JP3809074B2

JP3809074B2 - めっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度溶融亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法

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Publication number: JP3809074B2
Application number: JP2001102186A
Authority: JP
Inventors: 良久高田; 正芳末廣; 武秀瀬沼
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002294397A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、建築、電気等の部材として有用な高強度鋼板、および、その製法に関し、特に、プレス成形時の張出し成形性、および、めっき密着性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板、高強度溶融亜鉛めっき鋼板、および、その製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等のクロスメンバーやサイドメンバー等の部材は、近年の燃費節減の動向に対応すべく軽量化が検討されており、材料面では、薄肉化しても強度が確保されるという観点から、高強度化が進められている。
ところが、一般に、材料のプレス成形性は、強度が上昇するに従って劣化するので、上記部材の軽量化を達成するためには、プレス成形性と高強度性の両特性を満足する鋼板を開発する必要があり、その開発が求められている。
【０００３】
成形性の指標値には、引張試験における伸びをはじめとして、ｎ値やｒ値があるが、一体成形によるプレス工程の簡略化が課題となっている昨今では、均一伸びに相当するｎ値の大きいことが、なかでも重要になってきている。
このため、鋼中に存在する残留オーステナイトの変態誘起塑性を活用した熱延鋼板や、冷延鋼板が開発されている。これは、高価な合金元素を含まずに、０．０７〜０．４％程度のＣと、０．３〜２．０％程度のＳｉ、および、０．２〜２．５％程度のＭｎのみを基本的な合金元素とし、二相域で焼鈍後、３００〜４５０℃内外の温度でベイナイト変態を行うことが特徴の熱処理により、残留オーステナイトを金属組織中に残す鋼板であり、例えば、特開平１−２３０７１５号公報や特開平２−２１７４２５号公報等で開示されている。
【０００４】
この種の鋼板は、連続焼鈍で製造された冷延鋼板ばかりでなく、例えば、特開平１−７９３４５号公報において、ランアウトテーブルでの冷却と巻取温度を制御することにより熱延鋼板でも得られることが開示されている。
自動車の高級化を反映して、耐食性および外観性を向上させることを目的として、自動車部材のめっき化が進んでおり、現在では、車内に装着される特定の部材を除き、多くの部材に、亜鉛めっき鋼板が用いられている。従って、これらの鋼板には、耐食性の観点から、溶融Ｚｎめっきを施すか、あるいは、溶融Ｚｎめっき後の合金化処理により、合金化溶融Ｚｎめっきを施して使用することが有効であるが、これらの高張力鋼板のうち、Ｓｉ含有量が高い鋼板においては、鋼板表面が酸化膜を有し易いということから、溶融Ｚｎめっきの際に微小不めっき部が生じたり、合金化後の加工部のめっき密着性が劣化するなどの問題があり、優れた加工部めっき密着性を有し、かつ、耐食性の優れた高Ｓｉ系の高張力高延性合金化溶融Ｚｎめっき鋼板は、実用化されていないのが現状である。
【０００５】
しかしながら、例えば、特開平１−２３０７１５号公報や特開平２−２１７４２５号公報等で開示されている鋼板は、０．３〜２．０％のＳｉを含有し、その特異なベイナイト変態を活用して残留オーステナイトを確保しているので、二相共存温度域で焼鈍した後の冷却や、３００〜４５０℃内外の温度域での保持を、かなり厳格に制御しないと、意図する金属組織が得られず、強度や伸びが、目標の範囲をはずれることになる。
【０００６】
この熱履歴は、工業的には、連続焼鈍設備や熱間圧延後のランアウトテーブルと巻取工程において実現されはするが、４５０〜６００℃では、オーステナイトの変態が速やかに完了するので、４５０〜６００℃における滞留時間を特に短くするような制御が要求され、また、３５０〜４５０℃でも、保持する時間によって金属組織が著しく変化するので、熱処理条件が、所期の条件からはずれると、陳腐な強度と伸びしか得られないことになる。
