KR20100070375A - 고강도 냉연 강판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신장률과 신장 플랜지성을 모두 높이고, 보다 성형성이 우수한 고강도 냉연 강판을 제공하는 것이다. 본 발명에 관한 고강도 냉연 강판은 C : 0.03 내지 0.30질량％, Si : 0.1 내지 3.0질량％, Mn : 0.1 내지 5.0질량％, P : 0.1질량％ 이하, S : 0.005질량％ 이하, N : 0.01질량％ 이하, Al : 0.01 내지 1.00질량％를 포함하고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다. 본 발명에 관한 고강도 냉연 강판은 경도 300 내지 380 Hv의 템퍼링 마르텐사이트를 면적률로 40％ 이상(100％를 포함함) 포함하고, 잔량부가 페라이트로 이루어지는 조직을 갖는다. 상기 템퍼링 마르텐사이트 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 분포 상태는 원 상당 직경 0.02㎛ 이상 0.1㎛ 미만의 시멘타이트 입자가 상기 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 10개 이상이고, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 시멘타이트 입자가 상기 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 3개 이하이다.

Description

고강도 냉연 강판 {HIGH-STRENGTH COLD-ROLLED STEEL SHEET}
본 발명은 가공성이 우수한 고강도 강판에 관한 것이다. 본 발명은 상세하게는, 신장률(전체 신장률) 및 신장 플랜지성이 높아진 고강도 강판, 또는 기계적 특성의 이방성이 작고, 또한 신장률(전체 신장률) 및 신장 플랜지성이 높아진 고강도 강판에 관한 것이다.
예를 들어, 자동차의 골격 부품 등에 사용되는 강판에는 충돌 안전성이나 차체 경량화에 의한 연비 경감 등을 목적으로 하여 고강도가 요구되는 동시에, 형상의 복잡한 골격 부품으로 가공하기 위해 우수한 성형 가공성도 요구된다.
이로 인해, 인장 강도 780㎫급 이상의 고강도 강판이며, 신장률(전체 신장률 ; El)과 신장 플랜지성(구멍 확장률 ; λ)이 모두 높아진 고강도 강판의 제공이 요망되고 있다. 예를 들어, 인장 강도 780㎫급의 강판에 대해서는 전체 신장률 15％ 이상이고 구멍 확장률 100％ 이상, 인장 강도 980㎫급의 강판에 대해서는 전체 신장률 10％ 이상이고 구멍 확장률 100％ 이상인 것이 요망되고 있다.
또한, 신장률의 이방성(압연 방향과 압연 방향에 수직인 방향의 신장률의 차)이 가능한 한 작은(예를 들어, 1％ 미만) 것도 요망되고 있다.
상기와 같은 요구를 수용하여, 다양한 조직 제어의 사고 방식에 기초하여, 신장률과 신장 플랜지성의 밸런스를 개선한 고강도 강판이 다수 제안되어 있다. 그러나, 신장률과 신장 플랜지성이 상기 요망 레벨을 만족시키도록 양립시킨 것은 아직 완성에 이르지 않은 것이 현실이다.
예를 들어, 특허 문헌 1에는 Mn, Cr 및 Mo의 적어도 1종을 합계 1.6 내지 2.5질량％ 함유하고, 실질적으로 마르텐사이트의 단상 조직으로 이루어지는 고장력 냉연 강판이 개시되어 있다. 그러나, 특허 문헌 1에 개시된 고장력 냉연 강판의 구멍 확장률(신장 플랜지성)은 100％ 이상이 얻어져 있지만, 신장률은 10％에 도달하고 있지 않다(특허 문헌 1의 표 6의 본 발명예 참조).
또한, 특허 문헌 2에는 페라이트가 면적률 65 내지 85％로 잔량부가 템퍼링 마르텐사이트의 2상 조직으로 이루어지는 고장력 강판이 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 3에는 페라이트 및 마르텐사이트의 평균 결정립 직경이 모두 2㎛ 이하이고, 마르텐사이트의 체적률이 20％ 이상 60％ 미만인 2상 조직으로 이루어지는 고장력 강판이 개시되어 있다.
상기 특허 문헌 2 및 3에 개시된 고장력 강판은 모두, 신장률은 10％ 이상을 확보하고 있지만, 구멍 확장률(신장 플랜지성)은 100％에 도달하고 있지 않다(특허 문헌 2의 표 2의 발명예, 특허 문헌 3의 표 2의 실시예 참조).
또한, 특허 문헌 1 내지 3은 모두 신장률의 이방성에 대해 언급하고 있지 않다.
일본 공개 특허 공보 : 2002-161336 일본 공개 특허 공보 : 2004-256872 일본 공개 특허 공보 : 2004-232022
본 발명의 제1 목적은, 신장률 및 신장 플랜지성을 모두 높인, 보다 성형성이 우수한 고강도 냉연 강판을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 제2 목적은, 신장률 및 신장 플랜지성을 모두 높이는 동시에, 신장률의 이방성도 작게 한, 보다 성형성이 우수한 고강도 냉연 강판을 제공하는 것이다.
본원의 제1 발명의 강판은,
C : 0.03 내지 0.30질량％,
Si : 0.1 내지 3.0질량％,
Mn : 0.1 내지 5.0질량％,
P : 0.1질량％ 이하,
S : 0.005질량％ 이하,
N : 0.01질량％ 이하,
Al : 0.01 내지 1.00질량％
를 포함하고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 고강도 냉연 강판이며,
경도 300 내지 380Hv의 템퍼링 마르텐사이트가 면적률로 40％ 이상(100％를 포함함)을 포함하고, 잔량부가 페라이트로 이루어지는 조직을 갖고,
상기 템퍼링 마르텐사이트 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 분포 상태는,
원 상당 직경 0.02㎛ 이상 0.1㎛ 미만의 시멘타이트 입자가 상기 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 10개 이상이고,
원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 시멘타이트 입자가 상기 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 3개 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 냉연 강판이다. 제1 발명의 강판은 이들 구성에 의해, 신장률 및 신장 플랜지성이 우수한 강판으로 된다.
또한, 본원의 제2 발명의 강판은,
C : 0.03 내지 0.30질량％,
Si : 0.1 내지 3.0질량％,
Mn : 0.1 내지 5.0질량％,
P : 0.1질량％ 이하,
S : 0.005질량％ 이하,
N : 0.01질량％ 이하,
Al : 0.01 내지 1.00질량％
를 포함하고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 고강도 냉연 강판이며,
경도 300 내지 380Hv의 템퍼링 마르텐사이트가 면적률로 40％ 이상(100％를 포함함)을 포함하고, 잔량부가 페라이트로 이루어지는 조직을 갖고,
상기 템퍼링 마르텐사이트 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 분포 상태로서, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 시멘타이트 입자가 상기 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 3개 이하이고, 또한,
상기 페라이트의 (110) 결정면의 최대 집적도가 1.7 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 냉연 강판이다. 제2 발명의 강판은 이들 구성에 의해, 등방성과 신장률 및 신장 플랜지성이 우수한 강판으로 된다.
