JP2003342644A - めっき外観の良好な深絞り性に優れた複合組織型高張力溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 めっき外観が良好で、かつ深絞り性に優れた
複合組織型高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提案
することにある。 【解決手段】 質量％でＣ:0.01〜0.05％、Si：0.1〜1.
0％、Mn:1.0〜3.0％、Ｐ:0.10%以下、Ｓ:0.02％以下、A
l:0.005〜0.1％、Ｎ：0.02％以下、Ｖ:0.01〜0.2％およ
びNb：0.005〜0.2％を含有し、かつ、ＶおよびNbとＣと
の含有量（質量％）が、 0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２×Ｃ/12 なる関係を満たす組成になる鋼スラブを、熱間圧延し、
引き続き酸洗した後、冷間圧延を施し、その後、連続溶
融亜鉛めっきラインにて、露点を20℃以上の酸化雰囲気
に制御した加熱帯にて酸化処理を施した後、還元雰囲気
中で780〜950℃の温度域で連続焼鈍してから溶融亜鉛め
っきを施すことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用鋼板等の
使途に有用なめっき外観の良好な深絞り性に優れた複合
組織型高張力溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境の保全という観点から、
自動車の燃費改善が要求されている。加えて、車両衝突
時に乗員を保護する観点から、自動車車体の安全性向上
も要求されている。このようなことから、自動車車体の
軽量化と強化の双方を図るための検討が積極的に進めら
れている。自動車車体の軽量化と強化を同時に満足させ
るには、部品素材を高強度化することが効果的であると
言われており、最近では高張力鋼板が自動車部品に積極
的に使用されている。

【０００３】鋼板を素材とする自動車部品の多くがプレ
ス加工によって成形されるため、自動車部品用鋼板には
優れたプレス成形性が要求される。プレス成形性を向上
させるためには、鋼板の機械的特性として、高いランク
フォード値（ｒ値）と高い延性（El）および低い降伏応
力（YS）が必要である。しかし、−般に、鋼板を高強度
化すると、ｒ値および延性が低下し、プレス成形性が劣
化するとともに、降伏応力が上昇して形状凍結性が劣化
する傾向がある。

【０００４】一方、自動車部品は、適用部位によっては
高い耐食性も要求されることから、従来より、自動車部
品用鋼板として耐食性の優れた種々の表面処理鋼板が用
いられている。かかる表面処理鋼板のうち、特に再結晶
焼鈍およびめっきを同一ラインで行う連続溶融亜鉛めっ
き設備において製造される溶融亜鉛めっき鋼板は、優れ
た耐食性を有するとともに安価な製造が可能であり、ま
た、溶融亜鉛めっき後にさらに加熱処理を施すことによ
って合金化溶融亜鉛めっき鋼板も製造可能となり、耐食
性に加え、溶接性やプレス成形性に優れていることから
広く用いられている。

【０００５】したがって、自動車車体の軽量化および強
化をより一層推進するためには、連続溶融亜鉛めっきラ
インによって、耐食性とプレス成形性に優れる高張力溶
融亜鉛めっき鋼板を開発することが望まれる。

【０００６】プレス成形性の良好な高張力鋼板の代表例
としては、フェライトとマルテンサイトの複合組織から
なる複合組織鋼板が挙げられ、特に連続焼鈍後ガスジェ
ット冷却で製造される複合組織鋼板は、降伏応力（YS）
が低く、さらに高い延性（El）と優れた焼付け硬化性と
を兼ね備えている。しかしながら、連続溶融亜鉛めっき
ラインは、焼鈍設備とめっき設備を連続化して設置する
のが一般的である。この連続化されためっき工程の存在
により、焼鈍後の冷却はめっき温度で中断され、工程を
通じた平均冷却速度も必然的に小さくなる。

【０００７】したがって、連続溶融亜鉛めっきラインで
製造される鋼板では、冷却速度の大きい冷却条件下で生
成するマルテンサイト相を溶融めっき後の鋼板中に生成
させることは難しい。このため、フェライトとマルテン
サイトの複合組織を有する高張力溶融亜鉛めっき鋼板を
連続溶融亜鉛めっきラインで製造することは、一般には
困難である。また、上記複合組織鋼板は、ランクフォー
ド値（ｒ値）が低く、深絞り成形性に劣るという欠点が
あった。

【０００８】こうした不利な条件のもとで、組織強化型
溶融亜鉛めっき高張力鋼板を製造する方法としては、Cr
やMoといった焼入性を高める合金元素を多量に添加した
鋼を用い、低温変態相の生成を容易化する方法が一般的
である。しかし、前記した合金元素を多量に添加するこ
とは製造コストの上昇を招くという問題がある。

【０００９】さらに、一般に、高張力鋼には、Si、Mn、
Ｐ、Crなどの合金元素が添加されている。これらの元素
を多量に含有する鋼板を、溶融亜鉛めっき設備で焼鈍と
めっきを行うとき、鋼板表面の加熱によってこれらの元
素、特にSiが選択的に酸化され、鋼板表面に拡散するた
め、これらの酸化物が濃化して鋼板表面で被膜を形成す
る。これらの酸化物は還元焼鈍でも還元されず、溶融亜
鉛との濡れ性を著しく阻害し、めっき密着性を悪くす
る。それにより、鋼板に溶融亜鉛が付着しない、いわゆ
る不めっきがしばしば起こり、良好なめっき外観を呈し
ない。

【００１０】また、特公昭62−40405号公報等にて開示
されているように、連続溶融亜鉛めっきラインでの焼鈍
後やめっき後の冷却における冷却速度を規定することに
より、組織強化型溶融亜鉛めっき高張力鋼板を製造する
方法も提案されている。しかし、かかる方法は、連続溶
融亜鉛めっきラインの設備上の制約から困難を伴う場合
があり、この方法によって得られる鋼板の延性（El）に
ついてもさらなる改善が望まれていた。

