JPWO2018011978A1 - 溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents
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Abstract
Description
質量%で、
C :0.14〜0.3%、
Si:0.001〜2.0%、
Mn:2.0〜4.0%、
P :0.05%以下、
S :0.01%以下、
N :0.01%以下、
Al:0.001〜1.0%、
Ti:0.001〜0.10%、
B :0.0001〜0.01%、
Mo:0〜0.50%、
Cr:0〜0.80%、
Ni:0〜1.00%、
Cu:0〜1.00%、
V :0〜0.50%、
Nb:0.0〜0.10%、
Ca:0.00〜0.01%、
Mg:0.00〜0.01%、
REM:0.00〜0.01%、
Bi:0.00〜0.01%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
面積率で、
ポリゴナルフェライト:10%以下、
上部ベイナイト:20%以下、
残留オーステナイト:5%以下、
マルテンサイト:70%以上、
1×106/mm2以上の個数密度でFe炭化物を有するマルテンサイト:全マルテンサイトに対して50%以上、かつ、
平均有効結晶粒径:5.0μm以下、
で表される鋼組織を有することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。
固溶B量が0.0010質量%〜0.0100質量%であり、旧オーステナイト粒径が1.0μm〜7.0μmであることを特徴とする(1)に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
固溶B量と旧オーステナイト粒径との積が0.0010質量%・μm以上であることを特徴とする(2)に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
前記化学組成において、
Mo:0.001〜0.50%
が成り立つことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
前記化学組成において、
Cr:0.001〜0.80%、
Ni:0.001〜1.00%、若しくは
Cu:0.001〜1.00%
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
前記化学組成において、
V:0.001〜0.50%、若しくは
Nb:0.001〜0.10%
又はこれらの両方が成り立つことを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
前記化学組成において、
Ca:0.0001〜0.01%、
Mg:0.0001〜0.01%、
REM:0.0001〜0.01%、若しくは
Bi:0.0001〜0.01%
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
Cは、所望の引張強度を得るために必須の元素である。0.14%未満では、所望の引張強度が得られないので、0.14%以上とする。好ましくは0.17%以上である。一方、0.3%を超えると、耐水素脆性や溶接性が低下するので、0.3%以下とする。好ましくは0.25%以下であり、より好ましくは0.22%以下である。
Siは、鋼板の高強度化に有効な元素である。0.001%未満では、添加効果が発現しないので、0.001%以上とする。好ましくは0.010%以上である。一方、2.0%を超えると、溶融亜鉛めっきとの濡れ性及び合金化速度が低下する。また、Siがフェライト生成元素であるため、Si含有量が2.0%超では、ポリゴナルフェライトの面積率を10%以下にするのが困難になる。従って、Si含有量は2.0%以下とする。好ましくは1.50%以下、より好ましくは0.90%以下、更に好ましくは0.50%以下である。
Mnは、強力なオーステナイト安定化元素であり、鋼板の焼入性向上に有効な元素ではある。2.0%未満では、添加効果が充分に発現しないので、2.0%以上とする。好ましくは2.2%以上である。一方、4.0%を超えると、耐水素脆性が低下するので、4.0%以下とする。好ましくは3.5%以下、より好ましくは3.0%以下である。
Pは、固溶強化元素であり、鋼板の高強度化に有効な元素である。しかし、0.05%を超えると、溶接性及び靱性が低下するので、0.05%以下とする。好ましくは0.02%以下である。下限は特に限定しないが、実用的には、0.001%程度が実質的な下限である。
Sは、不純物元素で、少ないほど好ましい元素である。0.01%を超えると、鋼中でMnSを形成して靱性及び穴広げ性を劣化させるので、0.01%以下とする。好ましくは0.005%以下、より好ましくは0.002%以下である。下限は特に限定しないが、実用的には、0.0001%程度が実質的な下限である。
Nは、不純物元素で、少ないほど好ましい元素である。0.01%を超えると、鋼中に粗大な窒化物が生成して穴広げ性が低下するので、0.01%以下とする。好ましくは0.005%以下である。下限は特に限定しないが、実用的には、0.001%程度が実質的な下限である。
