KR102198585B1 - 박강판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

인장 강도: 900㎫ 이상을 갖고, 또한 양호한 용접성을 갖는 박강판 및 그의 제조 방법을 제공한다. 특정의 성분 조성과, 페라이트를 면적률로 25％ 이상 65％ 이하, 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트를 면적률로 35％ 이상 75％ 이하, 잔부 조직으로서 상기 페라이트 및 상기 마르텐사이트 이외를 면적률 합계로 20％ 이하(0％를 포함함) 포함하고, 상기 페라이트 및 상기 마르텐사이트의 평균 입경이 각각 5㎛ 이하이고, 상기 페라이트와 상기 마르텐사이트의 계면 상의 Si 및 Mn의 합계가 원자 농도로 5％ 이상인 강 조직을 갖고, 인장 강도가 900㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 박강판으로 한다.

Description

박강판 및 그의 제조 방법
본 발명은, 박(薄)강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 지구 환경 보전의 관점에서, CO2 배출량의 규제를 목적으로 하여 자동차 업계 전체에서 자동차의 연비 개선이 지향되고 있다. 자동차의 연비 개선에는, 사용 부품의 박육화에 의한 자동차의 경량화가 가장 유효하기 때문에, 최근, 자동차 부품용 소재로서의 고강도 강판(고강도화된 박강판)의 사용량이 증가하고 있다.
한편, 강판의 용접성(weldability)은 고강도화에 수반하여 악화되는 경향이 있다. 그 때문에, 고강도에 더하여, 용접성이 우수한 강판이 요망되고 있다. 용접성을 만족하지 않는 강판은, 용접으로 접합할 때에 균열(cracking) 등의 문제를 발생시키기 때문에, 자동차 부품 등으로서 이용할 수 없다. 자동차 부품 등을 경량화하는 데에 있어서는, 고강도와 용접성을 겸비한 강판 개발이 필수로서, 지금까지도 용접성에 착안한 고강도의 냉연 강판 및 용융 도금 강판에 대해서, 여러 가지의 기술이 제안되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에서는, 질량％로, C: 0.05∼0.15％, Si: 0.01∼1.00％, Mn: 1.5∼4.0％, P: 0.100％ 이하, S: 0.02％ 이하, Al: 0.01∼0.50％, Cr: 0.010∼2.000％, Nb: 0.005∼0.100％, Ti: 0.005∼0.100％, B: 0.0005∼0.0050％를, Si, Mn, Cr 및 B를 규정의 범위 내에서 함유시키고, 면적률로 페라이트: 10％ 이하, 베이니틱 페라이트: 2∼30％, 마르텐사이트: 60∼98％를 포함하고, X선 회절법에 의해 구한 잔류 오스테나이트의 비율이 2％ 미만으로 이루어지는 금속 조직(강 조직)으로 한 후에, 베이나이트에만 인접하는 괴상(massive) 마르텐사이트의 전체 조직에 차지하는 비율이 10％ 이하로 하고, 표면으로부터 100㎛와 20㎛의 경도차를 규정함으로써, 스폿 용접성(spot weldability), 내충격성 및 굽힘 가공성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판이 얻어진다고 하고 있다.
특허문헌 2에서는, 질량％로, C: 0.05∼0.13％, Si: 0.05∼2.0％, Mn: 1.5∼4.0％, P: 0.05％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.01∼0.1％, Cr: 0.05∼1.0％, Nb: 0.010∼0.070％, Ti: 0.005∼0.040％ 및 N: 0.0005∼0.0065％를 함유하고, 강 중의 Ti 중 70％ 이상을 석출시키고, Nb를 15％ 이상 고용 상태로서 잔존시킴으로써 인장 강도가 980㎫ 이상인 스폿 용접성이 우수한 냉연 강판이 얻어진다고 하고 있다.
특허문헌 3에서는, 질량％로, C: 0.07∼0.15％, Si: 1.1∼1.6％, Mn: 2.0∼2.8％, P: 0％ 초과 0.015％ 이하, S: 0％ 초과 0.005％ 이하, Al: 0.015∼0.06％, Ti: 0.010∼0.03％ 및, B: 0.0010∼0.004％를 함유하고, 강판의 판두께의 1/4 위치에 있어서 하기 금속 조직의 면적률이, 템퍼링 마르텐사이트: 10면적％ 이상 30면적％ 미만, 베이나이트: 70면적％ 초과, 템퍼링 마르텐사이트와 베이나이트의 합계: 90면적％ 이상, 페라이트: 0면적％ 이상 5면적％ 이하 및, 잔류 오스테나이트: 0면적％ 이상 4면적％ 이하를 만족하는 인장 강도가 980㎫ 이상, 또한, 0.2％ 내력(proof stress)이 700㎫ 미만인, 연성, 신장 플랜지성(stretch flange formability) 및, 용접성이 우수한 냉연 강판, 용융 아연 도금 강판 및, 합금화 용융 아연 도금 강판이 얻어진다고 하고 있다.
일본특허공보 제5858199호 일본공개특허공보 2015-200013호 일본공개특허공보 2016-37650호
특허문헌 1에서 제안된 기술에서는, 스폿 용접성을 양호한 것으로 되게 하기 위한 요건으로서, C, Si, P 및 S 함유량을 규정한 것만으로, 스폿 용접성이 충분하다고는 할 수 없는 케이스가 있다.
특허문헌 2에서 제안된 기술에서는, 열간 압연 전의 슬래브(slab) 재가열 공정에 있어서, (Ts－50)℃ 이상에서 가열함으로써 Nb계 정출물을 용해한다고 하고 있지만, 어닐링 온도인 900℃ 이하에서는 Nb계 탄화물이 불가피적으로 석출되는 온도역이어서, 고용 Nb를 15％ 안정적으로 잔존시키는 것은 곤란하다.
특허문헌 3에서 제안된 기술에 있어서도 용접성을 개선하기 위한 지표는 저(低)C화뿐으로, 특허문헌 1과 마찬가지로, 스폿 용접성이 충분하다고 할 수 없는 케이스가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 인장 강도: 900㎫ 이상을 갖고, 또한 양호한 용접성을 갖고, 신장도 양호한 박강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해, 인장 강도 900㎫ 이상 또한 양호한 용접성을 겸비하는 박강판의 요건에 대해서 예의 검토했다. 본건에서 대상으로 하는 박강판의 판두께는, 0.4㎜ 이상 3.2㎜ 이하이다. 스폿 용접에 있어서, 조건에 따라 용접 후에 균열이 발생하는 사상(事象)이 발생했다. 균열이 발생한 용접 조건이나 강판의 강 조직을 예의 조사한 결과, 아연 도금 강판과 냉연 강판을 용접시키는 경우, 혹은 도금 강판끼리를 용접시키는 경우, 아연의 입계 침식에 의해 균열을 조장시키는 것, 가공성이 양호한 페라이트와 마르텐사이트의 용접성을 개선하려면, 스폿 용접 시에 응력 집중원이 되는 연질인 페라이트와 경질인 마르텐사이트의 경도차를 저감하고, 아연의 입계 침식을 막은 후에 균열 억제를 위해 페라이트와 마르텐사이트의 표면 에너지를 상승시키는 것이 유효하다는 것이 판명되었다. 본 발명은 상기의 인식에 기초하여 완성된 것으로, 그 요지는 다음과 같다.
