CN117043380A - 包层钢板和部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种拉伸强度(TS)为780MPa以上且具有优异的弯曲性、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,适当地控制母材和覆层材料的成分组成和钢组织,将覆层材料的平均维氏硬度(HVL)设为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)而得到的值设为0.80以下,将母材与覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry计设为50μm以下,将母材与覆层材料的边界的空隙个数控制在每10mm边界长度20个以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种包层钢板和部件及其制造方法。特别是涉及拉伸强度(TS)为780MPa以上、具有优异的弯曲性、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于汽车车体的骨架部件,特别适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考虑,提高汽车的燃油效率是很重要的课题。因此,通过车体材料的高强度化来实现车体材料的薄壁化,想要将车体其本身轻型化的活动正在活跃地开展。另一方面,针对汽车的碰撞安全性提高的社会要求也进一步变高,还期望开发出不仅钢板的高强度化优异,而且在行驶中碰撞的情况下的耐碰撞特性也优异的钢板及其部件。
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中公开了一种热成型材料,包括: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中公开了一种包含更高强度或者高强度的钢的芯层以及与芯层的单侧或者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,耐化学性铁素体钢中含有碳≤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、钒以及锆分别≤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中公开了一种作为马氏体系碳钢的强度和成型性优异的包层钢板,其是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%、剩余部分由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%,剩余部分为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:日本特许第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于拉伸强度(以下简称为TS)为590MPa级到780MPa级的钢板。这是因为伴随着高强度化,模拟碰撞试验的弯曲压坏试验、轴压坏试验中开裂,无法充分地吸收利用冲击能量。
另外,近年来,在组装汽车的车体和部件时,对高强度热浸镀锌钢板和高强度合金化热浸镀锌钢板实施点焊,或者对高强度冷轧钢板和镀锌钢板进行点焊时,确认到在焊接部产生了熔融金属脆化开裂(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发生熔融而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。即便不实施镀锌的高强度冷轧钢板,与镀锌钢板点焊时,由于镀锌钢板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,因此存在产生LME开裂的风险。
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。
专利文献2中,是热加工材料(热加压用的包层钢板),并非冷加压用的包层钢板。另外,具有各个层的特性的变化小,同时在表面附近的区域具备高强度和延展性的特征,但对于耐LME特性没有研究。
专利文献3中,虽然具有相对于延展性、氢致开裂形成的低感受性和有利的耐腐蚀性的特征,但对于弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性并没有研究。
专利文献4中,母材为高合金成分,并且对于弯曲性、耐碰撞特性以及耐LME特性并没有研究。
这样,不能说开发出能够综合满足拉伸强度(TS)、弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性的钢板,现状是期望开发出这样的钢板。
本发明鉴于上述的现状而开发,目的在于提供一种拉伸强度(TS)为780MPa以上且具有优异的弯曲性、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一种以上述的包层钢板作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,重复进行了深入的研究,结果得到以下的见解。
即,本发明人等得到如下的见解:通过如下要件可得到具有拉伸强度(TS)为780MPa以上且具有优异的弯曲性、耐碰撞特性以及耐LME特性的包层钢板:
(a)并非所谓的单板钢板,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)适当地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)而得到的值调整为0.80以下,
(d)将母材与覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry计设为50μm以下,
(e)将母材与覆层材料的边界的空隙个数控制为每10mm边界长度20个以下。
本发明是基于上述的见解进一步加入研究而完成的。
即,本发明的主旨构成如下所述。
1.一种包层钢板,是具有母材和上述母材的表面和背面的覆层材料的包层钢板,
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:0.050%~0.350%、Si:0.02%~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%以及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:55%以下,马氏体和回火马氏体的合计的面积率:30%以上,残余奥氏体的体积率:5%以下,
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%以及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,
用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%以下以及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者电镀锌层。
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,进行表面处理以使得上述母材钢坯的表面和背面这两面以及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接触的方式,将上述母材钢坯与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成为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,对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,接着再加热到超过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者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,上述镀覆处理是热浸镀锌处理、合金化热浸镀锌处理或者电镀锌处理。
