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JP3934604B2 - 塗膜密着性に優れた高強度冷延鋼板 - Google Patents

塗膜密着性に優れた高強度冷延鋼板 Download PDF

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Description

本発明は、塗膜密着性に優れた高強度冷延鋼板に関するものであり、殊に、引張強度が５５０ＭＰａ以上で、且つ優れた塗膜密着性を有し自動車部品用鋼板等として最適な冷延鋼板に関するものである。
自動車の燃費向上や軽量化を背景に鋼材の高強度化が求められており、冷延鋼板の分野でもハイテン化（高硬度化）が進んでいる。一方、冷延鋼板は部品製造時にプレス成形が施されるため、伸び等の延性を十分確保することが前提となる。高強度化を図るには合金元素の添加が有効であるが、該合金元素量の増加に伴い、延性は低下する傾向にある。
しかし上記合金元素の中でも、Ｓｉは延性低下の比較的小さい元素であり、延性を確保しつつ高強度化を図るのに有効な元素である。ところがＳｉ含有量が増加すると、化成処理性が劣化して塗装後の塗膜密着性が低下する。そのため化成処理性が重視される場合にはＳｉ含有量の低減を余儀なくされていた。またＳｉ含有量が増加すると、鋼板表面に生成するＳｉ含有粒界酸化物を原因とするクラックが発生し易くなり、これが塗膜密着性を劣化させる要因となっていた。
これまで機械的特性と化成処理性を両立させる技術としては、クラッド材を鋼板表面に被覆し、鋼板表面に低Ｓｉ濃度層を設けることで化成処理性を高め、内部の高Ｓｉ濃度層で機械的特性を確保する技術がある（例えば特許文献１）。しかしクラッド構造としなければならないため、製造工程が複雑になりコストアップにつながるという問題点がある。
また、化成処理性を阻害するＳｉが表面に濃化しないよう特殊な合金元素を添加する従来技術もある（例えば特許文献２や特許文献３）。この方法では、ＮｉやＣｕを添加することで鋼板表層へのＳｉ濃化を抑制し、化成処理性を確保している。しかし該方法では、高価なＮｉやＣｕを使用するためコストアップを招くという問題がある。
またこれらの技術は、Ｃ含有量が０．００５％以下と低濃度であり、再結晶温度を規定し集合組織制御によって、深絞り性の向上を図ったいわゆるＩＦ鋼板に関するものであるが、この様にＣ量の非常に少ないＩＦ鋼板で、本発明が意図する様な高強度を達成することは難しい。
特許文献４では、ＮｂＣを析出させ、これをりん酸亜鉛結晶の核生成サイトとして活用することで化成処理性を確保している。しかしこの技術も、０．０２％以下の低Ｃ濃度域で集合組織を制御することで深絞り性を確保した技術であり、上記ＩＦ鋼に比べると若干Ｃ濃度は高いものの、強度不足は否めない。該技術によると、第１発明では５５ｋｇｆ／ｍｍ２（５３９ＭＰａ）、第２発明では６０ｋｇｆ／ｍｍ２（５８８ＭＰａ）が強度の上限値であり、第２発明では５５０ＭＰａを超えている。しかしこの強度はＰやＭｏ含有量を高めることによって実現したものであり、これらの元素が含まれると十分な溶接性を確保できなくなる。
特許文献５では、表層のＳｉＯ２／Ｍｎ２ＳｉＯ４比率を規定することで化成処理性を確保した残留オーステナイト含有鋼板が提案されている。この技術では、表層酸化物を制御したりＳｉ／Ｆｅの元素比率を制御するため、連続焼鈍後の表面を酸洗またはブラシ処理してＳｉ酸化物を除去するか、またはＡｃ１変態点以下の温度で露点を−３０℃以上に調整し、Ｓｉ酸化物の生成量を抑える必要がある。
しかし上記酸洗やブラシ処理を行うと、工程数の増大により製造コストの上昇を招く。また露点制御は、連続焼鈍炉内で行われるが、文献に示された実施例を見る限り、該露点を制御したとしても最表層におけるＳｉＯ２／Ｍｎ２ＳｉＯ４比率は１．０程度であり、化成処理皮膜結晶の生成を阻害するＳｉＯ２がＭｎ２ＳｉＯ４と同程度生じていることから、化成処理性が十分に改善されているとは言い難い。
また当該技術は、残留オーステナイトを活用した鋼板であり、残留オーステナイトを確保するためＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ等の合金元素を多く含んでおり、そのため溶接性に劣るという問題がある。
