JP5278505B2 - 塗装用冷延鋼板および塗装用めっき鋼板 - Google Patents

Description

本発明は、例えばプレス成形等によって様々な形状に成形され、塗装されて使用される冷延鋼板およびめっき鋼板に関する。具体的には、本発明は、焼付硬化性、耐常温時効性ならびに表面性状をいずれも良好にすることができる塗装用冷延鋼板および塗装用めっき鋼板に関する。

産業の技術分野が高度に分業化している今日、各技術分野において使用される材料には、特殊かつ高度な性能が要求される。例えばプレス加工等によって様々な形状に成形されて利用される冷延鋼板には、多くの場合、高い強度、具体的には３４０ＭＰａ以上の引張強度が要求される。このため、高張力冷延鋼板を用いることが検討されている。特に、自動車では、地球環境を保護するために車体を軽量化することによって燃費を向上することが重要な課題となっている。このため、自動車用鋼板の薄肉化を図ることが可能な高張力冷延鋼板に対する需要が高まっている。こうした高張力冷延鋼板の適用先としては、自動車外板パネルや、自動車部品用パネルなどが挙げられる。

こうした用途の中でも、ドアアウターやフェンダーといった自動車外板パネルに用いられる鋼板には、耐デント性、すなわち、指で押したり石が当たったりしても永久変形を起こさない性質を有することが求められる。この耐デント性は、プレス成形後に塗装焼付けを行われた後の降伏応力が高いほど、また、板厚が厚いほど向上する。このため、自動車外板パネルとして降伏応力が高い鋼板を用いれば、その薄肉化を図っても、要求される耐デント性を確保できる。

一方、自動車外板パネルに用いられる鋼板には、プレス加工においてプレス型に良くなじむとともに、成形品をプレス型から外した際のスプリングバックの発生が少ないこと、すなわち、形状凍結性が良好であることも求められる。このため、自動車外板パネルに用いられる鋼板には、プレス加工前の降伏応力が低いことも要求される。

このように、自動車外板パネル用鋼板には、プレス加工前には低い降伏応力を有するとともに、プレス加工し塗装焼付けした後には高い降伏応力を有することが求められる。

このような特性を有する鋼板として、焼付硬化性鋼板（ＢＨ鋼板）が知られている。ＢＨ鋼板は、固溶Ｃ、Ｎ原子が転位上へ偏析して転位を固着することにより降伏応力が上昇する、いわゆる歪時効硬化現象を利用する鋼板である。ＢＨ鋼板を自動車外板パネル用鋼板として用いると、プレス成形時に導入された転位が塗装焼付けの際に固溶Ｃ、Ｎによって固着されるために塗装焼付け後の降伏応力が上昇する。なお、高張力鋼板の焼付硬化性を改善することは、耐デント性や形状凍結性を改善することにもつながる。

これまでにも、ＢＨ鋼板に関して多数の提案が行われている。例えば、特許文献１、２には、極低炭素鋼にＴｉおよびＮｂを添加し、さらにＳｉ、Ｍｎ、Ｐを添加することによって引張強度を高めた、深絞り性に優れたＢＨ鋼板の製造方法が開示されている。しかし、この方法には以下のような問題点がある。

（ａ）引張強度を高めるためにＳｉ、Ｍｎ、Ｐ等の固溶強化元素を添加するので、引張強度のみならず降伏応力も上昇する。この結果、形状凍結性が劣化するとともに面歪みも発生し易くなる。

（ｂ）焼付硬化性および耐常温時効性の両立が困難であり、耐常温時効性を確保するために、得られる焼付硬化量が制限される。

これに対し、特許文献３〜５には、フェライト中にマルテンサイトを分散させた複合組織を有する低炭素Ａｌキルド鋼板（以下、「複合組織鋼板」という）の製造方法が開示されている。この複合組織鋼板は、引張強度が高く、降伏応力が低く、焼付硬化量が大きくても常温非時効を確保でき、さらには延性にも優れる。このため、この複合組織鋼板を用いることにより上述した問題点は改善される。

以上のような機械特性上の要請に加え、表面特性上の要請も存在する。自動車外板パネル用鋼板は、通常、プレス成形された後に、電着塗装、中塗り、上塗りという三層の焼付塗装が施されるが、上塗り塗膜にピンホールと呼ばれる塗装欠陥が発生する場合がある。この欠陥が、例えばルーフ、フード、ドアのアウターパネル等といった、美麗な外装品質が要求される自動車外板パネルに発生すると、再塗装を余儀なくされる重大な塗装不良となる。このため、この種の表面欠陥を防止することが強く求められている。

