(57)【要約】【課題】この発明は、自動車の構造部品等に最適な耐衝撃性能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１３％、Ｓｉ≦０．７％、Ｍｎ：２．０〜３．５％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦０．０１％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｎ≦０．００５％、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、必要に応じて、Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｂの一種又は二種以上を含有し、残部実質的にＦｅ及び不可避不純物からなり、平均粒径５μｍ以下のフェライトと体積率６０％以下の低温変態相を有することを特徴とする衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板であって、冷間圧延後、Ａｃ１以上、９００℃以下に加熱し、該加熱後の冷却過程において溶融亜鉛めっき処理を行う【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１３％、Ｓｉ≦０．７％、Ｍｎ：２．０〜３．５％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦０．０１％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｎ≦０．００５％、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、残部実質的にＦｅ及び不可避不純物からなり、平均粒径５μｍ以下のフェライトと体積率６０％以下の低温変態相を有することを特徴とする衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
【請求項２】
鋼組成として、更に質量％で、Ｃｒ≦１．０％を含有することを特徴とする請求項１記載の衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
【請求項３】
鋼組成として、更に質量％で、Ｖ：０．０１〜０．５％を含有することを特徴とする請求項１また２記載の衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
【請求項４】
鋼組成として、更に質量％で、Ｔｉ≦０．０８％、Ｂ≦０．００２％の一種または二種を含有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一つに記載の成分組成を有する鋼を冷間圧延後、Ａｃ１以上、９００℃以下に加熱し、該加熱後の冷却過程において溶融亜鉛めっき処理を行うことを特徴とする衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のロッカー、メンバーなどの構造部品や各種補強部材に使用される溶融亜鉛めっき鋼板に関し、特に７８０ＭＰａ以上の強度を有し、衝撃吸収能に優れたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の衝突安全性に対する関心が高まる状況の中、自動車メーカでは、車体の衝撃吸収能を向上させるための種々の方策について検討がなされている。
【０００３】
一つの方策として、自動車の構造部材や補強部材に対する高強度鋼板の適用化進められており、鉄鋼メーカには対応鋼板の開発が求められている。こうした要求に対し、特開平９−２５５３８号公報には、耐圧壊特性に優れた高強度冷延鋼板および高強度亜鉛系めっき鋼板を製造する技術が開示されており、体積率が１５％以下のフェライトと残部がマルテンサイト、焼戻しマルテンサイトおよびベイナイトの低温変態組織のいずれか一種以上の組織からなる引張強度５００Ｎ／ｍｍ２以上の鋼板が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術には、自動車部材の圧壊特性を評価する具体的な手法が示されておらず、また、鋼板の組織を所定の体積率に定量化できる具体例が記載されていない。
【０００５】
