CN111601906A - 高强度合金化电镀锌钢板及其制造方法 - Google Patents

高强度合金化电镀锌钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供具有780MPa以上的TS的成形性和耐延迟断裂特性优良、并且表面外观和镀层密合性优良的高强度合金化电镀锌钢板及其制造方法。一种高强度合金化电镀锌钢板，其成分组成以质量％计含有C：0.030％以上且0.250％以下、Si：0.01％以上且3.00％以下、Mn：1.00％以上且10.00％以下、P：0.001％以上且0.100％以下、S：0.0001％以上且0.0200％以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成，在表面具有合金化电镀锌层，镀锌层中的Fe含有率为8.0～15.0％，拉伸强度为780MPa以上，钢板中的扩散性氢量为0.2重量ppm以下。

Description

高强度合金化电镀锌钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及适合作为在汽车等产业领域中使用的构件的、成形性和耐延迟断裂特性优良并且具有美丽的表面外观和良好的镀层密合性的高强度合金化电镀锌钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，从保护地球环境的观点考虑，提高汽车的燃料效率成为重要的课题。因此，通过车身材料的高强度化来实现薄壁化、使车身本身轻量化的动向变得活跃。但是，钢板的高强度化会导致成形性的降低，因此，期望开发出兼具高强度和高成形性的材料。
为了提高成形性，在钢板中添加Si、Mn、Cr这样的固溶元素是有效的。
汽车用高强度镀锌钢板通常通过热镀锌处理来制造。将在还原性气氛中退火后的钢板冷却后浸渍于熔融锌中，对表面实施热镀锌。在此，为了提高钢板的成形性而添加的Si、Mn、Cr在退火中在钢板表面形成氧化物，使熔融锌与钢板的润湿性劣化，产生不上镀。此外，即使在不产生不上镀的情况下，也存在使镀层密合性劣化的问题。
另外，退火中使用的还原性气氛通常是含氢的气氛，在退火中氢被吸入钢板内，该氢使耐延迟断裂特性劣化。此外，还成为弯曲、扩孔性等成形性劣化的原因。
针对这样的问题，在专利文献1中提出了如下方法：在钢板表层形成内部氧化层和软质层，将内部氧化层作为氢捕获位点加以利用，由此抑制氢脆化。
另外，在专利文献2中提出了如下方法：将热轧卷取温度限定为560℃以下，并应用电镀锌，由此抑制不上镀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-130358号公报
专利文献2：日本特开2001-262271号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在专利文献1的情况下，内部氧化物大量存在时，即使是镀锌钢板也会产生使耐腐蚀性劣化的问题。另外，在晶界形成内部氧化物时，晶界强度降低，有时使钢板的成形性劣化。
另外，在专利文献2的方法中，钢板成分和退火条件大幅影响钢板表面氧化物的形成，因此，在大量添加Mn的情况下，无法完全抑制阻碍镀层密合性的表面氧化物。
本发明是着眼于上述各种问题而完成的，其目的在于提供成形性和耐延迟断裂特性优良、并且表面外观和镀层密合性优良的高强度合金化电镀锌钢板及其制造方法。需要说明的是，在此所述的“高强度”是指拉伸强度(TS)为780MPa以上的情况。
用于解决问题的方法
为了完成上述课题，本发明人从钢板的制造方法的观点出发反复进行了深入研究，结果发现以下内容。
首先，钢板中的扩散性氢量大幅影响成形性、耐延迟断裂特性，因此，需要降低氢量。在退火中被吸入到钢板内部的氢在冷却以后的过程中被释放，但释放速度较慢，因此，在通常的连续式热镀锌工序中无法在热镀锌前充分释放，残留在钢板中。气氛的氢浓度大幅影响该氢释放，因此可知，退火后在低氢气氛中进行保持，结果氢释放得到促进。另一方面还可知，在低氢气氛中，钢板表面发生微氧化，在热镀锌浴中浸渍时，产生不上镀。
因此，尝试了通过应用电镀锌而非应用热镀锌来抑制不上镀。其结果是，虽然能够抑制不上镀，但由于退火中形成的钢板表面的氧化物而使镀层密合性劣化。但明确了：通过在电镀锌后实施合金化处理，可以使镀层与钢板发生反应而提高镀层密合性。
本发明是基于上述见解而完成的，其主旨如下所述。
