KR100611541B1

KR100611541B1 - 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100611541B1
Application number: KR1020027001333A
Authority: KR
Inventors: 가미찌까라; 도사까아끼오
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2006-08-10
Also published as: CN1386141A; KR20020036838A; DE60110586T2; US6695932B2; US20030047257A1; EP1291447B1; CA2380377C; TW500809B; EP1291447A4; EP1291447A1; DE60110586D1; WO2001092593A1; CA2380377A1; CN1152970C

Abstract

본 발명은 자동차 차체용으로 적합한 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 구체적인 수단은, 질량% 로, C: 0.15% 이하, Al: 0.02% 이하, N: 0.0050 ∼ 0.0250% 를 함유하고, 또한 Si + Mn/5 + 10P 를 0.44 미만, N/Al 을 0.3 이상으로 조정한 조성의 슬래브를 FDT: 800℃ 이상으로 하는 열간압연 후, 650℃ 이상에서 권취하고, 이어서 냉간압연 후, 재결정온도 이상 950℃ 이하의 온도에서의 연속소둔과, 500℃ 이하의 온도영역까지 급냉하는 일차 냉각과, 350 ∼ 450℃ 의 온도영역에서의 체류시간을 30 초 이하로 하는 과시효처리를 실시함으로써, 입자직경 15㎛ 이하의 페라이트상을 90% 이상, 잔부를 펄라이트상으로 하는 조직을 갖고, 고용 N 을 0.0010% 이상을 함유하고, 인장강도 440㎫ 미만, 항복비 70% 미만의 변형시효 경화특성이 우수한 강판을 얻는다.

Description

변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법 {COLD-ROLLED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT STRAIN AGING HARDENING PROPERTIES AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 주로 자동차 차체용으로 적합한 냉연강판에 관련된 것으로, 특히 인장강도 (TS) 440㎫ 미만에서 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판, 및 그 제조방법에 관한 것이다. 자동차 차체용 강판으로는, 소위 경가공용에서 초딥드로잉가공용까지 다양한 등급의 강판이 있는데, 본 발명의 냉연강판은 비교적 낮은 등급에서 적절한 가공성이 요구되는 용도에 적합한 것이다. 또, 본 발명의 냉연강판은 가벼운 구부림가공이나 롤포밍에 의해 파이프에 성형되는 비교적 경가공에 제공되는 것에서 비교적 심한 드로잉성형에 제공되는 것까지 광범위한 용도에 적합한 것이다. 또한, 본 발명에서의 강판은 강대 (鋼帶) 를 포함하는 것으로 한다.

또, 본 발명에서「변형시효 경화특성이 우수한」이란, 인장변형 5% 의 예비변형 후, 170℃ 의 온도로 20 분 유지하는 조건에서 시효처리했을 때, 이 시효처리전후의 변형응력 증가량 (BH 량이라고 표기함; BH 량 = 시효처리 후의 항복응력 - 시효처리 전의 예비변형응력) 이 80㎫ 이상이며, 또한 변형시효처리 (상기 예비변형 + 상기 시효처리) 전후의 인장강도 증가량 (ΔTS 라고 표기함; ΔTS = 시효처리 후의 인장강도 - 예비변형전의 인장강도) 이 40㎫ 이상인 것을 의미한다.

요즘의 지구환경문제에서 배출가스규제와 관련하여 자동차에서의 차체중량 경감은 매우 중요한 과제가 되고 있다. 자동차의 차체중량 경감을 위해서는 다량으로 사용되고 있는 강판의 강도를 증가시켜, 즉 고장력 강판을 적용하여 강판을 얇게 하는 것이 유효하다.

그러나, 강판의 강도가 지나치게 높으면 자동차 부품을 만드는 과정에서 프레스성형했을 경우에, ① 형상 동결성이 저하되고, ② 연성이 저하되기 때문에 성형시에 균열이나 네킹 등의 문제를 발생시키는 문제가 야기된다.

이것을 타개하기 위한 수법으로, 예컨대 외판 패널용 냉연강판은 극저탄소강을 소재로 하고, 최종적으로 고용상태에서 잔존하는 C 량을 적정범위로 제어한 강판이 알려져 있다. 이런 종류의 강판은 프레스성형시에는 연질로 유지되어 형상 동결성, 연성을 확보하고, 프레스성형 후에 실시되는 170℃ ×20 분 정도의 도장베이킹공정에서 발생되는 변형시효 경화현상을 이용한 항복응력의 상승을 얻어 내덴트성을 확보하고자 하는 것이다. 이런 종류의 강판은 프레스성형시에는 C 가 강중에 고용되어 연질인 한편, 프레스성형 후에는 도장베이킹공정에서 프레스성형시에 도입된 전위가 고용 C 에 의해 고착되어 항복응력이 상승된다.

그러나, 이런 종류의 강판은 표면결함이 되는 프레스성형시의 연신응력의 발생을 방지하는 관점에서, 변형시효 경화에 의한 항복응력 상승량은 낮게 억제되고 있다. 이로써, 실제로 부품의 경량화에 기여하는 바는 작다.

즉, 부품의 경량화에는 단순히 변형시효에 의해 항복응력만 상승하는 것이 아니라, 추가로 변형이 진행되었을 때의 강도특성의 상승이 필요하다. 바꿔말하면, 변형시효 후의 인장강도의 상승이 요구되고 있다.

한편, 외관이 그다지 문제가 되지 않는 용도에 대해서는, 고용 N 을 사용하여 베이킹경화량을 더욱 증가시킨 강판이나, 조직을 페라이트와 마르텐사이트로 이루어지는 복합조직으로 함으로써 베이킹경화성을 보다 한층 더 향상시킨 강판이 제안되고 있다.

예컨대, 일본 공개특허공보 소 60-52528 호에는 C: 0.02 ∼ 0.15%, Mn: 0.8 ∼ 3.5%, P: 0.02 ∼ 0.15%, Al: 0.10% 이하, N: 0.005 ∼ 0.025% 를 함유하는 강을 550℃ 이하의 온도에서 권취하는 열간압연과, 냉연 후의 소둔을 제어냉각열처리로 하는 연성 및 스폿용접성이 모두 양호한 고강도 박강판의 제조방법이 개시되어 있다. 일본 공개특허공보 소 60-52528 호에 기재된 기술로 제조된 강판은, 페라이트와 마르텐사이트를 주체로 하는 저온 변태 생성물상으로 이루어지는 혼합조직을 갖고 연성이 우수함과 동시에, 적극적으로 첨가된 N 에 의한 도장베이킹시의 변형시효를 이용하여 고강도를 얻고자 하는 것이다.

그러나, 일본 공개특허공보 소 60-52528 호에 기재된 기술에서는 변형시효 경화에 의한 항복응력 (YS) 의 증가량은 크지만, 인장강도 (TS) 의 증가량이 적고, 또 항복응력 (YS) 의 증가량도 크게 편차지는 등 기계적 성질의 변동도 크기 때문에, 현상황에서 요망되고 있는 자동차 부품의 경량화에 기여할 수 있을 정도의 강판을 얇게 할 수 없다.

