TWI458839B - 加工性和材質安定性優異之高強度鋼板及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種較佳用作於汽車、電氣等產業領域中所使用之構件的加工性和材質安定性優異之高強度鋼板及其製造方法。
近年來,就保護地球環境之立場而言,汽車之耗油提昇成為重要之課題。因此,欲藉由車體材料之高強度化而實現薄壁化,欲使車體自身變輕之動向變活躍。然而,由於鋼板之高強度化會導致加工性之下降,因此現狀為期望開發一種兼具高強度和高加工性之材料。又,於將高強度鋼板成形為汽車零件之類複雜形狀時,於突出部位或伸緣部位產生破裂或頸縮成為重大問題。因此,需要一種可克服產生破裂或頸縮之問題的兼有高延展性和高擴孔性之高強度鋼板。進而,藉由鋼板之高強度化、薄壁化而使形狀冷凍性顯著下降。為了與其對應,廣泛進行於擠壓成形時,預先預測脫模後之形狀變化,估計形狀變化量而設計樣式,但若鋼板之拉伸強度(TS,Tension Strength)發生變化,則來自將該等設為固定之估計量之偏差變大,產生形狀不良,於擠壓成形後對一個一個形狀進行金屬板加工等之修正不可缺少,使量產效率顯著降低。因此,要求儘可能減小鋼板之TS之不均。
例如,於專利文獻1中,提出有利用拉伸強度為1000 MPa
以上且總伸長率(EL,Elongation)為30%以上之殘留沃斯田鐵之應力誘導相變(Stress Induced Transformation)且具有非常高之延展性的高強度鋼板。此種鋼板係藉由進行於將以C、Si、Mn為基本成分之鋼板沃斯田鐵化之後,淬火至貝氏體變態溫度區域並保持等溫的所謂沃斯田鐵等溫淬火處理而製造。藉由使由該沃斯田鐵等溫淬火處理製造之沃斯田鐵中之C增稠而生成殘留沃斯田鐵,但為了獲得大量之殘留沃斯田鐵,必需添加超過0.3%之大量之C。然而,若鋼中之C濃度變高則點焊性降低,尤其是若為如超過0.3%之C濃度則點焊性之降低顯著,難以作為汽車用鋼板而實用化。又,於上述專利文獻中,由於以使高強度薄鋼板之延展性提高為主要目的,因此並未考慮到擴孔性或材質安定性。
進而,於專利文獻2中,藉由使用高Mn鋼實施肥粒鐵和沃斯田鐵之二相區域下之熱處理,而獲得較高之強度-延展性平衡。然而,於專利文獻2中,未討論由未變態沃斯田鐵中之Mn增稠所引起之延展性提高,有改善加工性之餘地。又,於專利文獻3中,利用高Mn鋼將熱延後之組織製成含有貝氏體或麻田散鐵之組織,藉由退火和回火而形成微細之殘留沃斯田鐵,進而製成含有回火貝氏體或回火麻田散鐵之組織,藉此改善局部延展性。然而,由於為含有大量之於高溫下經回火之貝氏體或麻田散鐵的組織,因此難以確保強度,又,為了改善局部延展性而限制殘留沃斯田鐵量,總伸
長率亦不充分。
[專利文獻1]日本專利特開昭61-157625號公報[專利文獻2]日本專利特開平1-259120號公報[專利文獻3]日本專利特開2003-138345號公報
本發明係著眼於上述各種問題點而成者,其目的在於提供一種為低C之鋼組成且具有780 MPa以上之TS、22000 MPa.%以上之TS×EL,擴孔性和材質安定性亦優異之高強度鋼板及其製造方法。
本發明者等人為了達成上述課題,製造C濃度較低且延展性優異之高強度鋼板,而就鋼板之組成及微組織之觀點而言,反覆進行潛心研究。其結果可知,適當調整合金元素,實施於Ac1
變態點+10℃~Ac1
變態點+(Ac3
變態點-Ac1
變態點)/2之溫度區域保持30秒(s)以上之退火處理之後,冷卻直至室溫,製成如下組織:該組織具有以面積率計為30%以上且80%以下之肥粒鐵、0%以上且17%以下之麻田散鐵及以體積率計為8%以上之殘留沃斯田鐵,進而殘留沃斯田鐵之平均結晶粒徑為2 μm以下,藉此可製造於低C之鋼組成中
具有780 MPa以上之TS、22000 MPa.%以上之TS×EL,進而擴孔性和材質安定性亦優異之高強度鋼板。
本發明係基於以上見解而成者,其主旨如下所述。
