JP4634655B2

JP4634655B2 - 耐熱性に優れたホットプレス用アルミめっき鋼板

Info

Publication number: JP4634655B2
Application number: JP2001190708A
Authority: JP
Inventors: 純真木; 雅裕布田; 正芳末廣; 寿拓宮腰
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2021-06-25
Also published as: JP2003034846A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の足回り等の高強度を要求される部品を製造するための鋼素材を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題を発端とした低燃費化の動きから自動車用鋼板に対しては高強度化に対する要望が強い。しかし、一般に高強度化は加工性、成形性の低下を伴い、高強度、高成形性を両立する鋼板が要望されている。
これに対する一つの回答は、残留オーステナイトのマルテンサイト変態を利用したＴＲＩＰ（ＴＲａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎＩｎｄｕｃｅｄＰｌａｃｉｔｉｃｉｔｙ）鋼であり、近年用途が拡大しつつある。しかし、この鋼により、成形性の優れた１０００ＭＰａ級の高強度鋼板を製造することは可能であるが、更に高強度、例えば１５００ＭＰａというような超高強度鋼で成形性を確保することは困難である。
【０００３】
そこで、高強度、高成形性を両立する別の形として最近注目を浴びているのがホットプレスである。これは鋼板を８００℃以上の高温に加熱した状態で成形することにより高強度鋼板の成形性の課題を無くし、成型後の冷却により所望の材質を得るというものである。しかし、大気中での加熱を伴うため、表面に酸化物が生成してこれを後工程で除去する必要がある。これを改善したものが特開２０００−３８６４０号公報であり、０．１５〜０．５％の炭素を含有する鋼板にアルミめっきして加熱時の酸化抑制を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は高強度の成形部品を効率良く製造するのに有効であるが、アルミめっき層はクラックを生じやすいという欠点を有しており、厳しい成形をした後には、クラックからの地鉄の酸化に起因したスケールが生じるおそれがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような課題を克服するためにアルミめっき鋼板の加工後の耐熱性への影響因子を詳細に検討した結果、次に知見を得た。すなわち、母材鋼へのＴｉ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｂ，更にはＭｏ，Ａｌの添加が有効であり、またこれらの成分を、Ｔｉ＋０．１Ｍｎ＋０．１Ｓｉ＋０．１Ｃｒ＞０．３となるように添加することで、飛躍的に優れた耐熱性、特に加工後の耐熱性が得られた。これらの元素はＡｌ−Ｆｅ間の拡散を促進することで、めっき層にクラックが発生してもその周りからのＦｅ−Ａｌ反応が進行して素地が露出し難くなっているものと推定している。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の限定理由について説明する。
Ｃ：本発明は成型後に１０００ＭＰａ以上の高強度を有するものであり、ホットプレス後に急冷してマルテンサイトを主体とする組織に変態させるものであり、そのためにはＣ量０．１％が必要である。一方、Ｃ量を０．５％以上に増大させても強度が飽和してしまうことに加え、溶接割れを生じやすくするため、上限を０．５％に定める。
【０００７】
Ｓｉ：Ｓｉは低すぎると疲労特性の低下を惹起するため、０．１％以上の添加が必要である。また、ＳｉはめっきのＡｌとＦｅ間の反応を促進して鋼板の耐熱性を向上させる効果を有する。しかし、Ｓｉは再結晶焼鈍中に安定な酸化皮膜を鋼板表面に形成し、アルミめっき性を阻害する元素でもある。この意味からＳｉの上限を１％とする。
【０００８】
Ｍｎ：この元素は鋼板の焼入れ性を高める元素としてよく知られている。また、不可避的に混入するＳに起因する熱間脆性を防ぐために必要な元素でもある。この理由から０．５％以上の添加が必要である。また、Ｍｎはアルミめっき後の耐熱性も向上させる。しかし、３％を超えてＭｎを添加すると焼入れ後の衝撃特性が低下するため、ここを上限とする。
Ｔｉ：Ｔｉはアルミめっきの耐熱性への影響が最も大きい。本用途のような９００℃を超すような高温域で使用するには、耐熱性という意味から０．２％以上の添加が必要である。その効果は、０．８％程度で飽和するため、ここを上限とする。
【０００９】
Ｃｒ：ＣｒもＳｉ，Ｍｎ，Ｔｉと同様に、アルミめっき後の耐熱性向上に寄与する。しかし、Ｓｉと同様安定な酸化皮膜を鋼板表面に形成してアルミめっき性を低下させる。従って、上限を１．５％とする。
本発明においては、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃｒといったアルミめっき後の耐熱性向上元素を、Ｔｉ＋０．１Ｍｎ＋０．１Ｓｉ＋０．１Ｃｒ＞０．３の関係を満たすように添加するものとする。Ｔｉはこれ以外の元素に比べて耐熱性への寄与が大きい。また、Ｍｎは比較的多量に添加することが可能で、やはり耐熱性への寄与が大きい。Ｓｉ，Ｃｒは添加が好ましいが、過剰の添加はアルミめっき性を損なうこととなり、注意を要する。
【００１０】
本発明においては、更に鋼中にＢ，Ｍｏ，Ａｌの１または２種以上を含有することも可能である。このときの各元素の限定理由を下に述べる。
Ｂ：この元素は鋼板の焼入れ性を向上させる元素で、この目的のため添加する。このとき焼入れ性の観点から下限を０．０００３％に、また、過剰に添加すると鋼板の脆性を劣化させるため、上限を０．０３％とする。
【００１１】
Ｍｏ，Ａｌ：これらの元素はやはりアルミめっき後の耐熱性に寄与する。その効果は０．０５％以上で効力を発揮する。Ａｌは製鋼段階の脱酸剤でもある。しかし、Ｍｏは高価な元素であり、必要以上に添加することは好ましくなく、また、Ａｌは酸化物系介在物を増加させて鋼板の疲労強度を低下させるために、それぞれ上限を０．５％とする。
【００１２】
本発明において、アルミめっきの組成、付着量、めっき前処理、後処理等については特に限定するものではない。通常のアルミめっき浴はＡｌ、約１０％のＳｉ、不可避的に存在するＦｅからなっている。このめっき浴でもよく、また、Ｓｉを添加しない純Ａｌめっき浴でも十分な特性が得られる。アルミめっきの添加元素として、Ｓｉ以外にＣｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｓｂ，Ｓｎ等が考えられるが、めっき層がＡｌを主体とする限り、適用可能である。めっき付着量は通常の片面３０〜１００ｇ／ｍ² の範囲ではなんら問題ない。
【００１３】
めっき後処理として一次防錆、潤滑性を目的としてクロメート処理、樹脂被覆処理等ありうるが、有機樹脂は加熱すると消失してしまうため好ましくない。クロメート処理も近年の６価クロム規制を考慮すると、電解クロメート等の３価の処理皮膜が好ましい。
アルミめっき鋼板の製造法についても何ら限定するものではない。通常の製鋼、熱延条件が適用可能である。アルミめっきは通常溶融めっき法で施されるが、これに限定せず、非水溶媒からの電気めっき、蒸着処理等も使用可能である。めっき前処理としてＮｉプレめっき等もありうるが、これも適用可能である。
【００１４】
【実施例】
次に実施例で本発明をより詳細に説明する。
（実施例）
通常の熱延、冷延工程を経た、表１に示すような鋼成分の酸洗鋼板（板厚１．８ｍｍ）、冷延鋼板（板厚１．２ｍｍ）を材料として、溶融アルミめっきを行った。表１の鋼種１，３，５，７，９は冷延鋼板であり、残りは熱延鋼板である。溶融アルミめっきは無酸化炉−還元炉タイプのラインを使用し、めっき後ガスワイピング法でめっき付着量を片面４０ｇ／ｍ² に調節し、その後冷却し、ゼロスパングル処理を施した。この際のめっき浴組成としてはＡｌ−１０％Ｓｉ−２％Ｆｅであった。浴中のＦｅは浴中のめっき機器やストリップから供給される不可避のものである。めっき外観は不めっき等なく良好であった。このときの製造条件を表２に示す。このようにして製造した溶融アルミめっき鋼板の焼入れ性、耐熱性を評価した。評価方法を以下に記す。アルミめっき鋼板に５％の引張り加工を付与し、その後９５０℃に５分間加熱した後、鋼板間に挟んで冷却した。冷却速度は約３０℃／秒であった。次に、この鋼板の赤スケール発生量を目視で評価し、鋼板のビッカース硬度を荷重１００ｇで測定した。
〔耐熱性の評価基準〕
○：良好
△：表面にクラック状の模様発生
×：赤スケール発生
【００１５】
【表１】

