JP2001262271A - 電気めっき密着性および延性に優れた高張力鋼板およびその製造方法 - Google Patents

電気めっき密着性および延性に優れた高張力鋼板およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強度および延性が優れた残留オーステナイト
を含む混合組織からなる高延性高張力鋼板に電気めっき
を行うと、めっき密着性が低下する。 【解決手段】 C:0.05〜0.25%、Si:0〜3.0 %、M
n:0.5 〜3.0 %、P:0.05%以下、S:0.01%以下、s
ol.Al:0〜1.0 %、N:0.008 %以下、残部Feおよび
不可避的不純物からなる鋼組成を有し、下記 (1)式およ
び (2)式の関係をいずれも満足する電気めっき密着性お
よび延性に優れた、引張強さが490N/mm2以上である高張
力鋼板である。 Si+Al≧0.6 % ・・・ (1) Fe(sur) /O(sur) ≧0.4 ・・・ (2)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気めっき密着性
および延性に優れた、引張強さが490N/mm2以上である高
張力鋼板およびその製造方法に関する。具体的には、本
発明は、例えば自動車車体用鋼板のように、プレス加工
や曲げ加工等の成形加工を行われるとともに防錆性も必
要とされる用途に供される、電気めっき密着性および延
性に優れた、引張強さが490N/mm2以上である高張力鋼板
およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の燃費向上を目的として、
車体用鋼板の薄肉化による車体軽量化が強く要請されて
いる。この一方で、自動車の衝突安全性を向上するため
に関係法令による車体強度の規制が強化される傾向にも
ある。このため、これまでの車体用鋼板を単純に薄肉化
することによって車体軽量化を図ることはできない。そ
こで、近年では、車体用鋼板に高強度鋼板を多用するこ
とによって衝突安全性の向上と車体軽量化とがともに図
られている。
【0003】しかし、一般的に、高強度鋼板を車体用鋼
板に適用すると、高強度化により成形加工性が低下し、
例えばプレス成形の際には割れ等の成形不良が発生し易
くなる。
【0004】この問題を解決するために、特開昭61−15
7625号公報には、C:0.12〜0.55%(本明細書において
は特にことわりがない限り「%」は「質量%」を意味す
るものとする。)、Si:0.4 〜1.8 %、Mn:0.2 〜2.5
%、必要に応じて適量のP、Ni、Cu、Cr、Ti、Nb、Vお
よびMoの1種または2種以上を含有する鋼板を、フェラ
イトおよびオーステナイトの2相域に加熱した後、冷却
途中に500 〜350 ℃の温度域で30秒間〜30分間保持する
ことにより、フェライト、ベイナイトおよび残留オース
テナイトを有する混合組織からなる高延性高張力鋼板を
製造する発明が、また、特開昭60−43464 号公報には、
C:0.30〜0.55%、Si:0.7 〜2.0 %、Mn:0.5 〜2.0
%を含有する熱延鋼板または冷延鋼板を、オーステナイ
ト単相域に加熱した後、650 〜750 ℃の温度域に4〜15
秒間保持した後、冷却過程で450〜650 ℃の温度域に合
計10〜50秒間保持することにより、マルテンサイトある
いはベイナイト中に体積率で10%以上のフェライトと残
留オーステナイトとを含む混合組織からなる高延性高張
力鋼板を製造する発明が、それぞれ提案されている。
【0005】しかし、これらの提案により得られる高延
性高張力鋼板には、加工による変態誘起塑性が変形初期
に発生してしまうため、局部延性すなわち穴拡げ性が劣
化することや、590 N/mm2 級の高強度を得られないこと
といった問題がある。また、このような高強度の高延性
高張力鋼板は、セメンタイトの析出を抑制して強度低下
を抑制するためにSiを比較的多量に添加される。このた
め、この鋼板に合金化溶融亜鉛めっきを行うことは難し
く、合金化溶融亜鉛めっきによりその防錆性を向上する
ことはできない。
【0006】そこで、合金化溶融亜鉛めっき性に優れた
高強度の高延性高張力鋼板を提供するために、特開平5
−70886 号公報、同5−195056号公報さらに同6−1457
88号公報には、Al添加型残留オーステナイトまたは低Si
型残留オーステナイト鋼を製造する発明が提案されてい
る。これらの発明は、穴拡げ性等の局部延性が優れ、残
留オーステナイトを含むとともに590N/mm2級の高強度の
高張力鋼板を得るためには、確かに有効である。しかし
ながら、この高張力鋼板に合金化溶融亜鉛めっきを行う
と、合金化のための加熱時に残留オーステナイトが分解
し、延性が低下してしまう。
【0007】また、特開平5−247586号公報には、C:
0.05〜0.30%、Si:0.5 %以下、Mn:0.8 〜3.0 %、
P:0.02%以下、S:0.01%以下、Al:0.5 〜1.5 %、
N:0.008 %以下、残部Feおよび不可避的不純物からな
るめっき密着性に優れた高強度高延性溶融亜鉛めっき鋼
板が提案されている。この高強度高延性溶融亜鉛めっき
鋼板は、略述すれば、鋼板表層に酸化物として濃化し溶
融亜鉛との濡れ性を劣化させるSiの含有量の上限を0.5
%と規制することにより、溶融亜鉛めっきの密着性を向
上させる。しかしながら、Si含有量の上限を規制するだ
けでは溶融亜鉛めっきの密着性を充分に確保することが
できず、溶融めっきの濡れ性不足により不めっきが生じ
るおそれがある。このため、この発明によって、合金化
溶融亜鉛めっき性に優れた高強度の高延性高張力鋼板を
確実に製造することはできない。
【0008】また、特開平11−131145号公報には、C:
0.05〜0.30%、Si:2.0 %以下、Mn:0.5 〜3.0 %、
P:0.03%以下、S:0.03%以下、N:0.01%、Si+A
l:1.0〜3.0 %を満足する鋼板に、所定の条件で、連続
焼鈍、冷却、溶融めっきおよび合金化処理を行うことに
より、高強度高延性溶融亜鉛めっき鋼板を製造する発明
が提案されている。この発明は、略述すれば、(Si+A
l)量を1.0 〜3.0 %と規制することにより、残留オー
ステナイトを体積率で3%以上含むことによって高強度
