KR20140057660A

KR20140057660A - 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140057660A
Application number: KR1020147009391A
Authority: KR
Inventors: 유우지 후쿠모토; 다카시 아라마키; 준이치 야스이; 노리미츠 하라다
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-05-13
Also published as: WO2013051714A1; BR112014008002A2; JPWO2013051714A1; CN103857815A; US20140230973A1; KR101603858B1; TWI467030B; CN103857815B; US20200102632A1; MX2014004042A; JP5365758B2; TW201326421A; US10538830B2

Abstract

본 발명의 강판은, Ac1 온도 이상 Ac3 온도 미만인 2상 영역 온도에 있어서 균열 시간이 15초 이상 35초 이하로 되는 균열 처리를 행하고, 계속해서, 3초 이내에, 0.5℃/초 이상 30℃/초 이하의 냉각 속도로 250℃ 이상 380℃ 이하의 온도 영역까지 1차 냉각을 행하고, 상기 1차 냉각 후, 260℃ 이상 370℃ 이하의 온도 영역에서, 180초 이상 540초 이하의 체류를 행함으로써 얻어지는 강 조직을 갖고, 항복비가 65％ 이하, 인장 강도가 590㎫ 이상이다.

Description

강판 및 그 제조 방법{STEEL PLATE AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 저항복비이며 또한 연신성이 우수한 고강도 강판과 그 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2011년 10월 6일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2011-221904호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근, 자동차 등에는, 연비 향상을 위한 차체 경량화와, 충돌 시의 탑승원 보호를 위한 충돌 안전성의 향상이 요구되고 있다. 그 때문에, 고강도 강판의 사용이 증가되고 있지만, 자동차 등에 사용되는 고강도 강판에는, 소요의 강도 외에, 차체 및 부품의 성형에 필요한 우수한 가공성(연성 등)이 요구된다.

고강도 강판의 가공성을 평가하는 지표의 하나로서, 항복비[인장 강도(TS)에 대한 항복 강도(YP)의 비 : YP/TS×100(％)]가 있다. 통상, 항복비를 내리면, 고강도화에 따라서 열화되는 경향에 있는 형상 동결성의 열화 및 주름 발생을 억제할 수 있다. 또한, 프레스 하중을 저감할 수 있다.

양호한 연신성(연성)을 필요로 하는 용도로 제공하는 고강도 강판으로서, 페라이트와 마르텐사이트의 2상 조직을 갖는 Dual Phase강(이하 「DP강」이라고 하는 경우가 있음)이 알려져 있고, 자동차용의 구조재로서 널리 사용되고 있다. DP강은, 고용 강화형 강판이나 석출 강화형 강판보다 우수한 강도-연성 밸런스를 구비함과 함께, 항복비가 낮다는 특징을 갖고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 내지 6 참조).

특허문헌 1에는, Ac1 이상, Ac1+75℃ 이하의 온도 범위에서 15초 이상 유지한 후, 10℃/초 이상의 냉각 속도로 200℃ 이하의 온도까지 냉각하여, 페라이트와 마르텐사이트의 2상 조직을 형성하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 어닐링 균열 온도로부터 700 내지 600℃까지 15℃/초 이하로 냉각하고, 계속해서, 상온까지 100℃/초 이상으로 냉각한 후, 재가열하여 150 내지 250℃로 유지하여 페라이트와 마르텐사이트의 2상 조직을 형성하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 3에는, 2상 영역 온도로부터 Ms점 이하의 온도까지 냉각하여(바람직하게는 20/초 이상) 오스테나이트를 마르텐사이트로 변태시킨 후, 100 내지 250℃의 온도 영역에서 10초 이상 유지함으로써, 조직을 페라이트+마르텐사이트의 2상으로 하면서, 강 중의 고용 C량, 마르텐사이트 경도를 조정하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 4에는, Ac1점 이상, Ac3점 미만의 2상 영역 온도에서 30 내지 90초간 유지하여 어닐링한 후, 550℃까지를 5℃/초 이상으로 냉각하여, 페라이트+마르텐사이트의 2상 조직을 형성하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 5에는, 냉연 강판을, 소요의 온도에서 어닐링한 후, 10℃/초 이상, 바람직하게는 20℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하여, 페라이트+마르텐사이트의 2상 조직을 형성하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 6에는, 냉연 강판을, 소요의 온도에서 3초 이상 어닐링한 후, 2 내지 200℃/초의 냉각 속도로 400℃ 미만까지 냉각하여, 페라이트+마르텐사이트의 2상 조직을 형성하는 기술이 개시되어 있다.

이상, 특허문헌 1 내지 6에 개시되어 있는 바와 같이, 소요의 기계 특성을 만족시키는 2상 조직(DP강)을 얻기 위해서는, 2상 영역 어닐링 후의 냉각 속도와 냉각 종료 온도를 제어하는 것이 중요한 것이 알려져 있다.

일본 특허 출원 공개 평09-287050호 공보 일본 특허 출원 공개 평10-147838호 공보 일본 특허 출원 공개 평11-350063호 공보 일본 특허 출원 공개 제2001-335890호 공보 일본 특허 출원 공개 제2002-226937호 공보 일본 특허 출원 공개 제2003-213370호 공보

그러나, 특허문헌 1 내지 6의 제법에 있어서는, 페라이트와 마르텐사이트의 2상 조직을 갖는 강판을 제조하기 위해서, 급냉 장치나 켄칭성을 향상시키는 Mn량을 다량으로 사용한다. 그 때문에, 성분 편석의 영향에 의한 국소적인 재질 열화를 기점으로 하여 가공성이 악화된다는 과제가 있었다.