[1]一种高强度合金化电镀锌钢板，其成分组成以质量％计含有C：0.030％以上且0.250％以下、Si：0.01％以上且3.00％以下、Mn：1.00％以上且10.00％以下、P：0.001％以上且0.100％以下、S：0.0001％以上且0.0200％以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成，
在表面具有合金化电镀锌层，
镀锌层中的Fe含有率为8.0～15.0％，
拉伸强度为780MPa以上，
钢板中的扩散性氢量为0.2重量ppm以下。
[2]如[1]所述的高强度合金化电镀锌钢板，其中，上述镀锌层的镀层附着量为20g/m2以上。
[3]如[1]或[2]所述的高强度合金化电镀锌钢板，其中，上述成分组成以质量％计还含有选自N：0.0005％以上且0.0100％以下、Ti：0.005％以上且0.200％以下中的至少一种。
[4]如[1]～[3]中任一项所述的高强度合金化电镀锌钢板，其中，上述成分组成以质量％计还含有选自Al：0.01％以上且2.00％以下、Nb：0.005％以上且0.200％以下、B：0.0003％以上且0.0050％以下、Ni：0.005％以上且1.000％以下、Cr：0.005％以上且1.00％以下、V：0.005％以上且0.500％以下、Mo：0.005％以上且1.000％以下、Cu：0.005％以上且1.000％以下、Sn：0.002％以上且0.200％以下、Sb：0.005％以上且0.100％以下、Ca：0.0005％以上且0.0050％以下、Mg：0.0005％以上且0.0050％以下、REM：0.0005％以上且0.0050％以下中的至少一种。
[5]一种拉伸强度为780MPa以上的高强度合金化电镀锌钢板的制造方法，其中，
对成分组成以质量计含有C：0.030％以上且0.250％以下、Si：0.01％以上且3.00％以下、Mn：1.00％以上且10.00％以下、P：0.001％以上且0.100％以下、S：0.0001％以上且0.0200％以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成的钢板实施如下工序：
在H2浓度为1.0体积％以上且20.0体积％以下、露点为0℃以下的气氛中在600℃以上且950℃以下的温度范围内保持20s以上且900s以下的热处理工序；
将上述热处理工序后的钢板冷却至200～600℃后、在H2浓度小于1.0体积％的气氛中在200～600℃的温度范围内保持30s以上的保持工序；
实施电镀锌的电镀锌处理工序；和
实施合金化处理的合金化处理工序。
[6]如[5]所述的高强度合金化电镀锌钢板的制造方法，其中，上述成分组成以质量％计还含有选自N：0.0005％以上且0.0100％以下、Ti：0.005％以上且0.200％以下中的至少一种。
[7]如[5]或[6]所述的高强度合金化电镀锌钢板的制造方法，其中，上述成分组成以质量％计还含有Al：0.01％以上且2.00％以下、Nb：0.005％以上且0.200％以下、B：0.0003％以上且0.0050％以下、Ni：0.005％以上且1.000％以下、Cr：0.005％以上且1.00％以下、V：0.005％以上且0.500％以下、Mo：0.005％以上且1.000％以下、Cu：0.005％以上且1.000％以下、Sn：0.002％以上且0.200％以下、Sb：0.005％以上且0.100％以下、Ca：0.0005％以上且0.0050％以下、Mg：0.0005％以上且0.0050％以下、REM：0.0005％以上且0.0050％以下中的至少一种。
发明效果
根据本发明，可以得到具有780MPa以上的TS的成形性和耐延迟断裂特性优良、并且表面外观和镀层密合性优良的高强度合金化电镀锌钢板。通过将本发明的高强度合金化电镀锌钢板应用于例如汽车结构构件，能够实现基于车身轻量化的燃料效率改善，产业上的利用价值非常大。
附图说明
图1是实施例中的耐延迟断裂评价特性评价用试验片的示意图。
图2是示出实施例中的复合循环腐蚀试验的工序的说明图。
具体实施方式
以下，对本发明的高强度合金化电镀锌钢板及其制造方法详细进行说明。
(1)成分组成
对本发明的高强度合金化电镀锌钢板的成分组成及其限定理由进行说明。需要说明的是，只要没有特别说明，则以下的成分组成的含量的单位“％”是指“质量％”。
C：0.030％以上且0.250％以下