【００１１】さらに、複合組織鋼板のランクフォード値
（ｒ値）を改善する試みがなされている。例えば特公昭5
5−10650号公報では、冷間圧延後、再結晶温度〜Ａ_c3変
態点の温度で箱焼鈍を行い、その後、複合組織とするた
め700〜800℃に加熱した後、焼入れ焼戻しを伴う連続焼
鈍を行う技術が開示されている。しかしながら、この方
法では、連続焼鈍時に焼入れ焼戻しを行うため降伏応力
YSが高く、低い降伏比YRが得られない。なお、ここで降
伏比YRは引張強さTSに対する降伏応力YSの比であり、YR
＝YS/TSである。この高降伏応力の鋼板はプレス成形に
適さず、かつプレス部品の形状凍結性が悪いという欠点
がある。

【００１２】この高降伏応力YSを改善するための方法と
しては、特開昭55−100934号公報に開示されている。こ
の方法は、高いランクフォード値（r値）を得るために
まず箱焼鈍を行うが、箱焼鈍時の温度をフェライト
（α）−オーステナイト（γ）の２相域とし、均熱時に
α相からγ相にMnを濃化させる。このMn濃化相は連続焼
鈍時に優先的にγ相となり、ガスジェット程度の冷却速
度でも混合組織が得られ、さらに降伏応力YSも低い。し
かし、この方法では、Mn濃化のためα−γの２相域とい
う比較的高温で長時間の箱焼鈍が必要であり、そのため
鋼板間の密着の多発、テンパーカラーの発生および炉体
インナーカバーの寿命低下など製造工程上、多くの問題
がある。従来、このように高いランクフォード値（ｒ
値）と低い降伏応力YSを兼ね備えた高張力鋼板を工業的
に安定して製造することは困難であった。

【００１３】加えて、特公平1-35900号公報では、0.012
質量％Ｃ-0.32質量％Si-0.53質量％Mn-0.03質量％Ｐ−
0.051質量％Tiの組成の鋼を冷間圧延後、α-γの２相域
である870℃に加熱後、100℃／ｓの平均冷却速度にて冷
却することにより、r＝1.61、YS＝224MPa、TS=482MPaの非
常に高いランクフォード値（ｒ値）と低降伏応力を有す
る複合組織型冷延鋼板が製造可能となる技術が開示され
ている。しかしながら、100℃／ｓという高い冷却速度
を、通常の連続溶融亜鉛めっきラインで実現することは
困難であるため水焼入れ設備が必要となる他、水焼入れ
した冷延鋼板は、表面処理性の問題も顕在化するため、
製造設備上および材質上の問題がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を有利に解決するもので、鋼組成として特にＣとＶおよ
びNbの含有量、および製造条件として特に加熱時の露点
および雰囲気と均熱温度を制御することにより、鋼中に
Si、Mn、Ｐなどの合金元素を多量に含有する高張力鋼板
において、酸化被膜の密着性を良好にし、これら元素の
表面濃化を抑制することにより、強度伸びバランスに優
れ、且つ高いランクフォード値を有するめっき外観が良
好な複合組織型高張力溶融亜鉛めっき冷延鋼板を安定し
て製造できる技術を提案することを目的とする。なお、
本発明でいう「溶融亜鉛めっき冷延鋼板」とは、溶融亜
鉛めっき後に加熱合金化処理を施さない、いわゆる非合
金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板および溶融亜鉛めっき後に
加熱合金化処理を施す、いわゆる合金化溶融亜鉛めっき
冷延鋼板の双方を意味する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を達成するため、冷延鋼板表面に溶融めっき層を具
える溶融亜鉛めっき冷延鋼板のミクロ組織および再結晶
集合組織におよぼす合金元素の影響について鋭意研究を
重ねた。その結果、Ｃ含有量を低炭素域とし、適正範囲
のＶ、Nb量を含有することにより、冷間圧延後に施され
る再結晶焼鈍の前には、固溶Ｃを極力低減させて{111}
再結晶集合組織を発達させることにより、高いランクフ
ォード値（ｒ値）が得られること、また、連続溶融亜鉛
めっきラインにて、露点を20℃以上の酸化雰囲気に制御
した加熱帯にて酸化処理を施した後、還元雰囲気中で78
0〜950℃の温度域で連続焼鈍してから溶融亜鉛めっきを
施すことで、めっき外観が良好で、ランクフォード値の
高い複合組織型高張力溶融亜鉛めっき冷延鋼板が製造可
能であることを見出した。

【００１６】ここで、本発明鋼である複合組織型高張力
溶融亜鉛めっき冷延鋼板とは、主相であるフェライト相
と、面積率で１％以上のマルテンサイト相を含む第２相
との複合組織を有する高張力溶融亜鉛めっき冷延鋼板で
ある。

