JP5407168B2 - 高強度鋼板の製造方法および高強度電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
高強度鋼板の製造方法および高強度電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5407168B2 JP5407168B2 JP2008102850A JP2008102850A JP5407168B2 JP 5407168 B2 JP5407168 B2 JP 5407168B2 JP 2008102850 A JP2008102850 A JP 2008102850A JP 2008102850 A JP2008102850 A JP 2008102850A JP 5407168 B2 JP5407168 B2 JP 5407168B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strength
- steel sheet
- balance
- less
- ductility
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Coating With Molten Metal (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
伸びフランジ性は、切断のままの端面を加工することから、材料特性として伸びフランジ性が良好なことと同時に、シャー等の機械切断による端面の損傷が軽微なことが要求される。
伸びフランジ性向上に必要な材料特性は、非特許文献1で示されるように、均一伸びや穴拡げ性である。このことから、均一伸びと穴拡げ性の両方を具備することが求められる。
一方、シャーや打ち抜き端面には、切断の際に介在物を引きずったと考えられる損傷が多数存在し、これが起点となり、伸びフランジ成形時や穴拡げ試験時に割れが生じることが知られている(非特許文献1)。このことから、切断時の端面の損傷を抑制することも極めて重要になる。
DP鋼板は、延性に富むフェライトを主相とし、硬質組織であるマルテンサイトを鋼板組織中に分散させることで、優れた延性を得ている。また、軟質なフェライトは変形し易く、変形と共に多量の転位が導入され、硬化することから、n値も高い。しかしながら、鋼板組織を軟質なフェライトと硬質なマルテンサイトより成る組織とすると、両組織の変形能が異なることから、穴拡げ加工のような大加工を伴う成形においては、両組織の界面に微小なマイクロボイドが形成され、穴拡げ性が著しく劣化するという問題を有する。特に、引張最大強度540MPa以上のDP鋼板中に含まれるマルテンサイト体積率は比較的多く、フェライトとマルテンサイト界面も多く存在することから、界面に形成されたマイクロボイドは容易に連結し、亀裂形成、破断へと至る。このことから、DP鋼板の穴拡げ性は劣位であることが知られている(例えば、非特許文献3)。
あるいは、粒界にセメンタイトやパーライト組織が存在する鋼板も、穴拡げ性は劣位である。これはフェライトとセメンタイトの境界が微小ボイド形成の起点となるためである。
その結果、特許文献3〜5及び非特許文献1に示されるように、穴拡げ性に優れた鋼板の開発は、鋼板の主相をベイナイトもしくは析出強化したフェライトの単相組織とし、かつ、粒界でのセメンタイト相の生成を抑えるため、Ti等の合金炭化物形成元素を多量に添加し、鋼中に含まれるCを合金炭化物とすることで、穴拡げ性に優れた高強度熱延鋼板が開発されてきた。
また、析出強化したフェライトの単相組織とした鋼板は、Ti、NbあるいはMo等の炭化物による析出強化を利用して鋼板を高強度化すると共に、セメンタイト等の形成を抑制することで、780MPa以上の高強度と、優れた穴拡げ性の両立が可能なものの、冷延及び焼鈍工程を経る冷延鋼板では、その析出強化が活用し難いという欠点を有する。即ち、析出強化は、フェライト中に、NbやTi等の合金炭化物が整合析出することで成し遂げられる。
冷延及び焼鈍を伴う冷延鋼板においては、フェライトは加工され、焼鈍時に、再結晶することから、熱延板段階で整合析出していたNbやTi析出物との方位関係が失われるため、その強化能が大幅に減少してしまい強度確保が難しい。また、NbやTiは、再結晶を大幅に遅延することが知られており、優れた延性確保のためには、高温焼鈍が必要となり生産性が悪い。また、熱延鋼板並みの延性が得られたとしても、析出強化鋼は、その延性や張り出し成形は、DP鋼板に比較し劣位であり、大きな張り出し性を必要とする部位への適用はできない。加えて、NbやTiなどの高価な合金炭化物形成元素を多量に添加せねばならず、コスト高を招くという問題も有している。
また、冷却終点温度が変動すると、マルテンサイト体積率がばらつくことから、材質がばらつき易いという問題を有していた。これら問題を解決する手段として、あるいは、十分なマルテンサイト体積率を確保するため、水槽等を用いて室温まで焼き入れることで、十分な量のマルテンサイト体積率の確保を行う場合があるが、水等を用いた冷却を行うと、鋼板の反りや切断後のキャンバー等の形状不良を生じ易い。これら形状不良の原因は、単なる板の変形のみに依るのではなく、冷却時の温度ムラに起因した残留応力を原因とする場合があり、板形状としては良好でも、切断後に反りやキャンバーといった形状不良を引き起こす場合がある。また、後工程で矯正しがたいという課題も有している。このことから、材質確保の点だけでなく、使い易さの観点でも課題がある。
このように、延性や張り出し成形性、あるいは、穴拡げ性の確保に必要な鋼板組織が極めて異なっていることから、これら特性を同時に具備することは、極めて難しい。
加えて、これら鋼板は、伸びや穴拡げ性といった材料特性向上に注意を払っているものの、シャーやポンチによる打ち抜きと言った機械加工による端面損傷や、これによる特性劣化に注意を払った研究ではない。
CAMP-ISIJ vol.13(2000),p399 CAMP-ISIJ vol.13(2000),p411 CAMP-ISIJ vol.13(2000),p391
