(57)【要約】【課題】金属材料圧延材の異方性を減少することでプレス成形（張出し成形・深絞り成形等）に好適な圧延板材を製造するための高成形性圧延材の製造方法、圧延材及び圧延成形体製品を提供する。【解決手段】圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールを、同一形状のテーパーロールに構成すると共に、一方のロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に増加又は減少し、他方のロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に減少又は増加している圧延ロールを、同ロールの回転軸を同ロールが上下で点対称になるように平行に設置して、上下ロール端部のロール直径の比を１．３以上とし、試料の板材にせん断変形を付与しつつ圧延を実施する高成形性圧延材の製造方法、その圧延材及び圧延成形体。【効果】せん断付与圧延を実施することが可能であり、低コストで高成形性圧延材及び圧延成形体を作製し、提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の板材にせん断変形を付与しつつ圧延を実施することにより高成形性圧延材を製造する方法であって、圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールを、同一形状のテーパーロールに構成すると共に、一方のロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に増加又は減少し、他方のロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に減少又は増加している圧延ロールを、同ロールの回転軸を同ロールが点対称になるように平行に設置して、相対する一対のロール端部のロール直径の比を少なくとも１．３とし、試料の板材にせん断変形を付与しつつ圧延を実施することを特徴とする高成形性圧延材の製造方法。
【請求項２】
試料に付与するせん断変形を板幅方向に連続的に変化させ、見かけ上、圧延材にねじり変形を付与する、請求項１に記載の高成形性圧延材の製造方法。
【請求項３】
圧延材とロール間の摩擦係数を高く設定する、請求項１又は２に記載の高成形性圧延材の製造方法。
【請求項４】
上記板材が、マグネシウム合金、アルミニウム合金、鉄鋼材料のいずれかの板材である、請求項１から３のいずれかに記載の高成形性圧延材の製造方法。
【請求項５】
室温から熱間の温度域で圧延する、請求項１から４のいずれかに記載の高成形性圧延材の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の方法で圧延された高成形性圧延材であって、圧延材の左右で異なる向きのせん断変形が印加されることで、見かけ上のねじり変形が付与されており、それにより板厚歪みの増加及び／又は面内異方性の軽減が発現し、せん断変形が板幅方向に連続的に変化していることを特徴とする高成形性圧延材。
【請求項７】
圧延方向に対して、０°、４５°、９０°方向の各角度のｒ値から、下記の式により導出される平均ｒ値（但し、ｒ０、ｒ４５、ｒ９０は、それぞれの板材の圧延方向に対して、０°、４５°、９０°の方向で測定したｒ値を表す）が、２．１未満である、請求項６記載の高成形性圧延材。
【数１】
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【請求項８】
圧延方向に対して、０°、４５°、９０°方向の各角度のｒ値から、Δr＝（ｒ０−２ｒ４５＋ｒ９０）／２の式により導出される面内異方性（但し、ｒ０、ｒ４５、ｒ９０は、それぞれの板材の圧延方向に対して、０°、４５°、９０°の方向で測定したｒ値を表す）の絶対値が、１．４９未満である、請求項６記載の高成形性圧延材。
【請求項９】
