(57)【要約】【課題】本発明の課題は、めっき性及び曲げ性に優れた高強度亜鉛めっき鋼板、高強度部材およびそれらの製造方法を提供することである。【解決手段】本発明の高強度亜鉛めっき鋼板は、所定の成分元素を含有し、鋼中のＭｎ含有量に対するＳｉ含有量の質量比（Ｓｉ／Ｍｎ）が０．２以上であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成と、表面から板厚１／３位置までの範囲に存在する介在物の平均粒径が５０μｍ以下、前記介在物の平均最近接距離が２０μｍ以上である鋼組織と、を有する鋼板と、前記鋼板の表面に、片面あたりのめっき付着量が２０ｇ／ｍ２以上１２０ｇ／ｍ２以下の亜鉛めっき層と、を備え、鋼中に含まれる拡散性水素量が０．２５質量ｐｐｍ未満であり、前記亜鉛めっき層直下の下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部に、所定の元素を含有する酸化物が片面あたり０．０１０ｇ／ｍ２以上であり、引張強さが１１００ＭＰａ以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼組成が質量％で、
Ｃ：０．０８％以上０．２０％以下、
Ｓｉ：２．０％未満、
Ｍｎ：１．５％以上３．５％以下、
Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．００２％以下、
Ａｌ：０．１０％以下、及び
Ｎ：０．００６％以下を含有し、
鋼中のＭｎ含有量に対するＳｉ含有量の質量比（Ｓｉ／Ｍｎ）が０．２以上であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成と、
面積率で、３０％以上８５％以下のマルテンサイト、２％以上６０％以下のフェライト、１５％以下（０％を含む）のベイナイト、かつ５％未満（０％を含む）の残留オーステナイトを有し、
フェライトの平均粒径が１５μｍ以下であり、
表面から板厚１／３位置までの範囲に存在するＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＣａの少なくとも１種を含有する介在物の平均粒径が５０μｍ以下、前記介在物の平均最近接距離が２０μｍ以上である鋼組織と、を有する鋼板と、
前記鋼板の表面に、片面あたりのめっき付着量が２０ｇ／ｍ２以上１２０ｇ／ｍ２以下の亜鉛めっき層と、を備え、
鋼中に含まれる拡散性水素量が０．２５質量ｐｐｍ未満であり、
前記亜鉛めっき層直下の、下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部に、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ及びＮｉの中から選ばれる少なくとも１種以上の元素を含有する酸化物が、片面あたり０．０１０ｇ／ｍ２以上であり、
圧延方向が曲げたときの稜線になるように９０°Ｖ曲げ試験を行った際に、亀裂が発生しない最小のＶ型パンチの先端Ｒと、鋼板の板厚ｔが、Ｒ／ｔ≦３．５を満たし、
引張強さが１１００ＭＰａ以上である高強度亜鉛めっき鋼板。
【請求項２】
前記成分組成は、さらに、質量％で、下記（１）〜（３）のうち少なくとも１つを含有する請求項１に記載の高強度亜鉛めっき鋼板。
（１）Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒのうち１種以上を合計で０．００５％以上０．１％以下
（２）Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮｉのうち１種以上を合計で０．０１％以上０．５％以下
（３）Ｂ：０．０００３％以上０．００５％以下
【請求項３】
前記成分組成は、さらに、質量％で、Ｓｂ：０．００１％以上０．１％以下及びＳｎ：０．００１％以上０．１％以下のうち少なくとも１種を含有する請求項１又は２に記載の高強度亜鉛めっき鋼板。
【請求項４】
前記成分組成は、さらに、質量％で、Ｃａ：０.０００５％以下を含有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の高強度亜鉛めっき鋼板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の高強度亜鉛めっき鋼板が、成形加工及び溶接の少なくとも一方がされてなる高強度部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき性及び曲げ性に優れ、建材や自動車の耐衝突部品に好適な高強度亜鉛めっき鋼板、高強度部材およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の衝突安全性および燃費改善が強く求められている昨今、部品素材である鋼板は、その高強度化が進んでいる。さらに、世界規模で自動車の普及が広がっており、多種多様な地域や気候の中、種々の用途で自動車が使われることに対し、部品素材である鋼板には高い防錆性が求められている。
【０００３】
一般的に、鋼板強度が高まるとその加工性能は低下してくる。とくに、めっきを施さない鋼板に比べ、めっきを施した鋼板では加工性能が劣る傾向がある。
【０００４】
そして高強度化のために多量の合金元素を含むようになると鋼板に良質なめっき被膜を形成させることが難しくなる。また、ＺｎやＮｉなどのめっきが施されると、製造過程で侵入した水素は鋼中から放出しにくいことが知られている。
【０００５】
また、優れた曲げ性をもつ鋼板は従来から開発が行われている。その加工方法の特徴から、曲げたときに最も厳しい加工条件、すなわち応力集中する箇所をいかに工夫するかが課題解決として示されている。特に、鋼組織が硬さの異なる２種以上からなる鋼板の場合、鋼組織の界面に変形が集中してマイクロボイドの欠陥ができやすく、この結果曲げ性が劣化する。
【０００６】
また、良質なめっきを付着させるため、焼鈍・めっき工程の炉内雰囲気を制御することも取り組まれている。
【０００７】
非特許文献１及び２では、鋼板の鋼組織をフェライトおよびマルテンサイトとしながらも、一旦フェライトおよびマルテンサイトの鋼組織とした後に、焼戻しを行ってマルテンサイトを軟化させて曲げ性を向上させる。
【０００８】
特許文献１では、鋼板表面のロックウェル硬さの標準偏差によって与えられる鋼板の均質性を示す指標となる組織均質性指標が０．４以下となる延性及び曲げ性の良好な引張最大応力９００ＭＰａ以上を有する高強度鋼板とその製造方法が開示されている。曲げ性に影響を与える因子として鋳造時の凝固組織の不均質性を改善した結果得られた手法で、この方法により引張最大応力９００ＭＰａ以上で曲げ性に優れた鋼板が提案されている。
【０００９】
また、特許文献１では、この時、良質なめっき性を確保するため、連続溶融亜鉛めっきラインの焼鈍炉内において、水素濃度１〜６０ｖｏｌ％、残部Ｎ２、Ｈ２Ｏ、Ｏ２および不可避的不純物からなる雰囲気とし、該雰囲気中の水分圧と水素分圧の対数ｌｏｇ（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を−３≦ｌｏｇ（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）≦−０．５と規定している。
【００１０】
特許文献２では、ベイナイトを５０％以上、残留オーステナイトを３〜３０％含む複合組織鋼板において、鋼板表層の硬度Ｈｖｓと鋼板の１／４厚の硬度Ｈｖｂの比が０．３５〜０．９０であることを規定している。また、ｌｏｇ（水分圧／水素分圧）が−３．０〜０．０の雰囲気で焼鈍することにより高合金系でめっき性を確保している。