(1)一種加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其特徵在於:成分組成以質量%計,含有C:0.03%以上且0.25%以下、Si:0.4%以上且2.5%以下、Mn:3.5%以上且10.0%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.01%以上且2.5%以下、N:0.008%以下、Al+Si:1.0%以上,且剩餘部分由Fe及不可避免之雜質構成,鋼組織具有以面積率計為30%以上且80%以下之肥粒鐵、0%以上且17%以下之麻田散鐵及以體積率計為8%以上之殘留沃斯田鐵,進而殘留沃斯田鐵之平均結晶粒徑滿足2 μm以下。
(2)如(1)之加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其中,鋼組織進而具有以面積率計為5%以上之回火麻田散鐵。
(3)如(1)或(2)之加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其中,作為成分組成,以質量%計,進而含有自Cr:0.05%以上且1.0%以下、V:0.005%以上且0.5%以下、Mo:0.005%以上且0.5%以下、Ni:0.05%以上且1.0%以下、Cu:0.05%以上且1.0%以下之中選擇之至少1種元素。
(4)如(1)至(3)中任一項之加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其中,作為成分組成,以質量%計,進而含有自Ti:0.01%以上且0.1%以下、Nb:0.01%以上且0.1%以下、
B:0.0003%以上且0.0050%以下之中選擇之至少1種元素。
(5)如(1)至(4)中任一項之加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其中,作為成分組成,以質量%計,進而含有自Ca:0.001%以上且0.005%以下、REM(Rare Earth Metals,稀土金屬):0.001%以上且0.005%以下之中選擇之至少1種元素。
(6)如(1)至(5)中任一項之加工性和材質安定性優異之高強度鍍鋅鋼板,其中,於上述鋼板之表面具有鋅系鍍敷皮膜。
(7)如(6)之加工性和材質安定性優異之高強度鍍鋅鋼板,其中,上述鋅系鍍敷皮膜為熔融鍍鋅皮膜或合金化熔融鍍鋅皮膜。
(8)如(1)至(5)中任一項之加工性和材質安定性優異之高強度鍍鋁鋼板,其中,於上述鋼板之表面具有鋁系鍍敷皮膜。
(9)一種加工性和材質安定性優異之高強度鋼板之製造方法,其特徵在於:對具有如(1)、(3)、(4)、(5)中任一項之成分組成之鋼坯進行熱軋、酸洗,或進而進行冷軋,其後,於Ac1
變態點+10℃~Ac1
變態點+(Ac3
變態點-Ac1
變態點)/2之溫度區域保持30 s以上,冷卻直至室溫,或進而於室溫~500℃之溫度區域於滿足下式之條件下實施回火處理,
其中,
T:室溫~500℃之溫度區域下之平均保持溫度(℃)
t:室溫~500℃之溫度區域之保持時間(s)
exp(X)、ln(X)分別表示X之指數函數、自然對數。
(10)一種加工性和材質安定性優異之高強度鍍鋅鋼板之製造方法,其特徵在於:對具有如(1)、(3)、(4)、(5)中任一項之成分組成之鋼坯進行熱軋、酸洗,或進而進行冷軋,其後,於Ac1
變態點+10℃~Ac1
變態點+(Ac3
變態點-Ac1
變態點)/2之溫度區域保持30 s以上之後進行冷卻,實施熔融鍍鋅處理。
(11)一種加工性和材質安定性優異之高強度鍍鋅鋼板之製造方法,其特徵在於:對具有如(1)、(3)、(4)、(5)中任一項之成分組成之鋼坯進行熱軋、酸洗,或進而進行冷軋,其後,於Ac1
變態點+10℃~Ac1
變態點+(Ac3
變態點-Ac1
變態點)/2之溫度區域保持30 s以上之後進行冷卻,實施熔融鍍鋅處理,之後於470~600℃之溫度區域實施鍍鋅之合金化處理。
(12)一種加工性和材質安定性優異之高強度鍍鋁鋼板之製造方法,其特徵在於:對具有如(1)、(3)、(4)、(5)中任一項之成分組成之鋼坯進行熱軋、酸洗,或進而進行冷軋,其後,於Ac1
