JP3347156B2 - 耐孔あき腐食性と孔拡げ性に優れた高張力めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

耐孔あき腐食性と孔拡げ性に優れた高張力めっき鋼板の製造方法

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JP3347156B2 JP02905292A JP2905292A JP3347156B2 JP 3347156 B2 JP3347156 B2 JP 3347156B2 JP 02905292 A JP02905292 A JP 02905292A JP 2905292 A JP2905292 A JP 2905292A JP 3347156 B2 JP3347156 B2 JP 3347156B2
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利郎 山田
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,自動車用足廻り部材用
途やその補強部材用途にとくに好適な耐孔あき腐食性と
孔拡げ性に優れた高張力めっき鋼板の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の自動車では, 10年間, 孔あき腐食
性無しを保障することが必要視されている。このため,
使用される材料には耐食性の改善が要求されるが,特に
足廻り材料に対しての耐食性改善への要求が強い。例え
ば北米やカナダ等の寒冷地帯では路面の凍結防止や融雪
用に散布される塩類による腐食が促進されるので,足廻
り部材を中心に一層の耐食性改善が強く望まれている。
【0003】従来, かような耐食性改善の方法の一つと
して,裸の鋼板を使用していた部位を,溶融亜鉛めっき
を中心としためっき鋼板に切り替えることが一般に行わ
れていた。このような背景から耐食性に優れためっき鋼
板が数多く開発され,例えば特開平2-310354号公報では
加工性の優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が記載さ
れている。
【0004】一方, 自動車は地球環境の保全等から燃費
の向上が望まれ, 使用される鋼材は高強度化による軽量
化が推進されている。この高強度化による板厚の減少は
耐孔あき腐食性の観点からは不利となる。
【0005】このような観点から,例えば特開平2-2241
6 号公報には, めっき原板自体の耐食性を向上させ,薄
目付けでも優れた耐食性を示す合金化亜鉛めっき鋼板が
開示されている。しかし,耐食性はある程度良好な特性
が得られるものの,孔拡げ性等の加工性については十分
であるとは言えない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は,
今日の厳しい腐食環境条件にあっても十分に耐え得る耐
孔あき腐食性と,加工性特に孔拡げ性に優れた自動車足
廻り部材やその補強部材用に好適な高強度めっき鋼板の
提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,重量%
で, C≦0.1%, Mn:0.10〜2.0%, P:0.05〜0.20%,
S≦0.010%, Cu:0.05〜1.0%, Al:0.01〜0.1%,
N≦0.008%, および下式(1)に従う範囲のTiを含有
し,さらに場合によってはSi:0.05〜1.0%,Ni:0.05
〜2.0%, Cr:0.05〜5.0%, Nb:0.01〜0.05%の1種
または2種以上を含有し,残部がFeおよび不可避的不
純物からなる鋼片を1100〜1250℃の温度域で加熱して熱
間圧延を開始し該熱間圧延をAr3変態点以上で且つ 800
〜950℃の温度範囲で終了し,引続き700℃以下の温度で
巻取り,酸洗した後, めっき処理を施すことからなる耐
孔あき腐食性に優れた高張力めっき鋼板の製造方法を提
供する。 (48/32)×S≦Ti≦{(48/32)×S+(48/14)×N}×2 ・・(1) 。
【0008】
【作用】本発明者らは,前記の目的を達成するために種
々の試験研究を行った結果, めっき母材の鋼板の基本成
分のうち,C,Mn,P,Cu,Tiを前記の範囲で厳密に添
加し,さらには, Si,Ni,Cr,Nbの少なくとも1種を
前記範囲で追添することによって,高強度化と優れた耐
孔あき腐食性並びに孔拡げ性の付与が達成され,製造条
件の面からは, 熱延の条件を適切に制御することによっ
て, 自動車足廻り部材として要求される特性を満足する
加工性を付与することができることがわかった。
【0009】この鋼板を母材として亜鉛めっき,アルミ
めっき或いはそれらの合金めっきを施すことにより,耐
食性はさらに向上する。
【0010】本発明法に従うめっき鋼板における母材鋼
板の各成分の作用およびその含有量範囲を前記のように
限定した理由の概要は次のとおりである。
【0011】Cは, 鋼の高強度化に有効な元素である。
しかし,0.1%を超えて含有させると鋼板の加工性を劣
化させるので上限を0.1%とした。
【0012】Mnも,鋼の高強度化に有効に作用する
が,0.1%未満でその効果が認められず,また2.0%を超
えて含有すると加工性を劣化させることから,0.10〜2.
