生じる金属板の表面の凹凸の発達を抑制可能できる。つまり、凹凸の発達が抑制できれば、成形品の外観上の美観を損ねる肌荒れが抑制できる。
 また、発明者らは、次のことを考えた。{{111}結晶粒以外の結晶粒の割合が低い場合、{111}結晶粒以外の結晶粒の大きさが十分小さければ、加工中に生じる金属板の表面の凹凸が発達しても、金属板の表面に発達した凹凸は目立たず、成形品の外観上の美観を損ねる肌荒れとして認識され難くなる。
 以上の知見に基づいて完成した第二の本開示の成形品の製造方法は、bcc構造を有し、金属板の表面において下記(A)又は(B)の条件を満たす金属板に対して、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ前記金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施し、成形品を製造する成形品の製造方法。
(A)前記金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の面積分率が0.25以上0.55以下である。
(B)前記金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の、面積分率が0.55以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
 そして、第二の本開示の成形品の製造方法では、bcc構造を有する金属板に対して、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施したときでも、肌荒れの発生が抑制され意匠性に優れた成形品が得られる。
 ここで、「金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒」とは、{111}面に対して、金属板の一方の面側に鋭角で15°傾斜した結晶方位から、金属板の他方の面側に鋭角で15°傾斜した結晶方位までの範囲に、結晶方位を持つ結晶粒を意味する。つまり、この2つの結晶方位が成す角度θの範囲に結晶方位を有する結晶粒を意味する。
(成形加工)
 金属板には、平面ひずみ引張変形、又は平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる成形加工を施す。この成形加工としては、深絞り成形、張り出し成形、絞り張り出し成形、曲げ成形がある。具体的には、成形加工としては、例えば、図7Aに示すような、金属板10を張り出し成形加工する方法が挙げられる。この成形加工では、ダイス11と、ドロービード12Aが配されたホルダー12との間に金属板10の縁部を挟み込む。それにより、金属板10の縁部の表面にドロービード12Aに食い込ませて、金属板10を固定した状態とする。そして、この状態で、頂面が平坦のパンチ13を金属板10に押付けて、金属板10を張り出し成形加工する。ここで、図7Aに示す張り出し成形加工により得られる成形品の一例を図7Bに示す。
 図7Aに示す張り出し成形加工では、例えば、パンチ10の側面側に位置する金属板10(成形品の側面となる部分)は、平面ひずみ変形が生じる。一方で、パンチ10の頂面に位置する金属板10(成形品の天面)は、等二軸変形、又は比較的、等二軸変形に近い不等二軸引張変形が生じる。
 また、成形加工としては、例えば、図8Aに示すような、金属板10を絞り張り出し成形加工する方法が挙げられる。この成形加工では、ダイス11と、ドロービード12Aが配されたホルダー12との間に金属板10の縁部を挟み込む。それにより、金属板10の縁部の表面にドロービード12Aに食い込ませて、金属板10を固定した状態とする。そして、この状態で、頂面が略V字状に突出しているパンチ13を金属板10に押付けて、金属板10を絞り張り出し成形加工する。ここで、図8Aに示す絞り張り出し成形加工により得られる成形品の一例を図8Bに示す。
 図8Aに示す絞り張り出し成形加工では、例えば、パンチ10の側面側に位置する金属板10(成形品の側面となる部分)は、平面ひずみ変形が生じる。一方で、パンチ10の頂面に位置する金属板10(成形品の天面)は、比較的、平面ひずみ変形に近い不等二軸引張変形が生じる。
 ここで、図9に示すように、平面ひずみ引張変形は、ε1方向に伸び、ε2方向には変形が生じない変形である。また、二軸引張変形は、ε1方向に伸び、ε2方向にも伸びが生じる変形である。具体的には、平面ひずみ引張変形は、二軸方向のひずみを各々最大主ひずみε1および最小主ひずみε2としたとき、ひずみ比β(=ε2/ε1)がβ=0となる変形である。二軸引張変形は、ひずみ比β(=ε2/ε1)が0<β≦1となる変形である。なお、ひずみ比β(=ε2/ε1)が0<β<1となる変形が不等二軸変形であり、ひずみ比β(=ε2/ε1)がβ=1となる変形が等二軸変形である。ちなみに、一軸引張変形は、ε1方向に伸び、ε2方向に縮みが生じる変形であって、ひずみ比β(=ε2/ε1)が-0.5≦β<0となる変形である。
 ただし、上記ひずみ比βの範囲は、理論値であり、例えば、鋼板の表面に転写したスクライブドサークルにおける鋼板成形前後(鋼板変形前後)の形状変化から計測した最大主ひずみ及び最小主ひずみから算出される、各変形のひずみ比βの範囲は次の通りである。
・一軸引張変形: -0.5<β≦-0.1
・平面ひずみ引張変形: -0.1<β≦0.1
・不等二軸変形: 0.1<β≦0.8
・等二軸変形: 0.8<β≦1.0
 一方、成形加工では、金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる加工量で行う。板厚減少率10%未満の加工量では、{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)へのひずみ集中が少なく、成形加工時に凹凸の発達が生じ難い傾向がある。そのため、金属板が上記(a)および(b)の条件又は上記(A)および(B)の条件を満たさなくても、成形品の肌荒れ自体が発生し難い。一方、板厚減少率30%を超えると、成形加工により金属板(成形品)の破断が生じる傾向が高まる。よって、成形加工の加工量は、上記範囲とする。
 成形加工は、金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる加工量で行う。しかし、成形加工は、縁部(ダイスとホルダとで挟まれた部位)を除く金属板の全体が板厚減少率10%以上30%以下となる加工量で行ってもよい。成形する成形品の形状にもよるが、特に、成形加工は、パンチの頂面に位置する金属板の部位(金属板が二軸引張変形する部位)が板厚減少率10%以上30%以下となる加工量で行うことがよい。パンチの頂面に位置する金属板の部位は、成形品を外装部材として適用したとき、最も視線にさらされ易い部位となることが多い。このため、この金属板の部位を板厚減少率10%以上30%以下と多い加工量で成形加工したとき、凹凸の発達を抑えると、肌荒れ抑制効果が顕著となる。
 なお、板厚減少率は、成形加工前の金属板の板厚をTiとし、成形加工後の金属板(成形品)の板厚をTaとしたとき、式:板厚減少率=(Ti-Ta)/Tiで示される。
(金属板)
[種類]
