JP7480928B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。
近年、地球環境保全の観点から、自動車のＣＯ２排出量削減に向けた燃費改善が強く求められている。これに伴い、車体部品の薄肉化による車体軽量化の動きが活発となってきており、車体部品用材料である鋼板の高強度化ニーズが高まっている。
鋼板の高強度化には、Ｓｉ、Ｍｎ等の固溶強化能を有する元素の添加が有効である。これらの元素はＦｅよりも酸化しやすい易酸化性である。
一般的に、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、スラブを熱間圧延又は冷間圧延した薄鋼板を母材鋼板として用い、母材鋼板を連続溶融亜鉛めっき装置（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｈｏｔ－ｄｉｐ Ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ Ｌｉｎｅ：ＣＧＬ）の焼鈍炉で焼鈍し、その後、溶融亜鉛めっき処理及び合金化処理を行い製造される。上述したＳｉ、Ｍｎ等の易酸化性元素を多量に含有する高強度鋼板を母材鋼板として合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、母材鋼板中の易酸化性元素は、焼鈍中に酸化されて母材鋼板表面に濃化し、母材鋼板表面に酸化物を形成する。この酸化物は、母材鋼板表面と溶融亜鉛との濡れ性を低下させて、不めっき等の外観劣化やめっき密着性の劣化を生じさせ得る。また、母材鋼板と溶融亜鉛めっきとの間に酸化物が存在するために、めっき密着性が劣化するおそれがある。以下、めっき外観及びめっき密着性の双方を指すものとして「めっき性」を用いる。
Ｓｉを多量に含む高強度鋼板を母材鋼板とした溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法として、特許文献１には鋼板表面に酸化膜を形成させた後に還元焼鈍を行う技術が開示されている。
特許文献２には、熱延鋼板において、４５０℃以上５５０℃以下にて、Ｈ２濃度９％以上で脱水素を促進する技術が開示されている。
特許文献３には、熱延鋼板において、焼鈍炉内の焼鈍温度と水素濃度とを制御することで鋼中の水素量を低減する技術が開示されている。
特許文献４には、加熱帯と均熱帯の水蒸気分圧と水素分圧との比を変化させる技術が開示されている。
また、特許文献５には、焼鈍及びめっき処理後の鋼板に対して、所定条件において後加熱を行うことによって鋼中水素の低減を図り、めっき性と耐水素脆性とに優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法が開示されている。
特許文献１に記載の方法において、鋼中に添加されるＳｉ量に対するＭｎ量が所定以上である場合のめっき性に改善の余地があった。また、特許文献１においては、酸化した鋼板を還元するために水素を含む還元雰囲気で鋼板を高温に保持しており、このとき炉内雰囲気中の水素が鋼中に侵入する。その後、鋼中に水素が侵入した状態でめっき処理されるが、めっき層中における水素の拡散は鋼中に比べて著しく遅いため、鋼中に拡散性水素が残存し、水素脆化が生じるおそれがある。
また、特許文献２、３はいずれも熱延鋼板のブリスター（めっき膨れ）を抑制するための技術であって、高強度冷延鋼板の耐遅れ破壊特性を改善するには不十分であった。また、特許文献３の方法では、鋼板を酸化、還元してめっき性を確保する場合、還元が不十分となる。また、特許文献３においては露点の規定もされていないが、露点と水素濃度とのバランスによっては鋼板が酸化するおそれがある。
特許文献４の技術では、露点を変化させることで、水蒸気分圧と水素分圧の比を変化させており、水素濃度が変化した場合については考慮されていない。
また、特許文献５においては、焼鈍工程における雰囲気に関しての規定は水素濃度のみであり、露点等の炉内水分に関する言及がない。特許文献５に記載の方法には、酸化－還元工程も含まれないことから、鋼中に含まれるＳｉ、Ｍｎの量によっては、めっき性を損なう場合がある。例えば、特許文献５の実施例１では、Ｓｉ１．２５質量％、Ｍｎ２．６７質量％を鋼成分として有する冷延鋼板に対し、酸化－還元工程等の前工程を経ることなく露点‐３０℃の雰囲気中で焼鈍を行い、溶融亜鉛めっき処理を施している。この方法では、不めっき等の欠陥が発生して表面外観を損なうリスクがあり、後述する本発明のように耐水素脆性と表面外観との適正なバランスの考慮が十分でない。
以上のように、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造において、鋼板成分に応じた適正雰囲気条件と熱処理条件とを詳細に規定し、めっき性と耐水素脆性とを両立させる手法は、未だ開発されていない。
そこで本開示は、不めっき等の欠陥がない美麗な表面外観と優れためっき密着性とを有し、さらに耐水素脆性に優れた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。
発明者らは、鋭意検討した結果、鋼板加熱時の雰囲気を制御し、あわせてめっき処理及び合金化処理後の鋼板に対して所定の熱処理を行うことによって、美麗な表面外観と優れためっき密着性とを有し、さらに耐水素脆性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造できることを見出した。特に、溶融亜鉛めっき層を、水素拡散速度の速い合金化溶融亜鉛めっき層とした上で、所定の熱処理を施すことで、鋼中水素を大幅に低減することができる。
本開示は、上記知見に基づいてなされた。すなわち、本開示の要旨構成は以下のとおりである。
［１］質量％で、Ｓｉ：０．１０％以上２．００％以下、Ｍｎ：１．０％以上５．０％以下の成分組成を有する鋼板を、
Ｏ２：１０００体積ｐｐｍ以上３００００体積ｐｐｍ以下含む酸化雰囲気中にて６００℃以上まで加熱する、酸化工程と、
前記酸化工程後の鋼板を、７００℃以上において、水素濃度８体積％超３０体積％以下の還元雰囲気にて２０ｓ以上保持する、還元工程と、
前記還元工程後の鋼板を、７５０℃以上において、水素濃度０．２体積％以上８体積％以下の均熱雰囲気にて５０ｓ以上３００ｓ以下保持する、均熱工程と、
前記均熱工程後の鋼板を、冷却する、冷却工程と、
前記冷却後の鋼板を、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛鋼板を得る、めっき工程と、
前記溶融亜鉛めっき鋼板に対し、合金化処理を施して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得る、合金化工程と、
前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、Ｍｓ点以下の冷却停止温度まで冷却後、水素濃度０．２体積％以下の再加熱雰囲気にて該冷却停止温度以上かつ１００℃以上４５０℃以下にて、３０ｓ以上保持する、冷却―再加熱工程と、
を有する、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
Ｏ２：１０００体積ｐｐｍ以上３００００体積ｐｐｍ以下含む酸化雰囲気中にて６００℃以上まで加熱する、酸化工程と、
前記酸化工程後の鋼板を、７００℃以上において、水素濃度８体積％超３０体積％以下の還元雰囲気にて２０ｓ以上保持する、還元工程と、
前記還元工程後の鋼板を、７５０℃以上において、水素濃度０．２体積％以上８体積％以下の均熱雰囲気にて５０ｓ以上３００ｓ以下保持する、均熱工程と、
前記均熱工程後の鋼板を、冷却する、冷却工程と、
前記冷却後の鋼板を、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛鋼板を得る、めっき工程と、
前記溶融亜鉛めっき鋼板に対し、合金化処理を施して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得る、合金化工程と、
前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、Ｍｓ点以下の冷却停止温度まで冷却後、水素濃度０．２体積％以下の再加熱雰囲気にて該冷却停止温度以上かつ１００℃以上４５０℃以下にて、３０ｓ以上保持する、冷却―再加熱工程と、
を有する、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［２］前記成分組成は、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］が０．２３以上を満たし、
前記均熱工程における雰囲気が露点－２０℃以上＋２０℃以下である、
前記［１］に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ここで、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］は、それぞれ前記成分組成におけるＳｉ、Ｍｎの含有量（質量％）を示す。
前記均熱工程における雰囲気が露点－２０℃以上＋２０℃以下である、
前記［１］に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ここで、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］は、それぞれ前記成分組成におけるＳｉ、Ｍｎの含有量（質量％）を示す。
［３］前記成分組成は、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］が０．２３未満を満たし、
前記還元工程における雰囲気が露点－２０℃未満であり、
前記均熱工程における雰囲気が露点－２０℃未満である、
前記［１］に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ここで、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］は、それぞれ前記成分組成におけるＳｉ、Ｍｎの含有量（質量％）を示す。
前記還元工程における雰囲気が露点－２０℃未満であり、
前記均熱工程における雰囲気が露点－２０℃未満である、
前記［１］に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ここで、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］は、それぞれ前記成分組成におけるＳｉ、Ｍｎの含有量（質量％）を示す。