C是用于使马氏体等低温相变相生成、从而使强度升高的必需元素。另外，C是对提高残余奥氏体的稳定性、提高钢的延展性而言有效的元素。C量低于0.030％时，难以确保期望的马氏体的面积率，得不到期望的强度。另外，难以确保充分的残余奥氏体的体积率，得不到良好的延展性。从这样的观点考虑，C量设定为0.030％以上，优选为0.050％以上，更优选为0.080％以上。另外，另一方面，使C超过0.250％而过量含有时，硬质的马氏体的面积率变得过大，在弯曲试验和扩孔试验时，马氏体的晶界处的微空隙增加，并且龟裂的传播发展，弯曲性、延伸凸缘性降低。另外，焊接部和热影响部的硬化显著，焊接部的机械特性降低，因此点焊性、弧焊性等劣化。从这样的观点考虑，C量设定为0.250％以下，优选为0.200％以下，更优选为0.150％以下。
Si：0.01％以上且3.00％以下
Si使铁素体的加工硬化能力提高，因此对确保良好的延展性是有效的。Si量低于0.01％时，其效果不足，因此，将下限设定为0.01％。因此，Si量设定为0.01％以上，优选为0.20％以上，更优选为0.50％以上。另一方面，超过3.00％的Si的过量含有不仅会引起钢的脆化，而且会由于红色氧化皮等的产生而引起表面性状的劣化。因此，Si量设定为3.00％以下，优选为2.00％以下，更优选为1.80％以下。
Mn：1.00％以上且10.00％以下
Mn是使残余奥氏体稳定化的元素，对确保良好的延展性是有效的，并且是通过固溶强化使钢的强度升高的元素。这样的作用在钢的Mn量为1.00％以上时被观察到。因此，Mn量设定为1.00％以上，优选为1.20％以上，更优选为2.30％以上。但是，Mn量超过10.00％的过量含有成为成本增加的主要原因。因此，Mn量设定为10.00％以下，优选为8.00％以下，更优选为6.00％以下。
P：0.001％以上且0.100％以下
P是具有固溶强化的作用、可以根据期望的强度而添加的元素。另外，P促进铁素体相变，因此是对于复合组织化也有效的元素。为了得到这样的效果，需要将P量设定为0.001％以上。因此，P量设定为0.001％以上，优选设定为0.003％以上，更优选设定为0.005％以上。另一方面，P量超过0.100％时，导致焊接性的劣化，并且在对镀锌层进行合金化处理的情况下使合金化速度降低，损害镀锌层的品质。因此，P量设定为0.100％以下，优选设定为0.050％以下，更优选设定为0.020％以下。
S：0.0001％以上且0.0200％以下
S在晶界偏析而在热加工时使钢脆化，并且以硫化物的形式存在而使局部变形能力降低。因此，S量需要设定为0.0200％以下。因此，S量设定为0.0200％以下，优选为0.0100％以下，更优选设定为0.0050％以下。但是，从生产技术上的制约考虑，S量需要设定为0.0001％以上。因此，S量设定为0.0001％以上，优选为0.0003％以上，更优选为0.0005％以上。
上述成分以外的余量由Fe和不可避免的杂质构成。
上述的成分为本发明的基本成分。除了含有上述成分以外，还可以含有下述元素中的至少一种。
N：0.0005％以上且0.0100％以下
N是使钢的耐时效性劣化的元素。特别是，N量超过0.0100％时，耐时效性的劣化变得显著。因此，在添加N的情况下，N量设定为0.0100％以下，优选设定为0.0070％以下，更优选设定为0.0050％以下。N量越少越优选，从生产技术上的制约考虑，N量优选设定为0.0005％以上。在添加N的情况下，N量更优选设定为0.0010％以上，进一步优选设定为0.0020％以上。
Ti：0.005％以上且0.200％以下
Ti对钢的析出强化有效，而且，通过形成比较硬质的铁素体，能够降低与硬质第二相(马氏体或残余奥氏体)的硬度差，也能够确保良好的延伸凸缘性。其效果在0.005％以上时得到。因此，在添加Ti的情况下，Ti量设定为0.005％以上，优选设定为0.010％以上，更优选设定为0.015％以上。但是，Ti量超过0.200％时，硬质的马氏体的面积率变得过大，马氏体的晶界处的微空隙增加，并且龟裂的传播发展，成形性降低。因此，在添加Ti的情况下，Ti量设定为0.200％以下，优选设定为0.150％以下，更优选设定为0.100％以下。
进而，在本发明中，还可以含有下述中一种以上的成分。