상기 제1 발명 또는 제2 발명의 강판은,
Cr : 0.01 내지 1.0질량％ 및/또는 Mo : 0.01 내지 1.0질량％를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 강판은,
Cu : 0.05 내지 1.0질량％ 및/또는 Ni : 0.05 내지 1.0질량％를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 강판은,
Ca : 0.0005 내지 0.01질량％ 및/또는 Mg : 0.0005 내지 0.01질량％를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본원의 제1 발명의 강판은, 페라이트와 템퍼링 마르텐사이트로 이루어지는 2상 조직에 있어서, 템퍼링 마르텐사이트의 경도와 그 면적률 및 상기 템퍼링 마르텐사이트 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 분포 상태를 적절하게 제어한다. 이에 의해 제1 발명의 강판은, 신장률을 확보하면서 신장 플랜지성을 개선하는 것이 가능해져, 보다 성형성이 우수한 고강도 강판을 제공할 수 있게 되었다.
본원의 제2 발명의 강판에 따르면, 페라이트와 템퍼링 마르텐사이트로 이루어지는 2상 조직에 있어서, 템퍼링 마르텐사이트의 경도와 그 면적률, 상기 템퍼링 마르텐사이트 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 분포 상태 및 페라이트의 (110) 결정면의 집적도를 적절하게 제어한다. 이에 의해 제2 발명의 강판은, 신장률을 확보하면서 신장 플랜지성을 개선하는 동시에, 신장률의 이방성을 작게 하는 것이 가능해져, 보다 성형성이 우수한 고강도 강판을 제공할 수 있게 되었다.
도 1은 본원의 제1 발명의 강판에 관한 실시예의 발명예(강 번호 2)와 비교예(강 번호 19)의, 마르텐사이트 조직 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 분포 상태를 도시하는 도면이다.
도 2는 본원의 제1 발명의 강판에 관한 실시예의 발명예(강 번호 2)와 비교예(강 번호 19)의, 마르텐사이트 조직 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 입경 분포를 나타내는 그래프도이다.
도 3은 본원의 제2 발명의 강판에 관한 실시예의 발명예(강 번호 29)와 비교예(강 번호 53)의, 페라이트의 (110) 결정면의 정극 점도이다.
본 발명자들은 페라이트와 템퍼링 마르텐사이트(이하, 단순히 「마르텐사이트」라고 함)로 이루어지는 2상 조직을 갖는 고강도 강판(상기 특허 문헌 2, 3 참조)에 착안하였다. 그리고, 본 발명자들은 신장률을 확보하면서 신장 플랜지성을 개선할 수 있으면, 상기 요망 레벨을 만족시킬 수 있는 고강도 강판이 얻어진다고 생각하여, 신장 플랜지성에 미치는 각종 요인의 영향을 조사하는 등 예의 검토를 행하여 왔다. 그 결과, 페라이트의 비율을 적게 하는 것에 추가하여, 상기 템퍼링 마르텐사이트의 경도를 저하시키는 것 및 템퍼링 시에 마르텐사이트 중에 석출된 시멘타이트 입자를 미세화함으로써, 신장 플랜지성을 향상시킬 수 있는 것을 발견하여, 상기 지식에 기초하여 본원의 제1 발명의 강판을 완성하는 데 이르렀다.
또한, 상기 지식에 추가하여, 본 발명자들은 페라이트의 (110) 결정면의 집적도를 소정치 이하로 제한함으로써, 압연 방향과 압연 방향에 수직인 방향의 신장률의 차를 작게 할 수 있는 것을 발견하여, 상기 지식에 기초하여 본건 제2 발명을 완성하는 데 이르렀다.
(1) 제1 발명
이하, 본원의 제1 발명의 강판을 특징짓는 조직에 대해 설명한다.
〔제1 발명의 강판의 조직〕
상술한 바와 같이, 제1 발명의 강판은 상기 특허 문헌 2, 3과 동일한 2상 조직(페라이트 ＋ 템퍼링 마르텐사이트)을 베이스로 하는 것이지만, 특히 상기 템퍼링 마르텐사이트의 경도가 300 내지 380Hv로 제어되어 있는 점과, 상기 템퍼링 마르텐사이트 중에 석출된 시멘타이트 입자의 분포 상태가 제어되어 있는 점에서, 상기 특허 문헌 2, 3의 강판과는 상이하다.
<경도 300 내지 380Hv의 템퍼링 마르텐사이트 : 면적률로 40％ 이상(100％를 포함함)>
템퍼링 마르텐사이트의 경도를 제한하여 상기 템퍼링 마르텐사이트의 변형능을 높임으로써, 페라이트와 상기 템퍼링 마르텐사이트의 계면으로의 응력 집중을 억제하여, 상기 계면에서의 균열의 발생을 방지하여 신장 플랜지성을 확보할 수 있다. 또한, 템퍼링 마르텐사이트의 경도를 300Hv 이상으로 하고, 또한 면적률로 40％ 이상 확보함으로써, 상기 템퍼링 마르텐사이트의 경도를 저하시켜도 고강도를 확보할 수 있다.
상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 템퍼링 마르텐사이트의 경도는 380Hv 이하(바람직하게는 370Hv 이하, 더욱 바람직하게는 350Hv 이하)로 한다. 또한, 상기 템퍼링 마르텐사이트는 면적률로 40％ 이상, 바람직하게는 50％ 이상, 더욱 바람직하게는 60％ 이상, 특히 바람직하게는 70％ 이상(100％를 포함함)으로 한다. 또한, 잔량부는 페라이트이다.
<원 상당 직경 0.02㎛ 이상 0.1㎛ 미만의 시멘타이트 입자 : 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 10개 이상, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 시멘타이트 입자 : 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 3개 이하>
템퍼링 시에 마르텐사이트 중에 석출된 시멘타이트 입자의 사이즈와 존재수를 제어함으로써, 신장률과 신장 플랜지성을 모두 향상시킬 수 있다. 즉, 마르텐사이트 중에 적절하게 미세한 시멘타이트의 입자를 다량으로 분산시켜, 전위의 증식원으로서 작용함으로써 가공 경화 지수를 크게 하여, 신장률의 향상에 기여시킬 수 있다. 그리고, 신장 플랜지 변형 시에 있어서 파괴의 기점으로 되는 조대한 시멘타이트 입자의 수를 감소시킴으로써, 신장 플랜지성을 개선할 수 있다.
상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 원 상당 직경 0.02㎛ 이상 0.1㎛ 미만의 적절하게 미세한 시멘타이트 입자가, 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 10개 이상, 바람직하게는 15개 이상, 더욱 바람직하게는 20개 이상 존재하도록 한다. 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 조대한 시멘타이트 입자는 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 3개 이하, 바람직하게는 2.5개 이하, 더욱 바람직하게는 2개 이하로 제한한다.
또한, 상기 적절하게 미세한 시멘타이트 입자의 원 상당 직경의 하한을 0.02㎛로 한 것은, 이보다 미세한 시멘타이트 입자는, 마르텐사이트의 결정 구조에 충분한 변형을 부여하지 않아, 전위의 증식원으로서는 거의 기여하지 않는다고 생각되기 때문이다.
