JP5660796B2 - 溶融亜鉛系めっき高張力鋼板の製造法 - Google Patents
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Description
前記還元熱処理の炉内で鋼板表面温度が700℃以上に保持される時間を「保持時間」、当該炉内での鋼板表面の最高到達温度を「還元熱処理温度」と定義するとき、保持時間(sec)をx軸、還元熱処理温度(℃)をy軸とする実数目盛のx−y直交座標系において、図1に示すA(5,850)−B(25,850)−C(70,810)−D(200,740)−E(200,700)−F(5,700)−Aを結ぶ直線で囲まれた領域内(境界を含む)の保持時間、還元熱処理温度を満たす条件で還元処理を行う、溶融亜鉛系めっき高張力鋼板の製造法が提供される。
また、上記図1に代えて、図2に示すA(5,850)−B(25,850)−G(35,825)−H(100,780)−I(180,750)−J(180,700)−K(5,790)−Aを結ぶ直線で囲まれた領域内(境界を含む)の保持時間、還元熱処理温度を満たす条件で還元処理を行う、溶融亜鉛系めっき高張力鋼板の製造法が提供される。
本発明では、Mnを比較的多量に含有する高強度鋼種をめっき原板の対象とする。その化学組成は以下のとおりである。
C:0.05〜0.20%
Cは、強度向上に有効な元素であり、本発明では0.05%以上のC含有量レベルの高強度鋼種を対象とする。0.10%以上のC含有量のものを使用するように管理してもよい。ただし、過剰のC含有は延性、溶接性を低下させるので、C含有量は0.20%以下に制限される。
鋼中のSiは、めっき性に有害なSi酸化膜を鋼板表面に生じさせる要因となる。種々検討の結果、Si含有量は1.00%以下とする必要がある。ただし、Siには固溶強化により鋼材の強度を向上させる作用があるので、積極的に添加してもよい。その場合、0.05%以上のSi含有量を確保することが効果的であり、0.20%以上とすることがより好ましい。
Mnは、固溶強化によって鋼材を強化する作用を有すると共に、オーステナイトを安定化させマルテンサイト等の変態相の生成を促進させる作用を有する。これらの作用を十分に発揮させるために、Mn含有量は1.00%以上とする必要がある。1.50%以上とすることがより好ましく、さらに1.80%以上のMn含有量に管理してもよい。ただし、多量のMn添加は加工性およびめっき性を低下させる要因となる。検討の結果、Mn含有量は2.50%以下に制限される。
Pは、固溶強化によって鋼材を強化する作用を有する。また、Pを多く含有することは、より高温で長時間の還元熱処理条件を行った場合に良好なめっき密着性を得る上で有利となる。これらの作用を十分に得るためには0.030%以上のP含有量を確保することがより効果的である。したがって、後述のCrやMoを含有しない場合は、Pを0.030%以上含有するものが本発明の対象となる。しかし、多量のP含有は加工性を低下させる要因となるので、P含有量は0.120%以下に制限される。0.100%以下に管理してもよい。
Sは、加工性低下の要因となる硫化物を形成するので、できるだけ低減することが望ましい。種々検討の結果、S含有量は0.010%まで許容されるが、特に加工性を重視する用途では0.005%以下とすることがより好ましい。
Cr、Moは、固溶強化により鋼の高強度化に寄与する元素である。また、CrやMoを多く含有することは、より高温で長時間の還元熱処理条件を行った場合に良好なめっき密着性を得る上で有利となる。したがって、前述のP含有量が0.030%未満である場合には、Cr、Moの1種または2種を必ず含有させる。また、P含有量が0.030%以上である場合においてもCr、Moの1種または2種を含有させることができる。Crを含有させる場合、0.10%以上の含有量とすることがより効果的であり、0.30%以上とすることが一層効果的である。Moを含有させる場合、0.05%以上の含有量とすることがより効果的であり、0.10%以上とすることが一層効果的である。ただし、これらの元素の多量添加は加工性を低下させる要因となるので、Crは1.00%以下、Moは0.50%以下の範囲で含有させる。
Bは、溶融金属脆化の抑制に有効な元素である。その作用はBがフリーBとして結晶粒界に偏析して原子間結合力が増大することによってもたらされるものと考えられる。そのためには少なくとも0.0003%以上のB含有量を確保する必要がある。0.0005%以上のB含有量とすることがより好ましい。ただし、過剰のB添加は硼化物の生成、加工性劣化の要因となるため、B含有量の上限は0.0100%に制限される。
Nは、Bと反応して硼化物を形成し、耐溶融金属脆化割れ性の改善に有効なフリーBの量を低減させる要因となる。種々検討の結果、N含有量は0.010%未満の範囲に制限される。
Tiは、強力な窒化物形成元素であり、めっき原板中のNをTiNとして固定する上で重要な元素である。Nを固定することによりフリーBの量が確保され、フリーBによる耐溶融金属脆化割れ性の向上作用が発揮される。検討の結果、上記作用を十分に発揮させるためには0.010%以上のTi含有量を確保する必要がある。0.020%以上とすることがより好ましい。ただし、過剰にTiを添加しても上記効果は飽和し、またTiの多量添加は鋼材の加工性を劣化させる要因になる。このためTi含有量は0.150%以下の範囲に制限される。
Alは、脱酸剤として添加されるが、過剰のAl添加はプレス成形性の低下を招く等の弊害を生じるので、sol.Al(酸可溶Al)として0.100%以下の含有量に制限される。0.060%以下であることがより好ましい。なお、脱酸においてはsol.Al含有量が0.005%以上となる範囲でAlを添加することがより効果的であり、0.010%以上となる範囲での添加が一層効果的である。
