TWI419982B - Molten galvanized steel sheet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本發明係關於以含有Si及Mn之鋼板作為母材的加工性優越且高強度之熔融鍍鋅鋼板及其製造方法。
近年來,於汽車、家電、建材等領域,係使用對母材賦予了防銹性之表面處理鋼板,其中尤其是使用可廉價製造且防銹性優越的熔融鍍鋅鋼板、合金化熔融鍍鋅鋼板。另外,由汽車燃料費升高及汽車之衝撞安全性提升的觀點而言,藉由車體材料之高強度化以達到薄板化、使車體本身輕量化且高強度化的要求正高漲中。因此,促進高強度鋼板被應用於汽車方面。
一般而言,熔融鍍鋅鋼板係使用將鋼胚經熱軋或冷軋之薄鋼板作為母材,將此母材鋼板以具有退火爐之連續式熔融鍍鋅生產線(以下稱為CGL)進行再結晶退火及熔融鍍鋅處理而予以製造。在合金化熔融鍍鋅鋼板的情況,係於熔融鍍鋅處理後,進一步進行合金化處理而予以製造。
於此,作為CGL之退火爐的加熱爐型式,有如DFF(直火)型、NOF(無氧化)型、全輻射管型等,但近年來,基於因操作容易性或不易發生附著等而可以低成本製造高品質鍍敷鋼板等理由,具備全輻射管型之加熱爐的CGL之建設正增加中。然而,與DFF(直火)型、NOF(無氧化)型不同的是,全輻射管型之加熱爐由於在即將退火前不具氧化步驟,故對於含有Si、Mn之易氧化性元素的鋼板,於鍍敷性確認之觀點而較不利。
作為以大量含有Si、Mn之高強度鋼板作為母材的熔融鍍敷鋼板之製造方法,於專利文獻1及專利文獻2中,揭示有藉由將還原爐中之加熱溫度以與水蒸氣分壓間之關係式予以規定而提升露點,使母材表層進行內部氧化的技術。然而,因內部氧化物之存在而於加工時變得容易發生破裂、耐鍍敷剝離性降低。另外,亦確認到耐蝕性之降低。
於專利文獻3中,揭示有不僅是屬於氧化性氣體之H2
O或O2
,亦同時規定CO2
濃度,而使即將鍍敷前之母材表層進行內部氧化並抑制外部氧化,改善鍍敷外觀的技術。然而,與專利文獻1及2同樣地,在專利文獻3中,亦因內部氧化物之存在而於加工時變得容易發生破裂、耐鍍敷剝離性降低。又,亦確認到耐蝕性之降低。再者,有CO2
引起爐內污染或對鋼板表面之滲碳等使機械特性改變等問題之虞。
再者,最近,高強度熔融鍍鋅鋼板、高強度合金化熔融鍍鋅鋼板對於加工嚴苛之處所的應用正進展中,而開始重視高加工時之耐鍍敷剝離特性。具體而言,係要求在因對鍍敷鋼板進行超過90°之彎曲加工而彎曲為銳角時或施加衝擊而鋼板受到加工的情況,抑制加工部之鍍敷剝離。
為了滿足此種特性,不僅是於鋼中添加大量Si而確保所需之鋼板組織,尚要求有成為高加工時破裂等之起點之可能性的鍍敷層正下方基底鋼板表層之組織、構造的更高度控制。然而,以習知技術係難以進行此種控制,藉由於退火爐中具備全輻射管型之加熱爐的CGL,並無法製造以含Si高強度鋼板作為母材,高加工時之耐鍍敷剝離特性優越的熔融鍍鋅鋼板。
專利文獻1:日本專利特開2004-323970號公報
專利文獻2:日本專利特開2004-315960號公報
專利文獻3:日本專利特開2006-233333號公報
本發明係鑑於此等情況而完成者,目的在於提供一種以含有Si、Mn之鋼板作為母材,在高加工時之耐鍍敷剝離性優越的高強度之熔融鍍鋅鋼板及其製造方法。
本發明係如下述。
[1]一種熔融鍍鋅鋼板,係於依質量%含有C:0.01~0.15%、Si:0.001~2.0%、Mn:0.1~3.0%、Al:0.001~1.0%、P:0.005~0.060%、S≦0.01%,且剩餘部分為Fe及不可避免之雜質的鋼板之表面上,具有每單面之鍍敷附著量為20~120g/m2
之鍍鋅層,於該鍍鋅層之正下方,在距基底鋼板表面100μm以內之鋼板表層部中,存在有每單面合計0.01~0.5g/m2
