Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4172268B2 - Manufacturing method of high-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4172268B2 - Manufacturing method of high-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics - Google Patents

Manufacturing method of high-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics Download PDF

Info

Publication number
JP4172268B2
JP4172268B2 JP2002379224A JP2002379224A JP4172268B2 JP 4172268 B2 JP4172268 B2 JP 4172268B2 JP 2002379224 A JP2002379224 A JP 2002379224A JP 2002379224 A JP2002379224 A JP 2002379224A JP 4172268 B2 JP4172268 B2 JP 4172268B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hot
temperature
strength
steel sheet
annealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002379224A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004211119A (en
Inventor
和浩 花澤
真次郎 金子
才二 松岡
坂田  敬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2002379224A priority Critical patent/JP4172268B2/en
Publication of JP2004211119A publication Critical patent/JP2004211119A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4172268B2 publication Critical patent/JP4172268B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車の車体部品などの使途に良好な、440MPa以上の引張強さを有する高張力溶融亜鉛めっき鋼板に係り、特に伸びフランジ性、強度−延性バランス、および歪時効硬化特性に優れた複合組織型高張力溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法に関する。
【0002】
なお、本発明において、「伸びフランジ性に優れた」とは穴拡げ率λが80%以上である場合をいい、また、「強度−延性バランスに優れた」とは引張強さTSと全伸びElの積、すなわち強度−延性バランスTS×Elが17000MPa%以上である場合をいい、「歪時効硬化特性に優れた」とは、引張歪5%の予変形後、170 ℃の温度に20min 保持する条件で時効処理したとき、この時効処理前後の変形応力増加量(BH量と記す:BH量=(時効処理後の降伏応力)−(時効処理前の予変形応力))が80MPa 以上であり、かつ歪時効処理(前記予変形+前記時効処理)前後の引張強さ増加量(ΔTSと記す:ΔTS=(時効処理後の引張強さ)−(予変形前の引張強さ))が50MPa 以上であることをいうものとする。
【0003】
【従来の技術】
近年、地球環境の保全という観点から自動車の燃費改善が要求されるとともに、車両衝突時に乗員を保護する観点から自動車の安全性向上も要求されている。このような要求に答えるべく、自動車車体の軽量化と強化の双方を図るための検討が積極的に進められている。このような検討により、自動車車体の軽量化と強化を同時に満足させるためには、部品素材を高強度化することが効果的であると言われ、最近では高張力鋼板が自動車部品に積極的に使用されている。
【0004】
鋼板を素材とする自動車の車体部品の多くがプレス加工により成形されるため、車体部品用として使用される高張力鋼板には、優れたプレス成形性を有することが要求される。そのため、鋼板の機械的特性として、高い伸びフランジ性(高穴拡げ率λ)と、高い強度−延性バランス(TS×El)、および高い歪時効特性(高BH量、高ΔTS)が求められている。
【0005】
プレス成形性の良好な高張力鋼板の代表例としては、軟質のフェライトと硬質のマルテンサイトとが複合した組織を有する複合組織型高張力鋼板が挙げられる。とくに、冷延鋼板に連続焼鈍を施したのちガスジェット冷却を施して製造された複合組織型高張力鋼板は、降伏応力が低く高い延性を有するとともに、焼付硬化性をも有する鋼板である。しかし、この種の複合組織型高張力鋼板は、通常の条件での加工性については概ね良好であるが、伸びフランジ成形性が劣るため厳しい条件下での成形には問題を残していた。また、焼付硬化性もそれほど高くないという問題もあった。
【0006】
近年、良好なプレス成形性と、成形後の高強度とを同時に満足できる鋼板として、プレス成形前は軟質でプレス成形し易く、プレス成形後は塗装焼付処理により硬化し部品強度を高めることができるBH鋼板(焼付硬化性鋼板:Bake-Hardenable Steel )が開発されている。
このようなBH鋼板の例として、例えば、特許文献1には、C、N、Al含有量に応じてNbを添加して、さらに、焼鈍後の冷却速度を制御することにより、鋼板中の固溶C、固溶Nを調整する冷延鋼板の製造方法が、また、特許文献2には、TiとNbの複合添加によって焼付硬化性を向上させた冷延鋼板が記載されている。また、特許文献3には、W、Cr、Moの単独または複合添加によって焼付硬化性を向上させた冷延鋼板の製造方法が提案されている。
【0007】
特許文献1、特許文献2、特許文献3に記載された技術では、鋼板中の微量な固溶C、固溶Nを利用して、成形後塗装焼付処理により強度を増加させている。良く知られているように、BH鋼板は材料の降伏強さを増加させることはできるが、引張強さを増加させることはできない。従って、これら従来技術によって製造された鋼板では、部品の変形開始応力は高めることができるが、部品の変形開始から変形終了まで変形中全域にわたって変形に要する応力を高める効果は十分であるとはいえない。また、成形後の引張強さを高める効果も十分であるとはいえない。
【0008】
成形後引張強さが上昇する冷延鋼板として、例えば特許文献4には、成形後、200 ℃〜450 ℃の温度域で熱処理を施すことにより、成形前後で、引張強さが60MPa 以上増加する、合金化溶融亜鉛めっき鋼板が開示されている。特許文献4に記載された技術で製造されためっき鋼板は、C:0.01〜0.08%、Mn:0.01〜3.0 %を含有し、W、Cr、Moの1種または2種以上を合計量で:0.05〜3.0 %含有し、また必要に応じて、Ti:0.005 〜0.1 %、Nb:0.005 〜0.1 %、V:0.005 〜0.1 %の1種または2種以上を含有する組成と、フェライトまたはフェライト主体のミクロ組織とを有し、表層に合金化溶融亜鉛めっき層を有する鋼板である。このめっき鋼板は、加工後に、220 〜370 ℃の温度範囲で熱処理することにより、鋼中に微細な炭化物が形成され、プレス時に付与する歪に対して、転位を効果的に増殖させて、歪量を増加させるものであり、加工後の強度(引張強さ)が顕著に増加するとしている。しかし、特許文献4に記載された技術では加工後の熱処理が220 〜370 ℃という、一般的な焼付塗装処理温度よりも高い温度範囲での熱処理とする必要があるという難点がある。
【0009】
また、熱延鋼板ではあるが、特許文献5には、加工時には軟質で、加工後の170 ℃程度の焼付塗装処理により降伏応力とともに引張強さが100MPa以上と大幅に増加する熱延鋼板の製造方法が記載されている。特許文献5に記載された技術では、Cを0.02〜0.13%、Nを0.0080〜0.0250%と多量に含む鋼を、1100℃以上に再加熱し、850 〜900 ℃で仕上圧延を終了する熱間圧延を施し、ついで、15℃/s 以上の冷却速度で150 ℃未満の温度まで冷却し巻き取り、多量の固溶Nを鋼中に残存させるとともに、金属組織をフェライトとマルテンサイトを主体とする複合組織としている。
【0010】
しかしながら、特許文献5に記載された技術で得られた熱延鋼板を出発材として、冷間圧延および再結晶焼鈍を行い冷延鋼板としても、必ずしも熱延鋼板と同様の成形−熱処理後の引張強さ上昇や80MPa 以上の高BHが得られるとは言い難い。なぜなら、冷間圧延および再結晶焼鈍により熱延時とは異なるミクロ組織となること、また冷間圧延時に大きな歪蓄積が起こるため、炭化物、窒化物または炭窒化物が形成されやすく固溶Cおよび固溶Nの状態が変化するからである。
【0011】
このような問題に対し、特許文献6には、C:0.005 〜0.15%、Mn:0.3 〜3.0 %、Mo:0.06〜1.0 %、Al:0.005 〜0.02%、N:0.050 〜0.0200%を含み、かつN/Alが0.3 以上、固溶Nを0.0010%以上含む組成と、フェライトを主相とし、第2相としてマルテンサイトを体積率で3%以上含む組織を有する加工性および歪時効硬化特性に優れた高張力溶融亜鉛めっき鋼板が提案されている。特許文献6に記載された技術では、固溶Nを有効に活用することにより引張歪10%の予変形後、170 ℃で20min 保持する時効処理条件でも、BH量が80MPa 以上、歪時効処理前後の引張強さ増加量が50MPa 以上となる高い歪時効硬化特性が得られるとしている。
【0012】
【特許文献1】
特開昭55−141526号公報
【特許文献2】
特公昭61−45689 号公報
【特許文献3】
特開平5−25549 号公報
【特許文献4】
特開平10−310847号公報
【特許文献5】
特公平8−23048 号公報
【特許文献6】
特開2001−247946号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近では、さらに成形条件が厳しくなり、特許文献6に記載された技術で製造された高張力溶融亜鉛めっき鋼板でも、必ずしもこれら成形条件に十分に適合できる特性を有しているとはいえず、さらなる成形性向上が要望されている。
【0014】
一般に、鋼板を高強度化すると穴拡げ率λおよび全伸びElが低下してプレス加工性が低下し、また、高λ化するとElが低下する。加えて、最近特に高強度鋼板の成形性改善の観点から注目されている歪時効特性との両立は、さらに技術的な問題が多く実現されていなかった。このように、高λでかつ高いTS×Elを有し、さらには成形性向上に有利な高い歪時効特性とを両立させた高張力溶融亜鉛めっき鋼板は見当たらなかった。
【0015】
本発明では、上記した従来技術の問題点を有利に解決し、引張強さ440MPa以上を有し、伸びフランジ性、強度−延性バランス、および歪時効硬化特性に優れた複合組織型高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提案することを目的とする。
【0016】
【発明を解決するための手段】
従来、伸びフランジ性、強度−延性バランス、および歪時効硬化特性が同時に優れる高張力溶融亜鉛めっき鋼板を得ることは困難とされてきた。本発明者らは、上記した課題を達成するため、まず、下記のように考えた。
(1)フェライト相およびマルテンサイト相から成る複合組織では変形に際し、フェライト相よりも軟質なマルテンサイト相の周囲に応力集中が生じるためクラック発生の起点になり、伸びフランジ性が低下するとの考えから、フェライト相とマルテンサイト相との硬度差減少のために、焼鈍後の急冷とその後の焼戻しにより、マルテンサイト相を軟質化(焼戻マルテンサイト相の適量生成)するとともに、成分含有量や焼鈍時の熱履歴の適正化によりC、N、Si、Mn等の固有強化元素を適量、フェライト相へ分配しフェライト相の硬質化を図ることが伸びフランジ性向上の観点から有効である。
(2)強度−延性バランスを向上させるためには、一般的に組織をフェライトとマルテンサイトの複合組織とし、フェライト相の増加やマルテンサイト相を微細化することが有効とされているが、高強度化するに際し、マルテンサイト相の相分率を過度に増加すると、伸びフランジ性が低下する。伸びフランジ性と強度−延性バランスを同時に向上させるためには、マルテンサイト相の相分率を強度−延性バランス、および伸びフランジ性の著しい劣化が生じない範囲に調整し、かつ焼戻しによるマルテンサイトの軟質化を図ることが有効である。
(3)歪時効特性を向上させるためには、軟質でより多くの転位が導入され歪時効硬化特性への寄与が大きいと予測されるフェライト相中の固溶N量を増加させればよいと考えられる。この固溶N量の増加には、焼鈍後の冷却に際しNが析出物として析出することを抑制する意味から、焼鈍後、極力高速で冷却することが望ましい。しかしながら、フェライト相中に過度の固溶Nを含有することは、フェライトの延性を著しく劣化させ強度−延性バランスの大幅な低下を招く可能性がある。また、焼鈍後の冷却速度を増加させることは、マルテンサイト相が大幅に増加し延性が低下するとともに、室温での耐時効性の劣化を招く可能性がある。このため、伸びフランジ性、強度−延性バランス、および歪時効硬化特性を同時に向上させるためには、鋼組成、焼鈍温度、焼戻し時のヒートパターンを適正化する必要がある。さらに、
(4)伸びフランジ性、強度−延性バランス、および歪時効硬化特性が同時に優れた溶融亜鉛めっき鋼板とするには、溶融亜鉛めっき工程前に、鋼板焼鈍工程で鋼板表層に形成された成分濃化層を除去したのち、連続溶融亜鉛めっきラインで、めっき前焼鈍処理と溶融亜鉛めっき処理を含む溶融亜鉛めっき工程を行うことが有効である。
【0017】
このような考えに基づき具体的には、
▲1▼ フェライト相やマルテンサイト相の相分率や硬さを大きく変化させ、伸びフランジ性や強度−延性バランスに大きく影響するC、Mn、Si含有量の適正化、
▲2▼ 歪時効硬化特性の向上に有効に作用し、またフェライト相やマルテンサイト相の硬さに大きな影響を及ぼすN量の適正化、および
▲3▼ マルテンサイトの微細化と軟質化に影響するめっき前焼鈍処理条件の適正化、
について種々の検討を行った。
【0018】
次に、本発明者らが行った基礎的な実験結果について説明する。
質量%で、C:0.042 %、Mo:0.15%、P:0.009 %、S:0.002 %、Al:0.008 %、N:0.0164%を基本組成とし、これにC、Si、MnをC:0.015 〜0.031 %、Si:0.02〜0.5 %、Mn:0.2 〜2.0 %の範囲でそれぞれ変化させた組成のシートバーを、1250℃に加熱し均熱後、仕上圧延終了温度が900 ℃となるように3パスの圧延を行い板厚4.0mm の熱延板とした。なお、仕上圧延終了後、熱延板にはコイル巻取り処理相当の保温(600 ℃×1h )を実施した。
【0019】
ついで、これら熱延板に、圧下率70%の冷間圧延を施して板厚1.2mm の冷延板とした。得られた冷延板に、850 ℃で40s 間保持する焼鈍を施した後、700 ℃まで平均冷却速度が30℃/s となるようにガス冷却し、さらに700 ℃から100 ℃以下までの間の平均冷却速度が約600 ℃/s となるように水冷却を施しついで、酸洗した。
【0020】
その後、これら冷延板に、680 ℃で40s 間保持するめっき前焼鈍を施し、ついで475 ℃までの平均冷却速度が15℃/sとなるようにガス冷却したのち、475 ℃の亜鉛浴(0.13%Al−Zn)に3s 間浸漬し、冷延板表面に溶融亜鉛めっき層を形成し、ついで、ガスワイピングにより目付量を45g/m2に調整した。その後、再度520 ℃に加熱して溶融亜鉛めっき層の合金化処理を行ったのち、100 ℃までの平均冷却速度が15℃/s となるようにガス冷却し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とした。なお、得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、フェライト、マルテンサイト、および焼戻マルテンサイトからなる組織を有する複合組織型溶融亜鉛めっき鋼板である。
【0021】
得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板について引張試験、穴拡げ試験、歪時効硬化試験を実施した。
引張試験は、長軸を圧延方向に直交する方向としたJIS5号引張試験片を用いJIS Z 2241の規定に準拠して行い、引張特性(降伏強さYS、引張強さTS、伸びEl)を求めた。
【0022】
穴拡げ試験は、日本鉄鋼連盟規格JFS T 1001の規定に準拠して、大きさ80mm×80mm×板厚1.2 mmの試験片を用い、初期穴径を10mm、ダイス内径を10.3mm、クリアランスを板厚の12.5%の条件下で行い、穴拡げ率λを求めた。穴拡げ率λはλ(%)=(Dr−Do)/(Do)×100 (ここで、Dr:破断後の穴径(mm)、Do:初期の穴径(mm))を用いて算出した。
【0023】
歪時効硬化試験は、長軸を圧延方向に直交する方向としたJIS5号引張試験片を用いて引張予歪を5%とする予変形を施し、塗装焼付相当処理として、170 ℃×20min の熱処理を施した後、引張試験を施し、予変形−熱処理後の降伏応力YSBH、引張強さTSBHを求め、BH量=YSBH−S5%、ΔTS=TSBH−TSを算出した。なお、S5%は5%予変形したときの変形応力、TSは引張強さを表す。
【0024】
得られた結果を、図1、図2、図3に示す。
図1は強度−延性バランスTS×Elと{12(C+N)+Mn−Si}の関係を、図2は穴拡げ率λと{12(C+N)+Mn−Si}の関係を、図3はBH量、ΔTSと{12(C+N)+Mn−Si}の関係をそれぞれ示す。なお、C、N、Mn、Siは各元素の含有量(質量%)である。
【0025】
図1、図2、図3から、{12(C+N)+Mn−Si}を0.5 〜2.0 の範囲に調整することにより、穴拡げ率λ、強度−延性バランスTS×El、BH量、ΔTSを同時に高い値とすることができ、伸びフランジ性、強度−延性バランス、歪時効硬化特性ともに優れた溶融亜鉛めっき鋼板が製造可能となることがわかる。また、{12(C+N)+Mn−Si}を0.5 〜2.0 の範囲に調整したうえ、焼鈍温度やその後の冷却時のヒートパターンを適正に制御することも重要であることを知見した。
【0026】
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討して完成されたものであり、本発明の要旨は下記の通りである
(1)質量%で、C:0.01〜0.10%、Si:0.01〜0.5 %、Mn:0.1 〜2.0 %、 P:0.08%以下、S:0.005 %以下、Al:0.02%以下、N:0.0050〜0.0250%、Mo:0.05〜1.0 %を含み、かつN/Alが0.3 以上を有し、さらにC、N、Mn、Siが次(1)式
0.5 ≦12(C+N)+Mn−Si≦2.0 ………(1)
(ここで、C、N、Mn、Si:各元素の含有量(質量%))
を満足するように含有し、残部 Fe および不可避的不純物からなる組成の鋼スラブを、加熱温度:1000℃以上に加熱したのち、粗圧延してシートバーとし、該シートバーに仕上圧延出側温度:800 ℃以上とする仕上圧延を施し、巻取温度:200 ℃以上750 ℃以下で巻き取り熱延板とする熱間圧延工程と、前記熱延板に酸洗および冷間圧延を行い冷延板とする冷間圧延工程と、前記冷延板に(Ac3変態点−50℃)〜(Ac3変態点+50℃)の温度範囲の焼鈍温度に加熱する焼鈍処理を施した後、該焼鈍温度から(Ac1変態点+20℃)〜(Ac1変態点−100 ℃) の温度範囲の所定温度までの平均冷却速度が5〜50℃/sとなる冷却を施し、さらに100 ℃以下まで、少なくとも前記所定温度から100 ℃までの平均冷却速度が300 ℃/s以上となる冷却を施す鋼板焼鈍工程と、前記鋼板焼鈍工程で表層に形成された成分濃化層を酸洗により除去する成分濃化層除去工程とを施したのち、ついで、(Ac1 変態点)〜(Ac1 変態点+50℃)の温度範囲に加熱するめっき前焼鈍処理を施した後、10℃/s 以上の冷却速度で所定の溶融亜鉛めっき処理温度まで冷却し、該溶融亜鉛めっき処理温度で表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理を施したのち、前記溶融亜鉛めっき処理温度から100 ℃以下までの間を10℃/s以上の冷却速度で冷却する溶融亜鉛めっき工程と、あるいはさらに100 ℃以下までの間を10℃/s以上の冷却速度で冷却することなく、470 〜600 ℃の温度範囲に加熱し、前記溶融亜鉛めっき層の合金化を行ったのち、ついで100 ℃以下までの間を10℃/s 以上の冷却速度で冷却する合金化処理工程と、を順次施すことを特徴とする、伸びフランジ性、強度−延性バランス、および歪時効硬化特性に優れ、引張強さ440MPa以上を有する複合組織型高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
)()において、前記組成に加えてさらに、質量%で、CuおよびNiのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下含有することを特徴とする複合組織型高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
)()または()において、前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb、Ti、V、Bのうちの1種または2種以上を次(2)式
N/(Al+Nb+Ti+V+B)≧0.3 ………(2)
(ここで、N、Al、Nb、Ti、V、B:各元素の含有量(質量%))
を満足するように含有することを特徴とする複合組織型高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法で得られる高張力溶融亜鉛めっき鋼板は、表層に溶融亜鉛めっき層または合金化溶融亜鉛めっき層を有し、引張強さ(TS)が440MPa以上という高張力で、伸びフランジ性、強度−延性バランス、および歪時効硬化特性に優れた複合組織型高張力溶融亜鉛めっき鋼板である。
【0028】
まず、本発明の製造方法で得られる溶融亜鉛めっき鋼板の組成限定理由について説明する。なお、質量%は単に%と記す。
C:0.01〜0.10%
本発明では、440MPa以上の引張強さを確保し、組織を複合組織とするという観点から、Cは0.01%以上含有する。一方、0.10%を超える含有は、鋼中炭化物の分率が増加することに起因して、鋼板の延性、さらには成形性が顕著に悪化する。さらに重要な問題として、Cを0.10%を超えて含有すると、スポット溶接性、アーク溶接性等の溶接性が顕著に低下する。このため、本発明ではCは0.01〜0.10%の範囲に限定した。なお、成形性の向上という観点からは、Cは0.08%以下とすることが好ましい。とくに良好な延性が重要となる用途には、Cは0.05%以下とすることがさらに好ましい。
【0029】
Si:0.01〜0.5 %
Siは、鋼の延性を顕著に低下させることなく、鋼板を高強度化させることができる有用な強化元素である。このような効果は、0.01%以上の含有で認められる。しかし、Siを0.5 %を超えて含有すると、めっき性のうち濡れ性を阻害するなどの悪影響を示す。このため、Siは0.01〜0.5 %の範囲に限定した。なお、好ましくは0.1 %以上である。また、引張強さが500MPaを超えるような高強度で高延性を有する鋼板を製造する場合には、強度−延性バランスの観点からSiは0.2 %以上とすることがより好ましい。
【0030】
Mn:0.1 〜2.0 %
Mnは、鋼を強化する作用があり、さらにフェライトとマルテンサイトの複合組織が得られる臨界冷却速度を小さくして、フェライトとマルテンサイトの複合組織の形成を促進する作用や、結晶粒を微細化する作用を有しいる。このような効果を得るためには、本発明ではMnは0.1 %以上で、再結晶焼鈍後の冷却速度に応じた量含有する。また、MnはSによる熱間割れを防止する有効な元素であり、含有するS量に応じて添加することが好ましい。さらにTS:500MPa超級の高強度が要求される場合には、Mnは0.5 %以上含有することが好ましい。なお、より好ましくは1.0 %以上である。Mnの含有量をこのレベルまで高めることで、熱延条件の変動に対する鋼板の機械的性質のばらつき、とくに歪時効硬化特性のばらつきが顕著に少なくなるという大きな利点がある。しかし、Mnを2.0 %を超えて過度に含有すると、詳細な機構は不明であるが鋼板の熱間変形抵抗を増加させる傾向があるうえ、さらに溶接性、溶接部の成形性が劣化する傾向となり、またフェライトの生成が抑制されるため延性が顕著に低下する傾向となる。以上のことから、Mnは2.0 %を上限とした。なお、より良好な耐食性と成形性が要求される用途ではMnは0.80%以下とすることが望ましい。
【0031】
P:0.08%以下
Pは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて0.001 %以上含有させることが好ましいが、0.08%を超えて含有すると、プレス成形性が劣化する。このため、Pは0.08%以下に限定した。なお、より優れたプレス成形性が要求される場合には、Pは0.05%以下とすることが好ましい。さらに、TS:590MPa以上の高強度が要求される用途でC、Mn等を多量に含有する場合には、溶接性の観点から、Pは0.05%以下とするのが好ましい。
【0032】
S:0.005 %以下
Sは、鋼板中では介在物として存在し、鋼板の延性、成形性、とくに伸びフランジ成形性の劣化をもたらす元素であるため、本発明ではできるだけ低減するのが好ましい。なお、Sを0.005 %以下に低減すると、伸びフランジ成形性への悪影響が無視できることから、本発明ではSは0.005 %を上限とした。なお、より優れた伸びフランジ成形性を要求される場合、あるいはTS:590MPa以上を確保するために、C、Mn等を多量に含有し、優れた溶接性を要求される場合には、Sは0.003 %以下とすることが好ましい。
【0033】
Al:0.02%以下
Alは、鋼の脱酸剤として作用し、鋼の清浄度を向上させることに有用な元素であり、また鋼の組織微細化のためにも有用な元素であり、0.001 %以上含有することが好ましい。なお、より好ましくは、0.005 %以上である。本発明においては、固溶状態のNを強化元素としても利用するが、適正範囲のAlを添加したアルミキルド鋼のほうが、アルミニウムを添加しない従来のリムド鋼に比して、機械的性質が優れている。一方、Alが0.02%を超えて多くなると、表面性状の悪化、固溶Nの顕著な低下につながり、本発明の目的である極めて大きな時効硬化特性を確保することが困難となる。このため本発明では、Alは従来鋼より低い0.02%を上限とした。なお、材質の安定性という観点から、Alは0.001 〜0.015 %の範囲とすることが望ましい。またAl含有量の低減は結晶粒の粗大化につながる懸念があるが、本発明では他の合金元素を最適量に制限することと、焼鈍条件を最適な範囲とすることで防止する。
