JP5818046B2 - Si含有高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
冷間圧延により硬質化した鋼板を再結晶させ、所望の組織と強度、加工性を付与するために行われる連続焼鈍炉を用いた焼鈍工程では、通常、雰囲気ガスとして、非酸化性または還元性のガスが用いられており、露点も厳格に管理されている。そのため、合金添加量の少ない普通の一般冷延鋼板では、鋼板表面の酸化は抑制されている。しかし、Feと比較して易酸化性であるSiやMnを多く含有する鋼板では、焼鈍時の雰囲気ガスの成分や露点を厳格に管理しても、SiやMnが容易に酸化し、鋼板表面にSi酸化物(SiO2)やSi−Mn系複合酸化物などのSi含有酸化物を形成することが避けられない。そして、上記Si含有酸化物は、鋼板表面だけでなく、地鉄内部にまで形成される。そのため、上記Si含有酸化物は、自動車車体の電着塗装前の下地処理としてなされる化成処理(リン酸亜鉛処理)における鋼板表面のエッチング性を阻害し、健全な化成処理皮膜(化成結晶)の形成に悪影響を及ぼすことが知られている。
本発明は、上記の新規な知見に基くものである。
C:0.02〜0.3mass%
Cは、鋼の強度を高めるために不可欠な元素であり、780MPa以上の引張強さを得るためには0.02mass%以上の添加が必要である。一方、0.3mass%を超えて添加すると、溶接性を著しく低下させる。よって、Cは0.01〜0.3mass%の範囲とする。好ましくは0.07〜0.22mass%の範囲である。
Siは、加工性を損なうことなく強度を高める効果がある、本発明においては必須の添加元素であり、0.8mass%以上添加することで、上記効果を得ることができる。しかし、2.0mass%を超えて添加すると、冷間圧延時の荷重負荷が過大となるばかりでなく、鋼板端部に割れが発生し易くなり、生産性を阻害するようになる。よって、Siは0.8〜2.0mass%の範囲とする。好ましくは1.0〜1.6mass%の範囲である。
Mnは、Cと同様、鋼の強度を高めるために不可欠な元素であり、780MPa以上の引張強さを得るためには、1.0mass%以上の添加が必要である。一方、5.0mass%を超えて添加すると、加工性が著しく低下する。よって、Mnは1.0〜5.0mass%とする。好ましくは1.4〜3.3mass%の範囲である。
本発明の鋼板は、Mnに対するSiの含有量比(Si/Mn)が0.4超えであることが必要である。(Si/Mn)を0.4超えとすることにより、780MPa以上の高強度と優れた加工性を両立させることができるからである。なお、(Si/Mn)は、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.7以上である。
まず、本発明の高強度冷延鋼板は、780MPa以上の高強度と優れた加工性を有するためには、鋼板表面の鋼組織が、ポリゴナルフェライトおよび/またはベイニティックフェライトを含むことが必要である。これらの組織は合計で、体積分率にして30〜70%の範囲であることが好ましい。なお、より好ましくは20〜60%、さらに好ましくは25〜50%の範囲である。なお、残部の組織として、マルテンサイトやオーステナイトなどを体積分率にして70%以下含んでいてもよい。
なお、ポリゴナルフェライトおよびベイニティックフェライトの粒径を10μm以下に制御するためには、焼鈍温度および冷却停止温度を後述する温度範囲に制御するのが好ましい。
なお、ポリゴナルフェライトおよびベイニティックフェライトの組織中に含まれるSi濃度を3.0mass%以下に制御するためには、後述するように、連続焼鈍時の冷却停止温度を300℃超とすることが必要である。また、焼鈍温度を後述する適正範囲に制御するのが好ましい。
