高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板及其制造方法
【專利摘要】一種合金化熱鍍鋅鋼板，其中，在鋼板表面上具有每單面的鍍層附著量為20～120g/m2的鋅鍍層，在該鍍層內(nèi)，平均粒徑為10nm以下的碳化物以每個(gè)分區(qū)中為5個(gè)以上且50個(gè)以下的比例存在，平均粒徑為50nm以上的氧化物以每個(gè)分區(qū)中為5個(gè)以上且50個(gè)以下的比例存在，所述鋼板具有如下成分組成：以質(zhì)量％計(jì)，含有C：0.02％以上且0.30％以下、Si：0.01％以上且2.5％以下、Mn：0.1％以上且3.0％以下、P：0.003％以上且0.08％以下、S：0.01％以下、Al：0.001％以上且0.20％以下、Ti：0.03％以上且0.40％以下，且余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，其中，所述每個(gè)分區(qū)是指通過(guò)鍍層厚度(t1μm)和將鍍層截面在與厚度方向正交的方向上以1μm間隔進(jìn)行分割而得到的面積(t1×1(μm2))。
【專利說(shuō)明】高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適合作為汽車防銹表面處理鋼板的合金化熱鍍鋅鋼板及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 汽車、卡車的車架、行走系統(tǒng)等構(gòu)件中，以往使用TS440MPa級(jí)以下的熱軋鋼板。但 近來(lái)，為了提高汽車的耐碰撞特性并且保護(hù)地球環(huán)境，正在推進(jìn)汽車用鋼板的高強(qiáng)度化、薄 壁化，并開始研究使用TS590MPa級(jí)、TS780MPa級(jí)、進(jìn)一步為TS980MPa級(jí)以上的高強(qiáng)度熱軋 鋼板。
[0003] 汽車用構(gòu)件大多是通過(guò)沖壓成型得到的形狀復(fù)雜的構(gòu)件，需要強(qiáng)度高且加工性優(yōu) 良的材料。另一方面，從在鋼板的薄壁化的同時(shí)確保車身的防銹力的觀點(diǎn)出發(fā)，期望對(duì)原材 鋼板賦予了防銹性的表面處理鋼板，其中，特別期望涂裝后耐腐蝕性、焊接性優(yōu)良且能夠廉 價(jià)地制造的合金化熱鍍鋅鋼板。
[0004] 以往提出了幾種加工性優(yōu)良的高強(qiáng)度熱乳鋼板或熱鍍鋅系高強(qiáng)度鋼板及其制造 方法。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了一種拉伸強(qiáng)度為590MPa以上的加工性優(yōu)良的高強(qiáng)度 鋼板及其制造方法，其特征在于，對(duì)以質(zhì)量％計(jì)含有C :0.02?0.06%、Si彡0.3%、Μη : 0· 5 ?2.0%、Ρ 彡 0.06%、S 彡 0.005%、Α1 彡 0.06%、Ν 彡 0.006%、Mo :0.05 ?0· 5%、 Ti :0· 〇3?0· 14%且余量實(shí)質(zhì)上由Fe構(gòu)成的鋼進(jìn)行熔煉，在精軋結(jié)束溫度為880?以上、 卷取溫度為570°C以上的條件下進(jìn)行熱軋，由此使其實(shí)質(zhì)上為鐵素體單相組織，并且分散析 出有平均粒徑小于l〇nm的含有Ti和Mo的碳化物。
[0005] 另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了一種熱鍍鋅系高強(qiáng)度熱乳鋼板的制造方法，其特征 在于，對(duì)以質(zhì)量％計(jì)含有c :0· 01?0· 1%、Si彡0. 3%、Μη :0. 2?2. 0%、P彡0. 04%、 3彡0_02%、八1彡0.1%4彡 0.006%、11:0_03?0.2%且含有]^〇彡0_5%和1彡1_0%中 的一種以上、余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼進(jìn)行熔煉，在奧氏體單相區(qū)進(jìn)行熱軋， 在 550°C以上進(jìn)行卷取，制造鐵素體單相的熱乳鋼板，然后，進(jìn)一步除去氧化皮，在該狀態(tài)下 實(shí)施熱鍍鋅，由此，使得以質(zhì)量％計(jì)滿足4. 8C+4. 2Si+0. 4Mn+2Ti彡2. 5,組織為以面積比率 計(jì)為98%以上的鐵素體，并且分散存在有在以原子比計(jì)滿足（Mo+WV(Ti+Mo+W)彡0. 2的范 圍內(nèi)含有Ti、以及Mo和W中的一種以上的小于10nm的析出物。
