CN117043379A - 包层钢板和部件及其制造方法 - Google Patents

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CN117043379A CN202280023316.5A CN202280023316A CN117043379A CN 117043379 A CN117043379 A CN 117043379A CN 202280023316 A CN202280023316 A CN 202280023316A CN 117043379 A CN117043379 A CN 117043379A
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billet
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川崎由康
田路勇树
中垣内达也
山口慎也
植野雅康
高岛克利
小野知宏
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JFE Steel Corp
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JFE Steel Corp
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Abstract

本发明提供一种提供拉伸强度(TS)为780MPa以上且具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性的包层钢板。制成具有母材和母材的表面和背面的覆层材料的包层钢板,适当控制母材和覆层材料的成分组成和钢组织,使覆层材料的平均维氏硬度(HVL)为260以下,使覆层材料的平均维氏硬度(HVL)除以母材的平均维氏硬度(HVB)而得的值为0.80以下,使母材与覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry计为50μm以下,将母材与覆层材料的边界处的空隙个数抑制为每10mm边界长度20个以下。

Description

包层钢板和部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及包层钢板和部件及其制造方法。特别涉及拉伸强度(TS)为780MPa以上且具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性的包层钢板和部件及其制造方法。本发明的包层钢板适用于汽车车身的骨架部件,特别适用于冲击能量吸收部件。
背景技术
近年来,从保护地球环境的观点出发,提高汽车的燃油效率成为重要课题。因此,通过车身材料的高强度化来实现车身材料的薄壁化、欲要使车身本身轻量化的动向变得活跃。另一方面,对于汽车的碰撞安全性提高的社会需求也进一步提高,不仅希望钢板的高强度化,还希望开发行驶中碰撞情况下的耐碰撞特性优异的钢板和部件。另外,从加工性的观点出发,希望开发除了耐碰撞特性之外延展性也优异的钢板。
作为这样的高强度钢板,例如专利文献1中公开了具有900MPa以上的拉伸强度的耐熔融金属脆化开裂性优异的单板钢板、热浸镀锌钢板和合金化热浸镀锌单板钢板,其从母材的表面起至5.0μm以上的深度为止具有晶界的至少一部分被氧化物被覆的内部氧化层,并且在从母材的表面起至5.0μm的深度为止的区域中,上述氧化物的晶界被覆率为60%以上,并且从母材的表面起至50μm以上的深度为止具有脱碳层。
专利文献2中公开了由3层复合材料构成的热成型材料,其包含:芯层,是在上述热成型材料的压制固化状态下具有拉伸强度>1900MPa和/或硬度>575HV10的固化性钢;以及两个外层,与上述芯层物质间结合,由与上述芯层相比柔软的钢且在上述热成型材料的压制固化状态下具有拉伸强度>750MPa和/或硬度>235HV10的钢构成。
专利文献3中公开了包含更高强度或高强度的钢的芯层以及芯层的一侧或两侧上的与芯层一体结合的耐化学性铁素体钢的外层的钢复合材料,其中,耐化学性铁素体钢含有碳≤0.07重量%、锰≤1重量%、铬12~30重量%、钼≤7重量%、磷和硫分别≤0.05重量%、铝≤0.5重量%、硅≤0.5重量%、以及钛、铌、钒和锆分别≤1重量%,钛、铌、钒和锆合计占>0.1重量%的比例,剩余部分为铁和不可避免的杂质。
专利文献4中公开了一种强度和成型性优异的包层钢板,其包含母材和在上述母材的两侧面具备的包层材料,上述母材是以重量%计包含C:0.3~1.4%、Mn:12~25%、余量的Fe和不可避免的杂质的奥氏体系高锰钢,上述包层材料是以重量%计包含C:0.09~0.4%、Mn:0.3~4.5%、余量的Fe和不可避免的杂质的马氏体系碳钢。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6388099号
专利文献2:日本特表2020-519765号公报
专利文献3:日本特表2020-509223号公报
专利文献4:日本特表2019-524986号公报
发明内容
然而,以前纵梁、后纵梁为代表的冲击能量吸收部件仅应用拉伸强度(以下也简称为TS)为590MPa级至780MPa级的钢板。这是由于伴随高强度化,在模拟碰撞试验的弯曲压坏试验和轴压坏试验中开裂,无法充分吸收冲击能量。
另外,近年来,在组装汽车的车身和部件时发现,当对高强度热浸镀锌钢板和高强程度金化热浸镀锌钢板实施点焊或将高强度冷轧钢板与镀锌钢板点焊时,在焊接部产生熔融金属脆化开裂(LMEC:Liquid Metal Embrittlement Cracking,以下也称为LME开裂)。LME开裂是在点焊时镀锌层的锌熔融且熔融锌侵入焊接部的钢组织的晶界、因焊接电极释放时产生的应力作用而产生的开裂。即使是未实施镀锌的高强度冷轧钢板,在与镀锌钢板点焊时,由于镀锌钢板中熔融的锌与高强度冷轧钢板接触,也可能产生LME开裂。TS为780MPa以上的高强度钢板中,由于C、Si、Mn含量高,所以担心LME开裂的产生风险。
然而,在专利文献1中,是单板钢板,进而未研究弯曲性和耐碰撞特性。
在专利文献2中,是热加工材料(热压用的包层钢板),不是冷压用的包层钢板。另外,虽然具有各层的特性变化小,同时在表面附近的区域具备高强度和延展性的特征,但未研究耐LME特性。
在专利文献3中,虽然具有延展性、对氢致开裂形成的低敏感性和有利的耐腐蚀性的特征,但未研究弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性。
在专利文献4中,母材为高合金成分,进而未研究弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性。
这样,不能说开发出能够综合地满足拉伸强度(TS)、延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性的钢板,现状是希望开发这样的钢板。
本发明是鉴于上述现状而开发的,其目的在于提供拉伸强度(TS)为780MPa以上且具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性的包层钢板及其有利的制造方法。
另外,本发明的目的在于提供以上述包层钢板为坯材的部件及其制造方法。
本发明人等为了实现上述课题而反复深入研究,结果得到以下见解。
即,本发明人等得到如下的见解:通过如下要件得到拉伸强度(TS)为780MPa以上且具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性的包层钢板:
(a)不是所谓的单板钢板,而制成具有母材和母材的表面和背面的覆层材料的包层钢板;
(b)适当控制母材和覆层材料的成分组成和钢组织;
(c)将覆层材料的平均维氏硬度(HVL)调整为260以下,将覆层材料的平均维氏硬度(HVL)除以母材的平均维氏硬度(HVB)而得的值调整为0.80以下;
(d)使母材与覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry计为50μm以下;
(e)将母材与覆层材料的边界处的空隙个数抑制为每10mm边界长度20个以下。
本发明是基于上述见解并进一步进行研究而完成的。
即,本发明的主旨构成如下。
1.一种包层钢板,具有母材和上述母材的表面和背面的覆层材料,
上述母材具有如下的成分组成和钢组织,
所述成分组成以质量%计,C:0.080%~0.350%、Si:0.50%~2.00%、Mn:1.80%以上且小于3.50%、P:0.001%~0.100%、S:0.0200%以下、Al:0.010%~2.000%和N:0.0100%以下,剩余部分为Fe和不可避免的杂质;
所述钢组织中,贝氏体和回火马氏体的合计面积率:30%以上,残余奥氏体的体积率:超过5%;
上述覆层材料具有如下的成分组成和钢组织:所述成分组成以质量%计,C:0.100%以下、Si:0.60%以下、Mn:0.05%~2.50%、P:0.001%~0.100%、S:0.0200%以下、Al:0.010%~0.100%和N:0.0100%以下,剩余部分为Fe和不可避免的杂质;
所述钢组织中,铁素体的面积率:80%以上;
上述覆层材料的平均维氏硬度(HVL)为260以下,
上述覆层材料的平均维氏硬度(HVL)除以上述母材的平均维氏硬度(HVB)而得的值为0.80以下,
上述母材与上述覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry计为50μm以下,
上述母材与上述覆层材料的边界处的空隙个数为每10mm边界长度20个以下。
2.根据上述1所述的包层钢板,其中,上述母材的成分组成和上述覆层材料的成分组成中的至少一者以质量%计进一步含有选自Sb:0.200%以下、Sn:0.200%以下、Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.100%以下、B:0.0100%以下、Cu:1.00%以下、Cr:1.000%以下、Ni:1.000%以下、Mo:0.50%以下、Ta:0.100%以下、W:0.500%以下、Mg:0.0200%以下、Zn:0.020%以下、Co:0.020%以下、Zr:0.020%以下、Ca:0.0200%以下、Ce:0.0200%以下、Se:0.0200%以下、Te:0.0200%以下、Ge:0.0200%以下、As:0.0200%以下、Sr:0.0200%以下、Cs:0.0200%以下、Hf:0.0200%以下、Pb:0.0200%以下、Bi:0.0200%以下和REM:0.0200%以下中的至少1种。
