CN112334266B - 钢板、拼焊坯料、热压成型品、钢管、中空状淬火成型品及钢板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
该钢板具有母材钢板、镀覆部和露出部,钢板的端缘侧的且母材钢板的外部侧的镀覆部的端部的形状为以曲率半径R1所表示的凸状的曲线,上述R1为5μm以上。
Description
技术领域
本申请涉及钢板、拼焊坯料(tailored blank)、热压成型品、钢管、中空状淬火成型品及钢板的制造方法。
本申请基于2018年6月22日在日本申请的特愿2018-119189号、2018 年6月22日在日本申请的特愿2018-119190号而主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
近年来,从保护地球环境的观点出发为了削减CO2气体排放量,在汽车领域,汽车车体的轻量化是紧迫的课题。针对该课题,正在积极地进行应用高强度钢板的研究,该钢板的强度也日益提高。
作为将汽车用构件成型的技术之一,热压成型(以下,有时称为“热冲压”。)受到关注。热冲压是下述技术:将钢板加热至高温,在Ar3相变温度以上的温度域中进行压制成型,通过利用模具的除热而急速冷却,在施加压制压力的状态下与成型同时引起相变。由此,能够制造高强度并且形状冻结性优异的热压成型品(以下,有时称为“热冲压成型品”。)。
另外,为了提高汽车用构件的压制成型品的成品率及功能性,应用将至少两块钢板的端面对接并通过激光焊接、等离子体焊接等而接合的对焊构件(以下,有时称为“拼焊坯料”。)来作为压制用原材料。拼焊坯料由于根据目的而将多个钢板接合,因此在一个部件中变得能够使板厚及强度自由改变。其结果是,拼焊坯料变得能够提高汽车用构件的功能性及削减汽车用构件的件数。另外,通过使用拼焊坯料来进行热冲压,能够制造使板厚、强度等自由改变了的高强度的压制成型品。
在使用拼焊坯料作为压制用原材料、并通过热冲压来成型汽车用构件的情况下,拼焊坯料例如被加热至800℃~1000℃的温度域。因此,对于热冲压用的拼焊坯料,大多使用进行了镀覆沸点高的Al-Si等铝镀覆的钢板。
迄今为止,作为用于形成拼焊坯料的钢板,例如研究了各种具有镀层的钢板(例如参照专利文献1~7)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2009-534529号公报
专利文献2:日本特表2015-525677号公报
专利文献3:日本特表2015-523210号公报
专利文献4:日本特表2015-536246号公报
专利文献5:日本特开2013-220445号公报
专利文献6:中国专利申请公开第106334875号
专利文献7:日本特开2016-073989号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,就以往的钢板而言,接头的疲劳强度和焊接部的涂装后耐蚀性并不充分。
本申请的课题是提供接头的疲劳强度优异、并且即使是对在对焊时形成的焊接部进行涂装后焊接部的涂装后耐蚀性也优异的钢板、拼焊坯料、热压成型品、钢管、中空状淬火成型品及钢板的制造方法。
用于解决课题的手段
用于解决上述课题的手段包含以下的方案。
<1>一种钢板,其具有:母材钢板、在上述母材钢板的表面上从上述母材钢板侧起依次设置有金属间化合物层、铝镀层的镀覆部和上述母材钢板露出的露出部,其中,在与上述钢板的厚度方向垂直且从上述镀覆部朝向上述钢板的一端缘的第1方向上,在上述母材钢板的两个表面上,至少依次配置有上述镀覆部、上述露出部、上述钢板的上述端缘,在从与上述第1 方向及上述钢板的厚度方向分别平行的截面进行观察时,上述钢板的上述端缘侧的且从上述母材钢板的内部朝向上述母材钢板的表面的外部侧的上述镀覆部的端部的形状是以曲率半径R1所表示的在上述第1方向侧为凸状的曲线,上述R1满足下述式(1)。
式(1) 5μm≤R1
<2>根据<1>所述的钢板,其中,在上述截面中,上述露出部的上述镀覆部侧的端部的形状为以曲率半径R2所表示的凹状的曲线,上述R2满足下述式(2)。
式(2)260μm≤R2
<3>根据<2>所述的钢板,其中,在上述截面中,在从使上述镀覆部的上述铝镀层的表面沿上述第1方向延长而得到的假想线至上述母材钢板的表面为止的上述厚度方向的深度中,将上述露出部的深度设为D时,上述 D、上述R1及上述R2的关系满足下述式(3)。
式(3)D≤(R1+R2)
<4>根据<1>~<3>中任一项所述的钢板,其中,上述母材钢板以质量%计具有下述化学组成:C:0.02%~0.58%、Mn:0.20%~3.00%、Al:0.005%~ 0.06%、P:0.03%以下、S:0.010%以下、N:0.010%以下、Ti:0%~0.20%、 Nb:0%~0.20%、V:0%~1.0%、W:0%~1.0%、Cr:0%~1.0%、Mo: 0%~1.0%、Cu:0%~1.0%、Ni:0%~1.0%、B:0%~0.0100%、Mg:0%~ 0.05%、Ca:0%~0.05%、REM:0%~0.05%、Sn:0%~0.5%、Bi:0%~ 0.05%、Si:0%~2.00%、以及剩余部分:包含Fe及杂质。
<5>根据<1>~<4>中任一项所述的钢板,其中,上述铝镀层的平均厚度为8μm~35μm,上述金属间化合物层的平均厚度为3μm~10μm。
<6>一种拼焊坯料,其具有与<1>~<5>中任一项所述的钢板的上述露出部邻接的焊接金属部。
<7>一种拼焊坯料,其具有至少两块<1>~<5>中任一项所述的钢板,并具有与上述露出部邻接的焊接金属部,在上述至少两块钢板中钢板的板厚与热压成型后的钢板的抗拉强度之积较小的钢板A中,
在对上述钢板A从与从上述镀覆部朝向上述焊接金属部的第2方向及上述钢板的厚度方向分别平行的截面进行观察时,
在将从使上述镀覆部中的上述铝镀层的表面沿上述第2方向延长而得到的假想线至上述母材钢板的表面为止的上述厚度方向的长度设为露出部的深度时,
形成于上述钢板A的第1面的表面的露出部的深度D1(μm)、形成于上述钢板A的第2面的表面的露出部的深度D2(μm)、上述钢板A的板厚 t(μm)满足下述式(4)。
式(4)((D1+D2)/t)×100≤20
<8>一种热压成型品,其使用了<6>或<7>所述的拼焊坯料。
<9>一种钢管,其具有与<1>~<5>中任一项所述的钢板的上述露出部邻接的焊接金属部。
<10>一种中空状淬火成型品,其使用了<9>所述的钢管。
<11>一种钢板的制造方法,其是<1>~<5>中任一项所述的钢板的制造方法,其中,
具有通过利用立铣刀的切削来形成上述露出部的工序。
发明效果
根据本申请,可提供接头的疲劳强度优异、并且即使是对在对焊时形成的焊接部进行涂装后焊接部的涂装后耐蚀性也优异的钢板、拼焊坯料、热压成型品、钢管、中空状淬火成型品及钢板的制造方法。
附图说明
图1是表示本申请的钢板的端部的一个例子的概略截面图。
图2是表示本申请的钢板的端部的一个例子的放大截面图。
图3是表示本申请的钢板的端部的另一个例子的放大截面图。
图4是表示本申请的拼焊坯料的一个例子的截面图。
图5是表示本申请的钢板的端部的另一个例子的概略截面图。
图6是表示本申请的钢板的端部的另一个例子的放大截面图。
图7是表示本申请的钢板的端部的另一个例子的放大截面图。
图8是表示本申请的拼焊坯料的另一个例子的截面图。
图9是表示本申请的钢板的端部的另一个例子的放大截面图。
图10是表示比较例18的端部的放大截面图。
具体实施方式
以下,对本申请的优选的方案的一个例子进行详细说明。
另外,在本说明书中,使用“~”表示的数值范围是指包含“~”的前后记载的数值作为下限值及上限值的范围。
本说明书中,对于成分(元素)的含量,例如在C(碳)的含量的情况下,有时表述为“C量”。另外,关于其他元素的含量,有时也同样地进行表述。
本说明书中,“工序”的术语不仅包含独立的工序,即使是无法与其他工序明确相区别的情况下只要可达成本工序的所期望的目的,则也包含于本术语中。
本申请中,“母材钢板”、“金属间化合物层”、“铝镀层”的术语在后述的“母材钢板、金属间化合物层及铝镀层的范围的规定”中进行说明。
本申请中,“厚度方向”的术语是指测定钢板的板宽中央部的板厚的方向。
本申请中,“钢板的端面”的术语是指钢板的表面中朝向与厚度方向正交的方向而露出的面。
本申请中,“钢板的端缘”的术语是指与钢板的端面邻接的部位。
本说明书中,“钢板的端部”的术语表示位于钢板的周围、从钢板的端面至板宽整体尺寸(即,从相对的钢板的端缘起至端缘为止的长度)的20%以内为止的范围的区域。即,“端部”占板宽整体尺寸的两端各20%的区域 (合计40%)的区域。
本说明书中,“钢板的中央部”的术语表示除了从区域端面至板宽整体尺寸((即,从相对的钢板的端缘起至端缘为止的长度)的20%以内为止的范围的区域以外的区域。即,钢板的“中央部”为钢板的端部以外的区域,占板宽整体尺寸的60%。
本说明书中,所谓“镀覆部的端部”表示位于镀覆部的周围、从镀覆部的端面至镀覆部的宽度整体尺寸(即,从相对的镀覆部的端缘起至端缘为止的长度)的20%以内为止的范围的区域。
本说明书中,所谓“露出部的端部”表示从露出部的端至露出部的宽度的20%以内为止的范围的区域。