【0034】
N:0.0050〜0.0250%
Nは、優れた歪時効硬化特性を発現させるうえで重要な元素である。また、Nは、鋼の変態点を降下させる作用もあり、薄物で変態点を大きく割り込んだ圧延をしたくないという状況下での操業安定化に有効である。本発明では、適正範囲のNを含有して、製造条件を制御することにより、溶融亜鉛めっき鋼板(製品)の状態で必要かつ十分な固溶状態のNを確保し、それによって固溶強化と歪時効硬化での強度(降伏応力YSおよび引張強さTS)上昇効果が十分に得られ、目標とする440MPa以上の引張強さと歪時効処理前後での、80MPa 以上の変形応力増加量(BH量)、および50MPa 以上の引張強さ増加量(ΔTS)とが安定して得られる。
【0035】
上記した効果は、おおむね0.0050%以上のN含有によって,安定して得られる。しかし0.0250%を超えて含有すると、鋼板の内部欠陥の発生率が高くなるとともに、連続鋳造時のスラブ割れなどの発生も顕著となる。このため、Nは0.0050〜0.0250%の範囲に限定した。なお、製造工程全体を考慮した材質の安定性・歩留まり向上という観点では、Nは0.0070〜0.0170%の範囲にすることがさらに好ましい。なお、本発明の範囲内のN含有量であれば、溶接性等にはまったく悪影響はない。
【0036】
Mo:0.05〜1.0 %以下
Moは、鋼の焼入性を向上し、マルテンサイト相の生成を促進する作用を有する元素であり、かつ溶融亜鉛めっき性に影響の少ない元素であり本発明では、安定して複合組織を得るために、0.05%以上積極的に含有させる。一方、1.0 %を超えて含有すると、めっき層合金化の遅滞を生じる。このため、Moは0.05〜1.0 %の範囲に限定した。
【0037】
固溶状態のN:0.0030%以上
鋼板で十分な強度が確保され、さらにNによる歪時効硬化が有効に発揮されるには、固溶状態のN(以下、固溶Nともいう)は概ね0.0030%以上とする必要がある。
なお、固溶N量は、鋼中の全N量から、析出N量を差し引いた値とする。本発明では、析出N量は電解抽出による溶解法を適用した分析法で求めるものとする。析出N量の分析法としては種々の方法を検討したが、本発明法で採用した定電位電解法を用いた電解抽出による溶解法を適用する方法が最も良く、実際の材質の変化とよく対応したことに基づく。なお、電解液としては、アセチルアセトン系を用いることが好ましい。定電位電解法を用いた電解抽出による溶解法にて抽出した残渣を化学分析して残渣中のN量を求め、これを析出N量とした。
【0038】
また、さらに大きな歪時効硬化による降伏応力の増加、引張強さTSの増加が必要な場合は、固溶N量を概ね0.0050%以上とすることが有効である。
N/Alの比:0.3 以上
固溶Nを安定して0.0030%以上残留させるためには、Nを強力に固定する作用を有するAlの含有量を制限することが望ましい。幅広く成分の組み合わせを変化させた溶融亜鉛めっき鋼板について、溶融亜鉛めっき鋼板中に固溶状態で残存するNと、N含有量(質量%)とAl含有量(質量%)の比であるN/Al比との関係を調査した結果、本発明鋼の鋼組成の範囲ではN/Alの値を0.3 以上とすることで安定して固溶N量を0.0030%以上にでき、目標とする歪時効硬化の効果が発揮されることを確認した。このため、N/Alの比は0.3 以上とする。
【0039】
本発明では、C、N、Mn、Siを次(1)式
0.5 ≦12(C+N)+Mn−Si≦2.0 ………(1)
(ここで、C、N、Mn、Si:各元素の含有量(質量%))
が満足するように含有する。これにより、図1、図2、図3で示したように、伸びフランジ性、強度−延性バランス、および歪時効硬化特性全てを同時に向上させることができる。このため、C、N、Mn、Siの含有量、すなわち、{12(C+N)+Mn−Si}を厳密に制御することが重要となる。なお、{12(C+N)+Mn−Si}は好ましくは0.5 〜1.8 である。
【0040】
この詳細な機構については現在のところ不明な点が多いが、本発明者らは、次のように考えている。
Siは、フェライト中の固溶C、固溶Nを減少させて、フェライト相をより軟質化させると考えられ、延性を向上させる。しかし、Siの過剰な含有は歪時効特性を急激に低下させる。これは、SiとNを含む化合物の析出により固溶Nが減少することに起因すると思われるが、固溶Nの減少量はMn量、Si量とのバランスにより変化し、特に{12(C+N)+Mn−Si}が0.5 未満で顕著になる。Siとは逆に、C、N、Mnはその総量がある範囲を超えるとフェライト相を過度に硬化させるため、急激に強度−延性バランスを低下させる。本発明では、好ましい製造方法として、後述するように焼鈍後に高速冷却する。ところが、このような高速冷却により、高い伸びフランジ性や高い歪時効特性が得やすいものの、延性が劣化し易い。この延性の劣化を防止するには、フェライト安定化元素であるSiの含有が有効となる。
【0041】
本発明では、上記した基本組成に加えてさらに、Cu、Niのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下含有できる。
CuおよびNiのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下
Cu、Niは、鋼を強化させる作用があり、所望の強度に応じて1種または2種を選択して含有できる。しかし、Cu、Niを単独または複合し合計で2.0 %を超えて過剰に含有すると、強度−延性バランスTS×Elが低下する傾向がある。このため、Cu、Niは1種または2種を合計で2.0 %以下に限定することが好ましい。なお、上記した効果を得るためには、それぞれ、Cu:0.05%以上、Ni:0.05%以上含有することが好ましく、単独または複合して含有してもよい。
【0042】
また、本発明では、上記した基本組成に加えてさらに、Nb、Ti、V、Bのうちの1種または2種以上が次(2)式
N/(Al+Nb+Ti+V+B)≧0.3 ………(2)
(ここで、N、Al、Nb、Ti、V、B:各元素の含有量(質量%))
を満足するように含有することが好ましい。
【0043】
B、Nb、Ti、Vは、窒化物を形成し、析出硬化により鋼の強度を増加させる作用を有し、所望の強度に応じて1種または2種以上選択して含有することができる。(2)式が満足されない場合、すなわちN/(Al+Nb+Ti+V+B)が0.3 未満では、歪時効硬化特性が劣化する傾向がある。なお、上記した効果を得るためには、B:0.0001%以上、Nb:0.001 %以上、Ti:0.001 %以上、V:0.001 %以上含有することがより好ましく、単独または複合して含有してもよい。
【0044】
なお、本発明では、上記した成分以外に、Ca、Zr、REM 等を通常の鋼組成の範囲内であれば含有させてもなんら問題はない。
上記した成分以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、例えばSb、Sn、Zn、Co等が挙げられ、これら不可避的不純物元素は、Sb:0.01%以下、Sn:0.1 %以下、Zn:0.01%以下、Co:0.1 %以下が許容できる。
【0045】
次に、本発明の製造方法で得られる溶融亜鉛めっき鋼板のミクロ組織について説明する。
本発明の製造方法で得られる溶融亜鉛めっき鋼板は、主相であるフェライト相を、組織全体に対する面積率で50〜96%、第二相として、1〜30%のマルテンサイト相と3%以上の焼戻マルテンサイト相とを含む複合組織を有する。
主相であるフェライト相が、組織全体に対する面積率で50%未満では、高い延性を確保することが困難となり、プレス成形性が低下する傾向となる。また、さらなる良好な延性が必要とされる用途では、フェライト相は組織全体に対する面積率で70%以上とするのが好ましい。なお、複合組織の利点を利用するため、フェライト相は96%以下とする必要がある。
【0046】
また、第二相の相であるマルテンサイト相が、組織全体に対する面積率で1%未満では、高い強度−延性バランスTS×Elを確保することができない。一方、マルテンサイト相が組織全体に対する面積率で30%を超えると、伸びフランジ性、強度−延性バランスが低下する。このため、マルテンサイト相は、組織全体に対する面積率で1〜30%とする。なお、より高い強度−延性バランスを得るという観点からは、マルテンサイト相は組織全体に対する面積率で3%以上とすることが好ましい。このマルテンサイト相の存在は優れた常温での耐時効性を得るうえでも重要である。
【0047】
本発明では、伸びフランジ性向上の観点からは、第二相としてさらに、組織全体に対する面積率で3%以上の焼戻マルテンサイト相を含むことが必要である。これにより、主相であるフェライト相と第二相間の硬度差が減少し、穴拡げ時のクラックの起点を減少させることができる。なお、ここでいう焼戻マルテンサイト相とは、マルテンサイト中に過飽和に固溶した炭素や合金元素が焼戻処理により炭化物として析出した組織をいうものとする。マルテンサイト相と焼戻マルテンサイト相は走査型電子顕微鏡等による組織観察で容易に判別できる。
【0048】
なお、上記した主相、第二相以外に、副相としてパーライト相、ベイナイト相、残留オーステナイト相のいずれかを混合してもよい。ただし、これらパーライト相、ベイナイト相、残留オーステナイト相は、前記マルテンサイト相の効果をより有効に発揮させるため、これらの副相の合計を主相であるフェライト相以外の組織(第二相+副相の合計)に対して面積率で50%以下に限定することが好ましい。
【0049】
次に、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。
鋼スラブの組成は、固溶状態のNを除き、上記した鋼板組成と同じ組成とする。
上記した組成の溶鋼を、転炉、電気炉等の公知の溶製法により溶製したのち、成分のマクロな偏析を防止すべく連続鋳造法で鋼スラブとすることが望ましいが、造塊−分塊圧延法、薄スラブ連鋳法等の公知の鋳造方法で鋼スラブとしてもよい。
【0050】
得られた鋼スラブは、ついで熱間圧延工程により熱延板とされる。熱間圧延工程では、鋼スラブは、いったん室温まで冷却し、その後再加熱する方法に加え、室温まで冷却しないで、温片のままで加熱炉に挿入したのち圧延する、あるいはわずかの保熱をおこなった後に直ちに圧延する直送圧延・直接圧延などの省エネルギープロセスも問題なく適用できる。特に固溶状態のNを有効に確保するには直送圧延は有用な技術の一つである。
【0051】
つぎに、熱間圧延条件の限定理由について説明する。
スラブ加熱温度:1000℃以上
スラブ加熱温度は初期状態として固溶状態のNを確保するという観点から1000℃以上とする。スラブ加熱温度の上限は特に規制されないが、酸化重量の増加にともなうロスの増大などから1280℃以下とすることが望ましい。加熱されたスラブは粗圧延により所定厚さのシートバーとされたのち、該シートバーに仕上圧延出側温度を800 ℃以上とする仕上圧延を施し熱延板とする。
【0052】
仕上げ圧延出側温度:800 ℃以上
仕上げ圧延出側温度を800 ℃以上とすることにより、均一微細な熱延母板組織を得ることができ、用途上、問題なく使用することができる。しかし、仕上げ圧延出側温度が800 ℃未満では、熱延板組織が不均一になり、その後の冷間圧延、焼鈍、めっき処理後にもその組織の不均一性が消えずに残留し、プレス成形時に種々の不具合を発生する危険性が増大する。また、仕上圧延出側温度が低い場合に、加工組織の残留を回避すべく高い巻取温度を採用しても、粗大粒の発生にともなう同様の不具合を生じ、また固溶Nの顕著な低下も生ずるため、目標とする440MPa以上の引張強さを確保することが困難となる。このようなことから、仕上げ圧延出側温度を800 ℃以上とする。なお、さらに機械的性質を向上させるには、仕上圧延出側温度を820 ℃以上とすることが望ましい。仕上圧延出側温度の上限は特に限定する必要はないが、過度に高い仕上圧延出側温度で圧延した場合はスケール疵の発生が増大する危険があるため、おおむね1000℃程度までとすることが好ましい。
【0053】
巻取温度:750 ℃以下
仕上圧延終了後の巻取温度を低下させることにより、強度は増加する傾向にある。本発明が目標とする440MPa以上の引張強さを得るには、巻取温度を750 ℃以下とする。なお、巻取温度の下限は、材質上は厳しく限定されないが、巻取温度が200 ℃を下まわると鋼板形状が顕著に乱れ、実際の使用にあたり不具合を生ずる危険性が増大する。また、材質の均一性も低下する傾向となる。このため、熱延板の巻取温度は750 ℃以下200 ℃以上とする。なお、さらに高い材質均一性が要求される場合は、巻取温度は300 ℃以上とすることが望ましい。
【0054】
熱延板はついで、冷間圧延工程を施され冷延板とされる。冷間圧延工程は、通常、酸洗、冷間圧延からなるが、極めて薄いスケールの状態であれば酸洗を行うことなく、直接、冷間圧延することも可能であり、冷間圧延工程では少なくとも冷間圧延を行えばよい。なお、酸洗を行う場合には通常の方法に準じて行うことが好ましい。冷間圧延は所望の寸法形状の冷延板とすることができればよく、本発明では、圧下率等特に限定する必要はないが、表面の平坦度や組織の均一性の観点から40%以上の圧下率とすることが望ましい。
【0055】
ついで、冷延板は焼鈍処理とその後の冷却からなる鋼板焼鈍工程を施される。冷延板の焼鈍処理は、(Ac3変態点−50℃)〜(Ac3変態点+50℃)の焼鈍温度範囲で行う。一般に、焼鈍温度が、フェライト+オーステナイトの二相域では熱力学的にオーステナイト相へNが優先的に分配され、フェライト相、マルテンサイト相に固溶Nが均一に分散しにくくなるため、高い歪時効硬化が期待できないものと考えられている。しかし、本発明では、後述するように、焼鈍処理後、急速冷却を施すため、冷却中、オーステナイト中へのC、Nの濃化が抑制されることや、Nの析出量が少量に留まることから、(Ac3変態点−50℃)以上の温度範囲であれば、二相域で焼鈍しても高い歪時効特性が得られる。
【0056】
しかし、(Ac3変態点−50℃)より低い温度範囲における二相域で焼鈍した場合には、後述する溶融亜鉛めっき処理を施す前のめっき前焼鈍処理で、めっき前焼鈍後の冷却を高速とすることが期待できないため、オーステナイト中へのC、Nの濃化が助長され、高い歪時時効特性を有する溶融亜鉛めっき鋼板が得られない。一方、焼鈍処理における焼鈍温度が(Ac3変態点+50℃)を超えて高くなると結晶粒が粗大化し、伸びフランジ性、強度−延性バランス、歪時効硬化特性が劣化するうえ、室温での耐時効性が低下する。このため、焼鈍処理の焼鈍温度は(Ac3変態点−50℃)〜(Ac3変態点+50℃)の温度範囲とする。なお、焼鈍処理における焼鈍温度までの加熱速度は、フェライト+オーステナイトの二相域通過時のオーステナイト中へのC、Nの濃化防止の観点から、1℃/s以上とすることが好ましく、また延性確保の観点からは50℃/s以下とすることがより好ましい。
【0057】
また、焼鈍処理は、組織の微細化、固溶Nの確保の観点からできるだけ短い時間とすることが望ましいが、おおむね10s程度以上の均熱が操業の安定性の観点からは望ましい。また、組織の均一、かつ微細化の観点からはおおむね120 s以下とすることが望ましい。このような均一かつ微細な結晶組織では、固溶Nの安定サイトと思われる粒界の面積が大幅に増大するため、常温での耐時効性向上にも有効であると思われる。
【0058】
冷延板は、 上記した条件で加熱均熱する焼鈍処理を施されたのち、冷却される。焼鈍処理後の冷却は、フェライト相やマルテンサイト相の相分率制御、組織の微細化、固溶Nの確保等の観点から重要である。本発明では、焼鈍温度からの冷却は二段階冷却とする。第一段階の冷却では、焼鈍温度から( Ac1変態点+20℃)〜( Ac1変態点−100 ℃)の温度範囲の所定温度までの平均冷却速度が5〜50℃/sである冷却とする。
【0059】
第一段階の冷却に続く第二段階の冷却は、さらに( Ac1変態点+20℃)〜( Ac1変態点−100 ℃)の温度範囲の所定温度から100 ℃以下まで、少なくとも( Ac1変態点+20℃)〜( Ac1変態点−100 ℃)の温度範囲の所定温度から100 ℃の間の平均冷却速度が300 ℃/s以上である冷却とする。
第一段階の冷却では、適正量のマルテンサイト相を生成させ適正な複合組織とするために、焼鈍温度から( Ac1変態点+20℃)〜( Ac1変態点−100 ℃)の温度範囲の所定温度までの平均冷却速度を5〜50℃/sに限定する。平均冷却速度が5℃/s未満では、第二相が粗大化し強度−延性バランスが劣化する。一方、50℃/sを超えること、適正量のマルテンサイト相を確保することが困難となる。また、第一段階の冷却の冷却終了温度である前記所定温度を( Ac1変態点+20℃)を越えて高い温度とすると、適正な複合組織とすることができず、高い強度−延性バランスを得ることが困難となる。このため、第一段階の冷却の冷却終了温度の上限を( Ac1変態点+20℃)とする。また、第一段階の冷却の冷却終了温度である前記所定温度が( Ac1変態点−100 ℃)未満となると、歪時効硬化特性が低下する。このため、第一段階の冷却の冷却終了温度の下限を( Ac1変態点−100 ℃)とする。なお、第一段階の冷却の冷却終了温度は上記した温度範囲内で適宜設定すればよい。
【0060】
第二段階の冷却では、固溶Nの確保やマルテンサイト相の形態、量を適正なものとするために、第一段階の冷却後直ちに、100 ℃以下まで、少なくとも第一段階の冷却終了温度から100 ℃までの平均冷却速度で300 ℃/s以上の急速冷却を施す。平均冷却速度が300 ℃/s未満では所定量以上の固溶Nを確保できないうえ、後述する溶融亜鉛めっき処理後に優れた伸びフランジ性を確保できなくなる。
【0061】
鋼板焼鈍工程を経た冷延板は、ついで、成分濃化層除去工程を施される。
鋼板焼鈍工程の焼鈍処理により、冷延板表層には、Pが析出し、さらにMn、Si、Cr等が酸化物として濃化する。本発明では、このような成分濃化層を、酸洗により除去する成分濃化層除去工程を施す。なお、酸洗は、通常公知の酸洗と同様としてなんら問題はない。使用する酸類は、塩酸水溶液とすることが好ましい。
【0062】
なお、この鋼板焼鈍工程の焼鈍処理により冷延板表面近傍の粒界には、Mn、Si等のミクロな酸化物層が形成される。これらのミクロな酸化物層は、成分濃化層除去工程における酸洗によっては完全に除去できず、冷延板表面近傍に残留し、その後の溶融亜鉛めっき工程における加熱に際して、鋼板内部からのSi、Mn等の合金元素の表面への拡散を阻止し、Si、Mnの冷延板表面への濃化を抑制する。これにより、めっき性が改善される。
【0063】
成分濃化層除去工程についで、連続溶融亜鉛めっきラインで、冷延板に溶融亜鉛めっき工程を施す。
溶融亜鉛めっき工程は、溶融亜鉛めっき処理前の焼鈍処理(めっき前焼鈍処理ともいう)と溶融亜鉛めっき処理とからなる。
めっき前焼鈍処理は、(Ac1 変態点)〜(Ac1 変態点+50℃)の温度範囲に加熱し、10〜120 s間保持する処理とする。めっき前焼鈍処理の焼鈍温度が(Ac1 変態点+50℃)を超えると、適正量の焼戻マルテンサイト相が確保できず、高い伸びフランジ性を得ることが困難になるとともに、オーステナイト相へのNの過度の分配が生じ、歪時効硬化特性が顕著に劣化する。一方、めっき前焼鈍処理の焼鈍温度が( Ac1変態点)℃未満では、複合組織を得ることができず、高い強度−伸びバランスが得られない。このようなことから、めっき前焼鈍処理は、(Ac1 変態点)〜(Ac1 変態点+50℃)の温度範囲で行う。
【0064】
また、めっき前焼鈍処理は、組織の微細化、固溶Nの確保、過度のマルテンサイト相の生成抑制、焼戻マルテンサイトの確保の観点から、できるだけ短時間とすることが望ましいが、操業の安定性の観点から、おおむね10s程度以上の均熱とすることが望ましい。また、適正量のマルテンサイト相、焼戻マルテンサイト相を生成するという観点からはおおむね120 s以下とすることが望ましい。
【0065】
なお、めっき前焼鈍処理の焼鈍温度への加熱速度は、フェライト+オーステナイトの二相域通過時のオーステナイト中へのC、Nの濃化防止の観点から、1℃/s以上とすることが好ましい。なお、加熱速度の上限については特に限定されない。
めっき前焼鈍処理を施された冷延板は、ついで、10℃/s 以上の冷却速度で所定の溶融亜鉛めっき処理温度まで冷却される。平均冷却速度が10℃/s未満では、複合組織が安定して得られず、高い強度−延性バランスを得ることが難しいうえ、さらに、所定量以上の固溶Nの確保が困難となり、歪時効硬化特性も顕著に劣化する。
【0066】
所定の溶融亜鉛めっき処理温度まで冷却された冷延板は、ついで、溶融亜鉛めっき浴に浸漬され、表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理を施される。溶融亜鉛めっき処理は、通常の溶融亜鉛めっきラインで行われる条件と同様に、450 〜550 ℃程度の温度範囲で溶融亜鉛めっきを施し鋼板表面に溶融亜鉛めっき層を形成する。なお、亜鉛浴は、0.10〜0.15%のAlを含有するZn浴とするのが好ましい。また、溶融亜鉛めっき処理後、必要に応じて目付量調整のためのワイピングを行ってもよい。
【0067】
鋼板表面に溶融亜鉛めっき層を形成したのち、溶融亜鉛めっき処理温度から100 ℃以下までの間を10℃/s以上の冷却速度で冷却する。平均冷却速度が10℃/s未満では、複合組織が安定して得られず、高い強度−延性バランスを得ることが難しい。
また、本発明では溶融亜鉛めっき層を形成した後、前記したような 100℃以下までの間を10℃/s以上の冷却速度で冷却することなく、溶融亜鉛めっき層を合金化処理する合金化処理工程を施しても良い。合金化処理における加熱温度は、470 〜600 ℃の温度範囲とするのが好ましい。加熱温度が470 ℃未満では合金化の進行が遅く生産性が低下する。一方、加熱温度が600 ℃を越えると、めっき層の合金化が進行しすぎて合金化溶融亜鉛めっき層が脆化する。このため、本発明では合金化処理の加熱温度を470 〜600 ℃の温度範囲とすることが好ましい。なお、合金化処理温度での保持時間は、操業の安定性の観点から10s 以上、組織の均一性、微細化の観点から120s以下とすることが好ましい。
【0068】
合金化処理後、冷延板は冷却されるが、合金化処理温度から100 ℃までの平均冷却速度を10℃/s以上とする。平均冷却速度が10℃/s未満では、複合組織が安定して得られず、高い強度−延性バランスを得ることが難しい。
なお、本発明では、上記した工程後に、形状矯正、表面粗度等の調整のために、伸び率2%以下の調質圧延を加えてもよい。
【0069】
また、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板には、めっき層の上層として化成処理性、溶接性、プレス成形性および耐食性等の改善のために特殊な処理を施してもよいことはいうまでもない。
【0070】
【実施例】
表1に示す組成の溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法で鋼スラブとした。ついで、これら鋼スラブを表2に示す熱間圧延条件により、板厚4.0mmの熱延鋼帯(熱延板)とした。引き続き、これら熱延鋼帯(熱延板)に酸洗、圧下率:70%で冷間圧延を施す冷間圧延工程を施し、板厚1.2mmの冷延鋼帯(冷延板)とした。ついで、これら冷延鋼帯(冷延板)に、連続焼鈍ラインにて表2に示す焼鈍条件で再結晶焼鈍する鋼板焼鈍工程を施した。ついで、得られた鋼帯(冷延板)に、5%HCl 水溶液にて酸洗処理を施す成分濃化層除去工程を施した。
【0071】
ついで、これら鋼帯(冷延板)に、連続めっきラインにて表2に示す条件でめっき前焼鈍処理、溶融亜鉛めっき処理を施し、鋼帯表面に溶融亜鉛めっき層を形成した。溶融亜鉛めっき処理は、溶融亜鉛めっき浴に鋼板を浸漬して行い、浸漬した鋼板を引き上げた後、ガスワイピングにより目付量を調整した。溶融亜鉛めっき処理は、板温度:475 ℃、めっき浴:0.13%Al−Zn、めっき浴温:475 ℃、浸漬時間:3s、目付量:片面当り45g/m2とした。また一部の鋼帯(冷延板)には合金化処理を施し、溶融亜鉛めっき層を合金化溶融亜鉛めっき層とした。合金化処理は、520 ℃×20sとした。なお、溶融亜鉛めっき処理後、あるいは合金化処理後は表2に示す条件で冷却した。溶融亜鉛めっき処理工程あるいは、合金化処理工程後、得られた鋼帯(溶融亜鉛めっき板)に、さらに伸び率:0.5 %の調質圧延を施した。
【0072】
得られた鋼帯(溶融亜鉛めっき板)から試験片を採取し、組織観察、引張試験、穴拡げ試験、歪時効硬化試験を実施し、引張特性、伸びフランジ特性、歪時効硬化特性を評価した。試験方法は次の通りとした。
(1)組織観察
得られた鋼帯から試験片を採取し、圧延方向に直交する断面(C断面)について、光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡を用いて微視組織を撮像し、画像解析装置を用いて主相としてのフェライト相と第2相としてのマルテンサイト相、焼戻マルテンサイト相と、副相等、組織の種類の同定を行い、それらの組織分率を求めた。なお、マルテンサイト相と焼戻マルテンサイト相との判定は、走査型電子顕微鏡を用いて、炭化物の析出の有無を観察し行った。
(2)引張試験
得られた鋼帯から長軸を圧延方向に直交する方向としたJIS 5 号引張試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠して引張試験を行い、引張特性(降伏応力(YS)、引張強さ(TS)、伸び(El)、降伏比(YR))を求めた。なお、降伏比YRは、YR=(YS/TS)×100 (%)として求めた。
(3)穴拡げ試験
穴拡げ試験は、JFS T 1001の規定に準拠して、大きさ80mm×80mm×板厚1.2mmの試験片を用い、初期穴径を10mm、ダイス内径を10.3mm、クリアランスを板厚の12.5%として行い、穴拡げ率λを求めた。
(4)歪時効硬化試験
歪時効硬化試験は、長軸を圧延方向に直交する方向としたJIS 5 号引張試験片を用いて、引張予歪を5%とする予変形を施し、塗装焼付相当処理として170 ℃×20min の熱処理を施した後に引張試験を実施し、予変形−熱処理後の変形応力YSBH、引張強さTSBHを求め、BH量=YSBH−S5%、△TS=TSBH−TSを計算した。なお、S5%は5%予変形後の変形応力、TSは鋼帯(溶融亜鉛めっき板)の引張強さである。
【0073】
なお、固溶N量は化学分析により得た全N量から定電位電解法により測定した析出N量を差し引いた値を用いた。また、めっき性は溶融亜鉛めっき鋼板表面を目視で観察し不めっき欠陥の存在の有無を確認した。
得られた結果を表3に示す。
【0074】
【表1】