請求項６、７、又は８に記載の高成形性圧延材を成形したことを特徴とする圧延成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料圧延材の異方性を減少することでプレス成形（張出し成形・深絞り成形等）に好適な圧延材を製造することを可能とする高成形性圧延材の製造方法及びその圧延材に関するものであり、更に詳しくは、圧延中の板材試料に厚み方向のせん断歪みを付与するために、ねじり圧延法を特定の圧延手段及び条件で適用して試料に付与するせん断変形を板幅方向に連続的に変化させ、見かけ上、ねじり変形を付与した圧延材を製造する方法、該方法で製造した圧延材及び圧延成形体製品に関するものである。本発明は、張出し成形・深絞り成形等のプレス成形における成形性に優れた高成形性圧延材の製造方法、その圧延材及びそれを成形加工した圧延成形体製品を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧延板材のプレス成形性は、ランクフォード値［ｒ値：引張り試験における板厚歪み（εｔ）と板幅歪み（εｗ）の比（ｒ＝εｗ／εｔ）］により評価され、理想的な等方材料では、ｒ値は１を示す。このｒ値は、結晶方位の配向、すなわち集合組織に強く依存し、材料のプレス成形性（深絞り成形性・張出し成形性等）を改善するためには、集合組織を適切に制御することが重要である。
【０００３】
比較的高い成形性を示す、面心立方晶金属（アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス鋼等）のｒ値は、一般的に、１よりも低く、プレス成形中の板厚歪みの減少を抑制することが、プレス成形性を向上させるための一つの指標となる。面心立方晶金属の他の成形性の指標としては、面内異方性が挙げられる。
【０００４】
金属板材を深絞り加工することにより底付の缶を製造する場合、深絞り成形を施した板材には、缶上端部に耳（イヤリング）と言われる成形高さの円周方向での異方性がしばしば発生する。このイヤリングを抑制するためには、板材の面内異方性を低減することが有効である。面内異方性の指標値であるΔｒ値は、Δr＝（ｒ０−２ｒ４５＋ｒ９０）／２の式により求めることができ、Δｒ値の絶対値が０に近づくと、面内異方性は低下する。
【０００５】
上記の式において、ｒ０、ｒ４５、ｒ９０は、それぞれの板材の圧延方向に対して、０°、４５°、９０°の方向で測定したｒ値を表わす（特許文献１参照）。近年、面心立方晶金属にせん断変形を付与すると、試料のΔｒ値が０に近づくことが報告されている（非特許文献１参照）。そのため、板材の圧延とせん断変形の付与を同時に達成できる製造方法（せん断付与圧延法）が、注目を集めつつある。
【０００６】
今までに、提案されているせん断付与圧延法としては、上下ロールの速度を変えることにより、板厚方向にせん断変形を付与する異周速圧延法（非特許文献２参照）と、上下ロール軸が平面位置で１．５°以上の角度で交差した状態で板材を圧延するクロスロール圧延法（特許文献１参照）、が挙げられる。
【０００７】
このようなせん断付与圧延法は、体心立方晶金属（鉄材、炭素鋼材等）の面内異方性を制御する方法としても有効である。例えば、極低炭素鋼をクロスロール圧延に供すると、そのΔｒ値は、通常の圧延材と比較して、著しく低い値を取ることが報告されている（特許文献１参照）。
【０００８】
また、せん断付与圧延法は、難加工材として知られるマグネシウム合金圧延材の成形性を改善する手段としても有効である。六方最密構造を有するマグネシウム合金の非底面すべりの臨界分解せん断応力は、常温において、他のすべり系と比較して、非常に大きく、常温成形性は低い。また、マグネシウム合金圧延材には、｛０００１｝面が板面に対して平行に配向する集合組織が形成されるため、塑性変形時の板厚歪みが期待できず、このことが、プレス成形性を妨げる一因となっている。
【０００９】
板厚歪みが非常に小さいマグネシウム合金圧延材のｒ値は、アルミニウム合金や鉄鋼材料と比較して、極端に高い（非特許文献３参照）。それゆえに、２軸変形を伴うプレス成形で優れた特性を示すためには、アルミニウム圧延材に必要とされる要素（低いΔｒ値）とは、別の要素（低いｒ値：大きな板厚歪み）が必要となる。
【００１０】
近年、マグネシウム合金板材の圧延に関して、異周速圧延法（非特許文献４参照）、クロスロール圧延法（特許文献２参照）によりマグネシウム合金板材の圧延を行うと、せん断変形の付与に伴い、｛０００１｝面の集積が弱まり、ｒ値もしくは平均ｒ値が、低下することが報告されている。なお、平均ｒ値は、下記の式により求めることができる（非特許文献４参照）。
【００１１】
【数１】
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【００１２】
上述のように、せん断付与圧延法は、圧延材の集合組織を改質し、プレス成形性を改善するための有効な手段である。しかし、これまで、せん断付与圧延法が、実操業に利用された例は無いのが実情である。このせん断付与圧延法の実用化を妨げている理由の一つとして、圧延装置を導入する際のコストの問題が挙げられる。
