JPH0639655B2 - プレス成形時の耐バリ性の優れた良加工性複合鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鋼板をプレス加工した時に鋼板の端面に発生す
るバリを少なくするようにした複合鋼板およびその製造
方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、連続鋳造によって複合金属材を製造する方法は公
知であり、例えば特開昭63−108947号公報に開示されて
いる。しかしながら複合金属材の連続鋳造法に関する方
法であり、本発明のようなプレス成形時の耐バリ性の優
れた複合鋼板の製造方法に関するものではない。

冷延鋼板を自動車内板、外板に成形するためにはプレス
加工が広く採用されている。このプレス加工を行う際、
鋼板端面に発生する『バリ』が注目されている。

即ち、第２図に示すような工具を用いて鋼板を打抜き剪
断加工すると、鋼板の端面は第３図に示すような断面形
状となるが、この時端面の下部（第３図のＢ部）に生じ
た突起物を『バリ』と称している。

一般に、自動車の車体を製造する際には、先ず鋼板を所
定の部品に成形するために『絞り』、『剪断』、『曲
げ』からなる数工程のプレス加工が行われる。得られた
成形品は、その後『接合』および『塗装』の各工程を経
て車体に組み付けられる。そこで、剪断加工時に発生し
た大きなバリを部品に残した状態で塗装した場合、バリ
部分には塗膜が十分に付かないため、この部分から錆が
発生して自動車の寿命を縮める原因となる。

従って、『バリを小さくする』ことが自動車の防錆対策
上の大きな課題となっているが従来は、バリを小さくす
る加工技術、或いはバリを除去する方法についてのもの
が大部分である。プレス加工技術でクリアランス、剪断
速度、打ち抜き回数、刃物の材質等の検討がなされてい
るが、これでも十分な対策ではない。即ちバリを除去す
る方法についてはあまり有効な手段はなく、機械作業お
よび人力によるバリ取り作業を行っているのが実状であ
り、プレス工程を増やし非常に手間がかかるという問題
が生じている。

（発明が解決しようとする課題） そこで、本発明者等は上記問題を解決すべく、バリ発生
が少ない冷延鋼板について研究を重ね、バリ発生と鋼板
硬度との関係に着目して最適な硬度分布を有する複合鋼
板が良好であることを見出した。

即ち、本発明は、プレス成形時の耐バリ性の優れた良加
工性複合鋼板およびその製造法を提供することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の要旨とするところ
は下記のとおりである。

(1)表層部は重量％で、 Ｃ 0.01〜0.15％ Ｍｎ 0.1 〜2.0 ％ Ｐ 0.03％以下 Ｓ 0.03％以下 Ａｌ 0.01〜0.07％ Ｎ 0.008 ％以下 Ｃ＋Ｓｉ／24＋Ｍｎ／４≧0.3 を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、 内部は重量％で、 Ｃ 0.10％以下 Ｓｉ 0.5％以下 Ｍｎ 0.1 〜1.0 ％ Ｐ 0.03％以下 Ｓ 0.03％以下 Ａｌ 0.01〜0.07％ Ｎ 0.008 ％以下 Ｔｉ 0.10％以下 Ｂ 0.001 ％以下 Ｃ＋Ｓｉ／24＋Ｍｎ／４＜0.3 を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなり、板厚
の15％以内までの表層部の平均硬度がＨｖ＝140〜200で
あり、かつその内部平均硬度がＨｖ＝50〜130であるこ
とを特徴とするプレス成形時の耐バリ性の優れた複合鋼
板。

(2)表層部および内部の片方または両方にＣｒ1.0％以下
含み、さらに表層部にＮｂ 0.005〜0.2％、Ｔｉ 0.005
〜0.2％のうち１種または２種以上含むことを特徴とす
る前項１記載のプレス成形時の耐バリ性の優れた複合鋼
板。

