JP5264235B2 - High yield ratio type Zn-Al-Mg plated steel sheet having excellent resistance to molten metal embrittlement cracking and method for producing the same - Google Patents
High yield ratio type Zn-Al-Mg plated steel sheet having excellent resistance to molten metal embrittlement cracking and method for producing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5264235B2 JP5264235B2 JP2008076870A JP2008076870A JP5264235B2 JP 5264235 B2 JP5264235 B2 JP 5264235B2 JP 2008076870 A JP2008076870 A JP 2008076870A JP 2008076870 A JP2008076870 A JP 2008076870A JP 5264235 B2 JP5264235 B2 JP 5264235B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel sheet
- less
- mass
- molten metal
- plated steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Coating With Molten Metal (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
Description
本発明は、厳しい溶接条件であっても溶融金属脆化割れを安定して抑止できる性質を備えた高降伏比型高強度溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a high-yield ratio type high-strength molten Zn—Al—Mg-based plated steel sheet and a method for producing the same, which has the property of stably suppressing molten metal embrittlement cracking even under severe welding conditions.
近年、自動車の構造部材等には、燃費や衝突安全性の向上のため、高強度鋼板が採用されるようになってきた。なかでもピラーやルーフレールなどの部材では、衝突時の乗員空間を確保する必要性から素材が高強度かつ高降伏比であることが望まれる。一方、自動車車体の高防錆化の観点から、上記の部材は耐食性に優れた鋼板で構成する必要がある。従来は溶融亜鉛めっき鋼板が主流であったが、より耐食性に優れた溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板の適用も検討されている。 In recent years, high-strength steel sheets have been adopted for automobile structural members and the like in order to improve fuel efficiency and collision safety. In particular, for members such as pillars and roof rails, it is desired that the material has high strength and a high yield ratio because of the need to secure a passenger space at the time of collision. On the other hand, from the viewpoint of increasing the rust prevention of the automobile body, the above member needs to be formed of a steel plate having excellent corrosion resistance. Conventionally, hot-dip galvanized steel sheets have been the mainstream, but application of hot-dip Zn-Al-Mg-based steel sheets that are more excellent in corrosion resistance has also been studied.
自動車の構造部材等は、めっき鋼板を溶接して組み立てられる場合が多い。この場合、溶接時にめっき層が鋼素地の一部とともに溶融する。これまでの調査によれば、一般的な亜鉛めっき鋼板に比べ、Zn−Al−Mg系めっき鋼板を使用した場合には、溶接熱影響部(HAZ)に微細な粒界割れが生じやすいことが経験的にわかっている。この割れは、溶接時に材料の膨張・収縮に伴って生じる引張応力に起因するものであり、溶融金属脆化割れと呼ばれる現象の一種である。溶接時に溶融したZn−Al−Mg系めっきの成分が、亜鉛めっきの場合よりも溶融金属脆化割れの感受性を増大させているものと考えられる。 Structural members of automobiles are often assembled by welding plated steel sheets. In this case, the plating layer melts together with a part of the steel base during welding. According to the investigations so far, when using a Zn-Al-Mg plated steel sheet, fine intergranular cracks are likely to occur in the weld heat affected zone (HAZ) as compared to a general galvanized steel sheet. I know empirically. This crack is caused by a tensile stress caused by the expansion and contraction of the material during welding, and is a kind of phenomenon called a molten metal embrittlement crack. It is considered that the Zn—Al—Mg-based plating component melted at the time of welding increases the sensitivity of molten metal embrittlement cracking compared to the case of zinc plating.
従来から、亜鉛系めっき鋼材を溶接により構造部材として組み立てた場合、熱影響部に粒界割れが発生することは知られていた。一例として、特許文献1を挙げることができる。しかし、この例は、まず鋼材そのものを溶接により構造部材として組み立て、その構造部材を溶融亜鉛浴(450℃前後)の中にどぶ漬けめっきした時に発生する割れである。一方、Zn−Al−Mg系めっき鋼板をアーク溶接、スポット溶接等の溶接に供する場合には、溶接時にめっき層が鋼素地とともに溶融し、その後の冷却過程において熱影響部(HAZ)に粒界割れが発生する。この割れ発生のメカニズムは、溶接後の部材を亜鉛系めっき浴にどぶ漬けするときの割れ発生メカニズムとは異なると考えられる。 Conventionally, it has been known that when a zinc-based plated steel material is assembled as a structural member by welding, a grain boundary crack occurs in the heat-affected zone. As an example, Patent Document 1 can be cited. However, this example is a crack generated when the steel material itself is first assembled as a structural member by welding, and the structural member is immersed in a molten zinc bath (around 450 ° C.) and plated. On the other hand, when the Zn-Al-Mg-based plated steel sheet is subjected to welding such as arc welding or spot welding, the plating layer melts together with the steel substrate during welding, and in the subsequent cooling process, grain boundaries are formed in the heat affected zone (HAZ). Cracking occurs. This cracking mechanism is considered to be different from the cracking mechanism when the welded member is immersed in a zinc-based plating bath.
Zn−Al−Mg系めっき鋼板の耐溶融金属脆化割れ性を改善するため、これまで種々の検討がなされてきた。特許文献2、3には、下地鋼の金属組織をフェライトと、ベイナイト、パーライトあるいはマルテンサイトとの混合組織とし、結晶粒界を複雑化することによって溶融金属の粒界への侵入を抑制する手法が開示されている。特許文献4には、Ti、Nb、V、Mo、Zr等を添加した鋼板素材を用い、ピンニング作用のあるこれらの元素の析出物を分散させて溶接時のオーステナイト域における結晶粒の成長を抑制するとともに、これらの元素が溶接後に粒界に偏析する作用を利用することにより割れの防止を図る手法が開示されている。特許文献5には、Cr、Cu、Ni等がSiとともに濃化した強固で薄い皮膜が形成された下地鋼を使用することにより、鋼材表面の結晶粒界に溶融めっき金属が侵入することを抑制する手法が開示されている。
In order to improve the molten metal embrittlement cracking resistance of the Zn—Al—Mg plated steel sheet, various studies have been made so far.
上記各特許文献2〜5の手法はいずれも、Zn−Al−Mg系めっき鋼板の耐溶融金属脆化割れ性の向上に有効である。しかし、本発明者らの更なる調査によれば、実際の溶接施工においては、溶接条件によって、これらの文献の手法を採用しても溶融金属脆化割れを食い止めることができない場合があることがわかった。
Any of the methods of
本発明は、高強度、高降伏比、および良好な耐食性を兼ね備えた高降伏比型高強度溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板において、厳しい溶接条件であっても溶融金属脆化割れを安定して抑止できるものを提供することを目的とする。 The present invention stabilizes molten metal embrittlement cracking even under severe welding conditions in a high yield ratio type high strength molten Zn-Al-Mg plated steel sheet that combines high strength, high yield ratio, and good corrosion resistance. The purpose is to provide something that can be deterred.
発明者らは研究の結果、高強度と高降伏比を同時に実現するためには、素地鋼板のフェライト平均粒径を10μm以下にすることにより高強度化した上で、フェライト粒中にTiとNbの炭化物を微細に析出させ、その炭化物によるピンニング効果を利用する手法が極めて有効であることを見出した。 As a result of research, the inventors have realized that high strength and high yield ratio are simultaneously achieved by increasing the strength of the base steel sheet by making the ferrite average grain size 10 μm or less, and then adding Ti and Nb in the ferrite grains. It has been found that a technique of finely precipitating the carbide and utilizing the pinning effect of the carbide is extremely effective.