选自Al：0.01％以上且2.00％以下、Nb：0.005％以上且0.200％以下、B：0.0003％以上且0.0050％以下、Ni：0.005％以上且1.000％以下、Cr：0.005％以上且1.00％以下、V：0.005％以上且0.500％以下、Mo：0.005％以上且1.000％以下、Cu：0.005％以上且1.000％以下、Sn：0.002％以上且0.200％以下、Sb：0.005％以上且0.100％以下、Ca：0.0005％以上且0.0050％以下、Mg：0.0005％以上且0.0050％以下、REM：0.0005％以上且0.0050％以下中的至少一种
Al：0.01％以上且2.00％以下
Al是使铁素体与奥氏体的两相区扩大、对退火温度依赖性的降低、即材质稳定性有效的元素。另外，Al是作为脱氧剂发挥作用、对钢的洁净度有效的元素，优选在脱氧工序中添加。Al量低于0.01％时，其添加效果变得不足。从这样的观点考虑，在添加Al的情况下，Al量设定为0.01％以上，优选为0.02％以上，更优选为0.03％以上。但是，超过2.00％时，连续铸造时发生钢片破裂的风险增高，使制造性降低。从这样的观点考虑，在添加Al的情况下，将Al量设定为2.00％以下，优选为1.20％以下，更优选为0.80％以下。
Nb：0.005％以上且0.200％以下
Nb对钢的析出强化有效，其效果分别在0.005％以上时得到。另外，与Ti添加的效果同样，通过形成比较硬质的铁素体，能够降低与硬质第二相(马氏体或残余奥氏体)的硬度差，也能够确保良好的延伸凸缘性。其效果在0.005％以上时得到。因此，在添加Nb的情况下，Nb量设定为0.005％以上，优选设定为0.010％以上，更优选设定为0.020％以上。但是，超过0.200％时，硬质的马氏体的面积率变得过大，马氏体的晶界处的微空隙增加，并且龟裂的传播发展，成形性降低。另外，还成为成本增加的主要原因。因此，在添加Nb的情况下，Nb量设定为0.200％以下，优选设定为0.150％以下，更优选设定为0.100％以下。
B：0.0003％以上且0.0050％以下
B具有抑制铁素体从奥氏体晶界的生成和生长的作用，能够进行灵活的组织控制，因此，可以根据需要进行添加。其效果在0.0003％以上时得到。因此，在添加B的情况下，B量设定为0.0003％以上，优选设定为0.0005％以上，更优选设定为0.0010％以上。但是，超过0.0050％时，成形性降低。因此，在添加B的情况下，B量设定为0.0050％以下，优选设定为0.0030％以下，更优选设定为0.0040％以下。
Ni：0.005％以上且1.000％以下、
Ni是使残余奥氏体稳定化的元素，对确保良好的延展性有效，并且是通过固溶强化使钢的强度升高的元素。其效果在0.005％以上时得到。因此，在添加Ni的情况下，Ni量设定为0.005％以上，优选为0.008％以上，更优选为0.010％以上。另一方面，超过1.000％时，硬质的马氏体变得过大，在弯曲试验和扩孔试验时，马氏体的晶界处的微空隙增加，并且龟裂的传播发展，弯曲性、延伸凸缘性降低。另外，还成为成本增加的主要原因。因此，在添加Ni的情况下，Ni量设定为1.000％以下，优选设定为0.500％以下，更优选设定为0.300％以下。
Cr：0.005％以上且1.00％以下、V：0.005％以上且0.500％以下、Mo：0.005％以上且1.000％以下
Cr、V、Mo具有使强度与延展性的平衡提高的作用，因此，可以根据需要进行添加。其效果在Cr：0.005％以上、V：0.005％以上、Mo：0.005％％以上时得到。因此，在添加这些元素的情况下，分别设定为Cr：0.005％以上、V：0.005％以上、Mo：0.005％以上。在添加这些元素的情况下，Cr优选设定为0.010％以上、更优选设定为0.050％以上、V优选设定为0.008％以上、更优选设定为0.010％以上、Mo优选设定为0.010％以上、更优选设定为0.050％以上。但是，Cr超过1.00％、V超过0.500％、Mo超过1.000％时，硬质的马氏体变得过大，马氏体的晶界处的微空隙增加，并且龟裂的传播发展，成形性降低。另外，还成为成本增加的主要原因。因此，在添加这些元素的情况下，分别设定为Cr：1.00％以下、V：0.500％以下、Mo：1.000％以下。在添加这些元素的情况下，Cr优选设定为0.08％以下、更优选设定为0.05％以下、V优选设定为0.300％以下、更优选设定为0.100％以下、Mo优选设定为0.800％以下、更优选设定为0.500％以下。
