JPH0699779B2

JPH0699779B2 - 耐２次加工脆性の良好な超深紋り用熱延鋼板

Info

Publication number: JPH0699779B2
Application number: JP62228570A
Authority: JP
Inventors: 坂田　　敬; 耕一橋口; 敏郎市田; 建夫東野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1987-09-14
Filing date: 1987-09-14
Publication date: 1994-12-07
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPS6473052A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この明細書で開示する技術は、エアコン用コンプレッサ
ーカバーなどの超深絞り性を要求される部位に使用され
る熱延鋼板に関し、特に絞り加工などの１次加工を経た
後の低温衝撃時の脆化に対する抵抗性、すなわち耐２次
加工脆性に優れた特性を示すものについての提案であ
る。

（従来の技術）従来、深絞り用熱延鋼板としては、例えば、低炭素（C:
0.02〜0.07wt％；以下単に％で示す）Alキルド鋼または
リムド鋼を素材としてこれを熱間圧延の際に高温で巻取
ったもの、或いはより軟質化を目的として極低Ｃ鋼（C:
0.01％）を素材としてＢやNbを添加した種類の鋼板が知
られている。

また最近では、特公昭60−7690号公報に示されているよ
うな、C:0.10％以下の低炭素リムド鋼を素材とし、酸化
物および硫化物として消費された残りの有効Mnを0.10％
以上に限定した上で、スラブの低温加熱（1050〜1200
℃）と低温圧延（700〜800℃）とを組み合わせる特殊な
処理を経て製造された熱延鋼板も知られている。

しかし、このような従来の超深絞り用熱延鋼板に関する
文献では、例えばコンプレッサーカバー等の超深絞り加
工を経る部位にあらわれる脆性については考察されてい
ない。

（発明が解決しようとする問題点）一般に熱延鋼板の場合、冷延鋼板とは異なり、絞り性に
有効な｛111｝集合組織が発達しにくく、絞り性の尺度
である値は0.5〜1.0程度（ちなみに、冷延鋼板の値
は1.3〜2.2程度である）と低い。

しかし熱延鋼板は板厚が厚く、値が小さくとも、絞り
加工に対してはその板厚が厚いことから幾分冷延鋼板よ
り有利になる。すなわち熱延鋼板において絞り性を向上
させるためには、鋼板の延性をできうる限り向上させる
ことが必要となるわけである。

またこの種の熱延鋼板は絞り加工などの１次加工後に脆
性を示すことが問題となっており、１次加工後の衝撃に
よって割れが発生しないこと、すなわち耐２次加工脆性
に優れていること、さらにコンプレッサーカバーのよう
な部品は溶接によって熱影響を受けるので、この熱影響
部でも耐２次加工脆性が劣化しないことが肝要である。

すなわち超深絞り用熱延鋼板として具備すべき必要な性
質をまとめると以下の通りである。

高延性であること。

低降伏点応力であること。

絞り加工時又は加工後の衝撃による割れ発生がないこ
と、すなわち耐２次加工脆性に優れていること。

溶接などによって熱影響を受けた部位でも耐２次加工
脆性の劣化がないこと。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、上記の諸性質を具備させるため鋼の成分
組成に着目して研究をすすめた結果、上記具備すべき
，の条件を解決するために極低Ｃ組成とすること、
〜の要求に対しては、極低Ｃ鋼のC,N,S,Ti量とりわ
けＳを通常レベル（Ｓ＝0.005〜0.015％）より極端に低
いレベルとし、さらには、C,N,S量に応じてTi量を限定
すること、そしてに対しては極微量のＢを含有するこ
とにより、有利に適合させることができることを知見し
たのである。

要するに本発明は、C:0.0040％以下、 B:0.0002〜0.0015％、Al:0.005〜0.10％、P:0.015％以
下N:0.0040％以下、S:0.0035％以下を含有し、残部が不
可避的不純物およびFeよりなる耐２次加工脆性の良好な
超深絞り用熱延鋼板である。

（作用）以下本発明鋼板の成分組成が上記のように限定される理
由につき説明する。

〔Ｃ〕:Cは耐２次加工脆性を向上させるために、鋼板中
に適量（２〜9ppm）を固溶状態で残存させる必要があ
る。なお、このＣ含有量については、後述する〔Ti〕，
〔Ｓ〕含有量との関連でも一層詳しく説明するが、Ｃ量
が多くなると、Ti量が少ない場合固溶Ｃが10ppm以上残
存しやすくなり、耐時効性の劣化とともに延性すなわち
深絞り性が劣化する。またTi量が多いと形成される炭化
物（TiC）の量が増加し、析出硬化が起こってやはり延
性が劣化する。このためＣ量は少ないほどよく、その上
限は0.0040％（40ppm）であるが、より好ましくは35ppm
以下にすべきである。

