KR20140064893A - 합금화 용융 아연 도금 강판 - Google Patents

합금화 용융 아연 도금 강판 Download PDF

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KR20140064893A
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소시 후지타
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신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
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Abstract

강판이 질량%로 주요 성분을 함유하고, 체적분율로 베이나이트 및/또는 마르텐사이트를 40% 이상으로 하며, 잔류 오스테나이트를 8% 이상 내지 60% 이하 함유하고, 또한 페라이트를 40% 미만 함유하며, 나머지 불가피한 조직으로 이루어지는 고강도 강판 표면에 합금화 용융 아연 도금이 실시된 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판. 상기 합금화 용융 아연 도금 강판은 합금화 용융 아연 도금층 중의 Γ1층과 Γ층의 합계 두께(Tγ1+Tγ)가 2㎛ 이하이고, Γ1상과 Γ상의 두께의 비율(Tγ1/Tγ)이 1 이하이며, 인장 강도 980 MPa 이상을 용이하게 부여하고, 도금 밀착성이 우수하고 가공시의 도금 박리를 억제할 수 있다.

Description

합금화 용융 아연 도금 강판{ALLOYED HOT-DIP GALVANIZED STEEL SHEET}
본 발명은 합금화 용융 아연 도금 강판에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 고강도(예를 들면, 980 MPa 이상의 인장 강도)를 용이하게 실현 가능하고, 도금 밀착성이 우수하여, 자동차 분야 및 가전 분야, 건재 분야 등의 부재로서 적합하게 사용 가능한, 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판에 관한 것이다.
종래부터, 합금화 용융 아연 도금 강판은 자동차 분야를 중심으로 사용되고 있지만, 합금화 용융 아연 도금 강판의 도금층 중에는 하지의 강판보다 연성이 부족한 Zn-Fe 합금층이 존재하였다. 이 때문에, 예를 들면 인장 강도 980 MPa 이상이 요구되는 경우에는 도금 밀착성이 떨어져서, 프레스 성형시 등의 가공시에 도금이 도금과 하지의 강판과의 계면으로부터 박리하기 쉽고, 눌림 흔적 등의 외관 불량이 되기 쉽기 때문에 문제시되었다.
이 때문에, 도금 밀착성을 개선하는 수법으로서 도금과 하지 강판의 계면의 요철을 크게 하는, 소위 앵커 효과에 의하여 도금 밀착성을 향상시키는 방법이 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 2에는 강판을 가열한 후에 산세 처리를 하여, 표면의 산화물층을 제거한 후에 도금을 함으로써, 밀착성을 개선할 수 있다고 기재되어 있다.
또한, 특허 문헌 3에는 체적분율로 30 내지 90%의 페라이트상, 5% 이상의 베이나이트, 10% 이하의 마르텐사이트, 및 5 내지 30%의 잔류 오스테나이트상을 포함하는 고강도 고연성 용융 아연 도금 강판이 개시되어 있다.
특허 문헌 4에는 강판에 포함되는 전위의 밀도가 8×1011 (개/㎟) 이하이고, 변형 속도 0.0067 (s-1)에서의 준정적 강도(FS1)와, 변형 속도 1000 (s-1)에서의 동적 강도(FS2)와의 비로 이루어지는 정동비(=FS2/FS1)가 1.05 이상인 고강도 냉연강판이 개시되어 있다. 특허 문헌 5에는 Fe: 8 내지 12%, Al: 0.05 내지 0.25%. 잔부 Zn 조성이고, 또한 지철 계면의 Γ상이 1.0/㎛ 이하, 도금층 표면에 η상, ξ상이 존재하지 않는 특정의 도금층을 적어도 편면에 가진 합금화 용융 도금 강판이 개시되어 있다.
그러나, 선행기술에 있어서는 기본적으로 도금 밀착성의 주된 요인인, 도금층과 하지의 강판의 연성의 차이는 해결되어 있지 않았기 때문에, 강가공시(强加工時)에는 도금의 박리를 억제할 수 없었다.
특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 2011-94215호 특허 문헌 2: 일본 공개 특허 공보 2002-173756호 특허 문헌 3: 일본 공개 특허 공보 2005-133201호 특허 문헌 4: 일본 공개 특허 공보 2002-30403호 특허 문헌 5: 일본 공개 특허 공보 소64-68456호
본 발명의 목적은 가공시의 도금 박리를 억제할 수 있는 고강도(예를 들면, 인장 강도 980 MPa 이상)의 합금화 용융 아연 도금 강판을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 도금 밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은 예의 검토한 결과, 강판의 조직 제어에 의하여 강판 자체의 연성을 저하시키고, 또한 도금상 중의 Γ1상과 Γ상의 양을 제어하여 도금 자체의 연성을 증가시킴으로써, 도금 박리를 억제할 수 있다는 것을 밝혀내었다.
본 발명자는 상기 지견에 기초하여 추가로 연구를 거듭한 결과, 합금화 용융 아연 도금층 중에 존재하는 Γ1상과 Γ상의 합계 두께를 2㎛ 이하로 하고, 또한 Zn-Fe 합금상 중에서 가장 연성이 부족한 Γ1상의 두께를 Γ상보다 작게 함으로써, 더욱더 도금 밀착성을 향상할 수 있는 것도 밝혀내었다.
본 발명자의 지견에 의하면, 본 발명에 있어서 상기의 효과를 얻을 수 있는 메커니즘은 이하와 같이 추정된다.
즉, 기본적으로, 도금층의 연성을 향상시켰다고 하더라도, 합금화 용융 아연 도금층 중의 도금과 하지 강판의 계면에 불가피하게 생성되는 Γ1상(Fe5Zn21, Fe 함유율 18% 이상, 24% 미만)과 Γ상(Fe3Zn10, Fe 24% 이상, 32% 이하)의 연성을 하지 강판의 연성보다 크게 하는 것은 곤란하기 때문에, 가공시의 하지 강판의 변형에 도금이 추종하지 못하고 도금 박리가 발생하는 것을, 본 발명자들은 밝혀내었다.
이에 대하여, 강판의 조직 제어에 의하여 강판 자체의 연성을 저하시키고, 또한 도금상 중의 Γ1상과 Γ상의 양을 제어하여 도금 자체의 연성을 증가시킨 경우에는 도금 박리를 억제할 수 있는 것을 본 발명자는 밝혀내었다. 본 발명자는 또한, 강판 자체의 연성 저하에 의하여, 종래보다 가공성이 저하하여 하지 강판 자체에 조기에 균열이 발생하고, 파단에 이를 가능성도 있는 것이 상정되지만, 본 발명에 있어서 Γ1상과 Γ상의 양을 제어한 도금을 부여함으로써, 종래 동등 이상으로 파단을 억제할 수 있는 것도 밝혀내었다.
