JP6460238B2 - 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、並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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、並びにそれらの製造方法Info
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- Y10T428/12799—Next to Fe-base component [e.g., galvanized]
Description
(4)上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の鋼板において、前記化学成分が、質量%で、B:0.0001〜0.01%を含有してもよい。
(5)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の鋼板において、前記化学成分が、質量%で、Ca:0.0005〜0.04%、Mg:0.0005〜0.04%、及び、REM:0.0005〜0.04%の1種又は2種以上を含有してもよい。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の鋼板において、前記鉄系炭化物の平均長径が350nm以下であってもよい。
(7)本発明の別の態様に係る溶融亜鉛めっき鋼板では、上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の鋼板の表面に、Feが15質量%以下で、残部がZn、Al、及び不純物からなる溶融亜鉛めっき層が形成されている。
(8)本発明の別の態様に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板では、上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の鋼板の表面に、Feが15質量%以下で、残部がZn、Al、及び不純物からなる合金化溶融亜鉛めっき層が形成されている。
本実施形態に係る鋼板は、Cを0.05〜0.40%含有する、引張強度が780MPa以上の鋼板である。Cは、鋼板の強度上昇、および水素トラップサイトとして機能する鉄系炭化物(セメンタイト、ε系炭化物等)の析出のために必要な元素である。C含有量が0.05%未満であると、引張強度780MPa以上を得るのが難しい。また、C含有量が0.05%未満であると、析出する鉄系炭化物の量が不十分となり、耐遅れ破壊特性が向上しない。
Siは、強度の向上のために有効な元素である。さらに、Siは、オーステナイト中での鉄系炭化物の析出を抑制する作用、および、マルテンサイト中に生成した鉄系炭化物の粗大化を抑制する作用を有する元素である。マルテンサイト中の鉄系炭化物が微細であるほど、耐遅れ破壊特性は向上するので、Siは耐遅れ破壊特性を向上させる効果を有する。
Mnは、鋼板の強度の向上のために有効な元素である。また、Mnは、焼鈍又は溶融亜鉛めっきのための熱処理時に、冷却途中で生じるフェライト変態を抑制する作用を有する元素である。この作用は、本実施形態に係る鋼板の焼戻しマルテンサイト量を所定の範囲内とするために必要とされる。
Pは、不純物元素であり、鋼板の板厚中央部に偏析して靭性を阻害し、また、溶接部を脆化させる元素である。P含有量が0.04%を超えると、靭性の低下と溶接部の脆化とが顕著になるので、P含有量を0.04%以下とする必要がある。好ましくは、P含有量は0.02%以下である。P含有量は、少ないほど好ましいので、P含有量の下限は特に限定しないが、P含有量を0.0001%未満とすることは経済的に不利であるので、0.0001%がP含有量の実質的な下限である。
Sは、不純物元素で、溶接性を阻害し、また、鋳造時および熱延時の製造性を阻害する元素である。また、Sは、粗大なMnSを形成して、穴拡げ性を阻害する元素である。S含有量が0.01%を超えると、溶接性の低下、製造性の低下、及び、穴拡げ性の低下が顕著になるので、S含有量は0.01%以下とする必要がある。好ましくは、S含有量は0.005%以下である。S含有量は、少ないほど好ましいので、S含有量の下限は特に限定しないが、S含有量を0.0001%未満とすることは、経済的に不利であるので、0.0001%がS含有量の実質的な下限である。
