DE60133493T2

DE60133493T2 - Feuerverzinktes Stahlblech und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE60133493T2
Application number: DE60133493T
Authority: DE
Inventors: Yasunobu Nagataki; Toru Inazumi; Toshiaki Urabe; Fusato Kitano; Akio Kobayashi; Kunikazu Tomita; Shunsaku Node; Kozu Harada; Shogo Sato
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2021-01-24
Also published as: US20020088510A1; US6440584B1; EP1227167A1; WO2001053554A1; DE60116765D1; EP1443124B1; EP1443124A1; DE60133493D1; EP1227167B1; DE60116765T2; EP1227167A4

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein feuerverzinktes Stahlblech, das für strukturelle Automobilelemente, strukturelle mechanische Teile und dergleichen verwendet wird, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Blechs.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Zur Verbesserung der Brennstoff-Ökonomie und zur Sicherheit bei Kollisionen wurde bisher ein hochzugfestes Stahlblech für strukturelle Kraftfahrzeugkörperelemente und Aufhängungselemente gefordert und eine hohe Festigkeit wurde schon über einen langen Zeitraum gefordert. Zusätzlich wird in den letzten Jahren ein warmgewalztes Stahlblech, verwendet für strukturelle Kraftfahrzeugkörperelemente und Aufhängungselemente gefordert, das eine exzellente Pressformbarkeit, insbesondere hohe Duktilität aufweist, da es einer schwerwiegenden Umformung unterzogen wird, die hauptsächlich aus Ausbauchen besteht. In dieser Situation werden warmgewalzte Stahlbleche mit einem Dualphasen-Gefüge, die grundsätzlich ein Gefüge aufweisen, das aus Ferrit und Martensit besteht, entwickelt.
Darüber hinaus wurde ein Stahlblech verlangt, das durch Feuerverzinkung eines warmgewalzten Stahlblechs mit Dualphasenstruktur erzielt wurde, welche sowohl eine hohe Duktilität als auch einen hohen Korrosionswiderstand aufweist, und wurde in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung mit der Nr. 56-142821 offenbart. Das in dieser Publikation offenbarte Stahlblech ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Stahlblech aufweist, enthaltend 0,15% oder weniger Kohlenstoff und 1,0 bis 2,5% Mangan + Chrom (in Gew-%) als Grundkomponenten, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen, was das in einer kontinuierlichen Feuerverzinkungsanlage (im Anschluss als CGL bezeichnet), bei der eine Vorplattierungs-Erhitzungstemperatur, eine Abkühlrate vor dem Plattierungsbad, die Auflegierungstemperatur sowie die Abkühlrate nach der Auflegierung detailliert festgelegt werden, dazu gebracht wird, eine Dualphasen-Struktur aufzuweisen.
Insbesondere wird, nachdem im Prozess der Vorplattierungs-Erwärmung die Dualphasen von Ferrit und Austenit ausgebildet wurden, die Austenit-Phase durch Härtung auf der CGL in Martinsitphase umgewandelt.
Um die Härtbarkeit auf der CGL-Linie zu sichern, muss jedoch ein Legierungselement als Stahlkomponente hinzugegeben werden oder die Anlagengeschwindigkeit des CGL muss erhöht werden. Die Zugabe eines Legierungselements erhöht die Kosten des Stahls. Ebenso kann bei vielen CGLs die Härtbarkeit bei einer Liniengeschwindigkeit, die aus Gründen der Sicherheit uns Stabilität der Zinkaberlagerungssteuerung und den Beschränkungen der Reaktionsrate für die Legierung festgelegt wurde, nicht gewährleistet wurden.
Auf der anderen Seite wurde bisher für Konstruktionselemente ein hochfestes feuerverzinktes Stahlblech mit einer Zugfestigkeit, die 440 MPa übersteigt und welches Vorteil in Bezug auf eine exzellente Rostverhinderungs-Eigenschaft und Dehngrenze aufweist, für Konstruktionselemente, mechanische strukturelle Teile, strukturelle Automobilteile und dergleichen weit verbreitet. Daher wurde eine große Anzahl von Erfindungen in Bezug auf hochfestes, feuerverzinktes Stahlblech offenbart. Insbesondere wurden, da eine Notwendigkeit für die Bearbeitbarkeit mit sich vergrößerndem Anwendungsbereich erhöht, viele Erfindungen in Bezug auf hochfeste, feuerverzinkte Stahlbleche mit hoher Bearbeitbarkeit offenbart, beispielsweise in den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen mit den Nummern 5-311244 und 7-54051 .
