JP2019099922A - 高強度亜鉛めっき鋼板 - Google Patents
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Abstract
Description
[6]前記焼鈍工程前に、前記冷延素材を、Ac1点〜Ac3点+50℃まで加熱し、酸洗する前処理工程を備える[5]に記載の高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法。
本発明の高強度亜鉛めっき鋼板は、鋼板と、該鋼板の表面に形成された亜鉛めっき層とを備える。以下では、鋼板、亜鉛めっき層の順で説明する。
Cは鋼板の高強度化に有効な元素であり、鋼組織の硬質相の一つであるマルテンサイトを形成することで高強度化に寄与する。これらの効果を得るためには、C含有量は0.10%以上とすることが必要である。好ましくは0.11%以上、より好ましくは0.12%以上である。一方、C含有量が0.30%を超えると、本発明ではスポット溶接性が顕著に劣化すると同時に、マルテンサイトの強度増加により鋼板が硬質化し、曲げ加工性などの成形性が低下する傾向にある。したがってC含有量は0.30%以下とする。特性改善の観点から、好ましくは0.28%以下、より好ましくは0.25%以下とする。
Siは主に固溶強化により高強度化に寄与する元素であり、強度上昇に対して延性の低下が比較的少なく強度のみならず強度と延性のバランス向上にも寄与する。一方でSiは鋼板表面にSi系酸化物を形成しやすく、不めっきの原因となる場合があると共に、焼鈍時にオーステナイトを安定化させ、最終製品に残留オーステナイトを形成させやすくする。したがって、強度確保に必要な分だけ添加すればよく、その観点からはSi含有量は0.01%以上が望ましい。より好ましくは0.02%以上である。さらに好ましくは0.05%以上である。めっき性や残留オーステナイト生成の観点からその上限を1.2%未満とする。好ましくは1.0%以下である。より好ましくは0.9%以下である。
Mnは固溶強化およびマルテンサイト形成により高強度化に寄与する元素として有効である。この効果を得るためにMn含有量は2.0%以上にする必要がある。好ましくは2.1%以上、より好ましくは2.2%以上である。一方、Mn含有量が3.5%を超えるとスポット溶接部割れを招くと共に、Mnの偏析などに起因して鋼組織にムラを生じやすくなり、加工性の低下を招く。また、Mn含有量が3.5%を超えると、Mnは鋼板表面に酸化物あるいは複合酸化物として濃化しやすく、不めっきの原因となる場合がある。そこで、Mn含有量は3.5%以下とする。好ましくは3.3%以下、より好ましくは3.0%以下である。
Pは、固溶強化により鋼板の高強度化に寄与する有効な元素である。その含有量が0.010%を超えると溶接性や、伸びフランジ性などの加工性が低下する。そこで、P含有量は0.010%以下とする。好ましくは0.008%以下、より好ましくは0.007%以下である。下限は特に規定しないが0.001%未満では製造過程において生産能率低下と脱燐コスト増を招くため、好ましくは0.001%以上とする。
Sは熱間脆性を起こす原因となったり、溶接性の低下をもたらしたり、鋼中に硫化物系介在物として存在して鋼板の加工性を低下させる有害な元素である。このため、S含有量は極力低減することが好ましい。そこで、S含有量は0.002%以下とする。下限は特に規定しないが0.0001%未満では現状の製造過程において生産能率低下とコスト増を招くため、0.0001%以上とすることが好ましい。
Alは脱酸材として添加される。その効果を得る観点から好ましい含有量は0.01%以上である。より好ましくは0.02%以上である。一方Al含有量が1%を超えると原料コストの上昇を招くほか、鋼板の表面欠陥を誘発する原因にもなるためこれを上限とする。好ましくは0.4%以下、より好ましくは0.1%以下である。
