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    • 专利摘要:
    為了提供一種具有540MPa以上的拉伸強度TS且材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板的製造方法。對於以質量%計係含有C:0.04%以上0.13%以下、Si:0.7%以上2.3%以下、Mn:0.8%以上2.0%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.1%以下、N:0.008%以下的鋼板，實施第1加熱步驟、第2加熱步驟後，實施熔融鍍鋅處理；該第1加熱步驟，是在O2:0.1~20vol%、H2O:1~50vol%的雰圍中加熱至400~750℃，接著在O2:0.01~未達0.1vol%、H2O:1~20vol%的雰圍中加熱至600~850℃；該第2加熱步驟，是在H2:1~50vol%且露點為0℃以下的雰圍中將鋼板於750~900℃保持15~600s，冷卻至450~550℃的溫度區域後，於該溫度保持10~200s。
    公开号:TW201303040A
    申请号:TW101119759
    申请日:2012-06-01
    公开日:2013-01-16
    发明作者:Mai Miyata；Yoshitsugu Suzuki；Yoshiyasu Kawasaki；Tatsuya Nakagaito；Shinjiro Kaneko；Yasunobu Nagataki
    申请人:Jfe Steel Corp；
    IPC主号:C23C2-00
    专利说明:
    材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法
    本發明係關於適用於作為汽車、電器等的產業領域所使用的構件之材質穩定性、加工性優異且鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板的製造方法。
    近年來，基於地球環保的觀點，如何提昇汽車的燃料消耗率成為重要的課題。伴隨此，藉由使車體材料高強度化而謀求薄型化、使車體本身輕量化的動向越來越熱絡。
    然而，鋼板的高強度化會造成延性降低，亦即成形加工性降低。因此，期望開發出兼具高強度及高加工性的材料。
    此外，要將高強度鋼板成形加工成汽車零件等形狀複雜的物品時，在突出部位、伸延凸緣部位會發生龜裂、頸縮等的問題。因此，要求能克服龜裂、頸縮的問題而兼具高延性及高擴孔性之高強度鋼板。
    再者，隨著鋼板的高強度化、薄型化，其形狀凍結性會明顯降低。針對此，廣泛採用的作法，是在衝壓成形時事先預測脫模後的形狀變化，預估形狀變化量而設計模具。然而，若鋼板的拉伸強度(TS)改變，相對於將其視為一定之預估量的偏差變大，會發生形狀不良，如此在衝壓成形後必須將各個形狀逐一實施板金加工等的校正，而使量產效率顯著降低。因此，要求儘量減少鋼板的TS偏差。
    針對高強度鋼板的成形性提昇，迄今為止已開發出肥粒鐵-麻田散鐵二相鋼(Dual-Phase鋼)、利用殘留奧斯田鐵的變態誘發塑性(Transformation Induced Plasticity)之TRIP鋼等各種的複合組織型高強度熔融鍍鋅鋼板。
    例如，專利文獻1提出一種延性優異的鍍鋅鋼板之製造方法，係將化學成分組成界定在特定的範圍，並界定殘留奧斯田鐵及麻田散鐵的體積率、以及製造條件。此外，專利文獻2提出一種延性優異的熔融鍍鋅鋼板，係將化學成分組成界定在特定的範圍，並界定特殊的製造條件。專利文獻3提出一種延性優異的合金化熔融鍍鋅鋼板，係將化學成分組成界定在特定的範圍，並將肥粒鐵、變韌肥粒鐵及殘留奧斯田鐵的體積率界定在特定的範圍。此外，專利文獻4提出一種高強度冷軋鋼板之製造方法，係具有肥粒鐵、變韌鐵及3%以上的殘留奧斯田鐵，藉此改善板寬方向之伸長率的偏差。
    [專利文獻1]日本特開2001-140022號公報
    [專利文獻2]日本特開平04-026744號公報
    [專利文獻3]日本特開2007-182625號公報
    [專利文獻4]日本特開2000-212684號公報
