KR101287288B1

KR101287288B1 - 가공성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101287288B1
Application number: KR1020127025745A
Authority: KR
Inventors: 노부스케 가리야; 하야토 사이토; 다케시 요코타
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2013-07-17
Also published as: KR20120113813A; CN102859022A; CN102859022B; EP2562286A4; WO2011132763A1; EP2562286B1; TWI409344B; TW201137133A; JP4962594B2; US20130032253A1; JP2011225955A; EP2562286A1

Abstract

레이저 가공으로 천공 가공했을 때 가공성 (신장 플랜지성) 이 우수한 인장 강도 590 ㎫ 이상의 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 강의 성분 조성은, 질량% 로, C : 0.03∼0.15 %, Si : 0.5 % 미만, Mn : 1.0∼2.5 %, P : 0.05 % 이하, S : 0.01 % 이하, Al : 0.05 % 이하, N : 0.0050 % 이하, Cr : 0.05∼0.8 %, V : 0.01∼0.1 % 를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 강의 미크로 조직은, 평균 입경 15 ㎛ 이하의 페라이트와 면적률로 5∼40 % 의 마텐자이트를 갖고, 상기 마텐자이트는 전체 마텐자이트 중, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 비율이 면적률로 95 % 를 초과하고, 강판 표면에 아연 도금 피막을 갖는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판.

Description

가공성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법 {HIGH STRENGTH HOT-DIP GALVANIZED STEEL SHEET WITH SUPERIOR WORKABILITY AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}

본 발명은, 자동차 부품 등의 용도에 바람직한 가공성이 우수한 인장 강도 590 ㎫ 이상의 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 산업계에서 지구 환경 보전의 관점에서 CO₂등의 배기 가스를 저감화하는 시도가 진행되고 있다. 특히 자동차 산업에 있어서는, 차체를 경량화하여 연비를 향상시킴으로써, 배기 가스량을 저하시키는 대책이 도모되고 있다. 차체 경량화의 수법의 하나로서, 자동차에 사용되고 있는 강판을 고강도화하면서, 강판 판두께의 박육화가 진행되고 있다.

또, 자동차의 충돌 안전 규제가 엄격화되고 있는 상황 중, 차체의 내충돌 성능을 향상시킬 목적에서, 자동차의 구조 부품, 보강 부재 등에 고강도 강판의 적용 검토가 진행되고 있다. 고강도 강판을 자동차의 구조 부품, 보강 부재 등에 적용하는 데에 있어서는, 타발 가공으로 천공 가공을 실시한 후에 구멍 확장 가공 (버링) 이 실시되는 경우가 많아, 고강도 강판은 신장 플랜지성 (구멍 확장성) 이 우수한 것이 요구되고 있다. 종래, 타발 가공에서는 타발 금형에 의한 기계 가공이 주류였지만, 금형 메인터넌스 비용 삭감의 관점에서 천공 가공을 레이저 가공으로 실시하는 방법이 시도되고, 비특허문헌 1 에 나타내는 바와 같이 일부 실용화되어 있다.

가공성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판에 관해서는, 예를 들어 특허문헌 1 에는, 성분 조성을 적정 범위로 조정하고, 조직을, 페라이트를 주체로 하는 페라이트·마텐자이트 조직으로 하고, 판두께 방향의 Mn 의 미크로 편석을 규정함으로써 내식성과 신장과 구멍 확장성이 우수한 용융 아연 도금 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판 및 그들의 제조 방법이 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 1 에 개시된 기술에서는, 구멍 확장 시험 방법에 관해서는 조금도 개시되어 있지 않고, 레이저 가공 타발인 경우의 구멍 확장성에 관해서도 구체적인 평가는 나타나 있지 않다.

특허문헌 2 에는, 성분 조성 및 페라이트상, 베이나이트상, 마텐자이트상의 3 상의 복합 조직의 상태를 최적화함으로써 인장 강도 (TS) 가 390∼690 ㎫ 정도인 가공성과 베이킹 경화성이 우수한 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판과 그 제조 방법이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 3 에는 용융 아연 도금 라인의 재결정 어닐링의 가열 온도, 그 가열 온도로부터 Ms 점 이상 480 ℃ 이하까지의 냉각 속도와 그 온도에서의 유지 시간을 제어함으로써, 조직을 베이나이트 또는 페라이트·베이나이트를 주체로 한 균일 미세한 베이나이트·페라이트·마텐자이트의 복합 조직으로 하고, 굽힘 가공성이 우수한 용융 아연 도금 고강도 강판의 제조 방법이 제안되어 있다. 특허문헌 2, 특허문헌 3 에서 개시된 기술은, 가공성 및 굽힘 가공성으로서 구멍 확장으로 평가하고 있는데, 특허문헌 2 에서는 타발 방법은 개시되어 있지 않고, 특허문헌 3 에서는 10 mmΦ 의 타발 구멍으로 구멍 확장률을 평가하고 있는데, 모두 레이저 가공 구멍에서의 구멍 확장률은 평가되어 있지 않다.

