JPH0819472B2 - 加工性の良好な高強度Zn−Al系複合溶融めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

加工性の良好な高強度Zn−Al系複合溶融めっき鋼板の製造方法

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JPH0819472B2
JPH0819472B2 JP62120291A JP12029187A JPH0819472B2 JP H0819472 B2 JPH0819472 B2 JP H0819472B2 JP 62120291 A JP62120291 A JP 62120291A JP 12029187 A JP12029187 A JP 12029187A JP H0819472 B2 JPH0819472 B2 JP H0819472B2
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煕久 大浜
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【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は引張強さが45〜60kgf/mm2で、かつ降伏比が
0.85未満の加工性および耐腐食性が優れた高強度Zn−Al
系複合溶融めっき鋼板の製造方法に関する。
〈従来技術とその問題点〉 自動車業界では自動車の安全性を犠牲にしないで燃費
改善を目的とした軽量化のため高強度鋼板の要求が強
く、さらに防錆力の向上の要求も強い。
また建築用材料においても強度および防錆力の優れた
材料への要求が強く、このため防錆力の優れた高強度溶
融めっき鋼板への期待も大きい。
さらに近年、この高強度溶融めっき鋼板に対する加工
性の改善要求も高まってきた。
従来、NbやTiなどの析出硬化型元素を利用した高張力
鋼板は降伏比が高く、伸びフランジ加工性など充分な冷
間成形性が得られないという欠点があった。また、Siと
Mnなどの固溶硬化型元素を利用した高張力鋼板は析出硬
化型に比べ降伏比が低く、冷間成形性も良好であるが、
溶融めっき、例えばシーラス型の連続亜鉛めっき装置な
らびに無酸化炉方式の連続溶融亜鉛メッキ装置による亜
鉛めっき鋼板の製造において、Siが0.1%を越える固溶
硬化型の高張力鋼ではFeとSiの酸化物が鋼表面に生成
し、これが還元工程においても十分除去されず、鋼表面
に残存したままめっき処理されるため、不めっきが生じ
るという大きな欠点を有する。
また、最近の大気環境の悪化に伴ない、これまでの亜
鉛めっき鋼板では鋼板の防錆力が充分でなく、耐食、耐
候寿命が低下してきた。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者等はこのような問題点を解決するため鋭意研
究の結果、亜鉛めっきより防錆力の優れたZn−Al系複合
溶融めっきにおいてZn−Al系複合溶融めっき性を阻害す
るSi量を極力低め、これに代わる強化元素としてPを添
加し、さらに熱間圧延時の冷却条件を制御することによ
り降伏比が0.85未満で、かつ、引張強さが45〜60kgf/mm
2で強度延性バランスがよく、冷間成形性および耐腐食
性も良好な高強度Zn−Al系複合溶融めっき鋼板の製造方
法を見出した。
〈発明の構成〉 すなわち、本発明によれば C:0.05〜0.15%、Si:0.10%以下、Mn:0.60〜1.50%、
P:0.035〜0.100%、S:0.015%以下、必要によりCaおよ
び/またはREMを0.001〜0.008%を含み、残部が鉄及び
その他不可避的不純物からなる鋼を、850℃以上の仕上
り温度で熱間圧延後、15〜60℃/秒の冷却速度で冷却
し、470〜680℃の温度で巻取り、これによってポリゴナ
ルなフエライト・パーライトからなる組織をもつ熱延板
を製造し,この熱延板を酸洗後、Zn−Al系複合溶融めっ
きを行なうことにより加工性、耐腐食性の良好な高強度
Zn−Al系溶融めっき鋼板を得る点に特徴を有する。ここ
でポリゴナルなフエライト・パーライトからなる組織と
は,フエライト結晶粒がほぼ同一の大きさの多結晶とし
て分散し且つパーライトも均一に分散している状態を意
味しており,したがってこのポリゴナルな組織と言えば
帯状に展伸されたフエライトやパーライトをもつ組織と
は区別されるし,ベーナイト組織とも区別される。
本発明において、Zn−Al系とはZnを主体として10%以
下のAlと少量のMgおよび/またはREM等を含む合金を意
味する。
次に本発明方法における鋼組成ならびに製造条件を限
定した理由を述べる。
C(炭素) Cは本発明鋼において、その加工性と溶接性を良好に
する意味で、できるだけ低くする方が好ましい。しかし
C含有量が0.05%未満では溶融亜鉛メッキ後の引張強度
が45kgf/mm2以上を得ることが困難である。また0.15%
を越えて添加すると、本発明における熱延条件範囲内で
ベイナイト状の組織が多量に生成し、60kgf/mm2を越え
る引張強度ならびに0.85以上の降伏比となり、冷間加工
性が大幅に低下するので、C含有量は0.05〜0.15%に限
定した。
Si(珪素) Siは強度を向上させる目的では好ましい元素ではある
が、シーラス型および無酸化炉方式の溶融亜鉛めっき鋼
板の製造においては、Si量が0.10%を越えると不メッキ
の発生が著しくなるので、Si量は0.10%以下に限定し
た。
Mn(マンガン) Mnは鋼材の強度を確保する上で重要な元素であるが、
その含有量が0.60%未満では所望の強度が得られず、他
方、1.50%を越えて含有すると溶接継手部の強度の上昇
が大きくなり、靭性が劣化するのでMn含有量は0.60〜1.
