公開書類 国際調査報告条約第 2 1 条 (3))

(12) 特許協力条約に基

づ

て公開さ

_れ

た国際出

願 (19) 世界 知的所有 権機関

国際

事務局 (43)国際公開日 (10) 国際公開番号 2010年9月16 日(16.09.2010)

WO 2010/104086 A l

(51) 国際特 許 分類 市 日r i 1番 1号 日i S抽 株 式 会 社内 Hi-C22C38/00 (2006.01) C22C38/14 (2006.01) roshima(JP). C22C18/04(2006.01) C22C38/58 (2006.01) (74) 理人: 高(KOMATSU Takashi); 〒1620065 (21) 国際 出願 番 号 PCT/JP20 10/053922 東 711 住吉 町8 - 1 0 ライオ ン ズマ (22) 国際 出願日 2010年 3 月 9日(09.03.2010) ンンョン市ケ谷 6 O 1 号 Tokyo (JP).

(25) 国際 出願の言語 日本 語 (81) 定国_可(表_{) :}示_{AE, AG, AL, AM, AO, AT, AU, AZ, BA,}のな 限り、全ての種類の国 内保 (26) 国際公開の言語 日本 語 BB,BG, BH, BR, BW, BY, BZ,CA, CH,CL,CN, Cの, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, Dの,DZ,EC, EE,EG,ES,FI,

(30) 優先権データ

特願 2009-057171 2009 年 3 月10 日(10.03.2009) JP GB, GD,_{KE, KG, KM, KN, KP, KR,}GE,GH, GM,GT, HN, HR, HU,_{KZ, LA, LC, LK, LR, LS,}ID, IL, IN, IS,

特願 2010-043628 2010 年 2 月27日(27.02.2010) JP LT, LU,LY, MA, MD, ME, MG, MK, MN, MW, MX,

(71) 出願人 (米国を除<全ての指定国につ( て) : 日 MY, MZ, NA, NG, NI, Nの, NZ, OM, PE, PG, PH, PL,

新製 鋼 株 式 会 社 (NISSHIN STEEL CO_{・, LTD ・}) PT, Rの, RS, RU,SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM,ST, SV,

[JP/JP]; 〒1008366 東 京都千代田 区丸の 内三 丁目 SY,TH,TJ, TM, TN, TR, TT,TZ,UA, UG, US, UZ, VC,

4 番 1号 Tokyo(JP). VN, ZA, ZM, ZW.

(72) 発明者 および (84) 国(表示のな 限り、全ての種類の哀域保

(75) 発明者/出願人 可 ) :ARI

JIMOTO Nob

体

国につ てのみ) :藤木 延和 PO (BW, GH, GM, KE,LS,MW, MZ, (FU ukazu) [JP/JP]; 〒7370027 広島県 NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW), --Lーラシア

呉市昭和 町 1 1 番 1 号 日新製鋼 株 式 会 社内 (AM, AZ, BY, KG,KZ,MD,RU,TJ,TM), ヨーロ ツパ

Hiroshima(JP). 児玉 真一(KODAMA Shinichi) [JP/ (AT,BE,BG, CH, CY, CZ,DE,DK,EE, ES,FI,FR,GB, JP]; 〒7370027 広島県呉市昭和 町 1 1 番 1 号 GR, HR, HU,IE, IS,IT, LT,LU,LV, MC, MK, MT, NL, 日新製鋼 株 式 会 社内 Hiroshima (JP)_・藤原 進 NO, PL, PT, RO, SE, SI, SK, SM, TR), OAPI (BF,BJ, (FUJIWARA Susumu) [JP/JP]; 〒7370027 広島県呉 CF, CG,_TD,TG).CI, CM,GA, GN, GQ, GW,ML,MR,NE, SN, 続 葉 有 (54) Title:ZINC BASED ALLOY COATED STEEL HAVING SUPERIOR RESISTANCE TO LIQUID METAL EMBRITTLE-MENT AND CRACKING

(54) 発明の名

.

耐き 金属 割れ性に れた亜鉛系合金めつき鋼 材

(57) Abstract: Disclosed is ast㏄1 coated with a zinc based alloy which has a superior resistance to liquid metal embrittlement and cracking, has excellentworka

bility, and which has a zinc based alloy coating layer formed on the surface of a steel member. The steel member comprises by mass 0.010 - 0.100%C,no more than 1.50% Si,no more than 2.00% Mn,nomore than 0.100% P, no more than 0.030% S, no more than 0.0050% N,no more than 0.050% Ti, 0.0003-0.0100%

B,with the remaining portion comprising Fe and un

avoidable impurities; has a chemical composition with an L-value of at least 5.50, where L-value ={(Ti/ 48) +

(B/ 11)} / (N / 14);and has a metal structure with 10 -99%by volume of ferrite, with the remainder being bai-nite, pearlite, cementite, or martensite.

(57)要 約:質量%で、C : O . O 1 O

～

O_・1 O O % S i : 1 . 5 O %以下 M n : 2 . 0 O %以下 P : O . 1 O O %以下 S : O . O 3 O %以下、N : O . O O 5 O %以下、丁 i : 0 . 0 5 0 %以下 B : O . O O O 3 ~ O . O 1 O O %、残部F eおよび不可避的不純物 からなり_、

」

_値= I ( T i / 4 8 ) + ( B 1 1 ) } ( N 1 4 ) が5_・5 0 以上 であ る化学組成を有 し、フェライ ト_{: 1 O 9 9} 体積%、残部 がべ イ ナ イ ト_{、パーライ}

～

ト_、セ メ_ンタイ ト_{またはマ ルテンサイ} ト_{である金属 組 織 を有する鋼 基 材の表面に、亜鉛系合金めっき層を形成} してなる、耐溶融金属脆 化割れ性に優れ且つ良好な加 エ性 を有する亜鉛系合金めっき鋼 材。

