JP7786646B2 - Zinc-plated steel sheet and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、亜鉛系めっき鋼板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to zinc-based plated steel sheets and methods for manufacturing the same.
近年、自動車業界において、地球環境の保全という観点から、CO2排出量を削減すべく、自動車の燃費を改善することが重要な課題となってきた。自動車の燃費向上には、自動車車体の軽量化を図ることが有効であるが、自動車車体の強度を維持する必要がある。そこで、自動車部品用素材となる鋼板を高強度化することで強度を維持しつつ、構造を簡略化して部品点数を削減することで、自動車車体の軽量化が図られていた。 In recent years, improving automobile fuel efficiency has become an important issue in the automotive industry in order to reduce CO2 emissions from the perspective of preserving the global environment. While reducing the weight of automobile bodies is an effective way to improve automobile fuel efficiency, it is necessary to maintain the strength of the automobile body. Therefore, efforts have been made to reduce the weight of automobile bodies by simplifying the structure and reducing the number of parts while maintaining strength by increasing the strength of steel sheets used as materials for automobile parts.
しかしながら、TSが1470MPa以上である高強度鋼板を、冷間プレス又は曲げ加工等により成形して部品とした場合、部品内での残留応力の増加、及び鋼板の耐遅れ破壊特性の劣化等により、遅れ破壊が生じるおそれがある。ここで、遅れ破壊とは、成形後の部品が水素侵入環境下に置かれたときに、水素が部品を構成する鋼板内に侵入し、原子間結合力を低下させること又は局所的な変形を生じさせること等により微小亀裂が生じ、その微小亀裂が進展することで鋼板の破壊に至る現象である。However, when high-strength steel plate with a TS of 1,470 MPa or higher is formed into a part by cold pressing, bending, or other processes, delayed fracture may occur due to increased residual stress within the part and a deterioration in the steel plate's delayed fracture resistance. Here, delayed fracture refers to a phenomenon in which, when a formed part is placed in a hydrogen penetration environment, hydrogen penetrates into the steel plate that makes up the part, reducing interatomic bonding strength or causing localized deformation, resulting in microcracks, which then propagate and lead to the destruction of the steel plate.
これに対し、特許文献1には、機械特性に優れ、製造時の浸入水素量を低減し、かつ耐水素脆化特性及びめっき密着性に優れためっき鋼板とその製造方法が記載されている。また、特許文献2には、鋼板の成分組成及び残留オーステナイトを制御することにより、耐水素脆化特性が優れた超高強度薄鋼板とその製造方法が記載されている。In contrast, Patent Document 1 describes a plated steel sheet that has excellent mechanical properties, reduces the amount of hydrogen that penetrates during manufacturing, and has excellent hydrogen embrittlement resistance and coating adhesion, and a method for manufacturing the same. Furthermore, Patent Document 2 describes an ultra-high strength thin steel sheet that has excellent hydrogen embrittlement resistance by controlling the steel sheet's chemical composition and retained austenite, and a method for manufacturing the same.
しかしながら、特許文献1及び特許文献2においては、特に過酷な加工が加わる伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性については考慮されておらず、本発明者らが検討したところ、改善の余地があることが判明した。また、特許文献2においては残留オーステナイト中の炭素濃度が0.8質量%以上であることが推奨されているが、本発明者らが検討したところ、穴広げ性に改善の余地があることが判明した。However, Patent Documents 1 and 2 do not take into consideration the delayed fracture resistance of stretch flanged sections, which are subjected to particularly severe processing, and the inventors' investigations have revealed that there is room for improvement. Furthermore, Patent Document 2 recommends that the carbon concentration in retained austenite be 0.8 mass% or more, but the inventors' investigations have revealed that there is room for improvement in hole expandability.
上記課題を鑑みて、本発明は、引張強さ(TS)が1470MPa以上、伸び(El)が9.0%以上、穴広げ率(λ)が25%以上であり、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性に優れた亜鉛系めっき鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention aims to provide a zinc-based plated steel sheet having a tensile strength (TS) of 1,470 MPa or more, an elongation (El) of 9.0% or more, a hole expansion ratio (λ) of 25% or more, and excellent delayed fracture resistance in stretch flanged sections, as well as a manufacturing method thereof.
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
(1)下地鋼板の板厚の1/4の位置において、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計を70.0%以上、ベイナイトの面積率を10.0%以下、下地鋼板の表層における炭素濃度低下部の厚みを150.0μm以下、かつ、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計を30.0%以上とすることで、1470MPa以上のTSを実現できる。
(2)残留オーステナイトの体積率を6.0%以上15.0%以下とし、かつ、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計を60.0%以下、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度を0.60質量%未満とすることで、優れた穴広げ性を実現できる。
(3)表層炭素濃度低下部直下におけるベイナイトの析出領域の厚みを10μm以上とすることで、伸びフランジ加工部の優れた耐遅れ破壊特性を実現できる。
(4)亜鉛系めっき鋼板を製造する際に、所定の成分組成を有する鋼スラブを使用し、焼鈍工程後及びめっき処理工程後の保持工程又は各冷却工程において、保持時間又は冷却時間及び冷却速度を制御することにより、上記(1)~(3)を満たす組織を有する亜鉛系めっき鋼板を得ることができる。
The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems and have come to the following findings.
(1) At a position 1/4 of the thickness of the base steel sheet, a TS of 1,470 MPa or more can be achieved by making the total area ratio of tempered martensite and fresh martensite 70.0% or more, the area ratio of bainite 10.0% or less, the thickness of the carbon concentration reduced portion in the surface layer of the base steel sheet 150.0 μm or less, and the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduced portion 30.0% or more.
(2) By setting the volume fraction of the retained austenite to 6.0% or more and 15.0% or less, and by setting the total coverage rate of the retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduction portion to 60.0% or less, and by setting the carbon concentration in the retained austenite covering the prior austenite grain boundary to less than 0.60 mass%, excellent hole expandability can be achieved.
(3) By making the thickness of the bainite precipitation region immediately below the surface carbon concentration reduced portion 10 μm or more, excellent delayed fracture resistance can be achieved in the stretch flanged portion.
(4) When producing a zinc-based plated steel sheet, a steel slab having a predetermined component composition is used, and the holding time or cooling time and cooling rate are controlled in the holding step or each cooling step after the annealing step and the plating step, whereby a zinc-based plated steel sheet having a structure that satisfies the above (1) to (3) can be obtained.
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。 In other words, the gist of the present invention is as follows:
[1]下地鋼板と、前記下地鋼板の表面に形成された亜鉛系めっき層と、を有する亜鉛系めっき鋼板であって、
前記下地鋼板が、
質量%で、
C :0.180%以上0.250%以下、
Si:0.800%以上1.550%以下、
Mn:2.400%以上3.200%以下、
P :0.100%以下、
S :0.0200%以下、
Al:1.000%以下、
N :0.0100%以下、及び
O :0.0100%以下
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分組成と、
前記下地鋼板の表面からの深さが板厚の1/4の位置において、
焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計が70.0%以上94.0%以下、
残留オーステナイトの体積率が6.0%以上15.0%以下、
ベイナイトの面積率が10.0%以下、及び
残部組織の面積率が10.0%以下である組織と、
を有し、
前記下地鋼板の表層における炭素濃度低下部の厚みが1.0μm以上150.0μm以下であり、
前記炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚みが10μm以上であり、
前記炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が30.0%以上60.0%以下であり、
前記炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度が0.60質量%未満であり、
引張強さが1470MPa以上である
ことを特徴とする、亜鉛系めっき鋼板。
[1] A zinc-based plated steel sheet having a base steel sheet and a zinc-based plating layer formed on the surface of the base steel sheet,
The base steel sheet is
In mass%,
C: 0.180% or more and 0.250% or less,
Si: 0.800% or more and 1.550% or less,
Mn: 2.400% or more and 3.200% or less,
P: 0.100% or less,
S: 0.0200% or less,
Al: 1.000% or less,
A component composition containing N: 0.0100% or less and O: 0.0100% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities;
At a position where the depth from the surface of the base steel plate is 1/4 of the plate thickness,
The total area ratio of tempered martensite and fresh martensite is 70.0% or more and 94.0% or less,
The volume fraction of retained austenite is 6.0% or more and 15.0% or less,
a structure in which the area ratio of bainite is 10.0% or less, and the area ratio of the remaining structure is 10.0% or less;
and
The thickness of the carbon concentration reduced portion in the surface layer of the base steel sheet is 1.0 μm or more and 150.0 μm or less,
the thickness of the bainite precipitation region immediately below the carbon concentration reduction portion is 10 μm or more,
a total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary directly below the carbon concentration reduction portion is 30.0% or more and 60.0% or less;
the carbon concentration of the retained austenite covering the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduced portion is less than 0.60 mass%,
A zinc-based plated steel sheet having a tensile strength of 1470 MPa or more.
[2]前記下地鋼板の降伏強度が1000MPa以上である、上記[1]に記載の亜鉛系めっき鋼板。[2] A zinc-based plated steel sheet as described in [1] above, wherein the yield strength of the base steel sheet is 1000 MPa or more.
[3]前記成分組成は、さらに、質量%で、
Ti :0.200%以下、
Nb :0.200%以下、
V :0.200%以下、
Ta :0.10%以下、
W :0.10%以下、
B :0.0100%以下、
Cr :1.00%以下、
Mo :1.00%以下、
Ni :1.00%以下、
Co :0.010%以下、
Cu :1.00%以下、
Sn :0.200%以下、
Sb :0.200%以下、
Ca :0.0100%以下、
Mg :0.0100%以下、
REM:0.0100%以下、
Zr :0.100%以下、
Zn :0.100%以下、
Pb :0.100%以下、
Te :0.100%以下、
Se :0.020%以下、
Ga :0.020%以下、
Ge :0.020%以下、
Sr :0.020%以下、
Hf :0.10%以下、及び
Bi :0.200%以下、
からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する、上記[1]又は[2]に記載の亜鉛系めっき鋼板。
[3] The component composition further includes, in mass%,
Ti: 0.200% or less,
Nb: 0.200% or less,
V: 0.200% or less,
Ta: 0.10% or less,
W: 0.10% or less,
B: 0.0100% or less,
Cr: 1.00% or less,
Mo: 1.00% or less,
Ni: 1.00% or less,
Co: 0.010% or less,
Cu: 1.00% or less,
Sn: 0.200% or less,
Sb: 0.200% or less,
Ca: 0.0100% or less,
Mg: 0.0100% or less,
REM: 0.0100% or less,
Zr: 0.100% or less,
Zn: 0.100% or less,
Pb: 0.100% or less,
Te: 0.100% or less,
Se: 0.020% or less,
Ga: 0.020% or less,
Ge: 0.020% or less,
Sr: 0.020% or less,
Hf: 0.10% or less, and Bi: 0.200% or less,
The zinc-based plated steel sheet according to the above [1] or [2], containing at least one selected from the group consisting of:
[4]前記亜鉛系めっき層が、電気亜鉛めっき層、溶融亜鉛めっき層、又は合金化溶融亜鉛めっき層である、上記[1]~[3]のいずれかに記載の亜鉛系めっき鋼板。[4] A zinc-based plated steel sheet according to any one of [1] to [3] above, wherein the zinc-based plated layer is an electrogalvanized layer, a hot-dip galvanized layer, or an alloyed hot-dip galvanized layer.
[5]質量%で、
C :0.180%以上0.250%以下、
Si:0.800%以上1.550%以下、
Mn:2.400%以上3.200%以下、
P :0.100%以下、
S :0.0200%以下、
Al:1.000%以下、
N :0.0100%以下、及び
O :0.0100%以下
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブに熱間圧延を施して、熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板に冷間圧延を施して、冷延鋼板を得る工程と、
前記冷延鋼板を、露点が-25℃以上35℃以下の雰囲気下で、以下の式(1)で定義されるAc3(℃)以上の焼鈍温度に10s以上保持する焼鈍工程と、
次いで、前記冷延鋼板を、以下の式(2)で定義されるTを用いて、T-20(℃)以上T+20(℃)以下の温度T1まで、7℃/s以上の冷却速度で冷却する第一の冷却工程と、
次いで、前記冷延鋼板を前記T1(℃)に30s以上200s以下の時間保持する工程と、
次いで、前記冷延鋼板をT-20(℃)未満の温度T2まで冷却する第二の冷却工程と、
次いで、前記冷延鋼板に亜鉛系めっき処理を施して、めっき鋼板を得る工程と、
次いで、前記めっき鋼板を、以下の式(3)で定義されるMsを用いて、Ms-200(℃)以上Ms-80(℃)以下の温度T3まで、5℃/s以上の冷却速度で冷却する第三の冷却工程と、
次いで、前記めっき鋼板を、100℃以上T3(℃)未満の冷却停止温度T4まで、3.0℃/s以下の冷却速度で冷却する第四の冷却工程と、
次いで、前記めっき鋼板をT4(℃)超え350℃以下の焼戻し温度に10s以上1000s以下保持する焼戻し工程と、
を有し、
前記亜鉛系めっき処理及び前記第三の冷却工程の間、以下の式(4)で定義されるBf及び前記Tを用いて、前記めっき鋼板の温度がBf(℃)以上T-20(℃)以下の温度域にある合計の滞留時間が30s以下である、亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
Ac3(℃)=881-205.7×[%C]+53.1×[%Si]-15×[%Mn]-27×[%Cu]-20.1×[%Ni]-0.7×[%Cr]+41.1×[%Mo] ・・・(1)
T(℃)=743-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo] ・・・(2)
Ms=539-423×[%C]-30.4×[%Mn]-17.7×[%Ni]-12.1×[%Cr]-7.5×[%Mo] ・・・(3)
Bf(℃)=710-270×[%C]-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo] ・・・(4)
ここで、[%X]は、前記成分組成における元素Xの含有量(質量%)を示し、前記成分組成が元素Xを含有しない場合は0とする。
[5] In mass%,
C: 0.180% or more and 0.250% or less,
Si: 0.800% or more and 1.550% or less,
Mn: 2.400% or more and 3.200% or less,
P: 0.100% or less,
S: 0.0200% or less,
Al: 1.000% or less,
A step of hot rolling a steel slab having a component composition containing N: 0.0100% or less, O: 0.0100% or less, and the balance consisting of Fe and unavoidable impurities, to obtain a hot-rolled steel sheet;
A step of cold rolling the hot-rolled steel sheet to obtain a cold-rolled steel sheet;
An annealing step of holding the cold-rolled steel sheet at an annealing temperature of Ac3 (°C) or higher defined by the following formula (1) for 10 seconds or more in an atmosphere having a dew point of −25°C or higher and 35°C or lower;
Next, a first cooling step in which the cold-rolled steel sheet is cooled to a temperature T1 of T-20 (°C) or more and T+20 (°C) or less at a cooling rate of 7 °C/s or more using T defined by the following formula (2):
Next, a step of holding the cold-rolled steel sheet at T1 (°C) for 30 seconds or more and 200 seconds or less;
Next, a second cooling step of cooling the cold-rolled steel sheet to a temperature T2 less than T-20 (°C);
Next, a step of subjecting the cold-rolled steel sheet to a zinc-based plating treatment to obtain a plated steel sheet;
Next, a third cooling step is performed in which the plated steel sheet is cooled to a temperature T3 of Ms-200 (°C) or more and Ms-80 (°C) or less at a cooling rate of 5°C/s or more, using Ms defined by the following formula (3):
Next, a fourth cooling step of cooling the plated steel sheet to a cooling stop temperature T4 of 100°C or higher but lower than T3 (°C) at a cooling rate of 3.0°C/s or less;
Next, a tempering step of holding the plated steel sheet at a tempering temperature higher than T4 (°C) and not higher than 350°C for 10 seconds or more and not higher than 1000 seconds;
and
a total residence time during the zinc-based plating treatment and the third cooling step in which the plated steel sheet is in a temperature range of Bf (°C) or more and T-20 (°C) or less, where Bf and T are defined by the following formula (4):
Ac3 (°C) = 881-205.7×[%C]+53.1×[%Si]-15×[%Mn]-27×[%Cu]-20.1×[%Ni]-0.7×[%Cr]+41.1×[%Mo]...(1)
T (°C) = 743-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo]...(2)
Ms=539-423×[%C]-30.4×[%Mn]-17.7×[%Ni]-12.1×[%Cr]-7.5×[%Mo]...(3)
Bf (°C) = 710-270×[%C]-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo]...(4)
Here, [% X] indicates the content (mass %) of element X in the composition, and is set to 0 when the composition does not contain element X.