이하, 템퍼링 마르텐사이트의 경도 및 그 면적률 및 시멘타이트 입자의 사이즈 및 그 존재수의 측정 방법에 대해 설명한다.
우선, 마르텐사이트의 면적률에 대해서는, 각 시험 제공 강판을 경면 연마하여, 3％ 나이탈액으로 부식하여 금속 조직을 현출시킨 후, 개략 4㎛ × 3㎛ 영역 5시야에 대해 배율 20000배의 주사형 전자 현미경(SEM)상을 관찰하여, 화상 해석에 의해 시멘타이트를 포함하지 않은 영역을 페라이트로 하고, 남은 영역을 마르텐사이트로 하여, 각 영역의 면적 비율로부터 마르텐사이트의 면적률을 산출하였다.
다음에, 마르텐사이트의 경도에 대해서는, JIS Z 2244의 시험 방법에 따라서 각 시험 제공 강판 표면의 비커스 경도(98.07N)(Hv)를 측정하여, 하기 식 1을 사용하여 마르텐사이트의 경도(HvM)로 환산을 행하였다.
[식 1]
HvM ＝ (100 × Hv － VF × HvF)/VM
단, HvF ＝ 102 ＋ 209[％P] ＋ 27[％Si] ＋ 10[％Mn] ＋ 4[％Mo] － 10[％Cr] ＋ 12[％Cu](FㆍBㆍ피커링 저, 후지타 토시오 번역, 「철강 재료의 설계와 이론」 마루젠 주식회사, 1981년 9월 30일 발행, p.10의 도 2.1로부터, 저C페라이트강의 항복 응력의 변화에 미치는 각 합금 원소량의 영향의 정도(직선의 기울기)를 판독하여 정식화를 행하였다. 또한, Al, N 등 그 밖의 원소는 페라이트의 경도에 영향을 미치지 않는 것으로 하였다.
여기서, HvF : 페라이트의 경도, VF : 페라이트의 면적률(％), VM : 마르텐사이트의 면적률(％), [％X] : 성분 원소 X의 함유량(질량％)이다.
시멘타이트 입자의 사이즈 및 그 존재수에 대해서는, 각 시험 제공 강판을 경면 연마하여, 3％ 나이탈로 부식하여 금속 조직을 현출시킨 후, 마르텐사이트 내부의 영역을 해석할 수 있도록, 100㎛2 영역의 시야에 대해 배율 10000배의 주사형 전자 현미경(SEM)상을 관찰하였다. 그리고, 화상의 콘트라스트로부터 흰 부분을 시멘타이트 입자와 판별하여 마킹하고, 화상 해석 소프트에 의해 상기 마킹한 각 시멘타이트 입자의 면적으로부터 원 상당 직경을 산출하는 동시에, 단위 면적당에 존재하는 소정의 사이즈의 시멘타이트 입자의 개수를 구하였다.
(2) 제2 발명
다음에, 본원의 제2 발명의 강판을 특징짓는 조직에 대해 설명한다.
〔제2 발명의 강판의 조직〕
제2 발명의 강판은, 제1 발명의 강판과 마찬가지로, 상기 템퍼링 마르텐사이트의 경도가 300 내지 380Hv로 제어되어 있는 동시에, 상기 템퍼링 마르텐사이트 중에 석출된 시멘타이트 입자의 분포 상태가 제어되어 있다. 그리고, 제1 발명의 강판과는 달리, 페라이트의 (110) 결정면의 최대 집적도가 제어되어 있다.
<경도 300 내지 380Hv의 템퍼링 마르텐사이트 : 면적률로 40％ 이상(100％를 포함함)>
템퍼링 마르텐사이트의 경도를 제한하여 상기 템퍼링 마르텐사이트의 변형능을 높임으로써, 페라이트와 상기 템퍼링 마르텐사이트의 계면으로의 응력 집중을 억제하여, 상기 계면에서의 균열의 발생을 방지하여 신장 플랜지성을 확보할 수 있다. 또한, 템퍼링 마르텐사이트의 경도를 300Hv 이상으로 하고, 또한 면적률로 40％ 이상 확보함으로써, 상기 템퍼링 마르텐사이트의 경도를 저하시켜도 고강도를 확보할 수 있다.
상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 템퍼링 마르텐사이트의 경도는 380Hv 이하(바람직하게는 370Hv 이하, 더욱 바람직하게는 350Hv 이하)로 한다. 또한, 상기 템퍼링 마르텐사이트는 면적률로 40％ 이상, 바람직하게는 50％ 이상, 더욱 바람직하게는 60％ 이상, 특히 바람직하게는 70％ 이상(100％를 포함함)으로 한다. 또한, 잔량부는 페라이트이다.
<원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 시멘타이트 입자 : 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 3개 이하>
템퍼링 시에 마르텐사이트 중에 석출된 시멘타이트 입자의 사이즈와 존재수를 제어함으로써, 신장 플랜지성을 향상시킬 수 있다. 즉, 신장 플랜지 변형 시에 있어서 파괴의 기점으로 되는 조대한 시멘타이트 입자의 수를 감소시킴으로써, 신장 플랜지성을 개선할 수 있다. 또한, 이와 같이, 시멘타이트 입자의 조대화를 방지하는 것에 수반하여, 마르텐사이트 중에 적절한 사이즈(예를 들어, 0.02㎛ 이상 0.1㎛ 미만)의 시멘타이트의 입자가 분산되므로, 이들이 전위의 증식원으로서 작용함으로써 가공 경화 지수가 커져, 신장률의 향상에도 기여한다.
상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 조대한 시멘타이트 입자는, 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 3개 이하, 바람직하게는 2.5개 이하, 더욱 바람직하게는 2개 이하로 제한한다.
<페라이트의 (110) 결정면의 최대 집적도가 1.7 이하>
페라이트의 (110) 결정면(이하, 「(110)α」로 표기함)이 특정 방향으로 과도하게 집적되면, 상기 특정 방향과 (110) 결정면이 그만큼 집적되어 있지 않은 방향으로, 응력이 가해졌을 때에 작용하는 미끄럼계가 변화되므로, 인장 하중의 방향에 의해 신장률에 차이가 발생해 버린다. 따라서, 페라이트의 (110) 결정면의 집적도를 제어함으로써, 기계적 특성, 특히 신장률(El)의 이방성을 작게 할 수 있다.
상기 이방성 억제 효과를 효과적으로 발휘시키기 위해서는, 페라이트의 (110) 결정면의 최대 집적도는 1.7 이하, 바람직하게는 1.6 이하, 더욱 바람직하게는 1.5 이하로 한다.
템퍼링 마르텐사이트의 경도 및 그 면적률, 시멘타이트 입자의 사이즈 및 그 존재수의 측정 방법에 대해서는, 본건 제1 발명의 경우와 마찬가지이다.
페라이트의 (110) 결정면의 집적도에 대해서는, 일본 철강 협회편 「강 편람 I 기초」 제3판, 마루젠 주식회사, p.465에 기재된 FM법에 의해 페라이트의 (110) 결정면의 정극 점도를 작성하여, 그 극점 밀도의 최대치를 집적도로 하였다.