そこで、特許文献６、７には、塗装後にピンホールが発生しない自動車外装材用の亜鉛めっき鋼板とその製造方法に関する発明が開示されている。

特開昭５９−３１８２７号公報 特開昭５９−３８３３７号公報 特開昭５５−５０４５５号公報 特開昭５６−９０９２６号公報 特開昭５６−１４６８２６号公報 特開平１１−２４６９１５号公報 特開２０００−１４４３１２号公報

特許文献６、７により開示された発明は、熱間圧延後の巻取り温度を低くしたり、酸洗による粒界腐食を軽減したりして、冷間圧延時に生じるフラップと呼ばれる表面クラックを抑制することにより、塗装後のピンホールの発生を防止する。しかし、本発明者らの検討結果によると、特許文献６、７により開示された発明では、フェライト単相鋼板のピンホールを抑制することはできるものの、複合組織鋼板においてはフラップを抑制しても別の原因によってピンホールが発生する場合がある。

本発明は、従来の技術が有するこのような課題に鑑みてなされたものであり、例えばプレス成形等によって様々な形状に成形され塗装されて使用され、塗装後の製品の表面性状を良好にすることができるとともに、優れた焼付硬化性と耐常温時効性とをいずれも有する塗装用冷延鋼板および塗装用めっき鋼板を提供することを目的とする。

具体的には、本発明は、表面性状が良好であって塗装後の製品にピンホールが発生せず、かつ、優れた焼付硬化性および耐常温時効性を有し、引張強度が３４０ＭＰａ以上の複合組織を有する塗装用冷延鋼板および塗装用めっき鋼板を提供することを目的とする。

本発明者らは、複合組織鋼板の塗装後の表面性状に及ぼす添加元素ならびに熱間圧延条件の影響を調べるため、詳細な予備試験を行った。なお、本明細書において、鋼成分の含有量に関する「％」は「質量％」を意味する。

この予備試験に用いた供試鋼の化学組成は、Ｃ：０．０４％未満、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１５％以下、Ｎ：０．００８％未満、Ｃｒ：２．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物である。

この化学組成を有する鋼片を種々の加熱速度で１０００℃以上になるまで加熱した後、８００℃以上の温度で熱間圧延して４００℃以上で巻き取り、得られた熱延鋼板を常法にて酸洗し、板厚０．７５ｍｍまで冷間圧延して冷延鋼板とした。なお、上記の鋼片の温度は、鋼片寸法、加熱炉内の雰囲気温度や経過時間を測定して、鋼片の幅方向中央部、長さ方向中央部であり鋼片表面から鋼片厚さの１／４内側の位置における温度を伝熱計算によって求めた。

この冷延鋼板を、連続焼鈍し、電気亜鉛めっきして、めっき鋼板を得た。このめっき鋼板の母材組織は、フェライトが主相（体積率が最大である相を意味する。以下同じ。）であるとともに第二相（主相以外の相を意味する。以下同じ。）はマルテンサイトまたは、マルテンサイトとベイナイトとを含む低温変態生成相であった。また、鋼片およびめっき鋼板それぞれの組成の違いは、事実上認められなかった。

次に、上記のめっき鋼板から、幅１００ｍｍ長さ３００ｍｍの試験片を採取し、化成処理し、電着塗装および中上塗りの焼付塗装を施した。

こうして得られた試験片の塗装後の表面を目視および光学顕微鏡で観察して、ピンホールの有無を観察した。また、ピンホールの直下および正常部の下部における母材鋼板の表面の状態を観察した。この観察は、ピンホール部をマーキングした後、塗膜およびめっき被膜を除去し、母材鋼板を光学顕微鏡およびＸ線検出器（ＥＤＳ）を備えた電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて行った。

これらの予備試験により下記（Ａ）〜（Ｅ）の結果を得て、さらに検討を重ねて本発明を完成した。

（Ａ）母材鋼板には、酸洗時の粒界腐食に起因したと考えられる数μｍの大きさの表面欠陥（フラップ）と、フラップとは形状の異なる数十〜数百μｍの大きさの表面欠陥が存在し、ピンホールの発生は母材表面欠陥の大きさと相関関係がある。

図１は、ピンホール発生の有無と母材鋼板に観察された表面欠陥の大きさとの関係を示すグラフである。図中の×印はピンホール下部にあった表面欠陥の大きさを、△印はピンホールのない正常部の下部にあった表面欠陥の大きさを示す。図１から、ピンホールは、大きさが２５μｍ以上の母材表面欠陥の上部に発生することがわかる。図２は、ピンホール下部の母材欠陥を表面から観察し、表面欠陥の大きさを測定した例である。

