JP3377254B2 - 耐孔あき腐食性に優れた高張力鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，耐孔あき腐食性および
孔拡げ性に優れた高張力鋼板およびその製造方法に係わ
り，より詳しくは，自動車用足廻り部材およびその補強
部材に好適な熱延鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車では１０年間，孔開き腐食
無しを保証することが必要視されている。このため，使
用される鋼材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】

【発明が解決しようとする課題】自動車用足廻り部材や
補強部材の多くは，個々の部品をアーク溶接して製造さ
れる部位も多く，めっき鋼板を素材とした場合には溶接
時にブローホール等の欠陥が発生し，健全な溶接部が得
られないという問題があった。

【０００５】一方，自動車は省エネルギーや地球環境の
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（板厚の減少化）が推進されている。
高強度化による板厚の減少は孔あき腐食性の観点からは
不利となる。

【０００６】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
提案されている。しかし，薄目付けとは言え，めっき層
が存在するので溶接時に欠陥が発生するのは免れ得な
い。

【０００７】本発明者らは，かかる問題点を解決するこ
とを目的として種々の検討を行い，自動車用足廻り部材
やその補強部材用の熱延鋼板として，裸での使用にも耐
え得る耐孔あき腐食性に優れ且つ加工性，特に孔拡げ性
に優れた高強度鋼板およびその製造方法を特願平4-2907
9号に提案した。

【０００８】この先願発明についてより詳細な検討を行
ったところ，ある程度良好な耐食性が得られるものの，
より厳しい腐食環境においては，耐食性が若干劣化する
こともあることがわかった。

【０００９】そこで本発明は，特願平4-29079号に提案
した発明を一層改善し，該先願発明鋼の加工性とくに孔
広げ性に優れるという特性を具備したまま，より厳しい
腐食環境においても良好な耐食性が安定して得られる高
強度鋼板の提供を目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的は，先願発明
の鋼板のようにＰとＣuの複合添加を基本成分系とした
うえで金属組織をフエライト＋ベイナイトの混合組織と
することによって達成できることがわかった。

【００１１】すなわち本発明によれば，重量％で， Ｃ：0.021〜0.083％ Ｍn：0.1〜2.0％ Ｐ：0.05〜0.20％ Ｓ≦0.010％ Ｃu：0.05〜1.0％ Ｍo：0.05〜2.0％， Ａl：0.01〜0.10％ Ｎ≦0.008％さらに，Ｓi：0.05〜0.65％，Ｎi：0.05〜2.0％，Ｃr：
0.05〜5％，Ｎb：0.01〜0.05％のうちの１種以上を含有
し，さらに必要に応じて下式(1)に従う範囲のＴiを含有
し， (48/32)×Ｓ≦Ｔi≦｛(48/32)×Ｓ＋(48/14)×Ｎ｝× 2 ・・(1) 残部がＦeおよび不可避的不純物からなり，鋼の組織が
フエライト＋ベイナイトからなる混合組織に調整されて
いる耐孔あき腐食性に優れた高張力鋼板を提供する。

【００１２】そして，このような成分組成と金属組織を
有する耐孔あき腐食性に優れた高張力鋼板を製造する方
法として，当該化学成分を有する鋼のスラブを製造し，
このスラブを1100〜1300℃の温度域に加熱したうえ，熱
延仕上終了温度がＡr₃変態点以上であって且つ 800〜95
0℃の温度範囲となるように制御熱延し，この熱延仕上
温度から35℃/s以上の冷却速度で冷却して530℃以下の
温度で巻取ることからなる熱延鋼板の製造方法を提供す
る。

【００１３】

【作用】本発明の鋼板は，後記の実施例に示すように，
特願平4-29079号に記載した試験よりもさらに厳しい腐
食環境試験（ＣＣＴ−II) において優れた耐孔あき腐食
性を具備する。

【００１４】本発明の熱延鋼板の製造方法は特願平4-29
079号のものに比べて熱延終了後の冷延速度が速く且つ
巻取温度も低温域である。このためにフエライト＋ベイ
ナイトからなる混合組織を有し，パーライト変態は起き
ない。本発明鋼がさらに優れた耐孔あき腐食性を有する
のはこの金属組織としたことによると考えてよい。