다음에, 본건 제1 발명의 강판 및 본건 제2 발명의 강판을 구성하는 성분 조성(양 발명에 공통됨)에 대해 설명한다. 이하, 화학 성분의 단위는 모두 질량％이다.
〔본 발명의 강판의 성분 조성〕
C : 0.03 내지 0.30％
C는 마르텐사이트의 면적률 및 마르텐사이트 중에 석출되는 시멘타이트량에 영향을 미치고, 강도 및 신장 플랜지성에 영향을 미치는 중요한 원소이다. C 함유량이 0.03％ 미만에서는 강도를 확보할 수 없고, 한편, C 함유량이 0.30％ 초과에서는 마르텐사이트의 경도가 지나치게 높아져 신장 플랜지성을 확보할 수 없다. C 함유량의 범위는, 바람직하게는 0.05 내지 0.25％, 더욱 바람직하게는 0.07 내지 0.20％이다.
Si : 0.1 내지 3.0％
Si는 템퍼링 시에 있어서의 시멘타이트 입자의 조대화를 억제하는 효과를 갖고, 조대한 시멘타이트 입자의 생성을 방지하면서, 적절하게 미세한 시멘타이트 입자의 수를 증대시킴으로써, 신장률과 신장 플랜지성의 양립에 기여하는 유용한 원소이다. Si 함유량이 0.10％ 미만에서는 템퍼링 시에 있어서의 적절하게 미세한 시멘타이트 입자의 증가 비율에 비해, 조대한 시멘타이트 입자의 증가 비율이 과대로 되므로, 신장률과 신장 플랜지성을 양립할 수 없다. 한편, Si 함유량이 3.0％ 초과에서는 가열 시에 있어서의 오스테나이트의 형성을 저해하므로, 마르텐사이트의 면적률을 확보할 수 없어, 신장 플랜지성을 확보할 수 없다. Si 함유량의 범위는, 바람직하게는 0.30 내지 2.5％, 더욱 바람직하게는 0.50 내지 2.0％이다.
Mn : 0.1 내지 5.0％
Mn은 상기 Si와 마찬가지로, 템퍼링 시에 있어서의 시멘타이트의 조대화를 억제하는 효과를 갖고, 조대한 시멘타이트 입자의 생성을 방지하면서, 적절하게 미세한 시멘타이트 입자의 수를 증대시킴으로써, 신장률과 신장 플랜지성의 양립에 기여하는 동시에, 켄칭성을 확보하는 데 유용한 원소이다. Mn 함유량이 0.1％ 미만에서는 템퍼링 시에 있어서의 적절하게 미세한 시멘타이트 입자의 증가 비율에 비해, 조대한 시멘타이트 입자의 증가 비율이 과대로 되므로, 신장률과 신장 플랜지성을 양립할 수 없고, 한편 Mn 함유량이 5.0％ 초과에서는, 담금질 시(어닐링 가열 후의 냉각 시)에 오스테나이트가 잔존하여, 신장 플랜지성을 저하시킨다. Mn 함유량의 범위는, 바람직하게는 0.30 내지 2.5％, 더욱 바람직하게는 0.50 내지 2.0％이다.
P : 0.1％ 이하
P는 불순물 원소로서 불가피하게 존재하여, 고용 강화에 의해 강도의 상승에 기여하지만, 구오스테나이트 입계에 편석하여, 입계를 취화시킴으로써 신장 플랜지성을 열화시킨다. 따라서, P 함유량은 0.1％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.05％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.03％ 이하이다.
S : 0.005％ 이하
S도 불순물 원소로서 불가피하게 존재하여, MnS 개재물을 형성하여 구멍 확장 시에 균열의 기점으로 됨으로써 신장 플랜지성을 저하시키므로, S 함유량은 0.005％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.003％ 이하이다.
N : 0.01％ 이하
N도 불순물 원소로서 불가피하게 존재하여, 변형 시효에 의해 신장률과 신장 플랜지성을 저하시키므로, N 함유량도 낮은 쪽이 바람직하고, 0.01％ 이하로 한다.
Al : 0.01 내지 1.00％
Al은 N과 결합하여 AlN을 형성하여, 변형 시효의 발생에 기여하는 고용N을 저감시킴으로써 신장 플랜지성의 열화를 방지하는 동시에, 고용 강화에 의해 강도 향상에 기여한다. Al 함유량이 0.01％ 미만에서는 강 중에 고용N이 잔존하므로, 변형 시효가 일어나, 신장률과 신장 플랜지성을 확보할 수 없고, 한편, Al 함유량이 1.00％ 초과에서는 가열 시에 있어서의 오스테나이트의 형성을 저해하므로, 마르텐사이트의 면적률을 확보할 수 없어, 신장 플랜지성을 확보할 수 없게 된다.
본 발명의 강판은 상기 성분을 기본적으로 함유하고, 잔량부가 실질적으로 철 및 불순물이지만, 그 밖에 본 발명의 작용을 손상시키지 않는 범위에서, 이하의 허용 성분을 첨가할 수 있다.
Cr : 0.01 내지 1.0％ 및/또는 Mo : 0.01 내지 1.0％
이들 원소는 시멘타이트 대신에, 미세한 탄화물로서 석출됨으로써, 신장 플랜지성의 열화를 억제하면서 석출 강화량을 높이는 데 유용한 원소이다. 각 원소 모두 0.01％ 미만의 첨가에서는 상기와 같은 작용을 유효하게 발휘할 수 없고, 한편, 각 원소 모두 1.0％를 초과하는 첨가에서는 석출 강화가 과잉으로 되어, 마르텐사이트의 경도가 지나치게 높아져 신장 플랜지성이 저하되어 버린다.
Cu : 0.05 내지 1.0％ 및/또는 Ni : 0.05 내지 1.0％
이들 원소는 시멘타이트의 성장을 억제함으로써, 적절하게 미세한 시멘타이트가 얻어지기 쉬워져, 신장률과 신장 플랜지성의 밸런스를 개선하는 데 유용한 원소이다. 각 원소 모두 0.05％ 미만의 첨가에서는 상기와 같은 작용을 유효하게 발휘할 수 없고, 한편, 각 원소 모두 1.0％를 초과하는 첨가에서는 켄칭 시에 오스테나이트가 잔존하여, 신장 플랜지성을 저하시킨다.
Ca : 0.0005 내지 0.01％ 및/또는 Mg : 0.0005 내지 0.01％
이들 원소는 개재물을 미세화하여 파괴의 기점을 감소시킴으로써, 신장 플랜지성을 향상시키는 데 유용한 원소이다. 각 원소 모두 0.0005％ 미만의 첨가에서는 상기와 같은 작용을 유효하게 발휘할 수 없고, 한편, 각 원소 모두 0.01％를 초과하는 첨가에서는 반대로 개재물이 조대화되어, 신장 플랜지성이 저하된다.
이하에, 본원의 제1 발명의 강판을 얻기 위한 바람직한 제조 방법을 설명한다.