公開書類

明

細

書

発

明

の

名称

耐 溶

融金

属

脆 化

割

れ

性

に

優

れ

た

亜

鉛

系 合

金

め

つ

き

鋼

材

技

術

分

野

０００ _本発

_明

_は

_、

_{溶 接加エに供 し}

_た

_とき

_、

_{溶 接熱影響 部に}

_お

_{ける溶融 金属脆化割}

れ

の

発 生が抑えら

れ

る亜鉛系 合金

め

_っ

き鋼材に

関

す

る。

背

景技

術

０００

z

め

_っ

き

や

Z

[ _合金

_め

_っ

_き等

_の

_亜鉛系

_め

_っ

_き

_や、

_C

_め

_っ

きを施し

た

鋼材では

、

ま

れ

に溶 接熱影響 部に

お

い

て割

れ

が発 生

す

る場 合があ る。こ

の

現 象は

一

般に

、

溶融 金属脆化割

れ

と

呼

ば

れ

る。こ

れ

は

、

め

_っ

き鋼材 を溶 接 し

た際や、

溶 接構 造体に溶融

め

_っ

き ( ドブ漬け

め

_っ

き) を施し

た際

に

、

溶融 し

た

め

っ

き成分 が 母材

の

粒界に作用して発 生

す

る と考えら

れ

、

材料

の

脆性

的

な破 壊 (粒界破 壊) を

引

き起こ

す

要

因

とな る。 ０００3 _{特許 文献} 「には

、

Z

n

l

合金

め

_っ

き鋼板

の

場 合

、

溶 接直後に発 生

す

る溶融 金属脆化割

れ

を抑 制

す

る

手

法として

、

T

i

、

日

を添加 し

た

基材 (

め

っ

き原 板)

の

適用 が有効であることが開示さ

れ

て

い

る。こ

れ

は主 と して フ リ

_ー

_日

_{が結晶粒界}

_へ

_{偏 析} して粒界を強化

す

る効果による とさ

れ

る。特許 文献

2

、

3

には

、 N

b

、

V

、

、

Z

添加鋼

や

C

添加鋼などを基材 (

め

_っ

き 原 板) に用

い

ることにより_{耐 溶}融 金属脆化割

れ

性を改善し

た

Z

l

合金

め

っ

き鋼板が開示さ

れ

て

い

る。

先行

技

術 文

献

特

許

文

献

０００ 特許 文献 : 特開

_{2 ００3}

2

3 8

号公報 特許 文献 : 特開

2

_００6

「

2

₉

号公報 特許 文献3 _{: 特開}

₂

_００

₈

「

8

6 8

号公報

発

明が解決

しよ

う

と

す

る

課

題

０００ 加エ用途に広く_使

_わ

_れ

_て

_い

_る

_引

_張強さが

₂

_００

～

_０

_O

_P

_a

_の

_め

_っ

_き鋼 板は

、一

般に鋼材

の

C

量が _・「質量 程 度 以下 であることが多

い

。木

明

細書 では

C

含有量が _・「質量 以下

の

鋼 を低炭素鋼と

呼ぶ

。ま

た、

鋼組 成に

お

け る 「 」_{は特に断らな}

_い限

り_{質量 を意味}

_す

_る。発

_明

_{者らは亜鉛系 合金}

_め

_っ

き鋼材

の

溶融 金属脆化割

れ

に

つい

て詳細に検討 し

た

結 果

、

低炭素鋼 を基材に 用

いた

亜鉛系 合金

め

_っ

き鋼材では

、

_・「 を超 え る

C

含有量

の

鋼材を基材に 用

いた

も

の

と比較 して

、

溶融 金属脆化割

れ

が発 生 し

や

す

い

ことが

わ

_{か った}

。

す

な

わち

基材が低炭素鋼 で ある場 合

、

単に

T

i 、

日

を添加

す

る と

い

う

_手

_法を 採るだ けでは溶 接 条件 が非常に厳し

い

ときには溶融 金属脆化割

れ

の

改善効果 が不

十

分とな る場 合がある。こ

の

点

、

特許 文献

2

、

3

に開示さ

れ

る

N

b

、

V

、

Z

や

C

の

添加は極

め

て有効である と考えら

れ

るが

、

反 面

、

低炭 素鋼

の

加エ性を低 下さ

_せ

る要

因

となり う_る。 ０００ _本発

_明

_は

_、

_低炭素鋼 を基材に用

いた

亜鉛系 合金

め

_っ

き鋼材に

おい

て

、

溶融 金属脆化割

れ

が起こり_にく く

_、

_且

_つ

_{良 好な加エ性を有}

_す

_るも

_の

_{を提 供}

_す

_るこ とを

目的

と

す

る。

課 題

を解決

す

る

た

め

の

手

段

０００ _発

_明

_者ら_{は詳細な検討}

_の

_{結 果}

_、

_め

_っ

_きに供

_す

る鋼基材が低炭素鋼 で ある場 合に

おい

ても

、

基材

の

T

i 、

日

添加量を

N

含有量 と

の関

係に

おい

て厳密に規 制

す

ること

、お

よび基材

の

金属組織を フ ェライ ト_{が所定量 以上含ま}

_れ

_る複合 組織 と

す

ることによ

っ

て

、

耐 溶融 金属脆化割

れ

性を安定 して改善 で き

、

且

つ

加エ性も良 好に維持できることを見

出

し

た

。本発

明

はこ

の

よう_{な知 見に基}

_づ

い

て完 成し

た

も

の

である。 ０００8 _本発

_明

_では

_、

_{質量 で}

_、

_C

_:

_０

・

０

「

０

～

０

・「

０

０

S

: 「・

０

以 下 : 以下 :

_００

以下

S

:

_{０3 ０}

以下

、 N

:

_０

以下

T

i

:

_０

5

_０

以下 :

_０

_０００

₃

_０

_０

０

０

を含有 し

、

必要に応 じてさ らに

、

C

: 以下

、 N

b

:

_０

_・「

０

以下

、

V

:

_０

_０

以下

、

:

_０

以下

、

Z

:

_０

以下

の

「種 以上 を含有 し

、

残部

e お

よび不可避

的

不純物

か

ら_なり

_、

( 「)

式による

」

値が _・

_０

以上 で ある化学組 成 を有 し

、

_{フ ェ}ライ ト _: 「

_０

～

9

₉

体積

、

残部 がべイナ イ ト

_、

_パ

_ー

_ライ ト

_、

_セメンタイ ト_ま

_た

_{はマルテン}

_サ

_イ ト_{である金属組織を有}

_す

_る鋼基材

_の

_表面に

_、

_{亜鉛系 合金}

_め

_っ

_き層を有

_す

_る耐 溶融 金属脆化割

れ

性に優

れ

た

亜鉛系 合金

め

っ

き鋼材が提 供さ

_れ

る。

」

値二 (

T

8

) ( 「 「) (

N

「 )

