JPH0456088B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ この発明は、炭素を多く含有する鋼でありなが
ら軟鋼板並の深絞り性を有していて複雑な形状へ
の成形加工が可能であり、しかも簡単な処理によ
つて高い硬度や優れた耐摩耗性を発揮し得る高炭
素冷延鋼板を、格別な設備を必要とすることなく
安定に製造する方法に関するものである。 ＜背景技術＞ 一般に、小物容器、乗用車などの車両部品等、
硬度や耐摩耗性が要求される高炭素鋼板は球状化
処理状態で出荷され、所望形状に成形加工を施し
た後に熱処理して硬化せしめられて使用されるこ
とが多い。 しかしながら、高炭素鋼板は球状化処理状態で
あつても軟鋼板よりは相当に硬く、その加工性は
到底軟鋼板並とは行かないことから、複雑な形状
に成形使用とすると割れを発生してしまうと言う
不都合があつた。もつとも、高炭素鋼板の成形性
の悪さは上述のような硬さに起因するだけではな
く、塑性異方性、即ち値が1.0以下と低い値を
示すことにも大きな原因があつた。即ち、一般の
冷延鋼板の値は1.3〜2.2程度であるのに対し
て、高炭素冷延鋼板では0.6〜1.0程度の低い値
しか示さないからである。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ そこで、本発明者は、上述の如き硬度や耐摩耗
性等の要求に応えるための“高炭素鋼板”に見ら
れる不本意な成形加工性を改善し、高い硬度や耐
摩耗性を損なうことなく、しかも複雑な形状への
成形加工が可能な“優れた絞り性”をも兼備した
鋼板を工業的規模で安定して提供することの可能
性を求め、様々な観点からの研究を重ねた。 ところで、本発明者等は先に「鋼材の成形性阻
害の要因がセメンタイト層の存在にあるが、鋼材
中のＰ及びＳ含有量を相関的に規制すると共に
Mn含有量をも制限するとα鉄中の第２相がセメ
ンタイトからグラフアイトに変化し易くなり、所
定加工度での冷間加工と特定条件の焼鈍との組み
合わせのみで延性及び加工性に優れた鋼材が得ら
れる」との知見に基づいた 『フエライト相とグラフアイト相が主体の組織
を有する“延性と加工性に優れた鋼材”』 に関する提案と行つたことから（特開昭60−
52551号）、該手段の適用による高硬度・高耐摩耗
性と加工性とを兼備した鋼板の製造を試みたが、
先に提案した手段をそのまま適用した場合には得
られる鋼板の値は不満足で、厳しい深絞り加工
や穴拡げ加工を行う場合には加工性が不足する欠
点があつた。 ＜問題点を解決する手段＞ 本発明者等は、上述のような各種問題点を踏ま
えた上で、鋼板に高硬度・高耐摩耗性を確保する
ためには高いＣ含有量は欠かせないとの観点に立
つて、該高炭素鋼板に優れた絞り性（値）を安
定して付与せしめ得る手段を見出すべく更に研究
を重ねた結果、以下に示される新たな知見を得る
に至つたのである。即ち、 (a) 高炭素鋼のMn，sol.Al及びＮ含有量を所定
範囲に調整するか、更に特定の元素を添加した
熱延鋼板に、まず所定圧下率の冷間圧延と特定
条件の焼鈍を施すと、フエライト母相中の第２
相がグラフアイト主体の組織となり（熱間圧延
後、或いはこれをそのまま焼鈍した状態では第
２相はセメンタイトFe₃Ｃとなる）、比較的柔
らかくて展伸性に富む組織が得られる。 (b) ただ、このままでは絞り性（値）が安定し
て改善されると言うわけには行かないが、上記
処理に続き更に１回以上の冷間圧延と焼鈍とを
特定の条件で実施すると、前記フエライトとグ
ラフアイトの組織から冷間圧延につて冷延集合
組織が発達すると共に、続く焼鈍により値に
好ましい再結晶集合組織を形成され、従来品に
ない高い値、低い降伏応力並びに高い伸びが
得られることとなる。従つて、これらの処理に
より、Ｃを多く含有する鋼でありながら軟鋼板
並の絞り性を有すると共に、成形後の熱処理に
より十分な硬度が確保されて高い耐摩耗性等を
発揮する鋼板を安定生産することが可能とな
る。 (c) なお、前述した冷間圧延前の組織が“フエラ
イト＋セメンタイト”では値に好ましい集合
組織は発達せず、“フエライト＋グラフアイト”