一方、溶融亜鉛めっき鋼板の溶融金属脆化割れは、結晶粒界にFe原子間結合力を高めるCが多量に存在すると抑制されることが知られている。しかし、溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板は溶融亜鉛めっき鋼板よりも溶融金属脆化割れに対する感受性が高いので、この手法のみでは溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板の溶融金属脆化割れを抑制することは不可能である。そこで、発明者らは詳細な検討の結果、素地鋼板にTiとBを複合添加し、かつCrの含有量を一定以上に増量した鋼を採用することにより、厳しい溶接条件であっても溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板の溶融金属脆化割れを安定して抑止できることを見出した。本発明はこのような知見に基づいて完成したものである。 On the other hand, it is known that the molten metal embrittlement crack of the hot dip galvanized steel sheet is suppressed when a large amount of C that enhances the bonding force between Fe atoms is present at the crystal grain boundary. However, since hot-dip Zn-Al-Mg-based plated steel sheets are more sensitive to hot metal embrittlement cracks than hot-dip galvanized steel sheets, this method alone suppresses hot metal embrittlement cracks in hot-dip Zn-Al-Mg plated steel sheets. It is impossible to do. Therefore, as a result of detailed studies, the inventors have adopted a steel in which Ti and B are added in combination to the base steel sheet and the Cr content is increased to a certain level or more, so that even under severe welding conditions, molten Zn -It discovered that the molten metal embrittlement crack of an Al-Mg type plated steel plate could be suppressed stably. The present invention has been completed based on such findings.
すなわち本発明では、質量%でAl:3〜22%、Mg:1〜10%を含有し、さらにTi:0.1質量%以下、B:0.05質量%以下、Si:2%以下、Fe:2%以下の1種以上を含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる溶融めっきを施しためっき鋼板において、素地鋼板が、質量%でC:0.05〜0.25%、Si:1.5%以下、Mn:1.0〜2.0%、N:0.005%以下、B:0.0003〜0.01%、Cr:0.5〜2.0%、Ti:0.05〜0.2%、Nb:0.01〜0.2%、必要に応じてさらにV:1.0%以下好ましくは0.05〜1.0%、Mo:1.0%以下好ましくは0.05〜1.0%、Zr:1.0%以下好ましくは0.05〜1.0%の1種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の組成を有し、素地鋼板におけるフェライト相の平均結晶粒径が10μm以下であり、フェライト相中に分散しているTi析出物とNb析出物の平均粒子径が10nm以下であり、素地鋼板のマトリクス中に析出物として存在するTiとNbの合計が0.05質量%以上であり、当該めっき鋼板の引張強さが590MPa以上、かつ降伏比が0.7以上である耐溶融金属脆化割れ性に優れたZn−Al−Mg系めっき鋼板が提供される。 That is, in the present invention, it contains Al: 3 to 22% by mass, Mg: 1 to 10%, Ti: 0.1% by mass or less, B: 0.05% by mass or less, Si: 2% or less, Fe: 1% or less of 2% or less, with the balance being a hot-dip plated steel sheet composed of Zn and inevitable impurities, the base steel sheet is C: 0.05 to 0.25% by mass, Si 1.5% or less, Mn: 1.0 to 2.0%, N: 0.005% or less, B: 0.0003 to 0.01%, Cr: 0.5 to 2.0%, Ti: 0.05-0.2%, Nb: 0.01-0.2%, further if necessary V: 1.0% or less, preferably 0.05-1.0%, Mo: 1.0% or less Preferably it contains 0.05 to 1.0%, Zr: 1.0% or less, preferably 0.05 to 1.0%, and has a composition of the balance Fe and inevitable impurities, In The average grain size of the ferrite phase in the ferrite phase is 10 μm or less, the average grain size of the Ti precipitate and Nb precipitate dispersed in the ferrite phase is 10 nm or less, and exists as a precipitate in the matrix of the base steel plate. Zn—Al— excellent in molten metal embrittlement cracking resistance, in which the total of Ti and Nb is 0.05% by mass or more, the tensile strength of the plated steel sheet is 590 MPa or more, and the yield ratio is 0.7 or more. An Mg-based plated steel sheet is provided.
また、本発明では上記の高降伏比かつ高強度である耐溶融金属脆化割れ性に優れたZn−Al−Mg系めっき鋼板の製造方法として、上記規定の組成を有する鋼スラブに対して、熱間圧延、冷間圧延、連続溶融めっきラインでの焼鈍および溶融Zn−Al−Mg系めっきを順次行う工程において、熱間圧延での巻取温度を570〜680℃とする製造方法が提供される。 Further, in the present invention, as a method for producing a Zn-Al-Mg based plated steel sheet excellent in the resistance to molten metal embrittlement cracking having the above-mentioned high yield ratio and high strength, for a steel slab having the above-mentioned composition, In the process of sequentially performing hot rolling, cold rolling, annealing in a continuous hot dip plating line and hot dip Zn—Al—Mg based plating, a manufacturing method for setting the coiling temperature in hot rolling to 570 to 680 ° C. is provided. The
本発明によれば、引張強さ590MPa以上かつ降伏比0.7以上の高強度溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板において、厳しい溶接条件であっても溶融金属脆化割れを安定して抑止できる性質を備えたものが提供可能になった。したがって本発明のめっき鋼板は、自動車の構造部材、特にピラーやルーフレール等の用途に好適である。 According to the present invention, in a high-strength molten Zn-Al-Mg-based plated steel sheet having a tensile strength of 590 MPa or more and a yield ratio of 0.7 or more, molten metal embrittlement cracks can be stably suppressed even under severe welding conditions. Things with properties are now available. Therefore, the plated steel sheet of the present invention is suitable for structural members of automobiles, particularly for applications such as pillars and roof rails.
本発明では、めっき原板である素地鋼板として、C含有量が0.05〜0.25質量%であり、これにTi、BおよびCrを適量含有させた鋼を使用することにより、溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板の溶接時における溶融金属脆化割れを防止する。以下、鋼組成における「%」は特に断らない限り質量%を意味する。 In the present invention, as a base steel plate as a plating base plate, by using a steel having a C content of 0.05 to 0.25% by mass and containing Ti, B and Cr in appropriate amounts, a molten Zn- Prevents molten metal embrittlement cracking during welding of Al-Mg plated steel sheet. Hereinafter, “%” in the steel composition means mass% unless otherwise specified.
〔素地鋼板の組成〕
Cは、素材鋼板の高強度化に必要不可欠な元素である。含有量が0.05%未満では、590MPa以上の引張強度を得るのが困難であり、0.25%を超える添加は溶接性や延性を低下させるため、C含有量は0.05〜0.25%の範囲とする。
[Composition of the base steel sheet]
C is an element indispensable for increasing the strength of the steel sheet. If the content is less than 0.05%, it is difficult to obtain a tensile strength of 590 MPa or more, and addition exceeding 0.25% lowers the weldability and ductility, so the C content is 0.05 to 0.5. The range is 25%.
Siも、素材鋼板の高強度化に有効な元素である。しかも、高強度化に有効な他の元素に比べ添加量を増やしても加工性を劣化させにくいため、高強度化にとって有用な元素である。しかし、過剰に添加すると、溶融めっきラインでの加熱時に鋼板表面に酸化物を形成し、めっき性を阻害するので、添加量の上限を1.5%とする。0.01〜0.5%とすることがより好ましい。 Si is also an element effective for increasing the strength of the steel sheet. In addition, it is a useful element for increasing the strength because it is difficult to deteriorate the workability even if the amount added is increased compared to other elements effective for increasing the strength. However, if added excessively, an oxide is formed on the surface of the steel sheet during heating in the hot dipping line and the plating property is hindered, so the upper limit of the addition amount is 1.5%. More preferably, the content is 0.01 to 0.5%.
Mnは、オーステナイト相を安定化させるとともに、焼鈍温度からの冷却時にパーライトの生成を抑制する作用を有し、高強度化に必要なマルテンサイトの生成に寄与する。含有量が1%未満ではパーライトの生成を安定して抑制することが難しいが抑制できず、590MPa以上の高強度を得る上で不利となる。一方、2.0%を超えると鋼中のMn偏析が大きくなり、バンド状に生成するマルテンサイト量が増加し加工性が劣化する。このためMn含有量は1.0〜2.0%とする。ただし、MnはSiと同様にめっきラインで、加熱時に鋼板表面に酸化物を形成しめっき性を阻害しやすいので、1.8%以下とすることがより好ましい。 Mn stabilizes the austenite phase and has an effect of suppressing the formation of pearlite during cooling from the annealing temperature, and contributes to the formation of martensite necessary for increasing the strength. If the content is less than 1%, it is difficult to stably suppress the formation of pearlite, but it cannot be suppressed, which is disadvantageous in obtaining a high strength of 590 MPa or more. On the other hand, if it exceeds 2.0%, Mn segregation in the steel increases, the amount of martensite generated in a band shape increases, and the workability deteriorates. For this reason, Mn content shall be 1.0-2.0%. However, since Mn is a plating line similarly to Si and forms an oxide on the surface of the steel sheet during heating and tends to impair plating properties, it is more preferably 1.8% or less.