之自Fe、Si、Mn、Al、P中選出之1種以上之氧化物,於上述鍍鋅層正下方之距基底鋼板表面10μm為止之領域中,於距Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內存在有含Si及Mn之結晶性氧化物。
[2]一種熔融鍍鋅鋼板,係於依質量%含有C:0.01~0.15%、Si:0.001~2.0%、Mn:0.1~3.0%、Al:0.001~1.0%、P:0.005~0.060%、S≦0.01%,並進一步含有自B:0.001~0.005%、Nb:0.005~0.05%、Ti:0.005~0.05%、Cr:0.001~1.0%、Mo:0.05~1.0%、Cu:0.05~1.0%、Ni:0.05~1.0%中選出之1種以上元素,且剩餘部分為Fe及不可避免之雜質的鋼板之表面上,具有每單面之鍍敷附著量為20~120g/m2
之鍍鋅層,於該鍍鋅層之正下方,在距基底鋼板表面100μm以內之鋼板表層部中,存在有每單面合計0.01~0.5g/m2
之自Fe、Si、Mn、Al、P、B、Nb、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni中選出之1種以上之氧化物,於上述鍍鋅層正下方之距基底鋼板表面10μm為止之領域中,於距Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內存在有含Si及Mn之結晶性氧化物。
[3]一種熔融鍍鋅鋼板之製造方法,係在對上述[1]或[2]之鋼板於連續式熔融鍍鋅設備中進行退火及熔融鍍鋅處理時,在退火爐內溫度為600℃以上且900℃以下之溫度區域中,以使環境中氧分壓(Po2
)滿足下式(1)之方法,進行熔融鍍鋅處理;
-12+0.5×[Si]+0.2×[Mn]≦Log Po2
≦-4……(1)
其中,[Si]、[Mn]分別表示鋼中之Si、Mn量(質量%),Po2
表示氧分壓(Pa)。
[4]如[3]之熔融鍍鋅鋼板之製造方法,其中,於熔融鍍鋅處理後,再將鋼板加熱至450℃以上且550℃以下之溫度而實施合金化處理,使鍍敷層之Fe含量成為7~15質量%之範圍。
[5]一種高強度熔融鍍鋅鋼板,係於依質量%含有C:0.01~0.15%、Si:0.001~2.0%、Mn:0.1~3.0%、Al:0.001~1.0%、P:0.005~0.060%、S≦0.01%,且剩餘部分為Fe及不可避免之雜質的鋼板之表面上,具有每單面之鍍敷附著量為20~120g/m2
之鍍鋅層,於該鍍鋅層之正下方,在距基底鋼板表面100μm以內之鋼板表層部中,存在有每單面合計0.01~0.5g/m2
之自Fe、Si、Mn、Al、P中選出之1種以上之氧化物,於上述鍍鋅層正下方之距基底鋼板表面10μm為止之領域中,於距粒界1μm以內的基底鐵粒內存在有結晶性Si、Mn系複合氧化物。
根據本發明,可得到高加工時之耐鍍敷剝離性優越且高強度之熔融鍍鋅鋼板。
習知,由於僅單純地藉由使水蒸氣分壓上升而提升露點以進行內部氧化,故如上述般,於加工時容易發生破裂、耐鍍敷剝離性降低。因此,本發明者等人研討了以習知無法發想到之新穎方法解決課題之方法。結果發現,藉由對有成為高加工時之破裂等之起點之可能性的鍍敷層正下方之基底鋼板表層的組織、構造,進行更高度控制,則可得到高加工時之耐鍍敷剝離性優越的高強度熔融鍍鋅鋼板。亦即,藉由適當地規定退火步驟之環境與溫度,而作成於鍍敷層正下方之鋼板表層部中,在距基底鋼板表面100μm以內之鋼板表層部中形成每單面0.01~0.5g/m2
之自Fe、Si、Mn、Al、P(或進一步可選之B、Nb、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni)中選出之1種以上之氧化物;於距鍍敷層正下方10μm為止之領域中,於距粒界、亦即基底鋼板之Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內(亦稱為「基底鐵粒內」)析出了含Si及Mn之結晶性氧化物(亦稱為「結晶性Si、Mn系複合氧化物」)的組織、構造。藉此,可實現基底鋼板表層(亦稱為「基底鐵表層」)中彎曲加工時的應力緩和或破裂防止,於高加工時之耐鍍敷剝離性變得優越。
