KR20140041930A

KR20140041930A - 냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140041930A
Application number: KR1020147005765A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 나카무라; 다카시 고바야시; 데츠야 메가
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2014-04-04
Also published as: KR20120107148A; CN102803541A; US9194017B2; JP2011195882A; US20130186526A1; WO2011115279A1; JP5056876B2

Abstract

냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판을 제공한다. 질량％ 로, C : 0.18 ∼ 0.29 ％ 로 하고, N : 0.0050 ％ 이하, Ti : 0.002 ∼ 0.05 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0050 ％ 를 함유하고, Si, Mn, P, S, Al 을 적정량으로 조정한 조성을 갖는 강 소재에, 마무리 압연 종료 온도를 800 ∼ 900 ℃ 로 하는 열간 압연을 실시하고, 열간 압연 종료 후, 20 ℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각시키고, 권취 온도 CT : 500 ℃ 이상에서 권취한다. 이로써, 페라이트상 및 펄라이트상으로 이루어지는 조직을 갖고, 페라이트상이 7.0 ∼ 15.0 ㎛ 의 평균 결정 입경과, 체적률로 50 ％ 이상의 조직 분율을 갖고, 인장 강도가 500 ㎫ 이하이고, 게다가, 강판의 에지를 포함하여 인장 강도의 폭 방향의 편차가 60 ㎫ 이하인, 냉간 가공성과 담금질성을 겸비한 열연 강판이 된다. 상기 조성에 더하여 추가로, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종, Ni, Cr, Mo 중에서 선택된 1 종 또는 2 종, Sb, Sn 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유할 수 있다.

Description

냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판 및 그 제조 방법{HOT-ROLLED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT COLD WORKING PROPERTIES AND HARDENING PROPERTIES, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 기어, 미션, 시트 리클라이너 등의 자동차 부품용으로서 바람직한 열연 강판에 관한 것으로, 특히 구상화(球狀化) 어닐링을 생략할 수 있는, 냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판에 관한 것이다. 또한, 여기서 말하는 「강판」은, 강판, 강대를 포함하는 것으로 한다.

기어, 미션, 시트 리클라이너 등의 자동차 부품은, 통상적으로, JIS G 4051 에서 규정된 기계 구조용 탄소강 강재인 열연 강판을 소재로 하고, 그 소재를, 냉간 가공에 의해 원하는 부품 형상으로 가공한 후, 담금질 처리를 실시하여 원하는 경도를 부여하여 제조되고 있다. 이 때문에, 소재인 열연 강판에는, 냉간 가공성이나 담금질성이 우수할 것이 요망되고 있다. 이와 같은 요망에 대하여, 예를 들어 특허문헌 1 에는, mass％ 로, C : 0.10 ∼ 0.37 ％, Si : 1 ％ 이하, Mn : 2.5 ％ 이하, P : 0.1 ％ 이하, S : 0.03 ％ 이하, sol.Al : 0.01 ∼ 0.1 ％, N : 0.0005 ∼ 0.0050 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.05 ％, B : 0.0003 ∼ 0.0050 ％ 를 함유하고, B－(10.8/14)N* ≥ 0.0005 ％, N* ＝ N－(14/48)Ti, 단, 우변 ≤ 0 인 경우, N* ＝ 0 을 만족시키고, 강 중 석출물인 TiN 의 평균 입경이 0.06 ∼ 0.30 ㎛ 이며, 또한 담금질 후의 구(舊)오스테나이트 입경이 2 ∼ 25 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 담금질 후의 충격 특성이 우수한 열연 강판이 기재되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 상기한 열연 강판은, 상기한 조성의 강을 권취 온도 720 ℃ 이하에서 열간 압연함으로써 제조할 수 있다고 되어 있다.

또한, 특허문헌 2 에는, 중량％ 로, C : 0.15 ∼ 0.40 ％, Si : 0.35 ％ 이하, Mn : 0.6 ∼ 1.5 ％, P : 0.030 ％ 이하, S : 0.020 ％ 이하, Ti : 0.005 ∼ 0.1 ％, sol.Al : 0.01 ∼ 0.20 ％, N : 0.0020 ∼ 0.012 ％, B : 0.0003 ∼ 0.0030 ％ 를 함유하는 강 조성의 강을 압하율 30 ∼ 80 ％ 의 냉간 압연과 박스 어닐링에 의해 판 두께 4 ㎜ 이하이며 TS × El : 16000 ㎫％ 이상의 강판으로 하는, 템퍼링 생략형 고(高)탄소 박강판의 제조 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 2 에 기재된 기술에 의하면, 어닐링 후의 성형성이 양호하며, 또한 열처리 (담금질) 후의 인성도 우수하고, 담금질 후의 템퍼링을 생략할 수 있다고 되어 있다.