特許文献６では、ＸＰＳで鋼板表面を観察し、酸化物を構成するＳｉとＭｎの比（Ｓｉ／Ｍｎ）を１以下に抑えて化成処理性を高める技術が提案されている。
Ｓｉ／Ｍｎ比が１以下である鋼として、例えばＳｉ量がほぼゼロの軟鋼が化成処理性に優れていることは一般に知られている。しかし上述の通り、高強度と延性を共に高めるにはＳｉをある程度含有させる必要があり、Ｓｉ量を低減してＳｉ／Ｍｎ比を１以下にするには限界がある。また適量のＳｉ量を確保しつつＭｎ量を制御してＳｉ／Ｍｎ比を１以下にした場合でも、良好な化成処理性を発揮する鋼板を安定して得ることができないことがわかった。
特開平５−７８７５２号公報 特許２９５１４８０号公報 特許３２６６３２８号公報 特許３０４９１４７号公報 特開２００３−２０１５３８号公報 特開平４−２７６０６０号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、引張強度が５５０ＭＰａ以上で優れた塗膜密着性を有し、更には優れた溶接性も確保できる冷延鋼板を提供することにある。
本発明に係る高強度冷延鋼板とは、質量％で（化学成分について以下同じ）、Ｃ：１％以下（０％を含まない）、Ｓｉ：０．０５〜２％、Ｍｎ：１〜５％を含み、且つ下記式（１）を満たす引張強度が５５０ＭＰａ以上のフェライト−焼戻マルテンサイト系のＤＰ（Dual Phase）鋼板であって、
（I）鋼板表面において、円相当直径５μｍ以下のＳｉ−Ｍｎ複合酸化物が１０個／１００μｍ２以上存在すると共に、Ｓｉを主体とする酸化物の鋼板表面被覆率が１０％以下であるところに特徴がある（以下「本発明鋼板１」ということがある）。
［Si］／［Mn］≦ 0.4 …（１）
｛式中［Si］はSi含有量（質量％）を示し、［Mn］はMn含有量（質量％）を示す｝
尚、上記Ｓｉを主体とする酸化物とは、酸化物を構成する酸素以外の元素のうちＳｉが原子比で７０％以上占めるものをいう。また当該酸化物は、分析の結果、非晶質であると考えられる。
Ｓｉを主体とする酸化物の鋼板表面被覆率は、後述する実施例で示す通り、抽出レプリカ法で処理したサンプルをＴＥＭ（transmission electron microscope）で観察し、ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray）分析でＳｉ、Ｏ（酸素）、Ｍｎ、Ｆｅのマッピングおよび定量分析を行い、このデータを用いて画像解析法により求めた。尚、抽出レプリカのＴＥＭ観察が煩雑であれば、ＡＥＳ（auger electron spectroscopy）で倍率：２０００〜５０００倍のＳｉ、Ｏ、ＭｎおよびＦｅについて表面マッピングをを行い、そのデータを画像解析してもよい。
上記課題を解決し得た本発明の別の鋼板は、Ｃ：１％以下（０％を含まない）、Ｓｉ：２％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：１〜５％を含み、且つ引張強度が５５０ＭＰａ以上のフェライト−焼戻マルテンサイト系のＤＰ（Dual Phase）鋼板であって、
（II）ＳＥＭ（scanning electron microscope）を用いて２０００倍で鋼板表面近傍の断面を観察したときに、任意の１０視野において幅３μｍ以下で深さ５μｍ以上のクラックが存在しないところに特徴を有している（以下「本発明鋼板２」ということがある）。
尚、上記クラックの幅および深さとは、ＳＥＭ（日立製作所製 Ｓ−４５００）を用いて２０００倍で鋼板断面の表面近傍を観察したときの、図１（鋼板断面概略図）に示す部分をいうものとする。
上記課題を解決し得た本発明の更に別の鋼板は、Ｃ：１％以下（０％を含まない）、Ｓｉ：０．０５〜２％、Ｍｎ：１〜５％、および上記式（１）を満たす引張強度が５５０ＭＰａ以上のフェライト−焼戻マルテンサイト系のＤＰ（Dual Phase）鋼板であって、
上記要件（I）および（II）を満たすところに特徴を有している（以下「本発明鋼板３」ということがある）。
これらの鋼板において、更なる付加的要件として、下記式（２）および（３）を満たすように成分調整すれば、優れた溶接性も確保できるので好ましい。
[Ｐ]＋３[Ｓ]＋1.54[Ｃ] ＜ 0.25 …（２）
