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JP7613636B2 - 亜鉛めっき鋼板、部材及びそれらの製造方法 - Google Patents
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JP7613636B2 - 亜鉛めっき鋼板、部材及びそれらの製造方法 - Google Patents

亜鉛めっき鋼板、部材及びそれらの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、加工性に優れた高強度亜鉛めっき鋼板該高強度亜鉛めっき鋼板を素材とする部材及びそれらの製造方法に関する。本発明の亜鉛めっき鋼板は、主に自動車用鋼板としての用途に好適に使用できる。
近年、地球環境保全の観点から、自動車のCO排出量削減に向けた燃費改善が強く求められている。これに伴い、車体部品の薄肉化による車体軽量化の動きが活発となってきており、車体部品用材料である鋼板の高強度化ニーズが高まっている。特に、自動車の衝突安全性確保の観点から、キャビン周辺に用いる鋼板材料には、引張強度の高さだけでなく、降伏強度の高さも求められる。また、高強度化によって部品形状の自由度を損なわぬよう、プレス成形性を併せ持つことが必要である。更に、自動車部品として使用中に腐食が進行すると衝突時に本来の材料強度を発揮できない場合があることから、優れた耐食性を有する溶融亜鉛めっき鋼板の適用が拡大している。
一方、鋼板の高強度化は水素脆化発生の懸念を伴う。高強度鋼板の水素脆化は、使用中に腐食等により外部から侵入する水素だけでなく、製造過程で侵入した水素によっても引き起こされる場合がある。特に溶融亜鉛めっき鋼板の場合、一般的な方法として、鋼板の還元及び酸化抑制を目的に焼鈍~溶融亜鉛めっき処理までの一連の工程を水素含有雰囲気中で連続的に行うことで製造される。このため、雰囲気中から鋼中に侵入した水素が残存する状態で亜鉛めっき層が形成される。亜鉛めっき中の水素拡散は非常に遅く、鋼中拡散性水素の外部放出に対する障壁となることから、拡散性水素が残存し、加工時の水素脆化発生によって亀裂発生が助長される場合があり、特に曲げ性をはじめとする局部延性劣化を招くリスクがある。したがって、鋼中水素が十分低減された耐水素脆性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法の確立が重要である。
高強度溶融亜鉛めっき鋼板の加工性と耐水素脆性に関する課題に対して、例えば、特許文献1では、曲げ性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法が開示されている。また、特許文献2では、延性と耐遅れ破壊特性に優れたTS900MPa以上の高強度鋼板、高強度冷延鋼板の製造方法、高強度亜鉛めっき鋼板の製造方法が開示されている。
国際公開2016/113788号 特開2011-111671号公報
しかしながら、特許文献1では、マルテンサイト粒の微細化による曲げ性の改善について記載がある一方、耐水素脆性の改善方法についての開示はない。また、特許文献2では、延性と耐水素脆性の両立について記載されているものの、扱われているのは加工後の耐水素脆性であり、製造時に侵入する鋼中水素に起因する耐水素脆性の改善に関する記載はない。
これらの特許文献に開示されている製造方法からは多量の鋼中水素が残存すると考えられ、例えば、曲げ性の劣化や、スポット溶接部のナゲットにおける亀裂発生など、加工過程における水素脆化発生のリスクがある。
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであって、自動車用途に好適な、降伏比(YR)が高く、曲げ性に優れ、かつ耐水素脆性に優れた、引張強度(TS)が980MPa以上1470MPa未満である亜鉛めっき鋼板、部材及びそれらの製造方法を提供するものである。
なお、ここで、降伏比が高いとは、圧延方向に対して直角方向にJIS5号引張試験片(JIS Z2201)を採取し、歪速度を10-3/sとするJIS Z2241(2011)の規定に準拠した引張試験を行い、YRが0.60以上であることを指す。
引張強度(TS)は、圧延方向に対して直角方向にJIS5号引張試験片(JIS Z2201)を採取し、歪速度を10-3/sとするJIS Z2241(2011)の規定に準拠した引張試験を行い得られる引張強度のことを指す。
曲げ性に優れるとは、亜鉛めっき鋼板から、圧延と平行な方向が曲げ試験軸となるよう、35mm×100mmの短冊状試験片を採取し、ストローク速度が50mm/s、押込み荷重が10ton、押付け保持時間5秒において、種々の曲げ半径で90度V曲げ試験を行い、試験片の曲げ頂点の稜線部を10倍の拡大鏡で観察し、長さ0.5mm以上の亀裂が認められなかった最小の曲げ半径R(mm)を板厚(mm)で除した値であるR/tを求め、下記(A)、(B)、(C)のいずれかを満たすことを指す。
(A)TS:980MPa以上1100MPa未満かつR/t:5.0以下
(B)TS:1100MPa以上1300MPa未満かつR/t:6.0以下
(C)TS:1300MPa以上1470MPa未満かつR/t:7.0以下
耐水素脆性に優れるとは、以下の方法でスポット溶接を行い、得られたナゲットの亀裂が100μm以下であること指す。
(1)亜鉛めっき鋼板から採取した30mm×100mmの試験片両端に板厚2mmのスペーサを挟み、スペーサ間の中央をスポット溶接にて接合して溶接試験片を作製する。
(2)スポット溶接には、インバータ直流抵抗スポット溶接機を用い、電極はクロム銅製の先端径6mmのドーム型を用いる。加圧力は380kgf、通電時間は16サイクル/50Hz、保持時間は5サイクル/50Hzとする。
(3)溶接電流値は、TSに応じたナゲット径を形成するよう調整する。
ナゲット径は、TSが980MPa以上1250MPa未満では3.8mm、1250MPa以上1470MPa未満では4.8mmとする。
(4)スポット溶接から24時間放置した後、スペーサ部を切り落とし、ナゲットの断面観察を行う。
本発明者らは上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた。その結果、鋼板組織の最適化に加え、鋼中炭化物の析出形態を適切に制御して水素トラップサイトとして活用することで鋼中拡散性水素を低減することができ、これによって高い降伏比を有し、曲げ性に優れ、かつスポット溶接部のナゲットにおける亀裂発生リスクの低い高強度亜鉛めっき鋼板を得ることが可能であることを見出した。
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
[1]素地鋼板と、該素地鋼板の表面上に形成された亜鉛めっき層と、を有する亜鉛めっき鋼板であって、
前記素地鋼板は、
面積率で、
フェライト:50%未満であり、
マルテンサイト及びベイナイトの合計:50%以上であり、
残留オーステナイト:10%以下である鋼組織を有し、
面積率で、前記マルテンサイトの75%以上が、平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有する焼戻しマルテンサイトであり、
表面~板厚1/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM1と、板厚1/8~3/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM2との比であるTM1/TM2が0.70以上であり、
引張強度が980MPa以上1470MPa未満であり、
降伏比が0.60以上であり、
前記亜鉛めっき層を剥離した素地鋼板を室温から200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値が0.45質量ppm以下である、亜鉛めっき鋼板。
[2]前記素地鋼板の鋼成分が、質量%で、
C:0.080%以上0.300%以下、
Si:0.01%以上2.00%以下、
Mn:1.00%以上4.00%以下、
P:0.10%以下、
S:0.0200%以下、
Al:0.003%以上0.100%以下、
N:0.0100%以下を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物からなる、前記[1]に記載の亜鉛めっき鋼板。
[3]前記鋼成分がさらに、質量%で、
B:0.0100%以下、
Ti:0.200%以下、
Nb:0.200%以下、
Sb:0.200%以下、
Sn:0.200%以下、
V:0.100%以下、
Cu:2.00%以下、
Cr:2.00%以下、
Ni:2.00%以下、
Mo:1.00%以下、
Ta:0.100%以下、
W:0.500%以下、
Zr:0.020%以下、
Ca:0.0200%以下、
Mg:0.0200%以下、
Zn:0.020%以下、
Co:0.020%以下、
Ce:0.0200%以下、
Se:0.0200%以下、
Te:0.0200%以下、
Ge:0.0200%以下、
As:0.0200%以下、
Sr:0.0200%以下、
Cs:0.0200%以下、
Hf:0.0200%以下、
Pb:0.0200%以下、
Bi:0.0200%以下及び
REM(Ceを除く):0.0200%以下のうちから選ばれる少なくとも1種
を含有する、前記[2]に記載の亜鉛めっき鋼板。
[4]前記亜鉛めっき層が、合金化亜鉛めっき層である、前記[1]~[3]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
[5]前記亜鉛めっき層を剥離した素地鋼板を室温から600℃まで昇温した時、350~600℃の温度範囲で放出される水素量の積算値が0.05質量ppm以上である、前記[1]~[4]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
[6]前記[1]~[5]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板を用いてなる、部材。
[7]前記[2]または[3]に記載の鋼成分を有するスラブを、1100~1350℃の温度域に加熱し、仕上げ圧延終了温度:800~950℃で熱間圧延し、巻取温度:650℃以下で巻き取る、熱延工程と、
前記熱延工程後の鋼板を酸素濃度:1000体積ppm以上30000体積ppm以下含む酸化雰囲気中にて600℃以上まで加熱する、酸化工程と、
前記酸化工程後の鋼板を、700℃以上において、露点:-20℃以下、水素濃度:8体積%以上30体積%以下の還元雰囲気にて20s以上保持する、還元工程と、
前記還元工程後の鋼板を、750℃以上において、露点:-20℃以下、水素濃度:0.2体積%以上8体積%以下の均熱雰囲気にて20s以上300s以下保持する、均熱工程と、