本発明は、延性や穴拡げ性と言った材料特性向上と同時に、切断後の端面損傷を抑制に考慮して行われたものであり、その目的は、DP鋼並み優れた延性と、単一組織並みの優れた穴拡げ性を持つと同時に、切断後の端面の損傷が極めて軽微な特徴を有する極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板の製造方法および高強度電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法を提供することにある。
(1)本発明は、質量%で、C :0.05%〜0.20%、Si:0.3〜2.0%、Mn:1.3〜2.6%、P :0.001〜0.03%、S :0.0001〜0.01%、Al:0.10%未満、N :0.0005〜0.0100%、O:0.0005〜0.007%、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる組成を有する鋳造スラブを質量%で、C:0.05%〜0.20%、Si:0.3〜2.0%、Mn:1.3〜2.6%、P:0.001〜0.03%、S:0.0001〜0.01%、Al:0.10%未満、N:0.0005〜0.0100%、O:0.0014〜0.032%、の化学成分を有する溶鋼から鋳造するに当たって、溶鋼中にノズルを浸漬させ、Arガスを2〜30 l/分の吹込量で吹き込みつつ鋳造することにより、内部に含まれる5μm超のSi、Mn、Alのいずれかの酸化物とMnの硫化物からなる介在物の個数密度が15個/mm2未満である鋳造スラブを製造し、この鋳造スラブを直接又は一旦冷却した後1050℃以上に加熱し、Ar3変態点以上で熱間圧延を完了し、400〜670℃の温度域にて巻き取り、酸洗後、圧下率40〜70%の冷延を施し、連続焼鈍ラインを通板するに際して、最高加熱温度760〜870℃で焼鈍した後、630℃〜570℃間を平均冷却速度3℃/秒以上で冷却し、450℃〜300℃の温度域で30秒以上保持することを特徴とする強度−延性バランスおよび強度−穴拡げ性バランスに優れ、極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板の製造方法。
(2)本発明は、前記鋳造スラブとして、さらに、質量%で、B:0.0001〜0.010%未満、を含有する鋳造スラブとすることを特徴とする(1)に記載の強度−延性バランスおよび強度−穴拡げ性バランスに優れ、極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板の製造方法。
(4)本発明は、前記630℃〜570℃間を平均冷却速度3℃/秒以上で冷却した後、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して亜鉛めっきを施すことを特徴とする(1)〜(3)の何れかに記載の強度−延性バランスおよび強度−穴拡げ性バランスに優れ、極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板の製造方法。
(5)本発明は、前記亜鉛めっきを施した後、合金化処理を施すことを特徴とする(4)に記載の強度−延性バランスおよび強度−穴拡げ性バランスに優れ、極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板の製造方法。
即ち、C、Si、Mn、P、S、Al、N、Oの含有量を規定範囲とし、引張り最大強度で540MPa以上の優れた強度を発揮できると同時に、主としてフェライトとベイナイトからなり、鋼板中に含まれる5μm超の非金属介在物の個数密度を15個/mm2以下とすることで極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板を安定して提供することができる。
また、本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法によれば、前述の条件に加え、Znめっき浴に浸漬する前後の少なくとも一方において、亜鉛めっき浴温度+50℃〜300℃の温度域での保持条件を規定することにより実現することができる。
以下に本発明を詳細に説明する。
まず、鋼板の組織の限定理由について述べる。
本発明者等は、鋭意検討を進めた結果、鋼板組織をフェライトとベイナイトやマルテンサイトなどの硬質組織よりなる組織とすると共に、ベイナイトやマルテンサイトなどの硬質組織とフェライトの硬度差を低減させつつ、介在物個数を低減することによる端面損傷を改善することで大幅な伸びフランジ性向上が可能なことを見出した。特に、端面損傷の改善による亀裂形成サイトの抑制と、硬質組織と軟質組織間の硬度差低減による亀裂伝播抑制を同時に行うことで、大幅な伸びフランジ性向上が達成可能なことを見出した。
ここで、5μm以上の介在物個数密度を15個/mm2以下と限定したのは、5μm以上の介在物個数密度を15個/mm2以下とすることで顕著な穴拡げ性の向上効果が見られたためである。5μm以上の介在物個数密度と穴拡げ性に相関が見られた原因としては、次のような原因によるものと考えられる。
例えば、10μmを超える介在物個数密度は、小さく、穴拡げ試験のような10mmφの穴を打ち抜く加工では、端面に介在物が存在する可能性が極めて少ない。この結果、多数の穴拡げ試験を行った場合の穴拡げ試験値のばらつきとしては、測定可能なものの少ない試験数で行う試験においては検出し難いものと推定される。
溶鋼の温度が高いと、酸素の固溶限は高い。一方、低温になると固溶限は大きく低下する。その結果、鋳造段階で溶鋼中に固溶できなくなった酸素が大量に放出され、それら酸素は、Feよりも酸化しやすいSi、Mn、Alと結びつき、鋼中に酸化物を形成するものと考えられる。これら酸化物は、形成温度が低いため、転炉で形成する酸化物に比べ微細であり、除去も難しい。そこで、本発明では鋳造中に、溶鋼中にArガスを吹き込むことでこれら酸化物の除去を行った。
鋼板組織をフェライトと硬質組織の複相組織とするのは、優れた延性を得るためである。軟質なフェライトは、延性に富むことから、優れた延性を得るためには必須である。加えて、適度な量の硬質組織を分散させることで、優れた延性を確保しながら、高強度化が可能である。優れた延性を確保するためには、フェライトを主相とする必要がある。また、残留オーステナイトを含んでも良い。残留オーステナイトは、変形時にマルテンサイトへと変態することで、加工部を硬化し、変形の集中を妨げる。その結果、特に優れた延性が得られる。