In den letzten Jahren wurde, während die Notwendigkeit für die Bearbeitbarkeit eines Stahlblechs wie hergestellt erhöht wurde, Aufmerksamkeit insbesondere den Eigenschaften eines Schweißabschnitts als Notwendigkeit für das Produkt geschenkt. Dies ist darin begründet, dass mit wachsender Anwendungstechnologie für das Stahlblech ein Stahlblech in einem Zustand hergestellt wird, bei dem es einen Schweißabschnitt beinhaltet, wie etwa im Fall von Tailored-Blank-Material, oder aber in Bereichen, wo das Erfordernis für das Hochgeschwindigkeits-Verformungsverhalten struktureller Elemente inklusive eines Schweißabschnitts von besonderer Bedeutung ist.
Die oben beschriebenen konventionellen hochfesten, feuerverzinkten Stahlbleche weisen jedoch den schwerwiegenden Nachteil auf, dass eine Wärmeeinflusszone (im Anschluss als HAZ bezeichnet) sich zum Zeitpunkt des Schweißens aufweicht, da der Hauptverfestigungsmechanismus generell eine Niedertemperatur-Umwandlungsphase wie Martensit und Bainit verwendet, die durch Abschrecken auf der Austenitphase erhalten wird. Ein solches zum Zeitpunkt des Schweißens auftretendes Erweichungsphänomen führt zu einer verringerten Umformbarkeit für beispielsweise Tailored-Blank-Material und bewirkt ebenso ein Absinken der Eigenschaften für strukturelle Elemente wie die Umwandlungsfestigkeit, die Bruchfestigkeit und Hochgeschwindigkeits-Umwandlungsfestigkeit auch dann, wenn das Stahlblech für andere Anwendungen verwendet wird. Die JP 55-125235 A offenbart ein legiertes hochzugfestes heiß verzinktes Blech mit einer legierten Zinkschicht auf einem Zweiphasen-Gefüge-Stahlblech. Das Stahlblech enthält Kohlenstoff, Molybdän und Mangan als obligatorische Elemente und das Zweiphasen-Gefüge enthält Martensit und Ferrit.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues hochfestes feuerverzinktes Stahlblech mit einer solchen Eigenschaft zur Verfügung zu stellen, dass eine Veränderung der Härte der HAZ beim Schweißen wie etwa beim Laserschweißen, bei der Nahtverschweißung oder bei der Bogenverschweißung, sehr gering ist, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Um dieses Ziel zu erreichen, stelle die vorliegende Erfindung ein feuerverzinktes Stahlblech zur Verfügung, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines feuerverzinkten Stahlblechs, das die Merkmale des Anspruchs 4 umfasst.
Das Stahlblech kann ein warmgewalztes Stahlblech oder ein kaltgewalztes Stahlblech sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Gehalt an Molybdän und Vanadium in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sowie ΔHv zeigt; und
2(a), 2(b) und 2(c) sind Diagramme, die schematisch eine Veränderung der Härte der HAZ zeigen, die durch einen exzessiven und unzureichenden Gehalt an Molybdän, Vanadium und Chrom bewirkt wird.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsform 1-1 ist ein feuerverzinktes Stahlblech, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es 0,04 bis 0,13% Kohlenstoff, 0,5% oder weniger Silizium, 1,0 bis 2,0% Mangan, 0,05% oder weniger Phosphor, 0,01% oder weniger (inklusive 0%) Schwefel, 0,05% oder weniger lösliches Aluminium, 0,007% oder weniger (inklusive 0%) Stickstoff, 0,05 bis 0,5% Molybdän sowie 0,2% oder weniger (inklusive 0%) Chrom (in Gew-%), Rest im Wesentlichen bestehend aus Eisen unvermeidlichen Verunreinigungen, enthält, und ein Gefüge aufweist, das im Wesentlichen aus Ferrit mit einer durchschnittlichen Korngröße 20 μm oder kleiner und Martensit mit einem Volumenprozentsatz von 5 bis 40% besteht.
Ausführungsform 1-2 ist ein feuerverzinktes Stahlblech, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es des Weiteren 0,02 bis 0,2% Vanadium zusätzlich zu den Komponenten aus Ausführungsform 1-1 enthält, und ein Gefüge aufweist, das im Wesentlichen aus Ferrit mit einer durchschnittlichen Korngröße von 20 μm oder kleiner und Martensit mit einem Volumenprozentsatz von 5 bis 405 besteht.
