JP6260411B2 - Slow cooling steel - Google Patents

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Description

本発明は、加熱されて後、緩冷却して製造される緩冷却鋼材に関する。   The present invention relates to a slowly cooled steel material that is heated and then slowly cooled.

自動車等に用いられる構造部材を高強度にするために、ホットスタンプにより構造部材を製造する場合がある。ホットスタンプでは、Ac3点以上に加熱された鋼板を、金型でプレスしつつ、金型で鋼板を急冷する。つまり、ホットスタンプでは、プレス加工と焼入れとを同時に行う。ホットスタンプにより、形状精度が高く、高強度の構造部材を製造できる。このようなホットスタンプ鋼材はたとえば、特開2003−73774号公報(特許文献1)及び特開2003−129209号公報(特許文献2)及び特開2003−126921号公報(特許文献3)に開示されている。これらの特許文献に開示されるホットスタンプ鋼材は、耐食性を高めるために、亜鉛めっき層を有する鋼板に対してホットスタンプを実施して製造される。 In order to increase the strength of structural members used in automobiles and the like, the structural members may be manufactured by hot stamping. In hot stamping, a steel sheet heated to a point of Ac3 or higher is pressed with a mold, and the steel sheet is rapidly cooled with a mold. That is, in hot stamping, pressing and quenching are performed simultaneously. With hot stamping, high-strength structural members can be manufactured with high shape accuracy. Such hot stamped steel materials are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-73774 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-129209 (Patent Document 2), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-126921 (Patent Document 3). ing. The hot stamped steel materials disclosed in these patent documents are manufactured by performing hot stamping on a steel sheet having a galvanized layer in order to enhance corrosion resistance.

特開2003−73774号公報JP 2003-73774 A 特開2003−129209号公報JP 2003-129209 A 特開2003−126921号公報JP 2003-126921 A

ホットスタンプ鋼材の降伏強度は1500MPa程度以上と高い。しかしながら、自動車用部材の中には、強度よりも、衝突時における衝撃吸収性が要求される部材もある。衝撃吸収性を高めるには、一般的に強度が低い材料の方が好ましい。したがって、ホットスタンプでの焼入れにより1500MPa程度以上の降伏強度が得られるホットスタンプ鋼材と同じ化学組成を有していても、600〜1450MPa程度の強度を有し、かつ、耐食性に優れたホットスタンプ鋼材が求められる。   The yield strength of hot stamped steel is as high as about 1500 MPa or more. However, some members for automobiles are required to have a shock absorbing property at the time of collision rather than strength. In general, a material having a low strength is preferred in order to increase the shock absorption. Therefore, even if it has the same chemical composition as the hot stamping steel material that can obtain a yield strength of about 1500 MPa or more by quenching with hot stamping, it has a strength of about 600 to 1450 MPa and has excellent corrosion resistance. Is required.

さらに、ホットスタンプ鋼材では、りん酸塩処理により形成されるりん酸塩皮膜が付着しやすい(つまり、りん酸塩処理性が高い)方が好ましい。自動車等に利用される鋼材の表面は塗装される場合がある。りん酸塩処理性が高い場合、塗膜密着性も高まる。   Furthermore, it is preferable that the hot stamped steel material is easy to adhere to the phosphate film formed by the phosphate treatment (that is, the phosphate treatment property is high). The surface of steel used for automobiles may be painted. When the phosphate treatment property is high, the coating film adhesion is also improved.

したがって、従前のホットスタンプ鋼材と同じ化学組成を有していても、高い衝撃吸収性を有し、かつ、りん酸塩処理性が高いホットスタンプ鋼材が求められる。   Therefore, even if it has the same chemical composition as a conventional hot stamping steel, there is a need for a hot stamping steel that has high impact absorption and high phosphate treatment properties.

本発明の目的は、同じ化学組成を有する従来のホットスタンプ鋼材よりも高い衝撃吸収性を有し、かつ、りん酸塩処理性に優れるホットスタンプ鋼材を提供することである。   An object of the present invention is to provide a hot stamping steel material that has higher shock absorption than conventional hot stamping steel materials having the same chemical composition and is excellent in phosphate treatment.

本実施形態による緩冷却鋼材は、母材部と、亜鉛めっき層とを備える。亜鉛めっき層は、母材部上に形成される。亜鉛めっき層は、亜鉛めっき層中の面積率が30%以上のラメラ層と、亜鉛めっき層中の面積率が0〜70%の固溶体層とを含む。ラメラ層は、固溶体相とキャピタルガンマ相とを備える。固溶体相は、Feと、Feに固溶したZnとを含有する。固溶体層は、Feと、Feに固溶したZnとを含有する固溶体相からなる。   The slow cooling steel material according to the present embodiment includes a base material portion and a galvanized layer. The galvanized layer is formed on the base material part. The galvanized layer includes a lamellar layer having an area ratio of 30% or more in the galvanized layer and a solid solution layer having an area ratio of 0 to 70% in the galvanized layer. The lamellar layer comprises a solid solution phase and a capital gamma phase. The solid solution phase contains Fe and Zn dissolved in Fe. The solid solution layer is composed of a solid solution phase containing Fe and Zn dissolved in Fe.

本実施形態による緩冷却鋼材は、同じ化学組成を有する従来のホットスタンプ鋼材よりも低い強度を有し、かつ、りん酸塩処理性に優れる。   The slowly cooled steel material according to the present embodiment has a lower strength than the conventional hot stamped steel material having the same chemical composition, and is excellent in phosphate processability.

図1は、加熱後の冷却時での保持温度とビッカース硬さとの関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the holding temperature and the Vickers hardness during cooling after heating. 図2は、加熱後の鋼材を600℃で2分保持し、その後急冷した場合の、亜鉛めっき層及びその周辺の母材部の断面写真画像である。FIG. 2 is a cross-sectional photographic image of the galvanized layer and its surrounding base material when the heated steel material is held at 600 ° C. for 2 minutes and then rapidly cooled. 図3は、図2の亜鉛めっき層のXRD測定結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the XRD measurement results of the galvanized layer of FIG. 図4は、加熱後の鋼材を放冷した場合の、亜鉛めっき層及びその周辺の母材部の断面写真画像である。FIG. 4 is a cross-sectional photographic image of the galvanized layer and the surrounding base material when the heated steel material is allowed to cool. 図5は、図4の亜鉛めっき層のXRD測定結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the XRD measurement results of the galvanized layer of FIG. 加熱後に、50℃/秒以上の冷却速度で急冷した場合(つまり、ホットスタンプ成形後)の、亜鉛めっき層及びその周辺の母材部の断面写真画像である。It is a cross-sectional photographic image of a galvanized layer and its surrounding base material part when it is rapidly cooled at a cooling rate of 50 ° C./second or more after heating (that is, after hot stamping). 図7は、図6の亜鉛めっき層のXRD測定結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the XRD measurement results of the galvanized layer of FIG. 図8は、600〜500℃の中間温度域での保持時間と、XRDにより検出される、高Zn固溶体層(20〜40%のZnが固溶したFe)のピーク強度比との関係を示す図である。FIG. 8 shows the relationship between the retention time in the intermediate temperature range of 600 to 500 ° C. and the peak intensity ratio of the high Zn solid solution layer (Fe in which 20 to 40% Zn is solid solution) detected by XRD. FIG. 図9は、Fe−Znの二元系状態図である。FIG. 9 is a binary phase diagram of Fe—Zn. 図10は、実施例における冷却中において、保持温度600℃で2分間保持された緩冷却鋼材に対して上述のりん酸塩処理を実施した後の、緩冷却鋼材表面のSEM画像である。FIG. 10 is a SEM image of the surface of the slowly cooled steel material after the above-described phosphating treatment was performed on the slowly cooled steel material held at a holding temperature of 600 ° C. for 2 minutes during cooling in the example. 図11は、図10のSEM画像を2値化した画像である。FIG. 11 is an image obtained by binarizing the SEM image of FIG. 図12は、50℃/S以上の冷却速度で急冷したホットスタンプ鋼材に対してりん酸円処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材表面のSEM画像である。FIG. 12 is an SEM image of the surface of the hot stamped steel after the phosphoric acid circle treatment is performed on the hot stamped steel that has been rapidly cooled at a cooling rate of 50 ° C./S or higher. 図13は、図12のSEM画像を2値化した画像である。FIG. 13 is an image obtained by binarizing the SEM image of FIG.

本発明者らは、ホットスタンプ鋼材にの衝撃吸収性及びりん酸塩処理性について検討した。その結果、本発明者らは次の知見を得た。   The inventors of the present invention have examined the shock absorption property and phosphate treatment property of hot stamped steel materials. As a result, the present inventors obtained the following knowledge.

上述のとおり、ホットスタンプ鋼材の強度が低ければ、衝撃吸収性が高まる。ホットスタンプ鋼材は上述のとおりプレスしながら焼入れが実施される。そのため、母材はマルテンサイトで構成され、強度が高い。しかしながら、加熱後に急冷せず、緩冷却を実施すれば、母材のミクロ組織はマルテンサイト以外の構造(フェライト、パーライト、ベイナイト等によって構成される組織)になる。この場合、鋼材の強度は低くなる。   As described above, if the strength of the hot stamped steel material is low, the impact absorbability increases. The hot stamped steel material is quenched while being pressed as described above. Therefore, the base material is composed of martensite and has high strength. However, if it is not cooled rapidly after heating and is slowly cooled, the microstructure of the base material becomes a structure other than martensite (structure composed of ferrite, pearlite, bainite, etc.). In this case, the strength of the steel material is lowered.

図1は、鋼板を加熱後に種々の冷却条件で冷却した場合の、母材のビッカース硬さを示す図である。図1は次の方法により得られた。後述する好ましい化学組成を満たす母材(鋼板)を準備した。溶融亜鉛めっき法により、鋼板上に亜鉛めっき層を形成した。亜鉛めっき層が形成された鋼板に対して、緩加熱した後、種々の冷却条件で冷却した。具体的には、鋼板を鋼板のAc3点以上の温度である900℃に炉温を設定した加熱炉に装入して、4分以上加熱した。このとき、炉に装入してから2分程度で鋼板温度が900℃となった。その後、10秒間放冷した後に、保持温度500℃に設定した炉内に配置したブロックで鋼板を2分間挟み込んだ。その後、水冷ジャケットを備えた平板金型を利用して、鋼板を挟み込んで室温まで急冷した。 FIG. 1 is a diagram showing the Vickers hardness of a base material when the steel plate is cooled under various cooling conditions after heating. FIG. 1 was obtained by the following method. A base material (steel plate) satisfying a preferable chemical composition to be described later was prepared. A galvanized layer was formed on the steel sheet by hot dip galvanizing. The steel sheet on which the galvanized layer was formed was slowly heated and then cooled under various cooling conditions. Specifically, the steel sheet was placed in a heating furnace whose furnace temperature was set to 900 ° C., which is a temperature equal to or higher than the Ac 3 point of the steel sheet, and heated for 4 minutes or more. At this time, the steel plate temperature reached 900 ° C. in about 2 minutes after charging into the furnace. Then, after standing to cool for 10 seconds, the steel plate was pinched | interposed for 2 minutes with the block arrange | positioned in the furnace set to the holding temperature of 500 degreeC. Then, using a flat plate mold equipped with a water cooling jacket, the steel sheet was sandwiched and rapidly cooled to room temperature.

