JPS6347338A - 高張力溶融亜鉛めつき鋼板の製造方法 - 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、超深絞り性を有する高張力熔融亜鉛めっき鋼
板の製造方法に関する。更に詳述すれば、本発明は、自
動車の車重軽減に必要な高張力鋼板であって、自動車部
品の難成形部材の薄肉化を可能とする超深絞り性を有す
る高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、自動車産業界では、車体軽量化に伴う燃費向上お
よび安全性の追求から高強度鋼板に対する要゛望が高ま
り、これら高強度鋼板のプレス成形性、特に、深絞り性
の改善が求められ、種々の高強度鋼板が開発され自動車
材料としてのみならず多方面に利用されてきた。

したがって、従来よりその優れた防錆能力から自動車用
部材等に用いられてきた溶融亜鉛めっき鋼板についても
高張力化そしてさらに高度なプレス成形性を付与するた
めに多くの提案がなされてきた。

よく知られているように、この溶融亜鉛めっき鋼板の製
造方法には現在種々方式があるが、ライン内に焼鈍炉を
有する連続溶融亜鉛めっきラインによる方法（例：ゼン
ジミャ方式）が−船釣に用いられていた。しかしながら
、それらの方法で得られた溶融亜鉛めっき鋼板は、共通
してプレス成形性すなわち、深絞り性に劣り、成形加工
が十分に行えるものではなかった。

そのため、それらの材料のプレス成形性を改善する方策
が種々提案されている。

例えば、特開昭５８−１９４６５号公報では、溶融亜鉛
めっきＷ４板を前記ゼンジミャ方式等の連続式溶融亜鉛
めっきラインで製造する際に、低Ｃの鋼組成とするとと
もに、これにＢさらには必要に応じＴＩ、　Ｎｂ、　Ｚ
ｒおよび■の一種以上を添加することにより、得られる
溶融亜鉛めっき鋼板の時効特性、およびプレス成形性を
改良する方法が開示されている。しかし、抗張力が３５
キロ級以上では超深絞り性を得るのが困難である。

特開昭５９−７４２３２号公報には、極低Ｃ鋼にＢ、Ｔ
ｉおよびＮｂを複合添加するとともに、熱間圧延後６５
０〜８００℃で低温巻取りを行い、次いで冷間圧延後、
Ａｃ４点以下の温度で再結晶焼鈍を行い、調整冷却する
ことが提案されている。これはＢによる歪時効性を利用
した鋼種であるが、抗張力が３５キロ級以上では超深絞
り性や耐低温脆性の確保が難しい。

特開昭５９−１９０３３２号公報では、前記公報同様の
連続式溶融亜鉛めっきラインで溶融亜鉛めっき鋼板を製
造する際に、極低Ｃ＠にＢ、　Ｔｉ、　Ｎｂを複合添加
して、二次加工性の良い超深絞り性を有する溶融亜鉛め
っき鋼板を得る方法が開示されている。