【００１７】まず、本発明者らが行った基礎的な実験結
果について説明する。質量％で、Ｃ：0.02％、Si：0.5
％、Mn：2.0％、Ｐ：0.01％、Ｓ：0.004％、Al：0.03
％、Ｎ：0.002％を基本組成とし、これにＶ:0.01〜0.15
質量％の範囲およびNb：0.001〜0.16質量％の範囲で添
加することによって、異なるＶおよびNb含有量を有する
種々の鋼素材について、1250℃に加熱−均熱後、仕上圧
延終了温度が900℃となるように３パス圧延を行って板
厚4.0ｍｍとした。なお、仕上圧延終了後、コイル巻取り
処理として650℃×３ｈの保温相当処理を施した。引き
続き、圧下率70％の冷間圧延を施して板厚1.2ｍｍとし
た。ついで、これらの冷延板を、連続溶融亜鉛めっきラ
インにて、露点を−20℃から55℃の範囲の所定の温度で
制御した加熱帯にて加熱後、20vol％Ｈ_２−80vol％Ｎ_２
の還元雰囲気中で850℃の均熱温度にて連続焼鈍してか
ら、450〜500℃の温度域まで15℃／ｓの冷却速度で冷却
し、Alを0.13mass％含有する溶融亜鉛めっき浴に浸漬し
てめっきした後、450〜550℃の温度範囲の合金化処理
（めっき層中のFe含有率：約10質量％）を施し、その
後、15℃／ｓの冷却速度で室温まで冷却した。なお、一
部の試料については、加熱帯で形成されるFe酸化量を測
定するため、加熱後急冷し、Fe酸化量を測定した。ま
た、露点の調整にはコークス炉ガスまたは水素水蒸気と
Ｎ_２混合ガスを用いた。

【００１８】得られた溶融亜鉛めっき鋼板について、引
張試験を実施し引張特性を調査した。引張試験は、JIS5
号引張試験片を用いて行った。引張強さTSおよび延性El
は、圧延方向に対して垂直方向に引張試験を行ったとき
の値である。r値は、圧延方向（ｒ_L）、圧延方向に45度
方向（ｒ_D）および圧延方向に垂直（90度）方向（ｒ _c）
の平均ｒ値{＝(ｒ_L ＋ｒ_c ＋２×ｒ_D)／４}として求め
た。また、その時のめっき表面外観も調査した。めっき
表面外観は、点状の不めっきの発生の有無にて良好か否
かで判定した。

【００１９】図1は、ＶとNbの含有量がＣの含有量との
関係でr値と強度伸びバランス（TS×El）に及ぼす影響
を示した図であり、横軸はＶおよびNbの含有量とＣ含有
量の原子比（（Ｖ/51＋Nb/93）／（Ｃ/12））であり、
縦軸はr値と強度伸びバランス（TS×El）を上下に分け
て示す。

【００２０】図１から、鋼中のＶおよびNbの含有量をＣ
の含有量との原子比にして0.5〜2.0の範囲に制限するこ
とにより、高いｒ値と高い強度伸びバランスが得られ、
高ｒ値を有する複合組織型溶融亜鉛めっき冷延鋼板が製
造可能となることが明らかになった。

【００２１】本発明の溶融亜鉛めっき冷延鋼板では、再
結晶焼鈍前には固溶ＣおよびＮが少ないため、{111}再
結晶集合組織が強く発達し、高いランクフォード値が得
られる。一方、780〜950℃にて焼鈍することにより、Ｖ
およびNb系炭化物が溶解し、固溶Ｃがオーステナイト相
に多量に濃化することにより、その後の冷却過程におい
てオーステナイト相がマルテンサイト相に変態し、フェ
ライト相とマルテンサイト相の複合組織となり、降伏比
YRが低く、延性に優れた特性が得られることを明らかに
した。

【００２２】図２に、Fe酸化量に及ぼす加熱帯の露点の
影響を示す。加熱帯の露点を20℃以上とすることによ
り、鋼板表層に形成されるFe酸化量が600mg／m²以上に
なり、めっき表面外観が良好になることが明らかになっ
た。すなわち、加熱時の露点が20℃未満では、加熱時に
形成される鋼板表層のFe酸化量が600mg／m²未満とな
り、鋼板のFe酸化物が少なく、Si、Mn、Ｐ等の合金元素
の表面の濃化を防止することができず、めっき表面外観
を劣化させることが明らかになった。なお、ここでFe酸
化量とは、酸化処理前後の鋼板について鋼中の酸素量を
蛍光Ｘ線にて測定し、測定量を鋼板表面積で除した値で
ある。また、鋼板表層に形成されるFe酸化物とは、主と
してFe_２Ｏ_３、Fe_３Ｏ_４などである。

【００２３】本発明は、上記した知見に基づき、さらに
検討して完成されたものであり、本発明の要旨は下記の
とおりである。 （１）質量％でＣ:0.01〜0.05％、Si：0.1〜1.0％、Mn:
1.0〜3.0％、Ｐ:0.10%以下、Ｓ:0.02％以下、Al:0.005
〜0.1％、Ｎ：0.02％以下、Ｖ:0.01〜0.2％およびNb：
0.005〜0.2％を含有し、かつ、ＶおよびNbとＣとの含有
量（質量％）が、 0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２×Ｃ/12 なる関係を満たす組成になる鋼スラブを、熱間圧延し、
引き続き酸洗した後、冷間圧延を施し、その後、連続溶
融亜鉛めっきラインにて、露点を20℃以上の酸化雰囲気
に制御した加熱帯にて酸化処理を施した後、還元雰囲気
中で780〜950℃の温度域で連続焼鈍してから溶融亜鉛め
っきを施すことを特徴とする、めっき外観の良好な深絞
り性に優れた複合組織型高張力溶融亜鉛めっき冷延鋼板
の製造方法。

【００２４】（２）質量％でＣ:0.01〜0.05％、Si：0.1
〜1.0％、Mn:1.0〜3.0％、Ｐ:0.10%以下、Ｓ:0.02％以
下、Al:0.005〜0.1％、Ｎ：0.02％以下、Ｖ:0.01〜0.2
％、Nb：0.005〜0.2％およびTi：0．001〜0.3％を含有
し、かつ、Ｖ、NbおよびTiとＣとの含有量（質量％）
が、 0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93＋Ti/48）≦２×Ｃ/12 なる関係を満たす組成になる鋼スラブを、熱間圧延し、
引き続き酸洗した後、冷間圧延を施し、その後、連続溶
融亜鉛めっきラインにて、露点を20℃以上の酸化雰囲気
に制御した加熱帯にて酸化処理を施した後、還元雰囲気
中で780〜950℃の温度域で連続焼鈍してから溶融亜鉛め
っきを施すことを特徴とする、めっき外観の良好な深絞
り性に優れた複合組織型高張力溶融亜鉛めっき冷延鋼板
の製造方法。