變態點+10℃~Ac1
變態點+(Ac3
變態點-Ac1
變態點)/2之溫度區域保持30 s以上之後進行冷卻,實施熔融鍍鋁處理。
再者,於本說明書中,表示鋼之成分之%均為質量%。又,
於本發明中,所謂「高強度鋼板」,係指拉伸強度TS為780 MPa以上之鋼板。
根據本發明,可獲得為低C之鋼組成且具有780 MPa以上之TS、22000 MPa.%以上之TS×EL,進而擴孔性和材質安定性亦優異之高強度鋼板。藉由將本發明之高強度銅板應用於例如汽車構造構件中,可實現由車體輕量化所引起之耗油改善,產業上之利用價值非常大。
以下,對本發明具體地進行說明。
1)對於本發明中將鋼之成分組成限定為上述範圍之理由進行說明。
C:0.03%以上且0.25%以下
C係確保殘留沃斯田鐵相所必需之元素。於C量未達0.03%時,難以獲得所需之殘留沃斯田鐵。另一方面,若過剩添加超過0.25%之C,則麻田散鐵之面積率超過17%,擴孔性及材質安定性下降。又,由於焊接部及熱影響部之硬化顯著,焊接部之機械特性降低,因此點焊性、弧焊性等劣化。就此觀點而言,將C量設為0.03%以上且0.25%以下。較佳為0.05%以上且0.20%以下。
Si:0.4%以上且2.5%以下
Si由於生成殘留沃斯田鐵,進而使肥粒鐵之加工硬化能
提高,因此對確保良好之延展性有效。若Si量不滿0.4%則其添加效果不足,因此將下限設為0.4%。然而,添加超過2.5%之過剩之Si會引起由紅色氧化皮(Red Scale)等之產生所引起的表面性狀之劣化。因此,Si設為0.4%以上且2.5%以下。較佳為0.5%以上且2.0%以下。
Mn:3.5%以上且10.0%以下
Mn係對沃斯田鐵之安定化有效之元素,促進殘留沃斯田鐵之生成。此種作用係於Mn量為3.5%以上發現。然而,過剩添加Mn量超過10.0%會抑制肥粒鐵之生成,因此成形性降低。就此觀點而言,將Mn量設為3.5%以上且10.0%以下。較佳為4.0%以上且7.0%以下。
P:0.1%以下
P為對鋼之強化有效之元素,但若過剩添加超過0.1%,則由於晶界偏析而引起脆化,使耐衝擊性劣化。因此,P設為0.1%以下。
S:0.01%以下
S成為MnS等中介物,成為擴孔性或耐衝擊性劣化或者沿焊接部之金屬流破裂的原因,因此極力少者較佳,就製造成本之方面而言,S設為0.01%以下。
Al:0.01%以上且2.5%以下
Al為發揮脫酸劑之作用,對鋼之清潔度有效之元素,較佳為於脫酸步驟中添加。若Al量不滿0.01%則其添加效果
不足,因此將下限設為0.01%。然而,若大量地添加則於連續鑄造時產生鋼片破裂之危險性提高,使製造性降低。就此觀點而言,將Al量設為0.01%以上且2.5%以下。較佳為0.5%以上且1.5%以下。
N:0.008%以下
N為使鋼之耐時效性最大限度地劣化之元素,越少越佳,若超過0.008%則耐時效性之劣化變顯著。因此,N設為0.008%以下。
Si+Al:1.0%以上
Si及Al使沃斯田鐵與肥粒鐵之二相區域擴大,因此伴隨退火溫度變化的沃斯田鐵與肥粒鐵之相分率變化變小,因此對材質差異之狹小化有效。就此觀點而言,將Si+Al量設為1.0%以上。較佳為1.5%以上。
本發明中之高強度鋼板係以上述之成分組成為基本成分,剩餘部分由Fe及不可避的雜質構成,但根據所需之特性,可適當含有以下所敍述之成分。
自Cr:0.05%以上且1.0%以下、V:0.005%以上且0.5%以下、Mo:0.005%以上且0.5%以下、Ni:0.05%以上且1.0%以下、Cu:0.05%以上且1.0%以下之中選擇之至少1種
Cr、V、Mo具有使強度與延展性之平衡提高之作用,因此可視需要添加。其效果可於Cr:0.05%以上、V:0.005%以上、Mo:0.005%以上獲得。然而,若過剩添加分別超過
Cr:1.0%、V:0.5%、Mo:0.5%,則第二相分率變得過大而擔心伴隨顯著之強度上升而使延展性下降等。又,亦成為成本上升之主要因素。因此,於添加該等元素之情形時,將其量分別設為Cr:0.05%以上且1.0%以下、V:0.005%以上且0.5%以下、Mo:0.005%以上且0.5%以下。