Nは、粗大な窒化物を形成することにより、曲げ性および穴拡げ性を阻害する元素であり、また、溶接時のブローホールの発生原因となる元素である。N含有量が0.01%を超えると、曲げ性および穴拡げ性の低下、並びにブローホールの発生が顕著となるので、N含有量は0.01%以下とする必要がある。N含有量は、少ないほど好ましいので、N含有量の下限は特に限定しないが、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ので、0.0005%がN含有量の実質的な下限である。
Oは、酸化物を形成し、成型性を阻害する元素である。O含有量が0.006%を超えると、成型性の低下が顕著となるので、O含有量を0.006%以下とする必要がある。O含有量は、少ないほど好ましいので、下限は特に限定しないが、O含有量を0.001%未満とすることは、過度のコスト高を招き経済的に好ましくないので、0.001%がO含有量の実質的な下限である。
Alは、脱酸材として有効な元素であり、また、Siと同様に、オーステナイト中での鉄系炭化物の析出を抑制する作用を有する元素である。さらに、Al酸化物は、耐遅れ破壊特性の向上に寄与するので、Alを本実施形態に係る鋼板に含有させてもよい。しかし、Al含有量が2.00%を超えると、Al酸化物が過剰に生成し、製造性が劣化するので、Al含有量は2.00%以下とする必要がある。好ましくは、Al含有量は1.00%以下である。Alが本実施形態に係る鋼板に含まれる必要は無いので、Al含有量の下限は0%である。しかし、鋼板の原材料に不純物として含まれるAlを完全に除去することは困難であるので、Al含有量の下限値を0.001%としてもよい。
Crは、鋼板の引張強度等を向上させる元素であるとともに、焼鈍設備または溶融亜鉛めっき設備での焼鈍後の冷却時に、フェライト変態を抑制し、これにより焼戻しマルテンサイトの量を増大させる作用を有する元素である。Crが本実施形態に係る鋼板に含まれる必要は無いので、Cr含有量の下限は0%である。しかし、上述の効果を得るために、Cr含有量を0.05%以上としてもよい。より好ましくは、Cr含有量は0.10%以上である。一方、Cr含有量が1.00%を超えると、製造時及び熱延時の製造性を阻害するので、Cr含有量は1.00%以下が好ましい。より好ましくは、Cr含有量は0.70%以下である。
Moは、鋼板の引張強度等を向上させる元素であるとともに、焼鈍設備または連続溶融亜鉛めっき設備での焼鈍後の冷却時に、フェライト変態を抑制し、これにより焼戻しマルテンサイトの量を増大させる作用を有する元素である。Moが本実施形態に係る鋼板に含まれる必要は無いので、Mo含有量の下限は0%である。しかし、上述の効果を得るために、Mo含有量は0.01%以上としてもよい。Mo含有量は、より好ましくは0.05%以上である。一方、Mo含有量が1.00%を超えると、製造時及び熱延時の製造性を阻害するので、Mo含有量は1.00%以下が好ましい。Mo含有量は、より好ましくは0.70%以下である。
Niは、鋼板の引張強度等を向上させる元素であるとともに、焼鈍設備または連続溶融亜鉛めっき設備での焼鈍後の冷却時に、フェライト変態を抑制し、これにより焼戻しマルテンサイトの量を増大させる作用を有する元素である。Niが本実施形態に係る鋼板に含まれる必要は無いので、Ni含有量の下限は0%である。しかし、上述の効果を得るために、Ni含有量は0.05%以上としてもよい。Ni含有量は、より好ましくは0.10%以上である。一方、Ni含有量が1.00%を超えると、製造時及び熱延時の製造性を阻害するので、Ni含有量は1.00%以下が好ましい。Ni含有量はより好ましくは0.70%以下である。
Cuは、鋼板の引張強度等を向上させる元素であるとともに、焼鈍設備または連続溶融亜鉛めっき設備での焼鈍後の冷却時に、フェライト変態を抑制し、これにより焼戻しマルテンサイトの量を増大させる作用を有する元素である。Cuが本実施形態に係る鋼板に含まれる必要は無いので、Cu含有量の下限は0%である。しかし、上述の効果を得るために、Cu含有量は0.05%以上としてもよい。Cu含有量は、より好ましくは0.10%以上である。一方、Cu含有量が1.00%を超えると、製造時及び熱延時の製造性を阻害するので、Cu含有量は1.00%以下が好ましい。Cu含有量は、より好ましくは0.70%以下である。