Figure 0004172268
【0075】
【表2】
Figure 0004172268
【0076】
【表3】
Figure 0004172268
【0077】
【表4】
Figure 0004172268
【0078】
【表5】
Figure 0004172268
【0079】
本発明例は、いずれも、440MPa以上の引張強さ(TS)を有し、高い穴拡げ率(λ)、高い強度−延性バランス(TS×El)、高いBH量および高い△TSを示し、伸びフランジ性、強度−延性バランス、歪時効硬化特性に優れた高張力溶融亜鉛めっき鋼板となっている。これに対し、本発明の範囲を外れる比較例では、伸びフランジ性、強度−延性バランス、歪時効硬化特性のいずれかが低い値となっている。また、表面のめっき性を観察した結果は、本発明例はいずれもめっき性は良好であることが確認された。
【0080】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、440MPa以上の引張強さを有し、伸びフランジ性、強度−延性バランス、歪時効硬化特性が同時に優れ、自動車車体用として好適な高張力溶融亜鉛めっき鋼板を安価にしかも安定して製造でき、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】強度−延性バランスTS×Elと{12(C+N)+MnーSi}との関係を示すグラフである。
【図2】穴拡げ率λと{12(C+N)+MnーSi}との関係を示すグラフである。
【図3】BH量、ΔTSと{12(C+N)+MnーSi}との関係を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-tensile hot-dip galvanized steel sheet having a tensile strength of 440 MPa or more, which is mainly suitable for use in automobile body parts, etc., and particularly excellent in stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics. The present invention relates to a composite structure type high-tensile hot dip galvanized steel sheet and a method for producing the same.
[0002]
In the present invention, “excellent stretch flangeability” means that the hole expansion ratio λ is 80% or more, and “excellent strength-ductility balance” means tensile strength TS and total elongation. The product of El, that is, the strength-ductility balance TS x El is 17000 MPa% or more. “Excellent strain age hardening” means that after pre-deformation of 5% tensile strain, hold at a temperature of 170 ° C. for 20 min. When the aging treatment is performed under the above conditions, the deformation stress increase amount before and after the aging treatment (BH amount: BH amount = (yield stress after aging treatment) − (pre-deformation stress before aging treatment)) is 80 MPa or more. And the tensile strength increase (before ΔTS: ΔTS = (tensile strength after aging treatment) − (tensile strength before predeformation)) before and after the strain aging treatment (predeformation + the aging treatment) is 50 MPa. That is all.
[0003]
[Prior art]
In recent years, improvement in fuel efficiency of automobiles is required from the viewpoint of protecting the global environment, and improvement in automobile safety is also required from the viewpoint of protecting passengers in the event of a vehicle collision. In order to meet these demands, studies are being actively conducted to reduce the weight and strengthen the automobile body. In order to satisfy the weight reduction and strengthening of the car body at the same time, it is said that it is effective to increase the strength of the parts material. in use.
[0004]
Since many automobile body parts made of steel sheets are formed by press working, high-tensile steel sheets used for body parts are required to have excellent press formability. Therefore, as the mechanical properties of the steel sheet, high stretch flangeability (high hole expansion ratio λ), high strength-ductility balance (TS × El), and high strain aging characteristics (high BH content, high ΔTS) are required. Yes.
[0005]
A typical example of a high-tensile steel sheet having good press formability is a composite-structure high-tensile steel sheet having a structure in which soft ferrite and hard martensite are combined. In particular, a composite structure type high-tensile steel sheet produced by subjecting a cold-rolled steel sheet to continuous annealing and then gas jet cooling is a steel sheet having low yield stress and high ductility, and also has bake hardenability. However, this type of high-strength steel sheet of a composite structure type is generally good in workability under normal conditions, but has a problem in forming under severe conditions because of poor stretch flange formability. There is also a problem that the bake hardenability is not so high.
[0006]
In recent years, as a steel sheet that can satisfy both good press formability and high strength after forming, it is soft and easy to press form before press forming, and can be hardened by paint baking after press forming to increase the strength of parts. BH steel plate (Bake-Hardenable Steel) has been developed.
As an example of such a BH steel sheet, for example, in Patent Document 1, Nb is added according to the contents of C, N, and Al, and further, the cooling rate after annealing is controlled, thereby solidifying the steel sheet. A method for producing a cold-rolled steel sheet that adjusts dissolved C and solute N, and Patent Document 2 describe a cold-rolled steel sheet that has improved bake hardenability by a combined addition of Ti and Nb. Patent Document 3 proposes a method for producing a cold-rolled steel sheet having improved bake hardenability by adding W, Cr, or Mo alone or in combination.
[0007]
In the techniques described in Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3, the strength is increased by post-forming coating baking treatment using a small amount of solid solution C and solid solution N in the steel sheet. As is well known, BH steel sheets can increase the yield strength of the material, but not the tensile strength. Therefore, in the steel plates manufactured by these conventional techniques, the deformation start stress of the part can be increased, but it can be said that the effect of increasing the stress required for the deformation throughout the entire deformation from the start of the deformation to the end of the deformation is sufficient. Absent. Moreover, it cannot be said that the effect of increasing the tensile strength after molding is sufficient.
[0008]
As a cold-rolled steel sheet whose tensile strength increases after forming, for example, in Patent Document 4, after forming, the tensile strength increases by 60 MPa or more before and after forming by performing heat treatment in a temperature range of 200 ° C. to 450 ° C. An alloyed hot-dip galvanized steel sheet is disclosed. The plated steel sheet produced by the technique described in Patent Document 4 contains C: 0.01 to 0.08%, Mn: 0.01 to 3.0%, and includes one or more of W, Cr, and Mo in a total amount: A composition containing 0.05 to 3.0%, and optionally containing one or more of Ti: 0.005 to 0.1%, Nb: 0.005 to 0.1%, V: 0.005 to 0.1%, and ferrite or ferrite mainly It is a steel plate which has the microstructure of these and has an alloying hot-dip galvanization layer in the surface layer. This plated steel sheet is heat-treated in a temperature range of 220 to 370 ° C. after processing, and fine carbides are formed in the steel. The amount is increased, and the strength (tensile strength) after processing is remarkably increased. However, the technique described in Patent Document 4 has a drawback that the heat treatment after processing needs to be performed in a temperature range of 220 to 370 ° C., which is higher than a general baking coating temperature.
[0009]
In addition, although it is a hot-rolled steel sheet, Patent Document 5 describes the production of a hot-rolled steel sheet that is soft at the time of processing and greatly increases in tensile strength to 100 MPa or more along with the yield stress by baking treatment at about 170 ° C after processing. A method is described. In the technique described in Patent Document 5, a steel containing a large amount of C (0.02 to 0.13%) and N (0.0080 to 0.0250%) is reheated to 1100 ° C or higher, and finish rolling is finished at 850 to 900 ° C. Rolled, then cooled to a temperature of less than 150 ° C. at a cooling rate of 15 ° C./s or more, wound up, leaving a large amount of solute N remaining in the steel, and having a metal structure mainly composed of ferrite and martensite It is a complex organization.
[0010]
However, using the hot-rolled steel sheet obtained by the technique described in Patent Document 5 as a starting material, cold-rolling and recrystallization annealing are also used as the cold-rolled steel sheet. It is hard to say that the strength is increased and a high BH of 80 MPa or more can be obtained. This is because the cold rolling and recrystallization annealing result in a microstructure different from that during hot rolling, and large strain accumulation occurs during cold rolling, so that carbides, nitrides or carbonitrides are likely to be formed. This is because the state of dissolved N changes.
[0011]
For such problems, Patent Document 6 includes C: 0.005 to 0.15%, Mn: 0.3 to 3.0%, Mo: 0.06 to 1.0%, Al: 0.005 to 0.02%, N: 0.050 to 0.0200%, In addition, a composition containing N / Al of 0.3 or more, a solid solution N of 0.0010% or more, and a structure containing ferrite as a main phase and martensite as a second phase at a volume ratio of 3% or more. Excellent high-tensile hot-dip galvanized steel sheets have been proposed. In the technology described in Patent Document 6, the BH amount is 80 MPa or more and before and after the strain aging treatment even under the aging treatment condition of holding 20 minutes at 170 ° C after pre-deformation of 10% tensile strain by effectively utilizing solute N. It is said that high strain age hardening characteristics can be obtained with an increase in tensile strength of 50 MPa or more.
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-141526
[Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No.61-45689
[Patent Document 3]
JP-A-5-25549
[Patent Document 4]
JP-A-10-310847
[Patent Document 5]
Japanese Patent Publication No. 8-23048
[Patent Document 6]
JP 2001-247946
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, recently, the forming conditions have become more severe, and even high-tensile hot-dip galvanized steel sheets manufactured by the technique described in Patent Document 6 do not necessarily have characteristics that can sufficiently meet these forming conditions. However, further improvement in moldability is desired.
[0014]
In general, when the strength of a steel plate is increased, the hole expansion ratio λ and the total elongation El are decreased and press workability is decreased, and when the strength is increased, El is decreased. In addition, the compatibility with the strain aging characteristics, which has recently been attracting attention from the viewpoint of improving the formability of high-strength steel sheets, has not been realized with many technical problems. Thus, no high-tensile hot-dip galvanized steel sheet having a high λ and a high TS × El, and further having a high strain aging characteristic advantageous for improving the formability was not found.
[0015]
The present invention advantageously solves the above-mentioned problems of the prior art, has a tensile strength of 440 MPa or more, and has a composite structure type high-tensile molten zinc excellent in stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics. It aims at proposing the manufacturing method of a plated steel plate.
[0016]
[Means for Solving the Invention]
Conventionally, it has been difficult to obtain a high-tensile hot-dip galvanized steel sheet that is excellent in stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics at the same time. In order to achieve the above-described problems, the present inventors first considered as follows.
(1) In the case of a composite structure consisting of a ferrite phase and a martensite phase, stress is concentrated around the martensite phase, which is softer than the ferrite phase. In order to reduce the hardness difference between the ferrite phase and the martensite phase, the quenching after annealing and subsequent tempering soften the martensite phase (generate an appropriate amount of tempered martensite phase), as well as component content and annealing. It is effective from the viewpoint of improving the stretch flangeability to distribute an appropriate amount of intrinsic strengthening elements such as C, N, Si, Mn, etc. to the ferrite phase and to make the ferrite phase hard by optimizing the thermal history at the time.
(2) In order to improve the strength-ductility balance, it is generally effective to make the structure a composite structure of ferrite and martensite and increase the ferrite phase or refine the martensite phase. When strengthening, when the phase fraction of the martensite phase is excessively increased, stretch flangeability is deteriorated. In order to improve the stretch flangeability and strength-ductility balance at the same time, the phase fraction of the martensite phase is adjusted to a range where no significant deterioration of the strength-ductility balance and stretch flangeability occurs, and the martensite It is effective to achieve softening.
(3) In order to improve the strain aging characteristics, it is only necessary to increase the amount of solid solution N in the ferrite phase, which is expected to have a large contribution to the strain aging hardening characteristics by introducing more dislocations. Conceivable. In order to increase the amount of solute N, it is desirable to cool at a high speed as much as possible after annealing in order to suppress the precipitation of N as precipitates during cooling after annealing. However, containing excessive solid solution N in the ferrite phase may significantly deteriorate the ductility of the ferrite and cause a significant decrease in the strength-ductility balance. Further, increasing the cooling rate after annealing may significantly increase the martensite phase and lower the ductility, and may cause deterioration in aging resistance at room temperature. For this reason, in order to simultaneously improve stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics, it is necessary to optimize the steel composition, annealing temperature, and heat pattern during tempering. further,
(4) In order to obtain a hot dip galvanized steel sheet having excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics, the concentration of components formed on the steel sheet surface layer in the steel sheet annealing process before the hot dip galvanizing process. After removing the layer, it is effective to perform a hot dip galvanizing step including a pre-plating annealing treatment and a hot dip galvanizing treatment in a continuous hot dip galvanizing line.
[0017]
Specifically, based on this idea,
(1) Optimization of C, Mn, Si content, which greatly changes the phase fraction and hardness of ferrite phase and martensite phase and greatly affects stretch flangeability and strength-ductility balance,
(2) Optimization of the amount of N that effectively works to improve strain age hardening characteristics and has a great effect on the hardness of the ferrite phase and martensite phase, and
(3) Optimization of pre-plating annealing conditions affecting the refinement and softening of martensite,
Various studies were conducted.
[0018]
Next, basic experimental results performed by the present inventors will be described.
The basic composition is C: 0.042%, Mo: 0.15%, P: 0.009%, S: 0.002%, Al: 0.008%, N: 0.0164%, and C, Si, and Mn are added to C: 0.015- A sheet bar having a composition changed in the range of 0.031%, Si: 0.02 to 0.5%, and Mn: 0.2 to 2.0% was heated to 1250 ° C and soaked, so that the finish rolling finish temperature would be 900 ° C. Pass rolling was performed to obtain a hot rolled sheet having a thickness of 4.0 mm. After finishing rolling, the hot-rolled sheet was subjected to heat retention (600 ° C. × 1 h) corresponding to coil winding processing.
[0019]
Subsequently, these hot-rolled sheets were cold-rolled with a reduction ratio of 70% to obtain cold-rolled sheets having a thickness of 1.2 mm. The obtained cold-rolled sheet was annealed at 850 ° C for 40 s, then gas-cooled to 700 ° C so that the average cooling rate was 30 ° C / s, and then between 700 ° C and 100 ° C or less. Water cooling was performed so that the average cooling rate of the water became about 600 ° C./s, and then pickling.
[0020]
After that, these cold-rolled sheets were annealed before plating at 680 ° C for 40 s, and then gas-cooled so that the average cooling rate up to 475 ° C was 15 ° C / s, and then a 475 ° C zinc bath (0.13 % Al-Zn) for 3 s to form a hot-dip galvanized layer on the surface of the cold-rolled sheet, and then the basis weight is 45 g / m by gas wiping.2Adjusted. Then, after heating again to 520 ° C and alloying the hot-dip galvanized layer, gas cooling was performed so that the average cooling rate up to 100 ° C was 15 ° C / s, and an alloyed hot-dip galvanized steel sheet was obtained. . The obtained galvannealed steel sheet is a composite structure type hot dip galvanized steel sheet having a structure composed of ferrite, martensite, and tempered martensite.
[0021]
The obtained galvannealed steel sheet was subjected to a tensile test, a hole expansion test, and a strain age hardening test.
The tensile test is performed in accordance with the provisions of JIS Z 2241 using a JIS No. 5 tensile test piece whose major axis is perpendicular to the rolling direction, and tensile properties (yield strength YS, tensile strength TS, elongation El) are measured. Asked.
[0022]
The hole expansion test conforms to the provisions of the Japan Iron and Steel Federation Standard JFS T 1001, using a test piece of size 80 mm x 80 mm x plate thickness 1.2 mm, initial hole diameter 10 mm, die inner diameter 10.3 mm, and clearance plate The hole expansion rate λ was determined under the condition of 12.5% of the thickness. Hole expansion rate λ is calculated using λ (%) = (Dr-Do) / (Do) x 100 (where Dr: hole diameter after fracture (mm), Do: initial hole diameter (mm)) did.
[0023]
In the strain age hardening test, pre-deformation with a tensile pre-strain of 5% was applied using a JIS No. 5 tensile test piece with the long axis perpendicular to the rolling direction, and a heat treatment of 170 ° C x 20 min was performed as a coating baking equivalent process. After applying tensile test, pre-deformation-yield stress YS after heat treatmentBH, Tensile strength TSBH, BH amount = YSBH-SFive%, ΔTS = TSBH-TS was calculated. SFive%Is the deformation stress when pre-deformed 5%, and TS is the tensile strength.
[0024]
The obtained results are shown in FIGS.
1 shows the relationship between the strength-ductility balance TS × El and {12 (C + N) + Mn−Si}, FIG. 2 shows the relationship between the hole expansion ratio λ and {12 (C + N) + Mn−Si}, and FIG. 3 shows the BH amount. , ΔTS and {12 (C + N) + Mn−Si}, respectively. C, N, Mn, and Si are the contents (mass%) of each element.
[0025]
1, 2, and 3, by adjusting {12 (C + N) + Mn−Si} to a range of 0.5 to 2.0, the hole expansion ratio λ, the strength-ductility balance TS × El, the BH amount, and ΔTS are simultaneously adjusted. It can be seen that a high value can be obtained, and a hot-dip galvanized steel sheet excellent in stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics can be produced. It was also found that it is important to adjust {12 (C + N) + Mn-Si} to a range of 0.5 to 2.0 and appropriately control the annealing temperature and the heat pattern during subsequent cooling.
[0026]
  The present invention has been completed by further study based on the above-described findings, and the gist of the present invention is as follows..
(1) By mass%, C: 0.01 to 0.10%, Si: 0.01 to 0.5%, Mn: 0.1 to 2.0%, P: 0.08% or less, S: 0.005% or less, Al: 0.02% or less, N: 0.0050 to 0.0250% , Mo: 0.05 to 1.0%, N / Al is 0.3 or more, and C, N, Mn, and Si are represented by the following formula (1)
                  0.5 ≦ 12 (C + N) + Mn−Si ≦ 2.0 (1)
(Here, C, N, Mn, Si: content of each element (mass%))
Contain to satisfyAnd the rest Fe And inevitable impuritiesA steel slab having a composition is heated to a heating temperature of 1000 ° C. or higher, and then roughly rolled to form a sheet bar. The sheet bar is subjected to finish rolling to a finish rolling exit temperature of 800 ° C. or higher, and the winding temperature is set to:200 ℃ or moreA hot-rolling process for winding a hot-rolled sheet at 750 ° C. or lower; a cold-rolling process for pickling and cold-rolling the hot-rolled sheet to form a cold-rolled sheet;ThreeTransformation point -50 ° C) to (AcThreeAfter performing an annealing treatment to heat to an annealing temperature in the temperature range of the transformation point + 50 ° C., from the annealing temperature (Ac1Transformation point + 20 ° C) to (Ac1The average cooling rate to the predetermined temperature in the temperature range of the transformation point −100 ° C. is 5 to 50 ° C./s, and further the average cooling rate from 300 to 100 ° C. is at least 300 ° C. or less. After performing a steel plate annealing step for performing cooling at a temperature of at least ° C./s and a component concentrated layer removing step for removing the component concentrated layer formed on the surface layer by pickling in the steel plate annealing step, (Ac1Transformation point) ~ (Ac1After the pre-plating annealing treatment is applied to the temperature range of the transformation point + 50 ° C., it is cooled to a predetermined hot dip galvanizing temperature at a cooling rate of 10 ° C./s or more, and melted on the surface at the hot dip galvanizing temperature. A hot dip galvanizing process for forming a galvanized layer, and then cooling at a cooling rate of 10 ° C./s or more from the hot dip galvanizing temperature to 100 ° C. or lower, or 100 ° C. Without cooling at a cooling rate of 10 ° C./s or more until the following, after heating to a temperature range of 470 to 600 ° C., alloying the hot-dip galvanized layer, and then to 100 ° C. or less And an alloying process step of cooling at a cooling rate of 10 ° C./s or more, and having excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics, and a tensile strength of 440 MPa or more. Composite structure type high tension Manufacturing method of hot dip galvanized steel sheet.
