KR20140098192A

KR20140098192A - 내시효성과 베이킹 경화성이 우수한 고강도 냉연 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140098192A
Application number: KR1020147017321A
Authority: KR
Inventors: 가네하루 오쿠다; 히데유키 기무라
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-08-07
Also published as: JP2013139624A; CN103975082B; KR101607041B1; CN103975082A; JP5310919B2; WO2013084478A1

Abstract

내시효성과 베이킹 경화성을 겸비한 고강도 냉연 강판의 제조 방법을 제공한다. 질량％ 로, C : 0.0010 ∼ 0.0080 ％, Si : 1.0 ％ 이하, Mn : 0.1 ∼ 1.8 ％, P : 0.100 ％ 이하, sol.Al : 0.01 ∼ 0.50 ％, N : 0.0050 ％ 이하를 함유하고, 또한 Nb : 0.005 ∼ 0.050 ％ 를, (Nb/92.9)/(C/12) : 0.3 ∼ 0.9 를 만족하도록 함유하고, 또한 Co : 0.05 ％ 이하, Cu : 0.05 ％ 이하, Cr : 0.05 ％ 이하, Mo : 0.05 ％ 이하 중 1 종 또는 2 종 이상을 [(Co/58.9) ＋ (Cu/63.5) ＋ (Cr/52.0) ＋ (Mo/95.9)]/(C/12) : 0.5 ∼ 5.0 을 만족하도록 조정하여 함유하는 조성의 강 소재를, 1000 ∼ 1300 ℃ 의 범위의 온도로 가열한 후, 마무리 압연 종료 온도 : 860 ℃ 이상으로 하고, 550 ∼ 720 ℃ 의 범위의 권취 온도에서 권취하는 열간 압연을 실시하고, 이어서 냉간 압연을 실시하고, 또한 760 ∼ 900 ℃ 의 범위의 온도에서 균열하고, 10 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각시키는 어닐링 처리를 실시한다. 어닐링 후, 신장률 : 0.2 ∼ 1.0 ％ 의 조질 압연을 실시하고, 계속하여, 70 ∼ 140 ℃ 의 범위의 온도에서, 10 min ∼ 10 h 간 유지하는 열처리를 실시한다.

Description

내시효성과 베이킹 경화성이 우수한 고강도 냉연 강판의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH-STRENGTH COLD-ROLLED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT AGING RESISTANCE AND BAKE HARDENABILITY}

본 발명은, 자동차 패널 부품용으로서 바람직한 냉연 강판 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 특히, 인장 강도 (TS) 가 340 ∼ 440 ㎫ 급이고, 우수한 내시효성 (anti-aging property) 과 우수한 베이킹 경화성 (bake-hardening property) (이하, BH 성 (BH property) 이라고도 한다) 을 겸비한 고강도 냉연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

또한, 여기서 말하는 「강판 (steel sheet)」에는, 강판 (steel sheet), 강대 (steel strip) 를 포함하는 것으로 한다. 또, 「냉연 강판」에는, 냉연 강판과, 그 냉연 강판에 전기 도금 등의 표면 처리를 실시한 냉연 강판도 포함한다. 도금 처리로는, 순아연 도금 처리, 아연을 주성분으로 하여 합금 원소를 첨가한 아연계 합금 도금 처리, 또는 Al 이나 Al 을 주성분으로 하여 합금 원소를 첨가한 Al 계 합금 도금 처리 등을 포함하는 것으로 한다.

최근, 지구 환경의 보전이라는 관점에서, 탄산 가스 CO₂ 의 배출량 저감을 위하여, 자동차의 연비 향상이 강하게 요망되고 있다. 또한 최근에는, 차량 충돌시의 승무원의 안전을 확보하기 위해서, 자동차 차체의 충돌 특성 향상을 중심으로 한 안전성 향상이 요구되고 있다.

이와 같은 요구에 부응하기 위하여, 자동차 차체의 경량화 및 강화가 적극적으로 진행되고 있다. 자동차 차체의 경량화와 강화를 동시에 만족시키기 위해서는, 사용하는 소재를 고강도화하고, 강성이 문제가 되지 않는 범위에서 박육화하는 것이 효과적인 것으로 일컬어지고 있고, 최근에는 자동차 부품용으로서 고장력 강판이 적극적으로 사용되고 있다.

