KR102483105B1

KR102483105B1 - 피복 강 부재, 피복 강판 및 그것들의 제조 방법

Info

Publication number: KR102483105B1
Application number: KR1020227016154A
Authority: KR
Inventors: 신이치로 다바타
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2023-01-02
Also published as: JP7095818B2; US20230349030A1; EP4063525A4; JPWO2021100842A1; EP4063525B1; EP4063525A1; MX2022005693A; US20220389553A1; KR20220070329A; CN114729429B; WO2021100842A1; US11827964B2; CN114729429A

Abstract

이 피복 강 부재는, 질량％로, C: 0.25∼0.65％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 0.30∼1.00％, P: 0.050％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.010∼0.100％, B: 0.0005∼0.0100％, Nb: 0.02∼0.10％, Mo: 0.10∼1.00％, Cu: 0.15∼1.00％, Ni: 0.05∼0.25％를 함유하는 화학 조성으로 이루어지는 강판 기재와, 상기 강판 기재의 표면에 형성되고, Al 및 Fe를 함유하는 피복을 갖고, 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량이 상기 강판 기재의 Cu 함유량에 대하여 150％ 이상이다.

Description

피복 강 부재, 피복 강판 및 그것들의 제조 방법

본 발명은 피복 강 부재, 피복 강판 및 그것들의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2019년 11월 22일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2019-211299호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

자동차 분야에 있어서는, 요즘의 환경 규제 및 충돌 안전 기준의 엄격화를 배경으로, 연비와 충돌 안전성의 양쪽을 향상시키기 위해서, 높은 인장 강도를 갖는 강판(고강도 강판)의 적용이 확대되고 있다. 그러나, 고강도화에 수반하여 강판의 프레스 성형성이 저하되므로, 복잡한 형상의 제품을 제조하는 것이 곤란해져 오고 있다.

구체적으로는, 고강도화에 수반하여 강판의 연성이 저하되고, 복잡한 형상으로 가공한 경우에 고가공 부위에서 파단한다는 문제가 발생하고 있다. 또한, 강판의 고강도화에 수반하여, 가공 후의 잔류 응력에 의해 스프링백 및 벽 휨이 발생하고, 치수 정밀도가 열화된다는 문제도 발생하고 있다. 따라서, 고강도, 특히 780MPa 이상의 인장 강도를 갖는 강판을, 복잡한 형상을 갖는 제품에 프레스 성형하는 것은 용이하지 않다. 프레스 성형이 아닌 롤 성형에 의하면, 고강도의 강판을 가공하기 쉽지만, 그 적용처는 긴 변 방향으로 균일한 단면을 갖는 부품에 한정된다.

그래서 근년, 예를 들어 특허문헌 1 내지 3에 개시되는 것처럼, 고강도 강판과 같은 성형이 곤란한 재료를 프레스 성형하는 기술로서, 핫 스탬프 기술이 채용되고 있다. 핫 스탬프 기술이란, 성형에 제공하는 재료를 가열하고 나서 성형하는 열간 성형 기술이다.

이 기술에서는, 재료를 가열하고 나서 성형한다. 그 때문에, 성형 시에는, 강재가 연질이고, 양호한 성형성을 갖는다. 이에 의해, 고강도의 강판이어도, 복잡한 형상으로 고정밀도로 성형할 수 있다. 또한, 핫 스탬프 기술에서는, 프레스 금형에 의해 성형과 동시에 ??칭을 행하므로, 성형 후의 강 부재는 충분한 강도를 갖는다.

예를 들어, 특허문헌 1에 의하면, 핫 스탬프 기술에 의해, 성형 후에 1400MPa 이상의 인장 강도를 갖는 강 부재를 얻을 수 있는 것이 개시되어 있다.

근년, 세계 각국이 보다 높은 CO₂삭감 목표를 설정하고, 각 자동차 회사는 충돌 안전을 배려한 연비 삭감을 진행시키고 있다. 가솔린차는 물론, 급속하게 진행하는 전동차에 있어서도, 승객뿐만 아니라 배터리를 충돌로부터 지키고, 또한 그 중량 증가분을 상쇄하기 위해서, 더한층의 고강도 재가 요구되고 있다. 예를 들어 강 부재에 있어서는, 현재 핫 스탬프에 의해 성형된 강 부재로서 일반적으로 사용되고 있는 강도 1.5GPa를 초과하는, 보다 고강도의 핫 스탬프 부재가 필요해지고 있다.

그러나, 금속 재료의 대부분은, 고강도화에 수반하여 여러 특성이 열화되고, 특히 수소 취화의 감수성이 높아진다. 강 부재에 있어서는 인장 강도가 1.2GPa 이상이 되면 수소 취화 감수성이 높아지는 것이 알려져 있고, 자동차 분야에 앞서서 고강도화가 진행되어 온 볼트 강에 있어서 수소 취화 갈라짐의 사례가 존재한다. 1.5GPa를 초과하는 핫 스탬프 부재에 있어서는, 수소 취화 감수성이 더욱 높아진다고 염려되고 있다.

핫 스탬프용 강판으로서 가장 보급되고 있는 것은, 표면에 알루미늄 도금을 실시한 피복 강판(알루미늄 도금 강판)이다. 그러나, 알루미늄 도금 강판은 핫 스탬프의 가열 시에 수소를 흡장하므로, 수소 취화 감수성이 높아지는 강도 1.5GPa를 초과하는 영역에 있어서, 핫 스탬프 후의 차체 조립 이후로부터 수소 취화 갈라짐이 발생할 리스크가 있다. 따라서, 한층 더 차체 경량화를 위해서 1.5GPa를 초과하는 핫 스탬프 부재를 차체에 적용하기 위해서는, 수소 취화 갈라짐의 리스크를 충분히 저감할 필요가 있다.

인장 강도가 1.5GPa를 초과하는 고강도 강재에 대해서는, 예를 들어 특허문헌 2에는, 인성이 우수하고, 또한 인장 강도가 1.8GPa 이상의, 열간 프레스 성형된 프레스 성형품이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는, 2.0GPa 이상이라고 하는 극히 높은 인장 강도를 갖고, 또한, 양호한 인성과 연성을 갖는 강재가 개시되어 있다. 특허문헌 4에는, 1.8GPa 이상이라고 하는 높은 인장 강도를 갖고, 또한, 양호한 인성을 갖는 강재가 개시되어 있다. 특허문헌 5에는, 2.0GPa 이상이라고 하는 극히 높은 인장 강도를 갖고, 또한, 양호한 인성을 갖는 강재가 개시되어 있다.

그러나 특허문헌 2 내지 5에는 내수소 취성에 대해서, 특히 알루미늄 도금 강판을 사용한 경우의 수소 흡장에 대한 대책이 충분하지 않고, 인장 강도가 1.5GPa를 초과하는 고강도 강재의 자동차 부재로서의 사용에 있어서, 안전하게 대한 보다 높은 요구에 대해서는 충분히 응할 수 없는 경우가 있다.

또한, 알루미늄 도금 강판을 사용한 내수소 취성이 우수한 고강도 강재에 대해서, 예를 들어 특허문헌 6에는, 강판의 가열 분위기를 노점이 30℃ 이하의 분위기로 함으로써 강재에 침입하는 수소량을 제한함과 함께, 후속 가공 후의 잔류 응력을 저감함으로써, 핫 스탬프 후에 수소 취화를 억제하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 6에서는, 1.5GPa를 초과하는 고강도 강재의 수소 취화에 대한 대책은 충분하지 않고, 인장 강도가 1.5GPa를 초과하는 고강도 강재의 자동차 부재에 대한 적용에 있어서, 안전하게 대한 보다 높은 요구에 대해서는 충분히 응할 수 없는 경우가 있다.

일본 특허 공개 2002-102980호 공보 일본 특허 공개 2012-180594호 공보 일본 특허 공개 2012-1802호 공보 국제 공개 제2015/182596호 국제 공개 제2015/182591호 일본 특허 공개 2008-266721호 공보

본 발명은, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이고, 높은 인장 강도를 갖고, 또한 내수소 취성이 우수한 피복 강 부재, 이 강 부재의 소재로서 적합한 피복 강판 및 그것들의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 하기의 피복 강 부재, 피복 강판 및 그것들의 제조 방법을 요지로 한다. 이하, 피복 강판의 소재가 되는, 피복이 표면에 실시되어 있지 않은 강판을, 단순히 「강판」이라고 한다.

(1) 질량％로, C: 0.25∼0.65％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 0.30∼1.00％, P: 0.050％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.010∼0.100％, B: 0.0005∼0.0100％, Nb: 0.02∼0.10％, Mo: 0.10∼1.00％, Cu: 0.15∼1.00％, Ni: 0.05∼0.25％, Cr: 0∼1.00％, V: 0∼1.00％, Ca: 0∼0.010％, Al: 0∼1.00％, Sn: 0∼1.00％, W: 0∼1.00％, Sb: 0∼1.00％, Zr: 0∼1.00％ 및 REM: 0∼0.30％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 화학 조성으로 이루어지는 강판 기재와, 상기 강판 기재의 표면이 형성되고, Al 및 Fe를 함유하는 피복을 갖고, 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량이 상기 강판 기재의 Cu 함유량에 대하여 150％ 이상인 피복 강 부재.

(2) 질량％로, C: 0.25∼0.65％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 0.30∼1.00％, P: 0.050％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.010∼0.100％, B: 0.0005∼0.0100％, Nb: 0.02∼0.10％, Mo: 0.10∼1.00％, Cu: 0.15∼1.00％, Ni: 0.05∼0.25％, Cr: 0∼1.00％, V: 0∼1.00％, Ca: 0∼0.010％, Al: 0∼1.00％, Sn: 0∼1.00％, W: 0∼1.00％, Sb: 0∼1.00％, Zr: 0∼1.00％ 및 REM: 0∼0.30％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 화학 조성으로 이루어지는 강판과, 상기 강판의 표면 상의, Al을 함유하는 피복과, 상기 강판과 상기 피복 사이에 형성된 경계부를 갖고, 상기 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량이 상기 강판의 평균 Cu 함유량에 대하여 80％ 이상인 피복 강판.

(3) 질량％로, C: 0.25∼0.65％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 0.30∼1.00％, P: 0.050％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.010∼0.100％, B: 0.0005∼0.0100％, Nb: 0.02∼0.10％, Mo: 0.10∼1.00％, Cu: 0.15∼1.00％, Ni: 0.05∼0.25％, Cr: 0∼1.00％, V: 0∼1.00％, Ca: 0∼0.010％, Al: 0∼1.00％, Sn: 0∼1.00％, W: 0∼1.00％, Sb: 0∼1.00％, Zr: 0∼1.00％ 및 REM: 0∼0.30％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 화학 조성으로 이루어지는 강을 용제하고, 상기 강을 주조하여 슬래브를 얻는 슬래브 준비 공정과, 상기 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하는 열간 압연 공정과, 상기 열연 강판을 권취하는 권취 공정과, 필요에 따라, 상기 열연 강판에 어닐링을 행하는, 열연판 어닐링 공정과, 필요에 따라, 상기 열연 강판에 디스케일링을 행하고, 냉간 압연을 행하여 냉연 강판으로 하는 냉간 압연 공정과, 필요에 따라, 상기 열연 강판 또는 상기 냉연 강판에 대하여 어닐링을 행하여 어닐링 강판으로 하는 어닐링 공정과, 상기 열연 강판, 상기 냉연 강판 또는 상기 어닐링 강판을, 욕 온이 600℃ 이상의 Al계 도금욕에 침지함으로써 Al계 피복을 형성하고, 그 후, 200℃ 이하까지 30℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각하는 피복 공정을 구비하는 피복 강판의 제조 방법.

(4) 상기 (3)에 기재된 피복 강판의 제조 방법에서는, 또한, 상기 피복 공정에 의해 얻어진 피복 강판을, 450∼800℃의 온도 영역에서 어닐링하는 후열처리 공정을 구비해도 된다.

(5) 질량％로, C: 0.25∼0.65％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 0.30∼1.00％, P: 0.050％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.010∼0.100％, B: 0.0005∼0.0100％, Nb: 0.02∼0.10％, Mo: 0.10∼1.00％, Cu: 0.15∼1.00％, Ni: 0.05∼0.25％, Cr: 0∼1.00％, V: 0∼1.00％, Ca: 0∼0.010％, Al: 0∼1.00％, Sn: 0∼1.00％, W: 0∼1.00％, Sb: 0∼1.00％, Zr: 0∼1.00％ 및 REM: 0∼0.30％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 화학 조성으로 이루어지는 강을 용제하고, 상기 강을 주조하여 슬래브를 얻는 슬래브 준비 공정과, 상기 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하는 열간 압연 공정과, 상기 열연 강판을 권취하는 권취 공정과, 필요에 따라, 상기 열연 강판에 어닐링을 행하는, 열연판 어닐링 공정과, 필요에 따라, 상기 열연 강판에 디스케일링을 행하고, 냉간 압연을 행하여 냉연 강판으로 하는 냉간 압연 공정과, 필요에 따라, 상기 열연 강판 또는 상기 냉연 강판에 대하여 어닐링을 행하여 어닐링 강판으로 하는 어닐링 공정과, 상기 열연 강판, 상기 냉연 강판 또는 상기 어닐링 강판을, 욕 온이 600℃ 이상의 Al계 도금욕에 침지함으로써 Al계 피복을 형성하고, 그 후, 200℃ 이하까지 30℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각하여 피복 강판으로 하는 피복 공정과, 상기 피복 강판을, 노점 30℃ 이하의 분위기 하에서 1.0∼100℃/초의 승온 속도로, Ac3점∼(Ac3점+300)℃까지 가열하고, 그 후, Ms점 이하까지 상부 임계 냉각 속도 이상에서 냉각하는 열처리 공정을 구비하는 피복 강 부재의 제조 방법.

(6) 상기 (5)에 기재된 피복 강 부재의 제조 방법에서는, 상기 피복 공정 후에, 또한, 상기 피복 강판을 450∼800℃의 온도 영역에서 어닐링하는 후열처리 공정을 구비해도 된다.

본 발명의 상기 양태에 의하면, 높은 인장 강도를 갖고 또한 내수소 취성이 우수한 피복 강 부재 및 피복 강판, 그리고 그것들의 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 피복 강 부재는, 고강도이고 또한 내수소 취성이 우수하므로, 자동차 부품에 적용한 경우, 연비 및 충돌 안전성의 향상에 기여한다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 피복 강 부재의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 2는, 본 실시 형태에 따른 피복 강판의 일례를 도시하는 모식도이다.

본 발명자들은, 높은 인장 강도를 갖고, 또한 내수소 취성이 우수한 피복 강 부재를 얻기 위해, 이들 특성에 미치는 표층 조직, 강재(강판 기재)의 화학 조성 및 내부 조직의 영향에 대하여 조사하였다. 그 결과, 이하의 지견을 얻었다.

일반적으로 제조되고 있는 핫 스탬프 부재에 사용되는 소재의 대부분은, 내식성이 우수한 알루미늄 도금이 강판의 표면에 실시된 피복 강판이다. 이 피복 강판에 핫 스탬프를 행하면, 가열 시에 표면의 Al과 강판의 Fe의 합금화 반응이 진행하고, Al-Fe계 피복을 갖는 피복 강 부재가 얻어진다. 일반적으로 사용되고 있는 핫 스탬프 후에 인장 강도 1.5GPa급을 나타내는 강판의 대부분은, 화학 조성이 유사하고, 0.20질량％ 정도의 C를 함유하고, 이 C에 의해 핫 스탬프 후의 강도를 확보하고 있다. 또한, 핫 스탬프 제조 시의 ??칭성을 확보하기 위해서, 1.3질량％ 정도의 Mn과 0.002질량％ 정도의 B를 함유하고 있는 경우가 많다.

(a) 본 발명자들은, 한층 더의 차체 경량화를 위해, C 함유량을 높임으로써 핫 스탬프 후에 1.5GPa를 초과하는 고강도 부재를 얻기 위한 상세 검토를 행하였다. 그 결과, C 함유량을 0.25질량％ 이상으로 함으로써, 핫 스탬프 후에 인장 강도에서 1.5GPa 이상의 초고강도가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 한편으로, 인장 강도 1.5GPa 이상으로의 초고강도화에 수반하여 수소 취화 감수성은 증대하고, 핫 스탬프 부재의 제조 시에 가열로에서 침입하는 수소에 의해 수소 취화 갈라짐이 발생하는 리스크가 염려되었다.

(b) 본 발명자들은, 인장 강도가 1.5GPa를 초과하는 고강도의 Al-Fe계 피복을 갖는 피복 강 부재에 있어서, 먼저 수소와 표면 반응의 관계를 조사하고, 침입 수소량을 저감시키는 것에 의한 내수소 취성의 개선에 대응하였다. 그 결과, 강재의 최표층에 수소 고용도가 낮은 Cu를 분포시킴으로써, 그 배리어 효과에 의해 강재에 대한 수소 침입을 억제할 수 있는 것을 발견하였다. 그 이유로서는 이하의 점이 생각된다. 즉, 핫 스탬프의 가열 시에 있어서, 공기 중의 H₂O가 표면의 알루미늄 도금과 반응하고, 그 촉매 효과로 2H로 괴리한 후에 일부의 H가 강재에 침입한다. Cu는 H₂로부터 2H로의 괴리를 억제함으로써, 즉 수소 원자의 발생을 억제함으로써, 침입 수소량을 저감하는 효과가 있다고 생각된다.

(c) 본 발명자들은 또한, 1.5GPa를 초과하는 인장 강도를 갖는 강재의, 화학 조성이나 조직과 수소 취화 감수성의 관계를 조사하고, 한계 수소량(Hc)의 향상에 의한 내수소 취성의 개선에 대응하였다. 그 결과, 먼저 Mn 함유량을 저감함으로써 강재의 수소 취화 감수성이 저감하는 것, 즉 수소 취화가 발생하지 않는 한계의 수소량이 향상되는 것을 발견하였다. 한편으로, Mn 함유량의 저감에 수반하는 ??칭성의 저하를 보충하기 위해서, 또한, 상술한 Cu를 함유시키는 경우에 강판 제조 시의 열간 취성을 억제하기 위해서, Ni를 함유시킨 경우, Ni가 수소 취화를 조장하는 것도 발견하였다. 본 발명자들이 검토한 결과, Cu에 의한 열간 취성의 억제에는 Si도 유효하고, Ni 함유량을 저감해도, Si 함유량을 높임으로써 한계 수소량의 저하를 최소한으로 하면서, 안정된 강판 제조가 가능하게 되는 것을 발견하였다. 또한, Si는 펄라이트 석출을 억제함으로써 ??칭성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이고, Mo도 ??칭성을 높이는 원소이다. 그 때문에, Si와 Mo를 함유시킴으로써 Mn 저감에 의해 부족한 ??칭성을 보충할 수 있는 것을 알 수 있었다.

또한, Nb를 함유시키면, 강재의 내부 조직이 미세해진다(세립화된다). 그 때문에, Nb를 함유시킴으로써, 수소 취화의 기점이 되는 경우가 많은 입계의 파괴가 억제되고, 한계 수소량이 향상되는 것을 알 수 있었다.

본 발명자들은, 상기의 지견에 기초하여, 침입 수소량을 저감하는 것 및 강재의 한계 수소량을 향상시킴으로써, 내수소 취성을 크게 개선하고, 1.5GPa를 초과하는 고강도 핫 스탬프 부재 및 그 소재로서 적합한 피복 강판을 개발하였다. 이러한 강 부재는, 수소 취화 리스크를 충분히 저감하면서, 보다 안전하게 차체에 적용할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 피복 강 부재(본 실시 형태에 따른 피복 강 부재), 피복 강판(본 실시 형태에 따른 피복 강판) 및 그것들의 제조 방법의 각 요건에 대하여 상세하게 설명한다.

(A) 피복 강 부재

본 실시 형태에 따른 피복 강 부재는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 소정의 화학 조성으로 이루어지는 강판 기재(1)와, 상기 강판 기재의 표면에 형성되고, Al 및 Fe를 함유하는 피복(2)(이하 Al-Fe계 피복이라고 하는 경우가 있음)을 갖는다.

또한, 상기 피복(2)의 표층부에는 Cu 함유량이 강판 기재의 Cu 함유량 이상인 Cu 농화 영역(3)이 형성되고, 그 결과, 피복 강 부재의 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량이, 상기 강판 기재의 Cu 함유량에 대하여 150％ 이상이다.

(A1) 강판 기재의 화학 조성

본 실시 형태에 따른 피복 강 부재의 강판 기재는 소정의 화학 조성으로 이루어진다. 구체적으로는, 질량％로, C: 0.25∼0.65％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 0.30∼1.00％, P: 0.050％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.010∼0.100％, B: 0.0005∼0.0100％, Nb: 0.02∼0.10％, Mo: 0.10∼1.00％, Cu: 0.15∼1.00％, Ni: 0.05∼0.25％, Cr: 0∼1.00％, V: 0∼1.00％, Ca: 0∼0.010％, Al: 0∼1.00％, Sn: 0∼1.00％, W: 0∼1.00％, Sb: 0∼1.00％, Zr: 0∼1.00％ 및 REM: 0∼0.30％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 화학 조성으로 이루어진다.

각 원소의 한정 이유는 하기 대로이다. 여기서 강판 기재의 화학 조성이란, 피복 강 부재 중, 표면의 Al-Fe계 피복이나 Cu 농화 영역을 제외한 부분(예를 들어 강판 기재의 표면으로부터 강판 기재의 두께의 1/4의 위치)의 화학 조성을 말하는 것으로 한다. 이하, 함유량에 관한 ％는, 언급이 없는 한 질량％이다. 또한, 「∼」를 끼워서 나타내는 범위는, 그 양단의 값을, 하한값 및 상한값으로서 포함한다.

C: 0.25∼0.65％

C는, 강의 ??칭성을 높이고, 핫 스탬프 등의 ??칭 후의 피복 강 부재의 강도를 향상시키는 원소이다. 그러나, C 함유량이 0.25％ 미만이면, ??칭 후의 피복 강 부재에 있어서 충분한 강도(1.5GPa 초과)를 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서, C 함유량은 0.25％ 이상으로 한다. C 함유량은 0.28％ 이상이 바람직하다.

한편, C 함유량이 0.65％를 초과하면, ??칭 후의 피복 강 부재의 강도가 너무 높아지고, 한계 수소량의 저하가 현저해진다. 따라서, C 함유량은 0.65％ 이하로 한다. C 함유량은, 0.60％ 이하가 바람직하다.

Si: 0.10∼1.00％

Si는, 강의 ??칭성을 높이고, 또한 ??칭 후의 강도를 안정되게 확보하기 위하여 효과가 있는 원소이다. 또한 Si는, 강판 제조 시의 Cu에 의한 열간 취성을 억제하고, 안정된 생산성을 확보하는 효과가 있는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, Si를 0.10％ 이상 함유시킬 필요가 있다. Si 함유량은 0.35％ 이상이 바람직하다.

한편, 강 중의 Si 함유량이 1.00％를 초과하면, 열처리 시에, 오스테나이트 변태를 위하여 필요해지는 가열 온도가 현저하게 높아진다. 이에 의해, 열처리에 요하는 비용이 상승하거나, 핫 스탬프 가열 시에 페라이트가 잔류하여 피복 강 부재의 강도가 저하되거나 하는 경우가 있다. 따라서, Si 함유량은 1.00％ 이하로 한다. Si 함유량은 0.60％ 이하가 바람직하다.

Mn: 0.30∼1.00％

Mn은, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량을 저하시키는 원소이다. 특히 Mn 함유량이 1.00％를 초과하면, 한계 수소량의 저하가 현저해진다. 따라서, Mn 함유량은 1.00％ 이하로 제한한다. Mn 함유량은 0.80％ 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, Mn은, 강의 ??칭성을 높이고, ??칭 후의 강도를 안정되게 확보하기 위하여, 매우 효과가 있는 원소이다. Mn은 또한, Ac3점을 낮추고, ??칭 처리 온도의 저온화를 촉진하는 원소이다. Mn 함유량이 0.30％ 미만이면 이들 효과가 충분하지 않으므로, Mn 함유량을 0.30％ 이상으로 한다. Mn 함유량은 0.40％ 이상이 바람직하다.

P: 0.050％ 이하

P는, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량을 저하시키는 원소이다. 특히, P 함유량이 0.050％를 초과하면, 한계 수소량의 저하가 현저해진다. 따라서, P 함유량은 0.050％ 이하로 제한한다. P 함유량은, 0.005％ 이하로 제한하는 것이 바람직하다. P는 적은 쪽이 바람직하므로, 0％여도 되지만, 비용의 관점에서 0.001％ 이상으로 해도 된다.

S: 0.0100％ 이하

S는, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량을 저하시키는 원소이다. 특히, S 함유량이 0.0100％를 초과하면, 한계 수소량의 저하가 현저해진다. 따라서, S 함유량은 0.0100％ 이하로 제한한다. S 함유량은, 0.0050％ 이하로 제한하는 것이 바람직하다. S 함유량은 적은 쪽이 바람직하므로, 0％여도 되지만, 비용의 관점에서 0.0001％ 이상으로 해도 된다.

N: 0.010％ 이하

N은, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량을 저하시키는 원소이다. 특히, N 함유량이 0.010％를 초과하면, 강 중에 조대한 질화물이 형성되고, 한계 수소량이 현저하게 저하된다. 따라서, N 함유량은 0.010％ 이하로 한다. N 함유량의 하한은 특별히 한정할 필요는 없고 0％여도 되지만, N 함유량을 0.0002％ 미만으로 하는 것은 제강 비용의 증대를 초래하여, 경제적으로 바람직하지 않다. 그 때문에, N 함유량은 0.0002％ 이상으로 해도 되고, 0.0008％ 이상으로 해도 된다.

Ti: 0.010∼0.100％

Ti는, 강판을 Ac3점 이상의 온도로 가열하여 열처리를 실시할 때에, 재결정을 억제함과 함께 미세한 탄화물을 형성하여 입성장을 억제함으로써, 오스테나이트 입자를 세립으로 하는 작용을 갖는 원소이다. 이 때문에, Ti를 함유시킴으로써, 피복 강 부재의 한계 수소량이 향상되는 효과가 얻어진다. 또한, Ti는, 강 중의 N과 우선적으로 결합함으로써 BN의 석출에 의한 B의 소비를 억제하고, 후술하는 B에 의한 ??칭성 향상의 효과를 촉진하는 원소이다. Ti 함유량이 0.010％ 미만이면, 상기의 효과를 충분히 얻을 수 없다. 따라서, Ti 함유량은 0.010％ 이상으로 한다. Ti 함유량은 0.015％ 이상이 바람직하다.

한편, Ti 함유량이 0.100％를 초과하면, TiC의 석출량이 증가하여 C가 소비되므로, ??칭 후의 피복 강 부재의 강도가 저하된다. 따라서, Ti 함유량은 0.100％ 이하로 한다. Ti 함유량은 0.080％ 이하가 바람직하다.

B: 0.0005∼0.0100％

B는, 미량이라도 강의 ??칭성을 극적으로 높이는 작용을 가지므로, 중요한 원소이다. 또한, B는 입계에 편석함으로써, 입계를 강화하여 한계 수소량을 향상시키는 원소이고, 강판의 가열 시에 오스테나이트의 입성장을 억제하는 원소이다. B 함유량이 0.0005％ 미만이면, 상기의 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 따라서, B 함유량은 0.0005％ 이상으로 한다. B 함유량은 0.0010％ 이상이 바람직하다.

한편, B 함유량이 0.0100％를 초과하면, 조대한 화합물이 많이 석출하고, 피복 강 부재의 한계 수소량이 저하된다. 따라서, B 함유량은 0.0100％ 이하로 한다. B 함유량은 0.0080％ 이하가 바람직하다.

Nb: 0.02∼0.10％

Nb는, 미세한 탄화물을 형성하고, 그 세립화 효과에 의해 강의 한계 수소량을 향상시키는 작용을 가지므로, 중요한 원소이다. Nb 함유량이 0.02％ 미만이면, 상기의 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 따라서, Nb 함유량은 0.02％ 이상으로 한다. Nb 함유량은 0.03％ 이상이 바람직하다.

한편, Nb 함유량이 0.10％를 초과하면, 탄화물이 조대화하고, 피복 강 부재의 한계 수소량이 저하된다. 따라서 Nb 함유량은 0.10％ 이하로 한다. Nb 함유량은 0.08％ 이하가 바람직하다.

Mo: 0.10∼1.00％

Mo는, 강의 ??칭성을 높이고, ??칭 후의 피복 강 부재의 강도를 안정되게 확보하기 위해서, 매우 효과가 있는 원소이다. 특히 상기 B와 복합 함유시킴으로써 ??칭성 향상의 상승 효과가 얻어진다. Mo 함유량이 0.10％ 미만이면 이들 효과가 충분하지 않으므로, Mo 함유량을 0.10％ 이상으로 한다. Mo 함유량은, 0.15％ 이상이 바람직하고, 0.20％ 이상이 보다 바람직하다.

한편, Mo 함유량이 1.00％를 초과하면 상기의 효과는 포화하는데다, 비용이 증가한다. 또한, Mo는, 철 탄화물을 안정화시키는 작용을 가지므로, Mo 함유량이 1.00％를 초과하면 강판의 가열 시에 조대한 철 탄화물이 덜 용해되어 남고, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량이 저하되는 경우가 있다. 따라서, Mo 함유량은 1.00％ 이하로 한다. Mo 함유량은 0.80％ 이하가 바람직하다.

Cu: 0.15∼1.00％

Cu는, 강재의 표층에 농화하고, 핫 스탬프 부재의 제조에 있어서의, 가열 시에 침입하는 수소를 저감하는 작용을 가지므로, 매우 중요한 원소이다. 또한, Cu는 강의 ??칭성을 높이고, ??칭 후의 피복 강 부재의 강도를 안정되게 확보하기 위하여 유효한 원소이다. 또한, Cu는, 부식 환경에 있어서 내식성을 향상시키는 원소이다. 상기의 효과를 얻기 위해서, Cu 함유량은 0.15％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.20％ 이상이다.

한편, Cu 함유량이 1.00％를 초과하면 상기의 효과는 포화하는데다, 비용이 증가한다. 따라서, Cu 함유량은 1.00％ 이하로 한다. Cu 함유량은 0.80％ 이하가 바람직하다.

Ni: 0.05∼0.25％

Ni는, 강판 제조 시의 Cu에 의한 열간 취성을 억제하고, 안정된 생산성을 확보하기 위해서, 중요한 원소이다. Ni 함유량이 0.05％ 미만이면, 상기의 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 따라서, Ni 함유량은 0.05％ 이상으로 한다. Ni 함유량은 0.10％ 이상이 바람직하다.

한편, Ni 함유량이 0.25％를 초과하면, 피복 강 부재의 한계 수소량이 저하된다. 따라서, Ni 함유량은 0.25％ 이하로 한다. Ni 함유량은 0.20％ 이하가 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 피복 강 부재에는, ??칭성, 강도, 한계 수소량, 탈산성, 내식성의 향상을 위하여, 상기의 원소에 추가하여 또한, 하기에 나타내는 Cr, V, Ca, Al, Sn, W, Sb, Zr 및 REM으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유시켜도 된다. 이들 원소는 임의 원소이고, 반드시 함유할 필요는 없으므로, 하한은 0％이다.

Cr: 0∼1.00％

Cr은, 강의 ??칭성을 높이고, 또한 ??칭 후의 피복 강 부재의 강도를 안정되게 확보하기 위하여 유효한 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Cr 함유량은 0.01％ 이상이 바람직하고, 0.05％ 이상이 보다 바람직하고, 0.08％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

한편, Cr 함유량이 1.00％를 초과하면 상기의 효과는 포화하는데다, 비용이 증가한다. 또한, Cr은 철 탄화물을 안정화시키는 작용을 가지므로, Cr 함유량이 1.00％를 초과하면 강판의 가열 시에 조대한 철 탄화물이 덜 용해되어 남고, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량이 저하되는 경우가 있다. 따라서, 함유시키는 경우의 Cr 함유량은 1.00％ 이하로 한다. Cr 함유량은 0.80％ 이하가 바람직하다.

V: 0∼1.00％

V는, 미세한 탄화물을 형성하고, 그 세립화 효과나 수소 트랩 효과에 의해 강재의 한계 수소량을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, V를 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.10％ 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.

한편, V 함유량이 1.00％를 초과하면, 상기의 효과가 포화하여 경제성이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우의 V 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Ca: 0∼0.010％

Ca는, 강 중의 개재물을 미세화하고, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량을 높이는 효과를 갖는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기의 효과를 얻는 경우, Ca 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.002％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Ca 함유량이 0.010％를 초과하면 그 효과는 포화하는데다, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우의 함유량은 0.010％ 이하로 한다. Ca 함유량은 0.005％ 이하인 것이 바람직하고, 0.004％ 이하가 보다 바람직하다.

Al: 0∼1.00％

Al은, 강의 탈산제로서 일반적으로 사용되는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Al을 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다.

한편, Al 함유량이 1.00％를 초과하면, 상기의 효과가 포화하여 경제성이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우의 Al 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Sn: 0∼1.00％

Sn은 부식 환경에 있어서 내식성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Sn을 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다.

한편, Sn 함유량이 1.00％를 초과하면 입계 강도가 저하되고, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우의 Sn 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

W: 0∼1.00％

W는 강의 ??칭성을 높이고, ??칭 후의 피복 강 부재의 강도를 안정되게 확보하는 것을 가능하게 하는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 또한, W는, 부식 환경에 있어서 내식성을 향상시키는 원소이다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, W를 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다.

한편, W 함유량이 1.00％를 초과하면, 상기의 효과가 포화하여 경제성이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우의 W 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Sb: 0∼1.00％

Sb는 부식 환경에 있어서 내식성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Sb 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Sb 함유량이 1.00％를 초과하면 입계 강도가 저하되고, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우의 Sb 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Zr: 0∼1.00％

Zr은 부식 환경에 있어서 내식성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Zr 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Zr 함유량이 1.00％를 초과하면 입계 강도가 저하되고, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우의 Zr 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

REM: 0∼0.30％

REM은, Ca와 마찬가지로 강 중의 개재물을 미세화하고, ??칭 후의 피복 강 부재의 한계 수소량을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기의 효과를 얻고 싶은 경우에는, REM 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.02％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, REM 함유량이 0.30％를 초과하면 그 효과는 포화하는데다, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우의 REM 함유량은 0.30％ 이하로 한다. REM 함유량은 0.20％ 이하가 바람직하다.

여기서, REM은, Sc, Y 및 La, Nd 등의 란타노이드의 합계 17 원소를 가리키고, REM의 함유량은 이들의 원소의 합계 함유량을 의미한다. REM은, 예를 들어 Fe-Si-REM 합금을 사용하여 용강에 첨가되고, 이 합금에는, 예를 들어 La, Nd, Ce, Pr이 포함된다.

본 실시 형태의 피복 강 부재의 화학 조성에 있어서, 상술해 온 원소 이외, 즉 잔부는 Fe 및 불순물이다.

여기서 「불순물」이란, 강판을 공업적으로 제조할 때에, 광석, 스크랩 등의 원료, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 실시 형태에 따른 피복 강 부재의 특성에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.

화학 조성은, 이하의 방법으로 구할 수 있다.

강판 기재의 판 두께 방향으로 표면으로부터 판 두께의 1/4의 위치로부터, ICP 등의 일반적인 방법으로 원소 분석을 행함으로써 얻어진 함유량을 평균함으로써 얻어진다.

(A2) 피복

본 실시 형태에 따른 피복 강 부재는, 상술한 강판 기재의 표면에, Al 및 Fe를 함유하는 피복(Al-Fe계 피복)을 갖는다. 본 실시 형태에 있어서, Al-Fe계 피복은 Al 및 Fe를 주체로 한 피복이고, 평균 조성으로, Al과 Fe를 합계로 70％ 이상 포함하는 것이 바람직하다. 또한, Al-Fe계 피복은 피막, 합금화 도금층, 금속 간 화합물층이라고도 한다. Al-Fe계 피복은, Al, Fe 이외에, 또한 Si, Mg, Ca, Sr, Ni, Cu, Mo, Mn, Cr, C, Nb, Ti, B, V, Sn, W, Sb, Zn, Co, In, Bi, REM을 함유하고, 잔부가 불순물이어도 된다.

피복의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 5∼50㎛인 것이 바람직하다.

Al-Fe계 피복에 있어서의 Al, Fe나 Si 등의 함유량은, 피복 강 부재의 표면(즉 피복의 표면)으로부터 두께 방향으로 GDS(글로우 방전 발광 분석)를 행하여 구한다. 구체적으로는, 피복 강 부재의 폭 방향 단부로부터 판 폭(짧은쪽 부분)의 대략 1/4의 위치에 있어서, 피복 강 부재의 표면으로부터 강 부재의 두께 방향(강판 기재의 판 두께 방향)으로 GDS(글로우 방전 발광 분석)를 행하고, Al, Fe나 Si 등의 함유량을 구한다.

본 실시 형태에서는, Al-Fe계 피복이란, 피복 강 부재의 표면으로부터 GDS로 측정을 행했을 때, Fe가 95질량％ 미만이 되는 영역으로 한다. 또한 강판 기재란, Fe가 95질량％ 이상이 되는 영역으로 한다. 즉, 본 실시 형태에 따른 피복 강 부재에서는, 표면으로부터 강판 기재를 향하여 Fe 함유량이 증가하는 경향이 있으므로, 두께 방향으로 GDS(글로우 방전 발광 분석)를 행했을 때, Fe가 95질량％가 될 때까지의 범위를 피복으로 하고, Fe가 95질량％가 된 위치를 피복과 강판 기재의 계면으로 하고, 그 이후를 강판 기재라고 판단한다.

(A3) 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량

본 실시 형태에 따른 피복 강 부재는, 상술한 Al-Fe계 피복의 표층에 Cu 농화 영역을 갖고, 피복 강 부재의 표면(피복이 최표면이라면 피복의 표면이기도 함)으로부터 깊이 방향(강 부재의 두께 방향)으로 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량이, 강판 기재의 Cu 함유량에 대하여 150％ 이상이다.

본 실시 형태에서는, Cu 농화 영역이란, 피복 강 부재의 표면으로부터 두께 방향으로 GDS로 측정을 행했을 때, 강판 기재의 Cu 함유량에 대하여 100％ 이상의 Cu 함유량이 되는 영역으로 한다. 본 실시 형태에 따른 피복 강 부재에서는, 예를 들어 표면으로부터 깊이 10.0㎛ 이상의 범위에 Cu 농화 영역이 형성되고, 특히 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량이 강판 기재의 Cu 함유량에 대하여 150％ 이상이 된다.

피복의 표층부의 Cu 함유량을 상기와 같이 제어함으로써, 피복 강 부재에 침입하는 수소량이 저감되고, 내수소 취성이 향상된다. Cu 농화 영역이 없고 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량이 강판 기재에 포함되는 Cu 함유량에 대하여 150％ 미만이면, 침입 수소량이 충분히 저감되지 않고, 수소 취화 갈라짐의 리스크가 있다. 바람직하게는, 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량이 상기 강판 기재의 Cu 함유량에 대하여 180％ 이상, 보다 바람직하게는 200％ 이상이다.

표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 강판 기재에 포함되는 Cu 함유량에 대하여 1000％까지는 농화할 수 있다.

피복 강 부재의 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량은, 피복 강 부재의 표면으로부터 피복 강 부재의 두께 방향으로 GDS(글로우 방전 발광 분석)를 행하여 구한다. 구체적으로는, 피복 강 부재의 폭 방향 단부로부터 판 폭(짧은쪽 부분)의 대략 1/4의 위치에 있어서, 피복 강 부재의 표면으로부터 두께 방향으로 GDS(글로우 방전 발광 분석)를 행하고, 피복 강 부재의 표면으로부터, 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량을 구한다. 이 측정을 5회 행하고, 각 측정에 있어서 얻어진 최대 Cu 함유량의 평균값을, 피복 강 부재의 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량으로 한다. 피복 강 부재에 도장이 실시되어 있는 경우에는, 도막 부분만 제거하고, GDS를 행한다.

(A4) 강판 기재의 내부 조직

본 실시 형태에 따른 피복 강 부재의 강판 기재의 내부 조직(금속 조직)은 고강도의 마르텐사이트가 주체가 되는 조직이다. 바람직하게는, 면적 분율로 70％ 이상이 마르텐사이트이다. 보다 바람직하게는 80％ 이상이다.

강판 기재의 내부 조직은, 마르텐사이트 이외의 잔부로서, 잔류 오스테나이트, 베이나이트, 페라이트나 펄라이트를 함유하기도 한다. 마르텐사이트에는, 템퍼링 마르텐사이트나 자동 템퍼링 마르텐사이트도 포함한다. 자동 템퍼링 마르텐사이트란, 템퍼링을 위한 열처리를 행하지 않고, ??칭 시의 냉각 중에 생성한 템퍼링 마르텐사이트이고, 마르텐사이트 변태에 수반하는 자기 발열에 의해, 발생한 마르텐사이트가 그 자리에서 템퍼링되어 생성하는 것이다.

강판 기재의 내부 조직은, 이하의 방법으로 판단할 수 있다.

마르텐사이트(템퍼링 마르텐사이트, 자동 템퍼링 마르텐사이트를 포함함)의 면적 분율은, 투과형 전자 현미경(TEM) 및 TEM에 부속되는 전자선 회절 장치에 의해 측정한다. 강 부재의 판 폭 1/4부 또한 강판 기재의 판 두께 1/4부로부터 측정 시료를 잘라내고, TEM 관찰용의 박막 시료로 한다. 박막 시료는, 압연 방향과 직교하는 방향의 단면으로부터 잘라낸 것으로 한다. 또한, TEM 관찰의 범위는 면적으로 400㎛²의 범위로 한다. 박막 시료의 전자선 회절 패턴에 의해, 체심 입방 격자인 마르텐사이트나 베이나이트와, 면심 입방 격자인 잔류 오스테나이트를 구별 가능하다. 그리고, 마르텐사이트 및 베이나이트 중의 철 탄화물(Fe₃C)을 회절 패턴에 의해 찾아내고, 그 석출 형태를 관찰함으로써, 마르텐사이트 및 베이나이트의 조직 분율을 각각 측정한다. 구체적으로는, 석출 형태가 3 방향 석출이라면 마르텐사이트라고 판단하고, 1 방향의 한정 석출이라면 베이나이트라고 판단한다. TEM에 의해 측정되는 마르텐사이트 및 베이나이트의 조직 분율은 면적％로서 측정되지만, 본 실시 형태에 따른 피복 강 부재는, 강판 기재의 금속 조직이 등방성을 가지므로, 면적 분율의 값을 그대로 체적 분율로 치환할 수 있다. 마르텐사이트와 베이나이트의 판별을 위해 탄화물을 관찰하지만, 본 실시 형태에서는, 탄화물은 조직의 체적 분율에 포함하지 않는 것으로 한다.

잔부 조직으로서 페라이트 또는 펄라이트가 존재하고 있을 경우에는, 광학 현미경 또는 주사형 전자 현미경으로 용이하게 확인할 수 있다. 구체적으로는, 강 부재의 판 폭 1/4부 또한 강판 기재의 판 두께 1/4부로부터 측정 시료를 잘라내고, 관찰용의 시료로 한다. 시료는, 압연 방향과 직교하는 방향의 단면으로부터 잘라낸 것으로 한다. 또한, 현미경에 의한 관찰 범위는 면적으로 40000㎛²의 범위로 한다. 잘라낸 시료를 기계 연마하고, 계속하여 경면 마무리 한다. 이어서, 나이탈 부식액에 의해 에칭을 행하여 페라이트 및 펄라이트를 현출시켜, 이것을 현미경 관찰함으로써, 페라이트 또는 펄라이트의 존재를 확인한다. 페라이트와 시멘타이트가 교호로 층상으로 배열된 조직을 펄라이트라고 하고, 시멘타이트가 입상으로 석출하는 베이나이트라고 판별한다.

(A5) 피복 강 부재의 특성

본 실시 형태에 따른 피복 강 부재는, Al-Fe계 피복의 표층이 상술한 바와 같이 제어됨으로써, 가열로 내의 피복 강판 등의 강재의 표면에 있어서의, H₂O로부터 수소 원자에 대한 괴리가 억제되고, 강재에 대한 침입 수소량이 저감한다. 또한, 본 실시 형태에 따른 피복 강 부재는, 침입 수소량이 적을뿐만 아니라, 화학 조성이나 내부 조직이 상술한 바와 같이 제어됨으로써, 강재의 한계 수소량이 많다. 그 때문에, 인장 강도가 1.5GPa를 초과하는 고강도이고, 또한, 내수소 취성이 우수하다.

본 실시 형태에 있어서, 침입 수소량은 승온 수소 분석에 의해 100℃/hr로 승온하여 300℃까지 얻어지는 확산성 수소량에 의해 평가된다. 예를 들어, 피복 강판을 대기 중의 수분이 다른, 즉 노점이 다른 조건에서 가열하고, 핫 스탬프 후에 시험편을 잘라내고, 가스 크로마토그래프에 의한 승온 수소 분석에 의해 평가된다.

본 실시 형태에 따른 피복 강 부재에서는, 침입 수소량이, 노점: 30℃ 이하의 분위기 하라면 0.30질량ppm 이하라고 하는, 적은 확산성 수소량(He)이 얻어진다. 이하 수소량에 관한 ppm은, 언급이 없는 한 질량 ppm이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 한계 수소량은 상술한 바와 같은 노점이 다른 조건에서 핫 스탬프를 행하고, 그 후 응력을 부여함으로써 평가된다. 예를 들어 피복 강판을 노점이 다른 조건에서 가열하고, U자 형상으로 핫 스탬프를 행한 U 굽힘 시험편을 항복 강도 이하의 응력(예를 들어 인장 강도의 60％)으로 조여 방치한 결과, 갈라짐의 유무를 관찰하고, 갈라지지 않는 한계의 노점에 있어서의 상기 수소량에 의해 평가된다.

본 실시 형태에 따른 피복 강 부재에서는, 인장 강도: 2.1GPa 미만이면 0.30ppm 이상, 인장 강도: 2.1GPa 이상 또한 2.5GPa 미만이면 0.25ppm 이상, 인장 강도: 2.5GPa 이상이면 0.20ppm 이상이라고 하는 우수한 한계 수소량이 얻어진다.

피복 강 부재의 형상에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 즉, 평판이어도 되고, 성형체여도 된다. 열간 성형된 피복 강 부재는, 많은 경우에는 성형체이고, 본 실시 형태에서는, 성형체인 경우, 평판인 경우를 함께 포함하여 「피복 강 부재」라고 한다. 또한, 피복 강 부재는, 개소에 의해 강도가 다른 테일러드 프로퍼티재여도 된다.

(B) 피복 강판

이어서, 본 실시 형태에 따른 피복 강판에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 피복 강판은, 상술한 본 실시 형태에 따른 피복 강 부재의 소재로서 적합하다.

본 실시 형태에 따른 피복 강판은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 소정의 화학 조성으로 이루어지는 강판(11)과, 상기 강판의 표면 상의 Al을 함유하는 피복(12)(이하 Al계 피복이라고 하는 경우가 있음)과, 상기 강판(11)과 상기 피복(12)(Al계 피복) 사이에 형성된 경계부(13)를 갖는다.

또한, 본 실시 형태에 따른 피복 강판은, Al계 피복과 강판 사이의 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량이, 강판에 있어서의 평균 Cu 함유량의 80％ 이상이다.

(B1) 강판의 화학 조성

피복 강판을 구성하는 강판의 화학 조성의 범위는, 상술한 피복 강 부재에 있어서의 강판 기재의 화학 조성과 동일하고, 그 한정 이유도 마찬가지이다. 여기서 강판의 화학 조성이란, 피복 강판 중, 표면의 Al계 피복 및 Al계 피복과 강판 사이의 경계부를 제외한 부분의 화학 조성을 말하는 것으로 한다. 예를 들어, 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4의 위치를 대표 위치로 하고, 이 위치에서, ICP 등의 일반적인 방법으로 원소 분석을 행함으로써 얻어진다.

(B2) 피복

본 실시 형태에 따른 피복 강판은, 강판의 표면에 Al을 함유하는 피복(Al계 피복)을 갖는다. Al계 피복이란 Al을 주체로 한 피복이고, 평균 조성으로 Al을 40％ 이상 포함하는 것이 바람직하다. Al계 피복은 피막, 도금층이라고도 한다. Al계 피복은, Al 외에, 또한 Si, Fe, Mg, Ti, Zn, Sb, Sn, Ni, Cu, Co, In, Bi, Ca, REM을 함유하고, 잔부가 불순물이어도 된다. 일반적으로 Si를 10질량％ 정도 포함하는 경우가 많다.

피복의 종류는 한정되지 않는다. 예를 들어 용융 도금, 전기 도금, 또는, 용사 등에 의해 형성된 피복이다.

피복의 두께는, 특별히 한정하지 않지만, 5∼50㎛인 것이 바람직하다.

(B3) 경계부

본 실시 형태에 따른 피복 강판에서는, 피복과 강판의 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량이, 강판의 Cu 함유량(평균 함유량)의 80％ 이상이다.

피복 강판의 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량이 강판의 Cu 함유량의 80％ 미만이면, 이 피복 강판을 핫 스탬프하여 얻어지는 피복 강 부재에 있어서, 표면으로부터 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량이 낮아진다. 이 경우, 침입 수소량이 충분히 저감되지 않고, 수소 취화 갈라짐의 리스크가 있다.

바람직하게는, 피복과 강판의 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량이, 강판의 Cu 함유량(평균 함유량)의 100％ 이상이고, 보다 바람직하게는 120％ 이상이다.

경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량의 상한은 특별히 규정되지 않지만, 강판의 Cu 함유량에 대하여 150％가 되는 경우도 있다. 본 실시 형태에 있어서, 경계부란, 피복 강판의 폭 방향 단부로부터 판 폭(짧은쪽 부분)의 대략 1/4의 위치에 있어서, 피복 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 GDS(글로우 방전 발광 분석)를 행하여, Fe가 85질량％ 이상, 95질량％ 미만이 되는 영역이다. 한편, Fe가 85질량％ 미만인 영역을 피복, Fe가 95질량％ 이상인 영역을 강판으로 한다.

경계부는, 강판 표면에 Al계 피복을 형성할 때에 형성된다.

경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량은 이하와 같이 하여 구할 수 있다.

경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량은, 피복 강판의 표면으로부터 강판의 판 두께 방향으로 GDS(글로우 방전 발광 분석)를 행하여 구한다. 구체적으로는, 피복 강판의 폭 방향 단부로부터 판 폭(짧은쪽 부분)의 대략 1/4의 위치에 있어서, 피복 강판의 표면(즉 피복의 표면)으로부터 판 두께 방향으로 GDS(글로우 방전 발광 분석)를 행하고, Fe가 85질량％ 이상, 95질량％ 미만이 되는 영역을 경계부로 하고, 이 경계부의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량을 구한다. 이 측정을 5회 행하여, 각 측정에 있어서 얻어진 최대 Cu 함유량의 평균값을, 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량으로 한다.

강판의 Cu 함유량은, 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4의 위치로부터, ICP 등의 일반적인 방법으로 원소 분석을 행함으로써 얻어진 함유량을 평균함으로써 얻어진다.

(B4) 강판의 내부 조직

본 실시 형태에 따른 피복 강판이 구비하는 강판의 내부 조직(금속 조직)은 한정되지 않지만, 페라이트나 펄라이트인 경우가 많다. 후술하는 제조 방법의 조건 내에 있어서, 베이나이트나 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트를 함유하기도 한다. 상기 마르텐사이트에는, 템퍼링이나 자동 템퍼링 마르텐사이트도 포함한다. 자동 템퍼링 마르텐사이트란, 템퍼링을 위한 열처리를 행하지 않고, ??칭 시의 냉각 중에 생성된 템퍼링 마르텐사이트이고, 마르텐사이트 변태에 수반하는 발열에 의해, 발생한 마르텐사이트가 그 자리에서 템퍼링되어서 생성되는 것이다. 강판의 내부 조직이란, 상술한 경계부를 제외한 강판의 조직이다.

강판의 내부 조직은, 상술한 강판 기재의 내부 조직과 마찬가지의 방법으로 판단할 수 있다.

이어서, 피복 강판, 피복 강 부재의 제조 방법에 대하여 설명한다.

(C) 피복 강판의 제조 방법

본 실시 형태에 따른 피복 강판은, 이하에 나타내는 공정을 포함하는 제조 방법을 사용함으로써 제조할 수 있다.

제조 방법

(i) 상술한 화학 조성을 갖는 강을 용제하고, 주조하여 슬래브를 제조하는, 슬래브 준비 공정

(ii) 얻어진 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하는, 열간 압연 공정

(iii) 열연 강판을 권취하는 권취 공정

(iv) 필요에 따라, 권취 공정 후의 열연 강판에 어닐링을 행하는, 열연판 어닐링 공정

(v) 필요에 따라, 권취 공정 후 또는 열연판 어닐링 공정 후의 열연 강판에 디스케일링을 행하고, 냉간 압연을 행하여 냉연 강판으로 하는, 냉간 압연 공정

(vi) 필요에 따라, 열연 강판 또는 냉연 강판에 대하여 어닐링을 행하여 어닐링 강판으로 하는 어닐링 공정

(vii) 열연 강판, 냉연 강판 또는 어닐링 강판에 Al계 피복을 실시하여 피복 강판으로 하는, 피복 공정.

이하, 각 공정에 대하여 설명한다.

<슬래브 준비 공정>

슬래브 준비 공정에서는, 상술한 화학 조성을 갖는 강을 용제하고, 주조함으로써 열간 압연에 제공하는 슬래브를 제조한다. 예를 들어, 전로 또는 전기로 등을 사용하여 상기 화학 조성의 용강을 용제하고, 연속 주조법에 의해 제조한 슬래브를 사용할 수 있다. 연속 주조법 대신에, 조괴법, 박 슬래브 주조법 등을 채용해도 된다.

<열간 압연 공정>

열간 압연 공정에 있어서는, 슬래브를 가열하고, 조압연을 행한 후에, 필요에 따라 디스케일링을 행하고, 마지막으로 마무리 압연을 행한다. 열간 압연 조건에 대해서는 한정되지 않는다.

<권취 공정>

권취 공정에서는, 예를 들어 열간 압연 후의 열연 강판을 800℃ 이하의 온도 영역에서 권취한다. 권취 온도가 800℃를 초과하면, 변태가 거의 진행하지 않는 중에 권취되어, 코일 내에서 변태가 진행하므로, 코일 형상 불량이 되는 경우가 있고, 바람직하지 않다.

<열연판 어닐링 공정>

열연판 어닐링 공정은, 반드시 행하지는 않아도 되지만, 행하는 경우, 열연 강판에 대하여, 예를 들어 질소 80체적％ 이상의 분위기나 대기 분위기에서 450∼800℃에서 5시간 이상의 어닐링을 실시한다.

<냉간 압연 공정>

냉간 압연 공정에서는 열연판 어닐링 공정 후의 열연 강판(또는, 열연판 어닐링 공정을 행하지 않는 경우에는 권취 공정 후의 열연 강판)에 디스케일링을 행하고, 냉간 압연을 행하여 냉연 강판으로 한다. 디스케일링 및 냉간 압연은 반드시 행하지는 않아도 되지만, 냉간 압연을 행하는 경우, 양호한 평탄성을 확보하는 관점에서는, 냉간 압연에 있어서의 누적 압하율은 30％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 하중이 과대해지는 것을 피하기 위해서, 냉간 압연에 있어서의 누적 압하율은 80％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

디스케일링의 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 산세로 하는 것이 바람직하다. 또한, 산세를 행하는 경우, 조건을 염산 또는 황산 산세로 철 스케일만 제거하는 것이 바람직하다.

<어닐링 공정>

피복전의 어닐링 공정에서는, 필요에 따라 열연 강판 또는 냉연 강판에 대하여, 700∼950℃의 온도 영역에서 어닐링을 실시하여 어닐링 강판으로 한다.

<피복 공정>

피복 공정에서는, Al계 피복을 실시하여, 강판(열연 강판, 냉연 강판 또는 어닐링 강판)의 표면에 Al계 피복을 형성하고, 피복 강판으로 한다. Al계 피복의 방법에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 용융 도금법을 비롯하여 전기 도금법, 진공 증착법, 클래드법, 용사법 등이 가능하다. 공업적으로 가장 보급되고 있는 것은 용융 도금법이다.

용융 도금을 행하는 경우, 강판과 피복의 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량을 강판의 Cu 함유량에 대하여 80％ 이상으로 하기 위해서, 600℃이상의 Al계 도금욕에 침지함으로써 Al계 피복을 형성한 후에, 200℃ 이하까지 30℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각한다. 이때 강판에 포함되는 Cu가 Al계 피복과의 경계부에 확산하고, 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량을, 강판의 Cu 함유량에 대하여 80％ 이상으로 할 수 있다.

욕 온이, 600℃ 미만이면 도금의 습윤성이 충분하지 않고, 피복 불량이 되는 영역이 생기는 경우가 있다. 냉각 정지 온도가 200℃ 초과이면, 그 이하의 온도역의 냉각 속도가 30℃/초 이상이 되고, 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량이 강판의 Cu 함유량에 대하여 80％ 미만이 되는 경우가 있다. 평균 냉각 속도가 30℃/초 이상이면, 강판에 포함되는 Cu의 Al계 피복과의 경계부로의 확산이 충분하지 않고, 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량이 강판의 Cu 함유량에 대하여 80％ 미만이 되는 경우가 있다.

바람직하게는, 평균 냉각 속도를 15℃/초 미만으로 한다. 이 경우, Cu의 확산이 보다 촉진된다.

또한, 용융 도금을 행하는 경우, 도금욕에는 Al 이외에 불순물로서 Fe가 혼입되어 있는 경우가 많다. 또한, Al을 70질량％ 이상 함유하는 한, 또한 상술한 원소 이외에 도금욕에 Si, Ni, Mg, Ti, Zn, Sb, Sn, Cu, Co, In, Bi, Ca, 미슈 메탈 등을 함유시켜도 된다.

용융 도금을 행하는 경우, 어닐링 공정 후의 어닐링 강판을, 실온까지 냉각한 후에 다시 도금욕 온 근방의 650∼750℃까지 승온하고 나서 도금을 행해도 되고, 어닐링 후에 도금욕 온 근방의 650∼750℃로 냉각하고, 일단 실온까지 냉각하지 않고 용융 도금을 행해도 된다.

Al계 피복의 전처리나 후처리에 대해서는 특별히 한정하는 것은 아니고, 프리코트나 용제 도포, 합금화 처리, 조질 압연 등이 가능하다. 특히 후열처리로서 합금화하는 것은 경계부의 Cu 함유량을 증가시키기 때문에 바람직하다. 합금화시키는 경우, 후열처리로서, 예를 들어 450∼800℃에서, 180초 이상 유지하는 어닐링을 행하는 것이 바람직하다. 가열 온도가 450℃ 미만이고, 또는 유지 시간이 180초 미만이면, Cu의 확산이 늦어 경계부의 Cu 함유량을 증가시키는 효과는 거의 얻어지지 않는다. 한편, 가열 온도가 800℃를 초과하면, 형상 불량 등이 발생할 수 있는데다, 그 후의 냉각 속도에 따라서는 피복 강판의 경도가 과잉으로 상승하고, 코일 형상으로의 권취가 곤란해지는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다.

유지 시간의 조건은 한정되지 않지만, 900초 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 조질 압연은 형상 조정 등에 유용하고, 피복 공정의 후, 또는, 후열처리 공정의 후, 예를 들어 0.1∼0.5％의 압하를 행해도 된다.

(D) 피복 강 부재의 제조 방법

이어서, 본 실시 형태에 따른 피복 강 부재의 제조 방법에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이 제조한 피복 강판에 후술하는 열처리를 실시함으로써, Al-Fe계 피복의 표층에 Cu 농화 영역을 형성하고, 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량이 강판 기재의 Cu 함유량의 150％ 이상인, 본 실시 형태에 따른 피복 강 부재를 얻는 것이 가능하게 된다.

<열처리 공정>

열처리 조건은, 예를 들어 상술의 방법으로 얻어진 피복 강판을, 1.0∼100℃/초의 승온 속도로, Ac3점∼(Ac3점+300)℃까지 가열하고, Ms점 이하까지 상부 임계 냉각 속도 이상의 평균 냉각 속도로 냉각하는 조건이다.

승온 속도가 1.0℃/초 미만이면 열처리의 생산성이 저하되므로 바람직하지 않다. 한편, 승온 속도가 100℃/초 초과이면 혼립 조직이 되어 한계 수소량이 저하되므로 바람직하지 않다.

또한, 열처리 온도가 Ac3점 미만이면, 냉각 후에 페라이트가 잔존하고, 강도가 부족하므로 바람직하지 않다. 한편, 열처리 온도가 Ac3점+300℃ 초과이면, 조직이 조립화하여 한계 수소량이 저하되므로 바람직하지 않다.

상부 임계 냉각 속도란, 조직에 페라이트나 펄라이트를 석출시키지 않고, 오스테나이트를 과랭하여 마르텐사이트를 생성시키는 최소의 냉각 속도이고, 상부 임계 냉각 속도 미만의 평균 냉각 속도로 냉각하면 페라이트나 펄라이트가 생성되고, 강도가 부족하다.

가열 시에는, 가열 온도의 ±10℃ 이내의 범위에서, 1∼300초의 유지를 행해도 된다. 또한, 냉각 후에, 강 부재의 강도를 조정하기 위해서 100∼600℃ 정도의 온도 범위에서의 템퍼링 처리를 행해도 된다.

Ac3점, Ms점 및 상부 임계 냉각 속도는, 다음의 방법으로 측정한다.

본 실시 형태에 따른 강 부재와 같은 화학 조성을 갖는 강판으로부터, 폭 30mm, 길이 200mm의 직사각 시험편을 잘라내고, 이 시험편을 질소 분위기 중에서 1000℃까지 10℃/초의 승온 속도로 가열하고, 그 온도로 5분간 유지한 뒤, 여러가지인 냉각 속도로 실온까지 냉각한다. 냉각 속도의 설정은, 1℃/초로부터 100℃/초까지, 10℃/초의 간격으로 설정한다. 그때의 가열, 냉각 중의 시험편의 열팽창 변화를 측정함으로써, Ac3점 및 Ms점을 측정한다. 또한, 상기의 냉각 속도로 냉각한 각각의 시험편 중, 페라이트 상의 석출이 일어나지 않은 최저의 냉각 속도를, 상부 임계 냉각 속도로 한다.

여기서, 상기 일련의 열처리 시에, Ac3점∼(Ac3점+300)℃의 온도 영역으로 가열 후, Ms점까지 냉각하는 동안에, 즉 상부 임계 냉각 속도 이상으로 냉각하는 공정을 실시함과 동시에 핫 스탬프와 같은 열간 성형을 실시해도 된다. 열간 성형으로서는, 굽힘 가공, 드로잉 성형, 스트레치 성형, 구멍 확장 성형 및 플랜지 성형 등을 들 수 있다. 또한, 성형과 동시 또는 그 직후에 강판을 냉각하는 수단을 구비하고 있으면, 프레스 성형 이외의 성형법, 예를 들어 롤 성형에 본 발명을 적용해도 된다. 상술한 열 이력을 따른다면, 반복 열간 성형을 실시해도 된다.

전술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 열간 성형되어 성형체가 된 것, 열처리만이 실시되어서 평판인 것을 모두 포함하여 「피복 강 부재」라고 한다.

또한, 열간 성형 또는 열처리를 강재의 일부에 대하여 행하고, 강도가 다른 영역을 갖는 피복 강 부재를 얻어도 된다.

상기의 일련의 열처리는 임의의 방법에 의해 실시할 수 있고, 예를 들어 고주파 가열 ??칭이나 통전 가열, 적외선 가열, 로 가열에 의해 실시해도 된다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 피복 강판 및 피복 강 부재를 제조함에 있어서, 표 1A, 표 1B에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을 용제하고, 열간 압연용의 슬래브를 얻었다.

[표 1A]

[표 1B]

<실시예 1>

얻어진 슬래브에 열간 압연을 실시하고, 800℃ 이하의 온도에서 권취하여, 두께 2.7mm의 열연 강판으로 하였다. 얻어진 열연 강판 중, S31, S32, S33은 열연인 채로 하고, 열연판 어닐링, 냉간 압연, 어닐링을 행하지 않았다. 또한, S28, S29, S30에는, 가열 온도 700℃, 12시간의 조건에서, 열연판 어닐링을 행했지만, 냉간 압연, 어닐링을 행하지 않았다.

S25, S26, S27에 대해서는, 열간 압연 후의 열연 강판에 대하여, 냉간 압연을 실시하고, 두께 1.6mm의 냉연 강판으로 하였다. 냉연 강판에 대하여 어닐링은 행하지 않았다.

상기 이외에 대해서는, 열간 압연 후의 열연 강판에 대하여, 냉간 압연을 실시하고, 두께 1.0∼1.6mm의 냉연 강판으로 한 후, 가열 온도 750℃의 조건에서 어닐링을 행하였다.

얻어진 열연 강판, 냉연 강판, 어닐링 강판에, Al 도금을 실시하고, Al계 피복을 갖는 피복 강판을 얻었다. 도금 공정에 있어서는, 강판을, 680℃의, Si를 10질량％, Fe를 2질량％ 포함하고, 잔부가 Al 및 불순물인 Al 도금욕에 침지한 후, 표 2A, 표 2B에 나타내는 온도까지 표 2A, 표 2B에 나타내는 평균 냉각 속도로 냉각하고, 권취를 행하였다. S34∼S39에 대해서는, Al 도금 후의 Al계 피복 강판에 대하여 후열처리로서, 표 2A, 표 2B에 나타내는 온도에서, 240초간 유지하는 어닐링을 행하였다. S34에 대해서는, 또한 0.2％의 압하율로 조질 압연을 행하여 형상을 조정하였다.

피복 강판의, 강판의 판 두께 방향으로 표면으로부터 판 두께의 1/4의 위치의 화학 조성은, 슬래브의 화학 조성과 마찬가지였다.

또한, 피복의 두께는, 25∼35㎛였다.

<강판과 피복 사이의 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량>

얻어진 피복 강판을 잘라내고, 피복 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 GDS를 행하고, Cu 함유량, Fe 함유량을 조사하였다. GDS의 측정은, 피복 강 부재의 폭 방향 단부로부터 판 폭(짧은쪽 부분)의 1/4의 위치에 있어서, 랜덤하게 5점 행하였다. 측정의 결과, Fe가 85질량％ 이상, 95질량％ 미만이 되는 영역을 경계부로 하고, 이 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량을 구하였다. 측정은 5회 행하고, 이들의 평균값을 사용하여 강판과 피복의 경계에 있어서의 최대 Cu 함유량으로 하였다. 또한, 이 경계부의 최대 Cu 함유량과 강판의 Cu 함유량의 비(경계부의 Cu비)를 산출하였다.

평가 결과를 표 2A, 표 2B에 나타내었다.

[표 2A]

[표 2B]

표 2A, 표 2B에 나타내는 대로, 본 발명 범위를 만족시키는 발명예 S1∼S39는, 소정의 화학 조성, 조직을 갖는 피복 강판이 얻어졌다. 한편, 본 발명 범위를 만족시키고 있지 않는 비교예 s1∼s46은, 화학 조성, 경계부의 Cu비의 적어도 하나를 만족시키지 않았다.

<실시예 2>

실시예 1에서 제조한 피복 강판 중, 경계부가 표 3A, 표 3B에 나타내는 최대 Cu 함유량, Cu 함유량비를 갖는 피복 강판을, 표 3A, 표 3B에 나타내는 노점, 승온 속도, 가열 온도에서 가열하고, 가열 온도의 ±10℃ 이내의 범위에 60초간 유지하고, 표 3A, 표 3B에 나타내는 평균 냉각 속도로 Ms점 이하까지 냉각하는 열처리를 실시하고, 평판 형상의 피복 강 부재를 얻었다.

피복 강 부재의 강판 기재의 판 두께 방향으로 표면으로부터 판 두께의 1/4의 위치의 화학 조성은, 슬래브의 화학 조성과 마찬가지였다.

피복 강 부재의 금속 조직은, 발명예에서는 마르텐사이트가 80면적％ 이상이었다. 한편, m3, m4, m5, m16에 대해서는, 마르텐사이트가 80면적％ 미만이었다.

또한, 피복의 두께는, 25∼35㎛였다.

얻어진 피복 강 부재를 잘라내고, GDS(글로우 방전 발광 분석), 인장 시험, 승온 수소 분석 시험을 이하의 방법으로 행하고, 표면으로부터 5.0㎛의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량, 인장 강도, 침입 수소량(He)을 평가하였다. 평가 결과를 표 3A, 표 3B에 나타내었다.

<표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량>

피복 강 부재의 표면으로부터 판 두께 방향으로 GDS를 행하고, Cu 함유량을 조사하였다. GDS의 측정은, 피복 강 부재의 폭 방향 단부로부터 판 폭(짧은쪽 부분)의 1/4의 위치에 있어서, 랜덤하게 5점 행하였다. 측정의 결과, 피복 강 부재의 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량을 구하였다. 측정은 5회 행하고, 이들의 평균값을 사용하여 최대 Cu 함유량으로 하였다. 또한, 표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량과 강판 기재의 Cu 함유량의 비(Cu 농화비(％))도 산출하였다.

<인장 강도>

인장 시험은 ASTM 규격 E8의 규정에 준거하여 실시하였다. 피복 강 부재의 균열 부위(단부로부터 50mm 이상 이격된 부위)를 1.2mm 두께까지 연삭한 후, 시험 방향이 압연 방향에 평행해지도록, ASTM 규격 E8의 하프 사이즈 판상 시험편(평행부 길이: 32mm, 평행부 판 폭: 6.25mm)을 채취하였다. 그리고, 3mm/min의 변형 속도로 실온 인장 시험을 행하고, 인장 강도(최대 강도)를 측정하였다. 본 실시예에서는, 1500MPa를 초과하는 인장 강도를 갖는 경우를, 높은 강도를 갖는다고 평가하였다.

<침입 수소량(He)>

피복 강 부재의 승온 수소 분석을 행하고, 침입 수소량을 측정하였다. 피복 강 부재는 열처리 후에 -10℃ 이하로 냉각하여 동결하고, 승온 수소 분석으로 100℃/h로 승온하고 300℃까지 방출되는 확산성 수소량을 사용하여, 피복 강 부재의 침입 수소량(He)을 평가하였다.

<한계 수소량 Hc>

상기의 평판의 피복 강 부재의 소재로서 사용한 피복 강판으로부터 100mm×30mm 사이즈의 U 굽힘용 직사각 시험편을 채취하고, 상기의 평판 형상의 피복 강 부재에 행한 열처리 조건과 동등한 열처리 조건이 되도록 가열 및 U 굽힘 금형으로 냉각하면서 U자 형상으로 가공하고, U자 형상으로 성형한 시험편에 응력을 부여하고, 갈라지지 않는 한계의 수소량을 조사하였다. 구체적으로는, U자 시험편에 0.6×TS의 응력을 부여한 후에 실온 환경에 방치하고, 최장 일주일간까지의 갈라짐을 관찰하였다. 갈라지지 않은 최고의 노점, 즉 최대의 수소량에 의해 피복 강 부재의 한계 수소량(Hc)을 얻었다. 평가 결과를 표 3A, 표 3B에 나타내었다.

본 실시예에서는, Hc가, 인장 강도 2.1GPa 미만은 0.30ppm 이상, 인장 강도 2.1∼2.5GPa 미만은 0.25ppm 이상, 인장 강도 2.5GPa 이상은 0.20ppm 이상이고, 또한, 침입 수소량 He가 0.30ppm 미만 또한, 한계 수소량 Hc 미만인 경우에, 내수소 취성이 우수하다고 평가하였다.

[표 3A]

[표 3B]

표 3A, 표 3B에 나타내는 대로, 본 발명 범위를 만족시키는 발명예 M1∼M42는, 조직, 특성 모두 양호한 결과이지만, 본 발명 범위를 만족시키고 있지 않은 비교예 m1∼m37은, 화학 조성 또는, 표층에의 Cu의 농화가 불충분하고, 강도, 내수소 취성의 적어도 하나가 떨어져 있었다.

본 발명에 따르면, 내수소 취성이 우수한 고강도인 피복 강 부재 및 강판을 얻는 것이 가능하게 된다. 본 발명에 관한 피복 강 부재는, 특히 자동차의 골격 부품으로서 사용하는데 적합하다. 본 발명의 강 부재는, 고강도 또한 내수소 취성이 우수하므로, 자동차 부품에 적용한 경우, 연비 및 충돌 안전성의 향상에 기여한다.

1: 강판 기재
2: Al 및 Fe를 함유하는 피복(Al-Fe계 피복)
3: Cu 농화 영역
11: 강판
12: Al을 함유하는 피복(Al계 피복)
13: 경계부

Claims

질량％로,
C: 0.25∼0.65％,
Si: 0.10∼1.00％,
Mn: 0.30∼1.00％,
P: 0.050％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
N: 0.010％ 이하,
Ti: 0.010∼0.100％,
B: 0.0005∼0.0100％,
Nb: 0.02∼0.10％,
Mo: 0.10∼1.00％,
Cu: 0.15∼1.00％,
Ni: 0.05∼0.25％,
Cr: 0∼1.00％,
V: 0∼1.00％,
Ca: 0∼0.010％,
Al: 0∼1.00％,
Sn: 0∼1.00％,
W: 0∼1.00％,
Sb: 0∼1.00％,
Zr: 0∼1.00％ 및
REM: 0∼0.30％
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 화학 조성으로 이루어지는 강판 기재와,
상기 강판 기재의 표면에 형성되고, Al 및 Fe를 함유하는 피복
을 갖고,
표면으로부터 깊이 5.0㎛까지의 범위에 있어서의 최대 Cu 함유량이 상기 강판 기재의 Cu 함유량에 대하여 150％ 이상인
것을 특징으로 하는 피복 강 부재.
질량％로,
C: 0.25∼0.65％,
Si: 0.10∼1.00％,
Mn: 0.30∼1.00％,
P: 0.050％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
N: 0.010％ 이하,
Ti: 0.010∼0.100％,
B: 0.0005∼0.0100％,
Nb: 0.02∼0.10％,
Mo: 0.10∼1.00％,
Cu: 0.15∼1.00％,
Ni: 0.05∼0.25％,
Cr: 0∼1.00％,
V: 0∼1.00％,
Ca: 0∼0.010％,
Al: 0∼1.00％,
Sn: 0∼1.00％,
W: 0∼1.00％,
Sb: 0∼1.00％,
Zr: 0∼1.00％ 및
REM: 0∼0.30％
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 화학 조성으로 이루어지는 강판과,
상기 강판의 표면 상의, Al을 함유하는 피복과,
상기 강판과 상기 피복 사이에 형성된 경계부
를 갖고,
상기 경계부에 있어서의 최대 Cu 함유량이 상기 강판의 평균 Cu 함유량에 대하여 80％ 이상인
것을 특징으로 하는 피복 강판.
질량％로, C: 0.25∼0.65％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 0.30∼1.00％, P: 0.050％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.010∼0.100％, B: 0.0005∼0.0100％, Nb: 0.02∼0.10％, Mo: 0.10∼1.00％, Cu: 0.15∼1.00％, Ni: 0.05∼0.25％, Cr: 0∼1.00％, V: 0∼1.00％, Ca: 0∼0.010％, Al: 0∼1.00％, Sn: 0∼1.00％, W: 0∼1.00％, Sb: 0∼1.00％, Zr: 0∼1.00％ 및 REM: 0∼0.30％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 화학 조성으로 이루어지는 강을 용제하고, 상기 강을 주조하여 슬래브를 얻는 슬래브 준비 공정과,
상기 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하는 열간 압연 공정과,
상기 열연 강판을 권취하는 권취 공정과,
필요에 따라, 상기 열연 강판에 어닐링을 행하는, 열연판 어닐링 공정과,
필요에 따라, 상기 열연 강판에 디스케일링을 행하고, 냉간 압연을 행하여 냉연 강판으로 하는 냉간 압연 공정과,
필요에 따라, 상기 열연 강판 또는 상기 냉연 강판에 대하여 어닐링을 행하여 어닐링 강판으로 하는 어닐링 공정과,
상기 열연 강판, 상기 냉연 강판 또는 상기 어닐링 강판을, 욕 온이 600℃ 이상의 Al계 도금욕에 침지함으로써 Al계 피복을 형성하고, 그 후, 200℃ 이하까지 30℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각하는 피복 공정
을 구비하는, 것을 특징으로 하는 피복 강판의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 피복 공정에 의해 얻어진 피복 강판을, 450∼800℃의 온도 영역에서 어닐링하는 후열처리 공정을 더 구비하는,
것을 특징으로 하는 피복 강판의 제조 방법.
질량％로, C: 0.25∼0.65％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 0.30∼1.00％, P: 0.050％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.010∼0.100％, B: 0.0005∼0.0100％, Nb: 0.02∼0.10％, Mo: 0.10∼1.00％, Cu: 0.15∼1.00％, Ni: 0.05∼0.25％, Cr: 0∼1.00％, V: 0∼1.00％, Ca: 0∼0.010％, Al: 0∼1.00％, Sn: 0∼1.00％, W: 0∼1.00％, Sb: 0∼1.00％, Zr: 0∼1.00％ 및 REM: 0∼0.30％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 화학 조성으로 이루어지는 강을 용제하고, 상기 강을 주조하여 슬래브를 얻는 슬래브 준비 공정과,
상기 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하는 열간 압연 공정과,
상기 열연 강판을 권취하는 권취 공정과,
필요에 따라, 상기 열연 강판에 어닐링을 행하는, 열연판 어닐링 공정과,
필요에 따라, 상기 열연 강판에 디스케일링을 행하고, 냉간 압연을 행하여 냉연 강판으로 하는 냉간 압연 공정과,
필요에 따라, 상기 열연 강판 또는 상기 냉연 강판에 대하여 어닐링을 행하여 어닐링 강판으로 하는 어닐링 공정과,
상기 열연 강판, 상기 냉연 강판 또는 상기 어닐링 강판을, 욕 온이 600℃ 이상의 Al계 도금욕에 침지함으로써 Al계 피복을 형성하고, 그 후, 200℃ 이하까지 30℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각하여 피복 강판으로 하는 피복 공정과,
상기 피복 강판을, 노점 30℃ 이하의 분위기 하에서 1.0∼100℃/초의 승온 속도로, Ac3점∼(Ac3점+300)℃까지 가열하고, 그 후, Ms점 이하까지 상부 임계 냉각 속도 이상에서 냉각하는 열처리 공정
을 구비하는, 것을 특징으로 하는 피복 강 부재의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 피복 공정 후에, 상기 피복 강판을 450∼800℃의 온도 영역에서 어닐링하는 후열처리 공정을 더 구비하는,
것을 특징으로 하는 피복 강 부재의 제조 방법.