0%の範囲とする。
【0013】Pは,本発明の母材鋼板における必須の添
加元素であり,高強度化に有効で作用するばかりでな
く,Cuと複合して0.05%以上含有させることによって
密着性の良い緻密な腐食生成物を作り, これが耐孔あき
腐食性の改善に寄与する作用を供する。しかしPを0.2
%を超えて含有させると加工性が劣化するようになるの
で0.05〜0.2%の範囲で添加させる。
【0014】Sは,加工性を劣化させる。特にMnと結
合してMnSを生成すると孔拡げ性を劣化させる。した
がってSはできるだけ少ないことが好ましいが,0.010
%までは許容できるので0.010%以下とする。
【0015】Cuは,前述のようにPと複合して添加す
ることにより鋼板の耐孔あき腐食性を改善するのに有効
に作用する元素である。添加量が0.05%未満ではその効
果が認められなく,また1.0%を超えて添加しても効果
が飽和するばかりか,製造コストが高くなるのでその添
加範囲を0.05〜1.0%とする。
【0016】Nは,耐食性, 加工性に有害に作用する元
素である。したがって,できるだけ少ないことが望まし
いが,本発明では0.008%までは許容できるので,0.008
%以下とする。
【0017】Alは,脱酸材として添加されるものであ
るが,0.01%未満では脱酸材としての効果が認められ
ず,0.1%を超えて含有してもその効果が飽和し,また
製造コストが高くなるので上限を0.1%とした。
【0018】TiはSおよびNを固定し,加工性特に孔
拡げ性を改善するのに有効に作用する元素である。この
作用はTi量が(1)式に示すように(48/32)×S未満では
認められない。また〔(48/32)×S+(48/14)×N〕×2
を超えて含有しても,その効果が飽和するとともにコス
トの上昇を招くため,前記(1)式に示す範囲で含有させ
ることが必要である。
【0019】Siは,高強度化および耐食性の改善に有
効な元素である。0.05%未満ではその効果が認められ
ず, 1.0%を超えて含有すると製品の表面性状を劣化さ
せ,また加工性も劣化させるので0.05〜1.0%の範囲で
含有させる。
【0020】Niは,Cu添加による熱延時の高温割れ発
生を抑制するのに有効に作用し,さらに高強度化と耐孔
あき腐食性の改善にも有効な元素である。添加量が0.05
%未満ではそれらの効果が認められない。また2.0%を
超えて含有してもその効果が飽和するとともにコストの
上昇を招く。この理由からNi含有範囲は0.05〜2.0%と
する。
【0021】Crも高強度化と耐孔あき腐食性の改善に
有効な元素である。0.05%未満ではその効果が認められ
なく,また5.0%を超えて添加してもその効果が飽和す
るばかりか,効果に比較して著しい製造コストの上昇を
招くので0.05〜5.0%の範囲で含有させる。
【0022】Nbは,鋼板の結晶粒径を微細化して高強
度化に有効に寄与する。しかし添加量が0.01%未満では
その効果が認められず,また0.05%を超えて含有すると
Nb炭窒化物の析出が多くなり強度は高くなるものの加
工性が著しく劣化するようになるので0.01〜0.05%の範
囲で含有させる。
【0023】上記の化学成分を前記範囲で含有させた鋼
片を適切な熱延条件のもとで熱間圧延するとこの鋼に優
れた加工性を付与することができることがわかった。す
なわち,この鋼片を1100〜1300℃の温度域で加熱して熱
間圧延を開始し該熱間圧延をAr3変態点以上で且つ 800
〜950℃の温度範囲で終了し,引続き700℃以下の温度で
巻取ることによって耐孔あき腐食性と加工性に優れた高
強度熱延鋼板が得られる。
【0024】熱延を開始するための加熱炉からの鋼片抽
出温度 (鋼片加熱温度) は1100℃未満では炭窒化物の溶
解が不十分となり良好な加工性が得られない。この炭窒
化物の溶解のための加熱温度の上限は1300℃で十分であ
り,これを超えても製造コストの上昇を招くため1100〜