[0006] 但是，在專利文獻(xiàn)1、2中，為了使含有Ti和Mo等的微細(xì)碳化物在鐵素體中析出， 需要在精軋結(jié)束后在550°C以上的卷取溫度（以下有時(shí)也稱為CT)下進(jìn)行卷取。在這樣的 高CT條件下對(duì)含有Si、Μη等比Fe更容易氧化的元素（以下有時(shí)也稱為易氧化性元素） 的熱乳母材進(jìn)行卷取處理的情況下，在鋼板母材表層部生成含有易氧化性元素的內(nèi)部氧化 物，由此，在之后的熱鍍鋅處理、合金化處理中，會(huì)過(guò)度地促進(jìn)Zn-Fe合金化反應(yīng)，從而存在 鍍層密合性劣化的問(wèn)題。此外，在母材鋼板表層部存在大量?jī)?nèi)部氧化物的情況下，存在如下 問(wèn)題：在延伸凸緣加工時(shí)，內(nèi)部氧化物成為起點(diǎn)，在鋼板表層部和鍍層產(chǎn)生微小裂紋，延伸 凸緣加工部的涂裝后耐腐蝕性劣化。
[0007] 另一方面，在為了抑制熱軋時(shí)生成的內(nèi)部氧化物而降低CT來(lái)進(jìn)行卷取處理的情 況下，會(huì)由于碳化物的析出不充分并且由于珠光體等組織生長(zhǎng)而導(dǎo)致強(qiáng)度、加工性降低，不 僅如此，在之后的連續(xù)式熱鍍鋅設(shè)備中對(duì)鋼板進(jìn)行退火時(shí)會(huì)吸留氫氣，從而引起耐氫脆性 劣化的問(wèn)題。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2〇〇2_322543號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2〇〇3_321736號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0013] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供在確保良好的加工性的同時(shí)彎 曲加工部的鍍層密合性和延伸凸緣加工部的涂裝后耐腐蝕性優(yōu)良、并且耐氫脆性優(yōu)良的高 強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板。
[0014] 用于解決問(wèn)題的方法
[0015] 本發(fā)明人對(duì)高強(qiáng)度鋼板的鍍覆處理反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果得到了以下的見(jiàn) 解。
[0016] 首先，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了得到耐氫脆性優(yōu)良的鍍覆鋼板，鍍層內(nèi)的成分、特別是 氧化物和碳化物的平均粒徑是極其重要的。認(rèn)為其理由在于，在鋼板表層部存在平均粒徑 為10nm以下的碳化物和平均粒徑為5〇nm以上的氧化物的情況下，作為氧侵入的捕獲位點(diǎn) 發(fā)揮作用，通過(guò)抑制鋼板中的擴(kuò)散性氫濃度，抑制了延遲斷裂的敏感性。此外，在受到?jīng)_壓 成型時(shí)的壓縮應(yīng)變時(shí)，在鍍層內(nèi)產(chǎn)生裂紋并傳播。本發(fā)明中，通過(guò)存在微細(xì)的碳化物、氧化 物，在裂紋產(chǎn)生部，微細(xì)的碳化物、氧化物具有釘扎效應(yīng)。推測(cè)利用該釘扎效應(yīng)而使裂紋的 傳播停止，不會(huì)產(chǎn)生大的剝離，彎曲加工時(shí)的鍍層密合性提高。其結(jié)果，涂裝后耐腐蝕性提 尚。
[0017] 其次，關(guān)于其制造方法，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了抑制熱軋時(shí)生成的內(nèi)部氧化物而控制 CT，并且在之后對(duì)鋼板進(jìn)行退火時(shí)規(guī)定加熱溫度而使存在于鋼板表層部的固溶Ti以碳化 物的形式析出是重要的。另外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了在退火時(shí)使Ti氧化物穩(wěn)定地析出，需要 將通過(guò)在加熱區(qū)使鋼板表層氧化而得到的氧化物層作為在均熱區(qū)中的還原退火時(shí)使Ti內(nèi) 部氧化的氧的供給源加以有效利用。另外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了在均熱區(qū)中的還原退火時(shí)使 Ti碳化物穩(wěn)定地析出，控制爐內(nèi)氣氛中的水蒸氣分壓(Ρη20)和氫氣分壓％2)是極其重要 的。其結(jié)果，這些碳化物、氧化物在熱鍍鋅處理和合金化處理時(shí)被吸入到鍍層中而存在于鍍 層內(nèi)，從而使涂裝后耐腐蝕性、鍍層密合性、耐氫脆性提高。