特開昭５９−１９３２２１号公報には、以上と同様に極
低Ｃ鋼にＢ、　Ｔｉ、　Ｎｂを複合添加し、Ａｃｓ点以
下の温度で連続的に再結晶焼鈍する方法が開示されてい
る。

いずれの方法によっても、高強度および低温靭性さらに
すぐれたプレス成形性を併せて備えた溶融亜鉛めっき鋼
板魁得るのが困難であった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、３５〜４５キロ級の引張強度を有する
、超深絞り性とすぐれた耐低温脆性を示す高張力ｆＩ融
亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） そこで、本発明者らは、溶融亜鉛めっき鋼板に高強度、
超深絞り性、および耐低温脆性に優れた性能を与えるた
めに、種々の検討を加えたところ、成形性を向上させる
ため極低Ｃとし、その成形性を劣化させずに高強度を得
るため主にＭｎ、　Ｐを固溶強化元素として用い、さら
に耐低温脆性と成形性に関連する組成成分であるＮｂ、
　Ｔｉを適宜調整した上で、耐低温脆性を改善するため
に適度な量のＢを添加し、さらに連続亜鉛めっきライン
において低温帯の保持条件を適切に選択することで成形
性を劣化させずに適度の固溶Ｃを残留させることにより
超深絞り高張力熔融亜鉛めっき鋼板を製造できることを
知り、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、重量％で、 ｃ　：０．０００５〜０．００５０％、　ｓｉ≦０．６
０％、Ｍｎ：１．０〜２．５％、　　　Ｐ：０．０１０
〜０．０８０％、Ｓ≦０．０１５％、　ｓｏｌ、ＡＱ：
０．０１０〜０．１００％、Ｎ≦０．００５０％、　　
　　Ｂ　：ｏ、ｏｏｏ２〜０．０００８％を含有すると
ともに、 ＮｂがＮｂ／Ｃ≧４、かつＮｂ≦０．０８％であり、更
に、Ｔｉに対するＮの含有比率およびＮとＳとの総和の
含有比率が、 の条件を満たす範囲内でＴｉを含有し、残部がＦｅおよ
び付随不純物 である組成の溶鋼を連続鋳造し、得られた連続鋳造スラ
ブを熱間および冷間圧延した後、連続式熔融亜鉛めっき
ラインで７３０〜９００℃の温度で連続焼鈍し、４３０
〜５００℃の保持温度で２０〜１２０秒間低温保持した
後に、溶融亜鉛めっきを施した、成形性の優れた超深絞
り性をもち、かつ、耐低温脆性を有する高張力溶融亜鉛
めっき鋼板の製造方法である。

上述の連続焼鈍後、１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で前記
の４３０〜５００℃の保持温度に冷却してもよく、また
、上記低温保持はいわゆる傾斜冷却であってもよい。

本発明の１つのＬｉ様にあっては、熱間圧延後、４００
〜６８０℃の温度で巻き取りを行ってもよい。

（作用） 本発明において、鋼中の各成分組成を上記の如く限定し
た理由について述べる。

（ａｌｃ　０．０００５〜０．００５０ｗｔ％：成形加
工性の面からＣ含量は低い程好ましいが、あまり低すぎ
ると鋼中の固溶Ｃ量が不足して、低温脆性を起こすので
下限を０．０００５ｗｔ％とし、一方、多すぎると成形
加工性が低下するため上限を０．００５　ｍｔ％とする
。

（ｂｌ　Ｓ　ｉ≦０．６０ｗｔ％： Ｓｉは０．６０ｗｔ％を超えて鋼中に含有されると、固
溶硬化による成形性の低下が著しく、さらに亜鉛めっき
の合金化を行う場合、その合金化速度が低下するため、
その上限を０．６０ｗｔ％とする。

（Ｃ団ｎ　１．０〜２．５　ｗｔ％： Ｍｎは、その存在により熱間圧延時の綱の赤熱脆化によ
る表面疵発生を防止する作用を有するが、その含有量が
１．０　ｗｔ％より低い場合は、所定の高張力が得られ
ないため、下限を１．Ｏｗｔ％とする。

一方、その含有量が高い場合は、転炉出鋼時に成分調整
のためＭｎ合金鉄を多量に投入することを意味し、鋳込
温度が低下し、鋳込みが困難になるため、上限を２．５
　ｗｔ％とする。好ましくは、１．０〜２．Ｏｗｔ％で
ある。

（ｄｌ　Ｐ　：　　０．０１０　〜０．０８０　ｗｔ％
：Ｐ成分は、その含有により固溶強化し引張力を増す効
果を有するため、０．０１０　ｗｔ％以上必要であるが
、多すぎると粒界偏析により伸びの低下が起こり、低温
脆性の主原因にもなるため上限を０．０８０　ｗｔ％と
する。

