(57)【要約】【課題】安価で、薄ゲージ化しても、ポンチ先端曲率が2R以下の厳しい90度曲げ加工が可能である曲げ加工性に優れた冷延鋼板、その製造方法及びそれを用いた部材を提供する。【解決手段】質量%で、Ｃ:0.025%以下、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、sol.Al:0.01〜0.1%を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分組成と、フェライト圧延組織であるミクロ組織とを有し、引張強度TSが390MPa以上、板厚が0.4mm以上、かつ板厚方向極限変形能が1.3以上であることを特徴とする曲げ加工性に優れた冷延鋼板；ここで、板厚方向極限変形能とは、鋼板の引張試験を行ったとき、試験前の鋼板板厚t0と試験後の鋼板破断面の板厚t1との比の自然対数Ln(t0/t1)のことである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量%で、Ｃ:0.025%以下、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、sol.Al:0.01〜0.1%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成と、フェライト圧延組織であるミクロ組織とを有し、引張強度TSが390MPa以上、板厚が0.4mm以上、かつ板厚方向極限変形能が1.3以上であることを特徴とする曲げ加工性に優れた冷延鋼板；
ここで、板厚方向極限変形能とは、鋼板の引張試験を行ったとき、試験前の鋼板板厚t0と試験後の鋼板破断面の板厚t1との比の自然対数Ln(t0/t1)のことである。
【請求項２】
質量%で、Ｃ:0.025%以下、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、sol.Al:0.01〜0.1%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、引張強度TSが390MPa以上、降伏比が80%以上、板厚が0.4mm以上、かつ板厚方向極限変形能が1.3以上であることを特徴とする曲げ加工性に優れた冷延鋼板；
ここで、板厚方向極限変形能とは、鋼板の引張試験を行ったとき、試験前の鋼板板厚t0と試験後の鋼板破断面の板厚t1との比の自然対数Ln(t0/t1)のことである。
【請求項３】
熱延鋼板を冷間圧延してなる冷延鋼板であって、質量%で、C:0.025%以下、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、sol.Al:0.01〜0.1%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、前記熱延鋼板においてセメンタイトの析出量が5.0×103個/mm2未満であり、引張強度TSが390MPa以上、板厚が0.4mm以上、かつ板厚方向極限変形能が1.3以上であることを特徴とする曲げ加工性に優れた冷延鋼板；
ここで、板厚方向極限変形能とは、鋼板の引張試験を行ったとき、試験前の鋼板板厚t0と試験後の鋼板破断面の板厚t1との比の自然対数Ln(t0/t1)のことである。
【請求項４】
前記熱延鋼板の平均結晶粒径が25μm以下であることを特徴とする請求項3に記載の曲げ加工性に優れた冷延鋼板。
【請求項５】
前記成分組成において、C含有量が、質量％で、C:0.0040%以下であることを特徴とする請求項1ないし4に記載の曲げ加工性に優れた冷延鋼板。
【請求項６】
前記成分組成が、さらに、質量%で、Ti:0.002〜0.05%、Nb:0.002〜0.05%の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1ないし5に記載の曲げ加工性に優れた冷延鋼板。
【請求項７】
前記成分組成が、さらに、質量%で、B:0.0001〜0.005%を含有することを特徴とする請求項1ないし6に記載の曲げ加工性に優れた冷延鋼板。
【請求項８】
引張強度TSが490MPa以上であることを特徴とする請求項1ないし7に記載の曲げ加工性に優れた冷延鋼板。
【請求項９】
請求項1ないし8に記載の冷延鋼板を用い、曲げ加工部を有することを特徴とする部材。
【請求項１０】