本说明书中,钢板的“截面”的术语表示沿板厚方向切断的截面。具体而言,在图1及图5中,将钢板100的厚度方向设为Z,将露出部22的长度方向(与图1及图5的显示面正交的方向)设为X。而且,将与方向Z 及方向X分别正交的方向设为Y。此时,截面是指通过YZ平面而切断的截面。
本说明书中,“焊接部”的术语表示包含焊接金属部、位于焊接金属部的周围的钢板的露出部及镀覆部的焊接金属侧周边为止的区域。
<钢板>
本申请的钢板具有母材钢板、设置于母材钢板的两面的铝镀层、和形成于母材钢板与铝镀层之间的金属间化合物层。
另外,本申请的钢板在钢板的端部的两面具有母材钢板露出的露出部和在露出部以外的区域残留有铝镀层及金属间化合物层的镀覆部,所述镀覆部是与露出部相比形成于更靠中央侧的残留部(以下,有时也称为镀覆部)。即,本申请的钢板在第1方向上在母材钢板的两个表面上至少依次配置有镀覆部、露出部、钢板的端缘。
进而,在从截面观察露出部与镀覆部的边界时,在露出部与镀覆部的边界处的钢板的外面侧,具有由以曲率半径R1所表示的凸状的曲线形成的镀覆部。而且,R1满足下述式(1)。即,本申请的钢板在从与第1方向及钢板的厚度方向分别平行的截面进行观察时,钢板的端缘侧的且从母材钢板的内部朝向母材钢板的表面的外部侧的镀覆部的端部的形状是以曲率半径R1所表示的在第1方向侧为凸状的曲线,且上述R1满足下述式(1)。另外,本申请的钢板中,露出部的镀覆部侧的端部的形状也可以为以曲率半径R2所表示的凹状的曲线。另外,在露出部的端部为以曲率半径R2所表示的凹状的曲线的情况下,R2满足下述式(2)。
式(1)5μm≤R1
式(2)260μm≤R2
另外,钢板的形状没有特别限定。
图1是表示本申请的钢板的端部的一个例子的概略截面图。另外,图2 是表示本申请的钢板的端部的一个例子的放大截面图。图5是表示本申请的钢板的端部的另一个例子的概略截面图。图6是表示本申请的钢板的端部的另一个例子的放大截面图。
在图1、图2、图5、图6中,100表示钢板,12表示母材钢板,14表示铝镀层,16表示金属间化合物层,22表示露出部,26表示镀覆部。
另外,100A表示钢板100的端面,100B表示露出部22与镀覆部26 的边界。D表示从使铝镀层14的表面(钢板100的外面侧的表面)沿露出部22的方向(第1方向)延长而得到的假想线至母材钢板12的表面为止的垂直方向(钢板的厚度方向)的深度(以下,有时称为“除去深度”。)。 W表示露出部22的宽度。这里,F1表示与钢板的厚度方向垂直且从镀覆部朝向钢板的一端缘的方向(Y方向)即第1方向(第1方位)。
如图1及图5中所示的那样,本申请的钢板100在母材钢板12的两面形成铝镀层14,在母材钢板12与铝镀层14之间形成有金属间化合物层16。
另外,如图1、图2、图5及图6中所示的那样,在钢板100的端部处,在两面形成有母材钢板12露出的露出部22,在与露出部22相比更靠中央侧的露出部22以外的区域形成有镀覆部26。即,露出部22形成在从钢板 100的端面100A的端缘至露出部22与镀覆部26的边界100B之间的区域。
进而,本申请的钢板100如图2及图6中所示的那样,在对露出部22 与镀覆部26的边界100B从截面(钢板100的沿着板厚方向的方向的切断面、即与第1方向F1及钢板100的厚度方向分别平行的截面)进行观察时,在边界100B的钢板100外面侧(铝镀层14侧)具有镀覆部26的铝镀层 14。在边界100B的母材钢板12侧具有露出部22。另外,边界100B的中央部和母材钢板12侧的端部在沿着厚度方向的方向上延伸。而且,在边界 100B的钢板100外面侧所具有的镀覆部26的铝镀层14朝向铝镀层14的外侧而形成有凸状的曲线,曲率半径以R1表示。本申请的钢板100中, R1为5μm以上。即,R1满足式(1)5μm≤R1的关系。另一方面,如图6中所示的那样,边界100B的另一端侧的露出部22朝向母材钢板12的内侧而形成有凹状的曲线,曲率半径以R2表示。即,露出部22的镀覆部26 侧端部的形状为凹状的曲线。R2满足式(2)260μm≤R2的关系。
另外,参照图1、图2、图5及图6对本申请的钢板100进行了说明,但本申请的钢板100并不限定于这些。
以往,已知有将实施了含有铝作为主体的金属的镀覆的钢板通过激光焊接、等离子体焊接等焊接方法进行对焊而成的拼焊坯料。该拼焊坯料有时在焊接金属部中大量地混入起因于铝镀覆的铝。若将像这样而得到的拼焊坯料进行热冲压,则有时对焊部的焊接金属部发生软化。例如,在该热冲压后的拼焊坯料中,对于包含焊接金属部的部分的抗拉强度试验的结果,还报道了在焊接金属部产生断裂的例子。
从避免焊接金属部的断裂的方面考虑,例如,在专利文献1中公开了将要焊接的焊接预定部的铝镀层14除去而制成残留有金属间化合物层16 的钢板、并将该钢板的焊接预定部进行对焊而成的拼焊坯料。
然而,将铝镀层14除去而制成残留有金属间化合物层16的钢板且在将残留有金属间化合物层16的区域的端面彼此对接的状态下进行对焊而成的拼焊坯料的接头的疲劳强度降低。
在焊接预定部残留有金属间化合物层16的钢板的情况下,由于硬质且脆的金属间化合物层16残留,因此会受到残留于焊接金属部与未除去铝镀层14的区域之间(应力集中部)的金属间化合物层16的影响。其结果是,由专利文献1中公开的钢板来形成拼焊坯料,使用了该拼焊坯料的热冲压成型品若受到反复的载荷,则接头的疲劳强度降低。因此,仅将焊接预定部的铝镀层14除去而残留有金属间化合物层16的钢板在重视疲劳特性的部位中的应用不充分。
另外,在专利文献2~专利文献6中,公开了将要焊接的焊接预定部的铝镀层14及金属间化合物层16除去而制成钢板、并将该钢板的焊接预定部进行对焊而成的拼焊坯料。
然而,专利文献2~专利文献6中公开的钢板由于在露出部22与镀覆部26的边界处,根据边界的截面形状,涂装后的涂膜的厚度产生不均,因此焊接部的涂装后耐蚀性降低。另外,在将金属间化合物层及铝镀层除去时,有时母材钢板的一部分也与金属间化合物层及铝镀层一起被除去。而且,根据母材钢板的除去状态,接头的疲劳强度及静态强度降低。
另一方面,在专利文献7中,从确保开孔加工表面的涂装后耐蚀性的观点出发,公开了将切断加工孔的侧面加工成作为凸形状的曲面。
然而,在专利文献7中公开的技术中,利用激光切断进行开孔加工。该技术由于是通过激光的照射方向进行熔融切断而得到形状的方法,因此并非适于金属间化合物层16及铝镀层14这两层的除去的技术。
与此相对,本申请的钢板100在钢板100的端部的至少一部分中,具有将两面的铝镀层14及金属间化合物层16除去而母材钢板12露出的露出部22。另外,具有未除去铝镀层14及金属间化合物层16的镀覆部26。进而,在露出部22与镀覆部26的边界的截面部分中,在该边界的钢板100 的外面侧,具有由曲率半径以R1表示的凸形状形成的作为镀覆部26的铝镀层14。而且,R1为5μm以上。
本申请的钢板100通过在露出部22与镀覆部26的边界处,在钢板100 的外面侧具有曲率半径以R1表示的镀覆部26的铝镀层14,从而即使是对焊接部的周围实施涂装的情况下,也可抑制涂装涂膜的厚度不均的产生。因此,可确保焊接的涂装后耐蚀性。但是,在R1过小的情况下,涂膜的厚度的不均变大。因此,通过将R1设定为5μm以上,可确保涂装后耐蚀性。
通过在边界100B的另一端侧(露出部22的镀覆部26侧的端部侧)具有曲率半径以R2表示的露出部22,可抑制使用钢板100而得到的接头的疲劳强度的降低。即,由于露出部22的镀覆部26侧的端部的形状为以曲率半径R2所表示的凹状的曲线,因此应力集中得以抑制,使用露出了母材钢板12的钢板100而得到的接头的疲劳强度的降低得以抑制。
但是,在R2过小的情况下,在对接头施加应力的负荷时,应力集中变高。因此,通过将R2设定为260μm以上,可确保接头的疲劳强度。另外,本申请的钢板100通过具有上述构成,使用了本申请的钢板100的对焊构件的接头的静态强度也优异。
如果R1为5μm以上并且R2为260μm以上,则与仅满足R1的条件的情况相比涂装后耐蚀性进一步提高,因此优选。
因此,使用本申请的钢板100将具有露出部22的端部的端面进行对焊而得到的拼焊坯料(对焊构件)在焊接金属部与镀覆部26之间不具有硬质且脆的金属间化合物层16。另外,露出部22与镀覆部26的边界的钢板100 外面侧满足上述条件。因此,认为即使是将利用本申请的钢板100得到的拼焊坯料制成热冲压成型品的情况下,接头的疲劳强度的降低也得以抑制。另外,由于涂装后的涂膜的厚度的不均得以抑制,因此即使是对热冲压成型品进行涂装之后,焊接部的涂装后耐蚀性也优异。
以下,对本申请的钢板进行说明。
[母材钢板]
母材钢板12是设置铝镀层14之前的钢板。母材钢板12只要是通过通常的方法而得到的钢板即可,没有特别限定。母材钢板12可以是热轧钢板或冷轧钢板中的任一者。另外,母材钢板12的厚度只要设定为与目的相应的厚度即可,没有特别限定。例如,母材钢板12的板厚以设置铝镀层14 之后的钢板整体的板厚计,可列举出成为0.8mm~4mm那样的板厚,进而,可列举出成为1mm~3mm那样的板厚。
