JP5128619B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents
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[Cu]/[Ni]≧5 ・・・(1)
(a)V:1%以下(0%を含まない)、Nb:1%以下(0%を含まない)、およびMo:1%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上の元素、
(b)B:0.1%以下(0%を含まない)、
(c)Ca:0.005%以下(0%を含まない)および/またはMg:0.01%以下(0%を含まない)を含有することが好ましい。
[Cu]/[Ni]≧5 ・・・(1)
[C:0.02〜0.25%]
Cは、強度を確保するために必要な元素であり、また低温変態生成物の生成量や生成形態を変化させるのにも寄与し、伸びや伸びフランジ性にも影響を及ぼす元素である。従ってCは0.02%以上含有する必要がある。好ましくは0.04%以上であり、より好ましくは0.06%以上である。しかし0.25%を超えて含有すると溶接性が低下するので、Cは0.25%以下とする。DP鋼板の場合は、特に0.2%以下であることが好ましい。より好ましくは0.18%以下である。
Siは、置換型の固溶強化元素であり、α層中の固溶C量を減少させることにより強度を向上させる元素である。また、Si量が多くなると、フェライト分率が増大すると共に、低温変態生成相のベイナイト変態が抑制される。従ってマルテンサイトが得られやすくなり、金属組織はフェライトとマルテンサイトの複合組織となるため、Siは高強度鋼板の伸びなどの加工性を向上させるのにも作用する元素である。こうした効果を発揮させるには、Siを0.5%以上含有させる必要がある。好ましくは1%以上であり、より好ましくは1.2%以上である。しかしSiを過剰に含有させると、上述したようにCuとNiを適切に含有させても素地鋼板の表面にSiの酸化物層が形成されるため、めっきの濡れ性が劣化し、めっき不良や合金化ムラを低減できない。また、Siが過剰になると、熱間圧延時に素地鋼板の表面に酸化皮膜を形成し、スケールの除去やキズの除去にコストがかかり、経済的に不利になる。また、Siを過剰に含有させても上述した強度向上効果は飽和し、コスト高となる。従ってSiは3%以下とする。好ましくは2.5%以下であり、より好ましくは2%以下である。
Mnは、強度と延性を高めるために必要な元素であり、1%以上含有する。好ましくは1.3%以上であり、より好ましくは1.5%以上である。しかしMnが過剰になると、上記Siと同様に、素地鋼板の表面にMnの酸化物層が形成されるため、めっきの濡れ性が劣化し、めっき不良や合金化ムラを低減できない。また、熱間圧延時に素地鋼板の表面に酸化皮膜を形成し、スケールの除去やキズの除去にコストがかかり、経済的に不利になる。また、Mnを過剰に含有させても強度向上効果は飽和し、コスト高となる。従ってMnは4%以下とする。好ましくは3.5%以下である。DP鋼板の場合は、3%以下であることが特に推奨される。
Crは、焼入れ性を高め、組織強化を図るのに有効に作用する元素である。即ち、Crはオーステナイト中にCを濃化させ、オーステナイトの安定度を高めてマルテンサイトを生成させやすくし、金属組織を強化する元素である。従ってCrは0.03%以上含有する必要がある。好ましくは0.1%以上であり、より好ましくは0.15%以上である。しかし1%を超えて含有させても上記効果は飽和し、コスト高となるので、上限は1%とする。好ましくは0.8%以下であり、より好ましくは0.6%以下である。
Alは、耐食性向上作用と耐水素脆化特性向上作用を有する元素である。Alの添加により耐水素脆化特性が向上するのは、Alを添加することで耐食性が向上し、結果として大気腐食で発生する水素量が低減されるからと考えられる。しかし過剰に含有すると、アルミナ等の介在物が多く生成し、加工性が劣化するため、1.5%以下とする。好ましくは1%以下、より好ましくは0.5%以下、更に好ましくは0.1%以下である。なお、Alは、製鋼段階で脱酸剤として添加するため、通常、0.01%程度含有している。