（Ｂ）図３および図４は、ピンホール下部の母材表面欠陥を断面から観察した例を示す。母材表面欠陥は凹凸状の欠陥であり、欠陥部ではめっき被膜が欠損していたり隆起していたりすることがわかる。

（Ｃ）ピンホール下部の母材欠陥内部には鉄酸化物が存在し、鋼にＣｒが含有される場合にはＣｒを含む酸化物が混在する。

（Ｄ）正常部に存在する表面欠陥の多くはフラップであり、巻取り温度を低下させることにより抑制されるが、ピンホール下部の母材表面欠陥は、巻取り温度を低下させても抑制されない。

（Ｅ）図５は、鋼片の３００〜１０００℃までの平均加熱速度およびＣｒ含有量とピンホールの発生有無との関係を示す。×印はピンホールが発生したことを、△印はピンホールが発生しなかったことを示す。ピンホールの発生は平均加熱速度およびＣｒ含有量と相関関係があり、平均加熱速度が速いほど、また、Ｃｒ含有量が多いほど発生しやすくなることがわかる。

これらの原因は必ずしも明確でないが、次のように推測される。

（ａ）鋼片の加熱速度が速いほど、またＣｒ含有量が多いほど加熱時に地鉄の上部にFeCr₂O₄が濃化した酸化物層が形成されやすくなる。

（ｂ）FeCr₂O₄は地鉄との密着性が高いためにデスケーリング不良が生じ、酸化物が熱間圧延中に地鉄中に押し込まれ、酸洗で除去されず、冷間圧延でさらに押し込まれたり周囲の鋼とともに剥離したりして、母材表面欠陥となる。

（ｃ）母材表面欠陥が大きいと、正常なめっき被膜が形成されなくなり、めっき不良部となりやすい。

（ｄ）こうした母材欠陥およびめっき不良部には、電着塗装時に発生する水素ガスが補足されやすくなり、ピンホールが発生しやすい。

これらの結果（Ａ）〜（Ｅ）から、複合組織鋼板では、鋼片の加熱時に生じた酸化物の残存によって母材鋼板に微小な表面欠陥が生じやすく、この表面欠陥に起因して塗装後にピンホールが発生しやすいが、Ｃｒ含有量に応じて鋼片の加熱速度を低下させ、母材表面欠陥を抑制することにより、ピンホールの発生を防止することができることがわかる。

なお、このようにピンホール発生の原因が母材表面の欠陥に由来するので、母材を制御してこの欠陥を抑制すれば、母材表面上にめっき層を形成することなく化成処理して電着塗装を行った場合であっても、電気めっきまたは溶融めっきによってめっき層を形成したのち化成処理して電着塗装を行った場合であっても、塗装皮膜におけるピンホールの発生は抑制される。

本発明は、主相がフェライト相であるとともに第二相がマルテンサイト相を含む低温変態生成相である組織を備え、表面欠陥が、その内部に鉄酸化物を有し、鋼板の断面から観察して凹凸状であり、鋼板の表面から観察した場合の大きさが平行な二本の直線ではさんだ際に最大となる直線間距離として２５μｍ未満であることを特徴とする塗装用冷延鋼板である。

本発明に係る塗装用冷延鋼板は、Ｃ：０．００２５％以上０．０４％未満、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５％以上３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１５％以下、Ｎ：０．００８％未満、Ｃｒ：０．０２％以上２．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有することが好ましく、任意添加元素として、Ｆｅの一部に代えて、Ｂ：０．００３％以下、Ｍｏ：１．０％以下、およびＷ：１．０％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上、および／または、Ｔｉ：０．１％以下およびＮｂ：０．１％以下の１種または２種を含有していてもよい。

別の観点からは、本発明は、上述した冷延鋼板を母材とし、表面にめっき層を備えることを特徴とする塗装用めっき鋼板である。

本発明に係る塗装用冷延鋼板は、上述した化学組成を有する鋼片を、下記式（１）を満足する加熱速度で１０００℃以上に加熱し、熱間圧延し、冷間圧延し、焼鈍することを特徴とする方法により製造される。
ＨＲ（℃／ｍｉｎ）≦２０．０−１７．５×Ｃｒ（質量％） ・・・・・（１）
ここで、式中のＨＲは鋼片の３００〜１０００℃までの平均加熱速度を、Ｃｒは鋼中でのＣｒ含有量を質量％にて表したものである。

本発明に係る塗装用めっき鋼板は、上述した方法で製造された冷延鋼板にめっき処理を行うことを特徴とする方法により製造される。

本発明によれば、例えばプレス成形等の加工に適用できる十分な成形性と、優れた焼付硬化性および耐常温時効性とを有し、さらに表面性状に優れ、塗装処理に際して塗装欠陥を発生しにくい鋼板が提供される。

