JP2004323958A - 耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents
耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】耐食性に優れかつ耐二次加工脆性にも優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。
【解決手段】鋼板の表面に、溶融亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板であって、該鋼板は、Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下およびＡｌ：０．１ｍａｓｓ％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するとともに、平均結晶粒径が１０μｍ以下であるフェライトおよび２０ｖｏｌ％以上のマルテンサイトと、その他の第二相とからなる複合組織を有するものとする。
【選択図】 なし
【解決手段】鋼板の表面に、溶融亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板であって、該鋼板は、Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下およびＡｌ：０．１ｍａｓｓ％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するとともに、平均結晶粒径が１０μｍ以下であるフェライトおよび２０ｖｏｌ％以上のマルテンサイトと、その他の第二相とからなる複合組織を有するものとする。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高張力溶融亜鉛めっき鋼板、特に連続溶融亜鉛めっきラインで製造される、引張強さが９８０ＭＰａ級の高張力溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法に関し、特に高張力溶融亜鉛めっき鋼板の耐二次加工脆性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品は、適用部位によっては高い耐食性が要求される。この高い耐食性が要求される部位に適用される部品の素材には、溶融亜鉛めっき鋼板が好適である。例えば、特許文献１および２には、鋼成分と鋼組織を調整することにより、優れた延性および伸びフランジ性を付与した高張力溶融亜鉛めっき鋼板が開示されている。
【０００３】
一方、近年の地球環境の保全という観点から、自動車の燃費改善が強く要求されている。加えて、衝突時に乗員を保護するため、自動車車体の強化が積極的に進められつつある。自動車車体の軽量化と強化とを同時に満足させるには、部品の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、高張力鋼板の自動車部品に対する適用が積極的に行われている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２０７２２１号公報
【特許文献２】
特開２００１−２０７２３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような高張力化への要求から、９８０ＭＰａ以上の引張強さを有する高張力溶融亜鉛めっき鋼板の開発が望まれているが、例えば前述の特許文献１や特許文献２に開示された溶融亜鉛めっき鋼板は、ここまでの高張力化は実現されていない。さらに、高張力鋼板に溶融亜鉛めっきを施した場合、溶融亜鉛めっき鋼板の表面は摺動抵抗が比較的に大きいため、成形時に軟質相に歪が蓄積されやすく、冷延鋼板の場合よりも耐二次加工脆性に劣ることが懸念される。
【０００６】
すなわち、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、耐食性に優れ、しかも耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板が必要不可欠な素材となる。
従って、本発明は、耐食性に優れかつ耐二次加工脆性にも優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記した課題を解決するために、鋼板の特性に及ぼす成分組成およびミクロ組織の影響について鋭意研究を重ねたところ、所定の化学組成を有する高張力溶融亜鉛めっき鋼板のミクロ組織を、フェライト、マルテンサイトおよびその他の第二相からなる複合組織とした上で、フェライトの平均結晶粒径およびマルテンサイトの体積率を所定の範囲とすることにより、鋼板に９８０ＭＰａ以上の引張強さと優れた耐二次加工脆性とを同時に具備させることが可能であることを知見した。
【０００８】
さらに、発明者らは、化学成分を所定の範囲に調整した鋼板に、所定の条件下での熱処理およびめっき処理を施すことにより、該鋼板の組織が前記の複合組織となり、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造が可能であることも見出した。
【０００９】
本発明は、上記した知見に基づいてなされたものであり、その要旨は次のとおりである。
（１）鋼板の表面に、溶融亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板であって、該鋼板は、
Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下および
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するとともに、平均結晶粒径が１０μｍ以下であるフェライトおよび２０ｖｏｌ％以上のマルテンサイトと、その他の第二相とからなる複合組織を有する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板。
ここに、上記の溶融亜鉛めっき層として、合金化した溶融亜鉛めっき層を含むことは勿論である。
【００１０】
（２）上記（１）において、鋼板の成分として、さらに下記（ａ）〜（ｄ）群のうちから選ばれた１群または２群以上を含有する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板。
記
（ａ）ＣｒおよびＭｏのいずれか１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｂ）Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
（ｃ）Ｔｉ、ＮｂおよびＶのいずれか１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｄ）ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下
【００１１】
（３）
Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下および