Pは、高強度鋼板を得るために有効に作用する元素であるが、過剰に含有すると、めっきムラが生じやすくなり、また溶融亜鉛めっきの合金化が困難になる。従ってPは0.03%以下に抑える必要がある。好ましくは0.02%以下であり、より好ましくは0.015%以下とする。
Sは、不可避不純物として混入する元素であり、過剰に含有すると、熱間圧延時に熱間割れを発生する原因になるほか、スポット溶接性を著しく損なう元素である。また、過剰に含有すると、鋼中に生成する析出物の量が増大し過ぎて、伸びや伸びフランジ性が劣化する。従ってSは0.03%以下に抑える必要がある。好ましくは0.02%以下であり、より好ましくは0.01%以下とする。
Tiは、鋼中のCを固定して炭化物を形成し、GA鋼板の高強度化に有効に作用する元素である。また、Tiは、鋼中のCを固定する他、Nを固定して窒化物を形成し、r値(ランクフォード値)を高めて加工性を向上させるのにも作用する元素である。また、Tiは、上記CuとNiと複合添加することで、Feが溶解するときにFeの複合酸化物を形成し、この複合酸化物がめっき付着性を向上させる。また、腐食発生時に耐食性を向上させる作用を有している緻密な鉄さびや亜鉛さびの形成に寄与する元素である。即ち、Tiは、塩化物環境での耐食性を劣化させる原因となるβ−FeOOHの生成を抑制する唯一の元素であり、こうした抑制作用は、耐食性を向上させるα―FeOOHや非晶質さびの生成を促進する作用を有するCuやNiと複合添加することで一層発揮される。本発明では、Tiは0.003%以上含有させる必要がある。好ましくは0.0035%以上、より好ましくは0.004%以上とする。しかし過剰に含有させるとコスト高となる他、加工性を低下させるため上限は1%とする。好ましくは0.5%以下であり、より好ましくは0.1%以下である。
V、Nb、Moは、いずれも強度を一段と向上させる元素であり、これらの元素を単独、または2種以上添加することができる。特に、VとNbは、鋼中のCを固定して炭化物を形成することで、強度を高める元素である。Moは、めっき付着性を損なわずに、鋼中に固溶して強度を高める元素である。こうした効果は、少量添加することで発揮されるが、好ましくは、いずれかの元素を0.003%以上含有するのがよい。より好ましくは、いずれかの元素を0.01%以上含有するのがよく、更に好ましくは、いずれかの元素を0.02%以上含有するのがよい。しかし過剰に含有させるとコスト高となる他、加工性が低下する。従って上記元素の上限は、いずれの元素も1%とすることが好ましい。より好ましくは0.8%以下、更に好ましくは0.5%以下である。なお、2種以上含有させる場合は、合計で1%以下とするのがよい。
B(ホウ素)は、焼入れ性を高める元素であり、また溶接性も向上させる元素である。こうした効果を有効に発揮させるには、0.0002%以上含有させることが好ましい。より好ましくは0.0003%以上であり、更に好ましくは0.0004%以上である。しかし過剰に含有させても添加効果は飽和し、しかも延性が低下して加工性が悪くなる。従ってBは0.1%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.01%以下であり、更に好ましくは0.001%以下である。
CaとMgは、鋼中の介在物の形態を球状化することにより延性を高め、加工性を向上させる作用を有している。また、CaとMgは、鋼を清浄化する作用を有しているため、CaやMgを含有すると溶融亜鉛めっき層の合金化が均一に進行し易くなる。こうした効果を有効に発揮させるには、CaとMgは、夫々、0.0005%以上含有させることが好ましい。より好ましくは0.001%以上である。しかし過剰に含有すると、鋼中の介在物量が増加するため、延性が劣化し、加工性が低下する。従ってCaは0.005%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.003%以下である。Mgは0.01%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.005%以下であり、更に好ましくは0.003%以下である。