組織であるときに始めて、Ｃ含有量にかかわら
ず冷間圧延と焼鈍とで値に好ましい集合組織
が発達する。これは、セメンタイトは硬いため
フエライトの変形を抑制するが黒鉛は軟らかい
のでフエライトの変形を抑制し得ず、このため
“フエライト＋グラフアイト”組織では軟鋼
（低Ｃ鋼）と同等の集合組織が発達するためで
あると考えられる。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であり、 Ｃ：0.08〜0.95％（以下、成分割合を表わす％
は重量％とする）、 Mn：0.50％以下、sol.Al：0.20％以下、 Ｎ：0.0130％以下 を含むか、或いは更に、 Ｂ：0.0005〜0.0050％、 Si：1.2％以下、 Ni：5.0％以下 のうちの１種以上をも含有し、 Fe及び他の不可避的不純物：残り から成る鋼を熱間圧延した後、圧下率20〜70％で
冷間圧延してから500〜750℃で２時間以上の焼鈍
を施してフエライトとグラフアイトを主体とする
組織となし、更に圧下率50〜90％で冷間圧延した
後600〜850℃で焼鈍することによつて、優れた絞
り性を有すると共に、成形後等に簡単な熱処理で
もつて高い硬度を付与せしめ得る高炭素冷延鋼板
を安定製造できるようにした点、 に特徴を有するものである。 ここで、本発明の高炭素冷延鋼板の製造方法に
おいて、素材鋼の成分含有割合及び処理条件を前
記の如くに限定した理由を説明する。 Ａ 素材鋼の成分含有割合 （） Ｃ Ｃ成分は、鋼板は硬度や耐摩耗性を確保する作
用があるが、一般にＣ含有量は低いほど絞り性が
良好となる。そして、Ｃ含有量が0.08％未満にな
ると十分な硬度や耐摩耗性が得られない上、この
ような鋼については本発明で規定する手段を適用
しなくても値が高い。 一方、0.95％を越えてＣを含有させると硬質と
なり過ぎて冷間圧延ができなくなることから、Ｃ
含有量は0.08％〜0.95％と定めた。 （） Mn Mn成分は、鋼板に必要な強度を付与すること
に加えて、鋼の熱間加工性を確保する作用がある
が、0.50％を超えて含有させると鋼成分としての
Ｃはセメンタイトとして安定となり、グラフアイ
トを形成し難くなることから、Mn成分は0.50％
以下と定めた。 （） sol.Al sol.Al成分は、多い方がグラフアイトの形成が
容易になるので添加するのが望ましい。しかし、
0.20％を超えて含有させると鋼中介在物が増加し
て鋼板の加工性劣化を招くことから、sol.Al含有
量は0.20％以下と限定した。 （） Ｎ Ｎは鋼中に不可避的に含有される不純物元素で
あるが、その含有量が0.0130％（130ppm）を超
えると鋼板の伸び値が劣化することから、Ｎ含有
量は0.0130％以下と限定した。 （） Si，及びNi Si及びNiには鋼中Ｃのグラフアイト化を容易
化する作用があるので、必要に応じて１種又は２
種添加される成分である。 このうち、Siは通常の炭素鋼に0.2％程度含ま
れている元素であり、これを更に増加するとグラ
フアイト化が生じ易くなるが、1.2％を超えて含
有させると靱性の劣化を招くことから、Siを添加
する場合には1.2％以下と制限した。 一方、Niの場合には、5.0％を越えて含有させ
るとグラフアイト化促進効果が飽和する上、コス
ト上昇が甚だしいことから、Niを添加する場合
には5.0％以下と制限した。 （） Ｂ Ｂはグラフアイトの分散に影響を及ぼすの元素
であり、グラフアイトの析出を微細化して鋼板成
形後の熱処理でのグラフアイト消失を容易化し、
高硬度・高耐摩耗性の確保を確実化ならしめる作
用を有していることから、必要に応じて添加され
る成分であるが、その含有量が0.0005％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方、0.0050
％を超えて含有させるとスラブの割れ等を生じる
恐れがある。従つて、Ｂを添加する場合には、そ
の含有量は0.0005〜0.0050％と定めた。 なお、鋼の不可避的不純物たるＰ及びＳの含有
量はできるだけ少ない方が良いが、SiやNiを多
