KR20050077757A - 고강도박강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20050077757A
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Abstract

본 발명의 고강도박강판은, C : 0.05~0.15%, Si : 0.5% 이하, Mn : 1.00~2.00%, P : 0.09% 이하, S : 0.01% 이하, N : 0.005% 이하, Sol.Al : 0.01~0.1%, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 등축페라이트 체적율이 60% 이상, 마르텐사이트 체적율이 5~30%이다. 상기 고강도박강판은, 상기 성분으로 이루어지는 슬래브를 주조후, Ar3점 온도 이상에서 열간압연을 행하고, 열간압연 종료후 2초 이내에 냉각을 개시하고, 150℃/초 이상의 냉각속도로 750~600℃로 냉각하고, 750~600℃의 온도범위내에 2~15초 유지후, 20℃/초 이상의 냉각속도로 냉각하고, 400℃ 이하의 온도로 권취하는 것에 의하여 제조된다.

Description

고강도박강판 및 그 제조방법{HIGH STRENGTH STEEL SHEET AND METHOD FOR MAUFACTURING SAME}
본 발명은, 자동차 차체, 보강재, 휠, 섀시부품, 그 외 일체의 기계구조부품으로서 최적인 고강도박강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
지구환경보호 및 탑승자의 안전성 형상을 위하여, 자동차용 강판은 고강도 박육화(薄肉化)가 검토되고 있다. 그러나, 일반적으로 재료를 고강도화하면 프레스성형성이 저하하기 때문에, 고강도강판의 적용확대에 있어서 중요한 과제의 하나로서 성형성의 향상을 들 수 있다.
상기에 부응하기 위한 것으로서 종래부터, 페라이트, 마르텐사이트를 주상(主相)으로 하는 2상강판(다르게는 듀얼페이스(Dual Phase)강, DP강, 복합조직강 등으로 불린다)이 있고, 상기 2상강판은, 항복비(Yield Ratio)(이하, YR이라 한다)가 낮고 연신율(elongation)이 높기 때문에, 드로잉 성형성이나 형상 동결성(形狀 凍結性;Shape accuracy) 등의 프레스 성형성이 우수하여, 자동차용 재료로서 주목되어 개발이 진행되어 왔다.
예컨대, 열연강판에서 2상조직은, 열간압연후의 냉각과정에서, 등축페라이트(Polygonal ferrite)를 다량으로 석출시켜, 잔류 오스테나이트 중에 용질원소를 농화(濃化)시킴에 의하여 소입성을 늘려 마르텐사이트화시켜 형성되고, 이 기술에 있어서는, 조직형성 및 기계적특성 향상을 위하여 등축페라이트 석출량의 제어가 중요하며, 이것에 관하여 다양한 개발이 행해지고 있다.
특허문헌 1~11에는, 강의 성분설계로서, Si를 기본으로 하는 페라이트안정화원소(P, Al 등)의 다량 첨가와, 열연후의 냉각과정에 있어서 페라이트석출이 촉진되는 A1점 부근에서 냉각을 정지하고 10초 정도 유지하여, 다시 냉각을 행하는 이른바 이단(二段)냉각법을 조합한 방법이 개시되어 있다.
한편, 특허문헌 12~15에는, 페라이트 생성원소의 첨가에 의하지 않는 방법으로서, 예컨대 사상(仕上)압연후 급냉을 2단계로 나누어 행하는 등, 냉각제어패턴을 종래와 다르게 한 방법을 취함에 의하여 목적으로 하는 강판을 얻는 제조방법이 개시되어 있다.
또, 특허문헌 16~18에는, 열간압연후, 즉시 급속냉각을 행하는 방법이 개시되어 있다. 특히, 특허문헌 16에서는, 저(低)Si함유강에 있어서 상기의 방법이 취해지고 있다.
특허문헌 1 : 특개소60-121225호 공보
특허문헌 2 : 특개평3-10049호 공보
특허문헌 3 : 특개평4-235219호 공보
특허문헌 4 : 특개평4-289126호 공보
특허문헌 5 : 특개평4-337026호 공보
특허문헌 6 : 특개평4-341523호 공보
특허문헌 7 : 특개평7-150294호 공보
특허문헌 8 : 특개평9-67641호 공보
특허문헌 9 : 특개평9-125194호 공보
특허문헌 10 : 특개평9-137249호 공보
특허문헌 11 : 특개평10-195588호 공보
특허문헌 12 : 특개소54-065118호 공보
특허문헌 13 : 특개소56-136928호 공보
특허문헌 14 : 특개평3-126813호 공보
특허문헌 15 : 특개평4-276024호 공보
특허문헌 16 : 특개2002-69534호 공보
특허문헌 17 : 특개2001-192736호 공보
특허문헌 18 : 특개2001-355023호 공보
그러나, 특허문헌 1~11은, 어느것도 기계적특성은 양호하지만, Si, P, Al을 다량으로 첨가할 필요가 있기 때문에, 적(赤)스케일생성에 의한 표면성상의 열화, 도장성의 열화나 용접성의 열화의 문제가 있어, 그 적용범위가 제한된다.
특허문헌 12~15로 제조된 강판은, Si, P, Al의 첨가량이 적기 때문에, 종래의 냉각방법에서는 열연후의 런아웃 테이블(runout table) 상에서의 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태가 충분하게 진행되지 않는다. 이 때문에, 등축페라이트체적율이 낮고, 마르텐사이트체적율이 높으며, 또한 동일한 이유로 등축페라이트입경이 조대화하여, 본 출원이 규정하는 적정한 금속조직이 얻어지지 않는다. 이 때문에, 기계적특성에 있어서 YR이 0.6을 초과하여 열화되고 있다. 또, 스트레인 분산능(分散能)을 높이고, 형상 동결성을 양호하게 하기 위해서는, YR은 0.6 이하로 할 필요가 있다.
이와 같이, 종래의 열연2상강판의 제조방법에서는, 표면성상 등을 희생하여 페라이트 안정화원소(Si, P, Al 등)를 첨가하거나, 기계적특성을 희생하고 있다.
한편, 특허문헌 16,17에서는, YR 및 이를 달성하기 위한 금속조직에 관하여는 고려하고 있지 않다.
또한, 특허문헌 18은, 고농도 Si첨가강의 제조기술이기 때문에, 강판의 표면성상이 나쁘다. 표면성상을 향상시키기 위하여 Si를 낮추는 것도 고려할 수 있지만, Si를 낮출 경우, 이번에는 적정한 금속조직을 얻을 수 없어, YR특성이 나빠지고 만다. 이와 같이, YR과 표면성상의 양자를 만족하는 것은 가능하지 않다.
본 발명은, 표면성상, 용접성 등에 악영향을 미치는 페라이트안정화원소(Si, P, Al)를 다량첨가함이 없이, 금속조직을 적정하게 제어하여 강판의 기계적특성을 향상시키는 방법을 개발함에 의하여, 가공성(YR : 0.6 이하) 및 표면성상이 우수한 고강도박강판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 열간압연후, 2초 이내에 150℃/초 이상의 초급속냉각을 개시하고, 750~600℃로 일정시간 유지함에 의하여, 페라이트안정화원소를 다량첨가하지 않는 경우에도, 종래의 이단냉각법과 비교하여 현저하게 미세한 페라이트생성이 촉진되는 현상을 알아내고, 이를 2상형 열연고강도강판의 제조에 응용하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은, 이하로 이루어지는 고강도박강판을 제공한다 :
mass%로, C : 0.05~0.15%, Si : 0.5% 이하, Mn : 1.00~2.00%, P : 0.09% 이하, S : 0.01% 이하, N : 0.005% 이하, Sol.Al : 0.01~0.1%를 함유하며 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 등축페라이트를 체적율로 60% 이상, 마르텐사이트를 체적율로 5~30%를 함유한다.
상기 등축페라이트는 60~95%의 체적율을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 등축페라이트는 5~10㎛의 평균입경을 가지는 것이 바람직하다.
상기 마르텐사이트는 10~20%의 체적율을 가지는 것이 바람직하다.
상기 고강도박강판은, mass%로 0.01~0.5%인 Si 함유량을 가지는 것이 바람직하다. Si 함유량이 mass%로 0.25% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 한편, Si는 강도를 상승시키는 효과가 있으므로, 0.01% 이상인 것이 바람직하다. P 함유량은 mass%로 0.020~0.06%인 것이 바람직하다.
상기 고강도박강판은, mass%로 Mo : 0.01~0.3%, Nb : 0.001~0.05%, Ti : 0.001~0.1%, B : 0.0003~0.002%, Cr : 0.05~0.49%으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 함유하여도 좋다.
상기 고강도박강판은, 0.6 이하의 항복비를 가지는 것이 바람직하다. 항복비가 0.6을 초과하면 프레스 성형시의 형상 동결성, 즉 치수정밀도가 열화한다.
또한, 본 발명은 이하의 공정을 가지는 고강도박강판의 제조방법을 제공한다;
mass%로, C : 0.05~0.15%, Si : 0.5% 이하, Mn : 1.00~2.00%, P : 0.09% 이하, S : 0.01% 이하, N : 0.005% 이하, Sol.Al : 0.01~0.1%를 함유하며 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 슬래브를 주조하는 공정,
주조한 슬래브를 직접 또는 가열하여, Ar3점 온도 이상에서 열간압연하는 공정,
열간압연 종료후 2초 이내에 냉각을 개시하고, 150℃/초 이상의 냉각속도로 750~600℃로 냉각하는 제1냉각공정,
750~600℃의 온도범위내에 2~15초 유지하는 공정,
20℃/초 이상의 냉각속도로 냉각하는 제2냉각공정과,
400℃ 이하의 권취온도로 권취하는 공정.
상기 슬래브는, mass%로 Mo : 0.01~0.3%, Nb : 0.001~0.05%, Ti : 0.001~0.1%, B : 0.0003~0.002%, Cr : 0.05~0.49%으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 함유하여도 좋다.
상기 제1냉각공정의 냉각속도가 150~1000℃/초인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 200~700℃/초이다.
상기 제2냉각공정의 냉각속도는 20~1000℃/초인 것이 바람직하다.
상기 권취온도는 0~400℃인 것이 바람직하다.
또, 본 명세서에 있어서, 강의 성분을 나타내는 %는, 모두 mass%이다.
또한, 본 발명에 있어서, 고강도박강판이란, 기계구조부품으로서 적합한 인장강도(TS)가 590MPa을 초과하는 박강판이다.
발명을 실시하기 위한 형태
본 발명의 고강도박강판은, 성분을 하기에 나타난 바와 같이 규정하고, 등축페라이트체적율을 60% 이상, 마르텐사이트체적율을 5~30%로 하는 것, 더욱이 등축페라이트의 평균입경을 5~10㎛로 하는 것을 특징으로 하며, 이들은 본 발명에서 가장 중요한 요건이다. 이와 같이 성분 및 조직을 규정함에 의하여, 가공성 및 표면성상이 우수한 고강도박강판을 얻을 수 있다. 또한, 상기 고강도박강판은, Ar3 점 온도 이상에서 열간압연을 행하고, 이어서 열간압연종료후 2초 이내에 냉각을 개시하고, 150℃/초 이상의 냉각속도로 750~600℃로 냉각하고, 이어서 750~600℃의 온도범위내에 2~15초 유지후, 20℃/초 이상의 냉각속도로 냉각하고, 400℃ 이하의 온도로 권취함에 의하여 제조하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 제조방법에 있어서, 열간압연후, 2초 이내에 냉각을 개시하고, 150℃/초 이상의 초급속냉각을 행하고, 750~600℃로 일정시간 유지하는 것도 본 발명에 있어서 중요한 요건이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
최초로 본 발명강판의 화학성분의 한정이유에 관하여 설명한다.
C : 0.05~0.15%
C는 마르텐사이트상을 강화하기 위하여 중요한 원소이고, 충분한 효과를 달성하기 위해서는 0.05% 이상 첨가할 필요가 있다. 한편, 첨가량이 0.15%를 넘으면, 오스테나이트가 안정화하여, 2상화가 곤란하게 되어 연성이 저하한다. 이상으로부터 C는 0.05% 이상 0.15% 이하로 한다. 또, 스폿용접성을 고려하면, 첨가량이 0.07% 미만에서는 인장전단강도(Tensile Shear Strength)가 저하하는 경우가 있다. 또한, 0.10%를 초과하면 십자인장강도(Cross Tensile Strength)가 저하하는 경우가 있다. 따라서, 바람직하게는 0.07% 이상 0.10% 이하이다.
Si : 0.5% 이하
Si는 적스케일에 의하여 표면성상을 열화시킬 뿐 아니라, 도장성, 용접성도 열화시킨다. 0.5%를 초과하면 Si의 악영향이 현저하게 된다. 이상으로부터 Si는 0.5% 이하로 한다. 표면성상이 특히 중시되는 용도의 경우는, Si는 0.25% 이하가 바람직하다. 한편, Si는 강도를 상승시키는 효과가 있으므로, 0.01% 이상인 것이 바람직하다.
Mn : 1.00~2.00%
Mn은 열연후, 냉각중에 있어서 펄라이트생성을 억제하기 때문에, 2상조직형성에 중요한 역할을 담당한다. 1.00% 미만에서는 그 효과가 충분하지 않아, 펄라이트가 생성하여 YR이 상승하여 프레스 성형성이 열화한다. 한편, 2.00%를 초과하면 오스테나이트가 지나치게 안정화하여, 등축페라이트의 생성이 방해받는다. 이상으로부터 Mn은 1.00% 이상 2.00% 이하로 한다. 또, Mn은 1.30% 미만에서는 강도가 저하하는 경우가 있으므로, 1.30% 이상이 바람직하며, 한편 1.80%를 초과하면 연신율이 저하하는 경우가 있으므로, 1.80% 이하가 바람직하다.
P : 0.09% 이하
P는 0.09%를 초과하면 연신율을 현저하게 열화시키므로, 0.09% 이하로 한다. 또한, 0.06%를 초과하면 용접부의 인성을 열화시켜, 접합강도를 저하시키는 경우가 있으므로, P는 0.06% 이하가 바람직하다. 또, P는 0.020% 이상에서는 등축페라이트생성을 촉진하고, YR을 떨어뜨리는 효과가 있으므로, 0.020% 이상이 바람직하다.
S : 0.01% 이하
S는 조강(粗鋼) 중에 함유되는 불순물이고, 소재강판의 성형성 및 용접성을 열화시키므로, 가능한 한 제조공정에서 제거, 저감하는 것이 바람직하다. 그러나, S를 필요 이상으로 저감하면 정련코스트가 상승하므로, S는 실질적으로 무해하게 되는 0.01% 이하로 한다.
N : 0.005% 이하
N은 조강 중에 함유되는 불순물이고, 소재강판의 성형성을 열화시키므로, 가능한 한 제조공정에서 제거, 저감하는 것이 바람직하다. 그러나, N을 필요 이상으로 저감하면 정련코스트가 상승하므로, N은 실질적으로 무해하게 되는 0.005% 이하로 한다.
Sol.Al : 0.01~0.1%
Al은 탈산 및 N을 AlN으로 석출시키기 위하여 첨가된다. 0.01% 미만에서는 탈산ㆍ탈질의 효과가 충분하지 않고, 한편 0.1%를 초과하면 Al 첨가의 효과가 포화하여 비경제적이다. 이상으로부터, Sol.Al은 0.01% 이상 0.1% 이하로 한다.
또한, 본 발명강은, 상기 필수첨가원소로 목적으로 하는 특성이 얻어지지만, 상기 필수첨가원소에 부가하여, 강도 상승을 위하여 Mo, Nb, Ti, B, Cr을 필요에 따라서 1종 또는 2종 이상으로 첨가하여도 좋다. 그 경우, 각각의 첨가량이 0.01%, 0.001%, 0.001%, 0.0003%, 0.05% 미만에서는 첨가의 효과가 충분하지 않다. 한편, Mo, Nb, Ti, B가 각각 0.3%, 0.05%, 0.1%, 0.002%를 초과하면, 2상조직의 생성을 방해하고, 석출강화량이 지나치게 크게 되기 때문에, 기계적특성이 열화(YR이 상승 또는 연신율이 저하)한다. 또한, Cr이 0.49%를 초과하면 화성(化成)처리성을 열화시킨다. 따라서, 이들 원소를 첨가하는 경우는, Mo는 0.01% 이상 0.3% 이하, Nb은 0.001% 이상 0.05% 이하, Ti는 0.001% 이상 0.1% 이하, B는 0.0003% 이상 0.002% 이하, Cr은 0.05% 이상 0.49% 이하로 한다.
또, 상기 이외의 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다. 불가피한 불순물로서, 예컨대 O는 비금속개재물을 형성하여 품질에 악영향을 미치기 때문에, O는 0.003% 이하로 저감하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 본 발명의 작용효과를 해하지 않는 미량원소로서, Ni, V, Cu, Sb, Sn, Mg, REM을 0.1% 이하의 범위로 함유하여도 좋다.
다음에 본 발명의 금속조직의 한정이유에 관하여 설명한다.
먼저, 등축페라이트체적율은 60% 이상으로 한다. 등축페라이트체적율은 본 발명의 특징인 저YR특성의 발현에 매우 중요하다. YR을 0.6 이하로 하기 위해서는, 등축페라이트의 체적율이 60% 이상으로 할 필요가 있다. 또, 등축페라이트는, 페라이트상 중에서, 그 형태로부터 침상(針狀)페라이트로 구별되고, 또 페라이트결정립의 최장 직경과 최단 직경의 비가 5 이하의 것이다.
마르텐사이트체적율은 5~30% 로 한다. 마르텐사이트체적율은 강도, 연성 및 저YR특성에 영향을 미치기 때문에, 상기 등축페라이트체적율과 마찬가지로, 본 발명에 있어서 중요한 요건이다. 마르텐사이트체적율이 5% 미만에서는 강도가 낮고, 저YR특성이 얻어지지 않는다. 한편, 30% 초과에서는 연성이 저하한다. 따라서, 마르텐사이트체적율은 5% 이상 30% 이하로 한다. 또, 양호한 저YR특성을 얻기 위해서는, 마르텐사이트체적율은 10% 이상 20% 이하가 바람직하다. 또, 잔부조직은 침상페라이트(Acicular ferrite), 베이나이트, 펄라이트 등이지만, 등축페라이트와 마르텐사이트의 각 체적율이 상기 범위라면 본 발명의 효과를 가지므로, 잔부조직의 체적율은 특히 한정하지 않는다.
또, 강도와 연성의 균형, 즉 강도와 연신율 값의 곱을 한층 향상시키기 위해서는, 등축페라이트의 평균입경을 5~10㎛로 하는 것이 바람직하다. 일반적으로 인장시험에 있어서 연신율 값은, 전체 연신율과 국부 연신율의 합으로 표시되지만, 등축페라이트입경이 5㎛ 미만에서는 전체 연신율이 저하하는 경우가 있다. 한편 10㎛를 초과하면 허용범위내에서는 어떤 부분의 국부 연신율이 열화한다. 이것은 결정립이 조대화하면, 2상강에서는, 변형이 불균일하게 되기 때문에, 일부에 응력이 집중하여 마이크로 균열의 생성이 촉진되기 때문인 것으로 생각된다.
다음에, 본 발명의 가공성 및 표면성상이 우수한 고강도박강판의 제조방법에 관하여 설명한다.
본 발명의 고강도박강판은, 상기 화학성분범위로 조정된 슬래브를 주조후, 직접 또는 가열하여, Ar3점 온도 이상에서 열간압연을 행하고, 이어서 열간압연 종료후 2초 이내에 냉각을 개시하고, 150℃/초 이상의 냉각속도로 750~600℃로 냉각하며, 다음에 750~600℃의 온도범위내에 2~15초 유지후, 20℃/초 이상의 냉각속도로 냉각하고, 400℃ 이하의 온도로 권취하는 것에 의하여 얻어질 수 있다.
상기에 있어서, 슬래브의 주조방법은 한정되지 않는다. 연속주조의 경우는, 직접 그대로 열간압연하여도 좋고, 냉각후 재가열하고 열간압연을 실시하여도 좋다.
열간압연은 Ar3점 온도 이상에서 실시한다. Ar3점 미만의 온도에서는, 페라이트, 오스테나이트 2상영역에서 열간압연되어, 등축페라이트생성이 방해되며, YR이 상승하여 연성이 저하한다.
열간압연 종료후 2초 이내에 냉각을 개시하고, 150℃/초 이상의 냉각속도로 유지온도인 750~600℃까지 냉각한다. 이 열간압연 직후의 1차냉각은 본 발명에 의한 효과(등축페라이트 생성촉진에 의한 저YR효과) 발현을 위한 가장 중요한 요건이다. 이와 같이 1차 냉각을 규정하고, 즉시 급속냉각을 행함으로써, 1차 냉각의 다음에 행해지는 750~600℃에서의 유지에 있어서 등축페라이트의 미세 석출을 비약적으로 촉진시키는 것이 가능하게 된다. 열간압연종료후, 냉각개시까지의 시간이 2초를 초과하면, 오스테나이트 입계에 페라이트가 불균일하게 생성하여, 냉각후 유지중의 등축페라이트의 석출을 방해한다. 또한, 냉각속도가 150℃/초 미만에서는, 냉각중에 있어서의 페라이트의 오스테나이트 입계로의 불균일석출이 역시 억제될 수 없어, 냉각후 유지중의 등축페라이트의 석출을 방해한다. 또, 상기 효과를 크게 하기 위해서는, 1차냉각속도는 200℃/초 이상이 바람직하다. 한편, 1차 냉각속도가 1000℃/초를 초과하면 판두께범위내에서 금속조직이 불균일하게 되고, 기계적특성이 열화하는 경우가 있기 때문에, 1차 냉각속도는 1000℃/초 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 700℃/초 이하이다.
1차냉각후, 750~600℃의 온도범위내에 2~15초 유지한다. 유지를 행하는 온도영역이 750℃를 초과하면, 페라이트생성의 구동력이 작아서 석출촉진효과가 얻어지지 않는다. 한편 600℃ 미만에서는 Fe원자의 확산에 율속(律速)되는 페라이트 석출이 지연되어, 충분한 등축페라이트생성이 얻어지지 않는다. 또한, 유지시간이 2초 미만에서는 페라이트석출시간이 충분하지 않고, 저YR특성이 얻어지지 않는다. 한편, 15초를 초과하여 유지하면 펄라이트의 생성이 개시되기 때문에, 기계적특성이 열화한다.
유지후, 20℃/초 이상의 냉각속도로 2차 냉각하고, 400℃ 이하의 온도로 권취한다. 2차 냉각에 있어서 냉각속도는, 냉각중에 있는 펄라이트, 베이나이트의 생성억제를 위하여 20℃/초 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 2차 냉각속도가 1000℃/초를 초과하면 판두께범위내에서 금속조직이 불균일하게 되고, 기계적특성이 열화하는 경우가 있기 때문에, 2차 냉각속도는 1000℃/초 이하가 바람직하다.
권취온도는, 권취후 펄라이트, 베이나이트의 생성을 억지(抑止)하고, 마르텐사이트를 생성시켜, 목표로 하는 0.6 이하의 YR를 달성하기 위하여 400℃ 이하로 할 필요가 있다. 또, 코일내의 강도 변동을 억제하기 위해서는, 권취온도는 300℃ 이하가 바람직하며, 200℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 0℃ 미만에서는 물에 의한 냉각이 곤란하게 되기 때문에, 권취온도는 0℃ 이상이 바람직하다.
또, 이상에 의하여 얻어진 본 발명의 고강도박강판에 대하여, 더욱 형상교정하기 위하여, 스킨패스압연을 실시하여도 좋다. 또한, 본 발명의 고강도박강판을 베이스재료(base material)로 하여 용융아연 또는 전기아연도금 등 각종 표면처리를 행하여도 좋다.
실시예 1
표 1에 도시된 화학성분을 가지는 슬래브를 연속주조후, 일단 냉각하고 이어서 1100~1300℃로 가열하고, Ar3점온도 ~ 850℃에서 최종압연을 행하고, 판두께 1.6~3.2mm로 하였다. 다음에, 최종압연 종료후 1초 이내에 냉각을 개시하여 300~500℃/초의 냉각속도로 680~720℃까지 일차 냉각하고, 같은 온도범위내에서 7~12초 유지하고, 이어서 25~30℃/초로 냉각하고, 350℃ 이하에서 권취하여, 열연강판을 얻었다. 다만, 강번호 4에서는 일차냉각 정지온도를 550℃로 하고, 강번호 5에서는 권취온도를 450℃로 함에 의하여, 표1에 기재된 조직구성으로 조정하였다. 등축페라이트 및 마르텐사이트체적율은, 강판의 판폭방향으로 수직한 단면을 관찰하고, 각 면의 면적율을 측정함으로써 산출하였다. 등축페라이트 입경은 상기 단면조직에 있어서, 선분법(線分法)에 의하여 측정하고, 압연방향과 판두께방향의 평균값으로 하였다.
상기에 의하여 얻어진 열연강판에 대하여, 기계적특성, 표면성상, 스폿용접성을 평가하였다. 얻어진 결과를 표2에 나타낸다. 또, 각 평가방법은 이하와 같다. 기계적특성은 JIS5호 인장시험편을 압연방향과 직각으로 채취하고, JISZ2241에 준거하여 시험하였다. 표면성상은 적스케일의 유무를 육안에 의하여 판정하였다. 스폿용접성은 5× 의 너겟(nugget)이 형성되는 조건에서 스폿용접후, 끌(chisel)을 사용한 필 시험(Peel test)에 의한 파단형태에서 모재가 파단한 경우를 ○, 용접부가 파단한 경우를 ×로 판정하였다.
표2에 의하여 본 발명강은 어느것도 기계적특성이 우수하고(YR : 0.6 이하), 표면성상, 용접성이 양호한 것을 알 수 있다. 또한, 강번호 12,17은 Si농도가 다소 높기 때문에, 표면성상이 다소 열화하지만, 실용상문제가 없는 수준으로 판단하였다.
이에 대하여, 비교예인 강번호 1은 C농도가 본 발명범위 외로 낮기 때문에, 마르텐사이트의 경도가 불충분하며, 그 결과 YR이 높다. 강번호 4,5는 등축페라이트체적율 또는 마르텐사이트체적율이 본 발명범위 외이기 때문에, 양호한 2상조직이 얻어지지 않으며 YR이 높다. 강번호 9는 C농도가 본 발명범위 외로 높기 때문에, 페라이트생성이 지연되어, 양호한 2상조직이 얻어지지 않으며 YR이 높다. 또한, 스폿용접성도 열화한다. 강번호 13은 Si농도가 본 발명범위 외로 높기 때문에, 적스케일이 발생하여, 표면성상이 불량하였다. 강번호 14는 Mn농도가 본 발명범위 외로 낮기 때문에, 오스테아나이트가 불안정화하고 펄라이트가 발생하였기 때문에, YR이 높다. 강번호 16은 Mn농도가 본 발명범위 외로 높기 때문에, 등축페라이트생성량이 적고, YR이 높다. 강번호 18은 P농도가 본 발명범위 외로 높기 때문에, 스폿용접성이 현저하게 열화하였다.
실시예 2
표1에 도시한 화학성분을 가지는 슬래브의 일부를 사용하여, 표3에 도시한 제조조건으로 열간압연, 냉각, 권취를 행하고 열연강판을 얻었다.
상기에 의하여 얻어진 열연강판에 대하여, 기계적특성, 표면성상, 스폿용접성을 평가하였다. 얻어진 결과를 표4에 나타낸다. 또, 각 평가방법은 실시예 1과 동일하다.
표4에 의한 본 발명강은 어느것도, 기계적특성이 우수하다(YR : 0.6 이하)는 것을 알 수 있다. 또한, 표면성상, 스폿용접성은 실시예 2의 범위에서는 어느 것도 양호하였다.
이에 대하여, 비교예인 부호 D는 압연종료후, 1차 냉각개시까지의 시간이 본 발명범위 외로 길기 때문에, 냉각개시전에 페라이트가 불균일하게 생성하여 양호한 2상조직으로 되지 않고, YR이 높다. 부호 E는 1차냉각속도가 본 발명범위 외로 낮기 때문에, 냉각중에 페라이트가 불균일하게 생성하여, 양호한 2상조직으로 되지 않고, YR이 높다. 부호 I는 1차냉각정지온도가 본 발명범위 외로 높기 때문에, 그 후의 유지중에 있어서의 페라이트 생성이 불충분하여, 양호한 2상조직으로 되지 않고, YR이 높다. 부호 M은 1차냉각정지온도가 본 발명범위 외로 낮기 때문에, 그 후의 유지중에 있어서의 페라이트 생성이 불충분하여, 양호한 2상조직으로 되지 않고, YR이 높다. 부호 N은 1차냉각후의 유지시간이 본 발명범위 외로 충분하지 않기 때문에, 페라이트생성이 불충분하여 양호한 2상조직으로 되지 않고 YR이 높다. 부호 Q는 1차 냉각후의 유지시간이 본 발명범위 외로 길기 때문에, 유지중에 펄라이트가 생성하여 양호한 2상조직으로 되지 않고 YR이 높다. 부호 R은 2차냉각속도가 본 발명범위 외로 낮기 때문에, 냉각중에 베이나이트가 생성하여 양호한 2상조직으로 되지 않고 YR이 높다. 부호 W는 권취온도가 본 발명범위 외로 높기 때문에, 권취후에 베이나이트가 생성하여, 양호한 2상조직으로 되지 않고, YR이 높다.
도1에, 강 No, 2에 관하여, YR과 1차 냉각속도의 관계를 나타낸다. 본 발명범위인 150℃/초 이상에서 YR이 낮은 양호한 특성이 얻어지는 것이 명백하다. 또, 샘플 D에 관하여는 1차냉각까지의 시간이 5초로서 본 발명범위를 벗어나기 때문에, 양호한 결과가 얻어지지 않는다.
본 발명강판은 우수한 프레스 성형성을 가지고, 또한 우수한 표면성상을 가지기 때문에, 외관 성상이 중시되는 성형부품 등의 용도에도 적용될 수 있다.
본 발명에 의하면, 가공성 및 표면성상이 우수한 고강도박강판을 얻을 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의하여 얻어지는 박강판은, 고강도이면서 저YR(0.6 이하), 고연성을 가지고, 프레스 성형성이 우수하며, 또한 표면성상, 스폿용접성도 우수하므로, 용이하게 자동차 부품이나 기계구조부품으로 사용할 수 있다. 또한, 종래의 연질강판과 동일한 공정으로 제조하는 것이 가능하므로, 특별한 원소를 첨가함이 없이 양호한 성능을 얻을 수 있기 때문에, 낮은 제조코스트화가 가능하다. 따라서, 금후 널리 실용화가 기대되며, 자동차 경량화에 의한 지구환경의 보전 및 안전성의 향상을 통하여 사회의 발전에 기여하는 것이 기대된다.
도1은, 항복비(YR)와 1차 냉각속도의 관계를 나타낸 그래프이다.

Claims (15)

  1. mass%로, C : 0.05~0.15%, Si : 0.5% 이하, Mn : 1.00~2.00%, P : 0.09% 이하, S : 0.01% 이하, N : 0.005% 이하, Sol.Al : 0.01~0.1%를 함유하며 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 등축페라이트를 체적율로 60% 이상, 마르텐사이트를 체적율로 5~30%를 함유하는 고강도박강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 등축페라이트가 60~95%의 체적율을 가지는 것을 특징으로 하는 고강도박강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마르텐사이트가 10~20%의 체적율을 가지는 것을 특징으로 하는 고강도박강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 등축페라이트가 5~10㎛의 평균입경을 가지는 것을 특징으로 하는 고강도박강판.
  5. 제1항에 있어서,
    mass%로, Mo : 0.01~0.3%, Nb : 0.001~0.05%, Ti : 0.001~0.1%, B : 0.0003~0.002%, Cr : 0.05~0.49%으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도박강판.
  6. 제1항에 있어서,
    Si 함유량이 mass%로 0.01~0.5%인 것을 특징으로 하는 고강도박강판.
  7. 제1항에 있어서,
    Si 함유량이 mass%로 0.01~0.25%인 것을 특징으로 하는 고강도박강판.
  8. 제1항에 있어서,
    P 함유량이 mass%로 0.020~0.06%인 것을 특징으로 하는 고강도박강판.
  9. 제1항에 있어서,
    0.6 이하의 항복비를 가지는 것을 특징으로 하는 고강도박강판.
  10. mass%로, C : 0.05~0.15%, Si : 0.5% 이하, Mn : 1.00~2.00%, P : 0.09% 이하, S : 0.01% 이하, N : 0.005% 이하, Sol.Al : 0.01~0.1%를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 슬래브를 주조하는 공정,
    주조한 슬래브를 직접 또는 가열하여, Ar3점 온도 이상에서 열간압연하는 공정,
    열간압연 종료후 2초 이내에 냉각을 개시하고, 150℃/초 이상의 냉각속도로 750~600℃로 냉각하는 제1냉각공정,
    750~600℃의 온도범위내에 2~15초 유지하는 공정,
    20℃/초 이상의 냉각속도로 냉각하는 제2냉각공정과,
    400℃ 이하의 권취온도로 권취하는 공정을 가지는 고강도박강판의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 슬래브가, mass%로 Mo : 0.01~0.3%, Nb : 0.001~0.05%, Ti : 0.001~0.1%, B : 0.0003~0.002%, Cr : 0.05~0.49%으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도박강판의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1냉각공정의 냉각속도가 150~1000℃/초인 것을 특징으로 하는 고강도박강판의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1냉각공정의 냉각속도가 200~700℃/초인 것을 특징으로 하는 고강도박강판의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제2냉각공정의 냉각속도가 20~1000℃/초인 것을 특징으로 하는 고강도박강판의 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 권취온도가 0~400℃인 것을 특징으로 하는 고강도박강판의 제조방법.
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