3.根据上述1或2所述的包层钢板,其中,上述母材的厚度除以上述覆层材料的合计厚度而得的值为1以上。
4.根据上述1~3中任一项所述的包层钢板,其中,在表面具有热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层或电镀锌层。
5.根据上述1~4中任一项所述的包层钢板,其中,上述母材和上述覆层材料中包含的合计的扩散性氢量为0.50质量ppm以下。
6.一种部件,是使用上述1~5中任一项所述的包层钢板而成的。
7.一种包层钢板的制造方法,具有如下工序:
第一准备工序,准备具有上述1或2所述的母材的成分组成的母材钢坯;
第二准备工序,准备具有上述1或2所述的覆层材料的成分组成的覆层材料钢坯;
表面处理工序,进行表面处理使得将上述母材钢坯的表面和背面这两面和上述覆层材料钢坯的表面和背面中的至少一个面的表面粗糙度以Ra计为30μm以下;
层叠工序,以上述母材钢坯的表面处理面与上述覆层材料钢坯的表面处理面相接的方式,将上述母材钢坯和上述覆层材料钢坯按照上述覆层材料钢坯―上述母材钢坯―上述覆层材料钢坯的顺序进行层叠,得到层叠板坯;
接合工序,将上述覆层材料钢坯―上述母材钢坯之间接合,并且抽真空以使得上述覆层材料钢坯―上述母材钢坯之间的真空度均为1×10-2Torr以下,得到接合层叠板坯;
热轧工序,将上述接合层叠板坯加热至1050℃~1350℃的温度范围后,在终轧温度:820℃以上的条件实施热轧,得到热轧钢板;
冷轧工序,对上述热轧钢板在压下率:30%~80%的条件下实施冷轧,得到冷轧钢板;以及
退火工序,将上述冷轧钢板在退火温度:750℃~950℃、保持时间:20秒以上的条件下进行退火。
8.根据上述7所述的包层钢板的制造方法,其中,进一步具有第一再加热工序:在上述退火工序后,将上述冷轧钢板冷却至250℃以下的冷却停止温度,接着再加热至超过250℃且450℃以下的温度范围,保持10秒以上。
9.根据上述7或8所述的包层钢板的制造方法,其中,进一步具有镀覆处理工序:在上述退火工序后或上述第一再加热工序后,对上述冷轧钢板实施镀覆处理,得到镀覆钢板。
10.根据上述9所述的包层钢板的制造方法,其中,上述镀覆处理为热浸镀锌处理、合金化热浸镀锌处理或电镀锌处理。
11.根据上述9或10所述的包层钢板的制造方法,其中,进一步具有脱氢处理工序:在上述镀覆处理工序后,将上述镀覆钢板在50℃~300℃的温度范围保持0.5小时~72.0小时。
12.根据上述7所述的包层钢板的制造方法,其中,进一步具有如下工序:
镀覆处理工序,在上述退火工序后,对上述冷轧钢板实施热浸镀锌处理或合金化热浸镀锌处理,得到镀覆钢板;以及
第二再加热工序,接着将上述镀覆钢板冷却至250℃以下的冷却停止温度,然后再加热至超过250℃且450℃以下的温度范围并保持10秒以上。
13.根据上述12所述的包层钢板的制造方法,其中,进一步具有脱氢处理工序:在上述第二再加热工序后,将上述镀覆钢板在50℃~300℃的温度范围保持0.5小时~72.0小时。
14.一种部件的制造方法,具有对上述1~5中任一项所述的包层钢板实施成型加工或接合加工中的至少一方而制成部件的工序。
根据本发明,可以提供拉伸强度(TS)为780MPa以上且具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性的包层钢板和部件及其制造方法。
具体实施方式
基于以下实施方式说明本发明。
[1]包层钢板
[1-1]母材的成分组成
首先,对本发明的一个实施方式的包层钢板的母材的成分组成进行说明。应予说明,成分组成中的单位均为“质量%”,以下只要没有特别说明,仅以“%”表示。
C:0.080%~0.350%
C是对于生成所需量的马氏体、回火马氏体和残余奥氏体并确保780MPa以上的TS有效的元素。如果C的含量小于0.080%,则铁素体的面积率增加,很难使TS为780MPa以上。另一方面,如果C的含量超过0.350%,则残余奥氏体的体积率过度增加,弯曲变形时由残余奥氏体生成的马氏体的硬度大幅上升。由此,弯曲性和耐碰撞特性降低。因此,C的含量为0.080%~0.350%。C的含量优选为0.090%以上,更优选为0.100%以上。另外,C的含量优选为0.330%以下,更优选为0.320%以下。
Si:0.50%~2.00%
Si是对于通过固溶强化来确保780MPa以上的TS有效的元素。如果Si的含量小于0.50%,则很难使TS为780MPa以上。另一方面,如果Si的含量超过2.00%,则母材钢坯的氧化皮增加,母材钢坯的表面粗糙度Ra变大。另外,最终材料的母材与覆层材料的边界粗糙度的最大高度Ry、母材与覆层材料的边界的空隙个数增加,弯曲性和耐碰撞特性降低。因此,Si的含量为0.50%~2.00%。Si的含量优选为0.60%以上,更优选为0.70%以上。另外,Si的含量优选为1.80%以下,更优选为1.60%以下。
Mn:1.80%以上且小于3.50%
Mn是调整马氏体、回火马氏体和残余奥氏体的面积率的重要元素。如果Mn的含量小于1.80%,则铁素体的面积率增加,很难使TS为780MPa以上。另一方面,如果Mn的含量为3.50%以上,则残余奥氏体的体积率过度增加,弯曲变形时从残余奥氏体生成的马氏体的硬度大幅上升。由此,弯曲性和耐碰撞特性降低。因此,Mn的含量为1.80%以上且小于3.50%。Mn的含量优选为2.00%以上,更优选为2.20%以上。另外,Mn的含量优选为3.30%以下,更优选为3.20%以下。
P:0.001%~0.100%
P是具有固溶强化的作用并能够提高钢板强度的元素。为了得到这种效果,使P的含量为0.001%以上。另一方面,如果P的含量超过0.100%,则P向原奥氏体晶界偏析而使晶界脆化。因此,弯曲变形时的空隙的生成量增加,弯曲性和耐碰撞特性降低。因此,P的含量为0.001%~0.100%。P的含量更优选为0.030%以下。
S:0.0200%以下
S在钢中以硫化物的形式存在,如果其含量超过0.0200%,则有降低钢板的极限变形能力的可能性。其结果,弯曲变形时的空隙的生成量增加,弯曲性和耐碰撞特性降低。因此,S的含量为0.0200%以下,优选为0.0080%以下。应予说明,S的含量的下限没有特别规定,但由于生产技术上的制约,S的含量往往为0.0001%以上。
Al:0.010%~2.000%
Al有作为脱氧剂的效果。为了得到Al添加带来的效果,使Al的含量为0.010%以上。另一方面,如果Al含量超过2.000%,则铁素体的面积率增加,很难使TS为780MPa以上。因此,Al的含量为0.010%~2.000%。
N:0.0100%以下
N在钢中以氮化物的形式存在,如果其含量超过0.0100%,则降低钢板的极限变形能力。其结果,弯曲变形时的空隙的生成量增加,弯曲性和耐碰撞特性降低。因此,N的含量为0.0100%以下。另外,N的含量优选为0.0050%以下。应予说明,N的含量的下限没有特别规定,但由于生产技术上的制约,N的含量往往为0.0005%以上。
以上,对本发明的一个实施方式的包层钢板的母材的基本成分进行了说明,但本发明的一个实施方式的包层钢板的母材具有含有上述基本成分且除上述基本成分以外的剩余部分包含Fe(铁)和不可避免的杂质的成分组成。这里,本发明的一个实施方式的包层钢板的母材优选具有含有上述基本成分且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成。另外,在本发明的一个实施方式的包层钢板的母材中,除了上述基本成分之外,还可以含有选自以下所示的任意成分中的至少一种。应予说明,以下所示的任意成分只要以以下所示的上限量以下含有,就能够得到规定的效果,因此不特别设置下限。应予说明,在以小于后述的优选下限值含有以下任意元素的情况下,该元素作为不可避免的杂质而含有。
Sb:0.200%以下
Sb是对于抑制退火中的钢板表面附近的C扩散、控制钢板表面附近的脱碳层的形成有效的元素。如果Sb的含量超过0.200%,则有在钢板表面不形成软质层而弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,Sb的含量优选为0.200%以下。Sb的含量更优选为0.020%以下。另一方面,从使TS在更优选的范围内的观点出发,Sb的含量优选为0.002%以上。Sb的含量更优选为0.005%以上。
Sn:0.200%以下
Sn是对于抑制退火中的钢板表面附近的C扩散、控制钢板表面附近的脱碳层的形成有效的元素。如果Sn的含量超过0.200%,则有在钢板表面不形成软质层而弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,Sn的含量优选为0.200%以下。Sn的含量更优选为0.020%以下。另一方面,从使TS在更优选的范围内的观点出发,Sn的含量优选为0.002%以上。Sn的含量更优选为0.005%以上。
Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.100%以下
Ti、Nb和V通过在热轧时或退火时形成微细的碳化物、氮化物或碳氮化物而提高TS。在添加Ti、Nb和V中的至少1种的情况下,为了得到这种效果,优选使Ti、Nb和V中的至少1种的含量分别为0.001%以上。它们的含量更优选分别为0.005%以上。另一方面,在Ti的含量超过0.200%、Nb的含量超过0.200%、或V的含量超过0.100%的情况下,有大量生成粗大的析出物、夹杂物的可能性。在这样的情况下,如果钢板中存在扩散性氢,则有粗大的析出物、夹杂物在弯曲变形时成为裂纹的起点、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加Ti、Nb和V中的至少1种的情况下,Ti含量优选为0.200%以下,Nb含量优选为0.200%以下,V的含量优选为0.100%以下。另外,Ti、Nb和V的含量更优选分别为0.060%以下。
