KR102170060B1

KR102170060B1 - 고항복비형 고강도 아연 도금 강판 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR102170060B1
Application number: KR1020187021587A
Authority: KR
Inventors: 히로미 요시토미; 히로유키 마스오카; 세이스케 츠다; 야스히로 니시무라; 마사키 고바
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2020-10-26
Also published as: CN108603262A; US11473180B2; KR20180095697A; JPWO2017131056A1; EP3409808A4; EP3409808A1; CN108603262B; EP3409808B1; JP6249140B1; US20190032187A1; MX2018009099A; WO2017131056A1

Abstract

Si, Mn을 함유하는 강판을 모재로 하고, 도금 외관, 굽힘시의 내도금 박리성 및 굽힘시의 가공성이 우수하고, 자동차의 내충돌 부품용으로 적합한, 높은 항복비를 갖는 고항복비형 고강도 아연 도금 강판 및 그의 제조 방법을 제공한다. 특정의 성분 조성과, 면적률로, 페라이트가 15％ 이하, 마르텐사이트가 20％ 이상 50％ 이하, 또한 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트가 합계로 30％ 이상인 금속 조직을 갖는 강판과, 당해 강판 상에 형성되고, 편면당의 도금 부착량이 20∼120g/㎡인 아연 도금층을 구비하고, 항복 강도비가 65％ 이상이고, 인장 강도가 950㎫ 이상이고, 아연 도금층에 포함되는 Mn 산화물량이, 0.015∼0.050g/㎡인 고항복비형 고강도 아연 도금 강판으로 한다.

Description

고항복비형 고강도 아연 도금 강판 및 그의 제조 방법

본 발명은, Si, Mn을 함유하는 강판을 모재로 하고, 도금 외관, 굽힘시의 내도금 박리성 및 굽힘 가공성이 우수하고, 자동차의 내충돌 부품용으로 적합한, 고항복비형 고강도 아연 도금 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차의 충돌 안전성 및 연비 개선이 강하게 요구되고 있는 작금, 부품용 소재인 박강판(thin steel sheet)의 고강도화가 진행되고 있다. 그 중에서도, 자동차가 충돌했을 때에 탑승자의 안전을 확보하는 관점에서, 캐빈(cabin) 주위에 사용되는 소재에, 높은 항복 강도비(YR:YR＝(YS(항복 강도)/TS(인장 강도))×100％)가 요구되고 있다. 프레스기로의 고부하가 염려되는 점이나 초고강도 강판이 되면 높은 연성이나 신장 플랜지성(stretch flange formability)을 부여할 수 없게 되는 점에서, 부품으로의 가공은, 굽힘 가공이 주체가 된다. 따라서, 요구되는 가공성으로서는 굽힘성이 중요하게 된다.

또한, 세계 규모로 자동차의 보급이 확대되고 있어, 다종 다양한 지역·기후 속에서 여러 가지의 용도로 자동차가 사용되는 것에 대하여, 부품 소재인 강판에는 높은 방청성(rust prevention capability)이 요구되고 있다. 이 때문에, 도금 강판이 바람직하게 이용된다.

또한, 종래, 높은 항복비를 갖는 강판의 개발이 행해지고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 가공성이 우수한 고항복비 고강도의 용융 아연 도금 강판과 그의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 인장 강도가 980㎫ 이상으로서, 고항복비를 나타내고, 또한 가공성(상세하게는, 강도-연성 균형)이 우수한 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, Si 및 Mn을 함유하는 고강도 강판을 모재로 하는, 도금 외관, 내식성, 굽힘시의 내도금 박리성 및 굽힘 가공성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그의 제조 방법이 개시되어 있다.

일본특허공보 제5438302호 일본공개특허공보 2013-213232호 일본공개특허공보 2015-151607호

특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 도금 품질이 뒤떨어지기 쉽고, 이를 해결하는 방법은 개시되어 있지 않다.

특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 도금성이 충분히 고려되어 있지 않아, 도금성의 개선이 불충분하다.

특허문헌 3에 기재된 기술에서는, 도금 전의 어닐링 공정에 있어서, 로(furnace) 내 분위기의 수소 농도가 20vol％ 이상 또한 어닐링 온도가 600∼700℃로 제한되어 있다. 이 때문에, 특허문헌 3에 기재된 기술은, 금속 조직 구성상, 800℃를 초과하는 Ac3점을 갖는 소재에는 적용할 수 없다. 이 때문에, 자동차의 내충돌 부품용으로 적합하다고는 말할 수 없다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, Si, Mn을 함유하는 강판을 모재로 하고, 도금 외관, 굽힘시의 내도금 박리성 및 굽힘 가공성이 우수하고, 자동차의 내충돌 부품용으로 적합한, 높은 항복비를 갖는 고항복비형 고강도 아연 도금 강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 예의 연구를 거듭했다. 그 결과, 여러 가지의 박강판에 대하여, 인장 강도(TS)와 항복 강도(YS)의 관계와, 가공성과 도금성의 양립을 검토한 결과, 강판의 성분 조성에 더하여, 금속 조직을 적절하게 조정하는 것 및, 제조 조건으로서 열처리시의 온도 범위 및 로 내 분위기를 적절하게 함으로써, 내충돌 부품용으로 적합하면서, 가공성과 도금성의 양립 개선이 가능한 것을 알게 되었다. 구체적으로는 본 발명은 이하의 것을 제공한다.

[1] 질량％로, C: 0.12％ 이상 0.25％ 이하, Si: 1％ 미만, Mn: 2.0％ 이상 3％ 이하, P: 0.05％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.1％ 이하, N: 0.008％ 이하, Ca: 0.0003％ 이하를 함유하고, Ti, Nb, V, Zr 중 1종 이상을 합계로 0.01∼0.1％ 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 면적률로, 페라이트가 15％ 이하, 마르텐사이트가 20％ 이상 50％ 이하, 또한 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트가 합계로 30％ 이상인 금속 조직을 갖는 강판과, 당해 강판 상에 형성되고, 편면당의 도금 부착량이 20∼120g/㎡인 아연 도금층을 구비하고, 항복 강도비가 65％ 이상이고, 인장 강도가 950㎫ 이상이고, 상기 아연 도금층에 포함되는 Mn 산화물량이, 0.015∼0.050g/㎡인 고항복비형 고강도 아연 도금 강판.

[2] 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, Mo, Cr, Cu, Ni 중 1종 이상을 합계로 0.1∼0.5％ 및/또는 B: 0.0003∼0.005％를 함유하는 [1]에 기재된 고항복비형 고강도 아연 도금 강판.

