KR100638543B1 - 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

질량 % 로, C : 0.05 ∼ 0.20 %, Si : 0.3 ∼ 1.8 %, Mn : 1.0 ∼ 3.0 % 를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강판에, 1차 열처리 MS 점 이하의 온도까지 급냉하는 1차 공정과, 2차 열처리후 급냉하는 2차 공정을 실시한 후, 용융아연도금처리를 실시하여 급냉하는 3차 공정에 의해, 체적율로 20 % 이상의 템퍼링 마르텐사이트, 2 % 이상의 잔류 오오스테나이트 및 페라이트, 저온변태상으로 이루어지는 복합조직으로 하여, 강판표면에 용융아연도금층을 형성한다. 또한, 용융아연도금처리후 5 ℃/sec 이상의 냉각속도로 300 ℃ 까지 급냉하는 것이 바람직하고, 또 용융아연도금처리후 합금화처리를 실시하여도 된다.
용융아연도금강판

Description

연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판 및 그 제조방법 {HIGH TENSILE HOT-DIP ZINC-COATED STEEL PLATE EXCELLENT IN DUCTILITY AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}
본 발명은, 고장력 용융아연도금강판에 관한 것으로, 특히 연속 용융아연도금 라인으로 제조되는 고장력 용융아연도금강판의 연성의 향상에 관한 것이다.
근년, 지구환경의 보전이라는 관점에서 자동차의 연비 개선이 요구되고 있다. 이와 함께, 충돌시에 승원을 보호하기 위해, 자동차 차체의 안정성 향상도 요구되고 있다. 이와 같은 점에서, 자동차 차체의 경량화 및 자동차 차체의 강화가 적극적으로 추진되고 있다. 자동차 차체의 경량화와 강화를 동시에 만족시키기 위해서는, 부품소재를 고강도화하는 것이 효과적이라고 하여, 최근에는 고장력 강판이 자동차부품에 적극적으로 사용되고 있다.
강판을 소재로 하는 자동차부품의 대부분이 프레스가공에 의해 형성되기 때문에, 자동차부품용 강판에는 우수한 프레스 성형성이 요구된다. 우수한 프레스성형성을 실현하기 위해서는, 무엇보다도 높은 연성을 확보하는 것이 중요하다. 따라서, 자동차부품용 고장력 강판에는, 높은 연성을 갖는 것이 강하게 요구되고 있다.
연성이 우수한 고장력 강판으로서는, 페라이트와 저온변태상과의 복합조직으로 이루어지는 조직강화형 강판이 제안되고 있다. 이 조직강화형 강판에서는, 페라이트와 마르텐사이트의 복합조직을 갖는 이상조직 강판이 대표적이다. 또 최근에는 잔류 오오스테나이트에서 기인하는 변태유기소성을 이용한 고연성 강판도 실용화의 단계에 이르렀다.
한편, 자동차부품에는, 적용부위에 따라서는 높은 내식성도 요구된다. 이와 같은 부위에 적용되는 부품소재에는, 합금화 용융아연도금강판을 주체로 하는 용융아연도금강판이 적합하다.
따라서, 자동차 차체의 경량화 및 강화를 보다 한층 추진하기 위해서는, 내식성이 우수하고, 또한 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판이 필요불가결한 소재로 되어 있다.
그러나, 현재, 용융아연도금강판의 대부분은, 연속 용융아연도금 라인으로 제조되고 있다. 이들 연속 용융아연도금 라인은, 소둔설비와 도금설비를 연속화하여 설치하고 있는 것이 많고, 소둔후의 도금처리에 의해, 소둔후의 냉각이 도금온도에서 중단되고 있다. 따라서, 공정전체에서의 평균냉각속도를 크게 하는 것이 곤란하다.
따라서, 연속 용융아연도금 라인으로 제조되는 고장력 용융아연도금강판에서는, 일반적으로 냉각속도가 큰 냉각조건하에서 생성되는 마르텐사이트나 잔류 오오스테나이트를 도금처리후의 강판 중에 함유시키는 것이 어렵다.
연속 용융아연도금 라인으로, 조직강화형 고장력 용융아연도금강판을 제조하 는 방법으로서는, Cr 이나 Mo 이라는 담금질성을 높이는 합금원소를 다량으로 첨가하여, 마르텐사이트 등의 저온변태상의 생성을 용이하게 하는 방법이 있다. 그러나, 합금원소의 다량 첨가는 제조비용의 상승을 초래한다는 문제가 있다.
또, 예컨대, 일본특허공보 소62-40405 호에는, C : 0.005 ∼ 0.15 %, Mn : 0.3 ∼ 2.0 %, Cr : 0.03 ∼ 0.8 % 를 함유하는 박강판을 Ac1 변태점 ∼ Ac3 변태점사이로 가열한 후, 냉각도중에 용융아연도금처리를 실시하고, 다시 500 ℃ ∼ Ac1 변태점 사이의 온도로 가열하는 합금화처리를 실시하여, 그 후 300 ℃ 까지 냉각하는 연속 용융아연도금 라인을 사용한 조직강화형 합금화 용융아연도금 고장력 강판의 제조방법이 제안되고 있다. 이 합금화 용융아연도금 고장력 강판의 제조방법에 있어서는, Ac1 변태점 ∼ Ac3 변태점 사이로 가열한 후의 냉각, 및 합금화 처리후 300 ℃ 까지의 냉각을, Cr 과 Mn 량과 관련지어진 식으로 규정되는 임계냉각속도 이상의 냉각속도로 실시하는 것을 특징으로 하고 있고, 페라이트 기초 내에 주로 마르텐사이트로 이루어지는 저온변태조직을 포함하는 2상조직 강판으로 하여, 그 강판상에 합금화 아연도금층을 갖는 강판으로 하고 있다.
