JPH0551658B2 - - Google Patents
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- JPH0551658B2 JPH0551658B2 JP17100484A JP17100484A JPH0551658B2 JP H0551658 B2 JPH0551658 B2 JP H0551658B2 JP 17100484 A JP17100484 A JP 17100484A JP 17100484 A JP17100484 A JP 17100484A JP H0551658 B2 JPH0551658 B2 JP H0551658B2
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- Japan
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- less
- steel
- layer
- soln
- plating
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
- B32B15/012—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of aluminium or an aluminium alloy
-
- 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
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明は、自動車排気管、家庭用熱器具等のよ
うに、耐熱性および耐食性が要求される材料に使
用される耐熱性アルミニウム表面処理鋼板に関す
るものである。 (従来の技術および発明が解決しようとする問題
点) 近年、耐酸化性にすぐれた表面処理鋼板の要求
が高まり溶融アルミニウム表面処理鋼板の改良が
さかんに行われるようになつた。周知のように、
アルミニウム表面処理鋼板は普通鋼の表面に溶融
アルミニウムめつきをほどこしたものであるが、
これが高温にさらされると、AlとFeの相互拡散
が生じ、アルミニウムめつき層がFe−Al合金に
かわり(合金化と呼称)、耐酸化性が劣化すると
同時に、耐食性も劣化することが知られている。
このようなアルミニウムめつき層の耐酸化性およ
び耐食性の劣化は、この合金化(Al3Fe→Al5Fe2
→FeAl)が進むとともに促進され、めつき層が
Fe−Al相にかわると耐酸化性はもとより耐食性
の劣化は著しい。したがつて、アルミニウムめつ
き層の耐酸化性および耐食性の劣化を防止するた
めには、合金化の抑制が必須である。 アルミニウムめつき層の合金化技術について
は、例えば、鉄と鋼70(1984)S.475頁記載の従来
の論文或は、特公昭56−34629号公報、特開昭58
−224159号公報などに開示があり、これらから明
らかなように、熱漬鋼板のSiを含むアルミニウム
めつきでは、鋼板素地とAl−Siめつき層の間に
3〜5μm程度のAl−Si−Fe合金層が生成され、
高温加熱の過程でAl3FeからAl5Fe2そしてFeAl
にめつき層全体が変態する。しかしながら、めつ
き後に予備加熱を行えば、地鉄とAl−Siめつき
層との間に緻密なAlN層が形成されるので、そ
の後の加熱処理において、FeとAlの相互拡散が
防止され、Al−Siめつき層の合金化が阻止され
る。このためには、鋼中の固溶窒素(solN)を
0.0020%以上含有すれば、上記AlN層が形成され
ることが知られている。しかし、上記の如く、固
溶窒素(solN)が高いアルミニウム表面処理鋼
板は加工性が悪く、さらに時効硬化にも問題があ
る。 (問題点を解決するための手段) そこで、本発明者らは、耐熱性アルミニウム鋼
板について、さらに研究を進めた結果、鋼中に含
有する固溶窒素(solN)量を0.0003%以上0.0020
%未満と低減することによつて、加工性を損なう
ことなく、且つ、Al−Siめつき層の合金化が生
じない、したがつて、耐酸化性・耐食性および加
工性のすべて良好な耐熱性アルミニウム表面処理
鋼板の開発に成功したものである。 即ち、本発明の要旨は、重量%で、Mn0.20〜
1.5%、内部摩擦法で測定したsolN量が0.0003%
以上0.0020%未満であり、且つ、C0.10%未満、
Si0.05%以下、Al0.005%以下、P0.025%以下、
S0.015%以下に夫々制限し、残部がFeおよび不
可避の不純物からなる鋼の表面に、Si濃度3〜15
%を含むAlの目付量が両面合計で30〜120g/m2
のめつき層を有することを特徴とする耐熱性アル
ミニウム表面処理鋼板にある。 以下に、本発明を詳細に説明する。 最初に鋼成分の限定理由について述べると、先
ず、Mnは、鋼の脱酸に使用されるものである
が、Mnの下限を0.20%とした理由は、後述する
ように、脱酸剤としてのSiの量を極力低く制御す
るので、脱酸工程上0.20%以上は必要とするもの
