(57)【要約】本発明は、化学組成が、重量％で、０．０６０％＝Ｃ＝０．２５０％；０．４００％＝Ｍｎ＝０．９５０％；Ｓｉ＝０．３００％；Ｃｒ＝０．３００％；０．１００％＝Ｍｏ＝０．５００％；０．０２０％＝Ａｌ＝０．１００％；Ｐ＝０．１００％；Ｂ＝０．０１０％；Ｔｉ＝０．０５０％、を含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなる超高機械強度鋼材に関する。  本発明はまた、亜鉛または亜鉛合金で被覆した前記鋼板の作製方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成が、重量％で、
０．０６０％  ≦  Ｃ  ≦  ０．２５０％
０．４００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．１００％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．５００％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
を含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなる
ことを特徴とする超高機械強度鋼材。
【請求項２】
０．０８０％  ≦  Ｃ  ≦  ０．１２０％
０．８００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．１００％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．３００％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
をさらに含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなることを特徴とする請求項１に記載の鋼材。
【請求項３】
０．０８０％  ≦  Ｃ  ≦  ０．１２０％
０．８００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．１５０％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．３５０％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
をさらに含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼材。
【請求項４】
０．１００％  ≦  Ｃ  ≦  ０．１４０％
０．８００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．２００％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．４００％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
をさらに含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼材。
【請求項５】
微細構造が、フェライトとマルテンサイトとから構成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の鋼材。
【請求項６】
亜鉛または亜鉛合金で被覆されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の超高機械強度鋼板。
【請求項７】
−請求項１から４のいずれか一項による組成のスラブを製造する工程と、
−このスラブを、熱間圧延に続いて冷間圧延してシートを製造する工程と、
−２から１００℃／ｓの間の速度で、７００から９００℃の間の保持温度に達するまで前記シートを加熱する工程と、
−２から１００℃／ｓの間の速度で、溶融亜鉛または亜鉛合金を入れた浴の温度に近い温度に達するまで前記シートを冷却する工程と、
−前記シートを前記浴中に浸漬することによって亜鉛または亜鉛合金で被覆し、２から１００℃／ｓの間の冷却速度でこれを常温に冷却する工程と
を含むことを特徴とする請求項６に記載の鋼板の製造方法。
【請求項８】
前記シートを１０から１０００秒間、前記保持温度に保つことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
溶融亜鉛または亜鉛合金を入れた前記浴を４５０から４８０℃の間の温度に保ち、また前記シートの浸漬時間を２から４００秒間程度とすることを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記浴が、主として亜鉛を入れたものであることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
亜鉛または亜鉛合金で被覆した、請求項６に記載の超高機械強度鋼板の、自動車部品の製造における使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高機械強度鋼材、および亜鉛または亜鉛合金で被覆したそのシートの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高機械強度鋼材には、組成や微細構造の点において異なる数種のものが存在する。二相鋼と称されるものは、フェライトおよびマルテンサイトを含む微細構造を有しており、引張強度が４００ＭＰａから１２００ＭＰａ超の範囲にまで達することがある。
【０００３】
