JP2003096541A - 強度延性バランス、めっき密着性と耐食性に優れた高張力溶融亜鉛めっき鋼板および高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents
強度延性バランス、めっき密着性と耐食性に優れた高張力溶融亜鉛めっき鋼板および高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板Info
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Abstract
融亜鉛めっき密着性に優れ、かつプレス成形性等の機械
的特性と強度延性バランス、さらには耐食性に優れた高
張力(合金化)溶融亜鉛めっき鋼板の提供。 【解決手段】質量%でC:0.05〜0.25%、S
i:0.50%超2.00%未満、Mn:3.5%以
下、Al:0.01〜1.0%、および鋼中のMn/S
i質量比:0.5以上2未満の組成と、焼き戻しマルテ
ンサイト、残留オーステナイト、フェライトおよび低温
変態相からなり、体積分率で前記焼き戻しマルテンサイ
トが20%以上で、前記残留オーステナイトが2%以上
の複合組織を有する鋼板上に、めっき層中のAl濃度お
よびSi濃度が、鋼中のMn/Si濃度と特定の関係式
を満たす溶融亜鉛めっき層を有するとともに、めっき層
除去後の地鉄表層酸素量を0.05g/m2 以上とす
る。
Description
溶融亜鉛めっき鋼板(鋼帯を含む)に係わり、特に複雑
な形状にプレス成形する場合にも充分に耐え得る強度延
性バランスおよびめっき密着性に優れた高張力(合金
化)溶融亜鉛めっき鋼板、加えて、さらに耐食性に優れ
た高張力(合金化)溶融亜鉛めっき鋼板に関するもので
ある。
自動車の燃費改善が要求されている。さらに、衝突時に
乗員を保護するため、自動車車体の安全性向上も要求さ
れている。このような状況から、自動車車体の軽量化お
よび自動車車体の強化が積極的に進められている。特
に、自動車車体の軽量化のために、熱延鋼板および冷延
鋼板等の自動車用鋼板を高強度化し、鋼板板厚を低減す
ることが提案されている。一方、鋼板を素材とする自動
車用部品の多くがプレス加工によって成形されるため、
自動車用鋼板には優れたプレス成形性が要求される。ま
た、溶融亜鉛めっき鋼板は防錆性(耐食性)に優れ、安
価に製造できるため、自動車車体用防錆表面処理鋼板と
して多用されている。
元素を添加し、固溶強化等を図る必要があるが、Si、
Mnは易酸化性元素であるため、焼鈍時にSi、Mn等
が表面に濃化して、その表面に施される溶融亜鉛めっき
の濡れ性が悪化し、めっき密着性が劣化する。上記問題
を解決するために、例えば特開平5−179356号公
報や特開平5−51647号公報では、Si、Mnの添
加量を減らし、熱延巻取り時に焼き入れ急冷し、溶融亜
鉛めっきラインにおいて、二相域で焼鈍した後、めっき
する方法が提案されている。しかしながら、実際には、
Siが少しでも添加されていると、めっき密着性が劣化
して、めっき剥離が生じやすいため、従来は、Si、M
n含有量が多い鋼板に、めっき密着性が良好な溶融亜鉛
めっきを施すことは事実上不可能とされていた。
に、溶融亜鉛めっき鋼板の最終組織を、焼き戻しマルテ
ンサイト、残留オーステナイトを含み、残部をフェライ
トと低温変態相からなる複合組織とする必要がある。そ
のためにはSi、Mnを多量に複合添加することが有効
であるが、上記のようにSi、Mnを多量に含むとめっ
き密着性が劣化する。
解決しようとするもので、下地鋼板がSi、Mnを多量
に含んでいても溶融亜鉛めっき密着性に優れ、かつプレ
ス成形性等の機械的特性、強度延性バランスに優れた高
張力(合金化)溶融亜鉛めっき鋼板を提供することを目
的とする。加えて、さらに耐食性に優れた高張力(合金
化)溶融亜鉛めっき鋼板を提供することを目的とする。
亜鉛めっき鋼板において、Si、Mnを多量に含有し機
械的特性を維持したままの鋼板の表層への溶融亜鉛めっ
き密着性の劣化を阻止するための条件を鋭意調査したと
ころ、鋼中のMn/Si質量比が比較的小さく、相対的
にSiを多量に含有する場合でも、めっき層直下の母材
表層部の酸素量が多く、かつ鋼中のMn/Si質量比と
めっき層中のAl、Si濃度の関係を特定化すれば、上
記目的を達成できることを見出した。
5〜0.25%、Si:0.50%超2.00%未満、
Mn:3.5%以下、Al:0.01〜1.0%を含
み、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、鋼中の
Mn/Si質量比:0.5以上2未満の組成と、焼き戻
しマルテンサイト、残留オーステナイト、フェライトお
よび低温変態相からなり、体積分率で前記焼き戻しマル
テンサイトが20%以上で、前記残留オーステナイトが
2%以上の複合組織を有する鋼板上に、めっき層中のA
l濃度が下記の式(1)を満たし、かつめっき層中のS
i濃度が下記の式(2)を満たす溶融亜鉛めっき層を有
するとともに、めっき層除去後の地鉄表層酸素量が0.