【００２５】（３）鋼スラブは、上記組成に加えてさら
にMo：0.01〜0.5質量％を含有することを特徴とする、
上記（１）または（２）に記載の、めっき外観の良好な
深絞り性に優れた複合組織型高張力溶融亜鉛めっき冷延
鋼板の製造方法。

【００２６】

【発明の実施の形態】まず、本発明の溶融亜鉛めっき冷
延鋼板の製造方法に用いた鋼スラブの組成を限定した理
由について説明する。なお、質量％は単に％と記す。

【００２７】Ｃ：0.01〜0.05％ Ｃは、鋼板の強度を増加し、さらに主相であるフェライ
ト相と、第2相を構成するマルテンサイト相との複合組
織の形成を促進する元素であり、本発明では複合組織形
成の観点から0.01％以上含有する必要がある。一方、0.
05％を超える含有は、{111}再結晶集合組織の発達を阻
害し、深絞り成形性を低下させる。このため、本発明で
は、Ｃ含有量は0.01〜0.05％に限定した。

【００２８】Si：0.1〜1.0％ Siは、鋼板の延性を顕著に低下させることなく、鋼板を
高強度化、すなわち強度伸びバランスを向上させること
ができる有用な強化元素であり、この効果を得るために
は、Si含有量は0.1％以上とする必要がある。しかしな
がら、Si含有量が1.0％を超えると、深絞り性の劣化を
招くとともに、表面性状、とくにめっき表面外観が著し
く悪化する。このため、Si含有量は0.1〜1.0％に限定し
た。

【００２９】Mn：1.0〜3.0％ Mnは、鋼を強化する作用があり、さらに主相であるフェ
ライト相と、第２相であるマルテンサイト相との複合組
織が得られる臨界冷却速度を低くし、フェライト相とマ
ルテンサイト相の複合組織の形成を促進する作用を有し
ており、焼鈍後の冷却速度に応じ含有するのが好まし
い。臨界冷却速度未満での緩慢な冷却速度ではマルテン
サイト相は生成されず、代わりにベイナイト相あるいは
パーライト相が生成されるが、第２相にマルテンサイト
相が存在しない場合、強度伸びバランスが低下する傾向
にある。したがって、マルテンサイト相の生成を容易に
するため、すなわち臨界冷却速度を低くするためには、
Mnの添加が有効となる。また、Mnは、Ｓによる熱間割れ
を防止する有効な元素であり、含有するＳ量に応じて含
有するのが好ましい。このような効果は、Mnを1.0％以上
含有させることで顕著となる。一方、Mn含有量が3.0％
を超えると、深絞り性および溶接性が劣化する。このた
め、本発明ではMn含有量は1.0〜3.0％の範囲に限定し
た。

【００３０】Ｐ：0.10％以下 Ｐは鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて適宜
含有させることができるが、Ｐ含有量が0.10％を超える
と、強度伸びバランスが低下するとともに深絞り性が劣
化する。このため、Ｐ含有量は0.10％以下に限定した。
なお、より優れたプレス成形性が要求される場合には、
Ｐ含有量は0.08％以下とするのが好ましい。なお、上記
効果を得るため、Ｐは0.005％以上含有することが好ま
しい。

【００３１】Ｓ：0.02％以下 Ｓは、鋼板中では介在物として存在し、鋼板の延性、成
形性、とくに伸びフランジ性の劣化をもたらす元素であ
るため、できるだけ低減するのが好ましく、0.02％以下
に低減すると、さほど悪影響を及ぼさなくなることか
ら、本発明ではＳ含有量は0.02％を上限とした。なお、
より優れた伸びフランジ成形性が要求される場合には、
Ｓ含有量は0.01％以下とするのが好ましく、より好まし
くは0.005％以下である。

【００３２】Al：0.005〜0.1％ Alは、鋼の脱酸元素として添加され、鋼の清浄度を向上
させるのに有用な元素であるが、0.005％未満では添加
の効果がなく、一方、0.1％を超えて含有してもより一
層の脱酸効果は得られず、逆に深絞り性が劣化する．こ
のため、Al含有量は0.005〜0.1％に限定した。なお、本
発明では、Al脱酸以外の脱酸方法による溶製方法を排除
するものではなく、たとえばTi脱酸やSi脱酸を行っても
よく、これらの脱酸法による鋼板も本発明の範囲に含ま
れる。その際、CaやREM等を溶鋼に添加しても、本発明
鋼板の特徴はなんら阻害されず、CaやREM等を含む鋼板
も本発明範囲に含まれるのは勿論である。

【００３３】Ｎ：0.02％以下 Ｎは、固溶強化や歪時効硬化で鋼板の強度を増加させる
元素であるが、0.02％を超えて含有すると、鋼板中に窒
化物が増加し、それにより鋼板の深絞り性が顕著に劣化
する。このため、Ｎは0.02％以下に限定した。なお、よ
りプレス成形性の向上が要求される場合には、Ｎは低減
させることが好ましく、0.01％以下とするのが好適であ
り、より好ましくはＮを極力低減させて0.004％以下と
する。