    然而，在專利文獻1~3，其主要目的是為了提昇高強度薄鋼板的延性，根本就沒有考慮到擴孔性。此外，在專利文獻4，僅提到板寬方向之總伸長率EL的偏差，但根本就沒有考慮到因成分組成、製造條件所造成之材質的偏差。如此般，不管是哪個技術，都無法獲得兼備高延性及高擴孔性且材質穩定性優異的高強度熔融鍍鋅鋼板。
    本發明是有鑑於上述事情而開發完成的，其課題是為了提供：具有540MPa以上的拉伸強度TS、材質穩定性及加工性(高延性和高擴孔性)優異、且鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板的製造方法。
    本發明人等，為了獲得具有540MPa以上的拉伸強度(TS)、材質穩定性和加工性(高延性和高擴孔性)及鍍敷外觀優異的高強度熔融鍍鋅鋼板，反覆深入探討的結果獲得以下的認知。
    ．藉由積極添加Si而使其含量成為既定量以上，可藉由提高肥粒鐵的加工硬化性能而謀求延性提昇、藉由肥粒鐵的固溶強化而謀求強度確保、及藉由緩和其與第二相的硬度差而謀求擴孔性提昇。
    ．藉由活用變韌肥粒鐵及波來鐵，可緩和軟質肥粒鐵和硬質麻田散鐵之硬度差，而謀求擴孔性提昇。
    ．若在最終組織中存在多量的硬質麻田散鐵，在與軟質肥粒鐵相之異相界面上會產生較大硬度差而降低擴孔性，因此將最終會變態成麻田散鐵之未變態奧斯田鐵予以波來鐵化，藉此形成具有肥粒鐵、變韌肥粒鐵、波來鐵及少量麻田散鐵的組織，可維持高延性並謀求擴孔性提昇，再者，藉由適當地控制上述各相的面積率，可確保材質穩定性。
    另一方面，已知含有Si時鍍敷外觀會變差。通常，熔融鍍鋅鋼板是在還原雰圍中進行熱處理之後實施熔融鍍鋅處理。在此，由於鋼中所添加的Si屬於易氧化性元素，在一般採用的還原雰圍中會被選擇性地氧化，在鋼板表面濃化而形成氧化物。該氧化物，會降低與鍍敷處理時的熔融鋅之潤濕性而發生未鍍敷，因此隨著鋼中Si濃度的增加，潤濕性會急劇降低而發生大量的未鍍敷。
    針對此問題，事先在氧化性雰圍中將鋼板加熱而在表面形成氧化鐵後，進行還原退火，藉此可改善其與熔融鋅的潤濕性。但另一方面，在還原退火的初期段階，從鋼板表面剝離的氧化鐵可能附著於輥子，而成為鋼板表面之壓痕的形成原因。為了解決此鋼板表面的氧化鐵剝離的問題而進行探討的結果得知，在形成氧化鐵之後，在微氧化性雰圍中將鋼板加熱而讓氧化鐵的最表面進行還原，藉此可抑制氧化鐵的剝離。
    本發明是基於以上認知而開發完成的，其要旨如下。
    (1)一種材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其特徵在於，對於以質量%計係含有C：0.04%以上0.13%以下、Si：0.7%以上2.3%以下、Mn：0.8%以上2.0%以下、P：0.1%以下、S：0.01%以下、Al：0.1%以下、N：0.008%以下，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質所構成之鋼板，實施第1加熱步驟、第2加熱步驟後，實施熔融鍍鋅處理；該第1加熱步驟的前段，是在含有O2：0.1~20vol%、H2O：1~50vol%之雰圍中加熱至400~750℃範圍內的溫度，在後段，是在含有O2：0.01~未達0.1vol%、H2O：1~20vol%之雰圍中將鋼板加熱至600~850℃範圍內的溫度；該第2加熱步驟，是在含有H2：1~50vol%且露點為0℃以下的雰圍中將鋼板於750~900℃的溫度區域保持15~600s，冷卻至450~550℃的溫度區域後，於該450~550℃的溫度區域保持10~200s；藉此獲得以下熔融鍍鋅鋼板，亦即以面積率計係具有75%以上的肥粒鐵相、1.0%以上的變韌肥粒鐵相、1.0%以上10.0%以下的波來鐵相，麻田散鐵相的面積率為1.0%以上、未達5.0%，且滿足麻田散鐵面積率/(變韌肥粒鐵面積率+波來鐵面積率)≦0.6。
    (2)如前述(1)所述之材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其中，前述鋼板進一步含有：以質量%，選自Cr：1.0%以下、V：0.5%以下、Mo：0.5%以下、Ni：1.0%以下、Cu：1.0%以下的當中至少1種元素。
    (3)如前述(1)或(2)所述之材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其中，前述鋼板進一步含有：以質量%計，選自Ti：0.1%以下、Nb：0.1%以下、B：0.0050%以下的當中至少1種元素。
