JP2011219845A - 耐食性に優れたプレス加工用Sn−Znめっき高強度鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.0005〜0.0050%、Si:0.3超〜1.0%、Mn:0.70〜2.0%、P:0.05%以下、Ti:0.010〜0.050%、Nb:0.010〜0.040%、B:0.0005〜0.0030%、S:0.010%以下、Al:0.01〜0.30%、N:0.0010〜0.01%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分の熱延鋼板の酸洗時に仕上圧延温度に対応する酸洗時間で酸洗し、Si表面濃度が0.3超〜1.5%以下とした後に、冷延、焼鈍、Sn−Znめっきを施すことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
耐二次加工脆性改善のため、B添加しMn−Pの添加バランスを最適化することにより高強度で耐二次加工脆性の優れた鋼板を提供するものもある(例えば、特許文献7参照)。また、耐二次加工脆性改善のため、B,Ti,Nbを添加する技術も開示されている(たとえば、特許文献8参照)。
C:0.0005〜0.0050%、
Si:0.3超〜1.0%、
Mn:0.70〜2.0%、
P:0.05%以下、
Ti:0.010〜0.050%、
Nb:0.010〜0.040%、
B:0.0005〜0.0030%、
S:0.010%以下、
Al:0.01〜0.30%、
N:0.0010〜0.01%
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成の高強度鋼板で、かつ、Si表層濃度が0.3%超〜1.5%、表面のSi含有酸化物の面積率が全表面に対して3%以下、かつ、Si含有酸化物1個の大きさが1μm以下である高強度鋼板に、面積率で97%以上のFeSn2合金層上に、1〜8.8%のZnと残部がSnおよび不可避的不純物からなり、その付着量が片面当り10〜150g/m2である溶融Sn−Znめっきを設けたことを特徴とするSn−Znめっき高強度鋼板。
その結果、熱延工程でのスケール生成に伴い、スケール/地鉄界面に濃化するSi酸化物を低減させることで、340MPa以上の引張り強度の高強度鋼板で、自動車分野、特に燃料タンク用途に適用可能なプレス成形性を有し、かつ、優れた耐二次加工脆性と拝み状溶接部の引張強度を有し、更に優れためっき性、耐食性を有することを実現できる高強度鋼板を見出し本発明に至った。
Cは、本発明において極めて重要な元素である。具体的には、Cは、NbおよびTiと結合して炭化物を形成し、高強度化を達成するために極めて有効な元素である。しかしながら、C含有量が0.0050%を超えると、Cの固定に必要なTiおよびNbを添加したとしても加工性が低下すると共に、シーム溶接およびレーザ溶接における拝み状シーム溶接部靭性が低下する。一方、本発明の鋼板においては、C含有量が低くても、他の強化方法で補うことができるが、C含有量が0.0005%未満の場合、強度確保が困難になると共に、製鋼時の脱炭コストが上昇する。よって、C含有量は0.0005〜0.0050%とする。また、極めて高い加工性および溶接部靭性が要求される場合には、C含有量を0.0030%以下とすることが好ましい。
Siは固溶強化元素として、高強度化するために有効な元素である。340MPa以上の引張強度と優れた耐二次加工脆性や拝み状シーム溶接部靭性を確保するためには0.3%超が必要である。一方で、Si含有量が過多になると、具体的には、Si含有量が1.0%を超えると、その他の条件は本発明の範囲内であったとしても溶融めっき性が損なわれる。よって、Si含有量の0.3超〜1.0%とする。