有利な機械特性を発現させうるような微細構造を創出するために、これらのグレードには、クロム、ケイ素、マンガン、アルミニウムまたはリンといった元素が非常に大量に充填される。しかしながら、これらのグレードは、腐食から保護するために、例えば溶融亜鉛めっきなどによって被覆を施すことが望ましい場合に問題を生ずる。
【０００４】
金属シートの表面は、亜鉛または亜鉛合金に対して湿潤性が非常に低いことが見出されている。したがって、金属シートは、被覆されておらず腐食が発生しやすい部位となる部分を含んでいる。
【０００５】
この問題を解決するために、さまざまな試みが提案されている。金属に予備被覆を施して、より亜鉛に適した結合下地を与えることを可能にすることを含む方法が知られている。このためには、鉄、アルミニウム、銅およびその他の元素を、一般には電着によって、析出させることが提案されている。これらの方法には、亜鉛めっきそのものの前に、補助的な工程が追加されるという不利点がある。
【０００６】
また、シートを焼鈍炉、特に、鉄が選択的に酸化されて、その上に効率的に亜鉛が析出するような酸化鉄層を形成することを可能にするような特定の雰囲気を有する焼鈍炉中を通過させることも提案されている。しかしながら、この種の方法は、非常に微妙な調整と、酸化条件の厳密な制御とを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、従来技術による組成物の欠点を有さず、その優れた機械的特性を維持しつつ、特に、亜鉛または亜鉛合金による被覆に非常に適した鋼材組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明の第一の態様は、化学組成が、重量％で、
０．０６０％  ≦  Ｃ  ≦  ０．２５０％
０．４００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．１００％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．５００％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
を含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなることを特徴とする超高機械強度鋼材から構成される。
【０００９】
好ましい実施形態の一つにおいて、鋼材は、
０．０８０％  ≦  Ｃ  ≦  ０．１２０％
０．８００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．１００％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．３００％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
を含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなる。
【００１０】
この実施形態によれば、４５０ＭＰａ程度の引張強度を有する鋼板を製造することが可能である。
【００１１】
他の好ましい実施形態においては、鋼材は、
０．０８０％  ≦  Ｃ  ≦  ０．１２０％
０．８００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．１５０％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．３５０％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
を含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなる。
【００１２】
この実施形態によれば、５００ＭＰａ程度の引張強度を有する鋼板を製造することが可能である。
【００１３】
他の好ましい実施形態においては、鋼材は、
０．１００％  ≦  Ｃ  ≦  ０．１４０％
０．８００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．２００％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．４００％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
を含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなる。
【００１４】
この実施形態によれば、６００ＭＰａ程度の引張強度を有する鋼板を製造することが可能である。
【００１５】
他の好ましい実施形態においては、鋼材はフェライトとマルテンサイトとから構成される微細構造を有する。
【００１６】
本発明の第二の態様は、亜鉛または亜鉛合金で被覆された、本発明による超高機械強度鋼板から構成される。
【００１７】
本発明の第三の態様は、亜鉛または亜鉛合金で被覆された、本発明による鋼板の製造方法から構成され、その方法は、
−化学組成が本発明に沿ったものであるスラブを製造し、このスラブを熱間圧延に続いて冷間圧延してシートを製造する工程と、
−２〜１００℃／ｓの間の速度で、７００〜９００℃の間の保持温度に達するまでシートを加熱する工程と、
−２〜１００℃／ｓの間の速度で、溶融亜鉛または亜鉛合金を入れた浴の温度に近い温度に達するまでシートを冷却する工程と、それから
−シートを浴中に浸漬することによって亜鉛または亜鉛合金で被覆し、２〜１００℃／ｓの間の冷却速度でこれを冷却する工程と、
からなる工程を含む。
【００１８】
他の好ましい実施形態においては、シートは１０から１０００秒間、保持温度に保たれる。
【００１９】
他の好ましい実施形態においては、溶融亜鉛または亜鉛合金が入っている浴は４５０〜４８０℃の間の温度に保たれ、シートの浸漬時間は２〜４００秒間程度である。