と高延性とを兼ね備える合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製
造する。しかし、この発明によっても溶融亜鉛めっきの
密着性を充分に確保することができず、溶融めっきの濡
れ性不足によって不めっきや合金化処理不足さらには残
留オーステナイトの消失による延性劣化のおそれを解消
できない。
【0009】このように、これまで、残留オーステナイ
トを含む混合組織からなる高延性高張力鋼板に溶融めっ
きもしくは合金化溶融めっきを安定して行うことは、め
っき密着性の不足のため、実用化されていない。
【0010】一方、溶融めっきおよび合金化溶融めっき
以外に鋼板の防錆性を向上させる手段として、電気めっ
きがある。電気めっきでは、溶融めっきの場合に要求さ
れる濡れ性や合金化処理がいずれも不要であり、比較的
容易に防錆性を確保することができる。しかしながら、
前述した特開平5−247586号公報や同11−131145号公報
等により提案された組成を有する高Si、高Al含有高延性
高張力鋼板に通常の条件で電気めっきを行うと、電気め
っきは溶融めっきとは異なり、母材である鋼板を連続焼
鈍後に室温まで一旦冷却する必要があるために鋼板表面
に多量の酸化物が形成され、連続焼鈍後の鋼板表面に酸
化物が生成し易くなり、めっき密着性が劣化してしま
う。
【0011】そこで、特開平5−230689号公報にはSi、
Al、Ti、Crのうち1種または2種以上を0.8 %以上含有
する冷延鋼板を焼鈍した後に、めっき前処理として表面
研磨を行い、引き続き10秒間以下の酸洗処理を行い、次
いで電気めっきを行うことにより、めっき密着性の優れ
た電気めっき鋼板を製造する発明が、また、特開平7−
126888号公報には、0.4 %以上のSiを含有する冷延鋼板
を焼鈍した後に、めっき前処理として、濃度が20%以上
の硫酸を含有する酸洗液、濃度が13%以上の塩酸を含有
する酸洗液、または、濃度が3%以上のフッ酸を含有す
る酸洗液あるいはこれらの混酸液を用いて、3〜15秒間
以下の酸洗を行い、次いで電気めっきを行う発明が、そ
れぞれ提案されている。これらの発明は、いずれも、連
続焼鈍後の鋼板表面に生成した酸化物を、表面研磨や酸
洗によって除去することにより、電気めっきのめっき密
着性を確保しようというものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
5−230689号公報により提案された発明を実施するに
は、鋼板全面に表面研磨を行う必要が生じ、表面研磨の
ための特殊な設備を追加する必要がある。また、特開平
7−126888号公報により提案された発明を実施するに
は、既存の酸洗工程で通常よりも高濃度の酸洗液を用い
て酸洗を行う必要があるが、この酸洗液はこの酸洗工程
により酸洗を行われる他の鋼板に対しては過剰な濃度で
あることから過酸洗となるため、酸洗液の酸濃度調整や
入替えを行う必要が生じ、酸洗コストが上昇する。特
に、処理する鋼板が高強度鋼板である場合、良好な密着
性を得ることができる酸洗電解量は非常に大きくなり、
長大な酸洗設備が必要となる。このため、既存の酸洗設
備では対応できない。
【0013】さらに、これらの提案にかかる鋼板の強度
は、それぞれの明細書中には明記されていないものの、
鋼板の組成に基づくと441N/mm2以下であると考えられ
る。本発明者らの検討によると、これらの公報により提
案された発明は、441N/mm2以下の低強度鋼板のめっき密
着性の改善には確かに有効であるものの、例えば490N/m
m2を超える高強度鋼板では、低強度鋼板に比較して、プ
レス成形時にダイ肩部において鋼板表面に相当高い面圧
が作用するためにめっき剥離が発生し易くなり、めっき
密着性が不足する。このため、490N/mm2を超える高強度
鋼板の場合には、これらの提案にかかる発明により得ら
れる電気めっき鋼板のめっき密着性よりもいっそう優れ
ためっき密着性が必要である。
【0014】すなわち、490N/mm2を超える高強度を有す
るとともにSi、Alを多量に含む残留オーステナイトを含
む混合組織からなる高延性高張力鋼板に、高い電気めっ
き密着性を与えることができる発明は、これまで存在し
なかった。
【0015】このように、従来の技術では、強度および
延性のバランスが優れた残留オーステナイトを含む混合
組織からなる高延性高張力鋼板に防錆性を付与しようと
しても、合金化溶融亜鉛めっきを行うと残留オーステナ
イトの消失に起因して延性が低下し、一方、電気めっき
を行うとめっき密着性の劣化に起因して例えばプレス成
形時にめっき層が剥離し、いずれの場合にも、本来有す
べき防錆性が得られなかった。
【0016】ここに、本発明は、例えば自動車車体用鋼
板のように、プレス加工や曲げ加工等の成形加工を行わ
れるとともに防錆性も必要とされる用途に供される、電
気めっき密着性および延性に優れた、引張強さが490N/m
m2以上である高張力鋼板およびその製造方法を提供する
ことである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に列記す
る新規な知見(i) 〜知見(iii) を得て、本発明を完成し
た。 (i) SiやAlを多量に添加した残留オーステナイトを含む
混合組織からなる高延性高張力鋼板の表層における元素
濃化状況を調査した結果、表層下5nmの深さにおける酸
素濃度O(sur) は、同じ深さにおける鉄濃度Fe(sur) に
比較して非常に高いことがわかった。すなわち、表層に
おける鉄濃度Fe(sur) /酸素濃度O(sur)の値は、通常
の軟鋼板では 3.3程度であるのに対し、残留オーステナ
イトを含む混合組織からなる高延性高張力鋼板では0.12
5 〜0.25程度であり、残留オーステナイトを含む混合組
織からなる高延性高張力鋼板の表層には、軟鋼板に比較
して、格段に多量の酸化物が形成されている。 (ii)残留オーステナイトを含む混合組織からなる高延性
高張力鋼板の表層における酸化物の生成を抑制し、鉄濃
度Fe(sur) /酸素濃度O(sur) の値を0.4 以上とするこ
とにより、電気めっきのめっき密着性が飛躍的に向上す
る。 (iii) 熱間圧延後の巻取温度を 560℃以下とすることに
より、めっき前処理としての表面研磨や酸洗処理を行わ
なくとも、鉄濃度Fe(sur)/酸素濃度O(sur) の値を0.
