CN105164298A - 镀锌钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

该镀锌钢板具备钢板和形成于所述钢板的表面的镀锌层，所述钢板的化学组成以质量％计含有C：超过0.100％且为0.500％以下、Si：0.0001％以上且低于0.20％、Mn：超过0.20％且为3.00％以下、Al：3.0％以上且10.0％以下、N：0.0030％以上且0.0100％以下、Ti：超过0.100％且为1.000％以下、P：0.00001％以上且0.0200％以下、S：0.00001％以上且0.0100％以下，剩余部分包含Fe及杂质，所述镀锌层以质量％计含有作为化学成分的Fe：0.01％以上且15％以下，剩余部分包含Zn及杂质，该镀锌钢板的比重为5.5以上且低于7.5。

Description

镀锌钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及汽车部件等中使用的镀锌性及扩孔性优异的高强度低比重镀锌钢板及其制造方法。
本申请基于2013年5月1日在日本申请的日本特愿2013-96427号主张优先权，将其内容援引于此。
背景技术
近年来，为了应对环境问题，以降低二氧化碳排出、降低燃料消耗为目的，期望汽车的轻量化。为了汽车的轻量化，钢材的高强度化为有效的手段。然而，在由于构件所需的刚性的关系而板厚的下限受到限制的情况下，即使将钢材高强度化也无法降低板厚，汽车的轻量化是困难的。
因此，本发明人们的一部分例如提出了如专利文献1～5中的那样在钢中大量添加Al而降低了比重的高Al含量钢板。它们解决了以往的高Al含量钢板的在轧制时产生裂纹等制造性差之类的问题及延展性低之类的问题。进而，本发明人们为了提高高Al含量钢板的延展性、热加工性及冷加工性，例如提出了如专利文献6中的那样将铸造后的凝固组织制成微细的等轴晶组织的方法。进而，本发明人们例如提出了如专利文献7中的那样通过将成分优化来改善高Al含量钢板的韧性的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-15909号公报
专利文献2：日本特开2005-29889号公报
专利文献3：日本特开2005-273004号公报
专利文献4：日本特开2006-176843号公报
专利文献5：日本特开2006-176844号公报
专利文献6：日本特开2008-261023号公报
专利文献7：日本特开2010-270377号公报
发明内容
发明所要解决的课题
最近，以工业规模生产延展性、加工性及韧性优异的高Al含量钢板正成为可能。但是，高Al含量钢板存在镀锌性差之类的问题。此外，高Al含量钢板与相同强度的一般的汽车用钢板相比扩孔性低，其用途存在限制。因此，为了扩大高Al含量钢板在汽车部件中的适用范围，镀锌性及扩孔性的改善是重要的课题。此外，高Al含量钢板具有良好的电弧焊接性等。然而，由于高Al含量钢板的点焊性与相同强度的一般的汽车用钢板相比较低，所以其用途存在限制。另外，镀锌性差是指在钢板中产生镀不上的区域、或者镀覆的密合性降低、或者这两方面都发生。
本发明鉴于这样的实际情况，提供改善添加了Al的低比重的高Al含量钢板的镀锌性及扩孔性、镀锌性及扩孔性优异的高强度低比重镀锌钢板及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明人们为了提高高Al含量钢板的镀锌性及扩孔性，本发明人们基于上述专利文献7中提出的延展性、加工性及韧性优异的高强度低比重高Al含量钢板的化学成分，进行了热浸镀锌的条件的研究。其结果是，本发明人们发现，通过根据需要对进行了退火或机械去氧化皮、酸洗等处理的热轧钢板或冷轧钢板进行预镀Ni，之后在适当的条件下进行热浸镀锌，能够改善高Al含量钢板的镀锌性及扩孔性。进而，在热浸镀锌后，通过在适当的条件下进行合金化加热处理，能够改善成形性、涂装耐蚀性、焊接性等。另外，以下，有时将高Al含量钢板简称为钢板。
进而，本发明人们为了提高对高Al含量钢板进行了热浸镀锌处理和根据需要的合金化处理而成的镀锌钢板的点焊性，对使点焊性降低的元素进行了研究。其结果是，本发明人们发现，镀锌钢板的点焊性受到镀锌钢板的Mn含量的影响较大，并且，通过降低镀锌钢板的Mn含量，能够大幅改善镀锌钢板的点焊性。
本发明的主旨如下。
(1)本发明的一方式所述的镀锌钢板具备钢板和形成于所述钢板的表面的镀锌层，所述钢板中，作为化学成分，以质量％计含有C：超过0.100％且为0.500％以下、Si：0.0001％以上且低于0.20％、Mn：超过0.20％且为3.00％以下、Al：3.0％以上且10.0％以下、N：0.0030％以上且0.0100％以下、Ti：超过0.100％且为1.000％以下、P：0.00001％以上且0.0200％以下、S：0.00001％以上且0.0100％以下，以质量％计所述C及所述Ti的含量的和满足0.200＜C+Ti≤1.500，所述Al及所述Si的含量的积满足Al×Si≤0.8，剩余部分包含Fe及杂质，所述镀锌层中，作为化学成分，以质量％计含有Fe：0.01％以上且15％以下、Ni：0.05％以上且1.0％以下、Al：0.15％以上且2.0％以下，剩余部分包含Zn及杂质，所述镀锌钢板的比重为5.5以上且低于7.5。
