JPH0754051A - 加工性に優れた高強度溶融Znめっき鋼板の製造方法 - Google Patents

加工性に優れた高強度溶融Znめっき鋼板の製造方法

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JPH0754051A JP20323793A JP20323793A JPH0754051A JP H0754051 A JPH0754051 A JP H0754051A JP 20323793 A JP20323793 A JP 20323793A JP 20323793 A JP20323793 A JP 20323793A JP H0754051 A JPH0754051 A JP H0754051A
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Toshiro Yamada
利郎 山田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 延性,伸びフランジ性に優れた引張り強さ4
40N/mm2 以上の高強度溶融Znめっき鋼板を得
る。 【構成】 C:0.02〜0.10重量%,Si:0.
2重量%以下,Mn:1.0〜2.0重量%,P:0.
02〜0.10重量%,Nb:0.01〜0.03重量
%,必要に応じTi:0.01〜0.05重量%及び
S:0.005重量%以下を含む組成に調整された鋼ス
ラブを素材とし、1000〜850℃の仕上げ圧延温度
で熱間圧延した後、600℃までを40℃/秒以上の平
均冷却速度で冷却し、600℃以下を30℃/秒以下の
平均冷却速度で冷却し、550〜400℃の温度範囲で
巻き取り、次いで溶融Znめっきを施す。 【効果】 軽量,高強度で耐食性に優れ、自動車用足廻
り部品等として使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、440N/mm2 を超
える引張り強さをもち、延性及び伸びフランジ性が要求
される自動車足廻り部品等の部品として好適な高強度溶
融Znめっき鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、燃費の向上を図るために車体を軽
量化する研究・開発が行われており、鉄鋼材料に関して
も従来からの製品と同等のプレス成形性をもち且つ優れ
た強度を呈する材料が要求されている。この要求に応え
る材料として、フェライト+マルテンサイト組織をもつ
デュアルフェイス鋼板や残留オーステナイトを利用した
高強度鋼板が提案されている。デュアルフェイス鋼板と
しては、たとえば特公昭57−42127号公報,特公
昭61−10009号公報,特公昭61−11291号
公報,特開昭57−143433号公報等で紹介されて
いる。残留オーステナイトを利用した高強度鋼板につい
ても、多くの研究が報告されており、強度−延性バラン
スの優れた鋼材を得る方法が種々提案されている(特開
昭62−196336号公報,特開昭63−4017号
公報,特開平1−79345号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のデュアルフェイ
ス鋼板では、低温変態相のマルテンサイトを利用してい
ることから、溶接を行ったときに熱影響部の軟質化が避
けられない。また、軟質のフェライトと硬質のマルテン
サイトが混在した組織となっているため、伸びフランジ
加工すると、相界面に応力が集中して割れの起点とな
り、加工された製品に亀裂・破断等の欠陥が発生し易
い。すなわち、デュアルフェイス鋼板は伸びフランジ性
が劣る材料であり、目的形状をもった製品を高い歩留り
で製造できない現状にある。残留オーステナイトを利用
した高強度鋼板で所望の残留オーステナイトを得るため
には、圧延後の冷却条件,巻取り温度等の厳格な制御が
必要とされる。そのため、鋼板製造工程が面倒なものと
なり、熱間圧延ラインでの製造安定性や材質安定性等に
おいて多くの問題が未解決のままである。
【0004】ところで、車体の軽量化のために材料を薄
肉化するに伴って、耐孔あき性等に代表される防錆,防
食に対する要求も厳しくなってきている。この関連で、
耐食性を改良した高強度溶融Znめっき鋼板を製造する
方法が特開昭63−72860号公報,特開昭63−1
49321号公報等で紹介されている。しかし、何れも
伸びフランジ性については改善されていない。特開平4
−280925号公報では、伸びフランジ性を改良した
高強度溶融Znめっき鋼板が紹介されている。しかし、
多量のSiを含有する鋼板であることからフラッシュめ
っき等の前処理が要求され、めっき方法に制約を生じ
る。そのため、良好な製造性をもつ高強度溶融Znめっ
き鋼板とは言い難い。本発明は、このような問題を解消
すべく案出されたものであり、合金設計及び熱延条件の
管理によって、溶融Znめっき前の状態で微細なフェラ
イトマトリックスにパーライト又はセメンタイトが微細