〔제1 발명의 강판의 바람직한 제조 방법〕
제1 발명의 냉연 강판을 제조하기 위해서는, 우선 상기 성분 조성을 갖는 강을 용제하여, 조괴 또는 연속 주조에 의해 슬래브로 한 후 열간 압연을 행한다. 열간 압연 조건으로서는, 마무리 압연의 종료 온도를 Ar3점 이상으로 설정하여, 적절하게 냉각을 행한 후, 450 내지 700℃의 범위에서 권취한다. 열간 압연 종료 후에는 산세한 후 냉간 압연을 행하지만, 냉간 압연율은 30％ 정도 이상으로 하는 것이 좋다.
그리고, 상기 냉간 압연 후, 계속해서 어닐링, 또는 템퍼링을 행한다.
[어닐링 조건]
어닐링 조건으로서는, 어닐링 가열 온도 : [(Ac1 ＋ Ac3)/2] 내지 1000℃로 가열하여, 어닐링 유지 시간 : 3600s 이하 유지한 후, 어닐링 가열 온도로부터 직접 Ms점 이하의 온도까지 50℃/s 이상의 냉각 속도로 급냉하거나, 또는 어닐링 가열 온도로부터, 어닐링 가열 온도 미만에서 600℃ 이상의 온도(제1 냉각 종료 온도)까지 1℃/s 이상의 냉각 속도(제1 냉각 속도)로 서냉한 후, Ms점 이하의 온도(제2 냉각 종료 온도)까지 50℃/s 이하의 냉각 속도(제2 냉각 속도)로 급냉하는 것이 좋다.
<어닐링 가열 온도 : [(Ac1 ＋ Ac3)/2] 내지 1000℃, 어닐링 유지 시간 : 3600s 이하>
어닐링 가열 시에 충분히 오스테나이트로부터 변태시켜, 그 후의 냉각 시에 오스테나이트로부터 변태 생성되는 마르텐사이트의 면적률을 50％ 이상 확보하기 위해서이다.
어닐링 가열 온도가 [(Ac1 ＋ Ac3)/2]℃ 미만에서는, 어닐링 가열 시에 있어서 오스테나이트로의 변태량이 부족하므로, 그 후의 냉각 시에 오스테나이트로부터 변태 생성되는 마르텐사이트의 양이 감소하여 면적률 40％ 이상을 확보할 수 없게 된다. 한편, 어닐링 가열 온도가 1000℃를 초과하면, 오스테나이트 조직이 조대화되어 강판의 굽힘성이나 인성이 열화되는 동시에, 어닐링 설비의 열화를 초래하므로 바람직하지 않다.
또한, 어닐링 유지 시간이 3600s를 초과하면, 생산성이 극단적으로 악화되므로 바람직하지 않다.
<Ms점 이하의 온도까지 50℃/s 이상의 냉각 속도로 급냉>
냉각 중에 오스테나이트로부터 페라이트나 베이나이트 조직이 형성되는 것을 억제하여, 마르텐사이트 조직을 얻기 위해서이다.
Ms점보다 높은 온도에서 급냉을 종료시키거나, 냉각 속도가 50℃/s 미만인 경우에는, 베이나이트가 형성되게 되어, 강판의 강도를 확보할 수 없게 된다.
<가열 온도 미만에서 600℃ 이상의 온도까지 1℃/s 이상의 냉각 속도로 서냉>
면적률로 60％ 이하의 페라이트 조직을 형성시킴으로써, 신장 플랜지성을 확보한 채 신장률의 개선을 도모하기 위해서이다.
600℃ 미만의 온도 또는 1℃/s 미만의 냉각 속도에서는 페라이트가 형성되지 않아, 강도와 신장 플랜지성을 확보할 수 없게 된다.
[템퍼링 조건]
템퍼링 조건으로서는, 상기 어닐링 냉각 후의 온도로부터 1단째의 템퍼링 가열 온도 : 325 내지 375℃까지, 100 내지 325℃ 사이를 5℃/s 이상의 평균 가열 속도로 가열하고, 1단째의 템퍼링 유지 시간 : 50s 이상 유지한 후, 또한 2단째의 템퍼링 가열 온도(T) : 400℃ 이상까지 가열하고, 2단째의 템퍼링 유지 시간[t(s)]이, 3.2 × 10-4 ＜ P ＝ exp[-9649/(T ＋ 273)] × t ＜ 1.2 × 10-3으로 되는 조건으로 유지한 후, 냉각하면 된다. 또한, 2단째의 유지 중에 온도(T)를 변화시키는 경우에는, 하기 식 2를 사용하면 된다.
[식 2]
Figure pct00001
마르텐사이트로부터의 시멘타이트의 석출이 가장 빨라지는 온도 영역인 350℃ 부근에서 유지하여 마르텐사이트 조직 중에 균일하게 시멘타이트 입자를 석출시킨 후, 보다 높은 온도 영역으로 가열ㆍ유지함으로써, 시멘타이트 입자를 적절한 사이즈로 성장시킬 수 있기 때문이다.
<1단째의 템퍼링 가열 온도 : 325 내지 375℃까지, 100 내지 325℃ 사이를 5℃/s 이상의 평균 가열 속도로 가열>
1단째의 템퍼링 가열 온도가 325℃ 미만 혹은 375℃ 초과, 또는 100 내지 325℃ 사이의 평균 가열 속도가 5℃/s 미만인 경우에는, 마르텐사이트 중에 시멘타이트 입자의 석출이 불균일하게 일어나므로, 그 후의 2단째의 가열ㆍ유지 중에 있어서의 성장에 의해, 조대한 시멘타이트 입자의 비율이 증가하여, 신장 플랜지성이 얻어지지 않게 된다.
<2단째의 템퍼링 가열 온도(T) : 400℃ 이상까지 가열하여, 2단째의 템퍼링 유지 시간[t(s)]이, 3.2 × 10-4 ＜ P ＝ exp[-9649/(T ＋ 273)] × t < 1.2 × 10-3으로 되는 조건으로 유지>
여기서, P ＝ exp[-9649/(T ＋ 273)] × t는 스기모토 코이치 저 「재료 조직학」 아사쿠라 서점 출판, p106의 식(4.18)에 기재된 석출물의 입성장 모델을 바탕으로 변수의 설정 및 간략화를 행한, 석출물로서의 시멘타이트 입자의 사이즈를 규정하는 파라미터이다.
2단째의 템퍼링 가열 온도(T)를 400℃ 미만으로 하면, 시멘타이트 입자를 충분한 사이즈로 성장시키기 위해 필요한 유지 시간(t)이 지나치게 길어진다.
P ＝ exp[-9649/(T ＋ 273)] × t ≤ 3.2 × 10-4에서는 시멘타이트 입자가 충분히 성장하지 않아, 적절하게 미세한 시멘타이트 입자의 수를 확보할 수 없으므로, 신장률을 확보할 수 없게 된다.
P ＝ exp[-9649/(T ＋ 273)] × t ≥ 1.2 × 10-3에서는 시멘타이트 입자가 조대화되어, 0.1㎛ 이상의 시멘타이트 입자의 수가 지나치게 많아지므로, 신장 플랜지성을 확보할 수 없게 된다.
