JP7654510B2 - High strength galvannealed steel sheet and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、高強度冷延鋼板の表面に合金化亜鉛めっき層を有する高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a high-strength galvannealed steel sheet having a galvannealed layer on the surface of the high-strength cold-rolled steel sheet, and a method for manufacturing the same.
自動車の車体構造用部材に適用される鋼板は、衝突安全性の観点から、衝撃吸収エネルギーが高いことが要求される。 Steel plates used in automobile body structural components are required to have high impact energy absorption from the perspective of collision safety.
ここで、鋼板において、引張強さTS(Tensile Strength)が高く、かつ0.2%耐力σ0.2または上降伏点UYP(Upper Yield Point)が高いほど、当該鋼板の衝撃吸収エネルギーが高いことが知られている。以下では、鋼板の引張強さTSを単に「引張強さ」、0.2%耐力σ0.2および上降伏点UYPを総称して「降伏強度」ともいう。 It is known that the higher the tensile strength TS (tensile strength) and the higher the 0.2% yield strength σ 0.2 or upper yield point UYP (upper yield point) of a steel plate, the higher the impact absorption energy of the steel plate. Hereinafter, the tensile strength TS of a steel plate is simply referred to as "tensile strength", and the 0.2% yield strength σ 0.2 and upper yield point UYP are collectively referred to as "yield strength".
そのため、自動車の車体構造用部材に適用される鋼板には、高い引張強さおよび高い降伏強度を有することが要求される。このような鋼板に対する高い引張強さおよび降伏強度の要求に応えるため、鋼板成分の高成分化、すなわち鋼板における添加元素の含有量の増加が進んでいる。このような添加元素の含有量の増加は、亜鉛めっき鋼板に用いられる素地鋼板においても進んでいる。 Therefore, steel sheets used in automotive body structural components are required to have high tensile strength and high yield strength. To meet the demand for high tensile strength and yield strength for steel sheets, the composition of steel sheets is becoming higher, that is, the content of added elements in steel sheets is increasing. Such increases in the content of added elements are also occurring in the base steel sheets used for galvanized steel sheets.
しかし、鋼板成分の高成分化に伴い、鋼板の溶接部における溶融金属脆化(Liquid Metal Embrittlement;LME)割れの発生が問題となっている。亜鉛めっき鋼板の溶接時等に当該亜鉛めっき鋼板に加えられる熱によってめっき層中の亜鉛が溶融し、溶融した亜鉛が溶接部の素地鋼板の結晶粒界に侵入し、溶接後の熱収縮等によって引張応力が作用すると割れが生じる。このようにして生じる割れを、以下では「LME割れ」という。 However, as the content of steel sheets increases, the occurrence of Liquid Metal Embrittlement (LME) cracking in the welded parts of steel sheets has become a problem. When galvanized steel sheets are welded, the heat applied to the galvanized steel sheets melts the zinc in the coating layer, and the molten zinc penetrates the grain boundaries of the base steel sheet in the welded parts. When tensile stress is applied due to thermal contraction after welding, cracks occur. Hereinafter, cracks that occur in this way are referred to as "LME cracking."
そのため、現在、自動車の車体構造用部材に適用される鋼板には、高い引張強さおよび高い降伏強度を有し、かつ優れたLME割れ耐性を有することが求められている。 Therefore, steel sheets currently used in automotive body structural components are required to have high tensile strength, high yield strength, and excellent LME cracking resistance.
これらの要求特性のうち、引張強さに関しては、例えば特許文献1には鋼組織として面積率で、オートテンパードマルテンサイトを80%以上有するとともに、フェライトが5%未満、ベイナイトが10%以下、残留オーステナイトが5%以下を満足し、該オートテンパードマルテンサイト中における5nm以上0.5μm以下の鉄系炭化物の平均析出個数が1mm2あたり5×104個以上で、かつ引張強さが1400MPa以上であることを特徴とする高強度鋼板が開示されている。特許文献2には、金属組織全体に対して、マルテンサイトが93体積%以上であり、フェライト、パーライトおよびベイナイトが合計で2体積%以下であり、残留オーステナイトが7体積%以下であり、且つ前記金属組織を走査型電子顕微鏡で観察した像において、総長300μmを切断法にて測定したマルテンサイト中のラスの個数が240個以上であり、引張強さが1470MPa以上である高強度鋼板が開示されている。
Among these required properties, with regard to tensile strength, for example,
また、LME割れに関しては、特許文献3には、LME割れの発生を抑制できる抵抗スポット溶接方法として、3つの溶接パルスが1つのスポット溶接計画内で使用され、第1の溶接パルスおよび第2の溶接パルスが、ナゲットの生成および液体金属ぜい化割れの発生の抑制に使用され、前記第1の溶接パルスは、直径3.75T1/2~4.25T1/2(式中、Tは鋼板の板厚を表す)を有するナゲットを生成し、前記第2の溶接パルスは、前記ナゲットをゆっくり成長させ、焼戻しパルスである第3の溶接パルスが、溶接スポットの塑性を改善するのに使用される抵抗スポット溶接方法が提案されている。特許文献4では鋼板の表層軟化部の厚みを5μm以上にすることで優れた耐LME特性を得る技術が提案されている。 Regarding LME cracking, Patent Document 3 proposes a resistance spot welding method capable of suppressing the occurrence of LME cracking, in which three welding pulses are used in one spot welding plan, a first welding pulse and a second welding pulse are used to generate a nugget and suppress the occurrence of liquid metal embrittlement cracking, the first welding pulse generates a nugget having a diameter of 3.75T 1/2 to 4.25T 1/2 (wherein T represents the plate thickness of the steel plate), the second welding pulse makes the nugget grow slowly, and the third welding pulse, which is a tempering pulse, is used to improve the plasticity of the weld spot. Patent Document 4 proposes a technology for obtaining excellent LME resistance characteristics by making the thickness of the surface softened portion of the steel plate 5 μm or more.
しかし、特許文献1および特許文献2では、鋼板の引張強さに加えて加工性または降伏強度について検討されているにすぎず、LME割れ耐性については考慮されていない。
However,
また、特許文献3で提案されたスポット溶接方法は、3枚以上の鋼板を含む種々の板組を溶接する場合や、溶接時に外乱条件が加わった場合については考慮されておらず、このような場合には、LME割れの発生を抑制できないおそれがある。特許文献4に開示された技術では、得られる鋼板の引張強さが1150MPa未満に過ぎず、特許文献4では1150MPa以上の高強度材のLME割れ耐性については対応策が考慮されていない。 In addition, the spot welding method proposed in Patent Document 3 does not take into consideration cases where various plate combinations including three or more steel plates are welded together, or cases where disturbance conditions are applied during welding, and in such cases, there is a risk that the occurrence of LME cracking cannot be suppressed. With the technology disclosed in Patent Document 4, the tensile strength of the resulting steel plate is merely less than 1150 MPa, and Patent Document 4 does not take into consideration measures to address the LME cracking resistance of high-strength materials of 1150 MPa or more.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、降伏強度が970MPa以上かつ引張強さが1470MPa以上であって、優れたLME割れ耐性を有する高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板、およびこのような高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these problems, and aims to provide a high-strength galvannealed steel sheet having a yield strength of 970 MPa or more, a tensile strength of 1470 MPa or more, and excellent LME cracking resistance, as well as a method for manufacturing such a high-strength galvannealed steel sheet.
本発明者らは、種々検討した結果、上記目的は、以下の発明により達成されることを見出した。 After extensive investigation, the inventors have discovered that the above object can be achieved by the following invention.
本発明の一局面に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、素地鋼板の表面にめっき層を有する高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、
前記素地鋼板が質量%で、
C :0.19~0.30%、
Si:0%超、0.70%以下、
Mn:1.8~3.0%、
P :0%超、0.020%以下、
S :0%超、0.05%以下、
Al:0.015~0.060%、
Cr:0.05~0.8%、
Ti:0.015~0.080%、
B :0.0010~0.0150%、
Mo:0%超、0.40%以下、
N :0.0100%以下、および
O :0.0030%以下、
を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり、
前記素地鋼板のCr量[Cr](質量%)およびSi量[Si](質量%)は、2×[Cr]-[Si]≧0.1を満足し、
前記素地鋼板の金属組織において、マルテンサイト(焼戻しマルテンサイトおよび自己焼戻しマルテンサイトを含む)が82体積%以上、フェライト、パーライトおよびベイナイトが13体積%以下、残留オーステナイトが5体積%以下であり、
前記素地鋼板の金属組織を走査型電子顕微鏡で観察した像において、切断法で測定した総長300μmにおけるラスの個数が200個以上であり、降伏強度が970MPa以上かつ引張強さが1470MPa以上である。
A high-strength galvannealed steel sheet according to one aspect of the present invention is a high-strength galvannealed steel sheet having a plating layer on a surface of a base steel sheet,
The base steel sheet is composed of:
C: 0.19-0.30%,
Si: more than 0%, less than 0.70%,
Mn: 1.8-3.0%,
P: more than 0%, less than 0.020%,
S: more than 0%, less than 0.05%,
Al: 0.015-0.060%,
Cr: 0.05-0.8%,
Ti: 0.015-0.080%,
B: 0.0010-0.0150%,
Mo: more than 0%, less than 0.40%,
N: 0.0100% or less, and O: 0.0030% or less,
and the remainder being iron and unavoidable impurities,
The Cr content [Cr] (mass%) and the Si content [Si] (mass%) of the base steel sheet satisfy 2 × [Cr] - [Si] ≧ 0.1,
In the metal structure of the base steel sheet, martensite (including tempered martensite and self-tempered martensite) is 82 vol% or more, ferrite, pearlite and bainite are 13 vol% or less, and retained austenite is 5 vol% or less,
In an image of the metal structure of the base steel sheet observed with a scanning electron microscope, the number of laths in a total length of 300 μm measured by a cutting method is 200 or more, the yield strength is 970 MPa or more, and the tensile strength is 1470 MPa or more.
本発明の他の局面に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、上記組成を有するスラブを熱間圧延し、
熱間圧延により得られた熱延鋼板を620℃以上で巻き取り、
巻き取った前記熱延鋼板を繰り出して冷間圧延し、
冷間圧延により得られた冷延鋼板を加熱し、Ac3点以上の温度域で11s以上保持し、加熱、保持した前記冷延鋼板を540~580℃の温度域まで平均冷却速度3℃/s以上で冷却し、さらに90s以内に410~480℃の温度域まで冷却し、
前記冷延鋼板を冷却して得られた素地鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、
溶融亜鉛めっきを施して得られた溶融亜鉛めっき鋼板を550℃以下の温度域に加熱して前記溶融亜鉛めっきの合金化処理を行い、
前記溶融亜鉛めっき鋼板に合金化処理を行って得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を230~340℃の温度域まで平均冷却速度5℃/s以上で冷却することを含む。
A method for producing a high-strength galvannealed steel sheet according to another aspect of the present invention comprises hot rolling a slab having the above composition,
The hot-rolled steel sheet obtained by hot rolling is coiled at 620°C or higher.
The coiled hot-rolled steel sheet is unwound and cold-rolled;
The cold-rolled steel sheet obtained by cold rolling is heated and held in a temperature range of Ac3 point or higher for 11 s or more, and the heated and held cold-rolled steel sheet is cooled to a temperature range of 540 to 580 ° C. at an average cooling rate of 3 ° C./s or more, and further cooled to a temperature range of 410 to 480 ° C. within 90 s,
The cold-rolled steel sheet is cooled to obtain a base steel sheet, which is then subjected to hot-dip galvanizing.
The hot-dip galvanized steel sheet obtained by hot-dip galvanizing is heated to a temperature range of 550°C or less to perform an alloying treatment of the hot-dip galvanizing,
The method includes cooling the galvannealed steel sheet obtained by subjecting the hot-dip galvannealed steel sheet to an alloying treatment to a temperature range of 230 to 340° C. at an average cooling rate of 5° C./s or more.
本発明によれば、降伏強度が970MPa以上かつ引張強さが1470MPa以上であって、優れたLME割れ耐性を有する高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することができる。また、このような高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-strength galvannealed steel sheet having a yield strength of 970 MPa or more, a tensile strength of 1470 MPa or more, and excellent LME cracking resistance. It is also possible to provide a method for manufacturing such a high-strength galvannealed steel sheet.
以下、本発明の一実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板について説明する。 The following describes a high-strength galvannealed steel sheet according to one embodiment of the present invention.
本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、素地鋼板の表面にめっき層を有する高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。以下では、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の各構成要素について説明する。 The high-strength galvannealed steel sheet according to this embodiment is a high-strength galvannealed steel sheet having a plating layer on the surface of a base steel sheet. Each component of the high-strength galvannealed steel sheet is described below.
(素地鋼板)
本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の素地鋼板は、以下の化学成分組成を有する。以下の化学成分組成の説明における「%」は「質量%」を意味する。以下では、素地鋼板および高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を総称して、単に「鋼板」ともいう。また、鋼板の引張強さTSを単に「引張強さ」、0.2%耐力σ0.2および上降伏点UYPを総称して「降伏強度」ともいう。「引張強さ」および「降伏強度」を総称して単に「強度」ともいう。
(Base steel sheet)
The base steel sheet of the high-strength galvannealed steel sheet according to this embodiment has the following chemical composition. In the following description of the chemical composition, "%" means "mass %". Hereinafter, the base steel sheet and the high-strength galvannealed steel sheet will be collectively referred to simply as "steel sheet". The tensile strength TS of the steel sheet will also be collectively referred to simply as "tensile strength", and the 0.2% proof stress σ 0.2 and upper yield point UYP will also be collectively referred to simply as "yield strength". "Tensile strength" and "yield strength" will also be collectively referred to simply as "strength".
(C:0.19~0.30%)
Cは、鋼板の強度を確保するために必要な元素である。C量が不足すると、鋼板の引張強さが低下する。十分な鋼板の強度を確保するため、C量は0.19%以上とする。C量の下限は、好ましくは0.20%以上であり、より好ましくは0.21%以上である。しかしながら、C量が過剰になると、残留オーステナイトの体積率が過大となり、鋼板の降伏強度の低下を招くおそれがある。そこで、C量は0.30%以下とする。C量の上限は、好ましくは0.290%以下であり、より好ましくは0.280%以下であり、さらに好ましくは0.270%以下であり、さらにより好ましくは0.260%以下である。
(C: 0.19-0.30%)
C is an element necessary to ensure the strength of the steel plate. If the C content is insufficient, the tensile strength of the steel plate decreases. In order to ensure sufficient strength of the steel plate, the C content is set to 0.19% or more. The lower limit of the C content is preferably 0.20% or more, more preferably 0.21% or more. However, if the C content is excessive, the volume fraction of the retained austenite becomes excessive, which may lead to a decrease in the yield strength of the steel plate. Therefore, the C content is set to 0.30% or less. The upper limit of the C content is preferably 0.290% or less, more preferably 0.280% or less, even more preferably 0.270% or less, and even more preferably 0.260% or less.
