KR20110105400A - 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판 - Google Patents

Abstract

질량%로, C:0.02~0.25%, Si:0.01~0.7%, Mn:0.3~2%, P:0.05% 이하, S:0.008% 이하, Cu:0.2% 미만, Cr:1~2.5%, Mo:0.05% 이하, Nb:0.005~0.1%, Al:0.003~0.1%, N:0.01% 이하 및 Sn:0.03~0.50%를 포함하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, 또한, Cu/Sn비가 1 이하인 화학 조성을 가지며, 금속 조직이 페라이트 조직 10~60% 및 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직 40~90%로 이루어지고, 또한, 당해 페라이트 조직의 평균 입경이 30㎛ 이하이며, 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직의 경도와 페라이트 조직의 경도의 비가 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판. 또한, Ti, Ni, V, B, Zr, Ca, Mg 및 REM 중 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다.

Description

용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판{STEEL SHEET WITH SMALL WELDING DEFORMATION AND EXCELLENT CORROSION RESISTANCE}

본 발명은, 조선, 해양 구조물, 건축 구조물, 교량, 토목 등의 분야에서 이용하는, 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판에 관한 것이다. 특히, 필릿 용접의 작업시에 발생하는 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 후강판에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 용접강 구조물의 제작시에는, 용접 금속의 응고 수축 및 그 후의 냉각과 상 변태에 의한 수축·팽창에 의해, 변형이 발생한다. 용접 변형의 대표적인 것으로서, T형 필릿 용접부의 각 변형을 들 수 있다. 각 변형을 남긴 채로 구조물을 제작하면, 부재의 변형에 의해 좌굴 강도가 큰 폭으로 저하하거나, 파괴 특성이 열화하거나 하므로, 설계자가 노린 구조물로는 되지 않을 우려가 있다. 그러한 사태를 막기 위해서, 여러가지 연구에 의해 방지책이 강구되어 있다.

현상 적용되고 있는 용접 변형 방지책을 크게 나누면, 다음의 (i)~(iii)의 3개가 된다.

(i)설계의 연구(피변형 부재의 강성을 높이는 방법)

용접 변형이 잔류하는 원인은, 용접 금속이나 모재의 용접지단부 근방이 소성 변형을 받기 때문이다. 소성 변형을 받은 부위는, 그 외측의 부분을 탄성적으로 변형시키려고 하지만, 강성이 높은, 즉 단면적이 큰 경우에는, 그 변형량은 작아진다. 따라서, 단면적을 크게 하도록 설계 변경하는 것이 하나의 방지책이 될 수 있다. 그러나, 단면적을 크게 한다고 하는 설계 변경은, 사용 강재의 코스트 업, 중량 업 및 공사 기간 장기화의 면에서 로스가 많다.

(ii)용접시의 연구

용접시에, 얼마간의 연구를 해 둠으로써 용접 변형을 방지하는 것이 가능하다. 몇개의 방법이 있지만, 우선은 용접 전에 미리 역방향으로 구부려 두는 것이다. 용접 후에는 각 변형이 발생하지만, 미리 역방향으로 구부려 둠으로써 원하는 형상으로 완성될 가능성이 있다. 또, 용접시에 단부를 구속해 두고 변형을 허용 하지 않는 방법도 있다. 또한, 후행 토치를 설치하고, 용접 후에 적절한 위치를 재가열함으로써 반대로 되구부리는 방법도 채용되는 경우가 있다. 그러나, 모두 대폭적인 공정수 증가를 수반하므로, 코스트 업의 요인이 된다.

(iii)용접 후의 교정 가공

용접 후에 교정하는 방법으로서, 기계적 교정과 선형상 가열 교정이 있다. 그러나, 이들 방법도 대폭적인 공정수 증가가 필요함과 더불어 숙련된 고도의 기능도 요구된다.

상기의 (i)~(iii)의 대책은 모두 제작상의 연구이지만, 용접 재료의 연구에 의해 용접 변형의 저감을 도모하는 것이, 예를 들면, 특허 문헌 1에 제안되어 있다. 그러나, 용접 재료의 코스트 업이 경제성을 저해하거나, 또 효과가 불충분하거나 하여 문제는 많고, 현실적으로 적용이 진행되고 있지 않은 상황이다.

이에 대해서, 모재가 되는 강재의 연구에 의해 용접 변형을 억제하려고 한 예도 있고, 다음과 같이, 몇개인가 제안되어 있다.

특허 문헌 2에는, Nb와 Mo를 복합 첨가함으로써 용접열 이력 중의 석출을 재촉하고 항복 응력을 높이는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 특히 Mo의 첨가는 대폭적인 코스트 업을 가져오기 때문에, 범용성이 부족하다.

특허 문헌 3 및 4에는, 모재가 되는 강재의 베이나이트 및/또는 마텐자이트의 분율을 20% 이상으로 제어하고, 또한 탄질화물의 분산 상태를 규정함으로써, 항복 응력을 높이고, 이로써 용접 변형을 억제하는 것의 기재가 있다. 그러나, 꼭 실용상 충분한 용접 변형 저감 효과를 얻기까지는 도달해 있지 않다.

그리고, 특허 문헌 5에는, 모재가 되는 강재의 베이나이트율을 70% 이상으로 하고, 또한 고용 Nb량을 0.040% 이상 확보함으로써, 용접 변형을 억제하는 것의 기재가 있다. 그러나, 베이나이트 비율이 70% 이상이 되면 모재의 강도가 범용 레인지로부터 일탈하는 경우가 생길 뿐만 아니라, Nb에 의한 용접 균열성의 저해가 문제화될 우려가 있다.

한편, 용접강 구조물은 해변 지역이나 융설염이 살포되는 지역 등, 비래염 분량이 많은 환경하에서, 또한 조선 분야에서는 해수 비말 환경하에서 사용되는 경우가 많다.

일반적으로, 내후성 강재를 대기 부식 환경 중에 폭로하면, 그 표면에 보호성이 있는 녹층이 형성되고, 그 이후의 강재 부식이 억제된다. 그 때문에, 내후성 강재는, 도장하지 않고 원래 형태 그대로 사용할 수 있는 미니멈 메인터넌스 강재로서 교량 등의 구조물에 이용되고 있다.