이와 같은 자동차 차체의 경량화의 요망에 대해, 예를 들어 내판 및 외판의 패널용 재료로는, 인장 강도 (TS) 가 390 ㎫ 이상인 강도를 갖는 강판이 사용되는 경향이 되고 있다. 한편, 도어나 후드 등의 패널 부품용으로는, 내덴트성 (dent resistance strength) 이 우수한 것이 요구되기 때문에, 도장 베이킹 후에 항복 강도가 상승하는, 이른바 베이킹 경화형 강판 (bake-hardened steel sheet) (BH 강판 (BH steel sheet)) 이 사용되게 되었다.

BH 강판으로는, 극저 탄소계이고, 탄소와 원자비로 등량 또는 그 이하의 양의 Nb 를 함유시키고, Mn 이나 P 로 고용 강화시킨 강판이 일반적이고, 어닐링 처리 후에 소량의 고용 C 를 존재시킴으로써, 프레스 등의 가공에 의해 도입된 전위를, 도장 베이킹 처리 과정에서 고착시켜, 항복 강도을 높게 하여, 내덴트성을 향상시키고 있다.

이와 같은 베이킹 경화형 강판 (BH 강판) 으로는, 예를 들어, 특허문헌 1 에는, C : 0.002 ∼ 0.015 ％, Si : 1.2 ％ 이하, Mn : 0.04 ∼ 0.8 ％, P : 0.03 ∼ 0.10 ％, Al : 0.02 ％ 이상이고 또한 N ％ × 4 이상, Nb : C ％ × 3 ∼ {C ％ × 8 ＋ 0.020 ％} 를 함유하고, 잔부가 실질적으로 Fe 로 이루어지는 성형성이 우수한 고장력 냉연 강판이 기재되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 고장력 냉연 강판은, 상기한 조성의 강 슬래브를, 전체 압하율을 90 ％ 이상으로 압연 속도를 40 m/min 이상으로 하여 열간 압연하고, 600 ℃ 이상의 온도에서 권취하고, 이어서 냉간 압연을 실시하고, 또한 700 ∼ 900 ℃ 에서 10 s ∼ 5 min 간 유지하는 연속어닐링을 실시하고, 500 ℃ 까지를 60 ℃/min 이상의 냉각 속도로 냉각시킴으로써 얻어지는 것으로 하고 있다. 이 냉연 강판은, 인장 강도 (TS) 가 35 ∼ 45 ㎏f/㎟ 급의 지시효성 (anti-aging property) 이고 성형성 (formability) 이 우수한 강판인 것으로 하고 있다.

일본 특허공개공보 JP56-139654호

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 베이킹 경화성을 높이기 위하여, Nb 량을 저감시키거나, 시효에 의해 항복 연신이 출현한다는 문제가 있었다. 즉, 종래, 검토되어 온 제조 방법에서는, 내시효성과 베이킹 경화성을 겸비시킬 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명에서는, 이러한 종래 기술의 문제를 해결하고, 인장 강도 (TS) 가 340 ∼ 440 ㎫ 급이고, 내시효성과 베이킹 경화성 (BH 성) 을 겸비한, 고강도 냉연 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 여기서 말하는 「내시효성이 우수한」이란, 상온에서의 시효 후에 항복 연신이 0.8 ％ 이하로 적은 것을 말하는 것으로 한다. 또, 여기서 말하는 「베이킹 경화성 (BH 성) 이 우수한」이란, 예비 변형 : 2 ％ 를 부여하고, 170 ℃ × 20 min 의 열처리 (도장 베이킹 처리) 를 실시한 후, 항복 응력의 예비 변형에서의 최고 응력에 대한 증가량 (BH 량) 이 30 ㎫ 이상인 경우를 말하는 것으로 한다.

본 발명자들은, 상기한 목적을 달성하기 위하여, BH 성, 내시효성에 미치는 각종 요인의 영향에 대해 상세한 검토를 실시하였다. 그 결과, 내시효성과 베이킹 경화성을 겸비시키기 위해서는, 상온과 도장 베이킹 온도에서의 고용 C 의 제어가 중요하다는 지견을 얻었다. 그리고, 고용 C 의 제어를 적정하게 실시하기 위해서, Nb 에 추가로, Cr, Cu, Co, Mo 와 같은, C 와의 상호 작용이 Nb 와는 상이한 미량 첨가 원소를 적정하게 선택하고, 적정 함유량으로 조정하여 함유하는 조성으로 하는 것, 및 조질 압연 후에 저온에서의 열처리를 실시하는 것을 조합하는 것이 중요하고, 이로써, 상온 시효 후의 항복 연신이 작고, 베이킹 경화량 (BH 량) 이 높아지는, 내시효성과 베이킹 경화성을 겸비한 냉연 강판을 얻을 수 있는 것을 지견하였다.

