JP3501748B2 - 加工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、建築、電
気等の部材、特に、自動車の足回り部材として有用な加
工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板およびその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等のクロスメンバーやサイドメン
バー等の部材は、近年の燃費節減の動向に対応すべく軽
量化が検討されており、材料面では、薄肉化しても強度
が確保されるという観点から高強度化が進められてい
る。ところが、一般に、材料のプレス成形性は強度が上
昇するに従って劣化するので、上記部材の軽量化を達成
するためには、プレス成形性と高強度性の両特性を満足
する鋼板を開発する必要があるが、近年その開発が強く
求められている。

【０００３】成形性の指標値には、引張試験における伸
びをはじめとしてｎ値やｒ値があるが、一体成形による
プレス工程の簡略化が課題となっている昨今では、均一
伸びの指標であるｎ値の大きいことがなかでも重要にな
ってきている。このため、鋼中に含有する残留オーステ
ナイトの変態誘起塑性を活用した熱延鋼板および冷延鋼
板が開発されている。これら鋼板は、高価な合金元素を
含まずに、０．０７〜０．４％程度のＣと、０．３〜
２．０％程度のＳｉおよび０．２〜２．５％程度のＭｎ
のみを基本的な合金元素とし、冷延鋼板の場合、二相域
で焼鈍後３００〜４５０℃内外の温度でベイナイト変態
を行うことを特徴とする熱処理により、残留オーステナ
イトを金属組織中に含む鋼板であり、例えば、特開平１
−２３０７１５号公報や特開平２−２１７４２５号公報
等に開示されている。

【０００４】この種の鋼板は連続焼鈍で製造された冷延
鋼板ばかりでなく、例えば、特開平１−７９３４５号公
報には、ランアウトテーブルでの冷却と巻取温度を制御
することにより熱延鋼板も得られることが開示されてい
る。自動車の高級化を反映して、耐食性および外観を向
上させることを目的とし自動車部材のメッキ化が進んで
いるが、現在では、車内に装着される特定の部材を除い
て、多くの部材に、亜鉛メッキ鋼板が用いられている。
従って、上記の鋼板には、耐食性の観点から、溶融Ｚｎ
メッキを施すか、あるいは、溶融Ｚｎメッキ後合金化処
理する合金化溶融Ｚｎメッキを施して使用することが有
効であるが、残留オーステナイトを残留させた組織を作
るために、ＳｉやＡｌを含有させる必要がある。

【０００５】しかしながら、これらＳｉやＡｌの含有量
が高い鋼板の場合には、鋼板表面が酸化膜を有しやすい
ため、溶融Ｚｎメッキの際に微小不メッキ部が生じ、合
金化後の加工部においてメッキ密着性が劣るなどの問題
があるので、優れた加工部メッキ密着性を有し、かつ、
耐食性の優れた高張力高延性合金化溶融Ｚｎメッキ鋼板
は実用化されていないのが現状である。

【０００６】また、例えば、特開平１−２３０７１５号
公報や特開平２−２１７４２５号公報等で開示されてい
る鋼板は０．３〜２．０％程度のＳｉを添加し、その特
異なベイナイト変態を活用し残留オーステナイトを確保
しているので、二相共存温度域での焼鈍後の冷却や、３
００〜４５０℃内外の温度域での保持を、かなり厳格に
制御しないと意図する金属組織が得られず、強度や伸び
が目標の範囲をはずれるという問題を抱えている。

【０００７】この熱履歴は、工業的には連続焼鈍設備や
熱間圧延後のランアウトテーブルと巻取工程において実
現されはするが、４５０〜６００℃ではオーステナイト
の変態がすみやかに完了するので、４５０〜６００℃に
滞留する時間を特に短くするような制御が要求される。
また、３５０〜４５０℃でも保持する時間によって金属
組織が著しく変化するので、制御条件が所期の条件から
はずれると優れた強度−延性バランスを得ることができ
ない。

【０００８】更に、通常の溶融メッキ工程では、４５０
〜６００℃に滞留する時間が長いことや、上記鋼板はメ
ッキ性を悪くするＳｉを合金元素として含むことから、
溶融メッキ設備を通板させてメッキ鋼板とすることはで
きず、結局、上記鋼板には、耐食性の点で、広範な工業
的利用が妨げられているという問題がある。上記問題を
解決するために、例えば、特開平５−２４７５８６号公
報や特開平６−１４５７８８号公報等には、Ｓｉ濃度を
規制することでメッキ性を改善した鋼板が開示されてい
る。この方法では、Ｓｉの代りにＡｌを添加して残留オ
ーステナイトを生成させている。