일본 공개특허공보 2007-070659호 일본 공개특허공보 평6-73497호 일본 공개특허공보 평4-173945호

철과 강, 제 75 년 (1989) 제 7 호, p.10-24

본 발명은, 상기한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 레이저 가공에 의한 천공 가공 후에 가공성 (신장 플랜지성) 이 우수한 인장 강도 590 ㎫ 이상의 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 레이저 가공으로 천공 가공한 고강도 용융 아연 도금 강판의 신장 플랜지성에 관해서 예의 검토를 진행시킨 결과, 첨가 원소, 강 조직, 제조 조건, 특히 열간 압연 및 연속 용융 아연 도금 처리 공정의 제조 조건을 적절히 제어하는 것이 매우 중요한 것을 알아냈다. 그리고, 강 조직을, 평균 입경이 15 ㎛ 이하인 페라이트와 면적률로 5∼40 % 의 마텐자이트를 갖고, 상기 마텐자이트는 전체 마텐자이트 중, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 비율이 면적률로 95 % 를 초과하는 조직으로 함으로써, 레이저 가공으로 천공 가공한 고강도 용융 아연 도금 강판의 신장 플랜지성이 향상되는 것을 알아냈다.

본 발명은, 이상의 지견에 기초하여 이루어진 것으로, (1)∼(3) 을 제공한다.

(1) 강의 성분 조성은, 질량% 로, C : 0.03∼0.15 %, Si : 0.5 % 미만, Mn : 1.0∼2.5 %, P : 0.05 % 이하, S : 0.01 % 이하, Al : 0.05 % 이하, N : 0.0050 % 이하, Cr : 0.05∼0.8 %, V : 0.01∼0.1 % 를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 강의 미크로 조직은, 평균 입경 15 ㎛ 이하의 페라이트와 면적률로 5∼40 % 의 마텐자이트를 갖고, 상기 마텐자이트는 전체 마텐자이트 중, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 비율이 면적률로 95 % 를 초과하고, 강판 표면에 아연 도금 피막을 갖는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판.

(2) 강의 성분 조성으로서, 추가로 질량% 로, Ti : 0.01∼0.1 %, Nb : 0.01∼0.1 %, Cu : 0.01∼0.1 %, Ni : 0.01∼0.1 %, Sn : 0.001∼0.01 %, Mo : 0.01∼0.5 % 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판.

(3) 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 성분 조성을 갖는 강 소재를 Ar₃ 점 이상의 온도에서 마무리 압연한 후, 600 ℃ 이하의 온도에서 권취하고, 권취 후 400 ℃ 까지의 평균 냉각 속도가 5 ℃/분 이상이 되도록 하여 냉각시키고, 산세하고, 또는 추가로 40 % 이상의 압하율로 냉간 압연하고, 그 후, 700∼820 ℃ 에서 균열하고, 1∼50 ℃/초의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하로 냉각시키고, 용융 아연 도금 또는 추가로 도금층의 합금화 처리를 실시한 후, 상온으로 냉각시킴과 함께, 상기 600 ℃ 이하로 냉각시키고 나서 상기 상온으로 냉각시킬 때까지의 과정에서, 400∼600 ℃ 의 온도역의 체류 시간을 150 초 이내로 하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 레이저 가공에 의한 천공 가공 후에 구멍 확장 가공했을 때 가공성 (신장 플랜지성) 이 우수한 인장 강도 590 ㎫ 이상의 고강도 용융 아연 도금 강판을 얻을 수 있다.

도 1 은 마텐자이트의 애스펙트비 및 마텐자이트의 면적률과 구멍 확장률 λ 의 관계를 나타낸 도면이다.

