JPWO2016199922A1 - 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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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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Abstract
Description
前記鋼板の化学組成が、質量%で、
C:0.25〜0.70%、
Si:0.25〜2.50%、
Mn:1.00〜5.00%、
Al:0.005〜3.50%、
P:0.15%以下、
S:0.03%以下、
N:0.02%以下、
O:0.01%以下、
Ti:0〜0.50%、
Nb:0〜0.50%、
V:0〜0.50%、
Cr:0〜1.50%、
Mo:0〜1.50%、
Cu:0〜5.00%、
Ni:0〜5.00%、
B:0〜0.003%、
Ca:0〜0.05%、
REM:0〜0.05%、
Mg:0〜0.05%、
W:0〜0.50%、
Zr:0〜0.05%、
Sb:0〜0.50%、
Sn:0〜0.50%、
As:0〜0.05%、
Te:0〜0.05%、
Y:0〜0.20%、
Hf:0〜0.20%、
Co:0〜1.00%、
残部:Feおよび不純物であり、
前記鋼板の板厚1/4位置における金属組織が、体積%で、
残留オーステナイト:10.0〜60.0%、
高温焼戻しマルテンサイト:5.0%以上、
低温焼戻しマルテンサイト:5.0%以上、
フレッシュマルテンサイト:10.0%以下、
フェライト:0〜15.0%、
パーライト:0〜10.0%、
残部:ベイナイトであり、
高温焼戻しマルテンサイトと低温焼戻しマルテンサイトとベイナイトとの合計体積率が30.0%以上であり、
引張強度が1470MPa以上、
引張強度と均一伸びとの積が13000MPa%以上、
引張強度と局部伸びとの積が5000MPa%以上である、
合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
Si+Al:0.80%以上である、
上記(1)に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
Ti:0.005〜0.50%、
Nb:0.005〜0.50%、
V:0.005〜0.50%、
Cr:0.01〜1.50%、
Mo:0.01〜1.50%、
Cu:0.01〜5.00%、
Ni:0.01〜5.00%、
B:0.0001〜0.003%、
Ca:0.0001〜0.05%、
REM:0.0005〜0.05%、
Mg:0.0001〜0.05%、
W:0.005〜0.50%、
Zr:0.005〜0.05%、
Sb:0.005〜0.50%、
Sn:0.005〜0.50%、
As:0.005〜0.05%、
Te:0.001〜0.05%、
Y:0.001〜0.20%、
Hf:0.001〜0.20%、および、
Co:0.001〜1.00%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)または(2)に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
上記(1)から(3)までのいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
上記(1)から(4)までのいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
前記表層軟質層の、前記合金化溶融亜鉛めっき層と前記鋼板との界面からの厚さが、10μm超である、
上記(1)から(5)までのいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
前記表層軟質層の、前記合金化溶融亜鉛めっき層と前記鋼板との界面からの厚さが、10μm以下であり、
前記鋼板の引張強度に対する疲労限の比が0.30以上である、
上記(1)から(5)までのいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
(a)上記(1)から(3)までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊またはスラブを溶製する溶製工程、
(b)前記鋼塊またはスラブを加熱して熱間圧延を施し、熱延鋼板とする熱延工程、
(c)前記熱延鋼板を冷却する第1冷却工程、
(d)前記熱延鋼板を巻き取る巻取工程、
(e)前記熱延鋼板を巻き戻して、酸洗した後、冷間圧延を施し、冷延鋼板とする冷延工程、
(f)前記冷延鋼板をAc1点〜920℃の温度域で5s以上保持する焼鈍工程、
(g)前記冷延鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、100〜600℃の温度域まで冷却する第2冷却工程、
(h)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴温度まで冷却または加熱する前処理工程、
(i)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して、鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっき鋼板とするめっき工程、