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼板を、（Ａｃ３変態点−５０℃）以上の温度に５〜１２０ｓ保持した後、５℃／ｓ以上の速度で５００℃以下の温度まで冷却し、次いで鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成した後、５℃／ｓ以上の速度で３００℃まで冷却する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１２】
（４）
Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下および
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼板を、Ａｃ１変態点以上の温度に加熱保持した後、１０℃／ｓ以上の速度でＭｓ点以下の温度まで冷却し、さらに（Ａｃ３変態点−５０℃）〜Ａｃ３変態点の温度に５〜１２０ｓ保持した後、５℃／ｓ以上の速度で５００℃以下の温度まで冷却し、次いで鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成した後、５℃／ｓ以上の速度で３００℃まで冷却する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１３】
（５）上記（３）または（４）において、鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成した後、さらに４５０〜５５０℃の温度域まで再加熱して溶融亜鉛めっき層の合金化処理を施し、該合金化処理後に、５℃／ｓ以上の速度で３００℃まで冷却する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１４】
（６）上記（３）、（４）または（５）において、鋼板の成分として、さらに下記（ａ）〜（ｄ）群のうちから選ばれた１群または２群以上を含有する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
記
（ａ）ＣｒおよびＭｏのいずれか１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｂ）Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
（ｃ）Ｔｉ、ＮｂおよびＶのいずれか１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｄ）ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成要件毎に、詳しく説明する。
まず、本発明に用いる鋼板の成分組成の限定理由について説明する。
Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％
Ｃは、鋼の高強度化に必須の元素であり、マルテンサイトの生成に不可欠である。しかし、Ｃの含有量が０．０５ｍａｓｓ％未満では所望の高強度化が得られず、一方Ｃの含有量が０．２ｍａｓｓ％を超えると鋼の溶接性が低下する。このため、Ｃの含有量は０．０５〜０．２ｍａｓｓ％の範囲に限定する。
【００１６】
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満
Ｓｉは、固溶強化により鋼を強化する効果をもつ元素であり、この効果を得るためには０．０５ｍａｓｓ％以上の含有が必要である。しかし、Ｓｉの含有量が０．３ｍａｓｓ％以上になると、めっき性が顕著に劣化する。このため、Ｓｉの含有量は０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満の範囲に限定する。
【００１７】
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％
Ｍｎは、固溶強化により鋼を強化するとともに、鋼の焼入性を向上し、マルテンサイトの生成を促進する作用を有する。このような作用は、Ｍｎ含有量が１．０ｍａｓｓ％以上で認められる。一方、３．０ｍａｓｓ％を超えて含有しても効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できなくなり、製造コストの上昇を招くことになる。このため、Ｍｎの含有量は、１．０〜３．０ｍａｓｓ％の範囲に限定する。
【００１８】
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下
Ｐは、結晶粒界に偏析して鋼板の靱性を低下させる不純物元素であり、溶接性にも悪影響を与える。そのため、Ｐの含有量は０．０３ｍａｓｓ％以下の範囲に限定する。
【００１９】
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下
Ｓは、鋼中介在物を形成して鋼板の靱性や加工性を低下させる不純物元素であり、溶接性にも悪影響を与える。そのため、Ｓの含有量は０．００３ｍａｓｓ％以下の範囲に限定する。
【００２０】
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
Ａｌは、鋼の脱酸に有用な元素であり、その必要性に応じて、好ましくは０．０１ｍａｓｓ％以上で含有できる。しかし、含有量が０．１ｍａｓｓ％を超えると、脱酸に対する効果が飽和するだけでなく、鋼中介在物の増加による悪影響が生じやすくなる。そのため、Ａｌの含有量は０．１ｍａｓｓ％以下の範囲に限定する。
【００２１】
さらに、本発明の鋼板では、上記した化学成分に加え、必要に応じて下記に示す（ａ）〜（ｄ）群のうちの１群または２群以上を含有することが可能である。
記
（ａ）ＣｒおよびＭｏのいずれか１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｂ）Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
（ｃ）Ｔｉ、ＮｂおよびＶのいずれか１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｄ）ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下
【００２２】
（ａ）ＣｒおよびＭｏのいずれか１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
ＣｒおよびＭｏは、鋼の焼入性を向上し、マルテンサイト相の生成を促進する作用を有する元素である。このような作用は、ＣｒおよびＭｏのうちの１種または２種を合計で０．０５ｍａｓｓ％以上含有して認められる。一方、合計で１．０ｍａｓｓ％を超えて含有しても効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できず、経済的に不利となる。このため、ＣｒおよびＭｏのうちの１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％の範囲に限定する。なお、より好ましい範囲はＣｒおよびＭｏの１種または２種を合計で０．０５〜０．５ｍａｓｓ％である。
【００２３】
（ｂ）Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