Ausführungsform 1-3 zum Lösen der oben erwähnten Probleme ist ein Herstellungsverfahren für ein feuerverzinktes Stahlblech, das in Ausführungsform 1-1 oder 1-2 beschrieben wurde. Dieses Herstellungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahl mit den in Ausführungsform 1-1 oder 1-2 beschriebenen Komponenten gegossen und anschließend in einen Block warmgewalzt wird; nach dem Beizen wird das das Band falls erforderlich mit einer Kaltwalzreduktion 40% oder mehr kaltgewalzt; auf der nachfolgend geschalteten kontinuierlichen Feuerverzinkungs-Anlage wird es, nachdem das Band bei einer Temperatur von 750 bis 850°C gehalten wurde, auf einen Temperaturbereich von 600°C oder niedriger bei einer Abkühlrate von 1 bis 50°C pro Sekunde abgekühlt und anschließend verzinkt; falls erforderlich, wird das Band weiter auflegiert; und anschließend wird das Band in einem Zustand abgekühlt, in dem die Verweilzeit bei 400 bis 600°C innerhalb von 200 Sekunden liegt.
Der Ausdruck "Rest im Wesentlichen bestehend aus Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen" bedeutet, dass ein Stahlblech, das minimale Mengen anderer Elemente inklusive unvermeidlicher Verunreinigungen enthält, im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegt, solange die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht eliminiert werden. In dieser Beschreibung und den anhängenden Zeichnungen bezeichnet der Prozentsatz % den Gehalt der Komponente im Stahl in Gew-%, solange dies nicht anders spezifiziert wird. Ebenso bedeutet der Ausdruck "Gefüge, das im Wesentlichen aus Ferrit und Martensit mit einem Volumenprozentsatz von 5–40% besteht", dass ein Stahlblech, das ein Gefüge mit geringen Elementen an Zementit, Bainit oder verbleibendem Austenit enthält, im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegt.
(Fortschritt beim Machen der Erfindung und Grund zur Beschränkung von Molybdän, Vanadium sowie Chrom und des Gefüges)
Um die oben bereits erwähnten Probleme zu lösen, haben die Erfinder der Einfluss der Stahlkomponenten und des Gefüges auf die Veränderung der Festigkeit im Schweißabschnitt studiert. Als Ergebnis hiervon wurde herausgefunden, dass durch das Enthalten geeigneter Mengen an Molybdän im Stahl, der Grundkomponenten von Kohlenstoff, Silizium, Mangan und so weitert, in beschränkten Mengen enthält und durch Bereitstellen eines Gefüges, das im Wesentlichen aus Ferrit mit einer durchschnittlichen Korngröße von 20 μm oder kleiner und Martensit mit einem Volumenprozentsatz, der auf 45% begrenzt ist, besteht, ein hochfestes, feuerverzinktes Stahlblech hergestellt werden kann, das die Härte der HAZ kaum verringert. Ebenso wurde herausgefunden, dass dieser Effekt durch Enthalten einer geeigneten Menge an Vanadium erhöht wird.
Es ist generell bekannt, dass dann, wenn eine hohe Temperatur von 400 bis 800°C beibehalten wird, eine Niedertemperatur-Umwandlungsphase, die durch Abschrecken aus der Austenitphase erhalten wird, wie etwa Martensit und Bainit, leicht in einer kurzen Zeitdauer getempert wird, oder grobe Karbide sich ausbilden, durch die die Festigkeit plötzlich verringert wird. Die Erfinder haben den Einfluss der Stahlkomponente und des mikroskopischen Gefüges vollständig studiert. Als Ergebnis hiervon wurde herausgefunden, dass die nachfolgende Regelung effektiv bei der Verhinderung des Absinkens der Festigkeit ist.

(1) Durch die Bildung von Martensit mit einer hohen Versetzungsdichte als harte Phase und durch Verwendung der Sekundärausscheidungshärtung kann eine Verringerung der Festigkeit dann reduziert werden, wenn die Temperatur sich über eine kurze Zeitdauer erhöht. Zu diesem Zweck ist es effektiv, Molybdän oder Vanadium zu haben. Wenn jedoch die Gehalte dieser Elemente hoch sind, erhöht sich die Härte der HAZ partiell verglichen mit dem Grundmetall, was im Hinblick auf die Verhinderungen des Absinkens der Festigkeit unerwünscht ist. Ebenso lagert sich Chrom, das wie Molybdän und Vanadium als Sekundär-Ausscheidungshärtungselement bekannt ist, schnell ab, wenn die Temperatur sich über eine kurze Zeitdauer erhöht, so dass die Veränderung der Härte der HAZ sich erhöht, so dass ein hoher Gehalt an Chrom unerwünscht ist.
