KR102243985B1 - 고강도 냉연 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

고항복비를 가지며 굽힘성이 뛰어난 고강도 냉연 강판과 그 제조 방법을 제공한다.
질량%로, C: 0.12% 이상 0.25% 이하, Si: 0.5% 미만, Mn: 2.0% 이상 3.0% 이하, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Al: 0.01% 이상 0.10% 이하, N: 0.010% 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 면적률로 마르텐사이트와 소려 마르텐사이트가 합계로 20% 이상 90% 이하, 페라이트가 10% 이하, 베이나이트가 10% 이상 80% 이하를 만족시키고, 베이나이트 중의 섬 모양 마르텐사이트의 면적률이 1% 이상 10% 이하, 베이나이트 중의 평균 입경 1㎛ 이하의 시멘타이트의 면적률이 0.1% 이상 5.0% 이하를 가지는 고강도 냉연 강판으로 한다.

Description

고강도 냉연 강판 및 그 제조 방법
자동차 부품 등에 사용되는 고강도 냉연(冷延) 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은, 고항복비(高降伏比)를 가지며, 굽힘성이 뛰어난 고강도 냉연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 지구 환경 보전의 견지에서, 자동차의 연비 향상이 중요한 과제가 되고 있다. 이에 수반하여, 차체에 사용되는 강판의 고강도화에 의해 박육화(薄肉化)를 도모해서, 차체 그 자체를 경량화하려고 하는 움직임이 활발해지고 있다. 또한, 차체에 사용되는 강판의 고강도화에 더해서, 차체의 골격에 사용되는 부품에는 안전성이 요구되어, 충돌 특성의 향상에는 고항복비로 하는 것이 유리하다. 이 때문에, 고항복비를 가지는 강판의 개발이 요망되고 있다.
이러한 요구에 대해서, 페라이트의 생성을 억제한 베이나이트와 마르텐사이트의 복합 조직 강이 개발되어 왔다. 그러나 강판의 고강도화에 수반하여, 성형성은 저하하고 가공이 곤란해져서, 개선의 여지가 있다. 고강도 강판의 성형은 굽힘 성형을 주체(主體)로 가공되는 경우가 많아, 성형성의 개선에는, 굽힘성의 향상이 중요해진다. 통상의 굽힘 시험은 10㎜/초 정도의 속도로 실시되지만, 실제 자동차용 강판의 성형은 그 이상의 고속으로 실시되어, 통상 속도의 시험에서 균열이 생기지 않아도, 실제로 행해지는 고속 성형에서 균열이 생기는 경우가 있다. 그래서 자동차용 강판의 경우에는, 고속 굽힘 시험으로 특성을 평가할 필요가 있다. 이와 같이, 고강도, 또, 고항복비에 더해서 양호한 굽힘성, 특히 고속 변형에서의 양호한 굽힘성을 겸비한 강판이 요구되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 인장 강도: 980㎫ 이상을 가지며, 또 항복비가 0.65 이상의 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 1의 강판의 성분 조성은, 질량%로, C: 0.11% 이상 0.20% 이하, Si: 0.50% 미만, Mn: 2.2% 이상 3.5% 이하, P: 0.03% 이하, S: 0.005% 이하, Al: 0.08% 이하, N: 0.006% 이하, B: 0.0002% 이상 0.0030% 이하를 함유하고, 잔부(殘部)가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다. 또한, 강 조직은, 면적률로, 페라이트 상(相)이 20% 미만(0% 포함), 베이나이트 상이 50% 이하(0%를 포함), 마르텐사이트 상이 50% 이상(100%를 포함), 그 마르텐사이트 상에 포함되는 오토템퍼드 마르텐사이트가 70% 이상(100%를 포함), 잔류(殘留) 오스테나이트가 2% 이하(0%를 포함)이다. 그러나 강 조직은 베이나이트와 마르텐사이트의 조직이며, 오토템퍼드 마르텐사이트 립(粒) 내에 탄화물을 미세 분산시킴으로써 고강도 또 고항복비를 얻고 있지만, 베이나이트와의 강도 차가 커졌기 때문에 R/t가 2.0 이상으로, 굽힘성이 열화(劣化)되어 있다.
특허문헌 2에는, 성분 조성이, 질량%로, C: 0.05% 이상 0.15% 이하, Si: 0.01% 이상 1.00% 이하, Mn: 2.2% 이상 3.5% 이하, P: 0.001% 이상 0.050% 이하, S: 0.010% 이하, sol.Al: 0.005% 이상 0.100% 이하, N: 0.0001% 이상 0.0060% 이하를 함유하고, 또한, Nb: 0.01% 이상 0.10% 이하, Ti: 0.01% 이상 0.10% 이하로부터 선택되는 1종 이상을 함유하며, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 강 조직이, 강판의 판 두께(板厚) 방향의 1/2 위치에서, 면적률로 5% 이상 80% 이하의 페라이트 상, 면적률로 20% 이상 70% 이하의 마르텐사이트 상 및 면적률로 0% 이상 25% 이하의 베이나이트 상을 가지며, 강판의 표층(表層)으로부터 판 두께 방향으로 5㎛ 위치의 경도가 판 두께 방향의 1/2 위치의 경도의 80% 이하이고, 또, 강판의 표층으로부터 판 두께 방향으로 15㎛ 위치의 경도가 판 두께 방향의 1/2 위치의 경도의 90% 이상이며, 인장 강도가 780㎫ 이상이고, 내구비(耐久比)가 0.42 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판이 개시되어 있다. 특허문헌 2에 기재된 강판도, 상기한 대로 강 조직은 베이나이트와 마르텐사이트의 조직이며, 고강도, 또, 굽힘성이 뛰어나지만, 개시된 실시예에는 페라이트가 27% 이상 포함되어 있기 때문에, 항복비가 0.65 미만으로 낮아져 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 5958666호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 5958659호 공보
이상과 같이, 고항복비를 가지는 강판에서, 굽힘성이 뛰어난 고강도 강판은 존재하지 않는다. 그래서 본 발명의 목적은, 고항복비를 가지며 굽힘성이 뛰어난 고강도 냉연 강판과 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다. 구체적으로, 「고강도」란, 인장 강도가 780㎫ 이상을 의미하며, 「고항복비」란 항복비가 0.65 이상을 의미하며, 「뛰어난 굽힘성」이란 굽힘성(R/t)이 1.5 이하를 의미한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭했다. 그 결과, 성분 조성과 제조 조건을 최적화함으로써, 페라이트 생성을 억제한 베이나이트와 마르텐사이트의 복합 조직으로 함과 아울러, 또한 베이나이트 중의 섬 모양(島狀) 마르텐사이트(MA)와 시멘타이트의 사이즈와 양을 제어하는 것에 의해, 고항복비를 가지며 굽힘성이 뛰어난 고강도 냉연 강판의 제조에 성공했다. 그 요지는 이하와 같다.
[1] 질량%로, C: 0.12% 이상 0.25% 이하, Si: 0.5% 미만, Mn: 2.0% 이상 3.0% 이하, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Al: 0.01% 이상 0.10% 이하, N: 0.010% 이하를 함유하고, 잔부(殘部)는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 면적률로 마르텐사이트와 소려(tempered) 마르텐사이트가 합계로 20% 이상 90% 이하, 페라이트가 10% 이하, 베이나이트가 10% 이상 80% 이하를 만족시키고, 베이나이트 중의 섬 모양(島狀) 마르텐사이트(MA)의 면적률이 1% 이상 10% 이하, 베이나이트 중의 평균 입경(粒徑) 1㎛ 이하의 시멘타이트의 면적률이 0.1% 이상 5.0% 이하인 고강도 냉연 강판.
[2] 상기 성분 조성은, 질량%로, B: 0.005% 이하를 더 함유하는 [1]에 기재된 고강도 냉연 강판.
[3] 상기 성분 조성은, 질량%로, Nb: 0.005% 이상 0.1% 이하, Ti: 0.005% 이상 0.1% 이하, V: 0.005% 이상 0.3% 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소를 더 함유하는 [1] 또는 [2]에 기재된 고강도 냉연 강판.
[4] 상기 성분 조성은, 질량%로, Mo: 0.2% 이하, Cr: 1.0% 이하, Cu: 1.0% 이하, Ni: 1.0% 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소를 더 함유하는 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 고강도 냉연 강판.
[5] 상기 성분 조성은, 질량%로 Ca: 0.0005% 이상 0.01% 이하, REM: 0.0005% 이상 0.01% 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종의 원소를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 고강도 냉연 강판.
[6] 표면에 도금층을 가지는 [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 고강도 냉연 강판.
[7] 상기 도금층은, 용융 아연 도금(GI)층, 합금화 용융 아연 도금(GA)층 또는 Zn-Al 도금층인 [6]에 기재된 고강도 냉연 강판.
[8] [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 성분 조성을 가지는 슬래브를, 마무리 압연 종료 온도가 800℃ 이상 1000℃ 이하의 조건으로 압연하고, 평균 냉각 속도가 20℃/초 이상의 조건으로 냉각하며, 권취(卷取) 온도가 550℃ 이상 700℃ 이하의 조건으로 권취하는 열간 압연 공정과, 상기 열간 압연 공정으로 얻어진 열연(熱延) 강판을, 압하율(壓下率)이 20% 이상의 조건으로 냉간 압연하는 냉간 압연 공정과, 상기 냉간 압연 공정으로 얻어진 냉연(冷延) 강판을, Ac3점 이상 900℃ 이하의 온도 영역으로 가열하는 일차 가열, Ac3점 이상 900℃ 이하의 온도 영역에서 10초 이상 1200초 이하 유지하는 일차 유지, 그 일차 유지 후 3℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 100℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 냉각하는 일차 냉각을 행하는 일차 소둔을 행하고, 그 일차 소둔(燒鈍) 후 Ac3점 초과 900℃ 이하의 온도 영역으로 가열하는 이차 가열, Ac3점 초과 900℃ 이하의 온도 영역에서 10초 이상 1200초 이하 유지하는 이차 유지, 그 이차 유지 후 10℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 350℃ 이상 600℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 냉각하는 이차 냉각을 행하는 이차 소둔을 행하고, 그 이차 소둔 후 350℃ 이상 600℃ 이하의 온도 영역에서 1초 이상 1200초 이하 유지하는 삼차 유지를 행하며, 5℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 냉각하는 삼차 냉각을 행하는 소둔 공정을 가지는 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
[9] 상기 소둔 공정 후, 표면에 도금 처리를 실시하는 도금 공정을 더 가지는 [8]의 고강도 냉연 강판 제조 방법.
본 발명의 강 조직은, 베이나이트와 마르텐사이트를 주체로 하여, 페라이트의 생성이 억제되고, 또한, 베이나이트 중의 MA의 양 및 시멘타이트의 사이즈와 양이 조정된 강 조직이다. 본 발명의 성분 조성을 채용함과 아울러, 이 강 조직으로 함으로써, 고항복비로 굽힘성이 뛰어난 고강도 냉연 강판을 제공할 수 있게 되었다.
특히 본 발명의 고강도 냉연 강판은 자동차용 강판으로서 적합하다. 본 발명의 고강도 냉연 강판을 자동차 구조 부재에 적용하면, 자동차의 경량화와 충돌 안전성 향상의 양립이 가능해진다. 즉, 본 발명에 의해, 자동차 차체가 고성능화한다.
[도 1] 면적률을 측정한 조직의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 2] 이단(二段) 에칭 후의 조직의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되지 않는다.
우선, 본 발명의 고강도 냉연 강판의 성분 조성에 관해서 설명한다. 이하의 설명에서 성분 함유량의 단위인 「%」는 「질량%」를 의미한다.
C: 0.12% 이상 0.25% 이하
C는, 강판의 강도에 크게 영향을 미치기 때문에, 어느 정도 함유할 필요가 있다. 또한, C는 변태점을 저하시키는 원소이기 때문에, C를 첨가함으로써, 더 저온으로 오스테나이트 소둔을 행할 수 있어, 페라이트의 생성을 억제하는 데에 매우 유효하다. C 함유량이 0.12% 미만에서는, 제조 조건의 최적화를 도모했다고 해도, 원하는 인장 강도에 이르지 않는다. 따라서, C 함유량은 0.12% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.14% 이상, 더 바람직하게는 0.16% 이상, 한층 더 바람직하게는 0.18% 이상이다. 한편, C 함유량이 0.25% 초과에서는, 소둔 중의 350℃ 이상 600℃ 이하의 온도 영역에서, 베이나이트 중의 시멘타이트가 조대화(粗大化)하여, 보이드가 생성되기 쉬워지기 때문에 굽힘성이 저하한다. 따라서, C 함유량은 0.25% 이하로 한다. 바람직하게는 0.23% 이하, 더 바람직하게는 0.22% 이하, 한층 더 바람직하게는 0.20% 이하로 한다.
Si: 0.5% 미만
Si는, 페라이트 생성을 촉진시키는 원소이다. Si 함유량이 0.5% 이상이 되면, 페라이트양을 10% 이하로 하는 것이 곤란해져, 항복비가 저하한다. 따라서, Si 함유량은 0.5% 미만, 바람직하게는 0.3% 이하, 더 바람직하게는 0.2% 이하, 한층 더 바람직하게는 0.1% 이하로 한다. 본 발명의 효과를 얻는 관점에서는 Si를 포함하지 않아도 되지만(Si 함유량은 0%여도 된다), Si 함유량을 과잉으로 저감하는 것에 의해, 제조 비용이 상승하는 경우가 있는 것을 고려하면, Si 함유량은 0.0001% 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.0003% 이상이다.
Mn: 2.0% 이상 3.0% 이하
Mn은, 고용 강화 원소로서 강판의 인장 강도를 상승시키는 원소이다. 또한, Mn은, 소입성(燒入性)을 높이는 효과를 가지기 때문에, 소둔 중의 냉각 과정에서 페라이트의 생성을 억제한다. Mn 함유량이 2.0% 미만에서는, 페라이트양을 10% 이하로 억제하는 것이 곤란하며, 원하는 인장 강도에 이르지 않고, 또한, 항복비가 저하한다. 따라서, Mn 함유량은 2.0% 이상, 바람직하게는 2.2% 이상, 더 바람직하게는 2.3% 이상, 한층 더 바람직하게는 2.4% 이상으로 한다. 한편, Mn 함유량이 3.0% 초과가 되면, 소입성의 향상이 과잉이 되어, 마르텐사이트양이 90% 초과가 되기 때문에, 굽힘성의 저하를 일으킨다. 따라서, Mn 함유량은 3.0% 이하, 바람직하게는 2.8% 이하, 더 바람직하게는 2.7% 이하, 한층 더 바람직하게는 2.6% 이하로 한다.
P: 0.05% 이하
P는, 불순물 원소로서 불가피하게 함유되며, 구(舊) 오스테나이트 입계(粒界)에 편석(偏析)해서 입계를 취화(脆化)시키는 작용을 가져, 파단이 생기기 쉬워지기 때문에, 굽힘성이 저하한다. 따라서, P 함유량은 극력 적은 쪽이 좋고, 0.05% 이하, 바람직하게는 0.03% 이하로 한다. 본 발명의 효과를 얻는 관점에서는 P를 포함하지 않아도 되지만(P 함유량은 0%여도 된다), P 함유량을 과잉으로 저감하는 것에 의해, 제조 비용이 상승하는 경우가 있는 것을 고려하면, P 함유량은 0.0001% 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.0003% 이상이다.
S: 0.005% 이하
S는, 불순물 원소로서 불가피하게 함유되며, 강 중에 MnS 개재물을 형성하여, 가공 중에 균열의 기점이 됨으로써 굽힘성을 저하시킨다. 따라서, S 함유량은 극력 적은 쪽이 좋고, S 함유량은 0.005% 이하, 바람직하게는 0.003% 이하로 한다. 본 발명의 효과를 얻는 관점에서는 S를 포함하지 않아도 되지만(S 함유량은 0%여도 된다), S 함유량을 과잉으로 저감하는 것에 의해, 제조 비용이 상승하는 경우가 있는 것을 고려하면, S 함유량은 0.0001% 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.0003% 이상이다.
Al: 0.01% 이상 0.10% 이하
Al은, 탈산재(脫酸材)로서 첨가되는 원소이다. 이러한 작용을 얻기 위해서는, Al 함유량이 0.01% 이상 필요하다. 바람직하게는 0.02% 이상, 더 바람직하게는 0.03% 이상, 한층 더 바람직하게는 0.04% 이상이다. 한편, Al 함유량이 0.10% 초과가 되면, 강의 청정도(淸淨度)를 저하시키며, 또한 Al은 변태점을 상승시키는 작용을 가진다. 따라서, 페라이트의 생성을 억제하고, 고항복비를 얻기 위해서는, Al 함유량은 0.10% 이하, 바람직하게는 0.08% 이하, 더 바람직하게는 0.07% 이하, 한층 더 바람직하게는 0.06% 이하로 할 필요가 있다.
N: 0.010% 이하
N은, 불순물 원소로서 불가피하게 함유되며, 변형 시효(時效)에 의해 굽힘성을 저하시키는 작용을 가진다. 따라서, N 함유량은 극력 적는 쪽이 좋으며, N 함유량은 0.010% 이하, 바람직하게는 0.007% 이하로 한다. 본 발명의 효과를 얻는 관점에서는 N을 포함하지 않아도 되지만(N 함유량은 0%여도 된다), N 함유량을 과잉으로 저감하는 것에 의해, 제조 비용이 상승하는 경우가 있는 것을 고려하면, N 함유량은 0.0001% 이상이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.0003% 이상이다.
이상의 성분에 더하여, 이하의 성분을 임의 성분으로서 더 포함해도 된다.
B: 0.005% 이하
B는, 소입성을 높여, 소둔 중의 페라이트의 생성을 억제하는 효과를 가지는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는 B 함유량은 0.0001% 이상인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.0005% 이상, 한층 더 바람직하게는 0.0010% 이상이다. 그러나 그 함유량을 0.005% 초과로 하여도 그 효과가 포화한다. 그래서 비용 삭감을 위해 B 함유량은 0.005% 이하로 한다. 바람직하게는 0.004% 이하, 한층 더 바람직하게는 0.003% 이하이다.
Nb: 0.005% 이상 0.1% 이하, Ti: 0.005% 이상 0.1% 이하, V: 0.005% 이상 0.3% 이하의 1종 또는 2종 이상
이들 원소는, 연성을 열화시키는 일없이 인장 강도 및 항복 강도를 개선하는 작용을 가진다. 각 원소 모두, 0.005% 미만의 함유에서는 상기한 바와 같은 작용을 유효하게 발휘할 수 없다. 그러나 각 원소 모두, 각 규정의 상한값을 초과하면, 조대한 탄화물을 생성해서, 보이드 발생의 기점이 되어, 굽힘성을 열화시킨다. 또한, 상기 원소는 단독으로의 함유, 2종 이상으로의 함유, 어느 쪽이든 상관없다. 또한, 하한값에 관하여 바람직한 범위는 이하와 같다. Nb는 0.010% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.020% 이상이다. Ti는 0.010% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.020% 이상이다. V는 0.010% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.020% 이상이다. 또한, 상한에 관하여 바람직한 범위는 이하와 같다. Nb는 0.09% 이하가 바람직하다. Ti는 0.09% 이하가 바람직하다. V는 0.2% 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 0.1% 이하이다.
Mo: 0.2% 이하, Cr: 1.0% 이하, Cu: 1.0% 이하, Ni: 1.0% 이하의 1종 또는 2종 이상
이들 원소는, 소입성을 높여, 소둔 중의 페라이트의 생성을 억제하는 효과를 가지는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서는, Mo 함유량은 0.001% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.010% 이상, 한층 더 바람직하게는 0.050% 이상이다. Cr 함유량은 0.001% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.005% 이상, 한층 더 바람직하게는 0.010% 이상이다. Cu 함유량은 0.001% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.005% 이상, 한층 더 바람직하게는 0.010% 이상이다. Ni 함유량은 0.001% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.005% 이상, 한층 더 바람직하게는 0.010% 이상이다. 그러나 각 원소 모두, 각 규정의 상한값을 초과시켜도 그 효과가 포화하기 때문에, 비용 삭감의 관점에서 각 원소 모두 각 규정의 상한값 이하로 한다. 또한, 상한값에 관하여 바람직한 범위는 이하와 같다. Mo는 0.15% 이하가 바람직하다. Cr은 0.7% 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 0.4% 이하이다. Cu는 0.9% 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 0.7% 이하이다. Ni는 0.9% 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 0.7% 이하이다. 또한, 상기 원소는 단독으로의 함유, 2종 이상으로의 함유, 어느 쪽이든 상관없다.
Ca: 0.0005% 이상 0.01% 이하, REM: 0.0005% 이상 0.01% 이하의 1종 또는 2종
이들 원소는, 개재물(介在物)을 미세화해서, 파괴의 기점을 감소시켜, 굽힘성을 상승시키는 효과를 가지는 원소이다. 이러한 작용을 얻기 위해서는 Ca, REM 모두 0.0005% 이상의 함유가 유효하다. 더 바람직하게는 0.0010% 이상, 한층 더 바람직하게는 0.0015% 이상이다. 그러나 Ca, REM의 함유량이 0.01% 초과가 되면 개재물이 조대화해서, 보이드 생성의 기점이 되어 굽힘성이 저하한다. 그래서 Ca, REM의 함유량은 모두 0.01% 이하로 한다. 바람직하게는 0.007% 이하, 더 바람직하게는 0.004% 이하이다. 또한, Ca, REM은 단독으로의 함유, 2종 이상으로의 함유, 어느 쪽이든 상관없다.
이상의 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물이다. 상기의 임의 성분에 하한값이 있는 경우, 하한값 미만으로 포함해도 본 발명의 효과를 해치지 않기 때문에, 하한값 미만의 상기 임의 성분은 불가피한 불순물로서 포함된다고 한다.
다음으로, 본 발명의 고강도 냉연 강판의 강 조직에 관해서 설명한다.
마르텐사이트와 소려 마르텐사이트의 합계: 20% 이상 90% 이하
높은 인장 강도를 얻기 위해서는, 마르텐사이트를 포함하는 강 조직으로 할 필요가 있다. 강 조직 전체에 대한 마르텐사이트와 소려 마르텐사이트의 합계 면적률이 20% 미만에서는, 고강도를 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서, 마르텐사이트와 소려 마르텐사이트의 합계 면적률은 20% 이상으로 한다. 바람직하게는 25% 이상, 더 바람직하게는 30% 이상, 한층 더 바람직하게는 35% 이상이다. 한편, 강 조직 전체에 대한 마르텐사이트와 소려 마르텐사이트의 합계 면적률이 90% 초과에서는, 원하는 굽힘성의 확보가 곤란해진다. 따라서, 마르텐사이트와 소려 마르텐사이트의 합계 면적률은 90% 이하, 바람직하게는 80% 이하, 더 바람직하게는 70% 이하, 한층 더 바람직하게는 60% 이하로 한다. 또한, 소려 마르텐사이트는 마르텐사이트에 대해서, 강도는 낮지만, 연성에는 뛰어나기 때문에, 소려 마르텐사이트와 마르텐사이트의 비율은 요구 특성에 맞춰서 제어하면 된다. 따라서, 각각의 함유량은 특히 한정되지 않지만, 마르텐사이트와 소려 마르텐사이트의 합계에 대한 마르텐사이트의 비율은 20% 이하인 것이 많다. 마르텐사이트와 소려 마르텐사이트의 합계에 대한 소려 마르텐사이트의 비율은 80% 이상인 것이 많다.
페라이트의 면적률: 10% 이하
연질인 페라이트의 생성을 억제하는 것에 의해, 항복비가 상승한다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 강 조직 전체에 대한 페라이트의 면적률은 10% 이하로 할 필요가 있다. 따라서, 페라이트의 면적률은 10% 이하로 하고, 바람직하게는 6% 이하로 한다. 더 바람직하게는 5% 미만, 한층 더 바람직하게는 4% 이하이다. 또한, 본 발명의 효과를 얻는 관점에서는 페라이트를 포함하지 않아도 되지만(페라이트 면적률이 0%여도 된다), 페라이트 면적률을 0%로 하는 것이 곤란한 경우에는 1% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 2% 이상이다.
베이나이트의 면적률: 10% 이상 80% 이하
베이나이트는, 경질(硬質)인 조직이며, 경도 분포가 균일하기 때문에, 강도와 연성 밸런스가 뛰어난 조직이다. 강 조직 전체에 대한 베이나이트 면적률이 10% 미만에서는 규정한 굽힘성을 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서, 베이나이트의 면적률은 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상, 더 바람직하게는 25% 이상, 한층 더 바람직하게는 30% 이상이다. 한편, 베이나이트는 마르텐사이트보다 연질이기 때문에, 강 조직 전체에 대한 베이나이트 면적률이 80% 초과가 되면, 강도의 확보가 곤란해진다. 따라서, 베이나이트의 면적률은 80% 이하, 바람직하게는 70% 이하로 한다. 더 바람직하게는 60% 이하, 한층 더 바람직하게는 55% 이하이다. 또한, 여기서 말하는 베이나이트는, 상부(上部) 베이나이트, 하부(下部) 베이나이트 양쪽 모두를 포함한다.
베이나이트 중의 MA의 면적률: 1% 이상 10% 이하
MA는 연성을 개선하는 작용을 가지고 있기 때문에, 그 작용을 얻기 위해서는, 베이나이트 중의 MA의 면적률은 1% 이상 필요하다(강 조직 전체를 100%라고 한다). 바람직하게는 2% 이상, 더 바람직하게는 3% 이상, 한층 더 바람직하게는 4% 이상이다. 한편, MA의 면적률이 10% 초과가 되면, 인접하는 조직과의 고도(高度) 차에 의해 보이드가 생성되기 쉬워져서, 굽힘성이 저하하기 때문에, MA의 면적률은 10% 이하로 한다. 바람직하게는 9% 이하, 더 바람직하게는 8% 이하, 한층 더 바람직하게는 7% 이하이다. 또한, 여기서 말하는 MA는, 베이나이트 중에 석출한 섬 모양의 마르텐사이트인 것을 말하며, 상기 마르텐사이트 및 소려 마르텐사이트와는 다르다.
베이나이트 중의 평균 입경 1㎛ 이하의 시멘타이트의 면적률: 0.1% 이상 5.0% 이하
베이나이트 중의 평균 입경 1㎛ 이하의 시멘타이트는, 베이나이트의 강도를 상승시키고, 베이나이트와 마르텐사이트의 고도 차를 작게 하기 때문에, 항복비 및 굽힘성을 높인다. 그 작용을 얻기 위해서는, 베이나이트 중의 평균 입경 1㎛ 이하의 시멘타이트의 면적률은 0.1% 이상 필요하다(강 조직 전체를 100%로 한다). 바람직하게는 0.5% 이상, 더 바람직하게는 1.0% 이상, 한층 더 바람직하게는 2.0% 이상이다. 또한, 상기 면적률이 5.0% 초과가 되면, 보이드의 생성이 생기기 쉬워져서, 굽힘성의 저하를 일으킨다. 따라서, 베이나이트 중의 평균 입경 1㎛ 이하의 시멘타이트의 면적률은 5.0% 이하로 한다. 바람직하게는 4.5% 이하, 더 바람직하게는 4.0% 이하, 한층 더 바람직하게는 3.8% 이하이다.
또한, 본 발명의 고강도 냉연 강판은, 도금층을 가져도 된다. 도금층의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 용융 아연 도금층, 합금화 용융 아연 도금층 등을 들 수 있다.
다음으로, 본 발명의 고강도 냉연 강판의 제조 방법에 관해서 설명한다. 본 발명의 고강도 냉연 강판의 제조 방법은, 열간 압연 공정, 냉간 압연 공정, 소둔 공정을 가진다. 또한, 필요에 따라, 소둔 공정 후에 도금 공정을 가진다. 이하, 각 공정에 관하여 설명한다. 또한, 온도는 표면 온도를 의미한다.
열간 압연 공정
열간 압연 공정이란, 상기 성분 조성을 가지는 슬래브를, 마무리 압연 종료 온도가 800℃ 이상 1000℃ 이하의 조건으로 압연하고, 평균 냉각 속도가 20℃/초 이상의 조건으로 냉각하고, 권취 온도가 550℃ 이상 700℃ 이하의 조건으로 권취하는 공정이다.
열간 압연에 제공하는 슬래브의 온도는 1000℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 슬래브의 온도가 1000℃ 미만에서는, 탄화물을 충분히 용해할 수 없고, 또한 압연 중에 강의 온도가 페라이트 변태 온도까지 저하하여, 강 조직 중에 페라이트를 포함한 상태로 압연해 버릴 우려가 있다. 따라서, 오스테나이트 단상(單相) 온도 영역에서 압연을 완료하고, 소둔 후에 굽힘성과 강도를 확보하기 위해서는, 슬래브의 온도는 1000℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 슬래브 가열 온도의 상한에 관해서는 1350℃ 이하가 바람직하다.
마무리 압연 종료 온도는 800℃ 이상 1000℃ 이하로 한다. 마무리 압연 종료 온도가 800℃ 미만에서는, 압연 중에 페라이트가 생성되고, 그 후의 냉각 및 권취 처리시에 펄라이트가 생기며, 그 펄라이트 중에 포함되는 시멘타이트가 나중의 소둔 공정에서의 Ac3점∼900℃의 온도 영역에서의 유지시에도 녹지 않고 남아, Ac3점∼900℃의 온도 영역에서 조대화하는 것에 의해, 굽힘성 및 항복비가 저하한다. 따라서, 마무리 압연 종료 온도는 800℃ 이상으로 한다. 바람직하게는 850℃ 이상, 더 바람직하게는 870℃ 이상이다. 한편, 나중의 권취 온도까지의 냉각이 곤란해지기 때문에, 마무리 압연 종료 온도는 1000℃ 이하로 한다. 바람직하게는 960℃ 이하, 더 바람직하게는 900℃ 이하로 한다. 또한, 여기서 말하는 Ac3점은 이하의 식에 의해 산출한다. 또한, 하기 식에서(%원소기호)는 각 원소의 함유량(질량%)을 의미하며, 포함하지 않는 경우는 0으로 한다.
Figure 112019066354547-pct00001
마무리 압연 후, 평균 냉각 속도 20℃/초 이상으로 권취 온도까지 냉각을 행한다. 마무리 압연 후의 평균 냉각 속도가 20℃/초 미만에서는, 오스테나이트 립(粒)이 과도하게 조대화하고, 또한, 강 중에 펄라이트가 생김으로써, 그 펄라이트 중에 포함되는 시멘타이트가 이후의 소둔시에서의 Ac3점∼900℃의 온도 영역에서의 유지시에도 녹지 않고 남아, 굽힘성 및 항복비가 저하한다. 따라서, 평균 냉각 속도는 20℃/초 이상 필요하다. 바람직하게는 30℃/초 이상, 더 바람직하게는 40℃/초 이상이다. 또한, 바람직한 냉각 방법은 수랭(水冷)이다. 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 90℃/초 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 70℃/초 이하이다.
상기 냉각 후 550℃ 이상 700℃ 이하의 권취 온도로 권취한다. 권취 온도가 550℃ 미만에서는, 경질층을 포함하는 강 조직이 되는 것에 의해, 나중의 냉간 압연성을 저하시키며, 이후의 소둔 공정에서, 재결정이 생기기 어려워, 굽힘성이 저하한다. 따라서, 권취 온도는 550℃ 이상 필요하다. 바람직하게는 570℃ 이상, 더 바람직하게는 590℃ 이상이다. 한편, 권취 온도가 700℃ 초과에서는, 페라이트 립의 조대화, 및 생성된 시멘타이트의 성장에 의해, 그 조대한 시멘타이트가 이후의 소둔시에서의 Ac3점∼900℃의 온도 영역에서의 유지시에도 녹지 않고 남아, 굽힘성 및 항복비가 저하한다. 따라서, 권취 온도는 700℃ 이하로 한다. 바람직하게는 660℃ 이하, 더 바람직하게는 630℃ 이하로 한다.
냉간 압연 공정
냉간 압연 공정이란, 열간 압연 공정에서 얻어진 열연 강판을, 압하율이 20% 이상의 조건에서 냉간 압연하는 공정이다.
냉간 압연 공정에서는, 열연 강판을, 산세(酸洗)한 후, 20% 이상의 압하율로 냉간 압연을 실시하여, 냉연 강판을 제조한다. 압하율이 20% 미만인 경우, 이후의 소둔 공정에서, 재결정이 생기기 어렵고, 또한, 오스테나이트로의 변태가 억제되며, 페라이트가 잔존하는 것에 의해, 항복비가 저하한다. 따라서, 압하율은 20% 이상으로 한다. 바람직하게는 25% 이상, 더 바람직하게는 30% 이상이다. 압하율의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 90% 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 80% 이하이다.
소둔 공정
소둔 공정이란, 냉간 압연 공정에서 얻어진 냉연 강판을, 하기의 상한에서, 일차 소둔하고, 이차 소둔하며, 삼차 유지하고, 삼차 냉각하는 공정이다.
(일차 소둔) 냉간 압연 공정에서 얻어진 냉연 강판을, Ac3점 이상 900℃ 이하의 온도 영역으로 가열하는 일차 가열, Ac3점 이상 900℃ 이하의 온도 영역에서 10초 이상 1200초 이하 유지하는 일차 유지, 그 일차 유지 후 3℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 100℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 냉각하는 일차 냉각을 행하는 일차 소둔.
(이차 소둔) 그 일차 소둔 후 Ac3점 초과 900℃ 이하의 온도 영역으로 가열하는 이차 가열, Ac3점 초과 900℃ 이하의 온도 영역에서 10초 이상 1200초 이하 유지하는 이차 유지, 그 이차 유지 후 10℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 350℃ 이상 600℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 냉각하는 이차 냉각을 행하는 이차 소둔.
(삼차 유지) 그 이차 소둔 후 350℃ 이상 600℃ 이하의 온도 영역에서 1초 이상 1200초 이하 유지하는 삼차 유지.
(삼차 냉각) 그 삼차 유지 후 5℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 냉각.
일차 소둔에서는, 냉연 강판을, 오스테나이트 단상 온도 영역의 Ac3점 이상 900℃ 이하의 소둔 가열 온도로 가열 후, 10∼1200초간 유지하고, 3℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 100℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 냉각한다. 상기와 같이, 본 발명에서는, 페라이트의 생성을 억제하여, 베이나이트와 마르텐사이트의 복합 조직으로 하는 것이 필요하다. 페라이트의 생성을 억제하기 위해서는, 이차 소둔 개시 전에 성분의 농도 차가 적은 조직으로 할 필요가 있기 때문에, 일차 소둔에서, 조직 내의 합금 원소 농도를 균일하게 하는 처리를 행한다. 이때, 페라이트가 생성되면, 오스테나이트에 합금 원소가 농화(濃化)하기 때문에, 합금 원소 농도가 불균일한 조직이 된다. 이 불균일한 조직이 되면, 이후의 이차 소둔시에 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태가 억제되며, 최종 조직에 페라이트가 많이 생성되어, 항복비의 저하를 초래한다. 따라서, 일차 소둔의 소둔 가열 온도는 Ac3점 이상 필요하다. 바람직하게는 Ac3점+10℃ 이상, 더 바람직하게는 Ac3점+20℃ 이상이다. 한편, 소둔 가열 온도가 900℃ 초과에서는 오스테나이트가 조대화하고, 조대화한 채로 마르텐사이트나 베이나이트로 변태하기 때문에, 항복비의 저하를 초래한다. 따라서, 1차 소둔 공정의 소둔 가열 온도는 900℃ 이하로 한다. 바람직하게는 880℃ 이하, 더 바람직하게는 860℃ 이하이다.
일차 소둔의 유지 시간은 10∼1200초간으로 한다. 일차 소둔의 유지 시간이 10초 미만이 되면, 탄화물의 용해와 오스테나이트 변태가 충분히 진행하지 않기 때문에, 이차 소둔 전에 페라이트가 잔존한, 합금 원소의 농도 차가 있는 조직이 된다. 이것을, 그대로 이차 소둔을 행하면, 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태가 억제되며, 최종 조직에 페라이트가 많이 생성되어, 항복비의 저하를 초래한다. 따라서, 일차 소둔의 유지 시간은 10초 이상 필요하다. 바람직하게는 20초 이상, 더 바람직하게는 40초 이상이다. 한편, 일차 소둔의 유지 시간이 1200초 초과가 되면, 오스테나이트 입경(粒徑)이 조대화하고, 조대화한 채로 마르텐사이트나 베이나이트로 변태하기 때문에, 항복비의 저하를 초래한다. 따라서, 일차 소둔의 유지 시간은 1200초 이하로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 1100초 이하, 한층 더 바람직하게는 1000초 이하이다.
유지 후에 행하는 일차 냉각의 평균 냉각 속도는 3℃/초 이상으로 한다. 일차 냉각의 평균 냉각 속도가 3℃/초 미만이 되면, 페라이트가 많이 생성되고, 또 잔존해 있는 탄화물의 성장이 발생한다. 페라이트가 잔존하는 것에 의해, 합금 원소의 농도 차가 있는 조직이 되기 때문에, 이것을 그대로 이차 소둔하면, 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태가 억제되며, 최종 조직에도 페라이트가 많이 생성되어, 항복비의 저하를 초래한다. 따라서, 일차 냉각의 평균 냉각 속도는 3℃/초 이상 필요하다. 바람직하게는 4℃/초 이상이다. 또한, 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 20℃/초 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 10℃/초 이하이다.
또한, 일차 냉각의 냉각 정지 온도는 평균 냉각 속도의 확보 및 탄화물의 조대화를 억제하는 관점에서 100℃ 이하로 할 필요가 있다. 냉각 정지 온도가 100℃ 초과에서는, 탄화물이 조대화하면 조직 내에서 탄소의 농도 분포가 생기기 때문에, 이것을 그대로 이차 소둔하면, 탄소 농도가 연한 영역에서 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태가 억제되어, 최종 조직에도 페라이트가 많이 생성되고, 항복비의 저하를 초래한다. 바람직하게는 80℃ 이하이다. 또한, 상기 냉각 정지 온도의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 10℃ 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 20℃ 이상이다.
이차 소둔에서는, 일차 소둔 후의 강판을, 오스테나이트 단상 온도 영역의 Ac3점 초과 900℃ 이하의 소둔 가열 온도로 가열 후, 10∼1200초간 유지한다. 본 발명에서는, 페라이트의 생성을 억제하고, 베이나이트와 마르텐사이트의 복합 조직으로 한다. 그러기 위해서는, 소둔시에 오스테나이트 단상 조직으로 할 필요가 있다. 따라서, 소둔 가열 온도는 Ac3점 초과로 한다. 바람직하게는 Ac3점+10℃ 이상, 더 바람직하게는 Ac3점+20℃ 이상이다. 한편, 소둔 가열 온도가 900℃ 초과가 되면 오스테나이트가 조대화하기 때문에, 조대화한 채로 마르텐사이트나 베이나이트로 변태하여, 고(高)항복비를 얻는 것이 곤란해진다. 따라서, 소둔 가열 온도는 900℃ 이하로 한다. 바람직하게는 880℃ 이하, 더 바람직하게는 860℃ 이하이다.
이차 소둔의 유지 시간은 10∼1200초간으로 한다. 이차 소둔의 유지 시간이 10초 미만이 되면, 탄화물의 용해와 오스테나이트 변태가 충분히 진행하지 않기 때문에, 최종 조직에도 페라이트가 잔존하여, 항복비가 저하한다. 따라서, 이차 소둔의 유지 시간은 10초 이상으로 한다. 바람직하게는 13초 이상, 더 바람직하게는 16초 이상이다. 한편, 이차 소둔의 유지 시간이 1200초 초과가 되면, 오스테나이트 입경이 조대화하고, 조대화한 채로 마르텐사이트나 베이나이트로 변태하는 것에 의해, 항복비가 저하한다. 따라서, 이차 소둔의 유지 시간은 1200초 이하로 한다. 바람직하게는 1100초 이하, 더 바람직하게는 1000초 이하이다.
상기 유지 후, 10℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 냉각한다. 이차 냉각의 평균 냉각 속도가 10℃/초 미만에서는 페라이트가 생성되며, 최종 조직에서 페라이트 분율(分率) 10% 이하를 달성하는 것이 곤란해져서, 항복비가 저하한다. 따라서, 이차 냉각의 평균 냉각 속도는 10℃/초 이상으로 한다. 바람직하게는 14℃/초 이상, 더 바람직하게는 17℃/초 이상이다. 상기 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 100℃/초 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 50℃/초 이하이다.
이차 냉각의 냉각 정지 온도는 350∼600℃이다. 이 냉각 정지 온도로 하는 것은, 이 온도 영역에서 하기의 삼차 유지를 행하기 때문이다.
삼차 유지에서는, 이차 소둔 후의 강판을, 350∼600℃의 온도에서 1∼1200초간 유지한다. 삼차 유지의 온도가 350℃ 미만에서는, 합금 원소가 확산하기 어려워지기 때문에, 베이나이트 변태가 억제되어, 조직 내의 마르텐사이트양이 많아진다. 그 결과, 강도가 과잉으로 높아져서, 연성 및 굽힘성이 저하한다. 따라서, 삼차 유지의 온도는 350℃ 이상으로 하는 것이 필요하다. 바람직하게는 400℃ 이상, 더 바람직하게는 450℃ 이상이다. 한편, 삼차 유지의 온도가 600℃ 초과에서는, 유지 중에 시멘타이트의 생성 및 성장이 발생하기 때문에, 베이나이트 중에 1㎛ 이상의 시멘타이트가 다량으로 생성되어, 베이나이트의 연성의 저하를 초래해서, 최종 조직의 굽힘성의 저하를 초래한다. 따라서, 삼차 유지의 온도는 600℃ 이하로 한다. 바람직하게는 570℃ 이하, 더 바람직하게는 550℃ 이하이다.
삼차 유지의 유지 시간은 1∼1200초간으로 한다. 삼차 유지의 유지 시간이 1초 미만에서는, 베이나이트 변태가 충분히 일어나지 않아, 최종 조직으로서 10% 이상의 베이나이트 분율을 확보하는 것이 곤란해져, 굽힘성의 저하를 초래한다. 따라서, 삼차 유지의 유지 시간은 1초 이상 필요하다. 바람직하게는 20초 이상, 더 바람직하게는 40초 이상이다. 한편, 삼차 유지의 유지 시간이 1200초 초과에서는 베이나이트가 과잉으로 생성되어, 베이나이트 분율이 80%를 초과해서, 강도의 확보가 곤란해진다. 따라서, 삼차 유지의 유지 시간은 1200초 이하로 한다. 바람직하게는 1100초 이하, 더 바람직하게는 1000초 이하이다.
삼차 냉각에서는, 삼차 유지의 유지 온도로부터 5℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 냉각한다. 냉각 정지 온도는 통상, 실온이며, 실온이란 0∼50℃이다. 상기 평균 냉각 속도가 5℃/초 미만에서는, 베이나이트의 생성과 성장, 및 탄화물의 성장이 발생하는 것에 의해, 원하는 조직 분율 및 베이나이트 중의 시멘타이트 분율을 얻는 것이 곤란해져서, 굽힘성의 저하를 일으킨다. 따라서, 삼차 냉각의 평균 냉각 속도는 5℃/초 이상으로 한다. 바람직하게는 8℃/초 이상이다. 상한은 특별히 한정되지 않지만 40℃/초 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 30℃/초 이하이다.
상기 소둔 공정 후에, 표면에 도금 처리를 실시하는 도금 공정을 가져도 된다. 상기한 대로, 본 발명에서 도금층의 종류는 특별히 한정되지 않기 때문에, 도금 처리의 종류도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 용융 아연 도금 처리나, 그 처리 후에 합금화를 행하는 도금 처리 등을 들 수 있다.
실시예
본 발명을, 실시예를 참조하면서 구체적으로 설명한다.
1. 평가용 강판의 제조
표 1에 나타내는 성분 조성을 가지며, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강을 진공 용해로에서 용제(溶製) 후, 분괴(分塊) 압연하여 27㎜ 두께의 분괴 압연재를 얻었다. 얻어진 분괴 압연재를 판 두께 4.0㎜ 두께까지 열간 압연했다. 열간 압연의 조건은 슬래브 가열 온도를 1250℃로 하고, 표 2에 나타내는 조건으로 열간 압연을 행했다. 이어서, 열연 강판을 연삭(硏削) 가공하고, 표 2에 나타내는 조건으로 냉간 압연하여, 냉연 강판을 제조했다. 이어서, 상기에 따라 얻어진 냉연 강판에, 표 2에 나타내는 조건으로 열 처리(소둔)를 행하여, 소둔 냉연 강판(고강도 냉연 강판)을 제조했다. 또한, 실시예에서, 2차 냉각 정지 온도를 3차 유지 온도로 했다.
Figure 112019066354547-pct00002
Figure 112019066354547-pct00003
2. 평가 방법
각종 제조 조건으로 얻어진 소둔 냉연 강판에 대하여, 강 조직을 분석함으로써 조직 분율을 조사하고, 인장 시험을 실시함으로써 신장이나 항복비 등의 인장 특성을 평가하고, 굽힘 시험에 의해 굽힘성을 평가했다. 각 평가의 방법은 다음과 같다.
(마르텐사이트(M) 및 소려 마르텐사이트(TM)의 면적률)
각 소둔 냉연 강판의 압연 방향의 판 두께 단면(斷面)인 판 두께 L 단면을 경면(鏡面) 연마하고, 나이탈 액으로 조직 현출(現出)한 후, 주사 전자 현미경을 사용하여 관찰하고, 배율 1500배의 SEM 상(像) 위의, 실제 길이 82㎛×57㎛의 영역 상에 4.8㎛ 간격의 16×15의 격자를 두고, 각 상(相) 위에 있는 점수(點數)를 세는 포인트 카운팅법에 의해, 마르텐사이트 및 소려 마르텐사이트의 면적률을 조사했다. 면적률은, 배율 1500배의 각각의 SEM 상으로부터 구한 3개의 면적률의 평균값으로 했다. 마르텐사이트는 백색의 조직을 보이고 있으며, 소려 마르텐사이트도 백색의 조직을 보이고 있지만, 마르텐사이트보다 부식되기 쉽기 때문에, 구(舊) 오스테나이트 입계(粒界) 내에 블록이나 패킷이 현출한 조직을 보이고 있다.
(페라이트(α)의 면적률)
각 소둔 냉연 강판의 압연 방향의 판 두께 단면인 판 두께 L 단면을 경면 연마하고, 나이탈 액으로 조직 현출한 후, 주사 전자 현미경을 사용하여 관찰하고, 배율 1500배의 SEM 상 위의, 실제 길이 82㎛×57㎛의 영역 상에 4.8㎛ 간격의 16×15의 격자를 두고, 각 상 위에 있는 점수를 세는 포인트 카운팅법에 의해, 페라이트의 면적률을 조사했다. 면적률은, 배율 1500배의 각각의 SEM 상으로부터 구한 3개의 면적률의 평균값으로 했다. 페라이트는 시멘타이트를 가지지 않는 암회색(暗灰色)의 조직을 보이고 있다.
(베이나이트(B)의 면적률)
각 소둔 냉연 강판의 압연 방향의 판 두께 단면인 판 두께 L 단면을 경면 연마하고, 나이탈 액으로 조직 현출한 후, 주사 전자 현미경을 사용하여 관찰하고, 배율 1500배의 SEM 상 위의, 실제 길이 82㎛×57㎛의 영역 상에 4.8㎛ 간격의 16×15의 격자를 두고, 각 상 위에 있는 점수를 세는 포인트 카운팅법에 의해, 베이나이트의 면적률을 조사했다. 면적률은, 배율 1500배의 각각의 SEM 상으로부터 구한 3개의 면적률의 평균값으로 했다. 베이나이트는 시멘타이트를 가진 암회색의 조직을 보이고 있으며, 베이나이트 내에 MA도 확인할 수 있다.
(베이나이트 중의 MA의 면적률 및 베이나이트 중의 평균 입경 1㎛ 이하의 시멘타이트(θ)의 면적률)
각 소둔 냉연 강판의 압연 방향의 판 두께 단면인 판 두께 L 단면을 경면 연마하고, 나이탈 액으로 조직 현출한 후, 증류수, 수산화나트륨 수용액 및 피크린산을 포함하는 용액에 침지했다. 침지(浸漬) 후, 베이나이트 중에 있는 MA와 시멘타이트 중, 시멘타이트를 용해하여, MA와 시멘타이트의 구별을 행함으로써, MA와 시멘타이트의 면적률을 조사했다. 관찰 방법으로서는, 주사 전자 현미경을 사용하여 관찰하고, 배율 1500배의 SEM 상 위의, 실제 길이 82㎛×57㎛의 영역에 있는 MA의 수와 평균 입경으로부터 MA의 면적률을, 시멘타이트의 수와 평균 입자 지름으로부터 시멘타이트의 면적률을 조사했다. MA는 백색의 조직이며, 베이나이트 중에 섬 모양으로 석출한 특징을 가진다. 시멘타이트는 베이나이트 중에 석출한 것을 측정하고, 입경은 시멘타이트의 압연 방향과 압연 방향에 수직 방향의 길이의 평균값으로부터 구했다.
도 1에 면적률을 측정한 조직의 일례를 나타낸다. 도 1에서는, 베이나이트 중의 시멘타이트와 MA을 구별하는 것이 곤란하기 때문에, 우선은 베이나이트 중의 시멘타이트와 MA의 면적률의 합을 구한다.
도 2에 이단 에칭 후의 조직의 일례를 나타낸다. 도 2에서는, 시멘타이트가 용해되어, 공동(空洞)이 되었기 때문에 검게 보일 수 있다. 따라서, 도 2로부터 시멘타이트의 면적률을 구하고, 도 1에서 구한 면적률과 시멘타이트의 면적률의 차로부터 MA의 면적률을 구했다. 또한, 공동화되어 검게 보이기 때문에, 이 검게 보인 부분이 시멘타이트인 것으로 하여, 평균 입경을 산출할 수 있다.
(인장 시험)
각 소둔 냉연 강판으로부터, 압연 방향에 대해서 수직 방향으로부터, 표점 사이 거리 50㎜, 표점 사이 폭 25㎜, 판 두께 1.2㎜의 JIS5호 시험편을 채취하고, 인장 속도가 10㎜/분으로 인장 시험을 행하여, 인장 강도(TS), 항복비(YR) 및 전체 신장(El)을 측정했다.
(굽힘 시험)
각 소둔 냉연 강판으로부터, 압연 방향이 굽힘 축(Bending direction)이 되도록 폭 25㎜, 길이 100㎜의 굽힘 시험편을 채취하고, JIS Z 2248에 규정된 압곡법(押曲法)으로, 압입 속도 100㎜/초, 각(各) 굽힘 반경으로 n=3의 시험을 실시하여, 3장 모두 균열의 발생이 확인되지 않았던 굽힘 반경을 한계 굽힘 반경(R)으로 하여 판 두께(t)와의 비로 평가했다. 여기서, 균열의 유무는, 굽힘부 외측에 관해서, 30배의 확대경을 사용하여 관찰하고, 시험편의 폭 25㎜에 대해서 균열이 전혀 없는 것을 「◎(excellent)」, 길이가 0.2㎛ 이하의 미소 균열이 시험편의 폭 25㎜에 대해서 5개 이내의 것을 「○(good)」, 길이가 0.2㎛ 초과의 균열이 1개 이상 확인된 것 및 길이가 0.2㎛ 이하의 미소 균열이 시험편의 폭 25㎜에 대해서 5개 초과로 확인된 것을 「×(NG)」로 하여, 「◎」과 「○」을 균열의 발생이 확인되지 않은 것으로 했다. 굽힘성의 평가 기준은 한계 굽힘 반경/판 두께(R/t)≤1.5로 했다. 즉, 「양호(○)」가 되는 한계 굽힘 반경을 R로 하여, R/t=1.5인 때의 미소 균열의 유무나 그 상태에 근거하여, 평가했다.
3. 평가 결과
상기 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure 112019066354547-pct00004
인장 강도(TS)가 780㎫ 이상, 또, 항복비(YR)가 0.65 이상, 또, 굽힘성이 「○」 이상의 것을 합격으로 했다.
표 3에서 발명예는, 본 발명의 조건을 모두 만족하는 발명 강의 강판이며, 인장 강도(TS)가 780㎫ 이상, 또, 항복비(YR)가 0.65 이상, 또, 굽힘성이 「○」 이상의 결과가 얻어졌다. 이들 발명예의 강판은 모두, 고항복비를 가지며 굽힘성이 뛰어난 고강도 냉연 강판이다.
한편, 표 3에서 비교예의 강판은, 인장 강도, 항복비(YR), 굽힘성 중 어느 하나가 양호하지는 않았다.
공시재(供試材) No.1, 4, 30 및 38은, 제조 조건에서, 2차 소둔 온도가 본 발명에서 규정하는 범위를 하회(下回)했기 때문에, 강판 전체에 대한 페라이트의 면적률이 10% 초과가 되어, 항복비가 나빴다.
공시재 No.7은, 제조 조건에서, 열간 압연의 마무리 압연 종료 온도가 본 발명에서 규정하는 범위를 하회했기 때문에, 베이나이트 중의 시멘타이트의 면적률이 5.0% 초과가 되어, 굽힘성이 나빴다.
공시재 No.8은, 제조 조건에서, 열간 압연의 평균 냉각 속도가 본 발명에서 규정하는 범위를 하회했기 때문에, 베이나이트 중의 평균 입경 1㎛ 이하의 시멘타이트의 면적률이 5.0% 초과가 되어, 굽힘성이 나빴다.
공시재 No.9는, 제조 조건에서, 열간 압연의 권취 온도가 본 발명에서 규정하는 범위를 하회했기 때문에, 강판 전체에 대한 베이나이트의 면적률이 10% 미만, 또, 마르텐사이트의 면적률이 90% 초과가 되어, 굽힘성이 나빴다.
공시재 No.12는, 제조 조건에서, 열간 압연의 권취 온도가 본 발명에서 규정하는 범위를 상회(上回)했기 때문에, 베이나이트 중의 평균 입경 1㎛ 이하의 시멘타이트의 면적률이 5.0% 초과가 되어, 굽힘성이 나빴다.
공시재 No.13은, 제조 조건에서, 냉간 압연의 압하율이 본 발명에서 규정하는 범위를 하회했기 때문에, 강판 전체에 대한 페라이트의 면적률이 10% 이상이 되어, 항복비가 나빠졌다.
공시재 No.14는, 3차 유지 시간을 0초로 유지하지 않고 즉시 냉각했기 때문에, 강판 전체에 대한 베이나이트의 면적률이 10% 미만, 또, 마르텐사이트의 면적률이 90% 초과가 되어, 굽힘성이 나빴다.
공시재 No.17, 20∼22, 26은, 제조 조건에서, 연속 소둔의 일차 소둔 조건이 본 발명에서 규정하는 범위를 하회했기 때문에, 항복비가 나빴다.
공시재 No.23, 24는, 제조 조건에서, 연속 소둔의 이차 소둔 조건이 본 발명에서 규정하는 범위를 하회했기 때문에, 강판 전체에 대한 페라이트의 면적률이 10% 초과가 되어, 항복비가 나빴다.
공시재 No.25는, 제조 조건에서, 연속 소둔의 삼차 유지 온도가 본 발명에서 규정하는 범위를 하회했기 때문에, 강판 전체에 대한 베이나이트의 면적률이 10% 미만, 또, 마르텐사이트의 면적률이 90% 초과가 되어, 굽힘성이 나빴다.
공시재 No.29는, 제조 조건에서, 연속 소둔의 삼차 유지 온도가 본 발명에서 규정하는 범위를 상회했기 때문에, 베이나이트 중의 평균 입경 1㎛ 이하의 시멘타이트의 면적률이 5.0% 초과가 되어, 굽힘성이 나빴다.
공시재 No.31은, 2차 유지 시간이 너무 길었기 때문에 베이나이트 중의 MA가 많아져서, 항복비가 나빴다.
공시재 No.35, 36은, 제조 조건에서, 연속 소둔의 최종 냉각 속도, 3차 유지 시간이 범위 밖이었기 때문에, 마르텐사이트와 소려 마르텐사이트의 합계가 적어져서, 강도가 낮았다.
공시재 No.41, 42는, Si 함유량이 많았기 때문에, 강판 전체에 대한 페라이트의 면적률이 10% 이상이 되어, 항복비가 나빴다.
공시재 No.43, 45는, 성분에서, C 함유량, Mn 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위를 하회했기 때문에, 인장 강도가 780㎫ 미만, 또는, 항복비가 나빴다.
공시재 No.44, 46은, 성분에서, C 함유량, Mn 함유량이 본 발명에서 규정하는 범위를 상회했기 때문에, 굽힘성이 나빴다.
공시재 No.47, 48, 50은, P 함유량, S 함유량, N 함유량이 본 발명 범위 밖이었기 때문에, 굽힘성이 나빴다.
공시재 No.49는, Al 함유량이 범위 밖이었기 때문에 항복비가 나빴다.
또한, 실시예에서는 소둔 냉연 강판 제조의 경우에 관해서 설명했지만, 도금 처리를 실시한 강판이어도 동일한 효과가 얻어졌다.

Claims (9)

  1. 질량%로,
    C: 0.12% 이상 0.25% 이하,
    Si: 0.5% 미만,
    Mn: 2.0% 이상 3.0% 이하,
    P: 0.05% 이하,
    S: 0.005% 이하,
    Al: 0.01% 이상 0.10% 이하,
    N: 0.010% 이하를 함유하고, 잔부(殘部)는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성과,
    면적률로 마르텐사이트와 소려 마르텐사이트가 합계로 20% 이상 90% 이하, 페라이트가 10% 이하, 베이나이트가 10% 이상 80% 이하를 만족시키고, 베이나이트 중의 섬 모양(島狀) 마르텐사이트의 면적률이 1% 이상 10% 이하, 베이나이트 중의 평균 입경(粒徑) 1㎛ 이하의 시멘타이트의 면적률이 0.1% 이상 5.0% 이하인 고강도 냉연 강판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 성분 조성은, 질량%로, 아래의 A군∼D군 중에서 선택된 1군 또는 2군 이상을 더 함유하는 고강도 냉연 강판.
    - 아래 -
    A군; B: 0.005% 이하
    B군; Nb: 0.005% 이상 0.1% 이하, Ti: 0.005% 이상 0.1% 이하, V: 0.005% 이상 0.3% 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소
    C군; Mo: 0.2% 이하, Cr: 1.0% 이하, Cu: 1.0% 이하, Ni: 1.0% 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소
    D군; Ca: 0.0005% 이상 0.01% 이하, REM: 0.0005% 이상 0.01% 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종의 원소
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    표면에 도금층을 가지는 고강도 냉연 강판.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 도금층은, 용융 아연 도금층, 합금화 용융 아연 도금층 또는 Zn-Al 도금층인 고강도 냉연 강판.
  5. 청구항 1 또는 2에 기재된 성분 조성을 가지는 슬래브를, 마무리 압연 종료 온도가 800℃ 이상 1000℃ 이하의 조건으로 압연하고, 평균 냉각 속도가 20℃/초 이상의 조건으로 냉각하며, 권취 온도가 550℃ 이상 700℃ 이하의 조건으로 권취하는 열간 압연 공정과,
    상기 열간 압연 공정으로 얻어진 열연(熱延) 강판을, 압하율(壓下率)이 20% 이상의 조건으로 냉간 압연하는 냉간 압연 공정과,
    상기 냉간 압연 공정으로 얻어진 냉연(冷延) 강판을, Ac3점 이상 900℃ 이하의 온도 영역으로 가열하는 일차 가열, Ac3점 이상 900℃ 이하의 온도 영역에서 10초 이상 1200초 이하 유지하는 일차 유지, 그 일차 유지 후 3℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 100℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 냉각하는 일차 냉각을 행하는 일차 소둔을 행하고, 그 일차 소둔 후 Ac3점 초과 900℃ 이하의 온도 영역으로 가열하는 이차 가열, Ac3점 초과 900℃ 이하의 온도 영역에서 10초 이상 1200초 이하 유지하는 이차 유지, 그 이차 유지 후 10℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 350℃ 이상 600℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 냉각하는 이차 냉각을 행하는 이차 소둔을 행하고, 그 이차 소둔 후 350℃ 이상 600℃ 이하의 온도 영역에서 1초 이상 1200초 이하 유지하는 삼차 유지를 행하며, 5℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 냉각하는 삼차 냉각을 행하는 소둔 공정을 가지는 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 소둔 공정 후, 표면에 도금 처리를 실시하는 도금 공정을 더 가지는 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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