[3] 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, Sb: 0.001∼0.05％를 함유하는 [1] 또는 [2]에 기재된 고항복비형 고강도 아연 도금 강판.

[4] 상기 아연 도금층이 합금화 아연 도금층인 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 고항복비형 고강도 아연 도금 강판.

[5] [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 성분 조성을 갖는 냉연 강판을, Ac1점∼Ac3점＋50℃의 온도역에서 가열한 후, 산 세정하고, 그 후 평균 가열 속도: 10℃/s 미만, 가열 온도 T: Ac3점∼950℃, 당해 온도역의 로 내 분위기의 수소 농도 H: 5vol％ 이상, 로 내 노점(dew-point) D: 하기 (1)식을 만족, 450∼550℃의 온도역의 체류 시간: 5s 이상 20s 미만의 조건으로 열처리를 행하는 열처리 공정과, 상기 열처리 공정 후의 강판에, 도금 처리를 실시하고, 평균 냉각 속도가 5℃/s 이상인 조건으로 50℃ 이하까지 냉각하는 아연 도금 공정과, 상기 아연 도금 공정 후의 도금판에, 0.1％ 이상의 신장률로 조질 압연을 실시하는 조질 압연 공정을 구비한 고항복비형 고강도 아연 도금 강판의 제조 방법.

(식 1)

－40≤D≤(T－1112.5)/7.5 ···(1)

(1)식 중의 D는 로 내 노점(℃), T는 가열 온도(℃)를 의미한다.

[6] 상기 도금 처리가, 용융 아연 도금 처리, 또는 용융 아연 도금하고 합금화하는 처리인 [5]에 기재된 고항복비형 고강도 아연 도금 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 인장 강도가 950㎫ 이상의 고강도이고, 굽힘 가공성이나 도금성, 표면 외관이 우수한 고항복비형 고강도 아연 도금 강판이 얻어진다. 또한, 통상, 본 발명에서는, 인장 강도는 1300㎫ 미만이 된다.

본 발명의 고항복비형 고강도 아연 도금 강판을 자동차 차체의 골격 부재에 적용한 경우는, 충돌 안전성의 향상이나 경량화에 크게 공헌할 수 있다.

도 1은 조직 관찰로 얻어지는 화상의 일 예를 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다.

<고항복비형 고강도 아연 도금 강판>

본 발명의 고항복비형 고강도 아연 도금 강판은, 강판과, 강판 상에 형성된 도금층을 구비한다. 우선, 강판에 대해서 설명한다. 강판은, 특정의 성분 조성과 특정의 금속 조직을 갖는다. 성분 조성, 금속 조직의 순서로 설명한다.

강판의 성분 조성은, 질량％로, C: 0.12％ 이상 0.25％ 이하, Si: 1％ 미만, Mn: 2.0％ 이상 3％ 이하, P: 0.05％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.1％ 이하, N: 0.008％ 이하, Ca: 0.0003％ 이하를 함유하고, Ti, Nb, V, Zr 중 1종 이상을 0.01∼0.1％ 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

또한, 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, Mo, Cr, Cu, Ni 중 1종 이상을 합계로 0.1∼0.5％ 및/또는 B: 0.0003∼0.005％를 함유해도 좋다.

또한, 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, Sb: 0.001∼0.05％를 함유해도 좋다.

이하, 각 성분에 대해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서 성분의 함유량을 나타내는 「％」는 「질량％」를 의미한다.

C: 0.12％ 이상 0.25％ 이하

C는 강판의 고강도화에 유효한 원소로서, 과포화인 C를 포함하는 마르텐사이트를 형성함으로써 고강도화에 기여한다. 또한, C는, Nb나 Ti, V, Zr과 같은 탄화물 형성 원소와 미세한 합금 화합물 혹은 합금 탄질화물을 형성하는 것으로도 고강도화에 기여한다. 이들 효과를 얻기 위해서는, C 함유량을 0.12％ 이상으로 하는 것이 필요하다. 바람직하게는 0.13％ 이상, 보다 바람직하게는 0.14％ 이상이다. 한편, C 함유량이 0.25％를 초과하면, 본 강판에서는 스폿 용접성(spot weldability)이 현저하게 열화함과 동시에, 마르텐사이트의 증가에 의해 강판이 경질화함과 함께, YR이나 굽힘 가공성이 저하하는 경향이 있다. 따라서 C 함유량은 0.12％ 이상 0.25％ 이하로 한다. 특성의 관점에서, 바람직하게는 0.23％ 이하로 한다.

Si: 1％ 미만

Si는 주로 고용 강화에 의해 고강도화에 기여하는 원소로서, 강도 상승에 대하여 연성의 저하가 비교적 적고, 강도뿐만 아니라 강도와 연성의 균형 향상에도 기여한다. 한편으로, Si는 강판 표면에 Si계 산화물을 형성하기 쉬워, 불(不)도금의 원인이 되는 경우가 있다. 따라서, 강도 확보에 필요한 분만큼 첨가하면 좋지만, 도금성의 관점에서 Si 함유량의 상한을 1％ 미만으로 한다. 바람직하게는 0.8％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.5％ 이하이다. 또한, Si의 함유량은 0.01％ 이상이 바람직하다.

Mn: 2.0％ 이상 3％ 이하

Mn은, 고용 강화 및 마르텐사이트 형성에 의해 고강도화에 기여하는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는 Mn 함유량을 2.0％ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 2.1％ 이상, 보다 바람직하게는 2.2％ 이상이다. 한편, Mn 함유량이 3％를 초과하면 스폿 용접부 균열을 초래함과 함께, Mn의 편석 등에 기인하여 금속 조직에 불균일을 발생시키기 쉬워져, 여러 가지의 가공성의 저하를 초래한다. 또한, Mn은 강판 표면에 산화물 혹은 복합 산화물로서 농화하기 쉬워, 불도금의 원인이 되는 경우가 있다. 그래서, Mn 함유량은 3％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 2.8％ 이하이다.

P: 0.05％ 이하

P는, 고용 강화에 의해 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 그러나, P 함유량이 0.05％를 초과하면 용접성이나, 신장 플랜지성 등의 가공성이 저하한다. 이 때문에 바람직하게는 0.03％ 이하로 한다. P 함유량의 하한은 특별히 규정하지 않지만 0.001％ 미만에서는 제조 과정에 있어서 생산 능률 저하와 탈린 비용 증가를 초래하기 때문에, 바람직하게는 0.001％ 이상으로 한다. 또한, P 함유량이 0.001％ 이상이면, 고강도화의 효과가 얻어진다.

