KR20090115885A

KR20090115885A - 고강도 용융 아연 도금 강판

Info

Publication number: KR20090115885A
Application number: KR1020097020235A
Authority: KR
Inventors: 신지로 가네코; 히로시 마츠다; 요시야스 가와사키; 다츠야 나카가이토; 요시츠구 스즈키; 유스케 후시와키; 다카시 가와노; 사이지 마츠오카
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-11-09
Also published as: EP2138600B1; CA2682342A1; JP5194811B2; US20100112377A1; TWI390047B; EP2138600A4; CA2682342C; WO2008123561A1; CN101646797B; US8076008B2; EP2138600A1; KR20120034130A; TW200907075A; JP2008274397A; CN101646797A

Abstract

인장 강도 590 MPa 급의 양호한 도금 표면 외관을 갖는 성형성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판을 제공한다. 강판의 표면에 용융 아연 도금층을 형성한 용융 아연 도금 강판으로서, 질량% 로 C : 0.005 % 이상 0.12 % 이하, Si : 0.7 % 이상 2.7 % 이하, Mn : 0.5 % 이상 2.8 % 이하, P : 0.1 % 이하, S : 0.07 % 이하, Al : 1.0 % 이하, 및 N : 0.008 % 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 면적률로 페라이트를 90 % 이상 및 마텐자이트를 2 % 이상 10 % 이하로 함유하는 조직으로 하고, 또한 상기 페라이트의 비커스 평균 경도를 120 이상, 상기 도금층과 지철의 계면에서부터 지철측으로 3 ㎛ 의 깊이에 걸친 지철 표층역에 있어서의, 입계의 전체 길이에 대한, 개재물이 석출된 입계의 길이의 비를 50 % 이하로 한다.

용융 아연 도금 강판

Description

고강도 용융 아연 도금 강판{HIGH-STRENGTH HOT-DIP ZINC-COATED STEEL SHEET}

본 발명은, 자동차 산업이나 전기 산업 등의 분야에서 사용되는, 성형성이 우수하고, 또한 양호한 도금 표면 외관을 갖는 고강도 용융 아연 도금 강판에 관한 것이다. 본 발명에서는, 용융 아연 도금 강판 외에 도금층을 합금화한 합금화 용융 아연 도금 강판을 포함하여 용융 아연 도금 강판으로 총칭한다.

최근, 지구 환경 보전이란 견지로부터, 예를 들어 자동차의 연비 향상이 중요한 과제로 되어 있다. 이 때문에, 차체 재료의 고강도화에 의해 박육화 (薄肉化) 를 도모하여 차체 그 자체를 경량화하고자 하는 움직임이 활발하다. 그러나, 강판의 고강도화는 성형 가공성의 저하를 초래하는 점에서, 고강도와 고가공성을 더불어 갖는 재료의 개발이 요망되고 있다.

이러한 요구에 대하여, 지금까지 페라이트-마텐자이트의 2 상 강 이른바 Dual-Phase 강이나, 잔류 오스테나이트의 변태 유기 소성 (塑性) 을 이용한 이른바 TRIP 강 등, 여러 가지 복합 조직 강판이 개발되어 왔다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 화학 성분과 열연 조건 및 소둔 조건을 규정함으로써 표면 성상과 굽힘 가공성이 우수한 저항복비 고장력 강판 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.

마찬가지로, 특허문헌 2 에는, 화학 성분과 마텐자이트량 및 제조 방법을 규정함으로써 우수한 기계적 성질을 갖는 고강도 강판을 제조하는 방법이, 특허문헌 3 에는, 소정 성분의 강에 대하여 열연 조건 및 소둔 조건을 규정함으로써 굽힘성이 우수한 강판을 제조하는 방법이, 특허문헌 4 에는, 마텐자이트 분율과 그 입경 및 기계적 특성을 규정함으로써 충돌 안전성과 성형성이 우수한 강판을 제조하는 방법이 각각 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 5 에는, 화학 성분과 구성상 (相) 과 그 경도비를 규정한 신장 플랜지성이 우수한 강판이, 특허문헌 6 에는, 화학 성분과 구성상, 그 입경, 경도비 등을 규정한 피로 특성이 우수한 강판이 각각 제안되어 있다.

상기한 강판에서는, 실사용시의 녹방지 성능 향상을 목적으로 하여 표면에 아연 도금을 행하는 경우가 있다. 그 경우, 프레스 성형성, 스폿 용접성 및 도료 밀착성을 확보하기 위해 도금 후에 열처리를 실시하여 도금층 중에 강판의 Fe 를 확산시킨 합금화 용융 아연 도금이 많이 사용되고, 그것에 따라 각종 강판의 개발이 진행되어 왔다.

예를 들어, 용융 아연 도금 강판에 관한 제안으로는, 특허문헌 7 에, 화학 성분과 잔류 오스테나이트량을 규정함으로써 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판의 연성 (延性) 과 가공성을 향상시키는 것이 기재되어 있다. 마찬가지로, 특허문헌 8 에서는 화학 성분과 마텐자이트 분율 및 그 입경을 규정한 신장 플랜지성과 내충돌 특성이 우수한 고강도 강판, 고강도 용융 아연 도금 강판 및 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판이, 특허문헌 9 에서는 화학 성분과 페라이트 입경과 그 집합 조직 및 마텐자이트 분율을 규정한 신장 플랜지성이나 형상 동결성과 내충돌 특성이 우수한 고강도 강판, 고강도 용융 아연 도금 강판 및 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판이 각각 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 10 내지 13 에서는, 소정 성분의 강에 대하여 연속 용융 아연 도금 라인에서의 열처리 조건을 규정함으로써, 신장이나 구멍 확장성 및 굽힘성이 우수한 강판의 제조 방법이 제안되어 있다. 특허문헌 14 및 15 에서는, 화학 성분과 용융 아연 도금 라인에서의 제조 조건을 규정함으로써, 신장 플랜지성이나 굽힘성을 개선시킨 고강도 용융 아연 도금 강판이나 고강도 용융 아연 도금 강판을 제조하는 방법 그리고 설비가 제안되어 있다,

그리고, 도금성이나 도금 품질도 고려한 것으로서, 특허문헌 16 에는, 화학 성분과 마텐자이트량, 도금 피막 중의 Fe 농도를 규정한, 형상 동결성, 도금 밀착성 및 연성이 우수한 강판이, 특허문헌 17 에, 화학 성분과 잔류 오스테나이트량, 도금 피막 중의 Fe, Al 농도를 규정한, 연성과 플레이킹성, 파우더링성이 우수한 강판이 각각 제안되어 있다.