(3)連続鋳造で、表層部は重量％で、 Ｃ 0.01〜0.15％ Ｍｎ 0.1〜2.0 ％ Ｐ 0.03％以下 Ｓ 0.03％以下 Ａｌ 0.01〜0.07％ Ｎ 0.008 ％以下 Ｃ＋Ｓｉ／24＋Ｍｎ／４≧0.3 を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、 内部は重量％で、 Ｃ 0.10％以下 Ｓｉ 0.5 ％以下 Ｍｎ 0.1 〜1.0 ％ Ｐ 0.03％以下 Ｓ 0.03％以下 Ａｌ 0.01〜0.07％ Ｎ 0.008 ％以下 Ｔｉ 0.10％以下 Ｂ 0.001 ％以下 Ｃ＋Ｓｉ／24＋Ｍｎ／４＜0.3 を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる鋼片を
製造し、該鋼片を仕上温度 800℃以上、捲取温度 750℃
以下で熱間圧延を行い、続いて冷間圧延を行い、箱焼鈍
または、連続焼鈍で再結晶焼鈍することにより、板厚の
15％以内までの表層部の平均硬度をＨｖ＝140〜200と
し、かつその内部平均硬度をＨｖ＝50〜130とすること
を特徴とするプレス成形時の耐バリ性の優れた複合鋼板
の製造方法。

(4)表層部および内部の片方または両方にＣｒ1.0％以下
含み、さらに表層部にＮｂ 0.005〜0.2％Ｔｉ、0.005〜
0.2％のうち１種または２種以上含むことを特徴とする
前項３記載のプレス成形時の耐バリ性の優れた複合鋼板
の製造方法。

（作 用） 本発明の複合鋼板は、鋼板の表層硬化により剪断加工時
のバリを極めて小さくし、内部は軟い硬度分布を持つこ
とにより、プレス加工性を損なわないことを特徴とする
鋼板である。

表層硬化の影響は、表層硬化により表層の延性が劣化し
剪断初期の応力集中によりクラックが発生しバリは小さ
くなる。しかし表層硬化のないものは、表層の延性が良
いため剪断の張力により材料が延ばされて、バリが大き
くなる。

本発明では、第１図に示すように板厚の15％以内までの
表層部平均硬度をＨｖ＝140〜200とし、その内部平均硬
度をＨｖ＝50〜130に限定する。以下その限定理由につ
いて述べる。

通常プレス加工に供される複合鋼板の鋼板表面特性を種
々変化させた鋼板を使用して、剪断打ち抜き加工時のバ
リに及ぼす鋼板特性の影響を調査した。

バリの出ない鋼板の要求特性として、通常プレス加工に
供される冷延鋼板でクリアランス＝片側30％で、バリ高
さ50μｍ以下（現行材約130μｍ）が目標である。

この発明において、板厚の15％以内までの表層部平均硬
度をＨｖ＝140以上にしたのは、表面を硬質化して剪断
加工時のバリ高さを50μｍ以下にするためである。他
方、表層部平均硬度の上限をＨｖ＝200にしたのは、表
面をこれより硬質化すると成形性を損なう虞れがあるか
らである。また、内部平均硬度をＨｖ＝50以上にしたの
は、これ未満の硬度では剪断加工時のバリ高さが50μｍ
を超えるからである。他方、内部平均硬度の上限をＨｖ
＝130 にしたのは、これより硬質化すると成形加工性を
損なう虞れがあるからである。

以上のように本発明によれば第４図に示すように剪断後
板端面のバリの極めて小さい鋼板を提供することができ
る。

本発明に従い、鋼板に耐バリ性を付与するための鋼の成
分限定理由は下記の通りである。尚、以下の説明に用い
た％はすべて重量％である。

表層部は高張力鋼で、その構成元素を述べる。

Ｃは、表層硬化に重要な元素であるが、0.01％未満では
表面硬化が難しい、しかし、0.15％を超えるとスポット
溶接性を損なうので0.15％を上限とする。

Ｓｉは、添加しすぎると化学処理性を阻害する元素であ
り、付加避的にはいる場合でも0.05％未満以下にする必
要がある。

Ｍｎは多すぎると溶接性を劣化させるので2.0％以下に
する。下限はＳ脆化防止のため0.1％以下が望ましい。

Ｐ，Ｓは多量に含まれるとプレス成形が損なわれるので
少ない程良く、その上限値を0.03％とした。

Ａｌは、非時効化に必要な元素であるが、0.01％未満で
はその効果が期待できない。しかし、多量に含まれると
介在物生成の原因となるので0.07％以下にすべきであ
る。

