JP2003049239A - 加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents
加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法Info
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Abstract
優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 質量%で、C:0.0001〜0.3
%、Si:0.1〜2.5%、Mn:0.01〜3%、
Al:0.001〜4%を含有し、残部Fe及び不可避
不純物からなり、表面に、質量%で、Al:0.001
〜0.5%、Mn:0.001〜2%を含有し、残部が
Zn及び不可避不純物からなるめっき層を有する溶融亜
鉛めっき鋼板であって、鋼のSi含有率:X(質量
%)、鋼のMn含有率:Y(質量%)、鋼のAl含有
率:Z(質量%)、めっき層のAl含有率:A(質量
%)、めっき層のMn含有率:B(質量%)が、3−
(X+Y/10+Z/3)−12.5×(A−B)≧0
を満たすことを特徴とする加工性に優れた高強度溶融亜
鉛めっき鋼板。
Description
自動車などに適する加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっ
き鋼板及びその製造方法に関する。
て施され、建材、家電製品、自動車など広範囲に使用さ
れている。その製造法としては、連続ラインに於いて、
脱脂洗浄後、非酸化性雰囲気にて加熱し、H2 及びN2
を含む還元雰囲気にて焼鈍後、めっき浴温度近傍まで冷
却し、溶融亜鉛浴に浸漬後、冷却、もしくは再加熱して
Fe−Zn合金相を生成させた後に冷却、というゼンジ
マー法があり、鋼板の処理に多用されている。
非酸化性雰囲気中での加熱を経ず直ちに、H2 及びN2
を含む還元雰囲気にて焼鈍を行う、全還元炉方式も行わ
れる場合がある。また、鋼板を脱脂、酸洗した後、塩化
アンモニウムなどを用いてフラックス処理を行って、め
っき浴に浸漬、その後冷却、というフラックス法も行わ
れている。
中には溶融亜鉛の脱酸のために少量のAlが添加されて
いる。ゼンジマー法においてZnめっき浴は質量%で
0.1%程度のAlを含有している。この浴中のAlは
Feとの親和力がFe−Znよりも強いため、鋼がめっ
き浴に浸漬した際、鋼表面にFe−Al合金相すなわち
Alの濃化層が生成し、Fe−Znの反応を抑制するこ
とが知られている。Alの濃化層が存在するために、得
られためっき層中のAl含有率は通常、めっき浴中のA
l含有率より高くなる。
目的とした車体軽量化の観点から、延性の高い高強度鋼
板の需要が高まりつつある。安価な強化法として鋼中へ
のSi添加が行われ、特に高延性高強度鋼板には1質量
%以上含有する場合もある。一方で、めっきの観点から
すると鋼中のSiの含有率が、質量%で0.3%を超え
ると、通常のAlを含有しためっき浴を用いたゼンジマ
ー法ではめっき濡れ性が大きく低下し、不めっきが発生
するため外観品質が悪化する。この原因は、還元焼鈍時
に鋼板表面にSi酸化物が濃化し、Si酸化物の溶融亜
鉛に対する濡れ性が悪いためであると言われている。
−28359号公報、特開平3−64437号公報等に
見られるように、特定のめっきを付与することでめっき
性の改善を行っているが、この方法では、溶融めっきラ
イン焼鈍炉前段に新たにめっき設備を設けるか、もしく
は、あらかじめ電気めっきラインにおいてめっき処理を
行わなければならず、大幅なコストアップとなるという
問題点がある。
解決し、不めっきが抑制され、加工性の優れた高強度溶
融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法を提供することを目
的とする。
行った結果、めっき層に特定の元素を適正濃度含有させ
ることで、高強度鋼板の溶融亜鉛めっき濡れ性が向上す
ることを見いだした。また、この効果は、めっき相中A
l濃度を低減することで強められること、さらに、鋼の
Si含有率:X(質量%)、鋼のMn含有率:Y(質量
%)、鋼のAl含有率:Z(質量%)、めっき層のAl
含有率:A(質量%)、めっき層のMn含有率:B(質
量%)が、3−(X+Y/10+Z/3)−12.5×
(A−B)≧0を満たす鋼およびめっき組成とすること
により、極めて良好なめっきが得られることを見いだし
た。
もので、その要旨とするところは以下の通りである。 (1)質量%で、C:0.0001〜0.3%、Si:
0.1〜2.5%、Mn:0.01〜3%、Al:0.
