JP2002146477A - 成形性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents
成形性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法Info
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Abstract
るいは高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。 【解決手段】 C,Si,Mn,S,P,Al,Ti,
Nb,N,B,Ni,Cuを所定量含有し、Ti,N
b,C,N,Sの関係および、Si,Mn,Ni,Cu
の関係を所定の範囲に設定する。この鋼を所定の条件で
熱間圧延、焼鈍を施すことで、r値が1.7以上の高強
度亜鉛めっき鋼板および高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼
板を得ることができる。
Description
強度の溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板
及びその製造方法に関するものである。
化のためには、自動車に使用される鋼板をできるだけ高
強度化することが必要となるが、一般に鋼板を高強度化
していくと伸びやr値が低下し、成形性が劣化してい
く。また、強度が上昇するにつれ成形時の形状凍結性も
劣化していく。さらに、これらの機械的性質だけでなく
防錆性の観点から表面にめっきを施すことが要求される
が、最近では溶融亜鉛めっき鋼板あるいは合金化溶融亜
鉛めっき鋼板が一般的になりつつある。
は、鋼組織に準安定オーステナイトを残留させ、このオ
ーステナイトの変形中の変態を利用し伸びを向上させる
技術が開示されている。この技術では590MPa以上
の強度レベルの鋼板しか製造できず、また、絞り性の指
標となるr値を向上させることができないだけでなく、
めっき性を阻害するSiが多量に添加されており、溶融
めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板とすることは困
難である。
F鋼をべ一スとしMnやPを添加して強度を上昇させる
技術が、特開昭59−74232号公報や特開昭63−
47338号公報に開示されているが、これらの技術で
は比較的高いr値を確保できるものの、軟鋼に比べると
r値が低下するのは否めない。
較的軟質でその後の塗装焼付け時の熱により硬質化する
鋼板が開発されてきた。例えば特開昭59−31827
号公報、特開昭59−38337号公報及び特開昭57
−70258号公報に、SiやPを添加する技術が開示
されている。また特開平6−108153号公報ではS
i,Mn,Pを添加する技術が開示されている。しかし
ながら、これらの開示技術で添加されているSi,M
n,Pといった元素は、めっき密着性を阻害する元素で
あり、溶融亜鉛めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板
製造時にめっき密着不良やめっき層の合金化不足といっ
た問題を生じる可能性が高い。
関しても報告があり、例えば無酸化炉および還元炉を利
用するめっき工程においては、無酸化炉において鋼板表
面に酸化皮膜を形成させ、引き続く還元炉において焼鈍
する方法が特開昭55−122865号公報に、また予
備加熱で酸化させ750℃以上の温度で再結晶焼鈍を行
い、750℃未満で還元させる方法が特開平8−170
159号公報に開示されている。しかしながら、前者の
方法ではその効果が十分でなく、後者の方法では特別な
制御が必要となり生産性に問題が生じる懸念がある。
程においても、Siによるめっき性阻害を克服する手段
が開示されている。例えば特開平5−271894号公
報には、露点の異なる2ゾーン以上に分割された還元炉
内での酸化皮膜厚みを、それぞれのゾーン毎に制御する
方法が開示されている。しかしながら、この方法は特別
な制御が必要となり、生産性を阻害する懸念がある。
に開示されている技術を用い、溶融亜鉛めっきや合金化
溶融亜鉛めっきが可能な良加工性を有する高強度鋼板を
製造することは困難である。本発明は上記課題を解決す
るためになされたものであり、加工性に優れた溶融亜鉛
めっき高強度鋼板およびその製造方法を提供することに
ある。
を解決するために基礎的な検討を実施した。その結果、
Si,Ti,Nb,P,Ni,Cuを適切に添加するこ
とで、焼付効果性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板および合
金化溶融亜鉛めっき鋼板が製造できることを見出した。
記のとおりである。 (1)鋼板成分が質量%で、 C ≦0.010%、 Si:0.2〜1.0%、 Mn:0.05〜1.5%、 S ≦0.02%、 P :0.015〜0.1%、Al:0.01〜0.1%、 Ti≦0.2%、 N ≦0.0080%、 Ni:0.1〜1.0%、 Cu≦0.2%、 B ≦0.0050%、 Cr,Snの1種または2種を総量で0.3 %以下 含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、
C,N,S,Ti量が Ti−1.5×(4×C+1.5×S)−3.43×N
−0.005≧0 Si,Mn,Ni,Cu量が 0.2×Mn−0.8×Si+1.2×(Ni+0.5
×Cu)≧0 を満足し、r値が1.7以上であることを特徴とする成
形性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 (2)鋼板成分が質量%で、 C ≦0.010%、 Si:0.2〜1.0%、 Mn:0.05〜1.5%、 S ≦0.02%、 P :0.015〜0.1%、Al:0.01〜0.1%、 Ti≦0.1%、 Nb≦0.3%、 N ≦0.0080%、 Ni:0.1〜1.0%、 Cu≦0.2%、 B ≦0.0050%、 Cr,Snの1種または2種を総量で0.3%以下 含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、
C,N,S,Ti,Nb量が Nb+1.94×Ti−1.5×(7.75×C+2.