또, 특허문헌 18 에서는, 고 Si, 고 Mn 강에 있어서도 도금 표면 외관을 확보하기 위해, 도금 강판과 소지 (素地) 강판의 계면 근방에 형성되는 Si-Mn 농화층을 적절한 형태로 제어함으로써, 비도금 부분이 없는 양호한 표면 외관을 나타내는 용융 아연 도금 강판으로 하는 것이 제안되어 있다. 특허문헌 19 에서는, 화학 성분과 제조 조건을 규정함으로써, 성형성과 도금 밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판으로 하는 것이 제안되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 제1853389호

특허문헌 2 : 일본 공표특허공보 2003-505604호

특허문헌 3 : 일본 특허 제3610883호

특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 평11-61327호

특허문헌 5 : 일본 공개특허공보 평10-60593호

특허문헌 6 : 일본 공개특허공보 평7-11383호

특허문헌 7 : 일본 특허 제3527092호

특허문헌 8 : 일본 공개특허공보 2003-213369호

특허문헌 9 : 일본 공개특허공보 2003-213370호

특허문헌 10 : 일본 특허 제2862186호

특허문헌 11 : 일본 특허 제2862187호

특허문헌 12 : 일본 특허 제2761095호

특허문헌 13 : 일본 특허 제2761096호

특허문헌 14 : 일본 공개특허공보 평6-93340호

특허문헌 15 : 일본 공개특허공보 평6-108152호

특허문헌 16 : 일본 공개특허공보 2004-115843호

특허문헌 17 : 일본 공개특허공보 2002-47535호

특허문헌 18 : 일본 공개특허공보 2001-288550호

특허문헌 19 : 일본 특허 제3459500호

발명의 개시

그러나, 상기한 종래 기술은 이하에 서술하는 과제를 각각 안고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에서는, 단상역에서 소둔하고, 그 후의 냉각은 6 ∼ 20 ℃/s 로 400 ℃ 까지 냉각하는 것이 규정되어 있는데, 용융 아연 도금 강판의 경우, 도금 밀착성을 고려할 필요가 있다는 점, 또한 400 ℃ 까지의 냉각은 도금욕온 이하까지 냉각하기 때문에, 도금 전에 승온시킬 필요가 있어, 도금욕의 앞에 승온 설비를 갖추지 않은 연속 용융 아연 도금 라인 (CGL) 에서는 제조하기가 어렵다.

또한, 특허문헌 2, 3, 4, 6, 7 및 9 에서는, 신장 플랜지성은 고려되어 있지 않으며, 특히 용융 아연 도금을 실시한 경우에는 도금 밀착성이나 신장 플랜지성이 안정적으로 얻어지지 않는다. 특허문헌 5 에서는, 구성상을 페라이트와 베이나이트 또는 펄라이트로 함으로써 신장 플랜지성을 확보하는 것이 제안되어 있는데, 이 경우, 충분한 연성을 얻을 수 없다. 특허문헌 8 에서는, 화학 성분과 마텐자이트의 입경 및 면적률을 규정함으로써 신장 플랜지성과 내충돌 특성의 향상을 도모하고 있는데, 페라이트와 마텐자이트의 복합 조직으로 특히 용융 아연 도금을 실시한 경우에는 양호한 신장 플랜지성이 안정적으로 얻어지지 않는다.

특허문헌 10 에서는, 연성은 우수하지만 구멍 확장성이나 굽힘성은 고려되어 있지 않으며, 반대로 특허문헌 11 및 12 에서는, 구멍 확장성이나 굽힘성은 우수하지만 신장이 고려되어 있지 않다. 특허문헌 13 에 있어서는, 연성의 향상을 주목적으로 하고 있어, 구멍 확장성이 불충분하며, 그 적용 부위가 한정되어 있다. 특허문헌 14 및 15 에서는, 용융 아연 도금 라인 내에서의 열처리 중에 템퍼링하여 마텐자이트를 생성시킬 필요가 있기 때문에, Ms 점 이하까지의 냉각 후에 재가열하는 설비가 필요하다.

또한, 특허문헌 16 및 17 에서는, 도금성이나 도금 밀착성은 확보 가능하지만, 신장 플랜지성은 고려되어 있지 않고, 특히 용융 아연 도금을 실시한 경우에는 도금 밀착성이나 신장 플랜지성이 안정적으로 얻어지지 않는다. 특허문헌 18 에서는, 계면 근방의 입계에 Si-Mn 농화층이 존재하는 경우에 표면 외관이 우수하다고 되어 있지만, 기계적 특성의 확보에 관해서는 충분치 않으며, 또한 특성의 편차가 현저하다는 과제가 있다. 특허문헌 19 에서는, 화학 성분과 제조 조건을 규정함으로써 성형성과 도금 밀착성이 우수한 강판이 제안되어 있는데, 여기서 규정되어 있는 성분과 제조 조건만으로는 특성의 편차가 커, 반드시 성형성이 우수한 강판이 얻어지지는 않는다.

본 발명은 상기 서술한 과제를 해결하여, 인장 강도 590 MPa 급의 양호한 도금 표면 외관을 갖는 성형성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

(1) 강판의 표면에 용융 아연 도금층을 형성한 용융 아연 도금 강판으로서, 질량% 로

C : 0.005 % 이상 0.12 % 이하,

Si : 0.7 % 이상 2.7 % 이하,

Mn : 0.5 % 이상 2.8 % 이하,

P : 0.1 % 이하,

S : 0.07 % 이하,

Al : 1.0 % 이하, 및

N : 0.008 % 이하

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 면적률로 페라이트를 90 % 이상 및 마텐자이트를 2 % 이상 10 % 이하로 함유하는 조직을 갖고, 상기 페라이트의 비커스 평균 경도가 120 이상이고, 상기 도금층과 지철의 계면에서부터 지철측으로 3 ㎛ 의 깊이에 걸친 지철 표층역에 있어서의, 입계의 전체 길이에 대한, 개재물이 석출된 입계의 길이의 비가 50 % 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.

여기서, 개재물이란, 강 중에 첨가된 원소로 이루어지며, 또한 강 중에 고용되지 않고 석출되어 있는 산화물, 탄화물, 질화물을 의미한다. 구체적으로는, Si, Mn, P, Al, REM, Cr, V, Ti, Nb, B 및 Ca 에서 선택된 1 종류 이상의 원소를 함유하는 산화물, 그리고 Cr, V, Mo, Ti, Nb, B 및 Ca 에서 선택된 1 종류 이상의 원소를 함유하는 탄화물 및 질화물이다.

(2) 상기 마텐자이트의 입경이 5 ㎛ 이하이고, 또한 마텐자이트의 평균 입자 간격이 2 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판.

(3) 상기 조직에 있어서, 페라이트 입자 내에 존재하는 제 2 상이 3.3 × 10^-3 개/㎛² 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판.

여기서, 페라이트 입자 내에 존재하는 제 2 상이란, 마텐자이트 또는 탄화물을 의미한다.

(4) 상기 지철 표층역에 있어서의, 입계에 석출된 개재물의 당해 입계를 따른 길이의 평균이 0.3 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1), (2) 또는 (3) 에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판.

(5) 상기 성분 조성으로서, 추가로, 질량% 로

Cr : 0.05 % 이상 1.2 % 이하,

V : 0.005 % 이상 1.0 % 이하, 및

Mo : 0.005 % 이상 0.5 % 이하

에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판.

(6) 상기 성분 조성으로서, 추가로, 질량% 로

Ti : 0.01 % 이상 0.1 % 이하,

Nb : 0.01 % 이상 0.1 % 이하,

B : 0.0003 % 이상 0.0050 % 이하,

Ni : 0.05 % 이상 2.0 % 이하, 및

Cu : 0.05 % 이상 2.0 % 이하

에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판.

