冷延鋼板およびその製造方法
- 【要約】
【課題】降伏応力が低く深絞り性に優れるとともに、良好な耐二次加工脆性を有する冷延鋼板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】C、Si、Mn、P、S、sol.Al、N、Ti及びNbを所定濃度含有し、残部がFe及び不純物からなるとともに下記式(1)及び(2)を満足する化学組成を有し、フェライト結晶粒度番号が9.0以下である鋼組織を有し、塗装焼付硬化量が10〜35MPaである機械特性を有する冷延鋼板。-0.0025≦C-(12/93)×Nb-(12/48)×Ti*＜0(1)Ti*=max[Ti-(48/14)×N-(48/32)×S,0](2)ここで、式(1)および(2)における各元素記号は各元素の含有量(単位:質量%)を示し、式(2)におけるmax[]は[]内の引数のうち最大の値を返す関数である。
- 【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０００５％以上０．００３５％以下、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０．０５％以上０．２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５％以上０．０８％以下、Ｎ：０．００４％以下、Ｔｉ：０．００３％以上０．０１５％以下およびＮｂ：０．０１５％以上０．０３５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるとともに下記式（１）および（２）を満足する化学組成を有し、フェライト結晶粒度番号が９．０以下である鋼組織を有し、塗装焼付硬化量が１０ＭＰａ以上３５ＭＰａ以下である機械特性を有することを特徴とする冷延鋼板。
−０．００２５≦Ｃ−（１２／９３）×Ｎｂ−（１２／４８）×Ｔｉ＊＜０ （１）
Ｔｉ＊＝ｍａｘ［Ｔｉ−（４８／１４）×Ｎ−（４８／３２）×Ｓ，０］ （２）
ここで、式（１）および（２）における各元素記号は各元素の含有量（単位：質量％）を示し、式（２）におけるｍａｘ［ ］は［ ］内の引数のうち最大の値を返す関数である。
【請求項２】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｂ：０．００２０質量％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載の冷延鋼板。
【請求項３】
平均ｒ値が１．６以上であり、降伏応力ＹＳが１８０ＭＰａ以下である機械特性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷延鋼板。
【請求項４】
前記冷延鋼板の表面にめっき層を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の冷延鋼板。
【請求項５】
下記工程（Ａ）〜（Ｅ）を含むことを特徴とする冷延鋼板の製造方法：
（Ａ）請求項１または請求項２に記載の化学組成を有するスラブに熱間圧延を施して８６０℃以上９６０℃以下の温度域で圧延を完了し、６００℃以上７５０℃以下の温度域で巻き取って熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｂ）前記熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程；
（Ｃ）前記酸洗鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程；
（Ｄ）前記冷延鋼板に８００℃以上９００℃以下の温度域で焼鈍して５５０℃まで４℃／秒以上の平均冷却速度で冷却する連続焼鈍工程；および
（Ｅ）前記鋼板を１％以下の伸び率で圧延するスキンパス工程。
- 【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷延鋼板およびその製造方法に関する。より詳しくは、降伏応力が低く深絞り性に優れるとともに、良好な耐二次加工脆性を有する冷延鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業技術分野が高度に分業化した今日、各技術分野において用いられる材料には、特殊かつ高度な性能が要求されている。例えば、プレス成形して使用される鋼板については、プレス形状の多様化に伴い、より優れた成形性が必要とされている。特に、自動車用鋼板に関しては、地球環境への配慮から、車体を軽量化して燃費を向上させることが検討されており、これにより、薄肉高成形性鋼板の需要が著しく高まってきている。そして、プレス成形においては、使用される鋼板の厚さが薄いほど、割れやしわが発生しやすくなるため、より高い深絞り性やより低い降伏応力などの成形性に優れた鋼板が必要とされる。
【０００３】
これまでに、自動車のアウターパネル等の用途に適した深絞り用冷延鋼板として、極低炭素鋼にＴｉやＮｂを添加した、いわゆるＩＦ鋼板について多くの提案がなされている。ＩＦ鋼板は、鋼中のＣおよびＮをＴｉＣやＴｉＮ等として析出固定し、固溶状態のＣやＮが鋼中に存在しない状態としている。このため、再結晶焼鈍時に深絞り性に好ましい集合組織が形成され、優れた成形性を得ることができる。
【０００４】
