JP2002249847A - 耐孔あき性に優れる鋼材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面性状の劣化やコストの上昇を伴わず、鉄
資源として回収する場合に分離しにくい成分を含有する
ことがなく、耐孔あき性に一層優れた鋼材を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：0.20％以下、 Si：0.05
超え〜2.0 ％、Mn：0.30％以下、 Ｐ：0.20％以下、
Ｓ：0.02％以下、 Al：0.005 〜0.10％、Sb：0.002 〜
0.50％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からな
る成分組成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車の外板パ
ネル、内板パネル、メンバー、足回り部品、ホイールな
どの使途に適した深絞り用材料に関し、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に優れ
る鋼材に関するものである。

【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
厚はますます薄肉化される傾向にある。しかし、一方
で、このような薄肉化をはかったとき、腐食後の残りし
ろは少なくなるので、耐孔あき性の観点からは不利とな
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、防錆対策として、電
着塗装が行われる。しかし、このような防錆処理を施し
た場合でも、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に鋼板表面が露出す
るために、また一旦侵入した水分や泥、融雪塩などがこ
の部位に滞留するため、かかる部位から腐食が進行し、
孔あき腐食が発生しやすいという問題があった。さら
に、最近の鋼板の高強度化に伴い、多量に添加されるMn
はこの腐食性をますます促進するという問題もあった。

【０００３】ところで、従来から、自動車用鋼板などの
鋼材の耐孔あき性の改善策として取られてきた対策とし
ては、亜鉛めっき代表される表面処理による方法や、
Ｐ、Cu、Cr、Niなどの成分を添加する方法が知られてい
る。例えば、ＪＩＳ Ｇ ３１２５には、鋼中にＰ、C
u、Cr、Niを添加し耐食性鋼材が規格化されいる。ま
た、特開平２−２２４１６号公報には、Ｐ、Cuを添加す
ることにより、緻密な錆層を形成させて耐孔あき性を改
善する技術が、特開昭５６−１３９６５５号公報には、
Ｐ、Cu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、耐孔あき性を向上させる技術が、特開
平１０−２５１７９７号公報および特開平１１−１７４
５号公報には、Ｐ、Ni、Mo、Sbを含有する構造用鋼であ
り、塩分が飛来する環境における耐食性、耐海水腐食性
を改善する技術が開示されている。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、特開平１１−１７２３７８号
公報には、AlとCrを添加することにより耐食性を高める
技術がそれぞれ開示されている。

【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、ＪＩＳ Ｇ ３１２５、特開平２−２２４１６号
公報、特開昭５６−１３９６５５号公報、特開昭６３−
２０３７４７号公報に開示の技術には、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き、鉄資源と
して回収する場合に分離しにくいという問題があった。
また、ＪＩＳ Ｇ ３１２５、特開平１０−２５１７９
７号公報、特開平１１−１７４５号公報の技術には、Ni
に起因して加工性が劣化したり、コストが上昇するとい
う難点があった。また、ＪＩＳ Ｇ ３１２５、特開昭
６１−１１７２４９号公報、特開昭６３−２０３７４７
号公報および特開平２−５０９４０号公報の技術には、
Crを含有するために、Cl⁻イオンの存在環境下で腐食し
やすいという問題があった。そこで、本発明は、従来技
術が抱えていた上掲の問題に鑑み、表面性状の劣化やコ
ストの上昇を伴わず、鉄資源として回収する場合に分離
しにくい成分を含有することがなく、耐孔あき性の一層
の向上をはかった鋼材を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上掲の目的
を実現するために、耐孔あき性を向上させるための鋼組
成の側面から詳細に研究を重ねた。その結果、耐食性向
上元素と不可避的不純物元素をを適正に制御することに
より、耐孔あき性を飛躍的に向上させられることを知見
し、本発明に至った。その要旨構成は以下のとおりであ
る。

【０００６】(1) 質量％で、Ｃ：0.20％以下、 Si：0.
05超え〜2.0 ％、Mn：0.30％以下、 Ｐ：0.20％以下、
Ｓ：0.02％以下、 Al：0.005 〜0.10％、Sb：0.002 〜
0.50％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。