4 以上として、残留オーステナイトを含む混合組織から
なる高延性高張力鋼板の表面近傍における酸化物の生成
を抑制することができ、これにより、少量の酸洗量であ
っても電気めっき密着性を充分に確保できる。
【0018】本発明は、C:0.05〜0.25%、Si:0〜3.
0 %、Mn:0.5 〜3.0 %、P:0.05%以下、S:0.01%
以下、sol.Al:0〜1.0 %、N:0.008 %以下、必要に
応じて、Ti:0〜0.1 %、Nb:0〜0.05%、V:0〜0.
1 %、Cu:0〜1%、Ni:0〜1%、Cr:0〜1%、M
o:0〜1%、およびB:0〜0.003 %からなる群から
選ばれた1種または2種以上、残部Feおよび不可避的不
純物からなる鋼組成を有し、下記 (1)式および (2)式の
関係をいずれも満足することを特徴とする電気めっき密
着性および延性に優れた、引張強さが490N/mm2以上であ
る高張力鋼板である。
【0019】Si+Al≧0.6 % ・・・ (1) Fe(sur) /O(sur) ≧0.4 ・・・ (2) ただし、(2) 式において、Fe(sur) は高張力鋼板の表面
から5nmの深さにおける鉄濃度 (原子%) を意味し、O
(sur) は高張力鋼板の表面から5nmの深さにおける酸素
濃度 (原子%) を意味する。
【0020】鉄濃度Fe(sur) および酸素濃度O(sur) そ
れぞれの測定手段は、周知慣用の手段により行えばよ
い。以降の説明では、例えば、X線源としてMg-kα(8k
V、30mA) を利用するESCAを用い、5mm角のサンプルに
対してスパッタリングを行うことにより、求めている。
なお、この際、SiO2をスパッタリングしたときのエッチ
ング速度が85nm/minであり、一方、鉄をスパッタリング
したときのエッチング速度が30nm/minであったことか
ら、鉄濃度Fe(sur) および酸素濃度O(sur) は、このES
CAにより10秒間エッチングを行ったときの分析値とし
て、求められる。
【0021】別の面からは、本発明は、C:0.05〜0.25
%、Si:0〜3.0 %、Mn:0.5 〜3.0 %、P:0.05%以
下、S:0.01%以下、sol.Al:0〜1.0 %、N:0.008
%以下、Ti:0〜0.1 %、Nb:0〜0.05%、V:0〜0.
1 %、Cu:0〜1%、Ni:0〜1%、Cr:0〜1%、M
o:0〜1%、およびB:0〜0.003 %からなる群から
選ばれた1種または2種以上、残部Feおよび不可避的不
純物からなる鋼組成を有するとともに上記 (1)式の関係
を満足する鋼に、熱間圧延を行った後に560 ℃以下の温
度域で巻き取り、酸洗および冷間圧延を行った後に、例
えば、750 〜900℃の温度域に10秒間以上均熱し、3℃
/秒以上の冷却速度で300 〜500 ℃の温度域に冷却し、
該温度域に30秒間以上保持した後、室温まで冷却するこ
とにより、行われる連続焼鈍および冷却を行うことによ
ってフェライト、ベイナイトおよび残留オーステナイト
を有する混合組織からなるとともに上記 (2)式の関係を
満足する鋼板を製造することを特徴とする電気めっき密
着性および延性に優れた、引張強さが490N/mm2以上であ
る高張力鋼板の製造方法である。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる電気めっき
密着性および延性に優れた、引張強さが490N/mm2以上で
ある高張力鋼板およびその製造方法の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。
【0023】まず、本発明にかかる高張力鋼板の組成を
限定する理由を説明する。 (C:0.05〜0.25%)Cは、強力なオーステナイト安定化
元素であり、2相域およびベイナイト変態温度域におい
て、オーステナイト中に濃縮し、オーステナイトを安定
化させ、室温までオーステナイトを残留させる効果を奏
する。C含有量が0.05%未満であるとかかる効果が不十
分であり、一方、C含有量が0.25%を越えると溶接性が
劣化する。そこで、本発明では、C含有量は0.05%以上
0.25%以下と限定する。同様の観点から、C含有量の下
限は0.08%であることが望ましく、上限は0.20%である
ことが望ましい。
【0024】(Si:0〜3.0 %)本発明にかかる高張力鋼
板では、Siは含有しなくともよい。しかし、Siを含有す
ると、Siはセメンタイトに固溶しないためセメンタイト
の析出を遅延させ、その間にオーステナイト中へのC濃
化が促進されるためにオーステナイトを安定化させるこ
とができる。Siのこのような効果は、後述するAlによっ
ても奏される。このため、Siを含有する場合には、その
含有量の下限はAlとの総量として規定される。一方、Si
含有量が3.0 %を越えると、熱間圧延時に生成するスケ
ールにより表面品質が劣化する。そこで、本発明では、
Si含有量は0%以上3.0 %以下と限定する。
【0025】(Mn:0.5 〜3.0 %)Mnは、オーステナイト
安定化元素であるとともに冷却時にオーステナイトがパ
ーライトへ分解することを防ぐ作用を奏する。Mn含有量
が0.5 %未満であるとパーライトへの分解を抑制するこ
とが困難であり、一方、Mn含有量が3.0 %を超えると鋼
板の焼入れ性を過剰に高めるために強度上昇および延性
劣化を招く。そこで、本発明では、Mn含有量は0.5 %以
上3.0 %以下と限定する。
【0026】(P:0.05%以下)Pは、不純物として鋼中
に不可避的に含有される元素であり、その含有量はでき
るだけ低いほうが望ましい。特に、P含有量が0.05%を
超えると連続焼鈍後に表面酸化物が増加し、また、延性
も劣化する。そこで、本発明では、P含有量は0.05%以
下と限定する。