[6]前記焼戻し工程において、前記焼戻し温度での保持の開始から6s以上後、かつ、前記焼戻し温度での保持の終了の10s以上前に、平均負荷張力が2.0kgf/mm2以上の張力を付与し、かつ、1回以上の曲げ及び曲げ戻しを行う、上記[5]に記載の亜鉛系めっき鋼板の製造方法。 [6] The method for producing a zinc-based plated steel sheet according to the above [5], wherein in the tempering step, a tension with an average load tension of 2.0 kgf/ mm2 or more is applied, and bending and unbending are performed one or more times, 6 seconds or more after the start of holding at the tempering temperature and 10 seconds or more before the end of holding at the tempering temperature.
[7]前記成分組成は、さらに、質量%で、
Ti :0.200%以下、
Nb :0.200%以下、
V :0.200%以下、
Ta :0.10%以下、
W :0.10%以下、
B :0.0100%以下、
Cr :1.00%以下、
Mo :1.00%以下、
Ni :1.00%以下、
Co :0.010%以下、
Cu :1.00%以下、
Sn :0.200%以下、
Sb :0.200%以下、
Ca :0.0100%以下、
Mg :0.0100%以下、
REM:0.0100%以下、
Zr :0.100%以下、
Zn :0.100%以下、
Pb :0.100%以下、
Te :0.100%以下、
Se :0.020%以下、
Ga :0.020%以下、
Ge :0.020%以下、
Sr :0.020%以下、
Hf :0.10%以下、及び
Bi :0.200%以下、
からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する、[5]又は[6]に記載の亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
[7] The component composition further includes, in mass%,
Ti: 0.200% or less,
Nb: 0.200% or less,
V: 0.200% or less,
Ta: 0.10% or less,
W: 0.10% or less,
B: 0.0100% or less,
Cr: 1.00% or less,
Mo: 1.00% or less,
Ni: 1.00% or less,
Co: 0.010% or less,
Cu: 1.00% or less,
Sn: 0.200% or less,
Sb: 0.200% or less,
Ca: 0.0100% or less,
Mg: 0.0100% or less,
REM: 0.0100% or less,
Zr: 0.100% or less,
Zn: 0.100% or less,
Pb: 0.100% or less,
Te: 0.100% or less,
Se: 0.020% or less,
Ga: 0.020% or less,
Ge: 0.020% or less,
Sr: 0.020% or less,
Hf: 0.10% or less, and Bi: 0.200% or less,
The method for producing a zinc-based plated steel sheet according to [5] or [6], comprising at least one selected from the group consisting of:
[8]前記亜鉛系めっき処理が、電気亜鉛めっき処理、溶融亜鉛めっき処理、又は、溶融亜鉛めっき処理及びこれに続く合金化処理である、上記[5]~[7]のいずれかに記載の亜鉛系めっき鋼板の製造方法。[8] A method for producing a zinc-based plated steel sheet according to any one of [5] to [7] above, wherein the zinc-based plating treatment is an electrolytic zinc-plating treatment, a hot-dip zinc-plating treatment, or a hot-dip zinc-plating treatment followed by an alloying treatment.
本発明によると、引張強さ(TS)が1470MPa以上、伸び(El)が9.0%以上、穴広げ率(λ)が25%以上であり、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性に優れた亜鉛系めっき鋼板及びその製造方法を提供することができる。 The present invention provides a zinc-based plated steel sheet and its manufacturing method that has a tensile strength (TS) of 1,470 MPa or more, an elongation (El) of 9.0% or more, a hole expansion ratio (λ) of 25% or more, and excellent delayed fracture resistance in stretch flanged areas.
以下、本発明に係る亜鉛系めっき鋼板及びその製造方法の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。 The following describes an embodiment of the zinc-based plated steel sheet and its manufacturing method according to the present invention. Note that the embodiment described below is an example of how the present invention is embodied, and the specific example does not limit the configuration of the present invention.
(下地鋼板の成分組成)
本発明の一実施形態に係る亜鉛系めっき鋼板は、下地鋼板と、下地鋼板の表面に形成された亜鉛系めっき層と、を有する。下地鋼板は、質量%で、C:0.180%以上0.250%以下、Si:0.800%以上1.550%以下、Mn:2.400%以上3.200%以下、P:0.100%以下、S:0.0200%以下、Al:1.000%以下、N:0.0100%以下、及びO:0.0100%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分組成を有する。以下、下地鋼板の基本成分について説明する。なお、以下の説明において、下地鋼板の成分元素の含有量を表す「%」は、特に明記しない限り「質量%」を意味する。
(Composition of base steel sheet)
A zinc-based plated steel sheet according to one embodiment of the present invention includes a substrate steel sheet and a zinc-based plating layer formed on the surface of the substrate steel sheet. The substrate steel sheet has a composition containing, by mass%, C: 0.180% to 0.250%, Si: 0.800% to 1.550%, Mn: 2.400% to 3.200%, P: 0.100% or less, S: 0.0200% or less, Al: 1.000% or less, N: 0.0100% or less, and O: 0.0100% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities. The basic components of the substrate steel sheet will be described below. In the following description, "%" representing the content of a component element in the substrate steel sheet means "mass%" unless otherwise specified.
[C:0.180%以上0.250%以下]
Cは、下地鋼板の重要な基本成分の1つであり、特に本発明では、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計、ベイナイトの面積率に影響する重要な元素である。Cの含有量が0.180%未満では、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計が減少し、ベイナイトの面積率が増加し、1470MPa以上のTSを実現することが困難になる。したがって、Cの含有量は、0.180%以上とし、0.200%以上が好ましく、0.210%以上がより好ましい。一方、Cの含有量が0.250%を超えると、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトが脆化し、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下する。したがって、Cの含有量は、0.250%以下とし、0.240%以下が好ましい。
[C: 0.180% or more and 0.250% or less]
C is one of the important basic components of the base steel sheet, and in the present invention, it is an important element that affects the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite and the area fraction of bainite. If the C content is less than 0.180%, the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite decreases, the area fraction of bainite increases, and it becomes difficult to achieve a TS of 1470 MPa or more. Therefore, the C content is set to 0.180% or more, preferably 0.200% or more, and more preferably 0.210% or more. On the other hand, if the C content exceeds 0.250%, the tempered martensite and fresh martensite become embrittled, and the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion decreases. Therefore, the C content is set to 0.250% or less, preferably 0.240% or less.
[Si:0.800%以上1.550%以下]
Siは、下地鋼板の重要な基本成分の1つであり、TSと残留オーステナイトの体積率に影響する重要な元素である。Siの含有量が0.800%未満では、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの強度が減少するため、1470MPa以上のTSを実現することが困難になる。したがって、Siの含有量は、0.800%以上とし、0.850%以上が好ましく、0.900%以上がより好ましい。一方、Siの含有量が1.550%を超えると、残留オーステナイトが過度に増加し、穴広げ性が低下する。したがって、Siの含有量は、1.550%以下とし、1.500%以下が好ましく、1.400%以下がより好ましい。
[Si: 0.800% or more and 1.550% or less]
Si is one of the important basic components of the base steel sheet and is an important element that affects the tensile strength and volume fraction of retained austenite. If the Si content is less than 0.800%, the strength of tempered martensite and fresh martensite decreases, making it difficult to achieve a tensile strength of 1470 MPa or more. Therefore, the Si content is set to 0.800% or more, preferably 0.850% or more, and more preferably 0.900% or more. On the other hand, if the Si content exceeds 1.550%, the retained austenite increases excessively, and the hole expandability decreases. Therefore, the Si content is set to 1.550% or less, preferably 1.500% or less, and more preferably 1.400% or less.
[Mn:2.400%以上3.200%以下]
Mnは、下地鋼板の重要な基本成分の1つであり、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計、ベイナイトの面積率に影響する重要な元素である。Mnの含有量が2.400%未満では、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計が減少し、ベイナイトの面積率が増加し、1470MPa以上のTSを実現することが困難になる。したがって、Mnの含有量は、2.400%以上とし、2.500%以上が好ましく、2.600%以上がより好ましい。一方、Mnの含有量が3.200%を超えると、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトが脆化し、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下する。したがって、Mnの含有量は、3.200%以下とし、3.100%以下が好ましく、3.000%以下がより好ましい。
[Mn: 2.400% or more and 3.200% or less]
Mn is one of the important basic components of the base steel sheet and is an important element that affects the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite, as well as the area fraction of bainite. If the Mn content is less than 2.400%, the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite decreases, the area fraction of bainite increases, and it becomes difficult to achieve a TS of 1470 MPa or more. Therefore, the Mn content is set to 2.400% or more, preferably 2.500% or more, and more preferably 2.600% or more. On the other hand, if the Mn content exceeds 3.200%, the tempered martensite and fresh martensite become embrittled, and the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion deteriorates. Therefore, the Mn content is set to 3.200% or less, preferably 3.100% or less, and more preferably 3.000% or less.
[P:0.100%以下]
Pは、旧オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化させるため、下地鋼板を脆化させることから、Pの含有量が0.100%を超えると伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下する。したがって、Pの含有量は、0.100%以下とし、0.070%以下が好ましい。一方、Pの含有量の下限は特に規定しないが、Pは固溶強化元素であり、下地鋼板の強度を上昇させることができることから、Pの含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
[P: 0.100% or less]
P segregates at prior austenite grain boundaries, embrittling the grain boundaries and thus embrittling the substrate steel sheet, so if the P content exceeds 0.100%, the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion decreases. Therefore, the P content is set to 0.100% or less, and preferably 0.070% or less. On the other hand, although there is no particular lower limit for the P content, since P is a solid solution strengthening element and can increase the strength of the substrate steel sheet, the P content is preferably set to 0.001% or more.
[S:0.0200%以下]
Sは、硫化物として存在し、下地鋼板を脆化させることから、Sの含有量が0.0200%を超えると伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下する。したがって、Sの含有量は0.0200%以下とし、0.0050%以下が好ましい。一方、Sの含有量の下限は特に規定しないが、生産技術上の制約から、Sの含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。
[S: 0.0200% or less]
S exists as sulfides and embrittles the base steel sheet, so if the S content exceeds 0.0200%, the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion decreases. Therefore, the S content is set to 0.0200% or less, and preferably 0.0050% or less. On the other hand, there is no particular lower limit for the S content, but due to constraints on production technology, the S content is preferably set to 0.0001% or more.
[Al:1.000%以下]
Alは、酸化物として存在し、下地鋼板を脆化させることから、Alの含有量が1.000%を超えると伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下する。したがって、Alの含有量は1.000%以下とし、0.500%以下が好ましい。一方、Alの含有量の下限は特に規定しないが、Alは連続焼鈍中の炭化物生成を抑制し、残留オーステナイトの生成を促進することから、Alの含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
[Al: 1.000% or less]
Since Al exists as an oxide and embrittles the base steel sheet, an Al content exceeding 1.000% reduces the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion. Therefore, the Al content is set to 1.000% or less, and preferably 0.500% or less. On the other hand, although there is no particular lower limit for the Al content, since Al suppresses the formation of carbides during continuous annealing and promotes the formation of retained austenite, the Al content is preferably set to 0.001% or more.
[N:0.0100%以下]
Nは、窒化物として存在し、下地鋼板を脆化させることから、Nの含有量が0.0100%を超えると伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下する。したがって、Nの含有量は0.0100%以下とし、0.0050%以下が好ましい。一方、Nの含有量の下限は特に規定しないが、生産技術上の制約から、Nの含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。
[N: 0.0100% or less]
N exists as a nitride and embrittles the base steel sheet, so if the N content exceeds 0.0100%, the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion decreases. Therefore, the N content is set to 0.0100% or less, and preferably 0.0050% or less. On the other hand, there is no particular lower limit for the N content, but due to constraints on production technology, the N content is preferably set to 0.0001% or more.
[O:0.0100%以下]
Oは、酸化物として存在し、下地鋼板を脆化させることから、Oの含有量が0.0100%を超えると伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下する。したがって、Oの含有量は0.0100%以下とし、0.0050%以下が好ましい。一方、Oの含有量の下限は特に規定しないが、生産技術上の制約から、Oの含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。
[O: 0.0100% or less]
O exists as an oxide and embrittles the base steel sheet, so if the O content exceeds 0.0100%, the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion decreases. Therefore, the O content is set to 0.0100% or less, and preferably 0.0050% or less. On the other hand, although there is no particular lower limit for the O content, due to constraints on production technology, the O content is preferably set to 0.0001% or more.
(下地鋼板の任意成分)
下地鋼板は、上述した基本成分に加えて、さらに、質量%で、Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.200%以下、Ta:0.10%以下、W:0.10%以下、B:0.0100%以下、Cr:1.00%以下、Mo:1.00%以下、Ni:1.00%以下、Co:0.010%以下、Cu:1.00%以下、Sn:0.200%以下、Sb:0.200%以下、Ca:0.0100%以下、Mg:0.0100%以下、REM:0.0100%以下、Zr:0.100%以下、Zn:0.100%以下、Pb:0.100%以下、Te:0.100%以下、Se:0.020%以下、Ga:0.020%以下、Ge:0.020%以下、Sr:0.020%以下、Hf:0.10%以下、及びBi:0.200%以下からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有してもよい。
(Optional components of the base steel sheet)
In addition to the basic components described above, the base steel sheet further contains, in mass%, Ti: 0.200% or less, Nb: 0.200% or less, V: 0.200% or less, Ta: 0.10% or less, W: 0.10% or less, B: 0.0100% or less, Cr: 1.00% or less, Mo: 1.00% or less, Ni: 1.00% or less, Co: 0.010% or less, Cu: 1.00% or less, Sn: 0.200% or less, Sb: 0.200% or less, Ca: 0. At least one selected from the group consisting of: 0.0100% or less, Mg: 0.0100% or less, REM: 0.0100% or less, Zr: 0.100% or less, Zn: 0.100% or less, Pb: 0.100% or less, Te: 0.100% or less, Se: 0.020% or less, Ga: 0.020% or less, Ge: 0.020% or less, Sr: 0.020% or less, Hf: 0.10% or less, and Bi: 0.200% or less.
[Ti:0.200%以下]
[Nb:0.200%以下]
[V :0.200%以下]
Ti、Nb、及びVは、それぞれ含有量が0.200%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が多量に生成せず、下地鋼板の極限変形能を低下させないことから、λが低下せず、曲げ性も低下しない。したがって、Ti、Nb、及びVのいずれか一種以上を含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.200%以下とし、0.100%以下が好ましい。一方、Ti、Nb、及びVの含有量の下限は特に規定しないが、これらの元素は、熱間圧延時あるいは連続焼鈍時に、微細な炭化物、窒化物または炭窒化物を形成することによって、下地鋼板の強度を上昇させることから、Ti、Nb、及びVの含有量はそれぞれ0.001%以上とすることが好ましい。
[Ti: 0.200% or less]
[Nb: 0.200% or less]
[V: 0.200% or less]
When the Ti, Nb, and V contents are 0.200% or less, large amounts of coarse precipitates or inclusions are not formed, and the ultimate deformability of the base steel sheet is not reduced, so that λ and bendability are not reduced. Therefore, when one or more of Ti, Nb, and V are contained, the contents thereof are each set to 0.200% or less, and preferably 0.100% or less. On the other hand, although there are no particular lower limits for the contents of Ti, Nb, and V, these elements form fine carbides, nitrides, or carbonitrides during hot rolling or continuous annealing, thereby increasing the strength of the base steel sheet, so the contents of Ti, Nb, and V are preferably set to 0.001% or more.
[Ta:0.10%以下]
[W :0.10%以下]
Ta及びWは、それぞれ含有量が0.10%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が多量に生成せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Ta及びWのいずれか一種以上を含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.10%以下とし、0.08%以下が好ましい。一方、Ta及びWの含有量の下限は特に規定しないが、これらの元素は、熱間圧延時あるいは連続焼鈍時に、微細な炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成することによって、下地鋼板の強度を上昇させることから、Ta及びWの含有量はそれぞれ0.01%以上とすることが好ましい。
[Ta: 0.10% or less]
[W: 0.10% or less]
If the Ta and W contents are 0.10% or less, large amounts of coarse precipitates or inclusions are not formed, and the base steel sheet is not embrittled, so the delayed fracture resistance of the stretch flangeable portion is not reduced. Therefore, when at least one of Ta and W is contained, the contents thereof are each set to 0.10% or less, and preferably 0.08% or less. On the other hand, although there are no particular lower limits for the Ta and W contents, these elements form fine carbides, nitrides, or carbonitrides during hot rolling or continuous annealing, thereby increasing the strength of the base steel sheet, so the Ta and W contents are preferably set to 0.01% or more.
[B:0.0100%以下]
Bは、含有量が0.0100%以下であれば鋳造時あるいは熱間圧延時において鋼板内部に割れを生成せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Bを含有する場合には、その含有量は0.0100%以下とし、0.0080%以下が好ましい。一方、Bの含有量の下限は特に規定しないが、Bは焼鈍中にオーステナイト粒界に偏析し、焼入れ性を向上させる元素であることから、Bの含有量は0.0003%以上とすることが好ましい。
[B: 0.0100% or less]
If the B content is 0.0100% or less, cracks will not form inside the steel sheet during casting or hot rolling, and the base steel sheet will not be embrittled, so the delayed fracture resistance of the stretch flangeable portion will not be reduced. Therefore, if B is contained, its content should be 0.0100% or less, and preferably 0.0080% or less. On the other hand, although there is no particular lower limit for the B content, since B is an element that segregates to austenite grain boundaries during annealing and improves hardenability, the B content is preferably 0.0003% or more.