である。一方、上限を1.5%としたのは、solN量
におよぼすMnの影響を考慮した結果定めたもの
であるが、あまり多いとプレス成形性およびその
他の特性を劣化させるので、1.5%を上限とした。 次にNは、前述のように、Al−Siめつき層の
下に生じるAl−Si−Fe層と地鉄との間に緻密な
薄いAlN層を形成させAl−Siめつき層の合金化
を抑制する効果があるので、その存在を必要とす
るが、この場合solNの濃度は、solN量が0.0020
%以上となると低solN材に比べ、耐力、引張強
さが大幅に上昇し、伸びが低下するとともに、プ
レス成形性も劣化するため、上限を0.0020%未満
とした。また、下限濃度は、solN量が0.0003%未
満では前記予備加熱を行つてもAlN層が形成さ
れないため、AlN層が生成するsolN量0.0003%を
下限とした。 一方、Cは、同程度のsolN量水準にあれば、
総C含有量が低い程Al−Siめつき層のFe−Al合
金化を抑制する。したがつて、合金化の抑制およ
び加工性の上からは、低Cの方が好ましい。よつ
て、低solN材における許容総C量を0.10%未満に
制限した。なお、現在の技術水準において溶製可
能なC量の下限は0.002%程度である。 次にSiは、製鋼段階で酸素と反応して硅酸およ
び硅酸塩を生成し、溶鋼中の酸素を除去するが、
これと同時にNと反応してSi3N4,SiNを生成す
る。これは、鋼素地内に析出して存在する。ま
た、SiはsolN量を減少させることが知られてい
るので、低く抑えなければならない。 現在、製鋼は転炉吹錬で実施されているから、
これまでの実績をふまえて、その上限を0.05%に
制限した。 また、Alは、Siと同じように、製鋼段階にお
いて酸素と反応してAl2O3を生成し、溶鋼中の酸
素を除去するが、Alが固溶Alとして存在した場
合、鋼板の製造過程の温度600〜900℃において
AlNを析出する。これは、鋼中に存在するsolN
を減少させるために、Al濃度を極力低く抑えな
ければならない。したがつて、その量は、これま
での実績をふまえ、その上限を0.0005%以下とし
た。 さらに、Pを0.025%以下、Sを0.015%以下に
限定した理由は、P,Sとも低い方が鋼板特性向
上に有利であることはすでに知られており、これ
までの製鋼実績をふまえ、その濃度を決定した。 次に、溶融アルミニウムめつき成分の限定理由
であるが、通常の溶融アルミニウム表面処理鋼板
のめつき層には、加工性の上から、めつき過程で
生じるめつき層の合金化を抑えるために、10%程
度のSiが添加されている。 そこで、本発明者らは、Si濃度とめつき層の合
金化の度合(Al−Si−Fe層の厚さ)と、その加
工性について実験した結果、Al−Siめつき層中
のSi濃度が3%未満になると、Al−Si−Fe層は
急激な生長を示して厚くなり(約10μ−m)、曲
げ加工で、Al−Siめつき層に割れが生じる。し
たがつて、めつき層の加工性が良好であるSi濃度
3%を下限値とした。また、上限のSi濃度15%
は、Si濃度を20%に高めても、めつき層の合金化
は抑制されるが、15%をこえると、めつき層の加
工性が急激に低下し、簡単な曲げ加工でめつき層
に割れが生じる。このため、Si濃度の上限を15%
とした。 また、めつき層の目付量を両面合計で30〜
120g/m2とした理由は、下限の30g/m2について
は、これまでの溶融アルミニウムめつき目付量の
操業実績から安定してめつきができる下限値が
30g/m2だからである。また、目付量の上限を
120g/m2としたのは、めつき層中のSi濃度が15%
において、120g/m2をこえ目付量が多くなると、
めつき層の加工性は低下し、密着曲げ加工におい
てめつき層に割れが生じるからである。 以下実施例により、本発明の効果をさらに具体
的に示す。 (実施例) 第1表に示す成分の鋼を真空溶解炉(300Kg鋼
塊)で溶製し、得られた鋼塊を鍛造して25mmtの
鋼塊とし、次いで鋼塊を熱延して4mmtの熱延板
として、更に冷延により0.8mmtの薄鋼板のコイ
ルを作製した。 このコイルをゼンジミア方式の溶融アルミニウ
ムめつきラインを通して、溶融アルミニウム表面
処理鋼板を作製し、供試材とした。また、Al浴
組成、浴温度、めつき時間帯を第1表に併せて示
す。これらのめつき鋼板について、10mm半径のU
曲げ後の塩水噴霧試験(5%NaCl100時間)によ
る曲げ部の耐食性試験、密着曲げによるめつき層
の割れ試験、5号引張試験片(L,C,X方向)
による鋼材の機械的性質、80mmφ直径で深さ40mm
のプレスによるめつき層の加工性評価のプレス成
形性試験および570℃×1000時間大気中加熱によ
るめつき層の合金化の有無の耐熱性試験を行い、
それらの結果を第1表の右側に併記した。 同表から明らかなように、本発明鋼は、いずれ
も、耐食性および密着曲げ、機械的性質、プレス
成形性の加工性にすぐれ、しかも570℃×1000時
間の長時間耐熱試験において、鋼表面のめつき層
が銀白色の光沢を呈し耐熱性にすぐれている。 これに対し、本発明範囲外のsolN量が多いNo.