(Si:0%超、0.70%以下)
Siは本発明における重要な元素の一つである。Siは固溶強化元素として知られており、鋼板の延性の低下を抑えつつ、引張強さを向上させることに有効に作用する元素である。また、Siはマルテンサイト組織の焼戻し軟化抵抗を高める効果を有する元素でもある。これらの効果を有効に発揮させるため、Si量は0%を超えた量とする。Si量の下限は、好ましくは0.06%以上である。さらに好ましくは、0.07%以上であり、さらにより好ましくは、0.08%以上である。しかしながら、Si量が過剰になると、残留オーステナイトの体積率が過大となり、鋼板の降伏強度の低下を招くおそれがある。またSi量が過剰になると、鋼板のLME割れ耐性を悪化させるおそれがある。そのためSi量は、0.70%以下とする。Si量の上限は、好ましくは0.60%以下であり、より好ましくは0.50%以下である。
(Si: more than 0%, 0.70% or less)
Si is one of the important elements in the present invention. Si is known as a solid solution strengthening element, and is an element that effectively acts to improve the tensile strength while suppressing the decrease in ductility of the steel sheet. In addition, Si is also an element that has the effect of increasing the temper softening resistance of the martensite structure. In order to effectively exert these effects, the amount of Si is set to be more than 0%. The lower limit of the amount of Si is preferably 0.06% or more. More preferably, it is 0.07% or more, and even more preferably, it is 0.08% or more. However, if the amount of Si is excessive, the volume fraction of the retained austenite becomes excessive, which may lead to a decrease in the yield strength of the steel sheet. Furthermore, if the amount of Si is excessive, it may deteriorate the LME cracking resistance of the steel sheet. Therefore, the amount of Si is set to 0.70% or less. The upper limit of the amount of Si is preferably 0.60% or less, and more preferably 0.50% or less.
(Mn:1.8~3.0%)
Mnは鋼板の高強度化に寄与する元素である。このような効果を有効に発揮させるため、Mn量は1.8%以上とする。Mn量の下限は、好ましくは1.9%以上であり、より好ましくは2.0%以上である。しかしながら、Mn量が過剰になると、スラブ折損、冷間圧延荷重の増大等を招くおそれがある。そのためMn量は、3.0%以下とする。Mn量の上限は、好ましくは2.9%以下であり、より好ましくは2.8%以下である。
(Mn: 1.8-3.0%)
Mn is an element that contributes to increasing the strength of steel sheets. In order to effectively exert such an effect, the Mn content is set to 1.8% or more. The lower limit of the Mn content is preferably 1.9% or more, and more preferably 2.0% or more. However, if the Mn content is excessive, it may cause slab breakage, an increase in cold rolling load, etc. Therefore, the Mn content is set to 3.0% or less. The upper limit of the Mn content is preferably 2.9% or less, and more preferably 2.8% or less.
(P:0%超、0.020%以下)
Pは鋼に不可避的に含まれる元素であり、鋼の結晶粒界に偏析して粒界脆化を助長する元素である。鋼板の加工時の破断等を回避するため、P量はできるだけ低減することが好ましい。そのためP量は0.020%以下とする。P量の上限は、好ましくは0.015%以下であり、より好ましくは0.012%以下である。なお、Pは、上述のように鋼中に不可避的に混入する不純物であり、その量を0%にすることは工業生産上不可能である。
(P: more than 0%, less than 0.020%)
P is an element that is inevitably contained in steel, and it segregates at the grain boundaries of steel to promote grain boundary embrittlement. In order to avoid breakage during processing of the steel sheet, it is preferable to reduce the P content as much as possible. Therefore, the P content is set to 0.020% or less. The upper limit of the P content is preferably 0.015% or less, and more preferably 0.012% or less. As described above, P is an impurity that is inevitably mixed into steel, and it is impossible to reduce the P content to 0% in industrial production.
(S:0%超、0.05%以下)
SもPと同様に鋼に不可避的に含まれる元素である。Sは鋼中の他の元素とともに介在物を生成する。当該介在物に起因して鋼板の加工時に破断等が生じるおそれがある。このような鋼板の破断等を回避するため、S量はできるだけ低減することが好ましい。そのためS量は、0.05%以下とする。S量の上限は、好ましくは0.04%以下であり、より好ましくは0.03%以下である。なお、SもPと同様に、その量を0%にすることは工業生産上不可能である。
(S: more than 0%, less than 0.05%)
Like P, S is an element that is inevitably contained in steel. S forms inclusions together with other elements in steel. These inclusions may cause breakage or the like during processing of the steel plate. In order to avoid such breakage or the like of the steel plate, it is preferable to reduce the S content as much as possible. Therefore, the S content is set to 0.05% or less. The upper limit of the S content is preferably 0.04% or less, and more preferably 0.03% or less. Note that, like P, it is impossible to reduce the S content to 0% in industrial production.
(Al:0.015~0.060%)
Alは鋼において脱酸剤として作用する元素である。こうした作用を有効に発揮させるため、Al量は0.015%以上とする。Al量の下限は、好ましくは0.025%以上であり、より好ましくは0.030%以上である。しかしながら、Al量が過剰になると、鋼板中にアルミナなどの介在物が多く生成し、鋼板の加工時に破断を生じるおそれがある。そのため、Al量は0.060%以下とする。Al量の上限は、好ましくは0.055%以下であり、より好ましくは0.050%以下である。
(Al: 0.015-0.060%)
Al is an element that acts as a deoxidizer in steel. To effectively exert this function, the Al content is set to 0.015% or more. The lower limit of the Al content is preferably 0.025% or more, more preferably 0.030% or more. However, if the Al content is excessive, a large amount of inclusions such as alumina are generated in the steel sheet, which may cause breakage during processing of the steel sheet. Therefore, the Al content is set to 0.060% or less. The upper limit of the Al content is preferably 0.055% or less, more preferably 0.050% or less.
(Cr:0.05~0.8%)
Crは本発明における重要な元素の一つである。Crは鋼板の高強度化に寄与する元素である。具体的には、Crは鋼板の焼入れ性を向上させる元素であり、焼入れ時に生成するベイナイトを低減させ、マルテンサイトのラスの数を増加させ、鋼板の高強度化に有効に作用する。さらに、Crは含有量を増加してもLME割れ耐性を悪化させにくい元素である。これらの効果を有効に発揮させるため、Cr量は0.05%以上とする。Cr量の下限は、好ましくは0.1%以上である。しかしながら、Cr量が過剰になると、溶融亜鉛めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、不めっきを発生させることがある。そのため、Cr量は0.8%以下とする。Cr量の上限は、好ましくは0.7%以下であり、より好ましくは0.6%以下である。
(Cr: 0.05-0.8%)
Cr is one of the important elements in the present invention. Cr is an element that contributes to increasing the strength of steel sheets. Specifically, Cr is an element that improves the hardenability of steel sheets, reduces the bainite generated during hardening, increases the number of martensite laths, and effectively acts to increase the strength of steel sheets. Furthermore, Cr is an element that does not easily deteriorate LME cracking resistance even if the content is increased. In order to effectively exert these effects, the Cr content is set to 0.05% or more. The lower limit of the Cr content is preferably 0.1% or more. However, if the Cr content is excessive, it may cause non-coating in hot-dip galvanized steel sheets and alloyed hot-dip galvanized steel sheets. Therefore, the Cr content is set to 0.8% or less. The upper limit of the Cr content is preferably 0.7% or less, more preferably 0.6% or less.
(Ti:0.015~0.080%)
Tiは、炭化物や窒化物を形成して鋼板の強度を向上させる元素である。また、Tiは、後述するBによる焼入れ性向上効果を有効に発揮させる上でも有効な元素である。すなわち、Tiは、窒化物を形成することによって鋼中のNを低減する。その結果、B窒化物の形成が抑制され、Bが固溶状態となって、Bによる焼入れ性向上効果が有効に発揮できる。このように、TiはBによる鋼板の焼入れ性を向上させることにより、鋼板の高強度化に寄与する。このような効果を有効に発揮させるため、Ti量は0.015%以上とする。Ti量の下限は、好ましくは0.018%以上であり、より好ましくは0.020%以上である。しかしながら、Ti量が過剰になると、Ti炭化物やTi窒化物が過剰となり、鋼板の加工時に割れを引き起こすおそれがある。そのため、Ti量は0.080%以下とする。Ti量の上限は、好ましくは0.070%以下であり、より好ましくは0.060%以下である。
(Ti: 0.015-0.080%)
Ti is an element that forms carbides and nitrides to improve the strength of the steel sheet. In addition, Ti is also an effective element in effectively exerting the hardenability improving effect of B described later. That is, Ti reduces N in the steel by forming nitrides. As a result, the formation of B nitrides is suppressed, B is in a solid solution state, and the hardenability improving effect of B can be effectively exerted. In this way, Ti contributes to increasing the strength of the steel sheet by improving the hardenability of the steel sheet by B. In order to effectively exert such effects, the Ti amount is 0.015% or more. The lower limit of the Ti amount is preferably 0.018% or more, and more preferably 0.020% or more. However, if the Ti amount is excessive, Ti carbides and Ti nitrides become excessive, which may cause cracks during processing of the steel sheet. Therefore, the Ti amount is 0.080% or less. The upper limit of the Ti amount is preferably 0.070% or less, and more preferably 0.060% or less.
(B:0.0010~0.0150%)
Bは、焼入れ性を向上させて鋼板の高強度化に寄与する元素である。このような効果を有効に発揮させるため、B量は0.0010%以上とする。B量の下限は、好ましくは0.0012%以上であり、より好ましくは0.0014%以上である。しかしながら、B量が過剰になると、その効果が飽和し、コストが増加するだけである。そのため、B量は0.0150%以下とする。B量の上限は、好ましくは0.0140%以下である。
(B: 0.0010-0.0150%)
B is an element that improves hardenability and contributes to increasing the strength of steel sheets. To effectively exert such effects, the B content is set to 0.0010% or more. The lower limit of the B content is preferably 0.0012% or more, and more preferably 0.0014% or more. However, if the B content is excessive, the effect becomes saturated and the cost only increases. Therefore, the B content is set to 0.0150% or less. The upper limit of the B content is preferably 0.0140% or less.
(Mo:0%超、0.40%以下)
Moは、鋼板の高強度化に寄与する元素である。その効果はMo量が増加するにつれて増大する。その効果を有効に発揮させるため、Mo量は0%超とする。Mo量の下限は、好ましくは0.10%以上であり、より好ましくは0.20%以上である。しかしながら、Mo量が過剰になると、その効果が飽和するとともに、コストが増加する。そのため、Mo量は0.40%とする。Mo量の上限は、好ましくは0.30%以下である。
(Mo: more than 0%, less than 0.40%)
Mo is an element that contributes to increasing the strength of steel sheets. The effect increases as the Mo content increases. In order to effectively exert the effect, the Mo content is set to more than 0%. The lower limit of the Mo content is preferably 0.10% or more, and more preferably 0.20% or more. However, if the Mo content is excessive, the effect saturates and the cost increases. Therefore, the Mo content is set to 0.40%. The upper limit of the Mo content is preferably 0.30% or less.
(Si量とCr量との関係)
本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の素地鋼板のCr量およびSi量は、下記式(1)を満たす。式(1)を満たすことにより、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の焼入れ性を向上させることができる。焼入れ性を向上させることにより、焼入れ時におけるフェライトおよびベイナイトの生成量を制限することができる。また、式(1)を満たすことでSi量とCr量のバランスが適切となり、溶接部周辺の領域におけるLME割れの発生を低減することが可能となる。すなわち、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の高強度化と優れたLME割れ耐性とを両立させることができる。
2×[Cr]-[Si]≧0.1 …(1)
式(1)において、[元素記号]は、素地鋼板の当該元素の含有量(質量%)である。
(Relationship between Si content and Cr content)
The Cr content and Si content of the base steel sheet of the high-strength galvannealed steel sheet according to the present embodiment satisfy the following formula (1). By satisfying formula (1), the hardenability of the high-strength galvannealed steel sheet can be improved. By improving the hardenability, the amount of ferrite and bainite generated during quenching can be limited. In addition, by satisfying formula (1), the balance between the Si content and the Cr content becomes appropriate, and it becomes possible to reduce the occurrence of LME cracking in the region around the weld. In other words, it is possible to achieve both high strength and excellent LME cracking resistance of the high-strength galvannealed steel sheet.
2×[Cr]−[Si]≧0.1…(1)
In formula (1), the [element symbol] represents the content (mass %) of the corresponding element in the base steel sheet.
(残部)
本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の素地鋼板の基本成分は上記の通りであり、残部は実質的に鉄である。ただし、原材料、資材、製造設備等の状況によって不可避的に持ち込まれる不純物が鋼中に含まれることは当然に許容される。すなわち、素地鋼板の基本成分の残部は、鉄および不可避不純物からなる。こうした不可避不純物としては、上述したP、Sの他、例えば、N、O等が含まれる。N、Oは、それぞれ以下の範囲であることが好ましい。
(Remainder)
The basic components of the base steel sheet of the high-strength galvannealed steel sheet according to this embodiment are as described above, with the balance being substantially iron. However, it is naturally acceptable that impurities inevitably introduced into the steel due to the conditions of raw materials, materials, manufacturing equipment, etc. are contained in the steel. That is, the balance of the basic components of the base steel sheet consists of iron and inevitable impurities. In addition to the above-mentioned P and S, such inevitable impurities include, for example, N and O. It is preferable that N and O are within the following ranges, respectively.
(N:0.0100%以下)
Nは鋼に不可避的に含まれる不純物元素である。N量が過剰であると、鋼板の加工時に割れを引き起こすおそれがある。そのため、N量は0.0100%以下とする。N量の上限は、好ましくは0.0060%以下である。N量を0%にすることは工業生産上困難である。
(N: 0.0100% or less)
N is an impurity element that is inevitably contained in steel. If the N content is excessive, there is a risk of cracking during processing of the steel sheet. Therefore, the N content is set to 0.0100% or less. The upper limit of the N content is preferably 0.0060% or less. It is difficult to reduce the N content to 0% in industrial production.
(O:0.0030%以下)
Oは鋼に不可避的に含まれる不純物元素である。O量が過剰であると、鋼板の加工時に割れを引き起こすおそれがある。そのため、O量は0.0030%以下とする。O量の上限は、好ましくは0.0020%以下である。O量を0%にすることは工業生産上困難である。
(O: 0.0030% or less)
O is an impurity element that is inevitably contained in steel. If the O content is excessive, there is a risk of cracking during processing of the steel sheet. Therefore, the O content is set to 0.0030% or less. The upper limit of the O content is preferably 0.0020% or less. It is difficult to reduce the O content to 0% in industrial production.