Tiは、窒素との親和性が高く、鋼中のNをTiNとして固定するため、Tiを添加することは耐溶融金属脆化割れ性を高めるB量を確保するうえで極めて有効である。また、Tiは熱間圧延時およびめっきラインでの加熱時に微細な炭化物を形成し高強度化および降伏比の上昇に寄与する。これらの作用を十分に得るためにTi含有量は0.05%以上 を確保する。ただし、過剰に添加してもその効果が飽和するだけでなく、加工性の低下を招くので、Ti添加量の上限は0.2%とする。
また、TiはCrの粒界偏析を促進させる作用があることがわかった。このため、後述のCrによる耐溶融金属脆化割れ性の改善効果を高める上でも有効である。
Since Ti has a high affinity with nitrogen and fixes N in the steel as TiN, the addition of Ti is extremely effective in securing an amount of B that improves the resistance to molten metal embrittlement cracking. Ti also forms fine carbides during hot rolling and heating in the plating line, contributing to higher strength and an increased yield ratio. In order to obtain these effects sufficiently, the Ti content should be 0.05% or more. However, even if it is added excessively, not only the effect is saturated, but also the workability is lowered, so the upper limit of the Ti addition amount is set to 0.2%.
It was also found that Ti has the effect of promoting the grain boundary segregation of Cr. For this reason, it is effective also in enhancing the improvement effect of the resistance to molten metal embrittlement cracking by Cr described later.
Nbは、本発明においてはTiと同様に熱間圧延時およびめっきラインでの加熱時に微細な炭化物を形成するので、高強度化および降伏比の上昇に有効である。この作用を十分に発揮させるために0.01質量%以上のNb含有量を確保する。ただし、過剰に添加してもその効果が飽和するだけでなく、加工性の低下を招くので、Nb添加量の上限は0.2%とする。 Nb is effective in increasing the strength and increasing the yield ratio because Nb forms fine carbides during hot rolling and heating in the plating line in the present invention in the same manner as Ti. In order to sufficiently exhibit this action, an Nb content of 0.01% by mass or more is ensured. However, even if it is added excessively, not only the effect is saturated, but also the workability is lowered, so the upper limit of the Nb addition amount is set to 0.2%.
Nは、鋼中に固溶Nとして残存するとBNが生成し、耐溶融金属脆化割れ性を高めるB量が減少することにつながる。そこで、その含有量はできるだけ低いほうが好ましく、上限を0.005%とする。このNは、前述したTiによってBNとして固定される。 When N remains as solid solution N in the steel, BN is generated, leading to a decrease in the amount of B that increases the resistance to molten metal embrittlement cracking. Therefore, the content is preferably as low as possible, and the upper limit is made 0.005%. This N is fixed as BN by the Ti described above.
Bは、本発明の骨子となる元素の一つであり、溶融金属脆化割れの抑制に有効な元素である。その作用は、Bが結晶粒界に偏析して原子間結合力を高めることによると考えられ、後述のCrと複合添加することにより溶融金属脆化割れを抑制できる。SIMS(二次イオン質量分析)による分析では、本発明の対象鋼を高温のオーステナイト域に加熱すると、Bはオーステナイト粒界に顕著に偏析することが確認されている。このようなBによる粒界強化機能を発揮させるには、前述のように、Nの低減やTiによるNの固定によって、BN形成に伴うBの消費を抑制して有効B量を確保することが重要である。その上で、B含有量(トータル量)は0.0003%以上を確保する必要があり、0.001%以上とすることがより好ましい。ただし、過剰のB添加はホウ化物を生成し加工性劣化の原因となるのでB含有量(トータル量)は0.01%以下に制限される。 B is one of the elements forming the gist of the present invention, and is an element effective in suppressing molten metal embrittlement cracking. The effect is considered to be due to the fact that B segregates at the crystal grain boundaries to increase the interatomic bonding force, and by adding it in combination with Cr described later, it is possible to suppress molten metal embrittlement cracking. In the analysis by SIMS (secondary ion mass spectrometry), it is confirmed that when the target steel of the present invention is heated to a high temperature austenite region, B significantly segregates at the austenite grain boundaries. In order to exert such a grain boundary strengthening function by B, as described above, by reducing N or fixing N by Ti, it is possible to suppress the consumption of B accompanying BN formation and secure an effective B amount. is important. In addition, the B content (total amount) needs to be 0.0003% or more, and more preferably 0.001% or more. However, excessive B addition generates boride and causes deterioration of workability, so the B content (total amount) is limited to 0.01% or less.
Crは、高温でのオーステナイト粒界に偏析することにより、溶融金属脆化割れの抑制に顕著に寄与することがわかった。また、Mnと同様に焼入れ性を高める元素であり、焼鈍温度からの冷却時にパーライトの生成を抑制することで、高強度化に必要なマルテンサイトの生成に寄与する。
特許文献5に示されるように、従来、Zn−Al−Mg系めっき鋼板の素地鋼板として、CrとBを含有するものも存在した。しかし、そのような従来鋼を用いた場合、実際の溶接施工で溶融金属脆化割れが生じた事例が見られた。発明者らは詳細な研究の結果、従来鋼よりもCr含有量レベルを高めること、および、Tiを添加することによって、上記の問題が解消できることを突き止めた。具体的には、TiおよびBの添加量については上述の通りであり、Crの添加量については0.5%以上とすることが極めて有効であることがわかった。このようにTi、Bの添加とCrの増量によって耐溶融金属脆化割れ性が顕著に改善されるメカニズムについては、現時点で明確にはなっていないが、一定量以上のBとCrが同時に高温のオーステナイト粒界に偏析することによって、BとCrの相乗効果によって従来鋼の場合よりも粒界エネルギーが低下し、粒界における原子間結合力が高められ、その結果、溶融金属脆化割れに対する抵抗力が顕著に増大したものと推察される。ただし、過剰にCrを含有させると鋼材の加工性が低下し、また靭性にも悪影響を及ぼすので、Cr含有量は2.0%以下の範囲に制限される。
It has been found that Cr significantly contributes to the suppression of molten metal embrittlement cracking by segregating at austenite grain boundaries at high temperatures. Moreover, it is an element which improves hardenability like Mn, and contributes to the production | generation of the martensite required for high intensity | strength by suppressing the production | generation of pearlite at the time of cooling from annealing temperature.
As shown in Patent Document 5, conventionally, as a base steel sheet for a Zn—Al—Mg-based plated steel sheet, there is one containing Cr and B. However, when such conventional steel was used, there were cases where molten metal embrittlement cracks occurred in actual welding work. As a result of detailed studies, the inventors have found that the above problem can be solved by increasing the Cr content level compared to the conventional steel and adding Ti. Specifically, the addition amounts of Ti and B are as described above, and it was found that it is extremely effective to set the addition amount of Cr to 0.5% or more. Thus, the mechanism by which the resistance to molten metal embrittlement is remarkably improved by adding Ti and B and increasing the amount of Cr is not clarified at the present time, but a certain amount or more of B and Cr are simultaneously high in temperature. By segregating at the austenite grain boundaries, the synergistic effect of B and Cr lowers the grain boundary energy than in the case of conventional steel and increases the interatomic bonding force at the grain boundaries. It is inferred that the resistance increased significantly. However, if Cr is excessively contained, the workability of the steel material is lowered and the toughness is also adversely affected, so the Cr content is limited to a range of 2.0% or less.
