专利名称：疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及适用于汽车部件等的疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板及其制造方法。
背景技术：
近年来，从保护地球环境的观点出发，不断进行降低CO2等废气的尝试。在汽车产业中使车身轻量化，从而使燃料效率提高，由此，实现使废气量降低的对策。作为车身轻量化的方法之一,可以列举:通过使用于汽车的钢板高强度化而使板厚变薄的方法。另外，对于在底座周围使用的钢板要求由高强度化带来的薄壁化以及防锈性，正研究高强度热镀锌钢板的应用。另外，底座周围的部件与车身底部部件(下臂等)同样地在行驶中受到强烈振动，因此，要求对于振动的高耐久性，对钢板要求优良的疲劳强度。已知:为了确保车身组装后的镀覆以及化学转化处理性，多数情况下底座周围的部件实施冲孔加工，作为应力集中部的实施冲孔加工后的部位的疲劳特性与平滑材料的疲劳特性相比变差。因此，要求冲孔加工中的疲劳特性的提高。针对这样的要求，例如，在专利文献I中提出了一种疲劳特性优良的高强度冷轧钢板及其制造方法，所述高强度冷轧钢板中，将成分组成调节至适当范围，将组织设定为以铁素体相作为主相、以马氏体相或马氏体相和残留奥氏体相作为第二相的复合组织，规定铁素体相中的Cu粒子的粒径。在专利文献2中提出了一种疲劳特性优良的加工用高强度冷轧钢板及其制造方法，所述高强度冷轧钢板中，将成分组成调节至适当范围，形成铁素体相、贝氏体相、残留奥氏体相、马氏体相的复合组织，使铁素体相的Cu粒子粒径最佳化。但是，对于专利文献1、专利文献2中公开的技术而言，通过带切口的平面弯曲疲劳试验片评价疲劳强度，试验片为机械加工后的端面，关于通过冲孔加工引入的端面的初期裂纹对疲劳强度产生的影响没有任何考虑。在专利文献3中提出了一种冲裁端面的疲劳特性和延伸凸缘性优良的高强度热轧钢板及其制造方法，所述高强度热轧钢板中，将成分组成调节至适当范围，抑制氧化铝系氧化物、氮化钛，将组织设定为以贝氏体铁素体为主相。但是，在专利文献3中，虽然对于考虑到冲孔端面的疲劳特性进行了评价，但完全没有涉及到考虑到高强度热镀锌钢板的冲裁端面的疲劳特性。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平11-199973号公报
专利文献2:日本特开平11-279690号公报专利文献3:日本特开2004-315902号公报
发明内容
发明所要解决的问题本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供冲孔加工中的疲劳特性优良的拉伸强度为590MPa以上的高强度热镀锌钢板及其制造方法。用于解决问题的方法本发明人为了实现上述目的，对冲孔加工后的疲劳特性进行了深入的研究。结果发现，将成分组成调节至适当范围，适当地控制金属组织、制造条件(特别是连续式热镀锌处理工序的制造条件)极其重要。而且发现，通过形成具有平均粒径为15 μ m以下且面积率为60%以上的铁素体相、和面积率为5 40%的马氏体相的金属组织；以及在距镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向ΙΟΟμπ 以内的钢板表层部中，生成的选自Fe、S1、Mn、Al、P、Nb、Ti中的一种以上的氧化物(以下，也有时称为内部氧化量)在每单面低于0.060g/m2，由此，冲孔加工后的疲劳特性提高。本发明基于上述见解，特征如下。