［４］前記均熱工程における均熱雰囲気が水素濃度０．２体積％以上５体積％以下である、前記［１］～［３］のいずれか１項に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［５］前記冷却工程において、前記均熱工程後の鋼板を水素濃度０.５体積％以上３０体積％以下、露点０℃以下の雰囲気にて、６００℃以上９００℃以下から、平均冷却速度１０℃/ｓ以上にて３００℃以上５００℃以下まで冷却する、前記［１］～［４］のいずれか１項に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
［６］前記成分組成がさらに、質量％で、
Ｃ：０．０５％以上０．４０％以下、
Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ａｌ：０．００３％以上２．０００％以下及び
Ｎ：０．０１００％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、前記［１］～［５］のいずれか１項に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［６］前記成分組成がさらに、質量％で、
Ｃ：０．０５％以上０．４０％以下、
Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ａｌ：０．００３％以上２．０００％以下及び
Ｎ：０．０１００％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、前記［１］～［５］のいずれか１項に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［７］前記成分組成がさらに、質量％で、
Ｂ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０．２００％以下、
Ｎｂ：０．２００％以下、
Ｓｂ：０．２００％以下、
Ｓｎ：０．２００％以下、
Ｖ：０．１００％以下、
Ｃｕ：１．００％以下、
Ｃｒ：１．００％以下、
Ｎｉ：１．００％以下、
Ｍｏ：０．５０％以下、
Ｔａ：０．１００％以下、
Ｗ：０．５００％以下、
Ｚｒ：０．０２０％以下、
Ｃａ：０．０２００％以下、
Ｍｇ：０．０２００％以下、
Ｚｎ：０．０２０％以下、
Ｃｏ：０．０２０％以下、
Ｃｅ：０．０２００％以下、
Ｓｅ：０．０２００％以下、
Ｔｅ：０．０２００％以下、
Ｇｅ：０．０２００％以下、
Ａｓ：０．０２００％以下、
Ｓｒ：０．０２００％以下、
Ｃｓ：０．０２００％以下、
Ｈｆ：０．０２００％以下、
Ｐｂ：０．０２００％以下、
Ｂｉ：０．０２００％以下及び
ＲＥＭ：０．０２００％以下のうちから選ばれる少なくとも１種
を含有する、前記［６］に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
Ｂ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０．２００％以下、
Ｎｂ：０．２００％以下、
Ｓｂ：０．２００％以下、
Ｓｎ：０．２００％以下、
Ｖ：０．１００％以下、
Ｃｕ：１．００％以下、
Ｃｒ：１．００％以下、
Ｎｉ：１．００％以下、
Ｍｏ：０．５０％以下、
Ｔａ：０．１００％以下、
Ｗ：０．５００％以下、
Ｚｒ：０．０２０％以下、
Ｃａ：０．０２００％以下、
Ｍｇ：０．０２００％以下、
Ｚｎ：０．０２０％以下、
Ｃｏ：０．０２０％以下、
Ｃｅ：０．０２００％以下、
Ｓｅ：０．０２００％以下、
Ｔｅ：０．０２００％以下、
Ｇｅ：０．０２００％以下、
Ａｓ：０．０２００％以下、
Ｓｒ：０．０２００％以下、
Ｃｓ：０．０２００％以下、
Ｈｆ：０．０２００％以下、
Ｐｂ：０．０２００％以下、
Ｂｉ：０．０２００％以下及び
ＲＥＭ：０．０２００％以下のうちから選ばれる少なくとも１種
を含有する、前記［６］に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［８］前記冷却―再加熱工程において、前記冷却停止温度が（Ｍｓ点－５０℃）以下である、前記［１］～［７］のいずれか１項に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［９］前記冷却停止温度が（Ｍｓ点－１００℃）以下である、前記［８］に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
本開示によれば、不めっき等の欠陥がない美麗な表面外観と優れためっき密着性とを有し、さらに耐水素脆性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することができる。
従来、美麗な表面外観及び優れためっき密着性と、耐水素脆性とを両立することは困難であった。Ｓｉ、Ｍｎ含有鋼のめっき性改善には、鋼板の酸化－還元が有効である。めっき前にＦｅ酸化物の還元を完了させるためには、高水素濃度雰囲気中の焼鈍が必須となり、必然的に鋼中に多量の水素が侵入する。焼鈍中の水素濃度が低い場合、Ｆｅ還元が完了せず、鋼板表面に残存するＦｅ酸化物によりめっき性の劣化を招く。そこで本開示においては、焼鈍を還元工程と均熱工程とに分け、高水素濃度で還元を完了させた後に、必要に応じ均熱工程の水素濃度をＦｅが再酸化しない最低限のレベルまで下げ、一度鋼中侵入した水素を低減することを可能としている。
以下、本開示の実施形態について説明する。なお、本開示は以下の実施形態に限定されない。
なお、以下の説明において、鋼成分組成の各元素の含有量、めっき層成分組成の各元素の含有量の単位はいずれも「質量％」であり、特に断らない限り単に「％」で示す。また、水素濃度の単位はいずれも「体積％」であり、特に断らない限り単に「％」で示す。また本明細書中において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書中において、鋼板が「高強度」であるとは、鋼板の引張強さが３４０ＭＰａ以上であることを意味する。
まず、母材鋼板の成分組成の適正範囲及びその限定理由について説明する。
Ｓｉ：０．１０％以上２．００％以下
Ｓｉは固溶強化元素であり、鋼板の高強度化に寄与する。また、炭化物生成を抑制し、残留オーステナイトを得やすくする作用も合わせもつことから、鋼板の強度と延性の両立に有効である。このような効果を得るためには、Ｓｉ含有量は０．１０％以上必要である。一方、Ｓｉの含有量が２．００％を超えると、熱間圧延性及び冷間圧延性が大きく低下し、生産性に悪影響を及ぼしたり、鋼板自体の延性が寧ろ低下したりするおそれがある。さらに、鋼板表面におけるＳｉ酸化物の形成が著しくなり、良好なめっき性を得ることができない場合がある。したがって、Ｓｉ量は０．１０％以上２．００％以下である。Ｓｉ量は０．２５％以上が好ましい。また、Ｓｉ量は１．７０％以下が好ましい。
Ｓｉは固溶強化元素であり、鋼板の高強度化に寄与する。また、炭化物生成を抑制し、残留オーステナイトを得やすくする作用も合わせもつことから、鋼板の強度と延性の両立に有効である。このような効果を得るためには、Ｓｉ含有量は０．１０％以上必要である。一方、Ｓｉの含有量が２．００％を超えると、熱間圧延性及び冷間圧延性が大きく低下し、生産性に悪影響を及ぼしたり、鋼板自体の延性が寧ろ低下したりするおそれがある。さらに、鋼板表面におけるＳｉ酸化物の形成が著しくなり、良好なめっき性を得ることができない場合がある。したがって、Ｓｉ量は０．１０％以上２．００％以下である。Ｓｉ量は０．２５％以上が好ましい。また、Ｓｉ量は１．７０％以下が好ましい。
Ｍｎ：１．０％以上５．０％以下
Ｍｎは、鋼を固溶強化して高強度化するとともに、焼入性を高め、残留オーステナイト、ベイナイト、及びマルテンサイトの生成を促進する作用を有する元素である。このような効果は、Ｍｎを１．０％以上添加することで発現する。一方、Ｍｎ量が５．０％超の場合、コストの増加を招くだけでなく、本実施形態に係る製造方法を用いても、めっき時の鋼板表面におけるＭｎ酸化物の形成抑制が不十分となり、良好なめっき性が得られない場合がある。よって、Ｍｎ量は１．０％以上５．０％以下とする。Ｍｎ量は１．５％以上とすることがより好ましく、２．０％以上とすることが更に好ましい。また、Ｍｎ量は４．０％以下とすることがより好ましく、３．５％以下とすることが更に好ましい。
Ｍｎは、鋼を固溶強化して高強度化するとともに、焼入性を高め、残留オーステナイト、ベイナイト、及びマルテンサイトの生成を促進する作用を有する元素である。このような効果は、Ｍｎを１．０％以上添加することで発現する。一方、Ｍｎ量が５．０％超の場合、コストの増加を招くだけでなく、本実施形態に係る製造方法を用いても、めっき時の鋼板表面におけるＭｎ酸化物の形成抑制が不十分となり、良好なめっき性が得られない場合がある。よって、Ｍｎ量は１．０％以上５．０％以下とする。Ｍｎ量は１．５％以上とすることがより好ましく、２．０％以上とすることが更に好ましい。また、Ｍｎ量は４．０％以下とすることがより好ましく、３．５％以下とすることが更に好ましい。
本実施形態に係る母材鋼板の成分組成は、Ｓｉ及びＭｎを所定の量及び比の範囲で含有することを必須要件とする。その他については、機械的特性の設計に合わせて自由に選んでよく、特に制限されない。ただし、引張強さ３４０ＭＰａ以上の鋼板を得るためには、以下の成分組成とすることが好ましい。
Ｃ：０．０５％以上０．４０％以下
Ｃは鋼板の高強度化に有効な元素であり、鋼組織の硬質相の一つであるマルテンサイトを形成することで高強度化に寄与する。そのためにはＣを０．０５％以上含有させることが好ましい。また、良好な溶接性を得るために、Ｃ量は０．４０％以下とすることが好ましい。Ｃ量は０．０７％以上とすることがより好ましい。また、Ｃ量は０．３５％以下とすることが好ましい。
Ｃは鋼板の高強度化に有効な元素であり、鋼組織の硬質相の一つであるマルテンサイトを形成することで高強度化に寄与する。そのためにはＣを０．０５％以上含有させることが好ましい。また、良好な溶接性を得るために、Ｃ量は０．４０％以下とすることが好ましい。Ｃ量は０．０７％以上とすることがより好ましい。また、Ｃ量は０．３５％以下とすることが好ましい。
Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下
Ｐの含有量を抑制することで、より良好な溶接性を得ることができる。さらにＰが粒界に偏析することを防いで、延性、曲げ性、及び靭性を特に良好にすることができる。また、Ｐの含有量を抑制することで、フェライト変態を抑制し、結晶粒径が粗大化することを防ぐことができる。そのため、Ｐ量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｐ量は０．０５０％以下とすることがより好ましい。Ｐの下限は特に限定されない。生産技術上の制約からＰ量は０％超であり得、０．００１％以上であり得る。
