JP5741456B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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例えば、特開平11−279691号公報には強度−延性バランスに優れた高張力溶融亜鉛めっき鋼板が開示されている。しかしながら、高強度化のために硬質なマルテンサイトを含有させると、穴拡げ性が劣化するという問題がある。
鋼板の表面に合金化溶融亜鉛めっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、
前記鋼板は、
質量%で、C:0.03%以上0.30%以下、Si:0.005%以上2.5%以下、Mn:1.9%以上3.5%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.001%以上1.5%以下およびN:0.02%以下を含有する化学組成と、
体積%で、焼戻しマルテンサイトを3%以上および残留オーステナイトを1%以上含有し、残部がフェライトおよびベイナイトの少なくともいずれかである鋼組織と、を有し、
前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、圧延直角方向の引張試験において降伏強度が420MPa以上、引張強度が780MPa以上である機械特性を有する、
ことを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(A)Ti:0.001%以上0.30%以下、Nb:0.001%以上0.30%以下およびV:0.001%以上0.30%以下からなる群から選択される1種または2種以上;
(B)Cr:0.001%以上2.0%以下およびMo:0.001%以上2.0%以下からなる群から選択される1種または2種;
(C)Cu:0.001%以上2.0%以下およびNi:0.001%以上2.0%以下からなる群から選択される1種または2種;
(D)B:0.0001%以上0.02%以下;
(E)Ca:0.0001%以上0.01%以下およびREM:0.0001%以上0.1%以下からなる群から選択される1種または2種;ならびに
(G)Bi:0.0001%以上0.05%以下。
[C:0.03%以上0.30%以下]
Cは高張力を得るのに有効な成分である。Cの含有量が0.03%未満では必要な高張力が得られない。一方、0.30%を超えてCを含有させると、鋼板の靱性や溶接性が低下する。従って、C含有量を上記のように定めた。好ましいC含有量は0.05%以上0.22%以下である。
Siは鋼板を高強度化する元素で、フェライトを強化し、組織を均一化し、加工性を改善するのに有効な成分である。また、セメンタイトの析出を抑制し、オーステナイトの残留を促進する作用も有する。そのような効果を得るためには、0.005%以上のSiの含有が必要である、一方、2.5%を超えてSiを含有させると、溶融めっきでの不めっきの発生が問題になるとともに、鋼板の靱性や溶接性が低下する。したがってSiの含有量を上記のように定めた。好ましいSi含有量は0.05%以上で、2.0%以下、より好ましくは1.5%以下である。
Mnは、M−Aを生成させ、強度と伸びを得るのに必須の元素である。所望の効果を得るには、1.9%以上のMnの含有が必要である。一方、3.5%を超えてMnを含有させると、鋼板の靱性や溶接性が低下する。したがってMnの含有量は上記のように定めた。2.2〜3.5%が好ましい範囲である。より好ましいMn含有量は2.2%以上3.1%以下である。
Pは、不純物として含有され、靱性を劣化させる好ましくない元素である。従って、P含有量を0.1%以下と定めた。P:0.02%以下が好ましい範囲である。
Sは、不純物として含有され、鋼中にMnSを形成し、穴拡げ性を劣化させる。したがって、Sの含有量を0.01%以下と定めた。S含有量は0.005%以下が好ましく、0.0012%以下がさらに好ましい。
Alは脱酸のために添加される。また、Siと同様に、セメンタイトの析出を抑えて残留オーステナイト量を増加させるのにも有効である。したがって、Alの下限を0.001%と定めた。一方、1.5%を超えてAlを含有させると、介在物が増加して、加工性が劣化する。したがってsol.Al含有量を上記のように定めた。好ましい範囲は、0.005%以上、1.0%以下である。
Nは、不純物として含有され、連続鋳造中に窒化物を形成してスラブのひび割れの原因となるので、その含有量は低い方が好ましい。したがって、N含有量は0.02%以下と定めた。好ましくは0.01%以下である。
[Ti:0.001%以上0.30%以下、Nb:0.001%以上0.30%以下およびV:0.001%以上0.30%以下から選択される1種または2種以上]