1,2およびNo.8,9の鋼材はプレス成形性およ
び機械的性質が劣り、また、solN量が少いNo.6,
solN量が少なく且つAl量の多いNo.7およびNo.14
材も、耐熱性および耐食性が劣る。また、Mn量
が多いNo.17材では、プレス成形性が、Si量が多い
No.19,20材では耐熱性が劣る。次いで、めつき目
付量が多いNo.23材およびAl浴中のSi量が多いNo.
27材、低いNo.24材は、めつき層の加工性が劣り、
プレス成形性および耐食性が劣ることがわかる。
うに、耐熱性および耐食性が要求される材料に使
用される耐熱性アルミニウム表面処理鋼板に関す
るものである。 (従来の技術および発明が解決しようとする問題
点) 近年、耐酸化性にすぐれた表面処理鋼板の要求
が高まり溶融アルミニウム表面処理鋼板の改良が
さかんに行われるようになつた。周知のように、
アルミニウム表面処理鋼板は普通鋼の表面に溶融
アルミニウムめつきをほどこしたものであるが、
これが高温にさらされると、AlとFeの相互拡散
が生じ、アルミニウムめつき層がFe−Al合金に
かわり(合金化と呼称)、耐酸化性が劣化すると
同時に、耐食性も劣化することが知られている。
このようなアルミニウムめつき層の耐酸化性およ
び耐食性の劣化は、この合金化(Al3Fe→Al5Fe2
→FeAl)が進むとともに促進され、めつき層が
Fe−Al相にかわると耐酸化性はもとより耐食性
の劣化は著しい。したがつて、アルミニウムめつ
き層の耐酸化性および耐食性の劣化を防止するた
めには、合金化の抑制が必須である。 アルミニウムめつき層の合金化技術について
は、例えば、鉄と鋼70(1984)S.475頁記載の従来
の論文或は、特公昭56−34629号公報、特開昭58
−224159号公報などに開示があり、これらから明
らかなように、熱漬鋼板のSiを含むアルミニウム
めつきでは、鋼板素地とAl−Siめつき層の間に
3〜5μm程度のAl−Si−Fe合金層が生成され、
高温加熱の過程でAl3FeからAl5Fe2そしてFeAl
にめつき層全体が変態する。しかしながら、めつ
き後に予備加熱を行えば、地鉄とAl−Siめつき
層との間に緻密なAlN層が形成されるので、そ
の後の加熱処理において、FeとAlの相互拡散が
防止され、Al−Siめつき層の合金化が阻止され
る。このためには、鋼中の固溶窒素(solN)を
0.0020%以上含有すれば、上記AlN層が形成され
ることが知られている。しかし、上記の如く、固
溶窒素(solN)が高いアルミニウム表面処理鋼
板は加工性が悪く、さらに時効硬化にも問題があ
る。 (問題点を解決するための手段) そこで、本発明者らは、耐熱性アルミニウム鋼
板について、さらに研究を進めた結果、鋼中に含
有する固溶窒素(solN)量を0.0003%以上0.0020
%未満と低減することによつて、加工性を損なう
ことなく、且つ、Al−Siめつき層の合金化が生
じない、したがつて、耐酸化性・耐食性および加
工性のすべて良好な耐熱性アルミニウム表面処理
鋼板の開発に成功したものである。 即ち、本発明の要旨は、重量%で、Mn0.20〜
1.5%、内部摩擦法で測定したsolN量が0.0003%
以上0.0020%未満であり、且つ、C0.10%未満、
Si0.05%以下、Al0.005%以下、P0.025%以下、
S0.015%以下に夫々制限し、残部がFeおよび不
可避の不純物からなる鋼の表面に、Si濃度3〜15
%を含むAlの目付量が両面合計で30〜120g/m2
のめつき層を有することを特徴とする耐熱性アル
ミニウム表面処理鋼板にある。 以下に、本発明を詳細に説明する。 最初に鋼成分の限定理由について述べると、先
ず、Mnは、鋼の脱酸に使用されるものである
が、Mnの下限を0.20%とした理由は、後述する
ように、脱酸剤としてのSiの量を極力低く制御す
るので、脱酸工程上0.20%以上は必要とするもの
である。一方、上限を1.5%としたのは、solN量
におよぼすMnの影響を考慮した結果定めたもの
であるが、あまり多いとプレス成形性およびその
他の特性を劣化させるので、1.5%を上限とした。 次にNは、前述のように、Al−Siめつき層の
下に生じるAl−Si−Fe層と地鉄との間に緻密な