質量%で、Ｃ:0.025%以下、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、sol.Al:0.01〜0.1%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼を、Ar3変態点以上の仕上温度で熱間圧延後、500℃以上650℃以下の巻取温度で巻取り、酸洗後、圧延率が85％以下の範囲で、かつ冷間圧延後の鋼板の引張強度TSが390MPa以上、板厚が0.4mm以上となるように冷間圧延を行うことを特徴とする曲げ加工性に優れた冷延鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記成分組成において、C含有量が、質量％で、C:0.0040%以下であることを特徴とする請求項10に記載の曲げ加工性に優れた冷延鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記成分組成が、さらに、質量%で、Ti:0.002〜0.05%、Nb:0.002〜0.05%の1種または2種を含有することを特徴とする請求項10または11に記載の曲げ加工性に優れた冷延鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記成分組成が、さらに、質量%で、B:0.0001〜0.005%を含有することを特徴とする請求項10ないし12に記載の曲げ加工性に優れた冷延鋼板の製造方法。
【請求項１４】
冷間圧延後、さらに、回復焼鈍を行うことを特徴とする請求項10ないし13に記載の曲げ加工性に優れた冷延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機、建材、自動車などの分野で使用される加工用の冷延鋼板、特に曲げ加工性に優れた冷延鋼板、その製造方法およびそれを用いた部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
電機、建材、自動車などに適用される部材のうち、極度に厳しい絞りや張り出し加工を受けない部材、例えば電気機器筐体や工事用足場板、キャビネット側板や天板などには、JIS G 3141に規定されたSPCCと呼ばれる一般加工用の冷延鋼板が用いられる。材料費低減の観点からは、部材に用いる鋼板の薄ゲージ化が望まれるが、薄ゲージ化に伴って部材強度の低下が問題となる。部材強度低下の問題は、非特許文献1に示されているような引張強度TSが390MPa以上の高強度鋼板を用いることによって解決されるが、こうした高強度鋼板は、Mnなどの高価な元素が添加されているため製造コストが高く、薄ゲージ化しても、部材コストが低くならない場合が多い。
【０００３】
一般に、電機、建材、自動車などに使用される冷延鋼板は冷間圧延後、再結晶焼鈍され製造されるが、安価で強度の高い鋼板として、冷間圧延後の焼鈍を省略した、いわゆるフルハード材と呼ばれる冷延鋼板が知られている。このフルハード材は、圧延組織を有し、冷間加工による加工硬化を利用し、高価な合金元素を多用することなく高強度化が図られているため、鋼板の薄ゲージ化を安価に図る上で好ましい材料といえる。しかし、薄ゲージ化には剛性低下を補うために鋼板の圧延方向および圧延直角方向に曲げ加工が必要になる場合が多く、圧延直角方向の曲げ加工性に著しく劣るフルハード材を部材へ適用するには、その改善が必要である。また、特に電機分野で使用される部材には、ネジ下穴をバーリング加工により形成し、ネジ留めして使用される場合がある。こうした部材にフルハード材を用いる場合には、さらにネジ下穴用バーリング加工性が良好であり、ネジ破壊トルクが高いことも要求される。
【０００４】
これまで、フルハード材の加工性を向上させる技術として、特許文献1から5にあるように、Cを極力低減し、必要に応じTi、Nbを添加したり、α域圧延することによって冷間圧延前の熱延鋼板を軟質化させる方法が知られている。また、特許文献6には、C、Mn、Al含有量の制御およびNb添加により結晶粒径を8μｍ以下という超微細化することで0.25mm厚の極薄鋼板のDI加工後のフランジ加工時の延性を向上させる技術が開示されている。しかし、これらの技術は、板厚0.4mm未満の容器用材料用途の加工性に特化した検討であり、電機、建材、自動車といった板厚0.4mm以上の鋼板が用いられる分野で必要とされる加工性とは異なる。また、曲げ加工では板厚の影響が大きく、0.4mm未満の板厚である容器用材料での知見をそのまま適用することはできない。特に電機分野では、その意匠性の観点から、ポンチ先端曲率が2R(ポンチ先端曲率半径が2mm)以下の厳しい90度曲げ加工が施される場合が多く、容器用材料で多用される緩やかな曲げ加工とは、その加工形態が大きく異なっている。さらに、特許文献6に記載のように超微細粒を得ることは生産性阻害の問題を生じる。
【０００５】
一方、電機、建材、自動車の用途に適したフルハード材の製造方法として、特許文献7には、質量%で、C:0.0040%超え0.08%以下、P:0.030%未満を含有し、さらに、Ti:0.010%未満、Nb:0.010%未満に制限し、残部Feおよび不可避的不純物よりなる成分組成の鋼を、熱間圧延後の巻取温度を650〜750℃とし、冷間圧延前の平均粒径を30μm未満とし、70%以上の冷間圧延後に焼鈍工程を経ることなく製造する方法、あるいはAr3変態温度未満の仕上温度で熱間圧延し、70%以上の冷間圧延後に焼鈍工程を経ることなく製造する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭54-1244号公報