図1中の鋼材S2では、保持温度を600℃に設定した炉内に配置したブロックで鋼板S2を2分間挟み込んだ。その他の条件は鋼材S1と同じとした。鋼材S3は、加熱後に放冷した。鋼材S4では、ホットスタンプを実施した。具体的には、水冷ジャケットを備えた平板金型を利用して、鋼板を挟み込んでプレス加工及び焼入れを行い、ホットスタンプ鋼材(鋼板)を製造した。   In the steel material S2 in FIG. 1, the steel plate S2 was sandwiched for 2 minutes by a block arranged in a furnace set at a holding temperature of 600 ° C. Other conditions were the same as the steel material S1. The steel material S3 was allowed to cool after heating. Hot stamping was performed on the steel S4. Specifically, using a flat plate mold provided with a water-cooled jacket, a steel plate was sandwiched and pressed and quenched to produce a hot stamped steel material (steel plate).

製造された鋼材S1〜S4の板厚中央部からサンプルを採取した。サンプルの表面のうち、鋼材の板厚方向の表面において、JIS Z2244(2009)に準拠したビッカース硬さ試験を実施した。ビッカース硬さ試験の試験力は10kgf=98.07Nとした。得られたビッカース硬さを用いて、図1を作成した。   A sample was taken from the thickness center of the manufactured steel materials S1 to S4. The Vickers hardness test based on JIS Z2244 (2009) was implemented in the surface of the steel material in the plate | board thickness direction among the surfaces of a sample. The test force of the Vickers hardness test was 10 kgf = 98.07N. FIG. 1 was created using the Vickers hardness obtained.

図1を参照して、緩冷却を実施して製造された緩冷却鋼材S1〜S3では、ホットスタンプ鋼材S4と比較して、ビッカース硬さが低かった。   Referring to FIG. 1, mildly cooled steel materials S <b> 1 to S <b> 3 manufactured by performing slow cooling had lower Vickers hardness than hot stamped steel material S <b> 4.

以上の結果から、上記の緩冷却を実施すれば、鋼材の降伏強度を低くすることができ、衝撃吸収性を高めることができる。   From the above results, if the above-mentioned slow cooling is carried out, the yield strength of the steel material can be lowered, and the impact absorbability can be increased.

さらに、亜鉛めっき層を含む鋼材に対して、冷却時において、600〜500℃の温度域(以下、中間温度域という)での保持時間を一定時間保てば、亜鉛めっき層中に面積率で30%以上のラメラ層が形成され、りん酸塩処理性が高まる。   Furthermore, for steel materials including a galvanized layer, if the holding time in a temperature range of 600 to 500 ° C. (hereinafter referred to as an intermediate temperature range) is maintained for a certain time during cooling, the area ratio in the galvanized layer is A lamellar layer of 30% or more is formed, and the phosphate processability is enhanced.

図2〜図7は、種々の条件で緩冷却を実施した後の、鋼材の亜鉛めっき層及びその周辺の断面写真画像と、XRD測定結果である。これらの結果は次の試験方法により得られた。   2 to 7 are XRD measurement results and cross-sectional photographic images of the galvanized layer of the steel material and its surroundings after performing slow cooling under various conditions. These results were obtained by the following test method.

後述の化学組成を満たす鋼板を準備した。溶融亜鉛めっき法により、鋼板上に亜鉛めっき層を形成した。亜鉛めっき層が形成された鋼板に対して、緩加熱を実施した。具体的には、鋼板のAc3点以上の温度である900℃に炉温を設定した加熱炉に装入して、4分以上加熱した。このとき、炉に装入してから2分程度で鋼板温度が900℃となった。加熱後の鋼板を種々の冷却条件で冷却した。 A steel sheet satisfying the chemical composition described below was prepared. A galvanized layer was formed on the steel sheet by hot dip galvanizing. Mild heating was performed on the steel sheet on which the galvanized layer was formed. Specifically, it was charged in a heating furnace whose furnace temperature was set to 900 ° C., which is a temperature of the Ac 3 point or more of the steel sheet, and heated for 4 minutes or more. At this time, the steel plate temperature reached 900 ° C. in about 2 minutes after charging into the furnace. The heated steel sheet was cooled under various cooling conditions.

具体的には、所定温度で2分間保持し、その後急冷するステップ緩冷却、又は、放冷を実施した。さらに、プレスしながら50℃/秒以上の冷却速度で室温まで冷却する急冷(ホットスタンプ)も実施した。ステップ緩冷却は、次の方法で実施した。加熱後の鋼材を10秒間放冷した後、保持温度(300〜600℃の範囲内の一定温度)で2分間保持した。2分間保持した後、鋼材を水冷ジャケットを備えた平板金型で挟み込んで急冷した。   Specifically, it was held at a predetermined temperature for 2 minutes, and then a slow cooling step or a rapid cooling step was performed. Furthermore, rapid cooling (hot stamping) was performed in which pressing was performed to cool to room temperature at a cooling rate of 50 ° C./second or more while pressing. Step slow cooling was carried out by the following method. The heated steel material was allowed to cool for 10 seconds and then held at a holding temperature (a constant temperature within a range of 300 to 600 ° C.) for 2 minutes. After holding for 2 minutes, the steel material was sandwiched between flat plate molds equipped with a water cooling jacket and quenched.

図2は、保持温度600℃でステップ緩冷却を実施した鋼材の亜鉛めっき層及びその周辺の断面部の写真画像であり、図3は、そのXRD測定結果である。図4は、大気放冷後の鋼材の亜鉛めっき層及びその周辺の断面部の写真画像であり、図5はそのXRD測定結果である。図6は、ホットスタンプ(急冷)後の鋼材の亜鉛めっき層及びその周辺の断面部の写真画像であり、図7は、そのXRD測定結果である。   FIG. 2 is a photographic image of a galvanized layer of steel that has been subjected to step-wise cooling at a holding temperature of 600 ° C. and a cross-sectional portion of the periphery thereof, and FIG. 3 is an XRD measurement result thereof. FIG. 4 is a photographic image of the galvanized layer of the steel material after being allowed to cool to the atmosphere and a cross-sectional portion around it, and FIG. FIG. 6 is a photographic image of a galvanized layer of a steel material after hot stamping (rapid cooling) and a cross-sectional portion of the periphery thereof, and FIG. 7 is an XRD measurement result thereof.

断面部のミクロ組織観察は次のとおり実施した。断面部を5%ナイタールで20〜40秒エッチングした。エッチング後、2000倍のSEMでミクロ組織を観察した。XRD測定には、Co管球を用いた。XRDにおいて、α−Feの強度ピークは、回折角2θ=99.7°に現れる。α−Feの強度ピークは、Zn固溶量が多くなるほど、低角度側にシフトする。キャピタルガンマ(Γ)の強度ピークは、回折角2θ=94.0°に現れる。図3、図5及び図7中の破線L4はα−Fe相の強度ピーク位置を示す。破線L3は固溶Zn量が少ない固溶体相(Zn含有量が5〜25質量%、以下、低Zn固溶体相ともいう)の強度ピーク位置を示す。破線L2は固溶Zn量が多い固溶体相(Zn含有量が25〜40質量%、以下、高Zn固溶体相ともいう)の強度ピーク位置を示す。破線L1はΓ相の強度ピーク位置を示す。強度ピーク位置が破線L4からL2にシフトするにしたがって、固溶体相中のZn固溶量が多くなる。   The microstructure of the cross section was observed as follows. The cross section was etched with 5% nital for 20-40 seconds. After etching, the microstructure was observed with a 2000 times SEM. A Co tube was used for the XRD measurement. In XRD, the intensity peak of α-Fe appears at a diffraction angle 2θ = 99.7 °. The intensity peak of α-Fe shifts to a lower angle side as the Zn solid solution amount increases. The intensity peak of capital gamma (Γ) appears at the diffraction angle 2θ = 94.0 °. A broken line L4 in FIGS. 3, 5, and 7 indicates the intensity peak position of the α-Fe phase. A broken line L3 indicates an intensity peak position of a solid solution phase having a small amount of solid solution Zn (Zn content is 5 to 25% by mass, hereinafter also referred to as a low Zn solid solution phase). A broken line L2 indicates an intensity peak position of a solid solution phase having a large amount of solid solution Zn (Zn content is 25 to 40% by mass, hereinafter also referred to as a high Zn solid solution phase). A broken line L1 indicates the intensity peak position of the Γ phase. As the intensity peak position shifts from the broken line L4 to L2, the amount of Zn solid solution in the solid solution phase increases.

ミクロ組織観察及びXRD結果に基づいて、各焼戻し温度における亜鉛めっき層の組織を特定した。   Based on the microstructure observation and the XRD result, the structure of the galvanized layer at each tempering temperature was specified.

600℃でのステップ緩冷却の場合、図3中の破線L3位置に低Zn固溶体相の強度ピークが現れ、破線L1にΓ相の強度ピークが現れた。図2を参照して、この温度域でのステップ緩冷却では、亜鉛めっき層の主体は、Γ相と低Zn固溶体相とからなるラメラ組織の層(以下、ラメラ層という)であった。ラメラ層は、固溶体層上に形成された。つまり、ラメラ層は亜鉛めっき層の表層に形成された。   In the case of step gradual cooling at 600 ° C., the intensity peak of the low Zn solid solution phase appeared at the position of the broken line L3 in FIG. 3, and the intensity peak of the Γ phase appeared at the broken line L1. Referring to FIG. 2, in the step-wise cooling in this temperature range, the main component of the galvanized layer was a lamellar structure layer (hereinafter referred to as a lamellar layer) composed of a Γ phase and a low Zn solid solution phase. The lamellar layer was formed on the solid solution layer. That is, the lamellar layer was formed on the surface layer of the galvanized layer.

500〜600℃でのステップ緩冷却を実施した結果、亜鉛めっき層は、面積率で30%以上のラメラ層と、面積率で0〜70%の固溶体層(高Zn固溶体相からなる)とを含有した。500℃未満の温度域でステップ緩冷却を実施した場合、亜鉛めっき層中のラメラ層は30%未満であった。   As a result of carrying out step slow cooling at 500 to 600 ° C., the galvanized layer has a lamellar layer having an area ratio of 30% or more and a solid solution layer (consisting of a high Zn solid solution phase) having an area ratio of 0 to 70%. Contained. When step slow cooling was implemented in the temperature range below 500 degreeC, the lamellar layer in a galvanization layer was less than 30%.