(2) Der Volumenprozentsatz der Martensitphase, in der die Veränderung der Härte zum Zeitpunkt des Schweißens groß ist, wird auf 40% oder weniger beschränkt, und der Rest wird aus Ferrit gefertigt, durch das eine Veränderung der Härte insgesamt verringert werden kann. Wenn jedoch der Volumenprozentsatz des Martensits zu gering ist, kann umgekehrt die Sekundär-Ausscheidungshärtung der Martensitphase nicht als Widerstand gegenüber einer Aufweichung der HAZ effektiv verwendet werden. Daher wird die Untergrenze für den Volumenprozentsatz bei 5% festgelegt.
(3) Darüber hinaus ist ebenso sie Regelung der Ferrit-Korngröße wichtig. Die durchschnittliche Korngröße wird bei 20 μm oder kleiner festgelegt, um den Korngrenzebereich zu erhöhen, wodurch die Ablagerung von Austenit an der Korngrenze dann unterstützt wird, wenn die Temperatur sich über eine kurze Zeitdauer erhöht. Daher kann ein Anstieg der Ac3-Umwandlungstemperatur, bei der die Härte der Martensitphase sich am stärksten verringert, verhindert werden, so dass eine Verringerung der Härte der Martensitphase begrenzt werden kann.

Das nachfolgend Angegebene ist eine beschichtet des Grunds zur Beschränkung des Gehalts an Molybdän, Vanadium und Chrom.
Molybdän: 0,05 bis 0,5%.
Molybdän ist ein wesentliches Element zum Erhalten des Effekts der vorliegenden Erfindung. Wie oben bereits beschrieben, ist der Grund hierfür, dass die Erweichung aufgrund der Temperung der Martensitphase, bewirkt durch den Temperaturanstieg in der HAZ zum Zeitpunkt des Schweißens, durch die Ausscheidung von Karbiden des Molybdän begrenzt wird. Daher wird der Gehalt von 0,05%, der diesen Effekt erzielt, als Untergrenze eingestellt. Wenn Molybdän exzessiv enthalten ist, erhöht sich die Härte der HAZ stark und eine Veränderung der Härte der HAZ erhöht sich. Aus diesem Grund wird die Obergrenze bei 0,5% festgelegt. Der Gehalt an Molybdän sollte vorzugsweise 0,15 bis 0,4% betragen.
Chrom: 0,2% oder weniger (inklusive 0%)
Beim Ausführen der vorliegenden Erfindung wurde ein Studie bezüglich eines Elements ausgeführt, das in Bezug auf den Widerstand gegenüber einer Erweichung aufgrund der Temperung anderer Martensitphasen, die Molybdän als Basis enthalten, effektiv zu sein scheinen, insbesondere Vanadium und Chrom. Als Ergebnis hiervon wurde herausgefunden, dass dann, wenn sich die Temperatur über eine kurze Zeitdauer erhöht, wie dies beim Schweißen in der HAZ der Fall ist, der Einfluss der Arten der Elemente sich unterscheidet und auch dann, wenn eine minimale Menge an Chrom enthalten ist, sich die Härte der HAZ stark erhöht und somit ein Gehalt von Chrom, der 0,2% übersteigt, die Veränderung der Härte der HAZ vergrößert. In der vorliegenden Erfindung wird der Gehalt an Chrom daher bei 0,2% oder weniger (inklusive 0%) begrenzt.
Vanadium: vorzugsweise 0,02 bis 0,2%
Ein Element, das in dieser Studie besondere Beachtung fand, war Vanadium. Die kombinierte Zugabe von Molybdän und Vanadium verringert die Veränderung der Härte der HAZ stark. Es wurde angedacht, dass der Grund hierfür derjenige ist, dass die Ausscheidungshärtung aufgrund Vanadium-Karbid zum Zeitpunkt der Temperaturerhöhung der Martensitphase über eine kurze Zeitdauer hinweg nicht so groß ist und darüber hinaus die Temperatur, an der Vanadium-Karbid sich ausscheidet, sich von der Temperatur unterscheidet, bei der sich Molybdän-Karbid ausscheidet, so dass in einem großen Wärmehistorienbereich der HAZ ein gleichmäßiger Widerstand gegenüber einer Erweichung aufgrund der Temperung zur Verfügung gestellt werden kann. Die Untergrenze des Vanadium-Gehalts zum Erreichen eines derartigen Effekts beträgt 0,02%. Wenn Vanadium exzessiv enthalten ist, erhöht sich die Härte der HAZ stark wie etwa in dem Fall von Chrom, so dass die Obergrenze bei 0,2% festgelegt wird. Der Grund für die Begrenzung der Untergrenze des Vanadiums in Ausführungsform 12 ist oben beschrieben worden. Daher ist in Ausführungsform 1-1 ein 0,2% oder weniger Vanadium enthaltendes Stahlblech nicht ausgeschlossen.