[Ｃ]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋２[Ｐ]＋４[Ｓ] ＜ 0.34 …（３）
｛式中[Ｃ]，[Si]，[Mn]，[Ｐ]，[Ｓ]は各元素の含有量（質量％）を示す｝
本発明の鋼板は、５５０ＭＰａ以上の強度を確保しつつ、優れた化成処理性を発揮するか、および／または規定の微細クラックが抑制されて優れた塗膜密着性を発揮し、更には溶接性を確保できる自動車用に最適な鋼板を、クラッドを構成したり高価格元素を使用することなく効率良く実現することができる。
塗膜密着性に優れた鋼板を得るべく検討したところ、特に、下記要件（I）および／または（II）を満足させればよいことを見出し本発明に想到した。更にこれらの要件を満足させると共に、５５０ＭＰａ以上の引張強度と延性を確保するため成分組成や製造条件についても検討を行った。
（I）鋼板表面において、
(i）円相当直径５μｍ以下のＳｉ−Ｍｎ複合酸化物を１０個／１００μｍ２以上存在させ、かつ
(ii）Ｓｉを主体とする酸化物（酸化物を構成する酸素以外の元素のうちＳｉが原子比で７０％以上占める酸化物）の鋼板表面被覆率を１０％以下とする。
（II）ＳＥＭを用いて２０００倍で鋼板表面近傍の断面を観察したときに、任意の１０視野において、幅３μｍ以下で深さ５μｍ以上のクラックが存在しないようにする。
以下、まず上記要件（I)，(II）を規定した理由について詳述する。
＜鋼板表面における円相当直径５μｍ以下のＳｉ−Ｍｎ複合酸化物：１０個／１００μｍ２以上＞
本発明者らは、塗膜密着性に優れた高強度鋼板を得るべく以前から研究を進めており、Ｓｉを比較的多く含む鋼板の化成処理性向上技術について、既に提案している（特願２００３−１０６１５２号）。この技術は、焼鈍雰囲気を制御することで、化成処理性に悪影響を及ぼす非晶質のＳｉ酸化物を細かく分散させることにより化成処理性の向上を図ったものである。しかしＳｉ濃度の比較的低い領域では、主な酸化物として、非晶質のＳｉ酸化物ではなくＳｉ−Ｍｎ複合酸化物が生成する。この複合酸化物も、非晶質のＳｉ酸化物と同様に塗膜密着性を低下させると考えられる。そこで、該Ｓｉ−Ｍｎ複合酸化物を化成処理性の向上に積極的に活用することはできないかと考え、その線に沿って研究を進めてきた。
その結果、鋼板表層部に形成される鉄系酸化物基地中に、該Ｓｉ−Ｍｎ複合酸化物を微細分散させて、後述する通り、りん酸亜鉛結晶の核生成サイトとして作用する「酸化物界面の不均一場」を形成することで、化成処理性を高めることができた。本発明で規定するＳｉ−Ｍｎ複合酸化物が、りん酸亜鉛結晶の生成核に有効である理由は明確ではないが、次の様に考えられる。
化成処理工程において、りん酸亜鉛結晶は、例えば結晶粒界や予め表面調整処理時に鋼板表面に付着させたＴｉコロイド周辺などに形成される「電気化学的不均一場」に生成し易いことが知られている。そして本発明においても、Ｓｉ−Ｍｎ複合酸化物の周辺に電気化学的な不均一場が形成されることで、化成処理時にりん酸亜鉛結晶が付着しやすくなり良好な化成処理性が発揮されるものと考えられる。
化成処理後のりん酸亜鉛結晶は、塗膜密着性の観点から数μｍ以下であることが好ましいとされている。よって上述の電気化学的不均一場も、数μｍオーダーで形成されることが望ましいと考えられる。そこで円相当直径５μｍ以下のＳｉ−Ｍｎ複合酸化物を１００μｍ２に１０個以上存在させて（平均して１０μｍ２に１個以上存在させて）、該複合酸化物粒子の平均粒子間隔が数μｍとなるようにし、上記サイズの電気化学的不均一場が形成されやすい状態とした。
尚、存在する全てのＳｉ−Ｍｎ複合酸化物において、電気化学的不均一場が有効に形成されるとは限らないので、好ましくは１００μｍ２あたり５０個以上、より好ましくは１００個以上、さらに好ましくは１５０個以上の上記Ｓｉ−Ｍｎ複合酸化物を存在させるのがよい。該Ｓｉ−Ｍｎ複合酸化物としては、例えばＭｎ２ＳｉＯ４が挙げられる。また観察できるＳｉ−Ｍｎ複合酸化物のサイズは、５０ｎｍ程度が限界であると思われる。
＜Ｓｉを主体とする酸化物の鋼板表面被覆率：１０％以下＞
りん酸亜鉛結晶の生成核として有効なＳｉ−Ｍｎ複合酸化物を適量存在させても、化成処理を阻害するその他の物質が存在すれば、優れた化成処理性は発揮されず、結果として塗膜密着性に劣るものとなる。
