JP2014088605A - 溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】溶融亜鉛めっき層の構造を制御し、金属間化合物を溶融亜鉛めっき層/鋼板界面に所定の性状で形成させ、且つ溶融亜鉛めっき層の凝固組織と表面のテクスチャーを制御する。具体的には、溶融亜鉛めっき層中のAl量を0.3%以上0.6%以下とし、金属間化合物中のAl量を0.12gm−2以上0.22gm−2以下とし、金属間化合物の粒径を平均粒径1μm以下とし、金属間化合物の組成をFe2Al5もしくはFeAl3の少なくても一種とする。
【選択図】なし
Description
本発明で用いる鋼板は、質量%で、C:0.001%以上0.005%以下、Si:0.10%以下、Mn:0.70%以上1.50%以下、P:0.050%以上0.100%以下、S:0.010%以下、N:0.005%以下、Al:0.10%以下、B:0.0015%以下を含有し、かつ、Ti:0.01%以上0.05%以下及びNb:0.01%以上0.05%以下のうちから選択される少なくとも一種を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる。以下、上記成分組成について説明する。なお、なお、本明細書において、成分組成における「%」表示は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
Cの含有量が増えると、深絞り性や延性が劣化し自動車外板用や内板用としての成形性を鋼板に付与することが困難となる。このためCの含有量の上限は0.005%に規定する。一方、Cの含有量が0.001%未満では結晶粒が粗大化して、成形した際に鋼板表面に肌荒れが生じやすくなるため、Cの含有量の下限は0.001%に規定する。本発明で用いる鋼板の成分組成におけるCの含有量が上記範囲にあることで、鋼板組織は加工性に優れた実質的にフェライト単相となる。また、好ましいCの含有量は、0.001%以上0.004%以下である。
Siの含有量が0.10%を超えるとスケールに起因した表面欠陥が発生しやすくなる。また、Siの含有量が過剰になると、後述する金属間化合物の形成を阻害したり、Siの核発生を抑制して鋼板組織中の1つ1つの結晶が粗大化することによるプレス加工後のめっき密着性を劣化させたりする問題が生じる。好ましいSiの含有量は0.02%以下である。
Mnの含有量が0.70%未満では充分な強度を有する鋼板が得られない。Mnを鋼板に多量に含有させることで、鋼板を高強度化できるが、一方で、Mnを過剰に含有させると深絞り性が低下する。また、Mnは後述する金属間化合物の形成を阻害し、かつ核発生を抑制するために鋼板組織中の1つ1つの結晶を粗大化させてプレス加工後のめっき密着性を劣化させる。このため、Mnの含有量の上限は1.50%とする。また、好ましいMnの含有量は0.75%以上1.2%以下である。
Pの含有量が0.050%未満では、鋼板の加工性が良好にならず、また、降伏応力(YS)等の機械特性が所望の水準を満たさない。Pの含有量が0.100%を超えると溶接部の靱性が劣化したり、延性が劣化したりする。好ましいPの含有量は0.050%以上0.085%以下である。
Sの含有量が多いと、Pの含有量が多い場合と同様に溶接部の靭性が劣化する。このためSの含有量の上限は0.010%とする。好ましいSの含有量は0.007%以下である。
Al(sol.Al)とNは、通常の鋼板が含有する量であれば本発明の効果を損なわない。また、Nは、Tiと結合してTiNを形成したり、Alと結合してAlNを形成したりする。そこで、Alの含有量を0.10%以下、Nの含有量を0.005%以下に規定する。Alの含有量が0.10%を超えると、後述する金属間化合物の形成を阻害したり、核発生を抑制して鋼板組織中の1つ1つの結晶が粗大化することで加工時のめっき密着性を劣化させたりする。また、Nの含有量が0.005%を超えると窒化物がフェライト粒内に分散して加工硬化率が低下する。好ましいAlの含有量は0.04%以下であり、好ましいNの含有量は0.002以下である。
Bは、炭化物を形成して清浄化された粒界の強化に寄与する元素である。この効果を得る観点からは、Bの含有量の下限は0.0003%であることが好ましい。しかしながら、B含有量が0.0015%を超えると固溶強化により加工硬化率が低下する。また、Bは再結晶焼鈍時における表面の選択酸化を促進する。そのため、Bの含有量の上限は0.0015%とする。また、好ましいBの含有量は0.0003%以上0.0010%以下である。
TiやNbは、フェライト粒内で炭化物(TiC、NbC)を形成することにより、鋼板の加工硬化率を向上させる。ただし、TiやNbの含有量が0.01%未満では、Tiの炭化物量やNbの炭化物量が少なく、転位運動の制御ができず、十分な加工硬化率の上昇を臨めない。一方、NbやTi含有量が0.05%を超えると、粗大な炭化物が析出し、加工硬化率が低下する。さらに鋼板組織中の粒界が清浄化されて溶融亜鉛めっき処理時に金属間化合物が過剰に成長してめっき密着性が劣化する。このため、Ti及びNbの併用又は単独使用に関わらず、Tiの含有量、Nbの含有量は少なくとも一方が0.01%以上0.05%以下とする。好ましいTiの含有量は0.015%以上0.04%以下であり、好ましいNbの含有量は0.01%以上0.03%以下である。なお、TiとNbの両方を含む場合に、一方の含有量が上記範囲外であれば、本発明の範囲外である。