[I] 一种疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板，其特征在于，作为成分组成，以质量％计，含有 C:0.03 0.15%,Si:2.00% 以下、Mn:1.0 2.5%、P:0.050% 以下、S:0.0100%以下、Al:0.050% 以下、N:0.0050% 以下、Ti:0.010 0.100%、Nb:0.010 0.100%、Sb:0.0010 0.0100%,余量由Fe及不可避免的杂质构成，作为组织，具有平均粒径为15 μ m以下且面积率为60%以上的铁素体相、和面积率为5 40%的马氏体相，在距镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向IOOym 以内的钢板表层部中，生成的选自Fe、S1、Mn、Al、P、Nb、Ti中的一种以上的氧化物在每单面低于0.060g/m2。[2]如上述[I]所述的疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板，其特征在于，作为成分组成，以质量 ％ 计，还含有选自 Cr:0.05 0.80%, V:0.01 0.10%,Cu:0.01 0.10%,Ni:0.01 0.10%、Sn:0.001 0.010%,Mo:0.01 0.50%,Ta:0.001 0.010% 中的一种以上
的元素。[3] 一种疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板的制造方法，其特征在于，对于具有上述[I]或上述[2]所述的成分组成的钢原材，在Ar3点以上的温度下进行精轧，在600°C以下的温度下卷取，酸洗后，进行连续式热镀锌处理时，在上述连续式热镀锌处理中，在700 900°C的温度下进行均热，将700°C以上的温度区域的气氛露点设为-40°C以下进行退火，以I 50°C /秒的平均冷却速度冷却至600°C以下后，进行热镀锌处理。[4] 一种疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板的制造方法，其特征在于，对于具有上述[I]或上述[2]所述的成分组成的钢原材，在Ar3点以上的温度下进行精轧，在600°C以下的温度下卷取，酸洗后，以40%以上的轧制率进行冷轧，接着，进行连续式热镀锌处理时，在上述连续式热镀锌处理中，在700 900°C的温度下进行均热，将700°C以上的温度区域的气氛露点设为_40°C以下，进行退火，以I 50°C /秒的平均冷却速度冷却至600°C以下后，进行热镀锌处理。[5]如上述[3]或上述[4]所述的疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板的制造方法，其特征在于，在上述热镀锌处理后，进一步实施合金化处理。需要说明的是，本发明中，高强度是指拉伸强度TS为590MPa以上。另外，本发明的高强度热镀锌钢板，包含冷轧钢板、热轧钢板中的任意一种作为镀锌的基体钢板，也包含在热镀锌处理后未实施合金化处理的镀覆钢板(以下，也有时称为GI)、实施合金化处理的镀覆钢板(以下，也有时称为GA)中的任意一种。发明效果根据本发明，能够得到疲劳特性优良的拉伸强度为590MPa以上的高强度热镀锌钢板。
图1是表示在距热镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向ΙΟΟμπ 以内的钢板表层部中生成的内部氧化量与反复次数2Χ IO6的疲劳强度的关系的图。
具体实施例方式以下，对本发明具体地进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，钢成分组成的各元素的含量的单位为“质量％”，以下，只要没有特别说明，则仅用“％”表示。首先，对本发明中最重要的要素、即镀层正下方的基体钢板表面的结构与疲劳强度进行说明。
