(57)【要約】本発明は、スチールに関するものであり、その組成が、重量％で表して、０．０３≦Ｃ≦０．０６、０．５０≦Ｍｎ≦１．１０、０．０８≦Ｓｉ≦０．２０、０．０１５≦Ａｌ≦０．０７０、Ｎ≦０．００７、Ｎｉ≦０．０４０、Ｃｕ≦０．０４０、Ｐ≦０．０３５、Ｓ≦０．０１５、Ｍｏ≦０．００８、Ｔｉ≦０．００５を含み、スチールはさらに、ホウ素を０．６５≦Ｂ／Ｎ≦１．６０の量で含有することを条件とし、該組成の残りが、鉄および調製の結果生ずる不純物からなる。また本発明は、該組成を有するスチール板の製造方法、および得られる板に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成が、重量％で表して、
2004520485.tif 000012
を含み、さらにホウ素を、
【数１】
2004520485.tif 000013
の量で含有し、
前記組成の残余が、鉄および精錬の結果生じる不純物から形成されるスチール。
【請求項２】
さらに、マンガン含有量およびケイ素含有量が、
【数２】
2004520485.tif 000014
であることを特徴とする、請求項１に記載のスチール。
【請求項３】
さらに、前記マンガン含有量が、０．５５重量％と０．６５重量％の間であり、前記ケイ素含有量が、０．０８重量％と０．１２重量％の間であることを特徴とする、請求項１または２に記載のスチール。
【請求項４】
さらに、前記マンガン含有量が、０．９５重量％と１．０５重量％の間であり、前記ケイ素含有量が、０．１６重量％と０．２０重量％の間であることを特徴とする、請求項１または２に記載のスチール。
【請求項５】
さらに、窒素含有量が、０．００５重量％未満であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のスチール。
【請求項６】
さらに、リン含有量が、０．０１５重量％未満であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のスチール。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載した組成物のシートを製造する方法であって、
−  スチールを精錬し、スラブを鋳造するステップと、
−  該スラブを、圧延終了温度がＡｒ３点の温度より上で熱間圧延してシートを得るステップと、
−  ５００℃と７００℃の間の温度で前記シートを巻き取るステップと、
−  圧縮率５０〜８０％、好ましくは、６０〜７８％で前記シートを冷間圧延するステップと、
−  再結晶化の熱処理をするステップと、
−  好ましくは１．２％と２．５％の間の調質圧縮を伴う調質圧延をするステップとを含む方法。
【請求項８】
前記再結晶化の熱処理が、前記スチールの再結晶化温度より高い温度で、５〜１５時間行う水素中の静的焼鈍操作に続き、３０時間より長い期間遅い静的冷却を行うものであることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
調質されたシートに有機コーティングを塗布し、次いで被覆されたシートをＰＡＲＥＱが９．８０と１１．５の間にある熱処理にかけることを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記有機コーティングが、架橋性樹脂系のものであり、金属球を含有することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれか一項に記載の組成を有する等方性スチールのシート。
【請求項１２】
請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法を実施することによって得られる等方性スチールのシート。
【請求項１３】
前記スチールが、０．５５重量％と０．６５重量％の間のマンガン含有量、および０．０８重量％と０．１２重量％の間のケイ素含有量を有しており、９．８と１１．５の間のＰＡＲＥＱ値の熱処理を受けた後、２２０ＭＰａより大きい降伏強さと、３６％より大きい伸びと、０．２０より大きい加工硬化係数とを有することを特徴とする、請求項１１または１２に記載の等方性スチールのシート。
【請求項１４】