1300℃の範囲に制御するのがよい。
【0025】熱間圧延をAr3変態点以上で且つ 800〜95
0℃の温度範囲で終了すると良好な加工性が得られる。
熱延終了温度をAr3変態点未満あるいは800℃未満とす
ると等軸な結晶粒が得られず, このため良好な加工性が
得られない。また950℃を超えると結晶粒径が粗大化し
加工後にオレンジピールと呼ばれる肌荒れが発生するよ
うになる。また,巻取温度が700℃を超えると表層のス
ケール層が厚くなり酸洗性を劣化させるようになるので
700℃以下の温度で巻取る必要がある。
【0026】このようにして得られた熱延鋼板を酸洗し
たあとめっき処理を施すことによって本発明に従う耐孔
あき腐食性に優れた高強度めっき鋼板が得られる。めっ
き処理は, 用途に応じ亜鉛めっき, アルミめっき, また
はこれらの合金めっき等のいずれでも採用できる。めっ
き方法は特に限定されるものではなく,溶融めっき,電
気めっき,蒸着めっき等のいずれの方法でもよい。
【0027】
【実施例】
〔実施例1〕表1に示す化学成分の鋼を溶製し,連続鋳
造スラブとした。このスラブを1230℃に加熱し,熱延終
了温度:900℃, 巻取温度:550℃の条件で熱間圧延を行
って板厚2.6mmの熱延鋼板を得た。得られた熱延鋼板を
酸洗後,ゼンジマータイプの溶融Znめっき設備にて,
めっき付着量45g/m2の溶融亜鉛めっきを施した。
【0028】得られた亜鉛めっき鋼板から試験片を採取
し, 図1に示した条件の塩水噴霧,乾燥,湿潤(3サイ
クル/1日)の複合サイクル腐食試験に供した。この腐
食試験を30サイクル, 60サイクル, 120サイクルおよび
最大240サイクル実施し, 腐食生成物を除去したうえ最
大侵食深さを測定して,めっき鋼板の耐孔あき腐食性の
評価とした。それらの試験結果を表2に示した。
【0029】また,該溶融Znめっき鋼板を引張試験お
よび孔拡げ試験に供した。引張試験はJIS5号試験片にて
行い, 孔拡げ性試験 (λ%) はクリアランス20%にて10
mmの径に打抜き, 直径50mmの球頭ポンチを用いて行っ
た。これらの試験結果を表3に示した。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】
【表3】
【0033】表2の結果から次のことが明らかである。
30サイクルまでの腐食試験初期においては, 本発明例の
P,Cuを複合添加した鋼を母材としたものと,比較例の
鋼を母材としたものとの間で,最大侵食深さに大きな差
は認められない。これは,試験初期ではめっき層がいず
れも侵されていないことによる, と考えてよい。
【0034】しかし,30サイクルを超えて, 表層のめっ
き層が侵食されてくると,本発明の主要な添加元素であ
るP,Cuの何れかまたは両者を欠く熱延鋼板を母材とし
た比較例No.14〜16のめっき鋼板は最大侵食深さが大き
くなるのに対し, 本発明に従うめっき鋼板は腐食の進行
が非常に緩やかであり,耐孔あき腐食性に優れることが
わかる。
【0035】なお,比較例No.17 はPとCuは添加され
ているがTi無添加の鋼を母材としたものであり,Pと
Cuの複合添加によって他の比較例よりも良好な耐孔あ
き腐食性を示すが,表3に見られるように,同じ強度レ
ベルの本発明例に比べると孔拡げ性が著しく劣ってい
る。
【0036】〔実施例2〕表1に示した鋼のうち,No.3
と11について,それぞれ表4に示した熱延条件にて板厚
2.6mmまで熱延を行い, 得られた熱延鋼板を酸洗後, 電
気Znめっきを施し, めっき付着量20g/m2の電気Znめっ
き鋼板を得た。この電気Znめっき鋼板から試片を採取
し,実施例1と同様の引張試験と孔拡げ試験に供した。
これらの試験結果を表5に示した。
【0037】
【表4】
【0038】
【表5】
【0039】表5から明らかなように,本発明で規定す
る熱延条件を採用したA,BおよびEの場合には,引張
