JPS5849623B2 - 絞り性ならびに形状性にすぐれた高張力亜鉛メッキ鋼板の製造方法 - Google Patents

絞り性ならびに形状性にすぐれた高張力亜鉛メッキ鋼板の製造方法

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JPS5849623B2
JPS5849623B2 JP849079A JP849079A JPS5849623B2 JP S5849623 B2 JPS5849623 B2 JP S5849623B2 JP 849079 A JP849079 A JP 849079A JP 849079 A JP849079 A JP 849079A JP S5849623 B2 JPS5849623 B2 JP S5849623B2
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篤樹 岡本
政司 高橋
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C21D9/48Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals deep-drawing sheets

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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絞り性ならびに形状性にすぐれた高張力亜鉛メ
ッキ鋼板の製造方法に関する。
近時、自動車車体の強度向上あるいは重量軽減を目的と
する高張力鋼板の利用ならびに耐食性を目的とする亜鉛
メッキ鋼板の利用が著るしく、この為めこの種用途に適
した高張力亜鉛メッキ鋼板の開発が望まれている。
自動車用鋼板は一般にプレス加工を行なってから使用さ
れるので、このプレス加工に適する性質が必要である。
特に車体パネルのように厳しい加工がなされる部品につ
いては絞り性ならびに形状性にすぐれた性質が要求され
る。
絞り性は鋼板のr値(ランクフォード値)が高いほど良
好であり、従来の軟質鋼板においては製造条件の改良な
どにより高いr値の鋼板が各種開発されている。
しかしr値は鋼板の強度が上昇すると低下の傾向にあり
、高張力鋼板のr値は1.0前後であった。
形状性は鋼板の降伏強度が低くかつ降伏比が低いほど良
好となるが、一般のフエライト+パーライト組織の鋼で
は降伏比は0.65〜0.85であるため、鋼の引張強
度が増すと降伏強度も上昇してしまい一般的に言って高
張力鋼板の形状性ははなはだしく悪く、自動車用にはあ
まり使用されなかった。
近年フエライト地中にマルテンサイトを細かく分散させ
た鋼が開発されたが、この鋼では、該マルテンサイトが
転位の発生源となり一様な変形が比較的容易に行なわれ
るので降伏強度が低く、0.60以下の低い降伏比とな
る。
このような低降伏比の鋼にて各種プレス成形性テストを
行なった結果では、従来のフエライト+パーライト組織
の鋼板(降伏比0.65〜0.85)より形状性が良好
なことが確認されている。
さてこのように降伏比の低い鋼板を得るには冷間圧延後
連続焼鈍する方法が最も有利と考えられていた。
その冶金的背景は鋼板をフエライト(α)+オーステナ
イト(γ)二相共存温度に加熱しその後急冷することに
よりr相をマルテンサイトに変態させ、前記低降伏比を
得るもので、その冷却速度条件などにより鋼中、C量、
Mn量Si量などが調整される。
このような製造法による低降伏比高張力鋼板は、前記の
ように形状性は良好であるがr値が1.0以下で低いこ
と、マルテンサイト組織を得るために多量のMnあるい
はSiの添加を必要とすることの2点の問題点があった
連続溶融Znメッキラインでは、一種の連続焼鈍とZn
メツキが同時になされるので、基本的には上記の考え方
で低降伏比の高張力鋼板が得られるものの、冷却時の熱
履歴が通常の連続焼鈍と著しく異なるため、低降伏比と
するにはさらに多量のSi,Mnの添加を必要とし、そ
の結果、r値は低く、かつ亜鉛皮膜の密着性も悪化して
しまう。
通常の連続焼鈍法によるより多量のSi,Mn量が必要
なのは、連続溶融Znメッキラインではα+γ相に加熱
後、一旦約500℃の低温保持帯で一定時間加熱保持し
た後約450℃の溶融Zn浴に浸漬して亜鉛メッキした