另外,本發明中,所謂高強度之熔融鍍鋅鋼板,係指拉張強度TS為340MPa以上之鋼板。又,本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板,亦包括於熔融鍍鋅處理後未實施合金化處理之鍍敷鋼板(以下有時稱為GI)、實施合金化處理之鋼板(以下亦稱為GA)之任一者。
以下,針對本發明進行具體說明。又,以下說明中,鋼成分組成之各元素含量、鍍敷層成分組成之各元素含量的單位均為「質量%」,以下,在未特別限定之下僅以「%」表示。
首先,針對鋼成分組成進行說明。
C係藉由形成麻田散鐵等作為鋼組織而提升加工性。因此,必須為0.01%以上。另一方面,若超過0.15%,則熔接性劣化。從而,C量設為0.01%以上且0.15%以下。
Si係用以使鋼強化而獲得良好材質的有效元素。為了得到本發明目標之強度,必須為0.001%以上。Si未滿0.001%時,無法得到本發明適用範圍的強度,高加工時之耐鍍敷剝離性亦無特別問題。另一方面,若超過2.0%,則難以改善高加工時之耐鍍敷剝離性。從而,Si量設為0.001%以上且2.0%以下。
Mn為對鋼之高強度化有效的元素。為了確保機械特性或強度,必須含有0.1%以上。另一方面,若超過3.0%,則難以確保熔接性或鍍敷密黏性、強度與延展性之均衡。因此,Mn量設為0.1%以上且3.0%以下。
Al係較Si、Mn為熱力學上容易氧化的元素,故與Si、Mn形成複合氧化物。相較於不含Al之情況,藉由含有Al,則具有促進基底鋼板(亦稱為「基底鐵」)表層正下方之Si、Mn內部氧化的效果。此效果係於0.001%以上可獲得。另一方面,若超過1.0%,則造成高成本。因此,Al量設為0.001%以上且1.0%以下。
P係不可避免地含有的元素之一,由於設定在未滿0.005%則有成本增大之虞,故設為0.005%以上。另一方面,P超過含有0.060%時則熔接性劣化。再者,表面品質劣化。又,於非合金化處理時係鍍敷密黏性劣化,於合金化處理時係若不使合金化處理溫度上升則無法作成所需之合金化度。又,若為了作成所需之合金化度而使合金化處理溫度上升,則在延展性劣化之同時合金化鍍敷皮膜之密黏性亦劣化,故無法兼顧所需之合金化度與良好之延展性、合金化鍍敷皮膜。因此,P量設為0.005%以上且0.060%以下。
S係不可避免地含有的元素之一。其下限並無規定,但若大量含有則熔接性劣化,故較佳為0.01%以下。
尚且,為了控制強度與延展性之均衡,視需要亦可添加自B:0.001~0.005%、Nb:0.005~0.05%、Ti:0.005~0.05%、Cr:0.001~1.0%、Mo:0.05~1.0%、Cu:0.05~1.0%、Ni:0.05~1.0%中選出之1種以上元素。又,此等元素中,在Cr、Mo、Nb、Cu、Ni為單獨或2種以上之複合添加且退火環境為較多量地含有H2
O的濕潤環境時,由於促進Si之內部氧化、具有抑制表面濃化的效果,故不僅用於改善機械特性,亦可為了得到良好之鍍敷密黏性而予以添加。在添加此等元素時之適當添加量的限定理由係如下述。
B為未滿0.001%時則難以得到淬火促進效果。另一方面,超過0.005%則鍍敷密黏性劣化。因此,於含有B時,B量設為0.001%以上且0.005%以下。但無需贅言,於機械特性改善方面判斷為無添加需要時,並不需要添加。
Nb為未滿0.005%時,難以得到強度調整之效果或與Mo之複合添加時之鍍敷密黏性改善效果。另一方面,超過0.05%時,則導致成本增加。因此,在含有Nb時,Nb量設為0.005%以上且0.05%以下。
Ti為未滿0.005%時難以得到強度調整之效果。另一方面,超過0.05%則導致鍍敷密黏性之劣化。因此,於含有Ti時,Ti量設為0.005%以上且0.05%以下。
