WO2023191020A1 - 亜鉛めっき鋼板、部材及びそれらの製造方法 - Google Patents

亜鉛めっき鋼板、部材及びそれらの製造方法 Download PDF

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WO2023191020A1
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less
steel sheet
galvanized
layer
galvanized steel
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聖太郎 寺嶋
達也 中垣内
由康 川崎
大洋 浅川
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Jfeスチール株式会社
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    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C18/00Alloys based on zinc
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06Zinc or cadmium or alloys based thereon

Definitions

  • the present invention relates to a high-strength galvanized steel sheet with excellent workability, members made from the high-strength galvanized steel sheet, and methods for manufacturing them.
  • the galvanized steel sheet of the present invention can be suitably used mainly as a steel sheet for automobiles.
  • Hydrogen embrittlement of high-strength steel sheets may be caused not only by hydrogen that enters from the outside due to corrosion during use, but also by hydrogen that enters during the manufacturing process.
  • the general method is to continuously perform a series of steps from annealing to hot-dip galvanizing in a hydrogen-containing atmosphere for the purpose of reducing and suppressing oxidation of the steel sheet. Therefore, a galvanized layer is formed in a state where hydrogen that has penetrated into the steel from the atmosphere remains.
  • Hydrogen diffusion in galvanizing is very slow and acts as a barrier to the release of diffusible hydrogen in steel to the outside, so diffusible hydrogen may remain and hydrogen embrittlement may occur during processing, which may promote cracking.
  • diffusible hydrogen may remain and hydrogen embrittlement may occur during processing, which may promote cracking.
  • Patent Document 1 discloses a high-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent bendability and a method for manufacturing the same.
  • Patent Document 2 discloses a high strength steel plate with a TS of 900 MPa or more that has excellent ductility and delayed fracture resistance, a method for manufacturing a high strength cold rolled steel sheet, and a method for manufacturing a high strength galvanized steel sheet.
  • Patent Document 1 describes improvement in bendability by making martensite grains finer, it does not disclose a method for improving hydrogen embrittlement resistance.
  • Patent Document 2 describes the coexistence of ductility and hydrogen embrittlement resistance, what it deals with is hydrogen embrittlement resistance after processing, and the hydrogen embrittlement resistance caused by hydrogen penetrating into the steel during manufacturing. There is no mention of improvements. It is thought that a large amount of hydrogen remains in the steel from the manufacturing methods disclosed in these patent documents, and for example, hydrogen during the processing process may cause deterioration of bendability, stretch flangeability, or cracking in the nugget of spot welds. There is a risk of embrittlement.
  • the present invention was made in view of the above circumstances, and has a high yield ratio (YR), excellent bendability and stretch flangeability, and excellent hydrogen embrittlement resistance, and has a tensile strength (
  • the present invention provides galvanized steel sheets and members whose TS) is 780 MPa or more and less than 1180 MPa, and methods for manufacturing them.
  • a high yield ratio is defined by JIS Z2241 (2011), which requires that a JIS No. 5 tensile test piece (JIS Z2201) is taken in the direction perpendicular to the rolling direction, and the strain rate is 10 -3 /s. It means that YR is 0.60 or more when a tensile test is conducted according to .
  • Tensile strength is determined by a tensile test in accordance with the regulations of JIS Z2241 (2011), in which a JIS No. 5 tensile test piece (JIS Z2201) is taken in the direction perpendicular to the rolling direction, and the strain rate is 10 -3 /s. Refers to the tensile strength obtained by
  • Excellent bendability means that a strip-shaped test piece of 35 mm x 100 mm is taken from a galvanized steel sheet so that the bending test axis is parallel to the rolling direction, the stroke speed is 50 mm/s, the indentation load is 10 tons, and the test piece is pressed.
  • a 90 degree V-bending test was performed at various bending radii, and the ridgeline at the bending apex of the test piece was observed with a 10x magnifying glass, and no cracks with a length of 0.5 mm or more were observed.
  • R/t which is the value obtained by dividing the minimum bending radius R (mm) by the plate thickness (mm), is calculated and refers to satisfying either (A) or (B) below.
  • Excellent stretch flangeability means that a 100 mm x 100 mm test piece is taken from a galvanized steel sheet, a hole with a diameter of 10 mm is formed in the center of the test piece by punching with a clearance of 12.5%, and then Using a 75 mm die, apply a wrinkle pressing force of 9 tons (88.26 kN) around the hole, expand the hole by pushing a conical punch with a 60° apex angle into the hole, and measure the diameter of the hole when a crack occurs.
  • the critical hole expansion rate ⁇ (%) calculated from the following formula (1) is 35% or more.
  • ⁇ (%) ⁇ (D f - D 0 )/D 0 ⁇ 100...Formula (1)
  • D f Diameter of hole at the time of crack occurrence (mm)
  • D 0 Hole diameter before hole expansion (mm)
  • Excellent hydrogen embrittlement resistance means that spot welding is performed by the following method, and the resulting nugget has a crack of 100 ⁇ m or less.
  • Spacers with a thickness of 2 mm are sandwiched between both ends of a 30 mm x 100 mm test piece taken from a galvanized steel plate, and the center between the spacers is joined by spot welding to produce a welded test piece.
  • an inverter DC resistance spot welding machine is used, and a dome-shaped electrode made of chrome copper with a tip diameter of 6 mm is used.
  • the pressurizing force is 380 kgf
  • the current application time is 16 cycles/50 Hz
  • the holding time is 5 cycles/50 Hz.
  • the welding current value is adjusted to form a nugget diameter according to the plate thickness.
  • the nugget diameter shall satisfy the following formula (2). 3.0 ⁇ t 1/2 ⁇ nugget diameter ⁇ 3.5 ⁇ t 1/2 ...Equation (2) In formula (2), t: plate thickness (mm). (4) After 24 hours of spot welding, cut off the spacer portion and observe the cross section of the nugget.
  • the present inventors have made extensive studies to solve the above problems. As a result, in addition to optimizing the steel sheet structure, it is possible to reduce diffusible hydrogen in the steel by appropriately controlling the precipitation form of carbides in the steel and using them as hydrogen trap sites, thereby achieving a high yield ratio. We have discovered that it is possible to obtain a high-strength galvanized steel sheet that has excellent bendability and a low risk of cracking in the nuggets of spot welds.
  • a galvanized steel sheet comprising a base steel sheet and a galvanized layer formed on the base steel sheet,
  • the base steel plate is In area ratio, Ferrite: less than 65%, Total of martensite and bainite: 25% or more, Retained austenite: has a steel structure of 3% or more and 10% or less,
  • 70% or more of the total martensite in the steel structure in the plate thickness of 1/8 to 3/8 of the base steel plate is tempered martensite having carbides with an average grain size of 50 nm or more and 200 nm or less
  • the tensile strength is 780 MPa or more and less than 1180 MPa
  • the yield ratio is 0.60 or more
  • a galvanized steel sheet wherein the cumulative amount of hydrogen released when the base steel sheet is heated from room temperature to 200° C.
  • the steel composition of the base steel sheet is in mass%, C: 0.080% or more and 0.300% or less, Si: 0.20% or more and 2.00% or less, Mn: 1.00% or more and 4.00% or less, P: 0.10% or less, S: 0.0200% or less, Al: 0.003% or more and 0.100% or less, N: Contains 0.0100% or less,
  • the steel component further comprises, in mass%, B: 0.0100% or less, Ti: 0.200% or less, Nb: 0.200% or less, Sb: 0.200% or less, Sn: 0.200% or less, V: 0.100% or less, Cu: 2.00% or less, Cr: 2.00% or less, Ni: 2.00% or less, Mo: 1.00% or less, Ta: 0.100% or less, W: 0.500% or less, Zr: 0.020% or less, Ca: 0.0200% or less, Mg: 0.0200% or less, Zn: 0.020% or less, Co: 0.020% or less, Ce: 0.0200% or less, Se: 0.0200% or less, Te: 0.0200% or less, Ge: 0.0200% or less, As: 0.0200% or less, Sr: 0.0200% or less, Cs: 0.0200% or less, Hf: 0.0200% or less, Pb: 0.0200% or less, The galvanized steel sheet according to [2] above, containing
  • the base steel plate has a Vickers hardness of 85% of the Vickers hardness at 1/4 of the plate thickness when the surface layer is 200 ⁇ m or less in the thickness direction from the base steel plate surface.
  • the galvanized steel sheet according to any one of [1] to [3] above, which has a soft surface layer as follows. [5] 300 points or more in an area of 50 ⁇ m x 50 ⁇ m on the plate surface at 1/4 position and 1/2 depth in the plate thickness direction of the surface soft layer from the surface of the base steel plate, respectively.
  • the standard deviation ⁇ of the nano-hardness of the plate surface at a position 1/4 of the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface is 1.8 GPa or less
  • the galvanized steel sheet according to the above [4] wherein the standard deviation ⁇ of the nano-hardness of the sheet surface at a position 1/2 the depth in the sheet thickness direction of the surface soft layer from the surface of the base steel sheet is 2.2 GPa or less.
  • a slab having the steel composition described in [2] or [3] above is heated to a temperature range of 1100 to 1350 °C, hot rolled at a finish rolling finish temperature of 800 to 950 °C, and coiled at a temperature of 800 to 950 °C. :
  • a soaking step in which the steel plate after the reduction step is held at 750° C.
  • a first cooling step of cooling the steel plate after the soaking step A galvanizing step of forming a galvanized layer on the surface of the steel sheet after the first cooling step; The average cooling rate of the steel sheet after the galvanizing process from the temperature range of 350 to 450 °C until reaching (Ms point -100 °C): 20 °C / s or less, and 5 seconds or more in the temperature range of 100 to 350 °C a second cooling step of retaining and cooling to a cooling stop temperature of 100 to 300°C; a reheating step of holding the steel plate after the second cooling step in a temperature range of not less than the cooling stop temperature and not more than 450° C.
  • a method for producing galvanized steel sheets including: [11] The method for producing a galvanized steel sheet according to [10], wherein after the galvanizing step, the galvanized layer is formed on the surface of the steel sheet, and then alloying treatment is further performed. [12] The method for producing a galvanized steel sheet according to [10] or [11] above, comprising a cold rolling step of cold rolling at a rolling reduction of 20% or more after the hot rolling step and before the reduction step. . [13] In the first cooling step, the steel plate after the soaking step is average cooled from 600 to 900°C in an atmosphere with a hydrogen concentration of 0.5% by volume or more and 30% by volume or less and a dew point of 0°C or less.
  • the average cooling rate from the temperature range of 350 to 450 °C to (Ms point -100 °C) is 10 °C/s or less, and the temperature range of 100 to 350 °C is 10 seconds.
  • [15] The method for producing a galvanized steel sheet according to any one of [10] to [14], wherein the soaking atmosphere in the soaking step is an atmosphere having a dew point of ⁇ 30° C. or higher.
  • the above-mentioned [10] includes an oxidation step of heating the steel sheet after the hot rolling step and before the reduction step to 600° C.
  • a method for producing a member comprising the step of subjecting the galvanized steel sheet according to any one of [1] to [8] to at least one of forming and bonding to produce a member.
  • the galvanized steel sheet provided by the present invention has a tensile strength of 780 MPa or more and less than 1180 MPa, a yield ratio of 0.60 or more, and excellent bendability, stretch flangeability, and hydrogen embrittlement resistance. Further, the member provided by the present invention has a tensile strength of 780 MPa or more and less than 1180 MPa, a yield ratio of 0.60 or more, and excellent bendability, stretch flangeability, and hydrogen embrittlement resistance.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining (a) primary bending and (b) secondary bending in the U-bending + close bending test and the V-bending + orthogonal VDA bending test of the example.
  • Figure 2 shows (a) a front view, (b) a perspective view, and (c) an axial crush test of a test member made by spot welding a hat-shaped member and a steel plate, manufactured for the axial crush test of the example. It is a schematic diagram for explaining.
  • the galvanized steel sheet of the present invention is a galvanized steel sheet having a base steel sheet and a galvanized layer formed on the base steel sheet, wherein the base steel sheet has an area ratio of less than 65% ferrite. , has a steel structure in which the total of martensite and bainite is 25% or more, and retained austenite is 3% to 10%, and the steel structure has an area ratio of 1/8 to 3/8 of the thickness of the base steel sheet.
  • 70% or more of the total martensite in the inside is tempered martensite having carbides with an average grain size of 50 nm or more and 200 nm or less, a tensile strength of 780 MPa or more and less than 1180 MPa, a yield ratio of 0.60 or more, and galvanized. It is characterized in that the integrated value of the amount of hydrogen released when the base steel sheet from which the layers have been peeled is heated from room temperature to 200° C. is 0.45 mass ppm or less.
  • the area ratio of each structure in the base steel sheet of the present invention refers to the area ratio of each constituent phase to the total area observed.
  • the area ratio of each structure can be determined from the image data obtained by polishing a steel plate cross section parallel to the rolling direction, corroding it with nital solution, and photographing it with a SEM (scanning electron microscope) at a magnification of 1500x. Can be done.
  • the measurement area is a region of 1/8 of the plate thickness from the surface and a region of 1/8 to 3/8 of the plate thickness.
  • ferrite is black
  • bainite is black containing island-shaped retained austenite or gray containing aligned carbides
  • tempered martensite is light gray containing fine carbides with random orientation
  • retained austenite is distinguished as white. can.
  • the area ratio of retained austenite is determined individually by measuring the X-ray diffraction intensity, and the area ratio of as-quenched martensite is determined by subtracting it from the area ratio of the above-mentioned white part.
  • the area ratio of retained austenite is the (200), (220), (311) of FCC iron relative to the integrated X-ray diffraction intensity of (200), (211), and (220) planes of BCC iron in the 1/4 plate thickness plane. It is determined from the ratio of the surface X-ray diffraction integrated intensity.
  • the retained austenite is calculated as a volume fraction by the above measurement, but assuming that the retained austenite is three-dimensionally homogeneous, the volume fraction of the retained austenite is taken as the area fraction of the retained austenite.
  • the martensite defined in the present invention includes both as-quenched martensite and tempered martensite, and may be composed of as-quenched martensite and tempered martensite.
  • the area percentage of ferrite is less than 65%, preferably less than 60%.
  • the lower limit is not particularly limited and may be 0%, but from the viewpoint of the balance between tensile strength and ductility, the area ratio of ferrite is preferably 5% or more, more preferably 10% or more.
  • Martensite is a hard structure that is generated from austenite at a low temperature below the martensite transformation start point (Ms point).
  • Martensite in the present invention includes not only as-quenched martensite (as-quenched martensite) but also tempered martensite obtained by tempering generated martensite at a predetermined temperature.
  • Bainite is generated from austenite at a relatively low temperature above the Ms point, and is a hard structure in which fine carbides are dispersed in needle-like or plate-like ferrite.
  • Martensite and bainite are structures responsible for the strength of the steel sheet of the present invention, and if the total area ratio is less than 25%, a TS of 780 MPa or more may not be obtained. Therefore, the total area ratio of martensite and bainite is 25% or more, preferably 30% or more. Note that only one of martensite and bainite may be within the above range. Although the upper limit is not particularly limited, the total area ratio of martensite (including tempered martensite) and bainite is preferably 85% or less, and 80% or less, from the viewpoint of better controlling the balance between TS and ductility. It is more preferable that
  • Area ratio of retained austenite 3% or more and 10% or less If retained austenite is contained in an excessively large amount, it undergoes deformation-induced transformation into hard martensite during bending or punching, which promotes the occurrence of cracks. There is a risk of deteriorating the properties and hole expandability. This effect becomes significant when retained austenite exceeds 10%. Therefore, the area ratio of retained austenite is 10% or less.
  • the area ratio of retained austenite is preferably 9% or less, more preferably 8% or less. On the other hand, if the retained austenite is less than 3%, sufficient ductility cannot be obtained. Therefore, the retained austenite is 3% or more.
  • the area ratio of retained austenite is preferably 4% or more, more preferably 5% or more.
  • the remaining structure may contain other structures at an area ratio of 5% or less.
  • Other organizations include perlite and the like.
  • 70% or more of the total martensite in the steel structure in the thickness 1/8 to 3/8 of the base steel plate tempered martensite having carbides with an average grain size of 50 nm or more and 200 nm or less.
  • the area ratio of tempered martensite having carbides of a predetermined size is 70% or more of all martensite contained in the structure in the thickness of the base steel plate from 1/8 to 3/8. , preferably 80% or more, and may be 100%.
  • This effect can be obtained by setting the carbide size to an average particle size of 50 nm or more and 200 nm or less.
  • the volume fraction of precipitates is constant, the smaller the particle size of the precipitates, the more advantageous it is to precipitation strengthening.
  • the average particle size of the carbide is 200 nm or less.
  • the average grain size of carbides is less than 50 nm, the volume fraction of carbides decreases, and the effects of precipitation strengthening and hydrogen trapping necessary for the present invention may not be sufficiently obtained.
  • the tempered martensite having carbides with an average grain size of 50 nm or more and 200 nm or less in the thickness of the base steel plate from 1/8 to 3/8 accounts for 70% or more of the total martensite.
  • the average particle size is the average value of the major axis length and minor axis length when approximated to an ellipse.
  • the average particle size can be measured by the method shown in Examples, for example.
  • the cumulative value of the amount of hydrogen released when the base steel sheet from which the coating layer has been peeled is heated from room temperature to 200°C: 0.45 mass ppm or less
  • the galvanized steel sheet of the present invention has the carbides in martensite within the above-mentioned range. By controlling the steel so as to effectively trap hydrogen that has entered the steel during the manufacturing process, diffusible hydrogen is reduced, and the steel has excellent bendability, stretch flangeability, and hydrogen embrittlement resistance.
  • a base steel sheet from which a plating layer (a galvanized layer and, if a metal plating layer described below is formed, also includes a metal plating layer) has been peeled off, is heated from room temperature (15 to 35 degrees Celsius) to 200 degrees Celsius.
  • the integrated value of the amount of hydrogen released when the temperature is raised to 200° C./h is defined as the amount of diffusible hydrogen in the steel. If the amount of diffusible hydrogen exceeds 0.45 mass ppm, excellent bendability, stretch flangeability, and hydrogen embrittlement resistance may not be obtained. Therefore, the amount of diffusible hydrogen is 0.45 mass ppm or less, preferably 0.40 mass ppm or less.
  • the lower limit is not particularly limited, but since it is preferable that the amount of diffusible hydrogen is as small as possible, it may be set to 0 mass ppm.
  • the galvanized steel sheet of the present invention aims to reduce diffusible hydrogen by effectively trapping hydrogen that has entered the steel during the manufacturing process by controlling the carbides in martensite within the above-mentioned range. . Hydrogen trapped in carbides is less likely to be desorbed from the steel than diffusible hydrogen, and is not released when heated up to 200°C, but is released when heated to 350°C or higher.
  • the above-mentioned method for quantifying hydrogen in steel involves taking a test piece for hydrogen analysis of approximately 5 x 30 mm from a galvanized steel sheet, and using a precision grinder to measure the surface zinc plating layer (if a metal plating layer is formed). (including the metal plating layer), immediately placed in a quartz tube whose atmosphere was replaced with Ar gas, heated to 600 °C at a temperature increase rate of 200 °C/h, and recorded with a gas chromatograph. Measure the amount of released hydrogen.
  • the integrated value of the amount of hydrogen released in the temperature range from room temperature to 200°C is defined as the "diffusible hydrogen amount", and the integrated value of the amount of hydrogen released in the temperature range of 350°C to 600°C as the "trapped hydrogen amount”. Ask for each.
  • the amount of hydrogen after the production of the steel sheet is completed it is preferable to measure the amount of hydrogen after the production of the steel sheet is completed. That is, it is preferable to measure the amount of diffusible hydrogen after the production of the steel sheet is completed. Further, it is preferable that the amount of trapped hydrogen is measured after the production of the steel plate is completed. Further, it is further preferred that the measurement of the amount of diffusible hydrogen and the measurement of the amount of trapped hydrogen be carried out within 72 hours after the steel plate first reaches room temperature (40°C or less) after the reheating process specified in the present invention. preferable.
  • the galvanized steel sheet of the present invention has a galvanized layer on a base steel sheet, and the galvanized layer may be an alloyed galvanized layer, a hot-dip galvanized layer, or an alloyed hot-dip galvanized layer. There may be.
  • the galvanized steel sheet of the present invention has a galvanized layer (metal plating layer (first This galvanized layer may be provided only on one surface of the base steel sheet, or may be provided on both surfaces of the base steel sheet. That is, the galvanized steel sheet of the present invention has a base steel plate, a second plating layer (a galvanized layer, an aluminum plating layer, etc.) is formed on the base steel plate, and also has a base steel plate, and A metal plating layer (a first plating layer (excluding the second plating layer of the galvanized layer)) and a second plating layer (a zinc plating layer, an aluminum plating layer, etc.) may be formed in this order on the base steel sheet.
  • a metal plating layer a first plating layer (excluding the second plating layer of the galvanized layer)
  • a second plating layer a zinc plating layer, an aluminum plating layer, etc.
  • the galvanized layer here refers to a plating layer whose main component is Zn (Zn content is 50.0% or more), and includes, for example, a galvanized layer such as a hot-dip galvanized layer or an alloyed hot-dip galvanized layer. Examples include alloyed galvanized layers such as.
  • the hot-dip galvanized layer is preferably composed of, for example, Zn, 20.0% by mass or less of Fe, and 0.001% by mass or more and 1.0% by mass or less of Al. .
  • the hot-dip galvanized layer may optionally include one selected from the group consisting of Pb, Sb, Si, Sn, Mg, Mn, Ni, Cr, Co, Ca, Cu, Li, Ti, Be, Bi, and REM.
  • the total content of a species or two or more elements may be 0.0% by mass or more and 3.5% by mass or less.
  • the Fe content of the hot-dip galvanized layer is more preferably less than 7.0% by mass. Note that the remainder other than the above elements are unavoidable impurities.
  • the alloyed hot-dip galvanized layer (alloyed galvanized layer) is preferably composed of, for example, 20% by mass or less of Fe and 0.001% by mass or more and 1.0% by mass or less of Al. Additionally, the alloyed hot-dip galvanized layer may optionally be selected from the group consisting of Pb, Sb, Si, Sn, Mg, Mn, Ni, Cr, Co, Ca, Cu, Li, Ti, Be, Bi, and REM. One or more types of elements may be contained in a total amount of 0.0% by mass or more and 3.5% by mass or less.
  • the Fe content of the alloyed hot-dip galvanized layer is more preferably 7.0% by mass or more, and still more preferably 8.0% by mass or more. Further, the Fe content of the alloyed hot-dip galvanized layer is more preferably 15.0% by mass or less, still more preferably 13.0% by mass or less. Note that the remainder other than the above elements are unavoidable impurities.