量に添加すると通常のＰ及びＳ含有量レベルでも
グラフアイト化が起きることから、本発明の目的
からはこれら不純物量をあえて限定する必要がな
い。 また、上記成分の他に、強度等の改善を目指
し、要求される性能、用途、成品種別に応じて
Cu，Nb，Zr，Ti，Ca等を微量添加すると言う
慣用手段を適用して良いことは言うまでもない。 Ｂ 処理条件 本発明の方法では、上記成分塑性の鋼に通常の
熱延及び酸洗を施した後（但し、熱延時の巻取温
度は低い方が良く、また酸洗の後に焼鈍処理を施
して軟質化しておいても良い。特に、Ｃ含有量の
多い硬質鋼では冷間圧延が難しいのでこの予備焼
鈍は有効である）、第１次の冷間圧延及び焼鈍、
並びに第２次の冷延及び焼鈍が施されるが、その
処理条件を限定したのは次の理由による。 （） 第１回目の冷間圧延の圧下率 第１回目の冷間圧延の狙いは、熱延板中のセメ
ンタイトを破壊することにある。そして、このセ
メンタイト破壊によつて鋼板組織に空洞ができ、
グラフアイト形成の準備がなされる。しかしなが
ら、その圧下率が10％未満では前記空洞の形成が
十分でなく、一方、70％を超える圧下率では空洞
形成効果が飽和するだけで圧延負荷が大きくなり
過ぎることから、第１回目冷間圧延の圧下率は20
〜70％と限定した。 （） 第１次の焼鈍条件 第１回目の冷間圧延に続いて実施される第１次
の焼鈍は、グラフアイトを形成させるためのもの
であるが、焼鈍温度が500℃未満であつたり、750
℃を超える場合にはグラフアイト化の進行が困難
である上、焼鈍時間が２時間未満では十分なグラ
フアイト化が達成できない。従つて、均一なグラ
フアイト形成を確保するため、第１次の焼鈍は
500〜750℃の温度で２時間以上実施することと定
めた。 （） 第２回目冷間圧延の圧下率 第２回目の冷間圧延の狙いは、冷間圧延集合組
織の形成にある。そして、この際の圧下率が50％
未満では集合組織形成が不十分で鋼板製品の値
が低下し、一方、90％超える圧下率を加えてもそ
れ以上に値が向上しないにも係わらず負荷ばか
りが大きくなることから、第２回目冷間圧延の圧
下率は50〜90％と限定した。 なお、この第２回目冷間圧延が施される中間素
材は、前記の処理により鋼組織が“フエライト＋
グラフアイト”となつていて軟質なので、通常の
軟鋼冷延鋼板並の圧延性を有している。 （） 第２次の焼鈍条件 第２回目の冷間圧延後に実施される第２次の焼
鈍は、冷間圧延組織を再結晶させて軟質化し、
値に好ましい再結晶集合組織を形成することを目
的として施される。しかしながら、この場合の焼
鈍温度が600℃未満では再結晶が起きず、一方、
焼鈍温度が850℃を超えるとγ相が出て値が低
下することから、第２次焼鈍の温度は600〜850℃
と定めた。なお、この場合には均熱保持時間は格
別に重要ではなく、箱焼鈍或いは連続焼鈍の何れ
を採用しても良い。 なお、上述の第２回目冷間圧延及び第２次焼鈍
に相当する処理は２回以上繰り返して実施しても
差し支えないが、本発明ではコスト面を考慮して
１回の実施に止めることとした。 また、前述した圧延や焼鈍工程の間に、必要に
応じて表面調整のための処理や腰折れ防止のため
の処置などを実施して良いことは言うまでもな
い。 そして、第２次焼鈍を施した鋼板は、通常の如
くスキンパス圧延等が施されて出荷される。 ところで、上述のようにして製造された薄板成
品は、通常、絞り加工等の成形加工が施されて所
定形状製品とされるが、その後、熱処理によつて
硬化すれば優れた強度や耐摩耗性を発揮するよう
になる。この際の熱処理温度は750〜1100℃とす
るのが良く、加熱保持後は油冷或いは水冷等で急
冷して低温変態組織となして硬度を確保するのが
良い。この場合には、その後100〜600℃で焼戻し
を行うことが推奨される。 このようにして製造された成形部品は、硬度が
高くかつ耐摩耗性に優れているので、その応用分
野は極めて広いものとなる。 次に、この発明を実施例により、比較例と対比
しながら具体的に説明する。 ＜実施例＞ 実施例 １ まず、常法により、Ｃ：0.65％、Si：0.20％、
Mn：0.20％、Ｐ：0.009％、Ｓ：0.006％、sol.
