JP3520155B2 - 高歪速度時の変形抵抗に優れた自動車用高張力合金化溶融亜鉛めっき熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車の
耐衝突部材に用いる高歪速度時の変形抵抗に優れた自動
車用高張力合金化溶融亜鉛めっき熱延鋼板およびその製
造方法に関わる。

【０００２】

【従来の技術】自動車の衝突安全性能を評価する上で重
要なことは高歪速度時の変形抵抗の高さである。すなわ
ち、歪速度１０^-3／ｓ程度で評価する静的強度よりも、
高歪速度（１０² ／ｓ〜１０³ ／ｓ）で評価する動的強
度が重要であり、次のような提案がなされている。例え
ば、特開平７−１８３７２号公報記載の技術では動的強
度（歪速度１０²／ｓ）と静的強度（歪速度１０^-3／
ｓ）の比で、静動比を定義し、それを高めるには鋼中の
残留オーステナイトの量が１０％以上必要で、かつフェ
ライト相の固溶Ｃ量を０．００２０％以下とすることを
必要としている。すなわち、この技術では変形量の大き
い場合の静動比は残留オーステナイトの誘起変態を利用
し、変形量の小さい変形ではフェライト相を軟質化する
ことで静動比を高めている。しかし、この技術は自動車
用部品として使用するには、事前に加工を受けるので残
留オーステナイトが加工誘起変態し、肝心な衝突時に期
待する残留オーステナイト量を安定して確保するのが困
難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解消し、高歪速度時の変形抵抗に優れた自動
車用高張力合金化溶融亜鉛めっき熱延鋼板およびその製
造方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するため以下のような検討を行った。はじめに高
歪速度時の変形抵抗に優れた合金化溶融亜鉛めっき熱延
鋼板の強化機構について検討を行った。表１に示す化学
成分、熱延および溶融亜鉛めっき条件で製造した合金化
溶融亜鉛めっき熱延鋼帯の静動比を測定した。静動比は
歪速度１０³ ／ｓの動的強度と歪速度１０^-3／ｓの比で
定義した。なお、動的強度と静的強度は３〜１０％応力
の平均値とした。表２に供試鋼の光学顕微鏡組織、静的
強度および静動比を示す。鋼Ａと鋼Ｂでは静的強度がほ
とんど変わらないが、静動比は、固溶強化されたフェラ
イト相を有する鋼Ａの方が大きい。

【０００５】

【表１】

【０００６】

【表２】

【０００７】次にフェライト相の固溶強化度の静動比に
及ぼす影響を調査するため、表３に示すように、Ｓｉ量
を変化させた合金化溶融亜鉛めっき熱延鋼板を作製し
た。表４にフェライト相のビッカース硬さと静動比を示
す。ビッカース硬さはＪＩＳＺ ２２４４に記載された
方法に従い、測定した。試験荷重は９．８Ｎとした。鋼
Ｃと鋼Ｄでは静的強度がほとんど変わらないが、静動比
は、Ｓｉ量が高く、フェライト相のビッカース硬さが大
きい鋼Ｃの方が大きい。

【０００８】

【表３】

【０００９】

【表４】

【００１０】すなわち、得られた知見をまとめると以下
のようになる。 （１）静動比を高めるためには、析出強化したフェライ
ト相よりも固溶強化したフェライト相を利用するのが有
効である。 （２）フェライト相の固溶強化の程度、言い換えるとフ
ェライト相のビッカース硬さを上げることは静動比を高
めることに有効である。 （３）固溶強化されたフェライト相だけでは目標強度が
不足する場合に、少量のマルテンサイト相を併用しても
静動比には大きな影響は与えない。高歪速度で高い変形
抵抗を得るためにフェライト相の固溶強化が適している
理由としては、転位の移動度を抑制し、かつ変形中の可
動転位密度の増加率を低減するのに適しているためと推
定される。本発明は以上のような知見に基づくものであ
り、その主旨は以下の通りである。

【００１１】本発明における化学成分、熱延条件および
溶融亜鉛めっき条件の限定によりもたらされる作用を以
下に述べる。Ｃは複合組織中のマルテンサイトの体積率
を増加させ、強度を高める作用があり、このため少なく
とも０．０４％を必要とし、一方、０．１５％を超える
と加工性および溶接性の劣化が大きい。Ｓｉは本発明で
は重要な元素である。すなわち、その量が多いほどフェ
ライト変態を促進させ、未変態オーステナイト中のＣ濃
度を上げ、複合組織を形成しやすくする元素である。か
つ、フェライト相を固溶強化し、必要な硬度を得るもの
である。そのためには０．５％以上必要である。一方、
Ｓｉの増加はスケールオフ量を増加させ、歩留まりの低
下を招くとともにコスト増となり、めっき密着性を低下
させるので上限を１．８％とした。