(j)前記溶融亜鉛めっき鋼板を480〜600℃に加熱し、溶融亜鉛めっきを合金化し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする合金化工程、
(k)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、80〜300℃の温度域まで冷却する第3冷却工程、および、
(l)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を100〜450℃の温度域で1s以上48h以下保持する焼戻工程、
を含み、上記(a)から(l)までの工程を順に行う、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
(a)上記(1)から(3)までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊またはスラブを溶製する溶製工程、
(b)前記鋼塊またはスラブを加熱して熱間圧延を施し、熱延鋼板とする熱延工程、
(c)前記熱延鋼板を冷却する第1冷却工程、
(d)前記熱延鋼板を巻き取る巻取工程、
(e)前記熱延鋼板を巻き戻して、酸洗した後、冷間圧延を施し、冷延鋼板とする冷延工程、
(f)前記冷延鋼板を、露点が−25℃以上の雰囲気において、Ac1点〜920℃の温度域で5s以上保持する焼鈍工程、
(g)前記冷延鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、100〜600℃の温度域まで冷却する第2冷却工程、
(h)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴温度まで冷却または加熱する前処理工程、
(i)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して、鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっき鋼板とするめっき工程、
(j)前記溶融亜鉛めっき鋼板を480〜600℃に加熱し、溶融亜鉛めっきを合金化し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする合金化工程、
(k)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、80〜300℃の温度域まで冷却する第3冷却工程、および、
(l)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を100〜450℃の温度域で1s以上48h以下保持する焼戻工程、
を含み、上記(a)から(l)までの工程を順に行う、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
(a)上記(1)から(3)までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊またはスラブを溶製する溶製工程、
(b)前記鋼塊またはスラブを加熱して熱間圧延を施し、熱延鋼板とする熱延工程、
(c)前記熱延鋼板を冷却する第1冷却工程、
(d)前記熱延鋼板を巻き取る巻取工程、
(e)前記熱延鋼板を巻き戻して、酸洗した後、冷間圧延を施し、冷延鋼板とする冷延工程、
(f)前記冷延鋼板を、露点が−15℃以下の雰囲気において、Ac1点〜920℃の温度域で5s以上保持する焼鈍工程、
(g)前記冷延鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、100〜600℃の温度域まで冷却する第2冷却工程、
(h)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴温度まで冷却または加熱する前処理工程、
(i)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して、鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっき鋼板とするめっき工程、
(j)前記溶融亜鉛めっき鋼板を480〜600℃に加熱し、溶融亜鉛めっきを合金化し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする合金化工程、
(k)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、80〜300℃の温度域まで冷却する第3冷却工程、および、
(l)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を100〜450℃の温度域で1s以上48h以下保持する焼戻工程、
を含み、上記(a)から(l)までの工程を順に行う、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
Cは、高強度を得るために有効な元素である。また、Cは、鋼板の延性の向上に寄与する残留オーステナイトを安定化する元素でもある。C含有量が0.25%未満では、上記の効果が十分に発現せず、必要な引張強度(1470MPa以上)を得ることが困難である。一方、C含有量が0.70%を超えると、硬くなりすぎて、冷間圧延が困難になる。そのため、C含有量は0.25〜0.70%とする。