Cu：0.005％以上且1.000％以下
Cu是对钢的强化有效的元素，只要在本发明中规定的范围内就可以用于钢的强化。其效果在0.005％以上时得到。因此，在添加Cu的情况下，Cu量设定为0.005％以上，优选为0.008％以上，更优选为0.010％以上。另一方面，Cu量超过1.000％时，硬质的马氏体变得过大，马氏体的晶界处的微空隙增加，并且龟裂的传播发展，成形性降低。因此，在添加Cu的情况下，Cu量设定为1.000％以下，优选为0.800％以下，更优选为0.500％以下。
Sn：0.002％以上且0.200％以下、Sb：0.005％以上且0.100％以下
从抑制由于钢板表面的氮化、氧化产生的钢板表层的约几十μm区域的脱碳的观点考虑，可以根据需要添加Sn和Sb。通过抑制这样的氮化、氧化，可防止钢板表面中马氏体的面积率减少的现象，对强度、材质稳定性的确保有效。因此，在添加Sn的情况下，Sn量设定为0.002％以上，优选为0.005％以上，更优选为0.010％以上。另外，在添加Sb的情况下，Sb量设定为0.005％以上，优选为0.008％以上，更优选为0.010％以上。另一方面，对于上述任意一种元素而言，过量添加时都会导致韧性的降低。因此，在添加Sn的情况下，Sn量设定为0.200％以下，优选为0.100％以下，更优选为0.060％以下。另外，在添加Sb的情况下，Sb量设定为0.100％以下，优选为0.050％以下，更优选为0.030％以下。
Ca：0.0005％以上且0.0050％以下、Mg：0.0005％以上且0.0050％以下、REM：0.0005％以上且0.0050％以下
Ca、Mg和REM是使硫化物的形状球状化、对于改善硫化物对扩孔性(延伸凸缘性)的不良影响而言有效的元素。该效果分别在0.0005％以上时得到。因此，在添加Ca、Mg和REM的情况下，其添加量分别设定为0.0005％以上，优选为0.0008％以上，更优选为0.0010％以上。但是，分别超过0.0050％时，引起夹杂物等的增加，从而引起表面和内部缺陷等。因此，在添加Ca、Mg和REM的情况下，其添加量分别设定为0.0050％以下，优选为0.0035％以下，更优选为0.0025％以下。
(2)镀层的组成
接着，对钢板表面的合金化电镀锌层的组成进行说明。
镀层附着量为20g/m2以上
镀层附着量对于担保耐腐蚀性而言是重要的。附着量小于20g/m2时，难以确保耐腐蚀性。上限没有特别设定，超过120g/m2时，作为汽车用途，耐剥离性劣化，因此优选为120g/m2以下。镀层附着量更优选为30～60g/m2。
镀锌层中的Fe含有率为8.0～15.0％
在对镀层实施合金化的情况下，通过合金化在镀层中形成ζ相、δ相、Γ相这样的Fe-Zn合金相。Fe含有率小于8.0％时，在镀层表面形成ζ相。ζ相柔软，因此，在冲压时容易以鳞片状剥离。另一方面，硬且脆的Γ相过量形成时，镀层密合性降低。该镀层密合性的降低在镀层中的Fe含有率为15.0％时变得显著。因此，镀层中的Fe含有率设定为8.0％～15.0％。
钢板中的扩散性氢量为0.2重量ppm以下
钢板中的扩散性氢成为钢板的延迟断裂的原因，扩散性氢量越多则越容易发生延迟断裂。扩散性氢量超过0.2重量ppm时，在后述的耐延迟断裂特性试验中产生裂纹。因此，钢板中的扩散性氢量设定为0.2重量ppm以下。
(3)制造方法
接着，对本发明的制造方法进行说明。
作为本发明的制造方法的原料的钢板的制造方法没有特别限定，可以列举例如如下方法：将具有上述成分组成的钢坯在热轧工序中进行加热后，实施粗轧、精轧，然后，在酸洗工序中除去热轧板表层的氧化皮，然后进行冷轧。在此，热轧工序的条件、酸洗工序的条件、冷轧工序的条件没有特别限定，设定适当条件即可。需要说明的是，关于作为原料的上述钢板，典型而言，如上所述将钢原材经过通常的炼钢、铸造、热轧等各工序来进行制造，但也可以通过例如薄板坯铸造等省略热轧工序的一部分或全部来进行制造。
接着，对具有上述成分组成的钢板进行由热处理工序和保持工序构成的加热处理，然后进行镀覆处理(电镀锌处理工序和合金化处理工序)。
热处理工序：在H2浓度为1.0体积％以上且20.0体积％以下、露点为0℃以下的气氛中在600℃以上且950℃以下的温度范围内保持20s以上且900s以下
热处理工序是为了调整钢板组织、得到目标材质而进行的。