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,进一步包括如下工序:
镀覆处理工序,在所述退火工序后,对上述冷轧钢板实施热浸镀锌处理或者合金化热浸镀锌处理,得到镀覆钢板;
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后,再加热到超过该冷却停止温度且80℃~450℃的温度范围,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者接合加工中的至少一方而制成部件的工序。
根据本发明,可提供一种拉伸强度(TS)为780MPa以上、具有优异的弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性的包层钢板和部件及其制造方法。
附图说明
图1表示L截面的母材与覆层材料的边界位置的SEM照片的一个例子,(a)为实施例的No.4,(b)为实施例的No.44。
图2是实施例的No.44和45的VDA弯曲试验的F-S曲线。
图3是实施例的No.4的V弯曲-正交VDA弯曲试验的F-S曲线。
具体实施方式
基于以下的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,对基于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,成分组成的单元均为“质量%”,以下只要没有特别说明,仅以“%”表示。
C:0.050%~0.350%
C是对于生成期望量的马氏体、回火马氏体以及残余奥氏体并确保780MPa以上的TS有效的元素。C的含量小于0.050%时,铁素体的面积率增加,难以将TS设为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地增加,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的含量设定为0.050%~0.350%。C的含量优选为0.080%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:0.02%~2.00%
Si是对于通过固溶强化确保780MPa以上的TS有效的元素。Si的含量小于0.02%时,难以将TS设为780MPa以上。另一方面,如果Si的含量超过2.00%时,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0.02%~2.00%。Si的含量优选为0.20%以上,更优选为0.40%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的元素。Mn的含量小于1.80%时,铁素体的面积率增加,难以将TS设为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,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且能够提高钢板的强度的元素。为了得到这样的效果,将P的含量设为0.001%以上。另一方面,如果P的含量超过0.100%,则P在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是在钢中作为硫化物存在,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的含量大多为0.0001%以上。
Al:0.010%~2.000%
Al是作为脱氧剂的效果。为了得到由添加Al带来的效果,将Al的含量设为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,难以将TS设为780MPa以上。因此,Al的含量为0.010%~2.000%。
N:0.0100%以下
N是在钢中作为氮化物存在,如果其含量超过0.0100%时,则使钢板的极限变形能力降低。其结果是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的含量的下限并没有特别规定,由于生产技术上的制约,N的含量大多为0.0005%以上。
以上,对于基于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,但基于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,基于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,在基于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,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如果按照以下表示的上限量以下含有,则可得到规定的效果,因此不特别设置下限。应予说明,以小于后述的优选的下限值包含以下的任意元素的情况下,该元素作为不可避免的杂质包含。
Sb:0.200%以下
Sb是对于抑制退火中的在钢板表面附近的C扩散、控制钢板表面附近的脱碳层的形成很有效的元素。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处于更优选的范围内的观点考虑,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在钢板表面附近的C扩散、控制在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处于更优选的范围内的观点考虑,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在热轧时或者退火时,通过形成微细的碳化物、氮化物或者碳氮化物而提高TS。在添加Ti、Nb以及V中的至少1种的情况下,为了得到这样的效果,优选将Ti、Nb以及V的至少1种的含量分别设为0.001%以上。这些含量分别更优选为0.005%以上。另一方面,在Ti的含量超过0.200%且Nb的含量超过0.200%或者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,如果在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以及V的含量更优选分别为0.060%以下。
B:0.0100%以下
B是能够通过在奥氏体晶界偏析而提高淬透性的元素,通过将B添加到钢中,从而能够抑制退火冷却时的铁素体的生成和晶粒生长。为了得到这样的效果,优选将B的含量设为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。其结果是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,是对于将硬质相的面积率设在更优选的范围内、使TS在更优选的范围内有效的元素。为了得到这样的效果,优选将Cu的含量设在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,在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的含量可以为0.0000%,从提高淬透性、使TS在更优选的范围内的观点考虑,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,是将硬质相的面积率设在更优选的范围内、使TS在更优选的范围内有效的元素。为了得到这样的效果,优选将Ni的含量设在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%,则存在粗大的析出物、夹杂物增加的情况。在这样的情况下,如果在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处于更优选的范围内的观点考虑,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同样地提高在热轧时或者退火时形成微细的碳化物、氮化物或者碳氮化物而提高TS。并且,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,显著地抑制析出物的粗大化,使析出强化稳定化而提高钢板的TS。为了得到这样的效果,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%,存在大量生成粗大的析出物、夹杂物的情况。在这样的情况下,如果在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,其含量优选在0.100%以下。