 金属板は、bcc構造(体心立方格子構造)を有する金属板である。bcc構造を有する金属板としては、α-Fe(、Li、Na、K、β-Ti、V、Cr、Ta、W等の金属板が挙げられる。これらの中でも、構造物を作製する上で、もっとも容易に入手できるという点から、鋼板(フェライト系鋼板、ベイナイト単相組織としたベイナイト鋼板、マルテンサイト単相組織としたマルテンサイト鋼板等)が好ましく、フェライト系鋼板がより好ましい。フェライト系鋼板には、金属組織のフェライト分率が100%の鋼板以外に、マルテンサイト、ベイナイト等が存在する鋼板(DP鋼板)も含まれる。
 ここで、フェライト系鋼板の金属組織のフェライト分率は、50%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。金属組織のフェライト分率が80%未満であると硬質相の影響が強くなる。さらに50未満であると硬質相が支配的となり、フェライトの結晶方位({111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒))の影響が少なくなる。そのため、成形加工時に凹凸の発達が生じ難い傾向があり、成形品の肌荒れ自体が発生し難くなる。よって、上記範囲のフェライト分率のフェライト系鋼板を適用すると、肌荒れ抑制効果が顕著となる。
 なお、フェライト分率は、次に示す方法により測定できる。鋼板の表面を研磨後、ナイタール溶液に浸漬することで、フェライト組織を現出させ、光学顕微鏡で組織写真を撮影する。その後、前記組織写真の全域の面積に対するフェライト組織の面積を算出する。
 金属板の厚みは、特に制限はないが、成形性の点から、3mm以下が好ましい。
[{001}結晶粒]
 平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる成形加工を施す場合、金属板の表面において、金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を有する結晶粒({001}結晶粒)は、次の(a)又は(b)を満たす。
(a){001}結晶粒の面積分率が0.20以上0.35以下である。
(b){001}結晶粒の、面積分率が0.45以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
 上述のとおり、bcc構造を有する金属板の場合、{001}結晶粒が最も等二軸引張変形および等二軸引張変形に近い不等二軸引張変形の応力に弱い。したがって、大きな加工量(金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる加工量)で、深絞り成形及び張り出し成形等、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる金属板の成形加工を実施すれば、{001}結晶粒にひずみが集中しやすく、{001}結晶粒にて凹凸が発達しやすい。そして、{001}結晶粒の割合が多い場合、ひずみが集中しやすく、凹凸が発達しやすい。一方で、{001}結晶粒の割合が少ない場合、ひずみが集中する箇所が少なくなり、{001}近傍結晶粒にも局所変形が分散するため、逆に、凹凸が発達しやすくなる。ただし、{001}結晶粒の割合が少ない場合でも、{001}結晶粒の大きさが十分小さければ、{001}近傍結晶粒で局所変形する領域も小さくなり、凹凸が発達しても、微細となり、成形品の肌荒れとして認識され難くなる。
 よって、金属板が上記(a)を満たせば、成形加工による適度なひずみの集中が実現される。そのため、凹凸の発達が抑えられ、成形品の肌荒れの発生が抑制される。一方で、金属板が上記(b)を満たせば、{001}結晶粒の面積分率が0.20以上0.45以下の範囲では、成形加工による適度なひずみの集中が実現される。{001}結晶粒の面積分率が0.20未満の範囲では、凹凸が発達しても、成形品の肌荒れとして認識され難くなる。そのため、成形品の肌荒れの発生が抑制される。
 また、条件(b)において、{001}結晶粒の平均結晶粒径は、15μm以下であるが、肌荒れ抑制の点から、10μm以下が好ましい。{001}結晶粒の平均結晶粒径は、小さい程、肌荒れ抑制の点から好ましいが、1μm以上が好ましい。なぜなら、再結晶によって方位を制御しているため、結晶粒径の超微細化と方位制御の両立は難しいからである。
 {001}結晶粒の平均結晶粒径は次の方法で測定される。SEMを用いて、金属板の表面を観察し、測定領域を任意に選ぶ。EBSD法を用いて、それぞれの測定領域において、{001}結晶粒を選択する。選択した各{001}結晶粒に2本の試験線を引く。2本の試験線の算術平均を求めることにより、{001}結晶粒の平均結晶粒径が求まる。具体的には以下のとおりである。図10は、EBSD法による解析結果から平均結晶粒径を求める方法を図示した模式図である。図10を参照して、各{001}結晶粒3の重心を通る試験線5を、全ての{001}結晶粒3において同じ向きとなるように引く。さらに、試験線5と互いに直交するように、各{001}結晶粒3の重心を通る試験線6を引く。2本の試験線5及び6の長さの算術平均を、その結晶粒の結晶粒径とする。任意の測定領域における、全ての{001}結晶粒3の結晶粒径の算術平均を、平均結晶粒径とする。
 {001}結晶粒の面積分率は次の方法で測定される。SEMを用いて、金属板の断面(板厚方向に沿った切断面)を観察し、金属板の表面(板厚方向に対向する面)に該当する領域(線状の領域)を含む任意の測定領域を選ぶ。EBSD法を用いて、{001}結晶粒3を選択する。各視野において、金属板の表面(板厚方向に対向する面)に該当する領域における{001}結晶粒3の面積分率を算出することで、{001}結晶粒3の面積分率を求める。そして、任意の測定領域における{001}結晶粒3の面積分率の平均を{001}結晶粒の面積分率とする。
 ここで、金属板の表面にめっき層等が形成されている場合、めっき層等と接触している金属板の表面に該当する領域(線状の領域)について、{001}結晶粒3の面積分率を測定する。
[{111}結晶粒以外の結晶粒]
 平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる成形加工を施す場合、金属板の表面において、金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を有する結晶粒({111}結晶粒)以外の結晶粒(つまり、金属板の表面に平行な{111}面から15°を超えた結晶方位を有する結晶粒)は、次の(A)又は(B)を満たす。
(A){111}結晶粒以外の結晶粒の面積分率が0.25以上0.55以下である。
(B){111}結晶粒以外の結晶粒の、面積分率が0.55以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
 上述のとおり、bcc構造を有する金属板の場合、{111}結晶粒以外の結晶粒が平面ひずみ引張変形および平面ひずみ変形に近い不等二軸引張変形の応力に弱い(つまり{111}結晶粒が最も強い)。したがって、大きな加工量(金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる加工量)で、深絞り成形及び張り出し成形等に加え、曲げ成形等、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる金属板の成形加工を実施すれば、{111}結晶粒以外の結晶粒にひずみが集中しやすく、{111}結晶粒以外の結晶粒にて凹凸が発達しやすい。そして、{111}結晶粒以外の結晶粒の割合が多い場合、ひずみが集中しやすく、凹凸が発達しやすい。一方で、{111}結晶粒以外の結晶粒の割合が少ない場合、ひずみが集中する箇所が少なくなり、{111}結晶粒にも局所変形が分散するため、逆に、凹凸が発達しやすくなる。ただし、{111}結晶粒以外の結晶粒の割合が少ない場合でも、{111}結晶粒以外の結晶粒の大きさが十分小さければ、{111}結晶粒で局所変形する領域も小さくなり、凹凸が発達しても、微細となり、成形品の肌荒れとして認識され難くなる。