对完成本发明的实验研究的成果进行说明。对于以质量％计含有C:0.09%、Si:0.55%、Mn:1.55%、P:0.025%、S:0.0007%、Al:0.035%、N:0.0025%、Ti:0.015%、Nb:0.03%、Sb:0.0015%、余量由Fe及不可避免的杂质构成的钢坯，进行由粗轧、7道次的精轧构成的热轧，得到板厚3.6mm的热轧钢板。在此，精轧温度为850°C (Ar3点:758°C )，卷取温度为570°C。接着，对所得到的热轧钢板进行酸洗后，实施冷轧(轧制率:61%、板厚:1.4mm)、连续式热镀锌处理，得到板厚1.4mm的供试材料。连续式热镀锌处理中，将均热温度设为800°C，使退火炉内的露点在-30 -60°C间变化。对于由上得到的供试材料，在观察金属组织、考察内部氧化量的同时，评价拉伸特性以及冲裁加工后的疲劳特性。关于金属组织的观察，对轧制方向平行断面的板厚1/4位置进行研磨、硝酸乙醇腐蚀后，在断面三个部位、各部位通过扫描型电子显微镜(SEM)以1000倍的倍率对10个视野(合计30个视野)进行观察，通过使用Media Cybernetics公司制造的图像分析软件“Image Pro Plus ver.4.0”的图像分析处理,测定该图像。S卩,通过图像分析区分铁素体相、珠光体相、渗碳体相、马氏体相、贝氏体相，求出铁素体相的平均粒径、铁素体相的面积率、马氏体相的面积率。关于铁素体相的平均粒径，通过图像处理求出铁素体晶粒的面积，计算各个视野中的面积圆当量直径，求出这些值的平均值(30个视野)。具体而言，将SEM图像以数字数据输入分析软件中，进行二值化，求出面积圆当量直径。关于铁素体相的面积率以及马氏体相的面积率，在数码图像上区分各相，进行图像处理，对每个测定视野求出各相的面积率。求出这些值的平均值(30个视野)作为各面积率。内部氧化量通过“脉冲炉熔融-红外线吸收法”测定。但是，由于需要减去原材(即实施退火前的高强度钢板)中包含的氧量，因此，本发明中，将连续式热镀锌处理后的高强度钢板的双面的表层部分别研磨100 μ m，测定钢中氧浓度，将该测定值作为原材中包含的氧量0H，另外，测定连续式热镀锌处理后的高强度钢板的整个板厚方向上的钢中氧浓度，将该测定值作为内部氧化后的氧量01。使用这样得到的高强度钢板的内部氧化后的氧量OI和原材中包含的氧量0H，计算OI与OH之差(=0Ι-0Η)，进而，将换算成单面每单位面积(即Im2)的量的值(g/m2)作为内部氧化量。另外，关于氧化物组成，使用安装到扫描型电子显微镜(SEM)上的能量分散型X射线分光器(EDS)，对每I个视野以3000倍的视野观察从镀层正下方的基体钢板表面至钢板侧深度方向IOOym的钢板表层部，鉴定氧化物组成。将该操作进行30个视野，将检测出的元素作为观察样品的氧化物组成。本实验中，根据连续式热镀锌处理的条件，在距镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向ΙΟΟμπ 以内的钢板表层部中生成·的内部氧化量发生变化。其中，在任意条件下铁素体相的平均粒径为15 μ m以下，铁素体相的面积率为60%以上，马氏体相的面积率为5 40%，马氏体相与铁素体相的总面积率为95%以上。为了评价冲裁加工后的疲劳特性，从所得到的供试材料上裁取疲劳试验用的试验板(尺寸:50mmX 260mm)，制作45mmX 250mm、平行部宽:30mm、R:100mm的拉伸疲劳试验片，在试验片的中心以间隙10%冲裁加工10mm(p的孔。之后，通过(株)岛津制作所制造的寸一力寸一以应力比0.1、反复循环次数20Hz、最大应力恒定实施拉伸疲劳试验直到反复次数2 X 106，求出2 X IO6下的疲劳强度。实施3次同样的试验，求出平均的疲劳强度。关于拉伸强度，裁取JIS5号拉伸试验片,基于JIS Z2241实施拉伸试验。实施拉伸试验直到试验片断裂，求出拉伸强度。对各试样实施2次同样的试验，求出平均值，作为该试样的拉伸强度。将所得到的结果示于图1。图1中，任意一个钢板的组织均为:铁素体相的平均粒径为15 μ m以下，铁素体相的面积率为60%以上、马氏体相的面积率为5 40%，拉伸强度为590MPa以上。