(57)【要約】      （修正有）【課題】0.7質量％を超える高Si含有高強度部材の加工方法を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：0.05％以上、Si：0.7％超え、Mn：0.8％以上を含有する高強度鋼材に、加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が、公称歪で、５％以上となるように調整した加工を施し、所定形状の部材とする。これにより、Siを0.7％超えて含有しても、とくに、機械的研削、化学的な酸洗処理等を行うことなく、化成処理性が顕著に向上した部材とすることができる。【選択図】図４
2010089127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：0.05％以上、                  Si：0.7％超え、
Mn：0.8％以上
を含有する組成の高強度鋼材に加工を施して部材とするにあたり、
前記加工を、該加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が、公称歪で５％以上となるように調整することを特徴とする化成処理性に優れた部材の加工方法。
【請求項２】
前記所定方向の表面歪の絶対値の和を、直交する２方向にそれぞれ付加される表面歪の絶対値の和とすることを特徴とする請求項１に記載の部材の加工方法。
【請求項３】
前記加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が、前記高強度鋼材の製造時に付加された表面歪の絶対値の和との合計で、公称歪で５％以上となるように、前記加工の条件を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の部材の加工方法。
【請求項４】
前記高強度鋼材が、熱延材または冷延材であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の部材の加工方法。
【請求項５】
前記組成が、質量％で、
Ｃ：0.05％以上、              Si：１％以上、
Mn：1.5％以上
を含有する組成であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の部材の加工方法。
【請求項６】
前記加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が、公称歪で７％以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の部材の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車体構造用高強度部材の加工方法に係り、とくに質量％で、Siを0.7％超え含有する高Si含有高強度鋼材を加工してなる部材の化成処理性の向上方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保護の観点から、自動車車体の軽量化を図り、自動車の燃費向上を目指す取り組みが進められている。そして、この自動車の燃費向上は、法律でも義務づけられるようになってきた。また最近では、自動車車体構造用材料を高強度鋼材としてゲージダウン（板厚減少）による軽量化を図るとともに、さらに鋼管のような閉断面構造として部材の高剛性化を図ることも検討されている。
【０００３】
このような高強度鋼材では、一般に、高強度と高加工性を兼備させるために、Siを凡そ、0.7％以上も含有させることを基本として、設計されていることが多い。しかし、Siの含有は、化成処理性を著しく低下させるという問題を必然的に伴う。Siを多量に含有した鋼材の化学処理性が低下する機構については、現在までにある程度明らかになっており、次のように考えられている。
【０００４】
Siを含有すると、鋼材の表層には、Si系酸化物が濃化する。このSi系酸化物が、化成処理時に、アノード・カソード反応に基づくリン酸鉄亜鉛（化成結晶）の形成を阻害する。このため、鋼材の表面に緻密かつ微細な化成結晶が形成されなくなる。Si含有量の高い鋼材に化成処理を施すと、例えば、図１に示すように、粗大でかつ疎らで、結晶が形成されない部分（スケ）が見られる化成結晶が形成される。これに対し、Si含有量の低い一般軟鋼（SPCC）では、図２に示すように、非常に緻密な化成結晶が形成される。
【０００５】
冷延鋼板では、冷間圧延前の状態であれば、熱延鋼板を酸洗するため、ある程度、Si酸化物が除去されている。しかし、冷延鋼板は、冷間圧延後に、連続焼鈍やバッチ焼鈍等の焼鈍工程を施されるため、炉内の露点が非常に低い場合でも、必然的に、Si系酸化物が再度、板表層で濃化する。このため、冷延鋼板においても、化成処理性が低下する場合が多い。また、焼鈍工程において、炉内環境がゆっくりと変動する場合があるうえ、さらに鋼中の成分バラツキや、製造条件のバラツキ等により、鋼板の位置によりSi酸化物の形成がばらつく場合が多い。したがって、化成処理性の良否は、プロセス・パラメータだけからは、判断できないのが実状である。
【０００６】
そのため、従来では、製造された鋼材（鋼板）を、機械的方法で表面を研削したり、酸洗等の化学的方法で表面を溶かして、化成反応を阻害するSi系酸化物自体を取り除くことが行われてきた。例えば、特許文献１には、酸素分圧を特定範囲に制御した雰囲気中で焼鈍を行い、ついで特定温度範囲を急冷する冷却を行ったのち、さらに表面を研削しさらに酸洗を行い酸化膜を除去する、りん酸塩被膜処理性に優れた高Si含有高張力鋼板の製造方法が記載されている。
【０００７】
また、特許文献３には、Si含有量／Mn含有量を0.4以上とする冷延鋼板を、露点が−20〜０℃の雰囲気中で軟化焼鈍し、Si基酸化物の表面被覆率が20％以下、Si基酸化物の直径が円相当径で５μm以下とし、その後に、水焼入れ、焼戻しを施したのち塩酸あるいは硫酸に浸漬する酸洗を施す、化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法が記載されている。
【０００８】
