JP6694511B2 - 延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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-
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-
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-
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-
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-
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Description
[関係式1]
Fn2=[2μm以下のフェライト結晶粒の個数/全フェライト結晶粒の個数]×100
[関係式2]
Fa5=[5μm以上のフェライト結晶粒の面積/全フェライト結晶粒の面積]×100
炭素(C)は、鋼を強化させるのに有効な元素であって、本発明では、残留オーステナイトの安定化及び強度を確保するために添加される重要な元素である。上述の効果を得るためには、0.05%以上添加されることが好ましいが、その含量が0.3%を超える場合には、鋳片欠陥が発生する恐れが大きくなる。また、溶接性も著しく低下する可能性があるだけでなく、1次焼鈍中にマルテンサイト組織を得るために、さらに低い温度に冷却する必要があることから、問題がある。したがって、本発明において、Cの含量は0.05〜0.3%に制限することが好ましい。
シリコン(Si)は、フェライト中で炭化物の析出を抑え、フェライト中の炭素がオーステナイトに拡散することを助長し、結果として残留オーステナイトの安定化に寄与する元素である。上述の効果を得るためには、0.6%以上添加されることが好ましいが、その含量が2.5%を超える場合には、熱間及び冷間圧延性が非常に劣り、鋼の表面に酸化物を形成してめっき性を阻害するという問題がある。したがって、本発明において、Siの含量は0.6〜2.5%に制限することが好ましい。
アルミニウム(Al)は、鋼中の酸素と結合して脱酸作用をする元素であって、そのためには、その含量が0.01%以上を維持することが好ましい。また、Alは、上記Siとともにフェライト中で炭化物が生成されることを抑えることで、残留オーステナイトの安定化に寄与する。このようなAlの含量が0.5%を超える場合には、鋳造の際にモールドフラックスとの反応によって健全なスラブを製造しにくくなり、やはり表面酸化物を形成してめっき性を阻害するという問題がある。したがって、本発明において、Alの含量は0.01〜0.5%に制限することが好ましい。
マンガン(Mn)は、フェライトの変態を制御し、且つ残留オーステナイトの形成及び安定化に有効な元素である。このようなMnの含量が1.5%未満である場合には、フェライト変態が多く発生して目標とする強度を確保しにくいという問題があり、その反面、3.0%を超える場合には、本発明の2次焼鈍熱処理段階での相変態が過度に遅延されて多量のマルテンサイト組織が形成されることにより、意図する延性を確保しにくいという問題がある。したがって、本発明において、Mnの含量は1.5〜3.0%に制限することが好ましい。
Pは0.03%以下が好ましく、0.03%を超える場合には、溶接性が低下し、鋼の脆性が発生する恐れが大きくなるという問題がある。
[関係式1]
Fn2=[2μm以下のフェライト結晶粒の個数/全フェライト結晶粒の個数]×100
[関係式2]
Fa5=[5μm以上のフェライト結晶粒の面積/全フェライト結晶粒の面積]×100
本発明では、熱間圧延を行うに先立ち、上記のような組成成分を有する鋼スラブを再加熱して均質化処理する工程を経ることが好ましく、これは、通常の範囲である1000〜1300℃の温度範囲で行うことがより好ましい。
次に、本発明では、上記再加熱された鋼スラブを熱間圧延することで熱延鋼板を製造する。このとき、熱間仕上げ圧延は、通常の条件である800〜1000℃で行うことが好ましい。
次に、本発明では、上記により製造された熱延鋼板を巻き取る。このとき、巻き取り温度は750〜550℃の範囲とすることが好ましい。
そして、上記巻き取られた熱延鋼板を通常の方法により酸洗処理して酸化層を除去した後、鋼板の形状と厚さを合わせるために冷間圧延を行うことで冷延鋼板を製造することが好ましい。
本発明は、最終微細組織として、長軸と短軸の比が4以上である針状フェライト及び針状残留オーステナイト相を主相として含む冷延鋼板を製造するためのものであって、このような冷延鋼板を得るためには、後続の焼鈍工程を制御することが重要である。特に、本発明では、焼鈍の際に、炭素、マンガンなどの元素の再分配から目的とする微細組織を確保するために、通常の冷間圧延後に、連続焼鈍工程ではなく、後述のように1次焼鈍を行うことで低温組織を確保し、次いで2次焼鈍の際に針状フェライトと残留オーステナイトを確保するパーティショニング熱処理を行うことを特徴とする。
先ず、上記製造された冷延鋼板をAc3以上の温度で焼鈍した後、350℃以下の温度まで20℃/s未満の冷却速度で冷却する、1次焼鈍熱処理を行う(図3の(a)参照)。
本発明では、上記1次焼鈍熱処理の完了後、Ac1〜Ac3の範囲に加熱及び維持し、20℃/s未満の冷却速度でMs〜Bsの温度範囲まで冷却した後、30秒以上維持冷却する、2次焼鈍熱処理を行う(図3の(b)参照)。
上記1次焼鈍熱処理された冷延鋼板に対して、2次焼鈍工程として溶融めっき工程または合金化溶融めっき工程によりめっきを行うことができ、これらから形成されためっき層は亜鉛系であることが好ましい。
下記表1に示した成分組成を有する溶融金属を、真空溶解により厚さ90mm、幅175mmのインゴットとして製造した。次に、これを1200℃で1時間再加熱して均質化処理した後、Ar3以上の温度である900℃以上で熱間仕上げ圧延することで、熱延鋼板を製造した。その後、上記熱延鋼板を冷却した後、600℃に予め加熱された炉に装入して1時間維持した後、炉冷させることで熱延巻き取りを模擬した。そして、上記熱間圧延された板材を50〜60%の冷間圧下率で冷間圧延した後、下記表2の条件で焼鈍熱処理を行うことで最終冷延鋼板を製造した。
