JP5499984B2 - 溶融めっき熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、析出強化を利用してC添加量を低減させてパーライトの体積率を低く抑え、かつ熱延後の焼鈍処理によりフェライト粒界にパーライトまたはセメンタイトを微細に分散析出させた組織とすることにより優れた伸びフランジ性するとされる溶融亜鉛めっき熱延鋼板が開示されている。
(1)熱延鋼板の表面に溶融めっき層を有する溶融めっき熱延鋼板であって、前記熱延鋼板は、質量%で、C:0.03%以上0.12%以下、Si:0.005%以上0.5%以下、Mn:2.0%超3.0%以下、P:0.05%以下、S:0.005%以下、sol.Al:0.001%以上0.100%以下およびN:0.0050%以下を含有する化学組成を有し、フェライトが主相であり、ベイナイト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトの体積率の合計が5%以下(0%を含む)であるとともに、前記フェライトの平均粒径が7μm以下である鋼組織を有し、前記溶融めっき熱延鋼板は、引張強度590MPa以上、降伏比70%以上、穴拡げ率90%以上である機械特性を有することを特徴とする溶融めっき熱延鋼板。
(A)スラブを熱間圧延した後、30℃/秒以上の平均冷却速度で600℃まで冷却し、400℃以上550℃以下の温度域で巻取って熱延鋼板とする熱間圧延工程;および
(B)前記熱間圧延工程により得られた熱延鋼板をAc3点以上900℃以下の温度域で均熱した後、3℃/秒以上20℃/秒以下の平均冷却速度で550℃まで冷却し、420℃以上550℃以下の温度域に20秒間以上500秒間以下保持し、次いで、溶融亜鉛めっきを施して室温まで冷却する連続溶融亜鉛めっき工程。
(C:0.03%以上0.12%以下)
Cは、強度を高める作用を有する。C含有量が0.03%未満では590MPa以上の引張強度を得ることが困難である。したがって、C含有量は0.03%以上とする。好ましくは0.04%以上である。一方、C含有量が0.12%超では、ベイナイト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトの合計面積率が過大となり、伸びフランジ性の低下や降伏比の低下が著しくなる場合がある。したがって、C含有量は0.12%以下とする。好ましくは0.09%以下、さらに好ましくは0.07%以下である。
Siは、延性の低下を抑制しつつ強度を高めるのに有効な元素である。また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合には、合金化反応を適度に抑制して良好なめっき密着性を実現するのに有効な元素である。Si含有量が0.005%未満では上記効果を得ることが困難となる場合がある。したがって、Si含有量は0.005%以上とする。一方、Si含有量が0.5%超では、溶融めっきを施す際の濡れ性の低下が著しくなる場合がある。したがって、Si含有量は0.5%以下とする。好ましくは0.2%未満である。
Mnは、焼入性を高めることにより鋼板の強度高めるのに有効な元素である。Mn含有量が2.0%以下では本発明の目的とする強度を確保することが困難な場合がある。したがってMn含有量は2.0%超とする。好ましくは2.1%以上である。一方、Mn含有量が3.0%超では、焼入性が高くなり過ぎて第二相の体積率が過大となり、伸びフランジ性が低下したり、高い降伏比が得られなかったりする場合がある。したがって、Mn含有量は3.0%以下とする。好ましくは2.7%以下である。
Pは、一般に不純物として含有されるが、固溶強化により強度を高める作用も有する。したがって、積極的に含有させてもよい。しかし、P含有量が0.05%を超えると、靱性の劣化が著しくなる。したがって、P含有量は0.05%以下とする。
Sは、不純物として含有され、鋼中にMnSを形成して伸びフランジ性を劣化させる作用を有する。S含有量が0.005%を超えると上記作用による伸びフランジ性の劣化が著しくなる場合がある。したがって、S含有量は0.005%以下とする。好ましくは0.003%以下、さらに好ましくは0.002%以下である。
Alは、鋼を脱酸して鋼板を健全化する作用を有する。sol.Al含有量が0.001%未満では脱酸が十分でない。したがって、sol.Al含有量は0.001%以上とする。一方、sol.Al含有量が0.100%超では、上記作用による効果は飽和してコスト的に不利となる。したがって、sol.Al含有量は0.100%以下とする。
Nは、不純物として含有され、鋼中に粗大な窒化物を形成して伸びフランジ性を劣化させる。N含有量が0.0050%超えると、上記作用による伸びフランジ性の劣化が著しくなる。したがって、N含有量は0.0050%以下とする。N含有量は少ないほど好ましいのでN含有量の下限を規定する必要はない。しかし、N含有量を過度に低減すると大幅なコストの増加を招くので、0.0005%以上とすることが好ましい。