먼저, 본 발명의 계기가 된 실험 결과에 관해서 설명한다. 질량% 로, C : 0.09 %, Si : 0.15 %, Mn : 1.75 %, P : 0.035 %, S : 0.0006 %, Al : 0.035 %, N : 0.0025 %, Cr : 0.21 %, V : 0.017 %, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브를 조 (粗) 압연, 7 패스의 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시하고, 판두께 3.6 ㎜ 의 열연 강판으로 하였다. 여기서, 마무리 압연은 700∼900 ℃, 권취 온도는 450∼700 ℃ 로 하고, 권취 후의 평균 냉각 속도를 공랭 (1 ℃/분)∼50 ℃/분까지 변화시켰다 (또, 냉각 속도는 권취 후부터 400 ℃ 까지의 평균 냉각 속도이다). 다음으로 이 열연 강판을 산세 후, 냉간 압연, 연속 용융 아연 도금 처리를 실시하여 판두께 1.4 ㎜ 의 공시재로 하였다. 연속 용융 아연 도금 처리는, 균열 온도를 670∼900 ℃, 균열 후의 평균 냉각 속도를 0.3∼100 ℃/초로 600 ℃ 로부터 실온까지 냉각시키는 동안의 400∼600 ℃ 의 체류 시간을 30∼300 초까지 변화시켰다. 이들 공시재에 관해서, 강 조직을 관찰함과 함께 인장 특성 및 신장 플랜지성을 평가하였다.

강 조직의 평가는, 판두께 1/4 위치의 압연 방향 평행 단면을 연마·나이탈 부식 후, 단면 3 지점, 각 지점에서 1000 배의 배율로 10 시야 (합계 30 시야) 에 걸쳐 주사형 전자 현미경으로 관찰하고, 그 화상을 Media Cybernetics 사 제조의 화상 해석 소프트 "Image Pro Plus ver.4.0" 을 사용한 화상 해석 처리에 의해 측정하였다. 즉, 화상 해석으로 페라이트, 펄라이트, 시멘타이트, 마텐자이트를 분별하여, 페라이트 입경, 마텐자이트 면적률, 마텐자이트의 애스펙트비를 구하였다. 애스펙트비는, 화상 해석 장치를 사용하여 마텐자이트를 타원 근사하여 구한 (타원의 장축)/(타원의 단축) 의 평균값이다.

본 실험에서는 열간 압연 조건 및 연속 용융 아연 도금 조건에 따라 마텐자이트의 애스펙트비, 평균 페라이트 입경, 마텐자이트 면적률이 변화되었다. 여기서 어느 조건에 있어서도, 페라이트의 평균 입경은 15 ㎛ 이하, 마텐자이트의 면적률과 페라이트의 면적률의 합계는 95 % 이상이었다.

신장 플랜지성을 평가하기 위해, 얻어진 공시재로부터 구멍 확장 시험용 시험판 (크기 : 100 ㎜×100 ㎜) 을 채취하고, 구멍 확장 시험을 실시하였다. 시험판의 중심에 레이저 가공으로 10 ㎜Φ 의 천공 가공하였다. 그 후, 구멍을 원추 펀치 (직경 50 ㎜Φ, 숄더 R 8 ㎜) 에 의해 밀어 올려 구멍 확장 가공하고, 구멍 가장자리에 판두께 관통 크랙이 발생한 시점에서의 구멍 직경 d (㎜) 를 측정하여, 다음 식으로 정의되는 구멍 확장률 λ(%) 를 계산하였다.

λ=100×(d-10)/10

그리고, 동일한 시험을 5 회 실시하여, 평균의 구멍 확장률 λ 를 구하였다.

얻어진 결과를 도 1 에 나타낸다. 도 1 에 있어서, 마텐자이트의 애스펙트비는, 전체 마텐자이트에 대하여, 마텐자이트의 애스펙트비의 면적률의 누적 도수가 95 % 초과 (당해 애스펙트비 미만의 마텐자이트의 면적률이 95 % 초과) 가 되는 마텐자이트의 애스펙트비이다.

도 1 로부터, 강 조직이, 페라이트의 평균 입경이 15 ㎛ 이하, 마텐자이트의 면적률과 페라이트의 면적률의 합계가 95 % 이상, 마텐자이트의 면적률이 5∼40 %, 마텐자이트의 애스펙트비가 3.0 미만, 즉, 전체 마텐자이트 중, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 비율이 면적률로 95 % 초과가 되면, 신장 플랜지성이 현저히 향상되는 것을 알 수 있다.