B:0.0100%以下
B是通过向奥氏体晶界偏析而能够提高淬透性的元素,通过将B添加到钢中,能够抑制退火冷却时的铁素体的生成和晶粒生长。为了得到这种效果,优选使B的含量为0.0001%以上。B的含量更优选为0.0002%以上。另一方面,如果B的含量超过0.0100%,则有在热轧中在钢板内部产生开裂、降低钢板的极限变形能力的可能性。其结果,有弯曲变形时的空隙的生成量增加、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加B的情况下,其含量优选为0.0100%以下。另外,B的含量更优选为0.0050%以下。
Cu:1.00%以下
Cu是提高淬透性的元素,是对于使硬质相的面积率在更优选的范围内、使TS在更优选的范围内有效的元素。为了得到这种效果,优选使Cu的含量为0.005%以上。Cu的含量更优选为0.02%以上。另一方面,如果Cu的含量超过1.00%,则硬质相的面积率增加,TS变得过高。另外,在粗大的析出物、夹杂物增加、钢板中含有扩散性氢的情况下,有该析出物、夹杂物在弯曲变形时成为裂纹的起点、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加Cu的情况下,其含量优选为1.00%以下。另外,Cu的含量更优选为0.20%以下。
Cr:1.000%以下
Cr是提高淬透性的元素,是对于生成硬质相有效的元素。如果Cr的含量超过1.000%,则有硬质的马氏体的面积率增加、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加Cr的情况下,Cr的含量优选为1.000%以下。另外,Cr的含量更优选为0.250%以下,进一步优选为0.100%以下。应予说明,Cr的含量也可以为0.0000%,但从提高淬透性、使TS在更优选的范围内的观点出发,Cr的含量优选为0.010%以上。
Ni:1.000%以下
Ni是提高淬透性的元素,是对于使硬质相的面积率在更优选的范围内、使TS在更优选的范围内有效的元素。为了得到这种效果,优选使Ni的含量为0.005%以上。Ni的含量更优选为0.020%以上。另一方面,如果Ni的含量超过1.000%,则有时粗大的析出物、夹杂物增加。在这样的情况下,如果钢板中存在扩散性氢,则有该析出物、夹杂物在弯曲变形时成为裂纹的起点、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加Ni的情况下,其含量优选为1.000%以下。另外,Ni的含量更优选为0.800%以下。
Mo:0.50%以下
Mo是提高淬透性的元素,是对于生成硬质相有效的元素。如果Mo的含量超过0.50%,则有硬质的马氏体的面积率增加、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加Mo的情况下,Mo的含量优选为0.50%以下。Mo的含量更优选为0.45%以下,进一步优选为0.40%以下。应予说明,对于Mo的含量的下限,从提高淬透性、使TS在更优选的范围内的观点出发,Mo的含量优选为0.01%以上。另外,Mo的含量更优选为0.03%以上。
Ta:0.100%以下
Ta与Ti、Nb和V同样地通过在热轧时或退火时形成微细的碳化物、氮化物或碳氮化物而提高TS。另外,Ta也具有如下效果:一部分固溶于Nb碳化物、Nb碳氮化物中,生成(Nb,Ta)(C,N)这样的复合析出物,显著抑制析出物的粗大化,使析出强化稳定化,由此提高钢板的TS。为了得到这种效果,Ta的含量优选为0.001%以上。另一方面,如果Ta的含量超过0.100%,则有时大量生成粗大的析出物、夹杂物。在这样的情况下,如果钢板中存在扩散性氢,则有该析出物、夹杂物在弯曲变形时成为裂纹的起点、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加Ta的情况下,其含量优选为0.100%以下。
W:0.500%以下
W是对于确保强度有效的元素。如果W的含量超过0.500%,则有硬质的马氏体的面积率增加、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加W的情况下,W的含量优选为0.500%以下。W的含量更优选为0.450%以下,进一步优选为0.400%以下。应予说明,从提高淬透性、使TS在更优选的范围内的观点出发,优选使W的含量为0.001%以上。另外,W的含量更优选为0.030%以上。
Mg:0.0200%以下
Mg是对于使硫化物、氧化物等夹杂物的形状球状化、提高钢板的极限变形能力、提高弯曲性和耐碰撞特性有效的元素。为了得到这种效果,优选使Mg的含量为0.0001%以上。另一方面,如果Mg的含量超过0.0200%,则有大量生成粗大的析出物、夹杂物的可能性。在这样的情况下,如果钢板中存在扩散性氢,则有该析出物、夹杂物在弯曲变形时成为裂纹的起点、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加Mg的情况下,其含量优选为0.0200%以下。
Zn:0.020%以下、Co:0.020%以下、Zr:0.020%以下
Zn、Co和Zr均使夹杂物的形状球状化,因此是对于提高钢板的极限变形能力、提高弯曲性和耐碰撞特性有效的元素。为了得到这种效果,Zn、Co和Zr的含量优选分别为0.001%以上。另一方面,如果Zn、Co和Zr的含量分别超过0.020%,则有大量生成粗大的析出物、夹杂物的可能性。在这样的情况下,如果钢板中存在扩散性氢,则有该析出物、夹杂物在弯曲变形时成为裂纹的起点、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加Zn、Co和Zr中的1种或2种以上的情况下,优选分别为0.020%以下。
Ca:0.0200%以下
Ca在钢中以夹杂物的形式存在。如果Ca的含量超过0.0200%,则在钢板中含有扩散性氢的情况下,有上述夹杂物在弯曲变形时成为裂纹的起点、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加Ca的情况下,Ca的含量优选为0.0200%以下。另外,Ca的含量更优选为0.0020%以下。应予说明,Ca的含量的下限也可以为0.0000%,但由于生产技术上的制约,Ca的含量优选为0.0001%以上。
Ce:0.0200%以下、Se:0.0200%以下、Te:0.0200%以下、Ge:0.0200%以下、As:0.0200%以下、Sr:0.0200%以下、Cs:0.0200%以下、Hf:0.0200%以下、Pb:0.0200%以下、Bi:0.0200%以下、REM:0.0200%以下
Ce、Se、Te、Ge、As、Sr、Cs、Hf、Pb、Bi和REM是对于提高钢板的极限变形能力、提高弯曲性和耐碰撞特性有效的元素。为了得到这种效果,Ce、Se、Te、Ge、As、Sr、Cs、Hf、Pb、Bi和REM的含量优选分别为0.0001%以上。另一方面,如果Ce、Se、Te、Ge、As、Sr、Cs、Hf、Pb、Bi和REM的含量分别超过0.0200%,则有大量生成粗大的析出物、夹杂物的可能性。在这样的情况下,如果钢板中存在扩散性氢,则有该析出物、夹杂物在弯曲变形时成为裂纹的起点、弯曲性和耐碰撞特性降低的可能性。因此,在添加Ce、Se、Te、Ge、As、Sr、Cs、Hf、Pb、Bi和REM中的任一种的情况下,其含量优选分别为0.0200%以下。
[1-2]覆层材料的成分组成
接着,对本发明的一个实施方式的包层钢板的覆层材料的成分组成进行说明。应予说明,成分组成中的单位均为“质量%”,以下只要没有特别说明,仅以“%”表示。
C:0.100%以下
C降低耐LME特性。另外,C通过生成马氏体和残余奥氏体来降低弯曲性和耐碰撞特性。因此,C是优选尽可能少的元素。如果C的含量超过0.100%,则马氏体和残余奥氏体过度增加,弯曲性和耐碰撞特性降低。因此,C的含量为0.100%以下。C的含量优选为0.090%以下,更优选为0.070%以下。应予说明,C的含量的下限没有特别规定,但由于生产技术上的制约,C的含量往往为0.001%以上。
Si:0.60%以下
Si降低耐LME特性,进而阻碍镀锌性,因此是优选尽可能少的元素。如果Si的含量超过0.60%,则耐LME特性、镀锌性降低。因此,Si的含量为0.60%以下。Si的含量优选为0.40%以下,更优选为0.30%以下。应予说明,Si的含量的下限没有特别规定,但由于生产技术上的制约,Si的含量往往为0.01%以上。
Mn:0.05%~2.50%
Mn是调整马氏体、回火马氏体和残余奥氏体的面积率的重要元素。如果Mn的含量小于0.05%,则铁素体的面积率增加,很难使TS为780MPa以上。另一方面,如果Mn的含量超过2.50%,则残余奥氏体的体积率过度增加,弯曲变形时从残余奥氏体生成的马氏体的硬度大幅上升。由此,弯曲性和耐碰撞特性降低。特别是在高强度的包层钢板的覆层材料中该影响显著。因此,Mn的含量为0.05%~2.50%。Mn的含量优选为0.15%以上,更优选为0.20%以上。Mn的含量优选为2.30%以下,更优选为2.20%以下。
P:0.001%~0.100%
P是具有固溶强化的作用并能够提高钢板强度的元素。为了得到这种效果,使P的含量为0.001%以上。另一方面,如果P的含量超过0.100%,则使镀锌性、表面外观劣化。因此,P的含量为0.001%~0.100%。P的含量更优选为0.030%以下。
S:0.0200%以下
如果S的含量超过0.0200%,则固溶S大量偏析在奥氏体晶界,成为热轧时的表面开裂的原因。另外,S在氧化皮界面大量偏析,使氧化皮剥离性恶化。因此,S的含量为0.0200%以下,优选为0.0080%以下。应予说明,S的含量的下限没有特别规定,但由于生产技术上的制约,S的含量往往为0.0001%以上。
Al:0.010%~0.100%
Al有作为脱氧剂的效果。为了得到Al添加带来的效果,使Al的含量为0.010%以上。另一方面,如果Al含量超过0.100%,则由于氮化物的钉扎效应而残留大量未再结晶晶粒,容易产生表面缺陷。因此,Al的含量为0.010%~0.100%。
