TWI406966B - 加工性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於使用於汽車、電氣等產業領域之加工性及耐衝擊特性優越之高強度熔融鍍鋅鋼板及其製造方法。
近年來,由保護地球環境的觀點而言,汽車之燃料費增長正成為重要課題。因此,將屬於車體材料之鋼板進行高強度化與薄壁化,使車體本身輕量化的動向變得活躍。由於車體材料之高強度化與汽車衝突時之安全性提升相關,故高強度鋼板被積極推展應用於車體材料。然而,一般而言,由於鋼板之高強度化會導致鋼板之延展性降低、亦即加工性降低,故期望有兼具高強度與高加工性,且耐蝕性亦優越之熔融鍍鋅鋼板。
對於此期待,迄今已開發有由肥粒鐵與麻田散鐵所形成之DP(Dual Phase,雙相)鋼或利用了殘留沃斯田鐵之變態致塑性的TRIP(Transformation Induced Plasticity)鋼等的複合組織型之高強度熔融鍍鋅鋼板。
於非專利文獻1中,揭示有肥粒鐵-麻田散鐵2相組織鋼顯示優異之耐衝擊特性。然而,肥粒鐵-麻田散鐵2相組織鋼係r值未滿1.0,深衝(deep drawing)性低,故可應用之領域有所限定。
專利文獻1中,提案有一種加工性優良之高強度合金化熔融鍍鋅鋼板,係以質量%計含有C:0.05~0.15%、Si:0.3~1.5%、Mn:1.5~2.8%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、Al:0.005~0.5%、N:0.0060%以下、剩餘部分為Fe及不可避免之雜質,再者,滿足(Mn%)/(C%)≧15且(Si%)/(C%)≧4,肥粒鐵中含有以體積率計之3~20%的麻田散鐵與殘留沃斯田鐵。然而,此種複合組織型之高強度熔融鍍鋅鋼板,雖然以單軸拉伸所求取之伸展E1較高,但有擴孔加工等所需之伸展凸緣性(Stretch flangeability)差劣的問題。
因此,專利文獻2揭示有一種伸展凸緣性優越之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法,係將以質量%計含有C:0.02~0.30%、Si:1.50%以下、Mn:0.60~3.0%、P:0.20%以下、S:0.05%以下、Al:0.01~0.10%、剩餘部為Fe及不可避免之雜質的鋼,以Ac3
變態點以上進行熱軋後,予以酸洗、冷軋,在連續回火熔融鍍鋅鋼板生產線中,加熱保持為再結晶溫度以上且Ac1
變態點以上,其後,在抵達熔融鍍鋅浴為止的期間,急冷至Ms點以下,於鋼板中生成部分或全部之麻田散鐵,接著,加熱至Ms點以上之溫度的至少熔融鍍鋅浴溫度及合金化爐溫度,進行部分性或全部性回火,生成麻田散鐵。
非專利文獻1:「鐵與鋼」,vol.83(1997)p748
專利文獻1:日本專利特開平11-279691號公報
專利文獻2:日本專利特開平6-93340號公報
於專利文獻2所記載之高強度熔融鍍鋅鋼板中,得到優異之伸展凸緣性。然而,其具有以單軸拉伸所求取之拉伸強度TS與E1之積、亦即TS-E1平衡較低的問題。並有降伏強度YS與TS之比的降伏比YR(=YS/TS)較高而加工性差劣的問題。又,存在有對汽車衝突時之安全性而言所必要之耐衝擊特性差劣的問題。
本發明之目的在於提供一種TS-E1平衡高、伸展凸緣性優異、且YR低之加工性優異的高強度熔融鍍鋅鋼板及其之製造方法。又,本發明之目的在於提供一種TS-E1平衡高、伸展凸緣性優異、且耐衝擊特性優異的高強度熔融鍍鋅鋼板及其之製造方法。
本發明者等人針對TS-E1平衡高(具體而言為TS×E1≧19000MPa‧%)、伸展凸緣性優異(具體而言為後述之擴孔率λ≧70%)且YR低(具體而言為YR<75%)之加工性優異的高強度熔融鍍鋅鋼板進行潛心研究,結果發現以下情事。
i)將成分組成適當化後,藉由作成以面積率計含有肥粒鐵20~87%、麻田散鐵與殘留沃斯田鐵合計3~10%、回火麻田散鐵10~60%的微組織,則不僅是優異之伸展凸緣性,亦可達成高TS-E1平衡與低YR。
ii)此種微組織,係藉由在回火時自750~950℃之加熱溫度強制冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域,其後進行再加熱,而實施熔融鍍鋅所獲得。於此,Ms點係指自沃斯田鐵開始變態為麻田散鐵的溫度,可由冷卻時之鋼之線膨脹係數的變化求取。
本發明係根據此種見解而形成者,提供一種加工性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板,其具有以質量%計含有C:0.05~0.3%、Si:0.01~2.5%、Mn:0.5~3.5%、P:0.003~0.100%、S:0.02%以下、Al:0.010~1.5%、N:0.007%以下,剩餘部為Fe及不可避免之雜質的成分組成,且具有以面積率計含有肥粒鐵20~87%、麻田散鐵與殘留沃斯田鐵合計3~10%、回火麻田散鐵10~60%的微組織。