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０．００３ｍａｓｓ％を超えると、効果が飽和するため、Ｂは０．００３ｍａｓｓ％以下に限定するのが好ましい。なお、より望ましい範囲は０．００１〜０．００２ｍａｓｓ％である。
【００２４】
（ｃ）Ｔｉ、ＮｂおよびＶのいずれか１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
Ｔｉ、ＮｂおよびＶは、鋼中に炭窒化物を形成し、鋼を析出強化により高強度化する作用とともに、結晶粒径を微細化する効果も有しており、必要に応じて含有できる。このような作用は、Ｔｉ、ＮｂおよびＶのうちから選ばれたいずれか１種または２種以上を合計で０．０５ｍａｓｓ％以上で添加することによって、認められる。一方、いずれか１種または２種以上を合計で１．０ｍａｓｓ％を超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できず、経済的に不利となる。このため、Ｔｉ、ＮｂおよびＶのうちのいずれか１種または２種以上の合計の含有量は、０．０５〜１．０ｍａｓｓ％の範囲に限定する。なお、より好ましい範囲は、０．０５〜０．２ｍａｓｓ％である。
【００２５】
（ｄ）ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下
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加工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いずれか１種または２種の合計が、０．０１ｍａｓｓ％を超えると飽和する。このため、ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下に限定する。なお、より好ましい範囲は０．００１〜０．００５ｍａｓｓ％である。
なお、本発明の鋼板において、上記した化学成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる。
【００２６】
さらに、本発明の鋼板は、上記した成分組成とともに、フェライト、マルテンサイトおよびその他の第二相からなる複合組織を有することが肝要である。
［フェライト］
フェライトは、鉄炭化物を含まない軟質な相であり、高い変形能を有し、鋼板の加工性を向上する作用を有する相である。本発明の鋼板は、このフェライトを主相とする。具体的には、５０ｖｏｌ％以上がフェライトであることが好ましい。
【００２７】
そして、フェライトの平均結晶粒径が細かいほど鋼板の耐二次加工脆性は改善し、特に、この効果は平均結晶粒径が１０μｍ以下の場合に顕著に得られるため、本発明におけるフェライトの平均結晶粒径は１０μｍ以下に限定する。なお、フェライト以外の相については、主相であるフェライトと同等以下の粒子径となるのが通常であるので、ここでは特に限定しない。
【００２８】
［マルテンサイト］
マルテンサイトは、非常に硬質な相であり、鋼板の高強度化に寄与する相である。ただし、鋼板の引張強さを９８０ＭＰａ以上とするには、２０ｖｏｌ％以上のマルテンサイトを含むミクロ組織を有する鋼板にする必要がある。このため、本発明における複合組織中のマルテンサイト量は２０ｖｏｌ％以上に限定する。なお、鋼板の加工性低下を避けるためには、４０ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。
【００２９】
［その他の第二相］
本発明における、「その他の第二相」とは、ベイナイト、パーライトおよび焼戻マルテンサイトのいずれか、あるいはその複数の相を指す。かような第二相はマルテンサイトほど硬質ではなく、主相であるフェライトとの硬度差が小さいため、鋼板の強度を上昇させつつ鋼板の加工性を向上させるのに有利な相であり、５〜２０ｖｏｌ％にすることが好ましい。なお、上記焼戻マルテンサイトとは、ラス状のマルテンサイトを（Ａｃ１変態点〜Ａｃ３変態点）の温度域に短時間加熱した後に得られる相であり、フェライト地にマルテンサイトもしくは炭化物がラス状の形態を引き継いで層状に形成された相をいう。
【００３０】
本発明の高張力溶融亜鉛めっき鋼板は、前記の化学組成および前記の複合組織を有する鋼板の表層に、溶融亜鉛めっき層または合金化溶融亜鉛めっき層を形成したものである。ここで、めっき層の目付量は、使用部位による耐食性要求により適宜選択すればよく、特に限定する必要はない。ちなみに、自動車用部品に使用される鋼板では、めっき層の目付量は、鋼板の片面あたり３０〜１２０ｇ／ｍ２とするのが好ましい。
【００３１】
次に、以上の本発明に従う高張力溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法について説明する。
まず、前記した限定範囲内の化学組成を有する鋼片を溶製し、この種鋼板の一般に従って、鋳造、次いで熱間圧延し、あるいはさらに冷間圧延して、鋼板とする。また、必要に応じて酸洗あるいは焼鈍等の工程を加えることができる。
【００３２】
次いで、本発明に従う成分組成を有する鋼板を、（Ａｃ３変態点−５０℃）以上の温度に５〜１２０ｓ保持した後、５００℃以下の温度まで５℃／ｓ以上の速度で冷却する。このとき、保持温度が（Ａｃ３変態点−５０）℃未満、あるいは保持時間が５ｓ未満では、冷却後に得られるマルテンサイト量が不足する。一方、保持時間が１２０ｓを超えると、結晶粒が粗大化し、所望の粒径のフェライトが得られない。また、冷却速度が５℃／ｓ未満の場合には、第二相の大部分がパーライトあるいはベイナイトとなって、所望量のマルテンサイトを含む組織とすることができない。
なお、鋼板の形状を良好に保つためには、冷却速度は１００℃／ｓ以下とするのが望ましい。さらに、保持温度はＡｃ３変態点以下とすることが好ましい。
【００３３】
また、本発明では、上記の加熱そして冷却する熱処理工程を、次に示す一次工程と二次工程とを併せた熱処理にて代替することも可能である。この場合には、溶融亜鉛めっき処理後の鋼板のミクロ組織に焼戻しマルテンサイトが含まれることになる。
［一次工程］
一次工程では、鋼板をＡｃ１変態以上の温度に加熱保持した後、Ｍｓ点以下の温度まで１０℃／ｓ以上の速度で急冷する。この一次工程により、鋼板中にラス状のマルテンサイトが生成される。このときの加熱保持温度がＡｃ１変態点未満の場合には、マルテンサイトが生成しない。また、冷却速度が１０℃／ｓ未満の場合には、ラス状のマルテンサイトが得られない。なお、溶融亜鉛めっき工程後に所望のミクロ組織を得やすくするためには、加熱温度は（Ａｃ３変態点−５０℃）以下、そして保持時間は１２０ｓ以下とするのが望ましい。
【００３４】
［二次工程］
次に、二次工程では、一次工程にてラス状マルテンサイトを生成させた鋼板を、（Ａｃ３変態点−５０℃）〜Ａｃ３変態点の温度で５〜１２０ｓ保持した後、５００℃以下の温度まで５℃／ｓ以上の速度で冷却する。このとき、保持温度が（Ａｃ３変態点−５０）℃未満、あるいは保持時間が５ｓ未満では、冷却後に新たに生成するマルテンサイト量が不足する。一方、保持時間が１２０ｓを超えると、結晶粒が粗大化し、所望の粒径のフェライトが得られない。また、冷却速度が５℃／ｓ未満の場合には、冷却後に所望量のマルテンサイトを含む組織とすることができない。
なお、鋼板の形状を良好に保つためには、冷却速度は１００℃／ｓ以下とするのが望ましい。また、保持温度はＡｃ３変態点以下とするのが好ましい。