Ni、Cu為對鋼之強化有效之元素,只要為本發明所規定之範圍內,則不妨礙用於鋼之強化。為了獲得該效果,必需分別為0.05%以上。另一方面,若Ni、Cu均添加超過1.0%,則使鋼板之延展性降低。又,亦成為成本上升之主要因素。因此,於添加Ni、Cu之情形時,其添加量分別設為0.05%以上且1.0%以下。
自Ti:0.01%以上且0.1%以下、Nb:0.01%以上且0.1%以下、B:0.0003%以上且0.0050%以下之中選擇之至少1種
Ti、Nb對鋼之析出強化較為有效,且其效果於分別為0.01%以上獲得,只要為本發明所規定之範圍內,則不妨礙用於鋼之強化。然而,若分別超過0.1%,則延展性及形狀冷凍性下降。又,亦成為成本上升之主要因素。因此,於添加Ti、Nb之情形時,將其添加量設為Ti為0.01%以上且0.1%以下,Nb為0.01%以上且0.1%以下。
B具有抑制來自沃斯田鐵晶界之肥粒鐵之生成、成長之作用,因此可視需要添加。其效果可於0.0003%以上獲得。然而,若超過0.0050%則加工性下降。又,亦成為成本上升之
主要因素。因此,於添加B之情形時,設為0.0003%以上且0.0050%以下。
自Ca:0.001%以上且0.005%以下、REM:0.001%以上且0.005%以下之中選擇之至少1種
Ca及REM為對用以將硫化物之形狀球狀化並改善硫化物對擴孔性之不良影響有效之元素。為了獲得該效果,必需分別為0.001%以上。然而,過剩添加分別超過0.005%會引起中介物等之增加,從而引起表面及內部缺陷等。因此,於添加Ca、REM之情形時,其添加量分別設為0.001%以上且0.005%以下。
2)其次,對鋼組織進行說明。
肥粒鐵之面積率:30%以上且80%以下
於肥粒鐵之面積率未達30%時,延展性下降,若超過80%,則難以確保TS為780 MPa以上。因此,肥粒鐵之面積率設為30%以上且80%以下。
麻田散鐵之面積率:0%以上且17%以下
若麻田散鐵之面積率超過17%,則難以確保良好之擴孔性和材質安定性。因此,麻田散鐵之面積率設為0%以上且17%以下。
殘留沃斯田鐵之體積率:8%以上
殘留沃斯田鐵起到對鋼之延展性之提高有效之作用,於其體積率未達8%時,無法獲得目標之延展性。因此,將殘留
沃斯田鐵之體積率設為8%以上。殘留沃斯田鐵之體積率之上限並無特別規定,於本成分範圍內上限設為40%左右。
殘留沃斯田鐵之平均結晶粒徑:2 μm以下
若殘留沃斯田鐵之平均結晶粒徑超過2 μm,則無法抑制擴孔加工時之龜裂之傳播,難以確保良好之擴孔性。因此,將殘留沃斯田鐵之平均結晶粒徑設為2 μm以下。
回火麻田散鐵之面積率:5%以上
回火麻田散鐵係藉由緩和軟質肥粒鐵、硬質麻田散鐵及殘留沃斯田鐵之硬度差而發揮提高擴孔性之作用,於其體積率未達5%時,難以獲得良好之擴孔性。又,回火麻田散鐵係使對TS造成較大影響之麻田散鐵回火、軟質化之組織,因此為了確保良好之材質安定性,較佳為回火麻田散鐵之面積率為5%以上。
再者,有除肥粒鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵、麻田散鐵以外,生成雪明碳鐵等碳化物、貝氏體、波來鐵之情形,若滿足上述肥粒鐵、殘留沃斯田鐵、麻田散鐵之比例,則可達成本發明之目的。
本發明之高強度鋼板亦可於鋼板表面具有實施熔融鍍鋅處理而形成之熔融鍍鋅皮膜、熔融鍍鋅處理後實施鍍鋅之合金化處理而形成的合金化熔融鍍鋅皮膜等鋅系鍍敷皮膜,實施熔融鍍鋁而形成之熔融鋁皮膜等鋁系鍍敷皮膜。
3)其次,對製造條件進行說明。
利用轉爐等將調整成上述成分組成之鋼熔化,利用連續鑄造法等製成坯。對該鋼素材實施熱軋後進行退火處理,或熱軋後實施冷軋,其後進行退火處理。關於鑄造、熱軋、冷軋,並不特別地限定製造條件,以下,對較佳之製造條件進行說明。
<鑄造條件>
為了防止成分之宏偏析,較佳為所使用之鋼坯係利用連續鑄造法而製造,亦可利用造塊法、薄坯鑄造法而製造。又,除製造鋼坯後,暫時冷卻直至室溫,其後再次進行加熱之習知法以外,亦可無問題地應用不冷卻直至室溫而直接以溫熱片之方式插入至加熱爐內或進行稍微之保熱後立即進行壓延的直接輸送壓延、直接壓延等省能源步驟。
