JP2015175061A - 引張最大強度780MPaを有する衝突特性に優れた高強度鋼板、高強度溶融亜鉛めっき鋼板、並びに、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板とそれらの製造方法。 - Google Patents
引張最大強度780MPaを有する衝突特性に優れた高強度鋼板、高強度溶融亜鉛めっき鋼板、並びに、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板とそれらの製造方法。 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ミクロ組織が、体積分率で主相としてフェライトを30%以上含有し、第二相としてマルテンサイト及びベイナイトの1種又は2種以上を合計で10〜70%以下含有し、残留オーステナイト体積率を10%未満に制限する鋼板であって、バウシンガ試験における順方向の変形応力σ(z)と逆方向の変形応力σ(−z)との比が下記(1)式を満たすことを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度鋼板。
|σ(−z)|/|σ(z)|≦0.85 (1)
【選択図】なし
Description
このように耐食性、高強度並びに延性を同時に具備することは、極めて難しい。
(1)バウシンガ試験において、順方向の変形応力と、反転直後の逆方向の変形応力との比を規定する、
(2)バウシンガ試験によって算出した、等方硬化成分と移動硬化成分との比率を規定する、
(3)フェライト相を主組織とする軟質相における平均転位密度分布と最大密度分布との比で規定する(具体的には、複雑な組織の中からフェライト相を抽出し、その平均転位密度と最大転位密度の比を算出し、この比の値が一定以上であれば移動硬化成分が所定値より大となって、衝突時に破断せずに変形することが保障される)、
のいずれかの方法で、衝突変形部材が、破断せずに所期の変形能を維持して衝撃力吸収効果を奏することを確認した。
|σ(−z)|/|σ(z)|≦0.85 (1)
σ(z): 順方向の変形応力
σ(−z):逆方向の変形応力
Xsat/Rsat≧0.25 (2)
(IQav/IQmin)av≧1.2 (3)
この効果は、金属材料一般に生ずることが知られているものの、鋼板を高強度化していくことによってどのように変化するかは従来知られていなかった。
具体的には、(a)材料の変形応力は、その源が異なるものが複数存在するが、それらの合算で構成され、(b)それらは、等方硬化成分Rsatと移動硬化成分Xsatからなることに鑑み、移動硬化成分に着目した。この移動硬化成分Xsatがあることがバウシンガ効果の生ずる原因である。
このような移動硬化成分の多い材料の規定には、複数の方法があり、本発明では、以下の3つの規定方法を採用した。
ルメートル−シャボーシュのモデルは以下の式で表現される。
(1)f=J2(σ−X)−R−Y=0
(2)dR=CR(Rsat−R)dεP
(3)dX=Cx(XsatdεP/dεP−X)dεP
ここで、f:降伏関数
J2:偏差応力の第二不変量
σ:変形応力
X:変形応力の移動硬化成分(テンソル)
R:変形応力の等方硬化成分
Y:初期降伏応力
CR:等方硬化成分の時定数
CX:移動硬化成分の時定数
εP:相当ひずみ
Rsat:等方硬化成分の飽和値
Xsat:移動硬化成分の飽和値
(a) EBSD測定を行う。
(b) フェライト相を抽出する。
(c) フェライト相である各結晶粒の平均IQ値IQavをそれぞれ算出する。
(d) 同様に各結晶粒において最小IQ値IQminを得る。このIQminについては測定データをそのまま用いても良いが各測定点の測定誤差の影響を受けやすいため平均化処理を行った後の値を用いるのが好ましい。具体的にはフェライト相の平均結晶粒径の1/20程度の正方形領域で平均化したものを用いるのが良い。
(e) 各結晶粒で比IQav/IQminを算出する。
(f) さらに(e)の値を平均して(IQav/IQmin)aveを算出する。
主相であるフェライトの体積率を30%以上とする。フェライト体積率を30%以上とするのは、良好な伸びを確保するためである。フェライト体積率が30%未満では、加工硬化が低くなりすぎてしまい、曲げ成形時にネッキングが生じることから、割れを生じる懸念がある。一方、フェライト体積率が90%超となると、780MPa以上の強度確保が難しい。このことから、フェライト体積率は、30〜90%とする必要がある。
鋼板にめっき層を有すことで耐食性が高まるため、めっきをしても良い。
スポット溶接性や塗装性が望まれる場合には、合金化処理によってこれらの特性を高めることができる。具体的には、Znめっき浴に浸漬した後、合金化処理を施すことで、めっき層中にFeが取り込まれ、塗装性やスポット溶接性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができる。合金化処理後のFe量が7質量%未満ではスポット溶接性が不十分となる。一方、Fe量が15質量%を超えるとめっき層自体の密着性を損ない、加工の際、めっき層が破壊・脱落し金型に付着することで、成形時の疵の原因となる。したがって、合金化処理を行う場合のめっき層中のFe量の範囲は7〜15質量%とする。