(2)根据上述(1)所述的镀锌钢板，其中，所述镀锌层也可以是作为所述化学成分以质量％计含有Fe：0.01％以上且低于7％的热浸镀锌层。
(3)根据上述(1)所述的镀锌钢板，其中，所述镀锌层也可以是作为所述化学成分以质量％计含有Fe：7％以上且15％以下的合金化热浸镀锌层。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的镀锌钢板，其中，所述钢板中，作为所述化学成分，也可以以质量％计进一步含有选自由Nb：0.300％以下、V：0.50％以下、Cr：3.00％以下、Mo：3.00％以下、Ni：5.00％以下、Cu：3.00％以下、B：0.0100％以下、Ca：0.0100％以下、Mg：0.0100％以下、Zr：0.0500％以下、REM：0.0500％以下组成的组中的1种或2种以上的元素。
(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的镀锌钢板，其中，所述钢板的Mn含量以质量％计也可以超过0.20％且为0.50％以下。
(6)根据本发明的其他方式所述的镀锌钢板的制造方法，其中，对下述钢板进行将每一面的镀Ni附着量设为0.2～2g/m2的预镀Ni处理，所述钢板的化学成分以质量％计含有C：超过0.100％且为0.500％以下、Si：0.0001％以上且低于0.20％、Mn：超过0.20％且为3.00％以下、Al：3.0％以上且10.0％以下、N：0.0030％以上且0.0100％以下、Ti：超过0.100％且为1.000％以下、P：0.00001％以上且0.0200％以下、S：0.00001％以上且0.0100％以下，以质量％计所述C及所述Ti的含量的和满足0.200＜C+Ti≤1.500，所述Al及Si的含量的积满足Al×Si≤0.8，剩余部分包含Fe及杂质；对于进行了所述预镀Ni处理的所述钢板，进行以20℃/秒以上的升温速度加热至430℃～480℃的温度为止的加热处理；进一步在浴温度为440℃～470℃、Al为0.1％以上且0.4％以下、剩余部分包含Zn及杂质的镀锌浴中浸渍所述钢板，进行热浸镀锌处理。
(7)根据上述(6)所述的镀锌钢板的制造方法，其中，进行所述热浸镀锌处理后，可以进一步以470℃～560℃的加热温度、且10秒～40秒的加热时间进行合金化加热处理。
发明效果
根据上述(1)～(7)的各方式，能够提供制造性良好、且镀锌性及扩孔性优异的高强度低比重镀锌钢板。此外，根据上述(5)的方式，能够提供不仅镀锌性及扩孔性优异、而且通过控制镀锌钢板中的Mn量从而点焊性也优异的高强度低比重镀锌钢板，产业上的贡献极其显著。
附图说明
图1是合金化热浸镀锌钢板中的Mn含量与电阻点焊接头的十字抗拉强度(CTS)的关系图。
具体实施方式
本发明人们进行了用于提高对高Al含量钢板进行了热浸镀锌处理和根据需要的合金化热浸镀锌处理的镀锌钢板的镀锌性及扩孔性的研究。具体而言，制造在本发明人们在上述专利文献7中提出的延展性、加工性及韧性优异的高强度低比重高Al含量钢板的化学成分中改变了合金元素的含量的各种钢，对所制造的钢实施轧制、退火等，在实验室中制造了热轧钢板及冷轧钢板。进而，对所制造的热轧钢板及冷轧钢板，在包含预镀Ni处理的有无等的各种条件下进行热浸镀锌，对镀锌性及热浸镀锌前后的扩孔性进行了评价。另外，对高Al含量钢板进行了热浸镀锌处理和根据需要的合金化热浸镀锌处理而得到的本实施方式所述的镀锌钢板为高强度且低比重的镀锌钢板。
对于高Al含量钢板，在将钢板加热至高温后的冷却工序中进行热浸镀锌的通常的热浸镀锌方法中，产生没有形成镀层的部位(镀不上)、或者镀覆密合性低等得不到良好的镀锌性。然而，本发明人们首次发现，通过对根据需要进行了退火或机械去氧化皮、酸洗等处理的热轧钢板或冷轧钢板，进行预镀Ni，之后，将钢板进行再加热，并进行热浸镀锌，可以大幅改善钢板的镀锌性。此外，就通常的热浸镀锌方法而言，在镀锌钢板中，得不到良好的扩孔性。然而，本发明人们首次发现，通过对热轧钢板或冷轧钢板进行预镀Ni，之后，将钢板以20℃/秒以上的升温速度加热至430℃～480℃后，在镀锌浴中浸渍钢板而进行热浸镀锌，所得到的镀锌钢板的扩孔性发生改善。首次发现，优选通过在热浸镀锌后进一步以470℃～570℃的加热温度、且10秒～40秒的加热时间进行合金化加热处理，镀锌钢板的扩孔性发生大幅改善。