91×S)−6.64×N−0.007≧0 Si,Mn,Ni,Cu量が 0.2×Mn−0.8×Si+1.2×(Ni+0.5
×Cu)≧0 を満足し、r値が1.7以上であることを特徴とする成
形性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
C,N,S,Ti量が Ti−1.5×(4×C+1.5×S)−3.43×N
−0.005≧0 Si,Mn,Ni,Cu量が 0.2×Mn−0.8×Si+1.2×(Ni+0.5
×Cu)≧0 を満足し、r値が1.7以上であることを特徴とする成
形性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 (4)鋼板成分が質量%で、 C ≦0.010%、 Si:0.2〜1.0%、 Mn:0.05〜1.5%、 S ≦0.02%、 P :0.015〜0.1%、Al:0.01〜0.1%、 Ti≦0.1%、 Nb≦0.3%、 N ≦0.0080%、 Ni:0.1〜1.0%、 Cu≦0.2%、 B ≦0.0050%、 Cr,Snの1種または2種を総量で0.3%以下 含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、
C,N,S,Ti,Nb量が Nb+1.94×Ti−1.5×(7.75×C+2.
91×S)−6.64×N−0.007≧0 Si,Mn,Ni,Cu量が 0.2×Mn−0.8×Si+1.2×(Ni+0.5
×Cu)≧0 を満足し、r値が1.7以上であることを特徴とする成
形性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
成分の鋼を、Ar3 変態点以上の温度で仕上げ圧延を終
了し、600℃以上で巻取り、酸洗、冷間圧延を行った
後、750〜900℃の範囲で10秒以上の焼鈍を行
い、溶融亜鉛めっきを施すことを特徴とする、r値が
1.7以上の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 (6)前項(3)あるいは(4)に記載の成分の鋼を、
Ar3 変態点以上の温度で仕上げ圧延を終了し、600
℃以上で巻取り、酸洗、冷間圧延を行った後、750〜
900℃の範囲で10秒以上の焼鈍を行い、溶融亜鉛め
っきを施した後にめっき相の合金化を行うことを特徴と
する、r値が1.7以上の高強度合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法。
する。まず、鋼成分を限定した理由について述べる。C
は、固溶元素として存在すると成形加工時のひずみ模様
発生の原因となるばかりでなく、降伏強度を上昇させ成
形時の形状凍結性を低下させるため、その量はできるだ
け少ない方がよいが、本発明では、TiやNbで固溶C
を析出物として固着させる。しかしながら、C量が増え
析出物の量が増えると析出強化により降伏強度が上昇し
てしまうため、その上限を0.01%とした。この降伏
強度の上昇をできるだけ抑えるという観点では、その上
限は0.006%とすることが望ましい。
鋼板の強度を上昇させることができると共に、Pと複合
添加することで高強度化時のr値低下を防ぐことができ
ることから、0.2%以上添加することとする。一方、
むやみな添加はr値を低下させたり溶融亜鉛めっき性の
劣化やめっき層合金化の遅延を引起こすため、1%以下
とする。
鋼板の強度を上昇させることができることから添加する
が、その添加量をむやみに増やすと成形性を劣化させる
ため1.5%以下とする。また、鋼板強度を他の元素で
確保する場合にその量をむやみに低減することはコスト
上昇を招くため、その下限を0.05%とする。
性劣化の要因となるため、極力低減する必要があるが、
0.02%以下とすることで加工性に対する問題は解消
されるため、その範囲を0.02%以下とする。
板の強度を上昇させることが出来、また、Siと複合添
加すると、強度上昇時のr値の劣化を防ぐことができる
ため、少なくとも0.015%以上添加する。一方、む