다음으로, 항복 연신에 미치는 조질 압연 후의 열처리 온도의 영향에 대해, 본 발명자들이 실시한 실험 결과에 대해 설명한다.

질량％ 로, 0.0026 ％ C-0.01 ％ Si-0.4 ％ Mn-0.051 ％ P-0.003 ％ S-0.037 ％ Al-0.0030 ％ N-0.011 ％ Nb-0.018 ％ Cr-잔부 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강 소재에, 마무리 압연 종료 온도 : 900 ℃ , 권취 온도 : 650 ℃ 에서 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고, 이어서 얻어진 열연판에, 산세와 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하였다. 그리고, 얻어진 냉연판에, 어닐링 온도 : 840 ℃ 로 가열하여 균열 (均熱) 한 후, 300 ℃ 까지를 평균 냉각 속도 15 ℃/s 로 냉각시키는 어닐링 처리를 실시하여, 냉연 어닐링판으로 하였다.

얻어진 냉연 어닐링판에, 스킨 패스량 (신장률) 을 여러 가지로 변화시킨 조질 압연을 실시하고, 이어서, 열처리 온도 (Temp) 를 RT (25 ℃) ∼ 170 ℃ 의 범위에서 여러 가지로 변화시킨 저온 열처리를 실시하였다. 또한, 열처리 온도 (Temp) 에서의 유지 시간은 1 시간으로 하였다. 조질 압연과 저온의 열처리를 실시한 후, 인장 시험을 실시하여 항복 연신을 조사하였다. 얻어진 결과를, 항복 연신 (Y-El) 과 열처리 온도 (Temp) 의 관계로, 도 1 에 나타낸다.

도 1 로부터, 스킨 패스량 (신장률) 이 1.8 ％ 로 높은 신장률 조건에서는, 저온 열처리의 열처리 온도 (Temp) 가 약 120 ℃ 까지는 항복 연신 (Y-El) 이 작지만, 열처리 온도 (Temp) 가 더욱 높아지면, 항복 연신 (Y-El) 이 발생하였다. 이 경향은 종래부터 잘 알려진 경향이다. 또, 조질 압연 직후에 항복 연신 (Y-El) 이 다소 확인되는 신장률 조건 (예를 들어 스킨 패스량 (신장률) : 0.5 ％) 에서는, 열처리 온도 (Temp) 가 약 70 ∼ 140 ℃ 에서는 항복 연신 (Y-El) 이 저감되었다. 항복 연신이 저감되는 이유에 대해서는, 현시점에서는 명확하게 되어 있지는 않지만, 탄소와 조질 압연시에 도입된 전위와의 상호 작용에 의해 항복 연신이 저하된 것으로 생각된다.

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

[1] 질량％ 로,

C : 0.0010 ％ 이상 0.0080 ％ 이하, Si : 1.0 ％ 이하,

Mn : 0.1 ％ 이상 1.8 ％ 이하, P : 0.100 ％ 이하,

S : 0.03 ％ 이하, sol.Al : 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하,

N : 0.0050 ％ 이하, Nb : 0.005 ％ 이상 0.050 ％ 이하

를 함유하고, Nb 함유량 및 C 함유량이 하기 (1) 식을 만족하고, 또한 Co : 0.05 ％ 이하, Cu : 0.05 ％ 이하, Cr : 0.05 ％ 이하, Mo : 0.05 ％ 이하로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종이 하기 (2) 식을 만족하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물을 함유하는 조성을 갖는 강 소재를 준비하고,

그 강 소재에, 마무리 압연 종료 온도 : 860 ℃ 이상으로 하고, 550 ∼ 720 ℃ 의 범위의 권취 온도에서 권취하는 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고,

그 열연판에 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하고,

그 냉연판에, 어닐링 온도 : 760 ∼ 900 ℃ 의 범위의 온도에서 균열한 후, 300 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 10 ℃/s 이상으로 하여 냉각시키는 어닐링을 실시하여 냉연 어닐링판으로 하고,

그 냉연 어닐링판에, 신장률 : 0.2 ∼ 1.0 ％ 로 조질 압연 또는 레벨러 가공을 실시하고,

70 ∼ 140 ℃ 의 범위의 온도에서, 10 min ∼ 10 h 유지하는 열처리를 실시하는 것을 포함하는, 내시효성과 베이킹 경화성이 우수한 고강도 냉연 강판의 제조 방법.