【特許文献２】特許第3023385号公報
【特許文献３】特許第3571753号公報
【特許文献４】特開平8-92638号公報
【特許文献５】特開平8-127815号公報
【特許文献６】特開平8-92692号公報
【特許文献７】特許第3448422号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】電気製鋼: Vol. 70, (1999) p.5
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献7に記載の製造方法で製造されたフルハード材では、加工性として伸びのみしか検討されておらず、電機分野で要求される厳しい曲げ加工やネジ下穴用バーリング加工には対応できない場合があった。このため、薄ゲージ化に対応でき、安価に製造できる曲げ加工性に優れた冷延鋼板が要求されていた。
【０００９】
本発明は、安価で、薄ゲージ化しても、ポンチ先端曲率が2R以下の厳しい90度曲げ加工が可能であり、あるいはさらにネジ下穴バーリング加工性に優れ、高いネジ破壊トルクを有利に実現できる曲げ加工性に優れた冷延鋼板、その製造方法およびそれを用いた部材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】
【００１０】
本発明者等は、上記の目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、以下の知見を得た。
【００１１】
i) 冷延鋼板を低コストで高強度化するには、冷間圧延後の再結晶焼鈍を省略し、冷間圧延まま、もしくは回復焼鈍を行った冷延鋼板を用いることが有効である。
【００１２】
ii) 板厚0.4mm以上の冷間圧延まま、もしくは回復焼鈍を行った冷延鋼板において、ポンチ先端曲率が2R以下の厳しい90度曲げ加工時に割れを防止するには、成分組成、特にC量を適正化し、冷間圧延前の熱延鋼板での析出物の存在形態を調整して、板厚方向極限変形能が1.3以上の冷延鋼板とする必要がある。ここで、板厚方向極限変形能とは、鋼板の引張試験を行ったとき、試験前の鋼板板厚t0と試験後の鋼板破断面の板厚t1との比の自然対数Ln(t0/t1)のことである。
【００１３】
iii) 特にネジ下穴バーリング加工性が要求される場合は、冷間圧延前の熱延鋼板の平均結晶粒径を25μm以下に制御する必要がある。
【００１４】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、質量%で、Ｃ:0.025%以下、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、sol.Al:0.01〜0.1%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成と、フェライト圧延組織であるミクロ組織とを有し、引張強度TSが390MPa以上、板厚が0.4mm以上、かつ板厚方向極限変形能が1.3以上であることを特徴とする曲げ加工性に優れた冷延鋼板を提供する。
【００１５】
また、本発明は、質量%で、Ｃ:0.025%以下、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、sol.Al:0.01〜0.1%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、引張強度TSが390MPa以上、降伏比が80%以上、板厚が0.4mm以上、かつ板厚方向極限変形能が1.3以上であることを特徴とする曲げ加工性に優れた冷延鋼板を提供する。
【００１６】
さらに、本発明は、熱延鋼板を冷間圧延してなる冷延鋼板であって、質量%で、C:0.025%以下、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、sol.Al:0.01〜0.1%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、前記熱延鋼板においてセメンタイトの析出量が5.0×103個/mm2未満であり、引張強度TSが390MPa以上、板厚が0.4mm以上、かつ板厚方向極限変形能が1.3以上であることを特徴とする曲げ加工性に優れた冷延鋼板を提供する。この曲げ加工性に優れた冷延鋼板では、熱延鋼板の平均結晶粒径が25μm以下であることが好ましい。
【００１７】
また、このような本発明の曲げ加工性に優れた冷延鋼板では、成分組成において、質量％で、C含有量が、C:0.0040%以下であったり、成分組成が、さらに、質量%で、Ti:0.002〜0.05%、Nb:0.002〜0.05%の1種または2種を含有したり、また、B:0.0001〜0.005%を含有することが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明の冷延鋼板では、引張強度TSが490MPa以上であることが好ましい。