对于母材钢板12,例如使用按照具有高的机械强度(例如,是指抗拉强度、屈服点、伸长率、断面收缩率、硬度、冲击值、疲劳强度等关于机械变形及断裂的各性质。)的方式形成的钢板较佳。具体而言,可使用抗拉强度为400~2700MPa的钢板。板厚为0.7mm~3.2mm。另外,作为母材钢板12,也可以使用具有低的机械强度的钢板。具体而言,为1300MPa级、1200MPa级、1000MPa级、600MPa级、500MPa级。例如,在汽车的B 柱的情况下,优选为:从想要防止变形的上部至中央部使用抗拉强度为 1500~2000MPa级的钢板,作为能量吸收部的下部使用抗拉强度为500MPa 级~1500MPa级的钢板。更适宜的是下部为600MPa级~1300MPa级的钢板。B柱的钢板的板厚在上部优选为1.4mm~2.6mm,下部优选为1.0mm~ 1.6mm。
作为母材钢板12的一个例子,例如使用按照具有高的机械强度(例如,是指抗拉强度、屈服点、伸长率、断面收缩率、硬度、冲击值、疲劳强度、等关于机械变形及断裂的各性质。)的方式形成的钢板较佳。
作为母材钢板12的优选的化学组成的一个例子,例如可列举出以下的化学组成。
以质量%计具有下述化学组成:C:0.02%~0.58%、Mn:0.20%~3.00%、 Al:0.005%~0.06%、P:0.03%以下、S:0.010%以下、N:0.010%以下、Ti:0%~0.20%、Nb:0%~0.20%、V:0%~1.0%、W:0%~1.0%、Cr: 0%~1.0%、Mo:0%~1.0%、Cu:0%~1.0%、Ni:0%~1.0%、B:0%~ 0.0100%、Mg:0%~0.05%、Ca:0%~0.05%、REM:0%~0.05%、Sn: 0%~0.5%、Bi:0%~0.05%、Si:0%~2.00%、以及剩余部分:包含Fe及杂质。
另外,以下,表示成分(元素)的含量的“%”是指“质量%”。
(C:0.02%~0.58%)
C是提高母材钢板12的淬火性、并且主要决定淬火后强度的重要的元素。进而,C是降低A3点、促进淬火处理温度的低温化的元素。C量低于 0.02%时,有时其效果不充分。因此,C量设定为0.02%以上较佳。另一方面,若C量超过0.58%,则淬火部的韧性劣化变得显著。因此,C量设定为0.58%以下较佳。优选C量为0.45%以下。
(Mn:0.20%~3.00%)
Mn是为了提高母材钢板12的淬火性、并且稳定地确保淬火后强度而言非常有效的元素。Mn量低于0.20%时,有时其效果不充分。因此,Mn 量设定为0.20%以上较佳。优选Mn量为0.80%以上。另一方面,若Mn量超过3.00%,则不仅其效果饱和,反而有时在淬火后变得难以确保稳定的强度。因此,Mn量设定为3.00%以下较佳。优选Mn量为2.40%以下。
(Al:0.005%~0.06%)
Al作为脱氧元素发挥功能,具有将母材钢板12健全化的作用。Al量低于0.005%时,有时难以得到由上述作用带来的效果。因此,Al量设定为 0.005%以上较佳。另一方面,Al量超过0.06%时,由上述作用带来的效果饱和,在成本上变得不利。因此,Al量设定为0.06%以下较佳。优选Al 量为0.05%以下。另外,Al量优选为0.01%以上。
(P:0.03%以下)
P是作为杂质而含有的元素。P若过量含有,则母材钢板12的韧性变得容易降低。因此,P量设定为0.03%以下较佳。优选P量为0.01%以下。 P量的下限没有必要特别规定,但从成本的观点出发下限优选设定为 0.0002%。
(S:0.010%以下)
S是作为杂质而含有的元素。S具有形成MnS、使母材钢板12脆化的作用。因此,S量设定为0.010%以下较佳。更优选的S量为0.004%以下。 S量的下限没有必要特别规定,但从成本的观点出发下限优选设定为 0.0002%。
(N:0.010%以下)
N是在母材钢板12中作为杂质而含有的元素。进而,N是在母材钢板12中形成夹杂物、使热压成型后的韧性劣化的元素。因此,N量设定为 0.010%以下较佳。优选N量为0.008%以下,进一步优选为0.005%以下。N 量的下限没有必要特别规定,但从成本的观点出发下限优选设定为 0.0002%。
(Ti:0%~0.20%、Nb:0%~0.20%、V:0%~1.0%、W:0%~1.0%)
Ti、Nb、V及W是促进铝镀层14与母材钢板12中的Fe及Al的相互扩散的元素。因此,也可以使母材钢板12中含有Ti、Nb、V及W中的至少1种或2种以上。但是,1)若Ti量及Nb量超过0.20%、或2)V量及 W量超过1.0%,则由上述作用带来的效果饱和,在成本上变得不利。因此,Ti量及Nb量设定为0.20%以下较佳,V量及W量设定为1.0%以下较佳。 Ti量及Nb量优选为0.15%以下,V量及W量优选为0.5%以下。为了更可靠地获得由上述作用带来的效果,优选将Ti量及Nb量的下限值设定为 0.01%、将V量及W量的下限值设定为0.1%。
(Cr:0%~1.0%、Mo:0%~1.0%、Cu:0%~1.0%、Ni:0%~1.0%、 B:0%~0.0100%)
Cr、Mo、Cu、Ni及B是为了提高母材钢板12的淬火性、并且稳定地确保淬火后强度而有效的元素。因此,也可以在母材钢板12中含有这些元素中的1种或2种以上。但是,关于Cr、Mo、Cu及Ni的含量即使设定为超过1.0%,关于B量即使设定为超过0.0100%,上述效果也饱和,在成本上变得不利。因此,Cr、Mo、Cu及Ni的含量设定为1.0%以下较佳。另外, B量设定为0.0100%以下较佳,优选设定为0.0080%以下。为了更可靠地得到上述效果,优选满足Cr、Mo、Cu及Ni的含量为0.1%以上、以及B的含量为0.0010%以上中的任一者。
(Ca:0%~0.05%、Mg:0%~0.05%、REM:0%~0.05%)
Ca、Mg及REM具有将钢中的夹杂物的形态微细化、防止因夹杂物而引起的热压成型时的开裂的产生的作用。因此,也可以使母材钢板12中含有这些元素中的1种或2种以上。但是,若过量添加,则将母材钢板12中的夹杂物的形态微细化的效果饱和,变得仅仅导致成本增加。因此,Ca量设定为0.05%以下,Mg量设定为0.05%以下,REM量设定为0.05%以下。为了更可靠地获得由上述作用带来的效果,优选满足Ca量为0.0005%以上、Mg量为0.0005%以上及REM量为0.0005%以上中的任一者。
这里,REM是指Sc、Y及镧系元素的17种元素,上述REM的含量是指这些元素的合计含量。在镧系元素的情况下,在工业上以混合稀土金属的形态添加到母材钢板12中。
(Sn:0%~0.5%)
Sn是提高露出部22的耐蚀性的元素。因此,也可以使母材钢板12中含有Sn。但是,若超过0.5%而在母材钢板12中含有Sn则会导致母材钢板 12的脆化。因此,Sn量设定为0.5%以下。优选Sn量为0.3%以下。另外,为了更可靠地获得由上述作用带来的效果,优选将Sn量设定为0.02%以上。进一步优选Sn量为0.04%以上。
(Bi:0%~0.05%)
Bi是具有下述作用的元素:通过在钢液的凝固过程中成为凝固核,减小枝晶的2次臂间隔,从而抑制在枝晶的2次臂间隔内偏析的Mn等的偏析。因此,也可以使母材钢板12中含有Bi。特别是关于像热压用钢板那样常会使其含有大量的Mn的钢板,对于抑制起因于Mn的偏析而引起的韧性的劣化而言Bi具有效果。因此,优选使那样的钢种中含有Bi。但是,即使超过0.05%而使母材钢板12中含有Bi,由上述作用带来的效果也饱和,导致成本的增加。因此,Bi量设定为0.05%以下。优选Bi量为0.02%以下。另外,为了更可靠地获得由上述作用带来的效果,优选将Bi量设定为 0.0002%以上。进一步优选Bi量为0.0005%以上。
(Si:0%~2.00%)
Si是固溶强化元素,使母材钢板12中含有达到2.00%为止时可有效地利用。但是,若Si超过2.00%而含有于母材钢板12中,则有可能使镀覆性产生不良情况。因此,在母材钢板12含有Si的情况下,Si量设定为2.00%以下较佳。优选的上限为1.40%以下,进一步优选为1.00%以下。下限没有特别限定,但为了更可靠地获得由上述作用带来的效果,下限优选为0.01%。
(剩余部分)
剩余部分为Fe及杂质。这里,所谓杂质可例示出矿石或废铁等原材料中所含的成分、或在制造的过程中混入母材钢板12的成分。所谓杂质是指并非有意图地含有于钢板中的成分。
[铝镀层]
铝镀层14形成于母材钢板12的两面。形成铝镀层14的方法没有特别限定。例如,铝镀层14也可以通过热浸镀法(使母材钢板12浸渍于含有铝作为主体的熔融金属浴中而形成铝镀层14的方法)而形成于母材钢板12 的两面。
这里,所谓铝镀层14是含有铝作为主体的镀层,只要含有50质量%以上的铝即可。根据目的,铝镀层14也可以含有铝以外的元素(例如,Si 等),也可以含有在制造的过程等中混入的杂质。铝镀层14具体而言例如也可以以质量%计具有包含5%~12%的Si(硅)、剩余部分包含铝及杂质的化学组成。另外,铝镀层14也可以以质量%计具有包含5%~12%的Si (硅)、2%~4%的Fe(铁)、剩余部分包含铝及杂质的化学组成。
若在上述范围内使铝镀层14中含有Si,则可抑制加工性及耐蚀性的降低。另外,可降低金属间化合物层16的厚度。
设置于钢板100的端部以外的区域的铝镀层14的厚度没有特别限定,但例如以平均厚度计为8μm(微米)以上较佳,优选为15μm以上。另外,镀覆部26处的铝镀层14的厚度例如以平均厚度计为50μm以下较佳,优选为40μm以下,更优选为35μm以下,进一步优选为30μm以下。另外,铝镀层14的厚度表示钢板100的端部以外的区域中的平均厚度。