Die 2(a) bis 2(c) zeigen schematisch die Veränderung der Härte der HAZ, bewirkt durch einen exzessiven und unzureichenden Gehalt an Molybdän, Vanadium und Chrom. 2(a) zeigt einen Fall, bei dem die Gehalte von Molybdän und Vanadium kleiner als geeignete Werte sind und zeigt, dass ein Unterschied in der Härte ΔHv zwischen dem am meisten erweichten Abschnitt der HAZ und dem Basismetall groß ist. 2(b) zeigt einen Fall, bei dem die Gehalte von Molybdän, Vanadium und Chrom die geeigneten Werte überschreiten und zeigt dass, obwohl der Weichungsgrad der HAZ klein ist, das Basismaterial ebenso aufgeweicht wird, so dass ΔHv schließlich erhöht wird. 2(c) zeigt einen Fall, bei dem die Gehalte an Molybdän, Vanadium und Chrom innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegen und zeigt, dass ΔHv klein ist.
(Grund zur Begrenzung der anderen Komponenten)
Kohlenstoff: 0,04 bis 0,13%
Kohlenstoff ist ein wesentliches Element für die Sicherstellung einer gewünschten Festigkeit. Wenn jedoch der Gehalt an Kohlenstoff erhöht wird, wird der Martensit-Volumenanteil zu hoch, so dass die Härte der HAZ stark erhöht wird. Daher wird die Untergrenze bei dem Minimalwert zur Sicherstellung der Festigkeit festgelegt und die Obergrenze wird wie oben beschrieben festgelegt, um einen Martensit-Volumenanteil zu erhalten, der die Härte der HAZ deutlich verringert und der nicht 40% übersteigt.
Silizium: 0,5% oder weniger
Silizium ist ein wesentliches Element bei einer stabilen Erreichung einer Dualphasen-Struktur aus Ferrit und Martensit. Wenn jedoch der Gehalt an Silizium ansteigt, verschlechtern sich die Anhaftungseigenschaften der galvanisierten Schicht und das Erscheinungsbild der Oberfläche deutlich. Daher wird die Obergrenze bei 0,5% festgelegt.
Mangan: 1,0 bis 2,0%
Mangan ist wie Kohlenstoff ein wesentliches Element bei der Sicherstellung einer gewünschten Festigkeit. Obwohl ein Gehalt von 1,0% als Untergrenze notwendig ist, um eine gewünschte Festigkeit zu erhalten, erhöht sich dann, wenn Mangan exzessiv enthalten ist, der Martensit-Volumenprozentsatz und somit verringert sich die Härte der HAZ stark. Daher wird die Obergrenze bei 2,0% festgelegt.
Phosphor: 0,05% oder weniger
Phosphor ist wie Silizium ein wesentliches Element bei der stabilen Erreichung einer Dualphasen-Struktur aus Ferrit und Martensit. Wenn jedoch der Gehalt an Phosphor sich erhöht, verringert sich die Fähigkeit des Schweißabschnitts. Daher wird die Obergrenze bei 0,05% festgelegt.
Schwefel: 0,01% oder weniger
Schwefel ist eine Verunreinigung, so dass ein hoher Gehalt hiervon die Zähigkeit des Schweißabschnitts wie im Fall des Phosphor verringert. Daher wird die Obergrenze bei 0,01% festgelegt.
Lösliches Aluminium: 0,05% oder weniger
Der Gehalt an löslichem Aluminium, das in üblichen Stählen enthalten ist, verschlechtert nicht die Effektivität der vorliegenden Erfindung und 0,05% oder weniger löslichen Aluminiums erzeugen keinerlei Probleme. Daher wird die Obergrenze bei 0,05% festgelegt.
Stickstoff: 0,007% oder weniger (inklusive 0%)
Der in üblichen Stählen enthaltene Gehalt an Stickstoff verschlechtert die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht und 0,007% oder weniger Stickstoff bewirken keinerlei Probleme. Daher wird die Obergrenze bei 0,007% festgelegt.
Für andere Elemente, die nicht oben beschrieben worden sind, werden die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht besonders verschlechtert, außer deren Gehalt ist extrem hoch eingestellt. Beispielsweise dann, wenn Niob oder Titan zugegeben werden, um eine höhere Festigkeit oder feinere Struktur des Stahls zu bewirken, ergibt ein Gehalt hiervon innerhalb von 0,05% keinerlei Probleme.