【００３５】
その後の溶融亜鉛めっき処理では、鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、５℃／ｓ以上の冷却速度で３００℃まで冷却する。溶融亜鉛めっき処理は、通常、連続溶融亜鉛めっきラインで行われている処理条件でよく、特に限定する必要はない。しかし、極端な高温域でめっき処理を施すと、必要なマルテンサイト量の確保が困難となる。このため、５００℃以下でのめっき処理とするのが好ましい。また、めっき処理後の冷却速度が極端に小さいときにも、必要なマルテンサイト量の確保が困難になる。このため、めっき後から３００℃までの温度範囲における冷却速度は５℃／ｓ以上に限定する。より好ましくは、５０℃／ｓ以下である。
なお、めっき処理後、必要に応じて目付量調整のためのワイピングを行ってもよいのはいうまでもない。
【００３６】
また、溶融亜鉛めっき処理後、めっき層の合金化処理を施してもよい。この合金化処理では、溶融亜鉛めっき処理後の鋼板を４５０〜５５０℃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。合金化処理後は、５℃／ｓ以上の冷却速度で３００℃まで冷却する。高温での合金化は、必要なマルテンサイト量の確保が困難となり、鋼板の延性が低下する。このため、合金化温度の上限は５５０℃に限定する。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。このため、合金化温度の下限は４５０℃とする。
【００３７】
また、合金化処理後の冷却速度が極端に小さい場合には、必要なマルテンサイトの確保が困難になる。このため、合金化処理後から３００℃までの温度範囲における冷却速度を５℃／ｓ以上に限定する。
【００３８】
なお、めっき処理後あるいは合金化処理後の鋼板には、形状矯正や表面粗さ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等不都合はない。
【００３９】
【実施例】
表１に示す成分を有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる、鋼を転炉にて溶製し、連続鋳造法にて鋳片とした。得られた鋳片を板厚２．６ｍｍまで熱間圧延し、次いで酸洗した後、冷間圧延により板厚１．４ｍｍの鋼板に仕上げた。なお、表１に示した化学成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。
【００４０】
次いで、これらの冷延鋼板に、表２および表３に示す条件にて、加熱そして冷却による熱処理および溶融亜鉛めっき処理を施した。また、一部については亜鉛めっき層の合金化処理をさらに施した。
【００４１】
ここで、溶融亜鉛めっき処理は、浴温４７５℃のめっき槽に鋼板を浸潰して行い、浸漬した鋼板を引き上げた後、片面当たりの目付量が５０ｇ／ｍ２となるように、ガスワイピングにより目付量を調整した。亜鉛めっき層の合金化処理を行う場合には、ワイピング処理の後、１０℃／ｓの加熱速度で５００℃まで昇温して合金化処理した。合金化処理時の保持時間は、めっき層中の鉄含有率が９〜１１ｍａｓｓ％となるように調整した。
【００４２】
かくして得られた溶融亜鉛めっき鋼板について、そのミクロ組織、引張特性および耐二次加工脆性を調査した。
すなわち、鋼板のミクロ組織は、鋼板の圧延方向断面を光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡にて観察することにより調査した。そして、フェライト粒径は、ＪＩＳ Ｚ Ｏ５５２に規定に準拠してフェライトの結晶粒度を測定し、それを平均結晶粒径に換算した。鋼板中のマルテンサイト体積率は、倍率１０００〜５０００倍の断面組織写真を用いて、任意に設定した正方形領域内に存在するマルテンサイト相の占有面積率を画像解析により求め、これをマルテンサイトの体積率とした。フェライトの体積率も同様に求め、残部をその他の第二相とした。
【００４３】
また、鋼板の引張特性は、鋼板より圧延直角方向に採取したＪＩＳ Ｚ ２２０４に規定の５号試験片を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠して引張強さ（ＴＳ）および破断伸び（Ｅｌ）を測定した。
【００４４】
鋼板の耐二次加工脆性は、以下の方法で調査した。
まず、鋼板より５０ｍｍφの試験片を採取し、３３ｍｍφおよび２７ｍｍφの円筒ポンチにて二段階に分けてカップ成形する。得られたカップの縁をカップの深さが２５ｍｍとなる位置で切断した後、種々の温度に１０分間以上保持してから試験台に横向きに置き、この上に重量５ｋｇの重錘を８０ｃｍの高さから落下させる。このとき、重錘を落下させても割れが発生しない最低の温度を脆性遷移温度とし、この温度の高低を耐二次加工脆性の指標とした。
【００４５】
以上の調査結果を表４に示す。表４から、本発明に適合する溶融亜鉛めっき鋼板は、９８０ＭＰａ以上の引張強さ（ＴＳ）を有し、かつ脆性遷移温度が−８０℃以下である、耐二次加工脆性に優れた引張強さが９８０ＭＰａ級の高張力溶融亜鉛めっき鋼板となっていることがわかる。
【００４６】
一方、本発明の範囲を外れる比較例の場合は、９８０ＭＰａ以上の引張強さ（ＴＳ）と−８０℃以下の脆性遷移温度を両立するものはなく、耐二次加工脆性に優れた引張強さが９８０ＭＰａ級の高張力溶融亜鉛めっき鋼板は得られていなかった。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、非常に優れた耐二次加工脆性を有し、しかも自動車部品に代表される成形品素材として好適な引張強さが９８０ＭＰａ級の高張力亜鉛めっき鋼板を得ることができ、産業上格段の効果を奏する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高張力溶融亜鉛めっき鋼板、特に連続溶融亜鉛めっきラインで製造される、引張強さが９８０ＭＰａ級の高張力溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法に関し、特に高張力溶融亜鉛めっき鋼板の耐二次加工脆性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品は、適用部位によっては高い耐食性が要求される。この高い耐食性が要求される部位に適用される部品の素材には、溶融亜鉛めっき鋼板が好適である。例えば、特許文献１および２には、鋼成分と鋼組織を調整することにより、優れた延性および伸びフランジ性を付与した高張力溶融亜鉛めっき鋼板が開示されている。
【０００３】
一方、近年の地球環境の保全という観点から、自動車の燃費改善が強く要求されている。加えて、衝突時に乗員を保護するため、自動車車体の強化が積極的に進められつつある。自動車車体の軽量化と強化とを同時に満足させるには、部品の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、高張力鋼板の自動車部品に対する適用が積極的に行われている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２０７２２１号公報
【特許文献２】
