TW202027966A - 鋼板、拼焊胚料、熱壓製成形品、鋼管、中空狀淬火成形品、及鋼板的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的鋼板具備:母材鋼板;於前述母材鋼板表面上設有鋁敷層之鍍覆部,該鋁敷層包含介金屬化合物層與鋁鍍層;及,前述母材鋼板或前述介金屬化合物層在前記鋼板之厚度方向上露出之露出部;其中,前述鍍覆部具有突出部,該突出部係從前述鍍覆部端面至前述鋼板端緣之長度達最大值的位置突出。
Description
本揭示有關於一種鋼板、拼焊胚料、熱壓製成形品、鋼管、中空狀淬火成形品、及鋼板的製造方法。本申請案依據已在2019年1月22日提出申請之國際申請案PCT/JP2019/001922號主張優先權,並於此援用其內容。
背景技術
近年來,從保護地球環境之觀點出發,為了削減CO2
氣體排放量,於汽車領域中,汽車車體之輕量化實為緊要之課題。對此,乃積極進行運用高強度鋼板之探討,其鋼板之強度也越發增高。
熱壓製成形(以下有時稱為「熱壓印」)作為成形汽車用構件之技術之一而受到矚目。熱壓印係將鋼板加熱至高溫並於Ar3
變態溫度以上之溫度區域下進行壓製成形,利用模具排熱來急速冷卻,於施加有壓製壓力之狀態下,在成形之同時引發變態。因此是一種可製造高強度且具優異形狀固定性之壓製成形品(以下有時稱「熱壓印成形品」)的技術。
此外,為了提升汽車用構件之壓製成形品的產率及機能性,將至少2片鋼板之端面對頭並以雷射熔接、電漿熔接等接合而成之對頭熔接構件(以下有時稱「拼焊胚料」)被運用為壓製用素材。拼焊胚料因接合多數鋼板,變得可因應目的而在一個零件中使板厚及強度自由變化。結果,拼焊胚料可提高汽車用構件之機能性及減少汽車用構件之數量。此外,藉由使用拼焊胚料進行熱壓印,可製造出一種能使板厚、強度等自由變化之高強度壓製成形品。
使用拼焊胚料作為壓製用素材並以熱壓印來成形汽車用構件時,拼焊胚料會被加熱至例如800℃~1000℃之溫度區域。因此,熱壓印用拼焊胚料多使用施有鍍覆沸點較高之Al-Si等鋁鍍層的鋼板。
就用以形成拼焊胚料之鋼板,例如具有鍍層之鋼板,迄今已進行過各種探討(舉例來說,參照專利文獻1~7)。
先行技術文獻
專利文獻
[專利文獻1]日本特表2009-534529號公報
[專利文獻2]日本特表2015-525677號公報
[專利文獻3]日本特表2015-523210號公報
[專利文獻4]日本特表2015-536246號公報
[專利文獻5]日本特開2013-220445號公報
[專利文獻6]中國專利申請案第106334875號公開說明書
[專利文獻7]日本特開平03-094992號公報
發明概要
發明欲解決之課題
然而,習知鋼板於對頭熔接時無法充分滿足接頭之靜拉伸強度與熔接金屬部之塗裝後耐蝕性此二特性,仍有進一步改善之餘地。
本揭示之課題在於提供一種鋼板、拼焊胚料、熱壓製成形品、鋼管、中空狀淬火成形品、及鋼板的製造方法,其在對頭熔接時接頭之靜拉伸強度優異,且即使對熔接金屬部進行塗裝後,熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性仍優異。
用以解決課題之手段
用以解決上述課題之手段包含以下態樣。
>1>一種鋼板,具備:母材鋼板;於前述母材鋼板表面上設有鋁敷層之鍍覆部,該鋁敷層包含介金屬化合物層與鋁鍍層;及,前述母材鋼板或前述介金屬化合物層在鋼板厚度方向上露出之露出部;與前述鋼板之厚度方向垂直且由前述鍍覆部朝前述鋼板一端緣之第1方向上,至少前述鍍覆部、前述露出部及前述鋼板之前述端緣依序配置於前述母材鋼板表面上;其中,令前述第1方向上從前述鍍覆部之前述端緣側之端面至前述鋼板之端緣的長度達最大值之位置為第1位置;前述鍍覆部具有突出部,該突出部係一從前述第1位置朝前述鋼板之前述端緣側突出的部分,且前述突出部於前述厚度方向上與前述母材鋼板間隔。
>2>如>1>之鋼板,其中以前述第1位置為基準,與前述第1方向相反方向之前述鍍覆部中,前述鋁鍍層之平均厚度為8μm~50μm。
>3>如>1>或>2>之鋼板,其中以前述第1位置為基準,與前述第1方向相反方向之前述鍍覆部中,前述介金屬化合物層之平均厚度為1μm~10μm。
>4>如>1>至>3>中任一項之鋼板,其中分別與前述厚度方向、前述第1方向平行之截面中,令通過前述第1位置且與前述厚度方向平行之假想線為假想線A,令前述截面中較前述假想線A更位在前述第1方向側之前述鋁敷層之截面積的值為Sa,且令前述第1方向上前述第1位置至前述端緣之距離與前述第1方向上前述突出部頂點至前述端緣之距離的差分值為W3時,前述露出部上之介金屬化合物層之平均厚度為3μm以下,並且滿足下列式(1)之關係:
Sa≧3×n×W3・・・・・・・・・・(1)
另,面積Sa之值使用令單位為μm2
時之值,W3之值使用令單位為μm時之值;此外,令式(1)中n=1。
>5>如>1>至>4>中任一項之鋼板,其中前述母材鋼板以質量%計具有由下列者構成之化學組成:
C:0.02%~0.58%、
Mn:0.20%~3.00%、
Al:0.005%~0.06%、
P:0.03%以下、
S:0.010%以下、
N:0.010%以下、
Ti:0%~0.20%、
Nb:0%~0.20%、
V:0%~1.0%、
W:0%~1.0%、
Cr:0%~1.0%、
Mo:0%~1.0%、
Cu:0%~1.0%、
Ni:0%~1.0%、
B:0%~0.0100%、
Mg:0%~0.05%、
Ca:0%~0.05%、
REM:0%~0.05%、
Sn:0%~0.5%、
Bi:0%~0.05%、
Si:0%~2.00%及
殘餘部分:Fe及雜質。
>6>一種拼焊胚料,具有至少一片如>1>至>5>中任一項之鋼板,且具有與前述鋼板之前述露出部鄰接的熔接金屬部。
>7>一種熱壓製成形品,使用了如>6>之拼焊胚料。
>8>一種鋼管,具有與如>1>至>5>中任一項之鋼板之前述露出部鄰接的熔接金屬部。
>9>一種中空狀淬火成形品,使用了如>8>之鋼管。
>10>一種鋼板的製造方法,係製造如>1>至>5>中任一項之鋼板的方法,且具有以機械加工來形成前述露出部之步驟。
發明效果
若依本揭示,可提供一種鋼板、拼焊胚料、熱壓製成形品、鋼管、中空狀淬火成形品、及鋼板的製造方法,其於對頭熔接時接頭之靜拉伸強度優異,且即使對熔接金屬部進行塗裝後,熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性仍優異。
用以實施發明之形態
以下,就本揭示之較佳態樣之一例予以詳細說明。
另,本說明書中使用「~」表示之數值範圍意指:包含載於「~」前後之數值來作為下限值及上限值的範圍。
本說明書中,就成分(元素)之含量而言,舉例來說,C(碳)之含量有時會表述為「C量」。此外,其他元素之含量有時也會以同樣方式來表述。
本說明書中「步驟」之用語並非單指獨立步驟,即使無法與其他步驟作明確區別,只要可達成該步驟所期望之目的,也包含在本用語之中。
本說明書中「鋁敷層」之用語表示施加於母材鋼板兩面之鍍鋁層全體。亦即,鋁敷層表示鋁鍍層與介金屬化合物層全體。
本說明書中「介金屬化合物層」之用語表示:於母材鋼板兩面施行鍍鋁時,形成於母材鋼板與鍍鋁層間之介金屬化合物之層。
本說明書中「鋁鍍層」之用語表示:施加於母材鋼板上之鍍鋁層中,將介金屬化合物層除外之區域。
本揭示中「母材鋼板」、「介金屬化合物層」、「鋁鍍層」之用語將於後述「母材鋼板、介金屬化合物層及鋁鍍層之範圍界定」中進一步說明。
本揭示中「厚度方向」之用語意指:測定鋼板板寬中央部之板厚的方向。
本揭示中「鋼板端面」之用語意指:鋼板表面當中朝與厚度方向正交之方向露出之面。
本揭示中「鋼板端緣」之用語意指:與鋼板端面鄰接之部位。
本說明書中「鋼板端部」之用語意指位於鋼板周圍之區域,且最大時為鋼板端緣起7mm以內範圍之區域。
本說明書中「鋼板中央部」之用語意指鋼板端部以外之區域。
本說明書中鋼板之「截面」的用語表示朝鋼板厚度方向截斷之截面。具體來說,圖1中,令鋼板厚度方向為Z,且令露出部之長向(與圖1之顯示面正交的方向)為X。接著,令分別與方向Z及方向X正交之方向為Y。此時,截面意指以YZ平面截斷之截面。
本說明書中「熔接部」之用語表示:連同熔接金屬部、位於熔接金屬部周圍之鋼板露出部、及鍍覆部之熔接金屬側周邊都涵蓋在內之區域。
本說明書中,第1方向(第1向)之用語表示下述方向:與鋼板之厚度方向垂直且從鍍覆部朝鋼板一端緣之方向(Y方向)。
>鋼板>
本揭示之鋼板具有母材鋼板及設於前述母材鋼板兩面之鋁敷層。
此外,位於周圍之端部的至少一部份兩面上形成有:已除去至少一部份前述鋁敷層之除去部(以下有時稱露出部);及,在較前述露出部更靠鋼板之板寬中央側的區域有前述鋁敷層存在的殘存部(以下有時稱鍍覆部)。
亦即,本揭示之鋼板具備:母材鋼板;於前述母材鋼板表面上設有鋁敷層之鍍覆部,該鋁敷層包含介金屬化合物層與鋁鍍層;及,前述母材鋼板或前述介金屬化合物層在鋼板厚度方向上露出之露出部。此外,本揭示之鋼板在與鋼板厚度方向垂直且從鍍覆部朝鋼板之一端緣的第1方向上,至少前述鍍覆部、前述露出部及前述鋼板之前述端緣依序配置於前述母材鋼板表面上。
然後,本揭示之鋼板從截面觀看前述露出部與前述鍍覆部之邊界時,於前述鍍覆部之端面中,鋁敷層外面側上具有會成為最短除去寬度(以下有時稱為露出寬度)的部分,且在較會成為最短除去寬度的部分更靠母材鋼板側之內部側,具有會成為最長露出寬度的部分。
亦即,本揭示之鋼板於令第1方向上從鋼板端緣側之鍍覆部端面至鋼板端緣之長度達最大值的位置為第1位置時,鍍覆部具有從第1位置朝鋼板前述端緣側突出之部分,即突出部,該突出部係於鋼板之厚度方向上與母材鋼板間隔。
另,鋼板形狀並未特別受限。
圖1為概略截面圖,顯示本揭示之鋼板端部之一例。此外,圖2為概略截面圖,顯示本揭示之鋼板端部之另一例。
於圖1及圖2中,100表示鋼板,12表示母材鋼板,14表示鋁鍍層,16表示介金屬化合物層,18表示鋁敷層,22表示露出部,26表示鍍覆部。
