JPH01123058A - 耐２次加工脆性に優れた超深絞り加工用合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、自動車用外板および内板など良好なプレス
加工性とりわけ深絞り性と共に高耐食性が要求される用
途に用いて好適な超深絞り加工用合金化溶融亜鉛めっき
鋼板およびその製造方法に関するもので、特に耐２次加
工脆性を改善したものである。

〈従来の技術〉 耐食性にすぐれた表面処理鋼板として、従来がら合金化
溶融亜鉛めっき鋼板が知られている（たとえば特開昭５
８−１０７４１４号公報）。

しかしながら従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、めっ
き層の加工性が充分とはいい難く、この発明で対象とす
るような強加工に供した場合にはめっき層が素材の変形
に追従できずに粉末状または箔状にはく離し、この部分
の塗装後耐食性が劣化するという問題があった。

この点特開昭５８−７３４９８号公報において、合金化
めっき層中の鉄濃度を１５〜２７％とすることによって
めっき層の加工性の改善が図られたが、この合金化溶融
亜鉛めっき鋼板は、素材そのものの加工性が劣るところ
に問題を残していた。

一方、良好なプレス成形性を有する鋼板については、従
来から種々の研究がなされていて、とくに良好な深絞り
性を有するものとして、ＴｉやＮｂで鋼中の固溶Ｃを固
定したＴｉキルド鋼板およびＮｂキルド鋼板がある。

しかしながらこれらの鋼板では、耐食性については何ら
の考慮も払われていない。

そこで本発明者らは先に特開昭６１−２７６９６１号を
提案し、初めて加工性、耐食性ともに著しく良好なめっ
き鋼板が得られるようになり、従来になく厳しい加工も
可能になったが、その反面耐２次加工脆性が劣るという
問題が明らかとなった。２次加工脆性とは強度な深絞り
加工後、非常に脆くなる現象である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 この発明は、上記の現状に鑑みて開発されたもので、素
材の成分組成のみならずめっき条件とくに合金化処理条
件に工夫を加えることによって、素材についてはいうま
でもなくめっき層についても加工性に冨む、すなわち厳
しい加工条件下であってもめっき層のはく離が生じるこ
とのないいわゆる耐パウダリング性に優れ、かつ耐２次
加工脆性にも優れた超深絞り加工用合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板を、その有利な製造方法に併せて提案することを
目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 この発明は、Ｃ：　０．００５０ｗｔ％（以下単に％で
示す）以下、Ｓｉ　：　０．５％以下、Ｍｎ　：　１．
０％以下、Ｐ：Ｏ，ｔＳ％以下、Ｓ　：　０．０１０％
以下、ｋｌ　：　０．０１０〜０．１０％、Ｎ　：　０
．００５０％以下およびＢ：Ｏ，０Ｏ０４〜０．００１
５％を含み、かつＴｉ　：　０．０１０〜０．１００％
およびＮｂ　：　０．００４〜０．０４０％のうちいず
れか一種又は二種を含有し、残部実質的にＦｅの組成に
なり、表面の合金化亜鉛めっき層中の鉄濃度が１５〜３
５％であることを特徴とする、深絞り性、延性、耐２次
加工脆性および耐パウダリング性に優れた超深絞り加工
用合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。

またこの発明は、Ｃ：　０．００５０％以下、Ｓｉ　：
　０．５％以下、Ｍｎ　：　１．０％以下、Ｐ：０．１
５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ　７０．０１０
〜０，１０％、Ｎ　：　０．００５０％以下およびＢ　
：　０．０００４〜０．００１５％を含み、かつＴｉ　
：　０．０１０〜０．・１００％およびＮｂ　：　０．
００４〜０．０４０％のうちいずれか一種又は二種を含
有し、残部実質的にＦｅの組成になる冷延鋼板を４００
〜５５０℃の温度範囲に一旦加熱してから、溶融亜鉛め
っき処理を施し、ついで７００〜８５０℃の温度範囲で
再結晶焼鈍を兼ねた合金化処理を施すことからなる、深
絞り性、延性、耐２次加工脆性および耐パウダリング性
に優れた超深絞り加工用合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造方法である。

さらにこの発明は、上記の製造工程中、４００〜５５０
℃への加熱処理に先立ち、所定の成分組成になる冷延鋼
板を７００〜＾、変態点の温度範囲で再結晶焼鈍する工
程を付与してなる超深絞り加工用合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法である。