  • the amount of plating deposited on one side of the galvanized layer is not particularly limited, but is preferably 20 g/m 2 or more. Further, the amount of plating deposited on one side of the galvanized layer is preferably 80 g/m 2 or less.
  • the plating adhesion amount of the galvanized layer is measured as follows. That is, a treatment solution is prepared by adding 0.6 g of a corrosion inhibitor for Fe (Ivit 700BK (registered trademark) manufactured by Asahi Chemical Co., Ltd.) to 1 L of a 10% by mass hydrochloric acid aqueous solution. Next, a steel plate serving as a test material is immersed in the treatment liquid to dissolve the galvanized layer. Then, by measuring the amount of mass loss of the test material before and after melting, and dividing that value by the surface area of the base steel sheet (the surface area of the part covered with plating), the amount of plating coating (g/m 2 ) is calculated.
  • a corrosion inhibitor for Fe Ivit 700BK (registered trademark) manufactured by Asahi Chemical Co., Ltd.
  • C 0.080% or more and 0.300% or less C improves hardenability and makes it easier to obtain martensite and bainite. Moreover, by precipitating in the structure as fine carbides, hydrogen in the steel can be trapped, the amount of diffusible hydrogen is reduced, and the hydrogen embrittlement resistance is improved. If the C content is less than 0.080%, it is not possible to achieve both the required strength and bendability. Therefore, the C content is preferably 0.080% or more, more preferably 0.100% or more. On the other hand, when the C content exceeds 0.300%, the hydrogen trapping effect by fine carbides is saturated, and the strength of martensite becomes excessively high, which may impair ductility. Therefore, the C content is preferably 0.300% or less, more preferably 0.250% or less.
  • Si 0.20% or more and 2.00% or less
  • Si is an element that is effective in strengthening ferrite, which has excellent ductility, and also promotes the formation of retained austenite by suppressing the formation of coarse carbides when the steel plate is held at a relatively low temperature after annealing, increasing the strength. This contributes to improving the balance between steel and ductility. This effect cannot be sufficiently obtained when the Si content is less than 0.20%. Therefore, the Si content is 0.20% or more, preferably 0.30% or more. On the other hand, if the Si content exceeds 2.00%, the carbide generation effect becomes excessive, making it impossible to obtain the fine carbides in martensite required for the present invention, and as a result, diffusible hydrogen in the steel increases. It may not be possible to obtain the desired yield ratio or hydrogen embrittlement resistance of the invention. Therefore, the Si content is preferably 2.00% or less, more preferably 1.50% or less.
  • Mn 1.00% or more and 4.00% or less Mn improves the hardenability of steel, making it easier to obtain martensite and bainite.
  • the Mn content is preferably 1.00% or more, more preferably 1.50% or more.
  • the Mn content is preferably 4.00% or less, more preferably 3.50% or less.
  • the P content is preferably 0.10% or less, more preferably 0.05% or less.
  • the P content is preferably 0.03% or less, more preferably 0.02% or less.
  • the lower limit is not particularly limited, since P is an element effective in increasing the strength of steel sheets through solid solution strengthening, in order to obtain such an effect, it is preferable that the P content is 0.001% or more. .
  • the P content may be 0.002% or more, or 0.005% or more.
  • the S content is preferably 0.0200% or less, more preferably 0.0100% or less.
  • the S content may be set to 0.0001% or more due to production technology constraints.
  • the S content may be 0.0002% or more, or 0.0004% or more.
  • Al 0.003% or more and 0.100% or less
  • Al also contributes to solid solution strengthening of steel. These effects may not be obtained if the Al content is less than 0.003%. Therefore, the Al content is preferably 0.003% or more.
  • the Al content is preferably 0.005% or more, and preferably 0.007% or more.
  • the Al content is preferably 0.100% or less, more preferably 0.050% or less.
  • N 0.0100% or less N forms coarse nitrides and becomes a starting point for void generation, which may reduce bendability.
  • the N content is preferably 0.0100% or less, more preferably 0.0060% or less.
  • the N content may be set to 0.0005% or more due to production technology constraints.
  • the remainder other than the above consists of Fe and unavoidable impurities. It is preferable that the steel sheet of the present invention has a composition containing the above-mentioned components, with the remainder consisting of Fe and inevitable impurities.
  • the component composition may further optionally contain a predetermined amount of at least one selected from the following element groups. When the following arbitrary elements are included in amounts less than the preferable lower limit, the arbitrary elements can be included as unavoidable impurities.
  • B 0.0100% or less B is an effective element for improving the hardenability of steel.
  • the amount of B is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0003% or more.
  • the B content is preferably 0.0005% or more, and preferably 0.0007% or more.
  • the B content is preferably 0.0100% or less, more preferably 0.0050% or less, and 0.0030% or less. It is even more preferable.
  • Ti 0.200% or less Ti precipitates fine carbides and contributes to increased strength and hydrogen trapping effect.
  • the lower limit of Ti is not particularly limited, but in order to obtain these effects, it is preferably 0.001% or more, more preferably 0.005% or more, and preferably 0.010% or more. More preferred.
  • the Ti content is preferably 0.200% or less, more preferably 0.100% or less, and even more preferably 0.060% or less.
  • Nb 0.200% or less Nb precipitates fine carbides and contributes to increased strength and hydrogen trapping effect.
  • the lower limit of Nb is not particularly limited, but in order to obtain these effects, it is preferably 0.001% or more, more preferably 0.005% or more, and preferably 0.010% or more. More preferred.
  • the Nb content is preferably 0.200% or less, more preferably 0.100% or less, and even more preferably 0.060% or less.
  • Sb 0.200% or less
  • Sb is an element effective in suppressing excessive decarburization of the steel plate surface and preventing a decrease in the amount of martensite produced.
  • the Sb content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more, and even more preferably 0.005% or more.
  • the Sb content is preferably 0.200% or less.
  • the Sb content is more preferably 0.060% or less, and even more preferably 0.020% or less.
  • Sn 0.200% or less
  • Sn is an effective element for suppressing decarburization, denitrification, etc., and suppressing a decrease in strength of steel.
  • the Sn content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more, and even more preferably 0.005% or more.
  • the Sn content is preferably 0.200% or less.
  • the Sn content is more preferably 0.060% or less, and even more preferably 0.020% or less.
  • V 0.100% or less V precipitates fine carbides and contributes to increased strength and hydrogen trapping effect.
  • the lower limit of V is not particularly limited, but in order to obtain these effects, it is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more, and preferably 0.005% or more. More preferred.
  • the V content is preferably 0.007% or more, and preferably 0.009% or more.
  • carbides may become coarse and cause deterioration in bendability. Therefore, when containing V, the V content is preferably 0.100% or less, more preferably 0.080% or less, and even more preferably 0.060% or less.
  • Cu 2.00% or less
  • Cu is an element that increases hardenability and is an effective element for keeping the area ratio of the hard phase within a more suitable range.
  • the Cu content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.010% or more, and even more preferably 0.020% or more.
  • the Cu content is preferably 0.040% or more, and preferably 0.060% or more.
  • the Cu content is preferably 2.00% or less, more preferably 1.00% or less, and 0.50% or less. is even more preferable.
  • the Cr content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more, and even more preferably 0.005% or more.
  • the Cr content is preferably 0.007% or more, and preferably 0.009% or more.
  • the Cr content is preferably 2.00% or less, more preferably 1.00% or less, and 0.80% or less. is even more preferable.
  • Ni 2.00% or less
  • the Ni content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.010% or more, and even more preferably 0.020% or more.
  • the Ni content is preferably 0.030% or more, and preferably 0.040% or more.
  • the Ni content is preferably 2.00% or less, more preferably 1.00% or less, and 0.80% or less. is even more preferable.
  • the Ni content is preferably 0.60% or less, more preferably 0.40% or less.
  • the Mo content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.01% or more, and even more preferably 0.02% or more.
  • the Mo content is preferably 0.03% or more, and preferably 0.04% or more.
  • the Mo content is preferably 1.00% or less, more preferably 0.80% or less, and 0.60% or less. is even more preferable.
  • the Mo content is preferably 0.50% or less, more preferably 0.40% or less.
  • the Ta content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more, and even more preferably 0.003% or more. Further, when Ta is contained, the Ta content is preferably 0.100% or less from the viewpoint of preventing cost increases. The Ta content is more preferably 0.050% or less, and even more preferably 0.020% or less. The Ta content is preferably 0.010% or less, more preferably 0.008% or less.
  • the W content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more, and even more preferably 0.003% or more.
  • the W content is preferably 0.005% or more, and preferably 0.007% or more.
  • the W content is preferably 0.500% or less, more preferably 0.450% or less, and 0.400% or less. is even more preferable.
  • the W content is preferably 0.350% or less, more preferably 0.300% or less.
  • the Zr content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0010% or more, and even more preferably 0.0015% or more. Further, when containing Zr, the Zr content is preferably 0.020% or less from the viewpoint of preventing cost increases. The Zr content is more preferably 0.010% or less, and even more preferably 0.0050% or less.
  • the Ca content is preferably 0.0200% or less.
  • the Ca content is more preferably 0.0100% or less, and even more preferably 0.0050% or less.
  • the Ca content is preferably 0.0040% or less, more preferably 0.0030% or less.
  • the lower limit of the Ca content is not particularly limited and may be 0.0000%, but due to production technology constraints, the Ca content is preferably 0.0001% or more.
  • the Ca content is more preferably 0.0005% or more.
  • Mg 0.0200% or less
  • Mg content is preferably 0.0200% or less.
  • the Mg content is more preferably 0.0100% or less, and even more preferably 0.0050% or less.
  • the Zn content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more, and even more preferably 0.003% or more. Further, when containing Zn, the Zn content is preferably 0.020% or less from the viewpoint of preventing cost increases. The Zn content is more preferably 0.010% or less, and even more preferably 0.008% or less.
  • Co 0.020% or less
  • the Co content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more, and even more preferably 0.003% or more.
  • the Co content is preferably 0.020% or less from the viewpoint of preventing cost increases.
  • the Co content is more preferably 0.010% or less, and even more preferably 0.008% or less.
  • each content of Ce, Se, Te, Ge, As, Sr, Cs, Hf, Pb, Bi, REM (excluding Ce): 0.0200% or less By adding these elements, the ultimate deformation of the steel sheet It is possible to obtain the effect of improving performance and stretch flangeability. In order to obtain this effect, it is preferable that at least one of these elements be contained in an amount of 0.0001% or more. On the other hand, from the viewpoint of preventing cost increases, when at least one of these elements is contained, the content of each is preferably 0.0200% or less. Ce is more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0005% or more.
  • Ce is 0.0150% or less, and even more preferably that it is 0.0100% or less.
  • Ce is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less.
  • Se is more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0005% or more.
  • Se is preferably 0.0007% or more, more preferably 0.0009% or more.
  • Se is more preferably 0.0150% or less, and even more preferably 0.0100% or less.
  • Se is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less.
  • Te is more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0005% or more.
  • Te content is preferably 0.0007% or more, more preferably 0.0009% or more.
  • Te is more preferably 0.0150% or less, and even more preferably 0.0100% or less.
  • Ge is more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0005% or more.
  • Ge is preferably 0.0007% or more, more preferably 0.0009% or more.
  • Ge is more preferably 0.0150% or less, and even more preferably 0.0100% or less.
  • it is more preferable that it is 0.0002% or more, and it is still more preferable that it is 0.0005% or more.
  • Sr is more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0005% or more.
  • Sr is preferably 0.0007% or more, more preferably 0.0009% or more.
  • Sr is more preferably 0.0150% or less, and even more preferably 0.0100% or less.
  • Cs is more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0005% or more.
  • Cs is preferably 0.0007% or more, more preferably 0.0009% or more.
  • Cs is more preferably 0.0150% or less, and even more preferably 0.0100% or less.
  • Hf is more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0005% or more.
  • Hf is preferably 0.0007% or more, more preferably 0.0009% or more.
  • Hf is more preferably 0.0150% or less, and even more preferably 0.0100% or less.
  • Pb is more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0005% or more.
  • Pb is preferably 0.0007% or more, more preferably 0.0009% or more.
  • Pb is more preferably 0.0150% or less, and even more preferably 0.0100% or less.
  • Pb is preferably at most 0.0080%, more preferably at most 0.0060%.
  • Bi is more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0005% or more.
  • Bi is preferably 0.0007% or more, more preferably 0.0009% or more. Bi is more preferably 0.0150% or less, and even more preferably 0.0100% or less. Bi is preferably at most 0.0080%, more preferably at most 0.0060%. REM is more preferably 0.0002% or more, and even more preferably 0.0005% or more. REM is preferably 0.0007% or more, more preferably 0.0009% or more. REM is more preferably 0.0150% or less, and even more preferably 0.0100% or less. Note that the REM defined in the present invention excludes the above-mentioned Ce.
  • REM as used in the present invention refers to scandium (Sc) with atomic number 21, yttrium (Y) with atomic number 39, and lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71.
  • the REM concentration in the present invention is the total content of one or more elements selected from the above-mentioned REMs.
  • REM is not particularly limited, Sc, Y, and La are preferable.
  • the base steel sheet of the galvanized steel sheet according to one embodiment of the present invention preferably has a soft surface layer on the surface layer. Since the soft surface layer contributes to suppressing the propagation of bending cracks during press molding and during a vehicle body collision, the bending fracture resistance is further improved.
  • the surface soft layer means a decarburized layer, and refers to a surface layer region where the Vickers hardness is 85% or less of the Vickers hardness of the cross section at 1/4 of the plate thickness (plane parallel to the steel plate surface). It is.
  • the surface soft layer is formed with a thickness of 200 ⁇ m or less in the thickness direction from the surface of the base steel sheet.
  • the area where the surface soft layer is formed is preferably 150 ⁇ m or less, more preferably 120 ⁇ m or less in the thickness direction from the base steel plate surface.
  • the lower limit of the thickness of the surface soft layer is not particularly determined, it is preferably 7 ⁇ m or more, more preferably 14 ⁇ m or more, and even more preferably 17 ⁇ m or more.
  • the surface soft layer preferably has a thickness of 30 ⁇ m or more, more preferably 40 ⁇ m or more.
  • the position of 1/4 of the thickness of the base steel plate at which the Vickers hardness is measured is a non-surface soft layer (a layer that does not satisfy the hardness conditions of the surface soft layer defined in the present invention). Vickers hardness is measured based on JIS Z 2244-1 (2020) with a load of 10 gf.
  • the surface soft layer at 1/4 depth in the thickness direction and 1/2 depth in the thickness direction of the surface soft layer from the surface of the base steel sheet When nano-hardness is measured at 300 points or more in an area of 50 ⁇ m x 50 ⁇ m, the number of measurements where the nano-hardness of the plate surface at a position 1/4 of the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface is 7.0 GPa or more The ratio is 0.10 or less for the total number of measurements, and the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at 1/4 the depth in the thickness direction of the surface soft layer from the base steel plate surface is 1.8 GPa. Further, it is preferable that the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at a position 1/2 the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface is 2.2 GPa or less.
  • the number ratio of nanohardness of 7.0 GPa or more is 0.10 or less to the total number of measurements, it means that the ratio of hard structures (martensite, etc.), inclusions, etc. is small; It becomes possible to further suppress the generation and connection of voids (such as martensite), inclusions, etc. during press molding and collision, and further suppress the propagation of cracks, resulting in excellent R/t and SFmax.
  • the nano-hardness of the plate surface in order to obtain excellent bendability during press forming and excellent bending rupture properties during collision, it is necessary to increase the nano-hardness of the plate surface at a position 1/4 of the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface.
  • the standard deviation ⁇ of the plate surface is 1.8 GPa or less, and the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at 1/2 the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface is 2.2 GPa or less. is preferred.
  • the standard deviation ⁇ of the nano-hardness of the plate surface at 1/4 of the depth in the thickness direction of the soft surface layer from the surface of the base steel sheet is 1.8 GPa or less, and the depth in the thickness direction of the soft surface layer from the surface of the base steel sheet is If the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at the 1/2 position is 2.2 GPa or less, it means that the difference in microstructure hardness in the micro region is small. Moreover, it becomes possible to further suppress the generation and connection of voids and further the growth of cracks at the time of collision, and excellent R/t and SFmax can be obtained.
  • a preferable range of the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at a position 1/4 of the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface is 1.7 GPa or less.
  • the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at a position of 1/4 of the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface is more preferably 1.3 GPa or less.
  • the lower limit is not particularly limited, the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at a position 1/4 of the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface may be 0.5 GPa or more.
  • a preferable range of the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at a position 1/2 the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface is 2.1 GPa or less.
  • the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at a position 1/2 the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface is more preferably 1.7 GPa or less.
  • the lower limit is not particularly limited, the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at 1/2 the thickness direction depth of the surface soft layer from the base steel plate surface may be 0.6 GPa or more.
  • the nanohardness of the plate surface at the 1/4 position and 1/2 position of the depth in the thickness direction is the hardness measured by the following method.
  • Nanohardness is measured using Hysitron's tribo-950 with a Berkovich-shaped diamond indenter under the conditions of load: 500 ⁇ N, measurement area: 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m, and dot spacing: 2 ⁇ m. Further, mechanical polishing is performed to 1/2 the depth in the thickness direction of the surface soft layer, buff polishing with diamond and alumina, and further colloidal silica polishing. Then, the nanohardness is measured using Hysitron's tribo-950 with a Berkovich-shaped diamond indenter under the conditions of load: 500 ⁇ N, measurement area: 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m, and dot spacing: 2 ⁇ m.
  • Nanohardness is measured at 300 or more points at a position of 1/4 of the depth in the thickness direction, and nanohardness at 300 or more points is also measured at a position of 1/2 of the depth in the thickness direction. For example, when the soft surface layer thickness is 100 ⁇ m, the 1/4 position is 25 ⁇ m from the surface of the soft surface layer, and the 1/2 position is 50 ⁇ m from the surface of the soft surface layer. Nanohardness is measured at 300 or more points at this 25 ⁇ m position, and nanohardness at 300 or more points is also measured at the 50 ⁇ m position.
  • the galvanized steel sheet according to an embodiment of the present invention has a metal plating layer (first plating layer, pre-plating layer) formed between the base steel sheet and the galvanized layer on one or both sides of the base steel sheet. ) (Note that the metal plating layer excludes the galvanized layer of the hot-dip galvanized layer and the alloyed hot-dip galvanized layer).
  • the metal plating layer is preferably a metal electroplating layer, and below, the metal electroplating layer will be explained as an example.
  • the metal electroplating layer on the outermost layer contributes to suppressing the occurrence of bending cracks during press molding and car body collision, so that the bending rupture resistance is further improved.
  • the thickness of the soft layer can be increased, and the axial crushing properties can be made very excellent.
  • the present invention by having a metal plating layer, even if the dew point is less than -5° C. and the soft layer thickness is small, the same axial crushing characteristics as when the soft layer thickness is large can be obtained.
  • the metal species of the metal electroplating layer include Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Ge, As, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Os, Ir, Rt, Any of Au, Hg, Ti, Pb, and Bi may be used, but Fe is more preferable.
  • an Fe-based electroplated layer will be explained as an example, but the following conditions for Fe can be similarly adopted for other metal types.
  • the amount of the Fe-based electroplated layer deposited is more than 0 g/m 2 , preferably 2.0 g/m 2 or more.
  • the upper limit of the amount of Fe-based electroplating layer deposited on one side of the base steel sheet is not particularly limited, but from the viewpoint of cost, it is preferable that the amount of Fe-based electroplating layer deposited on one side is 60 g/m 2 or less.
  • the amount of the Fe-based electroplated layer deposited is preferably 50 g/m 2 or less, more preferably 40 g/m 2 or less, and even more preferably 30 g/m 2 or less.
  • the adhesion amount of the Fe-based electroplating layer is measured as follows. A sample with a size of 10 x 15 mm is taken from a Fe-based electroplated steel plate and embedded in resin to form a cross-sectional embedded sample. Three arbitrary points on the same cross section were observed using a scanning electron microscope (SEM) at an accelerating voltage of 15 kV at a magnification of 2,000 to 10,000 times depending on the thickness of the Fe-based electroplated layer. By multiplying the average value by the density of iron, it is converted into the amount of Fe-based electroplating layer deposited on one side.
  • SEM scanning electron microscope
  • Fe-based electroplating layers include Fe-B alloy, Fe-C alloy, Fe-P alloy, Fe-N alloy, Fe-O alloy, Fe-Ni alloy, Fe-Mn alloy, Fe- An alloy plating layer such as Mo alloy or Fe-W alloy can be used.
  • the composition of the Fe-based electroplated layer is not particularly limited, but 1 selected from the group consisting of B, C, P, N, O, Ni, Mn, Mo, Zn, W, Pb, Sn, Cr, V, and Co.
  • the composition contains two or more elements in a total of 10% by mass or less, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities.
  • the C content is preferably 0.08% by mass or less.
  • the method for producing a galvanized steel sheet of the present invention involves heating a slab having the above-mentioned composition to a temperature range of 1100 to 1350°C, hot rolling at a finishing rolling temperature of 800 to 950°C, and coiling at a temperature of 650°C.
  • a hot rolling process in which the steel sheet after the hot rolling process is rolled at 700°C or higher in a reducing atmosphere with a hydrogen concentration of 8% by volume or more and 30% by volume or less for 20 seconds or more;
  • a soaking process in which the steel plate is held at 750°C or higher in a soaking atmosphere with a hydrogen concentration of 0.2 volume% or more and 8 volume% or less for 20 seconds or more and 300 seconds or less, and the steel plate after the soaking process is cooled.
  • the method includes a reheating step in which the steel plate after the second cooling step is held in a temperature range from the cooling stop temperature to 450° C. for 5 to 600 seconds.
  • the slab heating temperature is set to 1100° C. or higher.
  • the slab heating temperature is preferably 1150°C or higher.
  • the slab heating temperature is 1350°C or lower, preferably 1300°C or lower.
  • Finish rolling finish temperature 800-950°C If the finish rolling end temperature is less than 800°C, ferrite transformation occurs during rolling, and expanded ferrite is generated on the surface layer of the hot rolled sheet and remains even after the next process, which may deteriorate the final bendability. Therefore, the finish rolling end temperature is 800°C or higher, preferably 850°C or higher. On the other hand, if the finish rolling end temperature exceeds 950° C., crystal grains become coarse, which may cause insufficient strength and deterioration of bendability. Therefore, the finishing rolling temperature is 950°C or lower, preferably 930°C or lower.
  • Coiling temperature 650° C. or less If the coiling temperature exceeds 650° C., carbides in the hot rolled steel sheet become coarse and may not be completely melted by the soaking process, causing deterioration in bendability. Therefore, the winding temperature is 650°C or lower, preferably 600°C or lower.
  • the lower limit of the winding temperature is not particularly limited, but it is preferably 400° C. or higher from the viewpoint of suppressing the occurrence of shape defects in the steel sheet and preventing the steel sheet from becoming excessively hard.