此外,100A表示鋼板端面,100B表示露出部22與鍍覆部26之邊界中會成為最短露出寬度的部分(位置),100D表示露出部22與鍍覆部26之邊界中會成為最長露出寬度之部分(位置)。另,圖1及圖2中,露出部22與鍍覆部26之邊界(以下有時稱為鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面)中會成為最短露出寬度之部分100B位在露出部22與鍍覆部26之邊界中之鋁敷層18外面側的端緣。
如圖1所示,本揭示之鋼板100於母材鋼板12兩面上形成有鋁敷層18。此外,鋁敷層18具有:形成在鋼板100兩面之鋁鍍層14、以及形成在母材鋼板12與鋁鍍層14之間的介金屬化合物層16。
此外,如圖1及圖2所示,鋼板100之端部係於兩面形成有露出部22,且在較露出部22更靠鋼板100之板寬中央側的區域上形成有鍍覆部26。
進一步來說,如圖1及圖2所示,從分別與鋼板100之厚度方向及第1方向F1平行之截面觀看露出部22與鍍覆部26之邊界時,會成為最短露出寬度之部分(位置)100B朝向鋼板100之端面100A側突出。此外,鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面,係由鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面中會成為最短露出寬度的部分100B,朝向鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面中會成為最長露出寬度的部分(第1位置)100D之方向延伸。然後,鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面的截面形狀具有朝鍍覆部26側傾斜之凹形。具體來說,露出部22與鍍覆部26之邊界(即鍍覆部26之端面)具有:設於鋁敷層18外面側且朝鋼板100端面側突出之突出部(例如:以100B為頂部之突出部);及,較突出部更靠母材鋼板12側設置且朝鋼板100之板寬中央側凹入之凹入部(例如:以100D為底部之凹入部)。亦即,鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面形成為:鋁敷層18之外面側具有會成為最短露出寬度之部分100B,且在較鋁敷層18之外面側更靠母材鋼板12側(較100B更在母材鋼板12內部側)具有會成為最長露出寬度之部分100D。
本揭示之鋼板100如圖3所示,具備:於母材鋼板12上設有第1鍍層36A之第1區域T1。然後,本揭示之鋼板100具備設有第2鍍層36B之第2區域T2;該第2鍍層36B連接第1鍍層36A,且至少具有下述部分:在鋼板100之厚度方向上與母材鋼板12間隔同時從第1區域T1朝鋼板100之端面100A側突出的部分。第2區域T2表示:於第1方向F1中,從會成為最長露出寬度W2之位置(第1位置)100D至會成為最短露出寬度W1之位置100B的區域。從第1區域T1突出之部分(即從第1位置100D突出之部分)係於厚度方向與母材鋼板12間隔。於此,所謂「間隔」意指:突出部分與母材鋼板12之間存有空隙,且在鋼板100之厚度方向上,至少有突出部分、空隙、母材鋼板12依序存在。在如同圖5之情況下,第2區域T2之鍍層36B係由從第1區域T1突出之部分與存在於母材鋼板12正上方之介金屬化合物層16所構成。
此外,本揭示之鋼板100具備第3區域T3,其鄰接鋼板100之端面且母材鋼板12在鋼板100之厚度方向上露出。於如同圖5之情況下,本揭示之鋼板100具備第3區域T3,其在母材鋼板12上設有較第1鍍層36B更薄之第3鍍層36C。第3區域T3表示:於第1方向F1上,從會成為最短露出寬度W1之位置100B至鋼板100端緣的區域。第3區域T3中,鋼板100之端緣可具備至少由介金屬化合物層16構成之第2鍍覆部。
另,本揭示之鋼板100如圖1所示,於鋼板100端部之露出部22中,至少一部份母材鋼板12可與鋁敷層18被一同除去。此外,如圖2所示,雖然鋁敷層18被除去,母材鋼板12也可不被除去。
圖3為放大概略截面圖,顯示本揭示之鋼板100端部之一例。圖3中D表示除去深度(以下有時稱為深度)。此外,W1表示鍍覆部26之鋼板100端緣側端面之鋁敷層18之外面側端緣的露出寬度,W2則表示鍍覆部26之鋼板100端緣側端面之鋁敷層18之較外面側端緣更在母材鋼板12側的露出寬度。
另,深度表示:從鋁鍍層14(鋁敷層18之表面)之外面側表面朝鋼板100端面方向(第1方向F1)延長之假想線起算,至母材鋼板12表面為止的垂直方向深度。
此外,露出寬度表示:從鋼板100之端面朝鋼板100厚度方向延長之假想線起算,至鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面為止的垂直方向長度。即,露出寬度表示:於分別與第1方向F1及鋼板100之厚度方向平行的截面中,在第1方向F1上,從鋼板100之端緣至露出部22與鍍覆部26之邊界點的長度。
於此,若參照圖3可知,深度D表示:於分別與第1方向F1及鋼板100之厚度方向平行的截面中,從鋁敷層18之外面側(鋁鍍層14之外面側)表面朝鋼板100之端面100A的方向(第1方向F1)延長的假想線起算,至母材鋼板12表面為止的垂直方向深度。
此外,如圖3所示,本揭示之鋼板100具有露出寬度W1及露出寬度W2。
露出寬度W1表示:於分別與第1方向F1及鋼板100之厚度方向平行的截面中,從鋼板100之鋼板端面100A朝鋼板100之厚度方向延長之假想線起算,至鍍覆部26之鋼板100端緣側端面之鋁敷層18的外面側所具有之會成為最短露出寬度W1之部分100B為止的垂直方向長度。亦即,表示:於第1方向F1上,從鋼板100之端面100A朝厚度方向延長之假想線起算,至設於鋁敷層18外面側且朝鋼板100端面側突出之突出部當中最朝鋼板100端面側突出之部分(圖3中,以100B為頂部之突出部)為止的垂直長度。即,露出部W1為第1方向F1上從突出部頂點100B至鋼板100端緣之距離。
露出幅W2表示:於分別與第1方向F1及鋼板100之厚度方向平行的截面中,從鋼板100之端面100A朝厚度方向延長之假想線起算,至較鋁敷層18之外面側更靠母材鋼板12側上所具有之會成為最長露出寬度之部分(第1位置)100D為止的垂直長度。亦即,表示:從鋼板100之端面100A朝厚度方向延長之假想線起算,至設於較突出部更靠母材鋼板12側且朝鋼板100之板寬中央側凹入之凹入部當中最朝鋼板100之板寬中央側凹入之部分(圖3中,以100D為底部之凹入部)為止的垂直長度。即,露出部W2為第1方向F1上從第1位置100D至鋼板100端緣之距離。
亦即,如圖3所示,本揭示之鋼板100中,從分別與第1方向F1及鋼板100之厚度方向平行之截面觀看露出部22與鍍覆部26之邊界時,最短露出寬度W1存在於鍍覆部26端面上鋁敷層18的一部份外面側。此外,最長露出寬度W2則存在於較會成為最短露出寬度W1之部分更靠母材鋼板12側(母材鋼板12內部側)的一部分。
另,圖3中,鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面中會成為最短露出寬度W1的部分100B位於鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面中鋁敷層18外面側的端緣。此外,會成為最長露出寬度之部分100D則位於鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面中母材鋼板12側的端緣。
以上,參照圖1~圖3說明了本揭示之鋼板100端部之一例,但本揭示之鋼板100不受此等所限定。圖1~圖3中,鍍覆部26之鋼板100端緣側端面之會成為最短露出寬度W1的部分100B雖被顯示於鍍覆部26之鋼板100端緣側端面之鋁敷層18表面側端緣的位置,但並不限於此一部分。會成為最短露出寬度W1之部分100B也可形成於鋁敷層18表面側端緣之周圍。亦即,圖1~圖3中,會成為最長露出寬度之部分100B(圖1~圖3中,鍍覆部26之鋼板100之端緣側端面中,鋁敷層18之外面側端緣的位置)雖然形成為前端尖起之形狀,但也可為圓形或方形。
此外,圖1~圖3中,會成為最長露出寬度之部分100D雖然被顯示在鍍覆部26之鋼板100端緣側端面中母材鋼板12側端緣之母材鋼板12的位置上,但並不限於此一部分。舉例來說,會成為最長露出寬度之部分100D可為鋁敷層18中之任一部分。
迄今,對於施有含鋁為主體之金屬鍍覆的鋼板100以雷射熔接、電漿熔接等熔接方法進行對頭熔接,如此而成之拼焊胚料已廣為人知。該拼焊胚料有時會有熔接金屬部中大量混入因鍍鋁而生之鋁的情況。一旦將如此製得之拼焊胚料進行熱壓印,會有對頭熔接部之熔接金屬部軟化而使靜拉伸強度降低之情況。舉例來說,就該熱壓印後之熱壓印成形品而言,含熔接金屬部之部分的拉伸強度試驗結果亦有報告熔接金屬部發生破裂的例子。
在避免熔接金屬部破裂之觀點下,舉例來說,專利文獻1揭示了一種拼焊胚料,其係從欲行熔接之熔接預定部去除鋁鍍層14並使介金屬化合物層16殘存而製成鋼板100,再將該鋼板100之熔接預定部進行對頭熔接而成。
然而,對使用了專利文獻1所揭拼焊胚料之熱壓印成形品進行塗裝時,熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性甚低。
專利文獻1所揭鋼板中,殘存有介金屬化合物層之部分與不去除鋁鍍層之部分的邊界形狀係以沿厚度方向之方向形成。因此,從專利文獻1所揭鋼板100形成拼焊胚料而使用該拼焊胚料之熱壓印成形品中,未去除鋁鍍層之部分不會覆蓋殘存之介金屬化合物層表面。再者,殘存之介金屬化合物層厚度甚薄。可以想見,因此等原因,使用專利文獻1所揭鋼板時,熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性不佳。
此外,專利文獻2~專利文獻6則是在欲行熔接之熔接預定部中去除鋁敷層全體而製成使母材鋼板露出之鋼板。其揭示了之後將該鋼板之熔接預定部之端部進行對頭熔接而成之拼焊胚料。
然而,對使用了專利文獻2~專利文獻6所揭拼焊胚料之熱壓印成形品施行塗裝時,熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性甚低。