前記均熱工程後の鋼板を、冷却する、第1冷却工程と、
前記第1冷却工程後の鋼板の表面に亜鉛めっき層を形成させる、亜鉛めっき工程と、
前記亜鉛めっき工程後の鋼板を、350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度:20℃/s以下とし、かつ100~200℃の温度域に5s以上滞留させて、冷却停止温度:100℃以下まで冷却する、第2冷却工程と、
前記第2冷却工程後の鋼板を、100~450℃の温度域で5~600s保持する、再加熱工程と、
を含む、亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[8]前記亜鉛めっき工程後において、鋼板の表面に前記亜鉛めっき層を形成させた後、さらに合金化処理する、前記[7]に記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[9]前記熱延工程後、かつ前記酸化工程前に、20%以上の圧下率で冷間圧延する冷延工程を含む、前記[7]または[8]に記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[10]前記第1冷却工程において、前記均熱工程後の鋼板を水素濃度:0.5体積%以上30体積%以下、露点:0℃以下の雰囲気にて、600~900℃から、平均冷却速度:20℃/s以下にて150~500℃まで冷却する、前記[7]~[9]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[11]前記第2冷却工程において、350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度:10℃/s以下とし、かつ100~200℃の温度域に10s以上滞留させて、冷却停止温度:100℃以下まで冷却する、前記[7]~[10]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[12]前記[1]~[5]のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板に、成形加工、接合加工の少なくとも一方を施して部材とする工程を含む、部材の製造方法。
本発明によって提供される亜鉛めっき鋼板は、引張強度が980MPa以上1470MPa未満であり、降伏比が0.60以上であり、曲げ性及び耐水素脆性に優れる。
また、本発明によって提供される部材は、引張強度が780MPa以上1180MPa未満であり、降伏比が0.60以上であり、曲げ性、伸びフランジ性及び耐水素脆性に優れる。
以下に、本発明の詳細を説明する。
<亜鉛めっき鋼板>
本発明の亜鉛めっき鋼板は、素地鋼板と、該素地鋼板の表面上に形成された亜鉛めっき層と、を有する亜鉛めっき鋼板であって、上記素地鋼板は、面積率で、フェライト:50%未満であり、マルテンサイト及びベイナイトの合計:50%以上であり、残留オーステナイト:10%以下である鋼組織を有し、面積率で、マルテンサイトの75%以上が平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有し、表面~板厚1/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM1と板厚1/8~3/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM2の比であるTM1/TM2が0.70以上であり、引張強度が980MPa以上1470MPa未満であり、降伏比が0.60以上であり、亜鉛めっき層を剥離した素地鋼板を室温から200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値が0.45質量ppm以下であることを特徴とする。
鋼組織
まず、本発明の素地鋼板における各組織の面積率について説明する。各組織の面積率とは、観察された全面積に占める各構成相の面積比を指す。各組織の面積率は、圧延方向に対して平行な鋼板断面を研磨後、ナイタール液で腐食し、SEM(走査型電子顕微鏡)で1500倍の倍率で撮影し、得られた画像データから求めることができる。測定領域としては、表面から板厚1/8の領域と、板厚1/8~3/8の領域とする。
画像データにおいて、フェライトは黒色、ベイナイトは島状の残留オーステナイトを含む黒色又は方位の揃った炭化物を含む灰色、焼戻しマルテンサイトは微細で方位がランダムな炭化物を含む明灰色、残留オーステナイトは白色として区別できる。ここで、焼入れままマルテンサイトと残留オーステナイトは共に白色を呈するためSEM像からの区別が困難な場合がある。このため、残留オーステナイトはX線回折強度を測定することで個別に面積率を求め、前述した白色部の面積率から差し引くことで焼入れままマルテンサイトの面積率を求める。残留オーステナイトの面積率は、板厚1/4面におけるbcc鉄の(200)、(211)、(220)面のX線回折積分強度に対するfcc鉄の(200)、(220)、(311)面のX線回折積分強度の割合から求める。残留オーステナイトは、上記測定により体積率として算出されるが、残留オーステナイトが三次元的に均質であるとみなして、残留オーステナイトの体積率を、残留オーステナイトの面積率とする。
なお、本発明で規定するマルテンサイトは、焼入れままマルテンサイトと焼戻しマルテンサイトの双方を含み、焼入れままマルテンサイトと焼戻しマルテンサイトからなっていてよい。
フェライトの面積率:50%未満
フェライトの存在は延性向上に有利な一方、高TS及び高降伏比を得る上では不利となる。フェライトの面積率が50%以上では980MPa以上のTSが得られない場合がある。したがって、フェライトの面積率は50%未満であり、好ましくは45%未満である。
下限は特に限定されず、フェライトの面積率は、0%であってもよいが、1%以上であることが好ましく、2%以上であることがより好ましい。
マルテンサイト及びベイナイトの合計面積率:50%以上
マルテンサイトは、マルテンサイト変態開始点(Ms点)以下の低温でオーステナイトから生成する硬質組織である。本発明におけるマルテンサイトは、焼入れたままのマルテンサイト(焼入れままマルテンサイト)だけでなく、生成したマルテンサイトを所定温度で焼戻しすることで得られる焼戻しマルテンサイトも含む。
ベイナイトはMs点以上の比較的低温でオーステナイトから生成し、針状又は板状のフェライト中に微細な炭化物が分散した硬質組織である。マルテンサイト及びベイナイトは本発明の鋼板の強度を担う組織であり、合計面積率が50%未満の場合、980MPa以上のTSが得られない場合がある。したがって、マルテンサイト及びベイナイトの合計面積率は50%以上であり、好ましくは55%以上である。
尚、マルテンサイト及びベイナイトの合計面積率が100%であっても良く、いずれか一方のみが上記範囲であっても良い。
残留オーステナイトの面積率:10%以下
残留オーステナイトは、曲げ加工中に硬質なマルテンサイトに変態し、亀裂発生を助長する場合があり、この影響は残留オーステナイトが10%を超えると顕著となる。したがって、残留オーステナイトの面積率は10%以下であり、好ましくは5%以下である。残留オーステナイトは0%でもよい。
フェライト、マルテンサイト、ベイナイト及び残留オーステナイトが上記範囲を満足していれば、組織残部にその他の組織を5%以下の面積率で含んでいても良い。その他組織としては、パーライト等が挙げられる。
面積率で、マルテンサイトの75%以上:平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有する焼戻しマルテンサイト
本発明では、組織中に含まれるマルテンサイト全体のうち、面積率で75%以上が所定サイズの炭化物を有する焼戻しマルテンサイトとなるよう制御することで析出強化による高降伏比が得られる。同時に、微細炭化物を鋼中の水素トラップサイトとして活用し、拡散性水素の低減を図ることで、耐水素脆性を両立することが可能となる。これらの効果を十分得るために、全マルテンサイト中に占める焼戻しマルテンサイトの面積率は75%以上であり、好ましくは80%以上であり、100%であっても良い。この効果は上記炭化物サイズを平均粒径50nm以上200nm以下の範囲とすることで得られる。一般的に、析出物の体積率が一定の場合、析出物の粒径が小さいほど析出強化に有利である。また、水素トラップの観点では、炭化物の表面積が大きいほど有利であることから、体積率が一定ならば炭化物の粒径は小さいほど好ましい。更に、炭化物が粗大になると曲げ性劣化の原因となる。したがって、上記炭化物の平均粒径は200nm以下である。
一方、炭化物粒径が50nm未満になると炭化物の体積率が減少し、本発明に必要な析出強化及び水素トラップの効果が十分得られない場合がある。したがって、前記炭化物の平均粒径は50nm以上である。
ここで、平均粒径は、楕円近似した時の長軸長さと短軸長さの平均値である。平均粒径は、実施例に示す方法を一例として測定することができる。
表面~板厚1/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM1と、板厚1/8~3/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM2との比であるTM1/TM2:0.70以上
本発明の亜鉛めっき鋼板は、鋼板表面~板厚1/8までの領域(以下、鋼板表層部とも記す)における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM1と、板厚1/8~3/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM2(vol%)との比であるTM1/TM2が、0.70以上である必要がある。TM1/TM2が0.70未満の場合、鋼板表層部において上記炭化物の効果が不足し、高い降伏比と優れた曲げ性を両立できない場合がある。
よって、TM1/TM2は0.70以上とする。TM1/TM2は、好ましくは0.72以上であり、より好ましくは、0.75以上である。
上限は特に限定されず、1.00であってよい。
なお、ここでいう表面(鋼板表面)とは、亜鉛めっき層下の素地鋼板(地鉄、下地鋼板)の表面のことを指す。
TM1とTM2については、圧延方向に平行な板厚断面を研磨後、ナイタール液で腐食させ、SEMで表面から板厚1/8までの領域と、板厚1/8~3/8の領域について、倍率1500倍において各3視野以上の組織を撮影する。そして、得られた焼戻しマルテンサイトの面積率から、TM1/TM2を算出する。
