JPH07252622A - 高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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JPH07252622A
JPH07252622A JP4543494A JP4543494A JPH07252622A JP H07252622 A JPH07252622 A JP H07252622A JP 4543494 A JP4543494 A JP 4543494A JP 4543494 A JP4543494 A JP 4543494A JP H07252622 A JPH07252622 A JP H07252622A
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JP
Japan
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plating
hot
steel sheet
steel
dip galvanizing
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JP4543494A
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English (en)
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Masaaki Deguchi
雅朗 出口
Takashi Saori
隆 左織
Masayuki Kobayashi
雅之 小林
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 引張強度約390〜590N/mm2 級の高
強度を有し、かつめっき品質のすぐれた合金化溶融亜鉛
めっき鋼板を製造する。 【構成】 C:0.05〜0.3%,Si:1.0%以
下,Mn:0.5〜3.5%,P:0.1%以下,S:
0.1%以下,Nb:0.01〜0.3%,N:100
ppm以下,残部実質的にFeからなる鋼を、Ar3
態点以上で熱間圧延して熱延鋼帯の巻取りを行い、冷間
圧延の後、冷延鋼帯に鉄系のプレめっきを施し、ついで
連続溶融亜鉛めっきラインにおいて、再結晶温度域に1
0〜300秒間加熱保持する焼鈍処理の後、溶融亜鉛め
っきし、合金化処理を450〜600℃の温度域で行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用鋼板等として
有用な、引張強さ390〜590N/m2 級の高強度を
有し、かつめっき品質にすぐれた合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用鋼板の分野では、車体の軽量化
・安全性向上のための高強度化、および耐用寿命の向上
のための防食力の強化等が要請され、これに応える鋼板
として、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の採用が、コ
スト,防錆力,および塗装密着性等の面から有力視され
ている。鋼板の強化法には、Si,Mn,P等の置換型
固溶元素や、C,N等の侵入型固溶元素を添加して結晶
格子の歪みを導入する固溶強化法、Ti,Nb,V等の
炭窒化物形成元素を添加し、微細な炭窒化物を分散析出
させる析出強化法、および固溶強化と析出強化を併用す
る強化法等が実用され、また最近は鋼組織をフェライト
相にマルテンサイト相が微細に分散させた組織とする複
合組織強化法もよく用いられている(特開平2−149
642号,特開平3−28325号,特開平4−267
44号公報等)。高強度鋼板(冷延鋼板)をめっき母材
とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、連続溶融亜鉛めっ
きラインにおいて、母材鋼板を焼鈍処理した後、溶融亜
鉛浴中に送通して亜鉛めっき層を形成し、ついで合金化
処理炉内で合金化反応(素地Feと亜鉛めっきとの相互
拡散反応)を行わせることにより製造される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記固溶強化法や析出
強化法等によれば、引張強さ390〜590N/mm2
級の高強度を有する鋼板を得ることができるが、その鋼
板は、固溶強化元素や炭窒化物形成元素を多量に含有し
ているため、溶融亜鉛めっきにおけるめっき濡れ性や合