    (4)如前述(1)~(3)中任一者所述之材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其中，前述鋼板進一步含有：以質量%計，選自Ca：0.005%以下、REM：0.005%以下的當中至少1種元素。
    (5)如前述(1)~(4)中任一者所述之材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其中，前述第1加熱步驟前段，是利用直火式加熱爐或無氧化爐，在空氣比1以上1.3以下的條件進行；前述第1加熱步驟後段，是利用直火式加熱爐或無氧化爐，在空氣比0.6以上、未達1的條件下進行。
    (6)如前述(1)~(5)中任一者所述之材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其中，在前述熔融鍍鋅處理後，於500~600℃的溫度區域以滿足下式的條件實施鍍鋅的合金化處理，0.45≦exp[200/(400-T)]×ln(t)≦1.0其中，T：於500~600℃溫度區域之平均保持溫度(℃)
    t：於500~600℃溫度區域之保持時間(s)
    exp(X)、ln(X)分別表示X的指數函數、自然對數。
    又在本說明書中，表示鋼成分之%都是質量%。此外，在本發明中，「高強度熔融鍍鋅鋼板」是指拉伸強度TS為540MPa以上之熔融鍍鋅鋼板。
    此外，在本發明中，不論實施合金化處理或未實施合金化處理，將藉由熔融鍍鋅而在鋼板上鍍鋅後的鋼板，通稱為熔融鍍鋅鋼板。亦即，在本發明之熔融鍍鋅鋼板是包含：未實施合金化處理之熔融鍍鋅鋼板、實施合金化處理之合金化熔融鍍鋅鋼板雙方。
    依據本發明可獲得一種高強度熔融鍍鋅鋼板，具有540MPa以上的拉伸強度TS且具有高延性和高擴孔性，因此加工性及材質穩定性優異且鍍敷外觀優異。將本發明的高強度熔融鍍鋅鋼板例如應用於汽車構造構件時，能使車體輕量化而謀求燃料消耗率的改善，其產業上的利用價值非常大。
    以下詳細地說明本發明。
    (1)首先說明成分組成。
    (a)C：0.04%以上0.13%以下
    C屬於奧斯田鐵生成元素，對鋼的強化而言是不可缺的元素。C含量未達0.04%時，難以確保期望的強度。另一方面，當C含量超過0.13%時，熔接部及熱影響部會顯著地硬化，而使熔接部的機械特性變差，因此點熔接性、電弧熔接性等會降低。於是將C含量設定為0.04%以上0.13%以下。
    (b)Si：0.7%以上2.3%以下
    Si屬於肥粒鐵生成元素，也是有助於固溶強化的元素。為了提高肥粒鐵相的加工硬化性能以確保良好的延性，Si含量必須為0.7%以上。再者，為了確保期望的變韌肥粒鐵相之面積率並確保良好的擴孔性，其含量必須為0.7%以上。然而，若Si含量過多，因紅銹等的發生會造成表面性狀變差、鍍敷附著及密合性變差。因此，將Si含量設定為0.7%以上2.3%以下。較佳為1.2%以上1.8%以下。
    (c)Mn：0.8%以上2.0%以下
    Mn是有助於鋼強化的元素。此外，是讓奧斯田鐵穩定化的元素，也是為了調整第二相的分率所需的元素。因此，Mn含量必須為0.8%以上。另一方面，若超過2.0%而過量地含有，第二相中的麻田散鐵面積率會增加，而難以確保材質穩定性。此外，由於近年來Mn的合金成本上揚，也會成為成本上昇的主要原因。因此，將Mn含量設定為0.8%以上2.0%以下。較佳為1.0%以上1.8%以下。
    (d)P：0.1%以下
    P是有助於鋼強化的元素，若超過0.1%而過量地含有，起因於粒界偏析會引起脆化，且會使耐衝撃性變差。此外，若含量超過0.1%，合金化速度會大幅減緩。因此將P含量設定為0.1%以下。
    (e)S：0.01%以下
    S會形成MnS等的夾雜物，而成為耐衝撃性變差、沿著熔接部的金屬流形成龜裂的原因，因此其含量越少越好，基於製造成本的觀點，將S含量設定為0.01%以下。
    (f)Al：0.1%以下
    Al含量超過0.1%時，會生成粗大Al2O3而使材質變差。因此將Al含量設定為0.1%以下。此外，在為了鋼之脫氧而添加Al的情況，當其含量未達0.01%時，會讓Mn及Si等的粗大氧化物大量分散於鋼中而使材質變差，因此含量較佳為0.01%以上。因此，Al含量的較佳範圍為0.01~0.1%。