进而，本发明人们为了提高镀锌钢板的点焊性，进行了研究。具体而言，由在本发明人们在上述专利文献7中提出的延展性、加工性及韧性优异的高强度低比重高Al含量钢板的化学成分中改变了合金元素的含量的各种钢，在实验室中制造热轧钢板及冷轧钢板，对所制造的钢板进行预镀Ni，之后，在镀锌浴中浸渍钢板，进行热浸镀锌。然后，评价所得到的镀锌钢板的点焊性。另外，所得到的镀锌钢板的抗拉强度约为500MPa，板厚在镀覆前的钢板为热轧钢板时为2.3mm，为冷轧钢板时为1.2mm。另外，镀锌钢板的点焊性利用通过依据JISZ3137的拉伸试验得到的电阻点焊接头的十字抗拉强度(CrossTensionStrength)进行评价。此外，点焊使用通常的点焊机，按照设t为镀锌钢板的板厚时，熔核直径达到的方式调整焊接条件来进行。图1是整理镀锌钢板中的Mn含量给对热轧钢板进行了合金化热浸镀锌处理的镀锌钢板的十字抗拉强度(CTS)造成的影响的图。如图1中所示的那样，获知通过以质量％计将镀锌钢板中的Mn含量设为0.5％以下，CTS大幅提高。获知即使是对冷轧钢板进行镀锌的情况下，也与热轧钢板的情况同样地，通过将钢板中的Mn含量设为0.5％以下，CTS大幅提高。另外，CTS根据钢板的板厚、钢板的抗拉强度所要求的值而不同。例如，在板厚为2.3mm的热轧钢板的情况下，CTS优选为8.0kN以上，在板厚为1.2mm的冷轧钢板的情况下，CTS优选为5.0kN以上。
接着，对成为本实施方式中的镀锌性及扩孔性优异的镀锌钢板的母材的高Al含量钢板的化学成分的限定理由进行说明。另外，％是指质量％。
C：超过0.100％且为0.500％以下
C是为了将铸造时的凝固组织制成微细的等轴晶组织所必须的元素。因此，C含量设为超过0.100％。另一方面，若C含量超过0.500％，则镀锌钢板的韧性、电弧焊接性发生劣化。因此，C含量设为超过0.100％且为0.500％以下。
Ti：超过0.100％且为1.000％以下
Ti是为了将铸造时的凝固组织制成微细的等轴晶组织所必须的元素。因此，Ti含量设为超过0.100％。另一方面，若Ti含量超过1.000％，则镀锌钢板的韧性劣化。因此，Ti含量设为超过0.100％且为1.000％以下。此外，为了使预镀Ni处于适宜的状态，将Ti含量设为0.300％以上较佳。其理由是由于，Ti在预镀Ni处理中起到抑制Ni的扩散的作用。因此，Ti含量的下限优选为0.300％，更优选为0.310％，进一步优选为0.320％。
0.200％＜C+Ti≤1.500％
另外，为了将铸造时的凝固组织制成微细的等轴晶组织，将C含量与Ti含量的和、即C+Ti设为超过0.200％且为1.500％以下。此外，为了使预镀Ni处于适宜的状态，C+Ti优选为0.300％以上，更优选为0.400％以上，进一步优选为0.500％以上。C+Ti的上限优选为1.300％，更优选为1.200％，进一步优选为1.000％。
Al：3.0％以上且10.0％以下
Al是用于达成镀锌钢板的低比重化的必须的元素。Al含量低于3.0％时，低比重化的效果不充分，无法将比重设为低于7.5。另一方面，若Al含量超过10.0％，则金属间化合物的析出变得显著，延展性、加工性及韧性劣化。因此，Al含量设为3.0％以上且10.0％以下。为了得到更良好的延展性，优选将Al含量的上限设为6.0％。
Si：0.0001％以上且低于0.20％
Si一般会使镀锌钢板的镀锌性降低。此外，是使镀锌钢板的韧性劣化的元素，有必要使镀锌钢板的Si含量降低。因此，Si含量的上限设为低于0.20％。另一方面，考虑现状的精炼技术和制造成本，Si含量的下限设为0.0001％。
Al×Si≤0.8
另外，通过将Al含量与Si含量的积、即Al×Si设为0.8以下，能够得到极其良好的韧性。Al×Si优选尽可能地低，下限没有规定，但考虑精炼技术和制造成本，优选设为0.03。
Mn：超过0.20％且为3.00％以下
Mn是为了形成MnS而抑制因固溶S所致的晶界脆化而有效的元素。但是，Mn含量为0.20％以下时，体现不出其效果。此外，若Mn含量超过3.00％，则镀锌钢板的韧性劣化。因此，Mn含量设为超过0.20％且为3.00％以下。
另外，若Mn含量超过0.50％，则镀锌钢板的点焊性劣化。因此，在要求镀锌钢板的点焊性的情况下，Mn含量的上限优选设为0.50％。
P：0.00001％以上且0.0200％以下
P是在晶界中偏析而使晶界强度降低、使镀锌钢板的韧性劣化的杂质元素，优选使镀锌钢板中的P含量降低。因此，将P含量的上限设为0.0200％。此外，考虑现状的精炼技术和制造成本，P含量的下限设为0.00001％。
S：0.00001％以上且0.0100％以下
S是使镀锌钢板的热加工性及韧性劣化的杂质元素，优选使镀锌钢板中的S含量降低。因此，将S含量的上限设为0.0100％。此外，考虑现状的精炼技术和制造成本，S含量的下限设为0.00001％。
N：0.0030％以上且0.0100％以下
N是为了与Ti形成氮化物和/或碳氮化物、即TiN及Ti(C、N)而将凝固组织制成微细的等轴晶组织所必须的元素。该效果在N含量低于0.0030％时体现不出。此外，若N含量超过0.0100％，则因生成粗大的TiN而镀锌钢板的韧性发生劣化。因此，N含量设为0.0030％以上且0.0100％以下。