【０００７】
更に、４５０〜６００℃に滞留する時間が長いことや、めっき性を悪くするＳｉを合金元素として多く含むことから、溶融めっき設備を通板させて、めっき鋼板を製造することはできず、結局、Ｓｉを０．３〜２．０％程度含有する鋼板は、表面耐食性が劣るため、広範な工業的利用が妨げられているという問題点がある。
【０００８】
上記問題を解決するために、例えば、特開平５−２４７５８６号公報や特開平６−１４５７８８号公報等には、Ｓｉ濃度を規制することでめっき性を改善した鋼板が開示されている。上記公報記載の方法では、Ｓｉの替わりＡｌを添加することで、残留オーステナイトを生成している。しかしながら、Ａｌも、Ｓｉと同じようにＦｅよりも酸化し易いので、鋼板表面に酸化膜を形成し易く、十分なめっき密着性を確保することができないという問題点がある。
【０００９】
また、例えば、特開平０４−３３３５５２号公報や特開平０４−３４６６４４号公報等においては、高Ｓｉ系高強度鋼板の合金化溶融めっき方法として、プレＮｉめっき後急速低温加熱して、溶融Ｚｎめっき後合金化処理する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、Ｎｉプレめっきが必要になるので、新たな設備が必要になるという問題点がある。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決し、表面耐食性を向上するため、溶融めっき設備でも製造可能なプレス成形性の良好な高強度鋼板の組成と金属組織の特徴を見いだしたものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の様な問題点を解決し、プレス成形性およびめっき密着性の良好な高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板、および、該鋼板を効率よく製造する方法を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成できる高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板、および、その製造方法を提供すべく、めっき性と鋼成分との関係について鋭意検討を行い、本発明を完成させたものであり、その要旨とするところは、以下のとおりである。
【００１３】
（１）質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．２％、
Ｓｉ：０．２〜２．０％、
Ｍｎ：０．２〜２．５％、および、
Ａｌ：０．０１〜１．５％、
を含有し、かつ、ＳｉとＡｌの関係が、
０．４（％）≦Ｓｉ＋０．８Ａｌ（％）≦２．０％
を満足し、かつ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅの１種以上を、合計で０．００５〜１．０％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、鋼組織中、残留オーステナイトの体積率が２〜２０％を満足する鋼板の上に、
Ｚｎ：８０〜９１％、Ｆｅ：８〜１５％、および、Ａｌ：１％以下を含有するＺｎ合金めっき層、
を有することを特徴とするめっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度合金化溶融亜鉛系めっき鋼板。
【００１９】
（２）質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．２％、
Ｓｉ：０．２〜２．０％、
Ｍｎ：０．２〜２．５％、および、
Ａｌ：０．０１〜１．５％、
を含有し、かつ、ＳｉとＡｌの関係が、
０．４（％）≦Ｓｉ＋０．８Ａｌ（％）≦２．０％
を満足し、かつ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅの１種以上を、合計で０．００５〜１．０％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、鋼組織中、残留オーステナイトの体積率が２〜２０％を満足する鋼板の上に、
Ｚｎ：８０％以上、および、Ａｌ：１％以下を含有するＺｎめっき層、