N含有量が0.006%を超えると鋼中に過剰な窒化物が生成して延性や靭性を低下させるほか、鋼板の表面性状の悪化を招くことがある。このためN含有量は0.006%以下、好ましくは0.005%以下、より好ましくは0.004%以下とする。フェライトの清浄化による延性向上の観点からは含有量は極力少ない方が好ましいが、製造過程における生産能率低下とコスト増を招くため好ましい下限は0.0001%以上とする。より好ましくは0.0010%以上、さらに好ましくは0.0015%以上である。
本発明の高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法は、焼鈍工程と、めっき工程と、後熱処理工程とを有する。
ここで、Ac1=751−27C+18Si−12Mn−23Cu−23Ni+24Cr+23Mo−40V−6Ti+32Zr+233Nb−169Al−895Bとする。
また、Ac3=910−203√C+44.7×Si−30Mn−11P+700S+400×Al+400×Tiとする。
なお、上記式における元素記号は各元素の含有量を意味し、含有しない成分は0とする。
115−18.3×ln(t)≦T (2)
(2)式から明らかなように、(1)式の場合と比較して、温度条件が同じであれば短時間化でき、滞留時間の条件が同じであれば低温化することができる。
鋼中の水素量を以下の方法で測定した。先ず、後熱処理まで施した合金化亜鉛めっき鋼板から、5×30mm程度の試験片を切り出した。次いで、ルータを使って試験片表面のめっきを除去して石英管中に入れた。次いで、石英管中をArで置換した後、200℃/hrで昇温し、400℃までに発生した水素をガスクロマトグラフにより測定した。このように、昇温分析法にて放出水素量を測定した。室温(25℃)から210℃未満の温度域で検出された水素量の累積値を拡散性水素量とした。
耐水素脆性の評価として、鋼板の抵抗スポット溶接部のナゲット割れを評価した。評価方法は、30×100mmの板の両端に板厚2mmの板をスペーサとして挟み、スペーサ間の中央をスポット溶接にて接合して試験片を作製した。この際、スポット溶接は、インバータ直流抵抗スポット溶接機を用い、電極はクロム銅製の先端径6mmのドーム型を用いた。加圧力は380kgf、通電時間は16サイクル/50Hz、保持時間は5サイクル/50Hzとした。溶接電流値を変化させて種々のナゲット径のサンプルを作製した。
溶融亜鉛めっき鋼板から組織観察用試験片を採取し、L断面(圧延方向に平行な板厚断面)を研磨後、ナイタール液で腐食しSEMで表面から1/4t(tは全厚)近傍の位置を1500倍の倍率で3視野以上を観察して撮影した画像を解析した(観察視野ごとに面積率を測定し、平均値を算出した)。ただし、残留オーステナイトの体積率(体積率を面積率とみなす)についてはX線回折強度により定量した。表4のFはフェライト、Mはマルテンサイト、M’は焼戻しマルテンサイト、Bはベイナイト、残留γは残留オーステナイトを意味する。
亜鉛めっき層中のMn酸化物量については、めっき層を、インヒビターを添加した希塩酸で溶解し、ICP発光分光分析法を使用して測定した。
亜鉛めっき鋼板から圧延方向に対して直角方向にJIS5号引張試験片(JIS Z2201)を採取し、引張速度(クロスヘッドスピード)10mm/min一定で引張試験を行った。
めっき後、後熱処理したのちの外観を目視観察し、不めっき欠陥が全くないものを「○」、不めっき欠陥が発生したものを「×」、不めっき欠陥はないがめっき外観ムラなどが生じたものは「△」とした。なお、不めっき欠陥とは数μm〜数mm程度のオーダーで、めっきが存在せず鋼板が露出している領域を意味する。
鋼中の拡散性水素量を以下の方法で測定した。先ず、後熱処理まで施した合金化亜鉛めっき鋼板から、5×30mm程度の試験片を切り出した。次いで、ルータを使って試験片表面のめっきを除去してアセトンで超音波洗浄した後石英管中に入れた。次いで、石英管中をArで置換した後、200℃/hrで昇温し、400℃までに発生した水素をガスクロマトグラフにより測定した。このように、昇温分析法にて放出水素量を測定した。室温(25℃)から210℃未満の温度域で検出(放出)された水素量の累積値を鋼中の拡散性水素量とした。
