JP2010059510A - 表面外観とめっき密着性に優れる高強度溶融亜鉛めっき鋼板及び高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
表面外観とめっき密着性に優れる高強度溶融亜鉛めっき鋼板及び高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 Download PDFInfo
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- Coating With Molten Metal (AREA)
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Abstract
【解決手段】mass%で、C:0.05〜0.30%、Si:0.1〜3.0%、Mn:0.5〜3.0%、Al:0.01〜3.0%、S:0.001〜0.01%、P:0.001〜0.1%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼板を、H2:1〜50vol%を含み露点が0℃以下の雰囲気中で鋼板を600〜850℃の範囲内の温度になるように加熱する第1加熱工程、次にO2:0.01〜20vol%、H2O:1〜50vol%を含有する雰囲気中で鋼板を400〜850℃の範囲内の温度になるように加熱する第2加熱工程、次にH2:1〜50vol%を含み露点が0℃以下の雰囲気中で鋼板を750〜900℃の範囲内の温度になるように加熱する第3加熱工程を行った後、溶融亜鉛めっきを施す。
【選択図】なし
Description
また、溶融めっきに先立って硫黄または硫黄化合物をS量として0.1〜1000mg/m2付着させた後、予熱工程を弱酸化性雰囲気で行い、その後水素を含む非酸化性雰囲気中で焼鈍する方法が開示されている。(例えば特許文献2)
また、鋼板を焼鈍後に酸洗を行うことで表面の酸化物を除去し、その後、再び焼鈍し溶融亜鉛めっきを行う方法が提案されている。(例えば特許文献3)
特許文献1に記載の技術は予め酸化性雰囲気中で加熱して鋼板表面に酸化鉄を形成することによって、還元焼鈍時におけるSiの表面濃化を抑制しようとするものである。しかしながら、一般に知られているように、鋼中のSi濃度の増加に伴い鋼板表面における酸化速度が大きく低下するため、鋼中Si濃度の高い鋼板については、特許文献1に開示の酸化手段だけでは十分な酸化が進行せず、Siの表面濃化を抑制するために必要な量の酸化鉄を得ることは難しい。
Cはオーステナイト相を安定化させる元素であり、鋼板の強度を上昇させるために必要な元素である。C量が0.05%未満では、強度の確保が困難であり、C量が0.30%を超えると、溶接性が低下する。従って、C量は0.05〜0.30%の範囲内とする。
Siは、フェライト相中の固溶Cをオーステナイト相中に濃化させ、鋼の焼戻し軟化抵抗を高めることにより鋼板の成形性を向上させる作用を有している。その効果を得るためには0.1%以上の含有量が必要である。一方、Siは鋼板の酸化を抑制する効果があり、含有量が3.0%を超えると後述する本発明の製造工程を適用しても、酸化皮膜の生成抑制が困難であるため、めっき密着性が十分に改善されない。従って、Si量は0.1〜3.0%の範囲内とする。
Mnは、焼入れ性を高め鋼板の強度を高めるために有用な元素である。その効果は、0.5%未満では得られない。一方、含有量が3.0%を超えるとMnの偏析が生じ、加工性が低下する。従って、Mn量は0.5〜3.0%の範囲内とする。
AlはSiと補完的に添加される元素であり、0.01%以上含有させることが好ましい。しかしながら、Al量が3.0%を超えると溶接性や強度延性バランスの確保に悪影響を及ぼす。従って、Al量は0.01〜3.0%の範囲内とする。
Sは鋼に不可避的に含有される元素であり、冷間圧延後に板状の介在物MnSを生成することにより、成形性を低下させる。S量が0.01%まではMnSは生成しないが、過度の低減は製鋼工程における脱硫コストの増加を伴う。従って、S量は0.001〜0.01%の範囲内とする。
