JP4732962B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の強度−延性バランスのバラツキ改善方法 - Google Patents
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−0.0030×Tga+2.42≦Cγ≦−0.0030×Tga+2.72
・・・(1)
但し、450≦Tga≦550
式中、Tgaは合金化温度(℃)であり、Cγは合金化前の溶融亜鉛めっき鋼板中の残留オーステナイトの炭素濃度(%)である。
本発明者は、まず、伸びなどの延性向上に寄与する残留オーステナイト(γR)中の炭素濃度(Cγ)に着目した。前述したように、GI鋼板は、鋼板中のγR中のCγが多いほど、γRは安定化し、延性が上昇して強度−延性バランスが向上する。この点は、GA鋼板も同じであり、合金化後のγR中のCγが多いほど、強度−延性バランスが向上する。しかしながら、合金化前のγR中のCγに関していえば、GA鋼板はGI鋼板と異なる挙動を示しており、GA鋼板では、合金化前のγR中のCγ量が多くても少なくても、良好な強度−延性バランスを確保することが出来ないことが、本発明者による数多くの基礎実験によって初めて明らかになった。
−0.0030×Tga+2.42≦Cγ≦−0.0030×Tga+2.72
・・・(1)
但し、450≦Tga≦550
Tga=450℃の場合、1.07%≦Cγ≦1.37%
Tga=475℃の場合、0.995%≦Cγ≦1.295%
Tga=500℃の場合、0.92%≦Cγ≦1.22%
Tga=550℃の場合、0.77%≦Cγ≦1.07%
Cは、残留オーステナイトの生成に重要な元素であり、特に、残留オーステナイト中のCγに大きく影響する元素である。Cが0.10%未満では、残留オーステナイトを生成させることが難しい。従ってCは0.10%以上であり、好ましくは0.13%以上、より好ましくは0.14%以上である。しかしCが0.25%を超えると、溶接性が悪くなる。従ってCは0.25%以下であり、好ましくは0.23%以下、より好ましくは0.2%以下である。
Siおよびsol.Alは、いずれも、残留オーステナイトの生成に必要な元素であり、合計で1.0%以上含有させる。好ましくは1.3%以上であり、より好ましくは1.5%以上である。しかしSiとsol.Alの合計が3.0%を超えるように含有させても、残留オーステナイトを生成させる効果は飽和するし、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の延性が却って劣化する。従って合計は3.0%以下とし、好ましくは2.8%以下、より好ましくは2.5%以下である。Siとsol.Alは、単独で含有しても良いし、両方を含有しても良い。即ち、Siのみを含有しsol.Alは実質的に含有しない場合と、sol.Alのみを含有しSiを実質的に含有しない場合と、Siとsol.Alの両方を含有する場合とを含み得る。
Mnは、オーステナイトを安定化させ、残留オーステナイトの生成に必要な元素であり、1.0%以上含有する。好ましくは1.3%以上であり、より好ましくは1.5%以上である。しかし3.5%を超えて含有させると、鋳片割れ等の問題が発生する。従ってMnは3.5%以下とし、好ましくは2.5%以下、より好ましくは2%以下である。
Nbは、析出強化作用および組織の微細化作用を有しており、鋼板の高強度化に寄与する元素である。しかし0.1%を超えて含有させても上記効果は飽和してしまい、経済的に無駄である。従ってNbは0.1%以下とする。好ましくは0.08%以下、より好ましくは0.06%以下である。なお、Nbは少量添加することで上記効果を発揮するが、好ましくは0.01%以上含有させるのがよく、より好ましくは0.02%以上含有させればよい。
フェライト(ポリゴナルフェライトのこと、PF)およびベイニティックフェライト(BF)は、鋼板の強度を高めるだけでなく、伸び特性の向上にも寄与している。BFとは、転位密度(初期転位密度)の高い下部組織(ラス状組織は、有していても、有していなくても良い)を意味し、転位密度がないか或いは極めて少ない下部組織を有するPFと相違している。BFは、PFに比べ転位密度が高いため、高強度を容易に達成できると共に、伸び特性や伸びフランジ性も高いという特徴を有している。本発明では、上記の組織が単独で存在していてもよいし、混合組織となっていてもよい。
残留オーステナイトは、鋼板の全伸び、更には疲労特性を向上させる組織である。この様な作用を有効に発揮させる為には、全組織に対して占積率(面積率)で3%以上存在することが必要である。好ましくは5%以上である。しかし残留オーステナイトが多量に存在すると伸びフランジ性が劣化することがある。残留オーステナイトの上限は、前述した母相組織とのバランスによって適切に定められるが、上限は30%程度とする。
条件Aは、フェライトの母相組織を得る方法であり、以下に示すように二段冷却を行なっている。
条件Bは、条件Aと同様、フェライトの母相組織を得る方法であるが、二段冷却を行なっていない点で条件Aと相違している。
条件Cは、ベイニティックフェライトの母相組織を得る方法である。
このようにして得られたGI鋼板またはGA鋼板を用い、各鋼板の板厚1/4位置における組織およびCγを以下のようにして測定した。なお、GI鋼板の組織は、上記のように溶融亜鉛めっきを行なった後、室温まで10℃/秒以上の平均冷却速度で急冷し、得られた供試材を用いて測定した。具体的には、鋼板をナイタールで腐食し、走査型電子顕微鏡(SEM、倍率:3000倍)観察によりポリゴナルフェライト、ベイニティックフェライトおよび残留オーステナイトを下記の通り区別して面積率を求めた。
上記のようにして得られた供試材の板厚1/4位置における残留オーステナイト中のCγを、X線回折により測定した格子定数から求めた。詳細な測定方法は、例えば、ISIJ Int.Vol.33,(1993),No.7,P.776に記載されている。
GA鋼板の溶融亜鉛めっき層が合金化できているかどうかを目視で判断した。具体的には、表面に溶融亜鉛によるギラツキが残っている場合を合金化できていない(×)と判断し、表面がくすんでおり、ギラツキが無くなっている場合を合金化できている(○)と判断した。
