(57)【要約】【課題】高い深絞り性を実現するためにはＴｉおよび／またはＮｂを含有させることによってＩＦ鋼とする必要があり、一方、高い深絞り性を維持したまま高張力化するためにＰを含有させることが有効であるが、そのようにした場合、二次加工脆性が大きく劣化するという問題があり、これを解決する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．１５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００５％以下およびＮｄ：０．０２０〜０．３３％を含有し、さらにＴｉ：０．１０％以下および／またはＮｂ：０．０５０％以下を下記（１）式を満足するように含有し、残部がＦｅおよび不純物からなることを特徴とする高張力鋼板。Ｔｉ＊／４８＋Ｎｂ／９３＞Ｃ／１２      （１）ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（単位：質量％）を表し、Ｔｉ＊＝Ｔｉ−４８（Ｎ／１４＋Ｓ／３２）であり、Ｔｉ＊＜０の場合はＴｉ＊＝０とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．１５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００５％以下およびＮｄ：０．０２０〜０．３３％を含有し、さらにＴｉ：０．１０％以下および／またはＮｂ：０．０５０％以下を下記（１）式を満足するように含有し、残部がＦｅおよび不純物からなることを特徴とする高張力鋼板。
Ｔｉ＊／４８＋Ｎｂ／９３＞Ｃ／１２      （１）
ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（単位：質量％）を表し、Ｔｉ＊＝Ｔｉ−４８（Ｎ／１４＋Ｓ／３２）であり、Ｔｉ＊＜０の場合はＴｉ＊＝０とする。
【請求項２】
前記Ｆｅの一部に代えて、Ｂ：０．０００１〜０．００３０質量％を含有することを特徴とする請求項１に記載の高張力鋼板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高張力鋼板の表面に合金化溶融亜鉛めっき被膜を備えることを特徴とする高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス加工等により様々な形状に成形されて用いられる高張力鋼板および高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関する。本発明は、特に自動車のフェンダー、ドアなどの外板パネルやオイルパンなどの深絞り部品のように非常に高い成形性が要求される部品の素材として好適な高張力鋼板および高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼中に侵入型で固溶するＣやＮをＴｉやＮｂで炭窒化物として固定し鋼中に固溶していない状態を実現したいわゆるＩＦ鋼は、製品特性に及ぼす製造条件の変動の影響が小さく、深絞り性の高い鋼板を安定して製造することが可能であることから大量に生産されている。
【０００３】
一方、近年、自動車車体は環境の観点から軽量化が進められており、これに伴い、自動車車体に供される鋼板の高張力化が進められている。このような背景の中で、ＩＦ鋼にも高張力化が要求されており、ＩＦ鋼の高張力化を達成するための手法として、ＭｎやＰによる固溶強化が有効であることが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＩＦ鋼においてＭｎは深絞り性の低下を招くためＭｎのみによる高張力化には限界がある。一方、Ｐは深絞り性を向上させるとともに高張力化が可能であるのでＩＦ鋼の高張力化に好んで用いられるが、粒界に偏析して耐二次加工脆性の劣化を引き起こす。Ｐによる高張力化に伴う耐二次加工脆性の劣化を抑制するための手法としてＢを含有させることが現在行われている。しかし、Ｂは深絞り性の低下を招くという問題がある。また、鋼板の更なる高張力化のニーズに対してはＢを含有させることのみで耐二次加工脆性を確保することは容易ではない。
【０００５】