50%に限定した。
P(りん) Pは本発明鋼の特徴的な元素である。すなわち、Zn−
Al系複合溶融めっき性を改善するためSi含有量を0.10%
以下に限定したため、Siに代わる強化元素としてPを用
いる。本発明鋼の目的とする引張強さ45kgf/mm2以上を
確保するにはP含有量は最低0.035%必要である。な
お、0.035〜0.100%の範囲内ではP含有量の増加により
フェライト変態反応が促進されるため、ポリゴナルなフ
ェライトとパーライトの組織になり良好な延性を示す。
しかし、0.100%を越えて添加するとZn−Al系複合溶融
めっき鋼板の衝撃遷移温度が上昇し、鋼材の脆化が見ら
れるようになるので、P含有量は0.035〜0.100%の範囲
に限定した。
S(いおう) Sは不可避的不純物として鋼中に招来される元素であ
るが、過剰のSは展伸した硫化物系介在物を生成させ、
Zn−Al系複合溶融めっき鋼板の冷間加工性、特に伸びフ
ランジ性を低下させるので、S含有量は0.015%以下に
限定した。
Ca(カルシウム)とREM(希土類元素) Caおよび/またはREMの添加は展伸した硫化物系介在
物を球状の介在物に形態を変えるのに有効であり、材料
の異方性が改善される。このため、Zn−Al系複合溶融め
っき鋼板の伸びフランジ成形性など冷間加工性の改善に
CaまたはREMのうち1種を添加する。Caおよび/またはR
EMの添加量が合計で0.001%未満では介在物の球状化効
果がなく、0.008%を越えて添加してもその効果は飽和
するのでCaおよび/またはREMの添加量は0.001〜0.008
%に限定した。上記の目的のためにはCaとREMは均等物
である。
圧延仕上り温度 圧延仕上り温度850℃以上は通常実施されるところで
あって本発明に固有の限定ではない。
冷却速度 仕上スタンドから巻取機までの間の冷却速度は、本発
明鋼板の引張強度をコントロールするために重要であ
る。この冷却速度が15℃/秒未満の遅い場合には得られ
る金属組織がフェライトとパーライトの顕著な帯状組織
となり、低強度にもかかわらずZn−Al系複合溶融めっき
鋼板の冷間成形性が低下する。また、冷却速度が60℃/
秒を越えるような速い冷却になるとベイナイト組織の生
成が多くなり、延性の低下、冷間成形性の低下が著しく
なるので、仕上圧延後の冷却速度は15〜60℃/秒に限定
した。
巻取温度 巻取温度は仕上圧延後の冷却速度と共に、Zn−Al系複
合溶融めっき鋼板の引張強度、冷間成形性などに強く影
響する。巻取温度が470℃未満の低い温度で巻取るとフ
ェライト、パーライト変態が完了しなく、ベイナイト組
織の生成が多くなり、Zn−Al系複合めっき鋼板の引張強
さが60kgf/mm2を越え、伸びの低下、冷間成形性の劣下
が顕著となる。これに対し、680℃を越える高い温度で
巻取ると得られる金属組織はフェライト、パーライトの
顕著な帯状組織になるとともにPによる脆化も認められ
るようになり、Zn−Al系複合めっき鋼板の冷間成形性及
び靭性の低下が顕著になる。したがってポリゴナルなフ
ェライト、パーライト組織を得、良好な冷間成形性と靭
性を得るために、巻取温度は470〜680℃の温度範囲に限
定した。
次に実施例により本発明の効果をさらに説明する。こ
れらの実施例において,溶融Zn−Alめっきはいずれもセ
ンジミアー式連続溶融亜鉛メッキ設備で実施したが,当
該設備内では特にインライン焼鈍は行なわずに,熱延鋼
帯はほぼ浴温度に加熱されながらZn−Al浴に連続的に浸
漬されたものである。
実施例1 転炉によって表1に示すSi含有量の異なる鋼を溶製
し、連続鋳造により約11トンのスラブとし、熱間圧延時
の仕上温度を880℃、仕上圧延の最終スタンドを出た
後、平均冷却速度32℃/秒で冷却し、625℃で巻取って
厚さ3.0mmのコイルとした。この熱延鋼帯を酸洗後、無
酸化炉方式の連続溶融亜鉛めっき装置により、450℃に
保持したZn−4%Al−0.1%Mgめっき浴中で、めっき付
着量片面45g/m2の目標でめっき処理を行なった。
このめっき鋼帯をシャーで長さ1829mmに切断し不めっ
き発生率を測定して表1に示した。
Si含有量が0.10%を超えると不めっき発生による2級
格落率は急激に増加することが明らかである。
実施例2 転炉によって表2に示す成分の鋼を溶製し、連続鋳造
により11トンスラブとし、熱間圧延時の仕上温度を860
〜890℃、仕上圧延の最終スタンドを出た後平均冷却速
度29〜45℃/秒で冷却し、500〜620℃で巻取って厚さ3.