Cr為未滿0.001%時則難以得到淬火性或在退火環境為較多量地含有H2
O的濕潤環境時之內部氧化促進效果。另一方面,超過1.0%時由於Cr發生表面濃化,故鍍敷密黏性或熔接性劣化。因此,於含有Cr時,Cr量設為0.001%以上且1.0%以下。
Mo為未滿0.05%時則難以得到強度調整之效果,或與Nb或Ni或Cu之複合添加時的鍍敷密黏性改善效果。另一方面,超過1.0%時係導致成本增加。因此,於含有Mo時,Mo量設為0.05%以上且1.0%以下。
Cu為未滿0.05%時係難以得到殘留γ相形成促進效果或與Ni或Mo之複合添加時的鍍敷密黏性改善效果。另一方面,超過1.0%時則導致成本增加。因此,於含有Cu時,Cu量設為0.05%以上且1.0%以下。
Ni為未滿0.05%時係難以得到殘留γ相形成促進效果或與Cu或Mo之複合添加時的鍍敷密黏性改善效果。另一方面,超過1.0%時則導致成本增加。因此,於含有Ni時,Ni量設為0.05%以上且1.0%以下。
上述以外之殘餘部分為Fe及不可避免之雜質。
其次針對本發明中最重要要件之鍍敷層正下方之基底鋼板表面構造進行說明。
於鋼中添加了大量Si及Mn之熔融鍍鋅鋼板中,為了滿足高加工時之耐鍍敷剝離性,必須更高度地控制有成為高加工時之破裂等之起點的可能性的鍍敷層正下方之基底鋼板表層的組織、構造。
因此,本發明中,具體而言係首先為了確保鍍敷性而於退火步驟中進行提高氧勢的控制。藉由提高氧勢則使屬於易氧化性元素之Si或Mn等在即將鍍敷前預先進行內部氧化而使基底鋼板表層部之Si、Mn的活性量降低。而且,此等元素之外部氧化被抑制,結果改善鍍敷性及耐鍍敷剝離性。再者,此改善效果,係藉由於鍍鋅層之正下方之距基底鋼板表面100μm以內之鋼板表層部,形成每單面0.01g/m2
以上之自Fe、Si、Mn、Al、P、再者B、Nb、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni中選出之1種以上之氧化物而確認到。另一方面,即使形成0.5g/m2
以上其效果亦飽和,故上限設為0.5g/m2
。
另外,上述氧化物之合計量(以下稱為內部氧化量)可藉由「脈衝爐熔融-紅外線吸收法」進行測定。其中,必須將母材(亦即實施退火前之高張力鋼板)中所含之氧量扣除,故本發明中,係將連續退火後之高張力鋼板之兩面的表層部研磨100μm以上並測定鋼中氧濃度,將其測定值作為母材中所含之氧量OH,又,測定連續退火後之高張力鋼板中板厚方向整體的鋼中氧濃度,將其測定值作為內部氧化後之氧量OI。使用如此所得之高張力鋼板的內部氧化後之氧量OI、與母材中所含之氧量OH,算出OI與OH之差(=OI-OH),再將換算為每單面單位面積(亦即1m2
)量的值(g/m2
)作為內部氧化量。
尚且,本發明中,係藉由於鍍敷層正下方距基底鋼板表面100μm以內的鋼板表層部存在上述氧化物,則確認到耐鍍敷剝離性提升效果。因此,在距鍍敷層正下方(鍍敷/基底鋼板界面)超過100μm的領域中,即使上述氧化物進行成長亦無礙。然而,為了使上述氧化物成長至超過100μm之領域,必須使加熱溫度成為更高溫,故難以兼顧機械特性。
其次,本發明中,係在鍍鋅層正下方距基底鋼板表面10μm為止之領域中,於距Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內析出有含Si及Mn之結晶性氧化物。
內部氧化物僅存在於粒界,在不存在於粒內時,雖可抑制鋼中之易氧化性元素之粒界擴散,但有無法充分抑制粒內擴散的情形。因此,不僅是粒界,於粒內亦必須進行內部氧化。具體而言,係在距鍍敷層正下方10μm為止之領域中,於距基底鋼板之Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內使含Si及Mn之結晶性氧化物析出。藉由於基底鐵粒內使氧化物析出,而使氧化物附近之基底鐵粒內之固溶Si、Mn之量減少。結果,可抑制因Si、Mn之粒內擴散所造成之朝表面的濃化。