【0027】(S:0.01%以下)Sは、不純物として鋼中
に不可避的に含有されて鋼板の加工性を損ねる元素であ
るため、その含有量はできるだけ低いほうが望ましい。
しかし、極端な低下には相応のコスト上昇を伴う。そこ
で、本発明では、S含有量は0.01%以下と限定する。
【0028】(sol.Al:0〜1.0 %)本発明にかかる高張
力鋼板では、sol.Alは含有しなくともよい。しかし、so
l.Alを含有すると、sol.Alは、Siと同様に、室温で安定
な残留オーステナイトを生成する。また、sol.Alもセメ
ンタイトに固溶せず、300 〜500 ℃に等温保持してベイ
ナイト変態させる際にセメンタイトの析出を抑制し、変
態を遅らせる。このため、sol.Alを含有する場合には、
その含有量の下限はSiとの総量として規定される。一
方、sol.Alを 1.0%超含有してもその効果が飽和してコ
スト上昇を伴うだけとなるうえ、成形加工性がむしろ低
下する。そこで、本発明では、sol.Al含有量は0%以上
1.0 %以下と限定する。
【0029】(N:0.008 %以下)Nは、不純物として鋼
中に不可避的に含有される元素であり、その含有量は低
いほど望ましい。特に、N含有量が0.008 %を超えると
延性の劣化が目立つようになる。そこで、本発明では、
N含有量は0.008 %以下と限定する。
【0030】本発明では、強度および延性を向上するた
めに、Ti、Nb、V、Cu、Ni、Cr、MoおよびBからなる群
から選ばれた1種または2種以上の元素を、任意添加元
素として必要に応じて添加してもよい。以下、これらの
任意添加元素についても説明する。
【0031】(Ti:0〜0.1 %、Nb:0〜0.05%、V:
0〜0.1 %)Ti、NbおよびVは、いずれも、炭窒化物を
形成することにより、強度上昇に寄与するとともに細粒
化に効果がある元素である。かかる効果を奏させるため
に、Ti、NbおよびVのうちの少なくとも1種を含有させ
てもよい。しかし、過度に含有すると、再結晶温度を上
昇させ、また過剰な析出物により延性が劣化する。そこ
で、Ti、NbおよびVの少なくとも1種を添加する場合に
は、Ti:0〜0.1 %、Nb:0〜0.05%、V:0〜0.1 %
と限定することが望ましい。
【0032】(Cu:0〜1%、Ni:0〜1%)CuおよびNi
は、ともに、オーステナイト安定化元素であり、オース
テナイトを残留させるとともに強度上昇にも効果があ
る。かかる効果を奏させるために、CuおよびNiの少なく
とも1種を含有させてもよい。しかし、CuおよびNiそれ
ぞれの含有量が1%を超えると、鋼板の延性が低下す
る。そこで、CuおよびNiの少なくとも1種を添加する場
合には、Cu:0〜1%、Ni:0〜1%と限定することが
望ましい。
【0033】(Cr:0〜1%、Mo:0〜1%)CrおよびMo
は、ともに、フェライト安定化元素であるが、焼入れ性
を向上させてオーステナイトを残留させる効果がある。
かかる効果を奏させるために、CrおよびMoの少なくとも
1種を含有させてもよい。しかし、CrおよびMoそれぞれ
の含有量が1%を超えると、安定炭化物が生成し、逆に
残留オーステナイトが減少する。そこで、CrおよびMOの
少なくとも1種を添加する場合には、Cr:0〜1%、M
o:0〜1%と限定することが望ましい。
【0034】(B:0〜0.003 %)Bは、フェライトの生
成を抑制することによりオーステナイトを残留させる効
果がある元素である。かかる効果を奏させるために、B
を含有させてもよい。しかし、B含有量が0.003 %を超
えると炭化物が生成し、逆に残留オーステナイトが減少
する。そこで、Bを添加する場合には、その含有量は0
〜0.003 %と限定することが望ましい。
【0035】(Si+Al≧0.6)前述したように、SiおよびA
lは、いずれも、セメンタイトに固溶しないためセメン
タイトの析出を遅延させ、その間にオーステナイト中へ
のC濃化が促進されるためにオーステナイトを安定化さ
せることができる作用を奏する。このため、(Si+Al)
量は、室温で安定な残留オーステナイトの生成に影響す
る。 (Si+Al) 量が0.6 %未満であると、かかる効果が
得られない。そこで、本発明では、 (Si+Al) 量は0.6
%以上と限定する。同様の観点から、 (Si+Al) 量は、
0.9 %以上であることが望ましい。
【0036】(Fe(sur) /O(sur) ≧0.4)本発明が対象
とする高張力高延性鋼板は、SiおよびAlをいずれも多量
に含有する。しかしながら、SiやAlは、いずれも非常に
酸化され易い元素であるため、連続焼鈍時に鋼板表面に
酸化物を形成し易い。本発明者らの知見によれば、この
ような高Si、高Al含有高張力高延性鋼板の表面から5nm
の深さにおける鉄濃度Fe(sur) と、表面から深さ5nmの
深さにおける酸素濃度O(sur) との比である(Fe(sur)/
O(sur))の値が0.4 未満であると、電気めっき密着性が
著しく劣化する。そこで、本発明では、(Fe(sur)/O(s
ur))の値を0.4 以上と限定する。同様の観点から、(Fe
(sur)/O(sur))の値は、0.6 %以上であることが望ま
しい。
【0037】なお、後述するように、Fe(sur) /O(su
r) の値は、熱間圧延後の巻取り温度を制御することに
より、0.4 以上に調整される。上記以外は、Feおよび不
可避的不純物である。
【0038】次に、本発明にかかる高張力鋼板の製造方
法を説明する。 (熱間圧延)まず、上記の組成を有する鋼、すなわち、
C:0.05〜0.25%、Si:0〜3.0 %、Mn:0.5 〜3.0
%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0〜1.