このため、係る鋼板を用いる自動車外板パネルは、プレス成形加工時の形状凍結性を有しつつ、耐デント性を有し、しかも、優れた外観品質および耐食性を有する。したがって、本発明に係る鋼板を用いた自動車は、車体軽量化を通じて、地球環境問題の解決に寄与することができる。

母材表面欠陥の大きさとピンホール発生の有無との関係を示すグラフである。 母材表面欠陥を表面から観察した例である。 母材表面欠陥(凹状)を断面から観察した例である。 母材表面欠陥(凸状)を断面から観察した例である。 鋼片の平均加熱速度およびＣｒ含有量とピンホール発生の有無との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る冷延鋼板およびめっき鋼板を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

本実施の形態の冷延鋼板およびめっき鋼板の（ａ）金属組織、（ｂ）母材表面状態、（ｃ）化学組成および（ｄ）製造条件の限定理由を順次説明する。

（ａ）金属組織
本実施の形態の冷延鋼板およびめっき鋼板は、フェライト相中にマルテンサイト相を含む低温変態生成相が分散した複合組織を有する。この複合組織を有することにより、鋼板の降伏応力が低下し、良好なプレス成形性および耐面歪み性を得ることができるとともに、耐常温時効性を損なうことなく高い焼付硬化性を得ることができる。

ここで、「低温変態生成相」とは、マルテンサイト相やベイナイト相等といった低温変態により生成される組織をいう。これら以外にアシキュラーフェライト相が例示される。

この低温変態生成相は、２種以上の相、例えば、マルテンサイト相とベイナイト相を含んでいてもよい。

また、低温変態生成相全体の体積率は１％超であることが好ましい。１％以下の場合には、鋼板の降伏応力が十分に低下せず、良好なプレス成形性および耐面歪み性を得ることが困難となる。低温変態生成相の体積率を３％超とするとさらに好ましい。一方、低温変態生成相の体積率が増加し過ぎると引張強度が上昇し過ぎ、延性および深絞り性が劣化する。このため、低温変態生成相の体積率は１５％未満とすることが好ましく、１２％未満とするとさらに好ましい。

また、マルテンサイト相の体積率が増加し過ぎると、降伏応力が上昇し、形状凍結性および耐面歪み性が劣化する傾向を示す場合がある。このため、マルテンサイト相の体積率は１０％未満とすることが好ましく、５％未満とすればさらに好ましい。

プレス成形性および耐面歪み性と引張強度とのバランスを向上させる観点から、マルテンサイト相とベイナイト相との双方を有し、マルテンサイト相の体積率が３％未満であることが特に好ましい。

このほかの金属組織上の特徴として、フェライト相と低温変態生成相に加えて、残留オーステナイト相を含んでいてもよい。この場合には、耐常温時効性を良好に保つために、残留オーステナイト相の体積率を、低温変態生成相の全体の体積率よりも小さくするとともに３％未満とすることが好ましく、０．５％未満とすればさらに好ましい。

以上の金属組織上の特徴を有することで、３００ＭＰａ以下の降伏応力を有する鋼板を得ることが可能であり、この場合には優れた耐面歪み性が実現され、好ましい。この観点からは、２７０ＭＰａ以下の降伏応力を有することがさらに好ましい。また、プレス成形性の観点から、鋼板の引張強度は５９０ＭＰａ未満であることが好ましい。

（ｂ）母材表面状態
本実施の形態の冷延鋼板は、母材鋼板表面にある表面欠陥が、その内部に鉄酸化物を有し、鋼板の断面から観察して凹凸状であり、鋼板の表面から観察した場合の大きさが平行な二本の直線ではさんだ際に最大となる直線間距離として２５μｍ未満であることを特徴とする。これにより、塗装時におけるピンホールの発生が防止される。好ましい大きさは２０μｍ未満である。

ここで、「鉄酸化物」とは、鋼中に含有される元素が、鋼片の加熱を含む熱間圧延工程で酸化されて生成したものであり、その種類としてFe₂O₃,Fe₃O₄,FeO,FeCr₂O₄,Fe₂SiO₄,FeAl₂O₄等やこれらの混合物が挙げられる。

また、「表面欠陥の大きさ」は、鋼板表面を光学顕微鏡や走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察し、図２に示したように、欠陥を平行な二本の直線ではさんだ際、最大となるように直線間距離を測定して求める。めっき鋼板の場合には、めっき被膜を塩酸等で溶解させて母材鋼板を露出させ、この母材鋼板の表面を同様に測定すればよい。