Nbは、析出物強化、細粒強化、および転位強化によって、鋼板の強度の上昇に寄与する元素である。Nbが本実施形態に係る鋼板に含まれる必要は無いので、Nb含有量の下限は0%である。しかし、上述の効果を得るために、Nb含有量は0.005%以上としてもよい。Nb含有量は、より好ましくは0.010%以上である。一方、Nb含有量が0.30%を超えると、炭窒化物の析出量が増えて成型性が劣化するので、Nb含有量は0.30%以下が好ましい。Nb含有量は、より好ましくは0.20%以下である。
Tiは、析出物強化、細粒強化、および転位強化によって、鋼板の強度の上昇に寄与する元素である。Tiが本実施形態に係る鋼板に含まれる必要は無いので、Ti含有量の下限は0%である。しかし、上述の効果を得るために、Ti含有量は0.005%以上としてもよい。Ti含有量は、より好ましくは0.010%以上である。一方、Ti含有量が0.30%を超えると、炭窒化物の析出量が増えて成型性が劣化するので、Ti含有量は0.30%以下が好ましい。Ti含有量は、より好ましくは0.15%以下である。
Vは、析出物強化、細粒強化、および転位強化によって、鋼板の強度の上昇に寄与する元素である。Vが本実施形態に係る鋼板に含まれる必要は無いので、V含有量の下限は0%である。しかし、上述の効果を得るために、V含有量を0.005%以上としてもよい。V含有量はより好ましくは0.10%以上である。一方、V含有量が0.50%を超えると、炭窒化物の析出量が増えて成型性が劣化するので、V含有量は0.50%以下が好ましい。V含有量は、より好ましくは0.35%以下である。
Bは、粒界を強化する元素であり、また、焼鈍設備または連続溶融亜鉛めっき設備での焼鈍後の冷却時に、フェライト変態を抑制し、これにより焼戻しマルテンサイトの量を増大させる作用を有する元素である。Bが本実施形態に係る鋼板に含まれる必要は無いので、B含有量の下限は0%である。しかし、上述の効果を得るために、B含有量を0.0001%以上としてもよい。B含有量は、より好ましくは0.0005%以上である。一方、B含有量が0.01%を超えると、熱延時の製造性が低下するので、B含有量は0.01%以下が好ましい。B含有量は、より好ましくは0.005%以下である。
Mg:0〜0.04%
REM:0〜0.04%
Ca、Mg、及び、REMは、酸化物および硫化物の形態を制御し、鋼板の穴拡げ性の向上に寄与する元素である。Ca、Mg、及び、REMが本実施形態に係る鋼板に含まれる必要は無いので、Ca含有量、Mg含有量、及び、REM含有量それぞれの下限は0%である。しかし、上述の効果を得るために、Ca含有量、Mg含有量、およびREM含有量それぞれは0.0005%以上としてもよい。Ca含有量、Mg含有量、およびREM含有量それぞれは、より好ましくは0.0010%以上である。一方、Ca含有量、Mg含有量、およびREM含有量それぞれが0.04%を超えると、鋳造性が劣化するので、Ca含有量、Mg含有量、およびREM含有量それぞれは0.04%以下が好ましい。Ca含有量、Mg含有量、およびREM含有量それぞれは、より好ましくは0.01%以下である。
本実施形態に係る鋼板の引張強度は780MPa以上とする。この引張強度は、鋼板の化学成分を上述した範囲内に制御し、且つ、鋼板の組織を以下に説明するような形態とすることにより得られる。
(組織A)焼戻しマルテンサイト:70%以上、
(組織B)フェライト及びベイナイトの1種又は2種:合計で20%未満、および
(組織C)残留オーステナイト、フレッシュマルテンサイト、およびパーライト:それぞれ10%未満
と規定する。組織Aは、ε系炭化物を有することにより本実施形態に係る鋼板の引張強度および耐遅れ破壊特性に最も大きく影響する組織、すなわち主相である。組織Bは、本実施形態に係る鋼板の諸特性を向上させる働きを有するが、組織Bが含まれない場合であっても本実施形態に係る鋼板は課題を解決することができるので、組織Bの含有量の下限値は0体積%である。組織Cは、本実施形態に係る鋼板の諸特性を向上させる働きを有しないので、含まれる必要が無い組織であり、その含有量の下限値は0体積%である。
組織において、焼戻しマルテンサイトは、鋼板の強度及び耐遅れ破壊特性を確保するうえで重要な組織である。
本実施形態に係る鋼板において、上述の焼戻しマルテンサイト以外の組織は、主にフェライトおよびベイナイトの1種又は2種から構成される組織Bである。
(組織C)フレッシュマルテンサイト:10体積%以下
(組織C)パーライト:10体積%以下
(組織C)残留オーステナイト、フレッシュマルテンサイト、およびパーライトの合計量:15体積%以下