Ｐの含有量を抑制することで、より良好な溶接性を得ることができる。さらにＰが粒界に偏析することを防いで、延性、曲げ性、及び靭性を特に良好にすることができる。また、Ｐの含有量を抑制することで、フェライト変態を抑制し、結晶粒径が粗大化することを防ぐことができる。そのため、Ｐ量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｐ量は０．０５０％以下とすることがより好ましい。Ｐの下限は特に限定されない。生産技術上の制約からＰ量は０％超であり得、０．００１％以上であり得る。
Ｓ：０．０２００％以下（０％を含まない）
Ｓ量は０．０２００％以下とすることが好ましく、０．０１５０％以下とすることがより好ましい。Ｓ量を抑制することで、溶接性の低下を防ぐとともに、熱間時の延性の低下を防いで、熱間割れを抑制し、表面性状を著しく向上することができる。さらに、Ｓ量を抑制することで、粗大な硫化物の形成を防ぎ、より良好な延性、曲げ性、及び伸びフランジ性を得ることができる。よってＳ量は０．０２００％以下とすることが好ましい。Ｓ量は０．０１００％以下とすることがより好ましい。Ｓの下限は特に限定されず、生産技術上の制約から０％超であり得、０．０００１％以上であり得る。
Ｓ量は０．０２００％以下とすることが好ましく、０．０１５０％以下とすることがより好ましい。Ｓ量を抑制することで、溶接性の低下を防ぐとともに、熱間時の延性の低下を防いで、熱間割れを抑制し、表面性状を著しく向上することができる。さらに、Ｓ量を抑制することで、粗大な硫化物の形成を防ぎ、より良好な延性、曲げ性、及び伸びフランジ性を得ることができる。よってＳ量は０．０２００％以下とすることが好ましい。Ｓ量は０．０１００％以下とすることがより好ましい。Ｓの下限は特に限定されず、生産技術上の制約から０％超であり得、０．０００１％以上であり得る。
Ａｌ：０．００３％以上２．０００％以下
Ａｌは熱力学的に最も酸化しやすいため、Ｓｉ及びＭｎに先だって酸化し、Ｓｉ及びＭｎの鋼板最表層での酸化を抑制し、Ｓｉ及びＭｎの鋼板内部での酸化を促進する効果がある。この効果はＡｌ量が０．００３以上で得られる。一方、コストの観点から、Ａｌ量は２．０００％以下とすることが好ましい。したがって、添加する場合、Ａｌ量は０．００３％以上２．０００％以下とすることが好ましい。Ａｌ量はより好ましくは０．０１０％以上とする。
Ａｌは熱力学的に最も酸化しやすいため、Ｓｉ及びＭｎに先だって酸化し、Ｓｉ及びＭｎの鋼板最表層での酸化を抑制し、Ｓｉ及びＭｎの鋼板内部での酸化を促進する効果がある。この効果はＡｌ量が０．００３以上で得られる。一方、コストの観点から、Ａｌ量は２．０００％以下とすることが好ましい。したがって、添加する場合、Ａｌ量は０．００３％以上２．０００％以下とすることが好ましい。Ａｌ量はより好ましくは０．０１０％以上とする。
Ｎ：０．０１００％以下（０％を含まない）
Ｎ量は０．０１００％以下とすることが好ましい。Ｎ量を０．０１００％以下とすることで、ＮがＴｉ、Ｎｂ、Ｖと高温で粗大な窒化物を形成することをより好適に防ぎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ添加による鋼板の高強度化の効果が損なわれることを防ぐことができる。また、Ｎ量を０．０１００％以下とすることで、より良好な靭性を得ることができる。さらに、Ｎ量を０．０１００％以下とすることで、熱間圧延中にスラブ割れ、表面疵が発生することを防ぐことができる。よって、Ｎ量は、好ましくは０．０１００％以下であり、より好ましくは０．００５０％以下である。Ｎの含有量の下限は特に限定されず、生産技術上の制約から０％超であり得、０．０００５％以上であり得る。
Ｎ量は０．０１００％以下とすることが好ましい。Ｎ量を０．０１００％以下とすることで、ＮがＴｉ、Ｎｂ、Ｖと高温で粗大な窒化物を形成することをより好適に防ぎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ添加による鋼板の高強度化の効果が損なわれることを防ぐことができる。また、Ｎ量を０．０１００％以下とすることで、より良好な靭性を得ることができる。さらに、Ｎ量を０．０１００％以下とすることで、熱間圧延中にスラブ割れ、表面疵が発生することを防ぐことができる。よって、Ｎ量は、好ましくは０．０１００％以下であり、より好ましくは０．００５０％以下である。Ｎの含有量の下限は特に限定されず、生産技術上の制約から０％超であり得、０．０００５％以上であり得る。
成分組成はさらに、任意で以下の元素群から選ばれる少なくとも１種を所定量含有してもよい。
Ｂ：０．０１００％以下
Ｂは鋼の焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。焼入れ性を向上するためには、Ｂ量は０．０００１％以上とすることが好ましく、０．０００５％以上とすることがより好ましい。より良好な成形性を得るために、Ｂ量は０．０１００％以下とすることが好ましく、０．００５０％以下とすることがより好ましい。
Ｂは鋼の焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。焼入れ性を向上するためには、Ｂ量は０．０００１％以上とすることが好ましく、０．０００５％以上とすることがより好ましい。より良好な成形性を得るために、Ｂ量は０．０１００％以下とすることが好ましく、０．００５０％以下とすることがより好ましい。
Ｔｉ：０．２００％以下
Ｔｉは鋼の析出強化に有効である。Ｔｉの下限は特に限定されないが、強度調整の効果を得るためには、０．００１％以上とすることが好ましい。より良好な成形性を得るために、Ｔｉを添加する場合、Ｔｉ量は０．２００％以下とすることが好ましく、０．０６０％以下とすることがより好ましい。
Ｔｉは鋼の析出強化に有効である。Ｔｉの下限は特に限定されないが、強度調整の効果を得るためには、０．００１％以上とすることが好ましい。より良好な成形性を得るために、Ｔｉを添加する場合、Ｔｉ量は０．２００％以下とすることが好ましく、０．０６０％以下とすることがより好ましい。
Ｎｂ：０．２００％以下
Ｎｂの添加によって強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｎｂ量を０．００１％以上とすることが好ましく、０．００５％以上とすることがより好ましい。また、０．２００％以下とすることでコストアップを防ぐことができる。よって、Ｎｂ量は０.２００％以下が好ましく、０．０６０％以下がより好ましい。
Ｎｂの添加によって強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｎｂ量を０．００１％以上とすることが好ましく、０．００５％以上とすることがより好ましい。また、０．２００％以下とすることでコストアップを防ぐことができる。よって、Ｎｂ量は０.２００％以下が好ましく、０．０６０％以下がより好ましい。
Ｓｂ：０．２００％以下
Ｓｂは鋼板表面の過度な脱炭を抑制し、マルテンサイトの生成量が減少することを防止し、鋼板の疲労特性及び表面品質を改善する目的で添加することができる。このような効果を得るために、Ｓｂ量は０．００１％以上とすることが好ましい。一方、より良好な靭性を得るために、Ｓｂ量は０．２００％以下とすることが好ましい。Ｓｂ量は０．０６０％以下とすることがより好ましい。
Ｓｂは鋼板表面の過度な脱炭を抑制し、マルテンサイトの生成量が減少することを防止し、鋼板の疲労特性及び表面品質を改善する目的で添加することができる。このような効果を得るために、Ｓｂ量は０．００１％以上とすることが好ましい。一方、より良好な靭性を得るために、Ｓｂ量は０．２００％以下とすることが好ましい。Ｓｂ量は０．０６０％以下とすることがより好ましい。
Ｓｎ：０．２００％以下
Ｓｎは脱炭、脱窒等を抑制して、鋼の強度低下を抑制するために有効な元素である。こうした効果を得るにはＳｎ量を０．００２％以上とすることが好ましい。一方、より良好な耐衝撃性を得るために、Ｓｎ量は０．２００％以下とすることが好ましい。Ｓｎ量は０．０６０％以下とすることがより好ましい。
Ｓｎは脱炭、脱窒等を抑制して、鋼の強度低下を抑制するために有効な元素である。こうした効果を得るにはＳｎ量を０．００２％以上とすることが好ましい。一方、より良好な耐衝撃性を得るために、Ｓｎ量は０．２００％以下とすることが好ましい。Ｓｎ量は０．０６０％以下とすることがより好ましい。
Ｖ：０．１００％以下
Ｖ量の添加によって強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｖ量を０．００１％以上とすることが好ましく、０．００５％以上とすることがより好ましい。また、０．１００％以下とすることでコストアップを防ぐことができる。よって、Ｖ量は０.１００％以下が好ましく、０．０６０％以下がより好ましい。
Ｖ量の添加によって強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｖ量を０．００１％以上とすることが好ましく、０．００５％以上とすることがより好ましい。また、０．１００％以下とすることでコストアップを防ぐことができる。よって、Ｖ量は０.１００％以下が好ましく、０．０６０％以下がより好ましい。
Ｃｕ：１．００％以下
Ｃｕ量は焼入れ性を大きくする元素であり、硬質相の面積率をより好適な範囲内として、引張強さをより好適な範囲内とするために有効な元素である。こうした効果を得るためには、Ｃｕ量を０．００５％以上とすることが好ましく、０．０２０％以上とすることがより好ましい。また、Ｃｕ量を添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｃｕ量は１．００％以下とすることが好ましく、０．２０％以下とすることがより好ましい。
Ｃｕ量は焼入れ性を大きくする元素であり、硬質相の面積率をより好適な範囲内として、引張強さをより好適な範囲内とするために有効な元素である。こうした効果を得るためには、Ｃｕ量を０．００５％以上とすることが好ましく、０．０２０％以上とすることがより好ましい。また、Ｃｕ量を添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｃｕ量は１．００％以下とすることが好ましく、０．２０％以下とすることがより好ましい。
Ｃｒ：１．００％以下
