JP2010502845A - 機械的性質及び表面品質の優れた高強度亜鉛メッキ鋼板及びその製造方法 - Google Patents

機械的性質及び表面品質の優れた高強度亜鉛メッキ鋼板及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】車両の内外板用及び構造用として主に使う、機械的な性質及び表面品質に優れた高強度亜鉛メッキ薄層鋼板を提供する。
【解決手段】重量％で、Ｃ：０．０１〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：０．２〜４．０％、Ｐ：０．００１〜０．１％、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜１．５％、Ｎ：０．００１〜０．０３％、Ｂ：０．０００２〜０．００５％、Ｃｒ：０．０１〜２．０％、Ｍｏ：０．００５〜０．５％、及びＳｂ：０．００５〜０．１％を含み残部がＦｅ及びその他の不可避な不純物で組成され、その成分が次の関係式
５≦（７Ｍｎ＋４Ｓｉ＋２Ａｌ＋１８Ｂ）/（４Ｃ＋３Ｐ＋２０Ｓｂ）≦１８
を満たし、表面の酸化物層の厚さが１μｍ以下である鋼板。
【選択図】 なし

Description

本発明は、主として車両の内装、外装、及び構造用に使われる、機械的性質及び表面品質に優れた高強度ＤＰ（Ｄｕａｌ Ｐｈａｓｅ）鋼に係り、より詳しくは、従来の高強度ＤＰ鋼より製造が容易で、より優れた表面品質及び機械的な特性を有する高強度亜鉛メッキ鋼板及びその製造方法に関する。
最近の自動車用成形品が複雑化、集積化する傾向により、自動車用鋼板は、より高い成形性を有することが要求される。一方、よく知られたように、自動車用鋼板は、自動車の有用性を向上させるために、加工脆性及び溶接部の疲労特性に優れていなければならない。更に、自動車用鋼板は、美麗さでも満足できるメッキ表面を持たなければならない。
一般に、鋼板の成形性及び強度を上げるためには、鋼板を製造するのにケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）のような材質強化成分を添加する。しかしながら、これらの成分の大部分は鉄（Ｆｅ）より強い酸素親和性を有する成分であるため、冷延焼鈍工程中に酸化物の表面濃縮を起こす。
このような酸化物の表面濃縮は、メッキ剥がれなどのメッキ品質の低下が生じることがある。また、表面濃縮物が粗いものであれば、連続焼鈍炉のハースロール（Ｈｅａｒｔｈ Ｒｏｌｌ）に付着してメッキ鋼板の表面にくぼみなどの欠陥を生じさせる要因となる。
上述のようなメッキ欠陥の問題を改善すべく、日本の高炉各社によって公知の深加工（ｄｅｅｐ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）用薄層鋼板の製造技術が開発された。
要約すれば、クロム（Ｃｒ）、アンチモン（Ｓｂ）、および錫（Ｓｎ）などの特定の成分を添加することにより、メッキ性能を向上させる方法が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、及び特許文献５を参照）。または冷延工程前に熱延コイルを予備酸化することによって、冷延焼鈍工程で表面濃縮物が生成するのを阻止する方法が示された（例えば特許文献６を参照）。しかし、これら方法は具体的な成分添加の効果が明確でなく、添加成分の冶金学的な挙動が明確に検証されていない。このため、この製造方法は不十分で加工性に欠けると考えられた。
更に、上記の従来技術の幾つかは、現在の一般的な熱延−冷延−連続焼鈍の設備では実施できない製造法であるため、実際に商業的な生産は行われていない。
