KR102387484B1

KR102387484B1 - 고강도 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102387484B1
Application number: KR1020207003785A
Authority: KR
Inventors: 후사에 시이모리; 하야토 사이토; 노부스케 가리야; 가츠미 고지마
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2022-04-15
Also published as: TWI672383B; AU2018359467A1; CN111051554B; CA3071564A1; US11913087B2; CN111051554A; PH12020550506A1; US20200332383A1; KR20200028427A; MX2020004427A; TW201923098A; AU2018359467B2; MY193012A; JPWO2019088044A1; BR112020007126A2; JP6569840B1; WO2019088044A1

Abstract

우수한 연성 및 굽힘성을 갖고, 또한 TS 가 500 ㎫ 이상인 고강도 강판, 특히 캔용으로 제공하는, 판두께가 0.1 ∼ 0.8 ㎜ 의 범위의 고강도 박강판을 제공한다. C : 0.03 ％ 이상 0.15 ％ 이하, Si : 0.01 ％ 이상 0.05 ％ 이하, Mn : 0.6 ％ 초과 1.5 ％ 이하, P : 0.025 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하, N : 0.0005 ％ 이상 0.0100 ％ 이하, Ti : 0.005 ％ 이상 0.020 ％ 이하, B : 0.0005 ％ 이상 0.0100 ％ 이하 및 Nb : 0.0050 ％ 이상 0.0200 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물의 성분 조성과, 면적률로, 85 ％ 이상의 페라이트 및 1 ％ 이상 10 ％ 이하의 마텐자이트를 포함하는 금속 조직으로 하고, 상기 마텐자이트는 입경이 5 ㎛ 이하 또한 입경이 2 ㎛ 이하인 비율이 80 ％ 이상으로 한다.

Description

고강도 강판 및 그 제조 방법

본 발명은, 특히 용기용 재료에 사용하기에 바람직한, 연성 및 굽힘성이 우수한 고강도, 예를 들어 인장 강도 (TS) 가 500 ㎫ 이상인 고강도 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 캔용 강판에 있어서 비용 삭감을 위해, 고강도화에 의한 강판의 박육화가 진행되고 있다. 구체적으로는, TS 가 500 ㎫ 이상인 고강도 박강판을 캔에 적용하는 것이 검토되고 있다.

여기서, 일반적으로, 강판을 고강도화하면, 가공성은 저하되는 것이 문제가 된다. 예를 들어, 풀 탭에 사용되는 강판에는, 캔 개봉시에 풀 탭 자체가 구부러지지 않기 위한 강도와, 풀 탭으로 가공될 때의 가공성, 특히 굽힘성의 양립이 필요하다. 또한 풀 탭의 링부는 덮개 개봉시에 손가락이 닿는 부위로, 굽힘부에 주름이 없는 것이 필요해진다. 한편, 에어로졸 캔의 천개부 (天蓋部) 에 사용되는 강판에는, 내압 강도를 확보하기 위한 강판 강도와, 카운터 싱크 등을 성형하기 위한 가공성, 특히 연성의 양립이 필요하다. 이 때문에, 고강도이고 또한 우수한 연성 및 굽힘성을 갖는 고강도 박강판의 개발이 요망되고 있다.

이러한 요구에 대하여, 예를 들어 특허문헌 1 에는, 강 조직이 페라이트와 마텐자이트의 페라이트 주체의 복합 조직으로서, 마텐자이트 분율을 5 ％ 이상 30 ％ 미만 포함하고, 마텐자이트 입경, 제품 판두께, 마텐자이트 경도 및 30 T 경도를 규정한, 캔 제조용 고강도 박강판이 개시되어 있다.

특허문헌 2 에는, 페라이트상을 주상으로 하고, 제 2 상으로서 마텐자이트상 및/또는 잔류 오스테나이트상을 면적 분율의 합계로 1.0 ％ 이상 포함하는 강판이 개시되어 있다.

일본 특허공보 제4235247호 일본 특허공보 제6048618호

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 강판에서는, 500 ㎫ 이상의 인장 강도를 얻는 것이 어려운 것에 과제를 남기고 있었다.

특허문헌 2 에 기재된 기술은, 2 차 압연을 실시해야만 하여 고비용이라는 문제가 있다. 또, 충분한 굽힘성을 달성할 수 없는 경우가 있는 것도 문제이다.

본 발명은, 상기의 종래 기술에 관련된 문제를 감안하여 이루어져, 우수한 연성 및 굽힘성을 갖고, 또한 TS 가 500 ㎫ 이상인 고강도 강판, 특히 캔용으로 제공했을 때에 캔의 풀 탭 링의 굽힘부에 주름이 발생하지 않는, 판두께가 0.1 ∼ 0.8 ㎜ 의 범위인 고강도 박강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

여기서, 본 발명에 있어서의 고강도 강판이란, 인장 강도 (TS) 가 500 ㎫ 이상인 강판이다. 마찬가지로, 연성이 우수하다란 연신 (EL) 이 15 ％ 이상인 것, 굽힘성이 우수하다란 180°굽힘 시험에 있어서 굽힘 시험 후의 시험편의 만곡부의 외측에 균열이 확인되지 않는 것, 굽힘부에 주름이 발생하지 않는다란 강판을 풀 탭 링으로 가공했을 때에 그 풀 탭 링의 굽힘부에 주름이 확인되지 않는 것을 각각 소기하고 있다.

발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 강 성분과 금속 조직 중의 페라이트, 마텐자이트 면적률과 마텐자이트의 사이즈를 조정함으로써, 종래보다 현격히 우수한 연성 및 굽힘성을 갖고, 또한 TS 가 500 ㎫ 이상인 고강도 강판이 얻어지는 것을 알아내었다. 특히, 소정 범위의 마텐자이트 사이즈의 비율을 소정 범위로 제어함으로써 강판을 굽힘 가공했을 때의, 굽힘부에 주름이 없고, 예를 들어 풀 탭에 최적인 고강도 강판이 얻어지는 것을 알아내었다. 또, 제조 조건으로는, 열연 공정의 최종 스탠드의 압하율, 어닐링 공정의 가열 속도, 어닐링 온도, 어닐링 후의 냉각 속도 및 냉각 정지 온도에서의 유지 시간을 엄밀하게 제어하는 것이, 금속 조직 중의 페라이트 및 마텐자이트의 면적률과 마텐자이트의 사이즈를 조정하는 데에 적합한 것도 알아내었다.

본 발명은, 상기의 지견에 입각하는 것이다. 즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

[1] 질량％ 로,

C : 0.03 ％ 이상 0.15 ％ 이하,

Si : 0.01 ％ 이상 0.05 ％ 이하,

Mn : 0.6 ％ 초과 1.5 ％ 이하,

P : 0.025 ％ 이하,

S : 0.02 ％ 이하,

Al : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하,

N : 0.0005 ％ 이상 0.0100 ％ 이하,

Ti : 0.005 ％ 이상 0.020 ％ 이하,

B : 0.0005 ％ 이상 0.0100 ％ 이하 및

Nb : 0.005 ％ 이상 0.020 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물의 성분 조성을 갖고,

면적률로, 85 ％ 이상의 페라이트 및 1 ％ 이상 10 ％ 이하의 마텐자이트를 포함하는 금속 조직을 갖고, 상기 마텐자이트는 입경이 5 ㎛ 이하이고, 또한 입경이 2 ㎛ 이하인 비율이 80 ％ 이상인 고강도 강판.

[2] 인장 강도가 500 ㎫ 이상인 상기 [1] 에 기재된 고강도 강판.

[3] 상기 금속 조직은, 면적률로, 8 ％ 미만의 마텐자이트를 포함하는 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 고강도 강판.

[4] 상기 성분 조성에 더하여, 질량％ 로,

Cr : 0.005 ％ 이상 0.100 ％ 이하,

Ni : 0.005 ％ 이상 0.150 ％ 이하 및

Mo : 0.005 ％ 이상 0.050 ％ 이하에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 고강도 강판.

[5] 상기 [1] 또는 [4] 에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브에, 마무리 온도가 800 ℃ 이상 950 ℃ 이하, 최종 스탠드의 압하율이 8 ％ 이상 및 권취 온도가 700 ℃ 이하에서 열간 압연을 실시하는 열간 압연 공정과, 그 열간 압연 공정을 거친 열연판에, 압하율 80 ％ 이상의 냉간 압연을 실시하는 냉간 압연 공정과, 그 냉간 압연 공정을 거친 냉연판에, 200 ℃ 로부터 균열 온도까지의 평균 승온 속도가 2 ℃/s 이상 35 ℃/s 이하인 가열을 실시하고, 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하의 균열 온도에서 유지 후에 200 ℃ 이상 450 ℃ 이하의 온도역까지 평균 냉각 속도 70 ℃/s 이상으로 냉각시키는 어닐링 공정을 갖는 고강도 강판의 제조 방법.

[6] 상기 [5] 에 있어서, 추가로 상기 어닐링 공정을 거친 어닐링판을 150 ℃ 이상, 상기 냉각의 정지 온도 이하에서 300 초 이하로 유지하는 공정을 갖는 고강도 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, TS : 500 ㎫ 이상을 갖고, 또한 연성 및 굽힘성이 우수한 고강도 강판을 제공할 수 있다. 본 발명의 고강도 강판은, 연성 및 굽힘성이 우수하기 때문에, 복잡한 형상으로 성형되는 캔용 강판용, 예를 들어 풀 탭용으로서 바람직하다. 나아가, 본 발명에 의해 제조한 부품을 캔에 적용함으로써, 한층 더 고강도화, 경량화가 진행되어, 산업의 발전에 크게 기여하게 된다.

이하, 본 발명의 고강도 강판의 성분 조성과, 조직의 적정 범위 및 그 한정 이유에 대해 설명한다. 또한, 이하의 성분 조성을 나타내는 「％」는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 의미하는 것으로 한다. 또, 연성과 굽힘성의 양방이 우수한 경우를, 단순히 가공성이 우수하다고 칭하는 경우도 있다.

C : 0.03 ％ 이상 0.15 ％ 이하

C 는, 강도에 기여하는 원소이며, 강 중에 고용 혹은 탄화물로서 석출되어, 강의 강도를 증가시키는 작용이 있다. 이러한 작용을 이용하여 TS : 500 ㎫ 이상으로 하기 위해서는, 0.03 ％ 이상 함유시키는 것이 필요하다. 한편, 과도한 함유는, 강도 상승에 의한 연성이나 굽힘성의 저하를 초래함과 함께 용접성을 저해하는 경우가 있기 때문에, 상한은 0.15 ％ 로 한다. 따라서, C 는 0.03 ％ 이상 0.15 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.05 ％ 이상 0.12 ％ 이하이다.

Si : 0.01 ％ 이상 0.05 ％ 이하

Si 는, 고용 강화에 의한 강의 고강도화에 기여한다. 이 작용을 얻기 위해서는 0.01 ％ 이상 함유시키는 것이 필요하다. 한편, 0.05 ％ 를 초과하는 함유는, 내식성이나 표면 성상에 심대한 문제가 발생할 우려가 있다. 따라서, Si 는 0.01 ％ 이상 0.05 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.02 ％ 이상 0.03 ％ 이하이다.

Mn : 0.6 ％ 초과 1.5 ％ 이하

Mn 은, 마텐자이트를 원하는 양 생성시킴으로써, 고강도화에 기여한다. 본 발명의 목적으로 하는 강도를 얻기 위해서는, 0.6 ％ 보다 많이 함유시키는 것이 필요하다. 즉, Mn 이 0.6 ％ 이하에서는, 마텐자이트를 원하는 양 생성시킬 수 없어, 목적으로 하는 강도를 얻을 수 없다. 또, 스트레쳐 스트레인의 요인이 되는 항복 연신이 발생하여, 가공 후의 외관에 문제가 발생하는 경우가 있다. 한편, 1.5 ％ 를 초과하는 함유는, ??칭성의 향상에 의해, 마텐자이트가 과잉으로 생성된다. 마텐자이트가 과잉으로 생성됨으로써, 가공성, 특히 굽힘성의 저하를 초래한다. 따라서, Mn 은 0.6 ％ 초과 1.5 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.8 ％ 이상 1.4 ％ 이하이다.

P : 0.025 ％ 이하

P 는, 강 중에 불가피적으로 혼입되는 것으로, 강의 강화에는 유효한 원소이며, 그 경우에는 0.001 ％ 이상으로 함유시키는 것이 바람직하다. 한편으로, P 는 용접성을 저하시키기 때문에, 0.025 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.020 ％ 이하이다.

S : 0.02 ％ 이하

S 는, 강 중에 불가피적으로 혼입되는 것으로, 조대한 MnS 등의 개재물을 형성하고, 국부 연성을 현저하게 저하시키기 때문에, 0.02 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.015 ％ 이하이다. 또한, S 를 0.0001 ％ 미만으로 하기 위해서는, 강의 정제에 과도한 비용이 든다. 따라서, S 의 하한은 0.0001 ％ 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.0005 ％ 이상이다.

Al : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하

Al 은, 탈산제로서 작용하고, 이 효과를 얻기 위해서는, 0.01 ％ 이상의 함유가 필요하다. 바람직하게는 0.03 ％ 이상이다. 한편, 다량으로 첨가하면 제조 비용이 급등한다. 따라서, Al 은 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.08 ％ 이하이다.

N : 0.0005 ％ 이상 0.0100 ％ 이하

N 은, Al 등의 탄질화물 형성 원소와 결합함으로써 석출물을 형성하고, 강도 향상이나 조직의 미세화에 기여한다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.0005 ％ 이상의 함유가 필요하다. 한편, N 은 0.0100 ％ 를 초과하여 다량으로 함유하면 내시효성을 저하시킨다. 이 때문에, N 은 0.0005 ％ 이상 0.0100 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.0010 ％ 이상 0.0060 ％ 이하이다.

Ti : 0.005 ％ 이상 0.020 ％ 이하

Ti 는, N 과 결합하여 TiN 이 되고 BN 의 생성을 억제하여, B 의 ??칭성을 높이는 효과를 충분히 얻을 수 있다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상의 함유가 필요하다. 한편, Ti 는 0.020 ％ 이상 첨가시키면, 강도 상승에 의한 가공성의 저하를 초래한다. 이 때문에, Ti 는 0.005 ％ 이상 0.020 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.005 ％ 이상 0.015 ％ 이하이다.

B : 0.0005 ％ 이상 0.0100 ％ 이하

B 는, ??칭성을 높이고, 어닐링 냉각 과정에서 일어나는 페라이트의 생성을 억제하여, 원하는 마텐자이트를 얻는 것에 기여한다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.0005 ％ 이상의 함유가 필요하다. 한편, B 는 0.0100 ％ 를 초과하여 다량으로 함유시켜도 그 효과가 포화된다. 이 때문에, B 는 0.0005 ％ 이상 0.0100 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.001 ％ 이상 0.0080 ％ 이하이다.

Nb : 0.005 이상 0.020 ％ 이하

Nb 는, 결정립을 미세화시킴으로써, 마텐자이트를 미세 분산시키는 효과가 있고, 본 발명에 있어서 중요한 첨가 원소의 하나이다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상의 함유가 필요하다. 한편, Nb 는 0.020 ％ 를 초과하여 다량으로 함유하면 강도 상승에 의한 연성의 저하를 초래한다. 이 때문에, Nb 는 0.005 ％ 이상 0.020 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.008 ％ 이상 0.018 ％ 이하이다.

이상의 성분 원소를 필수로 하고, 잔부는 철 및 불가피적 불순물이다.

단, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에 있어서는, 상기 이외의 성분을 마다하는 것은 아니다. 즉, 상기의 필수 원소로 본 발명의 강판은 목적으로 하는 특성이 얻어지지만, 상기의 필수 원소에 더하여, 필요에 따라 하기의 원소를 함유할 수 있다.

Cr : 0.005 ％ 이상 0.100 ％ 이하, Ni : 0.005 ％ 이상 0.150 ％ 이하 및 Mo : 0.005 ％ 이상 0.050 ％ 이하에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상

Cr, Ni 및 Mo 는, ??칭성을 향상시키는 작용을 갖기 때문에, 강의 강화 원소로서 유용하다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, Cr, Ni 및 Mo 는 각각 0.005 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, Cr, Ni 및 Mo 는 고가의 원소이고, 또 각각의 상한을 초과하면 그 이상의 효과의 향상은 바랄 수 없는 점에서, Cr 은 0.100 ％ 이하, Ni 는 0.150 ％ 이하, Mo 는 0.050 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, Cr : 0.005 ％ 이상 0.100 ％ 이하, Ni : 0.005 ％ 이상 0.150 ％ 이하 및 Mo : 0.005 ％ 이상 0.050 ％ 이하가 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 고강도 강판의 중요한 요건인 금속 조직에 대해 설명한다. 또한, 이하의 면적률은, 강판 조직 전체에 대한 면적률로 한다.

페라이트의 면적률 : 85 ％ 이상

페라이트는 어닐링 후의 냉각 중에 생성되고, 강의 연성 향상에 기여한다. 페라이트의 면적률이 85 ％ 에 못 미치는 경우, 원하는 연성의 확보가 곤란해진다. 따라서, 페라이트의 면적률은, 85 ％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 90 ％ 이상이다.

마텐자이트의 면적률 : 1 ％ 이상 10 ％ 이하

본 발명에서는, 강도 확보를 위해, 조직 중에 마텐자이트를 일부 도입하지만, 마텐자이트의 면적률이 10 ％ 초과가 되면 강도 상승에 의해 연성이 저하되기 때문에, 가공성을 확보할 수 없게 된다. 한편, 마텐자이트의 면적률이 1 ％ 미만이면 원하는 강도를 얻을 수 없다. 따라서, 마텐자이트의 면적률은, 1 ％ 이상 10 ％ 이하로 한다. 강도와 연신을 균형있게 양립시키기 위해서는, 8 ％ 미만이 바람직하다. 또한, 마텐자이트의 면적률은, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.

또한, 상기 금속 조직에 있어서, 상기 페라이트 및 마텐자이트를 포함하는 잔부는, 특별히 한정할 필요는 없다. 예를 들어, 잔류 오스테나이트, 시멘타이트, 펄라이트, 베이나이트 등이 포함되어 있어도 되는 것으로 한다.

마텐자이트 입경 : 5 ㎛ 이하

마텐자이트는, 강판의 강도를 담당하는 조직인 한편, 굽힘 변형시에는, 마텐자이트와 페라이트의 계면으로부터 보이드가 생성되어, 균열의 기점이 되기 때문에, 마텐자이트 입경을 적절히 제어하는 것이 중요하다. 마텐자이트 입경이 5 ㎛ 초과이면, 원하는 굽힘성을 얻을 수 없다. 여기서, 마텐자이트 입경이 5 ㎛ 이하라는 것은, 강판에 있어서 무작위로 선택한 관찰 지점에서 5 ㎛ 초과의 마텐자이트가 관찰되지 않는 것이다.

2 ㎛ 이하의 마텐자이트 : 마텐자이트 전체의 80 ％ 이상

또, 마텐자이트는, 미세하게 분산시킴으로써, 마텐자이트와 페라이트의 계면에서의 응력 집중을 완화하여 균열 발생을 억제하고, 우수한 굽힘성을 부여할 수 있음과 함께, 예를 들어 풀 탭 링과 같은 엄격한 굽힘 가공으로 구성되는 굽힘부의 주름을 억제할 수 있다. 2 ㎛ 이하의 마텐자이트가 마텐자이트 전체의 80 ％ 미만이 되면, 풀 탭 링의 굽힘부에 주름이 발생한다. 이 효과를 얻기 위해서는, 2 ㎛ 이하의 마텐자이트가 마텐자이트 전체의 80 ％ 이상이 될 필요가 있다.

따라서, 마텐자이트 입경은 5 ㎛ 이하, 또한 2 ㎛ 이하의 마텐자이트는 마텐자이트 전체의 80 ％ 이상으로 한다.

본 발명의 고강도 강판의 제조 방법은, 상기한 성분 조성을 갖는 슬래브를, 마무리 온도가 800 ℃ 이상 950 ℃ 이하, 최종 스탠드의 압하율이 8 ％ 이상 및 권취 온도가 700 ℃ 이하에서 열간 압연을 실시하고, 이어서 압하율 80 ％ 이상으로 냉간 압연을 실시하고, 추가로 200 ℃ 로부터 균열 온도까지의 평균 승온 속도가 2 ℃/s 이상 35 ℃/s 이하인 가열을 실시하고, 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하의 균열 온도에서 유지 후에 200 ℃ 이상 450 ℃ 이하의 온도역까지 평균 냉각 속도 70 ℃/s 이상으로 냉각시키는 것을 특징으로 한다. 또한 필요에 따라, 상기 냉각 정지 온도에서 300 초 이하 유지하는 공정을 부가해도 된다.

마무리 온도 : 800 ℃ 이상 950 ℃ 이하

열간 압연의 마무리 온도가 950 ℃ 를 초과하는 경우에는, 열간 압연 후의 조직이 조대화되기 때문에, 그 후의 어닐링에서 미세한 마텐자이트를 얻는 것이 어려워진다. 또, 마무리 온도가 800 ℃ 에 못 미치는 경우에는, 페라이트와 오스테나이트의 2 상역에서의 압연이 되어, 강판 표층에 조대립이 발생하기 때문에, 그 후의 어닐링으로 미세한 마텐자이트를 얻는 것이 어려워진다. 따라서, 마무리 압연 온도는 800 ℃ 이상 950 ℃ 이하로 한다. 바람직하게는, 850 ℃ 이상 920 ℃ 이하이다.

최종 스탠드의 압하율이 8 ％ 이상

열간 압연 공정의 최종 스탠드의 압하율은 8 ％ 이상으로 한다. 최종 스탠드의 압하율이 8 ％ 미만이 되면, 어닐링 후의 마텐자이트의 입경이 5 ㎛ 초과가 되어, 원하는 굽힘성이 얻어지지 않게 된다. 또, 어닐링 후에 원하는 마텐자이트 분율이 얻어지지 않고, 연성이 저하된다. 따라서, 최종 스탠드의 압하율은 8 ％ 이상으로 한다. 바람직하게는 10 ％ 이상으로 한다. 최종 스탠드의 압하율의 상한은, 압연 하중의 관점에서 15 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

권취 온도 : 700 ℃ 이하

권취 온도가 700 ℃ 를 초과하면, 권취시에 결정립이 조대화되고, 어닐링시에 미세한 마텐자이트를 얻을 수 없다. 따라서, 권취 온도는 700 ℃ 이하로 한다. 바람직하게는, 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하이다.

냉간 압연에 있어서의 압하율 : 80 ％ 이상

냉간 압연에 있어서의 압하율을 80 ％ 이상으로 함으로써, 냉간 압연 후의 결정립이 미세해지기 때문에, 어닐링시의 결정립이 미세해지고, 어닐링 후 냉각시에 생성되는 마텐자이트를 미세하게 할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 압하율을 80 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 압하율이 95 ％ 를 초과하면 압연 하중이 대폭 증가하고, 압연기에 대한 부하가 높아진다. 따라서, 압하율은 95 ％ 이하인 것이 바람직하다.

200 ℃ 로부터 균열 온도까지의 평균 승온 속도가 2 ℃/s 이상 35 ℃/s 이하

200 ℃ 로부터 균열 온도까지의 평균 승온 속도가 2 ℃/s 미만이 되면, 2 ㎛ 이하의 마텐자이트가 마텐자이트 전체의 80 ％ 미만이 되고, 예를 들어 풀 탭 링과 같은 엄격한 굽힘 가공으로 구성되는 굽힘부에서 주름이 발생한다. 또, 원하는 마텐자이트 분율이 얻어지지 않고, 연성이 저하된다. 균열 온도까지의 평균 승온 속도가 35 ℃/s 초과가 되면, 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하의 어닐링 온도에서의 어닐링에서는 미재결정 조직이 다량으로 잔존하고, 가공시에 변형이 강판에 불균일하게 부여되어, 굽힘성이 열화됨과 함께, 예를 들어 풀 탭 링과 같은 엄격한 굽힘 가공이 실시되는 굽힘부에서 주름이 발생한다. 따라서, 균열 온도까지의 평균 승온 속도를 2 ℃/s 이상 35 ℃/s 이하로 한다. 바람직하게는, 균열 온도까지의 평균 승온 속도를 3 ℃/s 이상 25 ℃/s 이하로 한다.

어닐링 온도 : 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하

어닐링 온도가 700 ℃ 보다 낮은 경우, 원하는 양의 마텐자이트를 얻을 수 없고, 강도가 저하된다. 한편, 어닐링 온도가 850 ℃ 를 초과하는 경우, 어닐링시에 결정립의 조대화가 발생하고, 최대 마텐자이트 입경이 커지기 때문에, 굽힘성이 열화된다. 따라서, 어닐링 온도는 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하로 한다. 바람직하게는, 750 ℃ 이상이고 820 ℃ 이하이다.

평균 냉각 속도 : 70 ℃/s 이상

평균 냉각 속도가 70 ℃/s 에 못 미치는 경우, 냉각 중에 마텐자이트의 생성이 억제되고, 원하는 양의 마텐자이트가 얻어지지 않고, 강도가 저하된다. 따라서, 평균 냉각 속도는 70 ℃/s 이상으로 한다. 바람직하게는, 80 ℃/s 이상 250 ℃/s 이하이다. 또한, 이 냉각은, 가스 냉각 이외에, 노냉 (爐冷), 미스트 냉각, 롤 냉각 및 수랭 등의 1 종 또는 2 종 이상을 조합하여 실시하는 것이 가능하다.

냉각 정지 온도 : 200 ℃ 이상 450 ℃ 이하

어닐링 후의 냉각 정지 온도를 450 ℃ 이하로 함으로써, 마텐자이트 변태가 발생하고, 원하는 양의 마텐자이트를 얻을 수 있다. 한편, 냉각 정지 온도를 200 ℃ 미만으로 해도 마텐자이트의 생성량에 변화는 없는 반면, 냉각 비용이 과도해진다. 따라서, 어닐링 후의 냉각 정지 온도는 200 ℃ 이상 450 ℃ 이하로 한다.

또한, 필요에 따라, 냉각 정지 온도로부터 150 ℃ 까지의 온도역에서 300 초 이하 유지하는 공정을 부가해도 된다.

냉각 정지 온도로부터 150 ℃ 까지의 온도역에서의 유지 시간 : 300 초 이하

냉각 정지 온도로부터 150 ℃ 까지의 온도역에서의 유지 시간이 300 초를 초과하는 경우, 그 유지 중에 마텐자이트의 템퍼링이 발생하고, 원하는 양의 마텐자이트를 얻을 수 없고, 강도가 저하된다. 또, 본 발명에 있어서는, 유지를 실시하지 않고 그대로 완냉각 (緩冷却) 시키는 것도 가능하지만, 유지를 실시함으로써 연신을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 냉각 정지 온도로부터 150 ℃ 까지의 온도역에서의 유지 시간은 1 초 이상 300 초 이하로 한다. 또한, 유지 온도가 150 ℃ 를 밑돌면 연신 향상의 효과가 얻어지지 않기 때문에 바람직하지 않다.

이상에 의해, 본 발명의 고강도 강판이 제조된다.

실시예

이하, 본 발명에 관련된 고강도 강판 및 그 제조 방법의 작용·효과에 대해, 실시예를 이용하여 설명한다.

표 1 에 나타내는 성분 조성을 갖는 강을 용제하고, 판두께 20 ㎜ 의 시트 바 슬래브를 제작하였다. 이들 시트 바 슬래브에 대하여, 표 2 에 나타내는 조건으로 열간 압연을 실시하였다. 얻어진 열연판에, 염산 산세 및 표 2 에 나타내는 압연율에 의한 냉간 압연을 실시하고, 판두께 0.2 ㎜ 의 냉연 강판을 제조하였다. 또한, 표 1 의 강종 O 에 있어서의 Ti : 0.001 ％, B : 0.0001 ％ 및 Nb : 0.001 ％ 는 불가피 혼입분이다.

이어서, 상기 냉연 강판에 대하여, 표 2 에 나타내는 열처리 조건으로, 가열, 어닐링 유지, 냉각 및 냉각 정지 후의 유지를 실시하여, 제품 강판을 얻었다. 냉각 정지 후의 유지는, 냉각 정지 온도로부터 150 ℃ 까지의 온도역에서 실시하였다.

상기와 같이 하여 얻은 제품 강판에 대해, 하기에 나타내는 바와 같이, 강판의 조직, 기계 특성을 조사하였다. 얻어진 결과를, 표 3 에 나타낸다.

조직 전체에서 차지하는 각 조직의 면적률은, 압연 방향 단면에서, 판두께의 1/2 위치의 면을 나이탈로 부식 후에, 주사형 전자 현미경 (SEM) 으로 관찰함으로써 조사하였다. 관찰은 무작위로 선택한 시야 5 개 지점에서 실시하였다. 배율이 2000 배인 단면 조직 사진을 사용하고, 화상 처리 소프트를 사용하여 (Photoshop, Adobe 사 제조) 2 치화 처리를 실시하여, 임의로 설정한 50 ㎛ × 50 ㎛ 사방의 정방형 영역 내에 존재하는 각 조직의 점유 면적을 구하여 평균값을 산출하고, 이것을 각 조직의 면적률로 하였다.

비교적 평활한 표면을 갖고 괴상인 형상으로서 관찰되는 백색 영역을 마텐자이트로 간주하고, 그 면적률을 마텐자이트의 면적률로 하였다. 마텐자이트 입경은, 마텐자이트의 점유 면적으로부터 원상당경을 산출하고, 각 관찰 시야에서의 원상당경의 최대값을 구하고, 무작위로 선택한 관찰 시야 5 개 지점에서 최대의 것을, 마텐자이트 입경으로 하였다. 직경이 2 ㎛ 이하인 마텐자이트의 비율은, 각 관찰 시야에 있어서의 전체 마텐자이트의 개수 중, 원상당경으로 2 ㎛ 이하인 마텐자이트의 개수의 비율을 구하고, 무작위로 선택한 관찰 시야 5 개 지점의 평균값을 산출하여, 이것을 2 ㎛ 이하의 마텐자이트가 마텐자이트 전체에서 차지하는 비율로 하였다.

페라이트는, 괴상인 형상으로서 관찰되는 흑색 영역에서 내부에 마텐자이트를 포함하지 않는 것을 페라이트라고 간주하고, 그 면적률을 페라이트의 면적률로 하였다.

기계 특성

기계 특성 (인장 강도 TS, 연신 EL) 은, 압연 방향을 길이 방향 (인장 방향) 으로 하고, JIS Z2241 에 기재된 5 호 시험편을 사용하고, JIS Z2241 에 준거한 인장 시험을 실시하여 평가하였다.

굽힘 시험

굽힘성은, JIS Z2248 에 기재된 3 호 시험편을 사용하고, JIS Z2248 에 준거한 180°굽힘 시험을 실시하여 평가하였다. 굽힘시의 판 사이의 거리는, 판두께의 2 배로 하였다. 판정은, 시험편을 굽힘 장치로부터 꺼낸 후, 만곡부의 외측을 10 배의 루페를 사용하여 관찰하여, 균열이 없는 경우를 굽힘성이 우수하다 (굽힘성 : ○), 균열이 있는 경우를 굽힘성이 열등하다 (굽힘성 : ×) 로 하였다.

풀 탭 링 가공성

풀 탭은, 강판으로부터 단책상 (短冊狀) 의 블랭크를 채취하고, 굽힘 가공, 컬 가공을 순차 실시함으로써 제작하였다. 제작한 풀 탭의 링부에 대해, 링부의 굽힘 정점을 실체 현미경을 사용하여 둘레 방향 4 개 지점에서 관찰하고, 주름 발생 유무를 확인하였다. 둘레 방향 4 개 지점 모두에서 주름이 없는 것은 합격 (○), 둘레 방향에서 1 개 지점이라도 주름을 갖는 것은 불합격 (×) 으로 하였다.

본 발명예의 강판은, TS 가 500 ㎫ 이상, El 이 15 ％ 이상이고, 굽힘성도 우수하고, 또한 예를 들어 풀 탭 링과 같은 엄격한 굽힘 가공으로 구성되는 굽힘부에서 주름이 발생하지 않는 것을 알 수 있었다. 이에 대하여, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예의 강판은 실시예로부터도 분명한 바와 같이, TS, EL 및 굽힘성의 어느 것이 만족할 레벨에 없고, 본 발명의 강판과 비교하여 연성 및 굽힘성의 어느 것이 크게 열등하였다. 또, 엄격한 굽힘 가공으로 구성되는 굽힘부에서 주름이 발생하는 경우도 있었다.

Claims

판두께가 0.1 ~ 0.8 mm 의 범위인 고강도 강판에 있어서,
질량％ 로,
C : 0.03 ％ 이상 0.15 ％ 이하,
Si : 0.01 ％ 이상 0.05 ％ 이하,
Mn : 0.6 ％ 초과 1.5 ％ 이하,
P : 0.025 ％ 이하,
S : 0.02 ％ 이하,
Al : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하,
N : 0.0005 ％ 이상 0.0100 ％ 이하,
Ti : 0.005 ％ 이상 0.020 ％ 이하,
B : 0.0005 ％ 이상 0.0100 ％ 이하 및
Nb : 0.005 ％ 이상 0.020 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물의 성분 조성을 갖고,
면적률로, 85 ％ 이상의 페라이트 및 1 ％ 이상 10 ％ 이하의 마텐자이트를 포함하는 금속 조직을 갖고, 상기 마텐자이트는 입경이 5 ㎛ 이하이고, 또한 입경이 2 ㎛ 이하인 비율이 80 ％ 이상이고, 인장 강도가 500 ㎫ 이상인 고강도 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 조직은, 면적률로, 8 ％ 미만의 마텐자이트를 포함하는 고강도 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여, 질량％ 로,
Cr : 0.005 ％ 이상 0.100 ％ 이하,
Ni : 0.005 ％ 이상 0.150 ％ 이하 및
Mo : 0.005 ％ 이상 0.050 ％ 이하에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 고강도 강판.
제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여, 질량％ 로,
Cr : 0.005 ％ 이상 0.100 ％ 이하,
Ni : 0.005 ％ 이상 0.150 ％ 이하 및
Mo : 0.005 ％ 이상 0.050 ％ 이하에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 고강도 강판.
제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브에, 마무리 온도가 800 ℃ 이상 950 ℃ 이하, 최종 스탠드의 압하율이 8 ％ 이상 및 권취 온도가 700 ℃ 이하에서 열간 압연을 실시하는 열간 압연 공정과, 그 열간 압연 공정을 거친 열연판에, 압하율 80 ％ 이상의 냉간 압연을 실시하는 냉간 압연 공정과, 그 냉간 압연 공정을 거친 냉연판에, 200 ℃ 로부터 균열 온도까지의 평균 승온 속도가 2 ℃/s 이상 35 ℃/s 이하인 가열을 실시하고, 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하의 균열 온도에서 유지 후에 200 ℃ 이상 450 ℃ 이하의 온도역까지 평균 냉각 속도 70 ℃/s 이상으로 냉각시키는 어닐링 공정을 갖고, 판두께가 0.1 ~ 0.8 mm 의 범위이고, 인장 강도가 500 ㎫ 이상인 고강도 강판의 제조 방법.
제 5 항에 있어서, 추가로, 상기 어닐링 공정을 거친 어닐링판을 150 ℃ 이상, 상기 냉각의 정지 온도 이하에서 300 초 이하로 유지하는 공정을 갖는 고강도 강판의 제조 방법.