なお、鉄酸化物の有無は、ＥＤＳ等のＸ線検出器を備えたＳＥＭを使用して判定することができるが、鉄酸化物は母材表面欠陥の内部から端部にかけて存在し、表面に露出していない場合があるため、表面欠陥を断面から観察すると良い。このとき、断面観察用サンプル作製には、鉄酸化物が脱落しないように、収束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ）を用いることが好ましく、断面の観察・分析には、微小領域の元素分析に適した電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を使用することが好ましい。

鉄酸化物に起因する表面欠陥の大きさ以外の表面状態は特に規定しない。フラップは化成処理性やめっき性を劣化させるので、その大きさが小さいほど好ましいが、酸洗することにより不可避的に生じる、１０μｍ程度以下の大きさのフラップが散在していてもかまわない。

（ｃ）組成
本実施の形態の冷延鋼板は、延性や耐常温時効性等をさらに向上させるために、以下に示す組成を有することが好ましい。

Ｃ：０．００２５％以上０．０４％未満
Ｃ含有量が０．００２５％未満であると上記の複合組織を得ることが困難となる。一方、Ｃ含有量が０．０４％以上であると鋼板の延性および深絞り性が損なわれる傾向を示す。したがって、Ｃ含有量は０．００２５％以上０．０４％未満とすることが望ましい。さらに望ましい範囲は０．０１１％以上０．０２９％以下であり、特に望ましい範囲は、０．０１６％以上０．０２９％以下である。

Ｓｉ：０．５％以下
Ｓｉは、鋼中に不可避的に含有される元素であり、延性を劣化させるとともに、冷延鋼板の化成処理性およびめっき鋼板のめっき性を著しく劣化させる。したがって、Ｓｉ含有量は少ないほど好ましい。しかし、Ｓｉは鋼板を強化する作用を有するので、鋼を強化するために０．５％を上限として含有させてもよい。さらに好ましくは０．１％以下であり、特に好ましくは０．０２％以下である。

Ｍｎ：０．５％以上３．０％以下
Ｍｎは、鋼の焼入性を向上させる作用があり、フェライト相中に低温変態生成相を分散させるために０．５％以上含有させることが好ましい。一方、過度に含有させると延性および深絞り性が劣化するので、本実施の形態ではＭｎ含有量の上限を３．０％とすることが好ましい。さらに好ましい範囲は、１．０％以上２．０％未満であり、特に好ましい範囲は１．０％以上１．５％未満である。

Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、鋼中に不可避的に含有される元素であり、粒界に偏析して二次加工脆性および溶接性を劣化させる。したがって、Ｐ含有量は少ないほど好ましい。しかし、Ｐは安価に、また、深絞り性をさほど劣化させることなく、鋼を強化することができるため、所望の強度を得るために０．０５％以下の範囲で含有させてもよい。さらに好ましい範囲は０．００５％以上０．０３５％未満であり、特に好ましい範囲は０．０１０％以上０．０２０％未満である。

Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、鋼中に不可避的に含有される不純物であり、粒界に偏析して鋼を脆化させるため、Ｓ含有量は少ないほど好ましい。したがって、Ｓ含有量は０．０１％以下とすることが好ましい。

ｓｏｌ．Ａｌ：０．１５％以下
Ａｌは、溶鋼を脱酸するために用いられる。しかし、０．１５％を超えて含有させると効果が飽和して不経済となる。このため、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．１５％以下とすることが好ましい。なお、ＡｌはＮと結合してＡｌＮを形成し、Ｎによる時効劣化を防止するため、Ｎ含有量の１０倍以上含有させることが望ましい。

Ｎ：０．００８％未満
Ｎは、鋼中に不可避的に含有される元素であり、Ｎ含有量の増加は延性、深絞り性および耐常温時効性を劣化させる。したがって、Ｎ含有量は０．００８％未満とすることが好ましい。さらに好ましい範囲は０．００５％未満であり、特に好ましい範囲は０．００４％未満である。

Ｃｒ：０．０２％以上２．０％以下
Ｃｒは、延性を損なうことなく鋼の焼入性を向上させる作用があり、フェライト相中に低温変態生成相を分散させるために０．０２％以上含有させることが好ましい。一方、Ｃｒは冷延鋼板では化成処理性を劣化させ、めっき鋼板ではめっき性を劣化させる。したがって、Ｃｒ含有量の上限を２．０％とすることが好ましい。さらに好ましい範囲は０．０５％以上１．１５％未満である。特に好ましい範囲は０．１５％以上０．９０％以下である。また、延性をさらに向上させるためには、Ｍｎ含有量の１／１０以上含有させることが好ましい。