 よって、金属板が上記(A)を満たせば、成形加工による適度なひずみの集中が実現される。そのため、凹凸の発達が抑えられ、成形品の肌荒れの発生が抑制される。一方で、金属板が上記(B)を満たせば、{111}結晶粒以外の結晶粒の面積分率が0.25以上0.55以下の範囲では、成形加工による適度なひずみの集中が実現される。{111}結晶粒以外の結晶粒の面積分率が0.25未満の範囲では、凹凸が発達しても、成形品の肌荒れとして認識され難くなる。そのため、成形品の肌荒れの発生が抑制される。
 また、条件(B)において、{111}結晶粒以外の結晶粒の平均結晶粒径は、15μm以下であるが、肌荒れ抑制の点から、10μm以下が好ましい。{111}結晶粒以外の結晶粒の平均結晶粒径は、小さい程、肌荒れ抑制の点から好ましいが、1μm以上が好ましい。なぜなら、再結晶によって方位を制御しているため、結晶粒径の超微細化と方位制御の両立は難しいからである。
 {111}結晶粒以外の結晶粒の平均結晶粒径は、測定対象となる結晶粒が異なる以外は、{001}結晶粒の平均結晶粒径と同じ方法で測定される。
 一方、{111}結晶粒以外の結晶粒の面積分率は、測定対象となる結晶粒が異なる以外は、{001}結晶粒と同じ方法で測定される。
[化学組成]
 金属板として好適なフェライト系鋼板は、例えば、質量%で、C:0.0060%以下、Si:1.0%以下、Mn:1.50%以下、P:0.100%以下、S:0.010%以下、Al:0.00050~0.10%、N:0.0040%以下、Ti:0.0010~0.10%、Nb:0.0010~0.10%、及び、B:0~0.0030%、を含有し、残部がFe及び不純物であり、さらに、下記式(1)で定義されるF1の値が0.7超え1.2以下である化学組成を有することが好ましい。
 式(1):F1=(C/12+N/14+S/32)/(Ti/48+Nb/93)
 ここで、各式(1)中、元素記号には、各元素の鋼中における含有量(質量%)が代入される。
 以下、金属板として好適なフェライト系鋼板の化学組成について説明する。化学組成について「%」とは、質量%を意味する。
 C:0.0060%以下
 炭素(C)は不純物である。一般的なIF鋼においても、Cは鋼板の延性及び深絞り成形性を低下させることが知られている。このため、C含有量は少ない程好ましい。したがって、C含有量は0.0060%以下であることがよい。C含有量の下限については、精錬コストを考慮して、適宜設定することができる。C含有量の下限はたとえば、0.00050%である。C含有量の好ましい上限は0.0040%であり、より好ましくは0.0030%である。
 Si:1.0%以下
 シリコン(Si)は不純物である。しかしながら、Siは固溶強化により鋼板の延性の低下を抑制しつつ、強度を上げる。そのため、必要に応じて含有させてもよい。Si含有量の下限はたとえば、0.005%である。鋼板の高強度化を目的とする場合は、Si含有量の下限はたとえば、0.10%である。一方、Si含有量が多すぎると、鋼板の表面性状が悪化する。このため、Si含有量は1.0%以下とすることがよい。Si含有量の好ましい上限は0.5%である。鋼板の強度を必要としない場合、Si含有量のより好ましい上限は0.05%である。
 Mn:1.50%以下
マンガン(Mn)は不純物である。しかしながら、Mnは固溶強化により鋼板の強度を高める。さらに、Mnは硫黄(S)をMnSとして固定する。そのため、FeS生成による鋼の赤熱脆性が抑制される。さらに、Mnはオーステナイトからフェライトへの変態温度を低下させる。これにより、熱延鋼板の結晶粒の微細化が促進される。そのため、必要に応じて含有させてもよい。Mn含有量の下限はたとえば、0.05%である。一方、Mn含有量が多すぎると、鋼板の深絞り成形性及び延性が低下する。したがって、Mn含有量は1.50%以下であることがよい。Mn含有量の好ましい上限は0.50%であり、より好ましくは0.20%である。
 P:0.100%以下
 リン(P)は、不純物である。しかしながら、Pは固溶強化により鋼板のr値の低下を抑制しつつ、強度を高める。そのため、必要に応じて含有させてもよい。P含有量の下限については、精錬コストを考慮して、適宜設定することができる。P含有量の下限はたとえば、0.0010%である。一方、P含有量が多すぎると、鋼板の延性が低下する。したがって、P含有量は0.100%以下であることがよい。P含有量の好ましい上限は0.060%である。
 S:0.010%以下
 硫黄(S)は不純物である。Sは鋼板の成形性及び延性を低下させる。したがって、S含有量は0.010%以下であることがよい。S含有量の下限については、精錬コストを考慮して適宜設定することができる。S含有量の下限はたとえば、0.00030%である。S含有量の好ましい上限は0.006%であり、より好ましくは0.005%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。
 Al:0.00050~0.10%
 アルミニウム(Al)は溶鋼を脱酸する。この効果を得るためには、Al含有量を0.00050%以上とするのが好ましい。しかしながら、Al含有量が多すぎると鋼板の延性が低下する。したがって、Al含有量は0.00050~0.10%であることがおい。Al含有量の好ましい上限は0.080%であり、より好ましくは0.060%である。Al含有量の好ましい下限は0.005である。本明細書においてAl含有量は、いわゆる酸可溶Al(sol.Al)の含有量を意味する。
 N:0.0040%以下
 窒素(N)は不純物である。Nは鋼板の成形性及び延性を低下させる。したがって、N含有量は0.0040%以下であることがよい。N含有量の下限については、精錬コストを考慮して適宜設定することができる。N含有量の下限はたとえば、0.00030%である。
 Ti:0.0010~0.10%
 チタン(Ti)は、C、N及びSと結合して炭化物、窒化物及び硫化物を形成する。Ti含有量がC含有量、N含有量及びS含有量に対して過剰であれば、固溶C及び固溶Nが低減する。一般的なIF鋼の場合、後述の式(1)で定義されるF1が0.7以下となるように、Tiが含有されることがよい。しかしながら、C、N及びSと結合されずに余ったTiは、鋼中に固溶する。固溶Tiが増えすぎると、鋼の再結晶温度が上昇するので、焼鈍温度を高くする必要がある。この場合、後述するとおり、焼鈍後に{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)が成長し易くなる。さらに、固溶Tiが増えすぎると鋼材が硬質化して加工性の劣化を招く。このため、鋼板の成形性が低下する。したがって、鋼の再結晶温度を下げるために、Ti含有量の上限は0.10%であることがよい。Ti含有量の好ましい上限は0.08%であり、より好ましくは0.06%である。