上記のGI鋼板またはGA鋼板からJIS Z2201の5号試験片を切り出し、引張試験(歪速度:10mm/秒)を行って引張強さ(TS)および伸び(El)を測定した。表2〜表4には、TS×Elの積も併記した。
No.1〜3は、鋼種aを用い、条件Aにより母相組織がポリゴナルフェライトの溶融亜鉛めっき鋼板を製造した例であり、Cγ量が多いほど、強度−延性バランスが向上していることが分かる。
No.4〜26は、鋼種aを用い、条件Aにより母相組織がポリゴナルフェライトの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した例である。
No.27〜29は、鋼種aを用い、条件Cにより母相組織がベイニティックフェライトの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した例である。このうち合金化前のCγが上記式(1)を満足するNo.28は、上記式(1)の左辺の値を下回るNo.27、上記式(1)の右辺の値を超えるNo.29に比べ、強度−延性バランスが著しく高められており、合金化前の残留オーステナイト(GI鋼板由来の残留オーステナイト)は、合金化により消失することなく、ほぼ残存している。
No.30〜32は、鋼種bを用い、条件Aにより母相組織がポリゴナルフェライトの溶融亜鉛めっき鋼板を製造した例であり、Cγ量が多いほど、強度−延性バランスが向上していることが分かる。
No.33〜41は、鋼種bを用い、条件Aにより母相組織がポリゴナルフェライトの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した例である。
No.42〜47は、鋼種cを用い、条件Bにより母相組織がベイニティックフェライトの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した例である。
No.48〜50は、鋼種dを用い、条件Bにより母相組織がベイニティックフェライトの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した例である。
No.51〜53は、鋼種eを用い、条件Bにより母相組織がベイニティックフェライトの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した例である。これらは、いずれも合金化温度(Tga)が500℃の例であり、合金化は適切に行われている。このうち合金化前のCγが上記式(1)を満足するNo.52は、上記式(1)の左辺の値を下回るNo.51、上記式(1)の右辺の値を超えるNo.53に比べ、強度−延性バランスが著しく高められており、合金化前の残留オーステナイトは、合金化により消失することなく、ほぼ残存している。
No.54〜56は、鋼種fを用い、条件Bにより母相組織がベイニティックフェライトの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した例である。これらは、いずれも合金化温度(Tga)が500℃の例であり、合金化は適切に行われている。このうち、合金化前のCγが上記式(1)を満足するNo.55は、上記式(1)の左辺の値を下回るNo.54、上記式(1)の右辺の値を超えるNo.56に比べ、強度−延性バランスが著しく高められており、合金化前の残留オーステナイトは、合金化により消失することなく、ほぼ残存している。
No.57〜59は、鋼種gを用い、条件Bにより母相組織がベイニティックフェライトの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した例である。これらは、いずれも合金化温度(Tga)が475℃の例であり、合金化は適切に行われている。このうち、合金化前のCγが上記式(1)を満足するNo.58は、上記式(1)の左辺の値を下回るNo.57、上記式(1)の右辺の値を超えるNo.59に比べ、強度−延性バランスが著しく高められており、合金化前の残留オーステナイトは、合金化により消失することなく、ほぼ残存している。
No.60〜63は、本発明の化学成分を満足しない鋼種h〜kを用い、条件Aにより母相組織がベイニティックフェライトの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した比較例(No.60〜63)である。これらは、いずれも合金化温度(Tga)が500℃の例であり、合金化は適切に行われている。
Claims (3)
- 鋼中成分は、質量%で、
C :0.10〜0.25%、
Si :2.5%以下、
Mn :1.0〜3.5%、
sol.Al :2.5%以下、
Si+sol.Al:1.0〜3.0%、
残部 :Fe及び不可避的不純物で、
鋼中組織は、フェライトおよび/またはベイニティックフェライトの母相組織と、残留オーステナイトの第2相組織とを含む合金化溶融亜鉛めっき鋼板の強度−延性バランスのバラツキを改善する方法であって、
合金化温度(Tga)に応じて、合金化前の溶融亜鉛めっき鋼板中の残留オーステナイトの炭素濃度(Cγ)が下記式(1)を満足するように制御することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の強度−延性バランスのバラツキ改善方法。
−0.0030×Tga+2.42≦Cγ≦−0.0030×Tga+2.72
・・・(1)
但し、450≦Tga≦550
式中、Tgaは合金化温度(℃)であり、Cγは合金化前の溶融亜鉛めっき鋼板中の残留オーステナイトの炭素濃度(%)である。 - 前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、更に他の元素として、Nb:0.1%以下(0%を含まない)を含有する請求項1に記載のバラツキ改善方法。
- 請求項1または2に記載のバラツキ改善方法を用いて合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法。
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