[0018] 本發(fā)明是基于上述見(jiàn)解而完成的，其特征如下所述。
[0019] [1] 一種合金化熱鍍鋅鋼板，其特征在于，在鋼板表面上具有每單面的鍍層附著量 為20?120g/m2的鋅鍍層，在該鍍層內(nèi)，平均粒徑為l〇nm以下的碳化物以每個(gè)分區(qū)中為5 個(gè)以上且50個(gè)以下的比例存在，平均粒徑為50nm以上的氧化物以每個(gè)分區(qū)中為5個(gè)以上 且50個(gè)以下的比例存在，
[0020] 所述鋼板具有如下成分組成：以質(zhì)量％計(jì)，含有c :0.02%以上且0· 30%以下、Si : 0.01 %以上且2. 5%以下、Μη :0· 1 %以上且3.0%以下、P :0.003%以上且0.08%以下、S : 0.01 %以下、A1 :0.001 %以上且0.20%以下、Ti :0.03%以上且0.40%以下，且余量由Fe 和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0021]其中，上述每個(gè)分區(qū)是指通過(guò)鍍層厚度（ti μ m)和將鍍層截面在與厚度方向正交 的方向上以Ιμηι間隔進(jìn)行分割而得到的面積（'ΧΚμπι2))。
[0022] [2]如[1]所述的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板，其特征在于，上述碳化物包含Ti，并且上述 氧化物包含選自Ti02、MnO、Mn02、Si02、A120 3、Mn2Si04、MnSi03中的一種以上氧化物。
[0023] [3]如[1]或[2]所述的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板，其特征在于，作為上述鋼板的成分組 成，以質(zhì)量％計(jì)還含有Nb :0· 001%以上且0· 2%以下、V :〇· 001%以上且〇. 5%以下、Mo : 0· 01 %以上且0· 5%以下、W :0· 001 %以上且0· 2%以下中的一種或兩種以上。
[0024] [4]如[1]?[3]中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板，其特征在于，作為上述鋼板 的成分組成，以質(zhì)量％計(jì)還含有B :0. 0005%以上且0. 005%以下。
[0025] [5]如[1]?[4]中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板，其特征在于，上述鋼板為熱 車L鋼板。
[0026] [6] -種高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其特征在于，對(duì)具有[1]、[3]、[4]中任一 項(xiàng)所述的成分組成的鋼實(shí)施熱乳，在精乳結(jié)束后進(jìn)行冷卻、卷取處理，接著進(jìn)行連續(xù)退火和 熱鍍鋅處理時(shí)，
[0027] 將精軋結(jié)束溫度設(shè)定為850°C以上，將卷取溫度設(shè)定為540?以下，在下述條件下 進(jìn)行連續(xù)退火，
[0028] (a)進(jìn)行如下氧化處理：將退火爐的加熱區(qū)的燃燒氣體的成分組成設(shè)定為H2 > 40 體積％以上、CH4彡20體積％、C02彡1體積％且余量為CO、N2、C xHy (X彡2、y彡4)，在加熱 區(qū)的爐溫為500°C以上且1000°C以下的條件下將鋼板加熱至520°C以上且650°C以下，在鋼 板表層形成厚度為6?60nm的氧化物層，
[0029] (b)接著，使均熱區(qū)氣氛含有5體積％以上且50體積％以下的氫氣且余量為N2， 并且水蒸氣分壓(Ph 2〇)和氫氣分壓(Ph2):滿足下述式（1)，使鋼板在上述均熱區(qū)中的到達(dá)溫 度為630°C以上且780°C以下來(lái)進(jìn)行還原退火，
[0030] ΙΟ^^Ρη^Ρ--^ΙΟ1 (1)
[0031] 其中，？^〇表示水蒸氣分壓（Pa) ,?表示氫氣分壓（Pa)。
[0032] [7]如[6]所述的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其特征在于，在上述熱鍍鋅處理 后，進(jìn)一步將鋼板加熱至450°C以上且510?以下的溫度而實(shí)施合金化處理，以20°C /秒以 下冷卻至400°C，使鍍層中的Fe含有率為7?15%的范圍。
