(57)【要約】【課題】ロール素材としての原単位を高めることなくロール表面損傷の発生を防止できる耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロールを提供すると共に、該圧延ロールの製造に好適な鋼材を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．６〜１．２％、Ｓｉ：０．３〜１．５％、Ｍｎ：１％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：１％以下（０％を含む）、Ｃｒ：２〜６％、Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）、を夫々含有する亜鉛めっき鋼板圧延ロール用鋼材において、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる１種以上を、合計で０．０１〜０．３０％含有すると共に、Ｎを０．０２％以下（０％を含む）に抑制し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板圧延ロール用鋼材である。【選択図】  図３
2004263236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．６〜１．２％、
Ｓｉ：０．３〜１．５％、
Ｍｎ：１％以下（０％を含まない）、
Ｎｉ：１％以下（０％を含む）、
Ｃｒ：２〜６％、
Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）、を夫々含有する亜鉛めっき鋼板圧延ロール用鋼材において、
Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる１種以上を、合計で０．０１〜０．３０％含有すると共に、
Ｎを０．０２％以下（０％を含む）に抑制し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板圧延ロール用鋼材。
【請求項２】
更に他の元素として、Ｖ：０．０１〜０．５％を含むものである請求項１に記載の鋼材。
【請求項３】
請求項１または２に記載された鋼材を用いて製造された圧延ロールであって、
前記圧延ロールの表層部はマルテンサイトを主体とする組織であり、且つ、該ロールの表面硬度が８０〜１００（ＨＳ）を満たすことを特徴とする耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロールと該ロール製造用の素材として有用な鋼材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融亜鉛めっきラインでは、めっき鋼板の機械的性質を改善するために、めっき後の鋼板にスキンパス圧延が施される。また、電気亜鉛めっきラインの出側でも、めっき鋼板の平坦度や表面性状を調整するために、スキンパス圧延が施されることがある。スキンパス圧延とは、めっき直後の鋼板を圧延ロールで軽圧下する圧延を指し、圧延ロール表面へ亜鉛を付着させないためや潤滑性を向上させるために、水潤滑環境下で行なわれるのが一般的である。
【０００３】
スキンパス圧延に用いられる圧延ロールは、溶製→加熱→鍛造→焼鈍→調質→（表面）焼入れ→仕上げ加工などの工程を経て製造され、必要に応じてさらにダル加工が施される。この圧延ロールを水潤滑環境下で使用し続けると、ロール表面に微細なふくれ疵が生じたり、更には該ふくれ疵の表面が剥離して微細なピット疵が発生することが知られている。ロール表面にこれらの疵が発生すると、この疵がめっき鋼板に転写されて品質劣化の原因となる。また、ロール表面に発生したこれらの疵は疲労亀裂の起点となり、亀裂がロール内部へ進展すると、最終的にスポーリングといわれる脆性破壊現象が生じる。
【０００４】
そこで、圧延ロール表面に生じるスポーリングを低減するために種々の技術が提案されている。例えば特許文献１には、亜鉛系めっき鋼板用圧延ロールにクロムめっきを施し、めっき厚とめっき被膜中の水素含有量を限定することによりスポーリング現象を防止する技術が提案されている。しかしロール表面にめっきを施す技術では、▲１▼めっき時に水素が鋼材中へ侵入し易いのでスポーリングが発生し易く、鋼材中の水素含量を調整するために脱水素処理を施す必要がある、▲２▼めっき被膜の硬度が高いため鋼板を傷つける可能性がある、▲３▼めっき被膜が剥離すると該被膜は硬質のため鋼板を傷つける可能性がある、▲４▼めっき処理はコスト高のためロール原単位を増加させてしまう、▲５▼特にＣｒめっき被膜は平滑度が低いために、めっき表面を研磨しなければならず、その結果コスト高となる、等の問題があった。