W:0.500%以下
W是对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处于更优选的范围内的观点考虑,优选将W的含量设在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。为了得到这样的效果,优选将Mg的含量设在0.0001%以上。另一方面,如果Mg的含量超过0.0200%,则有大量地生成粗大的析出物、夹杂物的可能性。在这样的情况下,如果在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,其含量优选在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。为了得到这样的效果,Zn、Co以及Zr的含量分别优选为0.001%以上。另一方面,如果Zn、Co以及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,如果在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以及Zr的1种或者2种以上的情况下,分别优选为0.020%以下。
Ca:0.0200%以下
Ca在钢中作为夹杂物存在。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的含量的下限可以为0.0000%,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以及REM是对于提高钢板的极限变形能力而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以及REM的含量分别优选为0.0001%以上。另一方面,如果Ce、Se、Te、Ge、As、Sr、Cs、Hf、Pb、Bi以及REM的含量分别超过0.0200%时,有大量地生成粗大的析出物、夹杂物的可能性。在这样的情况下,如果在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以及REM中的任一者的情况下,其含量分别优选为0.0200%以下。
[1-2]覆层材料的成分组成
接着,对基于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,成分组成的单元均为“质量%”,以下,只要没有特别说明,仅以“%”表示。
C:0.100%以下
C使耐LME特性降低。另外,C通过马氏体和残余奥氏体的生成,使弯曲性和耐碰撞特性降低。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地增加,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,由于生产技术上的制约,C的含量大多为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,由于生产技术上的制约,Si的含量大多成为0.01%以上。
Mn:0.05%~2.50%
Mn是调整马氏体、回火马氏体以及残余奥氏体的面积率的重要的元素。如果Mn的含量小于0.05%,则铁素体的面积率增加,难以将TS设为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地增加,在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。特别是在高强度的包层钢板的覆层材料中,该影响很显著。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,能够提高钢板的强度的元素。为了得到这种效果,将P的含量设在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在奥氏体晶界大量地偏析,成为热轧时的表面开裂的原因。另外,S在氧化皮界面大量地偏析,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的含量大多为0.0001%以上。
Al:0.010%~0.100%
Al具有作为脱氧剂的效果。为了得到基于Al添加带来的效果,将Al的含量设在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在钢中作为氮化物存在,如果其含量超过0.0100%,则大量残存有由氮化物的钉扎效应带来的未再结晶晶粒,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,由于生产技术上的制约,N的含量大多为0.0005%以上。
以上,对基于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,但基于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,基于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,可以在基于本发明的一个实施方式的包层钢板的覆层材料中加入上述基本成分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如果以以下表示的上限量以下含有,则可得到规定的效果,因此不特别设置下限。应予说明,以后述的优选的下限值包含以下的任意元素的情况下,该元素作为不可避免的杂质而包含。
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%以下以及REM:0.0200%以下。
应予说明,上述的任意添加成分涉及的限定理由分别与基于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上是相同的,因此这里省略记载。
[1-3]母材的钢组织
接着,对于基于本发明的一个实施方式的包层钢板的母材的钢组织进行说明。
基于本发明的一个实施方式的包层钢板的母材的钢组织是铁素体的面积率:55%以下、马氏体和回火马氏体的合计的面积率:30%以上、残余奥氏体的体积率:5%以下的钢组织。
铁素体的面积率:55%以下
为了确保良好的弯曲性和耐碰撞特性,需要将铁素体的面积率设为55%以下。另外,铁素体的面积率优选为50%以下。铁素体的面积率的下限没有特别限定,可以为0%。铁素体的面积率优选为1%以上。
马氏体和回火马氏体的合计的面积率:30%以上
为了确保780MPa以上的TS,因此需要将马氏体和回火马氏体的合计的面积率设为30%以上。马氏体和回火马氏体的合计的面积率优选为35%以上。马氏体和回火马氏体的合计的面积率的上限不特别限定,可以为100%。马氏体和回火马氏体的合计的面积率优选为99%以下。
应予说明,如果马氏体和回火马氏体的合计的面积率为30%以上,则马氏体和回火马氏体的面积率可以分别为0%。
这里,铁素体、马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位置进行测定。
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,进一步利用3vol.%硝酸酒精进行蚀刻使组织显现。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的视场范围内在3个视野观察试样的观察面。在得到的组织图像中,使用Adobe Systems公司的Adobe Photoshop,在3个视野中算出各构成组织(铁素体、马氏体、回火马氏体)的面积除以测定面积而得的面积率,对其值取平均来而求出各组织的面积率。