放冷の場合も、500〜600℃でのステップ緩冷却と同様の結果が得られた。図5中の破線L3位置に低Zn固溶体相の強度ピークが現れ、破線L1にΓ相の強度ピークが現れた。図4を参照して、放冷の場合も、亜鉛めっき層の主体はラメラ層であった。放冷の場合、500〜600℃の温度域(中間温度域)の保持時間は5秒以上であった。   Also in the case of standing to cool, the same result as the step slow cooling at 500-600 degreeC was obtained. The intensity peak of the low Zn solid solution phase appeared at the position of the broken line L3 in FIG. 5, and the intensity peak of the Γ phase appeared at the broken line L1. Referring to FIG. 4, the main component of the galvanized layer was a lamellar layer even when allowed to cool. In the case of standing to cool, the holding time in the temperature range of 500 to 600 ° C. (intermediate temperature range) was 5 seconds or more.

一方、ホットスタンプ鋼材(急冷)の場合、図6及び図7に示すとおり、亜鉛めっき層では、強度ピーク位置がL2である高Zn固溶体相からなる固溶体層が形成され、ラメラ層は形成されなかった。急冷時における中間温度域(500〜600℃)の保持時間は2秒未満であった。   On the other hand, in the case of hot stamped steel (rapid cooling), as shown in FIGS. 6 and 7, in the galvanized layer, a solid solution layer composed of a high Zn solid solution phase having an intensity peak position of L2 is formed, and a lamella layer is not formed. It was. The holding time in the intermediate temperature range (500 to 600 ° C.) during the rapid cooling was less than 2 seconds.

以上のとおり、冷却条件、特に、中間温度域での保持時間に基づいて、亜鉛めっき層の組織は変化した。そこで、各冷却条件で冷却された鋼材のりん酸塩処理性を調査した。その結果、亜鉛めっき層が面積率で30%以上のラメラ層を含む場合、優れたりん酸塩処理性が得られた。   As described above, the structure of the galvanized layer changed based on the cooling conditions, particularly the holding time in the intermediate temperature range. Then, the phosphate treatment property of the steel materials cooled by each cooling condition was investigated. As a result, when the galvanized layer includes a lamellar layer having an area ratio of 30% or more, excellent phosphate treatment properties were obtained.

本実施形態の緩冷却鋼材は、以上の知見に基づく。本実施形態による緩冷却鋼材は、母材部と、亜鉛めっき層とを備える。亜鉛めっき層は、母材部上に形成される。亜鉛めっき層は、ラメラ層と、固溶体層とを含む。ラメラ層は、固溶体相及びキャピタルガンマ相とからなる。固溶体相は、FeとFeに固溶したZnとを含有する。亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率は30%以上である。固溶体層は、固溶体相からなる。亜鉛めっき層中の固溶体層の面積率は0〜70%である。   The slow cooling steel material of this embodiment is based on the above knowledge. The slow cooling steel material according to the present embodiment includes a base material portion and a galvanized layer. The galvanized layer is formed on the base material part. The galvanized layer includes a lamellar layer and a solid solution layer. The lamellar layer consists of a solid solution phase and a capital gamma phase. The solid solution phase contains Fe and Zn dissolved in Fe. The area ratio of the lamellar layer in the galvanized layer is 30% or more. The solid solution layer consists of a solid solution phase. The area ratio of the solid solution layer in the galvanized layer is 0 to 70%.

本実施形態による緩冷却鋼材の母材部上にはラメラ層を含む亜鉛めっき層が形成される。鋼材を急冷した場合、ラメラ層は形成されない。したがって、母材部の強度は、急冷された同じ化学組成のホットスタンプ鋼材と比較して低い。そのため、高い衝撃吸収性が得られる。   A galvanized layer including a lamellar layer is formed on the base material portion of the slowly cooled steel material according to the present embodiment. When the steel material is quenched, a lamellar layer is not formed. Therefore, the strength of the base material portion is lower than that of the hot stamped steel material having the same chemical composition that has been quenched. Therefore, high shock absorption is obtained.

本実施形態による緩冷却鋼材ではさらに、亜鉛めっき層が面積率で30%以上のラメラ層を含む。そのため、優れたりん酸塩処理性が得られる。   In the mildly cooled steel material according to the present embodiment, the galvanized layer further includes a lamellar layer having an area ratio of 30% or more. Therefore, an excellent phosphate processability can be obtained.

亜鉛めっき層はラメラ層からなっていてもよい。   The galvanized layer may consist of a lamellar layer.

以下、本実施形態の緩冷却鋼材について詳述する。   Hereinafter, the slow cooling steel material of this embodiment is explained in full detail.

[緩冷却鋼材]
本実施形態による緩冷却鋼材は、母材部と、亜鉛めっき層とを備える。
[Slow cooling steel]
The slow cooling steel material according to the present embodiment includes a base material portion and a galvanized layer.

[母材部]
母材部は母材の一部であってもよいし、母材全体であってもよい。母材は鋼材であり、たとえば鋼板を熱間プレスすることにより形成される。上述のとおり、母材部上の亜鉛めっき層内にはラメラ層が形成される。ラメラ層は、母材が熱間プレス後に緩冷却されることにより形成される。したがって、本実施形態の母材部は急冷されない。そのため、母材部強度が低い。具体的には、最高焼入れ硬さ(母材部を急冷してフルマルテンサイトとした場合の最高硬さ)の85%以下である。母材部は、同じ化学組成を有し、マルテンサイトからなるホットスタンプ鋼材と比較して、低い強度を有する。その結果、高い衝撃吸収性が得られる。
[Base material part]
The base material part may be a part of the base material or the entire base material. The base material is a steel material, for example, formed by hot pressing a steel plate. As described above, a lamellar layer is formed in the galvanized layer on the base material portion. The lamella layer is formed by slowly cooling the base material after hot pressing. Therefore, the base material part of this embodiment is not rapidly cooled. Therefore, the base material strength is low. Specifically, it is 85% or less of the maximum quenching hardness (maximum hardness when the base material portion is rapidly cooled to full martensite). The base metal part has the same chemical composition and has a lower strength than a hot stamped steel material made of martensite. As a result, high shock absorption can be obtained.

好ましくは、母材である鋼材は次の化学組成を有する。以下、元素に関する「%」は、質量%を意味する。   Preferably, the steel material as the base material has the following chemical composition. Hereinafter, “%” related to elements means mass%.

C:0.05〜0.4%
炭素(C)は、鋼材の強度を高める。C含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、C含有量が高すぎれば、鋼板の靭性が低下する。したがって、C含有量は、0.05〜0.4%である。C含有量の好ましい下限は0.10%である。C含有量の好ましい上限は0.35%である。
C: 0.05-0.4%
Carbon (C) increases the strength of the steel material. If the C content is too low, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if the C content is too high, the toughness of the steel sheet decreases. Therefore, the C content is 0.05 to 0.4%. A preferable lower limit of the C content is 0.10%. The upper limit with preferable C content is 0.35%.

Si:0.5%以下
シリコン(Si)は不可避的に含有される。Siは鋼を脱酸する。しかしながら、Si含有量が高すぎれば、熱間プレス時において、加熱中に鋼中のSiが拡散し、鋼板表面に酸化物を形成する。酸化物はりん酸塩処理性を低下し得る。Siはさらに、鋼板のAc3点を上昇させる働きがあり、Ac3点が上昇すると熱間プレス時の加熱温度が、Znめっきの蒸発温度を超えてしまう。したがって、Si含有量は0.5%以下である。好ましいSi含有量の上限は0.3%である。Si含有量の好ましい下限は、0.05%である。
Si: 0.5% or less Silicon (Si) is inevitably contained. Si deoxidizes steel. However, if the Si content is too high, during hot pressing, Si in the steel diffuses during heating and forms an oxide on the steel sheet surface. Oxides can reduce phosphatability. Si further has a function of raising the A c3 point of the steel sheet, and when the A c3 point rises, the heating temperature during hot pressing exceeds the evaporation temperature of Zn plating. Therefore, the Si content is 0.5% or less. The upper limit of the preferable Si content is 0.3%. A preferable lower limit of the Si content is 0.05%.

Mn:0.5〜2.5%
マンガン(Mn)は、鋼材の強度を高める。Mn含有量が低すぎれば、その効果が得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Mn含有量は0.5〜2.5%である。Mn含有量の好ましい下限は0.6%である。Mn含有量の好ましい上限は2.4%である。
Mn: 0.5 to 2.5%
Manganese (Mn) increases the strength of the steel material. If the Mn content is too low, the effect cannot be obtained. On the other hand, if the Mn content is too high, the effect is saturated. Therefore, the Mn content is 0.5 to 2.5%. The minimum with preferable Mn content is 0.6%. The upper limit with preferable Mn content is 2.4%.

P:0.03%以下
りん(P)は鋼中に含まれる不純物である。Pは粒界に偏析して鋼の靭性を低下し、耐遅れ破壊性を低下する。したがって、P含有量は0.03%以下である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。
P: 0.03% or less Phosphorus (P) is an impurity contained in steel. P segregates at the grain boundaries to lower the toughness of the steel and the delayed fracture resistance. Therefore, the P content is 0.03% or less. The P content is preferably as low as possible.

S:0.01%以下
硫黄(S)は鋼中に含まれる不純物である。Sは硫化物を形成して鋼の靭性を低下し、耐遅れ破壊性を低下する。したがって、S含有量は0.01%以下である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。
S: 0.01% or less Sulfur (S) is an impurity contained in steel. S forms a sulfide to reduce the toughness of the steel and the delayed fracture resistance. Therefore, the S content is 0.01% or less. The S content is preferably as low as possible.

sol.Al:0.1%以下
アルミニウム(Al)は一般的に鋼の脱酸目的で使用されることが多く、その場合不可避的に含有される。Alは鋼を脱酸する。一方、Al含有量が高すぎれば、脱酸は十分となるが、Al含有量が高すぎればさらに、鋼材のAc3点が上昇して、熱間プレス時の必要な加熱温度がZnめっきの蒸発温度を超える。したがって、Al含有量は0.1%以下である。Al含有量の好ましい上限は0.05%である。Al含有量の好ましい下限は0.01%である。本明細書におけるAl含有量は、sol.Al(酸可溶Al)の含有量を意味する。
sol. Al: 0.1% or less Aluminum (Al) is generally often used for the purpose of deoxidation of steel, and in that case, it is inevitably contained. Al deoxidizes steel. On the other hand, if the Al content is too high, deoxidation will be sufficient, but if the Al content is too high, the Ac3 point of the steel material will further increase, and the required heating temperature during hot pressing will be as high as that of Zn plating. Exceed evaporation temperature. Therefore, the Al content is 0.1% or less. The upper limit with preferable Al content is 0.05%. A preferable lower limit of the Al content is 0.01%. Al content in this specification is sol. It means the content of Al (acid-soluble Al).

