KR101452052B1 - 도금밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

도금밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도금밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판에 관한 것으로, 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명은 강판의 성분계를 제어하고, 강판의 미세조직을 적절히 제어하며, 강판 중 마르텐사이트 결정립 크기를 제어하고, 강판의 일면에 형성된 합금화 용융아연도금층의 합금화도와 합금상의 분율을 제어함으로써 도금밀착성과 가공성이 우수하고, 고강도의 합금화 용융아연도금강판을 제공할 수 있다.

Description

도금밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판 및 그 제조방법{High strength alloyed galvanized steel sheet with excellent coating adhesion and method for manufacturing the same}
본 발명은 자동차 부품 소재로 사용될 수 있고, 도금밀착성과 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 내판재 및 외판재로 사용되는 강판은 가공을 위한 부식에 대한 내식성과 함께 우수한 가공성이 요구된다. 이러한 강판 중에 대표적인 것으로 용융아연도금강판(GI: Galvanized Steel Sheet)이 있으며, 이러한 용융아연도금강판은 냉연강판의 표면에 아연을 도금하여 내식성을 향상시킨 강판이다. 상기 용융아연도금강판의 내식성은 아연도금의 부착량에 의존하며, 부착량이 많을수록 내식성이 우수한 효과가 있다. 그러나 한편으로는, 상기 아연도금의 부착량이 많아질수록 강판의 용접성이 떨어지게 되는 문제가 있다. 이러한 문제점의 개선을 위해 개발된 제품이 합금화 용융아연 금강판(GA: Galvannealed Steel Sheet)이다.
합금화 용융아연도금강판은 소둔 과정을 거치지 않은 냉연강판을 연속 아연도금라인에서 소둔하고 아연도금욕에서 도금한 다음, 합금화로(Furnace)를 통과시켜 소지철 중 Fe 성분과 아연도금층의 Zn 성분이 합금화된 것이다. 이러한 합금화 용융아연도금강판은 소지강판의 도금층에 의해 내식성이 탁월한 효과 때문에, 국내외 많은 자동차사들은 그 사용을 적극적으로 확대하고 있다. 그러나 이러한 합금화 용융아연도금강판은, 강판의 신장플랜지 가공 시에 도금층과 소지강판의 밀착 정도에 따라 도금층이 떨어져 나갈 수 있어, 가공성 측면에서 문제가 발생하는 단점이 있었다.
따라서, 상기 도금강판의 상용화를 위해, 소지강판의 높은 도금밀착성을 구현하기 위한 연구가 지속적으로 이루어져 왔다. 그 중, 강판의 제조과정에서 투입된 소지강판의 합금성분이 도금밀착성을 저하하는 효과가 있음에 대하여 주목한 연구들이 있다. 특히, 변태강화강인 이상조직 강(Dual Phase steel; DP강)과 변태유기소성강(Transformation Induced Plasticity; TRIP강)의 경우, 강도와 성형성 개선을 위해 망간(Mn), 실리콘(Si), 니오븀(Nb), 알루미늄(Al) 등의 합금 원소 성분이 투입되는데, 상기의 성분들은 강판 제조 시 냉간압연 공정 중에 강판 표면으로 농화되어 도금밀착성을 저하하는 특징이 있다. 따라서, 상기의 강들을 합금화 용융아연도금강판으로 제조하여 사용하기에는 문제가 있다.
상기 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 1 내지 4에서는 크롬(Cr), 안티몬(Sb), 주석(Sn) 등의 특정성분을 일정량 첨가하여 강판의 도금밀착성을 향상 시키는 기술에 대해 개시하고 있다. 그러나, 상기의 특허문헌들은 특정원소의 첨가효과 및 야금학적 거동에 대한 고찰이 명확하지 않아, 그 제조방법의 구체화에 미흡한 측면이 있다. 또한, 이들 특허문헌에서 개시하는 기술에 따르더라도, 합금화 용융아연도금강판으로 제조될 경우 낮은 도금밀착성으로 인해, 강판의 가공성이 열위하게 되는 문제점이 여전히 남아 있다.
따라서, 합금화 용융아연도금 강판의 상용화에 있어서, 야금학적 거동이 불명확한 특별한 합금성분의 첨가 없이도 고강도를 유지하면서 우수한 가공성 및 도금밀착성을 구현할 수 있는 기술에 대한 필요는 지속적으로 남아있다.
1. 일본 공개특허공보 제2002-146477호 2. 일본 공개특허공보 제2001-064750호 3. 일본 공개특허공보 제2002-294397호 4. 일본 공개특허공보 제2002-155317호
본 발명의 목적은 도금밀착성과 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 강판은 C: 0.07 내지 0.08 중량%, Si: 0.3 내지 0.4 중량%, Mn: 1.7 내지 2.0 중량%, P: 0.01 내지 0.02 중량%, S: 0.001 내지 0.004 중량%, Cr: 0.01 내지 0.03 중량%, Mo: 0.01 내지 0.04 중량%, Sol Al: 0.02 내지 0.04 중량%, N: 0.002 내지 0.005 중량%, Sb: 0.01 내지 0.04 중량%이고, 잔부의 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 강판의 미세조직은 면적분율로 75 내지 85%의 페라이트(Ferrite)와 15 내지 25%의 마르텐사이트(Martensite)를 포함하며, 상기 강판은 적어도 일면에 합금화 용융아연도금층을 형성하며, 상기 합금화 용융아연도금층의 합금화도는 9 내지 13%이고, 합금상은 면적분율로 85 내지 95%의 델타(δ)상을 포함하는 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판을 제공한다.