【０００９】しかしながら、これらの方法でメッキ鋼板
を製造する場合も、メッキ後の合金化時の保持による強
度と伸びの変化が大きいので、実際に、所望の強度と伸
びを有するメッキ鋼板を製造する場合、温度制御が困難
である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決し、プレス成形性に優れた高強度溶融メ
ッキ鋼板および該鋼板を効率よく製造する方法を提供し
ようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術にお
ける上記問題に着目してなされたものであって、本発明
者らは、上記問題はメッキがＺｎやＺｎの合金であるた
めに生じるのであるから、該問題を抜本的に改善するた
めには、メッキ種をも含めた改善が必要であるとの着想
に至り、メッキと材質の両面から鋭意検討した結果、融
点が５９０℃以上のＡｌを含む金属を溶融メッキするこ
とにより、きわめて優れた成形性を有する高強度鋼板を
得ることができることを知見し、本発明を完成させたも
のである。そして、その要旨とするところは、以下のと
おりである。

【００１２】 （１）鋼板の表面に、融点が５９０℃以
上の金属が溶融メッキされ、鋼板のオーステナイト体積
分率が２％以上２０％以下であることを特徴とする加工
性に優れた高強度溶融メッキ鋼板。 （２）鋼板の表面に、Ａｌを含み、更にＺｎ、Ｍｇ、Ｓ
ｉ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｎｉの１種または２種以
上を含む融点が５９０℃以上の金属が溶融メッキされ、
鋼板のオーステナイト体積分率が２％以上２０％以下で
あることを特徴とする加工性に優れた高強度溶融メッキ
鋼板。

【００１３】 （３）鋼板の表面に、質量比でＭｇ：１
〜１５％、Ｓｉ：２〜１５％を含み、残部Ａｌおよび不
可避的不純物からなる融点が５９０℃以上の金属が溶融
メッキされ、鋼板のオーステナイト体積分率が２％以上
２０％以下であることを特徴とする加工性に優れた高強
度溶融メッキ鋼板。 （４）鋼板の表面に、質量比でＭｇ：１〜１５％、Ｓ
ｉ：２〜１５％に加え、Ｍｇ以外のアルカリ土類金属元
素を０．０２％以上５％以下を含み、残部Ａｌおよび不
可避的不純物からなる融点が５９０℃以上の金属が溶融
メッキされ、鋼板のオーステナイト体積分率が２％以上
２０％以下であることを特徴とする加工性に優れた高強
度溶融メッキ鋼板。

【００１４】（５）前記鋼板が、質量比で、 Ｃ：０．０５％以上、０．２５％以下 Ｍｎ：０．３％以上、２．５％以下 Ｓｉ：０．５％以上、２．５％以下 Ａｌ：０．０１％以上、２％以下を含み、残部Ｆｅおよ
び不可避的不純物からなることを特徴とする前記
（１）、（２）、（３）または（４）記載の加工性に優
れた高強度溶融メッキ鋼板。

【００１５】（６）前記鋼板が、質量比で、更に、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｃｏのうちの少なくとも１種または２種以上
を２．０％未満含むことを特徴とする前記（５）記載の
加工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板。 （７）前記鋼板が、質量比で、更に、Ｍｏ：０．５％未
満、Ｃｒ：１％未満、Ｖ：０．３％未満、Ｂ：０．０１
％未満、Ｔｉ：０．１０％未満、Ｎｂ：０．１０％未満
のうちの少なくとも１種または２種以上を含むことを特
徴とする前記（５）または（６）記載の加工性に優れた
高強度溶融メッキ鋼板。

【００１６】 （８）質量比で、 Ｃ：０．０５％以上、０．２５％以下 Ｍｎ：０．３％以上、２．５％以下 Ｓｉ：０．５％以上、２．５％以下 Ａｌ：０．０１％以上、２％以下を含み、残部Ｆｅおよ
び不可避的不純物からなる冷延鋼板を、７２０℃以上９
００℃以下の温度で１０秒以上１０分以下の時間保持
し、その後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却速度
で５５０℃〜７２０℃の温度域に冷却し、次いで、７５
０℃未満の溶融メッキ浴で融点５９０℃以上の金属をメ
ッキし、その後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却
速度で２５０℃〜４００℃の温度域に冷却して巻き取る
ことを特徴とする加工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板
の製造方法。

【００１７】（９）前記冷延鋼板が、質量比で、更に、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏのうちの少なくとも１種または２種以
上を２．０％未満含むことを特徴とする前記（８）記載
の加工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板の製造方法。 （１０）前記冷延鋼板が、質量比で、更に、Ｍｏ：０．
５％未満、Ｃｒ：１％未満、Ｖ：０．３％未満、Ｂ：
０．０１％未満、Ｔｉ：０．１０％未満、Ｎｂ：０．１
０％未満のうちの少なくとも１種または２種以上を含む
ことを特徴とする前記（８）または（９）記載の加工性
に優れた高強度溶融メッキ鋼板の製造方法。

【００１８】 （１１）質量比で Ｃ：０．０５％以上、０．２５％以下 Ｍｎ：０．３％以上、２．５％以下 Ｓｉ：０．５％以上、２．５％以下 Ａｌ：０．０１％以上、２％以下を含み、残部Ｆｅおよ
び不可避的不純物からなる冷延鋼板を、７２０℃以上９
００℃以下の温度で１０秒以上１０分以下の時間保持
し、その後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却速度
で５５０℃〜７２０℃の温度域に冷却し、次いで、７５
０℃未満の溶融メッキ浴で融点５９０℃以上の金属をメ
ッキし、その後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却
速度で３００℃〜４５０℃の温度域に冷却し、この温度
域に３０秒以上保持した後、２℃／秒以上の冷却速度で
２５０℃以下に冷却することを特徴とする加工性に優れ
た高強度溶融メッキ鋼板の製造方法。

