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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-04-08
(45)【発行日】2025-04-16
(54)【発明の名称】鋼板及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   C22C 38/00 20060101AFI20250409BHJP
   C21D 9/46 20060101ALI20250409BHJP
   C22C 38/60 20060101ALI20250409BHJP
   C21D 8/02 20060101ALI20250409BHJP
【FI】
C22C38/00 301U
C21D9/46 F
C21D9/46 S
C22C38/00 301W
C22C38/60
C21D8/02 A
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2023510584
(86)(22)【出願日】2022-02-07
(86)【国際出願番号】 JP2022004734
(87)【国際公開番号】W WO2022209306
(87)【国際公開日】2022-10-06
【審査請求日】2023-07-26
(31)【優先権主張番号】P 2021063735
(32)【優先日】2021-04-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100187702
【弁理士】
【氏名又は名称】福地 律生
(74)【代理人】
【識別番号】100162204
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 学
(74)【代理人】
【識別番号】100195213
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 健治
(74)【代理人】
【識別番号】100202441
【弁理士】
【氏名又は名称】岩田 純
(72)【発明者】
【氏名】中野 克哉
【審査官】河口 展明
(56)【参考文献】
【文献】特開2007-291500(JP,A)
【文献】国際公開第2020/184356(WO,A1)
【文献】国際公開第2016/163469(WO,A1)
【文献】特開平05-237505(JP,A)
【文献】特開平06-238302(JP,A)
【文献】特開平02-274856(JP,A)
【文献】特開2004-263295(JP,A)
【文献】国際公開第2017/169560(WO,A1)
【文献】国際公開第2017/169562(WO,A1)
【文献】特開2010-255060(JP,A)
【文献】特開平02-037901(JP,A)
【文献】特開平04-333310(JP,A)
【文献】特開2003-306759(JP,A)
【文献】特開2005-248259(JP,A)
【文献】特開2006-007233(JP,A)
【文献】特開2018-058108(JP,A)
【文献】国際公開第2018/124157(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C22C 38/00-38/60
C21D 9/46
B21B 1/22-1/36
B21B 1/08
C21D 8/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量%で、
C:0.15~0.35%、
Si:0.01~2.00%、
Mn:0.10~4.00%、
P:0.0200%以下、
S:0.0200%以下、
Al:0.001~1.000%、
N:0.0200%以下、
Ti:0~0.500%、
Co:0~0.500%、
Ni:0~0.500%、
Mo:0~0.500%、
Cr:0~2.000%、
O:0~0.0100%、
B:0~0.0100%、
Nb:0~0.500%、
V:0~0.500%、
Cu:0~0.500%、
W:0~0.1000%、
Ta:0~0.1000%、
Sn:0~0.0500%、
Sb:0~0.0500%、
As:0~0.0500%、
Mg:0~0.0500%、
Ca:0~0.0500%、
Y:0~0.0500%、
Zr:0~0.0500%、
La:0~0.0500%、及び
Ce:0~0.0500%、
を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有し、
面積率で、
マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの合計:90.0%以上、
フェライト、パーライト及びベイナイトの合計:0%以上10.0%以下、並びに
残留オーステナイト:0%以上5.0%以下、
からなる鋼組織を有し、
板表面において5.0μm超、20.0μm以下の高低差を有する段差が2.0mm以下の間隔で複数存在し、
引張強さが1300MPa以上であ
鋼板(熱延鋼板は除く)
【請求項2】
質量%で、
Ti:0.001~0.500%、
Co:0.001~0.500%、
Ni:0.001~0.500%、
Mo:0.001~0.500%、
Cr:0.001~2.000%
O:0.0001~0.0100%
B:0.0001~0.0100%、
Nb:0.001~0.500%、
V:0.001~0.500%、
Cu:0.001~0.500%、
W:0.0001~0.1000%、
Ta:0.0001~0.1000%、
Sn:0.0001~0.0500%、
Sb:0.0001~0.0500%、
As:0.0001~0.0500%、
Mg:0.0001~0.0500%、
Ca:0.0001~0.0500%、
Y:0.0001~0.0500%、
Zr:0.0001~0.0500%、
La:0.0001~0.0500%、及び
Ce:0.0001~0.0500%、
のうちの1種又は2種以上を含有する前記化学組成を有する、
請求項1に記載の鋼板。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の鋼板の製造方法であって、
請求項1又は2に記載の化学組成を有する鋼スラブに対して熱間圧延を行って熱延板を得ること、
前記熱延板を巻き取ること、
前記熱延板を酸洗すること、及び、
前記熱延板に対して冷間圧延を行わずに焼鈍を行うか、又は、冷間圧延を行った後で焼鈍を行うこと、
を含み、
前記熱間圧延が、仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおいて、圧延ロールと板との間に潤滑剤を供給しながら、30%超70%以下の圧下率で前記板を圧延すること、を含み、
前記熱延板を巻き取る際の温度が700℃以下であり、
前記冷間圧延を行う場合、前記冷間圧延における圧下率が0.1~20%である、
鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は鋼板及びその製造方法に関するものである。
【0002】
近年、自動車の燃費改善を実現するために、高強度鋼板の適用による自動車車体の軽量化が進められている。また、搭乗者の安全性確保のためにも、自動車車体には軟鋼板に代えて高強度鋼板が多く使用されるようになってきている。今後、さらに自動車車体の軽量化を進めていくためには、従来以上に高強度鋼板の強度レベルを高めなければならない。
【0003】
自動車用の部品は、金型プレスによって成形されており、冷間での金型プレスや、熱間での金型プレスによって部品が成形されている。冷間プレスの場合、鋼板の高強度化に伴い、プレス時の面圧が高まり、金型寿命が低下することが問題となっている。しかしながら、従来技術においては、鋼板の軟質化による鋼板の加工性の向上等については検討されているものの(例えば、以下の特許文献1~3)、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を低減して金型寿命を高めることについて改善の余地がある。
【0004】
特許文献1では、C:0.3~1.3%、Si:0.03~0.35%、Mn:0.20~1.50%を含有し、残部が実質的にFeおよび不可避的不純物からなる熱延鋼帯を、圧下率20%以上85%以下で冷間圧延を行い、次いで75容量%以上の水素と残部が実質的に窒素および不可避的不純物からなるガス雰囲気のベル型バッチ焼鈍炉を用い、20~100℃/Hrの加熱速度でAc1点~Ac1点+50℃に加熱して8Hr以下均熱保持後、50℃/Hr以下の冷却速度でAr1点以下まで冷却することを繰り返す焼鈍処理を施すことによって、焼付き疵の発生を防止して軟質化され加工性に優れた高炭素冷延鋼帯を安価に製造する方法が開示されている。
【0005】
特許文献2では、鋼板表面を凹凸粗面に成形し、該粗面における凹凸パターンの波長λを500μm以下にすると共に中心線平均粗さRaを1~5μmの範囲にしたことを特徴とする塗装鮮映性に優れた加工用鋼板が開示されている。
【0006】
特許文献3では、所定の化学組成を有し、金属組織が、面積率でポリゴナルフェライトを40.0%以上、60.0%未満、ベイニティックフェライトを30.0%以上、残留オーステナイトを10.0%以上、25.0%以下、マルテンサイトを15.0%以下含有し、前記残留オーステナイトのうち、アスペクト比が2.0以下であり、長軸の長さが1.0μm以下かつ短軸の長さが1.0μm以下である残留オーステナイトの割合が80.0%以上であり、前記ベイニティックフェライトのうち、アスペクト比が1.7以下であり、かつ、結晶方位差が15°以上の粒界に囲まれた領域の結晶方位差の平均値が0.5°以上、3.0°未満であるベイニティックフェライトの割合が80.0%以上であり、前記マルテンサイトと前記ベイニティックフェライトと前記残留オーステナイトとの連結性D値が0.70以下である鋼板と製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開平10-204540号公報
