KR100831449B1

KR100831449B1 - 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합고강도 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100831449B1
Application number: KR1020067018302A
Authority: KR
Inventors: 히로까즈 다니구찌; 도시끼 노나까; 겐이찌로 마쯔무라; 유우끼 야스다
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2008-05-21
Also published as: EP1724371B1; JP2005256089A; JP4510488B2; CN100557056C; CA2559587A1; CN1930316A; TWI305234B; TW200600592A; EP1724371A1; CA2559587C; WO2005087965A1; US20070190353A1; EP1724371A4; ES2663866T3; KR20060118602A; PL1724371T3

Abstract

본 발명은 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판과 그 제조 방법이다. 강판은 C : 0.01 내지 0.3 ％, Si : 0.005 내지 0.6 ％, Mn : 0.1 내지 3.3 ％, P : 0.001 내지 0.06 ％, S : 0.001 내지 0.01 ％, Al : 0.01 내지 1.8 ％, N : 0.0005 내지 0.01 ％를 포함하고, 금속 조직이 페라이트와 면적률 5 ％ 이상 60 ％ 이하의 템퍼링 마르텐사이트로 이루어진다. 제조 방법은 상기 성분을 포함하는 슬래브를 열간 압연한 후 냉간 압연하고, 용융 아연 도금 가열 공정에서 Ac₁ 내지 Ac₃ ＋ 100 ℃로 가열하여 30초 내지 30분 유지한 후, 1 ℃/s 이상의 냉각 속도로 450 내지 600 ℃로 냉각하고, 이 온도에서 용융 아연 도금 처리 후, 1 ℃/s 이상의 냉각 속도로 마르텐사이트 변태점 이하의 온도까지 냉각하고, 200 ℃ 이상 500 ℃ 이하에서 1초 내지 5분 유지한 후, 5 ℃/s 이상의 냉각 속도로 100 ℃ 이하까지 냉각한다.

성형성, 구멍 확장성, 템퍼링 마르텐사이트, 용융 아연 도금 복합 고강도 강판, 슬래브

Description

성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판 및 그 제조 방법 {ZINC HOT DIP GALVANIZED COMPOSITE HIGH STRENGTH STEEL PLATE EXCELLENT IN FORMABILITY AND BORE-EXPANDING CHARACTERISTICS AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 자동차의 연비 향상, 차체 경량화가 한층 요구되고 있고, 경량화로 인해 고강도 강판의 요구가 높아지고 있다. 그러나, 이 고강도 강판은 강도의 상승에 수반하여 성형이 곤란해지고, 특히 강재의 연신률이 저하된다. 이에 대해, 최근에는 강도와 연신률의 양쪽이 높은 TRIP강(고잔류 오스테나이트강)이 자동차의 골격 부재에 사용되도록 되어 오고 있다.

그러나, 종래의 TRIP강은 1 ％를 넘는 Si를 함유하므로 도금이 균일하게 부착되기 어려워, 적용할 수 있는 부재는 한정된다. 또한, 잔류 오스테나이트강에 있어서 고강도를 유지하기 위해서는 다량의 C첨가가 필요하고, 너깃 균열 등의 용접상의 문제가 있었다. 이로 인해, Si량 저감을 목적으로 한 용융 아연 도금 고강도 강판이 일본 특허 공개 제2000-345288호 공보에서 제안되어 있다. 그러나, 이 기술에서는 도금성과 연성의 향상은 요구할 수 있지만, 전술한 용접성의 개선은 요구할 수 없는데다가 TS ≥ 980 ㎫의 TRIP강에서는 매우 높은 항복 응력이 되므로, 프레스 시 등에서 형상 동결성이 악화된다는 문제가 있었다. 그래서, DP강(복합 조직강)으로 상기 문제를 해결하기 위해 본 발명자들은 먼저 일본 특허 출원 제2003-239040호 공보에서 Si, Al, TS 밸런스를 특정한 범위로 하여 항복 응력이 낮은 DP강으로 지금까지 이상의 연신률을 확보할 수 있는 용융 아연 도금 고강도 강판을 공업적으로 제조할 수 있는 기술을 제안하였다.

그런데, 최근에 있어서는, 부재에 따라서는 가공 구멍부를 확장하여 플랜지를 형성시키는 버링 가공이 행해지는 부재도 적지 않고, 더불어 구멍 확장성도 중요한 특성으로서 갖는 강판이 요구되기 시작하고 있다. 이 요망에 대해 상술한 특허문헌 2에서 제안한 바와 같은 페라이트 ＋ 마르텐사이트의 DP강에서는 마르텐사이트와 페라이트의 강도 차가 크기 때문에, 구멍 확장성이 떨어진다는 문제를 갖고 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제를 해결하여 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판 및 그 제조 방법을 공업적 규모로 실현하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명자들은 성형성, 도금 밀착성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 조직 고강도 강판과 그 제조 방법에 대해 예의 검토한 결과, DP강에 있어서, 강성분의 최적화, 즉 Si량의 저감, Al을 대체 원소로 함으로써 용융 아연 도금의 밀착성을 향상시키고, 게다가 Si와 Al의 관계식을 특정하는 동시에, C, Mn의 첨가량을 제한함으로써 강도와 연신률의 양쪽이 우수한 재질 특성을 갖게 할 수 있고, 게다가 용융 아연 도금 공정 후에 필요한 가열 처리를 실시함으로써 구멍 확장성이나 취성이 안정된 재질을 얻을 수 있는 것을 발견하였다. 이와 같은 기술 사상에 의해 설계된 강판은 항복 응력이 낮은 DP강에 있어서, 종래의 잔류 오스테나이트강에 준하는 페라이트와 면적률 5 ％ 이상 60 ％ 이하의 템퍼링 마르텐사이트를 주체로 한 금속 조직으로 함으로써 지금까지 이상의 연신률을 확보할 수 있고, 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금에 적합한 DP 조직을 얻을 수 있는 것을 발견하였다.