그러나, 일본특허공보 소62-40405 호에 기재된 기술에서는, 연속 용융아연도금 라인으로 소둔후나 도금처리후의 냉각조건을, 각 강판의 조성에 맞도록 조정할 필요가 있다. 이와 같은 냉각조건의 조정은, 연속아연도금 라인의 설비상의 제약에 의해 문제가 있었다. 또, 일본특허공보 소62-40405 호에 기재된 기술로 제조된 강판의 연성도 충분한 것이라고는 할 수 없었다.
한편, 일본특허공보 소62-40405 호에 기재된 조직강화형 용융아연도금 고장력 강판과는 달리, 연속 용융아연도금 라인을 사용하고, 템퍼링 마르텐사이트를 이용하여, 성형성이 우수한 고장력 용융아연도금강판을 얻는 방법이 제시되어 있다.
예컨대, 일본공개특허공보 평6-93340 호에는, 연속 용융아연도금 라인에 있어서, 재결정온도 이상이면서 Ac1 변태점 이상으로 가열유지하여, 그 후 MS 점 이하로 냉각하고, 이어서 MS 점 이상의 온도로 적어도 용융아연욕 온도 및 합금화로 온도로 가열한 후, 용융아연조에 침지하는 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법이 제안되고 있다.
또, 일본공개특허공보 평6-108152 호에는, (Ac3 변태점 -50 ℃) ∼ 900 ℃ 의 온도에서 적어도 1 초 이상 유지하는 것을 포함하는 재결정 소둔공정과, 아연도금을 실시하는 공정과, 이들의 공정 후에 Ac1 변태점 이하 250 ℃ 이상의 온도로 재가열처리를 실시하는 공정을 갖고, 재결정 소둔공정의 이후이면서 재가열처리공정 이전에, MS 점보다 높은 온도로부터, 합금원소량에 의존하는 임계냉각속도 이상의 냉각속도로, MS 점 이하까지 냉각하는 구부림가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법이 제안되어 있다.
일본공개특허공보 평6-93340 호, 동공보 평6-108152 호에 기재된 기술은, 모두 강판을 도금전 또는 합금화처리전에 오오스테나이트 온도역으로부터 MS 점 이하의 온도로 담금질하여 마르텐사이트 조직의 강판으로 하고, 이것을 재가열하여 템 퍼링 마르텐사이트로 하는 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법이다.
그러나, 일본공개특허공보 평6-93340 호, 동공보 평6-108152 호에 기재된 기술로 제조된 강판은, 모두, 자동차부품 등의 소재용으로서 현재 요구되는 연성을 충분히 만족할 수 없어, 더욱 연성의 향상이 요망되었다.
본 발명은, 상기의 종래기술의 문제를 해결하고, 자동차부품용 소재로서 충분한 연성을 갖고, 강도-신장 발란스가 우수한 고장력 용융아연도금강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 고장력 용융아연도금강판은, 연속 용융아연도금 라인을 이용하여 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명자들은, 연속 용융아연도금 라인을 사용하여 고연성 고장력 용융아연도금강판을 제조하기 위해, 강판의 조성 및 미크로조직의 관점으로부터 예의연구를 거듭하였다. 그 결과, 용융아연도금처리 후에 얻어지는 고장력 용융아연도금강판의 조직을 템퍼링 마르텐사이트, 잔류 오오스테나이트, 및 페라이트와 저온변태상의 잔부로 이루어지는 복합조직으로 함으로써, 강판에 우수한 연성을 발현시킬 수 있다는 것을 발견하였다.
또한, 강판의 조직을 템퍼링 마르텐사이트, 잔류 오오스테나이트, 페라이트와 저온변태상의 잔부로 이루어지는 복합조직으로 하기 위해서는, 화학성분을 소정의 범위로 조정한 강판의 조직을, 먼저 라스상(lath-like) 마르텐사이트를 포함하는 조직을 갖는 조직으로 하고, 다시 연속 용융아연도금 라인으로 소정의 조건하에서 재가열처리 및 도금처리를 실시함으로써, 템퍼링 마르텐사이트, 잔류 오오스테 나이트, 페라이트와 저온변태상의 잔부로 이루어지는 상기 복합조직으로 할 수 있어, 매우 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판으로 할 수 있음을 알아내었다.
본 발명은, 상기의 지견에 근거하여 구성된 것이다.