C:Cは、鋼板の強度を上昇できる元素である。しかしながら、0.05%未満であると780MPa以上の引張強度と加工性を両立することが難しくなる。一方、0.14%以上となるとスポット溶接性の確保が困難となる。このため、その範囲を0.05〜0.14%未満に限定した。
次に、本発明を実施例により詳細に説明する。
表3に示す成分を有するスラブを、1240℃に加熱し、表4及び5に記載の熱延条件にて熱間圧延を行い、水冷帯にて水冷の後、表6及び7に示す温度で巻き取り処理を行った。熱延板の厚みは、2.5〜3.0mmの範囲とした。熱延板を酸洗した後、冷間圧延後の板厚が1.2mmとなるように、所定の冷延率で冷延を行い、冷延板とした。
◎:破断発生無し
○:軽微な割れ(板厚方向貫通無し)
×:割れ発生
780MPa以上の引張強さを持つことが衝撃吸収特性の絶対値の確保に重要であるが、それに加えて破断の発生は部材としての衝撃吸収特性を極端に劣化させると考えられるため、引張強さと落重試験での破断発生状況の二つで材料を評価した。
<めっき性>
○:不めっきなし
△:不めっき若干あり
×:不めっき多数あり
測定した引張特性、めっき性及びめっき層中のFe%を表5及び6に示す。本発明の鋼板はいずれも衝突特性、めっき性に優れていることがわかる。
Claims (15)
- 質量%で、
C:0.05〜0.14%未満、
Si:0.05〜3.0%、
Mn:1.5〜3.5%未満、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Al:2.0%以下、
N:0.01%以下、
O:0.006%以下、
を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなり、ミクロ組織が、体積分率で主相としてフェライトを30%以上含有し、第二相としてマルテンサイト及びベイナイトの1種又は2種以上を合計で10〜70%以下含有し、残留オーステナイト体積率を10%未満に制限する鋼板であって、
バウシンガ試験における順方向の変形応力σ(z)と逆方向の変形応力σ(−z)との比が下記(1)式を満たすことを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度鋼板。
|σ(−z)|/|σ(z)|≦0.85 (1)
σ(z): 順方向の変形応力
σ(−z):逆方向の変形応力 - 請求項1に記載の鋼板において、反転後の変形応力として0.2%歪応力を採用することを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度鋼板。
- 質量%で、
C:0.05〜0.14%未満、
Si:0.05〜3.0%、
Mn:1.5〜3.5%未満、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Al:2.0%以下、
N:0.01%以下、
O:0.006%以下、
を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなり、ミクロ組織が、体積分率で主相としてフェライトを30%以上含有し、第二相としてマルテンサイト及びベイナイトの1種又は2種以上を合計で10〜70%以下含有し、残留オーステナイト体積率を10%未満に制限する鋼板であって、
バウシンガ試験によって算出した等方硬化成分Rsatと移動硬化成分Xsatの比が下記(2)式を満たすことを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度鋼板。
Xsat/Rsat≧0.25 (2) - 質量%で、
C:0.05〜0.14%未満、
Si:0.05〜3.0%、
Mn:1.5〜3.5%未満、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Al:2.0%以下、
N:0.01%以下、
O:0.006%以下、
を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなり、ミクロ組織が、体積分率で主相としてフェライトを30%以上含有し、第二相としてマルテンサイト及びベイナイトの1種又は2種以上を合計で10〜70%以下含有し、残留オーステナイト体積率を10%未満に制限する鋼板であって、
該フェライト相においてEBSD測定の結果得られる各フェライト粒の平均IQ値IQavと最小IQ値IQminとの比の平均値が下記(3)式を満たすことを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度鋼板。
(IQav/IQmin)av≧1.2 (3) - さらに、鋼中に質量%で
Cr:0.05〜1.0%、