薄いAlN層を形成させAl−Siめつき層の合金化
を抑制する効果があるので、その存在を必要とす
るが、この場合solNの濃度は、solN量が0.0020
%以上となると低solN材に比べ、耐力、引張強
さが大幅に上昇し、伸びが低下するとともに、プ
レス成形性も劣化するため、上限を0.0020%未満
とした。また、下限濃度は、solN量が0.0003%未
満では前記予備加熱を行つてもAlN層が形成さ
れないため、AlN層が生成するsolN量0.0003%を
下限とした。 一方、Cは、同程度のsolN量水準にあれば、
総C含有量が低い程Al−Siめつき層のFe−Al合
金化を抑制する。したがつて、合金化の抑制およ
び加工性の上からは、低Cの方が好ましい。よつ
て、低solN材における許容総C量を0.10%未満に
制限した。なお、現在の技術水準において溶製可
能なC量の下限は0.002%程度である。 次にSiは、製鋼段階で酸素と反応して硅酸およ
び硅酸塩を生成し、溶鋼中の酸素を除去するが、
これと同時にNと反応してSi3N4,SiNを生成す
る。これは、鋼素地内に析出して存在する。ま
た、SiはsolN量を減少させることが知られてい
るので、低く抑えなければならない。 現在、製鋼は転炉吹錬で実施されているから、
これまでの実績をふまえて、その上限を0.05%に
制限した。 また、Alは、Siと同じように、製鋼段階にお
いて酸素と反応してAl2O3を生成し、溶鋼中の酸
素を除去するが、Alが固溶Alとして存在した場
合、鋼板の製造過程の温度600〜900℃において
AlNを析出する。これは、鋼中に存在するsolN
を減少させるために、Al濃度を極力低く抑えな
ければならない。したがつて、その量は、これま
での実績をふまえ、その上限を0.0005%以下とし
た。 さらに、Pを0.025%以下、Sを0.015%以下に
限定した理由は、P,Sとも低い方が鋼板特性向
上に有利であることはすでに知られており、これ
までの製鋼実績をふまえ、その濃度を決定した。 次に、溶融アルミニウムめつき成分の限定理由
であるが、通常の溶融アルミニウム表面処理鋼板
のめつき層には、加工性の上から、めつき過程で
生じるめつき層の合金化を抑えるために、10%程
度のSiが添加されている。 そこで、本発明者らは、Si濃度とめつき層の合
金化の度合(Al−Si−Fe層の厚さ)と、その加
工性について実験した結果、Al−Siめつき層中
のSi濃度が3%未満になると、Al−Si−Fe層は
急激な生長を示して厚くなり(約10μ−m)、曲
げ加工で、Al−Siめつき層に割れが生じる。し
たがつて、めつき層の加工性が良好であるSi濃度
3%を下限値とした。また、上限のSi濃度15%
は、Si濃度を20%に高めても、めつき層の合金化
は抑制されるが、15%をこえると、めつき層の加
工性が急激に低下し、簡単な曲げ加工でめつき層
に割れが生じる。このため、Si濃度の上限を15%
とした。 また、めつき層の目付量を両面合計で30〜
120g/m2とした理由は、下限の30g/m2について
は、これまでの溶融アルミニウムめつき目付量の
操業実績から安定してめつきができる下限値が
30g/m2だからである。また、目付量の上限を
120g/m2としたのは、めつき層中のSi濃度が15%
において、120g/m2をこえ目付量が多くなると、
めつき層の加工性は低下し、密着曲げ加工におい
てめつき層に割れが生じるからである。 以下実施例により、本発明の効果をさらに具体
的に示す。 (実施例) 第1表に示す成分の鋼を真空溶解炉(300Kg鋼
塊)で溶製し、得られた鋼塊を鍛造して25mmtの
鋼塊とし、次いで鋼塊を熱延して4mmtの熱延板
として、更に冷延により0.8mmtの薄鋼板のコイ
ルを作製した。 このコイルをゼンジミア方式の溶融アルミニウ
ムめつきラインを通して、溶融アルミニウム表面
処理鋼板を作製し、供試材とした。また、Al浴
組成、浴温度、めつき時間帯を第1表に併せて示
す。これらのめつき鋼板について、10mm半径のU
曲げ後の塩水噴霧試験(5%NaCl100時間)によ
る曲げ部の耐食性試験、密着曲げによるめつき層
の割れ試験、5号引張試験片(L,C,X方向)
による鋼材の機械的性質、80mmφ直径で深さ40mm
