KR100377124B1

KR100377124B1 - 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판 및 그를사용한 자동차

Info

Publication number: KR100377124B1
Application number: KR10-2000-7008327A
Authority: KR
Inventors: 우에니시아키히로; 구리야마유키히사
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2003-03-26
Also published as: WO2000032831A1; DE69923540D1; EP1052301B1; EP1052301A4; US6432228B1; KR20010040472A; JP4369545B2; EP1052301A1; JP2000160296A

Abstract

본 발명은 종래의 강판을 정적으로도 강화하고, 또한 동적인 강도 상승량도 저하시키지 않는 페라이트계 박 강판을 제공하는 것으로, 질량%로 Co 및/또는 Cr을 고용 상태로 합계 0.01% 이상, 4.0% 이하 페라이트 상 중에 포함하는 변형(strain) 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.

Description

변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판 및 그를 사용한 자동차{FERRITE SHEET STEEL EXCELLENT IN STRAIN RATE DEPENDENCY AND AUTOMOBILE USING IT}

자동차로부터의 탄산가스 배출량을 억제하기 위하여, 고강도 강판을 사용한 자동차 차체의 경량화가 추진되고 있다. 또한 탑승자의 안전성의 확보를 위하여도, 자동차 차체에는 연 강판 이외에 고강도 강판을 사용하는 방향에서의 검토가 이루어지고 있다. 그러나, 고강도 강판은 연 강과 비교하여 변형 속도 의존성이 떨어진다. 즉, 고강도 강판과 연 강판의 강도 차가 충돌 상당의 고속 변형 시에는 통상의 인장시험과 같은 정적 변형시의 차보다 줄어들므로, 고강도화에 의한 경량화의 이득이 정적 강도의 차를 가지고 계산할 때보다 감소되는 문제점을 안고 있었다. 고강도이고 또한 변형 응력의 변형 속도 의존성이 우수한 재료의 개발은, 충돌 안전성과 경량화를 양립시키는데 있어서 극히 중요하다는 것을 말할 것도 없다.

본 발명자 등은 열화되는 변형 속도 의존성을 보완하기 위하여 실제의 충격 흡수 부재가 프레스 성형, 도장, 도장 소부 공정을 거치는 것에 착안하여, 이 공정을 거친 후의 동적 변형 시에 높은 동적 강도를 나타내는 강판을 개발하여 왔다 (일본공개 특허공보 평9-287050호 공보, 일본공개 특허공보 평9-296247호 공보).

재료를 고강도화하여도 변형 응력의 변형 속도 의존성이 열화하지 않으면, 충격 흡수 특성의 비약적인 향상을 기대할 수 있다. 그러나, 종래 그와 같은 시도는 한정적인 것이었다.

예를 들면, 일본공개 특허공보 평6-322476호 공보에 고용 C, 고용 N을 감소시킨 내충격성이 우수한 자동차용 강판이 개시되어 있으나, 항복 강도의 정동비가 향상될 (동 공보 제 3항 제 3란 제 31 내지 38행) 뿐, 고속 변형 시에 인장강도를 향상시키는 것에 대하여는 아무런 개시도 없었다.

또한, 정적 변형 (강도)이란 통상의 인장 시험시의 변형 속도 10^-3/sec 정도에 있어서 변형 (강도)을 말하고, 고속 변형 또는 동적 변형 (강도)이란, 변형 속도 10³/sec 정도에 있어서 변형 (강도)을 말한다.

또한, 변형 속도 의존성이란, 변형 속도 10³/sec로 변형한 때의 공칭 변형 5%부터 10% 사이의 평균 응력 σd와 10^-3/sec 의 변형 속도로 변형된 때의 평균 응력 σs와의 차 (σd-σs)를 말한다.

예를 들면, E. Nakanishi et al., Structural Failure, Product Liability and Technical Insurance, Ⅳ(1992), 423, Elsevier에 기재되는 바와 같이, 종래의 자동차용 강판은 고강도화와 함께 동시에 변형 속도 의존성이 열화하고, 충격 흡수능력의 향상이 제한적인 것이었다.

발명의 개시

본 발명은 Co, Cr를 고용 상태로 강 중에 함유시킴으로써, 종래의 강판을 정적으로도 강화하고, 또한 동적인 강도 상승량도 저하시키지 않는 페라이트계 박 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

종래의 지견에 의하면 고강도화에 의하여 연 강에 비하여 변형 속도 의존성이 열화되는 것을 불가피하였기 때문에, 차체용 재료의 고강도화의 효과를 줄어들게 하였다. 그러나 충돌 규제의 강화나 연비 개선에 대한 대응을 위하여 근본적인 해결책이 필요하다.