즉, 제 1 본 발명은, 강판표층에 용융아연도금층 또는 합금화 용융아연도금층을 갖는 용융아연도금강판으로서,
상기 강판이, 질량 % 로, C : 0.05 ∼ 0.20 %, Si : 0.3 ∼ 1.8 %, Mn : 1.0 ∼ 3.0 % 를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 템퍼링 마르텐사이트, 잔류 오오스테나이트, 페라이트 및 저온변태상으로 이루어지는 복합조직을 갖고, 또한 상기 템퍼링 마르텐사이트를 체적율로 20 % 이상, 상기 잔류 오오스테나이트를 체적율로 2 % 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판으로, 또, 제 1 본 발명에서는, 상기 조성에 더하여, 추가로,
(a) 군 : Cr, Mo 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.05 ∼ 1.0 질량 %,
(b) 군 : B : 0.003 질량 % 이하,
(c) 군 : Ti, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.01 ∼ 0.1 질량 %,
(d) 군 : Ca, REM 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 질량 % 이하인,
상기 (a) ∼ (d) 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유하여도 된다.
또, 제 2 본 발명은, 질량 % 로, C : 0.05 ∼ 0.20 %, Si : 0.3 ∼ 1.8 %, Mn : 1.0 ∼ 3.0 % 를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강판에, (Ac3 변태점 -50 ℃) 이상의 온도에서, 5 초 이상 유지하는 1차 열처리를 실시한 후, 10 ℃/sec 이상의 냉각속도로 MS 점 이하의 온도까지 냉각하는 1차 공정과, 이어서 (Ac1 변태점 ∼ Ac3 변태점) 사이의 온도역에서 5 ∼ 120 초간 유지하는 2차 열처리를 실시한 후, 5 ℃/sec 이상의 냉각속도로 500 ℃ 이하의 온도까지 냉각하는 2차 공정과, 이어서 아연용융도금처리를 실시하여 상기 강판표면에 용융아연도금피막을 형성한 후, 5 ℃/sec 이상의 냉각속도로 300 ℃ 까지 냉각하는 3차 공정을 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판의 제조방법으로, 또, 제 2 본 발명에서는, 상기 3차 공정이, 용융아연도금처리를 실시하여 상기 강판표면에 용융아연도금피막을 형성한 후, 450 ℃ ∼ 550 ℃ 의 온도역까지 재가열하여 용융아연도금피막의 합금화처리를 실시하고, 이 합금화처리후에 5 ℃/sec 이상의 냉각속도로 300 ℃ 까지 냉각하는 공정인 것이 바람직하다.
또, 제 2 본 발명에서는, 상기 조성에 더하여, 추가로,
(a) 군 : Cr, Mo 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.05 ∼ 1.0 질량 %,
(b) 군 : B : 0.003 질량 % 이하,
(c) 군 : Ti, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로, 0.01 ∼ 0.1 질량 %,
(d) 군 : Ca, REM 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로, 0.01 질량 % 이 하,
상기 (a) ∼ (d) 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유하여도 된다.
또, 제 2 본 발명에서는, 상기 강판을, 최종열간압연이 (Ar3 변태점 -50 ℃) 이상의 온도에서 실시된 열연강판으로 하고, 상기 1차 공정 대신에, 최종열간압연후의 냉각을 MS 점 이하의 온도까지 10 ℃/sec 이상의 냉각속도로 급냉하는 열연강판조직 조정공정으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 고장력 용융아연도금강판은, 강판표층에 용융아연도금층 또는 합금화 용융아연도금층을 갖는 용융아연도금강판이다.
먼저, 본 발명에 사용하는 강판의 조성한정이유에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명에서는, 조성에 있어서의 % 는 질량 % 를 의미한다.
C : 0.05 ∼ 0.20 %
C 는, 강판의 고강도화에 필수원소이고, 또한 잔류 오오스테나이트나 저온변태상의 생성에 효과가 있어, 불가결한 원소이다. 그러나, C 함유량이 0.05 % 미만에서는 원하는 고강도화를 얻을 수 없고, 한편, 0.20 % 를 초과하면, 용접성이 나빠진다. 따라서, C 는 0.05 ∼ 0.20 % 의 범위로 한정하였다.
Mn : 1.0 ∼ 3.0 %
Mn 은, 고용강화에 의해 강을 강화함과 동시에, 강의 담금질성을 향상시키고, 또한 잔류 오오스테나이트나 저온변태상의 생성을 촉진하는 작용을 갖는다. 이와 같은 작용은, Mn 함유량이 1.0 % 이상에서 볼 수 있다. 한편, 3.0 % 를 초과하여 함유하여도 효과가 포화되어, 함유량에 알맞은 효과를 기대할 수 없게되어 비용의 상승을 초래한다. 따라서, Mn 은 1.0 ∼ 3.0 % 의 범위로 한정하였다.
Si : 0.3 ∼ 1.8 %
Si 는, 고용강화에 의해 강을 강화함과 동시에, 오오스테나이트를 안정화하고, 잔류 오오스테나이트상의 생성을 촉진하는 작용을 갖는다. 이와 같은 작용은, Si 함유량이 0.3 % 이상에서 볼 수 있다. 한편, 1.8 % 를 초과하여 함유하면, 도금성이 현저하게 나빠진다. 따라서, Si 는 0.3 ∼ 1.8 % 의 범위로 한정하였다.
또한, 본 발명의 강판에서는, 필요에 따라, 상기의 화학성분에 추가로, 하기에 나타낸 (a) ∼ (d) 군중의 1 종 또는 2 종 이상을 추가로 첨가하는 것이 가능하다.