特開２００２−１４６４７７号公報 特開２００１−６４７５０号公報 特開２００２−２９４３９７号公報 特開２００２−１５５３１７号公報 大韓民国出願番号第２００５−０１２８６６６号明細書 特開２００１−２８８５５０号公報
本発明は従来の問題点を改善するため行われたものであって、本発明の課題は、合金成分と熱延工程の巻取り温度を適切に制御することによって、優れた機械的性能と表面品質を有する高強度の亜鉛メッキ鋼板を従来の高強度ＤＰ鋼より容易に生産する方法を確立する方法を提供することにある。
上記の課題を達成するための本発明の機械的な性質及び表面品質に優れた高強度亜鉛メッキ鋼板は、重量％で、炭素（Ｃ）０．０１乃至０．２％、ケイ素（Ｓｉ）０．０１乃至１．５％、マンガン（Ｍｎ）０．２乃至４．０％、リン（Ｐ）０．００１乃至０．１％、硫黄（Ｓ）０．０３％以下、アルミニウム（Ａｌ）０．０１乃至１．５％、窒素（Ｎ）０．００１乃至０．０３％、ホウ素（Ｂ）０．０００２乃至０．００５％、クロム（Ｃｒ）０．０１乃至２．０％、モリブデン（Ｍｏ）０．００５乃至０．５％、アンチモン（Ｓｂ）０．００５乃至０．１％、及び残部の鉄（Ｆｅ）とその他の不可避な不純物とから成る組成を有し、該組成が下式（１）を満し、且つ表面に厚さが１μｍ以下の酸化物層を有することを特徴とする。
Figure 2010502845
また、本発明の機械的な性質及び表面品質に優れた高強度亜鉛メッキ鋼板の製造方法は、重量％で、炭素（Ｃ）０．０１乃至０．２％、ケイ素（Ｓｉ）０．０１乃至１．５％、マンガン（Ｍｎ）０．２乃至４．０％、リン（Ｐ）０．００１乃至０．１％、硫黄（Ｓ）０．０３％以下、アルミニウム（Ａｌ）０．０１乃至１．５％、窒素（Ｎ）０．００１乃至０．０３％、ホウ素（Ｂ）０．０００２乃至０．００５％、クロム（Ｃｒ）０．０１乃至２．０％、モリブデン（Ｍｏ）０．００５乃至０．５％、アンチモン（Ｓｂ）０．００５乃至０．１％、及び残部の鉄（Ｆｅ）とその他の不可避な不純物とから成る組成を有し、該組成が下式（１）を満たす鋼スラブを１１００℃乃至１２５０℃に再加熱する工程と、該鋼スラブを熱間圧延する工程と、下式（２）を満たす巻取り温度まで冷却する工程と、酸洗及び冷間圧延を実施する工程と、７００℃乃至８６０℃で焼鈍するする工程と、を含むことを特徴とする。
Figure 2010502845
本発明によると、優れた表面特性と共に優れた機械的な性質を有する高強度ＤＰ鋼の製造が可能である。
アンチモン（Ｓｂ）添加の有無による本発明鋼と比較例鋼の酸化物の形状を示す写真である。図１（ａ）は比較鋼１６であり、図１（ｂ）は発明鋼１１である。 本発明の鋼の表面に形成された酸化物のサイズ分布を表すグラフである。
以下、本発明の実施形態を詳しく説明する。
本発明者等は、従来の高強度ＤＰ鋼より製造が容易で、且つ優れた機械的な性質及び表面品質を有する高強度ＤＰ鋼の製造方法を研究を行った。その研究過程において、研究者等は、鋼の合金成分組成と熱間圧延の巻取り温度を適切に制御することとによって、鋼板表面の酸化物の粒子の直径の増大を制御することができ、それによって優れた表面品質を保証し機械的な性質を改善することができることを見出した。
以下、本発明に係る鋼の成分組成範囲を説明する。
炭素（Ｃ）の含量は０．０１乃至０．２％の範囲が好ましい。
炭素（Ｃ）は、鋼板の強度を増加させ、フェライトとマルテンサイトからなる複合組織を確保するのに非常に重要な成分である。炭素（Ｃ）の含量が０．０１％未満の場合、本発明で目標とする強度を確保することができない。一方、炭素（Ｃ）の含量が０．２％を超えると、引っ張り強度及び溶接性が低下する可能性が高くなる。よって、炭素（Ｃ）は０．０１乃至０．２％の量を加えることが好ましい。