本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板中,視需要可進一步以質量%計含有選自Cr:0.005~2.00%、Mo:0.005~2.00%、V:0.005~2.00%、Ni:0.005~2.00%、Cu:0.005~2.00%的1種或2種以上之元素。再者,視需要亦可進一步以質量%計含有選自Ti:0.01~0.20%、Nb:0.01~0.20%的1種或2種以上之元素,或B:0.0002~0.005%,或選自Ca:0.001~0.005%、REM:0.001~0.005%的1種或2種以上之元素。
本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板中,亦可將鍍鋅設為合金化鍍鋅。
本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板,可例如藉由下述加工性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法而製造:將具有上述成分組成之鋼坯施行熱軋、冷軋而作成冷軋鋼板,以對上述冷軋鋼板進行加熱至750~950℃之溫度區域並保持10s以上後,自750℃以10℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域,再加熱至350~600℃之溫度區域並保持1~600s之條件而實施回火後,施行熔融鍍鋅。
本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法中,亦可於熔融鍍鋅後,將鍍鋅進行合金化處理。
藉由本發明,可製造TS-E1平衡高、伸展凸緣性優異、且YR低之加工性優異的高強度熔融鍍鋅鋼板。藉由將本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板應用至汽車車體,則不僅可達到汽車之輕量化或耐蝕性提升,亦可達到衝突安全性之提升。
本發明者等人針對TS-E1平衡高(具體而言為TS×E1≧19000MPa‧%)、伸展凸緣性優異(具體而言為後述之擴孔率λ≧50%)且耐衝擊特性亦優異(具體而言為後述之吸收能量AE與TS之比AE/TS≧0.063)之高強度熔融鍍鋅鋼板進行潛心研究,結果發現以下情事。
iii)將成分組成適當化後,藉由作成以面積率計含有肥粒鐵20~87%、麻田散鐵與殘留沃斯田鐵合計3~10%、回火麻田散鐵10~60%,且含有麻田散鐵與殘留沃斯田鐵與回火麻田散鐵的第二相之平均結晶粒徑為3μm以下的微組織,則不僅是優異之伸展凸緣性,亦可達成高TS-E1平衡與優異之耐衝擊特性。
iv)此種微組織,係藉由在回火時於500℃~Ac1
變態點之溫度區域以10℃/s以上之升溫速度進行升溫,加熱至Ac1
變態點~(Ac3
變態點+30℃)之溫度區域並保持10s以上,而藉變態生成細微之沃斯田鐵後,強制冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域,其後進行再加熱,而實施熔融鍍鋅所獲得。於此,Ms點係指自沃斯田鐵開始變態為麻田散鐵的溫度,可由冷卻時之鋼之線膨脹係數的變化求取。
本發明係根據此種見解而形成者,提供一種加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板,其具有以質量%計含有C:0.05~0.3%、Si:0.01~2.5%、Mn:0.5~3.5%、P:0.003~0.100%、S:0.02%以下、Al:0.010~1.5%、選自Ti、Nb及V之至少1種元素合計0.01~0.2%,剩餘部為Fe及不可避免之雜質的成分組成,且具有以面積率計含有肥粒鐵20~87%、麻田散鐵與殘留沃斯田鐵合計3~10%、回火麻田散鐵10~60%,而上述含有麻田散鐵與殘留沃斯田鐵與回火麻田散鐵的第二相之平均結晶粒徑為3μm以下的微組織。
本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板中,視需要可進一步以質量%計含有選自Cr:0.005~2.00%、Mo:0.005~2.00%、Ni:0.005~2.00%、Cu:0.005~2.00%的1種或2種以上之元素。再者,視需要亦可進一步以質量%計含有B:0.0002~0.005%或選自Ca:0.001~0.005%、REM:0.001~0.005%的1種或2種以上之元素。