또, 일본 특허공보 평 5-24979 호에는 C: 0.08 ∼ 0.20%, Mn: 1.5 ∼ 3.5% 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분조성을 갖고, 조직이 페라이트량 5% 이하의 균일한 베이나이트 또는 일부 마르텐사이트를 함유하는 베이나이트로 구성된 베이킹경화성 고장력 냉연 박강판이 개시되어 있다. 일본 특허공보 평 5-24979 호에 기재된 냉연강판은 연속소둔 후의 냉각과정에서 400 ∼ 200℃ 의 온도범위를 급냉으로 하고 그 후를 서냉으로 함으로써, 조직을 베이나이트 주체의 조직으로 하여 종래에 없던 높은 베이킹 경화량을 얻고자 하는 것이다.

그러나, 일본 특허공보 평 5-24979 호에 기재된 강판에서는 도장베이킹 후에 항복강도가 상승하여 종래에 없던 높은 베이킹 경량화를 얻을 수 있지만, 인장강도까지는 상승시킬 수 없어, 강도부재에 적용했을 경우 성형 후의 내피로특성, 내충격특성의 향상을 기대할 수 없다. 이 때문에, 내피로특성, 내충격특성 등이 크게 요구되는 용도에 적용할 수 없다는 문제가 남아있다.

또한, 상기한 종래의 강판은 단순한 인장시험에 의한 도장베이킹처리 후의 강도평가에서는 우수하지만, 실제 프레스조건에 따라 소성변형시켰을 때의 강도에 큰 편차가 존재하여 신뢰성이 요구되는 부품에 적용하기에는 반드시 충분하다고는 할 수 없었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 한계를 타파하고, 성형성과 안정된 품질특성을 갖고, 자동차 부품으로 성형한 후에 자동차 부품으로서 충분한 강도를 얻을 수 있어 자동차 차체의 경량화에 충분히 기여할 수 있는 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판, 및 이들 강판을 공업적으로 염가로 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에서의 변형시효 경화특성은 인장변형 5% 의 예비변형 후, 170℃ 의 온도로 20 분 유지하는 시효조건에서 BH 량이 80㎫ 이상, ΔTS 가 40㎫ 이상을 목표로 한다.

발명의 개시

본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위해, 조성 및 제조조건을 다양하게 변경하여 강판을 제조하고, 많은 재질평가실험을 실시하였다. 그 결과, 고가공성이 요구되는 분야에서는 종래 그다지 적극적으로 이용되지 않던 N 을 강화원소로 하여, 이 강화원소의 작용에 의해 발현되는 큰 변형시효 경화현상을 유리하게 활용함으로써, 성형성의 향상과 성형 후의 고강도화를 용이하게 양립시킬 수 있음을 발견하였다.

또한, 본 발명자들은 N 에 의한 변형시효 경화현상을 유리하게 활용하기 위해서는, N 에 의한 변형시효 경화현상을 자동차의 도장베이킹조건, 또는 더욱 적극적으로 성형 후의 열처리조건과 유리하게 결합시킬 필요가 있고, 그로써 열연조건이나 냉연, 냉연소둔조건을 적정화하여 강판의 미시조직과 고용 N 량을 어떤 범위로 제어하는 것이 유효함을 발견하였다. 또, N 에 의한 변형시효 경화현상을 안정적으로 발현시키기 위해서는, 조성 면에서 특히 Al 함유량을 N 함유량에 따라 제어하는 것이 중요함도 발견하였다. 또한 본 발명자들은 강판의 미시조직을 페라이트를 주상으로 하고, 평균입경을 15㎛ 이하로 함으로써, 종래 문제였던 실온시효열화의 문제도 없고 N 을 충분히 활용할 수 있음을 발견하였다.

즉, 본 발명자들은 N 을 강화원소로 사용하고, Al 함유량을 N 함유량에 따라 적정한 범위로 제어함과 동시에, 열연조건이나 냉연, 냉연소둔조건을 적정화하여 미시조직과 고용 N 을 최적화함으로써, 종래의 고용강화형의 C-Mn계 강판, 석출강화형 강판에 비해 현격히 우수한 성형성과, 상기한 종래의 강판에 없는 변형시효 경화특성을 갖는 강판이 얻어짐을 발견한 것이다.

또, 본 발명의 강판은 단순한 인장시험에 의한 도장베이킹처리 후의 강도가 종래의 강판보다 높고, 또한 실제 프레스조건에 따라 소성변형시켰을 때의 강도 편차가 작고 안정된 부품강도특성을 얻을 수 있다. 예컨대, 변형이 크게 가해져 판두께가 감소된 부분은, 다른 부분보다 경화대(硬化代)가 커서 (판두께) ×(강도) 라는 적재하중능력으로 평가하면 균일화하는 방향으로 부품으로서의 강도는 안정된 것이다.

본 발명은 상기한 발견에 기초하여 더욱 검토를 하여 완성된 것이다.

즉, 제 1 본 발명에서는 질량% 로, C: 0.15% 이하, Si: 0.4% 이하, Mn: 2.0% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.02% 이하, N: 0.0050 ∼ 0.025% 를 함유하고, 또한 Si, Mn, P 를 다음 식 (1)

Si + Mn/5 + 10P ＜ 0.44 (1)

(여기서, Si, Mn, P: 각 원소 함유량 (질량%))

을 만족하는 범위에서 함유하고, 또한, N/Al 이 0.3 이상이고, 고용상태의 N 을 0.0010% 이상 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 페라이트상과 펄라이트상으로 이루어지는 조직을 갖고, 상기 페라이트상이 면적율로 90% 이상이며 또한 평균 결정입경 15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 인장강도 440㎫ 미만, 항복비 (YR) 70% 미만에서 변형시효 경화특성이 우수한, 바람직하게는 판두께 3.2㎜ 이하의 냉연강판이고, 또 제 1 본 발명에서는 상기 조성에 더 추가하여, 질량% 로,

a 군: Cu, Ni, Cr, Mo 중 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 1.0% 이하,

b 군: Nb, Ti, V 중 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.1% 이하,

c 군: Ca, REM 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.0010 ∼ 0.010%

중 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는 것이 바람직하다.

또, 제 2 본 발명에서는 질량% 로, C: 0.15% 이하, Si: 0.4% 이하, Mn: 2.0% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.02% 이하, N: 0.0050 ∼ 0.025% 를 함유하고, 또한 Si, Mn, P 를 다음 식 (1)

Si + Mn/5 + 10P ＜ 0.44 (1)

(여기서, Si, Mn, P: 각 원소 함유량 (질량%))

을 만족하는 범위에서 함유하고, 또한 N/Al 이 0.3 이상인 조성을 갖는 강슬래브를, 1000℃ 이상의 슬래브가열온도로 가열하고 조압연하여 시트바아로 하고, 이 시트바아에 800℃ 이상의 마무리압연 출구측온도로 마무리압연을 실시하고, 650℃ 이하의 권취온도에서 권취열연판으로 하는 열간압연공정과, 이 열연판에 산세정 및 냉간압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간압연공정과, 이 냉연판에 재결정온도 이상 950℃ 이하의 온도에서 10 ∼ 120 초의 유지시간 동안 소둔을 실시한 후, 500℃ 이하의 온도영역까지 10 ∼ 300℃/s 의 냉각속도로 냉각하는 소둔 후 냉각과, 그리고 추가로 350 ∼ 500℃ 의 온도영역에서 20 초 이상 체류하는 과시효처리를 실시하는 냉연판 소둔공정을 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 하는, 인장강도 440㎫ 미만, 항복비 (YR) 70% 미만에서 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판의 제조방법이고, 또 제 2 본 발명에서는 상기 마무리압연 후, 30℃/s 이상의 냉각속도로 급냉하고, 상기 권취를 실시하는 것이 바람직하다.

