JPH09143613A - 耐溶融亜鉛めっき割れ性の優れた高強度鋼 - Google Patents

耐溶融亜鉛めっき割れ性の優れた高強度鋼

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JPH09143613A
JPH09143613A JP33119695A JP33119695A JPH09143613A JP H09143613 A JPH09143613 A JP H09143613A JP 33119695 A JP33119695 A JP 33119695A JP 33119695 A JP33119695 A JP 33119695A JP H09143613 A JPH09143613 A JP H09143613A
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JP33119695A
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Junji Yamanaka
淳史 山中
Takashi Miyagi
隆司 宮城
Motofumi Koyumiba
基文 小弓場
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れた高強度鋼を
提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.03〜0.25%、
Si:0.03〜0.35%、Mn:0.5〜2.0
%、P:0.03%以下、S:0.015%未満、A
l:0.005〜0.07%、N:0.006%を超え
0.015%以下、B:0.0002%以下を含有し、
残部Feおよび不可避的な不純物からなり、Z値= C
+Si/20+Mn/7+400B−30Nが0.24
以下であることを特徴とする。さらに必要に応じて、N
b:0.01〜0.07%、V:0.01〜0.07
%、Ti:0.005〜0.05%、Mo:0.05〜
1.0%の1種または2種以上を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄塔、建築、橋梁など防
錆のために、構造部材を溶接後、溶融亜鉛めっきを施す
分野に関係するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、防錆の目的で、溶接構造物を
溶融亜鉛めっきする方法は広く用いられている。これは
防錆上極めて有効な手段であるが、構造物が大型であっ
たり、めっき浴への浸漬の仕方や構造物に使用される鋼
材によっては、めっき浴に浸漬したとき溶接熱影響部
(以下HAZという)に割れが発生する場合がある。こ
の現象は液体金属脆化現象の一種で、「溶融亜鉛めっき
割れ」としてよく知られ、その防止技術として溶融亜鉛
めっき割れに対する耐性(以下、耐溶融亜鉛めっき割れ
性という)の優れた鋼材の開発に努力がはらわれてき
た。
【0003】例えば、特公平2−5814号公報には
C、Si、Mnの含有量を規制し、さらにTi、Vの複
合効果により耐溶融亜鉛めっき割れ性を向上させた高強
度低合鋼が、特開平2−57669号公報には、C、S
i、Mnなどに加えBの含有量を2ppm以下に押さえ
た高張力鋼が開示されている。また、特開平6−100
90号公報にはSとNの複合効果により耐溶融めっき割
れ性を向上した高強度鋼が、特開平6−136481号
公報には、Al、Ti、N、Oの含有量を規制した高張
力鋼が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術の範囲においては、近年ますます大型化かつ
高強度化が望まれる溶接構造物に適用するには耐溶融亜
鉛めっき性の向上が不十分であったり、溶接構造物とし
て必要な機械的特性が損なわれているという問題があっ
た。
【0005】本発明はこうした現状に鑑みて、特に機械
的特性や経済性を損なうことなしに、耐溶融亜鉛めっき
特性を飛躍的に向上させた高強度鋼を提供することを目
的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するため、耐溶融亜鉛めっき性に及ぼす鋼の化
学成分の影響について種々の試験を行なった結果、メカ
ニズムは明らかではないが、特にBの含有量の精密な制
御を行なってその含有量を2ppm以下に制限し、かつ
Nを通常鋼の含有量(20〜60ppm)より多量に添
加することによって、BとNの複合効果が発揮され特性
が飛躍的に向上することを見出したのである。B、Nそ
れぞれの単独の効果については、特開平2−57669
号公報に低B化の効果が、特開平1−198449号公
報の明細書中に高N化の効果への言及が開示されている
が、これらはそれぞれB単独およびN単独の効果による
ものであって、BとNの複合効果を趣旨とする本発明と
は異なるものである。
【0007】以下のように、本発明はBおよびNの複合
効果を基本とするものであって、その要旨とするところ
は以下のとおりである。
【0008】(1)重量%で、C:0.03〜0.25
%、Si:0.03〜0.35%、Mn:0.5〜2.