(a) 군 : Cr, Mo 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.05 ∼ 1.0 질량 %
Cr 및 Mo 는, 강의 담금질성을 향상시키고, 저온변태상의 생성을 촉진하는 작용을 갖는 원소이다. 이와 같은 작용은, Cr 및 Mo 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.05 % 이상 함유하는 경우 인정될 수 있다. 한편, 합계로 1.0 % 를 초과하여 함유하여도 효과가 포화되어, 함유량에 알맞은 효과를 기대할 수 없고, 경제적으로 불리해진다. 따라서, Cr, Mo 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.05 ∼ 1.0 % 의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.
(b) 군 : B : 0.003 % 이하,
B 는 강의 담금질성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이고, 필요에 따라 함유할 수 있다. 그러나, B 함유량이 0.003 % 를 초과하면, 효과가 포화되기 때문에, B 는 0.003 % 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 0.001 ∼ 0.002 % 가 더욱 바람직하다.
(c) 군 : Ti, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로, 0.01 ∼ 0.1 %
Ti, Nb, V 는, 탄질화물을 형성하고, 강을 석출강화에 의해 고강도화하는 작용을 갖고 있고, 필요에 따라 첨가할 수 있다. 이와 같은 작용은, Ti, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로, 0.01 % 이상에서 볼 수 있다. 한편, 합계로 0.1 % 를 초과하여 함유하여도, 과도하게 고강도화되어, 연성이 저하된다. 이 때문에, Ti, Nb, V 중의 1 종 또는 2 종 이상의 함유량은, 합계로 0.01 ∼ 0.1 % 의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.
(d) 군 : Ca, REM 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로, 0.01 % 이하
Ca, REM 은, 황화물계 개재물의 형태를 제어하는 작용을 갖고, 이로써 강판의 신장-플랜지 특성을 향상시키는 효과를 갖는다. 이와 같은 효과는, Ca, REM 중에서 선택된 1 종 또는 2 종의 함유량이 합계로, 0.01 % 를 초과하면 포화된다. 따라서, Ca, REM 중의 1 종 또는 2 종의 함유량은 합계로, 0.01 % 이하로 한정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용하는 강판은, 상기의 화학성분이외에는, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 불가피적 불순물로서는, Al : 0.1 % 이하, P : 0.05 % 이하, S : 0.02 % 이하를 허용할 수 있다.
또한, 본 발명의 강판은, 상기의 조성과, 템퍼링 마르텐사이트, 잔류 오오스테나이트, 페라이트 및 저온변태상으로 이루어지는 복합조직을 갖는 강판이다. 또한, 본 발명에 있어서의 템퍼링 마르텐사이트란, 라스상의 마르텐사이트를 (Ac1 변태점 ∼ Ac3 변태점) 의 온도역에 단시간 가열유지했을 때에 생성되는 상을 가르킨다.
템퍼링 마르텐사이트는, 템퍼링전의 라스상 마르텐사이트의 형태를 이어받은 미세한 내부구조를 갖는 상이다. 템퍼링 마르텐사이트는, 템퍼링에 의해 경질화되어 있어 충분한 소성변태능력을 갖기 때문에, 고장력 강판의 연성향상에 유효한 상이다. 본 발명의 강판에서는, 이와 같은 템퍼링 마르텐사이트 상을 체적율로 20 % 이상 함유한다. 템퍼링 마르텐사이트량이 20 % 미만에서는, 현저한 연성향상효과를 기대할 수 없다. 따라서, 복합조직중의 템퍼링 마르텐사이트량은 20 % 이상으로 한정하였다. 또한, 템퍼링 마르텐사이트량이, 80 % 를 초과하면, 강판의 고강도화가 곤란해지기 때문에, 80 % 이하로 하는 것이 바람직하다.
잔류 오오스테나이트는, 가공시에 마르텐사이트에 변형유기변태되어, 국소적으로 가해진 가공변형을 넓게 분산시켜, 강판의 연성을 향상시키는 작용을 갖는다. 본 발명 강판에서는, 이와 같은 잔류 오오스테나이트를 체적율로 2 % 이상 함유한다. 잔류 오오스테나이트량이 2 % 미만에서는, 현저한 연성의 향상을 기대할 수 없다. 따라서, 잔류 오오스테나이트량은 2 % 이상으로 한정하였다. 또, 잔류 오오스테나이트량은, 바람직하게는 5 % 이상이다. 또한, 잔류 오오스테나이트량은 많을수록 좋지만, 연속 용융아연도금 라인의 열이력을 거쳐 제조되는 본 발명강판에서는, 실제적으로는 10 % 이하로 된다.
본 발명의 강판에 있어서의 복합조직에서는, 상기의 템퍼링 마르텐사이트와 잔류 오오스테나이트 이외에는, 페라이트 및 저온변태상이다.
페라이트는, 철탄화물을 함유하지 않은 연질인 상으로, 높은 변형능력을 갖고, 강판의 연성을 향상시킨다. 본 발명의 강판에서는, 페라이트를 체적율로 30 % 이상 함유하는 것이 바람직하다. 30 % 미만에서는 연성의 향상이 적다, 또한, 70 % 를 초과하면 강판의 고강도화가 곤란해지기 때문에, 70 % 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 말하는 저온변태상이란, 템퍼링되어 있지 않은 마르텐사이트 또는 베이나이트를 가르킨다. 이들의 저온변태상은, 본 발명의 제조방법에 있어서의 2차 공정 이후의 냉각과정중에 생성된다. 마르텐사이트, 베이나이트 모두 경질상으로, 강판강도를 증가시킨다. 저온변태상량은, 본 발명에서는 특별히 한정되지 않는다. 강판의 강도에 따라 적당히 배분하면 된다. 또, 강도의 증가를 충분히 꾀하기 위해서는, 저온변태상은, 경질인 마르텐사이트로 하는 것이 적합하다.