【０００７】(2) 上記 (1)に記載の成分のほか、さらに
質量％で、Ti：0.02〜0.50％、 Nb：0.001 〜0.50％、
Mo：0.01〜1.0 ％、 Ｖ：0.001 〜0.50％、Ｂ：0.0001
〜0.0050％のうちから選ばれるいずれか１種または２種
以上を含有することを特徴とする耐孔あき性に優れる鋼
材。

【０００８】(3) 少なくとも一部の表面上に、表面処理
層を有することを特徴とする上記 (1)または (2)に記載
の耐孔あき性に優れる鋼材。

【０００９】

【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：0.20％以下 Ｃは、鋼板の加工性を低下させ、耐食性に悪影響を及ぼ
す元素であるので、上限を0.20％、好ましくは0.15％未
満とするのがよい。また、Ｃ含有量を過度に低下する
と、製造コストが増加したり、溶接強度が低下するの
で、好ましくは下限を0.001 ％とする。

【００１０】Si：0.05超え〜2.0 ％ Siは、製鋼における脱酸のほか、耐食性の向上に有効な
元素である。このような効果を発揮させるには0.05超え
％は含有させる必要がある。しかし、過剰に含有すると
フェライト相を脆くして組織を荒し、また表面処理性を
劣化させるので、上限を2.0 ％とする。なお、好ましく
は0.05超え〜1.5 ％の範囲で含有させるのがよい。

【００１１】Mn：0.30％以下 Mnは、製鋼における脱酸、脱硫のほか、高強度化に有効
な元素である。しかし、多量に含有させるると、MnＳ、
MnＯ等の発錆点の形成により、耐食性（耐孔あき性）へ
の悪影響が大きくなる。よって、Mn量は0.30％以下、好
ましくは0.1 〜0.30％とする。

【００１２】Ｐ：0.20％以下 Ｐは、高強度化に有効な元素であるが、多量のＰは、偏
析することによって靱性を低下させたり、鋼表面の凹部
に生成した結露にＰが溶解して局部電池を形成し、耐孔
あき性を低下させるので、0.20％以下に制限する必要が
ある。なお、好ましい含有量は0.01〜0.10％である。ま
た、Ｐ含有量を過度に低下すると、製造コストが増加す
るので、好ましくは、下限を0.005 ％とする。

【００１３】Ｓ：0.02％以下 Ｓは、鋼中でMnなどの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地鉄との間で電位
差を生じて発錆点となりやすい。このため、Ｓ含有量は
0.02％以下に制限する。なお、好ましい含有量は 0.006
％以下、さらに好ましくは 0.003％以下である。また、
Ｓ含有量を過度に低下すると、製造コストが増加した
り、剪断端面のバリが大きくなるので、好ましくは、下
限を0.0006％とする。

【００１４】Al：0.005 〜0.10％ Alは、製鋼における脱酸、脱窒に有用であり、少なくと
も 0.005％は必要であるが、余りに多量に含有させる
と、耐孔あき性の低下を招くので、0.005 〜0.10％の範
囲とする。なお、好ましい含有量は0.01〜0.05％の範囲
である。

【００１５】Sb：0.002 〜0.50％ Sbは、耐孔あき性の改善にとくに有用な元素である。こ
うしたSbの効果は、Mn系の介在物のMnＳ、MnＯやＰが凝
縮水中で溶解して発錆点となる場合に、Sbがこれら反応
のインヒビターとして作用して、MnＳ、MnＯやＰの溶解
を抑制し、発錆作用を低下させる効果を有していること
によると思われる。Sb含有量が 0.002％未満では十分な
耐孔あき性が得られず、一方0.50％を超えてもその効果
が飽和してさらなる効果が得られず不経済となる。よっ
て、Sb含有量は0.002 〜0.50％の範囲、好ましくは 0.0
08〜0.02％の範囲とする。