통상, 강을 2상 영역에서 균열한 후, 빠른 냉각 속도로 냉각하지 않으면, 마르텐사이트나 베이나이트 등의 켄칭 조직으로부터 펄라이트가 석출되어 버려, 소요의 강도를 확보할 수 없다. 또한, 강판을, 통상의 과시효대를 갖는 연속 어닐링로에서 어닐링하여 냉각하는 경우, 냉각 종료 온도가 400℃ 부근으로 유지되므로, 일단 생성된 마르텐사이트가 템퍼링되어, 펄라이트로 분해되어 버린다.

강이 변태하기 쉽도록, 오스테나이트 포머(Mn이 일반적)를 다량으로 사용하는 경우, 어닐링 후의 냉각 속도를 최적화하지 않으면, 성분 편석에 의해 가공성이 나빠지고, 또한, Mn 편석부에서의 마르텐사이트에 기인하여 연성(연신성)이 열화된다.

이와 같이, 저항복비이며 또한 우수한 연신성을 나타내는 2상 조직을 얻기 위해서는, 2상 영역 어닐링 후의 냉각 속도와 냉각 종료 온도를 제어하는 것이 중요하지만, 어닐링 후의 냉각만으로는, 안정적으로 저항복비 또한 우수한 연신성을 나타내는 고강도강을 얻을 수 없다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것이며, 저항복비, 또한, 우수한 연신성을 나타내는 조직을 갖는 고강도 강판과, 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명에 있어서, 저항복비란 항복비가 65％ 이하, 고강도란 인장 강도가 590㎫ 이상을 말한다.

또한, 자동차의 부재 등에의 적용을 고려한 경우, 가공성으로서, 인장 강도 TS와, 연신 El의 곱인 TS×El이 17500(㎫ㆍ％) 이상인 것이 바람직하다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하는 방법에 대하여 예의 검토하였다. 그 결과, 2상 영역 어닐링 후의 냉각 속도와 냉각 종료 온도를 엄격하게 관리하고, 또한, 냉각을 행한 후에 최적의 온도 범위에서의 체류를 행하는 것이 유효한 것을 발견하였다. 즉, 다음과 같은 것을 발견하였다. 또한, 체류란 등온 유지만을 의미하는 것은 아니고, 이 온도 영역에서의 온도 변화가 있어도 상관없다.

(ⅰ) 강판의 어닐링 후의 냉각 속도(1차 냉각 속도)를 느리게 하여, 냉각 종료 온도를 소요의 온도 영역에 수용시킴으로써, 강판의 조직을 주로 페라이트와 마르텐사이트를 포함하는 조직(소위 2상 조직)으로 할 수 있다. 그 때문에, 저항복비, 또한 연신성이 우수한 590㎫ 이상의 강판의 제조에 유효하다.

(ⅱ) 그러나, 1차 냉각 속도가 느린 경우, 마르텐사이트가 생성되기 어려워, 2상 조직을 얻는 것이 곤란해진다. 한편, 마르텐사이트가 생성되도록, Mn량을 증가시키면, Mn이 편석되고, Mn 편석부에서의 마르텐사이트에 기인하여 연성이 열화되고, 항복점이 상승한다. 이에 반해, Mn량이 많아도 어닐링에서의 균열 시간을 길게 하면, Mn이 균일하게 확산되어 편석이 해소되어, 마르텐사이트가 두께 방향 및 폭 방향으로 균일하게 생성되어, 재질이 균일화된다.

(ⅲ) 또한, 균열 처리 및 1차 냉각 후에 체류 시간 및 체류 온도를 제어한 체류를 행함으로써, 저항복비이며 또한 연신성이 우수한 590㎫ 이상의 강판에 적합한 조직을 얻을 수 있다.

본 발명은, 상기 지식에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 강판은, 질량％로, C : 0.04％ 이상 0.15％ 이하, Si : 0.3％ 이상 0.7％ 이하, Mn : 1.0％ 이상 3.0％ 이하, Al : 0.005％ 이상 0.10％ 이하를 함유하고, P : 0.03％ 이하, S : 0.01％ 이하, N : 0.01％ 이하로 제한하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하고, Ac1 온도 이상 Ac3 온도 미만인 2상 영역 온도에 있어서 균열 시간이 15초 이상 35초 이하로 되는 균열 처리를 행하고, 계속해서, 3초 이내에, 0.5℃/초 이상 30℃/초 이하의 냉각 속도로 250℃ 이상 380℃ 이하의 온도 영역까지 1차 냉각을 행하고, 상기 1차 냉각 후, 260℃ 이상 370℃ 이하의 온도 영역에서, 180초 이상 540초 이하의 체류를 행함으로써 얻어지는 강 조직을 갖고, 항복비가 65％ 이하, 인장 강도가 590㎫ 이상이다.

여기서, 상기 Ac1 온도는, 단위 ℃로, 하기 수학식 (a)로 나타내어지는 온도이고, 상기 Ac3 온도는, 단위 ℃로, 하기 수학식 (b)로 나타내어지는 온도이다.

여기서, [C], [Si], [Mn]은, 각각, C, Si, Mn의 함유량이며, 그 단위는 질량％이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 강판에서는, 상기 냉각 속도가 0.5℃/초 이상 15℃/초 이하이어도 된다.