S: 0.005％ 이하

S는 열간 취성을 일으키는 원인이 되는 것 외에, 강 중에 황화물계 개재물로서 존재하여 굽힘성 등 강판의 가공성을 저하시키는 유해한 원소이다. 이 때문에, S 함유량은 최대한 저감하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 S 함유량을 0.005％까지는 허용할 수 있다. 하한은 특별히 규정하지 않지만 S 함유량이 0.0001％ 미만에서는 제조 과정에 있어서 생산 능률 저하와 비용 증가를 초래한다. 그래서, S 함유량은 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Al: 0.1％ 이하

Al은 탈산재로서 첨가된다. 그 효과를 얻는 것이 필요한 경우에는 Al 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.02％ 이상이다. 한편, Al 함유량이 0.1％를 초과하면, 원료 비용의 상승을 초래하는 것 외에, 과잉의 Al은 강판의 표면 결함을 유발하는 원인도 된다. 그래서, Al 함유량은 0.1％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.04％ 이하이다. 또한, 본 발명에 있어서, Al과 Si의 합계량은 0.5％ 이하가 바람직하다.

N: 0.008％ 이하

N 함유량이 0.008％를 초과하면 강 중에 과잉의 질화물이 생성되어 연성이나 인성(靭性)이 저하하는 것 외에, 강판의 표면 성상의 악화를 초래하는 경우가 있다. 이 때문에 N 함유량을 0.008％ 이하, 바람직하게는 0.006％ 이하로 한다. 페라이트의 청정화에 의한 연성 향상의 관점에서는 N 함유량은 최대한 적은 편이 바람직하다. 한편, 과잉으로 N 함유량을 저감하면, 제조 과정에 있어서의 생산 능률 저하와 비용 증가를 초래하기 때문에, N 함유량은 0.0001％ 이상이 바람직하다.

Ca: 0.0003％ 이하

Ca는 강 중에서 황화물이나 산화물을 형성하여, 강판의 가공성을 저하시킨다. 그래서, Ca 함유량을 0.0003％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0002％ 이하이다. Ca 함유량은 적은 편이 바람직하고, 0％라도 좋다.

Ti, Nb, V, Zr 중 1종 이상을 합계: 0.01∼0.1％

Ti, Nb, V, Zr은 C나 N과 탄화물이나 질화물(탄질화물의 경우도 있음)을 형성하여 석출물이 된다. 미세한 석출물은 강판의 고강도화에 기여한다. 특히, 연질인 페라이트 중에 이들 미세 석출물을 석출시킴으로써 그 강도를 높인다. 또한, 페라이트와 마르텐사이트의 강도차를 저감하는 효과도 있고, 이는, 강판의 가공성, 예를 들면 굽힘성이나 신장 플랜지성 등의 개선에 기여한다. 또한 이들 원소는 열연 코일의 조직을 미세화하는 작용이 있고, 그 후의 냉연·가열을 거쳐 열처리 후의 최종 제품판의 마이크로 조직(금속 조직)을 미세화하는 것으로도 강도 상승이나 굽힘성 등의 가공성 향상에 기여한다. 이 때문에, 이들 원소의 합계 함유량을 0.01％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.02％ 이상이다. 그러나 과잉의 첨가는, 냉간 압연시의 변형 저항을 높여 생산성을 저해하는 것 외에, 과잉의 혹은 조대(粗大)한 석출물의 존재는 페라이트의 연성을 저하시켜, 강판의 연성이나 굽힘성, 신장 플랜지성 등의 가공성을 저하시킨다. 그래서, 이들 성분의 합계 함유량은 0.1％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.08％ 이하이다.

상기 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 또한, 강판의 성분 조성은, 이하의 성분을 포함해도 좋다.

Mo, Cr, Cu, Ni 중 1종 이상을 합계로 0.1∼0.5％ 및/또는 B: 0.0003∼0.005％

이들 원소는, 퀀칭성을 높여 마르텐사이트를 생성시키기 쉽게 하기 때문에, 고강도화에 기여한다. 이들 효과를 얻기 위해, Mo, Cr, Cu, Ni 중 1종 이상의 합계 함유량은 0.1％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, Mo, Cr, Cu, Ni에 대해서는, 그 과잉의 첨가는 효과의 포화나 비용 증가로 이어진다. 또한, Cu에 대해서는 열간 압연시의 균열을 유발하여 표면 흠집의 발생 원인이 된다. 이 때문에 합계 함유량을 0.5％ 이하로 한다. Ni에 대해서는 Cu 첨가에 의한 표면 흠집의 발생을 억제하는 효과가 있기 때문에 Cu 첨가시는 동시에 첨가하는 것이 바람직하다. Ni 함유량을 Cu 함유량의 1/2 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기와 같이, B도 퀀칭성을 높여 고강도화에 기여한다. 또한, B에 대해서도 열처리의 냉각 과정에서 일어나는 페라이트 생성의 억제 효과를 얻는 관점이나 퀀칭성 향상의 관점에서 하한을 설정한다. 구체적으로는 B 함유량은 0.0003％ 이상이 바람직하다. 그 과잉의 첨가는 효과의 포화를 이유로 상한을 설정하기로 한다. 구체적으로는 0.005％ 이하가 바람직하다. 과잉의 퀀칭성은 용접시의 용접부 균열 등의 불이익도 있다.

Sb: 0.001∼0.05％

Sb는 탈탄이나 탈질, 탈붕 등을 억제하여, 강판의 강도 저하 억제에 유효한 원소이다. 또한, 스폿 용접 균열 억제에도 유효하기 때문에 Sb 함유량은 0.001％ 이상이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.002％ 이상이다. 그러나 과잉의 Sb의 첨가는 강판의 신장 플랜지성 등의 가공성을 저하시킨다. 이 때문에, Sb 함유량은 0.05％ 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.02％ 이하이다.

또한, 상기 임의 성분을 상기 하한값 미만으로 함유해도 본 발명의 효과를 해치지 않는다. 이 때문에, 상기 하한값 미만의 함유는, 상기 임의 성분을 불가피적 불순물로서 포함한다고 생각한다.

계속해서, 강판의 금속 조직에 대해서 설명한다. 강판의 금속 조직은, 면적률로, 페라이트가 15％ 이하(0％ 포함함), 마르텐사이트가 20％ 이상 50％ 이하, 또한 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트가 합계로 30％ 이상을 포함한다.

페라이트가 15％ 이하

페라이트의 존재는, 강판 강도의 관점에서 바람직하지 않지만, 본 발명에서는 면적률로 15％까지 허용된다. 바람직하게는 10％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 5％ 이하이다. 또한, 페라이트는 0％라도 좋다. 상기 면적률은 실시예에 기재된 방법으로 측정한 값을 채용한다. 또한, 여기에서 비교적 고온으로 생성한 탄화물을 포함하지 않는 베이나이트는 후술의 실시예에 기재된 주사 전자 현미경으로의 관찰에서는 페라이트와의 구별은 하지 않고, 페라이트로 간주한다.

마르텐사이트(퀀칭인 채로의 마르텐사이트)가 20％ 이상 50％ 이하

이 마르텐사이트는 경질로서, 강판 강도를 높이기 위해 유효 또한 필수이며, 인장 강도(TS) 950㎫ 이상을 확보하기 위해 면적률로 20％ 이상으로 한다. 바람직하게는 25％ 이상이다. 한편으로, 퀀칭인 채로의 경질인 마르텐사이트는 YR을 저하시키기 때문에 그의 상한은 50％ 이하로 한다. 바람직하게는 45％ 이하이다. 상기 면적률은 실시예에 기재된 방법으로 측정한 값을 채용한다.

베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트가 합계로 30％ 이상

인장 강도에 더하여, 높은 항복비(항복 강도비)를 양립시키기 위해, 베이나이트(상기와 같이, 탄화물을 포함하지 않는 베이나이트는 페라이트로 간주되기 때문에, 이 베이나이트는 탄화물을 포함하는 베이나이트를 의미함) 및 템퍼링 마르텐사이트는 면적률로 30％ 이상으로 한다. 특히 고(高)YS로 하기 위해서는, 베이나이트와 템퍼링 마르텐사이트의 분율이 본 발명에 있어서 중요하고, 고YS를 안정적으로 얻으려면, 40％ 이상이 바람직하다. 또한, 상한은 특별히 한정되지 않지만 강도와 연성(가공성)의 균형으로부터 90％ 이하가 바람직하고, 80％ 이하가 보다 바람직하다. 상기 면적률은 실시예에 기재된 방법으로 측정한 값을 채용한다.

또한, 강판의 금속 조직은, 상기한 조직(상) 이외의 상으로서, 잔부에 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 탄화물 등의 석출물을 포함하는 경우가 있고, 이들은 판두께 1/4 위치에 있어서의 합계 면적률로 10％ 이하이면 허용할 수 있다. 바람직하게는 5％ 이하로 한다. 상기 면적률은 실시예에 기재된 방법으로 측정한 값을 채용한다.

계속해서, 아연 도금층에 대해서 설명한다. 아연 도금층은, 편면당의 도금 부착량이 20∼120g/㎡이다. 부착량이 20g/㎡ 미만에서는 내식성의 확보가 곤란해진다. 바람직하게는 30g/㎡ 이상이다. 한편, 120g/㎡를 초과하면 내도금 박리성이 열화한다. 바람직하게는 90g/㎡ 이하이다.

또한, 아연 도금층 중에서는, 도금 전의 열처리 공정으로 형성된 Mn 산화물은, 도금욕과 강판이 반응하여, FeAl 혹은 FeZn 합금상이 형성됨으로써 도금 중에 취입되지만, 산화물량이 과잉인 경우에는 도금/지철 계면에 잔류하여, 도금 밀착성을 열화시킨다. 그 때문에, 도금층 중에 포함되는 Mn 산화물량은 낮을수록 바람직하지만, Mn을 0.015g/㎡ 미만으로 억제하기 위해서는, 통상 조업 조건보다도 노점을 낮게 제어할 필요가 있어 곤란하다. 또한, Mn 산화물량은 0.04g/㎡ 이상이라도 좋다. 또한, 도금층 중의 Mn 산화물량이 0.050g/㎡ 초과에서는 FeAl 혹은 FeZn 합금상의 형성 반응이 불충분해져, 불도금의 발생이나 내도금 박리성의 저하를 초래한다. 그래서, 아연 도금층에 포함되는 Mn 산화물량은, 0.015∼0.050g/㎡로 한다. 바람직하게는, Mn 산화물량은, 0.04g/㎡ 이하이다. 또한, 아연 도금층 중의 Mn 산화물량의 측정은 실시예에 기재된 방법으로 행한다.

상기 아연 도금층은, 합금화 처리가 실시된 합금화 아연 도금층이라도 좋다.

<고항복비형 고강도 아연 도금 강판의 제조 방법>

본 발명의 제조 방법은, 열처리 공정과, 아연 도금 공정과, 조질 압연 공정을 갖는다.

열처리 공정이란, 상기 성분 조성을 갖는 냉연 강판을, Ac1점∼Ac3점＋50℃의 온도역에서 가열하고, 산 세정하고, 평균 가열 속도: 10℃/s 미만, 가열 온도 T: Ac3점∼950℃, 당해 온도역의 로 내 분위기의 수소 농도 H: 5vol％ 이상, 로 내 노점 D: 하기 (1)식을 만족, 450∼550℃의 온도역의 체류 시간: 5s 이상 20s 미만의 조건으로 열처리를 행하는 공정이다. 또한, 이하의 설명에 있어서 온도는, 강판 표면 온도를 의미한다.

슬래브(slab)(주편(강 소재)) 제조

본 발명의 제조 방법에서 사용하는 냉연 강판을 얻기 위한 강 소재는, 연속 주조 방법으로 제조된 슬래브이다. 연속 주조법을 채용하는 것은, 합금 성분의 매크로 편석을 방지하는 목적이다. 강 소재는, 조괴법(an ingot-making method)이나 박슬래브 주조법(a thin-slab casting method) 등으로 제조해도 좋다.

또한 강 슬래브를 제조한 후, 일단 실온까지 냉각하고 그 후 재가열하는 종래법에 더하여, 실온 부근까지 냉각하지 않고 온편(溫片)인 채로 가열로에 장입하여 열간 압연하는 방법이나, 근소한 보열(補熱)을 행한 후에 즉각 열간 압연하는 방법, 혹은 주조 후 고온 상태를 유지한 채로 열간 압연하는 방법의 어느 것이라도 좋다.

상기 강 소재를 열간 압연하고, 그 후, 냉간 압연함으로써 냉연 강판이 얻어진다. 열간 압연의 조건은 특별히 한정되지 않지만, 상기 성분 조성을 갖는 강 소재를, 1100℃ 이상 1350℃ 이하의 온도에서 가열하고, 마무리 압연 온도가 800℃ 이상 950℃ 이하인 열간 압연을 실시하고, 450℃ 이상 700℃ 이하의 온도에서 권취하는 조건이 바람직하다.

슬래브 가열 온도

강 슬래브의 가열 온도는, 1100℃ 이상 1350℃ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 상기 상한 온도 범위 외이면, 강 슬래브 중에 존재하는 석출물은 조대화하기 쉽고, 예를 들면 석출 강화에 의한 강도 확보를 하는 경우에는 불리해지는 경우가 있기 때문이다. 또한, 조대한 석출물을 핵으로서 후의 열처리에 있어서 조직 형성에 악영향을 미칠 가능성이 있기 때문이다. 한편, 적절한 가열에 의해 슬래브 표면의 기포나 결함 등을 스케일 오프(scale off)시킴으로써 강판 표면의 균열이나 요철을 저감하여, 평활한 강판 표면을 달성하는 것은 유익하다. 이러한 효과를 얻기 위해 1100℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편으로, 1350℃를 초과하면 오스테나이트립의 조대화가 일어나, 최종 제품의 금속 조직도 조대화하여, 강판의 강도나 굽힘성이나 신장 플랜지성 등의 가공성이 저하하는 원인이 되는 경우가 있다.

열간 압연

상기에 의해 얻어진 강 슬래브에 대하여, 조압연 및 마무리 압연을 포함하는 열간 압연을 실시한다. 일반적으로 강 슬래브는 조압연으로 시트 바가 되고, 마무리 압연에 의해 열연 코일이 된다. 또한, 밀(mill) 능력 등에 따라서는 그러한 구분에 구애되지 않고, 소정의 사이즈가 되면 문제 없다. 열간 압연 조건으로서는, 이하가 바람직하다.

마무리 압연 온도: 800℃ 이상 950℃ 이하

마무리 압연 온도를 800℃ 이상으로 함으로써, 열연 코일에서 얻어지는 조직을 균일하게 할 수 있는 경향이 있다. 이 단계에서 조직을 균일하게 할 수 있는 것은, 최종 제품의 조직이 균일하게 되는 것에 기여한다. 조직이 불균일하면, 연성이나 굽힘성, 신장 플랜지성 등의 가공성이 저하한다. 한편 950℃를 초과하면 산화물(스케일) 생성량이 많아지고 지철과 산화물의 계면이 거칠어져 산 세정 및 냉간 압연 후의 표면 품질이 열화하는 경우가 있다. 또한, 조직에 있어서 결정 입경이 조대하게 됨으로써, 강 슬래브와 마찬가지로 강판의 강도나 굽힘성이나 신장 플랜지성 등의 가공성이 저하하는 원인이 되는 경우가 있다.

상기 열간 압연을 종료한 후, 조직의 미세화나 균일화를 위해, 마무리 압연 종료 후 3초 이내에 냉각을 개시하고, [마무리 압연 온도]∼[마무리 압연 온도－100]℃의 온도역을 10∼250℃/s의 평균 냉각 속도로 냉각하는 것이 바람직하다.

권취 온도: 450∼700℃

열연 후의 코일 권취 직전의 온도, 즉 권취 온도가 450℃ 이상이면, NbC 등의 미세 석출의 관점에서 바람직하다. 권취 온도가 700℃ 이하이면 석출물이 지나치게 조대해지지 않기 때문에 바람직하다. 열연판 조직의 정립화 등의 관점에서 보다 바람직하게는 500℃ 이상 680℃ 이하로 한다.

이어서, 냉간 압연을 행한다. 냉간 압연에서는, 상기 열간 압연에서 얻어진 열연 강판에 냉간 압연을 실시한다. 또한, 통상, 산 세정에 의해 스케일을 없앤 후, 냉간 압연이 실시되어 냉연 코일이 된다. 이 산 세정은 필요에 따라서 행해진다.

냉간 압연은 압하율 20％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이는 계속해서 행하는 가열에 있어서 균일 미세한 마이크로 조직을 얻기 위함이다. 20％ 미만에서는 가열시에 조립(粗粒)이 되기 쉬운 경우나, 불균일한 조직이 되기 쉬운 경우가 있어, 전술한 바와 같이, 그 후의 열처리 후 최종 제품판에서의 강도나 가공성 저하가 염려된다. 압하율의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 고강도 강판이기 때문에, 높은 압하율은 압연 부하에 의한 생산성 저하 외에, 형상 불량이 되는 경우가 있다. 압하율은 90％ 이하가 바람직하다.

이어서, 가열(예를 들면, 어닐링로 등에서의 가열이고, 이하 「어닐링」이라고 하는 경우가 있음)을 행한다. 이 어닐링에서는, 냉간 압연으로 얻어진 냉연판을 Ac1점∼Ac3점＋50℃의 온도역에서 가열한다. 그 후, 산 세정한다.

Ac1점∼Ac3점＋50℃의 온도역에서 가열

「Ac1점∼Ac3점＋50℃의 온도역에서 가열」은, 높은 항복비와 도금성을 최종 제품에서 담보하기 위한 조건이다. 이어지는 열처리의 전에, 페라이트와 마르텐사이트를 포함하는 조직을 얻어 두는 것이 재질상 바람직하다. 또한, 도금성의 관점에서도 이 가열에 의해 강판 표층부에 Si나 Mn 등의 산화물을 농화시키는 것이 바람직하다. 그 관점에서, Ac1점∼Ac3점＋50℃의 온도역에서 가열한다.

여기에서, Ac1＝751－27C＋18Si－12Mn－23Cu－23Ni＋24Cr＋23Mo－40V－6Ti＋32Zr＋233Nb－169Al－895B로 한다. 또한, Ac3＝937－477C＋56Si－20Mn－16Cu－27Ni－5Cr＋38Mo＋125V＋136Ti＋35Zr－19Nb＋198Al＋3315B로 한다. 또한, 상기 식에 있어서의 원소 기호는 각 원소의 함유량을 의미하고, 함유하지 않는 성분은 0으로 한다.

산 세정

이어지는 열처리에 있어서, Ac3점 이상의 온도역에서의 가열에 의해 도금성을 담보하기 위해, 전(前) 공정에서 강판 표층부에 농화한 Si나 Mn 등의 산화물을 산 세정에 의해 제거한다.

열처리

상기 산 세정 후, 평균 가열 속도: 10℃/s 미만, 가열 온도 T: Ac3점∼950℃, 당해 온도역의 로 내 분위기의 수소 농도 H: 5vol％ 이상, 로 내 노점 D: 하기 (1)식을 만족, 450∼550℃의 온도역의 체류 시간: 5s 이상 20s 미만의 조건으로 열처리를 실시한다.

평균 가열 속도: 10℃/s 미만

평균 가열 속도는 조직의 균일화라는 이유에서 10℃/s 미만으로 한다. 또한, 제조 효율 저하를 억제하는 관점에서 평균 가열 속도는 2℃/s 이상이 바람직하다.

가열 온도(예를 들면 어닐링 온도) T: Ac3점∼950℃

로 내 분위기를 규정하는 것은, 재질과 도금성 모두 담보하기 위함이다. 가열 온도가 Ac3점 이하에서는, 최종적으로 얻어지는 금속 조직에서, 페라이트의 분율이 높아지기 때문에 강도가 얻어지지 않는다. 또한, 가열 온도가 950℃를 초과하면 결정립이 조대화하여 굽힘성이나 신장 플랜지성 등의 가공성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 가열 온도가 950℃를 초과하면, 표면에 Mn이나 Si가 농화하기 쉬워져 도금성을 저해한다. 또한, 가열 온도가 950℃를 초과하면 설비로의 부하도 높아 안정적으로 제조할 수 없게 될 가능성이 있다.

Ac3점∼950℃의 온도역에 있어서의 수소 농도 H: 5vol％ 이상

본 발명에 있어서는, 전술의 가열 온도에 대하여 로 내 분위기도 동시에 제어함으로써 도금성이 담보된다. 수소 농도가 5vol％ 미만에서는 불도금이 다발한다. 20vol％를 초과하는 수소 농도에서는 효과가 포화하기 때문에 이를 바람직한 상한으로 한다. 또한, 상기 Ac3점∼950℃의 온도역 이외에 대해서는, 수소 농도는 5vol％ 이상의 범위에 없어도 좋다.

Ac3점∼950℃의 온도역에 있어서의 노점 D: 식 (1)의 범위

또한, 하기 식 (1)로 나타나는 로 내 노점 D도 도금성을 담보하는 중요한 요소이다. 수소 농도를 확보해도 노점 D가 상한을 초과하면, 어닐링 중에 Si나 Mn 등의 합금 원소가 재차 농화하여, 불도금, 도금 품질의 저하를 초래한다. 노점의 하한은 특별히 규정하지 않지만, 노점을 －40℃ 미만으로 제어하는 것은 곤란하여, 막대한 설비비와 조업 비용를 필요로 한다는 문제가 있다.

(식 1)

－40≤D≤(T－1112.5)/7.5 ···(1)

450∼550℃의 온도역의 체류 시간: 5s 이상 20s 미만

도금 공정의 전에 450∼550℃의 온도역에서 5s 이상 체류시킨다. 이는 베이나이트의 생성을 촉진하기 위함이다. 조직의 규정으로서, 고YS를 얻기 위해 베이나이트는 중요한 조직이다. 이를 생성하여, 베이나이트와 템퍼링 마르텐사이트의 합계로 30％ 이상의 분율을 얻기 위해서는 이 온도역에서 5s 이상 체류시킬 필요가 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 20초를 초과하는 체류 시간은, 오스테나이트를 필요 이상으로 베이나이트 변태시켜 버려, 필요량의 마르텐사이트를 얻을 수 없게 되기 때문에 20s 미만으로 할 필요가 있다. 450℃ 미만에서는 베이나이트를 얻기 어려운 것에 더하여, 후에 이어지는 도금욕온을 하회하는 것은, 도금욕의 품질을 떨어뜨리기 때문에 바람직하지 않다. 그 때문에 상기 온도역의 하한을 450℃로 한다. 한편, 550℃를 초과하는 온도역에서는 베이나이트가 아니라 페라이트나 펄라이트가 나오기 쉬워진다. 가열 온도로부터 이 온도역까지의 냉각에 대해서는, 3℃/s 이상의 냉각 속도(평균 냉각 속도)로 하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 3℃/s 미만에서는 페라이트 변태를 일으키기 쉬워, 소망하는 금속 조직이 얻어지지 않게 되기 때문이다. 상한은 특별히 규정은 없다. 냉각 정지 온도로서는, 전술의 450∼550℃로 하면 좋지만, 이것 이하의 온도로 일단 냉각하고, 재가열에 의해 450∼550℃의 온도역에서의 체류를 시키는 것도 가능하다. 이 경우, Ms점 이하까지 냉각한 경우에는 마르텐사이트가 생성된 후, 템퍼링되는 경우도 있다.

이어서, 아연 도금 공정을 행한다. 아연 도금 공정이란, 열처리 후의 강판에, 도금 처리를 실시하고, 평균 냉각 속도가 5℃/s 이상인 조건으로 50℃ 이하까지 냉각하는 공정이다.

도금 처리는, 편면당의 도금 부착량이 20∼120g/㎡가 되도록 하면 좋다. 다른 조건은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 질량％로, Fe: 0.1∼18.0％, Al: 0.001％∼1.0％를 함유하고, Pb, Sb, Si, Sn, Mg, Mn, Ni, Cr, Co, Ca, Cu, Li, Ti, Be, Bi 및 REM으로부터 선택하는 1종 또는 2종 이상을 합계 0∼30％를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 도금층을, 상기의 방법으로 얻어진 강판의 표면에 형성하는 공정이다. 도금 처리의 방법은, 용융 아연 도금으로 한다. 조건은 적절하게 설정하면 좋다. 또한, 용융 아연 도금 후에 가열하는 합금화 처리를 행해도 좋다. 합금화 처리는, 예를 들면, 480∼600℃의 온도역에서 1∼60초 정도 유지하는 처리이다.

상기 도금 처리 후(합금화 처리를 행하는 경우는 그 후), 평균 냉각 속도 5℃/s 이상으로 50℃ 이하까지 냉각한다. 이는 고강도화에 필수적인 마르텐사이트를 얻기 위함이다. 5℃/s 미만에서는 강도에 필요한 마르텐사이트를 얻는 것이 어렵다. 또한 50℃보다 높은 온도에서 냉각을 그만두어 버리면, 마르텐사이트가 과도하게 템퍼링되어(자기 템퍼링(self-tempering)) 필요한 강도를 얻기 어려워지기 때문이다. 또한, 평균 냉각 속도는 높은 YR을 얻기 위한 적절하게 템퍼링된 마르텐사이트를 얻기 위해 30℃/s 이하가 바람직하다.

이어서 조질 압연 공정을 행한다. 조질 압연 공정이란, 아연 도금 공정 후의 도금판에, 0.1％ 이상의 신장률로 조질 압연을 실시하는 공정이다. 도금판에, 형상 교정이나 표면 조도 조정의 목적에 더하여, 고YS를 안정적으로 얻는 목적으로, 0.1％ 이상의 신장률로 조질 압연을 한다. 형상 교정이나 표면 조도 조정에 대해서는 조질 압연을 대신하여 레벨러 가공을 실시해도 좋다. 과도한 조질 압연은, 강판 표면에 과잉의 변형이 도입되어 굽힘성이나 신장 플랜지성의 평가값을 내린다. 또한, 과도한 조질 압연은 연성도 저하시키는 것 외에, 고강도 강판이기 때문에 설비 부하도 높아진다. 그래서, 조질 압연의 압하율은 3％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

실시예

표 1에 나타내는 성분 조성의 용강을 전로(converter)에서 용제하고, 연속 주조기에서 슬래브로 한 후, 표 2에 나타내는 여러 가지의 조건으로 열연, 냉연, 가열(어닐링), 산 세정(표 2에 있어서 「○」의 경우는, 산 세정액의 HCl 농도를 5mass％, 액체의 온도를 60℃로 조정한 것을 사용했음), 열처리 및 도금 처리, 조질 압연을 실시하여, 고강도 아연 도금 강판(제품판)을 제조했다. 또한, 냉각(도금 처리 후의 냉각)에서는 수온 40℃의 수조를 통과시킴으로써 50℃ 이하까지 냉각했다.

이상에 의해 얻어진 아연 도금 강판의 샘플을 채취하고, 하기의 방법으로 조직 관찰 및 인장 시험을 행하여, 금속 조직의 분율(면적률), 항복 강도(YS), 인장 강도(TS), 항복 강도비(YR＝YS/TS×100％)를 측정·산출했다. 또한, 외관을 육안 관찰하여 도금성(표면 성상)을 평가했다. 평가 방법은 이하와 같다.

조직 관찰

용융 아연 도금 강판으로부터 조직 관찰용 시험편을 채취하고, L 단면(압연 방향으로 평행한 판두께 단면)을 연마 후, 나이탈액(nital solution)으로 부식하고 SEM으로 표면으로부터 1/4t(t는 전체 두께) 근방의 위치를 1500배의 배율로 3시야 이상을 관찰하여 촬영한 화상을 해석했다(관찰 시야마다 면적률을 측정하여, 평균값을 산출했다). 또한, 상기 화상의 일 예를 도 1에 나타낸다.

아연 도금층 중의 Mn 산화물량

아연 도금층 중의 Mn 산화물량에 대해서는, 도금층을 묽은 염산으로 용해한 후, ICP 발광 분광 분석법을 사용하여 측정했다. 구체적인 측정 원리를 이하에 나타낸다. 어닐링 공정에서 강판 표면에 형성된 Mn 산화물은, 도금 공정에서 대부분이 도금층 내로 취입되고, 일부가 지철/도금 계면에 잔류한다. Mn 산화물은 산으로 용이하게 용해 가능하기 때문에, 도금 강판을 묽은 염산에 침지함으로써, 도금층 내 및 계면 잔류 Mn 산화물을 모두 용해할 수 있다. 이때, 인히비터를 묽은 염산에 첨가함으로써, 기반 강판의 용해를 억제할 수 있어, 강판 표면에 형성된 Mn 산화물만을 정확하게 정량할 수 있다.

인장 시험

아연 도금 강판으로부터 압연 방향에 대하여 직각 방향으로 JIS 5호 인장 시험편(JIS Z 2201)을 채취하고, 인장 속도(크로스헤드 스피드) 10㎜/min 일정하게 인장 시험을 행했다. 항복 강도(YS)는, 응력 100-200㎫ 탄성역의 기울기로부터 0.2％ 내력을 판독한 값으로 하고, 인장 강도는 인장 시험에 있어서의 최대 하중을 초기의 시험편 평행부 단면적으로 나눈 값으로 했다. 평행부의 단면적 산출에 있어서의 판두께는 도금 두께 포함의 판두께값을 이용했다.

표면 성상(외관)

도금 후의 외관을 육안 관찰하여, 불도금 결함이 전혀 없는 것을 ○, 불도금 결함이 발생한 것을 ×, 불도금 결함은 없지만 도금 외관 불균일 등이 발생한 것은 △로 했다. 또한, 불도금 결함이란 수 ㎛∼수 ㎜ 정도의 크기이고, 도금이 존재하지 않고 강판이 노출되어 있는 영역을 의미한다.

내도금 박리성

굽힘시의 내도금 박리성은, (1) GA(합금화 처리를 행한 것)에서는, 90°를 초과하여 예각으로 굽혔을 때의 굽힘 가공부의 도금 박리의 억제가 요구된다. 본 실시예에서는 120° 굽힌 가공부에 셀로판 테이프를 압착하여 박리물을 셀로판 테이프에 전이시키고, 셀로판 테이프 상의 박리물량을 Zn 카운트 수로 하여 형광 X선법으로 구했다. 또한, 이때의 마스크 지름은 30㎜, 형광 X선의 가속 전압은 50㎸, 가속 전류는 50㎃, 측정 시간은 20초이다. 하기의 기준에 비추어, 랭크 1, 2의 것을 내도금 박리성이 양호(기호 ○), 3 이상의 것을 내도금 박리성이 불량(기호 ×)이라고 평가했다.

형광 X선 Zn 카운트 수 랭크

0-500 미만: 1

500 이상-1000 미만: 2

1000 이상-2000 미만: 3

2000 이상-3000 미만: 4

3000 이상: 5

(2) GI(합금화 처리를 행하고 있지 않은 것)에서는, 충격 시험시의 내도금 박리성이 요구된다. 볼 임팩트 시험을 행하여, 가공부를 테이프 박리하고, 도금층의 박리 유무를 육안 판정했다. 볼 임팩트 조건은, 볼 중량 1000g, 낙하 높이 100㎝이다.

○(Good): 도금층의 박리 없음

×(NG): 도금층이 박리

가공 후 내식성

GA에 대해서는 120° 굽힘 가공, GI에 대해서는 볼 임팩트 시험을 행한 시험편에, 니혼파커라이징사 제조의 탈지제: FC-E2011, 표면 조정제: PL-X 및 화성 처리제: 팔본드 PB-L3065를 이용하여, 하기의 표준 조건으로 화성 처리 피막 부착량이 1.7∼3.0g/㎡가 되도록 화성 처리를 실시했다.

<표준 조건>

·탈지 공정; 처리 온도가 40℃, 처리 시간이 120초

·스프레이 탈지(spray degreasing), 표면 조정 공정; pH가 9.5, 처리 온도가 실온, 처리 시간이 20초

·화성 처리 공정; 화성 처리액의 온도가 35℃, 처리 시간이 120초

상기 화성 처리를 실시한 시험편의 표면에, 닛폰페인트사 제조의 전착 도료: V-50을 이용하여, 막두께가 25㎛가 되도록 전착 도장을 실시하고, 하기의 부식 시험에 제공했다.

<염수 분무 시험(SST)>

화성 처리, 전착 도장을 실시한 상기 시험편의 GA에서는 굽힘 가공부 표면 및 GI에서는 볼 임팩트 부분에, 커터로 도금에 도달하는 컷 흠집을 부여했다. 이 시험편을, 5mass％ NaCl 수용액을 사용하여, JIS Z2371: 2000에 규정되는 중성 염수 분무 시험에 준거하여 240시간의 염수 분무 시험을 행했다. 크로스컷 흠집부에 대해서 테이프 박리 시험하여, 컷 흠집부 좌우를 맞춘 최대 박리 전체 폭을 측정했다. 이 최대 박리 전체 폭이 2.0㎜ 이하이면, 염수 분무 시험에 있어서의 내식성은 양호라고 평가했다.

○(Good): 컷 흠집으로부터의 최대 팽창 전체 폭 2.0㎜ 이하

×(NG): 컷 흠집으로부터의 최대 팽창 전체 폭 2.0㎜ 초과

얻어진 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 금속 조직의 「F」는 페라이트 및 탄화물을 포함하지 않는 베이나이트, 「M」은 마르텐사이트, 「M', B」는 템퍼링 마르텐사이트 및 베이나이트를 의미한다.

가공성(굽힘성)

가공성의 구비를 확인하기 위해 굽힘 시험을 행했다. 시험 방법은, 아연 도금 강판으로부터 압연 방향에 대하여 직각 방향으로 30L×100W㎜의 직사각 샘플을 절출하여, 단면 연삭으로 25L×100W㎜의 시험편으로 하고, 굽힘 반경 3.5R(R/t＝2.5)로 180° U 굽힘을 실시했을 때의, 굽힘 정점 근방에서의 균열 유무를 판정했다. 표의 「○」는 균열 없음을 의미한다. 또한, 균열이란 현미경으로 10배로 확대했을 때에 시인할 수 있는 균열을 의미하고, 균열이 발생하기 전의 주름은 균열이라고는 판정하지 않는다.

본 발명의 범위의 성분 및 제조 조건으로 얻어진 본 발명예의 강판은, TS≥950㎫ 이상에서, YR≥65％가 얻어짐과 함께, 소정의 가공성이나 도금 품질을 겸비한 강판으로 되어 있다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 높은 인장 강도를 가질 뿐만 아니라, 높은 항복 강도비와 양호한 가공성 및 표면 성상를 겸비함으로써, 자동차 차체의 골격 부품, 특히 충돌 안전성에 영향을 주는 캐빈 주변을 중심으로 적용한 경우, 그 안전 성능의 향상과 함께, 고강도 박육화 효과에 의한 차체 경량화에 기여함으로써 CO₂ 배출 등 환경면에도 공헌할 수 있다. 또한 양호한 표면 성상·도금 품질을 겸비하고 있기 때문에, 서스펜션 등 눈비에 의한 부식이 염려되는 개소에도 적극적으로 적용하는 것이 가능하고, 차체의 방청·내부식성에 대해서도 성능 향상을 기대할 수 있다. 이러한 특성은 자동차 부품에 한정되지 않고, 토목·건축, 가전 분야에도 유효한 소재이다.

Claims

질량％로,
C: 0.12％ 이상 0.25％ 이하,
Si: 1％ 미만,
Mn: 2.0％ 이상 3％ 이하,
P: 0.05％ 이하,
S: 0.005％ 이하,
Al: 0.1％ 이하,
N: 0.008％ 이하,
Ca: 0.0003％ 이하를 함유하고,
Ti, Nb, V, Zr 중 1종 이상을 합계로 0.01∼0.1％ 함유하고,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과,
면적률로, 페라이트가 15％ 이하, 마르텐사이트가 20％ 이상 50％ 이하, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트가 합계로 30％ 이상, 또한 페라이트, 마르텐사이트, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트 이외의 잔부 조직이 합계로 10% 이하인 금속 조직을 갖는 강판과,
당해 강판 상에 형성되고, 편면당의 도금 부착량이 20∼120g/㎡인 아연 도금층을 구비하고,
항복 강도비가 65％ 이상이고,
인장 강도가 950㎫ 이상이고,
상기 아연 도금층에 포함되는 Mn 산화물량이, 0.015∼0.050g/㎡인 고항복비형 고강도 아연 도금 강판.
제1항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, 이하의 (A) 및 (B) 중 적어도 하나를 함유하는 고항복비형 고강도 아연 도금 강판.
(A) Mo, Cr, Cu, Ni 중 1종 이상을 합계로 0.1∼0.5％ 및 B: 0.0003∼0.005％의 어느 한쪽 또는 양쪽
(B) Sb: 0.001∼0.05％
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 아연 도금층이 합금화 아연 도금층인 고항복비형 고강도 아연 도금 강판.
제1항 또는 제2항에 기재된 성분 조성을 갖는 냉연 강판을, Ac1점∼Ac3점＋50℃의 온도역에서 가열한 후, 산 세정하고, 그 후 평균 가열 속도: 10℃/s 미만, 가열 온도 T: Ac3점∼950℃, 당해 온도역의 로(furnace) 내 분위기의 수소 농도 H: 5vol％ 이상, 로 내 노점 D: 하기 (1)식을 만족, 450∼550℃의 온도역의 체류 시간: 5s 이상 20s 미만의 조건으로 열처리를 행하는 열처리 공정과,
상기 열처리 공정 후의 강판에, 도금 처리를 실시하고, 평균 냉각 속도가 5℃/s 이상인 조건으로 50℃ 이하까지 냉각하는 아연 도금 공정과,
상기 아연 도금 공정 후의 도금판에, 0.1％ 이상의 신장률로 조질 압연을 실시하는 조질 압연 공정을 구비한 고항복비형 고강도 아연 도금 강판의 제조 방법.
여기서, Ac3(℃)＝937－477C＋56Si－20Mn－16Cu－27Ni－5Cr＋38Mo＋125V＋136Ti＋35Zr－19Nb＋198Al＋3315B이고, 당해 식에 있어서의 원소 기호는 각 원소의 함유량을 의미하고, 함유하지 않는 성분은 0으로 한다.
(식 1)
－40≤D≤(T－1112.5)/7.5 ···(1)
(1)식 중의 D는 로 내 노점(℃), T는 가열 온도(℃)를 의미한다.
제4항에 있어서,
상기 도금 처리가, 용융 아연 도금 처리, 또는 용융 아연 도금하고 합금화하는 처리인 고항복비형 고강도 아연 도금 강판의 제조 방법.
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