上述した様に、Ｓｉを主体とする酸化物が鋼板表面に存在すると、当該部位には、りん酸亜鉛結晶が生成せず化成処理性が著しく低下する。そこで、Ｓｉを主体とする酸化物の鋼板表面被覆率を１０％以下とした。
尚、本発明者らは、上述の通りＳｉを主体とする酸化物を細かく分散させて化成処理性を高める技術を提案しているが、Ｓｉ−Ｍｎ複合酸化物の前記作用を活用する本発明においては、酸化物を極力存在させない方が好ましいことがわかった。よってＳｉを主体とする酸化物の鋼板表面被覆率は、５％以下に抑えることがより好ましく、最も好ましくは０％である。
＜ＳＥＭを用いて2000倍で鋼板表面近傍の断面を観察したときに、任意の10視野において、幅３μｍ以下で深さ５μｍ以上のクラックが存在しないこと＞
鋼板表面に鋭利なクラックが存在すると、化成処理時に当該部位にりん酸亜鉛結晶が付着せず、その結果、当該部位の腐食が進行しやすくなり、塗膜密着性が低下すると考えられる。つまり塗膜密着性を高めるには、りん酸亜鉛結晶の付着しない鋭利なクラックを極力抑制することが重要となる。
本発明者らは、既に、Ｓｉと酸素を含む線状化合物（幅３００ｎｍ以下）の存在深さを１０μｍ以下にすることで塗膜密着性を高める技術を提案している。該技術では、連続焼鈍後に酸洗を施さないことを前提としているが、鋼板にはむしろ連続焼鈍後に酸洗を施す場合の方が多く、その場合には、線状酸化物が除去されてクラックが生じる。
クラック深さと線状酸化物の定量的な関係は明確ではないが、線状酸化物が、上記の通り酸溶解されるか、又は機械的に脱落してクラックが生じると考えられ、上記線状酸化物が除去されたあとも、酸等によりクラック部分の溶解が進むので、線状酸化物のサイズよりもクラックの方が深いと考えられる。
そこで本発明では、上記提案済の技術のように線状酸化物の存在深さを規定するよりも、クラックを制御する方が塗膜密着性をより確実に高めることができると考え、制御すべきクラックの形態について調べたところ、クラックの幅が、りん酸亜鉛結晶粒径と同程度かそれ以下であると、該クラックにりん酸亜鉛結晶が付着し難く、また、特に深さが５μｍ以上のクラックにりん酸亜鉛結晶が付着し難いことから、幅３μｍ以下でかつ深さが５μｍ以上のクラックを抑制の対象とした。
そして上記クラックが、ＳＥＭを用いて２０００倍で鋼板表面近傍の断面を観察したときに、任意の１０視野において存在しないことを要件とした。
本発明では、上記酸化物を効率良く析出させると共に規定するクラックを抑制し、また高強度鋼板としての特性を備えるため化学成分を下記の通り規定した。
［Si］／［Mn］≦ 0.4 …（１）
｛式中［Si］はSi含有量（質量％）を示し、［Mn］はMn含有量（質量％）を示す｝
上述の通り、Ｓｉを主体とする酸化物は、化成処理性に悪影響を及ぼすため、該酸化物を細かく分散させるよりも極力抑制する方が好ましい。そこで本発明者らは［Si］／［Mn］の比率を０．４以下とすることで、Ｓｉを主体とする酸化物を抑制する。［Si］／［Mn］は好ましくは０．３％以下である。
Ｃ：１％以下（０％を含まない）
Ｃは強度確保に必要な元素であり、０．０５％以上含有させるのがよいが、過剰に存在すると溶接性が低下する。よってＣ含有量は１％以下に抑える。好ましくは０．２３％以下、更に好ましくは０．１５％以下である。
Ｓｉ：０．０５〜２％ （本発明鋼板１及び本発明鋼板３の場合）
Ｓｉ：２％以下（０％を含まない） （本発明鋼板２の場合）
Ｓｉは、延性を低下させずに強度を高めることのできる元素であるため含んでいてもよいが、上記（I）で規定する量の円相当直径５μｍ以下のＳｉ−Ｍｎ複合酸化物を確保するには、少なくとも０．０５％のＳｉが必要であり、好ましくは０．１５％以上、より好ましくは０．３％以上、更に好ましくは０．５％以上である。一方、Ｓｉ含有量が過剰になると、固溶強化作用が過大となって圧延負荷が増大するため２％以下に抑える。好ましく１．５％以下である。
Ｍｎ：１〜５％
Ｍｎも強度確保に必要な元素であり、１％以上、好ましくは２％以上含有させる。しかし過剰になると延性が劣化するため、５％以下、好ましくは３．５％以下に抑える。