Ti,Nb,Vは析出物となって結晶粒を微細化させる効果を有しているので、母材鋼板に強度、靱性の向上の目的で含有させてもよい。しかし、各々が0.001%未満の含有ではその効果は十分ではなく、また各々0.30%を超えて含有させても効果は飽和してしまい、コスト的に不利となる。そのため、いずれの元素も、上記のように、0.001%以上0.30%以下の含有量とする。TiとNbはオーステナイト細粒化効果が顕著で、その後フェライト生成によるオーステナイトへのC濃化を促進し、M−Aを生成しやすくする。したがって、TiとNbの少なくともどちらか一方を0.01%以上含有させるのが好ましく、0.03%以上含有させるのがさらに好ましい。
CrおよびMoは、Mnと同様に、オ−ステナイトを安定化することで変態強化を促進する働きがあり、鋼板の高強度化に有効であるので、含有させてもよい。しかしながら、各々0.001%未満の含有ではその効果は十分ではなく、また各々2.0%を超えて含有すると特性変動が大きくなる。したがって、Cr含有量とMo含有量はいずれも0.001%以上2.0%以下とする。好ましいCr含有量は0.1%以上1.0%以下であり、好ましいMo含有量は0.05%以上0.5%以下である。
CuおよびNiには腐食抑制効果があり、表面に濃化して水素の侵入を抑え、遅れ破壊を抑制する働きがあるので、含有させてもよい。しかしながら、各々0.001%未満ではその効果は十分ではなく、また各々2.0%を超えて含有させても効果は飽和し、コスト的に不利となる。したがって、Cu含有量とNi含有量は、いずれも0.001%以上2.0%以下とする。好ましくは、いずれも0.01%以上0.8%以下である。
Bは粒界からの核生成を抑え、焼き入れ性を高めて高強度化に寄与する元素である。また、M−Aを効果的に生成させ、伸びの向上に寄与する。したがって、含有させてもよい。しかし、0.0001%未満のBの含有ではその効果は十分ではなく、また0.02%を超えて含有させても効果は飽和し、コスト的に不利となる。したがって、Bの含有量は0.0001〜0.02%と定めた。
CaおよびREMは、硫化物を球状化させることにより局部延性を向上させる効果があるので、含有させてもよい。しかしながら、Caは、0.0001%未満の含有ではその効果は十分ではなく、また0.01%を超えて含有させても効果は飽和し、コスト的に不利となる。したがってCa含有量は上記の通りとする。また、REMは、0.0001%未満の含有ではその効果は十分ではなく、また0.1%を超えて含有させても効果は飽和し、コスト的に不利となる。したがってREM含有量は上記の通りとする。
Mnなどがミクロ偏析すると、硬さの不均一なバンド組織が発達して、加工性を低下させる。Biは凝固界面に濃化してデンドライト間隔を狭くし、凝固偏析を小さくする働きがあるので、含有させてもよい。しかし、0.0001%未満の含有では、その効果が不十分で、また0.05%を超えてBiを含有させると、表面品質の劣化を生じさせるので、その含有量を上記のように定めた。Bi含有量の好ましい範囲は0.0003〜0.01%であり、さらに好ましい範囲は0.0003〜0.0050%である。
上述したように、加工性が良好で、強度が780MPa以上の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得るためには、M−Aを残留オーステナイトが残るような比較的低温で焼き戻した組織とすることが有効である。それにより、M−Aによりもたらされる良好な伸びを維持しながら、穴拡げ性に良好となる。
合金化溶融亜鉛めっき層のFe濃度が7質量%未満では、溶接性や摺動性が不十分となりやすい。したがって、合金化溶融亜鉛めっき層のFe濃度は7質量%以上とすることが好ましい。合金化溶融亜鉛めっき層のFe濃度の上限は、耐パウダリング性の観点からは20%以下とすることが好ましく、15%以下とすることがさらに好ましい。めっき層のFe含有量は、溶融めっき後の熱処理(合金化処理)の条件により調整される。
本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、圧延延直角方向の引張試験において降伏強度(YS)が420MPa以上、引張強度(TS)が780MPa以上の機械特性を有する。この引張試験において降伏強度が420MPa未満であるか、および/または引張強度が780MPa未満であると、自動車部品とした場合において十分な衝撃吸収性を確保することが困難である。降伏強度は好ましくは500MPa以上、より好ましくは600MPa以上であり、引張強度は好ましくは800MPa以上、より好ましくは900MPa以上である。なお、成形性が要求される自動車部品への適用を考慮すると、全伸びは12%以上、穴拡げ率は35%以上であることが好ましい。