前記スチールが、０．９５重量％と１．０５重量％の間のマンガン含有量、および０．１６重量％と０．２０重量％の間のケイ素含有量を有しており、９．８と１１．５の間のＰＡＲＥＱ値の熱処理を受けた後、２６０ＭＰａより大きい降伏強さと、４００ＭＰａより大きい引っ張り強さと、０．１８より大きい加工硬化係数とを有することを特徴とする、請求項１１または１２に記載の等方性スチールのシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された機械特性を有し、時効なしで熱処理を受けることができる、高強度等方性スチールおよび前記スチール製のシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプのスチールは、特に有機コーティングを有する自動車の外観部品を製造するために使用される。
【０００３】
これらの部品は、一般に絞り加工によって成形され、絞り加工は、部品の良好な伸びを得るために、スチールが、高いレベルの延性を有し、かつできるだけ等方性であることを想定している。さらにまた、高い降伏強さによって得ることができる、良好な耐へこみ性を有することも望ましい。
【０００４】
この成形ステップの前に、部品は、特定の熱処理の間焼き付けされる有機コーティングで被覆され、熱処理の最高温度は、一般に２５０℃付近で約３０秒の時間である。
【０００５】
しかしながら、このタイプの熱処理は、降伏強さの増大と、延性の低下と、とりわけ降伏点の出現とによって示される、スチールにおける時効現象を引き起こすことがある。この降伏点の存在は、容認できない表面欠陥を起こす絞り加工中の非常に目立ちやすいストレッチャストレインの原因であるので容認できない。
【０００６】
したがって、文献ＥＰ  ０  ８７０  ８４８は、良好な機械強度特性および良好な延性特性を有している、非常に可鍛性のアルミキルドニオブ鋼を教示しているが、上述した時効現象を起こしやすく、したがって、絞り加工前の熱処理を必要とするコーティングを塗布は受け入れられない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、したがって、良好な延性と降伏点のない高い降伏強さの両方を有し、有機コーティング塗布後に時効なしで熱処理を受けることができる、等方性金属材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のため、本発明の１番目の主題は、スチールからなり、その組成は、重量％で表して、
2004520485.tif 000002
を含み、さらにホウ素を、
【数１】
2004520485.tif 000003
の量で含有し、
前記組成の残余は、鉄および精錬の結果生じる不純物から構成される。
【０００９】
本発明の発明者等は、合金元素含有量の特定の残余が、意外にも、望ましい特性をすべて有するグレードのスチールを得ることを可能にすることを、実際に見い出した。
【００１０】
本発明による組成物の炭素含有量は、この元素が延性をかなり低下するため、０．０３重量％と０．０６重量％の間である。しかしながら、時効の問題を避けるためには、最低０．０３重量％の炭素があることが必要である。
【００１１】
本発明による組成物のマンガン含有量は、０．５０重量％と１．１０重量％の間でなければならない。マンガンはスチールの降伏強さを改良するが、一方でその延性を著しく低下する。マンガンは、また時効の傾向を低下させる。０．５０重量％より下では時効の問題が認められるのに対して、１．１０重量％を超える含有量は延性を過剰に損う。
【００１２】
本発明による組成物のケイ素含有量は、０．０８重量％と０．２０重量％の間でなければならない。ケイ素によって、スチールの降伏強さが著しく改善され、延性を減少するのはわずかであるが、ケイ素は、その時効の傾向をかなり増大させる。ケイ素の含有量が、０．０８重量％未満である場合は、スチールが良好な機械特性を有さないのに対して、０．２０重量％を超える場合は、虎縞模様の表面外観問題が発生する。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態において、マンガン含有量のケイ素含有量に対する比は、フラッシュ溶接における脆性の問題を避けるため、４と１５の間である。これは、前記比がこの値を外れている場合、この溶接操作の途中で脆化のもとになる酸化物の形成が認められるためである。
【００１４】
本発明の他の好ましい実施形態においては、マンガン含有量は、０．５５重量％と０．６５重量％の間であり、ケイ素含有量は、０．０８重量％と０．１２重量％の間である。この実施形態により、改良された延性、および２２０ＭＰａより大きい降伏強さを有するグレードを得ることが可能となる。
【００１５】
本発明の他の好ましい実施形態においては、マンガン含有量は、０．９５重量％と１．０５重量％の間であり、ケイ素含有量は、０．１６重量％と０．２０重量％の間である。この実施形態により、改良された引張り強さを有する高い延性、および２６０ＭＰａより大きい降伏強さを有するというグレードを得ることが可能となる。
