JP3276442B2 - 伸びフランジ特性に優れた高耐食性、高加工性高張力冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

伸びフランジ特性に優れた高耐食性、高加工性高張力冷延鋼板およびその製造方法

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JP3276442B2 JP04960193A JP4960193A JP3276442B2 JP 3276442 B2 JP3276442 B2 JP 3276442B2 JP 04960193 A JP04960193 A JP 04960193A JP 4960193 A JP4960193 A JP 4960193A JP 3276442 B2 JP3276442 B2 JP 3276442B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は引張強度(以下TSで示
す)が40kgf/mm2 以上であり、かつ延性なかでも伸び
フランジ特性に優れた高耐食性・高加工性の冷延鋼板お
よびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】T.S.が40kgf/mm2 以上という、高
張力の冷延鋼板は、例えば自動車工業においては安全性
の向上、軽量化による燃費軽減の観点から、さらに溶融
亜鉛めっき鋼板としては防錆性向上の観点からその要求
が高まりつつあり、また建材関係の使途においても部材
の薄肉化に伴うコスト低減の観点から要求がある。また
かかる高張力鋼板は、上記のような用途において、所望
の加工性をも満足すべきことは言うまでもない。
【0003】これらの要求を満足しようとする技術とし
て、例えば特開昭57−63634号、同56−134
37号各公報の如く高Mn−Si鋼を素材として製造す
る方法があるが、この方法は、高張力化については主と
して固溶強化に頼っているために高強度化に有利なSi
を多量に添加することから、表面性状、化成処理性また
めっき性で問題を生じるうれいがあった。
【0004】また、加工性の観点からはr値を高くする
ことが深絞り性を高くするために必要である。しかし、
r値を高くしながらTSを高くするためには、鋼を極低
C化するなどの手法をとる必要があり、コストアップと
なっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、T.S.
が40kgf/mm2 以上の高張力冷延鋼板およびその製造方
法に関し、従来の技術が抱えていた問題を解消して、次
の条件にかなう伸びフランジ特性に優れた高張力冷延鋼
板およびその製造方法を提案することをその目的とす
る。 (1)通常の低C鋼を用いる。 (2)延性、なかでも伸びフランジ特性を改善する。 (3)摺動性を改善し良好な加工性を得る。 (4)通常のめっきによらず耐食性を改善する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の問
題点を解決すべく、種々の成分系の鋼および種々の製造
条件についてその材質と組織さらには鋼板の表面処理と
を総合的に調査した結果、第2相分率(主としてパーラ
イト)を少なくして再結晶フェライト組成とし、かつそ
の組織を均一微細粒とした場合に極めて優れた伸びフラ
ンジ特性がえられること、さらにかような望ましい組織
は、主として鋼成分組成と冷間圧延条件・焼なまし条件
とを最適化し組み合わせて得られることを知見した。
【0007】またさらに、高強度化に伴う加工性の低下
を補うのに粉末状潤滑剤を含む防錆油を塗布することが
有効で、かつ加工後の塗装工程での塗装性を確保するた
め、防錆油を塗装する前に、アルカリ可溶性のクロムが
5mg/m2 以下となるクロメート層を形成させることが有
効であることを見出した。
【0008】本発明は上記の知見に基づきなされたもの
である。すなわち、本発明の第1の態様によれば、C:
0.03〜0.15wt%Si:0.05wt%以下、
Mn:0.50〜1.20wt%、Nb:0.005〜
0.045wt%、Al:0.005〜0.100wt
%、S:0.010wt%以下を含有し、残部は鉄およ
び不可避的不純物の組成になり、平均結晶粒径20μm
以下の均一微細な再結晶フェライト組織が面積率95%
以上である組織を有する鋼板の表面に、付着量が金属C
r換算で40〜200mg/m2 でかつアルカリ溶出性Cr
分が5mg/m2 以下であるクロメート処理層と、その上層
に付着量が0.1〜5.0g/m2でかつ無機潤滑粒子およ
び/または有機潤滑粒子をそれぞれ0.05〜30wt
%、0.05〜20wt%、合計で0.05〜40wt
%含有する防錆油層を形成してなる、伸びフランジ特性
に優れた高耐食性、高加工性高張力冷延鋼板が提供され
る。
【0009】ここで、クロメート処理層が電解型クロメ
ート処理層または塗布型クロメート処理層であるのが好
ましい。さらに、前記無機潤滑粒子が平均粒径50μm
以下の二硫化モリブデンおよび/または窒化ホウ素粉末
であり、また前記有機潤滑粒子が平均粒径50μm以下
でかつ融点が60℃以上のワックスであるのが好まし
い。
【0010】本発明の第2の態様によれば、上記化学組
成の鋼を連続鋳造法によりスラブとした後、熱間圧延、
さらに50%以上の冷間圧下率で冷間圧延を行った後、
連続焼鈍法により720℃〜780℃の温度範囲で20
〜60s保持する焼きなましを行って冷延鋼板とし、さ
らに脱脂、洗浄、乾燥処理した冷延鋼板に、付着量が金
属Cr換算で40〜200mg/m2 でかつアルカリ溶出性
Cr分が5mg/m2 以下であるクロメート処理層を形成し
たのち、その上層に無機潤滑粒子および/または有機潤
滑粒子をそれぞれ0.05〜30wt%、0.05〜2
0wt%、合計で0.05〜40wt%含有する防錆油
層を付着量が0.1〜5.0g/m2となるように塗布する
ことを特徴とする、伸びフランジ特性に優れた高耐食
性、高加工性高張力冷延鋼板の製造方法が提供される。
【0011】ここで、前記クロメート処理層の形成が、
電解型クロメート処理とそれに引き続く80〜250℃
の乾燥によるものであるのが好ましく、あるいは塗布型
クロメート処理とそれに引き続く100〜250℃の乾
燥とさらにクロメート安定化処理によるものであるのが
好ましい。
【0012】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。まずこ
の発明の鋼板につき、成分組成を上記の範囲に限定した
理由を説明する。
【0013】〔C:0.03〜0.15%〕Cは、強化
成分として最も有効であり、また安価でもあるので望ま
しい成分であるが、0.15%を超えて添加した場合に
は、パーライト等の第2相の分率が顕著に増加して、延
性なかでも伸びフランジ特性の劣化が著しい。また溶接
性の劣化も顕著となる。一方、Cの添加量が0.03%
に満たないと、他の成分を添加しても十分なT.S.を
得ることができない。したがって0.03〜0.15%
の範囲とした。
【0014】〔Si:0.05%以下〕Siは、鋼の強
化に有効であり、しかも延性の劣化に対しては悪影響が
少ないため、機械的性質の面からは多量に添加したい成
分であるが、スケールの性状から表面性状を著しく劣化
させることから、美麗な表面を得るには0.05%以下
とする必要がある。
【0015】〔Mn:0.5〜1.2%〕Mnは、その
固溶強化能はC,Si等には及ばないものの有効な強化
成分である。またMnは、パーライトの過剰な生成およ
び粗大化を抑え、結晶値を微細にする作用がある。これ
らの作用を発揮させるためには、Mnの0.5%以上の
添加が必要である。一方、Mnを1.2%を超えて添加
すると強化の作用は飽和する上、第2相の分布が層状に
連結する傾向を示すために伸びフランジ特性が劣化し、
また再結晶挙動にも影響を及ぼし安定な製造が困難とな