<熱軋條件>
坯加熱溫度:1100℃以上
坯加熱溫度就節能方面而言較佳為低溫加熱,於加熱溫度未達1100℃時,碳化物之充分之固溶較為困難,產生由壓延荷重之增大所引起的熱軋時故障產生之危險增大等問題。再者,由於伴隨氧化重量增加而增大氧化皮損耗等,因此較理想為坯加熱溫度設為1300℃以下。
再者,就降低坯加熱溫度亦防止熱軋時之故障之觀點而言,亦可有效利用對板片進行加熱的所謂的板片加熱器。
精軋結束溫度:Ar3
變態點以上
於精軋結束溫度未達Ar3
變態點時,有成為材料特性產生異向性,使加工性降低之原因之情形。因此,較理想為精軋溫度設為Ar3
變態點以上。
捲取溫度:450℃以上且700℃以下
若捲取溫度未達450℃,則難以控制捲取溫度,變得容易產生溫度不均,其結果,有時產生冷軋展性降低等問題。又,若捲取溫度超過700℃,則有時引起於肥粒鐵表層引起脫碳等問題。因此,較理想為捲取溫度設為450℃以上且700℃以下。
再者,於本發明中之熱延步驟中,為了降低熱軋時之壓延荷重,可將精軋之一部分或全部設為潤滑壓延。進行潤滑壓延就鋼板形狀之均勻化、材質之均勻化之觀點而言亦較為有效。再者,較佳為潤滑壓延時之摩擦係數設為0.25~0.10之範圍。又,較佳為設為將相繼出現之板片彼此接合,並連續地進行精軋之連續壓延步驟。應用連續壓延步驟就熱軋之操作安定性之觀點而言亦較理想。於酸洗後或進而進行冷軋之情形時,供於冷軋而製成特定板厚之冷延鋼板。冷軋條件並無特別限制,只要依照常法即可。
<退火條件>
於Ac1
變態點+10℃~Ac1
變態點+(Ac3
變態點-Ac1
變態點)/2之溫度區域保持30 s以上
若於沃斯田鐵與肥粒鐵之二相區域實施退火處理,則Mn
於沃斯田鐵側增稠,沃斯田鐵中之Mn濃度成為鋼組成以上之濃度。於退火溫度未達Ac1
變態點+10℃時,幾乎不生成沃斯田鐵,退火後無法獲得所需之殘留沃斯田鐵。又,若退火溫度超過Ac1
變態點+(Ac3
變態點-Ac1
變態點)/2,則退火時Mn於沃斯田鐵中之增稠變得不充分,無法獲得所需之殘留沃斯田鐵量。又,於保持時間未達30 s時,退火時Mn於沃斯田鐵中之增稠變得不充分,無法獲得所需之殘留沃斯田鐵量。又,未再結晶組織大量殘留,而無法獲得所需之延展性與擴孔性。因此,退火條件設為於Ac1
變態點+10℃~Ac1
變態點+(Ac3
變態點-Ac1
變態點)/2之溫度區域保持30 s以上。
再者,退火方法亦可為連續退火或分批退火中之任一退火方法。又,退火後,冷卻直至室溫,該冷卻方法及冷卻速度並無特別規定,可為分批退火中之爐內冷卻、空氣冷卻及連續退火中之噴氣冷卻、霧冷卻、水冷等任一冷卻條件。
又冷卻直至室溫後,亦可進而實施以下回火處理。
藉由實施回火處理,而使作為冷卻後之構成組織之一部分之麻田散鐵變化成回火麻田散鐵,藉由緩和軟質肥粒鐵和(於擴孔加工時變態成硬質麻田散鐵)殘留沃斯田鐵之硬度差,可實現擴孔性之提高。又,硬質麻田散鐵之面積率有助於材質變異,藉由使該麻田散鐵變化成回火麻田散鐵,可低位安定地控制麻田散鐵之面積率,亦可期待材質安定性之提
高。
於室溫~500℃之溫度區域,於滿足exp[160/(580-T)]×ln(t)≦20之條件下之回火處理
T:室溫~500℃之溫度區域下之平均保持溫度(℃),t:室溫~500℃之溫度區域之保持時間(s)。若實施於超過500℃之溫度區域下之回火處理或exp[160/(580-T)]×ln(t)超過20,則無法獲得所需之殘留沃斯田鐵量,且難以確保TS×EL≧22000 MPa.%。因此,回火條件設為滿足exp[160/(580-T)]×ln(t)≦20之條件。再者,為了確保更良好之擴孔性,較佳為T為150℃以上。
再者,亦可於退火後及回火處理後之鋼板上實施用以矯正形狀、調整表面粗度等的調質壓延。進而即便實施樹脂或油脂塗覆、各種鍍敷、塗裝等處理,亦無任何問題。