本発明には、１％以下のＡｌも含まれる。本発明で規定する含有元素は上記の通りであり、残部成分はＦｅおよび不可避不純物である。不可避不純物としては、鋼中に、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素として、０．０１％以下のＮ（窒素）、０．０１％以下のＯ（酸素）等が挙げられる。また、前記本発明の作用に悪影響を与えない範囲で、更に他の元素としてＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、ＰまたはＢを積極的に含有させることも可能である。
即ちＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｐ、Ｂは、鋼板の強度を高める観点から添加してもよく、それぞれＣｒ：０．１％以上、Ｍｏ：０．１％以上、Ｎｉ：０．１％以上、Ｔｉ：０．００５％以上、Ｎｂ：０．００５％以上、Ｖ：０．０００５％以上、Ｐ：０．００５％以上、Ｂ：０．０００３％以上含有させてもよいが、過剰に添加すると延性低下や溶接性の低下を招くため、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉはそれぞれ１％以下、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｐはそれぞれ０．１％以下、Ｖ、Ｂはそれぞれ０．０１％以下に抑えることが好ましい。
[Ｐ]＋３[Ｓ]＋1.54[Ｃ] ＜ 0.25 …（２）
[Ｃ]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋２[Ｐ]＋４[Ｓ] ＜ 0.34 …（３）
｛式中[Ｃ]，[Si]，[Mn]，[Ｐ]，[Ｓ]は各元素の含有量（質量％）を示す｝
上記式（２）および（３）の左辺はスポット溶接性を評価するパラメータとして知られており｛田中ら：日本鋼管技報，No.105（1984）、Heuschkel,J.：Weld J26（10)，P560Ｓ(1947）｝、該パラメータ値が高くなるほど溶接性が低下する傾向にある。本発明では、上記式（２）において（[Ｐ]＋３[Ｓ]＋1.54[Ｃ]）が０．２５以上、または（[Ｃ]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋２[Ｐ]＋４[Ｓ]）が０．３４以上の場合に、スポット溶接性が低下することを確認している。
本発明では、引張強度が５５０ＭＰａ以上（好ましくは７５０ＭＰａ以上、より好ましくは９００ＭＰａ以上）の鋼板を対象とするが、この様な強度を確保すべくＣ、Ｓｉ、Ｍｎの各含有量を調整したりＰを含有させる場合に、併せて溶接性を確保するには、強度レベルに応じて下記範囲を満足させることが望ましい。
ＴＳ：５５０〜６５０ＭＰａの場合
[Ｐ]＋３[Ｓ]＋1.54[Ｃ] ＜ 0.14
[Ｃ]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋２[Ｐ]＋４[Ｓ] ＜ 0.21
ＴＳ：６５０超〜７５０ＭＰａの場合
[Ｐ]＋３[Ｓ]＋1.54[Ｃ] ＜ 0.18
[Ｃ]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋２[Ｐ]＋４[Ｓ] ＜ 0.27
ＴＳ：７５０超〜１０５０ＭＰａの場合
[Ｐ]＋３[Ｓ]＋1.54[Ｃ] ＜ 0.22
[Ｃ]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋２[Ｐ]＋４[Ｓ] ＜ 0.30
ＴＳ：１０５０ＭＰａ超の場合
[Ｐ]＋３[Ｓ]＋1.54[Ｃ] ＜ 0.25
[Ｃ]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋２[Ｐ]＋４[Ｓ] ＜ 0.34
本発明は、フェライト−焼戻マルテンサイト系のＤＰ（Dual Phase：デュアルフェーズ）鋼板を対象とする。上記組織のみ（即ち、フェライトと焼戻マルテンサイト）からなるものの他、本発明の製造過程で必然的に残存し得るパーライト、ベイナイト、残留オーステナイトが、本発明の作用を損なわない範囲で含まれる場合もある。しかし、これらは少なければ少ないほど好ましい。