ケイ素（Ｓｉ）の含量は０．０１乃至１．５％の範囲が好ましい。
ケイ素（Ｓｉ）は、鋼板の延性を低下させること無く強度を確保することができる有用な成分である。またケイ素（Ｓｉ）はフェライトを形成し、また未変態オーステナイトへの炭素（Ｃ）濃度を増加させることにより、マルテンサイトの形成を促進する。ケイ素（Ｓｉ）の含量が０．０１％未満の場合、上記の効果を示さない。一方、１．５％以上加えられたケイ素（Ｓｉ）は、表面特性と溶接性が低下する可能性が高くなる。よって、ケイ素（Ｓｉ）は０．０１乃至１．５％加えることが好ましい。
マンガン（Ｍｎ）の含量は０．２乃至４．０％の範囲が好ましい。
マンガン（Ｍｎ）は、固溶体を強化する効果が大きく、フェライトとマルテンサイトからなる複合組織の形成を促進する。マンガン（Ｍｎ）の添加量が０．２％未満の場合、高強度を実現する効果が十分でない。一方、４．０％以上加えられたマンガン（Ｍｎ）は、溶接性と熱間圧延性とを低下させる可能性が高くなる。よって、マンガン（Ｍｎ）は０．２乃至４％加えることが好ましい。
リン（Ｐ）の含量は０．００１乃至０．１％の範囲が好ましい。
リン（Ｐ）は、固溶体の強度を増加するためマンガン（Ｍｎ）と共に添加される代表的な成分である。リン（Ｐ）の添加量が０．００１％未満では所定の効果を得ることができない。一方、０．１％以上加えられたリン（Ｐ）は溶接性を減じ、連続鋳造の間に起こる中心偏析によって鋼の性質に大きな差異を生じさせる。従って、上記Ｐの含量は０．００１乃至０．１％に制限することが好ましい。
硫黄（Ｓ）の含量は０．０３％以下が好ましい。
硫黄（Ｓ）は鋼の製造時に不可避に含有される成分であるため、その上限を０．０３％以下に制限することが好ましい。
アルミニウム（Ａｌ）は０．０１乃至１．５％の範囲が好ましい。
アルミニウム（Ａｌ）は、一般的に鋼の脱酸素のため添加されるが、本発明では伸展性の向上のため添加される。また、アルミニウム（Ａｌ）はオーステンパリング（ａｕｓｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）の間に形成される炭化物の生成を抑制し、強度を増加させる。また、アルミニウム（Ａｌ）の量が０．０１％未満では効果を十分に得ることができない。一方、１．５％以上加えられたアルミニウム（Ａｌ）は、鋼の冷延工程の焼鈍の間に生じる内部酸化を加速するために、ＧＡ−メッキ層の合金化を阻害し、高い合金化の温度が要求する。よって、アルミニウム（Ａｌ）は、は０．０１％乃至１．５％加えることが好ましい。
窒素（Ｎ）は０．００１乃至０．０３％の範囲が好ましい。
Ｎは、オーステナイトを安定化させるのに有効な成分である。０．００１％未満加えられた窒素（Ｎ）は、このような効果が得られない。一方、０．０３％以上加えられた窒素（Ｎ）は、Ａｌと結合して粗大なＡｌＮを生成し、それによって機械的な性質を低下させることがある。よって、窒素（Ｎ）含量は、０．０３％を超えないことが好ましい。
ホウ素（Ｂ）の含量は０．０００２乃至０．００５％の範囲が好ましい。
ホウ素（Ｂ）は粒界強化成分であって、スポット溶接部の疲労特性を向上させ、リン（Ｐ）粒界脆性を防止する効果がある。またホウ素（Ｂ）は、Ａｌ及びＳｉ含量が高い鋼の製造において、高温伸展性を向上させる効果がある。それに加えてホウ素（Ｂ）は焼鈍中の冷却工程において、オーステナイトがパーライトに変態するのを遅らせる。添加量が０．００５％を超えたホウ素（Ｂ）は、過剰なホウ素（Ｂ）は鋼の表面に濃縮され、メッキの粘着性を低下させる。従って、所望の効果を得るためには、ホウ素（Ｂ）は０．０００２％以上添加しなければならないが、０．００５％を超えると、ホウ素（Ｂ）は急激に加工性を低下させ、メッキ鋼板の表面性質を劣化させる。よって、ホウ素（Ｂ）は、０．０００２乃至０．００５％加えることが好ましい。
