JP5884196B2 - 高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
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- C23C2/29—Cooling or quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
- C23C2/36—Elongated material
- C23C2/40—Plates; Strips
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
(条件1)焼鈍の加熱過程において、焼鈍炉内温度:450℃以上A℃以下(但し、A:500≦Aから選択される任意の値)の温度域では、昇温速度:7℃/s以上とする。
(条件2)焼鈍において鋼板最高到達温度を600℃以上750℃以下とする。
(条件3)焼鈍において鋼板温度が600℃以上750℃以下の温度域の鋼板通過時間を30秒以上10分以内、雰囲気の露点を−45℃以下とする。
(条件1)焼鈍の加熱過程において、焼鈍炉内温度:450℃以上A℃以下(但し、A:500≦Aから選択される任意の値)の温度域では、昇温速度:7℃/s以上とする。
(条件2)焼鈍において鋼板最高到達温度を600℃以上750℃以下とする。
(条件3)焼鈍において鋼板温度が600℃以上750℃以下の温度域の鋼板通過時間を30秒以上10分以内、雰囲気の露点を−45℃以下とする。
Cは、鋼組織中にマルテンサイトなどを形成させることで加工性を向上させる。そのためには、Cの含有量を0.03%以上にする必要がある。一方、Cの含有量が0.35%を超えると溶接性が劣化する。したがって、C量は0.03%以上0.35%以下とする。
Siは鋼を強化して良好な材質を得るのに有効な元素ではある。しかし、Siは易酸化性元素であるため、めっき性には不利であり、この観点からは、極力添加することは避けるべき元素である。また、0.01%程度のSiは不可避的に鋼中に含まれ、Siの含有量をこれ以下に低減するためにはコストが上昇してしまう。以上より、Siの含有量は0.01%を下限とする。一方、Siの含有量が0.50%を超えると高加工時の耐めっき剥離性の改善が困難となる。したがって、Si量は0.01%以上0.50%以下とする。本発明は、Siの含有量が多い場合であっても、良好な性質を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板を得られることが特徴の1つである。
Mnは鋼の高強度化に有効な元素である。機械特性や強度を確保するためは、Mnの含有量を3.6%以上にする必要がある。一方、Mnの含有量が8.0%を超えると溶接性やめっき密着性の確保、強度と延性のバランスの確保が困難になる。したがって、Mn量は3.6%以上8.0%以下とする。
Alは溶鋼の脱酸を目的に添加される。Alの含有量が0.001%未満の場合、その目的が達成されない。溶鋼の脱酸の効果はAlの含有量を0.001%以上にすることで得られる。一方、Alの含有量が1.000%を超えるとコストアップになる。したがって、Al量は0.001%以上1.000%以下とする。
Pは不可避的に含有される元素のひとつであり、本発明において鋼板はPを含有しなくてもよい。Pの含有量を0.005%未満にするためには、コストの増大が懸念されるため、Pの含有量は0.005%以上が望ましい。一方、Pが0.10%を超えて含有されると溶接性が劣化する。さらに、表面品質が劣化する。また、非合金化処理時にはめっき密着性が劣化し、合金化処理時には合金化処理温度を上昇しないと所望の合金化度とすることができない。また所望の合金化度とするために合金化処理温度を上昇させると延性が劣化すると同時に合金化めっき皮膜の密着性が劣化する。このため、Pの含有量が0.10%を超えると、所望の合金化度、良好な延性、合金化めっき皮膜を両立させることができない。したがって、P量は0.10%以下とし、下限としては0.005%以上が望ましい。
Sは不可避的に含有される元素のひとつであり、Sを含有しなくてもよい。Sの含有量の下限は規定しないが、Sの含有量が多量になると溶接性が劣化する。このため、Sの含有量は0.010%以下とする。
Bの含有量が0.001%未満では焼き入れ促進効果が得られにくい。一方、Bの含有量が0.005%超えではめっき密着性が劣化する場合がある。よって、Bを含有する場合、B量は0.001%以上0.005%以下とすることが好ましい。
Nbの含有量が0.005%未満では強度調整やMoとの複合添加時におけるめっき密着性改善効果の効果が得られにくい。一方、Nbの含有量が0.050%超えではコストアップを招く。よって、Nbを含有する場合、Nb量は0.005%以上0.050%以下とする。
Tiの含有量が0.005%未満では強度調整の効果が得られにくい。一方、Tiの含有量が0.050%超えではめっき密着性の劣化を招く場合がある。よって、Tiを含有する場合、Ti量は0.005%以上0.050%以下とすることが好ましい。
Crの含有量が0.001%未満では焼き入れ性効果が得られにくい。一方、Crの含有量が1.000%超えではCrが表面濃化するため、めっき密着性や溶接性が劣化する。よって、Crを含有する場合、Cr量は0.001%以上1.000%以下とすることが好ましい。
Moの含有量が0.05%未満では強度調整の効果やNb、またはNiやCuとの複合添加時におけるめっき密着性改善効果が得られにくい。一方、Moの含有量が1.00%超えではコストアップを招く。よって、Moを含有する場合、Mo量は0.05%以上1.00%以下とすることが好ましい。
Cuの含有量が0.05%未満では残留γ相形成促進効果やNiやMoとの複合添加時におけるめっき密着性改善効果が得られにくい。一方、Cuの含有量が1.00%超えではコストアップを招く。よって、Cuを含有する場合、Cu量は0.05%以上1.00%以下とすることが好ましい。
Niの含有量が0.05%未満では残留γ相形成促進効果やCuとMoとの複合添加時におけるめっき密着性改善効果が得られにくい。一方、Niの含有量が1.00%超えではコストアップを招く。よって、Niを含有する場合、Ni量は0.05%以上1.00%以下とすることが好ましい。
SnやSbは鋼板表面の窒化、酸化、あるいは酸化により生じる鋼板表面から数十ミクロン領域の脱炭を抑制する観点から含有することができる。窒化や酸化を抑制することで鋼板表面においてマルテンサイトの生成量が減少するのを防止し、得られる高強度鋼板の疲労特性や表面品質が改善する。窒化や酸化を抑制する観点から、SnあるいはSbを含有する場合は、各々0.001%以上とすることが好ましい。また、各々の含有量が0.20%を超えると靭性の劣化を招くので、Sn、Sb含有量は0.20%以下とすることが好ましい。
Taは、NbやTiと同様に、CやNと炭化物や炭窒化物を形成することで高強度化に寄与し、さらに高降伏比(YR)化に寄与する。さらに、TaはNbやTiと同様に、CやNと炭化物や炭窒化物を形成することで高強度化に寄与する。さらに、Taは高降伏比(YR)化に寄与する。このような観点から、Taを含有することにより、粒界面積の増大に伴う粒界へのC偏析量の増大により、高焼付き硬化量(BH量)を得ることができる。このような観点から、Taを0.001%以上含有することができる。一方、Taの含有量が0.10%を超えると、原料コストの増加を招くだけでなく、NbやTiと同様に、焼鈍後の冷却過程におけるマルテンサイトの形成を妨げる可能性がある。さらに熱延板中に析出したTaCは、冷間圧延時の変形抵抗を高くし、安定した実機製造を困難にする場合がある。このため、Taを含有する場合は、その含有量を0.10%以下とすることが好ましい。
WやVを、Si、Mnと複合添加することにより、Γ相の生成を抑制し、めっきの密着性を向上させる効果がある。このような効果は、W、Vいずれの元素とも0.001%以上含有して認められる。一方、いずれの元素共に0.10%を超えて含有しても効果が飽和し、含有量に見合う効果を期待できず、経済的に不利となる。
上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。ここで不可避的不純物とは、例えばOである。Oは不可避的に混入する代表的な不可避的不純物である。不可避的不純物の含有量は特に限定されず、許容される不可避的不純物の含有量は不可避的不純物の種類にもよるが、Oの場合には含有量が0.005%以下であれば問題が無い。
外観性は目視にて評価した。不めっきや合金化ムラなどの外観不良が無い場合は外観良好(記号:○)、ある場合は外観不良(記号:×)と判定した。
GAの高強度溶融亜鉛めっき鋼板では、90°を超えて鋭角に曲げたときの曲げ加工部のめっき剥離の抑制が要求される。本実施例では120°曲げした加工部にセロハンテープ(登録商標)を押し付けて剥離物をセロハンテープ(登録商標)に転移させ、セロハンテープ(登録商標)上の剥離物量をZnカウント数として蛍光X線法で求めた。なお、この時のマスク径は30mm、蛍光X線の加速電圧は50kV、加速電流は50mA、測定時間は20秒である。下記の基準に照らして、ランク1、2、3、4のものを耐めっき剥離性が良好(記号:◎又は○)、5のものを耐めっき剥離性が不良(記号×)と評価した。◎、○は高加工時のめっき剥離性に全く問題ない性能である。×は通常の実用には適さない性能である。
