JP5444626B2 - 鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
Si:2.1〜3.5%
Siは、Feに比べて酸素との結合自由エネルギーが小さく、大気中の熱処理で、酸素が鋼中に拡散するのを抑制し、Feを主体とするスケールの生成を抑制して、後述する初期錆びの発生防止に有利な所定量のAlを含有する酸化皮膜の形成を促進する。それには、Si量を2.1%以上、より好ましくは2.5%以上とする必要がある。一方、多量のSi添加は鋼の脆化を招き、熱間圧延あるいは冷間圧延時に割れが発生することから、Si量は3.5%以下、より好ましくは3.0%以下とする必要がある。
Mn量が0.4%を超えると、鋼板表面に生成する皮膜中にMnを含む酸化物が増加し、初期錆びが発生しやすくなる。そのため、Mn量は0.4%以下とする必要がある。
さらに、MnとSiは酸素との結合自由エネルギーが近いことから、Mn量をSi量に対して十分に少なくしないと、Mnを含む酸化物が生成してしまう。そのため、[Si]/[Mn]≧6とする必要がある。
Alは、酸素との結合エネルギーが非常に小さく、大気中の熱処理で、優先的に所定量のAlを含有する酸化皮膜を形成させることで初期錆び発生防止効果を大いに向上させることができる。このような効果を得るため、Al量は0.5%以上、より好ましくは1.0%以上とする必要がある。一方、多量のAl添加は鋼の脆化を招き、熱間圧延あるいは冷間圧延時に割れが発生することから、Al量は5.0%以下、より好ましくは2.0%以下とする必要がある。
C:0.002%、Si:3.0%、Mn:0.1%、P:0.01%、S:0.003%、Al:1.0%、[Si]/[Mn]:30の鋼板に、大気中において1000℃で90秒間あるいは300秒間の熱処理を施して酸化皮膜を形成し、下記の条件でGDSにより厚さ方向の各元素の発光強度プロファイルを測定し、検量線を用いて各元素濃度(質量%)の厚さ方向分布を決定し、酸化皮膜中のFe、Si、Alの合計量に対するFe、Si、Alの質量比の厚さ方向プロファイルを求めた。また、下記の塩水噴霧試験を実施して錆び発生時間を求め、初期錆び発生防止効果を評価した。さらに、下記の条件で薄膜X線分析を行い酸化皮膜を構成する酸化物を同定した。
塩水噴霧試験:JIS Z2371に準拠し、35℃に設定した試験槽で鋼板に5%食塩水を噴霧して、錆が発生し始めるまでの時間を測定した。なお、別途調査により、錆び発生時間が5時間以上であれば、初期錆び発生防止効果が十分であることを確認している。
図4に、GDSにより求めた酸化皮膜中のFe、Si、Alの合計量に対するFe、Si、Al の質量比の厚さ方向プロファイルを示す。図には、酸化皮膜の形成されていることを確認するためにOの分析結果も任意の単位(a.u.)で示してある。図の横軸のスパッタ時間は酸化皮膜の厚さ方向を示しており、スパッタ時間0秒が皮膜表面で、スパッタ時間とともに厚さ方向に分析を行っていることを示している。図の(a)には熱処理時間が90秒間の結果、(b)には熱処理時間が300秒間の結果を示したが、いずれの場合も、Oの検出されるスパッタ時間内で、すなわち酸化皮膜の厚みのある位置でAl質量比が最大を示し、その最大値は10%以上となっている。なお、薄膜X線分析の結果、熱処理時間が90秒間の場合はFeAl2O3の酸化物が、熱処理時間が300秒間の場合はAl2O3+Fe2O3の酸化物が確認された。
上記した初期錆びの発生防止に有利な所定量のAlを含有する酸化皮膜は、上記の化学組成を有する鋼板を、大気中において500℃超、好ましくは550℃以上で熱処理を施すことにより形成できる。一方、1100℃を超える高温で熱処理を行うと、Feの酸化物であるスケールが生成し、十分な初期錆び発生防止効果が得られなくなる。したがって、大気中での熱処理温度は1100℃以下とする。なお、熱処理温度における保持時間は、特に限定する必要はなく、1秒間以上であれば十分であり、例えば10分間以下程度とすればよい。このように、本発明の鋼板は、大気中で熱処理するだけでよいので、低コストで製造できる。
Claims (3)
- 質量%で、Si:2.1〜3.5%、Mn:0.4%以下、Al:0.5〜5.0%を含有し、[Si]/[Mn]≧6を満足する化学組成を有し、かつ表面に大気中において500℃超1100℃以下の温度範囲で熱処理を施すことにより得た最大Al質量比が10%以上である酸化皮膜を有することを特徴とする鋼板;ここで、[M]は元素Mの含有量(質量%)を表し、最大Al質量比は、グロー放電発光分析(GDS)により求めた酸化皮膜中のFe、Si、Alの合計量に対するAlの質量比の厚さ方向における最大値である。
- 請求項1に記載の化学組成を有する鋼板に、大気中において500℃超1100℃以下の温度範囲で熱処理を施すことを特徴とする鋼板の製造方法。
- 請求項1に記載の化学組成を有する鋼板を、板厚の5%以下のクリアランスで剪断加工後大気中において500℃超1100℃以下の温度範囲で熱処理を施す、または、大気中において500℃超1100℃以下の温度範囲で熱処理中に板厚の5%以下のクリアランスで剪断加工を施すことを特徴とする鋼板の製造方法。
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