 一方、前述の通り、Tiは、炭窒化物を形成することで、成形性及び延性を向上させる。この効果を得るために、Ti含有量の下限は0.0010%であることがよい。Ti含有量の好ましい下限は0.005%であり、より好ましくは0.01%である。
 Nb:0.0010~0.10%
 ニオブ(Nb)は、Tiと同様に、C、N及びSと結合して炭化物、窒化物及び硫化物を形成する。Nb含有量がC含有量、N含有量及びS含有量に対して過剰であれば、固溶C及び固溶Nが低減する。しかしながら、C、N及びSと結合されずに余ったNbは、鋼中に固溶する。固溶Nbが増えすぎると、焼鈍温度を高くする必要がある。この場合、焼鈍後に{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)が成長し易くなる。したがって、鋼の再結晶温度を下げるために、Nb含有量の上限は0.10%であることがよい。Nb含有量の好ましい上限は0.050%であり、より好ましくは0.030%である。
 一方、前述の通り、Nbは、炭窒化物を形成することで、成形性・延性を向上させる。さらに、Nbは、オーステナイトの再結晶を抑制し熱延板の結晶粒を微細化する。この効果を得るために、Nb含有量の下限は0.0010%であることがよい。Nb含有量の好ましい下限は0.0012であり、より好ましくは0.0014%である。
 B:0~0.0030%
 ボロン(B)は任意元素である。固溶Nや固溶Cを低減させた極低炭素の鋼板は、一般に粒界強度が低い。そのため、深絞り成形、張り出し成形等、平面ひずみ変形及び二軸引張変形が生じる成形加工を行う際、凹凸が発達し、成形品の肌荒れが発生し易くなる。Bは、粒界強度を高めることにより、耐肌荒れ性を向上させる。したがって、必要に応じてBを含有させてもよい。一方、B含有量が0.0030%を超えると、r値が低下する。そのため、Bを含有させる場合のB含有量の好ましい上限は0.0030%であり、より好ましくは0.0010%である。
なお、粒界強度を高める効果を確実に得るには、B含有量を0.0003%以上とすることが好ましい。
 残部
 残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入されるものであって、鋼板に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
[式(1)について]
 上記化学組成ではさらに、式(1)で定義されるF1が0.7超え1.2以下である。
 式(1):F1=(C/12+N/14+S/32)/(Ti/48+Nb/93)
 ここで、式(1)中、各元素記号には、各元素の鋼中における含有量(質量%)が代入される。
 F1は、成形性を低下させるC、N及びSと、Ti及びNbとの関係を示すパラメータ式である。F1が低い程、Ti及びNbが過剰に含有されている。この場合、Ti及びNbとC及びNとが炭窒化物を形成しやすいので、固溶C及び固溶Nを低減できる。そのため、成形性が向上する。ただし、F1が低すぎれば、具体的にはF1が0.7以下であれば、Ti及びNbが大過剰に含有されている。この場合、固溶Ti及び固溶Nbが増える。固溶Ti及び固溶Nbが増えすぎると、鋼の再結晶温度が上昇する。そのため、焼鈍温度を高くする必要がある。焼鈍温度が高いと、{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)が成長し易い。この場合、成形加工時に凹凸が発達し、成形品の肌荒れが発生し易くなる。したがって、F1の下限は0.7超である。
 一方、F1が高すぎれば、固溶C及び固溶Nが増える。この場合、時効硬化により鋼板の成形性が低下する。さらに、鋼の再結晶温度が上昇する。そのため、焼鈍温度を高くする必要がある。焼鈍温度が高いと、{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)が成長し易い。この場合、成形加工時に凹凸が発達し、成形品の肌荒れが発生し易くなる。
 したがって、F1は0.7超え1.2以下である。F1の好ましい下限は0.8であり、より好ましくは0.9である。F1値の好ましい上限は1.1である。
[金属板の製造方法]
 以下に、金属板として好適なフェライト系鋼板の製造方法の一例を説明する。
 上記製造方法の一例は、表面ひずみ付与工程、加熱工程、熱間圧延工程、冷却工程、巻取工程、冷間圧延工程、及び、焼鈍工程を含む。フェライト系鋼板の組織を得るには、熱間圧延工程における最終2パスの圧下率、及び、熱間圧延工程の仕上げ温度が重要である。上記化学組成を有するスラブに対して、熱間圧延工程において合計で50%以上の圧下をし、さらに、仕上げ温度をAr+30℃以上とする。これにより、フェライト系薄鋼板を得ることができる。
[表面ひずみ付与工程]
 初めに、フェライト系鋼板を製造する。たとえば、上述の化学組成を有するスラブを製造する。表面ひずみ付与工程では、熱間圧延工程前、又は、粗圧延中のスラブの表層にひずみを付与する。ひずみを付与する方法はたとえば、ショットピーニング加工、切削加工、及び、粗圧延中に異周速圧延を行う等がある。熱間圧延前にひずみを付与することにより、熱間圧延後の鋼板の表層における結晶粒の平均結晶粒径が小さくなる。さらに、結晶粒が再結晶する際、{111}結晶粒が優先的に生成される。そのため、{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)の生成を抑制できる。表面ひずみ付与工程において、表面の相当塑性ひずみ量は25%以上とするのが好ましく、より好ましくは30%以上である。
[加熱工程]
 加熱工程では、上記スラブを加熱する。加熱は、熱間圧延工程での仕上げ圧延での仕上げ温度(最終スタンド後の熱延鋼板の表面温度)がAr3+30~50℃の範囲となるように適宜設定することが好ましい。加熱温度が1000℃以上の場合、仕上げ温度がAr3+30~50℃になりやすい。そのため、加熱温度の下限は1000℃であることが好ましい。加熱温度が1280℃を超えると、スケールが多量に発生して歩留まりが低下する。そのため、加熱温度の上限は1280℃であることが好ましい。加熱温度が上記範囲内の場合、加熱温度が低い程鋼板の延性及び成形性が向上する。そのため、加熱温度のより好ましい上限は1200℃である。
[熱間圧延工程]
 熱間圧延工程は、粗圧延及び仕上げ圧延を含む。粗圧延では、スラブを一定の厚みまで圧延して熱延鋼板を製造する。粗圧延時に、表面に発生したスケールを除去してもよい。
熱間圧延工程前に上述の表面ひずみ付与工程を行わない場合、粗圧延時に表面ひずみ付与工程を実施して、スラブの表層にひずみを付与する。