따라서 본 발명자 등은 고강도화와 변형 속도 의존성을 양립시키기 위하여, 기초적인 재료의 변형이론으로 돌아가, 재료 중의 고용 원소와 그 작용 효과를 상세하게 조사, 연구하였다. 그 결과, 종래, 강도 (정적)에 미치는 영향이 작다(=고용강화 성능이 작다)는 이유로 주목하지 않았던 고용 Co 및/또는 고용 Cr의 페라이트 상 중에서의 존재가 고속 변형에서는 중요한 움직임을 나타내고, 변형 속도 의존성이 향상된다는 것을 밝혀내었다.

본 발명은 전술한 지견에 기초하여 구성되어 있는 것으로, 그 요지는 아래와 같다.

(1) 질량%로, Co, Cr 또는 이들의 혼합물을 고용상태에서 합계 0.01% 이상, 4.0% 이하를 페라이트 상 중에 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.

(2) 질량%로, C:0.0001% 이상, 0.05% 이하, Si:0.01% 이상, 1.0% 이하, Mn : 0.01% 이상, 2.0% 이하, P: 0.15% 이하, S:0.03% 이하, Al: 0.01% 이상, 0.1% 이하, N:0.01% 이하, O: 0.007% 이하를 함유하고, 또한 질량%로 Co, Cr 또는 이들의 혼합물을 고용상태로 합계 0.01% 이상, 4.0% 이하를 페라이트 상 중에 함유하고, 나머지가 철 및 불가피한 불순물로 구성되는 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.

(3) 또한, Ti: 0.005% 이상, 0.20% 이하, Nb: 0.001% 이상, 0.20% 이하, B: 0.0001% 이상, 0.005% 이하의 한 종류 또는 두 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (2) 기재의 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.

(4) 또한 Mo: 0.001% 이상, 1.0% 이하, Cu: 0.001% 이상, 2.0% 이하 및 Ni : 0.001% 이상, 1.0% 이하의 한 종류 또는 두 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (3) 기재의 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.

(5) 질량%로, C:0.05% 이상, 0.25% 이하, Si:0.01% 이상, 2.5% 이하, Mn: 0.01% 이상, 2.5% 이하, P:0.15% 이하, S:0.03% 이하, Al:0.01% 이상, 1.0% 이하, N:0.01% 이하, O:0.007% 이하를 함유하고, 또한 질량%로 Co, Cr 또는 이들의 혼합물을 고용상태로 합계 0.01% 이상, 4.0% 이하를 페라이트 상중에 함유시키고, 나머지가 철 및 불가피한 불순물로 구성되는 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.

(6) 또한 Ti: 0.005% 이상, 0.20% 이하, Nb: 0.001% 이상, 0.20% 이하, V: 0.01% 이상, 0.20% 이하 및 B: 0.0001% 이상, 0.005% 이하의 한 종류 또는 두 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (5) 기재의 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.

(7) 또한, Mo: 0.001% 이상, 1% 이하, Cu: 0.001% 이상, 2% 이하 및 Ni : 0.001% 이상, 1% 이하의 한 종류 또는 두 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (6) 기재의 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.

(8) 상기 (1) 내지 (7)중 어느 한 항에 기재된 강판에 도금을 한 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.

(9) 크로스 멤버, 프론트 사이드 멤버, 센터 필러, 로커, 사이드 루프레일 및 리어 사이드 멤버 중 한 종류 또는 두 종류 이상이 상기 (1) 내지 (8)중 어느 한 항에 기재된 페라이트계 박 강판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차.

본 발명에 있어서, 페라이트계 강판이란, 오스테나이트계 스테인레스 강판 및 페라이트계 스테인레스 강판을 제외한 열연 강판 및 냉연강판이라고 정의한다.

또한, 본 발명의 Co 및 Cr의 고용량은 강판 중의 전 함유량으로부터 탄질화물 또는 개재물로서 존재하는 양을 뺀 값이라고 정의한다. 전 함유량은 캔트백 분석에 의하여 구하고, 탄질화물 또는 개재물로서 존재하는 양은 전해 추출법에 의하여 탄질화물 또는 개재물을 꺼내고, 또한 그들을 산 또는 알칼리 융해한 후에 ICP (고주파 유도 플라즈마 결합 분석장치)를 사용하여 구하였다.