TiおよびNbは、CやNなどと結合あるいはさらに複合化し、鋼中に微細析出物を形成してフェライト相を強化する作用を有するので、高い強度と良好な伸びフランジ性とを両立させるのに有効な元素である。したがって、TiおよびNbの1種または2種を含有させることが好ましい。しかしながら、Ti含有量を0.15%超としても、または、Nb含有量を0.10%超としても、上記作用による効果は飽和してコスト的に不利になる。したがって、Ti含有量は0.15%以下、Nb含有量は0.10%以下とする。また、TiやNbを含有させると熱延鋼板が細粒かつ異方性の大きい組織を形成しやすくなるなり、このような熱延鋼板を焼鈍して得られる鋼板も異方性が大きくなりやすい。したがって、TiおよびNbの含有量の合計を0.150%以下とすることが好ましい。この傾向は特にNb含有量が多い場合に顕著となるので、Nb含有量を0.050%以下とすることがさらに好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ti:0.025%以上およびNb:0.010%以上のいずれか満足させることが好ましい。TiおよびNbの合計含有量を0.050%以上とすることがさらに好ましい。
上記元素は強度を高める作用を有する。したがって上記元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかし、上記元素の含有量をそれぞれ上記範囲を超えて含有させても、上記作用による効果は飽和してコスト的に不利となる。したがって、上記元素の含有量を上記範囲とする。
上記元素は硫化物の形態を制御することにより、伸びフランジ性を高める作用を有する。したがって、上記元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかし、上記元素の合計含有量を0.005%超としても、上記作用による効果は飽和してコスト的に不利となる。したがって、上記元素の合計含有量は0.005%以下とする。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、上記元素の合計含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。
ここで、REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素を指し、上記REMの含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。ランタノイドの場合、工業的にはミッシュメタルの形で添加される。
本発明の溶融めっき熱延鋼板の基材をなす熱延鋼板は、フェライトが主相である。ここで、本発明において、「主相」とは鋼組織に占める割合がもっとも高い相または組織をいう。優れた伸びフランジ性と高い降伏比とを具備させるために主相をなすフェライトの体積率は98%以上であることが好ましい。
溶融めっき層としては、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、溶融アルミニウムめっき、溶融Zn−Al合金めっき、溶融Zn−Al−Mg合金めっき、溶融Zn−Al−Mg−Si合金めっき等が例示される。めっき付着量は特に制限されず、従来と同様でよい。また、めっき後に適当な化成処理(例えば、シリケート系のクロムフリー化成処理液の塗布と乾燥)を施して、耐食性をさらに高めることも可能である。
以下、本発明に係る溶融めっき熱延鋼板の好適な製造方法について、溶融めっき層が溶融亜鉛めっき層である場合を例として、以下に詳述する。
熱間圧延完了後の冷却過程および巻取温度は本発明の目的とする鋼組織を得るために重要であり、熱間圧延完了後600℃まで30℃/秒以上の平均冷却速度で冷却して400℃以上550℃以下の温度域で巻取る。熱間圧延後焼鈍前の段階において、鋼組織をベイナイト主体とすることにより、焼鈍後のフェライトを微細にし、かつ第二相を微細分散させることが可能となる。
均熱温度はAc3点以上900℃以下とする。
均熱温度がAc3点未満では、ベイナイト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトの合計体積率が高くなるため伸びフランジ性が劣化する。したがって、均熱温度はAc3点以上とする。一方、均熱温度が900℃を超えると、フェライトが粗大化して目的とする強度を確保することが困難となる。したがって、均熱温度は900℃以下とする。