一方、特許文献２には、ロールの成分組成と表面硬度を規定する他、焼戻し温度条件を特定することによってロール表面損傷（スポーリング）の発生を抑えた亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロールが提案されている。しかし本発明者らが検討したところ、この技術はスポーリングの発生防止という観点からすると満足し得るものとはいえず、改善の余地が残されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−３０３０９号公報（［特許請求の範囲］、第３頁左下欄等参照）
【特許文献２】
特開平６−１７１９６号公報（［特許請求の範囲］、［００３３］、［００４９］等参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロール素材としての原単位を高めることなくロール表面損傷の発生を防止できる耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロールを提供すると共に、該圧延ロールの製造に好適な鋼材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明に係る耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板圧延ロール用鋼材とは、Ｃ：０．６〜１．２％（「質量％」の意味。以下同じ）、Ｓｉ：０．３〜１．５％、Ｍｎ：１％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：１％以下（０％を含む）、Ｃｒ：２〜６％、Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）、を夫々含有する亜鉛めっき鋼板圧延ロール用鋼材において、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる１種以上を、合計で０．０１〜０．３０％含有すると共に、Ｎ：０．０２％以下（０％を含む）に抑制し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる点に要旨を有する。本発明の鋼材では、更に他の元素として、Ｖ：０．０１〜０．５％を含むことが好ましい。
【０００８】
また、上記課題を解決することのできた本発明に係る耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロールとは、上記成分組成の鋼材を用いて製造された圧延ロールであって、前記圧延ロールの表層部はマルテンサイトを主体とする組織であり、且つ、該ロールの表面硬度が８０〜１００（ＨＳ）を満たす点に要旨を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
前述した通り、水潤滑環境下で使用される亜鉛めっき鋼板用圧延ロールの表面にはふくれ疵が発生し易く、この疵は最終的にスポーリングに発展することが知られている。その理由は次の様に考えられている。
【００１０】
即ち、亜鉛めっき鋼板の圧延工程では、圧延ロール表面は亜鉛と水が共存する特殊な環境に曝される。この環境では水素が発生し易く、発生した水素はロール表面から内部へ拡散・侵入して微細な亀裂を誘発し、この亀裂は微細なふくれ疵に発展した後、さらに該ふくれ疵の表面が剥離して微細なピット疵になると考えられている。そして、ピット疵がさらに大きく剥離すると脆性破壊現象となって現れる。
【００１１】
そこで本発明者らは、亜鉛と水が共存する特殊な環境で用いられる亜鉛めっき鋼板用圧延ロールに注目してスポーリング発生を抑制すべく、様々な角度から検討してきた。その結果、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる１種以上を含む鋼材を用いて圧延ロールを製造してやれば、上記課題が見事に解決されることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明の作用効果について説明する。
【００１２】
まず、本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロールを製造する際に用いる鋼材について説明する。なお、本発明においてスポーリングとは、圧延ロール表面に発生する微細なふくれ疵やピット疵、亀裂、剥離などの表面性状不良を指し、従って耐スポーリングとは、これらの表面性状不良を生じ難い特性を意味する。
