專利名稱：：高強度熱鍍鋅鋼板及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及一種具有超過700MPa的拉伸強度的高強度熱鍍鋅鋼板，特別是涉及一種焊接時熱影響區(HAZ)不易產生軟化、加工性能優良的高強度熱鍍鋅鋼板及其制造方法。
背景技術：
：具有超過440MPa的拉伸強度的高強度熱鍍鋅鋼板，以其優良的耐蝕性和高強度特性，被廣泛應用于建筑構件、機械結構構件、汽車結構構件等。近年，對加工性的要求日益嚴格，關于提高這種高強度熱鍍鋅鋼板的加工性能的提案也日漸增多。例如，特開平5-311244號公報提出的方法是，把Si-Mn-P系熱軋鋼板在連續熱鍍鋅生產線上加熱到Acl相變點以上的溫度后，急冷到Ms點以下，使整體或部分產生馬氏體，之后利用熱鍍鋅液和合金化處理爐的熱量對馬氏體進行回火處理的方法。另外，特開平7-54051號公報公開的方法是，對在Mn-P-Nb(-Ti)系的熱軋后低溫下巻繞的熱軋鋼板進行熱鍍鋅處理，向微小的鐵素體基質中細微地分散珠光體或滲碳體，以提高延伸法蘭的性能(伸"7，>、力性)的方法。另一方面，最近，象特殊薄型板材(TWB)，把不同強度或不同板厚的鋼板通過激光焊接或壓薄滾焊等焊接得到的材料被用于汽車的結構構件，鋼板的焊接部的特性開始被重視。但是，利用特開平5-311244號公報記載的提高鋼板自身的加工性的方法制造的高強度熱鍍鋅鋼板，是基于其強化結構使奧氏體急冷而得的第2相獲得的，但由于鐵素體及第2相未做到均一細微化，所以焊接時容易產生HAZ的軟化，導致焊接部的加工性劣化和強度降低，不適用于汽車用結構構件等。這里所說的第2相是由選自馬氏體和貝氏體的至少一種組織組成的相。另外，利用特開平7-54051號公報記載的方法制造的高強度熱鍍鋅鋼板，是向鐵素體基質中細微地分散珠光體或滲碳體形成的組織，所以在穩定獲得超過700MPa的拉伸強度、特別是超過780MPa以上的強度方面很困難。
發明內容本發明的目的是，提供一種焊接時不易產生HAZ的軟化、且加工性優良、拉伸強度超過700MPa的高強度熱鍍鋅鋼板及其制造方法。該目的是通過本質上由C:0.03-0.25質量％、Si:0.7質量％以下、Mn:1.4-3.5質量％以下、P:0.05質量％以下、S:0.01質量％以下、Cr:0.05-1質量％、Nb:0.005-0.1質量％、和余量的Fe組成、并且由鐵素體和第2相的復合組織組成的高強度熱鍍鋅鋼板實現的，前述復合組織的平均粒徑為lOum以下。該高強度熱鍍鋅鋼板是通過包括下述工序的高強度熱鍍鋅鋼板的制造方法制得的熱軋工序，把本質上由C:0.03-0.25質量％、Si:0.7質量％以下、Mn:1.4-3.5質量％以下、P:0.05質量％以下、S:0.01質量％以下、Cr:0.05-1質量％、Nb:0.005-0.1質量％、和余量的Fe組成的鋼坯，在Ar3相變點以上的溫度下進行熱軋；巻繞工序，對800-700。C的溫度范圍以5。C/秒以上的冷卻速度進行冷卻，在450-700。C的溫度范圍進行巻繞；和鍍鋅工序，在連續熱鍍鋅生產線上，加熱到760-88(TC溫度范圍后，以rC/秒以上的冷卻速度冷卻到60(TC以下的溫度范圍，進行鍍鋅。圖1表示的是Δh和鐵素體的平均粒徑的關系圖。圖2A、2B分別表示的是本發明例的鋼板和比較例的鋼板的激光焊接部截面的硬度分布圖。實施方式本發明者等對高強度熱鍍鋅鋼板的焊接后的特性進行了研究，結果得到以下發現，即，如果添加Nb、Cr，使形成平均粒徑為10Pm以下的鐵素體和第2相的復合組織，就可以防止HAZ在焊接時軟化，而且還可獲得優良的加工性。