JP6208246B2 - 高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、高Mn、Si成分設計を採用し、Si、Mnなどの合金元素の強化作用を十分に利用して、超高強度及び高塑性を兼有する優れた性能を達成でき;特有の連続焼鈍プロセスと炉内雰囲気制御プロセスの組み合わせにより、めっき性が良い鋼板基板が得られ;且つ亜鉛めっきを経てめっき層の質量がよく、コストが低い超高強度溶融亜鉛めっき鋼板製品が得られる。上記鋼板は、化学成分の重量百分率が、C:0.15〜0.25wt%、Si:1.00〜2.00wt%、Mn:1.50〜3.00wt%、P≦0.015wt%、S≦0.012wt%、Al:0.03〜0.06wt%、N≦0.008wt%であり、残部がFe及び不可避的不純物であり;鋼板の室温組織が、フェライト10%〜30%+マルテンサイト60〜80%+残りのオーステナイト5〜15%であり;降伏強度が600〜900MPa、引張り強度が980〜1200MPa、伸び率が15〜22%である。
C:鋼における最も基本的な強化元素であり、オーステナイト安定化元素でもあり、オーステナイトにおいて、C含有量が高いと、残りのオーステナイトの分率及び材料性能の向上に有利である。しかし、C含有量が高すぎると、鋼材の溶接性能を劣化させる。よって、C含有量は、適切な範囲に制御する必要がある。
Al:Siの作用と類似し、主として固溶を強化し、炭化物の形成を抑制する作用と、残りのオーステナイトの安定性を向上させる作用を発揮する。しかし、Alは、Siの強化効果より弱い。
1)溶錬、鋳造
上記成分で溶錬し、ビレットを鋳造する。
3)熱間圧延
最終圧延温度が880±30℃で、巻取り温度が550〜650℃である。
冷間圧延変形量が40〜60%であり、鋼帯を形成する。
焼鈍プロセスは、連続焼鈍を採用し、且つ酸化雰囲気での直火加熱と、還元雰囲気での放射加熱との二段階加熱手段によって、めっき性が良い鋼板基板が得られる。酸化雰囲気で直火加熱手段によって680〜750℃に加熱し、加熱炉における空気−燃料比を調整することで、連続焼鈍炉内の露点を>−35℃に制御する。さらに、還元雰囲気で放射加熱手段によって840〜920℃に加熱し続き、40〜80s保温し、連続焼鈍炉内のH2含有量を8〜15%、余分をN2に制御する;冷却速度<10℃/sで720〜800℃に徐冷して、材料に一定比例のフェライトが得られる。冷却速度≧50℃/sで260〜360℃に急冷して、オーステナイトの一部をマルテンサイトに変態させる。そして、460〜470℃に再加熱し、60〜120s保温する。
鋼帯を亜鉛ポットに入れて、溶融亜鉛めっきを完成する。上記再加熱保温及び溶融亜鉛めっきの過程において、炭素は、マルテンサイトからオーステナイトに分配され、オーステナイトがカーボンリッチになり、安定化になる。最後に室温に冷却し、最終の鋼板室温組織は、フェライト10%〜30%+マルテンサイト60〜80%+残りのオーステナイト5〜15%である。降伏強度が600〜900MPa、引張り強度が980〜1200MPa、伸び率が15〜22%である。
工程3)において、熱間圧延巻取り温度が550〜600℃であることが好ましい。
工程5)において、280〜320℃に急冷することが好ましい。
本発明の鋼は、適切な成分設計によって、通常の熱間圧延及び冷間圧延プロセスの条件下で、連続焼鈍によって超高強度冷間圧延溶融亜鉛めっき鋼板を生産し、如何なる高価な合金元素の添加も必要としなく、Si、Mnの含有量を適切に向上するとともに、適切な焼鈍プロセス及び炉内雰囲気制御プロセスを組み合わせるだけで、強度を大幅に向上させることができ、かつ、優れた塑性も保つことができる。また、鋼板亜鉛めっきの質量が良好であり、車用冷間圧延超高強度溶融亜鉛めっき鋼としての使用要求を満足できる。
表1は、本発明鋼の実施例の化学成分を示した。
C含有量が0.18〜0.22%、Si含有量が1.4〜1.8%、Mn含有量が1.8〜2.3%、P≦0.012%、S≦0.008%である。
引張り試験方法:JIS5号の引張り試料を使用し、引張り方向は圧延方向と垂直する。
Claims (16)
- 化学成分の重量百分率が、
C:0.15〜0.25wt%、
Si:1.00〜2.00wt%、
Mn:1.50〜3.00wt%、
P≦0.015wt%、
S≦0.012wt%、
Al:0.03〜0.06wt%、
N≦0.008wt%であり、
残部がFe及び不可避的不純物であり;