다음으로, 본 발명 강판의 성분 조성의 한정 이유에 관해서 설명한다. 또, 조성에 있어서의 질량% 는 특별히 언급하지 않는 한, 간단히 % 로 기재한다.

C : 0.03∼0.15 %

C 는, 원하는 강도를 확보하기 위해 필수적인 원소이고, 그를 위해서는 0.03 % 이상 필요하다. 한편, 0.15 % 를 초과하여 첨가하면 레이저 가공에서의 천공으로 구멍측면이 과도하게 경화되어, 신장 플랜지성이 열화된다. 따라서, C 는 0.03∼0.15 % 의 범위 내로 한다.

Si : 0.5 % 미만

Si 는, 강을 강화하기 위해 유효한 원소인데, 첨가량이 0.5 % 이상이 되면 도금의 밀착성 및 표면 외관이 현저히 열화된다. 따라서, Si 는 0.5 % 미만으로 한다. 또, 바람직하게는 0.2 % 이하이다.

Mn : 1.0∼2.5 %

Mn 은, C 와 동일하게 원하는 강도를 확보하기 위해 필수적인 원소이다. 원하는 강도를 확보하기 위해서는 하한을 1.0 % 이상 필요한데, 2.5 % 를 초과하여 과잉으로 첨가하면, C 의 과잉 첨가와 동일하게 구멍측면에서 지나치게 퀀칭 (quenching) 되어 과도하게 경화되고, 신장 플랜지성이 열화된다. 따라서, Mn 은 1.0∼2.5 % 의 범위 내로 한다.

P : 0.05 % 이하

P 는, 강의 강화에 유효한 원소인데, 첨가량이 0.05 % 를 초과하면 열간 압연으로 생성되는 표면 산화층 (스케일) 의 박리가 과다해지고, 도금 후의 표면 성상이 열화된다. 따라서, P 는 0.05 % 이하로 한다.

S : 0.01 % 이하

S 는, 첨가량이 0.01 % 를 초과하면 신장 플랜지성이 열화된다. 이 때문에, S 는 0.01 % 이하로 한다.

Al : 0.05 % 이하

Al 은, 0.05 % 를 초과하면 도금 후의 표면 외관이 현저히 열화되기 때문에, Al 은 0.05 % 이하로 한다.

N : 0.0050 % 이하

N 은, 통상의 강에 함유되는 양인 0.0050 % 이하이면 본 발명의 효과를 저해하지 않는다. 따라서, N 은 0.0050 % 이하로 한다.

Cr : 0.05∼0.8 %

Cr 은, 강의 퀀칭성을 향상시키고 강의 강화에 유효한 원소이기 때문에, 0.05 % 이상 첨가한다. 한편, 0.8 % 를 초과하여 첨가하면, 이 효과가 포화됨과 함께, 어닐링 중에 Cr 계 산화물이 강판 표면에 형성되어 도금의 밀착성이 열화되기 때문에, Cr 은 0.05∼0.8 % 의 범위 내로 한다.

V : 0.01∼0.1 %

V 는, 강의 퀀칭성을 향상시키고 강의 강화에 유효한 원소이기 때문에, 0.01 % 이상 첨가한다. 한편, 0.1 % 를 초과하여 첨가하면, 강의 퀀칭 강화가 과대해지고, C 나 Mn 과 동일하게 구멍측면이 과도하게 경화되어, 신장 플랜지성이 열화된다. 따라서, V 는 0.01∼0.1 % 의 범위 내로 한다.

상기한 성분이 기본 조성인데, 본 발명에서는 상기한 기본 조성에 더하여, 추가로 Ti : 0.01∼0.1 %, Nb : 0.01∼0.1 %, Cu : 0.01∼0.1 %, Ni : 0.01∼0.1 %, Sn : 0.001∼0.01 %, Mo : 0.01∼0.5 % 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유할 수 있다.

Ti, Nb 는, 조직의 미세화나 석출 강화에 의해 고강도화될 목적으로 첨가한다. Mo 는 강의 퀀칭 강화에 유효한 원소이며 고강도화할 목적으로 첨가한다. Cu, Ni, Sn 은 강도에 기여하는 원소이고, 강의 강화 목적으로 첨가한다. 각각의 원소의 하한은, 원하는 효과가 얻어지는 최저한의 양이고, 또한 상한은 효과가 포화되는 양이다.