【００１２】Ｍｎは０．８％未満ではマルテンサイトが
得られない。しかし、Ｍｎが多すぎるとフェライト変態
を抑制し、ベイナイト変態を助長するとともにコスト高
となるので上限を２．０％とした。Ｐ，Ｓは加工性・溶
接性を劣化させるとともに偏析を助長する。従って、こ
れらの量は低い方が良く、Ｐは０．０２５％以下、Ｓは
０．０１％以下とした。Ａｌは脱酸剤として有効である
が、０．００５％以上でその効果が発揮される。しか
し、０．１％を越えて使用することは介在物の増加をも
たらし好ましくないため０．１％以下とした。

【００１３】本発明では以上の成分の他にＣｒ，Ｃａ，
Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，ＮｉおよびＭｏのうち、１種または２
種以上を適宜添加させることで発明の効果をさらに発揮
させることができる。Ｃａは介在物の形状を調整し、冷
間加工性を改善する作用があるが、０．０００５％未満
ではその効果を得ることができず、一方、０．０１％を
越えると介在物の量を増やし、かえって冷間加工性を損
なうことから０．０００５〜０．０１％とした。

【００１４】Ｃｒはオーステナイトの安定化に寄与し、
複合組織化に有効であり、０．０５％以上でその効果が
発揮されるため下限を０．０５％とした。但し、０．５
％を越えると効果が飽和するばかりでなく、コスト増と
なる。Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，ＮｉおよびＭｏは溶接部の強度
を上げる働きをする。各々、下限値未満では効果がな
く、上限値を超えると効果が飽和し、コスト増となる。

【００１５】次に熱延条件について述べる。スラブは加
熱炉に挿入せずに直接熱間圧延してもよい。加熱炉に挿
入して再加熱する場合は加熱温度を１２５０℃以下とす
る。これはＳｉスケールの発生を低減させるためであ
る。このＳｉスケールは鋼板の粗度を大きくして成形特
性を劣化させたり、歩留まりロスの増加につながり、め
っき密着性を低下させる。また、加熱温度の上昇は燃料
原単位の増加を招く。加熱温度の下限は作業の容易性か
ら１０００℃以上が好ましい。

【００１６】続いて、溶融亜鉛めっき条件について述べ
る。還元雰囲気中の加熱温度は５５０℃〜８５０℃とす
る。５５０℃未満の場合は、鋼板表面の酸化膜の還元が
不十分でめっき密着性が低下する。また、上限値を超え
ると効果が飽和し、燃料原単位の増加を招く。冷却速度
は１０〜８０℃／ｓとする。１０℃／ｓ未満ではフェラ
イト粒が粗大化し、８０℃／ｓを越えるとフェライトの
生成量が不足してオーステナイト中のＣ，Ｍｎ濃縮が十
分でなくなるために粗大な第２相の組織が生成し、加工
性が劣化する。次に合金化溶融亜鉛めっき熱延鋼板の組
織因子について詳述する。フェライト相は８０％以上で
かつビッカース硬さが１００以上とする。フェライト相
が８０％未満では加工性が低下する。また、ビッカース
硬さが１００未満では静動比が低下する。

【００１７】

【実施例】表５に供試鋼の化学成分を示す。鋼Ａ，Ｂ，
Ｃは本発明に従った鋼であり、鋼ＤはＣが上限はずれ、
鋼ＥはＳｉが下限はずれである。表６に熱延条件および
溶融亜鉛めっき条件を示す。符号１〜５は本発明の熱延
条件および溶融亜鉛めっき条件に従っている。符号６は
熱延時の加熱温度が上限はずれ、符号７は溶融亜鉛めっ
き時の還元雰囲気中の加熱温度が下限はずれである。表
７に供試鋼の光学顕微鏡組織の分率、フェライト相のビ
ッカース硬さ、静動比およびプレス成形性を示す。光学
顕微鏡組織の分率は点算法で求めた。静動比は歪速度１
０³ ／ｓの動的強度と歪速度１０^-3／ｓの比で定義し
た。なお、動的強度と静的強度は３〜１０％応力の平均
値とした。なお、静動比は１．４以上で高歪速度時の変
形抵抗に優れた特性が得られる。ビッカース硬さはＪＩ
Ｓ Ｚ ２２４４に記載された方法に従い、測定した。
試験荷重は９．８Ｎとした。めっき密着性はテープ剥離
試験を行い、目視で判定した。