0mmの熱延鋼帯を製造した。
この熱延鋼帯をシーラス型溶融亜鉛めっき装置で酸洗
後、450℃に保持したZn−4%Al−0.1%Mgのめっき溶中
で、めっき付着量片面45g/m2の目標でめっき処理を行な
った。
このめっき鋼板の機械的性質、冷間成形性(穴拡
比)、2mmVノッチ試験片による破面遷移温度、不めっき
による2級格落率の結果を表3に示した。
C、Mn、Pが本発明法の範囲よりも低いNo.5の鋼は本
発明法の熱延条件で圧延しても引張強さは本発明法にお
ける目標の45kgf/mm2の強度は得られない。
Pが本発明法の範囲よりも高いNo.9の鋼はフェライト
変態が促進されフェライト量の多い組織となり良好な伸
びを示すが、衝撃試験による破面遷移温度は−40℃で、
P含有量が本発明法範囲の鋼種に比べ高く、Pによる脆
化が見られる。
Cが本発明法の範囲より高いNo.10の鋼は本発明法範
囲の熱延条件においても、ベイナイト組織が多く生成
し、この結果引張強さは60kgf/mm2を越え、降伏比も0.8
7と高く穴拡げ比も小さく冷間成形性の低下も顕著であ
る。さらに破面遷移温度も高い。
これに対し、本発明法範囲内のNo.6,7,8の各鋼はいず
れも降伏比が0.8より低く、伸びも良好であり、この結
果穴拡げ比も高く良好な冷間成形性を示す。また衝撃破
面遷移温度も低い。本発明法の中でも特にCaを添加した
No.8の鋼は非金属介在物の形態が球状になり、機械的性
質の異方性の改善が見られ、穴拡げ比が2.1と高くなり
冷間成形性の改善が顕著に認められる。
なお、No.5〜10の鋼のSi量はいずれも0.10%以下のた
め、不メッキの発生は無く、良好なめっき性を示した。
実施例3 表2に示すNo.8の鋼種のスラブを用い、熱延仕上温度
825〜880℃、仕上圧延の最終スタンドを出た後、平均冷
却速度17〜62℃/秒で冷却し400〜690℃の温度で巻取っ
て厚さ3.0mmの熱延鋼帯を製造した。
この熱延鋼帯をシーラス型溶融亜鉛めっき装置で酸洗
後、450℃に保持したZn−4%Al−0.1%Mgのめっき浴中
で、めっき付着量片面45g/m2の目標でめっき処理を行な
った。得られためっき鋼板の材料特性を表4に示した。
No.11は巻取温度が本発明法より高く、このため、引
張強さは本発明法が目標とする45kgf/mm2を越える強度
が得られない。さらに、得られる金属組織もフェライト
とパーライトの帯状組織を示し、伸びが良いにもかかわ
らず穴拡げ比が良くない。
No.15の冷却速度が62℃/秒と速い比較法の場合に
は、冷却速度が速いため巻取温度も低くなり、ベイナイ
ト組織の生成が多くなるので、引張強さも60kgf/mm2
越えるようになり、降伏比も0.85以上になり穴拡げ比が
急激に低下して冷間成形性の劣化が顕著になる。
これに対しNo.12〜14の冷却速度が20〜60℃、巻取温
度が470〜680℃の範囲の本発明方法の場合はフェライト
とパーライトからなる組織を示し、伸びも良好で穴拡げ
比も高く、良好な冷間成形性を示す。
〈効 果〉 本発明法はZn−Al系複合溶融めっき処理において良好
なめっき性を示し、引張強さが45〜60kgf/mm2級の加工
性および耐腐食性の優れた高強度Zn−Al系複合溶融めっ
き鋼板を自動車、建材用向材料として提供できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.05〜0.15%, Si:0.10%以下, Mn:0.60〜1.50%, P:0.035〜0.100%, S:0.015%以下, 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を850℃以上の
    仕上がり温度で熱間圧延し,15〜60℃/秒の冷却速度で
    冷却し,470〜680℃の温度で巻取ってポリゴナルなフエ
    ライト・パーライトからなる組織を有する熱延板を製造
    し,この熱延板を酸洗後,Zn−Al系複合溶融めっきを行
    なうことからなる,加工性ならびに耐腐食性の優れた高
    強度Zn−Al系複合溶融めっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】C:0.05〜0.15%, Si:0.10%以下, Mn:0.60〜1.50%, P:0.035〜0.100%, S:0.015%以下, Caおよび/またはREM合計0.001〜0.008%, 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を850℃以上の
    仕上がり温度で熱間圧延し,15〜60℃/秒の冷却速度で
    冷却し,470〜680℃の温度で巻取ってポリゴナルなフエ
    ライト・パーライトからなる組織を有する熱延板を製造
    し,この熱延板を酸洗後,Zn−Al系複合溶融めっきを行
    なうことからなる,加工性ならびに耐腐食性の優れた高
    強度Zn−Al系複合溶融めっき鋼板の製造方法。
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