…

( 「) ０００ こ こで

、

( 「) 式

の

元素記号

の

箇所には質量 で表さ

れ

る 当該元素

の

含有 量

の

値が代人さ

れ

る。_{フ ェ}ライ ト

_、

_パ

_ー

_ライ ト

_、

_{ベ イ ナ イ} ト

_、

_マルテン

_サ

_イ ト

_の

_{各組織中には}

_、

_{上記成分組 成 を満}

_た

_す

_限

り_微細な析

_出

_物

_や

_{介在 物 が含ま}

れ

て

い

て構

わ

な

い

。木

明

細書に

おい

て単に 「_フェライ ト」 _と言う_ときは

_、

_パ

ー

ライ ト_を構成

_す

_{るフェライ} ト_相を除く_フェライ ト_相を意味

_す

_る。ま

_た、

_単 に 「セメンタイ ト」 _と言う_ときは

_、

_パ

_ー

_ライ ト_を構成

_す

_{るセメンタイ} ト_相を 除く_{セメンタイ} ト_相を意味

_す

_る。 ００ ０ 亜鉛系 合金

め

_っ

きとは

、

A

l

:

6

_０

_・

_０

質量 以下

、

: 「

_０

_・

_０

質量 以下

、

T

i

:

_０

_・「質量 以下

、

:

_{０ ０}

質量 以下

、

S

i

: _・

_０

質量 以下

、

e

: ・

０

質量 以下

の

「種 以上 を含有 し

、

残部 が

Z

お

よび不可避

的

不純物である化学組 成

の

め

っ

き層を形成さ

_せ

るも

_の

_を

_い

う_。そ

_の

_よう_な

_め

っ

き層を溶融

め

っ

き法によ

っ

て形成さ

_せ

る場 合

、

め

っ

き層

の

断面組織は通常

、い

く

_つかの

_{金属相 で構成さ}

_れ

_{る凝固組織を}

_呈

_す

_るが

_、

_め

_っ

_{き層 全 体に}

_お

_け る化学組 成は

め

っ

き浴組成をほぼ反映 し

た

も

_の

_{とな る。本発}

_明

_を適用

_す

るう えで特に効果

的

な亜鉛系 合金

め

_っ

きとして

Z

l

系 合金

め

_っ

きが 挙 げら

れ

る。具体

的

には

、

質量 で

、

A

l

:

3

_・

_０

～

2

０

: 「_・

～

「

_０

_・

_０

を含有 し

、

さ らに

T

i

:

_０

_・「 以下

、

:

_０

以下

、

S

i

:

_０

以下

、

e

:

_０

以下

の

「種 以上 を含有 し

、

残部 が

Z

お

よび 不可避

的

不純物

か

ら_{な る亜}鉛系 合金

め

っ

き層を形成 し

た

も

_の

_が好適な 対象と な る。

発

明

の

効

果

００ _本発

明

によ

れ

ば

、

C

含有量が _・「

０

質量 以下

の

低炭素鋼 を基材に用

いた

亜鉛系 合金

め

っ

き鋼材に

おい

て

、

耐 溶融 金属脆化割

れ

性 が顕 著に改善さ

_れ

_且

つ

良 好な加エ性 が維持さ

れ

た

も

_の

が提 供可能とな

_った

。こ

れ

によ り

_、

_低炭素 鋼材を用

いた

種

々

の

形状

の

溶 接構 造物に

おい

て

、

亜鉛系 合金

め

っ

きによる耐 食性向上と

、

溶 接部

の

信 頼性向上 が 同時に実現さ

_れ

る。 ００

_図

_{ボス溶 接部材}

_の

_{形状を模式}

_的

_に示し

た図

。

図

拘束ボス溶 接を行う

_際の

_試験片

_の

_{拘束方 法を模式}

_的

_に示し

_た

_断面

_図

_。

図

3 _鋼基材

_の

_{化学組 成に}

_お

_ける

」

_{値 と最大割}

_れ

_深さ

の関

係を例 示 し

た

グラフ

発

明 を

実

施

す

る

た

め

の

形 態

００3 _以下

_、

_本発

_明

_を特定

_す

_る

_た

_め

_の

_事項に

_つい

_て説

_明

_す

_る。 鋼基材

の

化学組 成

C

は

、

材料 強度を確 保

す

る

た

め

に有効な元素であり

_、

_本発

_明

_では

_C

_含有量 ・

０

「

０

以上

の

鋼 を対象と

す

る。 ・

０

「

０

を超 え る

C

含有量に管理 し てもよ

い

。

た

だし

、

C

含有量

の

増大に伴

い

延性 が低下 し

、

良 好な加エ性を有

す

る鋼材を安定 して得 ることが難 しく_{な る。種}

_々

_検討

_の

_{結 果}

_、

_{低炭素鋼とし} て

の

用途を考慮 して

C

含有量

の

上

限

は ・「

０

０

と

す

る。 ００

_S

_i

_は

、

フェライ ト_{相に固溶 し強度向上に有効な元素である。} ・

０

「 以 上

の

S

i

含有量を確 保

す

ることがよ り_効果

_的

_{である。 し}

_か

_し

_、

_過剰

_の

_S

_i

_添 加は

、

延性

の

低下を招く_要

_因

_となり

_、

_ま

_た

_{鋼材 表 面に}

_S

_i

_{濃化層を形成 して}

め

_っ

き性を低 下さ

せ

る要

因

とな る

の

で

、

S

i

含有量は「_・

_０

以下に制

限

さ

れ

る。 「_・

０

_０

以下と

す

ることがよ り_{好ま し}く

_、

・

7

０

以下

、

ある

い

は さ らに ・「

０

以下に管理 しても構

わ

な

い

。 ００ _は

、

S

起

因の

脆化防止

お

よび強度向上に有効な元素である。 ・

０

「 以上

の

含有量を確 保

す

ることがよ り_効果

_的

_{である。 し}

_か

_し

_、

_過剰

_の

添加は加エ性

や

溶 接性

の

劣化を招く_要

_因

_となり

_、

_ま

_た

_{鋼材 表 面に が濃化} して

め

_っ

き性に悪影響を及ぼ

す

要

因

とな る

の

で

、

含有量は

2

・

０

０

以下

の

範

囲

に制

限

さ

れ

る。 「_・

０

_０

以下

、

ある

い

はさ らに _・

_０

以下

の

範

囲

に管理 してもよ

い

。

００ _は

_、

_延性に悪影響を及ぼ

す

の

で

、高

加エ性 が 要 求さ

れ

る用途では 含有 量は低

い

方 がよ

い

。

た

だし

、

P

は強度を上昇さ

せ

る作用を有

す

る

の

で

、

強度 を重視

す

る場 合には加エ性

や

め

_っ

き性に悪影響を及ぼさな

い

範

囲

で積極

的

に 含有さ

_せ

ても_よ

_い

_。そ

_の

_{場 合}

_、

_例えば ・

０

「

０

以上

の

含有量を確 保

す

る ことがより_効果

_的

_{である。 含有量は} ・「

０

０

まで許容できるが

、

・

０

以下

の

範

囲

と

す

ることがより好ま し

い

。 ００

_S

_は

_、

_熱

_間

_加工性

_を

_阻

_害

_す

る

た

め S

含有量はで

き

るだけ低 減

す

ることが望 ま し

い

。種

々

検討

の

結 果

S

含有量は ・

０

3

０

質量 まで許容さ

れ

る。 ００8

_N

_は

_、

_日

_{と反 応 して棚化物を形成} し

、

耐 溶融 金属脆化割

れ

性

の

改善に有効 なフリ

ー

日

の

量を低 減さ

せ

る要

因

とな る。 し

た

が

_っ

て木発

明

では鋼基材

の N

含有量はで きるだ け低

い

ことが望ま し

い

。検討

の

結 果

、 N

含有量は ・

０

０

以下に制

限

さ

れ

る。 ００

_T

_i

_は

_、

_{強力な窒化物形成 元素であ}り

_、

_鋼基材中

の N

を

T

i

N

として固定

す

る上 で重要な元素である。

N

を固定

す

ることにより_フリ

ー

_日

の

量が確 保さ

れ

、

フリ

ー

日

による耐 溶融 金属脆化割

れ

性

の

向上作用 が発 揮さ

れ

る。

T

i の

必要量は後述

の

( 「) 式

の

」

値によ

_っ

て規定 さ

れ

るが

、

・

０

「 以上

の

丁 含有量を確 保 し

た

上 で

」

値

の

規定を満

た

す

ように

す

ることがより好ま しく

、

・

０

０

以上

の

T

i

含有量を確 保

す

ることが

一

層 好 ま し

い

。

た

だし

、

過 剰に

T

i

を添加 しても_{上記効果は飽和}し

、

ま

た

T

i の

多量 添 加は鋼材

の

加エ 性を劣化さ

_せ

る要

因

にな る

の

で

、

T

i

含有量は ・

０

０

以下

の

範

囲

に制

限

さ

_れ

る。 ００ ０ _は

、

溶融 金属脆化

の

抑制に有効な元素である。そ

の

作用は

日

が フリ

ー

_日

として結晶粒界に偏 析 して原

子間

結 合 力が 増大

す

ることによ

_っ

ても

_た

ら さ

れ

るも

_の

と考えら

_れ

る。種

々

検討

の

結 果

、 N

含有量

お

よび

T

i

含有量に応 じて 後述 ( 「) 式により_{定ま る}

」

_値が

_一

_定以上

_の

_{値 とな る よ}う_に

_日

_を含有さ

_せ

_る ことが重要であるが

、

上記フリ

ー

_日

の

作用を

十

分に発 揮さ

せ

る

た

め

には少な く_とも ・

０００

以上

の

日

含有量

を

確保

す

る必要がある。 ・

００

1 以上

の

日

含有量 と

す

ることがよ り_{好ま し}

_い

_。

_た

_だし

_、

_過剰

_の

_日

_{添加は棚化物}

の

生成

、

加エ性劣化

の

要

因

とな る

た

め

、

日

含有量

の

上

限

は ・

０

「

０

０

に制

限

さ

れ

る。 ００

_C

_{、 N}

_b

_、

_V

_、

_、

_Z

_は

_、

_粒界に偏 析

す

ることによ

_っ

て溶融 金属脆 化割

れ

を抑 制

す

る作用を

呈

す

る。そ

の

作用は

日

と

の

複合添加によ

_っ

て

一

層 顕 著にな る。 し

た

が

_っ

て必要に応 じてこ

れ

ら

の

元素

の

「種 以上 を鋼基材に含有 さ

せ

ることができる。上記 作用を

十

分に発 揮さ

せ

る

た

め

には

、

C

はO ・

０

以上

、 N

b

はO ・

０

「 以上

、

V

はO・

０

以上

、

は ・

０

以上

、

Z

はO ・

０

以上

の

含有量 と

す

ることがよ り効果

的

である。 し

か

し

、

過剰 に添加

す

る とこ

れ

ら

の

元素

の

添加効果は飽和し

、

鋼

の

靭性

や

加エ性

の

低下を 招く_よう_{にな る}

_の

_で

_、

_こ

_れ

_ら

_の

_元素

_の

_{「種 以上 を添加}

_す

_{る場 合は}

_、

_C

_: ・

０

０

以下

N

b

:

_０

以下

V

:

_０

以下 :

_０

以 下

、

Z

:

_０

以下

の

含有量範

囲

と

す

る。 ００ _鋼基材に

お

ける各元素

の

含有量は上記

の

範

囲

に制

限

さ

れ

るが

、

さ らに下記 ( 「) 式によ り_{定ま る}

」

_値が ・

０

以上とな る ように

T

i 、

日

お

よび

N

含有 量が調整さ

れ

て

い

ることが重要である。

」

値二 (

T

8

) ( 「 「) (

N

「 )

