合金化熱浸鍍鋅鋼板及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鍍層密合性優異的合金化熱浸鍍鋅鋼板及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，特別是在汽車技術領域，從以提高燃燒效率的節能作為目的的車體輕質 化的觀點出發，高強度鋼板的需求一直在提高。對于這樣的需求，例如專利文獻1中公開了 一種將鋼板組織形成鐵素體相、貝氏體相及奧氏體相這3相混合而成的組織的鋼板。此外， 公開了該鋼板是在成形加工時利用通過殘留奧氏體相變成馬氏體而顯示高延展性的相變 誘導塑性的鋼板。
[0003] 對于此種鋼板，例如含有C :0. 05~0. 4質量％、Si :0. 2~3. 0質量％、Mn :0. 1~ 2. 5質量％，在雙相區的退火后，通過控制冷卻過程的溫度圖案而形成復合組織。因此，具備 在不使用高價的合金元素的情況下也能確保所要求的特性的特征。
[0004] 在為了對這樣的鋼板賦予防銹功能而用連續熱浸鍍鋅設備實施鍍鋅時，如果鋼板 的Si量超過0. 3質量％，則鍍覆浸潤性大大降低。因此，在通常的使用含A1鍍液的森氏帶 鋼氮化浸漬鍍鋅（Sendzimir)法中，有發生不鍍覆、外觀品質惡化的問題。
[0005] 可以認為這是因為，在還原退火時，在鋼板表面上產生包含氧化物的外部氧化皮 膜，該氧化物含有對熔融Zn的潤濕性差的Si或Mn。
[0006] 作為解決此問題的手段，專利文獻2中提出了一種方法，即，預先在空氣比為 0. 9~1. 2的氣氛中將鋼板加熱而生成Fe氧化物，接著在含有4的還原區，在使氧化物的 厚度達到500 A以下后，用添加了 Mn和A1的鍍液進行鍍覆。但是，在實際生產線中，由于 通過含有各種添加元素的多種的鋼板，因此準確地控制氧化物的厚度是困難的。
[0007] 作為其它的抑制不鍍覆的手段，專利文獻3中公開了一種通過對下層賦予特定的 鍍層來改善鍍覆性的方法。可是，在該方法中，在熱浸鍍生產線中，需要在退火爐的前段重 新設置鍍覆設備，或需要在電鍍生產線中進行預鍍覆處理。無論在那種情況下，預計都大幅 度增加制造成本。
[0008] 另一方面，專利文獻4中公開了一種通過在退火時調整退火氣氛的氧勢而不使鋼 板中的Fe氧化，從而制造合金化熱浸鍍鋅鋼板的方法。在該方法中，通過控制氣氛的氧勢 來使鋼中的Si及Mn等易氧化性元素在內部氧化，抑制形成外部氧化皮膜，從而實現提高鍍 覆性。
[0009] 通過采用該方法，能在鍍覆后對鋼板進行再加熱，使Zn鍍層和鋼板反應，并使形 成由Zn-Fe合金構成的合金鍍層時的Zn-Fe合金化反應均勾地進行。但是，在通常的加工 時，雖能確保充分的密合性，但對于強加工時的鍍層密合性得不到改善效果。
[0010] 汽車用增強部件中所用的高強度鋼板，一般通過以彎曲為主體的加工來進行加 工。在使用C量比較高的高強度鋼板作為鍍覆原板時，因鍍覆原板本身硬，而在彎曲加工 時，裂紋容易進入鋼板表層。該裂紋在使用鋼板時成為鋼板在板厚方向開裂的主要原因。
[0011] 為了解決該彎曲性的問題，申請人在專利文獻5中提出了一種技術，即，通過控制 退火氣氛中的氧勢來提高鍍覆性，同時降低鋼板表面的C量而提高極表層的延展性從而抑 制裂紋的發生，進而，在鋼板表層附近生成Si、Mn的氧化物，由此即使發生裂紋，通過該氧 化物來抑制裂紋的傳播，從而確保鋼板的彎曲性。
[0012] 可是，在專利文獻5的技術中，即使在內部氧化的條件下對鋼板進行退火，也不能 使生成于鍍層和鋼板的界面處的氧化物完全消失。因此，由于起因于氧化物的生成行為的 鍍層和鋼板的界面的性狀，有時出現鋼板和鍍層的密合性劣化、加工時鍍層剝離的問題。