【００１３】
本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロール用鋼材は、基本成分として、Ｃ：０．６〜１．２％、Ｓｉ：０．３〜１．５％、Ｍｎ：１％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：１％以下（０％を含む）、Ｃｒ：２〜６％、Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）、を夫々含有するものである。これら構成元素の各含有量を定めた理由は次の通りである。
【００１４】
Ｃ：０．６〜１．２％
Ｃは、ＦｅやＣｒ，Ｍｏ等の合金元素と結合して硬い炭化物を形成し、ロールの表面硬度を高めると共に、耐摩耗性を向上させる元素である。また、後述する様に、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂと化合して炭化物や炭窒化物を形成し、耐スポーリング性の向上にも寄与する。これらの効果を有効に発揮させるには、少なくとも０．６％含有させねばならず、好ましくは０．７５％以上とするのがよい。しかし、Ｃ含量が１．２％を超えると、炭化物や炭窒化物が粗大化して塊状となったり、ネットワーク状の共晶炭化物が生成して靱性劣化の原因になるので、１．２％以下とする必要がある。好ましくは１．０％以下に抑えるのが良い。
【００１５】
なお、本発明で規定するＣ含量とは鋼材中に含まれる全てのＣ量を指し、例えば鋼材中に含まれる合金元素と結合状態で存在している炭化物や炭窒化物中のＣ量、鋼材中に固溶している固溶Ｃ量などの総量である。
【００１６】
Ｓｉ：０．３〜１．５％
Ｓｉは、鋼材に固溶して固溶硬化作用を発揮するほか、焼入れ性の改善や焼戻し軟化抵抗の増大にも寄与する有用な元素である。これらの効果を有効に発揮させるには、０．３％以上含有させる必要があり、好ましくは０．４％以上含有させるのがよい。しかし、Ｓｉ含量が１．５％を超えると圧延ロール状に加工する際の鍛造性が低下するばかりでなく、ロール自体の耐クラック性や靱性も著しく低下するので、Ｓｉ含量は１．５％以下に抑える必要がある。好ましくは１．０％以下とするのが推奨される。
【００１７】
Ｍｎ：１％以下（０％を含まない）
Ｍｎは、Ｓｉと同様に鋼材に固溶して固溶硬化、焼入れ性改善および焼戻し軟化抵抗の向上に寄与する。この様な作用を有効に発揮させるには０．２％以上（より好ましくは０．２５％以上）含有させることが推奨される。但し、含量が１％を超えると、特に圧延ロールとしての耐クラック性を著しく劣化させるので、Ｍｎ含量は１％以下に抑制する必要がある。
【００１８】
Ｎｉ：１％以下（０％を含む）
Ｎｉ含量が１％を超えると、ロールのスポーリング感受性を高めてスポーリングを発生し易くなるので、Ｎｉ含量は１％以下（より好ましくは０．８０％以下）に抑制すべきである。但し、Ｎｉは鋼材に固溶して焼入れ性を向上させると共に、ロール自体の靱性を高める元素として作用するので、鋼種によっては必要に応じて含有させるのが好ましい場合がある。これらの作用を有効に発揮させるには、０．３０％％以上（より好ましくは０．４０％以上）、０．６０％以下含有させることが推奨される。
【００１９】
Ｃｒ：２〜６％
Ｃｒは、ＦｅやＣと結合して（Ｃｒ，Ｆｅ）２３Ｃ６や（Ｆｅ，Ｃｒ）３Ｃ等の複合炭化物を形成し、析出硬化に寄与する元素である。また、Ｃｒの一部は鋼材に固溶して焼入れ性の向上にも寄与する。これらの効果を発揮させるには、２％以上含有させるべきであり、好ましくは２．３％以上とするのが望ましい。しかし、Ｃｒ含量が６％を超えるとロールの靱性が著しく劣化するので、６％以下に抑える必要がある。好ましくは５．５％以下とするのが推奨される。
【００２０】
Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）
Ｍｏは、鋼内に固溶してロールの焼入れ性を向上させる元素であり、この効果を有効に発揮させるには０．１％以上（より好ましくは０．２％以上）含有させることが推奨される。但し、１％を超えるとＭｏ６Ｃ型などの炭化物を形成し、ロールの耐クラック性や靱性を低下させるので、Ｍｏ含量は１％以下に抑制する必要がある。好ましくは０．９％以下とするのが望ましい。
【００２１】