ベイナイト組織は、マルテンサイトに比較し、軟質であることが知られている。そこで、硬質組織を軟質なベイナイト組織とすることで、穴拡げ加工時のフェライト及び硬質組織界面へのマイクロボイド形成を抑制することが出来る。硬質組織におけるベイナイト組織を50%以上としたのは、硬質組織の体積率の50%未満であれば、マルテンサイトや残留オーステナイトが十分離れて分散しており、穴拡げ加工時に亀裂伝播のサイトにならないと考えられるためである。
また、硬質組織の体積率は、5%以上とすることが望ましい。これは、硬質組織の体積率が5%未満では、540MPa以上の強度確保が難しいためである。上限は特に定めることなく本発明の効果である優れた延性と穴拡げ性は具備されるが、590〜1080MPaの引張強度(TS)範囲であれば、延性と穴拡げ性あるいは、伸びフランジ性の両立を図るため体積率50%超のフェライトを含むことが望ましい。
上記ミクロ組織の各相、フェライト、パーライト、セメンタイト、マルテンサイト、ベイナイト、オーステナイトおよび残部組織の同定、存在位置の観察および面積率の測定は、ナイタール試薬および特開59−219473号公報に開示された試薬により鋼板圧延方向断面または圧延方向直角方向断面を腐食して、1000倍の光学顕微鏡観察及び1000〜100000倍の走査型および透過型電子顕微鏡により定量化が可能である。また、FESEM-EBSP法を用いた結晶方位解析や、マイクロビッカース硬度測定等の微小領域の硬度測定からも、組織の判別は可能である。
フェライトの結晶粒径については特に限定しないが、強度伸びバランスの観点から公称粒径で7μm以下であることが望ましい。
C :0.05%〜0.20%
Cは、ベイナイトやマルテンサイトを用いた組織強化を行う場合、必須の元素である。Cが0.05%未満では、540MPa以上の強度確保が難しいことから、下限値を0.05%とした。一方、Cの含有量を0.20%以下とする理由は、Cが0.20%を超えると、硬質組織体積率が多くなりすぎてしまい、フェライト及び硬質組織界面も増えることから、マイクロボイドの連結が容易となり、穴拡げ性を劣化させるためである。また、フェライト組織分率が50%を下回りやすくなり、優れた延性確保も難しい。
大部分の硬質組織とフェライトの結晶方位差を9°以下としても、不可避的に存在する上記結晶方位関係を持たない硬質組織の体積率が多くなりすぎてしまい、界面での歪集中やマイクロボイド形成を抑制できず、穴拡げ値が劣位となるためである。
Si:0.3〜2.0%
Siは強化元素であるのに加え、セメンタイトに固溶しない事から、粒界での粗大セメンタイトの形成を抑制する。0.3%未満の添加では、固溶強化による強化が期待できない、あるいは、粒界への粗大セメンタイトの形成が抑制できないことから0.3%以上添加する必要がある。一方で、2.0%を越える添加は、残留オーステナイトを過度に増加せしめ、打ち抜きや切断後の穴拡げ性や伸びフランジ性を劣化させる。このことから上限は2.0%とする必要がある。加えて、Siの酸化物は、溶融亜鉛めっきとの濡れ性が悪いことから、不メッキの原因となる。そこで、溶融亜鉛めっき鋼板の製造にあたっては、炉内の酸素ポテンシャルを制御し、鋼板表面へのSi酸化物形成を抑制するなどが必要となる。
Mnは、固溶強化元素であるのと同時に、オーステナイト安定化元素であることから、オーステナイトがパーライトへと変態するのを抑制する。1.3%未満ではパーライト変態の速度が速すぎてしまい、鋼板組織をフェライト及びベイナイトの複合組織とすることが出来ず、540MPa以上のTSが確保出来ない。また、穴拡げ性も劣る。このことから、下限値を1.3%以上とする。一方、Mnを多量に添加すると、P、Sとの共偏析を助長し、加工性の著しい劣化を招くことから、その上限を2.6%とした。
P:0.001〜0.03%
Pは鋼板の板厚中央部に偏析する傾向があり、溶接部を脆化させる。0.03%を超えると溶接部の脆化が顕著になるため、その適正範囲を0.03%以下に限定した。Pの下限値は特に定めないが、0.001%未満とすることは、経済的に不利であることからこの値を下限値とすることが好ましい。
S:0.0001〜0.01%
Sは、溶接性ならびに鋳造時および熱延時の製造性に悪影響を及ぼす。このことから、その上限値を0.01%以下とした。Sの下限値は特に定めないが、0.0001%未満とすることは、経済的に不利であることからこの値を下限値とすることが好ましい。また、SはMnと結びついて粗大なMnSを形成することから、穴拡げ性を低下させる。このことから、穴拡げ性向上のためには、出来るだけ少なくする必要がある。
Al:0.10%未満
Alは、フェライト形成を促進し、延性を向上させるので添加しても良い。また、脱酸材としても活用可能である。しかしながら、過剰な添加はAl系の粗大介在物の個数を増大させ、穴拡げ性の劣化や表面傷の原因になる。このことから、Al添加の上限を0.1%とした。下限は、特に限定しないが、0.0005%以下とするのは困難であるのでこれが実質的な下限である。
Nは、粗大な窒化物を形成し、曲げ性や穴拡げ性を劣化させることから、添加量を抑える必要がある。これは、Nが0.01%を超えると、この傾向が顕著となることから、N含有量の範囲を0.01%以下とした。加えて、溶接時のブローホール発生の原因になることから少ない方が良い。下限は、特に定めることなく本発明の効果は発揮されるが、N含有量を0.0005%未満とすることは、製造コストの大幅な増加を招くことから、これが実質的な下限である。
O:0.0005〜0.007%
Oは、酸化物を形成し、曲げ性や穴拡げ性を劣化させることから、添加量を抑える必要がある。特に、酸化物は介在物として存在する場合が多く、打抜き端面、あるいは、切断面に存在すると、端面に切り欠き状の傷や粗大なディンプルを形成することから、穴拡げ時や強加工時に、応力集中を招き、亀裂形成の起点となり大幅な穴拡げ性あるいは曲げ性の劣化をもたらす。これは、Oが0.007%を超えると、この傾向が顕著となることから、O含有量の上限を0.007%以下とした。0.0005%と未満とすることは、製鋼時の脱酸などに手間が掛かり、過度のコスト高を招き経済的に好ましくないことから、これを下限とした。ただし、Oを0.0005%未満としたとしても、本発明の効果である540MPa以上のTSと優れた延性を確保可能である。
