JPH05105960A

JPH05105960A - 高強度溶融亜鉛メツキ鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH05105960A
Application number: JP3267890A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Katsu; 信一郎勝
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1993-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】 TS≧981N/mm²であって、従来は特に製造が困
難であった合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造する。【構成】重量％で、Ｃ：0.10〜0.20％、Si：0.50％以
下、Mn：1.50〜3.00％、Ｐ：0.003 〜0.030 ％、Ｓ：0.
0050％以下、Cr：0.30〜2.00％、残部Feおよび不可避的
不純物からなる鋼組成を有する鋼板に、連続式溶融亜鉛
メッキラインで溶融亜鉛メッキを行う高強度溶融亜鉛メ
ッキ鋼板の製造方法であって、前記連続式溶融亜鉛メッ
キラインでの焼鈍は780 〜900 ℃で行うとともに、前記
連続式溶融亜鉛メッキラインでの低温保持工程では、保
持温度：500 〜600 ℃、保持時間：30〜240 秒の条件で
低温保持を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高強度溶融亜鉛メッキ
鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、 CO₂ガスの総量規制問題にも関連
して、自動車の排ガス規制が強化される可能性がある。
これに関連して、自動車の燃費を向上させることにより
排ガス量を減少させて CO₂ガスの排出総量を抑制しよう
とする試みがある。自動車の燃費を向上させるための１
手段として車体の軽量化がある。材料面から前記軽量化
を図るために、高張力鋼が自動車の車体に広く使用され
るようになっている。

【０００３】また、近年では、単に車体の軽量化を図る
ためだけでなく安全性の向上の観点からも、特に、バン
パーレインフォースやドアーインパクトバーには、TS≧
981N/mm²の高張力鋼材を用いることが不可欠になってい
る。TS≧981N/mm²の高強度鋼板は、例えば、Ｃ：0.10〜
0.20％ (以下、本明細書においては特にことわりがない
限り、「％」は「重量％」を意味するものとする)で、M
n≧1.5 ％程度でありSi等を添加した鋼組成の鋼板を連
続焼鈍し、その冷却過程で、ガス冷却、ミスト冷却、水
冷あるいは冷却したロールにストリップを接触させるロ
ール冷却等の強制冷却を行う手段によって、マルテンサ
イトやベイナイト等の強度の高い組織に変態させること
により、製造されてきた。一方、自動車用鋼板には充分
な防錆力も求められており、従来から亜鉛メッキ鋼板も
広く使用されてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような状況下で、
TS≧981N/mm²の亜鉛メッキ鋼板に対するニーズが高まっ
ているが、従来はかかる鋼板は製造されていなかった。
例えば、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造では、430 〜
460 ℃の溶融亜鉛メッキ浴に鋼板を浸漬し、その後、 5
00〜550 ℃での合金化処理を行うため、前記のような強
制冷却を行ってもマルテンサイトやベイナイト等の変態
組織が生じ難く、またこれらのような組織を得るのに有
効なSiは不メッキや未処理といったメッキ不良の原因と
なるために余り積極的に添加することができず、そのた
め高強度溶融亜鉛メッキ鋼板の製造は困難であった。し
たがって、従来の亜鉛メッキ鋼板の強度レベルは高々58
8N/mm²級にとどまっていた。

【０００５】ここに、本発明の目的は、TS≧981N/mm²の
高強度溶融亜鉛メッキ鋼板、特に従来製造が困難であっ
た高強度合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造することがで
きる高強度溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため種々検討を重ねた。高強度溶融亜鉛メッキ
鋼板を得るための手段として、従来の溶融亜鉛メッキ鋼
板をベースとして、Ｃ、Mnを多量に添加して材料の焼入
れ性を向上させることによる方法が考えらえる。しか
し、この手段では製造コストが上昇するとともに、自動
車車体の製造工程において多用されているスポット溶接
の溶接性が劣化したり、さらには鋼板の製造過程におい
ても圧延の負荷が増大し、製造が困難になる。

【０００７】そこで、本発明者は、別の観点からさらに
検討を重ねた結果、Ｃ、Mn、Si等の添加量を抑制し、焼
入れ性の向上効果を有するCrを添加するとともに連続式
溶融亜鉛メッキラインでの製造条件を適正化することに
より、TS≧981N/mm²の溶融亜鉛メッキ鋼板の製造が可能
になることを知見して、本発明を完成した。