Ｃｒの添加によって、焼入れ性を向上し、強度と延性とのバランスを向上することができる。この効果を得るためには、Ｃｒ量を０．００１％以上とすることが好ましい。また、Ｃｒを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｃｒ量は１．００％以下とすることが好ましく、０．８０％以下とすることがより好ましい。
Ｃｒの添加によって、焼入れ性を向上し、強度と延性とのバランスを向上することができる。この効果を得るためには、Ｃｒ量を０．００１％以上とすることが好ましい。また、Ｃｒを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｃｒ量は１．００％以下とすることが好ましく、０．８０％以下とすることがより好ましい。
Ｎｉ：１．００％以下
Ｎｉの添加によって、焼入れ性を向上し、強度と延性とのバランスを向上することができる。この効果を得るためには、Ｎｉ量を０．００５％以上とすることが好ましい。また、Ｎｉを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｎｉ量は１．００％以下とすることが好ましく、０．８０％以下とすることがより好ましい。
Ｎｉの添加によって、焼入れ性を向上し、強度と延性とのバランスを向上することができる。この効果を得るためには、Ｎｉ量を０．００５％以上とすることが好ましい。また、Ｎｉを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｎｉ量は１．００％以下とすることが好ましく、０．８０％以下とすることがより好ましい。
Ｍｏ：０．５０％以下
Ｍｏの添加によって、強度調整の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｍｏ量を０．００５％以上とすることが好ましく、０．０１％以上とすることがより好ましい。また、Ｍｏを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、０．５０％以下とすることが好ましく、０．４５％以下とすることがより好ましい。
Ｍｏの添加によって、強度調整の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｍｏ量を０．００５％以上とすることが好ましく、０．０１％以上とすることがより好ましい。また、Ｍｏを添加する場合、コストアップを防ぐ観点から、０．５０％以下とすることが好ましく、０．４５％以下とすることがより好ましい。
Ｔａ：０．１００％以下
Ｔａの添加によって、強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｔａ量を０．００１％以上含有することが好ましい。また、Ｔａを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｔａ量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｔａ量は０．０５０％以下とすることがより好ましい。
Ｔａの添加によって、強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｔａ量を０．００１％以上含有することが好ましい。また、Ｔａを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｔａ量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｔａ量は０．０５０％以下とすることがより好ましい。
Ｗ：０．５００％以下
Ｗの添加によって、強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｗ量を０．００１％以上とすることが好ましく、０．００３％以上とすることがより好ましい。また、Ｗを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｗ量は０．５００％以下とすることが好ましく、０．４５０％以下とすることがより好ましい。
Ｗの添加によって、強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｗ量を０．００１％以上とすることが好ましく、０．００３％以上とすることがより好ましい。また、Ｗを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｗ量は０．５００％以下とすることが好ましく、０．４５０％以下とすることがより好ましい。
Ｚｒ：０．０２０％以下
Ｚｒの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｚｒ量を０．０００５％以上とすることが好ましく、０．００１０％以上とすることがより好ましい。また、Ｚｒを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｚｒ量は０．０２０％以下とすることが好ましい。Ｚｒ量は０．０１０％以下とすることがより好ましい。
Ｚｒの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｚｒ量を０．０００５％以上とすることが好ましく、０．００１０％以上とすることがより好ましい。また、Ｚｒを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｚｒ量は０．０２０％以下とすることが好ましい。Ｚｒ量は０．０１０％以下とすることがより好ましい。
Ｃａ：０．０２００％以下
Ｃａを０．０００５％以上含有することで、硫化物の形態を制御し、延性、靭性をより向上することができる。より良好な延性を得る上で、Ｃａ量は０．０２００％以下とすることが好ましい。Ｃａ量は０．０１００％以下とすることがより好ましい。
Ｃａを０．０００５％以上含有することで、硫化物の形態を制御し、延性、靭性をより向上することができる。より良好な延性を得る上で、Ｃａ量は０．０２００％以下とすることが好ましい。Ｃａ量は０．０１００％以下とすることがより好ましい。
Ｍｇ：０．０２００％以下
Ｍｇは、０．０００５％以上含有することで硫化物の形態を制御し、延性、靭性を向上させることができる。より良好な延性を得る上で、Ｍｇ量は０．０２００％以下とすることが好ましい。Ｍｇ量は０．０１００％以下とすることがより好ましい。
Ｍｇは、０．０００５％以上含有することで硫化物の形態を制御し、延性、靭性を向上させることができる。より良好な延性を得る上で、Ｍｇ量は０．０２００％以下とすることが好ましい。Ｍｇ量は０．０１００％以下とすることがより好ましい。
Ｚｎ：０．０２０％以下
Ｚｎの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｚｎ量を０．００１％以上とすることが好ましい。また、Ｚｎを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｚｎ量は０．０２０％以下とすることが好ましい。Ｚｎ量は０．０１０％以下とすることがより好ましい。
Ｚｎの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｚｎ量を０．００１％以上とすることが好ましい。また、Ｚｎを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｚｎ量は０．０２０％以下とすることが好ましい。Ｚｎ量は０．０１０％以下とすることがより好ましい。
Ｃｏ：０．０２０％以下
Ｃｏの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｃｏ量を０．００１％以上とすることが好ましい。また、Ｃｏを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｃｏ量は０．０２０％以下とすることが好ましい。Ｃｏ量は０．０１０％以下とすることがより好ましい。
Ｃｏの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ｃｏ量を０．００１％以上とすることが好ましい。また、Ｃｏを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ｃｏ量は０．０２０％以下とすることが好ましい。Ｃｏ量は０．０１０％以下とすることがより好ましい。
Ｃｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｒ、Ｃｓ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＲＥＭ：０．０２００％以下
これらの元素を添加することによって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、これら元素の少なくとも一種以上を０．０００１％以上とすることが好ましい。一方、コストアップを防ぐ観点から、これらの元素を少なくとも一種以上添加する場合、それぞれの含有量は０．０２００％以下とすることが好ましい。
これらの元素を添加することによって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、これら元素の少なくとも一種以上を０．０００１％以上とすることが好ましい。一方、コストアップを防ぐ観点から、これらの元素を少なくとも一種以上添加する場合、それぞれの含有量は０．０２００％以下とすることが好ましい。
本実施形態に係る母材鋼板の成分組成の上記成分以外の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。
本実施形態に係る母材鋼板の板厚は特に限定されないが、一般的には０．５ｍｍ以上３．２ｍｍ以下であり得る。
次に、本開示の一実施形態に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。
まず、上記成分組成を有する鋼板を、定法に従って製造する。一例においては、上記成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延及び冷間圧延して、冷延鋼板を製造する。
次いで、上記成分組成を有する鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬する前に、鋼板に、酸化工程、還元工程及び均熱工程を含む再結晶焼鈍を行う。一例においては、冷延鋼板をＣＧＬに供給する。ＣＧＬの構成は特に限定されないが、一例においてＣＧＬは、加熱帯、均熱帯、及び冷却帯がこの順に配置された連続焼鈍炉と、該冷却帯の下流に設けられた溶融亜鉛めっき設備と、該溶融亜鉛めっき設備の下流に設けられた合金化炉と、を有する。一例においては、鋼板を連続焼鈍炉の内部で、加熱帯、均熱帯及び冷却帯の順に搬送して、鋼板に対して再結晶焼鈍を行ない、溶融亜鉛めっき設備を用いて、冷却帯から排出された鋼板に溶融亜鉛めっきを施して溶融亜鉛めっき鋼板とし、次いで、合金化炉を用いて、溶融亜鉛めっき鋼板に合金化処理を施して合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする。