B:0.0001〜0.010%
Bは、0.0001%以上の添加で粒界の強化や鋼材の強度化に有効であるが、その添加量が0.010%を超えると、その効果が飽和するばかりでなく、熱延時の製造製を低下させることから、その上限を0.010%とした。
Cr:0.01〜1.0%
Crは、強化元素であるとともに焼入れ性の向上に重要である。しかし、0.01%未満ではこれらの効果が得られないため下限値を0.01%とした。1%超含有すると大幅なコスト高を招くことから上限を1%とした。
Niは、強化元素であるとともに焼入れ性の向上に重要である。しかし、0.01%未満ではこれらの効果が得られないため下限値を0.01%とした。1%超含有すると大幅なコスト高を招くことから上限を1%とした。
Cu:0.01〜1.0%
Cuは、強化元素であるとともに焼入れ性の向上に重要である。しかし、0.01%未満ではこれらの効果が得られないため下限値を0.01%とした。逆に、1%超含有すると製造時および熱延時の製造性に悪影響を及ぼすため、上限値を1%とした。
Mo:0.01〜1.0%
Moは、強化元素であるとともに焼入れ性の向上に重要である。しかし、0.01%未満ではこれらの効果が得られないため下限値を0.01%とした。1%超含有すると大幅なコスト高を招くことから上限は1%であるが、0.3%以下がより好ましい。
Nb:Nbは、強化元素である。析出物強化、フェライト結晶粒の成長抑制による細粒強化および再結晶の抑制を通じた転位強化にて、鋼板の強度上昇に寄与する。添加量が0.001%未満ではこれらの効果が得られないため、下限値を0.001%とした。0.14%超含有すると、炭窒化物の析出が多くなり成形性が劣化するため、上限値を0.14%とした。
Ti:Tiは、強化元素である。析出物強化、フェライト結晶粒の成長抑制による細粒強化および再結晶の抑制を通じた転位強化にて、鋼板の強度上昇に寄与する。添加量が0.001%未満ではこれらの効果が得られないため、下限値を0.001%とした。0.14%超含有すると、炭窒化物の析出が多くなり成形性が劣化するため、上限値を0.14%とした。
V:Vは、強化元素である。析出物強化、フェライト結晶粒の成長抑制による細粒強化および再結晶の抑制を通じた転位強化にて、鋼板の強度上昇に寄与する。添加量が0.001%未満ではこれらの効果が得られないため、下限値を0.001%とした。0.14%超含有すると、炭窒化物の析出が多くなり成形性が劣化するため、上限値を0.14%とした。
Ca、Ce、Mg、REMから選ばれる1種または2種以上を合計で0.0001〜0.5%添加できる。Ca、Ce、Mg、REMは脱酸に用いる元素であり、1種または2種以上を合計で0.0001%以上含有することで、脱酸後の酸化物サイズを低下可能であり、穴拡げ性向上に寄与する。
しかしながら、含有量が合計で0.5%を超えると、成形加工性の悪化の原因となる。そのため、含有量を合計で0.0001〜0.5%とした。なお、REMとは、Rare Earth Metalの略であり、ランタノイド系列に属する元素をさす。本発明において、REMやCeはミッシュメタルにて添加されることが多く、LaやCeの他にランタノイド系列の元素を複合で含有する場合がある。不可避不純物として、これらLaやCe以外のランタノイド系列の元素を含んだとしても本発明の効果は発揮される。ただし、金属LaやCeを添加したとしても本発明の効果は発揮される。
介在物の個数密度低減するためには、鋳造時に溶鋼にArを吹き込みつつ鋳造する必要がある。介在物は、鋳造時に形成するもの、転炉での精錬の際に除去できなかったもののいずれの介在物除去にも効果がある。この際のArの吹き込み量は、2〜30 l/分とすることが望ましい。これは、吹き込み量が2 l/分未満では、介在物除去効果が小さく、吹き込み量が30 l/分を超えると、介在物除去効果が飽和するばかりか、経済上不利になると共に、過度のArの吹き込みは、鋳造時の溶鋼表面を不安定にし、鋳造を困難とするためである。また、吹き込みガスをArとしたのは、溶鋼と反応しない不活性ガスであるためである。NやOは、Feや添加した合金元素と反応し、窒化物や酸化物、即ち、介在物を形成することから好ましくない。一方、Heは、高価であることから経済上好ましくない。
熱延スラブ加熱温度は、1050℃以上にする必要がある。スラブ加熱温度が過度に低いと、仕上げ圧延温度がAr3変態点を下回ってしまいフェライト及びオーステナイトの二相域圧延となり、熱延板組織が不均一な混粒組織となり、冷延及び焼鈍工程を経たとしても不均一な組織は解消されず、延性や穴拡げ性に劣る。また、本発明に係る鋼板は、焼鈍後に540MPa以上の引張最大強度を確保するため、比較的多量の合金元素を添加していることから、仕上げ圧延時の強度も高くなりがちである。スラブ加熱温度の低下は、仕上げ圧延温度の低下を招き、更なる圧延荷重の増加を招き、圧延が困難となったり、圧延後の鋼板の形状不良を招く懸念があることから、スラブ加熱温度は、1050℃以上とする必要がある。スラブ加熱温度の上限は特に定めることなく、本発明の効果は発揮されるが、加熱温度を過度に高温にすることは、経済上好ましくないことから、加熱温度の上限は1300℃未満とすることが望ましい。
なお、Ar3変態温度は合金組成に応じて次の式により計算し、把握することができる。
Ar3=901−325×C+33×Si−92×(Mn+Ni/2+Cr/2+Cu/2+Mo/2)
熱間圧延後の巻き取り温度は670℃以下にすることが好ましい。670℃を超えると熱延組織中に粗大なフェライトやパーライト組織が存在するため、焼鈍後の組織不均一性が大きくなり、最終製品の延性が劣化する。焼鈍後の組織を微細にして強度延性バランスを向上させる、更には、第二相を均一分散させ穴拡げ性を向上させる観点からは600℃以下で巻き取ることがより好ましい。また、670℃を超える温度で巻き取ることは、鋼板表面に形成する酸化物の厚さを過度に増大させるため、酸洗性が劣るので好ましくない。下限については特に定めることなく本発明の効果は発揮されるが、室温以下の温度で巻き取ることは技術的に難しいので、これが実質の下限となる。なお、熱延時に粗圧延板同士を接合して連続的に仕上げ圧延を行っても良い。また、粗圧延板を一旦巻き取っても構わない。