Pは鋼に不可避的に含有される元素であり、強度向上に寄与する元素である。その反面、溶接性を低下させる元素でもあり、P量が0.1%を超えるとその影響が顕著に現れる。また一方で、過度のP低減は製鋼工程における製造コストの増加を伴う。従って、P量は0.001〜0.1%の範囲内とする。
Crは鋼の焼入れ性向上に有効な元素であり、この効果を得るためには、0.1%を超える添加を必要とする。また、Crはフェライト相を固溶強化し、マルテンサイト相とフェライト相の硬度さを低減して、成形性の向上に有効に寄与する。しかしながら、Cr量が1.0%を超えるとこの効果は飽和し、むしろ表面品質を著しく劣化させる。従って、Cr量は0.1〜1.0%の範囲内とする。
Moは、鋼の焼入れ性向上に有効な元素であると共に、焼戻し二次硬化を発現させる元素でもある。この効果を得るためには0.1%以上の添加を必要とする。しかしながら、Mo量が1.0%超えると、この効果は飽和し、コストアップの要因となる。従って、Mo量は0.1〜1.0%の範囲内とする。
Tiは鋼中でCまたはNと微細炭化物や微細窒化物を形成することにより、焼鈍後の組織の細粒化および析出強化の付与に有効に作用する。この効果を得るためには0.01%以上の添加が必要である。しかしながらTi量が0.1%を超えるとこの効果が飽和する。従って、Ti量は0.01〜0.1%の範囲内とする。
Nbは、固溶強化または析出強化により強度の向上に寄与する元素である。この効果を得るためには0.01%以上の添加を必要とする。しかしながら、0.1%を超えて含有されると、フェライトの延性を低下させ、加工性が低下する。従って、Nb量は0.01〜0.1%の範囲内とする。
Bは焼入れ性を高め、焼鈍冷却中のフェライトの生成を抑制し、所望のマルテンサイト量を得るのに必要である。この効果を得るためには、B量は0.0005%以上添加する必要があるが、0.0050%を超えるとこの効果は飽和する。従って、B量は0.0005〜0.0050%の範囲内とする。
第1加熱工程: H2:1〜50%を含み露点が0℃以下の雰囲気中で、鋼板を600〜850℃の温度になるように加熱
第2加熱工程: O2:0.01〜20%、H2O:1〜50%を含有する雰囲気中で、鋼板を400〜850℃の温度になるように加熱
第3加熱工程: H2:1〜50%を含み露点が0℃以下の雰囲気中で、鋼板を750〜900の温度になるように加熱
第1加熱工程は、鋼板表面での過度のSiO2の生成の抑制とSi−Mn酸化物の形成のために行う。雰囲気はH2が1%以上50%以下、露点は0℃未満とする。H2が1%未満ではSiが酸化物を生成せず、Alが表面酸化物を形成する。酸化物を形成しなかったSiは、続く第2加熱工程でSiO2を形成するため、Feの酸化が抑制され、その結果、不めっきが発生する。一方、H2が50%以上では第1加熱工程で表面に過度のSiO2が生成するため、続く第2加熱工程でFeの酸化が抑制され、不めっきが発生する。また、加湿コストから露点は0℃以下が好ましい。
第2加熱工程は、鋼板を積極的に酸化させて、鋼板表面にFe酸化物を生成させるために行う。よって、O2は酸化を行うのに十分な量が必要であり0.01%以上とする。また、経済的な理由から大気レベルの20%以下が好ましい。H2Oは酸化を促進するために1%以上とする。また、加湿コストを考えて50%以下が好ましい。第2加熱工程で加熱された鋼板の温度が400℃未満では酸化しにくく、850℃を超えると酸化しすぎて第3加熱工程で炉内ロールでのピックアップにより押し疵が発生するようになるので鋼板温度が400℃以上850℃以下の範囲内の温度になるように鋼板を加熱する。
第3加熱工程は、第2加熱工程に引き続いて行われ、還元処理を行う。そのため、第3加熱工程の雰囲気はH2が1%以上50%以下、露点は0℃以下とする。H2が1%未満、露点が0℃超になると第2加熱工程で生成した酸化鉄が還元されにくいため、第2加熱工程においてめっき密着性を確保するのに十分な酸化鉄や内部酸化物、窒化物が生成しても、かえってめっき性が劣化するようになる。また、H2が50%を超えるとコストアップにつながる。露点が−60℃未満では工業的に実施が困難であるため、露点は−60℃以上が好ましい。
不めっきや押し疵などの外観不良の有無を目視にて判断し、外観不良がない場合には良好(○)、外観不良がわずかにあるがおおむね良好である場合にはおおむね良好(△)、外観不良がある場合には(×)と判定した。