【００１９】（１２）前記冷延鋼板が、質量比で、更
に、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏのうちの少なくとも１種または２
種以上を２．０％未満含むことを特徴とする前記（１
１）記載の加工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板の製造
方法。 （１３）前記冷延鋼板が、質量比で、更に、Ｍｏ：０．
５％未満、Ｃｒ：１％未満、Ｖ：０．３％未満、Ｂ：
０．０１％未満、Ｔｉ：０．１０％未満、Ｎｂ：０．１
０％未満のうちの少なくとも１種または２種以上を含む
ことを特徴とする前記（１１）または（１２）記載の加
工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板の製造方法。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の詳細を説明する。
本発明の要旨は、融点が５９０℃以上の金属を溶融メッ
キし、オーステナイト体積分率が２％以上２０％以下で
ある高強度溶融メッキ鋼板及びその製造方法にある。

【００２１】 本発明で目的とする鋼板は、化学的に安
定化されたオーステナイトを室温状態で残留させ、変態
誘起塑性により良好な成形性を有する母材の上にメッキ
を行うことで耐食性をも兼ね備えた鋼板である。残留オ
ーステナイトを室温状態で安定化させるためには、ベイ
ナイト変態を利用してＣ濃度の高いオーステナイト粒を
残留させる。溶融メッキする金属の融点が５９０℃未満
の場合、メッキ後のベイナイト変態時に金属の蒸発が起
きたり、または、通板時にメッキ鋼板に焼付けなどが生
じるので、生産性や、メッキ鋼板の外観が著しく阻害さ
れる。そのため、溶融メッキする金属の融点の下限を５
９０℃とした。

【００２２】最終製品としての本発明の高強度溶融メッ
キ鋼板の延性は、製品中に含まれる残留オーステナイト
の体積分率に左右される。金属組織に含まれる残留オー
ステナイトは変形を受けていない時は安定に存在するも
のの、変形が加えられるとマルテンサイトに変態し、変
態誘起塑性を呈するので、良好な成形性が高強度鋼板に
おいて得られる。

【００２３】しかし、残留オーステナイトの体積分率が
２％未満では、はっきりとした効果が認められないの
で、本発明では、残留オーステナイトの体積分率の下限
を２％とした。一方、残留オーステナイトの体積分率が
２０％を超すと、極度に厳しい成形を施した場合、プレ
ス成形した状態で多量のマルテンサイトが存在すること
となり、二次加工性や衝撃性において問題を生じること
があるので、本発明では、残留オーステナイトの体積分
率の上限を２０％とした。

【００２４】 溶融メッキされる金属としては、Ａｌを
含み、それ以外にＺｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｃ
ｒ、Ｃａ、Ｎｉの１種または２種以上を含む、融点が５
９０℃以上の金属とすることが望ましい。Ａｌは、その
表面に安定な酸化皮膜が形成されるため耐食性および溶
接性が良好なものであり、自動車部材に適用するのに十
分な特性を有している。

【００２５】また、Ａｌ以外に、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｎｉの１種または２種以上を含
んでもよい。Ｚｎは、犠牲防食作用により端面腐食を防
止する作用を有する。Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃａを
含有することにより耐食性が向上する。また、Ｓｉ、Ｓ
ｎを含有することにより、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ａ
ｌ−Ｓｎの合金層が生成し、この合金層の生成により、
メッキ鋼板とメッキ界面との間に生成する硬質な合金層
の過大な成長を防止することができ、メッキ鋼板の加工
性および耐食性が向上する。Ｃａを含有することによ
り、メッキ表面におけるしわ発生が抑制される。これら
元素は、１種または２種以上を含有してもよい。

【００２６】 これら元素の含有量は、望ましくは、そ
れぞれ、Ｚｎ：１〜５５％、Ｍｇ：１〜１５％、Ｓｉ：
２〜１５％、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ：０．１〜２％、Ｓｎ：
０．５〜１０％、Ｃａ：０．２〜５％である。鋼板の表
面に、質量比で、Ｍｇ：１〜１５％、Ｓｉ：２〜１５％
を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる融点が
５９０℃以上の金属を溶融メッキすることにより、鋼板
の耐食性が大きく向上する。ＭｇとＳｉを複合添加する
ことでメッキ層中にＭｇ₂ Ｓｉが生成して耐食性が大き
く向上するのである。

【００２７】Ｍｇは、１％未満では耐食性の向上効果が
小さく、一方、１５％超の添加はメッキ層の硬度を増大
させ、メッキの加工性を損なう。また、Ｓｉについて
も、２％未満の添加量では鋼板とメッキ界面での合金層
の抑制が十分にできず、成形時にメッキ剥離を起こし易
く、一方、１５％超の添加はメッキを硬質にし、メッキ
の加工性を損なう。より望ましくは、Ｍｇ：３〜９％、
Ｓｉ：６〜１０％である。また耐食性へ最も大きく寄与
するのはＭｇ₂ Ｓｉであり、この量が多いほど耐食性の
向上効果は大きい。

