KR102649506B1 - 열간 압연 강판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

소정의 화학 조성을 갖고, 금속 조직이 면적률로 펄라이트를 90 내지 100％, 의사 펄라이트: 0 내지 10％, 및 초석 페라이트: 0 내지 1％이며, 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 0.20㎛ 이하이고, 펄라이트의 평균 펄라이트 블록 직경이 20.0㎛ 이하인 열간 압연 강판이 제공된다. 슬래브를 1100℃ 이상으로 가열하는 공정, 마무리 압연의 출측 온도가 820 내지 920℃인 열간 압연 공정, 강판을 Ae1점까지 40 내지 80℃/초의 평균 냉각 속도로 1차 냉각하고, 이어서 Ae1점으로부터 권취 온도까지 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 2차 냉각하는 공정, 그리고 540 내지 700℃의 권취 온도로 권취하는 공정을 포함하는 열간 압연 강판의 제조 방법이 제공된다.

Description

열간 압연 강판 및 그의 제조 방법

본 발명은, 열간 압연 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자동차 등의 구조 부재에 사용되는 열간 압연 강판이며, 인장 강도가 980MPa 이상의 고강도이며 또한 연성, 구멍 확장성 및 펀칭성이 우수한 열간 압연 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

근년, 자동차 업계에서는, 연비 향상의 관점에서 차체의 경량화가 요구되고 있다. 한편으로, 충돌 안전성에 관한 규제의 강화에 의해, 차체 골격에 있어서의 보강 부품의 추가 등이 필요하게 되어, 중량의 증가로 이어지고 있다. 차체의 경량화와 충돌 안전성을 양립하기 위해서는, 사용하는 강판의 고강도화가 유효한 방법 중 하나이며, 이러한 배경으로부터 고강도 강판의 개발이 진행되고 있다.

그러나, 강판을 고강도화함에 따라, 일반적으로는 강판의 성형성이 저하되고, 예를 들어 연성이나 구멍 확장성(강판의 신율 플랜지성을 나타내는 지표) 등의 기계적 특성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 고강도 강판의 개발에 있어서는, 이들 기계적 특성을 저하시키지 않고 고강도화를 도모하는 것이 중요한 과제가 되고 있다.

특허문헌 1에서는, 성분 조성이, 질량％로, C: 0.4 내지 0.8％, Si: 0.8 내지 3.0％, Mn: 0.1 내지 0.6％를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물을 포함하고, 강 조직이, 전체 조직에 대한 면적률로, 펄라이트를 80％ 이상, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상 포함함과 함께, 상기 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 0.5㎛ 이하이고, 방위차 15°이상의 대각 입계로 둘러싸인 페라이트의 유효 결정 입경이 20㎛ 이하이며, 또한, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 탄화물이 400㎛²당 5개 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고연성 강판이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에서는, 상기 고강도 고연성 강판에 의하면, 펄라이트를 주요 조직으로 하면서, 그 라멜라 간격을 작게 하여 항복 강도(YS)를 높임과 함께, 유효 페라이트 입자를 미세화함으로써 신율 플랜지성(λ)을 높이고, 또한 잔류 오스테나이트를 분산시킴으로써 신율(EL)을 높임으로써, 인장 강도(TS)가 980MPa 이상이고, 항복비 YR(=YS/TS)가 0.8 이상, 인장 강도(TS)×신율(EL)이 14000MPa％ 이상이고, 신율 플랜지성(λ)이 35％ 이상을 확보할 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌 2에서는, 중량％로, C: 0.60 내지 1.20％, Si: 0.10 내지 0.35％, Mn: 0.10 내지 0.80％, P: 0보다는 크고 0.03％ 이하 및 S: 0보다는 크고 0.03％ 이하를 포함하고, Ni: 0.25％ 이하(0을 포함함), Cr: 0.30％ 이하(0을 포함함) 및 Cu: 0.25％ 이하(0을 포함함) 중 어느 하나 이상을 포함하고, 잔부 Fe 및 그 밖의 불가피 불순물을 포함하고, 또한 시멘타이트의 폭은 0보다 크고 0.2㎛ 이하이고, 상기 시멘타이트와 시멘타이트의 간격이 0보다는 크고 0.5㎛ 이하인 미세 펄라이트 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 고탄소 열연 강판이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 상기 고탄소 열연 강판은, 미세 펄라이트 조직을 갖기 때문에, 최종 제품에 내구성과 강도를 갖게 할 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌 3에서는, 성분 조성은, mass％로, C: 0.3 내지 0.85％, Si: 0.01 내지 0.5％, Mn: 0.1 내지 1.5％, P: 0.035％ 이하, S: 0.02％ 이하, Al: 0.08％ 이하, N: 0.01％ 이하, Cr:2.0 내지 4.0％를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하고, 조직은, 압연 가공 펄라이트 조직을 포함하고, 소정의 식에 의해 산출되는 고용 C양의 비율이 50％ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 강판이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, 상기 고강도 강판에 의하면, 굽힘 가공성이 우수하고, 인장 강도 1500MPa 이상의 고강도화를 실현할 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌 4에서는, C 함유량이 0.8mass％ 이하인 연속 주조 슬래브를, 조압연하여 조 바를 제조하는 공정과, 상기 조 바를, (Ar₃ 변태점 -20℃ 이상의 마무리 온도에서 마무리 압연하여 강대를 제조하는 공정과, 상기 마무리 압연 후의 강대를, 500 내지 800℃의 온도까지 120℃/sec를 초과하는 냉각 속도로 1차 냉각하는 공정과, 상기 1차 냉각 후의 강대를, 1 내지 30sec 사이의 방랭하는 공정과, 상기 방랭 후의 강대를, 20℃/sec 이상의 냉각 속도로 2차 냉각하는 공정과, 상기 2차 냉각 후의 강대를, 650℃ 이하의 권취 온도로 권취하는 공정을 갖는 박강판의 제조 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 4에서는, 상기 제조 방법에 의하면, 신율 플랜지성도 포함한 가공성이 우수하고, 또한 기계적 성질이 균일한 다양한 강도 레벨을 갖는 박강판이 얻어진다고 기재되어 있다.

특허문헌 5에서는, 질량％로, C: 0.70 내지 0.95％, Si: 0.05 내지 0.4％, Mn: 0.5 내지 2.0％, P: 0.005 내지 0.03％, S: 0.0001 내지 0.006％, Al: 0.005 내지 0.10％, 및 N: 0.001 내지 0.01％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하고, 또한, 조직이, 관찰 조직 1㎟당 100개 이상의 보이드를 갖는 것을 특징으로 하는 연질 고탄소 강판이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 5에서는, 상기 구성을 가짐으로써, 펀칭성이 우수한 연질 고탄소 강판을 제공할 수 있다고 기재되어 있다. 게다가, 특허문헌 5에서는, 상기 연질 고탄소 강판을 얻기 위하여, 열연 강판을 소정의 조건 하에서 냉각, 권취하고, 산세한 후, 연질화 상자 어닐링을 실시하는 것을 포함하는 제조 방법이 교시되어 있다.