[0033] 需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明中，高強(qiáng)度是指拉伸強(qiáng)度TS為590MPa以上。另外，本發(fā) 明的合金化熱鍍鋅鋼板包括冷乳鋼板、熱軋鋼板中的任意一種，從延伸凸緣性、擴(kuò)孔性等觀 點(diǎn)出發(fā)，特別優(yōu)選熱軋鋼板。
[0034] 發(fā)明效果
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，能夠得到在確保良好的加工性的同時(shí)彎曲加工部的鍍層密合性和延 伸凸緣加工部的涂裝后耐腐蝕性優(yōu)良、并且耐氫脆性優(yōu)良的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板。

【具體實(shí)施方式】
[0036]以下，對(duì)本發(fā)明具體地進(jìn)行說(shuō)明。另外，在以下的說(shuō)明中，鋼成分組成的各元素的 含量的單位為"質(zhì)量％ "，以下，只要沒(méi)有特別說(shuō)明則僅以" ％，，表示。
[0037]以下，對(duì)本發(fā)明詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
[0038] (1)鋼板的成分組成
[0039] c :0.02% 以上且 0.30% 以下
[0040] c是用于使碳化物在鋼板中析出所需的元素，為此需要0.02%以上。另一方面，若 超過(guò)〇· 30%，則焊接性劣化，因此上限設(shè)定為〇· 30%。
[0041] Si :〇.〇1% 以上且 2. 5% 以下
[0042] Si作為固溶強(qiáng)化元素是有效的，為了表現(xiàn)出強(qiáng)化效果，需要含有〇.〇1%以上。另 一方面，若大量含有而超過(guò)2. 5%，則在退火過(guò)程中Si的氧化物富集在鋼板表面，成為產(chǎn)生 不上鍍?nèi)毕?、鍍層密合性劣化的原因，因此上限設(shè)定為2. 5%。
[0043] Μη :0· 1 % 以上且 3.0 % 以下
[0044] Μη是為了提高強(qiáng)度而添加的，為了表現(xiàn)出強(qiáng)化效果，需要含有〇. 1%以上。另一 方面，若含量超過(guò)3.0%，則在退火過(guò)程中Μη的氧化物富集在鋼板表面，成為產(chǎn)生不上鍍?nèi)?陷、鍍層密合性劣化的原因，因此上限設(shè)定為3.0%。
[0045] P :0.003% 以上且 0.08% 以下
[0046] P是不可避免地含有的元素之一，為了使其低于〇. 〇〇3%，可能會(huì)使成本增加，因 此設(shè)定為0.003%以上。另一方面，含有超過(guò)〇_〇8%的P時(shí)，焊接性劣化。此外，表面品質(zhì) 劣化。另外，如果在合金化處理時(shí)不提高合金化處理溫度，則不能得到所期望的合金化度。 如果為了得到所期望的合金化度而提高合金化處理溫度，則在延展性劣化的同時(shí)合金化鍍 覆被膜的密合性劣化。P的添加量過(guò)高時(shí)，合金化溫度過(guò)度升高?；谝陨侠碛桑瑸榱思骖?所期望的合金化度、良好的延展性和合金化鍍覆被膜的密合性，將P設(shè)定為〇. 08%以下。 [0047] S :0.01 % 以下
[0048] s在晶界發(fā)生偏析。或者，在大量生成MnS時(shí)，會(huì)使韌性降低?；谝陨侠碛?，需要 設(shè)定為〇· 01%以下。S的含量的下限沒(méi)有特別限定，可以為雜質(zhì)程度。
[0049] A1 :0.001 % 以上且 0.20% 以下
[0050] A1是為了對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧而添加的。但是，其含量低于〇. 001 %時(shí)，不能達(dá)到該目 的。另一方面，若含量超過(guò)〇· 20%，則夾雜物大量產(chǎn)生，成為鋼板缺陷的原因。基于以上理 由，A1設(shè)定為0.001 %以上且0.20%以下。
[0051] Ti :0.03% 以上且 0.40% 以下
[0052] Ti是用于使碳化物在鋼板中析出而增加強(qiáng)度所需的元素，從成本的觀點(diǎn)出發(fā)也是 有效的元素。但是，添加量低于0.03%時(shí)，用于增加強(qiáng)度所需的析出物量不充分，若超過(guò) 0.40%，則其效果飽和，導(dǎo)致成本上升。基于以上理由，Ti設(shè)定為0.03%以上且0.40%以 下。
[0053]另外，為了控制強(qiáng)度和加工性，除了上述元素以外還可以添加以下元素。
[0054] 選自恥：0.001%以上且0.2%以下、乂：0.001%以上且0.5%以下、]\!〇:0.01%以 上且0· 5%以下、W :0. 001 %以上且0. 2%以下中的一種或兩種以上