N:0.0100%以下
N在钢中以氮化物的形式存在,如果其含量超过0.0100%,则由于氮化物的钉扎效应而残留大量未再结晶晶粒,容易产生表面缺陷。因此,N的含量为0.0100%以下。另外,N的含量更优选为0.0050%以下。应予说明,N的含量的下限没有特别规定,但由于生产技术上的制约,N的含量往往为0.0005%以上。
以上,对本发明的一个实施方式的包层钢板的覆层材料的基本成分进行了说明,但本发明的一个实施方式的包层钢板的覆层材料具有含有上述基本成分且除上述基本成分以外的剩余部分包含Fe(铁)和不可避免的杂质的成分组成。这里,本发明的一个实施方式的包层钢板的覆层材料优选具有含有上述基本成分且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成。另外,在本发明的一个实施方式的包层钢板的覆层材料中,除了上述基本成分之外,还可以含有选自以下所示的任意成分中的至少一种。应予说明,以下所示的任意成分只要以以下所示的上限量以下含有,就能够得到规定的效果,因此不特别设置下限。应予说明,在以小于后述的优选下限值含有以下任意元素的情况下,该元素作为不可避免的杂质而含有。
Sb:0.200%以下、Sn:0.200%以下、Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.100%以下、B:0.0100%以下、Cu:1.00%以下、Cr:1.000%以下、Ni:1.000%以下、Mo:0.50%以下、Ta:0.100%以下、W:0.500%以下、Mg:0.0200%以下、Zn:0.020%以下、Co:0.020%以下、Zr:0.020%以下、Ca:0.0200%以下、Ce:0.0200%以下、Se:0.0200%以下、Te:0.0200%以下、Ge:0.0200%以下、As:0.0200%以下、Sr:0.0200%以下、Cs:0.0200%以下、Hf:0.0200%以下、Pb:0.0200%以下、Bi:0.0200%以下和REM:0.0200%以下。
应予说明,上述任意添加成分的限定理由分别与本发明的一个实施方式的包层钢板的母材的任意添加成分的限定理由基本相同,因此这里省略记载。
[1-3]母材的钢组织
接着,说明本发明的一个实施方式的包层钢板的母材的钢组织。
本发明的一个实施方式的包层钢板的母材的钢组织是贝氏体和回火马氏体的合计面积率:30%以上、残余奥氏体的体积率:超过5%的钢组织。
贝氏体和回火马氏体的合计面积率:30%以上
为了确保780MPa以上的TS,需要使贝氏体和回火马氏体的合计面积率为30%以上。贝氏体和回火马氏体的合计面积率优选为35%以上。贝氏体和回火马氏体的合计面积率的上限没有特别限定,可以为100%。贝氏体和回火马氏体的合计面积率优选为92%以下。
应予说明,如果贝氏体和回火马氏体的合计面积率为30%以上,则贝氏体和回火马氏体的面积率可以分别为0%。
这里,贝氏体和回火马氏体的面积率的测定方法如下。应予说明,面积率在母材的板厚的1/4位置测定。
即,以包层钢板的与轧制方向平行的板厚截面成为观察面的方式切出试样。接着,使用金刚石研磨膏对观察面进行镜面研磨,然后使用胶体二氧化硅实施精研磨,进而用3vol.%硝酸酒精蚀刻而使组织显现。接着,在加速电压为15kV的条件下,使用SEM(Scanning Electron Microscope;扫描电子显微镜)以5000倍的倍率在17μm×23μm的视野范围内在3个视野对试样的观察面进行观察。在得到的组织图像中,使用Adobe Systems公司的Adobe Photoshop,在3个视野计算各构成组织(贝氏体、回火马氏体)的面积除以测定面积而得的面积率,对其值取平均来求出作为各组织的面积率。
残余奥氏体的体积率:超过5%
当残余奥氏体的体积率为5%以下时,有母材的延展性降低、作为包层钢板延展性也降低的可能性。因此,残余奥氏体的体积率超过5%。另外,残余奥氏体的体积率优选为6%以上。残余奥氏体的体积率更优选为7%以上,进一步优选为8%以上。残余奥氏体的体积率的上限没有特别限定,但残余奥氏体的体积率优选为45%以下。
这里,残余奥氏体的体积率的测定方法如下。在将包层钢板在板厚方向(深度方向)上机械磨削至母材的板厚的1/4位置后,进行使用草酸的化学研磨而形成观察面。接着,通过X射线衍射法来观察该观察面。作为入射X射线,使用Co的Kα射线源,求出fcc铁(奥氏体)的{200}、{220}、{311}各面的衍射强度与bcc铁的{200}、{211}、{220}各面的衍射强度之比,由各面的衍射强度之比算出残余奥氏体的体积率。
另外,除贝氏体、回火马氏体和残余奥氏体以外的剩余部分组织的面积率优选为30%以下。剩余部分组织的面积率更优选为20%以下。作为剩余部分组织,可举出铁素体、马氏体、珠光体、渗碳体等碳化物等公知的组织。应予说明,剩余部分组织的有无例如可以通过SEM观察来确认并判定。剩余部分组织的面积率可以为0%。另外,剩余部分组织的面积率如下计算。
[剩余部分组织的面积率(%)]=100-[贝氏体和回火马氏体的合计面积率(%)]-[残余奥氏体的体积率(%)]
应予说明,这里,将残余奥氏体视为三维均质的,即,将残余奥氏体的体积率视为相当于残余奥氏体的面积率,计算剩余部分组织的面积率。
[1-4]覆层材料的钢组织
接着,说明本发明的一个实施方式的包层钢板的覆层材料的钢组织。
本发明的一个实施方式的包层钢板的覆层材料的钢组织是铁素体的面积率:80%以上的钢组织。
铁素体的面积率:80%以上
为了确保良好的弯曲性和耐碰撞特性,需要使铁素体的面积率为80%以上。另外,铁素体的面积率优选为90%以上。铁素体的面积率的上限没有特别限定,可以为100%。
这里,铁素体的面积率的测定方法如下所示。应予说明,面积率在覆层材料的板厚的1/4位置测定。
即,以包层钢板的与轧制方向平行的板厚截面成为观察面的方式切出试样。接着,使用金刚石研磨膏对观察面进行镜面研磨,然后使用胶体二氧化硅实施精研磨,进而用3vol.%硝酸酒精蚀刻而使组织显现。接着,在加速电压为15kV的条件下,使用SEM(Scanning Electron Microscope;扫描电子显微镜)以5000倍的倍率在17μm×23μm的视野范围内在3个视野对试样的观察面进行观察。在得到的组织图像中,使用Adobe Systems公司的Adobe Photoshop,在3个视野计算各构成组织(铁素体)的面积除以测定面积而得的面积率,对其值取平均来求出作为各组织的面积率。
另外,除铁素体以外的剩余部分组织的面积率优选为20%以下。剩余部分组织的面积率更优选为10%以下。作为剩余部分组织,可举出未再结晶铁素体、马氏体、回火马氏体、残余奥氏体、贝氏体、珠光体、渗碳体等碳化物等公知的组织。应予说明,剩余部分组织的有无例如可以通过SEM观察来确认并判定。剩余部分组织的面积率可以为0%。另外,剩余部分组织的面积率如下计算。
[剩余部分组织的面积率(%)]=100-[铁素体的面积率(%)]
[1-5]覆层材料的平均维氏硬度(HVL)、覆层材料的平均维氏硬度(HVL)除以母材的平均维氏硬度(HVB)而得的值、母材与覆层材料的边界粗糙度、以及母材与覆层材料的边界处存在的空隙个数
接着,对作为本发明的一个实施方式的包层钢板中特别重要的构成要件的覆层材料的平均维氏硬度(HVL)、覆层材料的平均维氏硬度(HVL)除以母材的平均维氏硬度(HVB)而得的值、母材与覆层材料的边界粗糙度、以及母材与覆层材料的边界处存在的空隙个数进行说明。
覆层材料的平均维氏硬度(HVL):260以下
为了确保良好的弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性,需要使覆层材料的平均维氏硬度(HVL)为260以下。另外,覆层材料的平均维氏硬度(HVL)优选为250以下。覆层材料的平均维氏硬度(HVL)的下限没有特别限定,但覆层材料的平均维氏硬度(HVL)优选为85以上。应予说明,与母材的表面和背面接合的覆层材料都需要满足该要件。对于后述的覆层材料的平均维氏硬度(HVL)除以母材的平均维氏硬度(HVB)而得的值也同样。
覆层材料的平均维氏硬度(HVL)除以母材的平均维氏硬度(HVB)而得的值(以下也称为覆层材料与母材的硬度比):0.80以下
为了确保良好的弯曲性、耐碰撞特性,覆层材料与母材的硬度比必须为0.80以下。覆层材料与母材的硬度比优选为0.75以下。覆层材料与母材的硬度比的下限没有特别限定,但覆层材料与母材的硬度比优选为0.07以上。
这里,母材的平均维氏硬度(HVB)如下测定。
即,以压入载荷1kg的重量测定母材的板厚中央位置的维氏硬度。接着,从该测定点(位置)起,在与轧制方向平行的线上以1kg的压入载荷测定10点的维氏硬度,可以通过其平均值求出。
另外,覆层材料的平均维氏硬度(HVL)如下测定。
即,以100g的压入载荷测定覆层材料的板厚中央位置的维氏硬度。接着,从该测定点(位置)起,在与轧制方向平行的线上以100g的压入载荷测定10点的维氏硬度。然后,将其平均值作为覆层材料的平均维氏硬度(HVL)。
应予说明,母材的平均维氏硬度(HVB)和覆层材料的平均维氏硬度(HVL)的测定中的各测定点的间隔如果可能的话优选为压痕的3倍以上的距离。应予说明,“压痕的3倍以上的距离”是指维氏硬度测定时由金刚石压头产生的压痕的矩形开口中的对角线的长度的3倍以上的距离。
母材与覆层材料的边界粗糙度:以最大高度Ry计50μm以下
为了确保良好的弯曲性、耐碰撞特性,母材与覆层材料的边界粗糙度以Ry计必须为50μm以下。当母材与覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry计超过50μm时,在弯曲试验时(压制成型时)和压坏试验时(车身碰撞时)在母材与覆层材料的边界容易应力集中,成为开裂的起点。母材与覆层材料的边界粗糙度的最大高度Ry优选为30μm以下。应予说明,在母材的表面和背面这两面的边界需要满足该要件。母材与覆层材料的边界粗糙度的下限没有特别限定,但母材与覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry计优选为5μm以上。
