JP2002180182A

JP2002180182A - 耐孔あき性に優れる鋼材

Info

Publication number: JP2002180182A
Application number: JP2000373793A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Ishikura; 正治石倉; Chiaki Kato; 千昭加藤
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】プレス加工性を犠牲にすることなく、優れた
耐孔あき性が得られる鋼板を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：0.001 〜0.06％、Si：0.
019 ％以下、Mn：0.1 〜0.3 ％、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：
0.01％以下、Al：0.05％以下、Sb：0.001 〜0.1％含有
し、残部はFeおよび不可避的不純物の鋼組成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の外板、内
板および足回り部材などの、耐食性が要求される部位に
用いて好適な鋼材に係り、特に溶接部やヘム施工部など
の鋼板合わせ部における耐孔あき性と加工性に優れる鋼
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、省エネルギーなどの観点から自動
車の軽量化が推進されるにともない、自動車用鋼板の板
厚は次第に薄肉化する傾向にある。しかし、一方で、こ
の薄肉化をはかれば、腐食後の残りしろが少なくなるの
で耐食性のうえでは不利となる。とくに、このような薄
肉の鋼板が、冬季における凍結防止のために岩塩散布が
行われる、いわゆる融雪塩散布地域で用いられる場合に
は、Cl⁻イオンの存在下で乾湿が繰り返される厳しい腐
食環境となるので、耐食性の点で一層不利な条件とな
る。こうした状況で使用される自動車用鋼板は、通常、
自動車車体に組み立てられてから、車体の防錆寿命の延
長を図るために、電着塗装が行われる。しかし、このよ
うな防錆処理を施しても、溶接部やヘム施工部などの鋼
板合わせ部位では電着塗装が十分に回り込まず、鋼板表
面が露出するために、この部分から腐食が進行し、短時
間で自動車車体に孔あきを生じるという問題があった。

【０００３】ところで、従来、こうした自動車用の鋼板
としては、亜鉛めっき鋼板に代表される各種表面処理鋼
板や、耐候性改善元素である、Cu、Ｐを添加した防錆鋼
板が知られている。例えば、特開平２−２２４１６号公
報には、Cu、Ｐを単独または複合で添加することによ
り、緻密な錆層を形成させて耐食性を改善する技術が開
示されている。また、特開昭５６−１３９６５５号公報
には、Cu：0.04〜0.40％を含むCu−Ｐ鋼にSb等を添加す
ることにより、CuとSbの金属間化合物を形成させ、耐食
性（耐孔あき性）を向上させる技術が、また特開平１１
−１７４５号公報には、SbのほかNiおよびMoを含有する
耐海水腐食鋼が開示されている。さらに、特開昭６１−
１１７２４９号公報、特開昭６３−２０３７４７号公報
および特開平２−５０９４０号公報には、Cr添加により
耐食性を高める技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によっても、未だ耐孔あき性は十分とはいえず、
しかも、それぞれ以下のような問題を抱えていた。すな
わち、特開平２−２２４１６号公報、特開昭５６−１３
９６５５号公報のような技術では、Ｐを含有することに
よる脆化や加工性の低下、Cuを含有することによる表面
性状の劣化やコスト上昇を招くという問題があった。ま
た、特開平１１−１７４５号公報の技術は、Niを多量に
含み、加工性に劣っている。また、特開昭６１−１１７
２４９号公報、特開昭６３−２０３７４７号公報および
特開平２−５０９４０号公報の技術では、Cl⁻イオンの
存在環境下で腐食しやすく (耐孔あき性に劣り) 、また
表面が電気化学的に安定化されているために化成処理性
に劣る。