0 %、N:0.008 %以下、必要に応じて、Ti:0〜0.1
%、Nb:0〜0.05%、V:0〜0.1 %、Cu:0〜1%、
Ni:0〜1%、Cr:0〜1%、Mo:0〜1%、および
B:0〜0.003 %からなる群から選ばれた1種または2
種以上、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を
有するとともに、前述した(1) 式の関係を満足する鋼
に、熱間圧延を行う。
【0039】用いる鋼は、連続鋳造スラブや分塊スラブ
等の公知の鋼片を用いればよく、特定の鋼片には限定さ
れない。また、熱間圧延も周知慣用の圧延条件で行えば
よく、特定の圧延条件には限定されない。
【0040】このようにして、上記鋼組成を有し、上述
した (1)式の関係を満足するとともに、例えば板厚が
3.5mm程度の熱延鋼板が製造される。 (巻取り)本実施形態では、このようにして熱間圧延を行
った後に、この熱延鋼板を560℃以下の温度域で巻き取
る。巻取り温度が560 ℃以下であると、本発明により最
終的に得られる高張力鋼板の表層における酸化物の生成
が抑制されるため、通常条件で酸洗を行っても、(Fe(su
r)/O(sur))の値を確実に0.4 以上とすることができ
る。一方、巻取り温度が560 ℃を超えると、強酸洗を行
う必要が生じ、多量の電解酸洗を行わないと、(Fe(sur)
/O(sur))の値が0.4 未満となってしまう。そこで、本
発明では、熱延鋼板の巻取り温度は560 ℃以下と限定す
る。
【0041】熱延鋼板の巻取り温度を560 ℃以下に限定
することにより、高張力鋼板の表層における酸化物を、
(Fe(sur)/O(sur))の値が0.4 以上となる程度に、減少
することができる理由は、以下のように推定される。
【0042】図1は、巻取り温度が560 ℃超の高温巻取
りを行った場合におけるSiおよびAlをいずれも多量に含
有する高張力高延性鋼板1の表層における酸化物2の生
成機構を模式的に示す説明図であり、図1(a) は熱延鋼
板3の表面性状を示し、図1(b) は酸洗後の熱延鋼板3
の表面性状を示し、図1(c) は冷延鋼板4の表面性状を
示し、図1(d) は焼鈍後の高張力高延性鋼板1の表面性
状を示す。なお、図1(a) における符号8は、熱延鋼板
3の表面に形成されるスケールを示す。
【0043】また、図2は、巻取り温度が560 ℃以下の
低温巻取りを行った場合におけるSiおよびAlをいずれも
多量に含有する高張力高延性鋼板11の表層における表面
酸化物12の生成機構を模式的に示す説明図であり、図2
(a) は熱延鋼板13の表面性状を示し、図1(b) は酸洗後
の熱延鋼板13の表面性状を示し、図1(c) は冷延鋼板14
の表面性状を示し、図1(d) は焼鈍後の高張力高延性鋼
板11の表面性状を示す。なお、図2(a) における符号18
は、熱延鋼板13の表面に形成されるスケールを示す。
【0044】巻取り温度が560 ℃を超えると、図1(a)
に示すように熱延鋼板3の表層の粒界5が酸化され、図
1(b) に示すようにその後の酸洗時に粒界選択エッチン
グが発生し、粒界選択エッチング部6が形成される。そ
の後、冷間圧延を行うと、図1(c) に示すようにこの粒
界選択エッチング部6が展伸されて鋼板表面がかぶれ状
となり、かぶれ状部7が形成される。これにより、冷延
鋼板4の表面積が増加する。このようにして、冷延鋼板
4の表面積が増加した分だけ、図1(d) に示すように焼
鈍後の高張力高延性鋼板1の表面に酸化物2が多量に生
成するものと推定される。
【0045】一方、巻取り温度が560 ℃以下であると、
図2(a) に示すように熱延鋼板13の表面近傍の粒界15の
酸化が大幅に抑制されるため、図2(b) に示すようにそ
の後の酸洗時に粒界選択エッチングの発生程度は軽微と
なり、粒界選択エッチング部16の発生程度も極めて軽微
となる。このため、その後に冷間圧延を行っても、図2
(c) に示すようにこの粒界選択エッチング部16が展伸さ
れても、鋼板表面には極めて軽微なかぶれ状部17が形成
されるだけで、冷延鋼板14の表面は略平滑なままとな
る。このため、図2(d) に示すように焼鈍後の高張力高
延性鋼板11の表面における酸化物12の生成が抑制される
ものと推定される。
【0046】このようにして、熱延鋼板はコイルに巻き
取られる。 (冷間圧延)このようにして、熱間圧延および巻取りを終
了した熱延鋼板を、一旦巻き戻して酸洗を行うことによ
り表面のスケールの除去を行い、その後に所定の板厚へ
の冷間圧延を行う。
【0047】酸洗および冷間圧延それぞれの条件は、周
知慣用の条件で行えばよく、特定の条件には限定されな
い。 (連続焼鈍、冷却)このようにして、冷間圧延を終了した
冷延鋼板に対して連続焼鈍および冷却を行うことによ
り、フェライト、ベイナイトおよび残留オーステナイト
を有する混合組織からなる高延性高張力鋼板とする。残
留オーステナイトの体積率は、3〜30%程度である。
【0048】本発明では、この混合組織を得ることがで
きる連続焼鈍および冷却であれば、如何なる条件であっ
てもよい。例えば、冷延鋼板を、750 〜900 ℃の温度域
に10秒間以上均熱し、3℃/秒以上の冷却速度で300 〜
500 ℃の温度域に冷却し、この温度域に30秒間以上保持
した後、室温まで冷却することが、例示される。
【0049】このようにして、本発明にかかる高張力鋼
板が製造される。この本発明にかかる高張力鋼板は、こ
の後に電気めっきを行われて、例えば自動車車体用鋼板
とされる。電気めっきの種類は特定の種類には限定され
ない。例えば、Zn電気めっき、Zn−Ni合金電気めっきさ
らにはFe−Zn合金電気めっき等の各種電気めっきを適用
することができる。
【0050】この本発明にかかる高張力鋼板は、フェラ
イト、ベイナイトおよび残留オーステナイトを有する混
合組織を有する。このため、490 N/mm2 を超える高強度
を有する。具体的には、YP:300 〜582(MPa)、TS:490
