JPWO2020121417A1 - 成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板、及び、その製造方法 - Google Patents
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- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
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- C21D9/48—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals deep-drawing sheets
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- C22C—ALLOYS
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- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
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- C22C—ALLOYS
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- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
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- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
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- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
-
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
- C23C2/022—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas by heating
- C23C2/0224—Two or more thermal pretreatments
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
- C23C2/36—Elongated material
- C23C2/40—Plates; Strips
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
- C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/001—Austenite
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/002—Bainite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/005—Ferrite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
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Landscapes
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Abstract
Description
C :0.05〜0.30%、
Si:2.50%以下、
Mn:0.50〜3.50%、
P :0.100%以下、
S :0.0100%以下、
Al:0.001〜2.000%、
N :0.0150%以下、
O :0.0050%以下、
残部:Fe及び不可避的不純物からなる鋼板において、
鋼板表面から1/8t(t:板厚)〜3/8t(t:板厚)の領域のミクロ組織が、体積%で、
針状フェライト:20%以上、
マルテンサイト:10%以上
を含み、
塊状フェライト:20%以下、
残留オーステナイト:2.0%以下
上記全組織にさらにベイナイト及びベイニティックフェライトを加えた組織以外の組織:5%以下
に制限され、
かつ、前記マルテンサイトが下記式(A)を満たす
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔2〕前記成分組成が、Feの一部に代えて、さらに、質量%で、
Ti:0.30%以下、
Nb:0.10%以下、
V :1.00%以下
の1種又は2種以上を含む
ことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔3〕前記成分組成が、Feの一部に代えて、さらに、質量%で、
Cr:2.00%以下、
Ni:2.00%以下、
Cu:2.00%以下、
Mo:1.00%以下、
W :1.00%以下、
B :0.0100%以下、
Sn:1.00%以下、
Sb:0.20%以下
の1種又は2種以上を含む
ことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔4〕前記成分組成が、Feの一部に代えて、さらに、質量%で、Ca、Ce、Mg、Zr、La、Hf、REMの1種又は2種以上を合計で0.0100%以下含むことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔5〕前記ミクロ組織のマルテンサイトが、体積%で、平均直径1.0μm以下の微細炭化物が析出した焼戻しマルテンサイトを全マルテンサイトに対して30%以上含むことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔6〕前記高強度鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を有することを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔7〕前記亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層が合金化めっき層であることを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔8〕本発明に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
〔1〕から〔4〕のいずれか1つに記載の成分組成の鋼片を熱間圧延に供し、850℃から1050℃で熱間圧延を完了して熱間圧延後の鋼板とし、
前記熱間圧延後の鋼板を、850℃から550℃まで、平均冷却速度30℃/秒以上で冷却し、下記式で定義するベイナイト変態開始温度Bs点以下の温度で巻き取り、
Bs点から(Bs点−80)℃まで、下記式(1)を満たす条件で冷却して熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板に圧下率10%以下の冷間圧延を施すか、施さずにして、熱処理用鋼板を製造し、
前記熱処理用鋼板を、(Ac1+25)℃からAc3点の温度に、700℃から最高加熱温度又は(Ac3−20)℃のいずれか低い温度を終点とする温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(3)を満たす条件で加熱し、最高加熱温度−10℃から最高加熱温度の温度域に150秒以下保持し、
加熱保持温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を25℃/秒以上として冷却し、
550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する下記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限して冷却することを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
[元素]:元素の質量%
Bs:Bs点(℃)
T(n):各ステップにおける平均温度(℃)
WM:各元素種の組成(質量%)
〔9〕本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
〔1〕から〔4〕のいずれか1つに記載の成分組成の鋼片を熱間圧延に供し、850℃から1050℃で熱間圧延を完了して熱間圧延後の鋼板とし、
前記熱間圧延後の鋼板を、850℃から550℃まで、平均冷却速度30℃/秒以上で冷却し、下記式で定義するベイナイト変態開始温度Bs点以下の温度で巻き取り、
Bs点から(Bs点−80)℃まで、下記式(1)を満たす条件で冷却して熱延鋼板を製造し、
前記熱延鋼板に第一の冷間圧延を施すか、施さずにして、中間熱処理用鋼板を製造し、
前記中間熱処理用鋼板を、(Ac3−20)℃以上の温度に、700℃から(Ac3−20)℃の温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(2)を満たす条件で加熱し、
次いで、加熱温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を30℃/秒以上とし、Bs点から(Bs−80)℃の温度域の平均冷却速度を20℃/秒以上として冷却し、(Bs−80)℃からMs点における滞留時間を1000秒以下とし、Ms点から(Ms−50)℃における平均冷却速度を100℃/秒以下に制限して冷却して中間熱処理鋼板とし、
前記冷却した中間熱処理鋼板に圧下率10%以下の第二の冷間圧延を施すか、施さずに、熱処理用鋼板を製造し、
前記熱処理用鋼板を、(Ac1+25)℃からAc3点の温度に、700℃から最高加熱温度又は(Ac3−20)℃のいずれか低い温度を終点とする温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(3)を満たす条件で加熱し、最高加熱温度−10℃から最高加熱温度の温度域に150秒以下保持し、
加熱保持温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を25℃/秒以上として冷却し、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する下記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限して冷却することを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
[元素]:元素の質量%
WM:各元素の組成(質量%)