しかし、ＩＦ鋼板は、結晶粒界に固溶Ｃや固溶Ｎが存在しないため、粒界強度が著しく低下し、耐二次加工脆性に劣るという問題を有する。特に、厳しい絞り成形が施されることが多いサイドパネルアウター用途等では、高い耐二次加工脆性が要求されるのでＩＦ鋼板の適用が困難となる場合がある。
【０００５】
そこで、ＩＦ鋼板の耐二次加工脆性を改善する方法に関して、従来からいくつかの提案がなされている。
例えば、特許文献１には、Ｔｉ−ＩＦ鋼板にＢを添加することにより耐二次加工脆性を改善する技術が開示されている。また、特許文献２には、浸炭雰囲気中で箱焼鈍を行い、フェライトを細粒化することにより、Ｔｉ−ＩＦ鋼板またはＴｉ、Ｎｂ−ＩＦ鋼板の耐二次加工脆性を向上させる技術が開示されている。
【０００６】
ところで、固溶Ｃが残留するように設計された化学組成を有する塗装焼付硬化型鋼板は、結晶粒界に固溶Ｃが元来存在するため、高い粒界強度が確保され、良好な耐二次加工脆性を備える。特許文献３には、１０〜３５ＭＰａという低い塗装焼付硬化量（以下、「ＢＨ量」ともいう。）とすべく、固溶Ｃが残留するように化学組成を設計することにより、耐デント性を改善する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−１４０３３３号公報
【特許文献２】特開昭６３−３８５５６号公報
【特許文献３】特開平１０−４６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示された技術は、Ｂ添加を必須とするものであるため、Ｂによる再結晶温度の上昇が著しくなり、深絞り性の劣化を招く場合がある。
また、特許文献２に開示された技術は、長時間の焼鈍を必須とするものであるため、生産性に劣る。さらに、鋼組織が細粒であるために良好なプレス成形性を得ることができない。
【０００９】
また、特許文献３に開示された技術は、固溶Ｃが残留するように化学組成が設計されているため、熱延鋼板の段階においても鋼中に固溶Ｃが存在する。このような熱延鋼板に冷間圧延を施して再結晶焼鈍を施すと、再結晶焼鈍時に固溶Ｃが存在するため、粒成長が阻害されて鋼組織が微細となる。さらに、再結晶焼鈍時の集合組織を形成する際に固溶Ｃが存在するため、深絞り性に好ましい集合組織の形成が阻害される。このため、低い降伏応力と優れた深絞り性と具備させることは困難である。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、降伏応力が低く深絞り性に優れるとともに、良好な耐二次加工脆性を有する冷延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。
その結果、熱延鋼板の段階においては鋼中に固溶Ｃを極力存在させないようにして、冷間圧延後の再結晶焼鈍時における粒成長と深絞り性に好ましい集合組織の形成とを促進し、再結晶焼鈍後の段階においては鋼中に適量の固溶Ｃを存在させるようにして、良好な耐二次加工脆性を具備させるという、一見相反する関係にある事項を両立させることを新たに着想した。
【００１２】
そして、上記事項を両立させる手段として、再結晶焼鈍温度付近の８００℃程度で再固溶するＮｂＣの性質に着目し、極低炭素鋼にＴｉとＮｂとを複合して含有させ、Ｔｉ含有量の上限を制限することにより鋼中のＣの固定を基本的にＮｂにより行うようにし、熱延鋼板の段階においてはＮｂＣの析出を促して鋼中に固溶Ｃを極力存在させないようにし、冷間圧延後の再結晶焼鈍時における粒成長と深絞り性に好ましい集合組織の形成とを促進し、再結晶焼鈍においてＮｂＣを再固溶させて鋼中に適量の固溶Ｃを存在させるようにし、良好な耐二次加工脆性を具備させることを新たに着想したのである。
【００１３】
以下、本発明に至った経緯について説明する。
本発明者らは、固溶Ｃ量が異なる板厚０．６５ｍｍの冷延鋼板（化学組成は、質量％で、Ｃ：０．０００５〜０．００５０％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．０８〜０．１０％、Ｐ：０．０１０〜０．０１２％、Ｓ：０．００６％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３〜０．０５％、Ｎ：０．００１８〜０．００２２％、Ｔｉ：０．００３〜０．０２５％、Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる。）を用いて、下記式（３）で規定される計算固溶Ｃ量と降伏応力（ＹＳ）、平均ｒ値、耐二次加工脆性、ＢＨ量との関係を調査した。
Ｔｉ＊＝ｍａｘ［Ｔｉ−（４８／１４）×Ｎ−（４８／３２）×Ｓ，０］ （２）
計算固溶Ｃ量＝Ｃ−（１２／９３）Ｎｂ−（１２／４８）Ｔｉ＊ （３）
【００１４】
ここで、式（２）および（３）における各元素記号は各元素の含有量（単位：質量％）を示し、式（２）におけるｍａｘ［ ］は［ ］内の引数のうち最大の値を返す関数である。
【００１５】
その結果、次の知見が得られた。
（ｉ）計算固溶Ｃ量の増加にともなって、再結晶焼鈍における粒成長が阻害されて鋼組織が微細となるとともに深絞り性に好ましい集合組織の形成が阻害され、図１に示すように降伏応力（ＹＳ）が上昇し、図２に示すように平均ｒ値が低下する。
【００１６】
（ｉｉ）特に計算固溶Ｃ量が０を上回ると特性が急激に劣化する。
