JP6237657B2 - 亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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[1]質量%で、C:0.0005%以上0.0050%以下、Si:0.20%以下、Mn:0.40%以下、P:0.050%以下、S:0.030%以下、Al:0.010%以上0.080%以下、N:0.0050%以下、Ti:0.005%以上0.100%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
表面において、板面に平行な方向の{100}面X線強度がランダム強度比で0.8以下であり、未再結晶粒の占める面積率が0.10%以下である鋼板原板と、
該鋼板原板表面に形成された亜鉛めっき被膜と、を有する亜鉛めっき鋼板。
[2]前記成分組成として、更に、質量%で、Nb:0.001%以上0.010%以下を含有することを特徴とする前記[1]に記載の亜鉛めっき鋼板。
[3]前記成分組成として、更に、質量%で、B: 0.0002%以上0.0030%以下を含有することを特徴とする前記[1]または[2]に記載の亜鉛めっき鋼板。
[4]前記成分組成として、更に、質量%で、Sb:0.001%以上0.100%以下および/またはSn:0.001%以上0.100%以下を含有することを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の亜鉛めっき鋼板。
[5]前記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の成分組成からなるスラブを、加熱温度1000℃以上1300℃以下で加熱し、800℃以上1000℃以下の仕上げ温度で熱間圧延し、600℃以上800℃以下の温度で巻取り、酸洗、冷間圧延後、表面から深さ方向に200μmまでの相当転位密度ρが1.0×1015m−2以上である鋼板に対して700℃以上900℃以下の焼鈍を行い、前記鋼板表面に亜鉛めっき処理を行う亜鉛めっき鋼板の製造方法。ここで、前記相当転移密度ρは、14.4ε2/b2を示す(εは鋼板の不均一歪を表し、bは2.5×10−10mである。)。
[成分組成]
まず、本発明に係る亜鉛めっきが施される鋼板原板の成分組成について説明する。なお、以下において成分量の%表示は、特にことわらない限り質量%を意味する。
Cは、優れたプレス加工性、特に、優れた深絞り性を得るためには、できるだけ低減する必要があり、C含有量は0.0050%以下に規制する。また、C含有量は0.0030%以下にすることが好ましい。一方、C含有量が0.0005%未満では、結晶粒径が著しく粗大化して降伏強度が顕著に低下し、面内剛性が低下して腰折れなどの表面欠陥が発生しやすくなるため、0.0005%以上とする。
Siは、加工性を劣化させることなく固溶強化により鋼を強化するのに有用な元素であるが、その含有量が0.20%を超えると、焼鈍時に表面に濃化して亜鉛めっき性を阻害し、表面外観が劣化するため、Si含有量は0.20%以下とする。
Mnは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必要量を含有させるが、その含有量が0.40%を超えると、微細なMnSが生じて{100}面集合組織が残留しやすくなるため、Mn含有量は0.40%以下とする。好ましくは0.30%以下とする。
Pは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必要量を含有させるが、その含有量が0.050%を超えると、めっき性や外観を劣化させるため、P含有量は0.050%以下とする。好ましくは0.030%以下とする。
Sは、不可避的不純物として鋼中に存在し、S含有量が0.030%超えでは鋼板製造時の熱間割れが生じ易くなるとともに、鋼中で多量の硫化物が発生し、再結晶を抑制するため、表面欠陥が発生しやすくなる。そのため、S含有量は0.030%以下とする。
Alは、脱酸剤として添加する元素であり、0.010%以上必要である。一方、0.080%を超えて含有させると窒化物のピン止め効果による未再結晶粒が多く残存し、表面欠陥が発生しやすくなる。よって、Al含有量は0.010%以上0.080%以下とする。
Nは、AlやTiと窒化物を形成し、ピン止め効果による未再結晶粒が残存することで表面欠陥が発生しやすくなるため、N含有量は0.0050%以下とする。好ましくは0.0030%以下とする。
Tiは、炭窒化物形成元素であり、深絞り性を向上させるために必要に応じて含有させる。Tiは0.005%未満ではその効果が不十分なので、Ti含有量は0.005%以上とする。0.100%を超えて含有させると鋼板原板の窒化物形成による未再結晶粒の残存や異常組織の形成を促進し、表面外観が劣化する。そのためTi含有量は0.100%以下とする。なお、好ましくはTiを0.010%以上含有させる。また、好ましくはTiを0.060%以下含有させる。
Nbは、Tiと同様に、炭窒化物を形成して加工性を向上させるのに有利な元素である。加工性向上効果を得るためにNbを含有させる場合は、0.001%以上とする。しかし、0.010%を超えて含有すると、再結晶温度が大きく上昇し、未再結晶粒の残存を招く場合がある。よって、Nbを含有する場合は、Nb含有量は0.001%以上0.010%以下とする。