［酸化工程］
酸化工程において鋼板表面に酸化鉄層を生成させ、次いで還元工程にて還元鉄を生成させることで、鋼板表面におけるＳｉ、Ｍｎ酸化物の形成を抑制し、優れためっき性を得ることができる。一例において、酸化工程は、ＣＧＬの加熱帯において行われる。
酸化工程において鋼板表面に酸化鉄層を生成させ、次いで還元工程にて還元鉄を生成させることで、鋼板表面におけるＳｉ、Ｍｎ酸化物の形成を抑制し、優れためっき性を得ることができる。一例において、酸化工程は、ＣＧＬの加熱帯において行われる。
Ｏ２を１０００体積ｐｐｍ以上３００００体積ｐｐｍ以下含む酸化雰囲気
酸化工程における酸化雰囲気のＯ２濃度を１０００体積ｐｐｍ以上とすることで、鋼板の酸化が促進される。酸化雰囲気のＯ２濃度が１０００体積ｐｐｍ未満では、鋼板の酸化が不十分となり、上記効果が得られない。一方、酸化雰囲気のＯ２濃度が３００００体積ｐｐｍ超では、鋼板の酸化が過剰となり、続く還元工程において未還元の酸化鉄が残存し、めっき性劣化の原因となる。酸化雰囲気の残部は特に限定されないが、一例においては、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及び不可避的不純物からなり、その比率は特に限定されない。
酸化工程における酸化雰囲気のＯ２濃度を１０００体積ｐｐｍ以上とすることで、鋼板の酸化が促進される。酸化雰囲気のＯ２濃度が１０００体積ｐｐｍ未満では、鋼板の酸化が不十分となり、上記効果が得られない。一方、酸化雰囲気のＯ２濃度が３００００体積ｐｐｍ超では、鋼板の酸化が過剰となり、続く還元工程において未還元の酸化鉄が残存し、めっき性劣化の原因となる。酸化雰囲気の残部は特に限定されないが、一例においては、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及び不可避的不純物からなり、その比率は特に限定されない。
鋼板温度：６００℃以上まで加熱
また、酸化工程において鋼板の酸化を促進するには、鋼板温度を６００℃以上とする必要がある。鋼板温度が６００℃未満では酸化が不十分となり上記効果が得られない。酸化工程における鋼板温度は、６５０℃以上とすることが好ましい。酸化工程における鋼板温度の上限は特に限定されないが、９００℃以下とすることが好ましい。鋼板温度を９００℃以下とすることで、鋼板の酸化が過剰となることをより好適に防ぎ、還元工程において未還元の酸化鉄が残存することをより好適に防ぎ、めっき性をより向上することができる。なお、鋼板温度は、鋼板表面の温度を基準とする。以下の各種工程においても同様である。
また、酸化工程において鋼板の酸化を促進するには、鋼板温度を６００℃以上とする必要がある。鋼板温度が６００℃未満では酸化が不十分となり上記効果が得られない。酸化工程における鋼板温度は、６５０℃以上とすることが好ましい。酸化工程における鋼板温度の上限は特に限定されないが、９００℃以下とすることが好ましい。鋼板温度を９００℃以下とすることで、鋼板の酸化が過剰となることをより好適に防ぎ、還元工程において未還元の酸化鉄が残存することをより好適に防ぎ、めっき性をより向上することができる。なお、鋼板温度は、鋼板表面の温度を基準とする。以下の各種工程においても同様である。
［還元工程］
上記の通り、酸化工程にて酸化鉄を生成させ、該酸化鉄を還元して還元鉄層を生成させて、優れためっき性を得ることができる。次工程の均熱工程では低水素濃度の雰囲気となるため還元反応速度は遅くなる。したがって、還元工程において酸化鉄の還元を完了させる必要がある。
上記の通り、酸化工程にて酸化鉄を生成させ、該酸化鉄を還元して還元鉄層を生成させて、優れためっき性を得ることができる。次工程の均熱工程では低水素濃度の雰囲気となるため還元反応速度は遅くなる。したがって、還元工程において酸化鉄の還元を完了させる必要がある。
鋼板温度：７００℃以上
還元工程における鋼板温度が７００℃未満では、還元速度が遅く、未還元の酸化鉄が残存する場合がある。還元工程における鋼板温度は７５０℃以上とすることが好ましい。還元工程における鋼板温度の上限は特に限定されないが、炉体の劣化をより好適に防ぐために、還元工程における鋼板温度は９５０℃以下とすることが好ましい。
還元工程における鋼板温度が７００℃未満では、還元速度が遅く、未還元の酸化鉄が残存する場合がある。還元工程における鋼板温度は７５０℃以上とすることが好ましい。還元工程における鋼板温度の上限は特に限定されないが、炉体の劣化をより好適に防ぐために、還元工程における鋼板温度は９５０℃以下とすることが好ましい。
水素濃度：８体積％超３０体積％以下
還元雰囲気の水素濃度が高くなるほど酸化鉄の還元が速くなる。しかし、水素濃度が高いほど、鋼中に固溶する水素量が増加し、耐水素脆性の劣化を招く。還元雰囲気水素濃度が８体積％以下では、酸化鉄の還元速度が不十分となる。一方で、還元雰囲気の水素濃度が３０体積％超では、還元速度が飽和するとともに、次工程の均熱工程において鋼中水素量を十分に低減することが困難となる。よって、還元雰囲気の水素濃度は８体積％以上３０体積％以下とする。還元雰囲気の水素濃度は、好ましくは２０体積％以下、より好ましくは１８体積％以下とする。また、還元雰囲気の水素濃度は、好ましくは１２体積％以上とする。
還元雰囲気の水素濃度が高くなるほど酸化鉄の還元が速くなる。しかし、水素濃度が高いほど、鋼中に固溶する水素量が増加し、耐水素脆性の劣化を招く。還元雰囲気水素濃度が８体積％以下では、酸化鉄の還元速度が不十分となる。一方で、還元雰囲気の水素濃度が３０体積％超では、還元速度が飽和するとともに、次工程の均熱工程において鋼中水素量を十分に低減することが困難となる。よって、還元雰囲気の水素濃度は８体積％以上３０体積％以下とする。還元雰囲気の水素濃度は、好ましくは２０体積％以下、より好ましくは１８体積％以下とする。また、還元雰囲気の水素濃度は、好ましくは１２体積％以上とする。
保持時間：２０ｓ以上
還元雰囲気下における保持時間は、長くなるほど酸化鉄の還元を完了させる上で有利である。還元雰囲気下における保持時間が２０ｓ未満では、酸化鉄の還元が完了しない場合がある。このため、還元雰囲気下における保持時間は、２０ｓ以上とする。還元雰囲気下における保持時間は、好ましくは２５ｓ以上とする。還元雰囲気下における保持時間の上限は特に限定されない。生産性の観点から、還元雰囲気下における保持時間は、１５０ｓ以下とすることが好ましい。
還元雰囲気下における保持時間は、長くなるほど酸化鉄の還元を完了させる上で有利である。還元雰囲気下における保持時間が２０ｓ未満では、酸化鉄の還元が完了しない場合がある。このため、還元雰囲気下における保持時間は、２０ｓ以上とする。還元雰囲気下における保持時間は、好ましくは２５ｓ以上とする。還元雰囲気下における保持時間の上限は特に限定されない。生産性の観点から、還元雰囲気下における保持時間は、１５０ｓ以下とすることが好ましい。
［均熱工程］
均熱工程では、高水素雰囲気中で酸化鉄還元を行う還元工程において鋼板内部に固溶した水素の低減を図る。
均熱工程では、高水素雰囲気中で酸化鉄還元を行う還元工程において鋼板内部に固溶した水素の低減を図る。
水素濃度：０．２体積％以上８体積％以下
本工程では鋼板の還元が完了しているため、還元工程よりも低い水素濃度の均熱雰囲気で保持し、鋼板内部に固溶した水素を低減することができる。この効果を得るためには、水素濃度は８体積％以下とすることが必要である。また、水素濃度は５体積％以下とすることが好ましい。一方、水素濃度０．２体積％未満は炉内の均一制御が困難であり、かつ還元鉄が再酸化するおそれがある。従って、均熱雰囲気の水素濃度は０．２体積％以上とするのが好ましく、０．５％以上とするのがより好ましい。
本工程では鋼板の還元が完了しているため、還元工程よりも低い水素濃度の均熱雰囲気で保持し、鋼板内部に固溶した水素を低減することができる。この効果を得るためには、水素濃度は８体積％以下とすることが必要である。また、水素濃度は５体積％以下とすることが好ましい。一方、水素濃度０．２体積％未満は炉内の均一制御が困難であり、かつ還元鉄が再酸化するおそれがある。従って、均熱雰囲気の水素濃度は０．２体積％以上とするのが好ましく、０．５％以上とするのがより好ましい。
鋼板温度：７５０℃以上
均熱工程における鋼板温度が７５０℃未満では、鋼板表面の還元鉄層が再酸化されるおそれがある。また、鋼板組織の再結晶が不十分となったり、フェライトの体積率が過剰となって必要な材質が得られない場合がある。加熱工程における鋼板温度は、好ましくは７８０℃以上とする。均熱工程における鋼板温度の上限は特に限定されないが、生産設備上の観点から、９５０℃以下とすることが好ましい。均熱工程における鋼板温度は、より好ましくは９００℃以下とする。
均熱工程における鋼板温度が７５０℃未満では、鋼板表面の還元鉄層が再酸化されるおそれがある。また、鋼板組織の再結晶が不十分となったり、フェライトの体積率が過剰となって必要な材質が得られない場合がある。加熱工程における鋼板温度は、好ましくは７８０℃以上とする。均熱工程における鋼板温度の上限は特に限定されないが、生産設備上の観点から、９５０℃以下とすることが好ましい。均熱工程における鋼板温度は、より好ましくは９００℃以下とする。
保持時間：２０ｓ以上３００ｓ以下
均熱工程における保持時間が２０ｓ未満の場合、鋼中水素を十分低減できない場合がある。一方、保持時間３００ｓ超では、鋼板最表面におけるＳｉ、Ｍｎ酸化物が多量に形成し、めっき性の劣化を招く場合がある。よって、保持時間は２０ｓ以上３００ｓ以下とする。保持時間は、好ましくは５０ｓ以上とする。また、保持時間は、好ましくは２００ｓ以下とする。
均熱工程における保持時間が２０ｓ未満の場合、鋼中水素を十分低減できない場合がある。一方、保持時間３００ｓ超では、鋼板最表面におけるＳｉ、Ｍｎ酸化物が多量に形成し、めっき性の劣化を招く場合がある。よって、保持時間は２０ｓ以上３００ｓ以下とする。保持時間は、好ましくは５０ｓ以上とする。また、保持時間は、好ましくは２００ｓ以下とする。
還元工程及び均熱工程の露点