Siは、鋼板を高強度化する元素であることに加えて、フェライトを強化し、組織を均一化することにより、加工性の改善に有効な元素である。また、Siは、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をなす元素でもある。
Mnは、M−A(Martensite-Austenite Constituent)を生成させ、強度と伸びとの両立を図るのに必須の元素である。Mn含有量が1.00%未満では、上記の効果が十分に発現しない。一方、Mn含有量が5.00%を超えると、ベイナイト変態の進行が遅くなり、オーステナイト中にCが濃化しなくなる。そして、その結果、オーステナイトが安定化されず、最終的にフレッシュマルテンサイトの体積率が過剰となる。そのため、Mn含有量は1.00〜5.00%とする。Mn含有量は1.20%以上であるのが好ましく、1.50%以上であるのがより好ましい。また、Mn含有量は4.5%以下であるのが好ましく、4.00%以下であるのがより好ましい。
Alは、脱酸元素であるとともに、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の増加に有効な元素である。Al含有量が0.005%未満では、上記の効果が十分に発現しない。一方、Al含有量が3.50%を超えると、介在物が増加して、加工性が劣化する。そのため、Al含有量は0.005〜3.50%とする。Al含有量は0.010%以上であるのが好ましく、0.020%以上であるのがより好ましい。また、Al含有量は3.30%以下であるのが好ましく、3.00%以下であるのがより好ましい。
SiおよびAlのそれぞれの含有量が上記の範囲を満たしていても、Si+Alが0.80%未満であると、SiとAlの相乗効果が十分でなく、ベイナイト変態時、セメンタイトが析出し、残留オーステナイトが安定化しないおそれがある。そのため、残留オーステナイトをより安定化させるため、SiおよびAlの合計含有量は0.80%以上とするのが好ましく、0.90%以上とするのがより好ましく、1.00%以上とするのがさらに好ましい。
Pは、不純物元素で、偏析して靱性を劣化させる元素である。P含有量が0.15%を超えると、靱性が著しく劣化する。そのため、P含有量は0.15%以下とする。P含有量は0.12%以下であるのが好ましく、0.10%以下であるのがより好ましい。なお、P含有量を0.003%未満に低減するためには、製造コストが大幅に上昇する。したがって、0.003%が実質的なP含有量の下限となる。
Sは、不純物元素で、MnSを形成して伸びを阻害する元素である。S含有量が0.03%を超えると、伸びが著しく低下する。そのため、S含有量は0.03%以下とする。S含有量は0.02%以下であるのが好ましく、0.01%以下であるのがより好ましい。なお、S含有量を0.0002%未満に低減するためには、製造コストが大幅に上昇する。したがって、0.0002%が実質的なS含有量の下限となる。
Nは、不純物元素で、連続鋳造中に、スラブのひび割れの原因となる窒化物を形成する元素である。0.02%を超えると、スラブのひび割れが著しくなる。そのため、N含有量は0.02%以下とする。N含有量は0.01%以下であるのが好ましい。なお、N含有量を0.0007%未満に低減するためには、製造コストが大幅に上昇する。したがって、0.0007%が実質的なNの下限となる。
Oは、介在物を形成し、局部延性および靭性を阻害する元素である。O含有量が0.01%を超えると、局部延性および靱性が著しく低下する。そのため、O含有量は0.01%以下とする。O含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.006%以下であるのがより好ましい。なお、O含有量を0.0001%未満に低減するためには、製造コストが大幅に上昇する。そのため、0.0001%が実質的なOの下限となる。
Nb:0〜0.50%
V:0〜0.50%
Ti、NbおよびVは、析出物を形成して結晶粒を微細化し、強度および靱性の向上に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、いずれの元素も0.50%を超えて含有させると、上記の効果が飽和し、製造コストが上昇する。そのため、Ti、NbおよびVの含有量をいずれも0.50%以下とする。これらの元素の含有量はいずれも0.35%以下であるのが好ましい。
Mo:0〜1.50%
CrおよびMoは、Mnと同様に、オーステナイトを安定化して、変態強化を促進し、鋼板の高強度化に有効な元素である。また、CrおよびMoは、合金化処理時に、オーステナイトの分解を抑制する作用をなす元素でもある。そのため、これらの元素を必要に応じて含有させてもよい。しかし、いずれの元素も1.50%を超えて含有させると、ベイナイト変態の進行が遅くなり、オーステナイト中にCが濃化しなくなる。そして、その結果、オーステナイトが安定化されず、最終的にフレッシュマルテンサイトの体積率が過剰となる。そのため、CrおよびMoの含有量をいずれも1.50%以下とする。これらの元素の含有量はいずれも1.30%以下であるのが好ましい。また、Cr含有量は1.20%以下であるのがより好ましく、Mo含有量は1.00%以下であるのがより好ましい。
Ni:0〜5.00%