本発明は、上記現状の問題点に鑑みてなされたものであり、耐二次加工脆性および深絞り性に優れた高張力鋼板を提供することを課題とする。
具体的には、本発明は、高い深絞り性を実現するためにはＴｉおよび／またはＮｂを含有させることによってＩＦ鋼とする必要があり、一方、高い深絞り性を維持したまま高張力化するためにＰを含有させることが有効であるが、そのようにした場合、二次加工脆性が大きく劣化するという問題があり、本発明はそのような問題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、以下の新たな知見を得た。
（ｉ）Ｔｉおよび／またはＮｂを含有させて高い深絞り性を実現するとともに、ＭｎやＰを含有させることで高張力化したＩＦ鋼において、高張力化に伴う耐二次加工脆性の劣化を抑制するには、所定量のＮｄを含有させることが極めて有効である。
【０００７】
（ｉｉ）さらに耐二次加工脆性を向上させるために必要に応じてＢを含有させることができる。
本発明は上記新知見に基づくものであり、その要旨は以下のとおりである。
【０００８】
［１］質量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．１５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００５％以下およびＮｄ：０．０２０〜０．３３％を含有し、さらにＴｉ：０．１０％以下および／またはＮｂ：０．０５０％以下を下記（１）式を満足するように含有し、残部がＦｅおよび不純物からなることを特徴とする高張力鋼板。
Ｔｉ＊／４８＋Ｎｂ／９３＞Ｃ／１２      （１）
ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（単位：質量％）を表し、Ｔｉ＊＝Ｔｉ−４８（Ｎ／１４＋Ｓ／３２）であり、Ｔｉ＊＜０の場合はＴｉ＊＝０とする。
【０００９】
［２］前記Ｆｅの一部に代えて、Ｂ：０．０００１〜０．００３０質量％を含有することを特徴とする上記［１］に記載の高張力鋼板。
【００１０】
［３］上記［１］または［２］に記載の高張力鋼板の表面に合金化溶融亜鉛めっき被膜を備えることを特徴とする高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる鋼板は、深絞り性にすぐれた高張力鋼板であって、耐二次加工脆性にも優れた材料であるため、自動車用のフェンダー、ドアなどの外板パネルやオイルパンなどの深絞り部品などの用途に特に適する材料である。また、本発明にかかる鋼板には、各種表面処理を施すことが可能であるが、特に合金化溶融亜鉛めっきを施す場合には、Ｐによる合金化速度の遅延が抑制されて合金化処理性が向上するため、合金化溶融亜鉛めっき鋼板用としても優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において、鋼板の化学組成を上述のように限定した理由をその作用と共に説明する。なお、本明細書では鋼板の化学組成を示す「％」は、「質量％」である。
炭素  ＜Ｃ＞
Ｃは、鋼中に不可避的に含有される不純物元素であり、鋼板の成形性に悪影響を及ぼす。このようなＣの悪影響を回避する手段としてＴｉおよび／またはＮｂでＣを固定することが有効であるが、Ｃ含有量の増加に伴いＣを固定するために必要なＴｉおよび／またはＮｂの含有量も増加して製造コストの上昇を招く。したがってＣ含有量は少ないほど好ましく、Ｃ含有量は０．００５０％以下とする。Ｃ含有量は少なければ少ないほど好ましいので下限は特に限定する必要はないが、過剰なＣ含有量の低減は精錬時の脱炭において著しい製造コストの上昇を招く。このような観点から、Ｃ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。
【００１３】
ケイ素  ＜Ｓｉ＞
Ｓｉは、鋼中に不可避的に含有される不純物元素であり、表面濃化を起こし酸洗不良、化成処理性の劣化、不めっきの原因となることから許容限度である０．１％をＳｉ含有量の上限と定めた。ただし、化成処理や合金化溶融亜鉛めっきを施す鋼板についてはＳｉ含有量を０．０５％以下とすることが好ましい。
【００１４】
マンガン＜Ｍｎ＞