〜818(MPa)の強度を有する。
【0051】また、この本発明にかかる高張力鋼板は、
残留オーステナイトを体積率で3〜30%程度有するた
め、優れた延性を有する。このため、充分なプレス成形
性や曲げ加工性等の成形加工性を有する。具体的には、
El:30.1〜44.5 (%) の延性を有する。
【0052】また、この本発明にかかる高張力鋼板は、
特に、熱延鋼板の巻取り温度を560℃以下に限定するこ
とにより、連続焼鈍後の表面酸化物が、(Fe(sur)/O(s
ur))の値が0.4 以上となる程度に、減少する。このた
め、本発明にかかる高張力鋼板は、連続焼鈍後に室温ま
で冷却された後に、特開平5−230689号公報により提案
されためっき前処理として表面研磨や、特開平7−1268
88号公報により提案されためっき前処理としての酸洗処
理を行わなくとも、表層における酸化物の形成が著しく
抑制される。このため、連続焼鈍後に電気めっきを行っ
ても、めっき密着性をこれまでよりも顕著に向上するこ
とができる。これにより、前述したように本発明にかか
る高張力鋼板は、490 N/mm2 を超える高強度を有するた
めに電気めっきを行った後に行われるプレス成形時にダ
イ肩部から鋼板表面に極めて高い面圧が作用するにもか
かわらず、めっき剥離が殆ど発生しない。
【0053】このように、本実施形態の高張力鋼板は、
490 N/mm2 を超える高強度を有するとともに、延性およ
び電気めっき性に優れるため、高強度と、優れた成形加
工性と、優れた耐食性とをいずれも要求される自動車車
体用鋼板として、極めて好適である。
【0054】
【実施例】本発明の範囲を満足する鋼組成を有する18種
類の鋼 (鋼種No. A1 〜鋼種No.A18) と、本発明の範
囲を満足しない鋼組成を有する9種類の鋼 (鋼種No. A
19〜鋼種No. A27) とをそれぞれ溶製し、スラブとし
た。表1にこれらのスラブの化学組成を示す。
【0055】(実施例1)表1中のA1 、2 、7 、8 、9
、11、12、13、14、16、17のスラブを加熱炉で1240℃
まで加熱し、仕上げ温度920 ℃で熱間圧延を終了して、
板厚が3.5mm の熱延鋼板とした。この熱延鋼板を650 ℃
でコイルに巻き取った。この熱延コイルを巻き戻して酸
洗を行った後、冷間圧延を行って板厚が1.6mm の冷延鋼
帯とし、引き続いて連続焼鈍炉を用いて820 ℃の60秒間
均熱した後に50℃/sの冷却速度で400 ℃まで冷却し、こ
の温度に200 秒間保持した後、室温まで冷却した。
【0056】このようにして得られた冷延鋼板に対し、
50℃の10%硫酸を用いて種々の条件で電解酸洗を行い、
ESCAにより表層における鉄濃度Fe(sur) および酸素濃度
O(sur)をそれぞれ測定し、Fe(sur)/O(sur)を求めた。
【0057】次に、電解酸洗を行われたこの冷延鋼板に
対し、Zn系電気めっきを行った。このZn系電気めっきに
はZn−11%Niを用い、表面および裏面の両面について、
付着量を30g/ m2 に制御した。
【0058】このようにして得られた試料No. 1 〜試料
No. 56の電気めっき鋼板について、めっき密着性を評価
した。このめっき密着性は、直径90mmのブランクに対し
絞り比1.8 で円筒絞り加工を行った後、外周部にテープ
を貼り付けた後に剥がし、成形前後における重量差を測
定することにより、めっき剥離量を求めて評価した。な
お、表2にはめっき密着性の評価基準を示す。
【0059】また試料No. 1 〜試料No. 56の電気めっき
鋼板について、YP、TS、E1をそれぞれ測定した。これら
の測定結果を、電解酸洗量、酸洗時間、Fe(sur)/O(sur)
の測定値とともに表3および表4にまとめて示す。
【0060】表3および表4における試料No. 6 、7 、
8 、15、16、19、20、23、24、27、28、31、32、35、3
6、40、42、43、44、47、48、51、52、55および56は、
いずれも、本発明の条件を満たす本発明例である。表3
および表4から明らかなように、これらの本発明例はい
ずれもFe(sur)/O(sur)の値が0.4 以上となり、これによ
り電気めっき皮膜のめっき密着性が良好である。また、
これらの本発明例は、良好なYP、TSおよびE1を有してい
る。このことから、本発明例はいずれも490 N/mm2を超
える鋼強度を有するとともに、延性および電気めっき性
に優れるため、高強度と優れた成形加工性と優れた耐食
性とをいずれも要求される自動車車体用鋼板として、き
わめて好適であることがわかる。
【0061】これに対し、他の例は本発明の条件を満足
しない比較例である。これらの比較例はいずれも良好な
YP、TSおよびE1を有しているもののFe(sur)/O(sur)の値
が0.4 未満となり、電気めっき皮膜のめっき密着性が不
芳であった。このことから比較例はいずれも高強度およ
び優れた成形加工性のみならず、優れた耐食性も要求さ
れる自動車車体用鋼板として適当でないことがわかる。
【0062】
【表1】
【0063】
【表2】
【0064】
【表3】
【0065】
【表4】 (実施例2)表1中のA1 、A2のスラブを用いて、熱延
鋼帯の巻取温度を種々変更させること以外は、実施例1
と同一の条件で試料No. 1〜試料No. 16の電気めっき鋼
板を製造し、これらについて実施例1と同一の確認を行
った。なお、本実施例では、電解酸洗後のみならず電解
酸洗めっき前についてもFe(sur) /O(sur) の値を測定
した。また、酸洗時間は2秒間とした。これらの測定結
果を、表5にまとめて示す。
【0066】試料No.4〜試料No.8、試料No.12 〜試料N
o.16 は、いずれも、本発明の条件をすべて満足する本
発明例である。表4および表5から明らかなように、こ
れらの本発明例は、いずれも、熱延鋼板の巻取り温度が
本発明の範囲内の560 ℃以下であるためにFe(sur) /O
(sur) の値が0.4 以上となり、これにより、電気めっき