に分散した組織を作り込み、延性,伸びフランジ性等の
加工性及び溶接性に優れ且つ材質安定性も高い高強度溶
融Znめっき鋼板を製造することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、そ
の目的を達成するため、C:0.02〜0.10重量
%,Si:0.2重量%以下,Mn:1.0〜2.0重
量%,P:0.02〜0.10重量%,Nb:0.01
〜0.03重量%及びS:0.005重量%以下を含む
組成に調整された鋼スラブを素材とする。この鋼スラブ
は、更にTi:0.01〜0.05重量%を含むことも
できる。鋼スラブを1000〜850℃の仕上げ圧延温
度で熱間圧延した後、600℃までの温度領域を40℃
/秒以上の平均冷却速度で冷却し、600℃以下の温度
領域を30℃/秒以下の平均冷却速度で冷却し、550
〜400℃の温度範囲で巻き取り、次いで溶融Znめっ
きを施す。
【0006】
【作用】本発明で使用される熱延鋼板は、溶融Znめっ
きされる前の状態で、微細なフェライトマトリックスに
パーライト又はセメンタイトが微細に分散した組織をも
っている。この組織においては、ベーナイトやマルテン
サイトに比べて比較的軟質なパーライトを微細に分散さ
せることによって伸びフランジ性を向上させている。な
お、本願明細書でいうフェライトは、ポリゴナルフェラ
イト及びアシキュラーフェライトを包含する意味で使用
されている。微細なフェライトマトリックスにパーライ
ト又はセメンタイトが微細に分散した組織は、マトリッ
クスに粒径の小さいフェライトを分散させ、その結果フ
ェライト変態後に生じるパーライト又はセメンタイトを
微細で且つ分散させた組織である。なかでも、パーライ
トは、バンド状に連続的に生成することなく分散状態に
あるので、良好な伸びフランジ性を呈する鋼材が得られ
る。
【0007】このような組織は、合金の成分設計、特に
微細フェライトの生成に有効なNbの含有量を規定し、
且つ熱延後の冷却及び巻取りを所定温度条件の下で行う
ことによって形成される。また、Si等の成分含有量を
規定することにより、フラッシュめっき等の前処理を必
要とすることなく、常法に従った溶融Znめっきを施す
ことが可能となる。以下、本発明で規定した各種の条件
について説明する。 C:0.02〜0.10重量% 強度確保のために有効な合金元素であり、引張り強さ4
40N/mm2 以上の目標強度を得る上で0.02重量
%以上が必要である。しかし、0.10重量%を超える
多量のCを含有すると、鋼材の成形性が著しく劣化す
る。
【0008】Si:0.2重量%以下 鋼板の表面層に濃縮し易く、溶融Znに対する濡れ性を
著しく劣化させる。良好な密着性をもった溶融Znめっ
き層を形成する上で、Si含有量を0.2重量%以下に
抑えることが必要である。 Mn:1.0〜2.0重量% 強度確保のために、1.0重量%以上の添加が必要とさ
れる。しかし、2.0重量%を超えて多量のMnを含く
まれると、スラブ内で中心偏析が助長され、バンドスト
ラクチャーが形成される。その結果、板材の伸びフラン
ジ性が劣化する。また、溶接性も低下する。 P:0.02〜0.10重量% 固溶強化元素であり、強度の向上に有効に寄与する。必
要とする強度を確保するため、0.02重量%以上のP
を含有させる。しかし、P含有量が0.10重量%を超
えると、スラブにおける中心偏析が助長され、靭性が劣
化する傾向がみられる。
【0009】Nb:0.01〜0.03重量% 析出強化元素として働き、強度の向上に有効な合金元素
である。また、圧延中にオーステナイトの再結晶を抑制
し、フェライト粒を微細化すると共に、延性,伸びフラ
ンジ性の向上に有効なポリゴナルフェライトの生成を容
易にする。これらの効果を確保するためには、0.01
重量%以上のNb含有が必要である。しかし、0.03
重量%を超える多量のNbが含有されると、析出強化に
起因して強度が過度に上昇し、延性が著しく低下する。 S:0.005重量%以下 MnSを形成し、伸びフランジ性を著しく劣化させる有
害元素である。そのため、本発明においてはS含有量を
0.005重量%以下,好ましくは0.003重量%以
下に規制した。
【0010】Ti:0.01〜0.05重量% 本発明の鋼材において、必要に応じて添加される合金元
素である。Tiは、Sと化合してTiSを形成し、伸び
フランジ性を劣化させるMnSの生成を抑制する。この
点で、0.01重量%以上のTi添加は、伸びフランジ
性の向上に極めて有効である。しかしながら、Ti添加
による性質改善は0.05重量%で飽和し、それ以上含
有させても逆に鋼製造時における経済性を損なう。 仕上げ温度:1000〜850℃ 熱間圧延は、仕上げ温度が1000〜850℃の温度範
囲となるように行われる。1000℃を超える仕上げ温
度では、熱延中にオーステナイトの再結晶が進行し、冷
却後に安定してフェライトが得難くなる。その結果、得
られた熱延板の延性が劣化する。逆に、850℃を下回