また、特許文献１２には、Si：0.5％以下、Mn：1.5％以下、Ｐ：0.05％以下を含む組成の鋼板に、熱延板酸洗で、外表層および内表層を除去する処理を施した後、冷間圧下率：10〜60％で冷間圧延し、冷間圧延ままの鋼帯幅方向両端部を電縫溶接して溶接鋼管とする化成処理性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法が記載されている。
しかし、研削や酸洗は、それ自体が、工数が掛かり、しかも、完全に、Si濃化層を削りとるのは困難であるうえ、Si系酸化物自体は一種のガラスであり、塩酸や硫酸などの一般的な酸には溶解しない。酸洗では、Si系酸化物だけを選択的には除去できないため、Si系酸化物を除去するためには、下地鋼板を多く溶解することが必要となる。
【０００９】
また、特許文献２には、鋼材を、まず硫酸イオン濃度および弗化水素濃度が特定範囲の硫弗化酸中に浸漬したのち、塩化物イオン濃度が特定範囲の塩酸中に浸漬する鋼材表面の処理方法が記載されている。フッ酸系の薬剤を使用して酸洗すれば、Si系酸化物を完全除去することができるが、やや危険度が増すなどの問題がある。  
また、例えば特許文献４〜８には、難溶性のSi系酸化物が形成されるのを回避して、酸に溶解しやすいSi-Mn複合酸化物を形成させることによって、化成処理性を改善させる技術が記載されている。
【００１０】
また、特許文献４には、Si，Mn含有量を Si／Mn比で0.4以下に調整し、（Mn−Si）が0.5以上の微細Mn−Si複合酸化物が表層（深さ２μm長さ10μmの領域）に10個以上存在し、かつ表面に占める割合が10％以下である、塗膜密着性に優れた複合組織鋼板が記載されている。また、特許文献５には、Si，Mn含有量を Si／Mn比で0.4以下に調整し、Mn／Siが0.5以上の微細Mn−Si複合酸化物が10個／100μm２以上存在し、Siを主体とする酸化物の表面被覆率が10％以下となり、所定範囲の大きさのクラックが存在しない、塗膜密着性に優れた複合組織高強度冷延鋼板が記載されている。また、特許文献６には、Si，Mn含有量を Si／Mn比で0.4以下に調整し、複合組織で、Mn／Siが0.5以上の微細Mn−Si複合酸化物が10個／100μm２以上存在し、Siを主体とする酸化物の表面被覆率が10％以下となる、引張強さが390MPa以上で強度−伸びバランスに優れた、高強度冷延鋼板が記載されている。特許文献７には、表面から深さ方向にネットワーク状または毛根状に派生するSiおよび／またはMn含有酸化物の鋼板表面における起点間隔が５μm以上で、酸化物の総長さが10μm／（深さ12×幅20μm）以下である、塗膜密着性に優れた高強度鋼板が記載されている。また、特許文献８には、Si，Mn含有量を Si／Mn比で0.4以下に調整し、複合組織を有し、表面に、微細なSi−Mn酸化物が10個／100μm２以上存在し、Siを主体とする酸化物の表面被覆率が10％以下となる、塗膜密着性に優れた高強度鋼板が記載されている。
【００１１】
Si−Mn複合酸化物も、Si酸化物と同様に、化成処理性には悪影響を及ぼすが、Si−Mn複合酸化物は酸に溶けやすいため、特許文献４〜８に記載された技術では、冷延鋼板の製造ラインに設置されていることが多い「インライン酸洗」で、Si−Mn複合酸化物を除去することを意図している。しかし、特許文献４〜８に記載された技術では、Mn含有量を、Si含有量に依存して決めるため、鋼の成分設計の自由度が制限されるという問題があり、しかも、化成処理性向上の効果が限定的である場合が多いという問題もある。
【００１２】
また、機械潤滑向けのリン酸亜鉛処理膜を形成する、いわゆるボンデ処理では、前処理としてショットブラスト等を行うことにより、化成処理性が向上することが知られている。例えば、特許文献９には、珪砂を添加したリン酸亜鉛化成処理液を表面に噴射し表面を清浄化したのち、リン酸亜鉛化成処理液をさらに噴射して、表面に化成皮膜を形成する方法が記載されている。化成処理前にショットブラストを施すことにより化成処理性が改善する機構は、ショットブラストにより、表面が機械化学的に活性化されるためであると考えられている（非特許文献１参照）。しかし、ショットブラスト処理された表面を空気中に放置したり、焼鈍したりすると、表面の機械化学的活性が減衰し、所望の化成処理性の改善が図れない。
【００１３】
さらに、塗装の前処理としてショットブラストを採用しても、実操業では、ショットブラストを施してから塗装までに、かなりの時間を要する。このため、実操業では、化成処理性改善の効果が顕著に減少し、さほど効果があるとは考えにくいため、ショットブラストをインラインで連続的に適用することは、実現性に乏しいと言える。
また、特許文献１０には、Siを0.5〜2.5％含有する組成で、ＣとTiを特定関係を満足するように含有させ、平均結晶粒径を3.0μm以下、表面粗さをＲaで1.5μm以下に調整した、化成処理性と耐食性に優れる高張力熱延鋼板が記載されている。特許文献１０に記載された技術では、結晶粒径を細かくしかつ表面を滑らかにすることにより、化成処理性が顕著に向上するとしている。一方、非特許文献２には、鋼板の表面粗さを、Ｒａで0.5〜1.7μm、ＰＰＩで110〜250、Ｗｚで1〜8μmの範囲で変化させても、化成処理性に影響が殆ど無いことが記載されている。
【００１４】
また、特許文献１１には、Ｃ：0.01％以下、Ｎ：0.01％以下含み、Tiを含有する鋼板を焼鈍したのち、0.8％以上５％以下の調質圧延を施す、リン酸塩処理性に優れた冷延鋼板の製造方法が記載されている。なお、調質圧延の伸長率が、2.7％以上では、化成処理性が飽和するとしている。
【特許文献１】特開2003−226920号公報
【特許文献２】特開2004−256896号公報
【特許文献３】特開2004−323969号公報
【特許文献４】特開2005−248281号公報
【特許文献５】特開2004−281787号公報
【特許文献６】特開2005−290440号公報
【特許文献７】特開2006−144106号公報
【特許文献８】特開2005−187863号公報
【特許文献９】特公昭46-6327号公報
【特許文献１０】特開2002−226944号公報
【特許文献１１】特開昭62-116723号公報
【特許文献１２】特開2004−292926号公報
【非特許文献１】玉井、森：金属表面技術, vol. 31、(1980), pp. 482-486.