  • Cold rolling process Before the base steel sheet after the hot rolling process (hot rolling process) is subjected to the reduction process, cold rolling may be performed as necessary. Cold rolling in the cold rolling process is performed before the oxidation process when performing oxidation treatment in the oxidation process described below, and before the pre-plating process when metal plating is performed in the pre-plating process. When performing cold rolling, it is preferable that the hot rolled steel sheet obtained after the hot rolling process (hot rolling process) be subjected to pretreatment such as pickling and degreasing by a known method before cold rolling. .
  • the rolling reduction rate (cumulative reduction rate) is not particularly limited, but in order to promote recrystallization of ferrite, it is preferably 20% or more, and 30% or more. It is more preferable that there be.
  • the upper limit of the rolling reduction rate is not particularly limited, it is preferable that the rolling reduction rate is 80% or less.
  • the base steel sheet is subjected to pre-plating (metal plating) treatment after the hot rolling process (or after the cold rolling process if cold rolling is performed) and before the reduction process.
  • pre-plating metal plating
  • it may be a metal-plated steel sheet before annealing (metal-electroplated steel sheet before annealing) in which a metal plating layer such as a metal electroplating layer is formed on one or both sides of a base steel sheet.
  • the metal plating mentioned here excludes zinc plating (secondary plating).
  • the metal plating treatment method is not particularly limited, but as described above, the metal plating layer formed on the base steel sheet is preferably a metal electroplating layer, so it is preferable to perform metal electroplating treatment.
  • a Fe-based electroplating bath when used, a sulfuric acid bath, a hydrochloric acid bath, or a mixture of both can be used.
  • the amount of deposited metal electroplating layer before annealing can be adjusted by adjusting the current application time and the like.
  • the metal electroplated steel sheet before annealing means that the metal electroplating layer has not undergone an oxidation process, a reduction process, and a soaking process. This does not exclude other aspects.
  • the metal species of the electroplating layer include Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Ge, As, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Os, Ir, Any of Rt, Au, Hg, Ti, Pb, and Bi may be used, but Fe is more preferable.
  • Fe-based electroplating will be described below as an example, the following conditions for Fe-based electroplating can be similarly adopted for other metal-based electroplating.
  • the Fe ion content in the Fe-based electroplating bath before the start of current application is preferably 0.5 mol/L or more as Fe 2+ . If the Fe ion content in the Fe-based electroplating bath is 0.5 mol/L or more as Fe 2+ , a sufficient amount of Fe deposition can be obtained. Further, in order to obtain a sufficient amount of Fe deposited, it is preferable that the Fe ion content in the Fe-based electroplating bath before the start of current application is 2.0 mol/L or less.
  • the Fe-based electroplating bath contains Fe ions and at least one selected from the group consisting of B, C, P, N, O, Ni, Mn, Mo, Zn, W, Pb, Sn, Cr, V, and Co. It can contain one kind of element.
  • the total content of these elements in the Fe-based electroplating bath is preferably such that the total content of these elements in the Fe-based electroplated layer before annealing is 10% by mass or less.
  • the metal element may be contained as a metal ion, and the non-metal element may be contained as a part of boric acid, phosphoric acid, nitric acid, organic acid, or the like.
  • the iron sulfate plating solution may contain a conductivity aid such as sodium sulfate or potassium sulfate, a chelating agent, or a pH buffer.
  • the temperature of the Fe-based electroplating solution is preferably 30° C. or higher in view of constant temperature retention. Further, the temperature of the Fe-based electroplating solution is preferably 85° C. or lower.
  • the pH of the Fe-based electroplating bath is not particularly specified, it is preferably 1.0 or higher from the viewpoint of preventing a decrease in current efficiency due to hydrogen generation. .0 or less is preferable.
  • the current density is preferably 10 A/dm 2 or more from the viewpoint of productivity, and preferably 150 A/dm 2 or less from the viewpoint of facilitating control of the amount of Fe-based electroplated layer deposited.
  • the plate passing speed is preferably 5 mpm or more from the viewpoint of productivity, and preferably 150 mpm or less from the viewpoint of stably controlling the amount of adhesion.
  • degreasing treatment and water washing can be performed to clean the steel sheet surface, and furthermore, pickling treatment and water washing can be performed to activate the steel sheet surface.
  • pickling treatment can be performed to activate the steel sheet surface.
  • Fe-based electroplating treatment is performed.
  • the method of degreasing and washing with water is not particularly limited, and ordinary methods can be used.
  • various acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, and mixtures thereof can be used. Among these, sulfuric acid, hydrochloric acid, or a mixture thereof is preferred.
  • the concentration of acid is not particularly defined, it is preferably 1 to 20 mass% in consideration of the ability to remove oxide films and prevention of rough skin (surface defects) due to overacid washing.
  • the pickling treatment liquid may contain an antifoaming agent, a pickling accelerator, a pickling inhibitor, and the like.
  • the steel sheet after the above-mentioned hot rolling process, or in the case of cold rolling treatment, the steel sheet after the cold rolling process may be subjected to oxidation treatment in an oxidation process before the reduction process described below.
  • oxidation treatment in the oxidation step, an iron oxide layer is generated on the surface of the steel sheet, and a reduced iron layer is generated during subsequent annealing in a reducing atmosphere, thereby improving the wettability of the steel sheet.
  • Oxygen concentration 1000 volume ppm or more and 30000 volume ppm or less
  • the oxygen concentration is 1000 volume ppm or more, preferably 1500 volume ppm or more.
  • the oxygen concentration exceeds 30,000 ppm by volume, iron oxide is formed excessively, and the reduction is not completed before the galvanizing process such as hot-dip galvanizing immersion, and the wettability of the plating deteriorates due to the remaining iron oxide. There are cases. Therefore, the oxygen concentration is 30,000 volume ppm or less, preferably 25,000 volume ppm or less. The oxygen concentration is preferably 22,000 volume ppm or less, more preferably 20,000 volume ppm or less.
  • the steel plate temperature in the oxidation step (the highest temperature reached during oxidation treatment) is 600°C or higher, preferably 620°C or higher.
  • the upper limit of the steel plate temperature is not particularly limited, but is preferably 900°C in order to better prevent unreduced iron oxide from remaining in the subsequent reduction process due to excessive oxidation of the steel plate and to more stably obtain excellent plating properties.
  • the temperature is preferably 880°C or lower, more preferably 880°C or lower.
  • the steel plate temperature in the oxidation step (the highest temperature reached during oxidation treatment) is preferably 860°C or lower, more preferably 840°C or lower.
  • a reduced iron layer is formed by heating a natural oxide film on the surface of a steel sheet or an iron oxide layer on the surface that is generated when oxidation treatment is performed in an oxidation process in an iron-reducing atmosphere.
  • the atmosphere has a relatively low hydrogen concentration, so the iron reduction reaction rate becomes slow. Therefore, it is necessary to complete the reduction of iron oxide in the reduction step.
  • the steel plate temperature in the reduction step is 700°C or higher, preferably 750°C or higher.
  • the upper limit of the steel plate temperature is not particularly limited, it is preferably 950° C. or lower from the viewpoint of reducing the load on the furnace body.
  • the steel plate temperature in the reduction step is preferably 920°C or lower, more preferably 900°C or lower.
  • Retention time (retention time during reduction treatment): 20 seconds or more If the retention time in the reduction step (retention time during reduction treatment) is less than 20 seconds, the reduction of iron oxide may not be completed. Therefore, the holding time of the reduction step is 20 seconds or more, preferably 25 seconds or more.
  • the upper limit of the holding time is not particularly limited, but from the viewpoint of productivity it is preferably 150 seconds or less.
  • the holding time is preferably 120 seconds or less, more preferably 100 seconds or less.
  • Hydrogen concentration (hydrogen concentration during reduction treatment): 8% by volume or more and 30% by volume or less If the hydrogen concentration in the atmosphere during the reduction process (hydrogen concentration during reduction treatment) is less than 8% by volume, unreduced iron oxide remains. There is. Therefore, the hydrogen concentration in the reduction step is 8% by volume or more, preferably 10% by volume or more. On the other hand, if it exceeds 30% by volume, the reduction rate becomes saturated and the penetration of hydrogen into the steel increases excessively, which may make it difficult to sufficiently reduce the amount of hydrogen in the steel in the next soaking step. Therefore, the hydrogen concentration in the reduction step is 30% by volume or less, preferably 28% by volume or less. The hydrogen concentration is preferably 26% by volume or less, more preferably 24% by volume or less.
  • the dew point of the atmosphere in the reduction process is not particularly limited, but it preferably prevents oxidation of the surface of the base steel sheet or the surface of the Fe-based electroplated layer, and improves plating adhesion when providing a hot-dip galvanized layer. Therefore, the temperature is preferably 30°C or lower, more preferably 25°C or lower.
  • the dew point during the reduction treatment is preferably 22°C or lower, more preferably 20°C or lower.
  • the lower limit of the dew point is also not particularly limited, but from the viewpoint of industrial ease of control, it is preferably -50°C or higher, more preferably -45°C or higher.
  • the dew point during the reduction treatment is preferably -40°C or higher, more preferably -35°C or higher.
  • the upper limit of the steel plate temperature in the soaking step is not particularly limited, but is preferably 950° C. or lower from the viewpoint of reducing the load on the furnace body and preventing excessive coarsening of austenite grains.
  • the annealing temperature is preferably 930°C or lower, more preferably 910°C or lower.
  • Holding time (holding time during soaking treatment): 20 s or more and 300 s or less If the holding time in the soaking step is less than 20 s, hydrogen in the steel may not be sufficiently reduced. In addition, the formation of austenite becomes insufficient, and the steel sheet structure of the present invention may not be obtained. Therefore, the holding time is 20 seconds or more, preferably 50 seconds or more. On the other hand, if the holding time exceeds 300 seconds, coarsening of austenite grains and decarburization of the surface layer progress, and the steel sheet structure of the present invention may not be obtained. Therefore, the holding time is 300 seconds or less, preferably 200 seconds or less. The holding time is preferably 180 seconds or less, more preferably 160 seconds or less.
  • Hydrogen concentration (hydrogen concentration during soaking treatment): 0.2% by volume or more and 8% by volume or less Since the reduction of iron oxide has been completed in the reduction process, the atmosphere in the soaking process should be kept as low as possible so that the reduced iron does not re-oxidize. The aim is to reduce the amount of hydrogen that has entered the steel during the reduction process. When the hydrogen concentration exceeds 8% by volume, hydrogen in the steel cannot be sufficiently reduced and the steel sheet of the present invention cannot be obtained. Therefore, the hydrogen concentration is 8% by volume or less, preferably 5% by volume or less. On the other hand, if the hydrogen concentration is less than 0.2% by volume, there is a risk that reduced iron will be reoxidized. Therefore, the hydrogen concentration in the soaking atmosphere is 0.2% by volume or more, preferably 0.5% by volume or more. The hydrogen concentration is preferably 0.8% by volume or more, more preferably 1.0% by volume or more.
  • Dew point of soaking atmosphere (annealing atmosphere) in soaking process (dew point during soaking treatment): -30°C or higher (suitable conditions)
  • the dew point of the soaking atmosphere in the soaking step is preferably -30°C.
  • the dew point of the atmosphere in the soaking step is more preferably -15°C or higher, and still more preferably -5°C or higher.
  • the upper limit of the dew point of the atmosphere in the soaking process is not particularly determined, but in order to suitably prevent oxidation of the surface of the base steel sheet or the surface of the Fe-based electroplated layer and to improve the plating adhesion when providing the hot-dip galvanized layer, it is set at 30.
  • the temperature is preferably at most .degree. C., more preferably at most 25.degree. More preferably, the temperature is 20°C or lower.
  • Hydrogen concentration (hydrogen concentration during first cooling treatment): 0.5% by volume or more and 30% by volume or less
  • dew point (dew point during first cooling treatment): 0°C or less
  • Reoxidation during cooling can be suppressed by setting the hydrogen concentration of the cooling atmosphere in the first cooling step to 0.5% by volume or more and 30% by volume or less, and the dew point to 0° C. or less. More preferably, the hydrogen concentration is 1.0% by volume or more and the dew point is -20°C or less.
  • the hydrogen concentration is preferably 1.5% by volume or more, more preferably 2.0% by volume or more.
  • the dew point is preferably -25°C or lower, more preferably -30°C or lower.
  • the lower limit of the dew point is also not particularly limited, but the dew point is preferably -55°C or higher, more preferably -50°C or higher.
  • the hydrogen concentration is more preferably 20% by volume or less, and even more preferably 10% by volume or less.
  • the cooling stop temperature is less than 150°C, martensitic transformation occurs excessively before the galvanizing process, and as a result of being tempered after the galvanizing process, the strength of the final structure may be insufficient.
  • the temperature is 150°C or higher.
  • the average cooling rate (° C./s) is obtained from (steel plate temperature (600 to 900° C.) ⁇ cooling stop temperature (150 to 500° C.))/cooling time (s) from the start of cooling to the stop of cooling.
  • a galvanized layer is formed on the surface of the steel sheet after the first cooling step.
  • a typical method is to immerse a steel plate in a hot-dip galvanizing bath. Below, immersion in a hot-dip galvanizing bath will be explained as an example.
  • the conditions for immersion in the hot-dip galvanizing bath are not particularly limited, and a general method may be used.
  • the hot-dip galvanizing bath consists of Al, Zn, and inevitable impurities, and its composition is not particularly specified, but in one example, the Al concentration in the bath may be 0.05% by mass or more and 0.190% by mass or less. could be. If the Al concentration in the bath is 0.05% by mass or more, the generation of bottom dross can be more suitably prevented. Moreover, if the Al concentration in the bath is 0.190% by mass or less, the generation of top dross can be more suitably prevented. Also from the viewpoint of cost, it is preferable that the Al concentration in the bath is 0.190% by mass or less.
  • the plating bath temperature is also not particularly specified, but may be 440°C or higher and 500°C or lower.
  • the galvanizing applied in the present invention is not limited to the above-described hot-dip galvanizing, but may be other methods such as electrolytic galvanizing or electrolytic zinc-based plating, as long as the desired steel sheet temperature is satisfied in the preceding and succeeding steps.
  • the amount of plating deposited per side is not particularly limited, but in one example, it is 25 g/m 2 or more and 120 g/m 2 or less. When the amount of plating deposited on one side is 25 g/m 2 or more, corrosion resistance is particularly good, and control of the amount of plating deposited is particularly easy. Further, if the amount of plating deposited per side is 120 g/m 2 or less, the plating adhesion is particularly good.
  • the method for adjusting the coating amount is not particularly limited, but as an example in the case of hot-dip galvanizing, gas wiping can be used and adjustment can be made by adjusting the gas pressure and the distance between the wiping nozzle and the steel plate.
  • alloying treatment may be performed to produce an alloyed galvanized steel sheet.
  • an alloyed galvanized layer as the galvanized layer, desorption of hydrogen in the steel in the subsequent reheating step can be further promoted.
  • the conditions for the alloying treatment are not particularly limited, as long as a desired degree of alloying can be obtained.
  • the steel plate temperature can be 440°C or higher.
  • the steel plate temperature can be 600°C or less.
  • the time for holding can be 5 seconds or more.
  • the holding time can be 60 seconds or less.
  • the Fe content (alloying degree) in the plating layer is 7% by mass or more. Further, the Fe content (degree of alloying) is preferably 15% by mass or less.
  • the degree of alloying is preferably 15% by mass or less.
  • the degree of alloying exceeds 15% by mass, the formation of ⁇ phase at the interface between the alloyed galvanized layer and the base steel sheet may be promoted and the plating adhesion may decrease, so the degree of alloying should be 15% by mass or less. is preferred.
  • the steel plate after the above galvanizing process is cooled to a cooling stop temperature of 100 to 300°C.
  • the cooling method is not particularly limited as long as it satisfies the following cooling conditions, and may be, for example, N 2 gas cooling, water cooling, or a combination thereof.
  • Cooling stop temperature (cooling stop temperature during second cooling process): 100° C. or higher and 300° C. or lower
  • the cooling stop temperature is 300°C or lower, preferably 280°C or lower.
  • the cooling stop temperature is 100°C or higher, preferably 120°C or higher.
  • Average cooling rate from the temperature range of 350 to 450°C to (Ms point -100°C) (average cooling rate during second cooling process): 20°C/s or less
  • Ms cooling stop temperature
  • the average cooling rate is more than 20° C./s, self-tempering may be insufficient and the carbide may not be sufficiently obtained.
  • the average cooling rate is 20°C/s or less, preferably 10°C/s or less, more preferably 5°C/s or less.
  • the lower limit of the average cooling rate is not particularly limited, but from the point of view of more stably preventing the carbide size (average grain size of carbides contained in tempered martensite) from exceeding 200 nm due to excessive slow cooling. 1° C./s or more is preferable.
  • the average cooling rate (°C/s) is "(cooling start temperature (350 to 450°C)) - (Ms point - 100°C)) / cooling time from the start of cooling to (Ms point - 100°C) ( s)”.
  • the residence time is 5 seconds or more, preferably 10 seconds or more, and more preferably 15 seconds or more.
  • the upper limit of the residence time is not particularly limited, but is preferably 60 seconds or less in order to more stably prevent the carbide size from exceeding 200 nm.
  • Ms point is the martensitic transformation start temperature, and can be determined by the following formula.
  • Ms (°C) 539-423 ⁇ ⁇ [C mass%] ⁇ 100/(100-[ ⁇ area %]) ⁇ -30 ⁇ [Mn mass%] -12 ⁇ [Cr mass%] -18 ⁇ [Ni mass %]-8 ⁇ [Mo mass %]
  • [M mass %] (M: element) is the amount of each element contained in the steel sheet.
  • [ ⁇ area %] is the ferrite area ratio (%) in the steel sheet structure after annealing.
  • the hydrogen concentration in the reheating step is 0.2% by volume or less.
  • Reheating temperature Above the cooling stop temperature (cooling stop temperature during the second cooling process) and below 450°C If the reheating temperature is below the cooling stop temperature (cooling stop temperature during the second cooling process), martensite is not sufficiently tempered. , the carbide and tempered martensite required for the present invention cannot be obtained. Further, below the cooling stop temperature (cooling stop temperature during the second cooling treatment), the effect of reducing diffusible hydrogen in the steel will be insufficient. Therefore, the reheating temperature is higher than the cooling stop temperature (cooling stop temperature during the second cooling process), preferably 120° C. or higher.
  • the reheating temperature exceeds 450° C.
  • excessive tempering results in a decrease in tensile strength and coarsening of carbides, making it impossible to obtain the steel sheet of the present invention.
  • the temperature exceeds 450°C, the appearance of the zinc plating may be impaired. Therefore, the reheating temperature is 450°C or lower, preferably 430°C or lower.
  • Holding time (holding time during reheating treatment): 5-600s If the holding time is less than 5 seconds, martensite will not be sufficiently tempered, the carbides and tempered martensite required for the present invention will not be obtained, and diffusible hydrogen in steel will not be sufficiently reduced. Therefore, the holding time is 5 seconds or more, preferably 10 seconds or more. The holding time is more preferably 15 seconds or more, more preferably 20 seconds or more. On the other hand, if the holding time exceeds 600 seconds, not only will production efficiency be reduced, but excessive tempering may cause a decrease in tensile strength and coarsening of carbides, and the steel sheet of the present invention may not be obtained. Therefore, the retention time is 600 seconds or less, preferably 500 seconds or less. The holding time is more preferably 400 seconds or less, more preferably 300 seconds or less.
  • the thickness of the galvanized steel sheet of the present invention is not particularly limited, it is preferably 0.4 mm or more, and more preferably 0.6 mm or more.
  • the plate thickness is preferably greater than 0.8 mm.
  • the plate thickness is more preferably 0.9 mm or more.
  • the plate thickness is more preferably 1.0 mm or more.
  • the plate thickness is even more preferably 1.2 mm or more.
  • the plate thickness is preferably 3.2 mm or less, more preferably 3.0 mm or less.
  • a member according to an embodiment of the present invention is a member made of (made of) the above-mentioned galvanized steel plate.
  • the material is a galvanized steel plate that is subjected to at least one of forming and joining processes to produce a member.
  • the above galvanized steel sheet has a high yield ratio (YR), excellent bendability and stretch flangeability, excellent hydrogen embrittlement resistance, and a tensile strength (TS) of 780 MPa or more and less than 1180 MPa.
  • the member according to one embodiment of the present invention has a high yield ratio (YR), excellent bendability and stretch flangeability, excellent hydrogen embrittlement resistance, and a tensile strength (TS) of 780 MPa or more and less than 1180 MPa. Therefore, a member according to an embodiment of the present invention is particularly suitable as a member for use in the automotive field.
  • YiR yield ratio
  • TS tensile strength
  • a method for manufacturing a member according to an embodiment of the present invention includes performing at least one of forming processing and joining processing on the above-described galvanized steel sheet (for example, a galvanized steel sheet manufactured by the above-described method for manufacturing a galvanized steel sheet). It has a process of making it into a member.
  • the molding method is not particularly limited, and for example, a general processing method such as press working can be used.
  • the joining method is not particularly limited, and for example, common welding such as spot welding, laser welding, arc welding, rivet joining, caulking joining, etc. can be used.
  • the molding conditions and bonding conditions are not particularly limited, and conventional methods may be followed.
  • Example 1 Using steel having the composition shown in Table 1, cold-rolled steel sheets with a thickness of 1.4 mm or hot-rolled steel sheets with a thickness of 1.8 mm were manufactured under the conditions shown in Table 2. A plated steel sheet) was manufactured and the following evaluations were performed. For all steel plates, in the hot rolling process, the slab heating temperature was 1250°C, the finishing rolling temperature was 900°C, and the winding temperature was 520°C. The reheating treatment in the reheating step was performed in the atmosphere. The evaluation results are shown in Table 3. Note that the galvanizing treatment and alloying treatment in the galvanizing process were performed under the following conditions. Further, all of the following evaluations were performed within 72 hours after the steel plate first reached room temperature (40° C.
  • ⁇ Plating bath composition 0.13% by mass Al-containing Zn bath
  • ⁇ Plating bath temperature 460°C
  • ⁇ Plating coverage range 30-60g/m -2
  • Alloying temperature 450-560°C
  • Alloying degree range 8.0 to 14.0% by mass
  • ⁇ Tensile test> A JIS No. 5 tensile test piece (JIS Z2201) was taken from the obtained galvanized steel sheet in a direction perpendicular to the rolling direction, and subjected to tensile testing in accordance with the provisions of JIS Z2241 (2011) at a strain rate of 10 ⁇ 3 /s.
  • TS yield strength
  • TS tensile strength
  • EL elongation
  • those with TS of 780 MPa or more and less than 1180 MPa and YR of 0.60 or more were defined as examples of the present invention.