Δt(n):熱間圧延後の冷却から巻取りを経て400℃まで冷却する間における(Bs−10×(n−1))℃から(Bs−10×n)℃までの経過時間(秒)
Ms点(℃)=561−474[C]−33・[Mn]
−17・[Cr]−17・[Ni]−21・[Mo]
−11・[Si]+30・[Al]
[元素]:元素の質量%
Bs:Bs点(℃)
T(n):各ステップにおける平均温度(℃)
WM:各元素種の組成(質量%)
〔10〕前記第一の冷間圧延は、圧下率80%以下であることを特徴とする本発明の熱処理用鋼板の製造方法。
〔11〕前記第一の冷間圧延は、圧下率10%超の冷間圧延を施すことを特徴とする本発明の熱処理用鋼板の製造方法。
〔12〕前記熱処理用鋼板を、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する前記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限して冷却した後の鋼板を200℃から600℃に加熱する焼戻処理を施すことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔13〕前記焼戻処理に先立ち圧下率2.0%以下の調質圧延を施すことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔14〕本発明の製造方法において、550℃から300℃での滞留中に亜鉛を主成分とするめっき浴に浸漬し、鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔15〕本発明の製造方法において、550℃から300℃で滞留させ、室温まで冷却した後、鋼板の片面又は両面に、電気めっきで、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔16〕本発明の製造方法において、焼戻処理中に亜鉛を主成分とするめっき浴に浸漬し、鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔17〕本発明の製造方法において、焼戻処理を行い、室温まで冷却した後、鋼板の片面又は両面に、電気めっきで、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔18〕本発明の製造方法において、めっき浴に浸漬後、引き続き300℃から550℃に滞留する間に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を450℃から550℃に加熱し、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層に合金化処理を施す
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔19〕本発明の製造方法において、焼戻処理におけるめっき層又は亜鉛合金めっき層の加熱温度を450℃から550℃とし、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層に合金化処理を施す
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
C :0.05〜0.30%、
Si:2.50%以下、
Mn:0.50〜3.50%、
P :0.100%以下、
S :0.010%以下、
Al:0.001〜2.000%、
N :0.0150%以下、
O :0.0050%以下、
残部:Fe及び不可避的不純物からなり、かつ、
鋼板表面から1/8t(t:板厚)〜3/8t(t:板厚)の領域のミクロ組織が、体積%で、
マルテンサイト又は焼戻しマルテンサイト、ベイナイト、及び、ベイニティックフェライトの1種又は2種以上からなるラス組織:80%以上、
Mnを(鋼板のMn%)×1.50以上含有するMn濃化組織:2.0%以下、
粗大塊状残留オーステナイト:2.0%以下、
を含む。
C :0.05〜0.30%、
Si:2.50%以下、
Mn:0.50〜3.50%、
P :0.100%以下、
S :0.010%以下、
Al:0.010〜2.000%、
N :0.0015%以下、
O :0.0050%以下、
残部:Fe及び不可避的不純物からなり、かつ、
鋼板表面から1/8t(t:板厚)〜3/8t(t:板厚)の領域のミクロ組織が、体積%で、
針状フェライト:20%以上、
マルテンサイト:10%以上を含み、
塊状フェライト:20%以下、
残留オーステナイト:2.0%以下、
上記全組織にさらにベイナイト及びベイニティックフェライトを加えた組織以外の組織:5%以下
にそれぞれ制限され、
かつ、前記マルテンサイトが下記式(A)を満たす
ことを特徴とする。
本発明鋼板Aの片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を有する
ことを特徴とする。
本発明鋼板A1の亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層が合金化めっき層である
ことを特徴とする。
上記鋼板aの成分組成の鋼片を熱間圧延に供し、850℃から1050℃で熱間圧延を完了して熱間圧延後の鋼板とし、
熱間圧延後の鋼板を、850℃から550℃まで、下記式で定義するベイナイト変態開始温度:Bs点以下の温度で巻き取り、
Bs点から(Bs点−80℃)まで、下記式(1)を満たす条件で冷却して熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板に圧下率10%以下の冷間圧延を施すか、施さずにして、製造できる。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
[元素]:元素の質量%
すなわち、製造方法a1の工程により熱延鋼板を製造し、熱延鋼板に第一の冷間圧延を施すか、施さずにして、中間熱処理用鋼板を製造し、
上記鋼板aの成分組成の中間熱処理用鋼板を、(Ac3−20)℃以上の温度に、700℃から(Ac3−20)℃の温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(2)を満たす条件で加熱し、次いで、
加熱温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を30℃/秒以上とし、Bs点から(Bs−80)℃の温度域の平均冷却速度を20℃/秒以上として冷却し、(Bs−80)℃からMs点における滞留時間を1000秒以下とし、Ms点から(Ms−50)℃における平均冷却速度を100℃/秒以下に制限して冷却し、
前記冷却した中間熱処理鋼板に圧下率10%以下の第二の冷間圧延を施すか、第二の冷間圧延を施さない
ことを特徴とする。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
Ms点(℃)=561−474[C]−33・[Mn]
−17・[Cr]−17・[Ni]−21・[Mo]
−11・[Si]+30・[Al]
[元素]:元素の質量%
鋼板a(熱処理用鋼板)を、(Ac1+25)℃からAc3点の温度に、700℃から最高加熱温度又は(Ac3−20)℃のいずれか低い温度を終点とする温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(3)を満たす条件で加熱し、最高加熱温度−10℃から最高加熱温度の温度域に150秒以下保持し、
加熱保持温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を25℃/秒以上として冷却し、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する下記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限する
ことを特徴とする。
本発明製造方法Aで製造した成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を、亜鉛を主成分とするめっき浴に浸漬し、該高強度鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする。
本発明製造方法Aで製造した成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の片面又は両面に、電気めっきで、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする。
本発明鋼板A1の亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を450℃から550℃に加熱し、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層に合金化処理を施す
ことを特徴とする。
C:0.05〜0.30%
Cは、強度と成形性の向上に寄与する元素である。Cが0.05%未満であると、添加効果が十分に得られないので、Cは0.05%以上とする。好ましくは0.07%以上、より好ましくは0.10%以上である。
一方、Cが0.30%を超えると、溶接性が低下するので、Cは0.30%以下とする。良好なスポット溶接性を確保する点で、0.25%以下が好ましく、0.20%以下がより好ましい。
Siは、鉄系炭化物を微細化し、強度と成形性の向上に寄与する元素であるが、鋼を脆化する元素でもある。Siが2.50%を超えると、鋳造スラブが脆化して割れ易くなり、また、溶接性が低下するので、Siは2.50%以下とする。耐衝撃性を確保する点で、2.20%以下が好ましく、2.00%以下がより好ましい。
下限は0%を含むが、0.01%未満に低減すると、ベイナイト変態時、粗大な鉄系炭化物が生成し、強度及び成形性が低下するので、Siは0.005%以上が好ましい。より好ましくは0.010%以上である。
Mnは、焼入れ性を高めて、強度の向上に寄与する元素である。Mnが0.50%未満であると、熱処理の冷却過程で軟質な組織が生成して、所要の強度を確保することが難しくなるので、Mnは0.50%以上とする。好ましくは0.80%以上、より好ましくは1.00%以上である。
一方、Mnが5.00%を超えると、鋳造スラブの中央部にMnが濃化して、鋳造スラブが脆化して割れ易くなり、また、鋼板のミクロ組織のMn濃化組織が生成し、機械特性が低下するので、Mnは5.00%以下とする。良好な機械特性とスポット溶接性を確保する点で、3.50%以下が好ましく、3.00%以下がより好ましい。
Pは、鋼を脆化し、また、スポット溶接で生じる溶融部を脆化する元素である。Pが0.100%を超えると、鋳造スラブが脆化して割れ易くなるので、Pは0.100%以下とする。スポット溶接部の強度を確保する点で、0.040%以下が好ましく、0.020%以下がより好ましい。
下限は0%を含むが、Pを0.0001%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用鋼板上、0.0001%が実質的な下限である。