0.3 ≤ (Nb/92.9)/(C/12) ≤ 0.9 ‥‥(1)

0.5 ≤ [(Co/58.9) ＋ (Cu/63.5) ＋ (Cr/52.0) ＋ (Mo/95.9)]/(C/12) ≤ 5.0 ‥‥(2)

여기서, Nb, C, Co, Cu, Cr, Mo : 각 원소의 함유량 (질량％)

[2] 상기 강 소재가, 상기 조성에 더하여, 추가로 질량％ 로, B : 0.0050 ％ 이하를 함유하는 [1] 에 기재된 고강도 냉연 강판의 제조 방법.

[3] 상기 냉간 압연이, 압하율 50 ％ 이상 85 ％ 이하로 실시되는 냉간 압연인 [1] 또는 [2] 에 기재된 고강도 냉연 강판의 제조 방법.

[4] 상기 냉연 어닐링판이, 페라이트 단상 조직을 갖는 [1] 내지 [3] 에 기재된 고강도 냉연 강판의 제조 방법.

[5] 상기 냉연 어닐링판에 도금 처리를 실시하는 [1] 내지 [4] 에 기재된 고강도 냉연 강판의 제조 방법.

[6] 상기 냉연 강판이, 상온에서의 시효 후의 항복 연신이 0.8 ％ 이하인 냉연 강판인 [1] 내지 [5] 에 기재된 고강도 냉연 강판의 제조 방법.

[7] 상기 냉연 강판이, 베이킹 경화 후의 항복 응력 증가량이 30 ㎫ 이상인 냉연 강판인 [1] 내지 [6] 에 기재된 고강도 냉연 강판의 제조 방법.

[8] 상기 냉연 강판이, 인장 강도가 340 ∼ 440 ㎫ 인 냉연 강판인 [1] 내지 [7] 에 기재된 고강도 냉연 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 자동차 차체의 패널 부품용으로서 바람직한, 인장 강도 (TS) 가 340 ∼ 440 ㎫ 급으로 저항복비이고, 연신도 높고 성형성이 우수하고, 또한 우수한 내시효성과 우수한 베이킹 경화성을 겸비한 고강도 냉연 강판을 용이하게, 게다가 염가로 제조할 수 있어, 산업상 각별한 효과를 발휘한다. 또, 본 발명이 되는 고강도 냉연 강판은, 자동차 차체의 내외판용으로서도 적용할 수 있고, 자동차 차체의 경량화, 충돌 안전성의 향상에 충분히 기여할 수 있다는 효과도 있다. 또, 본 발명이 되는 고강도 냉연 강판은, 가전 제품 또는 파이프용 소재로서도 적용할 수 있다.

도 1 은 항복 연신 (Y-El) 과 열처리 온도 (Temp) 의 관계에 미치는 스킨 패스량 (스킨 패스 신장률) 의 영향을 나타내는 그래프이다.

본 발명은, 강 소재에 가열하고 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하는 열연 공정과, 그 열연판에 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉연 공정과, 그 냉연판에 어닐링 처리를 실시하여 냉연 어닐링판으로 하는 어닐링 공정과, 그 냉연 어닐링판에 조질 압연 또는 레벨러 가공을 실시하는 조압 (調壓) 공정을 순차 실시하여, 우수한 내시효성과 우수한 베이킹 경화성 (BH 성) 을 겸비한 고강도 냉연 강판을 얻는, 고강도 냉연 강판의 제조 방법이다.

먼저, 출발 소재로서 사용하는 강 소재의 조성 한정 이유에 대해 설명한다. 이하, 조성에 대한 질량％ 는, 특별히 언급하지 않는 한 간단히 ％ 로 기재한다.

C : 0.0010 ％ 이상 0.0080 ％ 이하

C 는, 우수한 내시효성과 우수한 BH 성을 겸비시키기 위하여, 중요한 원소로서, 원하는 BH 성을 확보하는 데에는, 0.0010 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.0080 ％ 를 초과하는 다량의 함유는, 내시효성의 확보라는 관점에서, Nb 함유량을 높게 할 필요가 있어 재료 비용의 고등을 초래함과 함께, Nb 함유량이 적은 경우에는 상온 시효가 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, C 는 0.0010 ％ 이상 0.0080 ％ 이하의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.0080 ％ 미만, 보다 바람직하게는 0.0060 ％ 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.0040 ％ 이하이다.