[0055] Nb、V、Mo、W在鋼板中以包含Ti的復(fù)合碳化物的形式析出，是對(duì)于使微細(xì)碳化物穩(wěn) 定析出有效的元素，添加這些元素中的一種或兩種以上。但是，添加量低于規(guī)定的范圍時(shí)， 由析出產(chǎn)生的強(qiáng)度增加效果不充分，若超過(guò)規(guī)定的范圍，則其效果飽和，導(dǎo)致成本上升。因 此，在含有的情況下，Nb設(shè)定為0· 001 %以上且〇· 2%以下，V設(shè)定為0. 001 %以上且0· 5% 以下，Mo設(shè)定為0· 01 %以上且0· 5%以下，w設(shè)定為〇. 001 %以上且〇· 2%以下。
[0056] B :0. 0005 % 以上且 0· 005 % 以下
[0057] B是對(duì)于提高淬透性有效的元素。但是，低于0.0005%時(shí)，難以得到促進(jìn)淬火的效 果。另一方面，若添加量超過(guò)0.005%，則其效果飽和，導(dǎo)致成本上升。因此，在含有的情況 下，B設(shè)定為0. 0005%以上且0. 005%以下。
[0058] 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0059] (2)鍍層內(nèi)存在的碳化物和氧化物
[0060]本發(fā)明的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板的特征在于，鍍層內(nèi)存在的碳化物的平均粒徑為10nm 以下且氧化物的平均粒徑為5〇nm以上。碳化物的平均粒徑超過(guò)10nm，裂紋傳播抑制效果小 而使加工時(shí)的鍍層密合性劣化，并且氫捕獲效果小而使耐氫脆性劣化。氧化物的平均粒徑 小于50nm時(shí)，氫捕獲效果小而使耐氫脆性劣化。同時(shí)，由于產(chǎn)生裂紋而使加工部的涂裝后 耐腐蝕性劣化。碳化物以每個(gè)分區(qū)中為5個(gè)以上且50個(gè)以下的比例存在。每個(gè)分區(qū)中少 于5個(gè)時(shí)，氫捕獲效果小而使耐氫脆性劣化。每個(gè)分區(qū)中超過(guò) 50個(gè)時(shí)，鍍覆被膜的加工性 劣化而使鍍層密合性降低。
[0061]氧化物以每個(gè)分區(qū)中為5個(gè)以上且50個(gè)以下的比例存在。每個(gè)分區(qū)中少于5個(gè) 時(shí)，氫捕獲效果小而使耐氫脆性劣化。每個(gè)分區(qū)中超過(guò)50個(gè)時(shí)，鍍覆被膜的加工性劣化而 使鍍層密合性降低。
[0062]需要說(shuō)明的是，上述每個(gè)分區(qū)是指鍍層截面的一定面積，其為通過(guò)鍍層厚度 αιμΠ ι)和將鍍層截面在與厚度方向正交的方向上以1μιη間隔進(jìn)行分割而得到的面積 (i^X 1 (μ m2))。
[0063]本發(fā)明中，碳化物優(yōu)選含有Ti。另外，氧化物含有Ti、并且含有Si、Μη、A1是有效 的，具體而言，優(yōu)選為選自Ti02、MnO、Mn02、Si02、A1 203、Mn2Si04、MnSi03中的一種以上氧化 物。這是因?yàn)?，通過(guò)使添加到鋼中的強(qiáng)化元素盡可能以氧化物的形式析出而使緊挨于鍍層 的下方的鋼板表層部軟質(zhì)化，促進(jìn)加工時(shí)的應(yīng)力松弛。
[0064]另外，鍍層內(nèi)的碳化物、氧化物的組成可以通過(guò)以下方法來(lái)確認(rèn)?？梢粤信e例如如 下方法：利用聚焦離子束加工裝置（FIB)，以包含鍍層的方式將鋼板截面加工成薄片后，利 用透射電子顯微鏡（TEM)進(jìn)行觀察，并利用能量色散型X射線檢測(cè)器（ EDX)進(jìn)行組成分析、 電子束分析。另外，作為鍍層內(nèi)的碳化物、氧化物的平均粒徑的測(cè)定方法，使用由上述觀察 方法中的照片測(cè)定最大直徑和最小直徑并進(jìn)行平均的方法。
[0065]此外，本發(fā)明的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板在鋼板的表面上具有每單面的鍍層附著量為 20?120g/m2的鋅鍍層。若低于20g/m2,則難以確保涂裝后耐腐蝕性，若超過(guò)I20g/ m2,則鍍 層密合性降低。
[0066]另外，從延伸凸緣性、擴(kuò)孔性的理由考慮，本發(fā)明的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板優(yōu)選為熱軋 鋼板。
[0067] (3)高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板的制造方法