残余奥氏体的体积率:5%以下
如果残余奥氏体的体积率超过5%,则有在弯曲变形时由残余奥氏体生成的马氏体的硬度上升、弯曲性和耐碰撞特性降低的情况。因此,残余奥氏体的体积率为5%以下。另外,残余奥氏体的体积率优选为4%以下。残余奥氏体的体积率的下限没有特别限定,可以为0%。残余奥氏体的体积率优选为1%以上。
这里,残余奥氏体的体积率的测定方法如下。对包层钢板在板厚方向(深度方向)机械研磨至母材的板厚的1/4位置后,利用草酸进行化学研磨,作为观察面。接着,利用X射线衍射法观察该观察面。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}各面的衍射强度的比,根据各面的衍射强度的比,算出残余奥氏体的体积率。
另外,铁素体、马氏体、回火马氏体以及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,可举出贝氏体、珠光体、渗碳体等碳化物这样的公知的组织。应予说明,剩余部分组织的有无例如可以通过SEM观察确认进行判定。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进行计算。
[剩余部分组织的面积率(%)]=100-[铁素体的面积率(%)]-[马氏体和回火马氏体的合计的面积率(%)]-[残余奥氏体的体积率(%)]
应予说明,这里,残余奥氏体被视为是三维均质的,即认为残余奥氏体的体积率相当于残余奥氏体的面积率,算出剩余部分组织的面积率。
[1-4]覆层材料的钢组织
接着,对本发明的一个实施方式的包层钢板的覆层材料的钢组织进行说明。
基于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,需要将铁素体的面积率设为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以下。应予说明,面积率在覆层材料的板厚的1/4位置进行测定。
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,并且利用3vol.%硝酸酒精进行蚀刻而出现组织。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的视场范围内,在3个视野内观察试样的观察面。在得到的组织图像中,使用Adobe Systems公司的Adobe Photoshop,在3个视野内算出各构成组织(铁素体)的面积除以测定面积而得的面积率,将这些值平均而求出各组织的面积率。
另外,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,可举出称为未再结晶铁素体、马氏体、回火马氏体、残余奥氏体、贝氏体、珠光体、渗碳体等碳化物之类的公知的组织。应予说明,剩余部分组织的有无例如可以通过SEM观察确认而判定。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可以如下计算。
[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)而得到的值、母材与覆层材料的边界粗糙度和在母材与覆层材料的边界存在的空隙个数
接着,在基于本发明的一个实施方式的包层钢板中,特别是针对作为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)而得到的值、母材与覆层材料的边界粗糙度以及在母材与覆层材料的边界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、耐碰撞特性以及耐LME特性,需要将覆层材料的平均维氏硬度(HVL)设为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,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两方均需要满足该要件。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)而得到的值也同样。
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,需要覆层材料与母材的硬度比为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)如下进行测定。
即以压入载荷1kg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)开始,在与轧制方向平行的线上,以压入载荷1kg重量测定10点的维氏硬度,可以通过这些平均值求出。
另外,覆层材料的平均维氏硬度(HVL)如下进行测定。
即以压入载荷100g的重量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)开,在与轧制方向平行的线上,以压入载荷100g的重量测定10点的维氏硬度。另外,将它们的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”是指在维氏硬度的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计为50μm以下
为了确保良好的弯曲性、耐碰撞特性,需要母材与覆层材料的边界粗糙度以Ry计为50μm以下。在母材与覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry计超过50μm的情况下,在弯曲试验时(加压成型时)和压坏试验时(车体碰撞时),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优选以最大高度Ry计为30μm以下。应予说明,在母材的表面和背面两者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并没有特别限定,母材与覆层材料的边界粗糙度优选以最大高度Ry计为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,并且利用3vol.%硝酸酒精进行蚀刻使组织显出。接着,在加速电压为15kV的条件下,使用SEM以150倍的倍率在5个视野观察母材与覆层材料的边界位置。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 B0031(1994)的计算式算出最大高度(Ry)。
在母材与覆层材料的边界存在的空隙的个数: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,需要将在母材与覆层材料的边界存在的空隙的个数设为每10mm边界长度20个以下。在母材与覆层材料的边界存在的空隙的个数设为边界长度每10mm超过20个的情况下,在弯曲试验时(加压成型时)和压坏试验时(车体碰撞时)与母材覆层材料的边界的空隙成为开裂的起点。另外,因上述空隙的个数的增加伴随着空隙的连结,促进开裂进展。在母材与覆层材料的边界存在的空隙的个数优选边界长度每10mm为15个以下。在母材与覆层材料的边界存在的空隙的边界长度每10mm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两方的边界,需要满足该要件。
这里,在母材与覆层材料的边界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,并且以3vol.%硝酸酒精进行蚀刻使组织显出。接着,在加速电压为15kV的条件下,使用SEM以3000倍的倍率在30个视野观察母材与覆层材料的边界位置。然后,数出在30个视野的全部观察的空隙的个数(合计数)。并且,将所观察的空隙的个数(合计数)除以30个视野成分的观察区域的长度(包层钢板的轧制方向)的合计值(mm)再乘以10而得的值作为在边界长度每10mm的母材与覆层材料的边界存在的空隙的个数。