이러한 현상을 일으키는 이유가 명확하게 알려지지는 않았고, 하지 강판의 균열은 조기에 발생할 가능성이 있지만, 연성이 우수한 도금이 강판 위에 존재함으로써, 균열부에의 응력 집중이 억제되기 때문이라고 본 발명자는 추정하고 있다.
즉, 본 발명은 연신과 도금 밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판이다. 본 발명은 예를 들면, 이하의 실시 형태를 포함할 수 있다.
[1] 질량%로,
C: 0.10% 이상, 0.4% 이하,
Si: 0.01% 이상, 0.5% 이하,
Mn: 1.0% 이상, 3.0% 이하,
O: 0.006% 이하,
P: 0.04% 이하,
S: 0.01% 이하,
Al: 0.1 이상, 3.0% 이하,
N: 0.01% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강판으로,
또한, 상기 강판의 조직이 체적분율로 베이나이트와 마르텐사이트의 함유율의 합계를 40% 이상으로 하고, 잔류 오스테나이트를 8% 이상 60% 이하 함유하며, 또한 페라이트를 40% 미만 함유하고, 잔부가 불가피한 조직으로 이루어지는 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금이 실시된 합금화 용융 아연 도금 강판이고, 상기 합금화 용융 아연 도금층 중의 Γ1층의 두께(Tγ1)와 Γ층의 두께(Tγ)의 합계 두께가 2㎛ 이하이며, 또한, Γ1상과 Γ상의 두께의 비율(Tγ1/Tγ)이 1 이하인 것을 특징으로 하는 합금화 용융 아연 도금 강판.
[2] 상기 합금화 용융 아연 도금층 중의 ξ층의 두께(Tξ)와 δ층 두께(Tδ)의 합계 두께와, Γ1층과 Γ층의 합계 두께의 비율,｛(Tξ+Tδ)/(Tγ1+Tγ)｝이 1.5 이상, 90 이하인 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 합금화 용융 아연 도금 강판.
[3] 또한, 강판 중에 질량%로,
Cr: 0.05% 이상, 1.0% 이하,
Ni: 0.05% 이상, 1.0% 이하,
Cu: 0.05% 이상, 1.0% 이하,
Nb: 0.005% 이상, 0.3% 이하,
Ti: 0.005% 이상, 0.3% 이하,
V: 0.005% 이상, 0.5% 이하,
B: 0.0001% 이상, 0.01% 이하,
Ca: 0.0005% 이상, 0.04% 이하,
Mg: 0.0005% 이상, 0.04% 이하,
La: 0.0005% 이상, 0.04% 이하,
Ce: 0.0005% 이상, 0.04% 이하,
Y: 0.0005% 이상, 0.04% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 합금화 용융 아연 도금 강판.
[4] 질량%로,
C: 0.10% 이상, 0.4% 이하,
Si: 0.01% 이상, 0.5% 이하,
Mn: 1.0% 이상, 3.0% 이하,
O: 0.006% 이하,
P: 0.04% 이하,
S: 0.01% 이하,
Al: 0.1 이상, 3.0% 이하,
N: 0.01% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강재를 1100 내지 1300℃로 가열하고, 마무리 압연 온도가 Ar3 온도 이상에서 열간 압연 처리를 실시하며,
상기 열간 압연 후의 강판을 권취 온도 700℃ 이하에서 권취하고, 그 후 냉간 압연하고;
상기 냉간 압연 후의 강판을, 최고 가열 온도 750℃ 내지 900℃에서 소둔하고;
상기 소둔 후의 강판을 500 내지 750℃의 범위에 있어서의 냉각 속도가 3 내지 200℃/초로 도금 욕 침지 온도까지 냉각하고, 그 후 350 내지 500℃에서 10 내지 1000초로 유지하며;
도금 욕 침지할 때의 강판 온도가, 용융 아연 도금 욕 온도보다 40℃ 낮은 온도로부터, 용융 아연 도금 욕 온도보다 50℃ 높은 온도까지의 온도 범위에서, 상기 강판을, 수소 분압 PH2, 수증기 분압 PH2O의 비의 대수 log (PH2O/PH2)의 값이 -5 이상 -2 이하, 질소 함유량이 95 질량% 이상인 질소 분위기 중에서, Al 농도 WAl, Fe 농도 WFe가 질량%로 아래 관계식 (1), (2)를 만족하는 용융 아연 도금 욕 중에 침지하여, 도금 처리하고,
0.01≤WFe≤0.05…(1)
0.07≤(WAl-WFe)≤0.30…(2)
그 후, 합금화 처리를 함에 있어서, 상기 강판이 도금 욕으로부터 나오고 나서 합금화 가열로에 들어갈 때까지의 시간이 0.5초 이상 6초 이하의 범위에 있고, 상기 도금층의 합금화 가열 온도가 440℃ 이상, 600℃ 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
이 때, Ar3=901-325×C+33×Si-92×(Mn+Ni/2+Cr/2+Cu/2+Mo/2)이고, C, Si, Mn, Ni, Cr, Cu, Mo는 각각의 성분의 함유량(질량%)을 나타내며, 함유하고 있지 않은 경우에는 0으로 한다.
본 발명에 의하면, 고강도(예를 들면, 인장 강도 980 MPa 이상)의 도금 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금 강판이 제공된다. 본 발명의 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판은 그 제조도 비교적 용이하고 안정적으로 실시할 수 있다. 이 때문에, 이 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판은 특히 최근의 경량화를 목표로 하는 자동차용의 강판으로서 최적으로 사용 가능하며, 산업상의 가치는 극히 크다.
[도 1] (Tγ1+Tγ) 두께, (Tγ1/Tγ) 두께비와 도금 밀착성의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 1 중의 기호는 이하의 의미를 나타낸다. 　
○: 인장 강도 980 Mpa 이상, 1.5≤｛(Tξ+Tδ)/(Tγ1+Tγ)｝≤90　
△: 인장 강도 980 Mpa 이상;｛(Tξ+Tδ)/(Tγ1+Tγ)｝＜1.5, 또는｛(Tξ+Tδ)/(Tγ1+Tγ)｝＞90　
□: 인장 강도 980 Mpa 이상, 1.5≤｛(Tξ+Tδ)/(Tγ1+Tγ)｝≤90　
×: 인장 강도 980 Mpa 미만, 1.5≤｛(Tξ+Tδ)/(Tγ1+Tγ)｝≤90
이하, 순서대로 본 발명을 설명한다.
먼저, 성분의 한정 이유에 대하여 설명한다. 또한, %는 질량%를 의미한다.
C: C는 강판의 강도를 상승시킬 수 있는 원소이다. 그러나, 0.1% 미만이면 980 MPa 이상의 인장 강도와 가공성을 양립하기가 어려워진다. 한편, 0.40% 초과가 되면 스폿 용접성의 확보가 곤란해진다. 이 때문에, 그 범위를 0.1 내지 0.40%로 한다. 이 C 함유량은 0.13 내지 0.3인 것이 좋고, 0.19 내지 0.28인 것이 더 좋다.
