JP2002322539A

JP2002322539A - プレス成形性に優れた薄鋼板およびその加工方法

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Publication number: JP2002322539A
Application number: JP2001333374A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Funakawa; 義正船川; Takeshi Shiozaki; 毅塩崎; Takanobu Saito; 孝信斉藤; Eiji Maeda; 英司前田; Tetsuo Yamamoto; 徹夫山本; Yasuhiro Murao; 安浩村尾; Kaoru Sato; 馨佐藤; Kunikazu Tomita; 邦和冨田; Takashi Yamashita; 敬士山下; Hiroshi Masumoto; 博司益本
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2002-11-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高強度でありながら穴広げ率および全伸びの
いずれも良好であるプレス成形性に優れた薄鋼板を提供
すること。【解決手段】組成が重量％で、Ｃ＜０．１０，Ｔｉ：
０．０３−０．１０，Ｍｏ：０．０５−０．６を含み、
Ｆｅを主成分とする薄鋼板で、フェライト単相組織のマ
トリックスと、該マトリックス中に分散した粒径が１０
ｎｍ未満の微細析出物とから実質的になり、５５０ＭＰ
ａ以上の引張強度を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の輸送機
材や構造材料に適した５５０ＭＰａ以上の強度を有する
プレス成形性に優れた薄鋼板およびその加工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、自動車等の輸送機材や構造材料に
は、高強度でありながらプレス成形性に優れた鋼板が要
求されている。

【０００３】プレス成形性のよい鋼板として、Ｃを０．
００３％程度まで低減し、フェライト単相組織をもつ極
低炭素鋼板がある。しかしながら、極低炭素鋼板では優
れたプレス成形性を有するものの強度は高々３００ＭＰ
ａ程度であり、固溶強化元素を添加しても４００ＭＰａ
程度までの強度しか得られない。

【０００４】そこで高強度化のためにはＣの添加が考え
られる。しかしながら、Ｃの添加によりパーライト組織
で高強度化した鋼では、パーライトは鋼の破壊の起点と
なることから、穴広げ率は３０％程度と極めて低く、プ
レス成形性が良好とはいえない。また、パーライトで実
現することができる薄鋼板の強度は高々５００ＭＰａ程
度である。同様に、炭素とともに炭化物形成元素である
ＴｉやＮｂを添加した析出強化鋼も知られているが、こ
のような従来から存在する析出強化鋼にもパーライトが
存在し、そのパーライトが破壊の起点となるため、やは
り穴広げ率が極めて低い。

【０００５】そこで、優れたプレス加工性と高強度とを
兼備した鋼板を得るために種々の研究がなされ、その結
果プレス加工性の良好な５４０ＭＰａ級の高張力鋼板と
して組織強化鋼が開発されている。これは、フェライト
地にベイナイト、マルテンサイトなどの組織を導入し、
加工性をフェライトで確保し、強度をベイナイトやマル
テンサイトで確保するものである。

【０００６】しかしながら、フェライト−ベイナイト鋼
板では穴広げ率が、フェライト−マルテンサイト鋼板で
は全伸びが析出強化鋼よりも良好であるものの、穴広げ
率、全伸びをともに良好とするには至っていない。ま
た、このような組織強化鋼として、全伸びの良好な残留
オーステナイト鋼板も提案されているが、残留オーステ
ナイトは加工時にマルテンサイトとなることから、やは
り穴広げ率が低い。さらに、これらの組織制御による高
張力鋼板においては、５５０ＭＰａ以上の高強度を実現
するためには転位を多量に含んだベイナイトやマルテン
サイトなどの組織の体積分率を上げなければならず、高
強度化にともない急激に加工性が低下してしまう。

【０００７】このような状況に鑑み、穴広げ率を向上さ
せるべく以下のような種々の技術が提案されている。

【０００８】特開平６−１７２９２４号公報にはＳｉ添
加で炭化物生成を抑制、Ｃｒ添加量制限により低温変態
相生成を抑制し、組織をベイニティックフェライト単相
とし、さらにＮｉ、Ｍｏを固溶強化元素として用いたＴ
ｉ添加高伸びフランジ加工性高張力熱延鋼板が開示され
ている。しかしながら、この技術の根幹をなすラス間に
炭化物析出をともなわないラス状組織であるベイニティ
ックフェライト組織では、転位密度を高めることにより
強度を補償しているため、全伸びは低くプレス成形性は
必ずしも良好とはいえない。

【０００９】特開平７−１１３８２号公報には、Ｃと結
合するＴｉ、ＮｂをＣに対して原子比で０．５以上添加
し、固溶Ｔｉ、Ｎｂで熱間圧延後のフェライト核生成を
抑制することで組織をアシキュラーフェライトとし、さ
らにＣｒ、Ｍｏの固溶強化で強度を調整した高伸びフラ
ンジ性熱延鋼板が開示されている。しかしながら、ここ
で開示されているアシキュラーフェライトは強度８４３
ＭＰａで伸びが１５％と延性に乏しく、伸びが重要な張
出成形を行うとプレスわれを起こす。