[C:0.02〜0.25%]
Cは、強度を確保するために必要な元素であり、また低温変態生成物の生成量や生成形態を変化させるのにも寄与し、伸びや伸びフランジ性にも影響を及ぼす元素である。従ってCは0.02%以上含有する必要がある。好ましくは0.04%以上であり、より好ましくは0.06%以上である。しかし0.25%を超えて含有すると溶接性が低下するので、Cは0.25%以下とする。好ましくは0.2%以下であり、より好ましくは0.18%以下である。
Siは、置換型の固溶強化元素であり、α層中の固溶C量を減少させることにより強度を向上させる元素である。また、Si量が多くなると、フェライト分率が増大すると共に、低温変態生成相のベイナイト変態が抑制される。従ってマルテンサイトが得られやすくなり、金属組織はフェライトとマルテンサイトの複合組織となるため、Siは高強度鋼板の伸びなどの加工性を向上させるのにも作用する元素である。こうした効果を発揮させるには、Siを0.5%以上含有させる必要がある。TRIP鋼板の場合は、Siは、特に1%以上含有することが推奨される。Siは、残留γが分解して炭化物が生成するのを抑制するのに作用する元素だからである。Siは、好ましくは1.2%以上である。しかしSiを過剰に含有させると、上述したようにCuとNiを適切に含有させても素地鋼板の表面にSiの酸化物層が形成されるため、めっきの濡れ性が劣化し、めっき不良や合金化ムラを低減できない。また、Siが過剰になると、熱間圧延時に素地鋼板の表面に酸化皮膜を形成し、スケールの除去やキズの除去にコストがかかり、経済的に不利になる。また、Siを過剰に含有させても上述した強度向上効果は飽和し、コスト高となる。従ってSiは3%以下とする。好ましくは2.5%以下であり、より好ましくは2%以下である。
Mnは、強度と延性を高めるために必要な元素であり、1%以上含有する。好ましくは1.3%以上であり、より好ましくは1.5%以上である。しかしMnが過剰になると、上記Siと同様に、素地鋼板の表面にMnの酸化物層が形成されるため、めっきの濡れ性が劣化し、めっき不良や合金化ムラを低減できない。また、熱間圧延時に素地鋼板の表面に酸化皮膜を形成し、スケールの除去やキズの除去にコストがかかり、経済的に不利になる。また、Mnを過剰に含有させても強度向上効果は飽和し、コスト高となる。従ってMnは4%以下とする。好ましくは3.5%以下であり、より好ましくは3%以下である。
Crは、焼入れ性を高め、組織強化を図るのに有効に作用する元素であり、0.03%以上含有する必要がある。好ましくは0.1%以上であり、より好ましくは0.15%以上である。しかし1%を超えて含有させても上記効果は飽和し、コスト高となるので、上限は1%とする。好ましくは0.8%以下であり、より好ましくは0.6%以下である。
Alは、耐食性向上作用と耐水素脆化特性向上作用を有する元素である。Alの添加により耐水素脆化特性が向上するのは、Alを添加することで耐食性が向上し、結果として大気腐食で発生する水素量が低減されるからと考えられる。また、Alを添加することによってラス状の残留γの安定度が増加することも耐水素脆化特性の向上に寄与していると考えられる。しかし過剰に含有すると、アルミナ等の介在物が多く生成し、加工性が劣化するため、1.5%以下とする。好ましくは1%以下、より好ましくは0.5%以下、更に好ましくは0.1%以下である。なお、Alは、製鋼段階で脱酸剤として添加するため、通常、0.01%程度含有している。
Pは、高強度鋼板を得るために有効に作用する元素であるが、過剰に含有すると、めっきムラが生じやすくなり、また溶融亜鉛めっきの合金化が困難になる。従ってPは0.03%以下に抑える必要がある。好ましくは0.02%以下であり、より好ましくは0.015%以下とする。
Sは、不可避不純物として混入する元素であり、過剰に含有すると、熱間圧延時に熱間割れを発生する原因になるほか、スポット溶接性を著しく損なう元素である。また、過剰に含有すると、鋼中に生成する析出物の量が増大し過ぎて、伸びや伸びフランジ性が劣化する。従ってSは0.03%以下に抑える必要がある。好ましくは0.02%以下であり、より好ましくは0.01%以下とする。