CuおよびNiは、腐食を抑制する作用を有する元素である。また、CuおよびNiは、鋼板の表面に濃化して、鋼板内への水素の侵入を抑制し、遅れ破壊を抑制する作用を有するとともに、オーステナイトの安定化に寄与する元素でもある。そのため、これらの元素を必要に応じて含有させてもよい。しかし、いずれの元素も5.00%を超えて含有させると、上記の効果が飽和し、製造コストが上昇する。そのため、CuおよびNiの含有量をいずれも5.00%以下とする。これらの元素の含有量はいずれも4.00%以下であるのが好ましい。
Bは、粒界を起点とする核生成を抑え、焼入れ性を高めて、高強度化に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、B含有量が0.003%を超えると、上記の効果が飽和し、製造コストが上昇する。そのため、B含有量は0.003%以下とする。B含有量は0.002%以下であるのが好ましい。上記効果を得るためには、B含有量は0.0001%以上であるが好ましく、0.0002%以上であるのがより好ましい。
REM:0〜0.05%
Mg:0〜0.05%
Ca、REMおよびMgは、硫化物を球状化して、鋼板の局部伸びの向上に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、いずれの元素も0.05%を超えて含有させると、上記の効果が飽和し、製造コストが上昇する。そのため、Ca、REMおよびMgの含有量をいずれも0.05%以下とする。これらの元素の含有量はいずれも0.04%以下であるのが好ましい。
Wは、焼入れ性を高め、鋼板強度の向上に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、W含有量が0.50%を超えると、上記の効果が飽和し、製造コストが上昇する。そのため、W含有量は0.50%以下とする。W含有量は0.35%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、W含有量は0.005%以上であるのが好ましく、0.010%以上であるのがより好ましい。
Zrは、焼入れ性を高め、鋼板強度の向上に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、Zr含有量が0.05%を超えると、上記の効果が飽和し、製造コストが上昇する。そのため、Zr含有量は0.05%以下とする。Zr含有量は0.03%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Zr含有量は0.005%以上であるのが好ましく、0.07%以上であるのがより好ましい。
Sn:0〜0.50%
SbおよびSnは、めっき濡れ性とめっき密着性との向上に寄与するとともに、鋼の脱炭を防ぐ作用をなす元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、いずれの元素も0.50%を超えて含有させると、鋼板に熱脆化が生じ、熱間加工の際に割れが生じ、鋼板に表面疵が発生するおそれがあり、また、シャー切断などの冷間加工時にも割れが生じるおそれがある。そのため、SbおよびSnの含有量をいずれも0.50%以下とする。これらの元素の含有量はいずれも0.35%以下であるのが好ましい。
Te:0〜0.05%
AsおよびTeは、鋼板の機械的強度の向上に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、いずれの元素も0.05%を超えて含有させると、局部変形能が低下するおそれがある。そのため、AsおよびTeの含有量をいずれも0.05%以下とする。これらの元素の含有量はいずれも0.03%以下であるのが好ましい。
Hf:0〜0.20%
YおよびHfは、鋼板の耐食性の向上に有効な元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、いずれの元素も0.20%を超えて含有させると、鋼板の局部伸びが大きく劣化するおそれがある。そのため、YおよびHfの含有量をいずれも0.20%以下とする。これらの元素の含有量はいずれも0.15%以下であるのが好ましい。
Coは、ベイナイト変態を促進する作用を有する元素である。TRIP効果を促進するためには、ベイナイト変態を生じさせて、オーステナイト中へCを濃化させる必要があるため、Coは、TRIP効果の促進に有用な元素である。そのため、Coを必要に応じて含有させてもよい。しかし、Co含有量が1.00%を超えると、鋼板の溶接性および局部伸びが大きく劣化するおそれがある。そのため、Co含有量は1.00%以下とする。Co含有量は0.80%以下であるのが好ましい。上記の効果を得るためには、Co含有量は0.001%以上であるのが好ましく、0.008%以上であるのがより好ましい。
本発明の鋼板の板厚1/4位置における金属組織について説明する。なお、以下の説明において「%」は、「体積%」を意味する。
残留オーステナイトを含む鋼板は、加工中に、オーステナイトがマルテンサイトに変態して生じる変態誘起塑性(Transformation Induced Plasticity:TRIP)により、優れた伸び、具体的には、優れた均一伸びを有する。