特開２００１−２０７２３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような高張力化への要求から、９８０ＭＰａ以上の引張強さを有する高張力溶融亜鉛めっき鋼板の開発が望まれているが、例えば前述の特許文献１や特許文献２に開示された溶融亜鉛めっき鋼板は、ここまでの高張力化は実現されていない。さらに、高張力鋼板に溶融亜鉛めっきを施した場合、溶融亜鉛めっき鋼板の表面は摺動抵抗が比較的に大きいため、成形時に軟質相に歪が蓄積されやすく、冷延鋼板の場合よりも耐二次加工脆性に劣ることが懸念される。
【０００６】
すなわち、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、耐食性に優れ、しかも耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板が必要不可欠な素材となる。
従って、本発明は、耐食性に優れかつ耐二次加工脆性にも優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記した課題を解決するために、鋼板の特性に及ぼす成分組成およびミクロ組織の影響について鋭意研究を重ねたところ、所定の化学組成を有する高張力溶融亜鉛めっき鋼板のミクロ組織を、フェライト、マルテンサイトおよびその他の第二相からなる複合組織とした上で、フェライトの平均結晶粒径およびマルテンサイトの体積率を所定の範囲とすることにより、鋼板に９８０ＭＰａ以上の引張強さと優れた耐二次加工脆性とを同時に具備させることが可能であることを知見した。
【０００８】
さらに、発明者らは、化学成分を所定の範囲に調整した鋼板に、所定の条件下での熱処理およびめっき処理を施すことにより、該鋼板の組織が前記の複合組織となり、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造が可能であることも見出した。
【０００９】
本発明は、上記した知見に基づいてなされたものであり、その要旨は次のとおりである。
（１）鋼板の表面に、溶融亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板であって、該鋼板は、
Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下および
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するとともに、平均結晶粒径が１０μｍ以下であるフェライトおよび２０ｖｏｌ％以上のマルテンサイトと、その他の第二相とからなる複合組織を有する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板。
ここに、上記の溶融亜鉛めっき層として、合金化した溶融亜鉛めっき層を含むことは勿論である。
【００１０】
（２）上記（１）において、鋼板の成分として、さらに下記（ａ）〜（ｄ）群のうちから選ばれた１群または２群以上を含有する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板。
記
（ａ）ＣｒおよびＭｏのいずれか１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｂ）Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
（ｃ）Ｔｉ、ＮｂおよびＶのいずれか１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｄ）ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下
【００１１】
（３）
Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下および
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼板を、（Ａｃ３変態点−５０℃）以上の温度に５〜１２０ｓ保持した後、５℃／ｓ以上の速度で５００℃以下の温度まで冷却し、次いで鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成した後、５℃／ｓ以上の速度で３００℃まで冷却する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１２】
（４）
Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下および
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼板を、Ａｃ１変態点以上の温度に加熱保持した後、１０℃／ｓ以上の速度でＭｓ点以下の温度まで冷却し、さらに（Ａｃ３変態点−５０℃）〜Ａｃ３変態点の温度に５〜１２０ｓ保持した後、５℃／ｓ以上の速度で５００℃以下の温度まで冷却し、次いで鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成した後、５℃／ｓ以上の速度で３００℃まで冷却する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１３】
（５）上記（３）または（４）において、鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成した後、さらに４５０〜５５０℃の温度域まで再加熱して溶融亜鉛めっき層の合金化処理を施し、該合金化処理後に、５℃／ｓ以上の速度で３００℃まで冷却する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１４】
（６）上記（３）、（４）または（５）において、鋼板の成分として、さらに下記（ａ）〜（ｄ）群のうちから選ばれた１群または２群以上を含有する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
記
（ａ）ＣｒおよびＭｏのいずれか１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｂ）Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
（ｃ）Ｔｉ、ＮｂおよびＶのいずれか１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｄ）ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成要件毎に、詳しく説明する。
まず、本発明に用いる鋼板の成分組成の限定理由について説明する。
Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％
Ｃは、鋼の高強度化に必須の元素であり、マルテンサイトの生成に不可欠である。しかし、Ｃの含有量が０．０５ｍａｓｓ％未満では所望の高強度化が得られず、一方Ｃの含有量が０．２ｍａｓｓ％を超えると鋼の溶接性が低下する。このため、Ｃの含有量は０．０５〜０．２ｍａｓｓ％の範囲に限定する。
【００１６】
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満