【００１９】
このような本発明の冷延鋼板を用い、曲げ加工部を有する部材とすることが好ましい。
【００２０】
以上のような本発明の曲げ加工性に優れた冷延鋼板は、上記の成分組成の鋼を、Ar3変態点以上の仕上温度で熱間圧延後、500℃以上650℃以下の巻取温度で巻取り、酸洗後、圧延率が85％以下の範囲で、かつ冷間圧延後の鋼板の引張強度TSが390MPa以上、板厚が0.4mm以上となるように冷間圧延を行うことによって製造できる。本発明の冷延鋼板の製造方法では、冷間圧延後、さらに、回復焼鈍を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、引張強度TSが390MPa以上と高強度でかつポンチ先端曲率が2R以下の厳しい90度曲げ加工が可能な鋼板を提供できるようになり、また、この鋼板を用いることで、部材の薄ゲージ化が可能となった。これまで部材用に用いられていた冷間圧延後再結晶焼鈍された冷延鋼板に代わって、高価な強化元素を用いることなく高強度化した冷間圧延まま、もしくは回復焼鈍を行った本発明の冷延鋼板を用いることで、大幅な低コスト化が可能となった。また、本発明は、冷延鋼板の引張強度TSを調整することにより、ネジ下穴加工部を有する部材にも適用できる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明のポイントは、成分組成および熱延鋼板での析出物の存在状態を調整し、さらに冷間加工の圧延率を調整して高強度化し、板厚極限変形能を1.3以上とした冷間圧延まま、もしくは回復焼鈍を行った冷延鋼板とすることで、引張強度TSが390MPa以上の高強度化とポンチ先端曲率が2R以下の厳しい90度曲げ加工を可能とする優れた曲げ加工性を両立させたことにある。また、さらに、熱延鋼板の結晶粒径および冷延鋼板の引張強度TSを適切化することで、ネジ下穴バーリング加工性およびネジ破壊トルクの向上を図ったことにある。
【００２３】
以下に、本発明の曲げ加工性に優れた冷延鋼板について詳述する。なお、成分組成に関する「%」表示は特に断らない限り「質量%」を意味するものとする。
【００２４】
1) 成分組成
C:0.025%以下
C量が0.025％を超えると、熱間圧延時に粗大セメンタイトが多数析出し、ポンチ先端曲率が2R以下の90度曲げ加工性を著しく劣化させる。そのため、C量は0.025％以下とし、より好ましくは0.020%以下とする。密着曲げ加工を可能にするには、C量は0.0040%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.0030%以下である。なお、C量を過度に低減すると、コストアップにつながるため、C量は0.0010%以上とすることが好ましい。また、C量が0.0010%未満と低くなりすぎると、熱延鋼板の結晶粒径が粗大化しやすく、加工部の外観が悪くなる傾向にあり、特にネジ下穴を設けるためにバーリング加工を行う場合、バーリング加工性が低下する傾向にある。この観点からも、C量は0.0010%以上とすることが好ましい。
【００２５】
Si:0.1%以下
Siは0.1%を超えて多量に含有すると、鋼板の表面性状を劣化させるため、その上限を0.1%とする。より好ましくは0.013%以下である。
【００２６】
Mn:0.05〜0.5%
Mnは硫化物を形成して熱間脆性を改善する元素であるため、その量は0.05%以上とする。一方、多量に含有してもその効果は飽和する傾向にあり、かえってコストアップにつながるため、その上限は0.5%とする。
【００２７】
P:0.03%以下
Pはスラブの鋳造時に偏析して、機械特性を劣化させるため、その上限は0.03%とする。
【００２８】
S:0.02%以下
Sは熱間での加工性を低下させる元素であるため、その上限は0.02%とする。より好ましくは0.010％以下である。一方、極端にS量が低いと、熱延鋼板の結晶粒径が粗大化しやすくなり、特にネジ下穴のバーリング加工を行う場合、ネジ下穴用バーリング加工性を劣化させる場合があるので、その下限を0.003%程度とすることが好ましい。
【００２９】
sol.Al:0.01〜0.1%
Alは脱酸作用があるため、sol.Al量は0.01%以上とする。また、低コスト化の観点から、その上限は0.1%とする。
【００３０】
上記した元素以外の残部はFeおよび不可避的不純物であるが、さらにTi:0.002〜0.05%、Nb:0.002〜0.05%のうち1種あるいは2種を含有させることができる。Ti、Nbは熱延鋼板の結晶粒径を微細化して曲げ加工部の外観を改善する効果を有する。特にC:0.0040%以下の場合は、熱延鋼板の結晶粒径が大きくなりやすく、ネジ下穴のバーリング加工性を劣化させる場合があるので、この観点からも添加することが好ましい。さらにまた、冷間圧延後の板厚の均一性や低温脆性の改善のために、B:0.0001〜0.005%を含有させることができる。