铝镀层14会防止母材钢板12的腐蚀。另外,关于铝镀层14,在将钢板通过热压成型来加工的情况下,即使母材钢板12被加热至高温,也会防止因母材钢板12的表面氧化而引起的氧化皮(铁的化合物)的产生。另外,就铝镀层14而言,沸点及熔点比利用有机系材料的镀覆被覆或利用其他金属系材料(例如,锌系材料)的镀覆被覆高。因此,在将热压成型品成型时,由于被覆不会蒸发,因此表面的保护效果高。
通过热浸镀时及热压成型时的加热,铝镀层14可与母材钢板12中的铁(Fe)进行合金化。
[金属间化合物层]
金属间化合物层16是在母材钢板12上设置铝镀层时形成于母材钢板 12与铝镀层14之间的边界部的层。具体而言,金属间化合物层16通过含有铝作为主体的熔融金属浴中的母材钢板12的铁(Fe)与含有铝(Al)的金属的反应而形成。金属间化合物层16主要由多种以FexAly(x、y表示1 以上)表示的化合物来形成。在铝镀层14含有Si(硅)的情况下,金属间化合物层16由多种以FexAly及FexAlySiz(x、y、z表示1以上)表示的化合物来形成。
形成于钢板100的端部以外的区域的金属间化合物层16的厚度没有特别限定,但例如以平均厚度计为1μm以上较佳,优选为3μm以上,更优选为4μm以上。另外,形成于钢板100的端部以外的区域的金属间化合物层 16的厚度例如以平均厚度计为10μm以下较佳,优选为8μm以下。另外,金属间化合物层16的厚度表示端部以外的区域中的平均厚度。
另外,金属间化合物层16的厚度可通过含有铝作为主体的熔融金属浴的温度和浸渍时间来控制。
这里,关于母材钢板12、金属间化合物层16及铝镀层14的确认、以及金属间化合物层16及铝镀层14的厚度的测定,通过以下那样的方法来进行。
按照钢板100的截面露出的方式进行切断,将钢板100的截面进行研磨。另外,所露出的钢板100的截面的方向没有特别限定。但是,钢板100 的截面优选为与露出部22的长度方向正交的截面。对于研磨后的钢板100 的截面,利用电子探针显微分析仪(ElectronProbe Micro Analyser: FE-EPMA),从钢板100的表面至母材钢板12为止进行线分析,测定铝浓度及铁浓度。铝浓度及铁浓度优选为测定3次而得到的平均值。测定条件为:加速电压15kV、光束直径100nm左右、每1点的照射时间1000ms、测定间距60nm。另外,测定距离只要可测定镀层的厚度即可,例如测定距离设定为从钢板100的表面至母材钢板12为止在板厚方向(厚度方向)上为30μm~80μm左右。母材钢板12的板厚(厚度)优选用光学显微镜并使用刻度尺进行测定。
<母材钢板、金属间化合物层及铝镀层的范围的规定>
作为钢板100的截面的铝浓度的测定值,将铝(Al)浓度低于0.06质量%的区域判断为母材钢板12,将铝浓度为0.06质量%以上的区域判断为金属间化合物层16或铝镀层14。另外,在金属间化合物层16及铝镀层14 中,将铁(Fe)浓度超过4质量%的区域判断为金属间化合物层16,将铁浓度为4质量%以下的区域判断为铝镀层14。
另外,将从母材钢板12与金属间化合物层16的边界至金属间化合物层16与铝镀层14的边界为止的距离设定为金属间化合物层16的厚度。另外,将从金属间化合物层16与铝镀层14的边界至形成有铝镀层14的钢板 100的表面为止的距离设定为铝镀层14的厚度。
关于铝镀层14的厚度及金属间化合物层16的厚度,从钢板100的表面至母材钢板12的表面(母材钢板12及金属间化合物层16的边界)进行线分析,如下那样进行测定。
铝镀层14的厚度按照上述的判断基准,在将端部以外的区域中的板宽五等分而得到的5个部位的位置处求出从具有铝镀层14的钢板100表面至金属间化合物层16为止的厚度,将所求得的值的平均值设定为铝镀层14 的厚度。
例如,在测定镀覆部26的厚度的情况下,若取图1及图5的镀覆部26 为例,则也可以对于露出部22的长度方向(设定为图1及图5中的X方向,以下称为第3方向),求出将镀覆部26的第3方向的全长(以下的全长的规定也同样)五等分而得到的5个部位的位置的铝镀层14的厚度,将所求得的值平均后的值设定为铝镀层14的厚度。这里,第1方向F1上的厚度的测定位置在5个部位的截面视图中分别在镀覆部26的宽度的1/2的位置处进行(以下,厚度的测定同样地进行)。另外,所谓镀覆部26的宽度表示第1方向F1上的镀覆部26的端缘间的距离,以下,也简称为镀覆部26 的宽度。
对于厚度测定时的铝镀层14、金属间化合物层16、母材钢板12的区别,按照上述的判断基准进行判断。另外,在露出部22被延设于曲线上的情况下,也可以在将沿着曲线的全长五等分而得到的部位求出厚度。
同样地,在测定金属间化合物层16的厚度的情况下,对于第3方向,在将金属间化合物层16的全长(以下的全长的规定也同样)五等分而得到的5个部位的位置处求出金属间化合物层16的厚度,将所求得的值平均后的值设定为金属间化合物层16的厚度。在测定镀覆部26的金属间化合物层16的厚度的情况下,与测定铝镀层14的厚度时同样地,在镀覆部26的宽度的1/2的位置处进行。另外,对于厚度测定时的铝镀层14、金属间化合物层16、母材钢板12的区别,按照上述的判断基准进行判断。
[钢板的端部]
本申请的钢板100在钢板100的端部的两面具有母材钢板12露出的露出部22。露出部22存在于端部的至少一部分。另外,与露出部22相比在钢板100的中央部侧具有镀覆部26。镀覆部26具备与端部以外的区域中的结构同样的结构。
(露出部)
露出部22形成于钢板100的预定焊接的端部的两面,沿着钢板100的端缘而形成。即,露出部22在预定焊接的端部,形成于从钢板100的端缘至露出部22与镀覆部26的边界为止的范围。这里若以图2及图6为例,则露出部22在从钢板100的端面100A至边界100B为止的范围内形成。在图2及图6的情况下,该露出部22的宽度成为W。
形成于钢板100的端部的至少两面的露出部22只要按照在将钢板100 的预定焊接的端部对焊后在形成于接头的焊接金属部与钢板100的边界处不残留铝镀层14及金属间化合物层16的方式形成即可。按照成为该状态的方式,露出部22在钢板100的端部的至少一部分的两面沿着钢板100的端缘而设置。
从制成对焊构件及热压成型品时的接头的疲劳强度、涂装后耐蚀性的方面考虑,露出部22的宽度满足(焊接金属部的最大宽度×1.2)/2~(焊接金属部的最大宽度×4)/2的关系较佳。接头的疲劳强度、涂装后耐蚀性依赖于熔融金属的最大宽度。焊接金属部的最大宽度也可以采用表面(第1 面)及背面(第2面)中较大的宽度。也可以使表面及背面中的各个焊接金属部的最大宽度满足上式的关系。
通过将露出部22的宽度的上限设定为上述范围,变得容易抑制制成对焊构件及热压成型品时的接头的疲劳强度的降低。另外,在制成热压成型品时,也变得容易抑制焊接部的涂装后耐蚀性的降低。进而,在制成热压成型品时,由于形成氧化皮的范围不会变得过广,因此变得容易抑制压制模的损伤。另一方面,通过将露出部22的宽度的下限设定为上述范围,在进行对焊时,可抑制铝镀层14及金属间化合物层16通过对焊的激光而熔融。因此,通过抑制铝成分向焊接金属部中的混入,变得容易抑制熔融金属的断裂。
从同样的方面考虑,第1方向F1上的露出部22的宽度以平均计为 0.1mm以上较佳。更优选露出部22的宽度为0.2mm以上较佳。通过将露出部22的宽度设定为0.1mm以上,能够使拼焊坯料的焊接时在焊接金属部的端部不残留铝。露出部22的宽度为5.0mm以下较佳。通过将露出部 22的宽度设定为5.0mm以下,能够抑制涂装后的耐蚀性的劣化。在对焊为激光焊接的情况下,露出部22的宽度优选为0.5mm以上,露出部22的宽度为1.5mm以下。在对焊为等离子体焊接的情况下,露出部22的宽度优选为1.0mm以上,露出部22的宽度优选为4.0mm以下。
这里,若参照图2,则露出部22的宽度为从钢板100的端面100A的端缘至露出部22与镀覆部26的边界100B为止的距离,以W表示。露出部22的宽度例如从将露出部22的第3方向(X方向)上的全长五等分而得到的5处的截面用显微镜并使用刻度尺来测定露出部22的宽度,设定为其平均值。
只要将铝镀层14和金属间化合物层16除去、可露出母材钢板12,则深度D的范围没有特别限定。即,深度D的范围只要为铝镀层14与金属间化合物层16的合计厚度以上即可。但是,从静态强度(接头静态强度) 及疲劳强度的观点出发,深度D的范围优选在铝镀层14与金属间化合物层 16的合计厚度以上的范围内尽可能小。深度D也可以与铝镀层14与金属间化合物层16的合计厚度相等。这种情况下,钢板100的端缘侧且母材钢板12的内部侧的镀覆部26的端部的形状也可以为以曲率半径R2所表示的凹上的曲线。
另外,就设置于钢板100的端部的两面的露出部22而言,如图9中所示的那样,深度D与上述的曲率半径R1及R2的关系满足下述式(3)的关系较佳。通过满足该关系,接头的疲劳强度变得更优异。另外,静态强度也变得更优异。另外,深度D(μm)与曲率半径R1(μm)及曲率半径 R2(μm)的关系D≤(R1+R2)表示露出部的每一面的关系,两面均满足该关系较佳。