그런데, 해변 지역 뿐만 아니라, 내륙부이어도 융설염이나 동결 방지제가 살포되는 지역과 같이 비래염 분량이 많은 지역에서는, 내후성 강재의 표면에 보호성이 있는 녹층이 형성되기 어렵기 때문에, 부식을 억제하는 효과가 발휘되기 어렵다. 그 때문에, 이들 지역에서는, 원래 형태 그대로의 내후성 강재를 이용하지 못하고, 보통강에 도장을 실시하여 사용하는 보통강의 도장 사용이 일반적이다. 그러나, 이러한 보통강의 도장 사용의 경우에는, 부식에 의한 도막 열화때문에 약 10년 마다 재도장할 필요가 있고, 그 때문에 유지 관리에 필요로 하는 비용은 막대한 것이 된다.

근래, 일본공업규격(JIS)으로 규격화된 내후성강(JIS G 3114:용접 구조용 내후성 열간 압연 강재)은, 비래염 분량이 NaCl로서 0.05㎎/dm²/day(0.05mdd) 이상인 지역, 예를 들면 해변 지역에서는, 비늘 형상 녹이나 층 형상 녹 등의 발생에 의해 부식 감량이 크기 때문에, 무도장에서는 사용할 수 없게 되어 있다(건설성 토목 연구소, (사)강재 클럽, (사)일본 교량 건설 협회:내후성강의 교량에의 적용에 관한 공동 연구 보고서(XX)-무도장 내후성 교량의 설계·시공 요령(개정판-1993.3) 참조).

이와 같이, 해변 지역 등의 염분이 많은 환경하에서는, 통상 보통 강재에 도장을 행하여 대처하고 있다. 그러나, 하구 부근의 해변 지역이나 융설염을 뿌리는 산간부 등의 도로에 건설되는 교량은 부식이 현저하고, 재도장하지 않을 수 없는 것이 현상이다. 이것들의 재도장에는 다대한 공정수가 걸리기 때문에, 무도장으로 사용할 수 있는 강재에의 요망이 강하다.

최근, Ni를 1~3% 정도 첨가한 Ni계 고내후성강이 개발되었다. 그러나, 비래염 분량이 0.3~0.4mdd를 넘는 지역에서는, 이러한 Ni 첨가만으로는, 무도장으로 사용할 수 있는 강재에의 적용이 어려운 것이 판명되어 왔다.

강재의 부식은, 비래염 분량이 많아짐에 따라 심해지기 때문에, 내식성과 경제성의 관점에서는, 비래염 분량에 따른 내후성 강재가 필요하게 된다. 또, 교량이라고 해도, 사용되는 장소나 부위에 따라 강재의 부식 환경은 같지 않다. 예를 들면, 빔 외부에서는, 강우, 결로수 및 일조에 노출된다. 한편, 빔 내부에서는, 결로수에 노출되지만 비는 맞지 않는다. 일반적으로, 비래염 분량이 많은 환경에서는, 빔 외부보다 빔 내부의 쪽이 부식이 심하다고 한다.

또, 융설염이나 동결 방지제를 도로에 뿌리는 환경에서는, 그 소금이 주행 중인 차에 감아올려져, 도로를 지탱하는 교량에 부착되므로, 심한 부식 환경이 된다. 또한, 해안으로부터 조금 떨어진 처마 밑 등도 심한 염해 환경에 노출되고, 이러한 지역에서는, 비래염 분량이 1mdd 이상인 심한 부식 환경이 된다.

이러한 문제에 대응하기 위해, 비래염 분량이 많은 환경에서의 부식을 방지하는 강재의 개발이 종래부터 진행되고 있다.

예를 들어, 특허 문헌 6에는 크롬(Cr)의 함유량을 증가시킨 내후성 강재가 제안되고, 그리고, 특허 문헌 7에는 니켈(Ni) 함유량을 증가시킨 내후성 강재가 제안되어 있다.

그러나, 상기 특허 문헌 6에서 제안된 크롬(Cr)의 함유량을 증가시킨 내후성 강재는, 어느 정도 이하의 비래염 분량의 영역에 있어서는 내후성을 개선할 수 있지만, 그것을 넘는 심한 염분 환경에 있어서 반대로 내후성을 열화시킨다.

또, 상기 특허 문헌 7에서 제안된 니켈(Ni) 함유량을 증가시킨 내후성 강재의 경우, 내후성은 어느 정도 개선되지만, 강재 자체의 코스트가 높아지고, 교량 등의 용도에 사용되는 재료로서는 고가의 것이 된다. 이것을 피하기 위해, Ni 함유량을 적게 하면, 내후성은 그다지 개선되지 않고, 비래염 분량이 많은 경우에는, 강재의 표면에 층 형상의 박리 녹이 생성되고, 부식이 현저하고, 장기간의 사용에 견딜 수 없다고 하는 문제가 생긴다.

특허 문헌 1 : 일본국 특개평7-9191호 공보 특허 문헌 2 : 일본국 특개평7-138715호 공보 특허 문헌 3 : 일본국 특개2003-268484호 공보 특허 문헌 4 : 일본국 특개2006-2211호 공보 특허 문헌 5 : 일본국 특개2006-2198호 공보 특허 문헌 6 : 일본국 특개평9-176790호 공보 특허 문헌 7 : 일본국 특개평5-118011호 공보

이와 같이, 종래 방법에서는, 각각 경제성 및 재현성의 관점으로부터 어려움이 있고, 실용상에서는 개량의 여지가 크다.

특히, 두께 15㎜ 이상의 후강판을 이용하여 제조되는 용접 구조물에서는, 개개의 용접 개소에 있어서의 변형량은 작아도 용접 구조물 전체로서는 큰 변형이 생길 수 있기 때문에, 용접 변형량을 가능한 한 작게 하는 것이 필요하다. 또한, 두께의 상한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 50㎜까지의 것을 취급할 수 있는 것이 바람직하다.