また、Ｐの添加による成形性の低下はＭｎと同様、高強
度化の割に少ない。

ｔｅｌ　Ｓ　５０．０１５　ｗむ％： Ｓ成分は、Ｍｎと結合し、凝固時にＭｎＳなる延伸し易
い非金属介在物を形成する。これはプレス成形時に割れ
などの不具合発生の起点になり易い。

さらに鋼中のＴｉとＴｉＳを生成するためＴｉの添加量
が増し、コストの面で好ましくない。本発明では０．０
１５　ｗｔ％以下に制限する。

（ｆｌｓｏｌ、ＡＱ　（酸可溶へＱ）：０．０１０〜０
．１０ｗｔ％：ｓｏ１．八Ｑは脱酸元素として鋼中に添
加するが、０．１Ｏｕｔ％を超えると脱酸効果が飽和し
、Ａ　ｆｆｉ　、Ｏ。

などの介在物を生じ、それらが多くなり表面性状を劣化
させる。一方、０．０１０　ｗｔ％より少ないと脱酸効
果が減り、ＭｎＯ，ＳｉＯ□等の酸化物を生じさせ、タ
ンデイツシュノズル詰まりを発生させ、さらにＴｉｅ、
によりＴｉ添加歩留を悪化させる。

したがって、ｓｏｌ、へＱ含有量は０．０１０〜０．１
０ｗｔ％とすることが好ましい。

（ｇンＮ≦０．００５０何Ｌ％： Ｎは鋼中への不可避的に混入する不純物元素であるが、
ＴｉによりＴｉＮとして固定し、成形性を向上させてい
るが、このＮ含量が０．００５０ｗｔ％よりも多いとそ
の安定化に要するＴｉの添加量が増し、コスト面で好ま
しくない。したがって、その上限を０．００５０ｓｔ％
とする。

上記式はＴｉで固着するＮ、ＳとＴｉの各含有量を定め
るものである。

Ｔｉは鋼中のＮおよびＳをＴｉＮ、、ＴｉＳとして固着
させ、その成形性を改善するが、その含有量が少ないと
固溶Ｎ過多により成形性不良を起こし、一方、その含有
量が多いとＣまで固着してしまい、ＴｉＣを形成するこ
とにより成品での固溶Ｃ不足を起こし、耐低温脆性が悪
化する。

したがって、Ｔｉ含量は上記式を満たすことが好ましい
。

＋１１　Ｎｂ／Ｃ≧４かつＮｂ≦０．０８ｗｔ％：Ｎｂ
は鋼中に固溶すると安定な窒化物、炭化物を形成し、成
形性を改善するものである。特に本発明の場合、炭化物
形成によって成形性の改善を図る。上限を０．０８ｗｔ
％とするのは、これを越えて添加してもその効果が飽和
するからである。

また、Ｎｂ／Ｃの比であるが、その比が４．０未満では
、固溶Ｃ過多により成形性が悪化する。

そのため、Ｎｂ／Ｃの比の下限を４とする。

（ＪＩＢ　０．０００２〜０．０００８ｗｔ％：Ｂは鋼
中の粒界に優先偏析し、Ｐの低温脆性による劣化を防ぐ
ものであるが、その含有量が多すぎると硬度を高くし深
絞り性を低下させ成形性が劣化する。したがって、Ｂの
添加の上限は０．０００８ｗｔ％とする。一方、Ｐの粒
界偏析を防ぎ、低温脆性による劣化を防ぐのに有効な下
限を０．０００２ｗｔ％とする９本発明においてＢ添加
の範囲を０．０００２〜０．０００８ｗｔ％とするのが
好ましい。

次に、本発明の製造条件について詳しく説明する。

上記の成分組成を有する溶鋼を転炉吹錬に続いて転炉出
鋼時に成分調整を行い溶製する０次いで通常の連続鋳造
によりＣＣスラブを鋳造し、このスラブをそのまま冷却
なしに直送するか、あるいは直送したのち加熱するか、
あるいは一旦冷片として再加熱した後に熱間圧延する。

