JP2761095B2

JP2761095B2 - 曲げ加工性の優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2761095B2
Application number: JP29915890A
Authority: JP
Inventors: 征行宮原; 福輝田中; 鉄二三好
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JPH04173945A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は曲げ加工性に優れた溶融亜鉛めっき高強度鋼
板の製造方法に関し、より詳しくは、引張強さ60〜120k
gf/mm²級のベイナイト或いはベイナイト＋フェライトを
主体とした溶融亜鉛めっき高強度鋼板の製造方法に関す
る。

（従来の技術）近年、自動車の安全性及び軽量化対策として加工性の
優れた高強度冷延鋼板が使用されるに至っている。ま
た、自動車の寿命向上のために冷延鋼板に防錆力の向上
が強く望まれている。最近においては、自動車バンパ
ー、ドアインパクトビーム等の60〜120kgf/mm²級の補強
部材についても、スポット溶接性と塗装性に優れた合金
化溶融亜鉛めっき鋼板が要望されている。

従来、裸鋼板においては、変態組織強化法を用いるこ
とによって高い強度−穴広げ率（λ）バランスを有する
60kgf/mm²級以上の高強度薄鋼板が得られることが知ら
れている。例えば、本発明者らの提案による特開昭63-2
41115号公報では、水焼入れタイプ連続焼鈍法を用い
て、再結晶加熱温度をA_c1以上とし、強制空冷後、所定
の温度から200〜500℃の温度で過時効処理して、フェラ
イトと焼戻しマルテンサイトからなる複合組織とし、高
い強度−λバランスの高強度薄鋼板が得られることを開
示した。しかし、溶融亜鉛めっき鋼板の場合には、再結
晶焼鈍加熱後、水焼入れすることが困難であるばかりで
なく、Ms点よりも高い温度でめっき処理又は合金化処理
されるため、焼戻しマルテンサイトを用いた高い強度−
λバランスの高強度薄鋼板が得られないという問題があ
る。

一方、これまでに、例えば、特開昭55-50455号公報に
は、２相域加熱を行い、700℃から溶融めっき温度まで
及び溶融めっき温度から300℃まての冷却速度を制御す
ることによって組織をフェライト＋マルテンサイトに
し、冷間加工性及び時効硬化性の優れた溶融亜鉛めっき
鋼板とすることが提案されている。しかし、この方法に
おいては、引張強さ40〜70kgf/mm²の材料を対象として
おり、引張強さ80kgf/mm²以上ではフェライトが少なく
なり、伸びの低下が大きくなる。また、合金化処理を施
すと、ベイナイト或いはパーライトが生成し、目的とす
る材質を得ることができないという欠点がある。

また、特開昭56-142821号公報には、A_c1点〜900℃の
加熱を行い、冷却速度を規制することにより、パーライ
ト及びベイナイトの生成を抑制し、組織をフェライト・
マルテンサイト（一部残留オーステナイト）の複合組織
にすることで、加工性の優れた溶融亜鉛めっき鋼板を製
造する方法が提案されている。しかし、この方法では、
フェライトとマルテンサイトの硬さの差が大きく、穴広
げ率が低く、曲げ加工性が低い。特に引張強さが70kgf/
mm²以上ではマルテンサイト体積率が大きくなり、穴広
げ率は著しく低下するため、バンパー等のチャンネル型
成形で行われる厳しい曲げ加工では、加工性が不十分で
ある。