Si : 1.0 ％ 이하

Si 는, 고용 강화에 의해 강판의 강도를 증가시킴과 함께, 가공 경화능을 높이는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.01 ％ 이상의 함유가 바람직하고, 나아가서는 0.1 ％ 이상의 함유가 바람직하다. 한편, 1.0 ％ 를 초과하는 다량의 함유는, 열연시에 적스케일을 발생시켜 강판의 표면 외관을 저하시키기 쉽고, 또한 아연 도금시에는 불도금의 발생을 조장한다. 또, 상기한 바와 같은 Si 의 다량 함유는, 화성 처리성도 저하시킨다. 이 때문에, Si 는 1.0 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.5 ％ 이하이다.

Mn : 0.1 ％ 이상 1.8 ％ 이하

Mn 은, 고용시켜 강판의 강도를 증가시킴과 함께, S 를 MnS 로서 고정시켜 S 에 의한 열간 균열을 방지하는 작용을 갖는다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.1 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 1.8 ％ 를 초과하는 과도한 함유는 연성, r 치를 저하시킨다. 이 때문에, Mn 은 0.1 ∼ 1.8 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 1.2 ％ 이하이다.

P : 0.100 ％ 이하

P 는, 고용시켜 강판을 강화하는 작용을 갖지만, 입계에 편석되어 내 2 차 가공 취화, 용접성을 저하시킨다. 이와 같은 P 의 악영향은 0.100 ％ 를 초과하는 과잉의 함유로 현저해진다. 이 때문에, P 는 0.100 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.080 ％ 이하이다.

S : 0.03 ％ 이하

S 는, 열간 균열을 발생시킴과 함께, 황화물계 개재물로서 존재하여, 연성 등을 저하시킨다. 이 때문에 본 발명에서는, 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만, 0.03 ％ 까지는 허용할 수 있다. 이와 같은 점에서, S 는 0.03 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.01 ％ 이하이다.

sol.Al : 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하

Al 은, 탈산제로서 작용함과 함께, 질화물을 형성하여 고용 N 을 고정시켜, 내시효성을 향상시킨다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.01 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.50 ％ 를 초과하는 다량의 함유는, 재료 비용 (합금 비용) 을 고등시키고, 또한 표면 결함의 다발을 초래한다. 이 때문에, sol.Al 은 0.01 ∼ 0.50 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.30 ％ 이하이다.

N : 0.0050 ％ 이하

N 은, 고용시켜 강의 강도를 증가시키는 원소이지만, 0.0050 ％ 를 초과하는 함유는, 내시효성을 저하시킨다. 이 때문에, 본 발명에서는, N 은 0.0050 ％ 이하로 한정하였다.

Nb : 0.005 ％ 이상 0.050 ％ 이하

Nb 는, 탄화물 형성능이 높고, C 를 고정시킴과 함께, 열연 조직을 미세화시키고, r 치를 높게 하는 작용을 가져, 성형성 향상에 기여한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.005 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.050 ％ 를 초과하는 과잉의 함유는, 열간 변형 저항을 증가시키고, 열연시의 압연 부하를 증대시킨다. 이 때문에, Nb 는 0.005 ∼ 0.050 ％ 의 범위로 한정하였다.

또한, Nb 는 상기한 범위에서, 또한 C 를 고정시키는 의미로부터, 다음 (1) 식을 만족하도록 조정하여 함유한다.

0.3 ≤ (Nb/92.9)/(C/12) ≤ 0.9 ‥‥(1)

(여기서, Nb, C : 각 원소의 함유량 (질량％))

(Nb/92.9)/(C/12) 는, Nb 와 C 의 원자비로서, (Nb/92.9)/(C/12) 가 0.3 미만에서는, C 의 고정이 불충분하고 부품 성형시에 스트레처 스트레인을 발생시켜, 표면 품질이 저하된다. 한편, 0.9 를 초과하면, 고용 C 가 부족하여 BH 성이 저하된다. 이 때문에, (Nb/92.9)/(C/12) 는 0.3 ∼ 0.9 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.5 ∼ 0.8 이다.