る。したがって0.5〜1.2%の範囲とする。
【0016】〔Nb:0.005〜0.045%〕Nb
の添加および添加量の制御はこの発明の重要な要件の一
つである。この発明においては、Nbの添加効果もあっ
て最終的に極めて微細かつ均一な再結晶フェライト組織
を得ることにより強度と延性なかでも伸びフランジ特性
とを改善している。Nbはおそらく炭窒化物として析出
することで上述の望ましい効果をもたらすと考えられる
が、その詳細は不明である。このような望ましい効果
は、Nb量にして0.005%以上を添加しないと得ら
れない。また0.045%を超えて添加してもその効果
が飽和するので非経済的といえる。さらに過剰な添加
は、鋼が顕著に硬化することで安定な製造も困難とす
る。したがって0.005〜0.045%の範囲とし
た。
【0017】〔Al:0.005〜0.10%〕Al
は、脱酸成分としてまた鋼の清浄化のためにも添加が不
可欠である。このためにはAlは少なくとも0.005
%添加するのが好ましい。しかし0.10%超えて添加
された場合、アルミナクラスター等による表面欠陥のト
ラブルを生じる危険性が高い。したがって0.10%以
下とする。
【0018】上記の成分のほか、この発明では不可避的
不純物成分としてN,OおよびSをそれぞれ0.005
0%、0.0070%および0.010%まで許容でき
る。なかでもSは、低減させることで伸びフランジ特性
が顕著に向上する。かかる程度は、T.S.が45kgf/
mm2 を超えるような、より高強度側で顕著となる。した
がって高強度になればなるほど、Sの低減が有利であ
る。おおむね0.010%以下とすれば良好な特性とな
る。
【0019】次に結晶組織の限定理由について述べる。
鋼板の特性で目的とするところは既述のとおり延性、と
りわけ伸びフランジ特性の改善である。かかる特性は、
第2相分率(主としてパーライト)を少なくして再結晶
フェライト分率を95%以上とし、かつその組織を平均
20μm以下の均一微細粒とした場合に極めて優れた伸
びフランジ特性が得られる。
【0020】この場合、伸びフランジ割れの起点となる
パーライト(特に粗大なもの)の分率が多いほど不利で
あり、また再結晶フェライト組織が不均一であったり、
粗大であったりすると同様に不利となり望ましくない。
そのため再結晶フェライト分率は95%以上、また再結
晶フェライトの平均結晶粒径が20μm以下とした。
【0021】次に鋼板の製造条件の限定理由について述
べる。溶製から熱間圧延までの工程では特に制限するこ
となく通常行われている方法に従い製造することができ
る。代表的な熱間圧延条件の例としては加熱温度128
0〜1180℃、熱間圧延仕上温度900〜800℃、
巻取温度650〜500℃が挙げられる。
【0022】冷間圧延について、その圧下率は一般に高
い方が再結晶焼鈍後の組織を微細化するには有利であ
る。このようなことを考慮して冷間圧下率はその下限を
50%とした。しかし必要以上に冷間圧下率を高くする
ことは、材質面では害がないものの熱延母板厚の増大等
の問題をもたらす。
【0023】冷延鋼板における連続焼鈍ラインでの焼な
まし温度は、720〜780℃とする。720℃より低
温では、再結晶が十分に進行せず伸びの低下、伸びフラ
ンジ性の低下などで満足すべき材質が得られない。また
780℃を超えると粒成長による軟化が進行して望まし
くない。この発明では、Nbを添加しているためNbの
炭窒化物が再結晶粒の異常な粒成長を抑制し、したがっ
て比較的広い温度範囲で均一かつ微細な再結晶フェライ
ト粒組織を得ることができる。
【0024】かかる焼きなましの保持時間は、実質的に
0であってもよいが、材質の安定性の面では20s以上
行った方が有利である。一方60sを超えると異常粒成
長による材質劣化を生じる可能性があるので20〜60
sとした。
【0025】ところでこの発明の鋼板の用途において
は、部材成型後の強度として原板の降伏応力が最も重要
であるため、成型性は多少犠牲にしても降伏比(Y.