05g/m2 以上であることを特徴とする強度延性バラ
ンス、めっき密着性および耐食性に優れた高張力溶融亜
鉛めっき鋼板である。
量比を表わす。)
記の群から選択された少なくとも1種の成分を含む強度
延性バランス、めっき密着性および耐食性に優れた高張
力溶融亜鉛めっき鋼板である。 (第1群)質量%で1.0%以下のCr、1.0%以下
のMoおよび0.003%以下のBからなる群から選択
された少なくとも1種。 (第2群)質量%で0.1%以下のTi、0.1%以下
のNbおよび0.1%以下のVからなる群から選択され
た少なくとも1種。 (第3群)質量%で1.0%以下のCuおよび1.0%
以下のNiからなる群から選択された少なくとも1種。
〜0.25%、Si:0.50%超2.00%未満、M
n:3.5%以下、Al:0.01〜1.0%を含み、
残部がFeおよび不可避的不純物からなり、および鋼中
のMn/Si質量比:0.5以上2未満で示される組成
と、焼き戻しマルテンサイト、残留オーステナイト、フ
ェライトおよび低温変態相からなり、体積分率で、前記
焼き戻しマルテンサイトが20%以上で、前記残留オー
ステナイトが2%以上の複合組織を有する鋼板上に、め
っき層中のAl濃度が下記の式(3)を満たし、かつめ
っき層中のSi濃度が下記の式(2)を満たす溶融亜鉛
めっき層を有するとともに、めっき層除去後の地鉄表層
酸素量が0.05g/m2 以上であることを特徴とする
強度延性バランス、めっき密着性および耐食性に優れた
高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。
量比を表わす。)
記の群から選択された少なくとも1種の成分を含む強度
延性バランス、めっき密着性および耐食性に優れた高張
力溶融亜鉛めっき鋼板である。 (第1群)質量%で1.0%以下のCr、1.0%以下
のMoおよび0.003%以下のBからなる群から選択
された少なくとも1種。 (第2群)質量%で0.1%以下のTi、0.1%以下
のNbおよび0.1%以下のVからなる群から選択され
た少なくとも1種。 (第3群)質量%で1.0%以下のCuおよび1.0%
以下のNiからなる群から選択された少なくとも1種。
る高強度鋼鈑に溶融亜鉛めっきを施すに際し、鋼鈑の表
層の結晶粒界および/または結晶粒内に酸化物を存在さ
せておくことにより、Si、Mnが表面濃化した皮膜の
形成を抑制し、溶融亜鉛との濡れ性が良好になり、不め
っきの発生を抑制できることを知見し、特開平9−31
0163号公報に開示した。そして、地鉄表層部に内部
酸化物が存在する溶融亜鉛めっき鋼鈑(GI) および合
金化溶融亜鉛めっき鋼鈑(GA)のめっき品質、機械的
性質、溶接性について、さらに詳細な検討を行った結
果、鋼中のMn/Si質量比、めっき層中のAl濃度に
も影響されることを究明した。
いて完成されたものである。以下、鋼組成は質量分率で
表す。C:0.10%、Si:0.3〜2%、Mn:
1.0〜3.5%、P:0.01%、Al:0.04%
を含有する厚さ30mmのシートバーを1250℃で加
熱し、5パスで厚さ2.3mmの熱延鋼板とした後、6
20℃で巻き取った。次いで、酸洗により黒皮を除去
し、1.0mmまで冷間圧延し、焼鈍炉において800
〜900℃で加熱後、60℃−5%HClで6秒間酸洗
した。その後、溶融亜鉛めっきシミュレーターにより7
80℃で5%H2 −N2 還元性雰囲気中で焼鈍し、46
0℃の溶融亜鉛めっき浴(0.08〜0.25%Al−
Zn)で溶融亜鉛めっきし、付着量を片面50g/m2
になるようにガスワイピングした。合金化は通電炉にお
いて500℃で実施した。得られためっき鋼板のめっき
密着性および機械的特性を調査した。
化物の量が0.05〜0.5g/m 2 の範囲となるよう
に冷間圧延後の加熱時焼鈍雰囲気を調整した。以下、合
金化した溶融亜鉛めっき鋼板をGA、合金化していない
溶融亜鉛めっき鋼板をGIで表し、また冷延鋼板をC
R、熱延鋼板をHotで表して、鋼中のMn/Si質量
比とめっき層中のAl濃度およびSi濃度との関係につ
いて説明する。
よび溶接性に及ぼす鋼板中のMn/Si質量比とめっき