(Herstellungsverfahren)
Im Nachfolgenden wird eine Beschreibung eines Herstellungsverfahrens für ein feuerverzinktes Stahlblech in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angegeben.
Um einen Stahl in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu erhalten, muss die Zusammensetzung jeder Komponente wie oben beschrieben begrenzt werden und ebenso muss das Gefüge so gesteuert werden, dass ein Gefüge entsteht, das im Wesentlichen aus Ferrit mit einer durchschnittlichen Korngröße von 20 μm oder kleiner und Martensit mit einem Volumenprozentsatz von 5 bis 40% besteht.
Zuerst wird ein Stahl mit der vorab festgelegten Zusammensetzung vergossen und anschließend in einem Band warmgewalzt. Nach dem Beizen wird das Band des Weiteren mit einer Kaltwalz-Reduktion von 40% oder mehr kaltgewalzt, sollte dies dazu notwendig sein, ein Substrat für die Verzinkung herzustellen. Die Bedingungen für das Warmwalzen sind nicht besonders festgelegt. Solange das Warmwalz-Verfahren so gestaltet ist, dass die Korngrenze des warmgewalzten Blechs deutlich größer wird, beispielsweise aufgrund einer abschließenden Walztemperatur, die geringer als der Ar3-Umwandlungspunkt ist, oder eine niedrige Abkühlrate von 10°C pro Sekunde oder kleiner nach dem abschließenden Warmwalzen eingestellt wird, werden keine besonderen Probleme auftreten. Umgekehrt aber schädigt ein Verfahren, das die Korngröße des warmgewalzten Blechs verringert, beispielsweise aufgrund einer schnellen Abkühlung mit einer hohen Abkühlrate von 100 bis 300°C/sec, welche innerhalb einer Sekunde nach dem abschließenden Warmwalzen ausgeführt wird, oder eine Kombination von abschließendem Warmwalzen mit einer hohen Reduktion mit schneller Abkühlung, nicht die Effekte der vorliegenden Erfindung. Der Grund für die Festlegung der Reduktion zum Zeitpunkt des Kaltwalzens bei 40% oder mehr ist der, dass eine Reduktion niedriger als 40% dazu neigt, die Korngröße beim Glühen zu erhöhen.
Nach der sich anschließenden kontinuierlichen Feuerverzinkungs-Anlage und nachdem das Band bei einer Temperatur von 750 bis 850°C gehalten wurde, wird es im einem Temperaturbereich von 600°C oder niedriger bei einer Abkühlrate von 1 bis 50°C pro Sekunde abgekühlt und anschließend so feuerverzinkt, dass die Verweilzeit bei 400 bis 600°C innerhalb von 200 Sekunden liegt. Falls erforderlich, wird das Band weiter auflegiert. Eine Haltetemperatur von nicht weniger als 750°C ist zur stabilen Erreichung der Austenitphase erforderlich. Wenn jedoch die Haltetemperatur 850°C übersteigt, erhöht sich die Korngrenze, so dass die gewünschten Eigenschaften nicht erhalten werden können. Daher wird die Obergrenze bei 850°C festgelegt. Danach wird das Band auf eine Temperaturbereich von 600°C oder niedriger bei einer Abkühlrate von 1 bis 50°C pro Sekunde abgekühlt. Der Zweck hierfür ist, dass Perlit nicht erzeugt wird und feines Ferrit mit einem gewünschten Volumenprozentsatz ausgeschieden wird. Die Obergrenze für die Abkühlrate wird festgelegt, da eine Abkühlrate niedriger als dieser Wert Perlit erzeugt und die Korngröße des Ferrits erhöht. Die Obergrenze für die Abkühlrate wird festgelegt, da wenn die Abkühlrate höher als dieser Wert ist, nicht nur Ferrit sich in ausreichender Menge ausscheidet, sondern ebenso der Martensit-Volumenprozentsatz auf 40% oder mehr ansteigt.