应予说明,最大高度(Ry)的计算按照JIS B 0601(1994)、JIS B 0031(1994)进行。
具体而言,以包层钢板的与轧制方向平行的板厚截面成为观察面的方式切出试样。接着,使用金刚石研磨膏对观察面进行镜面研磨,然后,使用胶体二氧化硅实施精研磨,进而用3vol.%硝酸酒精蚀刻而使组织显现。接着,在加速电压为15kV的条件下,使用SEM以150倍的倍率在5个视野对母材与覆层材料的边界位置进行观察。使用Adobe Photoshop,通过对比度差来明确母材与覆层材料的边界,然后根据JIS B 0601(1994)、JIS B 0031(1994)的计算式算出最大高度(Ry)。
母材与覆层材料的边界处存在的空隙的个数:每10mm边界长度20个以下
为了确保良好的弯曲性、耐碰撞特性,需要使母材与覆层材料的边界处存在的空隙的个数为每10mm边界长度20个以下。当使母材与覆层材料的边界处存在的空隙的个数超过每10mm边界长度20个时,在弯曲试验时(压制成型时)和压坏试验时(车身碰撞时)母材与覆层材料的边界的空隙成为开裂的起点。另外,上述空隙个数的增加而导致的空隙的连接有助于开裂扩展。母材与覆层材料的边界处存在的空隙的个数优选为每10mm边界长度15个以下。母材与覆层材料的边界处存在的空隙的每10mm边界长度的个数的下限没有特别限定,可以为0个。应予说明,在母材的表面和背面这两面的边界需要满足该要件。
这里,母材与覆层材料的边界处存在的空隙的个数如下测定。
即,以包层钢板的与轧制方向平行的板厚截面(L截面)成为观察面的方式切出试样。接着,使用金刚石研磨膏对观察面进行镜面研磨,然后使用胶体二氧化硅实施精研磨,进而用3vol.%硝酸酒精蚀刻而使组织显现。接着,在加速电压为15kV的条件下,使用SEM以3000倍的倍率在30个视野对母材与覆层材料的边界位置进行观察。然后,计算在所有30个视野中观察到的空隙的个数(合计数)。然后,将观察到的空隙的个数(合计数)除以30个视野的观察区域中的长度(包层钢板的轧制方向)的合计值(mm)并乘以10而得的值作为每10mm边界长度的母材与覆层材料的边界处存在的空隙的个数。
[1-6]厚度
本发明的一个实施方式的包层钢板的厚度没有特别限定,但优选为0.5mm~3.0mm。另外,母材的厚度优选为0.2mm~2.8mm。覆层材料的合计厚度优选为0.2mm~2.8mm。每张覆层材料的厚度优选为0.1mm~1.4mm。
另外,优选使母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得的值为1以上。
母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得的值:1以上
当使母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得的值为1以上时,可以得到更高的VDA弯曲和V弯曲-正交VDA弯曲的最大载荷(F)。因此,母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得的值优选为1以上。母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得的值的上限没有特别限定,但例如,母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得的值优选为30以下。
[1-7]镀层
本发明的一个实施方式的包层钢板可以在其表面具有镀层、例如热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层或电镀锌层。
热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层和电镀锌层的组成只要分别以Zn为主要成分就没有特别限定,但例如具有如下组成:含有Fe:20质量%以下、Al:0.001质量%~1.0质量%,进一步含有合计0质量%~3.5质量%的选自Pb、Sb、Si、Sn、Mg、Mn、Ni、Cr、Co、Ca、Cu、Li、Ti、Be、Bi和REM中的1种或2种以上,剩余部分由Zn和不可避免的杂质构成。
热浸镀锌层中的Fe含量优选小于7质量%。另外,合金化热浸镀锌层中的Fe含量优选为7~15质量%,更优选为8~12质量%。
另外,镀覆的附着量没有特别限定,但每单面的镀覆附着量优选为20~80g/m2
[1-8]扩散性氢量
在本发明的一个实施方式的包层钢板中,优选使母材和覆层材料中包含的合计的扩散性氢量为0.50质量ppm以下。
母材和覆层材料中包含的合计的扩散性氢量:0.50质量ppm以下
从得到更优异的弯曲性的观点出发,本发明的一个实施方式的包层钢板优选使母材和覆层材料中包含的合计的扩散性氢量为0.50质量ppm以下。另外,扩散性氢量更优选为0.35质量ppm以下。应予说明,钢扩散性氢量的下限没有特别规定,但由于生产技术上的制约,钢板中的扩散性氢量往往为0.01质量ppm以上。
这里,母材和覆层材料中包含的合计的扩散性氢量如下测定。
即,从包层钢板中采取长度为30mm、宽度为5mm的试验片,在表面有镀层的情况下,对该镀层进行碱去除。接着,通过程序升温脱附分析方法测定从试验片释放的氢量。具体而言,将试验片以升温速度200℃/h从室温连续加热至300℃后,冷却至室温。此时,测定在该连续加热中从室温至210℃的温度范围内从试验片释放的氢量(累积氢量)。然后,将测定的氢量除以试验片(在去除镀层的情况下为去除镀层后且连续加热前的试验片)的质量并换算成质量ppm单位的值作为母材和覆层材料中包含的合计的扩散性氢量。
应予说明,对于对包层钢板进行成型加工、接合加工后的产品(部件),从置于一般使用环境的该产品切出试验片,以与上述同样的要领测定母材和覆层材料部分的扩散性氢量。而且,如果该值为0.50质量ppm以下,则可以认为进行成型加工、接合加工之前的坯材阶段的包层钢板的母材和覆层材料中包含的合计的扩散性氢量也为0.50质量ppm以下。
[2]部件
接着,对本发明的一个实施方式的部件进行说明。
本发明的一个实施方式的部件是使用上述包层钢板而成的(作为坯材的)部件。例如,对作为坯材的包层钢板实施成型加工或接合加工中的至少一种而制成部件。
这里,上述包层钢板的拉伸强度(TS)为780MPa以上,具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性。因此,本发明的一个实施方式的部件不仅为高强度,而且行驶中碰撞情况下的耐冲击特性也优异。另外,不仅是780MPa以上的高强度,即使在对钢板实施镀覆处理的情况下,也不易产生LME开裂。因此,本发明的一个实施方式的部件适用于在汽车领域中使用的冲击能量吸收部件。
[3]包层钢板的制造方法
接着,对本发明的一个实施方式的包层钢板的制造方法进行说明。应予说明,只要没有特别说明,以下所示的对各种板坯和各种钢板等进行加热或冷却时的温度是指各种钢坯和各种钢板等的表面温度。
本发明的一个实施方式的包层钢板的制造方法具有:
第一准备工序,准备具有上述母材的成分组成的母材钢坯;
第二准备工序,准备具有上述覆层材料的成分组成的覆层材料钢坯;
表面处理工序,进行表面处理以使得上述母材钢坯的表面和背面这两面和上述覆层材料钢坯的表面和背面中的的至少一个面的表面粗糙度以Ra计为30μm以下;
层叠工序,以上述母材钢坯的表面处理面与上述覆层材料钢坯的表面处理面相接的方式,按照上述覆层材料钢坯―上述母材钢坯―上述覆层材料钢坯的顺序层叠上述母材钢坯和上述覆层材料钢坯,得到层叠板坯;
接合工序,将上述覆层材料钢坯―上述母材钢坯之间接合,并且抽真空以使得上述覆层材料钢坯―上述母材钢坯之间的真空度均为1×10-2Torr以下,得到接合层叠板坯;
热轧工序,将上述接合层叠板坯加热到1050℃~1350℃的温度范围后,在终轧温度:820℃以上的条件下实施热轧,得到热轧钢板;
冷轧工序,对上述热轧钢板在压下率:30%~80%的条件下实施冷轧,得到冷轧钢板;以及
退火工序,将上述冷轧钢板在退火温度:750℃~950℃、保持时间:20秒以上的条件下进行退火。
·第一准备工序
准备具有上述母材的成分组成的母材钢坯。例如,对钢坯材进行熔炼而制成具有上述母材的成分组成的钢水。熔炼方法没有特别限定,转炉熔炼、电炉熔炼等公知的熔炼方法均适合。使得到的钢水凝固来制造钢坯(板坯)。由钢水制造钢坯的方法没有特别限定,可以使用连续铸造法、铸锭法或薄板坯铸造法等。为了防止宏观偏析,钢坯优选通过连续铸造法来制造。
·第二准备工序
这里,准备具有上述覆层材料的成分组成的覆层材料钢坯。例如,对钢坯材进行熔炼而制成具有上述覆层材料的成分组成的钢水。熔炼方法没有特别限定,转炉熔炼、电炉熔炼等公知的熔炼方法均适合。使所得到的钢水凝固来制造钢坯(板坯)。由钢水制造钢坯的方法没有特别限定,可以使用连续铸造法、铸锭法或薄板坯铸造法等。为了防止宏观偏析,钢坯优选通过连续铸造法来制造。
·表面处理工序
进行表面处理以使得如上所述准备的母材钢坯的表面和背面这两面和覆层材料钢坯的表面和背面中的至少一个面的表面粗糙度以Ra计为30μm以下(表面粗糙度的下限没有特别限定,但从生产率等观点出发,优选以Ra计为1μm以上)。由此,能够使最终材料的包层钢板的母材与覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry计为50μm以下。另外,能够使热轧工序中的母材与覆层材料的接合性良好。应予说明,表面处理方法没有特别限定,例如可以通过机械磨削进行精加工。
应予说明,表面粗糙度Ra根据JIS B 0601(1994)和JIS B 0031(1994)进行测定。
·层叠工序
接着,以母材钢坯的表面处理面与覆层材料钢坯的表面处理面相接的方式,按照覆层材料钢坯―母材钢坯―覆层材料钢坯的顺序层叠母材钢坯和上述覆层材料钢坯,得到(成为在覆层材料钢坯之间夹着母材钢坯的夹层结构)层叠板坯。应予说明,可以在层叠前清洗母材钢坯和覆层材料钢坯的表面。
·接合工序
接着,将覆层材料钢坯―母材钢坯之间接合,并且抽真空以使得覆层材料钢坯―母材钢坯之间的真空度均为1×10-2Torr以下,得到(成为在覆层材料钢坯之间夹着母材钢坯的夹层结构)接合层叠板坯。