또한, 도금성을 크게 변화시키지 않고, 황화물계 개재물의 형태를 제어하는 작용을 갖고, 이것에 의해 가공성의 향상에 유효하게 기여하는 REM 을 0.0001 % 이상 0.1 % 이하의 범위로 함유해도 된다. 상기한 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.

다음으로, 본 발명 강판의 미크로 조직의 한정 이유에 관해서 설명한다.

본 발명 강판의 미크로 조직 (강 조직) 은, 평균 입경 15 ㎛ 이하의 페라이트와 면적률로 5∼40 % 의 마텐자이트를 갖고, 상기 마텐자이트는 전체 마텐자이트 중, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 비율이 면적률로 95 % 를 초과한다. 상기 조직으로 함으로써, 레이저 가공으로 천공 가공한 재료의 신장 플랜지성이 현저히 향상된다.

레이저 가공에 의한 천공 가공에서는 구멍측면 근방은 매우 단시간에 가열·냉각되기 때문에, 강 조직은 마텐자이트 주체의 조직으로 변화된다. 마텐자이트의 애스펙트비가 3.0 이상이 되면 레이저 가공 후의 구멍측면의 조직은, 각각의 마텐자이트가 연결되어 조대한 마텐자이트가 되고, 구멍 확장 가공에 있어서 가공 초기에 발생한 미세한 균열이 전파하여 판두께 관통 균열이 되고, 신장 플랜지성이 저하된다. 또한, 마텐자이트의 애스펙트비가 3.0 미만이어도, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가, 면적률로, 전체 마텐자이트의 95 % 이하가 되면, 레이저 가공 후의 구멍측면의 조직은, 각각의 마텐자이트가 연결되어 조대해진 마텐자이트가 증가하고, 구멍 확장 가공에 있어서 가공 초기에 발생한 미세한 균열이 전파하여 판두께 관통 균열이 되고, 신장 플랜지성이 저하된다. 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가, 면적률로, 전체 마텐자이트의 95 % 초과이면, 구멍 확장 가공에 있어서 가공 초기에 발생한 미세한 균열이 전파하여 판두께 관통 균열을 일으키는 것을 방지하여, 우수한 신장 플랜지성이 발현된다. 그 때문에, 본 발명에서는, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가, 전체 마텐자이트에 차지하는 비율을 면적률로 95 % 초과로 한정하였다.

강 조직의 마텐자이트의 면적률이 40 % 초과 또는 5 % 미만이 되면 페라이트상과 마텐자이트상의 경도차가 커지기 때문에, 구멍 확장 가공 초기에 발생한 미세 균열의 전파가 빨라져 신장 플랜지성이 저하된다. 그 때문에, 마텐자이트의 면적률을 5∼40 % 로 한정하였다.

페라이트 입경의 제어도 중요하다. 레이저 가공에 의한 천공 가공에서는, 구멍측면 근방은 매우 단시간에 가열·냉각된다. 페라이트 입경이 커지면, 레이저 가공에 의한 천공 가공의 매우 단시간의 가열·냉각 후에 페라이트의 석출이 억제되고, 페라이트, 마텐자이트 조직이 불균일해지고, 구멍 확장 가공에서의 균열 전파를 억제하는 작용이 저하되고, 신장 플랜지성이 저하된다. 페라이트의 평균 입경을 15 ㎛ 이하로 함으로써, 구멍측면 근방에서, 매우 단시간의 가열·냉각 후의 페라이트 석출을 촉진시키고, 페라이트, 마텐자이트 조직을 균일화시킴으로써, 구멍 확장 가공에서의 균열 전파를 억제하고, 신장 플랜지성을 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 페라이트의 평균 입경을 15 ㎛ 이하로 한정하였다.

또, 강 조직은, 페라이트와 면적률로 5∼40 % 의 마텐자이트 이외에, 면적률로 5 % 이내의 시멘타이트, 베이나이트 등의 조직을 포함했다고 해도, 본 발명의 효과는 저해되지 않는다.

다음으로, 본 발명 강판의 바람직한 제조 방법에 관해서 설명한다.

상기한 조성을 갖는 용강을, 전로 등의 상용의 용제 방법으로 용제하고, 연속 주조법 등의 상용의 주조 방법으로 강 소재 (슬래브) 로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 얻어진 강 소재를 가열하고 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연을 실시한다. 열간 압연은, 마무리 압연의 종료 온도를 Ar₃ 점 이상으로 하고, 600 ℃ 이하의 온도에서 권취하고, 권취 후 5 ℃/분 이상의 평균 냉각 속도로 냉각시키는 것이 바람직하다.