(任意元素)
本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の素地鋼板には、必要に応じて、Caを以下に示す範囲で含有させてもよい。また、当該素地鋼板には、Caとともに、またはCaを含有させずに、Nb、V、Cu、Ni、Mg、および希土類元素(REM)からなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を以下に示す範囲で含有させてもよい。これらの元素を単独または適宜組み合わせて含有させることにより、含有される元素に応じて素地鋼板の特性がより良好となる。
(Optional element)
The base steel sheet of the high-strength galvannealed steel sheet according to this embodiment may contain Ca in the ranges shown below, if necessary. The base steel sheet may also contain one or more elements selected from the group consisting of Nb, V, Cu, Ni, Mg, and rare earth elements (REM) in the ranges shown below, together with Ca or without Ca. By containing these elements alone or in appropriate combination, the properties of the base steel sheet are improved according to the elements contained.
(Ca:0%超、0.0040%以下)
Caは、鋼中の硫化物を球状化し、鋼板の曲げ性を高めるのに有効な元素である。その効果は、Ca量が0%を超えた量であれば発揮され、Ca量が増加するにつれて増大する。その効果をより有効に発揮させるため、Ca量の下限は、好ましくは0.0005%以上であり、より好ましくは0.0010%以上である。しかしながら、Ca量が過剰になると、その効果が飽和するとともに、コストが増加する。そのため、Ca量の上限は、好ましくは0.0040%以下であり、より好ましくは0.0030%以下である。
(Ca: more than 0%, less than 0.0040%)
Ca is an element effective in spheroidizing sulfides in steel and improving the bendability of steel sheet. The effect is exerted when the Ca content exceeds 0%, and increases as the Ca content increases. In order to exert the effect more effectively, the lower limit of the Ca content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0010% or more. However, if the Ca content becomes excessive, the effect becomes saturated and the cost increases. Therefore, the upper limit of the Ca content is preferably 0.0040% or less, more preferably 0.0030% or less.
(Nb:0%超、0.020%以下)
Nbは、鋼板の高強度化に寄与する元素である。その効果は、Nb量が0%を超えた量であれば発揮され、Nb量が増加するにつれて増大する。その効果を有効に発揮させるため、Nb量の下限は、好ましくは0.003%以上であり、より好ましくは0.005%以上である。しかしながら、Nb量が過剰になると、鋼板の焼入れ性を劣化させる。そのため、Nb量の上限は、好ましくは0.020%以下であり、より好ましくは0.018%以下であり、さらに好ましくは0.015%以下である。
(Nb: more than 0%, less than 0.020%)
Nb is an element that contributes to increasing the strength of steel sheets. This effect is exerted if the Nb content exceeds 0%, and increases as the Nb content increases. In order to effectively exert this effect, the lower limit of the Nb content is preferably 0.003% or more, and more preferably 0.005% or more. However, if the Nb content is excessive, the hardenability of the steel sheet is deteriorated. Therefore, the upper limit of the Nb content is preferably 0.020% or less, more preferably 0.018% or less, and even more preferably 0.015% or less.
(V:0%超、0.30%以下)
Vは、鋼板の高強度化に寄与する元素である。その効果は、V量が0%を超えた量であれば発揮され、V量が増加するにつれて増大する。その効果を有効に発揮させるため、V量の下限は、好ましくは0.005%以上であり、より好ましくは0.010%以上である。しかしながら、V量が過剰になると、その効果が飽和するとともに、コストが増加する。そのため、V量の上限は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.25%以下であり、さらに好ましくは0.20%以下である。
(V: more than 0%, less than 0.30%)
V is an element that contributes to increasing the strength of steel sheets. The effect is exerted when the V content exceeds 0%, and increases as the V content increases. In order to effectively exert the effect, the lower limit of the V content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.010% or more. However, if the V content is excessive, the effect becomes saturated and the cost increases. Therefore, the upper limit of the V content is preferably 0.30% or less, more preferably 0.25% or less, and even more preferably 0.20% or less.
(Cu:0%超、0.30%以下)
Cuは、鋼板の耐食性向上に有効な元素である。その効果は、Cu量が0%を超えた量であれば発揮され、Cu量が増加するにつれて増大する。その効果を有効に発揮させるため、Cu量の下限は、好ましくは0.01%以上であり、より好ましくは0.05%以上である。しかしながら、Cu量が過剰になると、その効果が飽和するとともに、コストが増加する。そのため、Cu量の上限は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.20%以下であり、さらに好ましくは0.15%以下である。
(Cu: more than 0%, 0.30% or less)
Cu is an element effective in improving the corrosion resistance of steel sheets. The effect is exerted when the Cu content exceeds 0%, and increases as the Cu content increases. In order to effectively exert the effect, the lower limit of the Cu content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.05% or more. However, if the Cu content becomes excessive, the effect becomes saturated and the cost increases. Therefore, the upper limit of the Cu content is preferably 0.30% or less, more preferably 0.20% or less, and even more preferably 0.15% or less.
(Ni:0%超、0.30%以下)
Niは、鋼板の耐食性向上に有効な元素である。その効果は、Ni量が0%を超えた量であれば発揮され、Ni量が増加するにつれて増大する。その効果を有効に発揮させるため、Ni量の下限は、好ましくは0.03%以上であり、より好ましくは0.05%以上である。しかしながら、Ni量が過剰になると、その効果が飽和するとともに、コストが増加する。そのため、Ni量の上限は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.20%以下であり、さらに好ましくは0.15%以下である。
(Ni: more than 0%, less than 0.30%)
Ni is an element effective in improving the corrosion resistance of steel sheets. The effect is exhibited when the Ni content exceeds 0%, and increases as the Ni content increases. In order to effectively exhibit the effect, the lower limit of the Ni content is preferably 0.03% or more, and more preferably 0.05% or more. However, if the Ni content becomes excessive, the effect becomes saturated and the cost increases. Therefore, the upper limit of the Ni content is preferably 0.30% or less, more preferably 0.20% or less, and even more preferably 0.15% or less.
(Mg:0%超、0.0100%以下)
Mgは鋼板の成形性の向上に寄与する元素である。その効果は、Mg量が0%を超えた量であれば発揮される。しかしながら、Mg量が過剰になると、鋼板の酸洗性、溶接性、熱間加工性、経済性が悪化する。そのため、Mg量の上限は、好ましくは0.0100%以下であり、より好ましくは0.0040%以下である。
(Mg: more than 0%, less than 0.0100%)
Mg is an element that contributes to improving the formability of steel sheet. This effect is exhibited if the Mg content is more than 0%. However, if the Mg content is excessive, the pickling property, weldability, hot workability, and economic efficiency of the steel sheet are deteriorated. Therefore, the upper limit of the Mg content is preferably 0.0100% or less, and more preferably 0.0040% or less.
(REM:0%超、0.010%以下)
REMは、鋼板の成形性の向上に寄与する元素である。その効果は、REM量が0%を超えた量であれば発揮される。しかしながら、REM量が過剰になると、鋼板の酸洗性、溶接性、熱間加工性、経済性が悪化する。そのため、REM量の上限は、好ましくは0.010%以下であり、より好ましくは0.0040%以下である。
(REM: more than 0%, less than 0.010%)
REM is an element that contributes to improving the formability of steel sheet. This effect is exhibited if the REM content exceeds 0%. However, if the REM content is excessive, the pickling property, weldability, hot workability, and economic efficiency of the steel sheet are deteriorated. Therefore, the upper limit of the REM content is preferably 0.010% or less, and more preferably 0.0040% or less.
(素地鋼板の金属組織)
本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の素地鋼板の金属組織は、マルテンサイト(焼戻しマルテンサイトおよび自己焼戻しマルテンサイトを含む)が82体積%以上、ベイナイトが13体積%以下、残留オーステナイトが5体積%以下である。これにより、本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を規定の引張強さおよび降伏強度とすることができる。また、各金属組織の割合の測定方法は、後述の実施例において説明する方法とすることができる。
(Metal structure of base steel sheet)
The metal structure of the base steel sheet of the high-strength galvannealed steel sheet according to this embodiment is 82 vol % or more of martensite (including tempered martensite and self-tempered martensite), 13 vol % or less of bainite, and 5 vol % or less of retained austenite. This allows the high-strength galvannealed steel sheet according to this embodiment to have the specified tensile strength and yield strength. The proportions of each metal structure can be measured by the method described in the Examples below.
(マルテンサイト:82体積%以上)
金属組織中のマルテンサイトは、本実施形態に係る素地鋼板の基地組織である。マルテンサイトを、素地鋼板の金属組織全体に対して82体積%以上とすることで、鋼板の降伏強度および引張強さを上昇させる。マルテンサイトが82体積%未満となると、他の軟質な組織が低応力で塑性変形を開始してしまい、鋼板の降伏強度および引張強さが低下する。マルテンサイトの体積率は、より好ましくは83体積%以上である。マルテンサイトの体積率に上限はなく、100%でもよい。本実施形態のマルテンサイトは、焼入れままマルテンサイトだけでなく、焼戻しマルテンサイトおよび自己焼戻しマルテンサイト(オートテンパードマルテンサイト)を含む。
(Martensite: 82% by volume or more)
The martensite in the metal structure is the base structure of the base steel sheet according to this embodiment. By making the martensite 82% by volume or more relative to the entire metal structure of the base steel sheet, the yield strength and tensile strength of the steel sheet are increased. If the martensite is less than 82% by volume, other soft structures start to undergo plastic deformation at low stress, and the yield strength and tensile strength of the steel sheet are reduced. The volume fraction of martensite is more preferably 83% by volume or more. There is no upper limit to the volume fraction of martensite, and it may be 100%. The martensite of this embodiment includes not only as-quenched martensite, but also tempered martensite and self-tempered martensite (autotempered martensite).
(フェライト、パーライトおよびベイナイト:合計で13体積%以下)
フェライト、パーライトおよびベイナイトは、素地鋼板の基地組織であるマルテンサイトに比べて軟質である。鋼板においてこれらの組織が増加すると、低応力でこれらの組織が塑性変形を開始してしまい、鋼板の降伏強度および引張強さが低下する。こうした観点から、フェライト、パーライトおよびベイナイトは、素地鋼板の金属組織全体に対して合計で13体積%以下とする。フェライト、パーライトおよびベイナイトの体積率に下限はなく、0体積%でもよい。以下では、フェライト、パーライトおよびベイナイトを総称して「ベイナイト等」ともいう。
(Ferrite, pearlite and bainite: 13% by volume or less in total)
Ferrite, pearlite, and bainite are softer than martensite, which is the base structure of the base steel sheet. If these structures increase in the steel sheet, they will start to plastically deform at low stress, and the yield strength and tensile strength of the steel sheet will decrease. From this perspective, the total amount of ferrite, pearlite, and bainite is set to 13 volume % or less with respect to the entire metal structure of the base steel sheet. There is no lower limit to the volume fraction of ferrite, pearlite, and bainite, and it may be 0 volume %. Hereinafter, ferrite, pearlite, and bainite are also collectively referred to as "bainite, etc."
(残留オーステナイト:5%体積以下)
金属組織中の残留オーステナイトは、素地鋼板の金属組織全体に対して、5体積%以下とする。残留オーステナイトのうち、マルテンサイトのラスの境界に存在する少量のフィルム状の残留オーステナイトは、鋼板に応力が付加された際に転位の移動を抑制することで、引張強さや降伏強度を高める効果を有する。しかし、残留オーステナイトそのものはマルテンサイト組織に比べて軟質である。そのため、フィルム状であっても残留オーステナイトが過剰に存在すると、鋼板の降伏強度および引張強さとも低下する。こうした観点から、残留オーステナイトは5体積%以下とする。残留オーステナイトは0体積%であってもよい。
(Residual austenite: 5% or less by volume)
The amount of retained austenite in the metal structure is set to 5% by volume or less based on the entire metal structure of the base steel sheet. A small amount of film-like retained austenite present at the boundaries of martensite laths among the retained austenite has the effect of suppressing the movement of dislocations when stress is applied to the steel sheet, thereby increasing the tensile strength and yield strength. However, the retained austenite itself is softer than the martensite structure. Therefore, if there is an excessive amount of film-like retained austenite, both the yield strength and tensile strength of the steel sheet will decrease. From this viewpoint, the amount of retained austenite is set to 5% by volume or less. The amount of retained austenite may be 0% by volume.
後述の実施例で説明するように、残留オーステナイトの割合は、素地鋼板から切り出した試験片の研削面を化学研磨または電解研磨により研磨し、研磨後の研削面についてX線回折法を適用することにより測定することができる。研削面の研磨方法としては、環境への負荷を低減する観点から、化学研磨よりも電解研磨が好ましい。 As will be explained in the examples below, the proportion of retained austenite can be measured by chemically or electrolytically polishing the ground surface of a test piece cut from the base steel sheet, and then applying X-ray diffraction to the ground surface after polishing. As a method for polishing the ground surface, electrolytic polishing is preferable to chemical polishing from the viewpoint of reducing the burden on the environment.
(切断法で測定した総長300μmにおけるラスの個数が200個以上)
本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の素地鋼板は、高い引張強さ、高い降伏強度を満足するため、素地鋼板の金属組織を走査型電子顕微鏡で観察した像において、切断法で測定した総長300μmにおけるラスの個数(以下、単に「総長300μmにおけるラスの個数」ともいう。)を200個以上とする。総長300μmにおけるラスの個数が200個未満となると、降伏強度および引張強さの少なくとも一方が低下する。総長300μmにおけるラスの個数は、好ましくは210個以上であり、より好ましくは220個以上である。
(The number of laths in a total length of 300 μm measured by the cutting method is 200 or more.)
In order to satisfy high tensile strength and high yield strength, the base steel sheet of the high-strength galvannealed steel sheet according to this embodiment has a number of laths in a total length of 300 μm measured by a cut-away method in an image of the metal structure of the base steel sheet observed with a scanning electron microscope (hereinafter, simply referred to as "number of laths in a total length of 300 μm") of 200 or more. If the number of laths in a total length of 300 μm is less than 200, at least one of the yield strength and tensile strength is reduced. The number of laths in a total length of 300 μm is preferably 210 or more, more preferably 220 or more.