層中のAl濃度 (質量%)を示す。Mn/Si質量比が
2.0以上である場合は、めっき層中のAl濃度が下記
式(1)を満たす範囲であれば、めっき品質は良好とな
り、機械的性質には若干のばらつきが認められたが、機
械的性質、溶接性ともに概ね良好となる。Mn/Si質
量比が0.5未満であると、めっき層中のAl濃度を下
記式(1)の範囲にしてもめっき品質の不良が生じる。
Mn/Si質量比が0.5以上2.0未満の領域では、
めっき層中のAl濃度が下記式(1)の範囲を超えてい
ると、溶接不良が生じ、また、下記式(1)の範囲に満
たないとめっき品質の不良が生じる。Mn/Si質量比
が0.5以上2.0未満、かつ、めっき層中のAl濃度
が下記式 (1)を満たす範囲では、めっき品質が良好な
ものと不良のものが混在する。 0.67-1/50(Mn/Si)≧[めっき層中のAl濃度(質量%)]≧0.37-1/50(Mn/Si) ・・・ (1)
よび溶接性に及ぼすMn/Si質量比とめっき層中のA
l濃度 (質量%)を示す。Mn/Si質量比が2.0以
上である場合は、めっき層中のAl濃度が下記式(3)
を満たす範囲であれば、めっき品質は良好となり、機械
的性質には若干のばらつきが認められたが、機械的性質
は概ね良好となる。また、合金化の遅延という問題も発
生しない。Mn/Si質量比が0.5未満であると、め
っき層中のAl濃度を下記式(3)の範囲としてもめっ
き品質の不良が生じる。Mn/Si質量比が0.5以上
2.0未満の領域では、めっき層中のAl濃度が下記式
(3)の範囲を超えていると、合金化遅延が生じ、ま
た、下記式(3)の範囲に満たないとめっき品質の不良
が生じる。Mn/Si質量比が0.5以上2.0未満、
かつ、めっき層中のAl濃度が下記式 (3)を満たす範
囲では、めっき品質が良好なものと不良のものが混在す
る。 0.5-1/50(Mn/Si) ≧[めっき層中のAl濃度(質量%)]≧0.2-1/50(Mn/Si) ・・・ (3)
ついては上記式(1)を、GAについては上記式(3)
を満たすようにめっき浴中のAl濃度を調整して得られ
たGIおよびGAについて、めっき品質、機械的性質お
よび溶接性に及ぼす、鋼板中のMn/Si質量比とめっ
き層中のSi濃度 (質量%)影響を調査した。その結
果、図3に示すように、めっき層中のSi濃度が、G
I、GAとも下記式(2)を満たす場合には、めっき品
質の不良が生じないことがわかった。 1.67-1/3(Mn/Si) ≧[めっき層中のSi濃度(質量%)]≧0.167-1/30(Mn/Si) ・・・ (2)
比が2未満の場合、すなわちMnに比べて相対的にSi
含有量が多い場合でも、地鉄表層の酸素量が所定範囲内
にあって、めっき層中のAl濃度およびSi濃度を特定
の範囲内に調整すれば、溶融亜鉛めっき層の密着性が良
好であるが、めっき層中のAl濃度が特定範囲外となる
と溶接性の劣化や合金化の遅延が発生し、めっき層中の
Si濃度が外れると耐食性やめっき密着性が劣化するこ
と、および鋼中のMn/Si質量比が特定の範囲外にな
ると密着性が劣化することを知見し、前記式(1)およ
び式(2)、ならびに前記式(3)および式(2)を誘
導した。
き層中のAl濃度およびSi濃度を、前記式(1)およ
び式(2)、ならびに前記式(3)および式(2)を満
足するように調整すれば、鋼中にSiおよびMnが存在
しても、その鋼板表面への溶融亜鉛めっきの密着性が良
好なGIおよびGAが製造できることを知見し、本発明
を完成した。
よびその複合組織を規定した理由は次の通りである。 C:0.05〜0.25% Cは必要強度を得るためと残留オーステナイト等の所望
の組織を得るために不可欠な成分であり、少なくとも
0.05%が必要であるが、0.25%を超えると溶接
性が悪化するため上記範囲とした。好ましくは0.07
〜0.18%である。
であり、延性を劣化させずに高強度化を図ることを可能
にする成分である。その効果は0.50%より多くない
と発揮されない。一方、2.00%以上になると、めっ
き密着性が劣化する。そのため上記範囲とした。好まし
くは0.6〜1.6%である。