또한, 특허문헌 3 에는, 중량％ 로, C : 0.05 ∼ 0.20 ％, Si : 0.1 ％ 이하, Mn : 0.8 ∼ 2.0 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, N : 0.005 ％ 이하, B : 0.0003 ∼ 0.004 ％, Al : 0.01 ∼ 0.10 ％ 이며, 또한 sol.Al (％) ≥ 9.6×N (％) 이고, Ti 를 Ti (％) ≤ 3.4×N (％) 의 범위로 함유하는 조성으로 이루어지는 강 슬래브를 열간 압연하고, 권취 온도 600 ℃ 이상에서 열연 코일로 하는 성형성과 담금질성이 우수한 박강판의 제조 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 3 에 기재된 기술에 의하면, 프레스 성형 등의 가공에 적용할 수 있는 충분한 성형성을 가지며, 또한 성형 후의 담금질에 의해 용이하게 고강도화할 수 있는 강판을 얻을 수 있다고 되어 있다.

일본 공개특허공보 2002-309345호 일본 공개특허공보 평05-98356호 일본 공개특허공보 2000-144319호

그러나, 특허문헌 1, 2, 3 에 기재된 기술에서는, 페라이트 입경이 지나치게 미세화되거나, 펄라이트 분율이 지나치게 높아지는 등에 의해, 강판이 경질화되고, 냉간 가공성이 저하되어, 파인 블랭킹이나 냉간 단조 등의 엄격한 냉간 가공이 실시된다는 것까지는 고려되어 있지 않고, 냉간에서의 엄격한 가공성에 견딜 수 있을 정도로 우수한 냉간 가공성을, 우수한 담금질성과 함께 구비하는 것에까지 이르지 않았다는 문제를 남기고 있었다. 또한, 이와 같은 기술로 제조된 강판에 파인 블랭킹 등의 냉간 가공을 실시하면, 금형의 손모가 심해져, 금형 교환 등의 메인터넌스 횟수가 증가하여, 부품 제조 비용이 증대한다는 문제도 있었다. 또한, 특허문헌 1, 2, 3 에 기재된 기술에서는, 담금질 특성이 향상될수록 강판 에지가 극단적으로 경질화되고, 판 폭 방향의 재질이 불균일화되어, 강판의 수율이 현저하게 저하된다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기한 종래 기술의 문제를 해결하여, 우수한 냉간 가공성과 우수한 담금질성을 겸비하는, 냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 에지 단부(端部)를 포함하여 폭 방향의 거의 전역에 걸쳐 강도가 균일하며, 또한 냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판을 제공하는 것도 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서 대상으로 하는 「열연 강판」은, 판 두께 : 2.0 ∼ 9.0 ㎜ 의 박강판으로 한다. 또한, 여기서 말하는 「냉간 가공성이 우수한」이란, 냉간 가공 전의 소재 (강판) 의 경도가 HRB 로 80 이하이거나, 혹은 냉간 가공 전의 소재 (강판) 의 인장 강도 TS 가 500 ㎫ 이하인 경우를 말하는 것으로 한다.

또한, 여기서 말하는 「담금질성이 우수한」이란, 담금질 후의 경도가 420 HV 이상 (고주파 담금질의 경우), 350 HV 이상 (분위기 담금질의 경우) 이 되는 경우를 말하는 것으로 한다. 또한, 「에지 단부를 포함하여 폭 방향의 거의 전역에 걸쳐 강도가 균일」이란, 강판 폭 방향의 양 에지를 포함하여 폭 방향 거의 전역 (양 에지단 5 ㎜ 로부터 내측의 영역) 에 있어서의 인장 강도 TS 의 최고값과 최저값의 차가 60 ㎫ 이하인 경우를 말하는 것으로 한다.

또한, 여기서 「분위기 담금질」이란, 탈탄 방지나 침탄을 위하여, 카본 포텐셜을 제어한 분위기 중에서 가열 후, 오일 담금질 등의 담금질을 실시하는 담금질 방법을 말하는 것으로 한다.

본 발명자들은, 상기한 목적을 달성하기 위하여, 냉간 가공성에 미치는 각종 요인의 영향에 대하여 예의 연구하였다. 그 결과, C : 0.18 ∼ 0.29 질량％ 로 한정한 데다가, Mn, Al, Ti, B 를 적정 범위 내로 조정하고, 또한 조직을 페라이트상과 펄라이트상으로 이루어지고, 그 페라이트상을 7.0 ∼ 15.0 ㎛ 의 평균 결정 입경과, 체적률로 50 ％ 이상의 조직 분율을 갖는 상으로 함으로써, 담금질성이 우수한 데다가, 파인 블랭킹이나 냉간 단조 등의 엄격한 냉간 가공시에 균열 등의 발생을 저감시킬 수 있어, 냉간 가공성이 우수한 강판으로 할 수 있고, 부품 제조시의 금형 손모도 저감시킬 수 있다는 것을 알아냈다. 또한, 열간 압연에 있어서의 마무리 압연 종료 온도와, 마무리 압연 종료부터 권취까지의 냉각 속도, 또한 권취 온도를 함께 적정 범위로 조정함으로써, 상기한 강판 조직으로 조정할 수 있는 데다가, 또한 강판 폭 방향에 있어서의 거의 전역의 인장 강도를 60 ㎫ 이하의 편차로 억제할 수 있다는 것을 지견하였다.