冷間圧延後、最高加熱温度760〜870℃の間で焼鈍する。760℃未満では、セメンタイトやパーライトからオーステナイトへの逆変態に過度の時間を要するためである。加えて、最高到達温度が、760℃未満では、セメンタイトやパーライトの一部がオーステナイトへと変態できず、焼鈍後も鋼板組織中に残存してしまう。このセメンタイトやパーライトは粗大であることから、穴拡げ性の劣化を引き起こすことから好ましくない。あるいは、オーステナイトが変態して出来たベイナイトやマルテンサイト、あるいは、オーステナイトそのものが加工時にマルテンサイトへと変態することで、540MPa以上の強度を達成可能であることから、セメンタイトやパーライトの一部がオーステナイトへと変態しないと、硬質組織が少なくなりすぎてしまい540MPa以上の強度を確保することが出来ない。このことから、最高加熱温度の下限は760℃とする必要がある。一方、過度に加熱温度を上げることは、経済上好ましくない。このことから加熱温度の上限を870℃とすることが望ましい。
本発明では、引き続き450℃〜300℃の温度域で30秒以上保持する必要がある。これは、オーステナイトを、ベイナイトへと変態させるためである。450℃超の温度域にて保持を行うと、粗大なセメンタイトが粒界に析出するため、穴拡げ性が大幅に劣化する。このことから上限温度を450℃とする。一方、保持温度が300℃未満では、ベイナイト変態がほとんど起こらず、オーステナイトはその後の冷却過程にて、マルテンサイトへと変態することとなる。その結果、フェライト及びベイナイトよりなる組織とすることが出来ず、穴拡げ性が大幅に劣化する。このことから300℃が下限の温度である。
なお、保持とは等温保持のみさすのではなく、450〜300℃の温度域で滞留させることを意味する。即ち、一旦、300℃に冷却した後、450℃まで加熱しても良いし、450℃に冷却後300℃まで冷却しても良い。
熱処理後には、表面粗度の制御、板形状制御、あるいは、降伏点伸びの抑制のためには、スキンパス圧延を行うことが望ましい。その際のスキンパス圧延の圧下率は、0.1〜1.5%の範囲が好ましい。スキンパス圧延率は、0.1%未満では効果が小さく、制御も困難であることから、これが下限となる。1.5%超えると生産性が著しく低下するのでこれを上限とする。スキンパスは、インラインで行っても良いし、オフラインで行っても良い。また、一度に目的の圧下率のスキンパスを行っても良いし、数回に分けて行っても構わない。
めっき浴浸漬板温度は、溶融亜鉛めっき浴温度より40℃低い温度から溶融亜鉛めっき浴温度より50℃高い温度までの温度範囲とすることが望ましい。浴浸漬板温度が溶融亜鉛めっき浴温度−40)℃を下回ると、めっき浴浸漬進入時の抜熱が大きく、溶融亜鉛の一部が凝固してしまいめっき外観を劣化させる場合があることから、下限を(溶融亜鉛めっき浴温度−40)℃とする。ただし、浸漬前の板温度が(溶融亜鉛めっき浴温度−40)℃を下回っても、めっき浴浸漬前に再加熱を行い、板温度を(溶融亜鉛めっき浴温度−40)℃以上としてめっき浴に浸漬させても良い。また、めっき浴浸漬温度が(溶融亜鉛めっき浴温度+50)℃を超えると、めっき浴温度上昇に伴う操業上の問題を誘発する。また、めっき浴は、純亜鉛に加え、Fe、Al、Mg、Mn、Si、Crなどを含有しても構わない。
また、めっき層の合金化を行う場合には、460℃以上で行う。合金化処理温度が460℃未満であると合金化の進行が遅く、生産性が悪い。上限は特に限定しないが、600℃を超えると、炭化物が形成し硬質組織(マルテンサイト、ベイナイト、残留オーステナイト)体積率を減少させ、540MPa以上の強度確保が難しくなるので、これが実質的な上限である。
保持時間は30秒以上とする必要がある。保持時間が30秒未満では、ベイナイト組織が形成したとしても、その体積率は、十分でなく、残ったオーステナイトが引き続き行われる冷却過程でマルテンサイトへと変態することから、穴拡げ性に劣る。このことから滞留時間の下限は30秒以上とする。滞留時間の上限は特に定めることなく、本発明の効果を得ることが出来るが、滞留時間の増加は、有限の長さを有する設備での熱処理を考えた場合、通板速度を落とした操業を意味することから、経済性が悪く好ましくない。保持時間とは、単に等温保持のみを意味するのではなく、この温度域での滞留を意味し、この温度域での除冷や加熱も含まれる。
熱処理後には、表面粗度の制御、板形状制御、あるいは、降伏点伸びの抑制のためには、スキンパス圧延を行うことが望ましい。その際のスキンパス圧延の圧下率は、0.1〜1.5%の範囲が好ましい。スキンパス圧延率は、0.1%未満では効果が小さく、制御も困難であることから、これが下限となる。1.5%超えると生産性が著しく低下するのでこれを上限とする。スキンパスは、インラインで行っても良いし、オフラインで行っても良い。また、一度に目的の圧下率のスキンパスを行っても良いし、数回に分けて行っても構わない。
また、めっき密着性をさらに向上させるために、焼鈍前に鋼板に、Ni、Cu、Co、Feの単独あるいは複数より成るめっきを施しても本発明を逸脱するものではない。
なお、本冷延鋼板を電気めっきしても鋼板の有する引張強度、延性及び穴拡げ性を何ら損なうことはない。すなわち、本発明鋼板は電気めっき用素材としても好適である。有機皮膜や上層めっきを行ったとしても、本発明の効果は得られる。
また、本発明の成形性と穴拡げ性に優れた高強度高延性溶融亜鉛めっき鋼板の素材は、通常の製鉄工程である精錬、製鋼、鋳造、熱延、冷延工程を経て製造されることを原則とするが、その一部あるいは全部を省略して製造されるものでも、本発明に係わる条件を満足する限り、本発明の効果を得ることができる。
次に、本発明を実施例により詳細に説明する。