〔Mn〕:Mn含有量が多いと加工性が劣化するので上限は
0.20％とする。

〔Ti〕:Tiは、この発明での鋼組成のうちで最も重要な
元素であり、鋼中のS,NとＣの一部を固定し、かつ加工
性の向上を図るために、最低では必要とする。

ここで、はN,Sを固定するためのTi量に相当する。これらの和に
さらに0.003％を加えた値をTiの下限としたのは、鋼中
Ｃの一部をTiCとして固定し、残量を固溶Ｃとして残留
させることにより、耐時効性が劣化されることなく、耐
２次加工脆性を付与するためである。

これより少ないと、ＣさらにはＮが鋼中に固溶し、耐２
次加工脆性は非常に良好になるが、耐歪時効性が急激に
劣化するとともに加工性特に延性が劣化するようにな
る。一方Tiは、かなり多量に添加してもこの発明の場合
Ｓを非常に少なくしているために固溶Ｃが適量残留し、
耐２次加工脆性は良好である。

またTiの上限は、である。この量を超えるTiの含有は、もはやすべてのＣ
がTiCとして固定され固溶Ｃが残留しなくなって耐２次
加工脆性が劣化するばかりか、Tiの固溶強化により加工
性さえも劣化するのでこの量に限定される。

〔Ｂ〕：本発明の超深絞り用鋼板は、プレス後単体で使
用されることはまれで、溶接等により他部材に接合して
使用される場合が多い。このような場合溶接による熱影
響部は500〜600℃まで加熱されるので、固溶Ｃの一部は
歪時効により転位線状に微細炭化物として析出し、耐２
次加工脆性に有利な固溶Ｃが減少する。Ｂはこのような
熱処理によっても歪時効を起こさず安定して固溶状態で
存在し、粒界に偏析して耐粒界破壊強度を高める。

ここにＢ含有の効果を確認するため、Ｂ含有量の異なる
真空溶解鋼の熱延板を用いて、耐２次加工脆性試験を行
った。

すなわちC:0.0028％、Si:0.01％、Mn:0.11％、Ti:0.026
％、Al:0.035％、N:0.0030％、P:0.009％およびS:0.002
％の基本成分になりＢ含有量の異なる真空溶解鋼スラブ
を実験室的に作成し、分塊圧延後、加熱温度1250℃、仕
上温度900℃、巻取温度520℃で熱間圧延を行い、3.0mm
厚の熱延鋼板とした。次いで酸洗後耐２次加工脆性試験
を行った。

すなわち熱延鋼板を100mmφに打抜いた後、50mmφの円
筒ポンチで深絞り成形し（絞り比2.0）、次に500℃に10
分間保持する熱処理を行った供試材を、所定の温度に保
持した後に、5kgの重りを1.0mの高さから落下させ脆性
的に割れが発生するか否かを測定した。

この結果を第１図に示すように、Ｂ含有量の増加により
脆性割れ開始温度は著しく低温側にシフトすることがわ
かる。Ｂは2ppmの含有で効果が顕著になり4ppmを越える
と脆化温度が低温度域に安定する。また8ppmを越えると
効果は飽和傾向にある。

一方Ｂを多量に含有させると、固溶Ｃの存在がなくとも
耐２次加工脆性は向上することが知られているが、Ｂは
熱間圧延中にオーステナイトの再結晶を抑制し、特異な
集合組織が発達しやすくなり、面内異方性を大きくする
ので、15ppmを上限とする。最も好ましいのはB:0.0004
〜0.0010％の範囲であり、これに本発明の如く固溶Ｃを
適量残存させることにより、面内異方性を大きくさせず
に熱影響部についても熱延鋼板の耐２次加工脆性を従来
鋼よりも一層向上させることができる。

〔Al〕：鋼中の０を固定し、Tiの歩留りを上げるため最
低0.005％が必要である。0.10以上の含有はコストアッ
プになるとともに効果が飽和する。

〔Ｐ〕:PもMnと全く同じ理由により0.015％以下に限定
される。

〔Ｎ〕:Nは次に述べるＳと同様、Tiで優先的に高温域
（≧1000℃のスラブ加熱又は粗圧延時）でTiNとして固
定されるから固溶Ｎによる悪影響はほとんど無視でき
る。しかし、このＮが多くなると、TiNの析出強化によ
り硬質化し加工性が劣化する。したがって、Ｎの上限を
Ｎ≦0.0040％とするが、より好ましくはＮ≦0.0035％と
すべきである。