【０００８】ここに、本発明の要旨とするところは、Ｃ：0.10〜0.20％、 Si：0.50％以下、 Mn：1.50〜
3.00％、Ｐ：0.003 〜0.030 ％、Ｓ：0.0050％以下、Cr：0.30〜
2.00％、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する鋼
板に、連続式溶融亜鉛メッキラインで溶融亜鉛メッキを
行う高強度溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法であって、前
記連続式溶融亜鉛メッキラインでの焼鈍は780 〜900℃
で行うとともに、前記連続式溶融亜鉛メッキラインでの
低温保持は、保持温度：500 〜600 ℃、保持時間：30〜
240 秒の条件で行うことを特徴とする高強度溶融亜鉛メ
ッキ鋼板の製造方法である。

【０００９】上記の本発明において、前記鋼板は、さら
に、Mo：0.10〜0.40％を含有することが望ましい。

【００１０】さらに、前記の本発明においては、前記鋼
板は、Ｖ、NbおよびTiからなる群から選ばれた１種また
は２種以上の元素を合計で0.01〜0.10％含有することが
望ましい。

【００１１】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。ま
ず、本発明において用いる鋼の組成を限定する理由を説
明する。

【００１２】Ｃ：0.10〜0.20％Ｃは、材料の強度を確保するために添加される元素であ
り、Ｃ含有量が0.10％未満ではTS≧981N/mm²を確保でき
ない。一方、添加量が0.20％超ではスポット溶接が行わ
れた場合に例えば脆性破壊が生じやすくなるといったよ
うに溶接性が劣化する。そこで、Ｃ含有量は0.10％以上
0.20％以下と限定する。

【００１３】Si：0.50％以下 Siは、鋼板の表面に酸化膜を形成し易く、溶融亜鉛メッ
キ鋼板ではメッキ工程においてメッキの密着力を著しく
不足させてメッキと鋼板とが密着しない不メッキや合金
化を阻害する未処理というメッキ不良を発生させる原因
の１つとなるため、溶融亜鉛メッキ鋼板では従来から含
有量を抑制されてきた元素である。しかし、溶融亜鉛メ
ッキラインの加熱工程を高露点としたり、あるいは高露
点の前焼鈍を行い鋼板表面に鉄の薄い酸化皮膜(0.1μｍ
以上) を形成させた場合には、0.5 ％までは前述した問
題の発生を防止することができる。したがって、この場
合には、材料の強度確保のためにむしろ積極的に添加す
ることが望ましい。しかし、0.50％超添加すると前述の
メッキ性が劣化する。そこで、Si含有量は0.50％以下と
限定する。

【００１４】Mn：1.50〜3.00％ Mnは、材料の焼入れ性を向上させ、強度の確保に有効な
元素である。Mn含有量が1.50％未満であると、Ｃ＝0.20
％鋼であってもTS≧981N/mm²を達成することができず、
一方3.00％超であるとメッキ性の劣化をもたらすととも
に製造コストの上昇にもつながる。そこで、Mn含有量
は、1.50％以上3.00％以下と限定する。

【００１５】Ｐ：0.003 〜0.030 ％Ｐは、材料の強度確保のためには有効な元素であるが、
靱性および曲げ性を劣化させる元素でもある。したがっ
て、靱性および曲げ性を確保するためには低いほうが望
ましいが、0.003 ％未満に低減することは通常の製鋼過
程では難しく、一方Ｐ含有量が0.030 ％を超えると、熱
間圧延後にフェライトバンドが生じ易くなり、最終製品
に不均一な組織が生じ、曲げ性能が低下する。また、結
晶粒界に偏析し易く、靱性も低下してしまう。そこで、
Ｐ含有量は、0.003 ％以上0.030％以下と限定する。

【００１６】Ｓ：0.0050％以下Ｓは、本発明において用いる鋼のようなMn含有量が高い
材料ではMnＳを生成し易くなり成形加工時の割れの起点
になってしまうため、Ｓ含有量はできるだけ低くした
い。現在の製鋼技術では脱硫処理が発達しているため数
ppm 以下までＳの低減が可能である。また、0.0050％ま
では粗大なMnＳは生成され難く、前述の問題は生じな
い。そこで、Ｓ含有量は0.0050％以下と限定する。

【００１７】Cr：0.30〜2.00％ Crは、Mnと同様に材料の焼入れ性を向上させるのに有効
な元素であるが、0.30％未満では焼入れ性の向上効果が
発揮され難い。しかし、高価であるため、2.00％超添加
するとコストの上昇が大きくなり、実用上使用できなく
なるとともに焼入れ性向上効果も小さくなる。そこで、
Cr含有量は0.30％以上2.00％以下と限定する。

【００１８】本発明において用いる鋼は、上記元素以外
にさらに、MoとＶ、NbおよびTiからなる群から選ばれた
１種または２種以上とを適量含有してもよい。以下、こ
れらの任意添加元素についても説明する。