[0068]接著，對(duì)本發(fā)明的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板的制造方法及其限定理由進(jìn)行說(shuō)明。
[0069] 首先，對(duì)熱乳條件進(jìn)行說(shuō)明。
[0070] 精軋結(jié)束溫度850°C以上
[0071]精軋結(jié)束溫度低于85〇°C時(shí)，由于在未再結(jié)晶的狀態(tài)下進(jìn)行軋制而引起的應(yīng)變的 累積量增大，導(dǎo)致乳制載荷的增加。因此，將精軋結(jié)束溫度設(shè)定為850°C以上。對(duì)于上限沒(méi) 有特別限定。本發(fā)明中，優(yōu)選為ll〇〇°C以下。
[0072] 卷取溫度540°C以下
[0073]卷取溫度超過(guò)540°C時(shí)，會(huì)由于易氧化性元素而形成內(nèi)部氧化物，在之后的熱鍍鋅 處理、合金化處理時(shí)，過(guò)度地促進(jìn)Zn-Fe合金化反應(yīng)，由此導(dǎo)致因產(chǎn)生合金化不均而引起的 外觀性的劣化、彎曲加工部的鍍層密合性的降低和延伸凸緣部的涂裝后耐腐蝕性的劣化。 另外，由于內(nèi)部氧化進(jìn)行，生成碳化物所需的Ti被消耗，因此，Ti等碳化物形成元素因內(nèi)部 氧化而被消耗，從而形成缺Ti層。因此，難以使鍍層內(nèi)存在足夠的Ti碳化物。因此，將卷 取溫度設(shè)定為540?以下。
[0074] 接著，對(duì)連續(xù)退火和熱鍍鋅處理進(jìn)行說(shuō)明。
[0075] 退火爐的加熱區(qū)的氣體的成分組成為H2彡40體積％以上、CH4彡20體積％、 C02 彡 1 體積％、余量 CO、N2、CxHy (X > 2、y 彡 4)
[0076] H2、CH4、C02少時(shí)，氧化還原后的表面活化效果小，還原退火時(shí)形成在緊挨于鍍層的 下方的碳化物、氧化物難以被吸入到鍍層中。因此，難以得到本發(fā)明中最重要的向鍍層內(nèi)供 給碳化物和氧化物的效果。對(duì)于上限沒(méi)有特別限定。關(guān)于余量氣體，即使是極微量，但只要 混入這些氣體，則也可得到同樣的效果。燃燒氣體可以在天然氣、工業(yè)用甲烷、乙烷、丙烷氣 體等中混入氫氣而形成，也可以使用通過(guò)所謂的水煤氣反應(yīng)生成的焦?fàn)t煤氣。但是，焦?fàn)t煤 氣的燃燒卡路里根據(jù)出產(chǎn)作為原料的煤炭的礦山、焦?fàn)t的運(yùn)轉(zhuǎn)率而發(fā)生變化。因此，有時(shí)需 要通過(guò)添加氫氣等來(lái)調(diào)節(jié)成分，因此，焦?fàn)t煤氣并不一定可以直接使用。
[0077] 加熱區(qū)的爐溫500°C以上且1000°C以下
[0078] 爐溫低于500°C時(shí)，鋼板表面產(chǎn)生氧化不均而不會(huì)被充分氧化，因此，將碳化物、氧 化物吸入鍍層內(nèi)的效果不會(huì)均勻地進(jìn)行。超過(guò)1000°C時(shí)，鋼板表面過(guò)度氧化，鍍層與鋼板的 界面變得粗糙,加工時(shí)的鍍層密合性劣化。
[0079] 加熱區(qū)中的鋼板的加熱溫度為520°C以上且650°C以下
[00S0] 低于520°C時(shí)，鋼板表面不會(huì)充分氧化，因此，將碳化物、氧化物吸入鍍層內(nèi)的效果 小。超過(guò)650°C時(shí)，會(huì)過(guò)度氧化，鍍層與鋼板的界面變得粗糙，加工時(shí)的鍍層密合性劣化。 [0081]鋼板表層上形成厚度為6?60nm的氧化物層的氧化處理 [00 82] 本發(fā)明中，小于6nm時(shí)，鋼板表面的氧化量不充分，因此，將碳化物和氧化物吸入 鍍層內(nèi)的效果小。大于60nm時(shí)，會(huì)過(guò)度氧化，鍍層與鋼板的界面變得粗糙，加工時(shí)的鍍層密 合性劣化。另外，本發(fā)明中的氧化物層是指以Fe氧化物層為主體、實(shí)質(zhì)上不含有Ti的氧化 物層（是指Ti為〇· 〇〇1 %以下的氧化物層）。鋼板的加熱溫度超過(guò)65(TC時(shí)，Ti以氧化物 的形式被吸入到氧化鐵中。該Ti的氧化物在還原退火時(shí)殘留在界面處而使鍍層與鋼板的 界面變得粗糙，因此，加工時(shí)的鍍層密合性劣化，因而不優(yōu)選。
[0083] 均熱區(qū)氣氛含有5體積％以上且50體積％以下的氫氣且余量為N2，并且水蒸氣分 壓(P%Q)和氫氣分壓(P_)滿足式⑴。