Mnは、Siと同様に固溶強化により鋼板強度を高める元素であり、耐二次加工脆性、溶接部靭性およびめっき性、耐食性の向上を目的とした本発明の鋼板を高強度化するために重要な元素の1つである。Mnには、組織を微細化して高強度化する機構と、固溶強化による高強度化機構とがあるが、Mn含有量が0.70%未満の場合、その添加効果が得られず、また他の元素で補完した場合は、耐二次加工脆性、溶接部靭性およびめっき性の全ての項目で目標を達成することができない。一方、Mnの含有量が2.0%を超えると、深絞り性の指標であるr値の面内異方性が大きくなり、プレス成形性が損なわれると共に、鋼板の表面にMn酸化物が生成し、めっき性が損なわれる。よって、Mn含有量は0.70〜2.0%とする。また、Mn含有量を1.0%以上とすることにより、熱延仕上げ温度を910℃以下にしても鋼板の組織を維持することができるのでMn含有量は1.0〜2.0%が好ましい。
Pは、添加しても加工性の劣化が少なく、固溶強化で高強度化に有効な元素である。しかしながら、Pは、粒界に偏析して耐二次加工脆性を劣化させると共に、溶接部に凝固偏析を生じ、拝み状シーム溶接部靭性を劣化させる元素でもある。また、Pは、めっき時までの熱履歴により、鋼板の表面に偏析し、めっき性も劣化させる。具体的には、P含有量が0.05%を超えると、これらの特性が低下する。よって、P含有量は0.05%以下に規制する。なお、P含有量の下限値は特に規定する必要はないが、P含有量を0.005%未満にすると、精錬コストが高くなるのでP含有量は0.005%以上とすることが好ましい。また、強度確保の観点からは0.02%以上が好ましい。
Tiは、CおよびNとの親和力が強く、凝固時または熱間圧延時に炭窒化物を形成し、鋼中に固溶しているCおよびNを低減して、加工性を高める効果がある。しかしながら、Ti含有量が0.010%未満では、この効果が得られない。一方、Ti含有量が0.050%を超えると、溶接継手の溶接部の強度および靭性、即ち、拝み状シーム溶接部靭性が劣化する。よって、Ti含有量は0.010〜0.050%とする。
Nbは、Tiと同様にCおよびNとの親和力が強く、凝固時または熱間圧延時に炭窒化物を形成し、鋼中に固溶しているCおよびNを低減して、加工性を高める効果がある。しかしながら、Nb含有量が0.010%未満の場合、この効果が得られない。一方、Nb含有量が0.040%を超えると、再結晶温度が高くなり、高温焼鈍が必要になると共に、溶接継手の溶接部の靭性が劣化する。よって、Nb含有量は0.010〜0.040%とする。
Bは、粒界に偏析することにより、粒界強度を高め、耐二次加工脆性を良好にする元素である。しかしながら、B含有量が0.0005%未満の場合、その効果が得られない。
Sは、鋼の精錬時に不可避的に混入する不純物であり、MnおよびTiと結合して析出物を形成し、加工性を劣化させるため、S含有量は0.010%以下に規制する。なお、S含有量を0.0001%未満に低減するには製造コストが高くなるため、S含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。
Alは、鋼の精錬時に脱酸材として使用される元素であるが、Al含有量が0.01%未満では脱酸効果が得られない。しかしながら、Al含有量が0.30%を超えると、拝み状シーム溶接部の靭性の低下や加工性の低下を招く。よって、Al含有量は0.01〜0.30%とする。
Nは、鋼の精錬時に不可避的に混入する元素である。また、Nは、Ti、AlおよびNbの窒化物を形成し、加工性には悪影響を及ぼさないが、溶接部靭性を劣化させる。このため、N含有量は0.01%以下に規制する必要がある。一方、N含有量を0.0010%未満に低減するには、製造コストが高くなる。よって、N含有量は0.0010〜0.01%とする。
更にめっき性を向上させるためには、めっきの前にFe−Niのプレめっきを施すことがSn−Znめっきの濡れ性と初晶Snを微細化させて耐食性を向上させるために有効である。この付着量は、めっきの濡れ性の点で0.2g/m2以上、Niの割合は、初晶Snを微細化の点から10〜70質量%が望ましい。そして、上述の方法により作製された鋼板は、更に、必要に応じて表面に電気めっきを施してもよい。
本実施例においては、下記表1に示す組成の鋼を溶製し、1000〜1300℃に加熱保持した後、表2の通り熱延仕上温度を840〜975℃、巻き取り温度が580〜750℃の条件で熱間圧延し、板厚が3.5mmの熱延板にした。次に、この熱延板を酸洗した後で冷間圧延して、厚さが1.0mmの冷延板にした。