尚且,即使在鍍敷層正下方距基底鋼板表面超過10μm之領域中,於距Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內使含Si及Mn之結晶性氧化物析出亦無礙。然而,由於耐鍍敷剝離性提升效果飽和,故將在距粒界1μm以內之基底鐵粒內使結晶性Si、Mn系複合氧化物析出之領域的上限,設為鍍敷層正下方距基底鋼板表面10μm。再者,即使於距Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內使含Si及Mn之結晶性氧化物析出亦無礙。然而,由於耐鍍敷剝離性提升效果飽和,故上限設為距粒界1μm。
如上述,本發明中,於鍍鋅層之正下方,在距基底鋼板表面100μm以內之鋼板表層部中,自Fe、Si、Mn、A1、P、進而B、Nb、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni中選出之1種以上之氧化物設定為每單面合計0.01~0.5g/m2
。又,於鍍鋅層正下方,在距基底鋼板表面10μm為止之領域中,於距Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內使含Si及Mn之結晶性氧化物析出。
如此,為了在距基底鋼板表面100μm以內之鋼板表層部中,形成每單面0.01~0.5g/m2
之自Fe、Si、Mn、Al、P、進而B、Nb、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni中選出之1種以上之氧化物,並於鍍敷層正下方距10μm為止之領域中,於距基底鋼板之Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內使含Si及Mn之結晶性氧化物析出,係在於退火爐具有全輻射管型之加熱爐的CGL中於退火後進行熔融鍍鋅處理時,必須在退火爐內溫度:600℃以上且900℃以下之溫度區域中,使環境中氧分壓(Po2
)滿足下式(1)。
-12+0.5×[Si]+0.2×[Mn]≦Log Po2
≦-4……(1)
其中,[Si]、[Mn]分別表示鋼中之Si、Mn量(質量%),Po2
表示氧分壓(Pa)。
在未滿600℃之溫度區域下,無法充分引發內部氧化反應。另一方面,於900℃以上之溫度區域則難以兼顧材質。因此,控制環境中氧分壓(Po2
),將滿足上式之溫度區域設為600℃以上且900℃以下。
在以同一退火條件進行比較時,Si(及/或Mn)之表面濃化量係與鋼中Si(及/或Mn)量呈比例變大。又,在同一鋼種的情況,於較高氧勢環境中,由於鋼中之Si(及/或Mn)移行至內部氧化,故伴隨著環境中氧勢之增加,表面濃化量亦變少。因此,必須與鋼中之Si(及/或Mn)量成比例增加環境中氧勢。已知相對於鋼中Si量之實驗性比例係數為0.5,相對於鋼中Mn量之比例係數為0.2。切片同樣地已知為-12。因此,與此等同樣地,本發明中係將Log Po2
之上限設為-4,下限設為-12+0.5×[Si]+0.2×[Mn]。在Log Po2
小於-12+0.5×[Si]+0.2×[Mn]時,無法充分引起內部氧化。另一方面,Log Po2
即使超過-4亦無妨,但由可充分確保內部氧化量並增大環境控制之成本而言,將上限設為-4。
尚且,由於Log Po2
可由來自露點之H2
O與H2
濃度之控制值依平衡計算予以算出,故在控制Log Po2
時,係非直接測定Log Po2
並予以控制,最好是藉由控制H2
O與H2
濃度來控制Log Po2
為結果。又,Log Po2
可藉以下式(2)算出。
Po2
=(PH2
O/PH2
)2
×exp(ΔG/RT)……(2)
(ΔG:Gibbs之Free Energy,R:氣體常數,T:溫度)
來自露點之H2
O與H2