…

( 「) こ

の

」

値は鋼 中に

お

ける

T

i

、 N

含有量 と

、

フリ

ー

日

含有量

の関

係を規定

す

る指標である。 ００3 耐 溶融 金属脆化割

れ

性に有効なフリ

ー

_日

量を確 保

す

る

た

め

には

、

フリ

N

を低 減

す

ることが極

め

て有効である。フリ

N

を低 減

す

る

た

め

には

、

フリ

ー

N

を固定

す

るに足る量

の

T

i

を添加

す

る必要 がある。鋼中

の N の

す

べ

てを丁 で固定

す

る場 合

、

理 論

的

には

N

量 と等量

の

T

を添加

すれ

ば良

い

。 し

か

し

T

i

は

N

以 外にも

S

や

C

などと化 合物を形成

す

る。こ

れ

ら

T

化 合物量は 熱

間

圧延

や

焼 鈍など

の

製造 条件

や

溶 接 後

の

冷却条件などによ り_増減

_す

_る可能 性 がある。そ

のた

め

、

フリ

N

を完全に

T

で固定 し

、

確 実に フリ

ー

_日

を結 晶粒界に偏 析さ

せ

る

た

め

には

、 N

含有量に対 して

十

分に余裕

の

ある量

の

T

、

日

を添加

す

ることが重要とな る。種

々

検討

の

結 果

、

本発

明

で対象と

す

る低 炭素鋼

の

場 合

、

」

値が ・

０

以上とな る場 合に

、

耐 溶融 金属脆化割

れ

性

の

顕

著な改善効果が安定 して得ら

れ

ることが

わか った

(_後述

_図

₃

_参照) _。 ００ _{従 来}

_、

_日

_{は耐 溶融 金属脆化特}性

の

改善に効果

的

であること

、お

よびそ

の

効 果を

引

き

出

す

には

T

i

添加

、 N

低減 が有効であることは知ら

れ

て

いた

。 し

か

し

、

低炭素鋼 を基材 と

す

る溶融亜鉛系 合金

め

_っ

き鋼材では単に 「

_日

と

T

i

の

複合添加

N

低減」

の手

法を採用

す

るだ けでは安定 して耐 溶融 金属脆化割

れ

性を顕 著に改善

す

ることが難 しく

_{、 N}

_b

_、

_V

_、

_、

_Z

_や、

_C

_を添加

_す

る と

い

う

_手

_法を採用

_せ

_{ざ るを得な}

_{か った}

_{。ところが}

_、

_上記

」

_値

_の

_規定を満

_た

す

よう_に

_T

_{i 、}

_日

_{、 N の}

_{含有量を調整}

_すれ

_ば

_、

_{従 来}

_の

_よう_に

_N

_b

_、

_V

_、

、

Z

や、

C

の

添加による耐 溶融 金属脆化割

れ

性向上作用に頼らなく_ても

、

基本

的

に フリ

ー

日

の

粒界 偏 析によ

_っ

て耐 溶融 金属脆化割

れ

性を

十

分に改善

す

ることができる

の

である。 ００ _鋼基材

の

金属組織 本発

明の

亜鉛系 合金

め

っ

き鋼材は

、

良 好な加エ性を発 揮さ

_せ、

_且

つ

良 好な 耐 溶融 金属脆化割

れ

性を発 揮さ

せ

る

た

め

に

、

鋼基材が フェライ ト_を「

_０

_体積 以上含有 し

、

残部にべイナ イ ト

_、

_パ

_ー

_ライ ト

_、

_{セメンタイ} ト_ま

_た

_はマルテ ン

サ

イ ト_を有

_す

_{る組織 状 態に調整さ}

_れ

_て

_い

_{る。フェライ} ト_はそ

_の

_{軟質な特性} によ り

、

鋼材に良 好な 延性 (加エ性 ) を付与

す

る役割を担う_。ま

_た、

_{溶 接時} には主に軟質なフェライ ト_が変形

_す

_{ることによ}

_っ

_て熱ひ

_ず

_み

_{による応 力が緩} 和さ

れ

、

溶融 金属脆化による割

れ

の

発 生が抑止さ

れ

る。

一

方

、

フェライ ト_に 比

べ

で硬 質な残部

の

相は

、

材料

の

強度を

高

め

る役割を担う_。 ００ 種

_々

検討

の

結 果

、

本発

明

で対象と

す

る上記組成

の

低炭素鋼に

おい

て フェラ イ ト_{による上記 役割を}

_十

_{分に発 揮さ}

_せ

_る

_た

_め

_には

_、

「

０

体積 以上

の

フェラ イ ト_{が存在 して}

_い

_{る必要 がある。}

5

_{体積 以上}

_の

_フェライ ト_{量を確 保}

_す

_る ことがよ り_{好ま し}

_い

_{。金属組織に}

_お

_{けるフェライ} ト

_の

_{残部はべイナ イ} ト

_、

_パ

ー

ライ ト

_、

_セメンタイ ト_ま

_た

_はマルテン

サ

イ ト_である。こ

れ

ら

の富

強度 化に 寄与

す

る組織部分 が 少な

す

ぎ る と

、

用途によ

っ

ては強度不足 とな る場 合があ る。こ

のた

め

、

本発

明

では フ ェライ ト_量は

₉

₉

_{体積 以下}

_の

_範

_囲

_に制

_限

_さ

_れ

る。

００ な

お、前

述

の

よう_{に フ ェライ} ト

_、

_{ベ イ ナ イ} ト

_、

_パ

_ー

_ライ ト

_、

_マルテン

_サ

_イ ト

_の

_内部には

_、

_析

_出

_物

_や

_{製鋼段階で生成 し}

_た

_{介在 物 が存 在 し}

_、

_そ

_れ

らは光学 顕微 鏡 観察によ

っ

ても_{観測 でき}る場 合がある。木

明

細書 で

い

う_フェライ ト

_、

ベ イ ナ イ ト

_、

_パ

_ー

_ライ ト

_お

_{よびマルテン}

_サ

_イ ト_は

_、

_析

_出

_{物 (セメンタイ} ト_を 除く₎

_や

_{介在 物を含んだ状 態}

_の

_も

_の

_を意味

_す

_{る。例えば}

_、

_{「フェライ} ト_量が

6

_０