以上のように、曲げ加工性の優れた溶融亜鉛めっき高
強度鋼板を製造するに際しては、高強度を得る点で有利
な複合組織強化が必要となるが、単に、化学成分、冷却
速度等に着目した方法で、曲げ加工性の優れた溶融亜鉛
めっき高強度鋼板を製造することは困難である。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決して、複合組
織化により高強度にし、且つ優れた曲げ加工性の高強度
溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法を提供することを目
的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、曲げ加工性の優れた溶融亜鉛めっき高
強度鋼板の製造における上記問題点を解決するために鋭
意研究を重ねた結果、連続溶融亜鉛めっきラインの再結
晶焼鈍加熱温度、この加熱温度からMs点以上480℃以下
までの冷却速度とその温度での保持時間を制御し、更に
は合金化温度を制御することによって、組織をベイナイ
ト或いはフェライト・ベイナイトを主体とした均一微細
なベイナイト・フェライト・マルンサイトの複合組織に
し、曲げ加工性の優れた溶融亜鉛めっき高強度鋼板が得
られることを見い出して、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明は、C:0.06〜0.2％、Si:0.6％以
下、Mn:0.6〜3.0％、P:0.1％以下及びsol.Al:0.01〜0.1
0％を含有し、必要に応じて更にMo:0.01〜1.0％及びCr:
0.1〜1.5％の少なくとも１種を含有し、残部が鉄及び不
可避的不純物よりなる鋼を、通常の方法で熱間圧延、酸
洗、冷間圧延した後、連続亜鉛めっきラインにて再鈍晶
焼鈍する際に、その加熱温度をA_c3点−50℃〜900℃の温
度にて10秒以上保持し、600℃以上の温度からMs点以上4
80℃以下の温度域に lnCR＝−1.18Mneq＋3.37 ここで、Mneq＝Mn＋1.52Mo＋1.10Cr＋0.10Si＋2.1P で示される臨界冷却速度CR（℃/s）以上の冷却速度にて
冷却した後、Ms点以上480℃以下の温度にて10秒以上保
持した後、溶融亜鉛めっきを施すことよって、ベイナイ
トを主体としたベイナイト・フェライト・マルテンサイ
ト複合組織鋼板を得ることを特徴とする曲げ加工性の優
れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を趣旨とする
ものである。

また、他の本発明は、前記溶融亜鉛めっきを施した
後、合金化処理をA_c1点以下で施すことによって、ベイ
ナイトを主体としたベイナイト・フェライト・マルテン
サイト複合組織鋼板にすることを特徴とするものであ
る。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用）まず、本発明における鋼の化学成分の限定理由につい
て説明する。

C: Ｃは鋼板の強化に不可欠な元素であって、目的とする
強度の鋼板を得るには、少なくとも0.06％添加する必要
がある。しかし、0.2％を超えると硬いマルテンサイト
の体積率が高くなり、曲げ加工性が劣化するばかりでな
く、スポット溶接性も低下する。したがって、Ｃ量は0.
06〜0.2％の範囲とする。

Si: Siはフェライト中の固溶Ｃをオーステナイト中へ排出
する効果を有するため、フェライトの延性を向上させる
ことができる。しかし、過多に添加するとめっき不良を
生じるので、0.6％以下で添加する。

Mn: Mnはオーステナイト相を安定化し、冷却過程において
硬質相の生成を容易にし、高強度を得るために添加され
る。しかし、添加量が0.6％より少ないと、高強度を達
成するための十分な硬質相を得ることができない。ま
た、3.0％より過多に添加するとバンド組織が発達し、
曲げ加工性が劣化するばかりでなく、コスト高になる。
したがって、Mn量は0.6〜3.0％の範囲とする。

P: Ｐは0.02％以上の添加によってSiと同様の作用を有
し、強度と伸びとのバランスを確保するために有効であ
るが、0.1％を超えて添加するとめっき不良等が発生す
るので、0.1％以下で添加する。

sol.Al: Alは鋼の脱酸のために添加されるが、過多に添加して
も、効果が飽和するのみならず、めっき不良を招くの
で、添加量はsol.Alで0.1％以下とする。

上記元素を必須成分とするが、必要に応じて、Mo及び
Crの少なくとも１種を適量で含有してもよい。

Mo: Moはオーステナイト相を著しく安定化し、冷却過程に
おいて硬質相の生成を容易にし、高強度化する効果があ
る。しかし、0.01％より少ないと、高強度を達成するた
めの硬質相を得ることができず、また1.0％を超えて添
加するとベイナイトが抑制され、マルテンサイトがバン
ド状で多量に生成するため、曲げ加工性が劣化する。し
たがって、Mo量は0.01〜1.0％の範囲とする。

Cr: CrはMn及びMoと同様な効果を有し、オーステナイト相
を安定化し、硬質相の生成を容易にして、高強度を得る
効果がある。この効果を得るには少なくとも0.1％が必
要であるが、1.5％を超えて添加すると伸びを低下させ
るので、Cr量は0.1〜1.5％の範囲とする。