亜鉛めっき層を剥離した素地鋼板を室温から200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値:0.45質量ppm以下
本発明の亜鉛めっき鋼板は、マルテンサイト中の炭化物を前述の範囲となるよう制御することにより、製造過程で鋼中侵入した水素を効果的にトラップすることで拡散性水素が低減され、優れた曲げ性、耐水素脆性を有する。本発明では、めっき層を剥離した素地鋼板を、室温(15~35℃)から200℃/hで200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値を鋼中の拡散性水素量とする。
拡散性水素量が0.45質量ppm超では優れた曲げ性、耐水素脆性が得られない場合がある。したがって、拡散性水素量は0.45質量ppm以下であり、好ましくは0.40質量ppm以下である。
下限は特に限定されないが、拡散性水素量は少ないほど好ましいことから、0質量ppmとしてよい。
亜鉛めっき層を剥離した素地鋼板を室温から600℃まで昇温した時、350℃~600℃の温度範囲で放出される水素量の積算値:0.05質量ppm以上(好適条件)
本発明の亜鉛めっき鋼板は、マルテンサイト中の炭化物を前述の範囲となるよう制御することにより、製造過程で鋼中侵入した水素を効果的にトラップすることで拡散性水素の低減を図っている。炭化物にトラップされた水素は拡散性水素に比べ鋼中からの脱離が生じにくく、200℃までの加熱では放出されず、350℃以上で放出される。本発明の効果を十分に得るためには、めっき層を剥離した鋼板を室温(15~35℃)から200℃/hで600℃まで昇温した時、350~600℃において放出される水素の積算値(トラップ水素量)が0.05質量ppm以上であることが好ましい。より好ましくは0.07質量ppm以上である。
上限は特に限定されないが、350~600℃において放出される水素量の積算値は、1.00質量ppm以下としてよい。
上述した鋼中水素の定量方法としては、亜鉛めっき鋼板から、5×30mm程度の水素分析用試験片を採取し、精密グラインダーを用いて表面の亜鉛めっき層を除去し、速やかにArガスで雰囲気置換された石英管中に入れ、200℃/hの昇温速度で600℃まで加熱し、ガスクロマトグラフによって昇温中の放出水素量を測定する。室温から200℃までの温度域で放出された水素量の積算値を「拡散性水素量」、350℃以上600℃以下の温度域で放出された水素量の積算値を「トラップ水素量」としてそれぞれ求める。
ここで、水素量の測定は、鋼板の製造完了後に行うことが好ましい。すなわち、拡散性水素量の測定は、鋼板の製造完了後に行うことが好ましい。また、トラップ水素量の測定は、鋼板の鋼板の製造完了後に行うことが好ましい。
また、拡散性水素量の測定及びトラップ水素量の測定は、本発明で規定する再加熱工程後、鋼板が最初に室温(40℃以下)に到達してから72h以内に実施することが、さらに好ましい。
亜鉛めっき層
本発明の亜鉛めっき鋼板は、素地鋼板の表面上に、亜鉛めっき層を有し、亜鉛めっき層は合金化亜鉛めっき層であってもよく、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層であってもよい。この亜鉛めっき層は、素地鋼板の一方の表面の上のみに設けてもよく、両面の上に設けてもよい。
なお、ここでいう亜鉛めっき層は、Znを主成分(Zn含有量が50.0%以上)とするめっき層を指し、例えば、溶融亜鉛めっき層等の亜鉛めっき層や合金化溶融亜鉛めっき層等の合金化亜鉛めっき層が挙げられる。
ここで、溶融亜鉛めっき層(亜鉛めっき層)は、例えば、Znと、20.0質量%以下のFe、0.001質量%以上1.0質量%以下のAlにより構成することが好適である。また、溶融亜鉛めっき層には、任意に、Pb、Sb、Si、Sn、Mg、Mn、Ni、Cr、Co、Ca、Cu、Li、Ti、Be、Bi及びREMからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を合計で0.0質量%以上3.5質量%以下含有させてもよい。また、溶融亜鉛めっき層のFe含有量は、より好ましくは7.0質量%未満である。なお、上記の元素以外の残部は、不可避的不純物である。
また、合金化溶融亜鉛めっき層(合金化亜鉛めっき層)は、例えば、20質量%以下のFe、0.001質量%以上1.0質量%以下のAlにより構成することが好適である。また、合金化溶融亜鉛めっき層には、任意に、Pb、Sb、Si、Sn、Mg、Mn、Ni、Cr、Co、Ca、Cu、Li、Ti、Be、Bi及びREMからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を合計で0.0質量%以上3.5質量%以下含有させてもよい。合金化溶融亜鉛めっき層のFe含有量は、より好ましくは7.0質量%以上、さらに好ましくは8.0質量%以上である。また、合金化溶融亜鉛めっき層のFe含有量は、より好ましくは15.0質量%以下、さらに好ましくは13.0質量%以下である。なお、上記の元素以外の残部は、不可避的不純物である。
加えて、亜鉛めっき層の片面あたりのめっき付着量は、特に限定されるものではないが、20g/m以上とすることが好ましい。また、亜鉛めっき層の片面あたりのめっき付着量は、80g/m以下とすることが好ましい。
なお、亜鉛めっき層のめっき付着量は、以下のようにして測定する。
すなわち、10質量%塩酸水溶液1Lに対し、Feに対する腐食抑制剤(朝日化学工業(株)製「イビット700BK」(登録商標))を0.6g添加した処理液を調整する。ついで、該処理液に、供試材となる鋼板を浸漬し、亜鉛めっき層を溶解させる。そして、溶解前後での供試材の質量減少量を測定し、その値を、素地鋼板の表面積(めっきで被覆されていた部分の表面積)で除することにより、めっき付着量(g/m)を算出する。
成分組成
次に、亜鉛めっき鋼板を構成する鋼板(素地鋼板(以下、単に鋼板とのみ記すこともある。))の好ましい成分組成について説明する。なお、成分元素の含有量を表す「%」は、特に断らない限り、「質量%」を意味する。
C:0.080%以上0.300%以下
Cは、焼入れ性を向上させ、マルテンサイトやベイナイトを得やすくする。また、微細な炭化物として組織中に析出させることで鋼中水素をトラップでき、拡散性水素量が低減され、曲げ性が向上する。C含有量が0.080%未満では、TS≧980MPa、降伏比:0.60以上、優れた曲げ性の全てを満足することができない。したがって、C含有量は好ましくは0.080%以上であり、より好ましくは0.100%以上である。
一方、C含有量が0.300%を超えると、微細炭化物による水素トラップ効果は飽和し、マルテンサイトの強度が過度に高くなることで、曲げ性を損なう場合がある。したがって、C含有量は0.300%以下であることが好ましく、より好ましくは0.250%以下である。
Si:0.01%以上2.00%以下
Siは、延性に優れるフェライトの強化に有効な元素であり、強度と延性のバランスの向上に寄与する。Si含有量が0.01%未満の場合、この効果は得られない。したがって、Si含有量は0.01%以上であることが好ましく、より好ましくは0.1%以上である。
一方、Siは炭化物の生成を抑制する元素でもある。Si含有量が2.00%超では、本発明に必要な炭化物の生成が抑制され、優れた曲げ性が得られない場合がある。したがって、Si含有量は好ましくは2.00%以下であり、より好ましくは1.50%以下である。
Mn:1.00%以上4.00%以下
Mnは、鋼の焼入れ性を向上させるため、マルテンサイトやベイナイトを得やすくする。Mn含有量が1.00%未満の場合、フェライトの面積率が過剰となり、必要な強度と降伏比が得られない場合がある。したがって、Mn含有量は1.00%以上であることが好ましく、より好ましくは1.50%以上である。
一方、Mn含有量が4.00%を超えると、マルテンサイトの強度が過度に高くなることに加え、粗大なMnSの生成が促進され、優れた曲げ性を得ることができない場合がある。したがって、Mn含有量は4.00%以下であることが好ましく、より好ましくは3.50%以下である。
P:0.10%以下
Pは、過剰に含まれると旧オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化させ、曲げ性劣化の原因となる。したがって、P含有量は0.10%以下であることが好ましく、より好ましくは0.05%以下である。P含有量は、0.03%以下であることが好ましく、0.02%以下であることが好ましい。
下限は特に限定されないが、Pは固溶強化による鋼板の強度上昇に有効な元素でもあることから、このような効果を得る場合には、P含有量は0.001%以上とすることが好ましい。P含有量は、0.002%以上であってもよく、0.005%以上であってもよい。
S:0.0200%以下
Sは、MnSなどの介在物を生成し、曲げ性劣化の原因となる。したがって、S含有量は0.0200%以下であることが好ましく、より好ましくは0.0100%以下である。
下限は特に限定されないが、生産技術上の制約から、S含有量は0.0001%以上としてよい。S含有量は、0.0002%以上であってもよく、0.0004%以上であってもよい。
Al:0.003%以上0.100%以下
Alは、脱酸剤として用いられることに加え、鋼の固溶強化にも寄与する。Al含有量が0.003%未満ではこれらの効果は得られない場合がある。したがって、Al含有量は0.003%以上であることが好ましい。Al含有量は、0.005%以上であることが好ましく、0.007%以上であることが好ましい。
一方、Al含有量が0.100%を超えると製鋼時のスラブ品質劣化を招く。したがって、Al含有量は0.100%以下であることが好ましく、より好ましくは0.050%以下である。
N:0.0100%以下
Nは、粗大な窒化物を形成し、ボイド生成の起点となって曲げ性を低下させる場合がある。N含有量を0.0100%以下とすることで、Nが粗大な窒化物を形成することを防ぐことができる。よって、N含有量は0.0100%以下であることが好ましく、より好ましくは0.0060%以下である。
下限は特に限定されないが、生産技術上の制約から、N含有量は0.0005%以上としてよい。
上記以外の残部は、Fe及び不可避的不純物からなる。本発明の鋼板は、上記の成分を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有することが好ましい。
成分組成はさらに、任意で以下の元素群から選ばれる少なくとも1種を所定量含有してもよい。以下の任意元素を好適な下限値未満で含む場合、任意元素を不可避的不純物として含むものとすることができる。
B:0.0100%以下