    (g)N：0.008%以下
    N是讓鋼的耐時效性大幅變差的元素，含量越少越好，其含量超過0.008%時耐時效性的劣化變顯著。因此將N含量設定為0.008%以下。
    剩餘部分為Fe及不可避免的雜質。但除了該等元素，選自以下元素當中之至少1種可按照需要而添加。
    (h)選自Cr：1.0%以下、V：0.5%以下、Mo：0.5%以下、Ni：1.0%以下、Cu：1.0%以下的當中至少1種
    Cr、V、Mo具有讓強度和延性的均衡性提昇的作用，可按照需要而添加。然而，若超過Cr：1.0%、V：0.5%、Mo：0.5%而過量地添加，第二相的分率變得過大而有發生強度顯著上昇等的疑慮。此外，也會成為成本上昇的主要原因。因此，在添加該等元素的情況，其含量分別設定為Cr：1.0%以下、V：0.5%以下、Mo：0.5%以下。為了讓上述效果有效地發揮，較佳為設定成Cr：0.05%以上、V：0.005%以上、Mo：0.005%以上。
    Ni、Cu是有助於鋼強化的元素，可按照需要而添加。又具有促進內部氧化而使鍍敷密合性提昇的作用。但Ni、Cu都是，若含量超過1.0%，會使鋼板加工性降低。此外，也是成為成本上昇的主要原因。因此，在添加Ni、Cu的情況，將其含量分別設定為1.0%以下。此外，為了讓上述效果有效地發揮，較佳為將Ni、Cu含量分別設定成0.05%以上。
    (i)選自Ti：0.1%以下、Nb：0.1%以下、B：0.0050%以下的當中至少1種
    Ti、Nb是有助於鋼析出強化的元素，可按照需要而添加。但兩者都是，當含量超過0.1%時，會使加工性及形狀凍結性降低。此外，也是成為成本上昇的主要原因。因此，在添加Ti、Nb的情況，將其含量分別設定為0.1%以下。此外，為了讓上述效果有效地發揮，較佳為將Ti、Nb含量分別設定為0.01%以上。
    B具有抑制肥粒鐵從奧斯田鐵粒界生成、成長的作用，可按照需要而添加。但當超過0.0050%時，加工性會降低。此外，也是成為成本上昇的主要原因。因此，在添加B的情況，將其含量設定為0.0050%以下。此外，為了讓上述效果有效地發揮，較佳為將含量設定為0.0003%以上。
    (j)選自Ca：0.005%以下、REM：0.005%以下的當中至少1種
    Ca及REM(Rare Earth Metal)，是有助於使硫化物的形狀球狀化而改善硫化物對擴孔性造成的不良影響之元素。然而，若過量地含有，會引起夾雜物等的增加而發生表面及內部缺陷等。因此，在添加Ca、REM的情況，將其含量分別設定為0.005%以下。此外，為了讓上述效果有效地發揮，較佳為將其含量分別設定為0.001%以上。
    (2)接下來說明鋼組織。
    (a)肥粒鐵相的面積率：75%以上
    為了確保良好的延性，肥粒鐵相的面積率必須為75%以上。
    (b)變韌肥粒鐵相的面積率：1.0%以上
    為了確保良好的擴孔性，必須緩和軟質肥粒鐵和硬質麻田散鐵的硬度差，因此變韌肥粒鐵相的面積率必須為1.0%以上。
    (c)波來鐵相的面積率：1.0%以上10.0%以下
    為了確保良好的擴孔性，將波來鐵相的面積率設定為1.0%以上。為了確保期望的強度-延性均衡性，將波來鐵相的面積率設定為10.0%以下。
    (d)麻田散鐵相的面積率：1.0%以上、未達5.0%
    為了確保期望的強度-延性均衡性，將麻田散鐵相的面積率設定為1.0%以上。為了確保良好的材質穩定性，會大幅影響拉伸特性(TS、EL)之麻田散鐵相的面積率必須未達5.0%。
    (e)麻田散鐵面積率/(變韌肥粒鐵面積率+波來鐵面積率)≦0.6
    為了確保良好的材質穩定性，第二相的相構成必須符合，使成為材質偏差的主要原因之麻田散鐵量減少，使比麻田散鐵更軟質的變韌肥粒鐵及波來鐵量增多，亦即必須符合麻田散鐵面積率/(變韌肥粒鐵面積率+波來鐵面積率)≦0.6。
    又除了肥粒鐵、變韌肥粒鐵、波來鐵、麻田散鐵以外，也會有生成殘留奧斯田鐵、回火麻田散鐵、雪明碳鐵等的碳化物的情形，但只要能滿足上述肥粒鐵、變韌肥粒鐵、波來鐵、麻田散鐵的面積率，就能達成本發明的目的。
    此外，在本發明之肥粒鐵、變韌肥粒鐵、波來鐵、麻田散鐵的面積率，是指觀察面積中各相的面積比例。
    本發明的高強度熔融鍍鋅鋼板，是使用具有上述成分組成及上述鋼組織之鋼板作為基底鋼板，在其上方具有：熔融鍍鋅所生成的鍍敷皮膜、或熔融鍍鋅後實施合金化處理之鍍敷皮膜。