【００１０】一方、特開平１１−１５２５４４号公報に
は、高加工性と高強度化をＴｉ、Ｎｂ、Ｍｏの結晶粒微
細化効果で実現する方法が開示されている。しかしなが
ら、この技術では、平均のフェライト粒径を２μｍ以下
にすることから、伸びの劣化は避けられず、やはり張出
成形でわれが生じる。また、粒径が極めて微細であるこ
とから粒成長性が極めて高く、通常起こり得る板幅方向
の熱延条件の変動で２μｍを超える粒が部分的に生じて
混粒組織となりやすく、板幅方向の強度変動が避けられ
ない。

【００１１】さらに、特開平６−２００３５１号公報に
は、ポリゴナルフェライトに対するパーライトや低温変
態相の面積比が１５％以下でポリゴナルフェライト中に
ＴｉＣが分散した組織を有し、かつ、Ｍｏの固溶強化で
強度調整を行った伸びフランジ性に優れた高強度熱延鋼
板が開示されている。しかしながら、この公報に開示さ
れた鋼板では、ＴｉＣの析出をＴｉの多量添加により制
御するため、ＴｉＣは粗大化しており、事実上Ｔｉ添加
にともなう結晶粒微細化で高強度を達成している。ま
た、ＴｉＣにならないＣが粒界にフィルム状に析出しや
すく、そのため実際には穴広げ率、全伸びともに安定し
ない。

【００１２】このように穴広げ率を向上することを意図
した従来技術においても、フェライト単相鋼では結晶粒
微細化により強度を維持しており、穴広げ率は改善され
ても、全伸びは逆に低下し、穴広げ率と全伸びがともに
良好な高張力薄鋼板は未だ得られていない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、従来実現されていない、
高強度でありながら穴広げ率および全伸びのいずれも良
好であるプレス成形性に優れた薄鋼板およびその加工方
法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述したように、鋼のプ
レス成形性はフェライトが最も良いが、フェライトでは
５５０ＭＰａを超える強度が実現されない。一方、この
ような強度を実現しようとしてフェライトにベイナイト
やマルテンサイトなどの組織を導入すると穴広げ率が低
くなり良好なプレス成形性が得られない。また、フェラ
イト単相鋼では組織微細化により穴広げ率を改善しても
全伸びは逆に低下してしまう。この点を解決すべく本発
明者らが鋭意研究を重ねた結果、フェライト単相組織の
マトリックスと、該マトリックス中に分散する極めて微
細な析出物とから実質的になる組織とすることにより、
従来実現されていない、高強度でありながら優れた穴広
げ率および全伸びを示す薄鋼板が得られることを見出し
た。また、Ｃ、ＴｉおよびＭｏの含有量を特定の範囲に
規定することにより、および、微細析出物がＴｉとＭｏ
とを含む炭化物とすることにより、その効果が高まるこ
とも見出した。

【００１５】本発明はこのような知見に基づいて完成さ
れたものであり、以下のような構成を有するものであ
る。

【００１６】（１）フェライト単相組織のマトリック
スと、該マトリックス中に分散した粒径が１０ｎｍ未満
の微細析出物とから実質的になり、５５０ＭＰａ以上の
引張強度を有することを特徴とするプレス成形性に優れ
た薄鋼板。

【００１７】（２）フェライト単相組織のマトリック
スと、該マトリックス中に分散した粒径が１０ｎｍ未満
の微細析出物と、平均粒径が１μｍ未満で、体積分率が
全体の１％以下のＦｅ炭化物とから実質的になり、５５
０ＭＰａ以上の引張強度を有することを特徴とするプレ
ス成形性に優れた薄鋼板。

【００１８】（３）上記（１）または（２）におい
て、前記微細析出物の分布密度が１μｍ^３当たり５×１
０^４個以上であることを特徴とするプレス成形性に優れ
た薄鋼板。

【００１９】（４）上記（１）から（３）のいずれか
において、重量％で、Ｃ＜０．１０％、Ｔｉ：０．０３
〜０．１０％、Ｍｏ：０．０５〜０．６％を含み、Ｆｅ
を主成分とすることを特徴とするプレス成形性に優れた
薄鋼板。

【００２０】（５）上記（１）から（４）のいずれか
において、前記微細析出物がＴｉとＭｏとを含む炭化物
であることを特徴とするプレス成形性に優れた薄鋼板。

【００２１】（６）上記（４）において、Ｃ、Ｔｉ、
Ｍｏを以下の（１）式を満足するように含有し、かつ、
前記微細析出物がＴｉとＭｏとを含む炭化物であること
を特徴とするプレス成形性に優れた薄鋼板。０．５≦（Ｃ／１２）／｛（Ｔｉ／４８）＋（Ｍｏ／９６）｝≦１．５ …（１）ただし、上記（１）式中、Ｃ、Ｔｉ、Ｍｏは各成分の重
量％を表す。