0%、P:0.03%以下、S:0.015%未満、A
l:0.005〜0.07%、N:0.006%を超え
0.015%以下、B:0.0002%以下を含有し、
残部Feおよび不可避的な不純物からなり、式(1)で
与えられるZ値が0.24以下であることを特徴とする
耐溶融亜鉛めっき割れ性の優れた高強度鋼。
【0009】 Z値=C+Si/20+Mn/7+400B−30N ・・・(1) (2)重量%で、C:0.03〜0.25%、Si:
0.03〜0.35%、Mn:0.5〜2.0%、P:
0.03%以下、S:0.015%未満、Al:0.0
05〜0.07%、N:0.006%を超え0.015
%以下、B:0.0002%以下を含有し、さらに、N
b:0.01〜0.07%、V:0.01〜0.07
%、Ti:0.005〜0.05%、Mo:0.05〜
1.0%の1種または2種以上を含有し、残部Feおよ
び不可避的な不純物からなり、式(1)で与えられるZ
値が0.24以下であることを特徴とする耐溶融亜鉛め
っき割れ性の優れた高強度鋼。
【0010】 Z値=C+Si/20+Mn/7+400B−30N ・・・(1) 以下に、各成分の範囲を限定した理由を述べる。
【0011】C:Cは鋼の強度を高めるために必須の元
素で、含有量が0.03%未満では、構造物に適用する
鋼としての強度が不足する。しかし、0.25%を超え
て含有すると、靭性が劣化するばかりか、耐溶融亜鉛め
っき性も劣化するので、その含有量は0.03〜0.2
5%とした。また、特に靭性を要求される用途に適用す
る場合には、含有量は低目の方が良く、0.03〜0.
20%とすることが望ましい。
【0012】Si:Siは強度確保のほか脱酸元素とし
て必須の元素であり、0.03%以上含有することが必
要であるが、0.35%を超えて含有すると靭性が劣化
するばかりか、耐溶融亜鉛めっきの際に不めっきやめっ
き層剥離などが生じてめっき層の健全性を著しく損なう
ので、含有量は0.03〜0.35%の範囲とした。さ
らに、めっき層の健全性の観点からは含有量は0.03
〜0.25%とするのが望ましい。
【0013】Mn:Mnは強度を高めるのに必須の元素
で0.5%以上含有することが必要であるが、2.0%
を超えて含有すると、靱性を劣化させるばかりか、耐溶
融亜鉛めっき性が劣化するので、その含有量は0.5〜
2.0%とした。
【0014】P、S: P、Sは靱性や溶接性を劣化さ
せるので低い方が良く、その含有量はPは0.03%以
下、Sは0.015%未満とした。しかし、経済性を損
なわない範囲においてはいずれもさらに低い方が良く、
Pは0.015%以下、Sは0.01%以下が好まし
い。
【0015】Al:Alは脱酸元素として0.005%
以上含有させることが必要であるが、0.07%を超え
て含有すると、多量の非金属介在物を生じ靱性を劣化さ
せるので、その含有量は0.005〜0.07%とし
た。
【0016】N:NはBとの複合効果により耐溶融亜鉛
めっき性を向上させる元素である。この複合効果は、B
量が2ppm以下で顕著であり、Nの含有量が多いほど
効果が増大する。しかし、N量が60ppm以下ではこ
の効果は十分でない。一方、N量が150ppmを超え
ると、複合効果が飽和するので、含有量は0.006%
を超え0.015%以下とした。また、Nは鋼の母材お
よび溶接部の靱性を劣化するので、耐溶融亜鉛めっき性
のみならず靱性も重視する場合は含有量は0.006%
を超え0.01%以下とするのが好ましい。
【0017】B:BはNとの複合効果を発揮させるため
に含有量が低い方が良い。0.0002%を超えて含有
すると、もはやNとの複合効果は発揮されないので、含
有量は0.0002%以下に限定した。
【0018】Nb、V:Nb、Vは鋼材の強度と靱性を
高めるために添加される元素であるが、0.01%未満
ではその効果が十分でない。一方、0.07%を超えて
含有させると鋼材の靱性と溶接性が著しく劣化するばか
りか、耐溶融亜鉛めっき性も劣化するので、含有量は
0.01〜0.07%とした。
【0019】Ti:Tiは鋼材の強度と靱性を高めるた
めに添加される元素であるが、0.005%未満ではそ
の効果が十分でない。一方、0.05%を超えて含有さ
せると鋼材の靱性と溶接性が著しく劣化するので、その
含有量は0.005〜0.05%とした。
【0020】Mo:Moは鋼材の強度と靱性を高めるた
めに添加される元素であるが、0.05%未満ではその
効果が十分でない。一方、1.0%を超えて含有させる
と鋼材の靱性と溶接性が著しく劣化するばかりか、耐溶