  • ⁇ Hole expansion test> As an evaluation of stretch flangeability, a hole expansion test was conducted in accordance with JIS Z 2256. A 100 mm x 100 mm test piece was taken from the obtained galvanized steel plate, and a hole with a diameter of 10 mm was formed in the center of the test piece by punching. The clearance during punching was 12.5%. Next, using a die with an inner diameter of 75 mm, apply a wrinkle pressing force of 9 tons (88.26 kN) around the hole, and expand the hole by pushing a conical punch with a 60° apex angle into the hole. The diameter was measured. The critical hole expansion rate ⁇ (%) was determined according to the following formula.
  • ⁇ (%) ⁇ (D f - D 0 )/D 0 ⁇ 100
  • D f Diameter of hole at the time of crack occurrence (mm)
  • D 0 Diameter of hole before expanding (mm)
  • the area ratio of retained austenite is the (200), (220), (311) of FCC iron relative to the integrated X-ray diffraction intensity of (200), (211), and (220) planes of BCC iron in the 1/4 plate thickness plane. It was determined from the ratio of the integrated X-ray diffraction intensity of the surface.
  • the retained austenite was calculated as a volume fraction by the above measurement, but assuming that the retained austenite was three-dimensionally homogeneous, the volume fraction of the retained austenite was taken as the area fraction of the retained austenite.
  • the area ratio of each constituent phase was determined from the obtained image by the method described above. For the constituent phase area ratio of each region, the average value of all the images taken was used.
  • the structure of one field of view was photographed using SEM at a magnification of 5,000 times in a region between 1/8 and 3/8 of the plate thickness of the base steel plate, and the number of carbides existing inside the prior austenite grains including martensite was determined from the image.
  • the average particle diameter of the carbide was obtained by determining the total area and calculating the area per carbide.
  • the average particle size is the average value of the major axis length and minor axis length when approximated to an ellipse.
  • a region that is integrally formed without interruption is measured as one.
  • those having a diffusible hydrogen amount of 0.45 mass ppm or less were defined as examples of the present invention.
  • the measurement of the amount of diffusible hydrogen and the measurement of the amount of trapped hydrogen were performed after the production of the steel plate was completed.
  • a strip test piece of 35 mm x 100 mm was taken from the obtained galvanized steel sheet so that the direction parallel to the rolling direction was the bending test axis, and the stroke speed was 50 mm/s, the pushing load was 10 tons, and the pushing holding time was 5 seconds.
  • a 90 degree V-bending test was conducted at various bending radii. For steel plates with a thickness of more than 1.4 mm, the steel plate was ground on one side to a thickness of 1.4 mm before testing. To ensure that the grinding process did not affect the bending test results, the test was conducted with the ground surface facing the inside of the bend (trough side).
  • ⁇ Hydrogen embrittlement resistance evaluation> A 30 mm x 100 mm test piece was taken from the obtained galvanized steel plate, spacers with a thickness of 2 mm were sandwiched between both ends, and the center between the spacers was joined by spot welding to prepare a welded test piece.
  • spot welding an inverter DC resistance spot welding machine was used, and a dome-shaped electrode made of chromium copper and having a tip diameter of 6 mm was used.
  • the pressurizing force was 380 kgf
  • the current application time was 16 cycles/50 Hz
  • the holding time was 5 cycles/50 Hz.
  • the welding current value was adjusted to form a nugget diameter according to the plate thickness.
  • the nugget diameter was set to 3.8 mm when the plate thickness was 1.4 mm, and 4.4 mm when the plate thickness was 1.8 mm. 3.0 ⁇ t 1/2 ⁇ nugget diameter ⁇ 3.5 ⁇ t 1/2 ...Equation (2)
  • t plate thickness (mm).
  • the spacer portion was cut off, the cross section of the nugget was observed, and the nugget was evaluated based on the following criteria, and those with a rank of 1 or 2 were considered to be within the preferred range of the present invention.
  • Crack observation results Rank: No cracks: 1 (particularly excellent in hydrogen embrittlement resistance) Only microcracks of 100 ⁇ m or less occur: 2 (excellent hydrogen embrittlement resistance) Cracks exceeding 100 ⁇ m: 3 (poor hydrogen embrittlement resistance)
  • Example 2 Using steel having the composition shown in Table 1, a cold-rolled steel sheet with a thickness of 1.4 mm was manufactured under the conditions shown in Table 4, and a hot-dip galvanized steel sheet or an alloyed hot-dip galvanized steel sheet was manufactured. The same evaluation as in Example 1 was performed, and further evaluations were performed as described below. For all steel plates, in the hot rolling process, the slab heating temperature was 1250°C, the finishing rolling temperature was 900°C, and the winding temperature was 520°C. The reheating treatment in the reheating step was performed in the atmosphere.
  • Example 2 compared to Example 1, some steel plates (steel plates with "pre-plating” in Table 4) were treated after the cold rolling process and before the reduction process (in the oxidation process). If performed, metal plating was performed in a pre-plating process (before the oxidation process). The evaluation results are shown in Table 5. The galvanizing treatment and alloying treatment in the galvanizing process were performed in the same manner as in Example 1.
  • Example 1 The tensile test, hole expansion test, microstructure observation, quantitative determination of hydrogen in steel, bending test, and hydrogen embrittlement resistance evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
  • the U-bending + close-contact bending test is performed as follows.
  • a 60 mm x 30 mm test piece was taken from the obtained galvanized steel sheet by shearing and end face grinding.
  • the 60 mm side is parallel to the width (C) direction.
  • a test piece was prepared by performing U bending (primary bending) in the width (C) direction with the rolling (L) direction as the axis at a radius of curvature/plate thickness of 4.2.
  • U-bending process primary bending process
  • FIG. 1(a) a punch B1 was pushed into a steel plate placed on a roll A1 to obtain a test piece T1.
  • FIG. 1(a) a punch B1 was pushed into a steel plate placed on a roll A1 to obtain a test piece T1.
  • test piece T1 placed on the lower mold A2 was subjected to close bending (secondary bending) by crushing it with the upper mold B2.
  • D1 indicates the width (C) direction and D2 indicates the rolling (L) direction.
  • the U-bending conditions in the U-bending + close contact bending test are as follows.
  • Test method Roll support, punch pushing Punch tip R: 5.0mm Distance between rolls: board thickness x 2mm Stroke speed: 10mm/min Bending direction: rolling perpendicular (C) direction
  • the conditions for close bending in the U-bending + close bending test are as follows.
  • Spacer thickness Changes at 0.5mm pitch
  • Test method Die support, punch pressing Molding load: 10 tons
  • V-bending + orthogonal VDA bending test is performed as follows.
  • a 60 mm x 65 mm test piece was taken from the obtained galvanized steel plate by shearing and end face grinding. Here, the 60 mm side is parallel to the rolling (L) direction.
  • a test piece was prepared by performing 90° bending (primary bending) in the rolling (L) direction with the width (C) direction as the axis at a radius of curvature/plate thickness of 4.2.
  • a punch B1 was pressed into a steel plate placed on a die A1 having a V-groove to obtain a test piece T1.
  • the punch B2 is pushed into the test piece T1 placed on the support roll A2 so that the bending direction is perpendicular to the rolling direction (secondary bending). bending process).
  • D1 indicates the width (C) direction
  • D2 indicates the rolling (L) direction.
  • V-bending conditions in the V-bending + orthogonal VDA bending test are as follows. Test method: die support, punch pressing Molding load: 10 tons Test speed: 30mm/min Holding time: 5s Bending direction: rolling (L) direction
  • VDA bending conditions in the V-bending + orthogonal VDA bending test are as follows. Test method: Roll support, punch pushing Roll diameter: ⁇ 30mm Punch tip R: 0.4mm Distance between rolls: (plate thickness x 2) + 0.5mm Stroke speed: 20mm/min Test piece size: 60mm x 60mm Bending direction: rolling right angle (C) direction
  • a 160 mm x 200 mm test piece was taken from the obtained hot-dip galvanized steel sheet by shearing.
  • the 160 mm side is parallel to the rolling (L) direction.
  • the molding process (bending process) was performed to a depth of 40 mm.
  • a hat-shaped member 10 shown in b) was produced.
  • a steel plate used as a material for the hat-shaped member was separately cut into a size of 80 mm x 200 mm.
  • the cut steel plate 20 and the hat-shaped member 10 were spot welded to produce a test member 30 as shown in FIGS. 2(a) and 2(b).
  • FIG. 2(a) is a front view of a test member 30 produced by spot welding the hat-shaped member 10 and the steel plate 20.
  • FIG. 2(b) is a perspective view of the test member 30.
  • the spot welds 40 were positioned such that the distance between the end of the steel plate and the weld was 10 mm, and the distance between the welds was 20 mm.
  • the test member 30 was joined to the base plate 50 by TIG welding to prepare a sample for an axial crush test.
  • the impactor 60 was made to collide with the produced sample for the axial crush test at a constant velocity of 10 mm/min, and the sample for the axial crush test was crushed by 70 mm.
  • the crushing direction D3 was parallel to the longitudinal direction of the test member 30.
  • the results are also listed in Table 5.
  • Judgment of axial crushing fracture More preferable ( ⁇ ): No appearance cracking was observed in the sample after the axial crushing test.
  • the ground surface is the inside of the bend (valley side)
  • the ground surface is was set as the outside of the bend (peak side)
  • the ground surface was set as the inside of the bend (valley side) during the subsequent VDA bending test.
  • the U bending + close bending test V bending + orthogonal VDA bending test, and axial crushing test of galvanized steel sheets with a thickness of 1.2 mm or less, the effects of the sheet thickness were small, so the tests were conducted without grinding.
  • the proportion of nanohardness of 7.0 GPa or more When nanohardness is measured at 300 points or more in an area of 50 ⁇ m x 50 ⁇ m on the plate surface at 1/4 of the thickness direction depth of the surface soft layer from the surface of the base steel plate, the proportion of nanohardness of 7.0 GPa or more When is 0.10 or less, it becomes possible to further suppress the formation and connection of voids such as hard structures (martensite, etc.) and inclusions during press forming and collisions, as well as the propagation of cracks. R/t and SFmax were obtained.
  • the standard deviation ⁇ of the nano-hardness of the plate surface at a position 1/4 of the depth in the thickness direction of the surface soft layer from the surface of the base steel sheet is 1.8 GPa or less, and the thickness of the surface soft layer from the surface of the base steel sheet is If the standard deviation ⁇ of the nanohardness of the plate surface at 1/2 the depth in the direction is 2.2 GPa or less, it is possible to further suppress the generation and connection of voids during press forming and collision, as well as the propagation of cracks. This made it possible to obtain excellent R/t and SFmax.
  • the galvanized steel sheet of the invention example has a TS of 780 MPa or more and 1180 MPa or less, a YR of 0.60 or more, and a diffusible hydrogen in steel of 0.45 mass ppm or less, It had excellent stretch flangeability, bendability, and hydrogen embrittlement resistance.
  • the steel sheet of the comparative example was inferior in at least one of TS, YR, stretch flangeability, bendability, and hydrogen embrittlement resistance.
  • Example 2 when the dew point is -15°C, the thickness of the soft surface layer is less than 17 ⁇ m, and although there are cases where the judgment of fracture (appearance cracking) in the axial crush test is " ⁇ ", the soft surface layer Even when the thickness is less than 17 ⁇ m, when the metal plating layer is present, the fracture resistance is excellent, and the fracture (appearance cracking) in the axial crush test was evaluated as “ ⁇ ”.
  • the members obtained by forming or joining the galvanized steel sheets of the invention examples have a TS of 780 MPa or more and 1180 MPa or less, a YR of 0.60 or more, and The medium diffusible hydrogen was 0.45 mass ppm or less, and the stretch flangeability, bendability, and hydrogen embrittlement resistance were excellent.