또한, 본 발명에 있어서는 지연 파괴나 2차 가공 취성의 문제가 생기지 않도록 불가피하게 포함되는 5 ％ 이하의 잔류 오스테나이트를 허용해도 상관없다. 본 발명은 상술한 기술 사상을 기초로 하는 것으로, 그 요지는 다음과 같다.

(1) 질량 ％로, C : 0.01 내지 0.3 ％, Si : 0.005 내지 0.6 ％, Mn : 0.1 내지 3.3 ％, P : 0.001 내지 0.06 ％, S : 0.001 내지 0.01 ％, Al : 0.25 내지 1.8 ％, N : 0.0005 내지 0.01 ％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 금속 조직이 페라이트와 면적률 5 ％ 이상 60 ％ 이하의 템퍼링 마르텐사이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판.

(2) 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판이 질량 ％로, Mo : 0.05 내지 0.5 ％, V : 0.01 내지 0.1 ％, Ti : 0.01 내지 0.2 ％, Nb : 0.005 내지 0.05 ％, Cu : 1.0 ％ 이하, Ni : 1.0 ％ 이하, Cr : 1.0 ％ 이하, Ca : 0.0003 내지 0.005 ％, REM : 0.0003 내지 0.005 ％, B : 0.0003 내지 0.002 ％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판.

(3) 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판은, Si, Al의 질량 ％와 목표의 인장 강도(TS)가 하기 1식을 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판.

(0.0012 × [TS 목표치] － 0.29 － [Si])/1.45 ＜ Al ＜ 1.5 － 3 × [Si] … 1식

[TS 목표치] : 강판의 인장 강도 설계치(㎫), [Si] : Si 질량 ％, Al : Al 질량 ％

(4) 질량 ％로, C : 0.01 내지 0.3 ％, Si : 0.005 내지 0.6 ％ , Mn : 0.1 내지 3.3 ％, P : 0.001 내지 0.06 ％, S : 0.001 내지 0.01 ％, Al : 0.25 내지 1.8 ％, N : 0.0005 내지 0.01 ％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 슬래브를 열간 압연한 후 냉간 압연하고, 용융 아연 도금 가열 공정에서 Ac₁ 내지 Ac₃ ＋ 100 ℃의 온도로 가열하여 30초 내지 30분 유지한 후, 1 ℃/s 이상의 냉각 속도로 450 내지 600 ℃의 온도로 냉각하고, 계속해서 이 온도에서 용융 아연 도금 처리를 실시하고, 그 후 1 ℃/s 이상의 냉각 속도로 마르텐사이트 변태점 이하의 온도까지 냉각한 후, 200 ℃ 이상 500 ℃ 이하의 온도로 1초 내지 5분 유지한 후, 5 ℃/s 이상의 냉각 속도로 100 ℃ 이하까지 냉각함으로써 페라이트와 면적률 5 ％ 이상 60 ％ 이하의 템퍼링 마르텐사이트로 이루어지는 금속 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

(5) 상기 용융 아연 도금 처리 후에 합금화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 (4)에 기재된 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

(6) 상기 아연 도금층 또는 합금화아연 도금층 상에 크로메이트 처리, 무기 피막 처리, 화성 처리, 수지 피막 처리 중 1종 또는 2종 이상의 후처리를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 (4) 또는 (5)에 기재된 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

(7) 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판이 질량 ％로, Mo : 0.05 내지 0.5 ％, V : 0.01 내지 0.1 ％, Ti : 0.01 내지 0.2 ％, Nb : 0.005 내지 0.05 ％, Cu : 1.0 ％ 이하, Ni : 1.0 ％ 이하, Cr : 1.0 ％ 이하, Ca : 0.0003 내지 0.005 ％, REM : 0.0003 내지 0.005 ％, B : 0.0003 내지 0.002 ％ 중 1종 또는 2정 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 (4) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

(8) 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판은, Si, Al의 질량 ％와 목표의 인장 강도(TS)가 하기 1식을 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 (4) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

(9) 상기 냉간 압연으로부터 용융 아연 도금 가열 공정 사이에 Ni, Fe, Co, Sn, Cu 중 1종 또는 2종 이상의 예비 도금을 강판 한쪽 면당 0.01 내지 2.0 g/㎡ 실시하는 것을 특징으로 하는 (4) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

(10) 상기 예비 도금 전에 강판에 산세정 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 (9)에 기재된 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

우선, 본 발명에 규정하는 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 성분 및 금속 조직의 한정 이유에 대해 설명한다.