[Cr:1.00%以下]
[Mo:1.00%以下]
[Ni:1.00%以下]
Cr、Mo、及びNiは、それぞれ含有量が1.00%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が増加せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Cr、Mo、及びNiのいずれか一種以上を含有する場合には、その含有量はそれぞれ1.00%以下とし、0.80%以下が好ましい。一方、Cr、Mo、及びNiの含有量の下限は特に規定しないが、これらの元素は焼入れ性を向上させることから、Cr、Mo、及びNiの含有量はそれぞれ0.01%以上とすることが好ましい。
[Cr: 1.00% or less]
[Mo: 1.00% or less]
[Ni: 1.00% or less]
If the Cr, Mo, and Ni contents are each 1.00% or less, coarse precipitates or inclusions do not increase, the base steel sheet is not embrittled, and the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion is not reduced. Therefore, when one or more of Cr, Mo, and Ni are contained, the contents thereof are each 1.00% or less, and preferably 0.80% or less. On the other hand, although there are no particular lower limits for the Cr, Mo, and Ni contents, since these elements improve hardenability, the Cr, Mo, and Ni contents are each preferably 0.01% or more.
[Co:0.010%以下]
Coは、含有量が0.010%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が増加せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Coを含有する場合には、その含有量は0.010%以下とし、0.008%以下が好ましい。一方、Coの含有量の下限は特に規定しないが、Coは焼入れ性を向上させることから、Coの含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
[Co: 0.010% or less]
If the Co content is 0.010% or less, the amount of coarse precipitates or inclusions will not increase, and the base steel sheet will not be embrittled, so the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion will not be reduced. Therefore, if Co is contained, its content should be 0.010% or less, and preferably 0.008% or less. On the other hand, although there is no particular lower limit for the Co content, since Co improves hardenability, the Co content is preferably 0.001% or more.
[Cu:1.00%以下]
Cuは、含有量が1.00%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が増加せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Cuを含有する場合には、その含有量は1.00%以下とし、0.80%以下が好ましい。一方、Cuの含有量の下限は特に規定しないが、Cuは焼入れ性を向上させることから、Cuの含有量は0.01%以上とすることが好ましい。
[Cu: 1.00% or less]
If the Cu content is 1.00% or less, the amount of coarse precipitates or inclusions will not increase, and the base steel sheet will not be embrittled, so the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion will not be reduced. Therefore, if Cu is contained, its content should be 1.00% or less, and preferably 0.80% or less. On the other hand, although there is no particular lower limit for the Cu content, since Cu improves hardenability, the Cu content should preferably be 0.01% or more.
[Sn:0.200%以下]
Snは、含有量が0.200%以下であれば鋳造時あるいは熱間圧延時において鋼板内部に割れを生成せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Snを含有する場合には、その含有量は0.200%以下とし、0.100%以下が好ましい。一方、Snの含有量の下限は特に規定しないが、Snは焼入れ性を向上させることから、Snの含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
[Sn: 0.200% or less]
If the Sn content is 0.200% or less, cracks will not form inside the steel sheet during casting or hot rolling, and the base steel sheet will not be embrittled, so the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion will not be reduced. Therefore, if Sn is contained, its content should be 0.200% or less, and preferably 0.100% or less. On the other hand, although there is no particular lower limit for the Sn content, since Sn improves hardenability, the Sn content is preferably 0.001% or more.
[Sb:0.200%以下]
Sbは、含有量が0.200%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が増加せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Sbを含有する場合には、その含有量は0.200%以下とし、0.100%以下が好ましい。一方、Sbの含有量の下限は特に規定しないが、Sbは表層軟化厚みを制御し、強度調整を可能にすることから、Sbの含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
[Sb: 0.200% or less]
If the Sb content is 0.200% or less, the amount of coarse precipitates or inclusions will not increase and the base steel sheet will not be embrittled, so the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion will not be reduced. Therefore, if Sb is contained, its content should be 0.200% or less, and preferably 0.100% or less. On the other hand, although there is no particular lower limit for the Sb content, since Sb controls the softened surface thickness and enables strength adjustment, the Sb content is preferably 0.001% or more.
[Ca :0.0100%以下]
[Mg :0.0100%以下]
[REM:0.0100%以下]
Ca、Mg、及びREMは、それぞれ含有量が0.0100%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が増加せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Ca、Mg、及びREMのいずれか一種以上を含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.0100%以下とし、0.0050%以下が好ましい。一方、Ca、Mg、及びREMの含有量の下限は特に規定しないが、これらの元素は、窒化物又は硫化物等の形状を球状化し、下地鋼板の極限変形能を向上させることから、Ca、Mg、及びREMの含有量はそれぞれ0.0005%以上とすることが好ましい。
[Ca: 0.0100% or less]
[Mg: 0.0100% or less]
[REM: 0.0100% or less]
When the Ca, Mg, and REM contents are each 0.0100% or less, coarse precipitates or inclusions do not increase, the base steel sheet is not embrittled, and the delayed fracture resistance of the stretch flangeable portion is not reduced. Therefore, when one or more of Ca, Mg, and REM are contained, the contents thereof are each 0.0100% or less, and preferably 0.0050% or less. On the other hand, although there are no particular lower limits for the Ca, Mg, and REM contents, these elements spheroidize the shape of nitrides or sulfides, etc., and improve the ultimate deformability of the base steel sheet, so the Ca, Mg, and REM contents are preferably 0.0005% or more.
[Zr:0.100%以下]
[Zn:0.100%以下]
[Pb:0.100%以下]
[Te:0.100%以下]
Zr、Zn、Pb、及びTeは、それぞれ含有量が0.100%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が増加せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Zr、Zn、Pb、及びTeのいずれか一種以上を含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.100%以下とし、0.080%以下が好ましい。一方、Zr、Zn、Pb、及びTeの含有量の下限は特に規定しないが、これらの元素は、窒化物又は硫化物等の形状を球状化し、下地鋼板の極限変形能を向上させることから、Zr、Zn、Pb、及びTeの含有量はそれぞれ0.001%以上とすることが好ましい。
[Zr: 0.100% or less]
[Zn: 0.100% or less]
[Pb: 0.100% or less]
[Te: 0.100% or less]
When the Zr, Zn, Pb, and Te contents are each 0.100% or less, coarse precipitates or inclusions are not increased and the base steel sheet is not embrittled, so the delayed fracture resistance of the stretch flangeable portion is not reduced. Therefore, when one or more of Zr, Zn, Pb, and Te are contained, the contents thereof are each 0.100% or less, and preferably 0.080% or less. On the other hand, although there are no particular lower limits for the contents of Zr, Zn, Pb, and Te, these elements spheroidize the shape of nitrides or sulfides, etc., and improve the ultimate deformability of the base steel sheet, so the contents of Zr, Zn, Pb, and Te are each preferably 0.001% or more.
[Se:0.020%以下]
[Ga:0.020%以下]
[Ge:0.020%以下]
[Sr:0.020%以下]
Se、Ga、Ge、及びSrは、それぞれ含有量が0.020%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が増加せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Se、Ga、Ge、及びSrのいずれか一種以上を含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.020%以下とする。一方、Se、Ga、Ge、及びSrの含有量の下限は特に規定しないが、これらの元素は、窒化物又は硫化物等の形状を球状化し、下地鋼板の極限変形能を向上させることから、Se、Ga、Ge、及びSrの含有量はそれぞれ0.001%以上とすることが好ましい。
[Se: 0.020% or less]
[Ga: 0.020% or less]
[Ge: 0.020% or less]
[Sr: 0.020% or less]
When the content of Se, Ga, Ge, and Sr is 0.020% or less, the amount of coarse precipitates or inclusions does not increase, the base steel sheet is not embrittled, and the delayed fracture resistance of the stretch flangeable portion is not reduced. Therefore, when one or more of Se, Ga, Ge, and Sr are contained, the content of each is set to 0.020% or less. On the other hand, although there are no particular lower limits for the contents of Se, Ga, Ge, and Sr, these elements spheroidize the shape of nitrides or sulfides, etc., and improve the ultimate deformability of the base steel sheet, so the contents of Se, Ga, Ge, and Sr are preferably set to 0.001% or more.
[Hf:0.10%以下]
Hfは、含有量が0.10%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が増加せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Hfを含有する場合には、その含有量は0.10%以下とし、0.08%以下が好ましい。一方、Hfの含有量の下限は特に規定しないが、Hfは窒化物又は硫化物等の形状を球状化し、下地鋼板の極限変形能を向上させることから、Hfの含有量は0.01%以上とすることが好ましい。
[Hf: 0.10% or less]
If the Hf content is 0.10% or less, the amount of coarse precipitates or inclusions will not increase and the base steel sheet will not be embrittled, so the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion will not be reduced. Therefore, if Hf is contained, its content should be 0.10% or less, and 0.08% or less is preferable. On the other hand, although there is no particular lower limit for the Hf content, since Hf spheroidizes the shape of nitrides or sulfides and improves the ultimate deformability of the base steel sheet, the Hf content is preferably 0.01% or more.
[Bi:0.200%以下]
Biは、含有量が0.200%以下であれば粗大な析出物又は介在物等が増加せず、下地鋼板を脆化させないことから、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が低下しない。したがって、Biを含有する場合には、その含有量は0.200%以下とし、0.100%以下が好ましい。一方、Biの含有量の下限は特に規定しないが、Biは偏析を軽減することから、Biの含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
[Bi: 0.200% or less]
If the Bi content is 0.200% or less, the amount of coarse precipitates or inclusions will not increase, and the base steel sheet will not be embrittled, so the delayed fracture resistance of the stretch flanged portion will not be reduced. Therefore, if Bi is contained, its content should be 0.200% or less, and preferably 0.100% or less. On the other hand, although there is no particular lower limit for the Bi content, since Bi reduces segregation, the Bi content is preferably 0.001% or more.
なお、上記Ti、Nb、V、Ta、W、B、Cr、Mo、Ni、Co、Cu、Sn、Sb、Ca、Mg、REM、Zr、Zn、Pb、Te、Se、Ga、Ge、Sr、Hf、及びBiについて、各含有量がそれぞれの好ましい下限値未満である場合には、本発明の効果を害することがない。したがって、各含有量をそれぞれの好ましい下限値未満含んでもよく、その場合は不可避的不純物として扱う。本発明の一実施形態に係る下地鋼板は、上記基本成分を含有し、残部がFe(鉄)及び不可避的不純物からなる。ここで、本発明の一実施形態に係る下地鋼板は、上記基本成分及び残部のみを含有し、残部がFe(鉄)及び不可避的不純物であることが好ましい。 Note that, when the content of each of the above Ti, Nb, V, Ta, W, B, Cr, Mo, Ni, Co, Cu, Sn, Sb, Ca, Mg, REM, Zr, Zn, Pb, Te, Se, Ga, Ge, Sr, Hf, and Bi is less than its respective preferred lower limit, the effects of the present invention are not impaired. Therefore, each content may be less than its respective preferred lower limit, in which case it is treated as an unavoidable impurity. The base steel sheet according to one embodiment of the present invention contains the above basic components, with the balance consisting of Fe (iron) and unavoidable impurities. Here, it is preferable that the base steel sheet according to one embodiment of the present invention contains only the above basic components and the balance, with the balance consisting of Fe (iron) and unavoidable impurities.
(下地鋼板の組織)
次に、下地鋼板の組織について説明する。下地鋼板は、下地鋼板の表面からの深さが板厚の1/4の位置において、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計が70.0%以上94.0%以下、残留オーステナイトの体積率が6.0%以上15.0%以下、ベイナイトの面積率が10.0%以下、及び残部組織の面積率が10.0%以下である組織を有する。さらに、下地鋼板の表面からの深さが板厚の1/4の位置において、下地鋼板の表層における炭素濃度低下部の厚みが1.0μm以上150.0μm以下であり、炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚みが10μm以上であり、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が30.0%以上60.0%以下であり、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度が0.60質量%未満であることを特徴とする。
(Structure of base steel sheet)
Next, the structure of the substrate steel sheet will be described. The substrate steel sheet has a structure in which, at a depth from the surface of the substrate steel sheet that is ¼ of the sheet thickness, the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite is 70.0% to 94.0%, the volume fraction of retained austenite is 6.0% to 15.0%, the area fraction of bainite is 10.0% or less, and the area fraction of the remaining structure is 10.0% or less. Furthermore, at a position at a depth of 1/4 of the plate thickness from the surface of the substrate steel plate, the thickness of the carbon concentration reduced portion in the surface layer of the substrate steel plate is 1.0 μm or more and 150.0 μm or less, the thickness of the bainite precipitation region immediately below the carbon concentration reduced portion is 10 μm or more, the total coverage rate of the retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduced portion is 30.0% or more and 60.0% or less, and the carbon concentration of the retained austenite covering the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduced portion is less than 0.60 mass%.
[焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計が70.0%以上94.0%以下]
焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計を70.0%以上とすることで、1470MPa以上のTSを実現することが可能となる。一方、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計が94.0%を超える場合、優れた延性を実現することが困難となる。したがって、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計は70.0%以上94.0%以下とする。
[The total area ratio of tempered martensite and fresh martensite is 70.0% or more and 94.0% or less]
By setting the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite to 70.0% or more, it becomes possible to achieve a TS of 1470 MPa or more. On the other hand, if the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite exceeds 94.0%, it becomes difficult to achieve excellent ductility. Therefore, the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite is set to 70.0% or more and 94.0% or less.
特に、焼戻しマルテンサイトの面積率が80.0%以上であると、TSが好適に得られるため好ましい。一方、焼戻しマルテンサイトの面積率の上限は特に制限されないが、焼戻しマルテンサイトの面積率は概ね94.0%以下である。また、フレッシュマルテンサイトの面積率が10.0%以下であると、λが好適に得られるため好ましい。一方、フレッシュマルテンサイトの面積率の下限は特に制限されないが、フレッシュマルテンサイトの面積率は概ね1.0%以上である。 In particular, an area fraction of tempered martensite of 80.0% or more is preferable because TS can be suitably obtained. On the other hand, there is no particular upper limit on the area fraction of tempered martensite, but the area fraction of tempered martensite is generally 94.0% or less. Furthermore, an area fraction of fresh martensite of 10.0% or less is preferable because λ can be suitably obtained. On the other hand, there is no particular lower limit on the area fraction of fresh martensite, but the area fraction of fresh martensite is generally 1.0% or more.
焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計は、以下のようにして求めることができる。下地鋼板のL断面を研磨後、3vol.%ナイタールで腐食し、板厚の1/4の位置(鋼板表面から深さ方向で板厚の1/4に相当する位置)を、SEMを用いて3000倍の倍率で10視野観察する。観察した画像において、平滑な表面を有する組織の面積率から、後述する方法で求めた残留オーステナイトの体積率を差し引くことで、フレッシュマルテンサイトの面積率を求めることができる。なお、フレッシュマルテンサイトは50nm以上の幅を有する凸部である。同様にして観察した組織画像において、焼戻しマルテンサイトの面積率を求めることができる。焼戻しマルテンサイトは下部組織(ラス境界、ブロック境界)を有し、かつ、炭化物が複数のバリアントを以て析出している組織である。なお、残留オーステナイトの体積率は面積率にほぼ等しいため、本発明では面積率と同等に扱う。The sum of the area fractions of tempered martensite and fresh martensite can be determined as follows. After polishing the L-section of the substrate steel sheet, it is etched with 3 vol. % nital. Ten fields of observation are performed at 3000x magnification using an SEM at a location 1/4 of the sheet thickness (a location corresponding to 1/4 of the sheet thickness in the depth direction from the steel sheet surface). The area fraction of fresh martensite can be determined by subtracting the volume fraction of retained austenite, determined by the method described below, from the area fraction of the structure with a smooth surface in the observed image. Note that fresh martensite is represented by convex portions with a width of 50 nm or more. The area fraction of tempered martensite can be determined in a similarly observed structural image. Tempered martensite has a substructure (lath boundaries, block boundaries) and is a structure in which carbides precipitate in multiple variants. Because the volume fraction of retained austenite is approximately equal to the area fraction, it is treated as equivalent in this invention.