向上させ所望の組織を得るために不可欠な成分であり、
1%以上であれば、効果が十分発揮され、好ましい。し
かし、3.5%を超えても効果が飽和しコストの上昇を
招くため上記範囲とした。
また、延性の向上にも寄与する。所望の効果を得るため
には0.01%以上必要であり、1.0%を超えると効
果が飽和し、コストの上昇を招くため上限を1.0%と
した。
満 めっき密着性向上効果を得るためには、鋼中のMn/S
i質量比が高い方が有利である。これはめっき直前の焼
鈍時に生成する表面濃化物が、Si主体の酸化物から、
溶融亜鉛との濡れ性が良好であるSi−Mn系複合酸化
物に変化するためである。さらに、鋼板を連続溶融亜鉛
めっき設備(CGLと表す。)の通板前にあらかじめ加
熱処理し、次いで、冷却後表面を酸洗処理することによ
り表面を活性化する場合に、鋼中のMn/Si質量比が
高い方が酸化皮膜の酸洗性向上効果が得られる。これ
は、鋼板表面の酸化物が難酸洗性であるSi主体の酸化
物から酸洗性良好なSi−Mn系複合酸化物に変化する
ためと考えられる。
合金化を遅延させずにすむため、溶融亜鉛めっき後、合
金化処理する場合の生産性も向上する。鋼中のMn/S
i質量比が0.5未満であると、めっき密着性が劣化す
るため、鋼中のMn/Si質量比を0.5以上と規定し
た。また、鋼中のMn/Si質量比が2以上になると、
機械的特性のばらつきがやや大きくなる。本発明が目的
とする高張力高延性めっき鋼板を得るためには、鋼中の
Mn/Si質量比は0.5以上2未満であるのが好まし
い。より好ましいのは0.8以上2未満である。
板または高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板は鋼板成分と
して、前記3群に属す元素を下記の量(質量%)で、1
種以上含有していてもよい。その場合はさらに、以下の
効果を有する。第1群はCr、MoおよびBからなる群
から選択された少なくとも1種であり、主として焼入れ
性向上に寄与する。第2群はTi、NbおよびVからな
る群から選択された少なくとも1種であり、主として炭
窒化物を形成し、析出強化により鋼を高強度化する作用
をする。第3群はCuおよびNiからなる群から選択さ
れた少なくとも1種であり、主としてめっき密着性の向
上に寄与する。
る作用を有するため必要に応じて添加する。好ましくは
0.05%以上が効果的であるが、1.0%を超えると
めっき密着性が劣化するため上限を1.0%とするのが
好ましい。含有させる場合には、0.1〜0.3%とす
るのがより好ましい。
生成を促進する作用を有するため必要に応じて添加す
る。好ましくは0.05%以上が効果的であるが、1.
0%を超えるとコスト上昇を招くため、上限は1.0%
とするのが好ましい。含有させる場合には、0.05〜
0.3%とするのがより好ましい。
じて添加する。但し、0.003%を超えるとめっき密
着性が劣化するため、0.003%を上限とするのが好
ましい。含有させる場合には、0.0005〜0.00
2%とするのがより好ましい。
により高強度化する作用を有するため必要に応じて添加
する。これらを添加する場合は、それぞれ0.01%以
上添加するのが好ましい。但し、0.1%を超えても過
度に高強度化し、延性がかえって劣化するため、上限は
0.1%とするのが好ましい。含有させる場合には、
0.02〜0.05%とするのがより好ましい。
と所望の組織を得るために重要であるだけでなく、めっ
き密着性を向上させる効果もあるため必要に応じて添加
する。めっき密着性が向上する理由は現時点では明らか
になっていないが、所望の効果を得るためには最低0.
01%の添加が好ましい。但し、1.0%を超えるとコ
ストが劣化するため、上限を1.0%とするのが好まし
い。含有させる場合には、0.05〜0.4%とするの
がより好ましい。
を得るためと所望の組織を得るため重要であるだけでな
く、めっき密着性を向上させる効果もあるので必要に応
じて添加する。めっき密着性が向上する理由は現時点で
は明らかになっていないが、所望の効果を得るために
は、最低0.01%添加するのが好ましい。但し、1.