(3) 상기 (1) 내지 (2)에 기재된 강판에서는, 상기 체류에 있어서의 체류 온도와 체류 시간의 곱인 y와, 상기 1차 냉각에 있어서의 상기 냉각 속도인 x가 하기 수학식 (c)를 만족시켜도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 강판에서는, 질량％로, Cr : 0.01％ 이상 0.5％ 이하, Mo : 0.01％ 이상 0.5％ 이하, B : 0.0005％ 이상 0.005％ 이하 중 어느 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고, 상기 Ac1 온도가 단위 ℃로, 하기 수학식 (d)로 나타내어지는 온도이고, 상기 Ac3 온도가 단위 ℃로, 하기 수학식 (e)로 나타내어지는 온도이어도 된다.

여기서, [C], [Si], [Mn], [Cr]은, 각각, C, Si, Mn, Cr의 함유량이며, 그 단위는 질량％이다.

(5) 상기 (4)에 기재된 강판은, 질량％로, Nb, Ti 및 V 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005％ 이상 0.05％ 이하 더 함유해도 된다.

(6) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 강판에서는, 질량％로, Nb, Ti 및 V 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005％ 이상 0.05％ 이하 더 함유해도 된다.

(7) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 강판에서는, 상기 강 조직이, 면적 분율로, 베이나이트 및 마르텐사이트를 합계로 3％ 이상 10％ 이하, 잔류 오스테나이트를 1％ 이상 3％ 이하 함유하고, 잔량부가 페라이트를 포함하는 조직이어도 된다.

(8) 상기 (7)에 기재된 강판에서는, 상기 강 조직이, 또한, 면적 분율로, 베이나이트를 1％ 이하로 제한한 조직이어도 된다.

(9) 발명의 일 형태에 관한 강판의 제조 방법은, 청구항 1에 기재된 성분 조성을 갖는 소재 강판을, 연속 어닐링 장치를 사용하여, Ac1 온도 이상 Ac3 온도 미만인 2상 영역 온도에 있어서 15초 이상 35초 이하 체류시키는 제1 체류 공정과, 상기 제1 체류 공정 후, 3초 이내에, 0.5℃/초 이상 30℃/초 이하의 냉각 속도로 250℃ 이상 380℃ 이하의 온도 영역까지 1차 냉각하는 1차 냉각 공정과, 상기 1차 냉각 공정 후, 상기 강판을, 260℃ 이상 370℃ 이하로 설정된 상기 연속 어닐링 설비에 배치된 과시효대를, 체류 시간이 180℃ 이상 540초 이하로 되도록 통과시키면서 체류시키는 제2 체류 공정을 갖는다.

(10) 상기 (9)에 기재된 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 체류 공정에 있어서, 상기 과시효대를 통과할 때의 상기 체류 온도인 과시효대 통과 온도와 상기 체류 시간인 과시효대 통과 시간의 곱인 y와, 상기 1차 냉각 공정에서의 상기 냉각 속도인 x가 하기 수학식 (f)를 만족시켜도 된다.

(11) 상기 (9) 또는 (10)에 기재된 강판의 제조 방법에서는, 상기 1차 냉각 공정 개시 전에, 1차 냉각 정지 온도가 330℃ 이하로 설정된 온도 조정 강판을 상기 연속 어닐링 설비에 소요량 이상 통판시키는 예비 통판 공정을 더 가져도 된다.

(12) 상기 (11)에 기재된 강판의 제조 방법에서는, 상기 소요량이 30톤이어도 된다.

(13) 상기 (9) 또는 (10)에 기재된 강판의 제조 방법에서는, 상기 소재 강판이, 질량％로, Cr : 0.01％ 이상 0.5％ 이하, Mo : 0.01％ 이상 0.5％ 이하, B : 0.0005％ 이상 0.005％ 이하 중 어느 1종 또는 2종 이상을 더 함유해도 된다.

(14) 상기 (13)에 기재된 강판의 제조 방법에서는, 상기 소재 강판이, 질량％로, Nb, Ti 및 V 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005％ 이상 0.05％ 이하 더 함유해도 된다.

(15) 상기(9) 또는 (10)에 기재된 강판의 제조 방법에서는, 상기 소재 강판이, 질량％로, Nb, Ti 및 V 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005％ 이상 0.05％ 이하 더 함유해도 된다.

본 발명에 의하면, 자동차의 차체 및 부품에 적합한, 저항복비이며 또한 연신성이 우수한 고강도 강판을 제공할 수 있다.

도 1은 260℃ 이상 370℃ 이하의 온도 영역에서의 체류 시(과시효대 통과 시)의, 체류 온도와 체류 시간의 곱인 y와 1차 냉각 속도인 x의 관계를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.

이하, 상기 지식에 기초하는 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 저항복비이며 또한 연신성이 우수한 고강도 강판(이하 「본 실시 형태에 관한 강판」이라고 하는 경우가 있음)은, 질량％로, C : 0.04％ 이상 0.15％ 이하, Si : 0.3％ 이상 0.7％ 이하, Mn : 1.0％ 이상 3.0％ 이하, Al : 0.005％ 이상 0.10％ 이하를 함유하고, P : 0.03％ 이하, S : 0.01％ 이하, N : 0.01％ 이하로 제한하고, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하는 강판이며, Ac1 온도 이상 Ac3 온도 미만인 2상 영역 온도에 있어서 균열 시간이 15초 이상 35초 이하로 되는 균열 처리를 행하고, 계속해서, 3초 이내에, 0.5℃/초 이상 30℃/초 이하의 냉각 속도로 250℃ 이상 380℃ 이하의 온도 영역까지 1차 냉각을 행하고, 1차 냉각 후, 260℃ 이상 370℃ 이하의 온도 영역에서, 180초 이상 540초 이하의 체류를 행함으로써 얻어지는 강 조직을 갖고 있다.