皮膜のめっき密着性が良好である。また、これらの本発
明例は、良好なYP、TSおよびElを有している。このこと
から、本発明例は、いずれも、490 N/mm2 を超える高強
度を有するとともに、延性および電気めっき性に優れる
ため、高強度と、優れた成形加工性と、優れた耐食性と
をいずれも要求される自動車車体用鋼板として、極めて
好適であることがわかる。
【0067】特に、巻取温度の低下に伴ってFe(sur)/O
(sur)の値が上昇し、40c/dm2 という少量の酸洗量であ
っても、電気めっき密着性が確実に向上することがわか
る。これに対し、試料No.1〜試料No.3、試料No.9〜試料
No.11 は、巻取温度が高いため少量の電解酸洗ではFe(s
ur)/O(sur)の値が0.4 未満となり電気めっき皮膜のめっ
き密着性が不芳であった。このことから比較例はいずれ
も高強度および優れた成形加工性のみならず、優れた耐
食性も要求される自動車車体用鋼板として適当でないこ
とがわかる。
【0068】
【表5】 (実施例3)表1の化学組成が本発明で規定する範囲内の
18種類の鋼のスラブを、1240℃まで加熱し、920 ℃で圧
延を完了させた後、520 ℃で巻取り、板厚3.5mm の熱延
鋼板を得た。これらの熱延鋼板を酸洗した後、1.6mm ま
で冷間圧延を行い、次いで、連続焼鈍炉を用いて、820
℃で60秒間均熱した後、50℃/ 秒で420 ℃まで冷却し、
この温度で200 秒間保持した後、室温まで冷却した。
【0069】このようにして得られた27種の冷延鋼板に
対し、50℃の10%硫酸を用いて電解酸洗(40c/dm2を行
い、ESCAにより酸洗前後における鉄濃度Fe(sur)/酸素濃
度O(sur)の値を測定した。
【0070】そして、この電解酸洗を行われたこの冷延
鋼板に対し、Zn系電気めっきを行った。このZn系電気め
っきにはZn−11%Niを用い、表面および裏面の両面につ
いて、付着量を30g/ m2 に制御した。
【0071】このようにして、試料No.1〜試料No.27 の
電気めっき鋼板を製造し、これらについて実施例2と同
一の確認を行った。これらの測定結果を、表6および表
7にまとめて示す。
【0072】試料No.1〜試料No.18 は、本発明の条件を
全て満足する本発明例である。表5から明らかなよう
に、これらの本発明例は、いずれも、Fe(sur)/O(sur)値
が0.4以上となり、これにより、電気めっき皮膜のめ
っき密着性が良好である。また、これらの本発明例は、
良好なYP、TSおよびElを有している。このことから、本
発明例は、いずれも、490 N/mm2 を超える高強度を有す
るとともに、延性および電気めっき性に優れるため、高
強度と、優れた成形加工性と、優れた耐食性とをいずれ
も要求される自動車車体用鋼板として、極めて好適であ
ることがわかる。
【0073】これに対し、試料No.19 および試料No.20
は、いずれも、良好なYP、TSおよびめっき密着性を有す
るものの、 (Si+Al) 量が本発明の範囲の下限を下回
り、試料No.21 はMn含有量が本発明の範囲の上限を上回
り、試料No.22 はP含有量が本発明の範囲の上限を上回
り、試料No.23 はS含有量が本発明の範囲の上限を上回
り、試料No.24 はTi含有量が本発明の範囲の上限を上回
り、試料No.25 はNb含有量が本発明の範囲の上限を上回
り、試料No.26 はCu含有量が本発明の範囲の上限を上回
り、さらに、試料No.27 はCr含有量が本発明の範囲の上
限を上回るため、Elが低下しており、不芳であった。こ
のことから、比較例は、いずれも、高強度および優れた
耐食性のみならず、優れた成形加工性も要求される自動
車車体用鋼板としては、適当でないことがわかる。
【0074】
【表6】
【0075】
【表7】 (実施例4)表1で示した本発明の範囲を満足する鋼A
1 〜鋼A18からなるスラブを1240℃まで加熱し、920 ℃
で圧延を完了させた後、表8に示す種々の温度で巻き取
り、板厚3.5 mmの熱延鋼板を得た。これらの熱延鋼板を
酸洗した後、冷間圧延を行って板厚が1.6 mmの冷間圧延
とし、次いで、連続焼鈍炉を用いて、820 ℃で60秒間均
熱した後に50℃/秒の冷却速度で400 ℃まで冷却し、こ
の温度に 200秒間保持した後、室温まで冷却した。
【0076】得られた32種の冷延鋼板に対し、表8に示
すように、10%硫酸を用いて酸浸漬時間3秒の条件で電
解酸洗を行ってから、Zn系電気めっきを行った。Zn系電
気めっきとして、Zn−11%Ni を用い、表面および裏面の
両面の付着量を30g/m2に制御した。
【0077】このようにして、試料No.1〜試料No.32 の
電気めっき鋼板を製造し、これらについて実施例2と同
一の確認を行った。これらの測定結果を、表8にまとめ
て示す。
【0078】
【表8】 試料No. 4〜試料No. 8、試料No.12 〜試料No.16 は、
いずれも、本発明の条件を全て満足する本発明例であ
る。表8から明らかなように、これらの本発明例は、い
ずれも、熱延鋼板の巻取り温度が本発明の範囲内の560
℃以下であるためにFe(sur)/O(sur)の値が0.4 以上とな
り、これにより、電気めっき皮膜のめっき密着性が良好
である。また、これらの本発明例は、良好なYP、TSおよ
びElを有している。このことから、本発明例は、いずれ
も、490 N/mm2 を超える高強度を有するとともに、延性
および電気めっき性に優れるため、高強度と、優れた成
形加工性と、優れた耐食性とをいずれも要求される自動
車車体用鋼板として、極めて好適であることがわかる。
【0079】これに対し、試料No.1〜試料No.3、試料N
o.9〜試料No.11 、試料No.17 〜試料No.32 は、本発明
の条件のうちの巻取り温度を満足しない比較例である。
これらの比較例は、いずれも、良好なYP、TSおよびElを
有しているものの、熱延鋼板の巻取り温度が本発明の範
囲外であるために電解酸洗後のFe(sur)/O(sur)の値が0.