次に、本発明の方法における製造条件について説明す
る。なお、第１図は本発明における連続亜鉛めっきライ
ンの熱履歴を示したものである。

まず、上記の化学成分を有する鋼は、通常工程により
製鋼、分塊又は連続鋳造を経てスラブとした後、熱間圧
延を経て、ホットコイルにする。熱間圧延に際しては、
その条件は特に限定する必要はないが、均一微細なフェ
ライトとベイナイト等の複合組織の溶融亜鉛めっき高強
度鋼板を得るには、熱間圧延の巻取温度を低くし、均一
なフェライトとベイナイトの組織にした方が好ましい。

熱間圧延の後、常法に従って、酸洗し、冷間圧延を施
して薄鋼板を得る。冷間加工率は30％以上が望ましい。

次いで、この薄鋼板を連続溶融亜鉛めっきラインに導
いて、再結晶焼鈍及び溶融亜鉛めっきを施し、必要な場
合は更に合金化処理を施す。

再結晶焼鈍は、その加熱温度をA_c3点−50〜900℃に
し、10秒以上保持することが必要である。加熱温度がA
_c3点−50℃よりも低いと、オーステナイトの体積率が小
さなり、そのＣ濃度が高くなるために安定化し、ベイナ
イトの生成が抑制され、マルテンサイト体積率が増加す
る。更に、フェライトは、再結晶粒が粗大化するので、
曲げ加工性は劣化する。

次いで、上記加熱温度から溶融亜鉛めっき処理までの
冷却として、600℃以上の温度からMs点以上480℃以下の
温度域に lnCR＝−1.18Mneq＋3.37 ここで、Mneq＝Mn＋1.52Mo＋1.10Cr＋0.10Si＋2.1P で示される臨界冷却速度CR（℃/s）以上にて冷却した
後、Ms点以上480℃以下の温度にて、10秒以上保持した
後、溶融亜鉛めっきを施す。

冷却速度がCRよりも遅いと、パーライト変態が起こる
ため、目的とする強度及び曲げ加工性が得られない。

また、Ms点以上480℃の温度で10秒以上保持する過程
については、Ms点未満にすると多量のオーステナイトが
マルテンサイトに変態するため、曲げ加工性は低下す
る。一方、480℃を超える温度では、曲げ加工性に有効
な微細なベイナイトが得られない。また、保持時間が10
秒未満では、ベイナイトが十分に得られずに、後工程で
オーステナイトがマルテンサイトに変態するため、第２
図に示すように、打抜き穴広げ率（λ）は著しく低下
し、優れた曲げ加工性が得られない。

溶融亜鉛めっきを施すことによって、ベイナイトを主
体としたベイナイト・フェライト・マルテンサイト複合
組織が得られ、曲げ加工性の優れた高強度鋼板が得られ
る。

なお、溶融亜鉛めっきを施した後、A_c1点以下、好ま
しくは500℃〜A_c1点の温度にて合金化処理し、冷却する
ことによっても、ベイナイトを主体としたベイナイト・
フェライト・マルテンサイト複合組織を得ることがで
き、曲げ加工性の優れた高強度鋼板が得られる。これ
は、合金化処理温度がA_c1点以下であるので、再オース
テナイト変態することなく、再結晶焼鈍後の冷却によっ
て得られたベイナイト主体の適正な組織が保持されるた
めである。

次に本発明の一実施例を示す。

（実施例）第１表に示す化学成分を有する鋼を溶製し、20mm厚の
スラブにした。これを仕上温度850℃、巻取温度560℃で
熱間圧延し、3.2mm厚の熱延鋼板とした。得られた鋼板
を酸洗、冷間圧延して、1.2mm厚（圧下率62.5％）の冷
延鋼板を得た。

これらの冷延鋼板について、第１図及び第２表に示す
条件にて溶融亜鉛めっき或いは更に合金化処理を行っ
た。

得られた鋼板について引張特性及び曲げ特性を調査し
た。曲げ特性は10φmm打抜き穴に拡げ率で評価した。そ
の結果を第２表に併記する。

第２表より以下の如く考察される。

本発明材のNo.1〜No.2は80kgf/mm²近い高強度で60％
以上の高い打抜き穴広げ率（λ）を示すが、比較材No.3
及びNo.9は、460℃での保持時間が５秒と短いために、
ベイナイトの生成量が少なく、硬質なマルテンサイト組
織が増えるため強度は高いが、穴広げ率は本発明材より
も劣っている。