【００３１】
Ti:0.002〜0.05%
Tiは熱延鋼板の結晶粒径を微細化する効果を有し、このため0.002%以上添加することが好ましい。上記したように、熱延鋼板の結晶粒径が大きい場合、曲げ加工部に肌荒れが生じ外観が悪くなることがあるが、Tiによる微細化効果により、これを改善することができる。さらに、ネジ下穴用バーリング加工を施す場合、熱延鋼板の結晶粒径が大きいと、バーリング加工性が低下する傾向にあり、特にC:0.004％以下の場合問題となりやすいが、Ti添加によりネジ下穴バーリング加工性も改善できる。一方、0.05％を超えて含有してもその効果は飽和し、かえってコスト高になるため、Ti量の上限は0.05%とすることが好ましく、より好ましくは0.04%以下である。
【００３２】
Nb:0.002〜0.05%
NbもTiと同様に熱延鋼板の結晶粒径を微細化し、曲げ加工部位の外観、あるいはさらにネジ下穴用バーリング加工性を改善する効果を有する。このため、0.002%以上の含有が好ましい。一方、0.05％を超えて含有してもその効果は飽和し、かえってコスト高になるため、Nb量の上限は0.05%とすることが好ましく、より好ましくは0.04%以下である。
【００３３】
B:0.0001〜0.005%
Bは、Ｎとの親和力がAlより強いため、熱間圧延後に不均一に析出してコイル長手方向の強度のばらつきの原因となる微細なAlNの生成を抑制し、冷間圧延後の板厚のばらつきを小さくする。また、特にC:0.004%以下の場合に顕著であるが、TiやNbを添加して鋼中の固溶Cや固溶Nが固定された場合は、粒界偏析し、粒界強度を高めて低温脆性を改善する。こうした効果を得るにはB量を0.0001%以上にすることが好ましい。一方、B量が0.005%を超えるとその効果は飽和し、かえってコスト高になるため、B量の上限は0.005%とすることが好ましく、より好ましくは0.003%である。
【００３４】
2) 引張強度およびミクロ組織
本発明は、板厚の薄ゲージ化を可能とした、板厚0.4mm以上で、引張強度TSが390MPa以上の高強度冷延鋼板である。
【００３５】
本発明が対象とする剛性が必要とされる用途では、容器用材料と異なり、部品剛性が必要であるため、板厚は0.4mm以上であることを必要とし、より好ましくは0.5mm以上である。なお、本発明の冷延鋼板が用いられる用途における板厚の上限は3.2mm程度であり、ネジ下穴加工を施す用途では概ね1.6mm程度が板厚の上限である。また、強度としては、上記したように引張強度TSが390MPa以上程度であることが要求される。本発明では、上記高強度化を、冷間圧延加工での加工硬化により達成する。すなわち、上記した本発明の成分組成の熱延鋼板を、冷間圧延して得るものである。上記成分組成の圧延素材である熱延鋼板は、フェライト組織であるため、本発明の冷延鋼板は、フェライト圧延組織となる。また、加工硬化により高強度化しているため、降伏強度YSと引張強度TSの比である降伏比YR[=(YS/TS)×100%]が、再結晶焼鈍を行った従来材である一般加工用のSPCCクラスの鋼板に比べて大きく、YRは80%以上程度、さらには90%以上程度、あるいはさらに95%以上程度となる。
【００３６】
3) 板厚方向極限変形能
ポンチ先端曲率が2R以下の厳しい90度曲げ加工性は、その変形領域が局所に限定されるため、通常の伸び特性では評価できないので、本発明では板厚方向極限変形能:Ln(試験前板厚/引張試験後の破面板厚)を導入している。この板厚方向極限変形能が1.3以上であればポンチ先端曲率が2R以下の90度曲げ加工が可能であり、最も厳しい90度曲げである0R(ポンチ先端曲率半径が0mm)での90度曲げ加工が可能である。さらにこの板厚方向極限変形能が1.5以上であれば密着曲げが可能となる。このため、本発明では、板厚方向極限変形能を1.3以上とする。より好ましくは1.5以上である。なお、本発明において、板厚方向極限変形能は次のようにして求める。すなわち、圧延方向および圧延直角方向に沿って採取したJIS 5号引張試験片を用い、JIS Z 2241に記載の方法で引張試験を行い、次いで、破断後の破断面の厚みを測定して、圧延方向および圧延直角方向の平均板厚方向極限変形能を求め、この平均板厚方向極限変形能を板厚方向極限変形能とする。
【００３７】
ここで、板厚方向極限変形能を1.3以上にするには、冷間圧延素材である熱延鋼板中のセメンタイトの析出量を制御する必要がある。セメンタイトは、本発明の冷間圧延鋼板の曲げ加工性に大きく影響するため、その析出量は少ないほど好ましい。セメンタイトの析出量が5.0×103個/mm2未満であれば、ポンチ先端曲率が2R以下の厳しい90度曲げ加工が可能となる。密着曲げ加工を可能にするためには、2.3×103個/mm2未満であることが望ましい。なお、C:0.0040％以下の場合は、セメンタイトの析出量が少なく、0.1×103個/mm2未満となる。
【００３８】