實施熔融鍍鋅處理時,將經實施上述退火處理之鋼板浸漬於440~500℃之鍍鋅浴中而實施熔融鍍鋅處理,其後,藉由去除氣體等而調整鍍敷附著量。較佳為熔融鍍鋅使用Al量為0.08~0.18%之鍍鋅浴。
於470~600℃之溫度區域實施鍍鋅之合金化處理
實施鍍鋅之合金化處理時,於熔融鍍鋅處理後於470~600℃之溫度區域實施鍍鋅之合金化處理。若於超過600℃之溫度下進行合金化處理,則未變態沃斯田鐵變態成波來鐵,無法確保所需之殘留沃斯田鐵量,且延展性下降。因此,
進行鍍鋅之合金化處理時,設為於470~600℃之溫度區域實施鍍鋅之合金化處理。
實施熔融鍍鋁處理時,將經實施上述退火處理之鋼板浸漬於660~730℃之鍍鋁浴中而實施熔融鍍鋁處理,其後,藉由去除氣體等而調整鍍敷附著量。又,鍍鋁浴溫度符合Ac1
變態點+10℃~Ac1
變態點+(Ac3
變態點-Ac1
變態點)/2之溫度區域的鋼藉由熔融鍍鋁處理而生成微細且安定之殘留沃斯田鐵,因此能夠進一步提高延展性即提高TS×EL。
將具有表1所示之成分組成且剩餘部分由Fe及不可避免之雜質構成之鋼於轉爐中熔化,利用連續鑄造法製成鑄片。將所得之鑄片加熱至1250℃,進行熱軋直至板厚為3.2 mm。熱軋之條件係結束溫度為900℃、壓延後之冷卻速度為10℃/s、捲取溫度為600℃。對熱延鋼板進行酸洗之後,進行冷軋直至板厚為1.4 mm,於表2所示之製造條件下供於退火。一部分進而供於熔融鍍鋅處理、熔融鍍鋅處理與熔融鍍鋅之合金化處理、熔融鍍鋁處理。No.35、38、44為熔融鍍鋅鋼板,No.36、39、41~43、47為合金化熔融鍍鋅鋼板,No.37、40、46為熔融鍍鋁鋼板。
熔融鍍鋅鋼板用之熔融鍍鋅浴使用含有Al:0.19%之鋅浴,浴溫設為460℃。合金化熔融鍍鋅鋼板用之熔融鍍鋅浴使用含有Al:0.14%之鋅浴,浴溫設為460℃。鍍鋅量係調
整至每單面45 g/m2
(雙面鍍敷),合金化處理係將皮膜中Fe濃度調整成9~12質量%。熔融鍍鋁鋼板用之熔融鍍鋁浴之浴溫設為700℃。又將一部分對進行熱軋直至板厚為2.0 mm之鋼板進行酸洗而成者直接於表2所示之製造條件下供於退火。
對所得之鋼板之截面微組織、拉伸特性、擴孔性進行調査,將其結果示於表3中。
Ac1
變態點、Ac3
變態點可使用以下之式而求出。
Ac1
變態點(℃)=751-16×(%C)+11×(%Si)-28×(%Mn)-5.5×(%Cu)-16×(%Ni)+13×(%Cr)+3.4×(%Mo)
Ac3
變態點(℃)=910-203√(%C)+45×(%Si)-30×(%Mn)-20×(%Cu)-15×(%Ni)+11×(%Cr)+32×(%Mo)+104×(%V)+400×(%Ti)+200×(%Al)
肥粒鐵、回火麻田散鐵之面積率係藉由如下方法而求出:研磨與鋼板之壓延方向平行之板厚截面後,利用3%硝酸浸蝕液進行腐蝕,使用SEM(Scanning Electron Microscope,掃描式電子顯微鏡)用2000倍之倍率觀察10處視野,對透明之OHP(Overhead Projector,高架式投影機)片材各相著上不同顏色,讀取影像,使用Media Cybernetics公司之Image-Pro求出對象之各結晶粒之面積,合計該等之值所得之面積除以整體之面積。又,殘留沃斯田鐵之體積率係研磨鋼板直至成為板厚方向之1/4面,藉由該板厚1/4面之繞射X射線強度而求出。關於入射X射線,使用MoKα射線,對殘留沃斯田鐵相之{111}、{200}、{220}、{311}面與肥粒鐵之{110}、{200}、{211}面之波峰之積分強度之所有組合求出強度比,將該等之平均值作為殘留沃斯田鐵之體積率。麻田散鐵之面積率係整體減去藉由上述所求之肥粒鐵、回火麻田散鐵之面積率與殘留沃斯田鐵之體積率與可利用SEM識別的其他相(雪明碳鐵等碳化物、貝氏體、波來鐵)之面積率而求出。殘留沃斯田鐵之平均結晶粒徑係利用TEM(Transmission Electron Microscope,穿透式電子顯微鏡)觀察20個殘留沃斯田鐵,使用上述Image-Pro求出各自之面積,算出投影面積直徑,求出該等值之平均值而求出。