Mo:0.01〜1.0%、
Ni:0.05〜1.0%、
Cu:0.05〜1.0%、
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度鋼板。 - さらに、鋼中に質量%で
Nb:0.005〜0.3%、
Ti:0.005〜0.3%、
V:0.005〜0.5%、
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度鋼板。 - さらに、鋼中に質量%で
B:0.0001〜0.01%、
Ca、Mg、REMの3種から選択される1種又は2種以上を合計で0.0005〜0.04%含有することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度鋼板。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の冷延鋼板の表面に、Fe7質量%未満を含有し、残部がZn,Alおよび不可避的不純物からなる溶融亜鉛めっき層を有する引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の冷延鋼板の表面に、Fe質量7%以上15%以下を含有し、残部がZn、Alおよび不可避的不純物からなる合金化溶融亜鉛めっき層を有する引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の化学成分からなる鋼を鋳造するにあたり、1600〜1400℃でのスラブ表面での平均冷却速度を200℃/秒以下とし、その後熱間圧延、冷間圧延及び熱処理することを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度鋼板の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の化学成分からなる鋼塊またはスラブを請求項10の条件で鋳造を実施した後、直接または一旦冷却した後1100℃以上に加熱し、Ar3変態点以上で熱間圧延を完了し、700℃以下の温度域にて巻き取り、酸洗後、圧下率30〜80%の冷間圧延を施し、次いで、連続焼鈍ラインを通板するに際し、750℃以上かつ900℃以下で焼鈍し、その後、500〜750℃まで0.5〜200℃/秒で冷却し、1℃/秒以上の冷却速度にて、100〜450℃まで冷却し、再加熱、保持、あるいは、冷却を行い、300〜450℃間で10〜1000秒の保持を行った後、室温まで冷却することを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度鋼板の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の化学成分からなる鋼塊またはスラブを請求項10の条件で鋳造を実施した後、直接または一旦冷却した後1100℃以上に加熱し、Ar3変態点以上で熱間圧延を完了し、700℃以下の温度域にて巻き取り、酸洗後、圧下率30〜80%の冷間圧延を施し、次いで、連続溶融亜鉛めっきラインを通板するに際し、750℃以上かつ900℃以下で焼鈍し、その後、500〜750℃まで0.5〜200℃/秒で冷却し、1℃/秒以上の冷却速度にて、(亜鉛めっき浴温度―40)℃〜(亜鉛めっき浴温度+50)℃に冷却後、室温まで冷却することを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の化学成分からなる鋼塊またはスラブを請求項10の条件で鋳造を実施した後、直接または一旦冷却した後1100℃以上に加熱し、Ar3変態点以上で熱間圧延を完了し、700℃以下の温度域にて巻き取り、酸洗後、圧下率30〜80%の冷間圧延を施し、次いで、連続溶融亜鉛めっきラインを通板するに際し、750℃以上かつ900℃以下で焼鈍し、その後、500〜750℃まで0.5〜200℃/秒で冷却し、1℃/秒以上の冷却速度にて、500℃〜室温間まで冷却した後、(亜鉛めっき浴温度―40)℃〜(亜鉛めっき浴温度+50)℃に加熱、あるいは、冷却後、亜鉛めっきした後、室温まで冷却することを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 請求項12又は13の何れかに記載の方法で、熱処理及びめっきを行った後、460〜600℃の範囲で合金化処理を施した後、室温まで冷却することを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 請求項12又は13のいずれかに記載の方法で、熱処理及びめっきを行った後、100℃以下まで冷却した後、150〜600℃の温度域に再加熱を行い、1〜1000秒の熱処理を行った後、室温まで冷却することを特徴とする引張最大強度780MPa以上を有する衝突特性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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