本発明の高強度冷延鋼板は、前述した成分組成を満たして含有する鋼素材(スラブ)を再加熱し、熱間圧延して得た熱延鋼板を、冷間圧延し、均熱焼鈍後の冷却における冷却停止温度を300℃超とする連続焼鈍を施し、自動車用鋼板として必要な強度と化成処理性および塗装後耐食性を得るのに必要な鋼組織とし、その後、上記連続焼鈍時に形成された鋼板表層部分のSi含有酸化物層を、硝酸および/または弗酸と塩酸とを混合した酸洗液を用いて強酸洗して除去することで製造することができる。
連続焼鈍した鋼板表層には、SiやSi−Mn系の複合酸化物等のSi含有酸化物が多量に生成されており、このままでは化成処理性や塗装後耐食性が著しく劣る。そこで、本発明の製造方法では、焼鈍後の冷延鋼板を、硝酸や弗酸、塩酸等の強酸を酸洗液に用いて強酸洗し、鋼板表層のSi含有酸化物層を地鉄ごと除去してやることが必要である。
1)機械的特性評価
圧延方向に直角な方向(C方向)を引張方向とするJIS Z2201:2011に規定のJIS5号引張試験片を採取し、JIS Z2241:2011の規定に準拠して引張試験を行い、引張強さTSを測定した。
各冷延鋼板から採取した試験片を、ヨウ素メタノールの溶解液中で、1cm2あたり2.5〜5クーロン電気量で電解研磨し、表面を3μmの深さまで除去して平滑化し、次いで、ナイタールでエッチングして鋼組織を現出させた後、SEMにて鋼板表面組織中に含まれる組織が、ポリゴナルフェライト、ベイニティックフェライト、マルテンサイトおよびオーステナイトのいずれから構成されているかを特定した。また、ポリゴナルフェライト、ベイニティックフェライト、マルテンサイトおよびオーステナイトの体積分率はSEMを用いて2000倍で組織観察し、その視野全体に占める各組織の面積率を画像解析して求めた。
次いで、鋼板表面組織の特定に用いた試験片を、SEMを用いて2000倍で組織観察し、ポリゴナルフェライトおよびベイニティックフェライトの結晶粒から無作為に各10個を選び出して結晶粒の粒径を測定し、その平均値をその試験片の粒径とした。なお、粒径の測定は、日本電子製の走査型電子顕微鏡(JCM−5000)に装備されている2点間の測長機能を用いて結晶粒の長径を測定し、その値をその結晶粒の粒径とした。
各冷延鋼板から採取した試験片を、ヨウ素メタノールの溶解液中で、1cm2あたり2.5〜5クーロン電気量で電解研磨して、表面を1〜2μmの厚さで除去して平滑化した後、ナイタールでエッチングして鋼組織を現出させた。次いで、試験片表面の100μm角の範囲を、EPMAで、加速電圧15kV、照射電流3.0×10−8Aの条件で元素マッピングしてSiの強度分布を測定し、平均化することで鋼板表面のSi強度Aを求めた。このSi強度Aは、素材鋼板のSi濃度に対応する。次いで、上記2)で特定したポリゴナルフェライト(PF)およびベイニティックフェライト(BF)の結晶粒を無作為に各3個選び出し、その部分のSi強度をEPMAで測定し、その6個の結晶粒の平均値をPFおよびBF中のSi強度Bとした。そして、上記Si強度AおよびSi強度Bから、鋼板表面のPFおよびBF中のSi濃度を、下記式;
PFおよびBF中のSi濃度(mass%)=素材鋼板のSi濃度(mass%)×B/A
を用いて求めた。
上記各冷延鋼板から採取した試験片に、日本パーカライジング社製の脱脂剤:FC−E2011、表面調整剤:PL−Xおよび化成処理剤:パルボンドPB−L3065を用いて、下記の標準条件および化成処理液の温度を下げた低温条件の2条件で、化成処理皮膜の付着量が片面あたり1.7〜3.0g/m2となるよう化成処理を施した。
<標準条件>
・脱脂工程;処理温度:40℃、処理時間:120秒
・スプレー脱脂、表面調整工程;pH:9.5、温度:室温、時間:20秒