0%を超えるとコストが劣化するため、上限を1.0%
とするのが好ましい。含有させる場合には、0.025
〜0.2%とするのがより好ましい。なお、上記の元素
以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。
分な塑性変形能を有するため、延び特性の向上に有効で
ある。体積分率20%未満では、延性向上効果が認めら
れないため20%以上とした。但し80%を超えると鋼
板の高強度化が困難となるため80%以下が好ましい。
変態し、局部的に加えられた加工歪みを広く分散させ、
鋼板の延性を向上させる効果を有する。体積分率2%未
満では延性の顕著な向上が期待できないため、2%以上
であることが必要であり、5%以上であると延性向上効
果がより顕著であるため好ましい。
ないが、例えば、鋼板をあらかじめ(Ac3 変態点−8
0℃)以上に加熱した後、10℃/秒以上の冷却速度で
組織を焼き入れし、次いでCGLにてAc1 〜Ac3 変
態点の間で加熱し、5℃/秒以上の冷却速度で冷却して
組織を焼き戻すことにより得られる。但し、これは1例
であり、本発明が規定する成分と相を有する高張力鋼板
であれば、どのような製造方法で得られたものでもよ
い。
イトあるいはベイナイトを指す。マルテンサイト、ベイ
ナイトとも硬質相であり、組織強化によって鋼板強度を
増加させる作用を有する。また、変態時に可動転位の発
生を伴うため、鋼板の降伏比を低下させる作用も有す
る。なお、このような効果を充分に得るためには、低温
変態相はマルテンサイトとするのが好ましい。本発明に
おいて低温変態相の量は特に限定されない。鋼板の強度
に応じて適宜配分すればよい。
濃度 (質量%)、Si濃度 (質量%)、地鉄表層の酸素
量(mg/m2 ) を規定した理由を説明する。 めっき層中のAl濃度 本発明において、めっき層中のAl濃度の範囲が重要で
ある。本発明者は、前述のように、Mn/Si質量比が
0.5以上で、かつ、めっき層中のSi濃度が前記式
(2)を満たす鋼板では、GIの場合は前記式(1)、
GAの場合は前記式(3)の範囲内で所定のめっき層中
のAl濃度を確保することにより良好なめっき密着性が
確保できることを知見した。GIの場合は、めっき後の
復熱などによる合金化反応の開始を抑制する必要がある
ため、GAの場合よりAl濃度を高めにする。また、S
i含有量が多い場合には、局所的合金化反応が多発する
ので、これに基づく合金化反応の開始を抑制するため、
Mn/Si質量比が低いほど、Al含有量を多くする。
左辺の値より高いと、GIの場合はめっき時の初期に生
成するFe−Al合金層が厚いため溶接性が劣化した
り、GAの場合は合金化が著しく遅延する。Al濃度が
前記式(1)または式(3)の右辺の値より低いと、F
e−Al合金層の生成が抑えられ、硬くて脆いΓ相がめ
っき初期に生成しやすくなり、めっき密着性が劣化す
る。したがって、良好なめっき密着性を確保するために
は、GIの場合は前記式(1)、GAの場合は前記式
(3)の範囲内に所定のAl濃度を維持することが必要
である。
の方法は特に限定されないが、例えば、めっき浴中のA
l量を高めにしたり、めっき時間を長くすることにより
Alと地鉄の反応を促進してめっき層中のAl濃度を高
くする方法が例示される。また、本発明の鋼中成分を含
有する鋼板をあらかじめ加熱し、冷却後に表面を軽く酸
洗し、表面を活性化した後に、CGLに通板してもよ
い。これらの製造方法の例は本発明を限定するものでは
ない。
定のめっき層中のSi濃度を確保することにより良好な
めっき密着性および耐食性が確保できる。めっき層中の
Siは、地鉄(被めっき材)からめっき層中に供給され
ることにより、主に酸化物として存在するものと、固溶
Siがめっき層中に取り込まれたものとがあるが、Si
濃度が前記式(2)の左辺の値より高いとめっき密着性
が劣化し、逆にSi濃度が前記式(2)の右辺の値より
低いとめっき層の耐食性が劣化する。めっき層中のSi
濃度を特定量にするための方法は特に限定されないが、
めっき前の鋼板表面に濃化するSi量を焼鈍条件、還元
性雰囲気などを制御することにより、鋼板からめっき層
に取り込まれるSi量を調整することができる。
nの含有量が極めて多くても、めっき密着性が改善可能