を有することを特徴とするめっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度溶融亜鉛系めっき鋼板。
【００２５】
（３）前記（１）に記載の鋼成分を満足する冷延鋼板を、６５０〜９００℃の二相共存温度域で１０秒〜６分焼鈍した後、２〜２００℃／ｓの冷却速度で３５０〜５００℃まで冷却し、溶融亜鉛めっきを施し、その後に、４５０〜６００℃の温度域で５秒〜２分保持してから５℃／ｓ以上の冷却速度で２５０℃以下に冷却することにより、鋼板組織中の残留オーステナイトの体積率を２〜２０％にし、かつ、鋼板表面に、Ｚｎ：８０〜９１％、Ｆｅ：８〜１５％、および、Ａｌ：１％以下を含有するＺｎ合金めっき層を形成することを特徴とするめっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度合金化溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
【００２６】
（４）前記（２）に記載の鋼成分を満足する冷延鋼板を、６５０〜９００℃の二相共存温度域で１０秒〜６分焼鈍した後、２〜２００℃／ｓの冷却速度で３５０〜５００℃まで冷却し、溶融亜鉛めっきを施し、その後に、５℃／ｓ以上の冷却速度で２５０℃以下に冷却することにより、鋼板組織中の残留オーステナイトの体積率を２〜２０％にし、かつ、鋼板表面に、Ｚｎ：８０％以上、および、Ａｌ：１％以下を含有するＺｎめっき層を形成することを特徴とするめっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
【００２７】
（５）前記焼鈍の後、２〜２００℃／ｓの冷却速度で３５０〜５００℃まで冷却し、その後、溶融亜鉛めっきを施す前に、３５０〜５００℃の温度域に１０分以下保持することを特徴とする前記（３）または（４）に記載のめっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明における成分組成の限定は、プレス成形性およびめっき密着性の良好な高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板、および、高強度溶融亜鉛めっき鋼板を得るためのものであり、その限定理由は、以下に詳細に説明するとおりである。
Ｃは、オーステナイト安定化元素であり、二相共存温度域およびベイナイト変態温度域でフェライト中から移動し、オーステナイト中に濃化する。その結果、化学的に安定化されたオーステナイトが、室温まで冷却後も、２〜２０％残留し、変態誘起塑性により成形性を良好にする。
【００２９】
Ｃが０．０５％未満であると、２％以上の残留オーステナイトを確保するのが困難であり、目的を達せられない。また、Ｃが０．２％を超えることは、溶接性を悪化させるので避けなければならない。
Ｓｉは、セメンタイトに固溶せず、その析出を抑制することにより、３５０〜６００℃におけるオーステナイトからの変態を遅らせる。この間に、オーステナイト中へのＣの濃化が促進されるので、オーステナイトの化学的安定性が高まり、変態誘起塑性を起こし、成形性を良好とするのに貢献する残留オーステナイトの確保を可能にする。
【００３０】
Ｓｉが０．２％未満であると、Ｓｉの効果が見いだせない。一方、Ｓｉ濃度を高くすると、めっき性が悪化するので、２．０％以下にする必要がある。
Ｍｎは、オーステナイト形成元素であり、また、二相共存温度域での焼鈍後、３５０〜６００℃に冷却する途上で、オーステナイトがパーライトへ分解するのを防ぐので、室温まで冷却した後の金属組織に、残留オーステナイトが含まれるように作用する。
【００３１】
Ｍｎが０．２％未満であると、パーライトへの分解を抑えるのに、工業的な制御ができない程に冷却速度を大きくする必要があり、適当ではない。一方、Ｍｎが２．５％を超えると、バンド組織が顕著になり、特性を劣化させるし、また、スポット溶接部がナゲット内で破断し易くなり好ましくない。更に、Ｍｎ濃度を高くすると、めっき性も劣化する。
【００３２】
Ａｌは、脱酸材として用いられると同時に、Ｓｉと同じように、セメンタイトに固溶せず、３５０〜６００℃での保持に際して、セメンタイトの析出を抑制し、変態の進行を遅らせる。しかし、Ｓｉよりもフェライト形成能が強いので、変態開始が早くなり、ごく短時間の保持でも、二相共存温度域での焼鈍時よりオーステナイト中にＣが濃化し、化学的安定性が高まるので、室温まで冷却後の金属組織中に、成形性を悪化させるマルテンサイトは僅かしか存在しないことになる。このため、Ｓｉと共存すると、３５０〜６００℃での保持条件による強度や伸びの変化が小さくなり、高強度で良好なプレス成形性を得易くなる。そのため、Ａｌは０．０１％以上の添加が必要であり、０．１％以上の添加が望ましい。