化成処理性を高めるべく、上記要件（I）として規定する通り鋼板表面に析出する酸化物の形態を制御するには、成分組成を満足させる他、製造工程において、熱間圧延後に、液温が７０〜９０℃で１〜１８質量％の塩酸に４０秒間以上（好ましくは６０秒間以上）浸漬し、かつ連続焼鈍時の露点を−４０℃以下（好ましくは−４５℃以下）に抑えることが有効である。尚、塩酸への浸漬時間は、塩酸浴が複数設置され、断続的に浸漬する場合には、浸漬時間の合計が４０秒間以上であればよい。
また上記要件（II）として規定する通り、クラックを発生させないようにするには、成分組成を満足させる他、製造工程において、熱間圧延の巻き取り温度を５００℃以下（好ましくは４８０℃以下）とし、かつ熱間圧延後、液温が７０〜９０℃で１〜１８質量％の塩酸に４０秒間以上（好ましくは６０秒間以上）浸漬し、連続焼鈍時の露点を−４０℃以下（好ましくは−４５℃以下）とし、更に連続焼鈍時の焼き入れ開始温度（「徐冷終点温度」ということがある。）を５５０℃以下（好ましくは４００〜４５０℃）にすることが有効である。
本発明は、その他の製造条件まで規定するものでなく、通常行われている通り、溶製後に鋳造し熱間圧延を行えばよい。また後述する実施例では連続焼鈍後に酸洗を行っているが、該酸洗の有無も問わない。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
表１に示す化学成分組成の鋼材を溶製し、鋳造して得られたスラブを用いて熱間圧延を行いその後酸洗を行った。巻取条件と酸洗条件を表２および表３に示す。尚、酸洗は、温度が７０〜９０℃で濃度が１〜１８質量％の塩酸水溶液を用いて行った。その後、冷間圧延を行い、１．４ｍｍ厚の鋼板を得た。そして図１または図２に示す方法で得られた鋼板に連続焼鈍を施した［連続焼鈍における均熱・徐冷後の冷却が水冷（ＷＱ）の場合には図１の方法で行い、該冷却が汽水冷却（ミスト）、ガス吹き付け（ＧＪ）、水冷ロール抜熱による冷却（ＲＱ）の場合には図２に示す方法で行った］。表２，３の加熱温度、徐冷終点温度、焼き戻し温度は図１，２に示す箇所での温度を示している。また露点は連続焼鈍炉の雰囲気露点である。上記冷却後には焼戻しを行った。図１では、焼戻前後のいずれかまたは両方で酸洗を行った。
得られた鋼板を用いて、機械的特性および塗膜密着性を評価した。尚、得られた鋼板は全てフェライトと焼戻マルテンサイトの２相を主体とする組織であった。
機械的特性は、ＪＩＳ５号試験片を採取して測定し、引張強度（ＴＳ）、Ｅｌ（全伸び）および降伏比（ＹＰ）を求めた。また、伸びフランジ性は、直径１００ｍｍ、板厚１．４ｍｍの円盤状試験片を用いて評価した。具体的には、試験片にφ１０ｍｍの穴をパンチで打ち抜いた後、６０°円錐パンチでバリを上にして穴広げ加工することにより、亀裂貫通時点での穴広げ率（λ）を測定した（鉄鋼連盟規格ＪＦＳＴ １００１）。
塗膜密着性として、化成処理性とクラックの有無を調べた。化成処理性は、鋼板表面の酸化物の状態を下記の様にして調べ、かつ下記条件で化成処理を行って化成処理後の鋼板表面を１０００倍でＳＥＭ観察し、１０視野のりん酸亜鉛結晶の付着状態を調べた。そして１０視野全てにおいてりん酸亜鉛結晶が均一に付着している場合を「○」、りん酸亜鉛結晶の付着していない部分が１視野でも存在する場合を「×」と評価した。
・化成処理液：日本パーカライジング社製 パルボンド Ｌ ３０２０
・化成処理工程：脱脂 → 水洗 → 表面調整 → 化成処理
Ｓｉ−Ｍｎ酸化物の個数は、鋼材表面の抽出レプリカ膜を作製し、これを１５０００倍でＴＥＭ観察し（日立製作所製 Ｈ−８００）、任意の２０視野の平均個数（１００μｍ２あたり）を調べた。
Ｓｉを主体とする酸化物の鋼板表面被覆率は、抽出レプリカ法で処理したサンプルをＴＥＭで観察し、画像解析法で被覆率を求めた。尚、抽出レプリカ法は、下記（ａ）〜（ｄ）の手順に添って行った。
（ａ）鋼材の表面にカーボンを蒸着させる。
（ｂ）サンプル平面上に２〜３ｍｍ角の碁盤目状の切れ目を入れる。
（ｃ）１０％アセチルアセトン−９０％メタノールエッチング液で腐食させてカーボンを浮上させる。
（ｄ）アルコール中に保存して観察に用いる。
この様に処理したサンプルを用いてＴＥＭにて、倍率１５０００倍で１０視野分の写真（１３ｃｍ×１１ｃｍ）を撮影し、Ｓｉを主体とする酸化物（酸化物を構成する酸素以外の元素のうちＳｉが原子比で７０％以上占めるもの）の面積を測定し、Ｓｉを主体とする酸化物の被覆率を求めた。