[残留オーステナイトの体積率が6.0%以上15.0%以下]
残留オーステナイトの体積率が6.0%未満では、優れた延性を実現することが困難になる。したがって、残留オーステナイトの体積率は6.0%以上とし、6.5%以上が好ましく、7.0%以上がより好ましい。一方、残留オーステナイトの体積率が15.0%を超えると、優れた穴広げ性を実現することが困難となる。したがって、残留オーステナイトの体積率は15.0%以下とし、13.0%以下が好ましく、11.0%以下がより好ましい。
[Volume fraction of retained austenite is 6.0% or more and 15.0% or less]
If the volume fraction of retained austenite is less than 6.0%, it becomes difficult to achieve excellent ductility. Therefore, the volume fraction of retained austenite is set to 6.0% or more, preferably 6.5% or more, and more preferably 7.0% or more. On the other hand, if the volume fraction of retained austenite exceeds 15.0%, it becomes difficult to achieve excellent hole expandability. Therefore, the volume fraction of retained austenite is set to 15.0% or less, preferably 13.0% or less, and more preferably 11.0% or less.
残留オーステナイトの体積率は、以下のようにして求めることができる。下地鋼板を板厚の1/4の位置よりも0.1mm厚い位置まで研磨する。化学研磨によりさらに0.1mm研磨して板厚の1/4の位置とした面について、X線回折装置でCoKα線を用いて、fcc鉄の{200}、{220}、{311}面と、bcc鉄の{200}、{211}、{220}面の回折ピークの各々の積分強度比を測定する。得られた9つの積分強度比を平均化することで、残留オーステナイトの体積率を求めることができる。The volume fraction of retained austenite can be determined as follows: The base steel sheet is polished to a position 0.1 mm thicker than the 1/4 position of the sheet thickness. The surface is further polished 0.1 mm using chemical polishing to the 1/4 position of the sheet thickness, and the integrated intensity ratios of the diffraction peaks of the {200}, {220}, and {311} planes of fcc iron and the {200}, {211}, and {220} planes of bcc iron are measured using CoKα radiation in an X-ray diffractometer. The volume fraction of retained austenite can be determined by averaging the nine integrated intensity ratios obtained.
[ベイナイトの面積率が10.0%以下]
ベイナイトの面積率が10.0%を超えると、1470MPa以上のTSの実現が困難となる。したがって、ベイナイトの面積率は10.0%以下とする。一方、ベイナイトの面積率の下限は特に限定されず、ベイナイトの面積率は0.0%であってもよい。
[Area ratio of bainite is 10.0% or less]
If the area fraction of bainite exceeds 10.0%, it becomes difficult to achieve a TS of 1470 MPa or more. Therefore, the area fraction of bainite is set to 10.0% or less. On the other hand, there is no particular lower limit for the area fraction of bainite, and the area fraction of bainite may be 0.0%.
ベイナイトの面積率は、以下のようにして求めることができる。下地鋼板のL断面を研磨後、3vol.%ナイタールで腐食し、板厚の1/4の位置を、SEMを用いて3000倍の倍率で10視野観察する。観察した組織画像において、ベイナイトは凹部で組織内部が平坦な組織である。各視野においてベイナイトの面積率を求め、それらの値の平均値をベイナイトの面積率とする。The area fraction of bainite can be determined as follows. After polishing the L-section of the base steel sheet, it is etched with 3 vol. % nital, and a position 1/4 of the sheet thickness is observed using an SEM at 3000x magnification in 10 fields of view. In the observed structural images, bainite is a concave structure with a flat interior. The area fraction of bainite is determined in each field of view, and the average of these values is taken as the area fraction of bainite.
[残部組織の面積率が10.0%以下]
本発明の鋼組織は、パーライト及びセメンタイト等の炭化物又はその他鋼板の組織として公知のものが残部組織として含まれていてもよい。残部組織の面積率が10.0%以下であれば、本発明の効果が損なわれることはない。したがって、残部組織の面積率は10.0%以下とする。一方、残部組織の面積率の下限は特に限定されず、残部組織の面積率は0.0%であってもよい。
[Area ratio of remaining structure is 10.0% or less]
The steel structure of the present invention may contain carbides such as pearlite and cementite or other known structures of steel sheets as a remaining structure. If the area ratio of the remaining structure is 10.0% or less, the effects of the present invention are not impaired. Therefore, the area ratio of the remaining structure is set to 10.0% or less. On the other hand, there is no particular lower limit for the area ratio of the remaining structure, and the area ratio of the remaining structure may be 0.0%.
残部組織の面積率は、以下のようにして求めることができる。下地鋼板のL断面を研磨後、3vol.%ナイタールで腐食し、板厚の1/4の位置を、SEMを用いて3000倍の倍率で10視野観察する。観察した組織画像において、残部組織の面積率は100.0%から焼き戻しマルテンサイト、フレッシュマルテンサイト、フェライト、及びベイニティックフェライトの面積率、並びに残留オーステナイトの体積率を差し引いた値とする。各視野において残部組織の面積率を求め、それらの値の平均値を残部組織の面積率とする。The area ratio of the remaining structure can be determined as follows. After polishing the L-section of the base steel sheet, it is corroded with 3 vol. % nital, and 10 fields of view are observed at 1/4 of the sheet thickness using an SEM at 3000x magnification. In the observed structural image, the area ratio of the remaining structure is calculated by subtracting the area ratios of tempered martensite, fresh martensite, ferrite, and bainitic ferrite, as well as the volume ratio of retained austenite, from 100.0%. The area ratio of the remaining structure is determined in each field of view, and the average of these values is taken as the area ratio of the remaining structure.
[表層における炭素濃度低下部の厚みが1.0μm以上150.0μm以下]
表層における炭素濃度低下部の厚みが1.0μm未満である場合、表層にベイナイト析出開始温度の高い領域を設けることができず、ベイナイトの面積率や後述するベイナイト析出領域の厚みを制御できないため、伸びフランジ加工部の優れた耐遅れ破壊特性を実現することが困難となる。したがって、表層における炭素濃度低下部の厚みは1.0μm以上とし、3.0μm以上が好ましい。一方、表層における炭素濃度低下部の厚みが150.0μmを超えると、1470MPa以上のTSを実現することが困難となる。したがって、表層における炭素濃度低下部の厚みは150.0μm以下とし、50.0μm以下が好ましい。
[Thickness of carbon concentration reduced portion in surface layer is 1.0 μm or more and 150.0 μm or less]
If the thickness of the carbon concentration reduced portion in the surface layer is less than 1.0 μm, it is not possible to provide a region with a high bainite precipitation start temperature in the surface layer, and it is not possible to control the area ratio of bainite and the thickness of the bainite precipitation region (described later), making it difficult to achieve excellent delayed fracture resistance in the stretch flangeable portion. Therefore, the thickness of the carbon concentration reduced portion in the surface layer is set to 1.0 μm or more, and preferably 3.0 μm or more. On the other hand, if the thickness of the carbon concentration reduced portion in the surface layer exceeds 150.0 μm, it becomes difficult to achieve a TS of 1470 MPa or more. Therefore, the thickness of the carbon concentration reduced portion in the surface layer is set to 150.0 μm or less, and preferably 50.0 μm or less.
表層における炭素濃度低下部の厚みは、以下のようにして求めることができる。亜鉛系めっき鋼板より、長さが20mm、幅が20mmの試験片を採取する。グロー放電発行分析法(GDS;Glow Discharge Spectroscopy)により、鋼板表面から深さ方向に試験片のC強度を測定する。測定結果から、C強度が(GDSにおける測定値が一定値になった際のC強度×0.8)以下の領域を、表層の炭素濃度低下部とし、当該領域の厚みを炭素濃度低下部の厚みとする。なお、GDS装置は堀場製作所製GD-PROFILER 2を用い、測定条件は以下のようにして求めることができる。
・電源:高周波
・アノード径:4mm
・測定モード:定電力 35W
・キャリアガス:アルゴン
・放電部ガス圧:300Pa
・パルス周波数:100Hz
・Ducty cycle:50%
・取り込み間隔:100ms
The thickness of the carbon concentration reduced portion in the surface layer can be determined as follows. A test piece 20 mm long and 20 mm wide is taken from a zinc-based plated steel sheet. The carbon intensity of the test piece is measured in the depth direction from the surface of the steel sheet using glow discharge spectroscopy (GDS). From the measurement results, a region where the carbon intensity is equal to or less than (the carbon intensity when the measured value in GDS becomes a constant value × 0.8) is determined to be the carbon concentration reduced portion in the surface layer, and the thickness of this region is determined to be the thickness of the carbon concentration reduced portion. The GDS device used is a GD-PROFILER 2 manufactured by Horiba, Ltd., and the measurement conditions are as follows:
Power supply: High frequency Anode diameter: 4 mm
Measurement mode: Constant power 35W
Carrier gas: Argon Discharge gas pressure: 300 Pa
Pulse frequency: 100Hz
・Ducty cycle: 50%
Capture interval: 100 ms
[炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚みが10μm以上]
炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚みが10μm未満の場合、伸びフランジ加工部の優れた耐遅れ破壊特性を実現することが困難となる。したがって、炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚みは10μm以上とする。一方、炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚みの上限は特に限定されず、当該厚みは概ね100μm以下となる。
[Thickness of bainite precipitation region directly below carbon concentration reduction portion is 10 μm or more]
If the thickness of the bainite precipitation region immediately below the carbon concentration reduction portion is less than 10 μm, it becomes difficult to achieve excellent delayed fracture resistance in the stretch flangeable portion. Therefore, the thickness of the bainite precipitation region immediately below the carbon concentration reduction portion is set to 10 μm or more. On the other hand, there is no particular upper limit to the thickness of the bainite precipitation region immediately below the carbon concentration reduction portion, and the thickness is generally 100 μm or less.
炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚みは、以下のようにして求めることができる。亜鉛系めっき鋼板のL断面を研磨後、3vol.%ナイタールで腐食し、SEMを用いて鋼板表面に上述したGDS分析を行う。GDS分析による炭素濃度低下部以降の領域であり、かつ、ベイナイトの析出が認められる領域を、3000倍率で10視野観察する。観察した各視野において、ベイナイトは凹部で組織内部が平坦な組織である。なお、一視野にベイナイトが収まらない場合には、連続した視野の写真を撮影する。各視野においてベイナイトの面積率を求め、ベイナイトの面積率が20%以上60%以下となる領域を、ベイナイトの析出領域とする。各視野においてベイナイトの析出領域の板厚方向における厚みを求め、平均値をベイナイトの析出領域の厚みとする。The thickness of the bainite precipitation region directly below the carbon concentration reduction area can be determined as follows. After polishing the L-section of a zinc-based plated steel sheet, it is etched with 3 vol. % nital, and the above-mentioned GDS analysis is performed on the steel sheet surface using an SEM. The area after the carbon concentration reduction area determined by the GDS analysis, where bainite precipitation is observed, is observed in 10 fields of view at 3000x magnification. In each observed field of view, the bainite is a concave structure with a flat interior. Note that if the bainite cannot be contained in one field of view, photographs of consecutive fields of view are taken. The area fraction of bainite is determined in each field of view, and the area where the bainite area fraction is 20% to 60% is defined as the bainite precipitation region. The thickness of the bainite precipitation region in the sheet thickness direction is determined in each field of view, and the average value is defined as the thickness of the bainite precipitation region.
[炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が30.0%以上60.0%以下]
炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計を30.0%以上とすることで、1470MPa以上のTSを実現することができる。したがって、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計は30.0%以上とし、40.0%以上が好ましい。一方、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が60.0%を超えると、優れた成形性のうち、穴広げ性を実現することが困難となる。したがって、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計は60.0%以下とし、55.0%以下が好ましい。
[The total coverage rate of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary directly below the carbon concentration reduction portion is 30.0% or more and 60.0% or less]
By setting the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundaries directly below the carbon concentration reduction portion to 30.0% or more, a TS of 1470 MPa or more can be achieved. Therefore, the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundaries directly below the carbon concentration reduction portion is set to 30.0% or more, and preferably 40.0% or more. On the other hand, if the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundaries directly below the carbon concentration reduction portion exceeds 60.0%, it becomes difficult to achieve the hole expandability, which is one of the excellent formability features. Therefore, the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundaries directly below the carbon concentration reduction portion is set to 60.0% or less, and preferably 55.0% or less.
炭素濃度低下部の直下における、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計は、以下のようにして求めることができる。亜鉛系めっき鋼板のL断面を研磨後、3vol.%ナイタールで腐食し、SEMを用いて鋼板表面に上述したGDS分析を行う。GDS分析による炭素濃度低下部以降の領域であり、炭素濃度低下部に最隣接する旧オーステナイト粒界を10箇所、無作為に選定する。選定した旧オーステナイト粒界上において、旧オーステナイト粒界と直行方向に50nm以上の幅を有し、平滑な表面を有する凸部を、残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトが被覆している部位とする。残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトが被覆している部位の周長さの合計を、当該選定した旧オーステナイト粒界の周長さで除する。各箇所において得られた値の平均値を求め、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計とした。The total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary directly below the carbon concentration reduction zone can be determined as follows. After polishing the L-section of a zinc-based plated steel sheet, it is etched with 3 vol. % nital, and the above-described GDS analysis is performed on the steel sheet surface using an SEM. Ten prior austenite grain boundaries are randomly selected from the area following the carbon concentration reduction zone determined by the GDS analysis and closest to the carbon concentration reduction zone. On the selected prior austenite grain boundary, a convex portion with a width of 50 nm or more perpendicular to the prior austenite grain boundary and a smooth surface is defined as the area covered by retained austenite and fresh martensite. The total circumferential length of the area covered by retained austenite and fresh martensite is divided by the circumferential length of the selected prior austenite grain boundary. The average of the values obtained at each location is calculated to determine the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary.
[炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度が0.60質量%未満]
炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度が0.60質量%以上であると、母相と大きく硬度の異なる第二相が存在することとなるため、加工時に第二相が応力集中部となり、耐遅れ破壊特性を劣化させる。したがって、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度は、0.60質量%未満とし、0.55質量%以下が好ましい。一方、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度の下限は特に限定されず、当該炭素濃度は概ね0.30質量%以上となる。
[Carbon concentration of retained austenite covering prior austenite grain boundaries directly below the carbon concentration reduced portion is less than 0.60 mass%]
If the carbon concentration of the retained austenite covering the prior austenite grain boundaries immediately below the carbon concentration reduction portion is 0.60 mass% or more, a second phase having a hardness significantly different from that of the matrix is present, and the second phase becomes a stress concentration portion during processing, deteriorating the delayed fracture resistance. Therefore, the carbon concentration of the retained austenite covering the prior austenite grain boundaries immediately below the carbon concentration reduction portion is less than 0.60 mass%, and preferably 0.55 mass% or less. On the other hand, the lower limit of the carbon concentration of the retained austenite covering the prior austenite grain boundaries immediately below the carbon concentration reduction portion is not particularly limited, and the carbon concentration is generally 0.30 mass% or more.
炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度は、以下のようにして求めることができる。まず、鋼板(試料)の表面を、圧延方向に平行な断面(L断面)が観察面となるように、ダイヤモンドペーストを用いて研磨し、さらにアルミナ研磨により鏡面に仕上げる。次いで、試料表面における炭化水素の汚染(カーボンコンタミネーション、コンタミ)を排除するため、プラズマクリーナーを用いて観察面を清浄化する。清浄化した観察面を、電界放出型電子銃を搭載した電子線マイクロアナライザ(FE-EPMA:Field Emission Electron Probe Micro Analyzer)を用いて測定する。測定条件は、非特許文献(T.Yamashita,Y.Tanaka,M.Nagoshi and K.Ishida:Sci.Rep.,6(2016),DOI:10.1038/srep29825.)に記載されているとおり、加速電圧7kV、電流50nAとする。また、試料表面にコンタミが付かないように、試料を100℃に加熱、保持しながら測定する。測定結果から検量法により炭素濃度を求め、炭素の元素マッピング画像を得る。得られた元素マッピング画像において、炭素濃度が母相の平均以上であり、かつ0.6質量%未満である領域(高炭素領域)を特定する。さらに、上述した方法で観察面の炭素濃度低下部を特定し、元素マッピング画像と同視野のSEM画像を参照して、炭素濃度低下部の直下における旧オーステナイト粒を識別し、その旧オーステナイト粒の粒界上に存在する高炭素領域を特定する。そして、旧オーステナイト粒の周の長さaと、その旧オーステナイト粒の周のうち、高炭素領域と重なる部分の長さbとを求め、それらの比b/aを算出する。各鋼板において、上記の測定を30回実施する。30回分の平均値を、その鋼板の炭素濃度低下部の直下において旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度とする。The carbon concentration in the retained austenite covering the prior austenite grain boundaries directly below the carbon concentration reduction zone can be determined as follows. First, the surface of the steel plate (sample) is polished using diamond paste so that the cross section (L cross section) parallel to the rolling direction becomes the observation surface, and then polished to a mirror finish using alumina polishing. Next, to remove hydrocarbon contamination (carbon contamination) from the sample surface, the observation surface is cleaned using a plasma cleaner. The cleaned observation surface is measured using an electron beam microanalyzer (FE-EPMA) equipped with a field emission electron gun. The measurement conditions are as described in a non-patent document (T. Yamashita, Y. Tanaka, M. Nagoshi and K. Ishida: Sci. Rep., 6 (2016), DOI: 10.1038/srep29825.), with an acceleration voltage of 7 kV and a current of 50 nA. Furthermore, the sample is heated to 100°C and maintained at this temperature while the measurement is performed to prevent contamination of the sample surface. The carbon concentration is determined from the measurement results using a calibration method, and an elemental mapping image of carbon is obtained. In the obtained elemental mapping image, a region (high carbon region) where the carbon concentration is equal to or greater than the average of the matrix and less than 0.6 mass% is identified. Furthermore, the carbon concentration reduction area on the observation surface is identified using the above-described method, and prior austenite grains directly below the carbon concentration reduction area are identified by referring to an SEM image of the same field of view as the elemental mapping image, and the high carbon region present on the grain boundary of the prior austenite grain is identified. Then, the circumferential length a of the prior austenite grain and the length b of the portion of the periphery of the prior austenite grain that overlaps with the high carbon region are determined, and the ratio b/a is calculated. The above measurement is carried out 30 times for each steel sheet. The average value of the 30 measurements is taken as the carbon concentration of the retained austenite that covers the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduction portion of the steel sheet.