本実施の形態に係る鋼板は、以下に列記する元素を任意添加元素として含有してもよい。

Ｂ：０．００３％以下、Ｍｏ：１．０％以下、およびＷ：１．０％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上
Ｂ、Ｍｏ、およびＷは、鋼の焼入性をさらに向上させるために、これらの１種または２種以上を含有させてもよい。ただし、Ｂは深絞り性を劣化させるので、上限を０．００３％とする。望ましい範囲は０．０００２％以上０．００２％未満である。また、ＭｏおよびＷは１．０％を超えて含有させると効果が飽和して不経済となるため、１．０％以下とする。望ましい範囲は０．０２％以上０．５％未満である。

Ｔｉ：０．１％以下およびＮｂ：０．１％以下の１種または２種
ＴｉおよびＮｂは、Ｎと結合してＴｉＮやＮｂＮを形成することでＮによる時効劣化を防止するので、一方または双方を含有させてもよい。しかし、０．１％を超えて含有させても効果が飽和して不経済となる。このため、含有量はそれぞれ０．１％以下とする。下限は特に規定されない。好ましい範囲は０．００３％以上０．０２５％以下である。

上述した元素以外は、Ｆｅおよび不純物である。

（ｄ）製造条件
本実施形態に係る鋼板は、上記のような金属組織上の特徴と母材の表面状態における特徴を有していれば製造方法には特に限定されない。ただし、上記の化学組成を有する鋼板について、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。

上述した組成を有する鋼は、公知の手段により溶製された後に、連続鋳造法により鋼塊とされるか、または、任意の鋳造法により鋼塊とした後に分塊圧延する方法等により鋼片とされる。この鋼塊または鋼片は再加熱するか、連続鋳造後の高温の鋼塊または分塊圧延後の高温の鋼片に補助加熱を行って、熱間圧延される。本明細書では、このような鋼塊および鋼片を、熱間圧延の素材として「鋼片」と総称する。鋼片は、表面性状を良好に保つために、加熱前に冷間もしくは温間で表面手入れすることが好ましい。

鋼片は、下記式（１）を満足する加熱速度で１０００℃以上になるまで加熱されることが好ましい。
ＨＲ（℃／ｍｉｎ）≦２０．０−１７．５×Ｃｒ（質量％） ・・・・・（１）
ここで、式中のＨＲは鋼片の３００〜１０００℃までの平均加熱速度を、Ｃｒは鋼中でのＣｒ含有量を質量％にて表したものである。この条件を満たすように加熱すると、冷延鋼板またはめっき鋼板母材の表面欠陥が抑制され、塗装後にピンホールを有さない鋼板を得ることが安定的に実現される。

１０００℃以上の加熱条件は特に規定しないが、加熱温度が低いと、圧延中の鋼板温度が低下し圧延荷重が増して鋼板の形状の制御が困難となるため、加熱温度を１１００℃超とすることが好ましい。また、加熱温度が高すぎるとスケールロスにより生産性の低下を招くため、加熱温度を１３００℃未満とすることが好ましい。加熱温度を１２００℃未満とするとさらに好ましい。

なお、鋼片の加熱速度の計測に当たっては、鋼片表面から厚さ方向に鋼片厚さの１／４以上内側であり、幅方向に鋼片幅の１／４以上内側であり、長さ方向に鋼片長さの１／４以上内側である範囲に熱電対を設置して、鋼片の温度を直接測定するか、加熱炉内の雰囲気温度や経過時間を測定して同範囲内にある鋼片の温度を伝熱計算して、３００℃から１０００℃まで昇温するのに要した時間から平均加熱速度を求めればよい。

熱間圧延の条件は特に規定しない。しかし、オーステナイト低温域で仕上げ圧延を行って熱延鋼板の結晶粒を微細化し、これにより、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ことが好ましい。したがって、Ａｒ_３変態点以上（Ａｒ_３変態点＋１００℃）以下の温度範囲で最終圧下を行うことが望ましい。また、冷延鋼板またはめっき鋼板母材の表面欠陥を抑制するために、仕上げ圧延開始温度と仕上げ圧延終了温度の差を１００℃以上とし、さらに仕上げ圧延終了温度を８５０℃未満とすることが好ましい。

なお、仕上げ圧延をこれらの温度範囲で行うために、粗圧延と仕上げ圧延との間で粗圧延材を加熱してもよい。この際、粗圧延材の後端が先端よりも高温となるように加熱して、仕上げ圧延の開始時における粗圧延材の全長にわたる温度の変動を１４０℃以下に抑制することが望ましい。これにより、コイル内の製品特性の均一性が向上する。

