專利名稱:鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板及其制造方法。
背景技術(shù):
近年來,對(duì)汽車的燃油效率的提高,車體的輕量化的要求日益高漲,為了實(shí)現(xiàn)輕量化,拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度均優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板的需求不斷提高??墒?,這種高強(qiáng)度鋼板隨著強(qiáng)度的上升其成形變得困難,特別是鋼材的延伸率降低。對(duì)此,最近強(qiáng)度和延伸率雙方均高的TRIP鋼(高殘余奧氏體鋼)逐漸被用于汽車的骨架構(gòu)件。
可是,以往的TRIP鋼由于含有超過1%的Si,所以存在鍍層難以均勻地附著,熱浸鍍鋅性差的問題。為此,在專利第2962038號(hào)公報(bào)、特開2003-105486號(hào)公報(bào)中提出了降低Si、并代之以添加鋁Al的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的方案??墒牵罢哂捎赟i含量達(dá)0.53%或其以上,Si量比較高,因此依然在鍍層粘附性上有待進(jìn)一步改善,另外,后者雖然使Si含量降低至小于0.2%從而改善了鍍層粘附性,但是由于比較高的冷卻速度造成殘余奧氏體的組入,所以存在不能穩(wěn)定地控制冷卻速度,為此材質(zhì)變得不穩(wěn)定的問題。
另外,根據(jù)構(gòu)件不同,進(jìn)行對(duì)加工孔部進(jìn)行擴(kuò)張從而形成法蘭的翻邊加工的構(gòu)件也不少,正需求擴(kuò)孔性也作為重要的特性而同時(shí)具有的鋼板。針對(duì)這種要求的以往的TRIP鋼,在誘發(fā)性塑性相變后殘余奧氏體變成馬氏體,由于與鐵素體的硬度差大,因此存在擴(kuò)孔性差的問題。此外,由于汽車制造廠、家電生產(chǎn)廠要求鋼板防銹,因此實(shí)施了熱浸鍍鋅的鋼板正在普及。這樣,除了來自各種制造廠的從以往的冷軋鋼板向表面處理鋼板的品種轉(zhuǎn)換之外,可通過縮短制造工序來應(yīng)對(duì)表面處理鋼板、特別是熱浸鍍鋅鋼板的緊急、且短交貨期的大量訂貨的生產(chǎn)勢(shì)在必行??墒?,在用于制造上述的熱浸鍍鋅鋼板的高溫退火材、高強(qiáng)度鋼板的情況下,因?yàn)楦邷赝嘶鸬木壒剩a(chǎn)率低,因此在有熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的緊急、且大量訂貨/生產(chǎn)的情況下,存在生產(chǎn)集中在獨(dú)自具有退火爐的熱浸鍍鋅生產(chǎn)線上,不能應(yīng)對(duì)的問題。
另一方面,進(jìn)行冷軋鋼板、電鍍鋅鋼板的原始板退火的通常的連續(xù)退火線,盡管一般具有高速性·高產(chǎn)率,但是,由于上述的同樣的生產(chǎn)的變化,有時(shí)生產(chǎn)負(fù)荷減少,根據(jù)情況不同還發(fā)生沒有待通過的板材料、暫時(shí)使制造線停止的問題,存在生產(chǎn)能力剩余的深刻問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于,解決上述的以往問題,以工業(yè)規(guī)模實(shí)現(xiàn)鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板及其制造方法。
本發(fā)明人對(duì)鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板及其制造方法進(jìn)行深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn),通過將鋼成分最佳化,即降低Si量并將Al作為代替元素,可使熱浸鍍鋅層的粘附性提高,進(jìn)一步添加Mo,可使鋼板具有強(qiáng)度和延伸率均優(yōu)異的材質(zhì)特性,并且通過在熱浸鍍鋅工序前冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下之后,加熱到鍍覆處理所必需的溫度,能夠工業(yè)性制造穩(wěn)定材質(zhì)的含有殘余奧氏體及回火馬氏體的鋼,而且還能夠提高擴(kuò)孔性。即,將根據(jù)上述研究結(jié)果而設(shè)計(jì)的成分系的鋼板采用連續(xù)退火工序在鐵素體/奧氏體雙相區(qū)中進(jìn)行再結(jié)晶退火之后,根據(jù)需要實(shí)施適當(dāng)?shù)倪^時(shí)效,并冷卻至馬氏體相變點(diǎn)或其以下,接著,為進(jìn)行熱浸鍍鋅處理而加熱到鍍覆處理所必需的溫度,由此可得到以鐵素體為主相,生成以面積率計(jì)0.5%-10%的回火馬氏體,而且含有以體積率計(jì)7%或其以上的作為低溫生成相的殘余奧氏體,同時(shí)具有貝氏體的復(fù)合金屬組織,而且發(fā)現(xiàn)擴(kuò)孔性也得到改善。而且,如果采用連續(xù)退火線實(shí)施再結(jié)晶退火,并采用連續(xù)熱浸鍍鋅線實(shí)施熱浸鍍鋅處理的話,就能夠應(yīng)對(duì)緊急、且大量的訂貨/生產(chǎn)。本發(fā)明是為解決上述課題而完成的,其要旨如下。
(1)一種鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板,其特征在于,是含有C0.08-0.35%、Si1.0%或其以下、Mn0.8-3.5%、P0.03%或其以下、S0.03%或其以下、Al0.25-1.8%、Mo0.05-0.35%、N0.010%或其以下,其余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成的熱浸鍍鋅鋼板,上述鋼板的金屬組織含有鐵素體、貝氏體、以面積率計(jì)為0.5%-10%的回火馬氏體和以體積率計(jì)為5%或其以上的殘余奧氏體。
(2)一種鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,將具有(1)所述的鋼成分的板坯熱軋后,在400-750℃的溫度下卷取后冷卻,然后在連續(xù)退火工序中,在680-930℃的溫度下退火之后,冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下,接著在實(shí)施熱浸鍍鋅時(shí),加熱至250-600℃后,實(shí)施熱浸鍍鋅處理。
(3)根據(jù)(2)所述的鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,在冷卻到上述連續(xù)退火工序的馬氏體相變點(diǎn)或其以下之后,進(jìn)行酸洗或者不進(jìn)行酸洗,然后實(shí)施每一面鋼板為0.01-2.0g/m2的選自Ni、Fe、Co、Sn、Cu中的1種或1種以上的預(yù)鍍。
(4)根據(jù)(2)所述的鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,在上述熱浸鍍鋅工序之后,將鍍鋅層合金化。
(5)根據(jù)(2)或(4)所述的鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,在上述鍍鋅層或合金化鍍鋅層上進(jìn)一步實(shí)施鉻酸鹽處理、無機(jī)皮膜處理、化學(xué)轉(zhuǎn)化處理、樹脂皮膜處理的任1種或1種以上的后處理。
(6)根據(jù)(1)所述的鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板,其特征在于,進(jìn)一步含有,以質(zhì)量%計(jì),Ti0.01-0.3%、Nb0.01-0.3%、V0.01-0.3%、Cu1%或其以下、Ni1%或其以下、Cr1%或其以下、B0.0001-0.0030%中的1種或1種以上。
(7)一種鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,(2)所述的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板,進(jìn)一步還含有,以質(zhì)量%計(jì),Ti0.01-0.3%、Nb0.01-0.3%、V0.01-0.3%、Cu1%或其以下、Ni1%或其以下、Cr1%或其以下、B0.0001-0.0030%中的1種或1種以上。
實(shí)施發(fā)明的最佳方案首先,說明對(duì)本發(fā)明中規(guī)定的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的成分及金屬組織進(jìn)行限定的理由。
C是從確保強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)、并且作為穩(wěn)定奧氏體的基本元素而必需的元素,但需要根據(jù)用途不同按與Si量的關(guān)系來調(diào)整添加的量。在拉伸強(qiáng)度的要求比較低,為400-800MPa左右,并重視延性、熱浸鍍鋅性的情況下,與低Si量(例如為0.2%或其以下)相配合,規(guī)定為0.08%-0.3%,優(yōu)選為0.1-0.22%。另一方面,在拉伸強(qiáng)度的要求高達(dá)600MPa或其以上、進(jìn)而高達(dá)900MPa,同時(shí)要兼具加工性,還具有對(duì)加工沒有障礙的熱浸鍍鋅性的情況下,與高Si量(例如為0.2-1.0%或其以下)相配合,C規(guī)定為0.12-0.35%,優(yōu)選為0.15-0.25%。
Si是確保強(qiáng)度并對(duì)延性、奧氏體穩(wěn)定化、殘余奧氏體生成有效的元素,但當(dāng)添加量多時(shí),熱浸鍍鋅性劣化,因此添加量小于1.0%,但必須根據(jù)用途來調(diào)整添加量。在拉伸強(qiáng)度的要求比較低,為400-800MPa左右,并重視延性、熱浸鍍鋅性的情況下,優(yōu)選Si小于0.2%,在進(jìn)一步重視熱浸鍍鋅性的情況下,更優(yōu)選Si小于0.1%。在拉伸強(qiáng)度的要求高達(dá)600MPa或其以上、進(jìn)而高達(dá)900MPa,同時(shí)要兼具加工性,還具有在加工上沒有問題的熱浸鍍鋅性的情況下,優(yōu)選Si為0.2%或其以上但小于1.0%,為了切實(shí)保證熱浸鍍鋅性,更優(yōu)選Si為0.2%或其以上但小于0.5%。
Mn是除了從確保強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)需要添加以外、還是使碳化物的生成延遲的元素,生成殘余奧氏體所必需的元素。當(dāng)Mn小于0.8%時(shí),強(qiáng)度得不到滿足,另外殘余奧氏體的生成變得不充分,延性劣化。另外,當(dāng)Mn超過3.5%時(shí),代替殘余奧氏體馬氏體增加,招致強(qiáng)度上升,由此除了制品的不均衡性變大以外,延性也不足,不能作為工業(yè)材料使用。為此,Mn的范圍規(guī)定為0.8%-3.5%。
P作為提高鋼板強(qiáng)度的元素相應(yīng)于必要的強(qiáng)度水平而添加,但當(dāng)添加量多時(shí),因?yàn)樵诰Ы缙觯虼耸咕植垦有粤踊?,同時(shí)也使焊接性劣化,因此P的上限值規(guī)定為0.03%。另外,S是生成MnS而使局部延性、焊接性劣化的元素,是在鋼中不存在為好的元素,因此將其上限規(guī)定為0.03%。
Mo在小于0.05%時(shí)形成珠光體,殘余奧氏體率降低。添加過多的Mo往往使延性降低、使化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性劣化,因此將0.35%作為其上限。優(yōu)選Mo的添加量為0.15%或其以下,由此能夠得到高的強(qiáng)度-延性均衡性。
Al與Si同樣是為使奧氏體殘留而必需的元素,其代替Si為提高鍍層粘附性而添加,通過促進(jìn)鐵素體生成,并抑制碳化物生成,從而有使奧氏體穩(wěn)定化的作用,與此同時(shí),也作為脫氧元素而發(fā)揮作用。為使奧氏體穩(wěn)定化,需要添加0.25%或其以上的Al,另一方面,即使過多地添加Al,上述效果也飽和,并且反而使鋼脆化,與此同時(shí),使熱浸鍍鋅性降低,因此其上限規(guī)定為1.8%。
N是不可避免地含有的元素,但在大量含有的情況下,不僅使時(shí)效性劣化,AIN析出量變多,還減少Al的添加效果,因此優(yōu)選含有0.01%或其以下。另外,因?yàn)椴槐匾亟档蚇會(huì)使煉鋼工序的成本增大,因此通常優(yōu)選控制在0.0020%左右或其以上。
此外,在本發(fā)明中,在上述成分之外,還可進(jìn)一步添加Ti0.01-0.3%、Nb0.01-0.3%、V0.01-0.3%、Cu1%或其以下、Ni1%或其以下、Cr1%或其以下、B0.0001-0.0030%中的1種或1種以上。Ti、Nb、V可出于析出強(qiáng)化和提高強(qiáng)度的目的而添加,但在超過0.3%時(shí)加工性劣化。另外,Cr、Ni、Cu也能夠作為強(qiáng)化元素而添加,但在超過1%時(shí),延性和化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性劣化。此外,B可作為改善局部延性和擴(kuò)孔性的元素而添加,但在低于0.0001%時(shí),其效果不能發(fā)揮,在為超過0.0030%時(shí),延伸率和鍍層粘附性劣化。
在本發(fā)明中,接著與制造方法關(guān)聯(lián)地進(jìn)行說明的金屬組織為非常重要的要件。
即,在本發(fā)明的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的金屬組織中最大的特征是,在鋼中具有以面積率計(jì)0.5%-10%的回火馬氏體。這種回火馬氏體是,在與680-930℃下的連續(xù)退火接續(xù)的冷卻工序中生成的馬氏體,通過為了進(jìn)行連續(xù)熱浸鍍鋅處理而將其加熱至250-600℃、優(yōu)選加熱至460-530℃,被回火形成的。當(dāng)回火馬氏體的量小于0.5%時(shí),擴(kuò)孔率得不到提高,當(dāng)超過10%時(shí),組織間的硬度差過大,加工性降低。另外,通過確保以體積率計(jì)5%或其以上、優(yōu)選7%或其以上的殘余奧氏體,拉伸強(qiáng)度×延性飛躍性地提高。此外,在拉伸強(qiáng)度的要求高達(dá)600MPa或其以上、進(jìn)而高達(dá)900MPa,同時(shí)要兼具加工性的情況下,優(yōu)選殘余奧氏體為7%或其以上。通過使該回火馬氏體、鐵素體、貝氏體、以體積率計(jì)5%或其以上的殘余奧氏體成為主相,并在鋼板中均衡性良好地存在,加工性和擴(kuò)孔性均得到改善。
其次說明本發(fā)明的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法。具有上述的鋼成分的板坯,在通常的條件下熱軋后,在400-750℃的溫度下被卷取。使其卷取溫度在上述溫度范圍的理由是為了使熱軋后的組織為感覺小的珠光體、或珠光體和貝氏體的混合組織,并在退火工序中易溶解滲碳體,而且抑制氧化皮發(fā)生,使去氧化皮性良好,使硬質(zhì)相增加,不使冷軋困難,因此優(yōu)選在400-750℃的溫度范圍內(nèi)的低溫卷取。
這樣卷取的熱軋鋼板在通常的條件下被冷軋,制成冷軋鋼板。接著,該冷軋鋼板在奧氏體和鐵素體的雙相共存溫度區(qū)、即680-930℃的溫度范圍下再結(jié)晶退火。上述退火溫度當(dāng)超過930℃時(shí),鋼板中的組織變成奧氏體單相,奧氏體中的C變得稀薄,因此在其后的冷卻中不能使穩(wěn)定的奧氏體殘存,因此將上限的溫度規(guī)定為930℃。另一方面,當(dāng)退火溫度低于680℃時(shí),由于固溶C不足,使得奧氏體的C富集不充分,殘余奧氏體的比率降低,因此將下限的溫度規(guī)定為680℃。實(shí)施了上述退火的鋼板,被冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下,但其冷卻方法可以是噴水冷卻、汽水冷卻、水浸漬冷卻、噴氣冷卻的任一種,不作特定。在從退火到馬氏體相變點(diǎn)或其以下的冷卻期間,優(yōu)選在300-500℃的溫度下進(jìn)行過時(shí)效處理。該過時(shí)效處理,為了使奧氏體高效率地轉(zhuǎn)變成貝氏體從而確保貝氏體相,同時(shí)還使由退火生成的馬氏體轉(zhuǎn)變成回火馬氏體,而且使殘余奧氏體中富集C從而使之穩(wěn)定,優(yōu)選在300-500℃的溫度范圍保持60秒-20分。
此外,在本發(fā)明中,在過時(shí)效后冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下,確保馬氏體。另外,馬氏體相變點(diǎn)Ms由Ms(℃)=561-471×C(%)-33×Mn(%)-17×Ni(%)-17×Cr(%)-21×Mo(%)求出。
擴(kuò)孔性得到改善的原因不明確,但認(rèn)為是因?yàn)椋M(jìn)行退火并冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下之后,為了進(jìn)行熱浸鍍鋅處理而進(jìn)行低溫加熱,由此軟質(zhì)組織和硬質(zhì)組織的硬度的平衡性得到改善,局部延伸率得到改善,由此擴(kuò)孔性得到改善的緣故。
此外,在本發(fā)明中,將冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下的鋼板在預(yù)鍍前根據(jù)需要進(jìn)行酸洗。通過在預(yù)鍍前進(jìn)行該酸洗,可使鋼板表面活化,提高預(yù)鍍的鍍層粘附性。而且,能夠去除在連續(xù)退火工序中在鋼板表面生成的Si、Mn等的氧化物,提高以后實(shí)施的熱浸鍍鋅層的粘附性。該酸洗處理,優(yōu)選在含有2-20%的鹽酸的酸洗液中酸洗處理1-20秒鐘。此外,在該酸洗處理后也可以實(shí)施閃蒸鍍Ni。另外,連續(xù)退火工序的再結(jié)晶后的冷卻為采用噴水冷卻、汽水冷卻、水浸漬冷卻的任一種方法進(jìn)行的冷卻的場(chǎng)合,在連續(xù)退火工序出料側(cè)需要去除在連續(xù)退火中或冷卻中發(fā)生的鋼板表面的氧化膜的酸洗工序,因此酸洗設(shè)備設(shè)置于連續(xù)退火設(shè)備出料側(cè),因此在去除鋼板表面的氧化膜的同時(shí),還能夠高效率地去除在鋼板表面生成的Si、Mn等的氧化物。這樣,酸洗工序采用附屬于連續(xù)退火工序的設(shè)備進(jìn)行時(shí)可獲得高效率,但也可以采用另行設(shè)置的酸洗線進(jìn)行。
此外,在本發(fā)明中,對(duì)于冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下的鋼板,為了提高鍍層粘附性,優(yōu)選實(shí)施每一面鋼板為0.01-2.0g/m2、優(yōu)選0.1-1.0g/m2的、Ni、Fe、Co、Sn、Cu中的1種或1種以上的預(yù)鍍。預(yù)鍍的方法可采用電鍍、浸鍍、噴鍍的任何方法。鍍層粘附量,當(dāng)小于0.01g/m2時(shí),得不到由預(yù)鍍帶來的提高粘附性的效果,當(dāng)超過2.0g/m2時(shí),耗費(fèi)成本,因此每一面鋼板為0.01-2.0g/m2。
如上述那樣處理過的鋼板接著實(shí)施熱浸鍍鋅,但優(yōu)選在進(jìn)入該熱浸鍍鋅工序之前進(jìn)行事前處理。所謂該事前處理,是用磨削刷等將鋼板表面清潔化的處理。另外,該磨削刷優(yōu)選帶有磨粒的刷,清潔處理液優(yōu)選溫水、苛性鈉溶液或?qū)⑦@兩者并用。
另外,為了也能夠應(yīng)對(duì)緊急、且大量的訂貨/生產(chǎn),優(yōu)選已有的連續(xù)退火工序和熱浸鍍鋅工序?yàn)椴煌a(chǎn)線,但并不作特定。在為不同生產(chǎn)線的情況下,也能夠?yàn)榱顺C正在連續(xù)退火爐內(nèi)的鋼板形狀的走形而實(shí)施調(diào)質(zhì)軋制等的形狀矯正,為了去除鋼板的污物等而轉(zhuǎn)送至電解洗滌線上。此外,因?yàn)樵谶B續(xù)退火-熱浸鍍鋅之間也可以采集材質(zhì)樣品,因此在事前對(duì)材質(zhì)作預(yù)測(cè)也成為可能。
這樣處理過的鋼板接著在熱浸鍍鋅工序中實(shí)施鍍鋅。在該熱浸鍍鋅工序中,加熱至鋼板表面發(fā)生活化的溫度或其以上,即250-600℃的溫度范圍。此外,考慮鍍鋅浴和鋼板的溫度差,優(yōu)選460-530℃的溫度范圍。對(duì)加熱方法特別限定,但優(yōu)選輻射發(fā)熱管加熱、感應(yīng)加熱。為了也能夠應(yīng)對(duì)緊急、且大量的訂貨/生產(chǎn),可利用已有的連續(xù)熱浸鍍鋅線的加熱爐。另外,鋼板在上述的連續(xù)退火工序中已經(jīng)實(shí)施了再結(jié)晶退火,因此與從冷軋工序向熱浸鍍鋅工序直接輸送的情況比,能夠以高速通過,因此具有產(chǎn)率也提高的優(yōu)點(diǎn),在應(yīng)對(duì)緊急、且大量的訂貨/生產(chǎn)的場(chǎng)合為優(yōu)選。
另外,在上述熱浸鍍鋅工序中實(shí)施了鍍鋅的鍍鋅鋼板,為了通過進(jìn)一步對(duì)鍍層實(shí)施合金化處理,得到鍍層組織致密、硬而強(qiáng)韌的鍍層,也可以在470-600℃的溫度范圍進(jìn)行加熱處理,制成合金化熱浸鍍鋅鋼板。特別是在本發(fā)明中,通過進(jìn)行合金化處理,能夠?qū)㈠儗觾?nèi)的Fe濃度控制在例如7-15質(zhì)量%。
此外,在本發(fā)明中,為了提高耐蝕性、加工性,也可對(duì)在上述的工序中制造的熱浸鍍鋅鋼板、或合金化熱浸鍍鋅鋼板的表層實(shí)施鉻酸鹽處理、無機(jī)皮膜處理、化學(xué)轉(zhuǎn)化處理、樹脂皮膜處理的任1種或1種以上的后處理。
實(shí)施例1用真空熔煉爐熔化具有表1所示的成分組成的鋼并鑄造,將由此得到的鋼板坯再加熱至1200℃后,在熱軋中在880℃的溫度進(jìn)行精軋,制成熱軋鋼板之后,冷卻,在600℃的卷取溫度下卷取,然后實(shí)施了在該溫度保持1小時(shí)的卷取熱處理。通過磨削所得到的熱軋鋼板以去除氧化皮,以70%的壓下率實(shí)施冷軋,其后使用連續(xù)退火模擬器進(jìn)行了加熱至770℃的溫度后、在該溫度保持74秒的連續(xù)退火。接著,以10℃/s冷卻到450℃,采用以下敘述的2種制造方法,即以往的方法和本發(fā)明的方法制造了鍍鋅鋼板。
(1)以往的方法在上述的冷卻到450℃之后,不進(jìn)行酸洗處理及預(yù)鍍?nèi)魏翁幚砭驮?00℃的溫度下實(shí)施熱浸鍍鋅、進(jìn)而實(shí)施合金化熱浸鍍鋅處理,冷卻到常溫后,進(jìn)行1%的調(diào)質(zhì)軋制,制成制品。表2(制法i)示出了該制品的機(jī)械性質(zhì)、金屬組織、擴(kuò)孔性、鍍層粘附性等各種特性。
(2)本發(fā)明的方法在上述的冷卻到450℃之后,進(jìn)行在400℃的溫度下保持180秒的過時(shí)效處理,其后冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下,接著用5%鹽酸進(jìn)行酸洗處理,進(jìn)行每一面鋼板為0.5g/m2的預(yù)鍍Ni之后,加熱至500℃的溫度后實(shí)施熱浸鍍鋅、進(jìn)而實(shí)施合金化熱浸鍍鋅處理,冷卻到常溫后,進(jìn)行1%的調(diào)質(zhì)軋制,制成制品。表3(制法ii)示出了該制品的機(jī)械性質(zhì)、金屬組織、擴(kuò)孔性、鍍層粘附性等各種特性。
在表2、表3中示出的拉伸強(qiáng)度(TS)、擴(kuò)孔率、金屬組織、殘余奧氏體、回火馬氏體、鍍層粘附性、鍍層外觀的試驗(yàn)·分析方法如下所述。
·拉伸強(qiáng)度通過JIS5號(hào)拉伸試驗(yàn)片的L方向拉伸來評(píng)價(jià)。將TS為540MPa或其以上、且TS×E1(%)之積為18,000MPa或其以上的結(jié)果規(guī)定為合格。
·擴(kuò)孔率采用日本鋼鐵聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)JFS T1001-1996擴(kuò)孔試驗(yàn)方法。對(duì)Φ10mm的沖孔(沖模內(nèi)徑10.3mm、余隙12.5%),在沖孔的毛刺成為外側(cè)的方向以20mm/min推壓頂角60的圓錐沖頭來擴(kuò)孔成形。
擴(kuò)孔率λ(%)={D-D0}×100D龜裂貫穿板厚時(shí)的孔徑(mm)
D0初始孔徑(mm)將擴(kuò)孔率為50%或其以上的結(jié)果規(guī)定為合格。
·金屬組織用光學(xué)顯微鏡觀察,并通過X射線衍射來測(cè)定殘余奧氏體率。鐵素體經(jīng)硝酸酒精溶液腐蝕后而進(jìn)行觀察,馬氏體經(jīng)LePera腐蝕液腐蝕后而進(jìn)行觀察。
·回火馬氏體率回火馬氏體的定量化,經(jīng)LePera腐蝕液腐蝕后,將試樣拋光(進(jìn)行氧化鋁精拋),在腐蝕液(純水、焦亞硫酸鈉、乙醇、苦味酸的混合液)中浸漬10秒鐘之后,再度實(shí)施拋光,水洗后,用冷風(fēng)干燥試樣。干燥后試樣的組織在1000倍下利用LUZEX裝置對(duì)100μm ×100μm的范圍進(jìn)行面積測(cè)定,確定回火馬氏體的面積%。在表2、表3中,將該回火馬氏體面積率表記為回火馬氏體面積%。
·殘余奧氏體率在化學(xué)拋光至距供試板材的表層1/4厚的面上,利用MoKα射線得到鐵素體的(200)、(210)晶面積分強(qiáng)度和奧氏體的(200)、(220)、及(311)晶面積分強(qiáng)度,由上述積分強(qiáng)度對(duì)殘余奧氏體進(jìn)行定量。將殘余奧氏體率為5%或其以上的結(jié)果規(guī)定為良好。在表2、表3中,將該殘余奧氏體體積率表記為殘余γ體積%。
·鍍層粘附性在60V型彎曲試驗(yàn)中由彎曲部的鍍層剝離狀況來評(píng)價(jià)。
◎鍍層剝離小(剝離寬度小于3mm)○實(shí)用上沒有影響的程度的輕微的剝離(剝離寬度為3mm或其以上、小于7mm)△可看到相當(dāng)量的剝離(剝離寬度為7mm或其以上、小于10mm)×剝離嚴(yán)重(剝離寬度為10mm或其以上)鍍層粘附性將◎、○規(guī)定為合格。
·鍍層外觀目視觀察◎未鍍上和鍍層不勻的情況均沒有,外觀均勻○未鍍上的情況沒有,實(shí)用上沒有影響的程度的外觀不勻
△外觀不勻顯著×發(fā)生未鍍上的情況,且外觀不勻顯著。
鍍層外觀將◎、○規(guī)定為合格。
表1
表2/制法i
表3/制法ii)
實(shí)施例2用真空熔煉爐熔化表1中記載的本發(fā)明成分范圍的A、I、P鋼并鑄造,將由此得到的鋼板坯再加熱至1200℃后,在熱軋中在880℃的溫度進(jìn)行精軋,制成熱軋鋼板之后,冷卻,在600℃的卷取溫度下卷取,然后實(shí)施了在該溫度保持1小時(shí)的卷取熱處理。通過磨削所得到的熱軋鋼板來去除氧化皮,以70%的壓下率實(shí)施冷軋,其后使用連續(xù)退火模擬器進(jìn)行了加熱至770℃的溫度后、在該溫度保持74秒的連續(xù)退火,以10℃/s冷卻到450℃,其后進(jìn)行在400℃的溫度下保持180秒的過時(shí)效處理,接著對(duì)冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下的鋼板進(jìn)行了以下5種實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)1(本發(fā)明例)用5%鹽酸進(jìn)行酸洗,然后實(shí)施0.5g/m2的預(yù)鍍Ni。
實(shí)驗(yàn)2(本發(fā)明例)不進(jìn)行酸洗就實(shí)施0.5g/m2的預(yù)鍍Ni。
實(shí)驗(yàn)3(比較例)用5%鹽酸進(jìn)行酸洗,然后實(shí)施0.005g/m2的預(yù)鍍Ni。
實(shí)驗(yàn)4(比較例)用5%鹽酸進(jìn)行酸洗,但不實(shí)施預(yù)鍍Ni。
實(shí)驗(yàn)5(本發(fā)明例)不進(jìn)行酸洗,也不實(shí)施預(yù)鍍Ni。
其后,作為相當(dāng)于連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)線的進(jìn)入側(cè)的清潔表面的處理,進(jìn)行刷磨削之后,加熱至500℃的溫度后實(shí)施熱浸鍍鋅、進(jìn)而實(shí)施合金化熱浸鍍鋅處理,冷卻到常溫后,進(jìn)行1%的調(diào)質(zhì)軋制,制成制品。表4示出了該制品的鍍層粘附性、鍍層外觀的各種特性。
表4/酸洗、預(yù)鍍條件差
在實(shí)施例1中,表3的本發(fā)明相對(duì)于表2的相同實(shí)驗(yàn)編號(hào)的比較例,由于回火馬氏體增加,因而擴(kuò)孔性提高。而且,通過酸洗、預(yù)鍍,鍍層粘附性、鍍層外觀提高。表3的比較例,雖然通過酸洗、預(yù)鍍使得鍍層粘附性、鍍層外觀提高,但是畢竟成分在本發(fā)明的范圍之外,因此TS、TS×EI、擴(kuò)孔率的任一項(xiàng)均未達(dá)到合格值。
在實(shí)施例2的酸洗、預(yù)鍍條件差下,根據(jù)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)5,通過預(yù)鍍,鍍層粘附性、鍍層外觀大大提高,而且在預(yù)鍍前有酸洗為好。根據(jù)實(shí)驗(yàn)3,若預(yù)鍍的量少則沒有效果,根據(jù)實(shí)驗(yàn)4,只酸洗時(shí)反倒惡化。在只酸洗的情況下鍍層粘附性、鍍層外觀反倒惡化的原因認(rèn)為是因?yàn)樵诒砻孢^于活化的原樣狀態(tài)下在連續(xù)熱浸鍍鋅的加熱工序中被加熱,因此再度在鋼板表面發(fā)生鋼板的Si、Mn等的氧化物,使鍍覆性惡化。
實(shí)施例3用真空熔煉爐熔化具有表5所示的成分組成的鋼并鑄造,將由此得到的鋼板坯再加熱至1200℃后,在熱軋中在880℃的溫度進(jìn)行精軋,制成熱軋鋼板之后,冷卻,在600℃的卷取溫度下卷取,然后再現(xiàn)了在該溫度保持1小時(shí)的卷取熱處理。通過磨削所得到的熱軋鋼板來去除氧化皮,以70%的壓下率實(shí)施冷軋,其后使用連續(xù)退火模擬器進(jìn)行了加熱至770℃的溫度后、在該溫度保持74秒的連續(xù)退火。接著以10℃/s冷卻到450℃,采用以下敘述的2種制造方法,即以往法和本發(fā)明方法制造了鍍鋅鋼板。
(1)以往的方法在上述的直到450℃為止的冷卻之后,不進(jìn)行酸洗處理及預(yù)鍍就在500℃的溫度下實(shí)施熱浸鍍鋅、進(jìn)而實(shí)施合金化熱浸鍍鋅處理,冷卻到常溫后,進(jìn)行1%的調(diào)質(zhì)軋制,制成制品。表6(制法i)示出了該制品的機(jī)械性質(zhì)、金屬組織、擴(kuò)孔性、鍍層粘附性等各種特性。
(2)本發(fā)明的方法在上述的冷卻到450℃之后,進(jìn)行在400℃的溫度下保持180秒的過時(shí)效處理,其后冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下,接著用5%鹽酸進(jìn)行酸洗處理,進(jìn)行了每一面鋼板為0.5g/m2的預(yù)鍍Ni之后,加熱至500℃的溫度而實(shí)施熱浸鍍鋅、進(jìn)而實(shí)施合金化熱浸鍍鋅處理,冷卻到常溫后,進(jìn)行1%的調(diào)質(zhì)軋制,制成制品。表7(制法ii)示出了該制品的機(jī)械性質(zhì)、金屬組織、擴(kuò)孔性、鍍層粘附性等各種特性。
在表6、表7中示出的拉伸強(qiáng)度(TS)、擴(kuò)孔率、金屬組織、殘余奧氏體、回火馬氏體、鍍層粘附性、鍍層外觀的試驗(yàn)·分析方法如下所述。
·拉伸強(qiáng)度通過JIS 5號(hào)拉伸試驗(yàn)片的L方向拉伸來評(píng)價(jià)。將TS為540MPa或其以上、且TS×E1(%)之積為18,000MPa或其以上的結(jié)果規(guī)定為合格。
·擴(kuò)孔率采用日本鋼鐵聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)JFS T1001-1996擴(kuò)孔試驗(yàn)方法。對(duì)Φ10mm的沖孔(沖模內(nèi)徑10.3mm、余隙12.5%),在沖孔的毛刺成為外側(cè)的方向以20mm/min推壓頂角60的圓錐沖頭來擴(kuò)孔成形。
擴(kuò)孔率λ(%)={D-D0}×100D龜裂貫穿板厚時(shí)的孔徑(mm)D0初始孔徑(mm)將擴(kuò)孔率為50%或其以上的結(jié)果規(guī)定為合格。
·金屬組織用光學(xué)顯微鏡觀察,并通過X射線衍射來測(cè)定殘余奧氏體率。鐵素體經(jīng)硝酸酒精溶液腐蝕后而進(jìn)行觀察,馬氏體經(jīng)LePera腐蝕液腐蝕后而進(jìn)行觀察。
·回火馬氏體率回火馬氏體的定量化,經(jīng)LePera腐蝕液腐蝕后,將試樣拋光(進(jìn)行氧化鋁精拋),在腐蝕液(純水、焦亞硫酸鈉、乙醇、苦味酸的混合液)中浸漬10秒鐘之后,再度實(shí)施拋光,水洗后,用冷風(fēng)干燥試樣。干燥后試樣的組織在1000倍下利用LUZEX裝置對(duì)100μm×100μm的范圍進(jìn)行面積測(cè)定,確定回火馬氏體的面積%。在表2、表3中,將該回火馬氏體面積率表記為回火馬氏體面積%。
·殘余奧氏體率在化學(xué)拋光至距供試板材的表層1/4厚的面上,利用MoKα射線得到鐵素體的(200)、(210)晶面積分強(qiáng)度和奧氏體的(200)、(220)、及(311)晶面積分強(qiáng)度,由上述積分強(qiáng)度對(duì)殘余奧氏體進(jìn)行定量。將殘余奧氏體率為5%或其以上的結(jié)果規(guī)定為良好。在表2、表3中,將該殘余奧氏體體積率表記為殘余γ體積%。
·鍍層粘附性在60V型彎曲試驗(yàn)中由彎曲部的鍍層剝離狀況來評(píng)價(jià)。
◎鍍層剝離小(剝離寬度小于3mm)○實(shí)用上沒有影響的程度的輕微的剝離(剝離寬度為3mm或其以上、小于7mm)△可看到相當(dāng)量的剝離(剝離寬度為7mm或其以上、小于10mm)×剝離嚴(yán)重(剝離寬度為10mm或其以上)
鍍層粘附性將◎、○規(guī)定為合格。
·鍍層外觀目視觀察◎未鍍上和鍍層不勻的情況均沒有,外觀均勻○未鍍上的情況沒有,實(shí)用上沒有影響的程度的外觀不勻△外觀不勻顯著×發(fā)生未鍍上的情況,且外觀不勻顯著。
鍍層外觀將◎、○規(guī)定為合格。
表5
表6/制法i)
表7/制法ii)
實(shí)施例4用真空熔煉爐熔化表5中記載的本發(fā)明成分范圍的E、H、P鋼并鑄造,將由此得到的鋼板坯再加熱至1200℃后,在熱軋中在880℃的溫度進(jìn)行精軋,制成熱軋鋼板之后,冷卻,在600℃的卷取溫度下卷取,然后實(shí)施了在該溫度保持1小時(shí)的卷取熱處理。通過磨削所得到的熱軋鋼板來去除氧化皮,以70%的壓下率實(shí)施冷軋,其后使用連續(xù)退火模擬器進(jìn)行了加熱至770℃的溫度后、在該溫度保持74秒的連續(xù)退火,以10℃/s冷卻到450℃,其后進(jìn)行在400℃的溫度下保持180秒的過時(shí)效處理,接著對(duì)冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下的鋼板進(jìn)行了以下5種實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)1(本發(fā)明例)用5%鹽酸進(jìn)行酸洗,然后實(shí)施0.5g/m2的預(yù)鍍Ni。
實(shí)驗(yàn)2(本發(fā)明例)不進(jìn)行酸洗就實(shí)施0.5g/m2的預(yù)鍍Ni。
實(shí)驗(yàn)3(比較例)用5%鹽酸進(jìn)行酸洗,然后實(shí)施0.005g/m2的預(yù)鍍Ni。
實(shí)驗(yàn)4(比較例)用5%鹽酸進(jìn)行酸洗,但不實(shí)施預(yù)鍍Ni。
實(shí)驗(yàn)5(本發(fā)明例)不進(jìn)行酸洗,也不實(shí)施預(yù)鍍Ni。
其后,在連續(xù)熱浸鍍鋅線的進(jìn)入側(cè)進(jìn)行相當(dāng)于清潔表面的刷磨削之后,加熱至500℃的溫度而實(shí)施熱浸鍍鋅、進(jìn)而實(shí)施合金化熱浸鍍鋅處理,冷卻到常溫后,進(jìn)行1%的調(diào)質(zhì)軋制,制成制品。表8示出了該制品的鍍層粘附性、鍍層外觀的各種特性。
表8/酸洗、預(yù)鍍條件差
在實(shí)施例3中,表7的本發(fā)明相對(duì)于表6的相同實(shí)驗(yàn)編號(hào)的比較例,由于回火馬氏體增加,因而擴(kuò)孔性提高。而且,通過酸洗、預(yù)鍍,鍍層粘附性、鍍層外觀提高。表7的比較例,雖然通過酸洗、預(yù)鍍使得鍍層粘附性、鍍層外觀提高,但是畢竟成分在本發(fā)明的范圍之外,因此TS、TS×El、擴(kuò)孔率的任一項(xiàng)均未達(dá)到合格值。
在實(shí)施例4的酸洗、預(yù)鍍條件差下,根據(jù)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)5,通過預(yù)鍍,鍍層粘附性、鍍層外觀大大提高,而且在預(yù)鍍前有酸洗為好。根據(jù)實(shí)驗(yàn)3,若預(yù)鍍的量少則沒有效果,根據(jù)實(shí)驗(yàn)4,只酸洗時(shí)反倒惡化。在只酸洗的情況下鍍層粘附性、鍍層外觀反倒惡化的原因認(rèn)為是因?yàn)樵诒砻孢^于活化的原樣狀態(tài)下在連續(xù)熱浸鍍鋅的加熱工序中被加熱,因此再度在鋼板表面發(fā)生鋼板的Si、Mn等的氧化物,使鍍覆性惡化。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明,可提供用于汽車部件和家電部件等的鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板,而且即使在品種轉(zhuǎn)換、各種制造廠的產(chǎn)量等帶來的生產(chǎn)變化、緊急且短交貨期的大量訂貨/生產(chǎn)的情況下也能夠靈活地應(yīng)對(duì)。
權(quán)利要求
1.一種鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板,其特征在于,是含有C0.08-0.35%、Si1.0%或其以下、Mn0.8-3.5%、P0.03%或其以下、S0.03%或其以下、Al0.25-1.8%、Mo0.05-0.35%、N0.010%或其以下,其余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成的熱浸鍍鋅鋼板,上述鋼板的金屬組織具有鐵素體、貝氏體、以面積率計(jì)為0.5%-10%的回火馬氏體及以體積率計(jì)為5%或其以上的殘余奧氏體。
2.一種鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,將具有權(quán)利要求1所述的鋼成分的板坯熱軋后,在400-750℃的溫度下卷取后冷卻,其后在連續(xù)退火工序中,在680-930℃的溫度下退火之后,冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下,接著在實(shí)施熱浸鍍鋅時(shí),加熱至250-600℃后,實(shí)施熱浸鍍鋅處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,在冷卻到上述連續(xù)退火工序的馬氏體相變點(diǎn)或其以下之后,進(jìn)行酸洗或者不進(jìn)行酸洗,然后實(shí)施每一面鋼板為0.01-2.0g/m2的選自Ni、Fe、Co、Sn、Cu中的1種或1種以上的預(yù)鍍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,在上述熱浸鍍鋅工序之后,將鍍鋅層合金化。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,在上述鍍鋅層或合金化鍍鋅層上進(jìn)一步實(shí)施鉻酸鹽處理、無機(jī)皮膜處理、化學(xué)轉(zhuǎn)化處理、樹脂皮膜處理的任1種或1種以上的后處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板,其特征在于,進(jìn)一步含有以質(zhì)量%計(jì),Ti0.01-0.3%、Nb0.01-0.3%、V0.01-0.3%、Cu1%或其以下、Ni1%或其以下、Cr1%或其以下、B0.0001-0.0030%中的1種或1種以上。
7.一種鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的制造方法,其特征在于,權(quán)利要求2所述的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板進(jìn)一步還含有以質(zhì)量%計(jì),Ti0.01-0.3%、Nb0.01-0.3%、V0.01-0.3%、Cu1%或其以下、Ni1%或其以下、Cr1%或其以下、B0.0001-0.0030%之中的1種或1種以上。
全文摘要
本發(fā)明為鍍層粘附性和擴(kuò)孔性均優(yōu)異的熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板及其制造方法。本發(fā)明的鋼板,用質(zhì)量%表示,含有C0.08-0.35%、Si1.0%或其以下、Mn0.8-3.5%、P0.03%或其以下、S0.03%或其以下、Al0.25-1.8%、Mo0.05-0.35%、N0.010%或其以下,其余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成,金屬組織具有鐵素體、貝氏體、面積率為0.5%-10%的回火馬氏體及體積率為5%或其以上的殘余奧氏體。本發(fā)明的制造方法,是在連續(xù)退火工序中在680-930℃的溫度下退火之后,冷卻到馬氏體相變點(diǎn)或其以下,接著在實(shí)施熱浸鍍鋅時(shí),加熱至250-600℃后實(shí)施熱浸鍍鋅處理的方法。
文檔編號(hào)C23C2/26GK1910301SQ20058000238
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者谷口裕一, 松村賢一郎, 服部俊樹, 加藤敏 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社