り、また合金化処理をする場合にはさらに約560℃で
の加熱が追加されるためこの500〜600℃における
保持の間にγ相がパーライト変態しないようにSi,M
n等の添加によりγ相を低温まで安定にする必要がある
からである。
少量のSi,Mn添加でもγ相を安定化でき、連続溶融
Znメッキラインにて低降伏比の鋼板が得られれば合金
コスト的にもr値の向上、亜鉛皮膜の密着性の向上の上
でも利点が大きい。
そこで種々の実験研究の結果、発明者らは鋼中Mn,S
olAl,Nを適量添加しかつ溶融Znメッキライン前
に650〜800℃の温度範囲で箱焼鈍することにより
、0.60以下の降伏比、1.2以上のr値を有した、
加工性の著しく良好な高張力亜鉛メッキ鋼板が得られる
ことが判明した。
すなわち冷間圧延した鋼板を箱焼鈍するとその昇温過程
でAlNが析出しr値に好ましい再結晶集合組織が形或
され、これは次工程の連続溶融Znメッキ工程では破壊
されないので1.2以上の高いr値が得られる。
また箱焼鈍時の均黙過程では鋼板は650℃〜800℃
に加熱されるため、鋼はα相とγ相よりなりγ相へはC
,Mnが著しく濃化される。
これを冷却後再び連続溶融亜鉛メッキラインの加熱炉均
熱帯にて600〜SOO℃に加熱するとC,Mnの濃化
した部分は非常に安定なγ相となり、このγ相は500
〜600℃ではパーライト変態することなく200℃付
近でマルテンサイトに変態する。
溶融亜鉛の温度は通常460’C前後であるから亜鉛メ
ッキ鋼板においてはメッキ後の冷却過程でマルテンサイ
トが形成される。
また、亜鉛メッキ後連続的に560℃前後まで加熱する
工程を含む合金化処理亜鉛メッキ鋼板においても、鋼板
が亜鉛浴後250℃以下に冷却されることはないので、
合金化処理後の冷却過程においてマルテンサイトが形成
される。
このようにして、いずれの亜鉛メッキ鋼板においてもフ
エライト+マルテンサイトの組織が得られる。
この製造法ではMn,Cの偏折を利用しているので、鋼
中平均Mn量は少なくてすみ、かつSiの添加も特に必
要としないのでコストの低下、r値の向上、Zn皮膜の
密着性の向上に寄与する。
さらに詳述すれば、C0.07係、Si0.07φ、M
n 1.4 2%、P0.011%、So ilAll
0.0 3 8 %、NO.062%を含有する供試
鋼を転炉で溶製しスラブとなした後、加熱温度1220
℃、仕上温度860℃、巻取温度560℃の温度条件で
熱間圧延して3. 2 in厚の鋼板に仕上げ酸洗後、
通常の冷間圧延により0. 8 mm厚に圧延した冷延
鋼板を、H2とN2との混合ガス雰囲気、昇温速度40
℃/hr1冷却速度40°C/hr,均熱時間16hr
の焼鈍条件で、均熱温度を500〜800℃間で変化さ
せて箱焼鈍した各種の供試鋼板を、通常の連続溶融亜鉛
メッキラインで合金化亜鉛メッキ鋼板を製造する場合の
ヒートパターンと同様な第1図に示すヒートパターン、
即ち昇温速度10℃/sec.均熱7 5 0’C3
0SeC,一次冷却速度10℃/sec,低温保持帯5
0 0 ’C 2 0SeC,二次冷却速度10°C
/sec,lび二次冷却での最低温度(T′)点300
’C,合金化炉での均熱560℃10SeC1三次冷却
速度10℃/SeCの条件で熱処理試験を行った。
なお、実際の溶融亜鉛メッキラインにおいては、鋼板は
約500℃での低温保持後、直ちに約460℃に設定し
た亜鉛浴中に約2SeC.間浸漬され、次いでガスワイ
ピングなどにてさらに250〜4008Cまで冷却され
るが、亜鉛浴中浸漬時間は短いので本熱処理ではそれを
省略した。
なお上記戒分の箱焼鈍をした鋼のMs点は約120℃で
あるので前記二次冷却における冷却では最低温度(τ点
)はMs点以上が保持されγ相の変態は生じず560℃
、10SeCの熱処理後の冷却過程で鋼板はMs点以下
となることによりγ相のマルテンサイト変態が生じる。
第2図は上記熱処理試験で得た各供試鋼板のJI85号
に基く引張試験の特性値から求めた降伏値及びr値と箱
焼鈍温度との関係を示した図表である。
図中、特性曲線Pは箱焼鈍温度とr値の関係を示し、特
性曲線Qは箱焼鈍温度と降伏比の関係を示す。
第2図に見る通り、箱焼鈍温度が650〜800℃の範
囲であればr値1.20以上、降伏比0.60以下の両
方を満足した鋼板が得られる。
第3図はC0.04〜0.08係、Si0.05〜0.