 熱間圧延中の温度は、鋼がオーステナイト域となるように維持する。熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に歪を蓄積させる。熱間圧延後の冷却によりオーステナイトからフェライトへと鋼の組織を変態させる。熱間圧延中は、オーステナイト域の温度であるため、オーステナイト結晶粒内に蓄積した歪の解放が抑制される。歪が蓄積したオーステナイト結晶粒は、熱間圧延後の冷却により、所定の温度域になった段階で、蓄積された歪を駆動力として、一気にフェライトへと変態する。これにより、結晶粒を効率的に微細化できる。熱間圧延後の仕上げ温度がAr+30℃以上である場合、圧延中における、オーステナイトからフェライトへの変態を抑制できる。そのため、仕上げ温度の下限はAr+30℃である。仕上げ温度がAr+100℃以上である場合、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に蓄積された歪が容易に解放される。そのため、結晶粒の微細化を効率的に行うことができない。したがって、仕上げ温度の上限はAr+100℃であることが好ましい。仕上げ温度がAr+50℃以下である場合、オーステナイト結晶粒へのひずみの蓄積を安定して行うことができ、{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)の結晶粒径を微細化できる。さらに、結晶粒が再結晶する時に結晶粒界から{111}結晶粒が優先的に生成される。そのため、{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)を低減できる。この場合、成形加工時に凹凸の発達を抑え、成形品の肌荒れの発生が抑制され易くなる。したがって、仕上げ温度の好ましい上限はAr3+50℃である。
 仕上げ圧延では、粗圧延により一定の厚みになった熱延鋼板をさらに圧延する。仕上げ圧延では、一列に配列された複数のスタンドを用いて、複数パスによる連続圧延が実施される。1パスでの圧下量が大きければ、オーステナイト結晶粒に対してより多くのひずみが蓄積される。特に、最終2パス(最終スタンド及びその前段のスタンド)での圧下率は、板厚減少率を合計して、50%以上とする。この場合、熱延鋼板の結晶粒を微細化できる。
[冷却工程]
 熱間圧延後、熱延鋼板を冷却する。冷却条件は適宜設定することができる。好ましくは、冷却停止までの最大冷却速度は100℃/s以上である。この場合、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に蓄積したひずみの解放が抑制され、結晶粒を微細化し易くなる。冷却速度は速い程好ましい。圧延完了から、680℃に冷却するまでの時間は、0.2~6.0秒であることが好ましい。圧延完了から680℃までの時間が6.0秒以下である場合は、熱間圧延後の結晶粒を微細化し易い。圧延完了から680℃までの時間が2.0秒以下である場合は、熱間圧延後の結晶粒をさらに微細化し易い。加えて、結晶粒が再結晶する時に結晶粒界から{111}結晶粒が優先的に生成される。そのため、{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)を低減し易い。
[巻取工程]
 巻取工程は400~690℃で行うことが好ましい。巻取温度が400℃以上であれば、炭窒化物の析出が不十分となって固溶Cや固溶Nが残存するのを抑制できる。この場合、冷延鋼板の成形性が向上する。巻取温度が690℃以下であれば、巻取後の徐冷中に結晶粒が粗大化するのを抑制できる。この場合、冷延鋼板の成形性が向上する。
[冷間圧延工程]
 巻取工程後の熱延鋼板に対して冷間圧延を実施して冷延鋼板を製造する。冷間圧延工程における圧下率は、高い方が好ましい。フェライト系薄鋼板が極低炭素鋼の場合、圧下率がある程度高くなると、{111}結晶粒が発達しやすい。そのため、焼鈍後のr値が高くなりやすい。したがって、冷間圧延工程における圧下率は40%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは60%以上である。焼鈍後の鋼板として圧延設備の関係上、冷間圧延工程での圧下率の現実的な上限は95%である。
[焼鈍工程]
 冷間圧延工程後の冷延鋼板に対して、焼鈍工程を実施する。焼鈍方法は連続焼鈍、箱焼鈍のいずれでもよい。焼鈍温度は再結晶温度以上であることが好ましい。この場合、再結晶が促進され、冷延鋼板の延性及び成形性が向上する。一方、焼鈍温度は830℃以下であることが好ましい。焼鈍温度が830℃以下であれば、結晶粒の粗大化を抑制できる。この場合、成形加工時に凹凸の発達を抑え、成形品の肌荒れの発生が抑制され易くなる。
 ここで、従来,プレス成形性の指標として、r値が使われてきた。一般的に、r値は、bcc構造を有する鋼板の表面に{111}結晶粒が多く、{001}結晶粒が少ないほど高い値を示す。r値が高いほど成形性がよいとされる。また、高いr値を実現するために最適な焼鈍温度が選択されていた。
 しかしながら、r値は、肌荒れ抑制の指標には活用できない。なぜなら、r値が高くても低くても肌荒れが起こりやすくなるからである。また、r値と肌荒れ発生をプロットしても、それらの相関性は認められない。そこで、r値の代わりに、鋼板の表面の{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)を肌荒れ抑制の指標として使用する。
 そして、鋼板の表面の{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)の面積分率は、焼鈍温度と焼鈍前までの加工熱処理条件(熱延前の加工量、熱延温度、冷延率等)との組み合わせによって制御することがよい。具体的には、焼鈍工程において、750℃~830℃の均熱温度条件を選択することがよい。
 フェライト系鋼板の焼鈍温度は、従来技術の焼鈍温度と比較して低いことが好ましい。焼鈍温度が低い方が、結晶粒の粗大化を抑制し易いからである。焼鈍温度を低く設定するためには、冷延鋼板の再結晶温度を低くする必要がある。そのため、フェライト系薄鋼板の化学組成は、上述のとおり、従来技術と比較してC含有量、Ti含有量及びNb含有量を共に低くすることが好ましい。これにより、焼鈍温度が830℃以下であっても再結晶が促進される。
 以上の工程により、金属板として好適なフェライト系鋼板を製造できる。{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)が少ない場合は、更に前記圧下率を大きくし、鋼板内部にせん断帯を増加させる。それにより焼鈍後の{111}結晶粒以外の結晶粒(特に{001}結晶粒)を増加させることができる。
(成形品)
 第一の本開示の成形品は、bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品である。そして、第一の本開示の成形品は、成形品の最大板厚をD1とし、成形品の最小板厚をD2としたとき、式:10≦(D1-D2)/D1×100≦30の条件、又は、成形品の最大硬度をH1とし、成形品の最小硬度をH2としたとき、式:15≦(H1-H2)/H1×100≦40の条件を満たし、かつ成形品の表面において下記(c)又は(d)の条件を満たす。
(c)成形品の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒({001}結晶粒)の面積分率が0.20以上0.35以下である。
(d)成形品の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒({001}結晶粒)の、面積分率が0.45以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
 一方、第二の本開示の成形品は、bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品である。そして、第二の本開示の成形品は、成形品の最大板厚をD1とし、成形品の最小板厚をD2としたとき、式:10≦(D1-D2)/D1×100≦30の条件、又は、成形品の最大硬度をH1とし、成形品の最小硬度をH2としたとき、式:15≦(H1-H2)/H1×100≦40の条件を満たし、かつ成形品の表面において下記(C)又は(D)の条件を満たす。