残留オーステナイトを安定的に存在させるためには、残留オーステナイト中にCが濃化していることが好ましい。Cγが0.85質量%未満であると、残留オーステナイトが不安定になり、消失しやすくなる。その結果、残留オーステナイトを10.0%以上確保することが難しくなり、所要の均一伸びと局部伸びとを確保できない場合がある。そのため、Cγは0.85質量%以上であるのが好ましく、0.90質量%以上であるのがより好ましく、0.95質量%以上であるのがさらに好ましい。
高温焼戻しマルテンサイトは、480〜600℃の温度で焼戻されたマルテンサイトである。高温焼戻しマルテンサイトは、フェライトに比べ硬質で、かつ、後述の低温焼戻しマルテンサイトに比べ軟質であり、延性の向上に有効であると推定される。上記の効果を得るためには、高温焼戻しマルテンサイトの体積率を5.0%以上とする必要がある。高温焼戻しマルテンサイトの体積率は10.0%以上であるのが好ましい。しかし、高温焼戻しマルテンサイトの体積率が過剰であると、低温焼戻しマルテンサイト、残留オーステナイトおよびベイナイトの体積率を確保できなくなるため、70.0%以下とすることが好ましい。
低温焼戻しマルテンサイトは、100〜450℃の温度で焼戻されたマルテンサイトである。低温焼戻しマルテンサイトは、前述の高温焼戻しマルテンサイトに比べ硬質であるため、1470MPa以上の引張強度を確保するために必要な組織である。そのため、低温焼戻しマルテンサイトの体積率を5.0%以上とする必要がある。低温焼戻しマルテンサイトの体積率は10.0%以上であるのが好ましく、15.0%以上であるのがより好ましい。しかし、低温焼戻しマルテンサイトの体積率が過剰であると、高温焼戻しマルテンサイト、残留オーステナイトおよびベイナイトの体積率を確保できなくなるため、70.0%以下とすることが好ましい。
高強度の鋼板を製造する場合、通常、フレッシュマルテンサイト(焼戻されていないマルテンサイト)を多くするが、本発明のめっき鋼板の場合、フレッシュマルテンサイトの体積率が10.0%を超えると、鋼板の局部延性および降伏比が低下するため好ましくない。そのため、フレッシュマルテンサイトの体積率は10.0%以下とする。フレッシュマルテンサイトの体積率は7.0%以下であるのが好ましい。
フェライトは軟質な組織であるため、その体積率が15.0%を超えると1470MPa以上の引張強度を得ることができなくなる。そのため、フェライトの体積率は15.0%以下とする。
合金化処理時にパーライトが生じると、残留オーステナイトの体積率を減らすおそれがある。また、焼戻しマルテンサイトよりも軟質な組織であるため、強度が低下する。そのため、パーライトの体積率は10.0%以下とする。パーライトの体積率はできるだけ低い方が好ましく、5.0%以下であるのが好ましく、0%であるのがより好ましい。
焼戻しマルテンサイト(以下の説明において、「高温焼戻しマルテンサイト」および「低温焼戻しマルテンサイト」をまとめて「焼戻しマルテンサイト」ともいう。)とベイナイトとの合計体積率が30.0%未満の場合で、引張強度1470MPaを確保しようとすると、フレッシュマルテンサイトの体積率を高くする必要がある。しかしながら、フレッシュマルテンサイトの体積率を高くすると、局部延性が低下する。そのため、引張強度1470MPa以上を維持しつつ所要の局部延性を確保する点から、上記の合計体積率を30.0%以上とする。
Vγ=(2/3){100/(0.7×α(111)/γ(200)+1)}
+(1/3){100/(0.78×α(211)/γ(311)+1)}
ただし、α(211)、γ(200)、α(211)、およびγ(311)は面強度を表す。
Cγ=(格子定数−3.572)/0.033
合金化溶融亜鉛めっき層に含まれるFe量:3.0〜20.0質量%
合金化溶融亜鉛めっき層は、通常の合金化溶融亜鉛めっき層でよい。しかし、めっき層に含まれるFe量が3.0質量%未満であると、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の溶接性および摺動性が不十分となる場合がある。そのため、めっき層のFe量は3.0質量%以上であるのが好ましい。一方、耐パウダリング性を確保する観点から、めっき層のFe量は20.0質量%以下であるのが好ましい。
本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、十分な衝撃吸収性を確保する観点から、1470MPa以上の引張強度を有するものとする。引張強度の上限は特に限定されない。引張強度は、用途に応じて、1470〜2200MPaの範囲内で適宜選択すればよい。
本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、表層軟質層を備える。表層軟質層とは、鋼板表層に存在し、板厚1/4位置から板厚1/2位置までの領域における平均硬さの0.9倍以下の硬さを有する層を意味する。
本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造条件について特に制限はないが、以下に示す製造方法を用いることにより、製造することができる。以下の製造方法では、下記の(a)から(l)までの工程を順に行う。各工程について詳しく説明する。
上述の化学組成を有する鋼塊またはスラブを溶製する。溶製工程における条件については特に制限はなく、通常の方法を用いればよい。
鋼塊またはスラブを加熱して熱間圧延を施し、熱延鋼板とする。熱延工程における条件についても特に制限は設けないが、例えば、熱間圧延前の加熱温度を1000〜1300℃とし、熱間圧延の仕上げ温度を800〜1000℃とするのが好ましい。