C는 강도 확보와 마르텐사이트 조직의 안정화의 기본 원소로서 필수의 성분이다. C가 0.01 ％ 미만에서는 강도를 확보할 수 없고, 또한 마르텐사이트상이 형성되지 않는다. 한편, 0.3 ％를 넘으면, 강도가 지나치게 올라가 연성이 부족해지는 동시에 용접성이 열화된다. 따라서, C의 범위는 0.01 내지 0.3 ％, 바람직하게 는 0.03 내지 0.15 ％이다.

Si는 강도와 연성을 확보하기 위해 첨가되는 원소이지만, 0.6 ％를 넘는 첨가에 의해 용융 아연 도금성이 열화된다. 이로 인해, Si의 범위는 0.005 내지 0.6 ％로 하고, 또한 용융 아연 도금성을 중시하는 경우에는 0.1 ％ 이하가 바람직하다.

Mn은 강도 확보의 관점으로부터 첨가가 필요한 것인 데다가 탄화물의 생성을 지연시키는 원소이고, 오스테나이트의 생성에 필요한 원소이다. Mn이 0.1 ％ 미만에서는 강도가 만족되지 않는다. 또한, Mn이 3.3 ％를 넘는 첨가에서는 마르텐사이트가 지나치게 증가하여 강도 상승을 초래하는 동시에 강도에 변동이 커지는 것 외에, 연성이 부족하여 공업 재료로서 사용할 수 없다. 이로 인해, Mn의 범위는 0.1 내지 3.3 ％로 하였다.

P는 강판의 강도를 높이는 원소로서 필요한 강도 레벨에 따라서 첨가하지만, 첨가량이 많으면 입계에 편석하므로 국부 연성을 열화시키고, 동시에 용접성도 열화시키므로, P의 상한치는 0.06 ％로 하였다. 한편, P의 하한은 정련의 비용 상승을 회피하기 위해 0.001 ％로 하였다.

또한, S는 MnS를 생성함으로써 국부 연성, 용접성을 열화시키는 원소이고, 강 중에 존재하지 않는 쪽이 바람직한 원소이므로 상한을 0.01 ％로 하였지만, 하한은 정련의 비용 상승을 회피하기 위해 0.001 ％로 하였다.

Al은 페라이트 생성을 촉진시키기 위해 필요한 원소이고, 연성 향상에 유효하고, 또한 다량의 첨가라도 용융 아연 도금성을 저해시키지 않고, 게다가 탈산 원소로서도 작용한다. 따라서, 연성 향상의 관점으로부터 Al은 0.25 ％ 이상 함유시킬 필요가 있지만, Al을 과도하게 첨가해도 상기 효과는 포화되고, 오히려 강을 취화시키는 동시에 용융 아연 도금성을 저하시키기 때문에, 그 상한 1.8 ％로 하였다.

N은 불가피하게 포함되어 있는 원소이지만, 다량으로 함유하는 경우에는 시효성을 열화시킬 뿐만 아니라, AlN 석출량이 많아져 Al 첨가의 효과를 감소시키기 때문에 0.01 ％ 이하의 함유가 바람직하다. 또한, 불필요하게 N을 저감시키는 것은 제강 공정에서의 비용이 증대되므로, 0.0005 ％ 이상으로 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 더 높은 강도를 필요로 하는 경우, 도금 밀착성 개선으로 인해 Si의 대체로서 다량으로 Al을 첨가하는 경우에는, 특히 0.25 ％, ≤ Al ≤ 1.8 ％인 경우에 Al, Si와 TS 밸런스를 다음의 1식의 범위로 함으로써 충분한 페라이트를 확보할 수 있고, 용융 아연 도금성과 연성의 양쪽을 한층 확보할 수 있다.

단, 상기 1식에서 [TS 목표치]는 강판의 인장 강도 설계치(㎫), [Si]는 Si 질량 ％, Al은 Al 질량 ％를 의미하는 것이다.

또한, 본 발명에서는 상기 성분에 부가하여, Mo : 0.05 내지 0.5 ％, V : 0.01 내지 0.1 ％, Ti : 0.01 내지 0.2 ％, Nb : 0.005 내지 0.05 ％, Cu : 1 ％ 이하, Ni : 1 ％ 이하, Cr : 1 ％ 이하, Ca : 0.0003 내지 0.005 ％, REM : 0.0003 내지 0.005 ％, B : 0.0003 내지 0.002 ％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 첨가할 수 있다.

Mo는 강판의 강도와 켄칭성에 효과가 있고, 0.05 ％ 미만에서는 Mo 특유의 켄칭성의 효과를 발휘할 수 없고, 충분한 마르텐사이트가 형성되지 않아 강도가 부족해진다. 한편, 0.5 ％ 이상의 첨가는 페라이트 생성을 억제하여 연성을 열화하고, 동시에 도금성도 열화시키기 때문에 0.5 ％를 상한으로 하였다.