ここでいう「ラス」とは、マルテンサイトの下部組織であり、一方向に長く伸びた結晶である。マルテンサイトの構造は、以下に説明するように重層的になっている。マルテンサイトは、急冷されたオーステナイトが変態することにより形成される。一つの旧オーステナイト粒内には、同じ晶癖面を持つ粒の集合であるパケットが複数存在する。それぞれのパケットの内部には、平行な帯状領域であるブロックが存在する。さらに、それぞれのブロックには、ほぼ同じ結晶方位で高密度の転位を含んだラスの集合が存在する。 The term "lath" here refers to the substructure of martensite, which is a crystal that extends long in one direction. The structure of martensite is layered, as explained below. Martensite is formed by the transformation of rapidly cooled austenite. Within one prior austenite grain, there are multiple packets, which are collections of grains with the same crystal habit plane. Within each packet, there are blocks, which are parallel band-like regions. Furthermore, each block contains a collection of laths that have approximately the same crystal orientation and contain a high density of dislocations.
本発明で規定する、「切断法で測定した総長300μmにおけるラスの個数」は、鋼板の圧延方向に平行な断面の板厚1/4部において測定する。具体的には、研磨した鋼板の当該断面にナイタールを用いて腐食を施し、当該断面をFE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope、電界放出走査型電子顕微鏡)を用いて倍率3000倍で写真を撮影する。この写真に切断法を適用してラスの個数を測定する。本実施形態での切断法とは、撮影したFE-SEM像上に総長300μmの線(直線または円弧の試験線)を描き、当該試験線と交差するラスの個数を求める方法である。切断法によるラスの個数の測定方法については、後述の実施例においてより具体的に説明する。 The "number of laths in a total length of 300 μm measured by the cutting method" as defined in the present invention is measured at 1/4 of the plate thickness of a cross section parallel to the rolling direction of the steel plate. Specifically, the cross section of the polished steel plate is corroded with nital, and the cross section is photographed at a magnification of 3000 times using a FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope). The number of laths is measured by applying the cutting method to this photograph. The cutting method in this embodiment is a method in which a line (a straight or arc test line) with a total length of 300 μm is drawn on the photographed FE-SEM image, and the number of laths that intersect with the test line is determined. The method for measuring the number of laths using the cutting method will be described in more detail in the examples below.
(めっき層)
めっき層は、素地鋼板の表面に形成された溶融亜鉛めっきに後述の合金化処理が施されたものである。溶融亜鉛めっきは、一般に使用されているものを適用でき、特に制限されない。
(Plating layer)
The plating layer is a galvanized layer formed on the surface of the base steel sheet and then subjected to an alloying treatment, which will be described later. Any commonly used galvanized coating may be used as the galvanized layer, and there is no particular limitation.
(高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法)
本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。
(Method of manufacturing high-strength galvannealed steel sheet)
A method for producing a high-strength galvannealed steel sheet according to this embodiment will be described.
上記要件を満足する本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、上述の素地鋼板の組成を有するスラブを熱間圧延し、所定の温度で巻き取り、巻き取った熱延鋼板を繰り出して冷間圧延し、冷間圧延により得られた冷延鋼板を焼鈍し、焼鈍後の冷延鋼板を冷却して得られた素地鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっきを施して得られた溶融亜鉛めっき鋼板に合金化処理を行い、その後冷却することにより得られる。以下、各工程について説明する。 The high-strength galvannealed steel sheet according to this embodiment that satisfies the above requirements is obtained by hot rolling a slab having the composition of the above-mentioned base steel sheet, coiling it at a predetermined temperature, unwinding the coiled hot-rolled steel sheet and cold rolling it, annealing the cold-rolled steel sheet obtained by cold rolling, cooling the annealed cold-rolled steel sheet to obtain a base steel sheet, hot-dip galvanizing the hot-dip galvanized steel sheet obtained by hot-dip galvanizing, alloying the hot-dip galvanized steel sheet obtained by hot-dip galvanizing, and then cooling it. Each process is described below.
(熱間圧延工程)
熱間圧延の条件は、例えば以下のとおりである。熱間圧延工程では、上述の鋼板の組成を有するスラブを熱間圧延する。熱間圧延前のスラブの加熱温度が低いと、TiC等の炭化物がオーステナイト中に固溶し難くなるおそれがある。そのため、熱間圧延前のスラブの加熱温度は、好ましくは1100℃以上である。この熱間圧延前のスラブの加熱温度は、さらに好ましくは1200℃以上である。しかしながら、熱間圧延前の加熱温度が高くなり過ぎるとコストアップとなる。そのため、熱間圧延前の加熱温度の上限は、好ましくは1350℃以下であり、さらに好ましくは1300℃以下である。
(Hot rolling process)
The hot rolling conditions are, for example, as follows. In the hot rolling process, a slab having the above-mentioned composition of the steel plate is hot rolled. If the heating temperature of the slab before hot rolling is low, carbides such as TiC may be difficult to dissolve in austenite. Therefore, the heating temperature of the slab before hot rolling is preferably 1100°C or higher. The heating temperature of the slab before hot rolling is more preferably 1200°C or higher. However, if the heating temperature before hot rolling is too high, the cost increases. Therefore, the upper limit of the heating temperature before hot rolling is preferably 1350°C or lower, more preferably 1300°C or lower.
熱間圧延の仕上げ圧延温度が低いと、圧延時のスラブの変形抵抗が大きくなり、操業が困難になるおそれがある。そのため、仕上げ圧延温度は、好ましくは850℃以上であり、さらに好ましくは870℃以上である。しかしながら、仕上げ圧延温度が高くなり過ぎると熱延鋼板の強度が過度に高くなるおそれがある。そのため、仕上げ圧延温度は、好ましくは980℃以下であり、さらに好ましくは950℃以下である。 If the finishing rolling temperature of hot rolling is low, the deformation resistance of the slab during rolling increases, which may make operation difficult. Therefore, the finishing rolling temperature is preferably 850°C or higher, and more preferably 870°C or higher. However, if the finishing rolling temperature is too high, the strength of the hot-rolled steel sheet may become excessively high. Therefore, the finishing rolling temperature is preferably 980°C or lower, and more preferably 950°C or lower.
熱間圧延で得られた熱延鋼板の、仕上げ圧延から巻取りまでの平均冷却速度は、生産性を考慮して、好ましくは10℃/s以上であり、より好ましくは20℃/s以上である。一方、当該平均冷却速度が速くなり過ぎると、設備コストが高くなる。そのため、当該平均冷却速度は、好ましくは100℃/s以下であり、さらに好ましくは50℃/s以下である。 The average cooling rate of the hot-rolled steel sheet obtained by hot rolling from finish rolling to coiling is preferably 10°C/s or more, more preferably 20°C/s or more, in consideration of productivity. On the other hand, if the average cooling rate is too fast, the equipment costs will increase. Therefore, the average cooling rate is preferably 100°C/s or less, and more preferably 50°C/s or less.
(熱延鋼板の巻き取り工程)
熱間圧延により得られた熱延鋼板は、620℃以上で巻き取る。熱延鋼板の巻取り温度が、620℃未満になると、熱延鋼板の強度が高くなり過ぎて、冷間圧延が困難となる。熱延鋼板の巻取り温度は、好ましくは630℃以上であり、より好ましくは640℃以上である。一方、熱延鋼板の巻取り温度が高くなり過ぎると、スケール除去のための酸洗性が劣化する。そのため、巻取り温度は、好ましくは800℃以下であり、より好ましくは750℃以下である。
(Hot-rolled steel sheet winding process)
The hot-rolled steel sheet obtained by hot rolling is coiled at 620°C or higher. If the coiling temperature of the hot-rolled steel sheet is less than 620°C, the strength of the hot-rolled steel sheet becomes too high, making cold rolling difficult. The coiling temperature of the hot-rolled steel sheet is preferably 630°C or higher, more preferably 640°C or higher. On the other hand, if the coiling temperature of the hot-rolled steel sheet becomes too high, pickling properties for removing scale deteriorate. Therefore, the coiling temperature is preferably 800°C or lower, more preferably 750°C or lower.
(冷間圧延工程)
巻き取られた熱延鋼板は、繰り出された後、冷間圧延に供される。繰り出された熱延鋼板は、必要に応じてスケール除去のために酸洗が施される。
(Cold rolling process)
The coiled hot-rolled steel sheet is unwound and then subjected to cold rolling. The unwound hot-rolled steel sheet is pickled to remove scale, if necessary.
冷間圧延時の圧延率の下限は、好ましくは10%以上である。本実施形態における圧延率は、「圧下率」と同義である。具体的には、圧延前の鋼板の板厚をh1、圧延後の鋼板の板厚をh2としたとき、圧延率(%)は「(h1-h2)/h1×100」である。冷間圧延時の圧延率を10%未満とした場合、所定厚さの鋼板を得るには、熱間圧延工程で熱延鋼板の板厚を薄くしなければならない。熱延鋼板を薄くすると熱延鋼板の長さが長くなるため、酸洗に時間がかかり、生産性が低下する。冷間圧延時の圧延率の下限は、さらに好ましくは25%以上である。 The lower limit of the rolling ratio during cold rolling is preferably 10% or more. The rolling ratio in this embodiment is synonymous with the "rolling reduction ratio". Specifically, when the thickness of the steel plate before rolling is h1 and the thickness of the steel plate after rolling is h2, the rolling ratio (%) is "(h1-h2)/h1 x 100". If the rolling ratio during cold rolling is less than 10%, the thickness of the hot-rolled steel plate must be thinned in the hot rolling process to obtain a steel plate of a specified thickness. If the hot-rolled steel plate is made thinner, the length of the hot-rolled steel plate will increase, which will require more time for pickling and reduce productivity. The lower limit of the rolling ratio during cold rolling is more preferably 25% or more.
一方、冷間圧延時の圧延率が70%を超えると、高い能力の冷間圧延機が必要となる。そのため、冷間圧延時の圧延率の上限は、好ましくは70%以下であり、さらに好ましくは65%以下である。 On the other hand, if the reduction ratio during cold rolling exceeds 70%, a high-capacity cold rolling mill is required. Therefore, the upper limit of the reduction ratio during cold rolling is preferably 70% or less, and more preferably 65% or less.
図1は、本実施形態に係る冷間圧延後の鋼板のヒートパターンの模式図である。図1に示すヒートパターンには、(a)均熱工程、(b)第1の冷却工程、(c)第2の冷却工程、(d)合金化工程、(e)第3の冷却工程、および(f)第4の冷却工程が含まれる。本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得るには、冷間圧延後のヒートパターンに含まれる工程のうち、特に(a)から(e)までの各工程の条件を適切に調整することが重要である。 Figure 1 is a schematic diagram of the heat pattern of the steel sheet after cold rolling according to this embodiment. The heat pattern shown in Figure 1 includes (a) a soaking step, (b) a first cooling step, (c) a second cooling step, (d) an alloying step, (e) a third cooling step, and (f) a fourth cooling step. In order to obtain the high-strength galvannealed steel sheet according to this embodiment, it is important to appropriately adjust the conditions of each step, particularly steps (a) to (e), included in the heat pattern after cold rolling.
(a)均熱工程
均熱工程では、冷延鋼板を加熱し、Ac3点以上の温度域で11s以上保持する。加熱温度がAc3点未満の場合、鋼板の降伏強度や引張強さを低下させる軟質なフェライトが残存する可能性がある。そのため、均熱工程での保持温度の下限はAc3点とする。均熱工程での保持温度の下限は、好ましくは(Ac3点+5)℃である。また、均熱工程での保持温度は、冷延鋼板の固相線温度以下であればよく、上限については特に設けない。しかし、均熱工程での保持温度を上げすぎると生産性の悪化、または炉の燃費の増大による経済性の悪化が生じるため、均熱工程での保持温度の上限は、好ましくは980℃以下である。均熱工程では、冷延鋼板の温度を一定に保ってもよく、また、上記保持温度の範囲であれば冷延鋼板の温度が変動してもよい。
(a) Soaking step In the soaking step, the cold-rolled steel sheet is heated and held at a temperature range of Ac3 point or higher for 11s or more. If the heating temperature is lower than Ac3 point, there is a possibility that soft ferrite that reduces the yield strength and tensile strength of the steel sheet may remain. Therefore, the lower limit of the holding temperature in the soaking step is Ac3 point. The lower limit of the holding temperature in the soaking step is preferably (Ac3 point + 5) ° C. In addition, the holding temperature in the soaking step may be equal to or lower than the solidus temperature of the cold-rolled steel sheet, and there is no particular upper limit. However, if the holding temperature in the soaking step is too high, the productivity will deteriorate, or the economic efficiency will deteriorate due to the increase in the fuel consumption of the furnace. Therefore, the upper limit of the holding temperature in the soaking step is preferably 980 ° C. or lower. In the soaking step, the temperature of the cold-rolled steel sheet may be kept constant, or the temperature of the cold-rolled steel sheet may fluctuate as long as it is within the above holding temperature range.
また、Ac3点以上の温度域での保持時間が11s未満であると、加熱前の冷延鋼板に存在していた炭化物および当該炭化物に固溶していた元素から均熱工程で鋼板に固溶する元素の量が不足し、焼入れ性が劣化する。そのため、Ac3点以上の温度域での保持時間は、11s以上とする。Ac3点以上の温度域での保持時間の下限は、好ましくは12s以上、より好ましくは15sである。Ac3点以上の温度域での保持時間の上限については特に設けない。しかし、当該保持時間が過度に長いと生産性が悪化するため、当該保持時間は、好ましくは600s未満である。 Furthermore, if the holding time in the temperature range above the Ac3 point is less than 11 seconds, the amount of elements that dissolve in the steel sheet during the soaking process from the carbides that were present in the cold-rolled steel sheet before heating and the elements that were dissolved in the carbides will be insufficient, and hardenability will deteriorate. Therefore, the holding time in the temperature range above the Ac3 point is set to 11 seconds or more. The lower limit of the holding time in the temperature range above the Ac3 point is preferably 12 seconds or more, more preferably 15 seconds. There is no particular upper limit for the holding time in the temperature range above the Ac3 point. However, if the holding time is too long, productivity will deteriorate, so the holding time is preferably less than 600 seconds.
なお、Ac3点は、下記式(2)により算出することができる(William C.
Leslie著,「レスリー鉄鋼材料学」,丸善株式会社、p.273)。式(2)中の[元素記号]は、当該元素の含有量(質量%)を表す。
Ac3(℃)=910-203×[C]1/2-15.2×[Ni]+44.7×[Si]+104×[V]+31.5×[Mo]+13.1×[W]-{30×[Mn]+11×[Cr]+20×[Cu]-700×[P]-400×[Al]-120×[As]-400×[Ti]} …(2)
The Ac3 point can be calculated by the following formula (2) (William C.
(Leslie, "Leslie Steel Materials Science", Maruzen Co., Ltd., p. 273). The [element symbol] in formula (2) represents the content (mass%) of the corresponding element.
Ac3(℃)=910-203×[C] 1/2 -15.2 x [Ni] + 44.7 x [Si] + 104 x [V] + 31.5 x [Mo] + 13.1 x [W] - {30 x [Mn] + 11 x [Cr] + 20 x [Cu] - 700 x [P] - 400 x [Al] - 120 x [As] - 400 x [Ti]}... (2)
(b)第1の冷却工程
第1の冷却工程では、均熱工程でAc3点以上の温度域に加熱、保持した冷延鋼板を540~580℃の温度域(第1の温度域)まで平均冷却速度3℃/s以上で冷却する。具体的には、均熱工程で冷却を開始した後、Ac3点から第1の温度域まで平均冷却速度3℃/s以上で冷却する。この平均冷却速度が、3℃/s未満になると、フェライトが生成する可能性が高くなり、本発明で規定する降伏強度および引張強さの確保が難くなる。そのため、上記平均冷却速度は3℃/s以上とする必要があり、好ましくは4℃/s以上であり、より好ましくは5℃/s以上である。一方、上限は特に設けないが、上記平均冷却速度が50℃/sを超えると、鋼板温度を制御し難くなり、設備コストが増加する。そのため、上記平均冷却速度の上限は50℃/s以下、好ましくは40℃/s以下である。
(b) First Cooling Step In the first cooling step, the cold-rolled steel sheet heated and held in the soaking step at a temperature range of Ac3 or higher is cooled to a temperature range of 540 to 580 ° C. (first temperature range) at an average cooling rate of 3 ° C./s or more. Specifically, after starting cooling in the soaking step, the steel sheet is cooled from the Ac3 point to the first temperature range at an average cooling rate of 3 ° C./s or more. If the average cooling rate is less than 3 ° C./s, the possibility of ferrite being generated increases, making it difficult to ensure the yield strength and tensile strength specified in the present invention. Therefore, the average cooling rate needs to be 3 ° C./s or more, preferably 4 ° C./s or more, and more preferably 5 ° C./s or more. On the other hand, although there is no particular upper limit, if the average cooling rate exceeds 50 ° C./s, it becomes difficult to control the steel sheet temperature, and the equipment cost increases. Therefore, the upper limit of the average cooling rate is 50 ° C./s or less, preferably 40 ° C./s or less.
(c)第2の冷却工程
第2の冷却工程では、第1の冷却工程の後、冷延鋼板を90s以内に410~480℃の温度域(第2の温度域)まで冷却して素地鋼板を得る。より具体的には、冷延鋼板を、第1の温度域から90s以下の時間でMs点以上の温度を確保しつつ第2の温度域まで冷却する。第1の温度域から第2の温度域まで冷却する時間が90sを超えるとベイナイトの増加が懸念されるため、第1の温度域から第2の温度域まで冷却する時間は90s以内とする。第1の温度域から第2の温度域まで冷却する時間の上限は、好ましくは70s以下である。第2の温度域の上限は、好ましくは470℃以下であり、より好ましくは460℃以下である。
(c) Second Cooling Step In the second cooling step, after the first cooling step, the cold-rolled steel sheet is cooled to a temperature range of 410 to 480°C (second temperature range) within 90s to obtain a base steel sheet. More specifically, the cold-rolled steel sheet is cooled from the first temperature range to the second temperature range in a time of 90s or less while maintaining a temperature of the Ms point or higher. If the time for cooling from the first temperature range to the second temperature range exceeds 90s, there is a concern that bainite may increase, so the time for cooling from the first temperature range to the second temperature range is set to 90s or less. The upper limit of the time for cooling from the first temperature range to the second temperature range is preferably 70s or less. The upper limit of the second temperature range is preferably 470°C or less, more preferably 460°C or less.
第2の冷却工程では、冷延鋼板をMs点以上の温度に保つことが好ましい。第2の冷却工程で冷延鋼板がMs点未満となると、その後の合金化工程の前にマルテンサイトが生成し、熱処理終了後の最終組織としてラス間隔が減少して引張強さの低下を招くからである。 In the second cooling step, it is preferable to keep the cold-rolled steel sheet at a temperature equal to or higher than the Ms point. If the cold-rolled steel sheet falls below the Ms point in the second cooling step, martensite will form before the subsequent alloying step, and the final structure after the heat treatment will have a reduced lath spacing, resulting in a decrease in tensile strength.
「Ms点」とは、オーステナイトがマルテンサイト変態を開始する温度であり、下記式(3)に基づいて、鋼板の化学成分組成から簡易的に求めることができる(「講座・現代の金属学 材料編第4巻 鉄鋼材料」,社団法人日本金属学会、1985年6月,p.45)。式(3)中の[元素記号]は、鋼板の当該元素の含有量(質量%)を表し、鋼板中に含有されていない元素は0として計算する。
Ms点(℃)=550-361×[C]-39×[Mn]-35×[V]-20×[Cr]-17×[Ni]-10×[Cu]-5×([Mo]+[W])+15×[Co]+30×[Al] …(3)
The "Ms point" is the temperature at which austenite starts to transform into martensitic, and can be easily calculated from the chemical composition of the steel sheet based on the following formula (3) ("Modern Metal Science Lecture Series, Materials Volume 4, Steel Materials," Japan Institute of Metals, June 1985, p. 45). The [element symbol] in formula (3) represents the content (mass%) of the corresponding element in the steel sheet, and elements not contained in the steel sheet are calculated as 0.
Ms point (°C) = 550-361×[C]-39×[Mn]-35×[V]-20×[Cr]-17×[Ni]-10×[Cu]-5×([Mo]+[W])+15×[Co]+30×[Al]…(3)
(d)合金化工程
第2の冷却工程の後、合金化工程に先立って、素地鋼板に溶融亜鉛めっきを施す。第2の温度域に冷却された素地鋼板は、溶融亜鉛めっき浴を収容するめっきポットに侵入し、めっき浴への浸漬処理が施される。この浸漬処理により、素地鋼板に溶融亜鉛めっきが施され、溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。合金化工程では、得られた溶融亜鉛めっき鋼板に合金化処理が施される。
(d) Alloying step After the second cooling step and prior to the alloying step, the base steel sheet is subjected to hot-dip galvanization. The base steel sheet cooled to the second temperature range is introduced into a plating pot containing a hot-dip galvanizing bath and is subjected to an immersion treatment in the plating bath. Through this immersion treatment, the base steel sheet is hot-dip galvanized to obtain a hot-dip galvanized steel sheet. In the alloying step, the obtained hot-dip galvanized steel sheet is subjected to an alloying treatment.
合金化工程では、溶融亜鉛めっき鋼板を550℃以下の温度域に加熱して溶融亜鉛めっきの合金化処理を行う。具体的には、溶融亜鉛めっき鋼板を加熱することにより、溶融亜鉛めっきに含まれる亜鉛と、素地鋼板に含まれる鉄との合金化を行う。この合金化処理での加熱温度が550℃を超えると、素地鋼板にフェライトが生成する可能性が増し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の引張強さが低下するおそれがある。また、これに加えて、素地鋼板から溶融亜鉛めっきの亜鉛への鉄の拡散が過多となり、プレス成形時等にめっき層が剥離する可能性が高くなる。合金化工程での加熱温度の上限は、好ましくは540℃以下であり、より好ましくは530℃以下である。合金化工程での加熱温度は、めっき浴への浸漬処理直後の溶融亜鉛めっき鋼板の温度よりも高い温度であればよく、好ましくは420℃以上、より好ましくは430℃以上である。 In the alloying process, the hot-dip galvanized steel sheet is heated to a temperature range of 550°C or less to perform alloying treatment of the hot-dip galvanized steel sheet. Specifically, by heating the hot-dip galvanized steel sheet, the zinc contained in the hot-dip galvanized steel sheet and the iron contained in the base steel sheet are alloyed. If the heating temperature in this alloying process exceeds 550°C, the possibility of ferrite being generated in the base steel sheet increases, and the tensile strength of the alloyed hot-dip galvanized steel sheet may decrease. In addition, excessive diffusion of iron from the base steel sheet to the zinc of the hot-dip galvanized steel sheet increases the possibility of the plating layer peeling off during press forming, etc. The upper limit of the heating temperature in the alloying process is preferably 540°C or less, more preferably 530°C or less. The heating temperature in the alloying process may be higher than the temperature of the hot-dip galvanized steel sheet immediately after immersion in the plating bath, and is preferably 420°C or more, more preferably 430°C or more.
(e)第3の冷却工程
第3の冷却工程では、合金化工程で得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、230~340℃の温度域(第3の温度域)まで平均冷却速度5.0℃/s以上で冷却する。より具体的には、合金化直後から第3の温度域の冷却停止温度まで平均冷却速度5.0℃/s以上で冷却する。これにより、上述の本実施形態に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができる。第3の冷却工程での平均冷却速度が5.0℃/s未満になると、ベイナイトの増加が懸念される。また、ベイナイトの生成を抑制しても、Ms点通過後に生成するマルテンサイトから未変態オーステナイトへの炭素の分配が進むことでオーステナイトが安定化し、マルテンサイトに変態するオーステナイト量が低下する。その結果、5体積%を超える残留オーステナイトを含みやすくなる。そのため、第3の冷却工程での平均冷却速度は、5.0℃/s以上とする。第3の冷却工程での平均冷却速度は、好ましくは8.0℃/s以上であり、より好ましくは10℃/s以上である。当該平均速度の上限は、特に規定しないが、冷却設備の冷却能力を増大すると、冷却設備に大きな負荷が生じるため、好ましくは50℃/s以下であり、より好ましくは40℃/s以下である。
(e) Third Cooling Step In the third cooling step, the galvannealed steel sheet obtained in the alloying step is cooled to a temperature range of 230 to 340°C (third temperature range) at an average cooling rate of 5.0°C/s or more. More specifically, the steel sheet is cooled from immediately after alloying to the cooling stop temperature of the third temperature range at an average cooling rate of 5.0°C/s or more. This makes it possible to obtain the high-strength galvannealed steel sheet according to the present embodiment described above. If the average cooling rate in the third cooling step is less than 5.0°C/s, there is a concern that bainite will increase. Even if the generation of bainite is suppressed, the austenite will be stabilized by the distribution of carbon from the martensite generated after passing the Ms point to the untransformed austenite, and the amount of austenite transformed into martensite will decrease. As a result, the steel sheet is likely to contain more than 5% by volume of retained austenite. Therefore, the average cooling rate in the third cooling step is set to 5.0°C/s or more. The average cooling rate in the third cooling step is preferably 8.0° C./s or more, more preferably 10° C./s or more. Although there is no particular upper limit to the average rate, increasing the cooling capacity of the cooling equipment places a large load on the cooling equipment, so the average rate is preferably 50° C./s or less, more preferably 40° C./s or less.
(f)第4の冷却工程
第3の冷却工程後に引き続き第4の冷却工程を行う。第4の冷却工程では、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、第3の温度域から50℃以下の冷却停止温度まで平均冷却速度5.0℃/s以下で冷却することが好ましい。第4の冷却工程での平均冷却速度が5.0℃/sを超えると、素地鋼板のマルテンサイトの自己焼き戻しが進まず、脆性的な組織となるおそれがある。第4の冷却工程での平均冷却速度は、より好ましくは4.0℃以下である。また、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の生産性が悪化するため、第4の冷却工程での平均冷却速度は、好ましくは0.05℃/s以上であり、より好ましくは0.10℃/s以上である。
(f) Fourth cooling step The fourth cooling step is performed following the third cooling step. In the fourth cooling step, it is preferable to cool the high-strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet from the third temperature range to a cooling stop temperature of 50°C or less at an average cooling rate of 5.0°C/s or less. If the average cooling rate in the fourth cooling step exceeds 5.0°C/s, the self-tempering of the martensite of the base steel sheet does not proceed, and there is a risk of the structure becoming brittle. The average cooling rate in the fourth cooling step is more preferably 4.0°C or less. In addition, since the productivity of the high-strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet is deteriorated, the average cooling rate in the fourth cooling step is preferably 0.05°C/s or more, more preferably 0.10°C/s or more.
なお、第3の冷却工程での冷却停止温度が、230℃よりも高くなっている場合には、第3の冷却工程での冷却停止温度から230℃までの平均冷却速度は問わない。また、第4の冷却工程では、第3の冷却工程の後、加熱を行わない限り、室温まで任意の冷却速度で冷却してもよい。 If the cooling stop temperature in the third cooling step is higher than 230°C, the average cooling rate from the cooling stop temperature in the third cooling step to 230°C does not matter. In the fourth cooling step, the material may be cooled to room temperature at any cooling rate as long as heating is not performed after the third cooling step.
(その他の工程)
第4の冷却工程の後に、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板に、必要に応じて加工を行ってもよく、焼き戻しを行ってもよい。
(Other processes)
After the fourth cooling step, the high-strength galvannealed steel sheet may be processed or tempered as necessary.
第4の冷却工程で冷却された高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、調質圧延を行わなくても十分に高い引張強さおよび降伏強度を有する。しかし、当該めっき鋼板に調質圧延等の加工を行うことにより加工硬化を生じさせ、さらに高い降伏強度を達成することも可能である。このような降伏強度の向上は、当該めっき鋼板の加工によって、素地鋼板のマルテンサイトの可動転位が減少することによる。素地鋼板のマルテンサイトの可動転位は、当該めっき鋼板の降伏強度を低下させるため、少ないことが好ましい。当該めっき鋼板の加工量の上限値は特に指定しない。しかし、当該めっき鋼板には、加工により、形状悪化や強度異方性が生じる。そのため、調質圧延での加工量の上限は、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の圧延方向の伸び率で、好ましくは5%以下であり、より好ましくは4%以下である。調質圧延以外の加工としては、レベラーを用いた加工を行ってもよい。レベラーを用いた加工でも、好ましい加工量は調質圧延と同様である。 The high-strength galvannealed steel sheet cooled in the fourth cooling step has sufficiently high tensile strength and yield strength even without temper rolling. However, it is possible to achieve even higher yield strength by subjecting the plated steel sheet to processing such as temper rolling, which causes work hardening. Such improvement in yield strength is due to the reduction in mobile dislocations in the martensite of the base steel sheet by processing the plated steel sheet. Mobile dislocations in the martensite of the base steel sheet are preferably small because they reduce the yield strength of the plated steel sheet. There is no particular upper limit for the amount of processing of the plated steel sheet. However, processing of the plated steel sheet causes shape deterioration and strength anisotropy. Therefore, the upper limit of the amount of processing in temper rolling is preferably 5% or less, more preferably 4% or less, in terms of the elongation in the rolling direction of the high-strength galvannealed steel sheet. As processing other than temper rolling, processing using a leveler may be performed. Even in processing using a leveler, the preferred amount of processing is the same as in temper rolling.
また、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板に過度でない焼き戻しを行っても、高い引張強さを維持しながら、より高い降伏強度を達成することが可能である。これは、焼き戻しを行うことで、加工と同様に素地鋼板のマルテンサイトの可動転位が減少するからである。 In addition, even if high-strength galvannealed steel sheet is tempered to a moderate extent, it is possible to achieve a higher yield strength while maintaining high tensile strength. This is because tempering reduces the mobile dislocations in the martensite of the base steel sheet, just as processing does.