このスラブの加熱温度は、特に制限はないが、通常の熱
間圧延に必要な温度、すなわち１１００℃以上とするの
がよい、また、その仕上温度は、冷間圧延後の絞り性に
対する好ましくない集合組織を生じさせるので、Ａｒ３
点以上とするのが良い。

次に、巻取り温度は低すぎると平坦度不良が発生し、め
っき密着性、めっき付着量均一性がそれぞれ悪化するた
め、通常下限を４００℃とする。また、巻取り温度が高
すぎるとスケール発生量が増加し、酸洗時の脱スケール
能率が低下するので上限を６８０℃とする。好ましくは
、５００〜６６０℃である。

冷間圧延に際しては、通常の酸洗を行い、鋼板表面にス
ケール除去を実施後、冷間圧延する。そのときの冷間圧
延率は、高くすることにより絞り性の指標のｒ　（ラン
クフォード）値が向上する。

また、本発明ではＴｆ、　Ｎｂ、　Ｂを複合添加してい
るため、圧下率を５０％以上とすることにより再結晶温
度を下げるのが好ましい。

本発明における連続溶融亜鉛めっきはゼンジミャ方式等
のライン内の焼鈍炉を有する連続式溶融亜鉛めっきライ
ンによる方法により実施される。

この連続焼鈍時の保持温度と保持時間を、再結晶温度以
上で行い、粒成長させて所望のＴＳを得る。

さらにこのときにＮｂＣをＮｂとＣに溶解し、固溶Ｃを
生じさせる。このとき再結晶をもたらすため加熱保持温
度と保持時間を７３０℃以上１０秒以上とし、軟化しす
ぎて成分添加（Ｓｉ％Ｐ、Ｍｎ）による硬質化の効率が
悪化するのを防止するため、９００℃以下６０秒以下と
する。

また、この加熱保持後の冷却速度はｌｉｂ＋ｃ　−Ｎｂ
ＣによるＮｂＣの再析出を防止する。すなわち低ＹＰな
る成形性と固溶Ｃをわずかに残留せしめて低温脆性を防
止するためにド／ｓｅｃ以上とするのが好ましい。

冷却後の低温保持の温度（鋼中の固溶Ｃ景の制御のため
の温度）は４３０〜５００℃で２０〜１２０秒間保持す
る。この低温保持は必ずしも一定温度に保持する必要は
なく、必要に応じいわゆる傾斜冷却を行ってもよく、例
えば４３０〜５００℃の温度範囲を２０〜１２０秒間傾
斜冷却してもよい。すなわち、この低温保持の際にＮｂ
＋Ｃ→ＮｂＣ＋Ｃとする。すなわち、Ｃの固溶量をコン
トロールするのであり、保持温度が５００℃よりも高過
ぎるとむしろＮｂＣが析出し、鋼中の固溶Ｃが減少し、
低温脆性が劣化する。また、この保持温度が４３０℃よ
りも低すぎると固溶ｃｌが多すぎて、ＹＰ値が上昇し、
成形性が劣化する。

さらに加えて、この保持温度が低すぎると溶融亜鉛めっ
きを行うため溶融亜鉛浴に浸漬した時に・溶融亜鉛の温
度が低下し、めっき性状（密着性、均一性）が劣化する
。したがって、保持温度を４３０〜５００℃とすること
が好ましい、また、このときの保持時間は、２０〜１２
０秒間である。

熔融亜鉛めっきの終了後は、必要に応して合金化処理を
施してもよい。また、溶融亜鉛めっき単独または合金化
処理を施したちのいずれの場合も形状修正を目的とした
２、０％より低い調質圧延を施してもよい。

本発明によれば、以上のような製造条件を経て高張力溶
融亜鉛めっき鋼板が製造されるのであるが、まず、本発
明における組成上の特徴は、連続鋳造による極低Ｃ鋼に
Ｔｉ＋Ｎｂを添加することにより、先ず、ＴｉによりＮ
およびＳを固着し、ＮｂによりＣを固着する。