又,拉伸試驗係以拉伸方向成為與鋼板之壓延方向成直角之方向之方式使用採取式樣之JIS5號試驗片,依照JIS Z 2241(1998年)而進行,測定TS(拉伸強度)、EL(總伸長率)。再
者,將TS×EL≧22000 MPa.%之情形判定為延展性良好。
擴孔性(伸緣性)係依照日本鋼鐵聯盟規格JFST1001(2008年)而進行。將所得之各鋼板切割成100 mm×100 mm後,板厚為2.0 mm以上以間隙12%±1%穿打直徑10 mm之孔,板厚未達2.0 mm以間隙12%±2%穿打直徑10 mm之孔後,於使用內徑75 mm之模具以壓料力9 ton進行壓製之狀態下,將60°圓錐之打孔機進入孔中測定龜裂產生極限中之孔直徑,根據下述式求出極限擴孔率λ(%),根據該極限擴孔率之值評價伸緣性。
極限擴孔率λ(%)={(Df
-D0
)/D0
}×100
然而,Df
為產生龜裂時之孔徑(mm),D0
為初始孔徑(mm)。再者,於本發明中,將λ≧30(%)之情形判定為良好。
又,關於材質安定性,對退火溫度T1以外之條件相同且僅退火溫度T1不同之鋼板調查TS之變異量,根據該TS之變異量求出退火溫度每變化20℃之變異量(△TS),利用該TS變異量(△TS)進行評價。
將每20℃之TS變異量(△TS/△20℃)為80 MPa以下之情形判定為良好。
圖1係表示本實施例之No.1~3(本發明例,無回火處理)、No.4~6(本發明例,有回火處理)及No.20~22(比較例)之退火溫度(T1)與TS的關係之圖。No.20~22係TS變異量較大,且每20℃之TS變異量為165 MPa。相對於此,No.1~3係TS變異量較小且每20℃之TS變異量為55 MPa,為No.20~22
之TS變異量之一半以下。進而實施回火處理之No.4~6係Ts變異量較No.1~3更小,每20℃之TS變異量為35 MPa。
本發明例之高強度鋼板均為780 MPa以上之TS、22000 MPa.%以上之TS×EL、30%以上之λ、每20℃之TS變異量為80 MPa以下,可獲得加工性和材質安定性優異之高強度鋼板。冷卻直至室溫後利用本發明法實施回火處理者可獲得λ及材質安定性更優異之高強度鋼板。另一方面,於比較例中,雖然為780 MPa以上之TS,但TS×EL、λ、每20℃之TS變異量中之任一種以上之特性較差。
No.37、40、46(熔融鍍鋁鋼板)係適合鍍鋁浴溫度為Ac1
變態點+10℃~Ac1
變態點+(Ac3
變態點-Ac1
變態點)/2之溫度區域之鋼,因此可獲得較冷延鋼板、熔融鍍鋅鋼板、合金化熔融鍍鋅鋼板更高之TS×EL。No.47(合金化熔融鍍鋅鋼板)係鋼成分偏離本發明範圍之高C低Mn,因此於合金化時未變態沃斯田鐵變態成波來鐵,無法確保所需之殘留沃斯田鐵量,且無法獲得良好之TS×EL。
本發明之高強度鋼板為低C之鋼組成且具有780 MPa以上之TS、22000 MPa.%以上之TS×EL,延展性優異,進而擴孔性和材質安定性亦優異。藉由將本發明之高強度鋼板應用於例如汽車構造構件中,可實現由車體輕量化所引起之耗油改善,產業上之利用價值非常大。
圖1係表示退火溫度(T1)與TS之關係之圖。
Claims (11)
- 一種加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其特徵在於,其滿足成分組成以質量%計含有C:0.03%以上且0.25%以下、Si:0.4%以上且2.5%以下、Mn:超過3.5%且10.0%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.01%以上且2.5%以下、N:0.008%以下、Si+Al:1.0%以上,且剩餘部分由Fe及不可避免之雜質構成,鋼組織具有以面積率計為30%以上且80%以下之肥粒鐵、0%以上且17%以下之麻田散鐵及以體積率計為8%以上之殘留沃斯田鐵,進而,殘留沃斯田鐵之平均結晶粒徑為2μm以下。
- 如申請專利範圍第1項之加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其中,鋼組織進而具有以面積率計為5%以上之回火麻田散鐵。