である。これは、地鉄表層が十分に内部酸化している
と、めっき直前の焼鈍時のSiの表面濃化が抑制される
ためである。一方、内部酸化が不十分であると、めっき
直前の焼鈍時にSiの表面濃化が抑制されないため、め
っき密着性が劣化する。したがって、地鉄表層に存在す
る内部酸化物の量を、鋼板表面単位面積当たりの質量で
0.05g/m2 以上とする必要がある。なお、地鉄表
層の内部酸化物の量が余り多すぎると、耐食性を確保す
るためのめっき層中のSiが不足してしまい、さらに、
表面の荒れが発生する。したがって、地鉄表層の内部酸
化物の量は、鋼板表面単位面積当たりの質量で1g/m
2 以下とすることが好ましい。
から100μmまでの深さのことを言う。また、内部酸
化物とは、地鉄の結晶粒界または結晶粒内に存在する酸
化物のことを言い、地鉄表面に形成されている酸化物と
は区別される。そして、次のように地鉄表層の酸素量を
求めることにより測定できる。すなわち、めっき層を除
去した鋼板について鋼中酸素量を分析し、さらに、同様
にめっき層を除去した鋼板の表裏の表層を100μmま
で機械研磨したものについて、鋼中酸素量を分析し、こ
れらの分析値より表層の酸化物の増量分を算出し、鋼鈑
表面の単位面積当たりの量(g/m2 )に換算すること
により求められる。ここで、めっき層の除去は、例え
ば、20質量%NaOH−10質量%トリエタノールア
ミン水溶液と、35質量%過酸化水素水溶液を195:
7の割合で混合した溶液に浸漬することにより可能であ
る。他に酸浸漬法、アルカリ浸漬法などが用いられる
が、特に限定されない。ただし、めっき層除去後の表面
が酸化しないように注意する必要がある。
は問わないが、例えば、CGL通板前に、Feにとって
は還元性であるが、Si、Mnなどの易酸化性元素にと
っては酸化性であるような、やや高露点条件で加熱する
ことにより、Si、Mnなどの内部酸化物を予め確保す
る方法、あるいは、熱間圧延工程において、高温巻き取
り後の冷却中に酸化スケールから供給される酸素で地鉄
を内部酸化させ、これを黒皮酸洗除去、冷間圧延後にも
残存させて被めっき材とする方法が例として挙げられる
が、特にこれらに限定されない。
GL条件は特に限定されず、定法により実施可能であ
る。但し、CGL加熱温度(二次加熱温度)が650℃
以下であると鋼板表面の酸化皮膜が還元できず、不めっ
きが発生しやすくなる。一方、850℃以上であると、
加熱時にSiとMnの表面濃化が多いため、同様に不め
っきが発生しやすい。よって650〜850℃が好まし
い。
の密着性を確保するために、Al濃度を0.08質量%
以上とすることが好ましい。但し、0.20質量%を超
えると合金化が困難になったり、得られる溶融亜鉛めっ
き鋼板の溶接性が劣化することがあるため、上限は0.
20質量%が好ましい。なお、前記したように、めっき
層中のAl濃度を本発明の範囲に調整するために、浴中
のAl濃度の他に、進入板温、めっき浴浸漬時間、その
他の操業条件を制御する。
あると、めっき浴の浴温変動により凝固点(420℃)
を下回る箇所が出てくる可能性があり、操業上安定性に
欠ける。また、480℃を超えると加熱保持にかかるコ
ストがかさむ。そのため浴温は440〜480℃が好ま
しい。
下であるとζ相が生成しやすくなり、GAの摺動性に欠
けるおそれがあるだけでなく、合金化に時間がかかるた
め生産性が劣化する。また、600℃を超えるとΓ相が
生成しやすくなり、GAのめっき密着性に欠けるおそれ
がある。そのため合金化温度は450〜600℃が好ま
しい。
に収まる程度であるのが好ましい。8%未満であるとζ
相が残存し、耐フレーキング性が劣化しやすく、13%
以上であるとΓ相が生成し、めっき密着性が劣化する場
合がある。但し、これらの製造方法の条件は例示であ
り、本発明は特定の製造方法に限定されない。
説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定さ
れるものではない。 (実施例1〜9、比較例1〜4)表1に示した化学組成
(C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Cu、Ni、
Mo、Ti、Nb、VおよびB)のスラブ(厚さ300
mm)を1250℃で加熱し、熱間圧延により厚さ2.