[0084] H2少于5體積％時(shí)，鋼板表面不會(huì)被充分還原，因此，在界面處殘留有氧化物而使 涂裝后耐腐蝕性劣化。超過(guò)5〇體積％時(shí)，鋼板吸留大量氫氣，因此，使鍍覆被膜產(chǎn)生氣泡等 而使表面品質(zhì)劣化。余量設(shè)定為N2。并且，水蒸氣分壓:(Ph2〇|，與氫氣分壓(pHi|比需要滿足 下述式（1)。
[0085] ΙΟ-^Ρη.Λ?^ΙΟ'1 fl)
[0086] Ph2〇/PHi小于10_3(0·0010)時(shí)，Ti發(fā)生氮化而不會(huì)形成碳化物。另一方面， 大于ΙΟ?· 1000)時(shí)，Ti在退火時(shí)發(fā)生內(nèi)部氧化而被消耗，從而無(wú)法形成碳化物。
[0087] 還原退火時(shí)鋼板在均熱區(qū)中的到達(dá)溫度為630?以上且780°C以下 [0088] 低于630°C時(shí)，表面不會(huì)活化，不能得到將碳化物和氧化物引入鍍層內(nèi)的效果，因 此不優(yōu)選。超過(guò)780°C時(shí)，Ti選擇性地發(fā)生外部氧化而被消耗，從而無(wú)法形成碳化物。^0 組成的控制通過(guò)如下方法實(shí)施：在退火爐外設(shè)置鼓泡裝置，將預(yù)定流量的N 2氣體通入保持 于室溫的水槽，與預(yù)先不加濕的N2氣體混合并導(dǎo)入爐內(nèi)。另外，此時(shí)，需要使氣體從退火爐 的下部流入。這是因?yàn)?，H 20的比重輕，因此H20停留于爐內(nèi)上部。在此，爐體下部表示相對(duì) 于爐體整個(gè)高度直到1/10的高度為止。
[0089] 由露點(diǎn)測(cè)定H20和H2分壓的方法沒(méi)有特別限定。例如，取樣預(yù)定量的氣體，利用 Dew Cup等露點(diǎn)測(cè)量裝置對(duì)其測(cè)定露點(diǎn)，求出H20分壓。同樣地，利用市售的H2分壓計(jì)測(cè)定 H2分壓?；蛘?，如果測(cè)定氣氛內(nèi)的壓力，則可由濃度比算出Η20、Η2的分壓。
[0090] 另外，本發(fā)明的熱鍍鋅鋼板可以在熱鍍鋅處理后實(shí)施合金化處理而制成合金化熱 鍍鋅鋼板。這種情況下，將鋼板加熱至450°C以上且510°C以下的溫度而實(shí)施合金化處理， 以20°C/秒以下冷卻至400?。這樣得到的鍍層內(nèi)的Fe含有率為7?15%。Fe含有率低 于7%時(shí)，不僅會(huì)因產(chǎn)生合金化不均而無(wú)法得到均勻的表面外觀，而且會(huì)由于Zn-Fe合金化 反應(yīng)不充分而在鍍層表層較厚地生成軟質(zhì)ζ相，導(dǎo)致在彎曲加工時(shí)產(chǎn)生鍍層以鱗片狀剝 離的剝落。另一方面，超過(guò)15%時(shí)，Zn-Fe合金化反應(yīng)過(guò)度進(jìn)行，在鍍層與鋼板的界面附近 較厚地生成脆的Γ相，從而使鍍層密合性劣化。
[0091] 合金化溫度低于450?時(shí)，合金化反應(yīng)不會(huì)充分進(jìn)行。超過(guò)51(TC時(shí)，會(huì)較厚地形 成Γ相而使加工部的鍍層密合性劣化。在合金化后，以20?/秒以下冷卻至400?。冷卻 速度慢時(shí)，會(huì)較厚地生成Γ相，從而使鍍層密合性劣化。
[0092] 實(shí)施例1
[0093] 將具有表1所示成分組成的鋼坯在1250°C下進(jìn)行加熱后，在表2所示的條件下進(jìn) 行熱乳，進(jìn)一步通過(guò)酸洗而除去黑色氧化皮，制成厚度為2. 3mm的熱軋鋼板。
[0094] 接著，利用CGL生產(chǎn)線進(jìn)行連續(xù)退火處理、熱鍍鋅處理。CGL中，在加熱區(qū)中使組成 調(diào)節(jié)為預(yù)定成分的焦?fàn)t煤氣燃燒而實(shí)施氧化處理，然后，在均熱區(qū)中以表2所示的條件控 制爐內(nèi)氣氛、水蒸氣分壓、氫氣分壓和鋼板最高到達(dá)溫度而對(duì)鋼板實(shí)施還原處理。另外，關(guān) 于氣氛中的露點(diǎn)的控制，預(yù)先另外設(shè)置流動(dòng)有通過(guò)對(duì)設(shè)置在N 2氣體線路中的水槽進(jìn)行加熱 而被加濕后的N2氣體的配管，將h2氣體導(dǎo)入到加濕后的n 2氣體中進(jìn)行混合，并將其導(dǎo)入爐 內(nèi)，由此控制氣氛氣體的露點(diǎn)。另外，氣氛中的h2濃度的控制通過(guò)利用氣閥調(diào)節(jié)導(dǎo)入到n 2 氣體中的h2氣體的量來(lái)進(jìn)行。
[0095] 然后，浸漬在浴溫為460°C的含A1的Zn浴中，實(shí)施熱鍍鋅處理。此時(shí)的鍍層附著量 通過(guò)氣體擦拭而調(diào)節(jié)至每單面為45g/m 2 (鍍層厚度& :6 μ m)、70g/m2 (鍍層厚度h : 10 μ m)、 140g/m2 (鍍層厚度h :20 μ m)。對(duì)于合金化熱鍍鋅鋼板，在熱鍍鋅處理后實(shí)施合金化處理。