還元工程及び均熱工程における雰囲気の露点は特に限定されないが、工業的な扱いやすさの観点から－５０℃以上とすることが好ましく、また＋２０℃以下とすることが好ましい。露点を－５０℃以上とすることで、雰囲気を維持するための設備的なコストをより低減することができる。露点を＋２０℃以下とすることで、炉内の露点制御がより容易となるとともに、炉体への悪影響を好適に避けることができる。
還元工程及び均熱工程における雰囲気の露点は特に限定されないが、工業的な扱いやすさの観点から－５０℃以上とすることが好ましく、また＋２０℃以下とすることが好ましい。露点を－５０℃以上とすることで、雰囲気を維持するための設備的なコストをより低減することができる。露点を＋２０℃以下とすることで、炉内の露点制御がより容易となるとともに、炉体への悪影響を好適に避けることができる。
また、鋼板の成分組成に含有されるＳｉとＭｎとの質量％比である［Ｓｉ］／［Ｍｎ］の値に応じて還元工程及び均熱工程の雰囲気露点を適切に範囲とすることで、表面外観や耐水素脆性をより向上することができる。なお、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］は、それぞれ成分組成におけるＳｉ、Ｍｎの含有量（質量％）を示す。以下では、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］が０．２３以上の場合と、０．２３未満の場合とに分けて、それぞれ好ましい雰囲気露点について説明する。
・［Ｓｉ］／［Ｍｎ］≧０．２３以上
・均熱工程における雰囲気露点－２０℃以上＋２０℃以下
［Ｓｉ］／［Ｍｎ］が０．２３以上の場合、鋼板表層において形成される酸化物はＳｉ－Ｍｎ複合酸化物が主体となる。この場合、均熱工程の雰囲気露点を上記の範囲とすることで、酸化鉄の還元完了後の鋼板表層内部におけるＳｉ－Ｍｎ複合酸化物形成が促進され、鋼板最表面における酸化物形成を抑制することができる。これにより、めっき濡れ性が更に改善され、より優れた表面外観を得ることができる。また、後述する冷却―再加熱工程における鋼中水素低減を促進する効果も付随して得られる。これらの効果を得るためには、均熱工程における露点を－２０℃以上とすることが好ましく、－１５℃以上とすることがより好ましい。
・均熱工程における雰囲気露点－２０℃以上＋２０℃以下
［Ｓｉ］／［Ｍｎ］が０．２３以上の場合、鋼板表層において形成される酸化物はＳｉ－Ｍｎ複合酸化物が主体となる。この場合、均熱工程の雰囲気露点を上記の範囲とすることで、酸化鉄の還元完了後の鋼板表層内部におけるＳｉ－Ｍｎ複合酸化物形成が促進され、鋼板最表面における酸化物形成を抑制することができる。これにより、めっき濡れ性が更に改善され、より優れた表面外観を得ることができる。また、後述する冷却―再加熱工程における鋼中水素低減を促進する効果も付随して得られる。これらの効果を得るためには、均熱工程における露点を－２０℃以上とすることが好ましく、－１５℃以上とすることがより好ましい。
・［Ｓｉ］／［Ｍｎ］＜０．２３
・還元工程における雰囲気露点－２０℃未満
・均熱工程における雰囲気露点－２０℃未満
［Ｓｉ］／［Ｍｎ］が０．２３未満の場合、鋼中のＳｉ量に対してＭｎ量がより多いため、鋼板表層において形成される酸化物はＭｎ単独酸化物が主体となる。この場合、還元雰囲気及び均熱工程の雰囲気露点を上記の範囲とすることで、酸化鉄の還元完了後の鋼板最表面におけるＭｎ単独酸化物の形成が抑制することができる。これにより、めっき濡れ性が更に改善され、より優れた表面外観を得ることができる。この効果を得るために、還元工程の露点は－２０℃未満とすることが好ましく、－２５℃未満とすることがより好ましい。また、均熱工程の露点は－２０℃未満とするのが好ましく、－２５℃未満とするのがより好ましい。
・還元工程における雰囲気露点－２０℃未満
・均熱工程における雰囲気露点－２０℃未満
［Ｓｉ］／［Ｍｎ］が０．２３未満の場合、鋼中のＳｉ量に対してＭｎ量がより多いため、鋼板表層において形成される酸化物はＭｎ単独酸化物が主体となる。この場合、還元雰囲気及び均熱工程の雰囲気露点を上記の範囲とすることで、酸化鉄の還元完了後の鋼板最表面におけるＭｎ単独酸化物の形成が抑制することができる。これにより、めっき濡れ性が更に改善され、より優れた表面外観を得ることができる。この効果を得るために、還元工程の露点は－２０℃未満とすることが好ましく、－２５℃未満とすることがより好ましい。また、均熱工程の露点は－２０℃未満とするのが好ましく、－２５℃未満とするのがより好ましい。
上述したように、還元工程及び均熱工程において、用いられる雰囲気の水素濃度は互いに異なる。また、還元工程及び均熱工程において、用いられる露点も異なり得る。還元工程及び均熱工程において、雰囲気の水素濃度及び露点を異ならせる方法は特に限定されない。例えば、両工程を行う炉を分割し、シールロールを介して接続された炉を使用し、目的の水素濃度及び露点に制御されたガスを分割されたそれぞれの炉内へ別々に投入する方法がある。また、ガス中の露点の制御方法も特に制限されるものではないが、例えば、Ｎ２ガス又はＨ２ガスの少なくとも一方を炉内投入前にバブリング等によって加湿する方法などがある。
上述した還元工程及び均熱工程は、一例においては、ＣＧＬの均熱帯を前段、後段に分割し、シールロールを介して接続した炉を用いて行われる。すなわち、本開示に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に好適に適用し得るＣＧＬの一例として、加熱帯、均熱帯、および冷却帯がこの順に配置された連続焼鈍炉と、該冷却帯の後に設けられた溶融亜鉛めっき設備とを有し、前記均熱帯は前段均熱帯及び後段均熱帯を有し、該前段均熱帯及び後段均熱帯がシールロールを介して接続されている、連続溶融亜鉛めっき装置が挙げられる。このように、前段均熱帯及び後段均熱帯がシールロールを介して接続されている均熱帯を有するＣＧＬによれば、前段均熱帯及び後段均熱帯の間で雰囲気の移動が遮断されるため、還元工程及び均熱工程の雰囲気の水素濃度及び露点を互いに独立して制御することが可能である。そのため、本開示に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法のように、還元工程及び均熱工程の雰囲気の水素濃度及び露点を互いに独立して制御する方法に好適に適用し得る。
なお、炉内の雰囲気中の水素濃度及び露点のモニタリング方法も特に限定されない。例えば、炉内ガスを外部まで誘導可能な雰囲気測定口をそれぞれの炉の必要な位置に設けておき、水素濃度計及び露点計に接続することで測定可能である。また、例えば、上記の通り還元工程と均熱工程を分割された炉でそれぞれ実施する場合、各炉内の上部・中部・下部の３か所に独立した雰囲気測定口を設けておけば、露点及び水素濃度について炉内高さ方向の分布状態を知ることができる。図１に、分割型焼鈍炉における雰囲気露点計測位置の一例を示す。一例においては、ＣＧＬの均熱帯の一例を模式的に示している。図１に示すように、前段均熱帯１と後段均熱帯２とを雰囲気シール帯３を介して接続した分割型焼鈍炉に鋼帯６を供給し、上述した還元工程及び均熱工程を行う。この際、露点測定位置６は、各炉内の上部・中部・下部の３か所に独立して設けることができる。これと上記の制御方法とを合わせることで連続的に炉内雰囲気組成を管理することができる。
［冷却工程］
次いで、均熱工程後の鋼板を、冷却する。冷却条件は特に限定されないが、好ましくは、均熱工程後の鋼板を、水素濃度０.５体積％以上３０体積％以下、露点０℃以下の冷却雰囲気において、６００℃以上９５０℃以下から、平均冷却速度１０℃/ｓ以上で３００℃以上５００℃以下まで冷却する。一例において、冷却工程は、ＣＧＬの冷却帯において行われる。
次いで、均熱工程後の鋼板を、冷却する。冷却条件は特に限定されないが、好ましくは、均熱工程後の鋼板を、水素濃度０.５体積％以上３０体積％以下、露点０℃以下の冷却雰囲気において、６００℃以上９５０℃以下から、平均冷却速度１０℃/ｓ以上で３００℃以上５００℃以下まで冷却する。一例において、冷却工程は、ＣＧＬの冷却帯において行われる。
均熱工程後に水素濃度０．５体積％以上、露点０℃以下の冷却雰囲気にて冷却することで、冷却中に鋼板表面が再酸化することを好適に防ぐことができる。冷却雰囲気の水素濃度を３０体積％以下とすることで、冷却中に鋼中水素量が増加することをより好適に防ぐことができる。冷却雰囲気の水素濃度は、より好ましくは５体積％以上とする。また、冷却雰囲気の水素濃度は、より好ましくは２０体積％以下とする。冷却雰囲気の露点は、より好ましくは、－３０℃以下とする。
また、冷却時に鋼中水素量が増加することをより好適に防ぐため、６００℃以上９５０℃以下の鋼板温度から、平均冷却速度１０℃/ｓ以上で冷却を行うことが好ましい。冷却開始温度は、７００℃以上とすることがより好ましい。また、平均冷却速度は１５℃/ｓ以上とすることがより好ましい。後続のめっき工程における鋼板温度をめっき浴温同等まで冷却するために、冷却停止温度は５００℃以下とすることが好ましい。また、冷却停止温度を３００℃以上とすることで、マルテンサイト変態が過度に生じることを防ぎ、鋼板の強度をより向上することができる。従って、上記平均冷却速度で、３００℃以上５００℃以下まで冷却することが好ましい。
［めっき工程］
次いで、冷却工程後の鋼板を、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛鋼板を得る。一例においては、めっき工程は、ＣＧＬの溶融亜鉛めっき設備を用いて行われる。
次いで、冷却工程後の鋼板を、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛鋼板を得る。一例においては、めっき工程は、ＣＧＬの溶融亜鉛めっき設備を用いて行われる。
溶融亜鉛めっき浴への浸漬条件は特に限定されず、一般的な方法で行えばよい。溶融亜鉛めっき浴は、Ａｌ、Ｚｎ及び不可避的不純物からなり、その組成は特に規定しないが、一例においては浴中Ａｌ濃度が０．０５質量％以上であり得、また０．１９０質量％以下であり得る。浴中Ａｌ濃度が０．０５質量％以上であれば、ボトムドロスの発生をより好適に防ぐことができる。また、浴中Ａｌ濃度が０．１９０質量％以下であれば、トップドロスの発生をより好適に防ぐことができる。コスト面からも、浴中Ａｌ濃度を０．１９０質量％以下とすることが好ましい。めっき浴温も特に規定しないが、４４０℃以上であり得、５００℃以下であり得る。
片面あたりのめっき付着量は特に限定されないが、一例においては、２５ｇ/ｍ２以上とし、また８０ｇ/ｍ２以下とする。片面あたりのめっき付着量が２５ｇ/ｍ２以上であれば、耐食性が特に良好であるともに、めっき付着量の制御が特に容易である。また、片面あたりのめっき付着量が８０ｇ/ｍ２以下であれば、めっき密着性が特に良好である。めっき付着量の調整方法は特に限定されないが、ガスワイピングを使用し、ガス圧、及びワイピングノズル－鋼板間の距離により調整することができる。