N:0.01%以下
窒素(N)は鋼中に不可避的に含まれる不純物である。Nは窒化物を形成して鋼の靭性を低下する。Nはさらに、Bが含有される場合、Bと結合して固溶B量を減らす。その結果、焼入れ性が低下する。したがって、N含有量はなるべく低い方が好ましい。N含有量は0.01%以下である。
N: 0.01% or less Nitrogen (N) is an impurity inevitably contained in steel. N forms nitrides and lowers the toughness of the steel. N further combines with B to reduce the amount of solid solution B when B is contained. As a result, hardenability decreases. Accordingly, the N content is preferably as low as possible. N content is 0.01% or less.

本実施形態の鋼材の化学組成の残部はFe及び不純物からなる。本明細書において、不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入するものを意味する。   The balance of the chemical composition of the steel material of this embodiment consists of Fe and impurities. In this specification, an impurity means the thing mixed from the ore as a raw material, a scrap, or a manufacturing environment, etc., when manufacturing steel materials industrially.

本実施形態による鋼材はさらに、Feの一部に代えて、B及びTiを含有してもよい。   The steel material according to the present embodiment may further contain B and Ti instead of a part of Fe.

B:0〜0.005%
ボロン(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Bは鋼材の強度を高める。しかしながら、B含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、B含有量は、0〜0.005%である。B含有量の好ましい下限は0.0001%である。
B: 0 to 0.005%
Boron (B) is an optional element and may not be contained. When contained, B increases the strength of the steel material. However, if the B content is too high, the effect is saturated. Therefore, the B content is 0 to 0.005%. A preferable lower limit of the B content is 0.0001%.

Ti:0〜0.1%
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、TiはNと結合して窒化物を形成する。そのため、BとNとの結合が抑制される。しかしながら、Ti含有量が高すぎれば、上記効果が飽和し、さらに、Ti窒化物が過剰に析出して鋼の靭性が低下する。したがって、Ti含有量は0〜0.1%である。Tiはそのピン止め効果により、熱間プレスの加熱時のオーステナイト粒径を微細化し、それにより鋼材の靱性等を高める。Ti含有量の好ましい下限は0.01%である。
Ti: 0 to 0.1%
Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. When contained, Ti combines with N to form a nitride. Therefore, the bond between B and N is suppressed. However, if the Ti content is too high, the above effect is saturated, and Ti nitride is excessively precipitated to lower the toughness of the steel. Therefore, the Ti content is 0 to 0.1%. Due to its pinning effect, Ti refines the austenite grain size during heating in the hot press, thereby improving the toughness of the steel material. A preferable lower limit of the Ti content is 0.01%.

本実施形態による鋼材はさらに、Feの一部に代えて、Cr及びMoからなる群から選択される1種以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、鋼の強度を高める。   The steel material according to the present embodiment may further contain one or more selected from the group consisting of Cr and Mo instead of a part of Fe. These elements are optional elements and increase the strength of the steel.

Cr:0〜0.5%
クロム(Cr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Crは鋼の強度を高める。しかしながら、Cr含有量が高すぎれば、Cr炭化物が形成され、熱間プレスの加熱時に炭化物が溶解しにくくなる。そのためオーステナイト化が進行しにくくなる。したがって、Cr含有量は0〜0.5%である。Cr含有量の好ましい下限は0.1%である。
Cr: 0 to 0.5%
Chromium (Cr) is an optional element and may not be contained. When contained, Cr increases the strength of the steel. However, if the Cr content is too high, Cr carbide is formed, and it becomes difficult for the carbide to dissolve during heating in the hot press. As a result, austenitization is difficult to proceed. Therefore, the Cr content is 0 to 0.5%. The minimum with preferable Cr content is 0.1%.

Mo:0〜0.5%
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Moは鋼の強度を高める。しかしながら、Mo含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。したがって、Mo含有量は0〜0.5%である。Mo含有量の好ましい下限は0.05%である。
Mo: 0 to 0.5%
Molybdenum (Mo) is an optional element and may not be contained. When contained, Mo increases the strength of the steel. However, if the Mo content is too high, the above effect is saturated. Therefore, the Mo content is 0 to 0.5%. A preferable lower limit of the Mo content is 0.05%.

本実施形態による鋼材はさらに、Feの一部に代えて、Nb及びNiからなる群から選択される1種以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、鋼の靭性を高める。   The steel material according to the present embodiment may further contain one or more selected from the group consisting of Nb and Ni instead of a part of Fe. These elements are optional elements and increase the toughness of the steel.

Nb:0〜0.1%
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Nbは炭化物を形成して、熱間プレス時に結晶粒を微細化する。細粒化により、鋼の靭性が高まる。しかしながらNb含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。したがって、Nb含有量は0〜0.1%である。Nb含有量の好ましい下限は0.02%である。
Nb: 0 to 0.1%
Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained. When contained, Nb forms carbides and refines the crystal grains during hot pressing. Refinement increases the toughness of steel. However, if the Nb content is too high, the above effect is saturated. Therefore, the Nb content is 0 to 0.1%. The minimum with preferable Nb content is 0.02%.

Ni:0〜1.0%
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Niは鋼の靭性を高める。Niはさらに、熱間プレスでの加熱時に、溶融Znに起因した脆化を抑制する。しかしながら、Ni含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。したがって、Ni含有量は0〜1.0%である。Ni含有量の好ましい下限は0.1%である。
Ni: 0 to 1.0%
Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. When contained, Ni increases the toughness of the steel. Ni further suppresses embrittlement due to molten Zn during heating in a hot press. However, if the Ni content is too high, the above effect is saturated. Therefore, the Ni content is 0 to 1.0%. A preferable lower limit of the Ni content is 0.1%.

[亜鉛めっき層]
本実施形態の緩冷却鋼材は、母材部上に亜鉛めっき層を有する。亜鉛めっき層は、亜鉛めっき層中の面積率が30%以上のラメラ層と、亜鉛めっき層中の面積率が0〜70%の固溶体層とを含む。
[Zinc plating layer]
The slow cooling steel material of this embodiment has a galvanized layer on a base material part. The galvanized layer includes a lamellar layer having an area ratio of 30% or more in the galvanized layer and a solid solution layer having an area ratio of 0 to 70% in the galvanized layer.

固溶体層は、固溶体相からなる。固溶体相は、Feと、Feに固溶したZnとを含有する。好ましくは、固溶体層中のZn含有量は25〜40質量%である。亜鉛めっき層は固溶体層を有さなくてもよい。つまり、固溶体層の面積率は0%であってもよい。   The solid solution layer consists of a solid solution phase. The solid solution phase contains Fe and Zn dissolved in Fe. Preferably, the Zn content in the solid solution layer is 25 to 40% by mass. The galvanized layer may not have a solid solution layer. That is, the area ratio of the solid solution layer may be 0%.

ラメラ層は、固溶体相とキャピタルガンマ(Γ)相とのラメラ組織を有する。Γ相は、
金属間化合物(Fe3Zn10)である。ラメラ層の固溶体相中のZn含有量は5〜25質量%であり、固溶体層中のZn含有量よりも低い。ラメラ層は、亜鉛めっき層の表層に形成される。固溶体層が存在する場合、ラメラ層は、固溶体層上に形成される。
The lamellar layer has a lamellar structure of a solid solution phase and a capital gamma (Γ) phase. The Γ phase is
It is an intermetallic compound (Fe 3 Zn 10 ). The Zn content in the solid solution phase of the lamella layer is 5 to 25% by mass, which is lower than the Zn content in the solid solution layer. The lamellar layer is formed on the surface layer of the galvanized layer. When a solid solution layer is present, the lamellar layer is formed on the solid solution layer.

ラメラ層は、固溶体層よりもりん酸塩処理性に優れる。その理由として次の事項が考えられる。ラメラ層は、上述のとおり、固溶体相(低Zn固溶体相)とΓ相とのラメラ組織を有する。さらに、ラメラ組織内では、固溶体相及びΓ相は、母材の表面に対して略垂直な方向に延びる。   The lamellar layer is superior in phosphate treatment than the solid solution layer. The following can be considered as the reason. As described above, the lamellar layer has a lamellar structure of a solid solution phase (low Zn solid solution phase) and a Γ phase. Further, in the lamellar structure, the solid solution phase and the Γ phase extend in a direction substantially perpendicular to the surface of the base material.

上述のとおり、ラメラ層は亜鉛めっき層の表層に形成される。りん酸塩処理が実施されると、りん酸により亜鉛めっき層の表面、つまり、ラメラ層がエッチングされる。このとき、亜鉛濃度が高い部分が優先的にエッチングされやすい。ラメラ層におけるΓ相中のZn濃度は、固溶体相中のZn濃度よりも高い。そのため、りん酸により、Γ相が固溶体相よりも優先的にエッチングされる。したがって、亜鉛めっき層の表面には微細な凹凸が形成され、りん酸塩が付着しやすくなる。そのため、ラメラ層のリン酸塩処理性は高い。   As described above, the lamellar layer is formed on the surface layer of the galvanized layer. When the phosphate treatment is performed, the surface of the galvanized layer, that is, the lamellar layer is etched by phosphoric acid. At this time, the portion having a high zinc concentration is preferentially etched. The Zn concentration in the Γ phase in the lamellar layer is higher than the Zn concentration in the solid solution phase. Therefore, the Γ phase is preferentially etched over the solid solution phase by phosphoric acid. Therefore, fine irregularities are formed on the surface of the galvanized layer, and phosphate easily adheres. Therefore, the phosphate treatment property of the lamellar layer is high.

本実施形態の亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率が30%以上であれば、亜鉛めっき層のりん酸塩処理性が高くなる。   If the area ratio of the lamella layer in the galvanized layer of this embodiment is 30% or more, the phosphatability of the galvanized layer is improved.

固溶体相(高Zn固溶体相、低Zn固溶体相)中のZn含有量は次の方法で測定できる。高Zn固溶体相中の任意の5箇所で、EPMA(電子線マイクロアナライザ)により、Zn含有量(質量%)を測定する。5箇所のZn含有量の平均を、高Zn固溶体相中のZn含有量と定義する。低Zn固溶体相においても、高Zn固溶体相と同様の方法で、Zn含有量を求める。   The Zn content in the solid solution phase (high Zn solid solution phase, low Zn solid solution phase) can be measured by the following method. The Zn content (% by mass) is measured by EPMA (electron beam microanalyzer) at any five locations in the high Zn solid solution phase. The average of the five Zn contents is defined as the Zn content in the high Zn solid solution phase. Also in the low Zn solid solution phase, the Zn content is obtained by the same method as in the high Zn solid solution phase.

[緩冷却鋼材の製造方法]
本実施形態の緩冷却鋼材の製造方法の一例を説明する。本実施形態の製造方法は、母材である鋼材を準備する工程(母材準備工程)と、母材に亜鉛めっき層を形成する工程(亜鉛めっき処理工程)と、亜鉛めっき層を備える母材に対して加熱する工程(加熱工程)と、加熱後の鋼材を緩冷却する工程(緩冷却工程)とを備える。以下、各工程の詳細を説明する。
[Production method of mildly cooled steel]
An example of the manufacturing method of the slow cooling steel material of this embodiment is demonstrated. The manufacturing method of this embodiment includes a step of preparing a steel material as a base material (base material preparation step), a step of forming a galvanized layer on the base material (zinc plating treatment step), and a base material provided with a galvanized layer. A step of heating (heating step) and a step of slowly cooling the heated steel material (slow cooling step). Hereinafter, details of each process will be described.