【００１５】本発明に従う鋼板の各成分の作用およびそ
の含有量範囲の限定理由は次の通りである。

【００１６】Ｃは，鋼の高強度化に有効な元素であり，
下限を0.021％とする。しかし，0.1％を超えて含有させ
ると加工性を劣化させる。本発明では上限を0.083％と
した。

【００１７】Ｍnは，鋼の高強度化に有効に作用する
が，0.1％未満では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，0.1
〜2.0％の範囲で含有させる。

【００１８】Ｐは，本発明鋼における特徴的な元素であ
り，高強度化に有効に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り密着性の良い緻
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0.20％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％の範囲で含有させる。

【００１９】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望ましいが，0.01
0％までは許容できるので，0.010％以下とする。

【００２０】Ｃuは，前述のようにＰと複合して含有さ
せることにより，耐食性の改善に有効に作用する元素で
ある。含有量が0.05％未満ではその効果が認められな
く，また1.0％を超えて含有しても，その効果が飽和す
るばかりか，製造コストが高くなるので，0.05〜1.0％
の範囲で含有させる。

【００２１】Ａlは，脱酸剤として含有させるものであ
り，その役割を果たすためには0.01％以上必要である。
しかし，0.10％を超えて含有させると，Ａl₂Ｏ₃などの
介在物が増加し，加工性および表面品質を劣化させるの
で 0.01〜0.10％の範囲で含有させる。

【００２２】Ｎは，耐食性，深絞り性に有害な元素であ
り少ないほど望ましいが，0.008％までは許容できるの
で0.008％以下とした。

【００２３】Ｍoは，高強度化と耐孔あき腐食性の改善
に有効に作用する元素である。特に耐食性の改善に非常
に効果があり，ＰとＣuの複合添加鋼の耐食性をさらに
向上させることができる。Ｍo含有量が0.05％未満では
その効果が認められず，また2.0％を超えて含有させて
もその効果が飽和するとともに加工性を劣化させるよう
になり，さらにコストの上昇を招くため，Ｍoは0.05〜
2.0％の範囲で含有させる。

【００２４】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(48/32)×Ｓ未満では認められない。一方
｛(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。

【００２５】また，本発明においては，鋼板の強度上昇
あるいは耐食性の改善のためにＳi：0.05〜0.65％，Ｎ
i：0.05〜2.0％，Ｃr：0.05〜5.0％，Ｎb：0.01〜0.05
％の１種もしくは２種以上を含有せしめることができ
る。

【００２６】Ｓiは，高強度化および耐孔あき腐食性の
改善に有効に作用する元素である。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。本発明で
は0.05〜0.65％の範囲で含有させる。概ね0.02％以下の
Ｓiは不純物として混入しうる。

【００２７】Ｎiは，Ｃuによる熱間脆性の防止と耐孔あ
き腐食性の改善に有効に作用し，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。Ｎi含有量が
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。したがって，Ｎiは0.05〜2.0％の範
囲で含有させる。

【００２８】Ｃrは，高強度化と耐孔あき腐食性の改善
に有効に作用する元素である。含有量が0.05％未満では
それらの効果が認められない。また，5.0％を超えて含
有させてもその効果が飽和するばかりか，効果に比して
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。概ね0.04％以下のＣrは不純物として混
入しうる。

【００２９】Ｎbは，鋼板の金属組織を微細化して高強
度化に有効に寄与する。しかし，含有量が0.01％未満で
はその効果が認められず，また0.05％を超えて含有させ
ると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。

【００３０】本発明においては，かかる成分組成の鋼と
したうえで，鋼の組織を厳密に調整すること，より具体
的にはフエライト＋ベイナイトの混合組織に調整するこ
とに特徴がある。当該鋼はこの特定の金属組織の場合に
は，後記の実施例に示すように厳しい腐食環境下におい
ても良好な耐食性を安定して得ることができ，耐孔あき
腐食性が著しく良好となることがわかった。