【００３３】
また、Ａｌは、Ｓｉと共に、「Ｓｉ＋０．８Ａｌ」が０．４％以上になるように添加しなければならない。一方、Ａｌが１．５％を超えると、Ｓｉと同様に、めっき密着性を劣化させるので、避けなければならない。また、めっき密着性を確保するためには、Ｓｉと共に、「Ｓｉ＋０．８Ａｌ」が２．０％以下になるように添加しなければならない。
【００３４】
Ｓｂ、Ｂｉ、および、Ｓｅは、本発明において最も重要な元素である。これら元素の１種以上を添加することにより、溶融亜鉛めっき濡れ性、および、めっき密着性を向上させることができ、めっき性と成形性に優れた鋼板を製造することが可能になる。
ＳｉやＡｌを含む鋼板では、連続溶融亜鉛めっきラインでめっき鋼板を製造する場合、鋼板表面にＳｉやＡｌの酸化物が生成し、めっき密着性が低下するが、上記元素の１種以上を添加することにより、めっき性を向上させることができる。
【００３５】
Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅは、表面偏析し易いため、鋼板表層に濃化し、高Ｓｉおよび／または高Ａｌ鋼であっても、めっき密着性の低下を防止することができる。この効果は、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅの１種以上を添加することで生じ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅの合計が、０．００５％以上であると、十分なめっき密着性を得ることができる。この効果を十分に得るためには、これら元素の２種以上を、０．００８％以上添加することが望ましい。
【００３６】
また、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅの１種以上の合計を、１．０％を超えて高くすると、これら元素の表面偏析量が多すぎることになり、その結果、良好なめっき外観性を確保することができない。めっき外観を良好に維持するためには、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅの１種以上の合計は０．５％以下が望ましい。
なお、Ａｓ、Ｔｅ、Ｐｏ、Ｇｅも、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅと同様に、めっき性を向上させることが可能な元素であるが、毒性元素であることや、コストが非常に高いため、本発明においては、添加の対象外とした。
【００４２】
なお、本発明の鋼板は、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏ、その他の一般鋼に対して不可避的に混入する元素を含むものである。
【００４５】
更に、付随的成分として、その他の元素を微量含有することも、本発明の趣旨を損なうものではない。
最終製品としての本発明鋼板の延性は、最終製品としての鋼板中に含まれる残留オーステナイトの体積率に左右される。金属組織中に残る残留オーステナイトは、変形を受けていない時は安定に存在するが、変形が加えられると、マルテンサイトに変態し、変態誘起塑性を呈するので、高強度の下で、良好な成形性を得ることができる。
【００４６】
残留オーステナイトの体積率が２％未満であると、明確な成形性向上効果が認められない。一方、残留オーステナイトの体積率が２０％を超すと、極度に厳しい成形を施した場合、成形され状態で多量のマルテンサイトが存在する可能性があり、このマルテンサイトの存在は、二次加工性や衝撃性において問題を引き起こすことがあるので、本発明では、残留オーステナイトの体積率を２０％以下とした。
【００４７】
本発明鋼板は、鋼板の上に、Ｚｎめっき層またはＺｎ合金めっき層を有している。このＺｎめっき層およびＺｎ合金めっき層について、以下に詳細に説明する。
Ｚｎめっき層は、Ｚｎ：８０％以上、Ａｌ：１％以下と、残部Ｚｎおよび不可避的不純物を含むものである。Ｚｎめっき層中のＺｎを８０％以上としたのは、Ｚｎが８０％未満であると、硬質なめっき層となり、成形時に、めっきが割れてしまうからである。また、Ｚｎめっき層中のＡｌを１％以下としたのは、Ａｌが１％を超えると、めっき中に偏析したＡｌが局部電池を構成し、耐食性を劣化させるからである。