001〜4%を含有し、残部Fe及び不可避不純物から
なり、表面に、質量%で、Al:0.001〜0.5
%、Mn:0.001〜2%、Fe:5〜20%を含有
し、残部がZn及び不可避不純物からなるめっき層を有
する溶融亜鉛めっき鋼板であって、鋼のSi含有率:X
(質量%)、鋼のMn含有率:Y(質量%)、鋼のAl
含有率:Z(質量%)、めっき層のAl含有率:A(質
量%)、めっき層のMn含有率:B(質量%)が、下記
(1)式を満たすことを特徴とする加工性に優れた高強
度溶融亜鉛めっき鋼板。 3−(X+Y/10+Z/3)−12.5×(A−B)≧0・・・(1)
3%、Si:0.1〜2.5%、Mn:0.01〜3
%、Al:0.001〜4%を含有し、残部Fe及び不
可避不純物からなり、表面に、質量%で、Al:0.0
01〜0.5%、Mn:0.001〜2%、Fe:5%
未満を含有し、残部がZn及び不可避不純物からなるめ
っき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板であって、鋼のSi
含有率:X(質量%)、鋼のMn含有率:Y(質量
%)、鋼のAl含有率:Z(質量%)、めっき層のAl
含有率:A(質量%)、めっき層のMn含有率:B(質
量%)が、前記(1)式を満たすことを特徴とする加工
性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
001〜0.1%、Mo:0.001〜0.1%、W:
0.001〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、
Cs:0.001〜0.1%、Rb:0.001〜0.
1%、K:0.001〜0.1%、Ag:0.001〜
5%、Na:0.001〜0.05%、Cd:0.00
1〜3%、Cu:0.001〜3%、Ni:0.001
〜0.5%、Co:0.001〜1%、La:0.00
1〜0.1%、Tl:0.001〜8%、Nd:0.0
01〜0.1%、Y:0.001〜0.1%、In:
0.001〜5%、Be:0.001〜0.1%、C
r:0.001〜0.05%、Pb:0.001〜1
%、Hf:0.001〜0.1%、Tc:0.001〜
0.1%、Ti:0.001〜0.1%、Ge:0.0
01〜5%、Ta:0.001〜0.1%、V:0.0
01〜0.2%、B:0.001〜0.1%、の1種ま
たは2種以上を、さらに含有することを特徴とする前記
(1)または(2)に記載の加工性に優れた高強度溶融
亜鉛めっき鋼板。 (4)鋼が、質量%で、Mo:0.001〜5%を、さ
らに含有することを特徴とする前記(1)乃至(3)の
いずれかに記載の加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき
鋼板。 (5)鋼が、質量%で、Cr:0.001〜25%、N
i:0.001〜10%、W:0.001〜5%、C
u:0.001〜5%、Co:0.001〜5%の1種
または2種以上を、さらに含有することを特徴とする前
記(1)乃至(4)のいずれかに記載の加工性に優れた
高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
%以上、Ti:0.001%以上、V:0.001%以
上の1種または2種以上を合計で1%以下、さらに含有
することを特徴とする前記(1)乃至(5)のいずれか
1項に記載の加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼
板。 (7)鋼が、質量%で、B:0.0001〜0.1%
を、さらに含有することを特徴とする前記(1)乃至
(6)のいずれか1項に記載の加工性に優れた高強度溶
融亜鉛めっき鋼板。 (8)鋼が、質量%で、Zr:0.001%以上、H
f:0.001%以上、Ta:0.001%以上の1種
または2種以上を合計で1%以下、さらに含有すること
を特徴とする前記(1)乃至(7)のいずれか1項に記
載の加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 (9)鋼が、質量%で、Y、REMの1種または2種以
上を合計で0.0001〜0.1%、さらに含有するこ
とを特徴とする前記(1)乃至(8)のいずれか1項に
記載の加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 (10)鋼が、質量%で、P:0.1%以下、S:0.
1%以下を、さらに含有することを特徴とする前記
(1)乃至(9)のいずれか1項に記載の加工性に優れ
た高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
もしくはフェライト相とベイナイト相からなり、マルテ
ンサイト相、残留オーステナイト相の一方もしくは両方
を、体積分率で合計3%以上含む複合組織であることを
特徴とするとする前記(1)乃至(10)のいずれか1
項に記載の加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 (12)前記(11)に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼
板の製造において、鋳造スラブを鋳造ままもしくは一旦
冷却した後に再度加熱し、熱延後巻取った熱延鋼板を酸
洗後冷延し、その後、0.1×(Ac3 −Ac1 )+A
c1 (℃)以上Ac3+50(℃)以下の温度域で10
秒〜30分焼鈍した後に、0.1〜10℃/秒の冷却速
度で550〜700℃温度域に冷却し、引き続いて0.