く作　用〉 以下この発明を具体的に説明する。

まずこの発明において鋼板素材の成分組成を上記の範囲
に限定した理由について説明する。

Ｃ：　０．００５０％以下 加工用鋼板として最も重要な７値および延性を向上させ
るためには、ｃｌは少ないほどよく、従っＴＣ含１ｆｔ
は０．００５０％以下より好ましくは０．００３５％以
下の範囲に限定した。Ｃが増加すると、これを炭化物と
して固定させるために多量のＴｉ。

Ｎｂを必要とするが、その結果生成するＴｌｃやＮｂＣ
などの析出強化によって加工性が劣化する。

Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：　　１．０％以下Ｓｉおよ
びＭｎはいずれも、鋼板の強度向上に有効に寄与するが
、過度の添加は溶接性の劣化を招くので、それぞれＳｉ
　　≦０．５％＋　ＭｎＳ２．０％の範囲で添加するこ
とにした。

ｐ：ｏ、ｔｓ％以下 ＰもＳｌやＭｎと同様に、鋼板の高強度化に有効に寄与
するが、含有量が０．１５％を超えるとやはり溶接性の
劣化を招くので０．１５％以下の範囲に限定した。

Ｓ　：　　０．０１０％以下 Ｓが多量に含有されるとＭｎやＴｉで固定されなくなり
、熱間圧延時における割れの発生原因となるので、Ｓ含
有量はｏ、ｏｔｏ％以下の範囲に限定した。

Ａ７：　　ｏ、ｏｉｏ〜０．１０％ Ｍは鋼中の０を固定して、０との結合によるＴＩやＮｂ
の有効量の低下を回避するのに有用な元素であるが、０
．０１０％未満ではその添加効果に乏しく、一方０，１
０％を超えて添加してもその効果は飽和に達するので、
０．０１０〜０．１０％の範囲とした。

Ｎ　：　０．００５０％以下 ＮはＣと同様、多量に含有されるとｒ　！ｔｉや延性の
劣化を招くので、０．００５０％以下の範囲に限定した
。

Ｔｉ　：　　０．０１０〜０．１００％、　Ｎｂ：　　
０．００４〜０．０４０％ＴｉおよびＮｂはいずれも、
鋼中に固溶して深絞り性や延性に悪影響を及ぼすＣやＮ
を固定し、加工性さらには耐時効性を向上させる有用な
元素である。しかしながらＴｉｎ　Ｎｂがそれぞれ、０
．０１０％。

０、００４％に満たないとＣやＮの十分な固定が難しく
て満足のいく加工性が得られず、一方０．１００％。

０．０４０％を超えるとＴｉやＮｂの炭窒化物が増加し
てやはり加工性の劣化を招くので、？＋およびＮｂはそ
れぞれ上記の範囲で添加することとした。

Ｂ　：　０．０００４〜０．００１５％上記の如く極低
Ｃ鋼にＴｉまたはＮｂを添加しＣ１Ｎを固定した場合、
Ｙ値、伸びともに著しく向上し、非常に厳しい加工も可
能となるが、その反面第１図に示すように加工度が上が
るほど脆くなるという欠点がある。したがってこのまま
では従来以上の厳しい加工が可能であっても、プレス成
形で得られる部品は脆いため部品としての信頼性に劣る
。そこで種々検討した結果、第１図に示すようにＢ添加
によって耐２次加工脆性が著しく改善されることが明ら
かとなった。この改善効果が表れる下限として０．００
０４％を規制した。ただしＢ添加は耐２次加工脆性改善
に寄与する反面、材質劣化をもたらすためその上限を０
．００１５％とした。

上記の如き成分組成とするとによって、素材鋼板は、優
れた深絞り性と延性および耐２次加工脆性とを有するよ
うになる。

次に、めっき層の加工性すなわち耐パウダリング性につ
いては、合金化めっき層中の鉄濃度が重要な意味をもっ
ことが判明した。

第２図に、合金化めっき層中の鉄濃度が耐パウダリング
性に及ぼす影響について調べた結果を、めっき層中鉄濃
度とめっき層別工性指数との関係で示す、ここにめっき
層別工性指数とは、試験面を圧縮面として９０”曲げ加
工を実施し、曲げ加工部にセロテープを接着したのち、
これをはがして、テープに付着したはく離めっき量を下
記の５段階評価基準によって評価したものである。

１・・・は＜ＭｉＪ大 ２・・・はく離量中 ３・・・はく離量小 ４・・・はく離量極く少量 ５・・・はく離全くなし まためっき層中の鉄濃度は、Ｘ線回折によって求めた。