(C)成形品の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒({111}結晶粒)以外の結晶粒の面積分率が0.25以上0.55以下である。
(D)成形品の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒({111}結晶粒)以外の結晶粒の、面積分率が0.55以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
 ここで、bcc構造を有する金属板は、第一及び第二の本開示の成形品の製造方法で使用する金属板と同義である。そして、この金属板の成形品には、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる成形加工が施されている。
 成形品に、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる成形加工が施されていることを確認する方法は次の通りである。
 成形品の3次元形状を測定し、数値解析用のメッシュを作製し、コンピュータによる逆解析によって、板材から3次元形状へ至るまでの過程を導出する。そして、前記各メッシュにおける最大主ひずみと最小主ひずみとの比(前記β)を算出する。この算出により、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる成形加工が施されていることを確認することができる。
 例えば、Comet L3D(東京貿易テクノシステム(株))等の三次元計測機により、成形品の三次元形状を測定する。得られた測定データを基に,成形品のメッシュ形状データを得る。次に、得られたメッシュ形状データを用いて、ワンステップ法(加工硬化算出ツール「HYCRASH(株式会社JSOL)」等)の数値解析により、成形品の形状を元にそれを一度平坦な板に展開する。そのときの成形品の伸び、曲げ状態などの形状情報から成形品の板厚変化、残留ひずみなどを計算する。この計算によっても、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じる成形加工が施されていることを確認することができる。
 また、式:10≦(D1-D2)/D1×100≦30の条件を満たすことは、金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工により成形品が成形されていると見なすことができる。
 つまり、成形品の最大板厚D1は成形加工前の金属板の板厚と見なすことができ、成形品の最小板厚D2は成形加工後で最も板厚減少率が大きい部位の金属板(成形品)の板厚と見なすことができる。
 一方、式:15≦(H1-H2)/H1×100≦40の条件を満たすことも、金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工により成形品が成形されていると見なすことができる。これは、成形加工の加工量(板厚減少率:Thickness reduction)が大きくなるにつれて、加工硬化(つまり加工硬度:Vickers hardness)が大きくなることに起因する(図11参照)。
 つまり、成形品の最大硬度H1となる部位は成形加工後で最も板厚減少率が大きい部位の金属板(成形品)の硬度と見なすことができ、成形品の最小硬度H2は成形加工前の金属板の硬度と見なすことができる。
 なお、硬度は、JIS規格(JIS Z 2244)に記載のビッカース硬さ測定方法に従い測定される。ただし、硬度の測定は、この方法に限られず、他の方法で硬さを測定し、硬さ変換表を用いて、ビッカース硬さに換算する方法を採用してもよい。
 また、上記(c)又は(d)で示される条件および上記(C)又は(D)で示される条件において、成形品の表面における{001}結晶粒の面積分率及び平均結晶粒径、並びに、成形品の表面における{111}結晶粒以外の結晶粒の面積分率及び平均結晶粒径は、成形品の最大板厚D1又は最小硬度H2となる部位で測定される。
 そして、上記(c)又は(d)で示される条件は、第一の本開示の成形品の製造方法で説明した上記(a)又は(b)で示される条件と、成形加工前の金属板に代えて、成形品の表面における{001}結晶粒の面積分率及び平均結晶粒径を条件としている以外は同義である。
 同様に、上記(C)又は(D)で示される条件は、第二の本開示の成形品の製造方法で説明した上記(A)又は(B)で示される条件と、成形加工前の金属板に代えて、成形品の表面における{111}結晶粒以外の結晶粒の面積分率及び平均結晶粒径を条件としている以外は同義である。
 以上説明したように、第一及び第二の本開示の成形品は、上記各要件を満たすことで、第一及び第二の本開示の成形品の製造方法により成形された成形品と見なすことができる。そして、第一及び第二の本開示の成形品は、bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、式:10≦(D1-D2)/D1×100≦30の条件、又は、式:10≦(H1-H2)/H1×100≦30の条件を満たした成形品であっても、肌荒れの発生が抑制され意匠性に優れた成形品となる。
<第一の実施例>
[成形品の成形]
 表1に示す化学組成を持つ各鋼片を、表2に示す条件で加工し、鋼板を得た。具体的には、初めに、表1に示す鋼種A~Bの各鋼片に対して、表2に示す条件で、表面ひずみ付与工程、加熱工程、熱間圧延工程及び冷却工程を実施した。加工には、実験圧延機を使用した。次に、巻取温度まで冷却した冷延鋼板を、巻取温度に相当する温度に保持した電気炉に装入した。そのまま30分保持した後、20℃/hで冷却し、巻取工程を模擬した。さらに、表2に示す圧下率で冷間圧延工程を実施し、表2に示す板厚の冷延鋼板とした。得られた各冷延鋼板に対して、表2に示す温度で焼鈍を行った。このようにして、鋼板1~8を得た。鋼板1~8のフェライト分率は、いずれも100%であった。
 次に、得られた鋼板に対して、次に張り出し加工を施し、図12に示すように、成形品20の天板部20Aの直径R=150mm、成形品20の高さH=18mm、成形品20の縦壁部20Bの角度θ=90℃の皿状の成形品No.1~5、8を成形した。また、成形品20の高さH=15mmとした以外は、成形品No.1~5、8と同様にして、成形品No.6~7、9を成形した。
 なお、この成形は、天板部20Aとなる鋼板の板厚減少率(図12中、天板部20Aの評価部A(天板部20Aの中心部)の板厚減少率)が表3に示す板厚減少率となる加工量で実施した。
[評価方法]
 得られた各鋼板、及び各成形品に対して、次の測定試験及び目視評価を行った。結果を表3及び表4に示す。また、図17に、実施例で得られた成形品について、目視評価の結果と、{001}結晶粒の平均結晶粒径及び結晶粒径との関係を示す。
[平均結晶粒径の測定試験]
 鋼板に対して、{001}結晶粒の平均結晶粒径の測定試験を実施した。測定試験には、EBSD法を用いた。図13は、鋼板を上部から観察した模式図である。図13を参照して、鋼板の幅方向における、端から1/4より中心部において、1mm四方の測定領域4を任意に3箇所選んだ。それぞれの測定領域4において、鋼板の表面での、鋼板表面と平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒({001}結晶粒3)を選択した。