体積 」 と

い

う_ときは

_、

_そ

_の

_フェライ ト_{中に存 在}

_す

_る析

_出

_{物 (セメン}タ イ ト_を除く₎

_や

_{介在 物}

_の

_{量 と}

_、

_{金属相 で あるフェライ} ト_相

_自

_体

_の

_量

_の

_合計が

6

_０

体積 であることを意味

す

る。 ００8 _本発

_明

対象とな る鋼基材

の

金属組織は

、

鋼

の

化学組 成と

、

熱

間

加エ

や

焼 鈍

の

熱履 歴に依 存

す

る。本発

明

で規定

す

る ところ

の

フェライ ト _{: 「}

_０

～

₉

₉

_体 積

、

残部 がべイナ イ ト

_、

_パ

_ー

_ライ ト

_、

_{セメンタイ} ト_ま

_た

_{はマルテン}

_サ

_イ ト である金属組織を有

す

る鋼材は

、

例えば鋼板

の

場 合

、

上述

の

化学組 成に調整 し

た

上 で

、

熱

間

圧延で

の

抽

出

温度

、

仕上圧延温度

、

巻 取温度

、

巻 取 り_まで

_の

冷却速 度などを調整

す

ることによ

_っ

て得 ることができる。冷

間

圧延

す

る場 合 は

、

冷

間

圧延後

の

熱処理による組織 変 化も_考慮

_すれ

_ばよ

_い

_。ま

_た、

_溶融

_め

_っ

き時

の

加熱履 歴も考慮に人

れ

る と よ

い

。そ

の

よう_{な鋼板 製造 条件は}

_、一

_般

_的

な大量 生産現場に

お

ける鋼板 製造設 備で設定可能な条件範

囲

内に

おい

て見

出

す

ことができる。具体

的

には

、

化学組 成に応 じて予備 実験によ り製造 条件と 金属組織

の関

係を把握して

お

き

、

そ

の

デ

ー

タ_に基

づい

て適正な製 造 条件を設 定

す

ることができる。 ００ 亜鉛系 合金

め

っ

き 上記

の

鋼基材

の

表面に亜鉛系 合金

め

っ

きを施

す

ことによ

_っ

て

、

耐 溶融 金属 脆化割

れ

性に優

れ

た

本発

明の

め

っ

き鋼材を得 ることができる。そ

の

亜鉛系 合 金

め

っ

きは

、

溶融

め

っ

き法によ

_っ

て行う_{ことが大量 生産に}

_おい

_て効率

_的

_であ る。鋼板

の

場 合

、一

般

的

な連続溶融亜鉛系

め

っ

きライ ンを用

い

て製造

す

るこ とができる。 ００ ０ 亜鉛系 合金

め

_っ

き

の

な

か

でも

、

z

l

系 合金

め

_っ

きを採用

す

る と

、

本発

明

によるメ リ

_ッ

ト_{が特に大 き}

_い

_。

z

_l

_{系 合金}

_め

_っ

_き鋼

材は

高

耐 食性を有

す

ること

か

ら近年広 く_{普 及}

_す

_るに至

_っ

_て

_い

_るが

_、

_こ

_の

_種

_の

め

っき

鋼材は溶接時に溶融 金属脆化割

れ

を生 じ

や

す

い

と

い

う

_問

_{題を有 して}

_い

る。本発

明

は

Z

I

系 合金

め

_っ

き鋼材

の

耐 溶融 金属脆化割

れ

性を 顕 著に改善

す

る効果を奏

す

る。以下

、

溶

n

系 合金

め

_っ

きを 施

す

場 合を例に説

明

す

る。 ００3

_め

_っ

_き層中

_の

_A

_l

_は

_、

_め

_っ

_き鋼材

_の

_{耐 食性を向上さ}

_せ

_{る作用を有}

_す

_る。ま

た、

め

_っ

き浴中に

A

l

を含有さ

せ

ることで 酸 化物系 ドロス発 生を抑 制

す

る作用も_ある。こ

れ

ら

の

作用を

十

分に得 るには溶融

め

_っ

き

の

A

l

含有量を

3

・ 質量 以上と

す

る必要 があり

_、

・

０

質量 以上と

す

ることがより好ま し

い

。

一

方

、

A

含有量が

2

・

０

質量 を超 え る と

、

め

っ

き層 と鋼基材 と

の

界面 で

e

A

l

合金層

の

成 長 が著 しく_なり

_、

_め

_っ

_{き密着性 が悪} く_{な る。優}

_れ

_た

め

_っき

密着性を確保

す

るには 1 ・ 質量 以下

の

A

含有量と

す

ることが好 ま しく

_、

_「

_０

・

０

質量 以下に管理 しても構

わ

な

い

。 ００3

_め

_っ

_き層中

_の

_は

_、

_め

_っ

_{き層 表 面に均}

_一

_{な腐 食 生成 物を生成さ}

_せ

_て当該

め

っ

き鋼材

の

耐 食性を著 しく

_高

_め

_る作用を

_呈

_す

_る。そ

_の

_作用を

_十

_{分に発 揮さ}

せ

るには溶融

め

_っ

き

の

含有量を「_・

０

質量 以上と

す

る必要 があり

、

2

・ 質量 以上 を確 保

す

ることが望ま し

い

。

一

方

、

含有量が 「

_０

_・

_０

質量 を超 え る と

、

酸 化物系 ドロスが発 生 し易く_{な る弊}

_害

_{が大 き}く_{な る。より}

高

品質

の

め

っ

き層を得 るには ・

０

質量 以下

の

含有量 と

す

ることが好ま しく

、

_・

０

質量 以下に管理 しても構

わ

な

い

。 ００33 _溶融

_め

_っ

き浴中に

T

i

、

_日

を含有さ

せ

る と

、

溶 系

_め

_っ

き鋼材に

お

い

て斑点状

の

外観不良

を

与え る

Z

n

相

の

生成

・

成 長が抑

制

さ

れ

る。

T

i 、

日

はそ

れ

ぞ

れ

単独で含有さ

_せ

ても

_Z

相

の

抑制効果は生じ るが

、

製造 条件

の 自

由度を大幅 に緩和さ

_せ

る上 で

、

T

i お

よび

日

を複合で含 有さ

せ