본 발명은, 이러한 지견에 기초하여, 더욱 검토를 하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 질량％ 로, C : 0.18 ∼ 0.29 ％, Si : 1 ％ 이하, Mn : 1.5 ％ 이하, P : 0.1 ％ 이하, S : 0.03 ％ 이하, sol.Al : 0.1 ％ 이하, N : 0.0050 ％ 이하를 함유하고, 추가로, Ti : 0.002 ∼ 0.05 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0050 ％ 를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 페라이트상 및 펄라이트의 체적률의 합계가 조직 전체에 대한 조직 분율로 95 ％ 이상인 조직을 갖고, 상기 페라이트상이 7.0 ∼ 15.0 ㎛ 의 평균 결정 입경과, 조직 전체에 대한 체적률로 50 ％ 이상의 조직 분율을 갖는 것을 특징으로 하는, 인장 강도가 500 ㎫ 이하인, 냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판.

(2) (1) 에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0.1 ％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판.

(3) (1) 또는 (2) 에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ni, Cr, Mo 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 1.5 ％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판.

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Sb, Sn 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0.1 ％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판.

(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 강판의 양 에지단 5 ㎜ 로부터 내측의 영역에 있어서의 인장 강도의 폭 방향의 편차 ΔTS 가 60 ㎫ 이하인 것을 특징으로 하는 열연 강판.

(6) 질량％ 로, C : 0.18 ∼ 0.29 ％, Si : 1 ％ 이하, Mn : 1.5 ％ 이하, P : 0.1 ％ 이하, S : 0.03 ％ 이하, sol.Al : 0.1 ％ 이하, N : 0.0050 ％ 이하를 함유하고, 추가로, Ti : 0.002 ∼ 0.05 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0050 ％ 를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강 소재에, 마무리 압연 종료 온도를 800 ∼ 900 ℃ 로 하는 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고, 그 열간 압연 종료 후, 상기 열연판을, 20 ℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각시키고, 권취 온도 CT : 500 ℃ 이상에서 권취하는, 열연 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판의 제조 방법.

(7) (6) 에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0.1 ％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.

(8) (6) 또는 (7) 에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ni, Cr, Mo 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 1.5 ％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.

(9) (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Sb, Sn 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0.1 ％ 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.

또한, (6) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서, 상기 열간 압연이, 에지 히터에 의한 에지 가열을 실시하는 압연인 것, 및/또는, 상기 열간 압연 종료 후의 냉각이, 상기 열연판에 에지 커버를 실시하는 냉각인 것, 및/또는, 상기 코일상으로 권취한 후의 냉각이, 코일 커버를 실시한 냉각인 것, 이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 우수한 냉간 가공성과 우수한 담금질성을 겸비하는, 냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판을, 용이하고 또한 저렴하게 제조할 수 있어, 산업상 각별한 효과를 발휘한다. 또한, 본 발명이 되는 열연 강판은, 냉간 가공성과 담금질성이 우수한 데다가, 강판의 에지 단부를 포함하여 폭 방향의 거의 전역에 걸쳐 인장 강도가 균일한 강판으로, 부품용 소재를 높은 수율로 채취할 수 있다는 현저한 경제적 효과도 있다.

먼저, 본 발명 강판의 조성 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하, 특별히 기재하지 않는 한 질량％ 는 간단히 ％ 로 기재한다.

C : 0.18 ∼ 0.29 ％

C 는, 강의 담금질성을 증가시키고, 원하는 담금질 후 강도 (경도) 를 확보하기 위하여 중요한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.18 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. C 함유량이 0.18 ％ 미만인 경우에는, 원하는 담금질 후 강도 (경도) 를 확보하는 것이 곤란해진다. 한편, 0.29 ％ 를 초과하는 함유는, 페라이트상의 조직 분율이 저하되기 때문에, 구상화 어닐링을 생략한 경우, 연성이 저하되어 원하는 우수한 냉간 가공성을 확보할 수 없게 된다. 이 때문에, C 는 0.18 ∼ 0.29 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.20 ∼ 0.26 ％ 이다.

Si : 1 ％ 이하

Si 는, 강의 담금질성을 향상시킴과 함께, 강 중에 고용되어 강의 강도를 증가시키는 작용을 갖는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.01 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 1 ％ 를 초과하는 함유는, 강판이 현저하게 경질화되어 원하는 우수한 냉간 가공성을 확보할 수 없게 된다. 이 때문에, Si 는 1 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.50 ％ 이하이다.

Mn : 1.5 ％ 이하

Mn 은, 강의 담금질성을 향상시킴과 함께, 고용 강화에 의해 강의 강도를 증가시키는 작용을 갖는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.2 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 1.5 ％ 를 초과하는 함유는, 지나치게 경질화되어 냉간 가공성이 저하된다. 이 때문에, Mn 은 1.5 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.2 ∼ 1.0 ％ 이다.