そこで、本発明では、自動車部材の圧壊特性に要求される組織因子を見出し、良好な圧壊特性が得られる溶融亜鉛めっき鋼板を安定して製造する方法を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、自動車のサイドメンバーを模擬したハット型形状の部材を対象に、衝撃特性に及ぼす高強度鋼板の組織因子について鋭意検討を重ね以下の知見を得た。
【０００７】
すなわち、鋼板の組織として、衝撃変形時の変形抵抗を向上させる硬質の組織を有するとともに、塑性変形中に塑性変形量に寄与し、衝撃吸収能を高める軟質の組織を有することが重要であり、特に、マルテンサイト、ベイナイトなどの硬質の低温変態相と延性に寄与するフェライトとを含む鋼板で低温変態相の体積率とフェライトの平均粒径を適正に制御した場合、成形後の部材の衝撃特性が極めて向上することを見出した。
【０００８】
本発明はこれらの知見を基に更に検討を加えてなされたものであり、すなわち本発明は、
１．質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１３％、Ｓｉ≦０．７％、Ｍｎ：２．０〜３．５％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦０．０１％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｎ≦０．００５％、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、残部実質的にＦｅ及び不可避不純物からなり、平均粒径５μｍ以下のフェライトと体積率６０％以下の低温変態相を有することを特徴とする衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
【０００９】
２．鋼組成として、更に質量％で、Ｃｒ≦１．０％を含有することを特徴とする１記載の衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
【００１０】
３．鋼組成として、更に質量％で、Ｖ：０．０１〜０．５％を含有することを特徴とする１また２記載の衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
【００１１】
４．鋼組成として、更に質量％で、Ｔｉ≦０．０８％、Ｂ≦０．００２％の一種または二種を含有することを特徴とする１乃至３の何れか一つに記載の衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
【００１２】
５．１乃至４の何れか一つに記載の成分組成を有する鋼を冷間圧延後、Ａｃ１以上、９００℃以下に加熱し、該加熱後の冷却過程において溶融亜鉛めっき処理を行うことを特徴とする衝撃吸収能に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明での成分組成、ミクロ組織および製造条件の限定理由について詳細に説明する。
【００１４】
１．成分組成
Ｃ：０．０３〜０．１３％
Ｃは、鋼の強化およびミクロ組織において平均結晶粒径５μｍ以下のフェライトと体積率６０％以下の低温変態相を有する本発明の所望の組織とするのに有効で０．０３％以上添加する。一方、０．１３％を超えると、バンド組織が形成されやすく、伸びフランジ性、曲げ性などのプレス成形性を劣化させるため、０．０３〜０．１３％（０．０３％以上、０．１３％以下）とする。
【００１５】
Ｓｉ：≦０．７％
Ｓｉは、０．７％を超えると溶融亜鉛めっき性を劣化させるため、０．７％以下とする。
【００１６】
Ｍｎ：２．０〜３．５％
Ｍｎは、鋼を強化し、低温変態相を得るため、２．０％以上添加する。一方、３．５％を超えると、鋳造時のＭｎのミクロ偏析に起因したバンド組織が焼鈍板で形成され易く、こうした不均一組織が発達すると伸びフランジ性、曲げ性などのプレス成形性が劣化するため、２．０〜３．５％とする。
【００１７】
Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、０．０５％を超えると、溶融亜鉛めっき処理時の合金化むらを引き起こし、めっき密着性を劣化させ、また、スポット溶接時の十字引張強度の低下をもたらすため、０．０５％以下とする。
【００１８】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、ＭｎＳとして析出、固定され、熱間脆性を抑制し、また、スポット溶接時の十字引張強度の低下を防止するよう０．０１％以下とする。
【００１９】
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％