クロム（Ｃｒ）の含量は、０．０１乃至２．０％の範囲が好ましい。
クロム（Ｃｒ）は、鋼の硬度を向上させ強度を確保するため添加する成分である。クロム（Ｃｒ）の含量が０．０１％未満の場合、上記の効果を確保することが難しい。一方、クロム（Ｃｒ）の含量が２．０％を超えると、それ以上の効果が得られず、延性が低下する可能性が高い。よってクロム（Ｃｒ）の含量は、０．０１乃至２．０％が好ましい。
モリブデン（Ｍｏ）の含量は、０．００５乃至０．５％の範囲が好ましい。
モリブデン（Ｍｏ）は、加工脆性及びメッキ性を改善させるために添加される。しかし、モリブデン（Ｍｏ）の含量が０．００５％未満では、所定の効果が表れない。一方モリブデン（Ｍｏ）の量が、０．５％を超える場合は、大きな改善効果が得られず、経済的にも不利である。よって、モリブデン（Ｍｏ）の含量は、０．００５乃至０．５％が好ましい。
アンチモン（Ｓｂ）の含量は０．００５乃至０．１％の範囲が好ましい。
アンチモン（Ｓｂ）自身は高温で酸化被膜を形成することはないが、鋼の表面及び結晶粒界に濃縮され、成分が表面に拡散することを抑制する。結果として酸化物の生成を抑制する。またアンチモン（Ｓｂ）は、薄層鋼板の結晶粒界に沿って成長する選択的酸化を抑制するのに著しい効果がある。アンチモン（Ｓｂ）は、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）が多量含有されているため、熱延工程で鋼板表面の粒界に沿って生成される各種の酸化物の浸透を抑制するために添加される。
熱延薄層鋼板の結晶粒界酸化物の深さが１μｍを超えると、酸洗の後にも金属の内部に酸化物が残存し、それによって後続の冷間圧延工程で種々のスケールによる欠陥の原因となる。従って、熱延鋼板の粒界酸化物の深さは１μｍ以下に制御することが重要である。熱延鋼板の結晶粒界の選的択酸化を効果的に抑制するために添加されたアンチモン（Ｓｂ）は、同時にスケールによる欠陥の抑制に顕著な効果がある。アンチモン（Ｓｂ）は、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、及びアルミニウム（Ａｌ）が多量に加えられたために生ずる焼鈍中の酸化物の生成を防ぐために添加され、メッキ性を増進する。特にアンチモン（Ｓｂ）は、マンガン（Ｍｎ）及びホウ素（Ｂ）と配合して添加された場合、表面酸化物層の粗大化を効果的に抑制する。
焼鈍酸化物が粗大に成長した場合、酸化物がロール（Ｒｏｌｌ）に繰り返し積層され、冷延鋼板及びメッキ鋼板の表面にくぼみ（ｄｅｎｔ）を生じる。ここで、このようなくぼみ欠陥の抑制にアンチモン（Ｓｂ）添加による表面酸化物の抑制は、非常に効果的である。適当な量を添加されたアンチモン（Ｓｂ）は、鋼材の強度及び延性を高め、これによって鋼材の機械的な性質を改善する。
アンチモン（Ｓｂ）の他にも錫（Ｓｎ）、セレン（Ｓｅ）、及びイットリウム（Ｙ）のような成分も類似な効果をくわえることができるかもしれないが、しかしＳｎは熱延鋼板の結晶粒界の酸化を抑制する効果が少ない。その上、セレン（Ｓｅ）及びイットリウム（Ｙ）は他の成分より鋼板の表面に濃縮される可能性が高く、またこれらの酸化物は鋼板の表面に形成されたＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３の下に生成するから粗大化する可能性が高い。