金化処理性が低い。特に、特開平4−173946号公
報に開示されているような固溶強化元素でもあり複合組
織強化元素でもある、Si,Mn等を多量に含有した鋼
板では、鋼板表面に生成するSi,Mn等の酸化皮膜の
ため、めっき濡れ性の低下による不めっき欠陥を生じ易
く、かつ合金化処理工程では、酸化皮膜が、素地Feと
亜鉛めっきとの相互拡散反応に対するバリアー層となっ
て合金化反応の不足(所謂「焼けムラ」)が生じ易い
等、健全なめっき品質を確保することは極めて困難であ
る。合金化反応の不足を解消するだけであれば、合金化
処理時間を延長する(連続溶融めっきラインを低速度化
する)ことにより対処することが可能ではあっても、そ
のための生産性の低下は著しく、到底実用し得る対策と
はなり得ない。このように、従来の製造方法では、鋼板
の高強度化と、合金化溶融亜鉛めっき品質とを同時に満
足せしめることは困難ないし不可能であった。本発明
は、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に関する上
記問題を解決することを目的としてなされたものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の高強度合金化溶
融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、C:0.05〜0.3
%,Si:1.0%以下,Mn:0.5〜3.5%,
P:0.1%以下,S:0.1%以下,Nb:0.01
〜0.3%,N:100ppm以下,残部実質的にFe
からなる鋼を、Ar3 変態点以上で熱間圧延および熱延
鋼帯の巻取りを行い、冷間圧延の後、冷延鋼帯に鉄系の
プレめっきを施し、ついで連続溶融亜鉛めっきラインに
おいて、再結晶温度域に10〜300秒間加熱保持する
焼鈍処理の後、溶融亜鉛めっきし、合金化処理を450
〜600℃の温度域で行うことを特徴としている。
【0005】
【作用】本発明方法により製造される合金化溶融亜鉛め
っき鋼板は、Si,Mn,P等の固溶強化作用と、Nb
炭窒化物の析出強化作用とにより、引張強度390〜5
90N/mm2 級の高強度が確保されると共に、溶融亜
鉛めっき前に行う鉄系プレめっきの効果として、上記諸
元素を比較的多量に含有しているにも拘らず、母材鋼板
のめっき濡れ性および合金化処理性は良好で、不めっき
や合金化反応の過不足のないめっき品質が確保される。
【0006】本発明について、まず母材鋼板の成分限定
理由を説明すれば次のとおりである。 C:0.05〜0.3% Cは、固溶強化および炭窒化物の析出強化作用により鋼
を高強度化する。この効果を得るために、少なくとも
0.05%を必要とする。増量により効果を増すが、
0.3%を超えると、鋼板の加工性,溶接性が悪くなる
ので、これを上限とする。
【0007】Si:1.0%以下 Siは、鋼の溶製工程における脱酸剤であり、また鋼を
固溶強化する元素であるが、多量に添加すると、鋼板表
面の酸化皮膜の生成に起因して溶融亜鉛めっきの濡れ性
および合金化処理性の低下をきたす。本発明では、溶融
亜鉛めっきに先立って行う鉄系プレめっきの効果とし
て、このような酸化皮膜の生成の伴う不具合を抑制防止
しているが、Si量が1.0%を超えると、その効果を
確保することが困難となる。このため、1.0%を上限
とする。好ましくは、0.5%以下である。
【0008】Mn:0.5〜3.5% Mnは、鋼の高強度化に有効な固溶強化元素であり、こ
の効果を確保するために、0.5%以上を必要とする。
増量により効果を増すが、過度に添加すると、延性の不
足を招き、また溶融亜鉛めっきの濡れ性、および合金化
処理性の低下をきたす。このため3.5%を超えてはな
らない。
【0009】P:0.1%以下 Pは、固溶強化元素として鋼の高度を高める効果を有す
る。0.1%を超えない範囲内であれば、鋼の脆化と加
工性の不足を回避しながら、強度改善効果を得ることが
できる。なお、Pの添加は、溶融亜鉛めっきの合金化反
応(素地鉄との相互拡散反応)を遅延させるが、鉄系プ
レめっきを行うこととした本発明では、その効果とし
て、0.1%以下のP量であれば、合金化処理性に対す
る実質的な悪影響をきたすことはない。
【0010】S:0.1%以下 Sは、有害不純分であり、0.1%を超えて存在する
と、鋼を脆化し、加工性を悪くするので、これを上限と
する。
【0011】Nb:0.01〜0.3% Nbは、炭窒化物を形成し、その微細分散析出により鋼
を高強度化する。この効果を十分ならしめるため、0.