또한, 비래염 분량이 많은 환경하에서 사용되는 용접강 구조물에서는 내도장 박리성이 큰 문제가 된다. 즉, 상기에 나타낸 바와 같이, 다량의 염화물이 비래하는 해안 환경이나, 융설제나 동결 방지제를 살포하는 환경에 있어서는, 도장을 실시해도 도장이 조기에 박리되고, 또한 부식이 진행한다고 하는 문제가 있고, 수년내지 수십년마다 도장을 다시 실시할 필요가 있다. 또, 도장을 다시 실시할 때에는 그 전공정으로서, 한 번 부식한 교량에 비계를 짜서 재블러스트 처리를 실시할 필요가 있으므로 다대한 코스트가 든다. 그리고, 재블러스트 처리를 실시해도 녹을 완전하게 제거하는 것은 곤란한 바, 녹을 완전하게는 다 제거하지 않은 강재 상에 재차 도장해도, 도장 수명이 현저하게 짧아진다. 내도장 박리성은 하지(下地)인 강재의 내식성을 포함한 특성에 의한 바도 크다.

따라서, 도장의 수명을 연장하고, 보수 도장 간격을 크게 늘리는 것이 강하게 요구되고 있었다. 즉, 도장이 필요로 되는 선박 분야나 교량 분야에 있어서도, 라이프 사이클 코스트의 미니멈화의 요구가 높고, 도장 수명을 연장하는 것은 교량의 라이프 사이클 매니지먼트를 생각하는데 있어서 매우 중요해진다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여, 저비용으로 확실히 용접 변형을 억제시키는 기술을 확립하고, 용접 변형이 작은 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 필릿 용접에 있어서, 용접 변형이 작은 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 용접 변형량의 목표치는 종래 강의 1/2로 한다.

또한, 본 발명은, 고염화물 환경에 있어서의 내식성(도장이 박리하지 않고 또한 도장 결함부에 있어서의 부식이 억제되고 내식성이 유지되는 것(내도장 박리성) 및 무도장시의 내후성을 포함한다)에도 뛰어난 강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 이러한 과제를 해결하기 위하여, 여러 가지 검토의 결과, 강판의 화학 조성을 규정함과 더불어, 그 금속 조직에 대해서도 규정했다. 실험과 아울러 실시한 열련성(熱連成) FEM 해석에 의해서 얻어진 각 재료 물성치의 독립된 영향을 나타낸 것을 도 1에 나타낸다. 또, FEM 해석의 계산 조건을 도 2에 나타낸다.

도 1 중, 가로축은 열전도율(희고 둥근 플롯), 변태점(Ac₁)(검고 둥근 플롯), 강도(TS)(사각 플롯)이며, 세로축은 각 변형량을 나타낸다. 도 1보다, 강판의 열전도율을 크게 해도 각 변형량은 변화가 없고, 변태 온도가 상승하면 각 변형량은 커지고, 강도가 커지면 각 변형량은 작아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 용접 변형은 특히 강도나 변태점에 크게 의존하고, 용접 변형량(각 변형량)의 목표치를 종래 강(각 변형량은 대략 0.8㎜)의 1/2, 즉 0.4㎜로 하면, 강도가 상당히 높아져 범용 강도 클래스로부터 일탈하게 된다. 범용 강도 클래스로부터의 일탈은, 일반적인 상거래 상의 대상 외가 될 뿐만 아니라, 구조 설계 상의 문제나 용접성의 문제도 병발할 가능성이 있어, 바람직하지 않다.

그래서 본 발명자들은, 범용 강도 클래스에 적합한 상온 강도는 유지한 채로, 고온 강도를 증가시켜 이루어지는 강종의 개발을 목표로 했다.

또한, 종래부터 고온 강도의 증가에 효과가 있다고 하는 Mo는, 합금 코스트의 상승을 초래하고, 코스트 업 요인이 되므로, 현실적이지 않다. 그래서, 본 발명자들은 비교적 염가이고 용접성에의 악영향도 작은 Cr에 주목하고, 여러 가지 시험을 실시했다. 그 결과, 다음의 (a)~(d)에 나타내는 지견을 얻을 수 있었다.

(a)Cr은 고온 강도를 증가시킬 수 있다. Cr을 1.0% 이상 함유시키면, Mo를 공존시키지 않아도 고온 강도를 확보할 수 있고, 이로써 용접 변형을 충분히 억제할 수 있다. 그러나, Cr의 함유량이 1.0% 미만에서는, Mo를 공존시키지 않는 경우에는 고온 강도의 확보는 불충분한 것이 된다.

(b)또, Nb를 함유시키는 것은 필수이다. Nb를 함유시킴으로써, 고온 강도의 확보가 충분한 것이 된다. 또한, Nb의 첨가량은 소량이면 되고, 0.005% 이상이면 된다.

(c)범용 강도 레벨에 적합하게 하기 위해서는 페라이트 조직을 포함시키는 것이 필수이다. 인성의 관점으로부터 페라이트 조직의 결정립경은 30㎛ 이하인 것이 필요하다. 또, 용접 변형을 최소화하기 위해서 베이나이트 혹은 마텐자이트 조직으로 이루어지는 경상(硬相)의 경도는 딱딱한 쪽이 좋고, 경상과 연상(軟相)의 경도비는 1.5 이상으로 할 필요가 있다.

(d)강판의 제조 방법은 일반적인 조건이어도 되지만, 통상 강에 비해 담금질성이 높은 경향에 있기 때문에, 범용 강도 레벨에 적합하게 하기 위해서 연구하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명자들은, 비래염 분량이 많은 환경에서의 부식에 대해서 검토한 결과, 이러한 환경하에서는, FeCl₃ 용액의 건습 반복이 부식의 본질적인 조건이 되고, Fe³⁺의 가수 분해에 의해 pH가 저하한 상태에서, 또한 Fe³⁺가 산화제로서 작용함으로써 부식이 가속되는 것을 발견했다.

이 때의 부식 반응은, 이하에 나타내는 대로이다.

캐소드 반응으로서는, 주로, 다음의 반응이 일어난다.

Fe³⁺+e^-→Fe²⁺(Fe³⁺의 환원 반응)

그리고, 이 반응 이외에도, 다음의 캐소드 반응도 병발한다.

2H₂O+O₂+2e^-→4OH^-,

2H⁺+2e^-→H₂

한편, 상기의 Fe³⁺의 환원 반응에 대해서, 다음의 애노드 반응이 일어난다.

애노드 반응 :Fe→Fe²⁺+2e^-(Fe의 용해 반응)

따라서, 부식의 총괄 반응은, 다음의 (1)식대로이다.