特性および孔拡げ性とも良好な値を示し,加工後の表面
肌荒れも認められない。本発明で規定するより鋼片加熱
温度が低いDの場合,および熱延終了温度が低いFの場
合には,加工後の肌荒れは認められないものの,延性お
よび孔拡げ性に劣り,自動車用足廻り部材として要求さ
れる加工性を満足することができない。一方,熱延終了
温度が高い条件Dの場合には,引張特性,孔拡げ性は本
発明例とほぼ同等な値を示すものの, 加工後に表面肌荒
れが発生している。
【0040】
【発明の効果】以上のように本発明によれば耐孔あき腐
食性および孔拡げ性に優れた高強度めっき鋼板が得られ
る。この鋼板は自動車用足廻り部材あるいは補強部材と
して従来材にない効果を発揮する。すなわち高強度化に
よって自動車の軽量化に有効であるばかりでなく加工性
および耐孔あき腐食性に優れているので,今日の厳しい
腐食環境に十分耐える自動車足廻り部材用として好適な
材料が提供できる。また本発明のめっき鋼板はその優れ
た特性から屋外建築材料等に適用した場合にも従来材に
ない効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 腐食試験の条件を示した試験サイクル図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宗下 美紀夫 広島県呉市昭和町11番1号 日新製鋼株 式会社鉄鋼研究所内 (56)参考文献 特開 平4−314828(JP,A) 特開 平5−195144(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/46 - 9/48 C21D 8/00 - 8/04 C22C 38/00 - 38/60

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で, C≦0.1%, Mn:0.10〜2.0
    %, P:0.05〜0.20%, S≦0.010%, Cu:0.05〜1.0
    %, Al:0.01〜0.1%, N≦0.008%, および下式(1)に
    従う範囲のTiを含有し,残部がFeおよび不可避的不純
    物からなる鋼の鋼片を1100〜1300℃の温度域で加熱して
    熱間圧延を開始し該熱間圧延をAr3変態点以上で且つ 8
    00〜950℃の温度範囲で終了し,引続き700℃以下の温度
    で巻取り,酸洗した後, めっき処理を施すことからなる
    耐孔あき腐食性と孔拡げ性に優れた高張力めっき鋼板の
    製造方法, (48/32)×S≦Ti≦{(48/32)×S+(48/14)×N}×2 ・・(1) 。
  2. 【請求項2】 重量%で, C≦0.1%, Mn:0.10〜2.0
    %, P:0.05〜0.20%, S≦0.010%, Cu:0.05〜1.0
    %, Al:0.01〜0.1%, N≦0.008%,および下式(1)に
    従う範囲のTiを含有し,さらにSi:0.05〜1.0%, N
    i:0.05〜2.0%, Cr:0.05〜5.0%, Nb:0.01〜0.05
    %の1種または2種以上を含有し,残部がFeおよび不
    可避的不純物からなる鋼片を1100〜1300℃の温度域で加
    熱して熱間圧延を開始し該熱間圧延をAr3変態点以上で
    且つ800〜950℃の温度範囲で終了し,引続き700℃以下
    の温度で巻取り,酸洗した後, めっき処理を施すことか
    らなる耐孔あき腐食性と耐孔あき腐食性に優れた高張力
    めっき鋼板の製造方法 (48/32)×S≦Ti≦{(48/32)×S+(48/14)×N}×2 ・・(1) 。
  3. 【請求項3】 めっき処理は亜鉛めっき処理である請求
    項1または2に記載の高張力めっき鋼板の製造方法。
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