專利文獻2、4~6所揭示之鋼板中,使母材鋼板露出之部分與不除去鋁敷層之部分的邊界形狀係以1)沿著厚度方向之方向或2)該邊界之母材鋼板側朝鋼板端面側傾斜之方式形成。因此,使用專利文獻2、4~6所揭鋼板時,因其等之邊界形狀,不除去鋁敷層之部分不會覆蓋使母材鋼板露出之部分的表面。因此,使母材鋼板露出之部分會維持母材鋼板露出之狀態。結果可以想見,使用專利文獻2、4~6所揭鋼板之熱壓印成形品之熔接金屬部周圍的塗裝後耐蝕性低。
就專利文獻3所揭鋼板而言,並未揭示鋁敷層之突出部覆蓋使母材鋼板露出部分之表面的技術思想。因此,使母材鋼板露出之部分會維持母材鋼板露出之狀態。結果可以想見,使用專利文獻3所揭鋼板之熱壓印成形品之熔接金屬部周圍的塗裝後耐蝕性低。
另一方面,專利文獻7揭示一種藉由噴射含磨粒之液體來除去鍍覆金屬之造管方法。
然而,專利文獻7所揭技術中,形成於鍍覆鋼板之鍍覆金屬之除去係藉由噴射含磨粒之液體來進行。因此,難以控制要去除鍍覆金屬之部分與不去除部分的邊界形狀。結果,可以想見,就造管後之管材而言,已去除鍍覆金屬部分之表面不會被不去除鍍覆金屬之部分覆蓋,熔接部周圍之塗裝後耐蝕性不佳。
相對來說,本揭示之鋼板100從截面觀看露出部22與鍍覆部26之邊界時,鋁敷層18之外面側具有從會成為最短露出寬度W1之位置100D突出之突出部。又,由於鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面形狀係以此種形狀來形成,由本揭示之鋼板100製得之熱壓印成形品中,鍍覆部26變得可覆蓋露出部22之一部分表面(露出部22與鍍覆部26之邊界的周邊部)。可以想見,這是因為諸如進行熱壓印時之熱,使得鍍覆部26之鋁成分熔融而覆蓋露出部22之一部分表面。可以想見,熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性因此優異。此外,露出部22中至少一部份之鋁敷層18會被除去。結果,混入熔接金屬之鋁量減少,得以抑制靜拉伸強度之降低。因此可以想見,藉由使用本揭示之鋼板100,可獲得接頭之靜拉伸強度優異且熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性優異之拼焊胚料。
以下,就本揭示之鋼板100進行說明。
[母材鋼板]
母材鋼板12為設置鋁敷層18前之鋼板。母材鋼板12僅需為以一般方法製得者即可,並未特別受限。母材鋼板12為熱軋鋼板及冷軋鋼板中之任一者皆可。此外,母材鋼板12之厚度僅需設成因應目的之厚度即可,並未特別受限。例如,母材鋼板12之板厚以設置鋁敷層18後之鋼板整體板厚而言,可舉如0.8mm~4mm之板厚,更可舉如1mm~3mm之板厚。
就母材鋼板12之一例而言,舉例來說,宜使用已形成為具高機械強度(例如拉伸強度、降伏點、延展性、抽製性、硬度、衝擊值、疲勞強度等有關機械變形及破壞之各種性質)的鋼板。具體來說,可使用拉伸強度400~2700MPa之鋼板。母材鋼板12之板厚為0.7mm~3.2mm。另,母材鋼板12亦可使用具低機械強度之鋼板。具體來說為1300MPa級、1200MPa級、1000MPa級、600MPa級及500MPa級。例如,為汽車之B柱時,欲防止變形之上部跨中央部宜使用拉伸強度1500~2000MPa級之鋼板,能量吸收部之下部則宜使用拉伸強度500MPa級~1500MPa級之鋼板。下部更宜使用600MPa級~1300MPa級之鋼板。就B柱之鋼板板厚而言,上部宜1.4mm~2.6mm,下部則宜1.0mm~1.6mm。
就母材鋼板12之較佳化學組成之一例而言,可舉例如以下之化學組成。
以質量%計,具有由C:0.02%~0.58%、Mn:0.20%~3.00%、Al:0.005%~0.06%、P:0.03%以下、S:0.010%以下、N:0.010%以下、Ti:0%~0.20%、Nb:0%~0.20%、V:0%~1.0%、W:0%~1.0%、Cr:0%~1.0%、Mo:0%~1.0%、Cu:0%~1.0%、Ni:0%~1.0%、B:0%~0.0100%、Mg:0%~0.05%、Ca:0%~0.05%、REM:0%~0.05%、Sn:0%~0.5%、Bi:0%~0.05%、Si:0%~2.00%以及殘餘部分:Fe及不純物構成之化學組成。
另,以下表示成分(元素)含量之「%」意指「質量%」。
(C:0.02%~0.58%)
C可提高母材鋼板12之淬火性且為主要決定淬火後強度之重要元素。進一步來說,C為降低A3點並促進淬火處理溫度低溫化之元素。C量小於0.02%有時會有該效果不足的情況。因此,宜令C量為0.02%以上。另一方面,一旦C量超過0.58%,淬火部之韌性劣化顯著。因此,宜令C量為0.58%以下。C量為0.45%以下較佳。
(Mn:0.20%~3.00%)
為提高母材鋼板12淬火性且確保安定之淬火後強度,Mn為非常有效之元素。Mn量小於0.20%時有時會有其效果不足之情況。因此宜令Mn量在0.20%以上。Mn量較佳為0.80%以上。另一方面,一旦Mn量超過3.00%,不僅其效果飽和,反而會有淬火後難以確保安定強度的情況。因此,宜令Mn量在3.00%以下。Mn量為2.40%以下較佳。
(Al:0.005%~0.06%)
Al會作為脫氧元素發揮機能,具有令母材鋼板12健全化之作用。Al量小於0.005%時有時會有難以獲得上述作用所致效果的情況。因此,宜令Al量在0.005%以上。另一方面,Al量大於0.06%時上述作用之效果飽和而不利成本。因此,宜令Al量在0.06%以下。Al量宜0.05%以下。此外,Al量為0.01%以上較佳。
(P:0.03%以下)
P係作為雜質而含有之元素。若過量含有P,母材鋼板12之韌性容易降低。因此,宜令P量在0.03%以下。P量以0.01%以下較佳。P量下限無須特意規定,但從成本觀點來看宜令下限為0.0002%。
(S:0.010%以下)
S係作為雜質而含有之元素。S會形成MnS而具有使母材鋼板12脆化之作用。因此,宜令S量為0.010%以下。更理想之S量為0.004%以下。S量下限無需特意規定,但從成本觀點來看宜令下限為0.0002%。
(N:0.010%以下)
N在母材鋼板12中係作為雜質而含有之元素。進一步來說,N係一會在母材鋼板12中形成夾雜物而使熱壓製成形後之韌性劣化的元素。因此,宜令N量在0.010%以下。N量較佳為0.008%以下,0.005%以下更佳。N量下限無須特意規定,但從成本觀點來看宜令下限為0.0002%。
(Ti:0%~0.20%、Nb:0%~0.20%、V:0%~1.0%、W:0%~1.0%)
Ti、Nb、V及W係於鋁鍍層14與母材鋼板12中促進Fe與Al相互擴散之元素。因此,可使母材鋼板12含有Ti、Nb、V及W中之至少1種或2種以上。然而,若1)Ti量及Nb量超過0.20%或2)V量及W量超過1.0%,上述作用之效果飽和且不利成本。因此,宜令Ti量及Nb量在0.20%以下且令V量及W量在1.0%以下。Ti量及Nb量以0.15%以下為佳,V量及W量以0.5%以下為佳。為了確實獲得上述作用之效果,宜令Ti量及Nb量之下限值為0.01%且令V量及W量之下限值為0.1%。
(Cr:0%~1.0%、Mo:0%~1.0%、Cu:0%~1.0%、Ni:0%~1.0%、B:0%~0.0100%)
為提高母材鋼板12之淬火性且確保安定之淬火後強度,Cr、Mo、Cu、Ni及B為有效之元素。因此,可使母材鋼板12含有該等元素中之1種或2種以上。然而,即使令Cr、Mo、Cu及Ni之含量大於1.0%、B量大於0.0100%,上述效果飽和且不利成本。因此,宜令Cr、Mo、Cu及Ni之含量在1.0%以下。此外,宜令B量在0.0100%以下,且0.0080%以下較佳。為了更確實獲得上述效果,宜滿足下列條件中之任一者:Cr、Mo、Cu及Ni之含量在0.1%以上;及,B含量在0.0010%以上。
(Ca:0%~0.05%、Mg:0%~0.05%、REM:0%~0.05%)
Ca、Mg及REM可使鋼中夾雜物之形態微細化,而具有防止夾雜物導致熱壓製成形時發生破裂的作用。因此,可使母材鋼板12含有此等元素之1種或2種以上。然而,倘若過量添加,其令母材鋼板12中之夾雜物形態微細化的效果飽和,只會招致成本增加而已。因此,令Ca量在0.05%以下,Mg量在0.05%以下,REM量在0.05%以下。為了更確實獲得上述作用之效果,宜滿足下列條件中之任一者:Ca量在0.0005%以上;Mg量在0.0005%以上;及,REM量在0.0005%以上。
於此,REM意指Sc、Y及鑭系元素之17個元素,上述REM之含量意指此等元素之合計含量。鑭系元素時,工業上係以稀土金屬合金(Mischmetal)之形態添加至母材鋼板12中。
(Sn:0%~0.5%)
Sn為提高露出部22之耐蝕性的元素。因此,可使母材鋼板12含有Sn。然而,若使母材鋼板12含有大於0.5%之Sn,將會招致母材鋼板12脆化。因此,令Sn量在0.5%以下。Sn量宜在0.3%以下。另,為了更確實獲得上述作用之效果,令Sn量在0.02%以上較佳。Sn量更宜為0.04%以上。
(Bi:0%~0.05%)
Bi在溶鋼之凝固過程中會成為凝固核,係一藉由使樹枝狀結晶之二次枝臂(secondary arms)間隔縮小而具有抑制Mn等偏析在樹枝狀結晶之二次枝臂間隔內之作用的元素。因此,可使母材鋼板12含有Bi。尤其,就熱壓製用鋼板這般經常含有大量Mn之鋼板而言,Bi對於抑制肇因於Mn偏析之韌性劣化甚有效果。因此,宜令此種鋼種含有Bi。然而,即使讓母材鋼板12含有大於0.05%之Bi,上述作用之效果飽和而招致成本徒增。因此,令Bi量在0.05%以下。Bi量宜在0.02%以下。另,為了更確實獲得上述作用之效果,宜令Bi量在0.0002%以上。Bi量更宜在0.0005%以上。
(Si:0%~2.00%)
Si為固溶強化元素,使母材鋼板12含至2.00%時可有效活用。然而,若使母材鋼板12含有Si超過2.00%,鍍覆性有發生不良之虞。因此,使母材鋼板12含有Si時,宜令Si量在2.00%以下。較佳上限為1.40%以下,更宜在1.00%以下。下限雖未特別受限,為了確實獲得上述作用之效果,下限以0.01%為宜。
(殘餘部分)