焼き戻しの温度は特に指定しないが、概ね500℃を超えると、過度な焼き戻しが起こり、素地鋼板のマルテンサイトのラスの個数が低下して、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の引張強さ、降伏強度の低下を招く。そのため、焼き戻し温度の上限は、500℃以下が好ましい。 The tempering temperature is not specified, but generally, if it exceeds 500°C, excessive tempering occurs, the number of martensite laths in the base steel sheet decreases, and the tensile strength and yield strength of the high-strength galvannealed steel sheet decrease. Therefore, the upper limit of the tempering temperature is preferably 500°C or less.
本発明の高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、上記の製造方法によって、得られたものに限定されない。本発明の高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、本発明で規定する要件を満足する限り、他の製造方法によって得られたものであってもよい。 The high-strength galvannealed steel sheet of the present invention is not limited to that obtained by the above manufacturing method. The high-strength galvannealed steel sheet of the present invention may be obtained by other manufacturing methods as long as the requirements specified in the present invention are satisfied.
本明細書は、上述したように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下にまとめる。 As mentioned above, this specification discloses various aspects of the technology, the main technologies of which are summarized below.
上述したように、本発明の一局面に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、素地鋼板の表面にめっき層を有する高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板であって、
前記素地鋼板が質量%で、
C :0.19~0.30%、
Si:0%超、0.70%以下、
Mn:1.8~3.0%、
P :0%超、0.020%以下、
S :0%超、0.05%以下、
Al:0.015~0.060%、
Cr:0.05~0.8%、
Ti:0.015~0.080%、
B :0.0010~0.0150%、
Mo:0%超、0.40%以下、
N :0.0100%以下、および
O :0.0030%以下、
を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり、
前記素地鋼板のCr量[Cr](質量%)およびSi量[Si](質量%)は、2×[Cr]-[Si]≧0.1を満足し、
前記素地鋼板の金属組織において、マルテンサイト(焼戻しマルテンサイトおよび自己焼戻しマルテンサイトを含む)が82体積%以上、フェライト、パーライトおよびベイナイトが13体積%以下、残留オーステナイトが5体積%以下であり、
前記素地鋼板の金属組織を走査型電子顕微鏡で観察した像において、切断法で測定した総長300μmにおけるラスの個数が200個以上であり、降伏強度が970MPa以上かつ引張強さが1470MPa以上である。
As described above, a high-strength galvannealed steel sheet according to one aspect of the present invention is a high-strength galvannealed steel sheet having a plating layer on a surface of a base steel sheet,
The base steel sheet is composed of:
C: 0.19-0.30%,
Si: more than 0%, 0.70% or less,
Mn: 1.8-3.0%,
P: more than 0%, less than 0.020%,
S: more than 0%, less than 0.05%,
Al: 0.015-0.060%,
Cr: 0.05-0.8%,
Ti: 0.015-0.080%,
B: 0.0010-0.0150%,
Mo: more than 0%, less than 0.40%,
N: 0.0100% or less, and O: 0.0030% or less,
and the remainder being iron and unavoidable impurities,
The Cr content [Cr] (mass%) and the Si content [Si] (mass%) of the base steel sheet satisfy 2 × [Cr] - [Si] ≧ 0.1,
In the metal structure of the base steel sheet, martensite (including tempered martensite and self-tempered martensite) is 82 vol% or more, ferrite, pearlite and bainite are 13 vol% or less, and retained austenite is 5 vol% or less,
In an image of the metal structure of the base steel sheet observed with a scanning electron microscope, the number of laths in a total length of 300 μm measured by a cutting method is 200 or more, the yield strength is 970 MPa or more, and the tensile strength is 1470 MPa or more.
この構成によれば、降伏強度が970MPa以上、引張強さが1470MPa以上であって、優れたLME割れ耐性を有する高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができる。 This configuration makes it possible to obtain a high-strength galvannealed steel sheet with a yield strength of 970 MPa or more, a tensile strength of 1470 MPa or more, and excellent LME cracking resistance.
上記構成の高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、前記素地鋼板が、さらに、質量%で、Ca:0%超、0.0040%以下を含有してもよい。 In the high-strength galvannealed steel sheet having the above configuration, the base steel sheet may further contain, by mass%, Ca: more than 0% and 0.0040% or less.
この構成によれば、曲げ性にも優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができる。 This configuration makes it possible to obtain high-strength galvannealed steel sheet with excellent bendability.
上記構成の高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、前記素地鋼板が、さらに、質量%で、
Nb:0%超、0.020%以下、
V :0%超、0.30%以下、
Cu:0%超、0.30%以下、
Ni:0%超、0.30%以下、
Mg:0%超、0.0100%以下、および
REM:0%超、0.010%以下、
からなる群から選ばれる1種または2種以上を含有してもよい。
In the high-strength galvannealed steel sheet having the above configuration, the base steel sheet further comprises, in mass %,
Nb: more than 0%, less than 0.020%,
V: more than 0%, less than 0.30%,
Cu: more than 0%, 0.30% or less,
Ni: more than 0%, less than 0.30%,
Mg: more than 0% and 0.0100% or less; and REM: more than 0% and 0.010% or less;
may contain one or more selected from the group consisting of:
この構成によれば、さらに強度に優れ、または耐食性もしくは成形性にも優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができる。 This configuration makes it possible to obtain a high-strength galvannealed steel sheet that is even more excellent in strength, corrosion resistance, and formability.
また、本発明の他の局面に係る高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、上記組成を有するスラブを熱間圧延し、
熱間圧延により得られた熱延鋼板を620℃以上で巻き取り、
巻き取った前記熱延鋼板を繰り出して冷間圧延し、
冷間圧延により得られた冷延鋼板を加熱し、Ac3点以上の温度域で11s以上保持し、加熱、保持した前記冷延鋼板を540~580℃の温度域まで平均冷却速度3℃/s以上で冷却し、さらに90s以内に410~480℃の温度域まで冷却し、
前記冷延鋼板を冷却して得られた素地鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、
溶融亜鉛めっきを施して得られた溶融亜鉛めっき鋼板を550℃以下の温度域に加熱して前記溶融亜鉛めっきの合金化処理を行い、
前記溶融亜鉛めっき鋼板に合金化処理を行って得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を230~340℃の温度域まで平均冷却速度5℃/s以上で冷却することを含む。
A method for producing a high-strength galvannealed steel sheet according to another aspect of the present invention includes hot rolling a slab having the above composition,
The hot-rolled steel sheet obtained by hot rolling is coiled at 620°C or higher.
The coiled hot-rolled steel sheet is unwound and cold-rolled;
The cold-rolled steel sheet obtained by cold rolling is heated and held in a temperature range of Ac3 point or higher for 11 s or more, and the heated and held cold-rolled steel sheet is cooled to a temperature range of 540 to 580 ° C. at an average cooling rate of 3 ° C./s or more, and further cooled to a temperature range of 410 to 480 ° C. within 90 s,
The cold-rolled steel sheet is cooled to obtain a base steel sheet, which is then subjected to hot-dip galvanizing.
The hot-dip galvanized steel sheet obtained by hot-dip galvanizing is heated to a temperature range of 550°C or less to perform an alloying treatment of the hot-dip galvanizing,
The method includes cooling the galvannealed steel sheet obtained by subjecting the hot-dip galvannealed steel sheet to an alloying treatment to a temperature range of 230 to 340° C. at an average cooling rate of 5° C./s or more.
この構成によれば、降伏強度が970MPa以上、引張強さが1470MPa以上であって、優れたLME割れ耐性を有する高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。 This configuration makes it possible to produce high-strength galvannealed steel sheet with a yield strength of 970 MPa or more, a tensile strength of 1470 MPa or more, and excellent LME cracking resistance.
上記構成の高強度の製造方法において、冷却した前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板に、伸び率5%以下で加工を行ってもよい。 In the manufacturing method for high strength as described above, the cooled galvannealed steel sheet may be processed at an elongation rate of 5% or less.
この構成によれば、さらに降伏強度に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。 This configuration makes it possible to produce high-strength galvannealed steel sheets with even better yield strength.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含有される。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be modified within the scope of the above and below-described aims, and all such modifications are within the technical scope of the present invention.
(製造方法)
溶鋼を鋳造して表1に示す化学成分組成(鋼種:A、B、C、D、E、F、G、H、I、J)のスラブを製造した。表1中、「<」を付した数値は測定限界未満であったことを、それぞれ意味する。P、S、N、Oは、上述の通り不可避不純物であり、P、S、N、Oの欄に示した値は不可避的に含まれた量を意味する。表1に示す化学成分組成の残部は、鉄、およびP、S、N、O以外の不可避不純物である。
(Production method)
Molten steel was cast to produce slabs with the chemical composition shown in Table 1 (steel types: A, B, C, D, E, F, G, H, I, J). In Table 1, values marked with "<" mean that they were below the measurement limit. P, S, N, and O are unavoidable impurities as described above, and the values shown in the P, S, N, and O columns mean the amounts that were unavoidably contained. The remainder of the chemical composition shown in Table 1 is iron and unavoidable impurities other than P, S, N, and O.
表1には、各鋼種のAc3点およびMs点も示した。Ac3点は上記式(2)、Ms点は上記式(3)を用いて算出した。Ac3点およびMs点を算出する際は、添加していない元素および測定限界未満であった元素の含有量は0とした。 Table 1 also shows the Ac3 and Ms points for each steel type. The Ac3 and Ms points were calculated using the above formula (2) and formula (3), respectively. When calculating the Ac3 and Ms points, the contents of elements that were not added and elements that were below the measurement limit were set to 0.
また、表1には、各鋼種の「2×[Cr]-[Si]」の値(表1では「CS値」と記載した。)も示した。ここで、[Cr]および[Si]は、スラブの当該元素の含有量(質量%)である。CS値が0.1以上である場合、下記式(1)を満たす。
2×[Cr]-[Si]≧0.1 …(1)
Table 1 also shows the value of "2 x [Cr] - [Si]" (referred to as "CS value" in Table 1) for each steel type. Here, [Cr] and [Si] are the contents (mass%) of the corresponding elements in the slab. When the CS value is 0.1 or more, the following formula (1) is satisfied.
2×[Cr]−[Si]≧0.1…(1)
鋼種A~F、H~Jのスラブは1250℃まで、鋼種Gのスラブは1265~1275℃の温度範囲まで加熱し、板厚2.0~3.0mmの範囲まで熱間圧延を施し、熱延鋼板とした。仕上げ圧延完了時の熱延鋼板の温度は、鋼種A~F、H~Jにおいては900℃、鋼種Gにおいては920℃とした。また熱間圧延の仕上げ圧延完了から熱延鋼板の巻き取り開始までの熱延鋼板の平均冷却速度は10~30℃/sとした。熱延鋼板の巻取り開始温度は、鋼種A~Fでは650℃、鋼種G~Jでは680℃として、熱延鋼板のコイルの巻き取りおよびコイル巻き取り相当処理を行った。 The slabs of steel types A to F and H to J were heated to 1250°C, and the slab of steel type G was heated to a temperature range of 1265 to 1275°C, and hot rolled to a thickness of 2.0 to 3.0 mm to produce hot rolled steel sheets. The temperature of the hot rolled steel sheets at the completion of finish rolling was 900°C for steel types A to F and H to J, and 920°C for steel type G. The average cooling rate of the hot rolled steel sheets from the completion of finish rolling to the start of coiling the hot rolled steel sheets was 10 to 30°C/s. The start temperature of coiling the hot rolled steel sheets was 650°C for steel types A to F, and 680°C for steel types G to J, and the hot rolled steel sheets were coiled and processed equivalent to coiling.
得られた熱延鋼板を酸洗した後、表面研削および冷間圧延を組み合わせて、板厚1.4~1.6mmの冷延鋼板を得た。このときいずれの鋼種の冷延率(冷間圧延時の圧延率)は10~60%の範囲内であった。得られた鋼種A~Jの冷延鋼板に対して表2に示す熱処理No.1~14の熱処理を行い、実験No.1~18の鋼板(鋼板または合金化溶融亜鉛めっき鋼板)を作製した。熱処理No.1~7、13、14では、熱処理炉としてラボシミュレーターを使用し、熱処理No.8~12では、実機設備を使用した。実験No.11では、均熱工程(図1に示した工程(a))での「Ac3点~最高到達温度までの時間」が10sであり、この時間に「最高到達温度から冷却を開始してAc3点に至るまでの時間」を加えた「Ac3点以上の温度域での保持時間」は11s未満であった。 The obtained hot-rolled steel sheets were pickled, and then surface grinding and cold rolling were combined to obtain cold-rolled steel sheets with a thickness of 1.4 to 1.6 mm. The cold-rolling ratio (rolling ratio during cold rolling) of each steel type was in the range of 10 to 60%. The obtained cold-rolled steel sheets of steel types A to J were subjected to heat treatment Nos. 1 to 14 shown in Table 2 to produce steel sheets (steel sheets or galvannealed steel sheets) of Experiments Nos. 1 to 18. In Heat Treatments Nos. 1 to 7, 13, and 14, a laboratory simulator was used as the heat treatment furnace, and in Heat Treatments Nos. 8 to 12, actual equipment was used. Experiment No. In 11, the "time from Ac3 point to the maximum temperature reached" during the soaking process (step (a) shown in Figure 1) was 10 seconds, and the "retention time in the temperature range above Ac3 point", calculated by adding the "time from the maximum temperature reached to the Ac3 point after starting cooling", was less than 11 seconds.
熱処理No.1~7、13、14では、第2の冷却工程(図1に示した工程(c))の後、鋼板に溶融亜鉛めっき処理および合金化処理を行わなかった。熱処理No.8~12では、鋼板に第2の冷却工程の後、溶融亜鉛めっき処理および合金化処理(図1に示した工程(d))を実施した。 In heat treatments Nos. 1 to 7, 13, and 14, the steel sheets were not subjected to hot-dip galvanizing and alloying treatments after the second cooling step (step (c) shown in Figure 1). In heat treatments Nos. 8 to 12, the steel sheets were subjected to hot-dip galvanizing and alloying treatments (step (d) shown in Figure 1) after the second cooling step.
熱処理No.1~7、13、14を実施した鋼板については、溶融亜鉛めっき処理および合金化処理(図1に示した工程(d))を模擬した熱処理後に組織の観察および機械的特性の評価を行った。熱処理No.8~12を実施した鋼板は、めっき処理または指定の加工硬化処理(調質圧延)を施した後に組織の観察および機械的特性の評価を行った。 For steel sheets that underwent heat treatment Nos. 1 to 7, 13, and 14, the structure was observed and the mechanical properties were evaluated after heat treatment simulating hot-dip galvanizing and alloying treatment (step (d) shown in Figure 1). For steel sheets that underwent heat treatment Nos. 8 to 12, the structure was observed and the mechanical properties were evaluated after plating or the specified work hardening treatment (temper rolling).
