JP2013014829A - 溶融めっき冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.10%超0.25%未満、Si:0.50%超2.0%未満、Mn:1.50%超3.0%以下、P:0.050%未満、S:0.010%以下、sol. Al:0.50%以下およびN:0.010%以下である化学組成を有するスラブに、最終1パスの圧下量が15%超で(Ar3点+30℃)以上かつ810℃以上の温度域で圧延を完了する熱間圧延を施し、圧延完了後0.6秒以内に720℃以下まで冷却し、400℃超の温度域で巻取るか、400℃以下の温度域で巻取って300℃以上Ac1点未満で焼鈍を施す。得られた熱延鋼板を冷間圧延後、(Ac3点−40℃)以上で均熱し、550℃以下300℃以上まで冷却し、30秒以上保持して焼鈍し、溶融めっきを施し、主相が低温変態生成相で第二相に残留オーステナイトを含む金属組織を鋼板が有する溶融めっき冷延鋼板を製造する。
【選択図】 なし
Description
以上の結果から、Siを一定量以上含有させた鋼を、最終圧下量を高めて熱間圧延した後、直後急冷し、高温でコイル状に巻取るか、あるいは低温で巻き取りかつ所定の温度で熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延し、高温で焼鈍した後冷却することにより、主相が低温変態生成相で第二相に微細な残留オーステナイトを含み、粗大なオーステナイト粒が少ない金属組織を有する、延性、加工硬化性および伸びフランジ性に優れた溶融めっき冷延鋼板を製造することができることが判明した。
(1)下記工程(A)〜(D)を有することを特徴とする、主相が低温変態生成相で第二相に残留オーステナイトを含む金属組織を備える冷延鋼板を基材とする溶融めっき冷延鋼板の製造方法:
(A)質量%で、C:0.10%超0.25%未満、Si:0.50%超2.0%未満、Mn:1.50%超3.0%以下、P:0.050%未満、S:0.010%以下、sol.Al:0.50%以下およびN:0.010%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有するスラブに、最終1パスの圧下量が15%超で(Ar3点+30℃)以上かつ810℃以上の温度域で圧延を完了する熱間圧延を施して熱延鋼板となし、前記熱延鋼板を前記圧延の完了後0.6秒間以内に720℃以下の温度域まで冷却し、400℃超の温度域で巻取る熱間圧延工程;
(B)前記熱延鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程;
(C)前記冷延鋼板に(Ac3点−40℃)以上の温度域で均熱処理を施した後、560℃以下300℃以上の温度域まで冷却し、該温度域で15秒以上保持する焼鈍工程;および
(D)前記焼鈍工程により得られた冷延鋼板に溶融めっきを施す溶融めっき工程。
(a)質量%で、C:0.10%超0.25%未満、Si:0.50%超2.0%未満、Mn:1.50%超3.0%以下、P:0.050%未満、S:0.010%以下、sol.Al:0.50%以下およびN:0.010%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有するスラブに、最終1パスの圧下量が15%超で(Ar3点+30℃)以上かつ810℃以上の温度域で圧延を完了する熱間圧延を施して熱延鋼板となし、前記熱延鋼板を前記圧延の完了後0.6秒間以内に720℃以下の温度域まで冷却し、400℃以下の温度域で巻取る熱間圧延工程;
(b)前記熱延鋼板に300℃以上Ac1点未満の温度域で焼鈍を施す熱延板焼鈍工程;
(c)前記熱延板焼鈍工程により得られた熱延鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程;
(d)前記冷延鋼板に(Ac3点−40℃)以上の温度域で均熱処理を施した後、560℃以下300℃以上の温度域まで冷却し、該温度域で15秒以上保持する焼鈍工程;および
(e)前記焼鈍工程により得られた冷延鋼板に溶融めっきを施す溶融めっき工程。
本明細書において、溶融めっき冷延鋼板の金属組織とは、めっき基材である冷延鋼板のそれである。本発明の溶融めっき冷延鋼板は、主相が低温変態生成相であり第二相に残留オーステナイトを含む金属組織を有する。これは、引張強度を保ちながら、延性、加工硬化性および伸びフランジ性を向上させるのに好適であるからである。主相が、低温変態生成相ではないポリゴナルフェライトであると、引張強度および伸びフランジ性の確保が困難となる。
低温変態生成相とは、マルテンサイトやベイナイトといった低温変態により生成される相および組織をいう。これら以外の低温変態生成相として、ベイニティックフェライトが挙げられる。ベイニティックフェライトは、転位密度が高い点からポリゴナルフェライトと区別され、内部または境界に鉄炭化物が析出していない点からベイナイトと区別される。ベイニティックフェライトには、所謂ラス状または板状のベイニティックフェライトと、塊状のグラニュラーベイニティックフェライトを含む。この低温変態生成相は、2種以上の相および組織、具体的にはマルテンサイトとベイニティックフェライトとを含んでいてもよい。低温変態生成相が2種以上の相および組織を含む場合は、これらの相および組織の体積率の合計を低温変態生成相の体積率とする。