- 如申請專利範圍第1項之加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其中,進而含有選自下述A~C群之至少一群的元素;A:以質量%計,自Cr:0.05%以上且1.0%以下、V:0.005%以上且0.5%以下、Mo:0.005%以上且0.5%以下、Ni:0.05%以上且1.0%以下、Cu:0.05%以上且1.0%以下之中選擇之至少1種元素;B:以質量%計,自Ti:0.01%以上且0.1%以下、Nb:0.01%以上且0.1%以下、B:0.0003%以上且0.0050%以下之中選擇之至少1種元素; C:以質量%計,自Ca:0.001%以上且0.005%以下、REM(Rare Earth Metals,稀土金屬):0.001%以上且0.005%以下之中選擇之至少1種元素。
- 如申請專利範圍第2項之加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其中,進而含有選自下述A~C群之至少一群的元素;A:以質量%計,自Cr:0.05%以上且1.0%以下、V:0.005%以上且0.5%以下、Mo:0.005%以上且0.5%以下、Ni:0.05%以上且1.0%以下、Cu:0.05%以上且1.0%以下之中選擇之至少1種元素;B:以質量%計,自Ti:0.01%以上且0.1%以下、Nb:0.01%以上且0.1%以下、B:0.0003%以上且0.0050%以下之中選擇之至少1種元素;C:以質量%計,自Ca:0.001%以上且0.005%以下、REM(Rare Earth Metals,稀土金屬):0.001%以上且0.005%以下之中選擇之至少1種元素。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其中,於上述鋼板之表面具有鋅系鍍敷皮膜,而成為高強度鍍鋅鋼板。
- 如申請專利範圍第5項之加工性和材質安定性優異之高強度鋼板,其中,上述鋅系鍍敷皮膜為熔融鍍鋅皮膜或合金化熔融鍍鋅皮膜。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之加工性和材質安定 性優異之高強度鋼板,其中,於上述鋼板之表面具有鋁系鍍敷皮膜,而成為高強度鍍鋁鋼板。
- 一種加工性和材質安定性優異之高強度鋼板之製造方法,其特徵在於,對具有申請專利範圍第1、3及4項中任一項之成分組成之鋼坯進行熱軋、酸洗,或進而進行冷軋,其後,於Ac1 變態點+10℃~Ac1 變態點+(Ac3 變態點-Ac1 變態點)/2之溫度區域保持30s以上,冷卻至室溫,或進而於室溫~500℃之溫度區域於滿足下式之條件下實施回火處裡,
- 一種加工性和材質安定性優異之高強度鍍鋅鋼板之製造方法,其特徵在於,對具有申請專利範圍第1、3及4項中任一項之成分組成之鋼坯進行熱軋、酸洗,或進而進行冷軋,其後,於Ac1 變態點+10℃~Ac1 變態點+(Ac3 變態點-Ac1 變態點)/2之溫度區域保持30s以上之後進行冷卻,實施熔融鍍鋅處理。
- 一種加工性和材質安定性優異之高強度鍍鋅鋼板之製造方法,其特徵在於,對具有申請專利範圍第1、3及4項中任一項之成分組成之鋼坯進行熱軋、酸洗,或進而進行冷軋,其 後,於Ac1 變態點+10℃~Ac1 變態點+(Ac3 變態點-Ac1 變態點)/2之溫度區域保持30s以上之後進行冷卻,實施熔融鍍鋅處理後,於470~600℃之溫度區域實施鍍鋅之合金化處理。
- 一種加工性和材質安定性優異之高強度鍍鋁鋼板之製造方法,其特徵在於,對具有申請專利範圍第1、3及4項中任一項之成分組成之鋼坯進行熱軋、酸洗,或進而進行冷軋,其後,於Ac1 變態點+10℃~Ac1 變態點+(Ac3 變態點-Ac1 變態點)/2之溫度區域保持30s以上之後進行冷卻,實施熔融鍍鋁處理。
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