Bは鋼の焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。焼入れ性を向上するためには、B含有量は0.0001%以上とすることが好ましく、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0003%以上であることがさらに好ましい。0.0005%以上とすることがより好ましい。B含有量は0.0007以上とすることが更に好ましい。より良好な成形性を得るために、Bを含有する場合、B含有量は0.0100%以下とすることが好ましく、0.0050%以下とすることがより好ましく、0.0030%以下であることがさらに好ましい。
Ti:0.200%以下
Tiは、微細な炭化物を析出させ、強度上昇及び水素トラップ効果に寄与する。Tiの下限は特に限定されないが、これらの効果を得るためには、0.001%以上とすることが好ましく、0.005%以上とすることがより好ましく、0.010%以上とすることがさらに好ましい。
一方、Tiを過剰に含む場合、炭化物が粗大化して曲げ性劣化の原因となる場合がある。したがって、Tiを含有する場合、Ti含有量は0.200%以下とすることが好ましく、0.100%以下とすることがより好ましく、0.060%以下とすることがさらに好ましい。
Nb:0.200%以下
Nbは、微細な炭化物を析出させ、強度上昇及び水素トラップ効果に寄与する。Nbの下限は特に限定されないが、これらの効果を得るためには、0.001%以上とすることが好ましく、0.005%以上とすることがより好ましく、0.010%以上とすることがさらに好ましい。
一方、Nbを過剰に含む場合、炭化物が粗大化して曲げ性劣化の原因となる場合がある。したがって、Nbを含有する場合、Nb含有量は0.200%以下とすることが好ましく、0.100%以下とすることがより好ましく、0.060%以下とすることがさらに好ましい。
Sb:0.200%以下
Sbは、鋼板表面の過度な脱炭を抑制し、マルテンサイトの生成量が減少することを防止するのに有効な元素である。このような効果を得るために、Sb含有量は0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.005%以上とすることがさらに好ましい。
一方、より良好な靭性を得るために、Sbを含有する場合、Sb含有量は0.200%以下とすることが好ましい。Sb含有量は0.060%以下とすることがより好ましく、0.020%以下とすることがさらに好ましい。
Sn:0.200%以下
Snは、脱炭、脱窒等を抑制して、鋼の強度低下を抑制するために有効な元素である。こうした効果を得るにはSn含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.005%以上とすることがさらに好ましい。
一方、より良好な耐衝撃性を得るために、Snを含有する場合、Sn含有量は0.200%以下とすることが好ましい。Sn含有量は0.060%以下とすることがより好ましく、0.020%以下とすることがさらに好ましい。
V:0.100%以下
Vは、微細な炭化物を析出させ、強度上昇及び水素トラップ効果に寄与する。Vの下限は特に限定されないが、これらの効果を得るためには、0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.005%以上とすることがさらに好ましい。V含有量は、0.007%以上とすることが好ましく、0.009%以上とすることが好ましい。
一方、Vを過剰に含む場合、炭化物が粗大化して曲げ性劣化の原因となる場合がある。したがって、Vを含有する場合、V含有量は0.100%以下とすることが好ましく、0.080%以下とすることがより好ましく、0.060%以下とすることがさらに好ましい。
Cu:2.00%以下
Cuは、焼入れ性を大きくする元素であり、硬質相の面積率をより好適な範囲内とするために有効な元素である。この効果を得るためには、Cu含有量を0.005%以上とすることが好ましく、0.010%以上とすることがより好ましく、0.020%以上とすることがさらに好ましい。Cu含有量は、0.040%以上とすることが好ましく、0.060%以上とすることが好ましい。
また、Cuを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Cu含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.00%以下とすることがより好ましく、0.50%以下とすることがさらに好ましい。
Cr:2.00%以下
Crの添加によって、焼入れ性を向上し、強度と延性とのバランスを向上することができる。この効果を得るためには、Cr含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.005%以上とすることがさらに好ましい。Cr含有量は、0.007%以上とすることが好ましく、0.009%以上とすることが好ましい。
また、Crを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Cr含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.00%以下とすることがより好ましく、0.80%以下とすることがさらに好ましい。
Ni:2.00%以下
Niの添加によって、焼入れ性を向上し、強度と延性とのバランスを向上することができる。この効果を得るためには、Ni含有量を0.005%以上とすることが好ましく、0.010%以上とすることがより好ましく、0.020%以上とすることがさらに好ましい。Ni含有量は、0.030%以上とすることが好ましく、0.040%以上とすることが好ましい。
また、Niを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ni含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.00%以下とすることがより好ましく、0.80%以下とすることがさらに好ましい。Ni含有量は、0.60%以下とすることが好ましく、0.40%以下とすることが好ましい。
Mo:1.00%以下
Moの添加によって、強度調整の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Mo含有量を0.005%以上とすることが好ましく、0.01%以上とすることがより好ましく、0.02%以上とすることがさらに好ましい。Mo含有量は、0.03%以上とすることが好ましく、0.04%以上とすることが好ましい。
また、Moを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Mo含有量は1.00%以下とすることが好ましく、0.80%以下とすることがより好ましく、0.60%以下とすることがさらに好ましい。Mo含有量は、0.50%以下とすることが好ましく、0.40%以下とすることが好ましい。
Ta:0.100%以下
Taの添加によって、強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、Ta含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.003%以上とすることがさらに好ましい。
また、Taを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Ta含有量は0.100%以下とすることが好ましい。Ta含有量は0.050%以下とすることがより好ましく、0.020%以下とすることがさらに好ましい。Ta含有量は、0.010%以下とすることが好ましく、0.008%以下とすることが好ましい。
W:0.500%以下
Wの添加によって、強度向上の効果を得ることができる。この効果を得るためには、W含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.003%以上とすることがさらに好ましい。W含有量は、0.005%以上とすることが好ましく、0.007%以上とすることが好ましい。
また、Wを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、W含有量は0.500%以下とすることが好ましく、0.450%以下とすることがより好ましく、0.400%以下とすることがさらに好ましい。W含有量は、0.350%以下とすることが好ましく、0.300%以下とすることが好ましい。
Zr:0.020%以下
Zrの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Zr含有量を0.0005%以上とすることが好ましく、0.0010%以上とすることがより好ましく、0.0015%以上とすることがさらに好ましい。また、Zrを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Zr含有量は0.020%以下とすることが好ましい。Zr含有量は0.010%以下とすることがより好ましく、0.0050%以下とすることがさらに好ましい。
Ca:0.0200%以下
Caを含有することで、硫化物の形態を制御し、延性、靭性をより向上させることができる。より良好な延性を得る上で、Caを含有する場合、Ca含有量は0.0200%以下とすることが好ましい。Ca含有量は0.0100%以下とすることがより好ましく、0.0050%以下とすることがさらに好ましい。Ca含有量は、0.0040%以下とすることが好ましく、0.0030%以下とすることが好ましい。
また、Ca含有量の下限は特に制限されず、0.0000%であってもよいが、生産技術上の制約から、Ca含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。また、上記の硫化物の形態を制御し、延性、靭性をより向上させるという観点からは、Ca含有量は0.0005%以上とすることがより好ましい。
Mg:0.0200%以下
Mgは、0.0001%以上含有することで硫化物の形態を制御し、延性、靭性を向上させることができる。より好ましくは0.0005%以上であり、さらに好ましくは0.001%以上である。
また、より良好な延性を得る上で、Mgを含有する場合、Mg含有量は0.0200%以下とすることが好ましい。Mg含有量は0.0100%以下とすることがより好ましく、0.0050%以下とすることがさらに好ましい。
Zn:0.020%以下
Znの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Zn含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.003%以上とすることがさらに好ましい。