【００１３】
すなわち、異周速圧延を行うためには、既存の圧延装置に具備されたインバータとは別のインバータを設置し、個々のロール周速を制御する必要があるという問題がある。また、クロスロール圧延では、ロール軸を傾ける機構を圧延機装置に組み込む必要があり、装置導入に、多くのコストを必要とするという問題がある。そこで、当技術分野においては、低コストかつ簡便にプレス成形体（張出し成形・深絞り成形等による成形体）を作製することを可能とする新しい高成形性圧延材の製造技術を開発することが強く要請されていた。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２３７３５１号公報
【特許文献２】特開２００７−８３２６１号公報
【非特許文献１】左海哲夫、宇都宮裕、斎藤好弘：軽金属、Ｖｏｌ．５２（２００２）５１８−５２３
【非特許文献２】Ｔ．Ｓａｋａｉ，Ｓ．Ｈａｍａｄａ，Ｙ．Ｓａｉｔｏ：Ｓｃｒｉｐｔａ  Ｍａｔｅｒ，．Ｖｏｌ．４４（２００１）２５６９−２５７３
【非特許文献３】行武  栄太郎、金子  純一、菅又  信：塑性と加工、Ｖｏｌ．４４（２００３）２７６−２８０
【非特許文献４】Ｙ．Ｃｈｉｎｏ  ｅｔ  ａｌ．：Ｍａｔｅｒ．Ｔｒａｎｓ．，Ｖｏｌ．４３（２００２）２５５４−２５６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、金属圧延材の集合組織を制御するための新たなせん断付与圧延法を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールを、同一形状のテーパーロールに構成すると共に、同ロールの回転軸を同ロールが上下で点対称になるように平行に設置した圧延機を用い、特定の圧延手段及び条件で板材を圧延することにより、比較的安価な設備及び簡便な手法で、有効なせん断変形を圧延材に付与できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
本発明は、圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールを、同一形状のテーパーロールに構成すると共に、同ロールの回転軸を同ロールが上下で点対称になるように平行に設置した圧延ロール装置を用いて板材を圧延することにより、せん断変形を板幅方向に連続的に変化させ、見かけ上、ねじり変形を付与した圧延材の製造方法を提供すること、上下ロール端部のロール直径の比を１．３以上と設定することにより、板厚方向に有意のねじり変形を加え、板厚方向全体にせん断変形を付与することにより、圧延材の集合組織形成を制御し、平均ｒ値及びΔｒ値を改質した圧延材を製造し、提供すること、及び優れたプレス成形性（張出し成形性・深絞り成形性等）を発現した圧延成形体を提供すること、を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）試料の板材にせん断変形を付与しつつ圧延を実施することにより高成形性圧延材を製造する方法であって、圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールを、同一形状のテーパーロールに構成すると共に、一方のロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に増加又は減少し、他方のロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に減少又は増加している圧延ロールを、同ロールの回転軸を同ロールが点対称になるように平行に設置して、相対する一対のロール端部のロール直径の比を少なくとも１．３とし、試料の板材にせん断変形を付与しつつ圧延を実施することを特徴とする高成形性圧延材の製造方法。
（２）試料に付与するせん断変形を板幅方向に連続的に変化させ、見かけ上、圧延材にねじり変形を付与する、前記（１）に記載の高成形性圧延材の製造方法。
（３）圧延材とロール間の摩擦係数を高く設定する、前記（１）又は（２）に記載の高成形性圧延材の製造方法。
（４）上記板材が、マグネシウム合金、アルミニウム合金、鉄鋼材料のいずれかの板材である、前記（１）から（３）のいずれかに記載の高成形性圧延材の製造方法。
（５）室温から熱間の温度域で圧延する、前記（１）から（４）のいずれかに記載の高成形性圧延材の製造方法。