    (3)接下來說明製造條件。
    本發明的高強度熔融鍍鋅鋼板，是使用具有適合上述成分組成範圍的成分組成之鋼，對於由該鋼製得的鋼板，進行以下所說明的2步驟加熱處理，然後實施熔融鍍鋅，或實施熔融鍍鋅後再實施合金化處理，而藉此製造出。
    (a)鋼板的製造
    將具有上述成分組成的鋼，經由公知方法熔煉後，經由分塊或連續鑄造而獲得鋼胚，再將其熱軋成熱軋板。在進行熱軋時較佳為，將鋼胚加熱至1100~1300℃，並實施最終精加工溫度為850℃以上的熱軋，且在400~650℃捲繞成鋼帶。當捲繞溫度超過650℃的情況，熱軋板中的碳化物變得粗大化，該粗大化的碳化物無法在退火時的均熱中完全溶解，因此會有無法獲得所需強度的情況。然後，藉由公知方法進行酸洗處理。可將如此般製得的熱軋鋼板作為上述鋼板來使用，也能對進行酸洗後的熱軋鋼板進一步進行冷軋，而使用該冷軋鋼板作為上述鋼板。在進行冷軋時，其條件雖沒有特別的限定，但較佳為以30%以上的冷減縮率來實施冷軋。當冷減縮率較低時，無法促進肥粒鐵的再結晶，可能殘存有未再結晶肥粒鐵，而使延性及擴孔性降低。
    (b)加熱處理
    (i)第1加熱步驟
    第1加熱步驟，在前段，是在含有O2：0.1~20vol%、H2O：1~50vol%之雰圍中將鋼板加熱至400~750℃範圍內的溫度；在後段，是在含有O2：0.01~未達0.1vol%、H2O：1~20vol%之雰圍中將鋼板加熱至600~850℃範圍內的溫度。
    ．第1加熱步驟前段
    第1加熱步驟前段是用來讓鋼板氧化，O2含量必須為足以進行氧化的量，因此設定為0.1vol%以上。此外，基於經濟性的理由，O2較佳為大氣水準的20vol%以下。為了促進氧化，H2O含量設定為1vol%以上。此外，若考慮到加濕成本，H2O含量較佳為50vol%以下。在前段步驟，當加熱後的溫度未達400℃時不容易進行氧化，超過750℃時產生過氧化而從第2加熱步驟內的輥子發生氧化鐵的剝離，因此在前段的鋼板溫度較佳為加熱至400℃以上750℃以下。
    ．第1加熱步驟後段
    第1加熱步驟後段，是為了將一旦氧化後的鋼板表面實施還原處理，藉此抑制壓痕。因此在後段的加熱，必須以能將鋼板表面實施還原處理且不產生氧化鐵的剝離的條件，亦即在低氧濃度雰圍下以低溫還原加熱的條件進行加熱，藉此將在前段一旦氧化後的鋼板表面，以不致在接下來的第2加熱步驟內產生氧化鐵剝離的程度實施還原處理。這時，若O2含量為0.1vol%以上將無法進行還原，因此O2含量設定為未達0.1vol%。但必須為0.01vol%以上。若H2O含量過多會使鋼板氧化，因此設定為20vol%以下。但H2O含量必須為1vol%以上。鋼板溫度未達600℃時難以進行還原，超過850℃時加熱成本增高，因此在後段是將鋼板溫度加熱至600℃以上850℃以下範圍內的溫度。
    當前段加熱是利用直火式加熱爐(DFF)或無氧化爐(NOF)來進行的情況，較佳為燃燒氣體是使用煉焦爐所產生的焦爐氣，且以空氣比1以上1.3以下的條件進行。這是因為，當空氣比未達1時鋼板無法氧化，超過1.3時會因過氧化而發生氧化物附著(pick-up)。此外，當後段加熱是利用直火式加熱爐(DFF)或是無氧化爐(NOF)來進行的情況，較佳為燃燒氣體是使用煉焦爐所發生的焦爐氣，且以空氣比0.6以上、未達1的條件進行。這是因為，當空氣比為1以上時無法將鋼板表面的氧化鐵予以還原，當空氣比未達0.6時燃燒效率變差。
    (ii)第2加熱步驟
    第2加熱步驟，是接續於第1加熱步驟進行，而用來進行還原處理及鋼板組織的調整，是在含有H2：1~50vol%且露點為0℃以下的雰圍中將鋼板於750~900℃的溫度區域保持15~600s，冷卻至450~550℃的溫度區域後，於該450~550℃的溫度區域保持10~200s。
    ．含有H2：1~50vol%且露點為0℃以下的雰圍
    若H2未達1vol%、露點超過0℃超時，難以將第1加熱步驟所生成的氧化鐵予以還原，即使在第1加熱步驟為了確保鍍敷性而生成充分的氧化鐵，反而會使鍍敷性變差。此外，若H2超過50vol%，會造成成本上昇。當露點未達-60℃時，有工業上實施的困難，因此露點較佳為-60℃以上。
    ．於750~900℃的溫度區域保持15~600s