일본 특허 공개 제2016-098414호 공보 일본 특허 공표 제2011-530659호 공보 일본 특허 공개 제2011-099132호 공보 일본 특허 공개 제2001-164322호 공보 일본 특허 공개 제2011-012316호 공보

특허문헌 1에서는, Cr을 함유하지 않거나 또는 비교적 적은 양으로 Cr을 함유하는 강재를 열간 압연하고, 이어서 냉간 압연한 후, 소정의 열처리를 행하는 것에 의해 강판이 제조되고 있다. 그러나, 이러한 성분 조성 및 제조 방법에서는, 펄라이트의 평균 라멜라 간격을 반드시 충분히 작게 할 수는 없고, 그러므로 특허문헌 1에 기재된 고강도 고연성 강판에서는, 기계적 특성의 향상에 관해서 여전히 개선의 여지가 있었다.

특허문헌 2에 기재된 고탄소 열연 강판은, 특허문헌 1에 기재된 고강도 고연성 강판의 경우와 마찬가지로, Cr을 함유하지 않거나 또는 비교적 적은 양으로밖에 Cr을 함유하고 있지 않다. 또한, 특허문헌 2에서는, 상기한 바와 같이, 미세 펄라이트 조직을 갖기 때문에, 최종 제품에 내구성과 강도를 갖게 할 수 있다고 기재되어 있지만, 구체적인 인장 강도에 대해서는 개시되어 있지 않다. 게다가, 특허문헌 2에서는, 다른 기계적 특성, 예를 들어 연성이나 구멍 확장성 등의 기계적 특성의 향상이라고 하는 관점에서는 전혀 충분한 검토가 이루어져 있지 않다.

특허문헌 3에서는, 인장 강도가 1500MPa 이상의 고강도 강판이 개시되어 있지만, 구멍 확장성 등의 기계적 특성의 향상이라고 하는 관점에서는 전혀 충분한 검토가 이루어져 있지 않다. 실제로, 특허문헌 3에 기재된 고강도 강판은, 어닐링 로에 의한 펄라이트화 처리에 의해 펄라이트 조직을 주상으로 하는 강편을 조제한 후, 이것에 압연율이 90％ 이상인 냉간 압연을 실시함으로써 제조되어 있지만, 이러한 제조 방법의 경우, 상기 냉간 압연에 의해 펄라이트 중의 층상 시멘타이트의 방향이 압연 방향으로 정렬된 마이크로 조직이 형성되게 된다. 그러나, 이러한 마이크로 조직은 구멍 확장성을 저하시키기 때문에, 특허문헌 3에 기재된 고강도 강판에서는, 자동차용 강판에 사용하기에 적합한 구멍 확장성을 달성하기는 곤란하다.

또한, 자동차 부품 등의 가공에서는, 프레스 기계에 의한 펀칭 공정이 포함되는 경우가 많지만, 특히, 고강도 강판을 펀칭 가공하는 경우에는, 강판의 고강도화에 기인하여 펀칭 단면에 있어서 균열(펀칭 균열)이 발생되기 쉽다는 문제가 있다. 한편, 특허문헌 1 내지 4에서는, 고강도 강판의 펀칭성을 개선하는 관점에서도 전혀 충분한 검토는 이루어져 있지 않다.

이것에 관련하여, 특허문헌 5에서는, 상기한 바와 같이 펀칭성이 우수한 연질 고탄소 강판을 제공할 수 있다고 기재되어 있지만, 특허문헌 5에서는, 당해 연질 고탄소 강판을 얻기 위한 열처리로서 연질화 상자 어닐링을 행하고 있기 때문에, 탄화물이 구상화하고, 미세한 라멜라 조직을 얻을 수는 없다. 따라서, 특허문헌 5에 기재된 연질 고탄소 강판으로는, 기계적 특성의 향상에 관해서 여전히 개선의 여지가 있었다.

그래서, 본 발명은, 신규인 구성에 의해, 인장 강도가 980MPa 이상인 고강도이며 또한 연성, 구멍 확장성 및 펀칭성이 우수한 열간 압연 강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 열간 압연 강판의 화학 조성 및 조직에 대해 검토했다. 그 결과, 본 발명자들은, 열간 압연 강판의 조직을 우수한 강도-연성 밸런스를 갖는 펄라이트를 주체로 하고, 이에 더해 당해 펄라이트의 마이크로 조직을 적절하게 제어하는 것이 중요함을 알아 내었다. 보다 구체적으로는, 본 발명자들은, 펄라이트를 열간 압연 강판 중에 면적률로 90％ 이상 함유시킴으로써 연성을 담보하고, 한편으로 잔류 오스테나이트를 포함하지 않음으로써 펀칭성을 담보할 수 있고, 이에 더해 펄라이트 블록(펄라이트를 구성하는 페라이트의 결정 방위가 정렬된 영역에 상당)을 미세화함으로써 국부 변형 시의 균열의 발생을 억제하여 구멍 확장성을 담보할 수 있고, 나아가 펄라이트 분율 90％ 이상을 유지한 채 당해 펄라이트의 라멜라 간격을 미세화함으로써 연성 및 구멍 확장성을 손상시키지 않고 열간 압연 강판의 고강도화를 도모할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성시켰다. 펄라이트의 라멜라 간격의 미세화에 의한 열간 압연 강판의 고강도화는, 연성 및 구멍 확장성의 향상과는 경합하지 않으므로, 상기와 같이 조직을 제어함으로써, 더 높은 강도에 있어서도 우수한 연성 및 구멍 확장성을 달성하는 것이 가능해진다.

본 발명은, 상기 지견에 기초하여 완성한 것이며, 구체적으로는 하기와 같다.

(1) 화학 조성이, 질량％로,

C: 0.50 내지 1.00％,

Si: 0.01 내지 0.50％,

Mn: 0.50 내지 2.00％,

P: 0.100％ 이하,

S: 0.0100％ 이하,

Al: 0.100％ 이하,

N: 0.0100％ 이하,

Cr: 0.50 내지 2.00％,

Cu: 0 내지 1.00％,

Ni: 0 내지 1.00％,

Mo: 0 내지 0.50％,

Nb: 0 내지 0.10％,

V: 0 내지 1.00％,

Ti: 0 내지 1.00％,

B: 0 내지 0.0100％,

Ca: 0 내지 0.0050％,

REM: 0 내지 0.0050％, 그리고

잔부: Fe 및 불순물이며,

금속 조직이, 면적률로,

펄라이트: 90 내지 100％,

의사 펄라이트: 0 내지 10％, 및

초석 페라이트: 0 내지 1％이며,

상기 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 0.20㎛ 이하이고,

상기 펄라이트의 평균 펄라이트 블록 직경이 20.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강판.