【００２２】（７）上記（１）から（６）のいずれか
において、穴広げ率：８０％以上、引張強度：７００Ｍ
Ｐａ以上であり、引張強度をＴＳ（ＭＰａ）、伸びをＥ
Ｌ（％）、板厚をｔ（ｍｍ）としたときにＴＳ×ＥＬ＞
１２０００×ｔ^０．２を満たすことを特徴とするプレス
成形性に優れた薄鋼板。

【００２３】（８）上記（１）から（７）のいずれか
において、表面に溶融亜鉛系めっき皮膜を有することを
特徴とするプレス成形性に優れた薄鋼板。

【００２４】（９）上記（１）から（８）のいずれか
に記載の鋼板からなる部材を準備する第１の工程と、前
記部材にプレス成形を施して所望の形状のプレス成形品
に加工する第２の工程とを有する薄鋼板の加工方法。

【００２５】（１０）上記（９）において、前記プレ
ス成形品は、自動車用部品、特に自動車用足廻り部材で
あることを特徴とする薄鋼板の加工方法。

【００２６】（１１）上記（１）から（８）のいずれ
かに記載の鋼板により製造された自動車用部品。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明の薄鋼板は、フェライト単相組織のマト
リックスと、該マトリックス中に分散した粒径が１０ｎ
ｍ未満の微細析出物とから実質的になり、５５０ＭＰａ
以上の引張強度を有するものである。これにより、高強
度でありながら、優れた穴広げ率および全伸びを示す薄
鋼板が得られる。

【００２８】マトリックスをフェライト単相組織とした
のは、鋼の加工性はフェライトが最も良いからである。
ベイナイトやマルテンサイト、アシキュラーフェライ
ト、ベイニティックフェライトは転位密度が高く、加工
性は低い。また、パーライトは破壊の起点となるため全
体の塑性変形量を低減させてしまい、やはり加工性は低
い。残留オーステナイトは加工によりマルテンサイトに
変態することから、打ち抜き時に端面近傍にマルテンサ
イトを生じるため穴広げ率が低い。よって、本発明では
これらフェライト以外の相を実質的に含まないフェライ
ト単相組織のマトリックスとした。ここでフェライト単
相とは、完全に１００％フェライト組織のものに限るも
のではなく、断面組織観察などで９５％以上がフェライ
トであることを意図するものであり、９８％以上が望ま
しい。

【００２９】フェライト単相組織のマトリックスに微細
析出物を分散させたのは、転位密度を上げて高強度を実
現すると全伸びが低下するが、微細析出物での高強度化
はこのような不都合が生じ難いからである。また、微細
析出物の粒径を１０ｎｍ未満としたのは、１０ｎｍ以上
になると５５０ＭＰａ以上の強度を得難くなるからであ
る。また、１０ｎｍ以上の析出物で強化しようとする
と、析出物の体積率を多くしなければならず、必然的に
析出物形成元素の添加量を上げなければならない。した
がって、実際には析出物形成元素の添加量を上げたこと
にともなうフェライトの細粒化で強度を維持することに
なり全伸びが低下してしまう。以上のことから本発明で
は微細析出物の粒径を１０ｎｍ未満としたが、望ましく
は５ｎｍ以下であり、さらに高強度が必要な場合には３
ｎｍ以下とすることが望ましい。

【００３０】本発明において、析出物は特に限定され
ず、炭化物や窒化物等種々のものが可能であるが、Ｔｉ
とＭｏとを含む炭化物であることが好ましい。これは、
拡散速度が遅いＭｏをＴｉとともに析出させるため、析
出物の成長速度が遅くなり、微細析出物を得やすいため
である。微細析出物がＴｉとＭｏとを含む炭化物である
場合には、ＴｉとＭｏとの比Ｔｉ／Ｍｏが原子比で２．
０≧Ｔｉ／Ｍｏ≧０．２の範囲が好ましく、１．５≧Ｔ
ｉ／Ｍｏ≧０．７がさらに好ましい。この範囲でＴｉと
Ｍｏとを含む炭化物は極めて微細となり、本発明の効果
が最大となる。

【００３１】上述したように微細析出物が強度に寄与
し、粗大析出析出物は強度に寄与しないため、析出物は
微細なほど好ましく、そのため本発明ではフェライト単
相組織のマトリックスと、マトリックス中に分散した粒
径が１０ｎｍ未満の微細析出物とから実質的になること
を規定しているが、微細析出物の全てが１０ｎｍ未満で
ある必要はない。微細析出物のうち１０ｎｍ未満の析出
物数が全析出物数の９０％以上であれば所望の高強度を
実現することができる。この場合、析出物の残りの１０
％未満が１０ｎｍ以上となるが、１０ｎｍ以上の割合は
５％未満がより好ましい。また、１０ｎｍ以上の析出物
が大きすぎると析出物形成元素をいたずらに消費するこ
とから、１０ｎｍ以上の析出物が存在する場合でもその
大きさは５０ｎｍ以下にすることが好ましい。