【００２０】
その他の好ましい実施形態においては、浴には主として亜鉛が入っている。
【００２１】
本発明の第四の態様は、亜鉛または亜鉛合金で被覆された超高機械強度鋼板を、自動車部品の製造に使用することから構成される。
【００２２】
本発明は、マンガン、シリコンおよびクロムに関してこれらの含量を請求項の最大値までに限定すれば、このような方法で製造されるグレードについて優れた被覆性が達成できる、という新しい知見に基づいている。炭素やモリブデンといった被覆性を損なわないことが見出されている焼入れ用元素については、望ましい機械特性のレベルにあわせてその含量を調整する。
【００２３】
このために、従来の数式、例えば臨界焼入れ速度Ｖ（℃／ｓ）の常用対数を与える式：
Ｌｏｇ（Ｖ）＝４．５−２．７％Ｃｒ−０．９５％Ｍｎ−０．１８％Ｓｉ−０．３８％Ｃｒ−１．１７％Ｍｏ−１．２９（％Ｃ×％Ｃｒ）−０．３３（％Ｃｒ×％Ｍｏ）
（式中、Ｃｒは冷却前のオーステナイトの炭素含量を表す）を用いることができる。
【００２４】
本発明による鋼材組成物は、重量にして０．０６０％から０．２５０％の間の炭素を含むが、これは、炭素含量が０．０６０％よりも少ないとそのグレードのものは焼入れすることができず、また望ましい有利な機械的特性を得ることもできなくなるためである。０．２５０重量％よりも多いと、そのグレードの溶接性が炭素によって著しく抑制される。
【００２５】
組成物はまた、０．４００から０．９５０重量％の間のマンガンを含む。炭素と同様に、焼入れ可能なグレードの鋼材を得るために下限が必要であり、一方、そのグレードの良好な被覆性を確保するためには上限に従わなければならない。
【００２６】
組成物はまた、最大で０．３００重量％までのシリコンを含む。そのグレードの良好な被覆性を確保するためには、この上限に従わなければならない。
【００２７】
組成物はさらに、最大で０．３００重量％までのクロミウムを含む。そのグレードの良好な被覆性を確保するためには、この上限に従わなければならない。
【００２８】
最後に、本発明による組成物は、０．１００から０．５００重量％の間のモリブデンを含まなければならないが、これは、含量が０．１００％よりも少ないと、そのグレードでは望ましい有利な機械特性を得られなくなることが見出されているためである。０．５００重量％よりも多いと、そのグレードの溶接性がモリブデンによって著しく抑制される。
【００２９】
組成物はまた、場合によっては最大で０．０１０重量％までのホウ素を含んでいてもよく、必要な場合にはこれを最大含量０．０５０重量％のチタンで保護してもよい。この最後の元素は、ホウ素よりも窒素との親和性がよく、窒化チタンを形成してホウ素を捕捉する。
【００３０】
鋼材組成物はまた、Ｎ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｖなどのさまざまな不可避の残渣元素を含んでいてもよい。
【００３１】
鋼材が老化の影響を受けやすくすることがある窒素の含量は、制限することが特に好ましい。
【００３２】
その改善された亜鉛めっき特性により、本発明の鋼材は、特に自動車部品、より詳しくは、車体部材といった可視部品の製造分野の用途に用いることができ、塗装後には、従来の鋼材を用いて現在製造されているものよりも見映えのよい外観を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、下記の観察結果および実施例に基づいて本発明を説明するが、実施例によって限定されるものではなく、表１は試験を行った鋼材の化学組成を１０−３重量％で示したものである。
【００３４】
【表１】
2005538248.tif 000002
【００３５】
これらの異なる組成物は、１５ｋｇのインゴットの形で製造した。続いて、インゴットを１２５０℃で４５分間加熱した後に７回熱間圧延したが、最終のロール温度は９００℃であった。
【００３６】
このようにして製造したシートは、遅延剤を用いて２５℃／s程度の冷却速度で水焼入れすることによって冷却した後に、５５０℃で巻き取ってから冷却した。
【００３７】
これらを、減少率７０％で冷間圧延した後に、以下の熱サイクルに供した：
−３０℃／ｓ程度の速度で７７０℃から８１０℃の間の保持温度に達するまで加熱し、５０から８０秒間保持して、シミュレーション・ラインの速度を８０から１５０ｍ／ｍｉｎとした、
−４７０℃になるまで１０℃／ｓ程度の速度でシートを冷却した。
【００３８】
続いて、シートを、選択されたライン速度（８０から１５０ｍ／ｍｉｎの間）に依存する滞留時間だけ亜鉛浴中での溶融亜鉛めっきに供した後に、５℃／ｓの速度で周辺温度まで冷却した。
【００３９】
続いて、各シートについて以下の機械特性を測定した：
−Ｒｍ：引張強度（ＭＰａ）、
−Ｒｅｌ：弾性限度（ＭＰａ）、
−Ａ：破断時伸び（％）、
−Ａｇ：降伏伸び（％）、
−Ｐ：レベル（％）、
−並びに、シートのマルテンサイト比率（％Ｍ）。
【実施例１】
【００４０】
試験１：モリブデン含量とホウ素の存在による影響
この影響は、ＡからＦのグレードについて、保持温度７９０℃、ライン速度１２０ｍ／ｍｉｎで吟味した。
【００４１】
【表２】
2005538248.tif 000003
【００４２】
本発明によるグレードについては、モリブデン含量を増加させるとマルテンサイト含量も増加し、引張強度を増加させ弾性限度を低下させることができることが見出された。
【００４３】
しかしながら、ホウ素の添加はマルテンサイト比率の増加をもたらすことはなく、代わりにマルテンサイトと浸炭相の精密化を引き起こした。
【実施例２】
【００４４】
試験２：熱処理による影響
この影響は、Ｄグレードについて、３つのライン速度、３つの保持温度（ｍ／ｍｉｎ）で吟味した：