【非特許文献２】須田ら：  鉄と鋼, vol. 66、(1980), pp. S1130.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、製品として出荷された鋼材は、さらにプレス加工や曲げ加工といった加工が施されて部材とされる。このため、鋼材の表面は、プレス型枠の表面性状が転写されたり、変形が加わったりして、元のままの表面性状が維持されることは稀である。そのため、特許文献１０、１１に記載された技術で製造された鋼板では、加工を施されたのちまでも、優れた化成処理性が常に維持されるとは考えにくい。
【００１６】
また、調質圧延を施すと硬化し、高強度材になるほど、調質圧延を施すことが徐々に困難となる。引張強さ：780MPa級以上の鋼材では、１％以上の伸び率の調質圧延を施すことは困難となる。なお、590MPa級の鋼材の調質圧延でも、適用できる伸び率は高々２％程度までである。このため、伸び率：0.8％以上５％以下の調質圧延を施す、特許文献１１に記載された技術を、高強度材に応用することは問題を残していた。
【００１７】
このように、上記した従来技術ではいずれも、質量％で、0.7％を超える高Si含有鋼材の化成処理性を顕著に改善できるまでに至っていないというのが実情である。
本発明は、このような従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、化成処理性が良好とはいえない高強度鋼材を素材とし、優れた化成処理性を有する高強度部材とする、部材の加工方法を提供することを目的とする。
【００１８】
さらに詳しくは、本発明は、質量％で0.7％を超えるSiを含有し、熱延板や冷延焼鈍板等のように、とくにSi系酸化物が高濃度に表層に濃化した高Si含有高強度鋼材を用いた高強度部材の化成処理性の向上を目的とする。なお、鋼材には、鋼板（鋼帯）、鋼管、棒鋼等を含む。また、ここで言うSi系酸化物の濃化は、Si酸化物や、Siおよび他元素を含む酸化物の濃化、およびこれらを含めた複合酸化物、共晶酸化物、包晶酸化物等の濃化を含むものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、上記した目的を達成するため、高Si含有高強度鋼材の化学処理性に及ぼす各種要因について鋭意研究を行った。その結果、鋼材を加工するに際し、表面に付与される加工歪を活用することを思い付いた。そして、鋼材を加工し部材とするに際し、表面に付与される加工歪（表面歪）を所定値以上となるように加工条件を調整することにより、Siを多量に含有する高強度鋼材を用いて製造された部材の化成処理性が顕著に向上するという知見を得た。そして、その付加される加工歪として、加工時の各工程において付加される所定方向の表面歪の絶対値の和を採用することにより、化成処理性の向上がよく説明できることを知見した。また、本発明者らは、加工時の各工程において付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が、公称歪で５％以上となる加工を施すことにより、0.7％を超えるSiを含有し、さらにはSi系酸化物が高濃度に表層に濃化した鋼材を用いた部材においても、化成処理性が顕著に向上するという知見を得た。
【００２０】
本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ：0.05％以上、Si：0.7％超え、Mn：0.8％以上を含み、好ましくはさらにAl：0.1％以下、Ｎ：0.010％以下を含有し、あるいはさらにTi：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成の高強度鋼材に加工を施して部材とするにあたり、前記加工を、該加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が、公称歪で５％以上となるように調整すること特徴とする化成処理性に優れた部材の加工方法。
【００２１】
（２）（１）において、前記所定方向の表面歪の絶対値の和を、互いに直交する２方向にそれぞれ付加される表面歪の絶対値の和とすることを特徴とする部材の加工方法。
（３）（１）または（２）において、前記加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が、前記鋼素材の製造時に付加された表面歪の絶対値の和との合計で、公称歪で５％以上となるように、前記加工の条件を調整することを特徴とする部材の加工方法。
【００２２】
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記鋼材が、熱延材または冷延材であることを特徴とする部材の加工方法。
（５）（１）ないし（４）のいずれかにおいて、前記組成が、質量％で、Ｃ：0.05％以上、Si：１％以上、Mn：1.5％以上を含有し、好ましくはさらにAl：0.1％以下、Ｎ：0.010％以下を含有し、あるいはさらにTi：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成であることを特徴とする部材の加工方法。
【００２３】