【００２８】 Ｍｇ：１〜１５％、Ｓｉ：２〜１５％に
加え、Ｍｇ以外の、例えば、Ｃａなどのアルカリ土類金
属元素を０．０２％以上５％以下を含み、残部Ａｌおよ
び不可避的不純物からなる融点が５９０℃以上の金属を
溶融メッキしてもよい。Ｃａなどのアルカリ土類金属を
含有させることで、メッキ表面外観を悪化させる鋼板表
面の酸化膜の成長を抑え、メッキ外観を大幅に向上させ
ることができる。その場合、０．０２％未満では上記効
果が得られないし、一方、５％超の添加はメッキの加工
性を損なう。この効果は、Ｃａ以外のＳｒなどのアルカ
リ土類金属によっても得られる。

【００２９】本発明の高強度溶融メッキ鋼板において
は、残留オーステナイトを体積分率で２〜２０％含有さ
せることによりプレス成形性を良好にすると同時に、メ
ッキ密着性および溶接性をも良好にするため成分組成
を、以下のようにすることが望ましい。Ｃは、オーステ
ナイト安定化元素であり、二相共存温度域およびベイナ
イト変態温度域でフェライト中から移動しオーステナイ
ト中に濃化する。その結果、化学的に安定化されたオー
ステナイトが室温まで冷却された後も２〜２０％残留
し、変態誘起塑性により成形性を良好なものとする。Ｃ
が０．０５％未満だと２％以上の残留オーステナイトを
確保するのが困難であり、望ましくない。また、Ｃが
０．２５％を超すことは溶接性を悪化させるので避けた
方が望ましい。

【００３０】Ｍｎは、オーステナイト形成元素であり、
また、二相共存温度域での焼鈍後３５０〜６００℃に冷
却する途上でオーステナイトがパーライトヘ分解するの
を防ぐので、室温まで冷却した後の金属組織に残留オー
ステナイトが含まれるように作用する。０．３％未満の
添加では、パーライトへの分解を抑えるために、工業的
な制御ができないほどに冷却速度を大きくする必要があ
り、望ましくない。一方、２．５％を超すとバンド組織
が顕著になり特性を劣化させるし、スポット溶接部がナ
ゲット内で破断しやすくなるので、２．５％以下にする
ことが望ましい。

【００３１】Ｓｉは、セメンタイトに固溶せず、その析
出を抑制して、３５０〜６００℃におけるオーステナイ
トからの変態を遅らせる。この間にオーステナイト中へ
のＣ濃化が促進されるため、オーステナイトの化学的安
定性が高まり、変態誘起塑性を起こし、成形性を良好と
するのに貢献する残留オーステナイトの確保を可能とす
る。Ｓｉが０．５％未満だとその効果が小さく望ましく
ない。一方、Ｓｉ濃度を高くすると不メッキが生じやす
くなるので、Ｓｉの上限は２．５％にすることが望まし
い。

【００３２】Ａｌは、脱酸材として用いられると同時
に、Ｓｉと同じようにセメンタイトに固溶せず、３５０
〜６００℃での保持に際してセメンタイトの析出を抑制
し、変態の進行を遅らせる。しかし、Ｓｉよりもフェラ
イト形成能が強いため変態開始は早く、ごく短時間の保
持でも二相共存温度域での焼鈍時よりオーステナイト中
にＣが濃化され、化学的安定性が高まっているので、室
温まで冷却後の金属組織に、成形性を悪化させるマルテ
ンサイトは僅かしか存在しないことになる。このため、
Ｓｉと共存すると３５０〜６００℃での保持条件による
強度や伸びの変化が小さく、高強度で良好なプレス成形
性を得やすくなる。Ａｌは、脱酸のために０．０１％以
上の添加が望ましいが、一方、２．０％を超すと、Ａｌ
もＳｉと同様に不メッキを生じやすくなるので２．０％
以下にすることが望ましい。

【００３３】本発明の高強度溶融メッキ鋼板は、以上の
元素を基本成分とするが、これらの元素およびＦｅ以外
に、オーステナイト生成元素であると同時に強度および
メッキ密着性を向上させるＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏのうちの１
種または２種以上、及び、焼入れ性向上元素であるＭ
ｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂ、Ｔｉ、Ｎｂのうちの１種または２種
以上を含有してもよい。さらに、本発明の高強度溶融メ
ッキ鋼板は、Ｐ、Ｓ、Ｎ、その他の一般鋼に通常不可避
的に混入する元素を含んでいてもよいものである。

【００３４】Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏは、Ｍｎと同じようにオ
ーステナイト生成元素であると同時に、強度およびメッ
キ密着性を向上させる元素である。Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ
は、Ｆｅよりも酸化しにくい元素であり、鋼板の表層に
濃化し、ＳｉやＡｌの酸化によるメッキ密着性の低下を
防止するから、２．０％未満含有せしめることが望まし
い。その量が２．０％を超えると、コストが高くなるの
で工業上望ましくない。