またクラックの有無は、ＳＥＭ（日立製作所製 Ｓ−４５００）を用いて２０００倍で、鋼板断面の表面近傍における任意の１０視野（１視野：１３ｃｍ×１１ｃｍ）を観察して調べた。
Figure 0003934604
Figure 0003934604
Figure 0003934604
表１〜３から、以下の様に考察できる（尚、下記Ｎｏ．は実験Ｎｏ．を示す）。即ちＮｏ．３２、３８、４０は、本発明鋼板１として規定する要件を満たしているため化成処理性に優れており、塗膜密着性に優れている。該実施例において、クラックを抑制してより優れた塗膜密着性を確保するには、製造条件として特に巻取温度や徐冷終了温度を制御するのがよいことがわかる。
Ｎｏ．３４〜３６は、本発明鋼板２として規定する要件を満たしているため、クラックが発生しておらず、塗膜密着性に優れた鋼板が得られている。該実施例において、化成処理性を確保して塗膜密着性をより高めるには、成分組成を制御して鋼板表面に析出する酸化物の形態を規定の通りとするのがよい。
これらに対し、Ｎｏ．２９〜３１、３３、３９、４１は、本発明鋼板１〜３の要件をいずれも満たしておらず塗膜密着性に優れていない。即ち、Ｎｏ．２９〜３１は、［Si］/［Mn］比が外れているため本発明で規定する酸化物の形態とならず、また好ましい条件で製造していないためクラックも発生しており、塗膜密着性に劣る。
Ｎｏ．３３、３９、４１は、好ましい条件で製造していないため、本発明で規定する酸化物形態とならず、クラックも発生しているため塗膜密着性に劣る。
Ｎｏ．３７は規定要件を満足するものであり塗膜密着性に優れているが、鋼板として具備すべき延性に劣るため良好に成形加工できるものでない。
これらに対しＮｏ．１〜２７は、本発明鋼板３で規定する要件（即ち、本発明鋼板１および本発明鋼板２で規定する要件）と共に、上記式（２）および（３）を満足しているため、優れた化成処理性を確保でき、かつクラックの発生が抑制されて優れた塗膜密着性を発揮でき、更には優れた溶接性も発揮し得る。
Ｎｏ．２８は、本発明鋼板３で規定する要件を満足するものであるが、優れた溶接性を発揮させるには、成分組成において上記式（２）および（３）を満足させるようにするのがよいことがわかる。
Ｎｏ.１、Ｎｏ．２９およびＮｏ．３４の抽出レプリカをＴＥＭ観察した顕微鏡写真を図４〜６に示す。この図４〜６から、Ｎｏ．１（図４）では、微細なＳｉ−Ｍｎ複合酸化物は存在しているが、Ｓｉを主体とする酸化物は存在していないのがわかる。これに対し、Ｎｏ．２９（図５）では、鋼板表面がＳｉを主体とする酸化物で覆われているのがわかる。またＮｏ．３４（図６）では、粒状のものが観察されたが、これは錆であり、微細なＳｉ−Ｍｎ複合酸化物は析出していない。
次に、Ｎｏ.１、Ｎｏ．２９およびＮｏ．３４の鋼板表面近傍の断面をＳＥＭで観察した顕微鏡写真を図７〜９に示す。この図７〜９から、Ｎｏ．１（図７）ではクラックが存在していないことがわかる。これに対し、Ｎｏ．２９（図８）では、深さ５μｍのクラックが存在していることがわかる。またＮｏ．３４（図９）はクラックが発生していないため、塗膜密着性に優れることがわかる。
更に、Ｎｏ.１、Ｎｏ．２９およびＮｏ．３４の鋼板を化成処理した後の表面をＳＥＭで観察した顕微鏡写真を図１０〜１２に示す。この図１０〜１２から、Ｎｏ．１（図１０）では、りん酸亜鉛結晶が小さく隙間がないことがわかる。これに対し、Ｎｏ．２９（図１１）では、りん酸亜鉛結晶は小さいが隙間が大きく、またＮｏ．３４（図１２）では、りん酸亜鉛結晶が大きくかつ隙間が大きいことがわかる。
鋼板断面におけるクラックを模式的に示した図である。 実施例における製造工程（一部）を示す図である。 実施例における別の製造工程（一部）を示す図である。 実施例におけるＮｏ．１のＴＥＭ観察写真（抽出レプリカ，倍率：１５０００倍）である。 実施例におけるＮｏ．２９のＴＥＭ観察写真（抽出レプリカ，倍率：１５０００倍）である。 実施例におけるＮｏ．３４のＴＥＭ観察写真（抽出レプリカ，倍率：１５０００倍）である。 実施例におけるＮｏ．１の鋼板表面近傍のＳＥＭ断面観察写真である。 実施例におけるＮｏ．２９の鋼板表面近傍のＳＥＭ断面観察写真である。 実施例におけるＮｏ．３４の鋼板表面近傍のＳＥＭ断面観察写真である。 実施例におけるＮｏ．１の鋼板表面（化成処理後）のＳＥＭ観察写真である。 実施例におけるＮｏ．２９の鋼板表面（化成処理後）のＳＥＭ観察写真である。 実施例におけるＮｏ．３４の鋼板表面（化成処理後）のＳＥＭ観察写真である。