V, Ti, Nb는 강도 향상의 목적으로, V : 0.01 내지 0.1％, Ti : 0.01 내지 0.2 ％, Nb : 0.005 내지 0.05 ％의 범위에서 첨가할 수 있다. 또한, Cr, Ni, Cu도 강화 원소로서 첨가할 수 있지만 1 ％ 이상에서는 연성 및 화성 처리성이 열화된다. 또한, Ca, REM은 개재물 제어와 구멍 확장성을 개선할 수 있으므로, 각각 Ca : 0.0003 내지 0.005 ％, REM : 0.0003 내지 0.005 ％의 범위에서 첨가할 수 있다. 또한, B는 켄칭성과 BN 석출에 의한 유효 Al을 증가시키는 관점으로부터 B : 0.0003 내지 0.002 ％ 첨가할 수 있다.

본 발명에 있어서, 강판의 조직을 페라이트와 마르텐사이트의 복합 조직으로 하는 이유는 강도 및 연성 밸런스가 우수한 강판을 얻기 위해서이다. 페라이트라 함은, 폴리고날 페라이트, 베이니틱 페라이트를 나타낸다. 또한, 어닐링 후의 냉각에 의해 일부 베이나이트가 생성되어도 상관없다. 또한, 오스테나이트가 잔존하면 2차 가공 취화나 지연 파괴성이 악화되기 때문에 불가피하게 잔존하는 퇴적률 5 ％ 이하의 잔류 오스테나이트를 허용하지만, 실질적으로는 잔류 오스테나이트를 포 함하지 않는 쪽이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 금속 조직에 있어서 최대의 특징은 강 중에 면적률 5 ％ 이상 60 ％ 이하인 템퍼링 마르텐사이트를 갖는 것이다. 이 템퍼링 마르텐사이트는 용융 아연 도금 처리 후의 냉각 과정에서 생성한 마르텐사이트가 마르텐사이트 변태점 이하의 냉각 후, 200 내지 500 ℃의 가열 처리에 의해 템퍼링되어 템퍼링 마르텐사이트 조직이 된다. 여기서, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 5 ％ 미만에서는 조직간의 경도차가 지나치게 커져 구멍 확장률의 향상이 보이지 않고, 한편, 60 ％ 초과에서는 강판 강도가 지나치게 저하되므로 템퍼링 마르텐사이트의 면적률은 5 ％ 이상 60 ％ 이하로 하였다. 또한, 잔류 오스테나이트를 5 ％ 이하로 하여 지연 파괴나 2차 가공 취화의 문제가 생기지 않도록 하고, 실질적으로 페라이트와, 마르텐사이트와 템퍼링 마르텐사이트 조직이 주상이 되어 강판 중에 밸런스 좋게 존재함으로써 가공성과 구멍 확장률이 개선되는 것이라 사료된다. 또한, 용융 아연 도금 처리 후에 마르텐사이트 변태점 온도 이하까지 냉각한 후, 가열 및 템퍼링 처리하는 것은 도금 전에는 도금 공정에 의해 더 템퍼링되어 원하는 템퍼링 마르텐사이트량을 얻을 수 없기 때문이다.

다음에, 본 발명에 의한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명에 의한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 소재는 상술한 강 성분 조성을 포함하는 슬래브를 일반적인 열간 압연 공정을 경유하여 제조된 열간 압연 강판을 산세정하여 냉간 압연한 후, 연속 용융 아연 도금 라인의 가열 공 정에서 Ac₁ 내지 Ac₃ ＋ 100 ℃의 온도 범위에서 어닐링된다. 이 경우, 어닐링 온도가 Ac₁ 미만인 온도에서는 강판 조직이 불균일해지고, 한편 Ac₃ ＋ 100 ℃를 넘는 온도에서는 오스테나이트가 조대화되고, 페라이트 생성이 억제되어 연성이 저하된다. 경제적 관점으로부터는, 상한의 온도는 900 ℃ 이하가 바람직하다. 또한, 상기 어닐링에 있어서의 유지 시간은 층상 조직을 괴리하므로 30초 이상 30분 이하가 바람직하다. 30분 초과의 유지 시간은 상기 효과가 포화되어 생산성이 저하된다. 이와 같이 하여 어닐링된 강판은 계속해서 냉각되지만, 이 냉각 시에는 1 ℃/s 이상, 바람직하게는 20 ℃/s 이상의 냉각 속도로 450 내지 600 ℃까지 냉각된다. 냉각 온도가 600 ℃ 초과에서는 강판 중에 오스테나이트가 잔류되기 쉬워지는 동시에 2차 가공성, 지연 파과성이 열화된다. 한편, 450 ℃ 미만에서는 이 후의 용융 아연 도금 처리에 대해 온도가 지나치게 낮아져 도금 처리에 지장을 초래하게 된다. 또한, 냉각 속도는 1 ℃/s 이상, 바람직하게는 20 ℃/s 이상으로 한다.

이와 같이 하여 어닐링이 실시되어 냉각된 강판은 용융 아연 도금 처리 동안에 300 내지 500 ℃의 온도에서 60초 내지 20분 유지하는 과시효 처리를 실시해도 지장이 없다. 이 과시효 처리는 하지 않는 쪽이 바람직하지만, 전술한 조건 정도의 과시효 처리이면 재질에 큰 영향을 미치지 않는다.