また、Znを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Zn含有量は0.020%以下とすることが好ましい。Zn含有量は0.010%以下とすることがより好ましく、0.008%以下とすることがさらに好ましい。
Co:0.020%以下
Coの添加によって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、Co含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましく、0.003%以上とすることがさらに好ましい。また、Coを含有する場合、コストアップを防ぐ観点から、Co含有量は0.020%以下とすることが好ましい。Co含有量は0.010%以下とすることがより好ましく、0.008%以下とすることがさらに好ましい。
Ce、Se、Te、Ge、As、Sr、Cs、Hf、Pb、Bi、REM(Ceを除く)のそれぞれの含有量:0.0200%以下
これらの元素を添加することによって、鋼板の極限変形能を向上し、伸びフランジ性を向上させる効果を得ることができる。この効果を得るためには、これら元素の少なくとも一種以上をそれぞれ0.0001%以上含有することが好ましい。
一方、コストアップを防ぐ観点から、これらの元素を少なくとも一種以上含有する場合、それぞれの含有量は0.0200%以下とすることが好ましい。
Ceは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。また、Ceは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。Ceは、0.0080%以下とすることが好ましく、0.0060%以下とすることがより好ましい。
Seは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Seは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Seは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。Seは、0.0080%以下とすることが好ましく、0.0060%以下とすることがより好ましい。
Teは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Teは、0.0007%以上とすることが好ましく0.0009%以上とすることがより好ましい。Teは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
Geは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Geは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Geは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
Asは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Asは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Asは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
Srは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Srは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Srは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
Csは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Csは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Csは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
Hfは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Hfは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Hfは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。
Pbは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Pbは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Pbは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。Pbは、0.0080%以下とすることが好ましく、0.0060%以下とすることがより好ましい。
Biは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。Biは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。Biは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。Biは、0.0080%以下とすることが好ましく、0.0060%以下とすることがより好ましい。
REMは、0.0002%以上であることがより好ましく、0.0005%以上であることがさらに好ましい。REMは、0.0007%以上とすることが好ましく、0.0009%以上とすることがより好ましい。REMは、0.0150%以下であることがより好ましく、0.0100%以下であることがさらに好ましい。なお、本発明で規定するREMは、前述したCeを除く。
なお、本発明でいうREMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)と原子番号39番のイットリウム(Y)、および原子番号57番のランタン(La)から71番のルテチウム(Lu)までのランタノイドのことを指す。本発明におけるREM濃度とは、上述のREMから選択された1種または2種以上の元素の総含有量である。
REMとしては、特に限定されないが、Sc、Y、Laであることが好ましい。
<亜鉛めっき鋼板の製造方法>
次に、本開示の一実施形態に係る亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。なお、以下に示す鋼スラブ(鋼素材)、鋼板等を加熱又は冷却する際の温度は、特に説明がない限り、鋼スラブ(鋼素材)、鋼板等の表面温度を意味する。
本発明の亜鉛めっき鋼板の製造方法は、上記成分組成を有するスラブを、1100~1350℃の温度域に加熱し、仕上げ圧延終了温度を800~950℃で熱間圧延し、巻取温度を650℃以下で巻き取る、熱延工程と、熱延工程後の鋼板を酸素濃度:1000体積ppm以上30000体積ppm以下含む酸化雰囲気中にて600℃以上まで加熱する、酸化工程と、酸化工程後の鋼板を、700℃以上において、露点:-20℃以下、水素濃度:8体積%以上30体積%以下の還元雰囲気にて20s以上保持する、還元工程と、還元工程後の鋼板を、750℃以上において、露点:-20℃以下、水素濃度:0.2体積%以上8体積%以下の均熱雰囲気にて20s以上300s以下保持する、均熱工程と、均熱工程後の鋼板を、冷却する、第1冷却工程と、第1冷却工程後の鋼板の表面に亜鉛めっき層を形成させる、亜鉛めっき工程と、めっき工程後の鋼板を、350℃以上450℃以下の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度:20℃/s以下とし、かつ100~200℃の温度域に5s以上滞留させて、冷却停止温度:100℃以下まで冷却する第2冷却工程と、第2冷却工程後の鋼板を、100~450℃の温度域で5~600s保持する、再加熱工程とを含む。
[熱延工程]
前記スラブに対し、以下の条件で熱間圧延を行う。
スラブ加熱温度:1100~1350℃
炭化物の溶解や圧延荷重の低減のため、スラブ加熱温度は1100℃以上とする。スラブ加熱温度は、好ましくは1150℃以上である。また、スケールロスの増大防止のため、スラブ加熱温度は1350℃以下であり、好ましくは1300℃以下である。
仕上げ圧延終了温度:800~950℃
仕上げ圧延終了温度が800℃未満の場合、圧延時にフェライト変態が起こり、伸展フェライトが熱延板の表層に生成し、次工程以降も残留して最終的な曲げ性を劣化させる場合がある。したがって、仕上げ圧延終了温度は800℃以上であり、好ましくは850℃以上である。一方、仕上げ圧延終了温度が950℃を超えると結晶粒が粗大化し、強度不足や曲げ性劣化の原因となる場合がある。したがって、仕上げ圧延終了温度は950℃以下であり、好ましくは930℃以下である。
巻取温度:650℃以下
巻取温度が650℃を超えた場合、熱延鋼板中の炭化物が粗大化し、均熱工程までに溶けきらず、曲げ性劣化の原因となる場合がある。したがって、巻取温度は、650℃以下であり、好ましくは600℃以下である。巻取温度の下限は特に限定されないが、鋼板の形状不良の発生を抑え、かつ鋼板が過度に硬質化することを防ぐ観点では400℃以上とすることが好ましい。
[冷延工程(好適条件)]
熱間圧延工程(熱延工程)後の鋼板を酸化工程に供する前に、必要に応じて冷間圧延を行っても良い。冷間圧延を行う場合、熱間圧延工程(熱延工程)後に得られた熱延鋼板に対し、公知の方法で酸洗、脱脂などの予備処理を行った後、以下の条件で行うことが好ましい。
20%以上の圧下率
冷間圧延を施す場合、圧下率(累積圧下率)は特に限定されないが、冷間圧延の圧下率(累積圧下率)が20%未満では、フェライトの再結晶が促進されず、未再結晶フェライトが残存し、本発明の鋼組織が得られない場合がある。したがって、冷延工程における圧下率(累積圧下率)は20%以上とすることが好ましく、より好ましくは30%以上である。圧下率の上限は特に限定されないが、圧下率は80%以下とすることが好ましい。
[酸化工程(好適条件)]
酸化工程は、亜鉛めっき工程での溶融亜鉛めっき浸漬時等における鋼板の濡れ性を向上させ、良好な外観を得るために必要な工程である。酸化工程における酸化処理を行うことにより、鋼板表面に酸化鉄層を形成させることで、続く還元雰囲気での焼鈍中に還元鉄層が生成し、鋼板の濡れ性を向上させることができる。
酸素濃度:1000体積ppm以上30000体積ppm以下