式(3)D≤(R1+R2)
具体而言,若考虑接头的静态强度及疲劳强度,则深度D设定为(母材钢板12的厚度×0.15)/2以下较佳,设定为(母材钢板12的厚度×0.1) /2以下较佳。
这里,作为由拼焊坯料及热冲压成型品来测定深度D及露出部22的宽度(除去宽度W)的方法,可列举出如下的方法。
深度D例如可以通过在拼焊坯料及热冲压成型品中,将具有与焊接金属部邻接的露出部22的钢板100沿板厚方向切断,对所切断的截面用光学显微镜进行观察来求出。只要在所切断的截面中,测定与焊接金属部邻接的露出部22中的母材钢板12的厚度与铝镀层14、金属间化合物层16及母材钢板12的端部以外的区域中的合计厚度即可。
具体而言,首先,在端部以外的区域中,求出母材钢板12的厚度以及形成于母材钢板12上的铝镀层14及金属间化合物层16的合计厚度(厚度 A)。厚度A设定为在将端部以外的区域中的板宽五等分而得到的5个部位的位置处所求得的值的平均值。
接着,求出位于露出部22与镀覆部26的边界的除了露出部22以外的部分中的母材钢板12的厚度(厚度B)。厚度B设定为在从露出部22与镀覆部26的边界中的母材钢板12侧的终点(露出部22的镀覆部26侧的端) 至钢板100的端缘侧的露出部22的终点为止的范围所测定的平均值。但是,对于该范围的总宽度,从钢板100的端缘侧的露出部22的终点起朝向中央部为10%的范围及从露出部22与镀覆部26的边界中的母材钢板12侧的终点起朝向钢板100的端缘侧为10%的范围从测定中除外。在该除外的范围内,在五等分而得到的5个部位中的位置处进行测定,将其平均值设定为厚度B。
然后,通过从上述中求出的厚度A减去厚度B,求出深度D(即,深度D通过下述式而求出,式:深度D=厚度A-厚度B)。
另外,后述的深度D1及D2也只要同样地测定即可。
另外,露出部22的宽度的测定只要通过光学显微镜对露出部22进行观察即可。露出部22的宽度的具体的测定方法如下。
首先,在5个部位采集包含可观察钢板100的端部中的露出部22的总宽度的截面的测定用试样。接着,按照钢板100的截面露出的方式进行切断,埋入树脂中,进行研磨,将截面用光学显微镜放大。以钢板100的端缘作为基准,测定从钢板100的端缘至镀覆部26为止的距离(露出部22 的宽度)。将在5个部位所测定的平均值设定为露出部22的宽度。
(露出部与镀覆部的边界)
关于露出部22与镀覆部26的边界的截面形状,在从截面观察露出部 22与镀覆部26的边界时,边界的钢板100外面侧具有由以曲率半径R1所表示的凸状的曲线形成的镀覆部26。即,在钢板100的端面100A侧的并且从母材钢板12的内部朝向母材钢板12的表面的外部侧的镀覆部26的端部的形状是以曲率半径R1所表示的在第1方向F1侧为凸状的曲线。另外,在边界的另一端侧,也可以具有由曲率半径R2所表示的凹状的曲线形成的露出部。即,露出部22的镀覆部26侧的端部的形状也可以为以曲率半径 R2所表示的凹状的曲线。由凸状的曲线形成的镀覆部26为铝镀层14。而且,曲率半径R1满足5μm≤R1的关系。另外,曲率半径R2满足260≤R2 的关系。
从涂装后耐蚀性的方面考虑,R1越大,则涂膜的附着性变得越良好。因此,R1可以满足10μm≤R1,也可以满足15μm≤R1,还可以满足20μm ≤R1。另外,R1的上限没有特别限定。从涂装耐蚀性的观点出发,由于铝镀层14及金属间化合物层16的除去宽度(露出宽度)优选较小,因此R1 优选为500μm以下(R1≤500μm)。
另外,从接头的疲劳强度的方面考虑,R2越大,则施加应力的负荷时的应力集中越得以缓和。因此,R2可以满足260μm≤R2,也可以满足400μm ≤R2,还可以满足1000μm≤R2。另外,R2的上限没有特别限定,例如可列举出R2≤100000μm。
这里,作为由钢板、拼焊坯料及热冲压成型品等来测定露出部22与镀覆部26的边界的R1和R2的方法,只要通过与上述的露出部22的宽度的测定方法同样的方法并利用光学显微镜进行测定即可。由截面照片测定的 R1设定为在镀覆部26的端部的波浪曲线中所测定的曲率半径中成为最小的值(除0以外)。由截面照片测定的R2设定为在露出部22的端部的波浪曲线中所测定的曲率半径中成为最小的值(除0以外)。R1及R2设定为由将露出部22的长度方向的全长五等分而得到的5处的截面得到的R1的值及R2的值的平均值。
另外,在露出部22与镀覆部26的边界中,边界的中央部及母材钢板 12侧的端部也可以在沿着板厚方向的方向上延伸(参照图1、图2、图5、图6)。另外,边界的中央部及母材钢板12侧的端部只要R1满足上述条件,则也可以相对于板厚方向倾斜(例如,边界的母材钢板12侧与钢板100外面侧相比向钢板100的端缘侧倾斜)(参照图3及图7)。在倾斜的情况下 R2也可以满足式(2)的条件。
参照图3及图7,对边界的中央部倾斜的情况下的露出部22的宽度W 进行说明。图3及图7是表示本申请的钢板100的端部的另一个例子的放大截面图。如图3及图7中所示的那样,露出部22与镀覆部26的边界100B 向钢板100的端缘侧倾斜。而且,露出部22的宽度W如图3及图7中所示的那样,以从钢板100的端面100A的端缘至露出部22与镀覆部26的边界100B中的金属间化合物层16侧的母材钢板12为止的距离来表示。
这里,本申请的钢板100在焊接预定部的端部形成母材钢板12的露出部22。只要是在制成拼焊坯料及热冲压成型品时的焊接金属部不产生断裂的范围,则也可以在包含钢板100的端缘的区域形成至少残留有金属间化合物层16的非露出部。
例如,在将钢板100冲裁而得到冲裁构件时,在钢板100的端部中包含钢板100的端缘的区域,有时因剪切机等切断机构而产生塌边。若将产生了塌边的钢板100例如在钢板100的端部通过切削等而将金属间化合物层16及铝镀层14除去,则有时在产生了塌边的部分中至少金属间化合物层16残留。该至少金属间化合物层16残留的部分成为非露出部。而且,只要是在制成拼焊坯料及热冲压成型品时的焊接金属部不产生断裂的范围,则容许该非露出部的存在。
另外,制成拼焊坯料及热冲压成型品时的焊接金属部中含有的铝的浓度(Al浓度)为0.065质量%~1质量%以下(优选为0.8质量%以下)较佳。若为该范围,则变得容易抑制拼焊坯料及热冲压成型品中的焊接金属部的断裂。
焊接金属部中的铝浓度为平均浓度。焊接金属部中的铝浓度的测定如以下那样操作来进行。
以与激光焊接线正交的方向切断,埋入树脂中,进行研磨,通过电子探针显微分析仪(FE-EPMA),从钢板100的表面至母材钢板12为止进行映射分析,测定铝浓度。测定条件设定为:加速电压15kV、光束直径100nm 左右、照射时间1000ms、测定间距设定为格子状5μm间距。将焊接金属部的铝浓度的测定值平均化而求出平均浓度。
接着,对本申请的钢板100的优选的制造方法的一个例子进行说明。露出部22的形成没有特别限定,可以是激光加工及机械加工中的任一种。本申请的钢板100的优选的制造方法的一个例子具有通过切削来形成露出部22的工序。作为更优选的制造方法的一个例子,具有通过利用机械加工的切削来形成露出部22的工序。作为进一步优选的制造方法的一个例子,具有通过利用立铣刀的切削来形成露出部22的工序。立铣刀通过适当设定工具的端部的R形状,变得容易制造本申请的钢板100的形状。
以下,对形成露出部22的优选的方法的一个例子进行具体说明。
作为在钢板100的端部的至少一部分的两面中形成露出部22的优选的方法的一个例子,例如可列举出下述的方法。
也可以具有下述工序(设为形成法A):在钢板100的端部的至少一部分中,将形成于母材钢板12的两面上的金属间化合物层16及铝镀层14通过切削而两面除去,形成母材钢板12露出的露出部22。
形成法A例如是如以下那样而在钢板100的端部形成露出部22的方法。首先,作为形成拼焊坯料之前的钢板,准备切断成所期望的大小的钢板。接着,对于切断后的钢板的端部的至少一部分,通过切削,将形成于母材钢板12的两面上的铝镀层14及金属间化合物层16除去。然后,在钢板100的端部形成母材钢板12露出的露出部22。
作为为了形成露出部22而进行的通过切削而除去的方法,没有特别限定。切削例如可列举出通过研磨、刨刀、铣床、立铣刀、金工锯等机械加工来进行的方法。进而,也可以将这些方法组合,将金属间化合物层16及铝镀层14除去来形成露出部22。
另外,作为机械加工以外的其他方法,还可列举出通过激光刨削等激光加工而除去。然而,在通过激光刨削等激光加工来形成露出部22的情况下,通过施加热,有时起因于大气中的水蒸气而在形成露出部22的部分的母材钢板12中混入氢。另外,由于在激光加工后,形成有露出部22的部分的母材钢板12被骤冷,因此在该部分的母材钢板12的金属组织中产生马氏体。由此有时在焊接前在钢板的端面产生延迟断裂。
另一方面,在通过机械加工来形成露出部22的情况下,形成露出部22 的部分的母材钢板12的温度上升被抑制,不产生马氏体。另外,由于氢也不会进入,因此延迟断裂的产生得以抑制。从这点考虑,作为用于形成露出部22的方法,优选采用利用机械加工的切削。
进而,在通过机械加工来形成露出部22的情况下,不采取进行激光刨削等激光加工时的相对于激光的遮光对策,从成本等方面考虑也是有利的。