Tiは、鋼中のCを固定して炭化物を形成し、GA鋼板の高強度化に有効に作用する元素である。また、Tiは、鋼中のCを固定する他、Nを固定して窒化物を形成し、r値(ランクフォード値)を高めて加工性を向上させるのにも作用する元素である。また、Tiは、上記CuとNiと複合添加することで、Feが溶解するときにFeの複合酸化物を形成し、この複合酸化物がめっき付着性を向上させる。また、腐食発生時に耐食性を向上させる作用を有している緻密な鉄さびや亜鉛さびの形成に寄与する元素である。即ち、Tiは、塩化物環境での耐食性を劣化させる原因となるβ−FeOOHの生成を抑制する唯一の元素であり、こうした抑制作用は、耐食性を向上させるα―FeOOHや非晶質さびの生成を促進する作用を有するCuやNiと複合添加することで一層発揮される。本発明では、Tiは0.003%以上含有させる必要がある。好ましくは0.0035%以上、より好ましくは0.004%以上とする。しかし過剰に含有させるとコスト高となる他、加工性を低下させるため上限は1%とする。好ましくは0.5%以下であり、より好ましくは0.1%以下である。
V、Nb、Moは、いずれも強度を一段と向上させる元素であり、これらの元素を単独、または2種以上添加することができる。特に、VとNbは、鋼中のCを固定して炭化物を形成することで、強度を高める元素である。Moは、めっき付着性を損なわずに、鋼中に固溶して強度を高める元素である。こうした効果は、少量添加することで発揮されるが、好ましくは、いずれかの元素を0.003%以上含有するのがよい。より好ましくは、いずれかの元素を0.01%以上含有するのがよく、更に好ましくは、いずれかの元素を0.02%以上含有するのがよい。しかし過剰に含有させるとコスト高となる他、加工性が低下する。従って上記元素の上限は、いずれの元素も1%とすることが好ましい。より好ましくは0.8%以下、更に好ましくは0.5%以下である。なお、2種以上含有させる場合は、合計で1%以下とするのがよい。
B(ホウ素)は、焼入れ性を高める元素であり、また溶接性も向上させる元素である。こうした効果を有効に発揮させるには、0.0002%以上含有させることが好ましい。より好ましくは0.0003%以上であり、更に好ましくは0.0004%以上である。しかし過剰に含有させても添加効果は飽和し、しかも延性が低下して加工性が悪くなる。従ってBは0.1%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.01%以下であり、更に好ましくは0.001%以下である。
CaとMgは、鋼中の介在物の形態を球状化することにより延性を高め、加工性を向上させる作用を有している。また、CaとMgは、鋼を清浄化する作用を有しているため、CaやMgを含有すると溶融亜鉛めっき層の合金化が均一に進行し易くなる。こうした効果を有効に発揮させるには、CaとMgは、夫々、0.0005%以上含有させることが好ましい。より好ましくは0.001%以上である。しかし過剰に含有すると、鋼中の介在物量が増加するため、延性が劣化し、加工性が低下する。従ってCaは0.005%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.003%以下である。Mgは0.01%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.005%以下であり、更に好ましくは0.003%以下である。
下記表1に示す成分組成(残部は鉄および不可避不純物)の溶鋼を鋳造し、得られたスラブを1180℃に加熱し、仕上げ温度を890〜900℃として熱間圧延を行なった。熱間圧延後、平均冷却速度を50℃/秒として500℃まで冷却した後、この温度で巻取った。次いで、酸洗を行い、冷間圧延して厚さ1.2mmの冷延鋼板を製造した。冷延率は30%である。
不めっき部の有無と、合金化ムラ発生の有無を目視で観察してめっき性を評価した。不めっき部の発生状況と、合金化ムラの発生状況は、面積率に基づいて次の基準で評価し、評価結果を下記表2に示す。本発明では、評価3〜評価5を合格とする。
(評価基準)
評価5:不めっき部無し、合金化ムラ無し。