従って、添加されたアンチモン（Ｓｂ）は、冷延鋼板の焼鈍時にＭｎＯ、ＳｉＯ２、及びＡｌ２Ｏ３が表面濃縮化を抑制するのに優れた効果を示し、そして機械的性質を増進する。アンチモン（Ｓｂ）は、少なくとも０．００５％以上必要であるが、特定限度以上に添加した場合はそれ以上向上された効果を得ることができない。そため、アンチモン（Ｓｂ）の量は０．１％を超えないことが好ましい。
前記成分含有量範囲を有する鋼板の合金を設計する時は、下式（１）を満たすことが好ましい。
Figure 2010502845
マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びホウ素（Ｂ）は、焼鈍工程で鋼板の表面に濃縮物を形成する性質がある。これらの成分の濃縮物の量が多くなればメッキ特性が低下する。一方、炭素（Ｃ）、りん（Ｐ）、及びアンチモン（Ｓｂ）は結晶粒界に偏在しやすい。炭素（Ｃ）、りん（Ｐ）、及びアンチモン（Ｓｂ）のような成分の偏在によって、濃縮された成分は、結晶粒界に於いてマンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びホウ素（Ｂ）の拡散を妨害し、表面の特性に貢献する。
しかし、過多な量の成分が結晶粒界に偏在する場合は、伸び率などの材質特性が劣化する。一方、過多な量の成分が表面に濃縮された場合には、表面特性が低下するため、適切な量に制御することが必要である。上記の式（１）は、各成分が、表面に濃縮する挙動と偏在する挙動とによって、鋼板の特性の劣化を阻止することができる経験的数値、及び表面品質を保証することができる経験的数値を提示する。例えば、式（１）により計算した値が５より小さい値を有する例では、鋼板の機械的性質が低下する。一方では、式（１）により計算した値が１８より大きい値を有する例では、鋼板は所望の表面品質を得ることができない。
本発明によれば、上記の成分を含む鋼板は、更に、コバルト（Ｃｏ）０．０１乃至１．０％、ジルコニウム（Ｚｒ）０．００１乃至０．１％、チタン（Ｔｉ）０．００１乃至０．１％、ニオブ（Ｎｂ）０．００１乃至０．１％、ランタン（Ｌａ）０．０００５乃至０．０４０％、セリウム（Ｃｅ）０．０００５乃至０．０４０％、及びカルシウム（Ｃａ）００５乃至０．０３０％の中から選ばれる１以上の成分を含むことができる。
Ｃｏの含量は０．０１乃至１．０％の範囲が好ましい。
コバルト（Ｃｏ）は、鋼の強度を向上させるため添加される。コバルト（Ｃｏ）は、高温焼鈍時に酸化物の形成を抑制し、それによって、溶融メッキ時に溶融亜鉛鋼板に対する濡れ性を向上させることができる。上記効果を確保するため、コバルト（Ｃｏ）は少なくとも０．０１％以上加えなければならない。一方、特定限度以上に添加した場合、鋼の伸び率が大きく減少する。よって、コバルト（Ｃｏ）の量は１．０％以下が好ましい。
ジルコニウム（Ｚｒ）の含量は０．００１乃至０．１％が好ましい。
ジルコニウム（Ｚｒ）は、柱状晶粒界に固溶され、アルミニウム（Ａｌ）濃縮物と低融点化合物との溶融温度を高め、１３００℃以下で液状膜の形成を防ぎ、柱状晶粒界を強化させる。０．００１％未満のジルコニウム（Ｚｒ）は、このような効果を保証することができない。一方、０．１％以上加えたジルコニウム（Ｚｒ）は、それ以上の効果を得ることができない。従って、ジルコニウム（Ｚｒ）は０．００１乃至０．１％加えることが好ましい。
チタン（Ｔｉ）およびニオブ（Ｎｂ）は夫々０．００１乃至０．１％の範囲が好ましい。
チタン（Ｔｉ）およびニオブ（Ｎｂ）は鋼板の強度を増加させ微細な結晶粒を得るのに効果的である。チタン（Ｔｉ）およびニオブ（Ｎｂ）の含量が０．００１％未満の場合には、このような効果を得ることが難しい。一方、チタン（Ｔｉ）およびニオブ（Ｎｂ）を０．１％以上超えると、製造コストを上昇させ、過剰の析出物によりフェライト延性を低下させる。従って、チタン（Ｔｉ）およびニオブ（Ｎｂ）は、夫々０．００１乃至０．１％加え得ることが好ましい。