これにより、転位を固着する侵入元素（Ｃ’＋Ｎ）が減
少するため、ＩＦｔＩｉ４（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ
　Ｆｒｅｅ）　ｔ！４となり、低ｙｐ、高７値　、εＩ
！値のすぐれた成形性を得ることができる。

このようにして、成形性の改善を図るとともに、今度は
、高張力化を実現するためにＭｎ、　Ｐ、　Ｓｉを積極
的に添加する。一方、ＩＰ！Ｉｉ４は低’ＩＡ脆性に劣
る傾向にあり、Ｐを添加すると粒界を詭化し、その傾向
を助長する。そのため、本発明にあっては、Ｂを添加し
てＰによる脆化傾向を抑制するとともに前述の高温焼鈍
と冷却速度および低温保持条件により適度の固溶ｃｌを
制御することを図ったものである。

添付図面は本発明におけるヒートサイクルを示す線図で
ある。すでに述べたように、本発明によれば、亜鉛めっ
きに先立って７３０〜９００℃の温度範囲において１０
〜６０秒間保持して連Ｖｔ焼鈍を行い、ＮｂＣの溶解を
図り、次いで一次冷却として、例えば１℃／ｓｅｃ以上
の冷却速度で４３０〜５００℃の温度範囲にまで冷却す
るとともに、その温度範囲に２０〜１２０秒間低温保持
して固溶Ｃの制御を行う、この場合、その温度範囲を傾
斜冷却してもよい。なお、この点、従来は、上述の一次
冷却後、直ちに後述の溶融亜鉛めっきを行っていた。

本発明の場合、このようにして低温保持により固溶Ｃ量
を調整してから、例えば４６０℃の温度で連続溶融亜鉛
めっきを行う、このとき上記保持温度が４６０℃より高
い場合、めっきに際して二次冷却が行われる。溶融亜鉛
めっき後は、所望により例えば５３０℃まで昇温しで合
金化処理を行う。

かくして、本発明によれば、低温脆性を改善した高張力
溶融亜鉛めっき鋼板が製造される。

次に、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。

実施例 第１表は、本発明に係る化学組成の鋼種Ａ−Ｅおよび本
発明と比較する化学組成の鋼種Ｆ−１の成分組成を示す
ものである。

第１表に示した化学成分組成の鋼を転炉により成分調整
して溶製し、連続鋳造によりスラブとした。

同表中のＡ鋼〜Ｅ鋼が本発明例によるものであり、Ｆ鋼
〜■鋼が比較例によるものである。

次いで、これらのスラブを下記の製造条件に従い、熱間
圧延、冷間圧延そしてゼンジミャ方式連続熔融亜鉛　メ
ツキライン使用して溶融亜鉛めっきを行い、溶融亜鉛め
っき鋼板を製造した。

吉　　ｒ融亜鬼めっき鋼　の−１゛ゝ １、熱間圧延　１）スラブ加熱温度１１００〜１２５０
℃２）仕上温度　　　８６０〜９６０℃ ２、冷間圧延　　圧延率　　５０〜９０％第２表に具体
的熱間圧延巻き取り条件、めっき予備処理条件とともに
成品性能をまとめて示す。

なお、そのような製造条件により第１表の化学組成をも
って製造された溶融亜鉛めっき鋼板の（ＹＰ）値、（Ｔ
Ｓ）値、（Ｅ　ｆｉ　）値、（下）値、低温脆性の遷移
温度、めっき密着性の各性能を第２表にまとめて示すが
、ここに言う、遷移温度は絞り比−１゜６の円筒絞り後
、衝撃破壊させ、その破断面力ｌ電性になる温度である
。つまり、低温脆性を表わす指標である。

めっき密着性は鋼板面に施しためつき層の剥離の有無を
調べる下記のめっき密着性試験による方法を用いた。め
っき密着性試験については、金属材料曲げ試験（ＪＩＳ
　Ｚ２２４８）　Ｉ　Ｔ折り曲げ、曲げ内面にテープを
はり、テープをｆｆ１ｌｌ　離し、そのテープに付着す
るめっき層の有無および剥離面の状態を第２表から、本
発明例のｗ４Ａ−Ｅは、比較例の鋼Ｆ−Ｉに比べて、成
形性の影響因子である低ｙｐ。