合金化溶融亜鉛鍍金鋼板のめっき密着性は、耐パウダリング性を評価した。具体的には、合金化溶融亜鉛めっき鋼板にセロテープ(登録商標)を貼り、テープ面を90度曲げ、曲げ戻しをした時の単位長さ当りの剥離量を、蛍光X線によるZnカウント数として測定し、下記基準に照らしてランク1、2のものを特に良好(○)、良好(△)、3以上のものを不良(×)として評価した。
蛍光X線カウント数 ランク
0〜500未満 :1 (良)
500〜1000未満 :2
1000〜2000未満:3
2000〜3000未満:4
3000以上 :5 (劣)
合金化していない溶融亜鉛めっき鋼板については、ボールインパクト試験を行い、加工部をセロテープ(登録商標)剥離し、めっき層剥離の有無を目視判定することでめっき密着性を評価した。
○:めっき層の剥離なし
×:めっき層が剥離
Claims (6)
- 化学成分として、mass%で、C:0.05〜0.30%、Si:0.1〜3.0%、Mn:0.5〜3.0%、Al:0.01〜3.0%、S:0.001〜0.01%、P:0.001〜0.1%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼板に溶融亜鉛めっきを施すに際し、H2:1〜50vol%を含み露点が0℃以下の雰囲気中で鋼板を600〜850℃の範囲内の温度になるように加熱する第1加熱工程、次にO2:0.01〜20vol%、H2O:1〜50vol%を含有する雰囲気中で鋼板を400〜850℃の範囲内の温度になるように加熱する第2加熱工程、次にH2:1〜50vol%を含み露点が0℃以下の雰囲気中で鋼板を750〜900℃の範囲内の温度になるように加熱する第3加熱工程を行った後、溶融亜鉛めっき処理を施すことを特徴とする表面外観とめっき密着性に優れる高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 請求項1記載の鋼板は、化学成分として、さらに、mass%で、Cr:0.1〜1.0%、Mo:0.1〜1.0%、Ti:0.01〜0.1%、Nb:0.01〜0.1%およびB:0.0005〜0.0050%から選ばれた1または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の表面外観とめっき密着性に優れる高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記第2加熱工程は、前段は、O2:0.1〜20vol%、H2O:1〜50vol%を含有する雰囲気中で鋼板を400〜750℃の範囲内の温度になるように加熱し、後段は、O2:0.01vol%〜0.1vol%未満、H2O:1〜20vol%以下を含有する雰囲気中で鋼板を600〜850℃の範囲内の温度になるように加熱する(但し、後段の温度は前段の温度より高温である。)ことを特徴とする請求項1または2に記載の表面外観とめっき密着性に優れる高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記第2加熱工程は、前段は、直火炉または無酸化炉により、空気比が1以上1.35以下の条件で行い、後段は直火炉または無酸化炉により、空気比が1未満の条件で行うことを特徴とする請求項3に記載の表面外観とめっき密着性に優れる高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記第1加熱工程後の鋼板表面のSiO2被覆率が30%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の表面外観とめっき密着性に優れる高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかの項に記載の方法で高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造した後、更に合金化処理を行うことを特徴とする表面外観とめっき密着性に優れる高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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