以上的元素是成为本实施方式中的镀锌钢板的母材的高Al含量钢板的基本成分、除上述元素以外的剩余部分包含Fe及杂质的化学组成是成为本实施方式中的镀锌的母材的高Al含量钢板的基本组成。然而，除了该基本成分以外，代替剩余部分的Fe的一部分，在成为本实施方式中的镀锌钢板的母材的高Al含量钢板中，根据所期望的强度水平、其他所需的特性，也可以添加Nb、V、Cr、Ni、Mo、Cu、B、Ca、Mg、Zr、REM中的1种或2种以上的元素。
Nb：0.300％以下
Nb是形成微细的碳氮化物的元素，对于抑制结晶粒的粗大化是有效的。为了提高镀锌钢板的韧性，优选添加0.005％以上的Nb。但是，若过量地添加Nb，则有时析出物变得粗大，镀锌钢板的韧性发生劣化。因此，Nb含量优选设为0.300％以下。
V：0.50％以下
V与Nb同样是形成微细的碳氮化物的元素。为了抑制结晶粒的粗大化，提高镀锌钢板的韧性，优选添加0.01％以上的V。若V含量超过0.50％，则有时镀锌钢板的韧性发生劣化。因此，V含量的上限优选为0.50％。
Cr：3.00％以下、
Mo：3.00％以下、
Ni：5.00％以下、
Cu：3.00％以下
Cr、Mo、Ni、Cu是使镀锌钢板的延展性及韧性提高的有效的元素。
但是，Cr含量、Mo含量、Cu含量若分别超过3.00％，则有时因镀锌钢板的强度的上升而损害韧性。此外，Ni含量若超过5.00％，则有时因镀锌钢板的强度的上升而损害韧性。因此，优选Cr含量的上限为3.00％、Mo含量的上限为3.00％、Ni含量的上限为5.00％、Cu含量的上限为3.00％。此外，为了提高镀锌钢板的延展性及韧性，优选Cr含量为0.05％以上、Mo含量为0.05％以上、Ni含量为0.05％以上、Cu含量为0.10％以上。
B：0.0100％以下
B是在晶界中偏析、抑制P及S的晶界偏析的元素。但是，若B含量超过0.0100％，则有时产生析出物而损害镀锌钢板的热加工性。因此，将B含量设为0.0100％以下。另外，为了通过晶界的强化使镀锌钢板的延展性、韧性及热加工性提高，B含量优选为0.0003％以上。
Ca：0.0100％以下、
Mg：0.0100％以下、
Zr：0.0500％以下、
REM：0.0500％以下
Ca、Mg、Zr、REM是对于控制硫化物的形态，抑制起因于S的镀锌钢板的热加工性、韧性的劣化而有效的元素。但是，即使过量地添加，效果也发生饱和，所以优选Ca含量设为0.0100％以下、Mg含量设为0.0100％以下、Zr含量设为0.0500％以下、REM含量设为0.0500％以下。此外，为了使镀锌钢板的韧性提高，优选Ca含量设为0.0010％以上、Mg含量设为0.0005％以上、Zr含量设为0.0010％以上、REM含量设为0.0010％以上。
接着，对本实施方式所述的镀锌钢板的特性进行说明。
镀锌钢板的比重为7.5以上时，与作为汽车用钢板通常使用的、与铁的比重7.86为相同程度的钢板的比重相比，轻量化效果小。因此，将镀锌钢板的比重设为低于7.5。此外，根据镀锌钢板的化学成分的范围，镀锌钢板的比重设为5.5以上。镀锌钢板的比重根据成分组成而决定，优选使有助于轻量化的Al含量增加。
关于镀锌钢板的抗拉强度及扩孔性，若考虑作为汽车用钢板所需的特性，则优选抗拉强度TS为440MPa以上、且扩孔率λ为80％以上。此外，TS×λ优选为30000MPa·％以上。
接着，对本实施方式所述的镀锌钢板的热浸镀锌层及合金化热浸镀锌层进行说明。
热浸镀锌层及合金化热浸镀锌层包含Fe、Ni、Al及作为剩余部分的Zn及杂质。另外，以下，％是指质量％。
在镀锌钢板中，在除了耐蚀性以外还要求更良好的成形性等的情况下，在热浸镀锌处理后，通过进行合金化加热处理，能够提高成形性、涂装耐蚀性、焊接性等特性。具体而言，浸渍到热浸镀锌浴中，进行热浸镀锌处理后，通过实施合金化加热处理，Fe在合金化热浸镀锌层中扩散，形成合金化的镀锌层。因此，本实施方式所述的镀锌钢板的镀锌层中的Fe量为0.01％以上且15％以下。
进行了合金化加热处理的合金化热浸镀锌层中的Fe量设为7％以上且15％以下。这是因为合金化热浸镀锌层中的Fe量低于7％时，镀锌钢板的剥片性(滑动性)降低，此外，若合金化热浸镀锌层中的Fe量超过15％，则镀锌钢板的粉化性降低。
这种情况下，合金化热浸镀锌钢板具备钢板和形成于所述钢板的表面的合金化热浸镀锌层，所述钢板的化学组成以质量％计含有C：超过0.100％且为0.500％以下、Si：0.0001％以上且低于0.20％、Mn：超过0.20％且为3.00％以下、Al：3.0％以上且10.0％以下、N：0.0030％以上且0.0100％以下、Ti：超过0.100％且为1.000％以下、P：0.00001％以上且0.0200％以下、S：0.00001％以上且0.0100％以下，以质量％计所述C及所述Ti的含量的和满足0.200＜C+Ti≤1.500，所述Al及所述Si的含量的积满足Al×Si≤0.8，剩余部分包含Fe及杂质，所述合金化热浸镀锌层以质量％计含有Fe：7％以上且15％以下、Ni：0.05％以上且1.0％以下、Al：0.15％以上且2.0％以下，剩余部分包含Zn及杂质，所述合金化热浸镀锌钢板的比重为5.5以上且低于7.5。