4 未満となり、電気めっき皮膜のめっき密着性が不芳で
あった。このことから、比較例は、いずれも、高強度お
よび優れた成形加工性のみならず、優れた耐食性も要求
される自動車車体用鋼板としては、適当でないことがわ
かる。
【0080】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、電気めっき密着性および延性に優れ、例えば自動車
車体用鋼板のように、プレス加工や曲げ加工等の成形加
工を行われるとともに防錆性も必要とされる用途に供さ
れる、引張強さが490N/mm2以上である高張力鋼板および
その製造方法を提供することができた。
【0081】かかる効果を有する本発明の意義は、極め
て著しい。
【図面の簡単な説明】
【図1】巻取り温度が560 ℃超の高温巻取りを行った場
合におけるSiおよびAlをいずれも多量に含有する高張力
高延性鋼板の表層における酸化物の生成機構を模式的に
示す説明図であり、図1(a) は熱延鋼板の表面性状を示
し、図1(b) は酸洗後の熱延鋼板の表面性状を示し、図
1(c) は冷延鋼板の表面性状を示し、図1(d) は焼鈍後
の高張力高延性鋼板の表面性状を示す。
【図2】巻取り温度が560 ℃以下の低温巻取りを行った
場合におけるSiおよびAlをいずれも多量に含有する高張
力高延性鋼板の表層における表面酸化物の生成機構を模
式的に示す説明図であり、図2(a) は熱延鋼板の表面性
状を示し、図1(b) は酸洗後の熱延鋼板の表面性状を示
し、図1(c) は冷延鋼板の表面性状を示し、図1(d) は
焼鈍後の高張力高延性鋼板の表面性状を示す。
【符号の説明】
11 高張力高延性鋼板 12 酸化物 13 熱延鋼板 14 冷延鋼板 15 粒界 16 粒界選択エッチング部 17 かぶれ状部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安井 淳 茨城県鹿嶋市大字光3番地 住友金属工業 株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 中澤 嘉明 大阪市中央区北浜4丁目5番3号 住友金 属工業株式会社内 Fターム(参考) 4K037 EA01 EA02 EA05 EA06 EA11 EA13 EA15 EA16 EA17 EA18 EA19 EA20 EA23 EA25 EA27 EA31 EA32 EB06 EB07 EB08 EB09 EB11 EB12 FE01 FE02 FH01 FJ05 FJ06 FK02 FK03 FL01 FL02 GA05 JA06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量%で、C:0.05〜0.25%、Si:0〜
    3.0 %、Mn:0.5 〜3.0 %、P:0.05%以下、S:0.01
    %以下、sol.Al:0〜1.0 %、N:0.008 %以下、残部
    Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有し、下記
    (1)式および (2)式の関係をいずれも満足することを特
    徴とする電気めっき密着性および延性に優れた、引張強
    さが490N/mm2以上である高張力鋼板。 Si+Al≧0.6 % ・・・ (1) Fe(sur) /O(sur) ≧0.4 ・・・ (2) ただし、(2) 式において、Fe(sur) は上記高張力鋼板の
    表面から5nmの深さにおける鉄濃度 (原子%) を意味
    し、O(sur) は上記高張力鋼板の表面から5nmの深さに
    おける酸素濃度 (原子%) を意味する。
  2. 【請求項2】 さらに、質量%で、Ti:0〜0.1 %、N
    b:0〜0.05%、V:0〜0.1 %、Cu:0〜1%、Ni:
    0〜1%、Cr:0〜1%、Mo:0〜1%、およびB:0
    〜0.003 %からなる群から選ばれた1種または2種以上
    を含有することを特徴とする請求項1に記載された電気
    めっき密着性および延性に優れた、引張強さが490N/mm2
    以上である高張力鋼板。
  3. 【請求項3】 質量%で、C:0.05〜0.25%、Si:0〜
    3.0 %、Mn:0.5 〜3.0 %、P:0.05%以下、S:0.01
    %以下、sol.Al:0〜1.0 %、N:0.008 %以下、残部
    Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有するととも
    に下記 (1)式の関係を満足する鋼に、熱間圧延を行った
    後に560 ℃以下の温度域で巻き取り、酸洗および冷間圧
    延を行った後に、連続焼鈍および冷却を行うことによっ
    てフェライト、ベイナイトおよび残留オーステナイトを
    有する混合組織からなるとともに下記 (2)式の関係を満
    足する鋼板を製造することを特徴とする電気めっき密着
    性および延性に優れた、引張強さが490N/mm2以上である
    高張力鋼板の製造方法。 Si+Al≧0.6 % ・・・ (1) Fe(sur) /O(sur) ≧0.4 ・・・ (2) ただし、(2) 式において、Fe(sur) は上記高張力鋼板の
    表面から5nmの深さにおける鉄濃度 (原子%) を意味
    し、O(sur) は上記高張力鋼板の表面から5nmの深さに
    おける酸素濃度 (原子%) を意味する。
  4. 【請求項4】 前記連続焼鈍および冷却は、750 〜900
    ℃の温度域に10秒間以上均熱し、3℃/秒以上の冷却速
    度で300 〜500 ℃の温度域に冷却し、該温度域に30秒間
    以上保持した後、室温まで冷却することにより、行われ
    る請求項3に記載された電気めっき密着性および延性に
    優れた、引張強さが490N/mm2以上である高張力鋼板の製
    造方法。
  5. 【請求項5】 さらに、質量%で、Ti:0〜0.1 %、N
    b:0〜0.05%、V:0〜0.1 %、Cu:0〜1%、Ni:
    0〜1%、Cr:0〜1%、Mo:0〜1%、およびB:0
    〜0.003 %からなる群から選ばれた1種または2種以上
    を含有することを特徴とする請求項3または請求項4に
    記載された電気めっき密着性および延性に優れた、引張
    強さが490N/mm2以上である高張力鋼板の製造方法。
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