(2) 상기 화학 조성이, 질량％로,

Cu: 0.01 내지 1.00％,

Ni: 0.01 내지 1.00％, 및

Mo: 0.01 내지 0.50％

Nb: 0.01 내지 0.10％,

V: 0.01 내지 1.00％, 및

Ti: 0.01 내지 1.00％

의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 기재된 열간 압연 강판.

(3) 상기 화학 조성이, 질량％로, B: 0.0005 내지 0.0100％를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 열간 압연 강판.

(4) 상기 화학 조성이, 질량％로,

Ca: 0.0005 내지 0.0050％, 및

REM: 0.0005 내지 0.0050％

의 1종 또는 2종을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 열간 압연 강판.

(5) 980MPa 이상의 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 열간 압연 강판.

(6) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 화학 조성을 갖는 슬래브를 1100℃ 이상으로 가열하는 공정,

가열된 슬래브를 마무리 압연하는 것을 포함하는 열간 압연 공정이며, 상기 마무리 압연의 출측 온도가 820 내지 920℃인 열간 압연 공정,

얻어진 강판을 Ae1점까지 40 내지 80℃/초의 평균 냉각 속도로 1차 냉각하고, 이어서 Ae1점으로부터 권취 온도까지 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 2차 냉각하는 공정, 그리고

상기 강판을 540 내지 700℃의 권취 온도로 권취하는 공정

을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열간 압연 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 인장 강도가 980MPa 이상인 고강도이며 또한 연성, 구멍 확장성 및 펀칭성이 우수한 열간 압연 강판을 얻을 수 있다.

도 1은 펄라이트, 의사 펄라이트 및 초석 페라이트를 나타내는 참고도이다.

<열간 압연 강판>

본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판은, 화학 조성이, 질량％로,

C: 0.50 내지 1.00％,

Si: 0.01 내지 0.50％,

Mn: 0.50 내지 2.00％,

P: 0.100％ 이하,

S: 0.0100％ 이하,

Al: 0.100％ 이하,

N: 0.0100％ 이하,

Cr: 0.50 내지 2.00％,

Cu: 0 내지 1.00％,

Ni: 0 내지 1.00％,

Mo: 0 내지 0.50％,

Nb: 0 내지 0.10％,

V: 0 내지 1.00％,

Ti: 0 내지 1.00％,

B: 0 내지 0.0100％,

Ca: 0 내지 0.0050％,

REM: 0 내지 0.0050％, 그리고

잔부: Fe 및 불순물이며,

금속 조직이, 면적률로,

펄라이트: 90 내지 100％,

의사 펄라이트: 0 내지 10％, 및

초석 페라이트: 0 내지 1％이며,

상기 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 0.20㎛ 이하이고,

상기 펄라이트의 평균 펄라이트 블록 직경이 20.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

먼저, 본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판 및 그 제조에 사용하는 슬래브의 화학 조성에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서, 열간 압연 강판 및 슬래브에 포함되는 각 원소의 함유량 단위인 「％」는, 특별히 정함이 없는 한 「질량％」를 의미한다.

[C: 0.50 내지 1.00％]

C는, 열간 압연 강판의 강도 확보를 위하여 필수적인 원소이다. 이러한 효과를 충분히 얻기 위하여, C 함유량은 0.50％ 이상으로 한다. C 함유량은 0.53％ 이상, 0.55％ 이상, 0.60％ 이상 또는 0.65％ 이상이어도 된다. 한편, C를 과도하게 함유하면, 시멘타이트가 석출하고, 충분한 펄라이트 분율이 얻어지지 않는 경우가 있거나 또는 연성이나 용접성이 저하되는 경우가 있다. 이 때문에, C 함유량은 1.00％ 이하로 한다. C 함유량은 0.95％ 이하, 0.90％ 이하, 0.85％ 이하, 0.80％ 이하 또는 0.75％ 이하여도 된다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판에서는, 강 중의 전체 C양(C 함유량)에 대한 고용 C양(C 함유량으로부터 시멘타이트로서 석출하는 C양을 차감한 양)의 비율은 일반적으로 50％ 미만이다. 보다 구체적으로는, 냉간 압연에 있어서 높은 압하율로 강 가공을 행한 경우에는, 고용 C양이 증가하는 경우가 있기는 하지만, 이러한 냉간 압연을 행하지 않는 본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판에서는, 고용 C양의 비율은 일반적으로 50％보다도 상당히 낮고, 예를 들어 30％ 이하, 20％ 이하 또는 10％ 이하이다.

[Si: 0.01 내지 0.50％]

Si는, 강의 탈산을 위해 사용되는 원소이다. 그러나, Si 함유량이 과잉이면 화성 처리성이 저하됨과 함께, 강판의 마이크로 조직에 오스테나이트가 잔류함으로써 강판의 펀칭성이 악화된다. 그 때문에, Si 함유량은 0.01 내지 0.50％로 한다. Si 함유량은 0.05％ 이상, 0.10％ 이상 혹은 0.15％ 이상이어도 되고, 및/또는 0.45％ 이하, 0.40％ 이하 혹은 0.30％ 이하여도 된다.

[Mn: 0.50 내지 2.00％]

Mn은, 강의 상(相) 변태를 늦추고, 냉각 도중에서 상 변태가 생기는 것을 방지하기 위해 유효한 원소이다. 그러나, Mn 함유량이 과잉이 되면 마이크로 편석 또는 매크로 편석이 일어나기 쉬워져, 구멍 확장성을 열화시킨다. 그 때문에, Mn 함유량은 0.50 내지 2.00％로 한다. Mn 함유량은 0.60％ 이상, 0.70％ 이상 혹은 0.90％ 이상이어도 되고, 및/또는 1.90％ 이하, 1.70％ 이하, 1.50％ 이하 혹은 1.30％ 이하여도 된다.

[P: 0.100％ 이하]

P 함유량은 낮을수록 바람직하고, 과잉이면, 성형성이나 용접성에 악영향을 끼치는 것과 함께, 피로 특성도 저하시키기 때문에, 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.050％ 이하, 보다 바람직하게는 0.040％ 이하 또는 0.030％ 이하이다. P 함유량은 0％여도 되지만, 과잉의 저감은 비용 상승을 초래하기 때문에, 바람직하게는 0.0001％ 이상으로 한다.

[S: 0.0100％ 이하]

S는, MnS를 형성하여 파괴의 기점으로서 작용하고, 강판의 구멍 확장성을 현저하게 저하시킨다. 그 때문에, S 함유량은 0.0100％ 이하로 한다. S 함유량은 0.0090％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0060％ 이하 또는 0.0010％ 이하인 것이 더 바람직하다. S 함유량은 0％여도 되지만, 과잉의 저감은 비용의 상승을 초래하기 때문에, 바람직하게는 0.0001％ 이상으로 한다.

[Al: 0.100％ 이하]

Al은, 강의 탈산을 위하여 사용되는 원소이다. 그러나, Al 함유량이 과잉이면 개재물이 증가하고, 강판의 가공성을 열화시킨다. 그 때문에, Al 함유량은 0.100％ 이하로 한다. Al 함유량은 0％여도 되지만, 0.005％ 이상 또는 0.010％ 이상인 것이 바람직하다. 한편, Al 함유량은 0.080％ 이하, 0.050％ 이하 또는 0.040％ 이하여도 된다.

[N: 0.0100％ 이하]

N은, 강 중의 Al과 결합하여 AlN을 형성하고, 핀 고정 효과에 의해 펄라이트 블록 직경의 대경화를 저해한다. 그러나, N 함유량이 과잉이 되면 그 효과는 포화되어, 오히려 인성 저하를 야기한다. 그 때문에, N 함유량은 0.0100％ 이하로 한다. N 함유량은 0.0090％ 이하, 0.0080％ 이하 또는 0.0050％ 이하인 것이 바람직하다. 이러한 관점에서는 N 함유량의 하한을 마련할 필요는 없고 0％여도 되지만, N 함유량을 0.0010％ 미만으로 저감시키기 위해서는 제강 비용이 늘어난다. 그 때문에, N 함유량은 0.0010％ 이상인 것이 바람직하다.

[Cr: 0.50 내지 2.00％]

Cr은, 펄라이트의 라멜라 간격을 미세화시키는 효과를 가지며, 이에 의해 강판의 강도를 담보할 수 있다. 이와 같은 효과를 충분히 얻기 위하여, Cr 함유량의 하한을 0.50％, 바람직하게는 0.60％로 한다. 한편, Cr을 과잉으로 첨가함으로써 의사 펄라이트나 베이나이트와 같은 조직이 출현하기 쉬워지고, 펄라이트 분율 90％ 이상으로 하기가 곤란해진다. 그 때문에, Cr 함유량의 상한을 2.00％, 1.50％, 1.25％ 바람직하게는 1.15％로 한다.

본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판 및 그 제조에 사용하는 슬래브의 기본 성분 조성은 상기한 바와 같다. 또한 당해 열간 압연 강판 및 슬래브는, 필요에 따라, 이하의 임의 원소를 함유하고 있어도 된다. 이들 원소의 함유는 필수가 아니고, 이들 원소의 함유량 하한은 0％이다.

[Cu: 0 내지 1.00％]

Cu는 강에 고용하여 인성을 손상시키지 않고 강도를 높일 수 있는 원소이다. Cu 함유량은 0％여도 되지만, 상기 효과를 얻기 위하여, 필요에 따라 함유해도 된다. 그러나, 그의 함유량이 과잉이면 석출물의 증가에 의해 열간에서의 가공 시, 표면에 미소한 균열을 발생시키는 경우가 있다. 따라서, Cu 함유량은 1.00％ 이하 또는 0.60％ 이하인 것이 바람직하고, 0.40％ 이하 또는 0.25％ 이하가 더 바람직하다. 상기 효과를 충분히 얻기 위해서는, Cu 함유량은 0.01％ 이상인 것이 바람직하고, 0.05％ 이상인 것이 더 바람직하다.

[Ni: 0 내지 1.00％]

Ni는 강에 고용하여 인성을 손상시키지 않고 강도를 높일 수 있는 원소이다. Ni 함유량은 0％여도 되지만, 상기 효과를 얻기 위하여, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, Ni는 고가인 원소이며, 과잉 첨가는 비용의 상승을 초래한다. 따라서, Ni 함유량은 1.00％ 이하 또는 0.80％ 이하인 것이 바람직하고, 0.60％ 이하 또는 0.30％ 이하가 더 바람직하다. 상기 효과를 충분히 얻기 위해서는, Ni 함유량은 0.10％ 이상인 것이 바람직하고, 0.20％ 이상인 것이 더 바람직하다.

[Mo: 0 내지 0.50％]

Mo는 강의 강도를 높이는 원소이다. Mo 함유량은 0％여도 되지만, 상기 효과를 얻기 위하여, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, 그의 함유량이 과잉이면 강도 증가에 수반하는 인성의 저하가 현저해진다. 따라서, Mo의 함유량은 0.50％ 이하 또는 0.40％ 이하인 것이 바람직하고, 0.20％ 이하 또는 0.10％ 이하가 더 바람직하다. 상기 효과를 충분히 얻기 위해서는, Mo 함유량은 0.01％ 이상인 것이 바람직하고, 0.05％ 이상인 것이 더 바람직하다.

[Nb: 0 내지 0.10％]

[V: 0 내지 1.00％]

[Ti: 0 내지 1.00％]

Nb, V 및 Ti는, 탄화물 석출에 의해 강판 강도의 향상에 기여하기 위해서, 필요에 따라 이들로부터 선택되는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 복합하여 함유해도 된다. 그러나, 어느 원소도 과잉으로 함유하면, 다량의 탄화물이 생성되고, 강판의 인성을 저하시킨다. 그 때문에, Nb 함유량은 0.10％ 이하 또는 0.08％ 이하가 바람직하고, 0.05％ 이하가 더 바람직하고, V 함유량은 1.00％ 이하 또는 0.80％ 이하가 바람직하고, 0.50％ 이하 또는 0.20％ 이하가 더 바람직하고, Ti 함유량은 1.00％ 이하 또는 0.50％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.20％ 이하 또는 0.04％ 이하가 더 바람직하다. 한편, Nb, V 및 Ti 함유량의 하한값은, 어느 원소도 0.01％ 또는 0.03％이면 된다.

[B: 0 내지 0.0100％]

B는, 입계에 편석하여, 입계 강도를 강하게 하는 효과를 갖기 때문에, 필요에 따라 함유해도 된다. 그러나, 그의 함유량이 과잉이면 효과가 포화되어 원료 비용이 늘어난다. 그 때문에, B 함유량은 0.0100％ 이하로 한다. B 함유량은 0.0080％ 이하, 0.0060％ 이하 또는 0.0020％ 이하인 것이 바람직하다. 상기 효과를 충분히 얻기 위해서는, B 함유량은 0.0005％ 이상인 것이 바람직하고, 0.0010％ 이상인 것이 더 바람직하다.

[Ca: 0 내지 0.0050％]

Ca는, 파괴 기점으로 되어 가공성을 열화시키는 원인이 되는 비금속 개재물의 형태를 제어하고, 가공성을 향상시키는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유해도 된다. 그러나, 그 함유량이 과잉이면 효과가 포화되어 원료 비용이 늘어난다. 그 때문에, Ca 함유량은 0.0050％ 이하로 한다. Ca 함유량은 0.0040％ 이하 또는 0.0030％ 이하인 것이 바람직하다. 상기 효과를 충분히 얻기 위해서는, Ca 함유량은 0.0005％ 이상인 것이 바람직하다.

[REM: 0 내지 0.0050％]

REM은 미량 첨가에 의해 용접부의 인성을 향상시키는 원소이다. REM 함유량은 0％여도 되지만, 상기 효과를 얻기 위하여, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, 과잉으로 첨가하면 반대로 용접성은 악화된다. 그 때문에, REM 함유량은 0.0050％ 이하 또는 0.0040％ 이하인 것이 바람직하다. 상기 효과를 충분히 얻기 위해서는, REM 함유량은 0.0005％ 이상인 것이 바람직하고, 0.0010％ 이상인 것이더 바람직하다. 또한, REM은 Sc, Y 및 란타노이드의 합계 17 원소의 총칭이며, REM의 함유량은 상기 원소의 합계량을 의미한다.

본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판에 있어서, 상술 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어진다. 불순물이란, 열간 압연 강판을 공업적으로 제조할 때에, 광석이나 스크랩 등과 같은 원료를 비롯하여, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분 등이다.

다음에, 본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판의 조직의 한정 이유에 대해서 설명한다.

[펄라이트: 90 내지 100％]

강판의 금속 조직을 펄라이트가 주체인 조직으로 함으로써, 높은 강도를 유지하면서도 연성 및 구멍 확장성이 우수한 강판으로 하는 것이 가능해진다. 펄라이트가 면적률로 90％ 미만이면, 연성을 확보할 수 없거나 및/또는 조직의 불균일성 때문에 구멍 확장성을 확보할 수 없다. 그 때문에, 본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판의 금속 조직 중의 펄라이트 함유량은, 면적률로 90％ 이상으로 하고, 바람직하게는 95％ 이상, 96％ 이상, 97％ 이상, 98％ 이상 또는 99％ 이상이며, 100％여도 된다.

[의사 펄라이트: 0 내지 10％]

[초석 페라이트: 0 내지 1％]

펄라이트 이외의 잔부 조직은 0％여도 되지만, 잔부 조직이 존재하는 경우에는, 그것은 의사 펄라이트 및 초석 페라이트 중 적어도 1종을 포함한다. 잔부 조직을 의사 펄라이트 및 초석 페라이트 중 적어도 1종으로 구성하는 것, 즉 잔부 조직에 잔류 오스테나이트를 포함하지 않음으로써 양호한 펀칭성을 담보하는 것이 가능하다. 본 발명에서, 「의사 펄라이트」란, 페라이트상과 시멘타이트가 층상(라멜라상)으로 분산되는 펄라이트에 대해, 괴상으로 분산된 시멘타이트를 주체로 하는 조직, 보다 구체적으로는 이러한 괴상의 시멘타이트를 당해 조직 중의 시멘타이트 전량에 대해 면적률로 50％ 초과 함유하는 조직을 말하는 것이며, 일부에 라멜라상의 시멘타이트를 함유하고 있어도 된다. 또한, 본 발명에서, 「초석 페라이트」란, 열간 압연 후의 냉각 단계에 있어서 초정으로서 석출한 실질적으로 시멘타이트를 포함하지 않는, 즉 결정립 내의 시멘타이트의 분율이 면적률로 1％ 미만인 페라이트를 말하는 것이다(예를 들어, 도 1의 (c)의 참고도를 참조). 또한, 의사 펄라이트는 면적률로 0 내지 10％로 하고, 예를 들어 면적률로 8％ 이하, 6％ 이하, 4％ 이하, 3％ 이하, 2％ 이하 또는 1％ 이하여도 된다. 초석 페라이트는 면적률로 0 내지 1％로 하고, 예를 들어 면적률로 0.8％ 이하 또는 0.6％ 이하여도 된다. 본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판에 있어서는, 금속 조직 중에 잔류 오스테나이트, 초석 시멘타이트, 베이나이트 및 마르텐사이트가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다. 「실질적으로 존재하지 않는」이란, 이들의 조직 면적률이 합계로도 0.5％ 미만인 것을 의미한다. 이러한 미소한 조직의 합계량을 정확하게 측정하기는 곤란하고, 또한 그 영향도 무시할 수 있는 점에서, 이들의 조직의 합계량이 0.5％ 미만이 되는 경우에는, 존재하지 않는 것으로 판단하는 것이 가능하다.

[펄라이트의 평균 라멜라 간격: 0.20㎛ 이하]

펄라이트(단, 상기 의사 펄라이트를 제외한다.)의 평균 라멜라 간격은, 강판의 강도와 강한 상관을 갖고, 평균 라멜라 간격이 작을수록 높은 강도가 얻어진다. 또한, 동일 성분이라면 평균 라멜라 간격이 작을수록 강판의 구멍 확장성이 향상된다. 평균 라멜라 간격이 0.20㎛ 초과이면 인장 강도 980MPa 이상의 강도가 얻어지지 않거나 및/또는 구멍 확장성이 저하되기 때문에, 본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판에 있어서의 금속 조직 중의 펄라이트의 평균 라멜라 간격은 0.20㎛ 이하, 바람직하게는 0.15㎛ 이하 또는 0.10㎛ 이하로 한다. 또한, 펄라이트의 평균 라멜라 간격의 하한값은, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 0.05㎛ 또는 0.07㎛이어도 된다.

[펄라이트의 평균 펄라이트 블록 직경: 20.0㎛ 이하]

펄라이트 블록이란, 펄라이트(단, 상기 의사 펄라이트를 제외한다.)를 구성하는 페라이트의 결정 방위가 정렬된 영역에 대응하는 것이다. 여기서, 펄라이트의 평균 펄라이트 블록 직경은, 강판의 국부 연성 및 인성과 상관을 갖고, 평균 펄라이트 블록 직경이 작을수록 구멍 확장성이 향상된다. 평균 펄라이트 블록 직경이 20.0㎛ 초과이면 구멍 확장성이 열화되어 버리기 때문에, 본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판의 금속 조직 중의 평균 펄라이트 블록 직경은 20.0㎛ 이하로 하고, 바람직하게는 18.0㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 16.0㎛ 이하이다. 또한, 펄라이트의 평균 펄라이트 블록 직경의 하한값은, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 3.0㎛, 5.0㎛ 또는 7.0㎛이어도 된다.

[펄라이트 및 잔부 조직의 인정 방법 및 측정 방법]

펄라이트 및 잔부 조직의 분율은 이하와 같이 하여 구한다. 먼저, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 또는 3/4의 위치로부터, 강판의 압연 방향 및 두께 방향으로 평행한 단면이 관찰면이 되도록 시료를 채취한다. 계속해서, 당해 관찰면을 경면 연마하여, 피크럴 부식액으로 부식한 후, 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 조직 관찰을 행한다. 배율은 5000배(측정 영역: 80㎛×150㎛)로 하고, 얻어진 조직 사진으로부터 점산법을 사용하여 시멘타이트가 층상이 되어 있는 영역을 펄라이트로 인정하고(예를 들어, 도 1의 (a)의 참고도를 참조), 그 분율을 산출한다. 한편, 페라이트상과 시멘타이트가 층상으로 분산되는 것이 아니고, 괴상으로 분산한 시멘타이트를 주체로 하는 조직인 경우에는, 의사 펄라이트(예를 들어, 도 1의 (b)의 참고도를 참조)라고 인정하여 그 분율을 산출한다. 또한, 라스상의 결정립 집합체이며, 라스의 내부에 장경 20㎚ 이상의 철계 탄화물을 복수 갖고, 또한 그것들 탄화물이 단일의 밸리언트, 즉 동일 방향으로 신장한 철계 탄화물군에 속하는 것을 베이나이트라고 인정한다. 또한, 괴상 또는 필름상의 철계 탄화물이며, 원 상당 직경이 300㎚ 이상인 영역을 초석 시멘타이트라고 인정한다. 도 1의 (a) 또는 (b)와 같은 조직인 경우, 관찰되는 개재물은 기본적으로 시멘타이트이며, 에너지 분산형 X선 분광기 구비 주사 전자 현미경(SEM-EDS) 등을 사용하여, 각각의 개재물을 시멘타이트 또는 철계 탄화물인 것을 동정할 필요는 없다. 시멘타이트 또는 철계 탄화물인 것에 의의가 발생한 경우만, 필요에 따라, SEM 관찰과는 별도로, SEM-EDS 등을 사용하여 개재물을 분석하면 된다. 초석 페라이트와 잔류 오스테나이트는 함께 내부에 시멘타이트의 면적 분율이 1％ 미만이고, 이러한 조직이 있으면 SEM에 의한 조직 관찰 후, 전자선 후방 산란 회절법(Electron Back Scatter Diffraction, EBSD)을 사용하여 분석하고, bcc 구조의 조직을 초석 페라이트라고 판정하고, fcc 구조의 조직을 잔류 오스테나이트라고 판정한다.

[평균 라멜라 간격의 측정 방법]

평균 라멜라 간격은 이하와 같이 하여 구한다. 먼저, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 또는 3/4의 위치로부터, 강판의 압연 방향 및 두께 방향으로 평행한 단면이 관찰면이 되도록 시료를 채취한다. 계속해서, 당해 관찰면을 경면 연마하여, 피크럴 부식액으로 부식한 후, 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 조직 관찰을 행한다. 배율은 5000배(측정 영역: 80㎛×150㎛)로 하고, 시멘타이트층이 조직 사진의 지면에 대해 수직으로 가로 지르고 있는 개소를 10개 이상 선택한다. 피크럴 부식액으로 부식시켜 측정함으로써, 깊이 방향의 정보가 얻어지기 때문에, 시멘타이트층을 수직으로 가로지르고 있는 개소를 알 수 있다. 그러한 개소를 10개 이상 선택하여 측정함으로써, 각각의 개소에서 라멜라 간격 S를 구하여, 그것들의 평균을 취하는 것으로 평균 라멜라 간격으로 한다. 각 개소에서의 라멜라 간격의 측정 방법은 이하와 같이 한다. 먼저, 시멘타이트층을 10 내지 30개 가로지르도록 시멘타이트층에 대해 수직으로 직선을 긋고, 그 직선의 길이를 L로 한다. 또한 그 직선이 가로지르는 시멘타이트층의 수를 N으로 한다. 이 때, 당해 개소에서의 라멜라 간격 S는, S=L/N에 의해 구해진다.

[평균 펄라이트 블록 직경의 측정 방법]

평균 펄라이트 블록 직경은 EBSD를 사용하여 측정된다. 먼저, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 또는 3/4의 위치로부터, 강판의 압연 방향 및 두께 방향으로 평행한 단면이 관찰면이 되도록 시료를 채취한다. 계속해서, 관찰면을 경면 연마하여, EBSD를 사용하여 철의 결정 방위를 측정하고, 결정 입계를 구한다. 결정 입계는 결정 방위가 15° 변화되는 경계로 정의한다. 측정 영역은 100㎛×200㎛, 측정점 간격은 0.2㎛ 피치로 한다. 마지막으로, 상기 결정 입계에 의해 둘러싸이는 영역의 면적으로부터 원 상당 직경을 구하여, 측정 영역 내에 있어서의 모든 결정립에 대해 산출된 원 상당 직경의 Area Fraction법에 의한 평균값을 평균 펄라이트 블록 직경이라고 정의한다.

[기계적 특성]

상기 화학 조성 및 조직을 갖는 열간 압연 강판에 의하면, 높은 인장 강도, 구체적으로는 980MPa 이상의 인장 강도를 달성할 수 있다. 인장 강도를 980MPa 이상으로 하는 것은, 자동차에 있어서의 차체의 경량화 요구를 충족시키기 위해서이다. 인장 강도는, 바람직하게는 1050MPa 이상이며, 보다 바람직하게는 1100MPa 이상이다. 상한값에 대해서는 특히 규정할 필요는 없지만, 예를 들어 인장 강도는 1500MPa 이하, 1400MPa 이하 또는 1300MPa 이하여도 된다. 마찬가지로, 상기 화학 조성 및 조직을 갖는 열간 압연 강판에 의하면, 높은 연성을 달성할 수 있고, 보다 구체적으로는 13％ 이상, 바람직하게는 15％ 이상, 보다 바람직하게는 17％ 이상의 전체 신율을 달성할 수 있다. 상한값에 대해서는 특히 규정할 필요는 없지만, 예를 들어 전체 신율은 30％ 이하 또는 25％ 이하여도 된다. 또한, 상기 화학 조성 및 조직을 갖는 열간 압연 강판에 의하면, 우수한 구멍 확장성을 달성할 수 있고, 보다 구체적으로는 45％ 이상, 바람직하게는 50％ 이상, 보다 바람직하게는 55％ 이상의 구멍 확장률을 달성할 수 있다. 상한값에 대해서는 특히 규정할 필요는 없지만, 예를 들어 구멍 확장률은 80％ 이하 또는 70％ 이하여도 된다. 인장 강도 및 전체 신율은, 열간 압연 강판의 압연 방향으로 직각인 방향으로부터 JIS5호 인장 시험편을 채취하여, JIS Z 2241(2011)에 준거하여 인장 시험을 행함으로써 측정된다. 한편, 구멍 확장률은, JIS Z2256(2010)에 준거하여 구멍 확장 시험을 행함으로써 측정된다.

[판 두께]

본 발명의 실시 형태에 관한 열간 열연 강판은, 일반적으로 1.0 내지 6.0㎜의 판 두께를 갖는다. 특별히 한정되지는 않지만, 판 두께는 1.2㎜ 이상 혹은 2.0㎜ 이상이어도 되고, 및/또는 5.0㎜ 이하 혹은 4.0㎜ 이하여도 된다.

<열간 압연 강판의 제조 방법>

본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판의 제조 방법은, 상기에서 설명한 화학 조성을 갖는 슬래브를 1100℃ 이상으로 가열하는 공정,

가열된 슬래브를 마무리 압연하는 것을 포함하는 열간 압연 공정이며, 상기 마무리 압연의 출측 온도가 820 내지 920℃인 열간 압연 공정,

얻어진 강판을 Ae1점까지 40 내지 80℃/초의 평균 냉각 속도로 1차 냉각하고, 이어서 Ae1점으로부터 권취 온도까지 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 2차 냉각하는 공정, 그리고

상기 강판을 540 내지 700℃의 권취 온도로 권취하는 공정

을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 이하, 각 공정에 대해 상세하게 설명한다.

[슬래브의 가열 공정]

먼저, 상기에서 설명한 화학 조성을 갖는 슬래브가 열간 압연 전에 가열된다. 슬래브의 가열 온도는, Ti 탄질화물 등을 충분히 재고용시키기 위해, 1100℃ 이상으로 한다. 상한값은 특히 규정하지 않지만, 예를 들어 1250℃여도 된다. 또한, 가열 시간은, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 30분 이상이어도 되고, 및/또는 120분 이하여도 된다. 또한, 사용하는 슬래브는, 생산성의 관점에서 연속 주조법에 있어서 주조하는 것이 바람직하지만, 조괴법 또는 박 슬래브 주조법에 의해 제조해도 된다.

[열간 압연 공정]

(조압연)

본 방법에서는, 예를 들어 가열된 슬래브에 대해, 판 두께 조정 등을 위하여, 마무리 압연 전에 조압연을 실시해도 된다. 조압연은, 원하는 시트 바 치수를 확보할 수 있으면 되고, 그 조건은 특별히 한정되지 않는다.

(마무리 압연)

가열된 슬래브 또는 그것 이외에도 필요에 따라 조압연된 슬래브는, 다음에 마무리 압연을 실시하고, 당해 마무리 압연에 있어서의 출측 온도는 820 내지 920℃로 제어된다. 마무리 압연의 출측 온도가 920℃ 초과이면, 오스테나이트가 조대화하여 최종 제품의 상기 평균 펄라이트 블록 직경의 조건(즉 20.0㎛ 이하)을 충족하지 않게 된다. 그 때문에, 마무리 온도의 출측 온도의 상한은 920℃, 바람직하게는 900℃, 또한 바람직하게는 880℃로 한다. 이러한 관점에서는 Ar3점 이상이면 특히 마무리 압연의 출측 온도에 하한을 마련할 필요는 없지만, 저온으로 갈수록 강판의 변형 저항이 증대하고, 압연기에 큰 부담을 주고, 설비 트러블의 원인이 될 수 있다. 그 때문에, 마무리 압연의 출측 온도의 하한을 820℃로 한다.

[냉각 공정]

마무리 압연 종료 후, 강판의 냉각을 행한다. 냉각 공정은, 또한, 1차 냉각 및 2차 냉각으로 세분화된다.

(Ae1점까지 40 내지 80℃/초의 평균 냉각 속도로 1차 냉각)

1차 냉각에 있어서는, 상기 마무리 압연의 출측 온도로부터, 40 내지 80℃/초의 평균 냉각 속도로 Ae1점까지 냉각한다. 상기 온도까지의 평균 냉각 속도가 40℃/초 미만이면, 초석 페라이트 및/또는 초석 시멘타이트가 석출하고, 상기 펄라이트 분율의 목표값(90％ 이상)을 달성되지 못하게 될 우려가 있다. 1차 냉각의 평균 냉각 속도는 43℃/초 이상 또는 45℃/초 이상이어도 된다. 한편, 평균 냉각 속도가 너무 높아지면, 강판을 균일하게 냉각할 수 없게 되고, 재질의 변동이 생길 우려가 있다. 따라서, 1차 냉각의 평균 냉각 속도는 80℃/초 이하로 하고, 예를 들어 70℃/초 이하여도 된다. 또한, Ae1(℃)은, 하기의 식을 사용해서 구할 수 있다.

단, 식 중의 [원소 기호]는, 각각, 질량％에 의한 각 원소의 함유량을 나타낸다.

(Ae1점으로부터 권취 온도까지 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 2차 냉각)

계속해서, 2차 냉각에서는, Ae1점으로부터 권취 온도(즉 540 내지 700℃의 온도 영역)까지 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각한다. 이렇게 냉각 속도를 1차 냉각과 비교하여 늦게 함으로써, 라멜라의 방향이 보다 랜덤한 펄라이트 조직을 생성할 수 있음과 함께, 라멜라 간격을 미세하게 하여 구멍 확장성을 향상시킬 수 있다. 한편, 상기 온도 영역까지의 평균 냉각 속도가 높으면, 라멜라 간격이 강판 내에서 불균일해져 버려, 구멍 확장성이 열화될 우려가 있거나 또는 의사 펄라이트가 많이 생성하여 펄라이트 분율의 목표값(90％ 이상)이 달성하지 못하게 될 우려가 있다. 따라서, 상기 2차 냉각의 평균 냉각 속도는 20℃/초 미만으로 하고, 바람직하게는 15℃/초 이하, 보다 바람직하게는 10℃/초 이하, 가장 바람직하게는 10℃/초 이하이다. 2차 냉각은, 페라이트의 생성을 확실하게 억제하기 위해서, 1차 냉각 종료 후 즉시 행하는 것이 바람직하다.

[권취 공정]

냉각 공정 후, 강판을 권취한다. 권취 시의 강판의 온도는 540 내지 700℃로 한다. 권취 온도를 540 내지 700℃로 제어함으로써, 권취 중에 조직을 적절하게 변태시켜 펄라이트의 평균 라멜라 간격을 미세화함으로써, 연성 및 구멍 확장성을 손상시키지 않고 열간 압연 강판을 고강도화하는 것이 가능해진다. 한편으로, 권취 온도가 540℃ 미만인 경우, 의사 펄라이트나 베이나이트 등의 다른 조직이 출현하고, 상기 펄라이트 분율 90％ 이상을 달성하기가 곤란해진다. 따라서, 권취 온도는 540℃ 이상으로 하고, 550℃ 이상 또는 600℃ 이상이어도 된다. 또한, 권취 온도가 700℃ 초과인 경우, 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 커지고, 충분한 강도 및/또는 구멍 확장성을 담보할 수 없게 된다. 이 때문에, 권취 온도는 700℃ 이하로 하고, 680℃ 이하 또는 650℃ 이하여도 된다. 권취 공정 후의 조건은, 특별히 한정되지 않는다.

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

실시예

이하의 실시예에서는, 본 발명의 실시 형태에 관한 열간 압연 강판을 다양한 조건 하에서 제조하고, 얻어진 열간 압연 강판의 기계적 특성에 대해 조사했다.

먼저, 연속 주조법에 의해 표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 슬래브를 제조했다. 이어서 이들 슬래브로부터 표 2에 나타내는 가열, 열간 압연, 냉각 및 권취 조건에 의해 판 두께 3㎜의 열간 압연 강판을 제조했다. 냉각 공정에서의 2차 냉각은 1차 냉각 종료 후 즉시 행했다. 또한, 표 1에 나타내는 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불순물이다. 또한, 제조한 열간 압연 강판으로부터 채취한 시료를 분석한 화학 조성은, 표 1에 나타내는 슬래브의 화학 조성과 동등했다. 게다가, 모든 실시예의 열간 압연 강판에 있어서, 고용 C양의 비율은 10％ 이하였다.

이렇게 얻어진 열간 압연 강판으로부터 압연 방향으로 직각인 방향으로부터 JIS5호 인장 시험편을 채취하고, JIS Z 2241(2011)에 준거하여 인장 시험을 행하고, 인장 강도(TS) 및 전체 신율(El)을 측정했다. 또한, JIS Z2256(2010)에 준거하여 구멍 확장 시험을 행하고, 구멍 확장률(λ)을 측정했다. 펀칭성은, 펀칭 클리어런스를 12.5％로 하여 10㎜ 직경의 구멍을 펀칭하여, 눈으로 봐서 단면 성상을 관찰하고, 단면에 크기가 0.5㎜ 이상인 균열이 관찰된 경우에는, 평가를 「불합격(×)」으로 하고, 보이지 않으면 「합격(○)」으로 했다. TS가 980MPa 이상이고, 또한 El이 13％ 이상, λ이 45％ 이상 및 펀칭성의 평가가 합격인 경우를, 고강도이며 또한 연성, 구멍 확장성 및 펀칭성이 우수한 열간 압연 강판으로서 평가했다. 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

표 3으로부터도 명백한 바와 같이, 실시예 1, 2, 8 내지 11 및 19 내지 25에서는, 인장 강도가 980MPa 이상이고, 또한 El이 13％ 이상, λ이 45％ 이상 및 펀칭성의 평가가 합격이기 때문에, 고강도이며 또한 연성, 구멍 확장성 및 펀칭성이 우수한 열간 압연 강판을 얻을 수 있었다.

그것들에 비해, 비교예 3에서는, 권취 온도가 700℃ 초과였기 때문에 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 0.20㎛ 초과로 조대화했다. 그 때문에, TS 980MPa 이상 및 λ 45％ 이상을 달성할 수 없었다. 비교예 4에서는, 냉각 공정에서의 1차 냉각의 평균 냉각 속도가 40℃/초 미만이기 때문에 초석 페라이트가 많이 생성되고, 펄라이트 분율이 90％ 미만이 되었다. 그 때문에, λ 45％ 이상을 달성할 수 없었다. 비교예 5에서는, 2차 냉각의 평균 냉각 속도가 높았기 때문에 의사 펄라이트가 증가하여 펄라이트 분율이 90％ 미만이 되었다. 그 때문에, λ 45％ 이상을 달성할 수 없었다. 비교예 6에서는, 권취 공정에서의 권취 온도가 540℃보다 낮기 때문에 의사 펄라이트가 증가하여 펄라이트 분율이 90％ 미만이 되었다. 그 때문에, El 13％ 이상 및 λ 45％ 이상을 달성할 수 없었다. 비교예 7에서는, 열간 압연 공정에서의 마무리 압연 출측 온도가 920℃를 초과했기 때문에 펄라이트 블록이 조대화하고, 평균 펄라이트 블록 직경이 20.0㎛ 초과가 되었다. 그 때문에, λ 45％ 이상을 달성할 수 없었다.

비교예 12에서는, Cr 함유량이 높았기 때문에, 의사 펄라이트가 증가함과 함께 베이나이트가 혼입되고, 펄라이트 분율이 90％ 미만이 되었다. 그 때문에, El 13％ 이상 및 λ 45％ 이상을 달성할 수 없었다. 비교예 13에서는, C 함유량이 낮았기 때문에, TS 980MPa 이상을 달성할 수 없었다. 비교예 14에서는, Cr 함유량이 낮았기 때문에, TS 980MPa 이상을 달성할 수 없었다. 또한, 비교예 14에서는, 열연 공정에서의 마무리 압연 출측 온도가 920℃를 초과했기 때문에, 평균 펄라이트 블록 직경이 20.0㎛를 초과해 버려, λ 45％ 이상을 달성할 수 없었다. 비교예 15 및 16에서는, Si 함유량이 과잉이었기 때문에, 잔부 조직에 잔류 오스테나이트가 혼입되고, 펀칭성이 불합격이 되었다. 비교예 17에서는, C 함유량이 높았기 때문에, 잔부 조직에 초석 시멘타이트가 혼입되고, 펄라이트 분율이 90％ 미만이 되었다. 그 때문에, El 13％ 이상 및 λ 45％ 이상을 달성할 수 없었다. 비교예 18에서는, Mn 함유량이 높았기 때문에, λ 45％ 이상을 달성할 수 없었다.

Claims (6)

1. 화학 조성이, 질량％로,
   C: 0.50 내지 1.00％,
   Si: 0.01 내지 0.50％,
   Mn: 0.50 내지 2.00％,
   P: 0.100％ 이하,
   S: 0.0100％ 이하,
   Al: 0.100％ 이하,
   N: 0.0100％ 이하,
   Cr: 0.50 내지 2.00％,
   Cu: 0 내지 1.00％,
   Ni: 0 내지 1.00％,
   Mo: 0 내지 0.50％,
   Nb: 0 내지 0.10％,
   V: 0 내지 1.00％,
   Ti: 0 내지 1.00％,
   B: 0 내지 0.0100％,
   Ca: 0 내지 0.0050％,
   REM: 0 내지 0.0050％, 그리고
   잔부: Fe 및 불순물이며,
   금속 조직이, 면적률로,
   펄라이트: 90 내지 100％,
   의사 펄라이트: 0 내지 10％, 및
   초석 페라이트: 0 내지 1％이며,
   상기 펄라이트의 평균 라멜라 간격이 0.20㎛ 이하이고,
   상기 펄라이트의 평균 펄라이트 블록 직경이 20.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 열간 압연 강판.
2. 제1항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
   Cu: 0.01 내지 1.00％,
   Ni: 0.01 내지 1.00％, 및
   Mo: 0.01 내지 0.50％
   Nb: 0.01 내지 0.10％,
   V: 0.01 내지 1.00％, 및
   Ti: 0.01 내지 1.00％
   의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 강판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로, B: 0.0005 내지 0.0100％를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 강판.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
   Ca: 0.0005 내지 0.0050％, 및
   REM: 0.0005 내지 0.0050％
   의 1종 또는 2종을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 강판.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 980MPa 이상의 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 열간 압연 강판.
6. 제1항 또는 제2항에 기재된 화학 조성을 갖는 슬래브를 1100℃ 이상으로 가열하는 공정,
   가열된 슬래브를 마무리 압연하는 것을 포함하는 열간 압연 공정이며, 상기 마무리 압연의 출측 온도가 820 내지 920℃인 열간 압연 공정,
   얻어진 강판을 Ae1점까지 40 내지 80℃/초의 평균 냉각 속도로 1차 냉각하고, 이어서 Ae1점으로부터 권취 온도까지 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 2차 냉각하는 공정, 그리고
   상기 강판을 540 내지 700℃의 권취 온도로 권취하는 공정
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항에 기재된 열간 압연 강판의 제조 방법.

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