接合方法没有特别限定,但例如在两个覆层材料钢坯之间配置母材钢坯而制成层叠板坯,对层叠板坯(覆层材料钢坯―母材钢坯之间)的端部四周实施电子束焊接(EBW)、电弧焊接、激光束焊接,由此将覆层材料钢坯与母材钢坯接合。
另外,通过将各覆层材料钢坯―母材钢坯之间的真空度抽至1×10-2Torr以下(真空度的下限没有特别限定,但从生产率等观点出发,优选为1×10-7Torr以上)的高真空度,可以进一步提高覆层材料钢坯―母材钢坯的界面的接合性。由此,即使在热轧后实施冷轧的情况下,也能够不在覆层材料―母材间产生空隙的情况下维持接合界面的完整性,能够制造完好的包层钢板(薄钢板)。
各覆层材料钢坯―母材钢坯之间的抽真空的方法没有特别限定,但例如在对层叠板坯的端部四周进行激光束焊接时,最后(将端部四周完全接合之前)在覆层材料钢坯―母材钢坯之间设置抽真空用的阀,在其上连接真空泵,由此将各覆层材料钢坯―母材钢坯之间抽真空。
·热轧工序
接着,对得到的接合层叠板坯实施由粗轧和精轧构成的热轧而制成热轧钢板。
在一个例子中,将如上所述制造的层叠板坯暂时冷却至室温,然后进行板坯加热后进行轧制。
板坯加热温度:1050℃~1350℃
从覆层材料―母材间的扩散接合、碳化物的溶解和轧制载荷的降低的观点出发,板坯加热温度为1050℃以上。另外,为了防止氧化皮损失的增大,板坯加热温度为1350℃以下。应予说明,板坯加热温度以加热时的接合层叠板坯表面的温度为基准。
另外,热轧也可以应用节能工艺来进行。作为节能工艺,可举出不将制造的钢坯冷却至室温而以热坯的状态装入加热炉进行热轧的直送轧制、或对制造的钢坯进行稍微的保温后立即进行轧制的直接轧制等。
接着,按照常规方法对接合层叠板坯实施粗轧,制成薄板坯。对该薄板坯实施精轧,制成热轧钢板。应予说明,在使板坯的加热温度降低的情况下,从防止精轧时的问题的观点出发,优选在精轧前使用棒加热器等对薄板坯进行加热。
终轧温度:820℃以上
为了降低轧制负荷,另外,如果奥氏体的未再结晶状态下的压下率变高,则沿轧制方向伸长的异常组织发达,可能降低退火板的加工性,因此终轧温度优选为820℃以上。终轧温度的上限没有特别限定,但例如终轧温度优选为1100℃以下。
另外,也可以在热轧时将粗轧板彼此接合并连续地进行精轧。另外,也可以在精轧前将粗轧板(薄板坯)暂时卷绕。另外,为了降低热轧时的轧制载荷,也可以将精轧的一部分或全部进行润滑轧制。从钢板形状的均匀化和材质的均匀化的观点出发,进行润滑轧制也是有效的。应予说明,润滑轧制时的摩擦系数优选为0.10~0.25的范围。
应予说明,热轧后的卷绕温度没有特别限定,但优选为450℃~750℃。
接着,对热轧钢板任意地实施酸洗。由于能够通过酸洗将钢板表面的氧化物去除,因此对于确保最终产品的钢板中的良好的化学转化处理性、镀覆品质是重要的。应予说明,酸洗可以仅进行一次,也可以分多次进行。
·冷轧工序
接着,对热轧钢板实施冷轧而制成冷轧钢板。例如通过串联式的多机架轧制或可逆式轧制等需要2道次以上的道次数的多道次轧制来实施冷轧。
冷轧的压下率:30%~80%
通过使冷轧的压下率为30%以上,能够抑制最终得到的包层钢板的母材与覆层材料的边界处的裂纹的残留·产生。另外,作为下一工序的退火工序中的升温时的再结晶进行,能够得到良好的弯曲性。因此,冷轧的压下率为30%以上,优选为35%以上。另一方面,如果冷轧的压下率超过80%,则不能确保上述接合界面的完整性,因此冷轧的压下率的上限为80%以下。
应予说明,冷轧的轧制道次的次数等没有特别限定。
·退火工序
接着,将冷轧钢板在退火温度:750℃~950℃、保持时间:20秒以上的条件下进行退火。
退火温度:750℃~950℃、保持时间:20秒以上
弯曲变形时由残余奥氏体生成的马氏体的硬度大幅上升,弯曲性和耐碰撞特性降低。在退火温度小于750℃或保持时间小于20秒时,在覆层材料中残留未再结晶铁素体,降低弯曲性、耐碰撞特性。另外,在母材中,退火中的奥氏体的生成比例变得不充分。因此,铁素体的面积率增加,很难使TS为780MPa以上。另一方面,如果退火温度超过950℃,则有时在覆层材料的表面产生缺陷。因此,退火温度为750℃~950℃。退火温度优选为760℃以上。另外,退火温度优选为920℃以下。应予说明,保持时间没有特别限定,但优选为600秒以下。应予说明,退火温度是退火工序中的最高到达温度。另外,在保持时间中除了退火温度下的保持时间之外,还包括到达退火温度前后的加热和冷却中的(退火温度-40℃)以上退火温度以下的温度范围内的滞留时间。
保持后的冷却没有特别限定,只要按照常规方法即可,但退火工序后,也可以任意地进行按照以下条件的再加热工序。以下,将该情况作为退火工序后的任意工序的第一实施方式进行说明。
[第一实施方式]
·第一再加热工序
这里,退火工序后,将冷轧钢板冷却至250℃以下的冷却停止温度,接着再加热至超过250℃且450℃以下的温度范围并保持10秒以上。
冷却停止温度:250℃以下
通过使冷却停止温度为马氏体相变开始温度以下的250℃以下,能够增加后述的再加热时生成的回火马氏体的面积率。另外,通过在冷却停止时刻使奥氏体的一部分进行马氏体相变,减少钢板中的扩散性氢量。其结果,弯曲变形时的空隙的生成量减少,因此能够进一步提高弯曲性、耐碰撞特性。因此,冷却停止温度优选为250℃以下。冷却停止温度更优选为200℃以下。冷却停止温度的下限没有特别限定,但例如冷却停止温度优选为-30℃以上。
应予说明,从退火工序的保持结束后到上述冷却停止温度的平均冷却速度没有特别限定,但优选为1℃/秒~50℃/秒。
再加热温度:超过250℃且450℃以下
上述冷却停止后,将冷轧钢板再加热至超过250℃且450℃以下的温度范围,在该温度范围保持10秒以上。通过使再加热温度超过250℃,进一步促进在冷却停止时存在的马氏体的回火。但是,如果再加热温度超过450℃,则随着淬火马氏体的面积率的增加,钢板中的扩散性氢量也可能增加。因此,有弯曲性、耐碰撞特性降低的可能性。因此,再加热温度优选超过250℃且450℃以下。再加热温度更优选为300℃以上。另外,再加热温度更优选为400℃以下。应予说明,再加热温度是再加热工序中的最高到达温度。
保持时间:10秒以上
当再加热温度范围(超过250℃且450℃以下)的保持时间小于10秒时,有随着淬火马氏体的面积率的增加而钢板中的扩散性氢量也增加的可能性。因此,有弯曲性、耐碰撞特性降低的可能性。因此,再加热温度范围的保持时间优选为10秒以上。应予说明,再加热温度范围的保持时间的上限没有特别限定,但由于生产技术上的制约,优选为1000秒以下。再加热温度范围的保持时间更优选为10秒~300秒。应予说明,在再加热温度范围的保持时间中,除了再加热温度下的保持时间之外,还包括达到再加热温度前后的加热和冷却中的再加热温度范围(超过250℃且450℃以下)的滞留时间。
在再加热温度下保持后的平均冷却速度、冷却停止温度和冷却方法没有特别限定。作为冷却方法,可以应用气体喷射冷却、喷雾冷却、辊冷却、水冷和空冷等。另外,从防止钢板表面的氧化的观点出发,优选在再加热温度下保持后冷却至50℃以下,更优选冷却至室温左右。该冷却的平均冷却速度通常为1℃/秒~50℃/秒。
另外,也可以对经过上述工序的冷轧钢板实施调质轧制。如果调质轧制的压下率超过1.50%,则钢的屈服应力上升,成型时的尺寸精度降低,因此优选为1.50%以下。应予说明,调质轧制中的压下率的下限没有特别限定,但从生产率的观点出发,优选为0.05%以上。另外,调质轧制可以在与用于进行上述退火工序的退火装置连续的装置上(在线)进行,也可以在与用于进行退火工序的退火装置不连续的装置上(离线)进行。另外,可以通过一次轧制实现目标压下率,也可以进行多次轧制来实现合计为0.05%~1.50%的压下率。应予说明,这里记载的轧制通常是指调质轧制,但只要能够赋予与调质轧制相同的伸长率,也可以是利用矫直机等的轧制。
·镀覆处理工序
另外,可以在上述退火工序后或第一再加热工序后对冷轧钢板实施镀覆处理。镀覆处理方法没有特别限定,例如可举出热浸镀锌处理、合金化热浸镀锌处理或电镀锌处理。这些镀覆处理条件没有特别限定,可以按照常规方法。
在实施热浸镀锌处理的情况下,例如优选将冷轧钢板浸渍于440℃~500℃的镀锌浴中并实施热浸镀锌处理后,通过气体擦拭等来调整镀覆附着量。作为热浸镀锌,优选使用Al含量为0.10质量%~0.23质量%且剩余部分由Zn和不可避免的杂质构成的组成的镀锌浴。
应予说明,热浸镀锌处理也可以使用构成为能够连续进行退火和热浸镀锌处理的装置来实施退火和热浸镀锌处理。
在实施合金化热浸镀锌处理的情况下,优选在对冷轧钢板实施如上所述的热浸镀锌处理后在450℃~600℃的温度范围实施镀锌的合金化处理。如果合金化温度小于450℃,则Zn-Fe合金化速度变得过慢,合金化可能变得极其困难。另一方面,如果合金化温度超过600℃,则未相变奥氏体相变为珠光体,TS和延展性有时降低。因此,在进行镀锌的合金化处理时,优选在450℃~600℃的温度范围实施合金化处理。合金化温度更优选为470℃以上。另外,合金化温度更优选为550℃以下,进一步优选为530℃以下。
在实施电镀锌处理的情况下,优选使用室温~100℃的镀浴,每单面的镀覆附着量为20~80g/m2
另外,热浸镀锌钢板(GI)和合金化热浸镀锌钢板(GA)的镀覆附着量优选为每单面20~80g/m2(双面镀覆)。镀覆的附着量可以通过在镀锌后进行气体擦拭等来调节。
如上所述,也可以在将实施镀覆处理而得到的镀覆钢板冷却至50℃以下后以0.05%~1.00%的伸长率进行轧制。另外,冷却至50℃以下后的轧制的伸长率更优选为0.10%以上。另外,冷却至50℃以下后的轧制的伸长率更优选为0.70%以下。
冷却至50℃以下后的轧制可以在与用于进行上述镀锌处理的镀覆装置连续的装置上(在线)进行,也可以在与用于进行镀锌处理的镀覆装置不连续的装置上(离线)进行。另外,可以通过一次轧制来实现目标伸长率,也可以进行多次轧制来实现合计0.05%~1.00%的伸长率。应予说明,这里记载的轧制通常是指调质轧制,但只要能够赋予与调质轧制相同的伸长率,也可以是利用矫直机的加工等方法进行的轧制。
·脱氢处理工序