 上述のとおり、{001}結晶粒3の平均結晶粒径を算出した。測定は、3箇所の測定領域4における、全ての{001}結晶粒3に対して行った。得られた{001}結晶粒3の結晶粒径の算術平均を、平均結晶粒径とした。なお、成形品の表面における{001}結晶粒3の平均結晶粒径も、鋼板の{001}結晶粒3の平均結晶粒径と同様の値となる。
[面積分率の測定試験]
 鋼板に対して、{001}結晶粒の面積分率の測定試験を実施した。上述のとおり、鋼板から測定領域4を選び、EBSD法を用いて、{001}結晶粒3を選択した。各視野において、{001}結晶粒3の面積分率を算出し、その平均値を求めた。なお、成形品の{001}結晶粒3の面積分率も、鋼板の{001}結晶粒3の面積分率と同様の値となる。
[平均r値の測定試験]
 鋼板に対して、平均r値の測定試験を行った。具体的には、鋼板の圧延方向に対して、0°、45°及び90°方向の、板状の5号試験片(JIS Z 2241(2011))を採取した。採取した各試験片に対して、10%のひずみを付与した。ひずみ付与前後における、試験片の幅と板厚とから、各試験片に対してr値(ランクフォード値)を算出した。3方向の試験片のr値の算術平均を平均r値とした。
[板厚の測定試験]
 成形品に対して、板厚の測定試験を行った。具体的には、成形品のコンピュータによる成形シミュレーションを実施し、板厚が最大及び最小となる部位を特定した。その後、成形品の板厚測定を板厚が最大及び最小となる部位それぞれにおいて、板厚ゲージを使用し、測定した。これにより、最大板厚D1、最小板厚D2を求めた。ただし、最大板厚D1は、成形品(成形品全体)の最大板厚を求め、最小板厚D2は、成形品の評価部の最小板厚を求めた。
[硬度の測定試験]
 成形品に対して、硬度の測定試験を行った。具体的には、成形品のコンピュータによる成形シミュレーションを実施し、相当塑性ひずみが最大及び最小となる部位を特定した。その後、成形品の硬度測定を板厚が最大及び最小となる部位それぞれにおいて、JIS規格(JIS Z 2244)に従い、測定した。これにより、最大硬度H1、最小硬度H2を求めた。ただし、最大硬度H1は、成形品(成形品全体)の最大硬度を求め、最小硬度H2は、成形品の評価部の最小硬度を求めた。
[凹凸高さ測定試験]
 成形品に対して、成形品表面の凹凸高さの測定試験を行った。具体的には、成形品の評価部を切出し、接触式の粗さ径で、長手方位の凹凸を計測した。結晶方位を確認するために凹凸が最も顕著な部分を、クロスセクションポリッシャ(Cross section polisher)加工を用いて切断し、表層の結晶方位と凹凸の関係を分析した。
[目視評価]
 本来、化成処理後電着塗装を行うが、簡易的評価手法として、ラッカースプレーを均一に成形品の表面を塗装したのち、目視にて観察し、下記基準に従って、肌荒れの発生度合と評価面の鮮鋭度について調べた。
 さらに、表面性状の優劣を示す他のパラメータとして、算術平均うねりWaの値をKeyence社製レーザーマイクロスコープにより測定した。測定条件は,評価長さを1.25mm,カットオフ波長λcを0.25mmとした。そして、カットオフ波長λcよりも長波長側のプロファイルを評価した。
 評価基準は、以下の通りである。
A: 成形品の天板部の評価部表面に目視で模様が確認されず、表面に艶があるもの(Wa≦0.5μm)。自動車外板部品としてより望ましく、高級車の外板部品としても利用できる。
B: 成形品の天板部の評価部表面に目視で模様が確認されないが、表面の艶が消えているもの(0.5μm<Wa≦1.0μm)。自動車部品として利用できる。
C: 成形品の天板部の評価部表面に目視で模様が確認されるが、表面に艶があるもの(1.0μm<Wa≦1.5μm)。自動車の外板部品として利用できない。
D: 成形品の天板部の評価部表面に目視で模様が確認され、表面に艶がないもの(1.5μm<Wa)。自動車の部品として利用できない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 上記結果から、比較例対応の成形品No.1、6、9に比べ、実施例対応の成形品No.2~5、7、8、10は、肌荒れが抑制され意匠性に優れることがわかる。
 ここで、実施例対応の成形品No.2、3、比較例対応の成形品No.1の断面ミクロ組織と表面凹凸を示す模式図を、図14~図16に示す。図14~図16は、成形品の断面を、EBSD法によって解析した模式図である。なお、図14~図16中、NDは板厚方向を示し、TDは板幅方向を示す。
 この図14~図16の比較から、比較例対応の成形品No.1に比べ、実施例対応の成形品No.2、3は、成形品の表面の凹凸高さが低く、肌荒れが抑制され意匠性に優れることがわかる。ただし、図14と図15との比較から、成形品No.2に比べ、成形品No.3は、成形品の表面の凹凸高さが高いが、肌荒れが抑制され意匠性に優れることがわかる。これは、成形品の表面の凹凸が高くても、又は同等でも、凹部が深く微細であれば、肌荒れとして認識され難くなることもあるためである(成形品No.6と成形品No.7との比較も参照)。
 実施例対応の成形品No.7と比較例対応の成形品No.9との比較から、{001}結晶粒の面積分率が0.20未満と低くても、{001}結晶粒の平均結晶粒径が15μm未満であれば、肌荒れが抑制され意匠性に優れることがわかる。
 実施例対応の成形品No.10から、{001}結晶粒の面積分率が0.45と高くても、{001}結晶粒の平均結晶粒径が15μm未満であれば、肌荒れが抑制され意匠性に優れることがわかる。
<第二の実施例>
[成形品の成形]
 次に、表5に示す鋼板に対して、張り出し加工を施した。それにより、図12に示すように、成形品20の天板部20Aの直径R=150mm、成形品20の高さH=18mm、成形品20の縦壁部20Bの角度θ=90℃の皿状の成形品No.101~105、108を成形した。また、成形品20の高さH=15mmとした以外は、成形品No.101~105、108と同様にして、成形品No.106~107、109、128を成形した。
 なお、この成形は、天板部20Aとなる鋼板の板厚減少率(図12中、天板部20Aの評価部A(天板部20Aの中心部)の板厚減少率)が表5に示す板厚減少率となる加工量で実施した。
 さらに、図12中、成形品20の天板部板20Aの評価部B(天板部20Aの中心と縁と間の中央部)の板厚減少率が、成形品No.101~109、128の板厚減少率(図12中、天板部板20Aの評価部Aの板厚減少率)と同様となるように、成形品20の高さHを調整した以外は、成形品No.101~109、128と同様にして、成形品No.110~118、129を成形した。
 また、図12中、成形品20の天板部板20Aの評価部C(天板部20Aの縁部)の板厚減少率が、成形品No.101~109、128の板厚減少率(図12中、天板部板20Aの評価部Aの板厚減少率)と同様となるように、成形品20の高さHを調整した以外は、成形品No.101~109、128と同様にして、成形品No.119~127、130を成形した。
 ここで、上記成形品の成形では、成形品の評価部に相当する鋼板の表面にスクライブドサークルを転写しておき,成形前後(変形前後)のスクライブドサークルの形状変化を計測することで、最大主ひずみ、最小主ひずみを計測した。それらの値から,成形品の評価部での変形比βを算出した.