濃度的測定方法並無特別限定。例如以既定量氣體作為樣本,將其藉露點計測裝置(Due Cup等)測定露點,求取H2
O分壓。同樣地,藉市售之H2
濃度計測定H2
濃度。另外,若測定環境內之壓力,則自濃度比算出H2
O、H2
之分壓。
在Po2
較高時,係吹入N2
-H2
氣體使露點降低、或增加H2
氣體濃度。另一方面,在Po2
較低時,係吹入含有較多水蒸氣之N2
-H2
氣體,使露點增加,或微量混合O2
氣體。
再者,除了上述之外,本發明中為了提升耐鍍敷剝離性,Si、Mn系複合氧化物成長之基底鋼板之組織較佳為軟質且富加工性的肥粒鐵相。
再者,本發明中,係於鋼板表面具有每單面鍍敷附著量為20~120g/m2
之鍍鋅層。未滿20g/m2
時係難以確保耐蝕性。另一方面,若超過120g/m2
則耐鍍敷剝離性劣化。
另外,熔融鍍鋅處理後,進一步加熱至450℃以上且550℃以下之溫度而實施合金化處理時,合金化度較佳為7~15%。未滿7%時將發生合金化不均或剝落性劣化。另一方面,超過15%則耐鍍敷剝離性劣化。
其次,針對本發明之熔融鍍鋅鋼板之製造方法與其限定理由進行說明。
將具有上述化學成分之鋼進行熱軋後,以40~80%之壓下率進行冷軋,接著,於具有全輻射管型之加熱爐的連續式熔融鍍鋅設備中進行退火及熔融鍍鋅處理。然後,在進行熔融鍍鋅處理時,係在退火爐內溫度:600℃以上且900℃以下之溫度區域中,使環境中氧分壓(Po2
)滿足下式(1)而進行。此係本發明中最重要之要件。如此,藉由於退火及/或熔融鍍鋅處理步驟中控制環境中氧分壓(Po2
),則提高氧勢而使屬於易氧化性元素之Si或Mn等在即將鍍敷前預先進行內部氧化,而使母材表層部中之Si、Mn之活性量降低。然後,抑制此等元素之外部氧化,結果可改善鍍敷性及耐鍍敷剝離性。
-12+0.5×[Si]+0.2×[Mn]≦Log Po2
≦-4……(1)
其中,[Si]、[Mn]分別表示鋼中之Si、Mn量(質量%),Po2
表示氧分壓(Pa)。
熱軋之條件並無特別限定。
較佳係於熱軋後進行酸洗處理。去除酸洗步驟中在表面生成的黑銹皮,其後進行冷軋。
冷軋係依40%以上且80%以下之壓下率進行。壓下率未滿40%時,由於再結晶溫度低溫化,故機械特性容易劣化。另一方面,壓下率超過80%時,則由於為高強度鋼板,故不僅耗費軋延成本,退火時之表面濃化增加故鍍敷特性劣化。
對於經冷軋之鋼板,於在退火爐具有全輻射管型之加熱爐的CGL中進行退火後,實施熔融鍍鋅處理或進而合金化處理。
在全輻射管型之加熱爐中,係進行於加熱爐前段之加熱帶將鋼板加熱至既定溫度的加熱步驟,於加熱爐後段之均熱帶進行依既定時間保持於既定溫度的均熱步驟。
為了在距基底鋼板表面100μm以內之鋼板表層部中,形成每單面0.01~0.5g/m2
之自Fe、Si、Mn、Al、P、進而B、Nb、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni中選出之1種以上之氧化物,並於鍍敷層正下方距基底鋼板表面10μm為止之領域中,於距Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內使含Si及Mn之結晶性氧化物析出,如上述般,在進行熔融鍍鋅處理時,必須使退火爐內之600℃以上且900℃以下之溫度區域之環境中氧分壓(Po2
)滿足下式(1)。此外,於CGL中,在Po2
較高時,係吹入N2
-H2
氣體以使露點降低、或增加H2
氣體濃度。另一方面,在Po2
較低時,係吹入含有較多水蒸氣之N2
-H2
氣體以使露點增加,或進行微量混合O2
氣體等。藉由此等操作,控制H2
O與H2
濃度,結果可控制Log Po2
。
-12+0.5×[Si]+0.2×[Mn]≦Log Po2
≦-4……(1)
其中,[Si]、[Mn]分別表示鋼中之Si、Mn量(質量%),Po2
表示氧分壓(Pa)。
尚且,H2
