JPH01127623A - 加工性と耐食性の良好な高強度鋼板の製造法 - 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） 本発明は、特に、塩分の多い環境で使用されることの多
い自動車用の足廻り用材料、あるいは海上コンテナ部品
用材料などとして有用であり、かつ安価で、加工性と耐
食性の両方が良好で構造物の軽量化が可能な高強度鋼板
の製造法に関する。

（従来の技術） 近年、冬期の凍結防止のため道路に塩がまかれており、
そのため乗用車は塩分の多い環境にさらされ、乗用車鋼
材の耐食性向上が強く望まれている。このため、自動車
の下部構造には亜鉛めっき鋼板が用いられているが、亜
鉛めっき層の剥離後の耐食性や穴部の耐食性などは不満
足なもので、母材そのものからさらに耐食性によい鋼材
が望まれている。これに対し、１２％以上のＣｒを含む
ステンレス鋼は耐食性は十分だが、コスト的に適用でき
ない、したがって、コスト的により有利な材料を使用す
るとともに、母材の耐食性を向上させ、かつその上にＺ
ｎメツキ層をつけ耐食性を向上させることが必要となっ
てくる。

従来にあっても、特開昭６２−７８８８号公報、同６２
−７８８９号公報には１．５〜２０％Ｃｒを含む鋼に亜
鉛めっき層あるいは亜鉛めっき系めっき層を有する鋼板
が提案されているが、そのような鋼板はプレス加工性が
不十分でかつ高い強度が得られず、耐食性からは軽量化
に寄与できても構造物の強度という面からは結局軽量化
に寄与できないものであった。

ここに、自動車用としては車体の軽量化は常に考慮しな
ければならない重要項目の１つであって、そのための材
料の高強度化が絶えず求められている。

したがって、従来の鋼板程度のあるいはそれ以上のプレ
ス加工性と強度とを有した上に従来の亜鉛めっき鋼板以
上の耐食性を有する鋼板の開発が望まれていた。

このような状況は、自動車ばかりでなく、海上コンテナ
や海岸付近で使用される各種器械類、構造物であっても
同様である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、ステンレス鋼に近い耐食性を有し、軟
鋼板以上の加工性と高強度を有する鋼板を提供すること
である。

（問題点を解決するための手段） ところで、従来から耐候性鋼板が開発され、また使用さ
れているが、その代表的組成は第１表の通りである。

かかる組成を存する綱をベースに本発明者らはＣｒ％を
変えて、一連の供試材を溶製し、熱間圧延、冷間圧延、
そして溶融亜鉛めっきにより製品を製造し、それらの製
造コストの試算、強度、加工性、そして後述のＣＣＴ試
験による腐食減量の試験を行い、Ｃｒ％との関連をみた
。なお、加工性は降伏比（降伏応力／引張強さ）で評価
し、これが小さい方が加工性が良好であると考えた。

結果はその概略を一般的傾向として捉えると第１図に示
す如くであって、製造コストはＣｒ％の増加により上昇
するが、特にＣｒ％が５％以上になると熱間圧延で形成
されたスケールが酸洗工程で除去しにくくなり、製造コ
ストが著しく上がる０強度はＣｒ％の増加により上昇す
るが、特に１％以上のＣｒ添加で上昇する。プレス成形
性は１．５〜３．５％Ｃ「の範囲で最も良い。腐食減量
はＣｒ％の増加により単調に低下するが、５％以上にな
ると孔食が発生し望ましくない。

以上の知見をベースにして耐食性と高強度と良加工性と
低コスト化とを総合的にみると、１．５〜３．０％にＣ
ｒを含有する鋼が最も良いことが分かり、この鋼をベー
スにさらに良好な特性が得られる成分範囲および製造条
件を検討した結果、以下の知見を得た。

（１）鋼板の高強度と良加工性を得るためには１．５％
以上のＣ’ｒとともに０．２〜１．５％のＳＬおよび０
．０２〜０．１５％Ｃの添加が必要で、さらに溶融亜鉛
めっきラインでの鋼板の加熱温度を７５０〜８８０℃に
する必要があること。

（２）この場合、加熱後の冷却速度は通常の連続溶融亜
鉛めっきの範囲では影響は小さく、冷却過程で合金化処
理する場合でも同様の特性が得られること。

（３）このように高強度、高加工性となるのは、組織が
軟質なフェライトと硬質なマルテンサイト、場合によっ
てはさらに少量のオーステナイト、パーライト、ベイナ
イトを含むｍｍとなることに原因していること。