1〜100℃/秒の冷却速度でめっき浴温度〜めっき浴
温度+100(℃)にまで冷却した後めっき浴に浸漬
し、その後合金化処理を300〜580℃の温度域で行
い、室温まで冷却することを特徴とする加工性に優れた
高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法にある。
発明者らは、質量%で、C :0.0001〜0.3
%、Si:0.1〜2.5%、Mn:0.01〜3%、
Al:0.001〜4%を含有し、残部Fe及び不可避
不純物からなる鋼板を焼鈍し、温度450〜470℃の
Znめっき浴に3秒間浸漬を行い、さらに500〜55
0℃で10〜60秒加熱を行った。その後、めっき鋼板
表面の不めっき部面積を測定することでめっき性を評価
し、引張り試験にて機械的性質を合わせて評価した結果
を、鋼中Si含有率:X(質量%)、鋼中Mn含有率:
Y(質量%)、鋼中Al含有率:Z(質量%)、めっき
層中Al含有率:A(質量%)、めっき層中Mn含有
率:B(質量%)として、 3−(X+Y/10+Z/3)−12.5×(A−B) の式にて整理したところ、 3−(X+Y/10+Z/3)−12.5×(A−B)
≧0 を満たす組成で、不めっきのほとんど見られない高強度
溶融めっき鋼板が得られることを見出した。
ついては不明であるが、めっき浴中に添加されたAlと
鋼板表面に生成したSiO2 との濡れ性が悪いため不め
っきが発生すると考えられる。すなわち、Zn浴に添加
したAlの悪影響を除去する元素を添加することで不め
っきの発生を抑制することが可能となる。発明者らが鋭
意検討した結果、Mnを適正な濃度範囲で添加すること
で表記目的を達成出来ることが判明した。MnはZn浴
中に添加しているAlより優先的に酸化皮膜を形成し、
鋼板表面に生成しているSi系の酸化皮膜との反応性を
高めるものと推定される。
001〜0.1%、Mo:0.001〜0.1%、W:
0.001〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、
Cs:0.001〜0.1%、Rb:0.001〜0.
1%、K:0.001〜0.1%、Ag:0.001〜
5%、Na:0.001〜0.05%、Cd:0.00
1〜3%、Cu:0.001〜3%、Ni:0.001
〜0.5%、Co:0.001〜1%、La:0.00
1〜0.1%、Tl:0.001〜8%、Nd:0.0
01〜0.1%、Y:0.001〜0.1%、In:
0.001〜5%、Be:0.001〜0.1%、C
r:0.001〜0.05%、Pb:0.001〜1
%、Hf:0.001〜0.1%、Tc:0.001〜
0.1%、Ti:0.001〜0.1%、Ge:0.0
01〜5%、Ta:0.001〜0.1%、V:0.0
01〜0.2%、B:0.001〜0.1%、の1種ま
たは2種以上を、さらに含有することで、不めっきが抑
制されることを見出した。
ないが、耐食性の観点から片面付着量で5g/m2 以上
であることが望ましい。本発明の溶融Znめっき鋼板上
に塗装性、溶接性を改善する目的で上層めっきを施すこ
とや、各種の処理、例えば、クロメート処理、りん酸塩
処理、潤滑性向上処理、溶接性向上処理等を施しても、
本発明を逸脱するものではない。
量%の範囲としたのは、0.001%未満では、ドロス
発生が顕著で良好な外観が得られないこと、0.5%を
超えてAlを添加すると合金化反応を著しく抑制してし
まい、合金化溶融亜鉛めっき層を形成することが困難と
なるためである。めっき層中Mn量を0.001〜2質
量%の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが
発生せず、良好な外観のめっきが得られるためである。
Mn量が上限の2質量%を超えるとめっき浴中にてMn
−Zn化合物が析出し、めっき層中に取り込まれること
で外観が著しく低下する。
量%の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが
抑制され、良好な外観のめっきが得られるためである。
Si量が上限の0.1質量%を超えるとSi有するドロ
スの生成により、めっき外観が著しく低下する。めっき
層中Mo量を0.001〜0.1質量%の範囲内とした
のは、この範囲において不めっきが抑制され、良好な外
観のめっきが得られるためである。Mo量が上限の0.