Ms=539−423C%−30.4Mn%−16.1Si%−59.9P%+43.6Al%−17.1Ni%−12.1Cr%+7.5Mo%
Bs=830−270C%−90Mn%−37Ni%−70Cr%−83Mo%
[関係式3]
HER(%)=(加工後の穴径−加工前の穴径、10mm)/加工前の穴径
Claims (14)
- 重量%で、炭素(C):0.05〜0.3%、シリコン(Si):0.6〜2.5%、アルミニウム(Al):0.01〜0.5%及びマンガン(Mn):1.5〜3.0%を含み、残部Fe及び不可避不純物からなり、
鋼の微細組織が、面積分率で、フェライト36.7〜60%、針状ベイナイト25%以上、マルテンサイト5%以上、及び針状残留オーステナイト5%以上を含有し、
前記フェライトは、平均直径が2μm以下であり、
前記フェライトは、下記関係式1によって定義されるFn2が89%以上、そして下記関係式2によって定義されるFa5が70%以下を満たすことを特徴とする、
延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板。
[関係式1]
Fn2=[2μm以下のフェライト結晶粒の個数/全フェライト結晶粒の個数]×100
[関係式2]
Fa5=[5μm以上のフェライト結晶粒の面積/全フェライト結晶粒の面積]×100 - Cr、Ni、Moの1種または2種以上を合計2%以下(このとき、0%は含まない)さらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板。
- Tiを0.05%以下(このとき、0%は含まない)、Bを0.003%以下(このとき、0%は含まない)さらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板。
- 表面に、NiまたはFeめっき層が5〜40mg/m2の付着量で形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板。
- 請求項1の冷延鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層が形成されている溶融亜鉛めっき鋼板であって、
前記冷延鋼板と溶融亜鉛めっき層との間に、NiまたはFeめっき層が100mg/m2以上の付着量で形成されていることを特徴とする、延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 請求項5の溶融亜鉛めっき鋼板を合金化熱処理することで得られる合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
- 重量%で、炭素(C):0.05〜0.3%、シリコン(Si):0.6〜2.5%、アルミニウム(Al):0.01〜0.5%及びマンガン(Mn):1.5〜3.0%を含み、残部Fe及び不可避不純物からなる鋼スラブを準備した後、これを再加熱する段階と、
前記再加熱された鋼スラブを通常の熱間圧延条件で圧延した後、750〜550℃の温度範囲で巻き取る段階と、
前記巻き取られた熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を製造する段階と、
前記冷延鋼板をAc3以上の温度に加熱した後、20℃/s未満の冷却速度で350℃以下まで冷却する1次焼鈍段階と、
前記1次焼鈍後に、Ac1〜Ac3の範囲の温度に加熱・維持した後、20℃/s未満の冷却速度でMs〜Bsの温度範囲まで冷却し、次いで、30秒以上維持した後、最終冷却する2次焼鈍段階と、を含み、
前記2次焼鈍された冷延鋼板は、
鋼の微細組織が、面積分率で、フェライト36.7〜60%、針状ベイナイト25%以上、マルテンサイト5%以上、及び針状残留オーステナイト5%以上を含有し、
前記フェライトは、平均直径が2μm以下であり、
前記フェライトは、下記関係式1によって定義されるFn2が89%以上、そして下記関係式2によって定義されるFa5が70%以下を満たすことを特徴とする、
延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
[関係式1]
Fn2=[2μm以下のフェライト結晶粒の個数/全フェライト結晶粒の個数]×100
[関係式2]
Fa5=[5μm以上のフェライト結晶粒の面積/全フェライト結晶粒の面積]×100 - Cr、Ni、Moの1種または2種以上を合計2%以下(このとき、0%は含まない)さらに含むことを特徴とする、請求項7に記載の延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
- Tiを0.05%以下(このとき、0%は含まない)、Bを0.003%以下(このとき、0%は含まない)さらに含むことを特徴とする、請求項7に記載の延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
- 前記1次焼鈍後、2次焼鈍を行う前に、鋼板の表面に5〜40mg/m2の付着量でNiまたはFeめっき層を形成することを特徴とする、請求項7に記載の延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
- 前記冷延鋼板は、2次焼鈍段階前の微細組織が、面積分率で20%以下のフェライトと残部の低温変態組織からなることを特徴とする、請求項7に記載の延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
- 前記2次焼鈍処理された鋼板の表面に5〜40mg/m2の付着量でNiまたはFeめっき層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項7に記載の延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
- 請求項7の1次焼鈍された鋼板の表面に100mg/m2以上の付着量でNiまたはFeめっきを行った後、溶融亜鉛めっき処理することを特徴とする、延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
- 請求項13の溶融亜鉛めっき鋼板を合金化熱処理することを特徴とする、延性、穴加工性、及び表面処理特性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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