우선, 본 실시 형태에 관한 강판에 있어서 성분 조성을 한정하는 이유에 대하여 설명한다. 또한, 성분 조성에 관한 ％는 질량％를 의미한다.

C : 0.04％ 이상 0.15％ 이하

C는 베이나이트 및 마르텐사이트의 생성에 기여하고, 저항복비 또한 고강도를 얻기 위해서 유효한 원소이다. C 함유량이 0.04％ 미만에서는 그 효과가 얻어지지 않으므로, 하한을 0.04％로 한다. 한편, 0.15％를 초과하면, 베이나이트 및 마르텐사이트가 과잉으로 생성되기 때문에, 상한을 0.15％로 한다. 또한, C 함유량이 많으면 용접성이 열화되어, 실용상 문제가 있다. 바람직하게는, 0.07％ 이상 0.12％ 이하이다.

Si : 0.3％ 이상 0.7％ 이하

Si는 연성을 손상시키지 않고, 기계적 강도(TS)를 높이는 데 유효한 원소이다. 그러나, Si 함유량이 0.3％ 미만이면, 첨가 효과가 충분히 발현되지 않으므로, 함유량의 하한을 0.3％로 한다. 한편, 함유량이 0.7％를 초과하면, 연성이 저하되므로, 상한을 0.7％로 한다. 또한, Si 함유량이 0.7％를 초과하면, 잔류 오스테나이트가 과잉으로 생성될 우려가 있다. 바람직하게는, 0.4％ 이상 0.6％ 이하이다.

Mn : 1.0％ 이상 3.0％ 이하

Mn은 오스테나이트를 안정화하고, 냉각 속도가 느린 경우라도, 마르텐사이트의 균일한 생성과, 연성의 개선에 기여하는 원소이다. 그러나, Mn 함유량이 1.0％ 미만에서는 첨가 효과가 충분히 발현되지 않으므로, 하한을 1.0％로 한다.

한편, Mn 함유량이 3.0％를 초과하면, Mn이 편석된다. 편석부에서 생성된 마르텐사이트는 연성의 열화, 항복점의 상승에 의한 가공성의 저하의 원인으로 된다. 또한, Mn 함유량이 3.0％를 초과하면 마르텐사이트가 과잉으로 생성되어, 연성이 저하된다. 그 때문에, Mn 함유량의 상한을 3.0％로 한다. 바람직하게는, 2. 6％ 이하이다.

P : 0.03％ 이하

P는 불순물 원소이므로, 적을수록 바람직하다. 그러나, 0.03％까지는 기계 특성을 저해하지 않으므로, P 함유량의 상한을 0.03％로 한다. 바람직하게는, 0.01％ 이하이다. 또한, P를 0％로 하는 것은, 조업상, 곤란하므로, 0％는 포함하지 않는다.

S : 0.01％ 이하

S는 불순물 원소이므로, 적을수록 바람직하다. 그러나, 0.01％까지는 기계 특성을 저해하지 않으므로, S 함유량의 상한을 0.01％로 한다. 바람직하게는, 0.005％ 이하이다. 또한, S를 0％로 하는 것은, 조업상, 곤란하므로, 0％는 포함하지 않는다.

Al : 0.005％ 이상 0.10％ 이하

Al은, 통상, 탈산에 사용하는 원소이지만, Mn과 마찬가지로, 켄칭성의 향상에 기여하는 원소이기도 하다. 그러나, Al 함유량이 0.005％ 미만에서는, 탈산이 불충분해져, 연성이 열화되므로, 하한을 0.005％로 한다. 또한, Al 함유량이 0.005％ 미만인 경우, 켄칭성이 저하되고, 인장 강도가 저하됨으로써 항복비가 상승할 우려가 있다. 한편, Al 함유량이 0.10％를 초과하면, 첨가 효과가 포화되므로, 상한을 0.10％로 한다. 바람직하게는, 0.01％ 이상 0.06％ 이하이다.

N : 0.01％ 이하

N은 C와 마찬가지로, 마르텐사이트의 생성에 기여하는 원소이다. 그러나, 탈산 원소인 Al이 존재하는 경우에는, Al 질화물을 형성하여, 연성을 열화시키므로, N 함유량은 0.01％ 이하로 한다. N은 적은 편이 바람직하지만, 0.001％ 미만으로 하기 위해서는, 탈N 공정이 필요로 되어, 제조 비용이 상승하므로, 하한을 0.001％로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.001％ 이상 0.005％ 이하이다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 질량％로, Cr : 0.01％ 이상 0.5％ 이하, Mo : 0.01％ 이상 0.5％ 이하, B : 0.0005％ 이상 0.005％ 이하 중 어느 1종 또는 2종 이상을 더 함유해도 된다.

Cr : 0.01％ 이상 0.5％ 이하

Cr은 강의 켄칭성을 높여, 마르텐사이트의 생성에 기여하는 원소이다. 그러나, Cr 함유량이 0.01％ 미만에서는, 첨가 효과가 부족하므로, 첨가하는 경우의 하한을 0.01％로 한다. 한편, 0.5％를 초과하면, 성형성 및 용접성이 저하되므로, 상한을 0.5％로 한다. 바람직하게는, 0.05％ 이상 0.3％ 이하이다.