同図より明らかなように、合金化めっき層中の鉄濃度が
１５〜３５％の範囲で、めっき層別工性指数５という、
極めて優れた耐パウダリング性を示した。

次にこの発明に従う製造方法について説明する。

製造工程は、溶融亜鉛めっきの前処理工程および合金化
処理工程以外は、とくに規制されることはなく、常法に
従い転炉または電気炉で溶製した鋼を、造塊−分塊法ま
たは連続鋳造法にてスラブとしたのち、必要に応じて真
空脱ガス処理後、通常の熱間圧延、冷間圧延を施して冷
延板とする。

ついで前処理を施したのち、溶融亜鉛めっき、合金化処
理を施すわけであるが、この発明においてはこれらの処
理条件がとくに重要であり、次に示す（ａ）、（ロ）２
つの熱サイクルがある。

（ａ）　　冷延板を、−旦４００〜５００℃に加熱して
から、溶融亜鉛めっき処理を施し、ついで７００〜８５
０℃の温度範囲で再結晶焼鈍を兼ねる合金化処理を施す
サイクル。

ここに冷延板を、めっき処理に先立って４００〜５５０
℃の温度に加熱するのは、鋼板の温度をめつき浴温と同
程度にしておくことが、めっき密着性の点で必要だから
であり、上記の範囲の温度で１秒以上で処理することが
好ましい。

そして後続の合金化処理条件が、この発明鋼のプレス成
形性、焼付硬化性および耐パウダリング性を支配すると
くに重要な因子である。すなわちこの発明では、溶融亜
鉛めっき後、従来よりも高い７００℃以上の温度で再結
晶焼鈍を兼ねた合金化処理を施すことによって、鋼板素
材の再結晶を完了させると共に合金化めっき層中の鉄濃
度を高めるところに特徴があり、かくして、Ｙ値や延性
など材質の向上に併せて耐パウダリング性の改善が達成
されるのである。

第３図に、再結晶・合金化焼鈍処理における焼鈍温度と
７値、伸びおよびめっき層別工性との関係について調べ
た結果を示す。

同図から明らかなように、素材鋼板の材質およびめっき
層別工性とも良好ならしめるためには、合金化温度は少
なくとも７００℃は必要である。−方８５０℃を超える
と、材質は良好ではあるけれども、合金化が過度に促進
され、めっき層中の鉄濃度が３５％以上となって、めっ
き層別工性の劣化を招くので、８５０℃を上限とした。

なお、上記の温度における保持時間および冷却条件は、
とくに規制されないが、処理時間は再結晶する範囲で短
時間のたとえば１３〜２馳程度が好ましく、また冷却処
理は３０℃／　ｓ以上程度の急冷が好ましい。

ら）　冷延板を、７００〜八、変態点の温度で再結晶焼
鈍したのち、４００〜５５０℃の温度に一旦降温してか
ら溶融亜鉛めっきを施し、ついで７００〜８５０℃の温
度範囲で合金化処理を施すサイクル。

この系統は、上掲（ａ）のサイクルにめっき処理前にお
ける７００〜Ａ、変態点の範囲の温度での再結晶焼鈍工
程を加えたものであり、このように再結晶焼鈍を２回繰
返すことによって粒成長を促進させ、その結果前掲第３
図に併せて示すように、より一層の材質の向上が達成さ
れるのである。

ここにかような再結晶焼鈍の処理時間はＩＳ〜２ｍ程度
が好ましく、また延性の向上のためにはより高温での処
理が望ましい。

〈実施例〉 表１に示す種々の組成になる鋼（Ａ−Ｊ）をそれぞれ、
転炉にて°溶製し、ＲＨ脱ガス処理後、連続鋳造によっ
てスラブとした。ついで加熱温度：１２００℃１仕上げ
温度：９１０℃１巻取り温度：６００℃の条件下に熱間
圧延を施して２．８ｍ厚の熱延板とし、酸洗後、冷間圧
延を施して０．７ｍｍ圧の冷延板とした。

次にかかる冷延板を、一部については表２に示した条件
で再結晶焼鈍を施したのち、４００〜５５０℃の温度と
してから、溶融亜鉛めっき（めっき浴温：４８０℃９め
っき時間：２３）を施し、ついでやはり表２に示した温
度で再結晶焼鈍・合金化処理を施した。その後５〜３０
℃／Ｓの温度で冷却してから、０．５％程度の調質圧延
を施した。