かくして、本発明は以上の知見にもとずいて完成された
ものであって、その要旨とするところは、重量％で、 Ｃ：　０．０２〜０．１５％、　　Ｓｉ：　０．２〜１
．５％、Ｍｎ：　０．１０〜０．８０％、　　Ｐ　：　
０．０９％以下、Ｃｒ：　１．５〜３．０％、 さらに所望によりＡＱ：　０．０８％以下、および／ま
たは、Ｃｕ：　　１％以下またはＣｕ：　１．０％以下
およびＮｉ：　１．０％以下、 残部Ｆｅおよび不可避不純物 より成る組成を有する鋼を熱間圧延あるいは冷間圧延後
、得られた鋼板を７５０〜８８０℃に加熱し、次いで溶
融亜鉛めっきを連続的に行うことを特徴とする加工性と
耐食性の良好な高強度鋼板の製造法である。

さらに所望により、上述の溶融亜鉛めっき処理に続いて
合金化処理を行ってもよい。

このように、本発明によれば、上述のようなすぐれた材
料がステンレス鋼より安価に供給でき、その産業上の利
用分野は非常に大きいと言える。

また、このような耐食性の向上と鋼板の高強度化を組み
合わせれば、構造物の薄肉化も可能で、構造物の軽量化
に大きく寄与できるのであって、その意義は大きい。

（作用） 次に、本発明における上述の組成範囲の限定理由につい
てさらに詳述する。なお、「％」は特にことわりがない
限り、「重量％」である。

Ｃ：高強度を得るためには、０．０２％以上必要となる
。これ未満では高強度と良加工性が得られない、一方、
０．１５％超ではＣｒ炭化物が形成され耐食性が落ちる
。

Ｓｉ：高強度と高加工性を得るためには、０．２０％以
上必要である。この理由はＳｉの添加により溶融亜鉛メ
ツキラインの加熱時、γ相中にＣが濃化されγ相が安定
化されるためと思われるがその正確な機構は不明である
。しかし、Ｓｔ　１．５％超ではＺｎメツキ系皮膜と鉄
表面との密着性が悪くなるので、本発明ではＳｔは０．
２０〜１．５％に制限する。

Ｍｎ：鋼中に基本的に含まれる元素である。　０．１０
％未満ではＳによる熱間脆性が起こり易い、　０．８０
％趙ではコスト上昇になるばかりで加工性改善効果は小
さい。

Ｐ：耐食性を向上させる元素であるので必要に応じて添
加される。ただし、０．０９％超では脆化しやすくなる
。

Ｃ「：耐食性を大きく支配する元素である。前述のよう
に多いほど腐食減量は減るが、製造コストが上がり、ま
た加工性が低下してくる。１．５％Ｃｒ未満ではγ相の
安定性が不足で加工性が悪い。

また３、０％超ではγ相が安定になりすぎ加工性が悪く
なる上に製造コストの上昇、孔食の危険性が出てくる。

ＡＱ：／Ｉｌｌは脱酸剤として必要に応じて添加する。

０゜０８％超では硬くなり加工性を低下させる。

Ｃｕ：耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添
加される。１．０％超では熱間圧延後の鋼板の表面にひ
び割れが発生する。

Ｎｉ：　Ｃｕを添加時必要に応じて添加される元素であ
って、ひび割れ防止のため一般にはＣｕ％の半分でよい
、１％超添加するとコスト上昇が大きい。

残部はＦｅと不純物である。この他に０．１０％以下の
Ｎｂや■やＴｉや０．００３％以下のＢを添加しても本
発明の効果は発揮できるので所望により添加してもよい
。

本発明によれば、上述の組成の鋼を熱間圧延およびある
いは冷間圧延および連続溶融亜鉛メツキラインにて連続
焼鈍とＺｎ系のメツキがなされる。

本発明においては冷間圧延はなくてもよい、目的とする
板厚および板厚精度により冷間圧延をするかを決めれば
よい。

本発明における連続溶融Ｚｎメツキラインは、特に制限
はされず慣用のものでよいが、例えば前半に加熱帯を有
し、後半にＺｎ系溶融金属浴のボア）につけて連続的に
メツキすることを特徴とするラインである。

鋼板の最高加熱温度は７５０〜８８０℃にする必要があ
る。７５０℃未満ではγ相が形成されず冷却後組織はフ
ェライト単相組織となり良好な加工性が得られない、８
８０℃超ではγ相が多すぎ組織はベイナイト単相＆［ｌ
織となってしまい良好な加工性が得られない、最適のγ
相がα相中に形成されかつ冷却後に軟質なα相と硬質な
マルテンサイト相になるような温度として７５０〜８８
０℃である。

その後通常４００〜５００℃のＺｎｎメツキ温度近くま
で冷却し、Ｚｎメンキされる。このメツキ層はＺｎ合金
でもよい０合金成分としてはＡＱやＭｇを配合したもの
であってもよく、慣用のものを用いれば良い。

またメツキ後そのまま冷却してもよいが、密着性を高め
るため通常は合金化処理される０合金化処理点度は５３
０〜６５０℃、１０秒前後が昔通である本発明方法にお
いては、加熱温度を守ってさえおれば、その後の冷却条
件あるいは再加熱条件などに影響されず、安定して良好
な加工性と強度が得られる。