另外,作为形成露出部22与镀覆部26的边界的R1及R2的方法,通过上述的机械加工来形成较佳。在通过机械加工来形成的情况下,例如只要使用立铣刀(立铣刀的前端刃、立铣刀的侧面刃)、金工锯等来形成即可。
在机械加工中,露出部22优选通过利用立铣刀的切削来形成。利用立铣刀的切削为利用旋转运动的切削。因此,通过立铣刀而形成的露出部22 在切削面(露出部22中的母材钢板12的露出面、露出部22与镀覆部26 的边界处的镀覆部26的截面)产生了呈微细的凹凸形状的切削痕。
只要在钢板100的端部的至少一部分的两面形成露出部22,则在端部形成露出部22的顺序并不限定于上述的形成法A。露出部22只要在预定焊接的端部中设置即可。
作为在钢板100的端部的至少一部分的两面形成露出部22的其他优选的方法的一个例子,例如可列举出下述的方法。
也可以具有下述工序(设为形成法B):在钢板100的端部以外的至少一部分的区域,将形成于母材钢板12的两面上的铝镀层14及金属间化合物层16通过切削而两面除去,形成露出了母材钢板12的露出部22的工序;和按照在钢板100的端部具有母材钢板12露出的部分的方式将钢板100切断,在钢板100的端部的至少一部分中,将母材钢板12露出的露出部22 形成在钢板100的两面的工序。
形成法B例如具体而言为下述那样的方法。首先,实施冲裁加工,准备切断成所期望的大小的钢板100。接着,对于切断后的钢板100,将形成于母材钢板12上的铝镀层14及金属间化合物层16通过切削而除去,形成露出了母材钢板12的露出部22。露出部22在钢板100的端部以外的区域例如按照沿一方向延伸的方式形成。然后,在切断后的钢板100中,按照露出部22沿着钢板100的端缘的方式,将露出了母材钢板12的部分切断。切断而得到的钢板100为形成拼焊坯料之前的钢板100。
在形成法B的情况下,将铝镀层14及金属间化合物层16除去而形成的露出部22的宽度为0.4mm~30mm较佳,优选为0.4mm~10mm。将露出部22切断的位置也可以按照成为目标宽度的方式在露出部22的中央线附近的位置处切断。
另外,通过上述的形成法A而形成的母材钢板12的露出部22的宽度比将钢板100对焊后的熔融区域(焊接金属部)的宽度的一半大10%~50%较佳。
如上述的形成法B那样形成的钢板100的切断前的母材钢板12的露出部22的宽度比将钢板100对焊后的熔融区域(焊接金属部)的宽度的一半大10%~50%较佳。
若为这些范围,则由于在将钢板100对焊后的焊接金属部中铝的混入被抑制,因此焊接部的涂装后耐蚀性变得优异,同时抗拉强度的降低也得以抑制。另外,由于在焊接金属部与镀覆部26之间不具有硬质且脆的金属间化合物层16,因此热冲压后的钢板100的疲劳强度的降低得以抑制。
<拼焊坯料>
接着,对对焊构件(拼焊坯料)进行说明。
对焊构件(拼焊坯料)是具有至少一块本申请的钢板100、介由本申请的钢板100的具有露出部22的端部将至少两块钢板对焊而成的拼焊坯料。只要是具有至少一块本申请的钢板100,则可以以将两块钢板的端面彼此对接的状态进行焊接,也可以以将三块钢板的端面彼此对接的状态进行焊接。例如,拼焊坯料也可以是在将具有露出部22的本申请的钢板100的端部的端面与其他钢板的焊接预定部的端部的端面对接的状态下焊接而成的焊接构件。对焊的另一块钢板也可以是热压后的抗拉强度成为400~2700MPa 的锌系镀覆钢板(锌、锌-铁、锌-镍、锌-镁)。锌系镀覆钢板优选不形成露出部22而进行焊接。
另外,拼焊坯料例如可以以将本申请的两块钢板100中的具有露出部 22的端部的端面彼此对接的状态进行焊接,也可以以将本申请的三块钢板100中的具有露出部22的端部的端面彼此对接的状态进行焊接。进而,也可以以将本申请的三块以上的钢板100中的露出部22的端面彼此对接的状态进行焊接。
即,拼焊坯料具有:包含至少一块本申请的钢板100且至少两块钢板的端部被相对地配置的钢板、以及将至少两块钢板的端部接合的焊接金属部,所述焊接金属部与本申请的钢板100的露出有母材钢板12的露出部22 邻接地配置。例如,具体而言,露出部22在通过焊接金属部而接合的两块钢板的两面中被配备在位于焊接金属部的周围的两面。
用于获得拼焊坯料的两块以上的钢板只要根据目的而组合使用即可。用于获得拼焊坯料的两块以上的钢板例如可以分别使用相同强度等级的钢板,也可以使用不同强度等级的钢板。另外,两块以上的钢板可以使用钢板的厚度相同的钢板,也可以使用钢板的厚度不同的钢板。
进而,用于获得拼焊坯料的两块以上的钢板可以是钢板的端部的露出部22的宽度相同的钢板,也可以是不同的钢板。另外,可以是钢板的露出部22与镀覆部26的边界的方案相同的钢板,也可以是不同的钢板。
例如,作为钢板的露出部22与镀覆部26的边界的方案不同的组合,可列举出在露出部22与镀覆部26的边界的钢板外面侧所具有的R1不同的方案的组合。另外,具有R1和R2的钢板100的组合例如可列举出1)R1 不同、R2相同的方案的组合、2)R1相同、R2不同的方案的组合、3)R1 不同、R2也不同的方案的组合。
另外,从接头的疲劳强度和焊接部的涂装后耐蚀性的方面考虑,拼焊坯料设定为将本申请的至少两块钢板100介由具有露出部22的端部进行对焊而成的焊接构件较佳。这种情况下,优选满足下面的条件。
将本申请的至少两块钢板100中的钢板100的板厚与热压成型后的钢板100的抗拉强度之积较小的钢板100(以下,有时也称为钢板A)的板厚设为t(μm)。另外,在对钢板A从与从镀覆部26朝向焊接金属部的第2 方向F2及钢板的厚度方向分别平行的截面进行观察时,将从使镀覆部26 中的铝镀层14的表面沿第2方向F2延长而得到的假想线至母材钢板12的表面为止的钢板100的厚度方向的长度设为露出部的深度。将形成于钢板 A的端部的两面的露出部22中,形成于一个面(第1面)的露出部22中的垂直方向的露出部的深度设为D1(以下,有时称为“除去深度D1”。),将形成于另一个面(第2面)的露出部22中的垂直方向的露出部的深度设为D2(以下,有时称为“除去深度D2”。)。此时,t(μm)、D1(μm)及 D2(μm)的关系满足下述式(4)的关系较佳。在满足下述式(4)的情况下,疲劳强度提高。另外,通常,板厚的单位为mm,但代入t的数值设定为换算成μm的值而代入。
式(4)((D1+D2)/t)×100≤20
另外,D1及D2通过与上述的深度D(即,从使铝镀层14的表面沿露出部22的方向延长而得到的假想线至母材钢板12的表面为止的垂直方向的深度中,至露出部22与镀覆部26的边界处的除了露出部22以外的部位为止的深度)同样的测定方法来求出。
另外,在“钢板的板厚与热压成型后的钢板的抗拉强度之积”中,板厚使用热压成型后的钢板的板厚,抗拉强度使用热压成型后的抗拉强度。
这里,参照图4及图8,对拼焊坯料中的板厚t、深度D1、深度D2进行说明。图4是表示本申请的拼焊坯料的一个例子的截面图。图4中所示的拼焊坯料200是将钢板110及钢板120的焊接预定部的端部对焊而形成的。拼焊坯料200是将钢板110及钢板120通过焊接金属部30而接合,与焊接金属部30邻接地具有露出部22,与露出部22的远离焊接金属部30 的一侧邻接地具有镀覆部26。
如图4及图8中所示的那样,钢板120的板厚比钢板110的板厚小。钢板110及钢板120与热压成型后的钢板的抗拉强度为相同程度。因此,在图4及图8中所示的拼焊坯料200中,钢板120与钢板110相比热压成型后的钢板的抗拉强度与板厚之积变小。因此,在图4及图8中,板厚t、深度D1及深度D2成为钢板120的值。板厚t为钢板120中的板厚。深度 D1为使一个面的铝镀层14的表面沿露出部22的方向(第2方向F2)延长而得到的假想线与母材钢板12的表面的距离。深度D2为使另一个面的铝镀层14的表面沿露出部22(第2方向F2)的方向延长而得到的假想线与母材钢板12的表面的距离。
在深度D过大的情况下,接头的耐久载荷变得容易降低。另外,耐久载荷以实施铝镀覆处理之前的母材钢板12的板厚与强度之积表示。因此,接头的耐久载荷依赖于形成拼焊坯料200时的两块钢板中耐久载荷较小的钢板。因此,t、D1及D2的关系满足上述关系较佳。t、D1及D2的关系也可以为((D1+D2)/t)×100≤10,也可以为((D1+D2)/t)×100≤7。
进行对焊的焊接方法没有特别限定,例如可列举出激光焊接(激光束焊接)、电弧焊、电子束焊接等焊接方法。另外,作为电弧焊,可列举出等离子体焊接、TIG(TungstenInert Gas,钨惰性气体)焊接、MIG(Metal Inert Gas,金属惰性气体)焊接、MAG(MetalActive Gas,金属活性气体)焊接等,作为适宜的电弧焊,可列举出等离子体焊接。焊接条件只要根据所使用的钢板的厚度等目标条件来选择即可。
另外,根据需要,焊接也可以一边供给填充焊丝一边进行焊接。
拼焊坯料200如上所述在将具有露出部22的端部的端面对接的状态下进行对焊。因此,焊接金属部30起因于金属间化合物层16及铝镀层14的铝的混入量少。另外,由于不存在金属间化合物层16的露出部22与焊接金属部30邻接,因此可抑制拼焊坯料200及热冲压后的接头的疲劳强度的降低。另外,还可抑制接头的抗拉强度的降低。
<热压成型品>
接着,对热压成型品进行说明。