Ｎは、少なければ少ないほど炭化物形成元素の添加が少
なくてすむことから、その上限値を0.008％とした。

Ｃｒは、二相組織鋼には重要な元素であるが、1.0 ％を
超えると二相組織鋼が得られないので1.0％以下にとど
める。

Ｎｂ，Ｔｉは下限値以下では強化の効果が小さく、上限
値以上では飽和するので、それぞれの上限、下限を設定
した。即ち、Ｎｂ 0.005〜0.2％、Ｔｉ 0.005〜0.2％と
した。

Ｃ＋Ｓｉ／24＋Ｍｎ／４＞0.3に限定した。0.3％以下で
はＨｖ＝140〜200が得られない。

内部はＡｌ−キルド鋼およびＴｉ−キルド鋼で、その構
成元素を以下に述べる。

Ｃが0.10％を超える場合は、連続焼鈍時に過時効処理を
施しても、非時効化が難しい、非時効で深絞り加工性の
優れた鋼板を得るためには、Ｃ量を0.10％以下にする必
要がある。

Ｓｉは、多くなると硬化して加工性が劣化するので 0.5
％以下にする必要がある。

Ｍｎは、ｒ値を劣化させるので 1.0％以下にする必要が
ある。下限はＳ熱間脆性防止するために0.05％以上とす
る。

Ａｌは、非時効化には必要な元素であるが、0.01％未満
ではその効果が期待できない。しかし多量に含まれると
硬質化しプレス成形性が損なわれるので0.07％以下にす
べきである。

Ｐ，Ｓについては、含有量が少ない程軟質化するので各
々の上限値を0.03％とした。

Ｎは、Ａｌと結合してＡｌＮを形成しプレス成形性を向
上させるが、 0.008％を超えるとＡｌＮ量が増えすぎて
プレス成形性が劣化することから、Ｎ量を 0.008％以下
とする。

Ｔｉは、プレス成形性を向上させる元素であるが、多量
に含まれると析出強化要素が大きくなり材質の低下を招
くので0.10％以下とする。

Ｂは、２次加工性を向上させるため必須の元素である。
しかし、多量に含有すると、硬質化しプレス成形性が損
なわれるので 0.001％以下とした。

Ｃｒは、伸びフランジ性を向上させるが、いれすぎると
延性が劣化する。上限値を 1.0％以下とする。

Ｃ＋Ｓｉ／24＋Ｍｎ／４＜0.3に限定した。0.3を超える
とＨｖ＝50〜130 が得られない。

以上のような成分組成の鋼は連続鋳造法によって製造さ
れ熱間圧延工程に送られるが、本発明では熱間圧延の仕
上温度は 800℃以上（好ましくは870〜910℃）で捲取温
度750℃以下（好ましくは550〜750℃）とする。

脱スケール後に冷間圧延を行うが、その圧下率は高いほ
ど深絞り性の向上に好ましく75％以上が望ましい。次に
焼鈍の条件については、焼鈍方式は連続焼鈍法又は箱焼
鈍法で行うが２次加工性の向上に対しては、連続焼鈍法
の方がより好ましい。焼鈍温度は再結晶温度以上にする
ことが深絞り性の確保のために必要である。焼鈍後の冷
却は、いかなる方式（ガスジェット方式、気水方式、ロ
ール冷却方式、水焼入方式など）でもかまわない。ま
た、過時効処理温度は200〜500℃とする。焼鈍された鋼
板は必要により５％以下（好ましくは0.5〜1.0％）の調
質圧延が施され製品として供される。

（実施例） 表１に示すような成分を連続鋳造で溶製し、スラブ加熱
温度1150℃以上、仕上温度900〜910℃で捲取温度550〜7
00℃で熱間圧延した。酸洗、冷間圧延した後、箱焼鈍：
680 〜700℃×16時間、連続焼鈍：均熱800℃×１分、過
時効処理：300℃×５分をそれぞれ施し、スキンパスを
0.8〜1.0％かけた。

得られた鋼板の打抜き加工のバリ高さおよび穴拡げ比の
結果を表２に示す。

本発明品（供試鋼No.１〜５）はいずれも良好な結果を
示す。

供試鋼No.６は比較例であり、バリ高さは20μｍと小さ
いが硬質化し成形加工性を損なう。

供試鋼No.７は比較例であり、バリ高さは 120μｍであ
る。

（発明の効果） 本発明に従い、板厚の15％以内までの表層部平均硬度を
Ｈｖ＝140〜200とし、その内部平均硬度をＨｖ＝50〜13
0とすることにより、プレス加工時の耐バリ性の極めて
優れた複合鋼板を提供できる。本発明によれば、自動車
用内板、外板の端面防錆が改善され、自動車の寿命を大
幅に向上することができる。