本実施形態に係る鋼板は、焼戻しマルテンサイト、フェライト、およびベイナイトの他に、残留オーステナイト、フレッシュマルテンサイト、およびパーライトを含有する場合がある。
本実施形態に係る鋼板において、耐遅れ破壊特性と成型性との両方を高めるために、板厚1/4部の組織において主相である焼戻しマルテンサイト中の、長径5nm以上の鉄系炭化物の個数密度を5×107(個/mm2)以上と規定する。本実施形態において、「焼戻しマルテンサイト中の鉄系炭化物の個数密度」とは、観察面中の焼戻しマルテンサイトが含む鉄系炭化物の個数を、観察面中の焼戻しマルテンサイトの面積で除すことにより得られる値である。
本実施形態に係る焼戻しマルテンサイト中の全ての鉄系炭化物の個数に対して、ε系炭化物の個数が占める割合(以下、「ε系炭化物の割合」と略す場合がある)を20%以上とする。これにより、成型性、特に穴拡げ性を阻害することなく、耐遅れ破壊特性を向上させることができる。
(a)本実施形態に係る鋼板と同じ組成を有する鋳造スラブを、(a1)直接、熱間圧延に供し、次いで巻取り、又は、(a2)一旦冷却した後加熱して、熱間圧延に供し、次いで巻取り、
(b)酸洗後、冷間圧延に供し、次いで、焼鈍し、その後、
(c)焼鈍された鋼板を冷却し、次いで、焼戻しを行い、その後、
(d)焼戻された鋼板を二段階冷却する
ことを特徴とする。(d)が、鉄系炭化物中のε系炭化物の割合を20%以上とするために重要な工程である。
本発明者らの実験によれば、冷却速度を変化させる温度を360℃±10℃とすれば、必要な効果が得られることがわかった。一方、冷却速度を変化させる温度が低すぎる(例えば約200℃)場合、ε系炭化物の量が不足した。さらに、二段階冷却の終了温度が高すぎる(例えば約200℃)場合も、ε系炭化物の量が不足した。
(a)本実施形態に係る鋼板と同じ組成を有する鋳造スラブを、(a1)直接、熱間圧延に供し、次いで巻取り、又は、(a2)一旦冷却した後加熱して、熱間圧延に供し、次いで巻取り、
(b)酸洗後、冷間圧延に供し、次いで、焼鈍し、その後、
(c1)焼鈍された鋼板を冷却して、鋼板の温度を溶融亜鉛めっき浴温度付近にしてから溶融亜鉛めっきを施し、又は、
(c2)焼鈍された鋼板を冷却して、さらに室温まで冷却し、その後、溶融亜鉛めっき浴温度付近まで加熱して、溶融亜鉛めっきを施し、
(d)溶融亜鉛めっきされた鋼板を二段階冷却する
ことを特徴とする。
(a)本実施形態に係る鋼板と同じ組成を有する鋳造スラブを、(a1)直接、熱間圧延に供し、次いで巻取り、又は、(a2)一旦冷却した後加熱して、熱間圧延に供し、次いで巻取り、
(b)酸洗後、冷間圧延に供し、次いで、焼鈍し、その後、
(c−1)焼鈍された鋼板を冷却して、鋼板の温度を亜鉛めっき浴温度付近にしてから溶融亜鉛めっきを施し、次いで合金化処理を施し、又は、
(c−2)焼鈍された鋼板を冷却し、さらに室温まで冷却し、その後、亜鉛めっき浴温度付近まで加熱して、溶融亜鉛めっきを施し、次いで合金化処理を施し、
(d)合金化処理された鋼板を二段階冷却する
ことを特徴とする。
ことを含んでも良い。
溶融亜鉛めっき鋼板の実施例の製造方法は、(a)表に開示された組成を有する鋳造スラブを、(a1)直接、熱間圧延に供し、次いで巻取り、又は、(a2)一旦冷却した後加熱して、熱間圧延に供し、次いで巻取り、(b)酸洗後、冷間圧延に供し、次いで、焼鈍し、その後、(c1)焼鈍された鋼板を冷却して、鋼板の温度を溶融亜鉛めっき浴温度付近にしてから溶融亜鉛めっきを施し、又は、(c2)焼鈍された鋼板を冷却して、さらに室温まで冷却し、その後、溶融亜鉛めっき浴温度付近まで加熱して、溶融亜鉛めっきを施し、(d)溶融亜鉛めっきされた鋼板を二段階冷却することを備えていた。
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の実施例の製造方法は、(a)表に開示された組成を有する鋳造スラブを、(a1)直接、熱間圧延に供し、次いで巻取り、又は、(a2)一旦冷却した後加熱して、熱間圧延に供し、次いで巻取り、(b)酸洗後、冷間圧延に供し、次いで、焼鈍し、その後、(c−1)焼鈍された鋼板を冷却して、鋼板の温度を亜鉛めっき浴温度付近にしてから溶融亜鉛めっきを施し、次いで合金化処理を施し、又は、(c−2)焼鈍された鋼板を冷却し、さらに室温まで冷却し、その後、亜鉛めっき浴温度付近まで加熱して、溶融亜鉛めっきを施し、次いで合金化処理を施し、(d)合金化処理された鋼板を二段階冷却することを備えていた。