Sは、MnSを形成し、延性、穴拡げ性、伸びフランジ性、及び、曲げ性などの成形性を疎外する元素である。Sが0.0100%を超えると、成形性が著しく低下するので、Sは0.010%以下とする。また、Sは、スポット溶接部の強度を下げるので、良好なスポット溶接性を確保する点で、0.007%以下が好ましく、0.005%以下がより好ましい。
下限は0%を含むが、0.0001%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用鋼板上、0.0001%が実質的な下限である。
Alは、脱酸材として機能するが、一方で、鋼を脆化し、また、スポット溶接性を阻害する元素でもある。Alが0.001%未満であると、脱酸効果が十分に得られないので、Alは0.001%以上とする。好ましくは0.100%以上、よりが好ましくは0.200%以上である。
一方、Alが2.000%を超えると、粗大な酸化物が生成し、鋳造スラブが割れ易くなるので、Alは2.000%以下とする。良好なスポット溶接性を確保する点で、1.500%以下が好ましい。
Nは、窒化物を形成し、延性、穴拡げ性、伸びフランジ性、及び、曲げ性などの成形性を阻害する元素であり、また、溶接時、ブローホール発生の原因になり、溶接性を阻害する元素である。Nが0.0150%を超えると、成形性と溶接性が低下するので、Nは0.0150%以下とする。好ましくは0.0100%以下、より好ましくは0.0060%以下である。
下限は0%を含むが、Nを0.0001%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用鋼板上、0.0001%が実質的な下限である。
Oは、酸化物を形成し、延性、穴拡げ性、伸びフランジ性、及び、曲げ性などの成形性を阻害する元素である。Oが0.0050%を超えると、成形性が著しく低下するので、Oは0.0050%以下とする。好ましくは0.0030%以下、より好ましくは0.0020%以下である。
下限は0%を含むが、Oを0.0001%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用鋼板上、0.0001%が実質的な下限である。
Tiは、析出物による強化、フェライト結晶粒の成長抑制による細粒化強化及び再結晶の抑制による転位強化によって、鋼板強度の向上に寄与する元素である。Tiが0.30%を超えると、炭窒化物が多量に析出して、成形性が低下するので、Tiは0.30%以下が好ましい。より好ましくは0.150%以下である。
下限は0%を含むが、Tiの強度向上効果を十分に得るには、0.001%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましい。
Nbは、析出物による強化、フェライト結晶粒の成長抑制による細粒化強化及び再結晶の抑制による転位強化によって、鋼板強度の向上に寄与する元素である。Nbが0.10%を超えると、炭窒化物が多量に析出して、成形性が低下するので、Nbは0.10%以下が好ましい。より好ましくは0.06%以下である。
下限は0%を含むが、Nbの強度向上効果を十分に得るには、0.001%以上が好ましく、0.005%以上がより好ましい。
Vは、析出物による強化、フェライト結晶粒の成長抑制による細粒化強化及び再結晶の抑制による転位強化によって、鋼板強度の向上に寄与する元素である。Vが1.00%を超えると、炭窒化物が多量に析出して、成形性が低下するので、Vは1.00%以下が好まし。より好ましくは0.50%以下である。
下限は0%を含むが、Vの強度向上効果を十分に得るには、0.001%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましい。
Crは、焼入れ性を高め、鋼板強度の向上に寄与する元素であり、C及び/又はMnの一部に替わり得る元素である。Crが2.00%を超えると、熱間加工性が低下して生産性が低下するので、Crは2.00%以下が好ましい。より好ましくは1.20%以下である。
下限は0%を含むが、Crの強度向上効果を十分に得るには、0.01%以上が好ましく、0.10%以上がより好ましい。
Niは、高温での相変態を抑制し、鋼板強度の向上に寄与する元素であり、C及び/又はMnの一部に替わり得る元素である。Niが2.00%を超えると、溶接性が低下するので、Niは2.00%以下が好ましい。より好ましくは1.20%以下である。
下限は0%を含むが、Niの強度向上効果を十分に得るには、0.01%以上が好ましく、0.10%以上がより好ましい。
Cuは、微細な粒子で鋼中に存在し、鋼板強度の向上に寄与する元素であり、C及び/又はMnの一部に替わり得る元素である。Cuが2.00%を超えると、溶接性が低下するので、Cuは2.00%以下が好ましい。より好ましくは1.20%以下である。
下限は0%を含むが、Cuの強度向上効果を十分に得るには、0.01%以上が好ましく、0.10%以上がより好ましい。
Moは、高温での相変態を抑制し、鋼板強度の向上に寄与する元素であり、C及び/又はMnの一部に替わり得る元素である。Moが1.00%を超えると、熱間加工性が低下して生産性が低下するので、Moは1.00%以下が好ましい。より好ましくは0.50%以下である。
下限は0%を含むが、Moの強度向上効果を十分に得るたには、0.01%以上が好ましく、0.05%以上がより好ましい。
Wは、高温での相変態を抑制し、鋼板強度の向上に寄与する元素であり、C及び/又はMnの一部に替わり得る元素である。Wが1.00%を超えると、熱間加工性が低下して生産性が低下するので、Wは1.00%以下が好ましい。より好ましくは0.70%以下である。
下限は0%を含むが、Wの強度向上効果を十分に得るには、0.01%以上が好ましく、0.10%以上がより好ましい。
Bは、高温での相変態を抑制し、鋼板強度の向上に寄与する元素であり、C及び/又はMnの一部に替わり得る元素である。Bが0.0100%を超えると、熱間加工性が低下して生産性が低下するので、Bは0.0100%以下が好ましい。より好ましくは0.005%以下である。
下限は0%を含むが、Bの強度向上効果を十分に得るには、0.0001%以上が好ましく、0.0005%以上がより好ましい。
Snは、結晶粒の粗大化を抑制し、鋼板強度の向上に寄与する元素である。Snが1.00%を超えると、鋼板が脆化し、圧延時に破断することがあるので、Snは1.00%以下が好ましい。より好ましくは0.50%以下である。
下限は0%を含むが、Snの添加効果を十分に得るには、0.001%以上が好ましく、0.010%以上がより好ましい。
Sbは、結晶粒の粗大化を抑制し、鋼板強度の向上に寄与する元素である。Sbが0.20%を超えると、鋼板が脆化し、圧延時に破断することがあるので、Sbは0.20%以下がこのましい。より好ましくは0.10%以下である。
下限は0%を含むが、Sbの添加効果を十分に得るには、0.001%以上が好ましく、0.005%以上がより好ましい。
Ca、Ce、Mg、Zr、La、Hf、REMの1種又は2種以上は、合計で0.0100%以下である。
Ca、Ce、Mg、Zr、La、Hf、REMは、成形性の向上に寄与する元素である。Ca、Ce、Mg、Zr、La、Hf、REMの1種又は2種以上の合計が0.0100%を超えると、延性が低下する恐れがあるので、上記元素は、合計で0.0100%以下が好ましい。より好ましくは0.0070%以下である。
なお、REM(Rare Earth Metal)は、ランタノイド系列に属する元素を意味する。REMやCeは、多くの場合、ミッシュメタルの形態で添加するが、La、Ceの他に、ランタノイド系列の元素を不可避的に含有していてもよい。
<一般的な高強度鋼板の組織構造と本発明鋼板Aの組織構造の相違>
一般的な高強度鋼板は、鋳造後の鋼板が熱間圧延工程の冷却過程およびその後の熱処理においてMnの偏析が進む。
その組織構造は、図1に示すように、塊状フェライト1中にMn偏析によって生じた粗大塊状のマルテンサイト2が生じた状態となり、十分な成形性を確保できない。このため、一般的な高強度鋼板では、組織中の残留するオーステナイトを利用することにより、成形性を向上している。
その組織構造は、図2に示すように、針状フェライト3の組織を生成させ、その間にこれと同方向に伸長させたマルテンサイト領域4を生成させた組織であり、Mn偏析に由来する粗大塊状のマルテンサイトは少ない。これにより、粗大硬質組織の生成を防止し、残留オーステナイトを使用することなく、成形性および強度のバランスを確保している。
鋼板表面から1/4t(t:板厚)を中心とする、1/8t(t:板厚)〜3/8t(t:板厚)の領域のミクロ組織は、鋼板全体のミクロ組織を代表するものであり、鋼板全体の機械特性(成形性、強度、延性、靱性、穴拡げ性等)と対応する。本発明鋼板A、A1、及び、A2(以下「本発明鋼板A」と総称する。)においては、鋼板表面から1/8t(t:板厚)〜3/8t(t:板厚)の領域のミクロ組織を規定する。
マルテンサイト又は焼戻しマルテンサイト、ベイナイト、及び、ベイニティックフェライトの1種又は2種以上からなるラス組織:80%以上
ミクロ組織aは、マルテンサイト又は焼戻しマルテンサイト、ベイナイト、及び、ベイニティックフェライトの1種又は2種以上からなるラス組織を80%以上含む組織とする。このラス組織が80%未満であると、鋼板aに所要の熱処理を施しても、本発明鋼板Aにおいて、所要のミクロ組織を得ることができず、成形性−強度バランスに優れた機械特性を得ることができないので、上記ラス組織は80%以上とする。好ましくは90%以上であり、100%でも構わない。
これはラス組織が内部に有する方位差によるものであり、具体的には、測定ステップを0.2μmとし、KAM法(Kernel Average Misorientation)によって各測定点周辺における局所方位差をマップ化し、15×15に切ったメッシュを用いてポイントカウンティング法によって面積を求める。
具体的には、本発明鋼板A及び鋼板aから、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面を観察面とする試験片を採取し、試験片の観察面を研磨した後、電解研磨によってひずみ影響層を除去し、板厚の表面から1/8t(t:板厚)〜3/8t(t:板厚)の領域において、1以上の視野にて、合計で2.0×10-8m2以上の面積を測定ステップ0.2μmとしてEBSD解析を行う。
測定後のデータから残留オーステナイトマップを作成し、円相当径が2.0μm超かつアスペクト比が2.5未満の残留オーステナイトを抽出して面積分率を求める。
鋼板aのラス組織は、熱延条件を適切に調整して形成する。ラス組織の形成については後述する。
塊状フェライトは、結晶粒内にオーステナイトの核生成サイトを有しないので、熱処理後のミクロ組織において、オーステナイトを含まないフェライトとなり、強度の向上に寄与しない。