【００３２】また、このような析出物とは別に、少量の
Ｆｅ炭化物を含有していても本発明の効果は損なわれな
い。しかしながら、平均粒径が１μｍ以上のＦｅ炭化物
を多量に含む場合、Ｆｅ炭化物は打ち抜き時のボイドの
発生を助長することから穴広げ率が低下する。そこで本
発明においては含有されるＦｅ炭化物の大きさの上限を
１μｍとし、含有体積率を全体の１％以下とする。以
下、これを実験によって説明する。

【００３３】種々のＦｅ炭化物粒径、体積率を得るた
め、Ｃ＝０．０３〜０．２％、Ｔｉ＝０．０３〜０．２
５％、Ｍｏ＝ｔｒ．〜０．８％を含む鋼を用いて、仕上
温度９００℃、巻取温度５００℃〜８００℃で熱間圧延
を行い、板厚２．３ｍｍの熱延鋼板を作製した。得られ
た鋼板のＦｅ炭化物の平均粒径と体積率を組織写真より
画像解析で求めるとともに、穴広げ率を求めた。平均粒
径については面積に対して円相当直径で計算した。図１
は、Ｆｅ炭化物平均粒径と穴広げ率との関係を示すグラ
フであるが、Ｆｅ炭化物の平均粒径が１μｍを超えると
穴広げ率が８０％未満となり、劣化する傾向があること
がわかる。図２はＦｅ炭化物の体積率と穴広げ率との関
係を示すグラフであるが、Ｆｅ炭化物の体積率が１％を
超えると穴広げ率が８０％未満となり、穴広げ率が劣化
することがわかる。

【００３４】なお、Ｆｅ炭化物の含有体積率のより好ま
しい範囲は０．５％以下であり、さらに好ましくは０．
２％以下である。

【００３５】引張強度を５５０ＭＰａ以上としたのは、
本発明が対象とする自動車等の輸送機材や構造材料等の
用途では５５０ＭＰａ以上が要求されるからである。引
張強度のより好ましい値は７００ＭＰａ以上であり、７
８０ＭＰａ以上の高強度とすることが一層望ましい。

【００３６】上記微細析出物の分布密度は、１μｍ^３当
たり５×１０^４個以上であることが好ましい。微細析出
物の分布密度は高強度を得るために重要な要素であり、
鋼中に微細析出物を均一に分散析出させることが好まし
い。上記微細析出物の分布密度が１μｍ^３当たり５×１
０^４個未満であると高強度が得難くなる。望ましくは１
μｍ^３当たり１×１０^５個以上であり、さらに高強度が
必要な場合には１μｍ ^３当たり２×１０^５個以上が望ま
しい。以下、このことを実験結果によって説明する。

【００３７】種々の微細析出物密度を得るため、Ｃ＝
０．０３〜０．２％、Ｔｉ＝０．０３〜０．２５％、Ｍ
ｏ＝ｔｒ．〜０．８％を含む鋼を用いて、仕上温度９０
０℃、巻取温度５００〜８００℃で熱間圧延を行い、板
厚２．３ｍｍの熱延鋼板を作製した。得られた熱延鋼板
の強度と微細析出物密度との関係を図３に示す。微細析
出物密度が１μｍ^３あたり５×１０^４個以上で５５０Ｍ
Ｐａの強度が実現され、１×１０^５個以上で７００ＭＰ
ａ以上、２×１０^５個以上で７８０ＭＰａ以上の強度が
実現されることがわかる。

【００３８】本発明は、上記組織が形成されればよく、
その成分組成は特に限定されないが、Ｃを０．１０％以
上含有させると強度を担う微細析出物が粗大化しやすく
なり、高強度化を目的に含有させたＣにより逆に強度が
低下しやすくなることから、Ｃを０．１０％未満とする
ことが好ましい。また、析出物形成元素のうち、少量の
添加で高強度を得やすいＴｉを添加することが望まし
い。この場合に、Ｔｉ添加量が０．０３％未満ではＴｉ
炭化物量が少なくなり５５０ＭＰａ以上の強度の強度が
得られにくくなり、逆に、０．１０％を超えて添加する
とフェライト粒が微細化し、全伸びが低下しやすくなる
ことから、Ｔｉ量は０．０３〜０．１０％が好ましい。
また、ＭｏもＴｉとともに微細な析出物を形成し、鋼の
高強度化に寄与する元素であり、添加することが望まし
い。この場合に、Ｍｏ添加量が０．０５％未満ではＭｏ
を含む炭化物の量が少なくなり５５０ＭＰａ以上の強度
が得られにくくなり、逆に０．６％を超えると低温変態
相が形成され、穴広げ性が低下しやすくなることから、
Ｍｏ量は０．０５〜０．６％が好ましい。さらに、鋼中
のＣと（Ｔｉ＋Ｍｏ）との原子数比、すなわち、（Ｃ／
１２）／｛（Ｔｉ／４８）＋（Ｍｏ／９６）｝の値が
０．５〜１．５となるように、Ｃ、Ｔｉ、Ｍｏの含有量
を調整すると、ＴｉとＭｏとを含む炭化物が微細に析出
しやすくなる。その結果、高強度でありながら優れたプ
レス成形性が容易に得られるようになる。したがって、
上記原子比が０．５〜１．５を満たすことが望ましい。
さらに、この原子比が０．８〜１．３を満たすことがよ
り望ましい。

