JP5012636B2 - 亜鉛系溶融めっき鋼板 - Google Patents
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Description
ここで、「主相」とは、複合組織において、体積率が最大の相または組織をいい、「第二相」とは、主相以外の相および組織をいう。
また、「低温変態生成相」とは、マルテンサイト相やベイナイト組織のように低温変態により生成される相および組織をいう。
(1)鋼板の表層に亜鉛系溶融めっき層を備える亜鉛系溶融めっき鋼板であって、前記鋼板は、質量%で、C:0.01〜0.04%、Si:0.5%以下、Mn:1.0〜3.0%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Al:0.01〜1.0%、N:0.008%以下およびCr:0.01〜1.5%を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、主相がフェライトであり、第二相として低温変態生成相を1〜10体積%以下含む鋼組織を有し、かつ、表面から深さ0.1μmの位置までの表層領域におけるCr含有量とFe含有量との質量比の最大値である表層Cr/Fe比が0.10以下であることを特徴とする引張強度が390MPa以上の亜鉛系溶融めっき鋼板。
上記の発明に加えて、次のような製造方法の発明も得られた。
本実施形態に係る亜鉛系溶融めっき鋼板の金属組織構成は、主相であるフェライト相に第二相である低温変態生成相が分散した複合組織とする。第二相を低温変態生成相とすることで、フェライト相中に転位が高い密度で導入され、その結果、プレス成形加工時においては、降伏応力が低く良好な形状凍結性を示すとともに良好な加工硬化能を示し、プレス成形加工後の塗装焼付処理においては、鋼板に加工を付与しなくとも良好な焼付硬化性を示す鋼板が得られる。
また、低温変態生成相を主相とすることは、成形性が著しく劣化するため、避けるべきである。
次に表層Cr/Fe比とめっき密着性との関係についての知見について詳述する。
続いて、本実施形態に係る亜鉛系溶融めっき鋼板の化学組成について説明する。
C:C含有量が0.04%超であると、鋼板の深絞り性が著しく損なわれ成形性が劣化する。一方、0.01%未満であると所望の引張強度が得られなくなる。したがって、C含有量は0.01%以上0.04%以下とする。
本実施の形態に係る鋼板は、次の元素を任意成分として含有してもよい。
本実施形態に係る鋼板は、上記のような化学組成を有し、かつ、特定の機械特性、または表層Cr/Fe比を有するのであれば、製造方法には特に限定されない。ただし、次のような製造方法を採用すれば、本実施形態に係る鋼板を効率的に、かつ安定的に得ることが実現される。
ア)粗圧延まで
上記の化学組成を有する鋼を常法によりスラブとなし、得られたスラブを粗圧延する。スラブは、連続鋳造により得られる鋼塊であってもよく、任意の鋳造法により鋳造された鋼塊を分塊圧延することにより得られる鋼片であってもよい。スラブは通常常法により加熱して粗圧延されたのち、仕上圧延に供されるが、鋼塊を連続鋳造から直送した場合や鋼片を分塊圧延後直送した場合のように、スラブ温度が高く、十分な仕上圧延の温度が確保できる場合には、スラブ加熱を省略して粗圧延しても構わない。また、薄鋳片連続鋳造装置など公知の方法により薄い鋳片が得られる場合には、粗圧延を省略しても構わない。
仕上圧延については、オーステナイト低温域で圧延を行って、熱延板の結晶粒を微細化し、冷間圧延後の焼鈍時に深絞り性に好ましい再結晶集合組織を発達させる観点から、Ar3点〜(Ar3点+100℃)の範囲で最終圧下を完了させることが望ましい。
巻取温度で決定される金属組織は、その後の冷間圧延工程、焼鈍工程、めっき工程を経て得られる亜鉛系溶融めっき鋼板の金属組織、即ち特性に大きく影響する。このため、巻取温度の制御は重要である。
具体的には、巻取温度CTは、[Cr](鋼板のCr含有量(質量%))との関係で、
550+50×[Cr]≦CT≦680
を満たすことが好ましい。
Crなどの易酸化元素は、鋼中に含有させると、鋼板表面に濃縮する。ところが、仕上圧延後、巻取りを行い常温まで冷却する工程において、この表面に濃縮したCr成分は、この過程で生じる結晶粒界での酸化スケール中に容易に取り込まれる。このため、高温で巻き取るほど、鋼中Cr成分のスケール側への移動が発生しやすく、結果的に鋼板の表層でのCr濃度が低下する。なお、このようにスケール中に取り込まれたCrは、続いて行われる酸洗工程でスケールとともに除去される。
冷間圧延は、酸洗等により脱スケールした後に、常法に従って行われる。