Mo : 0.01％ 이상 0.5％ 이하

Mo는, Cr과 마찬가지로, 강의 켄칭성을 높이고, 마르텐사이트의 생성에 기여하는 원소이다. 그러나, Mo 함유량이 0.01％ 미만에서는, 첨가 효과가 부족하므로, 첨가하는 경우의 하한을 0.01％로 한다. 한편, 0.5％를 초과하면, 성형성 및 용접성이 저하되므로, 상한을 0.5％로 한다. 바람직하게는, 0.05％ 이상 0.3％ 이하이다.

B : 0.0005％ 이상 0.005％ 이하

B는 Cr, Mo와 마찬가지로, 강의 켄칭성을 높여, 마르텐사이트의 생성에 기여하는 원소이다. 그러나, B 함유량이 0.0005％ 미만에서는, 첨가 효과가 부족하므로, 첨가하는 경우의 하한을 0.0005％로 한다. 한편, 0.005％를 초과하면, 페라이트량이 과소해져, 가공성이 열화되므로, 상한을 0.005％로 한다. 바람직하게는, 0.0008％ 이상 0.003％ 이하이다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 질량％로, Nb, Ti 및 V 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005％ 이상 0.05％ 이하 더 함유해도 된다.

Nb, Ti 및 V는 강 중에 석출되는 탄질화물을 형성하여, 강판의 기계적 특성의 향상에 기여하는 원소이다. Nb, Ti 및 V 중 1종 또는 2종 이상의 합계의 함유량이 0.005％ 미만이면, 첨가 효과는 거의 얻어지지 않으므로, 첨가하는 경우의 하한을 0.005％로 한다. 한편, 상기 합계량이 0.05％를 초과하면, 가공성이 저하되므로, 상한을 0.05％로 한다. 바람직하게는, 0.008％ 이상 0.03％ 이하이다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 불가피적 불순물로서, 특성을 손상시키지 않는 범위이면, 상기 이외의 원소(예를 들면 Cu, Ni, Zr, Sn, Co, As 등)를 더 포함해도 상관없다.

다음에 본 실시 형태에 관한 강판의 금속 조직(마이크로 조직)에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 상기 성분 조성의 소재 강판에 대하여, Ac1 온도 이상 Ac3 온도 미만인 2상 영역 온도에 있어서 균열 시간이 15초 이상 35초 이하로 되는 균열 처리를 행하고, 계속해서, 3초 이내에, 0.5℃/초 이상 30℃/초 이하의 냉각 속도로 250℃ 이상 380℃ 이하의 온도 영역까지 1차 냉각을 행하고, 1차 냉각 후, 260℃ 이상 370℃ 이하의 온도 영역에서, 180초 이상 540초 이하의 체류를 행함으로써 얻어지는 강 조직을 갖고 있다. 상기 조직으로 함으로써, 항복비가 65％ 이하, 인장 강도가 590㎫이고 또한, 연신성이 우수한 강판으로 된다.

본 실시 형태에 관한 강판에서는, 이 강 조직은, 예를 들면 면적 분율로, 베이나이트와 마르텐사이트를 합계로 3％ 이상 10％ 이하, 잔류 오스테나이트를 1％ 이상 3％ 이하 함유하고, 잔량부가 페라이트를 포함하는 조직이어도 된다. 이와 같은 면적 분율을 갖는 조직의 경우, 저항복비이며 또한, 높은 연신성과 고강도를 양립시키는 것이 용이해진다.

베이나이트와 마르텐사이트를 합계로 3％ 이상 함유함으로써, 목표로 하는 고강도를 얻을 수 있다. 그러나, 10％ 초과로 되면 조직의 강도에 편차가 발생하여, 국소적으로 연성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 잔류 오스테나이트는, 균일하게 존재함으로써, 연성을 향상시킨다. 1％ 미만에서는 그 효과는 작기 때문에, 하한을 1％로 하는 것이 바람직하다. 단, 베이나이트 및 마르텐사이트와, 잔류 오스테나이트는 경합 관계에 있는, 즉, 잔류 오스테나이트의 면적률이 증가하면, 베이나이트 및 마르텐사이트의 면적률이 저하된다. 잔류 오스테나이트의 면적률이 3％ 초과이면, 베이나이트 및 마르텐사이트의 면적률이 저하되고, 인장 강도가 저하됨으로써 항복비가 상승하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 베이나이트는, 마르텐사이트에 비해 강도-연성 밸런스를 저하시키기 때문에, 1％ 이하인 것이 바람직하다. 펄라이트를 포함하는 조직에서는 항복 강도에 대하여 충분한 인장 강도가 얻어지지 않는, 즉, 항복비가 높아지는 경우가 있다. 또한, 펄라이트가 생성됨으로써, 미변태 오스테나이트에의 C의 농축이 억제되기 때문에, 잔류 오스테나이트의 생성이 저해된다. 그 때문에, 펄라이트는 포함하지 않는 것이 바람직하다.

조직의 관찰 및 판정은, 나이탈 시약을 사용한 에칭을 행한 샘플을 배율 400배로 광학 현미경으로 3시야 이상, 또한 1000 이상의 결정립을 관찰하여 행하면 된다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다.