なお、フレッシュマルテンサイトは最終冷却時に未変態オーステナイトが変態したことにより生成している。そのため、旧オーステナイト粒界を被覆するフレッシュマルテンサイト中の炭素濃度は残留オーステナイト中の炭素濃度と同等以下となる。 Fresh martensite is formed by the transformation of untransformed austenite during final cooling. Therefore, the carbon concentration in the fresh martensite covering the prior austenite grain boundaries is equal to or less than the carbon concentration in the retained austenite.
(亜鉛系めっき層)
亜鉛系めっき鋼板の亜鉛系めっき層は、電気亜鉛めっき層、溶融亜鉛めっき層、又は合金化溶融亜鉛めっき層であることが好ましい。具体的には、Zn-Ni合金めっき層、亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金めっき層等であってもよい。なお、めっき付着量は、片面あたり20~80g/m2(両面めっき)が好ましい。
(Zinc-based plating layer)
The zinc-based plating layer of the zinc-based plated steel sheet is preferably an electrogalvanized layer, a hot-dip galvanized layer, or a galvannealed layer. Specifically, it may be a Zn—Ni alloy plating layer, a zinc-aluminum-magnesium alloy plating layer, etc. The plating coverage is preferably 20 to 80 g/m 2 per side (double-sided plating).
(亜鉛系めっき鋼板の機械特性)
次に、亜鉛系めっき鋼板の機械特性について説明する。
(Mechanical properties of zinc-plated steel sheets)
Next, the mechanical properties of the zinc-based plated steel sheet will be described.
[引張強さ(TS)が1470MPa以上]
亜鉛系めっき鋼板は、引張強さ(TS)が1470MPa以上であるものとする。一方、亜鉛系めっき鋼板の引張強さの上限は特に限定されないが、概ね1650MPa以下となる。引張強さは、以下のようにして求めることができる。圧延方向と垂直方向が試験片の長手となるように、供試材からJIS5号試験片(標点距離50mm、平行部幅25mm)を採取し、JIS Z 2241に従って引張試験を行う。引張試験の条件は、クロスヘッド速度が1.67×10-1mm/秒とすることができる。
[Tensile strength (TS) of 1470 MPa or more]
The zinc-based plated steel sheet has a tensile strength (TS) of 1470 MPa or more. On the other hand, the upper limit of the tensile strength of the zinc-based plated steel sheet is not particularly limited, but is generally 1650 MPa or less. The tensile strength can be determined as follows. A JIS No. 5 test piece (gauge length 50 mm, parallel portion width 25 mm) is taken from the test material so that the longitudinal direction of the test piece is perpendicular to the rolling direction, and a tensile test is performed in accordance with JIS Z 2241. The tensile test can be performed under the condition of a crosshead speed of 1.67 × 10 -1 mm/sec.
[降伏強度(YS)が1000MPa以上(好適条件)]
亜鉛系めっき鋼板は、降伏強度が1000MPa以上であるものが好ましい。一方、亜鉛系めっき鋼板の降伏強度は、1350MPa以下が好ましい。なお、降伏強度は、引張強さと同様に引張試験にて求めることができる。
[Yield strength (YS) is 1000 MPa or more (preferred condition)]
The zinc-based plated steel sheet preferably has a yield strength of 1000 MPa or more. On the other hand, the yield strength of the zinc-based plated steel sheet is preferably 1350 MPa or less. The yield strength can be determined by a tensile test, similar to the tensile strength.
[伸び(El)が9.0%以上]
亜鉛系めっき鋼板は、伸び(El)が9.0%以上であるものとする。一方、亜鉛系めっき鋼板の伸びの上限は特に限定されないが、概ね15.0%以下となる。なお、伸び(El)は、引張強さと同様に引張試験にて求めることができる。
[Elongation (El) is 9.0% or more]
The zinc-based plated steel sheet has an elongation (El) of 9.0% or more. On the other hand, the upper limit of the elongation of the zinc-based plated steel sheet is not particularly limited, but is generally 15.0% or less. The elongation (El) can be determined by a tensile test, similar to the tensile strength.
[穴広げ率(λ)が25%以上]
亜鉛系めっき鋼板は、穴広げ率(λ)が25%以上であるものとする。一方、亜鉛系めっき鋼板の穴広げ率の上限は特に限定されないが、概ね50%以下となる。穴広げ率(λ)は、以下のようにして求めることができる。JIS Z 2256に準拠して穴広げ試験を行う。供試材を100mm×100mmに剪断後、クリアランス12.5%で直径10mmの穴を打ち抜く。内径75mmのダイスを用いてしわ押さえ力9ton(88.26kN)で供試材を押さえた状態で、頂角60°の円錐ポンチを、打ち抜いた穴に押し込み、板厚を貫通する亀裂の発生を確認する。亀裂が発生した際の穴直径を測定し、以下の式(5)から、限界穴広げ率:λ(%)を求めることができる。
λ(%)={(Df-D0)/D0}×100 ・・・(5)
ここで、Dfは亀裂発生時の穴径(mm)、D0は初期穴径(mm)である。
[Hole expansion ratio (λ) is 25% or more]
The hole expansion ratio (λ) of the zinc-based plated steel sheet is set to 25% or more. On the other hand, the upper limit of the hole expansion ratio of the zinc-based plated steel sheet is not particularly limited, but is generally 50% or less. The hole expansion ratio (λ) can be determined as follows. A hole expansion test is performed in accordance with JIS Z 2256. After shearing the test material to 100 mm × 100 mm, a 10 mm diameter hole is punched with a clearance of 12.5%. While holding the test material using a die with an inner diameter of 75 mm and a blank holder force of 9 tons (88.26 kN), a conical punch with an apex angle of 60° is pressed into the punched hole, and the occurrence of a crack penetrating the sheet thickness is confirmed. The hole diameter when a crack occurs is measured, and the limiting hole expansion ratio: λ (%) can be calculated using the following formula (5).
λ (%) = {(D f - D 0 )/D 0 }×100 (5)
Here, Df is the hole diameter (mm) when a crack occurs, and D0 is the initial hole diameter (mm).
なお、TSが1470MPa程度であるめっき鋼板においては、製造工程で鋼板に水素が含有される。また、鋼板中の拡散性水素は穴広げ率を優位に劣化させることが知られている。このため、めっき鋼板を製品として出荷する際には、鋼板を長期間安置したり、後加熱を行ったりすることにより拡散性水素を低減させている。そのため、穴広げ試験は鋼中の拡散性水素量が0.01wt.%以下となってから実施することが好ましい。 In plated steel sheets with a TS of approximately 1470 MPa, hydrogen is incorporated into the steel sheet during the manufacturing process. It is also known that diffusible hydrogen in steel sheets significantly reduces the hole expansion ratio. Therefore, when plated steel sheets are shipped as products, the diffusible hydrogen is reduced by storing the steel sheets for long periods of time or by post-heating. Therefore, it is preferable to conduct hole expansion tests after the amount of diffusible hydrogen in the steel has fallen to 0.01 wt. % or less.
[伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性に優れる]
本発明に係る亜鉛系めっき鋼板は、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性に優れる。伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性は、以下のようにして評価することができる。上述した穴広げ試験を、亜鉛系めっき鋼板(供試材)を製造してから30日以内に実施する。穴広げ試験直後の供試材の、伸びフランジ加工部の写真をデジタルマイクロスコープ(RH-2000:ハイロックス製)を用いて、20倍の倍率で撮影する。その後、供試材を室温(15~25℃)で24時間静置し、再度伸びフランジ加工部をデジタルマイクロスコープで観察する。穴広げ試験直後に撮影した伸びフランジ加工部の写真と、24時間経過後の伸びフランジ加工部の写真とを比較し、亀裂の増加又は進展が認められないものを、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性に優れると判断することができる。
[Excellent resistance to delayed fracture in stretch flanged areas]
The zinc-based plated steel sheet according to the present invention has excellent delayed fracture resistance in the stretch flanged portion. The delayed fracture resistance in the stretch flanged portion can be evaluated as follows. The hole expansion test described above is carried out within 30 days after the production of the zinc-based plated steel sheet (test material). Immediately after the hole expansion test, a photograph of the stretch flanged portion of the test material is taken at 20x magnification using a digital microscope (RH-2000: manufactured by Hirox). The test material is then left to stand at room temperature (15 to 25°C) for 24 hours, and the stretch flanged portion is again observed using the digital microscope. The photograph of the stretch flanged portion taken immediately after the hole expansion test is compared with the photograph of the stretch flanged portion after 24 hours. If no increase or propagation of cracks is observed, the stretch flanged portion can be determined to have excellent delayed fracture resistance.
(亜鉛系めっき鋼板の製造方法)
次に、本発明の一実施形態に係る亜鉛系めっき鋼板の製造方法について説明する。図1に、本発明の一実施形態に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法における、温度と時間の関係を示したグラフを示す。グラフの折れ線は、焼鈍工程から焼戻し工程までの間における鋼板の温度変化を示す。上述の成分組成を有する鋼スラブに熱間圧延及び冷間圧延を施して冷延鋼板を得た後、冷延鋼板を加熱し、露点が-25℃以上35℃以下の雰囲気下で、Ac3(℃)以上の焼鈍温度に保持する焼鈍工程を行う。次いで、冷延鋼板を、温度T1まで冷却する第一の冷却工程を行う。次いで、冷延鋼板をT1(℃)に30s以上200s以下の時間保持する保持工程を行う。次いで、冷延鋼板を、温度T2まで冷却する第二の冷却工程を行う。次いで、冷延鋼板に亜鉛系めっき処理を施して、めっき鋼板を得る。なお、溶融亜鉛めっき処理の時間は冷却工程等と比較して短いため、図1においては温度T2の点として示している。溶融亜鉛めっき処理後の合金化処理において、めっき鋼板は合金化処理の温度に加熱及び保持される。次いで、めっき鋼板を、温度T3まで冷却する第三の冷却工程を行う。次いで、めっき鋼板を、冷却停止温度T4まで冷却する第四の冷却工程を行う。次いで、めっき鋼板を、T4(℃)超え350℃以下の焼戻し温度に保持する焼戻し工程を行う。また、当該製造方法において、めっき処理工程及び第三の冷却工程の間、めっき鋼板の温度がBf(℃)以上T-20(℃)以下の温度域にある合計の滞留時間は30s以下とする。さらに、焼戻し工程において、焼戻し温度での保持の開始から6s以上後、かつ、焼戻し温度での保持の終了の10s以上前に、平均負荷張力が2.0kgf/mm2以上の張力を付与し、かつ、1回以上の曲げ及び曲げ戻しを行うことが好ましい。
(Method for manufacturing zinc-based plated steel sheet)
Next, a method for producing a zinc-based plated steel sheet according to one embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows a graph illustrating the relationship between temperature and time in a method for producing a galvannealed steel sheet according to one embodiment of the present invention. The broken line in the graph indicates the temperature change of the steel sheet from the annealing process to the tempering process. After a steel slab having the above-described chemical composition is hot-rolled and cold-rolled to obtain a cold-rolled steel sheet, the cold-rolled steel sheet is heated and subjected to an annealing process in which it is held at an annealing temperature of Ac3 (°C) or higher in an atmosphere with a dew point of −25°C or higher and 35°C or lower. Next, a first cooling process is performed in which the cold-rolled steel sheet is cooled to a temperature T1. Next, a holding process is performed in which the cold-rolled steel sheet is held at T1 (°C) for a time period of 30 seconds to 200 seconds. Next, a second cooling process is performed in which the cold-rolled steel sheet is cooled to a temperature T2. Next, the cold-rolled steel sheet is subjected to a zinc-based plating process to obtain a plated steel sheet. Note that the time for the hot-dip galvanizing process is shorter than that for the cooling process, etc., and is therefore indicated as a point at temperature T2 in FIG. 1 . In the alloying treatment after the hot-dip galvanizing treatment, the plated steel sheet is heated to and maintained at the alloying treatment temperature. Next, a third cooling step is performed in which the plated steel sheet is cooled to a temperature T3. Next, a fourth cooling step is performed in which the plated steel sheet is cooled to a cooling stop temperature T4. Next, a tempering step is performed in which the plated steel sheet is maintained at a tempering temperature above T4 (°C) and not higher than 350°C. In this manufacturing method, the total residence time of the plated steel sheet in a temperature range of not lower than Bf (°C) and not higher than T-20 (°C) during the plating treatment step and the third cooling step is not longer than 30 seconds. Furthermore, in the tempering step, it is preferable that an average load tension of not lower than 2.0 kgf/ mm2 is applied, and the plated steel sheet is bent and unbent one or more times, at least 6 seconds after the start of holding at the tempering temperature and at least 10 seconds before the end of holding at the tempering temperature.
[鋼スラブ]
亜鉛系めっき鋼板の製造方法において用いる鋼スラブは、C、Si、Mn、P、S、Al、N、及びOを含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分組成を有する。さらに、Ti、Nb、V、Ta、W、B、Cr、Mo、Ni、Co、Cu、Sn、Sb、Ca、Mg、REM、Zr、Zn、Pb、Te、Se、Ga、Ge、Sr、Hf、及びBiからなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。なお、各元素の含有量は上述したとおりである。
[Steel slab]
The steel slab used in the method for producing a zinc-based plated steel sheet has a chemical composition containing C, Si, Mn, P, S, Al, N, and O, with the balance being Fe and unavoidable impurities. It is preferable that the steel slab further contains at least one element selected from the group consisting of Ti, Nb, V, Ta, W, B, Cr, Mo, Ni, Co, Cu, Sn, Sb, Ca, Mg, REM, Zr, Zn, Pb, Te, Se, Ga, Ge, Sr, Hf, and Bi. The content of each element is as described above.
[熱間圧延工程]
本発明において、鋼スラブの溶製方法は特に限定されず、転炉又は電気炉等、公知の溶製方法いずれもが適合する。鋼スラブは、マクロ偏析を防止するため、連続鋳造法で製造するのが好ましい。得られた鋼スラブに熱間圧延を施して、熱延鋼板を得る。得られた熱延鋼板のまま冷間圧延を施してもよく、熱延鋼板に酸洗処理を行ってから冷間圧延を施してもよい。酸洗処理を行うことで鋼板表面の酸化物を除去することができ、最終製品の鋼板におけるめっき品質が好適に得られるため好ましい。また、酸洗処理は、1回でもよく、複数回に分けて行ってもよい。
[Hot rolling process]
In the present invention, the method for producing a steel slab is not particularly limited, and any known method such as a converter or an electric furnace is suitable. The steel slab is preferably produced by a continuous casting method to prevent macrosegregation. The resulting steel slab is hot-rolled to obtain a hot-rolled steel sheet. The resulting hot-rolled steel sheet may be cold-rolled as is, or may be pickled before being cold-rolled. Pickling is preferable because it can remove oxides from the surface of the steel sheet, thereby ensuring good plating quality in the final steel sheet product. The pickling may be performed once or multiple times.
[冷間圧延工程]
得られた熱延鋼板に、冷間圧延を施して、冷延鋼板を得る。冷間圧延における圧下率と圧延後の板厚は特に限定されない。また、圧延パスの回数、各パスの圧下率についても特に限定されない。
[Cold rolling process]
The obtained hot-rolled steel sheet is subjected to cold rolling to obtain a cold-rolled steel sheet. The reduction ratio in cold rolling and the thickness of the sheet after rolling are not particularly limited. Furthermore, the number of rolling passes and the reduction ratio in each pass are not particularly limited.