Nbは、Nを固定する作用を有するので、フリーBを確保する上で有効な元素である。このため本発明では必要に応じてNbを含有する鋼を使用することができる。その含有量は0.010%以上とすることがより効果的である。ただし、多量のNb含有は鋼の靭性や加工性の低下を招く要因となるので、Nbを含有する鋼を使用する場合は、その含有量は0.100%以下に制限される。
めっき原板を溶融亜鉛系めっき浴に導入する前には、鋼板表面を活性化させるために還元熱処理を行うことが通常である。大量生産現場の連続溶融めっきラインでは、還元熱処理と溶融めっきを連続的に行うようになっている。この還元熱処理工程は、単に表面を活性化させるだけではなく、めっき鋼板製品の最終的な組織状態に調整するための焼鈍工程を兼ねる場合が多い。したがって、目的に応じて種々のヒートパターンが採用される。また、ラインの操業状況によっては、活性化や焼鈍に支障のない範囲で熱処理炉を通過する鋼帯の速度(ライン速度)が調整されることもある。
上記の還元熱処理を終えためっき原板を、大気に曝すことなく、溶融Zn−Al−Mg系めっき浴に導入する。
雰囲気ガス;30%H2−N2雰囲気
ヒートパターン; 表2に示す還元熱処理温度(表面の最高到達温度)および保持時間(表面温度が700℃以上である時間)の組合せ
・浴組成; 以下の(a)または(b)
(a)Zn−6.2%Al−3.1%Mg−0.019%Ti−0.0041%B−0.03%Si
(b)Zn−6.2%Al−3.1%Mg−0.03%Si
・浴温; 400℃
・浴浸漬時間; 2sec
結果を表2に示す。また、図1中の還元熱処理条件を表す座標上にめっき密着性の良否結果を表示した(参考鋼Sを除く)。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.05〜0.20%、Si:1.00%以下、Mn:1.00〜2.50%、P:0.030〜0.120%、S:0.010%以下、Ti:0.010〜0.150%、B:0.0003〜0.0100%、sol.Al:0.100%以下、N:0.010%未満、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼板をめっき原板として、還元熱処理に引き続いて、質量%で、Al:4.0〜22.0%、Mg:0.05〜10.0%を含有し、さらにTi:0.10%以下、B:0.05%以下、Si:2.0%以下の1種以上を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる溶融亜鉛系めっきを施すにあたり、
前記還元熱処理の炉内で鋼板表面温度が700℃以上に保持される時間を「保持時間」、当該炉内での鋼板表面の最高到達温度を「還元熱処理温度」と定義するとき、保持時間(sec)をx軸、還元熱処理温度(℃)をy軸とする実数目盛のx−y直交座標系において、図1に示すA(5,850)−B(25,850)−C(70,810)−D(200,740)−E(200,700)−F(5,700)−Aを結ぶ直線で囲まれた領域内(境界を含む)の保持時間、還元熱処理温度を満たす条件で還元処理を行う、溶融亜鉛系めっき高張力鋼板の製造法。 - 質量%で、C:0.05〜0.20%、Si:1.00%以下、Mn:1.00〜2.50%、P:0.030〜0.120%、S:0.010%以下、Ti:0.010〜0.150%、B:0.0003〜0.0100%、sol.Al:0.100%以下、N:0.010%未満、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼板をめっき原板として、還元熱処理に引き続いて、質量%で、Al:4.0〜22.0%、Mg:0.05〜10.0%を含有し、さらにTi:0.10%以下、B:0.05%以下、Si:2.0%以下の1種以上を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる溶融亜鉛系めっきを施すにあたり、
前記還元熱処理の炉内で鋼板表面温度が700℃以上に保持される時間を「保持時間」、当該炉内での鋼板表面の最高到達温度を「還元熱処理温度」と定義するとき、保持時間(sec)をx軸、還元熱処理温度(℃)をy軸とする実数目盛のx−y直交座標系において、図2に示すA(5,850)−B(25,850)−G(35,825)−H(100,780)−I(180,750)−J(180,700)−K(5,790)−Aを結ぶ直線で囲まれた領域内(境界を含む)の保持時間、還元熱処理温度を満たす条件で還元処理を行う、溶融亜鉛系めっき高張力鋼板の製造法。 - めっき原板の化学組成が、質量%で、C:0.05〜0.20%、Si:1.00%以下、Mn:1.00〜2.50%、P:0.120%以下、S:0.010%以下、Ti:0.010〜0.150%、B:0.0003〜0.0100%、sol.Al:0.100%以下、N:0.010%未満であり、Cr:1.00%以下、Mo:0.50%以下の1種または2種を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるものである、請求項1または2に記載の溶融亜鉛系めっき高張力鋼板の製造法。
- めっき原板は、さらにNb:0.100%以下を含有するものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の溶融亜鉛系めっき高張力鋼板の製造法。
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