P : 0.1 ％ 이하

P 는, 강 중에서는 입계에 편석되기 쉽고, 연성, 인성에 악영향을 미치는 원소로, 본 발명에서는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 특히, 0.1 ％ 를 초과하는 함유는, 입계 취화를 초래하고, 연성, 인성이 저하되기 때문에, 우수한 냉간 가공성, 우수한 담금질 후의 인성을 잘 확보할 수 없게 된다. 이 때문에, P 는 0.1 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.05 ％ 이하이다.

S : 0.03 ％ 이하

S 는, 강 중에서는 황화물을 형성하고, 연성, 인성에 악영향을 미치는 원소로, 본 발명에서는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 특히 0.03 ％ 를 초과하는 함유는, 강판의 냉간 가공성, 담금질 후의 인성을 현저하게 저하시킨다. 이 때문에, S 는 0.03 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.02 ％ 이하이다.

sol.Al : 0.1 ％ 이하

Al 은, 탈산제로서 작용함과 함께, 오스테나이트 입자의 미세화에 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.001 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 0.1 ％ 를 초과하여 함유하면, 담금질 가열시에 과도한 오스테나이트 입자의 미세화가 진행되고, 또한 담금질 냉각시에 페라이트상의 생성이 촉진되어, 원하는 담금질 후 경도를 확보할 수 없게 됨과 함께, 담금질 후의 인성이 저하된다. 이 때문에, sol.Al 은 0.1 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.07 ％ 이하이다.

N : 0.0050 ％ 이하

N 은, 고용되어 강의 강도를 증가시킴과 함께, Ti, B 와 결합하여 질화물을 형성하여, 오스테나이트 입자의 조대화를 억제하는 작용을 갖는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.0005 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.0050 ％ 를 초과하는 함유는, TiN, BN 에 더하여 AlN 의 형성도 현저해지고, 담금질 가열시에 과도한 오스테나이트 입자의 미세화가 진행되고, 담금질 냉각시에 페라이트상의 생성을 촉진시키기 때문에, 담금질 후에 원하는 경도를 잘 확보할 수 없게 됨과 함께, 담금질 후의 인성이 저하된다. 이 때문에, N 은 0.0050 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.0040 ％ 이하이다.

Ti : 0.002 ∼ 0.05 ％

Ti 는, TiN 을 형성하여 N 을 고정시키고, BN 의 형성을 억제하여 원하는 고용 B 량을 확보하여, 담금질성의 향상에 기여함과 함께, 오스테나이트 입자의 조대화를 방지하여 담금질 후의 충격 특성 (인성) 을 향상시키는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.002 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.05 ％ 를 초과하는 과잉의 함유는, TiC 의 형성이 촉진되고, 경질화되어 냉간 가공성을 저하시킴과 함께, 오스테나이트 입자가 지나치게 미세화되어, 담금질성이 저하되어, 원하는 담금질 후 경도를 확보할 수 없게 되는 경우가 있다. 이 때문에, Ti 는 0.002 ∼ 0.05 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.005 ∼ 0.03 ％ 이다.

B : 0.0005 ∼ 0.0050 ％

B 는, 오스테나이트 입계에 편석되어 소량의 함유로 강의 담금질성을 현저하게 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.0005 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.0050 ％ 를 초과하는 다량의 함유는, 열간 압연의 부하가 높아져 조업성이 저하됨과 함께, 담금질성 향상의 효과가 포화되어 함유량에 걸맞는 효과를 기대할 수 없게 된다. 이 때문에, B 는 0.0005 ∼ 0.0050 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.0010 ∼ 0.0040 ％ 이다.

상기한 성분이 기본 성분이지만, 본 발명에서는 이 기본 조성에 더하여 추가로, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0.1 ％ 이하, Ni, Cr, Mo 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 1.5 ％ 이하, Sb, Sn 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0.1 ％ 이하, 중 어느 것 혹은 그것들을 복합하여 함유해도 된다.

Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 : 합계로 0.1 ％ 이하

Nb, V 는 모두, 담금질 가열시의 오스테나이트 입자 조대화를 억제하여, 담금질 후의 인성을 향상시키는 원소로, 필요에 따라 선택하여 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 합계로 0.005 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 합계로 0.1 ％ 를 초과하는 함유는, 강판이 지나치게 경질화되고 연성이 저하되어, 냉간 가공성이 현저하게 저하되기 때문에, 합계로 0.1 ％ 를 상한으로 하였다.

Ni, Cr, Mo 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상 : 합계로 1.5 ％ 이하

Ni, Cr, Mo 는 모두, 담금질성을 향상시키는 원소로, 추가적인 담금질성을 향상시킬 필요가 있는 경우에, 선택하여 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 합계로 0.1 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 합계로 1.5 ％ 를 초과하는 함유는, 강판이 지나치게 경질화되고 연성이 저하되어, 냉간 가공성이 현저하게 저하되기 때문에, 합계로 1.5 ％ 를 상한으로 하였다.