る仕上げ温度では、本発明のようにNbを含有する鋼の
場合、未再結晶状態で圧延が行われるために変形抵抗が
増大し、通板性が著しく劣化する。また、板厚精度の悪
化や電力原単位の増大も引き起こす。
【0011】冷却速度:600℃以上で40℃/秒以
上,600℃以下で30℃/秒以下 仕上げ圧延後の冷却は、目標とする微細なフェライト+
パーライト又はセメンタイトの組織を熱延板に作り込む
上で重要な製造条件である。仕上げ圧延後から600℃
までの温度領域では、フェライト及びパーライトの変態
を抑制しながら、伸びフランジ性に有害なパーライトを
微細化し分散させる。そのため、この温度領域は、40
℃/秒以上の冷却速度で冷却する。他方、600℃以下
の温度領域においては、ベーナイト変態を抑制しながら
微細なフェライトを生成させる上で、冷却速度を30℃
/秒以下にする。
【0012】巻取り温度:550〜400℃ 本発明者等は、多数の実験から、熱延板の巻取り温度を
550℃以下にするとき、粗大なパーライトの生成が抑
制され、フェライトが十分に微細化されることを見い出
した。しかし、400℃を下回る巻取り温度では、ベー
ナイトが生成し易くなり、延性の劣化を引き起こす。こ
のようにして得られた熱延板を溶融Znめっき槽に導入
するとき、良好な密着性でZnめっき層が鋼板表面に形
成され、耐食性,加工性,溶接性等に優れた高強度溶融
Znめっき鋼板が得られる。
【0013】
【実施例】表1に示した組成をもつ鋼を熱間圧延した
後、溶融Znめっきを施し、板厚3mmの溶融Znめっ
き鋼板を得た。表1におけるAグループの鋼材は、本発
明で規定した成分に関する要件を満足する材料である。
また、Bグループの鋼材は、成分が本発明範囲を外れる
材料である。熱間圧延は、表2に示した条件を採用し
た。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】得られた溶融Znめっき鋼板から試験片を
切り出し、JIS 5号引張り試験機で強度試験を行っ
た。また、試験片に直径10mmの初期孔径d0 で打抜
き孔を穿設し、頂角60度の円錐ポンチで打抜き孔を孔
径d1 に押し広げ、試験片に亀裂や破断が生じない限界
孔広げ率λ%[=(d1 −d0 )/d0 ×100]を測
定する孔広げ試験によって、伸びフランジ性を調査し
た。
【0017】
【表3】
【0018】試験結果を示す表3から明らかなように、
試験番号9〜12の比較例は、材料強度,延性,孔広げ
性の何れかが劣っていた。また、Si含有量が高い鋼B
1及びB2では、不めっきが発生していた。これに対
し、成分及び製造条件の両者共に本発明で規定する要件
を満足するAグループの試験片では、不めっきの発生が
なく、優れた延性及び伸びフランジ性が示されている。
【0019】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、鋼材成分と熱延条件との組合せを特定することによ
り、強度が高く、加工性,延性,伸びフランジ性,溶接
性等に優れた高強度溶融Znめっき鋼板を製造してい
る。特に、Si含有量を低下させることにより、溶融Z
nに対する濡れ性が改善され、密着性の良好な溶融Zn
めっき層が形成される。その結果、耐食性も良好にな
る。このようにして得られた溶融Znめっき鋼板は、自
動車用足廻り部品を始めとする広範な分野で、440N
/mm2 を超える引張り強さをもつ軽量部品として使用
される。
───────────────────────────────────────────────────── 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 2/06 (72)発明者 肥後 裕一 東京都千代田区丸の内三丁目4番1号 日 新製鋼株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.02〜0.10重量%,Si:
    0.2重量%以下,Mn:1.0〜2.0重量%,P:
    0.02〜0.10重量%,Nb:0.01〜0.03
    重量%及びS:0.005重量%以下を含む組成に調整
    された鋼スラブを素材とし、1000〜850℃の仕上
    げ圧延温度で熱間圧延した後、600℃までの温度領域
    を40℃/秒以上の平均冷却速度で冷却し、600℃以
    下の温度領域を30℃/秒以下の平均冷却速度で冷却
    し、550〜400℃の温度範囲で巻き取り、次いで溶
    融Znめっきを施すことを特徴とする加工性に優れた高
    強度溶融Znめっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 更にTi:0.01〜0.05重量%を
    含む鋼スラブを使用する請求項1記載の製造方法。
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