【００１１】
特許文献３では、脱炭フェライト層を規定することで曲げ性を確保し、めっき鋼板を製造するための手法として、２〜２０ｖｏｌ％の水素と窒素および不純物を含む残部とからなり、かつ露点が−３０℃超２０℃以下である雰囲気に調整する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−１１１６７０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６３８２７号公報
【特許文献３】特開２０１７−０４８４１２号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】長谷川  浩平、外５名、「９８０ＭＰａ級超高強度鋼板の曲げ加工性に及ぼす金属組織の影響」、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ、ｖｏｌ．２０（２００７）、ｐ．４３７、日本鉄鋼協会発行
【非特許文献２】中村  展之、外３名、「超高強度冷延鋼板の伸びフランジ成形性に及ぼす組織の影響」、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ、ｖｏｌ．１３（２０００）、ｐ．３９１、日本鉄鋼協会発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
これまで、鋼板の曲げ性の向上には鋼組織の最適化が主になされてきたがそれはある一定水準の改善であり、さらなる向上が求められている。また、高合金系の鋼板にめっきを施す場合に、めっき工程における雰囲気中の水素が、鋼板製品に残存する鋼中水素となると考えられる。この鋼中水素により、曲げ性の改善が妨げられると考えられる。また、曲げ性の改善とめっき性の両立も必要である。
【００１５】
本発明は、めっき鋼板の曲げ性を新たな視点で改善し、めっき性及び曲げ性に優れた高強度亜鉛めっき鋼板、高強度部材およびそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
本明細書でいう、高強度とは、引張強さ（ＴＳ）が１１００ＭＰ以上であることをいう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた。その結果、めっき鋼板の曲げ性の向上には、板厚表層近傍から板厚中心付近における介在物の存在状態に加え、鋼中に残存する水素量を適切に調整する必要があることを見出した。また、介在物の制御と鋼中水素量の調整に加え、鋼板を特定の成分組成とし、特に鋼中のＭｎ含有量に対するＳｉ含有量の質量比（Ｓｉ／Ｍｎ）を所定の範囲に調整し、さらに、鋼板表層部に所定の元素を含有する酸化物量が所定の範囲内となるように調整することで、良好な曲げ性及びめっき性を有する高強度亜鉛めっき鋼板を得られることを見出した。
【００１８】
また、再結晶焼鈍時の炉内雰囲気の条件など、各製造工程の条件を適切に調整することで、本発明の高強度亜鉛めっき鋼板を製造できることを見出した。特に、本発明者らは、本発明の亜鉛めっき鋼板の製造条件を検討する過程で、焼鈍工程における炉内雰囲気の露点を特定の範囲に制御することで、亜鉛めっき鋼板のめっき性を飛躍的に向上できることを初めて見出した。これは、露点を制御することによって、鋼板表層部の酸化物量を所定の範囲内となるように調整でき、これによりＳｉ及びＭｎの外部酸化が抑制できたためと考えられる。具体的には本発明は以下のものを提供する。
【００１９】
［１］鋼組成が質量％で、
Ｃ：０．０８％以上０．２０％以下、
Ｓｉ：２．０％未満、
Ｍｎ：１．５％以上３．５％以下、
Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．００２％以下、
Ａｌ：０．１０％以下、及び
Ｎ：０．００６％以下を含有し、
鋼中のＭｎ含有量に対するＳｉ含有量の質量比（Ｓｉ／Ｍｎ）が０．２以上であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成と、
表面から板厚１／３位置までの範囲に存在するＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＣａの少なくとも１種を含有する介在物の平均粒径が５０μｍ以下、前記介在物の平均最近接距離が２０μｍ以上である鋼組織と、を有する鋼板と、
前記鋼板の表面に、片面あたりのめっき付着量が２０ｇ／ｍ２以上１２０ｇ／ｍ２以下の亜鉛めっき層と、を備え、
鋼中に含まれる拡散性水素量が０．２５質量ｐｐｍ未満であり、
前記亜鉛めっき層直下の、下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部に、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ及びＮｉの中から選ばれる少なくとも１種以上の元素を含有する酸化物が、片面あたり０．０１０ｇ／ｍ２以上であり、
引張強さが１１００ＭＰａ以上である高強度亜鉛めっき鋼板。
［２］前記成分組成は、さらに、質量％で、下記（１）〜（３）のうち少なくとも１つを含有する［１］に記載の高強度亜鉛めっき鋼板。
（１）Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒのうち１種以上を合計で０．００５％以上０．１％以下
（２）Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮｉのうち１種以上を合計で０．０１％以上０．５％以下
（３）Ｂ：０．０００３％以上０．００５％以下
［３］前記成分組成は、さらに、質量％で、Ｓｂ：０．００１％以上０．１％以下及びＳｎ：０．００１％以上０．１％以下のうち少なくとも１種を含有する［１］又は［２］に記載の高強度亜鉛めっき鋼板。
［４］前記成分組成は、さらに、質量％で、Ｃａ：０.０００５％以下を含有する［１］〜［３］のいずれか一つに記載の高強度亜鉛めっき鋼板。
［５］前記鋼組織は、面積率で、３０％以上８５％以下のマルテンサイト、６０％以下（０％を含む）のフェライト、１５％以下（０％を含む）のベイナイト、かつ５％未満（０％を含む）の残留オーステナイトを有し、
フェライトの平均粒径が１５μｍ以下である［１］〜［４］のいずれか一つに記載の高強度亜鉛めっき鋼板。
［６］［１］〜［４］のいずれか一つに記載の成分組成を有する鋼を、鋳型メニスカス近傍の凝固界面の溶鋼流速が１６ｃｍ／秒以上となる条件で鋳造して鋼素材とする鋳造工程と、
前記鋳造工程後の鋼素材を熱間圧延する熱延工程と、
前記熱延工程後の鋼板を酸洗する酸洗工程と、
前記酸洗工程後の鋼板を、圧下率２０％以上８０％以下で冷間圧延する冷延工程と、