如图1所示可知，在距热镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向IOOym以内的钢板表层部中，生成的内部氧化量在每单面低于0.060g/m2时，反复次数2 X IO6下的疲劳强度提高，得到良好的疲劳特性。接着，对本发明的疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板的钢的成分组成进行说明。C:0.03 0.15%C是用于确保期望的强度必须的元素，因此，需要0.03%以上。另一方面，添加超过0.15%时，由于利用冲裁加工打孔，孔端面过度硬化，疲劳强度降低。因此，使C为0.03%以上且0.15%以下。Si:2.00% 以下Si是用于对钢进行强化的有效元素，但添加量超过2.00%时，在退火后铁素体粒径过度生长，无法得到期望的强度。另外，铁素体相与马氏体相的硬度差增大，因此，冲裁加工中产生的微小裂纹的传播加快，冲孔加工后的疲劳强度降低。因此，将Si设为2.00%以下。Mn: 1.0 2.5%Mn与C同样是用于确保期望的强度而必须的元素。为了确保期望的强度，需要将下限设为1.0%。另一方面，超过2.5%过量添加时，与C的过量添加同样地在孔端面由于加工而过度硬化，疲劳强度降低。因此，将Mn设为1.0%以上且2.5%以下。P:0.050% 以下
P是对钢的强化有效的元素，但添加量超过0.050%时，由于热轧生成的表面氧化层(氧化皮)的剥离变得过多，镀覆后的表面性状变差。因此，将P设为0.050%以下。S:0.0100% 以下S的添加量超过0.0100%时，MnS等非金属夹杂物增加，冲裁加工中的孔端面容易破裂，疲劳强度降低。因此，将S设为0.0100%以下。Al:0.050% 以下Al为了钢的脱氧而优选添加0.010%以上。另一方面，超过0.050%时，镀覆后的表面外观显著变差，因此，将上限设为0.050%。N:0.0050% 以下N只要为通常的钢中含有的量即0.0050%以下，则不损害本发明效果。因此，将N设为0.0050%以下。Ti:0.010 0.100%、Nb:0.010 0.100%Ti,Nb是为了通过组织的微小化和析出强化使钢高强度化而添加的。为了确保期望的强度，使各元素的下限为0.010%。另一方面，各元素超过0.100%过量添加时，过度硬化，在冲裁加工时冲裁变困难。或者，在冲裁加工后的孔的端面上产生裂纹，疲劳强度降低。因此,将Ti设为0.010%以上且0.100%以下，将Nb设为0.010%以上且0.100%以下。Sb:0.0010 0.0100%Sb是通过抑制钢坯加热 时的表层氧化，抑制卷取后的表面氧化，使在距热镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向ΙΟΟμπ 以内的钢板表层部中生成的内部氧化量降低的有效兀素。Sb量低于0.0010%时,表面氧化的抑制效果不充分。另外,表面氧化抑制效果具有在Sb量超过0.0100%时饱和的倾向。因此，使Sb量为0.0010%以上且0.0100%以下，优选为0.0040%以上且0.0080%以下。余量为Fe及不可避免的杂质。上述成分为基本组成，但本发明中除了上述基本组成之外，还可以含有选自Cr、V、Cu、N1、Sn、Mo、Ta中的一种以上的元素。Cr:0.05 0.80%、V:0.01 0.10%、Cu:0.01 0.10%、Ni:0.01 0.10%、Sn:0.001 0.010%、Mo:0.01 0.50%、Ta:0.001 0.010%Cr、V可以为了提高钢的淬透性、使其高强度化而添加。Cu、N1、Sn、Ta是对强度有助的元素，可以为了钢的强化而添加。Mo是对钢的淬火强化有效的元素，可以为了高强度化而添加。各元素的下限为得到期望的效果的最小量，另外，上限为效果饱和的量。由此，在添加的情况下，使Cr为0.05%以上且0.80%以下，V为0.01%以上且0.10%以下，Cu为0.01%以上且0.10%以下，Ni为0.01%以上且0.10%以下，Sn为0.001%以上且0.010%以下，Mo为0.01%以上且0.50%以下、Ta为0.001%以上且0.010%以下。