연질상인 페라이트와 경질상인 저온변태상이, 템퍼링 마르텐사이트, 잔류 오오스테나이트와 함께 복합조직을 구성함으로서, 연질상으로부터 경질상까지가 혼재 하는 미세조직으로 되어, 강판의 고연성화나 저항복비화가 실현되어 강판의 성형성이 현저하게 향상된다.
본 발명의 고장력 용융아연도금강판은, 상기의 조성 및 상기의 복합조직을 갖는 강판의 표층에, 용융아연도금층, 또는 합금화 용융아연도금층이 형성된 도금강판이다. 도금층의 단위면적당 중량은, 사용부위에 의한 내식성요구에 의해 적당히 결정하면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 자동차의 구조부품에 사용되는 강판에서는, 용융아연도금층의 두께 (단위면적당 중량) 는 30 ∼ 60 g/㎡ 으로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 고장력 용융아연도금강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 상기의 조성을 갖는 용강을 용제하고, 통상적인 공지의 방법으로 주조하여, 통상적인 공지의 방법으로 열간압연, 또는 다시 냉간압연하여, 강판으로 한다. 또, 필요에 따라, 산세척 또는 소둔 등의 공정을 추가할 수 있다.
본 발명에서는, 상기의 조성을 갖는 강판에, 1차 열처리후 냉각하여 마르텐사이트를 함유하는 조직으로 하는 1차 공정 (①) 과, 이어서 연속 용융아연도금 라인으로 2차 열처리를 실시하여, 1차 열처리 냉각으로 형성된 마르텐사이트의 템퍼링과, 냉각후에 잔류 오오스테나이트 및 저온변태상을 생성하기 위한 강판조직의 일부 재오오스테나이트화를 꾀하는 2차 공정 (②) 을 실시하고, 그런 후에 아연도금처리하는 3차 공정 (③) 을 실시하여 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판을 얻는다.
① 1차 공정
1차 공정에서는, 강판에 (Ac3 변태점-50 ℃) 이상의 온도에서 적어도 5 초 이상 유지하는 1차 열처리를 실시한 후, MS 점 이하의 온도까지 10 ℃/sec 이상의 냉각속도로 급냉한다. 이 1차 공정에 의해, 강판중에 라스상 마르텐사이트가 20 % (체적율) 이상 생성된다. 본 발명에서 말하는 템퍼링 마르텐사이트를 얻기 위해서는, 전(前)조직으로서 라스상 마르텐사이트를 포함하는 조직으로 하는 것이 필요하다.
1차 열처리의 가열유지온도가 (Ac3 변태점-50 ℃) 미만, 또는 유지시간이 5 초 미만에서는, 가열유지중에 생성되는 오오스테나이트량이 적어, 냉각후에 얻어지는 라스상 마르텐사이트량이 부족하다. 또, 1차 열처리후의 냉각속도가 10 ℃/sec 미만에서는, 냉각후의 강판조직을 라스상 마르텐사이트를 포함하는 조직으로 할 수 없다. 또한, 1차 열처리후의 냉각속도의 상한은, 강판의 형상을 양호하게 유지하기 위해서는 100 ℃/sec 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 유지시간은 5 초 이상 120 초 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 도금모판으로서, 최종 열간압연이 (Ar3 변태점-50 ℃) 이상의 온도에서 실시된 열연강판을 사용하는 경우에는, 이 1차 공정은, 최종압연후의 냉각을, MS 점 이하의 온도까지 10 ℃/sec 이상의 냉각속도로 급냉함으로서, 이 1차 공정 대신으로 할 수 있다. 단, 냉각후의 강판조직의 균질화를 도모하기 위해서는, 1차 공정은 열간압연후에 독립된 공정으로 실시하는 것이 바람직하다.
② 2차 공정
2차 공정에서는, 1차 공정에 의해 20 % 이상의 라스상 마르텐사이트를 생성시킨 강판에, 다시 (Ac1 변태점 ∼ Ac3 변태점) 사이의 온도역에서 5 ∼ 120 초간 유지하는 2차 열처리를 실시한 후, 5 ℃/sec 이상의 냉각속도로 500 ℃ 이하의 온도까지 급냉한다. 이 2차 공정에 의해, 1차 공정에 의해 생성된 라스상 마르텐사이트를 템퍼링 마르텐사이트로 함과 동시에, 최종적으로 잔류 오오스테나이트, 저온변태상을 생성시키기 위한 강판조직의 일부 재오오스테나이트화를 도모한다. 또한, 이 2차 공정은, 소둔설비와 용융아연도금설비를 겸비한 연속 용융아연도금 라인으로 실시하는 것이 바람직하다.
2차 열처리에 있어서의 가열유지온도가 Ac1 변태점 미만에서는, 오오스테나이트가 재생성되지 않아, 냉각후에 잔류 오오스테나이트나 저온변태상을 얻을 수 없다. 또, 유지온도가 Ac3 변태점을 초과하면, 템퍼링 마르텐사이트의 재오오스테나이트화를 초래한다.
또, 2차 열처리에 있어서의 가열유지시간이 5 초 미만에서는 오오스테나이트의 재생성이 불충분하기 때문에, 냉각후에 충분한 양의 잔류 오오스테나이트를 얻을 수 없다. 또, 120 초를 초과하면, 템퍼링 마르텐사이트의 재오오스테나이트화가 진행되어, 필요량의 템퍼링 마르텐사이트를 얻는 것이 곤란해진다.
또, 2차 열처리후의 500 ℃ 까지의 냉각속도가 5 ℃/sec 미만에서는, 냉각속도가 느리게 2차 열처리로 생성된 오오스테나이트가 페라이트, 펄라이트 등으로 변태하고, 잔류 오오스테나이트나 저온변태상으로 되지 않는다. 또한, 2차 열처리후의 냉각속도는 5 ℃/sec 이상 50 ℃/sec 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 이 2차 공정은, 소둔설비와 용융아연도금설비를 겸비한 연속 용융아연도금 라인으로 실시하는 것이 바람직하다. 연속 용융아연도금 라인으로 실시함으로써 2차 공정후 바로 3차 공정으로 이행할 수 있어, 생산성이 향상된다.
③ 3차 공정
3차 공정에서는, 2차 공정이 실시된 강판에 용융아연도금처리를 실시하고, 5℃/sec 이상의 냉각속도로 300 ℃ 까지 냉각한다. 용융아연도금처리는, 통상적으로 연속 용융아연도금 라인에서 실시되고 있는 처리조건으로 좋고, 특별히 한정할 필요는 없다. 그러나, 극단적인 고온에서의 도금처리는, 필요한 잔류 오오스테나이트량의 확보가 곤란해진다. 따라서, 500 ℃ 이하에서의 도금처리로 하는 것이 바람직하다. 또, 도금후의 냉각속도가 극단적으로 작을 때에는, 잔류 오오스테나이트의 확보가 곤란해진다. 따라서, 도금처리후부터 300 ℃ 까지의 온도범위에서의 냉각속도는 5 ℃/sec 이상으로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는 50 ℃/sec 이하이다. 또, 도금처리후, 필요에 따라 단위면적당 중량 조정을 위한 와이핑을 실시하여도 되는 것은 말할 필요도 없다.
또, 용융아연도금처리후, 합금화처리를 실시하여도 된다. 합금화처리는, 용융아연도금처리후, 450 ℃ ∼ 550 ℃ 의 온도역까지 재가열하여 용융아연도금피막의 합금화를 실시한다. 합금화처리후는, 5 ℃/sec 이상의 냉각속도로 300 ℃까지 냉각하는 것이 바람직하다. 고온에서의 합금화는, 필요한 잔류 오오스테 나이트량의 확보가 곤란해져, 강판의 연성이 저하된다. 따라서, 합금화 온도의 상한은 550 ℃ 로 한정하는 것이 바람직하다. 또, 합금화 온도는 450 ℃ 미만에서는, 합금화의 진행이 늦어 생산성이 저하된다. 또, 합금화 처리후의 냉각속도가 극단적으로 낮은 경우에는, 필요한 잔류 오오스테나이트의 확보가 곤란해진다. 따라서, 합금화 처리후부터 300 ℃까지의 온도범위에서의 냉각속도는 5 ℃/sec 이상으로 한정하는 것이 바람직하다.
또한, 도금처리후 또는 합금화처리후의 강판에는, 형상교정, 표면조도 등의 조정을 위한 조질압연을 추가하여도 된다. 또, 수지 또는 유지코팅, 각종 도장 등의 처리를 실시하여도 조금의 문제점도 없다.
본 발명은, 소둔설비와 도금설비 및 합금화처리설비가 연속된 용융아연도금 라인에 있어서 강판의 2차가열과 용융아연도금 및 합금화처리를 실시하는 것을 전제로 하고 있으나, 각 공정을 독립된 설비 또는 공정에서 실시하는 것도 가능하다.
(실시예 1)
표 1 에 나타낸 조성의 강을 전로에서 용제하고, 연속주조법에 의해 주편으로 하였다. 얻어진 주편을 판두께 2.6 ㎜ 까지 열간압연하고, 이어서 산세척한 후, 냉간압연에 의해 판두께 1.0 ㎜ 의 강판을 얻었다.
이어서, 이들 냉연강판에, 연속소둔라인에서, 표 2 에 나타낸 1차 공정 조건으로 가열유지후 냉각하는 1차 공정을 실시하였다. 1차 공정후, 조직조사를 실시하여, 라스상 마르텐사이트량을 측정하였다. 또한, 1차 공정이 완료된 이들 강판에, 연속용강아연도금 라인에서, 표 2 에 나타낸 2차 공정조건으로, 가열유지 한 후 냉각하는 2차 공정을 실시한 후, 계속하여 용융아연도금처리를 실시하고, 일부에 대해서는 용융아연도금처리후에 재가열하는 용융아연도금피막의 합금화처리를 실시하여, 냉각하는 3차 공정을 실시하였다. 얻어진 강판에 대하여, 미크로조직 및 기계적특성을 조사하여 표 3 에 나타낸다.