H2对于抑制热处理中的钢板表面的Fe氧化而言是必需的。H2浓度小于1.0体积％时，钢板表面的Fe发生氧化，镀层密合性劣化。另外，H2浓度超过20.0体积％时，侵入钢板中的氢量增加，即使在后述的保持工序中也残留而不会被释放，耐延迟断裂特性劣化。因此，H2浓度设定为1.0体积％以上且20.0体积％以下。需要说明的是，H2以外的气氛成分为N2和不可避免的杂质。
另外，气氛中的露点超过0℃时，在钢板表层发生脱碳，钢板表层的强度降低。露点的下限没有特别规定，但-60℃以下在工业上是难以实现的，导致大幅的成本增加，因此，优选设定为比-60℃高的露点。
另外，热处理的温度范围低于600℃时，不进行再结晶，因此，延伸凸缘性降低。另一方面，温度超过950℃时，热处理炉的炉体损伤增大，导致成本增加。因此，热处理的温度范围设定为600℃以上且950℃以下。
另外，保持时间少于20s时，再结晶变得不充分，延伸凸缘性降低。另一方面，保持时间超过900s时，炉长变长，生产率降低。因此，保持时间设定为20s以上且900s以下。
保持工序：将热处理工序后的钢板冷却至200～600℃后，在H2浓度小于1.0体积％的气氛中将钢板在200～600℃的温度范围内保持30s以上
保持工序是为了使热处理工序中形成的奥氏体相变为马氏体而得到期望的强度、并且为了将侵入钢板内的氢释放而进行的。
关于将热处理工序后的钢板冷却至200～600℃时的冷却速度，没有特别限定，优选为10℃/s以上。
H2浓度为1.0体积％以上时，氢的释放被抑制，因此，耐延迟断裂特性劣化。下限没有特别规定，可以为有意地不含有H2、即作为不可避免的杂质含有H2的气氛。H2以外的气氛成分没有特别规定，为了抑制过度的钢板表面氧化，优选为O2浓度小于0.01体积％、露点低于0℃。
在保持工序中，钢板温度低于200℃时，氢的扩散速度变慢，氢的释放被抑制，因此耐延迟断裂特性劣化。另一方面，钢板温度超过600℃时，马氏体相变为铁素体，钢板强度降低。因此，保持温度设定为200～600℃。保持时间少于30s时，氢从钢板中的释放无法充分进行，耐延迟断裂特性劣化。因此，保持时间设定为30s以上。需要说明的是，保持时间优选为500s以下。这是因为，保持时间长时，炉长变长，生产率降低。
电镀锌处理工序
电镀锌处理是对实施热处理工序后的钢板进行冷却、在钢板表面形成电镀锌层的工序。电镀锌的条件没有特别规定，电流密度优选为30～1200A/dm2。另外，为了将保持工序中形成在表面的氧化物除去，优选在电镀锌前进行酸洗。另外，不需要将氧化物完全除去，因此，酸洗溶液没有特别规定，可以为盐酸、硫酸、硝酸等中的任意一种酸。
合金化处理工序
合金化处理的条件没有特别限定，可以在刚电镀后在同一生产线中进行。在同一生产线中进行的情况下，考虑到生产率，优选在合金化温度为450℃以上的条件下进行。这是因为，合金化温度低于450℃时，合金化速度慢，用于合金化处理的生产线长度变长。另一方面，在不同生产线中进行的情况下，合金化处理温度没有特别限定，以使Fe含有率为8.0～15.0％的方式对合金化温度和合金化时间进行调整。
另外，电镀锌中，在镀层中不含有Al，因此，在合金化处理时镀层表面的锌会发生氧化。为了避免该现象，优选在抑制锌的氧化这样的、例如低氧势气氛中进行合金化处理。在即使表面发生氧化也没有问题的情况下，也可以在大气中进行合金化处理。
需要说明的是，热镀锌中，为了抑制镀浴中的Fe-Zn的合金化而添加Al，但在电镀锌中不需要添加Al。因此，在通过电镀锌制造的镀层中不含有Al、或者不可避免地含有的情况下含有0.01质量％以下。本发明的高强度合金化电镀锌钢板也通过电镀锌来制造，因此，镀层的Al含量为零、或者在不可避免地含有的情况下含有0.01质量％以下。
实施例
将具有表1所示的成分组成的钢利用转炉进行熔炼，通过连续铸造法制成钢坯。对所得到的钢坯进行热轧，酸洗后，根据需要实施冷轧工序，在表2-1、表2-2、表2-3和表3所示的条件下实施热处理工序和保持工序。接着，实施电镀锌处理工序和合金化处理工序，得到合金化电镀锌钢板。需要说明的是，电镀锌处理在硫酸锌浴中进行，在电流密度为100A/dm2的条件下进行。另外，在电镀锌前，在5％硫酸中进行酸洗。
Figure BDA0002585443420000161
对于所得到的钢板，对拉伸特性、扩孔性、成形性、耐延迟断裂特性、表面外观、镀层密合性进行调查。
＜拉伸特性＞