Co : 0.05 ％ 이하, Cu : 0.05 ％ 이하, Cr : 0.05 ％ 이하, Mo : 0.05 ％ 이하 중 1 종 또는 2 종 이상

Co, Cu, Cr, Mo 는 모두, Nb 만큼 강하지는 않지만, C 와 상호 작용을 갖는 원소로서, 선택적으로 1 종 또는 2 종 이상을 함유한다. Co, Cu, Cr, Mo 는, 상온에서는 C 를 트랩 (포획) 하여 그 확산을 지체시키고, 한편, 도장 베이킹 처리시에는, C 와 괴리되어 BH 성 향상에 기여한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 Co, Cu, Cr, Mo 는 각각 0.01 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, Co, Cu, Cr, Mo 가 각각 0.05 ％ 를 초과하는 다량의 함유는, C 를 지나치게 고정시켜 BH 성이 저하된다. 이 때문에, Co 는 0.05 ％ 이하, Cu 는 0.05 ％ 이하, Cr 은 0.05 ％ 이하, Mo : 0.05 ％ 이하로 각각 한정하였다. 또한, 이와 같은 효과는, 조질 압연 후에 저온에서의 열처리를 실시함으로써, 더욱 현저해진다.

또한, 본 발명에서는, Co, Cu, Cr, Mo 는, 상기한 범위에서, 또한 다음 (2) 식을 만족하도록 조정하여 함유한다.

0.5 ≤ {(Co/58.9) ＋ (Cu/63.5) ＋ (Cr/52.0) ＋ (Mo/95.9)}/(C/12) ≤ 5.0 ‥‥(2)

(Co, Cu, Cr, Mo, C : 각 원소의 함유량 (질량％))

{(Co/58.9) ＋ (Cu/63.5) ＋ (Cr/52.0) ＋ (Mo/95.9)}/(C/12) 는, Co, Cu, Cr, Mo 의 합계량과 C 의 원자비로서, {(Co/58.9) ＋ (Cu/63.5) ＋ (Cr/52.0) ＋ (Mo/95.9)}/(C/12) 가 0.5 미만에서는, C 의 트랩이 불충분하고 부품 성형시에 스트레처 스트레인을 발생시키기 쉽게 하여, 표면 품질을 저하시킬 가능성이 있다. 한편, 5.0 을 초과하면, 고용 C 가 부족하여 BH 성이 저하된다. 이 때문에, {(Co/58.9) ＋ (Cu/63.5) ＋ (Cr/52.0) ＋ (Mo/95.9)}/(C/12) 를 0.5 ∼ 5.0 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 1.0 ∼ 3.0 이다.

상기한 성분이 기본 성분인데, 기본 성분에 더하여, 추가로 선택 원소로서 B : 0.0050 ％ 이하를 함유할 수 있다.

B : 0.0050 ％ 이하

B 는, 입계에 편석되어, 내 2 차 가공 취화성을 향상시키는 원소로서, 이와 같은 효과를 확보하기 위해서는 0.0003 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.0050 ％ 를 초과하여 함유하더라도, 효과가 포화되어 함유량에 걸맞는 효과를 기대할 수 없기 때문에, 경제적으로 불리해진다. 이 때문에, 함유하는 경우에는 B 는 0.0050 ％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.0030 ％ 이하이다.

상기한 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물을 함유한다. 불가피적 불순물로는, Ca, REM, Sb, Sn, Zn 을 들 수 있고, Ca : 0.01 ％ 이하, REM : 0.01 ％ 이하, Sb : 0.01 ％ 이하, Sn : 0.1 ％ 이하, Zn : 0.01 ％ 이하를 허용할 수 있다.

본 발명에서는, 상기한 조성의 강 소재에, 열연 공정과, 냉연 공정과, 어닐링 공정과, 추가로 조질 압연 공정을 순차 실시하여, 냉연 강판으로 한다.

또한, 강 소재의 제조 방법은, 특별히 한정할 필요가 없지만, 상기한 조성의 용강을, 전로법 (轉爐法), 전로법 (電爐法) 등의 상용의 용제 방법으로 용제하고, 연속 주조법 등의 상용의 주조 방법으로 슬래브 등의 강 소재로 하는 것이 바람직하다. 강 소재의 주조 방법은, 성분의 매크로한 편석을 방지하기 위하여 연속 주조법으로 하는 것이 바람직하지만, 조괴법, 박슬래브 주조법에 의해서도 전혀 문제는 없다.