Das gebeizte Blech oder ein kaltgewalztes Blech werden auf eine Temperaturbereich von 600°C oder niedriger abgekühlt und anschließend feuerverzinkt, und des Weiteren falls erforderlich auflegiert. Abschließend wird das Blech auf Raumtemperatur abgekühlt. Gemäß den von dem Erfinder durchgeführten Studien hat sich herausgestellt, dass beim Prozess der Abkühlung auf Raumtemperatur die Verweilzeit bei 400 bis 600°C einen großen Einfluss auf die Ausbildung des Gefüges aufweist. Insbesondere dann, wenn die Verweilzeit lang ist, ist die Ausscheidung von Zementit aus dem Austenit merklich und womit verringert sich nicht nur der Volumenprozentanteil der Martensitphase, so dass die Festigkeit sich verringert, sondern ebenso wird der Effekt des Widerstands gegenüber Erweichung der HAZ aufgrund der Ausscheidung von Molybdän- und Vanadium-Karbid nicht erreicht. Basierend auf diesem Ergebnis der von den Erfindern durchgeführten Studie wird die Obergrenze für die Verweilzeit bei 200°C festgelegt.
In der vorliegenden Erfindung wird das Gefüge als Gefüge festgelegt, das im Wesentlichen aus Ferrit und Martensit mit einem Volumenprozentsatz von 50 bis 40% besteht. Auch wenn das Gefüge Cementit, Bainit oder Austenit mit einem Volumenprozentsatz innerhalb von 5% enthält, werden jedoch die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht geschädigt.
Obwohl nicht besonders erwähnt, haben andere Mittel wie etwa ein Brammenherstellungsverfahren wie die Gussblockerzeugung oder das kontinuierliche Gießen, das kontinuierliche Warmwalzen mittels einer Vorwarmwalz-Bar-Joint beim Warmwalzen sowie ein Temperaturanstieg innerhalb von 200°C unter Verwendung eines Induktionserhitzers im Prozess des Warmwalzens keinen Einfluss auf die Effekte der vorliegenden Erfindung.
[Beispiel]
Nachfolgend wird eine Beschreibung von Beispielen gemäß der vorliegenden Erfindung und von Vergleichsbeispielen angegeben.
Die Stähle A bis X weisen chemische Zusammensetzungen im Bereich der vorliegenden Erfindung auf, wie sie in Tabelle 1 angegeben sind, und die Stähle a bis m gemäß den Vergleichsbeispielen weisen chemische Zusammensetzungen außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung auf und wurden mittels eines Konverters hergestellt und Grammen wurden durch kontinuierliches Gießen ausgebildet. Diese Grammen wurden warmgewalzt, um Bänder bei einer Aufheiztemperatur Abkühltemperatur auszubilden, die in Tabelle 6 angegeben sind. Nach dem Walzen wurden einige der Bänder mit einer Dickenreduktion von 65% kaltgewalzt, um ein Substrat für die Feuerverzinkung bereitzustellen. Anschließend wurde in einer kontinuierlichen Feuerverzinkungs-Anlage ein feuerverzinktes Stahlblech oder ein auflegierte feuerverzinktes Stahlblech unter dem in Tabelle 7 angegebenen Bedingungen hergestellt. Der Aufheizzyklus bei der kontinuierlichen Feuerverzinkungs-Anlage wurde in dem in Ausführungsform 2-3 gezeigten bevorzugten Bereich eingestellt.
Tabelle 7 gibt Bewertungsergebnisse für das Gefüge, die Zugfestigkeit und die Veränderung der Härte ΔHv der HAZ, bewirkt durch Laserschweißen, für jeden diese Stähle an. Die Stahlnummer in Tabelle 7 korrespondiert mit der in Tabelle 6. Die Laserschweißbedingungen waren eine Leistung von 5 kW sowie eine Schweißgeschwindigkeit von 2 m/min. Die Schweißgeschwindigkeit wurde besonders so verringert, dass die HAZ leicht erweicht wurde.
2 ist ein Diagramm, in dem ΔHv der HAZ des in Tabelle 7 angegebenen Stahls durch die Gehalte an Molybdän und Vanadium aufsummiert wurden. In dieser Figur wird ΔHv durch drei Stufen bewertet, nämlich O (ΔHv ≤ 10), Δ (10 < ΔHv ≤ 20) sowie X (ΔHv > 20). Wie aus 2 ersichtlich ist, kann durch Einstellen der Gehalte an an Molybdän und anderen Elementen in dem durch die vorliegende Erfindung festgelegten Bereich ein hoher Widerstand gegenüber einer Erweichung der HAZ von ΔHv ≤ 20 erhalten werden. Darüber hinaus kann durch Einstellen des Gehalts an Vanadium in dem in der Ausführungsform 2-2 beschriebenen Bereich der Widerstand von ΔHv ≤ 10 erhalten werden. (In 2 sind die Stähle, in denen der Gehalt an Kohlenstoff außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung ist, wie die Stähle mit den Nummern 26 und 27 aus Tabelle 3, sowie die Stähle, bei denen der Gehalt an Chrom außerhalb des Bereichs gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie die Stähle 36 bis 38, ausgeschlossen.) Tabelle 5
Der fett gedruckte Rahmen kennzeichnet, dass der Wert außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung ist. Das Minuszeichnen zeigt, dass der Gehalt weniger als 0.05% beträgt.