【００１６】
組成物の窒素含有量は、この元素がスチールの機械特性を劣化させるので、０．００７重量％未満、好ましくは、０．００５重量％未満でなければならない。本発明によるスチール中の窒素の存在は、精錬に由来する。
【００１７】
本発明による組成物のホウ素含有量は、
【数２】
2004520485.tif 000004
でなければならない。
【００１８】
ホウ素の主な機能は、窒化ホウ素の初期の沈殿によって窒素を固定することである。したがってホウ素は、過剰量の窒素が遊離のまま留まるのを避けるのに十分な量ではあるが、遊離している残留量は、冶金学的問題およびコイル縁部の着色を引き起こしかねないので、化学量論量をあまり超えないで存在しなければならない。指標として、厳密な化学量論は、Ｂ／Ｎ比０．７７によって達成されることを述べておくべきであろう。
【００１９】
本発明による組成物のアルミニウム含有量は、０．０１５重量％と０．０７０重量％の間であるが、これが決定的に重要なものではない。アルミニウムは、スチールを脱酸素するためにこの元素を途中で添加する鋳造工程があるために、本発明によるグレードには存在する。しかしながら、スチールの機械特性にとって有害である酸化アルミニウムの介在物の問題が発生するので、０．０７０重量％を超えないことが重要である。
【００２０】
リンは、本発明によるスチールにおいて０．０３５重量％未満、好ましくは、０．０１５重量％未満に制限される。リンは、そのグレードの降伏強さを上げるが、同時に熱処理における時効傾向を増するのがその制限の理由である。リンはまた、延性に対して有害な作用を有する。
【００２１】
組成物のチタン含有量は、０．００５重量％未満でなければならず、硫黄の含有量は、０．０１５重量％未満でなければならず、ニッケルの含有量は、０．０４０重量％未満でなければならず、銅の含有量は、０．０４０重量％未満でなければならず、モリブデンの含有量は、０．００８重量％未満でなければならない。これらのさまざまな元素は、実際には、普通に扱われるグレードの精錬から発生する残留元素からなる。それらの元素は、そのグレードの機械特性を低下させる介在物を形成しやすいので、含有量が制限される。
【００２２】
本発明の２番目の主題は、本発明による組成物のシートを製造する方法からなり、
−  スチールを精錬し、スラブを鋳造するステップと、
−  このスラブを、圧延終了温度がＡｒ３点の温度より上で熱間圧延してシートを得るステップと、
−  ５００℃と７００℃の間の温度で前記シートを巻き取るステップと、
−  圧縮率５０〜８０％で前記シートを冷間圧延するステップと、
−  再結晶化の熱処理をするステップと、
−  好ましくは１．２％と２．５％の間の調質圧縮を伴う調質圧延をするステップとを含む。
【００２３】
本発明による組成物は、従来の方式で、および任意の適切な方法により精錬することができる。
【００２４】
精錬の後スチールは、スラブ等の半仕上げ製品の形に鋳造することができ、半仕上げ製品をここでは８１０℃付近で熱間圧延するために、１２３０℃付近から約１２６０℃の温度に再加熱し、圧延終了温度はＡｒ３より上である。シートはこのようにして得られる。圧延終了温度は、好ましくは、Ａｒ３点＋２０℃の温度より下である。この操作の後、このようにして製造したシートは５００℃と７００℃の間の温度で巻き取られる。
【００２５】
好ましい実施方法では、シートは、結晶粒度を制限し、それによって降伏強さが増大するようにするために、５８０℃と６２０℃の間の温度で巻き取られる。
【００２６】
そのシートは、続いて圧縮率５０〜８０％、好ましくは、６０〜７８％で冷間圧延され、好ましくは、スチールの再結晶化温度より上の温度で５〜１５時間行う第１ステップの水素中の静的焼鈍を含む、再結晶化の熱処理を受ける。指標として、この再結晶化温度の程度は、一般に、５４０℃と５７０℃の間である。この焼鈍は、シート縁部で起こる着色問題を避けるために水素中で行う。
【００２７】
この再結晶化の熱処理は、さらに、好ましくは、３０時間より長い時間、特に好ましくは、少なくとも４０時間の時間行う、第２ステップのゆっくりとした静的冷却を含む。この冷却は、フェライトマトリックス中のセメンタイト沈殿物が完全に安定することを確保するために、ゆっくりと行う。冷却を静的に行うのはこの同じ理由のためであり、それによってこのタイプのゆっくりした冷却が獲得される。
【００２８】
しかしながら、より速い冷却を行い、本発明で望まれる結果を得ることの可能性は完全に残されている。
【００２９】