본 발명은 특히 자동차의 경량화 및 충돌 안정성 향상을 달성하는데 적합한 강판에 관한 것이다.

도 1은 고속 변형시의 전위 운동의 진행의 모식도.

도 2는 재료의 정적 강도와 변형 응력의 변형 속도 의존성을 나타내는 도.

도 3은 자동차의 구조부재의 설명도.

[발명의 구성 및 작용]

이하에 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 기본적인 사상은 고용 강화 성능이 작은 원소, 즉 철과의 원자 반경 차가 작은 원소를 변형 응력의 변형 속도 의존성을 지배하는 페라이트 상 중에 고용 상태로 존재시킴으로써, 박 강판의 변형 응력의 변형 속도 의존성이 향상시키는 것이다. 그 이유를 금속의 고속에서의 변형 기구와 함께 이하에 설명한다.

일반적으로 금속 재료의 변형 응력은,

τ=τi + τe … (1)

의 형태로 표시되는 것이 알려져 있다. 이때, τi는 내부 응력이라 불리는, 온도나 변형 속도에 의존하지 않는 응력이고, τe는 열적 응력 (또는 유효 응력)이라 불리며, 온도나 변형 속도에 의존하는 응력이다. 충격흡수 능력이 우수한 재료는, 높은 변형 응력을 나타낼 필요가 있는데, 그러기 위하여 고강도화에 의한 내부 응력과 유효 응력 두 가지를 증가시키는 것이 이상적이다. 그러나 전술한 바와 같이 종래의 재료에서는 고강도화에 의하여 내부 응력은 증가하나, 유효 응력은 저하되어 (=변형 속도 의존성이 열화된다), 충격 흡수 능력의 향상에 한계가 있었다. 그 기구에 대하여 종래에는 불명확한 것으로 알려져 있었으나, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 이하와 같은 것이 해명되었다. 재료의 변형은 재료 중의 전위 운동에 의하여 지배되고 있다. 변형 응력은 전위가 재료 중의 장해물로부터 받는 저항력의 총화라고 생각된다. 변형 응력이 변형 속도 의존성을 가지는 지 여부는 전위의 운동에 대하여 그 장해물이 장범위적인지 단범위적인지에 의존하고 있다.

장해물이 단범위적이면 열 진동의 도움을 빌어 전위는 그 장해를 열 활성화 과정으로서 뛰어넘을 수 있으나, 고속 또는 저온에서의 변형에서는 전위의 장해 극복을 돕는 열 진동의 도움을 받기가 어려워져, 실온·저속에서의 변형에 비하여 변형 응력이 증대된다.

이는 유효 응력의 기원이 된다.

한편, 장해물이 장범위적이면, 열 진동의 도움을 빌더라도 전위가 그 장해를 뛰어넘는 것은 거의 불가능하므로, 실온이나 변형 속도가 변화하고, 열 진동의 전위에 대한 영향이 변화하더라도 그 변형 응력은 거의 변화하지 않는다. 이는 내부 응력의 기원이 된다. 대표적인 고강도화의 수법은 이 장범위적인 장해물을 도입하는 것이고 구체적으로는 전환형의 고용 원소나 석출물의 도입을 의미하며, 이는 내부 응력의 증가로 통상 인장 시험시의 정적인 강도의 증가에 기여한다.

이에 대하여, 단범위적인 장해물의 대표는, 결정 격자의 주기성을 반영하는 파이엘스 포텐셜로서, 이것이 유효 응력의 대소(=변형 속도 의존성)를 결정하고 있다고 생각되고 있다. 이 때 문제가 되는 것은 재료의 고강도화와 유효 응력의 관계이나, 종래 고강도화와 함께 유효 응력이 저하된다는 실험 사실은 알려져 있었으나, 그것을 파이엘스 포텐셜과의 관계로까지 발전시켜 고찰한 것은 없었다. 상술한 파이엘스 포텐셜이란, 이동하는 전위 이외에 결함을 포함하지 않는 결정 중에서 전위를 움직이는 힘을 파이엘스력이라 하고, 그 포텐셜을 파이엘스 포텐셜이라 한다.