P: vorliegende Erfindung C: Vergleichsbeispiel

Fett gedruckter Rahmen kennzeichnet, dass der Wert außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegt.

P: vorliegende Erfindung C: Vergleichsbeispiel

Tabelle 4 gibt die Ergebnisse der Studien bezüglich der Veränderung der Eigenschaften an, die durch Veränderung des Wärmezyklus insbesondere in der kontinuierlichen Feuerverzinkungs-Anlage für den Stahl H aus einem Beispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurden. Da die Haltetemperatur für die Stähle mit den Nummern 1 bis 5 ungeeignet ist, ist die Abkühlrate für die Stähle mit den Nummern 6 und 11 ungeeignet und die Verweilzeit bei 400 bis 600°C ist für Stahl Nr. 16 zu lang, das in der vorliegenden Erfindung festgelegte Gefüge wird nicht erreicht und der gewünschte Widerstand gegenüber einer Erweichung der HAZ wird nicht erreicht. Im Gegensatz hierzu wird für den Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung, der unter den in Ausführungsform 1-3 beschriebenen Herstellungsbedingungen hergestellt wurde, das in Ausführungsform 1-1 beschriebene Gefüge erhalten und ein hoher Widerstand gegenüber einer Erweichung der HAZ von ΔHv ≤ 20 wird erhalten. Tabelle 4

Claims

Feuerverzinktes Stahlblech umfassend: ein Stahlblech, umfassend 0,04 bis 0,13% Kohlenstoff, 0,5% oder weniger Silizium, 1,0 bis 2,0% Mangan, 0,05% oder weniger Phosphor, 0,01% oder weniger Schwefel, 0,05% oder weniger lösliches Aluminium, 0,007% oder weniger Stickstoff; 0,05 bis 0,5% Molybdän, 0,02 bis 0,2% Vanadium, 0,2% oder weniger Chrom (in Gew.-%) und Rest Eisen sowie unvermeidliche Verunreinigungen; eine feuerverzinkte Schicht, die auf dem Stahlblech ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech ein Gefüge aufweist, das aus Ferrit mit einer durchschnittlichen Korngröße von 20 μm oder weniger sowie Martensit mit einem Volumenprozentsatz von 5 bis 40% besteht, und optional enthalten Zementit, Bainit oder nicht umgewandeltes Austenit mit einem Volumenprozentsatz von 5% oder weniger.
Feuerverzinktes Stahlblech gemäß Anspruch 1, wobei das Stahlblech ein warmgewalztes Stahlblech ist.
Feuerverzinktes Stahlblech gemäß Anspruch 1, wobei das Stahlblech ein kaltgewalztes Stahlblech ist.
Verfahren zur Herstellung eines feuerverzinkten Stahlblechs, umfassend die Schritte: Walzen eines Stahls umfassend 0,04 bis 0,13% Kohlenstoff, 0,5% oder weniger Silizium, 1,0 bis 2,0% Mangen 0,05% oder weniger Phosphor, 0,01% oder weniger Schwefel, 0,05 % oder weniger lösliches Aluminium, 0,007% oder weniger Stickstoff, 0,05 % bis 0,5 % Molybdän, 0,02 bis 0,2% Vanadium, 0,2 % oder weniger Chrom (in Gew.-%) sowie Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen, um ein Band herzustellen; Beizen des Bandes; und Durchführen einer kontinuierlichen Feuerverzinkung, wobei die kontinuierliche Feuerverzinkung die Schritte umfasst: Eintauchen des gebeizten Bands bei einer Temperatur von 750 bis 850°C; Abkühlen des eingetauchten Bands auf einen Temperaturbereich von 600°C oder niedriger bei einer Abkühlrate von 1 bis 50°C/Sek.; Feuerverzinkung des abgekühlten Bands; und Abkühlen des feuerverzinkten Bands, so dass die Verweilzeit bei 400 bis 600°C innerhalb von 200 Sek. liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Band ein warmgewalztes Band ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Band ein kaltgewalztes Band ist, das durch Kaltwalzen des warmgewalzten Bands mit einer kaltgewalzten Reduktion von 40% oder mehr erhalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, des Weiteren umfassend den Schritt der Auflegierung des feuerverzinkten Bands nach dem Schritt der Feuerverzinkung.