另外，也可以在0.0001%以上且0.1%以下的范围内含有REM，其具有在不会使镀覆性大幅变化的情况下控制硫化物系夹杂物的形态的作用，由此有效地有助于加工性的提闻。接着，对本发明的疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板的组织限定理由进行说明。本发明中，作为钢的组织，具有平均粒径为15 μ m以下且面积率为60%以上的铁素体相、和面积率为5 40%的马氏体相，在距镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向IOOym以内的钢板表层部中，生成的选自Fe、S1、Mn、Al、P、Nb、Ti中的一种以上的氧化物需要控制为每单面低于0.060g/m2。通过形成这样的组织，冲孔加工后的疲劳特性提高。在冲孔加工后的端面附近的钢板表层上，由于加工生成微小的裂纹，在拉伸疲劳试验中裂纹扩大，以至于断裂。特别是以在距镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向ΙΟΟμπ 以内的钢板表层部中生成的氧化物为起点而产生的裂纹对疲劳强度带来较大影响。即，内部氧化量在每单面达到0.060g/m2以上时，由于疲劳试验前的冲孔加工引入的微小的裂纹在反复拉伸疲劳试验中早期传播、连接，因此，疲劳强度降低。因此，本发明中，将在距镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向IOOym以内的钢板表层部中生成的选自Fe、S1、Mn、Al、P、Nb、Ti中的一种以上的氧化物(内部氧化量)限定为每单面低于0.060g/m2。马氏体相的面积率超过40%时、或低于5%时，即使每单面的内部氧化量低于0.060g/m2，但由于铁素体相与马氏体相的硬度差增大，因此在冲裁加工中产生的微小裂纹的传播加快，反复拉伸疲劳试验中的疲劳强度降低。因此，使马氏体相的面积率达到5%以上且40%以下。另外，铁素体相的平均粒径以及面积率的控制也重要。通过使铁素体相的平均粒径为15μπι以下，使面积率为60%以上，使铁素体相和马氏体相的组织均匀化，抑制在拉伸疲劳试验中冲孔加工时产生的微小的裂纹传播，疲劳强度提高。需要说明的是，除了面积率为60%以上的铁素体相和面积率为5 40%的马氏体相之外，以面积率计只要在5%以内，则还可以含有渗碳体相、贝氏体相、珠光体相。接着，对疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板的制造方法进行说明。通过转炉等常用的熔炼方法对具有上述成分组成的钢水进行熔炼，通过连铸法等常用的铸造方法得到钢原材(钢坯)。`接着，对所得到的钢原材实施进行加热、轧制从而得到热轧板的热轧。此时，关于热轧，将精轧的结束温度设为Ar3点以上，在600°C以下的温度下卷取。精轧的结束温度=Ar3点以上精轧的结束温度低于Ar3点时，在钢板表层部生成铁素体相，由于由该加工变形引起的铁素体相的粗大化等，板厚方向的组织变得不均匀，在冷轧以及连续式热镀锌处理后的组织中无法将铁素体相的面积率控制为60%以上。因此，将精轧的结束温度设定为Ar3点以上。需要说明的是，Ar3点可以由下式(I)计算，但也可以使用实际上测定的温度。Ar3=910-310 X [C] -80 X [Mn] +0.35 X (t_0.8)…(I)其中，[M]表示元素M的含量(质量％)，t表示板厚(mm)。需要说明的是，根据含有元素，也可以引入校正项，例如，含有Cu、Cr、N1、Mo的情况下，可以在式(I)的右边加入-20 X [Cu]、-15 X [Cr]、-55 X [Ni]、-80 X [Mo]这样的校正项。卷取温度:600°C以下卷取温度超过600°C时，珠光体相的面积率增加，在连续式热镀锌处理后的钢板中，成为马氏体相的面积率超过40%的组织，疲劳特性降低。