【００３５】なお、Ｃｕを添加する場合は、Ｃｕによる
熱間割れを防止する観点から、Ｎｉを、Ｎｉ（％）≧１
／２Ｃｕ（％）の関係を満たす量含有せしめることが望
ましい。Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂ、Ｔｉ、Ｎｂは強度を上げ
る元素であり、Ｍｏ：０．５％未満、Ｃｒ：１％未満、
Ｖ：０．３％未満、Ｂ：０．０１％未満、Ｔｉ：０．１
０％未満、Ｎｂ：０．１０％未満のうちの少なくとも１
種または２種以上を必要に応じて含有することは、強度
を上昇し、延性を著しく劣化させないので、本発明の趣
旨を損なわない。これら元素の効果は、該元素それぞれ
の上記上限を超えて添加しても飽和するので、これら上
限を超える添加はコストが高くなる。

【００３６】 次に、本発明の高強度溶融亜鉛メッキ鋼
板の製造方法について説明する。上記成分組成の要件を
満足する成分組成の冷延鋼板を７２０℃以上９００℃以
下の温度で１０秒以上１０分以下の時間保持し、その
後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却速度で５５０
℃〜７２０℃の温度域に冷却し、次いで、７５０℃未満
の溶融メッキ浴で融点５９０℃以上の金属をメッキし、
その後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却速度で２
５０℃〜４００℃の温度域に冷却して巻き取ることで、
残留オーステナイトを２〜２０％含有しプレス成形性が
良好であると同時に、メッキ密着性および溶接性の良好
な高強度溶融メッキ鋼板を製造することができる。

【００３７】冷延鋼板の連続焼鈍では、その組織を、ま
ず〔フェライト＋オーステナイト〕の二相組織とするた
めに、Ａｃ₁ 変態点以上Ａｃ₃ 変態点以下の温度域に加
熱する。この時に、加熱温度が７２０℃未満であると、
セメンタイトが再固溶するのに時間がかかり過ぎ、オー
ステナイトの存在量もわずかになるので、加熱温度の下
限は７２０℃とすることが望ましい。また、加熱温度が
高すぎるとオーステナイトの体積分率が大きくなり過ぎ
てオーステナイト中のＣ濃度が低下するので、加熱温度
の上限は９００℃とすることが望ましい。

【００３８】 保持時間は、短すぎると未溶解炭化物が
存在する可能性が高く、オーステナイトの存在量が少な
くなり、一方、長くすると結晶粒が粗大になる可能性が
高くなり強度−延性バランスが悪くなるので、１０秒〜
１０分の間とすることが望ましい。７２０℃以上９００
℃以下の温度で１０秒以上１０分以下の時間保持した後
は、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却速度で５５０
℃〜７２０℃の温度域に冷却し、次いで７５０℃未満の
溶融メッキ浴で融点５９０℃以上の金属をメッキし、そ
の後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却速度で２５
０℃〜４００℃の温度域に冷却して巻き取る。

【００３９】これは、二相域に加熱して生成させたオー
ステナイトをパーライトに変態させることなくベイナイ
ト変態域に持ち越し、冷却後の巻き取りにより、室温に
おいて残留オーステナイトとベイナイトとして、所定の
特性を得ることを目的とする。この時の冷却速度が２℃
／秒未満では、冷却中にオーステナイトの大部分がパー
ライト変態をしてしまい、残留オーステナイトが確保さ
れないので望ましくない。また、冷却速度が２００℃／
秒を超えると、冷却終点温度が幅方向、長手方向で大き
くずれることになり、均一な鋼板を製造することができ
なくなるので望ましくない。

【００４０】メッキ前の冷却温度は、５５０℃〜７２０
℃の温度域が望ましい。冷却温度が５５０℃未満では、
メッキ時の浴の粘性に起因してメッキ外観が悪化する。
また、冷却温度が７２０℃を超えると、メッキ時に合金
層が成長し加工性が悪化する。また、溶融メッキ浴の温
度は７５０℃未満が望ましい。溶融メッキ浴の温度が高
いと、メッキ時に合金層が成長し加工性が悪化する。溶
融メッキ浴の温度の下限は金属の融点であるが、溶融メ
ッキ浴の融点が低くなると、溶融金属の粘性が低下しメ
ッキ外観を悪化させるので、融点＋５０℃以上とするこ
とがより望ましい。

【００４１】メッキ後、２℃／秒以上２００℃／秒以下
の冷却速度で２５０℃〜４００℃の温度域に冷却して巻
き取ることが望ましい。この時の冷却速度が２℃／秒未
満では、冷却中にオーステナイトの大部分がパーライト
変態をしてしまうので、残留オーステナイトが確保され
ない。また、冷却速度が２００℃／秒を超えると、冷却
終点温度が幅方向、長手方向で大きくずれることにな
り、均一な鋼板を製造することができなくなる。