[母材準備工程]
初めに、母材である鋼板を準備する。たとえば、上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。製造された溶鋼を用いて、鋳造法によりスラブを製造する。製造された溶鋼を用いて、造塊法によりインゴットを製造してもよい。製造されたスラブ又はインゴットを熱間圧延して鋼板(熱延鋼板)を製造する。必要に応じて、熱延鋼板に対して酸洗処理を実施し、酸洗処理後の熱延鋼板に対して冷間圧延を実施して鋼板(冷延鋼板)としてもよい。
[Base material preparation process]
First, a steel plate as a base material is prepared. For example, molten steel having the above-described chemical composition is manufactured. A slab is manufactured by a casting method using the manufactured molten steel. You may manufacture an ingot by the ingot-making method using the manufactured molten steel. The manufactured slab or ingot is hot-rolled to manufacture a steel plate (hot rolled steel plate). If necessary, the hot-rolled steel sheet may be pickled, and the hot-rolled steel sheet after the pickling process may be cold-rolled to obtain a steel sheet (cold-rolled steel sheet).

[亜鉛めっき処理工程]
上述の鋼板に対して、亜鉛めっき層を形成する。亜鉛めっき層の形成方法は、溶融亜鉛めっき処理であってもよいし、合金化溶融亜鉛めっき処理であってもよいし、電気亜鉛めっき処理であってもよい。
[Zinc plating process]
A galvanized layer is formed on the steel plate described above. The method of forming the galvanized layer may be a hot dip galvanizing process, an alloyed hot dip galvanizing process, or an electrogalvanizing process.

溶融亜鉛めっき処理による亜鉛めっき層の形成は次のとおりである。鋼板をめっき浴(溶融亜鉛めっき浴)に浸漬して鋼板表面にめっきを付着させる。めっきが付着した鋼板をめっき浴から引きあげる。好ましくは、鋼板表面のめっき付着量を調整して20〜100g/m2にする。鋼板の引き上げ速度や、ワイピングのガスの流量を調整することにより、めっき付着量を調整できる。溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度は特に限定されない。以上の工程により、亜鉛めっき層(溶融亜鉛めっき層)を備える鋼板(GI)が製造される。 Formation of the galvanized layer by the hot dip galvanizing treatment is as follows. The steel plate is immersed in a plating bath (hot dip galvanizing bath) to adhere the plating to the steel plate surface. The steel plate with the plating attached is pulled up from the plating bath. Preferably, the plating adhesion amount on the steel sheet surface is adjusted to 20 to 100 g / m 2 . The plating adhesion amount can be adjusted by adjusting the pulling speed of the steel plate and the flow rate of the wiping gas. The Al concentration in the hot dip galvanizing bath is not particularly limited. The steel plate (GI) provided with a galvanized layer (hot dip galvanized layer) is manufactured by the above process.

合金化溶融亜鉛めっき処理(以下、合金化処理ともいう)による亜鉛めっき層の形成は次のとおりである。上述の溶融亜鉛めっき層が形成された鋼板を、470〜600℃で加熱する。加熱後、30秒以内で均熱し、その後、冷却する。上記加熱温度まで加熱した直後に冷却してもよい。均熱時間は上述の時間に限定されない。めっき層中の所望のFe濃度に応じて、加熱温度及び均熱時間は適宜設定される。合金化処理における加熱温度の好ましい下限は540℃である。以上の合金化処理により、亜鉛めっき層(合金化溶融亜鉛めっき層)を備える鋼板(GA)が製造される。   Formation of a galvanized layer by alloying hot dip galvanizing treatment (hereinafter also referred to as alloying treatment) is as follows. The steel plate on which the above hot-dip galvanized layer is formed is heated at 470 to 600 ° C. After heating, soak within 30 seconds and then cool. You may cool immediately after heating to the said heating temperature. The soaking time is not limited to the above time. The heating temperature and the soaking time are appropriately set according to the desired Fe concentration in the plating layer. A preferred lower limit of the heating temperature in the alloying treatment is 540 ° C. By the above alloying treatment, a steel sheet (GA) provided with a galvanized layer (alloyed galvanized layer) is produced.

電気亜鉛めっき処理による亜鉛めっき層の形成は次のとおりである。電気亜鉛めっき浴として、周知の硫酸浴、塩酸浴、ジンケート浴及びシアン浴等のいずれかを準備する。上述の鋼板を酸洗する。酸洗後の鋼板を電気亜鉛めっき浴に浸漬する。鋼板を陰極として、電気亜鉛めっき浴中に電流を流す。これにより、鋼板表面に亜鉛が析出して亜鉛めっき層(電気亜鉛めっき層)が形成される。以上の工程により、電気亜鉛めっき層を備える鋼板(EG)が製造される。   Formation of the galvanized layer by the electrogalvanizing treatment is as follows. Any of a known sulfuric acid bath, hydrochloric acid bath, zincate bath, and cyan bath is prepared as an electrogalvanizing bath. The above steel plate is pickled. The steel plate after pickling is immersed in an electrogalvanizing bath. A current is passed through the electrogalvanizing bath with the steel plate as the cathode. Thereby, zinc precipitates on the steel sheet surface, and a galvanized layer (electrogalvanized layer) is formed. Through the above steps, a steel plate (EG) having an electrogalvanized layer is produced.

亜鉛めっき層が合金化溶融亜鉛めっき層である場合、及び、亜鉛めっき層が電気亜鉛めっき層である場合、好ましい亜鉛めっき層の付着量は、溶融亜鉛めっき層の場合と同じである。つまり、これらの亜鉛めっき層の好ましい付着量は20〜100g/m2である。 When the galvanized layer is an alloyed hot dip galvanized layer and when the galvanized layer is an electrogalvanized layer, the preferred amount of the galvanized layer is the same as that of the hot dip galvanized layer. That is, the preferable adhesion amount of these galvanized layers is 20 to 100 g / m 2 .

これらの亜鉛めっき層は、Znを含有する。具体的には、溶融亜鉛めっき層及び電気亜鉛めっき層の化学組成は、Zn及び不純物からなる。合金化溶融亜鉛めっき層の化学組成は、5〜20%のFeを含有し、残部はZn及び不純物からなる。   These galvanized layers contain Zn. Specifically, the chemical composition of the hot dip galvanized layer and the electrogalvanized layer is composed of Zn and impurities. The chemical composition of the alloyed hot-dip galvanized layer contains 5 to 20% Fe, and the balance consists of Zn and impurities.

[加熱工程]
上述の鋼板に対して、緩加熱を実施する。緩加熱では、主に輻射熱を加熱に利用する。初めに、鋼板を加熱炉(ガス炉、電気炉、赤外線炉等)に装入する。加熱炉内で、鋼板をAc3点〜950℃に加熱し、この温度で保持(均熱)する。加熱によりめっき層中のZnが液化する。しかしながら鋼板を上記温度で均熱することにより、めっき層中の溶融ZnがFeと結合して固溶体相(Fe−Zn固溶体相)となる。めっき層中の溶融ZnをFeと相互拡散して固溶体相(Fe−Zn固溶体相)となる。めっき層中の溶融ZnがFe中に固溶化して固相となった後、加熱炉から鋼板を取り出す。好ましい均熱時間は1〜10分である。
[Heating process]
Slow heating is performed on the steel plate described above. In slow heating, radiant heat is mainly used for heating. First, the steel plate is charged into a heating furnace (gas furnace, electric furnace, infrared furnace, etc.). In a heating furnace, the steel sheet was heated to A c3 point to 950 ° C., held (soaking) at this temperature. The Zn in the plating layer is liquefied by heating. However, by soaking the steel plate at the above temperature, the molten Zn in the plating layer is combined with Fe to form a solid solution phase (Fe—Zn solid solution phase). The molten Zn in the plating layer is interdiffused with Fe to form a solid solution phase (Fe—Zn solid solution phase). After the molten Zn in the plating layer is solidified in Fe to form a solid phase, the steel plate is taken out from the heating furnace. A preferable soaking time is 1 to 10 minutes.

上述の説明では、加熱炉を用いて鋼板を加熱した。しかしながら、通電加熱により熱間プレス用鋼板を加熱してもよい。この場合であっても、通電加熱により鋼板を均熱し、亜鉛めっき層中の溶融Znを固溶体相にする。   In the above description, the steel sheet was heated using a heating furnace. However, the steel sheet for hot pressing may be heated by energization heating. Even in this case, the steel sheet is soaked by energization heating so that the molten Zn in the galvanized layer becomes a solid solution phase.

[緩冷却工程]
鋼材を加熱した後、緩冷却を実施する。緩冷却により、亜鉛めっき層中に面積率で30%以上のラメラ層を形成する。
[Slow cooling process]
After the steel material is heated, it is slowly cooled. By slow cooling, a lamellar layer having an area ratio of 30% or more is formed in the galvanized layer.

緩冷却方法は、所定温度で均熱した後、再び冷却するステップ緩冷却でもよいし、放冷でもよい。好ましくは、冷却時において、500〜600℃の中間温度域での保持時間を5秒以上とする。   The slow cooling method may be step slow cooling in which the temperature is soaked at a predetermined temperature and then cooled again, or may be allowed to cool. Preferably, during cooling, the holding time in the intermediate temperature range of 500 to 600 ° C. is 5 seconds or more.

図8は、中間温度域での保持時間と、XRDにより検出される、高Zn固溶体層(25〜40%のZnが固溶したFe)のピーク強度比との関係を示す図である。ピーク強度比は、急冷時の高Zn固溶体層のピーク強度を100として求めた。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the holding time in the intermediate temperature range and the peak intensity ratio of the high Zn solid solution layer (Fe in which 25 to 40% Zn is solid solution) detected by XRD. The peak intensity ratio was determined by setting the peak intensity of the high Zn solid solution layer during quenching to 100.

図8は次の方法により得られた。上述の化学組成を満たす母材を準備した。溶融亜鉛めっき法により、鋼板上に亜鉛めっき層を形成した。亜鉛めっき層が形成された鋼板に対して、緩加熱による熱間プレスを実施した。熱間プレス後、鋼材に対して、種々の冷却条件で冷却を実施した。冷却時の中間温度域(500〜600℃)の温度範囲の保持時間を測定した。冷却後の鋼材の亜鉛めっき層に対してXRD測定を実施し、高Zn固溶体相(つまり、固溶体層)のピーク強度を求めた、中間温度域の温度範囲での保持時間と、得られたピーク強度とを用いて、図8を作成した。   FIG. 8 was obtained by the following method. A base material satisfying the above chemical composition was prepared. A galvanized layer was formed on the steel sheet by hot dip galvanizing. The steel plate on which the galvanized layer was formed was hot pressed by gentle heating. After the hot pressing, the steel material was cooled under various cooling conditions. The holding time in the temperature range of the intermediate temperature range (500 to 600 ° C.) during cooling was measured. The XRD measurement was performed on the galvanized layer of the steel material after cooling, the peak intensity of the high Zn solid solution phase (that is, the solid solution layer) was obtained in the intermediate temperature range, and the obtained peak FIG. 8 was created using the intensity.