마무리 압연의 종료 온도 : Ar₃ 점 이상

마무리 압연의 종료 온도가 Ar₃점 미만이 되면, 페라이트가 생성되고, 그 가공 변형에 의한 조대화 등에 의해, 판두께 방향의 조직이 불균일해지고, 냉연, 어닐링 후의 조직에 있어서 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 비율을 면적률로 95 % 초과로 할 수 없다. 따라서, 마무리 압연의 종료 온도는 Ar₃ 점 이상으로 한다. 또, Ar₃ 점은 다음 식 (1) 로부터 계산할 수 있는데, 실제로 측정한 온도를 사용해도 된다.

Ar₃=910-310×[C]-80×[Mn]+0.35×(t-0.8) …(1)

여기서 [C], [Mn] 은 각각의 원소의 함유량 (%) 을, t 는 판두께 (㎜) 를 나타낸다. 또, 함유 원소에 따라, 보정항을 도입해도 되고, 예를 들어 Cu, Cr, Ni, Mo 가 함유되는 경우에는, -20×[Cu], -15×[Cr], -55×[Ni], -80×[Mo] 등의 보정항을 식 (1) 의 우변에 첨가해도 된다. 여기서 [Cu], [Cr], [Ni], [Mo] 는, 각각의 원소의 함유량 (%) 이다.

권취 온도 : 600 ℃ 이하

권취 온도가 600 ℃ 를 초과하면 애스펙트비가 높은 라멜라상의 펄라이트가 생성되고, 냉간 압연 및 어닐링으로 펄라이트가 분단되었다고 해도, 용융 아연 도금 후의 강판에 있어서, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 비율이 면적률로 95 % 이하가 되고, 신장 플랜지성이 저하된다. 따라서, 권취 온도는 600 ℃ 이하로 한다. 또, 열연판의 형상이 열화되기 때문에 권취 온도는 200 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

권취 후 400 ℃ 까지의 평균 냉각 속도 : 5 ℃/분 이상

권취 후 400 ℃ 까지의 평균 냉각 속도가, 5 ℃/분 미만이 되면 석출된 펄라이트가 장축 방향으로 성장하고, 펄라이트의 애스펙트비가 높아지므로, 연속 용융 아연 도금 처리 후의 강판에 있어서, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 비율이 면적률로 95 % 이하가 되고, 신장 플랜지성이 저하된다. 따라서, 권취 후 400 ℃ 까지의 평균 냉각 속도는 5 ℃/분 이상으로 한다. 또, 평균 냉각 속도를 20 ℃/분 이상으로 해도 그 효과는 포화되기 때문에, 상한은 20 ℃/분으로 하는 것이 바람직하다.

열간 압연한 후, 산세하고, 또는 추가로 냉간 압연하고, 그 후, 연속 용융 아연 도금 처리를 실시한다. 산세는 상용의 방법이면 된다. 냉간 압연은, 압하율은 하기가 바람직하고, 그 밖에는 상용의 방법이면 된다.

냉간 압연의 압하율 : 40 % 이상

냉간 압연의 압하율이 40 % 미만이 되면 페라이트의 재결정이 진행되기 어려워지고, 연성이 열화됨과 함께, 압연 방향으로 신전 (伸展) 된 결정립의 입계를 따라 마텐자이트가 석출되고, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 비율을 면적률로 95 % 초과로 하는 것이 곤란해진다. 따라서, 냉간 압연의 압하율은 40 % 이상으로 한다.

연속 용융 아연 도금 처리 공정은, 700∼820 ℃ 에서 균열한 후, 1∼50 ℃/초의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하의 온도역까지 냉각시키고, 용융 아연 도금을 실시하고, 필요에 따라 추가로 합금화 처리를 실시한다.

균열 온도는 원하는 마텐자이트 면적률을 얻기 위해 700 ℃ 이상이 필요한데, 820 ℃ 를 초과하면 페라이트 입경이 커져 원하는 특성이 얻어지지 않게 되므로, 이것을 상한으로 한다. 1∼50 ℃/초의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하의 온도역까지 냉각시키는데, 이것은 펄라이트를 생성시키지 않고, 또한 미세한 페라이트를 석출시키기 위한 것으로, 냉각 속도의 하한은 이것 미만에서는 펄라이트가 생성되거나, 페라이트 입경이 커지기 때문에 규정한다. 냉각 속도의 상한은, 이것을 초과하면 마텐자이트의 면적률이 40 % 를 초과하기 때문에 규정한다.

600 ℃ 이하의 온도역까지 냉각시킨 후, 용융 아연 도금하고, 필요에 따라 추가로 합금화 처리를 실시한 후, 상온으로 냉각시킨다. 600 ℃ 이하의 온도역까지 냉각시킨 후, 상온으로 냉각시키는 과정에서 400∼600 ℃ 의 온도역의 체류 시간이 길어지면, 오스테나이트로부터의 시멘타이트의 석출이 현저해지고, 마텐자이트 면적률이 저하되어 강도가 저하되기 때문에, 400∼600 ℃ 의 온도역의 체류 시간의 상한은 150 초로 규정한다.

얻어진 고강도 용융 아연 도금 강판에 화성 처리 등의 각종 표면 처리를 실시해도 본 발명의 효과를 저해하는 것은 아니다.

[실시예]

표 1 에 나타내는 조성을 갖는 강 소재 (슬래브) 를 출발 소재로 하였다. 이들 강 소재를, 표 2 및 표 3 에 나타내는 가열 온도로 가열한 후, 표 2 및 표 3 에 나타내는 조건에서 열간 압연, 냉간 압연, 연속 용융 아연 도금을 실시하였다. 아연 도금량은 편면당 60 g/㎡ 로 조정하고, 합금화 처리는 피막 중 Fe % 를 10 % 로 조정하였다. 얻어진 강판에 관해서, 조직 관찰, 인장 시험, 신장 플랜지성에 관해서 평가하였다. 시험 방법은 다음과 같다.

(1) 조직 관찰

강 조직의 평가는 판두께 1/4 위치의 압연 방향 평행 단면을 연마·나이탈 부식 후, 단면 3 지점, 각 지점에서 1000 배의 배율로 10 시야 (합계 30 시야) 에 걸쳐 주사형 전자 현미경으로 관찰하고, 그 화상을 Media Cybernetics 사 제조의 화상 해석 소프트 "Image Pro Plus ver.4.0" 을 사용한 화상 해석 처리에 의해 측정하였다. 즉, 화상 해석으로 페라이트, 펄라이트, 시멘타이트, 마텐자이트를 분별하여, 페라이트 입경, 마텐자이트 면적률, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 면적률을 구하였다. 애스펙트비는 화상 해석 장치를 사용하여, 마텐자이트를 타원 근사하여 구한 (타원의 장축)/(타원의 단축) 의 평균값이다.

(2) 인장 시험

얻어진 강판의 압연 방향에서 JIS 5 호 인장 시험편을 채취하고, 인장 시험을 실시하였다. 인장 시험은 파단까지 실시하여, 인장 강도 (TS) 를 구하였다. 동일한 시험을 각 시료에 관하여 2 회 실시하여 평균값을 구하고, 그 시료의 인장 특성값으로 하였다.

(3) 신장 플랜지성

얻어진 공시재로부터 신장 플랜지성을 평가하기 위해 구멍 확장 시험용 시험판 (크기 : 100 ㎜×100 ㎜) 을 채취하고, 구멍 확장 시험을 실시하였다. 시험판의 중심에 레이저 가공으로 10 ㎜Φ, 천공 가공하였다. 그 후, 구멍을 원추 펀치 (직경 50 ㎜Φ, 숄더 R 8 ㎜) 에 의해 밀어 올려 구멍 확장 가공하고, 구멍 가장자리에 판두께 관통 크랙이 발생한 시점에서의 구멍 직경 d (㎜) 를 측정하여, 다음 식으로 정의되는 구멍 확장률 λ(%) 를 계산하였다.

λ=100×(d-10)/10

그리고, 동일한 시험을 5 회 실시하여, 평균의 구멍 확장률 λ 를 구하고, 평균의 구멍 확장률 λ 이 90 % 이상인 경우를 신장 플랜지성이 양호하다고 판정하였다.

얻어진 결과를 표 2 및 표 3 에 함께 나타낸다.