Ａｌは、脱酸のため０．０１％以上添加する。一方、Ａｌが０．１％を超えると、めっき鋼板の表面性状が劣化するため、０．０１〜０．１％とする。
【００２０】
Ｎ：≦０．００５％
Ｎは、０．００５％を超えると、鋳造時にスラブ割れを引き起こすため、０．００５％以下とする。
【００２１】
Ｎｂ：０．００５〜０．１％
Ｎｂは、フェライトの細粒化に有効な元素であり、平均粒径５μｍ以下の微細フェライト組織とするため、０．００５％以上添加する。一方、０．１％を超えると鋼中に過剰な固溶Ｎｂが存在し、焼鈍時のフェライトの再結晶化が遅滞し、加工組織の残留により所望の微細フェライト組織が安定して得られない場合が生じる。また、フェライトの再結晶化のため、高温長時間の焼鈍が必要となり、生産コストを上昇させるため、０．００５〜０．１％とする。
【００２２】
本発明は以上を基本成分とし、十分な特性が得られるが、更にその特性を向上させる場合、以下の元素を添加する。
【００２３】
Ｃｒ：≦１．０％
Ｃｒはオーステナイトの焼入れ性向上に有効であり、低温変態相の形成に好ましい。１．０％を超えると、その効果が飽和するため１．０％以下とする。
【００２４】
Ｖ：０．０１〜０．５％
Ｖは、鋼中で炭窒化物を形成し、焼鈍時のフェライトの細粒化を促進する。また、鋼中の固溶状態では、オーステナイトの焼入れ性を向上させ、所望する組織の形成に好ましいため、そのような効果を期待する場合、０．０１〜０．５％添加する。
【００２５】
Ｔｉ：０．０８％以下、Ｂ：０．００２％以下
Ｔｉ，Ｂは、ミクロ組織をより好ましくし、衝撃吸収能を更に向上させるため、そのような効果を期待する場合、Ｔｉ：０．０８％以下、Ｂ：０．００２％以下添加する。
【００２６】
２．ミクロ組織
平均粒径５μｍ以下のフェライトと体積率６０％以下の低温変態相を有するミクロ組織
本発明鋼では、優れた衝撃吸収能とするため、平均粒径５μｍ以下のフェライトと体積率６０％以下の低温変態相を有するミクロ組織とする。組織は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、鋼板の圧延方向に平行な垂直断面を倍率１２００倍にて観察し、定量化した。
【００２７】
図２は、本発明範囲内の成分組成で、種々のミクロ組織を有する引張強度：８００〜８９０ＭＰａの溶融亜鉛めっき鋼板（板厚１．２ｍｍ）を図１に示すハット型の部材に成形し、衝撃試験により、部材の耐衝撃性を評価した結果を示す。図より、平均粒径５μｍ以下のフェライトと体積率６０％以下の低温変態相を有するミクロ組織の本発明鋼は５０ｋＮ以上の平均荷重が得られ、優れた衝撃吸収能を示している。
【００２８】
尚、試験では、Ｃ：０．０６〜０．０７５％、Ｓｉ：０．０２〜０．４％、Ｍｎ：２．２〜２．６％、Ｐ：０．０１〜０．０３％、Ｓ：０．００１〜０．００５％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３〜０．０５％、Ｎ：０．００２０〜０．００３５％、Ｎｂ：０．０２〜０．０５％の本発明範囲内の成分組成を有し、フェライトの平均結晶粒径（ｄ）：１．０〜１２．３μｍ，低温変態相の体積率（Ｖｆ）：３５〜９０％の鋼を用いた。
【００２９】
衝撃吸収能は、ハット型部材の衝撃試験で得られる荷重ー変位曲線から測定される平均荷重（Ｆａｖｅ，ｋＮ；変位８０ｍｍまでの積分値で示される衝撃エネルギーに対する平均荷重）で評価を行った。
【００３０】
３．製造条件
本発明では、所望の組織を得るため、製造条件として、冷間圧延後、Ａｃ１以上、９００℃以下に加熱し、該加熱後の冷却過程において溶融亜鉛めっき処理を行うことを規定する。
【００３１】
その他の製造条件は特に規定せず常法により、製造することが可能であるが、好ましい製造条件について以下に説明する。
【００３２】
溶製法は転炉法、電気炉法のいずれでも良い。溶鋼は造塊法、或いは連続鋳造法で鋳造し、熱間圧延を行う。熱間圧延は鋳造後、直ちに、或いは、一旦冷却し、再加熱し粗圧延を行っても良い。仕上圧延後、コイルに巻き取るが、仕上圧延温度は、圧延荷重を軽減するため、Ａｒ３以上、巻取温度は冷却負荷を考慮して４００℃以上とすることが好ましい。
【００３３】
熱延コイルは酸洗後、冷間圧延、連続溶融亜鉛めっき処理を行うが、フェライトの再結晶化のため、冷間圧延率は３０％以上が望ましい。冷間圧延後、上述した条件で均熱処理を行なうが、均熱後の冷却速度は、パーライトの生成防止のため、１℃／ｓ以上とすることが好ましい。
【００３４】