なお、熱処理No.1~7、13、14を実施した鋼板について、溶融亜鉛めっき処理および合金化処理を模擬した熱処理後に組織の観察および機械的特性の評価を行ったのは、めっきの有無によって鋼板の強度に大きな影響はないのに対し、熱処理の鋼板の強度への影響は大きいからである。 The steel sheets that underwent heat treatment Nos. 1 to 7, 13, and 14 were subjected to observation of the structure and evaluation of the mechanical properties after heat treatments simulating hot-dip galvanizing and alloying treatments. This is because the strength of the steel sheet is not significantly affected by the presence or absence of plating, whereas heat treatment has a large effect on the strength of the steel sheet.
(組織観察および機械的特性の評価)
このようにして得られた実験No.1~18の各鋼板について、マルテンサイト、ベイナイトおよび残留オーステナイトの各組織の体積率、切断法で測定した総長300μmにおけるラスの個数、ならびに機械的特性(0.2%耐力σ0.2および引張強さTS)を下記の手順に従って測定した。
(Structural Observation and Evaluation of Mechanical Properties)
For each of the steel plates of Experiment Nos. 1 to 18 thus obtained, the volume fraction of each of the structures of martensite, bainite and retained austenite, the number of laths in a total length of 300 μm measured by a cut-off method, and mechanical properties (0.2% proof stress σ 0.2 and tensile strength TS) were measured according to the following procedures.
(各組織の体積率)
本実施例の製造方法によれば、各鋼板においてマルテンサイト、ベイナイトおよび残留オーステナイト以外の組織(例えば、フェライトやパーライト)が存在する可能性は極めて低い。そのため、マルテンサイト、ベイナイトおよび残留オーステナイト以外の組織は測定しなかった。以下では、各組織の体積率の測定方法について、残留オーステナイト、ベイナイトおよびマルテンサイトの順に説明する。
(Volume ratio of each tissue)
According to the manufacturing method of this example, the possibility of the presence of structures other than martensite, bainite, and retained austenite (e.g., ferrite and pearlite) in each steel sheet is extremely low. Therefore, structures other than martensite, bainite, and retained austenite were not measured. Below, the method of measuring the volume fraction of each structure will be described in the order of retained austenite, bainite, and martensite.
(残留オーステナイトの体積率)
残留オーステナイトの体積率は、次のように測定した。試験片は、熱処理後の鋼板(板厚1.4~1.6mm)から20mm×20mmの大きさに切り出した。この試験片を、表面から板厚の1/4部まで研削し、研削面を化学研磨(実験No.8)または電解研磨(実験No.16~18)により研磨した。研磨後の研削面について、X線回折法により残留オーステナイトの体積率を測定した(ISIJ Int.Vol.33.(1993),No.7,P.776)。測定には、2次元微小部X線回折装置(株式会社リガク製、RINT-RAPID II)を使用した。ターゲットはCoを使用した。
(Volume fraction of retained austenite)
The volume fraction of retained austenite was measured as follows. Test pieces were cut out to a size of 20 mm x 20 mm from heat-treated steel sheets (thickness 1.4 to 1.6 mm). The test pieces were ground from the surface to 1/4 of the plate thickness, and the ground surface was polished by chemical polishing (Experiment No. 8) or electrolytic polishing (Experiment No. 16 to 18). The volume fraction of retained austenite was measured for the ground surface after polishing by X-ray diffraction (ISIJ Int. Vol. 33. (1993), No. 7, p. 776). A two-dimensional micro-X-ray diffraction device (Rigaku Corporation, RINT-RAPID II) was used for the measurement. Co was used as the target.
ただし、一部の試験片については、そのC量もしくはSi量、または第3の冷却条件もしくは第4の冷却条件での熱処理条件から、残留オーステナイトの体積率が5%以下であることが想定された。そのため、このような試験片についてはX線回折法による残留オーステナイトの体積率の測定を行わなかった。残留オーステナイトの体積率を測定しなかった鋼板(実験No.1~7、9~15)については、残留オーステナイトの体積率は、その最高値である5%を想定値として使用した。 However, for some test specimens, the volume fraction of retained austenite was expected to be 5% or less based on the C or Si content, or the heat treatment conditions under the third or fourth cooling conditions. Therefore, the volume fraction of retained austenite was not measured by X-ray diffraction method for such test specimens. For steel plates for which the volume fraction of retained austenite was not measured (Tests No. 1 to 7, 9 to 15), the maximum volume fraction of retained austenite, 5%, was used as the expected value.
(ベイナイトおよびマルテンサイトの体積率)
ベイナイトおよびマルテンサイトの体積率は、次の手順で測定、算出した。試験片は、熱処理後の鋼板(板厚1.4~1.6mm)から20mm×20mmの大きさに切り出した。この試験片の圧延方向と平行な断面を研磨し、研磨面にナイタール腐食を施した。ナイタール腐食を施した研磨面の板厚の1/4部の組織の写真(倍率3000倍)を、FE-SEMを用いて撮影した。組織写真の粒の色などに基づいて組織をベイナイトまたはマルテンサイトに区分し、ベイナイトおよびマルテンサイトの面積率を点算法で測定した。具体的には、撮影したFE-SEM像上に3μm間隔(写真上では9mm間隔)の直交格子を設け、格子が直角に交わる点(格子点)における組織をベイナイトまたはマルテンサイトに区分した。組織の区分は、格子点100点について行い、その結果を用いてベイナイトの面積率およびマルテンサイトの面積率を算出した。測定は、各試験片とも1視野(写真1枚)について行った。
(Volume fraction of bainite and martensite)
The volume fractions of bainite and martensite were measured and calculated by the following procedure. Test pieces were cut out to a size of 20 mm x 20 mm from heat-treated steel sheets (thickness 1.4 to 1.6 mm). The cross section of the test pieces parallel to the rolling direction was polished, and the polished surface was etched with nital. A photograph (magnification 3000 times) of the structure of a 1/4 part of the plate thickness of the polished surface that was etched with nital was taken using an FE-SEM. The structure was divided into bainite and martensite based on the color of grains in the structure photograph, and the area fractions of bainite and martensite were measured by a point counting method. Specifically, an orthogonal grid was provided at intervals of 3 μm (9 mm intervals on the photograph), and the structure at the points (grid points) where the grids intersect at right angles was divided into bainite and martensite. The structure was divided into 100 grid points, and the area fractions of bainite and martensite were calculated using the results. The measurement was carried out for one visual field (one photograph) for each test piece.
図2は、試験片の圧延方向と平行な断面の、ナイタール腐食を施した研磨面の板厚の1/4部の組織の倍率3000倍の走査型電子顕微鏡写真の一例である。図2において、黒色に見える組織はベイナイトであり、残りの部分はマルテンサイトである。 Figure 2 is an example of a scanning electron microscope photograph taken at a magnification of 3000 times of the structure of a polished surface that has been etched with nital at 1/4 of the plate thickness in a cross section parallel to the rolling direction of the test piece. In Figure 2, the structure that appears black is bainite, and the remaining part is martensite.
以上の説明からわかるように、本実施例では、残留オーステナイトの体積率と、ベイナイトおよびマルテンサイトの面積率とを異なる方法で測定しているため、各組織の割合の合計は、必ずしも100%となるとは限らない。 As can be seen from the above explanation, in this embodiment, the volume fraction of retained austenite and the area fractions of bainite and martensite are measured using different methods, so the total of the proportions of each structure does not necessarily equal 100%.
そこで、本実施例では、ベイナイトの体積率およびマルテンサイトの体積率を決定するに当たっては、残留オーステナイト、ベイナイトおよびマルテンサイトの各体積率の合計が100体積%となるように調整を行った。具体的には、100体積%から、X線回折法で測定された残留オーステナイトの体積率(または残留オーステナイトの体積率の想定値)を減じた数値を求め、この数値をベイナイトおよびマルテンサイトの合計体積率とみなした。このベイナイトおよびマルテンサイトの合計体積率を、点算法で測定されたベイナイトおよびマルテンサイトの各面積率を用いて比例配分し、ベイナイトおよびマルテンサイトの各体積率とした。このようにして求めた各組織の体積率を表3に示した。 In this embodiment, therefore, the volume fractions of bainite and martensite were determined so that the total of the volume fractions of retained austenite, bainite, and martensite was 100 volume %. Specifically, the volume fraction of retained austenite measured by X-ray diffraction (or the assumed volume fraction of retained austenite) was subtracted from 100 volume %, and this value was considered to be the total volume fraction of bainite and martensite. This total volume fraction of bainite and martensite was proportionally allocated using the area fractions of bainite and martensite measured by the point counting method, to determine the volume fractions of bainite and martensite. The volume fractions of each structure determined in this way are shown in Table 3.
(総長300μmにおけるラスの個数)
総長300μmにおけるラスの個数は、切断法で測定した。切断法は、通常粒径を測定する手法である(JIS G 0551:2013)。本実施例では、切断法をラスの個数を測定する手法として応用した。
(Number of laths in a total length of 300 μm)
The number of laths in a total length of 300 μm was measured by a cut method. The cut method is a method for measuring ordinary grain size (JIS G 0551:2013). In this example, the cut method was applied as a method for measuring the number of laths.
ラスの個数の測定は、鋼板の圧延方向に平行な断面の板厚1/4部において行った。鋼板の当該断面を研磨し、ナイタールを用いて腐食を施し、FE-SEMを用いて倍率3000倍で写真を撮影した。撮影されたFE-SEM像において、白色であり、かつ最長部分の長さが1μm以上の領域をラスとした。図3は、切断法でラスの個数を計測する状態の模式図である。撮影したFE-SEM像上に、総長300μmの線(試験線)を描き、図3に示すように、その線がラスを通過した数(試験線と交差するラスの個数)を測定した。総長300μmの試験線と交差するラスの個数を、「総長300μmにおけるラスの個数」という。測定した総長300μmにおけるラスの個数を表3に示した。 The number of laths was measured at 1/4 of the plate thickness in a cross section parallel to the rolling direction of the steel plate. The cross section of the steel plate was polished, corroded with nital, and photographed at 3000x magnification using an FE-SEM. In the photographed FE-SEM image, the regions that were white and had a longest length of 1 μm or more were defined as laths. Figure 3 is a schematic diagram of the state in which the number of laths was measured using the cutting method. A line (test line) with a total length of 300 μm was drawn on the photographed FE-SEM image, and the number of laths that the line passed through (the number of laths intersecting the test line) was measured as shown in Figure 3. The number of laths intersecting the test line with a total length of 300 μm is referred to as the "number of laths in a total length of 300 μm." The measured number of laths in a total length of 300 μm is shown in Table 3.
(機械的特性の評価)
熱処理を実施した鋼板の機械的特性として、引張強さTSおよび0.2%耐力σ0.2を測定した。引張強さTSおよび0.2%耐力σ0.2は、冷間圧延の圧延方向と直角な方向が試験片の長手となるように採取したJIS5号試験片(板状試験片)を用いて測定した。実験No.11~15の測定条件は、JIS Z 2241:2011に基づく。実験No.1~10、16~18の測定条件は、クロスヘッド変位速度を10mm/minで一定とした以外は、JIS Z 2241:2011に基づく。測定した引張強さTSおよび0.2%耐力σ0.2を表3に示した。引張強さTSが1470MPa以上、かつ0.2%耐力σ0.2が970MPa以上の場合、機械的特性について合格とした。
(Evaluation of mechanical properties)
The tensile strength TS and 0.2% yield strength σ 0.2 were measured as mechanical properties of the heat-treated steel sheets. The tensile strength TS and 0.2% yield strength σ 0.2 were measured using JIS No. 5 test pieces (plate-shaped test pieces) taken so that the direction perpendicular to the rolling direction of the cold rolling was the longitudinal direction of the test pieces. The measurement conditions of Experiments No. 11 to 15 were based on JIS Z 2241:2011. The measurement conditions of Experiments No. 1 to 10 and 16 to 18 were based on JIS Z 2241:2011, except that the crosshead displacement speed was constant at 10 mm/min. The measured tensile strength TS and 0.2% yield strength σ 0.2 are shown in Table 3. When the tensile strength TS was 1470 MPa or more and the 0.2% yield strength σ 0.2 was 970 MPa or more, the mechanical properties were deemed to be acceptable.
(LME割れ耐性の評価)
LME割れ耐性は、鋼板の化学成分組成が大きく影響し、熱処理の影響は化学成分組成に比べて小さい。そのため、LME割れ耐性は、化学成分組成による評価が可能である。本実施例では、以下の方法で各鋼板のLME割れ耐性を評価した。
(Evaluation of LME Cracking Resistance)
The LME cracking resistance is greatly affected by the chemical composition of the steel sheet, and the effect of heat treatment is smaller than that of the chemical composition. Therefore, the LME cracking resistance can be evaluated by the chemical composition. In this example, the LME cracking resistance of each steel sheet was evaluated by the following method.
鋼種A~Fの冷間圧延まま鋼板に対し、亜鉛めっきの付着量が50g/m2となるように電気めっきを施した。得られた亜鉛めっき鋼板を350℃まで加熱し、亜鉛めっきの合金化処理を行った。得られた合金化亜鉛めっき鋼板をそれぞれ切断し、140mm×35mmの試料を2枚ずつ採取した。 The as-cold-rolled steel sheets of steel types A to F were electroplated so that the amount of zinc coating was 50 g/ m2 . The obtained zinc-plated steel sheets were heated to 350°C and subjected to an alloying treatment of zinc coating. The obtained alloyed zinc-plated steel sheets were each cut to obtain two samples of 140 mm x 35 mm.