【００３４】Ｖ：0.01〜0.2％ 、Nb：0.005〜0.2％でか
つ0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２×Ｃ/12の関係を
満たすこと ＶおよびNbは、本発明において最も重要な元素であり、
再結晶前には固溶ＣをＶおよびNb系炭化物として析出固
定することにより、{111}再結晶集合組織を発達させて
高いランクフォード値を得ることができる。さらに、焼
鈍時にはＶおよびNb系炭化物を溶解させて固溶Ｃを多量
にオーステナイト相に濃化させ、その後の冷却過程にお
いてマルテンサイト変態させることにより、フェライト
相と、第２相であるマルテンサイト相との複合組織鋼板
を得る。このような効果を奏するには、ＶおよびNbの含
有量がそれぞれ0.01％以上および0.005％以上でかつ、
Ｃ、Ｖ、Nbの含有量（質量％）が0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51
＋Nb/93）の関係を満足することが必要である。一方、
ＶおよびNbの少なくとも一方の含有量が0.2％を超える
か、あるいは、Ｃ、Ｖ、Nbの含有量（質量％）が（Ｖ/5
1＋Nb/93）＞２×Ｃ/12であると、焼鈍時におけるＶお
よびNb系炭化物の溶解が起こりにくくなるため、主相で
あるフェライト相と、第２相であるマルテンサイト相と
の複合組織が得られない。したがって、本発明では、
Ｖ：0.01〜0.2％ 、Nb：0.005〜0.2％でかつ0.5×Ｃ/12
≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２×Ｃ/12の関係を満たすことに
限定した。

【００３５】また、本発明では、上記した組成に加え
て、質量％で、Ti：0.001〜0.3％を含有することが好ま
しく、この場合には、上記Ｃ、Ｖ、Nbの含有量（質量
％）の関係式である0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２
×Ｃ/12に代えて、上記Ｃ、Ｖ、Nb、Tiの含有量（質量
％）の関係式、すなわち0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93＋
Ti/48）≦２×Ｃ/12なる関係式を満たすことが必要であ
る。Tiは炭化物形成元素であり、再結晶前には固溶Ｃを
Ｖ、NbおよびTi系炭化物として析出固定することによ
り、{111}再結晶集合組織を発達させて高いランクフォ
ード値を得る。さらに、焼鈍時には、Ｖ、NbおよびTi系
炭化物を溶解させて固溶Ｃを多量にオーステナイト相に
濃化させ、その後の冷却過程においてマルテンサイト変
態させることにより、主相であるフェライト相と、第２
相であるマルテンサイト相との複合組織鋼板を得る。こ
のような効果を奏するには、Ti含有量が0.001％以上で
かつ0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93＋Ti/48）の関係を満
足することが必要である。一方、Ti含有量が0.3％を超
えるか、あるいは、（Ｖ/51＋Nb/93＋Ti/48）＞２×Ｃ/
12であると、焼鈍時に炭化物の溶解が起こりにくくなる
ため、主相であるフェライト相と、第２相であるマルテ
ンサイト相との複合組織が得られない。したがって、Ti
を含有する場合には、Ti：0.001〜0.3％であって0.5×
Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93＋Ti/48）≦２×Ｃ/12なる関係
を満たすことに限定した。

【００３６】また、本発明では、上記した組成に加えて
さらにMo：0.01〜0.5％を含有することが好ましい。 Mo:0.01〜0.5％ MoはMnと同様に、主相であるフェライト相と、第２相で
あるマルテンサイト相との複合組織が得られる臨界冷却
速度を低くし、フェライト相とマルテンサイト相の複合
組織の形成を促進する作用を有しており、必要に応じて
含有できる。その効果は、0.01％以上のMoの含有により
発揮される。しかしながら、Mo含有量が0.5％を超える
と、深絞り性が低下するため、Mo含有量は0.01〜0.5％
に限定した。

【００３７】なお、本発明では、上記した成分以外の残
部は実質的にFeおよび不可避的不純物の組成とすること
が好ましいが、Ｂ、Ca、REM等を通常の鋼組成の範囲内
であれば含有させてもなんら問題はない。

【００３８】Ｂは、鋼の焼入性を向上する作用を有する
元素であり、必要に応じ含有できる。しかし、Ｂ含有量
が0.003％を超えると、効果が飽和するため、Ｂは0.003
％以下が好ましい。なお、より望ましい範囲は0.0001〜
0.002％である。CaおよびREMは、硫化物系介在物の形態
を制御する作用を有し、これにより鋼板の伸びフランジ
性を向上させる効果を有する。このような効果は、Caお
よびREMのうちから選ばれた１種または２種の含有量が
合計で、0.01％を超えると飽和する。このため、Caおよ
びREMのうちの１種または２種の含有量は、合計で0.01
％以下とするのが好ましい。なお、より好ましい範囲は
0.001〜0.005％である。

【００３９】また、その他の不可避的不純物としては、
例えばSb、Sn、Zn、Co等が挙げられ、これらの含有量の
許容範囲としては、Sb:0.01％以下、Sn：0.1％以下、Z
n：0.01％以下、Co：0.1％以下の範囲である。

【００４０】次に、本発明において、製造条件を限定し
た理由について説明する。本発明の溶融亜鉛めっき冷延
鋼板は、上記した範囲内の組成を有する鋼スラブを素材
とし、該素材に熱間圧延を施し熱延板とする熱延工程
と、該熱延板を酸洗する酸洗工程と、該熱延板に冷間圧
延を施し冷延板とする冷延工程と、該冷延板に再結晶焼
鈍および溶融亜鉛めっきを行い溶融亜鉛めっき冷延鋼板
とする連続溶融亜鉛めっき工程とを順次施すことにより
製造される。また必要に応じて、連続溶融亜鉛めっき工
程の前に、該鋼板に焼鈍および酸洗を行う工程を施す。