이와 같이 하여 처리된 강판은 계속해서 용융 아연 도금 처리가 실시되지만, 이 도금 처리는 통상 행해지고 있는 도금 조건에 지장이 없다. 용융 아연 도금욕의 온도는 종래부터 적용되고 있는 조건이 좋고, 예를 들어 440 내지 500 ℃라는 조건을 적용할 수 있다. 또한, 용해 금속으로서는, 아연이 주체이면 불가피하게 Pb, Cd, Ni, Fe, Al, Ti, Nb, Mn 등을 함유해도 좋다. 또한, 도금층의 품질 등을 향상시키기 위해 도금층이 Mg, Ti, Mn, Fe, Ni, Co, Al을 소정량 함유하고 있어도 좋다. 또한, 용융 아연 도금량으로서는 강판 한쪽 면당 3O 내지 200 g/㎡로 함으로써 다양한 용도에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 상기 용융 아연 도금 처리 후에 합금화 처리를 실시하여 합금화 용융 아연 도금 강판으로 해도 지장이 없다. 이 경우, 합금화 처리 조건으로서는 470 내지 600 ℃로 함으로써 합금화 용융 아연 도금층 내의 Fe 농도가 적정화되어, 예를 들어 Fe를 mass ％로, 7 내지 15 ％로 제어할 수 있다.

상기 용융 아연 도금 처리 후, 혹은 합금화 용융 아연 도금 처리 후, 강판은 마르텐사이트 변태점 온도 이하까지 냉각하여 강판 내에 마르텐사이트 조직을 생성시킨다. 마르텐사이트 변태점(Ms)은 Ms(℃) ＝ 561 － 471 × C(％) － 33 × Mn(％) － 17 × Ni(％) － 17 × Cr(％) － 21 × Mo(％)에서 구해지지만, Ms(℃) 이상에서는 마르텐사이트가 생성되지 않는다. 또한, 상기 냉각에 있어서의 냉각 속도는 1 ℃/s 이상이 바람직하다. 확실하게 마르텐사이트 조직을 얻기 위해서는 3 ℃/s 이상의 냉각 속도가 바람직하다.

이와 같이 처리된 강판은 계속해서 200 ℃ 이상 500 ℃ 이하의 온도에서 1초 내지 5분간 유지된 후, 5 ℃/s 이상의 냉각 속도로 100 ℃ 이하의 온도까지 냉각된다. 이 가열 처리에 있어서, 200 ℃ 미만의 온도에서는 템퍼링이 일어나지 않고, 조직간의 경도차가 커져 구멍 확장률의 향상이 인정되지 않고, 한편 500 ℃ 초과에 서는 지나치게 템퍼링되어 강도가 저하된다. 이 가열 공정은 연속 용융 아연 도금 라인에 연속 설치된 것으로, 다른 라인이라도 상관없지만, 연속 용융 아연 도금 라인에 연속 설치된 라인의 쪽이 생산성의 관점으로부터는 바람직하다. 또한, 상기 유지 시간이 1초 미만에서는 템퍼링이 거의 진전되지 않거나, 불완전한 상태가 되어 구멍 확장률의 향상이 인정되지 않는다. 또한, 5분을 넘으면 템퍼링은 거의 종료되어 있으므로, 이 이상의 시간에서는 효과는 포화된다. 또한, 가열 후의 냉각은 소정의 템퍼링 마르텐사이트량을 유지하기 위해 5 ℃/s 이상, 바람직하게는 15 ℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각된다.

또한, 본 발명에 있어서는, 내식성을 향상시키기 위해 상술한 바와 같은 공정에서 제조된 용융 아연 도금 강판, 혹은 합금화 용융 아연 도금 강판의 표층에 크로메이트 처리, 무기 피막 처리, 화성 처리, 수지 피막 처리 중 1종 또는 2종 이상의 후처리를 실시할 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 냉간 압연 후로부터 용융 아연 도금 가열 공정 사이에서 Ni, Fe, Co, Sn, Cu 중 1종 또는 2종 이상을 강판 한쪽 면당 0.01 내지 2.0 g/㎡, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 g/㎡의 예비 도금을 실시하는 것이 바람직하다. 예비 도금의 방법은 전기 도금, 침지 도금, 스프레이에 의한 도금 중 어떠한 방법으로도 채용할 수 있다. 도금 부착량은 0.01 g/㎡ 미만에서는 도금에 의한 밀착성 향상의 효과를 얻을 수 없고, 2.0 g/㎡ 초과에서는 비용이 들기 때문에 강판 한쪽 면당 0.01 내지 2.0 g/㎡로 하였다. 또한, 상기 예비 도금 전에 산세정 처리를 실시해도 좋다. 이 산세정 처리에서 강판 표면을 활성화하여 예비 도금의 도금 밀착 성을 향상시킬 수도 있다. 또한, 연속 어닐링 공정에서 산세정 처리하여 강판 표면에 생성한 Si, Mn 등의 산화물을 제거함으로써 도금 밀착성을 개선하는 수단도 효과적이다. 산세정은 염산, 황산 등 종래부터 적용되고 있는 것이라도 좋고, 예를 들어 2 내지 20 ％의 산세정액 농도 20 내지 90 ℃의 온도에서의 산세정 조건을 적용할 수 있다. 또한, 침지, 전해, 스프레이 등 설비에 따른 산세정 방법을 적용할 수 있다. 산세정 시간은 산농도에도 의존하지만 1 내지 20초간이 바람직하다.