R.)が70%以上あることが望まれる場合があり、こ
のような高強度と適正な降伏比を得るためには焼きなま
しに引き続く冷却過程では、少なくとも700〜500
℃の温度範囲において冷却速度20℃/s以上の急冷を
行うことが好ましい。
【0026】次に、該鋼板上に形成されるクロメート層
および防錆油層の作用について述べる。
【0027】クロメート層は、該鋼板と防錆油層の密着
性を確保しかつ耐食性を向上させる効果があるが、金属
クロム換算で40mg/m2 未満の付着量ではその効果
が十分でなく、200mg/m2 を超える付着量ではそ
れらの効果が飽和し経済的ではないので40〜200m
g/m2 の範囲に限定した。
【0028】また、該クロム層中のアルカリ溶出性クロ
ムが5mg/m2 を超えると、塗装前処理である化成処理液
へのクロム溶出によって化成処理液を劣化させる危険性
があるため、アルカリ溶出性クロムを5mg/m2 以下に限
定した。
【0029】前記クロメート皮膜は、電解クロメート皮
膜または塗布型クロメート皮膜を安定化処理したもので
あるのが好ましい。
【0030】本発明において、クロメート皮膜上の第2
層は基油に無機潤滑粒子および/または有機潤滑粒子を
含む防錆油層である。
【0031】無機潤滑粒子としては例えば二硫化モリブ
デン、窒化ホウ素粉末の1種または2種の混合物が用い
られる。
【0032】これらの潤滑粒子はあまり過少では潤滑効
果が少なく過剰では油の粘度を上げ塗布作業に不都合を
生じるため0.05〜30wt%に限定した。
【0033】また平均粒径が50μmを超える粒子では
分散性が悪く塗油後の均一性が低下し、加工性を低下さ
せるため平均粒径50μm以下に限定した。
【0034】有機潤滑粒子は、合成ワックス、天然ワッ
クスいずれを用いても良いが、融点60℃未満のワック
スでは極圧状態での粘性が小さくなり過ぎて潤滑効果が
充分でないため融点60℃以上に限定した。
【0035】また添加量および平均粒径は前記無機潤滑
粒子と同様な理由によりそれぞれ0.05〜20wt
%、平均粒径50μm以下に限定した。
【0036】なお無機潤滑粒子と有機潤滑粒子を併用す
る場合は、添加量の限界40wt%までに上昇するが、
それ以上では塗布作業に不都合を生じるため、0.05
〜40wt%までに限定した。
【0037】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。 (実施例)表1に示す種々の成分組成になる鋼スラブを
常法に従って溶製、鋳造した。これらの鋼スラブに表2
に示す条件にて熱間圧延、冷間圧延次いで連続焼鈍ライ
ンにおいて焼なましを行った。
【0038】かくして得られた鋼板の引張特性、伸びフ
ランジ特性に対応するサイドベンド伸び特性について測
定し、評価した結果を表3に示す。なお引張試験は、J
IS5号試験片にて評価した。またサイドベンド伸び特
性については、幅40mm、長さ170mm、厚さ0.
8mmの短冊状の試験片を、特に作製時のせん断に当た
って適正なクリアランスとなるよう配慮しかつエメリー
紙でせん断面を仕上げて試験に供し、面内曲げ変形させ
て、クラック発生直後のフランジ部の伸びで評価した。
また、円筒深絞りによりLDRも評価した。
【0039】表3から、この発明に従う成分組成範囲で
あれば、高強度(T.S.≧40kgf/mm2 )にもかかわ
らず、良好な伸び(El.)とサイドベンド伸び(すな
わち伸びフランジ特性)が得られている。
【0040】該鋼板から150×220mmのサンプル
板を切り出し、アルカリ脱脂、水洗乾燥→電解クロメー
ト処理、水性乾燥またはロールコーターによる塗布型ク
ロメート塗布・乾燥→防錆油塗布(浸漬法)の一連の処
理を行ない、試料を作製した。
【0041】表4にはクロメート処理条件およびクロメ
ート安定化処理条件、表5には防錆油、組成および塗布
量をそれぞれ示した。使用したクロメート、無機潤滑
剤、有機潤滑剤および防錆油は以下の通りである。
【0042】(クロメート) 電解クロメート:電解クロメート処理はすべて電解処理
後水洗乾燥する。 液組成:CrO3 30g/L 、Na2 SiF6 1g/L 電解条件:電流密度 5A/dm2 、電解時間 8秒( 40mg/m2 )電解1 ( )内目標 10A/dm2 、 8秒( 80mg/m2 )電解2 目付着量 10A/dm2 、 12秒(120mg/m2 )電解3 10A/dm2 、 16秒(160mg/m2 )電解4 塗布型クロメートA:シリカ無添加 4513H(日本