【００４２】本発明の高強度溶融メッキ鋼板の製造方法
では、２５０℃〜４００℃の温度域に冷却して巻き取る
ことで、巻き取り後にベイナイト変態をさせ、炭化物を
ほとんど含まないベイナイトと、その部分から掃き出さ
れたＣが濃化しＭｓ点が室温以下に低下した残留オース
テナイト、および、二相域加熱中に清浄化が進んだフェ
ライトの混在した組織を現出させて、高強度と成形性を
両立させている。

【００４３】巻き取り温度が２５０℃未満では、ベイナ
イト変態が不十分でありオーステナイトの大半がマルテ
ンサイトに変態するので、高強度にはなるもののプレス
成形性が悪化するので望ましくない。また、巻き取り温
度が４００℃を超えると、ベイナイト変態と共に炭化物
の生成が生じ、その結果、残留オーステナイト量が減少
しプレス成形性が悪化するので、４００℃以下とするこ
とが望ましい。巻き取り温度が高くなると、温度のばら
つきが生じたりメッキ外観が悪化する懸念があるので、
３５０℃以下とすることがより望ましい。

【００４４】 また、本発明の高強度溶融メッキ鋼板
は、上記成分組成の要件を満足する成分組成の冷延鋼板
を７２０℃以上９００℃以下の温度で１０秒以上１０分
以下の時間保持し、その後、２℃／秒以上２００℃／秒
以下の冷却速度で５５０℃〜７２０℃の温度域に冷却
し、次いで、７５０℃未満の溶融メッキ浴で融点５９０
℃以上の金属をメッキし、その後、２℃／秒以上２００
℃／秒以下の冷却速度で３００℃〜４５０℃の温度域に
冷却し、この温度域に３０秒以上保持した後、２℃／秒
以上の冷却速度で２５０℃以下に冷却するという連続焼
鈍プロセスによっても得られる。

【００４５】この方法（連続焼鈍方法）と上記方法（巻
き取り方法）の違いは、３００℃〜４５０℃の温度域に
冷却した後において、この温度域に３０秒から２０分間
保持した後、２℃／秒以上の冷却速度で２５０℃以下に
冷却することである。本発明の高強度溶融メッキ鋼板の
製造方法（連続焼鈍方法）では、３００℃〜４５０℃の
温度域に２分以上保持することで、冷却後にベイナイト
変態をさせ、炭化物をほとんど含まないベイナイトと、
その部分から掃き出されたＣが濃化しＭｓ点が室温以下
に低下した残留オーステナイト、および、二相域加熱中
に清浄化が進んだフェライトの混在した組織を現出さ
せ、高強度と成形性を両立させている。

【００４６】保持温度が３００℃未満では、ベイナイト
変態が不十分であり、オーステナイトの大半がマルテン
サイトに変態するので、高強度にはなるもののプレス成
形性が悪化するので望ましくない。また、保持温度が４
５０℃を超えると、ベイナイト変態と共に炭化物の生成
が生じ、その結果、残留オーステナイト量が減少しプレ
ス成形性が悪化する。

【００４７】保持時間が３０秒未満では、ベイナイトが
十分に生成せず、未変態のオーステナイト中へのＣ濃化
も不十分なため冷却中にマルテンサイトが生成し成形性
が劣化するので望ましくない。また、生産性の観点か
ら、保持時間は短いほうがよいので、保持温度は３５０
℃以上であることがより望ましい。

【００４８】さらに、保持後の冷却速度を２℃／秒未満
としたり、冷却終点温度を２５０℃超とすると、ベイナ
イト変態がさらに進み、前段の反応でＣの濃化したオー
ステナイトも炭化物を析出してベイナイトに分解して、
変態誘起塑性により加工性を改善するための残留オース
テナイトの量が減少してしまうので望ましくない。な
お、以上説明した工程における各温度、冷却温度は規定
の範囲内であれば一定である必要はなく、その範囲内で
変動しても、最終製品の特性はなんら劣化しないし向上
する場合もある。

【００４９】また、本発明の高強度溶融メッキ鋼板の素
材は、通常の製鉄工程である精錬、鋳造、熱延、冷延工
程を経て製造されるものを原則とするが、その一部ある
いは全部を省略して製造されるものでも、本発明に係る
条件を満足する限り、本発明の効果を得ることができ
る。また、メッキ密着性をさらに向上させるために、焼
鈍前に鋼板に、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅの単独または複
合メッキを施してもよい。

【００５０】さらに、メッキ密着性を向上させるため
に、鋼板焼鈍時の雰囲気を調節し、最初、鋼板表面を酸
化させ、その後還元することによりメッキ前の鋼板表面
の清浄化を行ってもよい。また、さらに、メッキ密着性
を改善するために、焼鈍前に鋼板を酸洗あるいは研削
し、鋼板表面の酸化物を取り除いても本発明の効果を得
ることができる。

【００５１】

【実施例】表１に成分組成を示す鋼を、表２および表３
に示す条件で焼鈍し、次いで、めっきを施し、その後、
０．６％の調質圧延を施して鋼板を製造した。製造した
鋼板について、下記に示す「引張試験」、「残留オース
テナイト測定試験」、「溶接試験」、「メッキ後外
観」、および、「メッキ密着性」の試験を行った。な
お、メッキ付着量は片面５０ｇ／ｍ² になるようにし
た。