应予说明,为了参考,图1中示出了L截面的母材与覆层材料的边界位置的SEM照片的一个例子。图1的(a)是实施例的No.4,(b)是实施例的No.44,图中,“高倍”是倍率:3000倍的SEM照片。
[1-6]厚度
基于本发明的一个实施方式的包层钢板的厚度没有特别限定,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。覆层材料的每1张的厚度优选为0.1mm~1.4mm。
另外,优选将母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得到的值设为1以上。
母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得到的值:1以上
在将母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得到的值设为1以上的情况下,能够得到更高的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到的值优选为1以上。母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得到的值的上限没有特别限定,例如母材的厚度除以覆层材料的合计厚度而得到的值优选为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上具有镀层、例如热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层或者电镀锌层。
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作为主成分,没有特别限定,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种或者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,镀层的附着量没有特别限定,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,优选将母材和覆层材料中包含的合计的扩散性氢量设为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考虑,本发明的一个实施方式的包层钢板优选将母材和覆层材料中包含的合计的扩散性氢量设为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,由于生产技术上的制约,钢板中的扩散性氢量大多为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进行测定。
即从包层钢板中采取长度为30mm、宽度为5mm的试验片,在表面具有镀层的情况下,对该镀层进行碱除去。接着,通过升温脱离分析法测定从试验片释放出的氢量。具体而言,将试验片以升温速度200℃/h从室温连续加热到300℃后,冷却至室温。此时,测定在该连续加热的从室温到210℃的温度范围从试验片释放出的氢量(累积氢量)。并且,将测定的氢量除以试验片(除去镀层的情况下为镀层除去后、连续加热前的试验片)的质量并换算成质量ppm单元而得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,对于将包层钢板进行成型加工、接合加工后的制品(部件),从置于一般的使用环境的该制品切出试验片,利用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。并且,如果该值为0.50质量ppm以下,则认为进行成型加工、接合加工前的材料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的包层钢板而成的(称为材料)部件。例如对作为坯材的包层钢板实施成型加工或者接合加工的至少一方而制成部件。
这里,上述的包层钢板的拉伸强度(TS)为780MPa以上,具有优异的弯曲性、耐碰撞特性以及耐LME特性。因此,本发明的一个实施方式的部件不仅是高强度的,而且在行驶中碰撞的情况下的耐冲击特性也优异。另外,不仅在780MPa以上的高强度,而且对钢板实施镀覆处理的情况下,也不易发生LME开裂。因此,本发明的一个实施方式的部件适于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,对于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,对以下所示的各种板坯和各种钢板等进行加热或者冷却时的温度只要没有特别说明,就是指各种钢坯和各种钢板等表面温度。
基于本发明的一个实施方式的包层钢板的制造方法包括如下工序:
第一准备工序,准备具有上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接触的方式,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,对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
准备具有上述的母材的成分组成的母材钢坯。例如对钢坯材进行熔炼,制成具有上述的母材的成分组成的钢液。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。将得到的钢液凝固并制造钢坯(板坯)。由钢液制造钢坯的方法没有特别限定,可以使用连续铸造法、铸锭法或者薄板坯铸造法等。为了防止宏观偏析,因此钢坯优选通过连续铸造法进行制造。
·第二准备工序
这里,准备具有上述的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的覆层材料的成分组成的钢液。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中的任一种均适合。将得到的钢液凝固并制造钢坯(板坯)。由钢液制造钢坯的方法没有特别限定,可以使用连续铸造法、铸锭法或者薄板坯铸造法等。由于防止宏观偏析,因此钢坯优选通过连续铸造法进行制造。
·表面处理工序
进行表面处理使如上述那样准备的母材钢坯的表面和背面这两面以及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(表面粗糙度的下限并没有特别限定,从生产率等观点考虑,优选以Ra计为1μm以上)。由此,能够将最终材料的包层钢板的母材和覆层材料的边界粗糙度以最大高度Ry设定为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,例如可以通过机械研削进行精加工。
应予说明,表面粗糙度Ra按照JIS B 0601(1994)和JIS B 0031(1994)进行测定。
·层叠工序
接着,以使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,将母材钢坯与上述覆层材料钢坯按照覆层材料钢坯―母材钢坯―覆层材料钢坯的顺序进行层叠,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,并且抽真空以使的覆层材料钢坯―母材钢坯的间的真空度均为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,例如在两个覆层材料钢坯之间配置母材钢坯并得到层叠板坯,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,将各覆层材料钢坯―母材钢坯之间的真空度抽成1×10-2Torr以下(真空度的下限没有特别限定,从生产率等观点考虑,优选为1×10-7Torr以上)的高真空度,由此能够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―母材钢坯的间的抽真空的方法没有特别限定,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前),在覆层材料钢坯―母材钢坯之间设置抽真空用的真空管,通过在将其与真空泵,由此在各覆层材料钢坯―母材钢坯之间进行抽真空。