【文献】特開平4-253503号公報
【文献】特許第6791838号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本願は、上記実情に鑑み、冷間プレス時の金型の損傷を低減して金型寿命を高めることが可能な鋼板及びその製造方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意研究し、鋼板の表面凹凸を従来材に対して高めることにより、冷間プレス時に塗油を鋼板表面に持ち込むことで、潤滑性が高まり、高面圧の冷間プレス時の金型損傷が小さくなることを確認した。したがって、鋼板表面における凹凸を高めることで、プレス金型の寿命を高めることが可能となる。
【0010】
また、本発明者らは、熱延条件を工夫して熱延板の表面の凹凸を高め、その凹凸を完全に平滑にすることなく、焼鈍工程を経ることを特徴とする一貫製造法により、上記の鋼板を製造できることを見出した。
【0011】
また、本発明者らは、上記のような表面凹凸を有することでプレス金型の損傷が小さく、金型寿命を高められる鋼板は、単に熱延条件や焼鈍条件などを単一にて工夫しても製造困難であり、熱延・焼鈍工程などのいわゆる一貫工程にて最適化を達成することでしか製造できないことも、種々の研究を積み重ねることで知見した。
【0012】
本発明の要旨は、次の通りである。
(1)
質量%で、
C:0.15~0.35%、
Si:0.01~2.00%、
Mn:0.10~4.00%、
P:0.0200%以下、
S:0.0200%以下、
Al:0.001~1.000%、
N:0.0200%以下、
Ti:0~0.500%、
Co:0~0.500%、
Ni:0~0.500%、
Mo:0~0.500%、
Cr:0~2.000%、
O:0~0.0100%、
B:0~0.0100%、
Nb:0~0.500%、
V:0~0.500%、
Cu:0~0.500%、
W:0~0.1000%、
Ta:0~0.1000%、
Sn:0~0.0500%、
Sb:0~0.0500%、
As:0~0.0500%、
Mg:0~0.0500%、
Ca:0~0.0500%、
Y:0~0.0500%、
Zr:0~0.0500%、
La:0~0.0500%、及び
Ce:0~0.0500%、
を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有し、
面積率で、
マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの合計:90.0%以上、
フェライト、パーライト及びベイナイトの合計:0%以上10.0%以下、並びに
残留オーステナイト:0%以上5.0%以下、
からなる鋼組織を有し、
板表面において5.0μm超の高低差を有する段差が2.0mm以下の間隔で複数存在する、
鋼板。
(2)
質量%で、
Ti:0.001~0.500%、
Co:0.001~0.500%、
Ni:0.001~0.500%、
Mo:0.001~0.500%、
Cr:0.001~2.000%
O:0.0001~0.0100%
B:0.0001~0.0100%、
Nb:0.001~0.500%、
V:0.001~0.500%、
Cu:0.001~0.500%、
W:0.0001~0.1000%、
Ta:0.0001~0.1000%、
Sn:0.0001~0.0500%、
Sb:0.0001~0.0500%、
As:0.0001~0.0500%、
Mg:0.0001~0.0500%、
Ca:0.0001~0.0500%、
Y:0.0001~0.0500%、
Zr:0.0001~0.0500%、
La:0.0001~0.0500%、及び
Ce:0.0001~0.0500%、
のうちの1種又は2種以上を含有する前記化学組成を有する、
上記(1)に記載の鋼板。
(3)
鋼板の製造方法であって、
上記(1)又は(2)に記載の化学組成を有する鋼スラブに対して熱間圧延を行って熱延板を得ること、
前記熱延板を巻き取ること、
前記熱延板を酸洗すること、及び、
前記熱延板に対して冷間圧延を行わずに焼鈍を行うか、又は、冷間圧延を行った後で焼鈍を行うこと、
を含み、
前記熱間圧延が、仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおいて、圧延ロールと板との間に潤滑剤を供給しながら、30%超70%以下の圧下率で前記板を圧延すること、を含み、
前記熱延板を巻き取る際の温度が700℃以下であり、
前記冷間圧延を行う場合、前記冷間圧延における圧下率が0.1~20%である、
鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【0013】
本開示の鋼板によれば冷間プレス時の金型損傷が低減されて金型の寿命を高めることができる。すなわち、本開示の鋼板は、冷間プレス加工用鋼板として好適である。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】鋼板表面の段差の形態を模式的に示している。
図2】「最大高さ粗さRz」と本願にいう「段差」との違いを説明するための概略図である。
図3】摺動摩擦抵抗の測定条件を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これらの説明は、本発明の実施形態の単なる例示を意図するものであって、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【0016】
<鋼板>
本実施形態に係る鋼板は、質量%で、
C:0.15~0.35%、
Si:0.01~2.00%、
Mn:0.10~4.00%、
P:0.0200%以下、
S:0.0200%以下、
Al:0.001~1.000%、
N:0.0200%以下、
Ti:0~0.500%、
Co:0~0.500%、
Ni:0~0.500%、
Mo:0~0.500%、
Cr:0~2.000%、
O:0~0.0100%、
B:0~0.0100%、
Nb:0~0.500%、
V:0~0.500%、
Cu:0~0.500%、
W:0~0.1000%、
Ta:0~0.1000%、
Sn:0~0.0500%、
Sb:0~0.0500%、
As:0~0.0500%、
Mg:0~0.0500%、
Ca:0~0.0500%、
Y:0~0.0500%、
Zr:0~0.0500%、
La:0~0.0500%、及び
Ce:0~0.0500%、
を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有し、
面積率で、
マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの合計:90.0%以上、
フェライト、パーライト及びベイナイトの合計:0%以上10.0%以下、並びに
残留オーステナイト:0%以上5.0%以下、
からなる鋼組織を有し、
板表面において5.0μm超の高低差を有する段差が2.0mm以下の間隔で複数存在することを特徴としている。
【0017】
まず、本発明の実施形態に係る鋼板の化学組成を限定した理由について説明する。ここで成分についての「%」は質量%を意味する。さらに、本明細書において、数値範囲を示す「~」とは、特に断りがない場合、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
【0018】
(C:0.15~0.35%)
Cは、安価に引張強さを増加させる元素であり、連続焼鈍工程においてオーステナイトからフェライト、ベイナイト、パーライトへの変態を抑制し、鋼の強度を制御するために極めて重要な元素である。C含有量が0.05%以上である場合に、このような効果が得られ易く、特にC含有量が0.15%以上である場合に一層顕著な効果が得られ易い。C含有量は0.20%以上であってもよい。一方、Cを過度に含有すると伸びや穴拡げ性が劣化するとともに、熱間圧延において所望の表面凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型損傷を促す場合がある。C含有量が0.35%以下である場合に、このような問題が回避され易い。C含有量は0.30%以下であってもよい。
【0019】
(Si:0.01~2.00%)
Siは、脱酸剤として作用し、冷延焼鈍中の冷却過程における炭化物の析出を抑制する元素である。Si含有量が0.01%以上である場合に、このような効果が得られ易い。Si含有量は0.10%以上であってもよい。一方、Siを過度に含有すると鋼強度の増加とともに加工性の低下を招き、更に熱延板の表層において粗大な酸化物が分散するようになり、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなるため、鋼板の冷間プレス時に金型損傷を促す場合がある。Si含有量が2.00%以下である場合に、このような問題が回避され易い。Si含有量は1.60%以下であってもよい。
【0020】
(Mn:0.10~4.00%)
Mnは、鋼のフェライト変態に影響を与える因子であり、強度上昇に有効な元素である。Mn含有量が0.10%以上である場合に、このような効果が得られ易い。Mn含有量は0.60%以上であってもよい。一方、Mnを過度に含有すると鋼強度の増加とともに加工性の低下を招き、更に熱延板の表層において粗大な酸化物が分散するようになり、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなるため、鋼板の冷間プレス時に金型損傷を促す場合がある。Mn含有量が4.00%以下である場合に、このような問題が回避され易い。Mn含有量は3.00%以下であってもよい。
【0021】
(P:0.0200%以下)
Pは、溶鋼の凝固過程において未凝固部へのMn濃化を促進する元素であり、負偏析部のMn濃度を下げ、フェライトの面積率の増加を促す元素であり、少ないほど好ましい。また、Pを過度に含有すると鋼強度の増加とともに鋼の脆性的な破壊を招き、伸びや穴拡げ等の成形性を劣化させる場合がある。P含有量は、0%であってもよく、0.0001%以上で合ってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.0200%以下であってもよく、0.0180%以下であってもよい。