やみに添加すると、脆化により熱間圧延時や冷間圧延時
に割れが生じるため、その上限を0.1%とする。
果を発揮させるためには鋼中に0.01%以上含有させ
ることが必要である。一方、0.1%を超えると、酸化
物系の介在物の増加を招き、表面性状を劣化させる懸念
があるため、その上限を0.1%とする。
するだけでなく降伏強度が低下するが、この効果を発揮
するためには、Nbが添加されていない場合には下式
(1) Ti−1.5×(4×C+1.5×S)−3.43×N−0,005≧0 ………(1) Nbが添加されている場合は下式(2) Nb+1.94×Ti−1.5×(7.75×C+2.91×S) −6.64×N−0.007≧0………(2) を満足する量添加する必要がある。しかしながら、これ
らの元素の添加量が過剰に増加してもその効果は飽和す
るだけであり、その上限はTiについては0.2%、N
bについては0.3%とする。また、これらの元素は焼
鈍時の再結晶温度を上昇させ生産性を低下させる可能性
があるため、その上限をTiについては0.15%、N
bについては0.2%とすることが望ましい。TiとN
bを複合添加する成分系では、Tiの効果はTi単独の
場合よりも低い範囲(0.1%)で飽和する。そのため
Ti,Nbを複合添加する場合はTiの上限を0.1%
とする。
合には時効劣化の原因となったり、降伏強度上昇の原因
となることや、析出物を形成した場合には降伏強度上昇
の原因となるため、その上限は0.0080%とする。
化させる元素が添加された鋼板においても良好な溶融亜
鉛めっき性を発揮させる元素であり、この効果を発揮さ
せるためには0.1%以上の添加が必要となる。一方、
Niは比較的コストの高い元素であり、添加量を増やす
ことは製品の価格をむやみに上昇させる結果をもたらす
ため、その上限は1.0%とした。なお、前述のような
溶融めっき性向上といった効果をより発揮させるために
は、その添加量を0.2%以上とすることが望ましい。
果を補助するが、この効果を発揮させるためには、Si
およびMn量に応じ下式(3) 0.2×Mn−0.8×Si+1.2×(Ni+0.5×Cu)≧0…(3) を満足するように添加する必要があるが、0.2%を超
えて添加してもその効果は飽和するため上限を0.2%
とする。ただし、0.2%超添加しても特に問題はな
い。
させる元素として添加するが、添加量を過剰に増加して
もその効果は飽和してしまうため、その上限を0.00
50%とする。なお、この効果を有効に活用するために
は下限を0.0015%とすることが望ましい。なお厳
しい2次加工性を要求されない用途に対しては、特に添
加する必要はない。
ることで鋼板の表面性状を変化させ、溶融亜鉛めっきの
密着性や合金化挙動を改善する効果がある。ただし、多
量の添加は表面疵を引き起こす懸念があるため、これら
の1種または2種を総量で0.3%以下とする。
いが、V,W,Zr,Mo,As等スクラップから混入
する元素が存在しても、本発明鋼の特性には全く影響し
ない。
r値がこの値より低いと成形性が劣化するためである。
ような成分の鋼を鋳造し、得られた熱片スラブを直接、
または加熱した後、あるいは冷片を再加熱して熱間圧延
を施す。その際、熱片スラブを直接圧延することと再加
熱後に圧延することでの特性変化はほとんど認められな
い。また、再加熱温度は特に限定しないが、生産性を考
慮して1000℃から1300℃の範囲とすることが好
ましい。
圧延においてスラブを接合し圧延する連続化熱延工程の
どちらでも可能である。熱間圧延の際の圧延終了温度は
Ar3 変態点以上とする。これは、Ar3 変態点未満の
温度で仕上圧延を行うと、熱延後の鋼板に集合組織が発
達し、冷延・焼鈍後に深絞り性を劣化させる結晶方位が
発達するためである。圧延終了温度の上限は特に限定し
ていないが、生産性の観点から1000℃以下とするこ
とが望ましい。熱間圧延後の冷却は通常の方法で行う
が、その際の巻取温度は600℃以上とする。これは、
この温度以下で巻取りを行った場合には成形性が若干で
はあるが低下するためである。