[0096]

【權(quán)利要求】
1. 一種合金化熱鍍鋅鋼板，其特征在于，在鋼板表面上具有每單面的鍍層附著量為 20?120g/m 2的鋅鍍層，在該鍍層內(nèi)，平均粒徑為IOnm以下的碳化物以每個(gè)分區(qū)中為5個(gè) 以上且50個(gè)以下的比例存在，平均粒徑為50nm以上的氧化物以每個(gè)分區(qū)中為5個(gè)以上且 50個(gè)以下的比例存在， 所述鋼板具有如下成分組成：以質(zhì)量％計(jì)，含有C :0.02 %以上且0.30 %以下、Si : 0. 01 %以上且2. 5%以下、Mn :0. 1 %以上且3. 0%以下、P :0. 003%以上且0. 08%以下、S : 0. 01%以下、Al :0. 001 %以上且0. 20%以下、Ti :0. 03%以上且0. 40%以下，且余量由Fe 和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 其中，所述每個(gè)分區(qū)是指通過(guò)鍍層厚度αιμΠ ι)和將鍍層截面在與厚度方向正交的方 向上以Iym間隔進(jìn)行分割而得到的面積（tiXKym2))。
2. 如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板，其特征在于，所述碳化物包含Ti,并且所述 氧化物包含選自TiO2、MnO、MnO 2、SiO2、A1203、Mn2Si0 4、MnSiO3中的一種以上氧化物。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板，其特征在于，作為所述鋼板的成分組 成，以質(zhì)量％計(jì)還含有恥：0.001%以上且0.2%以下、￥:0.001%以上且0.5%以下、]?〇 : 0. 01 %以上且0. 5%以下、W :0. 001 %以上且0. 2%以下中的一種或兩種以上。
4. 如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板，其特征在于，作為所述鋼板的 成分組成，以質(zhì)量％計(jì)還含有B :0. 0005%以上且0. 005%以下。
5. 如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板，其特征在于，所述鋼板為熱軋 鋼板。
6. -種高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其特征在于，對(duì)具有權(quán)利要求1、3、4中任一項(xiàng) 所述的成分組成的鋼實(shí)施熱軋，在精軋結(jié)束后進(jìn)行冷卻、卷取處理，接著進(jìn)行連續(xù)退火和熱 鍍鋅處理時(shí)， 將精軋結(jié)束溫度設(shè)定為850°C以上，將卷取溫度設(shè)定為540°C以下，在下述條件下進(jìn)行 所述連續(xù)退火， (a) 進(jìn)行如下氧化處理：將退火爐的加熱區(qū)的氣體的成分組成設(shè)定為H2 > 40體積％以 上、CH4彡20體積％、CO2彡1體積％且余量為CO、N2、C xHy (X彡2、y彡4)，在加熱區(qū)的爐溫 為500°C以上且1000°C以下的條件下將鋼板加熱至520°C以上且650°C以下，在鋼板表層形 成厚度為6?60nm的氧化物層， (b) 接著，使均熱區(qū)氣氛含有5體積％以上且50體積％以下的氫氣且余量為N2，并且 水蒸氣分壓(PH:〇)和氫氣分壓(Ph 2)滿足下述式（1)，使鋼板在所述均熱區(qū)中的到達(dá)溫度為 630°C以上且780°C以下來(lái)進(jìn)行還原退火， Kr ^ Ph2OZPh2^IO-1 (1) 其中，Ph2O表不水蒸氣分壓（Pa) ,Ph2表不氫氣分壓（Pa)。
7. 如權(quán)利要求6所述的高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其特征在于，在所述熱鍍鋅處 理后，進(jìn)一步將鋼板加熱至450°C以上且510°C以下的溫度而實(shí)施合金化處理，以20°C /秒 以下冷卻至400°C，使鍍層中的Fe含有率為7?15%的范圍。
【文檔編號(hào)】C21D9/46GK104245999SQ201380020566
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月18日
【發(fā)明者】鈴木善繼, 原子大輔, 長(zhǎng)瀧康伸 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社