また、塊状フェライトは、母相オーステナイトと特定の結晶方位関係を有しない場合があり、塊状フェライトが増えると、熱処理中に塊状フェライトと母相オーステナイトの境界に、母相オーステナイトと結晶方位が大きく異なるオーステナイトが生成することがある。フェライトの周辺に新たに生成した、結晶方位が異なるオーステナイトは等方的に成長するので、機械特性の向上に寄与しない。
このため、円相当径が2.0μm超、かつ、長軸と短軸の比であるアスペクト比が2.5未満の粗大塊状残留オーステナイトの体積分率は2.0%以下に制限する。当該残留オーステナイトは少ないほどよく、1.5%以下とすることが好ましく、1.0%以下とすることが更に好ましく、0.0%でも構わない。
ミクロ組織においてMnが濃化した領域は、その部位がラス組織であっても、熱処理用鋼板の熱処理において加熱中に優先的にオーステナイトに逆変態し、その後の冷却において変態が進行しづらいため、残留オーステナイトが生成しやすい。Mnが(鋼板aのMn%)×1.50未満であると、残留オーステナイトは生成し難いので、Mn濃化の基準を(鋼板aのMn%)×1.50とする。
ミクロ組織Aは、針状フェライト及びマルテンサイト(焼戻しマルテンサイトを含む)を主体とし、塊状フェライトを20%以下(0%を含む)、残留オーステナイトを2.0%以下(0%を含む)に制限した組織である。
ミクロ組織a(マルテンサイト又は焼戻しマルテンサイト、ベイナイト、及び、ベイニティックフェライトの1種又は2種以上:80%以上)のラス組織に、所要の加熱処理を施すと、ラス状のフェライトが合体し針状となり、その結晶粒界に、一方向に伸長したオーステナイト粒が生成する。
さらに、所定の条件で冷却処理を施すと、一方向に伸長したオーステナイトは一方向に伸長したマルテンサイト領域となり、ミクロ組織Aの成形性−強度バランスが向上する。
マルテンサイトは、鋼板強度を高める組織である。マルテンサイトが10%未満であると、成形性−強度バランスにおいて、所要の鋼板強度を確保できないので、マルテンサイトは10%以上とする。好ましくは20%以上である。
一方、マルテンサイトの体積分率が80%を超えると、上述のように針状フェライトの分率を20%以上とすることができず、その拘束が弱まってマルテンサイト領域の形態が等方的になるので、マルテンサイトの体積分率は80%以下とする。形性−強度バランスを特に高めるには、針状フェライトの体積分率を50%以下に制限することがより好ましい。より好ましくは35%以下である。
マルテンサイトが、微細炭化物を含む焼戻しマルテンサイトである場合、マルテンサイトの耐破壊特性は大きく高まり、さらに、十分な強度を併せ持つので、成形性−強度バランスが向上する。この効果を得るため、微細炭化物を含む焼戻しマルテンサイトがマルテンサイトに占める割合を30%以上とすることが好ましい。この焼戻しマルテンサイトの割合は大きいほど好ましく、50%以上がさらに好ましく、100%でも構わない。
炭化物の平均直径が1.0μm以下であれば耐破壊靱性は劣化せず、本発明の効果が発揮される。炭化物が大きく成ると強度が低下するため、強度と靱性を両立するには炭化物の平均直径は0.5μm以下であるのが好ましい。炭化物がなくても本発明の効果は得られるが、靱性の観点からはマルテンサイト中に微小な炭化物が含まれているのが好ましい。
一方、粗大かつ等方的な島状マルテンサイトは、ひずみを加えることで容易に割れるため、その密度が大きいと衝撃時の脆性破壊が発生しやすくなり、延性脆性遷移温度が大きく上昇し、靱性が劣化する。
靱性の劣化を避けるため、島状マルテンサイトのサイズおよび形態は次の式(A)を満たす必要がある。
また、粗大な島状マルテンサイトの密度が増えると、2番目以降の島状マルテンサイトのサイズが大きくなり、式(A)の左辺の値が上昇するため、脆性破壊が発生しやすくなる。
また、1番目に大きい島状マルテンサイトの円相当径が1.0μm以下である場合、すべてのdiが1.0以下となり、かつ、アスペクト比であるaiは必ず1.0以上であることから、式(A)の左辺は必ず5.0以下となるため、1番目に大きい島状マルテンサイトの円相当径が1.0μm以下である場合は式(A)の評価は省略しても構わない。
塊状フェライトは針状フェライトと競合する組織である。塊状フェライトが増えるほど針状フェライトが減少するので、塊状フェライトの体積分率は20%以下に制限する。塊状フェライトの体積分率は少ない方が好ましく、0%でも構わない。
残留オーステナイトは、衝撃を受けると極めて硬質なマルテンサイトに変態し、脆性破壊の伝播経路として強く働く。残留オーステナイトが2.0%を超えると、脆性破壊時の吸収エネルギーが著しく低下し、破壊の進展を十分に抑えることができず、靭性が大きく劣化するので、残留オーステナイトは2.0%以下とする。この点が、ミクロ組織Aの特徴である。残留オーステナイトの体積%は、好ましくは1.6%以下、より好ましくは1.2%以下であり、0.0%でも構わない。
ミクロ組織Aの残部は、ベイナイト、ベイニティックフェライト及び/又は不可避的生成相である。ベイナイト及びベイニティックフェライトは、強度と成形性のバランスに優れた組織であり、針状フェライトとマルテンサイトが十分な量確保されている範囲において、ミクロ組織に含まれていても構わない。
本発明鋼板A及び熱処理用鋼板(鋼板a)から、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面を観察面とする試験片を採取する。試験片の観察面を研磨した後、ナイタールエッチングし、板厚の表面から1/8t(t:板厚)〜3/8t(t:板厚)の領域において、1以上の視野にて、合計で2.0×10-9m2以上の面積を電界放射型走査型電子顕微鏡(FE−SEM:Field Emission Scanning Electron Microscope)で観察し、各組織の面積分率(面積%)を解析する。
なお、倍率20,000倍では検知し得ない微細な炭化物は、当該炭化物が脆性破壊の伝播経路としては働かないことから、平均直径の導出においては無視する。具体的には、円相当径で0.1μmに満たないと判断される炭化物は炭化物の平均直径を求める際には無視する。
本発明鋼板Aの片面又は両面に形成するめっき層は、亜鉛めっき層、又は、亜鉛を主成分とする亜鉛合金めっき層が好ましい。亜鉛合金めっき層は、合金成分として、Niを含むものが好ましい。
亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層に合金化処理を施して、鋼板表面に、合金化めっき層を形成する。溶融亜鉛めっき層又は溶融亜鉛合金めっき層に合金化処理を施す場合、鋼板表面と合金化めっき層の密着性の向上の点で、溶融亜鉛めっき層又は溶融亜鉛合金めっき層のFe量を7.0〜13.0質量%とすることが好ましい。
一方、板厚が5.0mmを超えると、製造過程で、加熱条件及び冷却条件の制御が困難となり、板厚方向において均質なミクロ組織が得られない場合があるので、板厚は5.0mm以下が好ましい。より好ましくは4.5mm以下である。
製造方法a1は、
鋼板aの成分組成の鋼片を熱間圧延に供し、850℃から1050℃で熱間圧延を完了して熱間圧延後の鋼板とし、
熱間圧延後の鋼板を、850℃から550℃までの間を、平均冷却速度30℃/秒以上で冷却し、下記式で定義するベイナイト変態開始点:Bs点以下の温度で巻き取り、
Bs点から(Bs点−80℃)まで、下記式(1)を満たす条件で冷却して熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板に圧下率10%以下の冷間圧延を施すか、施さずにして、熱処理用鋼板を製造するものである。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
[元素]:元素の質量%
鋼板aの成分組成の中間熱処理用鋼板を、(Ac3−20)℃以上の温度に、700℃から(Ac3−20)℃の温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(2)を満たす平均加熱速度で加熱し、次いで、
加熱温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を30℃/秒以上として冷却し、Bs点から(Bs−80)℃の温度域の平均冷却速度を20℃/秒以上として冷却し、(Bs−80)℃からMs点における滞留時間を1000秒以下とし、Ms点から(Ms−50)℃における平均冷却速度を100℃/秒以下に制限して冷却し(以下「中間熱処理」ともいう。)、冷却した中間熱処理鋼板に圧下率10%以下の第二の冷間圧延を施すか、第二の冷間圧延を施さずにして、熱処理用鋼板を製造するものである。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
Ms点(℃)=561−474[C]−33・[Mn]
−17・[Cr]−17・[Ni]−21・[Mo]
−11・[Si]+30・[Al]
[元素]:元素の質量%
熱間圧延
鋼板aの成分組成の溶鋼を、連続鋳造や薄スラブ鋳造等の常法に従って鋳造し、熱間圧延に供する鋼片を製造する。鋼片を、一旦常温まで冷却した後、熱間圧延に供する際、加熱温度は1080℃から1300℃が好ましい。
加熱温度が1300℃を超えると、多量の熱エネルギーが必要となるので、1300℃以下が好ましい。より好ましくは1230℃以下である。また、上記溶鋼を鋳造後、1080℃から1300℃の温度域にある鋼片を、直接、熱間圧延に供してもよい。
熱間圧延は850℃から1050℃で完了する。熱間圧延完了温度が850℃未満であると、圧延反力が増大して、形状・板厚の寸法精度を安定して確保することが困難となるので、熱間圧延完了温度は850℃以上とする。好ましくは870℃以上である。
一方、熱間圧延完了温度が1050℃を超えると、鋼板加熱装置が必要となり、圧延コストが上昇するので、熱間圧延完了温度は1050℃以下とする。好ましくは1000℃以下である。
熱間圧延完了後の熱間圧延後の鋼板を、850℃から平均冷却速度30℃/秒以上で550℃以下まで冷却する。平均冷却速度が30℃/秒未満の場合、フェライト変態が進行し、塊状のフェライトが生成して鋼板aにおいてラス組織が十分に得られないため、熱間圧延完了後の熱間圧延後の鋼板は、850℃から550℃までの平均冷却速度を30℃/秒以上とする。本発明鋼板Aにおける塊状フェライトを低減するため、850℃から550℃までの平均冷却速度は40℃/秒以上が好ましい。
850℃から550℃までの平均冷却速度30℃/秒以上で550℃以下まで冷却した熱間圧延後の鋼板を、下記式で定義するベイナイト変態開始温度:Bs点(℃)以下で巻き取る。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
[元素]:元素の質量%
熱間圧延後の冷却から巻取りを経て冷却する間において、特にBs点から(Bs点−80)℃の温度域においてはベイナイト変態が一部のオーステナイト粒界から局所的に進行しやすく、かつ、400℃以上の温度域ではMn原子の拡散も進みやすいため、変態が完了した領域から未変態オーステナイトへの熱延鋼板におけるMnの濃化が進行しやすい。