仕上げ圧延終了後の熱延鋼板を冷却する。第1冷却工程における冷却条件について特に制限は設けないが、10℃/s以上の平均冷却速度で冷却し、300〜700℃の温度範囲で冷却を停止することが好ましい。
冷却停止後の熱延鋼板を巻き取る。巻取温度についても特には限定されないが、700℃以下とすることが好ましい。巻取温度についても前記第1冷却工程における冷却停止温度と同様に、熱延鋼板の強度および酸洗のしやすさを考慮して適宜設定すればよい。
巻き取られた熱延鋼板を再び巻き戻して、酸洗した後、冷間圧延を施し、冷延鋼板とする。冷延工程における条件についても特に制限は設けない。ただし、本発明で規定される化学組成を有する鋼は硬いため、圧下率が90%を超えると、冷間圧延を短時間で終了することが難しくなる。そのため、冷延工程における圧下率は90%以下が好ましい。圧下率は90%以下の範囲で、所望の板厚および圧延機の能力を考慮して適宜設定すればよい。
冷間圧延後の冷延鋼板に対して、Ac1点〜920℃の温度域で5s以上保持する焼鈍を施す。焼鈍温度がAc1点未満であると、セメンタイトがオーステナイトにならず、最終組織として、ベイナイト、残留オーステナイトおよび焼戻しマルテンサイトを得ることができないため、Ac1点以上である必要がある。一方、焼鈍温度が高温であるほど鋼板表面に生成するスケールが厚くなり、めっきの際の濡れ性が劣化する。また、粒径の粗大化を抑制して良好な靭性を確保する観点、およびエネルギーコストを低減する観点から、焼鈍温度は920℃以下とする。焼鈍温度は900℃以下とするのが好ましい。
焼鈍後の冷延鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、100〜350℃の温度域まで冷却する。第2冷却工程における平均冷却速度が1℃/s未満であると、鋼板中にセメンタイトが析出するおそれが生じる。平均冷却速度は5℃/s以上であるのが好ましく、8℃/s以上であるのがより好ましい。
冷延鋼板に溶融亜鉛めっきを施す前に、冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴温度まで冷却または加熱する前処理を施す。鋼板の温度がめっき温度から大きく外れたままで、鋼板をめっき浴に浸漬すると、外観不良につながる可能性がある。なお、冷延鋼板の温度とめっき浴温度とを厳密に一致させる必要はなく、50℃程度の差までであれば許容される。
前処理が完了した後、冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して、鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっき鋼板とする。溶融亜鉛めっき浴の浴組成、浴温度、およびめっき付着量については特に限定されず、所望の溶融亜鉛めっき層の組成および厚さに応じて適宜設定すればよい。めっき付着量については、例えば、片面当りのめっき付着量を20〜80g/m2の範囲内とすればよい。
溶融亜鉛めっき鋼板を480〜600℃に加熱し、溶融亜鉛めっきを合金化することによって合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする。合金化処理の条件については、合金化溶融亜鉛めっき層中のFe量を所定量以上確保できるよう適宜設定すればよい。例えば、片面当りのめっき付着量が20〜80g/m2の範囲内である場合、溶融亜鉛めっき鋼板を490〜560℃に加熱して、5〜60s保持すること好ましい。
合金化処理の後、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、80〜300℃の温度域まで冷却する。第3冷却工程における冷却開始温度は、合金化工程の終了時の鋼板温度である。
冷却停止後の合金化溶融亜鉛めっき鋼板に対して、100〜450℃の温度域で1s以上48h以下保持する焼戻処理を施す。焼戻は、マルテンサイトを焼き戻す効果、ベイナイト変態を促進する効果、ならびに、マルテンサイトおよびベイナイトから残留オーステナイトへCを濃化させる効果を得るために行う。
焼戻工程の後、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の平坦性を改善するため、鋼板にスキンパス圧延またはレベラー処理を施してもよい。さらに、合金化溶融亜鉛めっき鋼板に、塗油または潤滑作用のある皮膜を形成してもよい。
Vγ=(2/3){100/(0.7×α(111)/γ(200)+1)}
+(1/3){100/(0.78×α(211)/γ(311)+1)}
ただし、α(211)、γ(200)、α(211)、およびγ(311)は面強度を表す。
Cγ=(格子定数−3.572)/0.033
2:板組の内側に割れが生じているが、割れの長さが10μm以下である。
3:ナゲットにまで割れが進展している、または、ナゲットから300μm離れた位置の板組の外側に割れが生じている。
4:電極が接触した鋼板の表面部分とナゲットの間にだけ割れが生じている。
5:割れがない。
Claims (10)
- 鋼板の表面に合金化溶融亜鉛めっき層を備える合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、
前記鋼板の化学組成が、質量%で、