殘餘部分為Fe及雜質。於此,雜質可例示如礦石或廢料等原材料中所含成分,或者,製造過程中混入母材鋼板12之成分。雜質意指非意圖使鋼板含有之成分。
[鋁敷層]
鋁敷層18係由形成在鋼板外面側之鋁鍍層14與形成在母材鋼板12與鋁鍍層14之間的介金屬化合物層16所構成。
形成鋁敷層18之方法並未特別受限。舉例來說,鋁敷層18可藉熔融鍍覆法而形成於母材鋼板12兩面上,即,使母材鋼板12浸漬於含鋁為主體之熔融金屬浴中來形成鋁敷層18。
(鋁鍍層)
鋁鍍層14為含鋁為主體之鍍層,僅需含50質量%以上之鋁即可。可視目的而含有鋁以外之元素(例如Si等),亦可包含製造過程等中混入之雜質。具體舉例來說,鋁鍍層14可具有以質量%計包含5%~12%之Si(矽)且殘餘部分由鋁及雜質構成之化學組成。此外,亦可具有以質量%計含5%~12%之Si(矽)、2%~4%之Fe(鐵)且殘餘部分由鋁及雜質構成之化學組成。
若以上述範圍含有Si,可抑制加工性及耐蝕性之降低。此外,可減少介金屬化合物層16之厚度。
鋼板100端部以外之區域中,鋁鍍層14之厚度並未特別受限,舉例來說,以平均厚度計可為8μm(微米)以上,且宜在15μm以上。此外,鍍覆部26之鋁鍍層14厚度舉例來說以平均厚度計以50μm以下為宜,且40μm以下為佳,35μm以下較佳,30μm以下更佳。另,鋁鍍層14之厚度表示鋼板100之板寬中央側區域中之平均厚度。
鋁鍍層14會防止鋼板100腐蝕。此外,鋁鍍層14於以熱壓印將鋼板100加工時,即使加熱至高溫仍能防止表面氧化所致鏽皮(鐵之化合物)產生。此外,鋁鍍層14與有機系材料之鍍膜及其他金屬系材料(例如鋅系材料)之鍍膜相較,沸點及熔點較高。因此,使熱壓製成形品成形時被膜不會蒸發,因而表面保護效果較高。
因熔融鍍覆時及熱壓印時之加熱,鋁鍍層14可與母材鋼板12中之鐵(Fe)合金化。
(介金屬化合物層)
介金屬化合物層16係一對母材鋼板12施行鍍鋁時形成在母材鋼板12與鋁鍍層14間之邊界部之層。具體來說,介金屬化合物層16係由含鋁為主體之熔融金屬浴中之母材鋼板12的鐵(Fe)與含鋁(Al)之金屬發生反應而形成。介金屬化合物層16主要係由多種Fex
Aly
(x、y表示1以上)所示化合物形成。鋁鍍層14含Si(矽)時,則由多種Fex
Aly
及Fex
Aly
Siz
(x、y、z表示1以上)所示化合物形成。
鋼板100之端部以外之區域中,介金屬化合物層16之厚度並未特別受限,舉例來說,以平均厚度計宜為1μm以上,且3μm以上為佳,4μm以上更佳。此外,舉例來說,形成於鋼板100之端部以外區域之介金屬化合物層16的厚度以平均厚度計宜為10μm以下,且以8μm以下為佳。另,介金屬化合物層16之厚度表示鋼板100之板寬中央側區域中之平均厚度。介金屬化合物層16之厚度可透過含鋁為主體之熔融金屬浴的溫度與浸漬時間來控制。
於此,就母材鋼板12、介金屬化合物層16及鋁鍍層14之確認以及介金屬化合物層16及鋁鍍層14之厚度測定而言,係以如下方法進行。
進行裁切使鋼板截面露出並研磨鋼板截面。此外,露出之鋼板100截面之方向並未特別受限。然而鋼板100之截面宜為與露出部22之長向正交之截面。從鋼板100表面起至母材鋼板12為止,以電子線顯微分析儀(Electron Probe MicroAnalyser:FE-EPMA)將經研磨之鋼板截面進行線分析,測定鋁濃度及鐵濃度。鋁濃度及鐵濃度宜為測定3次之平均值。測定條件設成加速電壓15kV、束徑100nm左右、每1點之平均照射時間1000ms、測定節距60nm及足以測定鍍層厚度之測定距離即可,舉例來說,測定距離定為:針對鋼板100表面起算至母材鋼板12為止在厚度方向上為30μm~80μm左右。母材鋼板12之板厚(厚度)宜在光學顯微鏡下使用比例尺測定。
>母材鋼板、介金屬化合物層及鋁鍍層範圍之規定>
就鋼板截面之鋁濃度測定值而言,鋁(Al)濃度為0.06質量%以下之區域判斷為母材鋼板12,鋁濃度大於0.06質量%之區域則判斷為介金屬化合物層16或鋁鍍層14。此外,介金屬化合物層16及鋁鍍層14中,鐵(Fe)濃度大於4質量%之區域判斷為介金屬化合物層16,鐵濃度為4質量%以下之區域則判斷為鋁鍍層14。
此外,令母材鋼板12與介金屬化合物層16之邊界至介金屬化合物層16與鋁鍍層14之邊界的距離為介金屬化合物層16之厚度。此外,令介金屬化合物層16與鋁鍍層14之邊界至形成有鋁鍍層14之鋼板100表面的距離為鋁鍍層14之厚度。然後,介金屬化合物層16之厚度與鋁鍍層14之厚度合計為鋁敷層18的厚度。
鋁鍍層14之厚度及介金屬化合物層16之厚度係將鋼板100表面至母材鋼板12表面(母材鋼板12及介金屬化合物層16之邊界)進行線分析,並以下述方式測定。
鋁鍍層14之厚度按前述判斷基準,在將露出部22之長向全長分作5等分之5處位置求出具有鋁鍍層14之鋼板100表面至介金屬化合物層16之厚度,並令求得之值的平均值為鋁鍍層14之厚度。
若以圖1之鍍覆部26為例,則針對露出部22之長向(令其為圖1中之X方向,以下稱為第3方向),將鍍覆部26之第3方向全長(以下令全長之規定相同)分作5等分而得5處位置,並求出該5處位置的鋁鍍層14厚度,再將所求得之值平均後令該平均值為鋁鍍層14之厚度。於此,第1方向F1上之厚度測定位置,是分別於5處之剖視下在鍍覆部26之寬度1/2位置來進行(以下,厚度之測定以同樣方式進行)。另,鍍覆部26之寬度表示第1方向F1上鍍覆部26端緣間之距離,以下也僅稱為鍍覆部26之寬度。
測定厚度時之鋁鍍層14、介金屬化合物層16及母材鋼板12之區別係按前述判斷基準進行判斷。另,露出部22延伸設於曲線上時,亦可於將沿著曲線之全長分作5等分之處上求出厚度。
同樣地,測定介金屬化合物層16之厚度時,針對第3方向,於將介金屬化合物層16之全長(以下令全長之規定相同)分作5等分之5處位置上求出介金屬化合物層16之厚度,將求出之值平均並令平均值為介金屬化合物層16之厚度。測定鍍覆部26之介金屬化合物層16之厚度時,與測定鋁鍍層14厚度時同樣地於鍍覆部26之寬度1/2位置進行。此外,有關測定厚度時之鋁鍍層14、介金屬化合物層16及母材鋼板12之區別,則按前述判斷基準進行判斷。
[鋼板端部]
本揭示之鋼板100係在位於鋼板100周圍之端部兩面的至少一部份具有至少一部份鋁敷層18已被除去之露出部22。此外,於較露出部22靠鋼板100之板寬中央側的區域上具有殘存鋁敷層18之鍍覆部26。
(露出部)
露出部22形成在鋼板100之預定進行熔接之端部兩面上。此外,露出部22較鍍覆部26更形成在鋼板100之端面側。亦即,露出部22形成在預定進行熔接之端部中從鋼板100之端面端緣至鍍覆部26為止的範圍上。
從截面觀看露出部22與前述鍍覆部26之邊界時,於鍍覆部26之端面中,露出部22在鋁敷層18外面側具有會成為最短露出寬度W1(以下有時僅稱為「露出寬度W1」)的部分。此外,在鍍覆部26之鋼板100之端緣側端面之鋁敷層18外面側更靠母材鋼板12側,具有會成為最長露出寬度(以下有時僅稱為「露出寬度W2」)的部分(第1位置)100D。
露出寬度W1以平均計宜為0.2mm~5.0mm。對頭熔接為雷射熔接時,宜為0.6mm~1.5mm。對頭熔接為電漿熔接時,宜為1.0mm~4.0mm。
此外,露出寬度W2以平均計宜為0.3mm~5.1mm。對頭熔接為雷射熔接時宜為0.7mm~1.6mm。對頭熔接為電漿熔接時宜為1.1mm~4.1mm。
此外,若慮及接頭之靜拉伸強度,則深度D宜為15μm~200μm。深度D之下限可為20μm以上,亦可為25μm以上。深度D之上限可為150μm以下,亦可為120μm以下,也可為100μm以下。
於此,從拼焊胚料及熱壓印成形品測定深度D及露出寬度W1與露出寬度W2之方法可舉如下述方法。
拼焊胚料及熱壓印成形品中,將具有與熔接金屬部鄰接之露出部22的鋼板100朝厚度方向切斷,再以掃描電子顯微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)觀察切斷之截面。若參照圖3,則測定圖3中相當於W1、W2及D之距離即可。
此外,露出寬度W1及露出寬度W2之測定係以SEM觀察露出部22,為利用將露出部之長向全長分作5等分之5處的截面所測得之平均值。露出部之寬度測定方法係如下述。
進行切斷使鋼板100露出截面,包埋於樹脂中並進行研磨,並以SEM放大截面。接著,以從鋼板100之端面朝向沿鋼板100厚度方向之方向延伸的假想線為基準,從該假想線測定其至鋁鍍層14表面端緣(會成為最短露出寬度之部分)之距離,令其為露出寬度W1。此外,從該假想線朝第1方向F1測定其至鍍覆部26端面中會成為最長露出寬度之部分的距離,令其為露出寬度W2。
(鍍覆部)
鍍覆部26於鋼板100預定進行熔接之端部中為存在有鋁敷層18之部分,形成在較露出部22更靠鋼板100之板寬中央側的區域。第1位置100D存在於母材鋼板12時,令鋁鍍層14之突出部頂點100B至第1位置100D之面為鍍覆部26之端面。
分別與第1方向F1及鋼板100厚度方向平行之鋼板100的截面中,鍍覆部26當中,與從會成為最長露出寬度W2之部分朝沿厚度方向之方向延伸的假想線(假想線A)相較下更靠鋼板100端面側的區域(亦即邊界(鍍覆部26之鋼板100端緣側之端部)與假想線A所包圍之區域)中之鍍覆部26,其在鋼板100之厚度方向上從鋁敷層18之表面至上述區域之面積重心的距離宜小於鋼板100厚度方向上鋁敷層18之厚度數值的50%。鋼板100之厚度方向上,從鋁敷層18表面至該區域中鍍覆部26之面積重心的距離若相對於鋁敷層18之厚度小於50%,則熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性會變得更優異。鋼板100之厚度方向上,從鋁敷層18表面至該面積重心之距離偏小,在可使熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性更優異之觀點上較為理想。因此,鋼板100之厚度方向上,從鋁敷層18表面至面積重心之距離相對於鋁敷層18之厚度可為45%以下,亦可為35%以下。從鋁敷層18表面至面積重心之距離相對於鋁敷層18之厚度也可為30%以下。下限值未特別受限,但從容易保持該區域中之鍍覆部26形狀的觀點下,舉例來說宜為10%以上。