粗圧延材の加熱方法は公知の手段を用いて行なえばよい。例えば、粗圧延機と仕上げ圧延機との間にソレノイド式誘導加熱装置を設置し、この誘導加熱装置の上流側における長手方向の温度分布等に基づいて加熱昇温量を制御してもよい。

こうして熱間圧延を終了した後に鋼板を冷却してコイル状に巻き取るにあたって、スケールの生成による歩留まりの低下を招くために、６５０℃未満で巻き取ることが望ましい。また、フラップを抑制するために、５５０℃未満で巻き取るとさらに好ましい。一方、ＡｌＮを十分に析出させＮによる時効劣化を抑制するために、巻取り温度の下限を４５０℃とすることが好ましい。

以上のように熱間圧延された鋼板を、酸洗等により脱スケールした後に、冷間圧延を常法に従って行う。冷間圧延は、冷間圧延の後に行われる再結晶焼鈍によって深絞り性に好ましい再結晶集合組織を発達させるため、圧下率７０％以上で板厚１．０ｍｍ未満まで圧延することが好ましい。

この冷間圧延後の鋼板は、必要に応じて公知の方法に従って脱脂等の処理が施された後、再結晶焼鈍される。この再結晶焼鈍における温度管理は、好適な金属組織を有する鋼板を得るために重要である。

まず、再結晶焼鈍における均熱温度はＡｃ_１変態点以上とすることが好ましい。この温度領域で均熱加熱を行うことによって、主相がフェライト相であって、第二相がマルテンサイトを含む低温変態生成相である複合組織を効率的かつ安定的に得ることが実現される。ここで、Ａｃ_１変態点とは加熱時におけるフェライト→オーステナイト変態の開始温度を意味する。

ただし、この均熱温度が高くなり過ぎると、フェライトが過度に粗大化してプレス成形時に肌荒れを生じるため、均熱温度の上限を（Ａｃ_３変態点＋１００℃）未満とすることが好ましく、Ａｃ_３変態点未満とすればさらに好ましい。ここで、Ａｃ_３変態点とは加熱時におけるフェライト→オーステナイト変態の完了温度を意味する。

また、再結晶焼鈍における均熱温度までの加熱速度は６０℃／ｓ未満とすることが好ましい。均熱温度到達までの加熱速度が速すぎるとフェライトが細粒化し、延性の劣化を招くおそれがある。

さらに、再結晶焼鈍における均熱後の冷却過程では、フェライトの生成を抑制し、耐常温時効性を向上させるために、６５０℃以下４５０℃以上の温度範囲を１５℃／ｓ以上２００℃／ｓ以下の冷却速度で冷却することが好ましい。さらに好ましい冷却速度は６０℃／ｓ超１３０℃／ｓ未満である。

均熱温度から６５０℃までの冷却方法は特に限定されない。しかし、オーステナイトの安定性を高め、低温変態生成相を容易に得るために、１０℃／ｓ未満の冷却速度で冷却することが望ましい。

このようにして得られた冷延鋼板は、常法にしたがって調質圧延を行ってもよい。しかし、調質圧延の伸び率が高いと延性の劣化を招く。そこで、調質圧延の伸び率は１．０％以下とすることが好ましい。さらに好ましい伸び率は０．５％以下である。

上述した方法で製造された冷延鋼板に、常法に従って電気めっきを行って、電気めっき鋼板を製造してもよい。また、溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合は、上述した方法で製造された冷延鋼板に、常法に従って溶融めっきを行ってもよいし、上述の方法で冷間圧延まで行った後、連続溶融めっき設備で再結晶焼鈍しめっき処理を行ってもよい。連続溶融めっき設備で溶融めっき鋼板を製造する際には、再結晶焼鈍における均熱後の冷却過程では、４６０〜６００℃の範囲内の所定の温度まで４℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、その所定の温度で１０秒間以上保持してから溶融めっきすることが好ましい。このようにすることでオーステナイト中へのＣ濃化が促進され，マルテンサイトを含む低温変態生成相が得られやすくなる。

めっきの種類は特に限定しないが、塗装後の耐食性に優れる亜鉛系めっきとすることが好ましい。Ｃｒを含有させる場合はめっき性の観点から電気めっきすることが好ましい。また、めっき後に調質圧延を行ってもよい。この場合も調質圧延の伸び率を１．０％以下とすることが好ましく、０．５％以下とすればさらに好ましい。