パーカーライジング社製) 塗布型クロメートB:シリカ添加 コスマー150(関
西ペイント社製)
【0043】(防錆油)基油は市販の防錆油である杉村
化学製プレトンR303Pおよび出光興産社製オイルコ
ートZ5を用い、それぞれに無機潤滑粉および/または
有機潤滑粉を添加混合し、表4の割合に調合した油を浸
漬法により鋼板表面に塗布した。塗布量は塗布後の板の
重量とその板を脱脂、洗浄、乾燥した後の重量差から測
定した。
【0044】また潤滑粉の粉砕、攪拌、混合は基油とと
もにボールミルで攪拌することによって行った。粒度の
測定は混合後の油を直接光学顕微鏡で観察する方法と光
散乱法によって測定した。
【0045】なお表5に示すワックスは以下のものを用
いた。 ワックス1 サンノプコ社製 SNワックスSS−
SF ワックス2 サンノプコ社製 SL506 ワックス3 安原油脂工業社製 アローワックス ワックス4 同上ワックスの攪拌、粉砕時間を短くした
もの ワックス5 日本石油社製 POワックスH−1
0(融点67℃)
【0046】(加工性の評価)該鋼板の加工性は、ポン
チ径33mmφの円筒絞り試験による限界絞り比で評価
した。
【0047】(裸耐食性の評価)裸耐食性は製造された
鋼板を70×150mmに切断した各3枚を脱脂・洗浄
・乾燥した後、塩水噴霧試験(5%NaCl、35℃、
500時間)を行ない、試験片表面の最大侵食深さを測
定して評価した。 ◎:最大侵食深さで0.05mm以下 ○:0.05〜0.1mm △:0.1〜0.5mm ×:0.5mm以上
【0048】(塗装性および塗装後耐食性)塗装性は該
鋼板70×150mm各10枚を脱脂、表面調整、化成
処理の標準条件での前処理を行なった後、日本ペイント
社製パワートップU−600を塗装電圧200Vで20
μm電着塗装して外観を目視判定した。 脱脂液(日本パーカライジング社製 FC4460) 表面調整液(日本パーカライジング社製 PL404
0) 化成処理液(日本パーカライジング社製 PBL302
0) また、上記塗装鋼板5枚にカッターナイフを用いてクロ
スカットを入れた後複合サイクル腐食試験を行なった
後、クロスカット部の塗膜ふくれ幅および最大侵食深さ
を測定して評価した。 腐食試験サイクル:塩水噴霧(5%NaCl、35℃、
6hr)→50℃、2hr乾燥→RH95%、50℃、
15hr(湿潤雰囲気)→自然乾燥1hr、本サイクル
を15サイクル行なった。
【0049】なおアルカリ溶出性クロムの測定は、アル
カリ脱脂液(FC4460)60℃中にクロメート処理
後の試験片を5分間浸漬し、その前後のCr付着量を蛍
光X線分析で測定して求めた。 ○:最大ふくれ幅1mm未満 △:1〜3mm ×:3mm以上 ◎:最大侵食深さ0.05mm未満 ○:0.05〜0.1mm △:0.1〜0.3mm ×:3mm以上 これらの評価試験結果を表6に示す。
【0050】
【表1】
【0051】
【0052】
【表2】
【0053】
【表3】
【0054】
【表4】
【0055】
【表5】
【0056】
【表6】
【0057】
【表7】
【0058】
【表8】
【0059】
【表9】
【0060】
【表10】
【0061】
【表11】
【0062】表1〜5の結果から明らかなように、本発
明鋼はいずれも優れた機械的性質、加工性、耐食性、塗
装性を示す。これに対して比較例A−1はクロメート付
着量不足のため充分な耐食性、塗装性が得られていな
い。
【0063】比較例B−1、C−1、J−1は防錆油中
の潤滑剤が不足のため充分な加工性が得られていない。
比較例K−1はクロメート層中のアルカリ可溶性クロム
が多いため塗装性が劣化している。比較例L−1、M−
1、M−2、N−1、N−2、O−1、O−2は潤滑剤
が過剰または過大であるため均一塗布が出来ずまた加工
中の脱落等のため充分な加工性が得られず、かつ塗装前
処理でも均一にならないための塗装性も劣化している。
比較例P−1はワックスの融点が低いため充分な加工性
が得られない。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加工性、耐食性および伸びフランジ特性に優れた高張力
鋼板を簡便なクロメート処理+塗油処理によって製造で
