JP2007246951A - 成形性、化成処理性および塗装後耐食性に優れた高強度冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、C:0.05〜0.25、Si:0.8〜3.0、Mn:0.5〜3.0、P:0.05以下、S:0.01以下、Al:0.06以下、残部Fe及び不可避的不純物からなり、体積率で、フェライト30%以上、残留オーステナイト2%以上、ベイナイト及び/又はマルテンサイトを合計3〜50%を含む組織を有し、以下の式(1)で定義される鋼板表面のSi量Cs(Si)が2.5%以下で、鋼板表面にP量に換算して0.1〜100mg/m2のP化合物が存在している成形性、化成処理性及び塗装後耐食性に優れた高強度冷延鋼板;Cs(Si)=Cb(Si)×[Rs(Si/Fe)/Rb(Si/Fe)]・・・(1) ここで、Cb(Si)は鋼中のSi量を、Rs(Si/Fe)は鋼板表面から50nmの深さまでのSiとFeのGDSカウント積算値比を、Rb(Si/Fe)は鋼中のSiとFeのGDSカウント比を表す。
【選択図】なし
Description
Cs(Si)=Cb(Si)×[Rs(Si/Fe)/Rb(Si/Fe)] ・・・(1)
ここで、Cb(Si)は鋼中のSi量を、Rs(Si/Fe)は鋼板表面から50nmの深さまでのSiとFeのGDSカウント積算値比を、Rb(Si/Fe)は鋼中のSiとFeのGDSカウント比を表す。
C: Cは、鋼の高強度化に必須の元素であり、さらにTRIP(変態誘起塑性:Transformation Induced Plasticity)効果を有する残留オーステナイト、ベイナイト、マルテンサイトの生成に不可欠の元素である。しかし、C量が0.05%未満では所望の高強度化が得られず、0.25%を超えると溶接性の低下を招く。このため、C量は0.05〜0.25%、好ましくは0.10〜0.20%に限定する。
優れた成形性、具体的には23000MPa・%以上のTS×Elを得るには、上記の成分に加えて、次の理由により、体積率で、フェライトを30%以上、残留オーステナイトを2%以上、ベイナイトおよび/またはマルテンサイトを合計で3〜50%を含む組織とする必要がある。
電着塗装後にカッターで素地の鋼板まで達する傷を入れ、塩温水(5%食塩水、60℃)中に240時間浸漬する塩温水浸漬試験、または乾燥-湿潤を繰り返す複合サイクル腐食試験ような劣悪な環境下にさらされた場合、上記の式(1)で定義されるCs(Si)が2.5%を超えるとカット部から塗膜剥離が大きく発生し、塗装後耐食性が著しく低下することを、本発明者らは見出した。このような塗装後耐食性の低下は、電着塗装の下地処理として行われるリン酸亜鉛処理において、鋼板表面のSiが鋼板のエッチングを阻害して健全な化成処理皮膜の形成を阻害するためと考えられる。したがって、塗装後耐食性を改善するには、Cs(Si)を2.5%以下、好ましくは2.2%以下とする必要がある。
鋼板表面には、化成処理によってリン酸塩皮膜が形成されるが、このとき、リン酸亜鉛結晶が緻密に生成するためには、リン酸亜鉛結晶核が化成処理初期段階で微細に数多く生成することが重要である。このリン酸亜鉛結晶核の生成は鋼板表面に存在するセメンタイトや硫化物などのカソードサイトを起点に起こっていると考えられている。一方、焼鈍時に鋼板表面に形成されたSi酸化物は鋼板のエッチングを阻害し、化成処理性を劣化させるため、事前に酸洗処理で取り除く必要があるが、酸洗によって鋼板表面に存在しているセメンタイトや硫化物などのカソードサイトも同時に溶解除去され、リン酸亜鉛結晶核の数が少なくなる。そのため、皮膜結晶の粗大化、スケ発生などが起こり、酸洗処理のみでは良好な化成処理性が得られず、塗装後耐食性が低下してしまう。
本発明の高強度冷延鋼板の製造方法の一例を上述したが、以下に上記の製造方法例における各条件の限定理由を説明する。なお、本発明鋼板の製造方法は、上記例に限定されるものではない。
また、2相域に加熱後直ちに冷却すると残留オーステナイトが得られないため、焼鈍温度で30s以上保持する必要がある。しかし、長時間保持するとフェライト粒径が粗大化し、成形性が劣化するおそれがあるため、保持時間は300s以内とすることが好ましい。
あらかじめ蛍光X線のPカウントとP量の検量線を作成しておき、鋼板の蛍光X線のPカウント値から算出した。
上述したように、Rs(Si/Fe)とRb(Si/Fe)をGDS分析により測定し、上記の式(1)を用いて算出した。
鋼板の圧延方向断面を光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより調査した。倍率1000倍の断面組織写真を用いて、画像解析により任意に設定した写真上で100mm四方の正方領域内に存在するフェライト、ベイナイト/マルテンサイトの占有面積率を求め、それぞれの体積率とした。また、残留オーステナイト量は、鋼板の板厚方向の1/4まで研磨し、X線回折強度の測定により求めた。入射X線にはMoKα線を使用し、残留オーステナイトの{111}、{200}、{220}、{311}各面のX線回折強度比を求め、これらから残留オーステナイトの体積率を求めた。