Bは軟質IF鋼板の粒界強化に有効な元素であり、耐二次加工脆性が必要とされる場合に0.0002%以上含有させると効果的である。しかし、0.0030%を超えてBを含有すると、鋼板製造時の表面性状の劣化や再結晶温度の上昇を引き起こす場合がある。よって、Bを含有する場合は、B含有量は0.0002%以上0.0030%以下とする。
Sbは0.001%以上含有させることにより鋼板原板の最表層に濃化し、窒化を抑制することによって未再結晶粒の残存を抑制する。しかし、含有量が0.100%を超えると{111}面集合組織を有する未再結晶粒が減少し、{100}面集合組織を有する未再結晶粒が残存しやすくなる。よって、Sbを含有する場合は、Sb含有量は0.001%以上0.100%以下とする。
Snは0.001%以上含有させることにより鋼板原板の最表層に濃化し、窒化を抑制することによって未再結晶粒の残存を抑制する。しかし、含有量が0.100%を超えると{111}面集合組織を有する未再結晶粒が減少し、{100}面集合組織を有する未再結晶粒が残存しやすくなる。よって、Snを含有する場合は、Sn含有量は0.001%以上0.100%以下とする。
次に本発明の表面外観および深絞り性に優れた亜鉛めっき鋼板において、亜鉛めっき被膜が施される鋼板原板の物性について説明する。
鋼板原板表面において板面に平行な方向の{100}面X線強度がランダム強度比で0.8以下であれば、鋼板原板の表面における板面に平行な方向での{100}面の未再結晶粒の面積比率が十分に低くなり、亜鉛めっき処理後の表面外観に優れた亜鉛めっき鋼板を得ることができる。板面に平行な方向の{100}面X線強度は逆極点図法により測定できる。また同時に、選択配向のない結晶方位が不規則な分布をするランダム試料(標準試料)の{100}面X線強度(ランダム強度)を測定し、ランダム試料の{100}面X線強度に対する実試験片の{100}面X線強度の比によりランダム強度比を算出できる。X線強度は、X線源に白色X線を用い、{100}面X線の検出にはGe半導体検出器を用いて測定することができる。この{100}面X線強度のランダム強度比は、後述する焼鈍前の鋼板の相当転位密度を制御することにより0.8以下に調整することができる。
鋼板原板表面の未再結晶粒の割合を0.10%以下とすることで、亜鉛めっき処理被膜処理後の表面外観に優れた亜鉛めっき鋼板を得ることが出来る。亜鉛めっき鋼板の原板表層の未再結晶率を求めるには、めっき層をインヒビタ入りの15%塩酸で溶解除去した後、鋼板原板の表面を観察し、組織全体に対する未再結晶組織の占める割合(面積率)を求めて、これを未再結晶粒の割合とすればよい。この鋼板原板表面の未再結晶粒の割合は、後述する焼鈍前の鋼板の相当転位密度を制御することにより0.10以下に調整することができる。
本発明では、鋼板原板表面に亜鉛めっき被膜が形成される。本発明の亜鉛めっき鋼板は、電気亜鉛めっき鋼板(EG)、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)のいずれであってもよい。また、特に限定されるものではないが、亜鉛被膜の組成は、例えば、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)の場合、Znと、Fe:7〜15質量%と、Al:0.08〜0.22質量%とを含有するものとすることができ、片面あたり20〜150g/m2のめっき層とすることができる。また、電気亜鉛めっき鋼板(EG)の場合、Znの付着量が0.5〜1000g/m2のめっき層とすることができる。本発明の亜鉛めっき鋼板では、亜鉛めっきが施される鋼板原板が、前述した成分組成を有し、板面に平行な方向の{100}面X線強度がランダム強度比で0.8以下であり、かつ未再結晶粒の割合が0.10%以下であるため、{100}未再結晶粒が鋼板原板表層付近に発生することを抑制でき、筋模様がなく表面性状を良好にすることができると共に、深絞り性を優れたものとすることができる。
続いて、本発明の亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。本発明の亜鉛めっき鋼板の製造方法では、前述した成分組成からなるスラブを、加熱温度1000℃以上1300℃以下で加熱し、800℃以上1000℃以下の仕上げ圧延温度で熱間圧延し、600℃以上800℃以下の温度で巻取り、酸洗、冷間圧延後、表面から深さ方向に200μmまでの相当転位密度ρが1.0×1015m−2以上の鋼板に対して、700℃以上900℃以下の焼鈍を行い、鋼板原板表面に亜鉛めっき処理を行う。
本発明において、鋼素材の溶製方法は特に限定されず、転炉、電気炉等、公知の溶製方法を採用することができる。また、溶製後、偏析等の問題から連続鋳造法によりスラブ(鋼素材)とするのが好ましいが、造塊−分塊圧延法、薄スラブ連鋳法等、公知の鋳造方法でスラブとしても良い。得られたスラブを粗圧延した後又は直接熱間仕上げ圧延機に装入し熱間圧延を行う。スラブ加熱温度は後述の仕上げ温度確保の観点から1000℃以上とする。スラブ加熱温度が1300℃以上では窒化物が多量に発生し、焼鈍後未再結晶粒の残存を招くため1300℃以下とする。