【０００５】そこで、本発明は、従来技術が抱えていた
上掲の問題を解決し、加工性を犠牲にすることなく、耐
孔あき性の向上をはかった鋼材を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、加工性を低
下させずに耐孔あき性を向上させるための鋼組成につい
て詳細に検討した結果、両者を共に満足させうる組成に
到達した。すなわち、本発明は、質量％で、Ｃ：0.001
〜0.06％、Si：0.019 ％以下、Mn：0.1 〜0.3％、Ｐ：
0.05％以下、Ｓ：0.01％以下、Al：0.05％以下、Sb：0.
001 〜0.1 ％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物
からなることを特徴とする耐孔あき性に優れる鋼材であ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明鋼材の成分組成を上
記範囲に限定した理由について説明する。Ｃ：0.001 〜0.06％Ｃは、鋼板の加工性を低下させ、耐食性に悪影響を及ぼ
す元素である。とくに、その含有量が0.06％を超える
と、加工性が劣化して、例えば、自動車部品に加工でき
なくなるので、上限を0.06％として、可能な限り少なく
することが望ましい。ただし、過度に極低炭素化すると
コストの上昇を招くので、含有量の下限を0.001 ％とす
る。なお、好ましい範囲は0.001 〜0.004 ％である。

【０００８】Si：0.019 ％以下 Siは、脱酸および加工性を確保しつつ、高強度化を図る
のに有効な元素である。しかし、過剰に含有すると加工
性および熱間圧延時の表面性状が悪化するので、その上
限を0.019 ％、好ましくは0.013 ％とする。

【０００９】Mn：0.1 〜0.3 ％ Mnは、Ｓが引き起こす熱間脆性を防止するのに有効な元
素である。Mn含有量が0.1 未満ではその効果が得られ
ず、一方、0.3 ％を超えると延性が低下するので、加工
性の観点からは好ましくない。このためMn量は0.1 〜0.
3 ％の範囲とする。なお、好ましい範囲は 0.1〜0.2 ％
である。

【００１０】Ｐ：0.05％以下Ｐは、鋼の強度を高めて鋼板の加工性を低下させ、また
粒界に偏析して鋼板の耐二次加工脆性を劣化させ、さら
にスクラップを経て鋼中に混入するとその靱性を劣化さ
せるなどの悪影響を生じるため、可能な限り低減するこ
とが望ましい。これらの悪影響は0.05％を超えると顕著
に現れるので、Ｐ含有量の上限を0.05％、好ましくは0.
04％とする。

【００１１】Ｓ：0.01％以下Ｓは、鋼中で金属元素と結合し硫化物系介在物となって
存在する。この硫化物系介在物は金属との間で電位差を
生じて腐食の起点となる。このため、Ｓ含有量は極力抑
制することが望ましく、特に0.01％を超えて含むと、硫
化物系介在物量の増加のために、耐孔あき性が極端に劣
化する。よって、Ｓ量は0.01％以下、好ましくは0.006
％以下に制限する。

【００１２】Al：0.05％以下 Alは、脱酸剤として作用し、鋼の清浄度を向上させる元
素であるが、0.05％を超えて含有すると介在物が増加し
耐食性を劣化させる。このため、Al量の上限は0.05％と
する。

【００１３】Sb：0.001 〜0.1 ％ Sbは、耐食性とくに鋼板の耐孔あき性を改善するのに有
用な元素である。Sb含有量が0.001 ％未満ではこの耐食
性向上の効果が十分には発現せず、一方、0.1％超えて
もさらなる効果が得られず不経済となる。よって、Sbは
0.001 〜0.1 ％の範囲、好ましくは 0.001〜0.05％の範
囲で含有させる。

【００１４】本発明の鋼材は、上記成分のほかはFeおよ
び不可避的不純物よりなる成分組成のものとする。な
お、この不可避的不純物として、Ni：0.02％以下、Cr：
0.03％以下、Cu：0.1 ％以下を含有しても成形性を阻害
しないのでそれぞれ前記範囲で許容される。