表1に示す各種成分を有する各スラブを製造する場合、鋳造時の溶鋼にArガスを表2、表3に示す吹き込み量にて吹き込み、鋳造するとともに、得られた各スラブについて、1200℃に加熱し、仕上げ熱延温度900℃にて熱間圧延を行い、水冷帯にて水冷の後、表2、表3に示す温度で巻き取り処理を行った。熱延板を酸洗した後、厚み3mmの熱延板を1.2mmまで冷間圧延を行い、冷延板とした。
これらの冷延板に表2、表3に示す条件で焼鈍熱処理を行い、焼鈍設備により焼鈍を行った。炉内雰囲気は、COとH2を複合した気体を燃焼させ発生したH2O、CO2を導入する装置を取り付け、露点を−40℃としたH2を10体積%含むN2ガスを導入し、表2、表3で示す条件で焼鈍を行った。
また、めっき鋼板に関しては、連続溶融亜鉛めっき設備により焼鈍とめっきを行った。焼鈍条件並びに炉内雰囲気は、めっき性を確保するため、COとH2を複合した気体を燃焼させ発生したH2O、CO2を導入する装置を取り付け、露点を−10℃としたH2を10体積%含むN2ガスを導入し、表2、表3で示す条件で焼鈍を行った。特に、Siを多く含む鋼番号B、E、Fにおいて、上記、炉内雰囲気制御を行わないと、不めっきや合金化の遅延を生じ易いことから、Si含有量が高い鋼に溶融めっき、及び、合金化処理を行う場合、雰囲気(酸素ポテンシャル)制御を行う必要がある。その後、一部の鋼板については、480〜540℃の温度範囲にて合金化処理を行った。めっき鋼板の溶融亜鉛めっきの目付け量としては、両面とも約50g/m2とした。最後に、得られた鋼板について0.4%の圧下率でスキンパス圧延を行った。
得られた冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板について、引張試験を行い、降伏応力(YS)、引張最大応力(TS)、全伸び(El)を測定した。その結果を表4、表5に示す。
穴拡げ率(λ)は、直径10mmの円形穴を、クリアランスが12.5%となる条件にて打ち抜き、かえりがダイ側となるようにし、60°円錐ポンチにて成形し、評価した。各条件とも、5回の穴拡げ試験を実施し、その平均値を穴拡げ率とした。TS×λが、40000(MPa×%)以上となるものを、強度-穴拡げ性バランスが良好な高強度鋼板とした。
この良好な強度-延性バランス、並びに、良好な強度-穴拡げ性バランスを同時に具備するものを、穴拡げ性と延性のバランスが優れた高強度鋼板とした。
打ち抜き端面の損傷は、上記のようにして調査し、以下の評点付けを行った。
○:個数密度15個/mm2以下
△:個数密度15〜20個/mm2以上
×:個数密度20個/mm2以上
なお、表4と表5に示す如く介在物個数密度、圧延方向垂直な断面の損傷、穴拡げ値には、相関があった。
この結果、鋼板組織が主としてフェライトとベイナイトからなり、鋼板中に含まれる5μm超の非金属介在物の個数密度が15個/mm2以下であり、引張最大強さが540MPa以上である優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板を提供することができる。
一方、表4または表5に示す鋼番号A−4、10、13、B−2、C−2、D−2、4、6、E−3、F−2、G−2、H−2、I−2、6、J−1の試料は、鋳造時のArガス吹き込みを行わなかった試料であるが、いずれの試料も介在物個数密度が15個/mm2を超えて大きく、破断面損傷の結果×か△となった。
表4または表5に示す鋼番号A−8の試料は熱延巻取温度が720℃であり、高すぎる例、焼鈍温度も低すぎる例であるが、TS・Elの値が低くなった。
表4または表5に示す鋼番号A−15の試料は、630〜570℃間平均冷却速度が0.4℃/sと低い試料であるが、TS・EIの値が小さくなった。
表4または表5に示す鋼番号A−6、B−3、E−4、G−3、H−3、I−3の試料は、いずれも熱処理温度が低い試料であるが、TS・λの値が低くなった。
以上のことから本願発明に従う試料であれば、鋼板組織が主としてフェライトとベイナイトからなり、鋼板中に含まれる5μm超の非金属介在物の個数密度が15個/mm2以下であり、引張最大強さが540MPa以上であり、EIの値に優れ、TS・EIの値に優れ、TS・λの値にも優れた伸びフランジ性に極めて優れた高強度鋼板を提供できることが判明した。
Claims (6)
- 質量%で、
C:0.05%〜0.20%、Si:0.3〜2.0%、Mn:1.3〜2.6%、P:0.001〜0.03%、S:0.0001〜0.01%、Al:0.10%未満、N:0.0005〜0.0100%、O:0.0005〜0.007%、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる組成を有する鋳造スラブを
質量%で、C:0.05%〜0.20%、Si:0.3〜2.0%、Mn:1.3〜2.6%、P:0.001〜0.03%、S:0.0001〜0.01%、Al:0.10%未満、N:0.0005〜0.0100%、O:0.0014〜0.032%、の化学成分を有する溶鋼から鋳造するに当たって、
溶鋼中にノズルを浸漬させ、Arガスを2〜30 l/分の吹込量で吹き込みつつ鋳造することにより、内部に含まれる5μm超のSi、Mn、Alのいずれかの酸化物とMnの硫化物からなる介在物の個数密度が15個/mm 2 未満である鋳造スラブを製造し、この鋳造スラブを直接又は一旦冷却した後1050℃以上に加熱し、Ar3変態点以上で熱間圧延を完了し、400〜670℃の温度域にて巻き取り、酸洗後、圧下率40〜70%の冷延を施し、連続焼鈍ラインを通板するに際して、最高加熱温度760〜870℃で焼鈍した後、630℃〜570℃間を平均冷却速度3℃/秒以上で冷却し、450℃〜300℃の温度域で30秒以上保持することを特徴とする強度−延性バランスおよび強度−穴拡げ性バランスに優れ、極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板の製造方法。 - 前記鋳造スラブとして、さらに、質量%で、B:0.0001〜0.010%未満、を含有する鋳造スラブとすることを特徴とする請求項1に記載の強度−延性バランスおよび強度−穴拡げ性バランスに優れ、極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板の製造方法。