Al：0.03％、Ｎ：0.0048％を含むと共に、残部が
実質的にFeより成る成分組成の鋼を溶製してス
ラブとなし、続いてこれを1100℃に加熱後、仕上
温度約820℃、巻取温度600℃で熱間圧延して熱延
鋼板とした。 次いで、酸洗を施した上記熱延鋼板に、一部を
除いて圧下率が70％までの種々の値で冷間圧延を
加え、引き続いて650℃で15時間のバツチ焼鈍を
施し、更に圧下率15％〜90％での冷間圧延を再度
施した後、820℃で１分間の連続焼鈍、或いは690
℃で16時間のバツチ焼鈍を行つた。 次に、このようにして得られた各鋼板からJIS5
号引張試験片を採取し、鋼板の３方向について引
張試験を行つて値調べた。 この値の調査結果を第１図及び第２図に示
す。なお、第１図は、第２次冷圧率を66％と一定
にした場合の２次焼鈍後の値に及ぼす１次冷圧
率の影響を示しており、一方、第２図は１次冷圧
率を55％と一定にした場合の同様な結果を示して
いる。また、図中の△印は820℃で１分間の連続
焼鈍を行つたものの、そして○印は690℃で16時
間のバツチ焼鈍を行つたものの値である。 前記第１図に示される結果からも、１次冷圧率
が20％〜70％の範囲内のものが高い値を示すこ
とが確認できる。そして、第１図には第２次焼鈍
の温度が820℃（△印）と690℃（○印）の両方の
データが示されているが、本発明の規定範囲内で
の該焼鈍温度の差による値への影響は格別に認
められない。 また、第２図に示される結果からは、第２次冷
圧率は50〜90％で1.2以上の優れた値が得られ
ることを確認できる。 実施例 ２ 常法によつて第１表に示す成分組成の鋼を溶製
し、これに第２表で示される処理を施して冷延鋼
板となした。 次に、得られた冷延鋼板からJIS5号引張試験片
を３方向に採取し引張試験を行つた。 第２表には、降伏強度、引張強さ、伸び及び
値の３方向における平均値を示した。 第２表に示される結果からも、本発明で規定れ
る条件通りに製造された鋼板は何れも、Si含有量
が少ない場合には降伏強度が20Kgｆ／mm²前後、引
張強さが30〜35Kgｆ／mm²、伸びが40％以上、

【表】

【表】 (注) ＊印は、本発明の条件から外れていることを
示す。

【表】 (注) ＊印は、本発明の条件から外れていることを示
す。
値が1.2以上を示していて、優れた成形性を
有していることが分かり、またSi含有量が多い場
合には特性が多少低下するものの良好な成形性を
有することが確認できる。 これに対して、比較法13では１次焼鈍での均熱
時間が短いのでグラフアイト化が十分でなく、
値の低い冷延鋼板しか得られていない。また、比
較法14では、１次冷間圧延を実施していないため
ｒ値は更に低くなつている。 一方、比較法15及び16では、素材鋼のMn含有
量が高いため１次焼鈍によつてはグラフアイト相
が発達せず、しかも２次焼鈍を施してもグラフア
イト相の発生が見られないことから、得られる冷
延鋼板は硬質となる上にｒ値も低くなつている。 なお、比較法17で得られる鋼板はJISで規定さ
れるS45C相当仕様材であるが、十分な成形性を
示さないことが分かる。 参考例 １ 前記第２表に示した方法で得られた冷延鋼板の
内、本発明例１及び11、並びに比較例17で得られ
たものについて、それぞれを845℃で15分間保持
した後油冷し、次いで200℃で30分間保持後空冷
する焼戻し処理を施してから硬度を測定した。 この結果を第３表に示した。