보다 구체적인 파이엘스 포텐셜과 전위 운동의 관계는 이하와 같다. 철의 페라이트상과 같은 bcc 금속 중의 파이엘스 포텐셜은 상당히 크게 전위 운동이 어려운 것으로 알려져 있다. 그 때문에 열 진동의 기여가 줄어드는 저온에서는 전위는 파이엘스 포텐셜의 골에 위치하고, 그곳으로부터 킹크 쌍이라 불리는 일부분만을 마루를 넘어 다음 골까지 이동시키고, 그 후 킹크를 횡방향으로 이동시킴으로써 결과적으로 전체가 이동하도록 되어 있다 (도 1).

이 킹크쌍의 형성과 이동이 어려워질수록 높은 변형 응력이 필요하게 되고, 철의 페라이트상의 변형 응력은 큰 온도 의존성을 나타낸다. 전위 운동에 대한 열 진동의 기여에 있어서는 저온과 고속은 등가이므로, 고속 변형에서는 저온 시와 동일하게 이 킹크 쌍의 형성과 킹크 이동이 변형 응력을 결정하는 과정이며, 이 난이에 의하여 변형 응력의 변형 속도 의존성이 결정된다.

본 발명자 등은 고강도화에 의한 변형 속도 의존성의 저하가 페라이트 상 중에 도입된 고용원소나 석출물에 의한 킹크 쌍의 형성·이동에너지의 저하에 기인한다는 생각에 이르렀다. 고용 원소나 석출물 자신은 전위에 대한 장해물이 되어 내부 응력을 증가시킨다 (정적 강도 증가). 한편, 그러한 장해물의 도입은 동시에 주위의 격자를 변형시키게 되고, 파이엘스 포텐셜을 변화시켜, 킹크 쌍의 형성·이동이 용이하게 되어 유효 효력이 저하되며 따라서 변형 응력의 변형 속도 의존성의 저하된다. 이는 고강도화에 따른 변형속도 의존성 저하의 원인이 된다.

본 발명자들이 Co, Cr에 착안한 이유는 이러한 원소가 Fe와의 원자 반경 차가 작으므로, (1) 주위의 격자에 미치는 영향을 최소한으로 그치게 하고, 킹크 쌍의 형성·이동 에너지를 저하시키지 않는 점,(2) 이들 고용 원소의 장해극복이 통상의 고용원소와 같은 비열적 과정이 아니라 열활성화 과정으로서 기여하는 점 등에 의하여 변형 속도 의존성이 연 강판 이상으로 향상될 것을 기대하였기 때문이다. 실시예에 상세하게 설명하는 바와 같이, 본 발명자들은 페라이트 상중에 고용 상태에서 존재하는 Co, Cr이 변형 속도 의존성을 향상시키는 것을 밝혀내었다. 또한, 고용상태에서의 Co, Cr의 존재가 다른 강화 기구의 존재 하에서도 유효하고, 존재하지 않는 것에 비하여 부가적으로 변형 속도 의존성을 향상시키는 것을 알아내었다. 달리 말하자면, 박 강판의 강도 레벨의 제약을 넘은 변형 속도 의존성에 관한 기본적인 기구라는 것이다.

박 강판이면 상기 사고방식은 보편적으로 적용할 수 있으므로, 특히 박 강판의 강도나 종류를 한정하는 것은 기본적으로 필요하지 않다. 그러나 실용 면에서 볼 때, 이 기술의 적용례로서 박 강판의 종류에 언급해두기로 한다.

박 강판의 종류는 연 강판으로부터 고강도 강판을 포함하고, 또한 열연 강판이나 냉연강판도 포함하는 것이다. 단, 고용상태에서 Co, Cr을 포함하는 페라이트 상은 가능한 한 탄질화물 등을 포함하지 않는 즉, Co, Cr 이외의 장해물에 의하여 결정되는 전위의 평균 자유 행정이 길고, 체적율이 크며, 그 입경이 작은 때에 동일한 정적 강도를 나타내는 재료 중에서 최대 변형 속도 의존성을 나타내는 것에 유의할 필요가 있다.

고용 Co, Cr의 합계량은 0.01% 미만이면 변형 속도 의존성의 향상 효과가 충분하지 않고, 4.0%를 넘으면 고용 상태에서 존재시키기 어려우며, 또한 제조 코스트 면에서도 불리하게 되므로, 이 범위로 한정한다.

고용 Co, Cr은 Co, Cr 첨가 전의 C, N 등의 함유량과, 가열 온도·냉각 속도의 제어를 고려하여, 용해도 적으로부터 구한 필요량 이상을 첨가함으로써 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, Co, Cr 함유량의 절대량을 규정하지 않는 이유는 다음과 같다. Co 첨가에 관하여는 Fe와 거의 완전하다고 할 수 있을 정도로 고용도가 높고, 본 발명에서 규정하는 Co의 고용 상태에서의 함유량 : 0.01% 이상, 4% 이하에서는 Fe에 관하여 완전하게 고용하고, C, N에 대하여는 Co와 특별한 탄화물을 만들지 않는다. 즉, C와의 사이의 상호 작용은 거의 없으며, Co에 대하여는 용해도 적으로부터 구하여지는 필요 첨가량을 고려할 필요가 없기 때문이다. 또한 마찬가지로 Cr에 대하여도 본 발명에서 규정하는 성분계에서는 Fe에 대하여 거의 완전하게 고용되는 것으로 생각되고, C, N에 대하여도 예를 들면 Fe-C-Cr 상태도로 볼 때, 본 발명에서 규정하는 성분계에서는 (Fe, Cr)₃C, 또는 (Fe，Cr)₇C₃등의 화합물의 석출물이나, 다른 석출물도 생각할 수 있으므로, 일반식으로 정리할 수 없다. 따라서, 예상되는 각 석출물의 용해도 적을 여러 가지 석출물 패턴으로 계산할 필요가 있다. 따라서, 성분계가 결정되면 이것 등의 원소 페라이트 상 중에 대한 고용도를 계산하거나, 실험으로 알아낼 필요가 있다.

본 발명에서 규정한 강판의 성분계는 극저 탄소강판, 고용탄소나 질소를 Ti나 Nb로 고정한 이른바 IF (Interstitial Free) 강판, 저탄소 강판, 고용체 강화한 고강도 강판, 석출 강화한 고강도 강판, 마르텐사이트나 베이나이트 등의 변태조직에 의하여 강화한 고강도 강판, 또한 이들의 강화 기구를 복합적으로 활용한 고강도 강판을 포함하는 것이다.

전술한 (2) 항에 규정한 성분계는, 주로 극저탄소 강판, 저탄소 강판, 고용체 강화 고강도 강판을 대상으로 한 것이다. 또한 전술한 (3)항에 규정한 성분계는, IF 강판, 석출 강화 고강도 강판을 주로 대상으로 하고 있다. 또한 전술한 (5)항에 규정한 성분계는, 주로 고용체 강화 고강도 강판과 변태조직 강화 고강도 강판을 대상으로 한 것이다. 전술한 (6)항에 규정한 성분계는, 고용체 강화 고강도 강판과 변태 조직 강화 고강도 강판에 석출 강화기구를 복합적으로 활용한 강판에 관한 것이다. 또한, 상기 (8)은 상기 박 강판에 도금 처리를 한 강판에 관한 것이다.

이들 재료에 대하여 고용 상태로 Co, Cr을 포함시키는 것은 변형 응력의 변형 속도 의존성 향상에 기여한다.

먼저, 전술한 (2)항에 규정한 강 성분의 한정 조건에 대하여 서술한다.

C의 하한을 0.0001%로 한 것은, 실용 강에서 얻어지는 하한치를 사용하기로 하였기 때문이다. 상한은 0.05%를 초과하면 가공성이 악화되므로 이 값으로 설정한다.

Si와 Mn은 탈산을 위하여 각각 0.01% 이상 첨가하나 상한을 각각 1.0%, 2.0%로 하는 것은 이를 넘으면 가공성이 열화되기 때문이다.

P와 S는 불순물이고, 각각 0.15% 이하, 0.03% 이하로 하는 것도 가공성의 열화를 막기 위한 것이다.

Al은 탄산을 위하여 0.01% 이상 첨가하나, 너무 많으면 가공성이 저하되므로상한을 0.1%로 한다.

N과 O는 불순물이고, 가공성을 악화시키지 않으므로, 각각 0.01% 이하, 0.007% 이하로 한다.