Ｓｉは、固溶強化により鋼を強化する効果をもつ元素であり、この効果を得るためには０．０５ｍａｓｓ％以上の含有が必要である。しかし、Ｓｉの含有量が０．３ｍａｓｓ％以上になると、めっき性が顕著に劣化する。このため、Ｓｉの含有量は０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満の範囲に限定する。
【００１７】
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％
Ｍｎは、固溶強化により鋼を強化するとともに、鋼の焼入性を向上し、マルテンサイトの生成を促進する作用を有する。このような作用は、Ｍｎ含有量が１．０ｍａｓｓ％以上で認められる。一方、３．０ｍａｓｓ％を超えて含有しても効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できなくなり、製造コストの上昇を招くことになる。このため、Ｍｎの含有量は、１．０〜３．０ｍａｓｓ％の範囲に限定する。
【００１８】
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下
Ｐは、結晶粒界に偏析して鋼板の靱性を低下させる不純物元素であり、溶接性にも悪影響を与える。そのため、Ｐの含有量は０．０３ｍａｓｓ％以下の範囲に限定する。
【００１９】
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下
Ｓは、鋼中介在物を形成して鋼板の靱性や加工性を低下させる不純物元素であり、溶接性にも悪影響を与える。そのため、Ｓの含有量は０．００３ｍａｓｓ％以下の範囲に限定する。
【００２０】
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
Ａｌは、鋼の脱酸に有用な元素であり、その必要性に応じて、好ましくは０．０１ｍａｓｓ％以上で含有できる。しかし、含有量が０．１ｍａｓｓ％を超えると、脱酸に対する効果が飽和するだけでなく、鋼中介在物の増加による悪影響が生じやすくなる。そのため、Ａｌの含有量は０．１ｍａｓｓ％以下の範囲に限定する。
【００２１】
さらに、本発明の鋼板では、上記した化学成分に加え、必要に応じて下記に示す（ａ）〜（ｄ）群のうちの１群または２群以上を含有することが可能である。
記
（ａ）ＣｒおよびＭｏのいずれか１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｂ）Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
（ｃ）Ｔｉ、ＮｂおよびＶのいずれか１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｄ）ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下
【００２２】
（ａ）ＣｒおよびＭｏのいずれか１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
ＣｒおよびＭｏは、鋼の焼入性を向上し、マルテンサイト相の生成を促進する作用を有する元素である。このような作用は、ＣｒおよびＭｏのうちの１種または２種を合計で０．０５ｍａｓｓ％以上含有して認められる。一方、合計で１．０ｍａｓｓ％を超えて含有しても効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できず、経済的に不利となる。このため、ＣｒおよびＭｏのうちの１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％の範囲に限定する。なお、より好ましい範囲はＣｒおよびＭｏの１種または２種を合計で０．０５〜０．５ｍａｓｓ％である。
【００２３】
（ｂ）Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
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０．００３ｍａｓｓ％を超えると、効果が飽和するため、Ｂは０．００３ｍａｓｓ％以下に限定するのが好ましい。なお、より望ましい範囲は０．００１〜０．００２ｍａｓｓ％である。
【００２４】
（ｃ）Ｔｉ、ＮｂおよびＶのいずれか１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
Ｔｉ、ＮｂおよびＶは、鋼中に炭窒化物を形成し、鋼を析出強化により高強度化する作用とともに、結晶粒径を微細化する効果も有しており、必要に応じて含有できる。このような作用は、Ｔｉ、ＮｂおよびＶのうちから選ばれたいずれか１種または２種以上を合計で０．０５ｍａｓｓ％以上で添加することによって、認められる。一方、いずれか１種または２種以上を合計で１．０ｍａｓｓ％を超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できず、経済的に不利となる。このため、Ｔｉ、ＮｂおよびＶのうちのいずれか１種または２種以上の合計の含有量は、０．０５〜１．０ｍａｓｓ％の範囲に限定する。なお、より好ましい範囲は、０．０５〜０．２ｍａｓｓ％である。
【００２５】
（ｄ）ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下
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加工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いずれか１種または２種の合計が、０．０１ｍａｓｓ％を超えると飽和する。このため、ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下に限定する。なお、より好ましい範囲は０．００１〜０．００５ｍａｓｓ％である。
なお、本発明の鋼板において、上記した化学成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる。
【００２６】
さらに、本発明の鋼板は、上記した成分組成とともに、フェライト、マルテンサイトおよびその他の第二相からなる複合組織を有することが肝要である。
［フェライト］
フェライトは、鉄炭化物を含まない軟質な相であり、高い変形能を有し、鋼板の加工性を向上する作用を有する相である。本発明の鋼板は、このフェライトを主相とする。具体的には、５０ｖｏｌ％以上がフェライトであることが好ましい。
【００２７】
そして、フェライトの平均結晶粒径が細かいほど鋼板の耐二次加工脆性は改善し、特に、この効果は平均結晶粒径が１０μｍ以下の場合に顕著に得られるため、本発明におけるフェライトの平均結晶粒径は１０μｍ以下に限定する。なお、フェライト以外の相については、主相であるフェライトと同等以下の粒子径となるのが通常であるので、ここでは特に限定しない。
【００２８】
［マルテンサイト］
マルテンサイトは、非常に硬質な相であり、鋼板の高強度化に寄与する相である。ただし、鋼板の引張強さを９８０ＭＰａ以上とするには、２０ｖｏｌ％以上のマルテンサイトを含むミクロ組織を有する鋼板にする必要がある。このため、本発明における複合組織中のマルテンサイト量は２０ｖｏｌ％以上に限定する。なお、鋼板の加工性低下を避けるためには、４０ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。