ランタニウム（Ｌａ）およびセリウム（Ｃｅ）の含量は夫々０．０００５乃至０．０４％が好ましい。
ランタニウム（Ｌａ）およびセリウム（Ｃｅ）は、結晶粒界の脆化の原因となる柱状晶粒のサイズと量を減少させ、高温延性に優れた等軸結晶粒の量を増加させて鋳造物組織の熱間加工性を向上させる。また、ランタニウム（Ｌａ）およびセリウム（Ｃｅ）は、粒界に偏析され結晶粒界の破断強度を低下させるリン（Ｐ）及び硫黄（Ｓ）と化合物を形成して、リン（Ｐ）及び硫黄（Ｓ）の悪影響が殆どなくなることを保証する。しかし、ランタニウム（Ｌａ）およびセリウム（Ｃｅ）の添加量が夫々０．０００５％未満の場合にはその添加効果が無い。一方、ランタニウム（Ｌａ）およびセリウム（Ｃｅ）の添加量がが０．０４％を超えると添加効果が飽和する。よって、ランタニウム（Ｌａ）およびセリウム（Ｃｅ）は、それぞれ０．０００５乃至０．０４％の量を加えることが好ましい。
カルシウム（Ｃａ）の含量は０．０００５乃至０．０３％の範囲が好ましい。
カルシウム（Ｃａ）は、溶鋼中でＭｎＯ、ＭｎＳなどの非金属性含有物と化合物を作って非金属性含有物を球状化させる。これが柱状晶粒界の破断強度を高め、鋼板のフランジクラック発生を緩和させ、鋼板の孔拡張性を高める。しかし、カルシウム（Ｃａ）の含量が、０．０３％超える場合にはその効果が飽和する。よって、カルシウム（Ｃａ）を０．０００５乃至０．０３０％加えることが好ましい。
本発明によれば、上記の成分の残部はＦｅ及びその他の不可避な不純物で組成される。
本発明によれば、鋼板表面の酸化物層の厚さが１μｍ以下である。
冷間圧延後の焼鈍工程によって金属表面に形成される酸化物層は、メッキする時に金属素地とメッキ層の間に妨害物として作用してメッキ密着性を阻害する役割をする。酸化物層の厚さが１μｍを超えて成長すると、酸化物の脱落によるくぼみ欠陥の発生及びメッキの欠陥を誘発する。従って、焼鈍によって厚すぎることなくなく均一に形成された酸化物層は、メッキ層の高品質を保証する。本発明によれば、０．００５乃至０．１％の量が添加されたアンチモン（Ｓｂ）は、酸化されず金属表層に濃縮されて酸化反応を抑制する。この反応が、酸化物層が１μｍ以下の均一の厚さで形成されること保証する。
以下、上記の範囲の成分を含有する薄層鋼板の製造方法を詳細に述べる。
最初に、上記の組成を有する鋼スラブを１１００乃至１２５０℃に再加熱する。１１００℃未満の再加熱温度では、鋼スラブの組成が均一ではなく、チタン（Ｔｉ）及びネオビウムの再溶解が十分でない。一方、１２５０℃を超える再加熱温度では、酸化スケールが生成し、大量のＳｉＯ２、ＭｎＯ、及びＡｌ２Ｏ３のような酸化物が、酸化スケールと金属との境界面及び金属の内部に生成し、それによって表面の品質を減じる。
従って、再加熱温度は１１００乃至１２５０℃の範囲にすることが好ましい。
その後、鋼スラブをＡｒ３変態点から９５０℃の範囲で熱間仕上圧延する。Ａｒ３変態点の温度で熱間仕上げ圧延すると、熱変形に対する抵抗が急激に増加する可能性が高く、製造上の問題が発生することがある。一方、９５０℃を超える熱間仕上圧延では、酸化スケールが厚くなりすぎ、粗大化する可能性が高い。よって、熱間仕上げ圧延温度はＡｒ３変態点〜９５０℃の範囲にすることが好ましい。
熱間仕上げ圧延に引き続き、熱延巻取り作業を行う。巻取り作業において巻取り温度（ＣＴ）は、下式（２）の関係を満足しなければならない。
Figure 2010502845