【００１６】Ti：0.02〜0.50％ Tiは、Ｃ、Ｎ、Ｓを固定する元素として、必要に応じて
0.02％以上を含有させることができるが、0.50％を超え
ると加工性が劣化するので、0.02〜0.50％の範囲で含有
させる。

【００１７】Nb：0.001 〜0.50％ Nbは、Ｃ、Ｎを固定する元素として、必要に応じて0.00
1 ％以上を含有させることができるが、0.50％を超える
と加工性が劣化するので、0.001 〜0.50％の範囲で含有
させる。

【００１８】Mo：0.01〜1.0 ％ Moは、耐食性を向上させる元素として、必要に応じて0.
01％以上を含有させることができるが、1.0 ％を超えて
含有させてもさらなる効果が得られず飽和するので、0.
01〜1.0 ％の範囲で含有させる。

【００１９】Ｖ：0.001 〜0.50％ Ｖは、TiやNbと同様に、Ｃ、Ｎ、Ｓを固定する元素とし
て、必要に応じて0.001 ％以上を含有させることができ
るが、0.50％を超えると加工性が劣化するので、0.001
〜0.50％の範囲で含有させる。

【００２０】Ｂ：0.0001〜0.0050％ Ｂは、延性の改善に有用であるが、過度に含むと延性を
低下させるので、0.0001〜0.0050％の範囲で必要に応じ
て含有させる。

【００２１】本発明の鋼材は、上記成分のほかはFeおよ
び不可避的不純物の成分組成よりなるものとする。な
お、この不可避的不純物として、Ni：0.3 ％以下、好ま
しくは0.02％以下、Cr：0.5 ％未満、好ましくは0.03％
以下、Cu：0.2 ％以下、好ましくは0.04％以下、Ｎ：20
0 ppm 以下、好ましくは150 ppm 以下、Ｏ：100 ppm 以
下、好ましくは70 ppm以下、Ca：0.01％以下、好ましく
は0.003 ％以下を含有しても耐孔あき性を阻害すること
はないので、それぞれ前記範囲で含有してもかまわな
い。

【００２２】本発明の鋼材には、鋼材表面の少なくとも
一部に表面処理層を形成したものも含まれる。表面処理
層の具体例は以下のとおりである。すなわち、金属被覆
層として、Al、Ni、Zn、Snなどの金属めっき層やAl−S
i、Ni−Co、Zn−Al、Zn−Fe、Zn−Ni、Zn−Fe−Alなど
の合金めっき層、また複合被覆層として、Zn−SiＯ_２や
Zn−SiＯ_２−樹脂などの分散めっき層が挙げられる。中
でも、Znなど、Feよりも電気化学的に卑な金属を含有す
るものは、耐食性改善の効果が大きく好適な表面処理層
である。Zn系めっきを施したものは、ZnのFeに対する犠
牲防食作用およびZn自身の耐食性により、鋼材の発錆ま
での時間がより長くなるので、孔あき発生までの時間も
増して、製品寿命を増加させることが可能となる。耐食
性は、一般にめっき付着量を増加させることにより向上
させることができるが、本発明鋼材はめっき層のない状
態でも、良好な耐孔あき性を有しているので、めっき付
着量を低減できる。したがって、さらなる耐食性が求め
られるときには、求められる耐食性能に応じて、めっき
の付着量を調整すればよい。また、表面処理層として
は、上記したもののほかに、エナメル系、アクリル系な
どの塗膜を形成したもの、上記めっき層の上にりん酸亜
鉛被膜やクロメートなどの化成処理、あるいはさらにそ
の上層に塗膜を形成したものも含まれる。

【００２３】次に、本発明鋼材の製造方法について説明
する。なお、本発明鋼材は、主として熱延板、冷延板お
よびこれらにめっきなどの表面処理を施したものなどの
鋼板を対象とする。上記組成の溶鋼を、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、加工性が劣化してしま
う。ただし、高ｒ値などを図るために、２相域圧延やα
域圧延を行う場合には、仕上げ温度や巻き取り温度は前
記範囲を外れることもある。