25%、SoAAA’0.03〜0.08%、NO.0
03〜o.oos%を含有し、Mnを0. 2 〜3.
3%の範囲で変化させて添加した各種の供試鋼を、前
記と同様の方法にて0. 8 mm厚の冷延鋼板に仕上
げた後、昇温速度400C/hr冷却速度40゜C/h
r.均熱温度700℃、均熱時間16hr1H2とN
2の混合ガス雰囲気の焼鈍条件で箱焼鈍し、更に前記第
1図に示したと同様のヒートパターンで熱処理試験して
得た各供試鋼板のJISS号に基く引張試験の特性値か
ら求めた降伏比及びr値とMn含有量との関係を示した
図表である。
図中特性曲線Rはr値とMn量の関係を示し、特性曲線
Sは降伏比とMn量の関係を示す。
第3図に見る通り、r値1.20以上、降伏比0.60
以下の両方を満足するMn含有量は0.8〜2.5優の
範囲である。
第1図に示したヒートパターンは合金化亜鉛メッキ鋼板
を製造する場合を考えた実験室におけるシミュレーショ
ンのヒートパターンである。
この図をもって通常の亜鉛メッキ鋼板の場合と合金化処
理亜鉛メッキ鋼板の場合を比較すると、後者では第1図
のように合金化過程があるためフエライト+マルテンサ
イトの組織にするのには合金成分の調整などの努力が必
要であるが、前者の通常亜鉛メッキ(合金化処理なし)
では、鋼板は合金化処理炉を通過しないため、第1図の
ヒートサイクルにおいて、鋼板の温度はγ後そのまま室
温まで冷却されるにすぎない。
したがって、フエライト+マルテンサイトの組織を得る
のは合金化処理鋼板の場合より容易である。
ゆえに第1図に示すヒートサイクルにおいて所望の組織
および機械特性が得られるよう成分限定、箱焼鈍条件限
定をしておけば、通常亜鉛メッキ鋼板においては所望の
組織および機械特性が得られる。
本発明は上記知見に基いて合金或分と熱処理の両面から
改良を加えた新しい高張力亜鉛メッキ鋼板の製造方法を
提供するものであって、co.2oφ以下、Si0.6
0%以下、Mn0.8〜2.5%、P0.10%以下、
SolAAi’0.01〜0.20%、NO.0015
〜0.0150饅を含有し、残部が実質的にFeから成
る鋼を、熱間圧延および冷間圧延後650〜800℃の
温度範囲で箱焼鈍し冷却後、連続溶融亜鉛メッキライン
の加熱炉均熱帯にて、600〜800℃の温度範囲で加
熱後、亜鉛メッキあるいは合金化亜鉛メッキすることを
要旨とする。
本発明において鋼の成分を上記の如く限定した理由につ
いて説明する。
C:0.20%を越えるとスポット溶接性が劣化しr値
が低下する。
Si:Siは安価な強化元素であるが、0.60俤を越
えると鋼板に対する亜鉛の密着性が著しく悪化する。
Mn:0.80多未満ではMn濃縮部でのMn濃度が不
足し降伏比を低下させる効果が不十分.であり、2.5
優を越えるとr値が1.2b以下に低下する。

゛・SoAAA : 0. 0 1φ未満では鋼の清浄
度が低下すると共にr値も低下する。
0.20φを越えると鋼の溶製が困難となる。
N:0.0015φ未満では鋼の再結晶集合組織を得る
ためのA7Nが形成が不充分であり、また0.0150
%を越えると延性が悪化する。
P:安価な強化元素であるが0.10φ以上添加すると
脆性破壊を生じやすい。
本発明方法において箱焼鈍の均熱温度を650〜800
℃に限定したのは、650℃未満及び800℃を越えた
場合は降伏比0.60以下が得られないからであり、連
続溶融亜鉛メッキラインの加熱炉均熱帯での加熱温度を
600〜800℃に限定したのは、600℃未満では前