另一方面，没有进行合金化加热处理的热浸镀锌层中的Fe量设为低于7％。这是因为热浸镀锌层中的Fe量为7％以上时，有必要延长在镀锌浴中的浸渍时间等，生产率大幅降低。即使热浸镀锌层的Fe量低于7％，虽然得不到通过合金化而得到的镀锌钢板的成形性、涂装耐蚀性、焊接性等的提高效果，但是具有热浸镀锌层的镀锌钢板的耐蚀性良好。
这种情况下，热浸镀锌钢板具备钢板和形成于所述钢板的表面的热浸镀锌层，所述钢板的化学组成以质量％计含有C：超过0.100％且为0.500％以下、Si：0.0001％以上且低于0.20％、Mn：超过0.20％且为3.00％以下、Al：3.0％以上且10.0％以下、N：0.0030％以上且0.0100％以下、Ti：超过0.100％且为1.000％以下、P：0.00001％以上且0.0200％以下、S：0.00001％以上且0.0100％以下，以质量％计所述C及所述Ti的含量的和满足0.200＜C+Ti≤1.500，所述Al及所述Si的含量的积满足Al×Si≤0.8，剩余部分包含Fe及杂质，所述热浸镀锌层以质量％计含有Fe：0.01％以上且低于7％、Ni：0.05％以上且1.0％以下、Al：0.15％以上且2.0％以下，剩余部分包含Zn及杂质，所述热浸镀锌钢板的比重为5.5以上且低于7.5。
热浸镀锌层中或合金化热浸镀锌层中的Ni是通过预镀Ni处理而得到的Ni量。热浸镀锌层中或合金化热浸镀锌层中的Ni量设为0.05％以上且1.0％以下。热浸镀锌层中或合金化热浸镀锌层中的Ni量低于0.05％时，镀锌钢板的耐蚀性降低，若超过1.0％，则镀锌钢板的粉化性恶化。
热浸镀锌层中或合金化热浸镀锌层中的Al量设为0.15％以上且2.0％以下。这是因为热浸镀锌层中或合金化热浸镀锌层中的Al量低于0.15％时，镀锌钢板的粉化性、耐蚀性降低，若超过2.0％则镀锌钢板的涂装性、耐蚀性恶化。
热浸镀锌处理中使用的热浸镀锌浴中，Al为0.1％以上且0.4％以下，剩余部分包含Zn及杂质。另外，如上述那样，作为镀锌层中的Ni源，使用预镀Ni。
关于利用热浸镀锌处理的镀覆附着量，没有特别设置限制。然而，从镀锌钢板的耐蚀性的观点出发，每一面的镀覆附着量优选为5g/m2以上。即使在本实施方式所述的热浸镀锌钢板及合金化热浸镀锌钢板上，出于改善涂装性等的目的，实施上层镀覆、或实施各种处理、例如铬酸盐处理、磷酸盐处理、润滑性提高处理、焊接性提高处理等，也并非脱离本实施方式。
接着，对本实施方式所述的热浸镀锌钢板及合金化热浸镀锌钢板的制造方法进行说明。
本实施方式中，将钢水过热度设为50℃以下而铸造包含上述化学成分的钢，对所得到的钢坯进行热轧。进而，也可以实施机械去氧化皮或酸洗、冷轧及退火。另外，钢水过热度、液相线温度、钢水温度等温度的单位为摄氏温度。
所谓上述钢水过热度是指根据从化学成分的组成求出的液相线温度、从铸造时的钢水温度中减去而得到的值，即钢水过热度＝钢水温度－液相线温度。
若钢水过热度超过50℃，则在液相中结晶的TiN或Ti(C、N)凝聚，发生粗大化。因此，在液相中结晶的TiN或Ti(C、N)无法作为铁素体的凝固核有效地发挥功能，即使本实施方式所述的钢水的化学成分为上述的规定范围内，有时凝固组织也会变成粗大的柱状晶组织而在铸坯中产生裂纹。因此，钢水过热度优选设为50℃以下。钢水过热度的下限没有规定，通常为10℃。
钢坯的热轧工序中的加热温度若低于1100℃，则有时碳氮化物没有充分地固溶而得不到所需的强度、延展性。因此，加热温度的下限优选设为1100℃。加热温度的上限没有特别规定，但若加热温度超过1250℃，则有时结晶粒的粒径变大，热加工性降低，所以优选将上限设为1250℃。
精轧温度若低于800℃，则有时热加工性劣化，在热轧中产生裂纹。因此，精轧温度的下限优选设为800℃。精轧温度的上限没有特别规定，但若超过1000℃，则有时结晶粒的粒径变大，在冷轧时产生裂纹，所以优选设为1000℃。
卷取温度若低于600℃，则有时铁素体的回复及再结晶变得不充分，损害钢板的加工性。因此，卷取温度的下限优选设为600℃。另一方面，若卷取温度超过750℃，则有时再结晶的铁素体的结晶粒发生粗大化，钢板的延展性、热加工性及冷加工性降低。因此，卷取温度的上限优选设为750℃。
为了除去在热轧时生成的氧化皮，例如也可以进行使用张力整平机那样的机械去氧化皮和/或酸洗。
为了提高热轧钢板的延展性，也可以在热轧后进行退火。为了控制析出物的形态、提高延展性，热轧钢板的退火温度优选设为700℃以上。此外，若热轧钢板的退火温度超过1100℃，则有时结晶粒发生粗大化，晶界脆化被助长。因此，热轧钢板的退火温度的上限优选设为1100℃。
为了在对热轧钢板进行退火后除去氧化皮，也可以进行机械去氧化皮和/或酸洗。
也可以对热轧钢板实施冷轧及退火，制造冷轧钢板。以下，对冷轧钢板的优选的制造条件进行叙述。
从生产率的观点出发，冷轧的冷轧率优选为20％以上。此外，在冷轧后的退火时，为了促进再结晶，优选将冷轧率设为50％以上。此外，若冷轧率超过95％，则有时在冷轧时产生裂纹。因此，冷轧率优选设为95％以下。