【００１９】Mo：0.10〜0.40％ Moは、前述したCrと同様に、材料の焼入れ性を向上させ
る元素であり、かつ高価な元素である。Mo含有量が0.10
％未満では材料の焼入れ性向上効果が認められず、一方
0.40％超添加するとコストアップが大きくなってしま
い、実用材料として使用することができなくなる。そこ
で、Moを添加する場合の含有量は0.10％以上0.40％以下
と限定することが望ましい。

【００２０】Ｖ、NbおよびTiからなる群から選ばれた１
種または２種以上：合計で0.01〜0.10％これらの元素はともに材料の強度確保に有効な元素であ
る。すなわち、ＶはVNを析出させることにより、NbはNb
Ｃを析出させることにより、さらにTiはTiＣを析出させ
ることにより、それぞれ材料の強度確保に有効な元素で
あり、Ｖは特にYPの上昇に有効な元素である。これらの
元素の含有量の合計が0.01％未満では析出強化の効果が
認められず、一方0.10％超添加しても析出強化の効果が
飽和し、これ以上添加してもコストアップを伴うのみで
ある。そこで、これらの元素を単独でまたは複合して添
加する場合には合計で0.01％以上0.10％以下含有するこ
とが望ましい。

【００２１】上記以外の組成は、残部Feおよび不可避的
不純物である。本発明の好適態様によれば、このような
組成を有する鋼に、例えば通常の条件で熱間圧延、酸洗
および冷間圧延を行って前記組成を有する鋼板とした
後、連続式溶融亜鉛メッキラインで溶融亜鉛メッキを行
う。この際の熱間圧延条件、酸洗条件さらには冷間圧延
条件は、本発明では、何ら限定を要するものではない。

【００２２】また、冷間圧延後に、通常の連続式溶融亜
鉛メッキラインで溶融亜鉛メッキを行うが、この連続式
溶融亜鉛メッキラインも通常の設備であればよく、本発
明では何ら限定を要するものでない。しかし、本発明で
は、前記溶融亜鉛メッキに先立って行われる連続焼鈍炉
における焼鈍条件、すなわち焼鈍温度と低温保持帯での
保持時間および保持温度とを、焼鈍温度：780 〜900
℃、低温保持帯で保持温度：500 〜600 ℃、保持時間：
30〜240 秒と限定する。以下、このように限定する理由
を説明する。

【００２３】焼鈍温度：780 〜900 ℃ 焼鈍温度が780 ℃未満であると材料の強度が急激に低下
し、一方900 ℃超であると強度上昇効果がなくなり、ま
た900 ℃超の焼鈍は焼鈍のためのコークス炉ガス等のエ
ネルギー費用や炉内耐火物の損傷等を勘案すると実用的
には実施困難な焼鈍温度である。そこで、本発明では焼
鈍温度は780 ℃以上900 ℃以下と限定する。なお、780
℃未満で焼鈍を行うと急激に材料の強度が低下する原因
は、本発明者の推定によれば、焼鈍中に生成されるオー
ステナイト量が少なく、そのためオーステナイトの変態
によって生じるマルテンサイトやベイナイト等の材料の
強度向上に寄与する組織の生成が不足するためである。

【００２４】低温保持帯で保持温度：500 〜600 ℃、保
持時間：30〜240 秒低温保持帯での保持温度が500 ℃未満であると材料の強
度が著しく低下する。これは、500 ℃未満では、焼鈍中
に生成されたオーステナイトが強度上昇への寄与の小さ
い上部ベイナイト組織へ変態するのに対し、500 ℃以上
ではオーステナイトが安定で焼鈍中あるいは焼鈍後の冷
却段階で生成されたフェライトとのＣやMn等の分配が進
み、そのためオーステナイトの焼入れ性が向上し、溶融
亜鉛メッキ槽〜合金化処理の工程においても変態が起こ
らず、合金化後の冷却過程においてもマルテンサイトや
ベイナイト (下部) の硬い組織に変態するためであると
推定される。かかる効果を充分に得るには30秒以上の保
持時間が必要であるが、長時間の保持には長大なライン
が必要であり、かつその効果も240 秒もあれば充分であ
る。なお、保持温度の上限を600 ℃としたのは、ヒータ
等の特別な設備を増設する必要なく実用上可能な温度だ
からである。

【００２５】そこで、本発明では、低温保持帯で保持温
度：500 〜600 ℃、保持時間：30〜240 秒と限定する。
このようにして、本発明により、TS≧981N/mm²の高強度
溶融亜鉛メッキ鋼板、特に従来製造が困難であった高強
度合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造することができる。
さらに、本発明を実施例を参照しながら詳述するが、こ
れはあくまでも本発明の例示であって、これにより本発
明が限定されるものでない。