1質量%を超えるとMoを含有するドロスの生成によ
り、めっき外観が著しく低下する。めっき層中W量を
0.001〜0.1質量%の範囲内としたのは、この範
囲において不めっきが抑制され、良好な外観のめっきが
得られるためである。W量が上限の0.1質量%を超え
るとWを含有するドロスの生成により、めっき外観が著
しく低下する。めっき層中Zr量を0.001〜0.1
質量%の範囲内としたのは、この範囲において不めっき
が抑制され、良好な外観のめっきが得られるためであ
る。Zr量が上限の0.1質量%を超えるとZrを含有
するドロスの生成により、めっき外観が著しく低下す
る。めっき層中Cs量を0.001〜0.1質量%の範
囲内としたのは、この範囲において不めっきが抑制さ
れ、良好な外観のめっきが得られるためである。Cs量
が上限の0.1質量%を超えるとCsを含有するドロス
の生成により、めっき外観が著しく低下する。
量%の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが
抑制され、良好な外観のめっきが得られるためである。
Rb量が上限の0.1質量%を超えるとRbを含有する
ドロスの生成により、めっき外観が著しく低下する。め
っき層中K量を0.001〜0.1質量%の範囲内とし
たのは、この範囲において不めっきが抑制され、良好な
外観のめっきが得られるためである。K量が上限の0.
1質量%を超えるとKを含有するドロスの生成により、
めっき外観が著しく低下する。
の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが抑制
され、良好な外観のめっきが得られるためである。Ag
量が上限の5質量%を超えるとAgを含有するドロスの
生成により、めっき外観が著しく低下する。めっき層中
Na量を0.001〜0.05質量%の範囲内としたの
は、この範囲において不めっきが抑制され、良好な外観
のめっきが得られるためである。Na量が上限の0.0
5質量%を超えるとNaを含有するドロスの生成によ
り、めっき外観が著しく低下する。
の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが抑制
され、良好な外観のめっきが得られるためである。Cd
量が上限の3質量%を超えるとCdを含有するドロスの
生成により、めっき外観が著しく低下する。めっき層中
Cu量を0.001〜3質量%の範囲内としたのは、こ
の範囲において不めっきが抑制され、良好な外観のめっ
きが得られるためである。Cu量が上限の3質量%を超
えるとCuを含有するドロスの生成により、めっき外観
が著しく低下する。
量%の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが
抑制され、良好な外観のめっきが得られるためである。
Ni量が上限の0.5質量%を超えるとNiを含有する
ドロスの生成により、めっき外観が著しく低下する。め
っき層中Co量を0.001〜1質量%の範囲内とした
のは、この範囲において不めっきが抑制され、良好な外
観のめっきが得られるためである。Co量が上限の1質
量%を超えるとCoを含有するドロスの生成により、め
っき外観が著しく低下する。
量%の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが
抑制され、良好な外観のめっきが得られるためである。
La量が上限の0.1質量%を超えるとLaを含有する
ドロスの生成により、めっき外観が著しく低下する。め
っき層中Tl量を0.001〜8質量%の範囲内とした
のは、この範囲において不めっきが抑制され、良好な外
観のめっきが得られるためである。Tl量が上限の8質
量%を超えるとTlを含有するドロスの生成により、め
っき外観が著しく低下する。
量%の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが
抑制され、良好な外観のめっきが得られるためである。
Nd量が上限の0.1質量%を超えるとNdを含有する
ドロスの生成により、めっき外観が著しく低下する。め
っき層中Y量を0.001〜0.1質量%の範囲内とし
たのは、この範囲において不めっきが抑制され、良好な
外観のめっきが得られるためである。Y量が上限の0.
1質量%を超えるとYを含有するドロスの生成により、
めっき外観が著しく低下する。
の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが抑制
され、良好な外観のめっきが得られるためである。In
量が上限の5質量%を超えるとInを含有するドロスの
生成により、めっき外観が著しく低下する。
量%の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが
抑制され、良好な外観のめっきが得られるためである。
Be量が上限の0.1質量%を超えるとBeを含有する
ドロスの生成により、めっき外観が著しく低下する。め
っき層中Cr量を0.001〜0.05質量%の範囲内
としたのは、この範囲において不めっきが抑制され、良
好な外観のめっきが得られるためである。Cr量が上限
の0.05質量%を超えるとCrを含有するドロスの生
成により、めっき外観が著しく低下する。
の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが抑制
され、良好な外観のめっきが得られるためである。Pb
量が上限の1質量%を超えるとPbを含有するドロスの
生成により、めっき外観が著しく低下する。めっき層中
Hf量を0.001〜0.1質量%の範囲内としたの
は、この範囲において不めっきが抑制され、良好な外観
