(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：0.0005〜0.005 mass％
Si：0.1 〜1.2 mass％
Mn：0.5 〜3.0 mass％
Ｐ：0.04〜0.13mass％
Ｓ：0.010 mass％以下
Al：0.10mass％以下
Ｎ：0.005 mass％以下
Ti：0.015 〜0.10  mass％
Nb：0.003 〜0.010 mass％
Zr：0.02〜0.20mass％
を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とするめっき性および深絞り性に優れた高張力鋼板。
【請求項２】
請求項１において、上記成分の他にさらにＢ：0.005 mass％以下を含有することを特徴とするめっき性および深絞り性に優れた高張力鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用に供して好適な高張力鋼板に関し、特に重量軽減による燃費の向上と車体の安全性・信頼性の向上に寄与しうる、優れた深絞り性とめっき性とを具えた高張力鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
優れた加工性を有する高張力冷延鋼板については、例えば、特開昭56−139654号公報における、極低炭素鋼をベース成分とし、炭窒化物形成成分であるTi, Nb等を添加することにより深絞り性を改善し、さらにＰ等の強化成分を加工性を害しない範囲で添加して高強度化を図った技術など、これまでも数多く提案されている。しかしながら、これらの技術で得られた鋼板の引張り強度はせいぜい40kgf/mm2 であって、高強度化には限界があった。
そこで、かかる鋼板をさらに高強度化するために、特開昭59−193221号公報には、Si, Mnを多量に添加した冷延鋼板についての提案がある。
この鋼板では、高強度化はある程度可能になるが、その反面、Si, Mnを多量に含有することに由来してめっき性が低下して、めっきができない（不めっき）部分が生じ、自動車用鋼板として使用できないという問題があった。これ以外に、強化成分としてＰを含有させた成分系の鋼板もあるが、耐２次加工脆性が劣化するという問題があった。
【０００３】
一方、このような高Siや高Mn材等にみられるよるめっき性の劣化を改善する技術として、一旦鋼板を高酸素分圧下で強制的に酸化した後、還元する方法（特開昭55−122865号公報) 、溶融めっきを施す前にプレめっきを行う方法（特開昭58−104163号公報) 等が提案されている。しかし、これらの方法では、熱処理時の表面酸化物を十分に制御できないために、鋼中成分及びめっき条件によっては必ずしも安定しためっき性が保証されいないうえ、余分なプロセスが付加されるために製造コストが上昇するという問題があった。
このほか、鋼板に希土類元素やその酸化物を添加してめっき性を改善する方法（特開平７−118796号公報、特開平８−291367号公報) も提案されている。しかし、これらの添加物は、溶鋼添加時の歩留まりが安定していないこと、鋼中で介在物となり鋼板の表面欠陥を起こしやすいという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術が抱えていた問題を解決した自動車用等に用いられる鋼板であって、40kgf/mm2 を超える引張り強度を有するとともに、深絞り性およびめっき性（溶融めっき性）に優れる高張力鋼板を提供することを目的とする。
また本発明は、めっき性改善のための特別なプロセスを付加する必要がない上記高張力鋼板を提供することを目的とする。
さらに本発明は、具体的な特性として、ＴＳ＞40kgf/mm2 好ましくはＴＳ＞45kgf/mm2 、ｒ値≧1.9 を具えた上記高張力鋼板を提供することを目的とする。またさらに、前記特性に加えて耐２次加工脆性にも優れた上記高張力鋼板を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記課題の解決に向けて、とくに鋼の成分組成の観点から研究を進めた。その結果、極低炭素鋼を基本成分として、主としてSi, Mn, Ｐ添加による強化、Ti, Nbの複合添加による高ｒ値、あるいは更にＢ添加による耐２次加工脆性を確保したうえ、Zrを添加すればめっき性が飛躍的に改善されるとの知見を得て本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、
Ｃ：0.0005〜0.005 mass％、Si：0.1 〜1.2 mass％、
Mn：0.5 〜3.0 mass％、Ｐ：0.04〜0.13mass％、
Ｓ：0.010 mass％以下、Al：0.10mass％以下、
Ｎ：0.005 mass％以下、Ti：0.015 〜0.10  mass％、
Nb：0.003 〜0.010 mass％、Zr：0.02〜0.20mass％