[1] 질량％로, C: 0.05％ 이상 0.20％ 이하, Si: 0.60％ 이상 1.65％ 이하, Mn: 1.8％ 이상 3.5％ 이하, P: 0.05％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.08％ 이하, N: 0.0060％ 이하, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 페라이트를 면적률로 25％ 이상 65％ 이하, 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트를 면적률로 35％ 이상 75％ 이하, 잔부 조직으로서 상기 페라이트 및 상기 마르텐사이트 이외를 면적률 합계로 20％ 이하(0％를 포함함) 포함하고, 상기 페라이트 및 상기 마르텐사이트의 평균 입경이 각각 5㎛ 이하이고, 상기 페라이트와 상기 마르텐사이트의 계면 상의 Si 및 Mn의 합계가 원자 농도로 5％ 이상인 강 조직을 갖고, 인장 강도가 900㎫ 이상인 박강판.
[2] 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, V: 0.001％ 이상 1％ 이하, Ti: 0.001％ 이상 0.3％ 이하, Nb: 0.001％ 이상 0.3％ 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 [1]에 기재된 박강판.
[3] 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, Cr: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, Mo: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, Ni: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, B: 0.0001％ 이상 0.0050％ 이하, Sb: 0.001％ 이상 0.050％ 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 상기 페라이트와 상기 마르텐사이트의 계면 상의 Cr, Mo, Ni, B 및 Sb의 원자 농도가 합계로 5％ 이상인 [1] 또는 [2]에 기재된 박강판.
[4] 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, REM, Sn, Mg, Ca 중 어느 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.0001％ 이상 0.1％ 이하 함유하는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 박강판.
[5] 표면에 도금층을 구비하는 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 박강판.
[6] 상기 도금층의 조성이 Fe: 20.0％ 이하, Al: 0.001％ 이상 3.5％ 이하와 Pb, Sb, Si, Sn, Mg, Mn, Ni, Cr, Co, Ca, Cu, Li, Ti, Be, Bi 및 REM으로부터 선택하는 1종 또는 2종 이상을 합계 0％∼3.5％를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피 불순물로 이루어지는 [5]에 기재된 박강판.
[7] 상기 도금층은, 합금화 용융 도금층인 [5] 또는 [6]에 기재된 박강판.
[8] [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 박강판의 제조 방법으로서, 강 소재를, 1150℃ 이상 1350℃ 이하에서 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시함에 있어서, 마무리 압연 종료 온도를 820℃ 이상으로 하고, 350℃ 이상 680℃ 이하에서 권취하고, 냉간 압연을 실시하고, 냉간 압연 후 가열하여 840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류시킨 후, 냉각하여, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시키고, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상, 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초 이상인 조건에서 냉각하는 박강판의 제조 방법.
[9] [5]∼[7] 중 어느 하나에 기재된 박강판의 제조 방법으로서, 강 소재를, 1150℃ 이상 1350℃ 이하에서 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시함에 있어서, 마무리 압연 종료 온도를 820℃ 이상으로 하고, 350℃ 이상 680℃ 이하에서 권취하고, 냉간 압연을 실시하고, 냉간 압연 후 가열하여 840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류시킨 후, 냉각하여, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시키고, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상으로 냉각하고, 그 후, 도금욕에 침지시킴으로써 도금 처리를 행하거나 또는 당해 도금 처리를 행하고 추가로 합금화 처리를 행하고, 도금 처리 또는 합금화 처리 후 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초 이상인 조건에서 냉각하는 박강판의 제조 방법.
본 발명의 박강판은, 인장 강도(TS): 900㎫ 이상의 고강도와, 우수한 용접성을 겸비하고, 추가로, 양호한 신장을 나타낸다. 본 발명의 박강판을 자동차 부품에 적용하면, 자동차 부품의 더 한층의 경량화가 실현된다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다.
<성분 조성>
본 발명의 박강판의 성분 조성은, 질량％로, C: 0.05％ 이상 0.20％ 이하, Si: 0.60％ 이상 1.65％ 이하, Mn: 1.8％ 이상 3.5％ 이하, P: 0.05％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.08％ 이하, N: 0.0060％ 이하, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.
상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, V: 0.001％ 이상 1％ 이하, Ti: 0.001％ 이상 0.3％ 이하, Nb: 0.001％ 이상 0.3％ 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유해도 좋다.
또한, 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, Cr: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, Mo: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, Ni: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, B: 0.0001％ 이상 0.0050％ 이하, Sb: 0.001％ 이상 0.050％ 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유해도 좋다.
이하, 각 성분에 대해서 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 성분의 함유량을 나타내는 「％」는 「질량％」를 의미한다.
C: 0.05％ 이상 0.20％ 이하
C는, 템퍼링 마르텐사이트의 경도에 관계되고, 강판의 강도를 상승시키기 위해 유효한 원소이다. 인장 강도: 900㎫ 이상을 얻으려면, 적어도 C 함유량을 0.05％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, C 함유량이 0.20％를 상회하면, 스폿 용접에서의 용융 금속부의 경도가 과도하게 상승하여, 열 영향부(HAZ부)와의 경도차가 발생함으로써 스폿 용접성을 저하시킨다. 그 때문에, C 함유량의 범위를 0.05％ 이상 0.20％ 이하로 했다. 하한에 대해서 바람직한 C 함유량은 0.07％ 이상이다. 보다 바람직하게는 0.08％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.09％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 C 함유량은 0.17％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.15％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.13％ 이하이다.
Si: 0.60％ 이상 1.65％ 이하
Si는, 계면 상에 편석시킴으로써 입계의 젖음성(wettability)을 저하시켜, 스폿 용접에서의 아연의 입계 침식(grain boundary corrosion)을 억제함으로써 균열 발생을 억제하는 효과가 있는 원소이다. 이 효과를 얻으려면, 적어도 Si를 0.60％ 함유할 필요가 있다. 한편, Si 함유량이 1.65％를 상회하면, 화성 처리성이나 도금성으로의 악영향이 현재화(become obvious)하여, 자동차용 부재로서 적용이 곤란해진다. 이상으로부터, Si 함유량 범위를 0.60％ 이상 1.65％ 이하로 했다. 하한에 대해서 바람직한 Si 함유량은 0.70％ 이상이다. 보다 바람직하게는 0.90％ 이상, 더욱 바람직하게는 1.10％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Si 함유량은 1.60％ 이하이다. 보다 바람직하게는 1.50％ 이하, 더욱 바람직하게는 1.40％ 이하이다.