【００５２】「引張試験」は、ＪＩＳ５号引張試験片を
採取し、ゲージ厚さ５０mm、引張速度１０mm／min で常
温引張試験を行った。「残留オーステナイト測定試験」
は、表層より板厚の１／４内層を化学研磨後、Ｘ線回折
でα−Ｆｅとγ−Ｆｅの強度から求める５ピーク法と呼
ばれる方法で行った。

【００５３】「溶接試験」は、溶接電流：１０kA、加圧
力：２２０kg、溶接時間：１２サイクル、電極径：６m
m、電極形状：ドーム型、先端６φ−４０Ｒの溶接条件
でスポット溶接を行い、ナゲット径が４√ｔ（ｔ：板
厚）を切った時点までの連続打点数で評価した。評価基
準は、○：連続打点１０００点超、△：連続打点５００
〜１０００点、×：連続打点５００点未満とした。ここ
では、○を合格とし、△・×は不合格とした。

【００５４】「メッキ後外観」は、メッキ鋼板のめっき
層のみ２０％ＮａＯＨで剥離し合金層を露出させた後、
不メッキ発生状況を目視判定し評価した。評価基準は、
◎：３個／ｄｍ² 以下、○：４〜１０個／ｄｍ² 、△：
１１〜１５個／ｄｍ² 、×：１６個／ｄｍ² 以上とし
た。ここでは、◎・○を合格とし、△・×を不合格とし
た。「メッキ密着性」は、メッキ鋼板の６０度Ｖ曲げ試
験を実施後、テープテストを行い、以下の基準に従い評
価した。

【００５５】テープテスト黒化度（％） 評価：◎ … ０〜１０ 評価：○ … １０〜２０未満 評価：△ … ２０〜３０未満 評価：× … ３０以上 （◎と○が合格、△・×は不合格） 性能評価試験結果を表４および表５に示す。発明例であ
る試料１〜２４は、残留オーステナイト（表中、残留
γ）が２〜２０％で、溶融メッキする金属の融点が５０
０℃以上であり、引張強度（表中、ＴＳ）が５５０MPa
以上でありながら全伸び（表中、Ｅｌ）も３０％以上で
あり、高強度とプレス成形性の良好さを両立していると
同時に、メッキ後外観、メッキ密着性や溶接性も満足し
ている。

【００５６】 それに対し、試料４１、５３は溶融メッ
キする金属の融点が５９０℃未満であるので、メッキ後
外観に問題があり、本発明の目的を達し得ない。また、
試料２５〜２７，２９，３１，３３〜３７，４２〜４
９，５４〜５９は、残留オーステナイト（残留γ）の量
が２〜２０％の範囲を外れているので、強度−延性バラ
ンスが悪く、本発明の目的を達し得ない。

【００５７】また、試料２５ではＣ濃度が低いため、試
料２６ではＣ濃度が高いため、試料２７ではＳｉ濃度が
低いため、試料２８ではＳｉ濃度が高いため、試料２９
ではＡｌ濃度が低いため、試料３０ではＡｌ濃度が高い
ため、試料３１ではＭｎ濃度が低いため、試料３２では
Ｍｎ濃度が高いために、強度−延性バランス、メッキ後
外観、メッキ密着性、溶接性の全てが良好ではない。

【００５８】また、試料３３〜６０では、処理条件が不
適当で、強度−延性バランス、メッキ後外観、メッキ密
着性、溶接性の全てを満たしていない。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【表２】

【００６１】

【表３】

【００６２】

【表４】

【００６３】

【表５】

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の溶融メッ
キ鋼板は、プレス成形性に優れた高強度溶融メッキ鋼板
である。そして、本発明の溶融メッキ鋼板の製造方法に
より、上記鋼板を効率よく製造することができる。した
がって、本発明は産業技術の発展に寄与するところが大
きいものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 2/02 Ｃ２３Ｃ 2/02 2/28 2/28 2/40 2/40 (72)発明者 山口 伸一 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新 日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 黒崎 將夫 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 平11−131145（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40 C21D 9/46 C22C 38/00 301 C22C 38/06 C22C 38/58