可以這樣考慮，利用位錯密度高的馬氏體和貝氏體的硬質第2相的存在、因Cr產生的2次析出強化、和因NbC的微細析出產生的位錯回復抑制效果，能夠防止HAZ軟化，在此基礎上進行組織的細粒化，還可以獲得優良的加工性。以下，將作詳細說明。1)鋼成分本發明的高強度熱鍍鋅鋼板本質上是由下述元素及余量的Fe組成。C:C是實現高強度化的必須元素。為得到超過700MPa的拉伸強度，其含量至少要在0.03%以上。但是，如果添加量超過0.25%，則第2相的體積率增加，使結晶粒相互間結合，粒徑變大，在焊接時會產生HAZ的軟化、加工性劣化等。因此，C量要控制在0.03-0.25%。Si:Si是穩定獲得鐵素體+馬氏體2相組織的有效元素。但是，如果含量超過0.7%，鍍鋅的密合性和表面外觀會明顯劣化。所以，Si量要控制在0.7%以下。Mn:Mn和C一樣，是實現高強度化的必須元素。為得到超過700MPa的拉伸強度，其含量至少要在1.4%以上。但是，如果添加量超過3.5%，則第2相的粒徑變大，在焊接時會產生HAZ的軟化、加工性劣化等。因此，Mn量要控制在1.4-3.5%。P:P和Si—樣，是穩定獲得鐵素體+馬氏體2相組織的有效元素。但是，如果含量超過0.05%，會劣化焊接部的韌性。所以，P量要控制在0.05%以下。S:S是不純物，所以越少越好。如果其含量超過0.01%，和P—樣，會顯著劣化焊接部的韌性。所以，S量要控制在0.01。/o以下。S0l.Al(溶性Al):SOl.Al是很有效的脫氧元素，但其含量超過0.10。/c)時，會劣化加工性。所以，sol.Al量最好控制在0.10。/。以下。N:N含量如果超過0.007%,會劣化延展性，所以，N量最好控制在0.007%以下。Cr:Cr是防止HAZ在焊接時軟化的有效元素。因此，其含量需要在0.05%以上，但如果超過1%會劣化表面性質。所以，Cr量應控制為0.05-1%。Nb:Nb是把鐵素體粒徑細微化、防止HAZ在焊接時軟化、提高加工性的有效元素。因此，其含量需要在0.005%以上，但如果超過0.1%會劣化加工性。所以，Nb量應控制為0.005-1%。在上述元素的基礎上，添加從Mo:0.05-1%、V:0.02-0.5%、Ti:0.005-0.05%、B:0.0002-0.002%中選擇的至少1種元素，把鐵素體粒徑進一步細微化，對防止HAZ在焊接時軟化、提高加工性更有效果。特別是，Mo、V對提高淬火性有效果，Ti、B對提高強度有效果。2)由鐵素體+第2相組成的復合組織的平均粒徑如后面所詳述，把復合組織的平均粒徑控制在10um以下，會得到更優良的加工性。這里所說的第2相是由選自馬氏體和貝氏體的至少一種組織組成的相。另外，復合組織中，在這些第2相的基礎上，再包含有不足10%的珠光體或殘留的奧氏體時，也不會有損本發明的效果。3)制造方法上述高強度熱鍍鋅鋼板也可以通過，例如，把滿足上述成分條件的鋼坯在Ar3相變點以上的精加工溫度下進行熱軋后，以5'C/秒以上的冷卻速度冷卻到800-70CTC的溫度范圍，在450-700'C溫度范圍進行巻繞，酸洗后，在連續熱鍍鋅生產線上，加熱到760-88(TC溫度范圍，以rC/秒以上的冷卻速度冷卻到60(TC以下的溫度范圍，進行鍍鋅的制造方法制得。另外，也可以在鍍鋅后進行合金化處理。這樣制得的高強度熱鍍鋅鋼板是熱軋鋼板。熱軋的精加工溫度應在Ar3相變點以上，以避免在不到Ar3相變點以下時生成粗大的鐵素體粒，形成不均一的組織。熱軋后，在800-70(TC溫度范圍生成鐵素體粒，但如果以小于5'C/秒的冷卻速度冷卻該溫度范圍，會使鐵素體粒變粗大，形成不均一的組織。因此，該溫度范圍，需要以5"C/秒以上的冷卻速度進行冷卻。