（６）前記（１）から（５）のいずれかに記載の方法で圧延された高成形性圧延材であって、圧延材の左右で異なる向きのせん断変形が印加されることで、見かけ上のねじり変形が付与されており、それにより板厚歪みの増加及び／又は面内異方性の軽減が発現し、せん断変形が板幅方向に連続的に変化していることを特徴とする高成形性圧延材。
（７）圧延方向に対して、０°、４５°、９０°方向の各角度のｒ値から、前記の式（１）により導出される平均ｒ値（但し、ｒ０、ｒ４５、ｒ９０は、それぞれの板材の圧延方向に対して、０°、４５°、９０°の方向で測定したｒ値を表す）が、２．１未満である、前記（６）記載の高成形性圧延材。
（８）圧延方向に対して、０°、４５°、９０°方向の各角度のｒ値から、Δr＝（ｒ０−２ｒ４５＋ｒ９０）／２の式により導出される面内異方性（但し、ｒ０、ｒ４５、ｒ９０は、それぞれの板材の圧延方向に対して、０°、４５°、９０°の方向で測定したｒ値を表す）の絶対値が、１．４９未満である、前記（６）記載の高成形性圧延材。
（９）前記（６）、（７）、又は（８）に記載の高成形性圧延材を成形したことを特徴とする圧延成形体。
【００１８】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、試料の板材にせん断変形を付与しつつ圧延を実施することにより高成形性圧延材を製造する方法であって、圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールを、同一形状のテーパーロールに構成すると共に、一方のロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に増加又は減少し、他方のロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に減少又は増加している圧延ロールを、同ロールの回転軸を同ロールが上下で点対称になるように平行に設置して、上下ロール端部のロール直径の比を１．３以上とし、試料の板材にせん断変形を付与しつつ圧延を実施することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明は、上記方法で圧延された高成形性圧延材であって、圧延材の左右で異なる向きのせん断変形が印加されることで、見かけ上のねじり変形が付与されており、それにより、板厚歪みの増加及び／又は面内異方性の軽減が発現し、せん断変形が板幅方向に連続的に変化していることを特徴とするものであり、更に、本発明は、上記高成形性圧延材を成形した圧延成形体の点に特徴を有するものである。
【００２０】
本発明者らは、圧延中の板材試料に厚み方向のせん断歪みを付与する手段としてねじり変形に着目した。マグネシウム合金の押出し成形の分野においては、押出し成形中にダイスを回転させ、素材にねじり変形（せん断変形）を付与しつつ押出し成形を実施するねじり押出し法が注目されている（特願２００８−０１５３９７）。
【００２１】
本ねじり押出し法を利用すると、押出し中の試料にダイス回転によるせん断変形を付与することができ、更に、ダイスの回転速度とパンチの押込み速度により、せん断応力の大小を制御することが可能になる。なお、ねじり押出し加工を施したマグネシウム合金の｛０００１｝面の配向は抑制され、常温延性は向上する。
【００２２】
本発明者らは、研究開発の過程で、先行文献（特開平１−２６２００４号公報）に記載の圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールを、同一形状のテーパーロールに構成すると共に、同ロールの回転軸を同ロールが上下で点対称になるように平行に設置したことを特徴とする圧延機を、特定の圧延手段及び条件で利用して、圧延と同時にねじり変形を試料に印加して集合組織を改質すると、圧延と同時に圧延中の試料にねじり変形を模したせん断変形を試料に印加できることを見出し、それを実験により実証することに成功した。ここでは、上記先行文献に記載の圧延法をねじり圧延法と呼ぶこととする。
【００２３】
このねじり圧延法に利用するロールの形状の概要を図１に示す。本ねじり圧延法では、上部ロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に増加（減少）し、下部ロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に減少（増加）した圧延ロールを用いて圧延を実施するが、そもそも、本ねじり圧延法の圧延装置は、上下ロールに同一形状のテーパを形成することにより、圧延荷重の低減・圧延材の形状安定を図ることを目的として開発されたものである。