本発明によれば、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、りん（Ｐ）、クロム（Ｃｒ）、及びＭｏなどの成分は、微細組織のうちのマルテンサイトの形成に関係する合金成分として添加される。しかし、これら成分は巻取り温度温度が高いほど偏析が発生する可能性が増加する。この場合、加えられたマンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、りん（Ｐ）、クロム（Ｃｒ）、及びモリブデン（Ｍｏ）の添加効果を殆ど示さず所望の強度及び加工性を確保できなくなる。
上記関係式は、巻取り温度と合金成分の量との関係によって決まる、所望の強度と加工性を確保する方法として経験的に導かれた。上記の巻取り方法は、より良好な材質の鋼を得ることを保証する。
上記工程によって作られた熱延板は、酸洗され、目標の厚さに冷延された後、微細組織の欠陥を除去するために７００〜８６０℃の温度で再結晶及び焼鈍される。焼鈍温度が７００℃未満では、焼鈍酸化物は少量しか生成されず、そのため添加されたアンチモン（Ｓｂ）は顕著な効果が得られない。一方、８６０℃を超える焼鈍温度の場合は、酸化物が過度に成長しそのため表面濃縮を十分抑制することができない。
以下、本発明の実施例を、添付した図面を参照して通して詳細に説明する。
製造するために、下記の表１に示す成分を含む鋼スラブを１２００℃の温度範囲で加熱した。次いで、鋼スラブを熱延加工し、式（２）を満足する温度（＋２０℃）で巻取り、冷間圧延して冷間圧延薄層鋼板を製造した。その後、冷間圧延薄層鋼板を水蒸気１０％を含む窒素ガス雰囲気中で７８０乃至８３０℃の温度で９０秒間３℃/ｓｅｃの昇温速度で熱処理した。その後、薄層鋼板を、浴温が４６０℃で、アルミニウム（Ａｌ）含量が０．１２乃至０．１９％の亜鉛（Ｚｎ）浴を用いてメッキし、メッキされた薄層鋼板を５４０乃至５６０℃で２４秒間合金化加熱処理を行った。その後、表面の品質を確認するために薄層鋼板を観察した。
下記の表２におけるメッキ外観の分類は、未メッキ、その他のメッキ欠陥を含まない場合の○、及びメッキ欠陥が発生した場合の欠陥名、を含む。また、メッキ密着性の評価をするために、メッキ板を２０ｍｍ×５０ｍｍに切断した後、６０°曲げ試験を実施した。再び直線に開いて曲げられたところにテープを貼った。剥がれ落ちるメッキ層の幅を次のような基準で評価した。
◎：剥がれ落ちたメッキが無いか、幅が１ｍｍ未満
○：剥がれ落ちたメッキの幅が１乃至３ｍｍ未満
△：剥がれ落ちたメッキの幅が３乃至５ｍｍ未満
Ｘ：剥がれ落ちたメッキの幅が５ｍｍ以上
Figure 2010502845
Figure 2010502845
上記表２に示したように、本発明に係る成分含有範囲と製造方法を満たす発明鋼（１〜１１）から、優れたメッキの表面特性及び強度延伸率のバランス（ＴＳ×Ｅｌ）を有する高強度ＤＰ鋼を製造できる。
しかし、本発明の成分範囲と製造方法を満足しない比較鋼（１２〜１６）は、メッキ表面特性及び強度延伸率バランスにおいて劣った特性を示した。
更に、図１は、アンチモン（Ｓｂ）添加の有無による本発明鋼と比較例鋼の酸化物の形状を示す写真である。図１（ａ）は比較鋼１６であり、図１（ｂ）は発明鋼１１である。図１に示したように、発明鋼１１の場合、酸化物の粒度が著しく小さくい。即ち、アンチモン（Ｓｂ）添加により酸化物生成が抑制された。
また、図２は、本発明の鋼の表面に形成された酸化物のサイズ分布を表すグラフである。本発明鋼において焼鈍工程で金属表面に形成される酸化物のサイズ分布は１μｍ以下で安定した確率分布を見せている。すなわち、微細な酸化物の均一な分布はより均質なメッキ層の生成に役立つことがわかる。