以上の金属組織上の特徴に基づいて実現されうる機械特性として、本発明に係る方法で製造される溶融めっき冷延鋼板は、衝撃吸収性を確保するために、圧延方向と直交する方向における引張強度(TS)が750MPa以上であることが好ましく、850MPa以上であればさらに好ましく、950MPa以上であれば特に好ましい。一方、延性を確保するために、TSは1180MPa未満であることが好ましい。
ここで、式中のEl0はJIS5号引張試験片を用いて測定された全伸びの実測値を表し、t0は測定に供したJIS5号引張試験片の板厚を表し、Elは板厚が1.2mmである場合に相当する全伸びの換算値である。
C:0.10%超0.25%未満
C含有量が0.10%以下では上記の金属組織を得ることが困難となる。したがって、C含有量は0.10%超とする。好ましくは0.12%超、さらに好ましくは0.14%超、特に好ましくは0.16%超である。一方、C含有量が0.25%以上では鋼板の伸びフランジ性が損なわれるばかりか溶接性が劣化する。したがって、C含有量は0.25%未満とする。好ましくは0.23%以下、さらに好ましくは0.21%以下、特に好ましくは0.19%以下である。
Siは、焼鈍中のオーステナイト粒成長抑制を通じ、延性、加工硬化性および伸びフランジ性を改善する作用を有する。また、オーステナイトの安定性を高める作用を有し、上記の金属組織を得るのに有効な元素である。Si含有量が0.50%以下では上記作用による効果を得ることが困難となる。したがって、Si含有量は0.50%超とする。好ましくは0.70%超、さらに好ましくは0.90%超、特に好ましくは1.20%超である。一方、Si含有量が2.0%以上では鋼板の表面性状が劣化する。さらに、めっき性が著しく劣化する。したがって、Si含有量は2.0%未満とする。好ましくは1.8%未満、さらに好ましくは1.6%未満、特に好ましくは1.4%未満である。
Si+sol.Al>0.90 ・・・ (3)
Si+sol.Al>1.20 ・・・ (4)
ここで、式中のSiは鋼中でのSi含有量を、sol.Alは酸可溶性のAl含有量を質量%にて表したものである。
Mnは、鋼の焼入性を向上させる作用を有し、上記の金属組織を得るのに有効な元素である。Mn含有量が1.50%以下では上記の金属組織を得ることが困難となる。したがって、Mn含有量は1.50%超とする。好ましくは1.60%超、さらに好ましくは1.80%超、特に好ましくは2.0%超である。Mn含有量が過剰となると、熱延鋼板の金属組織において、圧延方向に展伸した粗大な低温変態生成相が生じ、冷延間圧延および焼鈍後の金属組織において粗大な残留オーステナイト粒が増加し、加工硬化性および伸びフランジ性が劣化する。したがって、Mn含有量は3.0%以下とする。好ましくは2.70%未満、さらに好ましくは2.50%未満、特に好ましくは2.30%未満である。
Pは、不純物として鋼中に含有される元素であり、粒界に偏析して鋼を脆化させる。このため、P含有量は少ないほど好ましい。したがって、P含有量は0.050%未満とする。好ましくは0.030%未満、さらに好ましくは0.020%未満、特に好ましくは0.015%未満である。
Sは、不純物として鋼中に含有される元素であり、硫化物系介在物を形成して伸びフランジ性を劣化させる。このため、S含有量は少ないほど好ましい。したがって、S含有量は0.010%以下とする。好ましくは0.005%未満、さらに好ましくは0.003%未満、特に好ましくは0.002%未満である。
Alは、溶鋼を脱酸する作用を有する。本発明においては、Alと同様に脱酸作用を有するSiを含有させるため、Alは必ずしも含有させる必要はない。すなわち、不純物レベルであってもよい。脱酸の促進を目的として含有させる場合には、sol.Alとして0.0050%以上含有させることが好ましい。さらに好ましいsol.Al含有量は0.020%超である。また、Alは、Siと同様にオーステナイトの安定性を高める作用を有し、上記の金属組織を得るのに有効な元素であるので、この目的でAlを含有させることもできる。この場合、sol.Al含有量は好ましくは0.040%超、さらに好ましくは0.050%超、特に好ましくは0.060%超である。一方、sol.Al含有量が高すぎると、アルミナに起因する表面疵が発生しやすくなるばかりか、変態点が大きく上昇し低温変態生成相を主相とする金属組織を得ることが困難となる。したがって、sol.Al含有量は0.50%以下とする。好ましくは0.30%未満、さらに好ましくは0.20%未満、特に好ましくは0.10%未満である。
Nは、不純物として鋼中に含有される元素であり、延性を劣化させる。このため、N含有量は少ないほど好ましい。したがって、N含有量は0.010%以下とする。好ましくは0.006%以下であり、さらに好ましくは0.005%以下である。
