KR102017969B1 - 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판 - Google Patents

Abstract

C, Mn, Al을 각각 특정량 포함하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 불가피적 불순물 중, P, S, N이 각각 특정량으로 제한되는 성분 조성을 갖고, 전체 조직에 대한 면적률로, 마텐자이트: 90% 이상, 잔류 오스테나이트: 0.5% 이상으로 이루어지는 조직을 갖고, 국소의 Mn 농도가 강판 전체의 Mn 함유량의 1.1배 이상이 되는 영역이, 면적률로 2% 이상 존재하고, 인장 강도가 1470MPa 이상인 초고강도 강판.

Description

절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판

본 발명은 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판에 관한 것이다. 본 발명에 따른 초고강도 강판의 강판 종류로서는, 냉연 강판 외, 용융 아연도금 강판, 합금화 용융 아연도금 강판 등의 각종 도금 강판도 포함하는 것으로 한다.

근년, 자동차의 경량화와 충돌 안전성을 양립하기 위해서, 골격 부품에 이용되는 강재의 고강도화가 요구되고 있다.

그러나, 고강도 강판의 채용에는 지연파괴의 염려가 있어, 자동차용 강판의 고강도화의 장애가 되고 있다. 지연파괴란, 정적 하중이 부하된 상태에서 일정 시간이 경과 후에 강이 취성적으로 파괴되는 현상으로, 강 중에 침입한 수소에 기인한다고 생각되고 있다. 또한, 강판에 소성 변형이 도입된 경우에는 지연파괴가 촉진된다는 것이 보고되어 있다. 박강판의 전단 가공에 의한 절단 단부에는 큰 소성 변형이 도입되어 있기 때문에 특성 열위여서, 박강판은 절단 단부로부터 지연파괴가 발생하기 쉽다고 여겨진다. 실제의 사용 환경에 있어서 절단 단부에서 지연파괴가 발생하여 큰 균열로 성장하면, 부재 강도를 열화시켜 중대한 사고로 이어질 가능성이 있다.

그 때문에, 고강도이고 또한 절단 단부에 있어서의 내지연파괴특성이 우수한 강판의 제공이 절실히 요망되고 있다. 구체적으로는, 인장 강도가 1470MPa 이상이어도 실환경하에서 우수한 절단 단부에서의 내지연파괴특성을 갖는 강판이 요구되고 있다.

종래, 고강도 강판의 내지연파괴특성을 높이기 위해, 수소 트랩 사이트를 이용하는 기술이 다수 제안되어 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 용접부에서의 내지연파괴특성을 개선하는 것을 목적으로 해서, 강판 표층이나, 도금 강판의 도금층 중에 산화물을 분산시켜 수소 트랩능을 높이는 기술이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 성형 가공 후에 있어서의 내지연파괴특성의 개선을 목적으로 해서, V계의 탄화물 등을 수소 트랩 사이트로서 활용하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 강판의 절단 단부는 매우 큰 변형이 가해지는 부분이기 때문에, 상기 특허문헌 1, 2에서 제안되어 있는 산화물이나 탄화물 등, 모상과의 계면에 수소를 트랩하는 트랩 사이트는 대변형에 의해 계면 구조가 변화하여, 절단 후에 충분한 수소 트랩능을 발휘할 수 없게 된다는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 타발(打拔) 가공부에 있어서의 내지연파괴특성을 개선하는 것을 목적으로 해서, 라스(lath)상의 잔류 오스테나이트를 수소 트랩 사이트로서 활용하는 기술이 개시되어 있다.

잔류 오스테나이트는 내부에 수소를 트랩하기 때문에, 절단에 의한 변형에 수반되는 계면 구조가 변화하더라도, 그에 의해 수소 트랩능을 잃는 경우는 없다. 그러나, 통상의 잔류 오스테나이트는 대변형을 가하면 가공 유기 변태에 의해 마텐자이트로 변태되어 버리기 때문에, 대변형을 수반하는 절단 단부에서는 역시 수소 트랩능이 저하되어 버린다는 문제가 있다.

일본 특허공개 2007-231373호 공보 일본 특허공개 2008-56991호 공보 일본 특허공개 2008-81788호 공보

그래서, 본 발명의 목적은, 인장 강도가 1470MPa 이상인 초고강도 강판에 있어서, 절단 단부에 있어서도 우수한 내지연파괴특성을 발휘할 수 있는 초고강도 강판을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제 1 발명에 따른 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판은,

질량%로,

C: 0.15∼0.4%,

Mn: 0.5∼3.0%,

Al: 0.001∼0.10%

를 각각 포함하고,

잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지며,

상기 불가피적 불순물 중, P, S, N이,

P: 0.1% 이하,

S: 0.01% 이하,

N: 0.01% 이하

로 각각 제한되는 성분 조성을 갖고,

전체 조직에 대한 면적률로,

마텐자이트: 90% 이상,

잔류 오스테나이트: 0.5% 이상

으로 이루어지는 조직을 가지며,

국소의 Mn 농도가 강판 전체의 Mn 함유량의 1.1배 이상이 되는 영역이, 면적률로 2% 이상 존재하고,

인장 강도가 1470MPa 이상인

것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 발명에 따른 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판은, 상기 제 1 발명에 있어서,

성분 조성이, 질량%로,

Si: 0.1∼3.0%를 추가로 포함하는 것이다.

본 발명의 제 3 발명에 따른 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판은, 상기 제 1 또는 제 2 발명에 있어서,

성분 조성이, 질량%로,

Cu: 0.05∼1.0%,

Ni: 0.05∼1.0%,

B: 0.0002∼0.0050%

중 1종 또는 2종 이상을 추가로 포함하는 것이다.

본 발명의 제 4 발명에 따른 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판은, 상기 제 1 내지 제 3 발명 중 어느 한 발명에 있어서,

성분 조성이, 질량%로,

Mo: 0.01∼1.0%,

Cr: 0.01∼1.0%,

Nb: 0.01∼0.3%,

Ti: 0.01∼0.3%,

V: 0.01∼0.3%

중 1종 또는 2종 이상을 추가로 포함하는 것이다.

본 발명의 제 5 발명에 따른 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판은, 상기 제 1 내지 제 4 발명 중 어느 한 발명에 있어서,

성분 조성이, 질량%로,

Ca: 0.0005∼0.01%,

Mg: 0.0005∼0.01%

중 1종 또는 2종을 추가로 포함하는 것이다.

본 발명에 의하면, 강의 조직을, 마텐자이트를 주요 조직으로 함과 더불어, 잔류 오스테나이트 중에 Mn을 농화시킴으로써, 강판의 절단 후에도 그 절단부의 수소 트랩능을 유지하는 것에 의해, 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판을 제공할 수 있게 되었다.

도 1은 실시예에 있어서의 시어(shear) 절단의 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

우선 본 발명에 따른 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판(이하, 「본 발명 강판」이라고도 한다)을 특징짓는 조직에 대하여 설명한다.

〔본 발명 강판의 조직〕

본 발명 강판은, 전술한 바와 같이, 모상을 마텐자이트로 한 뒤에, Mn을 농화시킨 잔류 오스테나이트(이하, 오스테나이트를 γ로 표기하는 경우도 있다)를 소정량 더 함유시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

<마텐자이트: 90% 이상>

마텐자이트는 강판의 인장 강도 1470MPa 이상을 실현하기 위해 면적률로 90% 이상, 바람직하게는 92% 이상, 더 바람직하게는 94% 이상 필요하다. 한편, 본 명세서에서는, 마텐자이트는 템퍼링되지 않은 프레시 마텐자이트와 템퍼링된 템퍼링 마텐자이트의 양쪽을 포함하는 의미로 이용한다.

한편, 잔류 오스테나이트 이외가 모두 마텐자이트여도 상관없으므로, 잔류 오스테나이트의 하한치(0.5%)에 입각하면 마텐자이트 면적률의 상한은 99.5%이고, 바람직하게는 99% 이하이다.

<잔류 오스테나이트: 0.5% 이상>

잔류 오스테나이트는 충분한 수소 트랩 사이트로서 기능시키기 위해 면적률로 0.5% 이상, 바람직하게는 0.6% 이상, 더 바람직하게는 0.7% 이상 필요하다.

한편, 마텐자이트 이외가 모두 잔류 오스테나이트여도 상관없으므로, 마텐자이트의 하한치(90%)에 입각하면 잔류 오스테나이트 면적률의 상한은 10%이고, 바람직하게는 5% 이하, 보다 바람직하게는 3% 이하, 특히 바람직하게는 2% 이하이다.

또한, 본 발명 강판은 상기한 대로, 마텐자이트와 잔류 오스테나이트의 2상만으로 이루어지는 것(2상의 합계의 면적률이 100%)이어도 상관없지만, 불가피적으로 다른 상(페라이트, 베이나이트, 펄라이트 등)이 생기는 경우가 있을 수 있다. 그와 같은 다른 상이 존재하더라도, 그 면적률의 합계가 9.5% 이하이면 된다. 다른 상의 면적률의 합계는 7.5% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5.5% 이하이다.

<국소의 Mn 농도가 강판 전체의 Mn 함유량의 1.1배 이상이 되는 영역: 면적률로 2% 이상>

이미 기술한 바와 같이, 강판의 절단 단부는 매우 큰 변형이 가해지는 부분이다. 상기 종래 기술에서 제안되어 있는 산화물이나 탄화물 등, 모상과의 계면에 수소를 트랩하는 트랩 사이트는 대변형에 의해 계면 구조가 변화하여, 절단 후에 충분한 수소 트랩능을 발휘할 수 없다.

이에 비해, 잔류 오스테나이트는 내부에 수소를 트랩하기 때문에, 절단에 수반되는 변형에 의해 계면 구조가 변화하더라도, 그에 의해 수소 트랩능을 잃는 경우는 없다. 그 때문에, 대변형을 가하더라도 가공 유기 변태에 의해 마텐자이트로 변태되지 않는 극히 안정된 잔류 오스테나이트를 모상에 분산시킴으로써, 절단 단부에서의 내지연파괴특성을 높일 수 있다.

그래서, 잔류 오스테나이트의 안정성을 높이기 위해서, 잔류 오스테나이트 중의 Mn 농도를 높이는 것이 생각되지만, 한편으로 Mn은 강판의 용접성을 열화시키고, 강 중의 P의 편석을 조장하는 기능이 있어서 내지연파괴특성을 열화시키는 작용이 있어, 그의 함유량에는 상한이 존재한다.

그 해결책으로서, 본 발명 강판에서는, 강판 중에 Mn 농화 영역을 형성시키는 것으로 했다. 즉, 모상의 Mn 농도를 낮게 유지하면서, Mn 농화 영역에 형성되는 잔류 오스테나이트를 안정화시킨다. 이에 의해, 국소의 Mn 농도가, 강판 전체의 Mn 함유량의 1.1배 이상이 되는 영역의 일부가 잔류 오스테나이트로서 존재하게 되어, 절단 단부에서의 내지연파괴특성의 향상에 기여하게 된다.

한편, 본 발명 강판 중에 형성되는 잔류 오스테나이트는 매우 미세하여, 직접 Mn 농도를 측정할 수 없다. 그래서, 국소의 Mn 농도가, 강판 전체의 Mn 함유량의 1.1배 이상이 되는 영역이 면적률로 2% 이상(바람직하게는 2.5% 이상, 더 바람직하게는 3% 이상) 존재하는 것을 가지고, 잔류 오스테나이트 중에 Mn이 충분히 농화되어 있는 것을 보증하는 것이다.

다음으로, 본 발명 강판을 구성하는 성분 조성에 대하여 설명한다. 이하, 화학 성분의 단위는 모두 질량%이다.

〔본 발명 강판의 성분 조성〕

C: 0.15∼0.4%

C는 강판의 강도에 크게 영향을 주는 중요한 원소이다. 강판의 강도를 확보하기 위해, C를 0.15% 이상, 바람직하게는 0.16% 이상, 더 바람직하게는 0.17% 이상 함유시킨다. 그러나, C를 과잉으로 함유시키면 용접성이 열화되기 때문에, 0.4% 이하, 바람직하게는 0.35% 이하, 더 바람직하게는 0.3% 이하로 한다.

Mn: 0.5∼3.0%

Mn도 고용 강화 원소로서 강판의 강도 상승에 기여하는 유용한 원소이다. 또한, 담금질성을 높임으로써, 또한 냉각 시의 페라이트 변태를 억제하는 효과도 있다. 또, 오스테나이트를 안정화시키는 효과가 있기 때문에, 안정도가 높은 잔류 오스테나이트를 형성시킬 수 있다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘하기 위해서는, Mn을 0.5% 이상, 바람직하게는 0.7% 이상, 더 바람직하게는 0.9% 이상 함유시킨다. 그러나, Mn을 과잉으로 함유시키면 입계로의 P의 편석을 조장하여, 내지연파괴특성을 현저히 열화시키기 때문에, 3.0% 이하, 바람직하게는 2.5% 이하, 더 바람직하게는 2.0% 이하로 한다.

Al: 0.001∼0.10%

Al은 탈산제로서 첨가되는 유용한 원소이며, 이와 같은 작용을 얻기 위해서는, 0.001% 이상, 바람직하게는 0.01% 이상, 더 바람직하게는 0.03% 이상 함유시킨다. 그러나, Al을 과잉으로 함유시키면, 강의 청정도를 악화시키기 때문에, 0.10% 이하, 바람직하게는 0.08% 이하, 더 바람직하게는 0.06% 이하로 한다.

본 발명 강판은 상기 원소를 필수의 성분으로서 함유하고, 잔부는 철 및 불가피적 불순물(P, S, N, O 등)이지만, 불가피적 불순물 중 P, S, N은 하기와 같이 각 허용 범위까지 함유시킬 수 있다.

P: 0.1% 이하

P는 불순물 원소로서 불가피적으로 존재하고, 고용 강화에 의해 강도의 상승에 기여하지만, 구 오스테나이트 입계에 편석하여, 입계를 취화시킴으로써 가공성을 열화시키므로, P량은 0.1% 이하, 바람직하게는 0.05% 이하, 더 바람직하게는 0.03% 이하로 제한한다.

S: 0.01% 이하

S도 불순물 원소로서 불가피적으로 존재하고, MnS 개재물을 형성해서, 변형 시에 균열(龜裂)의 기점이 됨으로써 가공성을 저하시키므로, S량은 0.01% 이하, 바람직하게는 0.005% 이하, 더 바람직하게는 0.003% 이하로 제한한다.

N: 0.01% 이하

N도 불순물 원소로서 불가피적으로 존재하고, 변형 시효에 의해 강판의 가공성을 저하시키므로, N량은 0.01% 이하, 바람직하게는 0.005% 이하, 더 바람직하게는 0.003% 이하로 제한한다.

그 밖에, 본 발명의 작용을 해치지 않는 범위에서 이하의 허용 성분을 더 함유시킬 수 있다.

Si: 0.1∼3.0%

Si는 고용 강화 원소로서 강판의 강도 상승에 기여하는 유용한 원소이다. 이와 같은 작용을 얻기 위해서는, Si를 0.1% 이상, 나아가서는 0.3% 이상, 특히 0.5% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Si를 과잉으로 함유시키면 용접성이 현저히 열화되기 때문에, 3.0% 이하, 바람직하게는 2.5% 이하, 더 바람직하게는 2.0% 이하로 한다.

Cu: 0.05∼1.0%,

Ni: 0.05∼1.0%,

B: 0.0002∼0.0050%

중 1종 또는 2종 이상

이들 원소는 담금질성을 높여 오스테나이트로부터의 변태를 억제하는 효과를 갖는 유용한 원소이다. 이와 같은 작용을 얻기 위해서는, 각 원소 모두 상기 각각의 하한치 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 상기 원소는 단독으로 함유시켜도 되고, 2종 이상을 병용해도 상관없다. 그러나, 이들 원소를 과잉으로 함유시켜도, 효과가 포화되어 버려, 경제적으로 쓸모없기 때문에, 각 원소 모두 상기 각각의 상한치 이하로 한다.

Mo: 0.01∼1.0%,

Cr: 0.01∼1.0%,

Nb: 0.01∼0.3%,

Ti: 0.01∼0.3%,

V: 0.01∼0.3%

중 1종 또는 2종 이상

이들 원소는 가공성을 열화시키지 않고서 강도를 개선하는 데 유용한 원소이다. 이와 같은 작용을 얻기 위해서는, 각 원소 모두 상기 각각의 하한치 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 상기 원소는 단독으로 함유시켜도 되고, 2종 이상을 병용해도 상관없다. 그러나, 이들 원소를 과잉으로 함유시키면, 조대한 탄화물이 형성되어, 가공성이 열화되기 때문에, 각 원소 모두 상기 각각의 상한치 이하로 한다.

Ca: 0.0005∼0.01%,

Mg: 0.0005∼0.01%

중 1종 또는 2종

이들 원소는 개재물을 미세화하여, 파괴의 기점을 감소시키는 것에 의해 가공성을 향상시키는 데 유용한 원소이다. 이와 같은 작용을 얻기 위해서는, 어느 원소도 0.0005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 상기 원소는 단독으로 사용해도 되고, 2종을 병용해도 상관없다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 반대로 개재물이 조대화되어 가공성이 열화되므로, 어느 원소도 0.01% 이하로 한다.

다음으로, 상기 본 발명 강판을 얻기 위한 바람직한 제조 조건을 이하에 설명한다.

〔본 발명 강판의 바람직한 제조 방법〕

우선, 상기 성분 조성을 갖는 강을 용제하고, 조괴 또는 연속 주조에 의해 슬래브(강재)로 하고 나서, 균열(均熱) 온도 1200℃ 이하(보다 바람직하게는 1150℃ 이하), 마무리 온도 900℃ 이하(보다 바람직하게는 880℃ 이하)의 조건에서 열간 압연(열연)을 행하고, 마무리 온도로부터 Ac1점 이하까지 냉각함으로써, 베이나이트 또는 펄라이트 단상 조직, 또는 페라이트를 포함하는 2상 조직으로 한다.

상기 열연 후, 600℃∼Ac1점(보다 바람직하게는 610℃∼[Ac1-10℃])에서 0.8h 이상(보다 바람직하게는 1h 이상) 유지하는 조건에서 소둔 처리를 실시한다. 이 소둔 처리에 의해, 탄화물을 구상화 및 조대화시킴과 더불어, 해당 탄화물 중에 Mn을, 강판에 대한 Mn 첨가량의 1.1배 이상까지 농화시킨다. 한편, 이 소둔 처리는 Ac1점 이하까지 냉각 후, 그대로 상기 온도역으로 유지해도 되고, 이 온도역 내에서 서냉해도 되고, 또는 열연 후, 일단 600℃ 미만까지 냉각한 후에 행해도 된다.

한편, Ac1점은, 강판의 화학 성분으로부터, 레슬리저, 「철강 재료 과학」, 고다 나리야스역, 마루젠주식회사, 1985년, p. 273에 기재된 하기 식(1)을 이용하여 구할 수 있다.

Ac1(℃) = 723-10.7×Mn-16.9×Ni+29.1×Si+16.9×Cr …(1)

여기에서, 상기 식 중의 원소 기호는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.

상기 소둔판을 냉간 압연(냉연)한 후, 이 냉연판을 오스테나이트 단상역 온도(Ac3점 이상)에서 52s 이상 유지하는 조건에서 열처리(γ화 열처리)하는 것에 의해, 탄화물이 오스테나이트화된다. 앞 단(段)의 소둔 처리에 의해 탄화물에는 Mn이 농화되어 있기 때문에, Mn 농도가 높은 오스테나이트가 형성된다. 이 오스테나이트 단상역 온도로부터, 실온까지 냉각 속도 100℃/s 이상으로 급냉하는 것에 의해, Mn이 강판에 대한 Mn 첨가량의 1.1배 이상까지 농화된 잔류 오스테나이트를 모상인 마텐자이트 중에 형성할 수 있다.

한편, Ac3점은, 강판의 화학 성분으로부터, 레슬리저, 「철강 재료 과학」, 고다 나리야스역, 마루젠주식회사, 1985년, p. 273에 기재된 하기 식(2)를 이용하여 구할 수 있다.

Ac3(℃) = 910-203×√C-30×Mn+44.7×Si+700×P+400×Al-15.2×Ni-11×Cr-20×Cu+400×Ti+31.5×Mo+104×V …(2)

여기에서, 상기 식 중의 원소 기호는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.

그리고, 상기 열처리판을 150∼300℃에서 30∼1200s 유지하는 조건에서 템퍼링하는 것에 의해, 템퍼링 마텐자이트가 형성되어, 강도-신도 밸런스를 향상시킬 수 있어, 본 발명 강판(절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판)이 얻어진다.

한편, 본 발명에 있어서, 「절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수하다」란, 후기 실시예에서 기재하고 있는 바와 같이, pH=1.0의 염산 침지 조건하에서의 지연파괴 발생률이 50% 이하인지 어떤지로 판단하고 있다. 이 조건은 실환경하에서도 상당히 엄격한 지연파괴 환경을 상정한 것이어서, 이 조건을 충족하고 있다는 것은, 종래의 강판 이상으로, 극히 우수한 절단 단부에서의 내지연파괴특성을 갖고 있다는 것을 의미한다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

실시예

〔시험 방법〕

하기 표 1에 나타내는 A0, A∼L의 각 성분 조성을 갖는 강을 용제하여 두께 120mm의 잉곳을 제작하고, 이 잉곳을 이용해서 열간 압연을 행하여 두께 2.8mm로 한 후, 하기 표 2에 나타내는 소둔 조건에서 소둔을 실시했다. 이 소둔판을 산세(酸洗)한 후, 두께 1.0mm가 될 때까지 냉간 압연하여 냉연판으로 하고, 하기 표 2에 나타내는 각 조건에서 냉연판에 γ화 열처리 및 템퍼링을 실시했다.

〔측정 방법〕

얻어진 각 강판을 이용하여, 마텐자이트 및 잔류 오스테나이트의 면적률, 및 국소의 Mn 농도를 측정했다. 또한, 강판의 기계적 특성을 평가하기 위해, 인장 강도(TS) 및 절단 단부에서의 내지연파괴특성에 대해서도 측정을 행했다. 이들 측정 방법에 대해서는 이하에 나타낸다.

(마텐자이트의 면적률)

마텐자이트의 면적률에 대해서는, 각 강판을 경면 연마하고, 그 표면을 3% 나이탈액으로 부식시켜 금속 조직을 현출시킨 후, SEM(주사형 전자 현미경; Scanning Electron Microscope)을 이용해서 판 두께 1/4부의 조직을 개략 40μm×30μm의 영역 5시야에 대하여 배율 2000배에서 관찰하고, 회색으로 보이는 영역을 마텐자이트로서 정의하고, 각각 시야에 대하여 구한 면적률을 산술 평균해서 마텐자이트의 면적률로 했다.

(잔류 오스테나이트의 면적률)

잔류 오스테나이트의 면적률은 각 강판을 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4까지 연삭·연마하고, X선 회절 강도 측정에 의해 구했다.

(국소의 Mn 농도)

국소의 Mn 농도는 개략 20μm×20mm의 영역을 3시야, 전계 방출형 전자선 마이크로애널라이저(FE-EPMA)를 이용하여 정량 분석을 행하고, 각각의 시야에 있어서, 측정 영역을 1μm×1μm의 소영역으로 분할하고, 각 소영역 내에 있어서의 Mn 농도를 평균하여 구했다. 이 평균 Mn 농도가 강판의 Mn 함유량의 1.1배 이상인 소영역의 비율을 각 시야에 있어서의 Mn 농화 영역의 면적률로 정의해서 산출하고, 3시야의 Mn 농화 영역의 면적률을 산술 평균함으로써 평가를 행했다.

(인장 강도)

평가 대상의 각 강판을 이용하여, 압연 방향과 직각 방향으로 장축을 취해 JIS Z 2201에 기재된 5호 시험편을 제작하고, JIS Z 2241에 따라 측정을 행함으로써 인장 강도(TS)를 구했다.

(절단 단부에서의 내지연파괴특성)

두께 1.0mm의 평판상의 강판에 대해, 도 1에 나타내는 바와 같은 시어 절단을 실시함으로써, 절단 단면을 갖는 강판을 각 3매 제작했다. 한편, 절단은 절단 단면이 50mm 폭이 되도록, 50mm×30mm×1.0mmt의 크기로 절단했다. 절단 클리어런스는 판 두께의 10%로 했다. 내지연파괴특성의 평가는 도 1에 나타낸 자유단측 절단 단면에서 행했다. 한편, 자유단측은 강판의 구속이 없는 상태에서의 절단이 되기 때문에, 고정단측과 비교해서 지연파괴가 발생하기 쉬운 부위이다. 구체적으로는, 염산 침지 시험으로서, pH를 1.0, 액온을 25℃로 관리한 염산에 상기 절단 단면을 갖는 강판을 24시간 침지하는 조건에서 행했다. 염산 침지 시험 실시 후에는, 강판의 절단 단면에 직교하는 판 두께 단면을 관찰하기 위해, 각 강판을 5mm×30mm×1.0mmt의 크기로 10분할하고, 각각 경면 연마를 실시했다. 이들 30개의 단면에 대해, 광학 현미경을 이용하여 지연파괴의 유무를 확인하고, 「지연파괴가 확인된 단면수/30×100%」를 지연파괴 발생률로 정의했다. 한편, 절단에 의해 발생하는 미소한 크랙과 지연파괴에 의한 균열을 구별하기 위해, 절단 단면으로부터 50μm 이상의 깊이의 균열을 지연파괴라고 판정했다.

〔측정 결과〕

측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다. 본 실시예에서는, 인장 강도(TS)가 1470MPa 이상이고, 또한 지연파괴 발생률이 50% 이하인 것을 ○로 합격으로 하고, 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판이라고 판정했다. 한편, 인장 강도(TS)가 1470MPa 미만 또는 지연파괴 발생률이 50% 초과인 것을 ×로 불합격이라고 판정했다.

표 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 요건(상기 성분 요건 및 상기 조직 요건)을 충족하는 발명 강(강 No. 01, 02, 3∼5, 10∼12, 15, 16, 19∼24)은 모두 인장 강도 TS가 1470MPa 이상이고, 또한 지연파괴 발생률이 50% 이하를 만족하고 있어, 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판이 얻어졌다.

이에 비해서, 본 발명의 요건(상기 성분 요건 및 상기 조직 요건) 중 적어도 하나를 결여한 비교 강(강 No. 1, 2, 6∼9, 13, 14, 17, 18)은 인장 강도 TS와 지연파괴 발생률 중 적어도 어느 하나의 특성이 뒤떨어져 있다.

예를 들면, 강 No. 1, 8은, 표 2의 제조 No. 1, 8에 각각 나타내는 바와 같이, 열연 후의 소둔 온도가 권장 범위를 벗어나 지나치게 낮기 때문에, 표 3에 나타내는 바와 같이, 잔류 오스테나이트 중에 Mn이 충분히 농화되지 않아, 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 뒤떨어져 있다.

한편, 강 No. 7, 14는, 표 2의 제조 No. 7, 14에 각각 나타내는 바와 같이, 열연 후의 소둔 온도가 권장 범위를 벗어나 지나치게 높기 때문에, Mn이 확산에 의해 균질화되어 버려, 표 3에 나타내는 바와 같이, 잔류 오스테나이트 중에 Mn이 충분히 농화되지 않아, 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 뒤떨어져 있다.

또한, 강 No. 2, 9는, 표 2의 제조 No. 2, 9에 각각 나타내는 바와 같이, 열연 후의 소둔 유지 시간이 권장 범위를 벗어나 지나치게 짧기 때문에, 표 3에 나타내는 바와 같이, 잔류 오스테나이트 중에 Mn이 충분히 농화되지 않아, 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 뒤떨어져 있다.

또한, 강 No. 6, 13은, 표 2의 제조 No. 6, 13에 나타내는 바와 같이, γ화 열처리 온도가 권장 범위를 벗어나 지나치게 낮기 때문에, 충분히 오스테나이트화되지 않아, 표 3에 나타내는 바와 같이, 마텐자이트가 부족하여, 인장 강도 TS가 뒤떨어져 있다.

또한, 강 No. 17은, 표 1의 강종 E에 나타내는 바와 같이, C 함유량이 지나치게 낮기 때문에, 표 3에 나타내는 바와 같이, 마텐자이트 및 잔류 오스테나이트가 모두 부족하여, 인장 강도 TS가 뒤떨어져 있다.

또한, 강 No. 18은, 표 1의 강종 F에 나타내는 바와 같이, Mn 함유량이 지나치게 낮기 때문에, 표 3에 나타내는 바와 같이, 마텐자이트 및 잔류 오스테나이트가 모두 부족하여, 인장 강도 TS가 뒤떨어져 있다.

이상과 같이, 본 발명의 요건을 만족시킴으로써, 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판이 얻어진다는 것이 확인되었다.

본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시태양을 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈함이 없이 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있다는 것은 당업자에게 분명하다.

본 출원은 2015년 2월 13일 출원된 일본 특허출원(특원 2015-026735), 2015년 7월 27일 출원된 일본 특허출원(특원 2015-147463)에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 원용된다.

본 발명의 초고강도 강판은 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수하여, 냉연 강판이나 각종 도금 강판 등의 자동차용 강판으로서 유용하다.

Claims (2)

1. 질량%로,
   C: 0.15∼0.4%,
   Mn: 0.5∼3.0%,
   Al: 0.001∼0.10%
   를 각각 포함하고,
   잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지며,
   상기 불가피적 불순물 중, P, S, N이,
   P: 0.1% 이하,
   S: 0.01% 이하,
   N: 0.01% 이하
   로 각각 제한되는 성분 조성을 갖고,
   전체 조직에 대한 면적률로,
   마텐자이트: 90% 이상,
   잔류 오스테나이트: 0.5% 이상, 3% 이하
   으로 이루어지는 조직을 가지며,
   국소의 Mn 농도가 강판 전체의 Mn 함유량의 1.1배 이상이 되는 영역이, 면적률로 2% 이상 존재하고,
   인장 강도가 1470MPa 이상인
   것을 특징으로 하는 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판.
2. 제 1 항에 있어서,
   성분 조성이, 질량%로, 하기 (a)∼(d) 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 것인 절단 단부에서의 내지연파괴특성이 우수한 초고강도 강판.
   (a) Si: 0.1∼3.0%
   (b) Cu: 0.05∼1.0%, Ni: 0.05∼1.0%, B: 0.0002∼0.0050% 중 1종 또는 2종 이상
   (c) Mo: 0.01∼1.0%, Cr: 0.01∼1.0%, Nb: 0.01∼0.3%, Ti: 0.01∼0.3%, V: 0.01∼0.3% 중 1종 또는 2종 이상
   (d) Ca: 0.0005∼0.01%, Mg: 0.0005∼0.01% 중 1종 또는 2종

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