  • the present invention has a tensile strength TS of 780 MPa or more and less than 1180 MPa, a yield ratio of 0.60 or more, and excellent bendability, stretch flangeability, and hydrogen embrittlement resistance, which are suitable mainly for automotive parts applications.
  • Galvanized steel sheets can be obtained.

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Abstract

降伏比が高く、曲げ性及び伸びフランジ性に優れ、かつ耐水素脆性に優れた、TSが780MPa以上1180MPa未満である亜鉛めっき鋼板の技術の提供。 面積率で、フェライト:65%未満、マルテンサイト及びベイナイトの合計:25%以上、残留オーステナイト:3%以上10%以下、素地鋼板の板厚1/8~3/8における鋼組織中の全マルテンサイトの70%以上が、平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有する焼戻しマルテンサイトである鋼組織と、素地鋼板上に形成された亜鉛めっき層と、を有し、TS:780MPa以上1180MPa未満、降伏比:0.60以上、拡散性水素量が0.45質量ppm以下である亜鉛めっき鋼板。

Description

亜鉛めっき鋼板、部材及びそれらの製造方法
 本発明は、加工性に優れた高強度亜鉛めっき鋼板、該高強度亜鉛めっき鋼板を素材とする部材及びそれらの製造方法に関する。本発明の亜鉛めっき鋼板は、主に自動車用鋼板としての用途に好適に使用できる。
 近年、地球環境保全の観点から、自動車のCO排出量削減に向けた燃費改善が強く求められている。これに伴い、車体部品の薄肉化による車体軽量化の動きが活発となってきており、車体部品用材料である鋼板の高強度化ニーズが高まっている。特に、自動車の衝突安全性確保の観点から、キャビン周辺に用いる鋼板材料には、引張強度の高さだけでなく、降伏強度の高さも求められる。また、高強度化によって部品形状の自由度を損なわぬよう、プレス成形性を併せ持つことが必要である。更に、自動車部品として使用中に腐食が進行すると衝突時に本来の材料強度を発揮できない場合があることから、優れた耐食性を有する溶融亜鉛めっき鋼板の適用が拡大している。
 一方、鋼板の高強度化は水素脆化発生の懸念を伴う。高強度鋼板の水素脆化は、使用中に腐食等により外部から侵入する水素だけでなく、製造過程で侵入した水素によっても引き起こされる場合がある。特に溶融亜鉛めっき鋼板の場合、一般的な方法として、鋼板の還元及び酸化抑制を目的に焼鈍~溶融亜鉛めっき処理までの一連の工程を水素含有雰囲気中で連続的に行うことで製造される。このため、雰囲気中から鋼中に侵入した水素が残存する状態で亜鉛めっき層が形成される。亜鉛めっき中の水素拡散は非常に遅く、鋼中拡散性水素の外部放出に対する障壁となることから、拡散性水素が残存し、加工時の水素脆化発生によって亀裂発生が助長される場合があり、特に曲げ性や伸びフランジ性といった局部延性の劣化を招くリスクがある。したがって、鋼中水素が十分低減された耐水素脆性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法の確立が重要である。
 高強度溶融亜鉛めっき鋼板の加工性と耐水素脆性に関する課題に対して、例えば、特許文献1では、曲げ性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法が開示されている。また、特許文献2では、延性と耐遅れ破壊特性に優れたTS900MPa以上の高強度鋼板、高強度冷延鋼板の製造方法、高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法が開示されている。
国際公開2016/113788号 特開2011-111671号公報
 しかしながら、特許文献1では、マルテンサイト粒の微細化による曲げ性の改善について記載がある一方、耐水素脆性の改善方法についての開示はない。また、特許文献2では、延性と耐水素脆性の両立について記載されているものの、扱われているのは加工後の耐水素脆性であり、製造時に侵入する鋼中水素に起因する耐水素脆性の改善に関する記載はない。
これらの特許文献に開示されている製造方法からは多量の鋼中水素が残存すると考えられ、例えば、曲げ性、伸びフランジ性の劣化や、スポット溶接部のナゲットにおける亀裂発生など、加工過程における水素脆化発生のリスクがある。
 本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであって、自動車用途に好適な、降伏比(YR)が高く、曲げ性及び伸びフランジ性に優れ、かつ耐水素脆性に優れた、引張強度(TS)が780MPa以上1180MPa未満である亜鉛めっき鋼板、部材及びそれらの製造方法を提供するものである。
 なお、ここで、降伏比が高いとは、圧延方向に対して直角方向にJIS5号引張試験片(JIS Z2201)を採取し、歪速度を10-3/sとするJIS Z2241(2011)の規定に準拠した引張試験を行い、YRが0.60以上であることを指す。
 引張強度(TS)は、圧延方向に対して直角方向にJIS5号引張試験片(JIS Z2201)を採取し、歪速度を10-3/sとするJIS Z2241(2011)の規定に準拠した引張試験を行い得られる引張強度のことを指す。
 曲げ性に優れるとは、亜鉛めっき鋼板から、圧延と平行な方向が曲げ試験軸となるよう、35mm×100mmの短冊状試験片を採取し、ストローク速度が50mm/s、押込み荷重が10ton、押付け保持時間5秒において、種々の曲げ半径で90度V曲げ試験を行い、試験片の曲げ頂点の稜線部を10倍の拡大鏡で観察し、長さ0.5mm以上の亀裂が認められなかった最小の曲げ半径R(mm)を板厚(mm)で除した値であるR/tを求め、下記(A)、(B)のいずれかを満たすことを指す。
(A)TS:780MPa以上980MPa未満かつR/t:4.5以下
(B)TS:980MPa以上1180MPa未満かつR/t:5.0以下
 伸びフランジ性に優れるとは、亜鉛めっき鋼板から、100mm×100mmの試験片を採取し、打抜き加工によって試験片中心部に、クリアランス12.5%において直径10mmの穴を形成し、次に、内径75mmのダイスを用い、穴の周囲にしわ押さえ力:9ton(88.26kN)を加え、頂角60°の円錐ポンチを穴に押し込むことで穴広げを行い、亀裂発生時における穴の直径を測定し、以下の式(1)から求められる限界穴広げ率λ(%)が35%以上であることを指す。
 λ(%)={(D-D)/D}×100 ・・・式(1)
 D:亀裂発生時における穴の直径(mm)
 D:穴広げ前における穴の直径(mm)
 耐水素脆性に優れるとは、以下の方法でスポット溶接を行い、得られたナゲットの亀裂が100μm以下であること指す。
(1)亜鉛めっき鋼板から採取した30mm×100mmの試験片両端に板厚2mmのスペーサを挟み、スペーサ間の中央をスポット溶接にて接合して溶接試験片を作製する。
(2)スポット溶接には、インバータ直流抵抗スポット溶接機を用い、電極はクロム銅製の先端径6mmのドーム型を用いる。加圧力は380kgf、通電時間は16サイクル/50Hz、保持時間は5サイクル/50Hzとする。
(3)溶接電流値は、板厚に応じたナゲット径を形成するよう調整する。
ナゲット径は、下記の式(2)を満たすものとする。
3.0×t1/2 < ナゲット径 < 3.5×t1/2 ・・・式(2)
式(2)において、t:板厚(mm)である。
(4)スポット溶接から24時間放置した後、スペーサ部を切り落とし、ナゲットの断面観察を行う。
 本発明者らは上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた。その結果、鋼板組織の最適化に加え、鋼中炭化物の析出形態を適切に制御して水素トラップサイトとして活用することで鋼中拡散性水素を低減することができ、これによって高い降伏比を有し、曲げ性に優れ、かつスポット溶接部のナゲットにおける亀裂発生リスクの低い高強度亜鉛めっき鋼板を得ることが可能であることを見出した。
 本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
[1]素地鋼板と、該素地鋼板上に形成された亜鉛めっき層と、を有する亜鉛めっき鋼板であって、
前記素地鋼板は、
 面積率で、
フェライト:65%未満であり、
マルテンサイト及びベイナイトの合計:25%以上であり、
残留オーステナイト:3%以上10%以下である鋼組織を有し、
面積率で、前記素地鋼板の板厚1/8~3/8における前記鋼組織中の全マルテンサイトの70%以上が、平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有する焼戻しマルテンサイトであり、
引張強度が780MPa以上1180MPa未満であり、
降伏比が0.60以上であり、
前記素地鋼板を室温から200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値が0.45質量ppm以下である、亜鉛めっき鋼板。
[2]前記素地鋼板の鋼成分が、質量%で、
 C:0.080%以上0.300%以下、
 Si:0.20%以上2.00%以下、
 Mn:1.00%以上4.00%以下、
 P:0.10%以下、
 S:0.0200%以下、
 Al:0.003%以上0.100%以下、
 N:0.0100%以下を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物からなる、前記[1]に記載の亜鉛めっき鋼板。
[3]前記鋼成分がさらに、質量%で、
B:0.0100%以下、
Ti:0.200%以下、
Nb:0.200%以下、
Sb:0.200%以下、
Sn:0.200%以下、
V:0.100%以下、
Cu:2.00%以下、
Cr:2.00%以下、
Ni:2.00%以下、
Mo:1.00%以下、
Ta:0.100%以下、
W:0.500%以下、
Zr:0.020%以下、
Ca:0.0200%以下、
Mg:0.0200%以下、
Zn:0.020%以下、
Co:0.020%以下、
Ce:0.0200%以下、
Se:0.0200%以下、
Te:0.0200%以下、
Ge:0.0200%以下、
As:0.0200%以下、
Sr:0.0200%以下、
Cs:0.0200%以下、
Hf:0.0200%以下、 
Pb:0.0200%以下、
Bi:0.0200%以下及び
REM(Ceを除く):0.0200%以下のうちから選ばれる少なくとも1種
を含有する、前記[2]に記載の亜鉛めっき鋼板。
[4]前記素地鋼板は、素地鋼板表面から板厚方向に200μm以下の領域を表層とした際、前記表層に、板厚1/4位置のビッカース硬さに対して、ビッカース硬さが85%以下である表層軟質層を有する、前記[1]~[3]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
[5]前記素地鋼板表面から前記表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置及び板厚方向深さの1/2位置の夫々における板面の50μm×50μmの領域において、300点以上のナノ硬度を測定したとき、
前記素地鋼板表面から前記表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度が7.0GPa以上の測定数割合が、全測定数に対して0.10以下であり、
さらに、前記素地鋼板表面から前記表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが1.8GPa以下であり、
さらに、前記素地鋼板表面から前記表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが2.2GPa以下である、前記[4]に記載の亜鉛めっき鋼板。
[6]前記亜鉛めっき鋼板の片面または両面において、前記素地鋼板と前記亜鉛めっき層の間に形成された金属めっき層を有する、前記[1]~[5]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
[7]前記亜鉛めっき層が、合金化亜鉛めっき層である、前記[1]~[6]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
[8]前記素地鋼板を室温から600℃まで昇温した時、350~600℃の温度範囲で放出される水素量の積算値が0.05質量ppm以上である、前記[1]~[7]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
[9]前記[1]~[8]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板を用いてなる、部材。
[10]前記[2]または[3]に記載の鋼成分を有するスラブを、1100~1350℃の温度域に加熱し、仕上げ圧延終了温度:800~950℃で熱間圧延し、巻取温度:650℃以下で巻き取る、熱延工程と、
 前記熱延工程後の鋼板を、700℃以上において、水素濃度:8体積%以上30体積%以下の還元雰囲気にて20s以上保持する、還元工程と、
 前記還元工程後の鋼板を、750℃以上において、水素濃度:0.2体積%以上8体積%以下の均熱雰囲気にて20s以上300s以下保持する、均熱工程と、
 前記均熱工程後の鋼板を、冷却する、第1冷却工程と、
 前記第1冷却工程後の鋼板の表面に亜鉛めっき層を形成させる、亜鉛めっき工程と、
 前記亜鉛めっき工程後の鋼板を、350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度:20℃/s以下とし、かつ100~350℃の温度域に5s以上滞留させて、冷却停止温度:100~300℃まで冷却する、第2冷却工程と、
前記第2冷却工程後の鋼板を、前記冷却停止温度以上450℃以下の温度域で5~600s保持する、再加熱工程と、
を含む、亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[11]前記亜鉛めっき工程後において、鋼板の表面に前記亜鉛めっき層を形成させた後、さらに合金化処理する、前記[10]に記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[12]前記熱延工程後、かつ前記還元工程前に、20%以上の圧下率で冷間圧延する冷延工程を有する、前記[10]または[11]に記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[13]前記第1冷却工程において、前記均熱工程後の鋼板を水素濃度:0.5体積%以上30体積%以下、露点:0℃以下の雰囲気にて、600~900℃から、平均冷却速度:20℃/s以下にて150~500℃まで冷却する、前記[10]~[12]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[14]前記第2冷却工程において、350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度:10℃/s以下とし、かつ100~350℃の温度域に10s以上滞留させて、冷却停止温度:100~300℃まで冷却する、前記[10]~[13]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[15]前記均熱工程における前記均熱雰囲気は、露点:-30℃以上の雰囲気である、前記[10]~[14]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[16]前記熱延工程後、かつ前記還元工程の前の鋼板の片面または両面において、金属めっきを施し、金属めっき層を形成する、プレめっき工程を含む、前記[10]~[15]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[17]前記熱延工程後、かつ前記還元工程前の鋼板を酸素濃度:1000体積ppm以上30000体積ppm以下含む酸化雰囲気中にて600℃以上まで加熱する、酸化工程を含む、前記[10]~[16]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[18]前記[1]~[8]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板に、成形加工、接合加工の少なくとも一方を施して部材とする工程を含む、部材の製造方法。
 本発明によって提供される亜鉛めっき鋼板は、引張強度が780MPa以上1180MPa未満であり、降伏比が0.60以上であり、曲げ性、伸びフランジ性及び耐水素脆性に優れる。
 また、本発明によって提供される部材は、引張強度が780MPa以上1180MPa未満であり、降伏比が0.60以上であり、曲げ性、伸びフランジ性及び耐水素脆性に優れる。
図1は、実施例のU曲げ+密着曲げ試験、V曲げ+直交VDA曲げ試験における、(a)一次曲げ加工及び(b)二次曲げ加工を説明するための図である。 図2は、実施例の軸圧壊試験をするために製造した、ハット型部材と鋼板とをスポット溶接した試験用部材の(a)正面図と(b)斜視図、さらに(c)軸圧壊試験を説明するための概略図である。
 以下に、本発明の詳細を説明する。
 <亜鉛めっき鋼板>
 本発明の亜鉛めっき鋼板は、素地鋼板と、該素地鋼板上に形成された亜鉛めっき層と、を有する亜鉛めっき鋼板であって、上記素地鋼板は、面積率で、フェライト:65%未満であり、マルテンサイト及びベイナイトの合計:25%以上であり、残留オーステナイト:3%以上10%以下である鋼組織を有し、面積率で、素地鋼板の板厚1/8~3/8における鋼組織中の全マルテンサイトの70%以上が、平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有する焼戻しマルテンサイトであり、引張強度が780MPa以上1180MPa未満であり、降伏比が0.60以上であり、亜鉛めっき層を剥離した素地鋼板を室温から200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値が0.45質量ppm以下であることを特徴とする。
 鋼組織
 まず、本発明の素地鋼板における各組織の面積率について説明する。各組織の面積率とは、観察された全面積に占める各構成相の面積比を指す。各組織の面積率は、圧延方向に対して平行な鋼板断面を研磨後、ナイタール液で腐食し、SEM(走査型電子顕微鏡)で1500倍の倍率で撮影し、得られた画像データから求めることができる。測定領域としては、表面から板厚1/8の領域と、板厚1/8~3/8の領域とする。
画像データにおいて、フェライトは黒色、ベイナイトは島状の残留オーステナイトを含む黒色又は方位の揃った炭化物を含む灰色、焼戻しマルテンサイトは微細で方位がランダムな炭化物を含む明灰色、残留オーステナイトは白色として区別できる。ここで、焼入れままマルテンサイトと残留オーステナイトは共に白色を呈するためSEM像からの区別が困難な場合がある。このため、残留オーステナイトはX線回折強度を測定することで個別に面積率を求め、前述した白色部の面積率から差し引くことで焼入れままマルテンサイトの面積率を求める。残留オーステナイトの面積率は、板厚1/4面におけるbcc鉄の(200)、(211)、(220)面のX線回折積分強度に対するfcc鉄の(200)、(220)、(311)面のX線回折積分強度の割合から求める。残留オーステナイトは、上記測定により体積率として算出されるが、残留オーステナイトが三次元的に均質であるとみなして、残留オーステナイトの体積率を、残留オーステナイトの面積率とする。
なお、本発明で規定するマルテンサイトは、焼入れままマルテンサイトと焼戻しマルテンサイトの双方を含み、焼入れままマルテンサイトと焼戻しマルテンサイトからなっていてよい。
 フェライトの面積率:65%未満
 フェライトの面積率が65%以上では780MPa以上のTSが得られない場合がある。したがって、フェライトの面積率は65%未満であり、好ましくは60%未満である。下限は特に限定されず、0%であっても良いが、フェライトの面積率は引張強度と延性のバランスの観点から、5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましい。
 マルテンサイト(焼戻しマルテンサイトを含む)及びベイナイトの合計面積率:25%以上
 マルテンサイトはマルテンサイト変態開始点(Ms点)以下の低温でオーステナイトから生成する硬質組織である。本発明におけるマルテンサイトは、焼入れたままのマルテンサイト(焼入れままマルテンサイト)だけでなく、生成したマルテンサイトを所定温度で焼戻しすることで得られる焼戻しマルテンサイトも含む。
ベイナイトはMs点以上の比較的低温でオーステナイトから生成し、針状又は板状のフェライト中に微細な炭化物が分散した硬質組織である。マルテンサイト及びベイナイトは本発明の鋼板の強度を担う組織であり、合計面積率が25%未満の場合、780MPa以上のTSが得られない場合がある。したがって、マルテンサイト及びベイナイトの合計面積率は25%以上であり、好ましくは30%以上である。尚、マルテンサイト及びベイナイトのいずれか一方のみが上記範囲であっても良い。上限は特に限定されないが、マルテンサイト(焼戻しマルテンサイトを含む)及びベイナイトの合計面積率は、TSと延性のバランスをより好適に制御する観点では、85%以下であることが好ましく、80%以下であることがより好ましい。
 残留オーステナイトの面積率:3%以上10%以下
 残留オーステナイトを過度に多く含む場合、曲げ加工や打抜きによる穴あけ加工の際、硬質なマルテンサイトに加工誘起変態することで亀裂の発生を助長し、曲げ性や穴広げ性を劣化させる恐れがある。この影響は残留オーステナイトが10%を超えると顕著となる。したがって、残留オーステナイトの面積率は10%以下である。残留オーステナイトの面積率は9%以下であることが好ましく、8%以下であることがより好ましい。一方、残留オーステナイトが3%未満の場合は十分な延性が得られない。したがって、残留オーステナイトは3%以上である。残留オーステナイトの面積率は4%以上であることが好ましく、5%以上であることがより好ましい。
 フェライト、マルテンサイト、ベイナイト及び残留オーステナイトが上記範囲を満足していれば、組織残部にその他の組織を5%以下の面積率で含んでいても良い。その他組織としては、パーライト等が挙げられる。
 面積率で、素地鋼板の板厚1/8~3/8における鋼組織中の全マルテンサイトの70%以上:平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有する焼戻しマルテンサイト
 本発明では、素地鋼板の板厚1/8~3/8における組織中に含まれる全マルテンサイトのうち、面積率で70%以上が所定サイズの炭化物を有する焼戻しマルテンサイトとなるよう制御することで、析出強化により、高い降伏比が得られる。
同時に、微細炭化物を鋼中の水素トラップサイトとして活用し、拡散性水素の低減を図ることで、優れた耐水素脆性を両立することが可能となる。これらの効果を十分得るために、素地鋼板の板厚1/8~3/8における組織中に含まれる全マルテンサイトにおいて、所定サイズの炭化物を有する焼戻しマルテンサイトの面積率は70%以上であり、好ましくは80%以上であり、100%であっても良い。この効果は、上記炭化物サイズを平均粒径50nm以上200nm以下の範囲とすることで得られる。一般的に、析出物の体積率が一定の場合、析出物の粒径が小さいほど析出強化に有利である。また、水素トラップの観点では、炭化物の表面積が大きいほど有利であることから、体積率が一定ならば炭化物の粒径は小さいほど好ましい。更に、炭化物が粗大になると曲げ性劣化の原因となる。したがって、上記炭化物の平均粒径は200nm以下である。一方、炭化物の平均粒径が50nm未満になると炭化物の体積率が減少し、本発明に必要な析出強化及び水素トラップの効果が十分得られない場合がある。
以上より、本発明では、素地鋼板の板厚1/8~3/8において、平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有する焼戻しマルテンサイトを、全マルテンサイトの70%以上とする。
 ここで、平均粒径は、楕円近似した時の長軸長さと短軸長さの平均値である。平均粒径は、実施例に示す方法を一例として測定することができる。
 めっき層を剥離した素地鋼板を室温から200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値:0.45質量ppm以下
 本発明の亜鉛めっき鋼板は、マルテンサイト中の炭化物を前述の範囲となるよう制御することにより、製造過程で鋼中侵入した水素を効果的にトラップすることで拡散性水素が低減され、優れた曲げ性、伸びフランジ性、耐水素脆性を有する。本発明では、めっき層(亜鉛めっき層であり、後述の金属めっき層が形成されている場合には、金属めっき層も含む)を剥離した素地鋼板を、室温(15~35℃)から200℃/hで200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値を鋼中の拡散性水素量とする。
拡散性水素量が0.45質量ppm超では優れた曲げ性、伸びフランジ性、耐水素脆性が得られない場合がある。したがって、拡散性水素量は0.45質量ppm以下であり、好ましくは0.40質量ppm以下である。
下限は特に限定されないが、拡散性水素量は少ないほど好ましいことから、0質量ppmとしてよい。
 めっき層を剥離した素地鋼板を室温から600℃まで昇温した時、350~600℃の温度範囲で放出される水素量の積算値が0.05質量ppm以上(好適条件)
 本発明の亜鉛めっき鋼板は、マルテンサイト中の炭化物を前述の範囲となるよう制御することにより、製造過程で鋼中侵入した水素を効果的にトラップすることで拡散性水素の低減を図っている。炭化物にトラップされた水素は拡散性水素に比べ鋼中からの脱離が生じにくく、200℃までの加熱では放出されず、350℃以上で放出される。本発明の効果を十分に得るためには、めっき層(亜鉛めっき層であり、後述の金属めっき層が形成されている場合には、金属めっき層も含む)を剥離した鋼板を室温(15~35℃)から200℃/hで600℃まで昇温した時、350~600℃において放出される水素の積算値が0.05質量ppm以上であることが好ましい。より好ましくは0.06質量ppm以上であり、さらに好ましくは0.07質量ppm以上である。
上限は特に限定されないが、350~600℃において放出される水素量の積算値は、1.00質量ppm以下としてよい。
 上述した鋼中水素の定量方法としては、亜鉛めっき鋼板から、5×30mm程度の水素分析用試験片を採取し、精密グラインダーを用いて表面の亜鉛めっき層(金属めっき層が形成されている場合には、金属めっき層も含む)を除去し、速やかにArガスで雰囲気置換された石英管中に入れ、200℃/hの昇温速度で600℃まで加熱し、ガスクロマトグラフによって昇温中の放出水素量を測定する。室温から200℃までの温度域で放出された水素量の積算値を「拡散性水素量」、350℃以上600℃以下の温度域で放出された水素量の積算値を「トラップ水素量」としてそれぞれ求める。
 ここで、水素量の測定は、鋼板の製造完了後に行うことが好ましい。すなわち、拡散性水素量の測定は、鋼板の製造完了後に行うことが好ましい。また、トラップ水素量の測定は、鋼板の製造完了後に行うことが好ましい。
また、拡散性水素量の測定及びトラップ水素量の測定は、本発明で規定する再加熱工程後、鋼板が最初に室温(40℃以下)に到達してから72h以内に実施することが、さらに好ましい。
 亜鉛めっき層
 本発明の亜鉛めっき鋼板は、素地鋼板上に、亜鉛めっき層を有し、亜鉛めっき層は合金化亜鉛めっき層であってもよく、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層であってもよい。
 本発明の亜鉛めっき鋼板は、最表層として素地鋼板の上(素地鋼板表面上または金属めっき層が形成された場合は金属めっき層表面上)に形成された亜鉛めっき層(金属めっき層(第一めっき層)が形成される場合の第二めっき層)を有しており、この亜鉛めっき層は、素地鋼板の一方の表面の上のみに設けてもよく、両面の上に設けてもよい。
 すなわち、本発明の亜鉛めっき鋼板は、素地鋼板を有し、該素地鋼板上に第二めっき層(亜鉛めっき層、アルミニウムめっき層等)が形成されており、また、素地鋼板を有し、該素地鋼板上に金属めっき層(第一めっき層(亜鉛めっき層の第二めっき層を除く))と第二めっき層(亜鉛めっき層、アルミニウムめっき層等)とが順に形成されていてもよい。
 なお、ここでいう亜鉛めっき層は、Znを主成分(Zn含有量が50.0%以上)とするめっき層を指し、例えば、溶融亜鉛めっき層等の亜鉛めっき層や合金化溶融亜鉛めっき層等の合金化亜鉛めっき層が挙げられる。
 ここで、溶融亜鉛めっき層(亜鉛めっき層)は、例えば、Znと、20.0質量%以下のFe、0.001質量%以上1.0質量%以下のAlにより構成することが好適である。また、溶融亜鉛めっき層には、任意に、Pb、Sb、Si、Sn、Mg、Mn、Ni、Cr、Co、Ca、Cu、Li、Ti、Be、Bi及びREMからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を合計で0.0質量%以上3.5質量%以下含有させてもよい。また、溶融亜鉛めっき層のFe含有量は、より好ましくは7.0質量%未満である。なお、上記の元素以外の残部は、不可避的不純物である。