於此,參照圖4,在露出部22與鍍覆部26之邊界附近中之鋼板100的厚度方向上,就從鋁敷層18表面至鍍覆部26上述區域之面積重心的距離予以說明。圖4為放大概略截面圖,顯示鋼板100之端部一例,其表示露出部22與鍍覆部26之邊界附近。另,圖4中鍍覆部26之鋼板100之端緣側端面中,會成為最短露出寬度W1之部分100B位於鍍覆部26之鋼板100端緣側端面之鋁敷層18的外面側端緣。此外,會成為最長露出寬度之部分100D位於鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面中母材鋼板12側之端緣。
鋼板100之厚度方向上,鋁敷層18表面至面積重心y之距離係如下述般求出。首先,於鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面中,從會成為露出寬度W2(最長露出寬度)之部分100D拉出朝沿厚度方向之方向延伸的假想線A。令從該假想線A起至鍍覆部26之鋼板100端緣側端面中會成為最短露出寬度W1(最短露出寬度)之部分100B為止的垂直方向距離為a。此外,令該假想線中從母材鋼板12與鋁敷層18之邊界部分(即母材鋼板12與介金屬化合物層16之邊界部分)至鍍覆部26之鋼板100端緣側端面為止的垂直方向距離為b。更令鋁敷層18之整體厚度為h。此時,鍍覆部26之鋼板100端緣側端面與假想線所包圍之區域中鍍覆部26(即,與從會成為最長露出寬度之部分朝沿著厚度方向之方向延伸的假想線相較,更位於鋼板100端面側區域之鋁敷層18的部分)之面積重心y係以下述式1表示。因此,此時,鋼板100之厚度方向上,鋁敷層18之表面至面積重心y之距離可由下述式1求出。
y=(h(a+2b))/(3(a+b))・・・(式1)
另,上述式1可適用於下述情況:求算如圖4所示般屬梯形之形狀(包含三角形)時之面積重心y。
鋁敷層18表面至面積重心y之距離以1μm以上為宜,8μm以上更佳。
在使熔接金屬部之塗裝後耐蝕性更優異之觀點下,宜令a在150μm以下,且宜在100μm以下。此外,同樣觀點下,宜令b在80μm以下,且宜在40μm以下。宜令h為19μm~38μm。
另,露出部22與鍍覆部26之邊界的截面形狀為非直線或鋸齒狀等屬於梯形形狀以外的形狀時,難以算出幾何學上之截面重心。因此,露出部22與鍍覆部26之邊界截面形狀呈現此種形狀時,可透過影像處理從截面觀察照片算出鋁敷層18表面至面積重心y之距離。
另,上述鋁敷層18之厚度h的測定僅需透過利用SEM之截面觀察照片來求出即可。此外,上述距離a及距離b之測定方法僅須透過利用SEM之截面觀察照片來測定即可。面積重心y之值係於將露出部22之長向(圖1所稱X方向)全長分作5等分之5處進行測定所得平均值。
本揭示之鋼板100係在熔接預定部之端部上形成至少前述鋁敷層18被除去之露出部22。於露出寬度W1之範圍內(具體來說則是露出部22中較設於鋁敷層18外面側之突出部頂部更靠鋼板100端面側之範圍,即第3區域T3之範圍),若鋁敷層18殘留多,則混入熔接金屬之鋁量增加而使靜拉伸強度變差。此觀點下,舉例來說如圖1及圖2所示,露出部22宜除去成具有母材鋼板12露出之露出部分。
另,露出寬度W1範圍內之露出部22中,露出部22之朝向厚度方向之外面可對鋼板100之板寬中央側區域中之母材鋼板12表面方向呈傾斜。此外,亦可為沿著鋼板100之板寬中央側區域中與母材鋼板12表面平行之方向的方向。在熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性優異的觀點下,露出寬度W1範圍內之露出部22的朝向鋼板100厚度方向之外面宜為:沿著與鋼板板寬中央側之母材鋼板12表面平行之方向的方向。此外,在熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性優異之觀點下,露出寬度W2宜存在於:鍍覆部26之鋼板100端緣側端面之母材鋼板12側的端緣(例如圖1及圖2所示100D之位置)。
於此,從熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性之觀點來看,為下述假想線B與下述假想線C所呈角度且是鍍覆部26側之角度宜為下述範圍。該角度宜超過90°。此外,該角度具體來說宜在100°~150°之範圍。較佳下限宜為120°以上,且宜125°以上。此外,較佳上限宜為135°以下,且宜140°以下。
舉例來說,若參照圖2,則該角度為母材鋼板12表面與露出部22與鍍覆部26之邊界所呈角度,表示形成於鍍覆部26側之角度。
假想線B:鍍覆部26中沿母材鋼板12表面之方向的假想線。
假想線C:連結下述部分之假想線,即,鍍覆部26之鋼板100端緣側端面之鋁敷層18外面側所具有之會成為最短露出寬度的部分(設於邊界之鋁敷層18外面側,且是朝鋼板100端面側突出之突出部當中最朝鋼板100端面側突出之部分),以及,較鍍覆部26之鋼板100端緣側端面之鋁敷層18外面側更靠母材鋼板12側的會成為最長露出寬度之部分(從使鋼板100之端面朝鋼板100厚度方向延長之假想線,較突出部更靠母材鋼板12側設置且朝鋼板100之板寬中央側凹入之凹入部當中,最朝鋼板100板寬中央側凹入之部分)。即,連結突出部頂點100B與第1位置100D之假想線。
本揭示之鋼板100在分別與鋼板100之厚度方向及第1方向F1平行之截面中,令通過前述第1位置且與前述厚度方向平行之假想線為假想線A、上述截面中較假想線A更位於前述第1方向側之前述鋁敷層18的截面積(區域S之截面積)值為Sa,且令第1方向F1上第1位置100D至鋼板100端緣之距離W2與第1方向F1上突出部頂點100B至鋼板100端緣之距離W1的差分值為W3(W2-W1)時,可滿足下列式(2)之關係。
Sa≧3×n×W3・・・・・・・・・・(2)
另,面積Sa之值使用單位為μm2
時之值,W3之值使用單位為μm時之值。露出部22之介金屬化合物層16之厚度大於3μm時令W3為0。
面積Sa宜為70以上,更宜為250以上。
令式(2)中n=1。更宜令式(2)中n=2。鋼板100滿足式(2)時,可更充分確保熱壓印時熔解之鋁成分,藉此可更確實覆蓋露出部22而使耐蝕性進一步提升。另,從疲勞強度之觀點來看,滿足式(2)時,第3區域T3之介金屬化合物層16之平均厚度為3μm以下。
區域S之面積數值Sa若以圖4為例,則可如下述般求出。從會成為露出寬度W2(最長露出寬度)之第1位置100D拉出朝沿著鋼板100方向之方向延伸的假想線A。令該假想線A至第1方向F1上會成為露出寬度W1(最短露出寬度)之位置100B的距離為a(W3)。此外,母材鋼板12與介金屬化合物層16之邊界中,令第1方向F1上從假想線A至鍍覆部26端面之距離為b。更令鋁敷層18之厚度為h。此時,面積數值Sa係以(a+b)×h/2表示。另,露出部22與鍍覆部26之邊界的截面形狀呈非直線或鋸齒狀等,呈屬梯形之形狀以外的形狀時,可使用影像處理求算區域S之面積數值Sa。令區域S之面積數值Sa為:於將露出部22之長向(圖4中稱X方向)全長分作5等分之5處進行測定的平均值。
另,會成為最短露出寬度W1之部分成為連續部位(即,成為最短露出寬度W1之位置連續存在於鋼板100之厚度方向上時)或有多處存在時,則將鋁敷層18之最外面側部分採用為最短露出寬度之位置。此外,舉例來說,上述會成為最長露出寬度之部分有多處或者成為連續部位時,即採用板厚方向(厚度方向)最外面側之部分作為最長露出寬度之位置。
另,只要是在製成拼焊胚料及熱壓印成形品時不會在熔接金屬部發生破裂的範圍內,露出部22在露出寬度W1之範圍內可有至少一部分之鋁敷層18殘留。就至少一部分鋁敷層18殘留之可接受範圍而言,具體來說,宜滿足以下關係。於露出寬度W1之範圍內,令母材鋼板12之板厚的一半截面積為Sb且殘留之鋁敷層18的截面積為Sp時,若截面積Sp相對於截面積Sb的比例(Sp/Sb)在3.5%以下之範圍即可。Sp/Sb之比例越小越好,可為2.0%以下,也可為1.0%以下。
母材鋼板12之板厚的一半截面積Sb、及殘留於露出寬度W1範圍內之鋁敷層18截面積Sp的測定方法藉利用SEM之截面觀察照片來測定即可。
於此,若參照圖5,圖5所示鋼板100之端部中,露出部22有介金屬化合物層16存在。亦即,鋼板100之第3區域T3中有第3鍍層36C存在。鍍覆部26之鋼板100端緣側端面中,於鋁敷層18外面側具有之較會成為最短露出寬度之部分100B更靠鋼板100端面100A側的範圍(即露出寬度W1之範圍內)中,只要(Sp/Sb)在3.5%以下,露出部22可有介金屬化合物層16存在。舉例來說,圖5所示鋼板100之端部中,母材鋼板12之板厚為1.6mm且殘留之介金屬化合物層16之厚度為10μm時,截面積Sp相對於上述截面積Sb之比例(Sp/Sb)為1.25%。介金屬化合物層16之較佳厚度為8μm以下。
此外,若參照圖6,則圖6所示鋼板100之端部中存在著母材鋼板12露出之露出部22、及至少一部份鋁敷層18殘留之殘留部分(第2鍍覆部)24。第2鍍覆部24具有與鋼板100之端面100A的端緣相接之區域。較鋁敷層18外面側具有之會成為最短露出寬度W1之部分100B更靠鋼板100端面100A側之範圍中,截面積Sp相對於上述截面積Sb之比例(Sp/Sb)若在3.5%以下,可具有露出部分與第2鍍覆部24。此時,舉例來說,如同圖6所示鋼板100之端部般,第2鍍覆部24與鍍覆部26可挾露出部分而分隔設置。
另,舉例來說,將鋼板100衝孔而獲得衝孔構件時,位於鋼板100周圍之端部當中,包含鋼板100端緣之區域有時會因剪切機等切斷機構而發生下垂。發生下垂之部分中,鋼板100之厚度會朝向鋼板100端緣逐漸減少。因此,若將發生下垂之鋼板100,例如在鋼板100端部以切削、磨削等除去介金屬化合物層16及鋁鍍層14,則發生下垂之部分有時會有至少介金屬化合物層16殘留。該至少介金屬化合物層16殘留之部分會成為第2鍍覆部24。
亦即,本說明書中「至少一部分鋁敷層18被除去之露出部」只要上述截面積Sp相對於截面積Sb之比例(Sp/Sb)在3.5%以下,則為包含以下形態之概念。