【００４８】
更に、本発明においては、特に、スポット溶接性を向上させるために、鋼板に、Ｚｎ合金めっきを施す。Ｚｎ合金めっき層は、Ｚｎ：８０〜９１％、Ｆｅ：８〜１５％、Ａｌ：１％以下と、残部Ｚｎおよび不可避的不純物を含むものである。めっき層中のＺｎを８０％以上としたのは、Ｚｎが８０％未満であると、めっき層が硬質なものとなり、成形時に、めっきが割れてしまうからである。また、めっき層中のＺｎを９１％以下としたのは、Ｚｎを９１％を超えて高くすると、スポット溶接性が劣化してしまい、本発明の目的を達することができないからである。
【００４９】
また、めっき層中のＦｅを８％以上としたのは、Ｆｅが８％未満であると、化成処理性（リン酸塩処理）、塗膜密着性を確保できなくなるからである。また、めっき層中のＦｅを１５％以下としたのは、Ｆｅが１５％を超えると、過合金となり、加工部のめっき密着性が劣化するからである。
また、めっき層中のＡｌを１％以下としたのは、Ａｌが１％を超えると、めっき中に偏析したＡｌが局部電池を構成し、鋼板の耐食性が劣化するからである。
【００５０】
本発明鋼板におけるＺｎめっき層およびＺｎ合金めっき層については、以上のとおりであるが、その他不可避不純物として、Ｍｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｍｇ等の元素を含んでもよい。また、付随的成分として、その他の元素を微量含有してもよい。
また、Ｚｎめっき層およびＺｎ合金めっき層の厚みについては、特に、制約は設けないが、耐食性を確保する観点から０．１μｍ以上、加工性を確保する観点から１５μｍ以下であることが望ましい。
【００５１】
次に、本発明鋼板（溶融亜鉛系めっき鋼板および合金化溶融亜鉛系めっき鋼板）の製造方法について説明する。
本発明の溶融亜鉛系めっき鋼板は、上記成分組成を満足する冷延鋼板を、６５０〜９００℃の二相共存温度域で１０秒〜６分焼鈍した後、２〜２００℃／ｓの冷却速度で３５０〜５００℃まで冷却し、場合によっては、更に、その温度域で１０分以下保持し、その後、溶融亜鉛めっきを施し、次いで、５℃／ｓ以上の冷却速度で２５０℃以下に冷却することにより得られる。
【００５２】
また、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、上記成分組成を満足する冷延鋼板を、６５０〜９００℃の二相共存温度域で１０秒〜６分焼鈍した後、２〜２００℃／ｓの冷却速度で３５０〜５００℃まで冷却し、場合によっては、更に、その温度域で１０分以下保持し、その後、溶融亜鉛めっきを施し、次いで、４５０〜６００℃の温度域で５秒〜２分保持してから、５℃／ｓ以上の冷却速度で２５０℃以下に冷却することにより得られる。
【００５３】
冷間圧延後の冷延鋼板の連続焼鈍においては、鋼組織を、まず、〔フェライト＋オーステナイト〕の２相組織とするために、鋼板を、Ａc₁変態点以上Ａｃ₃変態点以下の温度域で加熱する。この時に、加熱温度が６５０℃未満であると、セメンタイトが再固溶するのに時間がかかり過ぎ、オーステナイトの存在量も僅かになるので、加熱温度の下限は６５０℃とした。
【００５４】
また、加熱温度が高すぎると、オーステナイトの体積率が大きくなり過ぎて、オーステナイト中のＣ濃度が低下するので、加熱温度の上限は９００℃とした。
保持時間は、短すぎると、未溶解炭化物が存在する可能性が高くなり、オーステナイトの存在量が少なくなる。また、均熱時間を長くすると、結晶粒が粗大化し、その結果、最終的に残存するオーステナイト量が少なくなって、強度延性バランスが悪くなる。よって、本発明では、保持時間を１０秒〜６分とした。
【００５５】
加熱後は、２〜２００℃／ｓの冷却速度で４００〜５００℃まで冷却する。これは、二相域に加熱して生成させたオーステナイトを、パーライトに変態させることなくベイナイト変態域に持ち越し、引き続く処理により、室温では、残留オーステナイトとベイナイトとし、所定の特性を得るためである。
この時、冷却速度が２℃／ｓ以下であると、冷却中に、オーステナイトの大部分がパーライト変態をしてしまい、所要量の残留オーステナイトを確保することができない。また、冷却速度が２００℃／ｓを超えると、冷却終点温度のずれが、幅方向、および／または、長手方向で大きくなり、均一な特性の鋼板を製造することができなくなる。