V、Mo、Zrの各元素も、高温のオーステナイト粒界に偏析することにより溶融金属脆化割れを抑制する作用を有するので、必要に応じてこれらの1種以上を添加することができる。その効果はBおよびCrとの複合添加によって一層顕著になる。各元素の上記作用を十分に引き出すためには、Vは0.05%以上、Moは0.05%以上、Zrは0.05%以上の含有量を確保することが特に効果的である。ただし、これらの元素を過剰に添加しても溶融金属脆化割れの抑制効果は飽和し、鋼材の靭性や加工性の低下、製造コストの増大を招くので、これらの元素を添加する場合は、Nb:0.3%以下より好ましくは0.05%以下、V:1.0%以下より好ましくは0.2%以下、Mo:1.0%以下より好ましくは0.1%以下、Zr:1.0%以下より好ましくは0.1%以下の範囲で行う。 Since each element of V, Mo, and Zr also has an action of suppressing molten metal embrittlement cracking by segregating at high temperature austenite grain boundaries, one or more of these elements can be added as necessary. The effect becomes more remarkable by the combined addition with B and Cr. In order to sufficiently bring out the above-described action of each element, it is particularly effective to secure a content of V of 0.05% or more, Mo of 0.05% or more, and Zr of 0.05% or more. However, even if these elements are added excessively, the effect of suppressing molten metal embrittlement cracking is saturated, resulting in a decrease in the toughness and workability of the steel material and an increase in manufacturing costs. Nb: 0.3% or less, more preferably 0.05% or less, V: 1.0% or less, more preferably 0.2% or less, Mo: 1.0% or less, more preferably 0.1% or less, Zr: It is carried out in a range of 1.0% or less, more preferably 0.1% or less.
〔素地鋼板の組織〕
本発明に適用する素地鋼板の金属組織は、フェライト相を主相とするものである。マトリクスに占めるフェライト相の割合は60体積%以上であることが望ましい。マトリクスを構成する第2相の種類については特にこだわらなくてよい。第2相は例えばパーライト、ベイナイト、マルテンサイトの1種以上で構成される。フェライト相の量が多くなると強度が低下するようになるが、本発明では引張強さが590MPa以上、かつ降伏比が0.7以上となる特性を規定しており、それによって制限を受けるので、フェライト量の上限は特に規定する必要はない。一方、マトリクスに占める第2相の割合は5体積%以上であることが上記のような高強度特性を得る上で有利である。10体積%以上であることがより好ましい。
[Structure of base steel sheet]
The metal structure of the base steel sheet applied to the present invention has a ferrite phase as a main phase. The proportion of the ferrite phase in the matrix is desirably 60% by volume or more. The type of the second phase constituting the matrix is not particularly limited. The second phase is composed of, for example, one or more of pearlite, bainite, and martensite. As the amount of ferrite phase increases, the strength decreases, but in the present invention, the tensile strength is 590 MPa or more and the yield ratio is 0.7 or more. The upper limit of the ferrite amount need not be specified. On the other hand, the ratio of the second phase in the matrix is advantageously 5% by volume or more in order to obtain the high strength characteristics as described above. It is more preferable that it is 10 volume% or more.
〔フェライト相の平均結晶粒径〕
高強度および高降伏比の特性を得るためには、フェライト相の結晶粒径が小さいことが有効である。種々検討の結果、その平均結晶粒径は10μm以下であることが望ましい。「熱間圧延→冷間圧延→焼鈍→めっき浴浸漬」のプロセスで製造する場合、熱間圧延での巻取温度、冷延率および焼鈍温度によってフェライト結晶粒径をコントロールすることができる。
[Average grain size of ferrite phase]
In order to obtain characteristics of high strength and high yield ratio, it is effective that the crystal grain size of the ferrite phase is small. As a result of various studies, the average crystal grain size is desirably 10 μm or less. When manufacturing by the process of “hot rolling → cold rolling → annealing → dipping bath”, the ferrite crystal grain size can be controlled by the coiling temperature, cold rolling rate and annealing temperature in hot rolling.
〔Ti、Nbの析出物〕
TiとNbは、どちらも単独または複合で熱間圧延時に微細な炭化物を形成して析出し、その析出強化作用により、強度および降伏比が上昇する。種々検討の結果、フェライト相中に分散している析出物の平均粒子径が10nm以下であることが極めて有効である。本発明で対象とする素地鋼板においては、観察される析出物のほとんどがTi、Nbの析出物である。Ti、Nbの析出物はTiまたはNbが検出される析出物である。これらは炭化物や窒化物が主体であり、炭素と窒素の両方が固定された析出物も見られる。これらをまとめて「炭窒化物」と呼ぶ。析出物の平均粒子径は、めっき鋼板の素地鋼板の部分から採取した試料について、フェライト相の部分を透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し、30個以上の析出物が含まれる一定領域内の個々の析出物の粒子径(長径)を測定し、その平均値を算出することによって求めることができる。観察される析出物がTi、Nbの析出物に該当するかどうかは、TEMに付属の分析手段(EDXなど)によって確認できる。
[Ti and Nb precipitates]
Ti and Nb are both single or composite and form fine carbides during hot rolling and precipitate, and the strength and yield ratio increase due to the precipitation strengthening action. As a result of various studies, it is extremely effective that the average particle size of the precipitates dispersed in the ferrite phase is 10 nm or less. In the base steel sheet targeted in the present invention, most of the observed precipitates are Ti and Nb precipitates. Ti and Nb precipitates are precipitates from which Ti or Nb is detected. These are mainly carbides and nitrides, and there are also precipitates in which both carbon and nitrogen are fixed. These are collectively called “carbonitrides”. The average particle size of the precipitate is determined by observing the ferrite phase portion with a transmission electron microscope (TEM) for a sample collected from the base steel plate portion of the plated steel plate, and within a certain region containing 30 or more precipitates. It can be determined by measuring the particle size (major axis) of each precipitate and calculating the average value. Whether or not the observed precipitates are Ti and Nb precipitates can be confirmed by analysis means (such as EDX) attached to the TEM.
また、Ti、Nbの析出物は、粒子径とともに、マトリクス中における存在量が重要である。発明者らの検討によれば、引張強さ590MPa以上、かつ降伏比0.7以上の機械的特性を安定して得るためには、素地鋼板のマトリクス中に析出物として存在するTiとNbの合計が0.05質量%以上であることが極めて有効である。析出物中のTi、Nbの量は、後述のようにマトリクスを溶解させて得た残渣中のTiおよびNbを分析することによって求めることができる。 The amount of Ti and Nb precipitates in the matrix is important as well as the particle size. According to the study by the inventors, in order to stably obtain mechanical properties having a tensile strength of 590 MPa or more and a yield ratio of 0.7 or more, Ti and Nb existing as precipitates in the matrix of the base steel plate are used. It is extremely effective that the total is 0.05% by mass or more. The amount of Ti and Nb in the precipitate can be determined by analyzing Ti and Nb in the residue obtained by dissolving the matrix as described later.
〔めっき鋼板の機械的特性〕
本発明のめっき鋼板は、引張強さが590MPa以上、かつ降伏比が0.7以上の特性を有する。引張強さは圧延方向に直角方向の引張試験を行って求めることができる。降伏比YRは、降伏強度YS(応力歪み曲線における降伏点での最大強度)と引張強さTSの比、YR=YS/TSで表される。めっき鋼板の状態で引張強さが590MPa以上、かつ降伏比が0.7以上の特性を有するものは、自動車構造部材、特にピラーやルーフレールなどの用途に適している。
[Mechanical properties of plated steel sheet]
The plated steel sheet of the present invention has the characteristics that the tensile strength is 590 MPa or more and the yield ratio is 0.7 or more. The tensile strength can be obtained by conducting a tensile test in a direction perpendicular to the rolling direction. The yield ratio YR is represented by the ratio of the yield strength YS (the maximum strength at the yield point in the stress strain curve) and the tensile strength TS, YR = YS / TS. A plated steel sheet having a tensile strength of 590 MPa or more and a yield ratio of 0.7 or more is suitable for automobile structural members, particularly pillars and roof rails.