【００３１】本発明で規定するこの特定の金属組織を有
する場合に，当該鋼が良好な耐孔あき腐食性を具備する
ようになるのは，Ｆe₃Ｃの消失が寄与しているものと推
察される。

【００３２】すなわち_,該組織に制御した鋼ではパーラ
イト変態が起きていない。このためＦe₃Ｃが析出しな
い。当該鋼のように成分組成的には十分な耐食性を具備
する作用を供するものであっても，パーライトとしてＦ
e₃Ｃが析出した場合には，厳しい腐食環境下ではＦe₃Ｃ
と地鉄との間に局部電池が形成されて腐食が進行する要
因になるのではないかと推定される。

【００３３】本発明で特定する組織，すなわちフエライ
ト＋ベイナイトの混合組織とするには，本発明鋼の熱延
鋼帯の製造条件を制御することによって有利に行い得
る。すなわち当該鋼の鋼片（スラブ）を1100〜1300℃の
温度域で加熱して熱間圧延し，その熱間圧延をＡr₃変態
点以上でかつ800〜950℃の温度範囲で終了し，引続き35
℃/s以上の冷却速度で冷却して530℃以下の温度で巻取
ればよい。

【００３４】加熱炉からの鋼片の抽出温度 (鋼片加熱温
度）が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。また，1300℃を超えて加熱し
てもかえって製造コストの上昇を招くだけであるので鋼
片は1100〜1300℃の範囲に加熱してこれを熱延するのが
よい。

【００３５】熱間圧延をＡr₃変態点以上で且つ800〜950
℃の温度範囲で終了すると良好な加工性が得られる。熱
延終了温度がＡr₃変態点未満あるいは800℃未満では等
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て加
工後に肌荒れが発生するようになる。

【００３６】そして，熱間圧延終了後の冷却速度を35℃
/s以上の冷却速度で冷却して，530℃以下の温度で巻取
ることにより，フエライト＋ベイナイトの混合組織がえ
られる。熱間圧延終了後の冷却速度が35℃/s未満では冷
却中にパーライト変態を生じ，また巻取温度が530℃を
超えてもその後の冷却過程でパーライト変態が生じるよ
うになる。この場合には良好な耐食性を安定して得るこ
とができない。したがって，熱間圧延終了後の冷却速度
は35℃/s以上，巻取温度は530℃以下に制御することが
肝要である。

【００３７】

【実施例】表１の化学成分値を有する鋼を溶製して各鋼
とも複数本の連続鋳造スラブを製造した。各鋼のスラブ
を次のＡとＢの二条件で熱延して板厚2.6mmの熱延板を
得た。 〔熱延条件Ａ〕 スラブ加熱温度：1230℃，熱延終了温度：900℃，その後の冷 却速度：30℃/s，巻取温度：550℃ 〔熱延条件Ｂ〕 スラブ加熱温度：1230℃，熱延終了温度：900℃，その後の冷 却速度：80℃/s，巻取温度：450℃

【００３８】得られた熱延板からサンプルを採取して光
学顕微鏡観察を行い，金属組織を調べた。その結果を表
２に併記した。表中のＦはフエライト，Ｐはパーライ
ト，Ｂはベイナイト，Ｍはマルテンサイトを示す。

【００３９】また，得られた各熱延板を酸洗後，試験片
を採取して腐食試験に供した。腐食試験は70×150mmの
試験片を切り出し，端面および裏面をシールして下記の
２条件での複合腐食試験を２４０サイクルまで実施し，
腐食生成物を除去したうえ，最大侵食深さおよび腐食減
量を測定し，耐孔あき腐食性の評価とした。試験結果を
表２に示した。

【００４０】複合腐食試験（ＣＣＴ−I ）：図１に示し
たようにJISZ2371に準じた35℃の塩水噴霧試験を２時
間，60℃の乾燥試験を４時間，50℃で湿度95％以上の湿
潤試験を２時間の合計８時間を１サイクルとして２４０
サイクル行う。