Alは、脱酸のために添加する元素である。0.001%未満では、添加効果が発現しないので、0.001%以上とする。好ましくは0.010%以上である。一方、1.00%を超えると、添加効果が飽和するとともに、コストが上昇する他、鋼の変態温度が上昇して熱間圧延時の負荷が増大するので、1.00%以下とする。好ましくは0.50%以下、より好ましくは0.20%以下である。
Tiは、鋼中でTiNを形成してNを固定し、焼入性の低下因子となるBNの生成を抑制する作用をなすとともに、加熱時のオーステナイト粒径を微細化し靱性及び耐水素脆性の向上に寄与する元素である。0.001%未満であると、添加効果が発現しないので、0.001%以上とする。好ましくは0.010%以上である。一方、0.10%を超えると、粗大なTi炭化物が生成し、鋼板の靭性及び耐水素脆性が低下するので、0.10%以下とする。好ましくは0.07%以下である。
Bは、鋼板の加熱時にオーステナイト粒界に偏析し、オーステナイト粒界を安定化して鋼の焼入性を高める作用をなすとともに、粒界強度を高めて鋼板の靭性及び耐水素脆性の向上に寄与する元素である。0.0001%未満であると、添加効果が発現しないので、0.0001%以上とする。好ましくは0.0006%以上、より好ましくは0.0011%以上である。
Moは、鋼板の焼入れ性の向上に寄与するとともに、焼鈍工程における加熱後の冷却〜めっき浸漬中に生じるベイナイト変態を遅延させて、所要組織の形成に寄与する元素である。また、Moは、加熱中のオーステナイトの粒径を微細化して靭性及び耐水素脆性の向上に寄与する元素である。従って、Moが含有されていてもよい。Mo含有量が0.001%未満では、添加効果が発現しないので、Mo含有量は好ましくは0.001%以上、より好ましくは0.050%以上である。一方、Mo含有量が0.50%を超えると、添加は効果が飽和するとともに、製造コストが上昇するので、Mo含有量は0.50%以下、好ましくは0.30%以下である。つまり、「Mo:0.001〜0.50%」が成り立つことが好ましい。
Cr、Ni、Cuは、いずれも、鋼板の高強度化に有効な元素である。従って、Cr、Ni、若しくはCu、又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。Cr、Ni、Cuのいずれも、含有量が0.001%未満であると、添加効果が発現しないので、それぞれ、好ましくは0.001%以上、より好ましくは、0.010%以上である。一方、Cr含有量が0.80%を超えるか、Ni含有量が1.00%を超えるか、もしくはCu含有量が1.00%を超えると、添加効果が飽和するとともに、製造コストが上昇する。従って、Cr含有量は0.80%以下、Ni含有量は1.00%以下、Cu含有量は1.00%以下とし、好ましくは、Cr含有量は0.50%以下、Ni含有量は0.50%以下、Cu含有量は0.50%以下である。つまり、「Cr:0.001〜0.80%」、「Ni:0.001〜1.00%」、若しくは「Cu:0.001〜1.00%」、又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことが好ましい。
V及びNbは、炭化物を形成し、鋼板の高強度化に寄与する元素である。従って、V若しくはNb又はこれらの両方が含有されていてもよい。いずれの元素も、含有量が0.001%未満であると、添加効果が発現しないので、V含有量及びNb含有量はいずれも、好ましくは0.001%以上とし、より好ましくは、V含有量は0.030%以上、Nb含有量は0.005%以上である。一方、V含有量が0.50%を超えるか、もしくはNb含有量が0.10%を超えると、添加効果が飽和するとともに、コストが上昇するので、V含有量は0.50%以下、Nb含有量は0.10%以下とし、好ましくはV含有量は0.30%以下、Nb含有量は0.05%以下である。つまり、「V:0.001〜0.50%」、若しくは「Nb:0.001〜0.10%」、又はこれらの両方が成り立つことが好ましい。
Ca、Mg、REMは、鋼中介在物の微細分散化に寄与する。また、Biは、鋼中におけるMn、Si等の置換型合金元素のミクロ偏析を軽減する。いずれも、鋼板の靭性及び加工性の向上に寄与する元素である。従って、Ca、Mg、REM、若しくはBi、又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。いずれの元素も、含有量が0.0001%未満では、添加効果が発現しないので、好ましくは0.0001%以上、より好ましくは0.0010%以上である。一方、いずれの元素も、0.01%を超えると、延性を阻害するので、0.01%以下とし、好ましくは0.005%以下である。つまり、「Ca:0.0001〜0.01%」、「Mg:0.0001〜0.01%」、「REM:0.0001〜0.01%」、若しくは「Bi:0.0001〜0.01%」、又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことが好ましい。