(1)母材鋼板12露出而僅有露出部分之形態,且是母材鋼板12之至少一部分被除去之形態(參照如圖1)。此外,雖然具有露出部分,但母材鋼板12未被除去之形態(參照如圖2)。
(2)具有至少一部份鋁敷層18殘留之殘留部分且不具有母材鋼板12露出之露出部分的形態(參照如圖5)。
(3)具有上述露出部分及第2鍍覆部二者之形態(參照如圖6)。
接著,就本揭示之鋼板100的較佳製造方法之一例予以說明。本揭示之鋼板100之較佳製造方法之一例具有形成露出部22之步驟。露出部22之形成並未特別受限,可為雷射加工及機械加工中之任一者。更佳之製造方法之一例則具有以機械加工形成露出部22之步驟。以下,針對露出部22,乃就除去位於鋼板周圍之端部兩面的至少一部份之較佳方法的一例進行說明。
另,下述說明中,就一例而言,舉露出部22僅具有母材鋼板12露出之露出部分的形態為例進行說明。
可具有下列步驟(形成法A):在位於鋼板周圍之端部的至少一部份上,以切削或磨削除去形成於母材鋼板12兩面上之鋁敷層18而形成母材鋼板12露出之露出部分。
舉例來說,形成法A係一如下述般在鋼板端部形成露出部分之方法。首先,準備已切斷為所需大小之鋼板來作為形成拼焊胚料前之鋼板。其次,對切斷後之鋼板端部兩面的至少一部份進行切削或磨削,除去形成在母材鋼板12兩面上之鋁敷層18。接著,於鋼板端部形成露出部分。
以切削或磨削進行除去之方法並未特別受限。切削或磨削可舉例如以研磨、鑽頭(bit)、銑床、端銑刀、金屬鋸等機械加工進行之方法。可進一步組合此等方法去除鋁敷層18來形成母材鋼板12露出之露出部分。另,該等機械加工所使用之工具僅需選擇可使鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面成為目的之凹形即可。
另,機械加工以外之其他方法可舉如以雷射熔刮(gouging)等雷射加工除去。然而,以雷射熔刮等雷射加工形成露出部分時,視熱輸入量而定,由於受熱,欲形成露出部分之部分的母材鋼板12會有肇因於大氣中水蒸氣之氫混入的情況。此外,雷射加工後,一旦形成露出部分之部分的母材鋼板12被急冷,此部分之母材鋼板12之金屬組織中會產生麻田散鐵。因此而有熔接前在鋼板端面發生延遲破壞的情況。
另一方面,以機械加工形成露出部分時,形成露出部分之部分的母材鋼板12溫度上昇受到抑制,不會產生麻田散鐵。此外,也不會有氫進入而可抑制延遲破壞發生。於此觀點下,用以形成露出部分之方法宜採用利用機械加工之切削或磨削。
再者,以機械加工形成露出部分時,無需採行進行雷射熔刮等雷射加工時之針對雷射光的遮光對策,在成本等觀點上亦甚有利。
又,若以雷射加工將鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面形狀形成朝鍍覆部26側傾斜之凹形,則鋁敷層18會因雷射加工之熱而受到加熱。因此,鋁敷層18因雷射加工之熱而變得容易熔融,有時難以將鍍覆部26之端面形狀控制成朝鍍覆部26側傾斜之凹形。
若於位在鋼板周圍之端部兩面的至少一部份上形成露出部分,則在端部形成露出部分時之順序不限於上述形成法A。
於位在鋼板周圍之端部兩面的至少一部份上形成露出部分之其他較佳方法的一例,可舉例如下述方法。
可具有下列步驟(形成法B):於鋼板端部以外之兩面的至少一部份區域上,以切削或磨削除去形成在母材鋼板12兩面上之鋁鍍層14及介金屬化合物層16而形成使母材鋼板12露出之露出部分;及,將鋼板切斷成在鋼板端部具有前述母材鋼板12露出之部分,並於鋼板端部兩面之至少一部份上形成母材鋼板12露出之露出部分。
具體舉例來說,形成法B為下述方法。首先,施行衝孔加工,準備已切斷成所需大小之鋼板。接著,對已切斷之鋼板,以切削或磨削除去形成在母材鋼板12上之鋁敷層18,形成使母材鋼板12露出之露出部分。露出部分例如係以朝一方向延伸之方式形成在鋼板端部以外之區域。接著,就切斷後之鋼板,以露出部分沿著鋼板端面之端緣的方式,切斷使母材鋼板12露出之部分。切斷而得之鋼板即是形成拼焊胚料前之鋼板。
形成法B時,除去鋁敷層18而形成之露出部分的寬度中,從截面觀看鍍覆部26之鋼板100端緣側端面時,露出寬度(切斷前之露出寬度)宜為下述範圍。
露出寬度會變得最短之部分的露出寬度宜為0.4mm~10.0mm,且以1.2mm~8.0mm為佳。此外,露出寬度會變得最長之部分的露出寬度宜為0.6mm~10.2mm,且以1.4mm~8.2mm為佳。切斷露出部分之位置亦可在露出部分之中央線附近位置切斷成目的寬度。
另,上述形成法A所形成之母材鋼板12之露出部分的寬度中,露出寬度會變為最短之部分的露出寬度宜較將鋼板對頭熔接後之熔融區域(熔接金屬部)的一半寬度大10%至50%。
以上述形成法B形成之鋼板在切斷前之母材鋼板12露出部分的寬度當中,露出寬度會變為最短之部分的露出寬度宜較將鋼板對頭熔接後之熔融區域(熔接金屬部)的一半寬度大10%至50%。
若為此等範圍,則可抑制鋁混入鋼板對頭熔接後之熔接金屬部中,而使靜拉伸強度之降低獲得抑制。
>拼焊胚料>
接著,就對頭熔接構件(拼焊胚料)進行說明。
拼焊胚料具有至少1片本揭示之鋼板100,且係透過本揭示之鋼板100之具有露出部22的端部而將至少2片鋼板對頭熔接而成的熔接構件。只要具有至少一片本揭示之鋼板100,可將2片鋼板以端面彼此對頭之狀態進行熔接,也可將3片鋼板以端面彼此對頭之狀態進行熔接。如圖14所示,舉例來說,拼焊胚料也可為將具有露出部22之本揭示之鋼板100的端部端面與其他鋼板110之熔接預定部之端部端面以對頭狀態進行熔接而成之熔接構件。此外,舉例來說,拼焊胚料亦可將本揭示之2片鋼板100中具露出部22之端部端面以彼此對頭之狀態下進行熔接,也可將本揭示之3片鋼板100中具露出部22之端部端面以彼此對頭狀態進行熔接。
亦即,拼焊胚料具有:鋼板,其包含至少1片本揭示之鋼板100,且至少2片鋼板之端部呈對向配置;熔接金屬部,其係用以接合至少2片鋼板端部之熔接金屬部,且鄰接本揭示之鋼板100的露出部22而具備。具體舉例來說,以熔接金屬部接合之2片鋼板的兩面中,在位於熔接金屬部周圍之兩面上具有露出部22。
用以製得拼焊胚料之2片以上鋼板僅需因應目的予以組合使用即可。舉例來說,用以製得拼焊胚料之2片以上鋼板可分別使用相同強度等級之鋼板,也可使用不同強度等級之鋼板。此外,2片以上之鋼板可使用鋼板厚度相同之鋼板,也可使用鋼板厚度不同之鋼板。
進一步來說,就用以製得拼焊胚料之2片以上鋼板而言,可各自為鋼板端部所形成露出部22之露出寬度W1與露出寬度W2之寬度相同的鋼板,也可為此等寬度不同之鋼板。此外,可為鋼板鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面形狀相同之鋼板,也可為端面形狀互異之鋼板。進一步來說,可為鋼板露出部22之態樣相同之鋼板,也可為態樣不同之鋼板。舉例來說,鋼板露出部22之態樣不同的組合可舉如:具有母材鋼板12露出之露出部22及第2鍍覆部24之態樣與僅具有母材鋼板12露出之露出部22之態樣的組合。
進行對頭熔接之熔接方法並未特別受限,可舉例如雷射熔接(雷射束熔接)、電弧熔接及電子束熔接等熔接方法。此外,電弧熔接可舉如電漿熔接、TIG(Tungsten Inert Gas)熔接、MIG(Metal Inert Gas)熔接及MAG(Metal Active Gas)熔接等,較佳之電弧熔接則可舉如電漿熔接。熔接條件僅需依所使用之鋼板厚度等視目的而定之條件來選擇即可。
此外,熔接可視需要而一邊供給填充焊絲(filler wire)一邊進行熔接。
拼焊胚料係如上述般在將具有露出部22之端部端面對頭的狀態下進行對頭熔接。因此,熔接金屬部中因介金屬化合物層16及鋁鍍層14引起之鋁混入量較少。此外,由於不存在介金屬化合物層16之露出部22與熔接金屬部鄰接,接頭之拉伸強度(靜拉伸強度)降低受到抑制。
>熱壓製成形品>
接著,就熱壓製成形品(熱壓印成形品)予以說明。
熱壓印成形品為將具有至少一片本揭示之鋼板100之對頭熔接構件(拼焊胚料)進行熱壓印而得的成形品。亦即,熱壓印所得熱壓印成形品具有:鋼板,其包含至少1片本揭示之鋼板100且至少2片鋼板之端部作對向配置;及,熔接金屬部,其用以接合至少2片鋼板之端部,且係鄰接本揭示之鋼板100的露出部22而具備者。具體舉例來說,在以熔接金屬部接合之2片鋼板之兩面中,在位於熔接金屬部周圍之兩面上具有露出部22。
熱壓印成形品在接頭之靜拉伸強度與熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性之觀點下宜為:將本揭示之至少2片鋼板100透過具露出部22之端部進行對頭熔接而成的熔接構件予以熱壓印所得的成形品。
熱壓印成形品可如下述般製造。
首先,將拼焊胚料加熱至高溫使拼焊胚料軟化。接著使用模具將已軟化之拼焊胚料以熱壓印成形及冷卻淬火,即可獲得目的形狀之熱壓印成形品。熱壓印成形品藉由加熱及冷卻而淬火,可得具有例如約1500MPa以上之高拉伸強度的成形品。
熱壓印時之加熱方法除了一般之電爐及輻射管爐之外,還可使用利用紅外線加熱、通電加熱及感應加熱等之加熱方法。
熱壓印成形品中,鋼板之鋁鍍層14於加熱時會賦予對鋼板氧化之保護而轉變為介金屬化合物。例如,就一例而言,於鋁鍍層14中含矽(Si)時,一旦鋁鍍層14被加熱,因與Fe相互擴散,Al相會轉變為介金屬化合物,即Al-Fe合金相及Al-Fe-Si合金相。Al-Fe合金相及Al-Fe-Si合金相之熔點甚高,為1000℃以上。Al-Fe合金相及Al-Fe-Si合金相有多數種,一旦高溫加熱或長時間加熱,則逐漸轉變為Fe濃度較高之合金相。此等介金屬化合物可防止鋼板氧化。
熱壓印時之最高到達溫度並未特別受限,但舉例來說,宜為850℃~1000℃。就熱壓印而言,由於在沃斯田鐵區域下進行加熱,最高到達溫度一般多採用900℃~950℃左右之溫度。
熱壓印係在將已加熱至高溫之拼焊胚料以已藉水冷等而冷卻之模具進行壓製成形的同時,透過模具內之冷卻而被淬火。此外,可視需要而將水從模具之縫隙直接噴霧至胚材來進行水冷。然後可得目的形狀之熱壓印成形品。熱壓印成形品可直接用作零件,也可視需要而對熔接部進行利用噴砂、刷洗、雷射清潔等之脫鏽皮處理後再使用。