図4は、LME割れ耐性の評価用の試料の正面図である。図4に示すように、採取した2枚の試料1で軟鋼板2を挟んで板組とし、この3枚板組の両端をクランプで固定した。2枚の試料1を、以下ではそれぞれ上板、下板ともいう。固定した3枚板組の中央に抵抗スポット溶接を実施し、LME割れ耐性評価用試料を作製した。軟鋼板2は、引張強さ270MPa、片側めっき付着量55g/m2、寸法0.75mm×140mm×35mmのGA鋼板(合金化溶融亜鉛めっき鋼板)を使用した。鋼種A~Jのそれぞれについて1個ずつLME割れ耐性評価用試料を準備した。溶接条件は以下の通りとした。
FIG. 4 is a front view of a sample for evaluating LME cracking resistance. As shown in FIG. 4, two
溶接機:交流インバータ式抵抗溶接機
電極:上下DR型Cu-Cr(ドームラジアス製)
電極打角:5°
電極径:先端直径8mm
冷却水流量:上下約2L/分
加圧力:350kgf
初期化圧力時間:60サイクル/60Hz
アップスローブ:1サイクル/60Hz
通電1段目
電流値:7.2kA
時間(サイクル/60Hz):8
通電2段目
電流値:9kA
時間(サイクル/60Hz):17
ダウンスローブ(サイクル/60Hz):30
ホールド時間(サイクル/60Hz):5
Welding machine: AC inverter type resistance welding machine Electrodes: Upper and lower DR type Cu-Cr (dome radius)
Electrode striking angle: 5°
Electrode diameter: tip diameter 8mm
Cooling water flow rate: Approximately 2L/min up and down Pressure force: 350kgf
Initialization pressure time: 60 cycles/60 Hz
Up lobe: 1 cycle/60Hz
Current value at first stage: 7.2kA
Time (cycles/60Hz): 8
Second stage of current flow: 9kA
Time (cycles/60Hz): 17
Down lobe (cycles/60Hz): 30
Hold time (cycles/60Hz): 5
(LME割れ観察方法)
このようにして作製したLME割れ耐性評価用試料から、LME割れ観察用試料を準備した。LME割れ観察用試料は、観察面が溶接ナゲットの直径を通る断面となるように作製した。光学顕微鏡を用いて25~100倍で、LME割れ観察用試料の上板および下板の表層部の観察を行い、割れの有無を調査した。図5は、LME割れ観察用試料の光学顕微鏡写真の一例である。図5に示すように、長さ50μm以上の割れを溶接部のLME割れと判断した。各鋼種のLME割れ耐性評価用試料の観察の結果、割れがあったものを×(不可)、割れがなかったものを〇(良好)として、表4に評価結果を示した。鋼種Gの評価結果は推定である。
(LME crack observation method)
From the LME crack resistance evaluation samples thus prepared, LME crack observation samples were prepared. The LME crack observation samples were prepared so that the observation surface was a cross section passing through the diameter of the weld nugget. The surface layers of the upper and lower plates of the LME crack observation samples were observed at 25 to 100 times magnification using an optical microscope to investigate the presence or absence of cracks. FIG. 5 is an example of an optical microscope photograph of the LME crack observation sample. As shown in FIG. 5, cracks with a length of 50 μm or more were judged to be LME cracks in the weld. As a result of observing the LME crack resistance evaluation samples of each steel type, those with cracks were rated as × (not acceptable) and those without cracks were rated as ◯ (good), and the evaluation results are shown in Table 4. The evaluation result of steel type G is an estimate.
(評価結果)
(機械的特性)
表2に示した結果から、以下のように考察できる。実験No.2~4、8~10、12~18は、本発明で規定する化学成分組成を満足する鋼種(鋼種B、C、F~J)を用い、適切な熱処理条件で鋼板を製造した実施例である。これらの実施例の鋼板では、金属組織中の各組織の割合、および総長300μmにおけるラスの個数が適切に調整され、引張強さTSが1470MPa以上、かつ0.2%耐力σ0.2が970MPa以上であり、機械的特性について合格基準を満足していた。
(Evaluation Results)
(Mechanical properties)
The results shown in Table 2 can be considered as follows. Experiments Nos. 2 to 4, 8 to 10, and 12 to 18 are examples in which steel sheets were manufactured under appropriate heat treatment conditions using steel types (steel types B, C, F to J) that satisfy the chemical composition specified in the present invention. In the steel sheets of these examples, the ratio of each structure in the metal structure and the number of laths in a total length of 300 μm were appropriately adjusted, and the tensile strength TS was 1470 MPa or more and the 0.2% proof stress σ 0.2 was 970 MPa or more, satisfying the pass criteria for mechanical properties.
これに対して実験No.1、5、6、11は、本発明で規定する要件のいずれかを満足しない比較例である。これらの比較例の鋼板は、機械的特性の合格基準を満足しなかった。 In contrast, Experiments Nos. 1, 5, 6, and 11 are comparative examples that do not satisfy any of the requirements stipulated in the present invention. The steel sheets of these comparative examples did not meet the pass criteria for mechanical properties.
実験No.5、11は、本発明で規定する総長300μmにおけるラスの個数を満足しなかった例である。 Experiments No. 5 and 11 are examples that did not satisfy the number of laths per total length of 300 μm specified in the present invention.
実験No.5の鋼板は、第1の冷却工程(b)での到達温度が150℃と低く、金属組織は本発明の規定を満足していたが、本発明で規定する総長300μmにおけるラスの個数を満足しなかった。そのため、引張強さTSが低く、機械的特性について合格基準を満足しなかった。 The steel plate of Experiment No. 5 reached a low temperature of 150°C in the first cooling step (b), and the metal structure satisfied the specifications of the present invention, but did not satisfy the number of laths in a total length of 300 μm specified in the present invention. As a result, the tensile strength TS was low, and the mechanical properties did not meet the acceptance criteria.
実験No.11の鋼板は、均熱工程(a)でのAc3点以上の温度域での保持時間が11s未満であり、総長300μmにおけるラスの個数が本発明の規定よりも少なく、また、ベイナイト等の体積率が本発明の規定よりも高かった。そのため、引張強さTSおよび0.2%耐力σ0.2が低く、機械的特性について合格基準を満足しなかった。 In the steel plate of Experiment No. 11, the holding time in the temperature range of the Ac3 point or higher in the soaking step (a) was less than 11 s, the number of laths in a total length of 300 μm was smaller than the specification of the present invention, and the volume fraction of bainite, etc. was higher than the specification of the present invention. Therefore, the tensile strength TS and 0.2% proof stress σ 0.2 were low, and the mechanical properties did not satisfy the pass criteria.
実験No.1、6は、本発明で規定する化学成分組成を満足しない鋼種(表1の鋼種A、D)を使用した例である。 Experiments No. 1 and 6 are examples in which steel types (steel types A and D in Table 1) that do not satisfy the chemical composition specified in this invention were used.
実験No.1の鋼板は、鋼種AのCr量が本発明の規定量よりも少なく、CS値が0.1未満であり、式(1)を満たさなかった。これにより、焼入れ性が不足し、ベイナイト等の体積率が本発明の規定よりも高かった。そのため、引張強さTSおよび0.2%耐力σ0.2が低く、機械的特性について合格基準を満足しなかった。 In the steel plate of Experiment No. 1, the Cr content of steel type A was less than the amount specified in the present invention, the CS value was less than 0.1, and the formula (1) was not satisfied. As a result, the hardenability was insufficient, and the volume fraction of bainite, etc. was higher than the amount specified in the present invention. Therefore, the tensile strength TS and the 0.2% proof stress σ 0.2 were low, and the mechanical properties did not meet the pass criteria.
実験No.6の鋼板は、鋼種DのSi量が本発明の規定量よりも多く、CS値が0.1未満であり、式(1)を満たさなかった。これにより、焼入れ性が不足し、ベイナイト等の体積率が本発明の規定よりも高かった。そのため、引張強さTSおよび0.2%耐力σ0.2が低く、機械的特性について合格基準を満足しなかった。 In the steel plate of Experiment No. 6, the Si content of the steel type D was greater than the amount specified in the present invention, the CS value was less than 0.1, and the formula (1) was not satisfied. As a result, the hardenability was insufficient, and the volume fraction of bainite, etc. was higher than the amount specified in the present invention. Therefore, the tensile strength TS and the 0.2% proof stress σ 0.2 were low, and the mechanical properties did not meet the pass criteria.
なお、実験No.7の鋼板は、本発明で規定する化学成分組成を満足しない鋼種(表1の鋼種E)を使用した比較例であるものの、機械的特性について合格基準を満足していた。 The steel plate in Experiment No. 7 is a comparative example that uses a steel type (steel type E in Table 1) that does not meet the chemical composition specified in this invention, but it met the pass criteria for mechanical properties.
(LME割れ耐性)
表4に示したように、本発明で規定する化学成分組成を満足する鋼種(鋼種B、C、F~J)の鋼板は、優れたLME割れ耐性を有していた。そのため、鋼種B、C、F~Jを使用した実験No.2~4、8~10、12~18の鋼板もLME割れ耐性に優れていたと考えられる。
(LME crack resistance)
As shown in Table 4, the steel sheets of the steel types (steel types B, C, F to J) that satisfy the chemical composition specified in the present invention had excellent LME cracking resistance. Therefore, it is considered that the steel sheets of Experiments Nos. 2 to 4, 8 to 10, and 12 to 18 using steel types B, C, F to J also had excellent LME cracking resistance.
一方、CS値が0.1未満であり、上記式(1)を満足しない鋼種A、Si量が本発明の規定量よりも多く、かつ上記式(1)を満足しない鋼種D、Si量が本発明の規定量よりも多い鋼種Eの各鋼板は、LME割れ耐性に劣っていた。そのため、鋼種A、D、Eを使用した実験No.1、6、7の鋼板もLME割れ耐性に劣っていたと考えられる。 On the other hand, the steel sheets of steel type A, which has a CS value of less than 0.1 and does not satisfy the above formula (1), steel type D, which has a Si content greater than the amount specified in the present invention and does not satisfy the above formula (1), and steel type E, which has a Si content greater than the amount specified in the present invention, were inferior in LME cracking resistance. Therefore, it is considered that the steel sheets of Experiments No. 1, 6, and 7, which used steel types A, D, and E, also had inferior LME cracking resistance.
1 試料
2 軟鋼板
1
Claims (5)
前記素地鋼板が質量%で、
C :0.19~0.30%、
Si:0%超、0.70%以下、
Mn:1.8~3.0%、
P :0%超、0.020%以下、
S :0%超、0.05%以下、
Al:0.015~0.060%、
Cr:0.05~0.8%、
Ti:0.015~0.080%、
B :0.0010~0.0150%、
Mo:0%超、0.40%以下、
N :0.0100%以下、および
O :0.0030%以下、
を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり、
前記素地鋼板のCr量[Cr](質量%)およびSi量[Si](質量%)は、2×[Cr]-[Si]≧0.1を満足し、
前記素地鋼板の金属組織において、マルテンサイト(焼戻しマルテンサイトおよび自己焼戻しマルテンサイトを含む)が82体積%以上、フェライト、パーライトおよびベイナイトが13体積%以下、残留オーステナイトが5体積%以下であり、
前記素地鋼板の金属組織を走査型電子顕微鏡で観察した像において、切断法で測定した総長300μmにおけるラスの個数が200個以上であり、降伏強度が970MPa以上かつ引張強さが1470MPa以上である、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 A high-strength galvannealed steel sheet having a plating layer on a surface of a base steel sheet,
The base steel sheet is composed of:
C: 0.19-0.30%,
Si: more than 0%, 0.70% or less,
Mn: 1.8-3.0%,
P: more than 0%, less than 0.020%,
S: more than 0%, less than 0.05%,
Al: 0.015-0.060%,
Cr: 0.05-0.8%,
Ti: 0.015-0.080%,
B: 0.0010-0.0150%,
Mo: more than 0%, less than 0.40%,
N: 0.0100% or less, and O: 0.0030% or less,
and the remainder being iron and unavoidable impurities,
The Cr content [Cr] (mass%) and the Si content [Si] (mass%) of the base steel sheet satisfy 2 × [Cr] - [Si] ≧ 0.1,
In the metal structure of the base steel sheet, martensite (including tempered martensite and self-tempered martensite) is 82 vol% or more, ferrite, pearlite and bainite are 13 vol% or less, and retained austenite is 5 vol% or less,
A high-strength galvannealed steel sheet, in which, in an image of the metal structure of the base steel sheet observed with a scanning electron microscope, the number of laths within a total length of 300 μm measured by a cutting method is 200 or more, the yield strength is 970 MPa or more, and the tensile strength is 1470 MPa or more.
Ca:0%超、0.0040%以下、
を含有する、請求項1に記載の高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 The base steel sheet further comprises, in mass%,
Ca: more than 0%, less than 0.0040%,
The high-strength galvannealed steel sheet according to claim 1, comprising:
Nb:0%超、0.020%以下、
V :0%超、0.30%以下、
Cu:0%超、0.30%以下、
Ni:0%超、0.30%以下、
Mg:0%超、0.0100%以下、および
REM:0%超、0.010%以下、
からなる群から選ばれる1種または2種以上を含有する、請求項1または請求項2に記載の高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 The base steel sheet further comprises, in mass%,
Nb: more than 0%, less than 0.020%,
V: more than 0%, less than 0.30%,
Cu: more than 0%, 0.30% or less,
Ni: more than 0%, less than 0.30%,
Mg: more than 0% and 0.0100% or less; and REM: more than 0% and 0.010% or less;
The high-strength galvannealed steel sheet according to claim 1 or 2, comprising one or more selected from the group consisting of:
前記請求項1~3のいずれか1項で規定する組成を有するスラブを熱間圧延し、
熱間圧延により得られた熱延鋼板を620℃以上で巻き取り、
巻き取った前記熱延鋼板を繰り出して冷間圧延し、
冷間圧延により得られた冷延鋼板を加熱し、Ac3点以上の温度域で11s以上保持し、加熱、保持した前記冷延鋼板を540~580℃の温度域まで平均冷却速度3℃/s以上で冷却し、さらに90s以内に410~480℃の温度域まで冷却し、
前記冷延鋼板を冷却して得られた素地鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、
溶融亜鉛めっきを施して得られた溶融亜鉛めっき鋼板を550℃以下の温度域に加熱して前記溶融亜鉛めっきの合金化処理を行い、
前記溶融亜鉛めっき鋼板に合金化処理を行って得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を230~340℃の温度域まで平均冷却速度5℃/s以上で冷却することを含む、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 A method for producing a high-strength galvannealed steel sheet according to any one of claims 1 to 3 ,
A slab having a composition defined in any one of claims 1 to 3 is hot rolled,
The hot-rolled steel sheet obtained by hot rolling is coiled at 620°C or higher.
The coiled hot-rolled steel sheet is unwound and cold-rolled;
The cold-rolled steel sheet obtained by cold rolling is heated and held in a temperature range of Ac3 point or higher for 11 s or more, and the heated and held cold-rolled steel sheet is cooled to a temperature range of 540 to 580 ° C. at an average cooling rate of 3 ° C./s or more, and further cooled to a temperature range of 410 to 480 ° C. within 90 s,
The cold-rolled steel sheet is cooled to obtain a base steel sheet, which is then subjected to hot-dip galvanizing.
The hot-dip galvanized steel sheet obtained by hot-dip galvanizing is heated to a temperature range of 550°C or less to perform an alloying treatment of the hot-dip galvanizing,
and cooling the galvannealed steel sheet obtained by subjecting the hot-dip galvannealed steel sheet to an alloying treatment to a temperature range of 230 to 340°C at an average cooling rate of 5°C/s or more.
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