因此，将卷取温度设为600°C以下。需要说明的是，由于热轧板的形状变差，因此，卷取温度优选为200°C以上。接着，酸洗后，有时进一步以40%以上的轧制率进行冷轧。在酸洗工序中，除去表面生成的黑氧化皮。需要说明的是，酸洗条件没有特别限定。冷轧的轧制率:40%以上冷轧的轧制率低于40%时，铁素体相的再结晶难以进行，在连续式热镀锌处理后的组织中铁素体相和马氏体相没有均匀地分散，在冲裁时产生的冲裁端面的微小裂纹扩大，疲劳强度降低。由此，使冷轧的轧制率为40%以上。接着，进行连续式热镀锌处理。此时，在700 900°C的温度下进行均热，将700°C以上的温度区域的气氛露点设为-40°C以下进行退火，以I 50°C /秒的平均冷却速度冷却至600°C以下后，进行热镀锌处理。为了得到期望的马氏体相的面积率，均热温度需要为700°C以上。超过900°C时，铁素体相的平均粒径增大，无法得到期望的特性。通过将700°C以上的温度区域的气氛露点设为-40°C以下，在连续式热镀锌处理中的退火工序中的氧电势降低，随之，作为易氧化性元素的Si和Mn等在钢板表层部中的活度降低。于是，这些元素的外部氧化以及内部氧化得以抑制，结果在距热镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向IOOym以内的钢板表层部中生成的内部氧化量降低，疲劳特性得到改善。气氛的露点超过-40°C时，内部氧化量增加。以气氛的露点达到-40°C以下的方式进行控制时，由于通常的露点高于-40°C，因此，通过利用吸收剂吸收除去炉内的水分等，得到-40°C以下的露点。气氛的露点的下限没有特别规定，但低于_80°C时，效果饱和，在成本方面变得不利，因此，优选为_80°C以上。控制气氛露点的温度区域低于700°C的情况下，S1、Mn的表面富集和内部氧化并不发生，因此，使控制气氛露点的温度区域为700°C以上。上限没有特别规定，但超过900°C时，从退火炉内的辊的劣化和成本增大的观点出发变得不利，因此，优选为900°C以下。退火炉内气氛的氢气浓度低于I体积％时，无法得到由还原产生的活化效果，耐镀层剥离性变差。上限没有特别规定，但超过50体积％时，成本上升，并且效果饱和。由此，氢气浓度优选为I体积％以上且50体积％以下。需要说明的是，退火炉内的气体成分，除了氢气以外，由氮气和不可避免的杂质气体构成。只要不损害本发明效果，则也可以含有其他气体成分。上述的条件下退火后，以I 50°C /秒的平均冷却速度冷却至600°C以下。这是由于，不会生成珠光体，并且使微小的铁素体析出。平均冷却速度低于1°C /秒时，生成珠光体，或铁素体粒径增大。平均冷却速度超过50°c /秒时，马氏体的面积率超过40%。另外，将以上述平均冷却速度进行冷却的温度设为600°C以下的原因在于，在超过600°C的温度下珠光体相的面积率增加，疲劳特性降低。因此，以I 50°C /秒的平均冷却速度冷却至600°C以下。接着，进行热镀锌处理。接着，有时进一步实施锌镀层的合金化处理，然后冷却至室温。在热镀锌处理之后进行合金化处理时， 进行热镀锌处理后，例如，将钢板加热至450°C以上且600°C以下，实施合金化处理，优选以镀层的Fe含量达到7 15%的方式进行。低于7%时，发生合金化不均，或剥落性变差。另一方面，超过15%时，耐镀层剥离性变差。本发明的疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板通过上述方法制造，因此，在镀锌层正下方的基体钢板表层部的结构上具有如下特征。