다음에, 본원의 제2 발명의 강판을 얻기 위한 바람직한 제조 방법을 이하에 설명한다.
〔제2 발명의 강판의 바람직한 제조 방법〕
제2 발명의 냉연 강판을 제조하기 위해서는, 우선, 상기 성분 조성을 갖는 강을 용제하여, 조괴 또는 연속 주조에 의해 슬래브로 한 후 열간 압연을 행한다. 열간 압연 조건으로서는, 마무리 압연의 종료 온도를 Ar3점 이상으로 설정하여, 적절하게 냉각을 행한 후, 450 내지 700℃의 범위에서 권취한다. 열간 압연 종료 후에는 산세한 후 냉간 압연을 행하지만, 냉간 압연율은 30％ 정도 이상으로 하는 것이 좋다.
그리고, 상기 냉간 압연 후, 계속해서, 어닐링, 재어닐링, 또는 템퍼링을 행한다.
[어닐링 조건]
어닐링 조건으로서는, Ac3점 이상으로 가열하여(필요에 따라서 2회 이상 반복해서 Ac3점 이상으로 가열해도 좋음), 충분히 오스테나이트 단상화를 행한 후, 200℃ 이하로 냉각한다. 그 냉각 방법은 임의이다. 이에 의해, 페라이트의 (110) 결정면의 특정 방향으로의 집적이 억제된다.
[재어닐링 조건]
재어닐링 조건으로서는, 재어닐링 가열 온도 : [(Ac1 ＋ Ac3)/2] 내지 1000℃로 가열하여, 재어닐링 유지 시간 : 3600s 이하 유지한 후, 재어닐링 가열 온도로부터 직접 Ms점 이하의 온도까지 50℃/s 이상의 냉각 속도로 급냉하거나, 또는 재어닐링 가열 온도로부터, 재어닐링 가열 온도 미만에서 600℃ 이상의 온도(제1 냉각 종료 온도)까지 1℃/s 이상의 냉각 속도(제1 냉각 속도)로 서냉한 후, Ms점 이하의 온도(제2 냉각 종료 온도)까지 50℃/s 이하의 냉각 속도(제2 냉각 속도)로 급냉하는 것이 좋다.
<재어닐링 가열 온도 : [(Ac1 ＋ Ac3)/2] 내지 1000℃, 재어닐링 유지 시간 : 3600s 이하>
재어닐링 가열 시에 충분히 오스테나이트로 변태시켜, 그 후의 냉각 시에 오스테나이트로부터 변태 생성되는 마르텐사이트의 면적률을 40％ 이상 확보하기 위해서이다.
재어닐링 가열 온도가 [(Ac1 ＋ Ac3)/2]℃ 미만에서는, 재어닐링 가열 시에 있어서 오스테나이트로의 변태량이 부족하므로, 그 후의 냉각 시에 오스테나이트로부터 변태 생성되는 마르텐사이트의 양이 감소하여 면적률 40％ 이상을 확보할 수 없게 된다. 한편, 재어닐링 가열 온도가 1000℃를 초과하면, 오스테나이트 조직이 조대화되어 강판의 굽힘성이나 인성이 열화되는 동시에, 어닐링 설비의 열화를 초래하므로 바람직하지 않다.
또한, 재어닐링 유지 시간이 3600s를 초과하면, 생산성이 극단적으로 악화되므로 바람직하지 않다.
<Ms점 이하의 온도까지 50℃/s 이상의 냉각 속도로 급냉>
냉각 중에 오스테나이트로부터 페라이트나 베이나이트 조직이 형성되는 것을 억제하여, 마르텐사이트 조직을 얻기 위해서이다.
Ms점보다 높은 온도에서 급냉을 종료시키거나, 냉각 속도가 50℃/s 미만인 경우에는, 베이나이트가 형성되게 되어, 강판의 강도를 확보할 수 없게 된다.
<재어닐링 가열 온도 미만에서 600℃ 이상의 온도까지 1℃/s 이상의 냉각 속도로 서냉>
면적률로 60％ 이하의 페라이트 조직을 형성시킴으로써, 신장 플랜지성을 확보한 채 신장률의 개선을 도모하기 위해서이다.
600℃ 미만의 온도 또는 1℃/s 미만의 냉각 속도에서는 페라이트가 형성되지 않아, 강도와 신장 플랜지성을 확보할 수 없게 된다.
[템퍼링 조건]
템퍼링 조건으로서는, 상기 재어닐링 냉각 후의 온도로부터 1단째의 템퍼링 가열 온도 : 325 내지 375℃까지, 100 내지 325℃ 사이를 5℃/s 이상의 평균 가열 속도로 가열하고, 1단째의 템퍼링 유지 시간 : 50s 이상 유지한 후, 또한, 2단째의 템퍼링 가열 온도(T) : 400℃ 이상까지 가열하고, 2단째의 템퍼링 유지 시간[t(s)]이, Pg ＝ exp[-9649/(T ＋ 273)] × t ＜ 1.2 × 10-3, 또한 Pt ＝ (T ＋ 273)[log(t) ＋ 17] ≥ 1.36 × 104로 되는 조건으로 유지한 후, 냉각하면 된다. 또한, 2단째의 유지 중에 온도(T)를 변화시키는 경우에는, Pg로서 상기 식 2를 사용하면 된다.
마르텐사이트로부터의 시멘타이트의 석출이 가장 빨라지는 온도 영역인 350℃ 부근에서 유지하여 마르텐사이트 조직 중에 균일하게 시멘타이트 입자를 석출시킨 후, 보다 높은 온도 영역으로 가열ㆍ유지함으로써, 시멘타이트 입자를 적절한 사이즈로 성장시킬 수 있기 때문이다.
<1단째의 템퍼링 가열 온도 : 325 내지 375℃까지, 100 내지 325℃ 사이를 5℃/s 이상의 평균 가열 속도로 가열>
1단째의 템퍼링 가열 온도가 325℃ 미만 혹은 375℃ 초과인 경우, 또는 100 내지 325℃ 사이의 평균 가열 속도가 5℃/s 미만인 경우에는, 마르텐사이트 중에 시멘타이트 입자의 석출이 불균일하게 일어나므로, 그 후의 2단째의 가열ㆍ유지 중에 있어서의 성장에 의해, 조대한 시멘타이트 입자의 비율이 증가하여 신장 플랜지성이 얻어지지 않게 된다.
<2단째의 템퍼링 가열 온도(T) : 400℃ 이상까지 가열하여, 2단째의 템퍼링 유지 시간[t(s)]이, Pg ＝ exp[-9649/(T ＋ 273)] × t ＜ 1.2 × 10-3, 또한 Pt ＝ (T ＋ 273)[log(t) ＋ 17] ≥ 1.36 × 104로 되는 조건으로 유지>
여기서, Pg ＝ exp[-9649/(T ＋ 273)] × t는 스기모토 코이치 저 「재료 조직학」, 아사쿠라 서점 출판, p106의 식(4.18)에 기재된, 석출물의 입성장 모델을 바탕으로 변수의 설정 및 간략화를 행한, 석출물로서의 시멘타이트 입자의 사이즈를 규정하는 파라미터이다.
또한, Pt ＝ (T ＋ 273)[log(t) ＋ 17]은 금속 학회편 「철강 재료 강좌ㆍ현대의 금속학 재료편 4」, p.50에 기재된, 템퍼링 마르텐사이트의 경도를 규정하는 파라미터이다.
2단째의 템퍼링 가열 온도(T)를 400℃ 미만으로 하면, 시멘타이트 입자를 적절한 사이즈로 성장시키기 위해 필요한 유지 시간(t)이 지나치게 길어진다.
Pg ＝ exp[-9649/(T ＋ 273)] × t ≥ 1.2 × 10-3에서는 시멘타이트 입자가 조대화되어, 0.1㎛ 이상의 시멘타이트 입자의 수가 지나치게 많아지므로, 신장 플랜지성을 확보할 수 없게 된다.
또한, Pt ＝ (T ＋ 273)[log(t)＋17] ＜ 1.36 × 104에서는 마르텐사이트의 경도가 충분히 저하되지 않아, 신장 플랜지성을 확보할 수 없다.
(실시예)
(제1 발명의 강판에 관한 실시예)
하기 표 1에 나타내는 성분의 강을 용제하여, 두께 120㎜의 잉곳을 작성하였다. 이를 열간 압연으로 두께 25㎜로 한 후, 다시 열간 압연으로 두께 3.2㎜로 하였다. 이를 산세한 후, 두께 1.6㎜로 냉간 압연하여 시험 제공재로 하고, 표 2에 나타내는 조건으로 열처리를 실시하였다.
Figure pct00002
Figure pct00003
열처리 후의 각 강판에 대해, 상기 [발명을 실시하기 위한 구체적인 내용]의 항에서 설명한 측정 방법에 의해, 마르텐사이트의 면적률 및 그 경도 및 시멘타이트 입자의 사이즈 및 그 존재수를 측정하였다.
또한, 상기 각 강판에 대해, 인장 강도(TS), 신장률(El) 및 신장 플랜지성(λ)을 측정하였다. 또한, 인장 강도(TS)와 신장률(El)은 압연 방향과 직각 방향으로 장축을 취하여 JIS Z 2201에 기재된 5호 시험편을 작성하고, JIS Z 2241에 따라서 측정을 행하였다. 또한, 신장 플랜지성(λ)은 철연 규격 JFST1001에 준하여, 구멍 확장 시험을 실시하여 구멍 확장률의 측정을 행하여, 이를 신장 플랜지성으로 하였다.
측정 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure pct00004
표 3에 나타낸 바와 같이, 발명예인 강 번호 1 내지 2, 5, 7, 10, 11, 13 내지 17, 25 내지 27은 모두 인장 강도(TS)가 780㎫ 이상인 경우에는 신장률(El)이 15％ 이상이고 신장 플랜지성(구멍 확장률)(λ)이 100％ 이상을 만족시키고, 인장 강도(TS)가 980㎫ 이상인 경우에는 신장률(El)이 10％ 이상이고 신장 플랜지성(구멍 확장률)(λ)이 100％ 이상을 만족시킨다. 따라서, 상기 [배경 기술]의 항에서 서술한 요망 레벨을 만족시키는, 신장률과 신장 플랜지성을 겸비한 고강도 냉연 강판이 얻어졌다.
이에 대해, 비교예인 강 번호 4, 6, 8, 9, 12, 19 내지 24는 어느 하나의 특성이 뒤떨어져 있다.
예를 들어, 강 번호 4는 마르텐사이트 경도가 300Hv 미만이므로, 신장률은 우수하지만, 인장 강도와 신장 플랜지성이 뒤떨어져 있다.
또한, 강 번호 6은 C 함유량이 지나치게 높음으로써, 마르텐사이트의 면적률은 50％ 이상이지만, 그 경도가 지나치게 높은 것에 추가하여, 조대화된 시멘타이트 입자가 지나치게 많아지므로, 인장 강도는 우수하지만, 신장률과 신장 플랜지성이 모두 뒤떨어져 있다.
또한, 강 번호 8은 마르텐사이트의 면적률은 50％ 이상이지만, 그 경도가 지나치게 높으므로, 인장 강도와 신장률은 우수하지만, 신장 플랜지성이 뒤떨어져 있다.
또한, 강 번호 9는 Mn 함유량이 지나치게 낮음으로써, 시멘타이트 입자가 조대화되어, 인장 강도와 신장률은 우수하지만, 신장 플랜지성이 뒤떨어져 있다.
또한, 강 번호 12는 Mn 함유량이 지나치게 높음으로써, 담금질 시(어닐링 가열 후의 냉각 시)에 오스테나이트가 잔류하므로, 인장 강도와 신장률은 우수하지만, 신장 플랜지성이 뒤떨어져 있다.
또한, 강 번호 18 내지 24는 어닐링 조건 또는 템퍼링 조건이 권장 범위를 벗어나 있음으로써, 본 발명의 조직을 규정하는 요건 중 적어도 하나를 만족시키지 않아, 인장 강도가 우수하지만, 신장률 및 신장 플랜지성의 적어도 하나가 뒤떨어져 있다.
덧붙여 말하면, 발명예(강 번호 2)와 비교예(강 번호 19)의, 마르텐사이트 조직 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 분포 상태를 도 1 및 도 2에 예시한다. 도 1은 SEM 관찰의 결과로, 흰 부분이 시멘타이트 입자이다. 또한, 도 2는 마르텐사이트 조직 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 입경(원 상당 직경)의 분포를 히스토그램으로 표시한 것이다. 이들 도면으로부터 명백한 바와 같이, 발명예에서는 미세한 시멘타이트 입자가 균일하게 분산되어 있는 것에 비해, 비교예에서는 조대화된 시멘타이트 입자가 다수 존재하고 있는 것이 인정된다.
(제2 발명의 강판에 관한 실시예)
하기 표 4에 나타내는 성분의 강을 용제하여, 두께 120㎜의 잉곳을 작성하였다. 이를 열간 압연으로 두께 25㎜로 한 후, 다시 열간 압연으로 두께 3.2㎜로 하였다. 이를 산세한 후, 두께 1.6㎜로 냉간 압연하여 시험 제공재로 하고, 표 5에 나타내는 조건으로 열처리를 실시하였다.
Figure pct00005
Figure pct00006
열처리 후의 각 강판에 대해, 상기 [발명을 실시하기 위한 구체적인 내용]의 항에서 설명한 측정 방법에 의해, 마르텐사이트의 면적률 및 그 경도 및 시멘타이트 입자의 사이즈 및 그 존재수를 측정하였다.
또한, 상기 각 강판에 대해, 인장 강도(TS), L방향(압연 방향)의 신장률(ElL)과 C방향(압연 방향과 직각의 방향)의 신장률(ElC) 및 신장 플랜지성(λ)을 측정하였다. 또한, 인장 강도(TS)와 C방향의 신장률(ElC)은 압연 방향과 직각 방향으로 장축을 취하고, L방향의 신장률(ElL)은 압연 방향을 따라서 장축을 취하고, 각각 JIS Z2201에 기재된 5호 시험편을 작성하여, JIS Z 2241에 따라서 측정을 행하였다. 그리고, L방향과 C방향의 신장률의 차 ΔEl ＝ ElL － ElC를 계산하여, ΔEl이 1％ 미만인 것을 신장률의 이방성이 작은 것으로 하여 합격으로 하였다. 또한, 신장 플랜지성(λ)은 철연 규격 JFST1001에 준하여, 구멍 확장 시험을 실시하여 구멍 확장률의 측정을 행하여, 이를 신장 플랜지성으로 하였다.
측정 결과를 표 6에 나타낸다.
Figure pct00007
표 6에 나타낸 바와 같이, 발명예인 강 번호 28, 29, 32, 34, 37, 38, 40 내지 44, 52는 모두 인장 강도(TS)가 780㎫ 이상인 경우에는 신장률(El)이 15％ 이상이고 신장 플랜지성(구멍 확장률)(λ)이 100％ 이상을 만족시키고, 인장 강도(TS)가 980㎫ 이상인 경우에는 신장률(El)이 10％ 이상이고 신장 플랜지성(구멍 확장률)(λ)이 100％ 이상을 만족시킨다. 또한 상기 발명예는 신장률의 이방성이 작고, 상기 [배경 기술]의 항에서 서술한 요망 레벨을 만족시키는, 등방성 및 신장률과 신장 플랜지성을 겸비한 고강도 냉연 강판이 얻어졌다.
이에 대해, 비교예인 강 번호 31, 33, 35, 36, 39, 45 내지 51은 어느 하나의 특성이 뒤떨어져 있다.
예를 들어, 강 번호 31은 마르텐사이트 경도가 300Hv 미만이므로, 신장률은 우수하지만, 인장 강도와 신장 플랜지성이 뒤떨어지는 동시에, (110)α의 최대 집적도가 1.7을 초과하므로, 신장률의 이방성이 크다.
또한, 강 번호 33은 C 함유량이 지나치게 높음으로써, 마르텐사이트의 면적률은 50％ 이상이지만, 그 경도가 지나치게 높은 것에 추가하여, 조대화된 시멘타이트 입자가 지나치게 많아지므로, 인장 강도가 우수한 동시에 신장률의 이방성은 작지만, 신장률의 절대치와 신장 플랜지성이 모두 뒤떨어져 있다.
또한, 강 번호 35는 Si 함유량이 지나치게 높음으로써, 마르텐사이트의 면적률은 50％ 미만으로 되고, 그 경도가 지나치게 높으므로, 인장 강도와 신장률이 우수한 동시에 신장률의 이방성이 작지만, 신장 플랜지성이 뒤떨어져 있다.
또한, 강 번호 36은 Mn 함유량이 지나치게 낮음으로써, 시멘타이트 입자가 조대화되어, 인장 강도와 신장률이 우수한 동시에, 신장률의 이방성은 작지만, 신장 플랜지성이 뒤떨어져 있다.
또한, 강 번호 39는 Mn 함유량이 지나치게 높음으로써, 담금질 시(어닐링 가열 후의 냉각 시)에 오스테나이트가 잔류하므로, 인장 강도와 신장률이 우수한 동시에, 신장률의 이방성은 작지만, 신장 플랜지성이 뒤떨어져 있다.
또한, 강 번호 45 내지 51은 재어닐링 조건 또는 템퍼링 조건이 권장 범위를 벗어나 있음으로써, 마르텐사이트의 경도 또는 시멘타이트 입자의 분산 상태를 규정하는 요건을 만족시키지 않아, 인장 강도가 우수한 동시에 신장률의 이방성은 작지만, 적어도 신장 플랜지성이 뒤떨어져 있다.
또한, 강 번호 53, 54는 참고예이다. 이들 강은 인장 강도, 신장률의 절대치 및 신장 플랜지성이 우수해, 상기 [배경기술]의 항에서 서술한 요망 레벨을 만족시키지만, 어닐링 조건이 권장 범위를 벗어나 있음으로써, (110)α의 집적도를 규정하는 요건을 만족시키지 않아, 신장률의 이방성만이 커져 있는 예이다.
덧붙여 말하면, 발명예(강 번호 29)와 참고예(강 번호 53)의, FM법에 의한 (110)α의 정극 점도를 도 3에 예시한다. 발명예는 참고예에 비해, 이방성이 명백하게 작아져 있는 것이 인정된다.
이상과 같이, 본 발명을 상세하고, 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이나 수정을 추가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다. 본 출원은 2007년 11월 22일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2007-303510) 및 2007년 11월 22일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2007-303511)에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

Claims (5)

  1. C : 0.03 내지 0.30질량％,
    Si : 0.1 내지 3.0질량％,
    Mn : 0.1 내지 5.0질량％,
    P : 0.1질량％ 이하,
    S : 0.005질량％ 이하,
    N : 0.01질량％ 이하,
    Al : 0.01 내지 1.00질량％
    를 포함하고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 고강도 냉연 강판이며,
    경도 300 내지 380Hv의 템퍼링 마르텐사이트가 면적률로 40％ 이상(100％를 포함함)을 포함하고, 잔량부가 페라이트로 이루어지는 조직을 갖고,
    상기 템퍼링 마르텐사이트 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 분포 상태는,
    원 상당 직경 0.02㎛ 이상 0.1㎛ 미만의 시멘타이트 입자가, 상기 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 10개 이상이고,
    원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 시멘타이트 입자가, 상기 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 3개 이하인 것을 특징으로 하는, 고강도 냉연 강판.
  2. C : 0.03 내지 0.30질량％,
    Si : 0.1 내지 3.0질량％,
    Mn : 0.1 내지 5.0질량％,
    P : 0.1질량％ 이하,
    S : 0.005질량％ 이하,
    N : 0.01질량％ 이하,
    Al : 0.01 내지 1.00질량％
    를 포함하고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 고강도 냉연 강판이며,
    경도 300 내지 380Hv의 템퍼링 마르텐사이트가 면적률로 40％ 이상(100％를 포함함)을 포함하고, 잔량부가 페라이트로 이루어지는 조직을 갖고,
    상기 템퍼링 마르텐사이트 중에 있어서의 시멘타이트 입자의 분포 상태로서, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상인 시멘타이트 입자가 상기 템퍼링 마르텐사이트 1㎛2당 3개 이하이고, 또한,
    상기 페라이트의 (110) 결정면의 최대 집적도가 1.7 이하인 것을 특징으로 하는, 고강도 냉연 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, Cr : 0.01 내지 1.0질량％ 및/또는 Mo : 0.01 내지 1.0질량％를 더 포함하는, 고강도 냉연 강판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, Cu : 0.05 내지 1.0질량％ 및/또는 Ni : 0.05 내지 1.0질량％를 더 포함하는, 고강도 냉연 강판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, Ca : 0.0005 내지 0.01질량％ 및/또는 Mg : 0.0005 내지 0.01질량％를 더 포함하는, 고강도 냉연 강판.
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