Claims (5)

  1. 質量％で（化学成分について以下同じ）、
    Ｃ ：１％以下（０％を含まない）、
    Ｓｉ：０．０５〜２％、
    Ｍｎ：１〜５％、
    Ａｌ：１％以下（０％を含まない）、
    Ｎ ：０．０１％以下（０％を含まない）、
    Ｏ ：０．０１％以下（０％を含まない）、
    残部：Ｆｅおよび不可避不純物
    であり、且つ
    下記式（１）を満たすフェライト−焼戻マルテンサイト系のＤＰ（Dual Phase）鋼板であって、
    鋼板表面において、円相当直径５μｍ以下のＳｉ−Ｍｎ複合酸化物が１０個／１００μｍ２以上存在すると共に、Ｓｉを主体とする酸化物の鋼板表面被覆率が１０％以下であり、引張強度が５５０ＭＰａ以上であることを特徴とする塗膜密着性に優れた高強度冷延鋼板。
    ［Si］／［Mn］≦0.4 …（１）
    ｛式中［Si］はSi含有量（質量％）を示し、［Mn］はMn含有量（質量％）を示す｝
  2. Ｃ：１％以下（０％を含まない）、
    Ｓｉ：２％以下（０％を含まない）、
    Ｍｎ：１〜５％、
    Ａｌ：1％以下（０％を含まない）、
    Ｎ ：０．０１％以下（０％を含まない）、
    Ｏ ：０．０１％以下（０％を含まない）、
    残部：Ｆｅおよび不可避不純物
    を満足するフェライト−焼戻マルテンサイト系のＤＰ（Dual Phase）鋼板であって、
    ＳＥＭを用いて２０００倍で鋼板表面近傍の断面を観察したときに、任意の１０視野において幅３μｍ以下で深さ５μｍ以上のクラックが存在せず、引張強度が５５０ＭＰａ以上であることを特徴とする塗膜密着性に優れた高強度冷延鋼板。
  3. Ｃ：１％以下（０％を含まない）、
    Ｓｉ：０．０５〜２％、
    Ｍｎ：１〜５％、
    Ａｌ：1％以下（０％を含まない）、
    Ｎ ：０．０１％以下（０％を含まない）、
    Ｏ ：０．０１％以下（０％を含まない）、
    残部：Ｆｅおよび不可避不純物
    であり、且つ
    下記式（１）を満たすフェライト−焼戻マルテンサイト系のＤＰ（Dual Phase）鋼板であって、
    （I）鋼板表面において、円相当直径５μｍ以下のＳｉ−Ｍｎ複合酸化物が１０個／１００μｍ２以上存在すると共に、Ｓｉを主体とする酸化物の鋼板表面被覆率が１０％以下であり、かつ
    （II）ＳＥＭを用いて２０００倍で鋼板表面近傍の断面を観察したときに、任意の１０視野において幅３μｍ以下で深さ５μｍ以上のクラックが存在せず、
    引張強度が５５０ＭＰａ以上であることを特徴とする塗膜密着性に優れた高強度冷延鋼板。
    ［Si］／［Mn］≦ 0.4 …（１）
    ｛式中［Si］はSi含有量（質量％）を示し、［Mn］はMn含有量（質量％）を示す｝
  4. 下記式（２）および（３）を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の高強度冷延鋼板。
    [Ｐ]＋３[Ｓ]＋1.54[Ｃ] ＜ 0.25 …（２）
    [Ｃ]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋２[Ｐ]＋４[Ｓ] ＜ 0.34 …（３）
    ｛式中[Ｃ]，[Si]，[Mn]，[Ｐ]，[Ｓ]は各元素の含有量（質量％）を示す｝
  5. 更に、Ｃｒ：０．１％以上１％以下、Ｍｏ：０．１％以上１％以下、Ｔｉ：０．００５％以上０．１％以下、Ｎｂ：０．００５％以上０．１％以下、Ｖ：０．０００５％以上０．０１％以下、Ｐ：０．００５％以上０．１％以下、およびＢ：０．０００３％以上０．０１％以下よりなる群から選択される少なくとも一種を含有するものである請求項１〜４のいずれかに記載の高強度冷延鋼板。
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