[焼鈍工程:露点が-25℃以上35℃以下の雰囲気下で、Ac3(℃)以上の焼鈍温度に10s以上保持]
得られた冷延鋼板を焼鈍工程に供する。焼鈍工程において、焼鈍時の露点が-25℃未満の場合、焼鈍時に形成される表層の炭素濃度低下部の厚みが1.0μm未満となり、表層にベイナイト析出開始温度の高い領域を十分に設けることが出来ず、炭素濃度低下部直下におけるベイナイトの析出領域の厚みが10μm以上であることを実現できない。その結果、伸びフランジ加工部の優れた耐遅れ破壊特性を実現することが困難となる。したがって、焼鈍時の露点は-25℃以上とし、-20℃以上が好ましい。一方、焼鈍時の露点が35℃を超えると、焼鈍時に形成される表層の炭素濃度低下部の厚みが150.0μmを超え、1470MPa以上のTSを実現することが困難となる。したがって、焼鈍時の露点は35℃以下とする。
[Annealing step: maintaining an annealing temperature of Ac3 (°C) or higher for 10 seconds or more in an atmosphere with a dew point of -25°C or higher and 35°C or lower]
The obtained cold-rolled steel sheet is subjected to an annealing process. If the dew point during annealing is less than −25°C, the thickness of the carbon concentration reduction portion of the surface layer formed during annealing will be less than 1.0 μm, and a region with a high bainite precipitation start temperature cannot be sufficiently provided in the surface layer, making it impossible to achieve a thickness of 10 μm or more of the bainite precipitation region directly below the carbon concentration reduction portion. As a result, it becomes difficult to achieve excellent delayed fracture resistance in the stretch flangeable portion. Therefore, the dew point during annealing is set to −25°C or higher, and preferably −20°C or higher. On the other hand, if the dew point during annealing exceeds 35°C, the thickness of the carbon concentration reduction portion of the surface layer formed during annealing will exceed 150.0 μm, making it difficult to achieve a TS of 1470 MPa or higher. Therefore, the dew point during annealing is set to 35°C or lower.
焼鈍工程において、焼鈍温度が以下の式(1)で定義されるAc3(℃)未満の場合、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率が低下し、ベイナイトの面積率が増加するため、1470MPa以上のTSを実現することが困難になる。したがって、焼鈍温度はAc3(℃)以上とし、Ac3+20(℃)以上が好ましい。一方、焼鈍温度が920℃以下の場合、エネルギー効率が低下しないため、加熱コストが上昇することを好適に防ぎ、かつ、炉体の損傷を好適に防ぐことができる。したがって、焼鈍温度は920℃以下が好ましい。
Ac3(℃)=881-205.7×[%C]+53.1×[%Si]-15×[%Mn]-27×[%Cu]-20.1×[%Ni]-0.7×[%Cr]+41.1×[%Mo] ・・・(1)
ここで、[%X]は、前記成分組成における元素Xの含有量(質量%)を示し、前記成分組成が元素Xを含有しない場合は0とする。
In the annealing step, if the annealing temperature is less than Ac3 (°C) defined by the following formula (1), the area ratios of tempered martensite and fresh martensite decrease and the area ratio of bainite increases, making it difficult to achieve a TS of 1,470 MPa or more. Therefore, the annealing temperature is set to Ac3 (°C) or more, and preferably Ac3 + 20 (°C) or more. On the other hand, if the annealing temperature is 920°C or less, energy efficiency does not decrease, so an increase in heating costs can be suitably prevented and damage to the furnace body can be suitably prevented. Therefore, the annealing temperature is preferably 920°C or less.
Ac3 (°C) = 881-205.7×[%C]+53.1×[%Si]-15×[%Mn]-27×[%Cu]-20.1×[%Ni]-0.7×[%Cr]+41.1×[%Mo]...(1)
Here, [% X] indicates the content (mass %) of element X in the composition, and is set to 0 when the composition does not contain element X.
焼鈍工程において、焼鈍温度での保持時間が10s未満の場合、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率が減少し、ベイナイトの面積率が増加するため、1470MPa以上のTSを実現することが困難になる。したがって、焼鈍温度での保持時間は10s以上とし、40s以上が好ましい。一方、焼鈍温度での保持時間が500s以下の場合、加熱コストの増加及び製造時間の長時間化を好適に防ぐことができ、すなわち生産性が低下することを好適に防ぐことができる。したがって、焼鈍温度での保持時間は500s以下が好ましい。 If the holding time at the annealing temperature during the annealing process is less than 10 seconds, the area ratio of tempered martensite and fresh martensite decreases and the area ratio of bainite increases, making it difficult to achieve a TS of 1470 MPa or more. Therefore, the holding time at the annealing temperature should be 10 seconds or more, with 40 seconds or more being preferable. On the other hand, if the holding time at the annealing temperature is 500 seconds or less, increases in heating costs and longer manufacturing times can be effectively prevented, i.e., a decrease in productivity can be effectively prevented. Therefore, a holding time at the annealing temperature of 500 seconds or less is preferable.
[第一の冷却工程:T-20(℃)以上T+20(℃)以下の温度T1まで、7℃/s以上の冷却速度で冷却]
焼鈍工程に次いで、冷延鋼板を第一の冷却工程に供する。すなわち、焼鈍工程の終了時が第一の冷却工程の開始時となる。第一の冷却工程において、冷却速度が7℃/s未満の場合、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率が減少し、ベイナイトの面積率が増加するため、1470MPa以上のTSを実現することが困難になる。したがって、第一の冷却工程の冷却速度は7℃/s以上とし、9℃/s以上が好ましい。一方、第一の冷却速度が20℃/s以下の場合、冷却停止温度を好適に制御することができる。したがって、第一の冷却工程の冷却速度は20℃/s以下が好ましい。
[First cooling step: cooling to a temperature T1 of T-20 (°C) or more and T+20 (°C) or less at a cooling rate of 7°C/s or more]
Following the annealing step, the cold-rolled steel sheet is subjected to a first cooling step. That is, the end of the annealing step corresponds to the start of the first cooling step. If the cooling rate in the first cooling step is less than 7°C/s, the area fractions of tempered martensite and fresh martensite decrease and the area fraction of bainite increases, making it difficult to achieve a TS of 1470 MPa or more. Therefore, the cooling rate in the first cooling step is set to 7°C/s or more, and preferably 9°C/s or more. On the other hand, if the first cooling rate is 20°C/s or less, the cooling stop temperature can be suitably controlled. Therefore, the cooling rate in the first cooling step is preferably 20°C/s or less.
第一の冷却工程の冷却停止温度T1が、以下の式(2)で定義されるTを用いて、T-20(℃)未満の場合、表層の炭素濃度低下部の直下以外においてもベイナイトの生成が起こり、ベイナイトの面積率が増加し、1470MPa以上のTSを実現することが困難になる。したがって、T1はT-20(℃)以上とする。一方、T1がT+20(℃)を超える場合、表層の炭素濃度低下部の直下においてベイナイト析出領域が形成されず、伸びフランジ加工部の優れた耐遅れ破壊特性を実現することが困難となる。加えて、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が過剰となり、25%以上の穴広げ率の実現が困難となる。したがって、T1はT+20(℃)以下とする。
T(℃)=743-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo] ・・・(2)
ここで、[%X]は、前記成分組成における元素Xの含有量(質量%)を示し、前記成分組成が元素Xを含有しない場合は0とする。
If the cooling stop temperature T1 of the first cooling step is less than T-20 (°C), where T is defined by the following formula (2), bainite formation occurs not only in areas directly below the carbon concentration reduction portion of the surface layer, the area ratio of bainite increases, and it becomes difficult to achieve a TS of 1470 MPa or more. Therefore, T1 is set to T-20 (°C) or more. On the other hand, if T1 exceeds T+20 (°C), a bainite precipitation region is not formed directly below the carbon concentration reduction portion of the surface layer, making it difficult to achieve excellent delayed fracture resistance in the stretch flangeable portion. In addition, the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary directly below the carbon concentration reduction portion becomes excessive, making it difficult to achieve a hole expansion ratio of 25% or more. Therefore, T1 is set to T+20 (°C) or less.
T (°C) = 743-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo]...(2)
Here, [% X] indicates the content (mass %) of element X in the composition, and is set to 0 when the composition does not contain element X.
[保持工程:T1(℃)に30s以上200s以下の時間保持]
第一の冷却工程に次いで、冷延鋼板をT1(℃)に保持する保持工程に供する。保持工程における保持時間が30s未満となる場合、炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚みが10μm未満となり、伸びフランジ加工部の優れた耐遅れ破壊特性を実現することが困難となる。加えて、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が過剰となり、25%以上の穴広げ率の実現が困難となる。したがって、中間保持の保持時間は30s以上とし、40s以上が好ましい。一方、中間保持の保持時間が200sを超えると、炭素濃度低下部の直下において旧オーステナイトの粒界に析出したベイナイトの粒成長が過剰に進み、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が30%未満となり、1470MPa以上のTSの実現が困難となる。したがって、中間保持の保持時間は200s以下とし、180s以下が好ましい。
[Holding step: holding at T1 (°C) for 30 s to 200 s]
Following the first cooling step, the cold-rolled steel sheet is subjected to a holding step in which it is held at T1 (°C). If the holding time in the holding step is less than 30 s, the thickness of the bainite precipitation region immediately below the carbon concentration reduction portion becomes less than 10 μm, making it difficult to achieve excellent delayed fracture resistance in the stretch flangeable portion. In addition, the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduction portion becomes excessive, making it difficult to achieve a hole expansion ratio of 25% or more. Therefore, the holding time for the intermediate holding is set to 30 s or more, and preferably 40 s or more. On the other hand, if the holding time for the intermediate holding exceeds 200 s, excessive grain growth of bainite precipitated at the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduction portion occurs, making the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary less than 30%, making it difficult to achieve a TS of 1470 MPa or more. Therefore, the holding time for the intermediate holding is set to 200 s or less, and preferably 180 s or less.
[第二の冷却工程:T-20(℃)未満の温度T2まで冷却]
保持工程に次いで、冷延鋼板を第二の冷却工程に供する。そのため、第二の冷却工程の冷却停止温度T2はT1(℃)未満となる。第二の冷却工程の冷却停止温度T2がT-20(℃)以上である場合、炭素濃度低下部の直下において旧オーステナイトの粒界に析出したベイナイトの粒成長が過剰に進み、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が30%未満となり、1470MPa以上のTSの実現が困難となる。したがって、第二の冷却停止温度T2はT-20(℃)未満とし、好ましくはT-30(℃)以下とする。一方、第二の冷却停止温度T2が後述するMs(℃)以上の場合、後述する合金化処理を施す場合に、合金化前にマルテンサイトが析出することを好適に防ぎ、合金化時に過度に焼戻しされないため、TSが好適に得られる。したがって、第二の冷却停止温度T2はMs(℃)以上が好ましい。
[Second cooling step: cooling to a temperature T2 lower than T-20 (°C)]
Following the holding step, the cold-rolled steel sheet is subjected to a second cooling step. Therefore, the cooling stop temperature T2 of the second cooling step is less than T1 (°C). If the cooling stop temperature T2 of the second cooling step is T-20 (°C) or higher, excessive grain growth of bainite precipitated at the prior austenite grain boundaries immediately below the carbon concentration reduction portion occurs, and the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundaries becomes less than 30%, making it difficult to achieve a TS of 1470 MPa or higher. Therefore, the second cooling stop temperature T2 is set to less than T-20 (°C), preferably to T-30 (°C) or lower. On the other hand, if the second cooling stop temperature T2 is set to Ms (°C) or higher, when the alloying treatment described below is performed, precipitation of martensite before alloying is suitably prevented, and excessive tempering is not performed during alloying, thereby suitably achieving a TS. Therefore, the second cooling stop temperature T2 is preferably set to Ms (°C) or higher.
第二の冷却工程の冷却速度が1℃/s以上であると、冷却中にベイナイトの核生成及び成長が過剰に進むことを好適に防ぎ、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が好適に得られ、TSが好適に得られる。したがって、第二の冷却工程の冷却速度は1℃/s以上が好ましく、2℃/s以上がより好ましい。一方、第二の冷却工程の冷却速度が20℃/s以下であると、冷却停止温度を好適に制御できる。したがって、第二の冷却工程の冷却速度は20℃/s以下が好ましい。 When the cooling rate in the second cooling step is 1°C/s or more, excessive nucleation and growth of bainite during cooling is effectively prevented, the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundaries is effectively obtained, and TS is effectively obtained. Therefore, the cooling rate in the second cooling step is preferably 1°C/s or more, and more preferably 2°C/s or more. On the other hand, when the cooling rate in the second cooling step is 20°C/s or less, the cooling stop temperature can be effectively controlled. Therefore, the cooling rate in the second cooling step is preferably 20°C/s or less.
[めっき処理工程]
第二の冷却工程に次いで、冷延鋼板に亜鉛系めっき処理を施して、めっき鋼板を得る。亜鉛系めっき処理としては、電気亜鉛めっき処理、溶融亜鉛めっき処理、又は、溶融亜鉛めっき処理及びこれに続く合金化処理を例示できる。Zn-Ni電気合金めっき等の電気めっきを施してもよく、溶融亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金めっきを施してもよい。
[Plating process]
Following the second cooling step, the cold-rolled steel sheet is subjected to a zinc-based plating treatment to obtain a plated steel sheet. Examples of the zinc-based plating treatment include electrogalvanizing, hot-dip galvanizing, or hot-dip galvanizing followed by alloying. Electroplating such as Zn—Ni electroplating or hot-dip zinc-aluminum-magnesium alloy plating may be performed.
冷延鋼板に溶融亜鉛めっき処理を施す場合、冷延鋼板を、440℃以上500℃以下の亜鉛めっき浴中に浸漬して溶融亜鉛めっき処理を施した後、ガスワイピング等によって、めっき付着量を調整することが好ましい。なお、めっき付着量は、片面あたり20~80g/m2(両面めっき)に調整することが好ましい。溶融亜鉛めっき処理は、Al量が0.10質量%以上0.23質量%以下である亜鉛めっき浴を用いることが好ましい。溶融亜鉛めっき処理は、以下の式(3)で定義されるMs(℃)以上700℃以下の温度域に冷延鋼板を滞留させて実施することが好ましい。
Ms=539-423×[%C]-30.4×[%Mn]-17.7×[%Ni]-12.1×[%Cr]-7.5×[%Mo] ・・・(3)
ここで、[%X]は、前記成分組成における元素Xの含有量(質量%)を示し、前記成分組成が元素Xを含有しない場合は0とする。
When a cold-rolled steel sheet is subjected to hot-dip galvanizing, it is preferable to immerse the cold-rolled steel sheet in a galvanizing bath at 440°C or higher and 500°C or lower to perform the hot-dip galvanizing treatment, and then adjust the coating weight by gas wiping or the like. The coating weight is preferably adjusted to 20 to 80 g/m 2 per side (double-sided plating). The hot-dip galvanizing treatment preferably uses a galvanizing bath having an Al content of 0.10 mass% or higher and 0.23 mass% or lower. The hot-dip galvanizing treatment is preferably performed by retaining the cold-rolled steel sheet in a temperature range of Ms (°C) or higher and 700°C or lower, as defined by the following formula (3):
Ms=539-423×[%C]-30.4×[%Mn]-17.7×[%Ni]-12.1×[%Cr]-7.5×[%Mo]...(3)
Here, [% X] indicates the content (mass %) of element X in the composition, and is set to 0 when the composition does not contain element X.
溶融亜鉛めっき処理及びこれに続く合金化処理を施す場合、合金化温度を470℃以上とすることで、Zn-Fe合金化速度が過度に遅くなることを防ぎ、生産性が好適に得られる。したがって、合金化温度は、470℃以上が好ましい。一方、合金化温度を600℃以下とすることで、未変態オーステナイトがパーライトへ変態してTSが低下することを好適に防ぐことができる。したがって、合金化温度は、600℃以下が好ましく、560℃以下がより好ましい。また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)は、合金化処理を施すことによりめっき層中のFe濃度を7~15質量%とすることが好ましい。 When hot-dip galvanizing and subsequent alloying are performed, setting the alloying temperature to 470°C or higher prevents the Zn-Fe alloying rate from becoming excessively slow, thereby ensuring favorable productivity. Therefore, an alloying temperature of 470°C or higher is preferred. On the other hand, setting the alloying temperature to 600°C or lower can favorably prevent untransformed austenite from transforming into pearlite, resulting in a decrease in TS. Therefore, an alloying temperature of 600°C or lower is preferred, and 560°C or lower is more preferred. Furthermore, it is preferable that the alloying treatment of galvannealed steel sheet (GA) be performed to achieve an Fe concentration of 7 to 15 mass% in the coating layer.