のめっきが得られるためである。Hf量が上限の0.1
質量%を超えるとHfを含有するドロスの生成により、
めっき外観が著しく低下する。
量%の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが
抑制され、良好な外観のめっきが得られるためである。
Tc量が上限の0.1質量%を超えるとTcを含有する
ドロスの生成により、めっき外観が著しく低下する。め
っき層中Ti量を0.001〜0.1質量%の範囲内と
したのは、この範囲において不めっきが抑制され、良好
な外観のめっきが得られるためである。Ti量が上限の
0.1質量%を超えるとTiを含有するドロスの生成に
より、めっき外観が著しく低下する。
の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが抑制
され、良好な外観のめっきが得られるためである。Ge
量が上限の5質量%を超えるとGeを含有するドロスの
生成により、めっき外観が著しく低下する。めっき層中
Ta量を0.001〜0.1質量%の範囲内としたの
は、この範囲において不めっきが抑制され、良好な外観
のめっきが得られるためである。Ta量が上限の0.1
質量%を超えるとTaを含有するドロスの生成により、
めっき外観が著しく低下する。
%の範囲内としたのは、この範囲において不めっきが抑
制され、良好な外観のめっきが得られるためである。V
量が上限の0.2質量%を超えるとVを含有するドロス
の生成により、めっき外観が著しく低下する。めっき層
中B量を0.001〜0.1質量%の範囲内としたの
は、この範囲において不めっきが抑制され、良好な外観
のめっきが得られるためである。B量が上限の0.1質
量%を超えるとBを含有するドロスの生成により、めっ
き外観が著しく低下する。
り込まれ、塗装性やスポット溶接性に優れた高強度溶融
亜鉛めっき鋼板を得ることができる。Fe量が5質量%
未満ではスポット溶接性が不十分となる。一方、Fe量
が20質量%を超えるとめっき層自体の密着性を損な
い、加工の際めっき層が破壊・脱落し金型に付着するこ
とで、成形時の疵の原因となる。したがって、合金化処
理を行う場合のめっき層中Fe量の範囲は5〜20質量
%とする。Fe量が5質量%未満でも、Fe量以外の要
件を満たせば本発明に属し、合金化による以外の効果は
得られる。
について述べる。C量の範囲を0.0001〜0.3質
量%の範囲内としたのは、強度を確保するためにC量の
下限を0.0001質量%とし、溶接性を保持可能な上
限として0.3質量%とした。Si量の範囲を0.01
〜2.5質量%の範囲内としたのは、材質上強度を確保
するためである。また、鋼中Siの上限を2.5質量%
としたのは、これを超える添加は溶接性に悪影響を及ぼ
すためである。
のは、0.01質量%以上で強化効果が現れること、3
質量%を上限としたのは、これを上回る添加は伸びに悪
影響を及ぼすためである。Al量を0.001〜4質量
%の範囲としたのは、0.001質量%以上で強化効果
が現れる。この効果は4質量%で飽和し、それを超える
とめっき性など他の特性を損ない、製造コストの観点で
も不利となるためである。
かりでなく、強度延性バランスに悪影響を及ぼすパーラ
イトや炭化物析出を効果的に抑制し、オーステナイトを
残留させること、また、焼入れ性も向上させるためのマ
ルテンサイト生成にも有利である。このため、Moは
0.001質量%以上添加することが好ましい。一方
で、過剰添加は生成した残留オーステナイトの安定化を
遅延させたり、フェライトを硬化させることで延性低下
を引き起こすため、5質量%を上限として添加する。さ
らに、本発明が対象とする鋼は、強度のさらなる向上を
目的としてCr、Ni、W、Cu、Coの1種または2
種以上を含有できる。Cr量を0.001〜25質量%
の範囲としたのは、0.001質量%以上で強化効果が
現れること、25質量%を上限としたのは、これを超え
る量の添加では、加工性に悪影響を及ぼすためである。
Ni量を0.001〜10質量%の範囲としたのは、
0.001%以上で強化効果が現れること、10質量%
を上限としたのは、これを超える量の添加では、加工性
に悪影響を及ぼすためである。
のは、0.001質量%以上で強化効果が現れること、
5質量%を上限としたのは、これを超える量の添加で
は、加工性に悪影響を及ぼすためである。Cu量を0.
001〜5質量%の範囲としたのは、0.001質量%
以上で強化効果が現れること、25質量%を上限とした
のは、これを超える量の添加では、加工性に悪影響を及
ぼすためである。
たのは、0.001質量%以上で強化効果が現れるこ
と、25質量%を上限としたのは、これを超える量の添
加では、加工性に悪影響を及ぼすためである。さらに、
本発明が対象とする鋼は、強度のさらなる向上を目的と
して強炭化物形成元素であるNb,Ti,Vの1種また
は2種以上を含有できる。
たは炭窒化物を形成して、鋼板の強化のは極めて有効で
あるため、必要に応じて1種または2種以上を0.00
1質量%以上の添加とした。一方で、延性劣化や残留オ
ーステナイト中へのCの濃化を阻害することから、合計
添加量の上限として1質量%ととした。Bもまた、必要
に応じて添加できる。Bは、粒界の強化や鋼材の高強度
化に有効ではあるが、その添加量が0.1質量%を超え
るとその効果が飽和するばかりでなく、必要以上に鋼板
強度を上昇させ、加工性が低下するため、上限を0.1
質量%とした。強度のさらなる向上を目的として強炭化
物形成元素であるZr,Hf,Taの1種または2種以
上を含有できる。これらの元素は、微細な炭化物、窒化
物または炭窒化物を形成して、鋼板の強化には極めて有
効であるため、必要に応じて1種または2種以上を0.