本実施の形態に係る鋼板は、表層Cr/Fe比を所定の範囲にすることで良好なめっき密着性を得るため、酸洗前または酸洗後に表面研削を施して、Cr成分が濃縮された表層領域を除去してもよい。
冷間圧延された鋼板は、必要に応じて公知の方法に従って脱脂などの処理が施され、再結晶焼鈍される。この際の焼鈍温度は、鋼の金属組織を主相がフェライト相であり第二相が低温変態生成相である複合組織とするために、Ac1点以上、Ac3点未満の温度範囲とする。これは、焼鈍温度がAc1点未満であると、低温変態生成相が得られず、一方、Ac3変態点以上であると、低温変態生成相のみからなる単相組織となり、焼付硬化性および深絞り性が著しく低下するためである。
なお、低温変態生成相を得るために、焼鈍温度(一旦Ac3点以上の温度域とする場合にはその後の保持温度)から550℃までの平均冷却速度を5℃/秒以上とすることが好ましい。
こうして得られた鋼板を母材として、亜鉛を含む金属による溶融めっきを行うことによって亜鉛系溶融めっき鋼板が得られる。めっきを構成する物質は、亜鉛の他に、Alなどが含まれていてもよい。また、溶融めっきに引き続いて合金化処理を行ってもよい。
上記以外の製造工程については公知の方法によって製造すればよい。例えばめっき処理後に、表面粗度調整、平坦強制、降伏点伸びの低減を目的にして、公知の方法により調質圧延を施しても構わない。
1.合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造
表1に示す成分を転炉で溶製した後、連続鋳造によりスラブ(厚さ:250mm)とした。
得られた種々の合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関し、母材の表面元素分析には走査型ESCA(Scanning Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)を用い、各元素の強度によって定量分析を行った。ビーム出力を40kVとして5秒おき(すなわち0.004μmおき)に深さ方向の測定を実施して、得られた各点のデータの中から(Crの質量%)/(Feの質量%)が最大となる値を抽出し、その数値とめっき密着性の結果との比較を行った。表1にその結果を示す。
[めっき密着性]
ハット型成形試験を行い、サンプルのダイ肩部外側についてテープ剥離試験を行い、めっき密着性を調査した。なお、粘着テープの選定、引き剥がし方法などはJIS H8504に準拠して行い、めっき密着性は、剥離したテープをルーペにより目視観察し、下記判定基準で評価した。
×:多量の剥離が認められる(不良)
また、ハット型成形試験の試験条件は次のとおりである。
パンチ肩部半径:10mm
ダイス肩部半径:10mm
パンチ幅:50mm
成形高さ:60mm
成形速度:60mm/min
降伏応力(YS)および引張強度(TS)は、幅方向から採取したJIS 5号引張試験片に引張試験を行って求めた。
Claims (4)
- 鋼板の表層に亜鉛系溶融めっき層を備える亜鉛系溶融めっき鋼板であって、
前記鋼板は、
質量%で、C:0.01〜0.04%、Si:0.5%以下、Mn:1.0〜3.0%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Al:0.01〜1.0%、N:0.008%以下およびCr:0.01〜1.5%を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、
主相がフェライトであり、第二相として低温変態生成相を1〜10体積%以下含む鋼組織を有し、かつ、
表面から深さ0.1μmの位置までの表層領域におけるCr含有量とFe含有量との質量比の最大値である表層Cr/Fe比が0.10以下である
ことを特徴とする引張強度が390MPa以上の亜鉛系溶融めっき鋼板。 - 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Mo:0.5%以下およびB:0.0025%以下から選ばれる1種または2種を含有する、請求項1に記載の亜鉛系溶融めっき鋼板。
- 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Ti:0.15%以下、Nb:0.15%以下およびV:0.15%以下からなる群から選ばれる1種または2種以上を含有する、請求項1または2に記載の亜鉛系溶融めっき鋼板。
- 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.01%以下を含有する、請求項1から3のいずれかに記載の亜鉛系溶融めっき鋼板。
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