このようにして製造される鋼板の組織は、主相がフェライト相であるとともに、これにマルテンサイト相を含む低温変態生成相が第二相として含まれる。

本発明を、実施例を参照しながらより具体的に説明する。
表１に示される化学組成に調整された鋼片を連続鋳造により製造した。これらの鋼片を表２に示される条件で加熱した後、熱間圧延し、コイル状に巻き取って板厚３．０ｍｍの熱延板を得た。得られた熱延板を酸洗してから板厚０．７５ｍｍまで冷間圧延した（圧下率７５％）。続いて、連続焼鈍設備にて冷延板に７５０〜８００℃で約３０秒間均熱する焼鈍を施した。均熱後の冷却条件は、均熱温度から６５０℃までの平均冷却速度を５℃／ｓとし、６５０℃から４５０℃までの平均冷却速度を８０℃／ｓとした。得られた焼鈍板に伸び率０．５％で調質圧延を施し、冷延鋼板を得た。さらに、一部の冷延鋼板には、電気亜鉛めっきを施し、片面あたりのめっき付着量が７０ｇ／ｍ^２である亜鉛めっき鋼板を得た。

得られた冷延鋼板の表面を、ＥＤＳを備えたＦＥ―ＳＥＭを用いて観察し、表面欠陥の大きさおよび、欠陥中の鉄酸化物の有無を調査した。また、めっき鋼板のめっき被膜を塩酸を用いて溶解させた後、母材表面に存在する表面欠陥を、冷延鋼板の場合と同様に調査した。

また、冷延鋼板およびめっき鋼板から幅１００ｍｍ長さ３００ｍｍの試験片を採取し、化成処理し電着塗装および中上塗りの焼付塗装を施した後、目視および光学顕微鏡を用いて塗膜表面を観察し、ピンホール発生の有無を調査した。

さらに、冷延鋼板およびめっき鋼板の板幅方向から採取したＪＩＳ５号引張試験片を用いて引張試験を行い、降伏応力（ＹＳ）、引張強度（ＴＳ）、降伏点伸び（ＹＰＥ）および全伸び（Ｅｌ）を求めた。

焼付硬化性は、焼鈍板の板幅方向からＪＩＳ５号引張試験片を採取し、２％の引張予ひずみを付与してから、１７０℃で２０分間の熱処理を施した後に引張試験に供し、得られた降伏応力と２％変形応力との差をＢＨ量とし、焼付硬化性の指標とした。

耐常温時効性は、焼鈍板の板幅方向から採取したＪＩＳ５号引張試験片を採取し、４０℃に設定した電気炉中で３ヶ月間保持した後に引張試験に供し、降伏点伸び（ＹＰＥ）を測定することにより、評価した。

表３に性能評価結果を示した。表面欠陥の大きさは、冷延鋼板の場合は鋼板表面、めっき鋼板の場合は母材表面の任意の１０箇所において、倍率５００倍のＳＥＭを用いて欠陥の大きさを測定し、それらの内の最大値を記した。

金属組織が、主相がフェライト相であり第二相がマルテンサイト相を含む低温変態生成相からなり、表面欠陥の大きさが２５μｍ未満であった、試番１、４、５、７、８、１０は、いずれも塗装後にピンホールが発生しておらず、また、４６ＭＰａ以上の高いＢＨ量を示しながら、時効後ＹＰＥは０．１％以下であり、良好な耐常温時効性を示した。さらに、ＹＳは２７０ＭＰａ以下、ＹＰＥは０％であり、良好なプレス成形性を示した。

これに対し、試番２、６は、鋼片の加熱速度が速く（１）式を満足しないために、鉄酸化物を有する表面欠陥の大きさが２５μｍ以上となり、塗装後にピンホールが発生した。

また、試番３、９は、金属組織がフェライト単相であったため、ＹＳ、ＹＰＥが高くプレス成形性が不芳であり、時効後のＹＰＥが大きく耐時効性も不芳であった。

Claims (5)

1. 主相がフェライト相であるとともに第二相がマルテンサイト相を含む低温変態生成相である組織を備え、表面欠陥が、その内部に鉄酸化物を有し、鋼板の断面から観察して凹凸状であり、鋼板の表面から観察した場合の大きさが平行な二本の直線ではさんだ際に最大となる直線間距離として２５μｍ未満であることを特徴とする塗装用冷延鋼板。
2. 質量％で、Ｃ：０．００２５％以上０．０４％未満、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５％以上３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１５％以下、Ｎ：０．００８％未満、Ｃｒ：０．０２％以上２．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する請求項１に記載された塗装用冷延鋼板。
3. 前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｂ：０．００３％以下、Ｍｏ：１．０％以下、およびＷ：１．０％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２に記載された塗装用冷延鋼板。
4. 前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ：０．１％以下およびＮｂ：０．１％以下の１種または２種を含有する請求項２または請求項３に記載された塗装用冷延鋼板。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載された冷延鋼板を母材とし、表面にめっき層を備えることを特徴とする塗装用めっき鋼板。