圧延方向に直角方向に採取したJIS Z 2201に規定の5号試験片を用いて、JIS Z 2241に規定の方法に準拠して、YS、TS、Elを測定した。また、降伏比YR(=YS/TS)、強度-延性バランスTS×Elを計算した。
化成処理は、日本ペイント社製の脱脂剤;サーフクリーナーEC90、表面調整剤;サーフファイン5N-10、化成処理剤;サーフダインSD2800を用い、それぞれの温度や濃度条件は標準条件とより劣悪な条件で実施した。標準条件の1例として、脱脂工程は、濃度16g/l、処理温度42〜44℃、処理時間120s、スプレー脱脂、表面調整工程は、全アルカリ度1.5〜2.5ポイント、温度は20〜25℃、処理時間30s、浸漬、化成処理工程は、全酸度21〜24ポイント、遊離酸度0.7〜0.9ポイント、促進剤濃度2.8〜3.5ポイント、処理温度44℃、処理時間120sとした。劣悪条件としては、化成処理工程での処理温度を38℃に低下させた。その後、日本ペイント社製の電着塗料;V-50を使用して電着塗装を行った。化成処理皮膜の付着量は2〜2.5g/m2、電着塗装は膜厚25μmを狙いとした。
塩温水浸漬試験:化成処理、電着塗装を施した試料にカッターでカット疵(長さ:45mm)を付与し、60℃の5%NaCl溶液に240h浸漬後、水洗、乾燥し、カット疵部について粘着テープを貼り付けた後にはがすテープ剥離を行い、カット疵部左右の最大剥離全幅を測定した。最大剥離全幅が5.0mm以下であれば、耐塩温水密着性は良好といえる。
塩水噴霧試験(SST):化成処理、電着塗装を施した試料のカッターでクロスカット疵を付与し、5%NaCl溶液を使用し、JIS Z 2371に従い、1000hの塩水噴霧を行ったあと、クロスカット疵部をテープ剥離した時のクロスカット左右を合わせた最大剥離全幅を測定した。最大剥離全幅が4.0mm以下であれば、SSTは良好といえる。
複合サイクル腐食試験(CCT):化成処理、電着塗装を施した試料にカッターにてクロスカット疵を付与し、塩水噴霧(5%NaCl:35℃-98%RH)2h→乾燥(60℃-30%RH)2h→湿潤(50℃-95%RH)2hを1サイクルとして90サイクルの繰返し試験後、水洗、乾燥し、カット疵部についてテープ剥離を行い、カット疵部左右の最大剥離幅を測定した。最大剥離全幅が6.0mm以下であれば、複合サイクル耐食性は良好といえる。
Claims (5)
- 質量%で、C:0.05〜0.25%、Si:0.8〜3.0%、Mn:0.5〜3.0%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Al:0.06%以下、残部Feおよび不可避的不純物からなり、体積率で、フェライトを30%以上、残留オーステナイトを2%以上、ベイナイトおよび/またはマルテンサイトを合計で3〜50%を含む組織を有し、かつ以下の式(1)で定義される鋼板表面のSi量Cs(Si)が2.5%以下で、鋼板表面にP量に換算して0.1〜100mg/m2のP化合物が存在していることを特徴とする成形性、化成処理性および塗装後耐食性に優れた高強度冷延鋼板;
Cs(Si)=Cb(Si)×[Rs(Si/Fe)/Rb(Si/Fe)] ・・・(1)
ここで、Cb(Si)は鋼中のSi量を、Rs(Si/Fe)は鋼板表面から50nmの深さまでのSiとFeのGDSカウント積算値比を、Rb(Si/Fe)は鋼中のSiとFeのGDSカウント比を表す。 - 上記組成に加え、さらに、質量%で、Ti:0.005〜0.3%、Nb:0.005〜0.3%、V:0.005〜0.3%のうちから選ばれた少なくとも1種の元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の成形性、化成処理性および塗装後耐食性に優れた高強度冷延鋼板。
- 上記組成に加え、さらに、質量%で、Mo:0.005〜0.3%を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の成形性、化成処理性および塗装後耐食性に優れた高強度冷延鋼板。
- 上記組成に加え、さらに、質量%で、Ca:0.001〜0.1%、REM:0.001〜0.1%のうちから選ばれた少なくとも1種の元素を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の成形性、化成処理性および塗装後耐食性に優れた高強度冷延鋼板。
- 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の組成を有する鋼スラブを、1170℃以下の温度に加熱後、熱間圧延を行い熱延鋼板とし、ついで該熱延鋼板を30〜60%の圧下率で冷間圧延した後、700℃以上の温度に加熱し30s以上保持した後、300〜480℃の温度まで10℃/s以上の平均冷却速度で冷却し、その温度で60〜600s保持した後、冷却し、上記式(1)のCs(Si)が2.5%以下となるように酸洗後、さらに鋼板表面にP量に換算して0.1〜100mg/m2のP化合物が存在するようにP化合物の溶解した水溶液に接触させることを特徴とする成形性、化成処理性および塗装後耐食性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
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