2Fe³⁺+Fe→3Fe²⁺······(1)식

상기 (1)식의 반응에 의해 생성한 Fe²⁺는, 공기 산화에 의해 Fe³⁺에 산화되고, 생성한 Fe³⁺는 다시 산화제로서 작용하고, 부식을 가속한다. 이 때, Fe²⁺의 공기 산화의 반응 속도는 저pH 환경에서는 일반적으로 늦지만, 농후염화물 용액 중에서는 가속되고, Fe³⁺가 생성되기 쉬워진다. 이러한 주기적인 반응때문에, 비래염 분량이 매우 많은 환경에서는, Fe³⁺가 항상 계속 공급되고, 강의 부식이 가속되고, 내식성이 현저하게 열화하게 되는 것이 판명되었다.

본 발명자들은, 이러한 염분 환경에 있어서의 부식의 메커니즘을 바탕으로, 여러 가지의 합금 원소의 내후성에의 영향에 대해서 검토한 결과, 하기의 (e)~(g)에 나타내는 지견을 얻었다.

(e)Sn은, Sn²⁺로서 용해하고, 2Fe³⁺+Sn²⁺→2Fe²⁺+Sn⁴⁺가 되는 반응에 의해 Fe³⁺의 농도를 저하시킴으로써, (1)식의 반응을 억제한다. Sn에는, 또한 애노드 용해를 억제한다고 하는 작용도 있다.

(f)Cu는, 종래부터 비래염 분량이 많은 환경에 있어서 내식성 개선 효과의 기본으로 되어 있던 원소이며, 비교적 젖음 시간이 긴 환경에 있어서 내식성 개선 효과는 볼 수 있다. 그러나, 염화물 농도가 더 커지고, 국부적으로 pH가 내려가는 환경, 예를 들면 염분이 부착되고, 습도가 변화함으로써 건습이 반복되고, β-FeOOH가 생성하는 비교적 드라이한 환경에서는, Cu는 오히려 부식을 촉진하는 것으로 판명되었다.

(g)이와 같이, Sn을 적극적으로 함유시키고 또한 Cu의 함유량을 억제한 강재는, 높은 내식성을 기대할 수 있다. 또한 내식성이 높기 때문에, 강재에 도장을 행해도, 강재의 부식에 기인하는 도장의 박리가 적고 도장 결함부의 부식을 억제한다. 한편, 도막에 의한 방식 효과도 기대할 수 있기 때문에, 도장을 했을 경우에는, 한층 더한 내식성의 효과를 기대할 수 있다. 따라서, 내식성 외에, 도장의 수명을 연장화할 수 있고, 보수 도장 간격을 크게 늘리는 작용도 가진다. 특히, 선박 분야나 교량 분야에 있어서의 내도장 박리성의 개선에 있어서, 효과를 발휘한다.

본 발명은, 상기의 지견을 기초로 하여 완성한 것이며, 그 요지는 하기의 (1)~(4)에 나타내는 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판에 있다.

(1)질량%로, C:0.02~0.25%, Si:0.01~0.7%, Mn:0.3~2%, P:0.05% 이하, S:0.008% 이하, Cu:0.2% 미만, Cr:1~2.5%, Mo:0.05% 이하, Nb:0.005~0.1%, Al:0.003~0.1%, N:0.01% 이하 및 Sn:0.03~0.50%를 포함하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, 또한, Cu/Sn비가 1 이하인 화학 조성을 가지며, 금속 조직이 페라이트 조직 10~60% 및 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직 40~90%로 이루어지고, 또한, 당해 페라이트 조직의 평균 입경이 30㎛ 이하이며, 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직의 경도와 페라이트 조직의 경도의 비가 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판.

(2)질량%로, Ti:0.1% 이하를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판.

(3)질량%로, Ni:3.5% 이하, V:0.1% 이하, B:0.004% 이하 및 Zr:0.02% 이하 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)의 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판.

(4)질량%로, Ca:0.004% 이하, Mg:0.002% 이하 및 REM:0.002% 이하 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(3) 중 어느 하나의 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판.

또한, 강판에 있어서의 용접 변형이 작은 용접 방법의 관점으로부터 본 발명을 고찰하면, 강판에 있어서의 용접 변형은 실질적으로는 용접 열영향부에 있어서의 용접 변형이므로, 용접 열영향부에 있어서 소정의 요건을 만족한 다음 용접을 하면, 용접 변형 억제능은 향상한다고 생각된다.

따라서, 본 발명은, 용접 방법의 관점으로부터는,

「질량%로, C:0.02~0.25%, Si:0.01~0.7%, Mn:0.3~2%, P:0.05% 이하, S:0.008% 이하, Cu:0.2% 미만, Cr:1~2.5%, Mo:0.05% 이하, Nb:0.005~0.1%, Al:0.003~0.1%, N:0.01% 이하 및 Sn:0.03~0.50%를 포함하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, 또한, Cu/Sn비가 1 이하인 화학 조성을 가지는 강판의 용접 방법이며, 용접 전의 강판에 있어서의 용접 열영향부가 되는 부위의 금속 조직이 페라이트 조직 10~60% 및 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직 40~90%로 이루어지고, 또한, 당해 페라이트 조직의 평균 입경이 30㎛ 이하이며, 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직의 경도와 페라이트 조직의 경도의 비가 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 용접 방법.」

으로 파악할 수도 있다.

물론, 이 강판은, 질량%로, Ti:0.1% 이하, Ni:3.5% 이하, V:0.1% 이하, B:0.004% 이하, Zr:0.02% 이하, Ca:0.004% 이하, Mg:0.002% 이하 및 REM:0.002% 이하 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유해도 된다.

또한, 후술하는 바와 같이, 모재가 되는 강판 전체가 상기의 요건을 만족하도록 제조한 다음 용접해도 되고, 모재가 되는 강판 중 용접하고자 하는 부위(용접 열영향부가 되는 부위)만을 가공하여 그 부위에 대해서 상기의 요건을 만족시킨 다음 용접해도 된다.

그리고, 이 용접 방법은, 용접 변형이 큰 필릿 용접 시에도 적용할 수 있다. 또한, 필릿 용접은, 겹침 조인트, T 조인트, 십자 조인트 등에 있어서 행해지지만, 이 용접 방법은 조인트 모재의 상대적인 위치 관계에서 특히 큰 용접 변형이 생기는 T 조인트와 십자 조인트에 있어서의 필릿 용접에 특히 유효하다.

본 발명에 의하면, 저비용으로 확실히 용접 변형을 억제할 수 있고, 또한 내식성에도 뛰어난 강판을 제공할 수 있다.