·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,得到热轧钢板。
一个例子中,将如上述那样制造的层叠板坯暂时冷却至室温,然后在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考虑,板坯加热温度设为1050℃以上。另外,为了防止氧化皮损耗的增大,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作为基准。
另外,热轧也可以应用节能工艺进行。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;或者对制造的钢坯进行稍微的保温后立即轧制的直接轧制等。
接着,按照常规方法对接合层叠板坯实施粗轧,得到薄板坯。对该薄板坯实施精轧,制成热轧钢板。应予说明,在降低板坯的加热温度的情况下,从防止精轧时的故障的观点考虑,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,如果在奥氏体的未再结晶状态的压下率变高,则在轧制方向上伸长的异常的组织发达,可能降低退火板的加工性,因此终轧温度优选设为820℃以上。终轧温度的上限没有特别限定,但例如优选终轧温度为1100℃以下。
另外,可以在热轧时将粗轧板彼此接合而连续地进行精轧。另外,也可以将粗轧板(薄板坯)在精轧前暂时卷绕。另外,为了降低热轧时的轧制载荷,可以将精轧的一部分或者全部进行润滑轧制。从钢板形状的均匀化和材质的均匀化的观点考虑,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在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,优选为450℃~750℃。
接着,对热轧钢板任意实施酸洗。由于能够通过酸洗除去钢板表面的氧化物,因此对于确保最终制品的钢板的良好的化成处理性、镀覆品质很重要。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。例如通过串列式的多机架轧制或者可逆式轧制等需要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%
通过将冷轧的压下率设为30%以上,从而能够抑制最终得到的包层钢板的母材和覆层材料的边界上的裂纹的残留·产生。另外,作为后续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%,则无法确保上述的接合界面的完整性,因此冷轧的压下率的上限为80%以下。
应予说明,对于冷轧的轧制道次的次数等,没有特别限定。
·退火工序
接着,对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
在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。退火温度小于750℃或者保持时间小于20秒时,在覆层材料中残留未再结晶铁素体,使弯曲性、耐碰撞特性降低。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,难以将TS设为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,优选在600秒以下。应予说明,退火温度是在退火工序中的最高到达温度。另外,保持时间中除了退火温度下的保持时间,还包括达到退火温度前后的加热和冷却中的(退火温度-40℃)~退火温度的温度范围内的滞留时间。
对于保持后的冷却没有特别限定,可以按照常规方法,在退火工序后,可以任意地进行按照以下的条件的再加热工序。以下将该情况作为退火工序后的任意的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
通过将冷却停止温度设定在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,在冷却停止时刻使奥氏体的一部分进行马氏体相变,从而减少钢板中的扩散性氢量。其结果是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,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为止的平均冷却速度没有特别限定,优选为1℃/秒~50℃/秒。
再加热温度:超过250℃且450℃以下
在上述冷却停止后,将冷轧钢板再加热到超过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。其中,再加热温度超过450℃时,伴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,再加热温度是在再加热工序中的最高到达温度。
保持时间:10秒以上
在再加热温度范围(超过250℃且450℃以下)的保持时间小于10秒的情况下,伴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,在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,由于生产技术上的制约,优选设在1000秒以下。在再加热温度范围中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,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、冷却停止温度以及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、水雾冷却、辊冷却、水冷以及空冷等。另外,从防止钢板表面的氧化的观点考虑,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,也可以对经过上述的工序的冷轧钢板实施调质轧制。调质轧制的压下率超过1.50%时,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,在调质轧制中的压下率的下限没有特别限定,从生产率的观点考虑,优选为0.05%以上。另外,调质轧制可以与用于进行上述的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,可以利用一次轧制实现目标压下率,也可以进行多次轧制,合计实施0.05%~1.50%的压下率。应予说明,这里记载的轧制一般是指调质轧制,但只要能够赋予与调质轧制同等的伸长率,也可以是利用矫直机等的轧制。
·镀覆处理工序
另外,可以在上述的退火工序后或者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者电镀锌处理。这些镀覆处理条件没有特别限定,按照常规方法即可。
在实施热浸镀锌处理的情况下,例如优选将冷轧钢板浸渍在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,热浸镀锌处理可以使用构成为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,优选对冷轧钢板实施上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。在合金化温度小于450℃时,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℃的镀覆浴,每单面的镀覆附着量优选为20~80g/m2。
另外,优选热浸镀锌钢板(GI)和合金化热浸镀锌钢板(GA)的镀覆附着量每单面为20~80g/m2(两面镀覆)。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,可以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,冷却到50℃以下后的轧制的伸长率更优选为0.10%以上。另外,冷却到50℃以下后的轧制的伸长率更优选为0.70%以下。