【0022】
(S:0.0200%以下)
Sは、鋼中でMnS等の非金属介在物を生成し、鋼材部品の延性の低下を招く元素であり、少ないほど好ましい。また、Sを過度に含有すると伸びや穴拡げ等の成形性の劣化を招くとともに、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなるため、鋼板の冷間プレス時に金型損傷を促す場合がある。S含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0005%以上であってもよく、また、0.0200%以下であってもよく、0.0180%以下であってもよい。
【0023】
(Al:0.001~1.000%)
Alは、鋼の脱酸剤として作用しフェライトを安定化する元素であり、必要に応じて添加される。Al含有量が0.001%以上である場合に、このような効果が得られ易い。Al含有量は0.010%以上であってもよい。一方、Alを過度に含有すると焼鈍において冷却過程でのフェライト変態及びベイナイト変態が過度に促進して鋼板の強度が低下する場合がある。また、Alを過度に含有すると、熱間圧延の途中に鋼板表面に粗大かつ大量のAl酸化物が生成して、鋼板表面に所望の凹凸が得られ難くなる虞がある。Al含有量が1.000%以下である場合に、このような問題が回避され易い。Al含有量は0.800%以下であってもよい。
【0024】
(N:0.0200%以下)
Nは、鋼板中で粗大な窒化物を形成し、鋼板の加工性を低下させる元素である。また、Nは、溶接時のブローホールの発生原因となる元素である。また、Nを過度に含有するとAlやTiと結合して多量のAlNあるいはTiNを生成させ、これらの窒化物は熱間圧延中の鋼板表面とロールの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。N含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.0200%以下であってもよく、0.0160%以下であってもよい。
【0025】
本実施形態における鋼板の基本化学組成は上記のとおりである。さらに、本実施形態における鋼板は、必要に応じて、以下の任意選択元素のうち少なくとも一種を含んでもよい。これらの元素は含まれなくてもよいため、その下限は0%である。
【0026】
(Ti:0~0.500%)
Tiは、強化元素である。析出物強化、結晶粒の成長抑制による細粒強化および再結晶の抑制を通じた転位強化にて、鋼板の強度上昇に寄与する。一方、Tiを過度に含有すると粗大な炭化物の析出が多くなり、これら炭化物が熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス成型時に金型の損傷を促す場合がある。Ti含有量は0%であってもよく、0.001%以上であってもよく、0.005%以上であってもよく、また、0.500%以下であってもよく、0.400%以下であってもよい。
【0027】
(Co:0~0.500%)
Coは、炭化物の形態制御と強度の増加に有効な元素であり、強度の制御のために必要に応じて添加される。一方、Coを過度に含有すると微細なCo炭化物が多数析出し、これらの炭化物は熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。Co含有量は0%であってもよく、0.001%以上であってもよく、また、0.500%以下であってもよく、0.400%以下であってもよい。
【0028】
(Ni:0~0.500%)
Niは、強化元素であるとともに焼入れ性の向上に有効である。加えて、鋼板とめっきとの濡れ性の向上や合金化反応の促進をもたらすことから添加しても良い。一方、Niを過度に含有すると熱延時の酸化スケールの剥離性に影響を与え、鋼板表面に傷の発生を促し、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。Ni含有量は0%であってもよく、0.001%以上であってもよく、また、0.500%以下であってもよく、0.400%以下であってもよい。
【0029】
(Mo:0~0.500%)
Moは、鋼板の強度の向上に有効な元素である。また、Moは、連続焼鈍設備又は連続溶融亜鉛めっき設備での熱処理時に生じるフェライト変態を抑制する効果を有する元素である。一方、Moを過度に含有すると微細なMo炭化物が多数析出し、これらの炭化物は熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。Mo含有量は0%であってもよく、0.001%以上であってもよく、また、0.500%以下であってもよく、0.400%以下であってもよい。
【0030】
(Cr:0~2.000%)
Crは、Mnと同様にパーライト変態を抑え、鋼の高強度化に有効な元素であり、必要に応じて添加される。一方、Crを過度に含有すると残留オーステナイトの生成を促し、過剰な残留オーステナイトの存在により穴拡げ性の低下を招く場合がある。Cr含有量は0%であってもよく、0.001%以上であってもよく、また、2.000%以下であってもよく、1.500%以下であってもよい。
【0031】
(O:0~0.0100%)
Oは、酸化物を形成し、加工性を劣化させることから、含有量を抑える必要がある。特に、酸化物は介在物として存在する場合が多く、粒状の粗大な酸化物が鋼板表面に存在すると、熱間圧延中に鋼板表面の割れと微細な鉄粉の生成を招き、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、また、打抜き端面、あるいは、切断面に存在すると、端面に切り欠き状の傷や粗大なディンプルを形成することから、穴拡げ性の低下を招く場合がある。O含有量は0.0100%以下であってもよく、0.0080%以下であってもよい。尚、O含有量は0%であってよいが、O含有量を0.0001%未満に制御することは精錬時間の増大とともに、製造コストの増加を招く虞がある。製造コストの上昇を防ぐ狙いから、O含有量は0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよい。
【0032】
(B:0~0.0100%)
Bは、オーステナイトからの冷却過程においてフェライト及びパーライトの生成を抑え、ベイナイト又はマルテンサイト等の低温変態組織の生成を促す元素である。また、Bは、鋼の高強度化に有益な元素であり、必要に応じて添加される。一方、Bを過度に含有すると鋼中に粗大なB酸化物の生成を招き、B酸化物が熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、これらの酸化物はボイドの発生起点となり破壊の進行が容易となるため、穴拡げ性の低下を招く場合がある。B含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.0100%以下であってもよく、0.0080%以下であってもよい。
【0033】
(Nb:0~0.500%)
Nbは、炭化物の形態制御に有効な元素であり、その添加により組織を微細化するため靭性の向上にも効果的な元素である。一方、Nbを過度に含有すると微細で硬質なNb炭化物が多数析出し、これらの炭化物が熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、これらの炭化物は破壊の起点となるため、穴拡げ性の低下を招く場合がある。Nb含有量は0%であってもよく、0.001%以上であってもよく、また、0.500%以下であってもよく、0.400%以下であってもよい。
【0034】
(V:0~0.500%)
Vは、強化元素である。析出物強化、フェライト結晶粒の成長抑制による細粒強化および再結晶の抑制を通じた転位強化にて、鋼板の強度上昇に寄与する。一方、Vを過度に含有すると炭窒化物の析出が多くなり、これら炭窒化物が熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、これらの炭化物は破壊の起点となるため、穴拡げ性の低下を招く場合がある。V含有量は0%であってもよく、0.001%以上であってもよく、また、0.500%以下であってもよく、0.400%以下であってもよい。
【0035】
(Cu:0~0.500%)
Cuは、鋼板の強度の向上に有効な元素である。一方、Cuを過度に含有すると熱間圧延中に鋼材が脆化し、熱間圧延が不可能となる。更に、鋼板表面に濃化したCu層により熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触が抑えられるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。Cu含有量は0%であってもよく、0.001%以上であってもよく、また、0.500%以下であってもよく、0.400%以下であってもよい。
【0036】
(W:0~0.1000%)
Wは、鋼板の強度上昇に有効である上、Wを含有する析出物および晶出物は水素トラップサイトとなる。一方、Wを過度に含有すると粗大な炭化物が生成し、当該炭化物が熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、粗大炭化物を起点として破壊の進行が容易となるため、穴拡げ性の低下を招く場合がある。W含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.1000%以下であってもよく、0.0800%以下であってもよい。
【0037】
(Ta:0~0.1000%)