001質量%以上の添加とした。一方で、延性劣化や残
留オーステナイト中へのCの濃化を阻害することから、
合計添加量の上限として1質量%ととした。Y、REM
の合計量を0.0001〜0.1質量%の範囲としたの
は、0.0001質量%以上でめっきの濡れ性を改善で
き、また、0.1質量%を上限としたのは、これを超え
る量の添加では、溶接性や鋳造時や熱延時の製造性に悪
影響を及ぼすためである。
%を、それぞれ超えると溶接性や鋳造時や熱延時の製造
性に悪影響を及ぼすため、これらの値を上限として規制
することが好ましいが、過度の極低化は経済的にも不利
であることや、Pの場合は強化効果も期待できるため、
P、Sのいずれも下限を0.0001質量%とすること
が好ましい。また、これ以外の不純物元素としては、S
nを0.01質量%以下とすることが好ましく、この範
囲であれば本発明鋼板の効果に悪影響は及ぼさない。次
に、基材鋼板の好ましいミクロ組織について述べる。加
工性を十分に確保するためには主組織をフェライト相と
するのが望ましいが、高強度化を考慮するとベイナイト
相を含んでも良い。また、高強度と高延性を両立させる
ため、残留オーステナイト相および/またはマルテンサ
イト相を含む複合組織とする。高強度と高延性のため
に、残留オーステナイト相とマルテンサイト相は、体積
率で合計3%以上とした。上限は特に定めないが、体積
率が合計40%を超えると脆化傾向を示すため、40%
以下が望ましい。
っき鋼板の製造方法について以下説明する。熱延後冷延
・焼鈍して本発明の鋼板を製造する場合には、所定の成
分に調整されたスラブを鋳造ままもしくは一旦冷却した
後再加熱して熱延を行い、その後酸洗し、冷延後焼鈍す
ることで最終製品とする。この時、熱延完了温度は鋼の
化学成分によって決まるAr3 変態温度以上で行うのが
一般的であるが、Ar3 から10℃程度低温までであれ
ば最終的な鋼板の特性を劣化させない。また、冷却後の
巻取温度は鋼の化学成分によって決まるベイナイト変態
開始温度以上とすることで、冷延時の荷重を必要以上に
高めることがさけられるが、冷延の全圧下率が小さい場
合にはこの限りでなく、鋼のベイナイト変態温度以下で
巻き取られても最終的な鋼板の特性を劣化させない。ま
た、冷延の全圧下率は、最終板厚と冷延荷重の関係から
設定されるが、40%以上であれば最終的な鋼板の特性
を劣化させない。
成分によって決まる温度Ac1 及びAc3 温度(例えば
「鉄鋼材料学」:W. C. Leslie著、幸田成
康監訳、丸善P273)で、表現される0.1×(Ac
3 −Ac1 )+Ac1 (℃)未満の場合には、焼鈍温度
で得られるオーステナイト量が少ないので、最終的な鋼
板中に残留オーステナイト相またはマルテンサイト相を
残すことができないためにこれを焼鈍温度の下限とし
た。また、焼鈍温度がAc3 +50(℃)を超えても何
ら鋼板の特性を改善することがでず製造コストの上昇を
まねくために、焼鈍温度の上限をAc3 +50(℃)と
した。この温度での焼鈍時間は鋼板の温度均一化とオー
ステナイトの確保のために10秒以上が必要である。し
かし、3分超では、効果が飽和するばかりでなくコスト
の上昇を招くのでこれを上限とした。
フェライト相への変態を促して、未変態のオーステナイ
ト相中にCを濃化させてオーステナイトの安定化をはか
るのに重要である。この冷却速度が0.1℃/秒以下に
することは、必要な生産ライン長を長くしたり、生産速
度を極めて遅くするといった製造上のデメリットを生じ
るために、この冷却速度の下限を0.1℃/秒とした。
一方、冷却速度が10℃/秒以上の場合にはフェライト
変態が十分に起こらず、最終的な鋼板中の残留オーステ
ナイト相確保が困難となったり、マルテンサイト相など
の硬質相が多量になってしまうため、これを上限とし
た。
と、冷却中にパーライトが生成し、オーステナイト安定
化元素であるCを浪費し、最終的に十分な量の残留オー
ステナイトが得られないために、これを下限とした。し
かしながら、冷却が700℃超までしか行われなかった
場合にはフェライト変態の進行が十分ではないので、こ
れを上限とした。引き続き行われる二次冷却の急速冷却
は、冷却中にパーライト変態や鉄炭化物の析出などが起
こらないような冷却速度として最低0.1℃/秒以上が
必要となる。但しこの冷却速度を100℃/秒以上にす
ることは設備能力上困難であることから、0.1〜10
0℃を冷却速度の範囲とした。
度よりも低いと操業上問題となり、めっき浴温度+10
0(℃)を超えると炭化物析出が短時間で生じるため、
得られる残留オーステナイトやマルテンサイトの量が確
保できなくなる。このため、2次冷却の停止温度をめっ
き浴温度以上めっき浴温度+100(℃)とした。鋼板
中に残留しているオーステナイト相を室温で安定にする
ためには、その一部をベイナイト相へ変態させる事でオ
ーステナイト中の炭素濃度を更に高めることが必須であ