0mmの熱延鋼板(鋼A〜Iが実施例;鋼Jが比較例)
とした後、620℃で巻き取った。次いで、酸洗により
黒皮除去した後、必要に応じ冷間圧延を行う場合には5
0%の圧下率で圧延し、加熱炉で加熱(一次加熱)した
後、CGLに通板して酸洗、焼鈍、溶融亜鉛めっきおよ
び合金化処理を行った。冷間圧延工程の有無、一次加熱
条件、めっき浴中のAl濃度と合金化の有無を表2に示
した。なお、一次加熱後の冷却速度は30℃/秒、二次
加熱温度は780℃、二次加熱後の冷却速度は10℃/
秒であり、めっき付着量は片面で50g/m2 ずつであ
った。合金化温度は450〜600℃の範囲とした。
溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層中のAl濃度、Si濃度
を表3に、合金化度(Fe拡散量)、めっき鋼板の焼き
戻しマルテンサイト、残留オーステナイト、フェライト
分率および低温変態相の複合組織の体積分率、めっき層
剥離後の地鉄表層酸素量、めっき密着性、耐食性および
機械的特性(伸び率、引張強度)についての調査結果を
表4に示した。
き層をインヒビターを添加したNaOH、KOHなどの
アルカリ、もしくはHCl、H2 SO4 などの酸で溶解
し、その液をICPなどで、分析定量することにより測
定した。
率は、樹脂に埋め込んだ鋼板断面を、研磨した後、1ma
ss%ピロ亜硫酸ナトリウムのピクラール溶液(4gピク
リン酸/100mlエタノール)を用いて、エッチング
した後、電子顕微鏡によって倍率1000倍で観察後、
画像解析によって、100mm四方の正方形領域内に存
在するマルテンサイト相の体積率とした。
面を研磨し、ナイタール溶液(69mass%HNO3 溶液
3vol %−エタノール97vol %)で組織をエッチング
した後、光学顕微鏡で250倍で観察した、100mm
四方の正方形領域内の写真を画像処理することによりフ
ェライト相の占有面積率を求め、フェライト相の体積分
率とした。
は、鋼板より採取した試験片を板厚方向の中心面まで研
磨し、板厚中心面でのX線強度測定により求めた。すな
わち、MoKαを使用し、フェライト(マルテンサイト
を含む)の(200)(211)各面の回折X線強度
と、オーステナイトの(200)(220)各面の回折
X線強度を求め、フェライト(マルテンサイトを含む)
の(200)(211)の積分強度とオーステナイト
(200)(220)の積分強度の合計値に対するオー
ステナイト(200)(220)の積分強度の比を求
め、これをオーステナイト相の体積分率とした。
テープを貼りテープ面を90°内に曲げ、曲げ戻しをし
た後、テープを剥したときの単位長さ当りのめっき剥離
量を蛍光X線によりZnカウント数として測定し、表5
の基準に照らしてランク1、2のものを良好(○)、3
以上のものを不良(×)として評価した。
めっき鋼板または合金化溶融亜鉛めっき鋼板を基準に取
り、それぞれの試験片を複合腐食サイクル試験(0.5
%塩水噴霧を35℃で6Hr実施後、70℃で6Hr乾
燥し、その後40℃で湿度90%の湿潤状態に12Hr
保持)を60サイクル、すなわち、60日間施した後、
最大腐食深さを比較して評価した。腐食試験後の試験片
は、腐食深さ(孔食)を極値統計処理により最大腐食深
さを求めた。基準の鋼板の最大腐食深さの半分以下のも
のを良好(○)、1.5倍以上のものを不良(×)とし
て評価した。
る方向を引張方向として採取したJIS5号引張試験片
を用いて降伏強さ(降伏点)YP、引張り強度TS、伸
び率Elを測定した。引張強度が780MPa以上で、
かつ伸び率が28%以上であるものを良好とした。
っき層を20質量%NaOH−10質量%トリエタノー
ルアミン水溶液と、35質量%過酸化水素水溶液を19
5:7の割合で混合した溶液に浸漬することによりめっ
き層を除去した試料について鋼中全酸素濃度を分析し、
さらに、同様にめっき層を除去した後、鋼板の表裏の表
層を100μmまで機械研磨した試料について、板厚方
向中心部の酸素濃度を分析し、鋼中全酸素濃度と板厚方
向中心部のそれぞれの分析値から表層のみの酸化増量を
算出し、鋼板表面の単位面積当たりの量(g/m2 ) に
換算した。
剥離後の地鉄表層酸素量が本発明の範囲内のものは、い
ずれもめっき密着性、溶融亜鉛めっき鋼板の機械的特性
が良好であった。一方、本発明の範囲外のものは、めっ
き密着性、機械的特性が劣っていた。
密着性、溶融亜鉛めっき鋼板の機械的特性に優れ、さら