在距镀锌层的正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向ΙΟΟμπ 以内的钢板表层部中，选自Fe、S1、Mn、Al、P、Nb、Ti中的一种以上的氧化物被控制为在每单面低于0.060g/m2。另外，本发明的高强度热镀锌钢板优选在钢板的表面上具有每单面的镀层附着量为20 120g/m2的镀锌层。低于20g/m2时，有时难以确保耐腐蚀性。另一方面，超过120g/m2时，有时耐镀层剥离性变差。另外，本发明中，即使对所得到的高强度热镀锌钢板实施化学转化处理等各种表面处理，也不会损害本发明效果。实施例1以下，基于实施例对本发明具体地进行说明。以具有表I所示的成分组成的钢原材(钢坯)作为初始原材。将这些钢原材加热至表2、表3所示的加热温度后，在表2、表3所示的条件下进行热轧，酸洗后，接着，实施冷车U连续式热镀锌处理。对于一部分钢板，不实施冷轧。接着，除去一部分之外，在连续式热镀锌处理后实施合金化处理。需要说明的是，在连续式热镀锌处理设备中，如表2、表3所示，控制均热温度和700°C以上的温度区域的露点，进行通板，退火后，以I 50°C /秒的平均冷却速度冷却至600°C以下，接着，在460°C的含有Al的Zn浴中实施热镀锌处理。上述700°C以上的区域以外的退火炉内气氛露点基本为-35°C。另外，气氛的气体成分由氮气、氢气以及不可避免的杂质气体构成，-40°C以下的露点通过吸收除去气氛中的水分来进行控制。气氛中的氢气浓度基本为10体积％。GA使用含有0.14质量％A1的Zn浴，GI使用含有0.18质量％A1的Zn浴。附着量通过气体擦拭来调节，GA进行合金化处理。针对由上得到的热镀锌钢板(GA以及GI)，对于内部氧化量、组织观察、拉伸特性、疲劳特性进行评价。测定方法如下所述。(I)内部氧化量内部氧化量通过“脉冲炉熔融-红外线吸收法”测定。但是，由于需要减去原材(即实施连续式热镀锌处理前的高强度钢板)中包含的氧量，因此，本发明中，将连续式热镀锌处理后的高强度钢板的双面的表层部分别研磨100 μ m，测定钢中氧浓度，将该测定值作为原材中包含的氧量0H，另外，测定连续式热镀锌处理后的高强度钢板的整个板厚方向上的钢中氧浓度，将该测定值作为内部氧化后的氧量01。使用这样得到的高强度钢板的内部氧化后的氧量OI和原材中包含的氧量0H，计算OI与OH之差(=0Ι-0Η)，进而将换算成单面每单位面积(即Im2)的量的值(g/m2)作为内部氧化量。另外，关于氧化物组成，使用安装到扫描型电子显微镜(SEM)上的能量分散型X射线分光器(EDS)，对每I个视野以3000倍的视野观察从镀层正下方的基体钢板表面至钢板侧深度方向IOOym的钢板表层部，鉴定氧化物组成。将该操作进行30个视野，将检测出的元素作为观察样品的氧化物组成。(2)组织观察关于金属组织的评价，对轧制方向平行断面的板厚1/4位置进行研磨、硝酸乙醇腐蚀后，在断面三个部位、各部位通过扫描型电子显微镜(SEM)以1000倍的倍率对10个视野(合计30个视野)进行观察,通过使用Media Cybernetics公司制造的图像分析软件“Image Pro Plus ver.4.0”的图像分析处理,测定该图像。S卩,通过图像分析区分铁素体相、珠光体相、渗碳体相、 马氏体相、贝氏体相，求出铁素体相的平均粒径、铁素体相的面积率、马氏体相的面积率。关于铁素体相的平均粒径，通过图像处理求出铁素体晶粒的面积，计算各个视野中的面积圆当量直径，求出这些值的平均值(30个视野)。具体而言，将SEM图像以数字数据输入分析软件中，进行二值化，求出面积圆当量直径。关于铁素体相的面积率以及马氏体相的面积率，在数码图像上区分各相，进行图像处理，对每个测定视野求出各相的面积率。将这些值进行平均(30个视野)作为各面积率。(3)拉伸试验从所得到的钢板上，以轧制方向为拉伸方向的方式采集JIS5号拉伸试验片，基于JIS Z2241实施拉伸试验。实施拉伸试验直到断裂，求出拉伸强度。对各试样实施2次同样的试验，求出平均值，作为该试样的拉伸强度。