Claims (6)

  1. 重量％で炭素（Ｃ）０．０１乃至０．２％、ケイ素（Ｓｉ）０．０１乃至１．５％、マンガン（Ｍｎ）０．２乃至４．０％、リン（Ｐ）０．００１乃至０．１％、硫黄（Ｓ）０．０３％以下、アルミニウム（Ａｌ）０．０１乃至１．５％、窒素（Ｎ）０．００１乃至０．０３％、ホウ素（Ｂ）０．０００２乃至０．００５％、クロム（Ｃｒ）０．０１乃至２．０％、モリブデン（Ｍｏ）０．００５乃至０．５％、及びアンチモン（Ｓｂ）０．００５乃至０．１％、及び残部のＦｅとその他の不可避な不純物から成る組成を有し、
    前記組成が、下式（１）の関係を満たし、
    且つ、表面に厚さが１μｍ以下の酸化物層を有することを特徴とする機械的な性質及び表面品質に優れた高強度亜鉛メッキ鋼板。
    Figure 2010502845
  2. 前記鋼板の、熱延工程における前記酸化物層の臨界厚さが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の高強度亜鉛メッキ鋼板。
  3. 前記酸化物層は、冷延工程後の焼鈍工程で生成されたことを特徴とする請求項１記載の高強度亜鉛メッキ鋼板。
  4. 前記鋼板には、更に、重量％で、コバルト（Ｃｏ）０．０１乃至１．０％、ジルコニウム（Ｚｒ）０．００１乃至０．１％、チタン（Ｔｉ）０．００１乃至０．１％、ニオブ（Ｎｂ）０．００１乃至０．１％、ランタン（Ｌａ）０．０００５乃至０．０４０％、セリウム（Ｃｅ）０．０００５乃至０．０４０％、及びカルシウム（Ｃａ）０．０００５乃至０．０３０％から選ばれる成分のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１記載の高強度亜鉛メッキ鋼板。
  5. 重量％で、炭素（Ｃ）０．０１乃至０．２％、ケイ素（Ｓｉ）０．０１乃至１．５％、マンガン（Ｍｎ）０．２乃至４．０％、リン（Ｐ）０．００１乃至０．１％、硫黄（Ｓ）０．０３％以下、アルミニウム（Ａｌ）０．０１乃至１．５％、窒素（Ｎ）０．００１乃至０．０３％、ホウ素（Ｂ）０．０００２乃至０．００５％、クロム（Ｃｒ）０．０１乃至２．０％、モリブデン（Ｍｏ）０．００５乃至０．５％、アンチモン（Ｓｂ）０．００５乃至０．１％、及び残部の鉄（Ｆｅ）とその他の不可避な不純物から成る組成を有し、且つ前記組成が下式（１）を満たす鋼スラブを、１１００℃乃至１２５０℃に再加熱する工程と、
    該鋼スラブを熱間圧延する工程と、
    下式（２）を満たす巻取り温度で巻取りする工程と、
    酸洗及び冷間圧延を実施する工程と、
    ７００℃乃至８６０℃で焼鈍するする工程と、
    を含むことを特徴とする機械的な性質及び表面品質に優れた高強度亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
    Figure 2010502845
  6. 前記鋼板は、更に、重量％で、コバルト（Ｃｏ）０．０１乃至１．０％、ジルコニウム（Ｚｒ）０．００１乃至０．１％、チタン（Ｔｉ）０．００１乃至０．１％、ニオブ（Ｎｂ）０．００１乃至０．１％、ランタン（Ｌａ）０．０００５乃至０．０４０％、セリウム（Ｃｅ）０．０００５乃至０．０４０％、及びカルシウム（Ｃａ）０．０００５乃至０．０３０％から選ばれる成分のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項５記載の高強度亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
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