間圧延を行い、その後、溶融亜鉛めっき工程にて溶融亜
鉛めっき鋼板あるいは合金化溶融亜鉛めっき鋼板とす
る。この際、酸洗はどのような方法にて行っても鋼板の
特性には影響を与えないため、特に限定しない。
なプレス成形性を得るという観点から、圧下率50%か
ら90%の範囲で行うことが望ましい。
が、その際の焼鈍温度は、鋼板を再結晶させて良好なプ
レス成形性を確保するため750℃以上とする。また、
900℃を超えて焼鈍を行うとプレス成形性が劣化する
ため、900以下とする。焼鈍時間は短いと良好なプレ
ス成形性が確保できないため、焼鈍時間は10秒以上と
する。この焼鈍後の条件は特に限定しないが、生産性を
確保するために2℃/s以上の冷却速度で500℃以下
まで冷却し、400〜600℃の溶融亜鉛めっき浴に鋼
板を侵入させ、表層に亜鉛層を形成させることが望まし
い。また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合に
はこの条件に加え、430〜650℃の範囲で合金化処
理を行うことが望ましい。
は、無酸化炉を有する連続式溶融めっき設備でも、無酸
化炉を有しない連続式溶融めっき設備でも、通常の条件
とすることでめっき可能であり、本発明鋼板だけに特別
な制御を必要とするわけではないことから、生産性を阻
害することもない。
金属プレめっきを施していないが、NiプレめっきやF
eプレめっき、その他めっき性を向上させる金属プレめ
っきを施しても、特に本発明の効果が損なわれるもので
はない。
1に示す種々の化学成分の鋼を鋳造し、1050〜12
50℃の温度に再加熱後、熱延、酸洗、冷間圧延(圧下
率60〜90%)、焼鈍、めっき(合金化あり、および
なし)処理を行った後、さらに圧下率0.8%の調質圧
延を施した。表2にはこれらの条件のうち本発明と関係
する条件に関して示す。これらの鋼板の材質調査として
JIS Z2201、5号試験片に加工し、同2241
記載の試験方法にしたがって引張試験を行った。
程度を○、×、△にて判断したが、その判断基準は、○
は不めっきなし、×は不めっきが明確に認められる、△
は不めっきが僅かに認められるというものであり、製品
として使用できるのは○のもののみである。なお、この
外観調査で○となった製品は、めっき密着性についても
全く問題なかった。
げ加工後の、曲げ加工部のセロハンテープ接着・剥離後
の、テープに付着しためっき層の剥離幅で評価し、この
幅が5mm以下となったものを合格、それを超えるものを
不合格とした。
鋼であり、本発明範囲の製造条件で製造したものはすべ
て成形性が良好である。鋼種1中の4種については、熱
延仕上温度がAr3 以下で製造したもの、巻取温度を6
00℃未満として製造したもの、焼鈍温度を750℃未
満としたもの、焼鈍時間を10秒未満としたものの結果
を示してあるが、それらは全てプレス成形性を表すr値
が低いといった望ましくない特性となっている。また、
比較例である鋼種8,14は、成分から前記式(1)、
(2)、(3)を用いて求まる指標が本発明範囲をはず
れているため、r値が低く、めっき性が確保できない。
値が1.7以上の高強度の溶融亜鉛めっき鋼板あるいは
合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造でき、工業的に価値の
大きなものである。
Claims (6)
- 【請求項1】 鋼板成分が質量%で、 C ≦0.010%、 Si:0.2〜1.0%、 Mn:0.05〜1.5%、 S ≦0.02%、 P :0.015〜0.1%、 Al:0.01〜0.1%、 Ti≦0.2%、 N ≦0.0080%、 Ni:0.1〜1.0%、 Cu≦0.2%、 B ≦0.0050%、 Cr,Snの1種または2種を総量で0.3%以下 含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、
C,N,S,Ti量が Ti−1.5×(4×C+1.5×S)−3.43×N
−0.005≧0 Si,Mn,Ni,Cu量が 0.2×Mn−0.8×Si+1.2×(Ni+0.5
