[发明专利]扩孔性和延展性的平衡极良好、疲劳耐久性也优异的高强度钢板和镀锌钢板以及这些钢板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合于汽车、建材、家电制品等的用途的扩孔性和延展性等的可加工性优异并且疲劳耐久性也优异的高强度钢板和镀锌钢板以及这些钢板的制造方法。

背景技术

近年在汽车领域，为了兼备在碰撞时保护乘员的功能的确保和以提高燃油经济性为目的的轻量化，使用了高强度钢板。

特别是除了安全意识提高以外，还由于法规的强化，因此确保碰撞安全性的必要性在提高，因此，迄今为止有下述需求：甚至于只使用了低强度的钢板的具有复杂形状的部品也要应用高强度钢板。

可是，由于材料的成形性随着材料的强度上升而劣化，因此具有复杂形状的部件使用高强度钢板时，必须制造满足成形性和高强度这两者的钢板。

如汽车部件那样的具有复杂形状的部件使用高强度钢板时，作为成形性，例如要求同时具备延展性、胀形性、扩孔性等的不同的成形性。

另外，对于汽车部件而言，在行驶中受到循环载荷，因此同时要求疲劳耐久性也优异。

作为薄钢板的成形性重要的延展性和胀形性，已知与加工硬化指数(n值)具有相关性，n值高的钢板作为成形性优异的钢板为人所知。

例如，作为延展性和胀形性优异的钢板有：钢板组织由铁素体和马氏体构成的DP(双相；Dual Phase)钢板、在钢板组织中含有残余奥氏体的TRIP(相变诱发塑性；Transformation Induced Plasticity)钢板(例如参照专利文献1、专利文献2)。

另一方面，作为扩孔性优异的钢板，已知使钢板组织为已析出强化的铁素体单相组织的钢板和为贝氏体单相组织的钢板(例如参照专利文献3、专利文献4、专利文献5、专利文献6、非专利文献1)。

DP钢板，通过以富有延展性的铁素体为主相，并使作为硬质组织的马氏体分散于钢板组织中，得到了优异的延展性。另外，软质的铁素体容易变形，随同变形导入大量的位错而硬化，因此DP钢板的n值也高。

可是，若使钢板组织为由软质的铁素体和硬质的马氏体构成的组织，则由于两组织的变形能力不同，在伴有扩孔加工那样的大加工的场合，具有在两组织的界面形成微小的微孔，扩孔性显著劣化的问题。

特别是最大拉伸强度为540MPa以上的DP钢板，由于钢板中的马氏体体积率比较高，铁素体与马氏体的界面也较多地存在，因此在界面形成的微孔容易地连结，形成裂纹，以至于断裂。

由于这样的原因，已知DP钢板的扩孔性处于劣势(例如，参照非专利文献2)。

另外，对于DP钢而言，已知在反复变形时产生的裂纹通过绕过硬质组织，从而疲劳耐久性(裂纹扩展抑性)提高。这是马氏体和贝氏体相比于铁素体为硬质，疲劳裂纹不能扩展，因此疲劳裂纹在铁素体侧、或者铁素体与硬质组织的界面扩展，绕过硬质组织所致。

对于DP钢而言，由于硬质组织难以变形，因此由反复变形产生的位错运动和表面凹凸的变化，由在铁素体侧的位错运动担负。因此，为了DP钢的疲劳耐久性的进一步的提高，在铁素体中抑制疲劳裂纹的形成变得重要。可是，铁素体为软质，存在难以抑制在铁素体中的裂纹形成的问题。因此，在DP钢的疲劳耐久性的进一步提高上存在课题。

钢板组织由铁素体和残余奥氏体构成的TRIP钢板也同样地扩孔性低。这起因于：作为汽车部件的成形加工的扩孔加工和延伸凸缘加工是在冲孔或者机械切割后进行加工。

TRIP钢板中含有的残余奥氏体，若受到加工则相变成马氏体。例如，如果为扩展加工或鼓凸成形，则通过残余奥氏体相变成马氏体，将加工部高强度化，抑制变形的集中，可确保高的成形性。

可是，一旦进行冲孔和切断等，则切断的端面附近受到加工，因此在钢板组织中含有的残余奥氏体会相变成马氏体。其结果，变成与DP钢板类似的组织，扩孔性和延伸凸缘成形性处于劣势。另外，也曾报道了：由于冲孔加工本身是伴有大变形的加工，因此在冲孔后，在铁素体与硬质组织(在此，为残余奥氏体相变而成的马氏体)界面存在微孔，使扩孔性劣化。

或者，在晶界存在渗碳体和/或珠光体组织的钢板，扩孔性也处于劣势。这是因为铁素体与渗碳体的边界成为微小孔形成的起点的缘故。

另外，这些TRIP钢板、在晶界存在渗碳体和/或珠光体组织的钢板，由于也为硬质组织，因此关于疲劳耐久性，与DP钢同样。

由于这样的情况，上述的专利文献3～5和非专利文献1所示的、使钢板的主相为贝氏体或已析出强化的铁素体的单相组织，并且为抑制在晶界的渗碳体相的生成而大量添加Ti等的合金碳化物形成元素，使在钢中含有的C形成为合金碳化物，从而使扩孔性优异的高强度热轧钢板被开发出来。