为了充分地促进再结晶及回复，冷轧后的退火温度优选设为600℃以上。另一方面，若冷轧后的退火温度超过1100℃，则有时结晶粒发生粗大化，晶界脆化被助长。因此，冷轧钢板的退火温度的上限优选设为1100℃。
优选冷轧钢板的退火后的冷却速度为20℃/秒以上，冷却停止温度为450℃以下。这是为了防止因冷却中的晶粒生长所致的结晶粒的粗大化、起因于P等杂质元素向晶界中偏析的晶界脆化，提高延展性。冷却速度的上限没有规定，但超过500℃/秒在技术上是困难的。此外，由于冷却停止温度的下限依赖于致冷剂的温度，所以难以将冷却停止温度的下限设为低于室温。
在冷轧后的退火后，为了除去生成的氧化皮，也可以进行机械去氧化皮和/或酸洗。此外，在冷轧后的退火后，为了形状矫正及屈服点伸长的消失，也可以进行调质轧制。在调质轧制中，伸长率低于0.2％时其效果不充分，若伸长率超过2％，则屈服比大幅增大，并且伸长发生劣化。因此，优选将调质轧制中的伸长率设为0.2％以上且2％以下。
在热浸镀锌前，例如，作为中间处理，有必要对通过上述的方法得到的热轧钢板或冷轧钢板的表面进行预镀Ni处理。通过在其钢板的表面预镀Ni，表面被活化，即使是高Al含量钢板，也能够得到良好的镀覆润湿性、镀锌性。但是，为了对高Al含量钢板进行良好的预镀Ni处理，有必要将Ti设为上述的规定范围。
预镀Ni处理的方法可以是电镀、浸渍镀覆、喷镀中的任一者，每一面的镀覆附着量为0.2～2g/m2。对于成为本实施方式所述的镀锌钢板的母材的高Al含量钢板，在没有进行预镀Ni处理的情况下，得不到良好的镀覆润湿性、镀锌性。进而，无法防止产生镀不上等镀锌钢板的镀锌性的劣化。
另外，在进行预镀Ni处理之前，也可以将进行了退火或机械去氧化皮和/或酸洗等处理的热轧钢板或冷轧钢板的表面根据需要磨削0.1μm以上而除去。将钢板的表面磨削0.1μm以上而除去后，通过预镀Ni，从而在热浸镀锌处理后的合金化加热处理时，合金化被进一步促进，能够降低合金化加热处理时的加热温度。另外，关于合金化被促进的机制并不清楚，但认为因通过磨削而导入钢板的表面的应变的影响，表面发生活化。
作为将钢板的表面磨削而除去的方法，只要采用刷子研磨、砂纸研磨、机械研磨等方法即可。将钢板的表面磨削而除去的量低于0.1μm的情况下，得不到合金化促进效果。为了进一步得到合金化促进效果，优选将对钢板的表面磨削而除去的量设为0.5μm以上。
在进行预镀Ni处理后，对所得到的镀覆钢板，以20℃/秒以上的加热速度，进行加热处理至430℃～480℃。在其后的热浸镀锌处理中，在浴温度为440℃～470℃、Al：0.1～0.4％、剩余部分包含Zn及杂质的热浸镀锌浴中浸渍钢板，进行热浸镀锌处理。之后，根据需要，也可以以470℃～560℃的加热温度、且10秒～40秒的加热时间进行合金化加热处理。通过伴随该热浸镀锌处理的合金化加热处理，镀锌钢板的扩孔性大幅提高。在热浸镀锌处理中，加热速度低于20℃/秒时，由于Ni在钢板中扩散，所以得不到良好的镀锌性。此外，在热浸镀锌处理中，加热温度低于430℃或超过480℃的情况下在镀覆时容易产生镀不上。进而，在合金化加热处理中，加热温度低于470℃时合金化不充分，若超过560℃，则有时因碳化物的粗大化而导致镀锌钢板的扩孔性劣化。此外，关于合金化时间，由与合金化温度的平衡决定，10秒～40秒的范围是适当的。加热时间低于10秒时难以进行合金化，若超过40秒，则有时碳化物发生粗大化而扩孔性劣化。另外，即使是没有进行合金化加热处理的情况下，也可以得到镀锌钢板的扩孔性提高效果，但进行合金化加热处理能够得到更大的提高效果。关于通过合金化加热处理而扩孔性提高的理由并不清楚，但认为通过上述加热温度下的短时间的加热处理，作为碳化物固定的碳的一部分适度地固溶，在结晶晶界中扩散，从而晶界强度提高。
在热浸镀锌处理及合金化加热处理之后，为了最终的形状矫正及屈服点伸长的消失，优选进行调质轧制。在该调质轧制中，伸长率低于0.2％时其效果不充分，若伸长率超过1％则屈服比大幅增大，并且伸长劣化。因此，优选将伸长率设为0.2～1％。
接着，对镀锌层中的化学成分(镀锌层组成)的分析方法进行说明。关于镀锌层组成，将镀锌层用盐酸溶解而求出镀锌层中的各成分的质量％。
实施例
以下，列举出本发明的实施例，对本发明的技术内容进行具体说明。
(实施例1)
将具有表1所示的化学组成的钢在钢水过热度未40℃下进行铸造，在表2A所示的条件下进行热轧。之后，在表2A所示的条件下，将热轧钢板的表面磨削后，进行预镀Ni处理。进而，在表2A所示的条件下进行热浸镀锌处理以及对一部分进行合金化加热处理。另外，在热浸镀锌处理后没有进行合金化加热处理的情况下，使用浴温为460℃、成分组成以质量％计Al为0.2％～0.4％、剩余部分包含Zn及杂质的镀锌浴。此外，在进行合金化加热处理的情况下，使用浴温为460℃、成分组成以质量％计Al为0.1％～0.3％、剩余部分包含Zn及杂质的镀锌浴。此外，进行镀覆处理前的热轧钢板的板厚设为2.3mm。
评价所得到的热浸镀锌钢板及合金化热浸镀锌钢板的比重、抗拉强度、扩孔性、点焊性、以镀不上的有无表示的镀覆外观、镀层组成、镀覆密合性。另外，为了比较，对进行镀覆处理前的热轧钢板的扩孔性也进行评价。