る。合金化処理を併せてベイナイト変態を促進するため
に300〜550℃の温度域に15秒から20分保持す
ることが望ましい。300℃未満ではベイナイト変態が
起こりにくく、580℃を超えると炭化物が生じて十分
な残留オーステナイト相を残すことが困難となるため合
金化処理温度の上限を580℃ととした。
オーステナイト相の場合とは異なりベイナイト変態を生
じさせる必要がない。一方では、炭化物やパーライト相
の生成は残留オーステナイト相と同様、抑制する必要が
あるため、2次冷却後の十分な合金化処理を行うため4
00℃〜550℃の温度域で合金化処理することとす
る。
説明する。表1に示すような組成の鋼板を、1200℃
に加熱し、Ar3 変態温度以上で熱延を完了し、冷却後
各鋼の化学成分で決まるベイナイト変態開始温度以上で
巻き取った鋼帯を酸洗後、冷延して1.0mm厚とし
た。その後、各鋼の成分(質量%)から下記式にしたが
ってAc1 とAc3 変態温度を計算により求めた。 Ac1 =723−10.7×Mn%−16.9×Ni%
+29.1×Si%+16.9×Cr%、 Ac3 =910−203×(C%)×1/2−15.2
×Ni%+44.7×Si%+104×V%+31.5
×Mo%−30×Mn%−11×Cr%−20×Cu%
+700×P%+400×Al%+400×Ti%、
計算される焼鈍温度に10%H2 −N2 雰囲気中で昇温
・保定したのち、0.1〜10℃/秒の冷却速度で55
0〜700℃温度域に冷却し、引き続いて0.1〜20
℃/秒の冷却速度でめっき浴温度にまで冷却し、浴組成
を種々変化させた460℃の亜鉛めっき浴に3秒間浸漬
することでめっきを行った。
合金化処理として、めっき後の鋼板を300〜580℃
の温度域で15秒〜20分保持し、めっき層中のFe含
有率が質量%で5〜20となるよう調節した。めっき表
面外観のドロス巻き込み状況の目視観察および不めっき
部面積の測定によりめっき性を評価した。作製しためっ
きはめっき層をインヒビターを含有した5%塩酸溶液で
溶解し化学分析に供し組成を求め表2に示した。
スに優れTS×Elが22000MPa・%と高いこと
がわかる。一方、本発明の成分範囲を満たさない比較例
は、いずれも強度・伸びバランスに劣りTS×Elの値
が15000MPa・%以下と低い。表2および表3よ
り、本発明の鋼板(表中1〜56)は、不めっき発生が
少なく、外観も良好である。それに比較して本発明の範
囲を逸脱する場合(表中57〜64)は、不めっきの発
生が多いあるいは外観が不良、もしくは所定の材質を満
たさない。また、表4は7および12の製造条件と材質
の関係を示した表であるが、本願発明の請求項の範囲で
製造した鋼板は、ミクロ組織も上述した組織になってお
り強度・伸びバランスに優れている。
めっきの発生が抑制され外観及び加工性が良好であり、
建材、家電製品、自動車車体用途等に極めて有効であ
る。
Claims (12)
- 【請求項1】 質量%で、 C :0.0001〜0.3%、 Si:0.1〜2.5%、 Mn:0.01〜3%、 Al:0.001〜4%を含有し、残部Fe及び不可避
不純物からなり、表面に、質量%で、 Al:0.001〜0.5%、 Mn:0.001〜2%、 Fe:5〜20%を含有し、残部がZn及び不可避不純
物からなるめっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板であっ
て、 鋼のSi含有率:X(質量%)、鋼のMn含有率:Y
(質量%)、鋼のAl含有率:Z(質量%)、めっき層
のAl含有率:A(質量%)、めっき層のMn含有率:
B(質量%)が、下記(1)式を満たすことを特徴とす
る加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 3−(X+Y/10+Z/3)−12.5×(A−B)≧0・・・(1) - 【請求項2】 質量%で、 C :0.0001〜0.3%、 Si:0.1〜2.5%、 Mn:0.01〜3%、 Al:0.001〜4%を含有し、残部Fe及び不可避
不純物からなり、表面に、質量%で、 Al:0.001〜0.5%、 Mn:0.001〜2%、 Fe:5%未満を含有し、残部がZn及び不可避不純物
からなるめっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板であっ
て、 鋼のSi含有率:X(質量%)、鋼のMn含有率:Y
(質量%)、鋼のAl含有率:Z(質量%)、めっき層
のAl含有率:A(質量%)、めっき層のMn含有率:
B(質量%)が、前記(1)式を満たすことを特徴とす