また、上記のような曲げ加工を行った場合、素材である熱延鋼板の結晶粒径が粗大であると、加工部が肌荒れし、外観が悪くなる。このため、冷間圧延素材である熱延鋼板のフェライト平均結晶粒径は25μm以下とすることが好ましい。
【００３９】
また、本発明の対象としている用途では、しばしばネジ下穴を設けるために、打ち抜き加工穴をバーリング加工後、雌ネジのネジ切り加工が行われる。ネジ下穴バーリング加工を行う場合、熱延鋼板のフェライト平均結晶粒径が25μmを超えると、バーリング加工性が低下するために、その上限は25μmであることが好ましい。特にバーリング高さを稼ぎたい場合には、熱延鋼板のフェライト平均結晶粒径は15μm以下であることが望ましい。過度の細粒化は、熱間圧延時に大歪み導入などの特別な製造方法が必要となるため、高コストとなり好ましくない。熱延鋼板の平均結晶粒径が8μm以上であれば、バーリング加工性に問題がないため、8μm以上であることが好ましい。さらに、ネジ切り時にネジ穴が破壊しないようにネジ下穴強度に優れることが必要であるが、それには冷延鋼板の引張強度TSを490MPa以上としてネジ破壊トルクを20kgf・cm以上にする必要がある。すなわち、本発明においては、特に、冷間圧延素材である熱延鋼板のフェライト平均結晶粒径を25μm以下とし、引張強度TSを490MPa以上とすることで、曲げ加工性に優れ、さらにネジ破壊トルクにも優れた冷延鋼板とすることができる。
【００４０】
4) 製造方法
本発明の冷延鋼板は、上記の成分組成の鋼を、Ar3変態点以上の仕上温度で熱間圧延後、500℃以上650℃未満の巻取温度で巻取り、酸洗後、圧延率が85％以下の範囲で、かつ冷間圧延後の鋼板の引張強度TSが390MPa以上、板厚が0.4mm以上となるように冷間圧延を行うことによって製造できる。以下に、その限定理由を説明する。
【００４１】
熱間圧延時の仕上温度:Ar3変態点以上
仕上温度がAr3変態点未満となった場合には、熱延鋼板の平均結晶粒径が大きくなりやすく、また混粒となりやすいため、仕上温度はAr3変態点以上とする。本発明のようにC:0.025%以下と粒成長しやすい鋼を用いて熱延鋼板の結晶粒径を微細化するためには、仕上圧延の最終圧延時に、10%以上25%未満の歪みを導入することが好ましい。これは、歪みが10%未満では変態核の生成頻度が減少して熱延鋼板が粗粒になりやすいく、25%以上では熱延鋼板のクラウン制御が困難となり、冷間圧延後の品質が低下しやすいためである。
【００４２】
なお、Ar3変態点はφ8mm、高さ12mmの加工フォーマスタ試験片を切り出し、1200℃に加熱後、10℃/秒で1000℃まで冷却し、1000℃で30%の歪みで圧縮した後、5℃/秒の冷却速度で200℃まで冷却する時の熱膨張曲線により求めることができる。
【００４３】
熱間圧延後の巻取温度:500℃以上650℃以下
巻取温度が650℃超えの場合には、熱延鋼板の結晶粒径が大きくなりやすいため、巻取温度は650℃以下、より好ましくは600℃以下とする。一方、500℃未満の場合は、セメンタイトの析出量が増えるため500℃以上とする。
【００４４】
酸洗:通常の条件
熱延鋼板のスケールを除去するため、通常の条件で酸洗を行う。
【００４５】
冷間圧延:圧延率が85％以下で、かつ冷間圧延後の鋼板の引張強度TSが390MPa以上、板厚が0.4mm以上
冷間圧延時の圧下率である圧延率が85%を超えると、圧延直角方向の曲げ加工性が著しく低下し、ポンチ先端曲率が2R以下の90度曲げ加工が困難になる。したがって、圧延率が85%以下、より好ましくは75%以下とする。なお、圧延率は引張強度TS≧390MPaの所望のTSを得るように適宜定めればよい。本発明ではTS≧390MPaを確保する上では圧延率は9%以上とすることが好ましい。また、引張強度TS≧490MPaとしてネジ破壊トルクを良好とする上では、圧延率は30%以上とすることが好ましい。
【００４６】
冷間圧延後の鋼板は、そのままでも本発明の目的を達成できるが、冷間圧延後、さらに回復焼鈍を行うことにより曲げ加工性を改善できる。ここでいう回復焼鈍とは、TS≧390MPa、YR≧80%を維持できる条件の焼鈍を意味し、ミクロ組織も実質的にフェライト圧延組織が維持される。すなわち、この回復焼鈍においては、冷間圧延により鋼板に蓄積されている歪エネルギーが焼鈍時に加えられる熱エネルギーにより一部解放されるが、ミクロ組織としては、大部分でフェライト圧延組織が維持され、再結晶粒であるポリゴナルなフェライトの面積率は10%程度以下である。回復焼鈍としては、例えば、TiやNbを添加しない場合は500℃で50〜150秒間程度の焼鈍や、TiやNbを添加する場合は600℃で50〜150秒間程度の焼鈍が好ましい。
【００４７】
なお、本発明の冷延鋼板には、自動車や家電用として亜鉛、ニッケルなどのめっきを施すこともできる。このとき、溶融めっき法でめっきを行う場合は、めっき浴への浸漬やめっき後の熱処理で上記回復焼鈍を兼ねることもできる。また、化成被膜を塗布したり、ラミネート鋼板としたりして使用しても、本発明の効果が損なわれることはない。