Ｍｎは、固溶強化により鋼板を高張力化する作用を有する。しかし、多量に含有させると、深絞り性の低下を招いたり表面濃化を起こしたりして、酸洗不良や不めっきの原因となる。したがって、Ｍｎ含有量を３．０％以下とする。好ましくは１．５％以下である。Ｍｎ含有量の下限は特に限定する必要はないが、溶鉄には通常０．０１〜０．０５％程度のＭｎが含まれており、それより低Ｍｎ化することはコスト上昇を招くため、０．０１％以上とすることが好ましく、０．０５％以上とすることがさらに好ましい。
【００１５】
リン＜Ｐ＞
Ｐは、固溶強化により鋼板を高張力化する作用を有する。また、深絞り性を向上させる作用を有するので、Ｍｎと同時に含有させることにより良好な深絞り性を維持したままでさらなる鋼板の高張力化を可能にする。しかし、多量に含有させると耐二次加工脆性を大幅に劣化させる。また、鋼板の表面に合金化溶融亜鉛めっきを施す場合には合金化処理性を劣化させる。したがって、Ｐ含有量を０．１５％以下とする。好ましくは０．０８％以下である。
【００１６】
硫黄＜Ｓ＞
Ｓは、鋼中に不可避的に含有される不純物元素であるが、Ｔｉと結合してＴｉＳを生成するため、Ｃを固定するために必要なＴｉ含有量を増加させる。また粒界に偏析して粒界の強度を下げるため、耐二次加工脆性の劣化を招く。したがって、Ｓ含有量を０．０１５％以下とする。好ましくは０．００７％以下である。
【００１７】
酸可溶アルミニウム＜ｓｏｌ．Ａｌ＞
鋼の脱酸のためにＡｌを添加する。十分な脱酸を実現するためにはｓｏｌ．Ａｌの含有量を０．００５％以上とする。一方、ｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．１０％を超えると鋼が硬質化すると共に伸びが低下する。したがって、ｓｏｌ．Ａｌの含有量を０．００５〜０．１０％とする。好ましくは、０．０２〜０．０８％である。
【００１８】
窒素＜Ｎ＞
Ｎは、鋼中に不可避的に含有される不純物元素であり、Ｔｉと結合してＴｉＮを生成するため、Ｃを固定するために必要なＴｉ含有量を増加させる。したがって、Ｎ含有量を０．００５０％以下とする。好ましくは、０．００４％以下である。
【００１９】
チタン、ニオブ＜Ｔｉ、Ｎｂ＞
ＴｉおよびＮｂは共に固溶Ｃを固定して深絞り性を向上させる作用を有する。ただしＴｉは鋼中で、Ｃ以外にもＳ、Ｎと結合するため、固溶Ｃを確実に固定するために、下記式（１）を満足するようにＴｉおよび／またはＮｂを含有させる必要がある
Ｔｉ＊／４８＋Ｎｂ／９３＞Ｃ／１２      （１）
ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（単位：質量％）を表し、Ｔｉ＊＝Ｔｉ−４８（Ｎ／１４＋Ｓ／３２）であり、Ｔｉ＊＜０の場合はＴｉ＊＝０とする。
【００２０】
一方、Ｔｉ含有量を０．１０％超とすると、ＦｅＴｉＰの析出を招き、強度低下の原因となる。また、Ｎｂ含有量を０．０５０％超とすると、再結晶温度の上昇を招き、深絞り性劣化の原因となる。したがって、Ｔｉ含有量は０．１０％以下、Ｎｂ含有量は０．０５０％以下とする。Ｔｉ含有量は０．０１％以上であることが好ましく、０．０２〜０．０８％かつＴｉ／４８＞Ｎ／１４とすることがさらに好ましい。また、Ｎｂ含有量は０．００５％以上であることが好ましく、０．０１〜０．０３％とすることがさらに好ましい。
【００２１】
ネオジウム＜Ｎｄ＞
ＮｄにはＯ、Ｓ、Ｐなどの粒界脆化元素の粒界偏析を抑制する作用があり、ＩＦ鋼における二次加工脆性は粒界脆化によって引き起こされることから、Ｎｄには耐二次加工脆性を向上させる作用がある。また、鋼板に合金化溶融亜鉛めっきを施す際の合金化処理性は粒界にＰが偏析することにより劣化することから、Ｎｄには合金化処理性を向上させる作用もある。したがって、これらの作用による効果を得るためにＮｄ含有量を０．０２０％以上とする。好ましくは０．０５％以上である。一方、Ｎｄ含有量を０．３３％超とすると熱間加工性が悪くなる。したがってＮｄ含有量は、０．３３％以下とする。好ましくは０．３０％以下である。
【００２２】
ボロン＜Ｂ＞