- 前記鋳造スラブとして、さらに、質量%で、Cr:0.01〜1.0%、Ni:0.01〜1.0%、Cu:0.01〜1.0%、Mo:0.01〜1.0%の1種または2種以上を含有する鋳造スラブとすることを特徴とする請求項1または2に記載の強度−延性バランスおよび強度−穴拡げ性バランスに優れ、極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板の製造方法。
- 前記630℃〜570℃間を平均冷却速度3℃/秒以上で冷却した後、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して亜鉛めっきを施すことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の強度−延性バランスおよび強度−穴拡げ性バランスに優れ、極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板の製造方法。
- 前記亜鉛めっきを施した後、合金化処理を施すことを特徴とする請求項4に記載の強度−延性バランスおよび強度−穴拡げ性バランスに優れ、極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度鋼板の製造方法。
- 請求項1に記載の製造方法で高強度鋼板を製造したのち、亜鉛系の電気めっきを施すことを特徴とする強度−延性バランスおよび強度−穴拡げ性バランスに優れ、極めて優れた伸びフランジ性を有する高強度電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008102850A JP5407168B2 (ja) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | 高強度鋼板の製造方法および高強度電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008102850A JP5407168B2 (ja) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | 高強度鋼板の製造方法および高強度電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009249732A JP2009249732A (ja) | 2009-10-29 |
JP5407168B2 true JP5407168B2 (ja) | 2014-02-05 |
Family
ID=41310698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008102850A Active JP5407168B2 (ja) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | 高強度鋼板の製造方法および高強度電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5407168B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022080489A1 (ja) | 2020-10-16 | 2022-04-21 | 日本製鉄株式会社 | ホットスタンプ用鋼板及びその製造方法、並びに、ホットスタンプ部材及びその製造方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009044861B3 (de) | 2009-12-10 | 2011-06-22 | ThyssenKrupp Steel Europe AG, 47166 | Verfahren zum Herstellen eines gut umformbaren Stahlflachprodukts, Stahlflachprodukt und Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem solchen Stahlflachprodukt |
JP2012172230A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Jfe Steel Corp | 高張力溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07316627A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-05 | Kawasaki Steel Corp | 溶融金属中の介在物除去方法 |
JP3762644B2 (ja) * | 2001-01-19 | 2006-04-05 | 新日本製鐵株式会社 | 穴拡げ性と延性に優れた高強度冷延鋼板及びその製造方法 |
JP3845554B2 (ja) * | 2001-06-07 | 2006-11-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 曲げ加工性に優れた超高強度冷延鋼板 |
JP4050991B2 (ja) * | 2003-02-28 | 2008-02-20 | 新日本製鐵株式会社 | 伸びフランジ成形性に優れた高強度鋼板およびその製造方法 |
-
2008
- 2008-04-10 JP JP2008102850A patent/JP5407168B2/ja active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022080489A1 (ja) | 2020-10-16 | 2022-04-21 | 日本製鉄株式会社 | ホットスタンプ用鋼板及びその製造方法、並びに、ホットスタンプ部材及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009249732A (ja) | 2009-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4659134B2 (ja) | 穴拡げ性と延性のバランスが極めて良好で、疲労耐久性にも優れた高強度鋼板及び亜鉛めっき鋼板、並びにそれらの鋼板の製造方法 | |