본 발명은 또한 C: 0.07 내지 0.08 중량%, Si: 0.3 내지 0.4 중량%, Mn: 1.7 내지 2.0 중량%, P: 0.01 내지 0.02 중량%, S: 0.001 내지 0.004 중량%, Cr: 0.01 내지 0.03 중량%, Mo: 0.01 내지 0.04 중량%, Sol Al: 0.02 내지 0.04 중량%, N: 0.002 내지 0.005 중량%, Sb: 0.01 내지 0.04 중량%이고, 잔부의 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열 처리된 슬라브를 875 내지 905℃에서 열간 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 560 내지 580℃에서 권취하는 단계; 상기 권취된 강판을 50 내지 90%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 냉연강판을 780 내지 810℃에서 재결정 소둔 열처리하는 단계; 상기 재결정 소둔 열처리된 냉연강판을 급냉한 후 용융아연도금하는 단계; 및 상기 용융아연도금된 강판을 470 내지 550℃에서 합금화 열처리 후 냉각하는 단계를 포함하는 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 강판의 성분계, 미세조직의 면적분율, 도금층의 합금화도, 합금상의 면적분율 등을 제어하여 도금밀착성과 가공성이 우수하면서도 고강도를 유지하는 합금화 용융아연도금강판을 제공하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 발명자들은 도금밀착성과 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판을 도출해 내기 위하여 강판의 성분계를 제어하고, 강판의 미세조직을 페라이트와 마르텐사이트로 적절히 제어하며, 강판 중 마르텐사이트 결정립 크기를 제어하며, 도금층의 합금화도와 합금상의 종류, 면적분율을 제어함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 강판은 C: 0.07 내지 0.08 중량%, Si: 0.3 내지 0.4 중량%, Mn: 1.7 내지 2.0 중량%, P: 0.01 내지 0.02 중량%, S: 0.001 내지 0.004 중량%, Cr: 0.01 내지 0.03 중량%, Mo: 0.01 내지 0.04 중량%, Sol Al: 0.02 내지 0.04 중량%, N: 0.002 내지 0.005 중량%, Sb: 0.01 내지 0.04 중량%이고, 잔부의 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 강판의 미세조직은 면적분율로 75 내지 85%의 페라이트(Ferrite)와 15 내지 25%의 마르텐사이트(Martensite)를 포함하며, 상기 강판은 적어도 일면에 합금화 용융아연도금층을 형성하며, 상기 합금화 용융아연도금층의 합금화도는 9 내지 13%이고, 합금상은 면적분율로 85 내지 95%의 델타(δ)상을 포함하는 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판을 제공한다.
또한, 본 발명은 C: 0.07 내지 0.08 중량%, Si: 0.3 내지 0.4 중량%, Mn: 1.7 내지 2.0 중량%, P: 0.01 내지 0.02 중량%, S: 0.001 내지 0.004 중량%, Cr: 0.01 내지 0.03 중량%, Mo: 0.01 내지 0.04 중량%, Sol Al: 0.02 내지 0.04 중량%, N: 0.002 내지 0.005 중량%, Sb: 0.01 내지 0.04 중량%이고, 잔부의 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열 처리된 슬라브를 875 내지 905℃에서 열간 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 560 내지 580℃에서 권취하는 단계; 상기 권취된 강판을 50 내지 90%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 냉연강판을 780 내지 810℃에서 재결정 소둔 열처리하는 단계; 상기 재결정 소둔 열처리된 냉연강판을 급냉한 후 용융아연도금하는 단계; 및 상기 용융아연도금된 강판을 470 내지 550℃에서 합금화 열처리 후 냉각하는 단계를 포함하는 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 합금화 용융아연도금강판의 일면을 형성하는 강판의 성분계에 대해 상세히 설명한다.
탄소(C)는 0.07 내지 0.08 중량%로 포함되는 것이 좋다. 탄소(C)는 오스테나이트(Austenite) 안정화 원소로 열연강판에서 펄라이트(pearlite) 조직과 페라이트(ferrite) 조직 내부의 탄화물을 최소화시키고, 결정립을 미세화시키며. 복합 석출물의 재고용이 냉연강판의 소둔과정에서 부분적으로 재용해 되어, 10 내지 30 ㎛ 정도의 크기를 가진 미세한 결정립을 제공하고, 결정입계에서 나타나는 마르텐사이트를 체적율 20% 이하로 제한함으로써, 성형성에 좋은 집합조직(111)을 발달시키는 역할을 한다. 상기 탄소(C)의 함량이 0.07 중량% 미만인 경우에는 임계 온도영역에서 안정된 오스테나이트를 확보하지 못하여 냉각 후 마르텐사이트가 적절한 분율로 생성되지 않기 때문에 적절한 강도를 확보하기 곤란하다. 반면에, 상기 탄소(C)의 함량이 0.08 중량%를 초과하는 경우에는 연성을 확보할 수 없는데다 용접성을 악화시키는 문제점이 있다.
실리콘(Si)은 0.30 내지 0.40 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 실리콘(Si)은 페라이트 안정화 원소로서 고용강화에 의하여 강도를 증가시키는 한편, 소둔 열처리 후 350 내지 600℃의 온도에서 유지하는 동안, 시멘타이트(cementite)의 석출을 억제하고, 상기 탄소(C)가 오스테나이트로 농화되는 것을 촉진하여 냉각 시 마르텐사이트 형성 및 연성 향상에 기여하는 원소이다. 그러나 상기 실리콘(Si)의 함량이 0.30 중량% 미만인 경우에는 상술한 오스테나이트 안정화 효과가 저하된다. 반면에, 상기 실리콘(Si)의 함량이 0.40 중량%를 초과하는 경우에는 표면 성상이 열화되면서, 실리콘(Si) 산화물이 농화되어 용접성과 도금성 모두 열화될 수 있다.
망간(Mn)은 1.7 내지 2.0 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 망간(Mn)은 오스테나이트를 안정화하는 원소로서, 소둔 후 300 내지 580℃로 냉각하는 동안 오스테나이트에서 펄라이트로의 분해를 지연시키기 때문에, 상온으로 냉각하는 동안, 저온 변태상인 마르텐사이트 조직으로, 조직을 안정하게 생성되게 한다. 또한 고용강화에 의하여 강도를 향상시키는 효과가 있고 강 중에서 황(S)과 결합하여 MnS 개재물을 형성하여 슬라브(Slab)의 열간균열을 방지하는데 매우 유효하다. 상기 망간(Mn)의 함량이 1.7 중량% 미만인 경우에는 오스테나이트에서 펄라이트(pearlite)로의 분해를 지연시키기 어렵다. 반면에, 상기 망간(Mn)의 함량이 2.0 중량%를 초과하는 경우에는 슬라브(Slab) 코스트의 현저한 상승을 초래할 뿐만 아니라, 용접성 및 성형성의 열화를 초래할 수 있다.
인(P)은 0.01 내지 0.02 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 인(P)은 고용강화에 의하여 강도를 증가시키고 실리콘(Si)과 함께 첨가하면 300 내지 580℃로 유지하는 동안 시멘타이트 석출을 억제시키고, 오스테나이트로 탄소 농화를 촉진시키므로 0.02 중량% 이하로 첨가한다. 인(P)의 농도가 0.02 중량%를 초과할 경우 2차 가공취성에 불리하며 아연도금의 밀착성을 저하시키고 합금화 성질을 저하시킬 수 있다.
황(S)은 0.001 내지 0.004 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 황(S)은 불가피하게 함유되는 불순물로써, Fe와 결합하여 FeS를 형성하며, 이에 따라 열간취성을 유발할 수 있으므로, 그 함량을 최대한 억제하는 것이 바람직하다. 이론상 황(S)의 함량은 0 중량%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서 상기 황(S) 함량의 상한은 0.004 중량%로 한정하는 것이 좋다.
크롬(Cr)은 0.01 내지 0.03 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 크롬(Cr)은 담금질성을 향상시켜, 안정되게 저온변태상을 형성시키는데 매우 유효한 원소로서 탄화물의 미세화를 가져오고, 구상화 속도를 지연시키며, 결정립 미세화와, 결정립의 성장 저지 억제 및 페라이트 강화원소이다. 또한, 용접시의 열영향부(HAZ)의 연화 억제에도 효과가 있다. 그러나 크롬(Cr)이 0.01 중량% 미만으로 첨가되면 탄소(C)와의 결합이 너무 적어져 재고용시키기 어렵다. 또한, 0.03 중량%를 초과하면 HAZ의 경도 상승이 지나치게 커질 수 있다.
몰리브덴(Mo)은 0.01 내지 0.04 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 몰리브덴(Mo)은 열연 후 냉각과정에서 복합석출을 하지만 재용해 온도가 낮기 때문에 소둔 과정에서 재용해시켜 복합 석출물에서 몰리브덴(Mo)과 결합한 탄소를 재고용시키기 위하여 그 효과 최소치인 0.01 중량% 이상 첨가한다. 그러나 0.04 중량%를 초과하면 재고용량이 적어져서 저온변태상 형성이 어렵고 코스트의 현저한 상승을 초래할 수 있다.
알루미늄(Al)은 0.02 내지 0.04 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 알루미늄(Al)은 탈산제로 사용되는 동시에, 실리콘(Si)과 같이 시멘타이트 석출을 억제하고 변태의 진행을 늦추어 오스테나이트를 안정화하는 원소이다. 고온영역에서 입계에 편석하여, 열연강판 결정립에서 탄화물을 미세하게 만들기 때문에 알루미늄(Al)을 오스테나이트 안정화 최소 효과 한계치인 0.02 중량% 이상 첨가함으로써 강중에서 불필요한 고용 질소(N)을 AlN 으로서 석출시킬 수 있다. 그러나, 상기 알루미늄(Al)의 함량이 0.04 중량%를 초과하는 경우에는 연속주조시 노즐 막힘을 일으키고, 주조시 Al 산화물 등에 의해 열간취성과 연성이 현저히 저하되고 표면불량을 가져오기 쉽다. 따라서, 고온영역에서 입계에 편석하는 알루미늄(Al)에 의한 품질 불량을 제거하기 위해 상기 함량 범위를 사용하는 것이 좋다.
안티몬(Sb)은 0.01 내지 0.04 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 안티몬(Sb)은 MnO, SiO2, Al2O3 등의 표면 농화를 억제하며, 온도 상승 및 열연 공정 변화에 따른 표면 농화물의 조대화를 억제하는데 탁월한 효과가 있으므로 첨가한다. 그러나 안티몬(Sb)의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 상술한 효과를 얻기 힘들며, 반면에 안티몬(Sb)의 함량이 0.04 중량%를 초과하면 더 이상 나은 효과를 기대할 수 없을 뿐만 아니라 제조 비용 및 가공성이 저하될 수 있다.
상기 강판은 상기 성분 원소들 외에도 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
본 발명의 상술한 성분계를 가지는 합금화 용융아연도금강판은 가공성, 도금밀착성 및 강도 측면에서의 우수한 기계적 물성을 가지기 위한 추가적인 조건으로서, 제조된 냉연강판의 미세조직의 상분율, 마르텐사이트 조직의 평균 결정립 크기, 합금화 용융아연도금층의 합금화도 및 합금상의 면적분율에 대하여도 적절히 한정하는 것이 좋다.
예컨대, 강판의 미세조직은 면적분율로 75 내지 85%의 페라이트(Ferrite)와 15 내지 25%의 마르텐사이트(Martensite)로 구성되며, 마르텐사이트 평균 결정립 크기는 3㎛ 이하로 제어하는 것이 좋다.
또한, 상기 강판의 적어도 일면에는 합금화 용융아연도금층이 형성되며, 상기 도금층의 합금화도는 9 내지 13%, 보다 구체적으로 9.7 내지 12.9%인 것이 좋다. 상기 범위를 벗어날 경우, 도금층의 내파우더링성과 같은 도금밀착성이 저하되는 효과가 발생할 수 있다.
상기 합금화 용융아연도금층의 합금상은 델타(δ)상을 면적분율로 85 내지 95%, 보다 구체적으로 85.1 내지 94.9%로 포함하는 것이 좋다. 상기 범위를 벗어나는 경우, 합금화 용융아연강판의 도금밀착성, 가공성, 강도가 저하될 수 있다.
따라서, 상기 합금화 용융아연도금강판은 인장강도(Tensile strength)가 600 Mpa 이상, 보다 구체적으로 602 내지 677 Mpa이고, 연신율(El)이 25% 이상, 보다 구체적으로 25 내지 29%이며, 인장강도와 연신율 밸런스(TS×El)가 15,000 Mpa% 이상, 보다 구체적으로 16050 내지 17545 Mpa%으로 가공성과 강도가 우수하고 도금밀착성이 우수하다.
하기에서는, 상술한 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판을 제조하기 위한 제조방법 중 본 발명자들에 의해 도출된 가장 바람직한 일례에 대하여 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 하기의 일례에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면에 따른 도금밀착성과 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법은 상술한 성분조성을 가진 강 슬라브를 재가열, 열간압연, 권취, 냉간압연, 연속 소둔, 용융아연도금 및 합금화 열처리의 연속주조공정을 통해, 목표로 하는 기계적 성질이 구현된 합금화 용융아연도금강판으로 제조된다.
하기에서는, 각 공정에 따른 구체적인 조건에 대하여 설명한다.
<재가열 공정>
통상의 방법으로 본 발명에 따른 조성을 갖는 슬라브를 주조하고, 열간압연을 위해 상기 주조된 슬라브를 재가열한다. 이때 상기 슬라브 재가열 처리는 1150 내지 1250℃의 온도에서 실시하는 것이 좋다.
<열간압연 공정>
재가열 처리된 슬라브를 열간압연하는데 열간압연 마무리 온도는 875 내지 905℃의 온도에서 실시한 후 냉각을 조절하여 열연조직이 미세해지도록 한다. 이때 열간 마무리 압연 온도가 낮으면 스트레인 어닐링에 의하여 결정 조직에서 조대립 발생으로 드로잉성이 저하하기 때문에 적정 압연 온도로 열간 압연을 실시하여 미세한 열연조직을 얻도록 한다. 열간 압연 후에는 고압의 스케일 제거 장치를 사용하거나 강한 산세처리(pickling)로 표면의 스케일을 제거하는 것이 좋다.
<권취 공정>
상기 열간압연한 열연강판을 560 내지 580℃의 온도에서 권취 하는데 권취 상태에서 탄화물을 원활하게 형성하여 고용탄소를 최소화시키고 AlN도 최대한으로 석출시켜 강내부 고용질소의 형성을 최소화시킨다. 이러한 권취 온도는 냉간 압연 및 재결정 열처리 후 최적의 기계적 물성을 얻기 위한 조직을 얻기 위한 온도로서, 권취 온도가 560℃ 미만일 경우 베이나이트나 마르텐사이트 조직으로 인해 냉간 압연이 어렵고, 580℃를 초과할 경우 최종 미세조직이 조대해지므로 충분한 강도를 갖는 강판을 제조하기 힘들다.
<냉간압연 공정>
상기 권취한 열연강판을 산세한 후, 냉간압연하는데, 이때 냉간압하율은 50 내지 90%로 하는 것이 좋다. 냉간압연은 열연조직을 변형시키고 그 변형 에너지는 재결정 과정의 에너지가 되는데, 냉간압하율이 50% 미만에서는 이러한 변형효과가 작고, 압하율 90%를 초과하는 냉간압연은 현실적으로 압연이 힘든 데다가, 열연강판에서 복합 석출물이 압연중 분해되어 재결정 초기과정에서 (100) 집합조직을 발달시켜 드로잉성을 해치며 강판의 가장자리에 균열이 생기고 판파단이 일어날 확률을 높이므로 그 범위를 50 내지 90%로 하는 것이 좋다.
<소둔 열처리 공정>
상기 냉간압연한 후 압연된 강판을 재결정 소둔하는데 이때의 소둔은 연속 소둔이 좋다. 재결정 소둔은 재결정과 결정립 성장을 통하여 (111) 집합조직을 발달시켜 드로잉성을 향상시키고 미세한 복합 석출물을 재용해시켜 고용탄소를 용출시킨다.
본 발명에서는 780 내지 810℃에서 10 내지 200초간 재결정 소둔 열처리를 실시한다.
재결정 소둔 열처리는 페라이트와 오스테나이트의 2상 조직을 만들기 위하여 Ac1 변태점에서 Ac3 변태점 사이에서 실행되어야 하는데, 780℃ 미만의 온도에서는 시멘타이트의 재고용을 위하여 너무 많은 시간이 필요하게 되고, 또한 810℃를 초과하는 온도에서는 오스테나이트 체적율이 너무 크게 되어 이에 따라 오스테나이트의 탄소 농도가 감소하게 된다.
<급냉 및 용융아연도금 공정>
상기 재결정 소둔 열처리된 강판을 급냉한 후, 용융아연도금을 실시한다. 이때, 상기 급냉은 5 내지 50℃/sec의 냉각 속도로 400 내지 470℃까지 냉각하는 것이 좋다. 이는 상기 급냉 종료 온도가 400℃ 미만의 경우, 강판의 조직 구조가 모두 마르텐사이트로 변태되기 때문에 강도의 급격한 상승과 함께 가공성이 감소될 수 있다. 또한, 상기 급냉 종료 온도가 470℃를 초과하면, 강판의 조직구조가 베이나이트상으로 변태되기 때문에 연성이 감소할 수 있다.
<합금화 열처리 및 냉각 공정>
용융아연도금이 완료되면 도금층의 안정적 성장을 위해 통상의 방법으로 470 내지 550℃의 온도 영역에서 합금화 열처리를 실시한다. 이후, 상기 합금화 열처리된 강판을 냉각한다. 이때 상기 냉각은 5 내지 50℃/sec 이상의 냉각속도로 250 내지 350℃의 온도 범위까지 냉각하는 것이 좋다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예>
하기 표 1의 조성(단위: 중량%)을 갖는 강 슬라브를 제조하고, 표 2에 표시된 공정조건으로 열간압연(FDT), 냉간압연(CT), 재결정 소둔 열처리(SS), 급냉 후 용융아연도금 및 합금화 열처리 후 냉각을 실시하여 합금화 용융아연도금강판을 제조하였다.
하기 표 2의 공정 조건에 따라 제조된 합금화 용융아연도금강판에 대하여, 인장강도(tensile strength, TS) 및 연신율(EL)을 측정하였다. 그 결과 값을 본 발명의 일 측면에서 제어하는 600Mpa 이상의 인장강도(Mpa), 25% 이상의 연신율(%) 및 15,000 Mpa% 이상의 연신율 밸런스(TS×El)를 기준으로 하여 세가지를 모두 만족하는 경우에는 ○, 두 가지를 만족하는 경우에는 △, 그 이하는 ×로 표기하였다(표 2).