【実施例１】
【００４８】
表1に示す成分組成を有する鋼No.1〜11を、最終の圧延率が24%、各鋼板のAr3変態点以上である仕上温度が930℃の条件で熱間圧延し、巻取温度を590℃として板厚2.9mmの熱延鋼板を得た。得られた熱延鋼板を72%の圧延率で板厚0.8mmまで冷間圧延して冷延鋼板を得た。
【００４９】
得られた熱延鋼板に対しては、圧延方向の板厚断面を、ナイタール腐食して板厚1/4位置を200倍で観察して写真を撮影し、JIS G 0552(1998)に記載の切断法によって平均結晶粒径を算出した。また、セメンタイトの析出量は、ピクラール腐食して板厚1/4位置にて0.21×0.16mmの視野を400倍で写真に撮影し、観察視野内のセメンタイトの個数を数え、単位面積あたりのセメンタイトの個数で評価した。
【００５０】
得られた冷延鋼板に対しては、幅25mmのL曲げ(曲げ加工後の稜線が圧延直角方向となる曲げ)、C曲げ(曲げ加工後の稜線が圧延方向となる曲げ)試験片を採取し、ポンチ先端曲率0Rの90度曲げ(90度V曲げ)加工試験を実施し、曲げ加工部外側を観察して、割れの有無を確認した。また、さらに厳しい試験として密着曲げ加工試験を実施し、曲げ加工部外側を目視で観察して割れの有無を確認した。そして、90度V曲げ加工試験および密着曲げ加工試験とも割れが観察されなかったものを◎、90度V曲げ加工試験で割れが観察されなかったものを○、90度V曲げ加工試験で割れが観察されたものを×として、曲げ加工性を評価した。なお、上記曲げ加工部の観察においては、肌荒れの有無も確認した。また、100mm×100mmの穴広げ試験片を切り出し、板中央に10mmφの穴を打ち抜いた後、60°円錐ポンチをバリと反対側から押し上げ、亀裂が板厚を貫通した時点での穴径dmmを測定し、穴広げ率λ(%)[=(d-10)/10×100]を測定した。ここで、ネジ下穴用バーリング加工はλが50%程度で実施されるため、λが50%以上を○、60％以上を◎とし、λが50%未満を×としてネジ下穴用バーリング加工性を評価した。さらに、JIS 5号引張試験片を圧延方向および圧延直角方向に沿って採取し、JIS Z 2241に記載の方法で引張試験を行い、圧延方向および圧延直角方向の平均引張強度TSおよび平均降伏強度YSと平均引張強度TSとの比、すなわち降伏比YR(=YS/TS×100)(%)を測定した。なお、降伏点が明瞭でない場合、0.2%耐力を降伏強度(YS)とした。また、破断後の破断面の厚みを測定して、圧延方向および圧延直角方向の平均板厚方向極限変形能を求め、これを板厚方向極限変形能とした。さらにまた、λが47%以上となった鋼板についてのみ、φ1.7mmの下穴加工後、λが47%となるバーリング加工を施して2.5mmのネジ下穴を加工し、M3のタッピングネジを用いて、ネジ下穴が破壊するトルク(ネジ破壊トルク)を測定した。
【００５１】
結果を表1に示す。発明例である鋼No.1〜3、5〜9は、いずれも熱延鋼板におけるセメンタイトの析出量が5.0×103個/mm2未満で、冷延鋼板の板厚方向極限変形能が1.3以上であり、L、C曲げともにポンチ先端曲率が2R以下で最も厳しい0Rの90度曲げ加工においても割れが認められず、曲げ加工性に優れていることがわかる。一方、C:0.048%、C:0.035%とC量の多い鋼No.4、No.11およびC、Mn量ともに多いNo.10では、熱延鋼板におけるセメンタイトの析出量が5.0×103個/mm2以上で、冷延鋼板の板厚方向極限変形能が1.3未満となり、C曲げ加工性に劣っている。また、発明例であっても、CやSの量が低い鋼No.1、2では、熱延鋼板の結晶粒径が25μmを超え、曲げ加工部に肌荒れが認められ、さらに、λが50%未満で、ネジ下穴加工に必要なバーリング加工性に乏しい。発明例のうち鋼No.3、4〜9では熱延鋼板の結晶粒径が25μm以下であり、曲げ加工部に肌荒れは求められず、λが50%以上で、ネジ下穴加工に必要なバーリング加工性に優れている。発明例のうちλが47%未満の鋼No.1、2では、ネジ破壊トルクが測定できなかったが、鋼No.3、4〜9ではいずれも引張強度TSが490MPa以上であり、ネジ破壊トルクが20kgf・cm以上となり、ネジ下穴加工性に優れている。
【００５２】
【表１】
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【実施例２】
【００５３】
表1の鋼No.7を用い、実施例1と同様な条件で熱延鋼板を作製した。次いで熱延鋼板の表裏を研削して種々の板厚とした後に、圧延率を0〜72%の範囲で変えて冷間圧延し、板厚0.8mmの冷延鋼板を得た。そして、圧延率0%の熱延鋼板と冷延鋼板に対して、実施例1と同様にして、平均引張強度TS、降伏比YR、平均板厚方向極限変形能、穴広げ率λ、ネジ破壊トルクを測定し、曲げ加工性を評価した。
【００５４】