【００２６】

【実施例１】Ｃ：0.16％、Si：0.1 ％、Mn：2.6 ％、
Ｐ：0.01％、Ｓ：0.0010％、Cr：0.50％、残部Feおよび
不可避的不純物からなる鋼組成を有する鋼を溶製し、通
常の熱間圧延条件で板厚が2.4mm の熱延鋼板とした後、
酸洗を行い、さらに通常の冷間圧延条件で板厚が1.2mm
の冷延鋼板とした。

【００２７】かかる冷延鋼板から試験片を切り出し、該
試験片に、通常の連続式溶融亜鉛メッキラインを搬送さ
れる冷延鋼帯が受けるヒートパターンに相当する図１に
示すヒートパターンで焼鈍温度を740 〜920 ℃の範囲で
10水準で変更して、焼鈍および低温保持(520℃×60s)を
行ってから合金化溶融亜鉛メッキを行い、その後に前記
試験片から引張試験片を製作して引張試験を実施した。
結果を図２にグラフで示す。図２から明らかなように、
本発明の範囲を満足する焼鈍温度であれば、充分な引張
強度を備える材料が得られたことがわかる。

【００２８】また、前記冷延鋼板を通常の連続式溶融亜
鉛メッキラインに送り、 820℃×20s で連続焼鈍を行
い、さらに低温保持帯での保持時間：60秒、保持時間：
430 〜560 ℃までの８水準として低温保持を行ってから
合金化溶融亜鉛メッキを行い、その後に前記試験片から
引張試験片を製作して引張試験を実施した。結果を図３
にグラフで示す。図３から明らかように、本発明の範囲
を満足する低温保持温度であれば、充分な引張強度を備
える材料が得られたことがわかる。

【００２９】

【実施例２】表１に示す組成を有する鋼を図４に示す製
鋼条件で溶製し、その後に同じく図４に示す条件の熱間
圧延、酸洗および冷間圧延を行って、板厚が1.2mm の冷
延鋼帯を得た。これらの冷延鋼帯１ないし冷延鋼帯14を
通常の連続式溶融亜鉛メッキラインに導き、表１に示す
焼鈍温度、低温保持温度および低温保持時間により焼鈍
を行ってから、メッキ厚がおよそ45g/m²の溶融亜鉛メッ
キを表裏面に施した。そして、圧延方向の試験片(JIS５
号サイズ) を切り出して引張試験を行い、YP(N/mm²) 、
TS(N/mm²) およびEl (％) を測定した。結果を表１にあ
わせて示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から明らかなように、本発明の範囲を
満足する製造条件により得られた試料は、高強度の溶融
亜鉛メッキ鋼板である。これに対して、試料No.10 は焼
鈍温度が、試料No.11 は低温保持温度が、試料No.12 は
Ｃ含有量が、試料No.13 はMn含有量が、さらに試料No.1
4 はCr含有量がそれぞれ本発明の範囲を下回っているた
めに、いずれも強度が不足している。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、TS
≧981N/mm²の高強度溶融亜鉛メッキ鋼板、特に従来は製
造が困難であった高強度合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製
造することが可能となった。かかる効果を有する本発明
の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１において、試験片に付与したヒートパ
ターンを示すグラフである。

【図２】実施例１における、焼鈍温度と引張強さとの関
係を示すグラフである。

【図３】実施例１における、低温保持帯での保持温度と
引張強さとの関係を示すグラフである。

【図４】実施例２における試料の製造条件を示す説明図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２２Ｃ 38/18 7217−4Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.10〜0.20％、 Si：0.50％以下、 Mn：1.50〜
3.00％、Ｐ：0.003 〜0.030 ％、Ｓ：0.0050％以下、Cr：0.30〜
2.00％、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する鋼
板に、連続式溶融亜鉛メッキラインで溶融亜鉛メッキを
行う高強度溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法であって、前
記連続式溶融亜鉛メッキラインでの焼鈍は780 〜900℃
で行うとともに、前記連続式溶融亜鉛メッキラインでの
低温保持は、保持温度：500 〜600 ℃、保持時間：30〜
240 秒の条件で行うことを特徴とする高強度溶融亜鉛メ
ッキ鋼板の製造方法。
【請求項２】前記鋼板が、さらに、重量％で、Mo：0.10
〜0.40％を含有することを特徴とする請求項１記載の高
強度溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【請求項３】前記鋼板が、さらに、重量％で、Ｖ、Nbお
よびTiからなる群から選ばれた１種または２種以上の元
素を合計で0.01〜0.10％含有することを特徴とする請求
項１または請求項２記載の高強度溶融亜鉛メッキ鋼板の
製造方法。