KR101661074B1 - 냉연 강판 및 그 제조 방법, 및 핫 스탬프 성형체 - Google Patents

냉연 강판 및 그 제조 방법, 및 핫 스탬프 성형체 Download PDF

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Abstract

본 발명에 관한 냉연 강판은, 소정의 화학 성분을 함유하고, 핫 스탬프 전후에 있어서, 금속 조직이 페라이트: 면적률 30％ 내지 90％, 마르텐사이트: 면적률 0％ 이상 20％ 미만, 펄라이트: 면적률 0％ 내지 10％, 잔류 오스테나이트: 체적률 5％ 내지 20％ 및 잔량부 조직: 베이나이트이고, 핫 스탬프 전후에 있어서, 나노인덴터로 측정된 잔류 오스테나이트의 경도가 H2/H1<1.1 및 σHM<20과의 관계를 만족하고, 또한 TS×El≥20000㎫·％와의 관계를 만족한다.

Description

냉연 강판 및 그 제조 방법, 및 핫 스탬프 성형체{COLD-ROLLED STEEL SHEET, METHOD FOR PRODUCING SAME, AND HOT-STAMP-MOLDED ARTICLE}
본 발명은 냉연 강판, 용융 아연 도금 냉연 강판, 합금화 용융 아연 도금 냉연 강판, 전기 아연 도금 냉연 강판 또는 알루미늄 도금 냉연 강판, 및 그것들을 사용한 핫 스탬프 성형체, 및 그것들의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2012년 8월 6일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-174215호와, 2012년 8월 6일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-174216호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
현재 자동차용 강판에는, 충돌 안전성의 향상과 경량화가 요구되고 있다. 이러한 양립을 달성하기 위해서, 인장 강도 등에 의해 나타나는 강도가 높은 고강도 강판이 개발되어 왔다. 그러나, 강판의 고강도화의 요구는 점점 진전되고 있다.
이러한 상황에서, 가일층의 고강도를 얻는 방법으로서 최근 주목을 받고 있는 것이 핫 스탬프(열간 프레스, 핫 스탬프, 다이켄칭, 프레스켄칭 등으로도 호칭됨)이다. 핫 스탬프란, 강판을 고온, 예를 들어 700℃ 이상의 온도로 가열한 후에 열간에서 성형함으로써 강판의 성형성을 향상시키고, 성형 후의 냉각에 의해 켄칭하여 원하는 재질을 얻는다는 성형 방법이다. 프레스 가공성과 고강도를 겸비한 강판으로서, 마르텐사이트 단상 조직, 및 페라이트·마르텐사이트 조직 및 페라이트·베이나이트 조직 등의 복상 조직을 포함하는 것 등이 알려져 있다. 그 중에서도, 페라이트 기지에 마르텐사이트를 분산시킨 복합 조직 강판은 저항복비이며, 또한 연성이 우수하다.
그러나, 현재의 자동차 강판은 점점 고강도화가 진행되고, 또한 복잡한 성형이 이루어지게 되었다. 이로 인해, 현재의 복합 조직 강판에서는 고강도인 경우, 연성이 불충분하다. 이에 더하여, 핫 스탬프 후의 성형체에 추가 가공이 더해지는 경우 및, 충격 흡수 능력이 기대되는 경우도 있는 점에서, 최근에는 핫 스탬프 후의 성형체의 연성을 높게 유지할 필요가 발생하고 있다.
이러한 복합 조직 강판으로서, 예를 들어 특허문헌 1 내지 3에 개시된 것이 있다.
그러나, 이들 종래 기술에 의해서도, 오늘날의 자동차의 가일층의 경량화, 부품 형상의 복잡화 요구에 대응하는 것이 곤란하다. 또한, 종래 기술에 의한 강판에서는, 핫 스탬프 후의 연성을 높게 유지하는 것이 곤란하다.
일본 특허 공개 평6-128688호 공보 일본 특허 공개 2000-319756호 공보 일본 특허 공개 2005-120436호 공보
본 발명은 핫 스탬프 전후에 있어서, 강도를 확보하는 동시에, 보다 양호한 연성을 얻을 수 있는, 핫 스탬프 전 및 후의 성형성이 우수한, 핫 스탬프용 냉연 강판, 핫 스탬프용 용융 아연 도금 냉연 강판, 핫 스탬프용 합금화 용융 아연 도금 냉연 강판, 핫 스탬프용 전기 아연 도금 냉연 강판 또는 핫 스탬프용 알루미늄 도금 냉연 강판 및 그것들의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 성형성이 우수한 핫 스탬프 성형체의 제공을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 핫 스탬프 전(핫 스탬프 공정에서의 켄칭을 행하기 위한 가열 전) 및 핫 스탬프 후(핫 스탬프 공정에서의 켄칭 후)의 강도를 확보하는 동시에, 성형성(연성)이 우수한 냉연 강판, 용융 아연 도금 냉연 강판, 합금화 용융 아연 도금 냉연 강판, 전기 아연 도금 냉연 강판 또는 알루미늄 도금 냉연 강판에 대해서 예의 검토하였다. 이 결과, 본 발명자들은 핫 스탬프 전에 있어서 강판의 페라이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트의 분율을 소정의 분율로 하고, 또한 강판의 판 두께 표층부 및 판 두께 중심부의 잔류 오스테나이트의 분율 차, 및 판 두께 중심부의 잔류 오스테나이트 분포를 특정한 범위 내로 함으로써, 핫 스탬프 전후에 있어서, 지금까지 이상의 성형성을 확보할 수 있는 냉연 강판을 공업적으로 제조할 수 있는 것을 알아내었다. 이 냉연 강판은, 아연 도금 냉연 강판 또는 알루미늄 도금 냉연 강판으로서 사용할 수도 있다. 또한 본 발명자들은, 상술한 바와 같은 강판을 얻기 위해서는, 열간 압연 공정에서의 조압연 전후의 시간 및 판 두께, 및 냉간 압연 공정에서의 압하율을 조정하는 것이 필요한 것을 발견하였다. 여기서, 지금까지 이상의 성형성을 확보하는 것이란, 인장 강도 TS와 연성 El과의 곱인 TS×El이 20000㎫·％ 이상인 것을 의미한다. 또한, 본 발명자들은 잔류 오스테나이트의 분율을 제어하기 위해서는, 강판이 가열로를 나오고 나서 강판에 조압연을 개시할 때까지의 시간과, 강판에 대한 조압연이 종료되고 나서 강판에 마무리 압연을 개시할 때까지의 시간과의 관계 및, 조압연 전후의 판 두께의 관계를 특정한 범위 내로 하는 것이 유효한 것도 발견하였다. 또한, 이러한 강판을 핫 스탬프에 의해 성형해서 얻어진 성형체는, 연성이 우수하고, 드로잉 가공과 같은 추가 가공을 가하는 것이 용이한 것을 알았다. 본 발명자들은 그러한 지견을 기초로, 이하에 나타내는 발명의 여러 형태를 알아내기에 이르렀다.
(1) 본 발명의 일 형태에 관한 냉연 강판은, 화학 성분이 질량％로, C: 0.1％ 내지 0.3％, Si: 0.01％ 내지 2.0％, Mn: 1.5％ 내지 2.5％, P: 0.001％ 내지 0.06％, S: 0.001％ 내지 0.01％, N: 0.0005％ 내지 0.01％, Al: 0.01％ 내지 0.05％, B: 0％ 내지 0.002％, Mo: 0％ 내지 0.5％, Cr: 0％ 내지 0.5％, V: 0％ 내지 0.1％, Ti: 0％ 내지 0.1％, Nb: 0％ 내지 0.05％, Ni: 0％ 내지 1.0％, Cu: 0％ 내지 1.0％, Ca: 0％ 내지 0.005％ 및 REM: 0％ 내지 0.005％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불순물을 포함하고, 핫 스탬프 전후에 있어서, 금속 조직이 페라이트: 면적률 30％ 내지 90％, 마르텐사이트: 면적률 0％ 이상 20％ 미만, 펄라이트: 면적률 0％ 내지 10％, 잔류 오스테나이트: 체적률 5％ 내지 20％ 및 잔량부 조직: 베이나이트이며, 상기 핫 스탬프 전후에 있어서, 나노인덴터로 측정된 잔류 오스테나이트의 경도가 식 1 및 식 2를 만족하고, 또한 인장 강도 및 연성이 TS×El≥20000㎫·％라는 관계를 만족한다.
H2/H1<1.1…(식 1)
σHM<20…(식 2)
「H1」은 상기 핫 스탬프 전후의, 상기 냉연 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 200㎛ 이내의 영역인 판 두께 표층부에 있는 상기 잔류 오스테나이트의 상기 경도를 나타내고, 「H2」는 상기 핫 스탬프 전 또는 후의, 상기 냉연 강판의 상기 판 두께 방향의 중심면으로부터 상기 판 두께 방향으로 ±100㎛ 이내의 영역인 판 두께 중심부에 있는 상기 잔류 오스테나이트의 상기 경도를 나타내고, 「σHM」은 상기 핫 스탬프 전 또는 후의 상기 판 두께 중심부에 있는 상기 잔류 오스테나이트의 상기 경도의 분산 값을 나타내고, 「TS」는 상기 냉연 강판의 상기 인장 강도를 단위 ㎫로 나타내고, 「El」은 상기 냉연 강판의 상기 연성을 단위％로 나타낸다.
(2) 상기 (1)에 기재된 냉연 강판은, 상기 화학 성분이 질량％로, B: 0.0005％ 내지 0.002％, Mo: 0.01％ 내지 0.5％, Cr: 0.01％ 내지 0.5％, V: 0.001％ 내지 0.1％, Ti: 0.001％ 내지 0.1％, Nb: 0.001％ 내지 0.05％, Ni: 0.01％ 내지 1.0％, Cu: 0.01％ 내지 1.0％, Ca: 0.0005％ 내지 0.005％ 및 REM: 0.0005％ 내지 0.005％를 포함하는 군에서 선택된 1종 이상을 함유해도 좋다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 냉연 강판은, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 용융 아연 도금이 실시되어 있어도 좋다.
(4) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 냉연 강판은, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 합금화 용융 아연 도금이 실시되어 있어도 좋다.
(5) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 냉연 강판은, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 전기 아연 도금이 실시되어 있어도 좋다.
(6) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 냉연 강판은, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 알루미늄 도금이 실시되어 있어도 좋다.
(7) 본 발명의 다른 형태에 관한 냉연 강판의 제조 방법은, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서, 상기 화학 성분을 갖는 용강을 주조해서 강재로 하는 주조 공정과, 상기 주조 공정 후에, 상기 강재에 가열로에서 가열을 행하고, 이어서 식 3이 성립되는 조건 하에서, 상기 강재에 조압연 및 마무리 압연을 행하는 열간 압연 공정과, 상기 열간 압연 공정 후에, 상기 강재에 권취를 행하는 권취 공정과, 상기 권취 공정 후에, 상기 강재에 산 세정을 행하는 산 세정 공정과, 상기 산 세정 공정 후에, 상기 강재에 복수의 스탠드를 갖는 냉간 압연기에 의해, 식 4가 성립되는 조건 하에서 냉간 압연을 실시하는 냉간 압연 공정과, 상기 냉간 압연 공정 후에, 상기 강재에 어닐링을 700℃ 내지 850℃에서 행하고, 이어서 냉각하는 어닐링 공정과, 상기 어닐링 공정 후에, 상기 강재에 조질 압연을 행하는 조질 압연 공정을 갖는다.
2<(1/5)×(h1/h2)×(1/10)×(t1+t2)0.3<6…(식 3)
1.5×(r1/r)+1.2×(r2/r)+(r3/r)>1…(식 4)
「h1」은 상기 조압연 전의 상기 강재의 판 두께를 단위 ㎜로 나타내고, 「h2」는 상기 조압연 후의 상기 강재의 상기 판 두께를 단위 ㎜로 나타내고, 「t1」은 상기 강재가 상기 가열로를 나오고 나서 상기 강재에 상기 조압연이 개시될 때까지의 시간을 단위 초로 나타내고, 「t2」는 상기 조압연을 종료하고 나서 상기 마무리 압연을 개시할 때까지의 시간을 단위 초로 나타내고, 「ri」는 상기 냉간 압연 공정에 있어서, 상기 복수의 스탠드 중 최상류부터 세어 제i(i=1, 2, 3)단째의 스탠드 단독으로의 목표 냉연율을 단위％로 나타내고, 「r」은 상기 냉간 압연 공정에서의 목표의 총냉연율을 단위％로 나타낸다.
(8) 상기 (7)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법은, 상기 (3)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서, 상기 어닐링 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 용융 아연 도금을 상기 강재에 실시하는 용융 아연 도금 공정을 가져도 좋다.
(9) 상기 (8)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법은, 상기 (4)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서, 상기 용융 아연 도금 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 합금화 처리를 상기 강재에 실시하는 합금화 처리 공정을 가져도 좋다.
(10) 상기 (7)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법은, 상기 (5)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서, 상기 조질 압연 공정 후에, 전기 아연 도금을 상기 강재에 실시하는 전기 아연 도금 공정을 가져도 좋다.
(11) 상기 (7)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법은, 상기 (6)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서, 상기 어닐링 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 알루미늄 도금을 상기 강재에 실시하는 알루미늄 도금 공정을 가져도 좋다.
(12) 본 발명이 다른 일 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 냉연 강판을 사용한 핫 스탬프 성형체이다.
본 발명에 따르면, 나노인덴터로 측정된 잔류 오스테나이트의 경도 분포(판 두께 중심부에서의 경도 분포 및 판 두께 표층부와 판 두께 중심부와의 경도 차)를 핫 스탬프 전후에 있어서 적당한 것으로 하고 있으므로, 핫 스탬프 전후에 있어서, 보다 양호한 연성을 얻을 수 있다. 따라서, 핫 스탬프에 의해 제조된 성형체에 있어서도 양호한 연성을 얻을 수 있다.
도 1a는 핫 스탬프 전후의 H2/H1과 σHM과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 1b는 핫 스탬프 전후의 σHM과 TS×El과의 관계를 나타내고, 식 1, 2의 근거를 나타내는 그래프이다.
도 2는 열연 조건에 관한 식 3과 핫 스탬프 전후의 TS×El과의 관계를 나타내고, 식 3의 근거를 나타내는 그래프이다.
도 3은 냉연율에 관한 식 4와 핫 스탬프 전후의 경도 H2/H1과의 관계를 나타내고, 식 4의 근거를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예에 있어서의 핫 스탬프 성형체의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 관한 냉연 강판 및 각종 도금 냉연 강판의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
상술한 바와 같이, 핫 스탬프 전후의 강판의 성형성 향상을 위해서는, 강판의 소정의 부위에서의 잔류 오스테나이트의 경도 분포(판 두께 중심부에서의 경도 분포 및 판 두께 표층부와 판 두께 중심부와의 경도 차)를 적절한 것으로 하는 것이 중요한 것이 판명되었다. 지금까지 핫 스탬프 전후의 강판의 성형성과 잔류 오스테나이트의 경도와의 관계에 착안한 검토는 행해지고 있지 않다.
여기서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 강판 및 그 제조에 사용하는 강의 화학 성분의 한정 이유를 설명한다. 이하, 각 성분의 함유량 단위인 「％」는 「질량％」를 의미한다.
(C: 0.1％ 내지 0.3％)
C는 오스테나이트를 안정되게 잔류시키기 위해서 중요한 원소다. C의 함유량이 0.1％ 미만에서는, 충분히 오스테나이트를 잔류시킬 수 없다. 한편, C의 함유량이 0.3％를 초과하면, 강판의 용접성이 저하된다. 따라서, C의 함유량의 범위는 0.1％ 내지 0.3％로 한다. 또한, 용접성의 요구가 높은 경우에는, C의 함유량은 0.25％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
(Si: 0.01％ 내지 2.0％)
Si는 유해한 탄화물의 생성을 억제하고, 또한 탈산을 행하기 위해서 중요한 원소다. 그러나, 2.0％를 초과해서 Si를 함유시키면, 강판의 연성이 저하되고, 또한 강판의 화성 처리성도 저하된다. 따라서, Si의 함유량의 상한은 2.0％로 한다. 또한, Si의 함유량이 0.01％ 미만에서는 탈산 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 따라서, Si의 함유량의 하한은 0.01％로 한다.
(Al: 0.01％ 내지 0.05％)
Al은 탈산제로서 중요하다. 이 목적을 위해, Al의 함유량의 하한을 0.01％로 한다. 한편, Al을 과도하게 함유시켜도 상기 효과는 포화되고, 오히려 강을 취화시킨다. 따라서, Al의 함유량의 상한은 0.05％로 한다.
(Mn: 1.5％ 내지 2.5％)
Mn은 켄칭성을 높여서 강판을 강화하기 위해 중요한 원소다. Mn의 함유량이 1.5％ 미만에서는, 강판의 강도를 충분히 높일 수 없다. 그러나, Mn의 함유량이 2.5％를 초과하면, 강판의 켄칭성이 필요 이상으로 높아져, 바람직하지 않은 양의 강도 상승이 발생하고, 이에 의해 연성이 저하되게 된다. 따라서, Mn의 함유량은 1.5％ 내지 2.5％로 한다. 또한, 연성의 요구가 높은 경우, Mn의 함유량의 상한을 2.0％로 하는 것이 바람직하다.
(P: 0.001％ 내지 0.06％)
P의 함유량이 많은 경우, P가 입계에 편석하고, 강판의 국부 연성 및 용접성이 열화된다. 따라서, P의 함유량의 상한을 0.06％로 한다. 한편, P의 함유량을 불필요하게 저감시키는 것은, 정련시의 비용 상승을 초래하므로, P의 함유량의 하한을 0.001％로 한다.
(S: 0.001％ 내지 0.01％)
S는 MnS를 형성하고, 강판의 국부 연성 및 용접성을 현저하게 열화시키는 원소다. 따라서, S 함유량의 상한을 0.01％로 한다. 또한, 정련 비용의 문제로부터, S 함유량의 하한을 0.001％로 하는 것이 바람직하다.
(N: 0.0005％ 내지 0.01％)
N은 AlN 등의 질화물을 석출시켜서, 강판의 금속 조직의 결정립을 미세화시키기 위해서 중요하다. 그러나, N의 함유량이 0.01％를 초과하면, 고용 질소가 잔존하여, 강판의 연성이 저하되게 된다. 따라서, N의 함유량의 상한은 0.01％로 한다. 또한, 금속 조직의 결정립을 미세화하고, 또한 정련시의 비용을 저감시키기 위해서, N의 함유량의 하한을 0.0005％로 하는 것이 바람직하다.
(Nb: 0％ 내지 0.05％, Ti: 0％ 내지 0.1％, V: 0％ 내지 0.1％, Mo: 0％ 내지 0.5％, Cr: 0％ 내지 0.5％)
Nb, Ti, V, Mo 및 Cr의 함유는 본 실시 형태에 있어서 필수적이지 않다. 따라서, 이들 원소의 함유량의 하한은 0％이다. 그러나, Nb, Ti, V는 미세한 탄질화물로서 석출하여, 강을 강화한다. 또한, Mo, Cr은 강판의 켄칭성을 높여서 강을 강화한다. 이러한 효과를 얻기 위해서, Nb: 0.001％ 이상, Ti: 0.001％ 이상, V: 0.001％ 이상, Mo: 0.01％ 이상, Cr: 0.01％ 이상의 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 좋다. 한편, Nb의 함유량의 상한을 0.05％, Ti의 함유량의 상한을 0.1％, V의 함유량의 상한을 0.1％, Mo의 함유량의 상한을 0.5％, Cr의 함유량의 상한을 0.5％로 할 필요가 있다. 이들 상한값을 초과해서 이들 원소가 함유되어 있는 경우, 강도 상승의 효과가 포화되어, 더욱 연성의 저하가 초래된다.
(Ca: 0％ 내지 0.005％, REM: 0％ 내지 0.005％)
Ca 및 REM(희토류 원소)의 함유는, 본 실시 형태에 있어서 필수적이지 않다. 따라서, 이들 원소의 함유량 하한은 0％이다. 그러나, Ca는 황화물 및 산화물의 형상을 제어하고, 강의 국부 연성 및 구멍 확장성을 향상시킨다. 이 효과를 얻기 위해서, Ca를 0.0005％ 이상 함유시켜도 좋다. 그러나, Ca를 과도하게 함유시키는 것은 강의 가공성을 열화시킨다. 따라서, Ca 함유량의 상한을 0.005％로 한다. REM은 강에 함유시킨 경우, Ca와 마찬가지의 효과를 초래한다. Ca와 마찬가지의 이유에 의해, REM 함유량의 하한을 0.0005％로 해도 좋고, 또한 상한을 0.005％로 할 필요가 있다.
REM이란, 란타노이드의 15 원소에 Y 및 Sc를 합한 17 원소의 총칭이다. 이들 원소 중 1종 또는 2종 이상을 강판에 함유시킬 수 있다. 또한, REM의 함유량이란, 이들 원소의 합계 함유량을 의미한다.
(Cu: 0％ 내지 1.0％, Ni: 0％ 내지 1.0％, B: 0％ 내지 0.002％)
Cu, Ni 및 B의 함유는 본 실시 형태에 있어서 필수적이지 않다. 따라서, 이들 원소의 함유량의 하한은 0％이다. 그러나, 이들의 원소도 켄칭성을 향상시켜서 강의 강도를 높일 수 있다. 따라서, 이 효과를 얻기 위해서, Cu의 함유량의 하한을 0.01％, Ni의 함유량의 하한을 0.01％, B의 함유량의 하한을 0.0005％로 해도 좋다. 한편, Cu의 함유량의 상한을 1.0％, Ni의 함유량의 상한을 1.0％, B의 함유량의 상한을 0.002％로 할 필요가 있다. 이들 상한을 상회해서 이들 원소를 함유시킨 경우, 강의 강도 상승의 효과는 포화되고, 또한 연성의 저하를 강에 초래하게 된다.
(잔량부: Fe 및 불순물)
본 실시 형태에 따른 강의 잔량부는 Fe 및 불순물을 포함한다. 여기서, 불순물이란, 강을 공업적으로 제조할 때, 광석 또는 스크랩 등과 같은 원료, 또는 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분으로서, 강에 악영향을 주지 않는 범위에서 함유가 허용되는 것을 의미한다. 불순물 원소로는 Sn, As 등이 예시된다.
(강판의 판 두께 중심부에 있어서의 잔류 오스테나이트의 경도 분포: 핫 스탬프 전후에 있어서 σHM<20)
(강판의 판 두께 중심부와 판 두께 표층부와의 사이의 잔류 오스테나이트 경도 차: H2/H1<1.1)
잔류 오스테나이트를 강에 함유시키면, 강의 연성이 높아진다. 단, 잔류 오스테나이트를 안정되게 남기려고 할 경우, C 함유량이 최적이어야만 한다. 그러나, 실제로 강판을 제조하는 경우, 강판 중에 포함되는 C 함유량이 판 두께 표층부와 판 두께 중심부로 상이한 경우가 많다. 구체적으로는, 판 두께 표층부에서는 C 함유량이 적은 것에 의해 잔류 오스테나이트량이 불충분해지고, 판 두께 중심부에서는 C 함유량이 많은 것에 의해 잔류 오스테나이트가 분해되어 시멘타이트가 석출되게 된다. 이에 의해, 강판의 연성이 열화된다. 잔류 오스테나이트를 함유시킴으로써 강판의 연성을 향상시키기 위해서는, 이러한 문제를 해결할 필요가 있다.
본 발명자들이 잔류 오스테나이트의 경도에 착안해서 예의 검토를 행한 결과, 도 1a 및 도 1b에 나타난 바와 같이, 핫 스탬프 전후에서 판 두께 표층부와 판 두께 중심부와의 사이의 잔류 오스테나이트 경도 차(경도의 비) 및, 판 두께 중심부의 잔류 오스테나이트 경도 분포(분산값)가 소정의 상태라면, 연성 등의 성형성이 양호해지는 것이 판명되었다. 또한, 핫 스탬프에서의 켄칭 후에 있어서도, 강 중에 포함되는 C 분포가 대략 유지되고, 연성 등의 성형성이 양호하게 유지되는 것도 판명되었다. 이것은 핫 스탬프 전에 발생한 잔류 오스테나이트의 경도 분포가, 핫 스탬프 후에도 크게 영향을 미치고, 판 두께 중심부에 농화된 C가, 핫 스탬프를 행해도 중심부에 농화된 상태를 유지하기 때문이라고 생각된다. 이로 인해, 핫 스탬프 전의 강판에서, 판 두께 표층부 및 판 두께 중심부의 잔류 오스테나이트 경도 차가 큰 경우 및, 분산 값이 큰 경우에는, 핫 스탬프 후에도 마찬가지의 경향을 나타낸다.
그리고, 본 실시 형태에서는 HYSITRON사의 나노인덴터로 1000배의 배율로 측정된 잔류 오스테나이트의 경도에 관하여, 핫 스탬프 전후에 다음의 식 1 및 식 2가 성립되는 경우, 성형성이 우수한 강판 및 핫 스탬프 성형체가 얻어지는 것을 알아내었다. 여기서 「H1」은 강판의 최표면으로부터 판 두께 방향 200㎛ 이내의 영역인 판 두께 표층부의 잔류 오스테나이트의 경도를 나타내고, 「H2」는 강판의 판 두께 방향의 중심 면으로부터 판 두께 방향으로 ±100㎛ 이내의 영역인 판 두께 중심부의 잔류 오스테나이트 경도를 나타내고, 「σHM」은 상술한 판 두께 중심부의 잔류 오스테나이트 경도 분산 값을 나타낸다. 각각 300점 계측하였다. 나노인덴터로 측정된 경도는 무차원수이므로, 이 경도는 단위가 부여되지 않는다.
H2/H1<1.1…(식 1)
σHM<20…(식 2)
도 1a는 핫 스탬프 전후의 H2/H1과 σHM과의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 1b는 핫 스탬프 전후의 σHM과 TS×El과의 관계를 나타내고, 식 1, 2의 근거를 나타내는 그래프이다. H2/H1이 1.1 미만인 강판은, σHM이 20 미만이 되는 것을 도 1a로부터 알 수 있다. 또한, H2/H1 및 σHM의 값이 핫 스탬프 전후에 크게 변화하지 않는 것도 도 1a로부터 알 수 있다. 이에 더하여, σHM이 20 미만이 될 경우, TS×El가 본 실시 형태의 목표인 20000㎫·％를 상회하는 것이 도 1b로부터 알 수 있다.
H2/H1의 값이 1.1 이상인 것은, 판 두께 중심부의 잔류 오스테나이트 경도가 판 두께 표층부의 잔류 오스테나이트 경도의 1.1배 이상인 것을 의미한다. 핫 스탬프 전후에 H2/H1이 1.1 이상인 경우, 도 1a로부터 알 수 있는 바와 같이, σHM이 핫 스탬프 전후에 20 이상이 된다. 이 경우, 판 두께 중심부의 경도가 너무 높아져, TS×El<20000㎫·％가 되어, 핫 스탬프 전후에 있어서 충분한 성형성이 얻어지지 않는다.
또한, 본 발명에 있어서, 핫 스탬프 전후에 있어서 H2/H1이 1.1 이상이라는 것은 핫 스탬프 전에 있어서 H2/H1이 1.1 이상이며, 또한 핫 스탬프 후에 있어서 H2/H1이 1.1 이상인 것을 의미한다. 핫 스탬프 전의 H1과 핫 스탬프 후의 H2와의 비율, 또는 핫 스탬프 전의 H2와 핫 스탬프 후의 H1과의 비율의 산출은 행해지지 않는다.
분산 값 σHM이 20 이상인 것은, 잔류 오스테나이트의 경도의 편차가 큰 것을 의미하고 있다. 즉, 분산 값 σHM이 20 이상인 경우, 국소적으로 경도가 너무 높은 부분이 강판에 존재한다. 이 경우, TS×El<20000㎫·％가 되어, 핫 스탬프 전후에 있어서 충분한 성형성이 얻어지지 않는다.
또한, 본 실시 형태에서는 1000배의 배율로 측정된 잔류 오스테나이트의 경도를 나노인덴터로 측정하고 있다. 비커스 경도 시험에서 형성되는 압흔은 잔류 오스테나이트보다도 커지므로, 비커스 경도 시험에 의해 얻어지는 경도(비커스 경도)는 잔류 오스테나이트 및 그 주위의 조직(페라이트 등)의 거시적인 경도를 나타내는 것이 된다. 따라서, 비커스 경도 시험은 잔류 오스테나이트 그 자체의 경도를 얻을 수 없다. 성형성(연성)에는, 잔류 오스테나이트 그 자체의 경도가 크게 영향을 미치므로, 성형성을 평가하기 위한 지표로서, 비커스 경도는 불충분하다. 이에 반해, 나노인덴터에 의한 경도 측정은 잔류 오스테나이트 그 자체의 경도를 얻을 수 있다. 경도 측정 시의 설정을 조절함으로써, 나노인덴터에 의한 경도 측정에서 형성되는 압흔의 사이즈를, 잔류 오스테나이트의 사이즈보다도 작게 할 수 있기 때문이다. 나노인덴터에 의해 얻어지는 경도를 평가 지표로 함으로써, 강판의 성형성을 보다 정확하게 평가할 수 있다. 그리고 본 실시 형태에서는, 나노인덴터로 측정된 핫 스탬프 전후의 잔류 오스테나이트의 경도 관계를 적절한 것으로 하고 있기 때문에, 매우 양호한 성형성을 얻을 수 있다.
(페라이트 면적률: 핫 스탬프 전후에 있어서 30％ 내지 90％, 펄라이트 면적률: 핫 스탬프 전후에 있어서 0％ 내지 10％, 마르텐사이트 면적률: 핫 스탬프 전후에 있어서 0％ 이상 20％ 미만, 잔류 오스테나이트 체적률: 핫 스탬프 전후에 있어서 5％ 내지 20％, 잔량부 조직: 핫 스탬프 전후에 있어서 베이나이트)
본 실시 형태에 있어서는, 핫 스탬프 전후의 금속 조직의 페라이트 면적률을 30％ 내지 90％로 한다. 페라이트 면적률이 30％ 미만이면 충분한 연성이 얻어지지 않는다. 한편, 페라이트 면적률이 90％ 초과이면, 경질 상이 부족해서 충분한 강도가 얻어지지 않는다. 따라서, 페라이트 면적률은 30％ 내지 90％로 한다.
핫 스탬프 전후의 금속 조직에는 잔류 오스테나이트도 포함된다. 본 실시 형태에 있어서, 잔류 오스테나이트의 체적률을 5％ 내지 20％로 한다. 잔류 오스테나이트가 강판 중에 5％ 이상 존재함으로써, 연성이 확보된다. 잔류 오스테나이트의 체적률의 상한값을 규정할 필요는 없지만, 실제 제조 설비의 능력 등을 고려하면, 잔류 오스테나이트의 면적률 상한값은 약 20％가 된다.
핫 스탬프 전후의 금속 조직에는 마르텐사이트가 포함되어 있어도 좋다. 이 경우, 마르텐사이트 면적률은 20％ 미만이 된다. 체적률 5％ 내지 20％의 잔류 오스테나이트를 금속 조직 중에 함유시키는 제조 조건으로 강판을 제조한 경우, 면적률 20％ 이상의 마르텐사이트를 금속 조직 중에 함유시킬 수 없기 때문이다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 핫 스탬프 전후의 금속 조직의 주요한 부분은 페라이트와 잔류 오스테나이트로 차지되고, 또한 마르텐사이트가 포함되는 경우가 있다. 이에 더하여, 본 실시 형태에 있어서, 핫 스탬프 전후의 금속 조직이 펄라이트를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 펄라이트는 단단하고 깨지기 쉬운 조직이므로, 면적률 10％ 초과의 펄라이트가 금속 조직 중에 포함되었을 경우, 강판의 인장 강도 및 연성이 저하될 우려가 있다. 따라서, 펄라이트의 면적률을 0％ 내지 10％로 한다.
본 실시 형태에 있어서의 핫 스탬프 전후의 금속 조직의 잔량부(잔량부 조직)는 주로 베이나이트이다.
각 금속 조직의 함유량은 이하의 방법에 의해 계측된다. 페라이트, 베이나이트, 펄라이트의 면적률은 강판을 압연 방향 수직으로 절단하여, 절단면을 연마하고, 계속해서 나이탈 에칭을 행해서 절단면의 금속 조직을 현출시켜, 절단면의 판 두께 1/4부를 1000배의 배율로 관찰함으로써 얻어진다. 마르텐사이트의 면적률은, 강판을 압연 방향 수직으로 절단하여, 절단면을 연마하고, 이어서 레페라 에칭을 행해서 절단면의 금속 조직을 현출시켜, 절단면의 판 두께 1/4부를 1000배의 배율로 관찰함으로써 얻어진다. 잔류 오스테나이트의 체적률은, 강판을 강판 표면으로부터 판 두께 1/4부까지 연마한 후, X선 회절 장치로 측정함으로써 얻어진다. 또한, 판 두께 1/4부란, 강판에 있어서의 강판 표면으로부터 강판 두께 방향으로 강판 두께의 1/4의 거리를 둔 부분이다.
이러한 강판에 핫 스탬프를 행하면, 핫 스탬프 후의 강판에 있어서 500 내지 1500㎫의 인장 강도를 실현할 수 있지만, 상기 기재한 조건을 달성함으로써, 특히 550㎫ 내지 1200㎫ 정도의 인장 강도를 갖는 강판에서, 현저한 성형성 향상의 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시 형태에 의한 냉연 강판의 표면에 아연 도금, 예를 들어 용융 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금, 전기 아연 도금 또는 알루미늄 도금을 실시하고, 용융 아연 도금 냉연 강판, 합금화 용융 아연 도금 냉연 강판, 전기 아연 도금 냉연 강판 또는 알루미늄 도금 냉연 강판으로 해도 좋다. 이러한 도금이 실시되어 있는 것은 방청상 바람직하다.
이하에 본 실시 형태에 따른 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
(주조 공정 S1)
본 실시 형태의 강판을 제조할 때에는, 통상의 조건으로서, 전로로부터의 용제된 용강을 연속 주조해서 슬래브(강재)로 한다. 연속 주조 시에, 주조 속도가 빠를 경우, Ti 등의 석출물이 너무 미세해진다. 한편, 주조 속도가 느릴 경우, 생산성이 나빠지고, 또한 상술한 석출물이 조대화되며, 또한 입자수가 적어져, 내지 연 파괴 특성 등의 특성을 제어할 수 없게 되는 경우가 있다. 이로 인해, 주조 속도를 1.0m/분 내지 2.5m/분으로 하는 것이 바람직하다.
(열간 압연 공정 S2)
주조 후의 슬래브는, 그대로 터널로 등의 가열로에서 가열하고, 계속해서 열간 압연에 제공할 수 있다. 또는, 슬래브가 1100℃ 미만으로 냉각되어 있었을 경우에는, 슬래브를 터널로 등의 가열로에서 재가열할 수 있다. 슬래브에 대한 냉각의 유무에 관계 없이, 가열로를 나왔을 때의 슬래브 온도는 1100℃ 내지 1300℃로 하는 것이 바람직하다. 1100℃ 미만의 온도에서 열간 압연을 개시하면, 마무리 온도를 확보하는 것이 곤란해지고, 강판의 연성 저하를 야기하는 경우가 있다. 또한, Ti 및/또는 Nb를 첨가한 강판에서는, 가열시의 석출물의 용해가 불충분해져, 강판의 강도 저하를 야기할 경우가 있다. 한편, 가열 온도가 1300℃ 초과일 경우, 스케일의 생성량이 커져, 강판의 표면 성상을 양호한 것으로 할 수 없을 경우가 있다.
계속해서, 하기의 식 3이 성립되는 조건 하에서, 조압연 및 마무리 압연을 행한다. 본 실시 형태에서는 가열, 조압연 및 마무리 압연을 포함하는 공정을 열간 압연 공정이라고 부른다. 도 2에 도시한 바와 같이, 식 3이 성립되는 조건 하에서 압연 공정을 실시함으로써 제조된 강판은, 핫 스탬프 전후에 있어서 TS×El≥20000㎫·％를 갖는다. 여기서, 「t1」은 열간 압연에 있어서의 가열로를 슬래브가 나오고 나서, 슬래브에 조압연이 개시될 때까지 필요로 하는 시간을 단위 초로 나타내고, 「t2」는 조압연이 종료되고 나서 마무리 압연이 개시될 때까지의 시간을 단위 초로 나타내고, 「h1」은 조압연 전의 슬래브의 판 두께를 나타내고, 「h2」는 조압연 후의 슬래브의 판 두께를 나타낸다.
2<(1/5)×(h1/h2)×(1/10)×(t1+t2)0.3<6…(식 3)
식 3이 성립되는 조건 하에서 열간 압연 공정을 행하면, C 및 Mn 등의 합금 원소의 농담이 층 형상으로 발생하는 밴드가 분단된다. 이 결과, 어닐링 후의 강판에 있어서, 잔류 오스테나이트의 C 농도의 치우침이 없어진다. 상술한 바와 같이, 잔류 오스테나이트의 C 농도가 균일하지 않고, 편차가 있으면 연성이 떨어지는 것이 알려져 있다. 식 3이 성립되도록 열간 압연 공정을 행하면, 잔류 오스테나이트의 C 농도가 균일해져, 양호한 연성을 갖는 강판이 얻어진다.
또한, 이 식 3은 압연 전후의 판 두께 및 조압연부터 마무리 압연까지의 시간과, 마무리 압연 시의 압연 부하 및 이 압연 부하에 기인하는 펄라이트의 분단(세분화)과의 관계성을 평가하기 위해서 실험적으로 유도되었다.
조압연에 이어서, 바람직하게는 마무리 온도를 Ar3 내지 970℃로 하여, 열간 압연 공정의 마무리 압연을 행한다. 마무리 온도가 Ar3 미만인 경우, (α+γ) 2상 영역 압연이 되어, 연성의 저하가 발생하는 경우가 있다. 또한, 마무리 온도가 970℃를 초과한 경우, 오스테나이트 입경이 조대해지고, 또한 페라이트 분율이 작아져, 이에 의해 연성이 저하되는 경우가 있다.
(권취 공정 S3)
열간 압연 공정 후, 강은 바람직하게는 20℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 냉각되어, 소정의 권취 온도 CT에서 권취된다. 평균 냉각 속도가 20℃/초 미만인 경우에는, 연성 저하의 원인이 되는 펄라이트가 과잉으로 생성되는 경우가 있다.
(산 세정 공정 S4 및 냉간 압연 공정 S5)
권취 공정 후에는, 산 세정 공정에서 산 세정을 행한다. 그리고 산 세정 공정 후에는, 냉간 압연 공정에서 복수의 스탠드를 갖는 냉간 압연기에 의해 강판에 냉간 압연을 실시한다. 도 3에 도시한 바와 같이 하기의 식 4가 성립되는 조건 하에서 냉간 압연을 행하면, 상술한 식 1을 충족하는 강판이 얻어진다. 강판이 식 1을 충족하는 것은, 핫 스탬프 전의 강판으로서의 TS×El≥20000㎫·％ 발휘는 물론, 핫 스탬프 후에 있어서도 TS×El≥20000㎫·％를 확보하는 것으로 이어진다. 여기서, 「ri」는 상기 냉간 압연 공정에 있어서, 상기 스탠드 중 최상류부터 세어 제i(i=1, 2, 3)단째의 스탠드 단독으로의 목표 냉연율(％)이며, 「r」은 상기 냉간 압연 공정에서의 목표의 총 냉연율(％)이다. 총 압연율이란, 최초의 스탠드의 입구 판 두께에 대한 누적 압하량(최초의 패스 전의 입구 판 두께와 최종 패스 후의 출구 판 두께와의 차)의 백분율이고, 누적 압하율이라고도 불린다.
1.5×(r1/r)+1.2×(r2/r)+(r3/r)>1…(식 4)
식 4가 성립되는 조건 하에서 냉간 압연을 행하면, 냉간 압연 전에 강판에 큰 펄라이트가 존재하고 있어도, 냉간 압연에 있어서 펄라이트를 충분히 분단(세분화)할 수 있다. 이 결과, 냉간 압연 후의 어닐링에 의해, 펄라이트가 소실되거나, 또는 펄라이트량을 최소 한도로 억제할 수 있으므로, 식 1 및 식 2가 만족되는 조직이 얻어지기 쉬워진다. 한편, 식 4가 성립되지 않은 경우에는, 상류측의 스탠드에서의 냉연율이 불충분해서, 큰 펄라이트가 잔존하기 쉬워지고, 이후의 어닐링에 있어서 원하는 잔류 오스테나이트를 생성할 수 없다. 또한, 발명자들은 식 4를 충족하면, 얻어진 어닐링 후의 잔류 오스테나이트 조직의 형태는, 핫 스탬프를 행해도 거의 동일한 상태로 유지할 수 있고, 핫 스탬프 후에도 연성에 유리해지는 것을 알아내었다. 본 실시 형태에 따른 강판은, 핫 스탬프로 2상 영역까지 가열했을 경우, 핫 스탬프 전의 잔류 오스테나이트나 경질 상은 오스테나이트 조직이 되고, 핫 스탬프 전의 페라이트 상은 그대로이다. 오스테나이트 중의 C(탄소)는 주위의 페라이트 상으로 이동하지 않는다. 그 후 냉각하면 오스테나이트 상은 마르텐사이트를 포함하는 경질 상이 된다. 즉, 식 4를 충족해서 상술한 H2/H1이 소정의 범위가 되면, 핫 스탬프 후에도 이것이 유지되어 핫 스탬프 후의 성형성이 우수하게 된다.
상술한 바와 같이 r, r1, r2, r3는 목표 냉연율로서, 통상적으로는 목표 냉연율과 실적 냉연율은 대략 동일값이 되도록 제어되어, 냉간 압연된다. 목표 냉연율에 대하여 실적 냉연율을 괴리시켜 냉간 압연하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 실적 냉연율이 상기 식 4를 충족하면 본 발명을 실시하고 있다고 보아야 한다. 또한, 실적의 냉연율은 목표 냉연율의 ±10％ 이내로 하는 것이 바람직하다.
(어닐링 공정 S6 및 조질 압연 공정 S7)
냉간 압연 후에는 어닐링을 행함으로써, 강판에 재결정을 발생시킨다. 이 어닐링에 의해, 원하는 마르텐사이트를 발생시킨다. 어닐링 온도는 700 내지 850℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이 범위에서 어닐링함으로써, 페라이트 및 마르텐사이트가 소정의 면적률이 되고, TS×El의 향상에 공헌할 수 있다. 그 후의 조질 압연 공정에서는, 통상의 방법에 의해 조질 압연한다.
또한 방청 능력을 향상시키기 위해서, 본 실시 형태에 따른 제조 방법은, 어닐링 공정과 조질 압연 공정과의 사이에, 용융 아연 도금을 냉연 강판의 표면에 실시하는 용융 아연 도금 공정을 가져도 좋다. 나아가, 용융 아연 도금 후에 합금화 처리를 실시하는 합금화 처리 공정을 제조 방법으로 가져도 좋다. 합금화 처리를 실시하는 경우, 합금화 용융 아연 도금 표면에, 수증기 등과 같은 도금 표면을 산화시키는 물질을 접촉시켜서, 도금 표면의 산화막을 두껍게 하는 처리를 더 실시해도 좋다.
본 실시 형태에 따른 제조 방법은, 용융 아연 도금 공정 및 합금화 용융 아연 도금 공정 이외에는, 예를 들어 조질 압연 공정 후에 전기 아연 도금을 냉연 강판의 표면에 실시하는 전기 아연 도금 공정을 가져도 좋다. 또한, 용융 아연 도금 공정 대신에 어닐링 공정과 조질 압연 공정과의 사이에, 알루미늄 도금을 냉연 강판 표면에 실시하는 알루미늄 도금 공정을 가져도 좋다. 또한, 알루미늄 도금의 수단으로는 용융 알루미늄 도금이 일반적이며, 바람직하다.
이러한 일련의 처리 후, 강판에 핫 스탬프를 행함으로써, 핫 스탬프 성형체(핫 스탬프 후의 강판)를 얻는다. 핫 스탬프 공정은, 예를 들어 이하와 같은 조건으로 행하는 것이 바람직하다. 먼저 승온 속도 5℃/초 이상으로 700℃ 이상까지 강판을 가열한다. 강판의 성형성을 향상시키기 위해서는, 가열 온도를 1000℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, Ac3점 이하로 하는 것이 특히 바람직하다. 가열 종료 후, 소정의 유지 시간 후에 핫 스탬프(핫 스탬프 가공)를 행한다. 그리고, 이에 이어서 냉각 속도 50℃/초 이상으로 300℃ 내지 500℃의 범위까지 강판을 냉각한다. 그 후, 강판의 온도를 300℃ 내지 500℃의 범위 내에서 100초 이상 유지하는 것으로 한다(핫 스탬프의 켄칭).
핫 스탬프 가공 전의 가열 온도가 700℃ 미만인 경우, 켄칭이 불충분해지고, 강판의 강도를 확보할 수 없을 우려가 있다. 한편, 가열 온도가 1000℃ 초과일 경우, 강판이 너무 연화될 우려가 있다. 또한, 강판 표면에 도금이 실시되어 있을 경우, 특히 아연이 도금되어 있는 경우에는, 가열 온도가 1000℃를 초과하면 아연이 증발·소실되어버릴 우려가 있어, 바람직하지 않다. 따라서, 핫 스탬프의 가열 온도는 700℃ 이상 1000℃ 이하가 바람직하다. 금속 조직의 바람직하지 않은 변화를 더 억제하기 위해서는, 가열 온도의 상한을 Ac3점으로 하는 것이 특히 바람직하다. 또한, Ac3점은 일반적으로 이하의 식 (5)에 의해 산출된다.
Ac3=937.2-436.5×[C]+56×[Si]-19.7×[Mn]-16.3×[Cu]-26.6×[Ni]-4.9×[Cr]+38.1×[Mo]+124.8×[V]+136.3×[Ti]-19.1×[Nb]+198.4×[Al]+3315×[B]…(식 5)
[C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V], [Ti], [Nb], [Al] 및 [B]는 강재의 C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ti, Nb, Al 및 B의 함유량을 단위 질량％로 각각 나타낸다.
핫 스탬프 가공 전의 승온 속도가 5℃/초 미만에서는, 승온 속도의 제어가 어렵고, 또한 생산성이 현저하게 저하되므로, 5℃/초 이상의 승온 속도로 가열하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 50℃/초 미만에서는, 냉각 속도의 속도 제어가 어렵고, 생산성도 현저하게 저하되므로, 50℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하는 것이 바람직하다. 승온 속도 및 냉각 속도의 상한은 특별히 규정되지 않는다. 현재의 일반적인 설비 능력의 범위 내에서는, 승온 속도 및 냉각 속도의 사실상의 상한은, 양쪽 모두 약 500℃/초인데, 장래 더 고속으로 승온 및/또는 냉각이 가능한 설비가 개발되는 것이 예측된다. 그 경우, 500℃/초 이상의 속도로 승온 및/또는 냉각을 행해도 좋다.
냉각 후에, 강판의 온도를 300℃ 내지 500℃의 범위 내에서 100초 이상 유지하는 이유는, 베이나이트 변태를 진행시키고, 미변태 오스테나이트 중에 C를 농축시켜서, 이에 의해, 그 후 상온까지 냉각한 후에도 오스테나이트를 잔류시키기 위해서이다.
이상에 의해, 상술한 조건을 충족하면, 경도 분포 및 조직이 핫 스탬프 전후에서 유지되어, 강도를 확보하는 동시에, 보다 양호한 연성을 얻을 수 있는 고강도 강판을 제조할 수 있다.
[실시예]
표 1에 나타내는 다양한 성분의 강을 주조 속도 1.0m/분 내지 2.5m/분으로 연속 주조해서 슬래브를 얻은 후, 그대로 통상의 방법으로 가열로에서 이들 슬래브를 가열하거나, 또는 이들 슬래브를 일단 냉각한 후, 통상의 방법으로 가열로에서 이들 슬래브를 가열하였다. 표 2 중의 「-」라는 기호는, 해당하는 원소를 해당하는 강 중에 의도적으로 함유시키지 않는 것을 나타낸다. 이들 슬래브에, 표 3에 나타내는 조건으로 열간 압연을 행하고, 슬래브를 열연 강판으로 한 후, 권취하였다. 그 후, 열연 강판에 산 세정을 행해서 강판 표면의 스케일을 제거하고, 냉간 압연으로 열연 강판을 판 두께 1.2 내지 1.4㎜로 하여 냉연 강판을 얻었다. 또한, 이들 냉연 강판에, 연속 어닐링 로에서 표 4에 나타내는 어닐링 온도에서 어닐링을 행하였다. 어닐링 후의 냉연 강판 중, 일부에는 추가로 연속 어닐링 로 균열 후의 냉각 도중에 용융 아연 도금을 실시하였다. 또한, 용융 아연 도금이 실시된 강판 중, 일부에는 그 후 합금화 처리를 실시해서 합금화 용융 아연 도금을 실시하였다. 또한, 용융 아연 도금이 실시되지 않은 어닐링 후의 냉연 강판 중, 일부에는 알루미늄 도금을 실시하였다. 이와 같이 하여 얻어진 강판(도금한 강판 및 도금하지 않은 강판 양쪽)에 대하여 조질 압연을 행하였다. 조질 압연이 행하여진 도금을 하지 않은 강판 중, 일부에는 전기 아연 도금을 실시하였다.
이와 같이 하여 얻어진 다양한 강판으로부터, 재질 등을 평가하기 위해 샘플을 채취하고, 재질 시험, 잔류 오스테나이트의 경도 측정 및 금속 조직 함유량의 측정을 행하였다. 이에 의해, 핫 스탬프 전의 강판의 인장 강도(TS), 연성(El), 각 금속 조직의 함유량, 잔류 오스테나이트의 경도 분포(판 두께 표층부의 평균 경도와 판 두께 중심부의 평균 경도와의 비 H2/H1 및 판 두께 중심부의 경도 분포 σHM)를 구하였다. 그 후, 도 4에 도시한 바와 같은 형태의 핫 스탬프 성형체를 얻기 위해, 다양한 강판에 대하여, 승온 속도 10℃/초로 승온하여, 가열 온도 780℃에서 10초 유지한 후, 핫 스탬프 가공을 행하고, 이어서 냉각 속도 100℃/초로 300 내지 500℃까지 냉각하고, 100초 이상 유지하는 핫 스탬프를 행하였다. 이것에 의해 얻어진 성형체로부터 도 4에 도시된 위치로부터 샘플을 잘라내어, 재질 시험, 잔류 오스테나이트의 경도 측정 및 금속 조직의 함유량 측정을 행하였다. 이에 의해, 핫 스탬프 후의 강판(핫 스탬프 성형체)의 인장 강도(TS), 연성(El), 각 금속 조직의 함유량, 잔류 오스테나이트의 경도 분포(판 두께 표층부의 평균 경도와 판 두께 중심부의 평균 경도와의 비 H2/H1, 및 판 두께 중심부의 경도 분포 σHM)를 구하였다. 그 결과를 표 5 내지 표 8에 나타낸다. 또한, 표 5 및 표 6 중에 나타난 「도금의 종류」에 있어서, GI는 용융 아연 도금, GA는 합금 용융 아연 도금, EG는 전기 도금, Al은 알루미늄 도금을 실시하고 있는 것을 나타낸다. CR은 도금하지 않은 강판, 즉 냉연 강판인 것을 나타낸다. 표 중, 수치의 판정(합격 여부 판정)으로 나타나있는 「범위내」 및 「범위외」라는 기재는, 그 수치가 본 발명에서 규정된 범위내인 것, 및 범위외인 것을 각각 나타내고 있다.
Figure 112015011474502-pct00001
Figure 112015011474502-pct00002
Figure 112015011474502-pct00003
Figure 112015011474502-pct00004
Figure 112015011474502-pct00005
Figure 112015011474502-pct00006
Figure 112015011474502-pct00007
Figure 112015011474502-pct00008
이상의 실시예로부터, 본 발명 요건을 충족하면, 핫 스탬프 전후에 있어서 TS×El≥20000㎫·％를 만족하는 우수한 고강도 냉연 강판, 고강도 용융 아연 도금 냉연 강판, 고강도 합금화 용융 아연 도금 냉연 강판, 전기 아연 도금 냉연 강판 또는 핫 스탬프용 알루미늄 도금 냉연 강판이 얻어지는 것을 알 수 있다.
S1: 주조 공정
S2: 열간 압연 공정
S3: 권취 공정
S4: 산 세정 공정
S5: 냉간 압연 공정
S6: 어닐링 공정
S7: 조질 압연 공정

Claims (21)

  1. 화학 성분이 질량％로,
    C: 0.1％ 내지 0.3％,
    Si: 0.01％ 내지 2.0％,
    Mn: 1.5％ 내지 2.5％,
    P: 0.001％ 내지 0.06％,
    S: 0.001％ 내지 0.01％,
    N: 0.0005％ 내지 0.01％,
    Al: 0.01％ 내지 0.05％,
    B: 0％ 내지 0.002％,
    Mo: 0％ 내지 0.5％,
    Cr: 0％ 내지 0.5％,
    V: 0％ 내지 0.1％,
    Ti: 0％ 내지 0.1％,
    Nb: 0％ 내지 0.05％,
    Ni: 0％ 내지 1.0％,
    Cu: 0％ 내지 1.0％,
    Ca: 0％ 내지 0.005％ 및
    REM: 0％ 내지 0.005％
    를 함유하고,
    잔량부가 Fe 및 불순물을 포함하고,
    핫 스탬프 전후에 있어서, 금속 조직이
    페라이트: 면적률 30％ 내지 90％,
    마르텐사이트: 면적률 0％ 이상 20％ 미만,
    펄라이트: 면적률 0％ 내지 10％,
    잔류 오스테나이트: 체적률 5％ 내지 20％ 및
    잔량부 조직: 베이나이트이며,
    상기 핫 스탬프 전후에 있어서, 나노인덴터로 측정된 잔류 오스테나이트의 경도가 식 1 및 식 2를 만족하고, 또한 인장 강도 및 연성이 TS×El≥20000㎫·％라는 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판.
    H2/H1<1.1…(식 1)
    σHM<20…(식 2)
    「H1」은 상기 핫 스탬프 전후의, 상기 냉연 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 200㎛ 이내의 영역인 판 두께 표층부에 있는 상기 잔류 오스테나이트의 상기 경도를 나타내고, 「H2」는 상기 핫 스탬프 전 또는 후의, 상기 냉연 강판의 상기 판 두께 방향의 중심면으로부터 상기 판 두께 방향으로 ±100㎛ 이내의 영역인 판 두께 중심부에 있는 상기 잔류 오스테나이트의 상기 경도를 나타내고, 「σHM」은 상기 핫 스탬프 전 또는 후의 상기 판 두께 중심부에 있는 상기 잔류 오스테나이트의 상기 경도의 분산 값을 나타내고, 「TS」는 상기 냉연 강판의 상기 인장 강도를 단위 ㎫로 나타내고, 「El」은 상기 냉연 강판의 상기 연성을 단위％로 나타냄.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학 성분이 질량％로,
    B: 0.0005％ 내지 0.002％,
    Mo: 0.01％ 내지 0.5％,
    Cr: 0.01％ 내지 0.5％,
    V: 0.001％ 내지 0.1％,
    Ti: 0.001％ 내지 0.1％,
    Nb: 0.001％ 내지 0.05％,
    Ni: 0.01％ 내지 1.0％,
    Cu: 0.01％ 내지 1.0％,
    Ca: 0.0005％ 내지 0.005％ 및
    REM: 0.0005％ 내지 0.005％,
    를 포함하는 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 용융 아연 도금이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 합금화 용융 아연 도금이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 전기 아연 도금이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 알루미늄 도금이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 도금 냉연 강판.
  7. 제2항에 있어서, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 용융 아연 도금이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판.
  8. 제2항에 있어서, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 합금화 용융 아연 도금이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판.
  9. 제2항에 있어서, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 전기 아연 도금이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판.
  10. 제2항에 있어서, 상기 냉연 강판의 상기 표면에 알루미늄 도금이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 도금 냉연 강판.
  11. 제1항에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서,
    상기 화학 성분을 갖는 용강을 주조해서 강재로 하는 주조 공정과,
    상기 주조 공정 후에, 상기 강재에 가열로에서 가열을 행하고, 이어서 식 3이 성립되는 조건 하에서, 상기 강재에 조압연 및 마무리 압연을 행하는 열간 압연 공정과,
    상기 열간 압연 공정 후에, 상기 강재에 권취를 행하는 권취 공정과,
    상기 권취 공정 후에, 상기 강재에 산 세정을 행하는 산 세정 공정과,
    상기 산 세정 공정 후에, 상기 강재에 복수의 스탠드를 갖는 냉간 압연기에 의해, 식 4가 성립되는 조건 하에서 냉간 압연을 실시하는 냉간 압연 공정과,
    상기 냉간 압연 공정 후에, 상기 강재에 어닐링을 700℃ 내지 850℃에서 행하고, 이어서 냉각하는 어닐링 공정과,
    상기 어닐링 공정 후에, 상기 강재에 조질 압연을 행하는 조질 압연 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판의 제조 방법.
    2<(1/5)×(h1/h2)×(1/10)×(t1+t2)0.3<6…(식 3)
    1.5×(r1/r)+1.2×(r2/r)+(r3/r)>1…(식 4)
    「h1」은 상기 조압연 전의 상기 강재의 판 두께를 단위 ㎜로 나타내고, 「h2」는 상기 조압연 후의 상기 강재의 상기 판 두께를 단위 ㎜로 나타내고, 「t1」은 상기 강재가 상기 가열로를 나오고 나서 상기 강재에 상기 조압연이 개시될 때까지의 시간을 단위 초로 나타내고, 「t2」는 상기 조압연을 종료하고 나서 상기 마무리 압연을 개시할 때까지의 시간을 단위 초로 나타내고, 「ri」는 상기 냉간 압연 공정에 있어서, 상기 복수의 스탠드 중 최상류부터 세어 제i(i=1, 2, 3)단째의 스탠드 단독으로의 목표 냉연율을 단위％로 나타내고, 「r」은 상기 냉간 압연 공정에서의 목표의 총 냉연율을 단위％로 나타냄.
  12. 제2항에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서,
    상기 화학 성분을 갖는 용강을 주조해서 강재로 하는 주조 공정과,
    상기 주조 공정 후에, 상기 강재에 가열로에서 가열을 행하고, 이어서 식 3이 성립되는 조건 하에서, 상기 강재에 조압연 및 마무리 압연을 행하는 열간 압연 공정과,
    상기 열간 압연 공정 후에, 상기 강재에 권취를 행하는 권취 공정과,
    상기 권취 공정 후에, 상기 강재에 산 세정을 행하는 산 세정 공정과,
    상기 산 세정 공정 후에, 상기 강재에 복수의 스탠드를 갖는 냉간 압연기에 의해, 식 4가 성립되는 조건 하에서 냉간 압연을 실시하는 냉간 압연 공정과,
    상기 냉간 압연 공정 후에, 상기 강재에 어닐링을 700℃ 내지 850℃에서 행하고, 이어서 냉각하는 어닐링 공정과,
    상기 어닐링 공정 후에, 상기 강재에 조질 압연을 행하는 조질 압연 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판의 제조 방법.
    2<(1/5)×(h1/h2)×(1/10)×(t1+t2)0.3<6…(식 3)
    1.5×(r1/r)+1.2×(r2/r)+(r3/r)>1…(식 4)
    「h1」은 상기 조압연 전의 상기 강재의 판 두께를 단위 ㎜로 나타내고, 「h2」는 상기 조압연 후의 상기 강재의 상기 판 두께를 단위 ㎜로 나타내고, 「t1」은 상기 강재가 상기 가열로를 나오고 나서 상기 강재에 상기 조압연이 개시될 때까지의 시간을 단위 초로 나타내고, 「t2」는 상기 조압연을 종료하고 나서 상기 마무리 압연을 개시할 때까지의 시간을 단위 초로 나타내고, 「ri」는 상기 냉간 압연 공정에 있어서, 상기 복수의 스탠드 중 최상류부터 세어 제i(i=1, 2, 3)단째의 스탠드 단독으로의 목표 냉연율을 단위％로 나타내고, 「r」은 상기 냉간 압연 공정에서의 목표의 총 냉연율을 단위％로 나타냄.
  13. 제11항에 있어서, 제3항에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서,
    상기 어닐링 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 용융 아연 도금을 상기 강재에 실시하는 용융 아연 도금 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서, 제4항에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서,
    상기 어닐링 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 용융 아연 도금을 상기 강재에 실시하는 용융 아연 도금 공정을 갖고,
    상기 용융 아연 도금 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 합금화 처리를 상기 강재에 실시하는 합금화 처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판의 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서, 제5항에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서,
    상기 조질 압연 공정 후에, 전기 아연 도금을 상기 강재에 실시하는 전기 아연 도금 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판의 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서, 제6항에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서,
    상기 어닐링 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 알루미늄 도금을 상기 강재에 실시하는 알루미늄 도금 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판의 제조 방법.
  17. 제12항에 있어서, 제7항에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서,
    상기 어닐링 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 용융 아연 도금을 상기 강재에 실시하는 용융 아연 도금 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판의 제조 방법.
  18. 제12항에 있어서, 제8항에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서,
    상기 어닐링 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 용융 아연 도금을 상기 강재에 실시하는 용융 아연 도금 공정을 갖고,
    상기 용융 아연 도금 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 합금화 처리를 상기 강재에 실시하는 합금화 처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판의 제조 방법.
  19. 제12항에 있어서, 제9항에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서,
    상기 조질 압연 공정 후에, 전기 아연 도금을 상기 강재에 실시하는 전기 아연 도금 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판의 제조 방법.
  20. 제12항에 있어서, 제10항에 기재된 냉연 강판의 제조 방법으로서,
    상기 어닐링 공정과 상기 조질 압연 공정과의 사이에, 알루미늄 도금을 상기 강재에 실시하는 알루미늄 도금 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉연 강판의 제조 방법.
  21. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 냉연 강판을 사용한, 핫 스탬프 성형체.
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