Ti:0.040%未満、Nb:0.030%未満およびV:0.50%以下からなる群から選択される1種または2種以上
Ti、NbおよびVは、熱間圧延工程で再結晶を抑制することにより加工歪みを増大させ、熱延鋼板の組織を微細化する作用を有する。また、炭化物または窒化物として析出し、焼鈍中のオーステナイトの粗大化を抑制する作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかしながら、これらの元素を過剰に含有させても上記作用による効果が飽和して不経済となる。そればかりか、焼鈍時の再結晶温度が上昇し、焼鈍後の金属組織が不均一となり、伸びフランジ性も損なわれる。さらには、炭化物または窒化物の析出量が増し、降伏比が上昇し、形状凍結性も劣化する。したがって、Ti含有量は0.040%未満、Nb含有量は0.030%未満、V含有量は0.50%以下とする。Ti含有量は好ましくは0.030%未満、さらに好ましくは0.020%未満であり、Nb含有量は好ましくは0.020%未満、さらに好ましくは0.012%未満であり、V含有量は好ましくは0.30%以下であり、さらに好ましくは0.050%未満である。また、Nb+Ti×0.2値を0.030%未満とすることが好ましく、0.020%未満とすることがさらに好ましい。
Cr、MoおよびBは、鋼の焼入性を向上させる作用を有し、上記の金属組織を得るのに有効な元素である。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかしながら、これらの元素を過剰に含有させても上記作用による効果が飽和して不経済となる。したがって、Cr含有量は1.0%以下、Mo含有量は0.20%未満、B含有量は0.010%以下とする。Cr含有量は好ましくは0.50%以下であり、Mo含有量は好ましくは0.10%以下であり、B含有量は好ましくは0.0030%以下である。上記作用による効果をより確実に得るには、Cr:0.20%以上、Mo:0.05%以上およびB:0.0010%以上のいずれかを満足させることが好ましい。
Ca、MgおよびREMは介在物の形状を調整することにより、Biは凝固組織を微細化することにより、ともに伸びフランジ性を改善する作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかしながら、これらの元素を過剰に含有させても上記作用による効果が飽和して不経済となる。したがって、Ca含有量は0.010%以下、Mg含有量は0.010%以下、REM含有量は0.050%以下、Bi含有量は0.050%以下とする。好ましくは、Ca含有量は0.0020%以下、Mg含有量は0.0020%以下、REM含有量は0.0020%以下、Bi含有量は0.010%以下である。上記作用をより確実に得るには、Ca:0.0005%以上、Mg:0.0005%以上、REM:0.0005%以上およびBi:0.0010%以上のいずれかを満足させることが好ましい。なお、REMとは希土類元素を意味し、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素の総称であり、REM含有量はこれらの元素の合計含有量である。
溶融めっき層としては、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、溶融アルミニウムめっき、溶融Zn−Al合金めっき、溶融Zn−Al−Mg合金めっき、溶融Zn−Al−Mg−Si合金めっき等が例示される。例えば、めっき層が合金化溶融亜鉛めっきである場合には、めっき被膜中のFe濃度を7%以上、15%以下とすることが好ましい。溶融Zn−Al合金めっきとしては、溶融Zn−5%Al合金めっきおよび溶融Zn−55%Al合金めっきが例示される。
まず、基材となる上記の金属組織と化学組成とを備えた冷延鋼板を製造する。
具体的には、上述した化学組成を有する鋼を、公知の手段により溶製された後に、連続鋳造法により鋼塊とするか、または、任意の鋳造法により鋼塊とした後に分塊圧延する方法等により鋼片とする。連続鋳造工程では、介在物に起因する表面欠陥の発生を抑制するために、鋳型内にて電磁攪拌等の外部付加的な流動を溶鋼に生じさせることが好ましい。鋼塊または鋼片は、一旦冷却されたものを再加熱して熱間圧延に供してもよく、連続鋳造後の高温状態にある鋼塊または分塊圧延後の高温状態にある鋼片をそのまま、あるいは保温して、あるいは補助的な加熱を行って熱間圧延に供してもよい。本明細書では、このような鋼塊および鋼片を、熱間圧延の素材として「スラブ」と総称する。熱間圧延に供するスラブの温度は、オーステナイトの粗大化を防止するために、1250℃未満とすることが好ましく、1200℃以下とすればさらに好ましい。熱間圧延に供するスラブの温度の下限は特に限定する必要はなく、後述するように熱間圧延を(Ar3点+30℃)以上かつ810℃以上の温度域で完了することが可能な温度であればよい。
実験用真空溶解炉を用いて、表1に示される化学組成を有する鋼を溶解し、鋳造した。これらの鋼塊を、熱間鍛造により厚さ30mmの鋼片とした。鋼片を、電気加熱炉を用いて1200℃に加熱し60分間保持した後、表2に示される条件で熱間圧延を行った。