シートは次に、残留降伏点を最小にすることを可能にする、好ましくは１．２％と２．５％の間、たとえばおよそ１．５％のスキンパスによる調質圧延にかけることができる。延性が劣化するので２．５％の圧縮を超えないことが好ましく、そして、時効問題を避けるために１．２％より少なくならないことが好ましい。
【００３０】
次に、有機コーティングを塗布し、有機コーティングを固着させるために必要な熱処理を行うことができる。上記の処理は、たとえば、２５０℃まで急速加熱してその温度で約３０秒間保持し、続いて冷却することからなる。
【００３１】
異なる時間について異なる温度で行った２つの熱処理を比較することができるように、ＰＡＲＥＱと呼ばれる量を使用する。これは、
【数３】
2004520485.tif 000005
（ただし、ΔＨは、鉄中の炭素の拡散エネルギー（約１１２ｋＪ／ｍｏｌ）、Ｔは、サイクルの温度）
で定義され、積分は熱処理時間にわたったものである。
【００３２】
熱処理がより高温またはより長時間であればあるほど、ＰＡＲＥＱ値は低い。同一のＰＡＲＥＱ値を有する２つの異なる熱処理は、同じグレードのスチールに対して同じ結果を与えるであろう。
【００３３】
スチールに２５０℃の温度で３０秒の保持をかける熱処理を考えた場合、そのＰＡＲＥＱ値は１０．２６である。本発明に関連しては、９．８０と１１．５の間のＰＡＲＥＱ値を有する熱処理が特に重要である。
【００３４】
本発明に伴う有機コーティングは、好ましくは、架橋性樹脂および場合によってたとえば亜鉛等の金属球を含むコーティングを指す。これらのコーティングは、一般に、数ミクロン程度の薄いフィルムとして塗布し、特にスチールを腐食から保護するために役立つ。
【００３５】
本発明によるスチールが、このタイプのコーティングを受け入れるようにさらに特に意図される場合は、そのスチールは、何らかのタイプのコーティングを塗装した後で熱処理を行っても行わなくても、ＰＡＲＥＱが９．８０と１１．５０の間にある熱処理に耐えることを必要とされる、いかなる塗装においても使用することができることが理解されよう。
【００３６】
本発明の第３の主題は、本発明による組成を有する等方性スチールのシート、および本発明による方法をそのさまざまな実施手順で実施することによって得られるシートからなる。
【００３７】
等方性スチールのシートは、そのスチールが、０．５５重量％と０．６５重量％の間のマンガン含有量、および０．０８重量％と０．１２重量％の間のケイ素含有量を有しており、ＰＡＲＥＱ値が９．８と１１．５の間の熱処理を受けた後、２２０ＭＰａより大きい降伏強さと、３６％より大きい伸びと、０．２０より大きい加工硬化係数とを有するものが好ましい。
【００３８】
等方性スチールのシートは、そのスチールが、０．９５重量％と１．０５重量％の間のマンガン含有量、および０．１６重量％と０．２０重量％の間のケイ素含有量を有しており、９．８と１１．５の間のＰＡＲＥＱ値の熱処理を受けた後、２６０ＭＰａより大きい降伏強さと、４００ＭＰａより大きい引っ張り強さと、０．１８より大きい加工硬化係数とを有するものもまた好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明を以下の実施形態によって説明するが、下の表は、試験したさまざまなスチールの重量％での組成を示し、その中で熱処理１〜３は本発明によるものであり、そして熱処理４は比較として使用する。
【表１】
2004520485.tif 000006
【００４０】
熱処理１〜４の組成の残余は、もちろん、鉄および精錬の結果不純物となりうるものによって形成される。
【００４１】
採用した略語
Ａ：破壊伸び（％）
ＲＥ：降伏強さ（ＭＰａ）
Ｒｍ：引っ張り強さ（ＭＰａ）
ｎ：加工硬化係数
Δｒ：面異方性係数
ｒ：異方性係数
【００４２】
例１  降伏強さおよび引張り強さ
本発明による熱処理１〜３および比較用の熱処理４のそれぞれの組成を有するスチールシートは、スラブを鋳造し、それを約１２３０℃まで再加熱し、続いて平均して８６０℃の圧延終了温度で熱間圧延することにより製造された。そのシートを約５８５℃の温度で巻き取り、次いで圧縮率７３％で冷間圧延した。それを次に水素中約６３０℃で７時間焼鈍し、続いて３０時間にわたってゆっくりと冷却した。その工程は、調質圧縮１．５％で調質圧延することにより完了した。
【００４３】
次にコイルのはじめと終わりから取った試験片について、ＮＦ  ＥＮ  １０００２−１標準に準じ、圧延方向に対して横断方向で最初の引張り試験を行った。
【００４４】
そのシートを、次に１０．２６のＰＡＲＥＱを有する熱処理にかけ、ＮＦ  ＥＮ  １０００２−１標準に準じて第２の引張り試験を行った。この熱処理は、秒当り３５℃の加熱速度で２５０℃まで加熱し、その後３０秒間その温度で保持することで構成した。