本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロール用鋼材は、上記基本成分に加えて、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる１種以上を、合計で０．０１〜０．３０％含有すると共に、Ｎ含量を０．０２％以下に抑制したものである。これら構成元素の各含有量を定めた理由は次の通りである。
【００２２】
Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる１種以上：合計で０．０１〜０．３０％
Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂ（以下、「Ｔｉ等」と称する場合がある）は、ＣやＮと結合して炭化物や窒化物，炭窒化物（以下、「炭化物等」と称する場合がある）を形成し、ロールの耐スポーリング性を改善するうえで重要な元素である。これらの元素により耐スポーリング性が向上する理由は必ずしも明確にされている訳ではないが、次の様に考えている。
【００２３】
即ち、亜鉛と水が共存する環境下では、亜鉛がイオン化する一方で（Ｚｎ→Ｚｎ２＋＋２ｅ−）、発生した吸着水素原子の一部は再結合（Ｈ＋Ｈ→Ｈ２）して水素分子として鋼材外へ放出されるが、一部は鋼材内部へ侵入すると考えられる。この鋼材内部へ侵入した水素は、鋼材表面から内部へ拡散して、スポーリング発生の大きな原因となる。ところが、圧延ロール表面に上記Ｔｉ等の炭化物等が存在すると、吸着水素原子の再結合を促進して、鋼材外部への水素放出を増大させる。その結果、鋼材内部への水素侵入を抑制でき、スポーリング発生を低減できる。また水素がロール内部へ拡散・侵入したとしても、前記Ｔｉ等の炭化物等は好適な水素トラップサイトとして機能し、水素を無害化するため、耐スポーリング性が飛躍的に向上するものと考えられる。しかも、上記炭化物等は非常に硬質であるので、ロールの耐摩耗性も大幅に高める。
【００２４】
本発明において炭化物等とは、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および／または窒素が結合した炭化物や窒化物、炭窒化物である。即ち、１つの化合物中に、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素または窒素を少なくとも１種含む化合物を指す。従って、１つの化合物中に、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる元素が２種以上含まれる炭化物や窒化物，炭窒化物であっても構わない。
【００２５】
こうした効果を有効に発揮させるには、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる１種の元素を単独で含有させる必要があり、この群から任意に選ばれる２種以上を組み合わせて含有させても勿論構わない。特にＴｉの炭化物等は水素との結合力が最も高いため最も好ましい。
【００２６】
鋼材中に含有させるＴｉ等は、上記効果を発揮させるには合計で０．０１％以上含有させる必要がある。好ましくは０．０２％以上、より好ましくは０．０３％以上含有させるのが望ましい。しかし合計で０．３０％を超えて過剰に含有させると、鋼材中に含まれるＣやＮと結合して粗大な炭化物や窒化物，炭窒化物が析出し、機械的特性を劣化させるので、上限は０．３０％とする必要がある。好ましくは０．１％以下である。
【００２７】
Ｎ：０．０２％以下（０％を含む）
Ｎは、上記Ｔｉ等の元素と結合して窒化物や炭窒化物を形成し、耐スポーリング性の向上に寄与する元素であるが、Ｎ含量が０．０２％を超えると、粗大な窒化物や炭窒化物を形成して機械的性質を劣化させると共に、スポーリング性が発生し易くなるので、Ｎ含量は０．０２％以下（より好ましくは０．０１％以下）に抑制すべきである。
【００２８】
なお、Ｔｉ等を含有させた鋼材自体は従来から知られている。ところが、Ｔｉ等の元素とＣやＮが結合して生成する炭化物等は非常に硬質であるため、圧延ロール用鋼材中に含有させると研削性が著しく劣化する原因になると考えられており、Ｔｉ等を積極的に含有させた鋼材は圧延ロール用の素材として使用されていなかった。しかし、本発明者らが検討したところ、Ｔｉ等の含量を厳密に規定すると共に、Ｃ含量やＮ含量も併せて規定してやれば、Ｔｉ等を含有させた鋼材を圧延ロール用素材として採用しても従来の不具合を生じることはなく、むしろ上記Ｔｉ等の作用が顕著に発揮されることをつきとめた。よって、Ｔｉ等を含有させた鋼材を、亜鉛めっき鋼板用圧延ロール用の鋼材として用いること自体が新たな知見であると考えている。
【００２９】