（６）（１）ないし（５）のいずれかにおいて、前記加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が、公称歪で７％以上であることを特徴とする部材の加工方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、Siを、質量％で0.7％超えて含有する、高Si含有高強度鋼材を素材として製造された部材においても、機械的研削、化学的な酸洗処理等を行うことなく、良好な化成処理性を具備する高強度部材とすることができ、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、素材として使用する鋼材の履歴に関係なく、良好な化成処理性を有する部材を製造できるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明では、質量％で0.7％を超えるSiを含有する高Si含有高強度鋼材を素材として、該素材に加工を施して高強度部材とする。なお、ここでいう「高強度」鋼材とは、引張強さ：590MPa以上を有する鋼材をいう。鋼材には、鋼板（鋼帯）、鋼管、棒鋼等を含むものとする。
まず、素材として用いる高強度鋼材の好ましい組成について説明する。なお、とくに断らない限り、質量％は単に％で記す。
【００２６】
Ｃ：0.05％以上
Ｃは、鋼の強度を増加させる元素であり、引張強さ：590MPa以上の高強度を確保するためには、0.05％以上の含有を必要とする。このため、Ｃは0.05％以上に限定した。一方、1.0％を超える含有は、延性が低下する。また、溶接性が要求される使途では、0.5％以下とすることが好ましい。0.5％を超える含有は、溶接部の健全性、靭性が低下する。このため、好ましくは0.5％以下、より好ましくは0.3％以下である。なお、Ｃの化成処理性に及ぼす影響は非常に小さい。
【００２７】
Si：0.7％超え
Siは、フェライトの安定化に寄与するとともに、固溶強化や焼入れ性向上を介して、鋼の強度を増加させ、さらに加工性を向上させる作用も有する元素である。Siを多量に含有させると、一般的に、伸び値が高くなり加工性が向上するが、化成処理性が顕著に低下する。Siが0.7％以下の場合には、化成処理性の低下は、許容される範囲内で問題にならないレベルであるため、本発明では、従来から化成処理性が顕著に低下すると言われている0.7％超えをSiの下限値とした。なお、好ましくは１％以上である。Siを１％以上含有する場合には、鋼材の化成処理性には問題を残しているが、本発明によれば、従来から化成処理性が顕著に低下すると言われているこのような範囲のSiを含有していても、優れた化成処理性を有する部材とすることができる。
【００２８】
Siの化成処理性への悪影響は、Si系酸化物の表面濃化によるものであり、Si単体の表面濃化によるのではない。Si系酸化物の表面濃化は、熱間圧延時に起こりうるが、この場合は、その後の酸洗処理で除去できる。また、焼鈍時にも、焼鈍炉内で、再度表面濃化する。Si系酸化物の濃化の程度を、鋼板製造時に制御するのは困難である。
Mn：0.8％以上
Mnは、Ｃと同様に、固溶強化、さらには焼入れ性の向上を介して、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の高強度を確保するために、本発明では0.8％以上の含有を必要とする。更にMnは、鋼中Ｓを、MnSとして固定し、Ｓを無害化する作用も有する。このようなことから、Mnは0.8％以上に限定した。なお、引張強さ：780MPa以上を確保するためには、1.5％以上含有することが好ましい。一方、５％を超える過剰の含有は、延性を著しく低下させる。このため、Mnは５％以下に限定することが好ましい。
【００２９】
上記した成分が基本であるが、さらにAl：0.1％以下、Ｎ：0.010％以下を含む組成とすることが好ましい。
Al：0.1％以下
Alは、脱酸剤として作用するとともに、ＮをAlNとして固定し、Ｎの悪影響を防止する作用を有する元素である。このような効果は0.01％以上の含有で顕著となる。一方、0.1％を超える含有は、Al系介在物量が増加し、鋼の清浄度を低下させる。このため、Alは0.1％以下に限定した。
【００３０】
Ｎ：0.010％以下
Ｎは、Ｃと同様に、固溶して鋼の強度を増加させる元素であるが、多量に含有すると、延性が低下する。このため、Ｎは0.010％以下に限定することが好ましい。なお、好ましくは0.0050％以下である。
上記した組成に加えて、さらにTi：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種、を必要に応じ選択して含有することができる。
【００３１】
Ti：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
Ti、Nb、Ｖはいずれも、炭窒化物を形成し、結晶粒の粗大化防止、さらには析出強化による強度増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して１種または２種以上を含有できる。このような効果は、Ti：0.01％以上、Nb：0.005％以上、Ｖ：0.01％以上のそれぞれの含有で認められる。一方、Ti：0.03％、Nb：0.1％、Ｖ：0.1％、をそれぞれ超える含有は、延性の低下が著しい。そのため、含有する場合には、Ti：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下に限定することが好ましい。
【００３２】
Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