之體積分率未滿10%時,係無法得到還原所造成之活性化效果,耐鍍敷剝離性劣化。上限雖無特別規定,但超過75%則耗費成本,且效果達到飽和。因此,由成本之觀點而言,H2
之體積分率較佳為75%以下。
進行熔融鍍鋅處理之方法可依常法進行。
在接著熔融鍍鋅處理後進行合金化處理時,較佳係在熔融鍍鋅後,將鋼板加熱至450℃以上且550℃以下並實施合金化處理,並以鍍敷層之Fe含量成為7~15質量%的方式進行。
以下,根據實施例具體說明本發明。
將由表1所示之鋼組成所形成的熱軋鋼板進行酸洗,去除黑銹皮後,依表2所示條件進行冷軋,得到厚1.0mm之冷軋鋼板。
將上述所得之冷軋鋼板裝入至於退火爐中具備全輻射管型之加熱爐的CGL中。CGL中,係如表2所示般控制退火環境之Po2
並通板,於加熱帶加熱至850℃,於均熱帶以850℃均熱保持,經退火後,以460℃之含Al之Zn浴實施熔融鍍鋅處理。退火爐內之環境可認為包括加熱爐、均熱爐幾乎均一。又,關於氧分壓或溫度,係自退火爐內之中央部(實際上為距爐底1m之操作側(Op側)之部分)吸取環境氣體而進行測定。
尚且,關於環境露點之控制,係將設置於N2
中之水槽加熱並預先另外設置使經加濕之N2
氣體流動的配管,於經加濕之N2
氣體中導入、混合H2
氣體,將其導入至爐內,藉此控制環境露點。環境之H2
%之控制,係藉由將導入至N2
氣體中之H2
氣體量以氣閥予以調整而進行。
另外,GA之製造時係使用含0.14%Al之Zn浴,GI之製造時係使用含0.18%Al之Zn浴。附著量係藉氣體拭焊調節為40g/m2
、70g/m2
或140g/m2
(每單面附著量),GA係經合金化處理。
對於藉以上所得之熔融鍍鋅鋼板(GA及GI),調查外觀性(鍍敷外觀)、高加工時之耐鍍敷剝離性、加工性。又,測定存在於鍍敷層正下方100μm為止之基底鋼板表層部之氧化物的量(內部氧化量),以及存在於鍍敷層正下方10μm為止之基底鋼板表層之含Si及Mn之結晶性氧化物的形態與成長處所、距粒界1μm以內之位置中之鍍敷層正下方的粒內析出物。測定方法及評價基準示於以下。
外觀性係在未鍍敷或合金化不均等之無外觀不良的情況判定為外觀良好(記號○),在發生外觀不良的情況判定為外觀不良(記號╳)。
高加工時之耐鍍敷剝離性,係在GA時,要求抑制將鍍敷鋼板彎曲為超過90°之銳角時之彎曲加工部的鍍敷剝離。本實施例中,係將在彎曲120°時之彎曲加工部進行膠帶剝離,藉螢光X射線對每單位長度之剝離量進行Zn計數測定,依照下述基準,將等級1、2者評價為耐鍍敷剝離性良好(記號○),將3以上者評價為耐鍍敷剝離性不良(記號╳)。
螢光X射線Zn計數:等級
0-未滿500:1(良)
500以上-未滿1000:2
1000以上-未滿2000:3
2000以上-未滿3000:4
3000以上:5(劣)
GI中,係要求衝擊試驗時之耐鍍敷剝離性。進行球衝擊試驗,對加工部進行膠帶剝離,以目視判定鍍敷層有無剝離。
○:無鍍敷層之剝離
╳:鍍敷層剝離
加工性係作成JIS5號片並測定拉張強度(TS(MPa))與拉伸(El(%)),將TS×El≧22000者視為良好,將TS×El<22000者視為不良。
內部氧化量係藉「脈衝爐熔融-紅外線吸收法」進行測定。其中,由於必須將母材(亦即實施退火前之高張力鋼板)中所含之氧量扣除,故本發明中,係將連續退火後之高張力鋼板之兩面的表層部研磨100μm以上並測定鋼中氧濃度,將其測定值作為母材中所含之氧量OH,又,測定連續退火後之高張力鋼板中板厚方向整體的鋼中氧濃度,將其測定值作為內部氧化後之氧量OI。使用如此所得之高張力鋼板的內部氧化後之氧量OI、與母材中所含之氧量OH,算出OI與OH之差(=OI-OH),再將換算為每單面單位面積(亦即1m2
)之量的值(g/m2
)作為內部氧化量。