(2) (1In addition to the said composition, in addition to the said composition, 1 type or 2 types of Cu and Ni are further contained in total 2.0% or less, The manufacturing method of the composite structure type | mold high-tensile-dip galvanized steel sheet characterized by the above-mentioned .
(3) (1) Or (2In addition to the above composition, in addition to the above composition, one or more of Nb, Ti, V, and B are represented by the following formula (2):
                  N / (Al + Nb + Ti + V + B) ≧ 0.3 (2)
(N, Al, Nb, Ti, V, B: content of each element (mass%))
Is included so as to satisfy the above-described requirements, a method for producing a composite structure type high-tensile galvanized steel sheet.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Of the present inventionObtained by manufacturing methodHigh-tensile hot-dip galvanized steel sheet has a hot-dip galvanized layer or an alloyed hot-dip galvanized layer on the surface layer, and has a high tensile strength (TS) of 440 MPa or more, stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain. It is a composite structure type high-tensile hot-dip galvanized steel sheet with excellent age hardening characteristics.
[0028]
  First, the present inventionObtained by manufacturing methodThe reason for limiting the composition of the hot-dip galvanized steel sheet will be described. The mass% is simply written as%.
  C: 0.01-0.10%
  In the present invention, C is contained by 0.01% or more from the viewpoint of securing a tensile strength of 440 MPa or more and making the structure a composite structure. On the other hand, if the content exceeds 0.10%, the ductility and further formability of the steel sheet are significantly deteriorated due to an increase in the fraction of carbides in the steel. Further, as an important problem, when C is contained in excess of 0.10%, weldability such as spot weldability and arc weldability is significantly lowered. For this reason, in this invention, C was limited to 0.01 to 0.10% of range. From the viewpoint of improving moldability, C is preferably 0.08% or less. For applications in which good ductility is particularly important, C is more preferably 0.05% or less.
[0029]
Si: 0.01-0.5%
Si is a useful strengthening element that can increase the strength of a steel sheet without significantly reducing the ductility of the steel. Such an effect is recognized when the content is 0.01% or more. However, when Si is contained in excess of 0.5%, adverse effects such as inhibiting wettability among plating properties are exhibited. For this reason, Si was limited to the range of 0.01 to 0.5%. In addition, Preferably it is 0.1% or more. Moreover, when manufacturing a steel plate having a high strength and a high ductility such that the tensile strength exceeds 500 MPa, Si is more preferably 0.2% or more from the viewpoint of a strength-ductility balance.
[0030]
Mn: 0.1 to 2.0%
Mn has the effect of strengthening steel, further reducing the critical cooling rate to obtain a composite structure of ferrite and martensite, promoting the formation of a composite structure of ferrite and martensite, and refining crystal grains Has the effect of In order to obtain such an effect, in the present invention, Mn is 0.1% or more, and it is contained in an amount corresponding to the cooling rate after recrystallization annealing. Mn is an effective element for preventing hot cracking due to S, and is preferably added according to the amount of S contained. Further, when high strength exceeding TS: 500 MPa is required, Mn is preferably contained in an amount of 0.5% or more. More preferably, it is 1.0% or more. By increasing the Mn content to this level, there is a great advantage that the variation in the mechanical properties of the steel sheet, particularly the variation in the strain age hardening characteristics, is significantly reduced with respect to fluctuations in hot rolling conditions. However, if Mn is contained excessively exceeding 2.0%, the detailed mechanism is unknown, but it tends to increase the hot deformation resistance of the steel sheet, and further tends to deteriorate the weldability and weldability. Further, since the formation of ferrite is suppressed, the ductility tends to be remarkably lowered. From the above, Mn was made 2.0% as the upper limit. In applications where better corrosion resistance and formability are required, Mn is desirably 0.80% or less.
[0031]
P: 0.08% or less
P has an effect of strengthening steel and is preferably contained in an amount of 0.001% or more depending on the desired strength. However, if it exceeds 0.08%, the press formability deteriorates. For this reason, P was limited to 0.08% or less. In addition, when more excellent press formability is required, P is preferably 0.05% or less. Furthermore, when C, Mn, etc. are contained in a large amount in applications requiring high strength of TS: 590 MPa or more, P is preferably 0.05% or less from the viewpoint of weldability.
[0032]
S: 0.005% or less
S is present as an inclusion in the steel sheet, and is an element that causes deterioration of the ductility and formability of the steel sheet, particularly the stretch flange formability, and therefore it is preferably reduced as much as possible in the present invention. If S is reduced to 0.005% or less, the adverse effect on stretch flangeability can be ignored. Therefore, in the present invention, S is made 0.005% as the upper limit. In addition, when more excellent stretch flange formability is required, or when a large amount of C, Mn, etc. is contained to ensure TS: 590 MPa or more and excellent weldability is required, S is It is preferable to make it 0.003% or less.
[0033]
Al: 0.02% or less
Al acts as a deoxidizer for steel, is an element useful for improving the cleanliness of steel, and is also an element useful for refining the structure of steel, and it must contain 0.001% or more. preferable. More preferably, it is 0.005% or more. In the present invention, solid solution N is also used as a strengthening element, but the aluminum killed steel to which Al is added in an appropriate range is superior in mechanical properties to the conventional rimmed steel to which no aluminum is added. Yes. On the other hand, when the Al content exceeds 0.02%, the surface properties are deteriorated and the solid solution N is remarkably lowered, and it is difficult to secure extremely large age-hardening characteristics, which is the object of the present invention. Therefore, in the present invention, the upper limit of Al is 0.02%, which is lower than that of the conventional steel. From the viewpoint of the stability of the material, Al is preferably in the range of 0.001 to 0.015%. Further, although there is a concern that the reduction of the Al content leads to the coarsening of the crystal grains, in the present invention, it is prevented by limiting the other alloy elements to the optimum amount and setting the annealing conditions in the optimum range.
[0034]
N: 0.0050-0.0250%
N is an important element for developing excellent strain age hardening characteristics. N also has the effect of lowering the transformation point of steel, and is effective in stabilizing the operation in the situation where it is not desired to perform rolling with a thin material that greatly cuts the transformation point. In the present invention, by containing N in an appropriate range and controlling the production conditions, the necessary and sufficient solid solution N is ensured in the state of the hot dip galvanized steel sheet (product). The effect of increasing the strength (yield stress YS and tensile strength TS) by strain aging hardening is sufficiently obtained, and the target tensile strength of 440 MPa or more and deformation stress increase of 80 MPa or more (BH amount before and after strain aging treatment) ) And an increase in tensile strength (ΔTS) of 50 MPa or more can be stably obtained.
[0035]
The above-described effects can be stably obtained when the N content is approximately 0.0050% or more. However, if the content exceeds 0.0250%, the rate of occurrence of internal defects in the steel sheet increases, and the occurrence of slab cracking during continuous casting becomes significant. For this reason, N was limited to the range of 0.0050 to 0.0250%. Note that N is more preferably in the range of 0.0070 to 0.0170% from the viewpoint of improving the stability and yield of the material in consideration of the entire manufacturing process. In addition, if it is N content in the range of this invention, there will be no bad influence on weldability etc. at all.
[0036]
Mo: 0.05-1.0% or less
Mo is an element that has the effect of improving the hardenability of steel and promoting the formation of martensite phase, and is an element that has little effect on hot dip galvanizing properties. In the present invention, a composite structure can be obtained stably. Therefore, it contains 0.05% or more positively. On the other hand, if the content exceeds 1.0%, the alloying of the plating layer is delayed. For this reason, Mo was limited to the range of 0.05 to 1.0%.
[0037]
Solid solution N: 0.0030% or more
In order for sufficient strength to be ensured with a steel sheet and for strain-age hardening by N to be effectively exhibited, N in a solid solution state (hereinafter also referred to as solid solution N) needs to be approximately 0.0030% or more.
The solute N amount is a value obtained by subtracting the precipitated N amount from the total N amount in the steel. In the present invention, the amount of precipitated N is determined by an analysis method to which a dissolution method by electrolytic extraction is applied. Various methods have been examined as methods for analyzing the amount of precipitated N, but the method of applying a dissolution method by electrolytic extraction using the constant potential electrolysis method adopted in the present invention method is the best and responds well to actual material changes. Based on. In addition, it is preferable to use an acetylacetone system as the electrolytic solution. The residue extracted by the dissolution method by electrolytic extraction using a constant potential electrolysis method was chemically analyzed to determine the amount of N in the residue, and this was defined as the amount of precipitated N.
[0038]
Further, when it is necessary to increase the yield stress and increase the tensile strength TS due to larger strain age hardening, it is effective to make the amount of solute N approximately 0.0050% or more.
N / Al ratio: 0.3 or more
In order to make solid solution N stably remain at 0.0030% or more, it is desirable to limit the content of Al having an action of strongly fixing N. For hot-dip galvanized steel sheets with various combinations of components, N / which is the ratio of N remaining in a solid solution state in the hot-dip galvanized steel sheet and N content (mass%) and Al content (mass%) As a result of investigating the relationship with the Al ratio, in the steel composition range of the steel of the present invention, by setting the N / Al value to 0.3 or more, the solid solution N amount can be stably increased to 0.0030% or more, and the target strain aging is achieved. It was confirmed that the effect of curing was exhibited. For this reason, the ratio of N / Al is 0.3 or more.
[0039]
In the present invention, C, N, Mn, and Si are represented by the following formula (1):
0.5 ≦ 12 (C + N) + Mn−Si ≦ 2.0 (1)
(Here, C, N, Mn, Si: content of each element (mass%))
Is contained so as to satisfy. Thereby, as shown in FIGS. 1, 2, and 3, all of stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics can be improved at the same time. For this reason, it is important to strictly control the contents of C, N, Mn, and Si, that is, {12 (C + N) + Mn-Si}. Note that {12 (C + N) + Mn-Si} is preferably 0.5 to 1.8.
[0040]
Although there are many unclear points at present regarding this detailed mechanism, the present inventors consider as follows.
Si is considered to decrease the solid solution C and solid solution N in the ferrite and soften the ferrite phase, thereby improving the ductility. However, excessive content of Si sharply lowers strain aging characteristics. This is thought to be due to the decrease in solute N due to precipitation of a compound containing Si and N, but the decrease in solute N varies depending on the balance between the amount of Mn and the amount of Si, particularly {12 (C + N ) + Mn-Si} becomes less than 0.5. Contrary to Si, when the total amount of C, N, and Mn exceeds a certain range, the ferrite phase is excessively hardened, so that the strength-ductility balance is rapidly lowered. In the present invention, as a preferable production method, high-speed cooling is performed after annealing as will be described later. However, such high-speed cooling makes it easy to obtain high stretch flangeability and high strain aging characteristics, but ductility tends to deteriorate. In order to prevent this deterioration of ductility, the inclusion of Si as a ferrite stabilizing element is effective.
[0041]
In the present invention, in addition to the basic composition described above, one or two of Cu and Ni can be contained in a total of 2.0% or less.
Less than 2.0% in total of one or two of Cu and Ni
Cu and Ni have the effect | action which strengthens steel, and can select and contain 1 type or 2 types according to desired intensity | strength. However, when Cu or Ni is contained alone or in combination and exceeds 2.0% in total, the strength-ductility balance TS × El tends to decrease. For this reason, it is preferable to limit Cu or Ni to one or two in total to 2.0% or less. In addition, in order to acquire the above-mentioned effect, it is preferable to contain Cu: 0.05% or more and Ni: 0.05% or more, respectively, and you may contain individually or in combination.
[0042]
In the present invention, in addition to the basic composition described above, one or more of Nb, Ti, V, and B are represented by the following formula (2):
N / (Al + Nb + Ti + V + B) ≧ 0.3 (2)
(N, Al, Nb, Ti, V, B: content of each element (mass%))
It is preferable to contain so that it may satisfy.
[0043]
B, Nb, Ti and V have the effect of forming nitrides and increasing the strength of the steel by precipitation hardening, and can be selected and contained in one or more types depending on the desired strength. When the formula (2) is not satisfied, that is, when N / (Al + Nb + Ti + V + B) is less than 0.3, the strain age hardening characteristics tend to deteriorate. In order to obtain the effects described above, B: 0.0001% or more, Nb: 0.001% or more, Ti: 0.001% or more, and V: 0.001% or more are more preferable. Good.
[0044]
In the present invention, in addition to the above components, there is no problem even if Ca, Zr, REM, etc. are contained within the range of the normal steel composition.
The balance other than the above components is Fe and inevitable impurities. Inevitable impurities include, for example, Sb, Sn, Zn, Co, etc. These inevitable impurity elements include Sb: 0.01% or less, Sn: 0.1% or less, Zn: 0.01% or less, Co: 0.1% or less. acceptable.
[0045]
  Next, the present inventionObtained by manufacturing methodThe microstructure of the hot dip galvanized steel sheet will be described.
  Of the present inventionObtained by manufacturing methodThe hot-dip galvanized steel sheet is composed of a ferrite phase, which is the main phase, in an area ratio of 50 to 96% with respect to the entire structure, and as a second phase, 1 to 30% martensite phase and 3% or more tempered martensite phase. It has a complex tissue containing.
  If the ferrite phase, which is the main phase, is less than 50% in terms of the area ratio relative to the entire structure, it becomes difficult to ensure high ductility and the press formability tends to decrease. In applications where further good ductility is required, the ferrite phase is preferably 70% or more in terms of the area ratio relative to the entire structure. In order to take advantage of the composite structure, the ferrite phase needs to be 96% or less.
[0046]
Further, if the martensite phase, which is the second phase, is less than 1% in terms of the area ratio with respect to the entire structure, a high strength-ductility balance TS × El cannot be ensured. On the other hand, if the martensite phase exceeds 30% in terms of the area ratio with respect to the entire structure, stretch flangeability and strength-ductility balance deteriorate. For this reason, a martensite phase shall be 1-30% with the area ratio with respect to the whole structure | tissue. From the viewpoint of obtaining a higher strength-ductility balance, the martensite phase is preferably 3% or more in terms of the area ratio relative to the entire structure. The presence of this martensite phase is important for obtaining excellent aging resistance at room temperature.
[0047]
In the present invention, from the viewpoint of improving stretch flangeability, it is necessary to further include a tempered martensite phase of 3% or more in terms of the area ratio with respect to the entire structure as the second phase. Thereby, the hardness difference between the ferrite phase which is the main phase and the second phase is reduced, and the starting point of the crack at the time of hole expansion can be reduced. The term “tempered martensite phase” as used herein refers to a structure in which carbon and alloy elements that are supersaturated in martensite are precipitated as carbides by tempering. The martensite phase and the tempered martensite phase can be easily distinguished by structural observation with a scanning electron microscope or the like.
[0048]
In addition to the main phase and the second phase described above, any one of a pearlite phase, a bainite phase, and a retained austenite phase may be mixed as a subphase. However, these pearlite phase, bainite phase, and retained austenite phase exhibit the effect of the martensite phase more effectively. Therefore, the sum of these subphases is a structure other than the ferrite phase (second phase + subphase). It is preferable to limit the area ratio to 50% or less with respect to the total of the phases.
[0049]
  Next, the manufacturing method of the hot dip galvanized steel sheet of this invention is demonstrated.
  The composition of the steel slab is the same set as the steel sheet composition described above except for the solid solution N.WithTo do.
  AboveGroupIn order to prevent macro segregation of the components, it is desirable that the molten steel is melted by a known melting method such as a converter, electric furnace, etc., but it is desirable to form a steel slab by a continuous casting method. The steel slab may be obtained by a known casting method such as a slab casting method or a thin slab continuous casting method.
[0050]
The obtained steel slab is then formed into a hot-rolled sheet by a hot rolling process. In the hot rolling process, the steel slab is cooled to room temperature and then reheated, and is not cooled to room temperature. Energy saving processes such as direct feed rolling and direct rolling, which are rolled immediately after the application, can be applied without any problem. In particular, direct rolling is one of the useful techniques for effectively securing N in a solid solution state.
[0051]
Next, the reasons for limiting the hot rolling conditions will be described.
Slab heating temperature: 1000 ℃ or more
Slab heating temperature shall be 1000 degreeC or more from a viewpoint of ensuring N of a solid solution state as an initial state. The upper limit of the slab heating temperature is not particularly limited, but is preferably 1280 ° C. or less because of an increase in loss accompanying an increase in oxidized weight. The heated slab is made into a sheet bar having a predetermined thickness by rough rolling, and then the sheet bar is subjected to finish rolling at a finish rolling exit temperature of 800 ° C. or more to obtain a hot rolled sheet.
[0052]
  Finishing rolling delivery temperature: 800 ℃ or more
  By setting the finish rolling exit temperature to 800 ° C. or higher, a uniform and fine hot-rolled mother board structure can be obtained, and can be used without any problem in use. However, when the finish rolling exit temperature is less than 800 ° C, the hot rolled sheet structure becomes non-uniform, and the non-uniformity of the structure remains after the subsequent cold rolling, annealing, and plating treatments, and press forming. Sometimes the risk of developing various problems increases. In addition, when the finish rolling exit temperature is low, even if a high coiling temperature is employed to avoid the remaining of the processed structure, the same problem occurs with the generation of coarse grains, and the solid solution N is significantly reduced. Therefore, it becomes difficult to secure the target tensile strength of 440 MPa or more. For this reason, the finish rolling exit temperature is set to 800 ° C or higher.TheIn order to further improve the mechanical properties, it is desirable that the finish rolling outlet temperature is 820 ° C. or higher. The upper limit of the finish rolling exit temperature does not need to be specifically limited. However, when rolling at an excessively high finish rolling exit temperature, there is a risk of increasing scale wrinkling, so it may be approximately up to about 1000 ° C. preferable.