또, 제 2 본 발명에서는, 상기 냉연판 소둔공정에 이어서 추가로 신장율 1.0 ∼ 15% 의 조질압연 또는 레벨러가공을 실시하는 것이 바람직하다.

또, 제 2 본 발명에서는 상기 조압연과 상기 마무리압연 사이에서 서로 전후하는 시트끼리를 접합하는 것이 바람직하고, 또 제 2 본 발명에서는 상기 조압연과 상기 마무리압연 사이에서 상기 시트바아의 폭단부를 가열하는 시트바아 에지히터, 상기 시트바아의 길이방향 단부 및 또는 전체 길이를 가열하는 시트바아 히터 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용하는 것이 바람직하다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

우선, 본 발명 강판의 조성을 한정한 이유에 대해 설명한다. 또한, 질량% 는 이하 간단히 % 로 표기한다.

C: 0.15% 이하

C 는 강판의 강도를 증가시키는 원소이다. 본 발명의 중요한 구성요건인 페라이트의 평균 결정입경 15㎛ 이하를 달성하고, 또한 원하는 강도를 확보하기 위해, C 는 0.005% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, C 가 0.15% 를 초과하면 강판중의 탄화물 분율이 과대해지고, 연성이 현저하게 저하하여 성형성이 열화되고 또한, 스폿용접성, 아크용접성 등이 현저하게 저하된다. 이와 같은 성형성 및 용접성의 관점에서, C 는 0.15% 이하로 한정하였다. 또, 프레스성형성의 관점에서는 0.08% 이하, 또한 양호한 연성이 요구되는 용도에서는 0.05% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Si: 0.4% 이하

Si 는 강의 연성을 현저하게 저하시키지 않고 강판의 강도를 높일 수 있는 유용한 원소로, 그 효과를 얻기 위해서는 0.005% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 원하는 강도에 맞춰 적당하게 함유량을 조정한다. 한편, Si 는 열간압연시에 변태점을 크게 상승시켜 품질, 형상의 확보를 곤란하게 하거나, 또는 표면성상, 화성(化成)처리성 등, 강판표면의 미려성에 악영향을 미치는 원소로, 본 발명에서는 0.4% 이하로 한정하였다. Si 는 0.4% 이하이면, 병합 첨가하는 Mn 의 양을 조정함으로써 변태점의 현저한 상승을 억제할 수 있고 양호한 표면성상도 확보할 수 있다. 또한, 특히 미려성이 요구되는 경우에는 0.2% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Mn: 2.0% 이하

Mn 은 S 에 의한 열간균열을 방지하는 유효한 원소로, 함유되는 S 량에 따라 첨가하는 것이 바람직하다. 또 Mn 은 본 발명의 중요한 구성요건인 결정입자의 미세화에 큰 효과가 있어 적극적으로 첨가하여 재질개선에 이용하는 것이 바람직하다. S 를 안정되게 고정한다는 관점에서는 Mn 은 0.2% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 또 Mn 은 강판강도를 증가시키는 원소로, 비교적 높은 강도가 요구되는 경우에는 1.2% 이상, 보다 바람직하게는 1.5% 이상 함유하는 것이 바람직하다. Mn 함유량을 이 레벨까지 높이면 열연조건을 포함하여 제조조건의 변동에 대한 강판의 기계적 성질 및 변형시효 경화특성의 편차가 작아져 품질안정화에 효과적이다.

또, Mn 은 열간압연시 변태점을 낮추는 작용이 있어 Si 와 함께 함유함으로써, Si 함유에 의한 변태점의 상승을 상쇄할 수 있다. 특히, 판두께가 얇은 제품에서는 변태점의 변동에 따라 품질ㆍ형상이 민감하게 바뀌기 때문에, Mn 과 Si 함유량을 엄밀하게 균형잡는 것이 중요해진다. 이와 같은 점에서, Mn/Si 는 3.0 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Mn 을 2.0% 를 초과하여 다량으로 함유하면, 강판의 열간변형저항이 증가하는 경향이 있다. 또, 스폿용접성, 및 용접부의 성형성이 열화되는 경향이 있다. 또한, 페라이트의 생성이 억제되기 때문에, 연성이 현저하게 저하되는 경향이 있다. 이로 인해, Mn 은 2.0% 이하로 한정하였다. 또한, 보다 양호한 내식성과 성형성이 요구되는 용도에서는 Mn 은 1.7% 이하로 하는 것이 바람직하다.

P: 0.04% 이하

P 는 강의 고용강화원소로서 유용한 원소로, 그 효과를 얻기 위해서는 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 원하는 강도에 맞춰 적절하게 함유량을 조정한다. 또한, P 를 사용하여 고용강화에 의한 큰 강도증가를 얻기 위해서는 0.015% 이상을 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, P 가 과도하게 함유되면 강을 취화시키고, 또한 강판의 신장 플랜지가공성을 저하시킨다. 또, P 는 강 중에서 편석되는 경향이 강하기 때문에 그것에 기인한 용접부의 취화를 야기시킨다. 이로 인해, P 는 0.04% 이하로 한정하였다. 또한, 신장 플랜지가공성이나 용접부 인성이 특히 중요시되는 경우는 0.02% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Si, Mn, P: 식 (1) 을 만족시키는 범위

Si + Mn/5 + 10P ＜ 0.44 (1)

(여기서, Si, Mn, P: 각 원소 함유량 (질량%))

Si, Mn, P 는 모두 고용강화에 의해 강도를 증가시키는 작용을 갖기 때문에, 본 발명에서는 조직을 페라이트상과 펄라이트상으로 이루어지는 조직으로 한정하고 있는 점이나, 인장강도를 440㎫ 미만으로 한정하고 있는 점에서, Si, Mn, P 의 함유량을 각각 상기한 범위내이면서 식 (1) 을 만족시키는 범위로 제한한다. 식 (1) 의 좌변 (A = Si + Mn/5 + 10P) 이 0.44 이상이 되면, 강도가 지나치게 증가하여 원하는 강도를 확보할 수 없게 되고, 또한 강의 용접성, 강판표면의 미려성이 저하된다.

또, 상세한 기구는 불명확하지만, A 값이 0.44 이상이 되면 시효경화특성도 저하하고, 양호한 변형시효 경화특성을 확보하기 위해서도 A 값을 0.44 미만으로 한다.

S: 0.02% 이하

S 는 강판중에서는 개재물로 존재하여 강판의 연성, 나아가서 내식성의 열화를 야기키시는 원소로, 본 발명에서는 S 는 0.02% 이하로 한정하였다. 또한, 특히 양호한 가공성이 요구되는 용도에서는 0.015% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 신장 플랜지성의 요구레벨이 높은 경우는 S 는 0.008% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 변형시효 경화특성을 안정되고 높은 레벨로 유지하기 위해서는 상세한 기구는 불명확하지만, S 를 0.008% 이하까지 낮추는 것이 바람직하다.

Al: 0.02% 이하

Al 은 탈산제로 작용하여 강의 청정도를 향상시키는 데에 유효한 원소이고, 또한 강판의 조직을 미세화시키는 원소이기도 하고, 본 발명에서는 0.001% 이상의 함유가 바람직하다. 한편, 과도한 Al 함유는 강판표면성상을 악화시킨다. 또한, 본 발명의 중요한 구성요건인 고용상태의 N 을 감소시키고, 변형시효 경화현상에 기여하는 고용 N 의 부족을 발생시켜 본 발명의 특징인 변형시효 경화특성에 편차가 발생하기 쉬워진다. 이로 인해, 본 발명에서는 Al 함유량은 0.02% 이하로 낮게 한정하였다. 또한, 재질 안정성의 관점에서는, Al 은 0.015% 이하로 하는 것이 바람직하다.

N: 0.0050 ∼ 0.025%

N 은 고용강화와 변형시효 경화에 의해 강판의 강도를 증가시키는 원소로, 본 발명에서 가장 중요한 원소이다. 또, N 에는 강의 변태점을 낮추는 작용도 있어 N 의 함유는 얇은 제품에서 변태점을 크게 밑도는 압연이 기피되는 상황하에서의 조업안정화에도 유용하다. 본 발명에서는 적정량의 N 을 함유하고, 또한 제조조건을 제어함으로써, 냉연제품 또는 도금제품에 필요하고 충분한 양의 고용상태의 N 을 확보한다. 이로써, 고용강화와 변형시효 경화에서의 강도 (YS, TS) 상승효과가 충분히 발휘되어 베이킹경화량 (BH 량) 80㎫ 이상, 변형시효처리 전후에서의 인장강도의 증가량 (ΔTS) 40㎫ 이상이라는 본 발명 강판의 기계적 성질요건을 안정되게 만족시킬 수 있다.

N 이 0.0050% 미만에서는 상기한 강도상승효과가 안정되게 나타나기 어렵다. 반면, N 이 0.025% 를 초과하면 강판의 내부결함 발생율 및 표면의 결함발생율이 높아진다. 또, 연속주조시의 슬래브균열 등이 많이 발생하게 된다. 이로 인해, N 은 0.0050 ∼ 0.025% 의 범위로 하였다. 또한, 제조공정 전체를 고려한 재질의 안정성ㆍ수율향상이라는 관점에서는 N 은 0.0070 ∼ 0.020% 의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명 범위내의 N 량이면 스폿용접, 아크용접 등의 용접성에 대한 악영향은 없다.

고용상태의 N: 0.0010% 이상

냉연제품에서 충분한 강도가 확보되고, 또한 N 에 의한 변형시효 경화가 충분히 발휘되기 위해서는, 강중에 고용상태의 N (고용 N 이라고도 함) 이 0.0010% 이상의 양 (농도) 으로 존재할 필요가 있다.

여기에서 고용 N 량은 강중의 전체 N 량에서 석출 N 량을 빼서 구하는 것으로 한다. 또한 석출 N 량의 분석법으로는, 본 발명자들이 다양한 분석법을 비교검토한 결과에 의하면, 정전위 전해법을 사용한 전해추출분석법에 의해 구하는 것이 유효하다. 또한 추출분석에 사용되는 지철(地鐵)을 용해하는 방법으로 산분해법, 할로겐법 및 전해법이 있다. 이 중에서, 전해법은 탄화물, 질화물 등의 매우 불안정한 미세 석출물을 분해시키지 않고 안정되게 지철만을 용해할 수 있다. 전해액으로는 아세틸ㆍ아세톤계를 사용하여 정전위로 전해한다. 본 발명에서는 정전위 전해법을 사용하여 석출 N 량을 측정한 결과가 실제의 품질강도와 가장 알맞은 대응을 나타냈다.

이와 같은 점에서, 본 발명에서는 정전위 전해법에 의해 추출된 잔사(殘渣)를 화학분석하여 잔사중의 N 량을 구하고, 이것을 석출 N 량으로 한다.

또한, 보다 높은 BH 량, ΔTS 를 얻기 위해서는 고용 N 량은 0.0020% 이상, 보다 높은 값을 얻기 위해서는 0.0030% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

N/Al (N 함유량과 Al 함유량의 비): 0.3 이상

제품상태에서 고용 N 을 0.0010% 이상 안정시켜 잔류시키기 위해서는, N 을 강력하게 고정시키는 원소인 Al 의 양을 제한할 필요가 있다. 본 발명의 조성범위내의 N 함유량과 Al 함유량의 조합을 광범위하게 변경한 강판에 대해 검토한 결과, 냉연제품 및 도금제품에서의 고용 N 을 안정되게 0.0010% 이상으로 하기 위해서는, Al 량을 0.02% 이하로 낮게 한정한 경우 N/Al 을 0.3 이상으로 할 필요가 있음을 알 수 있었다. 즉, Al 함유량은 (N 함유량)/0.3 이하로 제한된다.

본 발명에서는 상기한 조성에 더 추가하여,

a 군: Cu, Ni, Cr, Mo 중 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 1.0% 이하,

b 군: Nb, Ti, V 중 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.1% 이하,

c 군: Ca, REM 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.0010 ∼ 0.010%

중 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는 것이 바람직하다.

a 군의 원소: Cu, Ni, Cr, Mo 는 모두 강판의 연성을 크게 저하시키지 않고 강도상승에 기여하는 원소로, Ni: 0.01% 이상, Cr: 0.01% 이상, Mo: 0.01% 이상에 서 그 효과를 얻을 수 있고, 필요에 따라 선택하여 단독 또는 복합하여 함유시킬 수 있다. 그러나, 함유량이 지나치게 많으면 열간변형저항이 증가하거나, 또는 화성처리성이나 광의의 표면처리특성이 악화되고, 또한 용접부가 경화되어 용접부 성형성이 열화된다. 이로 인해, a 군의 원소는 합계로 1.0% 이하로 하는 것이 바람직하다.

b 군의 원소: Nb, Ti, V 는 모두 결정입자의 미세화ㆍ균일화에 기여하는 원소로, Nb: 0.002% 이상, Ti: 0.002% 이상, V: 0.002% 이상에서 그 효과를 얻을 수 있고, 필요에 따라 선택하여 단독 또는 복합하여 함유시킬 수 있다. 그러나, 함유량이 지나치게 많으면 열간변형저항이 증가하거나, 또는 화성처리성이나 광의의 표면처리특성이 악화된다. 이로 인해, b 군의 원소는 합계로 0.1% 이하로 하는 것이 바람직하다.

c 군의 원소: Ca, REM 은 모두 개재물의 형태제어에 유용한 원소로, 특히 신장 플랜지성형성의 요구가 있는 경우에는, 단독 또는 복합하여 함유시키는 것이 바람직하다. 그 경우, c 군의 원소의 합계로 0.0010% 미만에서는 개재물의 형태제어효과가 부족한 반면, 0.010% 를 초과하면 표면결함의 발생이 현저해진다. 이로 인해, c 군의 원소를 합계로 0.0010 ∼ 0.010% 의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.

이어서, 본 발명 강판의 조직에 대해 설명한다.

페라이트상의 면적율: 90% 이상

본 발명의 냉연강판은 고도의 가공성이 요구되는 자동차용 강판 등의 용도를 목적으로 하고, 연성을 확보하기 위해 페라이트상을 면적율로 90% 이상 함유하는 조직으로 한다. 페라이트상의 면적율이 90% 미만에서는 고도의 가공성이 요구되는 자동차용 강판으로 필요한 연성을 확보하는 것이 곤란해진다. 또, 상세한 기구는 불명확하지만, 페라이트층의 면적율이 90% 미만에서는 안정되고 높은 변형시효경화를 달성하는 것이 곤란하다. 또한, 페라이트상 이외의 상은 펄라이트상으로 한다.

페라이트상의 평균 결정입경: 15㎛ 이하

본 발명에서는 결정입경으로, 단면조직사진으로부터 ASTM 에 규정된 구적법에 의해 산출한 값과, 단면조직사진으로부터 ASTM 에 규정된 절단법에 의해 구한 공칭입경 (예컨대 우메모토 외: 열처리, 24 (1984), 334 참조) 중 큰 쪽을 채용한다.

본 발명의 냉연강판은 제품으로서 소정량의 고용 N 을 확보하고 있지만, 본 발명자들의 실험ㆍ검토에 의하면, 고용 N 량을 일정하게 유지해도 페라이트 + 펄라이트조직에서는 페라이트상의 평균 결정입경이 15㎛ 를 초과하면 변형시효 경화특성에 큰 편차가 발생하는 것이 판명되었다. 또, 실온에서 보관한 경우의 기계적 특성의 열화도 현저해진다. 이 상세한 기구는 현재로는 불명확하지만, 변형시효 경화특성의 편차 원인의 하나가 결정입경에 있고, 결정입계로의 합금원소의 편석과 석출, 나아가서 이들에 미치는 가공, 열처리의 영향에 관계하는 것으로 추정된다. 따라서, 변형시효 경화특성의 안정화를 도모하기 위해서는, 페라이트상의 평균 결정입경을 15㎛ 이하로 할 필요가 있다. 또한, BH 량 및 ΔTS 량의 더 많은 증가를 안정되게 얻기 위해서는 페라이트의 평균 결정입경은 12㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기한 조성과 조직을 갖는 본 발명의 냉연강판은 인장강도 (TS) 가 440MPa 미만인, 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판이다.

변형시효 경화특성을 규정하는 경우, 예비변형이 중요한 인자가 된다. 본 발명자들은 자동차용 강판에 적용되는 변형양식을 상정하여 변형시효 경화특성에 미치는 예비변형의 영향에 대해 조사하고, 매우 심한 드로잉가공인 경우를 제외하고는 거의 1 축 상당 변형량으로 정리할 수 있고, 실제 부품에서는 이 1 축 상당 변형이 5% 를 상회하고 있고, 부품강도가 예비변형 5% 의 변형시효처리 후에 얻어지는 강도와 알맞게 대응하고 있음을 밝혀 냈다. 이 점에서 본 발명에서는 변형시효처리의 예비변형을 인장변형 5% 로 정하였다.

종래의 도장베이킹처리조건은 170℃ ×20 분이 표준으로 채용되고 있다. 또한, 다량의 고용 N 을 함유하는 본 발명 강판에 5% 이상의 변형이 가해지는 경우는, 보다 완만한 (저온측의) 처리에서도 경화가 달성되어, 바꿔말하면 시효조건을 보다 폭넓게 취할 수 있다. 또, 일반적으로 경화량을 얻기 위해서는, 과도한 시효로 경화시키지 않는 한도내에서, 보다 고온에서, 보다 장시간 유지하는 것이 유리하다.

구체적으로 서술하면, 본 발명 강판에서는 예비변형 후에 경화가 현저해지는 가열온도의 하한은 대략 100℃ 이다. 반면, 가열온도가 300℃ 를 초과하면 경화가 한계가 되고, 가열온도가 400℃ 를 초과하면 반대로 거의 연화되는 경향이 나타나는 것 외에, 열변형이나 템퍼색의 발생이 현저하게 된다. 또, 유지시간에 대해서는 가열온도가 200℃ 정도일 때 대략 30 초 정도 이상으로 하면 거의 충분한 경화가 달성된다. 또한 매우 안정된 경화를 얻기 위해서는 유지시간 60 초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 20 분을 초과하는 유지에서는 그 이상의 경화를 기대할 수 없을 뿐만 아니라, 생산효율도 현저하게 저하하여 실용적이지 않다.

이상의 점에서, 본 발명에서는 시효처리조건으로서 종래의 도장베이킹처리조건의 가열온도인 170℃, 유지시간을 20 분으로 평가하는 것으로 정하였다. 종래의 도장베이킹형 강판에서는 충분한 경화가 달성되지 않는 저온가열ㆍ단시간유지의 시효처리조건하에서도, 본 발명 강판에서는 큰 경화가 안정적으로 달성된다. 또한, 가열 방식은 특별히 제한되지 않고, 통상적인 도장베이킹에 채용되고 있는 노에 의한 분위기 가열 외에, 예컨대 유도가열이나, 무산화불꽃, 레이저, 플라즈마 등에 의한 가열 등 모두 바람직하게 사용할 수 있다.

자동차용 부품강도는 외부로부터의 복잡한 응력부하에 저항할 수 있을 필요가 있고, 그로 인해 소재강판에서는 작은 변형영역에서의 강도특성뿐만 아니라 큰 변형영역에서의 강도특성도 중요해진다. 본 발명자들은 이 점을 감안하여 자동차 부품의 소재가 되는 본 발명 강판의 BH 량을 80㎫ 이상으로 함과 동시에, ΔTS 량을 40㎫ 이상으로 한다. 또한, 보다 바람직하게는 BH 량 100㎫ 이상, ΔTS 50㎫ 이상으로 한다. BH 량과 ΔTS 량을 보다 크게 하기 위해서는 시효처리시의 가열온도를 보다 고온측에, 및/또는 유지시간을 보다 장시간측에 설정하면 된 다.

또, 본 발명 강판은 성형가공되지 않은 상태에서는, 실온에서 1 년 정도 방치되어도 시효열화 (YS 가 증가하고 또한 El (신장율) 이 감소하는 현상) 는 발생하지 않는다는 종래에 없던 이점을 갖는다.

그런데, 본 발명의 효과는 제품 판두께가 비교적 두꺼운 경우에도 발휘될 수 있는데, 제품 판두께가 3.2㎜ 를 초과하는 경우에는 냉연판 소둔공정에서 필요 충분한 냉각속도를 확보할 수 없고, 연속소둔시에 변형시효가 발생하여 제품으로 목표로 하는 변형시효 경화특성이 얻어지기 어려워진다. 따라서, 본 발명 강판의 판두께는 3.2㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에서는 상기한 본 발명 냉연강판의 표면에 전기도금 또는 용융도금을 실시해도 아무런 문제는 없다. 이들 도금강판도 도금 전과 동일한 정도의 TS, BH 량, ΔTS 량을 나타낸다. 도금의 종류로는, 전기아연도금, 용융아연도금, 합금화 용융아연도금, 용융알루미늄도금, 전기주석도금, 전기크롬도금, 전기니켈도금 등 모두 바람직하게 적용할 수 있다.

이어서, 본 발명 강판의 제조방법에 대해 설명한다.

본 발명 강판은 기본적으로 상기한 범위의 조성을 갖는 강슬래브를 가열한 후 조압연하여 시트바아로 하고, 이 시트바아에 마무리압연을 실시하고, 권취열연판으로 하는 열간압연공정과, 이 열연판에 산세정 및 냉간압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간압연공정과, 이 냉연판에 연속소둔 및 과시효처리를 실시하는 냉연판 소둔공정을 순차적으로 실시함으로써 제조된다.

본 발명의 제조방법에서 사용하는 슬래브는 성분의 매크로한 편석을 방지하기 위해 연속주조법으로 제조하는 것이 바람직하지만, 조괴법, 박슬래브연속주조법으로 제조해도 된다. 또, 슬래브를 제조한 후, 일단 실온까지 냉각하고, 다시 가열하는 통상적인 프로세스 외에 냉각시키지 않고 온편상태 그대로 가열로에 삽입하거나, 또는 약간의 보열을 실시한 후에 즉시 압연하는 직송 압연 등의 에너지절약 프로세스도 문제없이 적용시킬 수 있다. 특히, 고용상태의 N 을 유효하게 확보하기 위해서는, N 의 석출이 지연되는 직송 압연은 유용한 기술 중 하나이다.

우선, 열간압연공정조건의 한정이유에 대해 설명한다.

슬래브가열온도: 1000℃ 이상

슬래브가열온도는 초기상태로서 필요하고도 충분한 고정 N 량을 확보하고, 제품에서의 고용 N 량의 목표값 (0.0010% 이상) 을 만족시키기 위해, 1000℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 산화중량의 증가에 따른 손실의 증대를 피하는 관점에서 슬래브가열온도는 1280℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기한 조건에서 가열된 슬래브는 조압연에 의해 시트바아로 된다. 또한 조압연의 조건은 특별히 규정할 필요는 없고, 통상적인 공지된 조건이면 된다. 그러나, 고용 N 량의 확보라는 관점에서는 가능한 한 단시간에 실시하는 것이 바람직하다.

이어서, 시트바아를 마무리압연하여 열연판으로 한다.

또한, 본 발명에서는 조압연과 마무리압연 사이에서 서로 전후하는 시트바아끼리를 접합하고 연속적 마무리압연하는 것이 바람직하다. 접합수단으로는, 압 접법, 레이저 용접법, 전자빔 용접법 등을 사용하는 것이 바람직하다.

이로써, 마무리압연 및 그 후의 냉각에서 형상의 흐트러짐이 발생되기 쉬운 비정상부 (피처리재의 선단부 및 후단부) 의 존재비율이 감소하고, 안정압연길이 (동일 조건에서 압연할 수 있는 연속길이) 및 안정냉각길이 (장력을 가한 상태로 냉각할 수 있는 연속길이) 가 연장되어 제품의 형상ㆍ치수정밀도 및 수율이 향상된다. 또, 종래의 시트바아마다의 단발압연에서는 통판성 및 맞물림성 등의 문제로 실시가 곤란했던 얇은 제품ㆍ광폭에 대한 윤활압연을 용이하게 실시할 수 있게 되어 압연하중 및 롤 면압이 저감되어 롤의 수명이 연장된다.

또, 본 발명에서는 조압연과 마무리압연 사이에서 시트바아의 폭단부를 가열하는 시트바아 에지히터, 시트바아의 길이방향 단부를 가열하는 시트바아 히터 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용하고, 시트바아의 폭방향 및 길이방향의 온도분포를 균일화시키는 것이 바람직하다. 이로써, 강판내의 재질편차를 더욱 작게 할 수 있다. 시트바아 에지히터, 시트바아 히터는 유도가열방식으로 하는 것이 조업안정성의 점에서 바람직하다.

사용순서는, 우선 시트바아 에지히터에 의해 폭방향의 온도차를 보상하는 것이 바람직하다. 이 때의 가열량은 강 조성 등에 의하기도 하지만, 마무리압연 출구측에서의 폭방향 온도분포범위가 대략 20℃ 이하가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이어서, 시트바아 히터에 의해 길이방향의 온도차를 보상한다. 이 때의 가열량은 길이단부 온도가 중앙부 온도보다 20 ∼ 40℃ 정도 높아지도록 설정하는 것이 바람직하다.

마무리압연 출구측온도: 800℃ 이상

마무리압연 출구측온도 (FDT) 는 강판의 조직을 균일하고 미세하게 하기 위해, 800℃ 이상으로 한다. FDT 가 800℃ 를 하회하면 펄라이트 밴드의 발생 등 조직이 불균일해져 일부에 가공조직이 잔류하는 경우가 있다. 이와 같은 가공조직의 잔류는 권취온도를 고온으로 함으로써 회피할 수 있다. 그러나, 권취온도를 고온으로 하면, 결정입자가 조대화, 또 고용 N 량의 저하, 또는 기계적 성질의 면내이방성의 증가 등이 현저해져 바람직하지 않다. 또한, 기계적 성질을 더욱 개선시키기 위해서는 FDT 는 820℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

마무리압연 후의 냉각: 마무리압연 종료후, 냉각속도 30℃/s 이상에서 급냉

마무리압연 후는 공냉이어도 되지만, 마무리압연 후 급냉하는 것이 바람직하고, 평균 냉각속도를 30℃/s 이상으로 냉각하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조건에서 급냉함으로써, AlN 이 석출되는 고온영역을 급냉할 수 있어 고용상태의 N 을 유효하게 확보할 수 있다.

권취온도: 650℃ 이하

권취온도 (CT) 가 저하됨에 따라, 강판강도가 증가되고 고용 N 도 안정되게 잔류한다. 변형시효 경화특성을 안정적으로 높이기 위해서는 CT 는 650℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, CT 가 200℃ 미만에서는 권취중의 강판형상이 흐트러지기 쉬워 재질의 균일성이 저하되기 때문에 실제 조업상 바람직하지 않다. 이로 인해, CT 는 200℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 재질의 균일성이 요구되는 경우에는 CT 는 300℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또 한, 더욱 바람직하게는 400℃ 이상이다.