Taは、Nb、V、Wと同様に、炭化物の形態制御と強度の増加に有効な元素であり、必要に応じて添加される。一方、Taを過度に含有すると微細なTa炭化物が多数析出し、これら炭化物が熱間圧延中の鋼板表面とロールの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、これらの炭化物を起点として破壊の進行が容易となるため、穴拡げ性の低下を招く場合がある。Ta含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.1000%以下であってもよく、0.0800%以下であってもよい。
【0038】
(Sn:0~0.0500%)
Snは、原料としてスクラップを用いた場合に鋼中に含有される元素であり、少ないほど好ましい。Snを過度に含有すると熱間圧延中に鋼板表面の割れと微細な鉄粉の生成を招き、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、鋼板の脆化による穴拡げ性の低下を招く場合がある。Sn含有量は0.0500%以下であってもよく、0.0400%以下であってもよい。尚、Sn含有量は0%であってよいが、Sn含有量を0.0001%未満に制御することは精錬時間の増大とともに、製造コストの増加を招く虞がある。製造コストの上昇を防ぐ狙いから、Sn含有量は0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよい。
【0039】
(Sb:0~0.0500%)
Sbは、Snと同様に鋼原料としてスクラップを用いた場合に含有される元素である。Sbは、粒界に強く偏析し粒界の脆化及び延性の低下を招くため、少ないほど好ましい。また、Sbを過度に含有すると熱間圧延中に鋼板表面の割れと微細な鉄粉の生成を招き、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、鋼板の脆化による穴拡げ性の低下を招く場合がある。Sb含有量は0.0500%以下であってもよく、0.0400%以下であってもよい。尚、Sb含有量は0%であってよいが、Sn含有量を0.0001%未満に制御することは精錬時間の増大とともに、製造コストの増加を招く虞がある。製造コストの上昇を防ぐ狙いから、Sb含有量は0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよい。
【0040】
(As:0~0.0500%)
Asは、Sn、Sbと同様に鋼原料としてスクラップを用いた場合に含有され、粒界に強く偏析する元素であり、少ないほど好ましい。また、Asを過度に含有すると熱間圧延中に鋼板表面の割れと微細な鉄粉の生成を招き、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、鋼板の脆化による穴拡げ性の低下を招く場合がある。As含有量は0.0500%以下であってもよく、0.0400%以下であってもよい。尚、As含有量は0%であってよいが、As含有量を0.0001%未満に制御することは精錬時間の増大とともに、製造コストの増加を招く虞がある。製造コストの上昇を防ぐ狙いから、As含有量は0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよい。
【0041】
(Mg:0~0.0500%)
Mgは、微量添加で硫化物の形態を制御できる元素であり、必要に応じて添加される。一方、Mgを過度に含有すると粗大な介在物を形成し、当該介在物が熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、鋼板の脆化による穴拡げ性の低下を招く場合がある。Mg含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.0500%以下であってもよく、0.0400%以下であってもよい。
【0042】
(Ca:0~0.0500%)
Caは、脱酸元素として有用であるほか、硫化物の形態制御にも効果を奏する。一方、Caを過度に含有すると熱間圧延中に鋼板表面の割れと微細な鉄粉の生成を招き、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。Ca含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.0500%以下であってもよく、0.0400%以下であってもよい。
【0043】
(Y:0~0.0500%)
Yは、Mg、Caと同様に微量添加で硫化物の形態を制御できる元素であり、必要に応じて添加される。一方、Yを過度に含有すると粗大なY酸化物が生成し、当該Y酸化物が熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、これらの酸化物は破壊の起点となるため穴拡げ性の低下を招く場合がある。Y含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.0500%以下であってもよく、0.0400%以下であってもよい。
【0044】
(Zr:0~0.0500%)
Zrは、Mg、Ca、Yと同様に微量添加で硫化物の形態を制御できる元素であり、必要に応じて添加される。一方、Zrを過度に含有すると粗大なZr酸化物が生成し、当該Zr酸化物が熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、これらの酸化物は破壊の起点となるため、穴拡げ性の低下を招く場合がある。Zr含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.0500%以下であってもよく、0.0400%以下であってもよい。
【0045】
(La:0~0.0500%)
Laは、微量添加で硫化物の形態制御に有効な元素であり、必要に応じて添加される。一方、Laを過度に含有するとLa酸化物が生成し、当該La酸化物が熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、これらの酸化物は破壊の起点となるため、穴拡げ性の低下を招く場合がある。La含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.0500%以下であってもよく、0.0400%以下であってもよい。
【0046】
(Ce:0~0.0500%)
Ceは、Laと同様に微量添加で硫化物の形態を制御できる元素であり、必要に応じて添加される。一方、Ceを過度に含有するとCe酸化物が生成し、当該Ce酸化物が熱間圧延中の鋼板表面とロールとの接触を抑えるため、冷延焼鈍後の鋼板の表面において所望の凹凸が得られ難くなり、鋼板の冷間プレス時に金型の損傷を促す場合がある。また、これらの酸化物は破壊の起点となるため、穴拡げ性の低下を招く場合がある。Ce含有量は0%であってもよく、0.0001%以上であってもよく、0.0010%以上であってもよく、また、0.0500%以下であってもよく、0.0400%以下であってもよい。
【0047】
なお、本実施形態における鋼板では、上記に述べた成分の残部はFe及び不純物である。不純物とは、本実施形態に係る鋼板を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分等である。
【0048】
続いて、本発明の実施形態に係る鋼板の組織及び特性の特徴を述べる。
【0049】
(マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの面積率の合計:90.0%以上)
マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの面積率の合計は、鋼板の強度向上に有効な組織である。また、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトよりも軟質な組織の面積分率が増加すると、組織間硬度差が大きい領域が増加するため、穴拡げ性が劣化する。マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトは、面積率で90.0%以上であってもよく、好ましくは95.0%以上である。上限は特に定めず、100%であってもよい。
【0050】
(フェライト、パーライト及びベイナイトの面積率の合計:0%以上10.0%以下)
フェライト、パーライト及びベイナイトは、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトよりも軟質な組織である。これらの組織は、鋼板の強度延性バランスの向上に有効であるが、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトよりも軟質であるため、硬度差が大きく、変形時にこれらの界面でボイドが生じやすくなり、穴拡げ性が低下する。したがって、フェライト、パーライト及びベイナイトの面積率の合計は小さいほど好ましい。フェライト、パーライト及びベイナイトの面積率の合計は、0%であってもよく、1.0%以上であってもよく、また、10.0%以下であってもよく、5.0%以下であってもよく、3.0%以下であってもよい。尚、生産性はやや低下するものの、一貫製造条件を高精度に制御することで、フェライト、パーライト及びベイナイトの面積率の合計を0%とすることが可能である。
【0051】
(残留オーステナイトの面積率:0%以上5.0%以下)
残留オーステナイトの面積率は、鋼板の強度延性バランスの向上に有効な組織である。一方、残留オーステナイトの面積率が大き過ぎると、化学的に不安定なオーステナイトの割合が多くなり、変形時に加工誘起変態を生じるようになることから、穴拡げ性の低下を招く場合がある。残留オーステナイトの面積率は0%であってもよく、1.0%以上であってもよく、また、5.0%以下であってもよく、3.0%以下であってもよい。
【0052】
(表面凹凸)