【００４１】使用する鋼スラブは、成分のマクロ偏析を
防止するために連続鋳造法で製造するのが好ましいが、
造塊法、薄スラブ鋳造法で製造してもよい。また、鋼ス
ラブを製造したのち、いったん室温まで冷却し、その
後、再度加熱する従来法に加え、冷却しないで、温片の
ままで加熱炉に挿入する方法や、わずかの保熱を行った
後に直ちに圧延する直送圧延・直接圧延する方法などの
省エネルギープロセスも問題なく適用できる。

【００４２】上記した素材（鋼スラブ）を加熱し、熱間
圧延を施し熱延板とする熱延工程を施す。熱延工程は所
望の板厚の熱延板が製造できる条件であればよく、通常
の圧延条件を用いても特に問題はない。なお、参考のた
め、好適な熱延条件を以下に示しておく。

【００４３】スラブ加熱温度：900℃以上 スラブ加熱温度は、析出物を粗大化させることにより、
{111}再結晶集合組織を発達させ、深絞り性を改善する
ため、低い方が望ましい。しかし、加熱温度が900℃未
満では、圧延荷重が増大し、熱間圧延時におけるトラブ
ル発生の危険性が増大する。このため、スラブ加熱温度
は900℃以上にすることが好ましい。また、酸化重量の
増加に伴うスケールロスの増大などから、スラブ加熱温
度の上限は1300℃とすることがより好適である。なお、
スラブ加熱温度を低くし、かつ熱間圧延時のトラブルを
防止するといった観点から、シートバーを加熱する、い
わゆるシートバーヒーターを活用することは、有効な方
法であることは言うまでもない。

【００４４】仕上圧延終了温度：700℃以上 仕上圧延終了温度（FDT）は、冷間圧延および再結晶焼
鈍後に優れた深絞り性が得られる均一な熱延母板組織を
得るため、700℃以上にすることが好ましい。すなわ
ち、仕上圧延終了温度が700℃未満では、熱延母板組織
が不均一となるとともに、熱間圧延時の圧延負荷が高く
なり、熱間圧延時におけるトラブル発生の危険性が増大
するからである。

【００４５】巻取温度：800℃以下 巻取温度は、800℃以下とするのが好ましい。すなわ
ち、巻取温度が800℃を超えると、スケールが増加しス
ケールロスにより歩留りが低下する傾向があるからであ
る。なお、巻取温度は200℃未満となると、鋼板形状が顕
著に乱れ、実際の使用にあたり不具合を生じる危険性が
増大するため、巻取温度の下限を200℃とすることがよ
り好適である。

【００４６】このように、本発明の熱延工程では、鋼ス
ラブを900℃以上に加熱した後、仕上圧延終了温度：700
℃以上とする熱間圧延を施し、800℃以下好ましくは200
℃以上の巻取温度で巻き取り熱延板とするのが好まし
い。なお、本発明における熱間圧延工程では、熱間圧延
時の圧延荷重を低滅するため、仕上圧延の一部または全
部のパス間で潤滑圧延としてもよい。加えて、潤滑圧延
を行うことは、鋼板形状の均一化や材質の均一化の観点
からも有効である。なお、潤滑圧延の際の摩擦係数は0.
10〜0.25の範囲とすることが好ましい。

【００４７】また、相前後するシートバー同士を接合
し、連続的に仕上圧延する連続圧延プロセスとすること
が好ましい。連続圧延プロセスを適用することは、熱間
圧延の操業安定性の観点からも望ましい。

【００４８】ついで、熱延板を酸洗後、冷間圧延を施し
冷延板とする。酸洗は通常の条件にて行えばよい。冷間
圧延条件は、所望の寸法形状の冷延板とすることができ
ればよく、特に限定されないが、冷間圧延時の圧下率は
40％以上とすることが好ましい。圧下率が40％未満で
は、｛111｝再結晶集合組織が発達せず、優れた深絞り
性を得ることが困難となるからである。

【００４９】引き続き、上記冷延鋼板に連続溶融亜鉛め
っきラインにて再結晶焼鈍および溶融亜鉛めっきを施
し、溶融亜鉛めっき鋼板とする。ここで、まず、露点を
20℃以上の酸化雰囲気に制御した加熱帯にて酸化処理を
行った後、還元雰囲気中で780〜950℃で再結晶焼鈍を行
い、これによって、鋼板表層に形成したFe酸化層を十分
に還元する必要がある。焼鈍温度が780℃未満では、ほ
ぼフェライト単相組織となり、TS×Elバランスが劣化す
るからであり、一方、950℃を超える高温では、結晶粒
が粗大化するとともに｛１１１｝再結晶集合組織が発達
せずに深絞り性が著しく劣化すると同時に、TS×Elバラ
ンスも劣化する。加熱時の露点が20℃未満では、加熱時
に鋼板表層に形成されるFe酸化量が600mg／m²未満とな
り、鋼板のFe酸化物が少なく、Si、Mn、Ｐ等の合金元素
の表面の濃化を防止することができず、めっき表面外観
を劣化させるためである。なお、加熱帯の露点は20℃以
上が必要であり、好ましくは40℃以上である。なお、露
点が高すぎると鋼板表層に形成されるFe酸化量が多くな
りすぎ、還元時にFe酸化物量が十分に還元されなくな
る。したがって、露点は100℃以下が好ましい。次い
で、還元雰囲気中で上記温度範囲で再結晶焼鈍を行い、
鋼板表層に形成されたFe酸化物を十分に還元することに
より、鋼板表面の最表層に還元Fe層を形成して不めっき
を防止する。なお、均熱時の還元雰囲気の好適な条件
は、雰囲気ガスとして、５vol％〜30vol％程度の水素ガ
スを含有する窒素ガスを用いることが好ましい。