[0013] 此外，在采用這些方法制造鍍覆鋼板時，如專利文獻4中所記載的那樣，在合金化 處理后，在含有通過在合金化處理時從鍍層浸入的Zn與鋼板中的Fe反應而生成的Zn-Fe 合金相的鍍層（Zn-Fe合金鍍層）中，分散有含有Si或Mn的氧化物的粒子分散。
[0014] 在Zn-Fe合金鍍層中，以Fe量少的順序，存在G相、Si相、r相、r4目等多個 Zn-Fe合金相。一般來講，Fe量越多，Zn-Fe合金相越變硬而脆。此外，如果形成上述氧化 物粒子分散在Zn-Fe合金相中的狀態，則Zn-Fe合金相的塑性變形能減小，在對鍍層施加應 力時，鍍層容易產生裂紋或剝離。
[0015] 對于以高強度鋼板作為原板而制造合金化熱浸鍍鋅鋼板時產生的鍍層剝離或耐 粉化性劣化的問題，例如，專利文獻6中公開了一種技術，即，著眼于由產生于鍍層和鋼板 的界面的Si-Mn氧化物和Zn-Fe金屬間化合物構成的組織的形狀，通過控制組織以及鍍層 和鋼板的界面的凹凸的大小來提高鍍層和鋼板的密合性。
[0016] 可是，在專利文獻6的技術中，采用在鍍覆前的退火中在將鋼板在氧化氣氛中加 熱后，在還原氣氛中保持一定時間的工序。所以，要使合金化處理后的鍍層和鋼板的界面的 狀態達到規定的狀態，必須嚴格控制退火氣氛。
[0017] 專利文獻7中公開了一種技術，即，通過從鍍層和鋼板的界面，將鋼板側的深度方 向上的Zn-Fe金屬間化合物的進入深度控制在10 y m以下，來提高耐粉化性及鍍層密合性。 可是，近年來，以汽車用途為代表，對高強度合金化熱浸鍍鋅鋼板要求更高的加工性。因此， 僅通過控制Zn-Fe金屬間化合物的最大進入深度，難以確保耐受嚴格加工的鍍層密合性。 例如，在使用模具進行嚴格的成形加工時，有時產生稱為表面鍍層剝離的粉化，以往要不產 生粉化是困難的。
[0018] 現有技術文獻
[0019] 專利文獻
[0020] 專利文獻1:日本特開平05-59429號公報
[0021] 專利文獻2:日本特開平04-276057號公報
[0022] 專利文獻3 :日本特開2003-105514號公報
[0023] 專利文獻4:日本國專利第4718782號公報
[0024] 專利文獻5:國際公開W02011/025042號小冊子
[0025] 專利文獻6:日本特開2011-127216號公報
[0026] 專利文獻7:日本特開2011-153367號公報
【發明內容】
[0027] 發明要解決的問題
[0028] 本發明是鑒于高強度合金化熱浸鍍鋅鋼板涉及的上述課題而完成的。也就是說， 本發明的目的在于提供一種鍍層密合性（也可以稱為鍍層附著性）非常優異的合金化熱浸 鍍鋅鋼板及其制造方法。
[0029] 用于解決課題的手段
[0030] 本發明者們對提高合金化熱浸鍍鋅鋼板（以下有時統稱為"鍍覆鋼板"。）的鍍層 密合性的方法進行了銳意研宄。其結果是，新發現了：在鍍覆處理后的鍍覆鋼板中，在鍍層 和鋼板的界面近旁，（i)形成于鋼板側的組織及氧化物的形成狀態以及（ii)通過Zn從鍍 層側浸入鋼板中而生成的Zn-Fe合金相的存在形態，對提高鍍層密合性有大的影響。
[0031] 另外，本發明者們根據上述見識，發現了：只要控制鍍層和鋼板的界面近旁的組 織，就能解決上述課題。
[0032] 本發明是基于上述見識而完成的，其要旨如下。