Cr、Mo、Ni、Cu、Ｂはいずれも、固溶強化あるいは焼入れ性向上を介して、鋼の強度増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して１種または２種以上を含有できる。このような効果は、Cr：0.03％以上、Mo：0.02％以上、Ni：0.03％以上、Cu：0.02％以上、Ｂ：0.001％以上の含有で認められる。また、Cuは耐食性、耐遅れ破壊性の向上にも寄与する。一方、Cr：１％、Mo：１％、Ni：１％、Cu：１％、Ｂ：0.01％を超える含有は、溶接性、電縫溶接部の健全性に悪影響を及ぼす。このため、含有する場合には、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下に、それぞれ限定することが好ましい。
【００３３】
Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種
Ca、REMはいずれも、介在物の形態を制御し、延性の向上に寄与する元素であり、必要に応じて選択して１種または２種を含有できる。このような効果は、Ca：0.002％以上、REM：0.02％以上の含有で顕著となるが、Ca：0.1％、REM：0.05％を超える含有は、介在物量が過剰となり、かえって、延性を低下させる。このため、含有する場合には、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下に限定することが好ましい。
【００３４】
上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Ｐ：0.02％以下、Ｓ：0.005％以下が許容できる。なお、Ｐ：0.02％、Ｓ：0.005％をそれぞれ超えて含有すると、靭性および溶接性の低下が著しくなる。
なお、本発明で素材として使用する、上記した組成を有する鋼材の組織はとくに限定されない。本発明では、フェライトを主体とした組織、冷延後の焼鈍時に急冷処理を施されて生成したマルテンサイトを主体とする組織、残留オーステナイトやベイナイトを含む組織など、いかなる組織の鋼材も、本発明で使用する鋼材として適用可能である。また、本発明で素材として使用する鋼材の製造方法についてもとくに限定されない。熱延鋼板、冷延鋼板、鋼管、さらには焼鈍の有無等、いかなる製造方法の鋼材も、本発明で素材として適用可能である。
【００３５】
本発明では、鋼材のSi含有量が0.7％を超えるため、鋼材表面に、化成処理性を劣化させるSi濃化層が存在する場合が想定される。鋼材表面のSi濃化層は、熱間圧延工程、および／または、焼鈍工程で形成される。
例えば、加工して使用される場合が多い薄板分野を例にとれば、熱延板は、ほとんどが酸洗して出荷される。酸洗により、表面に形成されたSi濃化層はある程度除去された状態の鋼板が部材製造の素材とされる。黒皮ままでは、化成処理を施される加工用素材とは考えにくい。
【００３６】
また、冷延板は、熱延板を酸洗、それに続く冷間圧延、あるいはさらには連続焼鈍等の焼鈍を施されて製造される。連続焼鈍等の焼鈍を施された場合には、焼鈍炉内の環境で、表面にSi濃化層が再度、形成される。Si濃化層の形成度合は、焼鈍炉の炉内環境、すなわち炉内雰囲気（露点等）、ライン速度、前後のライン停止タイミングや、炉内開放等の異常状況等に大きく影響され、プロセス・パラメータからは完全には推察できない。本発明では、このようなSiの濃化度合が異なる鋼板をも素材として適用可能である。
【００３７】
本発明では、好ましくは上記した組成の高強度鋼材に、加工を施し所定形状の部材（高強度部材）とするにあたり、鋼材に付加される所定方向の表面歪が、加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和で、公称歪で５％以上となるように調整した加工を施す。
鋼材に加工を施すと、鋼材には、必然的に歪が付加される。付加される歪は、例えば、互いに直交する３方向（ｘ，ｙ，ｚ方向）、すなわち、表面における直交する２方向、およびそれに直交する肉厚方向、の３方向に分解して理解できる。
【００３８】
本発明では、被加工材である鋼材の表面に、加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が公称歪で５％以上となる加工を施す。加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が、５％未満では、化成処理性の顕著な改善が望めない。なお、好ましくは７％以上である。なお、所定方向としては、最も変形される方向とすることが好ましい。また、所定方向を、所定方向とそれに直交する方向の２方向とし、加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和を、互いに直交する２方向にそれぞれ付加される表面歪の絶対値の和、すなわち、所定方向の表面歪の絶対値の和と、該所定方向に直交する方向の表面歪の絶対値の和と、の合計としてもよい。
【００３９】
なお、本発明では鋼材の加工に際して、鋼材の板厚（肉厚）方向に付加される加工歪については、問題としない。というのは、得られた部材の化成処理性の良否が、加工に際して付加された所定方向の表面歪の絶対値の和で最もよく整理できたからである。
また、素材として使用する鋼材が、製造時に表面歪を付加された状態である場合には、鋼材に加える加工を、該加工の各工程でそれぞれ付加される所定方向の表面歪の絶対値の和が、鋼材の製造時に付加された表面歪の絶対値の和との合計で、公称歪で５％以上となるように、調整した条件の加工としてもよい。鋼材の製造時に付加された加工歪（表面歪）の絶対値と、その後に鋼材に付加された加工歪（表面歪）の絶対値との合計が、５％以上になる場合にも、優れた化成処理性を有する部材となる。