を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とするめっき性および深絞り性に優れた高張力鋼板である。
また上記発明において、これら成分の他にさらにＢ：0.005 mass％以下を含有させることにより、耐２次加工脆性をも改善した高張力鋼板を提供できる。
【０００６】
【作用】
発明者らは、鋼板の強度と深絞り性を具えたうえに、めっき性を改善するための添加成分について種々の検討を重ねた結果、とくにZr添加による顕著なめっき性改善効果を見いだした。すなわち、Zrを0.02〜0.20mass％添加することにより、冷延−焼鈍後の鋼板表面酸化層の酸化量が減少し、めっき性を阻害する、Si系酸化物 (SiO2, Fe2SiO4, Mn2SiO4, MnSiO3等) の表面濃化を抑制することができる。
また、鋼板の引張り強度および深絞り性等については、固溶Ｃを適正量残留させた上で、Si, Mn, Ｐの添加量を適正化することにより、その目標レベルを達成でき、また耐２次加工脆性はＢを含有させることにより改善できるとの結論に達した。以下、この発明において、成分組成を上記範囲に限定した理由について説明する。
【０００７】
Ｃ：0.0005〜0.005 mass％
Ｃは、伸び及びｒ値に悪影響を及ぼすので低減することが望ましいが、0.0005mass％に満たない場合には、耐２次加工脆性の劣化や溶接部（溶接熱影響部）の強度低下が生じ、また極度の低減はコスト的にも見合わなくなるので、Ｃ含有量の下限は0.0005mass％とする。一方、Ｃ含有量が0.005 mass％を超えると、Ｃと等量のTi, Nbを含有させてもこれら成分による材質（特に延性）改善効果が得られなくなり、製鋼、熱延その他製造工程において製造性の低下を招く恐れがあるので好ましくない。したがって、Ｃ含有量は0.0005〜0.005 mass％の範囲に限定する。
【０００８】
Si：0.1 〜1.2 mass％
Siは、強度確保に必要な元素であり、十分な強化効果を得るためには、少なくとも0.1 mass％は必要である。一方、1.2 mass％を超えて含有させると、熱延母板が顕著に硬化するために冷延性が劣化し、まためっき性や化成処理性などの劣化が顕著になり、さらに種々の内部欠陥も増加しやすくなるので好ましくない。これらの点から、Si含有量の上限を1.2 mass％とする。Si含有量は、上記範囲内で、目標とする引張り強度レベルに応じて調整すればよい。
【０００９】
Mn：0.5 〜3.0 mass％
Mnは、単独で含有させた場合には、冷延−焼鈍後の機械的特性、特にｒ値を劣化させるが、他成分と併用して、0.5 〜3.0 mass％の範囲で含有させた場合には、材質の劣化を伴うことがなく強度の上昇を得ることが可能になる。ここに、Mn含有量が0.5 mass％未満では十分な強度を得ることができず、3.0 mass％を超えると鋼板が著しく硬化する結果、冷延が困難になる。また、めっき性の劣化が顕著になる。したがって、Mn含有量は、0.5 〜3.0 mass％の範囲に限定する。
【００１０】
Ｐ：0.04〜0.13mass％
Ｐは、強度の上昇と深絞り性 (主にｒ値) 向上に著効をもたらす元素である。このような効果は、0.04mass％以上の添加で顕れる。一方、0.13mass％を超えて含有させると、凝固時の偏析が強くなる結果、強度の増加が飽和することに加えて、深絞り性の劣化、さらに耐２次加工脆性の劣化を招いて、実質上、使用に耐えなくなる。したがって、Ｐ含有量の上限は0.13mass％とする。
【００１１】
Ｓ：0.010 mass％以下
Ｓは、所定量以下に低減することによって、鋼中析出物の減少による深絞り性の向上と、Ｃを固定するための有効Ti量の増加に寄与する元素である。また、合金化むらの観点からもできるだけ低減することが望ましい。このようなＳ量の低減効果は、0.010 mass％以下で得られるので、この含有量を上限とする。
【００１２】
Al：0.10mass％以下
Alは、鋼の清浄化に有効な元素であり、介在物の除去が十分であれば、実質的にAlを含有させなくても特性の劣化はない。しかし、0.10mass％を超えて含有させると、表面性状の劣化につながるので、上限を0.10mass％とする。
【００１３】
Ｎ：0.0050mass％以下
Ｎは、所定量以下に低減することにより、材質（特に延性、ｒ値）の向上が期待できる元素である。大きなコストの増加を招くことなくこの効果が得られる上限の含有量は0.0050mass％である。
【００１４】
Ti：0.015 〜0.10mass％
Tiは、ｒ値を向上させるために必須な成分である。かかるTiによるｒ値の改善効果は0.015 ％以上の含有で顕著になるが、0.10mass％を超えて含有させてもその効果は飽和するとともに、めっき性及び化成処理性の劣化、さらにｒ値、伸びの低下を招く。したがって、Ti含有量は0.015 〜0.10mass％の範囲とする。
【００１５】
Nb：0.003 〜0.010 mass％