高Ｔｓ、　　Ｅｊ！、Ｆ値と低温脆性を表わす遷移温度
、およびめっき密着性を全体的に評価するとその機械的
性能が優れていることがわかる。

それを比較＄１２１Ｆ−１の試験結果に基づいて説明す
ると比較ｆｉＦでは、化学組成分ＣとＢが本発明で限定
する化学組成よりも含有量が高いため、ＹＰ値が高くな
り、そのため、７値が低くなった。比較鋼Ｇでは、本発
明よりもＳｉとＰ含量が高（、Ｍｎ含量が逆に低いため
、〒値が低くなり、そのため亜鉛めっき密着性が悪い、
比較鋼■（では、Ｂの添加を行っていないため、遷移温
度が高くなり、そのため低温脆性が悪い。

以上の３種鋼は、本発明の製造条件と同しであるが、次
の比較鋼■では、本発明で限定する化学組成分と変わら
ないが、めっき予備処理条件が本発明方法と異なり焼鈍
後の低温保持を行っていないため、遷移温度が高くなり
、そのため低温脆性が悪い。

このように、本発明により製造された鋼Ａ〜Ｅは総合的
に前記諸性能を判断すると比較ｉ！１４Ｆ−Ｉに比べ成
品性能が優れるものであることがわかる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、鋼中の化学組成として
Ｍｎ、　Ｐ、　Ｔｉ、　Ｎｂを複合添加することにより
、高ＴＳ値、低ＹＰ値、高７値を有するプレス成形加工
性の優れた超深絞り性をもつ高張力が得られ、さらに、
鋼中の化学組成としてＢを添加させるとともに、Ｔｉ、
　Ｎｂ５Ｃとめっき連続炉による特殊ヒートサイクル処
理を行うことにより、遷移温度が一４０℃以下となり低
温脆性が抑制され従来の亜鉛めっき鋼板がもつ低温脆性
を改善する画期的な製造方法を実現するものである。そ
して、この製造方法により成形性の優れた超深絞り性で
高張力溶融亜鉛めっき鋼板を得すことができる。

したがって、最近自動車の車重軽減のための薄肉化およ
び難成形部品への高張力材の利用の傾向が高まっている
ことから考えて、本発明の意義を大きいものといえる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明におけるヒートサイクルを示す線図
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．０００５〜０．００５０％、ｓｉ≦０．６０％
   、Ｍｎ：１．０〜２．５％Ｐ：０．０１０〜０．０８０
   ％、Ｓ≦０．０１５％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１０．１
   ００％、Ｎ≦０．００５０％、Ｂ：０．０００２〜０．
   ０００８％を含有するとともに、 ＮｂがＮｂ／Ｃ≧４、かつＮｂ≦０．０８％であり、更
   に、Ｔｉに対するＮの含有比率およびＮとＳとの総和の
   含有比率が、 ▲数式、化学式、表等があります▼ の条件を満たす範囲内でＴｉを含有し、 残部がＦｅおよび付随不純物である組成の溶鋼を連続鋳
   造し、得られた連続鋳造スラブを熱間および冷間圧延し
   た後、連続式溶融亜鉛めっきラインで７３０〜９００℃
   の温度で連続焼鈍し、４３０〜５００℃の保持温度で２
   ０〜１２０秒間低温保持した後に、溶融亜鉛めっきを施
   した、成形性の優れた超深絞り性をもち、かつ、耐低温
   詭性を有する高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
2. （２）連続焼鈍後、１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で前記
   の４３０〜５００℃の保持温度に冷却する、特許請求の
   範囲第１項記載の方法、
3. （３）熱間圧延後４００〜６８０℃で巻き取りを行う、
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。