鋼板表面において高低差が5.0μmを超える段差の分布間隔は、プレス加工時の塗油の持ち込み量に寄与し、プレス成型時の金型損傷を抑制し、金型寿命を高めるために重要である。当該分布間隔は短いほど好ましいものの、0.01mm未満の分布間隔では鋼板表面が鋸歯状の形態となる場合がある。この点、当該間隔は0.01mm以上であってもよく、0.05mm以上であってもよい。一方、2.0mm超では、上記の金型損傷を抑制する効果が得られ難く、金型寿命を高めることが難しくなる場合がある。この点、当該間隔は2.0mm以下であってもよく、1.8mm以下であってもよく、1.5mm以下であってもよく、1.2mm以下であってもよく、1.0mm以下であってもよく、0.7mm以下であってもよく、0.4mm以下であってもよい。また、本実施形態に係る鋼板においては、高低差が5.0μm超の段差が上記間隔にて鋼板表面に分散して複数存在している必要がある。当該高低差は7.0μm以上又は10.0μm以上であってもよい。段差の高低差についての上限は、特に限定されるものではなく、例えば、20.0μm以下、15.0μm以下又は10.0μm以下であってもよい。本実施形態に係る鋼板においては、鋼板表面の50面積%以上、60面積%以上、70面積%以上、80面積%以上又は90面積%以上において、5.0μm超の高低差を有する段差が2.0mm以下の間隔で複数存在していてもよい。
【0053】
図1に「5.0μm超の高低差を有する段差」の一例を示す。図1は鋼板の厚み方向断面を観察した場合の段差の形態を示している。図1に示されるように、鋼板表面には圧延方向に凹凸が繰り返し形成されていてもよく、各々の凹凸によって特定される段差の高低差が5.0μm超となっており、且つ、当該段差が2.0mm以内の範囲に複数含まれており、すなわち、段差の間隔が2.0mm以下となっている。本発明においては、複数の段差のうち、少なくとも一部の段差に、いわゆる負角部分(アンダーカット部分)が存在していてもよい。また、本発明においては、複数の段差の各々の高さが互いに異なっていてもよく、例えば、各々の高さが、不規則的(ランダム)に異なっていてもよい。また、複数の段差の形状も、互いに異なるものであってもよい。また、複数の段差の間隔も、一定ではなく不規則的(ランダム)であってもよい。このような段差形状は、後述する方法によって形成可能である。
【0054】
尚、本願にいう「5.0μm超の高低差を有する段差」は、最大高さ粗さRzや算術平均粗さRaといった一般的な表面粗さとは異なる概念である。例えば、「最大高さ粗さRz」は、図2(A)に示されるように、表面凹凸のうち、最も凸である部分と最も凹である部分との間の距離(高さの最大差)を意味し、また、「最大高さ粗さRz」からは表面凹凸の分布(間隔)を特定することはできない。また、「算術平均粗さRa」は、あくまでも表面粗さの平均値であって、その最大値は不明であり、また、「算術平均粗さRa」から表面凹凸の分布(間隔)を特定することはできない。これに対し、本願にいう「5.0μm超の高低差を有する段差」は、図2(B)に示されるように、「一つの段差」の高低差が5.0μmを超えていることを意味し、且つ、当該段差は、2.0mm以下の間隔で複数存在している必要がある。
【0055】
(引張強さ)
鋼を素材として用いる構造体の軽量化及び塑性変形における構造体の抵抗力の向上のためには、鋼素材が大きな加工硬化能をもち最大強度を示すことが好ましい。一方、引張強さが大き過ぎると、塑性変形中に低エネルギーで破壊を起こしやすくなり、成形性が低下する場合がある。鋼板の引張強さは、特に限定されるものではないが、1300MPa以上であってもよく、1400MPa以上であってもよく、また、2100MPa以下であってもよく、2000MPa以下であってもよく、1900MPa以下であってもよい。
【0056】
(全伸び)
素材である鋼板を冷間で成形して構造体を製造するときに、複雑な形状に仕上げるためには伸びが必要となる。全伸びが低過ぎると、冷間成形において素材が割れる場合がある。一方、全伸びは高いほど好ましいものの、全伸びを過剰に高めようとすると鋼組織中に多量の残留オーステナイトが必要となり、これにより穴拡げ性が低化する場合がある。鋼板の全伸びは、特に限定されるものではないが、5%以上であってもよく、8%以上であってもよく、また、18%以下であってもよく、15%以下であってもよい。
【0057】
(穴拡げ性)
素材である鋼板を冷間で成形して構造体を製造するときに、複雑な形状に仕上げるためには伸びとともに穴拡げ性も必要となる。穴拡げ性が小さ過ぎると、冷間成形において素材が割れる場合がある。鋼板の穴拡げ率は、特に限定されるものではないが、20%以上であってもよく、25%以上であってもよく、また、90%以下であってもよく、80%以下であってもよい。
【0058】
(摺動摩擦抵抗)
鋼板の冷間プレス成型時の金型損傷を抑制するためには、鋼板の摺動摩擦抵抗が1.0以下であることが好ましい。摺動摩擦抵抗が大き過ぎると、プレス成型時の摩擦が高くなり、金型寿命が短くなる場合がある。摺動摩擦抵抗は、0.8以下であってもよく、0.6以下であってもよい。摺動摩擦抵抗の下限は特に限定されるものではない。
【0059】
(板厚)
板厚は成形後の鋼部材の剛性に影響を与える因子であり、板厚が大きいほど部材の剛性は高くなる。板厚が小さ過ぎると、剛性の低下を招くとともに、鋼板内部に存在する不可避的な非鉄介在物の影響を受けてプレス成形性が低下する場合がある。一方で、板厚が大き過ぎるとプレス成形荷重が増加し、金型の損耗や生産性の低下を招く。鋼板の板厚は、特に限定されるものではないが、0.2mm以上であってもよく、6.0mm以下であってもよい。尚、本願にいう「鋼板」は、単層鋼板であってもよい。ここで「単層鋼板」とは、いわゆる複層鋼板ではないことを意味し、鋼板の断面を観察した場合に、板厚方向に母材鋼板同士の接合界面が観察されないものをいう。例えば、1つのスラブからなる鋼板である。上記の鋼板の「板厚」とは、単層鋼板としての板厚であってよい。また、単層鋼板は、その表面にめっき層等の表面処理層が形成されていてもよい。すなわち、本願にいう「鋼板」は単層鋼板と表面処理層とを有するものであってもよい。
【0060】
次に、上記で規定する組織の観察及び測定方法、並びに、上記で規定する特性の測定及び評価方法を述べる。
【0061】
(フェライト、パーライト、ベイナイトの面積率の合計の測定方法)
組織観察は、走査型電子顕微鏡(SEM)で行う。観察に先立ち、組織観察用のサンプルを、エメリー紙による湿式研磨及び1μmの平均粒子サイズをもつダイヤモンド砥粒により研磨し、観察面を鏡面に仕上げた後、3%硝酸アルコール溶液にて組織をエッチングしておく。観察の倍率を3000倍とし、鋼板の表面側からの各厚み1/4位置における30μm×40μmの視野をランダムに10枚撮影する。組織の比率は、ポイントカウント方で求める。得られた組織画像に対して、縦3μmかつ横4μmの間隔で並ぶ格子点を計100点定め、格子点の下に存在する組織を判別し、10枚の平均値から鋼材に含まれる組織比率を求める。フェライトは、塊状の結晶粒であって、内部に、長径100nm以上の鉄系炭化物を含まないものである。ベイナイトは、ラス状の結晶粒の集合であり、内部に長径20nm以上の鉄系炭化物を含まないもの、又は、内部に長径20nm以上の鉄系炭化物を含み、その炭化物が、単一のバリアント、即ち、同一方向に伸張した鉄系炭化物群に属するものである。ここで、同一方向に伸長した鉄系炭化物群とは、鉄系炭化物群の伸長方向の差異が5°以内であるものをいう。ベイナイトは、方位差15°以上の粒界によって囲まれたベイナイトを1個のベイナイト粒として数える。ここで、「方位差15°以上の粒界」については、SEM-EBSDを用いて次の手順で求める。SEM-EBSDによる測定に前もって測定試料の観察面を研磨により鏡面に仕上げ、更に研磨による歪を除去した後、上記のSEMによる観察と同様に鋼板の表面側からの各厚み1/4位置における30μm×40μmの視野を測定範囲に設定して、SEM-EBSDによりB.C.C.鉄の結晶方位データを取得する。EBSDによる測定はSEMに付属しているEBSD検出器を用いて行ない、測定の間隔(STEP)は0.05μmとする。この際に、本発明では結晶方位のデータ取得ソフトとして、株式会社TSLソリューションズ製のソフトウェア「OIMDataCollectionTM(ver.7)」等を用いた。この測定条件で得られたB.C.C.鉄の結晶方位MAPデータにおいて、信頼値(CI値)が0.1未満の領域を除き、結晶方位差が15°以上である境界を結晶粒界として特定する。尚、ベイナイトは、鉄の体心立法構造からなるベイニティックフェライトと鉄系炭化物(Fe3C)との混合組織ともいえる。ベイニティックフェライトは上述のフェライトとは区別される。パーライトは列状に析出したセメンタイトを含む組織であり、2次電子像で明るいコントラストで撮影された領域をパーライトとし、面積率を算出する。
【0062】
(マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの面積率の測定方法)
マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトについては、走査型及び透過型電子顕微鏡で観察を行い、内部にFe系炭化物を含むものを焼戻しマルテンサイト、炭化物をほとんど含まないものをマルテンサイトとして同定する。Fe系炭化物については、種々の結晶構造を有するものが報告されているが、いずれのFe系炭化物を含有しても構わない。熱処理条件によっては、複数種のFe系炭化物が存在する場合がある。
【0063】
(残留オーステナイトの面積率の測定方法)
残留オーステナイトの面積分率は、X線測定により以下のようにして決定される。まず、鋼板の表面から当該鋼板の厚さの1/4までの部分を機械研磨および化学研磨により除去し、当該化学研磨した面に対して特性X線としてMoKα線を用いることにより測定を行う。そして、体心立方格子(bcc)相の(200)および(211)、ならびに面心立方格子(fcc)相の(200)、(220)および(311)の回折ピークの積分強度比から、次の式を用いて板厚中心部の残留オーステナイトの面積分率を算出する。
Sγ=(I200f+I220f+I311f)/(I200b+I211b)×100