前記冷延工程後の鋼板を、連続焼鈍ラインにて、５００℃以上の温度域の炉内雰囲気の水素濃度を０ｖｏｌ％超１２ｖｏｌ％以下、かつ７４０℃以上の温度域での露点が−２５℃以上である炉内雰囲気で、焼鈍温度７４０℃以上（Ａｃ３＋２０）℃以下で加熱した後、焼鈍温度から少なくとも６００℃までを平均冷却速度３℃／秒以上で冷却する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程後の鋼板を、めっき処理し、該めっき処理後４５０℃から２５０℃までの温度域を平均冷却速度３℃／秒以上で冷却するめっき工程と、を有する高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［７］前記めっき工程後、幅トリムを行う幅トリム工程を、さらに有する［６］に記載の高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［８］前記焼鈍工程後又は前記めっき工程後、水素濃度が５ｖｏｌ％以下、露点が５０℃以下の雰囲気で、５０〜４００℃の温度域で３０秒以上加熱する後処理工程をさらに有する［６］又は［７］に記載の高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［９］前記めっき工程において、前記めっき処理直後に合金化処理を行う［６］〜［８］のいずれか一つに記載の高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［１０］［１］〜［５］のいずれか一つに記載の高強度亜鉛めっき鋼板が、成形加工及び溶接の少なくとも一方がされてなる高強度部材。
［１１］［６］〜［９］のいずれか一つに記載の高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法によって製造された高強度亜鉛めっき鋼板を、成形加工及び溶接の少なくとも一方を行う工程を有する、高強度部材の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、めっき性及び曲げ性に優れた高強度亜鉛めっき鋼板、高強度部材およびそれらの製造方法を提供することができる。本発明の高強度亜鉛めっき鋼板を自動車車体の骨格部材に適用した場合は、衝突安全性の向上や軽量化に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】鋼中の拡散性水素量とＲ／ｔとの関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２３】
本発明の高強度亜鉛めっき鋼板は、鋼板と、鋼板表面に形成される亜鉛めっき層とを有する。先ず、鋼板の成分組成（鋼組成）について説明する。鋼板の成分組成の説明において、成分の含有量の単位である「％」は「質量％」を意味する。
【００２４】
Ｃ：０．０８％以上０．２０％以下
Ｃは鋼板の高強度化に有効な元素であり、鋼組織の硬質相の一つであるマルテンサイトを形成することで高強度化に寄与する。また、製造方法によってはＮｂやＴｉ、Ｖ及びＺｒといった炭化物形成元素と微細な合金化合物或いは合金炭窒化物を形成することでも高強度化に寄与する。これらの効果を得るためには、Ｃ含有量は０．０８％以上とすることが必要である。一方、Ｃ含有量が０．２０％を超えると、マルテンサイトが過剰に硬質化し、介在物や鋼中水素量を制御しても曲げ加工性が改善しなくなる傾向にある。したがってＣ含有量は０．０８％以上０．２０％以下とする。ＴＳを安定して１１００ＭＰａ以上にする観点からは、Ｃ含有量は０．０９％以上が好ましい。
【００２５】
Ｓｉ：２．０％未満
Ｓｉは主に固溶強化により高強度化に寄与する元素であり、強度上昇に対して延性の低下が比較的少なく、強度のみならず強度と延性のバランス向上にも寄与する。延性の向上は曲げ性の改善につながる。一方で、Ｓｉは鋼板表面にＳｉ系酸化物を形成しやすく、不めっきの原因となる場合があると共に、過剰に含有すると熱間圧延時に著しいスケールが形成されて鋼板表面にスケール跡疵が付き、表面性状が悪くなることがあり、また酸洗性が低下することがある。したがって、強度確保に必要な分だけ添加すれば良いが、めっき性の観点から、Ｓｉ含有量は２．０％未満とする。Ｓｉ含有量は好ましくは１．８％以下である。Ｓｉ含有量の下限は特に規定されないが、０．００１％未満では製造での制御が難しくなる傾向があるので、Ｓｉ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。Ｓｉは強度確保に必要な量を添加すれば良く、強度向上の効果を有効に得る観点からは、Ｓｉ含有量はより好ましくは０．３％以上であり、さらに好ましくは０．４％以上であり、特に好ましくは０．５％以上である。
【００２６】
Ｍｎ：１．５％以上３．５％以下
Ｍｎは固溶強化およびマルテンサイト形成により高強度化に寄与する元素として有効であり、この効果を得るために１．５％以上の含有が必要である。Ｍｎ含有量は好ましくは１．９％以上である。一方、Ｍｎ含有量が３．５％を超えるとＭｎの偏析などに起因して鋼組織にムラを生じやすくなり、加工性の低下を招くほか、Ｍｎは鋼板表面に酸化物あるいは複合酸化物として外部酸化しやすく、不めっきの原因となる場合がある。そのためＭｎ含有量は３．５％以下とする。
【００２７】
Ｐ：０．０２％以下
Ｐは、固溶強化により鋼板の高強度化に寄与する有効な元素であるが、一方でめっき性に影響を与える。特に鋼板との濡れ性の劣化、めっき層の合金化速度の遅延を招き、特に高強度鋼板を得るような高合金系では影響が大きい。そのため、Ｐ含有量は０．０２％以下とした。Ｐ含有量は、好ましくは０．０１％以下である。Ｐ含有量の下限は特に規定しないが０．０００１％未満では製造過程において生産能率低下と脱燐コスト増を招くため、Ｐ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。
【００２８】
Ｓ：０．００２％以下
Ｓは鋼中で硫化物系の介在物を形成しやすい。特に高強度化のためＭｎを多量に添加する場合はＭｎＳ系の介在物を形成しやすくなる。これは曲げ性を損なう原因にもなるほか、Ｓは熱間脆性を起こす原因となって製造工程に悪影響を及ぼすため、極力低減することが好ましい。本発明では０．００２％までは許容できる。Ｓ含有量の下限は特に規定しないが０．０００１％未満では製造過程において生産能率低下とコスト増を招くため、Ｓ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。
【００２９】
Ａｌ：０．１０％以下
Ａｌは脱酸剤として添加される。脱酸剤としてＡｌを添加する場合、その効果を得るために、Ａｌを０．００１％以上含有することが好ましい。一方、Ａｌ含有量が０．１０％を超えると製造工程中で介在物を形成しやすくなり、曲げ性を劣化させる。そのため、Ａｌ含有量は０．１０％以下とし、好ましくは鋼中のｓｏｌ.Ａｌとして０．０８％以下である。
【００３０】
Ｎ：０．００６％以下
Ｎ含有量が０．００６％を超えると鋼中に過剰な窒化物が生成して加工性を低下させるほか、鋼板の表面性状の悪化を招くことがある。このためＮ含有量は０．００６％以下、好ましくは０．００５％以下とする。フェライトが存在する場合、その清浄化による延性向上の観点からは含有量は極力少ない方が好ましいが、製造過程における生産能率低下とコスト増を招くため、Ｎ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。
【００３１】
鋼中のＭｎ含有量に対するＳｉ含有量の質量比（Ｓｉ／Ｍｎ）が０．２以上
優れためっき性を得るためには鋼中で酸化しやすい元素の制御が重要であり、Ｍｎの外部酸化を抑える観点から、ＳｉＭｎ複合酸化物を鋼板内部に形成することを狙いとしている。鋼中のＭｎ含有量に対するＳｉ含有量の質量比（Ｓｉ／Ｍｎ）が０．２未満になると、亜鉛めっき層直下の下地鋼板表面（以下、単に「下地鋼板表面」とも称する。）から１００μｍ以内の鋼板表層部に十分な酸化物量が得られなくなる。そのため、鋼中のＭｎ含有量に対するＳｉ含有量の質量比（Ｓｉ／Ｍｎ）は０．２以上とする。鋼板表層部に十分な酸化物量を得る観点からは、鋼中のＭｎ含有量に対するＳｉ含有量の質量比（Ｓｉ／Ｍｎ）は０．２０以上であることが好ましく、０．２５以上であることがより好ましい。また、鋼中のＭｎ含有量に対するＳｉ含有量の質量比（Ｓｉ／Ｍｎ）の上限は特に規定しないが、本発明の成分組成においては１．３以下となることが多い。