耐水素脆性の評価として、鋼板のスポット溶接部の耐水素脆化特性を評価した。評価方法は、30×100mmの板の両端に板厚2mmの板をスペーサとして挟み、スペーサ―間の中央をスポット溶接にて接合して試験片を作製した。この際、スポット溶接は、インバータ直流抵抗スポット溶接機を用い、電極はクロム銅製の先端径6mmのドーム型を用いた。加圧力は380kgf、通電時間は16サイクル/50Hz、保持時間は5サイクル/50Hzとした。溶接電流値は、それぞれの鋼板強度に応じたナゲット径を形成する条件とした。1100〜1250MPaでは、3.8mm、1250〜1400MPaでは4.8mm、1400MPa以上では6mmのナゲット径とした。両端のスペーサ間隔は40mmとし、鋼板とスペーサは、予め溶接により固縛した。溶接後24時間放置したのち、スペーサ部を切り落として、溶接ナゲットの断面観察をおこない、水素脆化により亀裂割れの評価をおこなった。表中、亀裂なしを「○」、亀裂ありを「×」であらわした。得られた結果を表4に併せて示す。
Claims (3)
- 鋼組成が質量%で、
C:0.10%以上0.30%以下、
Si:1.2%未満、
Mn:2.0%以上3.5%以下、
P:0.010%以下、
S:0.002%以下、
Al:1%以下、
N:0.006%以下を含有し、
さらに、質量%で、
Ti、Nb、V、Zrのうち1種以上の合計:0.005〜0.1%、
Mo、Cr、Cu、Niのうち1種以上の合計:0.005〜0.5%および
B:0.0003〜0.005%から選ばれるいずれか1以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成と、
面積率で、50%以上のマルテンサイト、30%以下のフェライト(0%含む)および10〜50%のベイナイトを含み、さらに、残留オーステナイトを5%未満(0%含む)含み、
前記マルテンサイトのうち30%以上が焼戻しマルテンサイト(自己焼戻し含む)である鋼組織とを有し、
鋼中の拡散性水素量が0.20質量ppm以下の鋼板と、
該鋼板の表面に、Fe含有量が質量%で8〜15%であり、片面あたりのめっき付着量が20〜120g/m2である亜鉛めっき層と、を備え
前記亜鉛めっき層に含まれるMn酸化物量が0.050g/m2以下であり、
降伏強さが700MPa以上であり、降伏強度比が65%以上85%未満であり、
以下の耐水素脆性評価方法により、亀裂割れの評価をした際に亀裂なしである、高強度亜鉛めっき鋼板。
耐水素脆性評価方法:30×100mmの板の両端に板厚2mmの板をスペーサとして挟み、スペーサ間の中央をスポット溶接にて接合して試験片を作製する。この際、スポット溶接は、インバータ直流抵抗スポット溶接機を用い、電極はクロム銅製の先端径6mmのドーム型を用いる。加圧力は380kgf、通電時間は16サイクル/50Hz、保持時間は5サイクル/50Hzとする。溶接電流値は、それぞれの鋼板強度に応じたナゲット径を形成する条件とする。1100MPa以上1250MPa未満では3.8mm、1250MPa以上1400MPa未満では4.8mm、1400MPa以上では6mmのナゲット径とする。両端のスペーサ間隔は40mmとし、鋼板とスペーサは、予め溶接により固縛する。溶接後24時間放置したのち、スペーサ部を切り落として、溶接ナゲットの断面観察をおこない、水素脆化により亀裂割れの評価をおこなう。 - 前記成分組成は、さらに、質量%で、Sb:0.001〜0.1%およびSn:0.001〜0.1%から選ばれるいずれか1種又は2種を含有する請求項1に記載の高強度亜鉛めっき鋼板。
- 前記成分組成は、さらに、質量%で、Ca:0.0010%以下を含有する請求項1または2に記載の高強度亜鉛めっき鋼板。
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