拉伸试验中，使用以使拉伸方向为与钢板的轧制方向成直角的方向的方式裁取样品的JIS5号试验片，依据JIS Z 2241(2011年)进行，测定TS(拉伸强度)、EL(总伸长率)。关于拉伸特性，将在TS780MPa级时EL≥18％、在TS980MPa级时EL≥12％、在TS1180MPa级以上时EL≥7％的情况判断为良好。
＜扩孔性(延伸凸缘性)＞
关于扩孔性(延伸凸缘性)，依据日本钢铁联盟标准JFST1001来进行。将所得到的各钢板切割成100mm×100mm后，在板厚2.0mm以上时间隙率为12％±1％、板厚小于2.0mm时间隙率为12％±2％的条件下，冲裁出直径10mm的孔，然后，使用内径75mm的冲模，在以按压力9吨进行按压的状态下，将60°圆锥的冲头压入孔中，测定龟裂产生极限中的孔直径，由下式求出极限扩孔率λ(％)，根据该极限扩孔率λ的值对延伸凸缘性进行评价。将λ≥25(％)的情况判定为良好。
λ(％)＝{(Df-D0)/D0}×100
其中，Df为龟裂产生时的孔径(mm)，D0为初始孔径(mm)。
＜成形性＞
成形性利用EL(总伸长率)和扩孔性进行评价。将EL和扩孔性两者为良好的情况设定为合格(○)，将EL和扩孔性中的任意一种较差的情况设定为不合格(×)。
＜耐延迟断裂特性＞
通过磨削加工制作宽度35mm×长度100mm的试验片，以曲率半径4mmR进行180°弯曲加工，制成弯曲试验片。将该弯曲试验片1如图1所示以内侧间隔为8mm的方式用螺栓2和螺母3约束，将试验片形状固定，得到耐延迟断裂评价特性评价用试验片。
对该试验片进行2个标准的耐延迟断裂特性评价试验。耐延迟断裂特性评价通常通过盐酸浸渍来进行，但盐酸浸渍的条件是与实际环境相比相当严酷的条件。因此，本次并行地进行与实际环境接近的、盐水浸渍的条件下的耐延迟断裂特性评价试验。
盐酸浸渍试验中，使用浓度5重量％、比液量60ml/cm2的盐酸。将上述试验片在该盐酸中浸渍，在浸渍96小时后，在不产生长度1mm以上的裂纹的情况下设定为耐延迟断裂特性良好(○)，在产生了裂纹的情况下设定为不合格(×)。
另一方面，盐水浸渍试验如下进行。将由美国汽车技术协会制定的SAE J2334中规定的、由干燥、湿润、盐水浸渍的工序构成的复合循环腐蚀试验(参考图2)实施至最大40次循环。在各循环的盐水浸渍的工序前，通过目视来考察裂纹产生的有无，测定裂纹产生循环。另外，本试验中，各钢板实施3个样本，以其平均值进行评价。评价中，根据下述基准由循环数进行评价，将30次循环以上设定为耐延迟断裂特性良好。
○：在30次循环以上或40次循环时不产生裂纹
△：在10次循环以上且少于30次循环时产生裂纹
×：在少于10次循环时产生裂纹
＜扩散性氢量＞
钢板中的扩散性氢量以下述方式进行测定。首先，将钢板表层的锌通过机械研磨而除去。此时，以使钢板的温度不升高的方式在液氮中进行研磨作业。将所得到的试验片在Ar气氛中以100℃/s的升温速度升温至250℃，通过气相色谱对释放出的H2气体进行定量测定。
＜表面外观＞
通过目视对不上镀、针孔等外观不良的有无进行判断，在没有外观不良的情况下判定为良好(○)，在有外观不良的情况下判定为(×)。
＜镀层密合性＞
在镀层表面粘贴玻璃纸胶带，将胶带面进行90℃弯曲和弯回，将宽度24mm的玻璃纸胶带与弯曲加工部平行地按压到加工部的内侧(压缩加工侧)并剥离，通过荧光X射线法，以Zn计数测定玻璃纸胶带的长度40mm的部分所附着的每单位长度(1m)的剥离量，对照下述基准进行评价。需要说明的是，此时的掩模直径为30mm、荧光X射线的加速电压为50kV、加速电流为50mA、测定时间为20秒，将◎和○设定为合格。
◎：Zn计数小于3000
○：Zn计数为3000以上且小于5000
△：Zn计数为5000以上且小于10000
×：Zn计数为10000以上
＜耐腐蚀性＞
耐腐蚀性通过SST试验进行评价。对样品实施化学转化处理和电沉积涂装后，在样品表面形成切痕，进行SST试验。将SST试验后的切痕周边的鼓起宽度与作为比较材料的软钢进行比较，进行耐腐蚀性的评价。评价中，◎和○为合格水平。
◎：鼓起宽度与软钢同等
○：鼓起宽度为软钢的1.5倍以下
×：鼓起宽度大于软钢的1.5倍
将结果示于表2-1、表2-2、表2-3和表3中。
Figure BDA0002585443420000201
Figure BDA0002585443420000211
Figure BDA0002585443420000221
Figure BDA0002585443420000231
本发明例的高强度钢板均是具有780MPa以上的TS的成形性和耐延迟断裂特性优良、并且表面外观和镀层密合性优良的高强度合金化电镀锌钢板。另一方面，比较例中，某一种特性较差。