なお、焼鈍工程からめっき処理工程までの一連の処理は、特に限定されないが、生産性の観点から、溶融亜鉛めっきラインであるCGL(Continuous Galvanizing Line)で行うのが好ましい。 The series of processes from the annealing process to the plating process is not particularly limited, but from the standpoint of productivity, it is preferable to carry them out in a CGL (Continuous Galvanizing Line), which is a hot-dip galvanizing line.
[第三の冷却工程:Ms-200(℃)以上Ms-80(℃)以下の温度T3まで、5℃/s以上の冷却速度で冷却]
めっき処理工程に次いで、めっき鋼板を第三の冷却工程に供する。第三の冷却工程の冷却速度が5℃/s未満の場合、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計が減少し、ベイナイトの面積率が増加し、1470MPa以上のTSを実現することが困難である。したがって、第三の冷却工程の冷却速度は5℃/s以上とする。一方、第三の冷却速度が20℃/s以下の場合、冷却停止温度を好適に制御できる。したがって、第三の冷却工程の冷却速度は20℃/s以下が好ましい。
[Third cooling step: cooling to a temperature T3 of Ms-200 (°C) or more and Ms-80 (°C) or less at a cooling rate of 5°C/s or more]
Following the plating treatment step, the plated steel sheet is subjected to a third cooling step. If the cooling rate in the third cooling step is less than 5°C/s, the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite decreases, and the area fraction of bainite increases, making it difficult to achieve a TS of 1470 MPa or more. Therefore, the cooling rate in the third cooling step is set to 5°C/s or more. On the other hand, if the third cooling rate is 20°C/s or less, the cooling stop temperature can be suitably controlled. Therefore, the cooling rate in the third cooling step is preferably 20°C/s or less.
第三の冷却工程の冷却停止温度T3がMs-200(℃)未満の場合、未変態オーステナイトの体積率が減少し、最終組織において残留オーステナイトが減少し、優れた延性の実現が困難となる。さらに、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度が0.60質量%以上となり、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性が劣位となる。したがって、T3はMs-200(℃)以上とする。一方、T3がMs-80(℃)を超える場合、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計が減り、1470MPa以上のTSを実現することが困難となる。したがって、T3はMs-80(℃)以下とする。 If the cooling stop temperature T3 of the third cooling step is less than Ms-200 (°C), the volume fraction of untransformed austenite decreases, reducing the amount of retained austenite in the final structure and making it difficult to achieve excellent ductility. Furthermore, the carbon concentration of the retained austenite covering the prior austenite grain boundaries directly below the carbon concentration reduction area will be 0.60 mass% or more, resulting in inferior delayed fracture resistance in the stretch flangeable area. Therefore, T3 should be Ms-200 (°C) or higher. On the other hand, if T3 exceeds Ms-80 (°C), the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite will decrease, making it difficult to achieve a TS of 1,470 MPa or higher. Therefore, T3 should be Ms-80 (°C) or lower.
[めっき処理工程及び第三の冷却工程の間、めっき鋼板の温度がBf(℃)以上T-20(℃)以下の温度域にある合計の滞留時間が30s以下]
めっき処理工程及び後述する第三の冷却工程の間、以下の式(4)で定義されるBf及び前記Tを用いて、Bf(℃)以上T-20(℃)以下の温度域にある合計の滞留時間が30sを超える場合、ベイナイトの面積率が増加し、1470MPa以上のTSの実現が困難となる。したがって、めっき処理工程から第三の冷却工程までの間、めっき鋼板の温度がBf(℃)以上T-20(℃)以下の温度域にある合計の滞留時間は30s以下とする。一方、めっき処理工程から第三の冷却工程までの間、めっき鋼板の温度がBf(℃)以上T-20(℃)以下の温度域にある合計の滞留時間の下限は特に限定されないが、当該滞留時間は概ね20s以上となる。
Bf(℃)=710-270×[%C]-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo] ・・・(4)
ここで、[%X]は、前記成分組成における元素Xの含有量(質量%)を示し、前記成分組成が元素Xを含有しない場合は0とする。
[The total residence time during the plating treatment step and the third cooling step in which the temperature of the plated steel sheet is in the temperature range of Bf (°C) or more and T-20 (°C) or less is 30 seconds or less]
If the total residence time in the temperature range of Bf (°C) or more and T-20 (°C) or less, where Bf is defined by the following formula (4) and T, exceeds 30 seconds during the plating process and the third cooling process described below, the area fraction of bainite increases, making it difficult to achieve a TS of 1,470 MPa or more. Therefore, the total residence time in which the temperature of the plated steel sheet is in the temperature range of Bf (°C) or more and T-20 (°C) or less during the plating process and the third cooling process is set to 30 seconds or less. On the other hand, there is no particular limitation on the lower limit of the total residence time in which the temperature of the plated steel sheet is in the temperature range of Bf (°C) or more and T-20 (°C) or less during the plating process and the third cooling process, but the residence time is generally 20 seconds or more.
Bf (°C) = 710-270×[%C]-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo]...(4)
Here, [% X] indicates the content (mass %) of element X in the composition, and is set to 0 when the composition does not contain element X.
[第四の冷却工程:100℃以上T3(℃)未満の冷却停止温度T4まで、3.0℃/s以下の冷却速度で冷却]
第三の冷却工程に次いで、めっき鋼板を第四の冷却工程に供する。第四の冷却工程の冷却速度が3.0℃/s超えの場合、第四の冷却工程中に未変態オーステナイトへの炭素の拡散が十分に進まず、最終組織における残留オーステナイトの体積率が低下し、優れた延性の実現、及び、伸びフランジ加工部の優れた耐遅れ破壊特性の実現が困難となる。したがって、第四の冷却工程の冷却速度は3.0℃/s以下とし、2.0℃/s以下が好ましく、1.5℃/s以下がより好ましい。一方、第四の冷却速度が0.5℃/s以上の場合、炉による加熱を行うことなく冷却を行えるため好適である。したがって、第四の冷却工程の冷却速度は0.5℃/s以上が好ましい。
[Fourth cooling step: cooling to a cooling stop temperature T4 of 100°C or higher and lower than T3 (°C) at a cooling rate of 3.0°C/s or less]
Following the third cooling step, the plated steel sheet is subjected to a fourth cooling step. If the cooling rate in the fourth cooling step exceeds 3.0°C/s, carbon does not sufficiently diffuse into untransformed austenite during the fourth cooling step, resulting in a decrease in the volume fraction of retained austenite in the final structure, making it difficult to achieve excellent ductility and excellent delayed fracture resistance in the stretch flangeable portion. Therefore, the cooling rate in the fourth cooling step is set to 3.0°C/s or less, preferably 2.0°C/s or less, and more preferably 1.5°C/s or less. On the other hand, if the fourth cooling rate is 0.5°C/s or more, this is preferable because cooling can be performed without heating in a furnace. Therefore, the cooling rate in the fourth cooling step is preferably 0.5°C/s or more.
第四の冷却工程の冷却停止温度T4が100℃未満の場合、未変態オーステナイトの面積率が減少し、最終組織における残留オーステナイトの体積率が減少し、優れた延性の実現、及び、伸びフランジ加工部の優れた耐遅れ破壊特性の実現が困難となる。したがって、T4は100℃以上とし、110℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましい。なお、第三の冷却工程に次いで、第四の冷却工程を行うため、T4はT3(℃)未満となる。また、フレッシュマルテンサイトの低減の観点から、T4はMs-100(℃)以下が好ましい。 If the cooling stop temperature T4 of the fourth cooling step is less than 100°C, the area fraction of untransformed austenite will decrease, and the volume fraction of retained austenite in the final structure will decrease, making it difficult to achieve excellent ductility and excellent delayed fracture resistance in the stretch flanged portion. Therefore, T4 should be 100°C or higher, preferably 110°C or higher, and more preferably 120°C or higher. Note that, because the fourth cooling step is performed following the third cooling step, T4 will be less than T3 (°C). Furthermore, from the perspective of reducing fresh martensite, T4 is preferably Ms-100 (°C) or lower.
[焼戻し工程:T4(℃)超え350℃以下の焼戻し温度に10s以上1000s以下保持]
第四の冷却工程に次いで、めっき鋼板を焼戻し工程に供する。めっき鋼板を再加熱して焼戻しを行うことで、未変態オーステナイトを安定化する。焼戻し温度がT4(℃)以下の場合、所定の残留オーステナイトが得られないため、優れた延性の実現、及び、伸びフランジ加工部の優れた耐遅れ破壊特性の実現が困難となる。したがって、焼戻し温度はT4(℃)超えとし、T4+50(℃)以上が好ましい。一方、焼戻し温度が350℃を超える場合、焼戻しが過度に進行し、強度が低下すると同時に残留オーステナイトが分解することにより、9%以上のElを実現することが困難となる。したがって、焼戻し温度は350℃以下とし、340℃以下が好ましい。
[Tempering process: holding at a tempering temperature above T4 (°C) and below 350°C for 10 seconds or more and 1000 seconds or less]
Following the fourth cooling step, the plated steel sheet is subjected to a tempering step. Reheating and tempering the plated steel sheet stabilizes the untransformed austenite. If the tempering temperature is T4 (°C) or lower, the desired amount of retained austenite cannot be obtained, making it difficult to achieve excellent ductility and excellent delayed fracture resistance in stretch flanged sections. Therefore, the tempering temperature is set to be higher than T4 (°C), preferably T4 + 50 (°C) or higher. On the other hand, if the tempering temperature exceeds 350°C, excessive tempering progresses, resulting in a decrease in strength and decomposition of the retained austenite, making it difficult to achieve an El of 9% or higher. Therefore, the tempering temperature is set to be 350°C or lower, preferably 340°C or lower.
焼戻し工程において、焼戻し温度での保持時間が10s未満の場合、オーステナイトの安定化が不十分となり、最終冷却時にマルテンサイト変態し、最終組織における残留オーステナイトの体積率が低下するため、優れた延性の実現が困難となる。さらに、マルテンサイトの焼戻しが不十分であるため、優れた穴広げ性の実現が困難となる。したがって、焼戻し温度での保持時間は10s以上とし、40s以上が好ましい。一方、焼戻し温度での保持時間が1000sを超える場合、焼戻しが過度に進行し、強度が低下するとともに残留オーステナイトが分解することにより、9%以上のElを実現することが困難となる。したがって、焼戻し温度での保持時間は1000s以下とし、800s以下が好ましい。If the holding time at the tempering temperature during the tempering process is less than 10 seconds, austenite will not be sufficiently stabilized, will transform into martensite during final cooling, and the volume fraction of retained austenite in the final structure will decrease, making it difficult to achieve excellent ductility. Furthermore, insufficient tempering of martensite will make it difficult to achieve excellent hole expandability. Therefore, the holding time at the tempering temperature should be 10 seconds or more, with 40 seconds or more being preferable. On the other hand, if the holding time at the tempering temperature exceeds 1,000 seconds, excessive tempering will occur, resulting in a decrease in strength and decomposition of retained austenite, making it difficult to achieve an El of 9% or more. Therefore, the holding time at the tempering temperature should be 1,000 seconds or less, with 800 seconds or less being preferable.
[焼戻し工程において、焼戻し温度での保持の開始から6s以上後、かつ、焼戻し温度での保持の終了の10s以上前に、平均負荷張力が2.0kgf/mm2以上の張力を付与し、かつ、1回以上の曲げ及び曲げ戻しを行う(好適条件)]
焼戻し工程において、焼戻し温度での保持の開始から6s以上後、かつ、焼戻し温度での保持の終了の10s以上前に、平均負荷張力が2.0kgf/mm2以上の張力を付与し、かつ、1回以上の曲げ及び曲げ戻しを行うことが好ましい。焼戻し温度での保持の開始から6s以上後に、張力を付与して曲げ及び曲げ戻しを行うことで、冷却停止後の未変態オーステナイトに好適に炭素が濃化するため、フレッシュマルテンサイトへの変態を好適に抑制できる。そのため、最終組織における残留オーステナイトの体積率が減少せず、延性が好適に得られ、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率が好適に得られ、引張強さTSが好適に得られる。一方、焼戻し工程において、保持の終了の10s以上前に張力を付与して曲げ及び曲げ戻しを行うことで、未変態オーステナイトがフレッシュマルテンサイトに変態した後に好適に焼戻しが行われ、降伏強度(YS)及び穴広げ率(λ)が好適に得られる。
[In the tempering step, a tension of an average load tension of 2.0 kgf/ mm2 or more is applied, and bending and unbending are performed at least once, 6 seconds or more after the start of holding at the tempering temperature and 10 seconds or more before the end of holding at the tempering temperature (preferred conditions)]
In the tempering process, it is preferable to apply a tension with an average load tension of 2.0 kgf/ mm2 or more, and perform bending and unbending at least once, 6 seconds or more after the start of holding at the tempering temperature and 10 seconds or more before the end of holding at the tempering temperature. By applying tension and performing bending and unbending 6 seconds or more after the start of holding at the tempering temperature, carbon is suitably concentrated in the untransformed austenite after cooling is stopped, and transformation to fresh martensite can be suitably suppressed. As a result, the volume fraction of retained austenite in the final structure does not decrease, and ductility is suitably obtained. The coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundaries directly below the carbon concentration reduction portion is suitably obtained, and tensile strength TS is suitably obtained. On the other hand, in the tempering process, by applying tension and performing bending and unbending 10 seconds or more before the end of holding, tempering is suitably performed after the untransformed austenite transforms to fresh martensite, and yield strength (YS) and hole expansion ratio (λ) are suitably obtained.
焼戻し工程において、上述した1回以上の曲げ及び曲げ戻しを行う際に付与する張力は、2.0kgf/mm2以上であると、焼戻し中に不安定な残留オーステナイトが加工誘起変態することで、降伏強度及び穴広げ率が好適に得られる。したがって、焼戻し工程において付与する張力は2.0kgf/mm2以上であることが好ましい。一方、焼戻し工程において付与する張力が5.0kgf/mm2以下の場合、焼戻し中の未変態オーステナイトが減少することを好適に防ぎ、かつ、張力の付与に伴って鋼板内にひずみが残存することを好適に防ぐため、製品特性が好適に得られる。したがって、焼戻し工程において付与する張力は5.0kgf/mm2以下であることが好ましい。 In the tempering process, if the tension applied when performing the above-mentioned one or more bending and unbending processes is 2.0 kgf/ mm2 or more, the unstable retained austenite undergoes deformation-induced transformation during tempering, thereby favorably obtaining yield strength and hole expansion ratio. Therefore, it is preferable that the tension applied in the tempering process be 2.0 kgf/ mm2 or more. On the other hand, if the tension applied in the tempering process is 5.0 kgf/ mm2 or less, it is possible to favorably prevent a decrease in untransformed austenite during tempering and to favorably prevent strain from remaining in the steel sheet due to the application of tension, thereby favorably obtaining product characteristics. Therefore, it is preferable that the tension applied in the tempering process be 5.0 kgf/ mm2 or less.
なお、本発明に記載されていない工程、条件については定法を使用することができる。 In addition, conventional methods can be used for steps and conditions not described in this invention.
表1に示す成分組成を有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼を転炉にて溶製し、連続鋳造法にて鋼スラブとした。次いで、得られた鋼スラブに熱間圧延及び酸洗処理を施した後、冷間圧延を施した。次いで、表2に示す条件で、焼鈍工程、第一の冷却工程、保持工程、第二の冷却工程、めっき処理工程、第三の冷却工程、第四の冷却工程、及び焼戻し工程を順次行った。なお、No.25以外の例においては、焼戻し工程において、表2に示すタイミングで平均負荷張力が2.0kgf/mm2の張力を付与し、かつ、1回の曲げ及び曲げ戻しを行った。結果、板厚が0.8~2.4mmの亜鉛系めっき鋼板を得た。なお、表2に示すめっき処理は、溶融亜鉛めっき処理を「GI」、合金化溶融亜鉛めっき処理を「GA」、電気亜鉛めっき処理を「EG」と表記している。 Steels having the chemical compositions shown in Table 1, with the balance consisting of Fe and unavoidable impurities, were melted in a converter and continuously cast into steel slabs. The resulting steel slabs were then hot-rolled and pickled, followed by cold rolling. The slabs were then sequentially subjected to an annealing step, a first cooling step, a holding step, a second cooling step, a plating step, a third cooling step, a fourth cooling step, and a tempering step under the conditions shown in Table 2. In the tempering step, all samples except for No. 25 were subjected to a mean load tension of 2.0 kgf/ mm² at the timings shown in Table 2, and were subjected to one bending and unbending. As a result, zinc-based plated steel sheets having thicknesses of 0.8 to 2.4 mm were obtained. Regarding the plating treatments shown in Table 2, hot-dip galvanizing treatment is designated "GI," galvannealed hot-dip galvanizing treatment is designated "GA," and electrogalvanizing treatment is designated "EG."