    於750~900℃的溫度區域，具體而言是於奧斯田鐵單相區域、或奧斯田鐵和肥粒鐵的二相區域保持15~600s而進行退火。退火溫度未達750℃或保持時間未達15s時，鋼板中的硬質雪明碳鐵無法充分地溶解，因此擴孔性降低，又無法獲得期望的麻田散鐵面積率而使延性降低。另一方面，若退火溫度超過900℃，奧斯田鐵粒會顯著地成長，難以確保在冷卻後的保持中產生之變韌鐵變態所形成的變韌肥粒鐵，因此擴孔性會降低，又會使麻田散鐵面積率/(變韌肥粒鐵面積率+波來鐵面積率)超過0.6而無法獲得良好的材質穩定性。再者，若保持時間超過600s，奧斯田鐵變得粗大化，難以確保期望的強度，又會耗費大量能量而造成成本上昇。
    ．於450~550℃的溫度區域保持10~200s
    在進行前述退火後，冷卻至450~550℃的溫度區域，於該450~550℃的溫度區域保持10~200s。若保持溫度超過550℃或保持時間未達10s，無法促進變韌鐵變態，變韌肥粒鐵的面積率成為未達1.0%，因此無法獲得期望的擴孔性。此外，若保持溫度未達450℃或保持時間超過200s，第二相的大部分成為因促進變韌鐵變態所生成之固溶碳量多的奧斯田鐵和變韌肥粒鐵，無法獲得期望的1.0%以上的波來鐵面積率，而且硬質麻田散鐵相的面積率成為5.0%以上，因此無法獲得良好的擴孔性及材質穩定性。
    (c)熔融鍍鋅處理
    在上述第2加熱步驟後，將鋼板浸入通常浴溫的鍍敷浴中實施熔融鍍鋅，經由氣體擦拭等來調整鍍敷附著量，將其冷卻而獲得尚未將鍍敷層合金化之熔融鍍鋅鋼板。
    要製造實施合金化處理之熔融鍍鋅鋼板時，是在實施熔融鍍鋅後，於500~600℃的溫度區域以滿足下式的條件進行鍍鋅的合金化處理。
    0.45≦exp[200/(400-T)]×ln(t)≦1.0其中，T：於500~600℃的溫度區域之平均保持溫度(℃)
    t：於500~600℃的溫度區域之保持時間(s)
    exp(X)、ln(X)分別表示X的指數函數、自然對數。
    若exp[200/(400-T)]×ln(t)未達0.45，在合金化處理後的鋼組織中存在有多量的麻田散鐵，上述硬質麻田散鐵會與軟質肥粒鐵鄰接，而在異相間產生較大硬度差，使擴孔性降低。此外，由於麻田散鐵面積率/(變韌肥粒鐵面積率+波來鐵面積率)超過0.6，會減損材質穩定性。又使熔融鍍鋅層的附著性變差。當exp[200/(400-T)]×ln(t)超過1.0時，大部分的未變態奧斯田鐵變態成雪明碳鐵或波來鐵，結果無法獲得期望的強度和延性之均衡性。
    此外，在未達500℃的溫度區域，無法促進鍍敷層的合金化，難以獲得合金化熔融鍍鋅鋼板。此外，在超過600℃的溫度區域，大部分的第二相成為波來鐵，無法獲得期望的麻田散鐵面積率，強度和延性的均衡性會降低。
    藉由將合金化處理於500~600℃的溫度區域以exp[200/(400-T)]×ln(t)滿足上述範圍的條件來進行，能不發生問題地獲得高強度熔融鍍鋅鋼板。
    依據以上的本發明，可獲得具有540MPa以上的拉伸強度TS，而且加工性及材質穩定性優異又鍍敷外觀性優異之高強度熔融鍍鋅鋼板。
    第1圖、第2圖，是針對後述作為實施例之本發明例、即鋼A的No.15、16、17(表2、表5)，及作為比較例之鋼H的No.18、19、20(表2、表5)，將第2加熱步驟之退火溫度(T1)與TS的關係及退火溫度(T1)與EL的關係予以整理的圖。此外，第3圖、第4圖，係針對後述作為實施例之本發明例、即鋼A的No.21、22、23(表2、表5)，及作為比較例之鋼H的No.24、25、26(表2、表5)，將第2加熱步驟之退火後冷卻的平均保持溫度(T2)與TS的關係及平均保持溫度(T2)與EL的關係予以整理的圖。
    由第1圖、第2圖可知，本發明例的鋼A，退火溫度變化所造成的TS、EL變動很小，相對於此，比較例的鋼H之TS、EL變動較大。此外，由第3圖、第4圖可知，本發明例的鋼A，平均保持溫度變化所造成的TS、EL的變動很小，相對於此，比較例的鋼H之TS、EL變動較大。
    根據以上結果可知，藉由本發明可獲得材質穩定性高的高強度熔融鍍鋅鋼板。
    又本發明之製造方法之一連串的熱處理中，只要在上述溫度範圍內即可，保持溫度不須為一定，又冷卻速度在冷卻中改變的情況也是，只要在規定的範圍內即可。此外，只要符合本發明所規定的熱經歴即可，鋼板是採用什麼設備來實施熱處理即可。此外，在熱處理後為了進行形狀矯正而將本發明的鋼板實施調質輥軋的情況，也包含於本發明的範圍。