【００４１】複合腐食試験（ＣＣＴ−II）：図２に示し
たようにJISZ2371に準じた50℃の塩水噴霧試験を２時
間，70℃の乾燥試験を４時間，60℃で湿度95％以上の湿
潤試験を２時間の合計８時間を１サイクルとして２４０
サイクル行う。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】表２の結果から明らかなように，ＰとＣu
を複合添加し，かつ金属組織がフエライト＋ベイナイト
の本発明鋼は，ＣＣＴ−Ｉおよびさらに過酷なＣＣＴ−
IIの条件においても，最大侵食深さが浅くかつ腐食減量
が少なくなっており，耐孔あき腐食性に優れていること
がわかる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば，厳しい腐
食環境においても良好な耐孔あき腐食性に優れた高強度
鋼板が得られる。この鋼板は自動車用足廻り部材あるい
は補強部材として使用した場合に従来材にはない耐久性
を示し，また高強度化による自動車の軽量化にも貢献で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】腐食試験の条件 (ＣＣＴ−Ｉ) を示した試験サ
イクル図である。

【図２】腐食試験の条件 (ＣＣＴ−II) 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 (72)発明者 近藤 敏洋 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５−112832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−104650（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−82708（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 8/02 C21D 9/46

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で， Ｃ：0.021〜0.083％， Ｍn：0.1〜2.0％， Ｐ：0.05〜0.20％， Ｓ≦0.010％， Ｃu：0.05〜1.0％， Ｍo：0.05〜2.0％， Ａl：0.01〜0.1％， Ｎ≦0.008％， さらに，Ｓi：0.05〜0.65％，Ｎi：0.05〜2.0％，Ｃr：
   0.05〜5％，Ｎb：0.01〜0.05％のうちの１種以上を含有
   し，残部がＦeおよび不可避的不純物からなり，鋼の組
   織がフエライト＋ベイナイトからなる混合組織に調整さ
   れている耐孔あき腐食性に優れた高張力鋼板。
2. 【請求項２】 重量％で， Ｃ：0.021〜0.083％， Ｍn：0.1〜2.0％， Ｐ：0.05〜0.20％， Ｓ≦0.010％， Ｃu：0.05〜1.0％， Ｍo：0.05〜2.0％， Ａl：0.01〜0.1％， Ｎ≦0.008％， さらに，Ｓi：0.05〜0.65％，Ｎi：0.05〜2.0％，Ｃr：
   0.05〜5％，Ｎb：0.01〜0.05％のうちの１種以上，およ
   び下式(1)に従う範囲のＴiを含有し， (48/32)×Ｓ≦Ｔi≦｛(48/32)×Ｓ＋(48/14)×Ｎ｝× 2 ・・(1) 残部がＦeおよび不可避的不純物からなり，鋼の組織が
   フエライト＋ベイナイトからなる混合組織に調整されて
   いる耐孔あき腐食性に優れた高張力鋼板。
3. 【請求項３】 重量％で， Ｃ：0.021〜0.083％， Ｍn：0.1〜2.0％， Ｐ：0.05〜0.20％， Ｓ≦0.010％， Ｃu：0.05〜1.0％， Ｍo：0.05〜2.0％， Ａl：0.01〜0.1％， Ｎ≦0.008％， さらに， Ｓi：0.05〜0.65％，Ｎi：0.05〜2.0％，Ｃr：
   0.05〜5％，Ｎb：0.01〜0.05％のうちの１種以上，およ
   び／または下式(1)に従う範囲のＴiを含有し， (48/32)×Ｓ≦Ｔi≦｛(48/32)×Ｓ＋(48/14)×Ｎ｝× 2 ・・(1)残部がＦeおよび不可避的不純物からなる鋼のスラブを1
   100〜1300℃の温度域に加熱して熱間圧延し，そのさ
   い，該熱間圧延をＡr ₃ 変態点以上であって且つ 800〜95
   0℃の温度範囲で終了し，引続き35℃/s以上の冷却速度
   で冷却して530℃以下の温度で巻取ることにより，鋼の
   組織をフエライト＋ベイナイトからなる混合組織に調整
   することを特徴とする耐孔あき腐食性に優れた高張力 熱
   延鋼板の製造方法。