〔熱間圧延での巻取温度〕
本発明に適用する素地鋼板は、一般的な鋼板製造ラインを用いて製造することができるが、熱間圧延での巻取温度は、析出物の量や粒子径に大きく影響する。素材鋼板中に所定量のTiやNbなどの炭窒化物形成元素が含まれていても、巻取温度が低いと炭窒化物は形成されないか、あるいは生成量が少なくなる。炭窒化物として存在するTiやNbの量を増加させるには、巻取温度を570℃以上とすることがきわめて効果的である。一方、フェライト結晶粒径や炭窒化物の粒子径は巻取温度が低いほど小さくなる。種々検討の結果、巻取温度は680℃以下とすることが望ましい。
[Taking temperature in hot rolling]
Although the base steel plate applied to this invention can be manufactured using a general steel plate production line, the coiling temperature in hot rolling greatly affects the amount of precipitates and the particle size. Even if a predetermined amount of carbonitride-forming elements such as Ti and Nb is contained in the raw steel plate, if the coiling temperature is low, carbonitrides are not formed or the amount produced is reduced. In order to increase the amount of Ti or Nb present as carbonitride, it is extremely effective to set the coiling temperature to 570 ° C. or higher. On the other hand, the ferrite crystal grain size and the carbonitride grain size become smaller as the coiling temperature is lower. As a result of various studies, it is desirable that the coiling temperature be 680 ° C. or lower.
〔焼鈍および冷却〕
めっき前に行われる最終焼鈍は、750〜950℃の範囲とすることが望ましい。焼鈍温度が低すぎるとセメンタイトが完全に固溶しにくい。またオーステナイトが生成せず、溶融Zn−Al−Mgめっき鋼板となった状態での鋼板中のマルテンサイト量が、590MPa以上の引張強さを得るうえで不足する場合がある。焼鈍温度が高すぎると、SiやMnの酸化物が鋼板表面に生成しやすくなり、めっき性が劣化する。
また、焼鈍時の加熱温度からの冷却過程では、パーライト変態が生じない冷却速度で冷却することが望ましい。具体的には、加熱保持温度から少なくともAc1以下の温度域まで平均冷却速度を3℃/sec以上、好ましくは5℃/sec以上とすればよい。
[Annealing and cooling]
The final annealing performed before plating is desirably in the range of 750 to 950 ° C. If the annealing temperature is too low, the cementite is difficult to dissolve completely. In addition, austenite is not generated, and the amount of martensite in the steel sheet in a state of becoming a molten Zn—Al—Mg plated steel sheet may be insufficient for obtaining a tensile strength of 590 MPa or more. When the annealing temperature is too high, oxides of Si and Mn are easily generated on the surface of the steel sheet, and the plating property is deteriorated.
In the cooling process from the heating temperature during annealing, it is desirable to cool at a cooling rate that does not cause pearlite transformation. Specifically, the average cooling rate may be 3 ° C./sec or more, preferably 5 ° C./sec or more, from the heating and holding temperature to a temperature range of at least Ac 1 or less.
〔溶融Zn−Al−Mg系めっき〕
本発明では、公知の溶融Zn−Al−Mg系めっきの手法を適用することができる。
めっき層中のAlは、めっき鋼板の耐食性を向上させる作用を有する。また、めっき浴中にAlを含有させることでMg酸化物系ドロス発生を抑制する作用もある。これらの作用を十分に得るには溶融めっきのAl含有量を3質量%以上とする必要があり、4質量%以上とすることがより好ましい。一方、Al含有量が22質量%を超えると、めっき層と素地鋼板との界面でFe−Al合金層の成長が著しくなり、めっき密着性が悪くなる。優れためっき密着性を確保するには15質量%以下のAl含有量とすることが好ましく、10質量%以下とすることがより好ましい。
[Hot Zn-Al-Mg plating]
In the present invention, a known hot-dip Zn—Al—Mg-based plating method can be applied.
Al in a plating layer has the effect | action which improves the corrosion resistance of a plated steel plate. Moreover, it has the effect | action which suppresses generation | occurrence | production of Mg oxide type dross by containing Al in a plating bath. In order to obtain these effects sufficiently, the Al content of the hot dipping needs to be 3% by mass or more, and more preferably 4% by mass or more. On the other hand, if the Al content exceeds 22% by mass, the growth of the Fe—Al alloy layer becomes remarkable at the interface between the plating layer and the base steel sheet, and the plating adhesion deteriorates. In order to ensure excellent plating adhesion, the Al content is preferably 15% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less.
めっき層中のMgは、めっき層表面に均一な腐食生成物を生成させて当該めっき鋼板の耐食性を著しく高める作用を呈する。その作用を十分に発揮させるには溶融めっきのMg含有量を1質量%以上とする必要があり、2質量%以上を確保することが望ましい。一方、Mg含有量が10質量%を超えると、Mg酸化物系ドロスが発生し易くなる弊害が大きくなる。より高品質のめっき層を得るには5質量%以下のMg含有量とすることが好ましく、4質量%以下とすることがより好ましい。 Mg in the plating layer exhibits a function of generating a uniform corrosion product on the surface of the plating layer and remarkably increasing the corrosion resistance of the plated steel sheet. In order to fully exert its action, the Mg content of the hot-dip plating needs to be 1% by mass or more, and it is desirable to ensure 2% by mass or more. On the other hand, when the Mg content exceeds 10% by mass, an adverse effect of easily generating Mg oxide-based dross increases. In order to obtain a higher quality plating layer, the Mg content is preferably 5% by mass or less, and more preferably 4% by mass or less.
溶融めっき浴中にTi、Bを含有させると、溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板において斑点状の外観不良を与えるZn11Mg2相の生成・成長が抑制される。Ti、Bはそれぞれ単独で含有させてもZn11Mg2相の抑制効果は生じるが、製造条件の自由度を大幅に緩和させる上で、TiおよびBを複合で含有させることが望ましい。これらの効果を十分に得るには、溶融めっきのTi含有量は0.0005質量%以上、B含有量は0.0001質量%以上とすることが効果的である。ただし、Ti含有量が多くなりすぎると、めっき層中にTi−Al系の析出物が生成し、めっき層に「ブツ」と呼ばれる凹凸が生じて外観を損なうようになる。このため、めっき浴にTiを添加する場合は0.1質量%以下の含有量範囲とする必要があり、0.01質量%以下とすることが望ましい。また、B含有量が多くなりすぎると、めっき層中にAl−B系あるいはTi−B系の析出物が生成・粗大化し、やはり「ブツ」と呼ばれる凹凸が生じて外観を損なうようになる。このため、めっき浴にBを添加する場合は0.05質量%以下の含有量範囲とする必要があり、0.005質量%以下とすることが望ましい。 When Ti and B are contained in the hot dipping bath, the generation and growth of the Zn 11 Mg 2 phase which gives speckled appearance defects in the hot-dip Zn—Al—Mg based steel sheet are suppressed. Even if Ti and B are each contained alone, the effect of suppressing the Zn 11 Mg 2 phase is produced, but it is desirable to contain Ti and B in combination in order to greatly relax the degree of freedom of the production conditions. In order to sufficiently obtain these effects, it is effective that the Ti content of the hot dipping is 0.0005 mass% or more and the B content is 0.0001 mass% or more. However, if the Ti content is excessively large, Ti—Al-based precipitates are generated in the plating layer, and irregularities called “bumps” are generated in the plating layer, thereby impairing the appearance. For this reason, when adding Ti to a plating bath, it is necessary to make it the content range of 0.1 mass% or less, and it is desirable to set it as 0.01 mass% or less. On the other hand, when the B content is excessively large, Al—B or Ti—B based precipitates are generated and coarsened in the plating layer, and irregularities called “bumps” are also generated to impair the appearance. For this reason, when adding B to a plating bath, it is necessary to make it the content range of 0.05 mass% or less, and it is desirable to set it as 0.005 mass% or less.