01%以上を必要とする。増量に伴い効果を増すが、
0.3%を超えると、鋼の延性の確保が困難となるの
で、これを上限とする。
【0012】N:0.01%以下 Nは、炭窒化物の形成に必要である。このための添加量
は0.01%までで十分ある。またそれを超えると、鋼
の延性の劣化をきたす。
【0013】次に本発明の製造工程について説明する。
上記化学組成を有する鋼の熱間圧延工程における圧延温
度、およびその熱延鋼板の巻取り温度をAr3 点以上
(オーステナイト単相温度域)と規定したのは、それよ
り低い温度域(オーステナイトとフェライトの混相温度
域)を採用した場合に生じる不具合、特に最終製品鋼板
の強度不足や加工性の低下等を防止するためである。熱
延鋼板は、酸洗処理の後、冷間圧延工程に導入され、所
定の板厚の冷延板に圧延される。酸洗処理および冷間圧
延は常法に従って行う。
【0014】冷延鋼板を連続溶融亜鉛めっき工程に導入
するに先立って、これに鉄系のプレめっきを行う。前記
のように、この鋼板は、高強度化のための元素を比較的
多量に含有した化学組成を有しているため、そのまま連
続溶融めき工程に供給したのでは、従来の製造法により
得られるものと同様に不めっき欠陥、合金化反応不足等
のめっき品質欠陥を生じ易い。この対策として採用した
のが、鉄系プレめっきである。その鉄系プレめっきとし
て、Feめっき、Fe−B合金めっき等が挙げられる。
殊にBを約10〜30ppm含有するFe−B合金めっ
きは、溶融亜鉛めっきとのなじみが良好で、めっき濡れ
性、合金化処理性の改善に著効を発揮する。鉄系プレめ
っきは、電気めっきにより行うことができる。そのめっ
き付着量は、プレめっき効果を十分なものとするため
に、約0.5g/m2 (片面)以上とするのがよい。約
5g/m2 を超える厚めっきとする必要はなく、効果と
経済性の面から、これを上限とするのが適当である。
【0015】連続溶融亜鉛めっきラインに導入された鋼
板は、焼鈍処理、溶融亜鉛めっき、および合金化処理が
順次施される。その焼鈍処理における処理温度を、再結
晶温度域とし、加熱保持時間を10秒以上としたのは、
再結晶化を促進すると同時に、炭窒化物の微細分散析出
を十分に行わせるためである。処理時間の上限を300
秒としたのは、その時間内で十分に処理を達成でき、そ
れ以上の長時間化(ラインの低速度化)はライン効率を
低下させるのみらなず、却って材料特性の劣化(加工性
の低下等)を招く原因となるからである。
【0016】溶融亜鉛めっきは常法に従って所要の付着
量のめっき層を形成し、ついで合金化処理炉に導入し、
温度450〜600℃で合金化反応を行う。合金化処理
温度の下限を450℃としたのは、これより低温度域で
は、鉄系プレめっきが施されているとはいえ、素地鉄と
亜鉛めっきとの間の相互拡散反応速度が低過ぎ、結果と
して合金化不足による焼けムラが生じ、健全なめっき品
質を確保し得ないからである。一方、上限温度を600
℃とするのは、それを超えると、合金化反応が過剰に進
行し、硬く脆い合金相であるΓ相(Fe3 Zn10)の生
成が助長されることにより、製品の加工性の劣化をきた
し、プレス加工等においてめっき層が粉末状に剥離する
「パウダリング現象」が生じ易くなるからである。
【0017】
【実施例】熱間圧延および熱延後の鋼板巻取りをAr3
点以上の温度域で行って得た熱延鋼板(板厚3.0m
m)に、酸洗処理および冷間圧延を常法に従って施し、
板厚1.2mmの冷延鋼板を得る。この冷延鋼板に電気
めっきによる鉄系プレめっきを行い、もしくは鉄系プレ
めっきを省略し、連続溶融亜鉛めっきラインに導入して
焼鈍処理,溶融めっき,および合金化処理を行うことに
より供試鋼板を得る。 〔1〕熱間圧延温度:880±15℃ 〔2〕鉄系プレめっき: めっき材種 Fe−0.0015%B めっき付着量 2g/m2 (片面) 〔3〕焼鈍処理 温度:850±20℃ 〔4〕溶融亜鉛めっき付着量:60g/m2 (片面) 〔5〕合金化処理条件 温度:500±50℃。
【0018】供試材の化学組成と鉄系プレめっきの有
無、およびその他の製造条件を表1に示し、供試材の機
械性質、およびめっき品質を表2に示す。表中、No.1〜
9は発明例、No.101〜105 は比較例である。比較例のう
ち、No. 101 〜103 は、鉄系プレめっきを有しない例
(プレめっきを有しない点以外は、本発明の条件を全て
満足している)、No.104は、母材鋼板の化学組成が本発
明の規定から外れている例(Nb,Mn不足)、No.105
は、鉄系プレめっきを有しているが、母材鋼板の化学組
成が本発明の規定から外れている例( 強化元素の含有量
が過剰) である。
【0019】表2における「めっき品質」の「A」欄
は、不めっきの有無、「B」欄は、合金化反応の良否を
示している。不めっきの有無および合金化反応が適切に
達成されたかどうかは、いずれも目視観察により判定す