优选对上述镀覆钢板进一步实施在50℃~300℃的温度范围保持0.5小时~72.0小时的脱氢处理。通过脱氢处理,能够进一步减少镀覆钢板中的扩散性氢量。其结果,冲裁后的空隙的生成量减少,能够进一步提高拉伸凸缘性(扩孔性)。在超过300℃的温度范围保持的情况、或保持超过72.0小时的情况下,有由于回火而很难确保所期望的TS的可能性。另外,在小于50℃保持的情况、或保持小于0.5小时的情况下,有无法充分得到镀覆钢板中的扩散性氢量减少的效果的可能性。因此,在脱氢处理工序中,优选将镀覆钢板在50℃~300℃的温度范围保持0.5小时~72.0小时。另外,在脱氢处理工序中,更优选将镀覆钢板在70℃~200℃的温度范围内保持1小时~36.0小时。
应予说明,上述脱氢处理也可以在退火工序后或再加热工序后对冷轧钢板实施。
另外,作为另一实施方式,也可以进行在退火工序的保持后将冷轧钢板冷却至例如350℃~600℃的温度范围,接着对冷轧钢板实施热浸镀锌处理或合金化热浸镀锌处理的镀覆处理工序以及第二再加热工序。以下,将该情况作为退火工序后的任意工序的第二实施方式进行说明。
[第二实施方式]
·镀覆处理工序
退火工序的保持后将冷轧钢板冷却至例如350℃~600℃的温度范围,接着对冷轧钢板实施热浸镀锌处理或合金化热浸镀锌处理。
应予说明,热浸镀锌处理和合金化热浸镀锌处理的条件等与上述第一实施方式相同,因此这里省略记载。
·第二再加热工序
上述镀覆处理工序后将镀覆钢板冷却至250℃以下的冷却停止温度后,再加热至超过250℃且450℃以下的温度范围并保持10秒以上。
冷却停止温度:250℃以下
通过使冷却停止温度为马氏体相变开始温度以下的250℃以下,能够增加后述的再加热时生成的回火马氏体的面积率。另外,通过在冷却停止时刻使奥氏体的一部分进行马氏体相变,减少钢板中的扩散性氢量。其结果,弯曲变形时的空隙的生成量减少,因此能够进一步提高弯曲性、耐碰撞特性。因此,冷却停止温度优选为250℃以下。冷却停止温度更优选为200℃以下。冷却停止温度的下限没有特别限定,但例如冷却停止温度优选为-30℃以上。
再加热温度:超过250℃且450℃以下
上述冷却停止后,将冷轧钢板再加热至超过250℃且450℃以下的温度范围,在该温度范围保持10秒以上。通过使再加热温度超过250℃,钢板中的扩散性氢被释放,因此促进脱氢。但是,如果再加热温度超过450℃,则有随着淬火马氏体的面积率的增加而钢板中的扩散性氢量也增加的可能性。因此,有弯曲性、耐碰撞特性降低的可能性。因此,再加热温度优选超过250℃且450℃以下。应予说明,再加热温度是再加热工序中的最高到达温度。
保持时间:10秒以上
当再加热温度范围(超过250℃且450℃以下)的保持时间小于10秒时,有随着淬火马氏体的面积率的增加而钢板中的扩散性氢量也增加的可能性。因此,有弯曲性、耐碰撞特性降低的可能性。因此,再加热温度范围的保持时间优选为10秒以上。应予说明,再加热温度范围的保持时间的上限没有特别限定,但由于生产技术上的制约,优选为1000秒以下。再加热温度范围的保持时间更优选为10秒~300秒。应予说明,在再加热温度范围的保持时间除了再加热温度下的保持时间之外,还包括达到再加热温度前后的加热和冷却中的再加热温度范围(超过250℃且450℃以下)的滞留时间。
在再加热温度下保持后的平均冷却速度、冷却停止温度和冷却方法没有特别限定。作为冷却方法,能够应用气体喷射冷却、喷雾冷却、辊冷却、水冷和空冷等。另外,从防止钢板表面的氧化的观点出发,优选在再加热温度下保持后冷却至50℃以下,更优选冷却至室温左右。该冷却的平均冷却速度通常为1℃/秒~50℃/秒。
·脱氢处理工序
优选对上述镀覆钢板进一步实施在50℃~300℃的温度范围保持0.5小时~72.0小时的脱氢处理。应予说明,脱氢处理的条件等与上述第一实施方式相同,因此这里省略记载。
上述以外的条件只要按照常规方法即可。另外,在上述说明的本发明的一个实施方式的包层钢板的制造方法中的一系列热处理中,只要在上述温度范围内,保持温度就不必恒定,另外,即使在冷却速度在冷却中变化的情况下,只要在规定的范围内,就没有特别的问题。另外,只要满足热历程,钢板可以用任何设备实施热处理。
[4]部件的制造方法
接着,对本发明的一个实施方式的部件的制造方法进行说明。
本发明的一个实施方式的部件的制造方法具有对上述包层钢板(例如通过上述包层钢板的制造方法制造的包层钢板)实施成型加工或接合加工中的至少一种而制成部件的工序。
这里,成型加工方法没有特别限定,例如可以使用冲压加工等一般的加工方法。另外,接合加工方法也没有特别限定,例如可以使用点焊、激光焊接、电弧焊接等一般的焊接、铆钉接合、压接接合等。应予说明,对成型条件和接合条件没有特别限定,只要按照常规方法即可。
实施例
参照实施例具体地说明本发明。本发明的范围不限定于以下实施例。
将具有表1-1所示的成分组成且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的钢坯材在转炉中熔炼,通过连续铸造法准备母材钢坯。另外,将具有表1-2所示的成分组成且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的钢坯材在转炉中熔炼,通过连续铸造法准备覆层材料钢坯。接着,将母材钢坯的表面和背面这两面和覆层材料钢坯的表面和背面中的一个面的表面粗糙度进行表面处理,调整表面粗糙度。应予说明,表2的“表面粗糙度Ra”记载表面处理面(母材钢坯与覆层材料钢坯相接的面)的表面粗糙度Ra的最大值。接着,以母材钢坯的表面处理面与覆层材料钢坯的表面处理面相接的方式,按照覆层材料钢坯―母材钢坯―覆层材料钢坯的顺序层叠母材钢坯和覆层材料钢坯,得到层叠板坯。接着,将覆层材料钢坯―母材钢坯之间接合,得到接合层叠板坯。此时,在表2所示的条件下将覆层材料钢坯―母材钢坯之间抽真空。应予说明,在No.45中,不层叠覆层材料钢坯而使用仅由母材钢坯构成的钢坯。
将得到的接合层叠板坯加热至表2所示的板坯加热温度,进行粗轧。接着,在表2所示的终轧温度下实施精轧,得到热轧钢板。接着,在表2所示的条件下进行冷轧工序和退火工序,得到冷轧钢板(CR)。
接着,对于一部分的冷轧钢板,经过表2所示条件的第一实施方式的制造工序(第一再加热工序和镀覆处理工序)、第二实施方式的制造工序(镀覆处理工序和第二再加热工序)、或冷却至室温后的镀覆处理,得到镀覆钢板。应予说明,为了方便,在第一再加热工序的冷却停止温度栏中记载退火工序后的冷却停止温度。应予说明,第一再加热工序的冷却停止温度一栏的“-”是指退火工序后冷却至室温。
应予说明,在镀覆工序中,对冷轧钢板实施镀覆处理,得到热浸镀锌钢板(GI)、合金化热浸镀锌钢板(GA)或电镀锌钢板(EG)。作为热浸镀锌浴,在制造GI时使用含有Al:0.20质量%且剩余部分由Zn和不可避免的杂质构成的锌浴。另外,在制造GA时使用含有Al:0.14质量%且剩余部分由Zn和不可避免的杂质构成的锌浴。浴温在制造GI、GA任一种时均为470℃。镀覆附着量在制造GI时为每单面45~72g/m2(双面镀覆)左右,在制造GA时为每单面45g/m2(双面镀覆)左右。
制造GA时的合金化处理在表2所示的温度下进行。另外,GI的镀层的组成含有Fe:0.1~1.0质量%、Al:0.2~1.0质量%,剩余部分由Zn和不可避免的杂质构成。GA的镀层的组成含有Fe:7~15质量%、Al:0.1~1.0质量%,剩余部分由Zn和不可避免的杂质构成。
制造EG时,使用30℃的镀浴,每单面的镀覆附着量为20~50g/m2左右。
另外,对于一部分的镀覆钢板,进一步在表2所示的条件下进行脱氢处理。
以如上得到的冷轧钢板和镀覆钢板为供试钢,按照以下试验方法评价拉伸特性、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性。应予说明,弯曲性通过V弯曲试验进行评价。另外,耐碰撞特性通过极限变形能力、VDA弯曲试验和V弯曲-正交VDA弯曲试验进行评价。将结果示于表3。应予说明,以下将钢板的轧制方向称为L方向,将钢板的宽度方向称为C方向。
另外,通过上述方法进行钢组织的鉴定和平均维氏硬度的测定等。将结果示于表3。应予说明,对于覆层材料的钢组织、母材与覆层材料的边界粗糙度、母材与覆层材料的边界处存在的空隙个数,(1)覆层材料(表侧)和(3)覆层材料(背侧)得到了大致相同的结果,因此仅以(1)覆层材料(表侧)为代表进行记载。
<拉伸特性>
拉伸试验按照JIS Z 2241进行。从得到的钢板中以长边方向为钢板的C方向的方式采取JIS5号试验片。使用该试验片,在十字头速度为10mm/min的条件下进行拉伸试验,测定TS和总伸长率(El)。TS为780MPa以上评为合格。另外,TS为780MPa以上且小于1180MPa时,将El≥15%判断为良好,TS为1180MPa以上时,将El≥12%判断为良好。
<极限变形能力>
极限变形能力利用从通过上述拉伸试验而得到的板宽应变(εw)和板厚应变(εt)求出拉伸应变(εl)的水沼等人的理化学研究所报告,45-4(1969),79.所示的求出方法算出。
εl=-(εwt)
εw=ln(w/w0),εt=ln(t/t0)
w0:拉伸试验前的板宽,w:拉伸试验后的断裂部板宽
t0:拉伸试验前的板厚,t:拉伸试验后的断裂部板厚
应予说明,根据中川等人的塑性和加工,11-29(1970),142.、松藤等人的塑性和加工,14-146(1973),201.的报告,已知极限变形能力与扩孔性(拉伸凸缘性)相关。
另外,对于极限变形能力εl,TS为780MPa以上且小于1180MPa时,将0.8以上判断为良好,TS为1180MPa以上时,将0.4以上判断为良好。
<V弯曲试验>
V(90°)弯曲试验按照JIS Z 2248进行。使用实施了端面加工的板厚1.2mm×宽度100mm(C方向)×长度35mm(L方向)尺寸和板厚1.4mm×宽度100mm(C方向)×长度35mm(L方向)尺寸的试验片,在载荷为10ton、行程速度为30mm/min、保持时间为5s的条件下,改变弯曲半径R来进行。进行N3评价,算出均不产生开裂的最小弯曲半径R除以板厚t的R/t。另外,使用Leica制实体显微镜,在25倍的倍率下,将长度为200μm以上的裂纹判断为开裂。
应予说明,TS为780MPa以上且小于1180MPa时,将R/t≤3.0判断为良好,TS为1180MPa以上时,将R/t≤4.0判断为良好。
<VDA弯曲试验>