このようにして亜鉛メツキされた鋼板は次いで必要に応
じてスキンパスやレベラーで調整され出荷される。

次に、実施例によって本発明をさらに詳述する。

実施例１ 第２表に示す一連の組成の鋼を溶製し、熱間圧延、冷間
圧延により１．２ａ＋ｍ厚の板材とした後、昇温速度約
り０℃／Ｓ、最高加熱温度６５０〜９００℃に変え約１
０℃／Ｓで冷却し、４４０℃で慣用の亜鉛メツキを行い
さらに加熱し５６０℃で１０秒金合金処理後約１０℃／
Ｓで室温まで冷却した。

第２表　　　　（重量％） このようにして得た供試材に対し、ＪＩＳ　５号引張試
験片を切り出し、引張試験を行い加工性と強度を評価し
た。結果を第２図にグラフで示す。

グラフ中、Ｏは２％Ｃｒ−０，８％Ｓｉの本発明例、・
は２％Ｃｒ−０，１％Ｓｉの比較例、そしてΔは０．５
％Ｃｒ　−０，８％Ｓｉの比較例をそれぞれ示す。

本発明例にあってＺｎメツキラインでの最高加熱温度を
７５０〜８８０℃にして亜鉛メツキした場合、低い降伏
比と高い強度が得られることがわかる。

実施例２ 第３表の一連の組成を有する鋼をそれぞれ溶製し、熱間
圧延および酸洗した。なお、これらはいずれもＡＱ脱酸
を行った例を示す、これらの酸洗板をそのままあるいは
冷間圧延後にゼンジミア−式の溶融Ｚｎメツキラインで
焼鈍と溶融Ｚｎメツキ、場合によりさらに合金化処理（
５４０℃、１６ｓｅｃ）を行った。

冷間圧延時の圧下率、板厚、メツキラインでの加熱温度
、合金化処理の有無を第３表にまとめて示した。

これらより、ＪＩＳ　５号引張試験片をとり、引張試験
を行った。この結果を同じく第３表に示す。

さらにそれらの供試材にたいし腐食減量を求めた。すな
わち、自動車車体が受ける腐食環境として塩水噴ｎ（３
５℃の５％ＮａＣｌ２水溶液ｘ４ｈｒ）−乾燥（５０℃
、２　ｈｒ）−湿潤（５０℃、１８ｈｒ）を繰り返すい
わゆるＣＣＴ試験を６０サイクル行いその時の減量を調
べた。結果を同じく第３表に示す。

これらの結果からも分かるように、例嵐１３はＣが少な
いため降伏比が高い０例！１＆Ｌ１４はＣが多いため腐
食減量が多い。例−１５はＳｔが少ないため降伏比が高
い０例Ｎ１１６はＣｒが少ないため降伏比が高く、腐食
減量が多い１例阻１７はＣｒが多いため降伏比が高い。

一方、これらに対し本発明例Ｎ１１１〜１２では降伏比
が低く、強度が比較的高く、かつ強度レベルの割りに伸
びが良好であり、加工性も良好なことを示している。ま
た腐食減量が低く耐食性も良好である。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、ステンレス鋼に
比較して所定の耐食性を確保したま＼低Ｃｒ化を図るこ
とにより材料コストを安価にし、−方、低Ｃｒ化による
加工性の劣化はＣ，Ｓｉｌおよび加熱条件をそれぞれ制
限することによりむしろ改善し、併わせでよりすぐれた
機械的強度を確保し、さらにこれに亜鉛メツキ処理を組
合せ、上述のような従来のステンレス鋼、低Ｃｒ鋼およ
び亜鉛メツキ鋼板のいずれにもみられる特性を有すると
ともにそれらの欠点をいずれも解消したすぐれた鋼板が
得られるのであり、その実用上の意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は予備実験による一般的傾向をＣｒ含有量に対し
て示すグラフ；および 第２図は、実施例の結果をまとめて示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．０２〜０．１５％、Ｓｉ：０．２〜１．５％、
   Ｍｎ：０．１０〜０．８０％、Ｐ：０．０９％以下、Ｃ
   ｒ：１．５〜３．０％、Ａｌ：０．０８％以下、Ｃｕ：
   １．０％以下、Ｎｉ：１．０％以下、残部Ｆｅおよび不
   可避不純物 より成る組成を有する鋼を熱間圧延あるいは冷間圧延後
   、得られた鋼板を７５０〜８８０℃に加熱し、次いで溶
   融亜鉛めっきを連続的に行うことを特徴とする加工性と
   耐食性の良好な高強度鋼板の製造法。
2. （２）前記溶融亜鉛めっきに続いて合金化処理を行う特
   許請求の範囲第１項記載の方法。