きるため、より低コストで優れた材料を供給できる効果
がある。また、従来、耐食性向上のために施すめっきは
鋼板のリサイクルをし難くする問題を有していたが、本
発明のような極薄い樹脂処理ではリサイクル性を全く損
なわないため、リサイクルを促進する効果もある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C25D 11/38 301 C25D 11/38 301B (56)参考文献 特開 平4−350(JP,A) 特開 平4−130189(JP,A) 特開 昭60−103185(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 22/00 - 22/86 C22C 38/00 301 C22C 38/12 C23C 28/00 C25D 11/38 301 C23F 11/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.03〜0.15wt% Si:0.05wt%以下 Mn:0.50〜1.20wt% Nb:0.005〜0.045wt% Al:0.005〜0.100wt% S:0.010wt%以下 を含有し、残部は鉄および不可避的不純物の組成にな
    り、平均結晶粒径20μm以下の均一微細な再結晶フェ
    ライト組織が面積率95%以上である組織を有する鋼板
    の表面に、付着量が金属Cr換算で40〜200mg/m2
    でかつアルカリ溶出性Cr分が5mg/m2 以下であるクロ
    メート処理層と、その上層に付着量が0.1〜5.0g/
    m2でかつ無機潤滑粒子および/または有機潤滑粒子をそ
    れぞれ0.05〜30wt%、0.05〜20wt%、
    合計で0.05〜40wt%含有する防錆油層を形成し
    てなる、伸びフランジ特性に優れた高耐食性、高加工性
    高張力冷延鋼板。
  2. 【請求項2】クロメート処理層が電解型クロメート処理
    層または塗布型クロメート処理層である請求項1に記載
    の伸びフランジ特性に優れた高耐食性、高加工性高張力
    冷延鋼板。
  3. 【請求項3】前記無機潤滑粒子が平均粒径50μm以下
    の二硫化モリブデンおよび/または窒化ホウ素粉末であ
    る請求項1または2に記載の伸びフランジ特性に優れた
    高耐食性、高加工性高張力冷延鋼板。
  4. 【請求項4】前記有機潤滑粒子が平均粒径50μm以下
    でかつ融点が60℃以上のワックスである請求項1〜3
    のいずれかに記載の伸びフランジ特性に優れた高耐食
    性、高加工性高張力冷延鋼板。
  5. 【請求項5】請求項1に記載の化学組成の鋼を連続鋳造
    法によりスラブとした後、熱間圧延、さらに50%以上
    の冷間圧下率で冷間圧延を行った後、連続焼鈍法により
    720℃〜780℃の温度範囲で20〜60s保持する
    焼きなましを行って冷延鋼板とし、さらに脱脂、洗浄、
    乾燥処理した冷延鋼板に、付着量が金属Cr換算で40
    〜200mg/m2 でかつアルカリ溶出性Cr分が5mg/m2
    以下であるクロメート処理層を形成したのち、その上層
    に無機潤滑粒子および/または有機潤滑粒子をそれぞれ
    0.05〜30wt%、0.05〜20wt%、合計で
    0.05〜40wt%含有する防錆油層を付着量が0.
    1〜5.0g/m2となるように塗布することを特徴とす
    る、伸びフランジ特性に優れた高耐食性、高加工性高張
    力冷延鋼板の製造方法。
  6. 【請求項6】前記クロメート処理層の形成が、電解型ク
    ロメート処理とそれに引き続く80〜250℃の乾燥に
    よるものである請求項5に記載の伸びフランジ特性に優
    れた高耐食性、高加工性高張力冷延鋼板の製造方法。
  7. 【請求項7】前記クロメート処理層の形成が、塗布型ク
    ロメート処理とそれに引き続く100〜250℃の乾燥
    とさらにクロメート安定化処理によるものである請求項
    5に記載の伸びフランジ特性に優れた高耐食性、高加工
    性高張力冷延鋼板の製造方法。
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