か（して得られた各合金亜鉛めっき鋼板の種々の機械的
性質、　ＡＩ値、脆化温度、めっき層中鉄濃度および耐
パウダリング性について調べた結果を表２に併記する。

なお２次加工脆性は深絞り成形したカップを種々の温度
に保定した後、壁部に５ｋｇ・８０ｃｍ＋相当の落電で
衝撃を加え、壁部の割れが発生し始める温度（脆化温度
）で評価した。

〈発明の効果〉 かくしてこの発明鋼板によれば、鋼板素材についてはい
うまでもなく、合金化めっき層の加工性を従来に比べて
格段に向上させることができ、従って厳しい加工条件の
用途に供しても、めっき層がはく離するおそれがない、
しかも、プレス成形後の部品としての信頼性も高い。

またこの発明法によれば、従来不可欠とされためっき処
理前における再結晶焼鈍を省略することもでき、省エネ
ルギにも寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐２次加工脆性の評価指数である脆化温度と絞
り比（ブランク径／ポンチ径）との関係におよぼすＢ添
加の効果を示す図、第２図はめっき層中の鉄濃度とめっ
き層別工性との関係を示した線図、第３図は再結晶焼鈍
・合金化処理における焼鈍温度上７値、めっき店別工性
との関係を示したグラフである。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第１図 絞り比 第２図 めっき層中の鉄濃度　（帆％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．００５０ｗｔ％以下、 Ｓｉ：０．５ｗｔ％以下、 Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、 Ｐ：０．１５ｗｔ％以下、 Ｓ：０．０１０ｗｔ％以下、 Ｍ：０．０１０〜０．１０ｗｔ％、 Ｎ：０．００５０ｗｔ％以下および Ｂ：０．０００４〜０．００１５ｗｔ％ を含み、かつ Ｔｉ：０．０１０〜０．１００ｗｔ％およびＮｂ：０．
   ００４〜０．０４０ｗｔ％ のうちいずれか一種又は二種を含有し、残部実質的にＦ
   ｅの組成になり、表面の合金化亜鉛めっき層中の鉄濃度
   が１５〜３５ｗｔ％であることを特徴とする、深絞り性
   、延性、耐２次加工脆性および耐パウダリング性に優れ
   た超深絞り加工用合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 ２、Ｃ：０．００５０ｗｔ％以下、 Ｓｉ：０．５ｗｔ％以下、 Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、 Ｐ：０．１５ｗｔ％以下、 Ｓ：０．０１０ｗｔ％以下、 Ａｌ：０．０１０〜０．１０ｗｔ％、 Ｎ：０．００５０ｗｔ％以下および Ｂ：０．０００４〜０．００１５ｗｔ％ を含み、かつ Ｔｉ：０．０１０〜０．１００ｗｔ％およびＮｂ：０．
   ００４〜０．０４０ｗｔ％ のうちいずれか一種又は二種を含有し、残部実質的にＦ
   ｅの組成になる冷延鋼板を４００〜５５０℃の温度範囲
   に一旦加熱してから、溶融亜鉛めっき処理を施し、つい
   で７００〜８５０℃の温度範囲で再結晶焼鈍を兼ねた合
   金化処理を施すことから成る、深絞り性、延性、耐２次
   加工脆性および耐パウダリング性に優れた超深絞り加工
   用合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 ３、Ｃ：０．００５０ｗｔ％以下、 Ｓｉ：０．５ｗｔ％以下、 Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、 Ｐ：０．１５ｗｔ％以下、 Ｓ：０．０１０ｗｔ％以下、 Ａｌ：０．０１０〜０．１０ｗｔ％、 Ｎ：０．００５０ｗｔ％以下および Ｂ：０．０００４〜０．００１５ｗｔ％ を含み、かつ Ｔｉ：０．０１０〜０．１００ｗｔ％およびＮｂ：０．
   ００４〜０．０４０ｗｔ％ のうちいずれか一種又は二種を含有し、残部実質的にＦ
   ｅの組成になる冷延鋼板を７００〜Ａ＿３変態点の温度
   で再結晶焼鈍したのち、４００〜５５０℃の温度範囲に
   一旦降温してから溶融亜鉛めっき処理を施し、ついで７
   ００〜８５０℃の温度範囲で合金化処理を施すことから
   なる、深絞り性、延性、耐２次加工脆性および耐パウダ
   リング性に優れた超深絞り加工用合金化溶融亜鉛めっき
   鋼板の製造方法。