述したC,Mn濃縮部での安定したオーステナイト相の
形成が十分に行われず、また800℃を越えると形成さ
れるオーステナイト相が多すぎて、箱焼鈍時にオーステ
ナイト中にC,Mnを濃縮した効果が発揮されないから
である。
次ぎに本発明の実施例について説明する。
供試鋼(4), (B) , (C) , CD)の成
分を第1表に示す。
第1表の供試鋼代)〜0をそれぞれ転炉で溶製しスラブ
となした後、3.2mm厚の鋼板に熱間圧延し酸洗後冷
間圧延して0.8mrn厚の冷延鋼板に仕上げ、これを
H2とN2との混合ガス雰囲気、昇温速度40℃/hr
,冷却速度40℃/ h r ,均熱温度700℃、均
熱時間16hrの焼鈍条件で箱焼鈍した場合と箱焼鈍し
ない場合との二通りに分けて、それぞれライン速度8o
rrL/mlnで連続溶融亜鉛メッキラインを通して亜
鉛メッキした。
上記亜鉛メッキラインにおいては、加熱炉にて板温75
0℃に加熱後、低温保持帯にて板温500℃に20Se
C保持した後460℃の亜鉛メッキ浴槽内に浸漬して亜
鉛メッキした後直ちにガスワイピングにて亜鉛皮膜の厚
みを片面40g/rI1″に調整後合金化炉に装入して
板温460’Cに10sec保持した後室温まで放冷す
る場合と、前記合金化炉を通さないで室温まで放冷する
場合との二通りに分けて、それぞれ亜鉛メッキ供試鋼板
と合金化亜鉛メッキ供試鋼板を得た。
上記各供試鋼板の引張試験による降伏強度、引張強度、
降伏比ならびにr値、亜鉛密着性の結果を第2表に示す
上記引張試験はJI35号によるL方向引張の試験結果
であり、亜鉛密着性は密着曲げ後皮膜のハクリ状況を調
査した結果で、○印は密着性良好、×印は密着性不良を
示す。
またGIは亜鉛メッキ鋼板、GAは合金化亜鉛メッキ鋼
板を示す。
第2表に見る通り、本発明の成分範囲の鋼板(B)であ
っても、箱焼鈍したものは降伏比0.60以下、r値1
.20以上の成績を示すが、箱焼鈍しないものは降伏比
、r値とも不十分である。
比較鋼(4),(C)はすべて降伏比、r値のいづれか
において前記必要水準を満足せず、比較鋼(D)はSi
分が高いため亜鉛密着性が不良であり、高張力亜鉛メッ
キ鋼板として不適格であることを示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は通常の連続溶融亜鉛メッキラインのヒートパタ
ーンの一例を示す図表、第2図は熱処理試験を行った供
試鋼板における降伏比ならびにr値と箱焼鈍温度との関
係を示した図表、第3図は同上供試鋼板における降伏比
ならびにr値とMn量との関係を示した図表である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. I C0.201%以下、SiO.60%以下、Mn
    o. s 〜2. 5 %、po.to%以下、Sol
    k1 0. 0 1〜0.20優、N0.0015〜0
    .0150優を含有し、残部が実質的にFeから成る鋼
    を、熱間圧延および冷間圧延後650〜800℃の温度
    範囲で箱焼鈍し冷却後、連続溶融亜鉛メッキラインの加
    熱炉均熱帯にて、600〜800℃の温度範囲で加熱後
    亜鉛メッキあるいは合金化亜鉛メッキすることを特徴と
    する絞り性ならびに形状性にすぐれた高張力亜鉛メッキ
    鋼板の製造方法。
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