镀锌钢板的比重的测定使用比重瓶来进行。机械特性中的镀锌钢板的抗拉强度依据JISZ2241，制作以与钢板的轧制方向垂直的方向作为长度方向的5号试验片，依据JISZ2241进行拉伸试验，测定抗拉强度(TS)进行评价。镀锌钢板的扩孔性依据日本铁钢联盟标准JFST1001进行扩孔试验，测定扩孔率(λ)进行评价。作为镀锌钢板的加工性的指标，求出TS×λ，TS×λ为30000MPa·％以上设为合格。
镀锌钢板的点焊性依据JISZ3137，通过电阻点焊接头的十字抗拉强度(CTS)来进行评价。点焊使用通常的点焊机，按照设板厚为t(mm)而熔核直径达到的方式调整焊接条件来进行。
镀锌钢板的镀覆外观通过目视观察以镀不上的有无来判定。关于镀锌层组成，将镀锌层用盐酸溶解而求出镀锌层中的各成分的质量％。关于镀锌层中的Fe量，在进行了合金化加热处理的合金化热浸镀锌钢板中，以质量％计为7％以上且15％以下的情况下，表示合金化很好地进行。另一方面，在没有进行合金化加热处理的热浸镀锌钢板中，镀锌层中的Fe量低于7％。关于镀锌层中的Ni量，若以质量％计为0.05％以上且1.0％以下则设为合格。关于镀锌层中的Al量，若以质量％计为0.15％以上且2.0％以下则设为合格。
关于镀锌性，进行25mm杯突试验，利用胶带试验测定黑化度，黑化度低于30％设为合格。
表2A及表2B中示出镀锌钢板的比重、抗拉强度TS、扩孔率λ、TS×λ、CTS、以镀不上的有无表示的镀覆外观、镀锌层组成、镀覆密合性的评价结果。考察镀锌钢板的板厚和抗拉强度水平，CTS为8.0kN以上设为合格。在评价项目中，在不合格的情况下，附上下划线。
热轧No.1～10及16～25为本发明例，所有的特性均合格，得到目标特性的镀锌钢板。此外，热浸镀锌钢板的扩孔率与进行镀覆前的热轧钢板的扩孔率相比提高，合金化热浸镀锌钢板的扩孔率进一步提高。
另一方面，化学成分为本发明的范围外、且制造条件从优选的范围脱离的热轧No.11～15及26～30中，任一者的特性均不合格。
表2A
钢No.的下划线为本发明的范围外，其他的项目中的下划线为从优选的范围脱离的条件或特性。
表2B
钢No.的下划线为本发明的范围外，其他的项目中的下划线为从优选的范围脱离的条件或特性·
(实施例2)
对于在钢水过热度为40℃下铸造具有表1所示的化学组成的钢并在表2A所示的条件下热轧而得的热轧钢板，在表3A所示的条件下进行冷轧及退火。之后，将所得到的冷轧钢板的表面进行磨削，在表3A所示的条件下进行预镀Ni处理。进而，在表3A所示的条件下，进行热浸镀锌处理以及对一部分进行合金化加热处理。另外，在热浸镀锌处理中，使用与实施例1同样的镀锌浴。此外，进行镀覆的冷轧钢板的板厚设为1.2mm。
对所得到的热浸镀锌钢板、合金化热浸镀锌钢板，也与实施例1同样地评价比重、抗拉强度、扩孔性、点焊性、以镀不上的有无表示的镀覆外观、镀锌层组成、镀覆密合性。另外，为了比较，对进行镀覆处理前的冷轧钢板的扩孔性也进行了评价。
表3A及表3B中示出镀锌钢板的比重、抗拉强度、扩孔率、TS×λ、CTS、以镀不上的有无表示的镀覆外观、镀锌层组成、镀覆密合性的评价结果。考察镀锌钢板的板厚和抗拉强度水平，CTS为5kN以上设为合格。在评价项目中，在不合格的情况下，附上下划线。
冷轧No.1～10及16～25为本发明例，所有的特性均合格，得到了目标特性的镀锌钢板。此外，热浸镀锌钢板的扩孔率与镀覆前的冷轧钢板的扩孔率相比提高，合金化热浸镀锌钢板的扩孔率进一步提高。
另一方面，化学成分为本发明的范围外、且制造条件从优选的范围脱离的冷轧No.11～15及26～30中，任一者的特性均不合格。
表3A
钢No.的下划线为本发明的范围外，其他的项目中的下划线为从优选的范围脱离的条件或特性。
表3B
钢No.的下划线为本发明的范围外，其他的项目中的下划线为从优选的范围脱离的条件或特性。
(实施例3)
在钢水过热度为40℃下铸造具有表4所示的化学组成的钢，在表5A所示的条件下进行热轧。之后，将所得到的热轧钢板的表面进行磨削，在表5A所示的条件下进行预镀Ni处理。进而，在表5A所示的条件下进行热浸镀锌处理以及对一部分进行合金化加热处理。另外，在热浸镀锌处理中，使用与实施例1同样的镀锌浴。此外，进行镀覆处理前的热轧钢板的板厚设为2.3mm。
对所得到的热浸镀锌钢板、合金化热浸镀锌钢板，与实施例1同样地评价比重、抗拉强度、扩孔性、点焊性、以镀不上的有无表示的镀覆外观、镀锌层组成、镀覆密合性。另外，为了比较，对于进行镀覆处理前的热轧钢板的扩孔性也进行了评价。
表5A及表5B中示出镀锌钢板的比重、抗拉强度、扩孔率、TS×λ、CTS、以镀不上的有无表示的镀覆外观、镀锌层组成、镀覆密合性的评价结果。考察镀锌钢板的板厚和抗拉强度水平，CTS为10kN以上设为合格。在评价项目中，不合格的情况下，附上下划线。
热轧No.31～40及41～50为本发明例，所有的特性均合格，得到目标特性的镀覆钢板。此外，CTS均达到13kN以上，与镀锌钢板中的Mn含量超过0.5％的实施例1的热轧No.1～10及16～25相比，镀锌钢板的点焊性得到了大幅改善。