【００２４】
一方、本圧延装置を、せん断変形を付与するための装置として捉えて実験した結果、ロール右側は、上ロール直径が下ロール直径と比較して大きく、ロール左側は、下ロール直径が上ロール直径と比較して大きいため、ロール右側では、試料上部に大きなせん断変形が付与される異周速圧延を行うこととなり、ロール左側では、試料下部に大きなせん断変形が付与される異周速圧延を行うこととなることが実証された。すなわち、本ロールを用いて試料を圧延すると、試料に付与するせん断変形を板幅方向に連続的に変化させることができ、見かけ上、圧延材にねじり変形を付与することができることが実証された。
【００２５】
マグネシウム合金及びアルミニウム合金の異周速圧延においては、異周速比（上下ロールの速度比）を１．２以上に設定すると、試料に有意のせん断変形が加えられることが報告されている（非特許文献２、文献：Ｘ．Ｈｕａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．：Ｊ．Ａｌｌｏｙｓ  Ｃｏｍｐｄ．（２００７）（ｄｏｉ：１０．１０１６／ｊ．ｊａｌｌｃｏｍ．２００７．０２．１４４））。
【００２６】
本発明者らは、上記先行技術を踏まえて、鋭意研究を重ねた結果、ねじり圧延に用いる上下ロール端部のロール直径の比を１．３以上に設定することで、試料に有意のせん断変形を付与することが可能であり、圧延中に圧延と同時にねじり変形を試料に付与することが可能であるという新規知見を見出した。なお、ここでは、上下ロールの比は大きいロールの直径／小さいロールの直径と定義される。
【００２７】
本発明では、圧延材に印加されるせん断応力の程度を制御する他の手段として、ロールに塗布する潤滑剤の選定が挙げられる。せん断変形の程度を大きくするためには、圧延材とロール間の摩擦係数を高く設定する必要がある。この場合、例えば、無潤滑で圧延する、又はアルミナ粉末を懸濁させた潤滑材（非特許文献２）を利用すること等が有効である。一方、せん断変形の程度を低くするためには、板材とロール間の摩擦係数を低める潤滑剤（鉱油等）を利用することが有効である。本発明においては、ロールに塗付する潤滑油を適宜選定して利用することができる。
【００２８】
本発明は、圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールを、同一形状のテーパーロールに構成すると共に、同ロールの回転軸を同ロールが上下で点対称になるように平行に設置した圧延機を用いて板材を圧延するものであり、上下ロール端部のロール直径の比を１．３以上とすることを特徴としている。圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールは、同ロールの回転軸を上下で点対称になるように平行に設置されるが、相対する一対の圧延ロールは、上下に設置する場合に限らず、平行であればその位置関係は、上下に制限されるものではなく、任意に設定することができる。
【００２９】
本発明の圧延材の製造方法では、試料に付与するせん断変形を板幅方向に連続的に変化させ、見かけ上、圧延材にねじり変形を付与すること、圧延材とロール間の摩擦係数を高く設定すること、上記板材が、マグネシウム合金、アルミニウム合金、鉄鋼材料のいずれかの板材であること、室温から熱間の温度域で圧延すること、を好ましい実施の態様としている。
【００３０】
本発明では、上下ロール端部のロール直径の比を１．３以上として、試料の板材にせん断変化を付与しつつ、圧延を実施し、試料に付与するせん断変形を板幅方向に連続的に変化させ、見かけ上、圧延材にねじり変形を付与した高成形性圧延材を製造することができする。
【００３１】
本発明において、板材試料の圧延中に導入されるせん断歪み量（γ）を、下記の式により推定、評価することができる。
【００３２】
【数２】
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【００３３】
【数３】
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【００３４】
【数４】
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【００３５】