冷却到50℃以下后的轧制可以在与用于进行上述的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,可以利用一次的轧制实现目标伸长率,也可以通过进行多次轧制来实现合计为0.05%~1.00%的伸长率。应予说明,这里记载的轧制一般而言是指调质轧制,但如果是假与调质轧制相同的伸长率,则可以利用利用矫直机的加工等方法进行轧制。
·脱氢处理工序
优选对上述的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。其结果是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下,或者超过72.0小时保持的情况下,有通过回火难以确保所希望的TS的可能性。另外,以小于50℃保持的情况下,或者小于0.5小时保持的情况下,有无法充分地得到镀覆钢板中的扩散性氢量的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,上述的脱氢处理可以在退火工序后或者再加热工序后,对冷轧钢板实施。
另外,作为另一实施方式,可以进行在退火工序保持后,将冷轧钢板例如冷却至350℃~600℃的温度范围,接着对冷轧钢板实施热浸镀锌处理或者合金化热浸镀锌处理的镀覆处理工序和第二再加热工序。以下,将该情况作为退火工序后的任意的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
在退火工序保持后,将冷轧钢板例如冷却至350℃~600℃的温度范围,接着,对冷轧钢板实施热浸镀锌处理或者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的第一实施方式相同,因此这里省略记载。
·第二再加热工序
上述的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,再加热至超过该冷却停止温度且80℃~450℃的温度范围并保持10秒以上。
冷却停止温度:250℃以下
通过将冷却停止温度设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,在冷却停止时刻,使奥氏体的一部分进行马氏体相变,从而减少钢板中的扩散性氢量。其结果是弯曲变形时的空隙的生成量减少,因此进一步能够提高弯曲性、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,例如冷却停止温度优选在-30℃以上。
再加热温度:超过冷却停止温度且80℃~450℃
在上述冷却停止后,将冷轧钢板再加热到超过冷却停止温度且80℃~450℃的温度范围,在该温度范围保持10秒以上。通过将再加热温度设为超过冷却停止温度且80℃以上,释放出钢板中的扩散性氢,因此促进脱氢。其中,如果再加热温度超过450℃,则伴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冷却停止温度且80℃~450℃。再加热温度更优选为超过冷却停止温度且100℃以上。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
在再加热温度范围(超过冷却停止温度且80℃~450℃)的保持时间小于10秒的情况下,伴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,在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,由于生产技术上的制约,优选在1000秒以下。在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的保持时间之外,也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(80℃~450℃)的滞留时间。其中,不包括达到上述的冷却停止温度前的该温度范围中的滞留时间。
在再加热温度下保持后的平均冷却速度、冷却停止温度以及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、水雾冷却、辊冷却、水冷以及空冷等。另外,从防止钢板表面的氧化的观点考虑,以再加热温度保持后,优选冷却至50℃以下,更优选为冷却至室温程度。该冷却的平均冷却速度通常为1℃/秒~50℃/秒。
·脱氢处理工序
优选对上述的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的第一实施方式相同,因此这里省略记载。
上述以外的条件可以按照常规方法进行。另外,在上述中说明的本发明的一个实施方式的包层钢板的制造方法的一系列的热处理中,如果在上述的温度范围内,则保持温度不需要恒定,并且即便冷却速度在冷却中变化,只要在规定的范围内,就没有特别问题。另外,只要满足热历程,钢板可以利用任意设备实施热处理。
[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。
基于本发明的一个实施方式的部件的制造方法具有对上述的包层钢板(例如通过上述的包层钢板的制造方法制造的包层钢板)实施成型加工或者接合加工中的至少一方而制成部件的工序。
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、铆接接合等。应予说明,成型条件和接合条件没有特别限定,可以按照常规方法进行。
实施例
参照实施例具体说明本发明。本发明的范围不限于以下的实施例。
利用转炉对具有表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进行熔炼,利用连续铸造法准备母材钢坯。另外,准备利用转炉将具有表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熔炼,利用连续铸造法准备覆层材料钢坯。接着,对母材钢坯的表面和背面这两面以及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”记载了表面处理面(母材钢坯与覆层材料钢坯接触的面)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接触的方式,将母材钢坯和覆层材料钢坯按照覆层材料钢坯―母材钢坯―覆层材料钢坯的顺序层叠,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,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到表2所示的板坯加热温度进行粗轧。接着,以表2所示的终轧温度实施精轧,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,经由表2所示的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)或者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这一栏,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“-”是指在退火工序后冷却至室温。
应予说明,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)或者电镀锌钢板(EG)。作为热浸镀锌浴,在制造GI的情况下,使用含有Al:0.20质量%,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的情况下,使用含有Al:0.14质量%、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中的任一者时均为470℃。镀覆附着量在制造GI的情况下,每单面为45~72g/m2(两面镀覆)左右,在制造GA时每单面为45g/m2(两面镀覆)左右。
在制造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。