・化成処理工程;化成処理液の温度:35℃、処理時間:120秒
<低温条件>
上記標準条件における化成処理液の温度を33℃に下げた条件
<化成処理性評価>
上記のようにして化成処理を施した鋼板の表面を、SEMを用いて1000倍で観察し、スケの有無と、化成結晶の平均サイズを測定し、スケがあるものは不適として×、スケがなくかつ化成結晶の平均サイズが10μm以下のものを△、スケがなく化成結晶の平均サイズが7μm以下のものを○として評価した。なお、△および○は、合格範囲である。
上記化成処理を施した試験片の表面に、日本ペイント社製の電着塗料:PN−150を用いて、膜厚が20μmとなるように電着塗装を施し、下記3種類の腐食試験に供した。
<塩温水浸漬試験>
化成処理および電着塗装を施した上記試験片の表面に、カッターで長さ45mmのクロスカット疵を付与した後、この試験片を、5mass%NaCl溶液(60℃)に240時間浸漬し、その後、水洗し、乾燥し、カット疵部に粘着テープを貼り付けた後、引き剥がすテープ剥離試験を行い、カット疵部左右を合わせた最大剥離全幅を測定した。この最大剥離全幅が5.0mm以下であれば、耐塩温水浸漬試験における耐食性は良好と評価することができる。
<塩水噴霧試験(SST)>
化成処理、電着塗装を施した上記試験片の表面に、カッターで長さ45mmのクロスカット疵を付与した後、この試験片を、5mass%NaCl水溶液を使用して、JIS Z2371(2000)に規定される中性塩水噴霧試験に準拠して1000時間の塩水噴霧試験を行った後、クロスカット疵部についてテープ剥離試験し、カット疵部左右を合わせた最大剥離全幅を測定した。この最大剥離全幅が4.0mm以下であれば、塩水噴霧試験における耐食性は良好と評価することができる。
<複合サイクル腐食試験(CCT)>
化成処理、電着塗装を施した上記試験片の表面に、カッターで長さ45mmのクロスカット疵を付与した後、この試験片を、塩水噴霧(5mass%NaCl水溶液:35℃、相対湿度:98%)×2時間→乾燥(60℃、相対湿度:30%)×2時間→湿潤(50℃、相対湿度:95%)×2時間、を1サイクルとして、これを90サイクル繰り返す腐食試験後、水洗し、乾燥した後、カット疵部についてテープ剥離試験し、カット疵部左右を合わせた最大剥離全幅を測定した。この最大剥離全幅が6.0mm以下であれば、複合サイクル腐食試験での耐食性は良好と評価できる。
Claims (2)
- C:0.02〜0.3mass%、Si:0.8〜2.0mass%、Mn:1.0〜5.0mass%を含有し、Mnに対するSiの含有量比(Si/Mn)が0.4超え、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延し、冷間圧延し、均熱焼鈍後の冷却における冷却停止温度を300℃超とする連続焼鈍を施して、鋼板表面の金属組織が、Si濃度が3.0mass%以下で、粒径が10μm以下であるポリゴナルフェライトおよび/またはベイニティックフェライトを含み、引張強さTSが780MPa以上の鋼板とした後、硝酸濃度が110g/L超え150g/L以下で、硝酸に対する塩酸の濃度比R(HCl/HNO3)が0.03〜0.25である硝酸と塩酸を混合した酸、または、弗酸濃度が100g/L超え150g/L以下で、弗酸に対する塩酸の濃度比R(HCl/HF)が0.03〜0.25である弗酸と塩酸を混合した酸を酸洗液に用いて酸洗して鋼板表面のSi含有酸化物層を除去することを特徴とするSi含有高強度冷延鋼板の製造方法。
- 前記酸洗を、酸洗液の温度を20〜70℃として3〜30秒間行うことを特徴とする請求項1に記載のSi含有高強度冷延鋼板の製造方法。
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