VDA弯曲试验按照VDA238-100进行。使用实施了端面加工的板厚1.2mm×宽度65mm(C方向)×长度60mm(L方向)尺寸或板厚1.4mm×宽度70mm(C方向)×长度60mm(L方向)尺寸的试验片,在辊间距离为2×板厚+0.5mm、冲头前端曲率半径为R=0.4mm的弯曲试验机中,在行程速度为20mm/min的条件下进行C方向弯曲(L轴弯曲)的VDA弯曲试验,测定αVDA、最大载荷F(N)、到最大载荷为止的行程S(mm)和F×S。应予说明,已知通过VDA弯曲试验而得到的αVDA、F×S(N·mm)与轴压坏时的纵壁部的断裂特性、弯曲压坏特性相关。
应予说明,TS为780MPa以上且小于1180MPa时,将F≥8500N、S≥12mm、αVDA≥95°、F×S≥102000N·mm判断为良好,
TS为1180MPa以上时,将F≥10500N、S≥11mm、αVDA≥90°、F×S≥115500N·mm判断为良好。
<V弯曲-正交VDA弯曲试验>
V弯曲-正交VDA弯曲试验通过佐藤等人的专利第6748382号所示的求出方法算出。使用实施了端面加工的板厚1.2mm×宽度65mm(C方向)×长度60mm(L方向)尺寸或板厚1.4mm×宽度65mm(C方向)×长度60mm(L方向)尺寸的试验片,在载荷为10ton、行程速度为30mm/min、保持时间为5s的条件下,进行弯曲半径为R=5mm的L方向弯曲(C轴弯曲)的V(90°)弯曲加工。使V弯曲加工样品沿水平方向旋转90°,然后,在辊间距离为2×板厚+0.5mm、冲头前端曲率半径为R=0.4mm的弯曲试验机中,在行程速度为20mm/min的条件下以V弯曲加工的弯曲部山侧成为冲头侧的方式进行C方向弯曲(L轴弯曲)的VDA弯曲试验,测定最大载荷F、到最大载荷为止的行程S和F×S(N·mm)。应予说明,已知与轴压坏时的弯曲棱线部的断裂特性相关。
应予说明,TS为780MPa以上且小于1180MPa时,将F≥6500N、S≥29mm、F×S≥188500N·mm判断为良好,
TS为1180MPa以上时,将F≥7000N、S≥28mm、F×S≥196000N·mm判断为良好。
<耐LME特性>
耐LME特性通过电阻焊接开裂试验来判断。使用1张以与得到的包层钢板的轧制方向成直角的方向为长边而切断为30mm×100mm的试验片和另1张980MPa级的热浸镀锌钢板,对它们实施电阻焊接(点焊),由此制作部件。焊接机使用安装于焊枪的伺服马达加压式的单相交流(50Hz)的电阻焊机,对重叠2张钢板而成的板组件在使板组件倾斜5°的状态下实施电阻点焊。焊接条件是加压力为3.8kN、保持时间为0.2秒。另外,焊接电流为5.7~6.2kA,通电时间为21个循环,保持时间为5个循环。从焊接后的部件将试验片切成两半,使用光学显微镜观察截面,将未观察到0.1mm以上的裂纹的情况评为LME开裂性良好(〇),将观察到0.1mm以上的裂纹的情况评为LME开裂性不良(×)。
[表1-1]
表1-1
“-”表示不可避免的杂质水平的含量。
[表1-2]
表1-2
“-”表示不可避免的杂质水平的含量。
[表2]
表2
表22(续)
*CR:冷轧钢板(无镀覆)、GI:热浸镀锌钢板、GA:合金化热浸镀锌钢板、EG:电镀锌钢板
表2(续)
表2(续)
*CR:冷轧钢板(无镀覆)、GI:热浸镀锌钢板、GA:合金化热浸镀锌钢板、EG:电镀锌钢板
[表3]
表3
F:铁素体、F’:未再结晶铁素体、M:马氏体、TM:回火马氏体、RA:残余奥氏体、
B:贝氏体、P:珠光体、θ:渗碳体等碳化物
表3(续)
表3(续)
*CR:冷轧钢板、GI:热浸镀锌钢板、GA:合金化热浸镀锌钢板、EG:电镀锌钢板
表3(续)
F:铁素体、F’:未再结晶铁素体、M:马氏体、TM:回火马氏体、RA:残余奥氏体、
B:贝氏体、P:珠光体、θ:渗碳体等碳化物
表3(续)
表33(续)
*CR:冷轧钢板、GI:热浸镀锌钢板、GA:合金化热浸镀锌钢板、EG:电镀锌钢板
如表3所示,本发明例的拉伸强度(TS)为780MPa以上,具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性。另一方面,比较例的钢板的这些性质中的至少一个比本发明例差。
另外,可知使用本发明例的包层钢板并实施成型加工而得到的部件或实施接合加工而得到的部件的拉伸强度(TS)为780MPa以上,具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性。

Claims (14)

1.一种包层钢板,具有母材和所述母材的表面和背面的覆层材料,
所述母材具有如下的成分组成和钢组织:
所述成分组成以质量%计,C:0.080%~0.350%、Si:0.50%~2.00%、Mn:1.80%以上且小于3.50%、P:0.001%~0.100%、S:0.0200%以下、Al:0.010%~2.000%和N:0.0100%以下,剩余部分为Fe和不可避免的杂质;
所述钢组织中,贝氏体和回火马氏体的合计面积率:30%以上、残余奥氏体的体积率:超过5%;
所述覆层材料具有如下的成分组成和钢组织:
所述成分组成以质量%计,C:0.100%以下、Si:0.60%以下、Mn:0.05%~2.50%、P:0.001%~0.100%、S:0.0200%以下、Al:0.010%~0.100%和N:0.0100%以下,剩余部分为Fe和不可避免的杂质;
所述钢组织中,铁素体的面积率:80%以上;
所述覆层材料的平均维氏硬度HVL为260以下,
所述覆层材料的平均维氏硬度HVL除以所述母材的平均维氏硬度HVB而得的值为0.80以下,
所述母材与所述覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry计为50μm以下,
所述母材与所述覆层材料的边界处的空隙个数为每10mm边界长度20个以下。
2.根据权利要求1所述的包层钢板,其中,所述母材的成分组成和所述覆层材料的成分组成中的至少一方以质量%计进一步含有选自Sb:0.200%以下、Sn:0.200%以下、Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.100%以下、B:0.0100%以下、Cu:1.00%以下、Cr:1.000%以下、Ni:1.000%以下、Mo:0.50%以下、Ta:0.100%以下、W:0.500%以下、Mg:0.0200%以下、Zn:0.020%以下、Co:0.020%以下、Zr:0.020%以下、Ca:0.0200%以下、Ce:0.0200%以下、Se:0.0200%以下、Te:0.0200%以下、Ge:0.0200%以下、As:0.0200%以下、Sr:0.0200%以下、Cs:0.0200%以下、Hf:0.0200%以下、Pb:0.0200%以下、Bi:0.0200%以下和REM:0.0200%以下中的至少1种。
3.根据权利要求1或2所述的包层钢板,其中,所述母材的厚度除以所述覆层材料的合计厚度而得的值为1以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的包层钢板,其中,在表面具有热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层或电镀锌层。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的包层钢板,其中,所述母材和所述覆层材料中包含的合计的扩散性氢量为0.50质量ppm以下。
6.一种部件,是使用权利要求1~5中任一项所述的包层钢板而成的。
7.一种包层钢板的制造方法,具有如下工序:
第一准备工序,准备具有权利要求1或2所述的母材的成分组成的母材钢坯;
第二准备工序,准备具有权利要求1或2所述的覆层材料的成分组成的覆层材料钢坯;
表面处理工序,进行表面处理以使得将所述母材钢坯的表面和背面这两面以及所述覆层材料钢坯的表面和背面中的至少一个面的表面粗糙度以Ra计为30μm以下;
层叠工序,以所述母材钢坯的表面处理面与所述覆层材料钢坯的表面处理面相接的方式,将所述母材钢坯和所述覆层材料钢坯按照所述覆层材料钢坯―所述母材钢坯―所述覆层材料钢坯的顺序进行层叠,得到层叠板坯;
接合工序,将所述覆层材料钢坯―所述母材钢坯之间接合,并且抽真空以使得所述覆层材料钢坯―所述母材钢坯之间的真空度均为1×10-2Torr以下,得到接合层叠板坯;
热轧工序,将所述接合层叠板坯加热至1050℃~1350℃的温度范围后,在终轧温度:820℃以上的条件下实施热轧,得到热轧钢板;
冷轧工序,对所述热轧钢板在压下率:30%~80%的条件下实施冷轧,得到冷轧钢板;以及
退火工序,将所述冷轧钢板在退火温度:750℃~950℃、保持时间:20秒以上的条件下进行退火。
8.根据权利要求7所述的包层钢板的制造方法,其中,进一步具有第一再加热工序:在所述退火工序后,将所述冷轧钢板冷却至250℃以下的冷却停止温度,接着再加热至超过250℃且450℃以下的温度范围,保持10秒以上。
9.根据权利要求7或8所述的包层钢板的制造方法,其中,进一步具有镀覆处理工序:在所述退火工序后或所述第一再加热工序后,对所述冷轧钢板实施镀覆处理,得到镀覆钢板。
10.根据权利要求9所述的包层钢板的制造方法,其中,所述镀覆处理为热浸镀锌处理、合金化热浸镀锌处理或电镀锌处理。
11.根据权利要求9或10所述的包层钢板的制造方法,其中,进一步具有脱氢处理工序:在所述镀覆处理工序后,将所述镀覆钢板在50℃~300℃的温度范围保持0.5小时~72.0小时。
12.根据权利要求7所述的包层钢板的制造方法,其中,进一步具有如下工序:
镀覆处理工序,在所述退火工序后,对所述冷轧钢板实施热浸镀锌处理或合金化热浸镀锌处理,得到镀覆钢板;以及
第二再加热工序,接着,将所述镀覆钢板冷却至250℃以下的冷却停止温度,然后再加热至超过250℃且450℃以下的温度范围并保持10秒以上。
13.根据权利要求12所述的包层钢板的制造方法,其中,进一步具有脱氢处理工序:在所述第二再加热工序后,将所述镀覆钢板在50℃~300℃的温度范围保持0.5小时~72.0小时。
14.一种部件的制造方法,具有对权利要求1~5中任一项所述的包层钢板实施成型加工或接合加工中的至少一方而制成部件的工序。
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