【００５６】
二相域からの冷却終点温度は、溶融亜鉛めっき性の観点から求まる。溶融亜鉛めっき時の温度が低いと、めっき濡れ性が低下し、めっき密着性が劣化する。また、溶融亜鉛めっき時の温度が高くなると、めっき浴中で、ＦｅとＺｎの合金化反応が進行し、めっき中のＦｅ濃度が高くなる。よって、本発明では、二相域からの冷却終点温度、かつ、溶融亜鉛めっきを行う温度は、３５０℃〜５００℃とした。
【００５７】
この後、場合によっては、３５０〜５００℃の温度域で１０分以下保持してもよい。このＺｎめっき前の温度保持により、ベイナイト変態を進行させ、Ｃの濃縮した残留オーステナイトを安定化させることができ、その結果、より安定して強度、伸びの両立した鋼板を製造することができる。
２相域からの冷却終点温度が５００℃を超えると、その後の温度保持で、オーステナイトの炭化物への分解が起こり、オーステナイトを残留せしめることができなくなる。また、冷却終点温度が３５０℃未満になると、オーステナイトの大半がマルテンサイトに変態するので、高強度にはなるものの、プレス成形性が悪化してしまい、また、Ｚｎめっき時に鋼板温度を上げ、より多くの熱エネルギーを与える必要がでてくるので、めっき作業が非効率になる。
【００５８】
保持時間が１０分を超えると、Ｚｎめっき後の加熱で、炭化物の析出と未変態オーステナイトの消失により、強度とプレス成形性の両方が劣化するので、保持時間を１０分以下とした。
溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合は、めっき後、５℃／ｓ以上の冷却速度で２５０℃以下に冷却する。ここで、Ｚｎめっき時に、ベイナイト変態を進行させ、炭化物をほとんど含まないベイナイト、その部分から掃き出されたＣが濃化しＭｎ点が室温以下に低下した残留オーステナイト、および、二相域加熱中に清浄化が進んだフェライトが混在した組織を現出させ、高強度と成形性を両立させている。そのため、保持後の冷却速度を５℃／ｓ未満としたり、もしくは、冷却終点温度を２５０℃超とすると、冷却中に、Ｃの濃化したオーステナイトも炭化物を析出してベイナイトに分解するので、変態誘起塑性により加工性を改善する残留オーステナイトの量が減少してしまい、本発明の目的を達し得ない。
【００５９】
残留オーステナイトを、より適正な量残存させるために、溶融亜鉛めっき後、３５０℃〜４００℃の温度域に５分以内保持するのが望ましい。
また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際には、溶融亜鉛めっき後、４５０℃〜６００℃の温度域で５秒〜２分保持し、その後、５℃／ｓ以上の冷却速度で２５０℃以下に冷却する。ここでは、ＦｅとＺｎの合金化反応と、組織的な観点から、諸条件の範囲が定まる。
【００６０】
本発明鋼はＳｉやＡｌを含有するので、オーステナイトからベイナイトへの変態が二段階に分離することを活用し、炭化物をほとんど含まないベイナイト、その部分から掃き出されたＣが濃化しＭs点が室温以下に低下した残留オーステナイト、および、二相域加熱中に清浄化が進んだフェライトが混在した組織を現出させ、高強度と成形性を両立させている。
【００６１】
加熱温度が６００℃を超えると、パーライトが生成して、残留オーステナイトが含まれなくなり、また、合金化反応が進みすぎて、めっき層中のＦｅが１２％を超えてしまう。一方、加熱温度が４５０℃以下になると、めっきの合金化反応速度が遅くなり、めっき層中のＦｅ濃度が低くなる。
また、保持時間が５秒以下であると、ベイナイトが十分に生成せず、未変態のオーステナイト中へのＣ濃化も不十分となり、冷却中に、マルテンサイトが生成し成形性が劣化すると同時に、めっきの合金化反応が不十分になる。また、保持時間が１分以上になると、めっきの過合金化が生じ、成型時に、めっき剥離などが生じやすくなる。
【００６２】
更に、保持後の冷却速度を５℃以下としたり、冷却終点温度を２５０℃以上とすると、ベイナイト変態がさらに進み、前段の反応でＣの濃化したオーステナイトも炭化物を析出してベイナイトに分解するので、変態誘起塑性により加工性を改善する残留オーステナイトの量が減少してしまい、本発明の目的を達し得ない。
【００６３】
溶融亜鉛めっき温度は、めっき浴の融点以上５００℃以下が望ましい。溶融亜鉛めっき温度が５００℃超になると、めっき浴からの蒸気が多量になり、操業性が悪化する。
また、めっき後の保持温度までの加熱速度については、特に規定する必要はないが、めっき組織や金属組織の観点から、３℃／ｓ以上が望ましい。