 また、合金化溶融亜鉛めっき層(合金化亜鉛めっき層)は、例えば、20質量%以下のFe、0.001質量%以上1.0質量%以下のAlにより構成することが好適である。また、合金化溶融亜鉛めっき層には、任意に、Pb、Sb、Si、Sn、Mg、Mn、Ni、Cr、Co、Ca、Cu、Li、Ti、Be、Bi及びREMからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を合計で0.0質量%以上3.5質量%以下含有させてもよい。合金化溶融亜鉛めっき層のFe含有量は、より好ましくは7.0質量%以上、さらに好ましくは8.0質量%以上である。また、合金化溶融亜鉛めっき層のFe含有量は、より好ましくは15.0質量%以下、さらに好ましくは13.0質量%以下である。なお、上記の元素以外の残部は、不可避的不純物である。
 加えて、亜鉛めっき層の片面あたりのめっき付着量は、特に限定されるものではないが、20g/m以上とすることが好ましい。また、亜鉛めっき層の片面あたりのめっき付着量は、80g/m以下とすることが好ましい。
 なお、亜鉛めっき層のめっき付着量は、以下のようにして測定する。
 すなわち、10質量%塩酸水溶液1Lに対し、Feに対する腐食抑制剤(朝日化学工業(株)製「イビット700BK」(登録商標))を0.6g添加した処理液を調整する。ついで、該処理液に、供試材となる鋼板を浸漬し、亜鉛めっき層を溶解させる。そして、溶解前後での供試材の質量減少量を測定し、その値を、素地鋼板の表面積(めっきで被覆されていた部分の表面積)で除することにより、めっき付着量(g/m)を算出する。
 成分組成
 次に、亜鉛めっき鋼板を構成する鋼板(素地鋼板(以下、単に鋼板とのみ記すこともある。))の好ましい成分組成について説明する。なお、成分元素の含有量を表す「%」は、特に断らない限り、「質量%」を意味する。
 C:0.080%以上0.300%以下
 Cは、焼入れ性を向上させ、マルテンサイトやベイナイトを得やすくする。また、微細な炭化物として組織中に析出させることで鋼中水素をトラップでき、拡散性水素量が低減され、耐水素脆性が向上する。C含有量が0.080%未満では、必要強度と曲げ性を両立することができない。したがって、C含有量は好ましくは0.080%以上であり、より好ましくは0.100%以上である。
一方、C含有量が0.300%を超えると、微細炭化物による水素トラップ効果は飽和し、マルテンサイトの強度が過度に高くなることで、延性を損なう場合がある。したがって、C含有量は0.300%以下であることが好ましく、より好ましくは0.250%以下である。
 Si:0.20%以上2.00%以下、
 Siは、延性に優れるフェライトの強化に有効な元素であるとともに、焼鈍後の鋼板を比較的低温域で保持した際に、粗大な炭化物の生成を抑制することで残留オーステナイトの生成を促し、強度と延性のバランスの向上に寄与する。この効果はSi含有量が0.20%未満の場合は十分に得られない。したがって、Si含有量は0.20%以上であり、好ましくは0.30%以上である。
一方、Si含有量が2.00%超では、炭化物の生成作用が過剰となり、本発明に必要なマルテンサイト中の微細炭化物を得ることができず、鋼中拡散性水素が増加する結果、本発明の所望の降伏比や耐水素脆性を得ることができない場合がある。したがって、Si含有量は好ましくは2.00%以下であり、より好ましくは1.50%以下である。
 Mn:1.00%以上4.00%以下
 Mnは、鋼の焼入れ性を向上させるため、マルテンサイトやベイナイトを得やすくする。Mn含有量が1.00%未満の場合、フェライトの面積率が過剰となり、必要な強度と降伏比が得られない場合がある。したがって、Mn含有量は1.00%以上であることが好ましく、より好ましくは1.50%以上である。
一方、Mn含有量が4.00%を超えると、マルテンサイトの強度が過度に高くなることに加え、粗大なMnSの生成が促進され、優れた曲げ性を得ることができない場合がある。したがって、Mn含有量は4.00%以下であることが好ましく、より好ましくは3.50%以下である。
 P:0.10%以下
 Pは、過剰に含まれると旧オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化させ、曲げ性劣化の原因となる。したがって、P含有量は0.10%以下であることが好ましく、より好ましくは0.05%以下である。P含有量は、0.03%以下であることが好ましく、0.02%以下であることが好ましい。
下限は特に限定されないが、Pは固溶強化による鋼板の強度上昇に有効な元素でもあることから、このような効果を得る場合には、P含有量は0.001%以上とすることが好ましい。P含有量は、0.002%以上であってもよく、0.005%以上であってもよい。
 S:0.0200%以下
 Sは、MnSなどの介在物を生成し、曲げ性劣化の原因となる。したがって、S含有量は0.0200%以下であることが好ましく、より好ましくは0.0100%以下である。
下限は特に限定されないが、生産技術上の制約から、S含有量は0.0001%以上としてよい。S含有量は、0.0002%以上であってもよく、0.0004%以上であってもよい。
 Al:0.003%以上0.100%以下
 Alは、脱酸剤として用いられることに加え、鋼の固溶強化にも寄与する。Al含有量が0.003%未満ではこれらの効果は得られない場合がある。したがって、Al含有量は0.003%以上であることが好ましい。Al含有量は、0.005%以上であることが好ましく、0.007%以上であることが好ましい。
一方、Al含有量が0.100%を超えると製鋼時のスラブ品質劣化を招く。したがって、Al含有量は0.100%以下であることが好ましく、より好ましくは0.050%以下である。
 N:0.0100%以下
 Nは、粗大な窒化物を形成し、ボイド生成の起点となって曲げ性を低下させる場合がある。N含有量を0.0100%以下とすることで、Nが粗大な窒化物を形成することを防ぐことができる。よって、N含有量は0.0100%以下であることが好ましく、より好ましくは0.0060%以下である。
下限は特に限定されないが、生産技術上の制約から、N含有量は0.0005%以上としてよい。
 上記以外の残部は、Fe及び不可避的不純物からなる。本発明の鋼板は、上記の成分を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有することが好ましい。
 成分組成はさらに、任意で以下の元素群から選ばれる少なくとも1種を所定量含有してもよい。以下の任意元素を好適な下限値未満で含む場合、任意元素を不可避的不純物として含むものとすることができる。
 B:0.0100%以下
 Bは、鋼の焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。焼入れ性を向上するためには、B量は0.0001%以上とすることが好ましく、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0003%以上であることがさらに好ましい。B含有量は、0.0005%以上とすることが好ましく、0.0007%以上とすることが好ましい。
より良好な成形性を得るために、Bを含有する場合、B含有量は0.0100%以下とすることが好ましく、0.0050%以下とすることがより好ましく、0.0030%以下であることがさらに好ましい。
 Ti:0.200%以下
 Tiは、微細な炭化物を析出させ、強度上昇及び水素トラップ効果に寄与する。Tiの下限は特に限定されないが、これらの効果を得るためには、0.001%以上とすることが好ましく、0.005%以上とすることがより好ましく、0.010%以上とすることがさらに好ましい。
一方、Tiを過剰に含む場合、炭化物が粗大化して曲げ性劣化の原因となる場合がある。したがって、Tiを含有する場合、Ti含有量は0.200%以下とすることが好ましく、0.100%以下とすることがより好ましく、0.060%以下とすることがさらに好ましい。
 Nb:0.200%以下
 Nb、は微細な炭化物を析出させ、強度上昇及び水素トラップ効果に寄与する。Nbの下限は特に限定されないが、これらの効果を得るためには、0.001%以上とすることが好ましく、0.005%以上とすることがより好ましく、0.010%以上とすることがさらに好ましい。
一方、Nbを過剰に含む場合、炭化物が粗大化して曲げ性劣化の原因となる場合がある。したがって、Nbを含有する場合、Nb含有量は0.200%以下とすることが好ましく、0.100%以下とすることがより好ましく、0.060%以下とすることがさらに好ましい。
 Sb:0.200%以下
 Sbは、鋼板表面の過度な脱炭を抑制し、マルテンサイトの生成量が減少することを防止するのに有効な元素である。このような効果を得るために、Sb含有量は0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.005%以上とすることがさらに好ましい。
一方、より良好な靭性を得るために、Sbを含有する場合、Sb含有量は0.200%以下とすることが好ましい。Sb含有量は0.060%以下とすることがより好ましく、0.020%以下とすることがさらに好ましい。
 Sn:0.200%以下
 Snは、脱炭、脱窒等を抑制して、鋼の強度低下を抑制するために有効な元素である。こうした効果を得るにはSn含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.005%以上とすることがさらに好ましい。
一方、より良好な耐衝撃性を得るために、Snを含有する場合、Sn含有量は0.200%以下とすることが好ましい。Sn含有量は0.060%以下とすることがより好ましく、0.020%以下とすることがさらに好ましい。
 V:0.100%以下
 Vは、微細な炭化物を析出させ、強度上昇及び水素トラップ効果に寄与する。Vの下限は特に限定されないが、これらの効果を得るためには、0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.005%以上とすることがさらに好ましい。V含有量は、0.007%以上とすることが好ましく、0.009%以上とすることが好ましい。
一方、Vを過剰に含む場合、炭化物が粗大化して曲げ性劣化の原因となる場合がある。したがって、Vを含有する場合、V含有量は0.100%以下とすることが好ましく、0.080%以下とすることがより好ましく、0.060%以下とすることがさらに好ましい。
 Cu:2.00%以下
 Cuは、焼入れ性を大きくする元素であり、硬質相の面積率をより好適な範囲内とするために有効な元素である。この効果を得るためには、Cu含有量を0.005%以上とすることが好ましく、0.010%以上とすることがより好ましく、0.020%以上とすることがさらに好ましい。Cu含有量は、0.040%以上とすることが好ましく、0.060%以上とすることが好ましい。
また、Cuを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Cu含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.00%以下とすることがより好ましく、0.50%以下とすることがさらに好ましい。
 Cr:2.00%以下
 Crの添加によって、焼入れ性を向上し、強度と延性とのバランスを向上することができる。この効果を得るためには、Cr含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.005%以上とすることがさらに好ましい。Cr含有量は、0.007%以上とすることが好ましく、0.009%以上とすることが好ましい。
また、Crを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Cr含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.00%以下とすることがより好ましく、0.80%以下とすることがさらに好ましい。
 Ni:2.00%以下
 Niの添加によって、焼入れ性を向上し、強度と延性とのバランスを向上することができる。この効果を得るためには、Ni含有量を0.005%以上とすることが好ましく、0.010%以上とすることがより好ましく、0.020%以上とすることがさらに好ましい。Ni含有量は、0.030%以上とすることが好ましく、0.040%以上とすることが好ましい。
また、Niを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ni含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.00%以下とすることがより好ましく、0.80%以下とすることがさらに好ましい。Ni含有量は、0.60%以下とすることが好ましく、0.40%以下とすることが好ましい。
 Mo:1.00%以下
 Moの添加によって、強度調整の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Mo含有量を0.005%以上とすることが好ましく、0.01%以上とすることがより好ましく、0.02%以上とすることがさらに好ましい。Mo含有量は、0.03%以上とすることが好ましく、0.04%以上とすることが好ましい。
また、Moを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Mo含有量は1.00%以下とすることが好ましく、0.80%以下とすることがより好ましく、0.60%以下とすることがさらに好ましい。Mo含有量は、0.50%以下とすることが好ましく、0.40%以下とすることが好ましい。
 Ta:0.100%以下
 Taの添加によって、強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ta含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.003%以上とすることがさらに好ましい。
また、Taを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ta含有量は0.100%以下とすることが好ましい。Ta含有量は0.050%以下とすることがより好ましく、0.020%以下とすることがさらに好ましい。Ta含有量は、0.010%以下とすることが好ましく、0.008%以下とすることが好ましい。
 W:0.500%以下
 Wの添加によって、強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、W含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.003%以上とすることがさらに好ましい。W含有量は、0.005%以上とすることが好ましく、0.007%以上とすることが好ましい。
また、Wを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、W含有量は0.500%以下とすることが好ましく、0.450%以下とすることがより好ましく、0.400%以下とすることがさらに好ましい。W含有量は、0.350%以下とすることが好ましく、0.300%以下とすることが好ましい。
 Zr:0.020%以下
 Zrの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Zr含有量を0.0005%以上とすることが好ましく、0.0010%以上とすることがより好ましく、0.0015%以上とすることがさらに好ましい。
また、Zrを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Zr含有量は0.020%以下とすることが好ましい。Zr含有量は0.010%以下とすることがより好ましく、0.0050%以下とすることがさらに好ましい。
 Ca:0.0200%以下
 Caを含有することで、硫化物の形態を制御し、延性、靭性をより向上させることができる。より良好な延性を得る上で、Caを含有する場合、Ca含有量は0.0200%以下とすることが好ましい。Ca含有量は0.0100%以下とすることがより好ましく、0.0050%以下とすることがさらに好ましい。Ca含有量は、0.0040%以下とすることが好ましく、0.0030%以下とすることが好ましい。
また、Ca含有量の下限は特に制限されず、0.0000%であってもよいが、生産技術上の制約から、Ca含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。また、上記の硫化物の形態を制御し、延性、靭性をより向上させるという観点からは、Ca含有量は0.0005%以上とすることがより好ましい。
 Mg:0.0200%以下
 Mgは、0.0001%以上含有することで硫化物の形態を制御し、延性、靭性を向上させることができる。より好ましくは0.0005%以上であり、さらに好ましくは0.001%以上である。
また、より良好な延性を得る上で、Mgを含有する場合、Mg含有量は0.0200%以下とすることが好ましい。Mg含有量は0.0100%以下とすることがより好ましく、0.0050%以下とすることがさらに好ましい。
 Zn:0.020%以下
 Znの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Zn含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.003%以上とすることがさらに好ましい。
また、Znを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Zn含有量は0.020%以下とすることが好ましい。Zn含有量は0.010%以下とすることがより好ましく、0.008%以下とすることがさらに好ましい。
 Co:0.020%以下
 Coの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Co含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.003%以上とすることがさらに好ましい。
また、Coを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Co含有量は0.020%以下とすることが好ましい。Co含有量は0.010%以下とすることがより好ましく、0.008%以下とすることがさらに好ましい。
 Ce、Se、Te、Ge、As、Sr、Cs、Hf、Pb、Bi、REM(Ceを除く)のそれぞれの含有量:0.0200%以下
 これらの元素を添加することによって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、これら元素の少なくとも一種以上をそれぞれ0.0001%以上含有することが好ましい。
一方、コストアップを防ぐ観点から、これらの元素を少なくとも一種以上含有する場合、それぞれの含有量は0.0200%以下とすることが好ましい。
 Ceは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。また、Ceは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。Ceは、0.0080%以下とすることが好ましく、0.0060%以下とすることがより好ましい。
 Seは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Seは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Seは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。Seは、0.0080%以下とすることが好ましく、0.0060%以下とすることがより好ましい。
 Teは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Teは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Teは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
 Geは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Geは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Geは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
 Asは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Asは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Asは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
 Srは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Srは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Srは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
 Csは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Csは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Csは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
 Hfは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Hfは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Hfは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
 Pbは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Pbは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Pbは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。Pbは、0.0080%以下とすることが好ましく、0.0060%以下とすることがより好ましい。
 Biは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Biは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Biは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。Biは、0.0080%以下とすることが好ましく、0.0060%以下とすることがより好ましい。
 REMは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。REMは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。REMは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。なお、本発明で規定するREMは、前述したCeを除く。
 なお、本発明でいうREMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)と原子番号39番のイットリウム(Y)、および原子番号57番のランタン(La)から71番のルテチウム(Lu)までのランタノイドのことを指す。本発明におけるREM濃度とは、上述のREMから選択された1種または2種以上の元素の総含有量である。
REMとしては、特に限定されないが、Sc、Y、Laであることが好ましい。
 表層軟質層
 本発明の一実施形態に伴う亜鉛めっき鋼板の素地鋼板では、表層に表層軟質層を有することが好ましい。プレス成形時および車体衝突時に前記表層軟質層が曲げ割れ進展の抑制に寄与するため、耐曲げ破断特性がさらに向上する。なお、表層軟質層とは、脱炭層を意味し、板厚1/4位置の断面(鋼板表面に平行な面)のビッカース硬さに対して、85%以下のビッカース硬さの表層領域のことである。
ここで表層軟質層は、素地鋼板表面から板厚方向に200μm以下の厚みで形成されている。表層軟質層の形成される領域は、素地鋼板表面から板厚方向に、好ましくは150μm以下であり、より好ましくは120μm以下である。なお、表層軟質層の厚さの下限については、特に定めないが、7μm以上が好ましく、14μm以上がより好ましく、また17μm以上がさらに好ましい。また、表層軟質層は、好ましくは30μm以上であり、より好ましくは40μm以上である。
 また、上記のビッカース硬さを測定する素地鋼板の板厚1/4位置は、非表層軟質層(本発明で規定される表層軟質層の硬さの条件を満たさない層)である。
 ビッカース硬さは、JIS Z 2244-1(2020)に基づいて、荷重を10gfとして測定する。
 表層軟質層のナノ硬度
 本発明の亜鉛めっき鋼板では、素地鋼板の表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置及び板厚方向深さの1/2位置の夫々における板面の50μm×50μmの領域において、300点以上のナノ硬度を測定したとき、素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度が7.0GPa以上の測定数割合が、全測定数に対して0.10以下であり、さらに、素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが1.8GPa以下であり、さらに、素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが2.2GPa以下であることが好ましい。
 上記ナノ硬度が7.0GPa以上の個数割合が全測定数に対して0.10以下の場合、硬質な組織(マルテンサイトなど)、介在物などの割合が小さいことを意味し、上記硬質な組織(マルテンサイトなど)、介在物などのプレス成形時および衝突時のボイドの生成や連結、さらには亀裂の進展をより抑制することが可能となり、優れたR/tおよびSFmaxが得られる。
 また、プレス成形時の優れた曲げ性と、衝突時の優れた曲げ破断特性を得るためには、素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが1.8GPa以下であり、さらに、素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが2.2GPa以下であることが好ましい。
素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが1.8GPa以下であり、さらに、素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが2.2GPa以下の場合、ミクロ領域における組織硬度差が小さいことを意味し、ミクロ領域における組織硬度差が小さいため、プレス成形時および衝突時のボイドの生成や連結、さらには亀裂の進展をより抑制することが可能となり、優れたR/tおよびSFmaxが得られる。
また、素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度の標準偏差σの好ましい範囲は、1.7GPa以下である。素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度の標準偏差σは、より好ましくは、1.3GPa以下である。下限は特に限定されないが、素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度の標準偏差σは、0.5GPa以上としてもよい。
素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置の板面のナノ硬度の標準偏差σの好ましい範囲は、2.1GPa以下である。素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置の板面のナノ硬度の標準偏差σは、より好ましくは、1.7GPa以下である。下限は特に限定されないが、素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置の板面のナノ硬度の標準偏差σは、0.6GPa以上としてもよい。
 ここで、板厚方向深さの1/4位置、1/2位置の板面のナノ硬度とは、以下の方法により測定される硬度である。
 まず、亜鉛めっき層剥離後、さらに金属電気めっき層等の金属めっき層が形成されている鋼板については金属めっき層剥離後、素地鋼板の表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置まで機械研磨を実施し、ダイヤモンド及びアルミナでのバフ研磨を実施し、さらにコロイダルシリカ研磨を実施する。Hysitron社のtribo-950を用い、バーコビッチ形状のダイヤモンド圧子により、荷重:500μN、測定領域:50μm×50μm、打点間隔:2μmの条件でナノ硬度を測定する。
 また、表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置まで機械研磨を実施し、ダイヤモンド及びアルミナでのバフ研磨を実施、さらにコロイダルシリカ研磨を実施する。そして、Hysitron社のtribo-950を用い、バーコビッチ形状のダイヤモンド圧子により、荷重:500μN、測定領域:50μm×50μm、打点間隔:2μmの条件でナノ硬度を測定する。