得られた亜鉛系めっき鋼板を供試材として、上述した方法により、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計、残留オーステナイトの体積率、ベイナイトの面積率、及び残部組織の面積率をそれぞれ求めた。さらに、供試材の板厚の1/4の位置において、下地鋼板の表層における炭素濃度低下部の厚み、炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚み、炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計、及び旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度をそれぞれ求めた。表3に測定結果を示す。Using the resulting zinc-based plated steel sheet as the test material, the total area fraction of tempered martensite and fresh martensite, the volume fraction of retained austenite, the area fraction of bainite, and the area fraction of the remaining structure were determined using the methods described above. Furthermore, at a position one-quarter of the test material's thickness, the thickness of the carbon-depleted area in the surface layer of the substrate steel sheet, the thickness of the bainite precipitation region immediately below the carbon-depleted area, the total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundaries immediately below the carbon-depleted area, and the carbon concentration of the retained austenite covering the prior austenite grain boundaries were determined. Table 3 shows the measurement results.
次に、得られた亜鉛系めっき鋼板を供試材として、上述した方法により、引張強さTS、降伏強度YS、伸びEl、穴広げ率λ、及び伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性をそれぞれ評価した。表3に評価結果を示す。なお、表3には、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性に優れる例は「〇」、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性に優れない例は「×」と示した。 The resulting zinc-plated steel sheets were then used as test materials to evaluate the tensile strength TS, yield strength YS, elongation El, hole expansion ratio λ, and delayed fracture resistance of the stretch-flanged portion using the methods described above. The evaluation results are shown in Table 3. In Table 3, examples with excellent delayed fracture resistance of the stretch-flanged portion are marked with "O," and examples with poor delayed fracture resistance of the stretch-flanged portion are marked with "X."
表3に示すように、本発明例では、引張強さが1470MPa以上、伸びが9.0%以上、穴広げ率が25%以上であり、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性に優れている。さらに、焼戻し工程において、焼戻し温度での保持の開始から6s以上後、かつ、焼戻し温度での保持の終了の10s以上前に、平均負荷張力が2.0kgf/mm2以上の張力を付与し、かつ、1回以上の曲げ及び曲げ戻しを行っている本発明例(No.25以外の本発明例)では、降伏強度YSが1000MPa以上である。一方、比較例では、TS、穴広げ性、延性、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性のいずれか1つ以上が劣っている。 As shown in Table 3, the examples of the present invention have a tensile strength of 1470 MPa or more, an elongation of 9.0% or more, and a hole expansion ratio of 25% or more, and are excellent in delayed fracture resistance of the stretch flanged portion. Furthermore, in the tempering process, an average load tension of 2.0 kgf/ mm2 or more is applied 6 seconds or more after the start of holding at the tempering temperature and 10 seconds or more before the end of holding at the tempering temperature, and bending and unbending are performed at least once (examples of the present invention other than No. 25), the yield strength YS is 1000 MPa or more. On the other hand, the comparative examples are inferior in one or more of TS, hole expandability, ductility, and delayed fracture resistance of the stretch flanged portion.
本発明によれば、引張強さ(TS)が1470MPa以上、伸び(El)が9.0%以上、穴広げ率(λ)が25%以上であり、伸びフランジ加工部の耐遅れ破壊特性に優れた亜鉛系めっき鋼板及びその製造方法を提供することができる。 The present invention provides a zinc-based plated steel sheet and its manufacturing method that has a tensile strength (TS) of 1,470 MPa or more, an elongation (El) of 9.0% or more, a hole expansion ratio (λ) of 25% or more, and excellent delayed fracture resistance in stretch flanged areas.
Claims (10)
前記下地鋼板が、
質量%で、
C :0.180%以上0.250%以下、
Si:0.800%以上1.550%以下、
Mn:2.400%以上3.200%以下、
P :0.100%以下、
S :0.0200%以下、
Al:1.000%以下、
N :0.0100%以下、及び
O :0.0100%以下
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分組成と、
前記下地鋼板の表面からの深さが板厚の1/4の位置において、
焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計が70.0%以上94.0%以下、
残留オーステナイトの体積率が6.0%以上15.0%以下、
ベイナイトの面積率が10.0%以下、及び
残部組織の面積率が10.0%以下である組織と、
を有し、
前記下地鋼板の表層における炭素濃度低下部の厚みが1.0μm以上150.0μm以下であり、
前記炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚みが10μm以上であり、
前記炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が30.0%以上60.0%以下であり、
前記炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度が0.60質量%未満であり、
引張強さが1470MPa以上である
ことを特徴とする、亜鉛系めっき鋼板。 A zinc-based plated steel sheet having a substrate steel sheet and a zinc-based plating layer formed on a surface of the substrate steel sheet,
The base steel sheet is
In mass%,
C: 0.180% or more and 0.250% or less,
Si: 0.800% or more and 1.550% or less,
Mn: 2.400% or more and 3.200% or less,
P: 0.100% or less,
S: 0.0200% or less,
Al: 1.000% or less,
A component composition containing N: 0.0100% or less and O: 0.0100% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities;
At a position where the depth from the surface of the base steel plate is 1/4 of the plate thickness,
The total area ratio of tempered martensite and fresh martensite is 70.0% or more and 94.0% or less,
The volume fraction of retained austenite is 6.0% or more and 15.0% or less,
a structure in which the area ratio of bainite is 10.0% or less, and the area ratio of the remaining structure is 10.0% or less;
and
The thickness of the carbon concentration reduced portion in the surface layer of the base steel sheet is 1.0 μm or more and 150.0 μm or less,
the thickness of the bainite precipitation region immediately below the carbon concentration reduction portion is 10 μm or more,
a total coverage of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary directly below the carbon concentration reduction portion is 30.0% or more and 60.0% or less;
the carbon concentration of the retained austenite covering the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduced portion is less than 0.60 mass%,
A zinc-based plated steel sheet having a tensile strength of 1470 MPa or more.
Ti :0.200%以下、
Nb :0.200%以下、
V :0.200%以下、
Ta :0.10%以下、
W :0.10%以下、
B :0.0100%以下、
Cr :1.00%以下、
Mo :1.00%以下、
Ni :1.00%以下、
Co :0.010%以下、
Cu :1.00%以下、
Sn :0.200%以下、
Sb :0.200%以下、
Ca :0.0100%以下、
Mg :0.0100%以下、
REM:0.0100%以下、
Zr :0.100%以下、
Zn :0.100%以下、
Pb :0.100%以下、
Te :0.100%以下、
Se :0.020%以下、
Ga :0.020%以下、
Ge :0.020%以下、
Sr :0.020%以下、
Hf :0.10%以下、及び
Bi :0.200%以下、
からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する、請求項1又は2に記載の亜鉛系めっき鋼板。 The component composition further includes, in mass %,
Ti: 0.200% or less,
Nb: 0.200% or less,
V: 0.200% or less,
Ta: 0.10% or less,
W: 0.10% or less,
B: 0.0100% or less,
Cr: 1.00% or less,
Mo: 1.00% or less,
Ni: 1.00% or less,
Co: 0.010% or less,
Cu: 1.00% or less,
Sn: 0.200% or less,
Sb: 0.200% or less,
Ca: 0.0100% or less,
Mg: 0.0100% or less,
REM: 0.0100% or less,
Zr: 0.100% or less,
Zn: 0.100% or less,
Pb: 0.100% or less,
Te: 0.100% or less,
Se: 0.020% or less,
Ga: 0.020% or less,
Ge: 0.020% or less,
Sr: 0.020% or less,
Hf: 0.10% or less, and Bi: 0.200% or less,
The zinc-based plated steel sheet according to claim 1 or 2, comprising at least one selected from the group consisting of:
C :0.180%以上0.250%以下、
Si:0.800%以上1.550%以下、
Mn:2.400%以上3.200%以下、
P :0.100%以下、
S :0.0200%以下、
Al:1.000%以下、
N :0.0100%以下、及び
O :0.0100%以下
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブに熱間圧延を施して、熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板に冷間圧延を施して、冷延鋼板を得る工程と、
前記冷延鋼板を、露点が-25℃以上35℃以下の雰囲気下で、以下の式(1)で定義されるAc3(℃)以上の焼鈍温度に10s以上保持する焼鈍工程と、
次いで、前記冷延鋼板を、以下の式(2)で定義されるTを用いて、T-20(℃)以上T+20(℃)以下の温度T1まで、7℃/s以上の冷却速度で冷却する第一の冷却工程と、
次いで、前記冷延鋼板を前記T1(℃)に30s以上200s以下の時間保持する工程と、
次いで、前記冷延鋼板をT-20(℃)未満の温度T2まで冷却する第二の冷却工程と、
次いで、前記冷延鋼板に亜鉛系めっき処理を施して、めっき鋼板を得る工程と、
次いで、前記めっき鋼板を、以下の式(3)で定義されるMsを用いて、Ms-200(℃)以上Ms-80(℃)以下の温度T3まで、5℃/s以上の冷却速度で冷却する第三の冷却工程と、
次いで、前記めっき鋼板を、100℃以上T3(℃)未満の冷却停止温度T4まで、3.0℃/s以下の冷却速度で冷却する第四の冷却工程と、
次いで、前記めっき鋼板をT4(℃)超え350℃以下の焼戻し温度に10s以上1000s以下保持する焼戻し工程と、
を有し、
前記亜鉛系めっき処理及び前記第三の冷却工程の間、以下の式(4)で定義されるBf及び前記Tを用いて、前記めっき鋼板の温度がBf(℃)以上T-20(℃)以下の温度域にある合計の滞留時間が30s以下であり、
下地鋼板と、前記下地鋼板の表面に形成された亜鉛系めっき層と、を有する亜鉛系めっき鋼板であって、
前記下地鋼板が、前記成分組成と、前記下地鋼板の表面からの深さが板厚の1/4の位置において、焼戻しマルテンサイト及びフレッシュマルテンサイトの面積率の合計が70.0%以上94.0%以下、残留オーステナイトの体積率が6.0%以上15.0%以下、ベイナイトの面積率が10.0%以下、及び残部組織の面積率が10.0%以下である組織と、を有し、前記下地鋼板の表層における炭素濃度低下部の厚みが1.0μm以上150.0μm以下であり、前記炭素濃度低下部の直下におけるベイナイトの析出領域の厚みが10μm以上であり、前記炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界における残留オーステナイト及びフレッシュマルテンサイトの被覆率の合計が30.0%以上60.0%以下であり、前記炭素濃度低下部の直下において、旧オーステナイト粒界を被覆する残留オーステナイト中の炭素濃度が0.60質量%未満であり、引張強さが1470MPa以上であることを満たす
亜鉛系めっき鋼板を製造する、亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
Ac3(℃)=881-205.7×[%C]+53.1×[%Si]-15×[%Mn]-27×[%Cu]-20.1×[%Ni]-0.7×[%Cr]+41.1×[%Mo] ・・・(1)
T(℃)=743-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo] ・・・(2)
Ms=539-423×[%C]-30.4×[%Mn]-17.7×[%Ni]-12.1×[%Cr]-7.5×[%Mo] ・・・(3)
Bf(℃)=710-270×[%C]-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo] ・・・(4)
ここで、[%X]は、前記成分組成における元素Xの含有量(質量%)を示し、前記成分組成が元素Xを含有しない場合は0とする。 In mass%,
C: 0.180% or more and 0.250% or less,
Si: 0.800% or more and 1.550% or less,
Mn: 2.400% or more and 3.200% or less,
P: 0.100% or less,
S: 0.0200% or less,
Al: 1.000% or less,
A step of hot rolling a steel slab having a component composition containing N: 0.0100% or less, O: 0.0100% or less, and the balance consisting of Fe and unavoidable impurities, to obtain a hot-rolled steel sheet;
A step of cold rolling the hot-rolled steel sheet to obtain a cold-rolled steel sheet;
An annealing step of holding the cold-rolled steel sheet at an annealing temperature of Ac3 (°C) or higher defined by the following formula (1) for 10 seconds or more in an atmosphere having a dew point of −25°C or higher and 35°C or lower;
Next, a first cooling step in which the cold-rolled steel sheet is cooled to a temperature T1 of T-20 (°C) or more and T+20 (°C) or less at a cooling rate of 7 °C/s or more using T defined by the following formula (2):
Next, a step of holding the cold-rolled steel sheet at T1 (°C) for 30 seconds or more and 200 seconds or less;
Next, a second cooling step of cooling the cold-rolled steel sheet to a temperature T2 less than T-20 (°C);
Next, a step of subjecting the cold-rolled steel sheet to a zinc-based plating treatment to obtain a plated steel sheet;
Next, a third cooling step is performed in which the plated steel sheet is cooled to a temperature T3 of Ms-200 (°C) or more and Ms-80 (°C) or less at a cooling rate of 5°C/s or more, using Ms defined by the following formula (3):
Next, a fourth cooling step of cooling the plated steel sheet to a cooling stop temperature T4 of 100°C or higher and lower than T3 (°C) at a cooling rate of 3.0°C/s or less;
Next, a tempering step of holding the plated steel sheet at a tempering temperature higher than T4 (°C) and not higher than 350°C for 10 seconds or more and not higher than 1000 seconds;
and
during the zinc-based plating treatment and the third cooling step, a total residence time during which the temperature of the plated steel sheet is in a temperature range of Bf (°C) or more and T-20 (°C) or less, using Bf and T defined by the following formula (4) is 30 s or less,
A zinc-based plated steel sheet having a substrate steel sheet and a zinc-based plating layer formed on a surface of the substrate steel sheet,
the substrate steel sheet has the above-mentioned chemical composition and a structure in which, at a depth from the surface of the substrate steel sheet that is 1/4 of the sheet thickness, the total area ratio of tempered martensite and fresh martensite is 70.0% or more and 94.0% or less, the volume ratio of retained austenite is 6.0% or more and 15.0% or less, the area ratio of bainite is 10.0% or less, and the area ratio of a residual structure is 10.0% or less, and the thickness of a carbon concentration reduced portion in the surface layer of the substrate steel sheet is 1.0 μm or more and 150.0 μm or less the thickness of the bainite precipitation region immediately below the carbon concentration reduction portion is 10 μm or more, the total coverage rate of retained austenite and fresh martensite at the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduction portion is 30.0% or more and 60.0% or less, the carbon concentration of the retained austenite covering the prior austenite grain boundary immediately below the carbon concentration reduction portion is less than 0.60 mass%, and the tensile strength is 1470 MPa or more.
A method for manufacturing a zinc-based plated steel sheet , which manufactures a zinc-based plated steel sheet.
Ac3 (°C) = 881-205.7×[%C]+53.1×[%Si]-15×[%Mn]-27×[%Cu]-20.1×[%Ni]-0.7×[%Cr]+41.1×[%Mo]...(1)
T (°C) = 743-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo]...(2)
Ms=539-423×[%C]-30.4×[%Mn]-17.7×[%Ni]-12.1×[%Cr]-7.5×[%Mo]...(3)
Bf (°C) = 710-270×[%C]-90×[%Mn]-37×[%Ni]-70×[%Cr]-83×[%Mo]...(4)
Here, [% X] indicates the content (mass %) of element X in the composition, and is set to 0 when the composition does not contain element X.
Ti :0.200%以下、
Nb :0.200%以下、
V :0.200%以下、
Ta :0.10%以下、
W :0.10%以下、
B :0.0100%以下、
Cr :1.00%以下、
Mo :1.00%以下、
Ni :1.00%以下、
Co :0.010%以下、
Cu :1.00%以下、
Sn :0.200%以下、
Sb :0.200%以下、
Ca :0.0100%以下、
Mg :0.0100%以下、
REM:0.0100%以下、
Zr :0.100%以下、
Zn :0.100%以下、
Pb :0.100%以下、
Te :0.100%以下、
Se :0.020%以下、
Ga :0.020%以下、
Ge :0.020%以下、
Sr :0.020%以下、
Hf :0.10%以下、及び
Bi :0.200%以下、
からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する、請求項6又は7に記載の亜鉛系めっき鋼板の製造方法。 The component composition further includes, in mass %,
Ti: 0.200% or less,
Nb: 0.200% or less,
V: 0.200% or less,
Ta: 0.10% or less,
W: 0.10% or less,
B: 0.0100% or less,
Cr: 1.00% or less,
Mo: 1.00% or less,
Ni: 1.00% or less,
Co: 0.010% or less,
Cu: 1.00% or less,
Sn: 0.200% or less,
Sb: 0.200% or less,
Ca: 0.0100% or less,
Mg: 0.0100% or less,
REM: 0.0100% or less,
Zr: 0.100% or less,
Zn: 0.100% or less,
Pb: 0.100% or less,
Te: 0.100% or less,
Se: 0.020% or less,
Ga: 0.020% or less,
Ge: 0.020% or less,
Sr: 0.020% or less,
Hf: 0.10% or less, and Bi: 0.200% or less,
The method for producing a zinc-based plated steel sheet according to claim 6 or 7, comprising:
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