【表】 第３表に示される結果からも明らかなように、
焼入れ・焼戻し後の冷延鋼板の硬度はJIS規格品
たる比較法17によつて得られたものが最も高い
が、本発明法１によるものよりもやや低い本発明
法11で得られたものであつても、上記JIS規格品
と同等の十分に高い硬度を示すことが分かる。 ＜効果の総括＞ 以上に説明した如く、この発明によれば、軟鋼
板並の優れた絞り性を有する上、簡単な熱処理に
よつて高い硬度や優れた耐摩耗性を発揮する高炭
素冷延鋼板が安定確実に製造でき、鋼板の適用分
野を更に拡大することが可能となるなど、産業上
有用な効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１次の冷間圧延圧下率と成品鋼板
の値との関係を示すグラフである。第２図は、
第２次の冷間圧延圧下率と成品鋼板の値との関
係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量割合にて Ｃ：0.08〜0.95％、Mn：0.50％以下、 sol.Al：0.20％以下、Ｎ：0.0130％以下、 Fe及び他の不可避的不純物：残り から成る鋼を熱間圧延した後、圧下率20〜70％で
   冷間圧延してから500〜750℃で２時間以上の焼鈍
   を施してフエライトとグラフアイトを主体とする
   組織となし、更に圧下率50〜90％で冷間圧延した
   後600〜850℃で焼鈍することを特徴とする、絞り
   性の良好な高炭素冷延鋼板の製造方法。 ２ 重量割合にて Ｃ：0.08〜0.95％、Mn：0.50％以下、 sol.Al：0.20％以下、Ｎ：0.0130％以下 を含むと共に、 Si：1.2％以下、 Ni：5.0％以下 の内の１種以上をも含有し、 Fe及び他の不可避的不純物：残り から成る鋼を熱間圧延した後、圧下率20〜70％で
   冷間圧延してから500〜750℃で２時間以上に焼鈍
   を施してフエライトとグラフアイトを主体とする
   組織となし、更に圧下率50〜90％で冷間圧延した
   後600〜850℃で焼鈍することを特徴とする、絞り
   性の良好な高炭素冷延鋼板の製造方法。 ３ 重量割合にて Ｃ：0.08〜0.95％、Mn：0.50％以下、 sol.Al：0.20％以下、Ｂ：0.0005〜0.0050％、 Ｎ：0.0130％以下、 Fe及び他の不可避的不純物：残り から成る鋼を熱間圧延した後、圧下率20〜70％で
   冷間圧延してから500〜750℃で２時間以上の焼鈍
   を施してフエライトとグラフアイトを主体とする
   組織となし、更に圧下率50〜90％で冷間圧延した
   後600〜850℃で焼鈍することを特徴とする、絞り
   性の良好な高炭素冷延鋼板の製造方法。 ４ 重量割合にて Ｃ：0.08〜0.95％、Mn：0.50％以下、 sol.Al：0.20％以下、Ｂ：0.0005〜0.0050％、 Ｎ：0.0130％以下 を含むと共に、 Si：1.2％以下、 Ni：5.0％以下 の内の１種以上をも含有し、 Fe及び他の不可避的不純物：残り から成る鋼の熱間圧延した後、圧下率20〜70％で
   冷間圧延してから500〜750℃で２時間以上の焼鈍
   を施してフエライトとグラフアイトを主体とする
   組織となし、更に圧下率50〜90％で冷間圧延した
   後600〜850℃で焼鈍することを特徴とする、絞り
   性の良好な高炭素冷延鋼板の製造方法。