【００１８】

【表５】

【００１９】

【表６】

【００２０】

【表７】

【００２１】また、プレス成形性は、長さ１０００ｍｍ
のサイドメンバーの試作金型を用いてプレスを行い、割
れを生じなかったものを〇、割れを生じたものを×とし
た。符号１〜３は本発明に従った鋼で、静動比も高く、
プレス成形性も良好である。符号４はＣが上限値を超え
たため、第２相が硬質化し、プレス成形性が劣化した。
符号５はＳｉが下限値を外れたため、フェライト相の固
溶強化が足りず、静動比が劣化した。符号６は熱延時の
加熱温度が上限値を外れたため、Ｓｉスケールが発生
し、鋼板表面性状が劣化して、めっき密着性が低下し
た。符号７は溶融亜鉛めっき時の還元雰囲気中での加熱
温度が下限はずれのため、鋼板表面の酸化膜の還元が不
十分でめっき密着性が低下した。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、加工性が優れ、かつ高
歪速度時の変形抵抗に優れた自動車用高張力合金化溶融
亜鉛めっき熱延鋼板を得ることができる。このことによ
り自動車の耐衝突性が高まり、さらに高強度化により、
板厚低減し、車体重量を軽減することも可能となり、工
業的価値は極めて高い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 2/06 Ｃ２３Ｃ 2/06 2/28 2/28 (56)参考文献 特開 平６−65677（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−264185（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 301 C22C 38/06 C22C 38/58

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％で、 Ｃ ：０．０４〜０．１５％ Ｓｉ：０．５〜１．８％ Ｍｎ：０．８〜２．０％ Ｐ ：０．０２５％以下 Ｓ ：０．０１％以下 Ａｌ：０．００５〜０．１％ を含有し残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなる鋼
   を溶製し、連続鋳造してスラブとした後、加熱炉に挿入
   することなく熱間圧延するか、または加熱炉にてスラブ
   を１２５０℃以下に加熱した後に通常の条件で熱間圧延
   を行い、冷却後、巻き取り、熱延鋼帯とし、酸洗後、続
   いて、溶融亜鉛めっきラインを通板させるに際し、還元
   雰囲気中で５５０〜８５０℃に加熱し、続いて平均冷却
   速度１０〜８０℃／ｓで冷却し、溶融亜鉛ポットに浸漬
   し、さらに合金化処理を行うことにより、得られる鋼板
   の組織がマルテンサイトからなる第２相を含み、フェラ
   イト相が８０％以上でかつフェライト相のビッカース硬
   さが１００以上であることを特徴とする高歪速度時の変
   形抵抗に優れた自動車用高張力合金化溶融亜鉛めっき熱
   延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 質量％で、 Ｃ ：０．０４〜０．１５％ Ｓｉ：０．５〜１．８％ Ｍｎ：０．８〜２．０％ Ｐ ：０．０２５％以下 Ｓ ：０．０１％以下 Ａｌ：０．００５〜０．１％に加えて Ｃｒ：０．０５〜０．５％ Ｃａ：０．０００５〜０．０１％ Ｎｂ：０．００１〜０．０５％ Ｖ ：０．００５〜０．１％ Ｔｉ：０．００５〜０．０５％ Ｎｉ：０．０５〜０．５％ Ｍｏ：０．０５〜１．０％ のうち一種または二種以上を含有し残部Ｆｅおよび不可
   避的不純物元素からなる鋼を溶製し、連続鋳造してスラ
   ブとした後、加熱炉に挿入することなく熱間圧延する
   か、または加熱炉にてスラブを１２５０℃以下に加熱し
   た後に通常の条件で熱間圧延を行い、冷却後、巻き取
   り、熱延鋼帯とし、酸洗後、続いて、溶融亜鉛めっきラ
   インを通板させるに際し、還元雰囲気中で５５０〜８５
   ０℃に加熱し、続いて平均冷却速度１０〜８０℃／ｓで
   冷却し、溶融亜鉛ポットに浸漬し、さらに合金化処理を
   行うことにより、得られる鋼板の組織がマルテンサイト
   からなる第２相を含み、フェライト相が８０％以上でか
   つフェライト相のビッカース硬さが１００以上であるこ
   とを特徴とする高歪速度時の変形抵抗に優れた自動車用
   高張力合金化溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。