【００２９】
［その他の第二相］
本発明における、「その他の第二相」とは、ベイナイト、パーライトおよび焼戻マルテンサイトのいずれか、あるいはその複数の相を指す。かような第二相はマルテンサイトほど硬質ではなく、主相であるフェライトとの硬度差が小さいため、鋼板の強度を上昇させつつ鋼板の加工性を向上させるのに有利な相であり、５〜２０ｖｏｌ％にすることが好ましい。なお、上記焼戻マルテンサイトとは、ラス状のマルテンサイトを（Ａｃ１変態点〜Ａｃ３変態点）の温度域に短時間加熱した後に得られる相であり、フェライト地にマルテンサイトもしくは炭化物がラス状の形態を引き継いで層状に形成された相をいう。
【００３０】
本発明の高張力溶融亜鉛めっき鋼板は、前記の化学組成および前記の複合組織を有する鋼板の表層に、溶融亜鉛めっき層または合金化溶融亜鉛めっき層を形成したものである。ここで、めっき層の目付量は、使用部位による耐食性要求により適宜選択すればよく、特に限定する必要はない。ちなみに、自動車用部品に使用される鋼板では、めっき層の目付量は、鋼板の片面あたり３０〜１２０ｇ／ｍ２とするのが好ましい。
【００３１】
次に、以上の本発明に従う高張力溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法について説明する。
まず、前記した限定範囲内の化学組成を有する鋼片を溶製し、この種鋼板の一般に従って、鋳造、次いで熱間圧延し、あるいはさらに冷間圧延して、鋼板とする。また、必要に応じて酸洗あるいは焼鈍等の工程を加えることができる。
【００３２】
次いで、本発明に従う成分組成を有する鋼板を、（Ａｃ３変態点−５０℃）以上の温度に５〜１２０ｓ保持した後、５００℃以下の温度まで５℃／ｓ以上の速度で冷却する。このとき、保持温度が（Ａｃ３変態点−５０）℃未満、あるいは保持時間が５ｓ未満では、冷却後に得られるマルテンサイト量が不足する。一方、保持時間が１２０ｓを超えると、結晶粒が粗大化し、所望の粒径のフェライトが得られない。また、冷却速度が５℃／ｓ未満の場合には、第二相の大部分がパーライトあるいはベイナイトとなって、所望量のマルテンサイトを含む組織とすることができない。
なお、鋼板の形状を良好に保つためには、冷却速度は１００℃／ｓ以下とするのが望ましい。さらに、保持温度はＡｃ３変態点以下とすることが好ましい。
【００３３】
また、本発明では、上記の加熱そして冷却する熱処理工程を、次に示す一次工程と二次工程とを併せた熱処理にて代替することも可能である。この場合には、溶融亜鉛めっき処理後の鋼板のミクロ組織に焼戻しマルテンサイトが含まれることになる。
［一次工程］
一次工程では、鋼板をＡｃ１変態以上の温度に加熱保持した後、Ｍｓ点以下の温度まで１０℃／ｓ以上の速度で急冷する。この一次工程により、鋼板中にラス状のマルテンサイトが生成される。このときの加熱保持温度がＡｃ１変態点未満の場合には、マルテンサイトが生成しない。また、冷却速度が１０℃／ｓ未満の場合には、ラス状のマルテンサイトが得られない。なお、溶融亜鉛めっき工程後に所望のミクロ組織を得やすくするためには、加熱温度は（Ａｃ３変態点−５０℃）以下、そして保持時間は１２０ｓ以下とするのが望ましい。
【００３４】
［二次工程］
次に、二次工程では、一次工程にてラス状マルテンサイトを生成させた鋼板を、（Ａｃ３変態点−５０℃）〜Ａｃ３変態点の温度で５〜１２０ｓ保持した後、５００℃以下の温度まで５℃／ｓ以上の速度で冷却する。このとき、保持温度が（Ａｃ３変態点−５０）℃未満、あるいは保持時間が５ｓ未満では、冷却後に新たに生成するマルテンサイト量が不足する。一方、保持時間が１２０ｓを超えると、結晶粒が粗大化し、所望の粒径のフェライトが得られない。また、冷却速度が５℃／ｓ未満の場合には、冷却後に所望量のマルテンサイトを含む組織とすることができない。
なお、鋼板の形状を良好に保つためには、冷却速度は１００℃／ｓ以下とするのが望ましい。また、保持温度はＡｃ３変態点以下とするのが好ましい。
【００３５】
その後の溶融亜鉛めっき処理では、鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、５℃／ｓ以上の冷却速度で３００℃まで冷却する。溶融亜鉛めっき処理は、通常、連続溶融亜鉛めっきラインで行われている処理条件でよく、特に限定する必要はない。しかし、極端な高温域でめっき処理を施すと、必要なマルテンサイト量の確保が困難となる。このため、５００℃以下でのめっき処理とするのが好ましい。また、めっき処理後の冷却速度が極端に小さいときにも、必要なマルテンサイト量の確保が困難になる。このため、めっき後から３００℃までの温度範囲における冷却速度は５℃／ｓ以上に限定する。より好ましくは、５０℃／ｓ以下である。
なお、めっき処理後、必要に応じて目付量調整のためのワイピングを行ってもよいのはいうまでもない。
【００３６】
また、溶融亜鉛めっき処理後、めっき層の合金化処理を施してもよい。この合金化処理では、溶融亜鉛めっき処理後の鋼板を４５０〜５５０℃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。合金化処理後は、５℃／ｓ以上の冷却速度で３００℃まで冷却する。高温での合金化は、必要なマルテンサイト量の確保が困難となり、鋼板の延性が低下する。このため、合金化温度の上限は５５０℃に限定する。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。このため、合金化温度の下限は４５０℃とする。
【００３７】
また、合金化処理後の冷却速度が極端に小さい場合には、必要なマルテンサイトの確保が困難になる。このため、合金化処理後から３００℃までの温度範囲における冷却速度を５℃／ｓ以上に限定する。
【００３８】
なお、めっき処理後あるいは合金化処理後の鋼板には、形状矯正や表面粗さ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等不都合はない。
【００３９】
【実施例】
表１に示す成分を有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる、鋼を転炉にて溶製し、連続鋳造法にて鋳片とした。得られた鋳片を板厚２．６ｍｍまで熱間圧延し、次いで酸洗した後、冷間圧延により板厚１．４ｍｍの鋼板に仕上げた。なお、表１に示した化学成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。
【００４０】
次いで、これらの冷延鋼板に、表２および表３に示す条件にて、加熱そして冷却による熱処理および溶融亜鉛めっき処理を施した。また、一部については亜鉛めっき層の合金化処理をさらに施した。
【００４１】
ここで、溶融亜鉛めっき処理は、浴温４７５℃のめっき槽に鋼板を浸潰して行い、浸漬した鋼板を引き上げた後、片面当たりの目付量が５０ｇ／ｍ２となるように、ガスワイピングにより目付量を調整した。亜鉛めっき層の合金化処理を行う場合には、ワイピング処理の後、１０℃／ｓの加熱速度で５００℃まで昇温して合金化処理した。合金化処理時の保持時間は、めっき層中の鉄含有率が９〜１１ｍａｓｓ％となるように調整した。