Nbは、Tiと併用して含有させることにより、Ti単独添加の場合よりも高いｒ値を得ることができる。また、Nbは、焼鈍時の異常粒成長を抑制する効果があり、均一かつ微細な鋼板組織を得るために有用であるほか、表面性状の改善に対しても効果がある。これらの効果は、Nb量が0.003 ％以上で得られる。しかし、Nbを0.010 mass％を超えて含有させた場合には、耐２次加工脆性、延性、ｒ値などの特性が劣化する傾向を示す。よって、Nb含有量は0.003 〜0.010 mass％の範囲とする。
【００１６】
Zr：0.02〜0.20mass％
Zrは、Si系酸化物の生成を抑制し、表面濃化層を減少させることによって、鋼板のめっき性を向上させるのに極めて有効な成分である。このような効果は、Zrの含有量が0.02mass％未満では得られない。一方、0.20mass％を超えるとめっき時に表面にZr酸化物が生成し、かえってめっき性を低下させる。よって、Zr含有量は0.02〜0.20mass％の範囲とする。なお、Zrは、溶鋼中に添加した時の歩留まりが安定しており、安定した鋼板特性を得るのには先述した希土類元素などよりも有利である。
【００１７】
Ｂ：0.005 mass％以下
Ｂは、耐２次加工脆性の改善に有用な元素であり、必要に応じて添加する。このような添加効果は、0.005 mass％を超えると飽和し、焼鈍条件によってはかえって深絞り性の劣化を招く恐れがある。また、過度の添加は熱延母板も顕著に硬化させる。したがって、Ｂ含有量は0.005 mass％を上限とすることが好ましい。なお、Ｂの添加は必要な耐２次加工脆性の改善程度に応じて行えばよいが、少なくとも0.001 mass％は含有させることが望ましい。
なお、本発明の鋼板は板厚が3.0mm 以下で、冷間圧延を施し製造されたものであることが好ましい。
【００１８】
本発明の鋼板は、上述した成分組成の鋼を用いて、公知の方法によって製造できる。すなわち、スラブ加熱温度を1100〜1300℃とし、仕上げ圧延温度を 800〜1000℃とする熱間圧延を行い、熱延後の冷却速度を30℃／s 以上として巻きとることが好ましい。巻き取り温度は 580〜680 ℃とすることが好ましい。
その後酸洗し、冷間圧延を行う。冷延圧下率は65％以上とする。次いで、到達温度 800〜900 ℃、均熱時間20〜200s、冷却速度を400 ℃まで20℃／s 以上で焼鈍を行う。
【００１９】
【実施例】
表１および表２に示す種々の成分組成なる鋼を溶製し、以下に示す条件で板厚0.7mm の冷延鋼板を製造した。なお、表中の成分値に付した下線は本発明範囲外であることを示している。
＜熱延条件＞
・スラブ加熱温度；1150〜1250℃
・仕上げ圧延温度；850 〜880 ℃
・冷却条件；仕上げ圧延後３秒以内に急冷開始、約40℃／s で冷却
・巻き取り温度； 580〜680 ℃
＜冷延条件＞
・冷延圧下率；77％
＜焼鈍条件＞
・均熱条件；840 ℃、30秒均熱、炉内雰囲気；Ｎ2 ＋５％Ｈ2 
・冷却条件；焼鈍温度から冷却速度25℃／s で350 ℃まで冷却
【００２０】
得られた冷延−焼鈍板について、その機械的特性（ｒ値、耐２次加工脆性）およびめっき性を調査した。
引張り特性は、JIS ５号引張り試験片を用いて、通常の試験法で評価した。また、耐２次加工脆性については、絞り比2.0 で絞り抜いたコニカルカップをフランジカットした後、種々の温度にて５kgの重りを80cmの高さから落として衝撃荷重を加え、脆性的な割れを生じる上限温度で評価した。この温度が、おおむね−45℃以下であれば、通常の使用環境で問題のないレベルであると判断できる。
【００２１】
【表１】
0003772575.tif 000002
【００２２】
【表２】
0003772575.tif 000003
【００２３】
以下の条件で溶融亜鉛めっきを行い、得られた溶融亜鉛めっき鋼板についてめっき性（不めっきの発生状況）を調べた。
溶融亜鉛めっき条件
・浴温：470 ℃
・浸入板温：470 ℃
・Al含有率：0.15wt％
・めっき付着量：60g/m2 (片面)
・めっき時間：１sec
めっき性の評価は以下の基準で実施した。不めっきは、溶融亜鉛めっき後の表面外観を画像処理して、不めっき部分の面積率を求め、以下の基準に従い判定した。
５；不めっき面積率０％
４；不めっき面積率0.1 ％未満
３；不めっき面積率0.1 以上〜0.3 ％未満
２；不めっき面積率0.3 以上〜0.5 ％未満
１；不めっき面積率0.5 ％以上
【００２４】
得られた結果を、表１、表２にまとめて示す。表１、表２から明らかなように、本発明に従う鋼板はすべて、ｒ値が1.9 以上、ＴＳが45kgf/mm2 以上であるとともに不めっきがなく、めっき密着性も優れていることがわかる。
これに対し比較例はこれら特性の内の少なくとも一つが劣っており、自動車用としての十分な特性を具えていない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高強度かつ優れた深絞り性を具えるとともに、優れた溶融めっき性を有しているので、特に自動車への使途等において極めて有用な鋼板を提供できる。