또한, 전술한 (3)항에 규정하는 Ti, Nb, B는 탄소, 질소의 고정, 석출강화, 세립강화 등의 기구를 통하여 재질을 개선시키므로, 각각 0.005%, 0.001%, 0.0001% 이상 첨가하는 것이 바람직하며, 과도한 첨가는 가공성을 열화시키므로, 각각에 0.2%, 0.2%, 0.005% 이하의 상한을 설정하였다.전술한 (4)항에 규정하는 Mo, Cu, Ni는 정적 강도를 확보하기 위하여 0.001%, 0.001%, 0.001% 이상의 첨가가 바람직하고, 과도한 첨가는 가공성을 열화시키므로 각각 1.0%, 2.0%, 1.0% 이하의 상한을 설정하였다.

다음으로, 전술한 (5)항에 규정한 강 성분의 한정 조건에 대하여 서술한다.

C의 하한을 0.05%로 한 것은, 실용 고강도 강판의 하한치를 사용하기로 하였기 때문이다. 상한은 0.25% 초과가 되면 가공성이나 용접성이 악화되므로 이 값으로 설정하였다.

Si와 Mn은 탄산을 위하여 각각 0.01% 이상 첨가하나, 상한을 2.5%로 한 것은 이를 넘으면 가공성이 열화되기 때문이다.

P와 S는 불순물이고, 각각 0.15% 이하, 0.03% 이하로 하는 것도 가공성의 열화를 방지하기 위한 것이다.

Al은 탈산과 재질 제어를 위하여 0.01% 이상 첨가하나, 너무 많으면 표면 성상이 열화되므로 상한을 1.0%로 한다.

N과 O는 불순물이고, 가공성을 악화시키지 않도록 각각 0.01% 이하, 0.007% 이하로 한다.

전술한 (6)항에 규정하는 Ti, Nb, V, B는 탄소, 질소의 고정, 석출 강화, 세립 강화 등의 기구를 통하여 재질을 개선하므로, 각각 0.005%, 0.001%, 0.01%, 0.0001% 이상의 첨가가 바람직하고, 과도한 첨가는 가공성을 열화시키므로, 각각에 0.2%, 0.2%, 0.2%, 0.005% 이하의 상한을 설정하였다.

전술한 (7)항에 규정하는 Mo, Cu, Ni는 정적 강도를 확보하기 위하여 0.001%, 0.001%, 0.001% 이상의 첨가가 바람직하고, 과도한 첨가는 가공성을 열화시키므로 상한을 각각 1.0%, 2.0%, 1.0%로 한다.

전술한 (8)항에 규정하는 도금의 종류는 특별히 한정하는 것은 아니나, 전기 도금, 용융 도금, 증착 도금 등에서도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

전술한 (9)항에 있어서는, 자동차 부품으로서 크로스멤버, 프론트 사이드 멤버, 센타 필러, 로커, 사이드 루프 레일 및 리어사이드 멤버(도 3 참조) 중 한 종류 또는 두 종류 이상이 본 발명에서 규정하는 페라이트계 박 강판이면, 고강도화와 변형 속도 의존성이 양립되므로 충돌 안정성이 우수한 자동차를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 관한 페라이트계 박 강판은 자동차용에 그치지 아니하고, 선박이나 탱크 등의 내충격성을 필요로 하는 구조용 재료로서도 적용할 수 있다.

(실시예)

본 발명의 실시예에 기초하여, 본 발명의 기술적인 내용에 대하여 설명한다.

실시예로서는 표 1, 표 2에 도시한 A부터 X까지의 기본 성분 조성을 가지는 강에 Co 및 Cr을 고용시킨 재료를 사용하여 검토한 결과에 대하여 설명한다.

이러한 강은 슬라브의 가열 온도로서 900℃로부터 1250℃까지의 온도 사이에서 가열하고, 그 후 열간 압연에 의하여 A, E, O, T, V는 판 두께 2mm의 강판으로마무리하였다. B, C, D, F, G, H, I, J, K, L, M, N, P, Q, R, S, U, W, X는 동일한 가열 후, 열간 압연을 실시하여 판 두께 3mm의 강판으로 마무리하고, 그 후의 냉간 압연에 의하여 1.2mm 까지 판 두께를 감소시키고, 그 강판에는 계속하여 균열 온도가 700℃에서 850℃의 온도 사이에서 연속 어닐링법에 의한 어닐링을 실시하였다.

충돌 변형시의 부재 흡수 에너지도 가장 영향을 미치는 것이 비교적 낮은 변형 역의 변형 응력이라는 것을 알고 있으므로, 변형 응력으로서 공칭 변형 5%에서 10% 사이의 평균 응력을 취하고, 변형 속도가 10³/sec로 변형된 때의 평균 응력 σd와 10^-3/sec 의 변형 속도로 변형된 때의 평균 응력 σs와의 차 (σd-σs)를 변형 속도 의존성의 지표로서 사용하였다.