다음으로 본 발명 강 D, P, S 와 비교 강 e 의 성분을 갖는 강 소재를 준비하고, 여러 가지 제조 조건에서 용융 아연 도금 강판을 제조하였다. 표 4 및 표 5 에 이들의 제조 조건과 얻어진 강판에 관해서 상기의 평가를 실시한 결과를 정리하여 나타낸다.

표 2, 표 3, 표 4, 및 표 5 으로부터, 강의 성분 조성과 강 조직이 본 발명 범위 내에 있는 본 발명예의 강판은, 인장 강도 (TS) 가 590 ㎫ 이상이고, 레이저 가공으로 천공 가공 후의 구멍 확장률이 높고, 신장 플랜지성이 우수하고, 한편, 강의 성분 조성과 강 조직의 적어도 일방이 본 발명 범위를 만족하지 않는 비교예의 강판은, 레이저 가공으로 천공 가공 후의 구멍 확장률이 낮아 신장 플랜지성이 열등하고, 또는 나아가 인장 강도 (TS) 가 590 ㎫ 미만에서 원하는 강도가 얻어지지 않았다.

또한, 본 발명법에서 규정하는 성분 조성의 강 소재를 사용하고, 본 발명법에서 규정하는 조건으로 열간 압연 공정에서 연속 용융 아연 도금 처리 공정을 실시한 본 발명예의 강판은, 강 조직이 본 발명 범위 내에 있는 강판이 얻어지고, 인장 강도 (TS) 가 590 ㎫ 이상이고, 레이저 가공으로 천공 가공 후의 구멍 확장률이 높고, 신장 플랜지성이 우수하다. 한편, 본 발명법에서 규정하는 성분 조성의 강 소재를 사용해도, 열간 압연 공정에서 연속 용융 아연 도금 처리 공정이 본 발명법에서 규정하는 조건을 만족하지 않는 비교예의 강판, 본 발명법에서 규정하는 성분 조성의 강 소재를 사용하지 않은 비교예의 강판은, 강 조직이 본 발명 범위를 만족하는 강판이 얻어지지 않고, 레이저 가공으로 천공 가공 후의 구멍 확장률이 낮아 신장 플랜지성이 열등하고, 또는 나아가 인장 강도 (TS) 가 590 ㎫ 미만에서 원하는 강도가 얻어지지 않았다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 인장 강도 590 ㎫ 이상이고, 레이저 가공에 의한 천공 가공 후의 신장 플랜지성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims

강의 성분 조성은, 질량% 로, C : 0.08∼0.15 %, Si : 0 % 초과 0.5 % 미만, Mn : 1.0∼2.5 %, P : 0 % 초과 0.05 % 이하, S : 0 % 초과 0.01 % 이하, Al : 0 % 초과 0.05 % 이하, N : 0 % 초과 0.0050 % 이하, Cr : 0.05∼0.8 %, V : 0.01∼0.1 % 를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 강의 미크로 조직은, 평균 입경 15 ㎛ 이하의 페라이트와 면적률로 5∼40 % 의 마텐자이트를 갖고, 상기 마텐자이트는 전체 마텐자이트 중, 애스펙트비가 3.0 미만인 마텐자이트가 차지하는 비율이 면적률로 95 % 를 초과하고, 강판 표면에 아연 도금 피막을 갖고, 590 ㎫ 이상의 인장 강도 (TS) 를 갖는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판.
제 1 항에 있어서,
강의 성분 조성으로서, 추가로 질량% 로, Ti : 0.01∼0.1 %, Nb : 0.01∼0.1 %, Cu : 0.01∼0.1 %, Ni : 0.01∼0.1 %, Sn : 0.001∼0.01 %, Mo : 0.01∼0.5 % 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 소재를 Ar₃ 점 이상의 온도에서 마무리 압연한 후, 600 ℃ 이하의 온도에서 권취하고, 권취 후 400 ℃ 까지의 평균 냉각 속도가 5 ℃/분 이상이 되도록 하여 냉각시키고, 산세하고, 또는 추가로 40 % 이상의 압하율로 냉간 압연하고, 그 후, 700∼820 ℃ 에서 균열하고, 1∼50 ℃/초의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하로 냉각시키고, 용융 아연 도금 또는 추가로 도금층의 합금화 처리를 실시한 후, 상온으로 냉각시킴과 함께, 상기 600 ℃ 이하로 냉각시키고 나서 상기 상온으로 냉각시킬 때까지의 과정에서, 400∼600 ℃ 의 온도역의 체류 시간을 150 초 이내로 하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.