Ｂは、耐二次加工脆性を向上させる作用を有するので、高強度化に伴いより高い耐二次加工脆性が求められた場合など、必要に応じて含有させることができる。含有させる場合、前記作用による効果を確実に得るためにＢ含有量を０．０００１％以上とすることが好ましく、０．０００３％以上とすることがさらに好ましい。一方、Ｂには深絞り性が劣化させる作用も有するため、Ｂ含有量は０．００３０％以下とすることが好ましく、０．００１５％以下とすることがさらに好ましい。
【００２３】
本発明にかかる鋼板には、各種表面処理を施すことが可能であり、例えば耐食性の向上を目的として溶融金属めっきや電気めっきを施すことができる。溶融金属めっきや電気めっきとしては周知のものを適用することができる。例えば、合金化溶融亜鉛めっき、溶融亜鉛系めっき、溶融Ａｌ系めっき、溶融Ｍｎめっき、溶融Ｓｎめっき、電気亜鉛系合金めっき等である。本発明によれば、特に合金化溶融亜鉛めっきを施す際の合金化処理性が向上することから、合金化溶融亜鉛めっき鋼板として好適である。
【００２４】
本発明にかかる鋼板に溶融金属めっきや電気めっきを施す方法は常法で構わず、特に制限されない。
本発明の作用効果を実施例によってさらに具体的に説明する。
【実施例】
【００２５】
表１に示す化学組成の鋼を溶製し、そのスラブを１２５０℃で３０分加熱した後、仕上げ温度９２０℃で熱間圧延した。熱間圧延直後に水スプレーにて５０℃／ｓで冷却し、５５０℃で巻き取った。この熱間圧延鋼板の表面のスケールを除去した後、圧下率８２％で冷間圧延を行い板厚１．０ｍｍの冷延鋼板とした。昇温速度１０℃／ｓ、均熱８５０℃×１分、冷却速度−１０℃／ｓの連続焼鈍相当の熱処理を施した後、０．２％の調質圧延を行い焼鈍鋼板とした。
【００２６】
【表１】
2008196021.tif 000002
【００２７】
＜機械的性質評価＞
上記焼鈍板から圧延方向に対し０°、４５°、９０°のＪＩＳ５号試験片を採取して引張試験を行った。このときの平均ｒ値をもって深絞り性を評価した。
【００２８】
また、耐二次加工脆性について評価するために、絞り比２．０で絞り抜いた直径５０mmのコニカルカップを作成した。先端角度６０度の円錐台状の金型に、種々の温度に冷却したコニカルカップを底面が上になるようにしてかぶせ、その上方１ｍの高さから質量５ｋｇの錘体をコニカルカップの底面に落下させ、コニカルカップの側壁部分に脆性割れが発生する臨界温度を求め、これをＤＢＴＴ（延性−脆性遷移温度）と定義し、耐二次加工脆性の指標とした。
【００２９】
＜めっき性＞
上記冷延鋼板について、縦型溶融めっき試験装置を用いて、水素還元雰囲気中で、均熱温度８５０℃×１分、低温保持処理温度５２０℃×１分の焼鈍処理を行い、４６５℃に冷却した後、Ａｌ濃度が０．１３質量％の溶融亜鉛めっき浴（浴温４６５℃）中で１秒間めっきを行った。また、鋼ＪおよびＫを除くめっき後の試験片に対して、５００℃の塩浴中で種々の時間加熱する合金化処理を行った。得られた試験片のめっき層をインヒビター含有ＨＣｌで溶解し、化学分析によりめっき層中のＦｅを定量した。めっき層中のＦｅ濃度が８％となるまでに要する時間を合金化完了時間と定義し、めっき外観と併せて合金化処理性を評価した。
【００３０】
表２に引張試験結果、ＤＢＴＴおよびめっき外観、合金化完了時間を示す。
【００３１】
【表２】
2008196021.tif 000003
【００３２】
表１に示される結果より以下のことがわかる。すなわち、比較例においてはＰの添加によってＤＢＴＴは上昇し、耐二次加工脆性は劣化するが、本発明例であるＤ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉ、Ｋ鋼はＤＢＴＴが低く、耐二次加工脆性に優れている。
【００３３】
また、溶融めっきの合金化反応において、合金化完了時間が短く、Ｐによる合金化速度の遅延が低減されている。
なお、めっき外観においていずれも不めっきは見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上に説明した如く、この発明によれば、耐二次加工脆性に優れた深絞り用高張力鋼板および高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることが可能であり、自動車車体の軽量化、安全性、特に寒冷地での安全性の向上に大きく貢献できるなど、産業上有用な効果がもたらされる。