热压成型品(热冲压成型品)是将具有至少一块本申请的钢板100的拼焊坯料200进行热压成型而得到的成型品。即,进行热压成型而得到的热压成型品具有:包含至少一块本申请的钢板100且至少两块钢板的端部被相对地配置的钢板、以及将至少两块钢板的端部接合的焊接金属部30,所述焊接金属部30与本申请的钢板100的露出有母材钢板12的露出部22 邻接地配置。例如,具体而言,露出部22在通过焊接金属部30而接合的两块钢板的两面中被配备在位于焊接金属部30的周围的两面。
从接头的疲劳强度和焊接部的涂装后耐蚀性的方面考虑,热冲压成型品为将使本申请的至少两块钢板介由具有露出部22的端部对焊而成的焊接构件进行热压成型而得到的成型品较佳。
热冲压成型品可如下那样操作来制造。
首先,将拼焊坯料200加热至高温而使拼焊坯料200软化。然后,使用模具将软化后的拼焊坯料200通过热冲压而成型及进行冷却而淬火,得到目标形状的热冲压成型品。热冲压成型品通过加热及冷却被淬火,例如可得到具有约1500MPa以上的高抗拉强度的成型品。
作为进行热冲压时的加热方法,除了普通的电炉、辐射管炉以外,还可以采用利用红外线加热、通电加热、感应加热等的加热方法。
在热冲压成型品中,钢板100的铝镀层14在加热时变化为赋予钢板100 免于氧化的保护的金属间化合物。例如,作为一个例子,在铝镀层14中含有硅(Si)的情况下,若铝镀层14被加热,则通过与Fe的相互扩散,Al 相变化为金属间化合物、即Al-Fe合金相、Al-Fe-Si合金相。Al-Fe合金相及Al-Fe-Si合金相的熔点高,为1000℃以上。Al-Fe相及Al-Fe-Si相有多个种类,若进行高温加热或长时间加热,则逐渐变为Fe浓度更高的合金相。这些金属间化合物会防止钢板100的氧化。
对于进行热冲压时的最高极限温度,没有特别限定,例如优选设定为 850℃~1000℃。在热冲压成型中,关于最高极限温度,由于在奥氏体区域进行加热,因此通常大多采用900℃~950℃左右的温度。
在热冲压中,将加热至高温的拼焊坯料200用通过水冷等而冷却后的模具进行压制成型,同时通过利用模具的冷却进行淬火。另外,根据需要也可以从模具的间隙将水直接喷雾至坯料材而进行水冷。然后,得到目标形状的热冲压成型品。热冲压成型品可以直接作为部件来使用,也可以根据需要对焊接部利用喷丸、刷光、激光清洗等进行脱氧化皮处理后使用。
若拼焊坯料200被加热至高温,则母材钢板12的金属组织的至少一部分、优选整体成为奥氏体单相的组织。之后,在用模具进行压制成型时,通过以目标冷却条件进行冷却,使奥氏体相变为马氏体及贝氏体中的至少一者。而且,在所得到的热冲压成型品中,母材钢板12的金属组织成为马氏体、贝氏体或马氏体-贝氏体中的任一者的金属组织。
这里,从钢板100的制造至热冲压成型品的制造为止的工序的一个例子如下。
首先,在母材钢板12的两面形成铝镀层14而得到钢板。此时,在母材钢板12与铝镀层14之间形成金属间化合物层16。
接着,对母材钢板12的两面实施了铝镀覆的钢板被卷取成卷材状。接着,将卷成卷材状的钢板拉出,实施冲裁加工而得到冲裁构件。
接着,在钢板的端部的至少一部分中,将钢板100的两面的铝镀层14 及金属间化合物层16除去而形成母材钢板12的露出部22,得到本申请的钢板100。
这里,形成于钢板100的端部的露出部22也可以在将钢板卷取成卷材状后、在将卷成卷材状的钢板拉出的状态下形成。这种情况下,在形成露出部22后,按照在钢板100的端部具有露出部22的方式实施冲裁加工而得到冲裁构件。
另外,形成于钢板100的端部的露出部22也可以在将卷成卷材状的钢板拉出、对所拉出的钢板实施冲裁加工而形成冲裁构件后形成。这种情况下,也可以在冲裁构件的端部形成露出部22。另外,也可以在冲裁构件的端部以外的部分,例如按照沿着一方向延伸的方式形成露出区域后,按照在钢板100的端部形成露出部22的方式将冲裁构件的露出区域切断。
接着,准备至少一块在钢板100的端部形成有露出部22的冲裁构件。另外,例如,形成有露出部22的冲裁构件例如可以准备一块,也可以准备两块。
接着,在将冲裁构件的端部对接的状态下进行对焊,得到拼焊坯料。具体而言,在准备两块形成有露出部22的冲裁构件的情况下,在将具有露出部22的端部对接的状态下进行对焊,得到拼焊坯料200。
接着,用加热炉将拼焊坯料200加热。
接着,通过上模及下模这一对模具,将加热后的拼焊坯料200压制,进行成型及淬火。
然后,通过从模具取下,得到作为目标的热冲压成型品。
热冲压成型品例如除了对于在汽车车体等各种汽车构件中的应用是有用的,对于在产业机械各种构件中的应用也是有用的。
<钢管>
接着,对钢管进行说明。
钢管是介由利用本申请的钢板100得到的开口管的端部进行焊接而成的钢管。即,钢管是通过将本申请的钢板100制成开口管、在将具有露出部22的端部的端面彼此对接的状态下进行焊接而得到的钢管。即,钢管具有至少一个焊接金属部(即,将钢板的开口管的端部接合的焊接金属部),在与焊接金属部邻接的利用本申请的钢板100得到的管状体的两面具有母材钢板12露出的露出部22。
钢管例如可列举出如下那样而得到的钢管。
1)也可以是下述钢管:准备一块在第1端部设置有第1露出部22、在第2端部设置有第2露出部22的钢板100。将该一块钢板100成型为管状而制成开口管。之后,在所得到的开口管中,在将具备第1露出部22的端部的端面与具备第2露出部22的端部的端面对接的状态下进行焊接而得到的钢管。
2)也可以是下述钢管:准备两块以上的在第1端部设置有第1露出部 22、在第2端部设置有第2露出部22的钢板100。在该钢板100为两块的情况下,在将具备第1露出部22的第1钢板100的端部的端面与具备第2 露出部22的端部的第2钢板100的端面对接的状态下进行焊接而制成拼焊坯料200。然后,将该拼焊坯料200成型为管状而制成开口管。之后,在所得到的开口管中,在将未进行焊接的具备第2露出部22的第1钢板100部分中的端部的端面与未进行焊接的具备第1露出部22的第2钢板100部分中的端部的端面对接的状态下进行焊接而得到的钢管。另外,开口管相对于形成开口管之前的拼焊坯料200中的焊接线可以沿平行的方向形成,也可以沿交叉的方向形成。
在由拼焊坯料200来形成钢管的情况下,形成用于形成钢管的拼焊坯料200的两块以上的钢板不限于上述,只要根据目的而组合使用即可。两块以上的钢板的组合例如可列举出与在用于形成上述的拼焊坯料200的钢板中说明的钢板同样的组合。
另外,成型为管状的方法没有特别限定,例如可以是UOE法、辊式折弯机法等任一方法。
另外,成型为管状后的焊接没有特别限定,例如可列举出激光焊接;等离子体焊接;电阻焊或通过高频感应加热焊接进行焊接的滚对焊。
<中空状淬火成型品>
接着,对中空状淬火成型品进行说明。
中空状淬火成型品(以下,有时称为“中空状热冲压成型品”。)是将由本申请的钢板100、或将本申请的钢板100对焊而得到的拼焊坯料200形成的钢管进行淬火而得到的中空状的成型品。
即,通过将钢管进行热冲压而得到的中空状淬火成型品具有至少一个焊接金属部(即,将钢板100的端部接合的焊接金属部),在与焊接金属部邻接的利用本申请的钢板100得到的中空成型体的两面具有母材钢板12露出的露出部22。
中空状淬火成型品例如如以下那样而获得。
将使用本申请的钢板100而得到的钢管利用折弯机进行成型。接着,通过加热炉、通电加热或高频感应加热进行加热。作为将钢管加热的温度,由于需要设定为奥氏体区域,因此例如设定为850℃~1100℃较佳,设定为 900℃~1000℃左右的温度较佳。接着,将加热后的钢管通过水冷等而冷却,进行淬火。
另外,也可以同时进行成型和淬火。这被称为三维热弯曲淬火(3DQ),例如通过将钢管进行加热,同时施加载荷而使其变形,之后立即通过水冷等进行冷却,由此来淬火。通过经由这些过程,可得到作为目标的中空状淬火成型品。另外,中空状淬火成型品也可以直接作为部件来使用。另外,也可以根据需要对焊接部进行脱氧化皮处理(例如,喷丸、刷光、激光清洗等)后使用。
作为本申请的中空状淬火成型品的用途,没有特别限定,例如可列举出汽车车体等各种汽车构件、产业机械各种构件。作为汽车用构件,例如具体而言,可列举出各种支柱;稳定器、门梁、上边梁、缓冲器等加强件类;框架类;臂类等各种部件。
实施例
以下,例示出本申请的实施例,但本申请并不限定于以下的实施例。
另外,本领域技术人员可以理解,在权利要求书中记载的思想范畴内,显然能够想到各种变更例或修正例,这些当然也属于本申请的技术范围内。
<实施例>
首先,使用具有表1中所示的化学组成的母材钢板(热冲压后的强度等级为1300~1800MPa)及低强度钢板(热冲压后的强度等级为590~ 980MPa),准备了按照成为表2中所示的厚度的方式实施了铝镀覆的钢板。然后,将该钢板切出,制成1边为10cm的四边形的钢板。接着,在所准备的母材钢板的端部的两面,通过立铣刀进行切削而形成露出部。
一部分钢板未进行铝镀层及金属间化合物层16的除去。另外,一部分钢板进行仅铝镀层的除去,未进行金属间化合物层16的除去。另外,编号 18中使用的钢板按照成为图10那样的形状的方式将铝镀层、金属间化合物层除去。