上記の式において、ｔ１は圧延後の試料厚み、ｔ０は圧延前の試料厚み、θはスリットの傾き、ｒｅは圧延材の圧下率、を示す。例えば、式（２）〜（４）により導出される本発明の圧延材のせん断歪みは、例えば、後記する図４において示される右側スリット部（１）、左側スリット部（２）共に、３．２のレベルであり（実施例１の場合）、本発明の方法により、大きなせん断歪みが試料に印加される。
【００３６】
また、本発明の方法により、例えば、本発明のマグネシウム合金圧延材の圧延方向に対して、０°、４５°、９０°方向の各角度のｒ値から、上記の式（１）により導出される平均ｒ値（但し、ｒ０、ｒ４５、ｒ９０は、それぞれの板材の圧延方向に対して、０°、４５°、９０°の方向で測定したｒ値を表す）が、２．１よりも低い値を示し、板厚歪みが増加し、圧延中に導入されるねじり変形により、マグネシウム合金圧延材の集合組織形成が抑制され、成形性が向上する。
【００３７】
更に、本発明の方法により、例えば、本発明のアルミニウム合金及び鉄鋼材料圧延材の圧延方向に対して、０°、４５°、９０°方向の各角度のｒ値から、Δr＝（ｒ０−２ｒ４５＋ｒ９０）／２の式により導出される面内異方性（但し、ｒ０、ｒ４５、ｒ９０は、それぞれの板材の圧延方向に対して、０°、４５°、９０°の方向で測定したｒ値を表す）の絶対値が、１．４９よりも低い値を示し、面内異方性が軽減し、圧延中に導入されるねじり変形により、アルミニウム合金及び鉄鋼材料の集合組織形成が抑制され、成形性が向上することが確認された。
【００３８】
従来法として、ねじり圧延法及びそれに利用する圧延機が知られており、また、押出し成形中にダイスを回転させ、素材にねじり変形（せん断変形）を付与しつつ押出し成形を実施するねじり押出し法が知られている。しかし、上記ねじり変形法を、圧延中の板材試料に厚み方向のせん断歪みを付与する手段として使用した例は、報告されていない。
【００３９】
これに対して、本発明は、上記ねじり変形法を、上下ロール端部のロール直径の比を１．３以上として、試料にせん断変形を付与しつつ圧延を実施することにより、試料に付与するせん断変形を板幅方向に連続的に変化させ、それにより、圧延中の試料にねじり変形を模したせん断変形を印加した圧延材を作製することを実現可能としたものである。
【発明の効果】
【００４０】
本発明により、次のような効果が奏される。
（１）本発明は、圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールを、同一形状のテーパーロールに構成すると共に、同ロールの回転軸を、同ロールが上下で点対称になるように平行に設置したことを特徴とする圧延機を用いて板材を圧延するものであり、上下ロール端部のロール直径の比を１．３以上とし、試料にせん断変形を付与しつつ圧延を実施することにより、成形性の優れた金属材料板材を簡便な装置で作製することが可能である。
（２）既存の圧延機の圧延ロールを交換するだけで、せん断付与圧延を実施することが可能であり、低コストで成形性の優れた金属材料板材を作製し、提供することが可能である。
（３）本発明の圧延材の製造方法を利用することにより、低コストかつ簡便にプレス成形体（張出し成形・深絞り成形等による成形体）を作製し、提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００４２】
六方最密構造を有するＡＺ３１マグネシウム合金（Ｍｇ−３ｍａｓｓ％Ａｌ−１ｍａｓｓ％Ｚｎ）を供試材として利用した。圧延前の供試材形状は５０ｍｍ×６０ｍｍ×３．５ｍｍである。図２に、本実施例に利用した圧延ロールの形状を示す。図２の下図は、上下ロールのロール速度比（異周速比＝ロール直径比）を示している。本ロールの左右端部の異周速比（ロール直径比）は、１．３である。圧延毎の圧下率を１４％と設定し、厚み１ｍｍまで本ロールを利用して圧延を行った。
【００４３】
圧延パス毎に、試料を、ＮＤ軸を中心として１８０°、更に、ＲＤ軸を中心として１８０°回転させた。これは、試料に付与されるせん断歪みの方向を均一にするための措置である。圧延材とロール間の摩擦係数を大きくするために、無潤滑で圧延を実施した。圧延時の試料温度は６２３Ｋ、ロール温度は３５３Ｋとし、圧延毎の試料の加熱時間は、２０分とした。比較材として、平坦な圧延ロール（ロール直径１５０ｍｍ）を用いて、同じ試料の圧延を実施した。圧延条件は、ロール形状を除き、本実施例と同じでとした。
【００４４】