この熱延鋼板においてベイナイト変態が局所的に進むため、Mnが濃化した未変態オーステナイトも局在化し、Mnの濃化部の一部は粗大な塊状の残留オーステナイトとなる。
また、このため、Bs点から(Bs点−80)℃の温度域における式(1)の値を1.50以下に制限する。式(1)の値が小さいほどMn濃化は進みづらく、式(1)の値を1.20以下とすることが好ましく、1.00以下とすることがさらに好ましい。(Bs点−80)℃を下回る温度域では、ベイナイト変態の進行速度がMnの濃化速度に比べて十分に速く、Mnの未変態部への濃化を無視できる。また、ベイナイト変態も多数のオーステナイト粒界から開始するため、熱延鋼板において、未変態オーステナイトの局在化も進まない。
巻取り前の温度は、板面の鉛直方向から鋼板の中央部の板表面において測定する。測定には放射温度計を用いる。巻取り後の温度履歴は、コイルに巻取ったリング状の円周方向断面において、その中央部の点を代表点とする。この代表点における温度履歴を用いる。
コイルを巻取りする際に、当該代表点に対応する位置に接触式温度系(熱電対)を巻き込み、直接測定する。
あるいは、伝熱計算を行って当該代表点における巻取り後のコイルの温度履歴を求めてもよい。この場合、測定には放射温度計および/または接触式温度系を用い、コイルの側面および/または表面における温度履歴を測定する。
巻き取った熱延鋼板は高強度であるため、最終熱処理前の切断工程における生産性を高めるため、該熱延鋼板に適宜の温度、時間の焼戻し処理を施してもよい。
さらに冷間圧延と熱処理を施す熱延鋼板
製造方法a2は、製造方法a1の熱延鋼板製造工程と同様の工程によって製造された熱延鋼板に、冷間圧延(以下、「第一の冷間圧延」ということがある。)を施すか、施さずにして中間熱処理用鋼板を製造し、冷間圧延による組織への影響を抑える熱処理(以下、「中間熱処理」ということがある。)を施し、必要に応じてさらに圧下率10%以下の冷間圧延(以下、「第二の冷間圧延」ということがある。)等を施して、鋼板aを製造する方法である。第一の冷間圧延と中間熱処理を施す熱延鋼板は、鋼板aの成分組成を有し、製造方法a1の熱延鋼板製造工程と同様の工程に従って製造した熱延鋼板であればよい。下記中間熱処理を施すことから、第一の冷間圧延について、圧下率を10%超とすることが可能となる。
ラス状組織に10%超の冷間圧延を施すと、ラス状組織の粒界が過剰にひずむ。ここで鋼板を加熱すると、ラス状組織の一部が加熱中に再結晶し、塊状のフェライトとなるため、熱処理によって針状フェライトを得ることができない。必要な板厚および/または形状の鋼板を得るために10%超の冷間圧延を施す場合、針状フェライトを得るための熱処理に先立って、改めてラス状組織を得るための熱処理が必要となる。
加熱速度限定温度域:700℃から(Ac3−20)℃
上記温度域の加熱:下記式(2)
冷延鋼板(熱延鋼板でも可能)を(Ac3−20)℃以上に加熱する。鋼板加熱温度が(Ac3−20)℃未満であると、加熱中に粗大なフェライトが残存し、その後の冷却時に等方的に成長して塊状フェライトを形成し、本発明の高強度鋼板の機械特性が大きく低下するので、鋼板加熱温度は(Ac3−20)℃以上とする。好ましくは(Ac3−15)℃以上、より好ましくは(Ac3+5)℃以上である。
また、本発明におけるAc3および後述するAc1は、各種熱処理前の鋼板より小片を切り出し、鋼板表面の酸化層を研作ないし塩酸酸洗によって除去したのち、10−1MPa以下の真空環境下において加熱速度10℃/秒で1200℃まで加熱し、レーザー変位計を用いて加熱中の体積変化挙動を測定することで得られる。
処理時間については、(最高加熱温度−10)℃から最高加熱温度の区間における滞在時間は短くてよく、1秒未満でも構わないが、加熱直後に冷却すると鋼板内部に温度ムラが生じて鋼板の形状が悪化する場合があり、1秒以上とすることが好ましい。
一方、この温度区間における滞在時間が過剰に長くなると、組織が粗大化し、最終製品の靱性が劣化する場合がある。この観点から滞在時間は10000秒以下とすることが好ましい。滞在時間を長くすることは熱処理コストを増大させるため、滞在時間は1000秒以下とすることが好ましい。
下記式(2)を満たさない場合、加熱中にMn偏析が進行し、粗大な塊状Mn濃化領域が生成して、熱処理後の機械特性が低下する。加熱条件は、下記式(2)を満たす必要がある。下記式(2)の値を0.8以下に制限することが好ましい。
中間熱処理用鋼板(冷延鋼板又は熱延鋼板)を、(Ac3−20)℃以上の温度に加熱した後、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を30℃/秒以上として冷却する。平均冷却速度が30℃/秒未満であると、フェライト変態が進行し、粗大な塊状フェライトが生成して鋼板aにおいてラス組織が得られない。平均冷却速度は40℃/秒以上が好ましい。冷却速度の上限を特に設定することなく所望の熱処理用鋼板は得られるが、コストの観点からは200℃/秒以下が好ましい。
製造方法a2における冷却工程は、製造方法a1における冷却工程と比べて、母相の粒径が細かく、Bs点以下での変態が進行し易い。変態に要する時間が短いため、Mn濃化は起こりづらくなるが、一方で当該温度域における変態は本熱処理においても局所的に進行するため、塊状の未変態オーステナイトは残りやすくなる。後者の観点から、製造方法a2におけるBs点以下での冷却速度は、製造方法a1と比べて、許容度が小さい。
製造方法a2は、製造方法a1と比べて、母相の粒径が細かく、Bs点以下での変態が進行し易いので、(Bs−80)℃からMs点における滞留時間が長いと、局所的なベイナイト変態が進行し、塊状の未変態オーステナイトが残り、塊状の残留オーステナイトとなる場合がある。ここでいう、滞留時間は、再加熱・等温保持等により、(Bs−80)℃からMs点の温度範囲内に維持される時間も含む。
製造方法a2では、製造方法a1に比べて、冷却速度が速く、Ms点到達時点で残存している未変態領域が多いので、Ms点から(Ms−50)℃における冷却速度が過度に速いと、塊状の未変態オーステナイトが残存する可能性がある。
Ms点から(Ms−50)℃におけるマルテンサイト変態を十分に進め、未変態オーステナイトを低減するため、Ms点から(Ms−50)℃における平均冷却速度を100℃/秒以下に制限する。上記温度域における平均冷却速度は70℃/秒以下が好ましく、40℃/秒以下がさらに好ましい。
この範囲内に平均冷却速度を制御することにより、未変態オーステナイトを十分にマルテンサイトに変態させ、その分率を低減できる。このため、粗大塊状の残留オーステナイト発生を低減させることができる。
Ms点(℃)=561−474[C]−33・[Mn]
−17・[Cr]−17・[Ni]−21・[Mo]
−11・[Si]+30・[Al]
また、第一の冷間圧延を施さずに上記の中間熱処理と同じ熱処理を施した後、圧下率10%以下の第二の冷間圧延を施してもよく、上記の中間熱処理と同じ熱処理を施した後の熱延鋼板に酸洗を施してもよく、上記の中間熱処理と同じ熱処理を施した後の熱延鋼板に、炭化物へのMn濃化が進まない範囲で焼戻処理を施してもよい。
ただし、第二の冷間圧延後には、上記のような中間熱処理を施さないので、第二の冷間圧延の圧下率が10%を超えると、第一の冷間圧延の場合と同様に、ラス状組織の粒界が過剰にひずむ。ここで鋼板を加熱すると、ラス状組織の一部が加熱中に再結晶し、塊状のフェライトとなるため、熱処理によって針状フェライトを得ることができない。
上記のように製造した熱処理用鋼板である鋼板aを、(Ac1+25)℃からAc3点の温度に、700℃から最高加熱温度又は(Ac3−20)℃のいずれか低い温度を終点とする温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(3)を満たす条件で加熱し、最高加熱温度−10℃から最高加熱温度の温度域に150秒以下保持し、
加熱保持温度から、700℃から550℃の間の平均冷却速度を25℃/秒以上として冷却し、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する下記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限する(以下「最終熱処理」ともいう。)
ことを特徴とする。
本発明製造方法Aで製造した成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を、亜鉛を主成分とするめっき浴に浸漬し、該高強度鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする。
本発明製造方法Aで製造した成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の片面又は両面に、電気めっきで、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする。
本発明鋼板A1の亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を450℃から550℃に加熱し、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層に合金化処理を施す
ことを特徴とする。
鋼板加熱温度:(Ac1+25)℃からAc3点
加熱速度限定温度域:700℃から(Ac3−20)℃
加熱条件:下記式(3)
鋼板aを(Ac1+25)℃からAc3点に加熱する。加熱の際、700℃から(Ac3−20)℃の温度域において、平均加熱速度1℃/秒以上、又は、下記式(3)を満たす加熱条件とする。
一方、鋼板加熱温度の上限はAc3点以下とする。鋼板加熱温度がAc3点を超えると、鋼板aのラス組織を引き継がれず、針状フェライトを得ることが困難となる。また、針状フェライトが得られないため、マルテンサイトの形状は塊状で粗大な島状マルテンサイトとなる。
このため、鋼板加熱温度がAc3点を超えると、本発明の鋼板に求められる特性を達成できない。また、鋼板加熱温度がAc3点近傍に達すると、ミクロ組織の大部分がオーステナイトとなって、ラス組織が消滅するため、鋼板aのラス組織を引き継ぎ、機械特性を一層高めるため、鋼板加熱温度は(Ac3−10)℃以下とすることが好ましく、(Ac3−20)℃以下とすることがより好ましい。
粗大な塊状のマルテンサイトの量を低減し、靱性を十分に向上させるには、下記式(3)の左辺の値を1.5以下に制限することが、さらに好ましい。
fγ(n)で示される逆変態率が小さいほど、合金元素の分配に供される駆動力は高まり、また、高温であるほど原子の拡散が活発であって合金元素の分配する速度は早まる。
