KR101523860B1

KR101523860B1 - 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101523860B1
Application number: KR1020137012847A
Authority: KR
Inventors: 나오키 마루야마; 고지 하시모토; 마사하루 가메다
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2015-05-28
Also published as: JP5073870B2; BR112013012558A2; KR20130081707A; MX2013005311A; JPWO2012070271A1; US20130248060A1; WO2012070271A1; CN103221567A; TWI449798B; BR112013012558B1; US9090960B2; TW201235482A; CN103221567B

Abstract

상온 비 시효성과 베이킹 경화성을 양립시켜, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판을 제공한다. 질량％로, C:0.0010∼0.010％, Si:0.005∼1.0％, Mn:0.08∼1.0％, P:0.003∼0.10％, S:0.0005∼0.020％, Al:0.010∼0.10％, Cr:0.005∼0.20％, Mo:0.005∼0.20％, Ti:0.002∼0.10％, Nb:0.002∼0.10％, N:0.001∼0.005％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 페라이트 분율이 98％ 이상이고, 페라이트의 평균 입경이 5∼30㎛이고, 판 두께의 1/2 두께 부분 및 표층 부분의 전위 밀도의 최저값이 각각 5×10¹² 이상이고, 평균 전위 밀도가 5×10¹²∼1×10¹⁵/㎡의 범위 내인, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판.

Description

도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판 및 그 제조 방법 {STEEL SHEET OF STRAIN AGING HARDENING TYPE WITH EXCELLENT AGING RESISTANCE AFTER PAINT BAKING AND PROCESS FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 도장 베이킹 후의 내(耐) 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자동차의 사이드 패널이나 후드 등에 사용되는 외판용 강판에서는, 장출(expanding) 강성과 함께, 내 덴트성 특성(덴트성)이 요구되고 있다. 이 덴트성을 향상시키기 위해서는, 항복 강도를 높여, 고강도화를 도모하는 것이 유효하다. 한편, 프레스 성형을 행할 때, 면 변형의 발생을 억제하여, 높은 면 정밀도를 확보하기 위해서는, 항복 강도를 낮출 필요가 있다.

이러한 상반되는 2개의 특성을 만족시켜, 프레스 성형성과 고강도화를 양립시킨 강판으로서, 베이킹 경화(BH) 강판이 개발되어 있다. 이 BH 강판은, 프레스 성형 후에, 고온 가열ㆍ고온 유지를 포함하는 도장 베이킹 처리를 실시함으로써, 항복 강도가 상승하는 강판이다.

여기서, BH 강판에 대해 상세하게 설명한다. 도 1의 (A)는, 종래의 BH 강판의 항복 강도의 경시 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다. 강판 중에, 고용(固溶) 상태로 잔존하는 C(고용 C)나 N(고용 N)이, 도장 후의 베이킹 처리(통상 170℃ 전후로 가열하여, 수십 분 유지) 중에, 프레스 성형시에 도입된 전위로 확산되고, 이 전위를 고착함으로써 항복 강도가 상승한다. 이 항복 강도의 상승분이, 베이킹 경화량(BH량)이고, BH량은 일반적으로 고용 C량 또는 고용 N량을 증가시킴으로써 증가한다.

그러나, 이러한 경화 기구에는 다음과 같은 문제점이 있다. 도 1의 (B)는, 고용 C량 또는 고용 N량을 증가시킨 경우에 있어서의 종래의 BH 강판의 항복 강도의 경시 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.

BH량을 증가시키기 위해 고용 C량 또는 고용 N량을 증가시키면, 도 1의 (B)에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형 전에 이미 일부의 전위가 고용 C 또는 고용 N에 의해 고착된다(상온 시효). 그리고, 프레스 성형시에 항복점 연신에 의한 스트레처 스트레인이라 불리는 물결 형상의 표면 결함이 발생하여, 제품 특성이 현저하게 떨어진다. 나아가서는, 도장 베이킹 후, 고용 C나 고용 N이 철 탄화물이나 철 질화물로서 석출되어 버린다. 그 후, 시간이 경과하면 탄화물이나 질화물이 성장하고, 조대화가 더 진행되면 항복 강도가 대폭 저하되어 버린다.

이 상온 시효의 문제를 해결하여, 내 상온 시효성과, 우수한 베이킹 경화성의 양쪽을 모두 만족시키는 강판을 실현하는 것은 곤란하다고 여겨져 왔고, 오랜 세월의 과제였다.

이 과제에 대해, 특허문헌 1, 특허문헌 2 및 특허문헌 3에는, Mo를 첨가함으로써, 베이킹 경화성과 시효 경화성을 양립시키는 방법이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 4에는, 조질 압연시의 압연 선 하중 및 조질 압연에 있어서의 강판의 형상 제어를 행함으로써, 스트레처 스트레인의 발생을 방지하는 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 출원 공개 소62-109927호 공보 일본 특허 출원 공개 평4-120217호 공보 일본 특허 출원 공개 제2000-17386호 공보 일본 특허 출원 공개 제2002-235117호 공보

그러나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서는, Mo 단독의 성분의 범위가 규정되어 있지만, C량이나, Ti, Nb의 양에 따라 경화가 얻어지는 경우와 얻어지지 않을 가능성이 있다. 예를 들어, Mo 첨가량에 대해, 종래 기술에서는, 그 범위는 0.001∼3.0％, 혹은 0.02∼0.16％라고 기술되어 있다. 그러나, 이러한 Mo의 첨가량의 컨트롤만으로는, 그 작용이 일정하지 않아, 베이킹 경화량을 50㎫ 얻을 수 있는 경우도 있는가 하면, 10㎫ 밖에 얻어지지 않는 경우도 있다.

또한, 특허문헌 3에서는, Mo의 성분의 범위에 더하여, 전위 밀도가 규정되어 있다. 그러나, 특허문헌 3의 강판에서도, 베이킹 경화 후, 시간이 경과하면 항복 강도가 저하될 가능성이 있다.

또한, 특허문헌 4는, 조질 압연시의 압연 선 하중과 강판의 형상 제어에 대해 규정하고 있다. 특허문헌 4에서는, 강판 내의 전위 밀도의 균일성에 영향을 미치는 중요한 파라미터인 조질 압연시의 장력 및 이 장력과 압연 선 하중의 상관 관계에 대해 규정되어 있지 않다. 또한, 조질 압연 후의 스트레처 스트레인의 발생 방지에 대해서는 언급되어 있지만, 프레스 성형ㆍ도장 베이킹 후의 시효 특성에 대해서는 언급되어 있지 않아, 항복 강도의 유지, 덴트 특성의 확보 등에 대해서는 불안정한 것이었다.

본 발명자들은, 도장 베이킹 처리에 의한 변형 시효 경화에 의해 일단 증가한 항복 강도가, 도장 베이킹 처리 후에 저하되기 시작하여, 이에 의해 덴트성의 열화(시효 열화)가 발생하는 것을 해명하였다.

본 발명자들에 따르면, 시효 열화는 다음과 같은 기구에 의해 발생하는 것이라 생각된다. 이하에, 도 1의 (A)를 참조하면서 상세하게 설명한다.

우선, 프레스 성형을 행함으로써 강판에 변형이 가해지는 동시에, 선 형상의 결함인 전위가 도입된다. 그러나, 프레스 성형에 의해 가해지는 변형(예비 변형)의 분포가 불균일해지거나, 나아가서는 예비 변형이 1％ 미만으로 되는 개소가 발생하는 경우가 있다. 그렇게 하면, 전위의 양이 충분히 확보되지 않고, 나아가서는 전위가 불균일하게 분포된다. 그 결과, 도장 베이킹 후, 전위가 분포되어 있지 않은 개소에는, 고용 C나 고용 N이 철 탄화물이나 철 질화물로서 석출되어 버린다. 이들 철 탄화물이나 철 질화물 자체는, 도장 베이킹 처리 직후에는 미세하게 존재하므로 일시적으로 강도는 상승하지만, 그 후, 시간이 경과하면 탄화물이나 질화물이 성장하여, 조대화가 진행된다. 조대화가 진행되면 분산 강화능이 저하되므로, 도 1의 (A)에 나타내는 바와 같이, 항복 강도가 서서히 저하되기 시작하여, 덴트성이 떨어져 버린다. 한편, 소재(素材) 강판 내에 있는 일정값 이상의 전위가 존재하고 있는 경우에는, 성형ㆍ도장 베이킹 후에 시간이 경과해도 탄화물이나 질화물의 조대화가 억제되어, 항복 강도의 저하에 수반되는 덴트성의 열화가 억제된다.

이러한 도장 베이킹 후의 시효 열화의 문제는, 프레스 성형시의 성형량을 증가시킴으로써 충분한 변형을 가하여, 전위 밀도를 확보하면 방지할 수 있다. 그러나, 자동차의 외판 패널 등에서는, 성형 형상이 미리 결정되어 있으므로 프레스 성형량에는 제한이 있다. 이로 인해, 강판 전체에 대해, 전위 밀도를 확보하고, 또한 전위를 균일하게 분포시키는 것은 곤란하다.

따라서, 본 발명은, 상기 사정에 비추어 이루어진 것이며, 상온 비 시효성과 베이킹 경화성을 양립시켜, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 프레스 성형 공정 전, 즉, 강판의 생산 공정의 최종 단계에서 조질 압연을 적합한 조건에서 행함으로써, 전위 밀도가 확보되고, 또한 균일하게 전위가 분포된 강판을 얻을 수 있어, 그 결과, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 향상된다고 하는 지식을 얻었다. 본 발명은, 이러한 지식에 기초하여 고안되었다.

본 발명에 따르면, 질량％로, C:0.0010∼0.010％, Si:0.005∼1.0％, Mn:0.08∼1.0％, P:0.003∼0.10％, S:0.0005∼0.020％, Al:0.010∼0.10％, Cr:0.005∼0.20％, Mo:0.005∼0.20％, Ti:0.002∼0.10％, Nb:0.002∼0.10％, N:0.001∼0.005％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 페라이트 분율이 98％ 이상이고, 페라이트의 평균 입경이 5∼30㎛이고, 판 두께의 1/2 두께 부분 및 표층 부분의 전위 밀도의 최저값이 각각 5×10¹²/㎡ 이상이고, 평균 전위 밀도가 5×10¹²∼1×10¹⁵/㎡의 범위 내인, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판이 제공된다.

본 발명의 강판은, 질량％로, B:0.005％ 이하 더 함유해도 된다. 또한, Cu, Ni, Sn, W, V로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.3질량％ 이하 더 함유해도 된다. 또한, Ca, Mg, REM으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.02질량％ 이하 더 함유해도 된다. 또한, 적어도 한쪽의 표면에 도금층이 부여되어 있어도 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 질량％로, C:0.0010∼0.010％, Si:0.005∼1.0％, Mn:0.08∼1.0％, P:0.003∼0.10％, S:0.0005∼0.020％, Al:0.010∼0.10％, Cr:0.005∼0.20％, Mo:0.005∼0.20％, Ti:0.002∼0.10％, Nb:0.002∼0.10％, N:0.001∼0.005％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브를 열간 압연하고, 이어서 냉간 압연한 후, 어닐링 온도 700∼850℃의 범위 내에서 어닐링을 행하고, 700∼500℃ 사이의 평균 냉각 속도가 2℃/s 이상인 냉각을 행하고, 선 하중 A를 1×10⁶∼2×10⁷N/m의 범위, 장력 B를 1×10⁷∼2×10⁸N/㎡의 범위, 또한 장력 B/선 하중 A를 2∼120의 범위로 하고, 또한 압연율 0.2∼2.0％로 한 조건에서 조질 압연을 행하는, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 강 슬래브는, 질량％로, B:0.005％ 이하 더 함유해도 된다. 또한, 상기 강 슬래브는, Cu, Ni, Sn, W, V로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.3질량％ 이하 더 함유해도 된다. 또한, 상기 강 슬래브는, Ca, Mg, REM으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.02질량％ 이하 더 함유해도 된다. 또한, 상기 조질 압연 전에 있어서, 적어도 한쪽의 표면에 도금층을 부여해도 된다.

본 발명에 따르면, 상온 비 시효성과 베이킹 경화성을 양립시키고, 나아가서는 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판이 제공된다.

도 1은 종래의 BH 강판에 있어서의 항복 강도의 경시 변화를 설명하기 위한 개략 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태인 변형 시효 경화형 강판에 있어서의 항복 강도의 경시 변화를 설명하기 위한 개략 그래프이다.
도 3은 TEM 사진으로부터 전위 밀도를 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판은, 질량％로, C:0.0010∼0.010％, Si:0.005∼1.0％, Mn:0.08∼1.0％, P:0.003∼0.10％, S:0.0005∼0.020％, Al:0.010∼0.10％, Cr:0.005∼0.20％, Mo:0.005∼0.20％, Ti:0.002∼0.10％, Nb:0.002∼0.10％, N:0.001∼0.005％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 페라이트 분율이 98％ 이상이고, 페라이트의 평균 입경이 5∼30㎛이고, 판 두께의 1/2 두께 부분 및 표층 부분의 전위 밀도의 최저값이 각각 5×10¹²/㎡ 이상이고, 평균 전위 밀도가 5×10¹²∼1×10¹⁵/㎡의 범위 내이다.

이하, 본 발명의 강재 성분을 한정한 이유에 대해 설명한다. 또한, ％의 표기는 특별히 언급이 없는 경우는 질량％를 의미한다.

(C:0.0010％ 이상 0.010％ 이하)

C는, 변형 시효 경화성에 영향을 미치는 원소이지만, 0.010％를 초과하여 함유시키면, 소재의 상온 비 시효성을 확보할 수 없다. 또한, 강판의 강도 상승의 원소이므로, C의 함유량이 많아지면 강도는 높아지지만, 프레스 성형시의 가공성이 떨어지므로, 자동차 외판용 강판으로서는 적합하지 않다. 또한, 상온 비 시효성을 확보하기 위해서는 Ti, Nb의 원소를 첨가하는 양이 많아져, 석출물에 의한 강도 상승을 피할 수 없어 가공성이 떨어지는 동시에 경제적으로도 불리해지므로, 상한을 0.010％로 한다. 또한, 바람직하게는 C:0.0085％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 C:0.007％ 이하이다.

또한, C의 함유량을 적게 하면, 베이킹 경화성이 저하될 우려가 있으므로, 0.0010％ 이상이 좋다. 또한, 바람직하게는 C:0.0012％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 C:0.0015％ 이상이다.

(Si:0.005％ 이상 1.0％ 이하)

Si는 강판의 강도 향상에 유용한 원소이지만, 다량으로 함유되면, 강도가 지나치게 높아져, 가공성을 손상시킬 우려가 있다. 또한, 아연 도금을 실시하는 경우에는, 아연이 부착되기 어려워 밀착성을 손상시킬 우려도 있으므로, 상한을 1.0％로 한다. 또한, 바람직하게는 Si:0.7％ 이하이다.

한편, Si 함유량을 지나치게 적게 하면, 제강 단계에서의 비용 상승으로 이어지고, 나아가서는 베이킹 경화성이 저하될 우려가 있으므로, 0.005％ 이상이 좋다. 또한, 바람직하게는 Si:0.01％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 Si:0.02％ 이상이다.

(Mn:0.08％ 이상 1.0％ 이하)

Mn은 강판의 강도 향상에 유용한 원소이지만, 다량으로 함유되면 Si와 마찬가지로, 강도가 지나치게 높아져, 가공성을 손상시킬 우려가 있다. 또한, 아연 도금을 실시하는 경우에, 아연이 부착되기 어려워 밀착성을 손상시킬 우려도 있으므로, 상한을 1.0％로 한다. 또한, 바람직하게는, Mn:0.8％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 Mn:0.7％ 이하이다.

한편, Mn 함유량을 지나치게 적게 하면, 베이킹 경화성이 저하될 우려가 있으므로, 0.08％ 이상이 좋다. 또한, 바람직하게는 Mn:0.1％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 Mn:0.2％ 이상이다.

(Al:0.010％ 이상 0.10％ 이하)

Al의 함유량을 지나치게 많게 하면, 강도가 지나치게 높아져, 가공성이 현저하게 저하될 우려가 있다. 또한, 비용적으로도 불리해지므로, 상한을 0.1％로 한다. 또한, 바람직하게는 Al:0.05％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 Al:0.04％ 이하이다.

또한, Al은 AlN으로서 고용 N을 고정하여, 강판의 상온 시효성이나 도장 베이킹 후의 경화량의 저하를 제어하는 효과가 있지만, 0.01％ 미만에서는 상온 비 시효성을 확보할 수 없고, 또한 성형ㆍ도장 베이킹 후의 항복 강도가 저하되는 경향이 있다. 또한, 바람직하게는 Al:0.02％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 Al:0.03％ 이상이다.

(Mo:0.005％ 이상 0.20％ 이하)

Mo는, 베이킹 경화성의 향상에 유용한 원소인 동시에, 본 발명에서는, 탄화물이나 질화물의 조대화(성장)의 억제에 유용한 원소이다. 전술한 바와 같이, 도장 베이킹 후, 전위가 분포되어 있지 않은 개소에는, 고용 C나 고용 N이 탄화물, 질화물로서 석출된다. 이 탄화물이나 질화물 자체는 단단하기 때문에, 일시적으로 강도는 상승하지만, 탄화물이나 질화물이 성장하여, 조대화가 진행되면, 항복 강도가 저하되어, 시효 열화가 발생해 버린다. 또한 Mo는, 소재의 상온 비 시효성의 확보에 극히 유효한 원소이다. Mo의 함유량이 0.005％ 미만이면, 도장 베이킹 후의 시효 열화를 방지하는 효과를 얻을 수 없으므로, 하한을 0.005％로 한다. 또한, 바람직하게는 Mo:0.03％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 Mo:0.05％ 이상이다.

한편, Mo 함유량이 지나치게 많으면, 강도가 지나치게 높아져, 가공성을 손상시킬 우려가 있다. 나아가서는, 베이킹 경화성도 저하되어 버리고, 고가로 경제적으로도 불리해지므로 상한을 0.2％로 한다.

(N:0.001％ 이상 0.005％ 이하)

N의 함유량을 0.005％ 이하로 한 것은, 그것을 초과하여 첨가하는 경우는, Ti의 첨가량을 많게 하지 않으면, 필요한 소재의 상온 비 시효성을 확보하는 것이 곤란해지기 때문이다. 또한, 성형ㆍ도장 베이킹 후의 항복 강도의 시효 저하를 억제할 수 없고, 나아가서는 강도가 높아져, 가공성을 손상시킬 우려가 있기 때문이다. 또한, 바람직하게는 N:0.004％ 이하이다.

한편, N의 함유량을 적게 하면, 베이킹 경화성이 저하될 우려가 있으므로, 0.001％ 이상으로 한다. 또한, 바람직하게는 N:0.002％ 이상이다.

(Cr:0.005％ 이상 0.20％ 이하)

Cr에는 시효 중인 강판 중의 석출물의 조대화를 억제하고, 나아가서는 상온 비 시효성을 개선하는 작용도 있다. 그러나, Cr은 지나치게 많이 첨가하면, 베이킹 경화량을 저하시키는 효과가 있고, 나아가서는 강도가 높아져, 가공성을 손상시킬 우려가 있으므로, 상한을 0.2％로 한다. 또한, 바람직하게는 Cr:0.1％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 Cr:0.05％ 이하이다.

Cr의 함유량이 지나치게 적으면, 이들 효과가 작으므로, 0.005％ 이상이 좋다. 또한, 바람직하게는 Cr:0.01％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 Cr:0.03％ 이상이다.

(Ti:0.002％ 이상 0.10％ 이하)

(Nb:0.002％ 이상 0.10％ 이하)

Ti 및 Nb는 모두, Nb-Ti-IF 강이라고 하는 가공성(또는 도금성)이 더욱 양호한 강을 얻기 위해 필요한 원소이다. 그러나, Ti 및 Nb가 다량으로 함유되면 BH량이 감소하고, 또한 재결정 온도가 상승하여, 가공성을 손상시킬 우려가 있으므로, Ti 및 Nb의 상한은 0.10％로 한다. 또한 Ti의 함유량은, 바람직하게는 0.08％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.01％ 이하이다. Nb의 함유량은, 바람직하게는 0.07％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이하이다.

또한, Ti 및 Nb의 하한을 0.002％로 한 것은, 그것 미만에서는 페라이트 입경이 증대되어, 조질 압연 후의 강판 내의 전위 밀도의 불균일성이 증대되고, 그 결과, 성형ㆍ도장 베이킹 후의 항복 강도의 저하를 억제하는 것이 곤란해진다. 또한, 0.002％ 미만에서는, 고용 C나 고용 N을 고정하여, 소재의 상온 비 시효성을 확보하는 것이 곤란해지기 때문이다. 또한 Ti의 함유량은, 바람직하게는 0.003％ 이상이다. Nb의 함유량은, 바람직하게는 0.003％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.005％ 이상이다.

(P:0.003％ 이상 0.10％ 이하)

P는, Si, Mn과 마찬가지로, 강판의 강도 향상에 유용한 원소이지만, 다량으로 함유되면 강도가 지나치게 높아져, 가공성을 손상시킬 우려가 있다. 또한, 아연 도금을 실시하는 경우에, 아연이 부착되기 어려워 밀착성을 손상시킬 우려도 있다. 또한, P는 입계에 농화되어, 입계 취화를 야기하기 쉬운 원소이므로, 상한을 0.10％로 한다. 또한, 바람직하게는 P:0.06％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 P:0.04％ 이하이다.

또한, P의 함유량이 지나치게 적으면, 제강 단계에서의 비용 상승으로 이어지고, 나아가서는 베이킹 경화성이 저하될 우려가 있으므로, 0.003％ 이상이 좋다. 또한, 바람직하게는 P:0.01％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 P:0.02％ 이상이다.

(S:0.0005％ 이상 0.020％ 이하)

S는, 강 중에 불순물로서 존재하고 있는 원소이며, 또한 TiS를 형성하여, 유효한 Ti를 감소시켜 버린다. 또한, 0.02％를 초과하여 첨가하면, 열간 압연시에 적열 취성을 야기하여, 강판 표면에서 깨지는, 이른바 열간 취성을 일으킬 우려가 있으므로, 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는, S:0.01％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 S:0.005％ 이하이다.

또한, S의 함유량이 지나치게 적으면, 제강 단계에서의 비용 상승으로 이어지고, 나아가서는 베이킹 경화성이 저하될 우려가 있으므로, 0.0005％ 이상이 좋다. 또한, 바람직하게는 S:0.002％ 이상이다.

또한, S와 P는 불가피적 불순물로, 가능한 한 적게 하는 것이 좋다.

또한, 본 발명에서는, 상기한 원소에 더하여, B를 0.005％ 이하의 범위 내에서 첨가해도 된다.

본 발명자들은, B 단독으로는 효과가 적지만, 상술한 Mo와 복합 첨가함으로써, 베이킹 경화성과 상온 비 시효성의 양쪽의 특성을 만족시킬 수 있는 것을 발견하였다.

특히, 0.006％를 초과한 C를 첨가한 경우, 상온 비 시효성이 약간 떨어지는 경향이 보이는 경우가 있지만, 이때 B를 첨가하면, 상온 비 시효성이 개선되는 경향에 있다. 그러나, B를 지나치게 많이 첨가해도 그 효과는 포화되어, 비용적으로 불리해진다. 또한, 전연신율이 저하되어, 강재의 성능이 떨어지므로, 상한을 0.005％로 하는 것이 바람직하다.

또한, B 첨가의 하한은 특별히 제한하지 않지만, 상온 비 시효성을 개선하고, 또한 항복점 연신의 발생을 방지하기 위해서는, 하한을 0.0002％로 하는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는 B:0.0004％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 B:0.0006％ 이상이다.

또한, 본 발명에서는, 상기한 원소에 더하여, Cu, Ni, Sn, W, V로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합계 함유량 0.3％ 이하의 범위 내에서 첨가해도 된다.

Ni, Sn, Cu, W, V는 각각 강의 강도를 높이는 원소이다. 그러나, 이들을 지나치게 많이 첨가하면, 가공성을 손상시킬 우려가 있으므로, Cu, Ni, Sn, W, V로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합계 함유량의 상한을 0.3％로 하는 것이 바람직하다. 또한, 더욱 바람직하게는, Cu, Ni, Sn, W, V로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합계 함유량은 0.15％ 이하이다.

또한, Cu, Ni, Sn, W, V로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합계 함유량의 하한은 특별히 제한하지 않지만, 열처리시, 강도를 높이는 효과를 얻기 위해서는, 바람직하게는 0.005％ 이상이 좋다. 또한, 더욱 바람직하게는, Cu, Ni, Sn, W, V로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합계 함유량은 0.01％ 이상이다.

본 발명에서는, 상기한 원소에 더하여, Ca, Mg, REM으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.02질량％ 이하의 범위 내에서 첨가해도 된다.

Ca, Mg 및 REM은 산화물 및 황화물의 형태의 제어에 유효한 원소로, 성형성을 향상시키는 효과가 있다. 이들 원소의 함유량의 하한은 특별히 정하지 않지만, 형태의 제어를 효과적으로 행하기 위해, Ca 함유량, Mg 함유량 및 REM 함유량은, 합계량으로 0.0005％ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 지나치게 많이 첨가하면 산화물 및 황화물량이 과대해져 성형성이 저하되므로, Ca 함유량, Mg 함유량 및 REM 함유량은, 합계량으로 0.02％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서의 REM라 함은, La 및 란타노이드 계열의 원소를 나타낸다.

또한, 본 발명에 있어서의 변형 시효 경화형 강판은, 페라이트 분율이 98％ 이상인 것이 바람직하다. 페라이트 이외의 잔량부는, 펄라이트 및 베이나이트 중 1종 또는 2종이다. 페라이트 분율이 98％ 미만이고, 펄라이트 혹은 베이나이트가 증가하면, 가공성이 저하되므로, 바람직하게는 페라이트 분율을 98％ 이상으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서의 변형 시효 경화형 강판은, 페라이트의 평균 입경이 5∼30㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 이와 같이, 강판 중의 페라이트 입경을 미세하고 또한 균일하게 분포시키는 것은, 후술하는 전위를 보다 균일하게 분산시키는 효과가 있다.

그러나, 페라이트의 평균 입경이 5㎛ 미만이면, 소재의 항복 강도가 증가하므로, 프레스 성형 가공 후에 면 변형이라 불리는 주름이 발생하고, 또한 성형ㆍ도장 베이킹 후의 내 시효성이 저하된다. 한편, 페라이트 평균 입경이 30㎛를 초과하면, 판 두께의 1/2 두께 부분의 전위 밀도를 충분히 확보할 수 없고, 나아가서는, 강판 내의 전위 밀도의 불균일성이 증대되어, 성형ㆍ도장 베이킹 후의 내 시효성이 저하된다. 이로 인해, 그 적정 범위를 5∼30㎛로 하는 것이 바람직하다.

또한, 전위 분포에 의해, 상온 시효 특성이나 베이킹 경화성, 나아가서는 도장 베이킹 후의 내 시효 특성이 크게 변화되는 것이, 많은 전자 현미경 관찰의 결과로부터 명백해졌다.

본 발명자들은, 상온 시효 특성이나 베이킹 경화성, 도장 베이킹 후의 내 시효 특성이 양호한 샘플의 전자 현미경 관찰을 행하였다. 그 결과, 판 두께의 1/2 두께 부분 및 표층 부분의 전위 밀도의 최저값이 각각 5×10¹²/㎡ 이상이고, 또한 평균 전위 밀도가 5×10¹²∼1×10¹⁵/㎡의 범위 내인 경우, 종래 과제로 되어 있었던 성형ㆍ도장 베이킹 후의 덴트 특성의 경시 저하, 혹은 항복 강도의 저하가 억제되는 것이 발견되었다. 또한, 상기 범위 내의 전위 밀도를 갖는 경우에는, 프레스 성형성이 우수하고, 또한 일정량의 도장 베이킹 경화량이 얻어지는 것이 판명되었다.

이하에, 상기 전위 밀도의 최저값 및 평균 전위 밀도의 한정 이유에 대해 설명한다.

판 두께의 1/2 두께 부분 및 표층 부분의 전위 밀도가 지나치게 적으면, 도장 베이킹 후의 탄화물의 석출을 억제하는 효과가 충분히 얻어지지 않아, 경시 변화에 의한 항복 강도의 저하, 즉, 덴트성의 열화가 일어날 우려가 있으므로, 판 두께의 1/2 두께 부분 및 표층 부분의 전위 밀도의 최저값을 각각 5×10¹²/㎡ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 평균 전위 밀도가 5×10¹²/㎡ 미만에서는, 도장 베이킹 후의 경시 변화에 의한 항복 강도의 저하, 즉, 덴트성의 열화가 일어나는 것에 더하여, 소재의 상온 비 시효성이 저하되는 경향이 있다. 소재의 상온 비 시효성이 저하되는 원인은 명백하지 않지만, 고용 C에 대해 전위 밀도가 적으므로, 상온 시효에 의해 강판 중에 있어서 이동하는 것이 비교적 용이한 가동 전위가 급속하게 고착되었기 때문이라고 생각된다.

또한, 평균 전위 밀도가 1×10¹⁵/㎡을 초과하는 경우에는, 강판의 연신성이 저하되어, 프레스 성형시에 균열이 발생할 뿐만 아니라, 베이킹 경화성이 저하되는 것이 명백해졌다. 이 원인은 확실하지 않지만, 도장 베이킹 처리 전에 있어서의 초기 전위 밀도가 높기 때문에, 도장 베이킹 처리 중에, 가동 전위를 고착할 수 없었기 때문이라고 생각된다.

또한, 전위 밀도 ρ는, 강판 표층으로부터 500㎛ 이내의 영역과 강판의 1/2 두께의 부분으로부터 각각 투과 전자 현미경(TEM)용 박막 시료를 잘라냄으로써 제작하고, 이어서 투과 전자 현미경에 의해 상(像) 관찰을 행하고, ρ＝2N/(Lt)에 의해 전위 밀도를 계산함으로써 측정하였다. 여기서, L은 도 3에 도시하는 바와 같이 TEM 사진상에 그은 서로 직교하는 평행선(5, 5)의 총 선 길이이고, N은 이들 선(5)이 전위선과 교차한 수, t는 박막 시료의 두께이다. t의 값은 정확하게 구해도 되지만, 일반적으로는 간이적으로 0.1㎛의 값을 사용해도 상관없다. 또한, 상 관찰은 강판 표층으로부터 500㎛ 이내의 영역과 강판의 1/2 두께의 부분 각각에 있어서 3개의 박막 시료에 대해 행하고, 3 시료의 관찰 가능 영역 내의 전위 밀도가 가장 낮은 부분과 3 시료의 평균 전위 밀도를 측정하였다.

또한, 본 발명에 있어서의 변형 시효 경화형 강판은, 도장 베이킹 후의 시효 후 항복 강도 σ_f가, 도장 베이킹 직후의 항복 강도 σ_s에 비해 20㎫ 이상 낮아지지 않는 것이 바람직하다. 즉, σ_f＞σ_s－20㎫인 것이 바람직하다. 여기서, 도장 베이킹 후의 시효 후 항복 강도 σ_f 및 도장 베이킹 직후의 항복 강도 σ_s에 대해, 도 2를 참조하면서 설명한다.

도 2의 (A), (B)는, 본 발명에 있어서의 변형 시효 경화형 강판의 도장 베이킹 처리 후의 항복 강도의 경시 변화를 개략적으로 나타내는 그래프이다.

도 2의 (A)에 나타내는 바와 같이, 도장 베이킹 처리 직후의 항복 강도를 σ_s로 하고, 150℃×150hr의 촉진 시효 시험(촉진 시효 열처리) 후의 시효 후 항복 강도를 σ_f로 한다. 또한, 본 발명자들에 의해, 시효 후 항복 강도 σ_f가, 항복 강도 σ_s－20㎫를 하회하면[도 2의 (A)에 있어서의 곡선 (2) 참조], 덴트성이 크게 저하되는 것이 명백해졌다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, 이 시효 후 항복 강도 σ_f가, 항복 강도 σ_s－20㎫보다도 큰[도 2의 (A)에 있어서의 곡선 (1) 참조] 것이 바람직하다.

여기서, 촉진 시효 시험의 조건은, 본 발명에 관한 변형 시효 경화형 강판이 사용되는 제품의 실사용 환경에 상당하도록 설정한다. 본 실시 형태에 있어서는, 이러한 조건을 만족시키는, 150℃×150hr의 열처리를 촉진 시효 시험으로 하였다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 2의 (B)의 곡선 (1), 곡선 (2)에 나타내는 바와 같이, 도장 베이킹 처리 후에, 일시적으로 항복 강도가 상승하는 경우가 있다. 이것은, 강판의 탄소 함유량에 따라서는 발생한다고 생각된다. 그러나, 이러한 경우도, 시효 후 항복 강도 σ_f가, 항복 강도 σ_s－20㎫보다도 크면 된다. 도장 베이킹 처리 후에, 일시적으로 항복 강도가 상승하였다고 해도, 본 발명의 효과가 얻어지므로 상관없다.

그러나, 이와 같이 일시적으로 항복 강도가 상승하였다고 해도, 도 2의 (B)의 곡선 (3)에 나타내는 바와 같이, 시효 후 항복 강도 σ_f가, 항복 강도 σ_s－20㎫를 하회하는 경우는 본 실시 형태를 만족시킨다고는 할 수 없다.

또한, 본 발명에 있어서의 변형 시효 경화형 강판은, 냉연 강판, 용융 도금 강판, 합금화 용융 도금 강판, 전기 도금 강판, 각종 표면 처리 강판 중 어느 것이라도 상관없이, 발명의 효과를 누릴 수 있다. 도금층으로서는, 아연, 알루미늄, 주석, 구리, 니켈, 크롬이나 이들을 주체로 하는 합금 도금 중 어느 것이라도 상관없고, 상기 이외의 원소가 포함되어 있어도 상관없다. 또한, 이들 강판의 적어도 한쪽 면에 아연을 포함하는 층을 부여하면, 온간 성형(예를 들어, 온간 프레스 성형) 중의 산화나 탈탄이 방지되어, 본 발명의 효과를 보다 유효하게 향수할 수 있다.

또한, 적어도 한쪽의 표면에 아연을 포함하는 층이라 함은, 전기 도금법, 용융 도금법, 도포법, 증착법 등 어느 방법에 의해 부여되어 있어도 상관없고, 그 방법은 한정되는 것이 아니다. 또한, 아연을 포함하는 층 중에는 아연 이외의 원소가 포함되어 있어도 전혀 상관없다.

또한, 본 발명의 강판은, 상술한 바와 같은 미세한 결정립 직경을 비교적 용이하게 얻을 수 있는 냉연 강판인 것이 보다 바람직하다.

다음에, 본 발명의 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판의 제조 방법을 설명한다. 또한, 본 발명의 변형 시효 경화형 강판은, 이 제조 방법에 의해 제조되는 것에 한정되지 않는다.

본 발명의 제조 방법에서는, 강판의 생산 공정인 최종 단계인 조질 압연 전에, 어닐링 온도 700∼850℃의 범위 내에서 어닐링을 행하고, 이어서 700∼500℃ 사이의 평균 냉각 속도가 2℃/s 이상인 냉각을 행한다. 그 후, 조질 압연에 있어서의 압연 롤에 의한 선 하중을 A(N/m), 조질 압연시에 강판에 부여하는 장력을 B(N/㎡)로 하였을 때에, 선 하중 A를 1×10⁶∼2×10⁷N/m, 장력 B를 1×10⁷∼2×10⁸N/㎡, 또한 장력 B/선 하중 A를 2∼120을 만족시키고, 또한 압연율 0.2∼2.0％인 조건에서 조질 압연을 행한다.

이하에, 상기 제조 조건의 한정 이유에 대해 설명한다.

우선, 상기 성분으로 조정된 용강을 연속 주조법에 의해 주조편 또는 강편으로 하거나, 조괴법에 의해 강편으로 하거나, 고온 상태에서 가열하는 일 없이 열간 압연을 실시하거나, 또는 가열 후에 열간 압연을 실시한다.

또한, 본 발명의 효과를 보다 유효하게 누리기 위해, 열간 압연 후, 탈(脫)스케일 처리를 실시하고, 냉간 압연하여 냉연 강판으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 그 후 어닐링하여 냉연 강판으로 해도 되지만, 어닐링 후, 냉연 강판의 적어도 한쪽의 표면에 아연 도금을 실시함으로써, 아연을 포함하는 층을 형성하여, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판, 전기 아연 도금 강판으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 아연을 포함하는 층은, 전기 도금법, 용융 도금법, 도포법, 증착법 등 어느 방법으로 형성해도 상관없고, 그 방법은 한정되지 않는다.

또한, 본 발명에 있어서 강판 판 두께는 한정되는 것은 아니지만, 0.4∼6㎜에서 특히 유효하다.

또한, 본 발명에 있어서의 어닐링은, 어닐링 온도 700∼850℃의 범위 내, 또한 700∼500℃ 사이의 평균 냉각 속도를 2℃/s 이상으로 행하는 것이 바람직하다. 이것은, 어닐링 온도가 이 범위 밖이면, 고용 C나 고용 N을 적합한 양으로 제어할 수 없게 되거나, 도장 베이킹 후의 탄화물의 석출을 억제하는 작용을 갖는 Mo를 결정립 내에 존재시키는 것이 곤란해질 우려가 있기 때문이다. 또한, 어닐링 온도가 지나치게 높으면, 결정립 직경이 조대해질 우려도 있으므로, 어닐링 온도 및 평균 냉각 속도는 상기 범위 내인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 적합한 결정립 직경을 얻기 위해서는, 상기 어닐링 온도 범위 내에서의 유지 시간을 20∼280초로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 냉연 강판, 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판으로 한 후, 조질 압연을 행한다.

본 발명에 있어서, 조질 압연의 조건은, 조질 압연시의 선 하중을 A(N/m), 조질 압연시에 강판에 부여하는 장력을 B(N/㎡)로 하였을 때에, A를 1×10⁶∼2×10⁷N/m, B를 1×10⁷∼2×10⁸N/㎡, 또한 B/A를 2∼120을 만족시키는 조건으로 하고, 또한 압연율 0.2∼2.0％로 하는 것이 바람직하다.

선 하중 A가 1×10⁶N/m 미만이면, 강판에의 전위 도입량이 적어, 경시 변화에 의한 항복 강도의 저하, 즉, 덴트성의 열화가 일어나는 동시에, 소재의 상온 비 시효성이 저하되는 경향에 있다.

또한, 2×10⁷N/m을 초과하면, 평균 전위 밀도가 증대되므로, 강판의 연신성이 저하되어, 프레스 성형시에 균열이 발생할 뿐만 아니라, 베이킹 경화성이 저하될 우려가 있다.

장력 B가 1×10⁷N/㎡ 미만이면, 강판 형상이 나빠, 예를 들어 자동차용 외판으로서 사용하는 경우에는 부적합해지는 경우가 있다.

또한, 2×10⁸N/㎡을 초과하면, 판 파단이 발생할 우려가 있어, 생산성상 부적합하다.

여기서, B/A는, 강판 내의 전위 밀도의 균일성에 영향을 미치는, 본 발명에 있어서의 가장 중요한 파라미터이다. 이 B/A가 2 미만이면, 판 두께 중심부까지 전위가 도입되지 않아, 성형ㆍ도장 베이킹 후의 경시 변화에 의한 항복 강도의 저하, 즉, 덴트성의 열화가 일어난다. 한편, B/A가 120을 초과해도, 판 두께 중심부에서의 전위 도입이 불충분한 경우가 있고, 또한 강판 면내의 전위 밀도의 불균일성이 증가하는 경우도 있어, 성형ㆍ도장 베이킹 후의 경시 변화에 의한 항복 강도의 저하, 즉, 덴트성의 열화가 일어난다.

또한, 조질 압연율이 0.2％ 미만이면, 강판 내에의 전위 도입량이 불충분해져, 소재의 상온 비 시효성이 저하되는 동시에, 성형 후의 전위 밀도의 불균일성이 증대된다. 그로 인해, 도장 베이킹 후의 경시 변화에 의한 항복 강도의 저하, 즉, 덴트성의 열화가 일어날 우려가 있다.

한편, 조질 압연율이 2.0％를 초과하면, 강판의 연성이 떨어져 성형성이 저하되는 동시에, 도장 베이킹 경화량이 감소할 우려가 있다.

이와 같이 조질 압연의 조건을 설정함으로써, 강판에 균일하고, 또한 충분한 변형량을 부여할 수 있다. 그 결과, 베이킹 경화성을 충분히 얻을 수 있는 전위 밀도를 확보할 수 있고, 또한 전위를 균일하게 분포시킬 수 있다. 그로 인해, 도장 베이킹 후의 시효 열화의 원인인 탄화물이나 질화물의 석출을 억제할 수 있다.

다음에, 조질 압연 후, 가공 성형, 예를 들어 드로잉 가공 등의 프레스 성형 가공을 행한다. 프레스 성형법은, 특별히 규정하는 것은 아니며, 드로잉 가공, 벌징 가공, 굽힘 가공, 아이어닝 가공, 펀칭 가공 등을 가해도 전혀 지장 없다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 관한 변형 시효 경화형 강판에 따르면, 상기 성분 및 구성에 의해, 프레스 성형 전의 단계에서, 충분한 변형량을 부여할 수 있다. 그 결과, 충분한 전위 밀도를 확보할 수 있으므로, 고용 C나 고용 N을 안정적으로 전위에 정착시킬 수 있다. 이에 의해 베이킹 경화성을 충분히 얻을 수 있다.

또한, 2％ 예비 변형에 있어서의 도장 베이킹 경화량을 30㎫ 이상으로 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 변형 시효 경화형 강판에는, 조질 압연에 의해 균일하게 변형이 부여되어 있으므로, 전위 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 전위가 도입되어 있지 않은 부분을 줄일 수 있어, 도장 베이킹 후의 시효 열화의 원인으로 되어 있었던, 탄화물이나 질화물의 석출을 억제할 수 있다. 그 결과, 도장 베이킹 후의 시효 후 항복 강도를, 도장 베이킹 직후의 항복 강도－20㎫ 초과로 할 수 있다. 즉, 도장 베이킹 후의 시효에 의한 항복 강도의 저하량을 크게 억제할 수 있어, 덴트성의 열화를 더욱 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 변형 시효 경화형 강판에 따르면, 상온 비 시효 특성을 얻을 수 있으므로, 프레스 성형성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 변형 시효 경화형 강판의 제조 방법에 따르면, 상기한 바와 같은 어닐링 조건으로 어닐링을 행함으로써, Mo를 결정립 내에 있어서 고용 상태로 존재시킬 수 있다. 입내에 존재하는 Mo는, 도장 베이킹 후의 탄화물의 석출을 억제하는 작용을 하므로, 그 결과, 도장 베이킹 후의 내 시효 열화성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 강판 중의 고용 C나 고용 N을 적합한 양으로 제어할 수도 있어, 베이킹 경화성이나 내 시효 열화를 향상시킬 수 있다.

또한, 탄화물이나 질화물이 석출되었다고 해도, Mo를 첨가하고 있으므로, 탄화물이나 질화물의 조대화를 억제할 수 있다. 이에 의해, 탄화물이나 질화물의 조대화에 기인하여 발생하는 항복 강도의 저하나 덴트성의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 강판 중의 페라이트 입경을 미세하게 분포시킴으로써, 전위를 보다 균일하게 분포시킬 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과를 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에서 사용한 조건에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서는, 우선 표 1 및 표 2에 나타내는 성분의 강을 용제하고, 통상법에 따라서 연속 주조에 의해 슬래브로 하였다. 이어서, 가열로 중에서 1200℃까지 가열하고, 900℃의 마무리 온도로 열간 압연을 행하고, 700℃의 온도로 권취 후, 산세를 실시하여 열연 강판으로 하였다.

다음에, 열연 강판을 80％의 압하율로 냉간 압연을 행한 후, 표 3 및 표 4에 나타내는 조건으로 재결정 어닐링을 행하였다. 또한, 이때 얻어진 강판의 판 두께를 표 3 및 표 4에 나타낸다.

이어서, 일부의 강판의 표면에, 표 3 및 표 4에 나타내는 조건으로 도금을 실시하여, 강판의 표층에 아연을 포함하는 층을 부여하였다.

다음에, 도금을 실시한 강판을 사용하여 조질 압연을 행하여, 표 5 및 표 6에 나타내는, 페라이트 평균 입경, 최소 전위 밀도 및 평균 전위 밀도를 갖는 냉연 강판으로 하였다. 또한, 이때의 선 하중 A, 장력 B 및 압연율의 각각의 조건을 표 3 및 표 4에 나타낸다.

다음에, 상온 비 시효성의 평가 시험을 행하였다. 구체적으로는, 촉진 시효 조건으로서 100℃×60분의 열처리를 행한 후, 상기한 제법에 의해 얻어진 각 냉연 강판으로부터 JIS 5호 시험편을 제작하였다. 이 시험편을 사용하여 인장 시험을 행하여, 항복점 연신(YPEL)의 양을 측정하였다. 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다. 또한, YPEL량이 0.5％를 초과하면, 조질 압연 후에 행하는 프레스 성형 중에 스트레처 스트레인이라 불리는 모양 결함이 나타나, 외판 패널로서 부적당하므로, 0.5％를 초과하는 것을 NG(부적당)로 판단하였다.

다음에, BH량을 측정함으로써 베이킹 경화성의 평가 시험을 행하였다. 우선, 상기한 제법에 의해 얻어진 각 냉연 강판으로부터 JIS 5호 시험편을 제작하고, 2％의 인장 예비 변형을 부가한 후, 170℃×20min 유지의 조건으로 도장 베이킹 상당의 열처리를 실시하여, 도장 베이킹 경화량(BH량)을 측정하였다. 이 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다. 또한, 본 평가에서는, 일본 철연(일반 사단법인 일본 철강 연맹 : The Japan Iron and Steel Federation) 규격에 있어서 도장 베이킹 경화형 강판의 필요 BH량으로서 정하고 있는 30㎫를 충족시키지 않는 것을 NG로 판단하였다.

이어서, 내 시효 특성의 평가 시험을 행하였다. 구체적으로는, 도장 베이킹 처리 전후에 있어서의 덴트성과 상관이 있는 항복 강도의 경시 변화를 측정함으로써, 내 시효 특성의 평가 시험을 행하였다. 구체적으로는, 상기 열처리 후의 시험편에 대해, 본 발명에 관한 변형 시효 경화형 강판을 사용한 제품(예를 들어, 자동차 등)의 실사용 환경에 상당하는 촉진 시효 시험을 행하여, 시효 중의 항복 강도 변화를 측정하였다.

우선, 시험편은 JIS 5호 시험편을 사용하여, 2％의 인장 예비 변형을 부가한 후, 170℃×20min의 도장 베이킹 상당의 열처리를 행하였다. 이서서, 촉진 시효 시험으로서, 150℃로 150시간의 조건에서 열처리를 행하고, 그 후, 인장 시험에 의해 촉진 시효 후의 항복 강도를 측정하여, 촉진 시효 시험 전후에 있어서의 항복 강도의 저하량을 측정하였다. 또한, 내 시효 특성의 평가 방법에 대해서는, 이 저하량(촉진 시효 전 항복 강도－촉진 시효 후 항복 강도)이 20㎫를 초과하면 덴트성이 크게 저하되었으므로, 20㎫를 초과한 것을 NG로 하였다.

이상의 평가 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다.

표 5 및 표 6에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에 있는 본 발명예에서는 어느 것에 있어서도, 상온 비 시효성, 베이킹 경화성 및 내 시효성의 각각에 있어서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

한편, 실험예 2에서는, 어닐링 온도가 본 발명에 있어서의 범위 초과였으므로, 결정립 직경이 조대하게 되어 버려, 그 결과, 판 두께 1/2 두께 부분에 있어서 충분한 전위 밀도를 얻을 수 없었다. 또한, 실험예 3에서는, 충분한 베이킹 경화성 및 내 시효 특성을 얻을 수 없었다. 이것은, 어닐링 온도가 본 발명에 있어서의 범위 미만이었기 때문에, 고용 C 및 고용 N을 충분히 확보할 수 없고, 또한 Mo를 결정립 내에 충분히 존재시킬 수 없었기 때문이라고 생각된다.

실험예 4에서는, 평균 냉각 속도가 지나치게 느렸기 때문에, 실험예 3과 마찬가지로, 충분한 BH량 및 내 시효 특성을 얻을 수 없었다.

실험예 6, 12, 37에서는, 선 하중 A가 지나치게 작았기 때문에, 충분한 전위 밀도를 얻을 수 없고, 그 결과, 특히 내 시효성에 대해 만족시킬 수 없었다. 또한, 실험예 7, 38에서는, 선 하중 A가 지나치게 컸기 때문에, 평균 전위 밀도가 대폭 증가하여, 충분한 베이킹 경화성을 얻을 수 없었다.

또한, 실험예 8에서는, 장력 B가 지나치게 작았기 때문에, 그 결과, B/A의 값이 작아져, 강판 중심부까지 전위가 도입되지 않아, 충분한 내 시효성을 얻을 수 없었다.

또한, 실험예 9는 상온 비 시효성, 베이킹 경화성 및 내 시효성 모두 만족시키는 결과가 얻어졌지만, 장력 B의 값이 지나치게 컸기 때문에, 통판(通板)시에 강판이 파단되어 버렸다.

실험예 10, 11에서는, 선 하중 A, 장력 B 모두 본 발명에 있어서의 범위 내이기는 하지만, B/A의 값이 본 발명에 있어서의 범위로부터 벗어나 있다. 그 결과, 실험예 10, 11 모두 강판 중심부까지 전위가 도입되지 않아, 충분한 내 시효성을 얻을 수 없었다.

실험예 13에서는, B/A의 값은 범위 내이기는 하지만, 선 하중 A가 지나치게 컸기 때문에, 충분한 베이킹 경화성을 얻을 수 없었다.

실험예 18에서는, 압연율이 지나치게 낮았기 때문에, 강판에 충분한 전위가 도입되지 않고, 나아가서는 전위 분포의 불균일성이 증대되어 버렸다. 그 결과, YPEL이 대폭 증대되어 버리고, 또한 충분한 내 시효성을 얻을 수 없었다.

또한, 실험예 21에서는, 압연율이 지나치게 높았기 때문에, 평균 전위 밀도가 대폭 증가하여, 충분한 베이킹 경화성을 얻을 수 없었다.

실험예 25에서는, 어닐링에 있어서의 유지 시간이 지나치게 길었기 때문에, 결정립 직경이 조대해지고, 그 결과, 판 두께 1/2 두께 부분에 있어서 충분한 전위 밀도를 얻을 수 없었다. 또한, 실험예 26에서는, 어닐링 온도가 낮고, 또한 유지 시간도 짧았기 때문에 결정립 직경이 본 발명의 범위 내까지 성장할 수 없고, 그 결과, 충분한 상온 비 시효성 및 내 시효성을 얻을 수 없었다.

실험예 40∼43, 45, 46에서는, Mo의 함유량이 본 발명의 범위 미만으로 되어 있으므로, YPEL이 대폭 증대되고, 또한 베이킹 처리 후의 항복 강도의 저하량도 많게 되어 있다. 이것은, 탄화물이나 질화물의 성장의 억제에 유효한 Mo가 적었기 때문에, 도장 베이킹 후에 탄화물이나 질화물이 성장하여, 시효 열화가 발생해 버렸다고 생각된다. 또한, Mo는 상온 비 시효성의 확보에 유효한 원소이지만, 함유량이 불충분했기 때문에, YPEL이 대폭 증대되었다고 생각된다.

또한, 실험예 40∼42, 45의 YPEL의 증대는, 강판의 강도 향상에 유효한 원소인 Si, Mn, P 및 Al의 함유량이 본 발명의 범위를 초과하는 함유량이었던 것도 기인하고 있다고 생각된다.

또한, 실험예 43의 YPEL의 증대는, S의 함유량이 많아, 고용 C나 고용 N을 고정하고, 상온 비 시효성을 확보하기 위해 유효한 Ti를 감소시켜 버렸기 때문이라고 생각된다.

실험예 44에서는, AlN으로서 고용 N을 고정하고, 상온 시효성을 억제하는 효과가 있는 Al의 함유량이 지나치게 적었기 때문에, YPEL이 증대되었다고 생각된다.

실험예 47에서는, Mo의 함유량이 지나치게 많아졌기 때문에, 강도가 지나치게 높아지고, 그 결과, 베이킹 경화성이 저하되어 버렸다고 생각된다.

실험예 48에서는 Ti의 함유량이, 실험예 50에서는 Nb의 함유량이 각각 지나치게 적기 때문에, 결정립 직경이 조대해져, 충분한 전위 밀도를 확보할 수 없었다. 그 결과, 도장 베이킹 후의 내 시효성을 확보할 수 없었다고 생각된다. 또한, YPEL의 증대에 대해서는, Ti, Nb 모두 상온 비 시효성을 확보하기 위해 유효한 원소인 Ti, Nb의 함유량이 지나치게 적기 때문이라 생각된다.

또한, 실험예 49에서는 Ti의 함유량이, 실험예 51에서는 Nb의 함유량이 각각 지나치게 많기 때문에, 베이킹 경화성이 저하되었다고 생각된다.

실험예 52에서는, N의 함유량이 Ti의 함유량에 대해 지나치게 많으므로, YPEL이 증대되어 버렸다고 생각된다.

실험예 53에서는, YPEL이 증대되어 버렸다. 이것은, 상온 비 시효성의 확보에 유효한 원소인 Cr의 함유량이 불충분했기 때문이라고 생각된다.

한편, 실험예 54에서는, 베이킹 경화성이 저하되어 버렸는데, 이것은, Cr의 함유량이 지나치게 많았기 때문이라고 생각된다.

실험예 55에서는, YPEL이 증대되고, 베이킹 처리 후의 항복 강도의 저하량도 많아져 버렸다. 이것은, Mo의 함유량이 지나치게 적었기 때문이라고 생각된다. 또한, 실험예 55에서는, Cu, Ni, Sn의 합계 함유량도 본 발명의 범위보다도 지나치게 많았기 때문에, 강도가 높아져 버려, 이것이 YPEL의 증대에 기인하였다고도 생각된다.

실험예 56에서는, YPEL이 증대되고, 베이킹 처리 후의 항복 강도의 저하량도 많아져 버렸다. 항복 강도의 저하는 Mo의 함유량이 지나치게 적었기 때문이라고 생각되고, YPEL의 증대는, B의 함유량이 지나치게 많았기 때문이라고 생각된다.

실험예 57에서는, C의 함유량이 지나치게 많았기 때문에, YPEL이 대폭 증가해 버려, 상온 비 시효성이 저하되어 버렸다고 생각된다. 또한, 베이킹 처리 후의 항복 강도의 저하량이 많아져 버린 것은, C의 함유량이 지나치게 많았기 때문에, 도장 베이킹 후, 석출되는 탄화물이 많아져, 이것이 더욱 성장하였기 때문이라고 생각된다.

또한, 실험예 58에서는, YPEL이 증대되고, 또한 베이킹 처리 후의 항복 강도의 저하량이 대폭 많아져 버렸다. 이것은, 실험예 57과 마찬가지로, C의 함유량을 대폭 증가시켜 버렸기 때문이라고 생각된다. 또한, 강도 향상에 유용한 원소인 Mn의 함유량이 지나치게 많아진 것도 기인하고 있다고 생각된다.

실험예 59∼실험예 62에서는, 모두 베이킹 경화성이 저하되어 버렸다. 이것은, 베이킹 경화성을 확보하기 위해 유효한 C, Si, Mn 및 N의 함유량이 지나치게 적었기 때문이라고 생각된다.

이들 결과로부터, 상술한 지식을 확인할 수 있고, 또한 상술한 각 강 성분을 한정하는 근거를 뒷받침할 수 있었다.

본 발명은, 자동차의 사이드 패널이나 후드 등에 사용되는 외판용 강판에 유용하다.

Claims

질량％로,
C:0.0010∼0.010％,
Si:0.005∼1.0％,
Mn:0.08∼1.0％,
P:0.003∼0.10％,
S:0.0005∼0.020％,
Al:0.010∼0.10％,
Cr:0.005∼0.20％,
Mo:0.005∼0.20％,
Ti:0.002∼0.10％,
Nb:0.002∼0.10％,
N:0.001∼0.005％
를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
페라이트 분율이 98％ 이상이고,
페라이트의 평균 입경이 5∼30㎛이고,
판 두께의 1/2 두께 부분 및 표층 부분의 전위 밀도의 최저값이 각각 5×10¹²/㎡ 이상이고,
평균 전위 밀도가 5×10¹²∼1×10¹⁵/㎡의 범위 내인, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판.
제1항에 있어서, 질량％로, B:0.005％ 이하 더 함유하는, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판.
제1항에 있어서, Cu, Ni, Sn, W, V로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.3질량％ 이하 더 함유하는, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판.
제1항에 있어서, Ca, Mg, REM으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.02질량％ 이하 더 함유하는, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한쪽의 표면에 도금층이 부여되어 있는, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판.
질량％로,
C:0.0010∼0.010％,
Si:0.005∼1.0％,
Mn:0.08∼1.0％,
P:0.003∼0.10％,
S:0.0005∼0.020％,
Al:0.010∼0.10％,
Cr:0.005∼0.20％,
Mo:0.005∼0.20％,
Ti:0.002∼0.10％,
Nb:0.002∼0.10％,
N:0.001∼0.005％
를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브를 열간 압연하고, 이어서 냉간 압연한 후,
어닐링 온도 700∼850℃의 범위 내에서 어닐링을 행하고,
700∼500℃ 사이의 평균 냉각 속도가 2℃/s 이상인 냉각을 행하고,
선 하중(line load) A를 1×10⁶∼2×10⁷N/m의 범위, 장력 B를 1×10⁷∼2×10⁸N/㎡의 범위, 또한 장력 B/선 하중 A를 2∼120의 범위로 하고, 또한 압연율(reduction ratio) 0.2∼2.0％로 한 조건에서 조질 압연을 행하는, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 강 슬래브는, 질량％로, B:0.005％ 이하 더 함유하는, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 강 슬래브는, Cu, Ni, Sn, W, V로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.3질량％ 이하 더 함유하는, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 강 슬래브는, Ca, Mg, REM으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.02질량％ 이하 더 함유하는, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판의 제조 방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조질 압연 전에 있어서, 적어도 한쪽의 표면에 도금층을 부여하는, 도장 베이킹 후의 내 시효성이 우수한 변형 시효 경화형 강판의 제조 방법.