도 1은 용접각 변형량에 미치는 각 재료 물성치의 영향을 나타내는 FEM 계산 결과이다.
도 2는 FEM 해석의 계산 조건을 나타내는 모식도이다.
도 3은 용접각 변형량을 평가하는데 이용한 시험편을 나타내는 도면이다.
도 4는 용접각 변형량의 정의를 나타내는 도면이다.

본 발명에 있어서, 용접 변형이 작은 강판의 화학 조성 및 금속 조직을 한정하는 이유는 다음과 같다.

(A)강판의 화학 조성

강판의 각 성분의 작용 효과 및 각 성분의 바람직한 함유량은 아래와 같다. 또한, 함유량에 관한 「%」는 「질량%」를 의미한다.

C:0.02~0.25%

C는 강도 향상에 가장 유효한 원소이며, 또한 염가의 원소이다. 단, 0.02% 미만에서는 다른 원소의 병용에 의한 강도 보증이 필요해지고, 결과적으로 코스트 업 요인이 된다. 또, 0.25%를 넘게 함유시키면 용접성을 현저하게 저해한다. 따라서, C의 함유량은 0.02~0.25%로 한다.

Si:0.01~0.7%

Si는 강도 향상에 기여하는 원소이다. 단, 0.01% 미만에서는 필요로 하는 강도를 확보할 수 없다. 또, 0.7%를 넘게 첨가하면 모재인성과 용접 열영향부(HAZ) 인성을 현저하게 열화시키게 된다. 따라서, Si의 함유량은 0.01~0.7%로 한다.

Mn:0.3~2%

Mn은 강도 확보를 위해서 필요한 원소이다. 단, 0.3% 미만에서는 필요로 하는 강도를 확보할 수 없다. 또, 2%를 넘게 첨가하면 용접성이 열화한다. 따라서, Mn의 함유량은 0.3~2%로 한다.

P:0.05% 이하

P는, 불순물로서 강중에 존재하는 원소이다. P의 함유량이 0.05%를 넘으면, 입계에 편석하여 인성을 저하시킬 뿐만 아니라, 용접시에 고온 균열을 초래하기 때문에, P의 함유량을 0.05% 이하로 한다.

S:0.008% 이하

S는, 불순물로서 강중에 존재하는 원소이다. S의 함유량이 0.008%를 넘으면, 중심 편석을 조장하거나, 연신 형상의 MnS가 다량으로 생성되거나 하기 때문에, 모재 및 HAZ의 기계적 성질이 열화한다. 따라서, S의 함유량의 상한을 0.008%로 한다.

Cu:0.2% 미만

Cu는, 일반적으로 내후성을 향상시키는 기본 원소로 되고, 모든 해변 내후성강이나 내식강에 첨가되어 있지만, 고비래염분 하의 비교적 드라이한 환경에 있어서는, 오히려 내식성을 저하시킨다. 또 Sn과 공존하면 압연시에 균열이 생긴다. 따라서, Cu의 함유량은 억제할 필요가 있다. 불순물로서 함유된다고 해도, Cu 함유량은 0.2% 미만으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.1% 미만이다.

Cr:1~2.5%

Cr은 담금질성의 향상을 통해서 강도를 높이는데 유효한 원소이다. 이 효과를 얻으려면 1% 이상의 첨가가 필요하다. 그러나, 2.5%를 넘으면 인성이 열화한다. 따라서, Cr의 함유량은 1~2.5%로 한다. 또한, Cr의 바람직한 함유량은 1~1.8%이다. 또한, 후술하는 바와 같이, Cr은 염분 환경에서는 내식성을 열화시키는 원소이지만, Sn과 공존시키면, 그 악영향은 현저하게 억제된다.

Mo:0.05% 이하

Mo는, 코스트의 현저한 증가를 가져오기 때문에, 첨가하지 않는다. 또한, 불순물로서 혼입해 오는 경우가 있지만, 그 경우에서도 Mo의 함유량은 0.05% 이하로 한다.

Nb:0.005~0.1%

Nb는, 강판의 금속 조직의 재결정화를 지연시키는 효과가 있다. 단, 그 함유량이 0.005% 미만에서는 그 효과를 얻을 수 없다. 또, 0.1%를 넘으면 상기 효과가 포화하는 한편으로 HAZ의 인성을 현저하게 해친다. 따라서, Nb의 함유량은 0.005~0.1%로 한다. 또한, Nb의 함유량의 범위의 바람직한 하한은 0.008%이며, 바람직한 상한은 0.020%이다.

Al:0.003~0.1%

Al은 탈산을 위해서 필수의 원소이다. 탈산을 확실히 행하기 위해서는, 0.003% 이상의 함유량이 필요하다. 단, 0.1%를 넘으면, 특히 HAZ에 있어서 인성이 열화하기 쉬워진다. 이것은, 조대한 클라스터 형상의 알루미나계 개재물 입자가 형성되기 쉬워지기 때문이라고 생각된다. 따라서, Al의 함유량은 0.003~0.1%로 한다.

N:0.01% 이하

N은, 불순물로서 강중에 존재하는 원소이다. N의 함유량이 0.01%를 넘으면, 모재 인성과 HAZ 인성의 악화의 원인이 된다. 따라서, N의 함유량의 상한을 0.01%로 한다.

Sn:0.03~0.50%

Sn은, Sn²⁺로 되어 용해하고, 산성염화물 용액 중에서의 인히비터 작용에 의해 부식을 억제하는 작용을 가진다. 또, Fe³⁺를 신속하게 환원시키고, 산화제로서의 Fe³⁺ 농도를 저감하는 작용을 가짐으로써, Fe³⁺의 부식 촉진 작용을 억제하므로, 고비래염분 환경에 있어서의 내후성을 향상시킨다. 또, Sn에는 강의 애노드 용해 반응을 억제하고 내식성을 향상시키는 작용이 있다. 또한, Sn을 함유함으로써, 비래염분이 많은 환경에 있어서도 Cr의 내후성을 향상시키는 효과가 발휘된다. 이들 작용은, Sn를 0.03% 이상 함유시킴으로써 얻을 수 있고, 0.50%를 넘으면 포화한다. 따라서, Sn의 함유량은 0.03~0.50%로 한다. Sn의 함유량의 범위의 바람직한 하한은 0.03%이며, 바람직한 상한은 0.20%이다.

Cu/Sn비:1 이하

Sn을 함유하는 강의 경우에는, Cu와 공존시키면 내식성의 저하가 현저하다. 또, 강재를 제조할 때, Cu의 함유에 의한 압연 균열의 원인도 된다. 이 때문에, Cu/Sn비, 즉, Sn 함유량에 대한 Cu 함유량의 비를 1 이하로 할 필요가 있다.

본 발명에 관련되는 강판은, 상기의 화학 조성을 가지며, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어진다. 여기서, 불순물이란, 강판을 공업적으로 제조할 때에 광석이나 스크랩 등과 같은 원료를 비롯하여 제조 공정의 여러 가지의 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 발명에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.

본 발명에 관련되는 강판은, 다음과 같이, 상기의 원소 외에, 필요에 따라서, 다음의 제1 군으로부터 제3 군까지의 적어도 1군으로부터 선택한 1종 이상의 성분을 함유시킬 수 있다. 이하, 이들 군에 속하는 성분에 대해서 설명한다.

제1 군의 성분:Ti

Ti:0.1% 이하

Ti는, 주로 탈산 원소로서 작용하므로, 필요에 따라서 함유시킬 수 있다. 단, 탈산은 Al에 의해서도 가능하기 때문에, 반드시 함유시킬 필요는 없다. 단, Ti 함유량이 많은 경우에는 Ti 산화물 또는 Ti-Al 산화물이 형성되기 때문에, 특히 소입열 용접부 열영향부에 있어서의 조직을 미세화하는 능력이 없어진다. 이 때문에, 함유시키는 경우의 Ti 함유량은 0.1% 이하로 한다. 또한, Ti를 함유시킴에 따른 탈산 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, 그 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

제2 군의 성분:Ni, V, B, Zr

Ni:3.5% 이하

Ni는 모재인성을 향상시키고, 또한 담금질성 향상에 의해 강도 향상에도 기여하는 원소이므로, 필요에 따라서 함유시킬 수 있다. 단, Ni는 고가의 원소이기 때문에 Ni를 과대하게 함유시키면 큰 코스트 업 요인이 된다. 또, Sn과 공존하면, 염화물 존재하에서의 내식성을 열화시킨다. 이 때문에, 함유시키는 경우의 Ni의 함유량의 상한을 3.5% 이하로 한다. 바람직하게는 1.0% 이하, 보다 바람직하게는 0.5% 이하이다. 또한, Ni를 함유시킴에 따른 상기 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, 그 함유량을 0.02% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

V:0.1% 이하

V는 강도 향상에 유효한 원소이므로, 필요에 따라서 함유시킬 수 있다. 단, V의 함유량이 0.1%를 넘으면 인성이 크게 열화하므로, 함유시키는 경우의 V 함유량은 0.1% 이하로 한다. 또한, V를 함유시킴에 따른 강도 향상 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, 그 함유량을 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

B:0.004% 이하

B는 담금질성을 향상시켜 강도를 높이는 작용이 있으므로, 필요에 따라서 함유시킬 수 있다. 단, B의 함유량이 0.004%를 넘으면, 강도를 높이는 효과가 포화하고, 또, 모재, HAZ 모두 인성 열화의 경향이 현저해진다. 따라서, 함유시키는 경우의 B의 함유량은 0.004% 이하로 한다. 또한, B를 함유시킴에 따른 담금질성과 강도를 높이는 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, B의 함유량은 0.0003% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Zr:0.02% 이하

Zr은 강중에서 질화물을 미세 분산 석출하고, 강도를 향상시키는 효과가 있기 때문에, 필요에 따라서 함유시킬 수 있다. 단, 0.02%를 넘게 첨가하면 조대 석출물을 형성하고, 인성을 열화시키므로, 함유시키는 경우의 Zr의 함유량은 0.02% 이하로 한다. 또한, Zr을 함유시킴에 따른 강도 향상 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Zr의 함유량은 0.0003% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

제3 군의 성분:Ca, Mg, REM

Ca:0.004% 이하

Ca는 강 중의 S와 반응하여 용강 중에서 산황화물(옥시설파이드)을 형성한다. 이 산황화물은 MnS 등의 연신 형상의 개재물과는 다르며, 압연 가공에서 압연 방향으로 신장하지 않고 압연 후도 구형상이기 때문에, 연신 형상의 개재물의 선단 등을 균열의 기점으로 하는 용접 균열이나 수소 야기 균열을 억제하는 작용이 있으므로, 필요에 따라서 함유시킬 수 있다. 단, 그 함유량이 0.004%를 넘으면 인성의 열화를 부르는 일이 있다. 따라서, 함유시키는 경우의 Ca의 함유량은 0.004% 이하로 한다. 또한, 용접 균열이나 수소 야기 균열을 억제하는 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Ca의 함유량은 0.0003% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Mg:0.002% 이하

Mg는 Mg 함유 산화물을 생성하고, TiN의 발생핵이 되고, TiN을 미세 분산시키는 효과를 가지므로, 필요에 따라서 함유시킬 수 있다. 단, 그 함유량이 0.002%를 넘으면, 산화물이 너무 많아져 연성 저하를 가져온다. 따라서, 함유시키는 경우의 Mg의 함유량의 상한을 0.002%로 한다. 또한, TiN을 미세 분산시키는 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Mg의 함유량은 0.0003% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

REM:0.002% 이하

REM은, 용접 열영향부의 조직의 미세화나, S의 고정에 기여하므로, 필요에 따라서 함유시킬 수 있다. 단, 그 함유량이 0.002%를 넘으면, REM은 모재의 인성에 악영향을 주는 개재물이 되므로, 함유시키는 경우의 REM의 함유량 0.002% 이하로 한다. 또한, 조직의 미세화나 S의 고정 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, REM의 함유량은 0.0003% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, REM란, 란타니드의 15원소에 Y 및 Sc를 합한 17원소의 총칭이며, 이들 원소 중 1종 또는 2종 이상을 함유시킬 수 있다. 또, REM의 함유량은 이들 원소의 합계 함유량을 의미한다.

(B)금속 조직

금속 조직의 페라이트분율은, 10~60%로 한다. 용접 변형 방지의 관점으로부터, 항복하기 쉬운 조직인 페라이트는 적은 쪽이 좋지만, 범용 강도강의 강도 레인지에 적합하게 하기 위해서, 페라이트분율의 상하한을, 각각 60% 및 10%로 했다. 또, 페라이트 조직의 평균 입경은 파괴 인성의 관점으로부터 작은 쪽이 좋다. 그리고, 페라이트 조직의 평균 입경이 30㎛를 넘으면 충분한 파괴 인성을 얻을 수 없기 때문에, 그 상한치를 30㎛로 했다.

페라이트 조직 이외의 조직은 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직이다. 따라서, 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직의 분율은 40~90%가 된다. 또한, 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직은, 베이나이트 조직, 마텐자이트 조직 또는(베이나이트+마텐자이트) 조직이다.

여기서, 페라이트 조직을 연상, 그리고, 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직을 경상이라고 부른다. 소재가 다양한 온도로 전항복하는 것을 극력 막을 필요가 있기 때문에, 경상의 경도는 높은 쪽이 바람직하다. 한편, 연상이 존재함으로써, 구조용강으로서 항복 강도와 인장 강도를 규격 등에 적합한 레인지로 조정하는 것이 가능해진다. 단, 전술한 대로, 경상을 딱딱하게 해 둠으로써 용접 변형은 억제되므로, 여기에서는, 경상과 연상의 경도비와 같은 지표를 이용하여, 용접 변형 억제능을 규정하는 것으로 했다. 발명자들의 검토에 의해, 경상의 경도가 연상의 경도의 1.5배 이상이 되면, 용접 변형 억제능의 향상이 현저화되기 때문에, 경도비는 1.5배 이상으로 한다.

다음에, 본 발명에 관련되는 강판을 얻기 위한 압연이나 열처리의 조건 등에 대해서 설명한다.

열간 압연에 앞서 우선 강괴를 가열하지만, 이 때의 가열 온도를 Ac₃점 이상으로 하면 완전하게 오스테나이트상으로 할 수 있고, 미변태 부분이 없는 상태에서 균질화되기 때문에, 가열 온도를 Ac₃점 이상으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 900~1200℃로 가열하는 것이 바람직하다. 그리고, 열간 압연에 있어서 박육단의 압연 완성 온도를 900℃ 이하로 하면, 결정립이 적당한 크기로 되어, 소재의 파괴 인성이 충분해짐으로써, 900℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 압연 완성 온도의 하한은, 특별히 정하는 것은 아니며, 강도를 범용 강도 레인지에 적합하게 할 수 있으면 어떠한 조건이어도 된다. 단, 압연 완성 온도를 700℃ 이상으로 하면, 2상 역가공에 의한 이방성은 눈에 띄지 않기 때문에 바람직하다. 압연에 이어서, 가속 냉각 등도 행해도 된다. 가속 냉각을 행하는 경우에는, 압연 후 즉시 혹은 약간의 방치 시간 후, 중심부의 냉각 속도를 0.5~20℃/s로 제어하는 것이 바람직하다. 냉각 정지 온도에 대해서는 150~500℃를 기준으로 제어하는 것이 바람직하다. 또, 압연 후에 열처리를 적절히 실시해도 된다. 열처리를 실시하는 경우에는 불림 처리나 뜨임 처리를 행하는 것이 바람직하고, 온도는 각각 800~1100℃, 300~700℃의 온도대를 선택하는 것이 바람직하다.

(실시예)

본 발명에 관련되는 강판의 일례를 나타낸다. 표 1에 나타내는 조성 성분의 강괴를, 표 2에 나타내는 각각의 가열 온도·완성 온도·가속 냉각·열처리 조건에서 제조했다. 강판의 판두께는 16㎜로 했다.

또, 표 3에 이와 같이 하여 얻어진 강판의 항복점(YP), 인장 강도(TS), 전이 온도(vTrs), 페라이트분율, 페라이트 평균 입경, 경상과 연상의 경도비, 용접각 변형량, 판두께 감소량 및 박리 면적율을 각각 나타낸다.

또한, 얻어진 강판의 인장 특성을 측정하기 위해서, JIS-Z-2201에 기재된 시험 방법에 준해 시편을 채취했다. 채취 위치는, 판두께(t) 방향의 (1/4)t 두께부근 및 L방향(압연 방향과 평행)으로 했다. 또한, 항복점은 10N/㎜·s의 시험 속도로서 하강복점을 구하고, 명확한 항복점이 나타나지 않는 경우는 0.2% 내력으로 했다. 인장 특성의 목표치는, 항복점(YP)이 350N/㎟ 이상, 그리고, 인장 강도(TS)가 490~720N/㎟로 했다.

또, 얻어진 강판의 충격 특성을 측정하기 위해서, JIS-Z-2202에 기재된 시험 방법에 준하여 시편을 채취했다. 채취 위치는, 판두께(t) 방향의 (1/4)t 두께 부근 및 L방향(압연 방향과 평행)이며, 2㎜V 노치 샤르피 시험편으로 하고, 여러가지 온도에 있어서의 취성 파면율을 측정하고, 전이 온도를 구했다. 샤르피 특성의 목표치는 전이 온도가 0℃ 이하인 것으로 했다. 조직 관찰은 광학 현미경으로 행했다. 관찰에 의해 얻어진 상을 화상 해석했다. 예를 들면, 입경을 산출하는 경우에는, 단경과 장경을 측정하고, 그 합의 1/2로부터 입경을 구했다. 이와 같이 하여 100시야 관찰하여 구한 개개의 입자의 입경에 대해서, 산술 평균한 것을 「평균 입경」이라고 규정했다. 또, 금속 조직의 페라이트분율은, 상기와 같은 관찰법에 의해 얻어진 100시야 관찰분의 면적에 대한 페라이트의 면적 비율을 산출함으로써 구했다. 베이나이트분율과 마텐자이트분율에 대해서도 마찬가지이지만, 표 3에는 페라이트분율만을 표시했다.

또한, 필릿 용접에 의한 용접각 변형량은 다음의 요령으로 평가를 행했다.

강판은, 도 3에 나타내는 바와 같이, T형의 용접 시험편(단위:㎜)을 작성하고, 편측을 삼각형의 강성이 높은 강판으로 구속하고, 반대측을 1패스의 필릿 용접을 실시했다. 사용한 용접 재료는, 일반적인 50킬로강용 플럭스 코드 와이어이며, 용접 조건은 10.4kJ/㎝(200A-26V-30㎝/min)로 했다. 용접 후의 충분한 시간이 지났을 때, 시험편을 정판 위에 놓고, 도 4에 정의하는 각 변형량(θ)을, 용접 개시 위치·중앙 위치·종단 위치의 3개소에 있어서, 간극 게이지에 의해 측정하고, 그것들의 평균치를 용접각 변형량으로 했다. 또한, 이 방법으로 측정한 통상의 범용 50킬로강의 용접각 변형량은 대략 1˚정도이며, 본 발명의 목표로 하는 용접각 변형 레벨은 0.5˚이다.

그리고, 내식성에 관해서는, 얻어진 강재로부터 얻은 시험편을 SAE(Society of Automotive Engineers) J2334 시험에 의해 평가했다. SAE J2334 시험은, 습윤:50℃, 100% RH, 6시간, 염분 부착:0.5% NaCl, 0.1% CaCl₂, 0.075% NaHCO₃ 수용액 침지, 0.25시간, 건조:60℃, 50% RH, 17.75시간을 1사이클(합계 24시간)로 한 가속 시험이며, 부식 형태가 대기 폭로 시험에 유사하다고 되어 있다(나가노 히로오, 야마시타 마사토, 우치다 히토시저:환경 재료학, 쿄우리츠 출판(2004), p.74). 또한, 본 시험은, 비래염 분량이 1mdd를 넘는 어려운 부식 환경을 모의하는 시험이다.

SAE J2334 시험 120사이클 종료 후, 각 시험편의 표면의 녹층을 제거하고, 판두께 감소량을 측정했다. 여기서, 「판두께 감소량」은, 시험편의 평균의 판두께 감소량이며, 시험 전후의 중량 감소와 시험편의 표면적을 이용하여 산출한 것이다.

또, 내도장 박리성을 조사하기 위해서, 150×70㎜의 크기의 시험편에 에어 스프레이에 의해 변성 에폭시 도료(밴노200:츄우고쿠 도료제)를 건조 막두께로 150㎛가 되도록 도장하고, 강재 소지(素地)에 이르는 깊이로 크로스컷을 넣고 나서, 마찬가지로 SAE J2334 시험에 의해 평가했다.

이 결과, Mark 1-e의 강판(비교예)에 있어서는, 완성 온도가 910℃로 높고 또한 냉각 조건을 공냉으로 했기 때문에, 페라이트의 생성량이 많고, 또 생성한 페라이트가 입성장하여 평균 입경이 커졌다. 이 때문에, 인장 강도가 작아졌다. 또, 경상과 연상의 경도의 비는 본 발명의 범위 내에 있음에도 불구하고, 용접각 변형량도 커졌다. 이것은, 연상으로서의 페라이트와 경상의 양의 밸런스가 무너졌기 때문이라고 생각된다. 이상과 같이, Mark 1-e의 강판은 인장 강도가 낮고, 용접각 변형량도 크기 때문에, 구조용 강판으로서 부적절한 강재이다.

다음에, Mark 1-f의 강판(비교예)에 있어서는, 가열 후의 냉각 속도를 25℃/sec으로 했기 때문에, 지나치게 담금질하여 페라이트가 생성되지 않고, 강판 자체의 인장 강도가 커지고, 또한 인성도 크게 저하했다. 용접각 변형량은 작지만 구조용 강판으로서는 부적절한 강재이다.

또, Mark 12-b의 강판(비교예)에 있어서는, 수냉 정지 온도를 120℃로 하고, 비교적 저온까지 담금질했기 때문에, 경상과 연상의 경도비가 작아지고, 용접각 변형량이 커졌다.

또한, Mark 40~46의 강판(비교예)에 있어서는, 본 발명에 규정하는 강조성을 만족하고 있지 않고, 강판 자체의 인성이 저하되었다. 구조용 강판으로서는 부적절한 강재이다. Mark 47의 강판(비교예)에 있어서는, 압연시에 균열이 발생했기 때문에 시험을 중지했다. 또, Mark 48의 강판(비교예)에 있어서는, 본 발명에 규정하는 강조성 중 Sn의 함유량이 만족되어 있지 않고 내식성이 저하했다.

이에 대해서, 그 외의 Mark로 나타나는 본 발명예에 관련되는 강판에 있어서는, 모두 인장 특성이, 항복점(YP)이 350N/㎟ 이상, 그리고, 인장 강도(TS)가 490~720N/㎟급의 범용강이며, 전이 온도(vTrs), 페라이트 분율, 페라이트 평균 입경, 경상과 연상의 경도비도 적정 범위에 있고, 용접각 변형량도 목표의 0.5˚ 이내에 들어가 있으므로, 구조용 강판으로서 적절하다는 것을 알 수 있다. 또, 높은 내식성도 가지고 있고, 도장한 경우의 크로스컷부에 부식은 보였지만 어느 강판이나 박리도 적기 때문에 도장의 보수 간격을 늘릴 수 있는 것을 알 수 있다.

(산업상의 이용 가능성)

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 저비용으로 확실히 필릿 용접에 있어서 용접 변형을 억제할 수 있고, 내식성이 뛰어난 강판을 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 질량%로, C:0.02~0.25%, Si:0.01~0.7%, Mn:0.3~2%, P:0.05% 이하, S:0.008% 이하, Cu:0.2% 미만, Cr:1~2.5%, Mo:0.05% 이하, Nb:0.005~0.1%, Al:0.003~0.1%, N:0.01% 이하 및 Sn:0.03~0.50%를 포함하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, 또한, Cu/Sn비가 1 이하인 화학 조성을 가지며, 금속 조직이 페라이트 조직 10~60% 및 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직 40~90%로 이루어지고, 또한, 당해 페라이트 조직의 평균 입경이 30㎛ 이하이며, 베이나이트 조직 및/또는 마텐자이트 조직의 경도와 페라이트 조직의 경도의 비가 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판.
2. 청구항 1에 있어서,
   질량%로, Ti:0.1% 이하를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   질량%로, Ni:3.5% 이하, V:0.1% 이하, B:0.004% 이하 및 Zr:0.02% 이하 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   질량%로, Ca:0.004% 이하, Mg:0.002% 이하 및 REM:0.002% 이하 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용접 변형이 작고 내식성이 뛰어난 강판.

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