等方的なオーステナイトの成長は、特に逆変態率が大きい領域で駆動力が高まるが、一方、逆変態率が小さい領域であるほど周囲の針状のオーステナイトに影響されることなく成長しうる。
以上の観点から、化学組成、逆変態率、温度および時間のからなる式の係数及び指数を整理した経験式が式(3)であり、式(3)の値が小さいほど等方的で粗大なマルテンサイトの発生は抑制される。
加熱保持時間:150秒以下
鋼板aを上記条件で加熱し、最高加熱温度−10℃から最高加熱温度の温度域の温度に、150秒以下保持する。加熱保持時間が150秒を超えると、ミクロ組織がオーステナイトとなり、ラス組織が消滅する恐れがあるので、加熱保持時間は150秒以下とする。好ましくは120秒以下である。
平均冷却速度:25℃/秒以上
平均冷却速度が25℃/秒未満であると、針状フェライトが過度に成長して塊状フェライトとなり、針状フェライト分率が過度に低下する。また、針状フェライトの成長に加え、新たな塊状フェライトも生成するため、塊状フェライト分率が上昇する。
このため、700℃から550℃の温度域における平均冷却速度は25℃/秒以上とする。好ましくは35℃/秒以上であり、40℃/秒以上がさらに好ましい。
平均冷却速度の上限は、特に定めないが、冷却速度を過度に高めることは特殊な設備や冷媒を要するため高コストとなり、また、冷却停止温度の制御が困難となるため、200℃/秒以下に留めることが好ましい。
700℃から550℃の温度域を平均冷却速度25℃/秒以上で冷却した鋼板aを、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する下記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限する。
高強度化の観点から未変態オーステナイトを十分に得るには、下記式(4)の左辺を0.8以下とすることが好ましく、0.6以下がさらに好ましい。
式(5)は当該温度域における未変態オーステナイトからの炭化物の生成挙動を表す指標であり、式(5)を満たさない場合には未変態オーステナイトからパーライトおよび/または鉄系炭化物が多量に生成し、未変態オーステナイトが過剰に消費され、十分な量のマルテンサイトが得られない。未変態オーステナイトにはベイナイト変態に伴い炭素が濃化し、炭化物が生成しやすくなるため、式(4)と共通するBsおよび温度からなる項が大きくなると式(5)の左辺は大きくなり、炭化物の生成リスクは高まる。式(4)と共通しない指数関数項は熱活性化機構による炭化物の生成速度を表し、温度が高いほど大きくなる。その他の化学組成および温度からなる項は炭化物の生成駆動力を表す項であり、温度が下がるほど大きくなり、あるいは、炭化物の生成を抑制する元素(Si,Al,Cr,Mo)を添加することで小さくなる。
式(4)および式(5)の双方を満たす場合、十分な量の未変態オーステナイトが当該温度域の滞留後まで残存し、かつ、未変態オーステナイト中の固溶炭素量が適正な範囲にとどまるため、その後の冷却によって十分な量のマルテンサイトを得ることができる。
焼戻し処理時間が過剰に長くなると、焼戻マルテンサイト中に粗大な炭化物が生成して脆化する焼戻し脆化現象が起こる場合があるため、処理時間は10000秒以下とすることが好ましい。脆化を避けるには3600秒以下とすることがより好ましく、1000秒以下とすることがさらに好ましい。
処理時間が過度に短いと、鋼板の内部に温度ムラが生じ、鋼板の形状が悪化する場合があるため、処理時間は1秒以上が好ましい。焼戻し処理による靱性改善効果を十分に得るには処理時間を3秒以上とすることが好ましく6秒以上とすることがさらに好ましい。
本発明製造方法A1aと本発明製造方法A1bにより、本発明鋼板Aの片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する。めっき法は、溶融めっき法、又は、電気めっき法が好ましい。
本発明製造方法A1aは、本発明鋼板Aを、亜鉛を主成分とするめっき浴に浸漬し、本発明鋼板Aの片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する。
めっき浴の温度は450℃から470℃が好ましい。めっき浴の温度が450℃未満であると、めっき液の粘度が上昇して、めっき層の厚さを適確に制御することが困難となり、鋼板の外観が損なわれるので、めっき浴の温度は450℃以上が好ましい。一方、めっき浴の温度が470℃を超えると、めっき浴から多量のヒュームが発生し、作業環境が悪化し、作業の安全性が低下するので、めっき浴の温度は470℃以下が好ましい。
めっき浴は、亜鉛を主体とするめっき浴であり、めっき浴の全Al量から全Fe量を引いた有効Al量が0.01〜0.30質量%のめっき浴が好ましい。亜鉛めっき浴の有効Al量が0.01質量%未満であると、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層中へのFeの侵入が過度に進み、めっき密着性が低下するので、亜鉛めっき浴の有効Al量は0.01質量%以上が好まし。より好ましくは0.04%以上である。
なお、めっき付着量は、鋼板をめっき浴から引き上げた後、鋼板表面に窒素を主体とする高圧ガスを吹き付けて、過剰なめっき液を除去して調製する。
本発明製造方法A1bは、本発明鋼板Aの片面又は両面に、電気めっきで、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する。
<電気めっき>
通常の電気めっき条件で、本発明鋼板Aの鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する。
本発明製造方法A2は、本発明製造方法A1a又は本発明製造方法A1bで、本発明鋼板Aの片面又は両面に形成した亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を、450℃から550℃に加熱して合金化することが好ましい。加熱時間は2〜100秒が好ましい。
一方、加熱温度が550℃を超え、又は、加熱時間が100秒を超えると、合金化が過度に進行して、めっき密着性が低下するので、加熱温度は550℃以下、加熱時間は100秒以下が好ましい。
表1および表2に示す成分組成の溶鋼を鋳造して鋼片を製造した。次に、鋼片に、表3から表4に示す条件で熱間圧延を施した。
表5〜表9で「製造方法Aへ」と記載された実施例は、製造方法a1(中間熱処理を施さない)で製造した実施例である。そして、冷間圧延率2が「−」である熱延鋼板は、そのまま熱処理用鋼板として採用した。例えば、熱延板10は、そのまま熱処理用鋼板10として採用した。また、表5〜表9で「製造方法Aへ」と記載され、冷間圧延率2に数値が記入されている鋼板は、熱延鋼板に冷間圧延率2の圧下率で冷間圧延を行い、熱処理用鋼板として採用した。
一方、表5〜表9で中間熱処理条件が記載された実施例は、製造方法a2(中間熱処理を実施する)で製造した実施例である。冷間圧延率1は第一冷間圧延の圧延率であり、冷間圧延率2は第二冷間圧延の圧延率である。それぞれの圧延率が「−」である場合、当該冷間圧延を行っていない。
表10から表14に示す熱処理用鋼板に、表15から表20に示す条件で熱処理(最終熱処理)を施すことで、成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を得ることができた。
TS1.5×El×λ0.5≧3.5×106・・・(6)
熱処理用鋼板9c、32dは、熱間圧延後のBs点から(Bs−80)℃の温度域における鋼板の温度変化が式(1)を満たさない例であり、熱延鋼板のミクロ組織は広いMn濃化領域を含み、更に粗大な塊状の残留オーステナイトを有した。このため、本鋼板に熱処理を施す実験例36、85では、過剰な残留オーステナイトを含む鋼板が得られ、靭性が劣位となった。
熱処理用鋼板1cは、熱延鋼板に熱処理を施して鋼板aを製造するにあたり、加熱過程における700℃から(Ac3−20)℃の温度域での鋼板温度履歴が式(2)を満たさない例であり、鋼板中に過剰なMn濃化領域が形成された。このため、本鋼板に熱処理を施す実験例6では、過剰な残留オーステナイトを含む鋼板が得られ、靭性が劣位となった。
実験例2は、熱処理用鋼板1aを熱処理するにあたり、加熱過程における温度履歴が式(3)を満たさない例であり、粗大な塊状のマルテンサイトが多く、式(A)を満たさない鋼板となり、靱性が劣位となった。
実験例4は熱処理用鋼板1b、実施例50は熱処理用鋼板19aを熱処理するにあたり、加熱過程における最高加熱温度が過度に低い例であり、多量のセメンタイトが溶け残り、十分な強度−成形性バランスが得られなかった。
実験例52は、熱処理用鋼板19bを熱処理するにあたり、加熱過程における最高加熱温度での保持時間が過度に長い例であり、十分な量の針状フェライトが得られず、強度−成形性バランスおよび溶接性が劣化するとともに、針状フェライトの減少に伴って粗大な塊状のマルテンサイトも増加するため、靭性も劣化した。
実験例21は熱処理用鋼板3c、実験例60は熱処理用鋼板23を熱処理するにあたり、冷却過程において式(4)を満たさない例であり、ベイナイト変態が過剰に進行して未変態オーステナイト中に炭素が濃化し、熱処理後の鋼板に残留オーステナイトが多量に存在するため、靭性が劣化した。
実験例31、99、及び、116は、熱処理後の高強度鋼板に電気めっきを施した例である。実験例119は、焼戻処理後の鋼板に電気めっきを施した例である。実験例93及び103は、熱処理後の鋼板に電気めっきを施した後、焼戻処理を施した例である。
実験例20、91、102、及び、118は、熱処理工程において、700℃から550℃まで冷却した後、550℃から300℃間に滞留する直前に亜鉛浴に浸漬して得られた高強度溶融亜鉛めっき鋼板である。特に、実験例102は、室温まで冷却した後に、さらに、焼戻処理を施した例である。
実験例72、75、94、及び、125は、熱処理工程において、700℃から550℃まで冷却した後、550℃から300℃間に滞留する直前に亜鉛浴に浸漬し、さらに、加熱して合金化処理を施して得られた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。特に、実験例94は、室温まで冷却した後に、さらに、焼戻処理を施した例である。
実験例67及び132は、焼戻処理の加熱中に亜鉛浴に浸漬し、その後、合金化処理と焼戻処理を同時に行って得られた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。
〔2〕前記成分組成が、Feの一部に代えて、さらに、質量%で、
Ti:0.30%以下、
Nb:0.10%以下、
V :1.00%以下
の1種又は2種以上を含む
ことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔3〕前記成分組成が、Feの一部に代えて、さらに、質量%で、
Cr:2.00%以下、
Ni:2.00%以下、
Cu:2.00%以下、