【００２４】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。

【００２５】このようにして製造された熱延板または冷
延板は、そのまま使用できるが、耐食性をさらに高める
ために、鋼材を表面処理して、鋼材表面に前述した金属
被覆層や塗膜などの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に、表面処理を
施すのが好ましい。金属被覆層を形成には、溶融めっき
法、電気めっき法、ＰＶＤ（物理蒸着）法、ＣＶＤ（化
学蒸着）法、ゾル−ゲル法、溶射法、メカニカルプレー
ティング法などのいずれの方法も適用できる。金属被覆
層としては、耐食性の上から好ましい、亜鉛系のめっき
層を形成するには、上記の溶融めっき法、電気めっき
法、ＰＶＤ法などのいずれもが適用でき、また、めっき
後に加熱して合金化処理を施してもよい。また、塗膜を
形成するには、ロールコーター法、スプレー塗装法、電
着塗装法、粉体塗装法などいずれの方法で行ってもよ
い。

【００２６】

【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1150℃に加熱
し、仕上げ温度900 〜950 ℃、巻取り温度550〜650 ℃
となるように熱間圧延して3.5 ｍｍ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。得られた冷延板をアルカリ電
解脱脂処理して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秒間の加熱保持の後、３０℃／ｓの速度で
冷却する焼鈍を行った。得られた熱延板、冷延板、さら
にこれらの板面に金属被膜の表面処理を行ったものを供
試材とした。ここで、金属被膜の処理としては、溶融め
っき法、電気めっき法によりZnめっきを行い、一部のも
のについてはさらに合金化処理を行った。これらの供試
材の一部のものについてはリン酸亜鉛処理を、続いて膜
厚20μｍのカチオン電着塗装を施し、以下に示す耐孔あ
き試験により耐孔あき性を評価した。

【００２７】耐孔あき試験 塩水噴霧（ＪＩＳＺ２３７１）２時間→乾燥（６０℃）
４時間→湿潤（５０℃、ＲＨ９５％）２時間、のサイク
ルを１サイクルとし、これを９０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。な
お、りん酸亜鉛処理と電着塗装を施した試験片について
は、試験前にカッターナイフで地鉄に達する傷を入れ、
試験後に傷つけ個所の最大腐食深さ（板厚減少値）を測
定し、耐孔あき性を評価した。試験の結果から、めっき
なしの試験片を用いた場合には、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×（不
良）とし、めっきありの試験片を用いた場合には、元板
厚を薄くできるメリットを考慮して、板厚減少値が0.4
ｍｍ未満のものを○（良好）、0.4 ｍｍ以上の場合を×
（不良）として評価した。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、
耐孔あき性を示したが、比較例はこの特性が劣ってい
た。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐孔あき性に優れた鋼材を提供できる。また、本発明に
よれば、めっきなし、めっきあり、いずれの状態でも、
良好な耐孔あき性を有する鋼材を提供できる。したがっ
て、例えば、自動車用鋼材に適用すると、鋼材の薄肉
化、軽量化による燃費の改善が可能となる。また、鋼材
使用量の減量、鋼材寿命の延長が可能となり、地球環境
の保護に貢献するところ大である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％で、 Ｃ：0.20％以下、 Si：0.05超え〜2.0 ％、 Mn：0.30％以下、 Ｐ：0.20％以下、 Ｓ：0.02％以下、 Al：0.005 〜0.10％、 Sb：0.002 〜0.50％ 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。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の成分のほか、さらに質
   量％で、 Ti：0.02〜0.50％、 Nb：0.001 〜0.50％、 Mo：0.01〜1.0 ％、 Ｖ：0.001 〜0.50％、 Ｂ：0.0001〜0.0050％ のうちから選ばれるいずれか１種または２種以上を含有
   することを特徴とする耐孔あき性に優れる鋼材。
3. 【請求項３】 少なくとも一部の表面に、表面処理層を
   有することを特徴とする請求項１または２に記載の耐孔
   あき性に優れる鋼材。