【００４５】
そのシートの降伏強さおよび引っ張り強さの値を次に測定し、以下の結果を得た。
【表２】
2004520485.tif 000007
【００４６】
本発明による熱処理１〜３のＲｅおよびＲｍのレベルは、熱処理によって劣化しないことがわかり、これによってそのような処理に耐える本発明によるスチールの適合性が確認される。
【００４７】
また、本発明による熱処理２については優れた値が得られることもわかり、それは２６０ＭＰａより大きい降伏強さおよび４００ＭＰａの引張り強さを達成するものである。
【００４８】
例２  延性
例１のものと同じ引張り試験を行うことにより、４つの熱処理の破壊伸びＡおよび加工硬化係数ｎを、通常通り測定した。
【００４９】
引張り曲線は、本発明による熱処理１〜３に対しては、第一に、熱処理の前も後も降伏点が観察されないことを示す。対照的に、熱処理の前から既にわずかな降伏点を示す比較のための熱処理４には、この同じ処理の後は１０％を超える降伏点があり、その結果、本発明の目的を達成するにはまったく不適切なものにしている。
【００５０】
その他の結果を下の表に示す。
【表３】
2004520485.tif 000008
【００５１】
これらの結果を調査すると、特に破壊伸び値の良好な値が得られており、その結果、部品が絞り加工によって適切に製造されることを確実にすることができる。良好な加工硬化係数ｎも得られており、絞り加工中の加工硬化作用によって、仕上がり部品に対する正確な降伏強さのレベルが得られることを確かなものにしている。
【００５２】
本発明による熱処理３はまた、破壊伸びおよび加工硬化係数の両方について、優れた延性値を示すことがわかる。
【００５３】
比較のための熱処理４で得られた値は、目安のつもりで示したが、それは１０％を超える降伏点が存在する時は、これらの値は重要でないからである。
【００５４】
例３  等方性
スチールの全般的な異方性は、平均垂直異方性係数ｒ、
【数４】
2004520485.tif 000009
（ただし、ｒ（０）、ｒ（９０）、ｒ（４５）は、圧延方向に対して長手方向、横断方向、および４５°斜め方向における垂直異方性係数ｒの値）によって決定される。
【００５５】
面異方性係数Δｒは、
【数５】
2004520485.tif 000010
によって決定することができる。
【００５６】
これらの係数は、シートを、例１で説明した熱処理と同様の熱処理にかける前後に各シートについて測定した。その結果を下の表に示す。
【表４】
2004520485.tif 000011
【００５７】
比較のための熱処理４で得られた値は、目安のつもりで示したが、それは１０％を超える降伏点が存在する時は、これらの値は重要でないからである。
【００５８】
本発明によるスチールの熱処理の等方性は、平均して良好であり、深絞り加工を受けるのに適することがわかる。熱処理２は特に注目すべきΔｒ値を有する。
【００５９】
本発明の発明者等は、実際には、スチール中に制御されない方法で形成された窒化ホウ素が、加熱時にシート中で沈殿し、その後の再結晶を妨げることがないことを明らかにした。本発明によるシートは、したがって、１に近い伸びおよび低い値の異方性係数ｒを有する微小粒子構造をしている。
【国際公開パンフレット】
2004520485.tif 000015
2004520485.tif 000016
2004520485.tif 000017
2004520485.tif 000018
2004520485.tif 000019
2004520485.tif 000020
2004520485.tif 000021
2004520485.tif 000022
2004520485.tif 000023
2004520485.tif 000024
2004520485.tif 000025
2004520485.tif 000026
2004520485.tif 000027
2004520485.tif 000028
2004520485.tif 000029
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004520485.tif 000030
【国際調査報告】
2004520485.tif 000031
2004520485.tif 000032
2004520485.tif 000033
2004520485.tif 000034
2004520485.tif 000035
2004520485.tif 000036