本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板中,亦可將鍍鋅設為合金化鍍鋅。
本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板,可例如藉由下述製造方法而製造:將具有上述成分組成之鋼坯施行熱軋、冷軋而作成冷軋鋼板,以對上述冷軋鋼板,於500℃~Ac1
變態點之溫度區域依10℃/s以上之平均升溫速度進行升溫,加熱至Ac1
變態點~(Ac3
變態點+30℃)之溫度區域並保持10s以上後,以10℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域,再加熱至350~600℃之溫度區域並保持1~600s之條件而實施回火後,施行熔融鍍鋅。
本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法中,亦可於熔融鍍鋅後,將鍍鋅進行合金化處理。
藉由本發明,可製造TS-E1平衡高、伸展凸緣性優異、且耐衝擊特性優異的高強度熔融鍍鋅鋼板。藉由將本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板應用至汽車車體,則不僅可達到汽車之輕量化或耐蝕性提升,亦可達到衝突安全性之提升。
以下,詳細說明本發明。又,表示成分元素之含量的「%」,係在未特別限定之下意指「質量%」。
C係使沃斯田鐵穩定化之元素,為用於使肥粒鐵以外之麻田散鐵等第二相生成而提升TS、並提升TS-E1平衡所必要的元素。若C量未滿0.05%,則難以確保肥粒鐵以外之第二相,TS-E1平衡降低。另一方面,若C量超過0.3%,則熔接性劣化。從而,C量設為0.05~0.3%、較佳0.08~0.15%。Si:0.01~2.5%
Si係有效地使鋼固溶強化,提升TS-E1平衡的元素。為了得到此種效果,必需將Si量設為0.01%以上。另一方面,若Si量超過2.5%,則導致E1降低或表面性狀、熔接性劣化。從而,Si量設為0.01~2.5%、較佳0.7~2.0%。
Mn係有效地進行鋼強化,並促進麻田散鐵等第二相生成的元素。為了得到此種效果,必需將Mn量設為0.5%以上。另一方面,若Mn量超過3.5%,則第二相過剩地增加或因固溶強化所造成之肥粒鐵之延展性劣化變得顯著,加工性降低。從而,Mn量設為0.5~3.5%、較佳1.5~3.0%。
P係有效地進行鋼強化的元素。為了得到此種效果,必需將P量設為0.003%以上。另一方面,若P量超過0.100%,則因粒界偏析而使鋼脆化,耐衝擊特性劣化。從而,P量設為0.003~0.100%。
S係以MnS等之介存物之型式存在,由於其使耐衝擊特性或熔接性劣化,故較佳係極力減低其含量。然而,由製造成本方面而言,S量設為0.02%以下。
Al係使肥粒鐵生成,有效提升TS-E1平衡的元素。為了得到此種效果,必需將Al量設為0.010%以上。另一方面,若Al量超過1.5%,則於連續鑄造時之鋼坯破裂之危險性提高。從而,Al量設為0.010~1.5%。
N係使鋼之耐時效性劣化的元素。若N量超過0.007%,則耐時效性顯著劣化。從而,N量設為0.007%以下,但越少越好。
Ti、Nb及V係分別以TiC、NbC、VC等析出,有效地使鋼之組織細微化的元素。為了得到此種效果,必需將選自Ti、Nb及V之至少1種元素之含量合計設為0.01%以上。另一方面,若選自Ti、Nb及V之至少1種元素之含量合計超過0.2%,則析出物過剩,導致延展性降低。從而,選自Ti、Nb及V之至少1種元素之含量合計設為0.01~0.2%。
剩餘部雖為Fe及不可避免之雜質,但由以下理由,視需要亦可含有Cr:0.005~2.00%、Mo:0.005~2.00%、V:0.005~2.00%、Ni:0.005~2.00%、Cu:0.005~2.00%、Ti:0.01~0.20%、Nb:0.01~0.20%、B:0.0002~0.005%、Ca:0.001~0.005%、REM:0.001~0.005%。
Cr、Mo、V、Ni、Cu係在自回火時之加熱溫度進行冷卻時,抑制波來鐵生成,有效促進麻田散鐵等生成而使鋼強化的元素。為了得到此種效果,必需將選自Cr、Mo、V、Ni、Cu之至少1種元素之含量設為0.005%。另一方面,若Cr、Mo、V、Ni、Cu之各元素含量超過2.00%,則其效果飽和,導致成本增加。從而,Cr、Mo、V、Ni、Cu之含量分別設為0.005~2.00%。
Ti、Nb係形成碳氮化物,藉由鋼之析出強化而有效地進行高強度化的元素。為了得到此種效果,必需將選自Ti、Nb之至少1種元素之含量設為0.01%以上。另一方面,若Ti、Nb之各元素含量超過0.20%,則過度高強度化,延展性降低。從而,Ti、Nb之含量分別設為0.01~0.20%。