[0053]
  Winding temperature: 750 ℃ or less
  By decreasing the winding temperature after finishing rolling, the strength tends to increase. In order to obtain the target tensile strength of 440 MPa or more, the coiling temperature should be 750 ° C. or less.TheThe lower limit of the coiling temperature is not strictly limited in terms of the material, but if the coiling temperature falls below 200 ° C., the steel plate shape is significantly disturbed, increasing the risk of causing problems in actual use. In addition, the uniformity of the material tends to decrease. For this reason, the coiling temperature of the hot-rolled sheet should be 750 ° C or lower and 200 ° C or higher.TheWhen higher material uniformity is required, the coiling temperature is desirably 300 ° C. or higher.
[0054]
The hot rolled sheet is then subjected to a cold rolling process to form a cold rolled sheet. The cold rolling process usually consists of pickling and cold rolling, but if it is in a very thin scale, it can be directly cold rolled without pickling, and in the cold rolling process, At least cold rolling may be performed. In addition, when pickling, it is preferable to carry out according to a normal method. The cold rolling only needs to be a cold-rolled sheet having a desired size and shape, and in the present invention, it is not necessary to particularly limit the rolling reduction and the like, but it is 40% or more from the viewpoint of surface flatness and structure uniformity. It is desirable to set the reduction ratio.
[0055]
Next, the cold-rolled sheet is subjected to a steel sheet annealing process comprising annealing treatment and subsequent cooling. Cold-rolled sheet annealing treatment is (AcThreeTransformation point -50 ° C) to (AcThree(Transformation point + 50 ° C) In general, when the annealing temperature is in the two-phase region of ferrite + austenite, N is preferentially distributed to the austenite phase thermodynamically, and it becomes difficult to uniformly disperse the solid solution N in the ferrite phase and martensite phase. It is considered that age hardening cannot be expected. However, in the present invention, as will be described later, since rapid cooling is performed after the annealing treatment, the concentration of C and N in the austenite is suppressed during cooling, and the precipitation amount of N remains small. To (AcThreeIn the temperature range above the transformation point (-50 ° C.), high strain aging characteristics can be obtained even if annealing is performed in the two-phase region.
[0056]
  However, (AcThreeWhen annealing is performed in a two-phase region in a temperature range lower than the transformation point (-50 ° C), it is expected that the annealing after the pre-plating annealing will be performed at a high speed in the annealing process before the hot dip galvanizing process described later. Therefore, the concentration of C and N in the austenite is promoted, and a hot dip galvanized steel sheet having high strain aging characteristics cannot be obtained. On the other hand, the annealing temperature in the annealing process is (AcThreeWhen the temperature exceeds the transformation point + 50 ° C., the crystal grains become coarse, the stretch flangeability, the strength-ductility balance, and the strain age hardening characteristics deteriorate, and the aging resistance at room temperature decreases. For this reason, the annealing temperature of the annealing treatment is (AcThreeTransformation point -50 ° C) to (AcThreeTemperature range of transformation point + 50 ° C)TheThe heating rate up to the annealing temperature in the annealing treatment is preferably 1 ° C./s or more from the viewpoint of preventing the concentration of C and N in the austenite when passing through the two-phase region of ferrite and austenite. From the viewpoint of ensuring ductility, it is more preferably set to 50 ° C./s or less.
[0057]
In addition, the annealing treatment is desirably as short as possible from the viewpoint of refining the structure and securing solid solution N, but soaking of about 10 s or more is generally desirable from the viewpoint of operational stability. Further, from the viewpoint of uniform and refinement of the structure, it is generally preferable to be 120 s or less. In such a uniform and fine crystal structure, the area of the grain boundary, which is considered to be a stable site of solute N, greatly increases, and it is considered effective for improving the aging resistance at room temperature.
[0058]
The cold-rolled sheet is cooled after being subjected to an annealing process for heating and soaking under the above-described conditions. Cooling after the annealing treatment is important from the viewpoints of controlling the phase fraction of the ferrite phase and martensite phase, refining the structure, and securing solid solution N. In the present invention, cooling from the annealing temperature is two-stage cooling. In the first stage of cooling, from the annealing temperature (Ac1Transformation point + 20 ° C) to (Ac1The average cooling rate to a predetermined temperature in the temperature range of transformation point −100 ° C. is 5 to 50 ° C./s.
[0059]
  The second stage cooling following the first stage cooling is further (Ac1Transformation point + 20 ° C) to (Ac1From a predetermined temperature in the temperature range of the transformation point −100 ° C. to below 100 ° C.1Transformation point + 20 ° C) to (Ac1Cooling in which the average cooling rate between a predetermined temperature in the temperature range of the transformation point −100 ° C. and 100 ° C. is 300 ° C./s or more.
  In the first stage cooling, from the annealing temperature (Ac)1Transformation point + 20 ° C) to (Ac1The average cooling rate up to the specified temperature in the temperature range of transformation point -100 ° C is limited to 5-50 ° C / s.TheIf the average cooling rate is less than 5 ° C / s, the second phase becomes coarse and the strength-ductility balance deteriorates. On the other hand, when it exceeds 50 ° C./s, it becomes difficult to secure an appropriate amount of martensite phase. Further, the predetermined temperature which is the cooling end temperature of the first stage cooling is set to (Ac1If the temperature is higher than the transformation point + 20 ° C., an appropriate composite structure cannot be obtained, and it becomes difficult to obtain a high strength-ductility balance. Therefore, the upper limit of the cooling end temperature of the first stage cooling (Ac1Transformation point + 20 ℃)TheFurther, the predetermined temperature which is the cooling end temperature of the first stage cooling is (Ac1If it is less than the transformation point (−100 ° C.), the strain age hardening characteristics are lowered. For this reason, the lower limit of the cooling end temperature of the first stage cooling (Ac1Transformation point –100 ° C)TheNote that the cooling end temperature of the first stage cooling may be set as appropriate within the above temperature range.
[0060]
  In the second stage of cooling, in order to ensure solid solution N and the form and amount of the martensite phase to be appropriate, immediately after the first stage of cooling, at least the first stage cooling end temperature to 100 ° C or less. Rapid cooling at 300 ° C / s or higher with an average cooling rate from 1 to 100 ° CTheWhen the average cooling rate is less than 300 ° C./s, it is impossible to ensure a solid solution N of a predetermined amount or more, and it becomes impossible to ensure excellent stretch flangeability after the hot dip galvanizing process described later.
[0061]
The cold-rolled sheet that has undergone the steel plate annealing step is then subjected to a component concentrated layer removal step.
By the annealing treatment in the steel sheet annealing step, P is precipitated on the surface layer of the cold rolled sheet, and Mn, Si, Cr, etc. are concentrated as oxides. In the present invention, a component concentrated layer removing step for removing such a component concentrated layer by pickling is performed. In addition, pickling does not have any problem as usual pickling. The acid to be used is preferably an aqueous hydrochloric acid solution.
[0062]
Note that a micro oxide layer such as Mn or Si is formed at the grain boundary near the surface of the cold-rolled sheet by the annealing treatment in the steel sheet annealing step. These micro oxide layers cannot be completely removed by pickling in the component concentrated layer removal process, remain in the vicinity of the cold-rolled sheet surface, and during heating in the subsequent hot dip galvanizing process, , Prevents diffusion of alloy elements such as Mn to the surface and suppresses the concentration of Si and Mn on the surface of the cold rolled sheet. Thereby, the plating property is improved.
[0063]
  Following the component concentrated layer removal step, the hot dip galvanizing step is performed on the cold-rolled plate in a continuous hot dip galvanizing line.
  The hot dip galvanizing process includes an annealing process (also referred to as a pre-plating annealing process) and a hot dip galvanizing process before the hot dip galvanizing process.
  Pre-plating annealing treatment (Ac1Transformation point) ~ (Ac1Heating to a temperature range of (transformation point + 50 ° C.) and holding for 10 to 120 seconds. The annealing temperature of pre-plating annealing is (Ac1When the temperature exceeds the transformation point + 50 ° C, an appropriate amount of tempered martensite phase cannot be secured, and it becomes difficult to obtain high stretch flangeability, and excessive partitioning of N to the austenite phase occurs, resulting in strain age hardening. The characteristics are significantly deteriorated. On the other hand, the annealing temperature of the pre-plating annealing treatment is (Ac1If the transformation point is less than 0 ° C., a composite structure cannot be obtained, and a high strength-elongation balance cannot be obtained. For this reason, the pre-plating annealing treatment is (Ac1Transformation point) ~ (Ac1(Transformation point + 50 ℃)Yeah.
[0064]
In addition, the annealing treatment before plating is preferably as short as possible from the viewpoint of refining the structure, securing solid solution N, suppressing the formation of excessive martensite phase, and securing tempered martensite. From the viewpoint of stability, it is desirable that the soaking be about 10 s or more. Further, from the viewpoint of producing appropriate amounts of martensite phase and tempered martensite phase, it is generally preferable to be 120 s or less.
[0065]
  In addition, it is preferable that the heating rate to the annealing temperature of the annealing process before plating is 1 ° C./s or more from the viewpoint of preventing the concentration of C and N in the austenite when passing through the two-phase region of ferrite and austenite. . The upper limit of the heating rate is not particularly limited.
  The cold-rolled sheet that has been subjected to pre-plating annealing is then cooled to a predetermined hot-dip galvanizing temperature at a cooling rate of 10 ° C / s or higher.TheIf the average cooling rate is less than 10 ° C./s, a composite structure cannot be obtained stably, and it is difficult to obtain a high strength-ductility balance. Furthermore, it becomes difficult to ensure a solid solution N of a predetermined amount or more, and strain aging Curing characteristics are also significantly degraded.
[0066]
The cold-rolled sheet cooled to a predetermined hot-dip galvanizing temperature is then immersed in a hot-dip galvanizing bath and subjected to hot-dip galvanizing treatment that forms a hot-dip galvanized layer on the surface. In the hot dip galvanizing treatment, hot dip galvanizing is performed in a temperature range of about 450 to 550 ° C. to form a hot dip galvanized layer on the surface of the steel sheet in the same manner as in a normal hot dip galvanizing line. The zinc bath is preferably a Zn bath containing 0.10 to 0.15% Al. Further, after the hot dip galvanizing treatment, wiping for adjusting the basis weight may be performed as necessary.
[0067]
  After the hot dip galvanized layer is formed on the steel sheet surface, the temperature from the hot dip galvanizing temperature to 100 ° C or lower is cooled at a cooling rate of 10 ° C / s or higher.TheIf the average cooling rate is less than 10 ° C./s, the composite structure cannot be stably obtained, and it is difficult to obtain a high strength-ductility balance.
  Further, in the present invention, after forming the hot dip galvanized layer, alloying is performed in which the hot dip galvanized layer is alloyed without being cooled at a cooling rate of 10 ° C./s or higher up to 100 ° C. or less. A processing step may be performed. The heating temperature in the alloying treatment is preferably in the temperature range of 470 to 600 ° C. When the heating temperature is less than 470 ° C., the alloying progresses slowly and the productivity decreases. On the other hand, if the heating temperature exceeds 600 ° C., alloying of the plating layer proceeds too much and the galvannealed alloy layer becomes brittle. For this reason, in the present invention, the heating temperature for the alloying treatment is preferably set to a temperature range of 470 to 600 ° C. The holding time at the alloying treatment temperature is preferably 10 s or longer from the viewpoint of operational stability and 120 s or shorter from the viewpoint of structure uniformity and refinement.
[0068]
  After the alloying treatment, the cold-rolled sheet is cooled, but the average cooling rate from the alloying treatment temperature to 100 ° C is set to 10 ° C / s or more.TheIf the average cooling rate is less than 10 ° C./s, the composite structure cannot be stably obtained, and it is difficult to obtain a high strength-ductility balance.
  In the present invention, temper rolling with an elongation of 2% or less may be added after the above-described steps in order to adjust shape correction, surface roughness, and the like.
[0069]
Needless to say, the hot-dip galvanized steel sheet of the present invention may be subjected to special treatment as an upper layer of the plating layer in order to improve chemical conversion treatment properties, weldability, press formability, corrosion resistance, and the like.
[0070]
【Example】
Molten steel having the composition shown in Table 1 was melted in a converter and made into a steel slab by a continuous casting method. Subsequently, these steel slabs were formed into hot-rolled steel strips (hot-rolled sheets) having a thickness of 4.0 mm under the hot rolling conditions shown in Table 2. Subsequently, these hot-rolled steel strips (hot-rolled sheets) were pickled and subjected to a cold rolling process in which cold rolling was performed at a reduction ratio of 70% to obtain a cold-rolled steel strip (cold-rolled sheets) having a thickness of 1.2 mm. . Then, a steel plate annealing process was performed on these cold-rolled steel strips (cold-rolled sheets) by recrystallization annealing under the annealing conditions shown in Table 2 in a continuous annealing line. Subsequently, the obtained steel strip (cold rolled sheet) was subjected to a component concentrated layer removing step of pickling with a 5% HCl aqueous solution.
[0071]
Subsequently, these steel strips (cold rolled plates) were subjected to pre-plating annealing treatment and hot dip galvanizing treatment in the continuous plating line under the conditions shown in Table 2 to form a hot dip galvanized layer on the surface of the steel strip. The hot dip galvanizing treatment was performed by immersing a steel plate in a hot dip galvanizing bath, and after lifting the immersed steel plate, the basis weight was adjusted by gas wiping. Hot dip galvanizing treatment is performed at a plate temperature of 475 ° C, a plating bath of 0.13% Al-Zn, a plating bath temperature of 475 ° C, an immersion time of 3 s, and a basis weight of 45 g / m per side.2It was. Further, some steel strips (cold rolled sheets) were subjected to alloying treatment, and the hot dip galvanized layer was used as an alloyed hot dip galvanized layer. The alloying treatment was 520 ° C. × 20 s. In addition, it cooled on the conditions shown in Table 2 after the hot dip galvanization process or alloying process. After the hot dip galvanizing process or alloying process, the obtained steel strip (hot dip galvanized plate) was further subjected to temper rolling with an elongation of 0.5%.
[0072]
Test pieces were collected from the obtained steel strip (hot dip galvanized plate) and subjected to structure observation, tensile test, hole expansion test, and strain age hardening test to evaluate tensile properties, stretch flange properties, and strain age hardening properties. . The test method was as follows.
(1) Microscopic observation
A specimen is taken from the obtained steel strip, and the cross section (C cross section) perpendicular to the rolling direction is imaged with a microscopic structure using an optical microscope or a scanning electron microscope, and as a main phase using an image analyzer. The ferrite phase and the martensite phase as the second phase, the tempered martensite phase, the subphase, and the like were identified, and the structure fractions were determined. In addition, the determination of the martensite phase and the tempered martensite phase was performed by observing the presence or absence of carbide precipitation using a scanning electron microscope.
(2) Tensile test
A JIS No. 5 tensile test piece with the major axis perpendicular to the rolling direction was taken from the obtained steel strip and subjected to a tensile test in accordance with the provisions of JIS Z 2241 to obtain tensile properties (yield stress (YS), Tensile strength (TS), elongation (El), yield ratio (YR)) were determined. The yield ratio YR was determined as YR = (YS / TS) × 100 (%).
(3) Hole expansion test
In accordance with JFS T 1001, the hole expansion test uses a test piece of size 80mm x 80mm x plate thickness 1.2mm, initial hole diameter is 10mm, die inner diameter is 10.3mm, and clearance is 12.5% of the plate thickness. The hole expansion rate λ was obtained.
(4) Strain age hardening test
In the strain age hardening test, pre-deformation with a tensile pre-strain of 5% was applied using a JIS No. 5 tensile test piece with the major axis orthogonal to the rolling direction, and the coating baking equivalent process was 170 ° C x 20 min. Pre-deformation-Deformation stress YS after heat treatment after tensile test after heat treatmentBH, Tensile strength TSBH, BH amount = YSBH-SFive%, △ TS = TSBH-TS was calculated. SFive%Is the deformation stress after 5% pre-deformation, and TS is the tensile strength of the steel strip (hot dip galvanized plate).
[0073]
In addition, the amount of solid solution N used the value which deducted the amount of precipitation N measured by the constant-potential electrolysis method from the total N amount obtained by the chemical analysis. In addition, the plating property was confirmed by visually observing the surface of the hot dip galvanized steel sheet to check for the presence of non-plating defects.
The obtained results are shown in Table 3.
[0074]
[Table 1]
Figure 0004172268
[0075]
[Table 2]
Figure 0004172268
[0076]
[Table 3]
Figure 0004172268
[0077]
[Table 4]
Figure 0004172268
[0078]
[Table 5]
Figure 0004172268
[0079]
Examples of the present invention all have a tensile strength (TS) of 440 MPa or more, exhibit a high hole expansion ratio (λ), a high strength-ductility balance (TS × El), a high BH amount, and a high ΔTS. It is a high-tensile hot-dip galvanized steel sheet with excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics. On the other hand, in the comparative example outside the scope of the present invention, any one of stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics is a low value. Moreover, as a result of observing the plating property of the surface, it was confirmed that all of the examples of the present invention have good plating property.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a high-tensile hot-dip galvanized steel sheet having a tensile strength of 440 MPa or more, excellent in stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening properties is suitable for use in automobile bodies. It can be manufactured at a low cost and stably, and has a remarkable industrial effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the relationship between a strength-ductility balance TS × E1 and {12 (C + N) + Mn−Si}.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a hole expansion rate λ and {12 (C + N) + Mn−Si}.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the BH amount, ΔTS and {12 (C + N) + Mn−Si}.