[評価方法]
 使用した各鋼板、及び得られた各成形品に対して、1){111}結晶粒以外の結晶粒の平均結晶粒径及び面積分率、2)平均r値、3)板厚の測定試験、4)硬度の測定試験、5)凹凸高さ測定試験、6)目視評価を、第一の実施例に準じて行った。結果を表5及び表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 上記結果から、比較例対応の成形品No.101、106、109~110、115、118~119、124、127に比べ、実施例対応の成形品No.102~105、107~108、111~114、116~117、120~123、125~126、128~130は、肌荒れが抑制され意匠性に優れることがわかる。
 ここで、実施例対応の成形品No.102、103、比較例対応の成形品No.101の断面ミクロ組織と表面凹凸を示す模式図を、図18~図20に示す。図18~図20は、成形品の断面を、EBSD法によって解析した模式図である。なお、図18~図20中、NDは板厚方向を示し、TDは板幅方向を示す。
 この図18~図20の比較から、比較例対応の成形品No.101に比べ、実施例対応の成形品No.102、103は、成形品の表面の凹凸高さが低く、肌荒れが抑制され意匠性に優れることがわかる。ただし、図18と図19との比較から、成形品No.102に比べ、成形品No.103は、成形品の表面の凹凸高さが高いが、肌荒れが抑制され意匠性に優れることがわかる。これは、成形品の表面の凹凸が高くても、又は同等でも、凹部が深く微細であれば、肌荒れとして認識され難くなることもあるためである(成形品No.106と成形品No.107との比較も参照)。
 そして、上記結果より、実施例対応の成形品では、等二軸引張変形場および等二軸引張変形場に近い不等二軸引張変形場から、平面ひずみ引張変形場および平面ひずみ変形場に近い不等二軸引張変形場まで、幅広い変形場において、成形品の肌荒れが抑制されていることがわかる。
 以上、本開示の実施形態及び実施例を説明した。しかしながら、上述した実施形態及び実施例は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施形態及び実施例に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態及び実施例を適宜変更して実施することができる。
 なお、日本国特許出願第2015-242460号及び日本国特許出願第2016-180635の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
 本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (12)

  1.  bcc構造を有し、金属板の表面において下記(a)又は(b)の条件を満たす金属板に対して、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ前記金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施し、成形品を製造する成形品の製造方法。
    (a)前記金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の面積分率が0.20以上0.35以下である。
    (b)前記金属板の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の、面積分率が0.45以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
  2.  bcc構造を有し、金属板の表面において下記(A)又は(B)の条件を満たす金属板に対して、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じ、かつ前記金属板の少なくとも一部が板厚減少率10%以上30%以下となる成形加工を施し、成形品を製造する成形品の製造方法。
    (A)前記金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の面積分率が0.25以上0.55以下である。
    (B)前記金属板の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の、面積分率が0.55以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
  3.  前記金属板が、鋼板である請求項1又は請求項2に記載の成形品の製造方法。
  4.  前記金属板が、金属組織のフェライト分率50%以上のフェライト系鋼板である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
  5.  bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、
     成形品の最大板厚をD1とし、成形品の最小板厚をD2としたとき、式:10≦(D1-D2)/D1×100≦30の条件を満たし、
     かつ成形品の表面において下記(c)又は(d)の条件を満たす成形品。
    (c)前記成形品の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の面積分率が0.20以上0.35以下である。
    (d)前記成形品の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の、面積分率が0.45以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
  6.  bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、
     成形品の最大板厚をD1とし、成形品の最小板厚をD2としたとき、式:10≦(D1-D2)/D1×100≦30の条件を満たし、
     かつ成形品の表面において下記(C)又は(D)の条件を満たす成形品。
    (C)前記成形品の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の面積分率が0.25以上0.55以下である。
    (D)前記成形品の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の、面積分率が0.55以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
  7.  前記金属板が、鋼板である請求項5又は請求項6に記載の成形品。
  8.  前記金属板が、金属組織のフェライト分率50%以上のフェライト系鋼板である請求項5~請求項7のいずれか1項に記載の成形品。
  9.  bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、
     成形品の最大硬度をH1とし、成形品の最小硬度をH2としたとき、式:15≦(H1-H2)/H1×100≦40の条件を満たし、
     かつ成形品の表面において下記(c)又は(d)の条件を満たす成形品。
    (c)前記成形品の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の面積分率が0.20以上0.35以下である。
    (d)前記成形品の表面に平行な{001}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒の、面積分率が0.45以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
  10.  bcc構造を有し、平面ひずみ引張変形、又は、平面ひずみ引張変形および二軸引張変形が生じた形状の金属板の成形品であって、
     成形品の最大硬度をH1とし、成形品の最小硬度をH2としたとき、式:15≦(H1-H2)/H1×100≦40の条件を満たし、
     かつ成形品の表面において下記(C)又は(D)の条件を満たす成形品。
    (C)前記成形品の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の面積分率が0.25以上0.55以下である。
    (D)前記成形品の表面に平行な{111}面から15°以内の結晶方位を持つ結晶粒以外の結晶粒の、面積分率が0.55以下、かつ平均結晶粒径が15μm以下である。
  11.  前記金属板が、鋼板である請求項9又は請求項10に記載の成形品。
  12.  前記金属板が、金属組織のフェライト分率50%以上の鋼板である請求項9~請求項11のいずれか1項に記載の成形品。
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