【００６４】
なお、以上説明した工程における各温度、冷却温度は、規定の範囲内であれば一定である必要はなく、その範囲内で変動したとしても、最終製品の特性はなんら劣化しないし向上する場合もある。
また、本発明で用いる鋼素材は、原則として、通常の製鉄工程である精錬、鋳造、熱延、冷延の各工程を経て製造されるものであるが、その一部あるいは全部を省略して製造したものでも問題はない。また、上記各工程に係る条件についても、特に問題とはしない。
【００６５】
また、めっき密着性を更に向上させるために、焼鈍前に、鋼板に、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅの単独あるいは複合のめっきを施してもよい。更に、めっき密着性を向上させるために、鋼板焼鈍時の雰囲気を調節し、初め、鋼板表面を酸化させ、その後還元することにより、めっき前の鋼板表面の清浄化を行ってもよい。
更に、めっき密着性を改善するために、焼鈍前に、鋼板を酸洗あるいは研削して、鋼板表面の酸化物を取り除いても問題はない。これらの処理をすることで、めっき密着性だけでなく、合金化速度も向上する。
【００６６】
【実施例】
（実施例−１）
表１および表２（表１のつづき）に成分を示す鋼を１２５０℃に再加熱後、9００℃で仕上げ圧延、６５０℃で捲取を行うことで、４ｍｍの熱間圧延鋼板を作製した。熱間圧延鋼板の表面スケールを塩酸で除去した後に、１．４ｍｍまで冷間圧延を行った。この冷間圧延鋼板を、表３および表４（表３のつづき）に示す条件で、焼鈍、めっきを行い、その後、０．５％で調質圧延した。製造した鋼板に対して、下記に示す「引張り試験」「残留オーステナイト測定試験」「溶接試験」「めっき外観」「めっき密着性」「めっき層中濃度測定」の試験を行った。また、めっき付着量が片面５０ｇ／ｍ²になるように、両面ともめっきした。
【００６７】
「引張り試験」は、Ｃ方向にＪＩＳ５号引張試験片を採取し、ゲージ厚さ５０ｍｍ、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎで常温引張り試験を行った。
「残留オーステナイト測定試験」は、表層より板厚の１／４内層を化学研磨後、Ｍｏ管球を用いたＸ線回折で、α−Ｆｅとγ−Ｆｅの強度から求める５ピーク法と呼ばれる方法で行った。
【００６８】
「溶接試験」は、溶接電流：１０ｋＡ、加圧力：２２０ｋｇ、溶接時間：１２サイクル、電極径：６ｍｍ、電極形状：ドーム型，先端６φ−４０Ｒの溶接条件でスポット溶接を行い，ナゲット径が４√ｔ（ｔ：板厚）を切った時点までの連続打点数を評価した。評価基準は、◎：連続打点２０００点超、○：連続打点１０００点超、△：連続打点５００〜１０００点、×：連続打点５００点未満とした。ここでは、◎および○を合格とし、△および×は不合格とした。
【００６９】
「めっき外観」は、めっき鋼板の外観から不めっき発生状況を目視判定し、下記の基準に従い評価した。
○：５個／ｄｍ²以下、△：６〜１５個／ｄｍ²、×：１６個／ｄｍ²以上。
ここでは、○を合格とし、△および×は不合格とした。
「めっき密着性」は、めっき鋼板の６０度Ｖ曲げ試験を実施後、テープテストを行い、以下の基準に従い評価した。
【００７０】
テープテスト黒化度（％）
評価：◎ … ０〜１０
評価：○ … １０〜２０未満
評価：△ … ２０〜３０未満
評価：× … ３０以上
（◎および○が合格、△および×は不合格）
「めっき層中濃度測定」は、アミン系インヒビターを入れた５％塩酸でめっき層を溶かした後、ＩＣＰ発光分析法で行った。
【００７１】
性能評価試験結果を表５および表６（表５のつづき）に示す。発明例である試料１、７、８、１０、および、１２は、いずれも、引張強度が５５０ＭＰａ以上でありながら、全伸びも３０％以上であり、高強度と良好なプレス成形性を両立しているとともに、めっき密着性も満足している。
これに対し、比較例である試料１４ではＣ濃度が低いため、同試料１７ではＳｉ濃度が高いため、同試料１９ではＳｉとＡｌの関係が満たされていないため、同試料２２ではＡｌ濃度が高いため、同試料２５ではＳｅ、Ｂｉ、Ｓｂの濃度が低いため、更に、同試料２６ではＳｅ、Ｂｉ、Ｓｂの濃度が高いために、強度―延性バランスか、または、めっき密着性が悪く、本発明の目的を達し得ない。
【００７２】