M−Aを生成させるためには、製造過程において、残留オーステナイトにCの濃度勾配を存在させることが必要である。C濃度が高い部分は残留オーステナイトとして残留し、C濃度の低い部分はマルテンサイトへ変態し、その結果M−Aが得られる。M−Aは残留オーステナイトを含むとともにマルテンサイトが硬質なため相対的に軟質な母相に歪みが集中し、高強度と良好な伸びが得られる。しかしながら、過度に硬質なマルテンサイトは穴拡げ性に不利なため、残留オーステナイトが残るように適度に焼き戻すことによって、伸びと穴拡げ性に優れた合金化溶融亜鉛めっきが製造可能となる。しかも、焼き戻しをめっき後に行うことで、表面の酸化の問題や焼き戻しされていないマルテンサイトが残存する問題を抑制できる。
金属組織:F. S. Lepera: Journal of Metals 32, No. 3,(1980) 38-39に開示されている方法で、圧延方向の断面を腐食することにより、マルテンサイトおよびオーステナイトを現出させ、板厚1/4位置で倍率1000倍の光学顕微鏡にて観察し、その組織写真から画像処理にてマルテンサイトおよびオーステナイトの面積率の合計を測定した。その値から、板厚1/4位置でX線により測定した残留オーステナイト面積率を差し引いた値を、マルテンサイト体積率とした。
Claims (8)
- 鋼板の表面に合金化溶融亜鉛めっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、
前記鋼板は、
質量%で、C:0.03%以上0.30%以下、Si:0.005%以上2.5%以下、Mn:1.9%以上3.5%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.001%以上1.5%以下、およびN:0.02%以下を含有する化学組成と、
体積%で、焼戻しマルテンサイトを3%以上および残留オーステナイトを1%以上含有し、残部がフェライトおよびベイナイトの少なくともいずれかであり、
前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、圧延直角方向の引張試験において降伏強度が420MPa以上、引張強度が780MPa以上である機械特性を有する、
ことを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、Ti:0.001%以上0.30%以下、Nb:0.001%以上0.30%以下およびV:0.001%以上0.30%以下からなる群から選択される1種または2種以上をさらに含有する請求項1に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記化学組成が、質量%で、Cr:0.001%以上2.0%以下およびMo:0.001%以上2.0%以下からなる群から選択される1種または2種をさらに含有する請求項1または請求項2に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記化学組成が、質量%で、Cu:0.001%以上2.0%以下およびNi:0.001%以上2.0%以下からなる群から選択される1種または2種を含有する請求項1〜請求項3のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記化学組成が、質量%で、B:0.0001%以上0.02%以下をさらに含有する請求項1〜請求項4のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記化学組成が、質量%で、Ca:0.0001%以上0.01%以下およびREM:0.0001%以上0.1%以下からなる群から選択される1種または2種をさらに含有する請求項1〜請求項5のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記化学組成が、質量%で、Bi:0.0001%以上0.05%以下をさらに含有する請求項1〜請求項6のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の化学組成を有する熱間圧延鋼板または冷間圧延鋼板を720℃以上に加熱し、2〜200℃/秒の速度で450〜600℃の温度域まで冷却し、溶融亜鉛めっきを施し、その後に合金化処理を行い、合金化処理温度から平均冷却速度5℃/秒以上で200℃以下まで冷却して、さらに200〜600℃の温度域で1秒以上10分間以下の焼き戻し処理を行うことを特徴とする、体積%で、焼戻しマルテンサイトを3%以上および残留オーステナイトを1%以上含有し、残部がフェライトおよびベイナイトの少なくともいずれかであり、圧延直角方向の引張試験において降伏強度が420MPa以上、引張強度が780MPa以上である機械特性を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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