Si: Si는 강화 원소이며, 강판의 강도를 상승시키는 데 유효하다. 또한, 세멘타이트의 석출을 억제하여, 잔류 오스테나이트의 안정화에 기여하기 때문에 첨가는 필수이다. 0.01% 미만에서는 고강도화의 효과가 작고, 또한 0.5%를 초과하면 가공성이 저하된다. 따라서, Si 함유량은 0.01 내지 0.5%의 범위로 한다. Si 함유량은 0.2 내지 0.45%인 것이 좋고, 0.25 내지 0.42%인 것이 더 좋다.
Mn: Mn는 강화 원소이며, 강판의 강도를 상승시키는 데 유효하다. 그러나, 1.0% 미만이면 980 MPa 이상의 인장 강도를 얻기가 곤란하다. 반대로 많으면 P, S와의 공편석을 조장하고, 가공성의 현저한 열화를 초래하므로, 3.0%를 상한으로 한다. 따라서, Mn 함유량은 1.0 내지 3.0%의 범위로 한다. Mn 함유량은 2.0 내지 2.7%인 것이 좋고, 2.1 내지 2.45%인 것이 더 좋다.
O: O는 산화물을 형성하고, 연신, 굽힘성이나 구멍 확장성을 열화시키므로, 첨가량을 억제할 필요가 있다. 특히, 산화물은 개재물로서 존재하는 경우가 많은데, 타발 단면 또는 절단면에 존재하면, 단면에 절결상의 스크래치나 조대한 딤플을 형성하므로, 구멍 확장시나 강가공시에 응력 집중을 일으키고, 균열 형성의 기점이 되어 대폭적인 구멍 확장성 또는 굽힘성의 열화를 초래한다. O가 0.006%를 초과하면, 이 경향이 현저하게 되기 때문에, O 함유량의 상한을 0.006% 이하로 한다. 즉, O는 불순물로서 0.006% 이하로 제한한다. O 함유량은 0.004% 이하인 것이 좋고, 0.003% 이하인 것이 더 좋다. 한편, O 함유량을 0.0001% 미만으로 하는 것은 과도한 고비용을 초래하여 경제적으로 바람직하지 않기 때문에, 이것이 실질적인 하한이다.
P: P는 강판의 판 두께 중앙부에 편석하는 경향이 있고, 용접부를 취화시킨다. 0.04%를 초과하면 용접부의 취화가 현저하게 되기 때문에, 그 적정 범위를 0.04% 이하로 한다. 즉, P는 불순물로서 0.04% 이하로 제한한다. P 함유량은 0.03% 이하인 것이 좋고, 0.025% 이하인 것이 더 좋다. P의 하한 값은 특별히 정하지 않지만, 0.0001% 미만으로 하는 것은 경제적으로 불리하기 때문에, 이 값을 하한 값으로 하는 것이 좋다.
S: S는 용접성 및 주조시 및 열연시의 제조성에 악영향을 미친다. 이것으로부터, 그의 상한 값을 0.01% 이하로 한다. 즉, S는 불순물로서 0.01% 이하로 제한한다. S 함유량은 0.008% 이하인 것이 좋고, 0.006% 이하인 것이 더 좋다. S의 하한 값은 특별히 정하지 않지만, 0.0001% 미만으로 하는 것은 경제적으로 불리하기 때문에 이 값을 하한 값으로 하는 것이 좋다. 또한, S는 Mn와 결합되어 조대한 MnS를 형성하므로, 굽힘성이나 구멍 확장성을 열화하기 때문에 가능한 한 줄이는 것이 좋다.
Al: Al는 페라이트 형성을 촉진하고, 연성을 향상시키므로 첨가하여도 좋다. 또한, 탈산재로서도 활용 가능하다. 0.1% 미만에서는 그 효과가 불충분하다. 한편, 과잉으로 첨가하면 Al계의 조대 개재물의 개수를 증대시켜, 구멍 확장성의 열화나 표면 흠결의 원인이 된다. 이 때문에, Al 함유량은 0.1% 이상, 3.0% 이하로 한다. Al 함유량은 0.2 내지 1.5%인 것이 좋고, 0.3 내지 1.0%가 더 좋다.
N: N는 조대한 질화물을 형성하여, 굽힘성이나 구멍 확장성을 열화시키므로, 첨가량을 억제할 필요가 있다. 이것은 N이 0.01%를 초과하면, 이 경향이 현저하게 되기 때문에, N 함유량의 범위를 0.01% 이하로 한다. N 함유량은 0.008% 이하인 것이 좋고, 0.006% 이하인 것이 더 좋다. 용접시의 블로우 홀 발생을 줄이는 관점에서는 N 함유량은 적은 것이 좋다. 하한은 특별히 정하지 않아도 본 발명의 효과는 발휘되지만, N 함유량을 0.0005% 미만으로 하는 것은 제조 비용의 대폭적인 증가를 초래하므로, 이것이 실질적인 하한이다.
Cr: Cr은 강화 원소인 동시에 담금질성의 향상에 중요하다. 그러나, 0.05% 미만이면 이와 같은 효과를 얻을 수 없기 때문에 하한 값을 0.05%로 한다. 반대로, 1.0%를 초과하여 함유하면 제조시 및 열연시의 제조성에 악영향을 미치기 때문에, 상한 값을 1.0%로 한다. Cr 함유량은 0.5% 이하인 것이 좋고, 0.45% 이하인 것이 더 좋다.
Ni: Ni는 강화 원소인 동시에 담금질성의 향상에 중요하다. 그러나, 0.05% 미만이면 효과를 얻을 수 없기 때문에 하한 값을 0.05%로 한다. 반대로, 1.0%를 초과하여 함유하면 제조시 및 열연시의 제조성에 악영향을 미치기 때문에, 상한 값을 1.0%로 한다. 또한, 용융 도금의 젖음성의 향상이나 합금화 반응의 촉진을 초래하므로 첨가하여도 좋다. Ni 함유량은 0.6% 이하인 것이 좋고, 0.52% 이하인 것이 더 좋다.
Cu: Cu는 강화 원소인 동시에 담금질성의 향상에 중요하다. 그러나, 0.05% 미만이면 효과를 얻을 수 없기 때문에 하한 값을 0.05%로 한다. 반대로, 1.0%를 초과하여 함유하면 제조시 및 열연시의 제조성에 악영향을 미치기 때문에, 상한 값을 1.0%로 하였다. 또한, 용융 도금의 젖음성의 향상이나 합금화 반응의 촉진을 초래하기 때문에 첨가하여도 좋다. Cu 함유량은 0.5% 이하인 것이 좋고, 0.35% 이하인 것이 더 좋다.