比較材No.4は、再結晶焼鈍加熱温度が730℃と低いた
めにオーステナイトの体積は小さく、Ｃ濃度が高いため
にベイナイト変態せず、硬質なマルテンサイトを生成す
る。このため、フェライトとの高度差が大きくなり、結
果として穴広げ率が低く、本発明材よりも劣っている。

比較材No.5は、急冷開始温度が500℃と低いため、フ
ェライトの生成量が多くなり、オーステナイト中のＣ濃
度が高まり、安定化して、ベイナイトを生成しにくくな
る。このためにフェライトを主体とした硬質で粗いマル
テンサイトとの複合組織となるため、穴広げ率は低い。

比較材No.6は、保持温度が600℃と低いため、パーラ
イトを生成し、その結果、十分な強度及び穴広げ率が得
られていない。

比較材No.7は、保持温度が200℃とMs点以下のため、
オーステナイトは殆どマルンサイトに変態する。したが
って、高強度ではあるが、穴広げ率は本発明材よりも劣
っている。

比較材No.11〜No.14は、冷却速度がCRよりも遅いため
にパーライト変態するため、高強度での優れた曲げ加工
性が得られない。

本発明材No.15は、合金化処理しない例であるが、高
強度で優れた曲げ加工性が得られている。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明の方法によれば、再結晶
焼鈍加熱温度からMs点以上480℃以下の温度域への冷却
を制御し、冷却過程、Ms点以上480℃以下の温度域の保
持時間、A_c1以下で合金化処理を施すことにより、ベイ
ナイトを主体としたベイナイト・フェライト・マルテン
サイト（一部残留オーステナイト）の微細均一な組織に
することができる。しかも、低温にて合金化処理を行う
ことができるので、めっきむら、パウダリング性等、表
面性状の向上に加えてエネルギー費用の低減も可能であ
る。

また、通常の溶融めっき鋼板の場合も、合金化処理鋼
板と同様であり、ベイナイトを主体とする微細均一な複
合組織を得ることができる。

したがって、本発明によれば、60〜120kgf/mm²級ま
で、曲げ加工性の優れた溶融亜鉛めっき高強度鋼板の製
造が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、合金化溶融亜鉛めっき及び溶融亜鉛めっきの
熱履歴を示す図、第２図は実施例で得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
460℃での保持時間（第１図参照）と打抜き穴広げ率
（λ）との関係を示す図である。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−39770（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−195222（ＪＰ，Ａ) 特開平４−128320（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 2/02 C23C 2/06 C21D 9/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で（以下、同じ）、C:0.06〜0.2
％、Si:0.6％以下、Mn:0.6〜3.0％、P:0.1％以下及びso
l.Al:0.01〜0.10％を含有し、残部が鉄及び不可避的不
純物よりなる鋼を、通常の方法で熱間圧延、酸洗、冷間
圧延した後、連続亜鉛めっきラインにて再結晶焼鈍する
際に、その加熱温度をA_c3点−50℃〜900℃の温度にて10
秒以上保持し、600℃以上の温度からMs点以上480℃以下
の温度域に lnCR＝−1.18Mneq＋3.37 ここで、Mneq＝Mn＋1.52Mo＋1.10Cr＋0.10Si＋2.1P で示される臨界冷却速度CR（℃/s）以上の冷却速度にて
冷却した後、Ms点以上480℃以下の温度にて10秒以上保
持した後、溶融亜鉛めっきを施すことによって、ベイナ
イトを主体としたベイナイト・フェライト・マルテンサ
イト複合組織鋼板を得ることを特徴とする曲げ加工性の
優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】前記溶融亜鉛めっきを施した後、合金化処
理をA_c1点以下で施すことによって、ベイナイトを主体
としたベイナイト・フェライト・マルテンサイト複合組
織鋼板にすることを特徴とする曲げ加工性の優れた高強
度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】前記鋼が更にMo:0.01〜1.0％及びCr:0.1〜
1.5％の少なくとも１種を含有しているものである請求
項１又は２に記載の方法。