表5A
表5B
(实施例4)
对于在钢水过热度为40℃下铸造具有表4所示的化学组成的钢并在表5A所示的条件下热轧而成的热轧钢板，在表6A所示的条件下进行冷轧及退火。之后，将所得到的冷轧钢板的表面磨削，在表6A所示的条件下进行预镀Ni处理。进而，在表6A所示的条件下进行热浸镀锌处理以及对一部分进行合金化加热处理。另外，在热浸镀锌处理中，使用与实施例1同样的镀锌浴。此外，进行镀覆处理前的冷轧钢板的板厚设为1.2mm。
对所得到的热浸镀锌钢板、合金化热浸镀锌钢板，与实施例2同样地评价比重、抗拉强度、扩孔性、点焊性、以镀不上的有无表示的镀覆外观、镀锌层组成、镀覆密合性。另外，为了比较，对进行镀覆处理前的冷轧钢板的扩孔性也进行了评价。
表6A及表6B中示出镀锌钢板的比重、抗拉强度、扩孔率、TS×λ、CTS、以镀不上的有无表示的镀覆外观、镀锌层组成、镀覆密合性的评价结果。考察镀锌钢板的板厚和抗拉强度水平，CTS为5.0kN以上设为合格。关于评价项目，不合格的情况下，附上下划线。
冷轧No.31～40及41～50为本发明例，所有的特性均合格，得到了目标特性的镀锌钢板。此外，CTS均达到7kN以上，与镀锌钢板中的Mn含量超过0.5％的实施例2的冷轧No.1～10及16～25相比，镀锌钢板的点焊性得到大幅改善。
表6A
表6B
产业上的可利用性
根据本发明，能够得到制造性良好、且镀锌性及扩孔性优异的高强度低比重镀锌钢板，产业上的贡献极其显著。

Claims (7)

1.一种镀锌钢板，其特征在于，其具备钢板和形成于所述钢板的表面的镀锌层；
所述钢板中，作为化学成分，以质量％计含有：
C：超过0.100％且为0.500％以下、
Si：0.0001％以上且低于0.20％、
Mn：超过0.20％且为3.00％以下、
Al：3.0％以上且10.0％以下、
N：0.0030％以上且0.0100％以下、
Ti：超过0.100％且为1.000％以下、
P：0.00001％以上且0.0200％以下、
S：0.00001％以上且0.0100％以下，
以质量％计所述C及所述Ti的含量的和满足
0.200＜C+Ti≤1.500，
所述Al及所述Si的含量的积满足
Al×Si≤0.8，
剩余部分包含Fe及杂质，
所述镀锌层中，作为化学成分，以质量％计含有
Fe：0.01％以上且15％以下、
Ni：0.05％以上且1.0％以下、
Al：0.15％以上且2.0％以下，
剩余部分包含Zn及杂质，
所述镀锌钢板的比重为5.5以上且低于7.5。
2.根据权利要求1所述的镀锌钢板，其特征在于，所述镀锌层是作为所述化学成分以质量％计含有Fe：0.01％以上且低于7％的热浸镀锌层。
3.根据权利要求1所述的镀锌钢板，其特征在于，所述镀锌层是作为所述化学成分以质量％计含有Fe：7％以上且15％以下的合金化热浸镀锌层。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的镀锌钢板，其特征在于，所述钢板中，作为所述化学成分，以质量％计进一步含有选自由
Nb：0.300％以下、
V：0.50％以下、
Cr：3.00％以下、
Mo：3.00％以下、
Ni：5.00％以下、
Cu：3.00％以下、
B：0.0100％以下、
Ca：0.0100％以下、
Mg：0.0100％以下、
Zr：0.0500％以下、
REM：0.0500％以下
组成的组中的1种或2种以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的镀锌钢板，其特征在于，所述钢板的Mn含量以质量％计超过0.20％且为0.50％以下。
6.一种镀锌钢板的制造方法，其特征在于，对下述钢板进行将每一面的镀Ni附着量设为0.2～2g/m2的预镀Ni处理，
所述钢板的化学成分以质量％计含有：
C：超过0.100％且为0.500％以下、
Si：0.0001％以上且低于0.20％、
Mn：超过0.20％且为3.00％以下、
Al：3.0％以上且10.0％以下、
N：0.0030％以上且0.0100％以下、
Ti：超过0.100％且为1.000％以下、
P：0.00001％以上且0.0200％以下、
S：0.00001％以上且0.0100％以下，
以质量％计所述C及所述Ti的含量的和满足
0.200＜C+Ti≤1.500，
所述Al及Si的含量的积满足
Al×Si≤0.8，
剩余部分包含Fe及杂质；
对于进行了所述预镀Ni处理的所述钢板，进行以20℃/秒以上的升温速度加热至430℃～480℃的温度为止的加热处理；
进而，在浴温度为440℃～470℃、Al为0.1％以上且0.4％以下、剩余部分包含Zn及杂质的镀锌浴中浸渍所述钢板，进行热浸镀锌处理。
7.根据权利要求6所述的镀锌钢板的制造方法，其特征在于，在进行所述热浸镀锌处理后，进一步以470℃～560℃的加热温度、且10秒～40秒的加热时间进行合金化加热处理。
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