本発明の鋼材における上記基本成分以外の残部成分は実質的にＦｅであるが、これら以外にも微量成分を含み得る。こうした微量成分としては、不純物、特にＰやＳなどの不可避不純物が挙げられ、これら不可避不純物は本発明の効果を損なわない限度（例えば、数十ｐｐｍ）で許容される。
【００３０】
本発明の鋼材は、必要に応じて更に他の元素として、Ｖを０．０１〜０．５％含有させることも有効である。好ましい範囲を定めた理由は、次の通りである。
【００３１】
Ｖ：０．０１〜０．５％
Ｖは、Ｃと結合して非常に硬い炭化物（ＶＣ）を形成し、ロールの耐摩耗性を向上させる元素である。また、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂよりなる群から選ばれる１種以上とＶを複合添加すると、ＶによってＴｉやＺｒなどの炭化物等が微細化されるので、炭化物等と母材の界面が増加して水素のトラップサイトを増やすこととなる。このため鋼材内部へ侵入してきた水素を確実にトラップすることができ、耐スポーリング性を一段と高める。これらの効果を有効に発揮させるには、０．０１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．０５％以上含有させるのが推奨される。しかし、Ｖ含量が０．５％を超えると被削性が劣化するので、Ｖ含量は０．５％以下に抑えるのが好ましい。より好ましくは０．３０％以下とするのが推奨される。
【００３２】
なお、鋼材にＶを単独添加した場合、ＶもＴｉ等と同様にＣやＮと結合して炭化物等を形成するが、Ｖの炭化物等は、吸着水素原子の再結合を促進する効果が充分でないことを本発明者らは確認している。また、Ｖの炭化物等も水素トラップ効果を有しているが、そのトラップ力はＴｉ等の炭化物等と比べると小さく、繰り返し応力が負荷される実機環境では一度トラップした水素を容易に放出すると考えられる。従って、鋼材にＶを単独添加しても耐スポーリング性を改善できないと本発明者らは考えている。
【００３３】
次に、本発明の亜鉛めっき用圧延ロールについて説明する。
【００３４】
本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロールは、上記成分組成の鋼材を用いて製造されるもので、特にロール中にＴｉ等の炭化物等を生成させることによって耐スポーリング性を改善している。
【００３５】
但し、本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロールは、その表面硬度を８０〜１００（ＨＳ）とする必要がある。圧延ロールのスポーリング性を改善するためには、表面硬度はできるだけ低い方が望ましいが、表面硬度が８０（ＨＳ）未満ではロール表面に肌荒れを生じ易くなると共に、耐摩耗性も劣化するので、表面硬度は８０（ＨＳ）以上とすることが重要となる。より好ましくは８５（ＨＳ）以上とするのが望ましい。しかし、表面硬度が１００（ＨＳ）を超えるとスポーリングが発生しやすくなるので、表面硬度は１００（ＨＳ）以下とする必要がある。
【００３６】
ここで、ロール表面とは、ロール最表面から深さが１００ｍｍ程度までの領域を指し、本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロールはこの領域における硬度が上記範囲となれば良い。なお、表面硬度の測定にはショア硬度計を用いれば良く、測定箇所は少なくとも５箇所とし、得られた測定結果の平均値を表面硬度とする。
【００３７】
本発明の圧延ロールにおいては、ロール表面より内側（即ち、ロール内部）の硬度は特に限定されないが、圧延トルクを伝えるための充分な強度を確保するためには、ロール内部の硬度を２５（ＨＳ）以上とするのが望ましい。しかし、ロール内部の硬度が４５（ＨＳ）を超えると割れ感受性が高くなる傾向があるので、４５（ＨＳ）以下とするのが望ましい。ロール内部とは、上記ロール表面より内側の領域を指す。
【００３８】
上記好適範囲のロール表面硬度を満足させるには、ロール表層部の組織をマルテンサイト主体とすることが重要である。マルテンサイトは硬化組織だからである。なお、ロール表層部とは、ロール最表面からの深さで少なくとも１００ｍｍまでの領域を指す。また、マルテンサイト主体とは、ロール表層部を光学顕微鏡を用いて２００〜１０００倍で少なくとも１０視野観察して算出したマルテンサイト組織の平均面積率が８０％以上であることを意味し、数％であれば残留オーステナイト等の組織を含むことも許容できる。
【００３９】