【００３９】また、本発明の薄鋼板において、穴広げ率
の好ましい範囲を８０％以上とする。通常、剪断面はそ
のまま加工されるため、穴広げ率は重要な要素であり、
その値はプレスわれの原因とならない８０％以上が好ま
しい。さらに良好な穴広げ性が要求される場合には１０
０％以上とすることが望ましい。

【００４０】引張強度をＴＳ（ＭＰａ）、伸びをＥＬ
（％）とした場合に、ＴＳ・ＥＬの値は材料の吸収エネ
ルギーの指標となり、プレスわれの生じ難さを把握する
ために有効であるが、鋼板の強度ごとに要求される値が
異なる。また、ＥＬは板厚に依存する値である。したが
って、強度レベルごとに、全伸び不足によるプレスわれ
の問題が生じない板厚ｔの関数として表されたＴＳ・Ｅ
Ｌの好ましい範囲が存在する。板厚の異なる薄鋼板のＥ
ＬはＯｌｉｖｅｒの式で換算が可能であり、板厚の０．
２乗に比例する。そこで、ＴＳ・ＥＬの下限値の板厚ｔ
（ｍｍ）による補正についてはｔ^０．２とした。ＴＳ・
ＥＬの下限値の係数としては、自動車の足回り部品であ
るアームのプレス型を用いた実験により決定した。すな
わち、板厚３．２ｍｍで、種々のＴＳ・ＥＬの値を有し
強度が７００ＭＰａ以上の鋼板を用意し、１２００ｔｏ
ｎプレス機で実際にプレスを行い、成型部品に割れが生
じたかどうかでプレスの具合を目視評価した。ＴＳ・Ｅ
Ｌの値が１２０００×３．２ ^０．２＝１５１４３以上の
鋼板では割れは認められずプレス成形可能であった。こ
の結果を導いた実験結果について説明する。

【００４１】Ｃ＝０．０４％、Ｔｉ＝０．０９％、Ｍｏ
＝０．２％を含む鋼を溶製し、熱間圧延を行った。板厚
は３．５ｍｍ〜２．７ｍｍまで変化させた。得られた鋼
板の引張特性をＪＩＳ５号試験片で評価した。鋼板のＴ
Ｓは７１０ＭＰａ〜８５０ＭＰａであった。同時に、１
２００ｔｏｎプレス機で自動車の足回り部品であるアー
ムを作製した。プレスではプレス割れの有無を目視で評
価し、割れのないものを○、割れの認められたものを×
とした。得られたプレス結果と引張試験値より計算で求
めたＴＳ×ＥＬ／ｔ^０．２との関係を図４に示す。図４
よりＴＳ×ＥＬ／ｔ^０．２が１２０００を超えるとプレ
ス割れが生じなくなることがわかる。以上より、引張強
度がより好ましい７００ＭＰａ以上の場合には、ＴＳ×
ＥＬの値が１２０００×ｔ^０．２以上であることが好ま
しいことがわかる。

【００４２】通常、穴広げ性の要求される加工は板厚が
６ｍｍ以下の鋼板であり、かつ本発明の効果は６ｍｍ以
下の板厚の鋼板でより大きなものとなる。よって、本発
明を適用する鋼板の板厚は６ｍｍ以下が望ましい。

【００４３】本発明の薄鋼板には、表面に溶融亜鉛系め
っき皮膜を形成し、溶融亜鉛系めっき鋼板としたものも
含む。本発明の薄鋼板は良好なプレス成形性を有するこ
とから、溶融亜鉛系めっき皮膜を形成しても良好なプレ
ス成形性を維持することができる。ここで、溶融亜鉛系
めっきとは、亜鉛および亜鉛を主体とした溶融めっきで
あり、亜鉛の他にＡｌ、Ｃｒ等の合金元素を含んだもの
を含む。このような溶融亜鉛系めっきを施した本発明の
高張力熱延鋼板は、めっきままでもめっき後合金化処理
を行ってもかまわない。めっき前焼鈍温度については、
４５０℃未満ではめっきがつかず、７５０℃超えでは強
度低下が生じやすい。そのため、焼鈍温度は４５０℃以
上、７５０℃以下が好ましい。