【００１５】次に、本発明鋼材の製造方法について説明
する。本発明鋼材は、主として鋼板（熱延板、あるいは
熱延板に冷間圧延および焼鈍を施した冷延板）を対象と
している。上記した組成の溶鋼を、転炉、電気炉、真空
溶解炉など公知の方法で溶製し、連続鋳造法、あるいは
造塊法により鋼素材（スラブ）とする。この鋼素材を、
その後加熱するか、加熱することなく直接、熱間圧延し
て熱延板とする。熱間圧延における加熱温度は、特に限
定する必要はないが、1000〜1300℃の温度範囲とするの
が望ましい。また、仕上げ圧延温度は 800℃以上、巻き
取り温度は 500℃以上とするのが好ましい。というの
は、仕上げ圧延温度が 800℃未満では、変形抵抗が大き
くなって圧延機への負荷が増大するとともに、結晶粒の
粗大化が著しくなり、鋼板の機械的特性が劣化するから
である。また、熱間圧延後の巻き取り温度が500 ℃未満
では、鋼板の形状が悪化し、加工性が劣化する。

【００１６】熱間圧延によって得られた熱延板はそのま
ま使用されるか、熱間圧延後さらに冷間圧延と焼鈍を施
し冷延板として使用される。冷延板とする場合には、熱
間圧延して得た熱延板を、酸洗後、冷間圧延し、そのの
ち焼鈍する。冷間圧延の圧下率は均一な冷間加工組織を
得る観点から５０〜９５％とするのが望ましい。また焼
鈍方法は、連続焼鈍あるいはバッチ焼鈍のいずれでもよ
いが、連続焼鈍が生産性、冷却速度の制御から好まし
い。

【００１７】このようにして製造された鋼板（熱延板ま
たは冷延板）は、そのまま使用できるが、さらに表面処
理により鋼板表面に表面処理層を形成して使用してもよ
い。なお、熱延板の表面に表面処理を施す場合には、酸
洗により黒皮などの酸化層を除去した後、表面処理を施
すのが好ましい。表面処理には、各種のめっき処理、め
っき層表面にさらに化成処理、塗装処理、有機被膜処理
などを施したものが含まれる。めっきのうちでは、亜鉛
系めっきがとくに耐食性向上の効果が大きく好ましい。
亜鉛系めっきを行うには、溶融めっき、電気めっき、真
空めっきのいずれの方法も適用でき、まためっき後に加
熱による合金化処理を行ってもよい。こうした亜鉛系め
っき処理により、亜鉛の鉄に対する犠牲防食作用を通じ
て、本発明材の耐食性がさらに向上する。また、亜鉛系
めっきを施すことにより、錆発生までの時間が長くなる
ので、孔あき発生までの時間も増して、鋼板の便用寿命
を増加させることが可能となる。耐食性のさらなる向上
は、めっき付着量を増加させることにより実現可能であ
るが、過剰の付着は経済的に不利となるので、要求され
る耐食性に応じて、めっき付着量を調整すればよい。本
発明鋼材は裸のまま（非めっき材）でも良好な耐孔あき
性を有しているので、めっき付着量を低減でき、例え
ば、亜鉛系めっきの付着量は片面当たり１〜 180ｇ／ｍ
^２の範囲で適宜設定すればよい。

【００１８】鋼板表面に亜鉛系めっき層を形成するに
は、前述の通り、溶融めっき、電気めっき、真空蒸着め
っきなど常法にしたがって行えばよい。溶融亜鉛めっき
による表面処理は、、純Znあるいは共析すべき金属をZn
とともに溶解した溶融亜鉛浴に、鋼板あるいは鋼帯を浸
漬した後、ガスワイピング等の付着量制御手段により、
所定の付着量でめっきして、冷却することにより行われ
る。なお、純亜鉛めっきを施した後で加熱合金化処理を
施せば、Zn−Fe合金めっき層が形成できより優れた耐孔
あき性が得られる。電気亜鉛めっきによる表面処理に
は、硫酸浴、塩化浴、ピロリン酸浴いずれも好適に使用
できる。これらめっき浴中に鋼板あるいは鋼帯を陰極と
して浸漬し、電解を行うことにより、鋼板表面に亜鉛め
っき層が形成される。また、真空蒸着亜鉛めっきによる
表面処理としては、化学蒸着、物理蒸着、スパッタリン
グなどいずれも好適に使用でき、これらを用いて鋼板表
面に亜鉛めっき層が形成される。