Claims (3)

質量%で、
C:0.01〜0.10%、 Si:0.01〜0.5 %、
Mn:0.1 〜2.0 %、 P:0.08%以下、
S:0.005 %以下、 Al:0.02%以下、
N:0.0050〜0.0250%、 Mo:0.05〜1.0 %
を含み、かつN/Alが0. 3以上を有し、さらにC、N、Mn、Siを下記(1)式を満足するように含有し、残部 Fe および不可避的不純物からなる組成の鋼スラブを、加熱温度:1000℃以上に加熱したのち、粗圧延してシートバーとし、該シートバーに仕上圧延出側温度:800 ℃以上とする仕上圧延を施し、巻取温度:200 ℃以上750 ℃以下で巻き取り熱延板とする熱間圧延工程と、前記熱延板に冷間圧延を行い冷延板とする冷間圧延工程と、前記冷延板に(Ac3変態点−50℃)〜(Ac3変態点+50℃)の温度範囲の焼鈍温度に加熱する焼鈍処理を施した後、該焼鈍温度から(Ac1変態点+20℃)〜(Ac1変態点−100 ℃) の温度範囲の所定温度までの平均冷却速度が5〜50℃/sとなる冷却を施し、さらに100 ℃以下まで、少なくとも前記所定温度から100 ℃までの平均冷却速度が300 ℃/s以上となる冷却を施す鋼板焼鈍工程と、前記鋼板焼鈍工程で表層に形成された成分濃化層を酸洗により除去する成分濃化層除去工程とを施したのち、ついで、(Ac1 変態点)〜(Ac1 変態点+50℃)の温度範囲に加熱するめっき前焼鈍処理を施した後、10℃/s 以上の冷却速度で所定の溶融亜鉛めっき処理温度まで冷却し、該溶融亜鉛めっき処理温度で表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理を施したのち、前記溶融亜鉛めっき処理温度から100 ℃以下までの間を10℃/s以上の冷却速度で冷却する溶融亜鉛めっき工程と、あるいはさらに100 ℃以下までの間を10℃/s以上の冷却速度で冷却することなく、470 〜600 ℃の温度範囲に加熱し、前記溶融亜鉛めっき層の合金化を行ったのち、ついで100 ℃以下までの間を10℃/s 以上の冷却速度で冷却する合金化処理工程と、を順次施すことを特徴とする、伸びフランジ性、強度−延性バランスおよび歪時効硬化特性に優れ、引張強さ440MPa以上を有する複合組織型高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