【００５０】上記焼鈍後は、溶融亜鉛めっき処理温度で
ある380〜530℃の温度域に急冷するのが好ましい。急冷
停止温度が380℃未満では不めっきが発生しやすくな
り、一方、530℃を超えるとめっき表面にむらが発生し
やすくなるため好ましくないからである。なお、冷却速
度は、主相であるフェライト相と、第２相であるマルテ
ンサイト相との複合組織とするため、前記焼鈍温度から
溶融亜鉛めっき処理温度までの平均冷却速度を５℃／ｓ
以上で急冷するのが好ましい。上記急冷後は引き続いて
溶融亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛めっきする。この
時、めっき浴のAl濃度は0.12〜0.145mass％の範囲にす
るのが好ましい。めっき浴中のAl含有量が0.12 mass％未
満では合金化が進み過ぎてめっき密着性（耐パウダリン
グ性）が劣化する傾向があるからであり、一方、0.145
mass％を超えると不めっきが発生しやすくなるからであ
る。

【００５１】また、溶融亜鉛めっき処理後にめっき層の
合金化処理を施してもよい。なお、合金化処理を行う場
合には、めっき層中のFe含有率が9〜12％となるように
実施するのが好ましい。

【００５２】合金化処理は、溶融亜鉛めっき処理後、45
0〜550℃の温度域まで再加熱し溶融亜鉛めっき層の合金
化を行うのが好ましい。合金化処理後は、５℃／ｓ以上
の平均冷却速度で300℃まで冷却するのが好ましい。550
℃を超える高温での合金化は、マルテンサイト相の形成
が難しく、鋼板の延性が低下するおそれがあり、一方、
合金化温度が450℃未満では、合金化の進行が遅く生産
性が低下する傾向があるからである。

【００５３】また、合金化処理後の冷却速度が極端に小
さい場合にはマルテンサイト相の形成が困難になる。こ
のため、合金化処理後から300℃までの温度範囲におけ
る平均冷却速度を５℃／ｓ以上にするのが好ましい。

【００５４】なお、めっき処理後あるいは合金化処理後
の鋼板には、形状矯正、表面粗度等の調整のための調質
圧延を加えてもよい。また、樹脂あるいは油脂コーティ
ング、各種塗装あるいは電気めっき等の処理を施しても
何ら不都合はない。上述したように適正化を図った鋼ス
ラブの組成および製造条件を具備する本発明の製造方法
によって製造された溶融亜鉛めっき鋼板は、引張強さTS
が440MPa以上の深絞り性に優れた複合組織型高張力溶融
亜鉛めっき冷延鋼板である。

【００５５】次に、本発明鋼板の組織について説明す
る。本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、組織が、主相であ
るフェライト相と、組織全体に対する面積率で１％以上
のマルテンサイト相を含む第２相との複合組織を有す
る。

【００５６】低い降伏応力（YS）と高い延性（El）を有
し、優れた深絞り性を有する溶融亜鉛めっき冷延鋼板と
するために、本発明では鋼板の組織を、主相であるフェ
ライト相と、組織全体に対する面積率で１％以上のマル
テンサイト相を含む第２相との複合組織とする必要があ
る。主相であるフェライト相は、組織全体に対する面積
率で80％以上とするのが好ましい。フェライト相が、面
積率で80％未満では、高い延性を確保することが困難と
なり、プレス成形性が低下する傾向があるからである。
また、さらに良好な延性が要求される場合には、フェラ
イト相の面積率は85％以上とするのが好ましい。特に、
複合組織の利点を利用するため、主相であるフェライト
相は99％以下とするのが好ましい。なお、本発明のフェ
ライト相は、転位密度の低いポリゴナルフェライトのみ
からなっていても、あるいはα→γ変態を経た転位密度
の高いベイニチックフェライトのみからなっていてもよ
く、さらに、これらの混合相からなっていてもよい。

【００５７】また、第２相として、本発明では、マルテ
ンサイト相を組織全体に対する面積率で１％以上含有す
る必要がある。マルテンサイト相が面積率で１％未満で
は、低い降伏比（YR）と高い延性（El）を同時に満足さ
せることが難しい。なお、第２相は、面積率で１％以上
のマルテンサイト相単独としても、あるいは面積率で１
％以上のマルテンサイト相と、副相としてそれ以外のパ
ーライト相、ベイナイト相、残留オーステナイト相のい
ずれかとの混合としてもよく、特に限定されない。

【００５８】本発明の方法によって製造した上記した組
織を有する溶融亜鉛めっき冷延鋼板は、低降伏応力で高
延性を有する深絞り性に優れた鋼板である。

【００５９】

【実施例】表１に示す組成の溶鋼を転炉で溶製し、連続
鋳造法でスラブとした。ついで、これら鋼スラブを1150
℃に加熱したのち、仕上圧延終了温度：900℃、巻取温
度：650℃とする熱間圧延を施す熱延工程により、板厚
4.0ｍｍの熱延鋼帯（熱延板）とした。引き続き、これ
ら熱延鋼帯(熱延板)に酸洗、冷間圧延を施す冷延工程に
より、板厚1.2ｍｍの冷延鋼帯（冷延板）とした。つい
で、これら冷延鋼帯(冷延板)に、連続溶融亜鉛めっきラ
インで、表２に示す露点の酸化雰囲気に制御した加熱帯
にて酸化処理後、均熱帯にてＨ₂濃度が20vol％で残部窒
素ガスからなる雰囲気ガスを用いて還元雰囲気とした中
で焼鈍および還元処理後、15℃／ｓの冷却速度で冷却
し、Alを0.13mass％含有した480℃の溶融亜鉛めっき浴
に浸漬してめっきした後、520℃で合金化処理（めっき
層中のFe含有率：約10％）を施した後、15℃／ｓの冷却
速度で室温まで冷却した。ここで露点はコークス炉ガス
または水素水蒸気とＮ_２の混合ガスを用いて制御した。
さらに、得られた鋼帯（溶融亜鉛めっき鋼板）に、さら
に伸び率：0.8％の調質圧延を施した。なお、表２中の
鋼板No.１〜11のうち、No.２および５は、加熱帯が還元
雰囲気であるオールラジアントタイプの連続溶融亜鉛め
っきライン（CGL）にて行い、No.１、３、４および６〜
11は、加熱帯が酸化雰囲気である無酸化炉（NOF）タイ
プの連続溶融亜鉛めっきライン（CGL）にて行った。