［合金化工程］
溶融亜鉛めっき鋼板に対し、合金化処理を施して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得る。合金化処理前のη相を主とする溶融亜鉛めっき層中における水素拡散速度は鋼中に比べ著しく遅く、後続する冷却－再加熱工程において鋼中の水素が放出されることを妨げる。溶融亜鉛めっき層を合金化溶融亜鉛めっき層とすれば、合金化溶融亜鉛めっき層中における水素拡散速度は溶融亜鉛めっき層と比べてはるかに速いため、鋼中水素の放出が促進される。よって、後続の冷却－再加熱保持工程において鋼中水素を大幅に低減するために、冷却－再加熱保持工程に先立って合金化工程を行うことが重要である。
溶融亜鉛めっき鋼板に対し、合金化処理を施して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得る。合金化処理前のη相を主とする溶融亜鉛めっき層中における水素拡散速度は鋼中に比べ著しく遅く、後続する冷却－再加熱工程において鋼中の水素が放出されることを妨げる。溶融亜鉛めっき層を合金化溶融亜鉛めっき層とすれば、合金化溶融亜鉛めっき層中における水素拡散速度は溶融亜鉛めっき層と比べてはるかに速いため、鋼中水素の放出が促進される。よって、後続の冷却－再加熱保持工程において鋼中水素を大幅に低減するために、冷却－再加熱保持工程に先立って合金化工程を行うことが重要である。
合金化処理の条件は特に制限されない。例えば、合金化処理は、鋼板温度を４４０℃以上の温度に保持して行い得る。また、合金化処理は、鋼板温度を６００℃以下の温度に保持して行い得る。合金化処理は、溶融亜鉛めっき鋼板を、上記温度にて５ｓ以上６０ｓ以下保持して行い得る。
合金化後の合金化溶融亜鉛めっき層は、７質量％以上の合金化度（溶融亜鉛めっき層中のＦｅ含有量）とすることが好ましい。また、合金化後の合金化溶融亜鉛めっき層は、１５質量％以下の合金化度とすることが好ましい。合金化溶融亜鉛めっき層の合金化度を７質量％以上とすることで、合金化溶融亜鉛めっき層中にη相が残存することを防ぎ、再加熱－保持工程においてより好適に鋼中水素を低減することができる。また、合金化溶融亜鉛めっき層の合金化度を１５質量％以下とすることで、合金化溶融亜鉛めっき層と母材鋼板との界面にΓ相が生成することをより好適に防ぎ、より好適なめっき密着性を得ることができる。
［冷却－再加熱保持工程］
次いで、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、Ｍｓ点以下の冷却停止温度まで冷却後、該冷却停止温度以上かつ１００℃以上４５０℃以下の温度で、３０ｓ以上保持する、冷却―再加熱工程を行う。優れた耐水素脆性を得るためには、合金化工程後の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、Ｍｓ点以下まで冷却した後、再加熱して、さらなる鋼中水素低減を図る必要がある。
次いで、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、Ｍｓ点以下の冷却停止温度まで冷却後、該冷却停止温度以上かつ１００℃以上４５０℃以下の温度で、３０ｓ以上保持する、冷却―再加熱工程を行う。優れた耐水素脆性を得るためには、合金化工程後の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、Ｍｓ点以下まで冷却した後、再加熱して、さらなる鋼中水素低減を図る必要がある。
冷却停止温度：Ｍｓ点以下
オーステナイトはフェライトに比べ多量の水素を固溶する一方で、水素の拡散速度はＦＣＣ構造のオーステナイト中に比べ、ＢＣＣ構造のフェライト及びＢＣＴ構造のマルテンサイト中の方が大きい。従って、より多くの固溶水素を含むオーステナイトをマルテンサイトに変態させてから再加熱を行うことで、より効率的に鋼中水素低減を図ることができる。よって、冷却―再加熱工程における冷却停止温度はマルテンサイト変態が始まるＭｓ点以下とする。また、Ｍｓ点に対する過冷度が大きいほどマルテンサイト変態が促進され、未変態オーステナイトがより少ない状態で再加熱を行うことができ、鋼中水素低減に有利となる。従って、冷却―再加熱工程における冷却停止温度は（Ｍｓ点－５０℃）以下がより好ましく、（Ｍｓ点－１００℃以下）がさらに好ましい。冷却停止温度の下限は特に限定されないが、冷却停止温度２０℃未満では、冷却帯に高い抜熱能力が求められるためコストアップに繋がるという理由から、２０℃以上とすることが好ましい。
オーステナイトはフェライトに比べ多量の水素を固溶する一方で、水素の拡散速度はＦＣＣ構造のオーステナイト中に比べ、ＢＣＣ構造のフェライト及びＢＣＴ構造のマルテンサイト中の方が大きい。従って、より多くの固溶水素を含むオーステナイトをマルテンサイトに変態させてから再加熱を行うことで、より効率的に鋼中水素低減を図ることができる。よって、冷却―再加熱工程における冷却停止温度はマルテンサイト変態が始まるＭｓ点以下とする。また、Ｍｓ点に対する過冷度が大きいほどマルテンサイト変態が促進され、未変態オーステナイトがより少ない状態で再加熱を行うことができ、鋼中水素低減に有利となる。従って、冷却―再加熱工程における冷却停止温度は（Ｍｓ点－５０℃）以下がより好ましく、（Ｍｓ点－１００℃以下）がさらに好ましい。冷却停止温度の下限は特に限定されないが、冷却停止温度２０℃未満では、冷却帯に高い抜熱能力が求められるためコストアップに繋がるという理由から、２０℃以上とすることが好ましい。
再加熱時の雰囲気水素濃度：０．２体積％以下
再加熱保持中に鋼中拡散性水素の系外への放出を促進するためには雰囲気水素濃度を低くすることが有利である。好ましくは０．２体積％以下であり、より好ましくは０．１体積％以下である。水素濃度の下限は特に限定されないが、水素ガスは大気中にも不可避的に含まれるものであることから、例えば、０．００００１体積％以上であり得る。
再加熱保持中に鋼中拡散性水素の系外への放出を促進するためには雰囲気水素濃度を低くすることが有利である。好ましくは０．２体積％以下であり、より好ましくは０．１体積％以下である。水素濃度の下限は特に限定されないが、水素ガスは大気中にも不可避的に含まれるものであることから、例えば、０．００００１体積％以上であり得る。
再加熱温度：冷却停止温度以上かつ１００℃以上４５０℃以下
冷却停止後、鋼中水素の放出を促進するために冷却停止温度以上の再加熱温度に再加熱を行う。鋼中水素低減効果を十分に得るためには、再加熱温度を１００℃以上とする必要である。一方、再加熱温度が４５０℃超になるとめっき性の劣化を招くおそれがある。よって、再加熱温度は、１００℃以上４５０℃以下とする。再加熱温度は、好ましくは、２００℃以上とする。再加熱温度は、好ましくは、４００℃以下とする。
冷却停止後、鋼中水素の放出を促進するために冷却停止温度以上の再加熱温度に再加熱を行う。鋼中水素低減効果を十分に得るためには、再加熱温度を１００℃以上とする必要である。一方、再加熱温度が４５０℃超になるとめっき性の劣化を招くおそれがある。よって、再加熱温度は、１００℃以上４５０℃以下とする。再加熱温度は、好ましくは、２００℃以上とする。再加熱温度は、好ましくは、４００℃以下とする。
保持時間：３０ｓ以上
再加熱温度における保持時間が３０ｓ未満では鋼中水素低減効果が不十分となる。よって、再加熱温度における保持時間は３０ｓ以上とする。加熱温度における保持時間は、好ましくは５０ｓ以上とする。再加熱温度における保持時間の上限は特に限定されないが、生産性の観点から、再加熱温度における保持時間は３００ｓ以下とすることが好ましい。
再加熱温度における保持時間が３０ｓ未満では鋼中水素低減効果が不十分となる。よって、再加熱温度における保持時間は３０ｓ以上とする。加熱温度における保持時間は、好ましくは５０ｓ以上とする。再加熱温度における保持時間の上限は特に限定されないが、生産性の観点から、再加熱温度における保持時間は３００ｓ以下とすることが好ましい。
なお、上記した条件以外の製造条件は、常法によることができる。
上記製造方法によれば、引張強さが好ましくは３４０ＭＰａ以上の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することができる。合金化溶融亜鉛めっき鋼板の引張強さは、より好ましくは５００ＭＰａ以上、さらに好ましくは９８０ＭＰａ以上である。ここで、引張強さ（ＴＳ）の測定は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠して、以下の通り行なう。合金化溶融亜鉛めっき鋼板より、長手方向が鋼板の圧延方向に対して直角となるようにＪＩＳ５号試験片を採取する。該試験片を用いて、クロスヘッド変位速度Ｖｃが１．６７×１０－１ｍｍ／ｓの条件で引張試験を行い、ＴＳを測定する。
上記製造方法によれば、拡散性水素量が低減された、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することができる。本製造方法によって製造される合金化溶融亜鉛めっき鋼板中の拡散性水素量は、好ましくは０．３０ｗｔ．ｐｐｍ以下、より好ましくは０．２０ｗｔ．ｐｐｍ以下である。なお、合金化溶融亜鉛めっき鋼板中の拡散性水素量の上限は特に限定されないが、例えば０．０１ｗｔ．ｐｐｍ以上であり得る。
ここで、拡散性水素量は、以下の通り測定する。合金化溶融亜鉛めっき鋼板から５×３０ｍｍの試験片を切り出し、ルータ（精密グラインダ）を用いて試験片表面の合金化溶融亜鉛めっき層を除去する。直ちに、昇温脱離分析装置を用いて、分析開始温度２５°Ｃ、分析終了温度３００°Ｃ、昇温速度２００°Ｃ／ｈｒにおいて水素分析を行い、各温度における放出水素量を測定する。このうち、分析開始温度から２１０℃の範囲における放出水素量の累積値を鋼中拡散性水素量として求める。
表１に示す成分組成を有する板厚１．４ｍｍの冷間圧延鋼板を用い、表２－１及び表２－２に示す各条件で合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造し、以下の評価を行った。評価結果を表２－１及び表２－２に示す。設備としては、前段均熱帯及び後段均熱帯がシールロールにより接続されているＣＧＬを用いた。表２－１及び表２－２に記載のない各種製造条件は以下の通りとした。
・めっき浴組成：０．１３ｗｔ.％Ａｌ添加Ｚｎ浴
・めっき浴温：４６０℃
・めっき付着量範囲：４０～６０ｇｍ－２
・合金化度範囲：８．０～１４．０質量％
・再加熱保持中の水素濃度：０．１体積％