Mo:1.00%以下、
W :1.00%以下、
B :0.0100%以下、
Sn:1.00%以下、
Sb:0.20%以下
の1種又は2種以上を含む
ことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔4〕前記成分組成が、Feの一部に代えて、さらに、質量%で、Ca、Ce、Mg、Zr、La、Hf、REMの1種又は2種以上を合計で0.0100%以下含むことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔5〕前記ミクロ組織のマルテンサイトが、体積%で、平均直径1.0μm以下の微細炭化物が析出した焼戻しマルテンサイトを全マルテンサイトに対して30%以上含むことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔6〕前記高強度鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を有することを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔7〕前記亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層が合金化めっき層であることを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
〔8〕本発明に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
〔1〕から〔4〕のいずれか1つに記載の成分組成の鋼片を熱間圧延に供し、850℃から1050℃で熱間圧延を完了して熱間圧延後の鋼板とし、
前記熱間圧延後の鋼板を、850℃から550℃まで、平均冷却速度30℃/秒以上で冷却し、下記式で定義するベイナイト変態開始温度Bs点以下の温度で巻き取り、
Bs点から(Bs点−80)℃まで、下記式(1)を満たす条件で冷却して熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板に圧下率10%以下の冷間圧延を施すか、施さずにして、熱処理用鋼板を製造し、
前記熱処理用鋼板を、(Ac1+25)℃からAc3点の温度に加熱し、加熱の際、700℃から最高加熱温度又は(Ac3−20)℃のいずれか低い温度を終点とする温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(3)を満たす加熱条件とし、最高加熱温度−10℃から最高加熱温度の温度域に150秒以下保持し、
加熱保持温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を25℃/秒以上として冷却し、
550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する下記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限して冷却することを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
[元素]:元素の質量%
Bs:Bs点(℃)
T(n):各ステップにおける平均温度(℃)
WM:各元素種の組成(質量%)
〔9〕本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
〔1〕から〔4〕のいずれか1つに記載の成分組成の鋼片を熱間圧延に供し、850℃から1050℃で熱間圧延を完了して熱間圧延後の鋼板とし、
前記熱間圧延後の鋼板を、850℃から550℃まで、平均冷却速度30℃/秒以上で冷却し、下記式で定義するベイナイト変態開始温度Bs点以下の温度で巻き取り、
Bs点から(Bs点−80)℃まで、下記式(1)を満たす条件で冷却して熱延鋼板を製造し、
前記熱延鋼板に第一の冷間圧延を施すか、施さずにして、中間熱処理用鋼板を製造し、
前記中間熱処理用鋼板を、(Ac3−20)℃以上の温度に、700℃から(Ac3−20)℃の温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(2)を満たす条件で加熱し、
次いで、加熱温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を30℃/秒以上とし、Bs点から(Bs−80)℃の温度域の平均冷却速度を20℃/秒以上として冷却し、(Bs−80)℃から下記式で定義するMs点における滞留時間を1000秒以下とし、Ms点から(Ms−50)℃における平均冷却速度を100℃/秒以下に制限して冷却して中間熱処理鋼板とし、
前記冷却した中間熱処理鋼板に圧下率10%以下の第二の冷間圧延を施すか、施さずに、熱処理用鋼板を製造し、
前記熱処理用鋼板を、(Ac1+25)℃からAc3点の温度に、700℃から最高加熱温度又は(Ac3−20)℃のいずれか低い温度を終点とする温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(3)を満たす条件で加熱し、最高加熱温度−10℃から最高加熱温度の温度域に150秒以下保持し、
加熱保持温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を25℃/秒以上として冷却し、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する下記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限して冷却することを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
[元素]:元素の質量%
Bs:Bs点(℃)
T(n):各ステップにおける平均温度(℃)
WM:各元素種の組成(質量%)
〔10〕前記第一の冷間圧延は、圧下率80%以下であることを特徴とする本発明の高強度鋼板の製造方法。
〔11〕前記第一の冷間圧延は、圧下率10%超の冷間圧延を施すことを特徴とする本発明の高強度鋼板の製造方法。
〔12〕前記熱処理用鋼板を、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する前記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限して冷却した後の鋼板を200℃から600℃に加熱する焼戻処理を施すことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔13〕前記焼戻処理に先立ち圧下率2.0%以下の調質圧延を施すことを特徴とする本発明の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔14〕本発明の製造方法において、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留中に亜鉛を主成分とするめっき浴に浸漬し、鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔15〕本発明の製造方法において、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域に滞留させ、室温まで冷却した後、鋼板の片面又は両面に、電気めっきで、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔16〕本発明の製造方法において、焼戻処理中に亜鉛を主成分とするめっき浴に浸漬し、鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔17〕本発明の製造方法において、焼戻処理を行い、室温まで冷却した後、鋼板の片面又は両面に、電気めっきで、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔18〕本発明の製造方法において、めっき浴に浸漬後、引き続き300℃から550℃に滞留する間に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を450℃から550℃に加熱し、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層に合金化処理を施す
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
〔19〕本発明の製造方法において、焼戻処理におけるめっき層又は亜鉛合金めっき層の加熱温度を450℃から550℃とし、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層に合金化処理を施す
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
鋼板加熱温度:(Ac1+25)℃からAc3点
加熱速度限定温度域:700℃から(Ac3−20)℃
加熱条件:下記式(3)
鋼板aを(Ac1+25)℃からAc3点に加熱する。加熱の際、700℃から(Ac3−20)℃の温度域において、下記式(3)を満たす加熱条件とする。
Claims (19)
- 成分組成が、質量%で、
C :0.05〜0.30%、
Si:2.50%以下、
Mn:0.50〜3.50%、
P :0.100%以下、
S :0.0100%以下、
Al:0.001〜2.000%、
N :0.0150%以下、
O :0.0050%以下、
残部:Fe及び不可避的不純物からなる鋼板において、
鋼板表面から1/8t(t:板厚)〜3/8t(t:板厚)の領域のミクロ組織が、体積%で、
針状フェライト:20%以上、
マルテンサイト:10%以上
を含み、
塊状フェライト:20%以下、
残留オーステナイト:2.0%以下、
上記全組織にさらにベイナイト及びベイニティックフェライトを加えた組織以外の組織:5%以下
に制限され、
かつ、前記マルテンサイトが下記式(A)を満たす
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
- 前記成分組成が、Feの一部に代えて、さらに、質量%で、
Ti:0.30%以下、
Nb:0.10%以下、
V :1.00%以下
の1種又は2種以上を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。 - 前記成分組成が、Feの一部に代えて、さらに、質量%で、
Cr:2.00%以下、
Ni:2.00%以下、
Cu:2.00%以下、
Mo:1.00%以下、
W :1.00%以下、
B :0.0100%以下、
Sn:1.00%以下、
Sb:0.20%以下
の1種又は2種以上を含む