×Cu)≧0 を満足し、r値が1.7以上であることを特徴とする成
形性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項2】 鋼板成分が質量%で、 C ≦0.010%、 Si:0.2〜1.0%、 Mn:0.05〜1.5%、 S ≦0.02%、 P :0.015〜0.1%、 Al:0.01〜0.1%、 Ti≦0.1%、 Nb≦0.3%、 N ≦0.0080%、 Ni:0.1〜1.0%、 Cu≦0.2%、 B ≦0.0050%、 Cr,Snの1種または2種を総量で0.3%以下 含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、
C,N,S,Ti,Nb量が Nb+1.94×Ti−1.5×(7.75×C+2.
91×S)−6.64×N−0.007≧0 Si,Mn,Ni,Cu量が 0.2×Mn−0.8×Si+1.2×(Ni+0.5
×Cu)≧0 を満足し、r値が1.7以上であることを特徴とする成
形性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項3】 鋼板成分が質量%で、 C ≦0.010%、 Si:0.2〜1.0%、 Mn:0.05〜1.5%、 S ≦0.02%、 P :0.015〜0.1%、 Al:0.01〜0.1%、 Ti≦0.2%、 N ≦0.0080%、 Ni:0.1〜1.0%、 Cu≦0.2%、 B ≦0.0050%、 Cr,Snの1種または2種を総量で0.3%以下含
み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、
C,N,S,Ti量が Ti−1.5×(4×C+1.5×S)−3.43×N
−0.005≧0 Si,Mn,Ni,Cu量が 0.2×Mn−0.8×Si+1.2×(Ni+0.5
×Cu)≧0 を満足し、r値が1.7以上であることを特徴とする成
形性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項4】 鋼板成分が質量%で、 C ≦0.010%、 Si:0.2〜1.0%、 Mn:0.05〜1.5%、 S ≦0.02%、 P :0.015〜0.1%、 Al:0.01〜0.1%、 Ti≦0.1%、 Nb≦0.3%、 N ≦0.0080%、 Ni:0.1〜1.0%、 Cu≦0.2%、 B ≦0.0050%、 Cr,Snの1種または2種を総量で0.3%以下含
み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ、
C,N,S,Ti,Nb量が Nb+1.94×Ti−1.5×(7.75×C+2.
91×S)−6.64×N−0.007≧0 Si,Mn,Ni,Cu量が 0.2×Mn−0.8×Si+1.2×(Ni+0.5
×Cu)≧0 を満足し、r値が1.7以上であることを特徴とする成
形性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項5】 請求項1あるいは2に記載の成分の鋼
を、Ar3 変態点以上の温度で仕上げ圧延を終了し、6
00℃以上で巻取り、酸洗、冷間圧延を行った後、75
0〜900℃の範囲で10秒以上の焼鈍を行い、溶融亜
鉛めっきを施すことを特徴とする、r値が1.7以上の
高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 【請求項6】 請求項3あるいは4に記載の成分の鋼
を、Ar3 変態点以上の温度で仕上げ圧延を終了し、6
00℃以上で巻取り、酸洗、冷間圧延を行った後、75
0〜900℃の範囲で10秒以上の焼鈍を行い、溶融亜
鉛めっきを施した後にめっき相の合金化を行うことを特
徴とする、r値が1.7以上の高強度合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の製造方法。
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