【００４５】
【表３】
2005538248.tif 000004
【００４６】
保持温度およびライン速度は、得られる機械特性にはあまり影響しないことが見出された。このことは、この種の変化の影響を受けてはならない産業上の利用にとって非常な利点である。
【００４７】
続いて、この影響をＦグレードについて吟味した：
【００４８】
【表４】
2005538248.tif 000005
【００４９】
本発明によるグレードへのホウ素の添加は、形成されるマルテンサイトの比率を顕著に安定化させ、熱処理のパラメータによらず殆んど変化しなくなることが見出された。
【実施例３】
【００５０】
試験３：亜鉛めっき特性
Ａ、Ｂ、ＣおよびＦのグレードのシートを溶融亜鉛めっきし、露点を−４０℃に調整した。ＡおよびＢグレードで製造されたシートは、その被覆に割れ目があり、これに対してＣおよびＦグレードのものは連続的に被覆されていた。
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月26日(2004.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成が、重量％で、
０．０６０％  ≦  Ｃ  ≦  ０．２５０％
０．４００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．１００％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．５００％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
を含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなり、その微細構造がフェライトとマルテンサイトとから構成されている
ことを特徴とする超高機械強度鋼材。
【請求項２】
０．０８０％  ≦  Ｃ  ≦  ０．１２０％
０．８００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．１００％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．３００％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
をさらに含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなることを特徴とする請求項１に記載の鋼材。
【請求項３】
０．０８０％  ≦  Ｃ  ≦  ０．１２０％
０．８００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．１５０％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．３５０％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
をさらに含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼材。
【請求項４】
０．１００％  ≦  Ｃ  ≦  ０．１４０％
０．８００％  ≦  Ｍｎ  ≦  ０．９５０％
Ｓｉ  ≦  ０．３００％
Ｃｒ  ≦  ０．３００％
０．２００％  ≦  Ｍｏ  ≦  ０．４００％
０．０２０％  ≦  Ａｌ  ≦  ０．１００％
Ｐ  ≦  ０．１００％
Ｂ  ≦  ０．０１０％
Ｔｉ  ≦  ０．０５０％
をさらに含み、残部が鉄と製造操作から生じる不純物とからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼材。
【請求項５】
亜鉛または亜鉛合金で被覆されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の超高機械強度鋼板。
【請求項６】
−請求項１から４のいずれか一項による組成のスラブを製造する工程と、
−このスラブを、熱間圧延に続いて冷間圧延してシートを製造する工程と、
−２から１００℃／ｓの間の速度で、７００から９００℃の間の保持温度に達するまで前記シートを加熱する工程と、
−２から１００℃／ｓの間の速度で、溶融亜鉛または亜鉛合金を入れた浴の温度に近い温度に達するまで前記シートを冷却する工程と、
−前記シートを前記浴中に浸漬することによって亜鉛または亜鉛合金で被覆し、２から１００℃／ｓの間の冷却速度でこれを常温に冷却する工程と
を含むことを特徴とする請求項６に記載の鋼板の製造方法。
【請求項７】
前記シートを１０から１０００秒間、前記保持温度に保つことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
溶融亜鉛または亜鉛合金を入れた前記浴を４５０から４８０℃の間の温度に保ち、また前記シートの浸漬時間を２から４００秒間程度とすることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記浴が、主として亜鉛を入れたものであることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
亜鉛または亜鉛合金で被覆した、請求項５に記載の超高機械強度鋼板の、自動車部品の製造における使用。
【国際調査報告】
2005538248.tif 000006
2005538248.tif 000007
2005538248.tif 000008
2005538248.tif 000009
2005538248.tif 000010
2005538248.tif 000011