特別是，以100-300'C/秒以上的冷卻速度進行冷卻，對組織的細微化是非常有利的。巻繞溫度如果不足450'C，會造成NbC的析出不充分，而如果超過70CTC又會析出粗大的NbC，都會導致得不到細微化的組織，HAZ在焊接時產生軟化，加工性劣化。因此，巻繞溫度應控制為450-700°C。連續熱鍍鋅生產線上的加熱溫度如果不足760'C就不能形成第2相，而超過880。C又會造成組織粗大化，所以，應控制為760-880°C。加熱后，如果以小于rc/秒的冷卻速度進行冷卻，或即使以rc/秒以上的冷卻速度進行冷卻，在超過600'C的溫度下進行鍍鋅時，都會導致鐵素體粒粗大化、不能形成第2相。因此，需要以rc/秒以上的冷卻速度，冷卻到60(TC以下后進行鍍鋅。也可以把熱軋后的熱軋鋼板，按照和冷軋后的連續熱鍍鋅生產線相同的條件進行鍍鋅。這樣制得的高強度熱鍍鋅鋼板是冷軋鋼板。此時，為防止組織的粗大化，冷軋率需要在20%以上。另外，鋼坯的制造可以用鑄錠法，也可以用連續鑄造法制得。連續軋制法和直接輸送軋制法都可適用于熱軋。熱軋過程中，也可以用感應加熱器對鋼板進行加熱。熱軋的軋制率增大時，對組織的細粒化很有利。在連續熱鍍鋅生產線上進行鍍鋅前，也可以進行鍍Ni。實施例1表l表示的是把本發明成分范圍內的鋼A-R和成分范圍外的鋼a-k放在轉爐中鑄錠，通過連續鑄造得到鋼坯，在表2所示本發明范圍內的條件下熱軋后，以冷軋率60%進行冷軋，在連續熱鍍鋅生產線上按照表2所示的本發明范圍內的條件進行鍍鋅，制得的板厚1.4mm的高強度熱鍍鋅鋼板。然后，利用電子顯微鏡觀察第2相，利用X線衍射測定殘留的奧氏體的量，利用拉伸試驗測定拉伸強度TS。另外，為評價激光焊接后的HAZ的特性，對母材及激光焊接部做了埃里克森試驗(杯突試驗)，求得了母材的成形高度h0，焊接部的成形高度ht，以及它們的差Ah(=hO-ht)。激光焊接采用的是C02激光(波長10.6"m、光束模式環形模式M二2)，聚光系統采用ZnSe制透鏡(焦距254mm)，保護氣體使用Ar氣，流速為20升/分鐘，激光輸出功率4kW，焊接速度4米/分鐘。另外，還使用表1的鋼C、I、J、Q、d，按表3所示條件制造了高強度熱鍍鋅鋼板，并做了與上述相同的試驗。其結果如表2及表3所示。成分和鐵素體和第2相的粒徑在本發明范圍內的鋼板，其Ah小，HAZ不易軟化。另一方面，在本發明范圍外的鋼板，其Ah大，HAZ易斷裂。圖1表示的是表2及表3所示的鋼板的Ah和鐵素體粒徑的關系。第2相的粒徑如表2及表3所示。使用具有本發明的成分的鋼，按照本發明的條件進行制造，可以得到鐵素體粒徑及第2相粒徑在10um以下、HAZ沒有斷裂、Ah在2mm以下、而且是高強度、HAZ不易軟化的鍍鋅鋼板。另一方面，本發明范圍外的鋼板，其Ah超過2mm，HAZ產生軟化，HAZ也出現了斷裂。圖2A、2B分別表示的是本發明例的鋼板17和比較例的鋼板28的激光焊接部截面的硬度分布圖。本發明例的鋼板基本不產生HAZ軟化。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>單位質量％*:本發明范圍外。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>F:鐵素體、M:馬氏體、B:貝氏體、P:珠光體200710153282.9轉溢齒被9/105t<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權利要求1.