【００４０】
本発明でいう「化成処理性に優れる」とは、化成結晶の組織と、塗装後の耐食性がともに良好である場合をいう。すなわち、化成結晶が、緻密な均一粒であって、スケがない組織を有し、かつ、塗装後の塗膜が、腐食環境に晒されたときアルカリブリスター、カソードフクレと呼ばれる現象の発生が軽微なレベルに留まる、優れた耐食性を有する場合をいう。なお、アルカリブリスター、カソードフクレと呼ばれる現象は、濡れた塗膜環境を前提として、クロスカット部がアノードとなり、最終的にフクレになる部分がカソードとなって、塗膜を介してセルができることに基づく現象である。
【００４１】
なお、化成結晶組織における「均一粒」とは、見た目で均質に見えるものについては、平均結晶粒径の±２０％以内であるか、見た目で明らかに粗大粒と微小粒が混ざっている場合には、粗大粒の粒径が、微小粒の粒径の３倍以下である場合をいう。
また化成結晶組織における「スケ無し」とは、試験サンプルの中央付近で、異常部分を除くランダムな部分を倍率：1000倍で２視野以上観察し、「スケ」が見られない場合をいう。「スケ」とは、通常、化成結晶がついていない部分のことを指す。しかし、拡大して観察すると、全く化成結晶がついてないと見做せる部分と、周りの化成結晶サイズに対して、非常に小さな化成結晶が疎らに、非常に薄い密度で付いてある部分もある。このため本発明では、「スケ」とは、化成結晶が均一粒（平均結晶粒径に対して、±２０％以内）の場合には、化成結晶粒径（直径）の３倍を超える領域に化成結晶が形成されていない箇所をいい、化成結晶が粗大粒と微小粒との混粒の場合には、粗大粒の粒径（直径）の５倍を超える領域に化成結晶が形成されていない箇所をいうものとする。
【００４２】
また、塗装後の耐食性はつぎのように調査して判定するものとする。
試験材は、腐食試験の対象面積として、端部をテープでシールした残りの部分（露出した部分）が30mm×100mm以上のものを使うことを前提にする。なお、対象が鋼管である場合は半割りした試験材とする。また、試験材とする鋼管が小径すぎて、１つのサンプルで上記した露出面積を確保できない場合には、２個以上の試験片を用いて評価してもよい。なお、腐食試験の試験材全域にわたって一様に加工歪を付与できない場合には、試験材の露出した部分が加工部位を含むようにサイズを調整した試験材を用いるものとする。
【００４３】
そして、試験材に、化成処理を施し、さらに電着塗装させて塗膜を形成する。ついで、試験片表面にクロスカットを施し、腐食試験を実施して、クロスカットからの片側フクレ幅を測定する。この値が所定値に比べて小さい場合を塗装後耐食性が良好であるとする。なお、同時に一般軟鋼材（SPCC）についても腐食試験し、誤差の範囲を加味したうえで、一般軟鋼材と同等以上の耐食性を有し、かつクロスカットおよびクロスカットに隣接する部分以外の通常部分において、ピンプル、ブリスター、ふくれ、剥がれ等がないことを確認して、化成処理性良好と判断してもよい。なお、腐食試験の腐食条件は、温塩水浸漬試験、ＳＳＴ試験、乾湿繰り返し試験等、どの腐食試験を用いても良い。
【００４４】
なお、加工の各工程で付加される表面歪は、被加工材である鋼材表面に転写したスクライブド・サークル（ＳＣ）を用いて測定することが好ましい。例えば、図３に示すような、スクライブド・サークル（ＳＣ）を表面に転写した鋼材を加工したのち、注目する部分のＳＣの長さを糸状の可撓性物差し等で測定し、表面歪に換算する。転写したＳＣは、有機溶剤で消すことができるため、該表面歪を測定した部分の化成処理性を評価できる。
【００４５】
本発明では、加工の各工程で付加される表面歪の計算は、引張・圧縮といった向きを考慮することなく、その絶対値で扱う。すなわち、本発明では、加工の各工程ごとに付加される表面歪の大きさ、つまり、表面歪の絶対値の和を指標にする。本発明においては、加工の各工程で付加される表面歪を、真歪でなく公称歪とする。これは、化成処理性の良否が加工の各工程で付加される公称歪の絶対値の和でよく整理できることを見出したことに基づく。
【００４６】
なお、本発明でいう「加工」には、板材におけるプレス加工、曲げ加工、絞り加工等およびそれらを複合した加工、条材における曲げ加工、圧縮加工等およびそれらを複合した加工、管材におけるハイドロフォーミング加工、曲げ加工、拡管加工等およびそれらを複合した加工が含まれる。
さらに実施例に基づき、本発明について詳しく説明する。
【実施例】
【００４７】
表１に示す組成と、表２に示す引張特性、化成処理性を有する鋼材No.Ａ〜No.Gを用いた。これら鋼材は、連続焼鈍（CAL）ずみの冷延鋼帯（冷延連続焼鈍板）、酸洗処理済みの熱延鋼帯（熱延酸洗板）、およびそれらを母板として電縫造管して得られた電縫鋼管（溶接鋼管）である。なお、電縫造管工程は、コイル状の鋼帯を巻戻し、レベラーで板形状を矯正しついで、ロール成形工程、電縫溶接工程により、管としたのち、サイザーによる絞り矯正工程を行う連続工程を経た後、切断機で所定寸法に切断し製品管とする工程である。この電縫造管工程で少なくとも円周方向の表面歪が付加される。また、絞り矯正工程を経た後、さらに矯正機による曲り矯正工程を付加してもよい。これら電縫鋼管の外表層に付加された表面歪を表３に付記した。
【００４８】
これら鋼材から試験材を採取して、該試験材に、各種加工を施し、各種形状の部材とした。ついで、これら部材から、試験片を採取し、化成処理性を評価した。