【００３２】
本発明の鋼は上記成分組成を基本的に含有し、残部は鉄および不可避的不純物である。上記成分組成には、本発明の作用を損なわない範囲で、さらに、下記の成分を任意成分として含んでもよい。なお、下記の任意元素を下記の下限値未満で含む場合、その任意成分は不可避的不純物として含まれるものとする。また、成分組成には、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｗ、Ｐｂを合計で０．００２％まで不可避的不純物として含んでも構わない。
【００３３】
上記成分組成は、任意成分として、さらに、質量％で、下記（１）〜（３）のうち少なくとも１つを含有してもよい。
（１）Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒのうち１種以上を合計で０．００５％以上０．１％以下
（２）Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮｉのうち１種以上を合計で０．０１％以上０．５％以下
（３）Ｂ：０．０００３％以上０．００５％以下
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒは、ＣやＮと炭化物や窒化物（炭窒化物の場合もある）を形成する。微細析出物とすることで鋼板の高強度化に寄与する。特に軟質なフェライトに析出させることでその強度を高め、マルテンサイトとの強度差を低減する効果は曲げ性のほか伸びフランジ性の改善にも寄与する。さらにこれらの元素は熱延コイルの組織を微細化する作用があり、その後の冷延・焼鈍後の鋼組織を微細化することでも強度上昇や曲げ性などの加工性向上に寄与する。この効果を得る観点から、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒのうち１種以上を合計で０．００５％以上含有することが好ましい。しかしながら過剰な添加は、冷間圧延時の変形抵抗を高めて生産性を阻害するほか、過剰な或いは粗大な析出物の存在はフェライトの延性を低下させ、鋼板の延性や曲げ性を低下させる傾向がある。このため、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒのうち１種以上を合計で０．１％以下とすることが好ましい。
【００３４】
Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮｉの元素は焼入れ性を高めてマルテンサイトを生成させやすくするため、高強度化に寄与する元素である。これらの効果を得るため、上記下限０．０１％を好ましい下限と規定している。Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮｉについては、その過剰な添加は効果の飽和やコスト増につながるほか、Ｃｕについては熱間圧延時の割れを誘発し表面疵の発生原因となる。そのため、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＮｉのうち１種以上を合計で０．５％以下とすることが好ましい。なお、ＮｉについてはＣｕ添加による表面疵の発生を抑止する効果があるためＣｕ添加時は同時に添加することが好ましい。特にＣｕ量の１／２以上含有することが好ましい。
【００３５】
Ｂについても焼鈍冷却過程で起こるフェライト生成の抑制効果を得るための下限を設けるほか、その過剰な添加は効果の飽和を理由に上限を設けることにする。過剰な焼入れ性は溶接時の溶接部割れなどの不利益もある。そこで、Ｂ含有量は０．０００３％以上０．００５％以下とすることが好ましい。
【００３６】
上記成分組成は、任意成分として、さらに、下記の成分を含有してもよい。
【００３７】
Ｓｂ：０．００１％以上０．１％以下及びＳｎ：０．００１％以上０．１％以下のうち少なくとも１種
ＳｂやＳｎは脱炭や脱窒、脱硼などを抑制して、鋼板の強度低下抑制に有効な元素であるため０．００１％以上の含有が好ましい。しかしながら過剰な添加は表面性状を低下させるためその上限を０．１％とすることが好ましい。
【００３８】
Ｃａ：０．０００５％以下
Ｃａを少量添加すると、硫化物の形状を球状化させ、鋼板の曲げ性を向上させる効果が得られる。一方、過剰に添加すると、Ｃａは鋼中で硫化物や酸化物を過剰に形成し、鋼板の加工性、特に曲げ性を低下させるためＣａ含有量を０．０００５％以下とすることが好ましい。また、Ｃａ含有量の下限は特に規定されないが、Ｃａを含有する場合は、Ｃａ含有量は０．０００１％以上であることが多い。
【００３９】
次いで、鋼板の鋼組織について説明する。
【００４０】
鋼組織は、表面から板厚１／３位置までの範囲に存在するＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＣａの少なくとも１種を含有する介在物の平均粒径が５０μｍ以下、介在物の平均最近接距離が２０μｍ以上である。介在物の平均粒径及び平均最近接距離を上記範囲に調整し、さらに、鋼中の拡散性水素量を特定の範囲にすれば、曲げ性を向上できる。なお、介在物の最近接距離の測定には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＣａの少なくとも１種を含有する介在物以外はカウントしない。
【００４１】
介在物の平均粒径は、５０μｍ以下であり、好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以下である。介在物の平均粒径は小さい方がよいため、下限は特に規定されないが、１μｍ以上となることが多い。
【００４２】
介在物の平均最近接距離は、２０μｍ以上であり、好ましくは３０μｍ以上であり、より好ましくは５０μｍ以上である。介在物の平均最近接距離は、上限は特に規定されないが、５００μｍ以下となることが多い。
【００４３】
介在物の平均粒径及び介在物の平均最近接距離は、実施例に記載の方法で測定している。
【００４４】
また、本発明において、鋼板の鋼組織は、面積率で、３０％以上８５％以下のマルテンサイト、６０％以下（０％を含む）のフェライト、１５％以下（０％を含む）のベイナイト、かつ５％未満（０％を含む）の残留オーステナイトを有し、フェライトの平均粒径が１５μｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
マルテンサイト：３０％以上８５％以下
マルテンサイトは硬質であり、鋼板強度を高めるために有効かつ必須である。引張強さ（ＴＳ）１１００ＭＰａ以上を確保するために面積率で３０％以上とすることが好ましい。ＴＳの安定確保の観点からは４５％以上とすることが好ましい。また、ここで言うマルテンサイトは、製造中に自己焼戻しされたオートテンパードマルテンサイトや場合によってはその後の熱処理で焼き戻された焼戻しマルテンサイトを含む。また、曲げ性と強度とのバランスの観点からマルテンサイトは８５％以下とすることが好ましい。
【００４６】
フェライト：６０％以下（０％を含む）
水素が存在する雰囲気中で熱処理およびめっきを付与する工程を施した場合、鋼中に水素が侵入および残存する。最終製品の鋼中水素を極力低減する１つの手法として、めっきを付与する前の鋼組織にＢＣＣ構造であるフェライトやベイナイトを出現させる。これは、ＦＣＣ構造であるオーステナイトよりもＢＣＣ構造であるフェライトやベイナイトの方が水素の固溶度が小さいことを利用するものである。また軟質なフェライトは鋼板の延性を向上させ、曲げ性を向上させる。しかし、フェライトが６０％を超えると強度を確保することができなくなるため好ましい上限を６０％とする。なお、フェライトは２％以上となることが多い。
【００４７】
フェライトの平均粒径は１５μｍ以下が好ましい。フェライト粒径が小さいほど、曲げ表面でのボイドの生成や連結を抑制でき、曲げ性を高められる。フェライトの平均粒径は、より好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは４μｍ以下である。
【００４８】
ベイナイト：１５％以下（０％を含む）
ベイナイトは曲げ性向上に寄与するため、含んでもよいが、過剰に含むと所望の強度が得られないため、１５％以下とすることが好ましい。なお、ベイナイトは２％以上となることが多い。
【００４９】
残留オーステナイトが５％未満（０％を含む）
オーステナイトはｆｃｃ相であり、フェライト（ｂｃｃ相）に比べ、水素の吸蔵能が高くかつ鋼中での拡散が遅いため鋼中に残存しやすい。さらにこの残留オーステナイトがマルテンサイトに加工誘起変態した場合には、鋼中の拡散性水素を増加させる懸念がある。そのため、本発明では、残留オーステナイトは５％未満が好ましい。
【００５０】
なお鋼組織は上記した組織（相）以外の組織として、残部にパーライト、炭化物などの析出物を含む場合があり、これらは鋼板表面から板厚１／４位置における合計面積率で１０％以下であれば許容できる。好ましくは５％以下（０％を含む）とする。
【００５１】
また、上記鋼組織の介在物、面積率は、実施例に記載の方法で確認する。
【００５２】
次いで、亜鉛めっき層について説明する。亜鉛めっき層は、片面あたりのめっき付着量が２０〜１２０ｇ／ｍ２である。付着量が２０ｇ／ｍ２未満では耐食性の確保が困難になる。したがって、付着量は２０ｇ／ｍ２以上とし、好ましくは２５ｇ／ｍ２以上、より好ましくは３０ｇ／ｍ２以上である。一方、１２０ｇ／ｍ２を超えると耐めっき剥離性が劣化する。したがって、付着量は１２０ｇ／ｍ２以下、好ましくは１００ｇ／ｍ２以下、より好ましくは８０ｇ／ｍ２以下である。
【００５３】
亜鉛めっき層の組成は特に限定されず、一般的なものであればよい。例えば、溶融亜鉛めっき層や合金化溶融亜鉛めっき層の場合、一般的には、Ｆｅ：２０質量％以下、Ａｌ：０．００１質量％以上１．０質量％以下を含有し、さらに、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｂｅ、Ｂｉ及びＲＥＭから選択する１種または２種以上を合計で０質量％以上３．５質量％以下含有し、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる組成である。本発明では、片面あたりのめっき付着量が２０〜１２０ｇ／ｍ２の溶融亜鉛めっき層、これがさらに合金化された合金化溶融亜鉛めっき層を有することが好ましい。また、めっき層が溶融亜鉛めっき層の場合にはめっき層中のＦｅ含有量が７質量％未満であり、合金化溶融亜鉛めっき層の場合にはめっき層中のＦｅ含有量は７〜２０質量％であることが好ましい。
【００５４】
本発明の高強度亜鉛めっき鋼板は、実施例に記載の方法で測定して得られる鋼中の拡散性水素量が０．２５質量ｐｐｍ未満である。鋼中の拡散性水素は、曲げ性を劣化させる。鋼中の拡散性水素量が０．２５質量ｐｐｍ以上になると、たとえ介在物や鋼組織を適正に作り込んでいても曲げ性は悪くなる。
【００５５】
本発明では、鋼中の拡散性水素量を０．２５質量ｐｐｍ未満とすることで安定した改善効果があることを明らかにした。好ましくは０．２０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは０．１５質量ｐｐｍ以下である。下限は特に限定しないが、少ないほど好ましいため、下限は０質量ｐｐｍである。本発明では、鋼板を成形加工や溶接をする前に、鋼中の拡散性水素が０．２５質量ｐｐｍ未満であることが必要である。ただし、鋼板を成形加工や溶接した後の製品（部材）について、一般的な使用環境おかれた当該製品からサンプルを切り出して鋼中の拡散性水素量を測定した際に、鋼中の拡散性水素が０．２５質量ｐｐｍ未満であれば、成形加工や溶接をする前も０．２５質量ｐｐｍ未満であったとみなせる。
【００５６】
本発明の高強度亜鉛めっき鋼板は、亜鉛めっき層直下の下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部にＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ及びＮｉの中から選ばれる少なくとも１種以上の元素を含有する酸化物が、片面当り０．０１０ｇ／ｍ２以上である。鋼中にＳｉ及び多量のＭｎが添加された溶融亜鉛めっき鋼板において、良好な外観と加工時のめっき密着性を満足させるためには、高加工時の割れの起点になる可能性があるめっき層直下の地鉄表層の酸化物量を制御する必要がある。そこで、本発明では後述の焼鈍工程において、酸素ポテンシャルを制御するために露点制御を行った。これにより、酸素ポテンシャルを高めることで易酸化性元素であるＳｉやＭｎ等が、めっき直前に予め内部酸化し地鉄表層部におけるＳｉ、Ｍｎの活量が低下することで、外部酸化が抑制され、結果的にめっき外観や密着性の向上につながる。この向上効果は、下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部にＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ及びＮｉの中から選ばれる少なくとも１種以上の元素を含有する酸化物を、片面当り０．０１０ｇ／ｍ２以上存在させることで顕著となる。また、当該酸化物は、好ましくは０．０６０ｇ／ｍ２以上である。一方で、当該酸化物を０．３０ｇ／ｍ２を超えて存在させてもこの効果は飽和するため、０．３０ｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部にＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ及びＮｉの中から選ばれる少なくとも１種以上の元素を含有する酸化物は、実施例に記載の方法で測定している。
【００５７】
本発明の高強度亜鉛めっき鋼板は、高い引張強さ（ＴＳ）を有する。具体的には、実施例に記載の方法で測定した引張強さ（ＴＳ）が１１００ＭＰａ以上である。また、本発明の高強度亜鉛めっき鋼板における鋼板の板厚は特に限定されないが、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００５８】
次いで、本発明の高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。本発明の製造方法は、鋳造工程、熱延工程、酸洗工程、冷延工程、焼鈍工程、めっき工程を有する。以下、各工程について説明する。なお、以下に示すスラブ（鋼素材）、鋼板等を加熱又は冷却する際の温度は、特に説明がない限り、スラブ（鋼素材）、鋼板等の表面温度を意味する。
【００５９】