    又本發明的鋼板，典型的製法是將鋼材經由通常的製鋼、鑄造、熱軋等各步驟而製造出；但例如藉由薄壁鑄造等而將熱軋步驟的一部分或全部省略而進行製造亦可。 [實施例]
    將具有表1所示的成分組成且剩餘部分為Fe及不可避免的雜質所構成之鋼藉由旋轉爐進行熔煉，藉由連續鑄造法獲得鋼胚。將所獲得的鋼胚加熱至1200℃後，於870~920℃的精加工溫度熱軋至板厚3.2mm，於520℃進行捲繞。接著，將所獲得的熱軋板實施酸洗而獲得熱軋鋼板。一部分成為酸洗後的熱軋鋼板，剩餘的進一步實施冷軋而成為冷軋鋼板。接下來，將上述獲得之酸洗後熱軋鋼板及冷軋鋼板藉由連續熔融鍍鋅生產線，依表2~4所示的製造條件進行退火處理，實施熔融鍍鋅處理，進一步進行鍍敷層的合金化處理而獲得熔融鍍鋅鋼板(冷軋鋼板基底熔融鍍鋅材：No.1~90，熱軋鋼板基底熔融鍍鋅材：No.91、92)。鍍敷附著量，每一面為30~50g/m2。也製作一部分之實施熔融鍍鋅處理後未實施合金化處理之熔融鍍鋅鋼板。


    對於所製得的熔融鍍鋅鋼板，關於肥粒鐵、變韌肥粒鐵、波來鐵、麻田散鐵相的面積率，是將與鋼板的輥軋方向平行的板厚截面進行研磨後，使用3%的硝酸酒精腐蝕液進行腐蝕，使用SEM(掃描型電子顯微鏡)以2000倍的倍率觀察10個視野，利用Media Cybernetics公司的Image-Pro來求出面積率。這時，由於要區別麻田散鐵和殘留奧斯田鐵有困難，對於所獲得的熔融鍍鋅鋼板於200℃實施2小時的回火處理，然後依據上述方法觀察與鋼板的輥軋方向平行的板厚截面的組織，將依上述方法所求出的回火麻田散鐵相面積率作為麻田散鐵相的面積率。此外，殘留奧斯田鐵相的體積率，是將鋼板研磨到板厚方向的1/4面，依據該板厚1/4面的繞射X射線強度來求出。入射X射線是使用CoKα射線，對於殘留奧斯田鐵相的{111}、{200}、{220}、{311}面和肥粒鐵相的{110}、{200}、{211}面之繞射峰積分強度所有的組合，求出強度比，以其等的平均值作為殘留奧斯田鐵相的體積率。
    此外，拉伸試驗是使用JIS5號試驗片，該試驗片是以拉伸方向成為與鋼板輥軋方向垂直的方式進行取樣，依JIS Z 2241來進行，測定TS(拉伸強度)及EL(總伸長率)，TS×EL≧19000MPa．%的情況判定其延性良好。
    材質穩定性，(A)對於退火溫度T1以外的條件相同而僅退火溫度T1不同的鋼板，調查TS、EL的變動量，根據該TS、EL的變動量求出退火溫度每改變20℃的變動量(△TS、△EL)；此外，(B)對於冷卻後鍍敷浴浸漬前的平均保持溫度T2以外的條件相同而僅冷卻後鍍敷浴浸漬前的平均保持溫度T2不同的鋼板，調查TS、EL的變動量，根據該TS、EL的變動量求出冷卻後鍍敷浴浸漬前的平均保持溫度每改變20℃的變動量(△TS、△EL)，依據各溫度每改變20℃的TS變動量(△TS)、EL變動量(△EL)進行評價。
    此外，對於以上獲得的熔融鍍鋅鋼板，測定擴孔性(延伸凸緣性)。擴孔性(延伸凸緣性)，是依日本鐵鋼連盟規格JFST1001來進行。將所獲得的各鋼板切割成100mm×100mm後，板厚2.0mm以上是以模隙12%±1%的狀態，板厚未達2.0mm則是以模隙12%±2%的狀態，衝壓出直徑10mm的孔之後，使用內徑75mm的衝模並在藉由防皺壓力9ton按壓的狀態下，將60°圓錐的衝頭壓入孔內，測定龜裂發生極限的孔直徑，根據下式求出極限擴孔率λ(%)，根據該極限擴孔率數值來評價延伸凸緣性，λ≧70(%)的情況判定為良好。
    極限擴孔率λ(%)={(Df-D0)/D0}×100
    其中，Df為龜裂發生時的孔徑(mm)，D0為初期孔徑(mm)。
    此外，表面外觀是依以下的方法進行調查。
    依目視判斷是否有未鍍敷和壓痕等的外觀不良，在沒有外觀不良的情況判定為良好(○)，當稍有外觀不良但大致良好的情況判定為大致良好(△)，將有外觀不良的情況判定為不良(×)。
    以上所得的結果如表5~7所示。

    依據本發明例的高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，TS都在540MPa以上，λ為70%以上而具有優異的擴孔性，又TS×EL≧19000MPa．%而具有良好的強度和延性的均衡性，因此可獲得加工性優異的高強度熔融鍍鋅鋼板。再者，△TS、△EL數值小，因此可獲得材質穩定性優異的高強度熔融鍍鋅鋼板。另一方面，在比較例，延性、擴孔性之任一者以上不佳，因此材質穩定性不理想。