これらの知見から、降伏応力（ＹＳ）が１８０ＭＰａ以下かつ平均ｒ値が１．６以上を実現するためには、計算固溶Ｃ量を０未満にすることが有効であることが判明した。
【００１７】
また、ＢＨ量と耐二次加工脆性との関係の調査より、図３に示すようにＢＨ量を１０ＭＰａ以上とすることにより良好な耐二次加工脆性が得られることが判明した。なお、耐二次加工脆性の指標は以下の方法で評価した。すなわち、再結晶焼鈍後の鋼板から円形素板を採取し、パンチ径４０ｍｍの円筒深絞り試験機を用いて絞り比１．８の深絞り成形を施して円筒状カップを成形した。これらの円筒状カップを種々の温度に冷却し、上方１ｍの高さから質量５ｋｇの錘を落下させ、得られた破面の観察を行った。この観察により脆性割れの発生する臨界温度を求め、臨界温度が−８０℃以下である場合を耐二次加工脆性が良好とした。
【００１８】
以上の知見に基づいて完成された本発明は次のとおりである。
【００１９】
（１）質量％で、Ｃ：０．０００５％以上０．００３５％以下、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０．０５％以上０．２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５％以上０．０８％以下、Ｎ：０．００４％以下、Ｔｉ：０．００３％以上０．０１５％以下およびＮｂ：０．０１５％以上０．０３５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるとともに下記式（１）および（２）を満足する化学組成を有し、フェライト結晶粒度番号が９．０以下である鋼組織を有し、塗装焼付硬化量が１０ＭＰａ以上３５ＭＰａ以下である機械特性を有することを特徴とする冷延鋼板。
−０．００２５≦Ｃ−（１２／９３）×Ｎｂ−（１２／４８）×Ｔｉ＊＜０ （１）
Ｔｉ＊＝ｍａｘ［Ｔｉ−（４８／１４）×Ｎ−（４８／３２）×Ｓ，０］ （２）
ここで、式（１）および（２）における各元素記号は各元素の含有量（単位：質量％）を示し、式（２）におけるｍａｘ［ ］は［ ］内の引数のうち最大の値を返す関数である。
【００２０】
なお、塗装焼付硬化量はＪＩＳ Ｇ ３１３５で規定される塗装焼付硬化量試験方法により求められる圧延方向の値である。
（２）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｂ：０．００２０質量％以下を含有することを特徴とする上記（１）に記載の冷延鋼板。
【００２１】
（３）平均ｒ値が１．６以上であり、降伏応力ＹＳが１８０ＭＰａ以下である機械特性を有することを特徴とする上記（１）または上記（２）に記載の冷延鋼板。
（４）前記冷延鋼板の表面にめっき層を有することを特徴とする上記（１）〜上記（３）のいずれかに記載の冷延鋼板。
【００２２】
（５）下記工程（Ａ）〜（Ｅ）を含むことを特徴とする冷延鋼板の製造方法：
（Ａ）上記（１）または上記（２）に記載の化学組成を有するスラブに熱間圧延を施して８６０℃以上９６０℃以下の温度域で圧延を完了し、６００℃以上７５０℃以下の温度域で巻き取って熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｂ）前記熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程；
（Ｃ）前記酸洗鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程；
（Ｄ）前記冷延鋼板に８００℃以上９００℃以下の温度域で焼鈍して５５０℃まで４℃／秒以上の平均冷却速度で冷却する連続焼鈍工程；および
（Ｅ）前記鋼板を１％以下の伸び率で圧延するスキンパス工程。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、降伏応力が低く深絞り性に優れるとともに、良好な耐二次加工脆性を有する冷延鋼板が得られるので、自動車部品、特に自動車のアウターパネル等のように厳しい深絞り加工が施される用途に好適である。また、本発明は、自動車の車体軽量化を通じて地球環境問題の解決に寄与するなど産業の発展に寄与するところ大である。
- 【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】計算固溶Ｃ量と降伏応力（ＹＳ）との関係を示すグラフである。
【図２】計算固溶Ｃ量と平均ｒ値との関係を示すグラフである。
【図３】計算固溶Ｃ量とＢＨ量と耐二次加工脆性との関係を示すグラフである。
- 【公開番号】特開２０１２−１２６２９（Ｐ２０１２−１２６２９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【発明の名称】冷延鋼板およびその製造方法
- 【出願番号】特願２０１０−１４７５９７（Ｐ２０１０−１４７５９７）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】
【識別番号】０００００２１１８
【氏名又は名称】住友金属工業株式会社
- 【代理人】
【識別番号】１０００８１３５２
【弁理士】
【氏名又は名称】広瀬 章一
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