於溶解去除鍍敷層後,以SEM觀察其剖面,以粒內析出物之電子束繞射調查非晶質、結晶性的分別,同樣地以EDX、EELS決定組成。在粒內析出物為結晶性、且Si及Mn為主成分時,判定為含Si及Mn之氧化物。視野倍率為5000~20000倍,各調查5處。在5處內,於1處以上觀察到含Si及Mn之氧化物時,判斷為析出了含Si及Mn之氧化物。內部氧化之成長處所是否為肥粒鐵,係以剖面SEM調查有無第2相,在未確認到第2相時係判定為肥粒鐵。又,在距鍍敷層正下方10μm為止之領域中,基底鋼板之距結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內的含Si及Mn之氧化物,係藉由對剖面以萃取印模法萃取析出氧化物而依上述相同手法予以決定。
將由以上所得結果與製造條件一併示於表2。
由表2可明白,依本發明法所製造之GI與GA(本發明例),即使為大量含有Si、Mn等之易氧化性元素的高強度鋼板,加工性及高加工時之耐鍍敷剝離性仍優越,鍍敷外觀亦良好。
另一方面,比較例中,鍍敷外觀、加工性、高加工時之耐鍍敷剝離性之任一者以上均差劣。
本發明之熔融鍍鋅鋼板係加工性、高加工時之耐鍍敷剝離性及強度優越,可利用作為用於使汽車車體本身輕量化且高強度化的表面處理鋼板。又,除了汽車以外,亦可作成對母材鋼板賦予了防銹性之表面處理鋼板,而應用於家電、建材之領域等廣泛領域中。
Claims (4)
- 一種熔融鍍鋅鋼板,係於依質量%含有C:0.01~0.15%、Si:0.001~2.0%、Mn:0.1~3.0%、Al:0.001~1.0%、P:0.005~0.060%、S≦0.01%,且剩餘部分為Fe及不可避免之雜質的鋼板之表面上,具有每單面之鍍敷附著量為20~120g/m2 之鍍鋅層,於該鍍鋅層之正下方,在距基底鋼板表面100μm以內之鋼板表層部中,存在有每單面合計0.01~0.5g/m2 之自Fe、Si、Mn、Al、P中選出之1種以上之氧化物,於上述鍍鋅層正下方之距基底鋼板表面10μm為止之領域中,於距Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內存在有含Si及Mn之結晶性氧化物。
- 一種熔融鍍鋅鋼板,係於依質量%含有C:0.01~0.15%、Si:0.001~2.0%、Mn:0.1~3.0%、Al:0.001~1.0%、P:0.005~0.060%、S≦0.01%,並進一步含有自B:0.001~0.005%、Nb:0.005~0.05%、Ti:0.005~0.05%、Cr:0.001~1.0%、Mo:0.05~1.0%、Cu:0.05~1.0%、Ni:0.05~1.0%中選出之1種以上元素,且剩餘部分為Fe及不可避免之雜質的鋼板之表面上,具有每單面之鍍敷附著量為20~120g/m2 之鍍鋅層,於該鍍鋅層之正下方,在距基底鋼板表面100μm以內之鋼板表層部中,存在有每單面合計0.01~0.5g/m2 之自Fe、Si、Mn、Al、P、B、Nb、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni中選出之1種以上之氧化物,於上述鍍鋅層正下方之距基底 鋼板表面10μm為止之領域中,於距Fe結晶粒界1μm以內的Fe結晶粒內存在有含Si及Mn之結晶性氧化物。
- 一種熔融鍍鋅鋼板之製造方法,係在對申請專利範圍第1或2項之鋼板於連續式熔融鍍鋅設備中進行退火及熔融鍍鋅處理時,在退火爐內溫度為600℃以上且900℃以下之溫度區域中,以使環境中氧分壓(Po2 )滿足下式(1)之方法進行熔融鍍鋅處理;-12+0.5×[Si]+0.2×[Mn]≦Log Po2 ≦-4……(1)其中,[Si]、[Mn]分別表示鋼中之Si、Mn量(質量%),Po2 表示氧分壓(Pa)。
- 如申請專利範圍第3項之熔融鍍鋅鋼板之製造方法,其中,於熔融鍍鋅處理後,進一步將鋼板加熱至450℃以上且550℃以下之溫度而實施合金化處理,使鍍敷層之Fe含量成為7~15質量%之範圍。
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