酸化工程において必要な酸化鉄層を得るためには、酸化雰囲気中の酸素濃度を所定範囲とする必要がある。酸素濃度が1000体積ppm未満であると、酸化鉄層の形成が不十分となる場合がある。したがって、酸素濃度は、1000体積ppm以上であり、好ましくは1500体積ppm以上である。一方、酸素濃度が30000体積ppm超になると酸化鉄が過剰に形成され、溶融亜鉛めっき浸漬等の亜鉛めっき工程前までに還元が完了せず、残存した酸化鉄によりめっき濡れ性が寧ろ劣化する場合がある。したがって、酸素濃度は、30000体積ppm以下であり、好ましくは25000体積ppm以下である。酸素濃度は、好ましくは22000体積ppm以下であり、より好ましくは20000体積ppm以下である。
鋼板温度(酸化処理時最高到達温度):600℃以上
鋼板温度(酸化処理時最高到達温度)が600℃未満であると、表面に形成される酸化鉄が少量となり、溶融めっき処理等におけるめっき濡れ性が不十分となり、良好な外観が得られない場合がある。したがって、鋼板温度(酸化処理時最高到達温度)は600℃以上であり、好ましくは620℃以上である。鋼板温度の上限は特に限定されないが、鋼板の酸化が過剰となり続く還元工程において未還元の酸化鉄が残存することをより好適に防ぎ、優れためっき性をより安定的に得るため、好ましくは900℃以下であり、より好ましくは880℃以下である。酸化工程における鋼板温度(酸化処理時最高到達温度)は、好ましくは860℃以下であり、より好ましくは840℃以下である。
[還元工程]
酸化工程にて生成させた表面の酸化鉄を鉄還元雰囲気中で加熱することで、還元鉄層を形成させる。次工程の均熱工程では比較的低水素濃度の雰囲気となるため、鉄還元反応速度は遅くなる。したがって、還元工程において酸化鉄の還元を完了させる必要がある。
鋼板温度(還元処理時最高到達温度):700℃以上
鋼板温度(還元処理時最高到達温度)が700℃未満であると、還元速度が遅く、未還元の酸化鉄が残存する場合がある。したがって、還元工程における鋼板温度は700℃以上であり、好ましくは750℃以上である。鋼板温度の上限は特に限定されないが、炉体負荷の軽減の観点から950℃以下とすることが好ましい。還元工程における鋼板温度は、好ましくは920℃以下であり、より好ましくは900℃以下である。
保持時間(還元処理時保持時間):20s以上
還元工程における保持時間(還元処理時保持時間)が20s未満では、酸化鉄の還元が完了しない場合がある。したがって、還元工程の保持時間は20s以上であり、好ましくは25s以上である。
保持時間の上限は特に限定されないが、生産性の観点から150s以下とすることが好ましい。保持時間は、好ましくは120s以下であり、より好ましくは100s以下である。
水素濃度(還元処理時水素濃度):8体積%以上30体積%以下
還元工程における雰囲気中の水素濃度(還元処理時水素濃度)が8体積%未満の場合、未還元の酸化鉄が残存する場合がある。したがって、還元工程における水素濃度は8体積%以上であり、好ましくは10体積%以上である。
一方、30体積%超では還元速度が飽和するとともに、水素の鋼中侵入が過度に増加し、次工程の均熱工程において鋼中水素量を十分に低減することが困難となる場合がある。したがって、還元工程における水素濃度は30体積%以下であり、好ましくは28体積%以下である。水素濃度は、好ましくは26体積%以下であり、より好ましくは24体積%以下である。
露点(還元処理時露点):-20℃以下
還元工程における雰囲気の露点が-20℃超の場合、鋼板表面における脱炭反応が促進され本発明の亜鉛めっき鋼板が得られない場合がある。したがって、還元工程の雰囲気の露点(還元処理時露点)は-20℃以下であり、好ましくは-25℃以下である。露点の下限は特に限定されないが、工業的な制御しやすさから、-50℃以上が好ましい。
[均熱工程]
均熱工程では、本発明の鋼板の組織を得るための焼鈍を行うと共に、還元工程において鋼中侵入した水素の低減を図る。
鋼板温度(焼鈍温度):750℃以上
均熱工程における鋼板温度(焼鈍温度)が750℃未満の場合、鋼板表面が再酸化されるおそれがある。また、未再結晶フェライトが残存したり、焼鈍中のオーステナイト生成が不十分となったりすることで本発明の亜鉛めっき鋼板に必要な組織が得られない場合がある。したがって、鋼板温度は750℃以上であり、好ましくは760℃以上である。
一方、均熱工程における鋼板温度の上限は特に限定されないが、炉体負荷の軽減やオーステナイト粒の過剰な粗大化を防ぐといった観点から、950℃以下とすることが好ましい。焼鈍温度は、好ましくは930℃以下であり、より好ましくは910℃以下である。
保持時間(均熱処理時保持時間):20s以上300s以下
均熱工程における保持時間が20s未満の場合、鋼中水素を十分低減できない場合がある。また、オーステナイトの生成が不十分となり、本発明の鋼組織が得られない場合がある。したがって、保持時間は20s以上であり、好ましくは50s以上である。
一方、保持時間300s超では、オーステナイト粒の粗大化や表層の脱炭が進行し、本発明の鋼組織が得られない場合がある。したがって、保持時間は300s以下であり、好ましくは200s以下である。保持時間は、好ましくは180s以下であり、より好ましくは160s以下である。
水素濃度(均熱処理時水素濃度):0.2体積%以上8体積%以下
還元工程で酸化鉄の還元は完了していることから、均熱工程の雰囲気は還元鉄が再酸化しない範囲で低水素濃度とし、還元工程で鋼中侵入した水素の低減を図る。水素濃度が8体積%超の場合、鋼中水素が十分低減できず、本発明の鋼板が得られない。したがって、水素濃度は8体積%以下であり、好ましくは5体積%以下である。
一方、水素濃度が0.2体積%未満であると、還元鉄の再酸化が生じるおそれがある。したがって、均熱雰囲気の水素濃度は0.2体積%以上であり、好ましくは0.5体積%以上である。水素濃度は、好ましくは0.8体積%以上であり、より好ましくは1.0体積%以上である。
露点(均熱処理時露点):-20℃以下
還元工程における雰囲気の露点が-20℃超の場合、鋼板表面における脱炭反応が促進され本発明の鋼板が得られない場合がある。したがって、還元工程の雰囲気の露点は-20℃以下であり、好ましくは-25℃以下である。露点の下限は特に限定されないが、工業的な制御しやすさから、-50℃以上が好ましい。
[第1冷却工程]
均熱工程後の鋼板を例えば、溶融亜鉛めっき浸漬可能な温度まで冷却する。冷却条件は必ずしも限定されないが、以下の条件で行うことが好ましい。
水素濃度(第1冷却処理時水素濃度):0.5体積%以上30体積%以下、露点(第1冷却処理時露点):0℃以下(好適条件)
第1冷却工程における冷却雰囲気の水素濃度を0.5体積%以上、露点を0℃以下とすることで、冷却中の再酸化を抑制することができる。より好ましくは、水素濃度が1.0体積%以上、露点-20℃以下である。
水素濃度は、好ましくは1.5体積%以上であり、より好ましくは2.0体積%以上である。
露点は、-25℃以下とすることが好ましく、-30℃以下とすることがより好ましい。
また、露点の下限も特に限定されないが、露点は、-55℃以上とすることが好ましく、-50℃以上とすることがより好ましい。
一方、水素濃度を30体積%以下とすることで、冷却過程における水素侵入による鋼中水素の増加を抑えることができる。水素濃度は20体積%以下がより好ましく、10体積%以下が更に好ましい。
600~900℃の鋼板温度(第1冷却処理時鋼板温度)から、平均冷却速度(第1冷却処理時平均冷却速度):20℃/s以下で150~500℃まで冷却(好適条件)
また、冷却時に鋼中水素量が増加することをより好適に防ぐため、600℃以上900℃以下の鋼板温度から、平均冷却速度20℃/s以下で冷却を行うことが好ましい。また、平均冷却速度は、10℃/s以上とすることが好ましい。
更に、後続の亜鉛めっき工程における鋼板温度をめっき浴温同等まで冷却する必要があることから、冷却停止温度(第1冷却時冷却停止温度)は500℃以下である。また、冷却停止温度が150℃未満であると、亜鉛めっき工程前にマルテンサイト変態が過度に生じ、これが亜鉛めっき工程以降で焼戻しを受ける結果、最終組織の強度が不足する場合があることから、冷却停止温度は150℃以上である。
ここで、平均冷却速度(℃/s)は、(鋼板温度(600~900℃)-冷却停止温度(150~500℃))/冷却開始から冷却停止までの冷却時間(s)から得られる。
[亜鉛めっき工程]
第1冷却工程後の鋼板の表面に亜鉛めっき層を形成させる。代表的な手法として鋼板を溶融亜鉛めっき浴へ浸漬させる方法がある。
以下では、溶融亜鉛めっき浴への浸漬を例にして説明する。
溶融亜鉛めっき浴への浸漬条件は特に限定されず、一般的な方法で行えばよい。溶融亜鉛めっき浴は、Al、Zn及び不可避的不純物からなり、その組成は特に規定しないが、一例においては浴中Al濃度が0.05質量%以上であり得、また0.190質量%以下であり得る。浴中Al濃度が0.05質量%以上であれば、ボトムドロスの発生をより好適に防ぐことができる。また、浴中Al濃度が0.190質量%以下であれば、トップドロスの発生をより好適に防ぐことができる。コスト面からも、浴中Al濃度を0.190質量%以下とすることが好ましい。めっき浴温も特に規定しないが、440℃以上であり得、500℃以下であり得る。なお、本発明で適用される亜鉛めっきは、前後の工程において所望の鋼板温度を満たせば、前記した溶融亜鉛めっきに限らず、電気亜鉛めっきまたは、電気亜鉛系めっきなど、他の手法でもよい。
片面あたりのめっき付着量は特に限定されないが、一例においては、25g/m以上とし、また120g/m以下とする。片面あたりのめっき付着量が25g/m以上であれば、耐食性が特に良好であるともに、めっき付着量の制御が特に容易である。また、片面あたりのめっき付着量が120g/m以下であれば、めっき密着性が特に良好である。めっき付着量の調整方法は特に限定されないが、溶融亜鉛めっきの場合の一例として、ガスワイピングを使用し、ガス圧、及びワイピングノズル-鋼板間の距離により調整することができる。
亜鉛めっき工程において、亜鉛めっき層を形成させた後、合金化処理を行い合金化亜鉛めっき鋼板としても良い。亜鉛めっき層を合金化亜鉛めっき層とすることで、後続の再加熱工程における鋼中水素の脱離をより促すことができる。合金化処理の条件は特に制限されず、所望の合金化度が得られれば良い。例えば、溶融亜鉛めっきにおける合金化処理では、所定の鋼板温度で所定時間保持して行うことが好ましい。例えば、鋼板温度は440℃以上とすることができる。鋼板温度は600℃以下とすることができる。また、保持を行う時間は5s以上とすることができる。保持を行う時間は60s以下とすることができる。
合金化処理を行う場合、めっき層中のFe含有量(合金化度)を7質量%以上とすることが好ましい。また、このFe含有量(合金化度)は、15質量%以下とすることが好ましい。合金化度を7質量%以上とすることで、合金化亜鉛めっき層中にη-Zn相が残存せず、再加熱工程においてより好適に鋼中水素を低減することができる。また、合金化度が15質量%超では、合金化亜鉛めっき層と母材鋼板との界面におけるΓ相の形成が促進されめっき密着性が低下する場合があるため、15質量%以下とすることが好ましい。