【００４４】本発明の鋼板の製造方法は、特に規定する
ものではないが、オーステナイト域で熱間圧延を終了す
ることが好ましい。これは、仕上温度がＡｒ_３変態点を
下回ると粗大粒が発生し、全伸びが低下するとともに、
フェライト域圧延では析出物がひずみ誘起現象を起こ
し、粗大化するためである。ランナウトテーブルの冷却
パターンについては特に規定はなく、どのような冷却パ
ターンを用いても本発明の効果に差違はない。巻取りに
ついてはフェライト単相とするため５７０℃以上の巻取
温度で巻取るのが好ましい。５７０℃未満では組織が転
位を多く含んだベイニティックフェライトやベイナイト
になることからやはり全伸びが低下してしまう。また、
巻取温度が７００℃超ではパーライトが生成しやすくな
るため、巻取温度を７００℃以下とすることが好まし
い。

【００４５】また、本発明の鋼板は、熱延鋼板でも冷延
鋼板でもよく、いずれも同様な効果が得られる。熱延鋼
板の場合、スケールのついた状態でも酸洗材でもその特
性に差異はない。調質圧延についても通常行われる条件
であれば問題はない。また、上記溶融亜鉛めっきは、酸
洗後であってもスケールのついたままであってもよい。
電気めっきを施したものでもかまわず、化成処理を施し
たものであっても特に問題はない。鋳造後直ちにまたは
補熱を目的とした加熱を施した後にそのまま熱間圧延を
行う直送圧延を行ったものであっても本発明の効果に影
響はない。また、粗圧延後に仕上圧延前もしくは仕上圧
延中に圧延材を加熱または保熱しても、粗圧延後に圧延
材を接合して行う連続圧延を行っても、また、圧延材の
加熱と連続圧延とを同時に行っても本発明の効果は損な
われない。

【００４６】本発明の薄鋼板は、機械加工性、特に優れ
た穴広げ率および全伸びを有するので、これをプレス成
形した場合、その特質が活かされ、自動車用部材、特に
サスペンションアーム等の足廻り部材のような高いプレ
ス成形性が要求される部材を良好な品質で製造すること
ができる。以下に具体的に、本発明に係る薄鋼板の加工
方法、換言すればプレス成形品の製造方法について説明
する。

【００４７】図６は、本発明に係る薄鋼板の加工方法の
作業フローの一例を示すフローチャートである。この作
業フローは、通常、本発明に係る鋼板を製造することま
たはその製造された鋼板を例えばコイルにして目的場所
に搬送することを前工程としており、まず、本発明に係
る薄鋼板を準備することから始まる（Ｓ０、Ｓ１）。こ
の鋼板に対してプレス加工を施す前に、鋼板に対して前
処理的な加工を施すこともあれば（Ｓ２）、裁断機によ
り所定の寸法や形状に加工することもある（Ｓ３）。前
者のＳ２の工程では、例えば鋼板の幅方向の所定箇所に
切り込みや穿孔を行い、引き続くプレス加工を終えた段
階またはそのプレス加工の過程で、所定の寸法および形
状のプレス成形品または被プレス加工部材として切り離
すことができるようにしておく。後者のＳ３の工程で
は、最終的なプレス成形品の寸法、形状等を予め考慮し
て、所定の寸法および形状の鋼板部材に加工（したがっ
て裁断）するようにしておく。その後、Ｓ２およびＳ３
の工程を経由した部材には、プレス加工が施され、最終
的に目的とする寸法・形状の所望のプレス成形品が製造
される（Ｓ４）。このプレス加工は、通常は多段階で行
われ、３段階以上７段階以下であることが多い。

【００４８】Ｓ４の工程は、Ｓ２およびＳ３の工程を経
由した部材に対してさらに所定の寸法や形状に裁断する
工程を含む場合もある。この場合の「裁断」という作業
は、例えば、少なくともプレス加工の過程で、Ｓ２およ
びＳ３の工程を経由した部材の端部のような最終的なプ
レス成形品には不要部分を切り離す作業であっても構わ
ないし、また、Ｓ２の工程で設けられた鋼板の幅方向の
切り込みや穿孔に沿って被プレス加工部材を切り離す作
業であっても構わない。

【００４９】なお、図６中、Ｎ１ないしＮ３は、鋼板、
部材、プレス成形品を、機械的にあるいは作業員による
搬送作業である場合がある。

【００５０】こうして製造されるプレス成形品は、必要
に応じて次工程に送られる。次工程としては、例えば、
プレス成形品にさらに機械加工を施し、寸法や形状を調
整する工程、プレス成形品を所定場所に搬送し、格納す
る工程、プレス成形品に表面処理を施す工程、プレス成
形品を用いて自動車のような目的物を組み立てる組立工
程がある。

【００５１】図７は、図６に示した作業を実際に行う装
置と鋼板、部材、プレス成形品の流れとの関係を示すブ
ロック図である。この図においては、本発明に係る薄鋼
板はコイル状で準備されており、プレス加工機によりプ
レス成形品が製造される。プレス加工機は多段プレスを
行う機種のものであるが、本件発明はこれに限定されな
い。

