KR102390220B1

KR102390220B1 - 강판

Info

Publication number: KR102390220B1
Application number: KR1020207023409A
Authority: KR
Inventors: 유리 도다; 에이사쿠 사쿠라다; 구니오 하야시; 아키히로 우에니시
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-04-25
Also published as: CN111757946B; JPWO2019186989A1; KR20200106191A; CN111757946A; EP3778949A1; US11492687B2; WO2019186989A1; MX2020008637A; US20210040588A1; EP3778949A4; JP6465256B1

Abstract

강판은 소정의 화학 조성을 갖고, 면적 분율로, 폴리고날 페라이트: 40％ 이하, 마르텐사이트: 20％ 이하, 베이니틱 페라이트: 50％ 내지 95％, 또한 잔류 오스테나이트: 5％ 내지 50％로 표시되는 금속 조직을 가진다. 면적 분율로, 베이니틱 페라이트 중의 80％ 이상이, 애스펙트비가 0.1 내지 1.0, 또한, 방위차각이 15° 이상의 입계로 둘러싸인 영역의 전위 밀도가 8×10²(cm/㎤) 이하의 베이니틱 페라이트 입자로 구성되어 있다. 면적 분율로, 잔류 오스테나이트 중의 80％ 이상이, 애스펙트비가 0.1 내지 1.0, 장축의 길이가 1.0㎛ 내지 28.0㎛, 또한, 단축의 길이가 0.1㎛ 내지 2.8㎛의 잔류 오스테나이트 입자로 구성되어 있다.

Description

강판

본 발명은, 자동차 부품에 적합한 강판에 관한 것이다.

자동차로부터의 탄산 가스의 배출량을 억제하기 위해서, 고강도 강판을 사용한 자동차의 차체 경량화가 진행되고 있다. 예를 들어, 탑승자의 안전성의 확보를 위해서, 차체의 골격계 부품에 고강도 강판이 많이 사용되도록 되어 오고 있다. 충돌 안전성에의 영향이 큰 기계적 특성으로서, 인장 강도, 연성, 연성-취성 천이 온도 및 0.2％ 내력을 들 수 있다. 예를 들어, 프론트 사이드 멤버에 사용되는 강판에는 우수한 연성이 요구된다.

한편, 골격계 부품의 형상은 복잡하고, 골격계 부품용의 고강도 강판에는, 우수한 구멍 확장성 및 굽힘성이 요구된다. 예를 들어, 사이드 실에 사용되는 강판에는 우수한 구멍 확장성이 요구된다.

그러나, 충돌 안전성의 향상 및 성형성의 향상의 양립은 곤란하다. 종래, 충돌 안전성의 향상 또는 성형성의 향상에 관한 기술이 제안되어 있지만(특허문헌 1 및 2), 이들에 의해서도 충돌 안전성의 향상 및 성형성의 향상의 양립은 곤란하다.

일본 특허 제5589893호 공보 일본 특허 공개 제2013-185196호 공보 일본 특허 공개 제2005-171319호 공보 국제 공개 제2012/133563호

본 발명은, 우수한 충돌 안전성 및 성형성을 얻을 수 있는 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하도록 예의 검토를 행하였다. 이 결과, 인장 강도가 980MPa 이상인 강판에 있어서, 잔류 오스테나이트 및 베이니틱 페라이트의 면적 분율 및 형태를 소정의 것으로 함으로써, 우수한 신장이 발현되는 것이 밝혀졌다. 또한, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 낮은 경우, 강판 내에서의 경도 차가 작고, 우수한 신장뿐만 아니라, 우수한 구멍 확장성 및 굽힘성도 얻어지고, 충분한 저온에서의 내취화 특성 및 0.2％ 내력도 얻어지는 것이 밝혀졌다.

본원 발명자는, 이러한 지견에 기초하여 또한 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 발명의 제 양태에 상도하였다.

(1)

질량％로,

C: 0.1％ 내지 0.5％,

Si: 0.5％ 내지 4.0％,

Mn: 1.0％ 내지 4.0％,

P: 0.015％ 이하,

S: 0.050％ 이하,

N: 0.01％ 이하,

Al: 2.0％ 이하,

Si 및 Al: 합계로 0.5％ 내지 6.0％,

Ti: 0.00％ 내지 0.20％,

Nb: 0.00％ 내지 0.20％,

B: 0.0000％ 내지 0.0030％,

Mo: 0.00％ 내지 0.50％,

Cr: 0.0％ 내지 2.0％,

V: 0.00％ 내지 0.50％,

Mg: 0.000％ 내지 0.040％,

REM: 0.000％ 내지 0.040％,

Ca: 0.000％ 내지 0.040％, 또한

잔부: Fe 및 불순물

로 표시되는 화학 조성을 갖고,

면적 분율로,

폴리고날 페라이트: 40％ 이하,

마르텐사이트: 20％ 이하,

베이니틱 페라이트: 50％ 내지 95％, 또한

잔류 오스테나이트: 5％ 내지 50％

로 표시되는 금속 조직을 갖고,

면적 분율로, 상기 베이니틱 페라이트 중의 80％ 이상이, 애스펙트비가 0.1 내지 1.0, 또한, 방위차각이 15° 이상의 입계로 둘러싸인 영역의 전위 밀도가 8×10²(cm/㎤) 이하의 베이니틱 페라이트 입자로 구성되고,

면적 분율로, 상기 잔류 오스테나이트 중의 80％ 이상이, 애스펙트비가 0.1 내지 1.0, 장축의 길이가 1.0㎛ 내지 28.0㎛, 또한, 단축의 길이가 0.1㎛ 내지 2.8㎛의 잔류 오스테나이트 입자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 강판.

(2)

상기 금속 조직은, 면적 분율로,

폴리고날 페라이트: 5％ 내지 20％,

마르텐사이트: 20％ 이하,

베이니틱 페라이트: 75％ 내지 90％, 또한

잔류 오스테나이트: 5％ 내지 20％

로 표시되는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 강판.

(3)

상기 금속 조직은, 면적 분율로,

폴리고날 페라이트: 20％ 초과 40％ 이하,

마르텐사이트: 20％ 이하,

베이니틱 페라이트: 50％ 내지 75％, 또한

잔류 오스테나이트: 5％ 내지 30％

로 표시되는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 강판.

(4)

상기 화학 조성에 있어서, 질량％로,

Ti: 0.01％ 내지 0.20％,

Nb: 0.005％ 내지 0.20％,

B: 0.0001％ 내지 0.0030％,

Mo: 0.01％ 내지 0.50％,

Cr: 0.01％ 내지 2.0％,

V: 0.01％ 내지 0.50％,

Mg: 0.0005％ 내지 0.040％,

REM: 0.0005％ 내지 0.040％, 혹은

Ca: 0.0005％ 내지 0.040％,

또는 이들의 임의의 조합이 성립되는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 강판.

(5)

표면에 형성된 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 강판.

본 발명에 따르면, 잔류 오스테나이트 및 베이니틱 페라이트의 면적 분율 및 형태 등이 적절하기 때문에, 우수한 충돌 안전성 및 성형성을 얻을 수 있다.

도 1은, 잔류 오스테나이트 입자의 등가 타원의 예를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 형태에 관한 강판의 금속 조직에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 강판은, 면적 분율로, 폴리고날 페라이트: 40％ 이하, 마르텐사이트: 20％ 이하, 베이니틱 페라이트: 50％ 내지 95％, 또한 잔류 오스테나이트: 5％ 내지 50％로 표시되는 금속 조직을 갖고 있다. 면적 분율로, 베이니틱 페라이트 중의 80％ 이상이, 애스펙트비가 0.1 내지 1.0, 또한, 방위차각이 15° 이상인 입계로 둘러싸인 영역의 전위 밀도가 8×10²(cm/㎤) 이하의 베이니틱 페라이트 입자로 구성되어 있다. 면적 분율로, 잔류 오스테나이트 중의 80％ 이상이, 애스펙트비가 0.1 내지 1.0, 장축의 길이가 1.0 ㎛ 내지 28.0㎛, 또한, 단축의 길이가 0.1㎛ 내지 2.8㎛의 잔류 오스테나이트 입자로 구성되어 있다.

(폴리고날 페라이트의 면적 분율: 40％ 이하)

폴리고날 페라이트는 연질의 조직이다. 이 때문에, 폴리고날 페라이트와 경질의 조직인 마르텐사이트 사이의 경도의 차가 크고, 성형 시에, 이들 사이의 계면에 있어서 균열이 발생하기 쉽다. 이 계면을 따라 균열이 신전하기도 한다. 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 40％ 초과에서, 이러한 균열의 발생 및 신전이 발생하기 쉽고, 충분한 구멍 확장성, 굽힘성, 저온에서의 내취화 특성 및 0.2％ 내력을 얻기 어렵다. 따라서, 폴리고날 페라이트의 면적 분율은 40％ 이하로 한다.

폴리고날 페라이트의 면적 분율이 낮을수록, 잔류 오스테나이트 중으로 C가 농화하기 어려워지고, 구멍 확장성이 향상되는 한편, 연성이 저하된다. 이 때문에, 구멍 확장성을 연성보다도 중시하는 경우에는, 폴리고날 페라이트의 면적 분율은 바람직하게는 20％ 이하로 하고, 연성을 구멍 확장성보다도 중시하는 경우에는, 폴리고날 페라이트의 면적 분율은 바람직하게는 20％ 초과 40％ 이하로 한다. 구멍 확장성을 연성보다도 중시하는 경우도, 연성을 확보하기 위해서, 폴리고날 페라이트의 면적 분율은 바람직하게는 5％ 이상으로 한다.

(베이니틱 페라이트의 면적 분율: 50％ 내지 95％)

베이니틱 페라이트는 폴리고날 페라이트보다도 고밀도로 전위를 포함하고, 인장 강도의 향상에 기여한다. 베이니틱 페라이트의 경도는, 폴리고날 페라이트의 그것보다 높고, 마르텐사이트의 그것보다도 낮기 때문에, 베이니틱 페라이트와 마르텐사이트 사이의 경도 차는 폴리고날 페라이트와 마르텐사이트 사이의 경도 차보다도 작다. 따라서, 베이니틱 페라이트는 구멍 확장성 및 굽힘성의 향상에도 기여한다. 베이니틱 페라이트의 면적 분율이 50％ 미만이면, 충분한 인장 강도가 얻어지지 않는다. 따라서, 베이니틱 페라이트의 면적 분율은 50％ 이상으로 한다. 구멍 확장성을 연성보다도 중시하는 경우에는, 베이니틱 페라이트의 면적 분율은 바람직하게는 75％ 이상으로 한다. 한편, 베이니틱 페라이트의 면적 분율이 95％ 초과이면, 잔류 오스테나이트가 부족하고, 충분한 성형성이 얻어지지 않는다. 따라서, 베이니틱 페라이트의 면적 분율은 95％ 이하로 한다.

(마르텐사이트의 면적 분율: 20％ 이하)

마르텐사이트에는, 프레시 마르텐사이트(템퍼링하고 있지 않은 마르텐사이트) 및 템퍼링 마르텐사이트가 포함된다. 상기한 바와 같이 폴리고날 페라이트와 마르텐사이트 사이의 경도 차가 크고, 성형 시에, 이들 사이의 계면에 있어서 균열이 발생하기 쉽다. 이 계면을 따라 균열이 신전하기도 한다. 마르텐사이트의 면적 분율이 20％ 초과에서, 이러한 균열의 발생 및 신전이 발생하기 쉽고, 충분한 구멍 확장성, 굽힘성, 저온에서의 내취화 특성 및 0.2％ 내력을 얻기 어렵다. 따라서, 마르텐사이트의 면적 분율은 20％ 이하로 한다.

(잔류 오스테나이트의 면적 분율: 5％ 내지 50％)

잔류 오스테나이트는 성형성의 향상에 기여한다. 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 5％ 미만이면, 충분한 성형성이 얻어지지 않는다. 한편, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 50％ 초과이면, 베이니틱 페라이트가 부족하고, 충분한 인장 강도가 얻어지지 않는다. 따라서, 잔류 오스테나이트의 면적 분율은 50％ 이하로 한다.

폴리고날 페라이트, 베이니틱 페라이트, 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트의 동정 및 면적 분율의 특정은, 예를 들어 주사형 전자 현미경(scanning electron microscope: SEM) 관찰 또는 투과형 전자 현미경(transmission electron microscope: TEM) 관찰에 의해 행할 수 있다. SEM 또는 TEM을 사용하는 경우, 예를 들어 나이탈액 및 레페라액을 사용하여 시료를 부식하고, 압연 방향 및 두께 방향에 평행한 단면(폭 방향에 수직인 단면) 및/또는 압연 방향에 수직인 단면을 1000배 내지 100000배의 배율로 관찰한다.

폴리고날 페라이트, 베이니틱 페라이트, 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트를, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(field emission scanning electron microscope: FE-SEM)에 부속된 전자선 후방 산란 회절(electron back scattering diffraction: EBSD) 기능을 사용한 결정 방위 회절(FE-SEM-EBSD)에 의한 결정 방위의 해석 또는 마이크로비커스 경도 측정 등의 미소 영역의 경도 측정에 의해 판별할 수도 있다.

예를 들어, 폴리고날 페라이트 및 베이니틱 페라이트의 면적 분율의 특정으로는, 강판의 압연 방향 및 두께 방향에 평행한 단면(폭 방향에 수직인 단면)을 연마하고, 나이탈액으로 에칭한다. 이어서, 강판의 표면으로부터의 깊이가 당해 강판의 두께의 1/8로부터 3/8까지의 영역을 FE-SEM으로 관찰하여 면적 분율을 측정한다. 이러한 관찰을 5000배의 배율로 10 시야에 대하여 행하고, 10 시야의 평균값으로부터 폴리고날 페라이트 및 베이니틱 페라이트의 각 면적 분율이 얻어진다.

잔류 오스테나이트의 면적 분율은, 예를 들어 X선 측정에 의해 특정할 수 있다. 이 방법에서는, 예를 들어 강판의 표면으로부터 당해 강판의 두께의 1/4까지의 부분을 기계 연마 및 화학 연마에 의해 제거하고, 특성 X선으로서 MoKα선을 사용한다. 그리고, 체심 입방 격자(bcc)상의 (200) 및 (211), 그리고 면심 입방 격자(fcc)상의 (200), (220) 및 (311)의 회절 피크의 적분 강도비로부터, 다음의 식을 사용하여 잔류 오스테나이트의 면적 분율을 산출한다. 이러한 관찰을 10 시야에 대하여 행하고, 10 시야의 평균값으로부터 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 얻어진다.

Sγ=(I_200f+I_220f+I_311f)/(I_200b+I_211b)×100

(Sγ는 잔류 오스테나이트의 면적 분율, I_200f, I_220f, I_311f는, 각각 fcc상의 (200), (220), (311)의 회절 피크의 강도, I_200b, I_211b는, 각각 bcc상의 (200), (211)의 회절 피크의 강도를 나타낸다.)

마르텐사이트의 면적 분율은, 예를 들어 전계 방출형 주사 전자 현미경(field emission-scanning electron microscope: FE-SEM) 관찰 및 X선 측정에 의해 특정할 수 있다. 이 방법에서는, 예를 들어 강판의 표면으로부터의 깊이가 당해 강판의 두께의 1/8로부터 3/8까지의 영역을 관찰 대상으로 하고, 부식에 레페라액을 사용한다. 레페라액에 의해 부식되지 않는 조직은 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트이기 때문에, 레페라액에 의해 부식되어 있지 않은 영역의 면적 분율로부터, X선 측정에 의해 특정된 잔류 오스테나이트의 면적 분율 Sγ를 저감시킴으로써 마르텐사이트의 면적 분율을 특정할 수 있다. 마르텐사이트의 면적 분율은, 예를 들어 SEM 관찰에서 얻어지는 전자 채널링 콘트라스트상을 사용하여 특정할 수도 있다. 전자 채널링 콘트라스트상에 있어서, 전위 밀도가 높고, 입자 내에 블록, 패킷 등의 하부 조직을 갖는 영역이 마르텐사이트이다. 이러한 관찰을 10 시야에 대하여 행하고, 10 시야의 평균값으로부터 마르텐사이트의 면적 분율이 얻어진다.

(소정 형태의 베이니틱 페라이트 입자의 면적 분율: 베이니틱 페라이트의 전체에 대하여 80％ 이상)

전위 밀도가 높은 베이니틱 페라이트 입자는 폴리고날 페라이트일수록 신장의 향상에 기여하지 않기 때문에, 전위 밀도가 높은 베이니틱 페라이트 입자의 면적 분율이 높을수록, 신장이 저하되기 쉽다. 그리고, 애스펙트비가 0.1 내지 1.0, 또한, 방위차각이 15° 이상인 입계로 둘러싸인 영역의 전위 밀도가 8×10²(cm/㎤) 이하의 베이니틱 페라이트 입자의 면적 분율이 80％ 미만이면, 충분한 신장을 얻기 어렵다. 따라서, 이와 같은 형태의 베이니틱 페라이트 입자의 면적 분율은 베이니틱 페라이트 전체에 대하여 80％ 이상으로 하고, 바람직하게는 85％ 이상으로 한다.

베이니틱 페라이트의 전위 밀도는, 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용한 조직 관찰에 의해 특정할 수 있다. 예를 들어, 방위차각이 15°인 입계로 둘러싸인 결정립에 존재하는 전위선의 수를, 당해 결정립의 면적으로 제산함으로써, 베이니틱 페라이트의 전위 밀도를 특정할 수 있다.

(소정 형태의 잔류 오스테나이트 입자의 면적 분율: 잔류 오스테나이트의 전체에 대하여 80％ 이상)

잔류 오스테나이트는, 성형 시에, 가공 유기 변태에 의해 마르텐사이트로 변태한다. 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하면, 이 마르텐사이트가 폴리고날 페라이트 또는 미변태의 잔류 오스테나이트와 인접하고 있는 경우, 이들 사이에 큰 경도 차가 발생한다. 큰 경도 차는, 상기한 바와 같이 균열의 발생에 연결된다. 이러한 균열은, 응력이 집중하는 개소에 특히 발생하기 쉽고, 응력은 애스펙트비가 0.1 미만인 잔류 오스테나이트로부터 변태한 마르텐사이트의 근방에 집중하기 쉽다. 그리고, 애스펙트비가 0.1 내지 1.0, 장축의 길이가 1.0㎛ 내지 28.0㎛, 또한, 단축의 길이가 0.1㎛ 내지 2.8㎛의 잔류 오스테나이트 입자의 면적 분율이 80％ 미만이면, 응력 집중에 수반하는 균열이 발생하기 쉽고, 충분한 신장을 얻기 어렵다. 따라서, 이와 같은 형태의 잔류 오스테나이트 입자의 면적 분율은 잔류 오스테나이트 전체에 대하여 80％ 이상으로 하고, 바람직하게는 85％ 이상으로 한다. 여기서, 잔류 오스테나이트 입자의 애스펙트비란, 당해 잔류 오스테나이트 입자의 등가 타원의 단축의 길이를 장축의 길이로 제산하여 얻어지는 값이다. 도 1에 등가 타원의 일례를 나타낸다. 잔류 오스테나이트 입자(1)가 복잡한 형상을 갖고 있어도, 그 등가 타원(2)의 장축의 길이(L1) 및 단축의 길이(L2)로부터 당해 잔류 오스테나이트 입자의 애스펙트비(L2/L1)가 얻어진다.

이어서, 본 발명의 실시 형태에 관한 강판 및 그 제조에 사용하는 슬래브의 화학 조성에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 강판은 열간 압연, 산세, 냉간 압연, 제1 어닐링 및 제2 어닐링 등을 거쳐서 제조된다. 따라서, 강판 및 슬래브의 화학 조성은, 강판의 특성뿐만 아니라, 이들의 처리를 고려한 것이다. 이하의 설명에 있어서, 강판 및 슬래브에 포함되는 각 원소의 함유량 단위인 「％」는, 특별히 정함이 없는 한 「질량％」를 의미한다. 본 실시 형태에 관한 강판 및 그 제조에 사용하는 슬래브는, 질량％로, C: 0.1％ 내지 0.5％, Si: 0.5％ 내지 4.0％, Mn: 1.0％ 내지 4.0％, P: 0.015％ 이하, S: 0.050％ 이하, N: 0.01％ 이하, Al: 2.0％ 이하, Si 및 Al: 합계로 0.5％ 내지 6.0％, Ti: 0.00％ 내지 0.20％, Nb: 0.00％ 내지 0.20％, B: 0.0000％ 내지 0.0030％, Mo: 0.00％ 내지 0.50％, Cr: 0.0％ 내지 2.0％, V: 0.00％ 내지 0.50％, Mg: 0.000％ 내지 0.040％, REM(희토류 금속: rare earth metal): 0.000％ 내지 0.040％, Ca: 0.000％ 내지 0.040％, 또한 잔부: Fe 및 불순물로 표시되는 화학 조성을 갖고 있다.

(C: 0.10％ 내지 0.5％)

탄소(C)는, 강판의 강도의 향상에 기여하거나, 잔류 오스테나이트의 안정성의 향상을 통하여 신장의 향상에 기여하거나 한다. C 함유량이 0.10％ 미만이면, 충분한 강도, 예를 들어 980MPa 이상의 인장 강도를 얻는 것이 곤란하거나, 잔류 오스테나이트의 안정성이 불충분해져서 충분한 신장이 얻어지지 않거나 한다. 따라서, C 함유량은 0.10％ 이상으로 하고, 바람직하게는 0.15％ 이상으로 한다. 한편, C 함유량이 0.5％ 초과이면, 오스테나이트로부터 베이니틱 페라이트로의 변태가 지연되기 때문에, 소정 형태의 베이니틱 페라이트 입자가 부족하고, 충분한 신장이 얻어지지 않는다. 따라서, C 함유량은 0.5％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.25％ 이하로 한다.

(Si: 0.5％ 내지 4.0％)

규소(Si)는, 강의 강도의 향상에 기여하거나, 잔류 오스테나이트의 안정성의 향상을 통하여 신장의 향상에 기여하거나 한다. Si 함유량이 0.5％ 미만이면, 이들 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 따라서, Si 함유량은 0.5％ 이상으로 하고, 바람직하게는 1.0％ 이상으로 한다. 한편, Si 함유량이 4.0％ 초과이면, 강의 강도가 너무 높아져서 신장이 저하된다. 따라서, Si 함유량은 4.0％ 이하로 하고, 바람직하게는 2.0％ 이하로 한다.

(Mn: 1.0％ 내지 4.0％)

망간(Mn)은, 강의 강도의 향상에 기여하거나, 제1 어닐링 또는 제2 어닐링의 냉각 도중에 발생하는 폴리고날 페라이트 변태를 억제하거나 한다. 용융 아연 도금 처리가 행하여지는 경우에는, 당해 처리의 냉각 도중에 발생하는 폴리고날 페라이트 변태도 억제된다. Mn 함유량이 1.0％ 미만이면, 이들의 효과가 충분히 얻어지지 않거나, 폴리고날 페라이트가 과잉으로 생성되어 구멍 확장성이 열화되거나 한다. 따라서, Mn 함유량은 1.0％ 이상으로 하고, 바람직하게는 2.0％ 이상으로 한다. 한편, Mn 함유량이 4.0％ 초과이면, 슬래브 및 열연 강판의 강도가 너무 높아진다. 따라서, 4.0％ 이하로 하고, 바람직하게는 3.0％ 이하로 한다.

(P: 0.015％ 이하)

인(P)은, 필수 원소는 아니며, 예를 들어 강 중에 불순물로서 함유된다. P는, 강판의 두께 방향의 중앙부에 편석하여 인성을 저하시키거나, 용접부를 취화시키거나 한다. 이 때문에, P 함유량은 낮으면 낮을수록 좋다. 특히, P 함유량이 0.015％ 초과에서, 인성의 저하 및 용접성의 취화가 현저하다. 따라서, P 함유량은 0.015％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.010％ 이하로 한다. P 함유량의 저감에는 비용이 들고, 0.0001％ 미만까지 저감하고자 하면, 비용이 현저하게 상승한다. 이 때문에, P 함유량은 0.0001％ 이상으로 해도 된다.

(S: 0.050％ 이하)

황(S)은, 필수 원소는 아니며, 예를 들어 강 중에 불순물로서 함유된다. S는, 주조 및 열간 압연의 제조성을 저하시키거나, 조대한 MnS를 형성하여 구멍 확장성을 저하시키거나 한다. 이 때문에, S 함유량은 낮으면 낮을수록 좋다. 특히, S 함유량이 0.050％ 초과에서, 용접성의 저하, 제조성의 저하 및 구멍 확장성의 저하가 현저하다. 따라서, S 함유량은 0.050％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.0050％ 이하로 한다. S 함유량의 저감에는 비용이 들고, 0.0001％ 미만까지 저감하고자 하면, 비용이 현저하게 상승한다. 이 때문에, S 함유량은 0.0001％ 이상으로 해도 된다.

(N: 0.01％ 이하)

질소(N)는, 필수 원소는 아니며, 예를 들어 강 중에 불순물로서 함유된다. N은, 조대한 질화물을 형성하여, 굽힘성 및 구멍 확장성을 열화시키거나, 용접 시의 블로우 홀의 발생 원인이 되거나 한다. 이 때문에, N 함유량은 낮으면 낮을수록 좋다. 특히, N 함유량이 0.01％ 초과에서, 굽힘성 및 구멍 확장성의 저하 그리고 블로우 홀의 발생이 현저하다. 따라서, N 함유량은 0.01％ 이하로 한다. N 함유량의 저감에는 비용이 들고, 0.0005％ 미만까지 저감하고자 하면, 비용이 현저하게 상승한다. 이 때문에, N 함유량은 0.0005％ 이상으로 해도 된다.

(Al: 2.0％ 이하)

알루미늄(Al)은, 탈산재로서 기능하거나, 오스테나이트 중에서의 철계 탄화물의 석출을 억제하거나 하지만, 필수 원소는 아니다. Al 함유량이 2.0％ 초과이면, 오스테나이트로부터 폴리고날 페라이트로의 변태가 촉진되고, 폴리고날 페라이트가 과잉으로 생성되어 구멍 확장성이 열화된다. 따라서, Al 함유량은 2.0％ 이하로 하고, 바람직하게는 1.0％ 이하로 한다. Al 함유량의 저감에는 비용이 들고, 0.001％ 미만까지 저감하고자 하면, 비용이 현저하게 상승한다. 이 때문에, Al 함유량은 0.001％ 이상으로 해도 된다.

(Si 및 Al: 합계로 0.5％ 내지 6.0％)

Si 및 Al은, 모두, 잔류 오스테나이트의 안정성의 향상을 통하여 신장의 향상에 기여한다. Si 및 Al의 함유량이 합계로 0.5％ 미만이면, 이 효과를 충분히 얻을 수는 없다. 따라서, Si 및 Al의 함유량은 합계로 0.5％ 이상으로 하고, 바람직하게는 1.2％ 이상으로 한다. Si 또는 Al의 어느 것만이 함유되어 있어도 되고, Si 및 Al의 양쪽이 함유되어 있어도 된다.

Ti, Nb, B, Mo, Cr, V, Mg, REM 및 Ca는, 필수 원소는 아니며, 강판 및 슬래브에 소정량을 한도로 적절히 함유하고 있어도 되는 임의 원소이다.

(Ti: 0.00％ 내지 0.20％)

티타늄(Ti)은, 석출 강화 및 세립 강화에 기인한 전위 강화를 통하여 강의 강도의 향상에 기여한다. 따라서, Ti가 함유되어 있어도 된다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서, Ti 함유량은 바람직하게는 0.01％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.025％ 이상으로 한다. 한편, Ti 함유량이 0.20％ 초과이면, Ti의 탄질화물이 과잉으로 석출되어 강판의 성형성이 저하된다. 따라서, Ti 함유량은 0.20％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.08％ 이하로 한다.

(Nb: 0.00％ 내지 0.20％)

니오븀(Nb)은, 석출 강화 및 세립 강화에 기인한 전위 강화를 통하여 강의 강도의 향상에 기여한다. 따라서, Nb가 함유되어 있어도 된다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서, Nb 함유량은 바람직하게는 0.005％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.010％ 이상으로 한다. 한편, Nb 함유량이 0.20％ 초과이면, Nb의 탄질화물이 과잉으로 석출되어 강판의 성형성이 저하된다. 따라서, Nb 함유량은 0.20％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.08％ 이하로 한다.

(B: 0.0000％ 내지 0.0030％)

붕소(B)는, 입계를 강화하거나, 제1 어닐링 또는 제2 어닐링의 냉각 도중에 발생하는 폴리고날 페라이트 변태를 억제하거나 한다. 용융 아연 도금 처리가 행하여지는 경우에는, 당해 처리의 냉각 도중에 발생하는 폴리고날 페라이트 변태도 억제된다. 따라서, B가 함유되어 있어도 된다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서, B 함유량은 바람직하게는 0.0001％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.0010％ 이상으로 한다. 한편, B 함유량이 0.0030％ 초과이면, 첨가의 효과가 포화되거나, 열간 압연의 제조성이 저하되거나 한다. 따라서, B 함유량은 0.0030％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.0025％ 이하로 한다.

(Mo: 0.00％ 내지 0.50％)

몰리브덴(Mo)은, 강의 강화에 기여하거나, 제1 어닐링 또는 제2 어닐링의 냉각 도중에 발생하는 폴리고날 페라이트 변태를 억제하거나 한다. 용융 아연 도금 처리가 행하여지는 경우에는, 당해 처리의 냉각 도중에 발생하는 폴리고날 페라이트 변태도 억제된다. 따라서, Mo가 함유되어 있어도 된다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서, Mo 함유량은 바람직하게는 0.01％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.02％ 이상으로 한다. 한편, Mo 함유량이 0.50％ 초과이면, 열간 압연의 제조성이 저하된다. 따라서, Mo 함유량은 0.50％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.20％ 이하로 한다.

(Cr: 0.0％ 내지 2.0％)

크롬(Cr)은, 강의 강화에 기여하거나, 제1 어닐링 또는 제2 어닐링의 냉각 도중에 발생하는 폴리고날 페라이트 변태를 억제하거나 한다. 용융 아연 도금 처리가 행하여지는 경우에는, 당해 처리의 냉각 도중에 발생하는 폴리고날 페라이트 변태도 억제된다. 따라서, Cr이 함유되어 있어도 된다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서, Cr 함유량은 바람직하게는 0.01％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.02％ 이상으로 한다. 한편, Cr 함유량이 2.0％ 초과이면, 열간 압연의 제조성이 저하된다. 따라서, Cr 함유량은 2.0％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.10％ 이하로 한다.

(V: 0.00％ 내지 0.50％)

바나듐(V)은, 석출 강화 및 세립 강화에 기인한 전위 강화를 통하여 강의 강도의 향상에 기여한다. 따라서, V가 함유되어 있어도 된다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서, V 함유량은 바람직하게는 0.01％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.02％ 이상으로 한다. 한편, V 함유량이 0.50％ 초과이면, V의 탄질화물이 과잉으로 석출되어 강판의 성형성이 저하된다. 따라서, V 함유량은 0.50％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.10％ 이하로 한다.

(Mg: 0.000％ 내지 0.040％, REM: 0.000％ 내지 0.040％, Ca: 0.000％ 내지 0.040％)

마그네슘(Mg), 희토류 금속(REM) 및 칼슘(Ca)은, 산화물 또는 황화물로서 강 중에 존재하고, 구멍 확장성의 향상에 기여한다. 따라서, Mg, REM 혹은 Ca 또는 이들의 임의의 조합이 함유되어 있어도 된다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서, Mg 함유량, REM 함유량 및 Ca 함유량은 모두, 바람직하게는 0.0005％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.0010％ 이상으로 한다. 한편, Mg 함유량, REM 함유량 또는 Ca 함유량이 0.040％ 초과이면, 조대한 산화물이 형성되어 구멍 확장성이 저하된다. 따라서, Mg 함유량, REM 함유량 및 Ca 함유량은 모두 0.040％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.010％ 이하로 한다.

REM(희토류 금속)은 Sc, Y 및 란타노이드의 합계 17종류의 원소를 가리키고, 「REM 함유량」은 이들 17종류의 원소의 합계 함유량을 의미한다. REM은, 예를 들어 미슈 메탈에서 첨가되고, 미슈 메탈은 La 및 Ce 이외에 란타노이드를 함유하는 경우가 있다. REM의 첨가에, 금속 La, 금속 Ce 등의 금속 단체를 사용해도 된다.

불순물로서는, 광석이나 스크랩 등의 원재료에 포함되는 것, 제조 공정에 있어서 포함되는 것이 예시된다. 구체적으로는 P, S, O, Sb, Sn, W, Co, As, Pb, Bi 및 H가 불순물로서 예시된다. O 함유량은 바람직하게는 0.010％ 이하로 하고, Sb 함유량, Sn 함유량, W 함유량, Co 함유량 및 As 함유량은 바람직하게는 0.1％ 이하로 하고, Pb 함유량 및 Bi 함유량은 바람직하게는 0.005％ 이하로 하고, H 함유량은 바람직하게는 0.0005％ 이하로 한다.

본 실시 형태에 따르면, 우수한 충돌 안전성 및 성형성을 얻을 수 있다. 예를 들어, 구멍 확장성이 30％ 이상, 최소 굽힘 반경(R(mm))과 판 두께(t(mm))의 비(R/t)가 0.5 이하, 전체 신장이 21％ 이상, 0.2％ 내력이 680MPa 이상, 인장 강도가 980MPa 이상, 연성-취성 천이 온도가 -60℃ 이하의 기계적 특성이 얻어진다. 특히, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 5％ 내지 20％, 또한 베이니틱 페라이트의 면적 분율이 75％ 이상인 경우에는, 50％ 이상의 구멍 확장성이 얻어지고, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 20％ 초과 40％ 이하인 경우에는, 26％ 이상의 전체 신장이 얻어진다.

이어서, 본 발명의 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에서는, 상기의 화학 조성을 갖는 슬래브의 열간 압연, 산세, 냉간 압연, 제1 어닐링 및 제2 어닐링을 이 순으로 행한다.

(열간 압연)

열간 압연에서는, 슬래브의 조압연, 마무리 압연 및 권취를 행한다. 슬래브로서는, 예를 들어 연속 주조에서 얻은 슬래브, 박슬래브 캐스터로 제작한 슬래브를 사용할 수 있다. 슬래브는 주조 후에 1000℃ 이상의 온도로 유지한 채 열간 압연 설비에 제공해도 되고, 1000℃ 미만의 온도까지 냉각한 후에 가열하여 열간 압연 설비에 제공해도 된다.

조압연의 최종 패스의 압연 온도는 1000℃ 내지 1150℃로 하고, 최종 패스의 압하율은 40％ 이상으로 한다. 최종 패스의 압연 온도가 1000℃ 미만이면, 마무리 압연 후의 오스테나이트 입경이 과도하게 작아진다. 이 경우, 오스테나이트로부터 폴리고날 페라이트로의 변태가 과도하게 촉진되어, 금속 조직의 균일성이 저하되고, 충분한 성형성이 얻어지지 않는다. 따라서, 최종 패스의 압연 온도는 1000℃ 이상으로 한다. 한편, 최종 패스의 압연 온도가 1150℃ 초과이면, 마무리 압연 후의 오스테나이트 입경이 과도하게 커진다. 이 경우에도, 금속 조직의 균일성이 저하되고, 충분한 성형성이 얻어지지 않는다. 따라서, 최종 패스의 압연 온도는 1150℃ 이하로 한다. 최종 패스의 압하율이 40％ 미만이면, 마무리 압연 후의 오스테나이트 입경이 과도하게 커지고, 금속 조직의 균일성이 저하되고, 충분한 성형성이 얻어지지 않는다. 따라서, 최종 패스의 압하율은 40％ 이상으로 한다.

마무리 압연의 압연 온도는 Ar₃점 이상으로 한다. 이 압연 온도가 Ar₃점 미만이면, 열연 강판의 금속 조직에 오스테나이트 및 페라이트가 포함되게 되고, 오스테나이트와 페라이트 사이에서 기계적 특성이 상이하기 때문에, 충분한 성형성이 얻어지지 않는다. 따라서, 이 압연 온도는 Ar₃점 이상으로 한다. 이 압연 온도를 Ar₃점 이상으로 한 경우, 마무리 압연 중의 압연 하중을 비교적 경감할 수 있다. 마무리 압연에서는, 조압연으로 얻어진 복수의 조압연판을 접합한 것을 연속적으로 압연해도 된다. 조압연판을 일단 권취한 후에, 되감으면서 마무리 압연을 행해도 된다.

권취의 온도는 750℃ 이하로 한다. 권취 온도가 750℃ 초과이면, 열연 강판의 조직 중에 조대한 페라이트 또는 펄라이트가 생성되고, 금속 조직의 균일성이 저하되고, 충분한 성형성이 얻어지지 않는다. 표면에 산화물이 두껍게 형성되어서 산세성이 저하되기도 한다. 따라서, 권취 온도는 750℃ 이하로 한다. 권취 온도의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 실온보다 저온에서 권취하는 것은 곤란하다. 슬래브의 열간 압연에 의해 열연 강판의 코일이 얻어진다.

(산세)

열간 압연 후에는, 열연 강판의 코일을 되감으면서 산세를 행한다. 산세는 1회 또는 2회 이상 행한다. 산세에 의해, 열연 강판의 표면 산화물이 제거되고, 화성 처리성 및 도금성이 향상된다.

(냉간 압연)

산세 후에 냉간 압연을 행한다. 냉간 압연의 압하율은 40％ 내지 80％로 한다. 이 압하율이 40％ 미만이면, 냉연 강판의 형상을 평탄하게 유지하는 것이 곤란하거나, 충분한 연성이 얻어지지 않거나 하는 경우가 있다. 따라서, 이 압하율은 40％ 이상으로 하고, 바람직하게는 50％ 이상으로 한다. 한편, 이 압하율이 80％ 초과이면, 압연 하중이 과대해지거나, 페라이트의 재결정이 과도하게 촉진되어, 조대한 폴리고날 페라이트가 형성되고, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 40％를 초과하거나 한다. 따라서, 이 압하율은 80％ 이하로 하고, 바람직하게는 70％ 이하로 한다. 압연 패스의 횟수 및 패스마다의 압하율은 특별히 한정되지 않는다. 열연 강판의 냉간 압연에 의해 냉연 강판이 얻어진다.

(제1 어닐링)

냉간 압연 후에 제1 어닐링을 행한다. 제1 어닐링에서는, 냉연 강판의 제1 가열, 제1 냉각, 제2 냉각 및 제1 유지를 행한다. 제1 어닐링은, 예를 들어 연속 어닐링 라인에서 행할 수 있다.

제1 어닐링의 어닐링 온도는 750℃ 내지 900℃로 한다. 이 어닐링 온도가 750℃ 미만이면, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 과잉으로 되거나, 베이니틱 페라이트의 면적 분율이 과소로 되거나 한다. 따라서, 이 어닐링 온도는 750℃ 이상으로 하고, 바람직하게는 780℃ 이상으로 한다. 한편, 이 어닐링 온도가 900℃ 초과이면, 오스테나이트 입자가 조대화하고, 오스테나이트로부터 베이니틱 페라이트 또는 템퍼링 마르텐사이트로의 변태가 지연된다. 그리고, 이 변태의 지연에 의해, 베이니틱 페라이트의 면적 분율이 과소로 된다. 따라서, 이 어닐링 온도는 900℃ 이하로 하고, 바람직하게는 870℃ 이하로 한다. 어닐링 시간은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 1초 이상 1000초 이하로 한다.

제1 냉각의 냉각 정지 온도는 600℃ 내지 720℃로 하고, 이 냉각 정지 온도까지의 냉각 속도는 1℃/초 이상, 10℃/초 미만으로 한다. 제1 냉각의 냉각 정지 온도가 600℃ 미만이면, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 과잉으로 된다. 따라서, 이 냉각 정지 온도는 600℃ 이상으로 하고, 바람직하게는 620℃ 이상으로 한다. 한편, 이 냉각 정지 온도가 720℃ 초과이면, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 부족하다. 따라서, 이 냉각 정지 온도는 720℃ 이하로 하고, 바람직하게는 700℃ 이하로 한다. 제1 냉각의 냉각 속도가 1.0℃/초 미만이면, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 과잉으로 된다. 따라서, 이 냉각 속도는 1.0℃/초 이상으로 하고, 바람직하게는 3℃/초 이상으로 한다. 한편, 이 냉각 속도가 10℃/초 이상이면, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 부족하다. 따라서, 이 냉각 속도는 10℃/초 미만으로 하고, 바람직하게는 8℃/초 이하로 한다.

제2 냉각의 냉각 정지 온도는 150℃ 내지 500℃로 하고, 이 냉각 정지 온도까지의 냉각 속도는 10℃/초 내지 60℃/초로 한다. 제2 냉각의 냉각 정지 온도가 150℃ 미만이면, 베이니틱 페라이트 또는 템퍼링 마르텐사이트의 라스 폭이 미세해지고, 라스간에 잔존하는 잔류 오스테나이트가 미세한 필름상이 된다. 이 결과, 소정 형태의 잔류오스테나이트 입자의 면적 분율이 과소로 된다. 따라서, 이 냉각 정지 온도는 150℃ 이상으로 하고, 바람직하게는 200℃ 이상으로 한다. 한편, 이 냉각 정지 온도가 500℃ 초과이면, 폴리고날 페라이트의 생성이 촉진되어서 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 과잉으로 된다. 따라서, 이 냉각 정지 온도는 500℃ 이하로 하고, 바람직하게는 450℃ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 실온 정도로 한다. 또한, 이 냉각 정지 온도는, 조성에 따라서 Ms점 이하로 하는 것이 바람직하다. 제2 냉각의 냉각 속도가 10℃/초 미만이면, 폴리고날 페라이트의 생성이 촉진되어서 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 과잉으로 된다. 따라서, 이 냉각 속도는 10℃/초 이상으로 하고, 바람직하게는 20℃/초 이상으로 한다. 한편, 이 냉각 속도가 60℃/초 초과이면, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 하한 미만으로 된다. 따라서, 이 냉각 속도는 60℃/초 이하로 하고, 바람직하게는 50℃/초 이하로 한다.

제1 냉각 및 제2 냉각 방법은 한정되지 않고, 예를 들어 롤 냉각, 공랭 또는 수랭 또는 이들의 임의의 조합을 행할 수 있다.

제2 냉각 후에, 냉연 강판을 150℃ 내지 500℃의 온도로 하기 식 (1)에서 정하는 t1초 내지 1000초의 시간만큼 유지한다. 이 유지(제1 유지)는, 예를 들어 제2 냉각 후에 150℃ 미만의 온도로 강온하지 않고 그대로 행한다. 식 (1)에 있어서, T0은 유지 온도(℃)이고, T1은 제2 냉각의 냉각 정지 온도(℃)이다.

t1=20×[C]+40×[Mn]-0.1×T0+T1-0.1 (1)

제1 유지 사이에, 잔류 오스테나이트 중으로의 C의 확산이 촉진된다. 이 결과, 잔류 오스테나이트의 안정성이 향상되고, 잔류 오스테나이트를 면적 분율로 5％ 이상 확보하는 것이 가능하게 된다. 유지 시간이 t1초 미만이면, C가 잔류 오스테나이트 중에 충분히 농화되지 않고, 그 후의 강온 중에 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태해 버려, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 과소로 된다. 따라서, 유지 시간은 t1초 이상으로 한다. 유지 시간이 1000초 초과이면, 잔류 오스테나이트의 분해가 촉진되어, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 과소로 된다. 따라서, 유지 시간은 1000초 이하로 한다. 냉연 강판의 제1 어닐링에 의해, 중간 강판이 얻어진다.

제1 유지는, 예를 들어 150℃ 미만의 온도로 강온한 후에 150℃ 내지 500℃의 온도까지 재가열하여 행해도 된다. 재가열 온도가 150℃ 미만이면, 베이니틱 페라이트 또는 템퍼링 마르텐사이트의 라스 폭이 미세해지고, 라스간에 잔존하는 잔류 오스테나이트가 미세한 필름상이 된다. 이 결과, 소정 형태의 잔류 오스테나이트 입자의 면적 분율이 과소로 된다. 따라서, 이 재가열 온도는 150℃ 이상으로 하고, 바람직하게는 200℃ 이상으로 한다. 한편, 이 재가열 온도가 500℃ 초과이면, 폴리고날 페라이트의 생성이 촉진되어서 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 과잉으로 된다. 따라서, 이 재가열 온도는 500℃ 이하로 하고, 바람직하게는 450℃ 이하로 한다.

중간 강판은, 예를 들어 면적 분율로, 폴리고날 페라이트: 40％ 이하, 베이니틱 페라이트 혹은 템퍼링 마르텐사이트 또는 이들의 양쪽: 합계로 40％ 내지 95％, 또한 잔류 오스테나이트: 5％ 내지 60％로 표시되는 금속 조직을 갖고 있다. 또한, 예를 들어 면적 분율로, 잔류 오스테나이트 중 80％ 이상이, 애스펙트비가 0.03 내지 1.00인 잔류 오스테나이트 입자로 구성되어 있다.

(제2 어닐링)

제1 어닐링 후에 제2 어닐링을 행한다. 제2 어닐링에서는, 중간 강판의 제2 가열, 제3 냉각 및 제2 유지를 행한다. 제2 어닐링은, 예를 들어 연속 어닐링 라인에서 행할 수 있다. 제2 어닐링을 하기의 조건에서 행함으로써, 베이니틱 페라이트의 전위 밀도를 저하시키고, 전위 밀도가 8×10²(cm/㎤) 이하의 소정 형태의 베이니틱 페라이트 입자의 면적 분율을 높일 수 있다.

제2 어닐링의 어닐링 온도는 760℃ 내지 800℃로 한다. 이 어닐링 온도가 760℃ 미만이면, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 과잉으로 되거나, 베이니틱 페라이트 입자의 면적 분율 혹은 잔류 오스테나이트의 면적 분율 또는 이들의 양쪽이 과소로 되거나 한다. 따라서, 이 어닐링 온도는 760℃ 이상으로 하고, 바람직하게는 770℃ 이상으로 한다. 한편, 이 어닐링 온도가 800℃ 초과이면, 오스테나이트 변태에 따라 오스테나이트의 면적 분율이 높아지고, 베이니틱 페라이트의 면적 분율이 과소로 된다. 따라서, 이 어닐링 온도는 800℃ 이하로 하고, 바람직하게는 790℃ 이하로 한다.

제3 냉각의 냉각 정지 온도는 600℃ 내지 750℃로 하고, 이 냉각 정지 온도까지의 냉각 속도는 1℃/초 내지 10℃/초로 한다. 이 냉각 정지 온도가 600℃ 미만이면, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 과잉으로 된다. 따라서, 이 냉각 정지 온도는 600℃ 이상으로 하고, 바람직하게는 630℃ 이상으로 한다. 한편, 이 냉각 정지 온도가 750℃ 초과이면, 마르텐사이트의 면적 분율이 과잉으로 된다. 따라서, 이 냉각 정지 온도는 750℃ 이하로 하고, 바람직하게는 730℃ 이하로 한다. 제3 냉각의 냉각 속도가 1.0℃/초 미만이면, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 과잉으로 된다. 따라서, 이 냉각 속도는 1.0℃/초 이상으로 하고, 바람직하게는 3℃/초 이상으로 한다. 한편, 이 냉각 속도가 10℃/초 초과이면, 베이니틱 페라이트의 면적 분율이 과소로 된다. 따라서, 이 냉각 속도는 10℃/초 이하로 하고, 바람직하게는 8℃/초 이하로 한다.

연성보다도 구멍 확장성을 중시하는 경우에는, 이 냉각 정지 온도는 바람직하게는 710℃ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 720℃ 이상으로 한다. 폴리고날 페라이트의 면적 분율을 20％ 이하로 하기 쉽기 때문이다. 구멍 확장성보다도 연성을 중시하는 경우에는, 이 냉각 정지 온도는 바람직하게는 710℃ 미만으로 하고, 보다 바람직하게는 690℃ 이하로 한다. 폴리고날 페라이트의 면적 분율을 20％ 초과 40％ 이하로 하기 쉽기 때문이다.

제3 냉각 후에, 강판을 150℃ 내지 550℃의 온도까지 냉각하고, 그 온도로 1초 이상 유지한다. 이 유지(제2 유지) 사이에, 잔류 오스테나이트 중으로의 C의 확산이 촉진된다. 유지 시간이 1초 미만이면, C가 잔류 오스테나이트 중에 충분히 농화되지 않고, 잔류 오스테나이트의 안정성이 저하되고, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 과소로 된다. 따라서, 유지 시간은 1초 이상으로 하고, 바람직하게는 2초 이상으로 한다. 유지 온도가 150℃ 미만이면, C가 잔류 오스테나이트 중에 충분히 농화되지 않고, 잔류 오스테나이트의 안정성이 저하되고, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 과소로 된다. 따라서, 유지 온도는 150℃ 이상으로 하고, 바람직하게는 200℃ 이상으로 한다. 한편, 유지 온도가 550℃ 초과이면, 오스테나이트로부터 베이니틱 페라이트로의 변태가 지연되기 때문에, 잔류 오스테나이트 중으로의 C의 확산이 진행되지 않고, 잔류 오스테나이트의 안정성이 저하되고, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 과소로 된다. 따라서, 유지 온도는 550℃ 이하로 하고, 바람직하게는 500℃ 이하로 한다.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 강판을 제조할 수 있다.

여기까지 설명한 본 발명의 실시 형태에서는, 1회째 어닐링의 1차 냉각 속도를 1℃/s 이상, 10℃/s 미만으로 제어함으로써, 오스테나이트의 일부를 페라이트로 변태시킨다. 페라이트의 생성에 수반하여, 미변태의 오스테나이트 중에 Mn이 확산하여 농화한다. 오스테나이트 중에 Mn이 농화함으로써, 제2 어닐링 중의 제2 유지에 있어서, 오스테나이트의 항복 응력이 상승하고, 베이니틱 페라이트로의 변태에 수반하여 발생하는 변태 응력을 완화하기 위하여 유리한 결정 방위가 우선적으로 생성된다. 그 때문에, 베이니틱 페라이트 내부에 도입되는 변형이 저감되어서, 전위 밀도를 8×10²(cm/㎤) 이하로 제어할 수 있다. 베이니틱 페라이트의 전위 밀도를 8×10²(cm/㎤) 이하로 제어함으로써, 소성 변형 시의 가공 효과 능을 높일 수 있기 때문에, 우수한 연성을 얻을 수 있다. 베이니틱 페라이트의 전위 밀도를 저감함으로써 연성이 향상되는 메커니즘은 이하와 같다. TRIP 강철은, 가공 유기 변태에 의해 잔류 오스테나이트로부터 마르텐사이트가 생성되면, 인접하는 베이니틱 페라이트에는 전위가 도입되어서 가공 경화한다. 베이니틱 페라이트의 전위 밀도가 낮으면, 변형이 큰 영역에도 가공 경화율을 높게 유지할 수 있기 때문에, 균일 신장이 향상된다.

강판에, 전기 도금 처리, 증착 도금 처리 등의 도금 처리를 행해도 되고, 또한, 도금 처리 후에 합금화 처리를 행해도 된다. 강판에, 유기 피막의 형성, 필름 라미네이트, 유기 염류/무기 염류 처리, 논크롬 처리 등의 표면 처리를 행해도 된다.

도금 처리로서 강판에 용융 아연 도금 처리를 행하는 경우, 예를 들어 강판의 온도를, 아연 도금 욕의 온도보다 40℃ 낮은 온도 이상에서, 또한 아연 도금욕의 온도보다 50℃ 높은 온도 이하의 온도로 가열 또는 냉각하고, 아연 도금욕을 통판한다. 용융 아연 도금 처리에 의해, 표면에 용융 아연 도금층을 구비한 강판, 즉 용융 아연 도금 강판이 얻어진다. 용융 아연 도금층은, 예를 들어 Fe: 7질량％ 이상 15질량％ 이하, 그리고 잔부: Zn, Al 및 불순물로 표시되는 화학 조성을 가진다.

용융 아연 도금 처리 후에 합금화 처리를 행하는 경우, 예를 들어 용융 아연 도금 강판을 460℃ 이상 600℃ 이하의 온도로 가열한다. 이 온도가 460℃ 미만이면, 합금화가 부족한 경우가 있다. 이 온도가 600℃ 초과이면, 합금화가 과잉으로 되어서 내식성이 열화되는 경우가 있다. 합금화 처리에 의해, 표면에 합금화 용융 아연 도금층을 구비한 강판, 즉 합금화 용융 아연 도금 강판이 얻어진다.

또한, 상기 실시 형태는, 모두 본 발명을 실시하는 데에 있어서의 구체화의 예를 나타낸 것에 지나지 않고, 이들에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되어서는 안되는 것이다. 즉, 본 발명은 그 기술 사상, 또는 그 주요한 특징으로부터 일탈하지 않고, 여러가지 형태로 실시할 수 있다.

실시예

이어서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위하여 채용한 일 조건예이고, 본 발명은 이 일조건 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(제1 시험)

제1 시험에서는, 표 1 내지 표 3에 나타내는 화학 조성을 갖는 슬래브를 제조하였다. 표 1 내지 표 3 중의 공란은, 당해 원소의 함유량이 검출 한계 미만이었던 것을 나타내고, 잔부는 Fe 및 불순물이다. 표 1 내지 표 3 중의 밑줄은, 그 수치가 본 발명이 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다.

이어서, 일단 냉각한 후에 또는 냉각하지 않고 직접 슬래브를 1100℃ 내지 1300℃로 가열하고, 표 4 내지 표 7에 나타내는 조건으로 열간 압연을 행하여 열연 강판을 얻었다. 그 후, 산세를 행하고, 표 4 내지 표 7에 나타내는 조건으로 냉간 압연을 행하여 냉연 강판을 얻었다. 표 4 내지 표 7 중의 밑줄은, 그 수치가 본 발명에 관한 강판의 제조에 적합한 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다.

계속해서, 표 8 내지 표 11에 나타내는 조건에서 냉연 강판의 제1 어닐링을 행하여 중간 강판을 얻었다. 표 8 내지 표 11 중의 밑줄은, 그 수치가 본 발명에 관한 강판의 제조에 적합한 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다.

이어서, 중간 강판의 금속 조직을 관찰하였다. 이 관찰에서는, 폴리고날 페라이트의 면적 분율(PF), 베이니틱 페라이트 또는 템퍼링 마르텐사이트의 면적 분율(BF-tM) 및 잔류 오스테나이트의 면적 분율(잔류γ)을 측정하고, 또한, 잔류 오스테나이트의 형상으로부터 소정 형태의 잔류 오스테나이트 입자의 면적 분율을 산출하였다. 이들의 결과를 표 12 내지 표 15에 나타낸다. 표 12 내지 표 15 중의 밑줄은, 그 수치가 본 발명에 관한 강판의 제조에 적합한 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다.

그 후, 표 16 내지 표 19에 나타내는 조건으로 중간 강판의 제2 어닐링을 행하여 강판 시료를 얻었다. 제조 No.150 및 No.151에서는, 제2 어닐링 후에 도금 처리를 행하고, 제조 No.151에서는, 도금 처리 후에 합금화 처리를 행하였다. 도금 처리로서는 용융 아연 도금 처리를 행하고, 합금화 처리의 온도는 500℃로 하였다. 표 16 내지 표 19 중의 밑줄은, 그 수치가 본 발명에 관한 강판의 제조에 적합한 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다.

계속해서, 강판 시료의 금속 조직을 관찰하였다. 이 관찰에서는, 폴리고날 페라이트의 면적 분율(PF), 베이니틱 페라이트의 면적 분율(BF), 잔류 오스테나이트의 면적 분율(잔류γ) 및 마르텐사이트의 면적 분율(M)을 측정하고, 또한, 잔류 오스테나이트 및 베이니틱 페라이트의 형상으로부터 소정 형태의 잔류 오스테나이트 입자의 면적 분율 및 소정 형태의 베이니틱 페라이트 입자의 면적 분율을 산출하였다. 이들의 결과를 표 20 내지 표 23에 나타낸다. 표 20 내지 표 23 중의 밑줄은, 그 수치가 본 발명이 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다.

이어서, 강판 시료의 기계적 특성(전체 신장, 0.2％ 내력, 인장 강도(인장 최대 강도), 구멍 확장값, 굽힘 반경과 판 두께의 비 R/t 및 연성-취성 천이 온도)을 측정하였다. 전체 신장, 0.2％ 내력 및 인장 강도의 측정으로는, 강판 시료로부터 압연 방향에 수직인 방향(판 폭 방향)을 길이 방향으로 하는 JIS5호 시험편을 채취하고, JIS Z 2242에 준거한 인장 시험을 행하였다. 구멍 확장값의 측정으로는, JIS Z 2256의 구멍 확장 시험을 행하였다. 비 R/t의 측정으로는, JIS Z 2248의 시험을 행하였다. 연성-취성 천이 온도의 측정으로는, JIS Z 2242의 시험을 행하였다. 이들의 결과를 표 24 내지 표 27에 나타낸다. 표 24 내지 표 27 중의 밑줄은, 그 수치가 바람직한 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다.

표 24 내지 표 27에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에 있는 시험 No.1 및 No.4 등의 발명예에서는, 우수한 신장, 0.2％ 내력, 인장 강도, 구멍 확장값, 비 R/t 및 연성-취성 천이 온도가 얻어졌다.

한편, 제조 No.2 및 No.3 등의, 폴리고날 페라이트의 면적 분율이 과잉이고, 베이니틱 페라이트의 면적 분율이 부족하고, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 부족하고, 소정 형태의 잔류 오스테나이트 입자의 비율이 부족하고, 소정 형태의 베이니틱 페라이트 입자의 비율이 부족한 비교예에서는 신장, 구멍 확장값, 비 R/t가 낮았다. 제조 No.5 및 No.6 등의, 베이니틱 페라이트의 면적 분율이 부족하고, 마르텐사이톤의 면적 분율이 과잉이고, 소정 형태의 잔류 오스테나이트 입자의 비율이 부족하고, 소정 형태의 베이니틱 페라이트 입자의 비율이 부족한 비교예에서는, 신장, 구멍 확장값 및 비 R/t가 낮았다. 제조 No.30 및 No.37 등의, 소정 형태의 잔류 오스테나이트 입자의 비율이 부족한 비교예에서는, 신장이 낮았다. 제조 No.70 및 No.85 등의, 베이니틱 페라이트의 면적 분율이 부족하고, 마르텐사이톤의 면적 분율이 과잉이고, 소정 형태의 잔류 오스테나이트 입자의 비율이 부족하고, 소정 형태의 베이니틱 페라이트 입자의 비율이 부족한 비교예에서는, 신장, 구멍 확장값, 비 R/t가 낮았다.

본 발명은, 예를 들어 자동차 부품에 적합한 강판에 관련된 산업에 이용할 수 있다.

Claims

질량％로,
C: 0.10％ 내지 0.5％,
Si: 0.5％ 내지 4.0％,
Mn: 1.0％ 내지 4.0％,
P: 0.015％ 이하,
S: 0.050％ 이하,
N: 0.01％ 이하,
Al: 2.0％ 이하,
Si 및 Al: 합계로 0.5％ 내지 6.0％,
Ti: 0.00％ 내지 0.20％,
Nb: 0.00％ 내지 0.20％,
B: 0.0000％ 내지 0.0030％,
Mo: 0.00％ 내지 0.50％,
Cr: 0.0％ 내지 2.0％,
V: 0.00％ 내지 0.50％,
Mg: 0.000％ 내지 0.040％,
REM: 0.000％ 내지 0.040％,
Ca: 0.000％ 내지 0.040％, 또한
잔부: Fe 및 불순물
로 표시되는 화학 조성을 갖고,
면적 분율로,
폴리고날 페라이트: 40％ 이하,
마르텐사이트: 20％ 이하,
베이니틱 페라이트: 50％ 내지 95％, 또한
잔류 오스테나이트: 5％ 내지 50％
로 표시되는 금속 조직을 갖고,
면적 분율로, 상기 베이니틱 페라이트 중의 80％ 이상이, 애스펙트비가 0.1 내지 1.0 또한 방위차각이 15° 이상의 입계로 둘러싸인 영역의 전위 밀도가 8×10²(cm/㎤) 이하의 베이니틱 페라이트 입자로 구성되고,
면적 분율로, 상기 잔류 오스테나이트 중의 80％ 이상이, 애스펙트비가 0.1 내지 1.0, 장축의 길이가 1.0㎛ 내지 28.0㎛, 또한, 단축의 길이가 0.1㎛ 내지 2.8㎛의 잔류 오스테나이트 입자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 강판.
제1항에 있어서, 상기 금속 조직은, 면적 분율로,
폴리고날 페라이트: 5％ 내지 20％,
마르텐사이트: 6％ 이하,
베이니틱 페라이트: 75％ 내지 90％, 또한
잔류 오스테나이트: 5％ 내지 20％
로 표시되는 것을 특징으로 하는 강판.
제1항에 있어서, 상기 금속 조직은, 면적 분율로,
폴리고날 페라이트: 20％ 초과 40％ 이하,
마르텐사이트: 20％ 이하,
베이니틱 페라이트: 50％ 내지 67％, 또한
잔류 오스테나이트: 5％ 내지 14％
로 표시되는 것을 특징으로 하는 강판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 조성에 있어서, 질량％로,
Ti: 0.01％ 내지 0.20％,
Nb: 0.005％ 내지 0.20％,
B: 0.0001％ 내지 0.0030％,
Mo: 0.01％ 내지 0.50％,
Cr: 0.01％ 내지 2.0％,
V: 0.01％ 내지 0.50％,
Mg: 0.0005％ 내지 0.040％,
REM: 0.0005％ 내지 0.040％, 혹은
Ca: 0.0005％ 내지 0.040％,
또는 이들의 임의의 조합이 성립되는 것을 특징으로 하는 강판.
제1항에 있어서, 표면에 형성된 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 강판.
제2항에 있어서, 표면에 형성된 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 강판.
제3항에 있어서, 표면에 형성된 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 강판.
제4항에 있어서, 표면에 형성된 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 강판.