溶融めっき浴中にSiを含有させると、前記Fe−Al合金層の成長を抑制し、溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板の加工性を向上させる作用を有する。また、めっき層中のSiは、めっき層の黒変化を防止し、表面の光沢性を維持する上でも有効である。このようなSiの作用を十分に引き出すためには溶融めっきのSi含有量を0.005質量%以上とすることが効果的である。ただし、過剰にSiを添加すると溶融めっき浴中のドロス量が多くなるので、めっき浴にSiを含有させる場合は2.0質量%以下の含有量範囲とする。 When Si is contained in the hot dipping bath, the growth of the Fe—Al alloy layer is suppressed, and the workability of the hot dipped Zn—Al—Mg plated steel sheet is improved. Moreover, Si in the plating layer is effective in preventing the black change of the plating layer and maintaining the gloss of the surface. In order to sufficiently bring out such an action of Si, it is effective to set the Si content of the hot dipping to 0.005 mass% or more. However, since the amount of dross in the hot dipping bath increases when Si is added excessively, the content range is 2.0% by mass or less when Si is contained in the plating bath.
溶融めっき浴中には、素地鋼板を浸漬・通板する関係上、一般にはFeの混入が避けられない。Zn−Al−Mg系めっきにおいて、Feは概ね2質量%程度まで含有が許容される。めっき浴中には、その他の元素として例えば、Ca、Sr、Na、希土類元素、Ni、Co、Sn、Cu、Cr、Mnの1種以上が含まれていても構わないが、それらの合計含有量は1質量%以下であることが望ましい。 In general, it is unavoidable to mix Fe in the hot dipping bath because the base steel plate is immersed and passed. In the Zn—Al—Mg based plating, Fe is allowed to be contained up to about 2% by mass. The plating bath may contain, as other elements, for example, one or more of Ca, Sr, Na, rare earth elements, Ni, Co, Sn, Cu, Cr, and Mn, but their total content The amount is desirably 1% by mass or less.
めっき付着量は、鋼板片面あたり20〜300g/m2の範囲で調整することが望ましい。めっき付着量の制御は、一般的な亜鉛めっき鋼板の製造に準じてガスワイピングノズルを用いて行うことができる。ワイピングガスやめっき層凝固時の雰囲気ガスは空気(大気)とすることができる。すなわち空冷方式が採用できる。なお、めっき浴温が550℃を超えると、浴からの亜鉛の蒸発が顕著になるため、めっき欠陥が発生しやすく、かつ浴表面の酸化ドロス量が増大するので好ましくない。 It is desirable to adjust the plating adhesion amount within a range of 20 to 300 g / m 2 per one side of the steel plate. The amount of plating adhesion can be controlled using a gas wiping nozzle in accordance with the production of a general galvanized steel sheet. The wiping gas or the atmosphere gas during solidification of the plating layer can be air (atmosphere). That is, an air cooling method can be adopted. If the plating bath temperature exceeds 550 ° C., the evaporation of zinc from the bath becomes remarkable, so that plating defects are likely to occur and the amount of oxidized dross on the bath surface increases, which is not preferable.
表1に示す鋼を溶製し、そのスラブを1250℃に加熱したのち抽出して、仕上げ圧延温度880℃、巻取温度480〜700℃で熱間圧延し、板厚2.4mmの熱延鋼帯を得た。熱延鋼帯を酸洗したのち冷間圧延に供し板厚1.4mmの冷延鋼帯を得た。これらの冷延鋼帯について、連続溶融めっきラインにて水素−窒素混合ガス中850℃で焼鈍を行い、Ac1点未満の約420℃まで平均冷却速度5℃/secで冷却し、その後、鋼板表面が大気に触れない状態のまま下記の浴組成の溶融Zn−Al−Mg系めっき浴中に浸漬したのち引き上げ、ガスワイピング法(空気)にてめっき付着量を片面当たり約90g/m2に調整した溶融Zn−Al−Mg系めっき鋼板を得た。めっき浴温は約410℃であった。めっき層凝固時の冷却は空気冷却である。主な製造条件は表2中に示してある。なお、各素地鋼板のS含有量はいずれも0.03質量%以下である。 The steel shown in Table 1 is melted, and the slab is heated to 1250 ° C. and then extracted, hot rolled at a finish rolling temperature of 880 ° C. and a winding temperature of 480 to 700 ° C., and hot rolled to a thickness of 2.4 mm. A steel strip was obtained. The hot-rolled steel strip was pickled and then subjected to cold rolling to obtain a cold-rolled steel strip having a thickness of 1.4 mm. These cold-rolled steel strips were annealed at 850 ° C. in a hydrogen-nitrogen mixed gas in a continuous hot dipping line and cooled at an average cooling rate of 5 ° C./sec to about 420 ° C. below the Ac 1 point. Dipping in a molten Zn-Al-Mg-based plating bath having the following bath composition with the surface not exposed to the air, pulling it up and reducing the amount of plating to about 90 g / m 2 per side by the gas wiping method (air) An adjusted molten Zn—Al—Mg-based plated steel sheet was obtained. The plating bath temperature was about 410 ° C. The cooling when the plating layer is solidified is air cooling. The main production conditions are shown in Table 2. In addition, all S content of each base steel plate is 0.03 mass% or less.
〔めっき浴組成〕
下記の「%」は質量%である。
Al:6%、Mg:3%、Ti:0.002%、B:0.0005%、Si:0.01%、Fe:0.1%、Zn:残部
[Plating bath composition]
The “%” below is mass%.
Al: 6%, Mg: 3%, Ti: 0.002%, B: 0.0005%, Si: 0.01%, Fe: 0.1%, Zn: balance
得られためっき鋼板からサンプルを切り出し、以下のようにして素地鋼板のフェライト量、フェライト平均結晶粒径(「フェライト粒径」という)、マトリクス中に析出物として存在するTiとNbの合計量(「析出Ti+Nb量」という)、フェライト相中に分散しているTi、Nbの析出物の平均粒子径(「析出物平均粒子径」という)を求めた。また、めっき鋼板の機械的特性を調べた。さらに溶融金属脆化に起因する溶接最大割れ長さを評価するためスポット溶接、アーク溶接による溶接試験を行った。 A sample was cut out from the obtained plated steel sheet, and the ferrite content of the base steel sheet, the ferrite average crystal grain size (referred to as “ferrite grain size”), and the total amount of Ti and Nb present as precipitates in the matrix ( The average particle size of the precipitates of Ti and Nb dispersed in the ferrite phase (referred to as “precipitate Ti + Nb amount”) (referred to as “precipitate average particle size”) was determined. In addition, the mechanical properties of the plated steel sheet were examined. Furthermore, in order to evaluate the maximum weld crack length caused by molten metal embrittlement, welding tests by spot welding and arc welding were conducted.
〔フェライト量〕
めっき鋼板の鋼素地部について圧延方向に垂直な断面(C断面)の金属組織観察を行い、画像解析によりフェライト量を求めた。本発明例のものはいずれもマトリクスに占めるフェライト相の量が60〜95体積%の範囲にあった。なお、本発明例のものはマトリクスを構成するフェライト相以外の相は、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトの1種以上からなることが別途観察により確かめられている。
[Amount of ferrite]
The steel structure of the plated steel sheet was observed in the metal structure of a cross section (C cross section) perpendicular to the rolling direction, and the ferrite content was determined by image analysis. In all of the inventive examples, the amount of the ferrite phase in the matrix was in the range of 60 to 95% by volume. In the examples of the present invention, it has been separately confirmed that the phases other than the ferrite phase constituting the matrix are composed of one or more of pearlite, bainite, and martensite.
〔フェライト粒径〕
めっき鋼板の鋼素地部について圧延方向に垂直な断面(C断面)の金属組織観察を行い、フェライト相の部分についてJIS G0551:2005に準拠した切断法により平均粒径を求めた。
[Ferrite particle size]
A metal structure of a cross section perpendicular to the rolling direction (C cross section) was observed for the steel base portion of the plated steel sheet, and the average particle size was determined for the ferrite phase portion by a cutting method in accordance with JIS G0551: 2005.