【００５２】プレス加工機の前段に、裁断機その他の前
処理機械を設置する場合（図７の（ａ））もあれば、設
置しない場合（図７の（ｂ））もある。裁断機が設置さ
れる場合には、コイルから供給される長尺の本発明に係
る鋼板から、必要な寸法または形状の部材を裁断し、こ
の部材がプレス加工機においてプレス加工され、所定の
プレス成形品となる。鋼板の幅方向に切り欠きや穿孔を
施す前処理機械が設置される場合には、プレス加工機に
おいてその切り欠きや穿孔に沿って裁断が行われても構
わない。前処理機械を設置しない場合には、プレス加工
機において鋼板がプレス加工される過程で、裁断が行わ
れ、最終的に所定の寸法、形状を有するプレス成形品が
製造される。なお、図７における「裁断」の意味は、図
６における裁断と同じである。

【００５３】こうして製造されるプレス成形品は、その
原材料として穴広げ率および全伸びに優れている本発明
に係る薄鋼板を使用しているので、良好な品質で無理な
くこれを製造することができる。このような特長は、プ
レス成形品が自動車用部材、特にサスペンションアーム
等の足廻り部材である場合に特に有用である。

【００５４】

【実施例】（実施例１）表１に示す成分組成の鋼を溶解
し、表１に示す条件で熱間圧延を行った。得られた鋼板
の組織および析出物を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によ
り観察するとともに、ＪＩＳ５号試験片を切り出して引
張試験を行い、さらに穴広げ率を測定するとともに、実
際にプレス成形を行いプレス成形性を評価した。表１に
各鋼板の化学成分、熱延条件、マトリックスの組織、析
出物の径、析出物の分布密度を示し、表２に板厚、引張
特性、穴広げ率、プレス成形結果を示す。なお、表１の
Ａ値は、上記（１）式の（Ｃ／１２）／｛（Ｔｉ／４
８）＋（Ｍｏ／９６）｝の値を示す。

【００５５】電子顕微鏡試料はツインジェット法を用い
た電解研磨法で作成し、加速電圧２００ｋＶで観察し
た。微細析出物が母相に対して計測可能なコントラスト
になるように母相の結晶方位を制御し、析出物の数え落
としを最低限にするために焦点を正焦点からずらしたデ
フォーカス法で観察を行った。また、析出物粒子の計測
を行った領域の試料の厚さは電子エネルギー損失分光法
を用いて、弾性散乱ピークと非弾性散乱ピーク強度を測
定することで評価した。この方法により、粒子数の計測
と試料厚さの計測を同じ領域について実行することがで
きる。粒子数の測定は、試料の０．５×０．５μｍの領
域４箇所について行い、１μｍ^２当たりに投影されて観
察される粒子数として算出した。この値と試料厚さから
１μｍ^３当たりの析出物粒子の数を算出した。また、析
出物はエネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＸ）により分
析した。

【００５６】穴広げ率は、１３０ｍｍ角の板を切りだ
し、鉄連規格に沿って１０ｍｍφの穴を打ち抜いた後
に、頂角６０度の円錐ポンチをバリと反対側から押し上
げ、亀裂が発生した時点の直径の広がりを元径の割合と
して求めた。

【００５７】プレス成形性は、１２００ｔｏｎプレス機
を用いて実際に自動車の足回りに用いられるローアアー
ムをプレスし、プレス部品のプレスわれを調査すること
により評価した。われは目視で評価し、表２ではプレス
できたものを○、われを生じたものを×で示した。

【００５８】Ｎｏ．１〜３は本発明例、Ｎｏ．４、５は
比較例である。Ｎｏ．１〜３は、本発明のフェライト単
相組織のマトリックスに粒径１０ｎｍ未満の微細析出物
が分散した組織を有していた。Ｎｏ．１の鋼板の電子顕
微鏡写真を図５に示す。この写真より１０ｎｍ未満の微
細析出物が高密度でフェライトマトリックス中に均一に
分散しているのが確認される。ＥＤＸ分析の結果より、
これらの微細析出物はＴｉとＭｏを含む炭化物であるこ
とを確認した。また、Ｎｏ．１〜３では、８００ＭＰａ
以上という高強度を有しながら、優れた穴広げ性と全伸
びを示し、プレス結果も良好であった。これに対し比較
例のＮｏ．４は組織がベイナイト（Ｂ）であり、全伸び
が低く、プレスでわれが生じた。Ｎｏ．５は組織がフェ
ライト＋パーライト（Ｆ＋Ｐ）であり、穴広げ率が低
く、プレスでわれが生じた。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【表２】