또한, 도금 밀착성을 향상시키기 위해, 도금 전의 강판 표층 근방에 내부 산화층이나 입계 산화물을 생성시켜 Mn, Si의 표면 농화를 방지하거나, 용융 아연 도금 가열 공정의 입구측의 청정 설비로 연삭 브러시에 의한 표면 연삭을 행하는 것도 바람직하다.

(제1 실시예)

표1에 나타낸 성분 조성을 갖는 강을 진공 용해로에서 용해 및 주조한 강슬래브를 1200 ℃로 재가열한 후, 열간 압연에 있어서 880 ℃의 온도에서 마무리 압연을 행하여 열간 압연 강판으로 한 후, 냉각하여 600 ℃의 온도로 1시간 유지함으로써 열간 압연의 권취 열처리를 재현하였다. 이렇게 하여 얻게 된 열간 압연 강판을 연삭에 의해 스케일 제거하고, 70 ％의 압하율로 냉간 압연을 실시하고, 그 후 연속 어닐링 시뮬레이터를 이용하여 800 ℃의 온도로 가열한 후, 그 온도로 100초간 유지하는 연속 어닐링을 행하고, 계속해서 5 ℃/s에서 650 ℃까지 냉각한 후, 460 ℃에서 용융 아연 도금을 실시하고, 520 ℃의 온도에서 합금화 처리를 실시하였다. 계속해서, 이하에 서술하는 2종류의 제조 방법, 즉 종래의 방법과 본 발명 방법에서 아연 도금 강판을 제조하였다.

(1) 비교예 : 그 후, 10 ℃/s에서 상온까지 냉각.

(2) 본 발명예 : 그 후, 10 ℃/s에서 마르텐사이트 변태점 이하까지 냉각한 후, 300 ℃의 온도에서 60초의 가열을 행하고, 계속해서 20 ℃/s의 냉각 속도로 100 ℃ 이하까지 냉각.

그 결과를 표2, 표3에 나타냈다.

또한, 표2, 표3에 있어서 나타내는 인장 강도(TS), 구멍 확장률, 금속 조직, 도금 밀착성, 도금 외관, 합격 판정은 이하에 기술하는 바와 같다.

ㆍ 인장 강도 : JIS5호 인장 시험 부재의 L방향 인장으로 평가하였다.

ㆍ구멍 확장률 : 일본 철강 연맹 규격, JFS T1001-1996 구멍 확장 시험 방법을 채용. 10 ㎜ø의 펀칭 구멍(다이 내경 10.3 ㎜, 클리어런스 12.5 ％)에 꼭지각 60°의 원추 펀치를 펀칭 구멍의 버어가 외측이 되는 방향으로 20 ㎜/분으로 압박 확장하여 성형한다.

구멍 확장률 : λ(％) ＝ {(D － D₀)/D₀} × 100

D : 균열이 판 두께를 관통하였을 때의 구멍 직경(㎜)

D₀ : 초기 구멍 직경(㎜)

ㆍ금속 조직 : 광학 현미경에서의 관찰 및 페라이트는 나이탈 에칭, 마르텐사이트는 리펠러 에칭으로 관찰. 템퍼링 마르텐사이트 면적률의 정량화는 레펠러 에칭으로 시료를 연마(알루미나 처리)하고, 부식액[순수(純水), 피로아황산나트륨, 에틸 알코올, 피크린산의 혼합액]에 10초간 침지한 후, 다시 연마하여 물 세정한 후 이 시료를 냉풍으로 건조시키고, 그 후, 시료의 조직을 1000배이고 100 ㎛ × 100 ㎛인 영역을 루젝스 장치에 의해 면적 측정하여 템퍼링 마르텐사이트의 면적 ％를 결정하였다. 표2, 표3에서는 이 템퍼링 마르텐사이트 면적률을 템퍼링 마르텐사이트 면적 ％로 하였다.

ㆍ도금 밀착성 : 60 °V 구부림 시험에서 구부림부의 도금 박리 상황으로부터 평가.

◎ : 도금 박리 작음(박리 폭 3 ㎜ 미만)

○ : 실용상 지장이 없을 정도의 경미한 박리(박리 폭 3 ㎜ 이상 7 ㎜ 미만)

△ : 상당량의 박리가 보이는 것(박리 폭 7 ㎜ 이상 10 ㎜ 미만)

× : 박리가 현저한 것(박리 폭 10 ㎜ 이상)

도금 밀착성은 ◎, ○를 합격으로 하였다.

ㆍ도금 외관 : 눈으로 확인하여 관찰

◎ : 비도금이나 불균일이 없고 균일 외관

○ : 비도금이 없고 실용상 지장이 없을 정도의 외관 불균일

△ : 외관 불균일이 현저한 것

× : 비도금이 발생, 또한 외관 불균일이 현저한 것

도금 외관은 ◎, ○를 합격으로 하였다.