には耐食性にも優れた高張力溶融亜鉛めっき鋼板および
高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。本発明の
鋼板を適用することにより、自動車車体の軽量化および
低燃費化が可能となり、ひいては地球環境の改善にも大
きく貢献する。
Si質量比とめっき層中のAl濃度との関係を表す図で
ある。
Mn/Si質量比とめっき層中のAl濃度との関係を表
す図である。
Mn/Si含有量とめっき層中のSi濃度との関係を表
す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】質量%でC:0.05〜0.25%、S
i:0.50%超2.00%未満、Mn:3.5%以
下、Al:0.01〜1.0%を含み、残部がFeおよ
び不可避的不純物からなり、鋼中のMn/Si質量比:
0.5以上2未満の組成と、焼き戻しマルテンサイト、
残留オーステナイト、フェライトおよび低温変態相から
なり、体積分率で、前記焼き戻しマルテンサイトが20
%以上で、前記残留オーステナイトが2%以上の複合組
織を有する鋼板上に、めっき層中のAl濃度が下記の式
(1)を満たし、かつめっき層中のSi濃度が下記の式
(2)を満たす溶融亜鉛めっき層を有するとともに、め
っき層除去後の地鉄表層酸素量が0.05g/m2 以上
であることを特徴とする強度延性バランス、めっき密着
性および耐食性に優れた高張力溶融亜鉛めっき鋼板。 記 0.67-1/50(Mn/Si)≧[めっき層中のAl濃度(質量%)]≧0.37-1/50(Mn/Si) ・・・ (1) 1.67-1/3(Mn/Si) ≧[めっき層中のSi濃度(質量%)]≧0.167-1/30(Mn/Si) ・・・ (2) (式(1)、(2)のMn/Siは鋼中のMn/Si質
量比を表わす。) - 【請求項2】前記鋼板が、さらに下記の群から選択され
た少なくとも1種の成分を含む請求項1に記載の強度延
性バランス、めっき密着性および耐食性に優れた高張力
溶融亜鉛めっき鋼板。 記 (第1群)質量%で1.0%以下のCr、1.0%以下
のMoおよび0.003%以下のBからなる群から選択
された少なくとも1種。 (第2群)質量%で0.1%以下のTi、0.1%以下
のNbおよび0.1%以下のVからなる群から選択され
た少なくとも1種。 (第3群)質量%で1.0%以下のCuおよび1.0%
以下のNiからなる群から選択された少なくとも1種。 - 【請求項3】質量%でC:0.05〜0.25%、S
i:0.50%超2.00%未満、Mn:3.5%以
下、Al:0.01〜1.0%を含み、残部がFeおよ
び不可避的不純物からなりおよび鋼中のMn/Si質量
比:0.5以上2未満の組成と、焼き戻しマルテンサイ
ト、残留オーステナイト、フェライトおよび低温変態相
からなり、体積分率で、前記焼き戻しマルテンサイトが
20%以上で、前記残留オーステナイトが2%以上の複
合組織を有する鋼板上に、めっき層中のAl濃度が下記
の式(3)を満たし、かつめっき層中のSi濃度が下記
の式(2)を満たす溶融亜鉛めっき層を有するととも
に、めっき層除去後の地鉄表層酸素量が0.05g/m
2 以上であることを特徴とする強度延性バランス、めっ
き密着性および耐食性に優れた高張力合金化溶融亜鉛め
っき鋼板。 記 0.5-1/50(Mn/Si) ≧[めっき層中のAl濃度(質量%)]≧0.2-1/50(Mn/Si) ・・・ (3) 1.67-1/3(Mn/Si) ≧[めっき層中のSi濃度(質量%)]≧0.167-1/30(Mn/Si) ・・・ (2) (式(3)、(2)のMn/Siは鋼中のMn/Si質
量比を表わす。) - 【請求項4】前記鋼板が、さらに下記の群から選択され
た少なくとも1種の成分を含む請求項3に記載の強度延
性バランス、めっき密着性および耐食性に優れた高張力
合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 記 (第1群)質量%で1.0%以下のCr、1.0%以下
のMoおよび0.003%以下のBからなる群から選択
された少なくとも1種。 (第2群)質量%で0.1%以下のTi、0.1%以下
のNbおよび0.1%以下のVからなる群から選択され
た少なくとも1種。 (第3群)質量%で1.0%以下のCuおよび1.0%
以下のNiからなる群から選択された少なくとも1種。
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