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。 - 前記成分組成が、Feの一部に代えて、さらに、質量%で、Ca、Ce、Mg、Zr、La、Hf、REMの1種又は2種以上を合計で0.0100%以下含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
- 前記ミクロ組織のマルテンサイトが、体積%で、平均直径1.0μm以下の微細炭化物が析出した焼戻しマルテンサイトを全マルテンサイトに対して30%以上含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
- 前記高強度鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
- 前記亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層が合金化めっき層であることを特徴とする請求項6に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の成分組成の鋼片を熱間圧延に供し、850℃から1050℃で熱間圧延を完了して熱間圧延後の鋼板とし、
前記熱間圧延後の鋼板を、850℃から550℃まで、平均冷却速度30℃/秒以上で冷却し、下記式で定義するベイナイト変態開始温度Bs点以下の温度で巻き取り、
Bs点から(Bs点−80)℃まで、下記式(1)を満たす条件で冷却して熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板に圧下率10%以下の冷間圧延を施すか、施さずにして、熱処理用鋼板を製造し、
前記熱処理用鋼板を、(Ac1+25)℃からAc3点の温度に、700℃から最高加熱温度又は(Ac3−20)℃のいずれか低い温度を終点とする温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(3)を満たす条件で加熱し、最高加熱温度−10℃から最高加熱温度の温度域に150秒以下保持し、
加熱保持温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を25℃/秒以上として冷却し、
550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する下記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限して冷却することを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
[元素]:元素の質量%
WM:各元素の組成(質量%)
Δt(n):熱間圧延後の冷却から巻取りを経て400℃まで冷却する間における(Bs−10×(n−1))℃から(Bs−10×n)℃までの経過時間(秒)
WM:各元素種の組成(質量%)
fγ(n):n番目の区間における平均逆変態率
T(n):n番目の区間における平均温度(℃)
Bs:Bs点(℃)
T(n):各ステップにおける平均温度(℃)
WM:各元素種の組成(質量%) - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の成分組成の鋼片を熱間圧延に供し、850℃から1050℃で熱間圧延を完了して熱間圧延後の鋼板とし、
前記熱間圧延後の鋼板を、850℃から550℃まで、平均冷却速度30℃/秒以上で冷却し、下記式で定義するベイナイト変態開始温度Bs点以下の温度で巻き取り、
Bs点から(Bs点−80)℃まで、下記式(1)を満たす条件で冷却して熱延鋼板を製造し、
前記熱延鋼板に第一の冷間圧延を施すか、施さずにして、中間熱処理用鋼板を製造し、
前記中間熱処理用鋼板を、(Ac3−20)℃以上の温度に、700℃から(Ac3−20)℃の温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(2)を満たす条件で加熱し、
次いで、加熱温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を30℃/秒以上とし、Bs点から(Bs−80)℃の温度域の平均冷却速度を20℃/秒以上として冷却し、(Bs−80)℃からMs点における滞留時間を1000秒以下とし、Ms点から(Ms−50)℃における平均冷却速度を100℃/秒以下に制限して冷却して中間熱処理鋼板とし、
前記冷却した中間熱処理鋼板に圧下率10%以下の第二の冷間圧延を施すか、施さずにして、熱処理用鋼板を製造し、
前記熱処理用鋼板を、(Ac1+25)℃からAc3点の温度に、700℃から最高加熱温度又は(Ac3−20)℃のいずれか低い温度を終点とする温度域における経過時間を10分割して計算する下記式(3)を満たす条件で加熱し、最高加熱温度−10℃から最高加熱温度の温度域に150秒以下保持し、
加熱保持温度から、700℃から550℃の温度域の平均冷却速度を25℃/秒以上として冷却し、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する下記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限して冷却することを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
Bs点(℃)=611−33・[Mn]−17・[Cr]
−17・[Ni]−21・[Mo]−11・[Si]
+30・[Al]+(24・[Cr]+15・[Mo]
+5500・[B]+240・[Nb])/(8・[C])
[元素]:元素の質量%
WM:各元素の組成(質量%)
Δt(n):熱間圧延後の冷却から巻取りを経て400℃まで冷却する間における(Bs−10×(n−1))℃から(Bs−10×n)℃までの経過時間(秒)
Ms点(℃)=561−474[C]−33・[Mn]
−17・[Cr]−17・[Ni]−21・[Mo]
−11・[Si]+30・[Al]
[元素]:元素の質量%
fγ(n):n番目の区間における平均逆変態率
T(n):n番目の区間における平均温度(℃)
WM:各元素種の組成(質量%)
fγ(n):n番目の区間における平均逆変態率
T(n):n番目の区間における平均温度(℃)
Bs:Bs点(℃)
T(n):各ステップにおける平均温度(℃)
WM:各元素種の組成(質量%) - 前記第一の冷間圧延は、圧下率80%以下であることを特徴とする請求項9に記載の熱処理用鋼板の製造方法。
- 前記第一の冷間圧延は、圧下率10%超の冷間圧延を施すことを特徴とする請求項9又は10に記載の熱処理用鋼板の製造方法。
- 前記熱処理用鋼板を、550℃又はBs点のいずれか低い方を起点として300℃までの温度域における滞留時間を10分割して計算する前記式(4)及び式(5)を満たす範囲に制限して冷却した後の鋼板を200℃から600℃に加熱する焼戻処理を施すことを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
- 前記焼戻処理に先立ち圧下率2.0%以下の調質圧延を施すことを特徴とする請求項12に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
- 請求項6に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
請求項8〜13のいずれか1項に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法において、550〜300℃での滞留中に亜鉛を主成分とするめっき浴に浸漬し、鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。 - 請求項6に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
請求項8〜13のいずれか1項に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法において、550℃から300℃で滞留させ、室温まで冷却した後、鋼板の片面又は両面に、電気めっきで、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。 - 請求項6に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
請求項12又は13に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法において、焼戻処理中に亜鉛を主成分とするめっき浴に浸漬し、鋼板の片面又は両面に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。 - 請求項6に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
請求項12又は13に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法において、焼戻処理を行い、室温まで冷却した後、鋼板の片面又は両面に、電気めっきで、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を形成する
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。 - 請求項7に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
請求項17に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法において、めっき浴に浸漬後、引き続き300℃から550℃に滞留する間に、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層を450℃から550℃に加熱し、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層に合金化処理を施す
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。 - 請求項7に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板を製造する製造方法であって、
請求項15、16、及び、18のいずれか1項に記載の成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法において、焼戻処理におけるめっき層又は亜鉛合金めっき層の加熱温度を450℃から550℃とし、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層に合金化処理を施す
ことを特徴とする成形性、靱性、及び、溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法。
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