のプレスによるめつき層の加工性評価のプレス成
形性試験および570℃×1000時間大気中加熱によ
るめつき層の合金化の有無の耐熱性試験を行い、
それらの結果を第1表の右側に併記した。 同表から明らかなように、本発明鋼は、いずれ
も、耐食性および密着曲げ、機械的性質、プレス
成形性の加工性にすぐれ、しかも570℃×1000時
間の長時間耐熱試験において、鋼表面のめつき層
が銀白色の光沢を呈し耐熱性にすぐれている。 これに対し、本発明範囲外のsolN量が多いNo.
1,2およびNo.8,9の鋼材はプレス成形性およ
び機械的性質が劣り、また、solN量が少いNo.6,
solN量が少なく且つAl量の多いNo.7およびNo.14
材も、耐熱性および耐食性が劣る。また、Mn量
が多いNo.17材では、プレス成形性が、Si量が多い
No.19,20材では耐熱性が劣る。次いで、めつき目
付量が多いNo.23材およびAl浴中のSi量が多いNo.
27材、低いNo.24材は、めつき層の加工性が劣り、
プレス成形性および耐食性が劣ることがわかる。
【表】
【表】
◎;本発明鋼 試験評価〓○:良
〓
〓×:不良
(発明の効果) 以上の実施例からも明らかなように、本発明に
よれば、耐熱性、耐食性および加工性のすべてを
兼ね備えた耐熱性アルミニウム表面処理鋼板の提
供が可能となり、産業上貢献するところ極めて大
なるものがある。
〓
〓×:不良
(発明の効果) 以上の実施例からも明らかなように、本発明に
よれば、耐熱性、耐食性および加工性のすべてを
兼ね備えた耐熱性アルミニウム表面処理鋼板の提
供が可能となり、産業上貢献するところ極めて大
なるものがある。
Claims (1)
- 1 重量%でMn0.20〜1.5%、内部摩擦法で測定
したsolN量が0.0003%以上0.0020%未満であり、
且つ、C0.10%未満、Si0.05%以下、Al0.005%以
下、P0.025%以下、S0.015%以下に夫々制限し、
残部がFeおよび不可避の不純物からなる鋼の表
面に、Si濃度3〜15%を含むAlの目付量が両面
合計で30〜120g/m2のめつき層を有することを
特徴とする耐熱性アルミニウム表面処理鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17100484A JPS6152356A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 耐熱性アルミニウム表面処理鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17100484A JPS6152356A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 耐熱性アルミニウム表面処理鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6152356A JPS6152356A (ja) | 1986-03-15 |
| JPH0551658B2 true JPH0551658B2 (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=15915318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17100484A Granted JPS6152356A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 耐熱性アルミニウム表面処理鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6152356A (ja) |
-
1984
- 1984-08-18 JP JP17100484A patent/JPS6152356A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6152356A (ja) | 1986-03-15 |
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