Sb, Sn 중 1 종 또는 2 종을 합계 : 0.1 ％ 이하

Sb, Sn 은 모두, 입계에 편석되어, 분위기 중 담금질이나, 침탄 질화 처리시에 탈탄이나 질화에 의한 담금질성 저하 방지에 기여하는 원소로, 필요에 따라 선택하여 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Sb, Sn 의 합계로 0.005 ％ 이상을 함유시키는 것이 바람직하지만, Sb, Sn 의 합계로 0.1 ％ 를 초과하는 과잉의 함유는, 담금질 후의 인성을 저하시킨다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Sb, Sn 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.1 ％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

상기한 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

다음으로, 본 발명 강판의 조직 한정 이유에 대하여 설명한다.

본 발명 강판은, 페라이트상 및 펄라이트의 체적률의 합계가 조직 전체에 대한 조직 분율로 95 ％ 이상인 조직을 갖는다. 여기서, 페라이트상은, 7.0 ∼ 15.0 ㎛ 의 평균 결정 입경을 갖고, 조직 전체에 대한 체적률로 50 ％ 이상의 조직 분율을 차지하는 상으로 한다. 페라이트상의 평균 결정 입경이 7.0 ㎛ 미만으로 미세화되면, 강판의 경질화가 현저하여, 냉간 가공성이 저하된다. 한편, 15.0 ㎛ 를 초과하여 페라이트상이 조대화되면, 페라이트상과 펄라이트의 분포가 불균일해져, 냉간 가공성이 저하된다. 이 때문에, 페라이트상의 평균 결정 입경을 7.0 ∼ 15.0 ㎛ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 7.5 ∼ 12.5 ㎛ 이다. 펄라이트의 입경은 페라이트상의 그것과 동일한 정도가 된다. 또한, 페라이트상의 평균 결정 입경은, 광학 현미경으로 조직을 관찰하여, 조직을 동정한 후, JIS 법에 준거한 절단법이나 화상 해석에 의해 산출하는 값을 사용하는 것으로 한다.

또한, 페라이트상의 조직 분율이 50 ％ 미만에서는, 펄라이트의 분율이 지나치게 많아져 연성이 저하되고, 냉간 가공성이 저하된다. 또한, 페라이트상의 조직 분율의 상한은 특별히 한정하지 않지만, 70 ％ 를 초과하여 커지면, 파인 블랭킹시에 버가 발생하기 쉬워지기 때문에, 페라이트상의 조직 분율은 70 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 점에서, 페라이트상의 조직 분율은, 체적률로 50 ％ 이상의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 50 ∼ 65 ％ 이다.

본 발명 강판은, 기본적으로는 페라이트상과 펄라이트로 이루어지는 조직을 갖지만, 특성을 저해하지 않는 범위인, 조직 전체에 대한 체적률로 5 ％ 이하이면, 베이나이트, 마텐자이트, 그 밖의 조직이 존재해도 허용된다. 즉, 본 발명 강판은, 상기한 페라이트상과 펄라이트의 체적률의 합계가 조직 전체에 대한 조직 분율로 95 ％ 이상의 조직을 갖는다.

다음으로, 본 발명 강판의 바람직한 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에서는, 상기한 조성의 강 소재에, 열연 공정을 실시하여, 열연 강판으로 한다.

강 소재의 제조 방법은 특별히 한정할 필요는 없고, 상기한 조성의 용강을, 전로(轉爐)법, 전로(電爐)법 등의 상용의 용제(溶製) 방법으로 용제하고, 연속 주조법 등의 상용의 주조 방법으로 슬래브 등의 강 소재로 하는 것이 바람직하다. 강 소재의 주조 방법은, 성분의 매크로 편석을 방지하기 위하여 연속 주조법으로 하는 것이 바람직하지만, 조괴법, 박 슬래브 주조법에 의해서도 전혀 문제는 없다.

얻어진 강 소재는 이어서, 열간 압연과, 그 후의 냉각과 권취로 이루어지는 열연 공정이 실시된다. 열간 압연을 위한 가열은, 일단 실온까지 냉각시키고, 그 후 재가열하는 방법에 더하여, 실온까지 냉각시키지 않고, 온편(溫片)인 채로 가열로에 장입하거나, 혹은 약간의 보열을 실시한 후에 즉시 압연하는 직송 압연·직접 압연 등의 에너지 절약 프로세스도 문제 없이 적용할 수 있다. 또한, 재가열하는 경우에는, 가열 온도는, 바람직하게는 1000 ℃ 이상, 1280 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 가열 온도가 1280 ℃ 를 초과하여 고온이 되면, 강 소재의 표면이 산화되어, 스케일의 형성이 현저해진다. 또한, 1000 ℃ 미만에서는, 열간 압연에 있어서의 압연 부하가 지나치게 증대하여, 압연이 곤란해지는 경우가 있다.

본 발명에 있어서의 열연 공정은, 상기한 조성의 강 소재를, 가열하거나 혹은 가열하지 않고, 조(粗)압연, 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시하여, 소정의 치수 형상의 열연판으로 하고, 이어서 그 열연판을 소정의 냉각 속도로 소정의 권취 온도까지 냉각시키고, 그 권취 온도에서 권취하는 공정으로 한다.

열간 압연에 있어서의 조압연은, 소정 치수의 시트 바가 얻어지면 되고, 특별히 그 조건을 한정할 필요는 없다. 또한, 시트 바 히터 등의 가열 수단에 의해, 시트 바를 가열하여, 원하는 마무리 압연 종료 온도로 조정해도 된다. 또한, 압연 중에 에지 히터 등의 에지부 가열 수단을 적용하여, 에지 단부의 온도 저하를 억제해도 된다.

한편, 마무리 압연은, 마무리 압연 종료 온도 FT 가 800 ∼ 900 ℃ 가 되는 압연으로 한다. 그리고 열간 압연 (마무리 압연) 종료 후, 열연판은 20 ℃/s 이하의 냉각 속도로 권취 온도 CT 까지 냉각되고, 권취 온도 CT : 500 ℃ 이상으로 하여 권취된다.

마무리 압연 종료 온도 FT : 800 ∼ 900 ℃

마무리 압연의 압연 종료 온도 (마무리 압연 종료 온도 FT) 가 800 ℃ 미만에서는, 오스테나이트 입자가 과도하게 미세화되고, 그 후의 냉각에 의해 생성하는 페라이트상의 입경이 미세화된다. 이 때문에, 강판이 경질화되어, 냉간 가공성이 저하된다. 한편, 마무리 압연 종료 온도 FT 가 900 ℃ 를 초과하여 높아지면, 오스테나이트 입자가 조대화되고, 담금질성이 증대하기 때문에, 그 후의 냉각에 의해 페라이트상의 생성이 억제되고 펄라이트상의 조직 분율이 지나치게 증가하여, 냉간 가공성이 저하된다. 이 때문에, 마무리 압연의 압연 종료 온도 (마무리 압연 종료 온도 FT) 를 800 ∼ 900 ℃ 의 범위로 한정하였다.

또한, 마무리 압연 중의 열연판에, 에지 히터 등의 에지부 가열 수단을 적용하여, 에지 단부의 온도 저하를 억제해도 된다.

열간 압연 후의 평균 냉각 속도 CR : 20 ℃/s 이하

열간 압연 (마무리 압연) 종료부터 권취 온도 CT 까지의 평균 냉각 속도 CR 이 20 ℃/s 를 초과하여 빨라지면, 페라이트상의 생성이 억제되기 때문에, 원하는 페라이트상 분율을 확보할 수 없게 되어, 원하는 우수한 냉간 가공성을 확보할 수 없게 된다. 또한, 열간 압연 후의 평균 냉각 속도 CR 이 20 ℃/s 를 초과하면, 조직에 대한 영향이 커지고, 강판 폭 방향의 조직의 균일성이 저하되고, 특히 에지 단부의 조직을 원하는 조직 분율을 갖는 페라이트상을 포함하는 조직으로 하는 것이 어려워져, 강판 폭 방향의 강도 및 경도의 편차가 커진다. 이 때문에, 열간 압연 후의 평균 냉각 속도 CR 을 20 ℃/s 이하로 한정하였다. 또한, 냉간 가공성 향상의 관점이나, 폭 방향의 강도 편차를 억제하는 관점에서는, 열간 압연 후의 평균 냉각 속도는 느리면 느릴수록 좋지만, 생산성의 관점에서는 5 ∼ 15 ℃/s 정도로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 냉각은, 물 스프레이 등의 냉각 수단을 이용하여 달성하는 것이 바람직하다. 물 스프레이 등의 냉각 수단을 이용함으로써, 표면 스케일의 형성을 억제할 수 있다.

또한, 마무리 압연 종료 후의 냉각 중에, 열연판에, 에지 커버 등의 에지부 보온 수단을 이용하여 냉각시켜, 에지 단부의 온도 저하를 억제해도 된다.

권취 온도 CT : 500 ℃ 이상

권취 온도 CT 가 500 ℃ 미만에서는, 페라이트상, 펄라이트가 미세화되고, 펄라이트 라멜라 간격이 좁아짐과 함께, 베이나이트나 마텐자이트가 생성되어 경질화되기 때문에, 냉간 가공성이 저하된다. 이 때문에, 권취 온도 CT 는 500 ℃ 이상으로 한정하였다. 권취 온도의 상한은 특별히 한정할 필요가 없지만, 750 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 권취 온도 CT 가 750 ℃ 를 초과하여 고온이 되면, 강판 표면의 스케일의 생성이 현저해져 강판 표면의 성상이 저하됨과 함께, 강판 표면의 탈탄이 발생하여, 담금질 후에 원하는 경도 (강도) 를 잘 확보할 수 없게 된다. 이 때문에, 권취 온도 CT 는 750 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 700 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 코일상으로 권취된 열연판의 냉각은, 코일 커버를 이용한 냉각으로 해도 된다.

실시예

표 1 에 나타내는 조성의 용강을, 전로에서 용제하고, 연속 주조법으로 슬래브 (강 소재) 로 하였다. 이어서, 슬래브 (강 소재) 에, 1250 ℃ 로 가열하고, 마무리 압연 종료 온도 FT 를 표 2 에 나타내는 온도로 하는 열간 압연과, 열간 압연 종료 후, 표 2 에 나타내는 평균 냉각 속도 CR 로, 권취 온도까지 냉각시키는 냉각과, 표 2 에 나타내는 권취 온도 CT 로 권취하는 열연 공정을 실시하여, 판 두께 : 4.0 ㎜ 의 열연 강판 (열연 강대) 을 얻었다. 또한, 마무리 압연 종료 온도 FT, 평균 냉각 속도 CR, 권취 온도 CT 는, 강판 표면의 온도를 사용하였다.

얻어진 열연 강판으로부터 시험편을 채취하여, 조직 관찰, 인장 시험, 금형 마모 시험, 담금질성 시험을 실시하였다. 시험 방법은 다음과 같다.

(1) 조직 관찰

얻어진 열연 강판의 판 폭 중앙부로부터 조직 관찰용 시험편을 채취하여, 연마, 부식시키고, 광학 현미경 (배율 : 400 배) 을 사용하여, 판 두께 중앙부의 10 개 지점에 대하여 조직을 촬상하고, 화상 해석 장치를 사용하여, 조직의 동정과, 페라이트상의 평균 결정 입경, 및 조직 분율 (체적％) 을 구하였다. 또한, 페라이트상의 평균 결정 입경은, 각 입자의 면적을 구하고, 그 각 입자의 면적으로부터 각 입자의 원 상당 직경을 산출하여, 그것들을 산술 평균하여 구하였다.

(2) 인장 시험

얻어진 열연 강판의 폭 방향 각 위치로부터, 인장 방향이 압연 방향이 되도록, JIS 5 호 시험편을 채취하고, JIS Z 2241 의 규정에 준거하여 인장 시험을 실시하여, 폭 방향 각 위치에 있어서의 인장 강도 TS 를 구하였다. 폭 방향 각 위치는, 시험편의 중앙부가 폭 방향 중앙부, 폭 방향 1/4 부, 폭 방향 1/8 부, 폭 방향 3/8 부, 에지단으로부터 15 ㎜ 위치로 하였다. 얻어진 폭 방향 각 위치의 TS 로부터, 최고값과 최저값의 차 ΔTS 를 구하여, 각 강판의 폭 방향의 강도 편차로 하였다. 또한, 에지부로부터 채취한 인장 시험편에 대해서는, 에지단 5 ㎜ 로부터 내측의 영역이 시험편 평행부에 포함되도록 채취하였다.

(3) 금형 마모 시험

얻어진 열연 강판의 폭 방향 중앙부로부터 평판 시험재 (크기 : 폭 50 ㎜ ×길이 50 ㎜) 를 채취하고, 파인 블랭킹 시험을 실시하여, 펀치의 이가 파손될 때까지의 시험 횟수 (펀칭 횟수) 를 구하여, 금형 수명에 대한 영향을 평가하였다. 펀칭 횟수가 1000 회 이상인 경우를 금형 수명에 대한 영향이 적은 것으로 하여 합격 (○), 그 이외의 경우를 불합격 (×) 으로 하였다. 또한, 파인 블랭킹은, 펀치 직경 : 10 ㎜φ, 편측 클리어런스 : 0.02 ㎜ 로 실시하였다.

(4) 담금질성 시험

얻어진 열연 강판으로부터 평판 시험편을 채취하여, 담금질성 시험을 실시하였다. 담금질성 시험은, 분위기 담금질과 고주파 담금질의 2 종에 대하여 실시하였다. 담금질 처리 후, 시험편 단면에 대하여 비커스 경도 시험기 (하중 : 200 gf (시험력 : 1.97 N)) 를 사용하여, 표층 (표면으로부터 0.1 ㎜) 의 경도를 각 10 점 측정하고, 산술 평균하여, 그 강판의 담금질 후 경도 HV 로 하였다. 담금질 후 경도 HV 가 350 HV 이상 (분위기 담금질), 420 HV 이상 (고주파 담금질) 이 되는 경우를 담금질성이 우수하여 합격 (○) 으로 하고, 그 이외의 경우를 불합격 (×) 으로서 평가하였다.

(가) 분위기 담금질성 시험

평판 시험편 (크기 : 폭 50 × 길이 50 ㎜) 을 사용하여 담금질 처리를 실시하였다. 담금질 처리는, 시험편을, RX 가스에 공기를 혼합하여 카본 포텐셜이 강 중의 C 량과 동등해지도록 조정한 분위기 가스 중에 장입하고, 900 ℃ × 1 h 의 가열 유지를 실시한 후, 50 ℃ 의 오일 중에 투입 (침지) 하여, 교반하는 처리로 하였다.

(나) 고주파 담금질성 시험

평판 시험편 (크기 : 폭 30 × 길이 100 ㎜) 을 사용하여 담금질 처리를 실시하였다. 담금질 처리는, 100 ㎑ 의 고주파를 사용하고, 고주파 코일을 이동시키면서, 900 ℃ 까지를 4 s 로 가열하고, 유지 0 s 로, 수랭하는 처리로 하였다. 또한, 유지 0 s 란 900 ℃ 에 도착한 후, 즉시 냉각시키는 것을 의미한다.

얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.

본 발명예는 모두, 페라이트상의 평균 결정 입경이 7.0 ∼ 15.0 ㎛ 이고, 조직 분율이 50 ％ 이상이 되는, 페라이트상과 펄라이트로 이루어지는 조직을 갖고, 인장 강도 TS 가 500 ㎫ 이하로 저강도이고, 냉간 가공성이 우수하며, 또한 금형 수명을 저하시키지 않고 파인 블랭킹 가공이 가능하고, 또한 원하는 담금질 후의 경도를 확보할 수 있어, 담금질성도 우수한 열연 강판이 되었다. 또한, 본 발명예는, 인장 강도의 폭 방향의 편차 ΔTS 가 60 ㎫ 이하로, 판 폭 방향의 강도 편차가 적고, 판 에지까지 부품용 소재로서 사용할 수 있게 되어, 본 발명 강판은 부품용 소재로서 높은 수율로 사용할 수 있다는 것을 알 수 있다. 한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는, 인장 강도 TS 가 지나치게 높아져, 냉간 가공성이 저하되었거나, 파인 블랭킹 가공에 있어서의 금형 수명이 저하되거나, 원하는 담금질 후의 경도를 확보하지 못하였거나, 혹은 판 폭 방향의 강도 편차가 커졌다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.20 ∼ 0.29 ％, Si : 0.01 ~ 1 ％,
Mn : 0.2 ~ 1.5 ％, P : 0 % 초과 ~ 0.1 ％,
S : 0 % 초과 ~ 0.03 ％, sol.Al : 0.001 ~ 0.1 ％,
N : 0.0005 ~ 0.0050 ％ 를 함유하고, 추가로,
Ti : 0.002 ∼ 0.05 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0050 ％
를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 페라이트상 및 펄라이트의 체적률의 합계가 조직 전체에 대한 조직 분율로 95 ％ 이상인 조직을 갖고, 상기 페라이트상이 7.0 ∼ 15.0 ㎛ 의 평균 결정 입경과, 조직 전체에 대한 체적률로 50 ~ 70 ％ 의 조직 분율을 갖는 것을 특징으로 하는, 인장 강도가 500 ㎫ 이하이고, 강판의 양 에지단 5 ㎜ 로부터 내측의 영역에 있어서의 인장 강도의 폭 방향의 편차 ΔTS 가 45 ㎫ 이하인, 냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0 % 초과 ~ 0.1 ％ 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ni, Cr, Mo 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0 % 초과 ~ 1.5 ％ 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Sb, Sn 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0 % 초과 ~ 0.1 ％ 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판.
질량％ 로,
C : 0.20 ∼ 0.29 ％, Si : 0.01 ~ 1 ％,
Mn : 0.2 ~ 1.5 ％, P : 0 % 초과 ~ 0.1 ％,
S : 0 % 초과 ~ 0.03 ％, sol.Al : 0.001 ~ 0.1 ％,
N : 0.0005 ~ 0.0050 ％ 를 함유하고, 추가로,
Ti : 0.002 ∼ 0.05 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0050 ％
를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강 소재에, 마무리 압연 종료 온도를 800 ∼ 900 ℃ 로 하는 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고, 그 열간 압연 종료 후, 상기 열연판을, 14 ℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각시키고, 권취 온도 CT : 500 ℃ 이상에서 권취하는, 열연 공정을 실시하여, 페라이트상 및 펄라이트의 체적률의 합계가 조직 전체에 대한 조직 분율로 95 ％ 이상인 조직을 갖고, 상기 페라이트상이 7.0 ∼ 15.0 ㎛ 의 평균 결정 입경과, 조직 전체에 대한 체적률로 50 ％ ~ 70 ％ 의 조직 분율을 갖는 열연 강판으로 하는 것을 특징으로 하는, 인장 강도가 500 ㎫ 이하이고,
강판의 양 에지단 5 ㎜ 로부터 내측의 영역에 있어서의 인장 강도의 폭 방향의 편차 ΔTS 가 45 ㎫ 이하인, 냉간 가공성과 담금질성이 우수한 열연 강판의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Nb, V 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0 % 초과 ~ 0.1 ％ 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ni, Cr, Mo 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0 % 초과 ~ 1.5 ％ 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Sb, Sn 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 합계로 0 % 초과 ~ 0.1 ％ 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.