ポリゴナルフェライトが10%を超える、又は、上部ベイナイトが20%を超えると、鋼板が軟質化し75%以上の降伏比を得ることが困難となるので、ポリゴナルフェライトは10%以下とし、上部ベイナイトは20%以下とする。好ましくは、ポリゴナルフェライトは5%以下、上部ベイナイトは10%以下である。
残留オーステナイトが5%を超えると、プレス成型後に加工誘起変態により残留オーステナイトから変態したフレッシュマルテンサイトが水素脆化に影響し、優れた耐水素脆化特性を得ることが困難となるので、残留オーステナイトは5%以下とする。好ましくは2%以下である。
マルテンサイトが70%未満であると、所要の強度を確保できないので、70%以上とする。好ましくは80%以上である。
75%以上の降伏比と優れた耐水素脆化特性とを両立させるため、鋼組織に含まれるマルテンサイトのうち、面積率で50%以上の領域を、個数密度1.0×106/mm2以上のFe炭化物を有するマルテンサイトとする。
有効結晶粒径は、結晶方位差10°以上の粒界に囲まれた領域(後述する)の大きさ(粒径)を意味する。例えば、マルテンサイトでは、ブロック粒径に相当する。
1300MPa以上の引張強度と、優れた耐水素脆化特性とを両立させるために、鋼全体の平均転位密度を1.0×1015/m2〜1.0×1016/m2とすることが好ましい。転位は、材料の強化に寄与するため、高強度化という観点では多量に含む方が良いが、水素脆化特性の観点で、少ない方が好ましい。平均転位密度が1.0×1015/m2未満であると、1300MPa以上の引張強度が得られないため、好ましくは1.0×1015/m2以上とし、より好ましくは5.0×1015/m2以上である。
表1に示す化学組成を有する鋼を溶製して鋳片とし、該鋳片に、表2に示す熱延条件で熱間圧延を施して、厚さ3mmの熱延鋼板とした。該熱延鋼板に酸洗を施した後、表2に示す冷延条件(圧下率)で冷間圧延を施し、厚さ1.2mmの冷延鋼板とした。表1中の空欄は、当該元素の含有量が検出限界未満であったことを示し、残部はFe及び不純物である。表1中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。
表1に示す化学組成の鋼板の一部に、表6に示す熱延条件で熱間圧延を施し、厚さ3mmの熱延鋼板とした。この熱延鋼板に酸洗を施した後、表6に示す冷延条件(圧下率)で冷間圧延を施し、厚さ1.2mmの冷延鋼板とした。
Claims (7)
- 質量%で、
C :0.14〜0.3%、
Si:0.001〜2.0%、
Mn:2.0〜4.0%、
P :0.05%以下、
S :0.01%以下、
N :0.01%以下、
Al:0.001〜1.0%、
Ti:0.001〜0.10%、
B :0.0001〜0.01%、
Mo:0〜0.50%、
Cr:0〜0.80%、
Ni:0〜1.00%、
Cu:0〜1.00%、
V :0〜0.50%、
Nb:0.0〜0.10%、
Ca:0.00〜0.01%、
Mg:0.00〜0.01%、
REM:0.00〜0.01%、
Bi:0.00〜0.01%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
面積率で、
ポリゴナルフェライト:10%以下、
上部ベイナイト:20%以下、
残留オーステナイト:5%以下、
マルテンサイト:70%以上、
1×106/mm2以上の個数密度でFe炭化物を有するマルテンサイト:全マルテンサイトに対して50%以上、かつ、
平均有効結晶粒径:5.0μm以下、
で表される鋼組織を有することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。 - 固溶B量が0.0010質量%〜0.0100質量%であり、旧オーステナイト粒径が1.0μm〜7.0μmであることを特徴とする請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
- 固溶B量と旧オーステナイト粒径との積が0.0010質量%・μm以上であることを特徴とする請求項2に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記化学組成において、
Mo:0.001〜0.50%
が成り立つことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記化学組成において、
Cr:0.001〜0.80%、
Ni:0.001〜1.00%、若しくは
Cu:0.001〜1.00%
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記化学組成において、
V:0.001〜0.50%、若しくは
Nb:0.001〜0.10%
又はこれらの両方が成り立つことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記化学組成において、
Ca:0.0001〜0.01%、
Mg:0.0001〜0.01%、
REM:0.0001〜0.01%、若しくは
Bi:0.0001〜0.01%
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
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