또, 본 발명에서는 마무리압연에서 열간압연하중을 저감시키기 위해, 또 최종적으로 변형시효 경화특성을 안정시키기 위해, 윤활압연을 실시해도 된다. 윤활압연을 실시함으로써 열연판의 형상ㆍ재질이 보다 균일화된다는 효과도 있다. 또한, 윤활압연시의 마찰계수는 0.25 ∼ 0.10 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또, 윤활압연과 연속압연을 조합함으로써 더욱 열간압연의 조업이 안정된다.

상기 열간압연공정이 실시된 열연판은, 이어서 냉간압연공정에 의해 산세정 및 냉간압연이 실시되어 냉연판이 된다.

산세정의 조건은 통상 공지된 조건이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 열연판의 스케일이 매우 얇은 경우에는 산세정을 실시하지 않고 즉시 냉간압연을 실시해도 된다.

또, 냉간압연조건은 통상 공지된 조건이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 조직의 균일성 확보라는 관점에서 냉간압하율은 40% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이어서, 냉연판은 연속소둔과, 균일한 가열후 냉각과, 또는 추가로 과시효처리에 의한 냉연판 소둔공정이 실시된다.

연속소둔온도: 재결정온도 이상 950℃ 이하

연속소둔의 소둔온도는 재결정온도 이상으로 하였다.

연속소둔온도가 재결정온도 미만에서는 재결정이 완료되지 않고, 강도는 목표를 만족시키지만 연성이 낮고, 그로 인해 성형성이 저하되어 자동차용 강판으로는 적용할 수 없다. 또한, 성형성을 보다 더 한층 향상시키기 위해서는 연속소 둔온도는 700℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 연속소둔온도가 950℃ 를 초과하면, 강판 형상의 흐트러짐이 현저해진다. 이로 인해, 연속소둔온도는 재결정온도 이상 950℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

연속소둔온도에서의 유지시간: 10 ∼ 120 초

연속소둔온도에서의 유지시간은 조직의 미세화, 원하는 양 이상의 고용 N 량을 확보하는 관점에서, 가능한 한 단시간으로 하는 것이 바람직하다. 조업의 안정성에서는 10 초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 유지시간이 120 초를 초과하면 조직의 미세화, 고용 N 량의 확보가 곤란해진다. 이로 인해, 연속소둔온도에서의 유지시간은 10 ∼ 120 초의 범위로 하는 것이 바람직하다.

균일한 가열후 냉각: 500℃ 이하의 온도영역까지 냉각속도: 10 ∼ 300℃/s

연속소둔에서의 균일한 가열후의 냉각 (균일한 가열후 냉각) 은 조직의 미세화, 고용 N 량의 확보의 관점에서 중요하며, 본 발명에서는 균일한 가열후 냉각으로 500℃ 이하의 온도영역까지 10 ∼ 300℃/s 의 냉각속도로 연속냉각한다. 냉각속도가 10℃/s 미만에서는 균일하고 미세한 조직과 원하는 양 이상의 고용 N 의 확보가 곤란해진다. 반면, 냉각속도가 300℃/s 를 초과하면, 고용 C 량이 다량으로 잔존하고, 항복강도 (YS) 가 증가하고, 신장율 (El) 이 현저하게 저하됨과 동시에, 강판의 폭방향에서의 재질의 균일성이 부족된다. 10 ∼ 300℃/s 의 냉각속도로 냉각했을 때의 냉각정지온도가 500℃ 초과의 온도에서는 조직의 미세화를 달성할 수 없다.

균일한 가열후 냉각에 이어서, 과시효처리를 실시할 수도 있다. 과시효 처리는 반드시 필요하지는 않지만, 고용 C 량을 조정할 수 있고, 그로 인해 관련되는 재질 (YS, El) 을 조정할 수 있다. 이로써, 재질의 안정화의 필요성에 따라 과시효처리를 실시해도 된다.

과시효처리: 350 ∼ 500℃ 온도영역에서 20 초 이상

과시효처리를 실시함으로써 고용 N 량을 유지시킨 상태로 고용 C 량을 저감시킬 수 있다. 매우 큰 변형시효 경화특성을 얻기 위해서는 고용 N, 고용 C 중 어느 쪽이라도 가능하지만, 고용 C 가 다량으로 존재하면 실온에서의 시효가 현저해져 연성, 가공성 등의 특성열화가 현저해진다. 본 발명에서는 주로 고용 N 에 의해 변형시효 경화특성을 향상시켜 우수한 기계적 특성을 발현시킨다. 과시효처리온도가 350℃ 미만에서는 고용 C 의 저감효과가 작은 반면, 500℃ 를 초과하면 조직의 미세화를 달성할 수 없다. 과시효처리시간은 20 초 미만에서는 그 효과가 작다. 이로 인해, 과시효처리는 350 ∼ 500℃ 의 온도영역에서 20 초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 과시효처리시간은 연속소둔 설비의 라인길이나 그 외의 제약때문에 600 초 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 냉연판 소둔공정에 이어서 추가로, 신장율: 1.5 ∼ 15% 의 조질압연 또는 레벨러가공을 실시해도 된다. 냉연판 소둔공정 후에 조질압연 또는 레벨러가공을 실시함으로써, 새로운 자유전위( free dislocation )를 도입할 수 있고, BH 량, ΔTS 량과 같은 변형시효 경화특성을 안정적으로 향상시킬 수 있다. 조질압연 또는 레벨러가공에서의 신장율은 합계로 1.5% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 신장율이 1.5% 미만에서는 변형시효 경화특성의 향상이 적은 반면, 신장율이 15% 를 초과하면 강판의 YS 가 증가하고 연성이 저하된다. 또한, 조질압연과 레벨러가공에서는 그 가공양식이 상이하지만, 본 발명자들은 강판의 변형시효 경화특성에 대한 효과에는 크게 다름이 없음을 확인하였다.

또한, 본 발명의 냉연강판은 추가로 도금처리 또는 추가로 합금화처리를 실시하여 도금강판으로 적용해도 된다. 합금화처리의 열사이클이 상기한 과시효처리에 상당하고 실온시효열화가 없어 변형시효 경화특성을 현저하게 향상시킬 수 있다.

표 1 에 나타내는 조성의 용강을 전로에서 용제하고 연속주조법으로 슬래브로 하였다. 이들 슬래브를 표 2 에 나타내는 조건으로 가열하고, 조압연하여 표 2 에 나타내는 두께의 시트바아로 하고, 이어서 표 2 에 나타내는 조건의 마무리압연을 실시하는 열간압연공정에 의해 열연판으로 하였다. 또한, 일부에 대해서는 마무리압연으로 윤활압연을 실시하였다. 또, 일부에 대해서는 조압연 후에 마무리압연 입구측에서 서로 전후하는 시트바아끼리를 용융압접법으로 접합하여 연속압연하였다. 또, 일부에 대해서는 시트바아의 폭단부, 길이방향단부를 유도가열방식의 시트바아 에지히터, 시트바아 히터를 사용하여 시트바아의 온도를 조절하였다.

이들 열연판을 산세정 및 표 2 에 나타내는 조건의 냉간압연으로 이루어지는 냉간압연공정에 의해 냉연판으로 하였다. 이어서, 이들 냉연판에 표 2 에 나타내는 조건으로 연속소둔로에 의한 연속소둔을 실시하였다. 또, 냉연판 소둔공정에 이어서, 조질압연을 실시하였다. 또한, 연속소둔의 소둔온도는 모두 재결정온도 이상이었다.

얻어진 냉연소둔판에 대해 고용 N 량, 미시조직, 인장특성, 변형시효 경화특성을 조사하였다.

(1) 고용 N 량의 조사

고용 N 량은 화학분석에 의해 구한 강중의 전체 N 량에서 석출 N 량을 빼서 구하였다. 석출 N 량은 상기한 정전위 전해법을 사용한 분석법에 의해 구하였다.

(2) 미시조직

각 냉연소둔판으로부터 시험편을 채취하여 압연방향에 직교하는 단면 (C 단면) 에 대해, 광학현미경 또는 주사형 전자현미경을 사용하여 미시조직을 촬상하고, 화상분석장치를 사용하여 조직분율 및 종류를 구하였다.

또한, 페라이트의 결정입경은 압연방향에 직교하는 단면 (C 단면) 에 대한 조직사진으로부터 ASTM 에 규정된 구적법에 의해 산출한 값 또는 ASTM 에 규정된 절단방법에 의해 구한 공칭입경 중, 어느 한 큰 쪽을 채용하였다.

(3) 인장특성

각 냉연소둔판으로부터 JIS 5 호 시험편을 압연방향으로 채취하고, JIS Z 2241 의 규정에 준거하여 변형속도: 3 ×10^-3/s (크로스헤드 속도: 100㎜/분 일정) 로 인장시험을 실시하여 항복응력 (YS), 인장강도 (TS), 신장율 (El) 을 구하였다.

(4) 변형시효 경화특성

각 냉연소둔판으로부터 JIS 5 호 시험편을 압연방향으로 채취하고, 예비변형으로 여기서는 5% 의 인장예비변형을 가하고, 이어서 170℃ ×20 분의 도장베이킹처리 상당의 열처리를 실시한 후, 초기 변형속도: 3 ×10^-3/s 로 인장시험을 실시하고, 예비변형-도장베이킹처리 후의 인장특성 (항복응력 (YS_BH), 인장강도 (TS_BH)) 을 구하여, BH 량 = YS_BH- YS_5%, ΔTS = TS_BH- TS 를 산출하였다. 또한, YS_5% 는 제품판을 5% 예비변형했을 때의 변형응력이며, YS_BH, TS_BH 는 예비변형-도장베이킹처리 후의 항복응력, 인장강도이고, TS 는 제품판의 인장강도이다.

이들의 결과를 표 3 에 나타낸다.

본 발명예는 모두 우수한 연성과, 우수한 변형시효 경화특성을 갖고, 현격히 높은 BH 량, ΔTS 를 나타내고 있다.

본 발명에 의하면 예비변형-도장베이킹처리에 의해 항복응력이 80㎫ 이상 및 인장강도가 40㎫ 이상으로, 모두 증가하는 높은 변형시효 경화특성과 높은 성형성을 갖는 범용성의 높은 냉연강판을, 염가이면서 형상을 흐트리지 않고 제조할 수 있어 산업상 현격한 효과를 나타낸다. 또한 본 발명의 냉연강판을 자동차 부품에 적용한 경우, 도장베이킹처리 등에 의해 항복응력과 함께 인장강도도 증가하여 안정된 높은 부품특성을 얻을 수 있다. 사용되는 강판의 판두께는, 예컨대, 2.0㎜ 두께에서 1.6㎜ 두께로 종래보다 얇게 할 수 있고, 자동차 차체를 경량화시 킬 수 있다는 효과도 있다. 또, 본 발명은 열간변형저항의 증가가 적은 N 을 첨가하여 변형시효 경화특성의 개선을 도모하기 때문에, 얇은 제품의 열간압연에서 변형저항을 증가시키지 않고 열간압연을 용이하게 한다는 공업적으로 현저한 효과를 갖고 있다.

Claims

질량% 로,

C: 0.15% 이하,

Si: 0.4% 이하,

Mn: 2.0% 이하,

P: 0.04% 이하,

S: 0.02% 이하,

Al: 0.02% 이하,

N: 0.0050 ∼ 0.025%

를 함유하고, 또한

Si, Mn, P 를

Si + Mn/5 + 10P ＜ 0.44

(여기서, Si, Mn, P: 각 원소 함유량 (질량%))

을 만족하는 범위에서 함유하고,

또한, N/Al 이 0.3 이상이고, 고용상태의 N 을 0.0010% 이상 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 페라이트상과 펄라이트상으로 이루어지는 조직을 갖고, 상기 페라이트상이 면적율로 90% 이상이며 또한 평균 결정입경 15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 인장강도 440㎫ 미만, 항복비 (YR) 70% 미만에서 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판.
제 1 항에 있어서, 상기 조성에 더 추가하여, 질량% 로,

a 군: Cu, Ni, Mo, Cr 중 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 1.0% 이하,

b 군: Nb, Ti, V 중 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.1% 이하,

c 군: Ca, REM 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.0010 ∼ 0.010%

중 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판.
질량% 로,

C: 0.15% 이하,

Si: 0.4% 이하,

Mn: 2.0% 이하,

P: 0.04% 이하,

S: 0.02% 이하,

Al: 0.02% 이하,

N: 0.0050 ∼ 0.025%,

를 함유하고, 또한

Si, Mn, P 를

Si + Mn/5 + 10P ＜ 0.44

(여기서, Si, Mn, P: 각 원소 함유량 (질량%))

을 만족하는 범위에서 함유하고,

또한 N/Al 이 0.3 이상인 조성을 갖는 강슬래브를,

1000℃ 이상의 슬래브가열온도로 가열하고 조압연하여 시트바아로 하고,

이 시트바아에 800℃ 이상의 마무리압연 출구측온에서 마무리압연을 실시하고,

650℃ 이하의 권취온도에서 권취열연판으로 하는 열간압연공정과,

이 열연판에 산세정 및 냉간압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간압연공정과,

이 냉연판에 재결정온도 이상 950℃ 이하의 온도에서 10 ∼ 120 초의 유지시간 동안 소둔을 실시한 후, 500℃ 이하의 온도영역까지 10 ∼ 300℃/s 의 냉각속도로 냉각하는 소둔 후 냉각과, 그리고 추가로 350 ∼ 500℃ 의 온도영역에서 20 초 이상 체류하는 과시효처리를 실시하는 냉연판 소둔공정을 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는, 인장강도 440㎫ 미만, 항복비 (YR) 70% 미만에서 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 마무리압연 후, 30℃/s 이상의 냉각속도로 급냉하고, 상기 권취를 실시하는 것을 특징으로 하는 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판의 제조방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 냉연판 소둔공정에 이어서 추가로, 신장율 1.0 ∼ 15% 의 조질압연이나 레벨러가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 변형시효 경화특성이 우수한 냉연강판의 제조방법.