露出部按照表4及表5中所示的除去部类型,将形成于两面的铝镀层、或铝镀层及金属间化合物层分别除去。露出部如上所述按照以测定5个部位而得到的平均值计露出部的宽度(除去宽度W)成为2mm的方式形成。另外,露出部按照成为表4及表5中所示的深度D的方式形成。进而,在形成露出部时,作为露出部与镀覆部的边界的截面形状,按照铝镀层侧的曲率半径R1及母材钢板侧的曲率半径R2成为表4及表5中所示的值的方式形成。另外,露出部在钢板的端部的两面中,在钢板4边中的仅1边遍及全长10cm而形成。
接着,如表3中所示的那样,准备两块上述的钢板(钢板1及钢板2),以钢板1及钢板2的组合,将焊接预定部的端部的端面对接并通过激光焊接进行对焊,制作了拼焊坯料。焊接按照以激光输出功率3.0kW~5.0kW、焊接速度4.0m/min~7.0m/min的条件进行穿透焊接的方式来调整。焊接按照焊接金属部的宽度成为2.0mm的方式来进行。
将所制作的拼焊坯料在加热至920℃的炉中保持4分钟后,用水冷后的模具成型,并进行淬火,制作了平板的热冲压成型品。
另外,焊接金属部的维氏硬度为HV500以上。另外,在表1~表3中,所谓HS(热冲压)后的强度等级表示热冲压后的强度等级。
[评价]
(疲劳强度试验及接头静态强度)
从所得到的热冲压成型品,作为抗拉强度试验用的试验片及疲劳强度试验用的试验片,采集具有焊接部的哑铃状的形状的试验片。
试验片设定为平行部距离20mm、平行部的宽度15mm,以在平行部的中央部按照相对于长度方向成为正交方向的方式遍及宽度全长具有焊接线的方式采集。使用该试验片进行了疲劳强度试验及接头静态强度试验。
作为接头静态强度(表述为静态强度),将断裂载荷除以抗拉强度×板厚较小的一侧的截面积而算出。表6中的静态强度比率为接头静态强度试验中得到的接头静态强度除以表3中的钢板1及2中的强度较低的钢板2 的静态强度而得到的值乘以100而得到的值。关于静态强度比率,按照下述的判定基准进行评价,将A及B设定为合格,将C设定为不合格。
-判定基准-
A:静态强度比率为100%以上
B:静态强度比率为90%以上且低于100%
C:静态强度比率低于90%
疲劳强度试验(表述为疲劳极限)使用电磁共振型疲劳强度试验机,在室温大气中以载荷控制轴向力完全脉动拉伸、应力比0.1、应力反复次数 107次、反复速度约80Hz的试验条件来进行。将它们的结果示于表6中。表6中的疲劳极限比率为疲劳强度试验中得到的疲劳极限除以表3中的钢板1及2中的强度较低的钢板2的疲劳极限而得到的值乘以100而得到的值。关于疲劳极限比率,按照下述的判定基准进行评价,将A及B设定为合格,将C设定为不合格。
-判定基准-
A:疲劳极限比率为100%以上
B:疲劳极限比率为90%以上且低于100%
C:疲劳极限比率低于90%
(涂装后耐蚀性试验)
将上述中得到的热冲压成型品进行化学转化处理后,进行电沉积涂装,进行了涂装后耐蚀性试验。化学转化处理用Nihon Parkerizing株式会社制化学转化处理液PB-SX35T实施。之后,作为电沉积涂料,使用NIPPON PAINT株式会社制阳离子电沉积涂料POWERNIX 110,以电沉积膜厚约 15μm作为目标而实施了电沉积涂装。水洗后,在170℃下加热20分钟而烧结,制作了试验板。试验板的尺寸设定为65mm长度、100mm宽度(在宽度中央部有焊接部。)。
使用该试验板,使用汽车部件外观腐蚀试验JASO M610-92,以经过 360个循环(120天)后的腐蚀状况来评价涂装后耐蚀性。
涂装后耐蚀性的评价以最大腐蚀深度计,对于焊接部,利用尖头千分尺按照下述判定基准来进行。将A及B设定为合格,将C设定为不合格。
-判定基准-
A:最大腐蚀深度低于0.1mm
B:最大腐蚀深度为0.1mm以上且低于0.2mm
C:最大腐蚀深度为0.2mm以上
另外,表2及表3的钢板表示对母材钢板的两面实施了铝镀覆的钢板。
另外,表4及表5中,除去部类型栏的“A”、“B”及“C”的表述如下。
“A”:将铝镀层及金属间化合物层除去
“B”:将铝镀层除去(残留金属间化合物层)
“C”:残留铝镀层及金属间化合物层(未除去)
表2
表3
表6
另外,表4及表5中,编号2的钢板1及钢板2的R1表示铝镀层中的曲率半径,R2表示露出部的镀覆部侧的端部的曲率半径。
表6中,对焊构件栏的“((D1+D2)/t)×100”是对于进行对焊的两块钢板中钢板的板厚与热冲压后的钢板的强度之积变得较小的钢板所求出的值。t表示板厚(换算成μm),D1表示形成于第1面的深度(μm),D2 表示形成于第2面的深度(μm)。
如表3~表6中所示的那样,使用了铝镀层及金属间化合物层的任一层均未除去的钢板的编号1的疲劳强度低劣。
使用了将铝镀层除去、使金属间化合物层残留、不具有母材钢板的露出部的钢板的编号2由于R1满足5μm以上,因此涂装后耐蚀性优异。但是,由于金属间化合物层残留,因此疲劳强度低劣。
使用了将铝镀层及金属间化合物层这两层除去的钢板的编号3的疲劳强度优异。但是,由于R1低于5μm,因此涂装后耐蚀性低劣。
使用了具有图10中所示的形状的钢板的编号18由于镀覆部侧的端部不为曲线而为直线,露出部侧的R2超过100000,因此因母材钢板与金属间化合物层的硬度差而引起应力集中,疲劳强度低劣。另外,由于R1低于 5μm,因此涂装后耐蚀性也低劣。
另一方面,如表3~表6中所示的那样,使用了将铝镀层及金属间化合物层这两层除去、R1满足5μm以上的钢板的编号4~编号17及编号19~编号23的疲劳强度及涂装后耐蚀性优异。
符号说明
12 母材钢板
14 铝镀层
16 金属间化合物层
22 露出部
26 镀覆部
100 钢板
F1 第1方向
Claims (11)
1.一种钢板,其具有:
母材钢板;
镀覆部,其在所述母材钢板的表面上从所述母材钢板侧起依次设置有金属间化合物层、铝镀层;和
所述母材钢板露出的露出部,
其中,在与所述钢板的厚度方向垂直且从所述镀覆部朝向所述钢板的一端缘的第1方向上,在所述母材钢板的两个表面上,至少依次配置有所述镀覆部、所述露出部、所述钢板的所述端缘,
在从与所述第1方向及所述钢板的厚度方向分别平行的截面进行观察时,所述钢板的所述端缘侧的且从所述母材钢板的内部朝向所述母材钢板的表面的外部侧的所述镀覆部的端部的形状是以曲率半径R1所表示的在所述第1方向侧为凸状的曲线,所述R1满足下述式(1):
式(1) 5μm≤R1。
2.根据权利要求1所述的钢板,其中,在所述截面中,所述露出部的所述镀覆部侧的端部的形状为以曲率半径R2所表示的凹状的曲线,所述R2满足下述式(2):
式(2) 260μm≤R2。
3.根据权利要求2所述的钢板,其中,在所述截面中,在从使所述镀覆部的所述铝镀层的表面沿所述第1方向延长而得到的假想线至所述母材钢板的表面为止的所述厚度方向的深度中,将所述露出部的深度设为D时,所述D、所述R1及所述R2的关系满足下述式(3):
式(3) D≤(R1+R2)。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的钢板,其中,所述母材钢板以质量%计具有下述化学组成:
C:0.02%~0.58%、
Mn:0.20%~3.00%、
Al:0.005%~0.06%、
P:0.03%以下、
S:0.010%以下、
N:0.010%以下、
Ti:0%~0.20%、
Nb:0%~0.20%、
V:0%~1.0%、
W:0%~1.0%、
Cr:0%~1.0%、
Mo:0%~1.0%、
Cu:0%~1.0%、
Ni:0%~1.0%、
B:0%~0.0100%、
Mg:0%~0.05%、
Ca:0%~0.05%、
REM:0%~0.05%、
Sn:0%~0.5%、
Bi:0%~0.05%、
Si:0%~2.00%、以及
剩余部分:包含Fe及杂质。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的钢板,其中,所述铝镀层的平均厚度为8μm~35μm,所述金属间化合物层的平均厚度为3μm~10μm。
6.一种拼焊坯料,其具有与权利要求1~权利要求5中任一项所述的钢板的所述露出部邻接的焊接金属部。
7.一种拼焊坯料,其具有至少两块权利要求1~权利要求5中任一项所述的钢板,并具有与所述露出部邻接的焊接金属部,在所述至少两块钢板中钢板的板厚与热压成型后的钢板的抗拉强度之积较小的钢板A中,
在对所述钢板A从与从所述镀覆部朝向所述焊接金属部的第2方向及所述钢板的厚度方向分别平行的截面进行观察时,
在将从使所述镀覆部中的所述铝镀层的表面沿所述第2方向延长而得到的假想线至所述母材钢板的表面为止的所述厚度方向的长度设为露出部的深度时,
形成于所述钢板A的第1面的表面的露出部的深度D1(μm)、形成于所述钢板A的第2面的表面的露出部的深度D2(μm)、所述钢板A的板厚t(μm)满足下述式(4):
式(4) ((D1+D2)/t)×100≤20。
8.一种热压成型品,其使用了权利要求6或7所述的拼焊坯料。
9.一种钢管,其具有与权利要求1~权利要求5中任一项所述的钢板的所述露出部邻接的焊接金属部。
10.一种中空状淬火成型品,其使用了权利要求9所述的钢管。
11.一种钢板的制造方法,其是权利要求1~权利要求5中任一项所述的钢板的制造方法,其中,
具有通过利用立铣刀的切削来形成所述露出部的工序。
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