一種高強度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其包括熱軋工序，把本質上由C0.03-0.25質量％、Si0.7質量％以下、Mn1.4-3.5質量％以下、P0.05質量％以下、S0.01質量％以下、Cr0.05-1質量％、Nb0.005-0.1質量％、和余量的Fe組成的鋼坯，在Ar3相變點以上的溫度下進行熱軋；卷繞工序，對800-700℃的溫度范圍以5℃/秒以上的冷卻速度進行冷卻，在450-700℃的溫度范圍進行卷繞；酸洗工序；和鍍鋅工序，在連續熱鍍鋅生產線上，加熱到760-880℃溫度范圍后，以1℃/秒以上的冷卻速度冷卻到600℃以下的溫度范圍，進行鍍鋅。2.—種高強度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其包括熱軋工序，把本質上由C:0.03-0.25質量％、Si:0.7質量％以下、Mn:1.4-3.5質量％以下、P:0.05質量％以下、S:0.01質量％以下、Cr:0.05-1質量％、Nb:0.005-0.1質量％、選自Mo:0.05-1質量％、V:0.02-0.5質量％、Ti:0.005-0.05質量％、B:0.0002-0.002質量％的至少l種元素、和余量的Fe組成的鋼坯，在Ar3相變點以上的溫度下進行熱軋；巻繞工序，對800-70(TC的溫度范圍以5'C/秒以上的冷卻速度進行冷卻，在450-700'C的溫度范圍進行巻繞；酸洗工序；和鍍鋅工序，在連續熱鍍鋅生產線上，加熱到760-88(TC溫度范圍后，以rC/秒以上的冷卻速度冷卻到60(TC以下的溫度范圍，進行鍍鋅。3.如權利要求l所述的高強度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其中在酸洗工序和鍍鋅工序之間，進一步包括以20%以上的壓下率進行冷軋的工序。4.如權利要求2所述的高強度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其中在酸洗工序和鍍鋅工序之間，進一步包括以20%以上的壓下率進行冷軋的工序。5.如權利要求l所述的高強度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其中在鍍鋅工序后，進一步包括合金化處理工序。6.如權利要求2所述的高強度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其中在鍍鋅工序后，進一步包括合金化處理工序。7.如權利要求3所述的高強度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其中在鍍鋅工序后，進一步包括合金化處理工序。8.如權利要求4所述的高強度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其中在鍍鋅工序后，進一步包括合金化處理工序。全文摘要本發明涉及一種高強度熱鍍鋅鋼板，其本質上由C0.03-0.25質量％、Si0.7質量％以下、Mn1.4-3.5質量％以下、P0.05質量％以下、S0.01質量％以下、Cr0.05-1質量％、Nb0.005-0.1質量％和余量的Fe組成，并且由鐵素體和第2相的復合組織組成，復合組織的平均粒徑在10μm以下。本發明的高強度熱鍍鋅鋼板在焊接時不易產生HAZ的軟化，所以適用于利用特殊薄型板材(TWB)的汽車結構構件。文檔編號C23C2/40GK101158010SQ20071015328公開日2008年4月9日申請日期2002年2月26日優先權日2001年2月27日發明者佐藤健太郎,北野總人,巖淵正洋,昭蒲,長瀧康伸申請人:杰富意鋼鐵株式會社