溶融亜鉛めっき処理は、４６０℃でめっき浴に浸漬後、必要に応じて５００〜５５０℃で合金化処理を行なうことが可能である。更に、このように製造された鋼板に電気亜鉛メッキ処理、化成処理などの表面処理を行っても、本発明の効果が損なわれることはない。
【００３５】
【実施例】
［実施例１］
表１に示す成分組成の鋼（Ｎｏ．１〜１０：本発明鋼、Ｎｏ．１１〜１７：比較鋼）を転炉により出鋼し、連続鋳造により、板厚２２０ｍｍのスラブを製造した。その後、大気中で１２７０℃で２時間保持後、８８０℃で仕上圧延を行い、６２０℃で巻取り、板厚３．０ｍｍの熱延コイルを製造した。酸洗後、冷間圧延により、板厚１．２ｍｍとし、連続溶融亜鉛めっき処理を行なった。
【００３６】
連続溶融亜鉛めっき処理は、８４０℃で１８０秒間均熱保持後、冷却し、４６０℃の溶融亜鉛めっき浴中に浸漬する工程とその後、直ちに５５０℃まで昇温し、合金化処理を行ない、室温まで徐冷する工程にて行った。この後、調質圧延（伸長率０．５％）を行った。
【００３７】
このようにして得られた鋼板について、圧壊試験、組織観察、表面外観を評価した。圧壊試験は、図１に示すハット型の成形部材を用い、衝突速度１０ｍ／ｓ，部材の全変位量を１０５ｍｍで行い、衝撃吸収能をハット型部材の衝撃試験で得られる荷重ー変位曲線から測定される平均荷重（Ｆａｖｅ，ｋＮ；変位８０ｍｍまでの積分値で示される衝撃エネルギーに対する平均荷重）で評価し、５０ｋＮ以上を良好とした。
【００３８】
組織は、倍率１２００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、鋼板の圧延方向に平行な垂直断面を観察して特定した。表面外観は、幅９００ｍｍ，長さ１０００ｍｍの範囲を目視で観察し、めっきむら、不めっきなどの欠陥がある場合、表面不良とした。
【００３９】
表２に評価結果を示す。本発明鋼Ｎｏ．１〜１０は、部材の平均荷重５２〜６５ｋＮ、ＴＳ：７９０〜１００５ＭＰａと高く、表面性状も良好であった。一方、比較鋼Ｎｏ．１１〜１７は、成分組成が全て本発明範囲外で、ＴＳ，平均荷重およびめっき表面性状のいずれかが劣っている。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
【表２】
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【００４２】
［実施例２］
表１中、Ｎｏ．５の鋼を電気炉で出鋼後、造塊し、板厚２２０ｍｍのスラブを製造した。その後、大気中で１２５０℃で１．５時間保持後、８９０℃で仕上圧延を行い、５５０℃で巻取り、板厚３．０ｍｍの熱延コイルを製造した。酸洗後、冷間圧延により、板厚１．２ｍｍとし、連続溶融亜鉛めっき処理を行なった。
【００４３】
連続溶融亜鉛めっき処理は、７００〜９１０℃で１８０秒間均熱保持後、冷却し、４６０℃の溶融亜鉛めっき浴中に浸漬する工程とその後、直ちに５００℃まで昇温し、合金化処理を行ない、室温まで徐冷する工程にて行った。この後、調質圧延（伸長率０．５％）を行った。
【００４４】
このようにして得られた鋼板について、実施例１と同様な方法により圧壊試験、組織観察、表面外観を評価した。評価試験結果を表３に示す。Ｎｏ．１，６は均熱温度が請求項５の発明範囲外で、フェライト平均結晶粒径または低温変態相が本発明範囲外で、部材の平均荷重が４０、４２ｋＮと低い。
【００４５】
一方、Ｎｏ．２〜５は、均熱温度が請求項５の発明範囲内のため、ミクロ組織が本発明範囲内であり、平均荷重は６０〜６５ｋＮと高く、優れた衝撃性能が得られている。
【００４６】
【表３】
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【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、自動車の構造部品等に最適な耐衝撃性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法が得られ、産業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハット型部材による耐衝撃性の評価方法を模式的に示す図。
【図２】部材の耐衝撃性能（平均荷重）に及ぼすミクロ組織の影響を示す図。
【図１】
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【図２】
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