【００１９】

【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を説明する。
表１に示す成分組成の鋼を真空溶解炉で溶製し、連続鋳
造によりスラブとした。これらのスラブを1250℃に加熱
し、仕上げ温度910 ℃となるように熱間圧延して3.5 ｍ
ｍの熱延板とした。ついで、これらの熱延板を８０℃の
１０質量％塩酸水溶液中で酸洗して鋼板表面のスケール
を除去した後、板厚0.7 ｍｍまで冷間圧延した。得られ
た冷延板を電解脱脂処理し、表面に付着した圧延油を除
去し、さらに、５ vol％Ｈ_２−Ｎ_２雰囲気（露点−３０
℃）中で、850 ℃−４０秒間の加熱保持を行い、３０℃
／ｓの冷却速度で焼鈍した。これらの熱延板、冷延板、
さらにこれらへ表面処理したものを供試材として、以下
に示す耐孔あき試験およびプレス加工試験を行い、耐孔
あき性および加工性を評価した。

【００２０】（ａ）耐孔あき試験塩水噴霧（ＪＩＳＺ２３７１）１時間→乾燥（６０℃）
６時間→湿潤（５０℃、ＲＨ９５％）１時間、のサイク
ルを１サイクルとし、これを６０サイクル繰り返した
後、最大腐食深さを測定し、耐孔あき性を評価した。非
めっき板の場合には、板厚減少値が0.5 ｍｍ未満のもの
を○（良好）、0.5 ｍｍ以上のものを×（劣）とし、め
っき板の場合には、元板厚を薄くできるメリットを考慮
して、板厚減少値が0.3 ｍｍ未満のものを○（良好）、
0.3 ｍｍ以上の場合を×（劣）として評価した。（ｂ）プレス加工試験エリクセン式深絞り試験機を用いて、ポンチ径：３３ｍ
ｍφ、しわ押さえ力：500ｋｇ、通常の防錆油を塗油し
た状態で試験し、各板の限界絞り比（ＬＤＲ）を測定し
て、加工性を評価した。ここに、ＬＤＲは絞り抜け可能
な最大プランク径／ポンチ径で定義される。プレス加工
性は、ＬＤＲが2.0 以上のものを○（優）、 1.8〜2.0
未満のものを△（普通）、 1.8未満のものを×（劣）と
する３段階で評価した。得られた試験結果を表２、表３
に示す。これらの表から明らかなように、発明例は、耐
孔あき性、加工性のいずれの特性も良好な値を示した
が、比較例は、これらの特性の少なくとも一方が劣るも
のであった。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
十分な加工性を具える上、耐孔あき性にも優れた鋼材を
提供できる。したがって、例えば、自動車用鋼板として
高耐食性 (耐孔あき性) が要求される部位に発明材を使
用すると、自動車の使用寿命を格段に長くできるという
産業上の効果を奏する。また、亜鉛めっきなどの表面処
理を施して発明材を使用する場合には、亜鉛めっきなど
の表面処理層の防食作用が消滅してからでも、鋼自体が
優れた耐孔あき性を発揮するので、全体として腐食環境
下での長寿命を達成することができるという効果もあ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量％で、Ｃ：0.001 〜0.06％、 Si：
0.019 ％以下、Mn：0.1 〜0.3 ％、Ｐ：0.05％以下、
Ｓ：0.01％以下、 Al：0.05％以下、Sb：0.001 〜0.1
％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする耐孔あき性に優れる鋼材。