(Sγは板厚中心部の残留オーステナイトの面積分率であり、I200f、I220fおよびI311fは、それぞれfcc相の(200)、(220)および(311)の回折ピークの強度を示し、I200bおよびI211bは、それぞれbcc相の(200)および(211)の回折ピークの強度を示す。)
【0064】
X線回折に供する試料は、機械研磨などによって鋼板を所定の板厚まで表面より減厚し、次いで、化学研磨や電解研磨などによって歪みを除去すると同時に、板厚が1/8~3/8の範囲で、適当な面が測定面となるように上述の方法に従って試料を調整して測定すればよい。当然のことであるが、上述のX線強度の限定が板厚1/4近傍だけでなく、なるべく多くの厚みについて満たされることで、より一層材質異方性が小さくなる。しかしながら、鋼板の表面から1/8~3/8の測定を行うことで、概ね鋼板全体の材質特性を代表することができる。そこで、板厚の1/8~3/8を測定範囲と規定する。
【0065】
(表面凹凸(高低差が5.0μm超の段差)の間隔の測定方法)
鋼板表面の凹凸における高低差とその分布間隔の測定は、走査型電子顕微鏡(FE-SEM:FieldEmissionScanningElectronMicroscope)で行う。SEMを用いた観察に先立ち、圧延方向の長さが20mmを超える組織観察用のサンプルを樹脂に埋め込み、圧延方向に平行かつ、板厚方向に垂直な面(TD面:Transversal Direction面)を研磨により鏡面に仕上げる。SEMの観察倍率を1000倍とし、圧延方向が110μm超であり、板厚方向が70μm超である観察範囲内に鋼板と樹脂とを共に収めた視野を、圧延長さ方向20mmにわたって取得し、鋼板表面の凹凸を収めた連続写真を得る。この連続写真にて、圧延方向の長さ20μmの範囲内で鋼板表面の凹凸の高低差が5μmを超える箇所を「鋼板表面において5.0μm超の高低差を有する段差」と定義し、連続写真の撮影範囲である圧延方向の長さ20mmにおける当該段差の頂部と頂部との間の間隔の平均を「鋼板表面において5.0μm超の高低差を有する段差の間隔」とする。尚、本願において、高低差が1.0μm以下の微小な凹凸については、「段差」とはみなさないこととする。
【0066】
尚、鋼板が何らかの部材に成形・加工された後であったとしても、成形・加工後の部材の一部(例えば、平坦部)を取得して、その表面状態を分析することで、当該部材が成形・加工前の鋼板の状態において、高低差が5.0μm超の段差を2.0mm以下の間隔で有していたか否かを判断することができる。
【0067】
(引張強さおよび全伸びの測定方法)
引張強さおよび全伸びを測定するための引張試験は、JIS Z 2241に準拠し、試験片の長手方向が鋼帯の圧延直角方向と平行になる向きからJIS5号試験片を採取して行う。
【0068】
(穴拡げ性の測定方法)
穴拡げ性は、直径10mmの円形穴を、クリアランスが12.5%となる条件で打ち抜き、かえりがダイ側となるようにし、60°円錐ポンチにて成形し、穴拡がり率λ(%)で評価する。各条件とも、5回の穴拡げ試験を実施し、その平均値を穴拡がり率とする。
【0069】
(摺動摩擦抵抗の測定方法)
摺動摩擦抵抗μは、図3に示す平板引抜試験により求める。表面に潤滑油を塗布した10mm幅の試験片を金型で20MPaの圧力で挟み込み、摺動速度100mm/sで、100mm引き抜いた際の摺動摩擦抵抗の平均値をμとする。摺動摩擦抵抗は、押しつけ力をP、引き抜き荷重をFとすると、μ=F/2Pとして求めることができる。尚、潤滑油は、動粘度10mm/sの一般潤滑油を使用する。塗布量は、鋼板表面の凹凸内部に潤滑油が蓄えられた状態で試験する必要があるため、3.0g/mとする。
【0070】
<鋼板の製造方法>
本実施形態に係る鋼板の製造方法は上述した成分範囲の材料を用いて、熱間圧延、冷延圧延及び焼鈍の一貫した管理を特徴としている。具体的には、本実施形態に係る鋼板の製造方法は、鋼板に関して上で説明した化学組成と同じ化学組成を有する鋼片(鋼スラブ)を最終仕上げ圧延機の1つ手前の圧延機で所定の圧下率で潤滑剤を用いながら熱間圧延し、巻取り、得られた熱延鋼板を酸洗して、冷間圧延し、次いで焼鈍する工程を含むことを特徴としている。より具体的には、本実施形態に係る鋼板の製造方法は、
上記の化学組成を有する鋼スラブに対して熱間圧延を行って熱延板を得ること、
前記熱延板を巻き取ること、
前記熱延板を酸洗すること、及び、
前記熱延板に対して冷間圧延を行わずに焼鈍を行うか、又は、冷間圧延を行った後で焼鈍を行うこと、を含み、
前記熱間圧延が、仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおいて、圧延ロールと板との間に潤滑剤を供給しながら、30%超70%以下の圧下率で前記板を圧延すること、を含み、
前記熱延板を巻き取る際の温度が700℃以下であり、
前記冷間圧延を行う場合、前記冷間圧延における圧下率が0.1~20%であることを特徴とする。以下、本実施形態のポイントとなる部分を中心に、各工程について詳しく説明する。
【0071】
(仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおける圧下率)
仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおける圧下率は、鋼板の表面状態に影響を与える因子である。ここで、最終スタンドから1つ前のスタンドにおける圧延前の被圧延材(板)に潤滑剤(例えば、潤滑剤を混合した水溶媒)を供給し、当該潤滑剤を板表面上に残した状態で高い面圧をかけて圧延することにより、圧延中に板とロール表面との間に部分的な滑りと接触とを断続的に与えて、板の表面凹凸を高めることができる。圧下率が小さ過ぎると、圧延時に板とロールとの間の面圧が不足し、これにより鋼板に所望の表面凹凸を形成させることができなくなる。また、圧下率が大き過ぎると、圧延中に板とロールとの間で生じる面圧が過度に高くなり、板とロールとの間で滑りよりも接触の頻度が高まることから、最終的に得られる鋼板に所望の表面凹凸を与えることが難しくなる。以上の観点から、本実施形態においては、熱間圧延における仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおける圧下率が30%超70%以下であり、好ましくは35%以上、60%以下である。尚、仕上げ圧延機の最終スタンドにおいては、板の形状を矯正するため、大圧下を行うことは困難である。仕上げ圧延機の最終スタンドにおける圧下率は、例えば、20%以下であってもよい。
【0072】
尚、最終スタンドよりも前のスタンドにおいて、潤滑剤を供給しつつ30%以上の圧下率にて圧下を行うことで板表面に段差を形成し、その後、最終スタンドまでの累積の圧下率が軽圧下(例えば、累積20%以下の圧下率)となるように制御することで、仕上げ圧延後の熱延鋼板の表面に所望の段差を形成することも可能ではある。この点、板の表面凹凸を高めるための大圧下は、最終スタンドの一つ前のスタンドよりも上流側のスタンドで行ってもよい。ただし、仕上げ圧延における上流側においては、板温度が高温であり、圧下によって板の表面の形状が変化し易い。すなわち、大圧下後、温度の影響を考慮しつつ累積圧下率を制御する必要がある。この点、仕上げ圧延における下流側、特に、最終スタンドの一つ前のスタンドにて潤滑剤を供給しつつ30%以上の大圧下を行ったうえで、最終スタンドにて軽圧下を行って板形状を調整したほうが、鋼板の表面に所望の段差を形成し易い。
【0073】
上記の潤滑剤としては様々なものが採用され得る。例えば、潤滑剤の成分として、エステル、鉱油、ポリマー、脂肪酸、S系添加材、Ca系添加材が含まれてもよい。潤滑剤の粘度は250mm/s以下であってよい。潤滑剤は、上記の通り、水と混合されて用いられてもよい。潤滑剤の供給量も特に限定されるものではなく、例えば、鋼板表面に0.1g/m以上又は1.0g/m以上、100.0g/m以下又は50.0g/m以下の潤滑剤が付着するようにしてもよい。潤滑剤を供給する手段についても特に限定されるものではなく、例えば、板表面に潤滑剤を噴射して供給してもよい。
【0074】
(コイルの巻取り温度)
熱延板を巻取る際の温度(熱延コイルの巻取り温度)は、熱延板における酸化スケールの生成状態を制御し、熱延板の強度に影響を与える因子である。熱間圧延で生じた表面凹凸を維持させるためには、熱延板表面に生成するスケールの厚みは薄い方が良く、このことから巻取り温度は低い方が好ましい。尚、巻取り温度を極端に低下させる場合、特殊な設備が必要となる。また、巻取り温度が高すぎると、上述の通り、熱延板の表面に生成する酸化スケールが著しく厚くなるため、熱間圧延により熱延板の表面に形成された凹凸の凸部が酸化スケールに取り込まれ、続く酸洗でスケールは取り除かれる結果、熱延板の表面に所望の凹凸を形成させることは難しくなる。以上の観点から、熱延板を巻取る際の温度は700℃以下であり、680℃以下であってもよく、また、0℃以上であってもよく、20℃以上であってもよい。
【0075】
(冷間圧延における圧下率)
冷間圧延における圧下率は、熱延板の形状とともに鋼板表面の凹凸を制御するために重要な因子である。冷間圧延を行う場合、圧下率が小さ過ぎると、熱延板の形状不良を矯正できず、鋼帯の湾曲を残すことになるため、続く焼鈍工程での製造性の低下を招く場合がある。一方で、冷間圧延における圧下率が大き過ぎると、圧延によって熱延鋼板の表面に形成された凹凸の凸部が冷間圧延によって潰され、続く焼鈍後に所望の表面凹凸を得ることが難しくなる。以上の観点から、冷間圧延を行う場合、当該冷間圧延における圧下率は0.1~20%である。好ましくは0.3%以上、18.0%以下である。
【0076】
一方で、冷間圧延を行わず、熱延板をそのまま焼鈍してもよい。この場合も、最終的に所望の表面凹凸を有する鋼板が得られ易い。
【0077】
以下、冷間プレス時の金型損傷が小さい鋼板の製造方法の好ましい実施形態について詳しく説明する。下記の記載は、熱間圧延、焼鈍における熱処理及びめっき処理等の好ましい実施形態の例示であって、本実施形態に係る鋼板の製造方法を何ら限定するものではない。
【0078】
(熱間圧延の仕上げ圧延温度)
