KR101629594B1

KR101629594B1 - 핫 스탬프용 강판 및 그 제조 방법, 및 핫 스탬프 강재

Info

Publication number: KR101629594B1
Application number: KR1020147027737A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 다나하시; 도시마사 도모키요
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2016-06-13
Also published as: US20150024237A1; CA2865910C; WO2013133270A1; ZA201406644B; RU2587106C2; EP2824207A4; JPWO2013133270A1; US10161023B2; IN2014DN08225A; CN104160050B; US20180363109A1; BR112014021801B1; EP2824207A1; RU2014140161A; MX2014010602A; KR20140138829A; JP5541421B2; MX366958B; CN104160050A; CA2865910A1

Abstract

질량％로, C:0.18∼0.26％, Si:0.02％ 초과 0.05％ 이하, Mn:1.0∼1.5％, P:0.03％ 이하, S:0.02％ 이하, Al:0.001∼0.5％, N:0.1％ 이하, O:0.001∼0.02％, Cr:0∼2.0％, Mo:0∼1.0％, V:0∼0.5％, W:0∼0.5％, Ni:0∼5.0％, B:0∼0.01％, Ti:0∼0.5％, Nb:0∼0.5％, Cu:0∼1.0％, 잔량부:Fe 및 불순물인 화학 조성을 갖고, Mn을 함유하는 개재물의 농도가 0.010질량％ 이상 0.25질량％ 미만 또한 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 10.0％ 이상인 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 후의 강재에 천공 등의 응력이 잔류하는 가공이 실시된 경우이어도 양호한 내수소 취화 특성을 확보하고, 또한 용이하게 실시할 수 있는 핫 스탬프 강재.

Description

핫 스탬프용 강판 및 그 제조 방법, 및 핫 스탬프 강재 {STEEL SHEET FOR HOT STAMPING, METHOD FOR PRODUCING SAME, AND HOT-STAMPED STEEL MATERIAL}

본 발명은 핫 스탬프용 강판 및 그 제조 방법, 및 핫 스탬프 강재에 관한 것이다.

자동차 등의 수송 기기 분야에서는, 고강도 재료를 사용한 질량 저감에의 대처가 활발히 행해지고 있다. 예를 들어, 자동차에서는, 차체 질량을 증가시키는 일 없이, 충돌 안전성의 향상이나 고기능화를 도모하고, 나아가 연비를 향상시켜 이산화탄소의 배출량을 삭감하는 것을 명제로, 고강도 강판의 사용량이 착실하게 증가되고 있다.

이러한 고강도 강판의 사용 확대의 흐름 중에서 최대의 문제는, 강판의 강도를 높이는 것에 수반하여 발생하기 쉬워지는, 소위 「형상 동결성의 열화」라고 불리는 현상의 현재화이다. 이 현상은, 성형 후의 스프링백량이 고강도화에 수반하여 증가하는 점에서 발생하기 쉬워지는 것이며, 이 현상에 의해, 원하는 형상을 얻는 것이 용이하지 않게 된다고 하는 고강도 강판 특유의 새로운 문제가 발생한다.

이것을 해결하기 위해서는, 형상 동결성의 열화가 문제로 되지 않는 저강도재에서는 불필요한 가공 공정(예를 들어, 리스트라이크)을 더 추가적으로 행하거나, 제품 형상을 변경하는 것이, 통상의 고강도 강판의 성형법에서는 필요하게 된다.

이러한 상황을 해결하는 하나의 방법으로서, 핫 스탬프법이라고 불리는 열간 성형법이 주목받는 것에 이르렀다. 핫 스탬프법은, 강판(피가공재)을 소정의 온도(일반적으로는, 오스테나이트상으로 되는 온도)로 가열하여, 성형을 용이하게 하기 위해 피가공재의 강도를 낮춘 상태에서, 피가공재의 온도에 비해 저온(예를 들어, 실온)의 금형으로 성형함으로써, 용이하게 원하는 형상을 부여할 수 있음과 함께, 피가공재와 금형간의 온도차를 이용한 급냉 열처리(켄칭)를 행하여, 성형 후의 제품의 강도를 높인다고 하는 것이다.

이러한 핫 스탬프법은, 최근, 그 유용성이 널리 인지되기에 이르러, 적용이 검토되는 강재도 다양해져 왔다. 그 중에는, 예를 들어 자동차의 언더 보디 부품과 같이, 혹독한 부식 환경하에서 사용되는 강재나, 다른 부품의 설치를 목적으로 하여 천공부를 형성한 강재 등이 있다. 이로 인해, 핫 스탬프법에 의해 얻어지는 강재에는, 강도뿐만 아니라 내수소 취화 특성도 요구되어 왔다.

이것은, 강재의 고강도화에 수반하여 내수소 취화 특성이 저하되는 것이 일반적으로 알려져 있는 바, 핫 스탬프법에 의해 얻어지는 강재는 일반적으로 높은 강도를 갖고 있으므로, 상술한 강재에의 적용 시에, 부식 환경에 노출됨으로써 강 중에의 수소의 침입이 촉진되는 것이나, 천공 등의 가공을 실시하는 것에 수반하여 큰 잔류 응력이 발생함으로써, 수소 취화가 발생할 가능성이 높아지기 때문이다.

이러한 관점에서, 핫 스탬프법에 의해 고강도화한 강재에 있어서도, 내수소 취화 특성의 확보를 목적으로 한 기술이 제안되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 평균의 입경이 소정의 범위 내에 있는 Mg의 산화물, 황화물, 복합 정출물 및 복합 석출물 중 1종 또는 2종 이상을, 소정의 밀도로 함유시킴으로써 지연 파괴를 억제하는 특성(내수소 취화 특성과 동의)을 갖는 강판에 관한 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 펀칭(천공)을 핫 스탬프를 위한 가열 후에, 또한, 프레스 전의 고온 상태(열간)에서 행함으로써 펀칭성을 개선하고, 그에 의해 내지연 파괴 특성의 개선을 도모하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2006-9116호 공보 일본 특허 공개 제2010-174291호 공보 일본 특허 공개 제2006-29977호 공보

특허문헌 1에 개시된 기술은, 우수한 기술이지만, 일반적으로는 함유시키는 것이 용이하지 않은 Mg을 강 중에 존재시키고, 또한, 그것을 포함하는 생성물을 고도로 제어하는 것이기 때문에, 보다 용이하게 실시할 수 있는 기술이 요망된다.

또한, 특허문헌 2에 개시된 기술은, 펀칭(천공)을 핫 스탬프를 위한 가열 후에, 또한, 프레스 전의 고온 상태(열간)에서 행한다고 하는, 열간에서의 천공을 전제로 한 기술이다. 이로 인해, 핫 스탬프 후의 강재에 있어서 높은 치수 정밀도를 확보할 수 없다. 또한, 당해 기술에 의해 성형 가능한 형상은 제약된다. 따라서, 특허문헌 2에 개시된 기술에 의해 핫 스탬프법의 적용 범위(부품)의 확대를 도모하는 것은 곤란하다.

이와 같이, 핫 스탬프 후에 천공 등의 응력이 잔류하는 가공이 실시된 경우이어도 양호한 내수소 취화 특성을 확보하고, 또한, 용이하게 실시할 수 있는 기술은, 지금까지 제안되어 있지 않다.

따라서, 본 발명은 핫 스탬프 후의 강재에 천공 등의 응력이 잔류하는 가공이 실시된 경우이어도 양호한 내수소 취화 특성을 확보하고, 또한 용이하게 실시할 수 있는 핫 스탬프용 강판 및 그 제조 방법, 및 핫 스탬프 강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하와 같이 예의 연구를 거듭하였다. 본 발명자들은, 강 중에 생성시키는 것이 비교적 용이한, Mn을 함유하는 개재물 및 Mn 산화물에 착안하고, 이들을 확산성 수소 및 비확산성 수소의 트랩 사이트로서 기능시킴으로써, 양호한 내수소 취화 특성을 확보하는 것을 새롭게 착상하였다.

그리고, 다양한 제조 조건에 의해 핫 스탬프용 강판을 작성하여 핫 스탬프법을 실시하고, 얻어진 강재에 대해, 기본적인 특성인 강도 및 연성의 조사 외에 내수소 취화 특성 및 인성의 조사를 행하였다. 그 결과, Mn을 함유하는 개재물의 농도 및 소정 사이즈의 Mn을 함유하는 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율을 높임으로써, 핫 스탬프 후의 강재에 있어서 양호한 내수소 취화 특성을 확보할 수 있는 것을 새롭게 발견하였다.

한편, Mn을 함유하는 개재물의 농도를 과도하게 높이면, 핫 스탬프 후의 강재에 있어서 인성의 저하가 현재화된다고 하는 과제를 새롭게 발견하였다. 즉, Mn을 함유하는 개재물의 농도를 소정의 범위 내로 함과 함께, 소정의 사이즈의 Mn을 함유하는 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 밀도를 소정의 값 이상으로 함으로써, 핫 스탬프 후의 강재에 천공 등의 응력이 잔류하는 가공이 실시된 경우이어도 양호한 내수소 취화 특성을 확보함과 함께 양호한 인성을 확보하는 것이 가능하게 되는 것을 새롭게 발견한 것이다.

그리고, 핫 스탬프용 강판의 제조 조건에 있어서, 열간 압연 공정에 있어서의 권취 온도를 종래보다도 고온화함과 함께 냉간 압연을 실시함으로써, Mn을 함유하는 개재물의 농도를 소정의 범위 내로 함과 함께, 소정 사이즈의 Mn을 함유하는 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율을 소정의 값 이상으로 하는 것이 가능하게 되는 것도 새롭게 발견한 것이다.

본 발명은 상기 새 지식에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 질량％로,

C:0.18∼0.26％,

Si:0.02％ 초과 0.05％ 이하,

Mn:1.0∼1.5％,

P:0.03％ 이하,

S:0.02％ 이하,

Al:0.001∼0.5％,

N:0.1％ 이하,

O:0.0010∼0.020％,

Cr:0∼2.0％,

Mo:0∼1.0％,

V:0∼0.5％,

W:0∼0.5％,

Ni:0∼5.0％,

B:0∼0.01％,

Ti:0∼0.5％,

Nb:0∼0.5％,

Cu:0∼1.0％,

잔량부:Fe 및 불순물인 화학 조성을 갖고,

Mn을 함유하는 개재물의 농도가 0.010질량％ 이상 0.25질량％ 미만, 또한, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 10.0％ 이상인 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판.

(2) 상기 화학 조성이, 질량％로,

Cr:0.01∼2.0％,

Mo:0.01∼1.0％,

V:0.01∼0.5％,

W:0.01∼0.5％,

Ni:0.01∼5.0％ 및

B:0.0005∼0.01％

를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 핫 스탬프용 강판.

(3) 상기 화학 조성이, 질량％로,

Ti:0.001∼0.5％,

Nb:0.001∼0.5％ 및

Cu:0.01∼1.0％

를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 핫 스탬프용 강판.

(4) 표면에 두께 50㎛ 이하의 용융 알루미늄 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프용 강판.

(5) 표면에 두께 30㎛ 이하의 용융 아연 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프용 강판.

(6) 표면에 두께 45㎛ 이하의 합금화 용융 아연 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프용 강판.

(7) 질량％로,

C:0.18∼0.26％,

Si:0.02％ 초과 0.05％ 이하,

Mn:1.0∼1.5％,

P:0.03％ 이하,

S:0.02％ 이하,

Al:0.001∼0.5％,

N:0.1％ 이하,

O:0.0010∼0.020％,

Cr:0∼2.0％,

Mo:0∼1.0％,

V:0∼0.5％,

W:0∼0.5％,

Ni:0∼5.0％

B:0∼0.01％,

Ti:0∼0.5％,

Nb:0∼0.5％,

Cu:0∼1.0％,

잔량부가 Fe 및 불순물인 화학 조성을 갖는 강편에 열간 압연을 실시한 후에 690℃ 이상의 온도 영역에서 권취하여 열간 압연 강판으로 하는 열간 압연 공정과, 상기 열간 압연 강판에 10∼90％의 압하율의 냉간 압연을 실시하여 냉간 압연 강판으로 하는 냉간 압연 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.

(8) 상기 화학 조성이, 질량％로,

Cr:0.01∼2.0％,

Mo:0.01∼1.0％,

V:0.01∼0.5％,

W:0.01∼0.5％,

Ni:0.01∼5.0％ 및

B:0.0005∼0.01％

를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (7)에 기재된 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.

(9) 상기 화학 조성이, 질량％로,

Ti:0.001∼0.5％,

Nb:0.001∼0.5％ 및

Cu:0.01∼1.0％

를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (7) 또는 (8)에 기재된 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.

(10) 상기 (7)∼(9) 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 핫 스탬프용 강판을 용융 알루미늄 도금욕에 침지하여 강판 표면에 용융 알루미늄 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.

(11) 상기 (7)∼(9) 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 핫 스탬프용 강판을 용융 아연 도금욕에 침지하여 강판 표면에 용융 아연 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.

(12) 상기 (7)∼(9) 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 핫 스탬프용 강판을 용융 아연 도금욕에 침지한 후에 600℃ 이하의 온도 영역으로 가열하여 강판 표면에 합금화 용융 아연 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.

(13) 질량％로,

C:0.18∼0.26％,

Si:0.02％ 초과 0.05％ 이하,

Mn:1.0∼1.5％,

P:0.03％ 이하,

S:0.02％ 이하,

Al:0.001∼0.5％,

N:0.1％ 이하,

O:0.0010∼0.020％,

Cr:0∼2.0％,

Mo:0∼1.0％,

V:0∼0.5％,

W:0∼0.5％,

Ni:0∼5.0％,

B:0∼0.01％,

Ti:0∼0.5％,

Nb:0∼0.5％,

Cu:0∼1.0％,

잔량부:Fe 및 불순물인 화학 조성을 갖고,

Mn을 함유하는 개재물의 농도가 0.010질량％ 이상 0.25질량％ 미만, 또한, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 10.0％ 이상인 것을 특징으로 하는 핫 스탬프 강재.

(14) 상기 화학 조성이, 질량％로,

Cr:0.01∼2.0％,

Mo:0.01∼1.0％,

V:0.01∼0.5％,

W:0.01∼0.5％,

Ni:0.01∼5.0％ 및

B:0.0005∼0.01％

를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (13)에 기재된 핫 스탬프 강재.

(15) 상기 화학 조성이, 질량％로,

Ti:0.001∼0.5％,

Nb:0.001∼0.5％ 및

Cu:0.01∼1.0％

를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (13) 또는 (14)에 기재된 핫 스탬프 강재.

본 발명에 따르면, 핫 스탬프 후에 천공 등의 응력이 잔류하는 가공이 실시된 경우이어도 양호한 내수소 취화 특성을 확보할 수 있음과 함께 실시가 용이하므로, 핫 스탬프법의 적용 범위(부품)의 확대를 도모하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 확산성 수소량과 파단까지의 시간의 관계를 예시하는 도면이다.
도 2는 실시예에서 사용한 핫 스탬프법 및 금형을 도시하는 도면이다.
도 3은 실시예에서 사용한 정하중 시험편의 형태를 도시하는 도면이다.
도 4는 핫 스탬프법에 의해 햇형으로 성형한 강판(부재)의 형태를 도시하는 도면이다.

(1) 화학 조성

본 발명에 관한 핫 스탬프용 강판(이하, 「본 발명 강판」이라고도 함) 및 핫 스탬프 강재(이하, 「본 발명 강재」라고도 함)의 화학 조성의 한정 이유에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서의 「％」는 「질량％」를 의미한다.

<C:0.18∼0.26％>

C는, 핫 스탬프법에 의해 강판을 고강도화하는 데 있어서 가장 중요한 원소이다. C 함유량이 0.18％ 미만에서는, 핫 스탬프 후에 있어서 1500㎫ 이상의 강도를 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서, C 함유량은 0.18％ 이상으로 한다.

한편, C 함유량이 0.26％ 초과에서는, 핫 스탬프 후에 있어서의 연성이 부족해져, 10％ 이상의 전연신율을 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서, C 함유량은 0.26％ 이하로 한다.

<Si:0.02％ 초과 0.05％ 이하>

Si는, Mn을 함유하는 개재물의 농도 및 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율을 제어하는 데 있어서 중요한 원소이다. Si 함유량이 0.02％ 이하에서는, Mn 산화물의 생성이 과도하게 촉진되어, Mn을 함유하는 개재물의 농도가 0.25％ 이상으로 되어, 인성의 저하가 현저해지는 경우가 있다. 따라서, Si 함유량은 0.02％ 초과로 한다. 한편, Si 함유량이 0.05％ 초과에서는, Mn 산화물의 생성이 과도하게 억제되어, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 10.0％ 미만으로 되어, 양호한 내수소 취화 특성을 안정적으로 얻는 것이 어렵다. 따라서, Si 함유량은 0.05％ 이하로 한다.

<Mn:1.0∼1.5％>

Mn은, 본 발명에 있어서 가장 중요한 원소이다. Mn은, 강 중에 Mn을 함유하는 개재물을 형성함으로써, 내수소 취성을 높이는 작용을 갖는다. 또한, 개재물을 형성하지 않았던 나머지 Mn은, 켄칭성을 높이는 작용을 갖는다. Mn 함유량이 1.0％ 미만에서는, Mn을 함유하는 개재물의 농도를 0.010질량％ 이상으로 하는 것이 곤란해진다. 따라서, Mn 함유량은 1.0％ 이상으로 한다. 한편, Mn 함유량이 1.5％를 초과하면, 상기 작용에 의한 효과는 포화되어 버려, 경제적으로 불리해지고, 또한, Mn의 편석에 기인하는 기계 특성의 저하를 초래하는 경우가 있다. 따라서, Mn 함유량은 1.5％ 이하로 한다.

<P:0.03％ 이하>

P는, 일반적으로 불순물로서 함유되는 원소이다. P 함유량이 0.03％ 초과에서는 열간 가공성의 저하가 현저해진다. 따라서, P 함유량은 0.03％ 이하로 한다. P 함유량의 하한은 특별히 규정할 필요는 없지만, 과도한 저감은 제강 공정에 다대한 부하를 가하므로, 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

<S:0.02％ 이하>

S은, 일반적으로 불순물로서 함유되는 원소이다. S 함유량이 0.02％ 초과에서는, 열간 가공성의 저하가 현저해진다. 따라서, S 함유량은 0.02％ 이하로 한다. S 함유량의 하한은 특별히 규정할 필요는 없지만, 과도한 저감은 제강 공정에 다대한 부하를 가하므로, 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

<Al:0.001∼0.5％>

Al은, 탈산에 의해 강을 건전화하는 작용을 갖는 원소이다. Al 함유량이 0.001％ 미만에서는, 충분한 탈산을 행하는 것이 곤란하다. 따라서, Al 함유량은 0.001％ 이상으로 한다. 한편, Al 함유량이 0.5％ 초과에서는, Mn 산화물의 생성이 과도하게 억제되어, 후술하는 Mn 산화물의 비율을 확보하는 것이 곤란해져, 양호한 내수소 취화 특성을 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서, Al 함유량은 0.5％ 이하로 한다.

<N:0.1％ 이하>

N은, 일반적으로 불순물로서 함유되는 원소이다. N 함유량이 0.1％ 초과에서는, 후술하는 임의 원소인 Ti이나 B와 용이하게 결합되어 소비되어 버려, 그들 원소의 작용 효과를 저감시켜 버린다. 따라서, N 함유량은 0.1％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.01％ 이하로 한다. N 함유량의 하한은 특별히 규정할 필요는 없지만, 과도한 저감은 제강 공정에 다대한 부하를 가하므로, 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

<O:0.0010∼0.020％>

O는, 강 중에 Mn 산화물을 형성하고, 확산성 수소 및 비확산성 수소의 트랩 사이트로서 기능하고, 내수소 취화 특성을 높이는 작용을 갖는다. O 함유량이 0.0010％ 미만에서는, Mn 산화물의 생성이 충분히 촉진되지 않아, Mn을 함유하는 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 10.0％ 미만으로 되어, 양호한 내수소 취화 특성이 안정적으로 얻어지지 않는다. 따라서, O 함유량은 0.0010％ 이상으로 한다. 한편, O 함유량이 0.020％ 초과에서는, 강 중에 조대한 산화물을 형성하여, 강재의 기계적 특성을 열화시킨다. 따라서, O 함유량은 0.020％ 이하로 한다.

본 발명 강판 및 본 발명 강재는, 상기 성분 조성을 필수적인 성분 조성으로 하지만, 필요에 따라, Cr, Mo, V, W, Ni, B, Ti, Nb, Cu 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유시킬 수 있다.

<Cr:0∼2.0％>, <B:0∼0.01％>, <Mo:0∼1.0％>, <W:0∼0.5％>, <V:0∼0.5％>, <Ni:0∼5.0％>

이들 원소는, 모두 켄칭성을 높이는 작용을 갖는다. 따라서, 이들 원소 중 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다. 그러나, B에 대해서는, 상기 상한값을 초과하여 함유시키면 열간 가공성의 열화와 연성의 저하를 초래한다. 또한, Cr, Mo, W, V 및 Ni에 대해서는, 상기 상한값을 초과하여 함유시켜도 상기 작용에 의한 효과는 포화되어 버려, 비용적으로 불리해진다. 따라서, B, Cr, Mo, W, V 및 Ni의 함유량의 상한값은 각각 상기한 바와 같이 한다. 또한, 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는, B 함유량을 0.0005％ 이상으로 하거나, Cr, Mo, W, V 및 Ni 중 어느 하나의 원소의 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, Ni은, Cu에 의한 열간 압연 강판의 표면 성상의 열화를 억제하는 작용을 갖기 때문에, 후술하는 Cu를 함유시키는 경우에는, Ni도 함유시키는 것이 바람직하다.

<Ti:0∼0.5％>, <Nb:0∼0.5％>, <Cu:0∼1.0％>

Ti, Nb 및 Cu는, 모두 강도를 높이는 작용을 갖는다. 따라서, 이들 원소 중 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다. 그러나, Ti 함유량이 0.5％를 초과하면, Mn 산화물의 생성이 과도하게 억제되어, 후술하는 Mn 산화물의 비율을 확보하는 것이 곤란해져, 양호한 내수소 취화 특성을 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서, Ti 함유량은 0.5％로 한다. 또한, Nb 함유량이 0.5％를 초과하면, 열간 압연의 제어성을 저하시키는 경우가 있다. 따라서, Nb 함유량은 0.5％ 이하로 한다. 또한, Cu 함유량이 1.0％를 초과하면, 열간 압연 강판의 표면 성상을 저하시키는 경우가 있다. 따라서, Cu 함유량은 1.0％ 이하로 한다. 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는, Ti:0.001％ 이상, Nb:0.001％ 이상 및 Cu:0.01％ 이상 중 어느 하나를 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, Ti은, 강 중의 N와 우선적으로 결합되어 질화물을 형성함으로써, B가 질화물의 형성에 의해 낭비되는 것을 억제하고, B에 의한 작용 효과를 보다 높이는 것을 가능하게 하므로, 상술한 B를 함유시키는 경우에는 Ti도 함유시키는 것이 바람직하다.

잔량부는 Fe 및 불순물이다.

(2) 개재물

이어서, 본 발명 강판 및 본 발명 강재에 있어서의, Mn을 함유하는 개재물의 농도 및 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물의 수에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율에 관한 한정 이유에 대해 설명한다.

<Mn을 함유하는 개재물의 농도:0.010질량％ 이상 0.25질량％ 미만>

Mn을 함유하는 개재물은, 후술하는 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물의 수에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율과 함께, 수소 취화의 억제에 중요한 역할을 한다. Mn을 함유하는 개재물의 농도가 0.010％ 미만에서는, 양호한 내수소 취화 특성을 얻는 것이 곤란하다. 따라서, Mn을 함유하는 개재물의 농도는 0.010％ 이상으로 한다. 한편, Mn을 함유하는 개재물의 농도가 0.25％ 이상에서는, 인성의 저하를 초래하는 경우가 있다. 따라서, Mn을 함유하는 개재물의 농도는 0.25％ 미만으로 한다.

또한, Mn을 함유하는 개재물의 농도는 다음 수순으로 구하는 것이다. 즉, 메탄올에 아세틸아세톤과 테트라메틸암모늄을 용해한 전해액 중에서 강판을 정전류 전해하고, 구멍 직경 0.2㎛의 필터를 사용하여 회수한 잔류물의 질량을 전해량(전해에 의해 감소한 강판의 질량)으로 제산하고, 백분율로 표기하기 위해 100을 곱한다. 또한, 상기 전해법으로 추출한 개재물이 Mn을 함유하고 있는 것은, SEM(주사형 전자 현미경)의 EDS(에너지 분산 X선 분광법) 분석에 의해 확인하였다.

<최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물의 수에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율:10.0％ 이상>

최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물의 수에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율은, 상술한 Mn을 함유하는 개재물과 함께, 수소 취화의 억제에 중요한 역할을 한다. 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물의 수에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 10.0％ 미만에서는, 양호한 내수소 취화 특성을 얻는 것이 곤란하다. 따라서, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물의 수에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율은 10.0％ 이상으로 한다.

또한, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물의 수에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율은 다음의 수순으로 구하는 것이다. SEM을 사용하여 강판의 단면을 관찰하고, 최대의 길이(예를 들어, 개재물이 직사각형이면 긴 변의 길이, 타원형이면 긴 직경의 길이)가 1.0∼4.0㎛인 개재물을 선택하여, 조사 대상으로 한다. 이들 개재물에 대해 EDS 분석하고, Mn으로부터의 특성 X선과 O(산소)로부터의 특성 X선이 동시에 검출되는 것을 Mn 산화물이라고 판정하였다. 그리고, 조사 개수의 합계가 500개를 초과할 때까지, 복수 시야로 관찰·분석을 행하고, 전체 조사 개수에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율을 갖고, Mn 산화물의 개수 비율로 한다.

여기서, 조사 대상으로 하는 개재물의 최대 길이를 1.0㎛ 이상으로 하는 것은, 그것보다 작은 개재물에서는, EDS에 의한 구성 원소의 분석 정밀도가 불충분해지기 때문이다. 또한, 조사 대상으로 하는 개재물의 최대 길이를 4.0㎛ 이하로 하는 것은, 그것보다 큰 개재물은, 복수의 상이한 개재물의 합체 등이며, EDS 분석 개소에 의해 구성 원소(의 조합)가 일의적으로 정해지지 않기 때문이다.

(3) 도금층

본 발명 강판 및 본 발명 강재는, 표면에, 내식성의 향상 등을 목적으로 하여 도금층을 형성하여 표면 처리 강판 또는 표면 처리 강재로 해도 된다. 도금층은 용융 도금층이어도 되고 전기 도금층이어도 된다. 용융 도금층으로서는, 용융 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금, 용융 알루미늄 도금, 용융 Zn-Al 합금 도금, 용융 Zn-Al-Mg 합금 도금, 용융 Zn-Al-Mg-Si 합금 도금 등이 예시된다. 전기 도금층으로서는, 전기 아연 도금, 전기 Zn-Ni 합금 도금 등이 예시된다.

내수소 취화성 및 인성의 관점에서는 도금층의 두께는 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 본 발명 강판에 대해서는, 프레스 성형성의 관점에서 도금층의 두께의 상한을 제한하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 용융 알루미늄 도금의 경우에는, 내스커핑성의 관점에서 도금층의 두께를 50㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 용융 아연 도금의 경우에는, 금형에의 Zn의 응착을 억제하는 관점에서 도금층의 두께를 30㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 합금화 용융 아연 도금의 경우에는, 합금층의 균열의 발생을 억제하는 관점에서 도금층의 두께를 45㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 내식성의 관점에서 도금층의 두께의 하한을 제한하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 용융 알루미늄 도금이나 용융 아연 도금의 경우에는, 도금층의 두께를 5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 10㎛ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 합금화 용융 아연 도금의 경우에는, 도금층의 두께를 10㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 15㎛ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

(4) 본 발명 강판의 제조 방법

본 발명 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명 강판은, 상기 화학 조성을 갖는 강편에 열간 압연을 실시한 후에 690℃ 이상의 온도 영역에서 권취하여 열간 압연 강판으로 하는 열간 압연 공정과, 상기 열간 압연 강판에 10∼90％의 압하율의 냉간 압연을 실시하여 냉간 압연 강판으로 하는 냉간 압연 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 여기서, 강편을 제조할 때의 제강 조건 및 주조 조건, 및 열연 강판에 실시하는 냉간 압연의 조건은 통상법에 의하면 된다. 또한, 열연 강판을 냉간 압연에 제공하기 전에 실시하는 산세도 통상법에 의하면 된다.

상술한 개재물의 형태는, 상기 화학 조성을 갖는 강편에 열간 압연을 실시한 후에 690℃ 이상의 온도 영역에서 권취한 열간 압연 강판에 10∼90％의 압하율의 냉간 압연을 실시함으로써 얻어진다. 따라서, 핫 스탬프 후의 내수소 취화 특성 및 인성의 관점에서는 냉간 압연 후의 재결정 어닐링은 불필요하다. 그러나, 핫 스탬프에 제공하기 전에 실시하는 블랭킹이나 예비 성형 등의 가공성의 관점에서는, 냉간 압연 후에 재결정 어닐링을 실시하여 연질화를 도모하는 것이 바람직하다. 또한, 재결정 어닐링 후에 내식성의 향상 등을 목적으로 하여 도금층을 구비시켜도 된다. 용융 도금을 실시하는 경우에는, 연속 용융 도금 설비를 사용하여 재결정 어닐링에 이어서 용융 도금 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

상술한 제조 방법에 의해, 양호한 내수소 취화 특성 및 인성을 갖는 핫 스탬프 강재를 얻는 것이 가능한 핫 스탬프용 강판이 얻어지는 이유는 반드시 명백한 것은 아니지만, 냉간 압연에 제공하기 전의 열간 압연 강판에 있어서의 시멘타이트의 생성 상황과 마이크로 조직이 관계되어 있는 것으로 생각된다. 즉, 시멘타이트는, 열간 압연 공정의 후속 공정인 냉간 압연 공정에 있어서, 다른 개재물과 함께 파쇄되지만, 그 크기 여하에 따라, 파쇄 후의 크기나 분산 상황, 또한, 강과의 사이의 공극의 생성 상황이 상이하게 된다. 또한, 마이크로 조직은, 어떤 강도(경도)를 갖는 마이크로 조직으로 하는지에 따라, 개재물과의 경도차가 상이하고, 이 점이, 역시, 개재물과 공극의 상황에 영향을 미친다. 또한, 시멘타이트, 마이크로 조직 모두, 파쇄되지 않고 변형되는 개재물의 상황에도 영향을 미친다.

본 발명자들은, 상기 화학 조성을 갖는 강편에 열간 압연을 실시한 후에 690℃ 이상의 온도 영역에서 권취하는 것 및 이와 같이 하여 얻어진 열간 압연 강판에 10∼90％의 압하율의 냉간 압연을 실시함으로써, 시멘타이트의 생성 상황과 마이크로 조직이 절묘하게 조합된 결과, 상술한 개재물의 형태를 확보하는 것이 가능하게 되어, 양호한 내수소 취화성과 인성이 얻어진다고 추정하고 있다.

내수소 취화성과 인성의 양립의 관점에서는, 권취 온도의 상한은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 열연 강판의 결정립경의 조대화를 억제하여 신장 등의 기계적 성질의 이방성을 저감시키는 관점 또는, 스케일 두께의 증가를 억제하여 산세의 부하를 경감하는 관점에서, 권취 온도는 850℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 냉간 압연 공정에 있어서의 압하율은, 설비의 능력과 열간 압연 강판의 판 두께에 따라 적절히 선택하면 된다.

상기 이외의 제조 조건은, 내수소 취화 특성 및 인성에 대부분 영향을 미치지 않는다. 예를 들어, 열간 압연 공정에 있어서는, 열간 압연에 제공하는 강편의 온도는 1200∼1250℃, 압하율은 30∼90％, 마무리 온도는 900℃ 전후에서 선택할 수 있다.

재결정 어닐링을 실시하는 경우, 어닐링 온도는 700∼850℃로 하는 것이 적당한 연질화를 도모하는 관점에서는 바람직하지만, 다른 기계적 성질에 특징을 갖게 하는 목적으로 700℃ 미만으로 해도 되고, 850℃ 초과로 해도 된다. 재결정 어닐링 후에는 그대로 실온까지 냉각해도 되고, 실온까지의 냉각 과정에 있어서 용융 도금욕에 침지하여, 강판 표면에 용융 도금층을 형성해도 된다.

용융 도금이 용융 알루미늄인 경우에는, 용융 알루미늄 도금욕 중에 0.1∼20％의 Si를 함유시켜도 된다. 용융 알루미늄 도금층 중에 함유되는 Si는, 핫 스탬프 전의 가열 중에 발생하는 Al과 Fe의 반응에 영향을 미친다. 상기 반응을 적절하게 억제함으로써 도금층 자신의 프레스 성형성을 확보하는 관점에서는, 욕 중의 Si 함유량을 1％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 3％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 상기 반응을 적절하게 촉진함으로써 프레스 금형에의 Al의 부착을 억제하는 관점에서는, 욕 중의 Si 함유량을 15％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 12％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

용융 도금이 용융 아연 도금인 경우에는, 용융 아연 도금욕에 침지한 후에 실온까지 냉각하고, 용융 도금이 합금화 용융 아연 도금인 경우에는, 용융 아연 도금욕에 침지한 후에 600℃ 이하의 온도 영역으로 가열하여 합금화 처리를 실시하고, 그 후, 실온까지 냉각한다. 용융 아연 도금욕 중에는 0.01∼3％의 Al을 함유시켜도 된다. Al은 Zn과 Fe의 반응에 영향을 미친다. 용융 도금이 용융 아연 도금인 경우에는, Fe과 Al의 반응층에 의해 Zn과 Fe의 상호 확산을 억제할 수 있다. 또한, 용융 도금이 용융 아연 도금인 경우에는, 가공성이나 도금 밀착성 등의 관점에서 적합한 도금 조성으로 제어하기 위해 활용할 수 있다. Al에 의한 이들 작용 효과는, 용융 아연 도금욕 중 Al 농도를 0.01∼3％로 함으로써 발현된다. 따라서, 용융 아연 도금욕 중의 Al 농도는, 제조하는 설비의 능력이나 목적에 따라 선택하면 된다.

(5) 본 발명 강재의 제조 방법

본 발명 강재는, 본 발명 강판에 통상법에 의해 핫 스탬프를 실시함으로써 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바는, 본 발명의 실시 형태예를 나타낸 것에 지나지 않고, 특허청구범위에 있어서 다양한 변경을 가할 수 있다.

실시예

이하의 실시예에 있어서 공통되는 시험으로서, 내수소 취화 특성을 평가하기 위한 수소 취화 촉진 시험과 한계 확산성 수소량의 측정의 내용 및 인성을 평가하기 위한 샤르피 충격 시험의 내용을 먼저 설명한다.

확산성 수소의 시험편(강판) 중으로의 도입은, 전해액 중에서의 음극 차지법으로 행하였다. 즉, 시험편을 음극, 시험편의 주위에 배치한 백금 전극을 양극으로 하고, 양자간에 소정의 전류 밀도로 통전하여, 시험편의 표면에 수소를 발생시키고, 시험편 내부에의 확산을 촉진하였다. 전해액은, 순수에, NH₄SCN 및 NaCl을, 각각 0.3％ 및 3％ 용해시킨 수용액으로 하였다.

수소 취화를 초래하는 또 다른 요소인 잔류 응력에 상당하는 장력은, 추를 사용한 「지레식」 정하중 시험기(이하 「정하중 시험」이라고 하고, 시험편을 「정하중 시험편」이라고 함)에 의해 가하였다. 정하중 시험편에는 절결부를 형성하였다. 시험편이 파단에 이르기까지의 시간을 기록하고, 파단 후, 빠르게 회수하였다. 전해액을 제거하고, 즉시, 가스 크로마토그래프를 사용하여 승온식 수소 분석법으로 확산성 수소량을 측정하였다. 실온으로부터 250℃까지의 누적 방출량을 갖고, 확산성 수소량으로 하였다.

부가하는 장력을 일정하게 하고, 전류 밀도를 변화시킴으로써, 도 1에 나타내는 바와 같은 확산성 수소량과 파단까지의 시간의 관계가 구해진다. 여기서, 화살표가 부여된 「○」는, 미리 설정한 시간이 경과해도 시험편이 파단에 이르지 않았던 것을 나타내는 것으로, 설정 시간으로서, 96시간을 채용하였다. 파단된 시험편(도 1 중의 「●」)의 확산성 수소량의 최소값 Hmin과, 미파단 시험편의 확산성 수소량의 최대값 Hmax의 중앙값을 한계 확산성 수소량 Hc라고 정의한다. 즉, Hc＝(Hmin＋Hmax)/2이다. 또한, 특허문헌 3(일본 특허 공개 제2006-29977호 공보)에, 유사한 시험 방법이 개시되어 있다.

표면에 도금을 실시한 강판의 내수소 취화 특성은, 클리어런스를 변화시켜 행한 천공 시험의 구멍벽을 관찰하여, 크랙 발생의 유무에 의해 평가하였다. 즉, 판 두께 t(㎜)의 강판에, 10㎜φ의 천공을 행할 때에, 펀치의 직경 Dp는 10㎜ 일정하게 하고, 다이의 내경 Di를 변화시켜, 클리어런스＝(Di-Dp)/2t×100을 5∼30％의 범위로 하고, 구멍벽에 있어서의 크랙 발생의 유무를 조사하여, 크랙의 발생이 인지되지 않았던 강판을, 내수소 취화 특성이 우수한 강판이라고 하였다. 또한, 천공은, 하나의 클리어런스에 대해 5개 이상으로 하고, 모든 구멍 벽부를 조사하였다.

인성의 평가는, 도금의 유무에 의하지 않고, JIS Z 2242에 준거한 샤르피 충격 시험에 의해 행하였다. 시험편은 JIS Z 2202의 4호 시험편의 형상을 준용하고, 시험편의 두께는, 평가하고자 하는 강판에 따라, 각각 결정하였다. -120℃로부터 20℃까지의 범위에서 시험을 행하고, 연성 취성 천이 온도를 결정하였다.

(실시예 1)

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강편을 주조하였다. 이들 강편을 1250℃로 가열하여 열간 압연에 제공하고, 마무리 온도 870∼920℃에서, 두께 2.8㎜의 열연 강판으로 하였다. 권취 온도는 700℃로 하였다. 산세 후, 50％의 압하율로 냉간 압연을 실시하여, 판 두께 1.4㎜의 냉연 강판을 얻었다. 그들 냉연 강판을, 700∼800℃의 온도 영역에 1분간 유지하고, 실온까지 공냉하는 조건으로 재결정 어닐링을 실시하고, 공시재(핫 스탬프용 강판)로 하였다.

각 공시재로부터 50×50㎜의 시험편을 채취하고, 메탄올에 아세틸아세톤과 테트라메틸암모늄을 용해시킨 전해액 중에서, 정전류 전해를 행하였다. 전류값은 500㎃, 전해 시간은 4시간으로 하였다. 구멍 직경 0.2㎛의 필터를 사용하여 회수한 잔류물의 질량을 전해량으로 제산하고, 백분율로 표기하였다. 이와 같이 하여, Mn을 함유하는 개재물의 농도를 구하였다.

공시재의 단면을 SEM 관찰하고, 개재물의 분석, 즉, 계수, 치수 측정, EDS에 의한 구성 원소 조사를 행하였다. 이와 같이 하여, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율을 구하였다.

또한, 각 공시재를, 대기 중에서 900℃로 3분간 유지한 후, 도 2에 도시하는 실험용 평판 프레스 금형 사이에 끼우는 방법으로, 핫 스탬프를 행하였다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 강판(22)을 상부 금형(21a)과 하부 금형(21b)으로 가공하였다. 열전대를 부착하여 측정한 200℃까지의 평균 냉각 속도는 약 70℃/s이었다. 이들 핫 스탬프 후의 강재로부터, JIS5호 인장 시험편, 도 3에 도시하는 정하중 시험편 및 샤르피 충격 시험편을 채취하였다.

정하중 시험은, 인장 시험에서 구한 인장 강도의 90％에 상당하는 장력을 부가하여 행하였다. 전류 밀도는 0.01∼1㎃/㎠로 하였다.

확산성 수소의 측정은, 가열 속도 100℃/시간으로 행하였다.

샤르피 충격 시험은, 시험 온도 20℃, 0℃, -20℃, -40℃, -60℃, -80℃, -100℃ 및 -120℃에서 행하고, 흡수 에너지의 변화로부터 연성 취성 천이 온도를 구하였다.

시험편의 채취 방향은, 인장 시험편 및 정하중 시험편에서는, 인장 방향을 강판의 압연 방향과 수직으로 하고, 샤르피 시험편에서는, 길이 방향을 압연 방향과 평행하게 하였다. 인장 시험편의 판 두께는 1.4㎜로 하고, 그 외의 시험편의 판 두께는, 양면을 연삭하여 1.2㎜로 하였다. 표 2에 결과를 나타낸다.

모든 예에서, 핫 스탬프 후의 강판은 1500㎫ 이상의 인장 강도를 나타냈다. Mn을 함유하는 개재물의 농도 및 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율의 양쪽이 본 발명의 범위 내인, No.2, 3, 6∼10 및 14∼16은 한계 확산성 수소량 Hc가 0.84ppm 이상, 또한, 연성 취성 천이 온도가 -60℃ 이하이고, 양호한 내수소 취화 특성과 인성을 갖고 있었다.

한편, Mn을 함유하는 개재물의 농도가 본 발명의 범위를 벗어나는 No.1 및 11에서는, 연성 취성 천이 온도가, 동일 정도의 인장 강도를 갖는 본 발명예에 비해 대폭으로 높고, 인성이 뒤떨어져 있었다. 또한, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 본 발명의 범위를 벗어나는 No.4, 5, 12 및 13에서는, Hc가 본 발명예에 비해 현저하게 작고, 내수소 취화 특성이 뒤떨어져 있었다. 또한, No.13의 Mn을 함유하는 개재물의 농도는 본 발명의 범위 내이지만, 연성 취성 천이 온도가 동일 정도의 인장 강도를 갖는 본 발명예에 비해 대폭으로 높다. 이것은 Al 함유량이 높은(본 발명의 범위 외) 점에서, Al계의 산화물이 고농도로 함유되어 있기 때문이라고 추정된다.

(실시예 2)

표 3에 나타내는 화학 조성을 갖는 강편을 주조하였다. 이들 강편을 1250℃로 가열하여 열간 압연에 제공하고, 마무리 온도 880∼920℃에서, 두께 3.0㎜의 열연 강판으로 하였다. 권취 온도는 700℃로 하였다. 산세 후, 50％의 압하율로 냉간 압연하여, 판 두께 1.5㎜의 냉연 강판을 얻었다. 그들 냉연 강판을, 700∼800℃의 온도 영역에 1분간 유지하고, 실온까지 공냉하는 조건으로 재결정 어닐링을 실시하고, 공시재(핫 스탬프용 강판)로 하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로, Mn을 함유하는 개재물의 농도 및 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율을 구하였다. 또한, 공시재를, 대기 중에서 900℃로 5분간 유지한 후, 도 4에 도시하는 햇형으로, 핫 스탬프법으로 성형하였다. 열전대를 붙여 측정한 200℃까지의 평균 냉각 속도는, 약 35℃/s이었다. 도 4에 도시하는 시험편 채취 위치(41)(햇 헤드부)로부터, JIS5호 인장 시험편, 정하중 시험편 및 샤르피 충격 시험편을 채취하였다. 시험편의 채취 방향과, 강판의 압연 방향의 관계는, 실시예 1과 동일하게 하였다. 인장 시험편의 판 두께는 1.5㎜로 하고, 그 외의 시험편의 판 두께는, 양면을 연삭하여, 1.3㎜로 하였다. 정하중 시험은, 인장 시험에서 구한 인장 강도의 90％에 상당하는 장력을 부가하여 행하였다. 전류 밀도는 0.01∼1㎃/㎠로 하였다. 확산성 수소의 측정은, 가열 속도 100℃/시간으로 행하였다. 샤르피 충격 시험은, 시험 온도 20℃, 0℃, -20℃, -40℃, -60℃, -80℃, -100℃ 및 -120℃에서 행하고, 흡수 에너지의 변화로부터 연성 취성 천이 온도를 구하였다. 표 4에 결과를 나타낸다.

모든 예에서, 핫 스탬프 후의 강판은 1580㎫ 이상의 인장 강도를 나타냈다. 그 중에서, Mn을 함유하는 개재물의 농도 및 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율의 양쪽이 본 발명의 범위 내인, No.18∼24, 27, 28 및 31은 Hc가 0.91ppm 이상, 또한, 연성 취성 천이 온도가 -65℃ 이하이고, 양호한 내수소 취화 특성과 인성을 갖고 있었다.

한편, Mn을 함유하는 개재물의 농도가 본 발명의 범위보다도 높은 No.17 및 25에서는, 연성 취성 천이 온도가, 본 발명예에 비해 대폭으로 높고, 인성이 뒤떨어져 있었다. 또한, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 본 발명의 범위를 벗어나는 No.26, 29, 30 및 32에서는, Hc가 본 발명예에 비해 작고, 내수소 취화 특성 뒤떨어지는 것을 알 수 있다. 또한, No.25의 Mn 산화물의 수의 비율은 본 발명의 범위 내이지만, Hc가 작다. 이것은 Mn 함유량 및 O 함유량이 높은(본 발명의 범위 외) 점에서, Mn 산화물의 크기의 분포가, 본 발명예에 비해 큰 측에 치우쳐 있으므로, 강과의 사이의 공극이 적기 때문이라고 추정된다.

(실시예 3)

표 5에 나타내는 화학 조성을 갖는 강편을 주조하였다. 이들 강편을 1200℃로 가열하여 열간 압연에 제공하고, 마무리 온도 880∼920℃에서, 두께 2.0∼4.0㎜의 열연 강판으로 하였다. 냉각상(cooling bed)(ROT)에서의 냉각 조건을 제어하여, 복수의 권취 온도에서 권취하였다. 산세 후, 50％의 압하율로 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판을 얻었다. 그들 냉연 강판을, 700∼800℃로 1분간 유지하고, 실온까지 공냉하는 조건으로 재결정 어닐링을 실시하고, 공시재(핫 스탬프용 강판)로 하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로, Mn을 함유하는 개재물의 농도 및 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율을 구하였다. 핫 스탬프는, 실시예 1과 동일한 평판 금형으로 행하였다. 핫 스탬프 후의 강판으로부터, 인장 시험편, 정하중 시험편 및 샤르피 충격 시험편을, 실시예 1과 동일한 요령으로 채취하였다. 시험편의 판 두께는, 인장 시험편은 냉연 강판과 동일하게 하고, 다른 시험편은, 냉연 강판의 판 두께로부터 양면을 0.1㎜ 연삭한 두께로 하였다. 정하중 시험, 확산성 수소의 측정 및 샤르피 충격 시험도 실시예 1과 동일한 요령으로 실시하였다. 열연판의 마무리 판 두께, 권취 온도, 개재물의 조사 결과, 내수소 취화 특성(Hc) 및 인성을, 통합하여 표 6에 나타내었다.

핫 스탬프 후의 강판의 인장 강도는 마무리 판 두께에 의하지 않고, 강 3a에서는 1500∼1520㎫, 강 3b에서는 1587∼1622㎫의 인장 강도를 나타냈다. 동일한 판 두께끼리의 비교에서는, 권취 온도가 낮을수록, 인장 강도는 높아지는 경향을 나타내고, 공시재의 강도가 권취 온도의 영향을 받고 있는 것이 추측된다. Mn을 함유하는 개재물의 농도는, 모든 예에서 본 발명의 범위 내이었지만, 권취 온도가 본 발명의 범위를 벗어나는, No.35, 38, 41, 44, 47 및 50의 비교예에서는, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 본 발명의 범위 외(10％ 미만)이며, 그것을 반영하여 Hc도, 동일한 강의 동일한 마무리 판 두께인 2개의 본 발명예에 비해 현저하게 작고, 내수소 취성이 뒤떨어지고 있고, 또한, 연성 취성 천이 온도도 동일한 강의 동일한 마무리 판 두께인 2개의 본 발명예와 비교하여 높고, 인성도 뒤떨어져 있었다. 이들 비교예는, 모두 Mn을 함유하는 개재물의 농도는 본 발명에서 규정하는 범위 내인 점에서, Mn 산화물의 파쇄가 불충분하고, 확산성 수소의 트랩 사이트로 될 수 있는 공극을 충분히 확보할 수 없었던 것에 의해 Hc의 수치가 작아진 것 및 파쇄에 이르지 않고 연신한 개재물이 잔존한 것에 의해 연성 취성 천이 온도의 상승이 초래된 것으로 추정된다. 상기한 예에 대해, 권취 온도가 본 발명의 범위 내인 No.33, 34, 36, 37, 39, 40, 42, 43, 45, 46, 48 및 49의 본 발명예는, 내수소 취성 및 인성 모두 우수하였다.

(실시예 4)

표 7에 나타내는 화학 조성을 갖는 강편을 제조하였다. 이들 강편을, 실시예 1과 동일 조건으로, 두께 2.8㎜의 열연 강판으로 하고, 산세 후, 판 두께 1.4㎜의 강판으로 냉간 압연(압하율:50％)하였다. 이들 냉연 강판을, 평균 가열 속도 19℃/s로 655℃까지 가열하고, 계속해서, 평균 가열 속도 2.5℃/s로 730∼780℃까지 가열하고, 즉시, 평균 냉각 속도 6.5℃/s로 냉각하여, 670℃의 용융 알루미늄 도금욕(10％의 Si와 불순물을 함유)에 침지하고, 5초 후에 취출하고, 가스와이퍼로 부착량을 조정한 후, 실온까지 공냉하였다. 얻어진 강판의 개재물의 분석을, 실시예 1과 동일한 요령으로 행하였다. 또한, 실시예 2와 동일한 요령으로, 햇형으로 핫 스탬프하고, 햇 헤드부로부터, JIS5호 인장 시험편, 천공 시험용 시험편 및 샤르피 충격 시험편을 채취하였다. 또한, 핫 스탬프의 가열 조건은, 900℃로 1분 유지하고, 분위기는, 수소를 3％ 함유한 질소로 하고, 노점은 0℃로 하였다. 표 8에, 개재물에 관한 분석 결과를 나타내고, 표 9에, 핫 스탬프재에 관한 시험 결과를 통합하여 나타낸다.

모든 예에서, Mn을 함유하는 개재물 농도 및 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이, 본 발명의 범위 내이므로, 천공 시험의 구멍벽에 크랙의 발생은 인지되지 않고, 또한, 연성 취성 천이 온도도 -60℃ 이하이고, 내수소 취화 특성과 인성이 양립한 강판(부재)이 얻어졌지만, Al 도금층의 두께가 50㎛를 초과하는 No.55, 60 및 65에서는, 햇형의 종벽부에 높은 빈도로 스커핑이 발생하였다. 한편, Al 도금층의 두께가 50㎛ 이하인 No.51∼54, 56∼59 및 61∼64에서는, 햇형의 종벽부에 스커핑은 전혀 발생하지 않았다.

(실시예 5)

표 7에 나타내는 화학 조성을 갖는 강편을, 실시예 1과 동일 조건으로, 두께 2.8㎜의 열연 강판으로 하고, 산세 후, 판 두께 1.2㎜의 강판으로 냉간 압연하였다. 이들 냉연 강판을, 평균 가열 속도 19℃/s로 655℃까지 가열하고, 계속해서, 평균 가열 속도 2.5℃/s로 730∼780℃까지 가열하고, 즉시, 평균 냉각 속도 6.5℃/s로 냉각하여, 460℃의 용융 아연 도금욕(0.15％의 Al과 불순물을 함유)에 침지하고, 3초 후에 취출하고, 가스와이퍼로 부착량을 조정한 후, 실온까지 공냉하였다. 얻어진 강판의 개재물의 분석을, 실시예 1과 동일한 요령으로 행하였다. 또한, 실시예 2와 동일한 요령으로, 햇형으로 핫 스탬프하고, 햇 헤드부로부터, JIS5호 인장 시험편, 천공 시험편 및 샤르피 충격 시험편을 채취하였다. 또한, 핫 스탬프의 가열 조건은, 900℃로 1분 유지하고, 분위기는, 수소를 3％ 함유한 질소로 하고, 노점은 0℃로 하였다. 표 10에, 개재물에 관한 분석 결과를 나타내고, 표 11에, 핫 스탬프재에 관한 시험 결과를 통합하여 나타낸다.

모든 예에서, Mn을 함유하는 개재물 농도 및 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 본 발명의 범위 내이므로, 천공 시험의 구멍벽에 크랙의 발생은 인지되지 않고, 또한, 연성 취성 천이 온도도 -60℃ 이하이고, 내수소 취화 특성과 인성이 양립한 강판(부재)이 얻어졌지만, Zn 도금층의 두께가 30㎛를 초과하는 No.70, 75 및 80에서는, 금형에 높은 빈도로 Zn의 응착이 인지되었다. 한편, Zn 도금층의 두께가 30㎛ 이하인 No.66∼69, 71∼74 및 76∼79에서는, 금형에의 Zn의 응착은 전혀 발생하지 않았다.

(실시예 6)

표 7에 나타내는 화학 조성을 갖는 강편을, 실시예 1과 동일 조건으로, 두께 2.8㎜의 열연 강판으로 하고, 산세 후, 판 두께 1.4㎜의 강판으로 냉간 압연(압하율:50％)하였다. 이들 냉연 강판을, 평균 가열 속도 19℃/s로 655℃까지 가열하고, 계속해서, 평균 가열 속도 2.5℃/s로 730∼780℃까지 가열하고, 즉시, 평균 냉각 속도 6.5℃/s로 냉각하여, 460℃의 용융 아연 도금욕(0.13％의 Al, 0.03％의 Fe 및 불순물을 함유)에 침지하고, 3초 후에 취출하고, 가스와이퍼로 부착량을 조정한 후, 480℃로 가열하여 합금화 용융 아연 도금층을 형성하고, 그 후, 실온까지 공냉하였다. 얻어진 강판의 개재물의 분석을, 실시예 1과 동일한 요령으로 행하였다. 또한, 실시예 2와 동일한 요령으로, 햇형으로 핫 스탬프하고, 햇 헤드부로부터, JIS5호 인장 시험편, 천공 시험편 및 샤르피 충격 시험편을 채취하였다. 또한, 핫 스탬프의 가열 조건은, 900℃로 1분 유지하고, 분위기는, 수소를 3％ 함유한 질소로 하고, 노점은 0℃로 하였다. 표 12에, 개재물에 관한 분석 결과를, 표 13에, 핫 스탬프재에 관한 시험 결과를 통합하여 나타낸다.

모든 예에서, Mn을 함유하는 개재물 농도 및 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 Mn을 함유하는 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 본 발명의 범위 내이므로, 천공 시험의 구멍벽에 크랙의 발생은 인지되지 않고, 또한, 연성 취성 천이 온도도 -60℃ 이하이고, 내수소 취화 특성과 인성이 양립한 강판(부재)이 얻어졌지만, 합금화 용융 아연 도금층의 두께가 45㎛를 초과하는 No.85, 90 및 95에서는, 프레스 후의 합금층에 미세한 균열이 발생하였다. 한편, 합금화 용융 아연 도금층의 두께가 45㎛ 이하인 No.81∼84, 86∼89 및 91∼94에서는, 프레스 후의 합금층에 미세한 균열은 전혀 발생하지 않았다.

본 발명에 따르면, 핫 스탬프 후에 천공 등의 응력이 잔류하는 가공이 실시된 경우이어도 양호한 내수소 취화 특성을 확보할 수 있음과 함께 실시가 용이하므로, 핫 스탬프법의 적용 범위(부품)의 확대를 도모하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 발명은 강판 가공 산업에 있어서 이용 가능성이 높은 것이다.

21a : 상부 금형
21b : 하부 금형
22 : 강판
41 : 시험편 채취 위치

Claims

질량％로,
C:0.18∼0.26％,
Si:0.02％ 초과 0.05％ 이하,
Mn:1.0∼1.5％,
P:0.03％ 이하,
S:0.02％ 이하,
Al:0.001∼0.5％,
N:0.1％ 이하,
O:0.0010∼0.020％,
Cr:0∼2.0％,
Mo:0∼1.0％,
V:0∼0.5％,
W:0∼0.5％,
Ni:0∼5.0％,
B:0∼0.01％,
Ti:0∼0.5％,
Nb:0∼0.5％,
Cu:0∼1.0％,
잔량부:Fe 및 불순물인 화학 조성을 갖고,
Mn을 함유하는 개재물의 농도가 0.010질량％ 이상 0.25질량％ 미만, 또한, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 10.0％ 이상인 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판.
제1항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Cr:0.01∼2.0％,
Mo:0.01∼1.0％,
V:0.01∼0.5％,
W:0.01∼0.5％,
Ni:0.01∼5.0％ 및
B:0.0005∼0.01％
를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판.
제1항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Ti:0.001∼0.5％,
Nb:0.001∼0.5％ 및
Cu:0.01∼1.0％
를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판.
제1항에 있어서,
표면에 두께 50㎛ 이하의 용융 알루미늄 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판.
제1항에 있어서,
표면에 두께 30㎛ 이하의 용융 아연 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판.
제1항에 있어서,
표면에 두께 45㎛ 이하의 합금화 용융 아연 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프용 강판의 제조 방법이며,
질량％로,
C:0.18∼0.26％,
Si:0.02％ 초과 0.05％ 이하,
Mn:1.0∼1.5％,
P:0.03％ 이하,
S:0.02％ 이하,
Al:0.001∼0.5％,
N:0.1％ 이하,
O:0.0010∼0.020％,
Cr:0∼2.0％,
Mo:0∼1.0％,
V:0∼0.5％,
W:0∼0.5％,
Ni:0∼5.0％,
B:0∼0.01％,
Ti:0∼0.5％,
Nb:0∼0.5％,
Cu:0∼1.0％,
잔량부:Fe 및 불순물인 화학 조성을 갖는 강편에 열간 압연을 실시한 후에 690℃ 이상의 온도 영역에서 권취하여 열간 압연 강판으로 하는 열간 압연 공정과, 상기 열간 압연 강판에 10∼90％의 압하율의 냉간 압연을 실시하여 냉간 압연 강판으로 하는 냉간 압연 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Cr:0.01∼2.0％,
Mo:0.01∼1.0％,
V:0.01∼0.5％,
W:0.01∼0.5％,
Ni:0.01∼5.0％ 및
B:0.0005∼0.01％
를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Ti:0.001∼0.5％,
Nb:0.001∼0.5％ 및
Cu:0.01∼1.0％
를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.
제7항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 핫 스탬프용 강판을 용융 알루미늄 도금욕에 침지하여 강판 표면에 용융 알루미늄 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.
제7항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 핫 스탬프용 강판을 용융 아연 도금욕에 침지하여 강판 표면에 용융 아연 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.
제7항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 핫 스탬프용 강판을 용융 아연 도금욕에 침지한 후에 600℃ 이하의 온도 영역으로 가열하여 강판 표면에 합금화 용융 아연 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판의 제조 방법.
질량％로,
C:0.18∼0.26％,
Si:0.02％ 초과 0.05％ 이하,
Mn:1.0∼1.5％,
P:0.03％ 이하,
S:0.02％ 이하,
Al:0.001∼0.5％,
N:0.1％ 이하,
O:0.0010∼0.020％,
Cr:0∼2.0％,
Mo:0∼1.0％,
V:0∼0.5％,
W:0∼0.5％,
Ni:0∼5.0％,
B:0∼0.01％,
Ti:0∼0.5％,
Nb:0∼0.5％,
Cu:0∼1.0％,
잔량부:Fe 및 불순물인 화학 조성을 갖고,
Mn을 함유하는 개재물의 농도가 0.010질량％ 이상 0.25질량％ 미만, 또한, 최대 길이가 1.0∼4.0㎛인 상기 개재물에 차지하는 Mn 산화물의 개수 비율이 10.0％ 이상인 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 강재.
제13항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Cr:0.01∼2.0％,
Mo:0.01∼1.0％,
V:0.01∼0.5％,
W:0.01∼0.5％,
Ni:0.01∼5.0％ 및
B:0.0005∼0.01％
를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 강재.
제13항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Ti:0.001∼0.5％,
Nb:0.001∼0.5％ 및
Cu:0.01∼1.0％
를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 강재.