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の表面に、融点が５９０℃以上の金
   属が溶融メッキされ、鋼板のオーステナイト体積分率が
   ２％以上２０％以下であることを特徴とする加工性に優
   れた高強度溶融メッキ鋼板。
2. 【請求項２】 鋼板の表面に、Ａｌを含み、更にＺｎ、
   Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｎｉの１種また
   は２種以上を含む融点が５９０℃以上の金属が溶融メッ
   キされ、鋼板のオーステナイト体積分率が２％以上２０
   ％以下であることを特徴とする加工性に優れた高強度溶
   融メッキ鋼板。
3. 【請求項３】 鋼板の表面に、質量比でＭｇ：１〜１５
   ％、Ｓｉ：２〜１５％を含み、残部Ａｌおよび不可避的
   不純物からなる融点が５９０℃以上の金属が溶融メッキ
   され、鋼板のオーステナイト体積分率が２％以上２０％
   以下であることを特徴とする加工性に優れた高強度溶融
   メッキ鋼板。
4. 【請求項４】 鋼板の表面に、質量比でＭｇ：１〜１５
   ％、Ｓｉ：２〜１５％に加え、Ｍｇ以外のアルカリ土類
   金属元素を０．０２％以上５％以下を含み、残部Ａｌお
   よび不可避的不純物からなる融点が５９０℃以上の金属
   が溶融メッキされ、鋼板のオーステナイト体積分率が２
   ％以上２０％以下であることを特徴とする加工性に優れ
   た高強度溶融メッキ鋼板。
5. 【請求項５】 前記鋼板が、質量比で、 Ｃ：０．０５％以上、０．２５％以下 Ｍｎ：０．３％以上、２．５％以下 Ｓｉ：０．５％以上、２．５％以下 Ａｌ：０．０１％以上、２％以下を含み、残部Ｆｅおよ
   び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１、
   ２、３または４記載の加工性に優れた高強度溶融メッキ
   鋼板。
6. 【請求項６】 前記鋼板が、質量比で、更に、Ｎｉ、Ｃ
   ｕ、Ｃｏのうちの少なくとも１種または２種以上を２．
   ０％未満含むことを特徴とする請求項５記載の加工性に
   優れた高強度溶融メッキ鋼板。
7. 【請求項７】 前記鋼板が、質量比で、更に、Ｍｏ：
   ０．５％未満、Ｃｒ：１％未満、Ｖ：０．３％未満、
   Ｂ：０．０１％未満、Ｔｉ：０．１０％未満、Ｎｂ：
   ０．１０％未満のうちの少なくとも１種または２種以上
   を含むことを特徴とする請求項５または６記載の加工性
   に優れた高強度溶融メッキ鋼板。
8. 【請求項８】 質量比で、 Ｃ：０．０５％以上、０．２５％以下 Ｍｎ：０．３％以上、２．５％以下 Ｓｉ：０．５％以上、２．５％以下 Ａｌ：０．０１％以上、２％以下を含み、残部Ｆｅおよ
   び不可避的不純物からなる冷延鋼板を、７２０℃以上９
   ００℃以下の温度で１０秒以上１０分以下の時間保持
   し、その後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却速度
   で５５０℃〜７２０℃の温度域に冷却し、次いで、７５
   ０℃未満の溶融メッキ浴で融点５９０℃以上の金属をメ
   ッキし、その後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却
   速度で２５０℃〜４００℃の温度域に冷却して巻き取る
   ことを特徴とする加工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板
   の製造方法。
9. 【請求項９】 前記冷延鋼板が、質量比で、更に、Ｎ
   ｉ、Ｃｕ、Ｃｏのうちの少なくとも１種または２種以上
   を２．０％未満含むことを特徴とする請求項８記載の加
   工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記冷延鋼板が、質量比で、更に、Ｍ
    ｏ：０．５％未満、Ｃｒ：１％未満、Ｖ：０．３％未
    満、Ｂ：０．０１％未満、Ｔｉ：０．１０％未満、Ｎ
    ｂ：０．１０％未満のうちの少なくとも１種または２種
    以上を含むことを特徴とする請求項８または９記載の加
    工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板の製造方法。
11. 【請求項１１】 質量比で Ｃ：０．０５％以上、０．２５％以下 Ｍｎ：０．３％以上、２．５％以下 Ｓｉ：０．５％以上、２．５％以下 Ａｌ：０．０１％以上、２％以下を含み、残部Ｆｅおよ
    び不可避的不純物からなる冷延鋼板を、７２０℃以上９
    ００℃以下の温度で１０秒以上１０分以下の時間保持
    し、その後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却速度
    で５５０℃〜７２０℃の温度域に冷却し、次いで、７５
    ０℃未満の溶融メッキ浴で融点５９０℃以上の金属をメ
    ッキし、その後、２℃／秒以上２００℃／秒以下の冷却
    速度で３００℃〜４５０℃の温度域に冷却し、この温度
    域に３０秒以上保持した後、２℃／秒以上の冷却速度で
    ２５０℃以下に冷却することを特徴とする加工性に優れ
    た高強度溶融メッキ鋼板の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記冷延鋼板が、質量比で、更に、Ｎ
    ｉ、Ｃｕ、Ｃｏのうちの少なくとも１種または２種以上
    を２．０％未満含むことを特徴とする請求項１１記載の
    加工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記冷延鋼板が、質量比で、更に、Ｍ
    ｏ：０．５％未満、Ｃｒ：１％未満、Ｖ：０．３％未
    満、Ｂ：０．０１％未満、Ｔｉ：０．１０％未満、Ｎ
    ｂ：０．１０％未満のうちの少なくとも１種または２種
    以上を含むことを特徴とする請求項１１または１２記載
    の加工性に優れた高強度溶融メッキ鋼板の製造方法。