[0033] (1)本發明的一個形態所涉及的合金化熱浸鍍鋅鋼板具有：鋼板、所述鋼板表 面上的鍍層和形成于所述鋼板與所述鍍層之間的混合層；所述鋼板以質量％計含有C : 0. 050%以上且0. 50%以下、Mn :0. 01%以上且3. 00%以下，進一步含有Si :0. 01%以上且 3. 00%以下、A1 :0. 010%以上且2. 00%以下、Cr :0. 01 %以上且2. 00%以下中的1種或2種 以上，將以下元素限制在P :〇. 100%以下、S :0. 0200%以下、0 :0. 0100%以下、N:0. 0100% 以下、Ti :0? 150% 以下、Nb :0? 150% 以下、Mo :1. 00% 以下、Cu :2. 00% 以下、Ni :2. 00% 以 下、B :0. 0100%以下，在將Mn含量、Si含量、A1含量、Cr含量分別以質量％計表示為[Mn]、
[Si]、[Al]、[Cr]時，滿足下式1，剩余部分含有Fe及不可避免的雜質；所述鍍層為合金化 熱浸鍍鋅層，其以質量％計含有Fe :7. 0%以上且15. 0%以下、A1 :0. 01%以上且1.00%以 下，剩余部分含有Zn及不可避免的雜質；所述混合層含有具有超過0 ym且2 ym以下的微 細晶粒的基底金屬部、Zn-Fe合金相和含有Mn、Si、Al及Cr中的1種以上的氧化物；在所述 混合層中，在形成所述微細晶粒的晶界處存在所述氧化物和所述Zn-Fe合金相，所述Zn-Fe 合金相進入至所述基底金屬部中。
[0034] [Mn] + [Si] + [Al] + [Cr] ^ 0. 4 (式 1)
[0035] (2)根據上述（1)所述的合金化熱浸鍍鋅鋼板，其中，所述鍍層的距表面1 ym以下 的區域即鍍層表層區域也可以是含有不含所述氧化物的G相的Zn-Fe合金相。
[0036] (3)根據上述（1)或（2)所述的合金化熱浸鍍鋅鋼板，其中，所述混合層的沿著所 述鋼板的板厚方向的方向的平均厚度也可以為10 um以下。
[0037] (4)根據上述⑴~（3)中任一項所述的合金化熱浸鍍鋅鋼板，其中，對于所述混 合層中的所述Zn-Fe合金相，在從所述鋼板的板厚方向截面看時，也可以形成從所述鍍層 朝所述鋼板的板厚中心方向以V字狀突出的形狀。
[0038] (5)根據上述（1)~（4)中任一項所述的合金化熱浸鍍鋅鋼板，其中，在沿著所述 混合層和所述鍍層的界面使用掃描式電子顯微鏡以5000倍的倍率觀察10個視場以上的所 述混合層時，也可以在總觀察視場中的20 %以上的視場中，觀察到所述混合層中的具有存 在所述Zn-Fe合金相的所述晶界的所述微細晶粒。
[0039] (6)根據上述⑴~（5)中任一項所述的合金化熱浸鍍鋅鋼板，其中，所述混合層 中的所述Zn-Fe合金相也可以是通過在合金化處理時從所述鍍層浸入的所述Zn和所述鋼 板中的所述Fe反應而生成的。
[0040] (7)本發明的一個形態所涉及的合金化熱浸鍍鋅鋼板的制造方法具有以下工序： 第1升溫工序，其在含有0. 1體積％以上且50體積％以下的氫和剩余部分含有氮及不可避 免的雜質并且露點為超過一 30°C且20°C以下的氣氛中，將650°C~740°C之間的平均升溫 速度即第1升溫速度規定為〇. 2°C /秒以上且6°C /秒以下，對具有上述（1)所述的成分組 成的鋼板進行加熱；第2升溫工序，其在所述第1升溫工序之后，在所述氣氛中將所述鋼板 從740°C加熱到750°C以上且900°C以下的退火溫度；退火工序，其在所述第2升溫工序之 后，在所述氣氛中在所述退火溫度中將所述鋼板滯留30秒以上且300秒以下；冷卻工序，其 在所述退火工序之后，對所述鋼板進行冷卻；鍍鋅工序，其在所述冷卻工序之后，對所述鋼 板進行熱浸鍍鋅；以及合金化處理工序，其在所述鍍鋅工序之后，在420°C~550°C的合金 化處理溫度下對所述鋼板進行合金化處理。