ㆍ합격 : TS ≥ 540 ㎫, TS × El ≥ 18,000

구멍 확장률 : TS ＜ 980 ㎫ … 50 ％ 이상을 합격

TS ≥ 980 ㎫ … 40 ％ 이상을 합격

[표1] 성분

[표1] (이어서)

[표2] 제법 ①

[표2] (이어서)

[표3] 제법 ②

[표3] (이어서)

제1 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 표3에 기재한 본 발명예는 표2에 기재한 동일한 실험 번호의 비교예에 반해, 템퍼링 마르텐사이트량이 증가한 것에 의해 구 멍 확장성이 향상되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 1식을 만족시키지 않는 경우, 합격 조건은 만족되어 있지만, 그 밖의 동일 정도의 TS의 강종에 비해, 연신률이 나쁘고, 그 결과 TS × El이 저하되는 경향이 있는 것을 알 수 있다.

(제2 실시예)

표1에 기재된 본 발명 성분 범위의 L, AA, AJ의 강을 진공 용해로에서 용해ㆍ주조한 강슬래브를 1200 ℃로 재가열한 후, 열간 압연에 있어서 880 ℃의 온도에서 마무리 압연을 행하여 열간 압연 강판으로 한 후, 냉각하여 600 ℃의 온도로 1시간 유지하는 권취 열처리를 재현하였다. 이렇게 하여 얻게 된 열간 압연 강판을 연삭에 의해 스케일 제거하고, 70 ％의 압하율로 냉간 압연한 후, 하기의 실험 1) 내지 5)의 조건의 예비 도금, 산세정을 실시하고,

실험 1) : (본 발명예) 5 ％ 염산으로 산세정하고, Ni 예비 도금을 0.5 g/㎡ 실시.

실험 2) : (본 발명예) 산세정 없고, Ni 예비 도금을 0.5 g/㎡ 실시.

실험 3) : (비교예) 5 ％ 염산으로 산세정하고, Ni 예비 도금을 0.005 g/㎡ 실시.

실험 4) : (비교예) 5 ％ 염산으로 산세정하고, 예비 도금 없음.

실험 5) : (본 발명예) 산세정 없음, 예비 도금 없음.

그 후, 연속 어닐링 시뮬레이터를 이용하여 800 ℃의 온도에서 100 초간의 어닐링을 행하고, 계속해서 5 ℃/s의 냉각 속도로 650 ℃까지 냉각하고, 그 후, 460 ℃에서 용융 아연 도금을 실시하고, 520 ℃의 온도에서 합금화 처리를 행하고, 그 후, 10 ℃/s의 냉각 속도로 마르텐사이트 변태점 이하까지 냉각한 후, 300 ℃의 온도에서 60초의 가열을 행하고, 그 후, 20 ℃/s의 냉각 속도로 상온까지 냉각하였다. 그 후, 압하율 1 ％로 스킨 패스 압연을 실시하였다. 그 결과를 표4에 나타냈다.

[표4] 산세정, 예비 도금 조건 차

제2 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 산세정, 예비 도금 조건 차에서는 실험 1), 실험 2)로부터 예비 도금에 의해 도금 밀착성, 도금 외관이 크게 향상되고, 또한 예비 도금 전에 산세정이 있던 쪽이 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, 실험 3)에 의해 예비 도금의 양이 적으면 효과가 없고, 또한 실험 4)에 의해 산세정만으로는 반대로 악화되고 있는 것도 알 수 있다. 산세정만인 경우, 오히려 도금 밀착성, 도금 외관이 악화되는 것은, 표면이 지나치게 활성화된 상태에서 연속 용융 아연 도금의 가열 공정에서 가열되므로, 다시 강판의 Si, Mn 등의 산화물이 강판 표면에 발생하여 도금성을 악화시키기 때문이라고 사료된다.

본 발명에 따르면, 자동차 부품 등에 사용되는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판을 제공하는 것이 가능하다.

Claims

질량 ％로, C : 0.01 내지 0.3 ％, Si : 0.005 내지 0.6 ％, Mn : 0.1 내지 3.3 ％, P : 0.001 내지 0.06 ％, S : 0.001 내지 0.01 ％, Al : 0.25 내지 1.8 ％, N : 0.0005 내지 0.01 ％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 금속 조직이 페라이트와 면적률 5 ％ 이상 60 ％ 이하의 템퍼링 마르텐사이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판.
제1항에 있어서, 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판이 질량 ％로, Mo : 0.05 내지 0.5 ％, V : 0.01 내지 0.1 ％, Ti : 0.01 내지 0.2 ％, Nb : 0.005 내지 0.05 ％, Cu : 1.0 ％ 이하, Ni : 1.0 ％ 이하, Cr : 1.0 ％ 이하, Ca : 0.0003 내지 0.005 ％, REM : 0.0003 내지 0.005 ％, B : 0.0003 내지 0.002 ％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판은, Si, Al의 질량 ％와, 목표의 인장 강도(TS)가 하기 1식을 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판.