C:0.25〜0.70%、
Si:0.25〜2.50%、
Mn:1.00〜5.00%、
Al:0.005〜3.50%、
P:0.15%以下、
S:0.03%以下、
N:0.02%以下、
O:0.01%以下、
Ti:0〜0.50%、
Nb:0〜0.50%、
V:0〜0.50%、
Cr:0〜1.50%、
Mo:0〜1.50%、
Cu:0〜5.00%、
Ni:0〜5.00%、
B:0〜0.003%、
Ca:0〜0.05%、
REM:0〜0.05%、
Mg:0〜0.05%、
W:0〜0.50%、
Zr:0〜0.05%、
Sb:0〜0.50%、
Sn:0〜0.50%、
As:0〜0.05%、
Te:0〜0.05%、
Y:0〜0.20%、
Hf:0〜0.20%、
Co:0〜1.00%、
残部:Feおよび不純物であり、
前記鋼板の板厚1/4位置における金属組織が、体積%で、
残留オーステナイト:10.0〜60.0%、
高温焼戻しマルテンサイト:5.0%以上、
低温焼戻しマルテンサイト:5.0%以上、
フレッシュマルテンサイト:10.0%以下、
フェライト:0〜15.0%、
パーライト:0〜10.0%、
残部:ベイナイトであり、
高温焼戻しマルテンサイトと低温焼戻しマルテンサイトとベイナイトとの合計体積率が30.0%以上であり、
引張強度が1470MPa以上、
引張強度と均一伸びとの積が13000MPa%以上、
引張強度と局部伸びとの積が5000MPa%以上である、
合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、
Si+Al:0.80%以上である、
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、
Ti:0.005〜0.50%、
Nb:0.005〜0.50%、
V:0.005〜0.50%、
Cr:0.01〜1.50%、
Mo:0.01〜1.50%、
Cu:0.01〜5.00%、
Ni:0.01〜5.00%、
B:0.0001〜0.003%、
Ca:0.0001〜0.05%、
REM:0.0005〜0.05%、
Mg:0.0001〜0.05%、
W:0.005〜0.50%、
Zr:0.005〜0.05%、
Sb:0.005〜0.50%、
Sn:0.005〜0.50%、
As:0.005〜0.05%、
Te:0.001〜0.05%、
Y:0.001〜0.20%、
Hf:0.001〜0.20%、および、
Co:0.001〜1.00%、
から選択される1種以上を含有する、
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。 - 前記残留オーステナイトに含まれるC量が、0.85質量%以上である、
請求項1から請求項3までのいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記合金化溶融亜鉛めっき層に含まれるFe量が、3.0〜20.0質量%である、
請求項1から請求項4までのいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記鋼板が表層に、板厚1/4位置から板厚1/2位置までの領域における平均硬さの0.9倍以下の硬さを有する表層軟質層を備え、
前記表層軟質層の、前記合金化溶融亜鉛めっき層と前記鋼板との界面からの厚さが、10μm超である、
請求項1から請求項5までのいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記鋼板が表層に、板厚1/4位置から板厚1/2位置までの領域における平均硬さの0.9倍以下の硬さを有する表層軟質層を備え、
前記表層軟質層の、前記合金化溶融亜鉛めっき層と前記鋼板との界面からの厚さが、10μm以下であり、
前記鋼板の引張強度に対する疲労限の比が0.30以上である、
請求項1から請求項5まで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から請求項5までのいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、
(a)上記(1)から(3)までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊またはスラブを溶製する溶製工程、
(b)前記鋼塊またはスラブを加熱して熱間圧延を施し、熱延鋼板とする熱延工程、
(c)前記熱延鋼板を冷却する第1冷却工程、
(d)前記熱延鋼板を巻き取る巻取工程、
(e)前記熱延鋼板を巻き戻して、酸洗した後、冷間圧延を施し、冷延鋼板とする冷延工程、
(f)前記冷延鋼板をAc1点〜920℃の温度域で5s以上保持する焼鈍工程、
(g)前記冷延鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、100〜600℃の温度域まで冷却する第2冷却工程、
(h)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴温度まで冷却または加熱する前処理工程、
(i)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して、鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっき鋼板とするめっき工程、