〔析出Ti+Nb量〕
めっき鋼板から切り出したサンプルについて電解抽出残渣分析法により求めた。10%アセチルアセトン−1%塩化メチルアンモニウム−メタノール(10%AA系)溶液を用いて定電位で電解後、溶液を孔径0.05μmのフィルターでろ過した。個々の析出物粒子はナノ粒子であるが、凝集しているので上記のフィルターによってほぼ全量が残渣として回収されると考えてよい。得られた残渣を混酸で加熱分解し、誘導結合プラズマ発光分析装置(ICP)を用いて各元素の析出量を算出し、その分析値に基づいて析出Ti+Nb量を算出した。
[Deposited Ti + Nb amount]
The sample cut out from the plated steel sheet was determined by electrolytic extraction residue analysis. After electrolysis at a constant potential using a 10% acetylacetone-1% methylammonium chloride-methanol (10% AA system) solution, the solution was filtered through a filter having a pore size of 0.05 μm. Although the individual precipitate particles are nanoparticles, since they are aggregated, it may be considered that almost the entire amount is recovered as a residue by the filter. The obtained residue was thermally decomposed with a mixed acid, the amount of precipitation of each element was calculated using an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP), and the amount of precipitated Ti + Nb was calculated based on the analysis value.
〔析出物平均粒子径〕
TEMを用いた前述の手法により求めた。
[Average particle size of precipitates]
It calculated | required by the above-mentioned method using TEM.
〔機械的特性〕
試験片の長手方向が圧延方向に対し直角になるように採取したJIS 5号試験片を用い、JIS Z2241に準拠して引張強さTS、降伏強度YS、全伸び(破断伸び)T.ELを求めた。そして、降伏強度と引張強さから降伏比YRを、YR=YS/TSにより求めた。
(Mechanical properties)
Using a JIS No. 5 test piece taken so that the longitudinal direction of the test piece is perpendicular to the rolling direction, the tensile strength TS, the yield strength YS, and the total elongation (breaking elongation) T.EL are determined in accordance with JIS Z2241. Asked. And the yield ratio YR was calculated | required by YR = YS / TS from the yield strength and the tensile strength.
〔アーク溶接〕
めっき鋼板から100mm×75mmのサンプルを切り出し、これをアーク溶接による溶融金属脆化に起因する溶接最大割れ長さを評価するための試験片とした。
溶接試験は図1に示すような外観のボス溶接部材を作製する「ボス溶接」を行い、その溶接部断面を観察して割れの発生状況を調べる方法で行った。すなわち試験片3の板面中央部に直径20mm×長さ25mmの棒鋼からなるボス(突起)1を垂直に立て、このボス1を試験片3にアーク溶接にて接合した。溶接ワイヤは、YGW12を用い、溶接開始点からボスの周囲を1周して、溶接開始点を過ぎた後もさらにビードを重ねて少し溶接を進めたところで溶接終了とした。すなわち、溶接開始点と溶接終了点の間に溶接ビード6が重なるようにした。溶接条件は、溶接電流:217A、溶接電圧25V、溶接速度0.2m/min、シールドガス:CO2、シールドガス流量:20L/minとした。ボス1と試験片3と溶接ビード6からなる溶接後の部材をここでは「ボス溶接部材」と呼んでいる。
[Arc welding]
A 100 mm × 75 mm sample was cut out from the plated steel sheet, and this was used as a test piece for evaluating the maximum weld crack length caused by molten metal embrittlement by arc welding.
The welding test was performed by “boss welding” for producing a boss welded member having an appearance as shown in FIG. 1 and examining the cross section of the welded portion to examine the occurrence of cracks. That is, a boss (projection) 1 made of a steel bar having a diameter of 20 mm and a length of 25 mm was set up vertically at the center of the plate surface of the
アーク溶接に際しては実験的に溶接割れを起こりやすくする目的で、図2に示すように試験片3を拘束した状態で行った。すなわち、試験片3を、120mm×95mm×板厚4mmの拘束板4(JISに規定されるSS400鋼材)の板面中央部に置き、予め試験片3の全周を拘束板4に溶接した。そして一体となった試験片3/拘束板4の接合体を水平な実験台5の上に2個のクランプ2によって固定し、この状態で上記のボス溶接を行った。本明細書ではこのような拘束状態で行うボス溶接を「拘束ボス溶接」と呼んでいる。この方法によれば、試験片3は拘束板4と全周溶接により一体となっていることから、ボス溶接時の入熱によって起こる膨張・収縮が拘束されるので、試験片3に作用する熱応力によってボス溶接時に溶接割れが生じやすくなり、溶接割れの明瞭な評価が可能になる。
In the arc welding, the
拘束ボス溶接後に、ボス1の中心軸を通り、かつ前記の溶接ビードの重なり部分8を通る切断面9で、ボス1/試験片3/拘束板4の接合体を切断し、その切断面9について溶接ビード近傍の試験片3(すなわちめっき鋼板母材である素地鋼板)部分の金属組織を顕微鏡観察した。顕微鏡観察によって当該断面内の試験片3の部分に観測される割れについて、試験片3のボス溶接側の表面から割れの先端までの割れの長さを測定し、最も長い割れについての測定値を「最大割れ長さ」とした。溶接部の強度や疲労特性を考慮し、最大割れ長さが0.2mm以下のものを合格、それ以外のものを不合格とした。このような素地鋼板の割れは溶接熱影響部の旧オーステナイト粒界に沿って生じており、これは「溶融金属脆化割れ」であると判断される。
After welding the restraint boss, the joined surface of the boss 1 /
〔スポット溶接〕
また、スポット溶接による溶融金属脆化割れの試験を行った。得られためっき鋼板から同様に100mm×75mmのサンプルを切り出し、このサンプルを2枚重ね合わせ、これを試験片としてスポット溶接による溶融金属脆化に起因する溶接最大割れ長さを評価するための試験を行った。
スポット溶接は、先端径6mmのDR型電極を用い、加圧力3.2kNを加えた状態でチリが発生する溶接電流10kAを供給する条件で行った。そして、アーク溶接による試験と同様に、溶接部の断面の金属組織を観察して割れの長さを測定した。ここでも、最大割れ長さが0.2mm以下のものを合格、それ以外のものを不合格とした。
これらの結果を表2に示す。
[Spot welding]
Moreover, the test of the molten metal embrittlement crack by spot welding was done. Similarly, a sample of 100 mm × 75 mm is cut out from the obtained plated steel sheet, two samples are overlapped, and this is used as a test piece to evaluate the maximum weld crack length caused by molten metal embrittlement by spot welding. Went.
Spot welding was performed using a DR-type electrode having a tip diameter of 6 mm and supplying a welding current of 10 kA that generates dust when a pressure of 3.2 kN was applied. And the length of a crack was measured by observing the metal structure of the cross section of a welding part similarly to the test by arc welding. Here, too, those having a maximum crack length of 0.2 mm or less were accepted and those other than that were rejected.
These results are shown in Table 2.
本発明例のものはいずれも引張強さTSが590MPa以上、降伏比YRが0.7以上の性能を示した。
これに対し、比較例No.11は、素地鋼板のTi量、Nb量は適正であるもののC量が少ないために析出物の量も極めて少なく、十分な強度が得られなかった。No.12〜14は機械的特性は良好であったものの、素地鋼板のCr量が少ないため、アーク溶接、スポット溶接のいずれにおいても耐溶融金属脆化割れ性に劣った。No.15は素地鋼板がNbを含有しないため析出Ti+Nb量が不足し、降伏比に劣った。No.16は巻取温度が低すぎたので析出Ti+Nb量が少なく、降伏比が低かった。No.17は、巻取温度が高すぎたので、析出物は生成したが、析出物が成長してその平均粒子径が大きくなりすぎ、またフェライト結晶粒径も大きくなりすぎた。このため引張強さおよび降伏比ともに低かった。
Each of the inventive examples exhibited performance with a tensile strength TS of 590 MPa or more and a yield ratio YR of 0.7 or more.
On the other hand, in Comparative Example No. 11, although the Ti amount and Nb amount of the base steel sheet were appropriate, the amount of precipitates was very small because the amount of C was small, and sufficient strength was not obtained. Nos. 12 to 14 had good mechanical properties, but the Cr content of the base steel sheet was small, and therefore, both arc welding and spot welding were inferior in resistance to molten metal embrittlement cracking. In No. 15, the base steel sheet did not contain Nb, so the amount of precipitated Ti + Nb was insufficient and the yield ratio was inferior. In No. 16, since the coiling temperature was too low, the amount of precipitated Ti + Nb was small and the yield ratio was low. In No. 17, since the coiling temperature was too high, precipitates were formed, but the precipitates grew and the average particle size thereof was too large, and the ferrite crystal particle size was too large. For this reason, both the tensile strength and the yield ratio were low.