鋳造工程とは、上記成分組成を有する鋼を、鋳型メニスカス近傍の凝固界面の溶鋼流速が１６ｃｍ／秒以上となる条件で鋳造して鋼素材とする工程である。
【００６０】
鋼素材（スラブ（鋳片））製造
本発明の製造方法で使用する鋼は、一般的にスラブとよばれる連続鋳造方法で製造されたものを用いるが、これは合金成分のマクロ偏析を防止する目的であり、造塊法や薄スラブ鋳造法などで製造してもよい。
【００６１】
介在物を制御する観点から、連続鋳造する場合、鋳型メニスカス近傍の凝固界面の溶鋼流速（以下、単に溶鋼流速ともいう。）が１６ｃｍ／秒以上となる条件で鋳造する。溶鋼流速は、好ましくは１７ｃｍ／秒以上である。溶鋼流速を速くすることで本発明に係る鋼板を得やすくなるので、上限は特に規定されないが、操業安定性の観点からは、５０ｃｍ／秒以下とすることが好ましい。「鋳型メニスカス近傍」とは鋳型内の連続鋳造時に使用するパウダーと溶鋼の界面を意味する。造塊の場合、凝固中介在物を十分浮上させかつその浮上集合した箇所を切り捨てて次工程へ用いることが好ましい。
【００６２】
熱延工程とは、鋳造工程後の鋼素材を熱間圧延する工程である。
【００６３】
鋼スラブを製造したあとは、一旦室温まで冷却してその後再加熱する従来法に加え、室温付近まで冷却せずに温片のままで加熱炉に装入して熱間圧延する方法や、わずかの補熱をおこなった後に直ちに熱間圧延する方法、或いは鋳造後高温状態を保ったまま熱間圧延する方法も問題なくおこなえる。
【００６４】
熱間圧延の方法は特に規定はないが、以下の条件で行うことが好ましい。
【００６５】
鋼スラブの加熱温度は、１１００℃以上１３５０℃以下の範囲とすることが好ましい。これは鋼スラブ中に存在する析出物は粗大化しやすく、例えば析出強化による強度確保をする場合には不利となる。或いは粗大な析出物を核として後の焼鈍過程において組織形成に悪影響を及ぼす可能性があるためである。また、加熱によりスラブ表面の気泡や欠陥などをスケールオフさせることで鋼板表面の亀裂や凹凸を低減し、平滑な鋼板表面を達成することは製品品質として有益である。このような観点からスラブ加熱温度を規定する。このような効果を得るために１１００℃以上とすることが好ましい。一方で１３５０℃を超えるとオーステナイト粒の粗大化が起こり、最終製品の鋼組織も粗大化して、鋼板の強度や曲げ性を低下させる原因となるため、好ましい上限を規定する。
【００６６】
粗圧延および仕上げ圧延を含む熱間圧延工程では、一般的に鋼スラブは粗圧延でシートバーとなり、仕上げ圧延によって熱延コイルとなるが、ミル能力等によってはそのような区分けにこだわらず、所定のサイズになれば問題ない。
【００６７】
熱間圧延条件としては以下を推奨する。
【００６８】
仕上げ圧延温度は、８００℃以上９５０℃以下の範囲とすることが好ましい。８００℃以上にすることで、熱延コイルで得られる組織を均一にし、最終製品の組織も均一になることを狙いとする。組織が不均一だと、曲げ性が低下する傾向がある。一方９５０℃を超えると酸化物（スケール）生成量が多くなり地鉄と酸化物の界面が荒れて酸洗および冷間圧延後の表面品質が劣化する傾向がある。また結晶粒径が粗大になることで、鋼スラブ同様鋼板の強度や曲げ性を低下させる原因となる傾向がある。
【００６９】
上記熱間圧延を終了した熱延コイル（熱延板）は、組織の微細化や均一化のため、仕上げ圧延終了後３秒以内に冷却を開始し、［仕上げ圧延温度］〜［仕上げ圧延温度−１００］℃の温度域を１０〜２５０℃／ｓの平均冷却速度で冷却して、４５０〜７００℃の温度域でコイルに巻き取ることが好ましい。
【００７０】
酸洗工程とは、熱延工程後の鋼板を酸洗する工程である。酸洗によりスケールを落とす。酸洗条件は適宜設定すればよい。
【００７１】
冷延工程とは、酸洗工程後の鋼板を、圧下率２０％以上８０％以下で冷間圧延する工程である。
【００７２】
圧下率２０％以上とするのは、引続き行う焼鈍工程において均一微細な鋼組織を得るためである。２０％未満では焼鈍時に粗粒になりやすかったり不均一な組織になりやすく、前述したように最終製品板での強度や加工性低下が懸念される。上限については、高い圧下率は圧延負荷による生産性低下のほか、形状不良となる場合があるため８０％とする。なお、冷間圧延後に酸洗をしてもよい。
【００７３】
焼鈍工程とは、冷延工程後の鋼板を、連続焼鈍ラインにて、５００℃以上の温度域の炉内雰囲気の水素濃度を０ｖｏｌ％超１２ｖｏｌ％以下、かつ７４０℃以上の温度域での露点が−２５℃以上である炉内雰囲気で、焼鈍温度７４０℃以上（Ａｃ３＋２０）℃以下で加熱した後、焼鈍温度から少なくとも６００℃までを平均冷却速度３℃／秒以上で冷却する工程である。冷却の冷却停止温度は特に限定されない。なお、Ａｃ３変態点（本明細書では、単にＡｃ３とも記載する。）は、以下のように算出している。
Ａｃ３（℃）＝９１０−２０３（Ｃ）１／２＋４４．７Ｓｉ−３０Ｍｎ−１１Ｐ＋７００Ｓ＋４００Ａｌ＋４００Ｔｉとする。
上記式における元素記号は各元素の含有量（質量％）を意味し、含有しない成分は０とする。
【００７４】
５００℃以上の温度域の炉内雰囲気の水素濃度が高すぎると本発明で規定する鋼中の拡散性水素量が上限を超えるという問題があり、低すぎるとめっき不良という問題があるため、５００℃以上の温度域の炉内雰囲気の水素濃度を０ｖｏｌ％超１２ｖｏｌ％以下とする。また、当該水素濃度は、好ましくは１０ｖｏｌ％以下である。また、めっき性向上の観点から、当該水素濃度は、１ｖｏｌ％以上が好ましく、３ｖｏｌ％以上がより好ましい。
【００７５】
７４０℃以上の温度域での露点が−２５℃未満である炉内雰囲気において、本成分系ではＳｉ及びＭｎを含む複合酸化物が形成されにくく、下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部に十分な酸化物量が得られなくなるため、Ｓｉ及びＭｎの外部酸化抑制効果が不十分となり、不めっきが生ずる。そのため、７４０℃以上の焼鈍域の露点は−２５℃以上とする。７４０℃以上の焼鈍域における露点の上限は特に規定しないが、ピックアップ等にロール劣化の懸念から１０℃以下が好ましい。
【００７６】
Ｓｉ及びＭｎの酸化への影響が小さい７４０℃以下の露点は特に規定しないが、炉体の気密性確保の観点から−５５℃以下の露点の維持が極めて困難であること、１０℃以上の露点ではピックアップ等によるロール劣化が懸念されることから、−５５℃以上１０℃以下が好ましい。
【００７７】
焼鈍温度が高すぎると本発明で規定する鋼中の拡散性水素量が上限を超えるという問題があり、低すぎると本発明で規定する引張強さが得られないという問題があるため、焼鈍温度を７４０℃以上（Ａｃ３＋２０）℃以下とする。
【００７８】
焼鈍温度から少なくとも６００℃までにおける平均冷却速度が遅すぎると所望の特性を得るためのマルテンサイト量が確保できないという問題があるため、平均冷却速度３℃／秒以上とする。焼鈍温度から少なくとも６００℃までの平均冷却速度は、好ましくは４℃／秒以上である。また、焼鈍温度から少なくとも６００℃までの温度域に着目する理由はこの温度域がマルテンサイトになるオーステナイト量に影響を及ぼす温度域であるからである。また、焼鈍温度から少なくとも６００℃までの平均冷却速度の上限は特に規定されないが、冷却設備の省エネルギーの観点からは、２００℃／ｓ以下とすることが好ましい。
【００７９】
焼鈍温度から６００℃まで冷却し、引続きこれ以下の温度に一旦冷却し、再加熱により４５０〜５５０℃の温度域での滞留をさせてもよい。この場合、Ｍｓ点以下まで冷却した場合にはマルテンサイトが生成されたのち焼戻されることもある。