さらに、焼鈍鋼板から、EBSP測定用試験片を採取し、圧延方向に平行な縦断面を電解研磨した後、鋼板表面から板厚の1/4深さ位置において金属組織を観察し、画像解析により、残留オーステナイト粒の粒径分布および残留オーステナイトの平均粒径を測定した。具体的には、EBSP測定装置にTSL製OIM5を使用し、板厚方向に50μmで圧延方向に100μmの大きさの領域において0.1μmピッチで電子ビームを照射し、得られた測定データの内、信頼性指数が0.1以上のものを有効なデータとしてfcc相の判定を行った。fcc相として観察され母相に囲まれた領域を一つの残留オーステナイト粒とし、個々の残留オーステナイト粒の円相当直径を求めた。残留オーステナイトの平均粒径は、円相当直径が0.15μm以上である残留オーステナイト粒を有効な残留オーステナイト粒とし、個々の有効な残留オーステナイト粒の円相当直径の平均値として算出した。また、粒径が1.2μm以上の残留オーステナイト粒の単位面積あたりの数密度(NR)を求めた。
表3に焼鈍後の冷延鋼板の金属組織観察結果および性能評価結果を示す。なお、表1〜表3において、*印を付した数値は本発明の範囲外であることを意味する。
Claims (5)
- 下記工程(A)〜(D)を有することを特徴とする、主相が低温変態生成相で第二相に残留オーステナイトを含む金属組織を備える冷延鋼板を基材とする溶融めっき冷延鋼板の製造方法:
(A)質量%で、C:0.10%超0.25%未満、Si:0.50%超2.0%未満、Mn:1.50%超3.0%以下、P:0.050%未満、S:0.010%以下、sol.Al:0.50%以下およびN:0.010%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有するスラブに、最終1パスの圧下量が15%超で(Ar3点+30℃)以上かつ810℃以上の温度域で圧延を完了する熱間圧延を施して熱延鋼板となし、前記熱延鋼板を前記圧延の完了後0.6秒間以内に720℃以下の温度域まで冷却し、400℃超の温度域で巻取る熱間圧延工程;
(B)前記熱延鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程;
(C)前記冷延鋼板に(Ac3点−40℃)以上の温度域で均熱処理を施した後、560℃以下300℃以上の温度域まで冷却し、該温度域で15秒以上保持する焼鈍工程;および
(D)前記焼鈍工程により得られた冷延鋼板に溶融めっきを施す溶融めっき工程。 - 下記工程(a)〜(e)を有することを特徴とする、主相が低温変態生成相で第二相に残留オーステナイトを含む金属組織を備える冷延鋼板を基材とする溶融めっき冷延鋼板の製造方法:
(a)質量%で、C:0.10%超0.25%未満、Si:0.50%超2.0%未満、Mn:1.50%超3.0%以下、P:0.050%未満、S:0.010%以下、sol.Al:0.50%以下およびN:0.010%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有するスラブに、最終1パスの圧下量が15%超で(Ar3点+30℃)以上かつ810℃以上の温度域で圧延を完了する熱間圧延を施して熱延鋼板となし、前記熱延鋼板を前記圧延の完了後0.6秒間以内に720℃以下の温度域まで冷却し、400℃以下の温度域で巻取る熱間圧延工程;
(b)前記熱延鋼板に300℃以上Ac1点未満の温度域で焼鈍を施す熱延板焼鈍工程;
(c)前記熱延板焼鈍工程により得られた熱延鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程;
(d)前記冷延鋼板に(Ac3点−40℃)以上の温度域で均熱処理を施した後、560℃以下300℃以上の温度域まで冷却し、該温度域で15秒以上保持する焼鈍工程;および
(e)前記焼鈍工程により得られた冷延鋼板に溶融めっきを施す溶融めっき工程。 - 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Ti:0.040%未満、Nb:0.030%未満およびV:0.50%以下からなる群から選択される1種または2種以上を含有する請求項1または請求項2に記載の溶融めっき冷延鋼板の製造方法。
- 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Cr:1.0%以下、Mo:0.20%未満およびB:0.010%以下からなる群から選択される1種または2種以上を含有する請求項1から請求項3のいずれかに記載の溶融めっき冷延鋼板の製造方法。
- 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.010%以下、Mg:0.010%以下、REM:0.050%以下およびBi:0.050%以下からなる群から選択される1種または2種以上を含有する請求項1から請求項4のいずれかに記載の溶融めっき冷延鋼板の製造方法。
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