熱間圧延では、必要に応じて粗圧延を行った後、仕上げ圧延温度800℃以上1000℃以下で仕上げ圧延を行う。仕上げ圧延温度が800℃を下回ると、鋼板原板の組織が不均一になり、加工性や表面外観が劣化するため、800℃以上とする。また、1000℃を超えて圧延するとスケール疵などの原因となり表面外観を損ねるため、1000℃以下とする。
巻取り温度が600℃を下回ると、析出物の成長速度が小さくなり、微細析出物量が増加することで深絞り性が劣化し、再結晶温度が上昇する。このため巻取り温度は600℃以上とする。また、800℃を超えると表層のスケールが成長して表面欠陥の原因となりやすいため、800℃以下とする。
巻取り後、酸洗、冷間圧延、洗浄をしてから、焼鈍を行うが、焼鈍前の鋼板表面から深さ方向に200μmまでの相当転位密度を1×1015m−2以上とすることで、鋼板表層の再結晶が促進され、{100}未再結晶粒の残存を抑制することが出来る。より好ましくは1×1016m−2以上とする。鋼板表層の相当転位密度を1×1015m−2以上とする方法は特に規定されるものではないが、自動車用外板や家電用外板を製造する際に通常行われている50%〜95%程度の冷延圧下率の範囲では鋼板表層に1×1015m−2以上の相当転位密度を得ることは難しく、例えば冷間圧延後のショットブラスト処理又は高強度ブラシによるひずみ付与処理や冷間圧延最終段、もしくは冷間圧延後に高粗度ロールによる低圧下率圧延を施すことで実現することが出来る。
相当転位密度は以下の方法によって測定することが出来る。各々の鋼板から、10mm×10mmの試験片を採取し、試験片の裏面から板厚200μmとなるまで研磨を行った後、フッ酸にて裏面表層の研磨歪層を除去する。この試験片を用いてX線回折実験を行い、鋼板の(110)、(211)、(220)結晶面のピークの半値幅を求める。この半値幅を用いてWilliamson−Hall法により試験片の不均一歪εを求める。この不均一歪εを、非特許文献1(中島ら「X線回折を利用した転位密度の評価法」、CAMP−ISIJ、Vol.17、2004、p.396)中に記載の式:ρ=14.4ε2/b2に代入し、相当転位密度ρを求める。なお、bは、バーガースベクトルの大きさ(m)であり、bの値は2.5×10−10mである。
焼鈍は、連続焼鈍炉、連続溶融亜鉛めっきラインのいずれでも良い。焼鈍温度が700℃未満では、未再結晶粒残存の恐れがある。一方、900℃を超える高温域で焼鈍を行うと異常粗大粒が発生し、表面外観を損なう。そのため、焼鈍温度は700℃以上900℃以下とする。
焼鈍後、亜鉛めっき処理を行うがその方法は特に限定されるものでなく、例えば電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきなどの方法によりめっき処理を行えばよい。めっき処理後、表面粗度の調整などのため調質圧延を行うことが好ましい。この際、調質圧延の圧延率(伸長率)は、0.5%〜1.5%程度とすることが好ましい。
Claims (5)
- 質量%で、C:0.0005%以上0.0050%以下、Si:0.20%以下、Mn:0.40%以下、P:0.050%以下、S:0.030%以下、Al:0.010%以上0.080%以下、N:0.0050%以下、Ti:0.005%以上0.100%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
表面において、板面に平行な方向の{100}面X線強度がランダム強度比で0.8以下であり、未再結晶粒の占める面積率が0.10%以下である鋼板原板と、
該鋼板原板表面に形成された亜鉛めっき被膜と、を有する亜鉛めっき鋼板。 - 前記成分組成として、更に、質量%で、Nb:0.001%以上0.010%以下を含有することを特徴とする請求項1に記載の亜鉛めっき鋼板。
- 前記成分組成として、更に、質量%で、B:0.0002%以上0.0030%以下を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の亜鉛めっき鋼板。
- 前記成分組成として、更に、質量%で、Sb:0.001%以上0.100%以下および/またはSn:0.001%以上0.100%以下を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の亜鉛めっき鋼板。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の成分組成からなるスラブを、加熱温度1000℃以上1300℃以下で加熱し、800℃以上1000℃以下の仕上げ圧延温度で熱間圧延し、600℃以上800℃以下の温度で巻取り、酸洗、冷間圧延後、表面から深さ方向に200μmまでの相当転位密度ρが1.0×1015m−2以上である鋼板に対して700℃以上900℃以下の焼鈍を行い、前記鋼板表面に亜鉛めっき処理を行う、請求項1〜4のいずれか1項に記載された亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ここで、前記相当転移密度ρは、14.4ε2/b2を示す(εは鋼板の不均一歪を表し、bは2.5×10−10mである。)。
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