[第2冷却工程]
上記亜鉛めっき工程後の鋼板を冷却停止温度:100℃以下まで冷却する。なお、冷却の方法は特に限定されず、下記の冷却条件を満足できれば良く、例えば、Nガス冷却や水冷、あるいはそれらの組み合わせで合っても良い。
冷却停止温度(第2冷却処理時冷却停止温度):100℃以下
第2冷却工程では、未変態のオーステナイトをMs点より低温域まで冷却することで、マルテンサイトを生成させる。結晶構造がFCCであるオーステナイト中に比べ、BCTであるマルテンサイト中では水素拡散速度がより速いため、後続の再加熱工程における水素低減を促進することができる。前述の通り、本発明の鋼板は組織中に含まれるマルテンサイト全体のうち、面積率で75%以上が所定サイズの炭化物を有する焼戻しマルテンサイトとなるよう制御することが必要であり、これは冷却停止温度100℃超では満足できない。したがって、冷却停止温度は100℃以下であり、好ましくは80℃以下である。なお、上述の通り本発明の鋼板は残留オーステナイトが0%であってもよいため、この時点で全ての未変態オーステナイトがマルテンサイトに変態しても構わない。したがって、冷却停止温度の下限は特に制限されないが、工業的な実施しやすさの観点から、冷却停止温度は、例えば、0℃以上である。
350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度(第2冷却処理時平均冷却速度):20℃/s以下
第2冷却過程では、Ms以下、冷却停止温度以上の温度範囲に所定時間留まるように冷却することが好ましい。これにより、Ms点直下で生成したマルテンサイトが冷却中に自己焼き戻しされ、本発明に必要なマルテンサイト中の炭化物生成をより促進することができる。上記平均冷却速度が20℃/s超であると、自己焼き戻しが不十分となって上記炭化物を十分得ることができない。したがって、上記平均冷却速度は20℃/s以下であり、好ましくは10℃/s以下、更に好ましくは5℃/s以下である。
また、上記冷却速度の下限は特に限定されないが、過度の緩冷却によって上記炭化物サイズ(マルテンサイトに含まれる炭化物の平均粒径)が200nm超となることをより安定的に防ぐ点からは1℃/s以上が好ましい。
ここで、平均冷却速度(℃/s)は、「(冷却開始温度(350~450℃))-(Ms-100℃))/冷却開始から(Ms-100℃)までの冷却時間(s)」から得られる。
100~200℃の温度域に5s以上滞留
第2冷却工程において、100~200℃の温度域の滞留時間が5s未満となる場合も、自己焼き戻し不十分となり上記炭化物が十分に生成されない。したがって、上記滞留時間は5s以上であり、好ましくは10s以上、より好ましくは20s以上である。上記滞留時間は、炭化物サイズが200nm超となることをより安定的に防ぐため、好ましくは100s以下であり、より好ましくは80s以下である。
なお、Ms点はマルテンサイト変態開始温度であり、以下の式により求めることができる。
Ms(℃)=539-423×{[C質量%]×100/(100-[α面積%])}-30×[Mn質量%]-12×[Cr質量%]-18×[Ni質量%]-8×[Mo質量%]
上記式において、[M質量%](M:元素)は、鋼板中に含まれる各元素の量である。また、[α面積%]は焼鈍後の鋼板組織に占めるフェライト面積率(%)である。
[再加熱工程]
本工程では、上記第2冷却工程の鋼板を再加熱することで、本発明の鋼板を得るために必要なマルテンサイトの焼戻しを行うと同時に拡散性水素の低減を図る。
再加熱工程は、既に鋼板表層に亜鉛めっき層が存在することから、均熱工程のように鉄再酸化を考慮する必要はなく、低水素濃度の雰囲気で行うことができ、例えば、大気雰囲気中であっても良い。一方、水素濃度が過度に高いと、鋼中に残存する拡散性水素が低減せず、過度の高水素濃度では寧ろ再増加する恐れがある。そのため、特に限定しないが、再加熱工程における水素濃度は0.2体積%以下とすることが好ましい。
再加熱温度:100℃以上450℃以下
再加熱温度が100℃未満では、マルテンサイトの焼戻しが不十分であり、本発明に必要な前記炭化物及び焼戻しマルテンサイトが得られない。また、100℃未満では鋼中拡散性水素の低減効果も不十分となる。したがって、再加熱温度は100℃以上であり、好ましくは120℃である。一方、再加熱温度が450℃超であると、過度の焼戻しによって引張強度の低下や炭化物の粗大化を招き、本発明の鋼板が得られない。また、450℃超では亜鉛めっきの外観を損なう場合がある。したがって、再加熱温度は450℃以下であり、好ましくは430℃以下である。
保持時間(再加熱処理時保持時間):5~600s
保持時間が5s未満であると、マルテンサイトの焼戻しが不十分であり、本発明に必要な前記炭化物及び焼戻しマルテンサイトが得られず、鋼中拡散性水素も十分低減されない。したがって、保持時間は5s以上であり、好ましくは10s以上である。保持時間は、より好ましくは15s以上であり、より好ましくは20s以上である。
一方、保持時間が600s超では、生産効率を低下させるだけでなく、過度の焼戻しによって引張強度の低下や炭化物の粗大化を招き、本発明の鋼板が得られない場合がある。したがって、保持時間は600s以下であり、好ましくは500s以下である。保持時間は、より好ましくは400s以下であり、より好ましくは300s以下である。
なお、上記した条件以外の製造条件は、常法によることができる。
板厚は特に限定されないが、0.4mm以上とすることが好ましく、0.6mm以上とすることがより好ましい。また、板厚は、3.2mm以下とすることが好ましく、3.0mm以下とすることがより好ましい。
<部材>
つぎに、本発明の一実施形態に従う部材について、説明する。
本発明の一実施形態に従う部材は、上記の亜鉛めっき鋼板を用いてなる(素材とする)部材である。例えば、素材である亜鉛めっき鋼板に、成形加工または接合加工の少なくとも一方を施して部材とする。
ここで、上記の亜鉛めっき鋼板は、降伏比(YR)が高く、曲げ性に優れ、かつ耐水素脆性に優れ、引張強度(TS)が980MPa以上1470MPa未満である。そのため、本発明の一実施形態に従う部材は、降伏比(YR)が高く、曲げ性に優れ、かつ耐水素脆性に優れ、引張強度(TS)が980MPa以上1470MPa未満である。したがって、本発明の一実施形態に従う部材は、自動車分野で使用される部材として特に好適である。
<部材の製造方法>
つぎに、本発明の一実施形態に従う部材の製造方法について、説明する。
本発明の一実施形態に従う部材の製造方法は、上記の亜鉛めっき鋼板(例えば、上記の亜鉛めっき鋼板の製造方法により製造された亜鉛めっき鋼板)に、成形加工、接合加工の少なくとも一方を施して部材とする、工程を有する。
ここで、成形加工方法は、特に限定されず、例えば、プレス加工等の一般的な加工方法を用いることができる。また、接合加工方法も、特に限定されず、例えば、スポット溶接、レーザー溶接、アーク溶接等の一般的な溶接や、リベット接合、かしめ接合等を用いることができる。なお、成形条件および接合条件については特に限定されず、常法に従えばよい。
本発明を、実施例を参照しながら具体的に説明する。本発明の範囲は以下の実施例に限定されない。
表1に示す成分組成を有する板厚1.4mmの冷間圧延鋼板を用い、表2に示す各条件で溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造し、以下の評価を行った。
全ての鋼板について、熱延工程において、スラブ加熱温度:1250℃、仕上げ圧延終了温度:900℃、巻取り温度:520℃として、冷延工程において、圧延率:50%とした。再加熱工程における再加熱処理は大気中で行った。
評価結果を表3に示す。
なお、亜鉛めっき工程における亜鉛めっき処理(溶融亜鉛めっき処理)と合金化処理は以下の条件でおこなった。また、以下の評価はいずれも、本発明で規定する再加熱工程後、鋼板が最初に室温(40℃以下)に到達してから72h以内に実施した。
・めっき浴組成:0.13質量%Al含有Zn浴
・めっき浴温:460℃
・めっき付着量範囲:30~60g/m-2
・合金化温度:500~560℃
・合金化度範囲:8.0~14.0質量%
Figure 0007613636000001
Figure 0007613636000002
<引張試験>
得られた亜鉛めっき鋼板から、圧延方向に対して直角方向にJIS5号引張試験片(JIS Z2201)を採取し、歪速度を10-3/sとするJIS Z2241(2011)の規定に準拠した引張試験を行い、降伏強度(YS)、引張強度(TS)、伸び(EL)、降伏比(YR=YS/TS)を求めた。なお、TSが980MPa以上1470MPa未満かつYRが0.60以上のものを本発明例とした。
ELは、TSとの積が10000以上となる場合をTS-ELバランスが優れていると評価した。
<組織観察>
得られた亜鉛めっき鋼板から、組織観察用試験片を採取し、圧延方向に平行な板厚断面を研磨後、ナイタール液で腐食させ、SEMで表面から板厚1/8の領域と、板厚1/8~3/8の領域について、倍率1500倍において各3視野の組織を撮影した。
残留オーステナイトは、X線回折強度を測定することで個別に面積率を求め、白色部(焼入れままマルテンサイトと残留オーステナイト)の面積率から差し引くことで焼入れままマルテンサイトの面積率を求めた。残留オーステナイトの面積率は、板厚1/4面におけるbcc鉄の(200)、(211)、(220)面のX線回折積分強度に対するfcc鉄の(200)、(220)、(311)面のX線回折積分強度の割合から求めた。残留オーステナイトは、上記測定により体積率として算出されるが、残留オーステナイトが三次元的に均質であるとみなして、残留オーステナイトの体積率を、残留オーステナイトの面積率とした。
得られた画像から上述の方法によって各構成相の面積率を求めた。上記各領域の構成相面積率は、それぞれ撮影した全画像における平均値を用いた。
また、SEMで鋼板(素地鋼板)の板厚1/8~3/8の領域について、倍率5000倍において1視野の組織を撮影し、画像から上記マルテンサイトを含む旧オーステナイト粒内部に存在する炭化物の個数と合計面積を求め、炭化物1個当たり面積を算出することで、炭化物の平均粒径を得た。ここで、平均粒径は、楕円近似した時の長軸長さと短軸長さの平均値である。なお、1個の炭化物については、SEM像において、途切れることなく一体形成された領域を1個として測定する。
<鋼中水素の定量>