우선, 상기 성분 조성을 갖는 소재 강판을, 2상 영역 온도, 즉, Ac1 온도 이상 Ac3 온도 미만의 온도로 가열하고, 2상 영역 온도에서의 균열 시간이 15초 이상 35초 이하로 되는 균열 처리(제1 체류)를 행한다. 15초 미만에서는, Mn 등의 편석을 균일화할 수 없어, 소재 강판의 재질에 불균일이 발생한다. 그 결과, 충분히 편석이 얻어지지 않은 장소에서는 펄라이트가 생성되기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 상기의 소재 강판은, 공지의 주조 방법, 열간 압연 방법에 의해 제조한 강판을 사용할 수 있다.

Mn 등의 치환형 원소는 확산 속도가 느리다. 그 때문에, 균열 후의 냉각 속도가 느리면, Mn 편석부를 중심으로, 마르텐사이트나 잔류 오스테나이트가 생성된다. 그 때문에, Mn 편석부 이외에서는, 마르텐사이트나 잔류 오스테나이트가 생성되기 어려워, 불균일한 조직으로 되는 것이 우려된다. 그러나, 상기에 나타내는 바와 같이 균열 시간을 충분히 취하여, Mn 등의 치환형 원소를 균일하게 확산시키면, 마르텐사이트가 강판의 판 두께 방향 및 폭 방향에 있어서 균일하게 생성되어, 가공의 국소적인 집중을 억제할 수 있다.

균열 온도가, Ac1 온도 미만에서는, Mn의 확산 속도가 느려, Mn이 농화되지 않기 때문에, 본 실시 형태의 냉각 속도에서는 펄라이트가 생성된다. 또한, 균열 온도가 Ac3 이상에서는, 균열 처리 중에 오스테나이트(γ)로의 C의 농화가 진전되지 않기 때문에, 펄라이트가 생성된다. 그 때문에, 균열 온도는 Ac1 온도 이상 Ac3 온도 미만으로 한다.

균열 시간을 충분히 취함으로써, 조직 중에 잔류 오스테나이트가 균일하게 생성된다. 이 잔류 오스테나이트는 연성의 개선에 공헌한다.

한편, 균열 시간이 지나치게 길면, 스케일의 양이 증대되어, 수율이 저하된다. 그 때문에, 균열 시간은 35초 이하로 한다.

균열 처리 후는 0.5℃/초 이상 30℃/초 이하의 냉각 속도로 250℃ 이상 380℃ 이하의 온도 영역까지 1차 냉각을 행한다. 냉각 개시까지의 시간이 길면, 미변태의 오스테나이트의 페라이트로의 변태가 진행되어, 냉각 후에 베이나이트 및 마르텐사이트가 얻어지지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 균열 처리 완료 후, 3초 이내에 1차 냉각을 행하는 것이 바람직하다. 균열 처리 후 가능한 한 단시간에 1차 냉각을 개시하는 것이 바람직하지만, 1.5초 미만으로 하는 것은 실제 제조에서는 곤란하기 때문에, 이것이 실질적인 하한으로 된다.

균열 처리 후의 냉각 속도(1차 냉각 속도)가 0.5℃/초 미만이면, Mn량이 본 발명의 범위 내이어도, Mn의 편석이 발생하여, 조직이 불균일해진다. 또한, 켄칭 조직으로부터 펄라이트가 석출되는 것 등에 의해, 소요의 강도가 얻어지지 않는다.

한편, 냉각 속도가 30℃/초를 초과하면, 냉각 속도가 지나치게 빨라, 마르텐사이트가 과잉으로 생성되는 것 등에 의해, 강도-연성 밸런스가 저하된다. 그 때문에, 균열 처리 후의 냉각 속도는, 0.5℃/초 이상 30℃/초 이하로 한다. 바람직하게는, 0.5℃/초 이상 15℃/초 이하이다.

균열 처리 후의 냉각에 있어서는, 0.5℃/초 이상 30℃/초 이하의 냉각 속도 외에, 냉각 종료 온도를, 250℃ 이상 380℃ 이하의 온도 영역에 들어가게 하는 것이 중요하다. 냉각 종료 온도가 250℃ 미만이면, 페라이트와 마르텐사이트만의 조직으로 되거나, 균일한 조직이 얻어지지 않아, 가공 시에 파단을 일으키는 등 가공성이 저하된다.

한편, 냉각 종료 온도가 380℃를 초과하면, 일단 생성된 마르텐사이트가 템퍼링되어, 펄라이트로 분해되거나 하여, 소요의 강도가 얻어지지 않는다. 그 때문에, 냉각 종료 온도는, 250℃ 이상 380℃ 이하의 온도 영역의 온도로 한다. 바람직하게는, 280℃ 이상 350℃ 이하이다.

또한, 1차 냉각 후, 260℃ 이상 370℃ 이하의 온도 영역에서, 180초 이상 540초 이하의 체류(제2 체류)를 행한다. 1차 냉각 후, 상기의 조건에서 체류를 행함으로써, 강도와 연신이 보다 균형을 이룬(TS×El이 높은) 강 조직을 형성할 수 있다.

체류의 온도 영역이 260℃ 미만에서는, 베이나이트 및 마르텐사이트의 면적률이 과잉으로 되어, 연성이 저하된다. 한편, 370℃ 초과에서는, 베이나이트나 마르텐사이트가 템퍼링되어, 펄라이트로 분해되기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 체류 시간이 180초 미만에서는, 미변태의 오스테나이트로의 C의 농화가 충분히 도모되지 않아, 펄라이트가 생성되기 때문에, 바람직하지 않다. 한편, 540초 초과에서는, 생산성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

상기의 체류에 대하여, 본 실시 형태에 관한 강판을 연속 어닐링 설비에 의해 조직 제어를 행하는 경우에는, 연속 어닐링 설비의 과시효대를 260℃ 이상 370℃ 이하의 온도로 설정하고, 이 과시효대를 180초 이상 540초 이하의 시간을 들여 통과시킴으로써 강판을 체류시키면 된다.

또한, 제2 체류 후는 임의의 방법에 의해 실온까지 냉각하여 제품으로 하면 된다.

또한, 본 발명자들은, 상기 강판을, 과시효대에서 체류시킬 때, 체류 온도(과시효대 통과 온도)와 체류 시간(과시효대 통과 시간)의 곱인 y와, 1차 냉각 속도인 x가 하기 식을 만족시킴으로써, 강도와 연신의 밸런스를 보다 한층 더 향상시키는 것이 가능한 것을 발견하였다.

y≤796700×x^(-0.971)

도 1은, 본 발명자들이, 실제 기기로 조사한 (과시효대 통과 온도×과시효대 통과 시간) : y와 1차 냉각 속도 : x의 관계이다.

본 실시 형태에 관한 강판에 있어서는, 균열 온도, 균열 시간, 1차 냉각 온도, 1차 냉각 정지 온도, 체류 온도, 체류 시간의 유기적인 제휴로, 저항복비이며 연신성이 우수한 고강도 강판을 얻을 수 있다.

본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법은, 장치를 한정하지 않고 그 효과는 얻어지지만, 급속 가열ㆍ냉각에 의한 조직의 미립화, 코일 내의 재질 균질화를 도모할 수 있다는 점에서, 연속 어닐링 장치에서 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 연속 어닐링 설비를 사용하는 경우, 본 실시 형태에 관한 강판의 1차 냉각 정지 온도(1차 냉각 출구측 판온도)를 250℃ 이상 380℃ 이하로 한 강판을, 과시효대를 통과시킬 때, 과시효대의 온도를 260℃ 이상 370℃ 이하로 조정하기 위해서, 1차 냉각을 행하기 전에, 1차 냉각 정지 온도를 330℃ 이하로 설정한 강판(온도 조정 강판)을 소요량, 예를 들면 30톤 이상 통판하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 과시효대의 온도를 조정하기 위한 블로어 등의 설비를 필요로 하지 않기 때문에, 설비를 작게 할 수 있고, 또한, 건설 비용 등을 저감할 수 있다. 그 때문에, 연속 어닐링 장치에 있어서, 용이하게, 저항복비 또한 인장 강도가 590㎫ 이상, 또한 연신성이 우수한 강판을 얻을 수 있다.

온도 조정 강판의 온도를 330℃ 초과로 하면, 충분히 과시효대의 분위기 온도를 낮출 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 300℃ 미만에서는, 분위기 온도가 지나치게 내려가기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 100톤 이상 통판시키면, 과시효대의 온도가 지나치게 내려가는 경우가 있기 때문에, 통판시키는 온도 조정 강판의 상한을 100톤으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 온도 조정 강판의 통판을 완료시키고 나서 1차 냉각 개시까지의 시간이 30분을 초과하면, 상기의 효과가 거의 얻어지지 않게 될 우려가 있기 때문에, 온도 조정 강판은 1차 냉각 개시 전 30분 이내에 통판시키는 것이 바람직하다.

실시예

다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 실시예에서의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 일 조건예이며, 본 발명은, 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

표 1에 나타내는 성분 조성의 강판을, 표 2에 나타내는 균열 처리 조건 및 체류 조건(과시효대 통과 조건)에서 열처리하였다. 결과를, 표 2에 아울러 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 항복비가 65％ 이하, TS가 590㎫ 이상, 또한 TS×El이 17500㎫ㆍ％ 이상이면, 항복비가 낮고, 연신성이 우수한 고강도 강판인 것으로 하였다.

인장 시험은, 강판에 수직인 방향으로 JIS5호 시험편을 채취하고, JIS Z2241 : 2011에 준하여 인장 특성을 평가하였다.

조직의 관찰 및 판정은, 나이탈 시약을 사용한 에칭을 행한 샘플을 광학 현미경으로 400배의 배율로 20시야의 관찰을 행하고, 화상 해석에 의해 각 조직의 면적률을 구하였다.

표 1 중의 성분의 잔량부는 Fe 및 불가피적 불순물을 말하고, 「-」는 검출되지 않은 것을 나타내고 있다.

본 발명의 실시예에 있어서는, 항복비가 낮고, 연신성이 우수한 인장 강도 590㎫ 이상의 고강도 강판이 안정적으로 얻어졌다.

(실시예 2)

표 1에 나타내는 강종 A의 강판을, 1차 냉각 후, 연속 어닐링 장치의 과시효대를 통과시키기 전에, 연속 어닐링 장치에, 표 3에 나타내는 조건에서, 온도 조정 강판을 통과시켰다. 그 후, 표 4에 나타내는 강종 A의 강판을, 과시효대에 통판하였다. 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, 통판시키는 것 이외에는, 과시효대의 온도 제어를 행하지 않았다. 사전에, 연속 어닐링 장치의 과시효대에 온도 조정 강판을 통판함으로써, 과시효대의 온도를 적절한 범위로 낮출 수 있어, 블로어 등에 의해 냉각을 행하지 않아도, 본 발명의 강판을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 자동차의 차체 및 부품에 적합한, 저항복비이며 또한 연신성이 우수한 고강도 강판을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 철강 산업 및 자동차 제조 산업에 있어서 이용 가능성이 높다.

Claims

질량％로,
C : 0.04％ 이상 0.15％ 이하,
Si : 0.3％ 이상 0.7％ 이하,
Mn : 1.0％ 이상 3.0％ 이하,
Al : 0.005％ 이상 0.10％ 이하
를 함유하고,
P : 0.03％ 이하,
S : 0.01％ 이하,
N : 0.01％ 이하
로 제한하고,
잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하고,
Ac1 온도 이상 Ac3 온도 미만인 2상 영역 온도에 있어서 균열 시간이 15초 이상 35초 이하로 되는 균열 처리를 행하고, 계속해서, 3초 이내에, 0.5℃/초 이상 30℃/초 이하의 냉각 속도로 250℃ 이상 380℃ 이하의 온도 영역까지 1차 냉각을 행하고, 상기 1차 냉각 후, 260℃ 이상 370℃ 이하의 온도 영역에서, 180초 이상 540초 이하의 체류를 행함으로써 얻어지는 강 조직을 갖고,
항복비가 65％ 이하, 인장 강도가 590㎫ 이상인 것을 특징으로 하는, 강판.
여기서, 상기 Ac1 온도는, 단위 ℃로, 하기 수학식 (1)로 나타내어지는 온도이고, 상기 Ac3 온도는, 단위 ℃로, 하기 수학식 (2)로 나타내어지는 온도이다.

여기서, [C], [Si], [Mn]은, 각각, C, Si, Mn의 함유량이며, 그 단위는, 질량％이다.
제1항에 있어서,
상기 냉각 속도가 0.5℃/초 이상 15℃/초 이하인 것을 특징으로 하는, 강판.
제1항에 있어서,
상기 체류에 있어서의 체류 온도와 체류 시간의 곱인 y와, 상기 1차 냉각에 있어서의 상기 냉각 속도인 x가 하기 수학식 (3)을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 강판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
질량％로,
Cr : 0.01％ 이상 0.5％ 이하,
Mo : 0.01％ 이상 0.5％ 이하,
B : 0.0005％ 이상 0.005％ 이하
중 어느 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고,
상기 Ac1 온도가 단위 ℃로 하기 수학식 (4)로 나타내어지는 온도이고, 상기 Ac3 온도가 단위 ℃로 하기 수학식 (5)로 나타내어지는 온도인 것을 특징으로 하는, 강판.

여기서, [C], [Si], [Mn], [Cr]은, 각각, C, Si, Mn, Cr의 함유량이며, 그 단위는 질량％이다.
제4항에 있어서,
질량％로, Nb, Ti 및 V 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005％ 이상 0.05％ 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 강판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
질량％로, Nb, Ti 및 V 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005％ 이상 0.05％ 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 강판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강 조직이, 면적 분율로, 베이나이트 및 마르텐사이트를 합계로 3％ 이상 10％ 이하, 잔류 오스테나이트를 1％ 이상 3％ 이하 함유하고, 잔량부가 페라이트를 포함하는 조직인 것을 특징으로 하는, 강판.
제7항에 있어서,
상기 강 조직이, 또한, 면적 분율로, 베이나이트를 1％ 이하로 제한한 조직인 것을 특징으로 하는, 강판.
제1항에 기재된 성분 조성을 갖는 소재 강판을, 연속 어닐링 장치를 사용하여,
Ac1 온도 이상 Ac3 온도 미만인 2상 영역 온도에 있어서 15초 이상 35초 이하 체류시키는 제1 체류 공정과,
상기 제1 체류 공정 후, 3초 이내에, 0.5℃/초 이상 30℃/초 이하의 냉각 속도로 250℃ 이상 380℃ 이하의 온도 영역까지 1차 냉각하는 1차 냉각 공정과,
상기 1차 냉각 공정 후, 상기 강판을, 260℃ 이상 370℃ 이하로 설정된 상기 연속 어닐링 설비에 배치된 과시효대를, 체류 시간이 180℃ 이상 540초 이하로 되도록 통과시키면서 체류시키는 제2 체류 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 강판의 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 제2 체류 공정에 있어서, 상기 과시효대를 통과할 때의 상기 체류 온도인 과시효대 통과 온도와 상기 체류 시간인 과시효대 통과 시간의 곱인 y와, 상기 1차 냉각 공정에서의 상기 냉각 속도인 x가 하기 수학식 (6)을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 강판의 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 1차 냉각 공정 개시 전에, 1차 냉각 정지 온도가 330℃ 이하로 설정된 온도 조정 강판을 상기 연속 어닐링 설비에 소요량 이상 통판시키는 예비 통판 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는, 강판의 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 소요량이 30톤인 것을 특징으로 하는, 강판의 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 소재 강판이, 질량％로,
Cr : 0.01％ 이상 0.5％ 이하,
Mo : 0.01％ 이상 0.5％ 이하,
B : 0.0005％ 이상 0.005％ 이하
중 어느 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 강판의 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 소재 강판이, 질량％로, Nb, Ti 및 V 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005％ 이상 0.05％ 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 강판의 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 소재 강판이, 질량％로, Nb, Ti 및 V 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.005％ 이상 0.05％ 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 강판의 제조 방법.