【００６１】（実施例２）表３に示す成分の鋼を１２５
０℃に加熱後、仕上げ温度８９０℃、巻取温度６４０℃
で熱間圧延を行い、板厚約１．６ｍｍの鋼板を作製し
た。それら鋼板を酸洗後、合金化溶融亜鉛めっきを施し
た。得られためっき鋼板について、組織観察を行い、鋼
板の組織を同定した。また、電子顕微鏡を用いて微細炭
化物の析出状態を観察し、析出物の平均粒径を求めた。
さらに得られた鋼板からＪＩＳ５号試験片および穴広げ
穴広げ試験片を採取し、引張試験および穴広げ試験を行
った。表３に、組織、析出物の平均粒径および分布密
度、引張強度（ＴＳ）、伸び（Ｅｌ）、穴広げ率（λ）
を併記する。なお、表３においても、Ａ値は、上記
（１）式の（Ｃ／１２）／｛（Ｔｉ／４８）＋（Ｍｏ／
９６）｝の値を示す。

【００６２】表３に示すように、本発明例であるＮｏ．
６は、平均粒径が２ｎｍであり、実質的に粒径が１０ｎ
ｍ未満であるため、溶融亜鉛系めっきを行ってもＥｌお
よびλとも良好な値を示すのに対し、比較例のＮｏ．
７，８は析出物が大きすぎλが低い値となった。

【００６３】

【表３】

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高強度でありながら穴広げ率および全伸びのいずれも良
好であるといった、従来とは全く異なる優れたプレス成
形性を有する薄鋼板が提供される。したがって、本発明
に係る薄鋼板は、自動車等の輸送機材や構造材料等に用
いられる鋼板として極めて工業的価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｆｅ炭化物平均粒径と穴広げ率との関係を示す
グラフ。

【図２】Ｆｅ炭化物の体積率と穴広げ率との関係を示す
グラフグラフ。

【図３】鋼板の強度と微細析出物密度との関係を示すグ
ラフ。

【図４】プレス結果と引張試験値より計算で求めたＴＳ
×ＥＬ／ｔ^０．２との関係を示すグラフ。

【図５】本発明に係る薄鋼板の金属組織を示す透過型電
子顕微鏡写真。

【図６】本発明に係る薄鋼板の加工方法の作業フローの
一例を示すフローチャート。

【図７】図６に示した作業を実際に行う装置と鋼板、部
材、プレス成形品の流れとの関係を示すブロック図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤孝信東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者前田英司東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者山本徹夫東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者村尾安浩東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者佐藤馨東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者冨田邦和東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者山下敬士東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者益本博司東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェライト単相組織のマトリックスと、
該マトリックス中に分散した粒径が１０ｎｍ未満の微細
析出物とから実質的になり、５５０ＭＰａ以上の引張強
度を有することを特徴とするプレス成形性に優れた薄鋼
板。
【請求項２】フェライト単相組織のマトリックスと、
該マトリックス中に分散した粒径が１０ｎｍ未満の微細
析出物と、平均粒径が１μｍ未満で、体積分率が全体の
１％以下のＦｅ炭化物とから実質的になり、５５０ＭＰ
ａ以上の引張強度を有することを特徴とするプレス成形
性に優れた薄鋼板。
【請求項３】前記微細析出物の分布密度が１μｍ^３当
たり５×１０^４個以上であることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載のプレス成形性に優れた薄鋼板。
【請求項４】重量％で、Ｃ＜０．１０％、Ｔｉ：０．
０３〜０．１０％、Ｍｏ：０．０５〜０．６％を含み、
Ｆｅを主成分とすることを特徴とする請求項１から請求
項３のいずれか１項に記載のプレス成形性に優れた薄鋼
板。
【請求項５】前記微細析出物がＴｉとＭｏとを含む炭
化物であることを特徴とする請求項１から請求項４のい
ずれか１項に記載のプレス成形性に優れた薄鋼板。
【請求項６】Ｃ、Ｔｉ、Ｍｏを以下の（１）式を満足
するように含有し、かつ、前記微細析出物がＴｉとＭｏ
とを含む炭化物であることを特徴とする請求項４に記載
のプレス成形性に優れた薄鋼板。０．５≦（Ｃ／１２）／｛（Ｔｉ／４８）＋（Ｍｏ／９６）｝≦１．５ …（１）ただし、上記（１）式中、Ｃ、Ｔｉ、Ｍｏは各成分の重
量％を表す。
【請求項７】穴広げ率：８０％以上、引張強度：７０
０ＭＰａ以上であり、引張強度をＴＳ（ＭＰａ）、伸び
をＥＬ（％）、板厚をｔ（ｍｍ）としたときにＴＳ×Ｅ
Ｌ＞１２０００×ｔ^０．２を満たすことを特徴とする請
求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプレス成形
性に優れた薄鋼板。
【請求項８】表面に溶融亜鉛系めっき皮膜を有するこ
とを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に
記載のプレス成形性に優れた薄鋼板。
【請求項９】請求項１から請求項８のいずれかに記載
の鋼板からなる部材を準備する第１の工程と、前記部材
にプレス成形を施して所望の形状のプレス成形品に加工
する第２の工程とを有する薄鋼板の加工方法。
【請求項１０】前記プレス成形品は、自動車用部品で
ある請求項９に記載の薄鋼板の加工方法。
【請求項１１】請求項１から請求項８のいずれかに記
載の鋼板により製造された自動車用部品。