A부터 X를 기본 성분으로 하는 강의 Co 및/또는 Cr을 고용시킨 재료에 대한 측정 결과를 표3, 표 4, 표 5, 표 6, 표 7로 도시하였다. 또한 소재 TS (정적)에 대하여, 변형 속도를 10^-3/sec로 변형시킨 때의 평균 응력의 상승량을 도시한 것을 도 2에 도시하였다. 전체적인 경향으로서는 소재 TS의 증가와 함께 응력 상승량은 저하되나, Co, Cr을 고용상태로 포함하는 재료는, 첨가 전의 재료에 비하여 TS가 상승하고 있는데도 불구하고 응력 상승량은 저하되지 않고, 역으로 변형 속도 의존성이 향상된다는 것을 알게 되었다.

[표 1]

[표 2]

(표 1의 계속)

[표 3]

[표 4]

(표 3의 계속)

[표 5]

(표 3의 계속)

[표 6]

(표 3의 계속)

[표 7]

(표 3의 계속)

종래 재료의 고강도화와 변형 속도의존성의 향상은 서로 상반되는 과제이어서 양립이 곤란하다고 여겨져 왔다. 본 발명은 재료를 고강도화하고, 또한 변형 속도 의존성을 향상시킴으로써, 충돌 변형시 상당의 고속 변형시의 변형 강도의 절대치 향상에 대하여 유효한 수단을 부여하는 것이다. 본 발명의 강재는 충격 흡수능력 향상, 나아가 차체 경량화에 크게 기여한다.

Claims

질량%로, Co, Cr 또는 이들의 혼합물을 고용상태에서 합계 0.01% 이상, 4.0% 이하 페라이트 상 중에 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.
질량%로,

C: 0.0001% 이상, 0.05% 이하,

Si: 0.01% 이상, 1.0% 이하,

Mn: 0.01% 이상, 2.0% 이하,

P: 0.15% 이하,

S: 0.03% 이하,

Al: 0.01% 이상, 0.1% 이하,

N: 0.01% 이하,

O: 0.007% 이하,

를 함유하고, 또한, 질량%로, Co, Cr 또는 이들의 혼합물을 고용상태에서 합계 0.01% 이상, 4.0% 이하 페라이트 상 중에 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.
제 2항에 있어서,

또한

Ti: 0.005% 이상, 0.20% 이하,

Nb: 0.001% 이상, 0.20% 이하,

B: 0.0001% 이상, 0.005% 이하

중 한 종류 또는 두 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.
제 3항에 있어서,

또한 Mo: 0.001% 이상, 1.0% 이하, Cu: 0.001% 이상, 2.0% 이하 및 Ni : 0.001% 이상, 1.0% 이하의 한 종류 또는 두 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 변형 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.
질량%로,

C: 0.05% 이상, 0.25% 이하,

Si: 0.01% 이상, 2.5% 이하,

Mn: 0.01% 이상, 2.5% 이하,

P: 0.15% 이하,

S: 0.03% 이하,

Al: 0.01% 이상, 0.1% 이하,

N: 0.01% 이하,

O: 0.007% 이하,

를 함유하고, 또한, 질량%로, Co, Cr 또는 이들의 혼합물을 고용상태에서 합계 0.01% 이상, 4.0% 이하 페라이트 상 중에 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.
제 5항에 있어서,

또한

Ti: 0.005% 이상, 0.20% 이하,

Nb: 0.001% 이상, 0.20% 이하,

V: 0.01% 이상, 0.20% 이하 및

B: 0.0001% 이상, 0.005% 이하

중 한 종류 또는 두 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.
제 6항에 있어서,

또한 Mo: 0.001% 이상, 1% 이하, Cu: 0.001% 이상, 2% 이하 및 Ni: 0.001% 이상, 1% 이하의 한 종류 또는 두 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.
청구항 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 강판에 도금을 실시한 것을 특징으로 하는 변형 속도 의존성이 우수한 페라이트계 박 강판.
크로스 멤버, 프론트 사이드 멤버, 센터 필러, 로커, 사이드 루프레일 및 리어사이드 멤버 중 한 종류 또는 두 종류 이상이 청구항 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 페라이트계 박 강판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차.