(0.0012 × [TS 목표치] － 0.29 － [Si])/1.45 ＜ Al ＜ 1.5 － 3 × [Si] … 1식

[TS 목표치] : 강판의 인장 강도 설계치(㎫), [Si] : Si 질량 ％, Al : Al 질량 ％
질량 ％로, C : 0.01 내지 0.3 ％, Si : 0.005 내지 0.6 ％, Mn : 0.1 내지 3.3 ％, P : 0.001 내지 0.06 ％, S : 0.001 내지 0.01 ％, Al : 0.25 내지 1.8 ％, N : 0.0005 내지 0.01 ％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 슬래브를 열간 압연 후 냉간 압연하고, 용융 아연 도금 가열 공정에서 Ac₁ 내지 Ac₃ ＋ 100 ℃의 온도로 가열하여 30초 내지 30분 유지한 후, 1 ℃/s 이상의 냉각 속도로 450 내지 600 ℃의 온도로 냉각하고, 계속해서 이 온도에서 용융 아연 도금 처리를 실시하고, 그 후 1 ℃/s 이상의 냉각 속도로 마르텐사이트 변태점 이하의 온도까지 냉각한 후, 200 ℃ 이상 500 ℃ 이하의 온도로 1초 내지 5분 유지한 후, 5 ℃/s 이상의 냉각 속도로 100 ℃ 이하까지 냉각함으로써 페라이트와 면적률 5 ％ 이상 60 ％ 이하의 템퍼링 마르텐사이트로 이루어지는 금속 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 용융 아연 도금 처리 후에 합금화 처리를 실시하는 것 을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 아연 도금층 또는 합금화아연 도금층 상에 크로메이트 처리, 무기 피막 처리, 화성 처리, 수지 피막 처리 중 어느 1종 또는 2종 이상의 후처리를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판이 질량 ％로, Mo : 0.05 내지 0.5 ％, V : 0.01 내지 0.1 ％, Ti : 0.01 내지 0.2 ％, Nb : 0.005 내지 0.05 ％, Cu : 1.0 ％ 이하, Ni : 1.0 ％ 이하, Cr : 1.0 ％ 이하, Ca : 0.0003 내지 0.005 ％, REM : 0.0003 내지 0.005 ％, B : 0.0003 내지 0.002 ％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판은, Si, Al의 질량 ％와, 목표의 인장 강도(TS)가 하기 1식을 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

(0.0012 × [TS 목표치] － 0.29 － [Si])/1.45 ＜ Al ＜ 1.5 － 3 × [Si] … 1식

[TS 목표치] : 강판의 인장 강도 설계치(㎫), [Si] : Si 질량 ％, Al : Al 질량 ％
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 냉간 압연으로부터 용융 아연 도금 가열 공정 사이에 Ni, Fe, Co, Sn, Cu 중 1종 또는 2종 이상의 예비 도금을 강판 한쪽 면당 0.01 내지 2.0 g/㎡ 실시하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 예비 도금 전에 강판에 산세정 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판이 질량 ％로, Mo : 0.05 내지 0.5 ％, V : 0.01 내지 0.1 ％, Ti : 0.01 내지 0.2 ％, Nb : 0.005 내지 0.05 ％, Cu : 1.0 ％ 이하, Ni : 1.0 ％ 이하, Cr : 1.0 ％ 이하, Ca : 0.0003 내지 0.005 ％, REM : 0.0003 내지 0.005 ％, B : 0.0003 내지 0.002 ％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판은, Si, Al의 질량 ％와, 목표의 인장 강도(TS)가 하기 1식을 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

(0.0012 × [TS 목표치] － 0.29 － [Si])/1.45 ＜ Al ＜ 1.5 － 3 × [Si] … 1식

[TS 목표치] : 강판의 인장 강도 설계치(㎫), [Si] : Si 질량 ％, Al : Al 질량 ％
제7항에 있어서, 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판은, Si, Al의 질량 ％와, 목표의 인장 강도(TS)가 하기 1식을 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

(0.0012 × [TS 목표치] － 0.29 － [Si])/1.45 ＜ Al ＜ 1.5 － 3 × [Si] … 1식

[TS 목표치] : 강판의 인장 강도 설계치(㎫), [Si] : Si 질량 ％, Al : Al 질량 ％
제11항에 있어서, 상기 용융 아연 도금 복합 고강도 강판은, Si, Al의 질량 ％와, 목표의 인장 강도(TS)가 하기 1식을 더 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.

(0.0012 × [TS 목표치] － 0.29 － [Si])/1.45 ＜ Al ＜ 1.5 － 3 × [Si] … 1식

[TS 목표치] : 강판의 인장 강도 설계치(㎫), [Si] : Si 질량 ％, Al : Al 질량 ％
제6항에 있어서, 상기 냉간 압연으로부터 용융 아연 도금 가열 공정 사이에 Ni, Fe, Co, Sn, Cu 중 1종 또는 2종 이상의 예비 도금을 강판 한쪽 면당 0.01 내지 2.0 g/㎡ 실시하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 냉간 압연으로부터 용융 아연 도금 가열 공정 사이에 Ni, Fe, Co, Sn, Cu 중 1종 또는 2종 이상의 예비 도금을 강판 한쪽 면당 0.01 내지 2.0 g/㎡ 실시하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 냉간 압연으로부터 용융 아연 도금 가열 공정 사이에 Ni, Fe, Co, Sn, Cu 중 1종 또는 2종 이상의 예비 도금을 강판 한쪽 면당 0.01 내지 2.0 g/㎡ 실시하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 냉간 압연으로부터 용융 아연 도금 가열 공정 사이에 Ni, Fe, Co, Sn, Cu 중 1종 또는 2종 이상의 예비 도금을 강판 한쪽 면당 0.01 내지 2.0 g/㎡ 실시하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 복합 고강도 강판의 제조 방법.