JP2019512600A - 焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
炭素は、本発明で目的とする複合組織を確保するために添加する必須元素である。一般的には、炭素含量が増加するほどマルテンサイトの形成が簡単であるため、複合組織鋼の製造に有利であるが、意図する強度及び降伏比(降伏強度/引張強度)を確保するためには、適正量に管理することが求められる。もし、炭素含量が0.02%未満の場合、本発明で目標とする強度の確保は難しく、適正なレベルのマルテンサイトの形成が難しいことがある。一方、その含量が0.08%を超える場合、焼鈍後の冷却時に粒界ベイナイトの形成が促進されて鋼の降伏比が高くなり、自動車部品への加工時に屈曲及び表面欠陥が発生しやすくなるという欠点がある。したがって、本発明では、炭素含量を0.02〜0.08%に制御し、より好ましくは、0.03〜0.06%に制御する。
マンガンは、複合組織鋼の硬化能を向上させる元素であって、特にマルテンサイトを形成させるにあたり、重要な役割を果たす元素である。もし、マンガン含量が1.3%未満の場合、マルテンサイトの形成は簡単ではないため、複合組織鋼の製造が難しい。一方、マンガン含量が2.1%を超える場合には、マルテンサイトが過剰に形成されて材質が不安定となり、且つ組織内にマンガンバンドが形成されて、加工クラック及び板破断の発生リスクが急増するという問題がある。また、焼鈍時にマンガン酸化物が表面に溶出してめっき性を大きく阻害するという問題がある。したがって、本発明では、マンガン含量を1.3〜2.1%に制御し、より好ましくは、1.4〜1.8%に制御する。
シリコンは、固溶強化により鋼板の強度上昇に寄与するが、本発明では、意図的に添加しない。シリコンを添加しなくても物性を確保するのに大きな支障はない。但し、製造上不可避に添加される量を考慮して0%は除く。一方、シリコン含量が0.3%を超える場合、めっき表面特性に劣るという問題があるため、本発明ではシリコン含量を0.3%以下に制御する。
クロムは、マンガンと類似の特性を有する成分であって、鋼の硬化能向上と共に鋼の強度を向上させるために添加される元素である。また、クロムはマルテンサイトの形成に寄与し、熱間圧延中にCr23C6のような粗大なCr系炭化物を形成して鋼中に固溶炭素量を適切なレベル以下に析出させることで、降伏点伸び(YP−El)の発生を抑制し、降伏比が低い複合組織鋼の製造に有利な元素である。また、クロムは強度上昇に対する延性低下を最小限に抑えることで、高延性を有する高強度複合組織鋼の製造にも有利な元素である。但し、その含量が1.0%を超える場合、マルテンサイト組織分率を過度に増加させて強度及び伸びの低下を招く。したがって、本発明ではクロム含量を1.0%以下に制御する。
リンは、成形性を大きく阻害することなく強度を確保するのに最も有利な元素である。しかし、リンが過剰に添加される場合、脆性破壊が発生する可能性が非常に高くなり、熱間圧延中にスラブの板破断が発生する可能性が非常に高くなって、めっき表面特性を阻害する。したがって、本発明では、リン含量を0.1%に制御する。
硫黄は、鋼中に不可避に含まれる不純物であって、できるだけその含量を低く管理することが好ましい。特に、鋼中の硫黄は、赤熱脆性を発生させる可能性を高めるため、その含量を0.01%以下に管理する。
窒素は、鋼中に不可避に含まれる不純物であって、できるだけその含量を低く管理することが重要である。しかし、窒素含量を低く管理するためには鋼の精錬コストが急激に上昇するという問題があるため、操業条件が可能な範囲である0.01%以下に管理する。
酸可溶アルミニウムは、粒度微細化と脱酸のために添加される元素であって、その含量が0.01%未満の場合、通常の安定した状態でアルミニウムキルド(Al−killed)鋼を製造することが難しい。一方、その含量が0.06%を超える場合、結晶粒微細化効果により、強度上昇には有利であるが、製鋼連鋳操業時に介在物が過剰に形成されて、めっき鋼板の表面不良が発生する可能性が高まる上、製造コストの急激な上昇を招くという問題がある。したがって、本発明では、酸可溶アルミニウム含量を0.01〜0.06%に制御する。
モリブデンは、オーステナイトがパーライトに変態することを遅延させると共に、フェライト微細化及び鋼の強度を向上させるために添加される元素である。また、モリブデンは、鋼の硬化能向上にも寄与する。但し、モリブデン含量が0.1%を超える場合、製造コストの急激な上昇を招いて経済性が低下するだけではなく、鋼の延性も低下するという問題がある。したがって、本発明では、モリブデン含量を0.1%以下に制御する。
[式1] M={Mgb/(Mgb+Min)}×100
(ここで、Mgbはフェライト結晶粒界に存在する平均円相当径5μm以下(0μmは除く)のマルテンサイトの個数を意味し、Minはフェライト結晶粒内に存在する平均円相当径5μm以下(0μmは除く)のマルテンサイトの個数を意味する)
[式2] B={AB/(AF+AM+AB)}×100
(ここで、AFはフェライトの面積率を意味し、AMはマルテンサイトの面積率を意味し、ABはベイナイトの面積率を意味する)
[式3] Ar3(℃)=910−310[C]−80[Mn]−20[Cu]−15[Cr]−55[Ni]−80[Mo]
(ここで、[C]、[Mn]、[Cu]、[Cr]、[Ni]、及び[Mo]はそれぞれ、当該元素の重量%を意味する)
[式4] Ms(℃)=539−423[C]−30.4[Mn]−12.1[Cr]−17.7[Ni]−7.5[Mo]
(ここで、[C]、[Mn]、[Cr]、[Ni]、及び[Mo]はそれぞれ、当該元素の重量%を意味する)
Claims (15)
- 冷延鋼板と、前記冷延鋼板の表面に形成された溶融亜鉛系めっき層とを含み、
前記冷延鋼板は、重量%で、C:0.02〜0.08%、Mn:1.3〜2.1%、Si:0.3%以下(0%は除く)、Cr:1.0%以下(0%は除く)、P:0.1%以下(0%は除く)、S:0.01%以下(0%は除く)、N:0.01%以下(0%は除く)、及びsol.Al:0.01〜0.06%を含み、Mo:0.2%以下(0%は除く)及びB:0.003%以下(0%は除く)からなる群から選択された1種以上を含み、残部Fe及び不可避不純物を含み、微細組織として、90〜99面積%のフェライト及び1〜10面積%のマルテンサイトを含み、