(j)前記溶融亜鉛めっき鋼板を480〜600℃に加熱し、溶融亜鉛めっきを合金化し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする合金化工程、
(k)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、80〜300℃の温度域まで冷却する第3冷却工程、および、
(l)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を100〜450℃の温度域で1s以上48h以下保持する焼戻工程、
を含み、上記(a)から(l)までの工程を順に行う、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 請求項6に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、
(a)上記(1)から(3)までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊またはスラブを溶製する溶製工程、
(b)前記鋼塊またはスラブを加熱して熱間圧延を施し、熱延鋼板とする熱延工程、
(c)前記熱延鋼板を冷却する第1冷却工程、
(d)前記熱延鋼板を巻き取る巻取工程、
(e)前記熱延鋼板を巻き戻して、酸洗した後、冷間圧延を施し、冷延鋼板とする冷延工程、
(f)前記冷延鋼板を、露点が−25℃以上の雰囲気において、Ac1点〜920℃の温度域で5s以上保持する焼鈍工程、
(g)前記冷延鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、100〜600℃の温度域まで冷却する第2冷却工程、
(h)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴温度まで冷却または加熱する前処理工程、
(i)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して、鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっき鋼板とするめっき工程、
(j)前記溶融亜鉛めっき鋼板を480〜600℃に加熱し、溶融亜鉛めっきを合金化し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする合金化工程、
(k)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、80〜300℃の温度域まで冷却する第3冷却工程、および、
(l)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を100〜450℃の温度域で1s以上48h以下保持する焼戻工程、
を含み、上記(a)から(l)までの工程を順に行う、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 請求項7に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法であって、
(a)上記(1)から(3)までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊またはスラブを溶製する溶製工程、
(b)前記鋼塊またはスラブを加熱して熱間圧延を施し、熱延鋼板とする熱延工程、
(c)前記熱延鋼板を冷却する第1冷却工程、
(d)前記熱延鋼板を巻き取る巻取工程、
(e)前記熱延鋼板を巻き戻して、酸洗した後、冷間圧延を施し、冷延鋼板とする冷延工程、
(f)前記冷延鋼板を、露点が−15℃以下の雰囲気において、Ac1点〜920℃の温度域で5s以上保持する焼鈍工程、
(g)前記冷延鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、100〜600℃の温度域まで冷却する第2冷却工程、
(h)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴温度まで冷却または加熱する前処理工程、
(i)前記冷延鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して、鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっき鋼板とするめっき工程、
(j)前記溶融亜鉛めっき鋼板を480〜600℃に加熱し、溶融亜鉛めっきを合金化し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする合金化工程、
(k)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を1℃/s以上の平均冷却速度で、80〜300℃の温度域まで冷却する第3冷却工程、および、
(l)前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を100〜450℃の温度域で1s以上48h以下保持する焼戻工程、
を含み、上記(a)から(l)までの工程を順に行う、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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