0.5 ≦12(C+N)+Mn−Si≦2.0 ………(1)
ここで、C、N、Mn、Si:各元素の含有量(質量%)
% By mass
C: 0.01 to 0.10%, Si: 0.01 to 0.5%,
Mn: 0.1 to 2.0%, P: 0.08% or less,
S: 0.005% or less, Al: 0.02% or less,
N: 0.0050-0.0250%, Mo: 0.05-1.0%
It includes, and N / Al has a 0.3 or higher, further C, N, Mn, and Si contained so as to satisfy the following formula (1), the composition balance of Fe and unavoidable impurities ing steel The slab is heated to a heating temperature of 1000 ° C. or higher and then roughly rolled into a sheet bar. The sheet bar is subjected to finish rolling with a finish rolling exit temperature of 800 ° C. or higher, and a winding temperature of 200 ° C. or higher to 750 ° C. ℃ and hot rolling step of the winding hot rolled sheet below, and a cold-rolling step of cold rolling the performs cold-rolled sheet in the hot-rolled sheet, the cold-rolled sheet (Ac 3 transformation point -50 ° C. ) To (Ac 3 transformation point + 50 ° C.), after annealing at an annealing temperature in the temperature range of (Ac 1 transformation point + 20 ° C.) to (Ac 1 transformation point −100 ° C.) Cooling is performed so that the average cooling rate to a predetermined temperature in the range is 5 to 50 ° C./s, and further to 100 ° C. or less, at least from the predetermined temperature to 100 ° C. The steel sheet annealing process which performs cooling with an average cooling rate of 300 ° C./s or more, and the component concentrated layer removal process for removing the component concentrated layer formed on the surface layer in the steel sheet annealing process by pickling Then, after performing the pre-plating annealing treatment to heat to the temperature range of (Ac 1 transformation point) to (Ac 1 transformation point + 50 ° C), the predetermined hot dip galvanizing treatment temperature at a cooling rate of 10 ° C / s or more Cooling to 10 ° C./s or more from the hot dip galvanizing temperature to 100 ° C. or lower after the hot dip galvanizing treatment to form a hot dip galvanized layer on the surface at the hot dip galvanizing temperature. Without chilling at a cooling rate of 10 ° C./s or more, between the hot dip galvanizing step of cooling at a rate and further up to 100 ° C. or less, in the temperature range of 470 to 600 ° C., After alloying, the temperature is kept below 100 ° C. It is excellent in stretch flangeability, strength-ductility balance and strain age-hardening characteristics, and tensile strength is 440 MPa or more. A method for producing a composite structure type high-tensile hot-dip galvanized steel sheet.
Record
0.5 ≦ 12 (C + N) + Mn−Si ≦ 2.0 (1)
Here, C, N, Mn, Si: Content of each element (mass%)
前記組成に加えてさらに、質量%で、CuおよびNiのうちの1種または2種を合計で2.0 %以下含有することを特徴とする請求項に記載の複合組織型高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。The composite structure type high-tensile hot-dip galvanized steel sheet according to claim 1 , further comprising, in addition to the composition, one or two of Cu and Ni in a mass% of 2.0% or less in total. Manufacturing method. 前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb、Ti、V、Bのうちの1種または2種以上を下記(2)式を満足するように含有することを特徴とする請求項またはに記載の複合組織型高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