蛍光X線Znカウント数 ランク
0−500未満:1(良)◎
500以上−1000未満:2○
1000以上−2000未満:3○
2000以上−3000未満:4○
3000以上:5(劣)×
GI高強度溶融亜鉛めっき鋼板では、衝撃試験時の耐めっき剥離性が要求される。ボールインパクト試験を行い、加工部をテープ剥離し、めっき層の剥離有無を目視判定した。ボールインパクト条件は、ボール重量1000g、落下高さ100cmである。
○:めっき層の剥離無し
×:めっき層が剥離
<耐食性>
寸法70mm×150mmの溶融亜鉛めっき鋼板(GAおよびGI)について、JIS Z 2371(2000年)に基づく塩水噴霧試験を3日間行い、その後、腐食生成物を除去するためにクロム酸(濃度200g/L、80℃)を用いて1分間洗浄除去し、片面あたりの試験前後のめっき腐食減量(g/m2・日)を重量法にて測定し、下記基準で評価した。
○(良好):20g/m2・日未満
×(不良):20g/m2・日以上
<加工性>
加工性は、試料から圧延方向に対して90°方向にJIS5号引張試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠してクロスヘッド速度10mm/min一定で引張試験を行い、引張り強度TS(MPa)と伸びEl(%)を測定し、TS×El≧24000のものを良好、TS×El<24000のものを不良とした。
内部酸化量は、「インパルス炉溶融−赤外線吸収法」により測定する。ただし、素材(すなわち焼鈍を施す前の鋼板)に含まれる酸素量を差し引く必要があるので、本発明では、焼鈍後の高張力鋼板の両面から100μm以上研磨した位置での鋼中酸素濃度を測定し、その測定値を素材に含まれる酸素量OHとした。また、焼鈍後の高張力鋼板表面の板厚方向全体での鋼中酸素濃度を測定して、その測定値を内部酸化後の酸素量OIとした。このようにして得られた高張力鋼板の内部酸化後の酸素量OIと、素材に含まれる酸素量OHとを用いて、OIとOHの差(=OI−OH)を算出し、さらに片面単位面積(すなわち1m2)当たりの量に換算した値(g/m2)を内部酸化量とした。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.03〜0.35%、Si:0.01〜0.50%、Mn:3.6〜8.0%、Al:0.001〜1.000%、P:0.10%以下、S:0.010%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼板に焼鈍を施し、該焼鈍後の鋼板の表面に、片面あたりのめっき付着量が20〜120g/m2の亜鉛めっき層を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、
鋼板を連続式溶融亜鉛めっき設備において焼鈍を施すに際し、
前記焼鈍の加熱過程において、焼鈍炉内温度:450℃以上A℃以下(但し、500≦Aから選択される任意の値)の温度域では、昇温速度:7℃/s以上とし、
前記焼鈍において鋼板最高到達温度を600℃以上750℃以下とし、
前記焼鈍において鋼板温度が600℃以上750℃以下の温度域の鋼板通過時間を30秒以上10分以内、雰囲気の露点を−45℃以下とし、
前記焼鈍後の鋼板に溶融亜鉛めっき処理を施すことを特徴とする高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記鋼板は、成分組成として、質量%で、さらに、B:0.001〜0.005%、Nb:0.005〜0.050%、Ti:0.005〜0.050%、Cr:0.001〜1.000%、Mo:0.05〜1.00%、Cu:0.05〜1.00%、Ni:0.05〜1.00%、Sn:0.001〜0.20%、Sb:0.001〜0.20%、Ta:0.001〜0.10%、W:0.001〜0.10%、V:0.001〜0.10%の中から選ばれる1種以上の元素を含有することを特徴とする請求項1に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 溶融亜鉛めっき処理後、さらに、450℃以上600℃以下の温度に鋼板を加熱して合金化処理を施し、めっき層のFe含有量を8〜14質量%の範囲にすることを特徴とする請求項1または2に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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