評価4:不めっき部無し、合金化ムラ微量発生(面積率で5%未満)。
評価3:不めっき部無し、合金化ムラ一部発生(面積率で5%以上10%未満)。
評価2:不めっき部無し、合金化ムラ発生(面積率で10%以上)。
評価1:不めっき部有り、合金化ムラ発生(面積率で10%以上)。
曲げ角が60°、曲げ半径が1mmのV型パンチを用いてV曲げ試験を行い、曲げ部の内側におけるめっき剥離量を測定し、耐パウダリング性を次の基準で評価した。評価結果を下記表2に示す。本発明では、評価◎と評価○を合格とする。
(評価基準)
評価◎:めっき剥離量が6mg以下。
評価○:めっき剥離量が6mgを超え、10mg以下。
評価×:めっき剥離量が10mgを超える。
下記表3に示す成分組成(残部は鉄および不可避不純物)の溶鋼を鋳造し、得られたスラブを熱間圧延して板厚3.2mmの熱延鋼板を得た後、酸洗して表面スケールを除去し、冷間圧延して板厚1.2mmの冷延鋼板を得た。
(評価基準)
評価◎:残留γの生成量が3面積%以上で、平均軸比が5以上。
評価○:残留γの生成量が3面積%以上で、平均軸比が1以上5未満。
評価△:残留γの生成量が1面積%以上、3面積%未満。
評価×:残留γの生成量が1面積%未満。
GA鋼板から150mm×50mmの試験片を切り取り、乾湿繰り返しの腐食サイクル試験を行った。腐食サイクル試験は、8時間を1サイクルとし、具体的には、5%塩水噴霧を2時間行った後、60℃で4時間乾燥し、95%RH湿潤で2時間保持する工程を1サイクルとした。本実験例では、このサイクルを45回繰返して試験を行った。試験後にさびを除去し、試験片の質量を測定し、腐食による質量の減量を算出した。評価基準は次の通りであり、結果を下記表4に示す。本発明では、評価2〜評価5を合格とする。
(評価基準)
評価5:腐食減量が40mg/cm2以下。
評価4:腐食減量が40mg/cm2を超え、50mg/cm2以下。
評価3:腐食減量が50mg/cm2を超え、60mg/cm2以下。
評価2:腐食減量が60mg/cm2を超え、80mg/cm2以下。
評価1:腐食減量が80mg/cm2を超える。
Claims (4)
- C :0.02〜0.25%(質量%の意味。以下同じ。)、
Si:0.5〜3%、
Mn:1〜4%、
Cr:0.03〜1%、
Al:1.5%以下(0%を含まない)、
P :0.03%以下(0%を含まない)、
S :0.03%以下(0%を含まない)、
Ti:0.003〜1%を含有し、
更に、
Cu:0.25〜5.0%および、
Ni:0.05〜1.0%を含有すると共に、CuとNiの含有量が下記(1)式を満足し、
残部が鉄および不可避不純物からなる鋼を熱間圧延して得られる素地鋼板に、溶融亜鉛めっきを施してから、めっき層を合金化した合金化溶融亜鉛めっき鋼板であり、
金属組織が、フェライトとマルテンサイトの合計が70面積%以上で、残留オーステナイトが1面積%以下(0面積%を含む)に抑制されていることを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
[Cu]/[Ni]≧6 ・・・(1)
[(1)式中、[ ]は元素の含有量(質量%)を示す。] - 更に、他の元素として、
V :1%以下(0%を含まない)、
Nb:1%以下(0%を含まない)、および
Mo:1%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上を含有する請求項1に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 更に、他の元素として、
B :0.1%以下(0%を含まない)を含有する請求項1または2に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 更に、他の元素として、
Ca:0.005%以下(0%を含まない)および/または
Mg:0.01%以下(0%を含まない)を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
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