前記冷延鋼板の板厚1/4t地点において、マルテンサイトにおける平均炭素濃度aと、前記マルテンサイトの長軸を直径とする仮想の円内に位置したフェライトにおける平均炭素濃度bとの比率(a/b)が1.4以下であり、
前記冷延鋼板の板厚1/4t地点において、マルテンサイトにおける平均マンガン濃度cと、前記マルテンサイトの長軸を直径とする仮想の円内に位置したフェライトにおける平均マンガン濃度dとの比率(d/c)が0.9以下である、焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板。 - 前記冷延鋼板は、下記式1で定義されるフェライト結晶粒界(粒界三重点を含む)に存在する平均円相当径5μm以下(0μmは除く)のマルテンサイトの占有率(M)が90%以上である、請求項1に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板。
[式1] M={Mgb/(Mgb+Min)}×100
(ここで、Mgbはフェライト結晶粒界に存在する平均円相当径5μm以下(0μmは除く)のマルテンサイトの個数を意味し、Minはフェライト結晶粒内に存在する平均円相当径5μm以下(0μmは除く)のマルテンサイトの個数を意味する) - 前記冷延鋼板は、微細組織としてベイナイトをさらに含み、下記式2で定義されるベイナイトの面積率(B)が3以下である、請求項1に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板。
[式2] B={AB/(AF+AM+AB)}×100
(ここで、AFはフェライトの面積率を意味し、AMはマルテンサイトの面積率を意味し、ABはベイナイトの面積率を意味する) - 前記溶融亜鉛系めっき層は、合金化溶融亜鉛系めっき層である、請求項1に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板。
- 35MPa以上の焼付硬化量(BH)を有する、請求項1に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板。
- 0.57以下の降伏比及び33%以上の伸びを有する、請求項1に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板。
- 重量%で、C:0.02〜0.08%、Mn:1.3〜2.1%、Si:0.3%以下(0%は除く)、Cr:1.0%以下(0%は除く)、P:0.1%以下(0%は除く)、S:0.01%以下(0%は除く)、N:0.01%以下(0%は除く)、及びsol.Al:0.01〜0.06%を含み、Mo:0.2%以下(0%は除く)及びB:0.003%以下(0%は除く)からなる群から選択された1種以上を含み、残部Fe及び不可避不純物を含む鋼スラブを再加熱する段階と、
前記再加熱された鋼スラブをオーステナイト単相域で熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、
前記熱延鋼板を巻き取る段階と、
前記巻き取られた熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、
前記冷延鋼板を760〜850℃で連続焼鈍する段階と、
前記連続焼鈍された冷延鋼板を630〜670℃まで2〜14℃/secの平均冷却速度で1次冷却する段階と、
前記1次冷却された冷延鋼板を(Ms+20)〜(Ms+50)℃まで3〜12℃/secの平均冷却速度で2次冷却する段階と、
前記2次冷却された冷延鋼板を440〜480℃まで4〜8℃/secの速度で3次冷却する段階と、
前記3次冷却された冷延鋼板を溶融亜鉛系めっき浴に浸漬して溶融亜鉛系めっき鋼板を得る段階と、
前記溶融亜鉛系めっき鋼板を(Ms−100)℃以下まで3℃/sec以上の平均冷却速度で最終冷却する段階と、
を含む、焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。 - 前記スラブの再加熱時において、再加熱温度は1100〜1300℃である、請求項7に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
- 前記熱間圧延時において、仕上げ圧延温度は(Ar3+50)〜950℃である、請求項7に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
- 前記巻取時において、巻取温度は450〜700℃である、請求項7に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
- 冷間圧延時において、冷間圧下率は40〜80%である、請求項7に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
- 前記連続焼鈍時において、焼鈍温度は770〜810℃である、請求項7に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
- 前記亜鉛系めっき浴の温度は440〜480℃である、請求項7に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
- 前記最終冷却する前に、前記溶融亜鉛系めっき鋼板を480〜600℃で合金化熱処理する段階をさらに含む、請求項7に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
- 前記最終冷却した後に、0.3〜1.6%の圧下率で調質圧延する段階をさらに含む、請求項7に記載の焼付硬化性及び耐時効性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
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