 板厚方向深さの1/4位置で300点以上のナノ硬度を測定し、また、板厚方向深さの1/2位置でも300点以上のナノ硬度を測定する。
例えば、表層軟質層厚さが100μmの場合、1/4位置は表層軟質層の表面から25μm位置となり、1/2位置は表層軟質層の表面から50μm位置となる。この25μm位置で300点以上のナノ硬度を測定し、また、50μm位置でも300点以上のナノ硬度を測定する。
 金属めっき層
 さらに、本発明の一実施形態に伴う亜鉛めっき鋼板は、素地鋼板の片面または両面に、素地鋼板と亜鉛めっき層の間に形成された金属めっき層(第一めっき層、プレめっき層)(なお、金属めっき層とは、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層の亜鉛めっき層を除くものとする)を有することが好ましい。金属めっき層は金属電気めっき層とすることが好ましく、以下では、金属電気めっき層を例に説明する。
金属電気めっき層が素地鋼板上に形成されることで、プレス成形時及び車体衝突時に最表層の上記金属電気めっき層が曲げ割れ発生の抑制に寄与するため、耐曲げ破断特性がさらに向上する。
 本発明では、均熱工程における露点を-5℃以上とすることで、軟質層の厚みをより大きくすることができ、軸圧壊特性を非常に優れたものとすることが可能になる。この点、本発明では、金属めっき層を有することで、露点が-5℃未満で、軟質層厚みが小さくても、軟質層厚みが大きい場合と同等の軸圧壊特性を得られる。
 金属電気めっき層の金属種としては、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ga、Ge、As、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Os、Ir、Rt、Au、Hg、Ti、Pb、Biのいずれでもかまわないが、Feであることがより好ましい。以下では、Fe系電気めっき層を例に説明するが、他の金属種でも以下のFeにおける条件を同様に採用し得る。
 Fe系電気めっき層の付着量は、0g/m超とし、好ましくは2.0g/m以上とする。Fe系電気めっき層の素地鋼板の片面あたりの付着量の上限は特に限定されないが、コストの観点から、Fe系電気めっき層の片面あたりの付着量を60g/m以下とすることが好ましい。Fe系電気めっき層の付着量は、好ましくは50g/m以下であり、より好ましくは40g/m以下であり、さらに好ましくは30g/m以下である。
 Fe系電気めっき層の付着量は、以下のとおり測定する。Fe系電気めっき鋼板から10×15mmサイズのサンプルを採取して樹脂に埋め込み、断面埋め込みサンプルとする。同断面の任意の3か所を走査型電子顕微鏡(ScanningElectron Microscope;SEM)を用いて加速電圧15kVで、Fe系電気めっき層の厚みに応じて倍率2000~10000倍で観察し、3視野の厚みの平均値に鉄の密度を乗じることによって、Fe系電気めっき層の片面あたりの付着量に換算する。
 Fe系電気めっき層としては、純Feの他、Fe-B合金、Fe-C合金、Fe-P合金、Fe-N合金、Fe-O合金、Fe-Ni合金、Fe-Mn合金、Fe-Mo合金、Fe-W合金等の合金めっき層が使用できる。Fe系電気めっき層の成分組成は特に限定されないが、B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、V及びCoからなる群から選ばれる1または2以上の元素を合計で10質量%以下含み、残部はFe及び不可避的不純物からなる成分組成とすることが好ましい。Fe以外の元素の量を合計で10質量%以下とすることで、電解効率の低下を防ぎ、低コストでFe系電気めっき層を形成することができる。Fe-C合金の場合、Cの含有量は0.08質量%以下とすることが好ましい。
 <亜鉛めっき鋼板の製造方法>
 次に、本開示の一実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。なお、以下に示す鋼スラブ(鋼素材)、鋼板等を加熱又は冷却する際の温度は、特に説明がない限り、鋼スラブ(鋼素材)、鋼板等の表面温度を意味する。
 本発明の亜鉛めっき鋼板の製造方法は、上記成分組成を有するスラブを、1100~1350℃の温度域に加熱し、仕上げ圧延終了温度:800~950℃で熱間圧延し、巻取温度:650℃以下で巻き取る熱延工程と、熱延工程後の鋼板を、700℃以上において、水素濃度:8体積%以上30体積%以下の還元雰囲気にて20s以上保持する、還元工程と、還元工程後の鋼板を、750℃以上において、水素濃度:0.2体積%以上8体積%以下の均熱雰囲気にて20s以上300s以下保持する、均熱工程と、均熱工程後の鋼板を、冷却する、第1冷却工程と、第1冷却工程後の鋼板の表面に亜鉛めっき層を形成させる、亜鉛めっき工程と、亜鉛めっき工程後の鋼板を、350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度:20℃/s以下とし、かつ100~350℃の温度域に5s以上滞留させて、冷却停止温度:100~300℃まで冷却する第2冷却工程と、第2冷却工程後の鋼板を、上記冷却停止温度以上450℃以下の温度域で5~600s保持する、再加熱工程とを含む。
 [熱延工程]
 前記スラブに対し、以下の条件で熱間圧延を行う。
 スラブ加熱温度:1100~1350℃
 炭化物の溶解や圧延荷重の低減のため、スラブ加熱温度は1100℃以上とする。スラブ加熱温度は、好ましくは1150℃以上である。また、スケールロスの増大防止のため、スラブ加熱温度は1350℃以下であり、好ましくは1300℃以下である。
 仕上げ圧延終了温度:800~950℃
 仕上げ圧延終了温度が800℃未満の場合、圧延時にフェライト変態が起こり、伸展フェライトが熱延板の表層に生成し、次工程以降も残留して最終的な曲げ性を劣化させる場合がある。したがって、仕上げ圧延終了温度は800℃以上であり、好ましくは850℃以上である。一方、仕上げ圧延終了温度が950℃を超えると結晶粒が粗大化し、強度不足や曲げ性劣化の原因となる場合がある。したがって、仕上げ圧延終了温度は950℃以下であり、好ましくは930℃以下である。
 巻取温度:650℃以下
 巻取温度が650℃を超えた場合、熱延鋼板中の炭化物が粗大化し、均熱工程までに溶けきらず、曲げ性劣化の原因となる場合がある。したがって、巻取温度は、650℃以下であり、好ましくは600℃以下である。巻取温度の下限は特に限定されないが、鋼板の形状不良の発生を抑え、かつ鋼板が過度に硬質化することを防ぐ観点では400℃以上とすることが好ましい。
 [冷延工程(好適条件)]
 熱間圧延工程(熱延工程)後の素地鋼板を還元工程に供する前に、必要に応じて冷間圧延を行っても良い。冷延工程における冷間圧延は、後述の酸化工程における酸化処理を行う場合は、酸化工程の前に行い、プレめっき工程における金属めっきを行う場合は、プレめっき工程の前に行う。冷間圧延を行う場合、熱間圧延工程(熱延工程)後に得られた熱延鋼板は、公知の方法で酸洗、脱脂などの予備処理を行った上で冷間圧延を施すことが好ましい。
 20%以上の圧下率
 冷間圧延を施す場合、圧下率(累積圧下率)は特に限定されないが、フェライトの再結晶を促進するためには、20%以上とすることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。圧下率の上限は特に限定されないが、圧下率は80%以下とすることが好ましい。
 [プレめっき(金属めっき、金属電気めっき、第一めっき)工程(好適条件)]
 本発明の一実施形態においては、上記熱延工程後(冷間圧延を施す場合は、冷間圧延工程後)、かつ還元工程の前に素地鋼板に対してプレめっき(金属めっき)処理を施して、金属電気めっき層等の金属めっき層が素地鋼板の片面または両面に形成された焼鈍前金属めっき鋼板(焼鈍前金属電気めっき鋼板)としてもよい。なお、ここでいう金属めっきは、亜鉛めっき(第二めっき)を除く。
金属めっき処理方法は特に限定されないが、前述したように素地鋼板上に形成させる金属めっき層としては、金属電気めっき層とすることが好ましいため、金属電気めっき処理を施すことが好ましい。
例えば、Fe系電気めっき浴を採用する場合、硫酸浴、塩酸浴あるいは両者の混合などが適用できる。また、焼鈍前金属電気めっき層の付着量は、通電時間等によって調整することができる。なお、焼鈍前金属電気めっき鋼板とは、金属電気めっき層が酸化工程、還元工程及び均熱工程を経ていないことを意味し、金属電気めっき処理前の熱延鋼板あるいは冷延鋼板について予め焼鈍された態様を除外するものではない。
 ここで、電気めっき層の金属種としては、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ga、Ge、As、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Os、Ir、Rt、Au、Hg、Ti、Pb、Biのいずれでもかまわないが、Feであることがより好ましい。以下では、Fe系電気めっきを例に説明するが、他の金属系電気めっきでも以下のFe系電気めっきにおける条件を同様に採用し得る。
 通電開始前のFe系電気めっき浴中のFeイオン含有量は、Fe2+として0.5mol/L以上とすることが好ましい。Fe系電気めっき浴中のFeイオン含有量が、Fe2+として0.5mol/L以上であれば、十分なFe付着量を得ることができる。また、十分なFe付着量を得るために、通電開始前のFe系電気めっき浴中のFeイオン含有量は、2.0mol/L以下とすることが好ましい。
 また、Fe系電気めっき浴中にはFeイオンと、B、C、P、N、O、Ni、Mn、Mo、Zn、W、Pb、Sn、Cr、V及びCoからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素とを含有することができる。Fe系電気めっき浴中でのこれらの元素の合計含有量は、焼鈍前Fe系電気めっき層中でこれらの元素の合計含有量が10質量%以下となるようにすることが好ましい。なお、金属元素は金属イオンとして含有すればよく、非金属元素はホウ酸、リン酸、硝酸、有機酸等の一部として含有することができる。また、硫酸鉄めっき液中には、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等の伝導度補助剤や、キレート剤、pH緩衝剤が含まれていてもよい。
 Fe系電気めっき浴のその他の条件についても特に限定しない。Fe系電気めっき液の温度は、定温保持性を考えると、30℃以上とすることが好ましい。また、Fe系電気めっき液の温度は、85℃以下とすることが好ましい。Fe系電気めっき浴のpHも特に規定しないが、水素発生による電流効率の低下を防ぐ観点から1.0以上とすることが好ましく、また、Fe系電気めっき浴の電気伝導度を考慮すると、3.0以下が好ましい。電流密度は、生産性の観点から10A/dm以上とすることが好ましく、Fe系電気めっき層の付着量制御を容易にする観点から150A/dm以下とすることが好ましい。通板速度は、生産性の観点から5mpm以上とすることが好ましく、付着量を安定的に制御する観点から150mpm以下とすることが好ましい。
 なお、Fe系電気めっき処理を施す前の処理として、鋼板表面を清浄化するための脱脂処理及び水洗、さらには、鋼板表面を活性化するための酸洗処理及び水洗を施すことができる。これらの前処理に引き続いてFe系電気めっき処理を実施する。脱脂処理及び水洗の方法は特に限定されず、通常の方法を用いることができる。酸洗処理においては、硫酸、塩酸、硝酸、及びこれらの混合物等各種の酸が使用できる。中でも、硫酸、塩酸あるいはこれらの混合が好ましい。酸の濃度は特に規定しないが、酸化皮膜の除去能力、及び過酸洗による肌荒れ(表面欠陥)防止等を考慮すると、1~20mass%が好ましい。また、酸洗処理液には、消泡剤、酸洗促進剤、酸洗抑制剤等を含有してもよい。
 [酸化工程(好適条件)]
 上記熱延工程後の鋼板、あるいは冷延処理を施す場合には冷延工程後の鋼板に対し、後述の還元工程前に酸化工程で酸化処理を行っても良い。酸化工程における酸化処理を行うことによって鋼板表面に酸化鉄層が生成し、続く還元雰囲気での焼鈍中に還元鉄層が生成し、鋼板の濡れ性を向上させることができる。
 酸素濃度:1000体積ppm以上30000体積ppm以下
 酸化工程で酸化処理を行う場合、雰囲気の酸素濃度が1000体積ppm未満では、酸化鉄層の形成が促進されず、濡れ性向上の効果が小さい場合がある。したがって、酸素濃度は1000体積ppm以上であり、好ましくは1500体積ppm以上である。
一方、酸素濃度が30000体積ppm超になると、酸化鉄が過剰に形成され、溶融亜鉛めっき浸漬等の亜鉛めっき工程前までに還元が完了せず、残存した酸化鉄によりめっき濡れ性が寧ろ劣化する場合がある。したがって、酸素濃度は、30000体積ppm以下であり、好ましくは25000体積ppm以下である。酸素濃度は、好ましくは22000体積ppm以下であり、より好ましくは20000体積ppm以下である。
 鋼板温度(酸化処理時最高到達温度):600℃以上
 酸化工程で酸化処理を行う場合、上記雰囲気としても鋼板温度(酸化処理時最高到達温度)が600℃未満では、表面に形成される酸化鉄が少量となり、めっき濡れ性向上効果が小さくなる場合がある。したがって、酸化工程における鋼板温度(酸化処理時最高到達温度)は600℃以上であり、好ましくは620℃以上である。鋼板温度の上限は特に限定されないが、鋼板の酸化が過剰となり続く還元工程において未還元の酸化鉄が残存することをより好適に防ぎ、優れためっき性をより安定的に得るため、好ましくは900℃以下であり、より好ましくは880℃以下である。酸化工程における鋼板温度(酸化処理時最高到達温度)は、好ましくは860℃以下であり、より好ましくは840℃以下である。
 [還元工程]
 鋼板表面の自然酸化皮膜、あるいは酸化工程で酸化処理を行った場合に生成する表面の酸化鉄層を、鉄還元雰囲気中で加熱することで還元鉄層を形成させる。次工程の均熱工程では比較的低水素濃度の雰囲気となるため、鉄還元反応速度は遅くなる。したがって、還元工程において酸化鉄の還元を完了させる必要がある。
 鋼板温度(還元処理時最高到達温度):700℃以上
 鋼板温度(還元処理時最高到達温度)が700℃未満であると、還元速度が遅く、未還元の酸化鉄が残存する場合がある。したがって、還元工程における鋼板温度は700℃以上であり、好ましくは750℃以上である。鋼板温度の上限は特に限定されないが、炉体負荷の軽減の観点から950℃以下とすることが好ましい。還元工程における鋼板温度は、好ましくは920℃以下であり、より好ましくは900℃以下である。
 保持時間(還元処理時保持時間):20s以上
 還元工程における保持時間(還元処理時保持時間)が20s未満では、酸化鉄の還元が完了しない場合がある。したがって、還元工程の保持時間は20s以上であり、好ましくは25s以上である。
保持時間の上限は特に限定されないが、生産性の観点から150s以下とすることが好ましい。保持時間は、好ましくは120s以下であり、より好ましくは100s以下である。
 水素濃度(還元処理時水素濃度):8体積%以上30体積%以下
 還元工程における雰囲気中の水素濃度(還元処理時水素濃度)が8体積%未満の場合、未還元の酸化鉄が残存する場合がある。したがって、還元工程における水素濃度は8体積%以上であり、好ましくは10体積%以上である。
一方、30体積%超では還元速度が飽和するとともに、水素の鋼中侵入が過度に増加し、次工程の均熱工程において鋼中水素量を十分に低減することが困難となる場合がある。したがって、還元工程における水素濃度は30体積%以下であり、好ましくは28体積%以下である。水素濃度は、好ましくは26体積%以下であり、より好ましくは24体積%以下である。
 還元工程における雰囲気の露点(還元処理時露点)は特に限定されないが、素地鋼板表面またはFe系電気めっき層表面の酸化を好適に防ぎ、溶融亜鉛めっき層を設ける際のめっき密着性を良好にするため、30℃以下とすることが好ましく、25℃以下とすることがより好ましい。還元処理時露点は、22℃以下とすることが好ましく、20℃以下とすることがより好ましい。
また、露点の下限も特に限定されないが、工業的な制御しやすさから、-50℃以上とすることが好ましく、-45℃以上とすることがより好ましい。還元処理時露点は、-40℃以上とすることが好ましく、-35℃以上とすることがより好ましい。
 [均熱工程]
 均熱工程では、本発明の亜鉛めっき鋼板の組織を得るための焼鈍を行うと共に、還元工程において鋼中侵入した水素の低減を図る。
 鋼板温度(焼鈍温度):750℃以上
 均熱工程における鋼板温度(焼鈍温度)が750℃未満の場合、鋼板表面が再酸化されるおそれがある。また、未再結晶フェライトが残存したり、焼鈍中のオーステナイト生成が不十分となったりすることで本発明の鋼板に必要な組織が得られない場合がある。したがって、鋼板温度は750℃以上であり、好ましくは760℃以上である。
一方、均熱工程における鋼板温度の上限は特に限定されないが、炉体負荷の軽減やオーステナイト粒の過剰な粗大化を防ぐといった観点から、950℃以下とすることが好ましい。焼鈍温度は、好ましくは930℃以下であり、より好ましくは910℃以下である。
 保持時間(均熱処理時保持時間):20s以上300s以下
 均熱工程における保持時間が20s未満の場合、鋼中水素を十分低減できない場合がある。また、オーステナイトの生成が不十分となり、本発明の鋼板組織が得られない場合がある。したがって、保持時間は20s以上であり、好ましくは50s以上である。
一方、保持時間300s超では、オーステナイト粒の粗大化や表層の脱炭が進行し、本発明の鋼板組織が得られない場合がある。したがって、保持時間は300s以下であり、好ましくは200s以下である。保持時間は、好ましくは180s以下であり、より好ましくは160s以下である。
 水素濃度(均熱処理時水素濃度):0.2体積%以上8体積%以下
 還元工程で酸化鉄の還元は完了していることから、均熱工程の雰囲気は還元鉄が再酸化しない範囲で低水素濃度とし、還元工程で鋼中侵入した水素の低減を図る。水素濃度が8体積%超の場合、鋼中水素が十分低減できず、本発明の鋼板が得られない。したがって、水素濃度は8体積%以下であり、好ましくは5体積%以下である。
一方、水素濃度が0.2体積%未満であると、還元鉄の再酸化が生じるおそれがある。したがって、均熱雰囲気の水素濃度は0.2体積%以上であり、好ましくは0.5体積%以上である。水素濃度は、好ましくは0.8体積%以上であり、より好ましくは1.0体積%以上である。
 均熱工程の均熱雰囲気(焼鈍雰囲気)の露点(均熱処理時露点):-30℃以上(好適条件)
 本発明の一実施形態においては、均熱工程の均熱雰囲気の露点を-30℃とすることが好ましい。均熱工程における雰囲気の露点を-30℃以上として均熱処理を行うことで、脱炭反応が促進され、表層軟質層をより深く形成できる。均熱工程の雰囲気の露点は、より好ましくは-15℃以上、さらに好ましくは-5℃以上である。均熱工程の雰囲気の露点の上限は特に定めないが、素地鋼板表面またはFe系電気めっき層表面の酸化を好適に防ぎ、溶融亜鉛めっき層を設ける際のめっき密着性を良好にするため、30℃以下とすることが好ましく、より好ましくは25℃以下である。さらに好ましくは、20℃以下である。
 [第1冷却工程]
 均熱工程後の鋼板を例えば、溶融亜鉛めっき浸漬可能な温度まで冷却する。冷却条件は必ずしも限定されないが、以下の条件で行うことが好ましい。
 水素濃度(第1冷却処理時水素濃度):0.5体積%以上30体積%以下、露点(第1冷却処理時露点):0℃以下(好適条件)
 第1冷却工程における冷却雰囲気の水素濃度を0.5体積%以上30体積%以下、露点を0℃以下とすることで、冷却中の再酸化を抑制することができる。より好ましくは、水素濃度が1.0体積%以上、露点-20℃以下である。
水素濃度は、好ましくは1.5体積%以上であり、より好ましくは2.0体積%以上である。
露点は、-25℃以下とすることが好ましく、-30℃以下とすることがより好ましい。
また、露点の下限も特に限定されないが、露点は、-55℃以上とすることが好ましく、-50℃以上とすることがより好ましい。
一方、水素濃度を30体積%以下とすることで、冷却過程における水素侵入による鋼中水素の増加を抑えることができる。水素濃度は20体積%以下がより好ましく、10体積%以下が更に好ましい。
 600~900℃の鋼板温度(第1冷却処理時鋼板温度)から、平均冷却速度(第1冷却処理時平均冷却速度):20℃/s以下で150~500℃まで冷却(好適条件)
 また、冷却時に鋼中水素量が増加することをより好適に防ぐため、600℃以上900℃以下の鋼板温度から、平均冷却速度20℃/s以下で冷却を行うことが好ましい。また、平均冷却速度は、10℃/s以上とすることが好ましい。
更に、後続の亜鉛めっき工程における鋼板温度をめっき浴温同等まで冷却する必要があることから、冷却停止温度(第1冷却時冷却停止温度)は500℃以下である。また、冷却停止温度が150℃未満では、亜鉛めっき工程前にマルテンサイト変態が過度に生じ、これが亜鉛めっき工程以降で焼戻しを受ける結果、最終組織の強度が不足する場合があることから、冷却停止温度は150℃以上である。
 ここで、平均冷却速度(℃/s)は、(鋼板温度(600~900℃)-冷却停止温度(150~500℃))/冷却開始から冷却停止までの冷却時間(s)から得られる。
 [亜鉛めっき工程]
 第1冷却工程後の鋼板の表面に亜鉛めっき層を形成させる。代表的な手法として鋼板を溶融亜鉛めっき浴へ浸漬させる方法がある。
以下では、溶融亜鉛めっき浴への浸漬を例にして説明する。
 溶融亜鉛めっき浴への浸漬条件は特に限定されず、一般的な方法で行えばよい。溶融亜鉛めっき浴は、Al、Zn及び不可避的不純物からなり、その組成は特に規定しないが、一例においては浴中Al濃度が0.05質量%以上であり得、また0.190質量%以下であり得る。浴中Al濃度が0.05質量%以上であれば、ボトムドロスの発生をより好適に防ぐことができる。また、浴中Al濃度が0.190質量%以下であれば、トップドロスの発生をより好適に防ぐことができる。コスト面からも、浴中Al濃度を0.190質量%以下とすることが好ましい。めっき浴温も特に規定しないが、440℃以上であり得、500℃以下であり得る。なお、本発明で適用される亜鉛めっきは、前後の工程において所望の鋼板温度を満たせば、前記した溶融亜鉛めっきに限らず、電気亜鉛めっきまたは、電気亜鉛系めっきなど、他の手法でもよい。
 片面あたりのめっき付着量は特に限定されないが、一例においては、25g/m以上とし、また120g/m以下とする。片面あたりのめっき付着量が25g/m以上であれば、耐食性が特に良好であるともに、めっき付着量の制御が特に容易である。また、片面あたりのめっき付着量が120g/m以下であれば、めっき密着性が特に良好である。めっき付着量の調整方法は特に限定されないが、溶融亜鉛めっきの場合の一例として、ガスワイピングを使用し、ガス圧、及びワイピングノズル-鋼板間の距離により調整することができる。
 亜鉛めっき工程において、亜鉛めっき層を形成させた後、合金化処理を行い合金化亜鉛めっき鋼板としても良い。亜鉛めっき層を合金化亜鉛めっき層とすることで、後続の再加熱工程における鋼中水素の脱離をより促すことができる。合金化処理の条件は特に制限されず、所望の合金化度が得られれば良い。例えば、溶融亜鉛めっきにおける合金化処理では、所定の鋼板温度で所定時間保持して行うことが好ましい。例えば、鋼板温度は440℃以上とすることができる。鋼板温度は600℃以下とすることができる。また、保持を行う時間は5s以上とすることができる。保持を行う時間は60s以下とすることができる。
 合金化処理を行う場合、めっき層中のFe含有量(合金化度)を7質量%以上とすることが好ましい。また、このFe含有量(合金化度)は、15質量%以下とすることが好ましい。合金化度を7質量%以上とすることで、合金化亜鉛めっき層中にη-Zn相が残存せず、再加熱工程においてより好適に鋼中水素を低減することができる。また、合金化度が15質量%超では、合金化亜鉛めっき層と母材鋼板との界面におけるΓ相の形成が促進されめっき密着性が低下する場合があるため、15質量%以下とすることが好ましい。
 [第2冷却工程]
 上記亜鉛めっき工程後の鋼板を冷却停止温度:100~300℃まで冷却する。なお、冷却の方法は特に限定されず、下記の冷却条件を満足できれば良く、例えば、Nガス冷却や水冷、あるいはそれらの組み合わせであっても良い。
 冷却停止温度(第2冷却処理時冷却停止温度):100℃以上300℃以下
 第2冷却工程では、未変態のオーステナイトをMs点より低温域まで冷却することで、マルテンサイトを生成させる。結晶構造がFCCであるオーステナイト中に比べ、BCTであるマルテンサイト中では水素拡散速度がより速いため、後続の再加熱工程における水素低減を促進することができる。前述の通り、本発明の鋼板は組織中に含まれるマルテンサイト全体のうち、面積率で70%以上が所定サイズの炭化物を有する焼戻しマルテンサイトとなるよう制御することが必要であり、これは冷却停止温度が300℃超では満足できない。したがって、冷却停止温度は300℃以下であり、好ましくは280℃以下である。また、冷却停止温度が100℃未満の場合、この時点で殆ど全てのオーステナイトがマルテンサイト変態し、最終組織において未変態オーステナイトが殆ど残らず延性を損なう場合がある。また、所望の強度を得られない場合もある。
したがって、冷却停止温度は100℃以上とし、好ましくは120℃以上である。
 350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度(第2冷却処理時平均冷却速度):20℃/s以下
 第2冷却工程では、Ms以下、冷却停止温度以上の温度範囲に所定時間留まるように冷却することが好ましい。これにより、Ms点直下で生成したマルテンサイトが冷却中に自己焼き戻しされ、本発明に必要なマルテンサイト中の炭化物生成をより促進することができる。上記平均冷却速度が20℃/s超であると、自己焼き戻しが不十分となって前記炭化物を十分得ることができない場合がある。
したがって、上記平均冷却速度は20℃/s以下であり、好ましくは10℃/s以下、更に好ましくは5℃/s以下である。また、上記平均冷却速度の下限は特に限定されないが、過度の緩冷却によって上記炭化物サイズ(焼戻しマルテンサイトに含まれる炭化物の平均粒径)が200nm超となることをより安定的に防ぐ点からは1℃/s以上が好ましい。
 ここで、平均冷却速度(℃/s)は、「(冷却開始温度(350~450℃))-(Ms点-100℃))/冷却開始から(Ms点-100℃)までの冷却時間(s)」から得られる。
 100~350℃の温度域に5s以上滞留
 また、第2冷却工程において、100~350℃の温度域の滞留時間が5s未満となる場合も、自己焼き戻し不十分となり前記炭化物が十分に生成されない場合がある。
したがって、上記滞留時間は5s以上であり、好ましくは10s以上であり、より好ましくは15s以上である。また、滞留時間の上限は特に限定されないが、炭化物サイズが200nm超となることをより安定的に防ぐ点からは60s以下が好ましい。
 なお、Ms点はマルテンサイト変態開始温度であり、以下の式により求めることができる。
 Ms(℃)=539-423×{[C質量%]×100/(100-[α面積%])}-30×[Mn質量%]-12×[Cr質量%]-18×[Ni質量%]-8×[Mo質量%]
 上記式において、[M質量%](M:元素)は、鋼板中に含まれる各元素の量である。また、[α面積%]は焼鈍後の鋼板組織に占めるフェライト面積率(%)である。
 [再加熱工程]
 本工程では、上記第2冷却工程の鋼板を再加熱することで、本発明の鋼板を得るために必要なマルテンサイトの焼戻しを行うと同時に拡散性水素の低減を図る。
 再加熱工程は、既に鋼板表層に亜鉛めっき層が存在することから、均熱工程のように鉄再酸化を考慮する必要はなく、低水素濃度の雰囲気で行うことができ、例えば、大気雰囲気中であっても良い。一方、水素濃度が過度に高いと、鋼中に残存する拡散性水素が低減せず、過度の高水素濃度では寧ろ再増加する恐れがある。そのため、特に限定しないが、再加熱工程における水素濃度は0.2体積%以下とすることが好ましい。
 再加熱温度:冷却停止温度(第2冷却処理時冷却停止温度)以上450℃以下
 再加熱温度が冷却停止温度(第2冷却処理時冷却停止温度)未満では、マルテンサイトの焼戻しが不十分であり、本発明に必要な前記炭化物及び焼戻しマルテンサイトが得られない。また、冷却停止温度(第2冷却処理時冷却停止温度)未満では鋼中拡散性水素の低減効果も不十分となる。したがって、再加熱温度は冷却停止温度(第2冷却処理時冷却停止温度)以上であり、好ましくは120℃以上である。一方、再加熱温度450℃超では、過度の焼戻しによって引張強度の低下や炭化物の粗大化を招き、本発明の鋼板が得られない。また、450℃超では亜鉛めっきの外観を損なう場合がある。したがって、再加熱温度は450℃以下であり、好ましくは430℃以下である。
 保持時間(再加熱処理時保持時間):5~600s
 保持時間が5s未満であると、マルテンサイトの焼戻しが不十分であり、本発明に必要な前記炭化物及び焼戻しマルテンサイトが得られず、鋼中拡散性水素も十分低減されない。したがって、保持時間は5s以上であり、好ましくは10s以上である。保持時間は、より好ましくは15s以上であり、より好ましくは20s以上である。
一方、保持時間が600s超であると、生産効率を低下させるだけでなく、過度の焼戻しによって引張強度の低下や炭化物の粗大化を招き、本発明の鋼板が得られない場合がある。したがって、保持時間は600s以下であり、好ましくは500s以下である。保持時間は、より好ましくは400s以下であり、より好ましくは300s以下である。