〔Ｓ〕:Sは本発明の中でTiとともに最も重要な元素の１
つである。Ｓの大部分は、例えばスラブ鋳造後の冷却
中、スラブの加熱中あるいは熱間圧延時の粗圧延の段階
等のような1000℃以上の高温域で、TiSとして固定され
る。ここで重要なことは、生成したTiSが鋼中のＣをTiC
として固定するための析出核となる点である。すなわ
ち、本発明のようにＳが0.0035％以下の極低Ｓ領域にな
ると、鋼中Ｃの全量が析出しなくなり、鋼中に固溶Ｃと
して２〜10ppm残留するようになる。本発明の如き極低
Ｃ鋼では、２次加工割れは粒界で起きるのが普通だが、
固溶Ｃ量が２〜10ppmも残留するようになると大部分が
粒界に偏析して粒界強度を高め、耐２次加工脆性を改善
するのである。この点従来製造されている鋼のＳ量は通
常0.005％以上であり、このようなＳ量では、耐２次加
工脆性改善の効果はない。すなわち本発明の目指す効果
は、このＳ量を0.0035％以下の極低Ｓ領域まで下げるこ
とにより始めて実現されるのである。

上述した成分組成よりなる鋼は、常法に従う処理によっ
て熱間圧延鋼板とする。すなわち、転炉出鋼後脱ガス処
理し連続鋳造でスラブとされるのが一般的な方法である
が、この溶製プロセルについては、いかなる方式であっ
ても本発明の効果には影響しない。従って、例えば、板
厚30mm程度のシートバーとして鋳込んでも同様の効果が
期待できる。また、熱延条件についても、スラブ再加熱
後、粗圧延−仕上げ圧延と経たものを、コイルに巻取る
という工程が一般的であるが、CC−DRすなわちスラブ直
送圧延を行っても同様の効果が期待できる。次に得られ
た熱延鋼板は必要に応じて、レベリング加工ないしは脱
スケールを行って製品とする。また、本発明は溶融Znめ
っき等の表面処理を行っても同様の作用効果が得られ
る。

（実施例）表１に示す成分組成の鋼を転炉出鋼し、RH脱ガス後連続
鋳造にてスラブとした。このスラブを1250℃に加熱後熱
間圧延により920℃±５℃で仕上げ、570℃で巻き取った
（板厚3.2mm）。

脱スケール後機械的性質と耐２次加工脆性を調べた。耐
歪時効性の尺度としては、時効指数を採用した。時効指
数が3kg/mm²以下なら常温での歪時効の進行は極めて遅
く、実質的に非時効である。また、耐２次加工脆性の試
験は、サンプルを100mmφに抜打ち、50mmφの平底ポン
チで深絞り成形し（絞り比2.0）、次いで600℃に急速に
加熱（加熱速度５℃/s）し、60秒保持後空冷する熱処理
を行った。熱処理後のサンプルに−50℃で5kgの重りを1
mの高さから落下させたときの割れの有無で判定した。
その結果を表２に示す。

ここで、▲▼，▲▼，▲▼は圧延方向、圧
延直角方向、圧延方向と45°の値の平均値で定義され
る。例えば、延性▲▼は〔（El₀＋El₉₀＋2El₄₅）/
4〕で表わされる。（なお添字は圧延方向と試験片との
なす角度）また面内異方性はΔEl（＝El₀＋El₉₀−2El₄₅/2）で評価
した。

供試材No.1,2,3は、それぞれC,Mn,Pが本発明の範囲を外
れた例であり材質が劣る。

また供試材No.7は、Ｓが外れた例であり、耐２次加工脆
性が劣る。

供試材No.9は、Ｎが外れた例で材質が劣る。

供試材No.10,11は、Tiの上，下限を外れた例であり、供
試材No.10は耐歪時効性が劣り、供試材No.11は耐２次加
工脆性が劣る。

供試材No.12,13,16はＢの上、下限が外れた例で、供試
材No.12は耐２次加工脆性が劣り、供試材No.13は面内異
方性が著しく大きい。

そして供試材No.4,5,6,8,14,15,17,18は、本発明の鋼
で、材質および耐２次加工脆性とも良好であり、また面
内異方性は小さい。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、コンプレッサーカ
バーあるいは自動車の構造部材等、とくに超深絞り性を
要求される部分に好適に用いられる熱延鋼板を得ること
ができると共にその鋼板の耐２次加工脆性の著しい向上
を熱影響部での劣化なしに達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐２次加工脆性に及ぼすＢの影響を示すグラフ
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東野建夫岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (56)参考文献特開昭62−37341（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−73836（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ :0.0040wt％以下、 Mn:0.20wt％以下、Ｂ :0.0002〜0.0015wt％、 Al:0.005〜0.10wt％、Ｐ :0.015wt％以下、Ｎ :0.0040wt％以下、Ｓ :0.0035wt％以下を含有し、残部が不可避的不純物およびFeよりなる耐２
次加工脆性の良好な超深絞り用熱延鋼板。