若拼焊胚料被加熱至高溫,則母材鋼板12之金屬組織至少一部份(宜為全體)就會變成沃斯田鐵單相組織。之後,以模具壓製成形時,藉由於目的之冷卻條件下進行冷卻,可使沃斯田鐵變態為麻田散鐵及變韌鐵中之至少一者。然後,所得熱壓印成形品中母材鋼板12之金屬組織變為麻田散鐵、變韌鐵及麻田散鐵-變韌鐵中之任一金屬組織。
於此,從製造鋼板至製造熱壓印成形品之步驟的一例係如下述。另,露出部22係以僅具有母材鋼板12露出之露出部分時為例予以說明。
首先,於母材鋼板12兩面上形成鋁敷層18而製得鋼板。此時,母材鋼板12上形成鋁鍍層14,母材鋼板12與鋁鍍層14之間形成介金屬化合物層16。
其次,已於母材鋼板12兩面上施行鍍鋁之鋼板被捲取為線圈狀。接著,將被捲成線圈狀之鋼板拉出,施行衝孔加工而獲得衝孔構件。衝孔構件亦可另外購入等來準備。
接著,於位在鋼板周圍之至少一部份端部上,將兩面鋁敷層18除去而形成母材鋼板12之露出部分,獲得本揭示之鋼板。
於此,形成於鋼板端部之露出部分可在捲取鋼板成線圈狀後,於將捲成線圈狀之鋼板拉出的狀態下形成。此時,於形成露出部分後,以在鋼板端部具有露出部分之方式施行衝孔加工而獲得衝孔構件。
此外,形成於鋼板端部之露出部分可在將捲成線圈狀之鋼板拉出並對已拉出之鋼板施行衝孔加工而形成衝孔構件後再形成。此時,也可在衝孔構件端部形成露出部分。又,舉例來說,可在衝孔構件端部以外的部分以朝向一方向延伸之方式形成露出區域後,以露出部分形成於鋼板端部之方式切斷衝孔構件之露出區域。
接著,準備至少一片露出部分形成在鋼板端部的衝孔構件。另,舉例來說,形成有露出部分之衝孔構件可準備1片亦可準備2片。
接著,於使衝孔構件端部對頭之狀態下進行對頭熔接,獲得拼焊胚料。具體來說,準備2片形成有露出部分之衝孔構件時,於使具有露出部分之端部對頭的狀態下進行對頭熔接而獲得拼焊胚料。
接著於加熱爐中加熱拼焊胚料。
其次,以上模具與下模具之一對模具壓製已加熱之拼焊胚料,進行成形及淬火。
然後從模具取下而獲得目的之熱壓印成形品。
熱壓印成形品除了諸如汽車車體等各種自汽車構件之他,對於應用在產業機械之各種構件上甚是有用。
>鋼管>
接著就鋼管進行說明。
鋼管係透過熔接本揭示之鋼板100之開放管的端部而成者。亦即,鋼管為如下鋼管:將本揭示之鋼板100製成開放管,並將具有露出部22之端部的端面彼此以對頭狀態熔接而得之鋼管。亦即,鋼管具有至少1個熔接金屬部(即接合鋼板之開放管端部的熔接金屬部),且在鄰接熔接金屬部之本揭示鋼板之管狀體兩面具有露出部22。
鋼管可舉例如下述般製得之物。
1)準備1片在第1端部設有第1露出部22且在第2端部設有第2露出部22之鋼板。將該1片鋼板成形為管狀而製成開放管。亦可為:之後,於所得開放管中,將具備第1露出部22之端部的端面與具備第2露出部22之端部的端面以對頭狀態進行熔接而製得之鋼管。即,本揭示之鋼管具有與熔接金屬部鄰接之露出部22。
2)準備2片以上於第1端部設有第1露出部22且於第2端部設有第2露出部22之鋼板。該鋼板為2片時,將具備第1露出部22之第1鋼板端部之端面與具備第2露出部22之端部的第2鋼板端面以對頭狀態進行熔接而製成拼焊胚料。然後將該拼焊胚料成形為管狀而製成開放管。亦可為:然後於所得開放管中,將未行熔接且具備第2露出部22之第1鋼板部分之端部端面與未行熔接且具備第1露出部22之第2鋼板部分之端部端面以對頭狀態進行熔接所得鋼管。
從拼焊胚料行成鋼管時,形成用以形成鋼管之拼焊胚料的2片以上鋼板並不限於上述,視目的來組合使用即可。2片以上鋼板之組合可舉例如:與已於前述用以形成拼焊胚料之鋼板處作說明之鋼板同樣的組合。
另,形成為管狀之方法並未特別受限,但舉例來說,可為UOE法及捲板機(bending roll)法等中之任一方法。
此外,成形為管狀後之熔接並未特別受限,但可舉例如利用雷射熔接、電漿熔接、電阻熔接或高頻感應加熱熔接進行熔接之電縫熔接。
>中空狀淬火成形品>
接著,就中空狀淬火成形品進行說明。
中空狀淬火成形品(以下有時稱「中空狀熱壓印成形品」)為:將由本揭示之鋼板100形成之鋼管、或由本揭示之鋼板100進行對頭熔接所得之拼焊胚料形成之鋼管予以淬火而得之中空狀成形品。
亦即,藉由熱壓印鋼管所得之中空狀淬火成形品具有至少1個熔接金屬部(即接合鋼板端部之熔接金屬部),且在與熔接金屬部鄰接之本揭示鋼板之中空成形體的兩面上具有露出部22。
舉例來說,中空狀淬火成形品可如下述般製得。
以彎曲機將使用本揭示之鋼板100所得之鋼管成形。接著以加熱爐、通電加熱或高頻感應加熱進行加熱。由於加熱鋼管之溫度需在沃斯田鐵區域,舉例來說宜為850℃~1000℃,且宜900℃~950℃左右之溫度。接著,藉水冷等對已加熱之鋼管進行冷卻、淬火。
另,成形與淬火可同時進行。此被稱為3維熱彎曲淬火(3DQ),舉例來說,在加熱鋼管之同時施加負載使其變形,之後立即以水冷等進行冷卻而被淬火。透過經由此等過程,可得目的之中空狀淬火成形品。另,中空狀淬火成形品可直接用作構件。此外,可視需要而對熔接部進行脫鏽皮處理(例如噴砂、刷洗、雷射洗淨等)後進行。
本揭示之中空狀淬火成形品之用途並未特別受限,但可舉例如汽車車體等各種汽車構件及產業機械之各種構件。汽車用構件可具體舉例如:各種柱;穩定器、車門防撞樑(door beam)、車頂架(roof rail)、保險桿等之加強材類;車架(frame)類;臂(arm)類等各種零件。
實施例
以下例示本揭示之實施例,但本揭示不限於以下實施例。
另,若為所屬技術領域中具通常知識者,顯可於申請專利範圍所載思想範疇內想到各種變更例或修正例,當可瞭解此等變更、修正也隸屬於本揭示之技術範圍中。
>實施例>
下述供試材使用熱壓印後強度等級為1470MPa級、每邊為15cm之矩形且板厚1.6mm的鋼板。
供試材1:準備每單面鍍膜附著量為80g/m2
之供試材1。供試材1之鋁鍍層厚度為28μm,介金屬化合物層之厚度為4μm。另,供試材1之母材鋼板之化學組成係如表1所示。
供試材2:準備每單面鍍膜附著量為60g/m2
之供試材2。供試材2之鋁鍍層厚度為22μm,介金屬化合物層之厚度為4μm。另,供試材2之母材鋼板之化學組成與供試材1相同。
供試材3:準備每單面鍍膜附著量為14g/m2
之供試材3。供試材3之鋁鍍層厚度為2μm,介金屬化合物層之厚度為6μm。另,供試材3之母材鋼板之化學組成與供試材1相同。
接著,於鋼板端部之兩面上,4邊中僅1邊跨全長15cm以端銑刀切削除去鋁敷層。端銑刀之工具使用倒錐狀之超硬切刀。樣式為刃徑φ5mm、刃長1mm。除去深度在26μm~60μm範圍內作調整。露出寬度調整成:從截面觀看露出部與鍍覆部之邊界時,最短露出寬度(表2中之露出寬度W1)及最長露出寬度(表2中之露出寬度W2)為表2所示之值。此外,令單面部分之形狀從截面觀看露出部與鍍覆部之邊界時呈圖7~圖13所示形狀。最短露出寬度W1之位置與最長露出寬度W2之位置關係為圖7~圖13所示之位置關係。茲將準備之鋼板示於表2。另,No.5使用供試材2,No.9使用供試材3,No.5及No.9以外使用供試材1。
接著,準備2片進行過各除去處理之鋼板,使經上述除去處理之鋼板端部的端面相互對頭並以雷射熔接進行對頭熔接,製作出拼焊胚料。令雷射熔接之條件為:不使用填充焊絲,振盪器使用光纖雷射,光點直徑Φ0.9mm,雷射輸出功率3.2kW,雷射掃描速度3m/min。
接著,將製出之拼焊胚料於已加熱至920℃之爐中保持4分鐘後,以經水冷之模具成形並進行淬火,製出平板之熱壓印成形品。藉此,熱壓印成形品之拉伸強度成為1470MPa級。
於此,令用於切削除去之端銑刀的轉數為10000rpm。
另,表2中鍍覆部之a(距離a)、b(距離b)、h(鋁敷層厚度h)係以SEM觀察測定或配合影像解析進行,求出鋁敷層至面積重心y之距離、及鋁敷層表面至面積重心y之距離相對於鋁敷層厚度的比(y/h×100)。同樣地求出面積Sa。
[評價]
(塗裝後耐蝕性試驗)
將上述所得熱壓印成形品進行化學轉化處理後,進行電沉積塗裝並進行塗裝後耐蝕性試驗。化學轉化處理係以Nihon Parkerizing Co., Ltd.製化學轉化處理液PB-SX35T施行。之後,電沉積塗料使用Nippon Paint Co., Ltd.製陽離子電沉積塗料Powernics110,以電沉積膜厚約15μm為目標施行電沉積。水洗後,於170℃下加熱20分鐘燒成而製出試驗板。令試驗板之尺寸為65mm長、100mm寬(寬度中央部有熔接部)。
使用該試驗板,使用汽車零件外觀腐蝕試驗JASO M610-92,以經過360循環(120天)後之腐蝕狀況評價塗裝後耐蝕性。
塗裝後耐蝕性之評價係以紅鏽比率為紅鏽產生率(四捨五入之值),針對熔接金屬部周圍及熔接金屬部,藉目視並以下述判定基準進行。可接受至評價C為止。令評價範圍為以端銑刀除去鋁敷層之範圍(長度:熔接金屬部之長度、寬度:2片鋼板之各W2之合計),將產生紅鏽之面積除以已去除鋁敷層之面積來作為紅鏽產生率。
-判定基準-
A:紅鏽產生率25%以下
B:紅鏽產生率26%~50%
C:紅鏽產生率51%~75%
D:紅鏽產生率76%~100%
(接頭靜拉伸強度)
從所得熱壓印成形品採取具熔接部之啞鈴狀試驗片作為拉伸強度試驗用試驗片。試驗片係以平行部距離50mm、平行部寬度25mm,在平行部中央部以對長向呈正交方向之方式跨寬度全長切出,使其具熔接部。使用該試驗片實施靜拉伸強度試驗。按下述判定基準判定。可接受至評價C為止。
-判定基準-
A:1500MPa以上
B:1400MPa以上且小於1500MPa
C:1300MPa以上且小於1400MPa
D:小於1300MPa
(綜合判定)
將塗裝後耐蝕性試驗及接頭靜拉伸強度之評價中較低之評價作為綜合判定之評價。另,可接受至評價C為止,以評價B為宜,評價A最佳。
亦即,使用熱壓印後之強度等級為1470MPa級之鋼板作為母材鋼板時,熔接金屬部周圍及熔接金屬部之紅鏽產生率在75%以下且含熔接部之試驗片之靜拉伸強度在1300MPa以上即為可接受。
從實用觀點出發,將熱壓印後強度等級為1470MPa級之鋼板用作母材鋼板時,只要熔接金屬部之周圍及熔接金屬部之紅鏽產生率為75%以下且含熔接部之試驗片的靜拉伸強度在1400MPa以上,即為理想。