【００８０】
めっき工程とは、焼鈍工程後の鋼板を、めっき処理し、該めっき処理後４５０℃から２５０℃までの温度域を平均冷却速度３℃／秒以上で冷却する工程である。
【００８１】
めっき処理後４５０℃から２５０℃までの温度域の平均冷却速度が遅すぎると本発明の効果を得るために必要な量のマルテンサイトが生成しにくいという問題があるため、平均冷却速度３℃／秒以上とする。めっき処理後４５０℃から２５０℃までの平均冷却速度は、好ましくは５℃／秒以上である。なお、４５０〜２５０℃の温度域に着目する理由はめっきおよびまたはめっき合金化温度からマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）を意識したものである。また、めっき処理後４５０℃から２５０℃までの平均冷却速度の上限は特に規定されないが、冷却設備の省エネルギーの観点からは、２０００℃／ｓ以下とすることが好ましい。
【００８２】
亜鉛めっきは、例えば、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して施す。溶融亜鉛めっき処理は定法でおこなえばよく、片面あたりのめっき付着量が上記範囲になるように調整する。
【００８３】
亜鉛めっき処理直後に、必要に応じて亜鉛めっきの合金化処理を行うこともできる。その場合、４８０〜５８０℃の温度域に１〜６０秒程度保持すればよい。
【００８４】
焼鈍工程後又はめっき工程後に、水素濃度が５ｖｏｌ％以下、露点が５０℃以下の雰囲気で、５０〜４００℃の温度域で３０秒以上加熱する後処理工程をさらに有することが、拡散性水素量低減の観点から好ましい。なお、後処理工程は、焼鈍工程又はめっき工程の次の工程として実施されることが好ましい。
【００８５】
後処理工程の水素濃度や露点が高すぎると逆に鋼中に水素が侵入しやすくなり本発明で規定する鋼中の拡散性水素量が上限を超えるという懸念があるため、水素濃度を５ｖｏｌ％以下および露点５０℃以下の雰囲気とすることが好ましい。
【００８６】
５０〜４００℃の温度域での加熱時間が短いと鋼中の拡散性水素量が低減する効果が小さく、本工程が単なる工程増となるため、５０〜４００℃の温度域での加熱時間を３０秒以上とすることが好ましい。なお、５０〜４００℃の温度域に着目する理由はこの温度域では水素侵入より脱水素反応の方が進行するためと考えられ、またこの温度以上では材質やめっき層の性状劣化する懸念がある。
【００８７】
めっき工程後、幅トリムを行う幅トリム工程を、さらに有してもよい。幅トリム工程では、鋼板の板幅方向端部をせん断する。これは製品幅の調整のほか、せん断端面から拡散性水素が除かれることによって、鋼中の拡散性水素量を低減する効果もある。
【００８８】
本発明の高強度亜鉛めっき鋼板の製造は、連続焼鈍ラインの中で行ってもよく、或いは、オフラインで行ってもよい。
＜高強度部材およびその製造方法＞
本発明の高強度部材は、本発明の高強度亜鉛めっき鋼板が、成形加工及び溶接の少なくとも一方がされてなるものである。また、本発明の高強度部材の製造方法は、本発明の高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法によって製造された高強度亜鉛めっき鋼板を、成形加工及び溶接の少なくとも一方を行う工程を有する。
【００８９】
本発明の高強度部材は、曲げ性に優れるため、曲げ加工後の割れが抑制され、部材としての構造面での信頼性が高い。また、高強度部材は、めっき性、特に耐めっき剥離性、に優れている。そのため、例えば鋼板をプレス成形して部材とする際に、亜鉛めっき剥離による亜鉛粉等のプレス金型への付着を抑制し、当該付着が原因で起こる鋼板の表面欠陥の発生を抑制できる。したがって、プレス成形時の生産性が高いという効果を有する。
【００９０】
成形加工は、プレス加工等の一般的な加工方法を制限なく用いることができる。また、溶接は、スポット溶接、アーク溶接等の一般的な溶接を制限なく用いることができる。本発明の高強度部材は、例えば、自動車部品に好適に用いることができる。
【実施例】
【００９１】
［実施例１］
鋼中の水素量の影響を確認するために、実施例１に示す検討を行った。
【００９２】
表１に示す成分組成の溶鋼を転炉で溶製し、鋳型メニスカス近傍の凝固界面の溶鋼流速が平均で１８ｃｍ／秒、平均鋳造速度１．８ｍ／ｍｉｎでスラブとした。このスラブを１２００℃に加熱し、仕上圧延温度８４０℃、巻取温度５５０℃で熱延コイルとした。この熱延コイルから得た熱延鋼板を酸洗した後、冷間圧下率５０％で板厚１．４ｍｍの冷延鋼板とした。この冷延鋼板を、種々の水素濃度で露点−２０℃の焼鈍炉内雰囲気の焼鈍処理で、焼鈍温度である７９０℃（Ａｃ３点＋２０℃以下範囲内）まで加熱し、当該焼鈍温度から６００℃までの平均冷却速度３℃／秒で５２０℃まで冷却し、５０秒滞留させたのち、亜鉛めっきを施して合金化処理を行い、４５０℃から２５０℃まで平均冷却速度６℃／秒で冷却し、高強度合金化亜鉛めっき鋼板（製品板）を製造した。
【００９３】
それぞれからサンプルを切出し、鋼中の水素分析（拡散性水素量）および曲げ性を評価した。結果を図１に示す。
【００９４】
鋼中の水素量（拡散性水素量）
鋼中の水素量は以下の方法で測定した。先ずめっき鋼板から、５×３０ｍｍ程度の試験片を切り出し、ルータ（精密グラインダ）を使って試験片表面のめっきを除去して石英管中に入れた。次いで、石英管中をＡｒで置換した後、２００℃／ｈｒで昇温し、４００℃までに発生した水素をガスクロマトグラフにより測定した。このように、昇温分析法にて放出水素量を測定した。室温（２５℃）から２１０℃未満の温度域で検出された水素量の累積値を鋼中の拡散性水素量とした。
【００９５】
曲げ性
製造しためっき鋼板から、圧延方向に平行方向が短辺となるように、２５×１００ｍｍの短冊試験片を切出した。次いで圧延方向が曲げたときの稜線になるように９０°Ｖ曲げ試験を行った。ストローク速度は５０ｍｍ／ｍｉｎとし、荷重１０トンで５秒間ダイスに押し付ける決め押しをした。Ｖ型パンチの先端Ｒを０．５ステップで種々変化させて試験を行い、試験片稜線近傍を２０倍のレンズで観察して亀裂（割れ）の有無を確認した。亀裂が発生しなかった最小のＲと、試験片の板厚（ｔｍｍ、千分の一の位で四捨五入した百分の一の位までの値を使用）から、Ｒ／ｔを算出し、これを曲げ性の指標とした。Ｒ／ｔの値が小さいほど曲げ性は良好である。
【００９６】
鋼中の拡散性水素量が０．２５質量ｐｐｍ未満になると曲げ性（Ｒ／ｔ）が安定化して優れることが示された。なお、この優れたサンプルは介在物等の条件が本発明範囲内であった。
【００９７】
【表１】
2020143368.tif 000003
【００９８】
［実施例２］
実施例２では、以下に示す亜鉛めっき鋼板を製造して評価した。
【００９９】
表２に示すに示す成分組成の溶鋼を転炉で溶製し、表３に示す条件で鋳造したスラブを、１２００℃に再加熱し、仕上げ温度８００〜８３０℃で熱間圧延し、コイル巻取時の温度が５６０℃で熱延コイルを製造した。熱延コイルから得た熱延鋼板を酸洗し、この鋼板を表３に示す条件で、冷延、焼鈍、めっき処理、幅トリム、及び後処理の工程を実施することにより、１．４ｍｍ厚の亜鉛めっき鋼板を製造した。なお、めっき処理（亜鉛めっき処理）の直後に、５００℃で２０秒の条件で、亜鉛めっきの合金化処理を行った。また、幅トリム、及び後処理の工程は、一部の製造条件のみで実施した。
【０１００】