図8において、高Zn固溶体相のピーク強度が低いほど、亜鉛めっき層中の固溶体層(高Zn固溶体相)の面積率が小さく、ラメラ層の面積率が大きいことを意味する。図8を参照して、中間温度域(500〜600℃)での保持時間が増大するにしたがい、固溶体層のピーク強度は急速に低下した。そして、保持時間が40秒を超えると、保持時間の増加にともない、ピーク強度はそれほど低下せず、ほぼ一定となった。このことは、保持時間が40秒以上となると、ほぼ100%固溶体層が存在せずに、亜鉛めっき層が実質的にラメラ層となることを意味する。   In FIG. 8, the lower the peak intensity of the high Zn solid solution phase, the smaller the area ratio of the solid solution layer (high Zn solid solution phase) in the galvanized layer, and the larger the area ratio of the lamellar layer. Referring to FIG. 8, the peak intensity of the solid solution layer rapidly decreased as the holding time in the intermediate temperature range (500 to 600 ° C.) increased. When the holding time exceeded 40 seconds, the peak intensity did not decrease so much as the holding time increased, and became almost constant. This means that when the holding time is 40 seconds or more, the galvanized layer substantially becomes a lamellar layer without almost 100% solid solution layer.

加熱後の冷却において、少なくとも中間温度域(500〜600℃)の温度範囲の保持時間を5秒以上とすれば、亜鉛めっき層中に面積率で30%以上のラメラ層が形成される。   In cooling after heating, if the holding time in the temperature range of at least the intermediate temperature range (500 to 600 ° C.) is 5 seconds or more, a lamellar layer having an area ratio of 30% or more is formed in the galvanized layer.

中間温度域での保持時間がラメラ層の形成に影響するのは、次の理由によると考えられる。図9は、Fe−Znの二元系状態図である。熱間プレスにおける加熱により、鋼材の亜鉛めっき層のZn濃度は25〜35%程度になる。ここで、熱間プレス時の亜鉛めっき層のZn濃度が30%であると仮定する。熱間プレス時の鋼材温度が900℃であった場合、熱間プレス後、図9中の地点B1から冷却が開始される。   The reason why the holding time in the intermediate temperature range affects the formation of the lamellar layer is considered to be as follows. FIG. 9 is a binary phase diagram of Fe—Zn. By heating in the hot press, the Zn concentration of the galvanized layer of the steel material becomes about 25 to 35%. Here, it is assumed that the Zn concentration of the galvanized layer during hot pressing is 30%. When the steel material temperature at the time of hot pressing is 900 ° C., cooling is started from the point B1 in FIG. 9 after the hot pressing.

固溶体相から低Zn固溶体相及びΓ相へ二相分離するための駆動力は、境界線Ax上の地点B2から低温側で発生し、地点B2から低温側に離れるほど強くなる。一方、亜鉛めっき層中の拡散速度は、高温になるほど高くなる。二相分離への駆動力と、拡散速度との関係で、冷却時にラメラ層が形成されるか否かが決まる。具体的には、二相分離への駆動力が高く、拡散速度が高いほど、ラメラ層が形成されやすくなる。   The driving force for two-phase separation from the solid solution phase into the low Zn solid solution phase and the Γ phase is generated on the low temperature side from the point B2 on the boundary line Ax, and becomes stronger as the distance from the point B2 decreases to the low temperature side. On the other hand, the diffusion rate in the galvanized layer increases as the temperature increases. Whether or not a lamellar layer is formed during cooling is determined by the relationship between the driving force for two-phase separation and the diffusion rate. Specifically, the lamellar layer is more easily formed as the driving force for two-phase separation is higher and the diffusion rate is higher.

冷却時において、亜鉛めっき層の温度域が700℃近傍まで下がったと仮定する。このとき、亜鉛めっき層の温度域は境界線Ax近傍となる(地点B2に相当)。この場合、拡散速度は高いものの、二相分離への駆動力がほぼ働かない。そのため、この温度域の保持時間を長くしても、二相への分離が起りにくい。   It is assumed that the temperature range of the galvanized layer has dropped to around 700 ° C. during cooling. At this time, the temperature range of the galvanized layer is in the vicinity of the boundary line Ax (corresponding to the point B2). In this case, although the diffusion rate is high, the driving force for two-phase separation hardly works. Therefore, even if the holding time in this temperature range is increased, separation into two phases hardly occurs.

一方、亜鉛めっき層の温度がさらに低下して500〜600℃の中間温度域となったと仮定する(地点B3に相当)。中間温度域は、境界線Ax(地点B2)からある程度の距離を有する。そのため、二相分離への駆動力が働く。さらに、拡散速度も高い。そのため、この温度域では、亜鉛めっき層は二相に分離しやすく、ラメラ層が形成されやすい。図9の地点B3の場合、Zn含有量が10%程度の低Zn固溶体相(図中C1)と、Zn含有量が70%程度のΓ相(図中C2)とからなるラメラ層が形成される。したがって、この温度域での保持時間を長くすれば、亜鉛めっき層中にラメラ層が形成される。   On the other hand, it is assumed that the temperature of the galvanized layer is further lowered to an intermediate temperature range of 500 to 600 ° C. (corresponding to the point B3). The intermediate temperature range has a certain distance from the boundary line Ax (point B2). Therefore, a driving force for two-phase separation works. In addition, the diffusion rate is high. Therefore, in this temperature range, the galvanized layer is easily separated into two phases, and a lamellar layer is easily formed. In the case of point B3 in FIG. 9, a lamellar layer composed of a low Zn solid solution phase (C1 in the figure) having a Zn content of about 10% and a Γ phase (C2 in the figure) having a Zn content of about 70% is formed. The Therefore, if the holding time in this temperature range is lengthened, a lamellar layer is formed in the galvanized layer.

亜鉛めっき層の温度がさらに低下して、500℃未満の温度域になったと仮定する(地点B4に相当)。この温度域は、境界線Axから十分に遠い。そのため、二相分離への駆動力は高い。しかしながら、低温であるため、拡散速度が低すぎる。その結果、この温度域の保持時間が長くても、ラメラ層は形成されにくい。   It is assumed that the temperature of the galvanized layer is further lowered to a temperature range of less than 500 ° C. (corresponding to the point B4). This temperature range is sufficiently far from the boundary line Ax. Therefore, the driving force for two-phase separation is high. However, because of the low temperature, the diffusion rate is too low. As a result, even if the holding time in this temperature range is long, the lamella layer is hardly formed.

以上のとおり、ラメラ層は、二相分離の駆動力と拡散速度とがいずれも高くなる500〜600℃の中間温度域で生成されやすい。したがって、この温度域の保持時間を長くすれば、ラメラ層が形成される。上述のとおり、この温度域での保持時間を5秒以上とすれば、面積率で30%以上のラメラ層が形成される。   As described above, the lamellar layer is easily generated in an intermediate temperature range of 500 to 600 ° C. in which both the driving force and the diffusion rate of the two-phase separation are high. Therefore, if the holding time in this temperature range is increased, a lamellar layer is formed. As described above, when the holding time in this temperature range is 5 seconds or more, a lamellar layer having an area ratio of 30% or more is formed.

なお、中間温度域以外の他の温度域での冷却速度は特に限定されない。中間温度域での保持時間を5秒以上とすれば、その後の冷却は急冷してもよく、放冷してもよい。   In addition, the cooling rate in temperature ranges other than an intermediate temperature range is not specifically limited. If the holding time in the intermediate temperature range is 5 seconds or longer, the subsequent cooling may be rapid cooling or may be allowed to cool.

加熱後に放冷を実施した場合、中間温度域での保持時間が5秒以上となりやすく、ラメラ層が形成される。   When cooling is carried out after heating, the holding time in the intermediate temperature range tends to be 5 seconds or longer, and a lamellar layer is formed.

上記の緩冷却工程は、加熱後の鋼材の一部に対してのみ実施されてもよい。たとえば、鋼材の一部に対しては上述の緩冷却を実施する。そして、他の部分に対してはホットスタンプを実施してもよい。   Said slow cooling process may be implemented only with respect to some steel materials after a heating. For example, the above-described slow cooling is performed on a part of the steel material. And you may implement a hot stamp with respect to another part.

鋼材に対するプレスは、緩冷却工程中のいずれの段階で実施してもよい。たとえば、加熱後、鋼材の一部を温間金型でプレスしながら、緩冷却を実施してもよい。また、加熱後、鋼材を金型でプレスし、その後、金型を鋼材から離して放冷してもよい。加熱後に鋼材の一部を放冷し、500℃以下となった後にプレスを実施してもよい。   The pressing on the steel material may be performed at any stage during the slow cooling process. For example, after heating, slow cooling may be performed while pressing a part of the steel material with a warm die. Moreover, after heating, the steel material may be pressed with a mold, and then the mold may be separated from the steel material and allowed to cool. After heating, a part of the steel material is allowed to cool and may be pressed after reaching 500 ° C. or lower.

要するに、本実施形態の緩冷却鋼材の製造において、上記緩冷却の条件さえ満たせば、プレスの実施時期は特に限定されない。したがって、鋼材に対して緩冷却を実施した後、冷間でプレスを実施してもよい。緩冷却工程は、鋼材全体に対して実施されてもよい。   In short, in the production of the slow cooling steel material of the present embodiment, the time for performing the press is not particularly limited as long as the above-described slow cooling conditions are satisfied. Therefore, after performing a slow cooling with respect to steel materials, you may cold-press. The slow cooling process may be performed on the entire steel material.

以上の工程により製造された緩冷却鋼材の母材部は、5%未満含まれる残留オーステナイトとマルテンサイトのみで構成されるものではなく、フェライト、パーライト及びベイナイトの少なくとも1種以上を含む。そして、亜鉛めっき層は面積率で30%以上のラメラ層を含む。そのため、衝撃吸収性に優れ、りん酸塩処理性にも優れる。   The base material part of the slow cooling steel material manufactured by the above process is not comprised only with the retained austenite and martensite contained less than 5%, but contains at least one or more of ferrite, pearlite, and bainite. The galvanized layer includes a lamellar layer having an area ratio of 30% or more. Therefore, it is excellent in impact absorption and excellent in phosphate treatment.

[その他の実施の形態]
[防錆油膜形成工程]
上述の実施の形態はさらに、めっき処理工程後であって加熱工程の前に、防錆油膜形成工程を含んでもよい。
[Other embodiments]
[Rust prevention oil film formation process]
The above-described embodiment may further include a rust preventive oil film forming step after the plating treatment step and before the heating step.