ることが望ま し

い

。こ

れ

ら

の

効果を

十

分に得 るには

、

溶融

め

_っ

き

の

丁 含有量は _・

０

_００

質量 以上

、

日

含有量は _・ 「質量 以上と

す

ることがより_効果

_的

_である。

_た

_だし

_、

_T

_i

_{含有量が多}く_なり

_す

_{ぎ る と}

_、

_め

_っ

き層中に

T

i

A

l

系

の

析

出

物 が生成 し

、

め

_っ

き層に 「ブツ」 と

呼

ば

れ

る

凹

凸

が生 じて外観を損なう_よう_{にな る。こ}

_のた

_め

_、

_め

_っ

_き浴に

_T

_i

_を添加

_す

_る 場 合は ・「質量 以下

の

含有量範

囲

と

す

る必要 があり

、

・

０

「質量 以下 と

す

ることが望ま し

い

。ま

た、

日

含有量が多く_なり

_す

_{ぎ る と}

_、

_め

_っ

_き層中に

A

l

系ある

_い

は

T

i

系

の

析

出

物 が生成

・

粗大化 し

、や

はり 「ブツ」 と

呼

ば

れ

る

凹凸

が生 じて外観を損なう_よう_{にな る。こ}

_のた

_め

_、

_め

_っ

_き浴に

_日

を添加

す

る場 合は ・

０

質量 以下

の

含有量範

囲

と

す

る必要 があり

、

・

０

質量 以下と

す

ることが望ま し

い

。 ００3 _溶融

_め

_っ

き浴中に

S

i

を含有さ

せ

る と

、

鋼基材 と

め

_っ

き層

の

界面に生成

す

る

e

A

l

合金層

の

成 長 が 抑制さ

れ

、

溶

Z

系

_め

_っ

き鋼材

の

加エ性を向上さ

せ

る上 で有利 とな る。ま

た、

め

_っ

き層中

の

S

i

は

、

め

_っ

き 層

の

黒変化を防止 し

、

表面

の

光沢性を維持

す

る上 でも_有効である。こ

の

よう な

S

i の

作用を

十

分に

引

き

出

す

た

め

には溶融

め

_っ

き

の

S

i

含有量を ・

０

０

質量 以上と

す

ることが効果

的

である。

た

だし

、

過剰に

S

i

を添加

す

る と溶 融

め

_っ

き浴中

の

ドロス量が多く_{な る}

_の

_で

_、

_め

_っ

_き浴に

_S

_i

_を含有さ

_せ

_{る場 合} は

2

・

０

質量 以下

の

含有量範

囲

と

す

る。 ００3 _溶融

め

_っ

き浴中には

、

素地鋼材を浸 漬

・

通過さ

せ

る

関

係上

、一

般には

e

の

混入 が避けら

れ

な

い

。

Z

l

系

め

_っ

きに

おい

て

、

e

は概

ね

2

・

０

質量 程 度まで含有が許容さ

れ

る。

め

_っ

き浴中には

、

そ

の

他

の

元素として 例えば

C

a

S

N

a

類元素

N

C

S

C

C

、

の

「種 以上 が 混入

す

る場 合があるが

、

そ

れ

ら

の

合計 含 有量は「_・

０

質量 以下に管理

す

ることが望ま し

い

。 ００3

_め

_っ

_{き付 着 量は}

_、

₂

_０

～

₃

_０

_０

2

_の

_範

_囲

_で調整

_す

_{ることが望ま し}

_い

_。 鋼板

の

場 合

、

上記 数 値範

囲

は片面 当

た

り

_の

_{付 着 量を意味}

_す

_る。

_め

_っ

_{き付 着 量}

の

制御は

、一

般

的

な亜鉛

め

っ

き鋼板

の

製造に準 じてガス ワイピ_ングノ_{ズル を} 用

い

て行う_{ことができる。ワイ}ピ_ングガス

_や

_め

_っ

_{き層凝固時}

_の

_雰

_囲

_気ガスは

空

気 (大気) と

す

ることができる。

す

な

わち空

冷方式が採用 で きる。な

お、

め

っ

き浴温 が

高

す

ぎ る と浴

か

ら

の

亜鉛

の

蒸発が顕 著にな る

た

め

、

め

っ

き欠陥 が発 生 し

や

す

く

_、かつ

_{浴 表面}

_の

_{酸 化 ドロス量が 増大}

_す

_る

_の

_で

_、

_め

_っ

_き浴温は

。

０

C

以下

の

範

囲

で設定

す

ることが望ま し

い

。

実

施例

００3 表 「に示

す

化学組 成

の

鋼 を真

空

溶解にて溶 製 してイ ン ゴ

_ッ

ト_を作 製 し

、

鍛 造

、

熱

間

圧延を経て

、

板厚

の

熱延 板を得

た

。熱延 板を 混合ガス 雰

_囲

気中

7

_００

。

C

で焼 鈍を行

_った

後

、

浴温

_００

。

C の

Z

l

合金

め

_っ

き浴に浸 漬 し

、

め

_っ

き浴

か

ら

引

き上げ

、

片面 当

た

り

_の

_め

_っ

_{き付 着 量が}

₉

2_に調整さ

_れ

_た

_{亜鉛系 合金}

_め

っ

き鋼板を得

た

。

め

_っ

き浴

の

組成は

、

A

量 :

_０

量

T

i

:

_{０ ００}

質 :

_０

０

０

質量

S

i

:

_０

_・

_０

「質量

e

:

_０

・「質量

z

: 残部であ る。 ００3 得ら

れ

た

め

_っ

き鋼板

か

ら「

_００

のサ

ン プル を切 り

_出

_し

_、

_こ

れ

を溶融 金属脆化に起

因

す

る溶 接最大割

れ

長さ_を評価

す

る

た

め

の

試験片 と し

た

。ま

た、

め

_っ

き鋼板

の

鋼基材 (

_め

_っ

き原 板) に

つい

て

、

圧延方向に平 行 な 断面

の

金属組織 観察を行

い、

フェライ ト_{面積率 (}

_す

_な

_わち

_フェライ ト

_の

_体積

)