また、成分組成が本発明で規定する範囲内の鋼板であっても、処理条件の一つが本発明で規定する範囲から外れていると、比較例である試料２７〜５１（表６、参照）に示すように、強度―延性バランスか、または、めっき密着性が悪く、本発明の目的を達し得ない。
【００７３】
【表１】

【００７４】
【表２】

【００７５】
【表３】

【００７６】
【表４】

【００７７】
【表５】

【００７８】
【表６】

【０１０５】
【発明の効果】
本発明によれば、プレス成形性およびめっき密着性の良好な高強度溶融亜鉛系めっき鋼板および高強度合金化溶融亜鉛系めっき鋼板を、効率よく製造し、自動車、建築、電気等の部材、その他の用途に供することができる。

Claims

質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．２％、
Ｓｉ：０．２〜２．０％、
Ｍｎ：０．２〜２．５％、および、
Ａｌ：０．０１〜１．５％、
を含有し、かつ、ＳｉとＡｌの関係が、
０．４（％）≦Ｓｉ＋０．８Ａｌ（％）≦２．０％
を満足し、かつ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅの１種以上を、合計で０．００５〜１．０％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、鋼組織中、残留オーステナイトの体積率が２〜２０％を満足する鋼板の上に、
Ｚｎ：８０〜９１％、Ｆｅ：８〜１５％、および、Ａｌ：１％以下を含有するＺｎ合金めっき層、
を有することを特徴とするめっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度合金化溶融亜鉛系めっき鋼板。
質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．２％、
Ｓｉ：０．２〜２．０％、
Ｍｎ：０．２〜２．５％、および、
Ａｌ：０．０１〜１．５％、
を含有し、かつ、ＳｉとＡｌの関係が、
０．４（％）≦Ｓｉ＋０．８Ａｌ（％）≦２．０％
を満足し、かつ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅの１種以上を、合計で０．００５〜１．０％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、鋼組織中、残留オーステナイトの体積率が２〜２０％を満足する鋼板の上に、
Ｚｎ：８０％以上、および、Ａｌ：１％以下を含有するＺｎめっき層、
を有することを特徴とするめっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度溶融亜鉛系めっき鋼板。
請求項１に記載の鋼成分を満足する冷延鋼板を、６５０〜９００℃の二相共存温度域で１０秒〜６分焼鈍した後、２〜２００℃／ｓの冷却速度で３５０〜５００℃まで冷却し、溶融亜鉛めっきを施し、その後に、４５０〜６００℃の温度域で５秒〜２分保持してから５℃／ｓ以上の冷却速度で２５０℃以下に冷却することにより、鋼板組織中の残留オーステナイトの体積率を２〜２０％にし、かつ、鋼板表面に、Ｚｎ：８０〜９１％、Ｆｅ：８〜１５％、および、Ａｌ：１％以下を含有するＺｎ合金めっき層を形成することを特徴とするめっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度合金化溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
請求項２に記載の鋼成分を満足する冷延鋼板を、６５０〜９００℃の二相共存温度域で１０秒〜６分焼鈍した後、２〜２００℃／ｓの冷却速度で３５０〜５００℃まで冷却し、溶融亜鉛めっきを施し、その後に、５℃／ｓ以上の冷却速度で２５０℃以下に冷却することにより、鋼板組織中の残留オーステナイトの体積率を２〜２０％にし、かつ、鋼板表面に、Ｚｎ：８０％以上、および、Ａｌ：１％以下を含有するＺｎめっき層を形成することを特徴とするめっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
前記焼鈍の後、２〜２００℃／ｓの冷却速度で３５０〜５００℃まで冷却し、その後、溶融亜鉛めっきを施す前に、３５０〜５００℃の温度域に１０分以下保持することを特徴とする請求項３または４に記載のめっき密着性およびプレス成形性に優れた高強度溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。