熱間圧延の仕上げ圧延温度は、旧オーステナイト粒径の集合組織の制御に効果を与える因子である。オーステナイトの圧延集合組織が発達し、鋼材特性の異方性の発生を招く観点から仕上げ圧延温度は650℃以上が好ましく、また、オーステナイトの異常粒成長による集合組織の偏りを抑える狙いから、仕上げ圧延温度は、例えば、940℃以下とすることが好ましい。
【0079】
(焼鈍保持温度)
焼鈍保持温度は、マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの面積分率の合計を十分に得るために、最高加熱温度をAc3点―20℃以上に制御することが重要である。Ac3点―20℃未満となると、マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの面積分率の合計が減少し、1300MPa以上の引張強度が確保し難くなる。一方、過度の高温加熱は、コストの上昇を招くことから経済的に好ましくないばかりでなく、高温通板時の板形状が劣悪になったり、ロールの寿命を低下させたりとトラブルを誘発することから、最高加熱温度の上限は900℃が好ましい。なお、Ac3点は、あらかじめ冷延鋼板から採取した小片を用い、900℃まで10℃/sで加熱する際の熱膨張曲線から算出する。
【0080】
(焼鈍保持時間)
焼鈍の際は、上記の加熱温度で5秒以上保持することが好ましい。保持時間が少な過ぎると、母材鋼板のオーステナイト変態の進行が不十分となり、強度の低下が顕著となる場合があるためである。また、フェライト組織の再結晶が不十分となり、硬さのばらつきも大きくなることから穴拡げ性は劣化する。これらの観点から、保持時間は10秒以上がより好ましい。さらに好ましくは20秒以上である。
【0081】
(焼鈍後の冷却速度)
上記焼鈍後の冷却では、750℃から冷却停止温度まで平均冷却速度10℃/s以上、100℃/s以下で冷却することが好ましい。平均冷却速度の下限値を10℃/sとする理由は、冷却時にフェライト、パーライト、ベイナイトが生成し、鋼板が軟化することを抑制するためである。10℃/sより平均冷却速度が遅い場合、強度が顕著に低下する。より好ましくは15℃/s以上、さらに好ましくは30℃/s以上、さらに好ましくは50℃/s以上である。750℃以上ではフェライト変態が著しく生じ難いため、冷却速度は制限しない。150℃以下の温度では、マルテンサイトが十分に生成しているため、冷却速度を制限しない。100℃/sより速い速度で冷却すると鋼板の形状が悪化しやすくなるため、100℃/s以下が好ましい。より好ましくは90℃/s以下であり、さらに好ましくは80℃/s以下である。
【0082】
(焼鈍後の冷却停止温度)
冷延板焼鈍(冷却停止温度)は、250℃以下とする。冷却停止温度は、マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの面積率の合計を確保するために重要である。冷却停止温度の上限が250℃以上の場合、冷却時に十分にマルテンサイト変態が完了しないため、マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの面積率の合計が90%未満となり、強度が顕著に低下する。好ましくは、200℃以下、より好ましくは100℃以下である。冷却停止温度の下限は特に定めないが、実質的には20℃以上である。
【0083】
(焼戻し)
上記の冷却後に、150℃以上、400℃以下の温度域で2秒以上、鋼板を滞留させても良い。この工程によれば、冷却中に生成したマルテンサイトを焼戻して、焼戻しマルテンサイトとすることにより、耐水素脆性を改善することができる。焼戻し工程を行う場合において、保持温度が低すぎる場合、または、保持時間が短すぎる場合、マルテンサイトが十分に焼き戻されず、ミクロ組織および機械特性の変化が殆どない。一方、保持温度が高すぎると、焼戻しマルテンサイト中の転位密度が低下してしまい、引張強度の低下を招く。そのため、焼戻しを行う場合には、150℃以上、400℃以下の温度域で2秒以上保持することが好ましい。焼戻しは、連続焼鈍設備内で行っても良いし、連続焼鈍後にオフラインで、別設備で実施しても構わない。この際、焼戻し時間は、焼戻し温度により異なる。すなわち、低温ほど長時間となり、高温ほど短時間となる。
【0084】
(スキンパス圧下率)
さらに、鋼板形状の矯正や可動転位導入により延性の向上を図ることを目的として、スキンパス圧延を施してもよい。熱処理後のスキンパス圧延の圧下率は、0.1~1.5%の範囲が好ましい。0.1%未満では効果が小さく、制御も困難であることから、これが下限となる。1.5%を超えると生産性が著しく低下するのでこれを上限とする。スキンパスは、インラインで行っても良いし、オフラインで行っても良い。また、一度に目的の圧下率のスキンパスを行っても良いし、数回に分けて行っても構わない。また、焼鈍後の鋼板の強度は熱延板に比べて高くなるため、同じ圧下率で圧延を与えたときの表面凹凸の変化は同一ではないものの、熱延板で形成した凹凸を維持する目的から、冷延率とスキンパス圧延の合計は20%以下であることが好ましい。
【0085】
上記の製造方法によれば、上記の実施形態に係る鋼板を得ることができる。
【実施例
【0086】
以下に本発明に係る実施例を示す。本発明はこの一条件例に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱せず、その目的を達する限りにおいては、種々の条件を採用可能とするものである。
【0087】
種々の化学組成を有する鋼を溶製して鋼片を製造した。これらの鋼片を1220℃に加熱した炉内に挿入し、60分間保持する均一化処理を与えた後に大気中に取出し、熱間圧延して板厚1.8mmの鋼板を得た。熱間圧延において、当該最終スタンドから1つ前のスタンドにおいてロールと板との間に潤滑剤が供給されるものとし、仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおける圧下率、仕上げ圧延の完了温度(仕上げ温度)及び熱延コイルの巻取り温度は、各々、下記表2-1~2-3に示される値とした。続いて、この熱延鋼板の酸化スケールを酸洗により除去し、下記表2-1~2-3に示される冷間圧下率にて冷間圧延を施し、板厚を1.4mmに仕上げた。さらに、この冷延鋼板に対して下記表2-1~2-3に示される条件にて焼鈍及び焼戻しを行った。次に、冷延鋼板に対して下記表2-1~2-3に示される圧下率(%)にてスキンパス圧延を実施した。得られた各鋼板から採取した試料を分析した化学組成は、表1-1~1-6に示すとおりである。なお、表1-1~1-6に示す成分以外の残部はFe及び不純物である。
【0088】
下記表3-1~3-3に上記の通りに製造された各々の鋼板の特性の評価結果を示す。尚、表3-1~3-3において、「冷延焼鈍板の組織の面積率」、「特性(引張強度、全伸び、穴拡げ性、板表面において5.0μm超の高低差を有する段差の間隔、摺動摩擦抵抗)」の測定方法ついては、上述した通りである。
【0089】
【表1-1】
【0090】
【表1-2】
【0091】
【表1-3】
【0092】
【表1-4】
【0093】
【表1-5】
【0094】
【表1-6】
【0095】
【表2-1】
【0096】
【表2-2】
【0097】
【表2-3】
【0098】
【表3-1】
【0099】
【表3-2】
【0100】
【表3-3】
【0101】
表1-1~表3-3から以下のことが分かる。
【0102】
No.53は、他の例と比較して、鋼中のC含有量が少なく、鋼強度が若干低下した。
【0103】
No.54は、鋼中のC含有量が多過ぎたため、鋼強度が増加する一方で穴拡げ性が低下した。また、熱間圧延時に鋼板表面の脱炭が顕著におこり、この脱炭反応において鋼表面から放出された炭素原子によってロール表面と鋼板表面の部分的な凝着が抑えられて所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0104】
No.55は、鋼中のSi含有量が多過ぎたため、熱延板の表層において粗大な酸化物が分散し易くなって、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0105】
No.56は、鋼中のMn含有量が多過ぎたため、加工性の低下を招き、更に熱延板の表層において粗大な酸化物が分散し易くなって、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0106】
No.57は、鋼中のP含有量が多過ぎたため、鋼の脆性的な破壊を招き、伸びや穴拡げ性が低下した。
【0107】
No.58は、鋼中のS含有量が多過ぎたため、伸びや穴拡げ性が低下した。また、熱間圧延時に非金属介在物を起点とした割れが生じ易くなり、熱間圧延の途中に割れて鋼板から剥離し、微粉化した鉄粉によって熱間圧延時に鋼板表面が研磨されることで、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0108】
No.59は、鋼中のAl含有量が多過ぎたため、焼鈍の冷却過程においてフェライト変態及びベイナイト変態が促進されて鋼強度が低下した。また、熱間圧延の途中に鋼表面に形成される粗大かつ大量のAl酸化物によって熱間圧延時に鋼板表面が研磨されることで、熱間圧延時に適度な変形が生じ難くなって所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0109】
No.60は、鋼中のN含有量が多過ぎたため、鋼中に窒化物が過剰に生成し、当該窒化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0110】
No.61は、鋼中のTi含有量が多過ぎたため、鋼中に粗大な炭化物が過剰に生成し、当該炭化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0111】