(7) 상기 성분 조성으로서, 추가로, 질량% 로

Ca : 0.001 % 이상 0.005 % 이하, 및

REM : 0.001 % 이상 0.005 % 이하

에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판.

(8) 상기 도금층에 있어서의 철 함유율이 7 ∼ 15 질량% 인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판.

본 발명에 의하면, 양호한 도금 표면 외관을 갖는 성형성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판을 제공할 수 있다. 이 고강도 용융 아연 도금 강판은 산업상 이용 가치가 매우 크고, 특히 자동차 차체의 경량화 및 녹 방지화에 대해 극히 유익한 것으로, 공업적 효과가 크다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

발명자들은, 연성과 신장 플랜지성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판을 얻기 위해, 강판의 미크로 조직이나 화학 성분, 나아가서는 도금층 근방의 강판 조직에 관해서 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 종래에는 신장 플랜지성의 확보가 곤란하였던 템퍼링되어 있지 않은 마텐자이트와 페라이트로 이루어지는 2 상 강 (Dual-Phase 강) 에 있어서도, 페라이트와 제 2 상의 면적률과 경도의 제어와 동시에, 도금층과의 계면 근방의 강판 표층에 형성한 산화물 등의 개재물의 분포 형태나 그 크기를 최적으로 제어함으로써, 도금 표면 외관이나 연성이 우수할 뿐 아니라 충분한 신장 플랜지성을 확보할 수 있는 강판을 발명하기에 이르렀다.

이하, 본 발명에 관해서 상세히 설명한다.

일반적으로, 페라이트와 템퍼링되어 있지 않은 경질 마텐자이트의 2 상 구조에서는, 연성은 확보 가능하지만 페라이트상과 마텐자이트상의 경도차가 크기 때문에 충분한 신장 플랜지성이 얻어지지 않음이 알려져 있다. 이 때문에, 페라이트를 주(主)상으로 하고, 경질 제 2 상은 탄화물을 함유하는 베이나이트나 펄라이트로 함으로써, 경도차를 저감하고 신장 플랜지성의 확보가 도모되어 왔지만, 이 경우에는 충분한 연성을 확보할 수 없는 것이 문제였다. 또한, 제 2 상을 마텐자이트 또는 잔류 오스테나이트 (잔류 오스테나이트를 함유하는 베이나이트도 포함한다) 로 한 경우에 있어서도 연성과 동시에 신장 플랜지성을 확보하기 위해서, 예를 들어 제 2 상 조직을 마텐자이트와 베이나이트의 혼재 조직으로 하는 등의 검토가 이루어져 왔다. 그러나, 제 2 상을 여러 가지 상의 혼재 조직으로 하고, 또한 그 분율 등을 고정밀도로 제어하기 위해서는 열처리 조건의 엄밀한 제어가 필요하고, 제조 안정성 등에 문제를 일으키는 경우가 많았다.

발명자들은, 전술한 바와 같은 각 상의 경도차 및 분율과 기계적 특성과의 관계를 상세히 검토할 뿐 아니라, 도금을 실시한 경우에 있어서의 특성 변화와 그 향상 가능성에 대해서도 검토하였다. 이 검토에 있어서는, 특히 용융 아연 도금 라인에서의 열처리에 있어서 특별한 설비의 필요성없이 가장 안정적인 제조가 가능한 것으로 생각되는, 페라이트와 템퍼링되어 있지 않은 마텐자이트로 이루어지는 2 상 강에서의 특성 향상 가능성에 착안하여 상세히 연구를 진행시켰다.

그 결과, 강판 자체의 상 구조와 기계적 특성과의 관계에 관해서는, 페라이트를 고용 강화하고 또한 그 분율을 대폭 증가시킴으로써, 강도의 저하없이 연성 및 구멍 확장성이 향상되는 것, 또한, 페라이트의 고용 강화에 의해 페라이트와 마텐자이트의 경도비가 저감되어, 구멍 확장성이 향상되는 것을 알아내어, 본 발명 강의 모재 조직을 결정하기에 이르렀다. 이와 같이, 페라이트 분율의 고용 강화능을 활용하여, 마텐자이트의 분율, 입경 및 분산 상태의 최적화에 의해 양호한 구멍 확장성을 확보 가능케 한 점과, 또한 보이드의 연결을 억제하는 조직을 생성시킴으로써 한층 더 구멍 확장성의 향상을 도모한 점이 본 발명의 특징이다.

양호한 구멍 확장성을 확보하기 위해, 구체적으로는, 고용 강화한 페라이트 분율을 90 % 이상으로 함으로써 강도를 저하시키지 않고 경도비를 저감하였다. 또한, 마텐자이트의 입경을 5 ㎛ 이하로 함으로써 보이드의 발생 기점인 페라이트와 마텐자이트의 계면량을 저감시키고, 마텐자이트의 평균 입자 간격을 2 ㎛ 이상으로 함으로써 보이드의 연결에 의한 균열의 생성 및 전파를 억제하였다. 그리고, 페라이트 입자 내에 존재하는 마텐자이트량을 증가시킴으로써, 보이드의 연결에 의한 균열의 생성 및 전파를 억제함과 함께, 페라이트와 마텐자이트의 경도비 (마텐자이트 경도/페라이트 경도) 를 저감시켰다.

또한, 상기 서술한 강판 조직을 갖는 경우에 있어서도, 용융 아연 도금을 실시하면 신장 플랜지성의 편차가 커져, 반드시 충분한 신장 플랜지성이 안정적으로 얻어진다고만은 할 수 없다는 것도 알았다. 그래서 발명자들은, 이러한 용융 아연 도금을 실시한 경우에, 신장 플랜지성에 편차가 생기는 요인에 대해 예의 연구를 실시하였다.

그 결과, 도금성 확보를 위해 내부 산화물 등의 개재물을 강판 표층에 생성시킨 경우에, 도금층과 강판 계면에 존재하는 개재물 (주로 Si, Mn 계 산화물) 의 분포 상태가 신장 플랜지성에 영향을 주고 있음을 알아내었다. 그리고, 이러한 개재물의 강판 표층의 입계에서의 존재량을 저감시킴으로써 신장 플랜지성을 안정적으로 확보할 수 있음을 알아내었다.

구체적으로는, 도금층 바로 아래의 지철 표층, 즉 도금층과 지철의 계면에서부터 지철측으로 3 ㎛ 의 깊이에 걸친 지철 표층역에 있어서의, 페라이트, 마텐자이트 등의 모재 구성상의, 입계의 전체 길이에 대하여, 개재물이 석출된 입계의 길이를 50 % 이하로 함으로써, 우수한 신장 플랜지성이 안정적으로 얻어진다.

여기서, 지철 표층역에서의, 입계에 석출된 개재물의 당해 입계를 따른 길이를 평균으로 0.3 ㎛ 이하로 한 경우, 우수한 신장 플랜지성의 확보가 더욱 안정적으로 가능하다. 이 효과는, 본 발명이 대상으로 하는 템퍼링되어 있지 않은 마텐자이트와 페라이트를 활용한 2 상 강인 경우에 특히 큰 효과를 갖는다.

이것은, 제 2 상이 템퍼링 마텐자이트나 베이나이트, 펄라이트인 경우와 비교하여 보다 경질인 템퍼링하여 되어 있지 않은 마텐자이트와 페라이트를 활용하는 본 발명 강에서는, 펀칭 등의 전단 가공시나 전단 가공 후에 있어서 신장 플랜지 성형시에 있어서의 강판 표층역에서의 보이드의 발생의 용이함이 현저해지기 때문 으로 생각된다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명은, 종래 신장 플랜지성의 확보가 어려웠던 템퍼링되어 있지 않은 마텐자이트와 페라이트로 이루어지는 2 상 강에 있어서, 페라이트 분율을 대폭 증가시킴으로써 제 2 상과의 경도차로 인한 신장 플랜지성에 대한 악영향을 저감하여, 강판 자체의 신장 플랜지성을 높이고, 나아가 도금층과의 계면 근방의 강판 조직을 최적화함으로써 우수한 신장 플랜지성을 편차없이 안정적으로 확보할 수 있게 함과 동시에, 페라이트상을 고용 강화하여, 경질 제 2 상의 분율을 저감시켜도 강도의 확보를 가능케 하고, 나아가 페라이트상의 우수한 가공성을 최대한으로 활용하여 연성을 확보한 점에 특징이 있다.

이하에, 본 발명의 실시시에 있어서, 조직적인 한정 범위나 그것을 규정한 이유를 설명한다.

[페라이트 면적률 : 90 % 이상]

제 2 상이 템퍼링되어 있지 않은 경질 마텐자이트인 경우, 전술한 바와 같이 신장 플랜지성을 확보하기 위해, 페라이트 면적률을 90 % 이상으로 할 필요가 있다.

[페라이트의 비커스 경도의 평균 (HV) : 120 이상]

강도 확보 및 전술한 바와 같이 제 2 상이 템퍼링되어 있지 않은 경질 마텐자이트인 경우에는 신장 플랜지성을 확보하기 위해 페라이트의 HV 를 120 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는, HV 는 140 이상이다.

[마텐자이트 면적률 : 2 % 이상 10 % 이하]

경질 제 2 상은 마텐자이트 이외의 베이나이트 등의 조직을 함유해도 되지만, 강도 확보 및 페라이트의 가공 경화 촉진을 위해서는 마텐자이트가 2 % 이상 필요하다. 또한, 페라이트 면적률은 신장 플랜지성의 확보를 위해 전술한 바와 같이 90 % 이상은 필요하기 때문에, 마텐자이트 면적률은 10 % 이하로 한다.

[도금층과 지철의 계면에서부터 지철측으로 3 ㎛ 의 깊이에 걸친 지철 표층역에 있어서의, 입계의 전체 길이에 대한, 개재물이 석출된 입계의 길이의 비 : 50 % 이하]

전술한 바와 같이, 신장 플랜지성을 안정적으로 확보하기 위해서는, 상기 지철 표층역에 있어서의, 입계의 전체 길이에 대한, 개재물이 석출된 입계의 길이의 비를 50 % 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 30 % 이하이다.

본 발명의 조직적인 기본 구성은 이상과 같지만, 추가로 다음에 나타내는 한정에 의해 특성을 향상시킬 수 있다.

[마텐자이트 입경 : 5 ㎛ 이하]

보이드의 발생 기점인 페라이트와 마텐자이트의 계면량을 저감시키고, 양호한 구멍 확장성을 확보하기 위해서 마텐자이트 입경은 5 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

[마텐자이트의 평균 입자 간격 : 2 ㎛ 이상]

보이드의 연결에 의한 균열의 생성 및 전파를 억제시키고 양호한 구멍 확장성을 확보하기 위해서, 마텐자이트의 평균 입자 간격은 2 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

[페라이트 입자 내에 존재하는 제 2 상 : 3.3 × 10^-3 개/㎛² 이상]

강도를 확보하고, 또한 보이드의 연결에 의한 균열의 생성 및 전파를 억제시키고 양호한 구멍 확장성을 확보하기 위해서, 페라이트 입자 내에 존재하는 제 2 상이 3.3 × 10^-3 개/㎛² 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 경도의 저감에 의한 양호한 구멍 확장성의 확보를 위해, 제 2 상은 마텐자이트인 것이 바람직하다. 또한, 제 2 상의 구체적인 형태는 덩어리상 또는 판상 또는 막대상이다.

[지철 표층역에 있어서의, 입계에 석출된 개재물의 당해 입계를 따른 길이의 평균이 0.3 ㎛ 이하]

전술한 바와 같이, 신장 플랜지성을 안정적으로 확보하기 위해서는 도금층 바로 아래의 지철 표층역의 입계에 있어서의 개재물의 석출 길이를 한정할 필요가 있는데, 추가로 개개의 개재물의 입계를 따른 길이를 평균으로 0.3 ㎛ 이하로 하면 더욱 신장 플랜지성을 안정적으로 확보하는 것이 가능하다. 이것의 상세한 내용은 반드시 명확하지 않지만, 개재물의 입경이 작은 경우에는 보이드의 발생 빈도가 저하되기 때문인 것으로 생각된다.

다음으로, 본 발명의 실시에 있어서, 그 화학 성분의 범위 및 그 한정 이유에 대해 이하에 기재한다. 또, 강판 조성에 관한 「%」표시는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량 %」를 나타내는 것으로 한다.

C : 0.005 % 이상 0.12 % 이하

C 는 강판의 고강도화에 필요 불가결한 원소로, 0.005 % 미만에서는, 강판의 강도 확보와 소정 특성을 만족시키키가 어렵다. 한편, C 량이 0.12 % 를 초과하면, 페라이트 분율을 90 % 이상 확보하기가 어려워질 뿐만 아니라, 용접부 및 열 영향부의 경화가 현저하여 용접성이 열화된다. 이러한 관점에서, C 량을 0.005 % 이상 0.12 % 이하의 범위 내로 한다. 페라이트 분율을 안정적으로 확보하기 위해서, 바람직하게는 0.08 % 미만, 더욱 바람직하게는 0.04 % 미만이다.

Si : 0.7 % 이상 2.7 % 이하

Si 는 페라이트 생성 원소이고, 또한 페라이트의 고용 강화에 유효한 원소로, 연성 확보와 페라이트의 경도 확보를 위해 0.7 % 이상 첨가할 필요가 있다. 그러나, Si 의 과잉 첨가는, 적색 스케일 등의 발생에 의한 표면 성상의 열화나, 도금 부착·밀착성의 열화를 야기한다. 따라서, Si 의 첨가량은 0.7 ∼ 2.7 % 로 한다. 바람직하게는 0.9 % 초과이다.

Mn : 0.5 % 이상 2.8 % 이하

Mn 은 강의 강화에 유효한 원소이다. 또한, 오스테나이트를 안정화시키는 원소이고, 제 2 상의 분율 조정에 필요한 원소이다. 이를 위해서는 Mn 은 0.5 % 이상 첨가할 필요가 있다. 한편, Mn 은 2.8 % 를 초과하여 과잉으로 첨가하면, 제 2 상 분율이 과대해져 페라이트 분율의 확보가 어려워진다. 따라서, Mn 량은 0.5 % 이상 2.8 % 이하로 한다. 바람직하게는 1.6 % 이상이다.

P : 0.1 % 이하

P 는 강의 강화에 유효한 원소이지만, 0.1 % 를 초과하여 과잉으로 첨가하면, 입계 편석에 의해 취화 (脆化) 를 야기하여 내충격성을 열화시킨다. 또한 0.1 % 를 초과하면, 합금화 속도를 대폭 지연시킨다. 따라서, P 량은 0.1 % 이하로 한다.

S : 0.07 % 이하

S 는 MnS 등의 개재물이 되어, 내충격성의 열화나 용접부의 메탈 플로우를 따른 균열의 원인이 되기 때문에 최대한 낮은 편이 좋지만, 제조 비용면에서 0.07 % 이하로 한다.

Al : 1.0 % 이하

Al 은 페라이트 생성 원소로, 제조시에 있어서의 페라이트 생성량을 컨트롤하는 데 유효한 원소이다. 그러나, Al 의 과잉 첨가는 제강시에 있어서의 슬래브 품질을 열화시킨다. 따라서, Al 의 첨가량은 1.0 % 이하로 한다. 바람직하게는 0.5 % 이하이다.

N : 0.008 % 이하

N 은 강의 내시효성을 가장 크게 열화시키는 원소로, 적을수록 바람직하고, 특히 0.008 % 를 초과하면 내시효성의 열화가 현저해진다. 따라서, N 량은 0.008 % 이하로 한다.

본 발명의 강판은, 이상의 기본 성분 및 철을 주성분으로 하는 것이다. 주성분이란, 불가피한 불순물의 함유 및 상기 기본 성분의 작용을 손상시키는 일없이, 오히려 이들의 작용을 향상시키거나, 또는 기계적, 화학적 특성을 개선시킬 수 있는 원소의 함유를 방해하지 않는다는 취지로, 예를 들어 하기 Cr, V, Mo 중의 1 종 이상의 원소를 함유할 수 있다.

Cr : 0.05 % 이상 1.2 % 이하, V : 0.005 % 이상 1.0 % 이하 및 Mo : 0.005 % 이상 0.5 % 이하의 1 종 또는 2 종 이상

Cr, V 및 Mo 는, 소둔 온도로부터의 냉각시에 펄라이트의 생성을 억제하는 작용을 갖기 때문에 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 그 효과는, Cr : 0.005 % 이상, V : 0.005 % 이상, Mo : 0.005 % 이상에서 얻어진다. 그러나, 각각 Cr : 1.2 %, V : 1.0 %, Mo : 0.5 % 를 초과하여 과잉으로 첨가하면, 제 2 상 분율 과대에 의한 현저한 강도 상승 등의 우려가 생긴다. 따라서, 이들 원소를 첨가하는 경우에는, 그 양을 각각 Cr : 1.2 % 이하, V : 1.0 % 이하, Mo : 0.5 % 이하로 한다.

그리고, Ti, Nb, B, Ni 및 Cu 중의 1 종 이상의 원소를 함유할 수 있다.

Ti : 0.01 % 이상 0.1 % 이하, Nb : 0.01 % 이상 0.1 % 이하

Ti 및 Nb 는 강의 석출 강화에 유효하고, 그 효과는 각각 0.01 % 이상에서 얻어지며, 본 발명에서 규정한 범위 내이면 강의 강화에 사용해도 지장이 없다. 그러나, 0.1 % 를 초과하면, 가공성 및 형상 동결성이 저하된다. 따라서, Ti, Nb 를 첨가하는 경우에는, 그 첨가량을 각각 Ti : 0.01 % 이상 0.1 % 이하, Nb : 0.01 % 이상 0.1 % 이하로 한다.

B : 0.0003 % 이상 0.0050 % 이하

B 는, 오스테나이트 입계로부터의 페라이트의 생성·성장을 억제하는 작용을 갖기 때문에 필요에 따라 첨가할 수 있다. 그 효과는 0.0003 % 이상에서 얻어진다. 그러나, 0.0050 % 를 초과하면 가공성이 저하된다. 따라서, B 를 첨 가하는 경우에는 0.0003 % 이상 0.0050 % 이하로 한다.

Ni : 0.05 % 이상 2.0 % 이하, Cu : 0.05 % 이상 2.0 % 이하

Ni 및 Cu 는 강의 강화에 유효한 원소로, 본 발명에서 규정한 범위 내이면 강의 강화에 사용해도 지장이 없다. 또한, 내부 산화를 촉진하여 도금 밀착성을 향상시킨다. 그 효과는 각각 0.05 % 이상에서 얻어진다. 그러나, 2.0 % 를 초과하여 첨가하면, 강판의 가공성을 저하시킨다. 따라서, Ni, Cu 를 첨가하는 경우에는, 그 첨가량을 각각 0.05 % 이상 2.0 % 이하로 한다.

Ca : 0.001 % 이상 0.005 % 이하, REM : 0.001 % 이상 0.005 % 이하

Ca 및 REM 은 황화물을 구상(球狀)화하여, 신장 플랜지성에 대한 황화물의 악영향을 개선하기 위해서 유효한 원소이다. 그 효과는 각각 0.001 % 이상에서 얻어진다. 그러나, 과잉 첨가는 개재물 등의 증가를 야기하여, 표면 및 내부 결함 등을 불러일으킨다. 따라서, Ca, REM 을 첨가하는 경우에는, 그 첨가량을 각각 0.001 % 이상 0.005 % 이하로 한다.

다음으로, 본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판을 제조하기 위한 방법의 일례에 관해서 이하에 설명한다.

상기 화학 조성을 갖는 강판을, 우선 600 ℃ 이상의 온도역까지 5 ℃/s 이상으로 가열한다. 여기서, 가열 온도가 600 ℃ 미만 또는 가열 속도가 5 ℃/미만에서는 미세하고 균일하게 분산된 오스테나이트상이 생성되지 않고, 최종 조직으로 마텐자이트가 미세하고 균일하게 분산한 조직을 얻을 수 없어, 구멍 확장성의 개선에 바람직하지 않다.

이어서, 700 ∼ 940 ℃ 의 제 1 온도역, 구체적으로는, 오스테나이트 단상역, 또는 오스테나이트상과 페라이트상의 2 상역에서 15 ∼ 600 초간 소둔한다. 소둔 온도가 700 ℃ 미만인 경우나, 소둔 시간이 15 초 미만인 경우에는, 강판 중의 탄화물이 충분히 용해되지 않는 경우나, 페라이트의 재결정이 완료되지 않아 목표로 하는 특성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 소둔 온도가 940 ℃ 를 초과하는 경우에는, 오스테나이트 입자의 성장이 현저하여, 그 후의 냉각에 의해서 생성되는 페라이트의 핵생성 사이트의 감소를 야기하는 경우가 있다. 또한, 소둔 시간이 600 초간을 초과하는 소둔은, 막대한 에너지 소비에 수반되는 비용 증가를 야기한다. 이 때문에, 소둔 온도를 700 ∼ 940 ℃ 로 하고, 소둔 시간을 15 ∼ 600 초간으로 한다. 소둔 온도는, 양호한 구멍 확장성을 확보하기 위해서 820 ℃ 이상이 보다 바람직하다.

상기 소둔 후, 3 ℃/s 이상 60 ℃ 이하의 냉각 속도로 550 ℃ 까지 냉각한 후, 200 초 이내에 용융 아연 도금을 실시한다. 냉각 속도가 3 ℃/s 미만인 경우에는 펄라이트 등이 석출되어, 목표로 하는 조직이 얻어지지 않는 경우가 있다.

또한, 냉각 속도가 60 ℃/s 를 초과하는 경우, 페라이트의 변태가 불충분하고, 페라이트지 (地) 에 제 2 상이 균일하고 또한 미세하게 분산된 조직을 얻기 어려워져, 구멍 확장성의 개선에는 바람직하지 않다.

그리고 550 ℃ 이하의 온도역에서 도금욕으로의 침지까지의 시간이 200 초를 초과하는 경우에는 베이나이트 변태 등이 진행되어, 목표로 하는 조직이 얻어지지 않는 경우가 있다.

냉각 정지 온도는 450 ∼ 500 ℃ 가 보다 바람직하다. 이것은, 냉각 중에 생성되는 페라이트량이 증가하여, 요컨대 마텐자이트 면적률 및 입경이 작아지는 것, 또한 마텐자이트의 평균 입자간 거리가 길어지는 것에 의해 한층 더 구멍 확장성이 향상되기 때문이다.

아연 도금은, 용융 아연 도금 (GI) 강판을 제조하는 경우에는 0.12 ∼ 0.22 %, 합금화 용융 아연 도금 (GA) 강판을 제조하는 경우에는 0.08 ∼ 0.18 % 의 용해 Al 량의 도금욕에서, 욕온 450 ∼ 500 ℃ 에서 강판을 도금욕 중에 침지시켜 실시하고, 가스 와이핑 등으로 부착량을 조정한다. 용융 아연 도금욕 온도는, 통상적인 450 ∼ 500 ℃ 의 범위이면 되고, 또 합금화 처리를 행하는 경우에는 600 ℃ 이하에서 처리하는 것이 바람직하다. 이는, 600 ℃ 를 초과하면, 미변태 오스테나이트 중에서 탄화물이 석출 (경우에 따라 펄라이트화) 되어 목표로 하는 조직이 얻어지지 않고, 연성의 열화가 발생되기 때문이다. 또한 파우더링성도 열화된다. 450 ℃ 미만에서는 합금화가 진행되지 않는다.

또, 본 발명의 제조 방법에서의 일련의 열처리에 있어서는, 상기 서술한 온도 범위 내이면 유지 온도는 일정할 필요는 없고, 또한 냉각 속도가 냉각 중에 변화된 경우에 있어서도 규정한 범위 내이면 본 발명의 취지를 손상시키지 않는다. 또한, 열 이력만 만족시킨다면, 강판에 어떠한 설비로 열처리가 실시되어도 상관없다. 추가로, 열처리 후에 형상 교정을 위해 본 발명의 강판에 조질 압연을 실시하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.

또, 본 발명에서는, 강 소재를 통상의 제강, 주조, 열연의 각 공정을 거쳐 제조하는 경우를 상정하고 있는데, 예를 들어 박편 주조 등에 의해 열연 공정의 일부 또는 전부를 생략하고 제조하는 경우라도 상관없다.

도금성 확보를 위해서 지철 표층역에 산화물 등의 개재물을 도입하려면, 소둔 과정에 있어서 강판의 표층에서의 산소 포텐셜을 증가시켜, 지철 표층부를 내부 산화시킴으로써 가능하다. 예를 들어, 강판을 DFF 또는 NOF 형의 가열대 (帶) 를 갖는 CGL 에서, 가열대 중의 출측 온도를 600 ℃ 이상으로 함으로써 강판 표면을 고온에서 산화시켜, 강판 표층에 충분한 양의 Fe 계 스케일을 부착시킨다. 그러면, Fe 계 스케일이 환원대에 있어서 산소 공급원이 되고, 강판 표층이 내부 산화된다. 또는, 가열대나 환원대의 이슬점이 통상 －20 ℃ ∼ －60 ℃ 인 것을 －20 ℃ 이상 ＋20 ℃ 이하로 상승시키는 방법 등도 있다. 또한 사전에 냉연 강판 표면에 산소를 함유한 Fe 프레 도금을 실시함으로써, 재결정 소둔시에 있어서의 강판의 산소 포텐셜을 높이는 것도 가능하다. 그리고, 냉간 압연의 전단계에서, 흑피 스케일이 부착된 열연 강판의 권취 온도를 높이거나, 열연 강판을 별도 열처리하거나 하여 강판 표층을 미리 내부 산화시키는 것에 의해서도 동일한 효과가 얻어진다.

이상의 방법으로, Si, Mn, Al 및 P 등의 산화 용이성 원소가 산화물로서 고정됨으로써 소둔 후의 Si, Mn, Al 및 P 등의 표면 농화가 억제되는 결과, 양호한 도금성을 확보할 수 있다. 그리고, 합금화 지연 원소이기도 한 이들 원소의 고용량이 저감됨으로써, 동시에 합금화 특성이 개선되고 도금 밀착성도 개선된다.

또, 도금층과 지철의 계면에서부터 지철측으로 3 ㎛ 의 깊이에 걸친 지철 표 층역에서의, 입계의 전체 길이에 대한, 개재물이 석출된 입계의 길이의 비를 50 % 이하로 한다. 즉, 50 % 를 초과하면, 가공시의 파단의 기점이 되어 신장 플랜지성 및 그 안정성이 열화된다. 여기서, 상기 지철 표층역을 도금층과 지철의 계면에서부터 지철측으로 3 ㎛ 깊이의 영역으로 한 것은, 신장 플랜지 성형성의 열화나 편차에 영향을 미치는, 신장 플랜지 성형시의 강판 표층으로부터의 균열의 발생에 대해서는, 지철 표층 3 ㎛ 영역의 입계의 상태가 크게 영향을 주어, 그 영역에 개재물이 많이 존재하면 균열의 발생이 현저히 증가하고, 신장 플랜지성을 열화시키기 때문이다. 그리고 또, 지철 표층역에 있어서의, 입계에 석출된 개재물의 당해 입계를 따른 길이의 평균을 0.3 ㎛ 이하로 한 경우, 우수한 신장 플랜지성을 보다 안정적으로 확보할 수 있게 된다.

또, 지철 표층부에서의 개재물의 형성 상황을 확인하기 위해서는, 강판의 단면을 경면 연마한 샘플의 SEM (주사형 전자 현미경) 관찰, 또는 FIB (집속 (集束) 이온 빔) 등에 의해 박편화한 샘플의 단면 TEM (투과형 전자 현미경) 관찰 등을 적용할 수 있다. 개재물의 동정은, 예를 들어, 단면 연마 샘플의 SEM-EDS (에너지 분산형 X 선 분석), EPMA (전자선 마이크로 애널라이저), FE-AES (전계 방출형 오제 전자 분광), 더욱 상세한 해석에는, 박편화 샘플이나 단면 연마 시료로부터 취득한 레플리카 시료의 TEM-EDS 등으로 실시할 수 있다.

신장 플랜지성에 관련하여, 석출물이 존재하는 입계의 비율은, SEM 또는 TEM 의 단면 관찰 이미지로부터 관찰되는 결정립계의 길이 및 입계 상에서 석출물이 차지하는 길이를 실측하고, 그 비를 구함으로써 평가할 수 있다. 이 때, 상황에 따라 2 치화 등의 화상 처리를 하는 것도 유효하다. 또한, 입계를 따른 석출물의 길이에 관해서도, 마찬가지로 SEM 또는 TEM 의 단면 관찰 이미지로부터 실측할 수 있다.

어떠한 관찰 수법에 있어서도, 정밀도를 향상시키기 위해서는 평가수를 많게 취하는 것이 중요하다. 예를 들어, SEM 관찰에서는 5000 배로 임의의 5 시야 이상, 분석점에 관해서는 임의의 10 점 이상에 대해 평가하고, 그것들의 평균치를 가지고 평가치로 하는 것이 바람직하다.

도금 부착량은 한쪽면 당 20 ∼ 150 g/㎡ 로 한다. 20 g/㎡ 미만은 내식성이 열화된다. 150 g/㎡ 초과는 비용의 증가를 초래하고, 또 내식 효과가 포화된다.

용융 아연 도금을 합금화하는 경우에는, 그 합금화도는 7 ∼ 15 % 로 한다. 즉, 도금층 중의 철의 함유율이 7 % 미만에서는, 합금화 불균일이 생겨 외관성이 열화되거나, 이른바 ξ 상이 생성되어 미끄러짐성이 열화된다. 한편, 15 % 초과에서는 경질이고 부서지기 쉬운 Γ 상이 다량으로 형성되어, 도금 밀착성이 열화된다.

또, 상기한 제조 방법에 관해서는, 강판은 어떠한 설비로 열처리가 행해져도 상관없다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하는데, 이 실시예는 본 발명을 한정하는 성질의 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않고 설계 변경하 는 것은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.

실시예 1

표 1 에 나타내는 화학 성분의 강을 용제하여 얻은 주편을, 열간 압연 이어서 산 세척 후, 냉간 압연에 의해서 1.2 ㎜ 두께의 냉연 강판으로 하였다. 그 후, DFF 로(爐) (직화 가열로 : Direct Fired Furnace) 를 갖는 연속 용융 아연 도금 라인에 있어서, DFF 로 내의 공기비를 상류측에서는 1.0 ∼ 1.2, 하류측에서는 0.9 로 제어함과 함께, DFF 로의 출측 온도를 적절히 변경시켜 가열하여, 오스테나이트 단상역 또는 2 상역에서 열처리 후, 463 ℃ 의 아연 도금욕에서 단위 면적당 중량 한쪽면 당 약 40 ∼ 60 g/㎡ 의 도금을 실시하고, 목표 조건으로서 도금층의 Fe % 를 약 10 질량 % 가 되도록 합금화 처리를 실시하였다. 합금화도의 조정시에 있어서, 적절히 통판 속도나 합금화 온도를 변경하였다. 얻어진 강판에 대해서는 0.3 % 의 조질 압연을 실시하였다.

여기서, 얻어진 도금 강판의 단면 조직 (압연 방향에 평행한 면) 에 관해서 주사형 전자 현미경 (SEM) 을 사용해서 2000 배로 10 시야 관찰하여, 페라이트상의 면적률 V

및 마텐자이트상의 면적률 VM 을 측정하고, 각 결정립의 상 구조를 동정하였다. 또, 조직 관찰 샘플에는, 마텐자이트와 잔류 오스테나이트의 구별을 꾀하기 위해, 200 ℃ × 2 시간의 열처리를 실시한 샘플과 제조된 그대로의 샘플을 시험에 사용하였다. 이 200 ℃ × 2 시간의 열처리는, 상 분율의 변화를 발생시키지 않고 마텐자이트로부터만 탄화물을 생성시켜 잔류 오스테나이트와 구별 가능하게 하는 것으로, 다른 변화가 발생되지 않았음은 제조된 그대로의 샘플과의 비교에 의해 확인하였다.

그리고, 페라이트상의 경도 HV

에 관해서는, 초마이크로 비커스 경도계를 사용하여 측정하였다. 측정 조건은 하중 1 gf, 부하 시간 15 초로 하였다. 압흔의 측정은 3D-SEM 을 사용해서 깊이 방향의 프로파일을 측정하여 실시하였다. 측정은 각 5 점을 측정하여, 그 평균치를 HV

로 하였다.

또한, 인장 시험은, 강판을 JIS5 호 시험편으로 가공한 시험편에 대해, JIS Z2241 에 준거하여 실시하였다. 인장 강도 (TS), 전체 신장 (T.El) 을 측정하여, 강도와 전체 신장의 곱 (TS × T.El) 으로 나타내는 강도 - 신장 밸런스의 값을 구하였다. 또, 본 발명에서는, TS × T.El

17000 (MPa·%) 의 경우를 양호한 것으로 판정하였다.

신장 플랜지성은, 일본 철강 연맹 규격 JFST1001 에 준거하여 실시하였다. 얻어진 각 강판을 100 ㎜ × 100 ㎜ 으로 절단 후, 클리어런스 12 % 로 직경 10 ㎜ 의 구멍을 펀칭한 후, 내경 75 ㎜ 의 다이스를 사용하여 블랭크 홀딩력 9 ton 으로 누른 상태에서, 60 ℃ 원추 (圓錐) 펀치를 구멍에 밀어 넣고 균열 발생 한계에 있어서의 구멍 직경을 측정하여, 하기 식으로부터, 한계 구멍 확장률 (%) 을 구한 다음, 이 한계 구멍 확장률의 값으로부터 신장 플랜지성을 평가하였다. 또, 본 발명에서는, TS × λ

41300 (MPa·%) 을 양호한 것으로 판정하였다.

한계 구멍 확장률 λ (%) = {(Df － Do) / D₀} × 100

단, Df : 균열 발생시의 구멍 직경 (㎜) D₀ : 초기 구멍 직경 (㎜)

또한, 지철 표층부의 개재물 형태, 고용량의 평가를 위해, 공시 강판을 압연 방향에 수직인 단면에서 경면 연마함으로써, 도금층과 지철의 계면의 단면 시료를 제작하였다. 개재물이 입계에 차지하는 길이의 비율은, 상기 시료를 SEM 에 의해 배율 5000 배로, 도금층과 지철의 계면 부근의 반사 전자 이미지를 5 시야분 취득하였다. 각각의 반사 전자 이미지에서 확인할 수 있는 결정립계 중, 하지 강판의 깊이 3 ㎛ 까지의 범위에 포함되는 길이, 및 입계 상에서 차지하는 개개의 개재물의 길이를 실측하고, 그 비율에 대해 관찰한 5 시야분의 평균치를 가지고 평가치로 하였다.

입계에 존재하는 개재물의 길이는, 상기 SEM 이미지의 평가에 있어서, 개개의 석출물의 입계를 따른 방향의 길이를 측정하고, 그 평균을 산출하였다.

표 2 에, 그들의 평가 결과를 정리하여 기재한다. 도금 외관을 육안 판정한 결과, 도금 외관은 No.37 이외에는 양호하였다. No.37 만은 합금화도가 목표 범위에 도달하지 않고, 외관 불균일이 현저하기 때문에, 도금 외관 불량이었다. 또한, 도금 강판을 단순한 90° 굽힘 가공하였을 때의 도금의 박리 거동에 의해 판정한 도금 밀착성에 관해서, No.38 은 도금의 박리가 현저하여, 도금 밀착성이 불량하였다. 그 외의 강판은 양호하였다. 이러한 결과들로부터 알 수 있듯이, 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하는 강판은, 강도 - 신장 밸런스와 신장 플랜지성의 밸런스가 우수하고, 목표로 한 특성이 얻어져 있음을 알 수 있다.

실시예 2

표 1 의 강 C, E, H 의 성분 조성을 갖는 강을 용제하여 얻은 강 슬래브를, 열간 압연 이어서 산 세척 후, 냉간 압연에 의해서 1.2 ㎜ 두께의 냉연 강판으로 하였다. 그 후, DFF 로 (직화 가열로 : Direct Fired Furnace) 를 갖는 연속 용융 아연 도금 라인에 있어서, 표 3 에 나타내는 소둔 조건 (DFF 출측 온도, 소둔 온도, 냉각 정지 온도) 으로 연속 소둔을 실시한 후, 463 ℃ 의 아연 도금욕에서 단위 면적당 중량 한쪽면 당 약 40 ∼ 60 g/㎡ 의 도금을 실시하고, 도금의 합금화 처리를 하였다. 얻어진 강판에 대해서는 0.3 % 의 조질 압연을 실시하였다. 한편, 가열 단계에서의 DFF 로 내의 공기비는, 상류측에서는 1.0 ∼ 1.2, 하류측에서는 0.9 로 제어하였다.

이렇게 해서 얻어진 용융 아연 도금 강판에 관해서, 상기 실시예 1 과 동일한 방법을 사용하여, 미크로 조직과 경도, 기계 특성치 (인장 특성, 신장 플랜지성) 를 평가하였다.

여기서, 페라이트 입자 내에 존재하는 제 2 상 (마텐자이트 또는 탄화물) 의 개수 밀도 (개/㎛²) 는, 1500 배의 SEM 사진을 이용하여, 3000 ㎛² 중에 존재하는 개수를 측정해서 구하였다. 또한, 마텐자이트의 입경 (d_M) 과 마텐자이트의 평균 입자 간격 (L_M) 은 Media Cybernetics 사의 화상 해석 소프트 Image-Pro 를 사용하여 측정하였다. 마텐자이트의 입경은 원 상당 직경에 의해 측정하였다. 마텐자이트의 평균 입자 간격은 다음 식 (1) 에 의해 산출하였다.

… (1)

단, d_M: 마텐자이트 입경

f : 체적률 (= 마텐자이트 면적률)

π : 원주율이다.

표 3 에, 평가 결과를 정리하여 기재한다.

No.39 에서는, 소둔 온도가 795 ℃ 로 낮기 때문에, 페라이트 입자 내에 고립되어 존재하는 제 2 상이 0.2 × 10^-3 개/㎛² 로 매우 작고, 구멍 확장률이 77 % 로 낮았다. 이에 대하여, No.40 에서는, 소둔 온도가 845℃ 로 높기 때문에, 페라이트 입자 내에 고립되어 존재하는 제 2 상이 2.4 × 10^-3 개/㎛² 로 No.39 보다 크고, 구멍 확장률 90 % 를 확보할 수 있으며, 또 No.41 에서는, 소둔 온도가 890 ℃ 로 더욱 높기 때문에, 페라이트 입자 내에 고립되어 존재하는 제 2 상이 6.3 × 10^-3 개/㎛² 로 크고, 한층 더 양호한 구멍 확장률 106 % 를 확보할 수 있었다.

No.42 는, 냉각 정지 온도가 600 ℃ 로 높기 때문에, 마텐자이트의 최대 입경이 5.2 ㎛ 로 크고, 마텐자이트의 평균 입자간 거리가 1.7 ㎛ 로 작고, 구멍 확장률이 71 % 로 낮았다. 이에 대하여, No.43 에서는, 냉각 정지 온도가 520 ℃ 로 낮기 때문에, 마텐자이트의 최대 입경이 3.8 ㎛ 로 작고, 마텐자이트의 평균 입자간 거리가 2.9 ㎛ 로 크고, 구멍 확장률 82 % 를 확보할 수 있으며, 또, No.44 에서는, 냉각 정지 온도가 더욱 낮기 때문에, 한층 더 양호한 구멍 확장률의 확보가 가능하였다.

No.45 는, DFF 출측 온도가 620 ℃ 로 낮기 때문에, 마텐자이트의 평균 입자간 거리가 1.8 ㎛ 로 작고, 구멍 확장률이 51 % 로 낮았다. 이에 대하여, No.46 은, DFF 출측 온도가 760 ℃ 로 높기 때문에, 마텐자이트의 평균 입자간 거리가 커져, 양호한 구멍 확장률의 확보가 가능하였다.

Claims

강판의 표면에 용융 아연 도금층을 형성한 용융 아연 도금 강판으로서, 질량% 로

C : 0.005 % 이상 0.12 % 이하,

Si : 0.7 % 이상 2.7 % 이하,

Mn : 0.5 % 이상 2.8 % 이하,

P : 0.1 % 이하,

S : 0.07 % 이하,

Al : 1.0 % 이하, 및

N : 0.008 % 이하

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 면적률로 페라이트를 90 % 이상 및 마텐자이트를 2 % 이상 10 % 이하로 함유하는 조직을 갖고, 상기 페라이트의 비커스 평균 경도가 120 이상이고, 상기 도금층과 지철(地鐵)의 계면에서부터 지철측으로 3 ㎛ 의 깊이에 걸친 지철 표층역에 있어서의, 입계의 전체 길이에 대한, 개재물이 석출된 입계의 길이의 비가 50 % 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.
제 1 항에 있어서,

상기 마텐자이트의 입경이 5 ㎛ 이하이고, 또한 마텐자이트의 평균 입자 간 격이 2 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 조직에 있어서, 페라이트 입자 내에 존재하는 제 2 상이 3.3 × 10^-3 개/㎛² 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 지철 표층역에 있어서의, 입계에 석출된 개재물의 당해 입계를 따른 길이의 평균이 0.3 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.
제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 성분 조성으로서, 추가로, 질량% 로

Cr : 0.05 % 이상 1.2 % 이하,

V : 0.005 % 이상 1.0 % 이하, 및

Mo : 0.005 % 이상 0.5 % 이하

에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 성분 조성으로서, 추가로, 질량% 로

Ti : 0.01 % 이상 0.1 % 이하,

Nb : 0.01 % 이상 0.1 % 이하,

B : 0.0003 % 이상 0.0050 % 이하,

Ni : 0.05 % 이상 2.0 % 이하, 및

Cu : 0.05 % 이상 2.0 % 이하

에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 성분 조성으로서, 추가로, 질량% 로

Ca : 0.001 % 이상 0.005 % 이하, 및

REM : 0.001 % 이상 0.005 % 이하

에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도금층에 있어서의 철 함유율이 7 ∼ 15 질량% 인 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.