B係抑制自沃斯田鐵粒界的肥粒鐵生成,有效地使麻田散鐵等第二相生成而達到高強度化的元素。為了得到此種效果,必需將B量設為0.0002%以上。另一方面,若B量超過0.005%,則其效果飽和,導致成本增加。從而,B量設為0.0002~0.005%。
Ca、REM任一者係藉由控制硫化物之形態,而有效地改善加工性的元素。為了得到此種效果,必需將選自Ca、REM之至少1種元素之含量設為0.001%以上。另一方面,若Ca、REM各元素之含量超過0.005%,則有對鋼之清潔度造成不良影響之虞。從而,Ca、REM量分別設為0.001~0.005%。
肥粒鐵係提升TS-E1平衡。於設為TS×E1≧19000MPa‧%時,必須使肥粒鐵之面積率為20%以上、較佳50%以上。又,由於以下之麻田散鐵與殘留沃斯田鐵之面積率合計為3%以上及回火麻田散鐵之面積率為10%以上,故肥粒鐵的面積率之上限為87%。
麻田散鐵與殘留沃斯田鐵不僅有助於鋼之強化,亦提升TS-E1平衡。又,使YR降低。為了得到此種效果,麻田散鐵與殘留沃斯田鐵之面積率必須合計為3%以上。然而,若麻田散鐵與殘留沃斯田鐵之面積率合計超過10%,則伸展凸緣性降低。從而,麻田散鐵與殘留沃斯田鐵之面積率合計設為3~10%。
回火麻田散鐵由於相較於回火前之麻田散鐵與殘留沃斯田鐵,其對伸展凸緣性之不良影響較少,故可維持λ≧50%之優越伸展凸緣性,並為有效達到高強度化之第二相。為了得到此種效果,必需使回火麻田散鐵之面積率為10%以上。然而,若回火麻田散鐵之面積率超過60%,則無法得到TS×E1≧19000MPa‧%。從而,回火麻田散鐵之面積率設為10~60%。
含有麻田散鐵與殘留沃斯田鐵與回火麻田散鐵的第二相之平均結晶粒徑:3μm以下
含有麻田散鐵與殘留沃斯田鐵與回火麻田散鐵的第二相之存在,係有效作用於提升耐衝擊特性。尤其是使第二相之平均結晶粒徑為3μm以下,可達成AE/TS≧0.063。從而,含有麻田散鐵與殘留沃斯田鐵與回火麻田散鐵的第二相之平均結晶粒徑較佳為3μm以下。
尚且,作為麻田散鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵以外的第二相,亦可含有波來鐵或變韌鐵,但若滿足上述之肥粒鐵、麻田散鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵之面積率或第二相之平均結晶粒徑,則可達成本發明目的。又,由伸展凸緣性之觀點而言,波來鐵之面積率較佳為3%以下。
於此,肥粒鐵、麻田散鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵之面積率,係指各相於觀察面積中所佔有之面積比例,其可藉由將鋼板之板厚剖面進行研磨後,以3%硝酸侵蝕液(Nital)進行腐蝕,以SEM(掃瞄電子顯微鏡)依1000~3000之倍率觀察板厚1/4之位置,使用市售之影像處理軟體而求得。又,將含有麻田散鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵之第二相之總面積除以第二相總個數,求取每一個第二相之平均面積,將其平方根作為第二相之平均結晶粒徑。
本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板,可藉由下述方法予以製造:例如將具有上述成分組成之鋼坯施行熱軋、冷軋而作成冷軋鋼板,以對上述冷軋鋼板進行加熱至750~950℃之溫度區域並保持10s以上後,自750℃以10℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域,再加熱至350~600℃之溫度區域並保持1~600s之條件而實施回火後,施行熔融鍍鋅。
於回火時之加熱溫度為未滿750℃或保持時間未滿10s時,沃斯田鐵之生成不足,於其後之冷卻無法確保充分量之麻田散鐵等第二相。又,若加熱溫度超過950℃,則沃斯田鐵粗化大,抑制冷卻時之肥粒鐵生成,而無法得到面積率20%以上之肥粒鐵。從而,回火時之加熱係設為於750~950℃之溫度區域保持10s以上。保持時間之上限並無特別規定,即使進行600s以上之保持,其效果達到飽和,導致成本增加,故較佳係將保持時間設為未滿600s。