(4)拉伸疲劳试验为了评价冲孔加工后的疲劳特性，从所得到的钢板上裁取疲劳试验用的试验板(尺寸:50_\260臟)，制作45_父250_、平行部宽度:30mm、R:100mm的拉伸疲劳试验片，在试验片的中心以间隙10%冲孔加工10mm(p的孔。之后，通过(株)岛津制作所制造的寸一力寸一以应力比0.1、反复循环次数20Hz、最大应力恒定实施拉伸疲劳试验直到反复次数2X106。实施3次同样的试验，求出平均的疲劳强度。将由上得到的结果与条件一起示于表2、表3。表I
权利要求
1.一种疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板，其特征在于， 作为成分组成，以质量％计，含有C:0.03 0.15%,Si:2.00%以下、Mn:1.0 2.5%、P:0.050% 以下、S:0.0100% 以下、Al:0.050% 以下、N:0.0050% 以下、Ti:0.010 0.100%,Nb:0.010 0.100%、Sb:0.0010 0.0100%，余量由Fe及不可避免的杂质构成， 作为组织，具有平均粒径为15 μ m以下且面积率为60%以上的铁素体相和面积率为5 40%的马氏体相， 在距镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向ΙΟΟμπ 以内的钢板表层部中，生成的选自Fe、S1、Mn、Al、P、Nb、Ti中的一种以上的氧化物在每单面低于0.060g/m2。
2.如权利要求1所述的疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板，其特征在于，作为成分组成，以质量 ％ 计，还含有选自 Cr:0.05 0.80%、V:0.01 0.10%、Cu:0.01 0.10%、Ni:0.01 0.10%、Sn:0.001 0.010%,Mo:0.01 0.50%、Ta:0.001 0.010% 中的一种以上的元素。
3.一种疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板的制造方法，其特征在于，对于具有权利要求I或2所述的成分组成的钢原材，在Ar3点以上的温度下进行精轧，在600°C以下的温度下卷取，酸洗后，进行连续式热镀锌处理时， 在所述连续式热镀锌处理中，在700 900°C的温度下进行均热，将700°C以上的温度区域的气氛露点设为-40°C以下进行退火，以I 50°C /秒的平均冷却速度冷却至600°C以下后，进行热镀锌处理。
4.一种疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板的制造方法，其特征在于，对于具有权利要求I或2所述的成分组成的钢原材，在Ar3点以上的温度下进行精轧，在600°C以下的温度下卷取，酸洗后，以40%以上的轧制率进行冷轧，接着，进行连续式热镀锌处理时， 在所述连续式热镀锌处理中，在700 900°C的温度下进行均热，将700°C以上的温度区域的气氛露点设为-40°C以下，进行退火，以I 50°C /秒的平均冷却速度冷却至600°C以下后，进行热镀锌处理。
5.如权利要求3或4所述的疲劳特性优良的高强度热镀锌钢板的制造方法，其特征在于，在所述热镀锌处理后，进一步实施合金化处理。
全文摘要
本发明提供冲孔加工中的疲劳特性优良的拉伸强度为590MPa以上的高强度热镀锌钢板及其制造方法。作为组织，具有平均粒径为15μm以下且面积率为60%以上的铁素体相和面积率为5～40%的马氏体相，在距镀锌层正下方的基体钢板表面钢板侧深度方向100μm以内的钢板表层部中，生成的选自Fe、Si、Mn、Al、P、Nb、Ti中的一种以上的氧化物在每单面低于0.060g/m2。在制造时，在连续式热镀锌处理中，在700～900℃的温度下进行均热，将700℃以上的温度区域的气氛露点设为-40℃以下。
文档编号C22C38/60GK103140596SQ201180047038
公开日2013年6月5日 申请日期2011年9月28日 优先权日2010年9月30日
发明者假屋房亮, 斋藤勇人, 横田毅, 伏胁祐介 申请人:杰富意钢铁株式会社