以上により、得られためっき鋼板からサンプルを採取し、下記の方法で組織観察および引張試験を行って引張強さ（ＴＳ）、鋼中水素量（拡散性水素量）、曲げ性および鋼組織の分率を評価・測定した。また、めっき性を評価した。評価方法は以下の通りである。
【０１０１】
また、表３の製造条件Ｎｏ．３２については、亜鉛めっきの合金化処理をしなかったこと以外は同じ製造条件で、亜鉛めっき鋼板（発明例）も製造した。この亜鉛めっき鋼板は、後述のとおり、不めっき欠陥の有無でめっき性の評価を行った。
【０１０２】
（１）引張試験
めっき鋼板から圧延方向に対して直角方向にＪＩＳ５号引張試験片（ＪＩＳＺ２２０１）を採取し、引張速度（クロスヘッドスピード）１０ｍｍ／ｍｉｎ一定で引張試験を行った。引張強さは引張試験における最大荷重を初期の試験片平行部断面積で除した値とした。平行部の断面積算出における板厚はめっき厚込みの板厚値を用いた。
【０１０３】
（２）鋼中水素量（拡散性水素量）
実施例１と同様の方法で行った。
【０１０４】
（３）曲げ性
実施例１と同様の方法で行った。なお、本評価では、Ｒ／ｔ≦３．５を曲げ性に優れると評価した。
【０１０５】
（４）組織観察
製造した溶融亜鉛鍍金鋼板から組織観察用試験片を採取し、Ｌ断面（圧延方向に平行な板厚断面）を研磨後、ナイタール液で腐食しＳＥＭで１５００倍の倍率で３視野以上を観察して撮影した画像を解析した（観察視野ごとに面積率を測定し、平均値を算出した）。観察位置は、板厚表面から板厚１／４付近の位置とした。ただし、残留オーステナイトの体積率（体積率を面積率とみなす）についてはＸ線回折強度により定量したため、各組織の合計が１００％を超える結果になる場合がある。表４のＦはフェライト、Ｍはマルテンサイト（焼戻しマルテンサイトを含む）、Ｂはベイナイト、γは残留オーステナイトを意味する。フェライトの平均粒径はＳＥＭで１０個の粒子を観察し、各々の面積率を求め、円相当径を算出し、これを平均することで求めた。
【０１０６】
なお、上記組織観察において、一部の例においては、その他の相として、パーライト、析出物や介在物の凝集が観察された。
【０１０７】
（５）介在物観察
９０°Ｖ曲げ試験をおこなった試験片の稜線部を強制的に破断させて、鋼板の断面をＳＥＭで観察した。試験片表層、すなわち曲げ外側表面から板厚１／３位置までに存在した介在物に関し、ＥＤＸによる定性分析で組成を確認し、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＣａの少なくとも１種類以上を含有する酸化物を同定したのち、画像中の介在物の最長径（粒子幅の最も長い部分の寸法）を測定して、その最長径を粒径とみなし、その平均粒径を求めた。また、該視野内で、表面から板厚１／３位置までの範囲に存在する任意の介在物に対し、最近接に位置する介在物までの距離（最近接距離）を求め、全ての介在物についてこの距離を平均して平均最近接距離を求めた。
【０１０８】
（６）めっき性
製造した溶融亜鉛鍍金鋼板の表面性状（外観）を目視観察し、不めっき欠陥の有無を調べた。不めっき欠陥とは数μｍ〜数ｍｍ程度のオーダーで、めっきが存在せず鋼板が露出している領域を意味する。
【０１０９】
さらに、製造した溶融亜鉛鍍金鋼板の耐めっき剥離性（密着性）を調べた。本実施例では、溶融亜鉛鍍金鋼板を９０°曲げた加工部にセロハンテープを押し付けて剥離物をセロハンテープに転移させ、セロハンテープ上の剥離物量をＺｎカウント数として蛍光Ｘ線法で求めた。測定条件は、マスク径３０ｍｍ、蛍光Ｘ線の加速電圧５０ｋＶ、加速電流５０ｍＡ、測定時間２０秒とした。
【０１１０】
以下の基準で、めっき性の評価をした。結果は表４に示す。本発明では、不めっき欠陥が全くない下記ランクＡ、Ｂ又はＣを合格とした。
Ａ：不めっき欠陥が全くなく、かつＺｎカウント数が７０００未満である。
Ｂ：不めっき欠陥が全くなく、かつＺｎカウント数が７０００以上８０００未満である。
Ｃ：不めっき欠陥が全くなく、かつＺｎカウント数が８０００以上である。
Ｄ：不めっき欠陥が発生する。
【０１１１】
上述した合金化処理をしなかった亜鉛めっき鋼板（発明例）は、不めっき欠陥の有無を確認してめっき性の評価を行った。具体的には、亜鉛めっき鋼板の表面性状（外観）を目視観察し、数μｍ〜数ｍｍ程度のオーダーで、めっきが存在せず鋼板が露出している領域の有無（不めっき欠陥の有無）を調べた。調べた結果、この亜鉛めっき鋼板には、不めっき欠陥はなく、めっき性が良好であることを確認した。
【０１１２】
（７）下地鋼板表面から１００μｍ以内の鋼板表層部に存在するＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ及びＮｉの中から選ばれる少なくとも１種以上の元素を含有する酸化物量の測定
酸化物量は、「インパルス炉―赤外線吸収法」により測定した。ただし、素材（すなわち焼鈍を施す前の鋼板）に含まれる酸素量を差し引く必要があるので、本発明では、連続焼鈍後の鋼板の両面の表層部を１００μｍ以上研磨して鋼中酸素濃度を測定し、その測定値を素材に含まれる酸素量ＯＨとし、また、連続焼鈍後の鋼板の板厚方向全体での鋼中酸素濃度を測定して、その測定値を内部酸化後の酸素量ＯＩとした。このようにして得られた鋼板の内部酸化後の酸素量ＯＩと、素材にもともと含まれていた酸素量ＯＨとを用いて、ＯＩとＯＨの差（＝ＯＩ−ＯＨ）を算出し、さらに片面の単位面積当たりの量に換算した値（ｇ／ｍ２）を酸化物量とした。
【０１１３】
【表２】
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【０１１４】
【表３】
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【０１１５】
【表４】
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【０１１６】
本発明の範囲の成分および製造条件で得られた本発明例の亜鉛めっき鋼板は、ＴＳ≧１１００ＭＰａ以上で高強度であり、Ｒ／ｔ≦３．５で曲げ性に優れ、かつめっき性に優れていた。一方で、比較例の亜鉛めっき鋼板は、これらのうち少なくとも１つが本発明例に対して劣っていた。
［実施例３］
実施例２の表３の製造条件Ｎｏ．１（本発明例）の亜鉛めっき鋼板を、プレス成形をして、本発明例の部材を製造した。さらに、実施例２の表３の製造条件Ｎｏ．１（本発明例）の亜鉛めっき鋼板と、実施例２の表３の製造条件Ｎｏ．２（本発明例）の亜鉛めっき鋼板とをスポット溶接により接合し、本発明例の部材を製造した。これらの本発明例の部材は、曲げ性及びめっき性に優れているため、自動車部品等に好適に用いることができることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明の高強度亜鉛めっき鋼板は、高い引張強さを有するだけでなく、良好な曲げ性及びめっき性を有する。したがって、本発明の高強度亜鉛めっき鋼板を、自動車車体の骨格部品、特に衝突安全性に影響するキャビン周辺を中心に適用した場合、その安全性能の向上と共に、高強度薄肉化効果による車体軽量化に寄与することでＣＯ２排出など環境面にも貢献することができる。また良好な表面性状・めっき品質を兼ね備えているため、足回りなど雨雪による腐食が懸念される箇所にも積極的に適用することが可能で、車体の防錆・耐腐食性についても性能向上が期待できる。このような特性は自動車部品に限らず、土木・建築、家電分野にも有効な素材である。
【図１】
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