板材試料について、長さ１５ｍｍ、厚み０．３ｍｍのスリットを板幅方向に平行に２カ所作製し、その試料をねじり圧延に供した。図３に、本実施例で利用した圧延前の試料片の形状を示す。圧延中に導入されるせん断歪み量を測定するために、試料には、長さ１５ｍｍ，厚み０．３ｍｍのスリットが２つ配されている。圧延後のスリットの傾きを測定することにより、ねじり圧延中に導入されるせん断歪み量を測定した。その結果を図４に示す。試料右側のスリット（スリット番号（１））は、試料上部に相対的に大きなせん断歪みが導入されることにより７２°まで傾く。
【００４５】
一方、試料左側のスリット（スリット番号（２））は、試料下部に相対的に大きなせん断歪みが導入されることにより、右側のスリットとは逆向きに７３°まで傾く。すなわち、左右で異なる向きのせん断変形が導入され、見かけ上のねじり変形が試料に付与されたことを示している。
【００４６】
以上のように、本発明のロールを利用して試料を圧延すると、マグネシウム合金圧延材の左右で異なる向きのせん断変形を印加することができ、見かけ上のねじり変形を試料に付与することができる。なお、下記の式を利用すると、圧延中に導入されるせん断歪み量（γ）を推定することができる（文献：小笠原俊雄ら，Ｆｕｒｕｋａｗａ−Ｓｋｙ  Ｒｅｖｉｅｗ，Ｎｏ．３（２００７）２５−３０）。
【００４７】
【数５】
2009279632.tif 000007
【００４８】
【数６】
2009279632.tif 000008
【００４９】
【数７】
2009279632.tif 000009
【００５０】
上記の式において、ｔ１は圧延後の試料厚み、ｔ０は圧延前の試料厚み、θはスリットの傾き、ｒｅは圧延材の圧下率、を示す。式（５）〜（７）により導出されるせん断歪みは、右側スリット部・左側スリット部共に３．２であり、大きなせん断歪みが試料に印加されたことが分かる。
【実施例２】
【００５１】
ねじり圧延に供した試料の成形性を評価するために、圧延材より平行部長さ１０ｍｍ、平行部幅５ｍｍ、平行部厚み１ｍｍの引張り試験片を切り出した。そこでは、圧延方向に対して、０°、４５°、９０°方向に引張るための試験片を切り出した。それらの試験片をクロスヘッド速度１ｍｍ／分で公称歪み１０％まで変形させた。
【００５２】
試料の板幅歪みと板厚歪みを測定して、ｒ値を導出した。その結果を表１に示す。ねじり圧延材の各角度のｒ値から算出される平均ｒ値は、１．７９であり、通常圧延材の２．１よりも低い値を示し、板厚歪みが増加したことが分かる。これらの結果は、圧延中に導入されるねじり変形により圧延材の集合組織形成が抑制され、成形性が向上したことを示している。
【００５３】
【表１】
2009279632.tif 000010
【実施例３】
【００５４】
面心立法構造を有する純アルミニウム（１０７０合金）を供試材として利用した。圧延前の供試材形状は、５０ｍｍ×６０ｍｍ×５．０ｍｍである。本実施例に利用したねじり圧延用ロールの形状は、図２に示した通りである。本ロールを利用し、圧延毎に３３％の圧下を加えつつ、最終的に厚み１ｍｍまで圧延を行った。なお、圧延パス毎に、試料を、ＮＤ軸を中心として１８０°、更に、ＲＤ軸を中心として１８０°回転させて、圧延を実施した。
【００５５】
圧延毎に試料の圧延方向を変えるのは、試料に付与されるせん断の方向を均一にするためである。圧延材とロール間の摩擦係数を大きくするために、無潤滑で圧延を実施した。圧延時の試料温度は５２３Ｋ、ロール温度は室温とし、圧延毎の試料の加熱時間は、２０分とした。比較材として、平坦な圧延ロール（ロール直径１５０ｍｍ）を用いて、同じ試料の圧延を実施した。圧延条件は、ロール形状を除き、ねじり圧延と同じとした。
【００５６】
板材試料について、長さ１５ｍｍ，厚み０．３ｍｍのスリットを板幅方向に平行に２カ所作製し（図３参照）、スリットを導入した試料をねじり圧延に供した。圧延中に導入されるせん断歪み量を測定するために、試料には、長さ１５ｍｍ，厚み０．３ｍｍのスリットが２つ配されている。圧延後のスリットの傾きを測定することにより、ねじり圧延中に導入されるせん断歪み量を測定した。
【００５７】
その結果を図５に示す。試料右側のスリット（スリット番号（１））は、試料上部に相対的に大きなせん断歪みが導入されることにより７５°まで傾く。一方、試料左側のスリット（スリット番号（２））は、試料下部に相対的に大きなせん断歪みが導入されることにより、右側のスリットとは逆向きに７４°まで傾く。すなわち、左右で異なる向きのせん断変形が導入され、見かけ上のねじり変形が試料に付与されたことを示している。