を求

め

た

。金属組織

の

構成と

、

フェライ ト_{面積率を表 「中に示}

_す

_。 ００3 _{溶 接試験は}

_図

「に示

す

よう_{な外 観}

_の

_{溶 接部材を作 製}

_す

_る 「_ボス溶 接」を行

い、

そ

の

溶 接部断面を観察 して割

れ

の

発 生 状 況を調

べ

る方法で行

った

。

す

な

わち

試験片

3

の

板面中央部に直径

2

０

X長さ

2

の

棒鋼

か

らな るボ ス (突起) 「を垂 直に

立

て

、

こ

の

ボス 「を試験片

3

にア

ー

ク溶 接にて接 合 し

た

。溶 接ワイ

ヤ

は

、

Y

G W

「

2

を用

い、

溶 接開始 点

か

らボス

の

周

囲

を「周 し て

、

溶 接開始 点を過ぎ

た

後も さ らにビ

_ー

_ドを重

_ね

_{て少し溶 接を進}

_め

_た

_ところ で溶 接 終

了

とし

た

。

す

な

わち、

溶 接開始 点 と溶 接 終

了

点

の間

に溶 接ビ

_ー

_ド

₆

が重な る よう_にし

_た

_{。溶 接 条件は}

_、

_{溶 接電流 :} 「

7

A

、

溶 接電圧

2

V

溶 接速 度

_０

_・

2

i

、

シ

ー

ル ドガス :

C

、

シ

ー

ル ドガス流量 :

_０

」

i

とし

た

。 ００ ０

た

だし

、

溶 接に

際

しては実験

的

に溶 接割

れ

を起こり

_や

_す

く

_す

_る

_目的

_で

_、図

2

に示

す

よう_に試験片

₃

_{を拘 束 し}

_た

_{状 態で行}

_った

_。

_す

_な

_わち、

_試験片

₃

_を

_、

「

2

O X X板厚

の

拘束板

S

に規定 さ

れ

る

S S

０

_０

鋼材)

の

板面中央部に

置

き

、

予

め

試験片

3

の

全 周を拘 束板 に溶 接 し

た

。そして

一

体 とな

_った

試験片

3

拘束板

の

接 合体を水平 な実験

台

の

上に

2

個

の

クラン プ

2

によ

_っ

て固定 し

、

こ

の

状 態で上記

の

ボス溶 接を行

_った

。こ

の

方法によ

れ

ば

、

試験片

3

は拘 束板 と全 周 溶 接によ り

_一

_{体 とな}

_っ

_て

_い

_るこ と

か

ら

、

ボス溶 接時

の

人熱によ

_っ

て起こる膨張

・

収縮が 拘束さ

れ

る

の

で

、

試 験片

3

に作用

す

る熱応 力によ

っ

てボス溶 接時に溶 接割

れ

が生 じ

や

す

くなり

_、

溶 接割

れ

の明

瞭な評価が可能

に

な る。 ００ 溶 接 後に

、

ボス 「

の

中心軸 を通 り

_、かつ前

_記

_の

_{溶 接} ビ

_ー

_ド

_の

_重なり_部分

₈

を通 る切断面

9

で

、

ボス 「 試験片

3

拘束板

の

接 合体を切断し

、

そ

の

切 断面

9

に

つ

い

て溶 接 ビ

_ー

_ド近傍

_の

_試験片

₃

(

す

な

わち

め

_っ

き原 板である鋼基 材) 部 分

の

金属組織を顕微 鏡 観察 し

た

。顕微 鏡 観察によ

っ

て当該断面内

の

試 験片

3

の

部分に観測さ

れ

る最も_深

_い

_割

_れ

_の

_割

_れ

_深さ_を測定 し

、

こ

れ

を 「_最大 割

れ

深さ」 とし

た

。溶 接部

の

強度

や

疲

労

特性を考慮 し

、

最大割

れ

深さが ・ 以下

の

も

_の

_を合格 と し

た

。こ

の

よう_な鋼基材

_の

_割

_れ

_は 「_{溶融 金属脆化}割

れ

」_{である と判断さ}

_れ

_{る。結 果を表 「に示}

_す

_。 ００

００3 _表 「に見ら

れ

る よう_に

_、

_本発

_明

_例

_の

も

_の

_は

、

比較例

の

も

_の

_と比

_べ

_て最大割

れ

深さは小さく

_、

_{溶融 金属脆化割}

_れ

_が抑制さ

_れ

_て

_い

_ることが

_わか

_{る。比較鋼}

日

「

～

は

」

値が規定範

囲

外

のた

め

最大割

れ

深さが大 き

い

。

図

3

に

、

」

値 と最大割

れ

深さ

の関

係を示

す

。

」

値を ・

０

以上とし

た

場 合 に顕 著な耐 溶融 金属脆化割

れ

性改善効果が安定 して得ら

_れ

ることが

わか

る。

実

施例

2

００ 表

2

に示

す

化学組 成

の

鋼 を真

空

溶解にて溶 製 してイ ン ゴ

_ッ

ト_を作 製 し

、

鍛 造

、

熱

間

圧延を経て熱延 板を得

た

。熱延 板を酸洗 してスケ

ー

ル を除去 し

た

後

、

冷

間

圧延によ

_っ

て板厚

の

冷 延 板 と し

た

。冷 延 板を 混合ガス雰 。

囲

気中

₈

_００

C

で焼 鈍を行

_った

後

、

浴温

_００

。

C の

Z

l

合金

_め

っ

き浴に浸 漬 し

、

め

_っ

き浴

か

ら

引

き上げ

、

片面 当

た

り

_の

_め

_っ

_{き付 着 量が}

₂

_０

～

2

_０

０

2

_の

_範

_囲

_で調整さ

_れ

_た

_{亜鉛系 合金}

_め

っ

き鋼板を得

た

。

め

_っ

き浴

の

組成は

、

A

l

:

6

_・

_０

質量 :

3

_・

_０

質量

T

i

:

_{０ ００}

質量

、

:

_０

質量

S

i

:

_０

_・

_０

「質量

e

:

_０

_・「質量

z

: 残部である。 ００ 得ら

れ

た

め

_っ

き鋼板

か

ら試験片を切 り

_出

_し

_、

_実施例 「と同様

の

実験を行

_っ

た

。そ

の

結 果を表

2

中に示

す

。 ００