    此外，本發明例的高強度熔融鍍鋅鋼板不存在未鍍敷而具有優異的表面外觀，在比較例則發生未鍍敷，因此表面外觀不佳。
    本發明的高強度熔融鍍鋅鋼板，具有540MPa以上的拉伸強度TS，具有高延性和高擴孔性，且材質穩定性優異。將本發明的高強度熔融鍍鋅鋼板應用於例如汽車構造構件，能使車體輕量化而謀求燃料消耗率的改善，其產業上的利用價值非常大。
    第1圖係顯示退火溫度(T1)和TS的關係圖。
    第2圖係顯示退火溫度(T1)和EL的關係圖。
    第3圖係顯示冷卻平均保持溫度(T2)和TS的關係圖。
    第4圖係顯示冷卻平均保持溫度(T2)和EL的關係圖。
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] 一種材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其特徵在於，對於以質量%計係含有C：0.04%以上0.13%以下、Si：0.7%以上2.3%以下、Mn：0.8%以上2.0%以下、P：0.1%以下、S：0.01%以下、Al：0.1%以下、N：0.008%以下，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質所構成之鋼板，實施第1加熱步驟、第2加熱步驟後，實施熔融鍍鋅處理；該第1加熱步驟的前段，是在含有O2：0.1~20vol%、H2O：1~50vol%之雰圍中加熱至400~750℃範圍內的溫度，在後段，是在含有O2：0.01~未達0.1vol%、H2O：1~20vol%之雰圍中加熱至600~850℃範圍內的溫度；該第2加熱步驟，是在含有H2：1~50vol%且露點為0℃以下的雰圍中於750~900℃的溫度區域保持15~600s，冷卻至450~550℃的溫度區域後，於該450~550℃的溫度區域保持10~200s；藉此獲得以下熔融鍍鋅鋼板，亦即以面積率計係具有75%以上的肥粒鐵相、1.0%以上的變韌肥粒鐵相、1.0%以上10.0%以下的波來鐵相，麻田散鐵相的面積率為1.0%以上、未達5.0%，且滿足麻田散鐵面積率/(變韌肥粒鐵面積率+波來鐵面積率)≦0.6。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其中，前述鋼板進一步含有：以質量%，選自Cr：1.0%以下、V：0.5%以下、Mo：0.5%以下、Ni：1.0%以下、Cu：1.0%以下的當中至少1種元素。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項所述之材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其中，前述鋼板進一步含有：以質量%計，選自Ti：0.1%以下、Nb：0.1%以下、B：0.0050%以下的當中至少1種元素。
    [4] 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其中，前述鋼板進一步含有：以質量%計，選自Ca：0.005%以下、REM：0.005%以下的當中至少1種元素。
    [5] 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其中，前述第1加熱步驟前段，是利用直火式加熱爐或無氧化爐，在空氣比1以上1.3以下的條件進行；前述第1加熱步驟後段，是利用直火式加熱爐或無氧化爐，在空氣比0.6以上、未達1的條件下進行。
    [6] 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之材質穩定性、加工性以及鍍敷外觀優異之高強度熔融鍍鋅鋼板之製造方法，其中，在前述熔融鍍鋅處理後，於500~600℃的溫度區域以滿足下式的條件實施鍍鋅的合金化處理，0.45≦exp[200/(400-T)]×ln(t)≦1.0其中，T：於500~600℃溫度區域之平均保持溫度(℃)t：於500~600℃溫度區域之保持時間(s)exp(X)、ln(X)分別表示X的指數函數、自然對數。
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