제조된 합금화 용융아연도금강판의 미세조직 구조와 마르텐사이트 조직의 결정립 크기를 관찰하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
제조된 합금화 용융아연도금강판에 대하여, 합금화도(%) 및 델타상의 면적분율(%)을 관찰하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
또한, 통상의 파우더링 시험을 통해 도금밀착성을 평가해본 결과, 본 발명의 일 측면에서 제어하는 합금화도 9 내지 13% 및 델타상 면적분율 85 내지 95%을 동시에 만족할 경우 본 발명에서 의도하는 정도의 우수한 도금밀착성이 나타남을 확인하였다. 따라서, 상기 합금화도 및 델타상 분율을 둘 다 만족하는 경우에는 ○, 둘 중 한가지만 만족하는 경우에는 △, 두 가지 모두 만족하지 못하는 경우에는 ×로 하여 도금밀착성의 정도를 표 3에 표시하였다.
구분 C Mn P S Si Mo Al Cr N Sb 페라이트
(%)		 마르텐사이트
(%)
발명강1 0.075 2.0 0.011 0.003 0.33 0.039 0.021 0.016 0.005 0.01 76 24
발명강2 0.074 1.7 0.020 0.004 0.31 0.040 0.025 0.027 0.003 0.01 78 22
발명강3 0.072 1.6 0.017 0.004 0.37 0.036 0.029 0.024 0.004 0.01 76 24
발명강4 0.061 1.8 0.014 0.001 0.37 0.037 0.023 0.029 0.005 0.01 75 25
발명강5 0.079 1.9 0.015 0.001 0.37 0.033 0.036 0.022 0.003 0.02 75 25
발명강6 0.071 1.9 0.013 0.003 0.36 0.025 0.031 0.019 0.004 0.02 75 25
발명강7 0.070 1.7 0.012 0.003 0.37 0.026 0.027 0.027 0.002 0.02 78 22
발명강8 0.079 1.6 0.014 0.004 0.34 0.024 0.023 0.011 0.004 0.02 78 22
발명강9 0.073 1.6 0.019 0.004 0.34 0.025 0.026 0.026 0.005 0.03 77 23
발명강10 0.071 1.9 0.017 0.002 0.32 0.034 0.026 0.011 0.003 0.03 77 23
발명강11 0.074 1.8 0.019 0.004 0.18 0.011 0.021 0.029 0.004 0.03 85 15
발명강12 0.079 1.8 0.015 0.003 0.38 0.016 0.022 0.030 0.003 0.03 83 17
발명강13 0.078 1.7 0.018 0.004 0.37 0.014 0.029 0.025 0.004 0.04 76 24
발명강14 0.075 1.8 0.015 0.003 0.40 0.026 0.039 0.016 0.005 0.04 84 16
발명강15 0.077 1.7 0.014 0.004 0.30 0.013 0.040 0.015 0.002 0.04 85 15
비교예1 0.045 1.4 0.009 0.006 0.14 0.071 0.009 0.11 0.005 　 66 34
비교예2 0.054 1.9 0.012 0.005 0.12 0.052 0.016 0.07 0.005 　 69 31
비교예3 0.051 1.7 0.012 0.003 0.18 0.073 0.012 0.07 0.002 　 62 38
비교예4 0.063 1.9 0.005 0.005 0.17 0.063 0.016 0.08 0.005 　 63 37
비교예5 0.077 1.4 0.015 0.006 0.17 0.052 0.009 0.07 0.004 　 67 33
비교예6 0.052 1.7 0.009 0.004 0.27 0.061 0.027 0.09 0.005 　 62 38
비교예7 0.063 1.5 0.015 0.003 0.30 0.057 0.012 0.14 0.002 　 65 35
비교예8 0.084 1.7 0.012 0.004 0.14 0.068 0.016 0.12 0.004 　 69 31
비교예9 0.079 1.9 0.009 0.005 0.12 0.059 0.009 0.06 0.005 　 69 31
비교예10 0.078 1.4 0.005 0.004 0.18 0.079 0.027 0.07 0.002 　 62 38
비교예11 0.051 2.1 0.012 0.006 0.12 0.042 0.027 0.12 0.005 　 63 37
비교예12 0.064 1.9 0.007 0.003 0.18 0.042 0.012 0.06 0.005 　 67 33
비교에13 0.059 2.1 0.015 0.005 0.11 0.044 0.027 0.06 0.004 　 63 37
비교예14 0.076 1.5 0.009 0.004 0.23 0.055 0.009 0.12 0.002 　 64 36
비교예15 0.081 2.1 0.012 0.003 0.17 0.075 0.012 0.07 0.004 　 63 37
구분 FDT
(℃)		 CT
(℃)		 SS
(℃)		 합금화(℃) TS
(Mpa)		 El
(%)		 TS×El
(Mpa%)		 마르텐사이트 결정립 평균사이즈(㎛) TS, El 및
TS×El 평가
발명강1 881 574 781 470 605 26 15730 2.9 ○
발명강2 883 575 782 480 639 26 16614 1.3 ○
발명강3 901 560 787 490 639 25 15975 1.1 ○
발명강4 901 567 787 500 602 25 15050 1.8 ○
발명강5 897 574 784 510 603 29 17487 0.6 ○
발명강6 899 573 804 520 610 26 15860 1.2 ○
발명강7 905 561 787 530 617 27 16659 2.5 ○
발명강8 875 562 781 540 647 26 16822 1.9 ○
발명강9 888 562 807 550 613 27 16551 1.8 ○
발명강10 899 564 794 470 649 25 16225 2.1 △
발명강11 877 580 787 480 667 26 17342 0.8 ○
발명강12 899 564 784 490 621 26 16146 2.3 ○
발명강13 905 575 794 500 605 29 17545 0.9 ○
발명강14 883 560 810 510 677 25 16925 2.7 ○
발명강15 905 567 787 520 663 26 17238 0.5 ○
비교예1 901 549 777 530 802 19 15238 0.9 ×
비교예2 897 545 774 540 754 21 15834 2.1 ×
비교예3 899 547 794 550 720 20 14400 0.9 ×
비교예4 905 539 777 470 750 20 15000 0.3 △
비교예5 874 533 774 480 738 21 15498 2.1 △
비교예6 888 593 794 490 721 21 15141 0.9 ×
비교예7 897 597 767 500 745 20 14900 0.9 ×
비교예8 899 603 771 510 745 20 14900 1.8 △
비교예9 901 591 799 520 839 18 15102 0.5 ×
비교예10 874 549 794 530 746 21 15666 1.7 ×
비교에11 888 545 777 540 747 20 14940 1.3 ×
비교예12 897 547 774 550 800 19 15200 0.5 ×
비교에13 901 539 794 490 799 19 15181 2.1 ×
비교에14 897 533 767 500 743 19 14117 1.8 ×
비교예15 897 612 794 510 736 20 14720 0.5 ×
구분 델타상(%) 합금화도(%) 도금밀착성
발명강1 85.9 9.9 ○
발명강2 87.7 10.3 ○
발명강3 85.1 10.7 ○
발명강4 92.1 11.2 ○
발명강5 93.3 12.8 ○
발명강6 94.9 9.7 ○
발명강7 85.2 10.2 ○
발명강8 90.5 9.9 ○
발명강9 87.3 12.2 ○
발명강10 88.2 11.9 ○
발명강11 89.2 10.4 ○
발명강12 91.5 9.9 ○
발명강13 92.2 9.7 ○
발명강14 91.5 11.7 ○
발명강15 86.2 12.9 ○
비교예1 81.9 9.1 △
비교예2 83.7 7.9 ×
비교예3 81.1 9.2 △
비교예4 89.3 8.9 △
비교예5 79.3 5.4 ×
비교예6 82.4 10.2 △
비교예7 81.2 6.2 ×
비교예8 84.2 7.8 ×
비교예9 83.3 8.9 ×
비교예10 84.2 8.7 ×
비교에11 85.2 8.2 △
비교예12 77.5 11.2 △
비교에13 78.2 8.2 ×
비교에14 77.9 7.4 ×
비교예15 82.2 6.5 ×
상기 표 2의 각 공정조건을 포함하는 각 공정에 따라 순차적으로 실시하여 제조된 합금화 용융아연도금 강판의 기계적 물성을 분석한 결과, 상기 합금화 용융아연도금강판의 발명예(1 내지 15)는 인장강도가 600Mpa 이상, 연신율(El)이 25% 이상이며, TS×El이 15,000 Mpa% 이상인 특징을 공통적으로 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 공정을 통해 제조된 합금화 용융아연도금강판의 발명예 (1 내지 15)의 미세조직은 면적분율로 페라이트 75 내지 85%, 마르텐사이트 15 내지 25%를 형성하고 있었으며, 상기 마르텐사이트 조직의 평균 결정립 크기는 직경 3㎛ 이하를 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 발명예(1 내지 15)의 경우, 합금화도가 9 내지 13%, 도금층의 델타(δ) 상이 면적분율로 85 내지 95%의 범위로 형성되어 본 발명의 일 측면에서 제어하는 범위를 만족하고 있음을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예(1 내지 15)는 본 발명의 일 측면에서 제공하는 성분계를 만족하지 아니하는 강 슬라브로부터, 본 발명의 다른 일 측면에서 제공하는 각 공정의 조건을 충족하지 아니하도록 제조된 합금화 용융아연도금강판으로, 상기 강판의 기계적 물성(인장강도, 연신율, 인장강도×연신율), 각 미세조직의 면적분율, 마르텐사이트 조직의 결정립 크기, 합금화도 및 도금층의 델타상 면적분율 중 하나 이상의 영역에서 본 발명에서 제어하는 수치범위를 만족하지 못하고 있음을 확인할 수 있었다.
특히 상기의 비교예에서 제공된 강 슬라브의 성분계는, 모두 탄소 함량이 지나치게 높거나 낮고, 크롬의 함량이 지나치게 낮아 본 발명의 제어범위를 벗어나고 있다. 또한, 비교예 1 및 7의 경우 추가적으로 망간 성분의 함량이 본 발명의 제어범위보다 낮으며, 비교예 11, 13 및 15의 경우 상기 망간 성분의 함량이 본 발명의 제어범위보다 높은 특징을 가진다. 또한, 비교예 4 및 10의 경우에는 본 발명의 제어범위보다 인의 함량이 지나치게 낮게 포함된 특징을 가진다. 또한, 각 비교예의 슬라브를 냉연강판으로 제조하는 제조공정 각 단계에서의 온도는 본 발명에서 제어하는 수준보다 낮거나 높은 온도로 설정하였다.
이러한 각 성분의 함량 또는 각 공정의 온도범위 중 하나 이상이 본 발명의 제어범위를 벗어나는 조건에서 제조된 비교예(1 내지 15)들은, 각 성분원소의 함량제어 및 각 제조공정의 온도제어범위를 벗어났을 경우의 효과로서 상술했던 것과 동일하게, 우수한 가공성 및 도금밀착성을 구비하지 못하였다. 즉, 각 조직구조의 면적분율, 마르텐사이트 결정립의 크기, 도금층의 합금화도 및 합금층의 델타상 면적분율 중 하나 이상을 본 발명의 제어범위 내로 확보하지 못하였고, 인장강도 또는 연신율 중 어느 한 기계적 물성만 강조되어, 본 발명이 목표로 하는 고강도 및 우수한 신장플랜지성의 양 측면을 동시에 만족하는 합금화 용융아연도금강판을 구현하지 못하였다.
특히, 상기의 비교예(1 내지 15)들에서는 마르텐사이트 조직이 과도하게 생성됨으로써, 전체적으로 인장강도는 본 발명의 제어범위(600Mpa 이상)보다 높은 수준으로 구현되었으나, 연신율에 있어서는 제어하는 연신율 수준 (25% 이상)보다 저조한 특징을 가지게 되었다. 따라서, 양 측면을 동시에 균형 있게 만족시키는 지표로서 산정한 TS×El 값이 15,000 Mpa% 이상이 되도록 하는 본 발명의 제어범위 내로는 모든 비교예가 진입하지 못하였다.
또한, 상기의 비교예(1 내지 15)의 합금화도 및 델타상의 면적분율 중 하나 이상의 지표가, 본 발명의 일 측면에서 제어하는 범위 내로 확보되지 못함으로써, 본 발명에서 의도하는 정도의 우수한 도금밀착성을 갖는 합금화 용융아연 도금강판이 제공되지 않았음을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. C: 0.07 내지 0.08 중량%, Si: 0.3 내지 0.4 중량%, Mn: 1.7 내지 2.0 중량%, P: 0.01 내지 0.02 중량%, S: 0.001 내지 0.004 중량%, Cr: 0.01 내지 0.03 중량%, Mo: 0.01 내지 0.04 중량%, Sol Al: 0.02 내지 0.04 중량%, N: 0.002 내지 0.005 중량% 및 Sb: 0.01 내지 0.04 중량%의 조성과, 잔부의 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 냉연강판 및 상기 냉연강판의 적어도 일면에 합금화 용융아연도금층이 형성되어 있고,
    상기 냉연강판의 미세조직은 면적분율로 75 내지 85%의 페라이트(Ferrite)와 15 내지 25%의 마르텐사이트(Martensite)로 구성되며,
    상기 합금화 용융아연도금층의 합금화도는 9 내지 13%이고, 합금상은 면적분율로 85 내지 95%의 델타(δ)상을 포함하는 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판.
  2. 제1항에 있어서,
    마르텐사이트의 평균 결정립 크기는 3 ㎛ 이하인 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판.
  3. 제1항에 있어서,
    합금화 용융아연도금강판은 인장강도(Tensile strength)가 600 Mpa 이상, 연신율(El)이 25% 이상이며, 인장강도와 연신율 밸런스(TS×El)이 15,000 Mpa% 이상인 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판.
  4. C: 0.07 내지 0.08 중량%, Si: 0.3 내지 0.4 중량%, Mn: 1.7 내지 2.0 중량%, P: 0.01 내지 0.02 중량%, S: 0.001 내지 0.004 중량%, Cr: 0.01 내지 0.03 중량%, Mo: 0.01 내지 0.04 중량%, Sol Al: 0.02 내지 0.04 중량%, N: 0.002 내지 0.005 중량% 및 Sb: 0.01 내지 0.04 중량%의 조성과, 잔부의 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브를 재가열하는 단계;
    상기 재가열 처리된 슬라브를 875 내지 905℃에서 열간 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판을 560 내지 580℃에서 권취하는 단계;
    상기 권취된 강판을 50 내지 90%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;
    상기 냉연강판을 780 내지 810℃ 재결정 소둔 열처리하는 단계;
    상기 재결정 소둔 열처리된 냉연강판을 급냉한 후 용융아연도금하는 단계; 및
    상기 용융아연도금된 강판을 470 내지 550℃에서 합금화 열처리 후 냉각하는 단계를 포함하는 제1항의 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    소둔 열처리하는 단계는 10 내지 200초 동안 실시하는 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    소둔 열처리된 냉연강판은 5 내지 50 ℃/sec의 냉각속도로 400 내지 470℃까지 냉각하는 도금밀착성 및 가공성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법.

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