・めっき浴組成：０．１３ｗｔ.％Ａｌ添加Ｚｎ浴
・めっき浴温：４６０℃
・めっき付着量範囲：４０～６０ｇｍ－２
・合金化度範囲：８．０～１４．０質量％
・再加熱保持中の水素濃度：０．１体積％
引張強さ（ＴＳ）を、上述した方法により測定した。
めっき性
以下に示す方法により、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき外観を評価した。
以下に示す方法により、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき外観を評価した。
＜外観＞
合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき表面を目視観察し、下記基準によって評価し、ランク付けした。ランクが１及び２のものを本発明の好適範囲とした。
外観 ランク
不めっき及び外観ムラなし： １
不めっきはないが外観ムラあり： ２
不めっきあり： ３
合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき表面を目視観察し、下記基準によって評価し、ランク付けした。ランクが１及び２のものを本発明の好適範囲とした。
外観 ランク
不めっき及び外観ムラなし： １
不めっきはないが外観ムラあり： ２
不めっきあり： ３
＜鋼板中の拡散性水素量＞
上述した方法に従って鋼中拡散性水素量を求め、以下の基準で評価した。ランクが１及び２のものを本発明の好適範囲とした。
鋼中拡散性水素量（ｗｔ．ｐｐｍ） ランク
０．２０以下： １
０．２０超０．３０以下： ２
０．３０超： ３
上述した方法に従って鋼中拡散性水素量を求め、以下の基準で評価した。ランクが１及び２のものを本発明の好適範囲とした。
鋼中拡散性水素量（ｗｔ．ｐｐｍ） ランク
０．２０以下： １
０．２０超０．３０以下： ２
０．３０超： ３
＜耐水素脆性＞
耐水素脆性の評価として、抵抗スポット溶接部における割れ発生を評価した。合金化溶融亜鉛めっき鋼板から３０×１００ｍｍの試験片を切り出した。該試験片の両端に板厚２ｍｍのスペーサを挟み、スペーサ間の中央をスポット溶接にて接合して溶接試験片を作製した。この際、スポット溶接にはインバータ直流抵抗スポット溶接機を用い、電極はクロム銅製の先端径６ｍｍのドーム型を用いた。加圧力は３８０ｋｇｆ、通電時間は１６サイクル／５０Ｈｚ、保持時間は５サイクル／５０Ｈｚとした。溶接電流値は、それぞれの鋼板の引張強さに応じたナゲット径を形成する条件とした。引張強さが１２５０ＭＰa未満
では３．８ｍｍ、引張強さが１２５０ＭＰａ以上では４．８ｍｍのナゲット径とした。両端のスペーサ間隔は４０ｍｍとし、鋼板とスペーサとは、予め溶接により固縛した。溶接後２４時間放置したのち、スペーサ部を切り落とした。溶接ナゲットの断面観察を行い以下の基準で評価した。ランクが１及び２のものを本発明の好適範囲とした。
亀裂観察結果 ランク
亀裂発生なし： １（耐水素脆性に特に優れる）
１００μｍ以下の微小亀裂のみ発生： ２（耐水素脆性に優れる）
１００μｍ超の亀裂あり： ３（耐水素脆性に劣る）
耐水素脆性の評価として、抵抗スポット溶接部における割れ発生を評価した。合金化溶融亜鉛めっき鋼板から３０×１００ｍｍの試験片を切り出した。該試験片の両端に板厚２ｍｍのスペーサを挟み、スペーサ間の中央をスポット溶接にて接合して溶接試験片を作製した。この際、スポット溶接にはインバータ直流抵抗スポット溶接機を用い、電極はクロム銅製の先端径６ｍｍのドーム型を用いた。加圧力は３８０ｋｇｆ、通電時間は１６サイクル／５０Ｈｚ、保持時間は５サイクル／５０Ｈｚとした。溶接電流値は、それぞれの鋼板の引張強さに応じたナゲット径を形成する条件とした。引張強さが１２５０ＭＰa未満
では３．８ｍｍ、引張強さが１２５０ＭＰａ以上では４．８ｍｍのナゲット径とした。両端のスペーサ間隔は４０ｍｍとし、鋼板とスペーサとは、予め溶接により固縛した。溶接後２４時間放置したのち、スペーサ部を切り落とした。溶接ナゲットの断面観察を行い以下の基準で評価した。ランクが１及び２のものを本発明の好適範囲とした。
亀裂観察結果 ランク
亀裂発生なし： １（耐水素脆性に特に優れる）
１００μｍ以下の微小亀裂のみ発生： ２（耐水素脆性に優れる）
１００μｍ超の亀裂あり： ３（耐水素脆性に劣る）
表２－１及び表２－２に示す合金化溶融亜鉛めっき鋼板のうち、本発明例は比較例よりもめっき性に優れ、かつ鋼中拡散性水素量が十分低減されて耐水素脆性に優れていることが分かる。
１ 前段均熱帯
２ 後段均熱帯
３ 雰囲気シール帯
４ ロール
５ 鋼帯
６ 露点測定位置
２ 後段均熱帯
３ 雰囲気シール帯
４ ロール
５ 鋼帯
６ 露点測定位置
Claims (9)
- 質量％で、Ｓｉ：０．１０％以上２．００％以下、Ｍｎ：１．０％以上５．０％以下を含有する成分組成を有する鋼板を、
Ｏ２：１０００体積ｐｐｍ以上３００００体積ｐｐｍ以下含む酸化雰囲気中にて６００℃以上まで加熱する、酸化工程と、
前記酸化工程後の鋼板を、７００℃以上において、水素濃度８体積％超３０体積％以下の還元雰囲気にて２０ｓ以上保持する、還元工程と、
前記還元工程後の鋼板を、７５０℃以上において、水素濃度０．２体積％以上８体積％以下の均熱雰囲気にて２０ｓ以上３００ｓ以下保持する、均熱工程と、
前記均熱工程後の鋼板を、冷却する、冷却工程と、
前記冷却後の鋼板を、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛鋼板を得る、めっき工程と、
前記溶融亜鉛めっき鋼板に対し、合金化処理を施して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得る、合金化工程と、
前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、Ｍｓ点以下の冷却停止温度まで冷却後、水素濃度０．２体積％以下の再加熱雰囲気にて該冷却停止温度以上かつ１００℃以上４５０℃以下にて、３０ｓ以上保持する、冷却―再加熱工程と、
を有する、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記成分組成は、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］が０．２３以上を満たし、
前記均熱工程における雰囲気が露点－２０℃以上＋２０℃以下である、
請求項１に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ここで、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］は、それぞれ前記成分組成におけるＳｉ、Ｍｎの含有量（質量％）を示す。 - 前記成分組成は、［Ｓｉ］／［Ｍｎ］が０．２３未満を満たし、
前記還元工程における雰囲気が露点－２０℃未満であり、
前記均熱工程における雰囲気が露点－２０℃未満である、
請求項１に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ここで、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］は、それぞれ前記成分組成におけるＳｉ、Ｍｎの含有量（質量％）を示す。 - 前記均熱工程における均熱雰囲気が水素濃度０．２体積％以上５体積％以下である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記冷却工程において、前記均熱工程後の鋼板を水素濃度０.５体積％以上３０体積％以下、露点０℃以下の雰囲気にて、６００℃以上９００℃以下から、平均冷却速度１０℃/ｓ以上にて３００℃以上５００℃以下まで冷却する、請求項１～４のいずれか１項に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
- 前記成分組成がさらに、質量％で、
Ｃ：０．０５％以上０．４０％以下、
Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ａｌ：０．００３％以上２．０００％以下及び
Ｎ：０．０１００％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、請求項１～５のいずれか１項に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記成分組成がさらに、質量％で、
Ｂ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０．２００％以下、
Ｎｂ：０．２００％以下、
Ｓｂ：０．２００％以下、
Ｓｎ：０．２００％以下、
Ｖ：０．１００％以下、
Ｃｕ：１．００％以下、
Ｃｒ：１．００％以下、
Ｎｉ：１．００％以下、
Ｍｏ：０．５０％以下、
Ｔａ：０．１００％以下、
Ｗ：０．５００％以下、
Ｚｒ：０．０２０％以下、
Ｃａ：０．０２００％以下、
Ｍｇ：０．０２００％以下、
Ｚｎ：０．０２０％以下、
Ｃｏ：０．０２０％以下、
Ｃｅ：０．０２００％以下、
Ｓｅ：０．０２００％以下、
Ｔｅ：０．０２００％以下、
Ｇｅ：０．０２００％以下、
Ａｓ：０．０２００％以下、
Ｓｒ：０．０２００％以下、
Ｃｓ：０．０２００％以下、
Ｈｆ：０．０２００％以下、
Ｐｂ：０．０２００％以下、
Ｂｉ：０．０２００％以下及び
ＲＥＭ：０．０２００％以下のうちから選ばれる少なくとも１種
を含有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記冷却―再加熱工程において、前記冷却停止温度が（Ｍｓ点－５０℃）以下である、請求項１～７のいずれか１項に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記冷却停止温度が（Ｍｓ点－１００℃）以下である、請求項８に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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| WO2015087549A1 (ja) | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 |
| WO2019106894A1 (ja) | 2017-11-29 | 2019-06-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 |
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