加工は次の４種の加工パターンで行った。
（１）加工パターンａ
加工パターンａの加工は、試験材（150mm幅×300mm長さ）に、図４に示すような曲げ加工を施す加工とした。この場合の加工は、単純な曲げとし、曲げ中心に芯材を入れて行うか、あるいは芯材を入れることなく、曲げ角度を変更して付加する歪量を変化させた。歪量の測定は、予め、試験材の表面および裏面に、図３に示すようなスクライブドサークル（ＳＣ）を板の両側に転写しておき、所定の加工を施したのち、最終的形状に落ち着いてから、糸状の可撓性物差しで、曲げ方向について、曲げ加工部の内側および外側で、ＳＣの大きさを測定し、表面歪に換算した。なお、曲げ方向と直交する方向（幅方向）は無視できるとして測定しなかった。なお、測定するＳＣは、オリジナルのＳＣ：５mmφを標準的に用い、加工部を含み３個以上とした。しかし、10個を超えると、未加工部を含む場合があり、適正な表面歪の測定とならない。また、曲げ半径が小さい場合には、より小さなＳＣを使用した。
（２）加工パターンｂ
加工パターンｂの加工は、試験材に、図５に示すような、平底ポンチを用いた張り出し成形を施す加工とした。なお、試験材は200mm幅×200mm長さを標準ブランク・サイズとして、付加する表面歪に応じてブランク・サイズの一方の辺の長さを調整して試験材の大きさを変化させ、さらに張り出し高さ等を調整して、付加される表面歪量を変化させた。なお、表面歪量の測定は、予め、試験材の表面に、図３に示すようなスクライブドサークル（ＳＣ）を転写しておき、ＳＣ転写面の反対側に所定の加工を施したのち、ポンチ非接触側で糸状の可撓性物差しを用いて、試験材のほぼ中心位置でＸ方向とそれに直交するＹ方向の２方向について、ＳＣの大きさを測定し、表面歪に換算した。なお、測定するＳＣは、試験材の辺に平行な方向で評価する。なお、表面歪の評価箇所を切出して、化成処理性の評価を行った。
（３）加工パターンｃ１
加工パターンｃ１の加工は、試験板を図６に示す実部材形状（加工品）への加工とした。なお、表面歪の測定は、予め、試験板の表面に、図３に示すようなスクライブドサークル（ＳＣ）を両面転写しておき、所定の加工を施したのち、加工品の外側および内側で、糸状の可撓性物差しを用いて、Ｘ方向とそれに直交するＹ方向の２方向について、ＳＣの大きさを測定し、表面歪に換算した。なお、測定するＳＣは、一様に加工されている広い領域では、少なくとも３個以上とした。また、歪が局部的に集中している領域では、加工が局部的に集中する部分（コーナー部）を含む３個以上とした。しかし、10個を超えると、未加工部を含む場合があり、適正な表面歪の測定とならない。なお、表面歪の評価箇所を切出し、化成処理性の評価を行った。
（４）加工パターンｃ２
加工パターンｃ２の加工は、試験材（鋼管）を図７に示す実部材形状（加工品）への加工とした。なお、表面歪の測定は、予め、試験材（鋼管）の表面（外面）に、図３に示すようなスクライブドサークル（ＳＣ）を転写しておき、所定の加工を施したのち、加工品の外側で、糸状の可撓性物差しを用いて、Ｘ方向とそれに直交するＹ方向の２方向について、ＳＣの大きさを測定し、表面歪に換算した（なお内側は外側と同じレベルの歪が付加されていると推定）。なお、測定するＳＣは、一様に加工されている広い領域では、少なくとも３個とした。また、歪が局部的に集中している領域では、加工が局部的に集中する部分（コーナー部）を含む３個以上とした。しかし、10個を超えると、未加工部を含む場合があり、適正な表面歪の測定とならない。なお、表面歪の評価箇所を切出し、化成処理性の評価を行った。
【００４９】
表面歪の測定結果を表３に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
【表２】
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【００５２】
【表３】
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【００５３】
【表４】
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【００５４】
上記のような加工を施された試験材から、試験片を採取し、化成処理性を評価した。化成処理性の評価は、ＳＣを有機溶剤で十分に落としてから、表面歪を測定した箇所から試験片を採取して行った。試験片は、板材であれば、大きさ：70mm幅×150mm圧延方向長さの試験片、また、管状材であれば、半割り状とし、圧延方向に100〜150mmの長さの試験片とした。なお、加工された領域が狭い場合には、複数の試験片を採取した。
【００５５】
ついで、該試験片に、脱脂→水洗→表面調整→化成処理→カチオン電着塗装を順次施した。なお、カチオン電着塗装を施さず、化成処理ままの試験片も作製した。
脱脂処理は、日本ペイント製薬液：SD250HMを使用し、温度：42℃として、試験片表面に120s間吹き付ける処理とした。また、表面調整処理は、日本ペイント製薬液：5N-10を使用し、該薬液に室温環境で、30ｓ間浸漬する処理とした。化成処理は、日本ペイント製薬液：SD2800を用い、液温：43±3℃として、ＴＡ（全リン酸濃度）：20〜26、ＦＡ（遊離酸濃度）：0.7〜0.9、ＡＣ（促進剤濃度）：2.8〜3.5の条件で、該薬液に120ｓ間浸漬した後、170℃×20minで焼成する処理とした。また、カチオン電着塗装処理は、日本ペイント製薬液：PN-150グレーを用い、液温：28℃、付加電圧：180V、処理時間：180ｓの条件で、凡そ膜厚：20〜25μmの塗膜を形成する処理とした。