용융아연도금처리는, 욕온 475 ℃ 의 도금조에 강판을 침지하여 실시하고, 끌어올려 편면당의 단위면적당 중량이 50g/㎡ 이 되도록 가스와이핑에 의해 단위면적당 중량을 조정하였다. 또한, 도금피막의 합금화처리를 실시하는 경우에는, 와이핑처리 후, 10 ℃/sec 의 가열속도로 500 ℃ 까지 승온하고, 합금화처리하였다. 합금화처리시의 유지시간은 도금피막중의 철함유율이 9 ∼ 11 % 로 되도록 조정하였다.
강판의 미크로조직관찰은, 강판단면을 광학현미경 또는 주사형 전자현미경으로 실시하였다. 미크로조직중의 라스상 마르텐사이트량 및 템퍼링 마르텐사이트량은, 배율 1000 배의 단면조직사진을 사용하여, 화상해석에 의해 임의로 설정한 100 ㎜ 사방의 정방형 영역내에 존재하는 해당상의 점유면적율을 구하여, 해당상의 체적율로 하였다. 또, 잔류 오오스테나이트량은, 강판에서 채취한 시편을 판두께방향의 중심면까지 연마하고, 판두께 중심면에서의 회절 X선 강도측정에 의해 구하였다. 입사 X선에는 MoK α선을 사용하고, 시편중의 잔류 오오스테나이트상의 {111}, {200}, {220}, {311} 각 면의 회절 X선 강도비를 구하여, 이들의 평균치를 잔류 오오스테나이트의 체적율로 하였다.
또, 기계적특성은, 강판으로부터 압연직각방향으로 채취한 JIS 5호 인장시험 편을 사용하여, 항복강도 (항복점 ; YP), 인장강도 (TS), 신장 (E1) 을 측정하였다.
이들의 결과를 표 3 에 나타낸다.
표 3 으로부터, 본 발명예는, 인장강도 (TS) 가 590 ㎫ 이상, 신장 (EI) 이 30 % 이상, 또한 강도-신장 발란스 (TS ×E1) 가 21000 ㎫ % 이상으로, 강도-신장 발란스가 우수한 고연성 고장력 용융아연도금강판으로 되어 있다.
한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예에서는, 연성이 충분하지 않고, 강도-신장 발란스가 저하되어 있다.
강판 No.2 는, 1차 열처리에서의 가열유지온도가 낮고, 냉각후에 얻어지는 라스상 마르텐사이트량이 적어져, 도금처리후의 템퍼링 마르텐사이트량 및 잔류 오오스테나이트량이 저화되어, 강도-신장 발란스가 저하되고 있다. 강판 No.5 는, 1차 열처리에서의 유지시간이 짧고, 냉각후에 얻어지는 라스상 마르텐사이트량이 적어져, 도금처리후의 템퍼링 마르텐사이트량이 저하되어, 강도-신장 발란스가 저하되어 있다. 또, 강판 No.6 은, 2차 열처리의 유지온도가 너무 높았기 때문에, 도금처리후의 템퍼링 마르텐사이트량이 적어, 강도-신장 발란스가 저하되어 있다. 또, 강판 No.7 은, 2차 열처리의 유지온도가 너무 낮았기 때문에, 도금처리후에 잔류 오오스테나이트가 생성되지 않고, 강도-신장 발란스가 저하되어 있다. 또, 강판 No.8 은, 2차 열처리에서의 유지시간이 너무 짧았기 때문에, 도금처리후에 잔류 오오스테나이트량이 적어져, 강도-신장 발란스가 저하되어 있다. 또, 강판 No.9 는 반대로 2차 열처리에서의 유지시간이 너무 길었기 때문에, 도금처리 후의 템퍼링 마르텐사이트량이 적어져, 강도-신장 발란스가 저하되어 있다. 강판 No.10 은 2차 열처리후의 냉각속도가 작고, 또 강판 No.11 은 합금화처리후 300 ℃ 까지의 냉각속도가 작고, 도금처리후의 잔류 오오스테나이트량이 작아져, 강도-신장 발란스가 저하되고 있다. 강판 No.13 은, 1차 열처리후의 냉각속도가 작고, 냉각후에 얻어지는 라스상 마르텐사이트량이 작아져, 도금처리후의 템퍼링 마르텐사이트량이 적어, 강도-신장 발란스가 저하되어 있다.
강판 No.18 ∼ 20 은, 강판의 조성이 본 발명 범위를 벗어나, 템퍼링 마르텐사이트, 또는 잔류 오오스테나이트의 생성량이 적어져, 강도-신장 발란스가 저하되고 있다.
강No 화학성분 (질량 %)
C Mn Si Cr Mo B Ti Nb Ca
A 0.06 2.50 0.5 - - - - - -
B 0.08 2.00 0.7 - - - - - -
C 0.15 1.5 1.5 - - - - - -
D 0.08 1.5 0.7 0.4 - - - - -
E 0.08 1.5 0.7 - 0.2 - - - -
F 0.10 1.8 1.0 - - 0.002 0.05 - -
G 0.10 1.8 1.0 - - - - 0.02 0.003
H 0.03 1.8 1.0 - - - - - -
I 0.10 0.8 1.0 - - - - - -
J 0.10 1.8 0.2 - - - - - -
Figure 112000025127696-pct00001
Figure 112000025127696-pct00002
(실시예 2)
표 1 에 나타낸 조성의 강 (B) 을 전로에서 용제하고, 연속주조법에 의해 주편으로 하였다. 얻어진 주편에 판두께 2.3 ㎜ 까지 열간압연하는 열연공정과, 열간압연후, 바로 표 4 에 나타낸 조건으로 급냉하고, 코일상으로 감는 열연강판조직 조정공정을 실시하였다. 이 열연강판조직 조정공정을, 본 발명의 제조방법에서의 1차 공정의 대체로 하였다. 열연강판조직 조정공정후, 강판의 미크로조직조사를 실시하여, 라스상 마르텐사이트의 양을 측정하였다.
이어서, 이 열연강판에, 연속 용융아연도금 라인으로, 표 4 에 나타낸 2차 공정조건으로, 가열유지한 후 냉각하는 2차 공정을 실시한 후, 계속하여 용융아연도금처리를 실시하고, 다시 용융아연도금피막의 합금화처리를 실시하며, 이어서 냉각하는 3차 공정을 실시하였다.
용융아연도금처리는, 실시예 1 과 동일하게 실시하였다. 얻어진 강판에 대하여, 실시예 1 과 동일하게 미크로조직 및 기계적특성을 조사하여 표 5 에 나타낸다.
표 5 로부터, 본 발명예의 용융아연도금강판은, 590 ㎫ 이상의 인장강도 (TS) 를 갖고, 강도-신장 발란스 (TS ×E1) 가 23000 ㎫ % 이상으로, 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판으로 이루어져 있다.
Figure 112000025127696-pct00003
Figure 112000025127696-pct00004
본 발명에 의하면, 이와 같은 고장력 용융아연도금강판은 매우 우수한 연성을 가져, 자동차부품으로 대표되는 성형품소재로서 실제로 적합한 고장력 용융아연도금강판을 저렴하고 안정적으로 제조할 수 있어 산업상 대단한 효과를 갖는다.

Claims (7)

  1. 강판표층에 용융아연도금층 또는 합금화 용융아연도금층을 갖는 용융아연도금강판으로, 상기 강판이 C : 0.05 ∼ 0.20 질량%, Si : 0.3 ∼ 1.8 질량%, Mn : 1.0 ∼ 3.0 질량%, 상기 조성에 추가로,
    (a) 군 : Cr, Mo 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.05 ∼ 1.0 질량 %,
    (b) 군 : B : 0.003 질량 % 이하,
    (c) 군 : Ti, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.01 ∼ 0.1 질량 %, 및
    (d) 군 : Ca, REM 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 질량 % 이하인, 상기 (a) ∼ (d) 군 중에서 선택된 1군 또는 2군 이상을 함유하고,
    잔부 Fe, 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 템퍼링 마르텐사이트, 잔류 오오스테나이트, 페라이트 및 저온변태상으로 이루어지는 복합조직을 갖고, 또한 상기 템퍼링 마르텐사이트를 체적율로 20 % 이상, 상기 잔류 오오스테나이트를 체적율로 2 % 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판.
  2. 삭제
  3. C : 0.05 ∼ 0.20 질량%, Si : 0.3 ∼ 1.8 질량%, Mn : 1.0 ∼ 3.0 질량%, 상기 조성에 추가로,
    (a) 군 : Cr, Mo 중의 1 종 또는 2 종을 합계로 0.05 ∼ 1.0 질량 %,
    (b) 군 : B : 0.003 질량 % 이하,
    (c) 군 : Ti, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.01 ∼ 0.1 질량 %, 및
    (d) 군 : Ca, REM 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 질량 % 이하인, 상기 (a) ∼ (d)군 중에서 선택된 1군 또는 2군 이상을 함유하고,
    잔부 Fe, 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강판에, (Ac3 변태점 -50 ℃) 이상의 온도에서, 5 초 이상 유지하는 1차 열처리를 실시한 후, 10℃/sec 이상의 냉각속도로 MS 점 이하의 온도까지 냉각하는 1차 공정과, 이어서 (Ac1 변태점 ∼ Ac3 변태점) 사이의 온도역에서 5 ∼ 120 초간 유지하는 2차 열처리를 실시한 후, 5 ℃/sec 이상의 냉각속도로 500 ℃ 이하의 온도까지 냉각하는 2차 공정과, 이어서 아연용융도금처리를 실시하여 상기 강판표면에 용융아연도금피막을 형성한 후, 5 ℃/sec 이상의 냉각속도로 300 ℃ 까지 냉각하는 3차 공정을 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 3차 공정이, 용융아연도금처리를 실시하여 상기 강판표면에 용융아연도금피막을 형성한 후, 450 ℃ ∼ 550 ℃ 의 온도역까지 재가열하여 용융아연도금피막의 합금화처리를 실시하고, 이 합금화처리후에 5 ℃/sec 이상의 냉각속도로 300 ℃ 까지 냉각하는 공정인 것을 특징으로 하는 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 강판을, 최종열간압연이 (Ar3 변태점 -50 ℃) 이상의 온도에서 실시된 열연강판으로 하고, 상기 1차 공정 대신에, 최종열간압연후의 냉각을 MS 점 이하의 온도까지 10 ℃/sec 이상의 냉각속도로 급냉하는 열연강판조직 조정공정으로 하는 것을 특징으로 하는 연성이 우수한 고장력 용융아연도금강판의 제조방법.
  7. 삭제
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