550℃までの平均冷却速度が3℃/秒未満では、パーライトや粗大なセメンタイトが多く生成してしまい、目的とする強度が得られない場合がある。また、フェライトの体積率が相対的に低下し、伸びフランジ性が劣化することも懸念される。したがって、550℃までの平均冷却速度は3℃/秒以上とする。一方、550℃までの平均冷却速度が20℃/秒を超えるとフェライトの体積率が不足して、延性が劣るようになる。したがって、550℃までの平均冷却速度は20℃/秒以下とする。
420℃以上550℃以下の温度域に保持する時間が20秒間未満では、ベイナイト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトの合計体積率が高くなり、特に、マルテンサイトや残留オーステナイトの体積率が高くなって、伸びフランジ性が劣化する。したがって、420℃以上550℃以下の温度域に保持する時間は20秒間以上とする。
合金化処理温度が480℃未満では合金化処理が不十分となる合金化処理むらが生じる場合がある。したがって、合金化処理温度は480℃以上とする。一方、合金化処理温度が600℃超では、めっき密着性が不良となる場合がある。したがって、合金化処理温度は600℃以下とする。なお、合金化処理の時間は、合金化処理むらを防ぐために10秒間以上とすることが好ましく、合金化処理設備の長大化を防ぐために40秒間以下とすることが好ましい。
表1に示す化学成分を含有する供試材No.1〜16の鋼板を試作した。連続鋳造によりスラブとし、スラブを1270℃に加熱後、圧延完了温度900℃で熱間圧延を行い板厚2.6mmとし、その後表2に示される条件で冷却および巻き取りを行った。
Claims (7)
- 熱延鋼板の表面に溶融めっき層を有する溶融めっき熱延鋼板であって、
前記熱延鋼板は、質量%で、C:0.03%以上0.12%以下、Si:0.005%以上0.5%以下、Mn:2.0%超3.0%以下、P:0.05%以下、S:0.005%以下、sol.Al:0.001%以上0.100%以下およびN:0.0050%以下を含有する化学組成を有し、
フェライトが主相であり、ベイナイト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトの体積率の合計が5%以下(0%を含む)であるとともに、前記フェライトの平均粒径が7μm以下である鋼組織を有し、
前記溶融めっき熱延鋼板は、引張強度590MPa以上、降伏比70%以上、穴拡げ率90%以上である機械特性を有することを特徴とする溶融めっき熱延鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、Ti:0.15%以下およびNb:0.10%以下からなる群から選択された1種または2種をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載の溶融めっき熱延鋼板。
- 前記化学組成が、質量%で、Cr:1%以下、Mo:0.5%以下、V:0.1%以下、Cu:1%以下、Ni:1%以下およびB:0.005%以下からなる群から選択された1種または2種以上をさらに含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の溶融めっき熱延鋼板。
- 前記化学組成が、質量%で、Ca、REMおよびMgからなる群から選択された1種または2種以上を合計で0.005%以下をさらに含有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の溶融めっき熱延鋼板。
- 前記ベイナイト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトを有する場合にはそれらの最大粒径が2μm以下であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の溶融めっき熱延鋼板。
- 下記工程(A)および(B)を有することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の溶融めっき熱延鋼板の製造方法:
(A)スラブを熱間圧延した後、30℃/秒以上の平均冷却速度で600℃まで冷却し、400℃以上550℃以下の温度域で巻取って熱延鋼板とする熱間圧延工程;および
(B)前記熱間圧延工程により得られた熱延鋼板をAc3点以上900℃以下の温度域で均熱した後、3℃/秒以上20℃/秒以下の平均冷却速度で550℃まで冷却し、420℃以上550℃以下の温度域に20秒間以上500秒間以下保持し、次いで、溶融亜鉛めっきを施して室温まで冷却する連続溶融亜鉛めっき工程。 - 前記溶融亜鉛めっき工程において、溶融亜鉛めっきを施したのち室温まで冷却する前に、480℃以上600℃以下の温度域に10秒間以上保持する合金化処理を施すことを特徴とする請求項6に記載の溶融めっき熱延鋼板の製造方法。
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