【００５６】
カチオン電着塗装まで施された試験片の外表面および内表面に、図８（ａ）に示すと同様に、クロスカット（外径が40mmφ以下の小径管の場合は長手方向に１本のみ）を入れ、端部10mm程度をテープでマスキングしたのち、該試験片を５％NaCl水溶液（液温：55℃）中に、10日間浸漬するＳＤＴ試験を実施した。加工された領域が狭い場合には、クロスカットによるキズの導入は、加工領域（成形中心近傍）とし、フクレ幅の評価を行った。
【００５７】
浸漬終了後、試験片表面にセロハンテープを貼りつけ、テープ剥離を行って、図８（ｂ）に示すようにクロスカット部からの最大片側フクレ幅を、内表面および外表面について測定した。最大片側フクレ幅が2.5mm以下の場合を化成処理性が良好（OK）、それ以外の場合を不良（NG）と判断した。
また、化成処理までを施された試験片について、走査型電子顕微鏡（倍率：1000倍）を用いて、内表面および外表面の化成結晶を観察した。化成結晶が緻密な「均一粒」で、かつ「スケなし」の場合を化成処理性良好（OK）、それ以外を不良（NG）と判断とした。なお、「均一粒」で、かつ「スケなし」の場合の定義は、上記した基礎的実験の場合と同様とした。
【００５８】
得られた化成処理性の評価結果を、表４に示す。
【００５９】
【表５】
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【００６０】
【表６】
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【００６１】
部材No.１、No.７、No.15、No.22は、素材である鋼材（鋼板）であり、参考として記載したものであるが、いずれも化成処理性が悪い。しかし、加工により付加された表面歪が所定値（5.0％）以上となるか、あるいは加工により付加された表面歪が所定値（5.0％）未満であるが、加工により付加された表面歪と鋼材製造時に付加された表面歪との和が所定値（5.0％）以上となる、部材No.３〜No.６、No.9〜NO.10、No.18〜No.21、No.23、No,25、No.27では、いずれも化成処理性が向上している。一方、付加された表面歪が所定値未満の部材No.２、No.８、No.16、No.17、No.24、No.26は化成処理性の顕著な向上は認められなかった。なお、加工部の内側と外側とでは、歪の方向が反対となるだけで、付加される表面歪の絶対値には差がなく、いずれも化成処理性が改善されており、化成処理性の改善効果には、表面歪の方向による差は認められない。
【００６２】
なお、部材No.11は、Si含有量が本発明の対象とする範囲を外れる、鋼材（鋼板）であり、参考として記載したものであるが、素材として化成処理性は問題のないレベルである。このような鋼材に加工を加え表面歪を付加した部材No.12〜No.14とNo.11との比較から、わずかではあるが、加工による化成処理性の改善があるともいえる。
部材No.28、No.34は、素材である鋼材（鋼板No.６、No.８）で参考として記載したものであるが、いずれも化成処理性が悪い。しかし、この鋼材（鋼板No.６）を母板として電縫造管して電縫鋼管とした、鋼材No.７（部材No.29)では、化成処理性が向上している。部材No.29は、素材である鋼材（鋼材No.７：鋼管）で参考として記載したもので、電縫造管に際して付加された表面歪（円周方向）が所定値（5.0％）以上となっている。この電縫鋼管にさらに加工により表面歪を付加することにより、さらに化成処理性が向上している。
【００６３】
一方、鋼材No.８（部材No.34）を母板として電縫造管して電縫鋼管とした、鋼材No.９（部材No.35）は、電縫造管に際して付加された表面歪（円周方向）が所定値（5.0％）未満で、化成処理性の改善は不十分である。しかしこのような電縫鋼管にさらに加工による表面歪を付加することにより、加工により付加された表面歪と電縫造管に際して付加された表面歪（円周方向）との和が所定値（5.0％）以上となる、部材No.36、No.37は、化成処理性が向上している。これに対して、加工により表面歪を付加しても、加工により付加された表面歪と電縫造管に際して付加された表面歪（円周方向）との和が所定値（5.0％）未満である、部材No.38は化成処理性の顕著な向上は認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】高Si鋼の化成処理後の表面組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】軟鋼の化成処理後の表面組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】スクライブドサークルの一例を示す説明図である。
【図４】加工パターンａの加工方法を模式的に説明する説明図である。
【図５】加工パターンｂの加工方法を模式的に説明する説明図である。
【図６】加工パターンｃ１で加工された部材の形状を模式的に説明する説明図である。
【図７】加工パターンｃ２で加工された部材の形状を模式的に説明する説明図である。
【図８】塗装後の塗膜の耐食性を評価するＳＤＴ試験方法を模式的に説明する説明図である。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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