加熱後,必須自750℃以10℃/s以上之平均冷卻速度進行冷卻,但若平均冷卻速度未滿10℃/s,則大量生成波來鐵,無法得到所需量之回火麻田散鐵、麻田散鐵及殘留沃斯田鐵。冷卻速度之上限雖並無特別規定,但由於鋼板形狀惡化、難以將冷卻控制在(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之冷卻停止溫度區域,故較佳係設為200℃/s以下。冷卻之停止溫度係控制其後之再加熱、熔融鍍鋅、鍍敷相之合金化處理時所生成之麻田散鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵之量,而為本發明最重要的條件之一。亦即,冷卻停止時決定麻田散鐵與未變態沃斯田鐵之量,於其後之熱處理中,麻田散鐵成為回火麻田散鐵,未變態沃斯田鐵成為麻田散鐵或殘留沃斯田鐵,左右著鋼強度、TS-E1平衡、伸展凸緣性、YR。若冷卻之停止溫度超過(Ms點-100℃),則麻田散鐵變態不足,未變態沃斯田鐵之量變多,最終麻田散鐵與殘留沃斯田鐵之面積率合計超過10%,伸展凸緣性降低。另一方面,冷卻之停止溫度未滿(Ms點-200℃)時,沃斯田鐵幾乎變態為麻田散鐵,未變態沃斯田鐵之量變少,最終麻田散鐵與殘留沃斯田鐵之面積率合計未滿3%,而TS-E1平衡劣化,YR增加。從而,回火時之冷卻必須依自750℃以10℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域的條件進行。
以10℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域後,藉由進行於350~600℃之溫度區域保持1s以上之再加熱,可對冷卻時所生成之麻田散鐵進行回火,生成面積率10~60%之回火麻田散鐵,可維持優異之伸展凸緣性並達成高強度化。若再加熱溫度未滿350℃或保持時間未滿1s,則回火麻田散鐵之面積率未滿10%,伸展凸緣性劣化。又,若再加熱溫度超過600℃或保持時間超過600s,則冷卻時所生成之未變態沃斯田鐵變態為波來鐵或變韌鐵,最終麻田散鐵與殘留沃斯田鐵之面積率合計未滿3%,TS-E1平衡劣化,YR增加。從而,回火時之再加熱必需依於350~600℃之溫度區域保持1~600s之條件進行。
其他製造方法之條件,並無特別限定,較佳係依以下條件進行。
為了防止鋼坯發生微偏析,較佳係依連續鑄造法進行製造,可藉由造塊法、薄鋼坯鑄造法予以製造。對鋼坯進行熱軋時,可將鋼坯先暫時冷卻至室溫,其後進行再加熱而進行熱軋,亦可不將鋼坯冷卻至室溫而裝入加熱爐中進行熱軋。或者亦可應用於進行了稍微保熱後立即進行熱軋的省能製程。對鋼坯進行加熱時,為了防止使碳化物溶解、或壓軋負重之增加,較佳係加熱至1100℃以上。又,為了防止銹皮損失(scale loss)之增加,較佳係將鋼坯之加熱溫度設為1300℃以下。
對鋼坯進行熱軋時,由確保壓軋溫度之觀點而言,亦可將粗軋後之粗棒進行加熱。又,可應用將粗棒彼此接合,連續地進行精軋之所謂連續壓軋製程。為了防止使冷軋‧回火後之加工性降低、或異向性增加之原因的帶狀組織形成,精軋較佳係依Ar3
變態點以上之完工溫度進行。又,為了減低壓軋負重或形狀‧材質之均勻化,較佳係於精軋之全部路徑或一部分路徑進行摩擦係數為0.10~0.25之潤滑壓軋。
熱軋後之鋼板係由溫度控制或防止脫碳的觀點而言,較佳係依450~700℃之捲取溫度進行捲取。
捲取後之鋼板係藉酸洗等去除銹皮後,較佳係依壓下率40%以上進行冷軋,依上述條件進行回火,實施熔融鍍鋅。
熔融鍍鋅係在不將鍍鋅進行合金化時,將鋼板浸漬於含Al量0.12~0.22%之440~500℃鍍浴中,或在將鍍鋅進行合金化時,將鋼板浸漬於含Al量0.08~0.18%之440~500℃鍍浴中,其後,藉氣體拭焊(Gas Wiping)等調整鍍敷附著量而進行。在將鍍鋅進行合金化時,其後,再以450~600℃施行1~30秒之合金化處理。
對於經施行熔融鍍鋅後之鋼板、或進一步施行了鍍鋅之合金化處理後的鋼板,可依形狀矯正或調整表面粗度等為目的而進行調質壓軋。另外,亦可實施樹脂或油脂塗佈等之各種塗裝處理。
本發明之高強度熔融鍍鋅鋼板,可藉由下述方法予以製造:將具有上述成分組成之鋼坯施行熱軋、冷軋而作成冷軋鋼板,以對上述冷軋鋼板,於500℃~Ac1
變態點之溫度區域依10℃/s以上之平均升溫速度進行升溫,加熱至Ac1
變態點~(Ac3
變態點+30℃)之溫度區域並保持10s以上後,以10℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域,再加熱至350~600℃之溫度區域並保持1~600s之條件而實施回火後,施行熔融鍍鋅。
回火時之升溫速度係用於使含有麻田散鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵之第二相之平均結晶粒徑變得細微的重要條件。於具有本發明之成分組成之鋼中,係藉由Ti、Nb、V之細微碳化物抑制再結晶,但若於500℃~Ac1
變態點之溫度區域依10℃/s以上之平均升溫速度進行升溫,則幾乎不發生再結晶而加熱至其後之Ac1
變態點以上之溫度區域。因此,於加熱時發生未再結晶肥粒鐵之沃斯田鐵變態,而生成細微之沃斯田鐵,故冷卻、再加熱後之第二相之平均結晶粒徑成為3μm以下,得到AE/TS≧0.063之優越耐衝擊特性。另一方面,於500℃~Ac1
變態點之溫度區域之平均升溫速度未滿10℃/s時,由於在升溫中之500℃~Ac1
變態點之溫度區域發生再結晶,再結晶肥粒鐵進行某程度之粒成長後而進行沃斯田鐵變態,故未達到沃斯田鐵之細微化,無法使第二相之平均結晶粒徑成為3μm以下。因此,必須於500℃~Ac1
變態點之溫度區域依10℃/s以上、較佳20℃/s以上之平均升溫速度進行升溫。
於回火時之加熱溫度為未滿Ac1
變態點或保持時間未滿10s時,不發生沃斯田鐵之生成或不足,於其後之冷卻無法確保充分量之麻田散鐵等第二相。又,若加熱溫度超過(Ac3
變態點+30℃),則沃斯田鐵之粒成長顯著,無法到達沃斯田鐵之細微化。又,由於沃斯田鐵粒之粒成長,抑制冷卻時之肥粒鐵生成,而無法得到面積率20%以上之肥粒鐵。從而,回火時之加熱必需依於Ac1
變態點~(Ac3
變態點+30℃)之溫度區域保持10s以上之條件進行。又,保持時間係由沃斯田鐵之粗大化抑制或能量成本之觀點而言,較佳設為300s以下。
加熱後,必須自加熱溫度以10℃/s以上之平均冷卻速度進行冷卻,但若平均冷卻速度未滿10℃/s,則大量生成波來鐵,無法得到所需量之回火麻田散鐵、麻田散鐵及殘留沃斯田鐵。冷卻速度之上限雖並無特別規定,但由於鋼板形狀惡化、難以將冷卻控制在(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之冷卻停止溫度區域,故較佳係設為200℃/s以下。
冷卻之停止溫度係控制其後之再加熱、熔融鍍鋅、鍍敷相之合金化處理時所生成之麻田散鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵之量,而為本發明最重要的條件之一。亦即,冷卻停止時決定麻田散鐵與未變態沃斯田鐵之量,於其後之熱處理中,麻田散鐵成為回火麻田散鐵,未變態沃斯田鐵成為麻田散鐵或殘留沃斯田鐵,左右著鋼強度、TS-E1平衡、伸展凸緣性。若冷卻之停止溫度超過(Ms點-100℃),則麻田散鐵變態不足,未變態沃斯田鐵之量變多,最終麻田散鐵與殘留沃斯田鐵之面積率合計超過10%,伸展凸緣性降低。另一方面,冷卻之停止溫度未滿(Ms點-200℃)時,沃斯田鐵幾乎變態為麻田散鐵,未變態沃斯田鐵之量變少,最終麻田散鐵與殘留沃斯田鐵之面積率合計未滿3%,而TS-E1平衡劣化。從而,回火時之冷卻必須依自加熱溫度以10℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域的條件進行。
以10℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域後,藉由進行於350~600℃之溫度區域保持1s以上之再加熱,可對冷卻時所生成之麻田散鐵進行回火,生成面積率10~60%之回火麻田散鐵,可維持優異之伸展凸緣性並達成高強度化。若再加熱溫度未滿350℃或保持時間未滿1s,則回火麻田散鐵之面積率未滿10%,伸展凸緣性劣化。又,若再加熱溫度超過600℃或保持時間超過600s,則冷卻時所生成之未變態沃斯田鐵變態為波來鐵或變韌鐵,最終麻田散鐵與殘留沃斯田鐵之面積率合計未滿3%,TS-E1平衡劣化。從而,回火時之再加熱必需依於350~600℃之溫度區域保持1~600s之條件進行。
其他製造方法之條件,並無特別限定,較佳係依以下條件進行。
為了防止鋼坯發生微偏析,較佳係依連續鑄造法進行製造,可藉由造塊法、薄鋼坯鑄造法予以製造。對鋼坯進行熱軋時,可將鋼坯先暫時冷卻至室溫,其後進行再加熱而進行熱軋,亦可不將鋼坯冷卻至室溫而裝入加熱爐中進行熱軋。或者亦可應用於進行了稍微保熱後立即進行熱軋的省能製程。對鋼坯進行加熱時,為了防止使碳化物溶解、或壓軋負重之增加,較佳係加熱至1100℃以上。又,為了防止銹皮損失之增加,較佳係將鋼坯之加熱溫度設為1300℃以下。
對鋼坯進行熱軋時,由確保壓軋溫度之觀點而言,亦可將粗軋後之粗棒進行加熱。又,可應用將粗棒彼此接合,連續地進行精軋之所謂連續壓軋製程。為了防止使冷軋‧回火後之加工性降低、或異向性增加之原因的帶狀組織形成,精軋較佳係依Ar3
變態點以上之完工溫度進行。又,為了減低壓軋負重或形狀‧材質之均勻化,較佳係於精軋之全部路徑或一部分路徑進行摩擦係數為0.10~0.25之潤滑壓軋。
熱軋後之鋼板係由溫度控制或防止脫碳的觀點而言,較佳係依450~700℃之捲取溫度進行捲取。
捲取後之鋼板係藉酸洗等去除銹皮後,較佳係依壓下率40%以上進行冷軋,依上述條件進行回火,實施熔融鍍鋅。
熔融鍍鋅係在不將鍍鋅進行合金化時,將鋼板浸漬於含Al量0.12~0.22%之440~500℃鍍浴中,或在將鍍鋅進行合金化時,將鋼板浸漬於含Al量0.08~0.18%之440~500℃鍍浴中,其後,藉氣體拭焊等調整鍍敷附著量而進行。在將鍍鋅進行合金化時,其後,再以450~600℃施行1~30秒之合金化處理。
對於經施行熔融鍍鋅後之鋼板、或進一步施行了鍍鋅之合金化處理後的鋼板,可依形狀矯正或調整表面粗度等為目的而進行調質壓軋。另外,亦可實施樹脂或油脂塗佈等之各種塗裝處理。
將表1所示成分組成的鋼A~S藉轉爐進行熔製,以連續製造法作成鋼坯後,依完工溫度900℃進行熱軋為板厚3.0mm,於壓軋後以10℃/s之冷卻速度進行冷卻,依600℃之捲取溫度予以捲取。其次,酸洗後,冷軋為板厚1.2mm,藉連續熔融鍍鋅產線,依表2、3所示之回火條件進行回火後,浸漬於460℃之鍍浴中,形成附著量35~45g/m2
之鍍敷,並於520℃進行合金化處理,依冷卻速度10℃/秒進行冷卻,製作鍍敷鋼板1~44。又,如表2、3所示,一部分鍍敷鋼板未進行合金化處理。然後,針對所得之鍍敷鋼板,依上述方法測定肥粒鐵、麻田散鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵之面積率。又,於壓軋方向之直角方向上採取JIS 5號拉伸試驗片,根據JISZ2241進行拉伸試驗。進一步採取150mm×150mm之試驗片,根據JFST1001(鐵連規格)進行3次擴孔試驗而求取平均之擴孔率λ(%),評價伸展凸緣性。
結果示於表4、5。可知本發明例之鍍敷鋼板係均TS×E1≧19000MPa‧%而TS-E1平衡高,擴孔率λ≧70%而伸展凸緣性優越,YR<75%而YR低。
將表6所示成分組成的鋼AA~AL藉轉爐進行熔製,以連續製造法作成鋼坯後,依完工溫度900℃進行熱軋為板厚3.0mm,於壓軋後以10℃/s之冷卻速度進行冷卻,依600℃之捲取溫度予以捲取。其次,酸洗後,冷軋為板厚1.2mm,藉連續熔融鍍鋅產線,依表7所示之回火條件進行回火後,浸漬於460℃之鍍浴中,形成附著量35~45g/m2
之鍍敷,並於520℃進行合金化處理,依冷卻速度10℃/秒進行冷卻,製作鍍敷鋼板101~130。又,如表7所示,一部分鍍敷鋼板未進行合金化處理。然後,針對所得之鍍敷鋼板,依上述方法測定肥粒鐵、麻田散鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵之面積率及由麻田散鐵、殘留沃斯田鐵、回火麻田散鐵所形成之第二相之平均結晶粒徑。又,於壓軋方向之直角方向上採取JIS 5號拉伸試驗片,根據JISZ2241進行拉伸試驗,求得TS×E1。進一步採取150mm×150mm之試驗片,根據JFST1001(鐵連規格)進行3次擴孔試驗而求取平均之擴孔率λ(%),評價伸展凸緣性。再者,依照非專利文獻1記載之方法,於壓軋方向之直角方向上採取平行部之寬5mm、長7mm之試驗片,以應變速度2000/s進行拉伸試驗,將所測定之應力-真應變曲線以應變量0~10%之範圍進行積分而算出吸收能量AE,求得AE/TS,評價耐衝擊特性。
結果示於表8、表9。可知本發明例之鍍敷鋼板係均TS×E1≧19000MPa‧%而TS-E1平衡高,擴孔率λ≧50%而伸展凸緣性優越,AE/TS≧0.063而耐衝擊特性亦優越。
Claims (18)
- 一種加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板,其具有以質量%計含有C:0.05~0.3%;Si:0.01~2.5%;Mn:0.5~3.5%;P:0.003~0.100%;S:0.02%以下;Al:0.010~1.5%;選自Ti、Nb及V之至少1種元素合計0.01~0.2%;剩餘部為Fe及不可避免之雜質的成分組成;且具有以面積率計含有肥粒鐵20~87%、麻田散鐵與殘留沃斯田鐵合計3~10%、回火麻田散鐵10~60%,而含有上述麻田散鐵與殘留沃斯田鐵與回火麻田散鐵的第二相之平均結晶粒徑為3μm以下的微組織;吸收能量AE與拉伸強度TS之比AE/TS≧0.063。
- 如申請專利範圍第1項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板,其中,進一步以質量%計含有選自Cr:0.005~2.00%、Mo:0.005~2.00%、Ni:0.005~2.00%、Cu:0.005~2.00%的至少1種元素。
- 如申請專利範圍第1或2項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板,其中,進一步以質量%計含有B:0.0002~0.005%。
- 如申請專利範圍第1或2項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板,其中,進一步以質量%計含有選自Ca:0.001~0.005%、REM:0.001~0.005%的至少1種元素。
- 如申請專利範圍第3項之加工性及耐衝擊特性優異之 高強度熔融鍍鋅鋼板,其中,進一步以質量%計含有選自Ca:0.001~0.005%、REM:0.001~0.005%的至少1種元素。
- 如申請專利範圍第1或2項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板,其中,鍍鋅為合金化鍍鋅。
- 如申請專利範圍第3項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板,其中,鍍鋅為合金化鍍鋅。
- 如申請專利範圍第4項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板,其中,鍍鋅為合金化鍍鋅。
- 如申請專利範圍第5項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板,其中,鍍鋅為合金化鍍鋅。
- 一種加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法,係將具有以質量%計含有C:0.05~0.3%;Si:0.01~2.5%;Mn:0.5~3.5%;P:0.003~0.100%;S:0.02%以下;Al:0.010~1.5%;選自Ti、Nb及V之至少1種元素合計0.01~0.2%;剩餘部為Fe及不可避免之雜質的成分組成之鋼坯施行熱軋、冷軋而作成冷軋鋼板,以對上述冷軋鋼板於500℃~Ac1 變態點之溫度區域依10℃/s以上之平均升溫速度進行升溫,加熱至Ac1 變態點~(Ac3 變態點+30℃)之溫度區域並保持10s以上後,以10℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至(Ms點-100℃)~(Ms點-200℃)之溫度區域,再加熱至350~600℃之溫度區域並保持1~600s之條件而實施回火後,施行熔融鍍鋅。
- 如申請專利範圍第10項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法,其中,上述鋼坯進一步以質量%計含有選自Cr:0.005~2.00%、Mo:0.005~2.00%、Ni:0.005~2.00%、Cu:0.005~2.00%的至少1種元素。
- 如申請專利範圍第10或11項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法,其中,上述鋼坯進一步以質量%計含有B:0.0002~0.005%。
- 如申請專利範圍第10或11項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法,其中,上述鋼坯進一步以質量%計含有選自Ca:0.001~0.005%、REM:0.001~0.005%的至少1種元素。
- 如申請專利範圍第12項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法,其中,上述鋼坯進一步以質量%計含有選自Ca:0.001~0.005%、REM:0.001~0.005%的至少1種元素。
- 如申請專利範圍第10或11項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法,其中,於施行熔融鍍鋅後,實施鍍鋅之合金化處理。
- 如申請專利範圍第12項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法,其中,於施行熔融鍍鋅後,實施鍍鋅之合金化處理。
- 如申請專利範圍第13項之加工性及耐衝擊特性優異 之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法,其中,於施行熔融鍍鋅後,實施鍍鋅之合金化處理。
- 如申請專利範圍第14項之加工性及耐衝擊特性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法,其中,於施行熔融鍍鋅後,實施鍍鋅之合金化處理。
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