JP4964494B2 (ja) | 穴拡げ性と成形性に優れた高強度鋼板及びその製造方法 | |
JP4700764B2 (ja) | 成形性と溶接性に優れた高強度冷延鋼板、高強度亜鉛めっき鋼板、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板、及びそれらの製造方法 | |
JP5136182B2 (ja) | 切断後の特性劣化の少ない高強度鋼板及びその製造方法 | |
JP5114747B2 (ja) | 穴拡げ性と延性のバランスが極めて良好な高強度鋼板の製造方法と亜鉛めっき鋼板の製造方法 | |
JP4737319B2 (ja) | 加工性および耐疲労特性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 | |
JP4445365B2 (ja) | 伸びと穴拡げ性に優れた高強度薄鋼板の製造方法 | |
JP4781836B2 (ja) | 耐水素脆性に優れた超高強度鋼板とその製造方法及び超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法並びに超高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 | |
JP4589880B2 (ja) | 成形性と穴拡げ性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板と高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法並びに高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 | |
KR102143834B1 (ko) | 강판, 도금 강판 및, 그들의 제조 방법 | |
JP6314520B2 (ja) | 引張最大強度1300MPa以上を有する成形性に優れた高強度鋼板、高強度溶融亜鉛めっき鋼板、及び、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板とそれらの製造方法 | |
JP5412746B2 (ja) | 溶接性と伸びフランジ性の良好な高強度鋼板 | |
JP5720208B2 (ja) | 高強度冷延鋼板、高強度溶融亜鉛めっき鋼板および高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板 | |
JP4926814B2 (ja) | 降伏点伸びを制御した高強度鋼板とその製造方法 | |
JP2007231373A (ja) | 溶接部の耐水素脆性に優れる高強度鋼板及びその製造方法 | |
JP2008156680A (ja) | 高降伏比を有する高強度冷延鋼板及びその製造方法 | |
JP4501699B2 (ja) | 深絞り性と伸びフランジ性に優れた高強度鋼板およびその製造方法 | |
JP2011111672A (ja) | 衝突吸収エネルギーに優れた引張最大強度900MPa以上の高強度冷延鋼板及びその製造方法、並びに、高強度亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 | |
JP4528135B2 (ja) | 穴拡げ性に優れた高強度高延性溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 | |
JP2006283156A (ja) | 成形性と溶接性に優れた高強度冷延鋼板、高強度溶融亜鉛めっき鋼板及び高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板、並びに、高強度冷延鋼板の製造方法、高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 | |
JP6683291B2 (ja) | 鋼板及び鋼板の製造方法 | |
JP5407168B2 (ja) | 高強度鋼板の製造方法および高強度電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法 | |
JP6032173B2 (ja) | 引張最大強度980MPaを有する耐遅れ破壊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 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100810 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120524 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120529 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120730 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121106 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130206 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20130327 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130528 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130729 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131008 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131021 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5407168 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |