KR20080100835A

KR20080100835A - 화성 처리성이 우수한 고강도 냉연 강판

Info

Publication number: KR20080100835A
Application number: KR1020087023867A
Authority: KR
Inventors: 요이치 무카이; 신지 고즈마; 마사히로 노무라
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2008-11-19
Also published as: US20090014095A1; GB0819197D0; US8795442B2; GB2450066B; CN101370954B; KR20110121727A; GB2450066A; CN101370954A; WO2007114261A1

Abstract

본원 발명은, 고강도화를 도모하여 Mo를 첨가한 것이라도, 안정하고 우수한 화성 처리성을 갖는 고강도 냉연 강판을 제공한다. 냉연 강판의 표면 성상이, 요철의 최대 깊이(Ry)에서 10㎛ 이상, 또한 해당 요철의 평균 간격(Sm)에서 30㎛ 이하라는 특성을 만족하는 외에, 표면 요철의 부하 길이율(tp40)이 20% 이하라는 특성과, 해당 부하 길이율 (tp60)과 (tp40)의 차가 60% 이상이라는 특성 중 어느 한쪽, 보다 바람직하게는 양 특성을 만족하고, 또한 표면에 폭 3㎛ 이하이고 깊이 5㎛ 이상인 크랙이 존재하지 않는다.

Description

화성 처리성이 우수한 고강도 냉연 강판{HIGH-STRENGTH COLD ROLLED STEEL SHEET EXCELLING IN CHEMICAL TREATABILITY}

본 발명은 고강도를 가짐과 아울러, 인산염 처리 등의 화성(化成) 처리성이 우수한 냉연 강판에 관한 것이다.

최근, 자동차 등의 경량화에 수반되는 연료 소비율 향상, 또는 배기 가스 저감의 관점에서, 강재의 고강도화가 한층 더 요구되고 있으며, 특히 냉연 강판에 관해서는 고강도화가 급속히 진행되고 있다. 이러한 요망에 대해서는, 합금 원소를 첨가함으로써 고강도화를 도모하는 것이 일반적이지만, 합금 원소의 첨가량을 많게 하면 화성 처리성이 저하된다는 문제가 생기게 된다. 그 중에서도 Mo은, 높은 강도 향상 효과를 갖고 있음에도, 연성의 저하가 적어서, 강도 향상 원소로서 범용되고 있다. 그런데 강(鋼)에 Mo를 첨가하면, 화성 처리액 중의 강판의 자연 전위가 귀한 방향으로 진행하여, 화성 처리성이 현저히 열화된다는 새로운 문제가 생기게 된다.

그래서, 합금 원소의 첨가에 의한 고강도화의 목적을 달성하면서, 화성 처리 성을 개선하는 방법도 몇 가지가 제안되어 있다.

예컨대 특허 문헌 1에는, 강판 표면의 조도의 규칙성을 나타내는 규칙도 파라미터를 0.25% 이하로 억제함으로써, 화성 처리성을 높이는 방법이 개시되어 있다. 이 경우의 제어 대상은 저탄소 킬드강에 속하는 340㎫급 이하인 것이고, 또한 이 기술은 본건 발명에서 특히 주목하는 Mo 첨가강에 대해서는 거의 그 효과가 발현되지 않는다. 또한, 고강도 강판을 얻기 위해서는, Si나 Mn 등의 강화 작용을 갖는 합금 원소의 활용도 유용한 수단으로 된다. 그런데, 그들 합금 원소는, 냉간 압연 후의 소둔(燒鈍) 공정에서 표면 산화물을 생성하기 때문에, 그 표면 산화물을 제어하지 않은 한, 표면 조도의 규칙도 파라미터를 조정하는 것만으로 화성 처리성을 개선하는 것은 불가능하다.

또한, 특허 문헌 2에는, 고강도 냉연 강판의 표면에 20~1500㎎/㎡ 정도의 철(鐵) 피복을 형성하고, 강판 표면에 농화(濃化)된 합금 원소나 선택 산화층의 영향을 억제함으로써 화성 처리성의 저하 방지를 도모하고 있다. 그런데 이 방법에서는, 철 피복을 형성하기 위해서 전기 도금 처리가 필요하게 되어, 생산성이나 비용의 문제가 발생하게 된다.

한편, 본 발명자들은, 강판 표면에 생성하는 산화물의 형태를 제어함으로써, 인산염 결정의 핵 생성 사이트로서 유효히 활용하여 화성 처리성을 높이는 기술을 개발해서, 먼저 특허 문헌 3으로서 제안하고 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 소화 제62-151208호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 평성 제5-320952호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 제2005-187863호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 상기한 바와 같은 상황 하에서, Mo를 포함하지 않는 고강도 냉연 강판은 물론, 고강도화를 도모하여 Mo를 첨가한 냉연 강판이더라도, 안정하고 우수한 화성 처리성을 발휘할 수 있는 고강도 냉연 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 따른 고강도 냉연 강판은, 예컨대 390㎫ 이상, 또는 780㎫ 레벨 이상의 인장 강도를 갖는 고강도 냉연 강판으로서, 해당 강판 표면에 존재하는 요철의 최대 깊이(Ry)가 10㎛ 이상, 해당 요철의 평균 간격(Sm)이 30㎛ 이하라는 요건을 만족시키는 외에,

1) 표면 요철의 부하 길이율(tp40)이 20% 이하, 및

2) 표면 요철의 부하 길이율 (tp60)과 (tp40)의 차가 60% 이상

이라는 2개의 요건 중 어느 한쪽의 요건을 만족시키며, 보다 바람직하게는, 이들 1), 2)의 요건을 동시에 만족시키고,

또는, 동(同) 표면에 존재하는 폭 3㎛ 이하이고, 깊이 5㎛ 이상인 크랙이 존재하지 않는 화성 처리성이 우수한 고강도 냉연 강판이다.

본 발명에 따른 상기 강판의 성분 조성은, 요구 강도에 따라 임의로 변경할 수 있지만, 바람직한 것은 기본 성분으로서 C: 0.05~1.0%, Si: 2% 이하, Mn: 0.3~4.0%, Al: 0.005~3.0%를 만족시키고, 바람직하게는 고강도화를 위해, Mo: 0.02~1.0%를 더 포함하고, 또는, 필요에 따라 Cr: 1.0% 이하, Ti:0.2% 이하, Nb: 0.1% 이하, V: 0.1% 이하, Cu: 1.0% 이하, Ni: 1.0% 이하, B: 0.002% 이하, Ca: 0.005% 이하로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 더 포함하는 것이며, 잔부(殘部)는 철과 불가피 불순물로 이루어지는 강(鋼)이다.

또한, 본 발명에 따른 고강도 냉연 강판의 강도 레벨은, 용도·목적에 따라서도 변하기 때문에 일률적으로 정하는 것은 불가능하지만, 범용적인 강도 레벨은 인장 강도로 390㎫ 이상, 보다 바람직하게는 780㎫ 이상을 갖는 것이다. 이러한 강도 레벨과 화성 처리성을 만족시키는 강판의 바람직한 금속 조직은, a) 페라이트와 템퍼링 마르텐사이트의 2상(相) 조직을 갖는 것과, b) 페라이트가 5~80면적%, 베이나이트가 5~80면적%이고, 페라이트와 베이나이트의 합계량이 75면적% 이상이며, 또한 잔류 오스테나이트가 5면적% 이상인 복합 조직을 갖는 것이다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 냉연 강판의 표면에 존재하는 요철의 최대 깊이(Ry)와 상기 요철의 평균 간격(Sm)을 규정함과 아울러, 당해 표면 요철의 부하 길이율(tp40) 및/또는 해당 부하 길이율 (tp40)과 (tp60)의 차를 규정하고, 또한 크랙의 폭과 깊이를 특정함으로써, 화성 처리성을 현저히 개선할 수 있어, Mo를 포함하지 않는 냉연 강판은 물론, 화성 처리성을 열화시키는 Mo를 고강도화를 위해 적량 함유시킨 고강도 냉연 강판이더라도 우수한 화성 처리성을 보증하여, 강도와 화성 처리성을 겸비한 냉연 강판을 저렴하게 제공할 수 있다.

도 1은 강판 표면에 존재하는 요철의 최대 깊이(Ry)의 정의를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 강판 표면에 존재하는 요철의 평균 간격(Sm)의 정의를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 강판 표면에 존재하는 요철의 부하 길이율 (tp40), (tp60)의 정의를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 실험으로 채용한 산(酸) 세정 전의 가열 담금질·템퍼링 히트(heat) 패턴의 개요를 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명자들은 전술한 바와 같은 해결 과제 하에서, 특히 고강도화의 수단으로서 Mo를 첨가한 냉연 강판을 대상으로 하여, Mo 첨가에 의한 화성 처리성 저하의 문제를 개선하도록 예의 연구를 계속해 왔다.

그 결과, 냉연 강판 표면의 요철의 최대 깊이(Ry)를 「10㎛ 이상」, 해당 요 철의 평균 간격(Sm)을 「30㎛ 이하」로 특정함과 아울러, 표면 요철의 부하 길이율(tp40)을 20% 이하로, 및/또는 해당 요철의 부하 길이율 (tp60)과 (tp40)의 차[(tp60)-(tp40)]를 60% 이상으로 조정하고, 또한, 동(同) 표면에 존재하는 크랙의 폭과 깊이를 특정해 주면, Mo를 포함하지 않는 냉연 강판은 물론, 더욱더의 고강도화를 도모하도록 적량의 Mo가 첨가된 냉연 강판이더라도 화성 처리성의 저하가 억제되어, 우수한 화성 처리성과 강도를 겸비한 냉연 강판을 얻을 수 있다는 것을 알아내었다.

본 발명에서 규정하는 표면 요철의 상기 최대 깊이(Ry)란, 예컨대 도 1에 나타내는 바와 같은 표면 조도 곡선의 최고 산정(山頂)(Rt)과 최심(最深) 곡저(谷底)(Rb)의 간격을 의미하며, 해당 요철의 평균 간격(Sm)이란, 예컨대 도 2에 나타내는 바와 같은 표면 조도 곡선에서의 평균선의 산으로부터 골짜기로 변하는 점을 변화점으로 하여, 변화점으로부터 다음 변화점까지의 간격(S₁, S₂, …, S_n)의 평균값을 의미한다. 또한, 부하 길이율[profile bearing length ratio](tp)란, 예컨대 도 3에 나타내는 바와 같은 표면 조도 곡선을 임의의 절단선 레벨(p)로 절단했을 때의 절단 부분 길이(l₁, l₂, …, l_n)의 측정 길이(L)에 대한 백분율을 의미하며, 상기 절단선 레벨(p)이 최고 산정(Rt)인 것은 0(Zero)에서 (tp0), 최심 곡저(Rb)인 것은 100에서 (tp100)으로 나타내어진다. 그리고, 해당 절단선 레벨(p)이 「40」 또는 「60」일 때의 상기 절단 부분 길이(l₁+l₂+l₃+…l_n)의 측정 길이(L)에 대한 백분률이 (tp40) 또는 (tp60)으로 나타내어지는 값이다.

그리고, 상기 표면 요철의 최대 깊이(Ry)가 「10㎛ 이상」, 평균 간격(Sm)이 「30㎛ 이하」이고, 또한, 상기 표면 요철의 부하 길이율(tp40)이 20% 이하, 및/또는 부하 길이율 (tp60)과 (tp40)의 차[(tp60)-(tp40)]가 60% 이상이며, 또한, 동 표면에 폭 3㎛ 이하이고 깊이 5㎛ 이상인 크랙이 존재하지 않는 것은, Mo를 포함하지 않는 강재는 물론, 적량의 Mo를 함유하는 냉연 강판이더라도 안정하고 우수한 화성 처리성을 나타내는 것이 확인된 것이다.

본 발명에 있어서는, 상기와 같이 표면 요철의 최대 깊이(Ry)가 상대적으로 깊고, 또한 해당 요철의 평균 간격(Sm)이 상대적으로 작을수록, 표면 요철이 미세하고 또한 깊어 인산 아연 결정의 핵 생성 사이트로서의 기능이 높아지고, 전면(全面)에 인산 아연 결정이 생성, 성장하기 쉬워져 화성 처리성이 높아지는 것으로 생각된다.

또한, 상기 표면 요철의 부하 길이율(tp40)이 「20% 이하」(즉, 상대적으로 작음)라는 것은, 표면에 돌출한 볼록부보다 움푹 패어있는 오목부 영역(면적)이 상대적으로 많은 것을 의미하고 있으며, 해당 오목부가 마찬가지로 인산 아연 결정의 핵 생성 사이트로 되어 인산 아연 결정의 생성, 성장을 촉진하고, 또한, 상기 부하 길이율 (tp60)과 (tp40)의 차[(tp60)-(tp40)]가 「60% 이상」(즉, tp60과 tp40의 차가 상대적으로 큼)라는 것은, 볼록부의 정상부로부터 오목부의 바닥부에 걸친 경사면이, 바닥부 방향으로 직선 형상의 경사면을 갖고 있는 것이 아니라 만(灣) 상으로 움푹 패어있는 것을 나타내고 있으며, 해당 만 형상으로 움푹 패어있는 사면 부분이 결정 석출 사이트로서 기능함으로써 인산 아연 결정의 생성, 성장을 촉진하 여, 화성 처리성의 향상에 한층 더 기여하고 있는 것으로 생각된다.

또한, 본 발명에서는, 강판 표면의 또 다른 표면 특성으로서, 폭 3㎛ 이하이고 깊이 5㎛ 이상인 크랙이 존재하지 않는 것이 필요하게 된다. 이 크랙이란, SEM 사진에 의해 2000배로 강판 표면 근방의 단면을 임의의 10시야로 관찰함으로써 확인되는 것이며, 강판 표면에 이러한 예리한 크랙이 존재하면, 화성 처리시에 당해 부위에 인산 아연 결정이 부착되기 어려워져, 만족한 화성 처리성이 얻어지지 않게 된다. 따라서, 상기와 같은 폭과 깊이의 예리한 크랙은 존재하지 않는 것이, 우수한 화성 처리성을 확보하는 데에 있어 중요한 요건으로 된다.

결국, 본 발명에서는, 후술하는 실시예에서도 명확한 것처럼, 상기 표면 요철의 최대 깊이(Ry)를 「10㎛ 이상」, 평균 간격(Sm)을 「30㎛ 이하」로 하는 외에, 지금까지는 화성 처리성의 관점에서 전혀 인식된 적이 없는 부하 길이율(tp40)을 「20% 이하」, 및/또는 부하 길이율 (tp60)과 (tp40)의 차[(tp60)-(tp40)]를 「60% 이상」으로 정하고, 또한, 폭 3㎛ 이하이고 깊이 5㎛ 이상인 크랙이 존재하지 않는 것을 규정함으로써, 안정하고 우수한 화성 처리성을 얻을 수 있었던 것이다.

화성 처리성을 높이는 데에 있어 보다 바람직한 것은, 평균 간격(Sm)이 20㎛ 이하, 부하 길이율(tp40)이 15% 이하, 부하 길이율의 차[(tp60)-(tp40)]가 70% 이상이고, 폭 3㎛ 이하이고 깊이 5㎛ 이상인 크랙이 존재하지 않는 것이다. 또, 부하 길이율(tp60)의 값은 특별히 규정되지 않지만, 화성 처리성을 높이는 데에 있어 바람직한 것은 60% 이상, 보다 바람직하게는 70% 이상이다.

상기와 같은 표면 성상으로 함으로써, 화성 처리에 의해서 강판 표면에 석출 되는 인산염 결정은 보다 미세한 것으로 되고, 또한 인산염의 건전성의 지표인 P비, 즉 Phosphophyllite(포스포파일라이트:P)와 Hopeite(호파이트:H)의 비(P/P+H)는 보다 1에 근접하여, 화성 처리성이 향상된다. 또한, Mo 첨가강에서는, 화성 처리액 속에서 자연 전위가 귀한 방향으로 진행하기 때문에 화성 처리성이 저하되지만, 상기와 같은 표면 성상으로 해 주면, Mo에 의한 화성 처리성의 열화를 보충하고도 남을 우수한 화성 처리성을 얻을 수 있다.

상기와 같은 표면 성상의 냉연 강판을 얻기 위한 방법은 특별히 제한되지 않지만, 본 발명자 등의 실험에 의하면, 소둔 후에 강산 세정을 행함으로써 상기 표면 성상에 근접할 수 있다는 것이 확인되고 있다.

냉연 강판은, 소둔 후 그대로 산세(酸洗)를 실시하지 않는 경우도 있는 한편, 가열시나 물 담금질시에 강판 표면에 생성하는 산화물을 제거하기 위해서 산세를 실시하는 경우도 있다. 그 경우의 산세는, 통상 3~7질량% 정도의 염산 수용액을 이용하여 40~80℃ 정도에서 5~20초 정도 실시되지만, 본 발명에서 의도하는 상기 표면 성상을 얻기 위해서는, 산세액의 염산 농도를 높이고, 산세 온도를 높이고, 또는 산세 시간을 길게 설정함으로써 달성할 수 있다. 보다 구체적으로는, 산세액의 염산 농도를 A(%), 산세 온도를 B(℃), 산세 시간(침지 시간)을 C(초)로 했을 때, 이들이 하기 수학식 (Ⅰ)의 관계

(A/100)×B²×C≥14000

을 만족시키도록 제어(예컨대, 11% HCl-80℃-30초, 15% HCl-80℃-20초, 16% HCl-85℃-15초 등)하면, 전술한 바와 같은 표면 성상이 얻어지기 쉬워진다는 것을 확인하고 있다.

또한, 강판 표면에 생기는 예리한 크랙은, 열간 압연 및 연속 소둔시에 생성된 Si 산화물을 포함하는 선상 화합물이 산(酸) 용해 또는 기계적으로 탈락되는 것에 의해 생긴다고 생각되지만, 상기와 같은 강산 세정 조건으로 산세를 행하면 표면의 요철이 완화되어, 화성 처리성을 저해하는 예리한 크랙은 거의 없어지는 것을 확인하고 있다.

본 강판은 화성 처리성이 우수하기 때문에, 그 용도로서는, 합금 원소를 많이 포함하는 강판이 사용되는 자동차의 구조 부품에 특히 적합하다. 예컨대, 프론트나 리어부의 사이드 부재나 크래쉬 박스 등의 충돌 부품을 비롯하여, 센터 필라 레인포스 등의 필러류, 루프 레일 레인포스, 사이드실, 플로어 부재, 킥부 등의 차체 구성 부품에 적합하게 사용된다.

다음에, 본 발명에서 사용하는 강재의 바람직한 성분 조성을 정한 이유는 하기와 같다.

C: 0.05~1.0%

C는 냉연 강판의 강도를 높이는 데에 있어 중요한 원소이며, 0.05% 미만이면 C의 대부분이 페라이트에 고용(固溶)되게 되기 때문에, 고강도화에 기여하는 탄화물(기본적으로는 철의 탄화물인 시멘타이트, 또는, 필요에 따라 첨가되는 것이 있는 Nb, Ti, V 등의 탄화물)의 생성이 불충분하여, 본 발명에서 의도하는 레벨의 강 도를 얻기 어렵게 된다. 그러나, 과도하게 되면, 성형 가공성이 나빠지는 외에 용접성에도 악영향이 나타나기 때문에, 많더라도 1.0% 이하, 보다 바람직하게는 0.23% 이하로 억제하는 것이 좋다.

Si: 2.0% 이하(0%를 포함함)

Si는, 강을 용제할 때에 탈산성 원소로서 유효하게 작용하는 외에, 오스테나이트로의 탄소의 농축을 촉진하여, 실온에서 오스테나이트를 잔류시켜 우수한 강도-연성 밸런스를 확보하는 점에서도 유효하다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, Si를 0.1% 이상, 바람직하게는 0.5% 이상 함유시키는 것이 좋다. 그러나, Si 함량이 과도하게 많아지면, 고용 강화 작용이 현저하게 되어 압연 부하가 증대한다. 또한, 표면 결함이 생기기 쉬워지고, 또 산세성이나 도장성에도 악영향이 나타나기 때문에, 많더라도 2.0% 이하, 바람직하게는 1.5% 이하로 억제하는 것이 좋다.

Mn: 0.3~4.0%

Mn은, 강도를 높이는 효과를 갖는 외에, 강 중에 혼입하여 취화(脆化) 요인으로 되는 S를 MnS로서 고정하는 점에서도 중요한 원소이다. 이들 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 적어도 0.3% 이상, 바람직하게는 0.5% 이상 함유시키는 것이 좋다. 그러나, 과도하게 많아지면, 연성을 저하시켜 가공성에 악영향을 미치게 할 뿐만 아니라 용접성도 저하시키기 때문에, 많더라도 4.0% 이하, 바람직하게는 2.5% 이하로 억제하는 것이 좋다.

Al: 0.005~3.0%

Al은 탈산 작용을 갖는 원소이며, Al 탈산을 행하는 경우는 0.005% 이상의 Al을 첨가해야 한다. 이 미만이면, 탈산 부족으로 되어 MnO, SiO 등의 산화물계 개재물이 다량으로 생성되어, 국부적인 가공성의 저하를 야기한다. 또한, Al은, Si와 마찬가지로 오스테나이트로의 탄소의 농축을 촉진하여 실온에서의 오스테나이트를 잔류시켜, 우수한 강도-연성 밸런스를 확보하는 점에서도 유효하게 작용한다. 이들 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Al을 적어도 0.005% 이상, 바람직하게는 0.01% 이상, 더 바람직하게는 0.2% 이상 함유시키는 것이 좋다. 그러나, Al 함량이 과도하게 많아지면, 상기 효과가 포화될 뿐, 강의 취화나 비용 상승을 초래하기 때문에, 많더라도 3.0%, 바람직하게는 2.0% 이하로 억제하는 것이 좋다.

Al+Si: 1.0~4.0%

상기와 같이 본 발명에서 Si와 Al은 모두 실온에서의 오스테나이트의 잔류를 촉진하여 강도-연성 밸런스를 높이는 작용을 갖고 있기 때문에, 후술하는 금속 조직면으로부터의 특성을 보다 유효하게 발휘시키기 위해서는, Si와 Al을 합계 1.0% 이상, 보다 바람직하게는 1.2% 이상 함유시키는 것이 좋다. 그러나, 이들 총합이 과도하게 많아지면, 강이 취화 경향을 나타나게 되기 때문에, 합계로 많더라도 4.0% 이하, 바람직하게는 3.0% 이하로 억제하는 것이 좋다.

Mo: 1.0% 이하

Mo는 고용 강화에 의한 냉연 강판의 고강도화를 진행시키는 데에 있어 중요한 원소이며, 그 효과는 0.02% 이상 함유시킴으로써 유효하게 발휘된다. 단, 요구 강도가 500㎫ 레벨 미만인 경우는, 굳이 Mo를 함유시킬 필요도 없다. Mo량은 요구 되는 냉연 강판의 강도 레벨에도 의존하지만, 그 효과가 보다 확실히 발휘되는 것은 0.05% 이상이다. 그러나, 1.0%를 초과하면, 고강도화로의 기여 이상으로 연성(가공성)에 주는 악영향이 현저하고, 강도-신장 밸런스가 급격히 나빠지기 때문에, 상한을 1.0%로 정하였다. 보다 바람직하게는 0.5% 이하로 억제하는 것이 좋다. 또, 본 발명은, 앞서 설명한 바와 같이 Mo 첨가에 의해 열화되는 화성 처리성을 표면 성상의 개선으로 보충하려는 점에서 최대의 특징을 갖는 것이지만, 표면 성상에 의한 화성 처리성 개선 효과는 Mo를 포함하지 않는 고강도 냉연 강판에 대해서도 유효하게 발휘된다.

본 발명에서 사용하는 강의 구성 원소는 상기한 바와 같으며, 잔부는 실질적으로 Fe이다. 여기서 「실질적으로」이란, 강 원료 또는 그 제조 공정에서 혼입될 수 있는 불가피 불순물 원소의 함유를 허용하거나, 또는 전술한 각 성분 원소의 작용 효과를 저해하지 않은 범위에서, 또 다른 원소가 소량 포함되어 있어도 되는 것을 의미한다. 그러한 불가피 불순물 원소로서는, 예컨대 P, S, N, O 등을 들 수 있으며, 또한 그 밖의 원소로서는, Cr, Ti, Nb, V, Cu, Ni, B, Ca 등이 예시된다. 그러나, 이들 원소는, 과도하게 많아지면 크거나 작게 연성이나 표면 성상을 열화시켜, 화성 처리성에 악영향을 미치게 하기 때문에, Cr은 1.0% 이하, Ti는 0.2% 이하, Nb는 0.1% 이하, V는 0.1% 이하, Cu는 1.0% 이하, Ni는 1.0% 이하, B는 0.002% 이하, Ca는 0.005% 이하로 각기 억제해야 한다.

또, 본 발명에 따른 냉연 강판의 강도는, 용도에 따라 C, Si, Mn, Mo 등의 함유율을 변경함으로써 390㎫ 레벨 이상, 또는 780㎫ 레벨 이상의 임의의 강도로 조정할 수 있다.

또, 780㎫급 이상의 냉연 강판을 얻고자 하는 경우는, 냉간 압연 후의 연속 소둔으로 Ac₁ 변태점 이상의 온도로 가열한 후, 소정의 서냉 종점 온도(담금질 개시 온도라고 하는 경우도 있음, 통상은 350~750℃)까지 서냉하고, 그 후 여러 가지의 방법(수냉, 가스 분출, 수냉 롤 발열에 의한 냉각, 미스트 냉각 등)으로 담금질을 행하고, 또 150~550℃ 정도의 온도로 템퍼링 처리를 하는 것에 의해, 금속 조직을 페라이트-템퍼링 마르텐사이트의 2상 조직으로 하는 것이 좋다. 2상 조직의 바람직한 함유 비율은, 종단면 조직 중에 차지하는 면적 비율로, 페라이트:5~95%, 템퍼링 마르텐사이트:5~95%의 범위이다.

또는, 강 조성이 Si: 0.1~2.0%, Al: 0.01~3.0%이고 또한 (Si+Al)이 1.0~4.0%를 만족시키는 강재를 사용하고, 냉간 압연 후의 연속 소둔으로 Ac₁ 변태점 이상의 온도로 가열한 후, 소정의 서냉 종점 온도(예컨대 150~600℃)까지 냉각하고, 그 온도 대역에 60초 정도 이상 체류시킴으로써, 페라이트-베이나이트-잔류 오스테나이트로 이루어지는 복합 조직으로 하는 것이 좋다.

해당 복합 조직의 경우의 페라이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트의 바람직한 함유 비율은, 동일하게 종단면 조직 내에 차지하는 면적 비율로, 페라이트: 5~80%(바람직하게는 30% 이상), 베이나이트: 5~80%(바람직하게는 50% 이하), 잔류 오스테나이트: 5% 이상의 범위이다. 페라이트와 베이나이트의 합계 함량은 75% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상으로 하는 것이 좋고, 그 상한은 잔류 오스테나이 트량과의 밸런스에 의해서 제어된다.

또, 상기 「페라이트」란, 폴리고날페라이트, 즉 전위(轉位) 밀도가 적은 페라이트를 의미하며, 특히 연성에 기여하는 조직인데 반하여, 베이나이트는 특히 강도에 기여하는 조직으로서, 본 발명에서는 강도와 연성의 밸런스를 도모하기 때문에, 상기 금속 조직이 중요한 의미를 갖고 오는 것이다.

본 발명은 이상과 같이 구성되지만, 고강도 냉연 강판을 대상으로 하여 화성 처리성을 개선하고, 특히 강화 원소로서 유용한 Mo를 첨가한 고강도 냉연 강판이더라도, 표면 성상을 적정히 제어함으로써, Mo 첨가에 수반되는 현실적인 문제점으로서 지적되어 있던 화성 처리성의 열화를 방지하여, 고강도와 우수한 화성 처리성을 겸비한 냉연 강판을 제공할 수 있게 되었다.

(실시예)

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것이 아니며, 전술·후술하는 취지에 적합한 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

실시예

하기 표 1에 나타내는 화학 성분의 강재 1~29를 용제하여, 주조에 의해 슬래 브를 제조하였다. 이 슬래브를 Ac₃점 이상의 온도로 가열한 후, 표 2에 나타내는 조건에서 두께 3.2㎜로까지 열간 압연하고, 산세하고 나서 두께 1.4㎜까지 냉간 압연한다. 그 후, 가열 소둔하고 나서 표 3, 4에 나타내는 조건에서 산세 처리하는 것에 의해 냉연 강판을 수득하였다. 이 실험에서 채용한 히트 패턴의 개요를 도 4(a), (b)에 나타낸다.

수득된 냉연 강판의 기계적 특성과 종단면 조직의 관찰 결과를 표 2에 병기하였다. 또, 단면 조직은, 샘플 강판의 종단면을 레페라(lepera) 부식한 후, 광학 현미경을 이용하여 배율 1000배로 관찰함으로써 조직의 동정(同定)과 면적율을 구하였다. 또한, 잔류 오스테나이트(γ)는 X선 회절(XDR)에 의해서 구하였다.

수득된 각 냉연 강판의 표면 성상을 레이저 현미경(레이저테크사 제품, 형식 번호 「1LM21W」)에 의해 50배의 대물 렌즈를 이용하여 관찰하고, 무작위로 선택한 10개소에 대해서, 1개소당 0.16㎜×0.22㎜의 면적을 주사함으로써, 표면 요철의 평균 간격(Sm), 최대 깊이(Ry), 부하 길이율 (tp40) 및 (tp60)의 값과 그 차를 구함과 아울러, 하기의 방법으로 각 샘플 재료 표면의 크랙의 유무를 확인하고, 또한 하기의 방법으로 화성 처리성을 평가하였다. 결과를 표 3, 4에 일괄하여 나타낸다.

크랙의 확인:

SEM(히타치 제작소 제품의 제품 번호 「S-4500」)을 사용하여, 배율 2000배로 샘플 강판 단면의 표면 근방에서의 임의의 10시야(2000배의 화상에서의 1시 야:13㎝×11㎝)를 관찰해서, 폭 3㎛ 이하이고 깊이 5㎛ 이상인 크랙의 유무를 조사하였다.

화성 처리성:

각 샘플 강판의 표면을 하기의 조건에서 화성 처리한 후, 강판 표면을 1000배로 SEM 관찰하여, 무작위로 선택한 10시야에 대해서 인산 아연 결정의 부착 상황을 조사하여, 하기의 기준으로 화성 처리성을 평가하였다.

화성 처리액 … 일본 파카라이징사 제품의 화성 처리액 「팔본드3020」을 사용

화성 처리 공정 … 탈지(일본 파카라이징사 제품의 탈지액 「파인크리너」를 이용하여 45℃에서 120초)→수세(水洗)(30초)→표면 조정(일본 파카라이징사 제품의 표면 조정액 「프레파렌Z」에 15초 침지)→화성 처리(상기 화성 처리액에 43℃에서 120초 침지)

평가 기준

비침(lack of hiding):

10시야 모두에서 균일하게 부착하고 있는 것: ◎,

10시야 중에서 5% 이하의 비침이 인식되는 것이 3시야 이하인 것: (○),

그 이외: (×).

입자 직경:각 시야 중에서 큰 것을 10개 선택하여, 그 평균 직경으로 평가한다.

10㎛ 이상: ×,

7㎛ 이상~10㎛ 미만: ○,

4㎛ 이상~7㎛ 미만: ◎,

4㎛ 미만: ●.

P비:화성 처리 후의 강판 표면을 X선 회절에 의해 포스포파일라이트(p)와 호파이트(H)에 상당하는 피크를 측정하여, 그 비(P/P+H)(n=5의 평균값)에 의해서 평가한다. P비=P/(P+H)로,

0.85 미만: ×,

0.85 이상~0.93 미만: ○,

0.93 이상~0.96 미만: ◎,

0.96 이상: ●.

판정은 상기 비침과 입자 직경 및 P비로부터, 하기와 같이 종합 평가하였다.

비침이 ◎, 입자 직경이 ●, P비가 ●인 것은 종합적으로 ●(best),

비침이 ◎, 입자 직경과 P비가 ◎ 이상이고, 상기 이외의 것은 종합적으로 ◎(우수),

비침, 입자 직경, P비가 ○ 이상이고 상기 이외의 것은 종합적으로 ○(양호),

비침, 입자 직경, P비 중 어느 하나라도 ×인 것은 종합적으로 ×(불량).

상기 표 1~4로부터 다음과 같이 생각할 수 있다.

실험 No.1, 6은, 부하 길이율의 tp40과 (tp60-tp40)가 모두 본 발명의 규정 요건을 벗어나는 비교예이지만, Mo가 첨가되어 있지 않기 때문에 극단적인 화성 처리성의 열화는 인식되지 않는다.

실험 No.12, 16은, 강재 중에 Mo가 포함되어 있고, 더구나, 부하 길이율의 tp40과 (tp60-tp40)가 모두 본 발명의 규정 요건을 벗어나 있기 때문에, Mo에 의한 화성 처리성 저해 작용이 현저히 나타나, 모두 화성 처리성이 열악하다.

실험 No.22는, 부하 길이율의 tp40과 (tp60-tp40)가 모두 본 발명의 규정 요건을 벗어나는 외에, 표면 요철의 최대 깊이 Ry도 규정값에 도달하고 있지 않기 때문에, 화성 처리성이 나쁘다.

실험 No.28, 29는, 부하 길이율의 tp40과 (tp60-tp40)가 모두 본 발명의 규정 요건을 벗어나 있고, 또한 표면에 좁고 깊은 크랙이 존재하기 때문에, 화성 처리성이 열악하다.

실험 No.46은 표면 요철의 평균 간격 Sm이 규정값을 초과하고, 실험 No.48은 표면 요철의 최대 깊이 Ry가 규정값에 도달해 있지 않기 때문에, 모두 화성 처리성이 나쁘다. 또한, 실험 No.50은, 강판의 표면 성상은 양호하지만, 강 중의 Mo 함량이 지나치게 많기 때문에 화성 처리성이 나쁘다.

이들에 반하여, 상기의 적출예 이외는, Mo가 첨가되어 있지 않은 강 종류는 물론, 고강도화를 위해 적량의 Mo가 첨가된 것이더라도, 본 발명에서 규정하는 표면 성상의 규정 요건을 만족하고 있기 때문에, 모두 우수한 화성 처리성이 얻어지고 있다.

Claims

강판 표면에 존재하는 요철의 최대 깊이(Ry)가 10㎛ 이상, 상기 요철의 평균 간격(Sm)이 30㎛ 이하이고, 또한 표면 요철의 부하 길이율(tp40)이 20% 이하이며, 폭 3㎛ 이하이고 깊이 5㎛ 이상인 크랙이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 냉연 강판.
강판 표면에 존재하는 요철의 최대 깊이(Ry)가 10㎛ 이상, 상기 요철의 평균 간격(Sm)이 30㎛ 이하이고, 또한 표면 요철의 부하 길이율 (tp60)과 (tp40)의 차가 60% 이상이며, 폭 3㎛ 이하이고 깊이 5㎛ 이상인 크랙이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 냉연 강판.
강판 표면에 존재하는 요철의 최대 깊이(Ry)가 10㎛ 이상, 상기 요철의 평균 간격(Sm)이 30㎛ 이하이고, 표면 요철의 부하 길이율(tp40)이 20% 이하이고, 또한 표면의 부하 길이율 (tp60)과 (tp40)의 차가 60% 이상이며, 폭 3㎛ 이하이고 깊이 5㎛ 이상인 크랙이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 냉연 강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

강은, C: 0.05~1.0%(화학 성분의 경우는 질량%을 의미함, 이하 동일), Si: 20% 이하, Mn: 0.3~4.0%, Al: 0.005~3.0%를 만족시키고, 잔부는 실질적으로 철이 며, 인장 강도는 390㎫ 이상인 냉연 강판.
제 4 항에 있어서,

강은 Mo: 0.02~1.0%를 포함하는 냉연 강판.
제 5 항에 있어서,

강은 Mo: 0.02~1.0%를 포함하고, 인장 강도는 780㎫ 이상인 냉연 강판.
제 4 항에 있어서,

강은, 기타 원소로서,

Cr: 1.0% 이하,

Ti: 0.2% 이하,

Nb: 0.1% 이하,

V: 0.1% 이하,

Cu: 1.0% 이하,

Ni: 1.0% 이하,

B: 0.002% 이하,

Ca: 0.005% 이하

로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 것인 냉연 강판.
제 4 항에 있어서,

금속 조직은 페라이트와 템퍼링 마르텐사이트의 2상 조직이며, 인장 강도가 780㎫ 이상인 냉연 강판.
제 4 항에 있어서,

화학 성분이, Si: 0.1~2.0%, Al: 0.01~3.0%, (Si+Al): 1.0~4.0%를 만족함과 아울러, 금속 조직은, 페라이트가 5~80면적%, 베이나이트가 5~80면적%이고, 페라이트와 베이나이트의 합계량이 75면적% 이상이며, 또한 잔류 오스테나이트가 5면적% 이상인 복합 조직을 갖고, 인장 강도가 780㎫ 이상인 냉연 강판.