1 ボス
2 クランプ
3 試験片
4 拘束板
5 実験台
6 溶接ビード
7 試験片全周溶接部の溶接ビード
8 溶接ビードの重なり部分
9 切断面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008076870A JP5264235B2 (en) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | High yield ratio type Zn-Al-Mg plated steel sheet having excellent resistance to molten metal embrittlement cracking and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008076870A JP5264235B2 (en) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | High yield ratio type Zn-Al-Mg plated steel sheet having excellent resistance to molten metal embrittlement cracking and method for producing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009228080A JP2009228080A (en) | 2009-10-08 |
| JP5264235B2 true JP5264235B2 (en) | 2013-08-14 |
Family
ID=41243809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008076870A Active JP5264235B2 (en) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | High yield ratio type Zn-Al-Mg plated steel sheet having excellent resistance to molten metal embrittlement cracking and method for producing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5264235B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024046913A1 (en) * | 2022-08-29 | 2024-03-07 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for producing a cold-rolled flat steel product |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5641741B2 (en) * | 2010-01-28 | 2014-12-17 | 日新製鋼株式会社 | High strength Zn-Al-Mg plated steel sheet with excellent bendability and molten metal embrittlement resistance |
| WO2012118073A1 (en) | 2011-02-28 | 2012-09-07 | 日新製鋼株式会社 | STEEL SHEET HOT-DIP-COATED WITH Zn-Al-Mg-BASED SYSTEM, AND PROCESS OF MANUFACTURING SAME |
| JP5884714B2 (en) | 2012-01-31 | 2016-03-15 | Jfeスチール株式会社 | Hot-dip galvanized steel sheet and manufacturing method thereof |
| JP5802155B2 (en) * | 2012-03-09 | 2015-10-28 | 株式会社神戸製鋼所 | Manufacturing method of press-molded product and press-molded product |
| US20150231726A1 (en) * | 2014-02-19 | 2015-08-20 | Nisshin Steel Co., Ltd. | METHOD FOR PRODUCING ARC-WELDED Zn-Al-Mg ALLOY COATED STEEL PLATE STRUCTURAL MEMBER |
| JP5860500B2 (en) * | 2014-05-09 | 2016-02-16 | 日新製鋼株式会社 | High-strength Zn-Al-Mg-based plated steel sheet with excellent resistance to molten metal embrittlement and method for producing the same |
| KR102236851B1 (en) * | 2019-11-04 | 2021-04-06 | 주식회사 포스코 | High strength steel having high yield ratio and excellent durability, and method for producing same |
| CN113106346B (en) * | 2021-04-12 | 2022-03-01 | 达力普石油专用管有限公司 | High-strength seamless line pipe and preparation method thereof |
| CN117051291B (en) * | 2023-08-10 | 2025-11-14 | 河北工业大学 | A nitride nanosheet reinforced zinc alloy composite material and its preparation method |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63317647A (en) * | 1987-06-18 | 1988-12-26 | Kawasaki Steel Corp | Cold-rolled steel sheet excellent in strength and toughness in weld zone and its production |
| JP3267324B2 (en) * | 1991-03-29 | 2002-03-18 | 日新製鋼株式会社 | Manufacturing method of high tensile galvanized steel sheet for fire resistance |
| JP4173990B2 (en) * | 2002-12-27 | 2008-10-29 | 新日本製鐵株式会社 | Zinc-based alloy-plated steel for welding and its ERW steel pipe |
| JP2004315848A (en) * | 2003-02-27 | 2004-11-11 | Nisshin Steel Co Ltd | HOT-DIP Zn-Al-Mg COATED STEEL SHEET FREE FROM WELDING CRACK DUE TO LIQUID METAL EMBRITTLEMENT |
| JP4486336B2 (en) * | 2003-09-30 | 2010-06-23 | 新日本製鐵株式会社 | High yield ratio high strength cold-rolled steel sheet and high yield ratio high strength hot-dip galvanized steel sheet excellent in weldability and ductility, high yield ratio high-strength galvannealed steel sheet, and manufacturing method thereof |
| JP4610272B2 (en) * | 2004-09-22 | 2011-01-12 | 日新製鋼株式会社 | Method for producing Zn-Al-Mg alloy-plated steel sheet excellent in resistance to molten metal embrittlement cracking |
| JP4786521B2 (en) * | 2006-06-12 | 2011-10-05 | 新日本製鐵株式会社 | High-strength galvanized steel sheet with excellent workability, paint bake hardenability and non-aging at room temperature, and method for producing the same |
| JP4692519B2 (en) * | 2007-06-11 | 2011-06-01 | Jfeスチール株式会社 | High-strength hot-dip galvanized steel sheet and manufacturing method thereof |
-
2008
- 2008-03-24 JP JP2008076870A patent/JP5264235B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024046913A1 (en) * | 2022-08-29 | 2024-03-07 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for producing a cold-rolled flat steel product |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009228080A (en) | 2009-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6787466B2 (en) | Manufacturing method of high-strength galvanized steel sheet and manufacturing method of high-strength member | |
| JP5264235B2 (en) | High yield ratio type Zn-Al-Mg plated steel sheet having excellent resistance to molten metal embrittlement cracking and method for producing the same | |
| JP6777173B2 (en) | High-strength galvanized steel sheet for spot welding | |
| KR102402864B1 (en) | High-strength galvanized steel sheet and manufacturing method thereof | |
| CN111492075B (en) | Steel sheet, hot-dip galvanized steel sheet, and alloyed hot-dip galvanized steel sheet | |
| TWI500780B (en) | Hot-dip galvanized steel sheet and manufacturing method thereof | |
| KR102284770B1 (en) | Steel sheet hot-dip-coated with zn-al-mg-based system having excellent workability and method for manufacturing same | |
| JP5936390B2 (en) | Hot-dip Zn-Al-Mg-based plated steel sheet and manufacturing method | |
| JP6049516B2 (en) | High-strength plated steel sheet for welded structural members and its manufacturing method | |
| WO2016080488A1 (en) | Laser welded joint, automotive part, method for producing laser welded joint, and method for manufacturing automotive part | |
| CN109563593B (en) | High-strength steel sheet and method for producing the same | |
| CN111247264A (en) | High-strength steel sheet and method for producing the same | |
| JP5641741B2 (en) | High strength Zn-Al-Mg plated steel sheet with excellent bendability and molten metal embrittlement resistance | |
| JP5264234B2 (en) | Zn-Al-Mg-based plated steel sheet having excellent resistance to molten metal embrittlement cracking and method for producing the same | |
| WO2010104086A1 (en) | Zinc based alloy coated steel having superior resistance to liquid metal embrittlement and cracking | |
| WO2022044510A1 (en) | Hot-pressed member and manufacturing method therefor | |
| JP5283402B2 (en) | Zn-Al-Mg plated steel sheet with excellent resistance to molten metal embrittlement cracking | |
| JP5831056B2 (en) | High-strength hot-rolled steel sheet with excellent weld corrosion resistance and method for producing the same | |
| CN110088349B (en) | High manganese hot-dip aluminum-plated steel sheet having excellent sacrificial corrosion protection and plating properties, and method for producing same | |
| CN114703347A (en) | High-strength steel sheet and method for producing same | |
| JP5053652B2 (en) | Zn-Al-Mg plated steel sheet with excellent resistance to molten metal embrittlement cracking | |
| JP6801496B2 (en) | High-strength molten Zn-Al-Mg-based plated steel sheet with excellent bending workability and its manufacturing method | |
| JP6036617B2 (en) | High strength hot rolled steel sheet with excellent toughness and method for producing the same | |
| JPH10102182A (en) | High toughness welded structural steel excellent in galvanization crack resistance and method of manufacturing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110323 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121114 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121120 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130402 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130402 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130430 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130430 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5264235 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |