KR20020035653A - 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판,열연강판 및 그것들의 제조 방법 - Google Patents

도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판,열연강판 및 그것들의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

도장 소부 경화성과 내상온 시효성이 양호한 강판을 제공하는 것으로, 질량%로 C=0.0001∼0.20%, Si=2.0% 이하, Mn=3.0% 이하, P=0.15% 이하, S=0.015% 이하를 함유하고, A1=0.10% 이하, N=0.001∼0.10% 및 0.52A1/N ＜5를 만족하도록 Al과 N을 함유하고, 또한 Cr, Mo, V 중 1종 또는 2종 이상을 각각 Cr=2.5% 이하, Mo=1.0% 이하, V=0.1% 이하 및 (Cr+3. 5Mo+39V)≥0.1을 만족하도록 함유하고, 나머지 부분이 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 2% 인장 변형 후 170℃에서 20분간의 열처리를 함으로써 평가하는 BH170이 45MPa이상이고, 또한 2% 인장 변형 후 160℃에서 10분간 열처리를 함으로써 평가하는 BH160 및 2% 인장 변형 후 150℃에서 10분간의 열처리를 함으로써 평가하는 BH150이 모두 35MPa 이상이고, 또한 100℃에서 1시간의 열처리를 한 후의 인장 시험에서의 항복점 향상이 0.6% 이하인 강판.

Description

도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판, 열연강판 및 그것들의 제조 방법{COLD ROLLED STEEL SHEET AND HOT ROLLED STEEL SHEET EXCELLENT IN BAKE HARDENABILITY AND RESISTANCE TO ORDINARY TEMPERATURE AGING AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION}
용강의 진공 탈가스 처리 최근의 진보에 의하여 극저 탄소강의 용제가 용이하게 된 현재, 양호한 가공성을 가지는 극저 탄소 강판의 수요는 날로 증가하고 있다. 이 중에서도 예를 들면, 일본 특개소59-31827호 공보 등에 개시 되어 있는 Ti와 Nb를 복합 첨가한 극저 탄소강판은, 매우 양호한 가공성을 가지며, 도장 소부 경화(BH)성을 겸비하고, 용융 아연 도금 특성도 우수하므로, 중요한 위치를 점하고 있다.
그러나, 그 BH량은 통상의 BH강판의 수준을 뛰어넘는 것은 아니며, BH량을 더 부여하고자 하면, 내상온 시효성을 확보할 수 없다고 하는 결점을 가진다.
BH를 높인 강판에서는, 프레스 성형시에는 강도가 낮기 때문에 성형성이 우수하고, 부품의 최종 형상으로 성형된 후 딱딱해지기 때문에, 특히 내덴트(dent)성이 우수하다. BH는 일반적으로 고용C나 고용N량을 증가시키면 높아지지만, 한편 내상온 시효성이 과제가 된다.
고BH성과 내상온 시효성을 모두 구비한 강판에 관한 기술로서는, 예를 들면, 특공평3-2224호 공보가 있다. 이것은, 극저 탄소강에 다량의 Nb와 B, 나아가 Ti를 복합 첨가하고, 소둔 후의 조직을 페라이트상과 저온 변태 생성상과의 복합 조직으로 하여, 고r치, 고BH, 고연성 및 내상온 시효성을 겸비한 냉연강판을 얻는 것이다.
그러나, 이 기술에는, 이하1) 및 2)와 같은 실제 조업상의 문제점이 있는 것이 밝혀졌다.
1) 다량의 Nb, B 또 Ti를 함유하는 성분의 강철에서는, α→γ변태점이 저하되는 것이 아니며, 복합 조직을 얻으려면, 매우 고온의 소둔이 필수가 되어, 연속 소둔시에 판파단 등의 트러블의 원인이 된다.
2) α+γ의 온도 영역이 매우 좁기 때문에, 판폭방향으로 조직이 변화하고, 결과적으로 재질이 크게 불균일해지거나, 수℃의 소둔 온도의 변화에 따라 복합 조직으로 되는 경우와 되지 않은 경우가 있어, 제조가 불안정하다.
또한 일본국 특개평7-300623호 공보에는, Nb를 첨가한 극저 탄소 냉연강판에 있어서, 소둔 후의 냉각 속도를 제어함에 따라 입계중의 탄소 농도를 높이고, 고BH와 내상온 시효성과의 양립이 가능하다고 개시되어 있다. 그러나, 이것으로도 고BH와 내상온 시효성과의 밸런스는 충분하다고 말할 수 없다.
또한, 종래의 BH강판은, BH의 열처리 조건이 170℃―20분이면 소정의 BH량을 얻을 수 있지만, 이 조건이, 160℃―10분이나 150℃―10분에서는 BH가 저하된다고 하는 문제가 있다.
상술과 같이, 종래의 BH강판은, 안정적인 제조가 곤란하거나, BH량을 증가시킴과 동시에 내상온 시효성을 잃게 된다고 하는 결점을 가지고 있었다. 또한 도장 소부 온도가 현재 170℃인 것에 대하여 160℃ 내지 150℃와 같은 저온이 되면, 충분한 BH량이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있다.
발명의 요약
본 발명은, 고BH성과 내상온 시효성을 겸비하고, 또한 BH 온도가 저온이 되어도 충분한 BH량을 가지는 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 목표를 달성하기 위하여 예의 연구를 수행하고, 이하와 같은 종래에는 없는 지견을 얻었다.
즉, 고용N이 잔존하는 강에 Cr, Mo, V 등을 첨가함으로써 고BH로 내상온 시효성을 가지며, 또한 도장 소부 조건이 저온 단시간이 되어도 고BH성을 확보할 수 있다는 것을 밝혀낸 것이다.
본 발명은, 이와 같은 사상과 신식견에 기초하여 구축된 종래에는 없었던 전혀 새로운 강판 및 그 제조방법으로서, 그 요지로 하는 것은 이하와 같다.
(1) 질량%로, C:0.0001∼0.20%, Si:2.0% 이하, Mn:3.0% 이하, P:0.15% 이하, S:0.015% 이하를 함유하고, Al:0.10% 이하, N:0.001∼0.10%, 및, 0.52Al/N<5를 만족하도록 Al과 N을 함유하고, 또한, Cr, Mo, V 중 1종 또는 2종 이상을, 각각, Cr:2.5% 이하, Mo:1.0% 이하, V:0.1% 이하, 및, (Cr+3. 5Mo+39V)≥0.1을 만족하도록 함유하고, 나머지 부분이 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 2% 인장 변형 후 170℃에서 20분간의 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH170이 45MPa이상이고, 또한, 2% 인장 변형 후 160℃에서 10분간의 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH160 및 2% 인장 변형 후 150℃로 10분간의 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH150이 모두 35MPa 이상이고, 또한, 100℃에서 1시간 열처리를 한 후의 인장 시험에서의 항복점 향상이 0.6% 이하임을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판.
(2) 질량%로, C:0.000l∼0.20%, Si:2. 0% 이하, Mn:3.0% 이하, P:0.15% 이하, S:0.015% 이하를 함유하고, Al:0.20% 이하, N:0.001∼0.10%, 및, 0.52Al/N<10을 만족하도록 Al과 N을 함유하고, 또한, Cr, Mo, V 중 l종 또는 2종 이상을, 각각, Cr:2.5% 이하, Mo:1.0% 이하, V:0.1% 이하, 및, (Cr+3. 5Mo+39V)≥0.1을 만족하도록 함유하고, 나머지 부분이 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 2% 인장 변형 후 170℃에서 20분간 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH170이 45MPa이상이고, 또한, 2% 인장 변형후 160℃에서 10분간의 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH160 및 2% 인장 변형 후 150℃에서 10분간의 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH150이 모두 35MPa이상이고, 또한, 100℃에서 1시간의 열처리를 한 후의 인장 시험에서의 항복점 향상이 0.6% 이하임을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 열연강판.
(3) 질량%로, 고용N을 0.0005∼0.004% 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
(4) 질량%로, 또한, Ca를 0.0005∼0.01% 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(3)중 어느 하나에 기재된 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
(5) 질량%로, 또한, B를 0.0001∼0.001% 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(4)중 어느 하나에 기재된 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
(6) 질량%로, 또한, Nb를 0.001∼0.03% 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(5)중 어느 하나에 기재된 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
(7) 질량%로, 또한, Ti=0.0001∼0.10%, 및, N-0.29Ti>0.0005를 만족하도록 Ti를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(6)중 어느 하나에 기재된 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
(8) 질량%로, 또한, Sn, Cu, Ni, Co, Zn, W, Zr 및 Mg 중 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.001∼1. 0% 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(7) 중 어느 하나에 기재된 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
(9) 상기 (1) 또는 상기 (3)∼(8)중 어느 하나에 기재된 냉연강판에 용융 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금 또는 전기 아연 도금을 한 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 아연 도금 냉연강판.
(10) 상기 (2) 또는 상기 (3)∼(8) 중 어느 하나에 기재된 열연강판에 용융 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금 또는 전기 아연 도금을 실시하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 아연 도금 열연강판.
(11) 상기 (1) 또는 상기 (3)∼(8)중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 가지는 슬라브를, (Ar3점―100)℃ 이상의 온도에서 열간압연한 후, 95% 이하의 압하율로 냉간압연을 하고, 그 후, 최고 도달 온도 600℃ 이상 1100℃ 이하의 온도 범위가되도록 소둔하고, 이어서, 소둔 온도로부터 400℃이하의 온도까지 평균 냉각 속도 10℃/s 이상으로 냉각하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판의 제조 방법.
(12) 상기 (1) 또는 상기 (3)∼(8)의 어느 하나에 기재된 화학 성분을 가지는 슬라브를, (Ar3점―100)℃이상의 온도에서 열간압연한 후, 95% 이하의 압하율로 냉간압연을 하고, 그 후, 최고 도달 온도 600℃ 이상 1100℃이하의 온도 범위가 되도록 소둔하고, 이어서, 소둔 온도로부터 400℃ 이하의 온도까지 평균 냉각 속도10℃/s이상으로 냉각하고, 또한, l50∼400℃의 범위로 120 초간 이상의 과시효처리를 하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판의 제조 방법.
(13) 상기 (1) 또는 상기 (3)∼(8)중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 가지는 슬라브를, (Ar3점―100)℃ 이상의 온도에서 열간압연한 후, 95% 이하의 압하율로 냉간압연을 하고, 그 후, 연속 용융 아연 도금 라인에서 최고 도달 온도600℃ 이상 1100℃ 이하의 온도범위가 되도록 소둔하고, 이어서, 소둔 온도로부터 아연 도금 욕온도까지 평균 냉각 속도 10℃/s이상으로 냉각하여 용융아연 도금을 실시하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 용융 아연 도금 냉연강판의 제조 방법.
(14) 상기 (13)에 기재된 용융 아연 도금 냉연 강판의 제조 방법에 있어서, 용융 아연 도금을 실시한 후, 460∼650℃까지의 온도 범위에 3초 이상의 열처리를하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 합금화 용융 아연 도금 냉연강판의 제조 방법
(15) 상기 (2) 또는 상기 (3)∼(8)중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 가지는 슬라브를, (Ar3점―100)℃ 이상의 온도에서 열간압연하고, 열간압연 종료 온도로부터 600℃ 이하의 온도까지를 평균 냉각 속도 10℃/s 이상으로 냉각하고, 이어서, 550℃ 이하의 온도로 권취하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 열연강판의 제조 방법.
[발명의 구성]
본 발명에 있어서 강 조성 및 제조 조건을 상술한 바와 같이 한정하는 이유에 대하여 설명한다.
C는, 저렴한 비용으로 강도를 증가시키는 원소이기 때문에, 그 첨가량은 목표로 하는 강도 레벨에 따라 변화하지만, C를 0.0001% 미만으로 하는 것은 제강 기술상 곤란하고, 코스트가 상승될 뿐만 아니라, 용접부의 피로 특성이 악화되기 때문에, C첨가량은, 0.0001%를 하한으로 한다. 한편, C량이 0.20%를 넘으면 성형성의 악화를 초래하거나, 용접성을 손상할 뿐만 아니라, 본 발명에서 중요한 고BH성과 상온 비시효성을 양립시키는 것이 곤란하게 되기 때문에, C첨가량은, 0.20%를 상한으로 한다. 디프 드로잉 성형성을 필요로 하는 부재에 본 발명을 적용하는 경우에는, C량을 0.0001∼0.0020%, 또는, 0.012∼0.024%의 범위로 하는 것이 바람직하다.
고용 C량은, 0.0020% 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 주로 N에 의하여 고BH성과 내상온 시효성을 확보하기 때문에, 고용 C량이 너무 많으면, 내상온 시효성을 확보하는 것이 곤란하게 된다. 고용 C는 0.0010% 미만으로 하는 것이 보다 바람직하다. 고용 C량의 조정은, 전C량을 상술한 상한 이하로 하여도 되고, 권취 온도나 과시효 처리 조건에 의하여 소정의 레벨까지 저감하여도 된다
Si는, 고용체 강화 원소로서 강도를 증가시키는 기능을 하는 이외에, 마르텐사이트이나 베이나이트, 또 잔류γ 등을 포함하는 조직을 얻는데도 유효하다. Si 첨가량은, 목표로 하는 강도 레벨에 따라 변화하지만, 2.0%초가 되면 프레스 성형성이 열악하게 되거나, 화성 처리성의 저하를 초래하거나 하기 때문에, Si 첨가량은, 2.0%를 상한으로 한다. 합금화 용융 아연 도금을 실시하는 경우에는, 도금 밀착성의 저하, 합금화 반응 지연에 의한 생산성의 저하 등의 문제가 발생하므로, 0.8% 이하로 한다. 하한은 특별히 두지 않으나, 0.001% 이하로 하면 제조 코스트가 높아지기 때문에, 0.001%가 실질적인 하한이다. 또 A1 분량의 제어 관점에서 Al 탈산을 실시하는 것이 곤란한 경우에는, Si로 탈산할 수 있고, 이 경우에는 0.04% 이상의 Si가 함유된다.
Mn은, 고용체 강화 원소로서 유용한 이외에, MnS를 형성하여 열연시의 S에 의한 균열을 억제하거나, 열연판 조직을 미세하게 하거나, 마르텐사이트나 베이나이트, 또 잔류γ 등을 포함하는 조직을 얻는데도 유효하다. 또한, Mn은, 고용 N에 기인하는 상온 시효를 억제하는 효과를 가지기 때문에, 0.3% 이상을 첨가하는 것이 바람직하다. 단, 디프드로잉성을 필요로 하는 경우에는, 0.15% 이하, 또 0.10% 미만으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 첨가량이 30%를 넘으면 강도가 너무 높아져연성이 저하하거나, 아연 도금 밀착성이 저해되거나 하기 때문에, Mn첨가량은, 3.0%를 상한으로 한다.
P는, Si와 같이 저렴한 비용으로 강도를 상승시키는 원소로서 알려져 있어 강도를 증가시킬 필요가 있는 경우에는, 더욱 적극적으로 첨가한다. 또 P는, 열연조직을 미세화하고, 가공성을 향상시키는 효과도 가진다. 단, 첨가량이 0.15%를 넘으면, 스포트 용접 후의 피로 강도가 열악하게 되거나, 항복 강도가 너무 증가하여 프레스 시에 면 형상 불량을 일으킨다. 또한, 연속 용융 아연 도금시에 합금화 반응이 매우 늦어지고, 생산성이 저하된다. 또한 2차 가공성도 악화된다. 따라서, P첨가량의 상한을 0.15%로 한다.
S는, 0.015%초에서는, 열간 균열의 원인이 되거나, 가공성을 악화시키기 때문에 S첨가량은, 0.015%를 상한으로 한다.
A1은, 탈산 조제제로서 사용하여도 된다. 단, Al은, N과 결합하여 AlN을 형성하고, BH성을 저하시키므로, 그 첨가는, 제조 기술상 무리가 없는 범위에서 필요 최소한에 그치는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 냉연강판의 경우에는, 상한을 0.10%로 한다. Al량이 0.10%를 넘으면, 고용 N을 확보하기 위하여 전N량을 다량으로 첨가하여야 하므로, 제조 코스트나 성형성의 관점에서 불리하다. 0.02%가 보다 바람직한 상한이고, 0.007%가 더욱 바람직한 상한이다. 한편, 열연강판의 경우에는, Al이 N에 대하여 원자비로 1 이상이더라도, 열연후 급냉하면 고용 N을 확보할 수 있으므로, Al의 상한은 0.20%이면 된다. Al이 0.05이하, 또 0.02% 이하가 되면, 제조가 더 한층 용이하게 된다.
N은, 본 발명에 있어서 중요한 원소이다. 즉, 본 발명에 있어서는, 주로, N에 의하여 고BH성을 달성한다. 따라서, 0.001% 이상의 첨가가 필수이다. 한편, N이 너무 많으면 내상온 시효성을 확보하기 어려워지거나, 가공성이 악화되거나 하기 때문에, 0.10%를 상한으로 한다. 바람직하게는, 0.002∼0.020%, 보다 바람직하게는, 0.002∼0.008%이다. 또한, N은 A1과 결합하여 AlN을 형성하기 쉽기 때문에, BH에 기여하는 N을 확보하기 위하여, 0.52Al/N을 일정 치 이하로 할 필요가 있다. 냉연강판으로는, 소둔 시의 승온중이나 가열 유지 중에 AlN이 석출되기 쉬우므로, 0.52A1/N<5를 만족하여야 한다. 바람직하게는 0.52Al/N<4, 보다 바람직하게는, 0.52Al/N<3이다.
단, 소둔을, 급속 가열로 단시간 유지하면, 0.52A1/N은 열연강판의 한정과 동일하여도 무방하다.
한편, 열연강판에 있어서는, 다음과 같이 한정한다. 0.52Al/N이 10 이상이 되면, 열연후의 냉각 과정이나 권취 중에, 용이하게 AlN이 석출되므로, 0.52Al/N은, 10미만을 상한으로 한다. 0.52A1/ N이 10미만이면, 열연후의 냉각 속도나 권취 온도를 배려하여, AlN의 과도한 석출을 피할 수 있기 때문에, 고BH성을 얻을 수 있다. 0.52Al/N의 보다 바람직한 상한은 5이다.
Cr, Mo, V는 본 발명에 있어서 중요한 원소이다. 이러한 원소 중 1종 또는 2종류 이상을 첨가하는 것이 필수이다. 이러한 원소의 첨가에 의하여 비로소 고BH성과 내상온 시효성을 양립시키는 것이 가능하게 된다.
N은, C보다도 확산 속도가 빠르기 때문에, 소정량 이상의 N이 존재하면, 내상온 시효성을 확보하는 것이 곤란한 것으로 알려져 있다. 이 때문에, 자동차의 외판 패널 등, 외관이 중시되는 부재에는, N을 활용한 BH강판은 적용되고 있지 않다.
그러나, Cr, Mo, V를 적극적으로 첨가함으로써, BH성을 손상하지 않고 내상온 시효성을 얻는 것이 가능하다는 것을 새롭게 밝혀내었다.
이러한 원소에 의하여 내상온 시효성이 향상하는 기구는 반드시 명백하다고는 할 수 없으나, 다음과 같이 추정된다.
상온 부근에서는, 이러한 원소와 N이 페어(pair)나 클러스터(cluster)를 형성하고, N의 확산을 억제하기 때문에 내상온 시효성이 확보된다. 이에 대하여, 150∼170℃에서의 도장 소부 처리에 있어서는, N이, 이러한 페어나 클러스터로부터 탈출하고, 전위를 고착하므로, 고BH성이 발현한다.
Cr, Mo, V의 첨가량의 상한은, 가공성의 확보와 코스트를 고려하여 결정되며, 각각, 2.5%, 1.0%, 0.1%이다. V는, 첨가량이 너무 많으면 질화물을 형성하고, 고용 N의 확보가 곤란하게 되기 때문에, 0.04% 이하로 하는 것이 바람직하다.
내상온 시효성을 확보하려면, Cr, Mo, V를, (Cr+3.5Mo+39V)≥0.1을 만족하도록 첨가하여야 한다. (Cr+3.5Mo+39V)≥0.4가 보다 바람직한 범위이다. 또한 내상온 시효성을 확보하려면, Cr, Mo, V를 단독으로 첨가함으로써, 2종 이상을 조합하여 첨가하는 것이 더 한층 효과적이다.
고용 N은, 합계 0.0005∼0.004%로 한다. 이 때, 고용 N이란, 단독으로 Fe 중에 존재하는 N 뿐만 아니라, Cr, Mo, V, Mn, Si, P등의 치환형 고용원소와 페어나 클러스터를 형성하는 N도 포함한다. 고용 N량은, 수소 기류 중 가열 추출법에 의하여 구하는 것이 좋다. 이 방법은 시료를 200∼500℃ 정도의 온도역에서 가열하고, 고용 N과 수소를 반응시켜 암모니아로 하며, 암모니아를 질량 분석하고, 그 분석 값을 환산하여 고용 N량을 구하는 것이다.
또한, 고용 N량은, 전체 N량으로부터, AlN, NbN, VN, TiN, BN 등의 화합물로서 존재하는 N량(추출 잔사의 화학 분석으로부터 정량)을 공제한 값으로부터 구할 수도 있다. 또 내부 마찰법이나 FIM(FieldIonMicroscopy)에 의하여 구하여도 된다.
고용 N이 0.0005% 미만에서는, 충분한 BH성을 얻을 수 없다. 또한 고용 N이 0.004%를 넘으면, BH성은 향상되어도 내상온 시효성을 얻기가 곤란하게 된다. 고용 N량은, 보다 바람직하게는, 0.0012∼0.003%이다.
Ca는, 탈산원소로서 유용한 이외에도, 황화물의 형태 제어에도 효과를 가지는 원소이기 때문에, 0.0005∼0.01%의 범위로 첨가하여도 된다. 0.0005% 미만에서는, 첨가 효과가 충분하지 않고, 0·01%를 넘게 첨가하면, 가공성이 악화하기 때문에, Ca의 첨가량은, 0.0005∼0.01%의 범위로 한다.
B는, 2차 가공 취화의 방지에 유효한 원소이기 때문에, 필요에 따라, 0.0001∼0.001%의 범위로 첨가한다. 첨가량이 0.0001% 미만에서는 첨가 효과가 거의 없고, 0.001%를 넘게 첨가하여도 첨가 효과가 포화될 뿐만 아니라, BN이 형성되기 쉬워져, 고용N을 확보하는 것이 곤란하게 된다. 0.0001∼0.0004%가 보다 바람직한 범위이다.
Nb는, 가공성의 향상이나 고강도화, 또한 조직 미세화와 균일화에 유효한 원소이기 때문에, 필요에 따라, 0.001∼0.03%의 범위로 첨가한다. 그러나, 그 첨가량이 0.001% 미만에서는, 첨가 효과가 발현되지 않고, 한편, 0.03%를 초과하여 첨가하면, NbN을 형성하기 쉬워져, 고용 N의 확보가 곤란하게 된다. 0.001∼0.012%가, 보다 바람직한 범위이다.
Ti도, Nb와 같은 효과를 가지는 원소이기 때문에, 필요에 따라, 0.0001∼0.10%의 범위에 첨가한다. 그러나, 그 첨가량이 0.0001% 미만에서는, 첨가 효과가 발현하지 않고, 한편, 0.10%를 초과하여 첨가하면, 다량의 N이 TiN으로서 석출 또는 정출되어, 고용 N의 확보가 곤란하게 된다. 0.001∼0.020%가 바람직하고, 0.001∼0.012%가 보다 바람직한 범위이다. 또한, Ti는, 고용 N을 확보하기 위하여, N-0.29Ti>0.0005를 만족하는 범위 내에서 첨가하여야 한다. 보다 바람직하게는, N-0.29Ti>0.0010이다.
이들을 주성분이라고 하는 강에, Sn, Cu, Ni, Co, Zn, W, Zr 및 Mg의 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.001∼1.0%의 범위로 함유하여도 된다. 그러나, Zr은 ZrN을 형성하기 때문에, Zr의 첨가량은 0.01% 이하로 하는 것이 바람직하다.다음으로, 제조 조건의 한정 이유에 대하여 설명한다.
열간압연에 사용하는 슬라브는, 특별히, 제조 조건이 한정되는 것은 아니다. 즉, 연속 주조 슬라브나 박슬라브 캐스터 등으로 제조한 것이면 좋다. 또 주조 후에, 즉시 열간압연을 실시하는 연속 주조―직접 압연(CC-DR)과 같은 공정으로 제조한 슬라브도 본 발명에 적합하다.
열연강판을 최종 제품으로 하는 경우에는, 이하와 같이, 제조 조건을 한정할필요가 있다. 즉, 열연의 마무리 온도는, (Ar3―100)℃ 이상으로 한다. (Ar3-100)에 미만에서는, 가공성을 확보하는 것이 곤란하거나, 판 두께 정밀도의 문제를 일으키거나 한다. Ar3점 이상이 보다 바람직한 범위이다. 열연의 마무리 온도의 상한은 특별히 정하지 않지만, 결정립의 조대화를 방지하거나, 열연롤을 보호하는 관점에서, 1100℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 열연의 가열 온도는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 고용 N을 확보하기 위하여 AlN을 용해시킬 필요가 있는 경우에는, 1200℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
열연후에는, 열간압연 종료 온도로부터 적어도 600℃까지는, 평균 냉각 속도가 10℃/s로 냉각할 필요가 있다. 이것은, AlN의 석출을 억제하기 위함이다.
또 N이 Al에 대하여 과잉으로 첨가되어 있는 경우, 즉, 0.52A1/N<1의 경우에도, 이 냉각 속도는, 10℃/s이상이라고 하는 것이, 고BH성과 내상온 시효성을 확보하는데 중요하다는 것을 알아내었다. 냉각 속도가 30℃/s이상이면, BH성과 내상온 시효성에 대하여 한층 더 바람직하다. 냉각 속도의 상한은 특별히 정하지 않았으나, 생산성의 관점에서, 200℃/s이하로 하는 것이 바람직하다.
권취 온도는, AlN의 석출을 억제하기 위하여, 550℃ 이하로 한다. 바람직하게는, 450℃ 이하이다.
본 발명에 의하여 얻어지는 열연강판의 조직은, 페라이트 또는 베이나이트를 주상으로 하지만, 양상이 혼재하고 있어도 되고, 이들에, 마르텐사이트, 오스테나이트, 탄화물, 질화물이 존재하여도 된다. 즉, 요구 특성에 따라 조직을 구분하여 만들면 된다. 열연후는, 필요에 따라 산세하고, 그 후, 인 라인(in-line) 또는 오프라인으로 압하율 10% 이하의 스킨 패스, 또는, 압하율40% 정도까지의 냉간압연을 실시하여도 된다.
다음으로, 냉연판을 최종제품으로 하는 경우의 제조 조건에 대하여 설명한다. 열연의 마무리 온도는, 제품판의 가공성을 확보한다고 하는 관점에서 (Ar3-100)℃ 이상으로 할 필요가 있다. 열연 마무리 온도의 상한은 특별히 정하지 않지만, 결정립의 조대화를 방지하거나, 열연 롤을 보호하는 관점에서, 1100℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
냉간압연의 압하율은 95% 이하로 한다. 압하율을 95% 초과로 하는 것은, 설비에 대한 부하가 과대하게 될 뿐만 아니라, 제품의 기계적 성질의 이방성이 커지기 때문에, 바람직하지 않다. 바람직하게는, 86% 이하이다. 냉간압연의 압하율의 하한은 특별히 정하지 않지만, 우수한 디프 드로잉성이 요구되는 경우에는, 60% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
소둔은, 최고 도달 온도가 600℃∼1100℃의 소둔으로 한다. 소둔 온도가 600℃ 미만에서는, 재결정이 완료하지 않아 가공성이 열악하게 된다. 한편, 소둔 온도가 1100℃를 넘으면, 조직이 조대화되거나, 가공성의 저하를 초래한다. 650∼900℃가 보다 바람직한 범위이다.
소둔 후의 냉각은, 본 발명에 있어서 중요하다. 즉, 소둔 종료 후부터 400℃이하까지의 평균 냉각 속도를 10℃/s이상으로 함으로써, 고BH성과 내상온 시효성을 겸비한 강판을 제조하는 것이, 비로소 가능하게 된다. 30℃/s이상, 또 50℃/s이상이라고 하는 것이 한층 더 바람직하다. 소둔 종료 후의 평균 냉각 속도의 상한은 특히 정하지 않지만, 생산성의 관점에서는, 200℃/s이하로 하는 것이 바람직하다.
냉각 후의 과시효 처리는, 조직 제어나 고용 C량의 저감 등의 목적에 따라, 적당하면 좋지만, 고BH성과 내상온 시효성을 양립시키기 위해서는, 과시효 온도를 400℃ 이하, 바람직하게는, 350℃ 이하로 하는 것이 좋고, 300℃이하이면, 더욱 양호하다. 과시효 처리를 하는 경우에는, 60초 이상 하는 것이 바람직하고, 생산성의 관점에서는, 600초 이내로 하는 것이 바람직하다.
한편, 용융 아연 도금을 실시하는 경우에는, 소둔 온도로부터 아연 도금 욕온도까지의 평균 냉각 속도를 10℃/s이상으로 한다. 이 경우에도, 고BH성과 내상온 시효성을, 더욱 향상시키기 위하여서는, 상기 평균 냉각 속도를, 30℃ /s이상, 또 50℃/s이상으로 하는 것이 바람직하다. 아연 도금 욕까지의 평균 냉각 속도의 상한은 특히 정하지 않지만, 생산성의 관점에서, 200℃/s이하로 하는 것이 바람직하다. 그 후, Zn-Fe 합금화 처리를 필요로 하는 경우에는, 460℃∼650℃의 범위로 3초 이상 재가열한다. 바람직하게는, 470℃∼550℃의 범위에 15초 이상 재가열한다. 합금화 열처리 시간의 상한은 특별히 정하지 않지만, 생산성의 관점에서, 1분 이하로 하는 것이 바람직하다.
조질압연은, 내상온 시효성의 더 한층의 향상, 또한 형상 교정을 위하여 압하율 2% 이하의 범위로 실시하는 것이 좋다. 3%를 넘으면 항복 강도가 높아지거나,설비 부하가 커지기 때문에, 3%를 상한으로 한다.
본 발명에 의하여 얻어지는 냉연강판의 조직은, 페라이트 또는 베이나이트를 주상으로 하나, 양상이 혼재하고 있어도 되고, 이들에, 마르텐사이트, 오스테나이트, 탄화물, 질화물이 존재하여도 된다. 즉, 요구 특성에 따라 조직을 구분하여 만들면 된다. 본 발명에 의하여 얻어지는 강판은, BH170이 45MPa이상, BH160 및 BH150이 둘 다 35MPa이상이다. BH170이 60MPa이상, BH160 및 BH150이 50MPa 이상이, 보다 바람직한 범위이다. BH의 상한은 특별히 한정하지 않지만, BH170이 140MPa를 넘고, 또 BH160 및 BH150이 130MPa를 초과하면, 내상온 시효성을 확보하는 것이 곤란하게 된다.
또한, BH170은, 2% 인장 변형 후 170℃에서 20분간의 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH, BH160은 2% 인장 변형 후 160℃에서 10분간의 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH, 또한, BH150은 2%, 인장 변형 후 150℃로 10분간의 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH를 나타낸다.
내상온 시효성은, 인공 시효후의 항복점 향상에 의하여 평가된다. 본 발명에 의하여 얻어지는 강판은, 100℃로 1시간 열처리 후의 인장 시험에 있어서 항복점 향상이 0.6% 이하이다. 바람직하게는, 0.4% 이하, 더욱 바람직하게는, 0.3% 이하이다. 또 40℃에서 70일간의 열처리 후의 항복점 향상은, 0.5% 이하, 바람직하게는, 0.3% 이하, 더욱 바람직하게는, 0.2% 이하인 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명을 실시례를 들어 설명한다.
실시례
<실시례1>
표1에 나타내는 조성을 가지는 강을 용제하고, 표2에 나타내는 조건으로 열간압연을 하였다. 이 때, 가열 온도는 전부 1250℃로 하였다. 조질압연율은 1.0%로 하고, JIS5호 인장 시험편을 채취하여, BH 및 인공 시효후의 항복점 향상의 측정을 하였다. 얻어진 조직 및 기계적 성질을 표2에 나타낸다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 화학 성분을 가지는 강을 적정한 조건으로 열간압연한 경우에는, 고BH성과 내상온 시효성을 양립시킬 수 있었다.
<실시례2>
표1의 강 중 A, C, D, E, F, I, N, O 및 P의 강을, 슬라브 가열 온도 1250℃, 마무리 온도 930℃, 권취 온도 650℃로 열간압연하고, 4.0mm 두께의 강 스트립으로 하였다. 산세후, 80% 압하율의 냉간압연을 실시하여, 0.8mm 두께의 냉연판으로 하고, 이어서, 연속소둔 설비에서, 가열 속도 10℃/s, 최고 도달 온도 800℃로 하는 소둔을 실시하고, 그 후, 표3 중에 개시하는 여러가지 냉각 속도에 냉각하고, 또 과시효 처리 온도도 변화시켰다. 또한, 과시효 처리 시간은, 300초(일정)로 하였다. 또한, 1.0%의 압하율의 조질압연을 하고, JIS5호 인장 시험편을 채취하고, BH와 인공 시효후의 항복점 향상의 측정을 하였다.
결과를 표3에 나타낸다. 이로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 화학 성분을 가지는 강을 적정한 조건으로 소둔한 경우에는, 고BH성과 내상온 시효성을 양립시킬 수 있었다.
<실시례3>
표1의 강 중 A 및 D의 강을, 슬라브 가열 온도 1250℃, 마무리 온도 930℃, 권취득 온도 650℃에 열간압연 하고, 4.0mm 두께의 강 스트립으로 하였다. 산세후, 80% 압하율의 냉간압연을 하여 0.8mm 두께의 냉연판으로 하고, 이어서, 연속 용융 아연 도금 설비로, 가열 속도 10℃/s, 최고 도달 온도 800℃로 하는 소둔을 실시하고, 그 후, 표4에 개시한 여러 가지 냉각 속도로 냉각하고, 460℃의 아연욕에 침지한 다음, 15℃/s로 500℃까지 재가열하고, 15초간 유지하였다. 또한, 0.8% 압하율의 조질압연을 하고, JIS5호 인장 시험편을 채취하고, AI, BH와 인공 시효후의 항복점 향상을 측정하였다.
결과를 표4에 나타낸다. 이로써 알 수 있는 바와 같이, 적정한 조건으로 제조한 경우에는, 고BH성과 내상온 시효성을 양립시킬 수 있었다.
본 발명은, 도장 소부 경화 성능(BH), 내상온 시효성, 성형성을 겸비한
강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
BH란, Bake Hardenability 또는 Bake Hardening의 약어로, 자동차 제조 프레스 성형에 이어지는, 도장 소부에 의한 강판의 기계적 강도의 증가를 인장 시험에 의하여 간이적으로 평가하는 것이다. BH는 다음과 같이 측정한다. 우선, 인장시험에 의하여 강판에 2%의 인장 변형을 가하여 유동응력을 측정한다. 이어서, 소정의 열처리(통상은, 170℃에서 20분, 본 발명에서는, 150, 및 160℃의 열처리도 추가하고 있다)를 가한 후, 다시, 인장시험을 하고, 상항복 응력을 측정한다. 최초 인장시험의 2%의 인장 변형시의 유동 응력을 σ1, 재인장시험시의 상항복 응력을 σ2로 하면, BH량은, σ2-σ1로 주어진다. 또한, 상항복점이 출현하지 않는 경우에는 0.2%내력으로 대용한다.
본 발명에 관한 강판은, 자동차, 가정 전기 제품, 건물 등에 사용되는 것이다. 또한, 표면 처리를 하지 않는 협의의 냉연강판 및 열연강판과, 방녹을 위하여합금화 용융 Zn 도금, 전기 도금 등의 표면 처리를 한 넓은 의미의 냉연강판 및 열연강판을 포함한다.
본 발명에 의하여 고BH성과 내상온 시효성을 겸비하고, 또 BH의 온도가 저온이 되어도 충분한 BH량을 가지는 냉연강판, 열연강판 및 아연 도금 강판을 얻을 수 있었다.
본 발명에 의한 강판은, 도장 소부 경화 성능을 가지는 강판이기 때문에, 사용에 있어서, 지금까지의 강판보다 판 두께를 감소시킬 수 있는, 즉, 경량화가 가능하게 된다. 따라서, 지구 환경 보전에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, 본 발명에 의한 강판은, 충돌 에너지 흡수 특성에도 뛰어나기 때문에, 자동차의 안전성의 향상에도 기여하는 것이다.

Claims (15)

  1. 질량%로, C:0.0001∼0.20%, Si:2.0% 이하, Mn:3.0% 이하, P:0.15% 이하, S:0.015% 이하를 함유하고,
    Al:0.10% 이하, N:0.001∼0.10%, 및, 0.52Al/N<5를 만족하도록 Al과 N을 함유하고, 또한, Cr, Mo, V 중 1종 또는 2종 이상을, 각각, Cr:2.5% 이하, Mo:1.0% 이하, V:0.1% 이하, 및, (Cr+3.5Mo+39V)≥0.1을 만족하도록 함유하고, 나머지 부분이 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 2% 인장 변형 후 170℃에서 20분간의 열처리를 함으로써 평가되는 BH170이 45MPa이상이고, 또한, 2% 인장 변형 후 160℃에서 10분간 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH160 및 2% 인장 변형 후 150℃로 10분간의 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH150이 모두 35MPa 이상이고, 또한, 100℃에서 1시간 열처리를 한 후의 인장 시험에서의 항복점 향상이 0.6% 이하임을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판.
  2. 질량%로, C:0.000l∼0.20%, Si:2.0% 이하, Mn:3.0% 이하, P:0.15% 이하, S:0.015% 이하를 함유하고, Al:0.20% 이하, N:0.001∼0.10%, 및, 0.52Al/N<10을 만족하도록 Al과 N을 함유하고, 또한, Cr, Mo, V 중 l종 또는 2종 이상을, 각각, Cr:2.5% 이하, Mo:1.0% 이하, V:0.1% 이하, 및, (Cr+3. 5Mo+39V)≥0.1을 만족하도록 함유하고, 나머지 부분이 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 2% 인장 변형 후 170℃에서 20분간 열처리를 하는 것으로 평가되는 BH170이 45MPa이상이고, 또한, 2% 인장 변형 후 160℃에서 10분간의 열처리를 함으로써 평가되는 BH160 및 2% 인장 변형 후 150℃에서 10분간의 열처리를 함으로써 평가되는 BH150이 모두 35MPa이상이고, 또한, 100℃에서 1시간 열처리를 한 후의 인장 시험에서의 항복점 향상이 0.6% 이하임을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 열연강판.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서,
    질량%로, 고용N을 0.0005∼0.004% 함유하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
  4. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    질량%로, 또한, Ca를 0.0005∼0.01% 함유하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    질량%로, 또한, B를 0.0001∼0.001% 함유하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
  6. 상기 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    질량%로, 또한, Nb를 0.001∼0.03% 함유하는 것을 특징으로 하는 도장 소부경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    질량%로, 또한, Ti=0.0001∼0.10%, 및, N-0.29Ti>0.0005를 만족하도록 Ti를 함유하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    질량%로, 또한, Sn, Cu, Ni, Co, Zn, W, Zr 및 Mg 중 1종 또는 2종 이상을, 합계 0.001∼1.0% 함유하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판 또는 열연강판.
  9. 상기 제 1항 또는 상기 제 3항 내지 제 8항 중 어느 하나에 기재된 냉연강판에 용융 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금 또는 전기 아연 도금을 한 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 아연 도금 냉연강판.
  10. 상기 제 2항 또는 상기 제 3항 내지 제 8항 중 어느 하나에 기재된 열연강판에 용융 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금 또는 전기 아연 도금을 실시하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 아연 도금 열연강판.
  11. 상기 제 1항 또는 상기 제 3항 내지 제 8항 중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 가지는 슬라브를, (Ar3점―100)℃ 이상의 온도에서 열간압연한 후, 95% 이하의 압하율로 냉간압연을 하고, 그 후, 최고 도달 온도 600℃ 이상 1100℃ 이하의 온도 범위가 되도록 소둔하고, 이어서, 소둔 온도로부터 400℃이하의 온도까지 평균 냉각 속도10℃/s이상으로 냉각하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판의 제조 방법.
  12. 상기 제 1항 또는 상기 제 3항 내지 제 8항 중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 가지는 슬라브를, (Ar3점―100)℃이상의 온도에서 열간압연한 후, 95% 이하의 압하율로 냉간압연을 하고, 그 후, 최고 도달 온도 600℃ 이상 1100℃이하의 온도 범위가 되도록 소둔하고, 이어서, 소둔 온도로부터 400℃ 이하의 온도까지 평균 냉각 속도 10℃/s이상으로 냉각하고, 또한, l50∼400℃의 범위로 120초간 이상의 과시효 처리를 하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 냉연강판의 제조 방법.
  13. 상기 제 1항 또는 상기 제 3항 내지 제 8항 중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 가지는 슬라브를, (Ar3점―100)℃ 이상의 온도에서 열간압연한 후, 95% 이하의 압하율로 냉간압연을 하고, 그 후, 연속 용융 아연 도금 라인에서 최고 도달 온도600℃ 이상 1100℃ 이하의 온도범위가 되도록 소둔하고, 이어서, 소둔 온도로부터 아연 도금 욕온도까지 평균 냉각 속도 10℃/s 이상으로 냉각하여 용융아연 도금을 실시하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 용융 아연 도금 냉연강판의 제조 방법.
  14. 상기 제 13항에 기재된 용융 아연 도금 냉연 강판의 제조 방법에 있어서, 용융 아연 도금을 실시한 후, 460∼650℃까지의 온도 범위에서 3초 이상의 열처리를 하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 합금화 용융 아연 도금 냉연강판의 제조 방법.
  15. 상기 제 2항 또는 제 3항 내지 제 8항 중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 가지는 슬라브를, (Ar3점―100)℃ 이상의 온도에서 열간압연하고, 열간압연 종료 온도로부터 600℃ 이하의 온도까지를 평균 냉각 속도 10℃/s 이상으로 냉각하고, 이어서, 550℃ 이하의 온도로 권취하는 것을 특징으로 하는 도장 소부 경화 성능과 내상온 시효성이 우수한 열연강판의 제조 방법.
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