Mn: 1.8％ 이상 3.5％ 이하
Mn도 Si와 동일하게, 계면 상에 편석시킴으로써, 스폿 용접에서의 입계 침식을 억제하는 효과가 있는 원소이다. 이 효과를 얻으려면, Mn 함유량은 1.8％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Mn 함유량이 3.5％를 상회하면, 화성 처리성이나 도금성이 악화된다. 그 때문에, Mn 함유량은 1.8％ 이상 3.5％ 이하로 했다. 하한에 대해서 바람직한 Mn 함유량은 1.9％ 이상이다. 보다 바람직하게는 2.1％ 이상, 더욱 바람직하게는 2.3％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Mn 함유량은 3.2％ 이하이다. 보다 바람직하게는 3.0％ 이하, 더욱 바람직하게는 2.8％ 이하이다.
P: 0.05％ 이하
P는, 저온 취성을 발생시키는 원소이기 때문에, 용접 시의 냉각 시에 균열을 발생시키는 원소이다. 따라서, 용접성의 관점에서, P 함유량은 최대한 저감하는 것이 바람직하고, 본 발명에서는, P 함유량은 0.05％까지 허용할 수 있다. 바람직하게는 0.03％ 이하이다. P 함유량은 최대한 저감하는 쪽이 바람직하고 무첨가라도 좋지만, 제조상, 0.002％는 불가피적으로 혼입되는 경우가 있다.
S: 0.005％ 이하
S는, 강 중에서 조대한(coarse) 황화물을 형성하고, 이것이 열간 압연 시에 신전(elongated)하여 쐐기 형상(wedge-shaped)의 개재물이 됨으로써, 용접성에 악영향을 초래한다. 그 때문에, S 함유량은 최대한 저감하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 0.005％까지 허용할 수 있기 때문에, S 함유 상한량을 0.005％로 했다. 바람직하게는, 0.003％ 이하이다. S 함유량은 최대한 저감하는 쪽이 바람직하고 무첨가라도 좋지만, 제조상, 0.0002％는 불가피적으로 혼입되는 경우가 있다.
Al: 0.08％ 이하
Al을 제강의 단계에서 탈산제로서 첨가하는 경우, Al 함유량을 0.02％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 한편, Al은 용접성을 악화시키는 조대한 산화물을 형성한다. 그 때문에, Al 함유량 상한 0.08％로 했다. 바람직하게는 0.07％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.06％ 이하이다.
N: 0.0060％ 이하
N은, 상온 시효성(natural aging property)을 악화시켜 예기치 못한 균열을 발생시키거나, 스폿 용접 시의 미소한 보이드(micro voids) 생성의 원인이 되어 용접성을 악화시키거나 하는 유해한 원소이다. 그 때문에, N 함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 본 발명에서는 0.0060％까지 허용할 수 있다. 바람직하게는 0.0050％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.0040％ 이하이다. N 함유량은 최대한 저감하는 쪽이 바람직하고 무첨가라도 좋지만, 제조상, 0.0005％는 불가피적으로 혼입되는 경우가 있다.
이상이 본 발명의 기본 구성이지만, 추가로, 이하의 성분(임의 성분)을 함유해도 좋다.
V: 0.001％ 이상 1％ 이하, Ti: 0.001％ 이상 0.3％ 이하, Nb: 0.001％ 이상 0.3％ 이하의 1종 또는 2종 이상
V, Ti 및 Nb는 C와 결합하여 미세한 탄화물을 형성함으로써 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 한편, 과도하게 함유시키면 조대한 탄화물로서 석출되기 때문에, 용접성을 악화시킨다. 이상의 관점에서, V: 0.001％ 이상 1％ 이하, Ti: 0.001％ 이상 0.3％ 이하, Nb: 0.001％ 이상 0.3％ 이하로 했다. 하한에 대해서 바람직한 V 함유량은 0.005％ 이상이다. 보다 바람직하게는 0.010％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.050％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 V 함유량은 0.6％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.5％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.4％ 이하이다. 하한에 대해서 바람직한 Ti 함유량은 0.005％ 이상이다. 보다 바람직하게는 0.010％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.020％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Ti 함유량은 0.2％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.1％ 이하이다. 하한에 대해서 바람직한 Nb 함유량은 0.005％ 이상이다. 보다 바람직하게는 0.010％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.030％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Nb 함유량은 0.15％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.10％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.08％ 이하이다.
Cr: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, Mo: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, Ni: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, B: 0.0001％ 이상 0.0050％ 이하, Sb: 0.001％ 이상 0.050％ 이하의 1종 또는 2종 이상
Cr, Mo 및 Ni는 강판의 고강도화에 기여하고, 계면 상에 편석함으로써, 스폿 용접성을 개선시키는 효과가 있는 원소이다. 한편, 이들 원소를 과도하게 첨가하면, 변태점이 크게 변화함으로써 소망하는 강 조직이 얻어지지 않게 되어, 화성 처리성이나 도금성이 악화된다. B 및 Sb는, 계면에 편석됨으로써 균열 발생에 필요로 하는 표면 에너지가 상승하여, 스폿 용접에서의 균열 발생 억제에 효과가 있는 원소이다. 과도하게 첨가해도 효과는 포화하기 때문에, 첨가 원소의 낭비로 이어진다. 이상의 관점에서, Cr: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, Mo: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, Ni: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, B: 0.0001％ 이상 0.0050％ 이하, Sb: 0.001％ 이상 0.050％ 이하로 했다. 하한에 대해서 바람직한 Cr 함유량이 0.010％ 이상이다. 보다 바람직하게는 0.050％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.100％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Cr 함유량이 0.8％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.7％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.6％ 이하이다. 하한에 대해서 바람직한 Mo 함유량은 0.010％ 이상이다. 보다 바람직하게는 0.050％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.100％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Mo 함유량은 0.6％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.5％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.4％ 이하이다. 하한에 대해서 바람직한 Ni 함유량은 0.010％ 이상이다. 보다 바람직하게는 0.020％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.030％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Ni 함유량은 0.5％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.4％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3％ 이하이다. 하한에 대해서 바람직한 B 함유량은 0.0003％ 이상이다. 보다 바람직하게는 0.0006％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 B 함유량은 0.0030％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.0020％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0015％ 이하이다. 하한에 대해서 바람직한 Sb 함유량은 0.005％ 이상이다. 보다 바람직하게는 0.008％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.010％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Sb 함유량은 0.040％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.030％ 이하이다.
REM, Sn, Mg, Ca 중 어느 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.0001％ 이상 0.1％ 이하
REM, Sn, Mg 및 Ca는, 개재물을 구 형상화(spheroidizing)시킴으로써 스폿 용접성을 향상시키는 원소이다. 한편, 과도하게 첨가해도 효과는 포화하기 때문에, 첨가 원소의 낭비로 이어진다. 이상의 관점에서, REM, Sn, Mg, Ca 중 어느 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.0001％ 이상 0.1％ 이하로 했다. 하한에 대해서, 바람직하게는, REM, Sn, Mg, Ca 중 어느 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.0005％ 이상이다. 상한에 대해서, 바람직하게는, REM, Sn, Mg, Ca 중 어느 1종 또는 2종 이상을 합계로, 0.02％ 이하이다.
상기 성분 이외의 성분은, Fe 및 불가피적 불순물이다. 또한, 상기 임의 성분을 하한값 미만으로 포함하는 경우에는, 그 임의 원소는 불가피적 불순물로서 포함되는 것으로 한다.
<강 조직>
계속해서, 본 발명의 박강판의 강 조직에 대해서 설명한다. 본 발명의 박강판의 강 조직은, 페라이트를 면적률로 25％ 이상 65％ 이하, 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트를 면적률로 35％ 이상 75％ 이하, 잔부 조직으로서 상기 페라이트 및 상기 마르텐사이트 이외를 면적률 합계로 20％ 이하(0％를 포함함) 포함하고, 상기 페라이트 및 상기 마르텐사이트의 평균 입경이 각각 5㎛ 이하이고, 상기 페라이트와 상기 마르텐사이트의 계면 상의 Si 및 Mn의 합계가 원자 농도로 5원자％ 이상이다. 또한, 원자 농도의 단위인 「원자％」는 간단히 「％」로 표기하는 경우가 있다.
페라이트 면적률이 25％ 이상 65％ 이하
자동차 부재로서 사용하려면 연성이 필요시되어, 소망하는 신장을 얻으려면 페라이트의 면적률은 25％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 페라이트는 연질 조직이기 때문에, 65％를 상회하면 인장 강도 900㎫ 이상이 얻어지지 않는다. 그 때문에, 페라이트 면적률은 25％ 이상 65％ 이하로 했다. 하한에 대해서 바람직한 면적률은 35％ 이상이다. 보다 바람직하게는 40％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 면적률은 60％ 이하이다. 보다 바람직하게는 58％ 이하이다.
마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 면적률이 35％ 이상 75％ 이하
마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트는, 실질적으로 본 발명강의 강도를 상승시키는 조직이다. 인장 강도 900㎫ 이상 얻으려면, 이 마르텐사이트의 면적률은 35％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 이 마르텐사이트의 면적률이 75％를 상회하면 소망하는 신장이 얻어지지 않는다. 이상으로부터, 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 면적률이 35％ 이상 75％ 이하로 했다. 하한에 대해서 바람직한 상기 면적률은 37％ 이상이다. 보다 바람직하게는 40％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 상기 면적률은 70％ 이하이다. 보다 바람직하게는 60％ 이하이다. 또한, 철계 탄화물이란 시멘타이트, η 탄화물, χ 탄화물, ε 탄화물 등을 의미한다.
상기 마르텐사이트는, 어닐링 중의 냉각 과정에서 얻어지는 조직으로, Ms점이 높은 상태이면 250℃에서 150℃까지 냉각되는 과정에서 생성된다. 그 때문에, 어닐링 후의 냉각 과정에서 250℃에서 150℃까지 냉각될 때의 체류 시간이 20초 이상인 조건에서 냉각할 필요가 있다. 이때, 석출되는 철계 탄화물의 평균 입자경은 0.2㎛ 이하이다. 여기에서, 탄화물이 석출되어 있지 않는 마르텐사이트를 선택하지 않았던 것은, 페라이트와 탄화물이 석출되어 있지 않는 마르텐사이트와의 경도차가 커서, 용접 시에 응력 집중에 의해 균열이 발생할 가능성이 높기 때문이다.
페라이트 및 마르텐사이트 이외의 면적률 합계가 20％ 이하(0％를 포함함)
페라이트 및 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트 이외의 조직으로서는, 베이나이트, 입(grains) 내에 탄화물이 석출되어 있지 않는 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트, 펄라이트를 들 수 있다. 이들 조직은 강도를 저하시키거나, 용접성을 악화시키거나 하기 때문에, 최대한 저감하는 것이 바람직하다. 특히 베이나이트 변태가 발생하는 바와 같은 저온에서 페라이트와 마르텐사이트 계면이 이동하면 Si, Mn의 편석량이 줄어들기 때문에, 베이나이트는 최대한 억제하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 페라이트 및 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트 이외의 조직의 합계 면적률은 20％까지 허용할 수 있다. 바람직하게는 15％ 미만이고, 보다 바람직하게는 8％ 이하이다. 상기의 그 외의 조직은, 0％라도 좋고, 1％ 이상이나 2％ 이상 포함되는 경우도 적지 않다.
페라이트 및 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 평균 입경이 각각 5㎛ 이하
용접 시의 균열은, 경도차가 큰, 페라이트와 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 계면에서 발생한다. 그 때문에, 균열 발생 시의 표면 에너지를 증대시킴으로써 균열을 억제시키려면, 페라이트 및 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 입경을 작게 할 필요가 있다. 그 때문에, 페라이트 및 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 평균 입경을 각각 5㎛ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 4㎛ 이하이다. 본 발명에서는, 통상, 1㎛ 이상의 평균 입경이 얻어지는 경우가 많다.
페라이트와 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 계면 상에 편석된 Si 및 Mn의 합계가 원자 농도로 5％ 이상
스폿 용접 시의 아연 입계 침식에 의한 균열은, 입계 침식을 방해하면 개선된다. 이를 위해서는, 입계의 젖음성을 저하시키는 것이 유효하다. 이 효과를 얻으려면, 페라이트와 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 계면 상에 있어서의 Si 및 Mn의 원자 농도의 합계를 5％ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 7％ 이상이다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 실질 25％가 상한이다. 또한, 20％ 이하나 15％ 이하인 경우가 많다.
페라이트와 마르텐사이트의 계면 상에 편석된 Cr, Mo, Ni, B 및 Sb의 합계가 원자 농도로 5％ 이상
선택 원소(임의 원소)로서 Cr, Mo, Ni, B 혹은 Sb의 1종 혹은 2종 이상을 함유시킨 경우, 스폿 용접성을 더욱 개선시키기 위해서는, 페라이트와 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 계면 상에 있어서의 Cr, Mo, Ni, B 및 Sb의 원자 농도를 합계로 5％ 이상으로 할 필요가 있다. Cr, Ni는 입계의 젖음성을 저하시켜, 아연의 입계 침식을 방해하기 때문에 유효한 원소이다. Mo, B 및 Sb는 균열 발생 시의 표면 에너지를 증대시켜, 균열 발생을 억제하는 효과가 있다. 바람직하게는 Cr, Mo, Ni, B 및 Sb의 원자 농도를 합계로 7％ 이상이다. 또한, 상기 원자 농도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 실질 35％가 상한이다. 또한, 25％ 이하나 20％ 이하인 경우가 많다.
<도금층>
계속해서, 도금층에 대해서 설명한다. 본 발명의 박강판이 도금층을 갖는 박강판인 경우, 도금층의 종류는 특별히 한정되지 않고, 용융 도금층, 전기 도금층 등을 예시할 수 있다. 또한, 도금층의 조성도 특별히 한정되지 않고, 일반적인 조성이면 좋다. 예를 들면, 도금층은, 질량％로, Fe: 20.0％ 이하, Al: 0.001％ 이상 3.5％ 이하를 함유하고, 추가로, Pb, Sb, Si, Sn, Mg, Mn, Ni, Cr, Co, Ca, Cu, Li, Ti, Be, Bi, REM으로부터 선택하는 1종 또는 2종 이상을 합계로 0∼3.5％ 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 또한, 도금층은, 합금화된 도금층이라도 좋다. 또한, 합금화된 도금층의 경우, 도금층에 있어서의 Fe 함유량은 통상 5.0％ 이상 20％ 이하이다.
<박강판의 제조 방법>
다음으로, 본 발명의 박강판의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도금층을 갖지 않는 박강판의 제조 방법과, 도금층을 갖는 박강판의 제조 방법은, 강판을 도금욕(plating bath)에 침지하는 점에서 제조 조건이 약간 상이하다. 이하, 도금층을 갖지 않는 박강판의 제조 방법, 도금층을 갖는 박강판의 제조 방법의 순서로 설명한다.
본 발명의 박강판(도금층을 갖는 박강판)의 제조 방법은, 상기의 성분 조성을 갖는 강 소재를, 1150℃ 이상 1350℃ 이하에서 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시함에 있어서, 마무리 압연 종료 온도를 820℃ 이상으로 하고, 350℃ 이상 680℃ 이하에서 권취한다(열간 압연 공정). 이어서, 냉간 압연을 실시한다(냉간 압연 공정). 이어서, 냉간 압연 후 가열하여 840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류시킨 후, 냉각하여, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시키고, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상, 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초 이상인 조건에서 냉각한다.
열간 압연 공정이란, 상기 성분 조성을 갖는 강 소재를, 1150℃ 이상 1350℃ 이하에서 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시함에 있어서, 마무리 압연 종료 온도를 820℃ 이상으로 하고, 350℃ 이상 680℃ 이하에서 권취하는 공정이다.
상기 강 소재 제조를 위한, 용제 방법은 특별히 한정되지 않고, 전로, 전기로 등, 공지의 용제 방법을 채용할 수 있다. 또한, 진공 탈가스로에서 2차 정련을 행해도 좋다. 그 후, 생산성이나 품질상의 문제로부터 연속 주조법에 의해 슬래브(강 소재)로 하는 것이 바람직하다. 또한, 조괴-분괴 압연법(ingot-slabbing method), 박슬래브 연주법(thin slab continuous casting method) 등, 공지의 주조 방법으로 슬래브로 해도 좋다.
강 소재의 가열 온도: 1150℃ 이상 1350℃ 이하
본 발명에 있어서는, 조압연에 앞서 강 소재를 가열하여, 강 소재의 강 조직을 실질적으로 균질한 오스테나이트상으로 할 필요가 있다. 또한, 조대한 개재물의 생성을 억제하기 위해서는 가열 온도의 제어가 중요해진다. 가열 온도가 1150℃를 하회하면 소망하는 마무리 압연 종료 온도를 얻을 수 없다. 한편, 가열 온도가 1350℃를 상회하면, 스케일 로스(scale loss)가 증대하여, 가열로(heating furnace)의 로체(furnace body)로의 손상이 커진다. 그 때문에, 강 소재의 가열 온도는 1150℃ 이상 1350℃ 이하로 했다. 하한에 대해서 바람직한 가열 온도는 1180℃ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 가열 온도는 1320℃ 이하이다. 또한, 상기 가열 후의 조압연의 조압연 조건에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.
슬래브 가열 시는, 주조 시에 생성된 편석이 있고, 이것이 압연되면 판두께 방향에 대하여 밴드 형상의 불균일한 조직이 된다. 이것이 용접성에 악영향을 초래하는 케이스가 있기 때문에, 편석의 영향을 경감하려면, (1)식을 충족하는 것이, 보다 바람직하다.
Figure 112019013289074-pct00001
여기에서, t는 가열 시간(단위는 초), T는 가열 온도(단위는 ℃)이다. (1)식은 슬래브 가열에 있어서, 밴드 형상의 불균일한 조직의 원인이 되는 Mn 편석의 악영향을 경감하기 위해 실험적으로 구한 조건식이다. (1)식 좌변이 0 이상이면, 슬래브 가열 중에 Mn이 확산되어 밴드 형상의 불균일한 조직 형성에 의한 용접성으로의 악영향이 경감된다.
마무리 압연 종료 온도: 820℃ 이상
마무리 압연 종료 온도가 820℃를 하회하면, 압연 중에 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태가 개시되어 버려, 강판의 국소적인 강도가 변동하기 때문에, 다음 공정의 냉간 압연의 판두께 정밀도가 악화된다. 그 때문에, 마무리 압연 종료 온도는 820℃ 이상으로 했다. 바람직하게는 840℃ 이상이다. 또한, 마무리 압연 종료 온도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 생산 설비의 제약으로부터 실질 1020℃가 상한이다.
권취 온도: 350℃ 이상 680℃ 이하
권취 온도가 350℃를 하회하면 열연판의 형상이 악화되어, 냉간 압연 후의 판두께 정밀도가 악화된다. 권취 온도가 680℃를 상회하면, 열연판 표면에 산 세정으로 다 제거하지 못한 산화 피막이 생성되어, 냉연 후의 표면 외관을 손상시킨다. 이상으로부터, 권취 온도의 범위를 350℃ 이상 680℃ 이하로 했다. 하한에 대해서 바람직한 권취 온도는 380℃ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 권취 온도는 650℃ 이하이다.
계속해서 행하는 냉간 압연 공정이란, 상기 열간 압연 공정 후에 열연판을 냉간 압연하는 공정이다. 소망하는 판두께를 얻기 위해, 열간 압연 공정 후의 열연판에 냉간 압연을 실시할 필요가 있다. 산 세정 후에 냉간 압연해도 좋다.
상기 냉간 압연에 있어서의, 압연율은 특별히 한정되지 않지만, 통상, 20∼80％이다.
계속해서 행하는 어닐링 공정이란, 냉간 압연 공정 후에, 840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류시킨 후, 냉각하여, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시키고, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상, 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초 이상인 조건에서 냉각하는 공정이다.
840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류
본 공정 및 다음 공정은, 페라이트와 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 계면 상의 원소 농도(원자 농도)를 제어하는 데에 필요한 공정이다. 계면 상은 확산 속도가 큰 데다가, 페라이트와 오스테나이트의 용해도에 따라 분배되기 때문에, 2상역 어닐링으로부터 제조한 경우 소망하는 원소 농도 분포가 얻어지지 않는다. 그 때문에 어닐링 과정에 있어서는 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태를 거의 완료시켜, 원소 농도를 균일하게 한 후에, 다음 공정에서 오스테나이트로부터 페라이트로 변태시킬 때에 계면 이동에 수반하는 원소 분배를 이용하여 원소 농도 분포를 제어한다. 그 때문에, 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태를 거의 완료시키려면, 840℃ 이상에서 20초 이상 체류시킬 필요가 있다. 한편, 체류 시간이 180초를 상회하면 페라이트나 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 입경이 조대화하기 때문에, 용접성이 악화된다. 하한에 대해서 바람직하게는, 840℃ 이상에서 30초 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 160초 이하이다. 보다 바람직하게는 100초 이하, 더욱 바람직하게는 50초 이하이다. 또한, 가열 온도의 상한은, 통상, 900℃ 이하이다.
770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류
본 공정에서 오스테나이트로부터 페라이트로 변태시켜, 계면 이동에 수반하여 소망하는 원소 농도 분포를 얻은 후에, 소망하는 강 조직의 면적률을 얻는다. 이상의 관점에서, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시킬 필요가 있다. 바람직하게는, 780℃ 이상 810℃ 이하에서 20초 이상이다. 또한, 체류 시간의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 생산 설비의 제약상 실질 60초 이하이다. 바람직하게는 50초 이하이다. 또한, 상기 840℃ 이상의 가열 체류 후에, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류를 행하기 위해서는, 상기 840℃ 이상의 가열 체류 후에 냉각을 행하지만, 냉각 조건은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 이 냉각은 자연 냉각 등의 특별히 조건 조정을 행하지 않는 냉각이라도 좋다.
냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상
저온에서 오스테나이트와 페라이트의 계면이 이동한 경우, 치환형 원소의 확산이 곤란해지기 때문에, 소망하는 원소 농도 분포가 얻어지지 않게 된다. 그 때문에, 냉각 속도는 빠른 것이 요구된다. 오스테나이트와 페라이트의 계면의 이동도가 큰 것은 450℃를 상회하는 온도역이다. 그 때문에, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상으로 했다. 바람직하게는 35℃/s 이상이다. 상한에 대해서는, 통상, 100℃/s 이하이다. 냉각 개시 온도는 770℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 냉각 개시 전인 「770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류」의 체류 온도와, 냉각 개시 온도는 일치해도 좋고, 냉각 개시 온도의 쪽이 낮아도 좋다. 냉각 개시 온도의 쪽이 낮은 경우, 체류 온도에서 냉각 개시 온도까지의 냉각의 조건은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 냉각 정지 온도는 450℃ 이하이면 좋다. 또한, 상기 냉각 정지 온도는, 상기 평균 냉각 속도에서의 냉각의 냉각 정지 온도로서, 이 냉각 후에 방랭 등의 냉각이 적절히 행해지기 때문에, 350℃ 이상 450℃ 이하의 온도역에서의 체류 시간이나 150℃ 이상 250℃ 이하의 온도역에서의 체류 시간이 존재한다.
450℃ 이하로까지 냉각한 후는, 베이나이트 변태를 억제하기 위해 유지 시간(holding time)을 제어하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 베이나이트 변태가 진행되는 온도역인 350℃ 이상 450℃ 이하에서의 체류 시간이 120초 이하이다. 120초 이상을 상회하면 베이나이트 변태가 진행되어, 소망하는 편석량이 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. 바람직한 하한 시간은 없지만, 조업상 실질적으로 2초 이상 체류한다. 체류 시간은 20초 이상이 되는 경우가 많다.
150℃ 이상 250℃ 이하에서 20초 이상 체류
본 조건으로 오스테나이트의 변태를 막으면서, 마르텐사이트 변태한 금속 조직을 자기 템퍼링(self-tempering)에 의해 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트를 얻는다. 한편, 250℃를 상회하는 경우, 또는 150℃를 하회하면 효과적으로 철계 탄화물을 석출시킬 수 없다. 또한 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초를 하회해도, 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트가 얻어지지 않는다. 이상으로부터, 150℃ 이상 250℃ 이하에서 20초 이상으로 했다. 바람직하게는, 150℃ 이상 250℃ 이하에서 30초 이상이다. 상한은 특별히 설정하지 않지만, 설비 제약상, 실질 90초가 상한이다. 단, 60초 이하인 경우가 많다.
계속해서, 도금층을 갖는 박강판의 제조 방법에 대해서 설명한다. 냉간 압연까지에 대해서는, 도금층을 갖지 않는 박강판의 제조 방법과 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 도금층을 갖는 박강판의 제조 방법에서는, 냉간 압연 공정 후에, 840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류시킨 후, 냉각하여, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시키고, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상으로 냉각하고, 그 후, 도금욕에 침지시킴으로써 도금 처리를 행하거나 또는 당해 도금 처리를 행하고, 추가로 합금화 처리를 행하고, 도금 처리 또는 합금화 처리 후, 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초 이상인 조건에서 냉각한다. 또한, 합금화 처리 조건은 특별히 한정되지 않지만, 합금화 처리 온도는 490∼580℃, 합금화 처리 시간은 0.1∼10초가 바람직하다.
840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류
본 공정 및 다음 공정은, 페라이트와 마르텐사이트립 내에 철계의 시멘타이트가 석출된 마르텐사이트의 계면 상의 원소 농도(원자 농도)를 제어하는 데에 필요한 공정이다. 계면 상은 확산 속도가 큰 데다가, 페라이트와 오스테나이트의 용해도에 따라 분배되기 때문에, 2상역 어닐링으로부터 제조한 경우 소망하는 원소 농도 분포가 얻어지지 않는다. 그 때문에 어닐링 과정에 있어서는 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태를 거의 완료시켜, 원소 농도를 균일하게 한 후에, 다음 공정에서 오스테나이트로부터 페라이트로 변태시킬 때에 계면 이동에 수반하는 원소 분배를 이용하여 원소 농도 분포를 제어한다. 그 때문에, 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태를 거의 완료시키려면, 840℃ 이상에서 20초 이상 체류시킬 필요가 있다. 한편, 체류 시간이 180초를 상회하면 페라이트나 마르텐사이트립 내에 철계의 시멘타이트가 석출된 마르텐사이트의 입경이 조대화하기 때문에, 용접성이 악화된다. 하한에 대해서 바람직하게는, 840℃ 이상에서 30초 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 160초 이하이다. 보다 바람직하게는 100초 이하, 더욱 바람직하게는 50초 이하이다. 또한, 가열 온도의 상한은, 통상, 900℃ 이하이다.
770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류
본 공정에서 오스테나이트로부터 페라이트로 변태시켜, 계면 이동에 수반하여 소망하는 원소 농도 분포를 얻은 후에, 소망하는 강 조직의 면적률을 얻는다. 이상의 관점에서, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시킬 필요가 있다. 바람직하게는, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 20초 이상이다. 또한, 체류 시간의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 생산 설비의 제약상 실질 60초 이하이다. 바람직하게는 50초 이하이다. 또한, 상기 840℃ 이상의 가열 체류(heating and retaining) 후에, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류를 행하기 위해서는, 상기 840℃ 이상의 가열 체류 후에 냉각을 행하지만, 냉각 조건은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 이 냉각은 자연 냉각 등의 특별히 조건 조정을 행하지 않는 냉각이라도 좋다.
냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상
저온에서 오스테나이트와 페라이트의 계면이 이동한 경우, 치환형 원소의 확산이 곤란해지기 때문에, 소망하는 원소 농도 분포가 얻어지지 않게 된다. 그 때문에, 냉각 속도는 빠른 것이 요구된다. 오스테나이트와 페라이트의 계면의 이동도가 큰 것은 450℃를 상회하는 온도역이다. 그 때문에, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상으로 했다. 바람직하게는 35℃/s 이상이다. 상한에 대해서는, 통상, 100℃/s 이하이다. 냉각 개시 온도는 760℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 냉각 개시 전인 「770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류」의 체류 온도와, 냉각 개시 온도는 일치해도 좋고, 냉각 개시 온도의 쪽이 낮아도 좋다. 냉각 개시 온도의 쪽이 낮은 경우, 체류 온도에서 냉각 개시 온도까지의 냉각의 조건은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 냉각 정지 온도는 450℃ 이하이면 좋다.
상기 냉각 후, 도금을 행한다. 이에 따라 도금층을 갖는 박강판을 제조할 수 있다. 도금 처리의 구체적인 방법은 특별히 한정되지 않고, 용융 도금, 전기 도금의 어느 것이라도 좋다. 또한, 용융 도금의 경우, 합금화 처리를 실시해도 좋다.
150℃ 이상 250℃ 이하에서 20초 이상 체류
본 조건에서 오스테나이트의 변태를 막으면서, 마르텐사이트 변태한 금속 조직을 자기 템퍼링에 의해 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트를 얻는다. 한편, 250℃를 상회하는 경우, 또는 150℃를 하회하면 효과적으로 철계 탄화물을 석출시킬 수 없다. 또한 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초를 하회해도, 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트가 얻어지지 않는다. 이상으로부터, 150℃ 이상 250℃ 이하에서 20초 이상으로 했다. 바람직하게는, 150℃ 이상 250℃ 이하에서 30초 이상이다. 상한은 특별히 설정하지 않지만, 설비 제약상, 실질 90초가 상한이다. 단, 60초 이하인 경우가 많다.
실시예
표 1에 나타내는 성분 조성을 갖는 두께 250㎜의 강 소재에, 표 2에 나타내는 열연 조건으로 열간 압연 공정을 실시하여 열연판으로 하고, 냉간 압연율이 28％ 이상 68％ 이하인 냉간 압연 공정을 실시하여 냉연판으로 하고, 표 2에 나타내는 조건의 어닐링을 연속 어닐링 라인 혹은 연속 용융 도금 라인에서 실시했다. 그 후, 도금 처리, 필요에 따라서 합금화 처리를 실시했다. 여기에서, 연속 용융 도금 라인에서 침지하는 도금욕(도금 조성: Zn-0.13질량％ Al)의 온도는 460℃이고, 도금 부착량은 GI재(용융 도금 강판), GA재(합금화 용융 도금 강판) 모두 편면당 45∼65g/㎡로 하고, GA재의 도금층 중에 함유되는 Fe량은 6∼14질량％의 범위로 했다. 여기에서, 합금화하는 경우, 합금화 처리 온도는 540℃, 합금화 처리 시간은 4초로 했다. 또한, 모두 판두께는, 0.4㎜ 이상 3.2㎜ 이하의 범위였다.
Figure 112019013289074-pct00002
Figure 112019013289074-pct00003
상기에 의해 얻어진 냉연 강판(CR재), 용융 도금 강판(GI재) 혹은 합금화 용융 도금 강판(GA재)으로부터 시험편을 채취하여, 이하의 수법으로 평가했다.
조직 관찰
각 상의 면적률은 이하의 수법에 의해 평가했다. 강판으로부터, 압연 방향에 평행한 단면이 관찰면이 되도록 잘라내어, 판두께 중심부를 1％ 나이탈로 부식 현출하고, 주사 전자 현미경으로 2000배로 확대하여 판두께 1/4t부(t는 판두께)를 10시야분 촬영했다. 페라이트상은 입 내에 부식 흔적이나 철계 탄화물이 관찰되지 않는 형태를 갖는 조직이며, 마르텐사이트립 내에 철계의 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트는 입 내에 배향성을 갖는 다수의 미세한 철계 탄화물 및 부식 흔적이 확인되는 조직이다. 페라이트상, 상기 마르텐사이트와 이들 이외의 조직의 면적률을 구하여, 결과를 표 3에 나타냈다.
페라이트 및 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트 입경은, 화상 해석 소프트(Image-Pro Plus ver.7.0, 가부시키가이샤 닛폰로퍼 제조)를 이용하여 화상 해석에 의해 구했다. 표 3에는 입경의 평균값을 나타냈다. 또한, 화상으로서는 상기 면적률의 측정으로 촬영한 10시야분을 이용했다. 또한, 각 립(each grain)(페라이트립이나 상기 마르텐사이트립)의 면적과 동일한 면적의 원의 직경을 입경으로 하여 평균값을 산출했다. 입경을 구할 때, 페라이트립 또는 마르텐사이트립의 입계를 금속 조직의 윤곽으로서 결정했다.
페라이트와 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 계면 상의 원소의 편석 농도의 조사에는, 판두께 중앙부로부터, 페라이트와 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트의 계면을 걸치는(taken) 위치에서 판두께 방향에 대하여 평행하게 0.5mm×0.5mm×25㎜의 각기둥 시험편(prism test sample)을 채취하고, 전해 연마에 의해 침 형상의 선단을 갖는 측정용 시험편으로 했다. 3차원 아톰 프로브 전계 이온 현미경을 이용하여, 입계(계면)에 존재하는 원소 농도를 분석했다. 입계는 원소 농도가 최대인 위치로부터 ±0.25㎚로 하여, Si, Mn, Cr, Mo, Ni, B 및 Sb의 원자 농도를 구했다. 그리고, 또한, 입계의 특정은 C를 분석하여, 가장 C 농도가 높은 부분을 입계로 하는 방법으로 행했다.
인장 시험
얻어진 강판으로부터 압연 방향에 대하여 수직 방향으로 JIS5호 인장 시험편을 제작하고, JIS Z 2241(2011)의 규정에 준거한 인장 시험을 5회 행하여, 평균의 항복 강도(YS), 인장 강도(TS), 전체 신장(El)을 구했다. 인장 시험의 크로스헤드 스피드는 10㎜/min으로 했다. 표 3에 있어서, 인장 강도: 900㎫ 이상, 전체 신장: 13％ 이상을 본 발명강에서 요구하는 강판의 기계적 성질로 했다.
스폿 용접 평가
용접성의 평가에는, 일본철강연맹 규격 JFS A 3011:2014에 준거한 판두께 1.0㎜의 JAC270C의 도금 강판을 본 발명강 혹은 비교강 2매로 사이에 끼워, 스폿 용접을 실시했다. 용접 조건은, 선단 지름 7㎜φ의 돔 라디어스형(dome radius type)의 크롬동 전극(chromium copper electrode)을 이용하고, 용접 시간 25사이클(60㎐), 가압력 300kgf, 너깃 지름(nugget diameter) 6㎜로 했다. 강판의 법선 방향과 전극의 각도를 10° 및 15°로 변화시켜 용접한 후, 용접부의 단면 조직을 관찰하여 균열의 유무를 관찰했다. 10㎛ 이상의 균열이 발생하고 있었던 경우는, 불합격으로 하여 「×」, 그렇지 않으면 합격으로 하여 「○」라고 하고, 결과를 표 3에 나타냈다.
본 발명예는 모두, 인장 강도 TS: 900㎫ 이상으로 양호한 용접성이 얻어진 것을 알 수 있다. 한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는 인장 강도 900㎫에 도달하고 있지 않거나, 용접성 평가에서 양호한 것이 얻어지지 않았다.
Figure 112019013289074-pct00004
본 발명예는 모두 용접성 평가 1을 충족한다. 한편으로, 보다 엄격한 조건인 용접 조건 2는 Cr, Mo, Ni, B 및 Sb의 입계 원자 농도를 제어한 후에, 슬래브 가열 조건의 적합 범위에 있는 수준이 양호해지는 결과였다.

Claims (11)

  1. 질량％로,
    C: 0.05％ 이상 0.20％ 이하,
    Si: 0.60％ 이상 1.65％ 이하,
    Mn: 1.8％ 이상 3.5％ 이하,
    P: 0.05％ 이하,
    S: 0.005％ 이하,
    Al: 0.08％ 이하,
    N: 0.0060％ 이하, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과,
    페라이트를 면적률로 25％ 이상 65％ 이하, 마르텐사이트립 내에 철계 탄화물이 석출된 마르텐사이트를 면적률로 35％ 이상 75％ 이하, 잔부 조직으로서 상기 페라이트 및 상기 마르텐사이트 이외를 면적률 합계로 20％ 이하(0％를 포함함) 포함하고,
    상기 페라이트 및 상기 마르텐사이트의 평균 입경이 각각 5㎛ 이하이고,
    상기 페라이트와 상기 마르텐사이트의 계면 상의 Si 및 Mn의 합계가 원자 농도로 5％ 이상인 강 조직을 갖고,
    인장 강도가 900㎫ 이상인 박강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, 이하의 (A) 내지 (C) 중 적어도 하나를 함유하고,
    (A) V: 0.001％ 이상 1％ 이하, Ti: 0.001％ 이상 0.3％ 이하, Nb: 0.001％ 이상 0.3％ 이하의 1종 또는 2종 이상
    (B) Cr: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, Mo: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, Ni: 0.001％ 이상 1.0％ 이하, B: 0.0001％ 이상 0.0050％ 이하, Sb: 0.001％ 이상 0.050％ 이하의 1종 또는 2종 이상
    (C) REM, Sn, Mg, Ca 중 어느 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.0001％ 이상 0.1％ 이하
    상기 성분 조성이 (B)를 함유하는 경우, 상기 페라이트와 상기 마르텐사이트의 계면 상의 Cr, Mo, Ni, B 및 Sb의 원자 농도가 합계로 5％ 이상인 박강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    표면에 도금층을 구비하는 박강판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도금층의 조성이 질량％로 Fe: 20.0％ 이하, Al: 0.001％ 이상 3.5％ 이하와 Pb, Sb, Si, Sn, Mg, Mn, Ni, Cr, Co, Ca, Cu, Li, Ti, Be, Bi 및 REM으로부터 선택하는 1종 또는 2종 이상을 합계 0％∼3.5％를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 박강판.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 도금층은, 합금화 용융 도금층인 박강판.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 도금층은, 합금화 용융 도금층인 박강판.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 박강판의 제조 방법으로서,
    강 소재를, 1150℃ 이상 1350℃ 이하에서 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시함에 있어서, 마무리 압연 종료 온도를 820℃ 이상으로 하고, 350℃ 이상 680℃ 이하에서 권취하고,
    냉간 압연을 실시하고,
    냉간 압연 후 가열하여 840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류시킨 후, 냉각하여, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시키고, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상, 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초 이상인 조건에서 냉각하는 박강판의 제조 방법.
  8. 제3항에 기재된 박강판의 제조 방법으로서,
    강 소재를, 1150℃ 이상 1350℃ 이하에서 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시함에 있어서, 마무리 압연 종료 온도를 820℃ 이상으로 하고, 350℃ 이상 680℃ 이하에서 권취하고,
    냉간 압연을 실시하고,
    냉간 압연 후 가열하여 840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류시킨 후, 냉각하여, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시키고, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상으로 냉각하고, 그 후, 도금욕에 침지시킴으로써 도금 처리를 행하거나 또는 당해 도금 처리를 행하고 추가로 합금화 처리를 행하고, 도금 처리 또는 합금화 처리 후 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초 이상에서 냉각하는 박강판의 제조 방법.
  9. 제4항에 기재된 박강판의 제조 방법으로서,
    강 소재를, 1150℃ 이상 1350℃ 이하에서 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시함에 있어서, 마무리 압연 종료 온도를 820℃ 이상으로 하고, 350℃ 이상 680℃ 이하에서 권취하고,
    냉간 압연을 실시하고,
    냉간 압연 후 가열하여 840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류시킨 후, 냉각하여, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시키고, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상으로 냉각하고, 그 후, 도금욕에 침지시킴으로써 도금 처리를 행하거나 또는 당해 도금 처리를 행하고 추가로 합금화 처리를 행하고, 도금 처리 또는 합금화 처리 후 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초 이상에서 냉각하는 박강판의 제조 방법.
  10. 제5항에 기재된 박강판의 제조 방법으로서,
    강 소재를, 1150℃ 이상 1350℃ 이하에서 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시함에 있어서, 마무리 압연 종료 온도를 820℃ 이상으로 하고, 350℃ 이상 680℃ 이하에서 권취하고,
    냉간 압연을 실시하고,
    냉간 압연 후 가열하여 840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류시킨 후, 냉각하여, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시키고, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상으로 냉각하고, 그 후, 도금욕에 침지시킴으로써 도금 처리를 행하거나 또는 당해 도금 처리를 행하고 추가로 합금화 처리를 행하고, 도금 처리 또는 합금화 처리 후 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초 이상에서 냉각하는 박강판의 제조 방법.
  11. 제6항에 기재된 박강판의 제조 방법으로서,
    강 소재를, 1150℃ 이상 1350℃ 이하에서 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시함에 있어서, 마무리 압연 종료 온도를 820℃ 이상으로 하고, 350℃ 이상 680℃ 이하에서 권취하고,
    냉간 압연을 실시하고,
    냉간 압연 후 가열하여 840℃ 이상에서 20초 이상 180초 이하 체류시킨 후, 냉각하여, 770℃ 이상 820℃ 이하에서 10초 이상 체류시키고, 냉각 개시 온도에서 450℃까지의 평균 냉각 속도가 35℃/s 이상으로 냉각하고, 그 후, 도금욕에 침지시킴으로써 도금 처리를 행하거나 또는 당해 도금 처리를 행하고 추가로 합금화 처리를 행하고, 도금 처리 또는 합금화 처리 후 150℃ 이상 250℃ 이하의 체류 시간이 20초 이상에서 냉각하는 박강판의 제조 방법.
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