更に、この冷延板に対して、760〜840℃で60秒間保持するサイクルの焼鈍を行い、焼鈍鋼板を得た。この鋼板を表2に示す酸洗液で表面を電解酸洗し、Fe−Niめっきを1g/m2施した後、フラックス法でSn−Znめっきを行った。Fe−Ni合金めっき浴はNiめっきのワット浴に対して、硫酸鉄を100g/L添加したものを使用した。フラックスはZnCl2―NH4Cl水溶液をロール塗布して使用し、めっき浴のZnの組成は表2のように実施した。浴温は280℃とし、めっき後ガスワイピングによりめっき付着量を表2のように調整した。更に、溶融めっき処理後の鋼板に、Cr3+主体の処理を施し、実施例および比較例の高強度鋼板とした。なお、下記表1に示す鋼組成における残部は、Feおよび不可避的不純物である。また、下記表1における下線は、本発明の範囲外であることを示す。
rave=(r0+2×r45+r90)/4 ・・・・(C)
耐二次加工脆性は、溶融めっき鋼板を直径95mmにブランキングした後、外径が50mmのポンチで円筒絞りを行い、図3に示すように、その絞りカップ4を、30°の円錐台5に載せ、種々の温度条件下で、高さ1m位置から重さ5kgの錘6を落下させて、カップに割れが発生しない最低の温度(耐二次加工脆性温度)を求めた。この耐二次加工脆性温度は、鋼板の板厚および試験方法により変化するが、冷延鋼板の板厚が1.0mmである本実施例においては、−50℃以下を合格とした。
2 スケール(Fe酸化物)
3 Si酸化物
4 絞りカップ
5 円錐台
6 錘
7 拝み状シーム溶接部
8a、8b 試験片(鋼板)
Claims (5)
- 質量%で、
C:0.0005〜0.0050%、
Si:0.3超〜1.0%、
Mn:0.70〜2.0%、
P:0.05%以下、
Ti:0.010〜0.050%、
Nb:0.010〜0.040%、
B:0.0005〜0.0030%、
S:0.010%以下、
Al:0.01〜0.30%、
N:0.0010〜0.01%
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成の高強度鋼板で、かつ、Si表層濃度が0.3%超〜1.5%、表面のSi含有酸化物の面積率が全表面に対して3%以下、かつ、Si含有酸化物1個の大きさが1μm以下である高強度鋼板に、面積率で97%以上のFeSn2合金層上に、1〜8.8%のZnと残部がSnおよび不可避的不純物からなり、その付着量が片面当り10〜150g/m2である溶融Sn−Znめっきを設けたことを特徴とするSn−Znめっき高強度鋼板。 - 請求項1に記載の成分組成の溶鋼を連続鋳造してスラブを得る工程と、該スラブを1000℃以上1300℃以下で加熱する工程と、仕上げ温度がAr3温度以上1000℃以下の条件で熱間圧延して熱延鋼板を得る工程と、該熱延鋼板の表面スケールを除去する酸洗工程と、該酸洗した鋼板を50%以上の冷延率で冷間圧延して所定の厚さの冷延鋼板とする工程と、該冷延鋼板を再結晶温度以上の温度で焼鈍する工程と、その後焼鈍鋼板表面に1〜8.8%のZnと残部がSnおよび不可避的不純物からな溶融Sn−Znめっきを施す工程とを有することを特徴とするSn−Znめっき高強度鋼板の製造方法。
- 前記熱延鋼板の表面スケールを除去する酸洗工程が、熱間圧延の仕上げ温度を[FT]℃としたときに、[FT]×0.6−500(sec.)以上の時間で酸洗を行なうことを特徴とする請求項2記載のSn−Znめっき高強度鋼板の製造方法。
- 前記請求項2または3に記載の焼鈍する工程に引き続き、焼鈍鋼板の表面スケールを除去する酸洗工程と、その後鋼板表面に1〜8.8%のZnと残部がSnおよび不可避的不純物からな溶融Sn−Znめっきを施す工程とを有することを特徴とするSn−Znめっき高強度鋼板の製造方法。
- 前記熱延鋼板の表面スケールを除去する酸洗工程または前記焼鈍鋼板の表面スケールを除去する酸洗工程が、20〜400g/lの硫酸水溶液中に硝酸塩、硫酸塩、フルオロケイ酸塩、フルオロホウ酸塩の1種または2種以上を混合した酸洗溶液で電解酸洗する工程であることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のSn−Znめっき高強度鋼板の製造方法。
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