本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロールを製造する方法は特に限定されないが、例えばロール材に高周波焼入れまたは中周波焼入れを施し、その後に１００〜２００℃で焼き戻しを行なうことによって本発明で規定する要件を満足する圧延ロールが得られる。殊にロール表層部をマルテンサイト主体の組織とし、表面硬度で８０〜１００（ＨＳ）を確保するには、深く焼入れするために中周波焼入れを施すのが望ましい。
【００４０】
本発明の圧延ロールは、めっき後の鋼板にスキンパス圧延を施す際に用いるロールとして好適に用いることができる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４２】
実機の亜鉛めっき鋼板圧延ロールを模した試験片を作製し、実機環境を模擬した脆化試験を行なって耐スポーリング性と耐摩耗性を評価した。
【００４３】
実施例１
下記表１に示す化学成分組成の鋼材を５０ｋｇ真空溶解炉にて溶製し、鋳造してインゴットを作製した後、冷却した。このインゴットを熱間鍛造して直径：１２ｍｍの丸棒を作製した。この丸棒を９３０℃で２時間加熱してオーステナイト化した後、空冷した。得られた丸棒に対して、表面硬度を９０（ＨＳ）前後に調整するために１１０〜１５０℃で２時間焼戻して試験片を得た。この試験片を用いて亜鉛と水が共存する環境下における圧延ロールの耐スポーリング性を実験的に比較評価した。
【００４４】
試験片はダンベル状を呈しており、長さ：１５０ｍｍ、標線間距離：１０ｍｍである。両端のつかみ具部は断面が直径：８ｍｍの円形状、中央の薄肉部は断面が直径：４ｍｍの円形状である。試験片の両端には長さ約１５ｍｍのねじ部が形成されている。中央の薄肉部と両端のねじ部を除いた部分には、亜鉛めっきを施している。亜鉛めっきを施していない薄肉部は、人工欠陥部分を示しており、実機で用いる圧延ロール表面に亜鉛粉末が付着していない箇所を再現している。一方、亜鉛めっきを施している部分は、実機で用いる圧延ロール表面に亜鉛粉末が付着している箇所を再現している。
【００４５】
得られた試験片を水に１４日間浸漬し、これを図１に示すＳＳＲＴ試験（Ｓｌｏｗ  Ｓｔｒａｉｎ  Ｒａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；低歪み速度試験）機に装着して伸びを測定した。図１中、１は試験片、２はＳＳＲＴ試験機を夫々示しており、３はＳＳＲＴ試験機内の雰囲気を示している。試験片１は図中に示した矢印方向へ引張られ、伸びが測定される。このときＳＳＲＴ試験機内の雰囲気は水とし、水中で測定された伸びをＥｌ１とする。クロスヘッド速度は、２×１０−３ｍｍ／ｍｉｎである。なお、水中で伸びを測定する理由は、この試験では測定に長時間を要するため、伸びの測定中も亜鉛と水が共存する実機環境を模擬するためである。即ち、亜鉛めっきが施されている部分と施されていない部分が水中存在することによって、亜鉛がイオン化する一方で、発生した吸着水素原子が薄肉部へ侵入する環境を模擬している。
【００４６】
また、上記で用いたのと同じ試験片（水に１４日浸漬しないもの）をそのままＳＳＲＴ試験機に装着して伸びを測定した。このときＳＳＲＴ試験機内の雰囲気は大気とし、大気中で測定された伸びをＥｌ０とする。クロスヘッド速度は、２×１０−３ｍｍ／ｍｉｎである。なお、大気中で伸びを測定する理由は、試験片そのものの特性を評価するためである。
【００４７】
測定されたＥｌ０とＥｌ１から下記（１）式によりスポーリング感受性を算出し、この算出値に基づいて下記評価基準で耐スポーリング性を評価した。下記（１）式によるスポーリング感受性の算出値と評価結果を下記表２に示すと共に、スポーリング感受性の算出値をプロットしたグラフを図２に示す。
スポーリング感受性＝１−Ｅｌ１／Ｅｌ０    ・・・（１）
【００４８】
＜耐スポーリング性の評価基準＞
◎：スポーリング感受性の算出値が０．３未満であり、耐スポーリング性に極めて優れている
○：スポーリング感受性の算出値が０．３〜０．６未満であり、耐スポーリング性に優れている
×：スポーリング感受性の算出値が０．６以上であり、耐スポーリング性に劣る
【００４９】
次に、水に１４日間浸漬した後の試験片について、試験片中央の薄肉部（平行部：φ４ｍｍ×１０ｍｍ）を切断し、試験片中へ侵入した水素量を水素昇温分析にて測定した。水素昇温分析は、真空中で、昇温速度：１２℃／ｍｉｎで加熱し、５０〜６００℃の温度域に現れる水素放出ピークを積分して侵入水素量を算出した。算出結果を、下記表２に併せて示す。また、侵入水素量とスポーリング感受性の関係をプロットしたグラフを図３に示す。なお、図３中、●はＮｏ．１〜５の結果、○はＮｏ．６〜１８の結果を夫々示している。
【００５０】
次に、上記得られた試験片の表面硬度をビッカース硬度計で測定した。測定位置は試験片中央の薄肉部とし、負荷荷重：１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）、加重保持時間：１０秒とした。測定されたビッカース硬度をショア硬度に換算して結果を下記表２に併せて示す。なお、各試験片の表層部を光学顕微鏡を用いて２００〜１０００倍で１０視野観察したところマルテンサイト主体の組織であった。
【００５１】
【表１】
2004263236.tif 000003
【００５２】
【表２】
2004263236.tif 000004
【００５３】
表２や図２〜３から次の様に考察できる。Ｎｏ．１〜５は本発明で規定する何れかの要件を満足しない例である。Ｎｏ．１はＴｉ等の元素を含有していない例、Ｎｏ．２はＴｉ含量が本発明で規定する範囲より少ない例であり、侵入水素量が多く、耐スポーリング性を改善できていない。Ｎｏ．３はＴｉ含量が本発明で規定する範囲より多い例であり、侵入水素量は低減できているものの、粗大なＴｉ窒化物が析出し、機械的特性が劣化するので耐スポーリング性は改善できていない。Ｎｏ．４はＴｉ等の元素を含有していない例であり、耐スポーリング性を改善できていない。Ｎｏ．５はＮ含量が本発明で規定する範囲より多い例であり、粗大な窒化物や炭窒化物を形成してスポーリングが発生し易くなる。一方、Ｎｏ．６〜１８は本発明で規定する要件を満足する例であり、侵入水素量が少なく、耐スポーリング性を改善できている。
【００５４】
実施例２
上記表１に示した化学成分組成の鋼材Ｇを用いて作製した試験片について、熱処理の条件を変更して表面硬度の異なる試験片を作製した。即ち、上記実施例１における空冷後の丸棒に対して、１００〜２００℃で２時間焼戻して表面硬度の異なる試験片を得た。
【００５５】
得られた試験片を用いて、上記実施例１と同様にＳＳＲＴ試験機で伸びを測定し、上記（１）式より算出したスポーリング感受性の値に基づいて耐スポーリング性を評価した。スポーリング感受性の算出値と評価結果を下記表３に示す。また、上記実施例１と同様に試験片の表面硬度を測定し、結果を下記表３に示す。
【００５６】
次に、得られた熱処理後の試験片を用いて、ヘイドン１軸式摩耗試験機で摩耗試験を行った。摩耗試験の相手材には直径：１０ｍｍのアルミナを用い、荷重：９．８Ｎをかけながら１ｃｍ×１万回往復させた後の摩耗減量を測定して耐摩耗性を評価した。耐摩耗性の評価基準は次の通りであり、評価結果を下記表３に併せて示す。
【００５７】
＜耐摩耗性の評価基準＞
○：摩耗量が１０ｍｇ未満であり、耐摩耗性に優れる
△：摩耗量が１０〜２０ｍｇ未満
×：摩耗量が２０ｍｇ以上であり、耐摩耗性に劣る
また、総合評価は、耐スポーリング性と耐摩耗性に基づいて下記基準で判断した。
【００５８】
＜総合評価の基準＞
○：耐スポーリング性の評価が◎又は○で、且つ、耐摩耗性の評価が○
×：上記○以外の組み合わせ全て
【００５９】
【表３】
2004263236.tif 000005
【００６０】
表３から次の様に考察できる。Ｎｏ．１９は本発明で規定する要件を満足する例であり、耐スポーリング性も耐摩耗性も良好である。これに対して、Ｎｏ．２０とＮｏ．２１は表面硬度が小さいので、耐摩耗性が不充分である。Ｎｏ．２２は表面硬度が大きいので、スポーリングを発生し易くなる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、圧延ロールにクロムめっき等を施していないので、ロール原単位を高めることなくロール表面損傷の発生を防止できる耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロールを提供することができる。また、本発明によれば、前記圧延ロールの製造に有用な鋼材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳＳＲＴ試験機の概略説明図である。
【図２】各試験片のスポーリング感受性をプロットしたグラフである。
【図３】侵入水素量とスポーリング感受性の関係をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
１  試験片
２  ＳＳＲＴ試験機
３  ＳＳＲＴ試験機内の雰囲気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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