上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。ここで不可避的不純物とは、例えばOである。Oは不可避的に混入する代表的な不可避的不純物である。不可避的不純物の含有量は特に限定されず、許容される不可避的不純物の含有量は不可避的不純物の種類にもよるが、Oの場合には含有量が0.005%以下であれば問題が無い。
鋼板組織は実質的にフェライト単相である。鋼板組織が実質的にフェライト単相から構成されることで、溶融亜鉛めっき鋼板は加工性に優れる。ここで、実質的にフェライト単相には、鋼板の鋼板組織の全てがフェライト相である場合の他、鋼板組織の95%以上がフェライト相である場合も含まれる。ただし、通常はフェライト以外の相が生成しないと考えられる。なお、実質的にフェライト単相であることは、光学顕微鏡でエッチングした試料断面を観察して確認する。
溶融亜鉛めっき層とは、通常の溶融亜鉛めっき処理によって形成される溶融亜鉛めっき層である。また、溶融亜鉛めっき層は、Alを0.3%以上0.6%以下含む。本発明においては、溶融亜鉛めっき層にZn、Al以外の成分を、本発明の効果を害さない範囲で含んでもよく、Al以外の成分としてはFe、Al、Mg、Cr等が挙げられる。
上記のようにして亜鉛基底面配向率を規定すれば、Znはhcp構造をとり通常は基底面に配向し易いが、どの程度結晶がランダムに配向したかが分かる。この凝固組織の配向程度によって光沢、結晶サイズ、表面での粗度(表面粗さ)が影響されるため、亜鉛基底配向率を正確に制御することは溶融亜鉛めっき鋼板の表面性状だけでなくプレス加工性を制御する際に重要である。なお、亜鉛基底面配向率が上記範囲にあれば、光沢や表面粗さRaは上記好ましい範囲を満たす。
金属間化合物は、平均粒径1μm以下のFe2Al5もしくはFeAl3の少なくとも一種からなる金属間化合物から構成され、鋼板と溶融亜鉛めっき層間に存在する。また、金属間化合物は、0.12gm−2以上0.22gm−2以下のAlを含む。上記金属間化合物が存在することでFeZn合金相の形成を抑制して良好なめっき密着性が確保できるという効果が得られる。この効果はFe2Al5もしくはFeAl3の少なくとも一種からなる金属間化合物以外の場合には得られない。これら以外では、硬くて脆いFeZn金属間化合物が生成する場合があり、この場合めっき密着性が劣化する。なお、金属間化合物が存在していることの確認は、溶融亜鉛めっき層の断面における鋼板との界面付近を透過電子顕微鏡中で電子線回折によって解析して検出する方法で行うことができる。
本発明の溶融亜鉛めっき鋼板はプレス加工後のめっき密着性、プレス加工後における加工部の塗装後耐食性に優れ、且つ優れた塗装後外観を有する。このため、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、バックドアやフードなどの非常に厳しい加工部位を有する製品にも適用可能である。
続いて、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。例えば、以下の方法で溶融亜鉛めっき鋼板を製造可能である。先ず、上記のような成分組成を有する鋼を連続鋳造によりスラブとし、該スラブ加熱し、スケール除去および粗圧延を施す。次いで、冷却した後、仕上げ圧延し、冷却し、巻取り、次いで、酸洗、冷間圧延を行う。次いで、連続式溶融亜鉛めっき設備において、鋼板の焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を行う。次いで、必要に応じて合金化処理を行う。
Claims (2)
- 質量%で、C:0.001%以上0.005%以下、Si:0.10%以下、Mn:0.70%以上1.50%以下、P:0.050%以上0.100%以下、S:0.010%以下、N:0.005%以下、Al:0.10%以下、B:0.0015%以下を含有し、かつ、Ti:0.01%以上0.05%以下及びNb:0.01%以上0.05%以下のうちから選択される少なくとも一種を含有し、残部がFe及び不可避的不純物の組成からなり、実質的にフェライト単相から構成される鋼板と、
前記鋼板の表面の少なくとも一部に形成された、Alを0.3%以上0.6%以下含む溶融亜鉛めっき層と、
前記鋼板と前記溶融亜鉛めっき層間に存在する、0.12gm−2以上0.22gm−2以下のAlを含み、かつ平均粒径1μm以下のFe2Al5もしくはFeAl3の少なくとも一種からなる金属間化合物と、を有し、
降伏応力(YS)が220MPa以上320MPa以下である溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記溶融亜鉛めっき層の表面の表面粗さRaが0.8μm以上1.6μm以下であり、
前記溶融亜鉛めっき層の表面の光沢度(G値)が550以上750以下であり、
前記溶融亜鉛めっき層の表面における、Zn結晶の(002)面の結晶配向性とZn結晶の(004)面の結晶配向性との比である亜鉛基底面配向率(Zn(002)/(004))が60以上90以下であることを特徴とする請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
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