融亜鉛めっき性も劣化するので、含有量は0.05〜
1.0%とした。
【0021】Z値:各元素の含有量の組み合わせとし
て、式(1)で定義されるZ値が0.24以下であるこ
とが必要である。Z値が0.24を超えると、溶接構造
部材を溶融亜鉛めっきする際に、HAZ部に亜鉛めっき
割れを生じる。各元素の重み付けは、本発明者らが種々
の化学成分を有する鋼について実験した結果から見出し
たものである。なお、式(1)の右辺最終項で表される
Nの寄与は、Bが0.0002%を超える場合には消滅
する。すなわち、BとNはそれぞれ単独に耐溶融亜鉛め
っき割れ性に寄与するのではなく、複合的に寄与する。
【0022】 Z値=C+Si/20+Mn/7+400B−30N (1) O:本発明では、Oの含有量については特にその範囲を
限定するものではない。しかし、経済性を損なわない範
囲においては低い方が良く、例えば、0.005%以下
とするのが好ましい。
【0023】また、本発明による高強度鋼は、例えば鋼
板、鋼管等として用いることが一般的であるが、これら
の成品形状によって本発明の範囲が限定されるものでは
ない。
【0024】
【発明の実施の形態】
(実施例)表1に示す組成の鋼を溶製後、熱間圧延によ
り板厚15mmの鋼板とし、溶融亜鉛めっき割れ試験を
行った。溶融亜鉛めっき割れ試験の方法は、図1に示す
拘束継手試験片を使用した。図1において、1は試験
板、2は試験ビード、3は拘束ビードである。また、各
部の寸法は、板厚t=15mm、幅w=50mm、全長
l=100mm、試験ビ−ド長l2=50mmである。
試験ビードを溶接後、拘束ビードを溶接すると、拘束ビ
ードの熱収縮で試験ビードのトウ部に応力が発生する。
発生する応力の大きさは拘束ビードの数が増すにつれて
増大するが、実際の溶接構造物の施工状態との関連か
ら、拘束ビード数は15とした。試験ビード、拘束ビー
ドの溶接条件は次の表2の通りとした。
【0025】
【表2】 この溶接した試験片を470℃のZn浴中に10分間浸
漬めっきした後、試験ビードの割れの有無を調べた。結
果を表1にあわせて示す。本発明例のNo.1〜15は
いずれも割れを発生しないのに対し、比較例のNo.1
6〜24はいずれも割れを発生した。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明により、耐溶融亜鉛めっき割れ性
に優れた高強度鋼を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】拘束継手試験片の構造を示す図で、(a)は正
面図、(b)は側面図である。
【符号の説明】 1 試験板 2 試験ビ−ド 3 拘束ビ−ド t 板厚 w 幅 l 全長 l2 試験ビ−ド長

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C:0.03〜0.25%、 Si:0.03〜0.35%、 Mn:0.5〜2.0%、 P:0.03%以下、 S:0.015%未満、 Al:0.005〜0.07%、 N:0.006%を超え0.015%以下、 B:0.0002%以下を含有し、残部Feおよび不可
    避的な不純物からなり、式(1)で与えられるZ値が
    0.24以下であることを特徴とする耐溶融亜鉛めっき
    割れ性の優れた高強度鋼。 Z値=C+Si/20+Mn/7+400B−30N ・・・(1)
  2. 【請求項2】 重量%で、 C:0.03〜0.25%、 Si:0.03〜0.35%、 Mn:0.5〜2.0%、 P:0.03%以下、 S:0.015%未満、 Al:0.005〜0.07%、 N:0.006%を超え0.015%以下、 B:0.0002%以下を含有し、さらに、 Nb:0.01〜0.07%、 V:0.01〜0.07%、 Ti:0.005〜0.05%、 Mo:0.05〜1.0%の1種または2種以上を含有
    し、残部Feおよび不可避的な不純物からなり、式
    (1)で与えられるZ値が0.24以下であることを特
    徴とする耐溶融亜鉛めっき割れ性の優れた高強度鋼。 Z値=C+Si/20+Mn/7+400B−30N ・・・(1)
JP33119695A 1995-11-28 1995-11-28 耐溶融亜鉛めっき割れ性の優れた高強度鋼 Withdrawn JPH09143613A (ja)

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Effective date: 20030204