Nb: Nb는 강화 원소이다. 석출물 강화, 페라이트 결정립의 성장 억제에 의한 세립 강화 및 재결정의 억제를 통한 전위 강화로, 강판의 강도 상승에 기여한다. 첨가량이 0.005% 미만이면 효과를 얻을 수 없기 때문에, 하한 값을 0.005%로 한다. 0.3%를 초과하여 함유하면, 탄질화물의 석출이 많아져 성형성이 열화하기 때문에, 상한 값을 0.3%로 한다. Nb 함유량은 0.005% 내지 0.25%인 것이 좋고, 0.005% 내지 0.20%인 것이 더 좋다.
Ti: Ti는 강화 원소이다. 석출물 강화, 페라이트 결정립의 성장 억제에 의한 세립 강화 및 재결정의 억제를 통한 전위 강화로, 강판의 강도 상승에 기여한다. 첨가량이 0.005% 미만이면 효과를 얻을 수 없기 때문에, 하한 값을 0.005%로 한다. 0.3%를 초과하여 함유하면, 탄질화물의 석출이 많아져 성형성이 열화하기 때문에, 상한 값을 0.3%로 한다. Ti 함유량은 0.005 내지 0.25%인 것이 좋고, 0.005 내지 0.20%인 것이 더 좋다.
V: V는 강화 원소이다. 석출물 강화, 페라이트 결정립의 성장 억제에 의한 세립 강화 및 재결정의 억제를 통한 전위 강화로, 강판의 강도 상승에 기여한다. 첨가량이 0.005% 미만이면 효과를 얻을 수 없기 때문에, 하한 값을 0.005%로 한다. 0.5%를 초과하여 함유하면, 탄질화물의 석출이 많아져 성형성이 열화하기 때문에, 상한 값을 0.5%로 한다. V 함유량은 0.005 내지 0.4%인 것이 좋고, 0.005 내지 0.3%인 것이 더 좋다.
B는 0.0001% 이상의 첨가로 입계의 강화나 강재의 강도화에 유효하지만, 그 첨가량이 0.01%를 초과하면, 그 효과가 포화할 뿐만이 아니라, 열연시의 제조성을 저하시키기 때문에, 상한을 0.01%로 한다.
Ca, Mg, REM로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.0005 내지 0.04% 첨가할 수 있다. Ca, Mg 및 REM는 탈산에 이용하는 원소이고, 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.0005% 이상 함유하는 것이 좋다. 이 때, REM란, Rare Earth Metal이다. 그러나, Ca, Mg 및 REM의 함유량이 합계로 0.04%를 초과하면, 성형 가공성의 악화의 원인이 된다. 그 때문에, 이 함유량을 합계로 0.0005 내지 0.04%로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, REM는 미슈메탈로 첨가되는 경우가 많아, La나 Ce 이외에 란타노이드 계열의 원소를 복합으로 함유하는 경우가 있다. 불가피한 불순물로서 이 La나 Ce 이외의 란타노이드 계열의 원소를 함유하더라도 본 발명의 효과는 발휘된다. 다만, 금속 La나 Ce를 첨가하더라도 본 발명의 효과는 발휘된다.
다음으로, 강재의 조직에 대하여 설명한다.
본 강판에서는 베이나이트와 마르텐사이트의 함유량의 합계는 체적분율로 40% 이상이다. 베이나이트와 마르텐사이트의 함유율의 합계는 연신과 강도를 확보시키기 위하여 필요하며, 하한 값을 40%로 한다.
또한, 본 발명의 강판은 체적분율 8% 이상 60% 이하의 잔류 오스테나이트를 포함할 필요가 있다. 잔류 오스테나이트를 포함함으로써, 고강도화와 추가적인 연성의 향상이 동시에 달성된다. 체적분율이 8% 미만에서는 그 효과를 얻기 어렵기 때문에, 그 하한을 8% 이상으로 한다. 상한을 60% 이하로 한 것은 60% 초과로 하면, 베이나이트 또는 마르텐사이트의 체적분율이 40% 미만이 되어 충분한 연신과 강도를 확보할 수 없기 때문이다. 잔류 오스테나이트(γ)는 9 내지 40%인 것이 좋고, 10 내지 35%인 것이 더 좋다.
또한, 페라이트는 40% 미만으로 할 필요가 있다. 페라이트는 연성을 향상시키지만, 40% 이상으로 하면 강도를 확보할 수 없다. 페라이트의 형태로서는, 폴리고날 페라이트 외에, 어시큘러 페라이트를 포함하여도 좋다.
또한, 본 발명에 있어서의 나머지 불가피한 조직이란 펄라이트 조직을 가리킨다.
또한, 상기 미세 구조의 각 상, 페라이트, 마르텐사이트, 베이나이트, 오스테나이트, 펄라이트 및 잔부 조직의 동정, 존재 위치의 관찰 및 면적율의 측정은 나이탈 시약 및 일본 공개 특허 공보 59-219473호 공보에 개시된 시약에 의하여 강판 압연 방향 단면 또는 압연 방향의 직각 방향 단면을 부식시키고, 1000배의 광학현미경 관찰 및 1000 내지 100000배의 주사형 및 투과형 전자 현미경에 의하여 정량화가 가능하다. 각 20시야 이상의 관찰을 실시하고, 포인트 카운트법이나 화상 해석에 의하여 각 조직의 면적율을 구할 수 있다.
다음으로 합금화 용융 아연 도금층의 구조에 대하여 설명한다.
본 발명의 합금화 용융 아연 도금층 중의 Γ1상의 두께(Tγ1)와 Γ상의 두께(Tγ)의 합계는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 2㎛ 이하로 할 필요가 있다. Γ1상, Γ상은 모두 합금화 용융 아연 도금시에 불가피하게 생성되는 것이지만, 그 합계 두께가 2㎛를 초과하면 연성이 불충분하고 도금 밀착성이 열화된다. Γ1상과 Γ상의 두께의 합계는 Tγ1+Tγ=0.1 내지 1.9㎛ 인 것이 좋고, 0.1 내지 1.5㎛ 인 것이 더 좋다. 이 Γ1상과 Γ상은 얇으면 얇을수록 좋지만, Γ1상 및 Γ의 생성을 충분히 억제하려면 제조에 곤란이 따르기 때문에, 실제 제조상의 관점에서, Tγ1+Tγ의 하한 값은 0.1㎛ 로 하는 것이 좋다.
또한, Γ1상과 Γ상의 두께의 비율(Tγ1/Tγ)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 1 이하일 필요가 있다. 1을 넘는 경우에는 연성이 매우 떨어지는 Γ1상의 영향이 크고, 도금 박리를 억제할 수 없다. 이 비율(Tγ1/Tγ)은 0.9 이하인 것이 좋고, 0.8 이하인 것이 더 좋다. 이 Γ1상과 Γ상의 두께의 비율(Tγ1/Tγ)은 작으면 작을수록 도금 밀착성의 향상에는 바람직하지만, Γ1상의 생성을 충분히 억제하는 한편, Γ상의 두께를 크게 하는 것은 제조상 어렵기 때문에, 실제 제조상의 관점에서 하한 값은 0.005로 하는 것이 좋다.