る加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項3】 めっき層が、質量%で、 Si:0.001〜0.1% Mo:0.001〜0.1% W:0.001〜0.1% Zr:0.001〜0.1% Cs:0.001〜0.1%、 Rb:0.001〜0.1%、 K :0.001〜0.1%、 Ag:0.001〜5%、 Na:0.001〜0.05%、 Cd:0.001〜3%、 Cu:0.001〜3%、 Ni:0.001〜0.5%、 Co:0.001〜1%、 La:0.001〜0.1%、 Tl:0.001〜8%、 Nd:0.001〜0.1%、 Y :0.001〜0.1%、 In:0.001〜5%、 Be:0.001〜0.1%、 Cr:0.001〜0.05%、 Pb:0.001〜1%、 Hf:0.001〜0.1%、 Tc:0.001〜0.1%、 Ti:0.001〜0.1%、 Ge:0.001〜5%、 Ta:0.001〜0.1%、 V :0.001〜0.2%、 B :0.001〜0.1%の1種または2種以上を、
さらに含有することを特徴とする請求項1または2に記
載の加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項4】 鋼が、質量%で、 Mo:0.001〜5%を、さらに含有することを特徴
とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の加工性に
優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項5】 鋼が、質量%で、 Cr:0.001〜25%、 Ni:0.001〜10%、 W :0.001〜5%、 Cu:0.001〜5%、 Co:0.001〜5%の1種または2種以上を、さら
に含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
1項に記載の加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼
板。 - 【請求項6】 鋼が、質量%で、 Nb:0.001%以上、 Ti:0.001%以上、 V :0.001%以上の1種または2種以上を合計で
1%以下、さらに含有することを特徴とする請求項1乃
至5のいずれか1項に記載の加工性に優れた高強度溶融
亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項7】 鋼が、質量%で、B:0.0001〜
0.1%を、さらに含有することを特徴とする請求項1
乃至6のいずれか1項に記載の加工性に優れた高強度溶
融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項8】 鋼が、質量%で、 Zr:0.001%以上、 Hf:0.001%以上、 Ta:0.001%以上の1種または2種以上を合計で
1%以下、さらに含有することを特徴とする請求項1乃
至7のいずれか1項に記載の加工性に優れた高強度溶融
亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項9】 鋼が、質量%で、 Y、REMの1種または2種以上を合計で0.0001
〜0.1%、さらに含有することを特徴とする請求項1
乃至8のいずれか1項に記載の加工性に優れた高強度溶
融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項10】 鋼が、質量%で、 P :0.1%以下、 S :0.1%以下を、さらに含有することを特徴とす
る請求項1乃至9のいずれか1項に記載の加工性に優れ
た高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項11】 鋼のミクロ組織が、フェライト相もし
くはフェライト相とベイナイト相からなり、マルテンサ
イト相、残留オーステナイト相の一方もしくは両方を、
体積分率で合計3%以上含む複合組織であることを特徴
とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の加工性
に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項12】 請求項11に記載の高強度溶融亜鉛め
っき鋼板の製造において、鋳造スラブを鋳造ままもしく
は一旦冷却した後に再度加熱し、熱延後巻取った熱延鋼
板を酸洗後冷延し、その後、0.1×(Ac3 −Ac1
)+Ac1 (℃)以上Ac3 +50(℃)以下の温度
域で10秒〜30分焼鈍した後に、0.1〜10℃/秒
の冷却速度で550〜700℃温度域に冷却し、引き続
いて0.1〜100℃/秒の冷却速度でめっき浴温度〜
めっき浴温度+100(℃)にまで冷却した後めっき浴
に浸漬し、その後合金化処理を300〜580℃の温度
域で行い、室温まで冷却することを特徴とする加工性に
優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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