【００１６】
【表２】

【００１７】
Ｎｏ．７のようにＣが低すぎると十分な強度が得られない。ビッカース硬度は一般に３倍するとその材料の強度（ＭＰａ）に近い値となるが、この場合、８００ＭＰａクラスの強度しか得られない。また、Ｎｏ．９のようにＭｎ，Ｂ等の焼入れ元素の添加量が少ないとＣが高くても焼入れ効果が得られない。この場合、Ｔｉ^*：Ｔｉ＋０．１Ｍｎ＋０．１Ｓｉ＋０．１Ｃｒの値も小さく、アルミめっきの耐熱性という意味からもあまり良好な結果が得られなかった。一方、Ｎｏ．８のようにＴｉが低い系ではやや耐熱性に劣る結果となった。鋼中元素の添加量が適正に制御された、Ｎｏ．１〜６については、強度、耐熱性の双方とも良好な結果が得られた。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、耐熱性、特に加工後の耐熱性に優れたホットプレス用アルミめっき鋼板を提供する。本発明は、今後の自動車軽量化に大きく寄与するものと思われ、産業上の寄与は大きい。

Claims

質量％で、
Ｃ：０．１〜０．５％、
Ｓｉ：０．１〜１％、
Ｍｎ：０．５〜３％、
Ｔｉ：０．２〜０．８％、
Ｃｒ：１．５％以下、
Ｂ：０．０００３〜０．０３％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、かつ下式を満たす鋼成分を有する鋼の表面にＡｌを主体とする金属被覆を有することを特徴とする、耐熱性、耐食性に優れたホットプレス用アルミめっき鋼板。
Ｔｉ＋０．１Ｍｎ＋０．１Ｓｉ＋０．１Ｃｒ＞０．３
鋼中に更に、Ｍｏ：０．０２〜０．５％、Ａｌ：０．０２〜０．５％の１または２種以上を含有することを特徴とする、請求項１に記載の耐熱性、耐食性に優れたホットプレス用アルミめっき鋼板。