No.62は、鋼中のCo含有量が多過ぎたため、鋼中にCo炭化物が過剰に生成し、当該Co炭化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0112】
No.63は、鋼中のNi含有量が多過ぎたため、熱間圧延時の酸化スケールの剥離性に影響を及ぼし、板表面において傷の発生が促されたものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0113】
No.64は、鋼中のMo含有量が多過ぎたため、鋼中にMo炭化物が過剰に生成し、当該Mo炭化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0114】
No.65は、鋼中のCr含有量が多過ぎたため、残留オーステナイトの生成が促され、過剰な残留オーステナイトの存在により穴拡げ性が低下した。
【0115】
No.66は、鋼中のO含有量が多過ぎたため、穴拡げ性が低下した。また、鋼板表面に粒状の粗大な酸化物が生成され、熱間圧延中に鋼板表面の割れと微細な鉄粉の生成を招いて、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0116】
No.67は、鋼中のB含有量が多過ぎたため、鋼中にB酸化物が生成し、当該B酸化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0117】
No.68は、鋼中のNb含有量が多過ぎたため、鋼中にNb炭化物が多数生成し、当該Nb炭化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0118】
No.69は、鋼中のV含有量が多過ぎたため、鋼中に炭窒化物が多数生成し、当該炭窒化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0119】
No.70は、鋼中のCu含有量が多過ぎたため、板表面にCuが濃化し、濃化したCuによって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0120】
No.71は、鋼中のW含有量が多過ぎたため、鋼中に炭化物が生成し、当該炭化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0121】
No.72は、鋼中のTa含有量が多過ぎたため、鋼中に炭化物が生成し、当該炭化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0122】
No.73は、鋼中のSn含有量が多過ぎたため、熱間圧延中に鋼板表面の割れと微細な鉄粉の生成を招いて、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。また、Snを過度に含有されることで、鋼板の脆化を招き、穴拡げ性が低下した。
【0123】
No.74は、鋼中のSb含有量が多過ぎたため、穴拡げ性が低下した。また、熱間圧延中に鋼板表面の割れと微細な鉄粉の生成を招いて、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0124】
No.75は、鋼中のAs含有量が多過ぎたため、穴拡げ性が低下した。また、熱間圧延中に鋼板表面の割れと微細な鉄粉の生成を招いて、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0125】
No.76は、鋼中のMg含有量が多過ぎたため、穴拡げ性が低下した。また、鋼中に粗大な介在物が形成され、当該介在物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0126】
No.77は、鋼中のCa含有量が多過ぎたため、熱間圧延中に鋼板表面の割れと微細な鉄粉の生成を招いて、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0127】
No.78は、鋼中のY含有量が多過ぎたため、鋼中にY酸化物が生成し、当該Y酸化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0128】
No.79は、鋼中のZr含有量が多過ぎたため、鋼中にZr酸化物が生成し、当該Zr酸化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0129】
No.80は、鋼中のLa含有量が多過ぎたため、鋼中にLa酸化物が生成し、当該La酸化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0130】
No.81は、鋼中のCe含有量が多過ぎたため、鋼中にCe酸化物が生成し、当該Ce酸化物によって熱間圧延中の板表面とロールとの接触が抑えられたため、熱間圧延時に所望の凹凸が得られ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0131】
No.82は、熱間圧延において、仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおける圧下率が小さ過ぎたため、熱間圧延時に板とロールとの間の面圧が不足して凹凸が形成され難かったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0132】
No.83は、熱間圧延において、仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおける圧下率が大き過ぎたため、圧延中に板とロールとの間で生じる面圧が過度に高くなり、板とロールとの間で滑りよりも接触の頻度が高まったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0133】
No.84は、熱延板を巻取る際の温度が高すぎたため、熱延板の表面に生成する酸化スケールが著しく厚くなり、熱間圧延により熱延板の表面に形成された凹凸の凸部が酸化スケールに取り込まれ、続く酸洗でスケールが取り除かれたことで、凸部が失われたものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0134】
No.85は、冷間圧延における圧下率が大き過ぎたため、熱間圧延によって板の表面に形成された凹凸の凸部が冷間圧延によって潰されたものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0135】
No.86は、鋼板表面に所望の表面凹凸を形成でき、摺動摩擦抵抗を小さくできたものの、冷間圧延後の焼鈍保持温度が低過ぎたために鋼板中のマルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの面積率が小さくなり、鋼板の強度が大きく低下した。
【0136】
No.87は、熱間圧延において、仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおいて潤滑剤を供給しなかったため、板とロールとの間で滑りが生じ難くなったものと考えられる。その結果、最終的に得られる鋼板の表面に所望の凹凸を形成することができず、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0137】
各元素の含有量が所定の範囲内であり、所定の製造条件で製造されたNo.1~52及び88については、最終的に得られる鋼板において所望の組織が得られ、且つ、鋼板表面に所望の凹凸が形成された結果、摺動摩擦抵抗が大きくなった。
【0138】
以上の結果から、以下の要件(I)~(III)を満たす鋼板は、摺動摩擦抵抗が小さく、冷間プレス時の金型損傷が低減されて、金型寿命を高めることができるといえる。
【0139】
(I)質量%で、C:0.15~0.35%、Si:0.01~2.00%、Mn:0.10~4.00%、P:0.0200%以下、S:0.0200%以下、Al:0.001~1.000%、N:0.0200%以下、Ti:0~0.500%、Co:0~0.500%、Ni:0~0.500%、Mo:0~0.500%、Cr:0~2.000%、O:0~0.0100%、B:0~0.0100%、Nb:0~0.500%、V:0~0.500%、Cu:0~0.500%、W:0~0.1000%、Ta:0~0.1000%、Sn:0~0.0500%、Sb:0~0.0500%、As:0~0.0500%、Mg:0~0.0500%、Ca:0~0.0500%、Y:0~0.0500%、Zr:0~0.0500%、La:0~0.0500%、及びCe:0~0.0500%、を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有すること。
(II)面積率で、マルテンサイト及び焼戻しマルテンサイトの合計:90.0%以上、フェライト、パーライト及びベイナイトの合計:0%以上10.0%以下、並びに、残留オーステナイト:0%以上5.0%以下、からなる鋼組織を有すること。
(III)板表面において5.0μm超の高低差を有する段差が2.0mm以下の間隔で複数存在すること。
【0140】
また、上記要件(I)~(III)を満たす鋼板は、熱延条件を工夫して熱延板の表面の凹凸を高め、その凹凸を完全に平滑にすることなく、焼鈍工程を経ることを特徴とする一貫製造法により製造できることが分かった。具体的には、以下の製造方法によって当該鋼板を製造することができるといえる。
上記(I)の化学組成を有する鋼スラブに対して熱間圧延を行って熱延板を得ること、
前記熱延板を巻き取ること、
前記熱延板を酸洗すること、及び、
前記熱延板に対して冷間圧延を行わずに焼鈍を行うか、又は、冷間圧延を行った後で焼鈍を行うこと、
を含み、
前記熱間圧延が、仕上げ圧延機の最終スタンドから1つ前のスタンドにおいて、圧延ロールと板との間に潤滑剤を供給しながら、30%超70%以下の圧下率で前記板を圧延すること、を含み、
前記熱延板を巻き取る際の温度が700℃以下であり、
前記冷間圧延を行う場合、前記冷間圧延における圧下率が0.1~20%である、
鋼板の製造方法。
図1
図2
図3