 なお、上記した条件以外の製造条件は、常法によることができる。
 本発明の亜鉛めっき鋼板の板厚は特に限定されないが、0.4mm以上とすることが好ましく、0.6mm以上とすることがより好ましい。板厚は、好ましくは0.8mm超である。板厚は、より好ましくは0.9mm以上である。板厚は、さらに好ましくは1.0mm以上である。板厚は、さらにより好ましくは1.2mm以上である。
また、板厚は、3.2mm以下とすることが好ましく、3.0mm以下とすることがより好ましい。
 <部材>
 つぎに、本発明の一実施形態に従う部材について、説明する。
 本発明の一実施形態に従う部材は、上記の亜鉛めっき鋼板を用いてなる(素材とする)部材である。例えば、素材である亜鉛めっき鋼板に、成形加工または接合加工の少なくとも一方を施して部材とする。
 ここで、上記の亜鉛めっき鋼板は、降伏比(YR)が高く、曲げ性及び伸びフランジ性に優れ、かつ耐水素脆性に優れ、引張強度(TS)が780MPa以上1180MPa未満である。そのため、本発明の一実施形態に従う部材は、降伏比(YR)が高く、曲げ性及び伸びフランジ性に優れ、かつ耐水素脆性に優れ、引張強度(TS)が780MPa以上1180MPa未満である。したがって、本発明の一実施形態に従う部材は、自動車分野で使用される部材として特に好適である。
 <部材の製造方法>
 つぎに、本発明の一実施形態に従う部材の製造方法について、説明する。
 本発明の一実施形態に従う部材の製造方法は、上記の亜鉛めっき鋼板(例えば、上記の亜鉛めっき鋼板の製造方法により製造された亜鉛めっき鋼板)に、成形加工、接合加工の少なくとも一方を施して部材とする、工程を有する。
 ここで、成形加工方法は、特に限定されず、例えば、プレス加工等の一般的な加工方法を用いることができる。また、接合加工方法も、特に限定されず、例えば、スポット溶接、レーザー溶接、アーク溶接等の一般的な溶接や、リベット接合、かしめ接合等を用いることができる。なお、成形条件および接合条件については特に限定されず、常法に従えばよい。
 本発明を、実施例を参照しながら具体的に説明する。本発明の範囲は以下の実施例に限定されない。
<実施例1>
 表1に示す成分組成を有する鋼を用い、表2に示す各条件で板厚1.4mmの冷間圧延鋼板または板厚1.8mmの熱間圧延鋼板を製造し、亜鉛めっき鋼板(溶融亜鉛めっき鋼板)を製造し、以下の評価を行った。
全ての鋼板について、熱延工程において、スラブ加熱温度:1250℃、仕上げ圧延終了温度:900℃、巻取り温度:520℃とした。再加熱工程における再加熱処理は大気中で行った。
評価結果を表3に示す。
なお、亜鉛めっき工程における亜鉛めっき処理と合金化処理は以下の条件でおこなった。また、以下の評価はいずれも、本発明で規定する再加熱工程後、鋼板が最初に室温(40℃以下)に到達してから72h以内に実施した。
・めっき浴組成:0.13質量%Al含有Zn浴
・めっき浴温:460℃
・めっき付着量範囲:30~60g/m-2
・合金化温度:450~560℃
・合金化度範囲:8.0~14.0質量%
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
<引張試験>
 得られた亜鉛めっき鋼板から、圧延方向に対して直角方向にJIS5号引張試験片(JIS Z2201)を採取し、歪速度を10-3/sとするJIS Z2241(2011)の規定に準拠した引張試験を行い、降伏強度(YS)、引張強度(TS)、伸び(EL)、降伏比(YR=YS/TS)を求めた。なお、TSが780MPa以上1180MPa未満かつYRが0.60以上のものを本発明例とした。
ELは、TSとの積が10000以上となる場合をTS-ELバランスが優れていると評価した。
<穴広げ試験>
 伸びフランジ性の評価として、JIS Z 2256に準拠する方法で穴広げ試験を行った。得られた亜鉛めっき鋼板から、100mm×100mmの試験片を採取し、打抜き加工によって試験片中心部に直径10mmの穴を形成した。打抜き加工時のクリアランスは12.5%とした。次に、内径75mmのダイスを用い、穴の周囲にしわ押さえ力:9ton(88.26kN)を加え、頂角60°の円錐ポンチを穴に押し込むことで穴広げを行い、亀裂発生時における穴の直径を測定した。以下の式に従い、限界穴広げ率λ(%)を求めた。なお、λが35%以上のものを本発明例とした。
 λ(%)={(D-D)/D}×100
 D:亀裂発生時における穴の直径(mm)
 D:穴広げ前における穴の直径(mm)
<組織観察>
 得られた亜鉛めっき鋼板から、組織観察用試験片を採取し、圧延方向に平行な板厚断面を研磨後、ナイタール液で腐食させ、SEMで表面から板厚1/8の領域と、板厚1/8~3/8の領域について、倍率1500倍において各3視野の組織を撮影した。
残留オーステナイトは、X線回折強度を測定することで個別に面積率を求め、白色部(焼入れままマルテンサイトと残留オーステナイト)の面積率から差し引くことで焼入れままマルテンサイトの面積率を求めた。残留オーステナイトの面積率は、板厚1/4面におけるbcc鉄の(200)、(211)、(220)面のX線回折積分強度に対するfcc鉄の(200)、(220)、(311)面のX線回折積分強度の割合から求めた。残留オーステナイトは、上記測定により体積率として算出されるが、残留オーステナイトが三次元的に均質であるとみなして、残留オーステナイトの体積率を、残留オーステナイトの面積率とした。
得られた画像から上述の方法によって各構成相の面積率を求めた。上記各領域の構成相面積率は、それぞれ撮影した全画像における平均値を用いた。
 また、SEMで素地鋼板の板厚1/8~3/8の領域について、倍率5000倍において1視野の組織を撮影し、画像から上記マルテンサイトを含む旧オーステナイト粒内部に存在する炭化物の個数と合計面積を求め、炭化物1個当たり面積を算出することで、炭化物の平均粒径を得た。ここで、平均粒径は、楕円近似した時の長軸長さと短軸長さの平均値である。なお、1個の炭化物については、SEM像において、途切れることなく一体形成された領域を1個として測定する。
<鋼中水素の定量>
 得られた亜鉛めっき鋼板から、5×30mm程度の水素分析用試験片を採取し、精密グラインダーを用いて表面のめっき層を除去し、Arガスで雰囲気置換された石英管中に入れ、200℃/hの昇温速度で600℃まで加熱し、ガスクロマトグラフによって昇温中の放出水素量を測定した。室温から200℃までの温度域で放出された水素量の積算値を「拡散性水素量」、350℃以上600℃以下の温度域で放出された水素量の積算値を「トラップ水素量」としてそれぞれ求めた。なお、拡散性水素量が0.45質量ppm以下のものを本発明例とした。
ここで、拡散性水素量の測定及びトラップ水素量の測定は、鋼板の製造完了後に行った。
<曲げ試験>
 得られた亜鉛めっき鋼板から、圧延と平行な方向が曲げ試験軸となるよう、35mm×100mmの短冊状試験片を採取し、ストローク速度が50mm/s、押込み荷重が10ton、押付け保持時間5秒において、種々の曲げ半径で90度V曲げ試験を行った。尚、板厚が1.4mm超の鋼板については、鋼板を片面研削して1.4mmとしてから試験を行った。研削加工が曲げ試験結果に影響しないよう、研削加工面を曲げ内側(谷側)として試験を行った。試験後、試験片の曲げ頂点の稜線部を10倍の拡大鏡で観察し、長さ0.5mm以上の亀裂が認められなかった最小の曲げ半径R(mm)を板厚t(mm)(t=1.4、1.8mm)で除した値であるR/tを求めた。なお、下記(A)、(B)のいずれかを満たすものを本発明例とした。
(A)TS:780MPa以上980MPa未満かつR/t:4.5以下
(B)TS:980MPa以上1180MPa未満かつR/t:5.0以下
<耐水素脆性評価>
 得られた亜鉛めっき鋼板から、30mm×100mmの試験片を採取し、両端に板厚2mmのスペーサーを挟み、スペーサー間の中央をスポット溶接にて接合して溶接試験片を作製した。スポット溶接には、インバータ直流抵抗スポット溶接機を用い、電極はクロム銅製の先端径6mmのドーム型を用いた。加圧力は380kgf、通電時間は16サイクル/50Hz、保持時間は5サイクル/50Hzとした。溶接電流値は、板厚に応じたナゲット径を形成するよう調整した。下記の式(2)を満たすように、ナゲット径は、板厚1.4mmの場合に3.8mm、板厚1.8mmの場合に4.4mmとした。
3.0×t1/2 < ナゲット径 < 3.5×t1/2 ・・・式(2)
式(2)において、t:板厚(mm)である。
スポット溶接から24時間放置した後、スペーサー部を切り落とし、ナゲットの断面観察を行い、以下の基準で評価し、ランクが1又は2のものを本発明の好適範囲とした。
 亀裂観察結果            ランク
 亀裂発生なし:           1(耐水素脆性に特に優れる)
 100μm以下の微小亀裂のみ発生: 2(耐水素脆性に優れる)
 100μm超の亀裂あり:      3(耐水素脆性に劣る)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
 <実施例2>
 表1に示す成分組成を有する鋼を用い、表4に示す各条件で板厚1.4mmの冷間圧延鋼板を製造し、溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造し、実施例1と同様の評価を行い、更に以下に記載の評価を行った。
全ての鋼板について、熱延工程において、スラブ加熱温度:1250℃、仕上げ圧延終了温度:900℃、巻取り温度:520℃とした。再加熱工程における再加熱処理は大気中で行った。
 実施例2では、一部の鋼板(表4中、プレめっき工程の「有」の鋼板)に対して、実施例1と比し、冷延工程後、かつ還元工程前(酸化工程における処理を行う場合は酸化工程前)に、プレめっき工程で金属めっきを施す処理を行った。
評価結果を表5に示す。
 亜鉛めっき工程における亜鉛めっき処理と合金化処理は、実施例1と同様に行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
 引張試験、穴広げ試験、組織観察、鋼中水素の定量、曲げ試験、耐水素脆性評価については、実施例1と同様にして行った。
<U曲げ+密着曲げ試験>
 U曲げ+密着曲げ試験は以下のようにして行う
 得られた亜鉛めっき鋼板から、60mm×30mmの試験片を剪断・端面研削加工により採取した。ここで、60mmの辺は幅(C)方向に平行する。曲率半径/板厚:4.2で圧延(L)方向を軸に幅(C)方向にU曲げ加工(一次曲げ加工)を施し、試験片を準備した。U曲げ加工(一次曲げ加工)では、図1(a)に示すように、ロールA1の上に載せた鋼板に対して、パンチB1を押し込んで試験片T1を得た。次に、図1(b)に示すように、下金型A2の上に載せた試験片T1に対して、上金型B2で押し潰す密着曲げ(二次曲げ加工)を施した。図1(a)及び図1(b)において、D1は幅(C)方向、D2は圧延(L)方向を示している。
 U曲げ+密着曲げ試験におけるU曲げの条件は、以下のとおりである。
 試験方法:ロール支持、パンチ押し込み
 パンチ先端R:5.0mm
 ロール間距離:板厚×2mm
 ストローク速度:10mm/min
 曲げ方向:圧延直角(C)方向
 U曲げ+密着曲げ試験における密着曲げの条件は、以下のとおりである。
 スペーサー厚さ:0.5mmピッチで変化
 試験方法:ダイ支持、パンチ押し込み
 成型荷重:10ton
 試験速度:10mm/min
 保持時間:5s
 曲げ方向:圧延直角(C)方向
 前記U曲げ+密着曲げ試験を3回実施し、3回とも割れが発生しなかったときの限界スペーサー厚さ(ST)を評価した。また、ライカ製実体顕微鏡を用いて、25倍の倍率で長さが200μm以上のき裂を割れと判断した。なお、STは、衝突時の耐破断特性(軸圧壊試験における縦壁部の耐破断特性)を評価する指標となるものである。結果を表5に併記する。
 以下の(A)又は(B)の場合を衝突時の耐破断特性(軸圧壊試験における縦壁部の耐破断特性)に優れると評価した。
(A)780MPa≦TS<980MPaの場合、2.0mm≧ST
(B)980MPa≦TS<1180MPaの場合、3.0mm≧ST
<V曲げ+直交VDA曲げ試験>
 V曲げ+直交VDA曲げ試験は以下のようにして行う。
 得られた亜鉛めっき鋼板から、60mm×65mmの試験片を剪断・端面研削加工により採取した。ここで、60mmの辺は圧延(L)方向に平行する。曲率半径/板厚:4.2で幅(C)方向を軸に圧延(L)方向に90°曲げ加工(一次曲げ加工)を施し、試験片を準備した。90°曲げ加工(一次曲げ加工)では、図1(a)に示すように、V溝を有するダイA1の上に載せた鋼板に対して、パンチB1を押し込んで試験片T1を得た。次に、図1(b)に示すように、支持ロールA2の上に載せた試験片T1に対して、曲げ方向が圧延直角方向となるようにして、パンチB2を押し込んで直交曲げ(二次曲げ加工)を施した。図1(a)及び図1(b)において、D1は幅(C)方向、D2は圧延(L)方向を示している。
 V曲げ+直交VDA曲げ試験におけるV曲げの条件は、以下のとおりである。
 試験方法:ダイ支持、パンチ押し込み
 成型荷重:10ton
 試験速度:30mm/min
 保持時間:5s
 曲げ方向:圧延(L)方向
 V曲げ+直交VDA曲げ試験におけるVDA曲げの条件は、以下のとおりである。
 試験方法:ロール支持、パンチ押し込み
 ロール径:φ30mm
 パンチ先端R:0.4mm
 ロール間距離:(板厚×2)+0.5mm
 ストローク速度:20mm/min
 試験片サイズ:60mm×60mm
 曲げ方向:圧延直角(C)方向
 上記VDA曲げを施した際に得られるストローク-荷重曲線において、荷重最大時のストロークを求める。前記V曲げ+直交VDA曲げ試験を3回実施した際の当該荷重最大時のストロークの平均値をSFmax(mm)とした。なお、SFmaxは、衝突時の耐破断特性(軸圧壊試験における曲げ稜線部の耐破断特性)を評価する指標となるものである。結果を表5に併記する。以下の(A)又は(B)の場合を衝突時の耐破断特性(軸圧壊試験における曲げ稜線部の耐破断特性)に優れると評価した。
(A)780MPa≦TS<980MPaの場合、29.5mm≦SFmax
(B)980MPa≦TS<1180MPaの場合、28.5mm≦SFmax
<軸圧壊試験>
 得られた溶融亜鉛めっき鋼板から、160mm×200mmの試験片を剪断加工により採取した。ここで、160mmの辺は圧延(L)方向に平行する。パンチ肩半径が5.0mmであり、ダイ肩半径が5.0mmである金型を用いて、深さ40mmとなるように成形加工(曲げ加工)して、図2(a)及び図2(b)に示すハット型部材10を作製した。また、ハット型部材の素材として用いた鋼板を、80mm×200mmの大きさに別途切り出した。次に、その切り出した後の鋼板20と、ハット型部材10とをスポット溶接し、図2(a)及び図2(b)に示すような試験用部材30を作製した。図2(a)は、ハット型部材10と鋼板20とをスポット溶接して作製した試験用部材30の正面図である。図2(b)は、試験用部材30の斜視図である。スポット溶接部40の位置は、図2(b)に示すように、鋼板の端部と溶接部が10mm、溶接部間が20mmの間隔となるようにした。次に、図2(c)に示すように、試験用部材30を地板50とTIG溶接により接合して軸圧壊試験用サンプルを作製した。次に、作製した軸圧壊試験用サンプルにインパクター60を衝突速度10mm/minで等速衝突させ、軸圧壊試験用のサンプルを70mm圧壊した。図2(c)に示すように、圧壊方向D3は、試験用部材30の長手方向と平行な方向とした。結果を表5に併記する。
 軸圧壊破断(外観割れ)判定
 より好ましい(◎):軸圧壊試験後のサンプルに外観割れが観察されなかった。
 好ましい(○):軸圧壊試験後のサンプルに外観割れが1箇所以下観察された
 板厚1.2mm超の亜鉛めっき鋼板のU曲げ+密着曲げ試験、V曲げ+直交VDA曲げ試験および軸圧壊試験では板厚の影響を考慮し、全て板厚1.2mmの鋼板で実施した。板厚1.2mm超の鋼板は片面研削し、板厚を1.2mmにした。研削加工により鋼板表面の曲げ性が影響されるおそれがあるため、U曲げ+密着曲げ曲げ試験では研削面を曲げ内側(谷側)とし、V曲げ+直交VDA曲げ試験ではV曲げ試験時に研削面を曲げ外側(山側)とし、その後のVDA曲げ試験時に研削面を曲げ内側(谷側)とした。一方、板厚1.2mm以下の亜鉛めっき鋼板のU曲げ+密着曲げ試験、V曲げ+直交VDA曲げ試験および軸圧壊試験では、板厚の影響が小さいため、研削処理無しで試験を行った。
 素地鋼板の表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面の50μm×50μmの領域において、300点以上のナノ硬度を測定したとき、ナノ硬度が7.0GPa以上の割合が0.10以下の場合、硬質な組織(マルテンサイトなど)、介在物などのプレス成形時および衝突時のボイドの生成、連結、さらには亀裂の進展をより抑制することが可能となり、優れたR/tおよびSFmaxが得られた。
 めっき剥離後、素地鋼板表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置-5μmまで機械研磨し、素地表層から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置までダイヤモンド及びアルミナでのバフ研磨後、コロイダルシリカ研磨を実施した。Hysitron社のtribo-950を用い、バーコビッチ形状のダイヤモンド圧子により、
 荷重:500μN
 測定領域:50μm×50μm
 打点間隔:2μm
の条件で計512点のナノ硬度を測定した。
 素地鋼板の表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが1.8GPa以下であり、さらに、素地鋼板の表面から表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが2.2GPa以下の場合、プレス成形時および衝突時のボイドの生成や連結、さらには亀裂の進展をより抑制することが可能となり、優れたR/t及びSFmaxが得られた。
 亜鉛めっき層剥離後、さらに金属めっき層が形成されている鋼板については金属めっき層剥離後、素地鋼板表面から前記表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置まで機械研磨、ダイヤモンドおよびアルミナでのバフ研磨およびコロイダルシリカ研磨を実施した。Hysitron社のtribo-950を用い、バーコビッチ形状のダイヤモンド圧子により、
 荷重:500μN
 測定領域:50μm×50μm
 打点間隔:2μm
の条件で計512点のナノ硬度を測定した。
 次いで、上記表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置まで機械研磨、ダイヤモンドおよびアルミナでのバフ研磨およびコロイダルシリカ研磨を実施した。Hysitron社のtribo-950を用い、バーコビッチ形状のダイヤモンド圧子により、
 荷重:500μN
 測定領域:50μm×50μm
 打点間隔:2μm
の条件で計512点のナノ硬度を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 
 実施例1及び実施例2より、発明例の亜鉛めっき鋼板は、TSが780MPa以上1180MPa以下であり、YRが0.60以上であり、鋼中拡散性水素が0.45質量ppm以下であり、伸びフランジ性、曲げ性及び耐水素脆性に優れていた。比較例の鋼板はTS、YR、伸びフランジ性、曲げ性、耐水素脆性の少なくともいずれかが劣っていた。
 なお、実施例2において、露点が-15℃では、表層軟質層の厚みが17μm未満となり、軸圧壊試験での破断(外観割れ)の判定は「○」であるものもあるが、表層軟質層の厚みが17μm未満の場合でも金属めっき層を有する場合は、耐破断特性に優れると共に、軸圧壊試験での破断(外観割れ)の判定は「◎」であった。
 また、発明例の亜鉛めっき鋼板を用いて、成形加工を施して得た部材または接合加工を施して得た部材は、TSが780MPa以上1180MPa以下であり、YRが0.60以上であり、鋼中拡散性水素が0.45質量ppm以下であり、伸びフランジ性、曲げ性及び耐水素脆性に優れていた。
 10  ハット型部材
 20  亜鉛めっき鋼板
 30  試験用部材
 40  スポット溶接部
 50  地板
 60  インパクター
 A1  ダイ
 A2  支持ロール
 B1  パンチ
 B2  パンチ
 D1  幅(C)方向
 D2  圧延(L)方向
 D3  圧壊方向
 T1  試験片
 本発明によれば、主に自動車用部品用途に好適な、引張強度TSが780MPa以上1180MPa未満であり、降伏比が0.60以上であり、曲げ性、伸びフランジ性及び耐水素脆性に優れた亜鉛めっき鋼板を得ることができる。
 

Claims (18)

  1.  素地鋼板と、該素地鋼板上に形成された亜鉛めっき層と、を有する亜鉛めっき鋼板であって、
    前記素地鋼板は、
     面積率で、
    フェライト:65%未満であり、
    マルテンサイト及びベイナイトの合計:25%以上であり、
    残留オーステナイト:3%以上10%以下である鋼組織を有し、
    面積率で、前記素地鋼板の板厚1/8~3/8における前記鋼組織中の全マルテンサイトの70%以上が、平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有する焼戻しマルテンサイトであり、
    引張強度が780MPa以上1180MPa未満であり、
    降伏比が0.60以上であり、
    前記素地鋼板を室温から200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値が0.45質量ppm以下である、亜鉛めっき鋼板。
  2.  前記素地鋼板の鋼成分が、質量%で、
     C:0.080%以上0.300%以下、
     Si:0.20%以上2.00%以下、
     Mn:1.00%以上4.00%以下、
     P:0.10%以下、
     S:0.0200%以下、
     Al:0.003%以上0.100%以下、
     N:0.0100%以下を含有し、
    残部がFe及び不可避的不純物からなる、請求項1に記載の亜鉛めっき鋼板。
  3.  前記鋼成分がさらに、質量%で、
    B:0.0100%以下、
    Ti:0.200%以下、
    Nb:0.200%以下、
    Sb:0.200%以下、
    Sn:0.200%以下、
    V:0.100%以下、
    Cu:2.00%以下、
    Cr:2.00%以下、
    Ni:2.00%以下、
    Mo:1.00%以下、
    Ta:0.100%以下、
    W:0.500%以下、
    Zr:0.020%以下、
    Ca:0.0200%以下、
    Mg:0.0200%以下、
    Zn:0.020%以下、
    Co:0.020%以下、
    Ce:0.0200%以下、
    Se:0.0200%以下、
    Te:0.0200%以下、
    Ge:0.0200%以下、
    As:0.0200%以下、
    Sr:0.0200%以下、
    Cs:0.0200%以下、
    Hf:0.0200%以下、
    Pb:0.0200%以下、
    Bi:0.0200%以下及び
    REM(Ceを除く):0.0200%以下のうちから選ばれる少なくとも1種
    を含有する、請求項2に記載の亜鉛めっき鋼板。
  4.  前記素地鋼板は、素地鋼板表面から板厚方向に200μm以下の領域を表層とした際、
    前記表層に、板厚1/4位置のビッカース硬さに対して、ビッカース硬さが85%以下である表層軟質層を有する、請求項1~3のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
  5.  前記素地鋼板表面から前記表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置及び板厚方向深さの1/2位置の夫々における板面の50μm×50μmの領域において、300点以上のナノ硬度を測定したとき、
    前記素地鋼板表面から前記表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度が7.0GPa以上の測定数割合が、全測定数に対して0.10以下であり、
    さらに、前記素地鋼板表面から前記表層軟質層の板厚方向深さの1/4位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが1.8GPa以下であり、
    さらに、前記素地鋼板表面から前記表層軟質層の板厚方向深さの1/2位置の板面のナノ硬度の標準偏差σが2.2GPa以下である、請求項4に記載の亜鉛めっき鋼板。
  6.  前記亜鉛めっき鋼板の片面または両面において、前記素地鋼板と前記亜鉛めっき層の間に形成された金属めっき層を有する、請求項1~5のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
  7.  前記亜鉛めっき層が、合金化亜鉛めっき層である、請求項1~6のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
  8.  前記素地鋼板を室温から600℃まで昇温した時、350~600℃の温度範囲で放出される水素量の積算値が0.05質量ppm以上である、請求項1~7のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
  9.  請求項1~8のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板を用いてなる、部材。
  10.  請求項2または3に記載の鋼成分を有するスラブを、1100~1350℃の温度域に加熱し、仕上げ圧延終了温度:800~950℃で熱間圧延し、巻取温度:650℃以下で巻き取る、熱延工程と、
     前記熱延工程後の鋼板を、700℃以上において、水素濃度:8体積%以上30体積%以下の還元雰囲気にて20s以上保持する、還元工程と、
     前記還元工程後の鋼板を、750℃以上において、水素濃度:0.2体積%以上8体積%以下の均熱雰囲気にて20s以上300s以下保持する、均熱工程と、
     前記均熱工程後の鋼板を、冷却する、第1冷却工程と、
     前記第1冷却工程後の鋼板の表面に亜鉛めっき層を形成させる、亜鉛めっき工程と、
     前記亜鉛めっき工程後の鋼板を、350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度:20℃/s以下とし、かつ100~350℃の温度域に5s以上滞留させて、冷却停止温度:100~300℃まで冷却する、第2冷却工程と、
    前記第2冷却工程後の鋼板を、前記冷却停止温度以上450℃以下の温度域で5~600s保持する、再加熱工程と、
    を含む、亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  11.  前記亜鉛めっき工程後において、鋼板の表面に前記亜鉛めっき層を形成させた後、さらに合金化処理する、請求項10に記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  12.  前記熱延工程後、かつ前記還元工程前に、20%以上の圧下率で冷間圧延する冷延工程を含む、請求項10または11に記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  13.  前記第1冷却工程において、前記均熱工程後の鋼板を水素濃度:0.5体積%以上30体積%以下、露点:0℃以下の雰囲気にて、600~900℃から、平均冷却速度:20℃/s以下にて150~500℃まで冷却する、請求項10~12のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  14.  前記第2冷却工程において、350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度:10℃/s以下とし、かつ100~350℃の温度域に10s以上滞留させて、冷却停止温度:100~300℃まで冷却する、請求項10~13のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  15.  前記均熱工程における前記均熱雰囲気は、露点:-30℃以上の雰囲気である、請求項10~14のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  16.  前記熱延工程後、かつ前記還元工程の前の鋼板の片面または両面において、金属めっきを施し、金属めっき層を形成する、プレめっき工程を含む、請求項10~15のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  17.  前記熱延工程後、かつ前記還元工程前の鋼板を酸素濃度:1000体積ppm以上30000体積ppm以下含む酸化雰囲気中にて600℃以上まで加熱する、酸化工程を含む、請求項10~16のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  18.  請求項1~8のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板に、成形加工、接合加工の少なくとも一方を施して部材とする工程を含む、部材の製造方法。
     
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