【００５８】
以上のように、本発明のロールを利用して試料を圧延すると、アルミニウム圧延材の左右で異なる向きのせん断変形を印加することができ、見かけ上のねじり変形を試料に付与することができる。なお、式（５）〜（７）により導出されるせん断歪み量は、右側スリット部・左側スリット部共に３．７であり、ねじり圧延により大きなせん断歪みを試料に導入できることが分かる。
【実施例４】
【００５９】
ねじり圧延に供した試料の成形性を評価するために、圧延材より平行部長さ１０ｍｍ、平行部幅５ｍｍ、平行部厚み１ｍｍの引張り試験片を切り出した。そこでは、圧延方向に対して、０°、４５°、９０°方向に引張るための試験片を切り出した。それらの試験片を、クロスヘッド速度１ｍｍ／分で、公称歪み１０％まで変形させた。
【００６０】
試料の板幅歪みと板厚歪みを測定して、ｒ値を導出した。表２に、その結果を示す。ねじり圧延材の各角度のｒ値から算出されるΔｒ値は、−１．１０であり、通常圧延材の−１．４９よりも低い絶対値を示し、面内異方性が軽減したことが分かる。これらの結果は、圧延中に導入されるねじり変形により圧延材の集合組織形成が抑制され、成形性が向上したことを示している。
【００６１】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上詳述したように、本発明は、高成形性圧延材の製造方法及びその圧延材に係るものであり、本発明の高成形性圧延材の製造方法により、圧延材を挟んで相対する一対の圧延ロールを、同一形状のテーパーロールに構成すると共に、同ロールの回転軸を同ロールが上下で点対称になるように平行に設置した圧延機を用いて板材を圧延する際に、上下ロール端部のロール直径の比を１．３以上とし、試料にせん断変形を付与しつつ圧延を実施することにより、成形性の優れた金属材料板材を簡便に作製することが可能である。また、本発明では、既存の圧延機の圧延ロールを交換するだけで、せん断付与圧延を実施することが可能であり、低コストで成形性の優れた金属材料板材を作製することが可能である。本発明により作製されたプレス成形体（張出し成形・深絞り成形等の成形体）は、例えば、家電製品、輸送機器ボディー等に好適に適用することが可能であり、本発明は、新しい高成形性圧延材の製造方法、その圧延材及び圧延成形体製品を提供するものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】左図は、上部ロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に増加し、下部ロールのロール直径が左端から右端に向い連続的に減少した圧延ロールを示す。右図の矢印は、左図のロールを利用して試料を圧延した際に試料に導入される歪み量の程度を示し、実線は、試料上面に印加されるせん断歪み量の程度を、点線は、試料下面に印加されるせん断歪みの程度を示す。
【図２】上図は、実施例に利用したロールの形状を示し、下図は、ロール各位置における異周速比（ロール速度の比）を示す。
【図３】実施例で利用した圧延前の試験片形状を示す。圧延中に導入されるせん断歪み量を測定するために、試料には、長さ１５ｍｍ，厚み０．３ｍｍのスリットが２つ配されている。
【図４】図３の形状を有するＡＺ３１マグネシウム合金試料を、ねじり圧延に供した際に、試料に導入されるせん断変形量を見積もった結果である。試料右側のスリットは、７２°まで傾き、試料左側のスリットは、右側のスリットとは逆の向きに７３°まで傾く。すなわち、左右で異なる向きのせん断変形が導入され、見かけ上のねじり変形が試料に付与されたことを示している。なお、スリットの傾きから推定されるせん断歪み量は、左右共に３．２である。
【図５】図３の形状を有する純アルミニウム（１０７０）試料を、ねじり圧延に供した際に、試料に導入されるせん断変形量を見積もった結果である。試料右側のスリットは、７５°まで傾き、試料左側のスリットは、右側のスリットとは逆の向きに７４°まで傾く。すなわち、左右で異なる向きのせん断変形が導入され、見かけ上のねじり変形が試料に付与されたことを示している。なお、スリットの傾きから推定されるせん断歪み量は、左右共に３．７である。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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