較理想的是,熔接金屬部周圍及熔接金屬部之紅鏽產生率在50%以下且含熔接部之試驗片的靜拉伸強度在1400MPa以上。
更理想的是,熔接金屬部周圍及熔接金屬部之紅鏽產生率在50%以下且含熔接部之試驗片的靜拉伸強度在1500MPa以上,或者,熔接金屬部周圍及熔接金屬部之紅鏽產生率在25%以下且含熔接部之試驗片的靜拉伸強度在1400MPa以上。
最理想的是,熔接金屬部周圍及熔接金屬部之紅鏽產生率在25%以下且含熔接部之試驗片的靜拉伸強度在1500MPa以上。
另,表2中露出部類型之欄的「A」~「G」之標記表示,鋼板端部截面上鍍覆部之鋼板端緣側的端面形狀顯示下述形狀。
「A」:無露出部(不除去鋁敷層;供試材1原狀)。「B」:參照圖7。露出部去除至一部份母材鋼板,具有母材鋼板露出之露出部分。鍍覆部26之鋼板100端緣側的端面朝沿著厚度方向之方向延伸。鋁敷層表面側之露出寬度(W1)與母材鋼板側之露出寬度(W2)相同(W1=W2)。如圖7所示,露出部類型「B」時,鋁敷層表面側之露出寬度為W1及W2。亦即,露出部類型「B」時,鍍覆部不具突出部。
「C」:參照圖8。露出部除去至一部份母材鋼板,而具有母材鋼板露出之露出部分。鍍覆部端面傾斜,鋁敷層側端緣位於鋼板之板寬中央側,母材鋼板側之端緣位於鋼板端面側。鋁敷層表面側之露出寬度(W2)較母材鋼板側之露出寬度(W1)更大(W1>W2)。如圖8所示,露出部類型「C」時,鋁敷層表面側之露出寬度為W2。亦即,露出部類型「C」時,鍍覆部上無突出部。
「D」:參照圖9。露出部除去至母材鋼板之一部分,而具有母材鋼板露出之露出部分。鍍覆部具有鋁敷層外面側端緣最朝鋼板端面側突出之突出部。突出部頂點為會成為最短露出寬度(W1)之部分。此外,母材鋼板側端緣中,在鋼板之板寬中央側具有最凹入之凹入部。凹入部底部為會成為最長露出寬度(W2)之部分。W1小於W2(W1>W2)。如圖9所示,露出部類型「D」時鋁敷層表面側之露出寬度為W1。
「E」:參照圖10。露出部除去至介金屬化合物層而具有母材鋼板露出之露出部分。鍍覆部具有鋁敷層外面側端緣最朝鋼板端面側突出之突出部。突出部頂點為會成為最短露出寬度(W1)之部分。此外,鍍覆部在鋁鍍層部分具有最朝鋼板板寬中央側凹入之凹入部。凹入部底部為會成為最長露出寬度(W2)之部分。進一步來說,鍍覆部端面在較露出寬度W2之部分靠母材鋼板側形成落差。W1小於W2(W1>W2)。如圖10所示,露出部類型「E」時,鋁敷層表面側之露出寬度為W1。
「F」:參照圖11。露出部除去至母材鋼板之一部分,而具有母材鋼板露出之露出部分。鍍覆部具有鋁敷層表面側端緣最朝鋼板端面側突出之突出部。突出部頂點為會成為最短露出寬度(W1)之部分。此外,母材鋼板側端緣中,具有最朝鋼板板寬中央側凹入之凹部。凹部底部為會成為最長露出寬度(W2)之部分。但,露出部類型「F」之W2較露出部類型「D」之W2更短。W1小於W2(W1>W2)。如圖11所示,露出部類型「F」時,鋁敷層表面側之露出寬度為W1。
「G」:參照圖12。露出部除去至母材鋼板之一部分,具有母材鋼板露出之露出部分。鍍覆部具有鋁敷層表面側端緣最朝鋼板端面側突出之突出部。突出部頂點為會成為最短露出寬度(W1)之部分。此外,鍍覆部於鋁鍍層部分具有最朝鋼板板寬中央側凹入之凹入部。凹入部底部為會成為最長露出寬度(W2)之部分。進一步來說,鍍覆部端面較會成為最長露出寬度之部分更靠母材鋼板側,朝鋼板端面側傾斜。W1小於W2(W1>W2)。如圖12所示,露出部類型「G」時,鋁敷層表面側之露出寬度為W1。
「H」:參照圖13。露出部除去至母材鋼板之一部分,具有母材鋼板露出之露出部分。鍍覆部具有鋁敷層表面側端緣之周邊朝鋼板端面側突出之突出部。突出部朝厚度方向連續形成。突出部具有會成為最短露出寬度(W1)之部分。此外,較突出部更靠母材鋼板側,且在鋁鍍層、介金屬化合物層及跨母材鋼板之範圍內,具有朝鋼板板寬中央側凹入之凹入部。凹入部係朝厚度方向連續形成。凹入部具有會成為最長露出寬度(W2)之部分。W1小於W2(W1>W2)。如圖13所示,露出部類型「H」時,鋁敷層表面側之露出寬度為W1。
表2中「-」表示無該當項目。即,表面側之露出寬度之欄的「-」意味著無露出部,y或y/h×100之欄的「-」意味著無突出部或露出部。
如表2及表3所示,No.1之試供材1原狀之熔接金屬部周圍的塗裝後耐蝕性優異。然而,因混入熔接金屬之鋁量較多,靜拉伸強度不佳。
如表2及表3所示,No.2及No.3之鋼板端部中鋁鍍層被除去。因此,混入熔接金屬之鋁量變少,靜拉伸強度優異。然而,從截面觀看露出部與鍍覆部之邊界時,鍍覆部26之鋼板100端緣側端面的截面形狀分別形成如圖7及圖8所示形狀。因此,熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性不佳。
另一方面,如表2及表3所示,No.4~No.10從截面觀看露出部與鍍覆部之邊界時,鍍覆部26之鋼板100端緣側之端面截面形狀如下:鍍覆部之鋁敷層外面側朝鋼板端面側突出,母材鋼板側則朝鋼板之板寬中央側凹入。因此可以想見,一部分之鍍覆部包圍一部份露出部表面,熔接金屬部周圍之塗裝後耐蝕性優異。此外,由於鋁鍍層被除去,混入熔接金屬之鋁量較少,靜拉伸強度優異。No.9因未滿Sa之式(2),耐蝕性較其他實施例差。
產業上之可利用性
本揭示之鋼板、拼焊胚料、熱壓製成形品、鋼管、中空狀淬火成形品、及鋼板的製造方法可維持熔接金屬部之塗裝後耐蝕性及靜拉伸強度,因此可適於使用。
12:母材鋼板
14:鋁鍍層
16:介金屬化合物層
18:鋁敷層
22:露出部
24:第2鍍覆部
26:鍍覆部
36A:第1鍍層
36B:第2鍍層
36C:第3鍍層
100:鋼板
100A:端面
100B:突出部頂點
100D:第1位置
110:其他鋼板
A:假想線
D:深度
F1:第1方向
S:區域
T1:第1區域
T2:第2區域
T3:第3區域
W1:露出寬度
W2:露出寬度
W3:W2-W1
X:方向
Y:方向
Z:方向
a:距離
b:距離
h:厚度
y:面積重心
圖1為概略截面圖,顯示本揭示之鋼板端部之一例。
圖2為概略截面圖,顯示本揭示之鋼板端部之另一例。
圖3為放大概略截面圖,顯示本揭示之鋼板端部之一例。
圖4為放大概略截面圖,顯示本揭示之鋼板端部之一例。
圖5為概略截面圖,顯示本揭示之鋼板端部之另一例。
圖6為概略截面圖,顯示本揭示之鋼板端部之另一例。
圖7為放大概略截面圖,顯示No.2之鋼板端部。
圖8為放大概略截面圖,顯示No.3之鋼板端部。
圖9為放大概略截面圖,顯示No.4及No.9之鋼板端部。
圖10為放大截面圖,顯示No.5及No.10之鋼板端部。
圖11為放大截面圖,顯示No.6之鋼板端部。
圖12為放大截面圖,顯示No.7之鋼板端部。
圖13為放大截面圖,顯示No.8之鋼板端部。
圖14為使用本揭示之鋼板進行3片對頭熔接之例。
12:母材鋼板
14:鋁鍍層
16:介金屬化合物層
18:鋁敷層
22:露出部
26:鍍覆部
36A:第1鍍層
36B:第2鍍層
100:鋼板
100A:端面
100B:突出部頂點
100D:第1位置
F1:第1方向
T1:第1區域
T2:第2區域
T3:第3區域
X:方向
Y:方向
Z:方向
Claims (10)
- 一種鋼板,具備: 母材鋼板; 於前述母材鋼板表面上設有鋁敷層之鍍覆部,該鋁敷層包含介金屬化合物層與鋁鍍層;及 前述母材鋼板或前述介金屬化合物層在鋼板厚度方向上露出之露出部; 與前述鋼板之厚度方向垂直且由前述鍍覆部朝前述鋼板一端緣之第1方向上,至少前述鍍覆部、前述露出部及前述鋼板之前述端緣依序配置於前述母材鋼板表面上; 其中,令前述第1方向上從前述鍍覆部之前述端緣側之端面至前述鋼板之端緣的長度達最大值之位置為第1位置; 前述鍍覆部具有突出部,該突出部係一從前述第1位置朝前述鋼板之前述端緣側突出的部分,且前述突出部於前述厚度方向上與前述母材鋼板間隔。
- 如請求項1之鋼板,其中以前述第1位置為基準,與前述第1方向相反方向之前述鍍覆部中,前述鋁鍍層之平均厚度為8μm~50μm。
- 如請求項1或2之鋼板,其中以前述第1位置為基準,與前述第1方向相反方向之前述鍍覆部中,前述介金屬化合物層之平均厚度為1μm~10μm。
- 如請求項1至3中任一項之鋼板,其中分別與前述厚度方向、前述第1方向平行之截面中,令通過前述第1位置且與前述厚度方向平行之假想線為假想線A,令前述截面中較前述假想線A更位在前述第1方向側之前述鋁敷層之截面積的值為Sa,且令前述第1方向上前述第1位置至前述端緣之距離與前述第1方向上前述突出部頂點至前述端緣之距離的差分值為W3時,前述露出部上之介金屬化合物層之平均厚度為3μm以下,並且滿足下列式(1)之關係: Sa≧3×n×W3・・・・・・・・・・(1) 另,面積Sa之值使用令單位為μm2 時之值,W3之值使用令單位為μm時之值;此外,令式(1)中n=1。
- 如請求項1至4中任一項之鋼板,其中前述母材鋼板以質量%計具有由下列者構成之化學組成: C:0.02%~0.58%、 Mn:0.20%~3.00%、 Al:0.005%~0.06%、 P:0.03%以下、 S:0.010%以下、 N:0.010%以下、 Ti:0%~0.20%、 Nb:0%~0.20%、 V:0%~1.0%、 W:0%~1.0%、 Cr:0%~1.0%、 Mo:0%~1.0%、 Cu:0%~1.0%、 Ni:0%~1.0%、 B:0%~0.0100%、 Mg:0%~0.05%、 Ca:0%~0.05%、 REM:0%~0.05%、 Sn:0%~0.5%、 Bi:0%~0.05%、 Si:0%~2.00%及 殘餘部分:Fe及雜質。
- 一種拼焊胚料,具有至少一片如請求項1至5中任一項之鋼板,且具有與前述鋼板之前述露出部鄰接的熔接金屬部。
- 一種熱壓製成形品,使用了如請求項6之拼焊胚料。
- 一種鋼管,具有與如請求項1至5中任一項之鋼板之前述露出部鄰接的熔接金屬部。
- 一種中空狀淬火成形品,使用了如請求項8之鋼管。
- 一種鋼板的製造方法,係製造如請求項1至5中任一項之鋼板的方法,且具有以機械加工來形成前述露出部之步驟。
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