또한, 합금화 용융 아연 도금층 중의 ξ층(FeZn13)의 두께(Tξ)와 δ층(FeZn7)의 두께(Tδ)의 합계 두께와, Γ1층과 Γ층의 합계 두께(Tγ1+Tγ)의 비율, 즉｛(Tξ+Tδ)/(Tγ1+Tγ)}은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 1.5 이상, 90 이하로 하는 것이 좋다. 1.5 미만이면, 연성이 부족한 Γ1상과 Γ상의 영향대가 크고, 도금 밀착성이 약간 떨어진다. 90 초과에서는 이미 그 효과는 포화하고, 그 제어에는 제조상의 제약이 커지기 때문에, 90 이하로 하는 것이 좋다. 이 비율,｛(Tξ+Tδ)/(Tγ1+Tγ)｝은 2 내지 80인 것이 좋고, 3 내지 75인 것이 더 좋다.
이 합금화 용융 아연 도금층들 중의 각 합금층의 두께의 측정 방법에 대하여는 여러 가지 방법이 있으나, 예를 들면 「현미경 단면 시험법」(JIS　H　8501)을 들 수 있다. 이것은 시료의 단면을 매립 연마한 후, 필요에 따라서 부식액으로 에칭 하고, 연마 면을 광학 현미경이나 주사형 전자 현미경(SEM), 전자선 마이크로 애널라이저(EPMA) 등으로 분석하여 두께를 구하는 방법이다.
본 발명에 있어서는 테크노비트 4002(가부시키가이샤마루토사제)에 매립하고, ＃240, ＃320, ＃400, ＃600, ＃800, ＃1000의 연마지(JIS　R　6001)로 순서대로 연마한 후, 연마 면을 나이탈액(0.5% 질산 에탄올 용액)에 10초 침지하여 에칭하고, SEM으로 관찰함으로써 각 합금상의 두께를 구하였다.
다만, 여기서 말하는 각 합금상의 두께란, 서로 1 mm 이상 떨어진 임의의 10부분의 위치의 도금층으로부터 각 합금상의 두께를 각각 구하고, 구한 합금 상의 두께 각각으로 평균한 값을 의미한다.
또한, 합금 상의 ξ상(FeZn13), δ1상(FeZn7), Γ1상(Fe5Zn21), Γ상(Fe3Zn10)은 조성, 구조가 각각 다르기 때문에, EPMA나 X선 회절법(XRD), 투과형 전자 현미경(TEM) 등으로 분석하여, 각 합금상의 종류를 동정할 수 있다.
본 발명에 있어서는 TEM으로 분석함으로써 각 합금상의 종류를 동정하였다(예를 들면, Hong, M. N., and Saka, H.; 1998, Proc. 4th Intern. Conf. On Zn and Zn Alloy Coated Steel Sheet, Galvatech '98, p. 248이나; Kato, T., Hong, M. H., Nunome, K., Sasaki, K., Kuroda, K., and Saka, H.; 1998, Thin Solid Films, 319, 132에 기재된 것과 같은 분석이다). 따라서, 이 TEM에 의한 분석 방법의 상세에 관하여는 필요에 따라서 이 문헌들을 참조할 수 있다.
상기의 합금화 용융 아연 도금상 중의 각층의 두께의 측정 방법에 대하여는 「단면 조직 관찰법」을 사용하여, 각층의 두께를 측정할 수도 있다. 이 때, 「단면 조직 관찰법」이란, 시료를 매립하여 연마한 후, 부식액으로, 예를 들면 나이탈이나 인히비터를 첨가한 0.5% 염산 등으로 에칭하고, 광학 현미경이나 주사형 전자 현미경으로 관찰되는 조직으로부터 구하는 방법이다. 각 조직의 두께는 길이 10 mm의 관찰 범위에 있어서의 임의의 10부분의 두께의 평균 값으로 할 수 있다. 또한, 이 관찰된 조직들에 대하여는 EPMA나 X선 회절법, 투과형 전자 현미경 등으로 조성 또는 구조를 조사하고, 합금상의 종류를 동정할 수 있다. 이 단면 조직 관찰에 대하여는 EPMA로 그 조직을 조사하는 것이 좋다.
다음으로 본 발명의 도금 밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다.
열간 압연에 선행하는 제조 방법은 특별히 한정하는 것은 아니다. 즉, 고로나 전로 등에 의한 용제에 이어서 각종 2차 제련을 실시하고, 이어서, 통상의 연속 주조, 잉곳법에 의한 주조 외에, 박 슬라브 주조 등의 방법으로 주조하면 좋다. 연속 주조의 경우에는 한 번 저온까지 냉각한 후, 재차 가열하고나서 열간 압연하여도 좋고, 주조 슬라브을 연속적으로 열연하여도 좋다. 원료에는 스크랩을 사용하여도 무방하다.
열연 슬라브 가열 온도는 특별히 정하지 않고, 본 발명의 효과를 발휘시킬 수 있다. 그러나, 가열 온도를 과도하게 고온으로 하는 것은 경제적으로 바람직하지 않기 때문에, 가열 온도의 상한은 1300℃ 미만으로 하는 것이 좋다. 또한, 과도하게 저온에서 가열하면 마무리 압연 온도를 Ar3 온도 이상으로 하는 것이 곤란하기 때문에, 하한 온도를 1100℃로 하는 것이 좋다.
마무리 압연 온도는 오스테나이트+페라이트의 2상역이 되면, 강판 내의 조직 불균일성이 커지게 되고, 소둔 후의 성형성이 열화하므로, Ar3 온도 이상이 좋다. 또한, Ar3 온도는 다음의 식에 의하여 계산한다.
　Ar3=901-325×C+33×Si-92×(Mn+Ni/2+Cr/2+Cu/2+Mo/2)　
압연 후의 냉각에 대하여는 특별히 규정은 하지 않고, 각각의 목적에 맞는 조직 제어를 행하기 위한 냉각 패턴을 취하여도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
권취 온도는 700℃ 이하로 할 필요가 있다. 700℃를 넘으면, 열연 조직 중에 조대한 페라이트나 펄라이트 조직이 존재하고, 잔류 오스테나이트가 본 발명의 범위가 되지 않고, 본 발명의 범위의 하지 강판을 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 소둔 후의 조직 불균일성이 커지게 되어, 최종 제품의 재질 이방성이 커지는 경향이 있다. 본 발명에 있어서는 소둔 후의 조직을 미세하게 하여 강도 연성 밸런스를 향상시키는 것이 좋다. 또한, 700℃를 넘는 온도에서 권취하는 것은 강판 표면에 형성하는 산화물의 두께를 과도하게 증대시키기 때문에, 산세성이 떨어지므로 바람직하지 않다. 하한에 대하여는 특별히 정하지 않고, 본 발명의 효과를 발휘시킬 수 있다. 그러나, 실온 이하의 온도에서 권취하는 것은 기술적으로 어렵기 때문에, 이것이 실질적인 하한이 된다. 또한, 열연시에 조압연판 끼리를 접합하여 연속적으로 마무리 압연을 실시하여도 좋다. 또한, 조압연판을 일단 권취하여도 무방하다.
열연 후의 강판에 대하여는 통상, 산세 처리로 표면 스케일을 제거한다. 1회의 산세이어도 좋고, 복수회로 나누어 산세를 실시하여도 좋다.
산세한 열연 강판은 통상 냉간 압연을 한다. 압하율은 40% 이상, 80% 이하가 좋다. 압하율이 40% 미만이면 형상을 평탄하게 유지하는 것이 곤란하고, 또한, 최종 제품의 연성이 열악하게 된다. 한편, 80%를 초과하는 냉연은 냉연 하중이 너무 커지게 되어, 냉연이 곤란해진다. 압연 패스의 횟수, 각 패스 마다의 압하율에 대하여는 특히 규정하지 않고, 본 발명의 효과를 발휘시킬 수 있다.
냉간 압연한 강판은 통상, 연속 소둔 도금 라인에서 소둔 및 도금을 한다. 통판할 때의 가열 속도는 특별히 정하지 않고 본 발명의 효과를 발휘시킬 수 있다. 그러나, 0.5℃/초 미만의 가열 속도는 생산성이 크게 손상되므로 바람직하지 않다. 한편, 100℃ 초과로 하는 것은 과도한 설비 투자를 초래하여 경제적으로 바람직하지 않다.
최고 가열 온도(소둔 온도)는 750℃ 이상, 900℃ 이하로 할 필요가 있다. 최고 가열 온도가 750℃ 미만이 되면, 열연시에 형성한 탄화물이 재고용되는 데 시간이 너무 걸려 탄화물, 또는 그 일부가 잔존하므로 980 MPa 이상의 강도가 확보하기 어렵고, 본 발명의 범위의 하지 강판을 얻을 수 없다. 이를 고려하면, 750℃가 최고 가열 온도의 하한이다. 한편, 과도한 고온 가열은 비용의 상승을 초래하기 때문에 경제적으로 바람직하지 않을 뿐만 아니라, 고온 통판시의 판 형상이 열악하게 되거나, 롤의 수명이 저하되는 문제를 유발하기 때문에, 최고 가열 온도의 상한을 900℃로 한다.
이 온도역에서의 열처리 시간은 특별히 한정하지 않지만, 탄화물의 용해를 위하여, 10초 이상의 열처리가 좋다. 한편, 열처리 시간이 600초 초과가 되면, 비용의 상승을 초래하므로 경제적으로 바람직하지 않다. 열처리에 대하여도, 최고 가열 온도에서 등온 유지를 실시하여도 좋고, 경사 가열을 실시하여 최고 가열 온도에 도달한 후, 즉시, 냉각을 개시하더라도, 본 발명의 효과를 발휘시킬 수 있다.
상기 소둔 종료 후, 통상, 도금 욕 침지 온도까지 냉각한다. 최고 가열 온도로부터 750℃ 까지의 평균 냉각 속도는 0.1℃/초 이상, 200℃/초 이하로 하는 것이 좋다. 냉각 속도를 0.1℃/초 미만으로 하는 것은 생산성이 크게 저해되므로 바람직하지 않다. 과도하게 냉각 속도를 올리는 것은 제조 비용을 높이게 되므로, 상한을 200℃/초로 하는 것이 좋다.
500℃ 이상, 750℃ 이하의 범위에 있어서의 냉각 속도는 3℃/초 이상, 200℃/초 이하로 할 필요가 있다. 냉각 속도가 너무 작으면, 냉각 과정에서 오스테나이트가 펄라이트 조직으로 변태하기 때문에, 8% 이상의 오스테나이트 체적율의 확보가 곤란하게 되기 때문에, 하한을 3℃/초 이상으로 하였다. 냉각 속도를 크게 하더라도, 재질상 아무런 문제가 없지만, 과도하게 냉각 속도를 올리는 것은 고비용의 제조비를 초래하게 되므로, 상한을 200℃/초로 하는 것이 좋다. 냉각 방법에 대하여는 롤 냉각, 공랭, 수냉 및 이들을 병용한 어떠한 방법으로 하여도 좋다.
그 후, 350℃ 이상, 500℃ 이하의 범위에 있어서, 10초 이상, 1000초 이하의 범위로 유지함으로써, 베이나이트 변태를 일으켜서 잔류 오스테나이트를 안정화한다. 유지 온도의 상한을 500℃로 하는 것은 이 온도 이하에서 베이나이트 변태가 일어나기 때문이다. 또한, 350℃ 미만의 온도에서의 유지는 베이나이트 변태에 장시간을 요하기 때문에, 설비가 과대가 되고, 생산성이 떨어진다. 이것으로부터, 유지 온도는 350℃ 이상, 500℃ 이하의 범위로 할 필요가 있다. 하한을 10초로 한 것은 10초 미만에서 유지하면 베이나이트 변태의 진행이 충분하지 않아서, 잔류 오스테나이트를 안정화하지 못하고, 우수한 성형성을 얻기 어렵기 때문이다. 한편, 1000초를 초과하여 유지하면 생산성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 유지란, 등온 유지만을 가리키는 것이 아니라, 이 온도역에서의 제랭이나 가열도 포함한다.
도금 욕 침지 판 온도는 용융 아연 도금 욕 온도보다 40℃ 낮은 온도부터 용융 아연 도금 욕 온도보다 50℃ 높은 온도까지의 온도 범위로 하는 것이 좋다. 욕 침지 판 온도가 (용융 아연 도금 욕 온도 -40)℃를 밑돌면, 도금 욕 침지 진입시에 열이 크게 빠져나가서, 용융 아연의 일부가 응고해버려 도금 외관을 열화시키는 경우가 있을 뿐만 아니라, 하지 강판과 도금과의 계면에 무른 Γ1상이 생성되기 쉽기 때문에, 하한을 (용융 아연 도금 욕 온도 -40)℃로 한다. 다만, 침지 전의 판 온도가 (용융 아연 도금 욕 온도 -40)℃를 밑돌아도, 도금 욕 침지 전에 재가열을 실시하여, 판 온도를 (용융 아연 도금 욕 온도 -40)℃ 이상으로 하여 도금 욕에 침지시켜도 좋다. 다른 한편, 도금 욕 침지 온도가 (용융 아연 도금 욕 온도+50)℃ 를 초과하면, 도금과 하지 강판과의 계면에 Fe-Al 합금층이 두껍게 생성되고, 그 후의 합금화 가열에 부하가 걸릴 뿐만 아니라, Γ1상과 Γ상이 생성되기 쉬워져서, 본 발명의 범위의 경도를 가진 도금을 얻을 수 없다. 또한, 도금 욕은 순아연에 추가하여 Fe, Al, Mg, Mn, Si, Cr 등을 함유하여도 무방하다.
강판을 도금 욕 침지시의 분위기는 수소 분압 PH2, 수증기 분압 PH2O의 대수 log (PH2O/PH2)의 값이, -5 이상 -2 이하, 질소 함유량이 95 체적% 이상인 질소 분위기이다. log (PH2O/PH2)의 값이 -5 미만이면 경제적으로 바람직하지 않을 뿐만 아니라, 강판 표면이나 도금 욕 표면의 반응성이 높아지고, 그 후의 합금화 처리 공정에서의 Γ, Γ1이 두껍게 형성되어 본 발명의 범위의 도금을 얻을 수 없다. 한편, log (PH2O/PH2)의 값이 -2 초과에서는 도금 욕면에 Zn의 산화물이 형성되어 도금층의 Γ, Γ1의 형성이 저해되기 때문에 본 발명의 범위의 도금을 얻을 수 없고, 또한 도금이 강판에 부착하지 않고 불량 도금을 일으킨다. 질소 함유량이 95체적% 미만이면, 분위기 중의 수증기와 수소의 비율이 많아져서, 경제상 및 안전상 바람직하지 않다. 분위기 중에 수소의 비율이 많아지면, 강판이 취화하여 연성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 여기서 말하는 강판을 도금 욕 침지할 때의 분위기란, 강판을 도금 욕에 침지하는 시간을 기점으로 하여 적어도 도금 욕에 침지되는 10 s 이상 전까지의 사이의 노 내의 분위기를 의미하고, 최대로 연속 소둔 도금 라인의 소둔으로부터 도금 욕에 침지하기까지의 분위기 전체를 의미한다.
도금층의 특성을 제어하기 위하여, 도금 욕의 Al 농도 WAl, Fe 농도 WFe는 질량%로 아래 관계식 (1) 및 (2)를 만족하는 용융 아연 도금 욕이다.
　　　0.01≤WFe≤0.05…(1)
　　　0.07≤(WAl-WFe)≤0.30…(2)
WFe가 0.01 미만이면 도금층과 강판 계면에 Γ1상과 Γ상이 두껍게 생성되어, 본 발명의 범위의 도금을 얻을 수 없다. WFe가 0.05 초과이면 도금층과 강판 계면에 Γ1상과 Γ상이 충분히 생성되지 않고, 본 발명의 범위의 도금을 얻을 수 없는 것에 추가하여 도금 욕에 Fe2Al5의 탑 드로스가 형성되어 도금 후의 외관을 저하시킨다.
(WAl-WFe)를 0.07 이상, 0.30 이하로 하는 이유는 (WAl-WFe)가 0.07 미만이면 도금층과 강판 계면에 Γ1상과 Γ상이 두껍게 생성되고, 그 후의 합금화 가열에 부하가 걸릴 뿐만 아니라, 본 발명의 범위의 도금을 얻을 수 없기 때문이다. 한편, (WAl-WFe)가 0.30 초과이면 합금화가 느리고, 생산성이 떨어질 뿐만 아니라, 도금 전체가 합금화할 때까지 가열하였을 경우에, 도금층과 강판 계면에 Γ1상과 Γ상이 두껍게 생성되어, 본 발명의 범위의 경도를 가진 도금을 얻을 수 없다.
도금층의 합금화 가열 온도는 440℃ 이상, 600℃ 이하로 한다. 합금화 처리 온도가 440℃ 미만이면 합금화의 진행이 느리고, 생산성이 나쁠 뿐만 아니라, 무른 Γ1상이 우선 생성되어, 본 발명의 범위의 도금을 얻을 수 없다. 600℃을 넘으면, 탄화물이 형성되고, 오스테나이트 체적율을 감소시켜, 980 MPa 이상의 인장 최대 강도와 우수한 연성의 확보가 어려워질 뿐만 아니라, Γ1상과 Γ상이 2㎛를 초과하여 생성되어, 본 발명의 범위의 도금을 얻을 수 없다. 바람직한 범위는 480℃ 이상 580℃ 이하, 더 좋기로는, 520℃ 이상 560℃ 이하이다.
또한, 강판이 도금 욕으로부터 나오고 나서 합금화 가열로에 들어갈 때까지의 시간은 0.5초 이상 6초 이하로 한다. 6초를 초과하는 경우에는 도금과 하지 강판과의 계면에 Fe-Al 합금층이 두껍게 생성되고, 그 후의 합금화 가열에 부하가 걸릴 뿐만 아니라, 무른 Γ1상이 생성되기 쉬워지고, ξ상과 δ상의 생성량이 적어서, 본 발명의 범위의 밀착성이 좋은 도금을 얻기 어려워진다. 무른 Γ1상의 생성의 억제에는 강판이 도금 욕으로부터 나오고 나서 합금화 가열로에 들어갈 때까지의 시간은 짧을수록 좋지만, 0.5초 미만은 제조상의 부하가 크기 때문에, 하한을 0.5초로 한다. 바람직한 범위는 상한이 5초 이하, 더 좋기로는 4초 이하이다.
본 발명의 도금 밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판의 소재는 통상의 제철 공정인 정련, 제강, 주조, 열연, 냉연 공정을 거쳐 제조되는 것을 원칙으로 하지만, 그 일부 또는 전부를 생략하여 제조되는 것이라도, 본 발명과 관계되는 조건을 만족하는 한, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
실시예
다음으로, 본 발명을 실시예에 의하여 상세하게 설명한다.
표 1에 나타내는 성분을 가진 슬라브를 1200℃로 가열하고, 수랭대에서 수냉한 후, 표 2에 나타내는 온도에서 권취하였다. 열연판의 두께는 2 내지 4.5 mm의 범위로 하였다.
열연판을 산세한 후, 냉간 압연 후의 판 두께가 1.2 mm가 되도록, 소정의 냉연율로 냉연을 실시하고, 냉연판으로 하였다.
그 후, 이 냉연판들에 대하여 표 2에 나타내는 조건으로 연속 합금화 용융 아연 도금 설비로 열처리와 용융 아연 도금 처리를 실시하였다. 소둔 온도로부터 500 내지 750℃까지를 표 2의 냉각 속도로 냉각하고, 그 후, 350℃ 내지 500℃의 온도 범위에서 5 내지 300초 유지한 후, 소정의 조건으로 제어한 아연 도금 욕에 침지하고,
각 조건으로 합금화 처리를 실시하며, 실온까지 냉각하였다. 그 때의 부착량으로서는, 양면을 모두 약 45g/㎡로 하였다. 마지막으로, 얻은 강판에 대하여 0.4%의 압하율로 스킨 패스 압연을 실시하였다.
Figure pct00001
인장 시험은 두께 1.2 mm의 판으로부터 압연 방향에 직각인 방향 및 평행하게 JIS 5호 시험편을 채취하여, 인장 특성을 평가하였다. 얻은 연신 값으로부터, 압연 방향에 평행한 방향으로 인장 시험을 실시하였을 경우의 연신(L-El)과 수직인 방향으로 인장 시험을 실시하였을 경우의 연신(C-El)의 차(ΔEl)를 산출하였다. 각 5개 인장 시험을 실시하고, 각 값의 평균 값을 구하고, 그 평균 값으로부터 인장 강도(TS)를 산출하였다. 또한, 재질의 이방성이 큰 강판은 연신의 값이 불균일한 경향이 있었다.
도금 밀착성은 임의의 위치, 방향에서 40×100 mm로 절단한 강판을, 90도로 절곡(굽힘 반경 R=1 mm 또는 3 mm) 가공한 후, 편평하게 되돌리고, 굽힘부에 테이프를 붙인 후, 즉시 박리하여, 테이프에 부착된 도금의 박리 폭을 측정하여 밀착성이 좋고 나쁨을 아래와 같은 기준으로 평가하고, 「○」과「△」를 합격으로 하였다.
○: 도금 박리 없음
△: 도금 박리 약간 있음 (박리 폭: 0 mm 초과 5 mm 이하)
×: 도금 박리 많음 (박리 폭: 5 mm 초과)
측정한 인장 특성, 도금 성상을 표 2에 나타낸다. 본 발명의 강판은 모두 도금 밀착성이 우수한 것을 알 수 있다.
Figure pct00002
산업상 이용 가능성
본 발명에 의하면, 도금 밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판이 제공된다. 이 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조도 비교적 용이하고, 안정적으로 실시할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판은 특히, 최근의 경량화를 목표로 하는 자동차용의 강판으로서 최적이고, 산업상의 가치는 극히 크다.

Claims (4)

  1. 질량%로,
    C: 0.10% 이상, 0.4% 이하,
    Si: 0.01% 이상, 0.5% 이하,
    Mn: 1.0% 이상, 3.0% 이하,
    O: 0.006% 이하,
    P: 0.04% 이하,
    S: 0.01% 이하,
    Al: 0.1 이상, 3.0% 이하,
    N: 0.01% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강판으로,
    또한, 상기 강판의 조직이 체적분율로 베이나이트와 마르텐사이트의 함유율의 합계를 40% 이상으로 하고, 잔류 오스테나이트를 8% 이상 내지 60% 이하 함유하며, 또한 페라이트를 40% 미만 함유하고, 잔부가 불가피한 조직으로 이루어지는 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금이 실시된 합금화 용융 아연 도금 강판이고,
    상기 합금화 용융 아연 도금층 중의 Γ1층의 두께(Tγ1)와 Γ층의 두께(Tγ)의 합계 두께가 2㎛ 이하이고, 또한, Γ1상과 Γ상의 두께의 비율(Tγ1/Tγ)이 1 이하인 것을 특징으로 하는 합금화 용융 아연 도금 강판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 합금화 용융 아연 도금층 중의 ξ층의 두께(Tξ)와 δ층 두께(Tδ)의 합계 두께와, Γ1층과 Γ층의 합계 두께의 비율,｛(Tξ+Tδ)/(Tγ1+Tγ)}이 1.5 이상 90 이하인 것을 특징으로 하는 합금화 용융 아연 도금 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가로, 강판 중에 질량%로,
    Cr: 0.05% 이상, 1.0% 이하,
    Ni: 0.05% 이상, 1.0% 이하,
    Cu: 0.05% 이상, 1.0% 이하,
    Nb: 0.005% 이상, 0.3% 이하,
    Ti: 0.005% 이상, 0.3% 이하,
    V: 0.005% 이상, 0.5% 이하,
    B: 0.0001% 이상, 0.01% 이하,
    Ca: 0.0005% 이상, 0.04% 이하,
    Mg: 0.0005% 이상, 0.04% 이하,
    La: 0.0005% 이상, 0.04% 이하,
    Ce: 0.0005% 이상, 0.04% 이하,
    Y: 0.0005% 이상, 0.04% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 합금화 용융 아연 도금 강판.
  4. 질량%로,
    C: 0.10% 이상, 0.4% 이하,
    Si: 0.01% 이상, 0.5% 이하,
    Mn: 1.0% 이상, 3.0% 이하,
    O: 0.006% 이하,
    P: 0.04% 이하,
    S: 0.01% 이하,
    Al: 0.1 이상, 3.0% 이하,
    N: 0.01% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강재를 1100 내지 1300℃로 가열하고, 마무리 압연 온도가 Ar3 온도 이상에서 열간 압연 처리를 실시하며,
    상기 열간 압연 후의 강판을 권취 온도 700℃ 이하에서 권취하고, 그 후 냉간 압연하며;
    상기 냉간 압연 후의 강판을, 최고 가열 온도 750℃ 내지 900℃에서 소둔하고;
    상기 소둔 후의 강판을 500 내지 750℃의 범위에 있어서의 냉각 속도가 3 내지 200℃/초로 도금 욕 침지 온도까지 냉각하고, 그 후 350 내지 500℃에서 10 내지 1000초 유지하며;
    도금 욕 침지할 때의 강판 온도가, 용융 아연 도금 욕 온도보다 40℃ 낮은 온도부터, 용융 아연 도금 욕 온도보다 50℃ 높은 온도까지의 온도 범위에서, 상기 강판을, 수소 분압 PH2, 수증기 분압 PH2O의 비의 대수 log (PH2O/PH2)의 값이 -5 이상 -2 이하, 질소 함유량이 95 질량% 이상인 질소 분위기 중에서, Al 농도 WAl, Fe 농도 WFe가 질량%로 아래 관계식 (1), (2)를 만족하는 용융 아연 도금 욕 중에 침지하고, 도금 처리하고,
    0.01≤WFe≤0.05…(1)
    0.07≤(WAl-WFe)≤0.30…(2)
    그 후, 합금화 처리를 함에 있어서, 상기 강판이 도금 욕으로부터 나오고 나서 합금화 가열로에 들어갈 때까지의 시간이 0.5초 이상 6초 이하의 범위에 있고, 상기 도금층의 합금화 가열 온도가 440℃ 이상, 600℃ 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
    이 때, Ar3=901-325×C+33×Si-92×(Mn+Ni/2+Cr/2+Cu/2+Mo/2)이며, C, Si, Mn, Ni, Cr, Cu, Mo는 각각의 성분의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유하고 있지 않은 경우에는 0으로 한다.
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