【００４２】
かくして得られた溶融亜鉛めっき鋼板について、そのミクロ組織、引張特性および耐二次加工脆性を調査した。
すなわち、鋼板のミクロ組織は、鋼板の圧延方向断面を光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡にて観察することにより調査した。そして、フェライト粒径は、ＪＩＳ Ｚ Ｏ５５２に規定に準拠してフェライトの結晶粒度を測定し、それを平均結晶粒径に換算した。鋼板中のマルテンサイト体積率は、倍率１０００〜５０００倍の断面組織写真を用いて、任意に設定した正方形領域内に存在するマルテンサイト相の占有面積率を画像解析により求め、これをマルテンサイトの体積率とした。フェライトの体積率も同様に求め、残部をその他の第二相とした。
【００４３】
また、鋼板の引張特性は、鋼板より圧延直角方向に採取したＪＩＳ Ｚ ２２０４に規定の５号試験片を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠して引張強さ（ＴＳ）および破断伸び（Ｅｌ）を測定した。
【００４４】
鋼板の耐二次加工脆性は、以下の方法で調査した。
まず、鋼板より５０ｍｍφの試験片を採取し、３３ｍｍφおよび２７ｍｍφの円筒ポンチにて二段階に分けてカップ成形する。得られたカップの縁をカップの深さが２５ｍｍとなる位置で切断した後、種々の温度に１０分間以上保持してから試験台に横向きに置き、この上に重量５ｋｇの重錘を８０ｃｍの高さから落下させる。このとき、重錘を落下させても割れが発生しない最低の温度を脆性遷移温度とし、この温度の高低を耐二次加工脆性の指標とした。
【００４５】
以上の調査結果を表４に示す。表４から、本発明に適合する溶融亜鉛めっき鋼板は、９８０ＭＰａ以上の引張強さ（ＴＳ）を有し、かつ脆性遷移温度が−８０℃以下である、耐二次加工脆性に優れた引張強さが９８０ＭＰａ級の高張力溶融亜鉛めっき鋼板となっていることがわかる。
【００４６】
一方、本発明の範囲を外れる比較例の場合は、９８０ＭＰａ以上の引張強さ（ＴＳ）と−８０℃以下の脆性遷移温度を両立するものはなく、耐二次加工脆性に優れた引張強さが９８０ＭＰａ級の高張力溶融亜鉛めっき鋼板は得られていなかった。
【００４７】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
本発明によれば、非常に優れた耐二次加工脆性を有し、しかも自動車部品に代表される成形品素材として好適な引張強さが９８０ＭＰａ級の高張力亜鉛めっき鋼板を得ることができ、産業上格段の効果を奏する。
Claims (6)
- 鋼板の表面に、溶融亜鉛めっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板であって、該鋼板は、
Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下および
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するとともに、平均結晶粒径が１０μｍ以下であるフェライトおよび２０ｖｏｌ％以上のマルテンサイトと、その他の第二相とからなる複合組織を有する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板。 - 請求項１において、鋼板の成分として、さらに下記（ａ）〜（ｄ）群のうちから選ばれた１群または２群以上を含有する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板。
記
（ａ）ＣｒおよびＭｏのいずれか１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｂ）Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
（ｃ）Ｔｉ、ＮｂおよびＶのいずれか１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｄ）ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下 - Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下および
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼板を、（Ａｃ３変態点−５０℃）以上の温度に５〜１２０ｓ保持した後、５℃／ｓ以上の速度で５００℃以下の温度まで冷却し、次いで鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成した後、５℃／ｓ以上の速度で３００℃まで冷却する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - Ｃ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満、
Ｍｎ：１．０〜３．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．０３ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下および
Ａｌ：０．１ｍａｓｓ％以下
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼板を、Ａｃ１変態点以上の温度に加熱保持した後、１０℃／ｓ以上の速度でＭｓ点以下の温度まで冷却し、さらに（Ａｃ３変態点−５０℃）〜Ａｃ３変態点の温度に５〜１２０ｓ保持した後、５℃／ｓ以上の速度で５００℃以下の温度まで冷却し、次いで鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成した後、５℃／ｓ以上の速度で３００℃まで冷却する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 請求項３または４において、鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成した後、さらに４５０〜５５０℃の温度域まで再加熱して溶融亜鉛めっき層の合金化処理を施し、該合金化処理後に、５℃／ｓ以上の速度で３００℃まで冷却する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 請求項３、４または５において、鋼板の成分として、さらに下記（ａ）〜（ｄ）群のうちから選ばれた１群または２群以上を含有する、耐二次加工脆性に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
記
（ａ）ＣｒおよびＭｏのいずれか１種または２種を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｂ）Ｂ：０．００３ｍａｓｓ％以下
（ｃ）Ｔｉ、ＮｂおよびＶのいずれか１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０ｍａｓｓ％
（ｄ）ＣａおよびＲＥＭのいずれか１種または２種を合計で０．０１ｍａｓｓ％以下
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