【００６０】得られた鋼帯から試験片を採取し、圧延方
向に直交する断面（Ｃ断面）について、光学顕微鏡ある
いは走査型電子顕微鏡を用いて微視組織を撮像し、画像
解析装置を用いて主相であるフェライトの組織分率およ
び第２相の種類と組織分率を求めた。また、得られた鋼
帯から、前述の基礎的な実験結果を得た時と同様にJIS
５号引張試験片を採取して、JIS Z 2241の規定に準拠
して引張試験を行い、降伏応力（YS）、引張強さ（T
S）、伸び（El）、強度伸びバランス（TS×El）、降伏比
（YR）を求めた。また、ｒ値は、鋼帯から採取したJIS
５号引張試験片を用いてJIS Z 2254の規定に準拠して
平均ｒ値（平均塑性ひずみ比）を求め、これをｒ値とし
た。さらに、めっき表面外観は、目視により点状の不め
っきの発生の有無によって評価した。これらの結果を表
２に示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【表２】

【００６３】表2に示す結果から、本発明例は、いずれ
も、めっき表面外観が良好で、かつ低い降伏応力YSと高
い伸びElと低い降伏比YRを有し、さらに高いランクフォ
ード値を示して深絞り成形性に優れた鋼板となってい
る。これに対し、本発明の範囲を外れる条件で製造した
比較例では、めっき表面外観が悪いか、降伏応力YSが高
く降伏比が高くなっているか、伸びElが低いか、あるい
はランクフォード値（ｒ値）が低下した鋼板となってい
る。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、めっき表面外観が良好
で、かつ優れた深絞り成形性を有する溶融亜鉛めっき鋼
板を安定して製造することが可能となり、産業上格段の
効果を奏する。本発明の溶融亜鉛めっき鋼板を自動車部
品に適用した場合、プレス成形が容易で、自動車車体の
軽量化に十分に寄与できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＶとNbの含有量とＣとの関係を表す比（Ｖ/5
1＋Nb/93）／（Ｃ/12）がランクフォード値（r値）と強
度伸びバランス（TS×El）に及ぼす影響を示した図であ
る。

【図２】 Fe酸化量に及ぼす加熱帯の露点の影響を示し
た図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/14 Ｃ２２Ｃ 38/14 (72)発明者 坂田 敬 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 京野 一章 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4K027 AA02 AA22 AA23 AB02 AB06 AB26 AB44 AC12 AC73 AE02 AE03 AE23 AE33 4K037 EA01 EA05 EA15 EA16 EA17 EA18 EA19 EA23 EA25 EA27 EA31 EA32 EB01 EB02 EB05 EB08 EB09 EB11 FH01 FJ02 FJ05 FJ06 GA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％で Ｃ:0.01〜0.05％、Si：0.1〜1.0％、Mn:1.0〜3.0％、
   Ｐ:0.10%以下、Ｓ:0.02％以下、Al:0.005〜0.1％、Ｎ：
   0.02％以下、Ｖ:0.01〜0.2％およびNb：0.005〜0.2％を
   含有し、かつ、ＶおよびNbとＣとの含有量（質量％）
   が、 0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２×Ｃ/12 なる関係を満たす組成になる鋼スラブを、熱間圧延し、
   引き続き酸洗した後、冷間圧延を施し、その後、連続溶
   融亜鉛めっきラインにて、露点を20℃以上の酸化雰囲気
   に制御した加熱帯にて酸化処理を施した後、還元雰囲気
   中で780〜950℃の温度域で連続焼鈍してから溶融亜鉛め
   っきを施すことを特徴とする、めっき外観の良好な深絞
   り性に優れた複合組織型高張力溶融亜鉛めっき冷延鋼板
   の製造方法。
2. 【請求項２】 質量％で Ｃ:0.01〜0.05％、Si：0.1〜1.0％、Mn:1.0〜3.0％、
   Ｐ:0.10%以下、Ｓ:0.02％以下、Al:0.005〜0.1％、Ｎ：
   0.02％以下、Ｖ:0.01〜0.2％、Nb：0.005〜0.2％および
   Ti：0．001〜0.3％を含有し、かつ、Ｖ、NbおよびTiと
   Ｃとの含有量（質量％）が、 0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93＋Ti/48）≦２×Ｃ/12 なる関係を満たす組成になる鋼スラブを、熱間圧延し、
   引き続き酸洗した後、冷間圧延を施し、その後、連続溶
   融亜鉛めっきラインにて、露点を20℃以上の酸化雰囲気
   に制御した加熱帯にて酸化処理を施した後、還元雰囲気
   中で780〜950℃の温度域で連続焼鈍してから溶融亜鉛め
   っきを施すことを特徴とする、めっき外観の良好な深絞
   り性に優れた複合組織型高張力溶融亜鉛めっき冷延鋼板
   の製造方法。
3. 【請求項３】 鋼スラブは、上記組成に加えてさらにM
   o：0.01〜0.5質量％を含有することを特徴とする、請求
   項１または２に記載の、めっき外観の良好な深絞り性に
   優れた複合組織型高張力溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造
   方法。