在制造EG时,使用30℃的镀覆浴,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所示的条件下进行了脱氢处理。
将如上得到的冷轧钢板和镀覆钢板作为供试钢,按照以下的试验方法评价拉伸特性、弯曲性、耐碰撞特性以及耐LME特性。应予说明,弯曲性通过V弯曲试验进行了评价。另外,耐碰撞特性通过极限变形能力、VDA弯曲试验以及V弯曲-正交VDA弯曲试验进行了评价。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,通过上述的方法,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存在的空隙个数,(1)覆层材料(表侧)和(3)覆层材料(里侧)得到了大致同样的结果,因此仅以(1)覆层材料(表侧)作为代表进行记载。
<拉伸特性>
拉伸试验按照JIS Z 2241进行。从得到的钢板以长度方向成为钢板的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以780MPa以上合格。
<极限变形能力>
极限变形能力利用从通过上述的拉伸试验得到的板宽应变(εw)和板厚应变(εt)求出拉伸应变的(εl)的水沼等人的理化学研究所报告,45-4(1969),79.所示的求出方法进行计算。
εl=-(εw+εt)
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,已知公知极限变形能力与扩孔性(拉伸凸缘性)具有相关性。
应予说明,极限变形能力εl在TS为780MPa以上且小于1180MPa时,将0.8以上判断为良好,将TS为1180MPa以上时,判定为0.4以上。
<V弯曲试验>
V(90度)弯曲试验按照JIS Z 2248进行。使用与端面加工实施的板厚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进行。进行N3评价,算出均没有开裂的最小的弯曲半径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,R/t≤3.0,TS为1180MPa以上时,将R/t≤4.0判断为很好。
<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)尺寸或者板厚1.4mm×宽度70mm(C方向)×长度60mm(L方向)尺寸的试验片,利用辊间距离为2×板厚+0.5mm、冲头前端曲率半径为R=0.4mm的弯曲试验机,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,F≥8000N,S≥11mm,αVDA≥90°,F×S≥88000N·mm,
TS为1180MPa以上时,将F≥10000N、S≥10mm、αVDA≥85°、F×S≥100000N·mm判断为良好。
另外,为了参考,图2中示出了实施例的No.44和45的VDA弯曲试验的F-S曲线。
<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号所示的算出方法进行了计算。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)尺寸或者板厚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/分钟、保持时间为5s的条件下,进行基于弯曲半径为R=5mm的L方向弯曲(C轴弯曲)的V(90°)弯曲加工。使V弯曲加工样品在水平方向上旋转90°,然后,利用辊间距离为2×板厚+0.5mm、冲头前端曲率半径为R=0.4mm的弯曲试验机,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基于C方向弯曲(L轴弯曲)进行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,公知与轴压坏时的弯曲稜线部的断裂特性具有相关性。
应予说明,TS小于780MPa以上且小于1180MPa时,将F≥6000N、S≥28mm、F×S≥168000N·mm判断为良好,TS为1180MPa以上时,将F≥6500N、S≥27mm、F×S≥175500N·mm判断为良好。
另外,为了参考,图3中示出了实施例的No.4的V弯曲-正交VDA弯曲试验的F-S曲线。
<耐LME特性>
耐LME特性通过阻力焊接开裂试验进行了判断。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成30mm×100mm的试验片和另1张980MPa级的热浸镀锌钢板,对它们实施阻力焊接(点焊),由此制成部件。焊接机使用安装于焊接枪的伺服马达加压式单相交流(50Hz)的电阻焊机,对重叠2张钢板的板组在使板组倾斜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,利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价为LME开裂性很好(○),将观察到0.1mm以上的裂纹的情况评价为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
如表3所示,本发明例的拉伸强度(TS)为780MPa以上,具有优异的弯曲性、耐碰撞特性和耐LME特性。另一方面,对于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者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:0.050%~0.350%、Si:0.02%~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%以及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:55%以下,马氏体和回火马氏体的合计的面积率:30%以上,残余奥氏体的体积率:5%以下,
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%以及N:0.0100%以下,剩余部分为Fe和不可避免的杂质,
在所述钢组织中,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%以下以及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者电镀锌层。
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接触的方式,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成为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,对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到250℃以下的冷却停止温度,接着再加热到超过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者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,所述镀覆处理是热浸镀锌处理、合金化热浸镀锌处理或者电镀锌处理。
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者合金化热浸镀锌处理,得到镀覆钢板;
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后,再加热到超过该冷却停止温度且80℃~450℃的温度范围,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者接合加工中的至少一方而制成部件的工序。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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