防錆油膜形成工程では、加熱前の鋼板の表面に、防錆油を塗布して防錆油膜を形成する。熱間プレス用鋼板が製造されてから、加熱工程が実施されるまでの期間が長い場合があり得る。その場合、鋼板の表面が酸化する場合があり得る。本工程により防錆油膜が形成された鋼板の表面は酸化しにくく、スケールの発生がより抑制される。   In the rust-preventing oil film forming step, a rust-preventing oil film is formed by applying rust-preventing oil to the surface of the steel plate before heating. There may be a case where the period from when the steel sheet for hot pressing is manufactured to when the heating step is performed is long. In that case, the surface of the steel sheet may be oxidized. The surface of the steel sheet on which the rust-preventing oil film is formed by this step is difficult to oxidize, and scale generation is further suppressed.

[ブランキング加工工程]
上述の製造方法はさらに、防錆油膜形成工程の後であって、加熱工程の前に、ブランキング加工工程を実施してもよい。
[Blanking process]
The above-described manufacturing method may further perform a blanking process after the rust preventive oil film forming process and before the heating process.

ブランキング加工では、加熱前の鋼板に対して剪断加工及び/又は打ち抜き加工等を実施して、特定の形状に成形する。ブランキング加工後の鋼板の剪断面は酸化しやすい。鋼板表面に防錆油膜が形成されていれば、剪断面にも防錆油がある程度広がる。そのため、ブランキング加工後の鋼板の酸化が抑制される。   In the blanking process, the steel sheet before heating is subjected to a shearing process and / or a punching process and formed into a specific shape. The sheared surface of the steel plate after blanking is easily oxidized. If the rust preventive oil film is formed on the steel plate surface, the rust preventive oil spreads to some extent on the shear surface. Therefore, the oxidation of the steel plate after blanking is suppressed.

表1に示す化学組成を有する鋼A〜Gの鋼板を準備した。   Steel plates A to G having chemical compositions shown in Table 1 were prepared.

表1を参照して、いずれの鋼の化学組成も、本実施形態の鋼板の化学組成を満たした。   With reference to Table 1, the chemical composition of any steel satisfy | filled the chemical composition of the steel plate of this embodiment.

上記化学組成の各鋼の溶鋼を製造した。溶鋼を用いて連続鋳造法によりスラブを製造した。スラブを熱間圧延し、熱延鋼板を製造した。熱延鋼板を酸洗した後、冷間圧延を実施して、冷延鋼板を製造した。冷延鋼板を緩冷却鋼材の製造に利用する鋼板とした。表1に示すとおり、各鋼種の鋼板の板厚はいずれも1.6mmであった。   Molten steel of each steel having the above chemical composition was produced. Slabs were produced by continuous casting using molten steel. The slab was hot rolled to produce a hot rolled steel sheet. After pickling the hot-rolled steel sheet, cold rolling was performed to produce a cold-rolled steel sheet. The cold-rolled steel sheet was used as a steel sheet used for the production of a slowly cooled steel material. As shown in Table 1, the plate thickness of each steel type was 1.6 mm.

鋼A〜Gの鋼板の一部を採取した。鋼板のミクロ組織がフルマルテンサイトとなるように、水焼入れを実施した。水焼入れ後の鋼板のビッカース硬さを測定した。ビッカース硬さ試験は、JIS Z2244(2009)に準拠し、試験力は10kgf=98.07Nとした。得られたビッカース硬さを最高焼入れ硬さB0(HV)と定義した。   A part of steel plates A to G was collected. Water quenching was performed so that the microstructure of the steel sheet became full martensite. The Vickers hardness of the steel plate after water quenching was measured. The Vickers hardness test was based on JIS Z2244 (2009), and the test force was 10 kgf = 98.07N. The obtained Vickers hardness was defined as the maximum quenching hardness B0 (HV).

鋼A〜Fの鋼板を利用して、表2中の試験番号1〜14の製造条件で緩冷却鋼材及びホットスタンプ鋼材を製造した。   Using the steel plates of steels A to F, mildly cooled steel materials and hot stamped steel materials were produced under the production conditions of test numbers 1 to 14 in Table 2.

表2中の「保持温度」(℃)は、緩冷却中での保持温度を意味し、「保持時間」は、中間温度域(500〜600℃)で保持した時間(秒)を意味する。試験番号1〜14の鋼板に対して、亜鉛めっき処理を実施した。試験番号6では、溶融亜鉛めっき処理により、鋼板に溶融亜鉛めっき層(GI)を形成した。試験番号6以外の試験番号では、溶融亜鉛めっき層を有する鋼板に対して合金化処理を実施して、合金化溶融亜鉛めっき層(GA)を形成した。合金化処理での最高温度はいずれも約530℃であり、約30秒加熱した後、室温まで冷却した。   “Holding temperature” (° C.) in Table 2 means the holding temperature during slow cooling, and “holding time” means the time (seconds) held in the intermediate temperature range (500 to 600 ° C.). The steel plates with test numbers 1 to 14 were galvanized. In test number 6, a hot dip galvanized layer (GI) was formed on the steel sheet by hot dip galvanizing. In test numbers other than test number 6, an alloying treatment was performed on a steel sheet having a hot-dip galvanized layer to form an alloyed hot-dip galvanized layer (GA). The maximum temperatures in the alloying treatment were all about 530 ° C., heated for about 30 seconds, and then cooled to room temperature.

合金化溶融亜鉛めっき層内のFe含有量は質量%で12%であった。Fe含有量は次の測定方法により得られた。合金化溶融亜鉛めっき層を含む鋼板のサンプルを採取した。サンプル中の合金化溶融亜鉛めっき層内の任意の5箇所において、EPMA(電子線マイクロアナライザ)によりFe含有量(質量%)を測定した。測定された値の平均値を、その試験番号の合金化溶融亜鉛めっき層のFe含有量(質量%)と定義した。   The Fe content in the galvannealed layer was 12% by mass. The Fe content was obtained by the following measuring method. A sample of the steel sheet containing the galvannealed layer was collected. The Fe content (% by mass) was measured with EPMA (electron beam microanalyzer) at any five locations in the alloyed hot-dip galvanized layer in the sample. The average value of the measured values was defined as the Fe content (% by mass) of the alloyed hot-dip galvanized layer with the test number.

これらのめっき層の付着量は次の方法により測定した。各鋼板からめっき層を含むサンプルを採取した。JIS H0401に準拠してサンプルのめっき層を塩酸で溶解した。溶解前のサンプル重量と、溶解後のサンプル重量と、めっき層が形成されていた面積とに基づいて、めっき付着量(g/m2)を求めた。測定結果を表2(付着量)に示す。 The adhesion amount of these plating layers was measured by the following method. A sample including a plating layer was collected from each steel plate. The plating layer of the sample was dissolved with hydrochloric acid according to JIS H0401. The plating adhesion amount (g / m 2 ) was determined based on the sample weight before dissolution, the sample weight after dissolution, and the area where the plating layer was formed. The measurement results are shown in Table 2 (adhesion amount).

めっき層を形成した後、各試験番号の鋼板に対して、緩加熱による熱間プレスを実施した。具体的には、各鋼板に対して鋼板のAc3点以上の温度である900℃に炉温を設定した加熱炉に装入した。そして、鋼A〜FのAc3点以上の温度である900℃に加熱した。そして、各鋼板を900℃で2分以上均熱した。 After forming the plating layer, hot pressing by mild heating was performed on the steel plates of each test number. Specifically, each steel plate was charged into a heating furnace in which the furnace temperature was set to 900 ° C., which is a temperature equal to or higher than the Ac 3 point of the steel plate. And it heated to 900 degreeC which is the temperature more than Ac3 point of steel AF. Each steel plate was soaked at 900 ° C. for 2 minutes or more.

均熱後、試験番号13の鋼板に対して、水冷ジャケットを備えた平板金型を利用して、鋼板を挟み込んでホットスタンプ鋼材(鋼板)を製造した。ホットスタンプ時冷却速度が遅い部分でも、マルテンサイト変態開始点である410℃程度まで、50℃/秒以上の冷却速度となるように焼入れした。試験番号13では急冷を実施したため、冷却時における中間温度域(500〜600℃)の保持時間は4秒未満であった。   After soaking, a hot stamped steel material (steel plate) was manufactured by sandwiching the steel plate with respect to the steel plate of test number 13 using a flat plate mold equipped with a water cooling jacket. Even in the portion where the cooling rate at the time of hot stamping was slow, quenching was performed to a cooling rate of 50 ° C./second or more to about 410 ° C., which is the martensite transformation start point. Since rapid cooling was performed in Test No. 13, the holding time in the intermediate temperature range (500 to 600 ° C.) during cooling was less than 4 seconds.

試験番号14では、水冷ジャケットを有さない平板金型で鋼板を挟み込んだ後、鋼板から平板金型を離して、鋼板を水冷した。冷却時における中間温度域の保持時間は2秒未満であった。   In Test No. 14, the steel plate was sandwiched between flat plate molds having no water cooling jacket, and then the flat plate mold was separated from the steel plate to cool the steel plate with water. The holding time in the intermediate temperature range during cooling was less than 2 seconds.

試験番号1〜12の鋼板に対しては、鋼材を上述のとおり900℃に加熱し、2分以上均熱した後、プレスを実施した。具体的には、水冷ジャケットを有さない平板金型を利用して、鋼板を挟み込んだ。その後、表2に示す緩冷却条件(保持温度及び中間温度域での保持時間)で冷却した。   For the steel plates of test numbers 1 to 12, the steel was heated to 900 ° C. as described above, soaked for 2 minutes or more, and then pressed. Specifically, a steel plate was sandwiched using a flat plate mold having no water cooling jacket. Then, it cooled on the slow cooling conditions (holding temperature and holding time in an intermediate temperature range) shown in Table 2.

具体的には、試験番号1〜5、8及び9では、加熱後にプレスされた鋼材を、表2に示す保持温度で2分間保持した。保持時間を経過した後、鋼材を水冷(急冷)した。試験番号10では、300℃の保持温度で2分間保持した後、急冷した。試験番号10での中間温度域保持時間は10秒であった。   Specifically, in test numbers 1 to 5, 8 and 9, the steel material pressed after heating was held for 2 minutes at the holding temperature shown in Table 2. After the holding time had elapsed, the steel material was water-cooled (rapidly cooled). In Test No. 10, the sample was held at a holding temperature of 300 ° C. for 2 minutes and then rapidly cooled. The intermediate temperature range retention time in Test No. 10 was 10 seconds.

試験番号6では、保持温度600℃で40秒間保持した後、急冷した。試験番号7では、プレス後の鋼材を放冷した。その結果、試験番号7での中間温度域保持時間は30秒であった。   In Test No. 6, the sample was held at a holding temperature of 600 ° C. for 40 seconds and then rapidly cooled. In test number 7, the steel material after pressing was allowed to cool. As a result, the intermediate temperature range retention time in Test No. 7 was 30 seconds.