得られた亜鉛めっき鋼板から、5×30mm程度の水素分析用試験片を採取し、精密グラインダーを用いて表面の亜鉛めっき層を除去し、速やかにArガスで雰囲気置換された石英管中に入れ、200℃/hの昇温速度で600℃まで加熱し、ガスクロマトグラフによって昇温中の放出水素量を測定した。室温から200℃までの温度域で放出された水素量の積算値を「拡散性水素量」、350℃以上600℃以下の温度域で放出された水素量の積算値を「トラップ水素量」としてそれぞれ求めた。なお、拡散性水素量が0.45質量ppm以下のものを本発明例とした。
ここで、拡散性水素量の測定及びトラップ水素量の測定は、鋼板の製造完了後に行った。
<曲げ試験>
得られた亜鉛めっき鋼板から、圧延と平行な方向が曲げ試験軸となるよう、35mm×100mmの短冊状試験片を採取し、ストローク速度が50mm/s、押込み荷重が10ton、押付け保持時間5秒において、種々の曲げ半径で90度V曲げ試験を行った。試験後、試験片の曲げ頂点の稜線部を10倍の拡大鏡で観察し、長さ0.5mm以上の亀裂が認められなかった最小の曲げ半径R(mm)を板厚t(mm)(t=1.4mm)で除した値であるR/tを求めた。なお、下記(A)、(B)、(C)のいずれかを満たすものを本発明例とした。
(A)TS:980MPa以上1100MPa未満かつR/t:5.0以下
(B)TS:1100MPa以上1300MPa未満かつR/t:6.0以下
(C)TS:1300MPa以上1470MPa未満かつR/t:7.0以下
<耐水素脆性評価>
得られた亜鉛めっき鋼板から、30mm×100mmの試験片を採取し、両端に板厚2mmのスペーサを挟み、スペーサ間の中央をスポット溶接にて接合して溶接試験片を作製した。スポット溶接には、インバータ直流抵抗スポット溶接機を用い、電極はクロム銅製の先端径6mmのドーム型を用いた。加圧力は380kgf、通電時間は16サイクル/50Hz、保持時間は5サイクル/50Hzとした。溶接電流値は、TSに応じたナゲット径を形成するよう調整した。ナゲット径は、TSが1250MPa未満では3.8mm、1250MPa以上では4.8mmとした。スポット溶接から24時間放置した後、スペーサ部を切り落とし、ナゲットの断面観察を行い、以下の基準で評価し、ランクが1又は2のものを本発明の好適範囲とした。
亀裂観察結果 ランク
亀裂発生なし: 1(耐水素脆性に特に優れる)
100μm以下の微小亀裂のみ発生: 2(耐水素脆性に優れる)
100μm超の亀裂あり: 3(耐水素脆性に劣る)
Figure 0007613636000003
発明例の亜鉛めっき鋼板は、TSが980MPa以上1470MPa未満であり、YRが0.60以上であり、鋼中拡散性水素が0.45質量ppm以下であり、曲げ性と耐水素脆性に優れていた。比較例の鋼板はTS、YR、曲げ性、耐水素脆性の少なくともいずれかが劣っていた。
また、発明例の亜鉛めっき鋼板を用いて、成形加工を施して得た部材または接合加工を施して得た部材は、TSが980MPa以上1470MPa未満であり、YRが0.60以上であり、鋼中拡散性水素が0.45質量ppm以下であり、曲げ性及び耐水素脆性に優れていた。
本発明によれば、主に自動車用部品用途に好適な、TSが980MPa以上1470MPa未満であり、降伏比が0.60以上であり、曲げ性及び耐水素脆性に優れた亜鉛めっき鋼板を得ることができる。

Claims (10)

  1. 素地鋼板と、該素地鋼板の表面上に形成された亜鉛めっき層と、を有する亜鉛めっき鋼板であって、
    前記素地鋼板は、
    面積率で、
    フェライト:50%未満であり、
    マルテンサイト及びベイナイトの合計:50%以上であり、
    残留オーステナイト:10%以下である鋼組織を有し、
    面積率で、前記マルテンサイトの75%以上が、平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有する焼戻しマルテンサイトであり、
    表面~板厚1/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM1と、板厚1/8~3/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM2との比であるTM1/TM2が0.70以上であり、
    引張強度が980MPa以上1470MPa未満であり、
    降伏比が0.60以上であり、
    前記亜鉛めっき層を剥離した素地鋼板を室温から200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値が0.45質量ppm以下である、亜鉛めっき鋼板。
  2. 前記素地鋼板の鋼成分が、質量%で、
    C:0.080%以上0.300%以下、
    Si:0.01%以上2.00%以下、
    Mn:1.00%以上4.00%以下、
    P:0.10%以下、
    S:0.0200%以下、
    Al:0.003%以上0.100%以下、
    N:0.0100%以下を含有し、
    残部がFe及び不可避的不純物からなる、請求項1に記載の亜鉛めっき鋼板。
  3. 前記鋼成分がさらに、質量%で、
    B:0.0100%以下、
    Ti:0.200%以下、
    Nb:0.200%以下、
    Sb:0.200%以下、
    Sn:0.200%以下、
    V:0.100%以下、
    Cu:2.00%以下、
    Cr:2.00%以下、
    Ni:2.00%以下、
    Mo:1.00%以下、
    Ta:0.100%以下、
    W:0.500%以下、
    Zr:0.020%以下、
    Ca:0.0200%以下、
    Mg:0.0200%以下、
    Zn:0.020%以下、
    Co:0.020%以下、
    Ce:0.0200%以下、
    Se:0.0200%以下、
    Te:0.0200%以下、
    Ge:0.0200%以下、
    As:0.0200%以下、
    Sr:0.0200%以下、
    Cs:0.0200%以下、
    Hf:0.0200%以下、
    Pb:0.0200%以下、
    Bi:0.0200%以下及び
    REM(Ceを除く):0.0200%以下のうちから選ばれる少なくとも1種
    を含有する、請求項2に記載の亜鉛めっき鋼板。
  4. 以下の(A)および/または(B)を満たす、請求項1~3のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板。
    (A)前記亜鉛めっき層が、合金化亜鉛めっき層である。
    (B)前記亜鉛めっき層を剥離した素地鋼板を室温から600℃まで昇温した時、350~600℃の温度範囲で放出される水素量の積算値が0.05質量ppm以上である。
  5. 請求項1~3のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板を用いてなる、部材。
  6. 請求項4に記載の亜鉛めっき鋼板を用いてなる、部材。
  7. 請求項2または3に記載の鋼成分を有するスラブを、1100~1350℃の温度域に加熱し、仕上げ圧延終了温度:800~950℃で熱間圧延し、巻取温度:650℃以下で巻き取る、熱延工程と、
    前記熱延工程後の鋼板を酸素濃度:1000体積ppm以上30000体積ppm以下含む酸化雰囲気中にて600℃以上まで加熱する、酸化工程と、
    前記酸化工程後の鋼板を、700℃以上において、露点:-20℃以下、水素濃度:8体積%以上30体積%以下の還元雰囲気にて20s以上保持する、還元工程と、
    前記還元工程後の鋼板を、750℃以上において、露点:-20℃以下、水素濃度:0.2体積%以上8体積%以下の均熱雰囲気にて20s以上300s以下保持する、均熱工程と、
    前記均熱工程後の鋼板を、冷却する、第1冷却工程と、
    前記第1冷却工程後の鋼板の表面に亜鉛めっき層を形成させる、亜鉛めっき工程と、
    前記亜鉛めっき工程後の鋼板を、350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度:20℃/s以下とし、かつ100~200℃の温度域に5s以上滞留させて、冷却停止温度:100℃以下まで冷却する、第2冷却工程と、
    前記第2冷却工程後の鋼板を、100~450℃の温度域で5~600s保持する、再加熱工程と、
    を含み、
    あるいはさらに以下の(a)および/または(b)を満たす、素地鋼板と、該素地鋼板の表面上に形成された亜鉛めっき層と、を有する亜鉛めっき鋼板の製造方法であり、
    前記素地鋼板は、面積率で、フェライト:50%未満であり、マルテンサイト及びベイナイトの合計:50%以上であり、残留オーステナイト:10%以下である鋼組織を有し、面積率で、前記マルテンサイトの75%以上が、平均粒径50nm以上200nm以下の炭化物を有する焼戻しマルテンサイトであり、表面~板厚1/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM1と、板厚1/8~3/8までの領域における組織全体に占める焼戻しマルテンサイトの面積率TM2との比であるTM1/TM2が0.70以上であり、引張強度が980MPa以上1470MPa未満であり、降伏比が0.60以上であり、前記亜鉛めっき層を剥離した素地鋼板を室温から200℃まで昇温した時に放出される水素量の積算値が0.45質量ppm以下である亜鉛めっき鋼板の製造方法。
    (a)前記亜鉛めっき工程後において、鋼板の表面に前記亜鉛めっき層を形成させた後、さらに合金化処理する。
    (b)前記熱延工程後、かつ前記酸化工程前に、20%以上の圧下率で冷間圧延する冷延工程を含む。
  8. 以下の(c)および/または(d)を満たす、請求項7に記載の亜鉛めっき鋼板の製造方法。
    (c)前記第1冷却工程において、前記均熱工程後の鋼板を水素濃度:0.5体積%以上30体積%以下、露点:0℃以下の雰囲気にて、600~900℃から、平均冷却速度:20℃/s以下にて150~500℃まで冷却する。
    (d)前記第2冷却工程において、350~450℃の温度域から(Ms点-100℃)に達するまでの平均冷却速度:10℃/s以下とし、かつ100~200℃の温度域に10s以上滞留させて、冷却停止温度:100℃以下まで冷却する。
  9. 請求項1~3のいずれかに記載の亜鉛めっき鋼板に、成形加工、接合加工の少なくとも一方を施して部材とする工程を含む、部材の製造方法。
  10. 請求項4に記載の亜鉛めっき鋼板に、成形加工、接合加工の少なくとも一方を施して部材とする工程を含む、部材の製造方法。
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