常法に従い、全ての熱延鋼板は酸洗された。全ての実施例および比較例(熱間圧延または冷間圧延中に割れが発生したものを除く)の熱間圧延後の板厚は3.2mmであり、一次冷却速度は2℃/secであった。その他の製造条件は、表に示された通りであった。表中の記号「*1」は、熱間圧延中に割れが発見されたので、製造が中止されたことを示し、表中の記号「*2」は、冷間圧延中に割れが発見されたので、製造が中止されたことを示す。記号「*1」または「*2」が付された例は、特性評価が行われなかった。めっきに関し「NO」と記載された例には、めっきが行われなかった。めっきに関し「YES」と記載され、且つ合金化に関し「NO」と記載された例には溶融亜鉛めっきが行われ、めっきおよび合金化の両方に関し「YES」と記載された例には合金化溶融亜鉛めっきが行われた。
Claims (8)
- 化学成分が、質量%で、
C:0.05〜0.40%、
Si:0.05〜3.00%、
Mn:1.50%以上3.50%未満、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
N:0.01%以下、
O:0.006%以下、
Al:0〜2.00%、
Cr:0〜1.00%、
Mo:0〜1.00%、
Ni:0〜1.00%、
Cu:0〜1.00%
Nb:0〜0.30%、
Ti:0〜0.30%、
V:0〜0.50%
B:0〜0.01%
Ca:0〜0.04%、
Mg:0〜0.04%、及び、
REM:0〜0.04%
を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、
板厚1/4部の組織が、体積分率で、
焼戻しマルテンサイト:70%以上、および
フェライト及びベイナイトの1種又は2種:合計で20%未満
を含有し、
前記板厚1/4部の組織において、体積分率で、残留オーステナイトが10%未満であり、フレッシュマルテンサイトが10%以下であり、パーライトが10%以下であり、且つ前記残留オーステナイト、前記フレッシュマルテンサイト、および前記パーライトの合計体積分率が15%以下であり、
前記板厚1/4部における前記焼戻しマルテンサイト中の、長径5nm以上の鉄系炭化物の個数密度が5×107個/mm2以上であり、
前記板厚1/4部における長径5nm以上の前記鉄系炭化物の個数に対する、ε系炭化物の個数の割合が20%以上であり、
引張強度が780MPa以上である
ことを特徴とする鋼板。 - 前記鋼板の前記化学成分が、質量%で、
Cr:0.05〜1.00%、
Mo:0.01〜1.00%、
Ni:0.05〜1.00%、及び、
Cu:0.05〜1.00%の1種又は2種以上を含有する
ことを特徴とする請求項1に記載の鋼板。 - 前記鋼板の前記化学成分が、質量%で、
Nb:0.005〜0.30%、
Ti:0.005〜0.30%、及び、
V :0.005〜0.50%の1種又は2種以上を含有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の鋼板。 - 前記鋼板の前記化学成分が、質量%で、
B:0.0001〜0.01%を含有する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の鋼板。 - 前記鋼板の前記化学成分が、質量%で、
Ca:0.0005〜0.04%、
Mg:0.0005〜0.04%、及び、
REM:0.0005〜0.04%の1種又は2種以上を含有する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の鋼板。 - 前記鉄系炭化物の平均長径が350nm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の鋼板。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の鋼板の表面に、Feが15質量%以下で、残部がZn、Al、及び不純物からなる溶融亜鉛めっき層が形成されている
ことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の鋼板の表面に、Feが15質量%以下で、残部がZn、Al、及び不純物からなる合金化溶融亜鉛めっき層が形成されている
ことを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
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