試験番号11及び12では、プレス後の鋼材に対して大型のファンを用いて風冷した。その結果、試験番号11での中間温度域保持時間は10秒であり、試験番号12での中間温度域保持時間は5秒であった。   In test numbers 11 and 12, the steel material after pressing was air-cooled using a large fan. As a result, the intermediate temperature range retention time in Test No. 11 was 10 seconds, and the intermediate temperature range retention time in Test No. 12 was 5 seconds.

[ビッカース硬さ試験]
各試験番号の鋼材(鋼板)の板厚中央部の母材からサンプルを採取した。サンプルの表面(鋼板の圧延方向に垂直な面に相当)に対して、JIS Z2244(2009)に準拠したビッカース硬さ試験を実施した。試験力は10kgf=98.07Nとした。得られたビッカース硬さB1(HV10)を表2に示す。さらに、B1/最高焼入れ硬さB0(%)を表2に示す。
[Vickers hardness test]
A sample was taken from the base material at the center of the thickness of the steel material (steel plate) of each test number. A Vickers hardness test based on JIS Z2244 (2009) was performed on the surface of the sample (corresponding to a surface perpendicular to the rolling direction of the steel sheet). The test force was 10 kgf = 98.07N. Table 2 shows the obtained Vickers hardness B1 (HV10). Further, B1 / maximum quenching hardness B0 (%) is shown in Table 2.

[亜鉛めっき層のミクロ組織観察試験]
各試験番号の鋼材から、亜鉛めっき層を含むサンプルを採取した。サンプルの表面のうち、圧延方向に垂直な断面を5質量%のナイタールでエッチングした。2000倍のSEMにより、エッチングされた亜鉛めっき層の断面を観察し、固溶体層及びラメラ層の有無を判断した。
[Microstructure observation test of galvanized layer]
A sample containing a galvanized layer was taken from the steel material of each test number. Of the surface of the sample, a cross section perpendicular to the rolling direction was etched with 5% by mass of nital. The cross section of the etched galvanized layer was observed with a 2000 times SEM, and the presence or absence of a solid solution layer and a lamellar layer was determined.

ラメラ層が観察された場合はさらに、次の方法によりラメラ層の面積率を求めた。上記断面のうち任意の5視野(50μm×50μm)において、亜鉛めっき層全体の面積に対する、固溶体層の面積率(%)、及び、ラメラ層の面積率(%)を求めた。このとき、表面に浮上して配置されるZn酸化物層は、亜鉛めっき層の面積に含めなかった。得られた固溶体層及びラメラ層の面積率(%)を表2に示す。   When the lamellar layer was observed, the area ratio of the lamellar layer was further determined by the following method. The area ratio (%) of the solid solution layer and the area ratio (%) of the lamellar layer with respect to the entire area of the galvanized layer were obtained in any five visual fields (50 μm × 50 μm) in the cross section. At this time, the Zn oxide layer that floated on the surface was not included in the area of the galvanized layer. Table 2 shows the area ratio (%) of the obtained solid solution layer and lamella layer.

なお、ミクロ組織観察で観察された固溶体層に対して、EPMAによる測定を実施した。その結果、観察された固溶体層はいずれも、25〜40%のZnを含有した。さらに、ラメラ層中の固溶体相に対して、EPMAによる測定を実施した。その結果、ラメラ層中の固溶体相はいずれも、5〜25%のZnを含有した。   In addition, the measurement by EPMA was implemented with respect to the solid solution layer observed by microstructure observation. As a result, all of the observed solid solution layers contained 25-40% Zn. Furthermore, the measurement by EPMA was implemented with respect to the solid solution phase in a lamellar layer. As a result, all the solid solution phases in the lamellar layer contained 5 to 25% Zn.

[りん酸塩処理性評価試験]
各試験番号の鋼材に対して、日本パーカライジング株式会社製の表面調整処理剤プレパレンX(商品名)を用いて表面調整を室温で20秒実施した。さらに、日本パーカライジング株式会社製のりん酸亜鉛処理液パルボンド3020(商品名)を用いてりん酸塩処理を実施した。処理液の温度は43℃とし、鋼材を処理液に120秒間浸漬した。
[Phosphate treatability evaluation test]
Surface adjustment was carried out at room temperature for 20 seconds on a steel material of each test number using a surface conditioning treatment agent preparen X (trade name) manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd. Furthermore, the phosphate treatment was implemented using the zinc phosphate processing liquid Palbond 3020 (brand name) by Nippon Parkerizing Co., Ltd. The temperature of the treatment liquid was 43 ° C., and the steel material was immersed in the treatment liquid for 120 seconds.

りん酸塩処理後、ホットスタンプ鋼材の任意の5視野(125μm×90μm)を1000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。図10は、冷却中において、保持温度600℃で2分間保持されたホットスタンプ鋼材(試験番号3)に対して上述のりん酸塩処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材表面のSEM画像(1000倍)である。   After phosphating, arbitrary 5 fields of view (125 μm × 90 μm) of the hot stamped steel were observed with a 1000 × scanning electron microscope (SEM). FIG. 10 shows an SEM image (1000) of the surface of the hot stamped steel after the above-mentioned phosphate treatment was performed on the hot stamped steel (test number 3) held at a holding temperature of 600 ° C. for 2 minutes during cooling. Times).

SEM画像に対して、2値化処理を実施した。図11は、図10のSEM画像を2値化して得られた画像である。2値化された画像において、白色部分には微細な化成結晶が形成されている。微細な化成結晶が多いほど、りん酸塩処理性が高い。そのため、2値化された画像を用いて、白色部分の面積率TRを求めた。各試験番号で得られた面積率TRを表2に示す。面積率TRが30%以上であれば、りん酸塩処理性に優れると判断した。   A binarization process was performed on the SEM image. FIG. 11 is an image obtained by binarizing the SEM image of FIG. In the binarized image, fine chemical crystals are formed in the white portion. The more fine chemical crystals, the higher the phosphate treatment ability. Therefore, the area ratio TR of the white portion was obtained using the binarized image. Table 2 shows the area ratio TR obtained for each test number. If the area ratio TR was 30% or more, it was judged that the phosphate treatment was excellent.

[試験結果]
図12は、50℃/S以上の冷却速度で急冷したホットスタンプ鋼材(試験番号13)に対してりん酸円処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材表面のSEM画像(1000倍)であり、図13は2値化された画像である。
[Test results]
FIG. 12 is an SEM image (1000 times) of the surface of the hot stamped steel after the phosphoric acid circle treatment was performed on the hot stamped steel (test number 13) rapidly cooled at a cooling rate of 50 ° C./S or more. FIG. 13 shows a binarized image.

表2を参照して、試験番号1〜12の冷却速度は、試験番号13の冷却速度(急冷)よりも遅かった。そのため、鋼材は緩冷却鋼材のビッカース硬さは、試験番号13のホットスタンプ鋼材のビッカース硬さよりも低かった。   Referring to Table 2, the cooling rates of test numbers 1 to 12 were slower than the cooling rate (rapid cooling) of test number 13. Therefore, the steel material had a Vickers hardness of the slowly cooled steel material lower than the Vickers hardness of the hot stamped steel material of test number 13.

さらに、試験番号1〜9、11及び12の冷却時における中間温度域の保持時間は適切であった。そのため、亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率は30%以上であった。その結果、りん酸塩処理性評価試験での面積率TRは30%以上であり、優れたりん酸塩処理性を示した。さらに、これらの試験番号の母材の硬さは、ビッカース硬さの85%以下であった。そのため、降伏強度が低く、優れた耐衝撃吸収性を有した。   Furthermore, the holding time of the intermediate temperature range at the time of cooling of test numbers 1-9, 11 and 12 was appropriate. Therefore, the area ratio of the lamella layer in the galvanized layer was 30% or more. As a result, the area ratio TR in the phosphate treatment evaluation test was 30% or more, indicating excellent phosphate treatment. Furthermore, the hardness of the base material of these test numbers was 85% or less of the Vickers hardness. Therefore, the yield strength was low and it had excellent shock absorption.

一方、試験番号10、13及び14では、中間温度域の保持時間が短すぎた。そのため、亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率が30%未満であった。その結果、面積率TRが30%未満と低かった。   On the other hand, in the test numbers 10, 13, and 14, the holding time in the intermediate temperature range was too short. Therefore, the area ratio of the lamella layer in the galvanized layer was less than 30%. As a result, the area ratio TR was as low as less than 30%.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

Claims (2)

母材部と、前記母材部上に形成される亜鉛めっき層とを備え、
前記亜鉛めっき層は、
FeとFeに固溶したZnとを含有する固溶体相及びキャピタルガンマ相からなり、前記亜鉛めっき層中の面積率が30%以上のラメラ層と、
FeとFeに固溶したZnとを含有し、前記固溶体相よりもZn含有量が高い、高Zn固溶体相からなり、前記亜鉛めっき層中の面積率が0〜70%である固溶体層とを含
前記母材部は、
化学組成が、質量%で、
C:0.05〜0.4%、
Si:0.5%以下、
Mn:0.5〜2.5%、
P:0.03%以下、
S:0.01%以下、
sol.Al:0.1%以下、
N:0.01%以下、
B:0〜0.005%、
Ti:0〜0.1%、
Cr:0〜0.5%、
Mo:0〜0.5%、
Nb:0〜0.1%、及び、
Ni:0〜1.0%を含有し、残部はFe及び不純物からなり、
ビッカース硬さが、218Hv以下である、緩冷却鋼材。
A base material part, and a galvanized layer formed on the base material part,
The galvanized layer is
A lamellar layer comprising a solid solution phase and a capital gamma phase containing Fe and Zn solid-dissolved in Fe, and having an area ratio of 30% or more in the galvanized layer;
A solid solution layer containing Fe and Zn solid-dissolved in Fe, comprising a high Zn solid solution phase having a higher Zn content than the solid solution phase, and an area ratio of 0 to 70% in the galvanized layer; seen including,
The base material part is
Chemical composition is mass%,
C: 0.05-0.4%
Si: 0.5% or less,
Mn: 0.5 to 2.5%
P: 0.03% or less,
S: 0.01% or less,
sol. Al: 0.1% or less,
N: 0.01% or less,
B: 0 to 0.005%,
Ti: 0 to 0.1%,
Cr: 0 to 0.5%,
Mo: 0 to 0.5%,
Nb: 0 to 0.1%, and
Ni: 0 to 1.0% is contained, the balance consists of Fe and impurities,
A slowly cooled steel material having a Vickers hardness of 218 Hv or less .
請求項1に記載の緩冷却鋼材であって、
前記亜鉛めっき層は、前記ラメラ層からなる、緩冷却鋼材。
The slow cooling steel material according to claim 1,
The galvanized layer is a slowly cooled steel material comprising the lamella layer.
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