N/(Al+Nb+Ti+V+B)≧0.3 ………(2)
ここで、N、Al、Nb、Ti、V、B:各元素の含有量(質量%)
In addition to the above composition, by mass%, Nb, Ti, V, according to claim 1 or 2 one or more of B, characterized in that it contains so as to satisfy the following formula (2) The manufacturing method of the composite structure type | mold high-tensile-strength hot-dip galvanized steel plate of description.
Record
N / (Al + Nb + Ti + V + B) ≧ 0.3 (2)
Here, N, Al, Nb, Ti, V, B: Content of each element (mass%)
JP2002379224A 2002-12-27 2002-12-27 Manufacturing method of high-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics Expired - Fee Related JP4172268B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002379224A JP4172268B2 (en) 2002-12-27 2002-12-27 Manufacturing method of high-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002379224A JP4172268B2 (en) 2002-12-27 2002-12-27 Manufacturing method of high-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004211119A JP2004211119A (en) 2004-07-29
JP4172268B2 true JP4172268B2 (en) 2008-10-29

Family

ID=32815785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002379224A Expired - Fee Related JP4172268B2 (en) 2002-12-27 2002-12-27 Manufacturing method of high-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4172268B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4528184B2 (en) * 2005-03-31 2010-08-18 新日本製鐵株式会社 Method for producing alloyed hot-dip galvanized high-strength steel sheet with good workability
JP5082451B2 (en) * 2006-01-24 2012-11-28 Jfeスチール株式会社 Method for producing high-strength cold-rolled steel sheet excellent in deep drawability and ductility, and method for producing high-strength hot-dip galvanized steel sheet using the cold-rolled steel sheet
JP5009035B2 (en) * 2007-04-17 2012-08-22 新日本製鐵株式会社 Manufacturing method of high-tensile alloyed hot-dip galvanized steel sheet with excellent appearance
DE102010004081C5 (en) * 2010-01-06 2016-11-03 Benteler Automobiltechnik Gmbh Method for thermoforming and curing a circuit board
CN104233068B (en) * 2014-09-22 2016-08-24 武汉钢铁(集团)公司 Tensile strength 440MPa level car inner structural member hot-dip galvanized high-strength steel and production method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004211119A (en) 2004-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110312813B (en) High-strength steel sheet and method for producing the same
KR101528080B1 (en) High-strength hot-dip-galvanized steel sheet having excellent moldability, and method for production thereof
EP2371979B1 (en) High-strength cold-rolled steel sheet having excellent workability, molten galvanized high-strength steel sheet, and method for producing the same
KR100760593B1 (en) High-strength steel sheet having excellent deep drawability and process for producing the same
JP5151504B2 (en) High tensile cold-rolled steel sheet and method for producing the same
JP5949253B2 (en) Hot dip galvanized steel sheet and its manufacturing method
KR102119017B1 (en) High strength cold rolled thin steel sheet and method for manufacturing the same
JP3812279B2 (en) High yield ratio type high-tensile hot dip galvanized steel sheet excellent in workability and strain age hardening characteristics and method for producing the same
KR20140098192A (en) Method for manufacturing high-strength cold-rolled steel sheet having excellent aging resistance and bake hardenability
KR20180114920A (en) High-strength hot-dip galvanized steel sheet and manufacturing method thereof
CN113316656A (en) High-strength hot-dip galvanized steel sheet and method for producing same
JP5440375B2 (en) Hot-dip galvanized steel sheet and manufacturing method thereof
JP3870868B2 (en) Composite structure type high-tensile cold-rolled steel sheet excellent in stretch flangeability, strength-ductility balance and strain age hardening characteristics, and method for producing the same
JP4337604B2 (en) Strain aging treatment method for high-tensile steel sheet and method for producing high-strength structural member
JP4293020B2 (en) Manufacturing method of high-strength steel sheet with excellent hole expandability
JP5035268B2 (en) High tensile cold-rolled steel sheet
JP4172268B2 (en) Manufacturing method of high-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent stretch flangeability, strength-ductility balance, and strain age hardening characteristics
JP3714094B2 (en) High-tensile hot-dip galvanized steel sheet with excellent workability and strain age hardening characteristics and method for producing the same
JP3912181B2 (en) Composite structure type high-tensile hot-dip galvanized cold-rolled steel sheet excellent in deep drawability and stretch flangeability and manufacturing method thereof
JP4010132B2 (en) Composite structure type high-tensile hot-dip galvanized steel sheet excellent in deep drawability and method for producing the same
JP4752522B2 (en) Manufacturing method of high strength cold-rolled steel sheet for deep drawing
JP4292986B2 (en) High tensile cold-rolled steel sheet and method for producing the same
JP4826694B2 (en) Method for improving fatigue resistance of thin steel sheet
JP2001355042A (en) Hot-dip galvanized steel sheet excellent in press formability and strain age hardening characteristics and method for producing the same
JP4148257B2 (en) Manufacturing method of hot-dip galvanized steel sheet with excellent strain age hardening characteristics

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050928

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080129

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080327

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080722

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080804

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110822

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120822

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120822

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130822

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees