KR101778643B1 - 고항복비 고강도 냉연 강판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

연신과 연신 플랜지성이 우수하고, 고항복비(high yield ratio)를 갖는 고강도 냉연 강판 및 그의 제조 방법을 제공한다. 　질량％로, C: 0.05∼0.15％, Si: 0.6∼2.5％, Mn: 2.2∼3.5％, P: 0.08％ 이하, S: 0.010％ 이하, Al: 0.01∼0.08％, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.002∼0.05％, B: 0.0002∼0.0050％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 평균 결정립경이 7㎛ 이하인 페라이트를 체적분율로 20％∼55％, 잔류 오스테나이트를 체적분율로 5∼15％, 평균 결정립경이 4㎛ 이하인 마르텐사이트를 체적분율로 0.5∼7％ 포함함과 함께, 평균 결정립경이 6㎛ 이하인 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직을 포함하고, 또한, 페라이트와 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 나노 경도차가 3.5㎬ 이하, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직과 마르텐사이트의 나노 경도차가 2.5㎬ 이하인 마이크로 조직을 갖는, 고항복비 고강도 냉연 강판.

Description

고항복비 고강도 냉연 강판 및 그의 제조 방법{HIGH-YIELD-RATIO, HIGH-STRENGTH COLD ROLLED STEEL SHEET AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}
본 발명은, 고항복비(high yield ratios)를 갖는 고강도 냉연 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 자동차 등의 구조 부품의 부재로서 적합한 고강도 냉연 강판에 관한 것이다.
최근, 환경 문제의 증가로부터 CO2 배출 규제가 엄격화되고 있으며, 자동차 분야에 있어서는, 차체의 경량화에 의한 연비 향상이 큰 과제가 되고 있다. 이 때문에, 자동차용 부품으로의 고강도 강판의 적용에 의한 박육화(becoming thinner)가 진행되고 있다. 특히, 인장 강도(TS)가 980㎫ 이상인 고강도 강판의 자동차용 부품으로의 적용이 진행되고 있다.
자동차의 구조용 부재나 보강용 부재와 같은 자동차용 부품에 사용되는 고강도 강판에는, 성형성이 우수한 것이 요구된다. 특히, 복잡한 형상을 갖는 부품에 이용되는 고강도 강판에는, 연신(elongation) 혹은 연신 플랜지성(stretch flangeability)(구멍 확장성이라고도 함)과 같은 특성 중 어느 것이 우수할 뿐만 아니라, 그 양쪽이 우수한 것이 요구되고 있다. 또한, 상기 구조용 부재나 보강용 부재 등의 자동차용 부품에는, 우수한 충돌 흡수 에너지 특성이 요구되고 있다. 충돌 흡수 에너지 특성을 향상시키기 위해서는, 사용하는 강판의 항복비를 높이는 것이 유효하다. 항복비가 높은 강판을 이용한 자동차용 부품은, 낮은 변형량이라도 효율 좋게 충돌 에너지를 흡수하는 것이 가능해진다. 또한, 여기에서 항복비(YR)란, 인장 강도(TS)에 대한 항복 응력(YS)의 비를 나타내는 값으로, YR＝YS/TS로 나타난다.
종래, 고강도와 성형성을 겸비한 고강도 박강판으로서, 페라이트·마르텐사이트 조직의 듀얼 페이즈강(DP강)이 알려져 있다. 또한, 고강도와 우수한 연성을 겸비한 강판으로서, 잔류 오스테나이트의 변태 유기 소성(TRansformation Induced Plasticity)을 이용한 TRIP 강판을 들 수 있다. 이 TRIP 강판은, 잔류 오스테나이트를 함유한 강판 조직을 갖고 있고, 마르텐사이트 변태 개시 온도 이상의 온도에서 가공 변형시키면, 응력에 의해 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 유기 변태하여 큰 연신이 얻어진다. 그러나, 이 TRIP 강판은, 펀칭 가공시에 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태함으로써, 페라이트와의 계면에 크랙이 발생하여, 구멍 확장성(연신 플랜지성)이 뒤떨어진다는 문제점이 있었다.
TRIP 강판의 연신 플랜지성을 향상시킨 강판으로서, 예를 들면 특허문헌 1에는, 잔류 오스테나이트: 적어도 5％, 베이니틱·페라이트: 적어도 60％, 폴리고날·페라이트: 20％ 이하(0％ 포함함)를 충족하는 강 조직을 갖는 연신 및 연신 플랜지성이 우수한 고강도 냉연 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 모상 조직(base structure)으로서 템퍼링 마르텐사이트를 전체조직에 대하여 점적률(occupation ratio)로 50％ 이상 함유하고, 제2상 조직으로서 잔류 오스테나이트를 전체조직에 대하여 점적률로 3∼20％ 함유하는 연신과 연신 플랜지성이 우수한 고강도 강판이 개시되어 있다.
일본공개특허공보 2005-240178호 일본공개특허공보 2002-302734호
그러나, 일반적으로 DP강은 마르텐사이트 변태시에 페라이트 중에 가동 전위가 도입되기 때문에 저(低)항복비가 되어, 충돌 흡수 에너지 특성이 낮다. 또한, 잔류 오스테나이트를 활용한 TRIP 강판인 특허문헌 1의 강판은, 강도에 대하여 연신이 불충분하여, TS가 980㎫ 이상인 고강도 영역에 있어서, 충분한 연신을 확보하는 것이 곤란하다. 또한, 특허문헌 2의 기술에서는, 실시예에서 구체적으로 개시되는 연신과 연신 플랜지성이 우수하다고 여겨지는 강판은, 항복비가 낮고, TS도 590∼940㎫ 레벨로서, 980㎫ 이상의 고강도 영역에서 연신 및 연신 플랜지성이 우수하고, 항복비를 높인 것은 아니다.
이와 같이 인장 강도가 980㎫ 이상인 고강도 강판에 있어서, 높은 항복비를 확보하여 우수한 충돌 흡수 에너지 특성을 유지하면서, 연신 및 연신 플랜지성을 확보하여 우수한 성형성을 갖도록 하는 것은 곤란하여, 이들 특성을 겸비하는 강판이 요망되고 있었다.
본 발명은, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하여, 연신과 연신 플랜지성이 우수하고, 고항복비를 갖는 고강도 냉연 강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 예의 검토를 거듭한 결과, 페라이트, 마르텐사이트의 평균 결정립경(average grain size)을 소정 범위로 함과 함께, 페라이트, 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 체적분율을 소정의 범위로 하고, 추가로 잔부가 주로 소정 범위의 평균 결정립경을 갖는 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 마이크로 조직으로 하고, 페라이트와 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 경도차, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직과 마르텐사이트의 경도차를 제어함으로써, 고항복비를 확보하면서 고연성에 더하여 우수한 연신 플랜지성이 아울러 얻어지는 것을 발견했다. 본 발명은, 상기한 인식에 입각하는 것이다.
우선, 본 발명자들은, 강판 조직과, 상기한 바와 같은 인장 강도, 항복비, 연신, 연신 플랜지성과 같은 특성과의 관계에 대해서 검토하여, 이하와 같이 고찰했다.
a) 강판 조직 중에 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트가 존재한 경우, 구멍 확장 시험에 있어서, 펀칭 가공시에 페라이트와의 계면에 보이드(void)가 발생하고, 그 후의 구멍 확장 과정에서 보이드끼리가 연결, 진전함으로써, 균열이 발생한다. 이 때문에, 양호한 연신 플랜지성을 확보하는 것이 곤란해진다.
b) 전위 밀도가 높은 베이나이트나 템퍼링 마르텐사이트를 강판 조직 내에 함유시킴으로써, 항복 강도가 상승하기 때문에, 고항복비를 얻는 것이 가능하고, 또한, 연신 플랜지성을 양호하게 할 수 있다. 그러나, 이 경우, 연신이 저하된다.
c) 연신을 향상하기 위해서는, 연질인 페라이트나 잔류 오스테나이트를 함유하는 것이 유효하다. 그러나, 인장 강도나 연신 플랜지성이 저하된다.
그래서, 발명자들은 추가로 예의 검토를 거듭하여, 이하의 인식을 얻었다.
ⅰ) 강 중에 Si를 적량 첨가함으로써 페라이트를 고용 강화(soild solution strengthening)하고, B를 적량 첨가하여, 퀀칭성(hardenability)을 높인다. 마르텐사이트나 템퍼링 마르텐사이트의 경도를 높여 버리는 바와 같은 퀀칭 원소가 아니라, B를 이용함으로써, 마르텐사이트의 경도를 높이는 것을 억제한다. 또한, 보이드 발생원인 경질상의 체적분율을 조정하고, 경질 중간상인 템퍼링 마르텐사이트나 베이나이트를 강판 조직에 함유시킴과 함께, 페라이트 및 마르텐사이트의 평균 결정립경을 미세화한다. 이에 따라, 펀칭 가공시에 발생하는 보이드의 수나 구멍 확장시의 보이드의 연결을 억제할 수 있어, 연신이나 항복비를 확보하면서, 구멍 확장성(연신 플랜지성)이 향상된다.
ⅱ) 과잉하게 퀀칭 원소를 첨가하면, 마르텐사이트 변태 개시점이 저하되어 버려, 필요한 템퍼링 마르텐사이트의 체적분율을 얻기 위해 냉각 정지 온도를 저하시키지 않으면 안 되어, 과도한 냉각 능력이 필요해져 비용이 증대한다. 한편, B는 마르텐사이트 변태 개시점을 저하시키지 않고 퀀칭성을 확보하는 것이 가능하다. 이 때문에, 퀀칭 원소로서 B를 이용함으로써, 냉각에 필요한 비용을 저감할 수 있다.
ⅲ) B는, 열간 압연시의 마무리 압연 후의 냉각에 있어서, 페라이트나 펄라이트의 생성을 억제하는 것이 가능하다. B를 첨가함으로써, 열연 강판의 강판 조직을 베이나이트 균질 조직으로 하고, 그 후의 어닐링시에 급속 가열함으로써, 미세화 및 나노 경도차를 제어할 수 있다.
상기 인식에 기초하여, 검토를 거듭한 결과, 질량％로 Si: 0.6∼2.5％ 및 B: 0.0002∼0.0050％를 첨가하고, 추가로 적정한 조건으로 열간 압연, 냉간 압연 후, 어닐링으로 열처리를 행함으로써, 페라이트와 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트의 나노 경도차를 3.5㎬ 이하, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트와 마르텐사이트의 나노 경도차를 2.5㎬ 이하로 하고, 또한, 페라이트, 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트의 체적분율을 강도와 연성을 손상시키지 않는 범위로 제어함으로써, 고항복비를 확보하면서, 연신과 연신 플랜지성을 향상시키는 것이 가능한 것을 발견했다.
본 발명은 상기 인식에 기초하는 것이며, 본 발명의 요지는 이하와 같다.
[1] 질량％로, C: 0.05∼0.15％, Si: 0.6∼2.5％, Mn: 2.2∼3.5％, P: 0.08％ 이하, S: 0.010％ 이하, Al: 0.01∼0.08％, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.002∼0.05％, B: 0.0002∼0.0050％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 평균 결정립경이 7㎛ 이하인 페라이트를 체적분율로 20％∼55％, 잔류 오스테나이트를 체적분율로 5∼15％, 평균 결정립경이 4㎛ 이하인 마르텐사이트를 체적분율로 0.5∼7％ 포함함과 함께, 평균 결정립경이 6㎛ 이하인 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직을 포함하고, 또한, 페라이트와 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 나노 경도차가 3.5㎬ 이하, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직과 마르텐사이트의 나노 경도차가 2.5㎬ 이하인 마이크로 조직을 갖는, 고항복비 고강도 냉연 강판.
[2] 추가로, 질량％로, V: 0.10％ 이하, Nb: 0.10％ 이하의 1종 이상을 함유하는, 상기 [1]에 기재된 고항복비 고강도 냉연 강판.
[3] 추가로, 질량％로, Cr: 0.50％ 이하, Mo: 0.50％ 이하, Cu: 0.50％ 이하, Ni: 0.50％ 이하의 1종 이상을 함유하는, 상기 [1] 또는 상기 [2]에 기재된 고항복비 고강도 냉연 강판.
[4] 추가로, 질량％로, Ca: 0.0050％ 이하, REM: 0.0050％ 이하의 1종 이상을 함유하는, 상기 [1]∼상기 [3] 중 어느 하나에 기재된 고항복비 고강도 냉연 강판.
[5] 상기 [1]∼상기 [4] 중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 갖는 강 슬래브를 준비하고, 상기 강 슬래브를 열간 압연 개시 온도: 1150∼1300℃, 마무리 압연의 종료 온도: 850∼950℃의 조건으로 열간 압연하고, 열간 압연의 종료 후, 1s 이내에 냉각을 개시하여, 1차 냉각으로서 80℃/s 이상의 제1 평균 냉각 속도로 650℃ 이하까지 냉각한 후, 2차 냉각으로서 5℃/s 이상의 제2 평균 냉각 속도로 550℃ 이하까지 냉각하고, 권취 온도: 550℃ 이하로 하여 권취, 산세정, 냉간 압연을 행한 후에, 3∼30℃/s의 평균 가열 속도로 750℃ 이상의 온도역으로 가열하고, 750℃ 이상의 온도인 제1 균열(soaking) 온도에서 30s 이상 유지(holding)한 후, 제1 균열 온도에서 150∼350℃의 온도역의 냉각 정지 온도까지 3℃/s 이상의 제3 평균 냉각 속도로 냉각하고, 350℃∼500℃의 온도역의 제2 균열 온도로 가열하여 20s 이상 유지한 후, 실온까지 냉각하는, 고항복비 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 강판의 조성 및 마이크로 조직을 제어함으로써, 고항복비를 갖고, 연신과 연신 플랜지성이 모두 우수한 고강도 냉연 강판을 안정적으로 얻을 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
우선, 본 발명의 고강도 냉연 강판의 성분 조성의 한정 이유를 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 강의 화학 성분의 「％」 표시는, 질량％를 의미한다.
C: 0.05∼0.15％
C는 강판의 고강도화에 유효한 원소이다. C는 본 발명에 있어서, 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트와 같은 제2상의 형성을 통하여, 고강도화에 기여한다. C량이 0.05％ 미만에서는, 필요한 제2상의 확보가 어렵기 때문에, C량은 0.05％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.07％ 이상이다. 한편, C량이 0.15％를 초과하면, 페라이트와 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트의 나노 경도차, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트와 마르텐사이트의 나노 경도차가 커지기 때문에, 연신 플랜지성이 저하된다. 이 때문에, C량은 0.15％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.14％ 이하이다.
Si: 0.6∼2.5％
Si는 페라이트 생성 원소로서, 또한, 고용 강화에 유효한 원소이기도 하다. 본 발명에 있어서, 강도와 연성의 균형의 개선 및 페라이트의 경도 확보를 위해서는, Si량을 0.6％ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.8％ 이상이다. 그러나, Si의 과잉인 첨가에 의해 화성 처리성(chemical conversion treatability)이 저하되기 때문에, Si 함유량은 2.5％ 이하로 한다. 바람직하게는 2.1％ 이하이다.
Mn: 2.2∼3.5％
Mn은 강을 고용 강화하는 것 및, 제2상 조직을 생성함으로써 고강도화에 기여하는 원소이다. 또한, 오스테나이트를 안정화시키는 원소이며, 제2상의 분율 제어에 필요한 원소이다. 또한, 열연 강판의 조직을 베이나이트 변태에 의해 균질화하기 위해 필요한 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해서는 Mn은 2.2％ 이상 함유하는 것이 필요하다. 한편, 과잉으로 함유한 경우, 마르텐사이트의 체적률이 과잉이 되기 때문에, Mn의 함유량은 3.5％ 이하로 한다. 바람직하게는 3.0％ 이하이다.
P: 0.08％ 이하
P는 고용 강화에 의해 고강도화에 기여한다. 그러나, 과잉으로 첨가된 경우에는, 입계로의 편석이 현저해져 입계를 취화시키고, 또한, 용접성을 저하시킨다. 그 때문에, P의 함유량은 0.08％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.05％ 이하이다.
S: 0.010％ 이하
S의 함유량이 많은 경우에는, MnS 등의 황화물이 많이 생성되어, 연신 플랜지성에 대표되는 국부 연신이 저하된다. 이 때문에 S의 함유량은 0.010％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0050％ 이하이다. S의 함유량에는 특별히 하한은 없다. 또한, S량을 최대한 저감시키려면 제강 비용의 상승을 수반하기 때문에, S 함유량은 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
Al: 0.01∼0.08％
Al은 탈산에 필요한 원소로서, 이 효과를 얻기 위해서는 0.01％ 이상 함유하는 것이 필요하다. 한편, 0.08％를 초과하여 함유해도 효과가 포화되기 때문에, Al의 함유량은 0.08％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.05％ 이하이다.
N: 0.010％ 이하
N은 조대한(coarse) 질화물을 형성하고, 굽힘성이나 연신 플랜지성을 열화시키는 경향이 있는 점에서, N의 함유량은 낮게 하는 것이 바람직하다. N의 함유량이 0.010％ 초과에서는, 상기 경향이 현저해지기 때문에, N의 함유량은 0.010％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0050％ 이하이다.
Ti: 0.002∼0.05％
Ti는 미세한 탄질화물을 형성함으로써, 강도 상승에 기여하는 원소이다. 또한 Ti는 B보다도 N과 반응하기 쉽고, 본 발명에 있어서 필수의 원소인 B를 N과 반응시키지 않기 위해서도 필요하다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Ti의 함유량은 0.002％ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.005％ 이상이다. 한편, 과잉으로 Ti를 첨가하면, 연신이 현저하게 저하되기 때문에, Ti의 함유량은 0.05％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.035％ 이하이다.
B: 0.0002∼0.0050％
B는 퀀칭성을 향상시키고, 제2상을 생성함으로써 고강도화에 기여하는 원소이다. 또한, B는 퀀칭성을 확보하면서, 마르텐사이트 변태 개시점을 저하시키지 않는 원소이기도 하다. 또한, B에는, 열간 압연시의 마무리 압연 후에 냉각할 때, 페라이트나 펄라이트의 생성을 억제하는 효과가 있다. 이들 효과를 발휘하기 위해, B의 함유량은 0.0002％ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.0003％ 이상이다. 한편, B의 함유량이 0.0050％를 초과해도, 상기 효과는 포화한다. 이 때문에, B의 함유량은 0.0050％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0040％ 이하이다.
또한, 본 발명에서는, 이하의 이유에 의해, 상기한 성분에 더하여 추가로, V: 0.10％ 이하, Nb: 0.10％ 이하의 1종 이상, Cr: 0.50％ 이하, Mo: 0.50％ 이하, Cu: 0.50％ 이하, Ni: 0.50％ 이하의 1종 이상, Ca: 0.0050％ 이하, REM: 0.0050％ 이하의 1종 이상을 개별로 혹은 동시에 첨가해도 좋다.
V: 0.10％ 이하
V는 미세한 탄질화물을 형성함으로써, 강도 상승에 기여한다. 이러한 작용을 얻기 위해서는, V의 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 0.10％를 초과하여 다량의 V를 첨가해도, 강도 상승 효과는 작고, 게다가, 합금 비용의 증가도 초래해 버린다. 따라서, V의 함유량은 0.10％ 이하로 한다.
Nb: 0.10％ 이하
Nb도 V와 동일하게, 미세한 탄질화물을 형성함으로써, 강도 상승에 기여하기 때문에, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Nb의 함유량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 다량으로 Nb를 첨가하면, 연신이 현저하게 저하되기 때문에, Nb의 함유량은 0.10％ 이하로 한다.
Cr: 0.50％ 이하
Cr는 제2상을 생성함으로써 고강도화에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 이 효과를 발휘시키기 위해서는, Cr의 함유량은 0.10％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cr의 함유량이 0.50％를 초과하면, 과잉으로 마르텐사이트가 생성되기 때문에, Cr의 함유량은 0.50％ 이하로 한다.
Mo: 0.50％ 이하
Mo는 Cr과 동일하게 제2상을 생성함으로써 고강도화에 기여하는 원소이다. 또한, Mo는 추가로 일부 탄화물을 생성하여 고강도화에 기여하는 원소이기도 하고, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는, Mo의 함유량은 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mo의 함유량이 0.50％를 초과해도 그 효과가 포화되기 때문에, Mo의 함유량은 0.50％ 이하로 한다.
Cu: 0.50％ 이하
Cu도 Cr과 동일하게 제2상을 생성함으로써 고강도화에 기여하는 원소이다. 또한, Cu는 추가로 고용 강화에 의해 고강도화에 기여하는 원소이기도 하고, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 이들 효과를 발휘하기 위해서는, Cu의 함유량은 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cu의 함유량이 0.50％를 초과해도 그 효과가 포화되고, 또한 Cu에 기인하는 표면 결함이 발생하기 쉬워지기 때문에, Cu의 함유량은 0.50％ 이하로 한다.
Ni: 0.50％ 이하
Ni도 Cu와 동일하게, 제2상을 생성함으로써 고강도화에 기여하는 원소이며, 또한 고용 강화에 의해 고강도화에 기여하는 원소이기도 하고, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는 Ni는 0.05％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, Cu와 동시에 첨가하면, Cu 기인의 표면 결함을 억제하는 효과가 있기 때문에, Cu 첨가시에 특히 유효하다. 한편, Ni의 함유량이 0.50％를 초과해도, 그 효과가 포화되기 때문에, Ni의 함유량은 0.50％ 이하로 한다.
Ca: 0.0050％ 이하
Ca는, 황화물의 형상을 구(spherical) 형상화하고, 연신 플랜지성으로의 황화물의 악영향의 개선에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 이 효과를 발휘하기 위해서는 Ca의 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ca의 함유량이 0.0050％를 초과해도, 그 효과가 포화되기 때문에, Ca의 함유량은 0.0050％ 이하로 한다.
REM: 0.0050％ 이하
REM도 Ca와 동일하게, 황화물의 형상을 구 형상화하고, 연신 플랜지성으로의 황화물의 악영향의 개선에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 이 효과를 발휘하기 위해서는 REM의 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, REM의 함유량이 0.0050％를 초과해도, 그 효과가 포화되기 때문에, REM의 함유량은 0.0050％ 이하로 한다.
상기한 성분 조성 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서는, 예를 들면, Sb, Sn, Zn, Co 등을 들 수 있고, 이들 불가피적 불순물의 허용 범위로서는, Sb: 0.01％ 이하, Sn: 0.1％ 이하, Zn: 0.01％ 이하, Co: 0.1％ 이하이다. 또한, 본 발명에서는, Ta, Mg, Zr을 통상의 강 조성의 범위 내에서 함유해도, 그 효과는 상실되지 않는다.
다음으로, 본 발명의 고강도 냉연 강판의 마이크로 조직에 대해서 상세하게 설명한다.
페라이트의 평균 결정립경: 7㎛ 이하, 또한, 페라이트의 체적분율: 20∼55％
페라이트의 체적분율이 20％ 미만에서는, 연질인 페라이트가 적기 때문에 연신이 저하된다. 그 때문에, 페라이트의 체적분율은 20％ 이상으로 한다. 바람직하게는 25％ 이상이다. 페라이트의 체적분율이 55％를 초과하면, 경질인 제2상이 많이 존재하기 때문에, 연질인 페라이트와의 경도차가 큰 개소가 많이 존재하게 되어, 연신 플랜지성이 저하된다. 또한, 페라이트의 체적분율이 55％를 초과하면, 980㎫ 이상의 강도의 확보도 곤란해진다. 이 때문에, 페라이트의 체적분율은 55％ 이하로 한다. 바람직하게는 50％ 이하이다. 또한, 페라이트의 평균 결정립경이 7㎛ 초과에서는, 구멍 확장시의 펀칭 단면에 생성한 보이드가 구멍 확장 중에 연결하기 쉬워진다는 바와 같이, 펀칭 단면에 생성한 보이드가 연신 플랜지 가공시 연결하기 쉬워져, 양호한 연신 플랜지성이 얻어지지 않는다. 또한 항복비를 높이기 위해서는 페라이트 입경을 미세화하는 것이 유효한 점에서, 페라이트의 평균 결정립경은 7㎛ 이하로 한다. 또한, 편석을 억제할 수 있기 때문에, 굽힘성을 고려하면, 페라이트의 평균 결정립경의 하한은, 5㎛가 바람직하다.
잔류 오스테나이트의 체적분율: 5∼15％
소망하는 연신을 확보하기 위해서는, 잔류 오스테나이트의 체적분율을 5％ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 6％ 이상이다. 한편, 잔류 오스테나이트의 체적분율이 15％를 초과하면 연신 플랜지성이 열화된다. 이 때문에, 잔류 오스테나이트의 체적분율은 15％ 이하로 한다. 바람직하게는 13％ 이하이다.
마르텐사이트의 평균 결정립경: 4㎛ 이하, 또한 마르텐사이트의 체적분율: 0.5∼7％
소망하는 강도를 확보하기 위해, 마르텐사이트의 체적분율은 0.5％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 양호한 연신 플랜지성을 확보하기 위해, 마르텐사이트의 체적분율은 7％ 이하로 한다. 또한, 마르텐사이트의 평균 결정립경이 4㎛ 초과에서는, 페라이트와의 계면에 생성하는 보이드가 연결하기 쉬워져, 연신 플랜지성이 열화된다. 이 때문에, 마르텐사이트의 평균 결정립경의 상한은 4㎛로 한다. 또한, 여기에서 말하는 마르텐사이트란, 어닐링시의 제2 균열 온도 350∼500℃에서의 유지 후도 미(未)변태인 오스테나이트가, 실온까지 냉각했을 때에 생성하는 마르텐사이트이다.
베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 평균 결정립경: 6㎛이하
본 발명의 고강도 냉연 강판에 있어서, 베이나이트와 템퍼링 마르텐사이트는, 상기한 바와 같이, 항복 강도를 상승시켜 고항복비를 얻는 것이 가능하고, 또한, 연신 플랜지성을 양호로 할 수 있어, 항복비나 연신 플랜지성에 대하여, 각각 동일한 효과를 나타낸다. 본 발명에 있어서, 양호한 연신 플랜지성 및 고항복비를 확보하기 위해, 강판 중에 평균 결정립경 6㎛ 이하의 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직을 함유하는 것이 필요하다. 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 평균 결정립경이 6㎛ 초과에서는, 펀칭 단면에 생성한 보이드가, 구멍 확장 가공 등의 연신 플랜지 가공 중에 연결하기 쉬워지기 때문에, 양호한 연신 플랜지성이 얻어지지 않는다. 이 때문에, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 평균 결정립경은 6㎛ 이하로 한다.
또한, FE-SEM(전계 방사형 주사 전자현미경), EBSD(전자선 후방 산란 회절)나 TEM(투과형 전자현미경)에 의해 상세한 조직 관찰을 행함으로써, 베이나이트와 템퍼링 마르텐사이트의 식별은 가능하다. 이러한 조직 관찰에 의해 베이나이트와 템퍼링 마르텐사이트를 식별한 경우, 베이나이트의 체적분율은 10∼25％, 템퍼링 마르텐사이트의 체적분율은 20∼50％가 바람직하다. 또한, 여기에서 말하는 베이나이트의 체적분율이란, 관찰면에 차지하는 베이니틱·페라이트(전위 밀도가 높은 페라이트)의 체적 비율이며, 템퍼링 마르텐사이트란, 어닐링시의 냉각 정지 온도까지의 냉각 중에 미변태의 오스테나이트가 일부 마르텐사이트 변태하여, 350∼500℃에서 가열되었을 때에 템퍼링되는 마르텐사이트이다.
페라이트와 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 나노 경도차: 3.5㎬ 이하
양호한 연신 플랜지성을 확보하기 위해, 페라이트와 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 나노 경도차를 3.5㎬ 이하로 할 필요가 있다. 이 나노 경도차가 3.5㎬ 초과에서는, 펀칭 가공시에 페라이트와의 계면에 생성한 보이드가 연결하기 쉬워져, 연신 플랜지성이 열화된다.
베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직과 마르텐사이트의 나노 경도차: 2.5㎬ 이하
양호한 연신 플랜지성을 확보하기 위해, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직과 마르텐사이트의 나노 경도차를 2.5㎬ 이하로 할 필요가 있다. 이 나노 경도차가 2.5㎬ 초과에서는, 펀칭 가공시에 마르텐사이트와의 계면에 생성한 보이드가 연결하기 쉬워져, 연신 플랜지성이 열화된다.
본 발명의 고강도 냉연 강판은, 상기한 페라이트, 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트를 상기한 체적분율의 범위로 하고, 잔부를 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는, 상기한 페라이트, 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트 이외에, 펄라이트, 구 형상 세멘타이트 등의 1종 혹은 2종 이상이 생성되는 경우가 있다. 또한, 상기한 페라이트, 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트의 체적분율, 페라이트, 마르텐사이트의 평균 결정립경, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트의 평균 결정립경, 페라이트와 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트의 나노 경도차, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트와 마르텐사이트의 나노 경도차가 만족되면, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 단, 펄라이트나 구 형상 세멘타이트 등, 상기한 페라이트, 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트 이외의 조직의 체적분율은 합계로 5％ 이하가 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 고강도 냉연 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 고강도 냉연 강판의 제조 방법은, 하기와 같은 열간 압연 공정, 산세정 공정, 냉간 압연 공정, 어닐링 공정을 갖는다. 열간 압연 공정에서는, 상기 성분 조성(화학 성분)을 갖는 강 슬래브를, 열간 압연 개시 온도: 1150∼1300℃, 마무리 압연의 종료 온도 850∼950℃의 조건으로 열간 압연을 행하고, 열간 압연의 종료 후 1s 이내에 냉각을 개시하여, 1차 냉각으로서 80℃/s 이상의 제1 평균 냉각 속도로 650℃ 이하까지 냉각한 후, 2차 냉각으로서 5℃/s 이상의 제2 평균 냉각 속도로 550℃ 이하까지 냉각하고, 권취 온도: 550℃ 이하에서 권취한다. 이어서, 얻어진 열연 강판을 산세정 공정에서 산세정하고, 냉간 압연 공정에서 냉간 압연한다. 냉간 압연 후의 강판을, 어닐링 공정에서, 3∼30℃/s의 평균 가열 속도로 750℃ 이상의 온도역의 제1 균열 온도로 가열하고, 제1 균열 온도에서 30s 이상 유지한 후, 제1 균열 온도에서 150∼350℃의 냉각 정지 온도까지 3℃/s 이상의 제3 평균 냉각 속도로 냉각하고, 350℃∼500℃의 온도역의 제2 균열 온도로 가열하여 20s 이상 유지한 후, 실온까지 냉각한다.
이하, 본 발명의 고강도 냉연 강판의 제조 방법에 대해서, 상세하게 설명한다.
[열간 압연 공정]
열간 압연 공정에서는 강 슬래브를, 주조 후, 재가열하는 일 없이 1150∼1300℃에서 열간 압연을 개시하거나, 또는 1150∼1300℃로 재가열한 후, 열간 압연을 개시한다. 사용하는 강 슬래브는, 성분의 매크로 편석을 방지하기 위해 연속 주조법으로 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 조괴법(ingoting method), 박(薄)슬래브 주조법에 의해서도 제조하는 것이 가능하다. 본 발명에서는, 강 슬래브를 제조한 후, 일단 실온까지 냉각하고, 그 후, 재가열하는 종래법에 더하여, 냉각하지 않고, 온편(hot steel slab)인 채로 가열로에 장입하거나, 혹은 보열(heat holding)을 행한 후에 즉시 압연하거나, 혹은 주조 후 그대로 압연하는 직송 압연·직접 압연 등의 에너지 절약 프로세스도 문제없이 적용할 수 있다.
열간 압연 개시 온도: 1150∼1300℃
열간 압연 개시 온도가 1150℃ 미만이면, 압연 부하가 증대되어 생산성이 저하되기 때문에, 1150℃ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 열간 압연 개시 온도가 1300℃를 초과해도, 강 슬래브를 가열하는 비용이 증대될 뿐이기 때문에, 열간 압연 개시 온도는 1300℃ 이하로 한다.
마무리 압연 종료 온도: 850∼950℃
강판 내의 조직 균일화, 재질의 이방성 저감에 의해, 어닐링 후의 연신 및 연신 플랜지성을 향상시키기 위해, 열간 압연은 오스테나이트 단상역에서 종료할 필요가 있다. 이 때문에, 열간 압연에 있어서의 마무리 압연 종료 온도는 850℃ 이상으로 한다. 한편, 마무리 압연 종료 온도가 950℃를 초과하면, 열연 강판의 조직이 조대해져, 어닐링 후의 특성이 저하되기 때문에, 마무리 압연 종료 온도는 950℃ 이하로 할 필요가 있다. 이 때문에, 마무리 압연 종료 온도는 850℃ 이상 950℃ 이하로 한다.
열간 압연의 종료 후 1s 이내에 냉각을 개시하고, 80℃/s 이상의 제1 평균 냉각 속도로 650℃ 이하까지 냉각
열간 압연 종료 후, 페라이트 변태시키는 일 없이, 베이나이트 변태하는 온도역까지 급냉하여, 열연 강판의 강판 조직을 제어한다. 이와 같이 하여 제조한 열연 강판을, 그 후의 어닐링 과정에서 급속 가열함으로써, 어닐링 후의 강판 조직이 미세화됨과 함께 나노 경도차가 저하되기 때문에, 연신 플랜지성이 향상된다. 여기에서, 열연 강판의 조직 중에 페라이트나 펄라이트가 과잉으로 생성되어 있으면, 열연 강판 중의 C나 Mn 등의 원소의 분포가 불균질해진다. 상기한 바와 같이, 본 발명에서는 어닐링시에 급속 가열함으로써, 강판 조직을 미세화함으로써 연신 플랜지성을 향상한다. 한편, 열연 강판 중의 C나 Mn 등의 원소의 분포가 불균질이면, 어닐링 중에 C나 Mn 등의 확산을 충분히 할 수 없다. 이 때문에, 어닐링 후의 강판 조직이 미세화되어도, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직과 마르텐사이트의 경도차가 커져, 연신 플랜지성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 마무리 압연 후의 냉각 및 어닐링 중의 급속 가열의 쌍방이 중요하다. 그 때문에, 마무리 압연 후는, 열간 압연의 종료 후 1s 이내에 냉각을 개시하여, 1차 냉각으로서 80℃/s 이상의 제1 평균 냉각 속도로 650℃ 이하까지 냉각한다.
열간 압연의 종료 후에 1s를 초과하여 1차 냉각을 개시하거나, 혹은, 1차 냉각의 속도인 제1 평균 냉각 속도가 80℃/s 미만에서는, 페라이트 변태가 개시하여 열연 강판의 강판 조직이 불균질해져, 어닐링 후의 연신 플랜지성이 저하된다. 또한 1차 냉각의 종료 온도가 650℃ 초과에서는, 펄라이트가 과잉으로 생성되어, 열연 강판의 강판 조직이 불균질해져, 어닐링 후의 연신 플랜지성이 저하된다. 이 때문에, 열간 압연의 종료 후 1s 이내에 냉각을 개시하여, 80℃/s 이상의 제1 평균 냉각 속도로 650℃ 이하까지 냉각할 필요가 있다. 또한 여기에서, 제1 평균 냉각 속도는, 마무리 압연 종료 온도에서 제1 냉각의 종료 온도까지의 평균 냉각 속도이다.
5℃/s 이상의 제2 평균 냉각 속도로 550℃ 이하까지 냉각
상기한 1차 냉각에 계속하여, 2차 냉각을 행한다. 2차 냉각은 5℃/s 이상의 제2 평균 냉각 속도로 550℃ 이하까지 냉각한다. 제2 평균 냉각 속도가 5℃/s 미만이거나, 혹은 2차 냉각의 종료 온도가 550℃ 초과에서는, 열연 강판의 강판 조직에 페라이트 또는 펄라이트가 과잉으로 생성되어, 어닐링 후의 연신 플랜지성이 저하된다. 또한 여기에서, 제2 평균 냉각 속도는, 제1 냉각의 종료 온도에서 권취 온도까지의 평균 냉각 속도이다.
권취 온도: 550℃ 이하
상기한 2차 냉각 후, 열연 강판을 코일 형상으로 권취한다. 권취 온도가 550℃ 초과에서는, 페라이트 및 펄라이트가 과잉으로 생성한다. 이 때문에, 권취 온도의 상한은 550℃로 한다. 바람직하게는 500℃ 이하이다. 권취 온도의 하한은 특별히 규정은 하지 않는다. 그러나, 권취 온도가 지나치게 저온이 되면, 경질인 마르텐사이트가 과잉으로 생성되어, 냉간 압연 부하가 증대되기 때문에, 300℃ 이상이 바람직하다.
[산세정 공정]
상기한 열간 압연 공정 후, 산세정 공정에서, 열간 압연 공정에서 얻어진 열연 강판의 표층의 스케일을 제거하기 위해, 산세정를 행한다. 산세정 공정에 있어서의 조건은 특별히 한정되지 않고, 일반적인 방법에 따라 실시하면 좋다.
[냉간 압연 공정]
산세정 후의 열연 강판에 대하여, 소정의 판두께로 압연하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정을 행한다. 냉간 압연 공정에 있어서의 조건은 특별히 한정되지 않고, 일반적인 방법으로 실시하면 좋다. 또한, 냉간 압연 부하를 저하시키기 위해, 냉간 압연 공정 전에 중간 어닐링을 행해도 좋다. 중간 어닐링의 시간이나 온도는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 코일의 상태에서 배치 어닐링을 행하는 경우는, 450℃∼800℃에서, 10분∼50시간 어닐링하는 것이 바람직하다.
[어닐링 공정]
어닐링 공정에서는, 냉간 압연 공정에서 얻은 냉연판을 어닐링하고, 재결정을 진행시킴과 함께, 고강도화를 위해 강판 조직 중에 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트나 마르텐사이트를 형성한다. 그 때문에, 어닐링 공정에서는, 3∼30℃/s의 평균 가열 속도로 750℃ 이상의 온도역으로 가열하고, 750℃ 이상의 제1 균열 온도에서 30s 이상 유지한 후, 제1 균열 온도에서 150∼350℃의 냉각 정지 온도까지 3℃/s 이상의 제3 평균 냉각 속도로 냉각하고, 350℃∼500℃의 온도역의 제2 균열 온도로 가열하여 20s 이상 유지한 후, 실온까지 냉각한다.
평균 가열 속도: 3∼30℃/s로 750℃ 이상의 온도역으로 가열
본 발명에서는, 페라이트와 오스테나이트의 2상역 또는 오스테나이트 단상역인 750℃ 이상의 온도역까지 가열할 때의 가열 속도를 제어하고, 어닐링 공정에서의 재결정에 의해 생성하는 페라이트나 오스테나이트의 핵 생성 속도를, 이들 조직의 입성장 속도보다 빠르게 함으로써, 어닐링 후의 결정립을 미세화한다. 특히 페라이트 입경의 미세화는, 항복비를 크게 하는 효과가 있기 때문에, 가열 속도를 제어하여, 페라이트립을 미세화하는 것이 중요하다. 750℃ 이상의 온도역으로 가열할 때의 평균 가열 속도가 3℃/s 미만에서는, 페라이트립이 조대해져, 소망하는 페라이트 입경이 얻어지지 않는다. 이 때문에, 평균 가열 속도는 3℃/s 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 5℃/s 이상이다. 한편, 가열 속도가 지나치게 빠르면, 재결정이 진행되기 어려워지기 때문에, 당해 평균 가열 속도의 상한은 30℃/s로 한다. 또한, 당해 가열 속도로의 가열은, 750℃ 이상의 온도역까지 행할 필요가 있다. 평균 가열 속도로의 가열이 750℃ 미만에서는, 페라이트의 체적분율이 높아져, 소망하는 강판 조직을 얻는 것이 불가능해지기 때문에, 750℃ 이상의 온도역까지 상기 평균 가열 속도로 가열할 필요가 있다. 또한, 여기에서 평균 가열 속도는, 실온에서 제1 균열 온도까지의 평균의 가열 속도이다.
제1 균열 온도: 750℃ 이상
균열 온도(제1 균열 온도)가 750℃ 미만에서는 어닐링 중에 형성되는 오스테나이트의 체적분율이 적기 때문에, 고항복비가 확보 가능한 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트를 얻을 수 없다. 이 때문에, 제1 균열 온도의 하한은 750℃로 한다. 상한은 특별히 규정되지 않는다. 그러나, 제1 균열 온도가 지나치게 높으면, 연신에 필요한 페라이트의 체적분율을 얻는 것이 곤란해질 가능성이 있기 때문에, 880℃ 이하가 바람직하다.
균열 시간: 30s 이상
상기한 제1 균열 온도에 있어서, 재결정을 진행시킴과 함께, 강판 조직의 일부 또는 전부를 오스테나이트 변태시키기 위해, 제1 균열 온도에서의 균열 시간은 30s 이상으로 할 필요가 있다. 균열 시간의 상한은 특별히 한정되지 않는다.
제1 균열 온도에서 150∼350℃의 온도역의 냉각 정지 온도까지 3℃/s 이상의 냉각 속도(제3 평균 냉각 속도)로 냉각
상기 균열 후의 강판을, 제1 균열 온도에서 마르텐사이트 변태 개시 온도 이하인 150∼350℃의 온도역까지 냉각하여, 제1 균열 온도로의 균열시에 생성한 오스테나이트의 일부를 마르텐사이트 변태시킨다. 제1 균열 온도에서의 평균 냉각 속도인 제3 평균 냉각 속도가 3℃/s 미만이면, 강판 조직 중에 펄라이트나 구 형상 세멘타이트가 과잉으로 생성된다. 이 때문에, 제3 평균 냉각 속도의 하한은 3℃/s로 한다. 또한, 제3 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 규정은 하지 않기는 하지만, 소망하는 강판 조직을 얻기 위해, 40℃/s 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 냉각 정지 온도가 150℃ 미만에서는 냉각시에 마르텐사이트가 과잉으로 생성되어, 미변태의 오스테나이트가 감소하고, 베이나이트 변태나 잔류 오스테나이트가 감소하기 때문에, 연신이 저하된다. 냉각 정지 온도가 350℃ 초과에서는 템퍼링 마르텐사이트가 감소하여, 연신 플랜지성이 저하된다. 이 때문에, 냉각 정지 온도는 150∼350℃로 한다. 바람직하게는 150∼300℃이다.
제2 균열 온도: 350∼500℃
상기 제3 평균 냉각 속도로의 냉각에 계속하여, 350∼500℃의 온도역의 제2 균열 온도로 가열한다. 제2 균열 온도로 가열함으로써, 상기 냉각 도중에 생성한 마르텐사이트를 템퍼링하여 템퍼링 마르텐사이트로 함과 함께, 미변태의 오스테나이트를 베이나이트 변태시켜, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트를 강판 조직 중에 생성시킨다. 이 때문에, 제1 균열 온도로부터의 냉각 후에 350∼500℃의 온도역의 제2 균열 온도로 재차 가열하고, 350∼500℃의 온도역에서 20s 이상 유지한다. 제2 균열 온도가 350℃ 미만에서는, 마르텐사이트의 템퍼링이 불충분해져, 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트와의 경도차가 커지기 때문에, 연신 플랜지성이 열화된다. 또한, 제2 균열 온도가 500℃ 초과에서는, 펄라이트가 과잉으로 생성되기 때문에, 연신이 저하된다. 그 때문에, 제2 균열 온도는 350℃ 이상 500℃ 이하로 한다.
제2 균열 온도에서의 유지 시간: 20s 이상
상기한 제2 균열 온도에서의 유지 시간이 20s 미만에서는, 베이나이트 변태가 충분히 진행되지 않기 때문에, 미변태의 오스테나이트가 많이 남아, 최종적으로 마르텐사이트가 과잉으로 생성되어, 연신 플랜지성이 저하된다. 이 때문에, 제2 균열 온도에서의 유지 시간은 20s 이상으로 한다. 또한, 당해 유지 시간의 상한은 특별히 규정은 하지 않는다. 베이나이트 변태를 진행시키기 위해, 3000s 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 어닐링 후에 조질 압연을 실시해도 좋다. 신장률의 바람직한 범위는 0.1％∼2.0％이다.
또한, 본 발명의 범위 내이면, 어닐링 공정에 있어서, 용융 아연 도금을 행하여 용융 아연 도금 강판으로 해도 좋고, 또한, 용융 아연 도금 후에 합금화 처리를 행하여 합금화 용융 아연 도금 강판으로 해도 좋다. 또한 본 냉연 강판을 전기 도금하여, 전기 도금 강판으로 해도 좋다.
실시예 1
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다. 단, 본 발명은, 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당하게 변경을 더하여 실시하는 것도 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
표 1에 나타내는 화학 조성의 강을 용제하고 주조하여, 슬래브를 제조하고, 슬래브 가열 온도(열간 압연 개시 온도) 1250℃로 하고, 마무리 압연 종료 온도(FDT)를 표 2에 나타내는 조건으로 하여 열간 압연을 행하여, 판두께: 3.2㎜의 열연 강판으로 하고, 열간 압연의 종료 후, 표 2에 나타내는 시간 T(s) 이내에 냉각을 개시하여, 표 2에 나타내는 제1 평균 냉각 속도(냉속 1)로 제1 냉각 온도까지 냉각하고, 계속해서 제2 평균 냉각 속도(냉속 2)로 표 2에 나타내는 권취 온도(CT)까지 냉각하여 권취 상당 처리를 행했다. 이어서, 얻어진 열연 강판을 산세정한 후, 냉간 압연을 행하여, 냉연판(판두께: 1.4㎜)을 제조했다. 그 후, 표 2에 나타내는 평균 가열 속도로, 표 2에 나타내는 제1 균열 온도로 가열하고, 균열 시간(제1 유지 시간) 유지하여 어닐링한 후, 표 2에 나타내는 냉각 속도(냉속 3)로 냉각 정지 온도까지 냉각하고, 그 후, 가열하고, 표 2에 나타내는 제2 균열 온도에서 유지(제2 유지 시간)하고, 실온까지 냉각하여, 고강도 냉연 강판을 제조했다.
제조한 강판에 대해서, 이하와 같이 각 특성을 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
[인장 특성]
제조한 강판으로부터, JIS5호 인장 시험편을 압연 직각 방향이 길이 방향(인장 방향)이 되도록 채취하고, 인장 시험(JIS Z2241(1998))에 의해, 항복 응력(YS), 인장 강도(TS), 전체 연신(EL)을 측정함과 함께, 항복비(YR)를 구했다.
[연신 플랜지성]
제조한 강판으로부터 채취한 시험편에 대해서, 일본 철강 연맹 규격(JFS T1001(1996))에 준거하여, 클리어런스 12.5％에서, 10㎜φ의 구멍을 펀칭하여, 버어(burr)가 다이측이 되도록 시험기에 세트한 후, 60°의 원추 펀치로 성형함으로써 구멍 확장률(λ)을 측정했다. λ(％)가, 50％ 이상을 갖는 것을 양호한 연신 플랜지성을 갖는 강판으로 했다.
[강판 조직]
강판의 페라이트, 마르텐사이트의 체적분율은, 강판의 압연 방향에 평행한 판두께 단면을 연마 후, 3％ 나이탈(nital)로 부식하고, SEM(주사형 전자현미경)을 이용하여 2000배의 배율로 관찰하고, Media Cybernetics사의 Image-Pro를 이용하여 구했다. 구체적으로는, 포인트 카운트법(ASTM E562-83(1988)에 준거)에 의해, 면적률을 측정하고, 그 면적률을 체적분율로 했다. 페라이트 및 마르텐사이트의 평균 결정립경은, 전술한 Image-Pro를 이용하여, 강판 조직 사진으로부터, 미리 각각의 페라이트 및 마르텐사이트 결정립을 식별해 둔 사진을 취입함으로써 각 상의 면적이 산출 가능하여, 그 원 상당 직경을 산출하고, 그들의 값을 평균하여 구했다.
잔류 오스테나이트의 체적분율은, 강판을 판두께 방향의 1/4면까지 연마하고, 이 판두께 1/4면의 회절 X선 강도에 의해 구했다. Mo의 Kα선을 선원으로 하고, 가속 전압 50keV에서, X선 회절법(장치: Rigaku사 제조 RINT2200)에 의해, 철의 페라이트의｛200｝면,｛211｝면,｛220｝면과, 오스테나이트의｛200｝면,｛220｝면,｛311｝면의 X선 회절선의 적분 강도를 측정하고, 이들 측정값을 이용하여, 「X선 회절 핸드북」(2000년) 리가쿠덴키 주식회사, p.26, 62-64에 기재된 계산식으로부터 잔류 오스테나이트의 체적분율을 구했다.
베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 평균 결정립경은, 전술한 Image-Pro를 이용하여, 강판 조직 사진으로부터 원 상당 직경을 산출하고, 그들 값을 평균하여 구했다.
[나노 경도]
페라이트, 마르텐사이트, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 나노 경도는, AFM(원자간력 현미경) 나노 인덴테이션(nano-indentation)을 이용하여, 강판 표면으로부터 판두께의 1/4의 부분에 있어서, 압하 가중을 1000μN으로 하여, 10개소의 나노 경도를 측정하고, 그 평균값으로부터 나노 경도차를 산출했다. 또한, 각 조직의 동정(identification)은, 나노 경도 측정 후에 경도 측정한 부분을 SEM(주사형 전자현미경)으로 조직 관찰하여 행했다.
측정한 인장 특성, 연신 플랜지성, 나노 경도차 및 강판 조직의 측정 결과를 표 3에 나타낸다. 표 3에 나타내는 결과로부터, 본 발명예는 모두 평균 결정립경이 7㎛ 이하인 페라이트를 체적분율로 20％∼55％, 잔류 오스테나이트를 체적분율로 5∼15％, 평균 결정립경이 4㎛ 이하인 마르텐사이트를 체적분율로 0.5∼7％ 포함함과 함께, 잔부에 평균 결정립경이 6㎛ 이하인 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트를 포함하는 복합 조직을 갖고, 페라이트와 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직의 나노 경도차가 3.5㎬ 이하, 베이나이트 및/또는 템퍼링 마르텐사이트인 조직과 마르텐사이트의 나노 경도차가 2.5㎬ 이하이다. 그 결과, 본 발명예는, 980㎫ 이상의 인장 강도와, 80％ 이상의 항복비를 확보하면서, 또한, 17％ 이상의 연신과 구멍 확장률 50％ 이상과 같은 양호한 가공성이 얻어지고 있다. 한편, 비교예는, 강 성분이나 강판 조직이 본 발명 범위를 만족하지 않고, 그 결과, 인장 강도, 항복비, 연신, 구멍 확장률의 적어도 1개의 특성이 뒤떨어진다.
Figure 112016014504847-pct00001
Figure 112016014504847-pct00002
Figure 112016014504847-pct00003

Claims (5)

  1. 질량％로, C: 0.05∼0.15％, Si: 0.6∼2.5％, Mn: 2.2∼3.5％, P: 0.08％ 이하, S: 0.010％ 이하, Al: 0.01∼0.08％, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.002∼0.05％, B: 0.0002∼0.0050％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 평균 결정립경이 7㎛ 이하인 페라이트를 체적분율로 20％∼55％, 잔류 오스테나이트를 체적분율로 5%초과∼15％, 평균 결정립경이 4㎛ 이하인 마르텐사이트를 체적분율로 0.5∼7％ 포함함과 함께, 평균 결정립경이 6㎛ 이하이고, 체적분율로 10∼25%의 베이나이트 및 체적분율로 20∼50%의 템퍼링 마르텐사이트 중 어느 한쪽 또는 양쪽인 조직을 포함하고, 또한, 페라이트와, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트 중 어느 한쪽 또는 양쪽인 조직의 나노 경도차가 3.5㎬ 이하, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트 중 어느 한쪽 또는 양쪽인 조직과 마르텐사이트의 나노 경도차가 2.5㎬ 이하인 마이크로 조직을 갖는 고항복비 고강도 냉연 강판.
  2. 제1항에 있어서,
    추가로, 질량％로, 이하의 A∼C군 중의 적어도 하나를 함유하는 고항복비 고강도 냉연 강판.
    A군: V: 0.10％ 이하, Nb: 0.10％ 이하의 1종 이상
    B군: Cr: 0.50％ 이하, Mo: 0.50％ 이하, Cu: 0.50％ 이하, Ni: 0.50％ 이하의 1종 이상
    C군: Ca: 0.0050％ 이하, REM: 0.0050％ 이하의 1종 이상
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 화학 성분을 갖는 강 슬래브를 준비하고, 상기 강 슬래브를 열간 압연 개시 온도: 1150∼1300℃, 마무리 압연의 종료 온도: 850∼950℃의 조건으로 열간 압연하고, 열간 압연의 종료 후 1s 이내에 냉각을 개시하여, 1차 냉각으로서 80℃/s 이상의 제1 평균 냉각 속도로 650℃ 이하까지 냉각한 후, 2차 냉각으로서 5℃/s 이상의 제2 평균 냉각 속도로 550℃ 이하까지 냉각하고, 권취 온도: 550℃ 이하로 하여 권취, 산세정, 냉간 압연을 행한 후에, 3∼30℃/s의 평균 가열 속도로 750℃ 이상의 온도역으로 가열하고, 750℃ 이상의 온도인 제1 균열 온도에서 30s 이상 유지한 후, 제1 균열 온도에서 150∼350℃의 온도역의 냉각 정지 온도까지 3℃/s 이상의 제3 평균 냉각 속도로 냉각하고, 350℃∼500℃의 온도역의 제2 균열 온도로 가열하여 20s 이상 유지한 후, 실온까지 냉각하는 고항복비 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
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