产业上的可利用性
根据本发明，可以制造具有780MPa以上的TS(拉伸强度)的成形性和耐延迟断裂特性优良、并且表面外观和镀层密合性优良的高强度合金化电镀锌钢板。通过将本发明的高强度合金化电镀锌钢板应用于例如汽车结构构件，能够实现基于车身轻量化的燃料效率改善，产业上的利用价值非常大。
符号说明
1 弯曲试验片
2 螺栓
3 螺母

Claims (7)

1.一种高强度合金化电镀锌钢板，其成分组成以质量％计含有C：0.030％以上且0.250％以下、Si：0.01％以上且3.00％以下、Mn：1.00％以上且10.00％以下、P：0.001％以上且0.100％以下、S：0.0001％以上且0.0200％以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成，
在表面具有合金化电镀锌层，
镀锌层中的Fe含有率为8.0～15.0％，
拉伸强度为780MPa以上，
钢板中的扩散性氢量为0.2重量ppm以下。
2.如权利要求1所述的高强度合金化电镀锌钢板，其中，所述镀锌层的镀层附着量为20g/m2以上。
3.如权利要求1或2所述的高强度合金化电镀锌钢板，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自N：0.0005％以上且0.0100％以下、Ti：0.005％以上且0.200％以下中的至少一种。
4.如权利要求1～3中任一项所述的高强度合金化电镀锌钢板，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自Al：0.01％以上且2.00％以下、Nb：0.005％以上且0.200％以下、B：0.0003％以上且0.0050％以下、Ni：0.005％以上且1.000％以下、Cr：0.005％以上且1.00％以下、V：0.005％以上且0.500％以下、Mo：0.005％以上且1.000％以下、Cu：0.005％以上且1.000％以下、Sn：0.002％以上且0.200％以下、Sb：0.005％以上且0.100％以下、Ca：0.0005％以上且0.0050％以下、Mg：0.0005％以上且0.0050％以下、REM：0.0005％以上且0.0050％以下中的至少一种。
5.一种拉伸强度为780MPa以上的高强度合金化电镀锌钢板的制造方法，其中，
对成分组成以质量计含有C：0.030％以上且0.250％以下、Si：0.01％以上且3.00％以下、Mn：1.00％以上且10.00％以下、P：0.001％以上且0.100％以下、S：0.0001％以上且0.0200％以下、余量由Fe和不可避免的杂质构成的钢板实施如下工序：
在H2浓度为1.0体积％以上且20.0体积％以下、露点为0℃以下的气氛中在600℃以上且950℃以下的温度范围内保持20s以上且900s以下的热处理工序；
将所述热处理工序后的钢板冷却至200～600℃后、在H2浓度小于1.0体积％的气氛中在200～600℃的温度范围内保持30s以上的保持工序；
实施电镀锌的电镀锌处理工序；和
实施合金化处理的合金化处理工序。
6.如权利要求5所述的高强度合金化电镀锌钢板的制造方法，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自N：0.0005％以上且0.0100％以下、Ti：0.005％以上且0.200％以下中的至少一种。
7.如权利要求5或6所述的高强度合金化电镀锌钢板的制造方法，其中，所述成分组成以质量％计还含有Al：0.01％以上且2.00％以下、Nb：0.005％以上且0.200％以下、B：0.0003％以上且0.0050％以下、Ni：0.005％以上且1.000％以下、Cr：0.005％以上且1.00％以下、V：0.005％以上且0.500％以下、Mo：0.005％以上且1.000％以下、Cu：0.005％以上且1.000％以下、Sn：0.002％以上且0.200％以下、Sb：0.005％以上且0.100％以下、Ca：0.0005％以上且0.0050％以下、Mg：0.0005％以上且0.0050％以下、REM：0.0005％以上且0.0050％以下中的至少一种。
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