又本発明によれば、簡単に最適な硬度分布を有するプレ
ス成形時の耐バリ性の極めて優れた複合板が得られ、か
つ均質な広幅材製品を安価につくることができる。

又本発明に従い、最適な硬度分布を持たせた鋼板とした
後、これにメッキ処理を施しても使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は硬度差が板厚内で分布を持つ模式図、第２図は
剪断（打抜き）加工の方法を示す説明図、第３図は従来
鋼の剪断後板端のバリ形態を示す模式図、第４図は本発
明鋼の剪断後板端のバリ形態を示す模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松津 伸彦 千葉県君津市君津１ 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 (72)発明者 高橋 隆治 千葉県君津市君津１ 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 (72)発明者 橋本 嘉雄 福岡県北九州市八幡東区枝光１―１―１ 新日本製鐵株式会社第三技術研究所内 (72)発明者 片山 知久 神奈川県相模原市淵野辺５―10―１ 新日 本製鐵株式会社第二技術研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表層部は重量％で、 Ｃ 0.01〜0.15％ Ｍｎ 0.10〜2.0 ％ Ｐ 0.03％以下 Ｓ 0.03％以下 Ａｌ 0.01〜0.07％ Ｎ 0.008 ％以下 Ｃ＋Ｓｉ／24＋Ｍｎ／４≧0.3 を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、 内部は重量％で、 Ｃ 0.10％以下 Ｓｉ 0.5 ％以下 Ｍｎ 0.1 〜1.0 ％ Ｐ 0.03％以下 Ｓ 0.03％以下 Ａｌ 0.01〜0.07％ Ｎ 0.008 ％以下 Ｔｉ 0.10％以下 Ｂ 0.001 ％以下 Ｃ＋Ｓｉ／24＋Ｍｎ／４＜0.3 を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなり、板厚
   の15％以内までの表層部の平均硬度がＨｖ＝140〜200で
   あり、かつその内部平均硬度がＨｖ＝50〜130であるこ
   とを特徴とするプレス成形時の耐バリ性の優れた複合鋼
   板。
2. 【請求項２】表層部および内部の片方または両方にＣｒ
   1.0％以下含み、さらに表層部にＮｂ 0.005〜0.2％、Ｔ
   ｉ 0.005〜0.2％のうち１種または２種以上含むことを
   特徴とする請求項１記載のプレス成形時の耐バリ性の優
   れた複合鋼板。
3. 【請求項３】連続鋳造で表層部は重量％で、 Ｃ 0.01〜0.15％ Ｍｎ 0.1 〜2.0 ％ Ｐ 0.03％以下 Ｓ 0.03％以下 Ａｌ 0.01〜0.07％ Ｎ 0.008 ％以下 Ｃ＋Ｓｉ／24＋Ｍｎ／４≧0.3 を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、 内部は重量％で、 Ｃ 0.10％以下 Ｓｉ 0.5 ％以下 Ｍｎ 0.1 〜1.0 ％ Ｐ 0.03％以下 Ｓ 0.03％以下 Ａｌ 0.01〜0.07％ Ｎ 0.008 ％以下 Ｔｉ 0.10％以下 Ｂ 0.001 ％以下 Ｃ＋Ｓｉ／24＋Ｍｎ／４＜0.3 を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる鋼片を
   製造し、該鋼片を仕上温度800℃以上、捲取温度 750℃
   以下で熱間圧延を行い、続いて冷間圧延を行い、箱焼鈍
   または、連続焼鈍で再結晶焼鈍することにより、板厚の
   15％以内までの表層部の平均硬度をＨｖ＝140〜200と
   し、かつその内部平均硬度をＨｖ＝50〜130とすること
   を特徴とするプレス成形時の耐バリ性の優れた複合鋼板
   の製造方法。
4. 【請求項４】表層部および内部の片方または両方にＣｒ
   1.0 ％以下含み、さらに表層部にＮｂ 0.005〜0.2％、
   Ｔｉ 0.005〜0.2％のうち１種または２種以上含むこと
   を特徴とする請求項３記載のプレス成形時の耐バリ性の
   優れた複合鋼板の製造方法。