ることができる。すなわち、不めっき欠陥はその部分が
黒いシミ状の斑点となって現れ、不めっき欠陥が顕著な
場合には、その発生領域が鋼帯の長手方向に延びる黒味
を帯びた帯状領域として目視される。また、合金化処理
については、鋼帯の全面に亘つて首尾よく合金化処理が
達成された場合は、その全面に亘つて、処理前の金属光
沢が消失してグレー色の一様な色調を呈するのに対し、
合金化反応の不足した部分が存在すると、その領域は処
理前の金属光沢が残存して色調のムラとなり、これと逆
に合金化反応が過度に進んだ部分は黒味を帯びたグレー
色を呈することにより色調のムラとなって肉眼に映じ
る。表2の「めっき品質」の各欄は、目視観察による評
価であり、同欄の各記号は次のとおりである。 A欄(不めっきの有無) ○…不めっき無し、 △…軽微の不めっき発生、 ×…
不めっき発生顕著。 B欄(合金化反応の良否) ○…全面に亘つて過不足無く合金化反応が行われている △…軽微の合金化反応不足が観察される ×…合金化不足が多く観察される
【0020】表2に示したように、発明例は、Mn,
P,Nb等の強化元素を適量含有している効果として、
引張強度390N/m2 以上の高強度を有し、かつ延性
も良好であり、それと同時に鉄系プレめっきの効果とし
て、不めっきや合金化反応の過不足のない健全なめっき
品質を有している。他方、比較例No.101〜103 は、発明
例と同等の機械性質を有しているが、鉄系プレめっきを
有しないため、めっき層の合金化不足と不めっき欠陥が
生じており、No. 104 は、めっき品質は発明例とほぼ同
等ではあるが、強化元素の不足により機械強度は低いレ
ベルに留まり、更にNo.105では、鉄系プレめっきを有し
てはいるものの、強化元素を過剰に含有しているため、
鉄系プレめっきの効果はなく、めっき品質に劣ってい
る。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、強度390〜590N
/m2 級の高強度を有し、しかもめっき品質にすぐれた
合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができる。本発明
により製造される合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、高強度
と高耐食性を併せ有することにより、自動車用鋼板とし
て、車体軽量化・安全性向上、および耐用寿命の向上等
の要請に応え得るものであり、またその用途はこれに限
定されず、高強度と高耐食性を要求される各種用途に好
適に使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 2/28 C25D 3/20 5/26 A // C21D 9/46 J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.05〜0.3%,Si:1.0
    %以下,Mn:0.5〜3.5%,P:0.1%以下,
    S:0.1%以下,Nb:0.01〜0.3%,N:1
    00ppm以下,残部実質的にFeからなる鋼を、Ar
    3 変態点以上で熱間圧延および熱延鋼帯の巻取りを行
    い、冷間圧延の後、冷延鋼帯に鉄系のプレめっきを施
    し、ついで連続溶融亜鉛めっきラインにおいて、再結晶
    温度域に10〜300秒間加熱保持する焼鈍処理の後、
    溶融亜鉛めっきし、合金化処理を450〜600℃の温
    度域で行うことを特徴とするめっき品質にすぐれた高強
    度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
JP4543494A 1994-03-16 1994-03-16 高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 Pending JPH07252622A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2824079A1 (fr) * 2001-04-25 2002-10-31 Kobe Steel Ltd Tole d'acier galvanisee trempee a chaud
JP2006097067A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Nisshin Steel Co Ltd 加工性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
CN113272466A (zh) * 2019-01-18 2021-08-17 杰富意钢铁株式会社 热浸镀锌钢板的制造方法

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