結果を表2に示す。圧延率≧9%以上で、TS≧390MPaを達成し、この場合、曲げ加工性、穴広げ性は、圧延率によらず良好である。さらに、圧延率が30%以上の場合、引張強度TSが490MPa以上と高く、20kgf・cm以上の高いネジ破壊トルクが得られる。
【００５５】
【表２】
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【実施例３】
【００５６】
実施例2で作製した圧延率0%(TS=311MPa)で板厚0.8mmの材料(比較例)と、圧延率72%(TS=664MPa)で板厚0.8mmの材料(発明例)を用いて、電子機器用筐体を以下の方法で作製した。
【００５７】
筐体底として、150mm×150mmのサイズに剪断後、3辺の端部から15mm位置に各3箇所のネジ下穴加工を実施例1と同様に行った。ネジ下穴加工を施した3辺について、ポンチ先端曲率半径が0mm(0Ｒ)での90度曲げ(高さ20mm)を行った。また、板の剛性を高めるため、残る1辺は、密着曲げ(C曲げ)を行った。次に、筐体蓋として、152mm×152mmのサイズに剪断後、3辺について、ポンチ先端曲率半径が0mmでの90度曲げ(高さ20mm)を行った。また、板の剛性を高めるため、残る1辺は、密着曲げ(L曲げ)を行った。なお、筐体蓋には筐体底とネジで締結するために、筐体底のネジ穴加工を施した部分に対応する位置に穴を設けた。
【００５８】
圧延率0%の材料、圧延率72%の材料ともに、張り出し成形、ネジ下穴加工に問題はなく、また、90度曲げ、密着曲げともに割れ、肌荒れの発生は生じず、筐体底、筐体蓋への加工は問題なく実施された。その後、筐体底と筐体蓋を組み合わせ、M3のタッピングネジで、20kgf・cmで締め付けを行ったところ、圧延率0%の材料はネジ下穴が破壊したが、圧延率72%の材料は破壊せず、筐体底と蓋が締結された。
【００５９】
この結果から、本発明の冷延鋼板を用いることで、TS≧390MPaであってもポンチ先端曲率が2R以下の厳しい90度曲げ加工を施し部材を作製できることがわかる。また、さらに上記の本発明の冷延鋼板を用いた場合、ネジ下穴加工性にも問題なく、部材を作製できた。
【実施例４】
【００６０】
表3に示す成分を有する鋼No.12〜14を、最終の圧延率が24%、各鋼板のAr3変態点以上である仕上温度が930℃の条件で熱間圧延し、巻取温度を590℃として板厚2.9mmの熱延鋼板を得た。得られた熱延鋼板を76%の圧延率で板厚0.7mmまで冷間圧延して冷延鋼板を得た。その後、表4に示す焼鈍を施した後に、0.5％の伸長率で調質圧延を行い、冷延鋼板を得た。得られた冷延鋼板について、実施例1と同様の評価を行った。また、低温脆性の評価として、90度V曲げした試験片を液体窒素で冷却し、-10℃以下を20℃の間隔の各温度で平坦な形状に曲げ戻し試験を行った際に破断した温度を遷移温度として求めた。
【００６１】
なお、焼鈍後の得られた冷延鋼板については、圧延方向の板厚断面を、ナイタール腐食して板厚1/4位置を200倍で2視野観察して写真を撮影し、これら2視野から再結晶粒であるポリゴナルなフェライト粒の組織全体に占める面積率を求め、ポリゴナルなフェライト粒の面積率が10%以下となっているか否かを観察して、回復焼鈍となっているか否かを確認した。
【００６２】
結果を表4に示す。
【００６３】
鋼No.12の結果から明らかなように、TS≧390MPa、YR≧80%を維持できるような450℃で100秒間の焼鈍(回復焼鈍)を行うことにより曲げ性の向上が図れる。また、TS<390MPa、YR<80%となるような700℃で100秒間の焼鈍を行うとネジ破壊トルクが大きく低下する。なお、450℃で100秒間の焼鈍後の鋼板のミクロ組織におけるポリゴナルなフェライトの面積率は10%以下であることを確認した。また、700℃で100秒間焼鈍後の鋼板のミクロ組織におけるポリゴナルなフェライトの面積率は10%を超えていた。
【００６４】
鋼No.13と14の結果から明らかなように、TiやNbを添加した場合に、さらにBを添加すると遷移温度が低下し、低温脆性の改善が図れる。また、600℃で100秒間の焼鈍は、TS≧390MPa、YR≧80%を維持できる回復焼鈍であり、曲げ特性をはじめ良好な特性が得られるが、TS<390MPa、YR<80%となるような800℃で100秒間の焼鈍を行うとネジ破壊トルクが大きく低下するばかりでなく、Ｂ添加による低温脆性の改善の効果が認められなくなる。なお、600℃で100秒間の焼鈍後の鋼板のミクロ組織におけるポリゴナルなフェライトの面積率は10%以下であることを確認した。また、800℃で100秒間焼鈍後の鋼板のミクロ組織におけるポリゴナルなフェライトの面積率は10%を超えていた。
【００６５】
【表３】
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【００６６】
【表４】
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