鋼板の室温組織が、フェライト10%〜30%+マルテンサイト60〜80%+残留オーステナイト5〜15%であり;降伏強度が600〜900MPa、引張り強度が980〜1200MPa、伸び率が15〜22%である高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記鋼板成分において、C含有量が重量百分率で0.18〜0.22%であることを特徴とする、請求項1に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記鋼板成分において、Si含有量が重量百分率で1.4〜1.8%であることを特徴とする、請求項1に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記鋼板成分において、Mn含有量が重量百分率で1.8〜2.3%であることを特徴とする、請求項1に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記鋼板成分において、重量百分率でP≦0.012%、S≦0.008%であることを特徴とする、請求項1に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 下記の工程を含む、請求項1〜5のいずれに記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
1)溶錬、鋳造
前記成分で溶錬し、ビレットを鋳造し;
2)ビレットを1170〜1230℃に加熱して保温し;
3)熱間圧延
最終圧延温度が880±30℃で、巻取り温度が550〜650℃であり;
4)酸洗、冷間圧延
冷間圧延変形量が40〜60%であり、鋼帯を形成し;
5)焼鈍
焼鈍プロセスは、連続焼鈍を採用し、且つ酸化雰囲気での直火加熱と、還元雰囲気での放射加熱の二段階加熱手段を利用し、
酸化雰囲気で直火加熱手段によって680〜750℃に加熱し、連続焼鈍炉内の露点を>−35℃に制御する。さらに、還元雰囲気で放射加熱手段によって840〜920℃に加熱し、続いて、40〜80s保温し、連続焼鈍炉内のH含有量を8〜15%に制御する。冷却速度3〜10℃/sで720〜800℃に徐冷して、材料にフェライトが得られる。冷却速度≧50℃/sで260〜360℃に急冷して、オーステナイトの一部をマルテンサイトに変態させる。そして、460〜470℃に再加熱し、60〜120s保温する。
6)溶融亜鉛めっき
鋼帯を亜鉛ポットに入れて、溶融亜鉛めっきを完成する。前記再加熱保温及び溶融亜鉛めっきの過程に、炭素は、マルテンサイトからオーステナイトに分配され、オーステナイ
トがカーボンリッチになり、安定化される。最後に室温に冷却し、最終の鋼板室温組織は、フェライト10%〜30%+マルテンサイト60〜80%+残留オーステナイト5〜15%である。降伏強度が600〜900MPa、引張り強度が980〜1200MPa、伸び率が15〜22%である。 - 工程2)において、ビレットを1170〜1200℃に加熱することを特徴とする、請求項6に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 工程3)において、熱間圧延後の巻取り温度が550〜600℃であることを特徴とする、請求項6に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 工程5)において、酸化性雰囲気で直火加熱手段によって680〜720℃に加熱することを特徴とする、請求項6に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 工程5)において、酸化性雰囲気で直火加熱手段によって、炉内露点を−30〜−20℃に制御することを特徴とする、請求項6又は9に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 工程5)において、還元雰囲気で放射加熱手段によって860〜890℃にまでさらに加熱されることを特徴とする、請求項6に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 工程5)において、還元雰囲気で放射加熱手段によって連続焼鈍炉内のH含有量を10〜15%に制御することを特徴とする、請求項6又は11に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 工程5)において、280〜320℃に急冷することを特徴とする、請求項6に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 工程5)において、急冷した後に、460〜465℃に再加熱し、80〜110s保温することを特徴とする、請求項6又は13に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 工程5)において、730〜760℃に徐冷することを特徴とする、請求項6に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 工程5)において、酸化性雰囲気で直火加熱手段によって680〜750℃に加熱し、連続焼鈍炉内露点を>−35℃に制御し、加熱時間が10〜30sであることを特徴とする、請求項6に記載の高成形性超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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