열연 공정에서는, 열간 압연을 위한 가열은, 강 소재 (슬래브) 를 일단 실온까지 냉각시키고, 그 후 재가열하는 방법에 추가로, 실온까지 냉각시키지 않고, 온편 (溫扁) 인 채로 가열로에 장입 (裝入) 하거나, 또는 근소한 보열을 실시한 후에 바로 압연하는 직송 압연·직접 압연 등의 에너지 절약 프로세스도 문제없이 적용할 수 있다.

열연 공정은, 강 소재에 가열하고, 조 (粗) 압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고, 이어서 권취하는 공정으로 하는 것이 바람직하다.

강 소재의 가열 온도는, 1000 ∼ 1300 ℃ 로 하는 것이 바람직하다. 가열 온도가 1000 ℃ 미만에서는, 변형 저항이 높고 압연 하중이 증대되어, 열간 압연시의 트러블 발생의 위험도가 증대된다. 한편, 1300 ℃ 를 초과하는 고온에서는, 산화 중량의 증가에 수반하여 스케일 로스가 증대된다.

가열된 강 소재는, 조압연에 의해 시트 바가 된다. 조압연의 조건은 특별히 한정할 필요는 없고, 통상적인 방법에 따라 실시할 수 있다. 또한, 강 소재 가열 온도를 낮게 하고, 또한 열간 압연시의 트러블을 방지하는 관점에서는, 시트 바를 가열하는 이른바 시트 바 히터를 병용하는 것은 유효한 방법이다.

이어서, 시트 바를 마무리 압연하여 열연판으로 한다. 이 때, 마무리 압연 종료 온도는 860 ℃ 이상으로 한다. 이것은, 냉간 압연 및 재결정 어닐링 후에 우수한 딥드로잉성이 얻어지도록 미세한 열연판 조직을 얻기 위해서이다. 마무리 압연 종료 온도가 860 ℃ 미만에서는, 표층부가 변태점 이하가 되어 조대 입자가 형성되거나, 미재결정 γ 로부터의 변태 집합 조직이 강하게 발달하고, 냉연 어닐링 후에 집합 조직이 발달하지 않고, 또한 열간 압연시의 압연 부하가 높아진다. 이와 같은 점에서, 마무리 압연 종료 온도는 860 ℃ 이상으로 한정하였다. 한편, 마무리 압연 종료 온도가 980 ℃ 를 초과하여 고온이 되면, 조직이 조대화되어, 냉연 어닐링 후의 재결정 집합 조직의 형성 및 발달을 방해하고, 고 r 치가 얻어지지 않는 경우가 있기 때문에, 980 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 보다 바람직한 마무리 압연 종료 온도는 880 ∼ 940 ℃ 이다.

또한, 열간 압연시의 압연 하중의 저감을 위하여, 마무리 압연의 일부 또는 전부의 패스간에서 윤활 압연으로 해도 된다. 윤활 압연을 실시하는 것은, 강판 형상의 균일화나 재질의 균질화의 관점에서도 유효하다. 또한, 윤활 압연 시의 마찰 계수는 0.10 ∼ 0.25 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 인접하는 시트 바끼리를 접합하여, 연속적으로 마무리 압연하는 연속 압연 프로세스로 하는 것도 바람직하다. 연속 압연 프로세스로 하는 것은, 열간 압연의 조업 안정성의 관점에서 바람직하다.

마무리 압연 종료 후, 열연판은 권취된다. 권취 온도는 550 ∼ 720 ℃ 의 범위의 온도로 한다. 권취 온도가 550 ℃ 미만에서는, NbC 의 석출이 불충분해진다. 한편, 720 ℃ 를 초과하는 고온에서는, 결정립이 조대화되어 강판 강도의 저하를 초래한다. 또한, 권취 온도를 720 ℃ 를 초과하는 고온으로 하면, 냉연 어닐링 후의 고 r 치화를 방해하여 성형성이 저하되는 경우가 있다. 이 때문에, 권취 온도는 550 ∼ 720 ℃ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 660 ℃ 이하이다.

열연 공정을 종료한 열연판은, 이어서 냉연 공정이 실시된다.

또한, 냉연 공정의 전에는 적절히 산세를 실시하는 것이 바람직하다. 산세 방법은 상용의 방법을 모두 적용할 수 있다.

냉연 공정에서는, 원하는 치수의 냉연판으로 할 수 있으면 되고, 그 조건은 특별히 한정할 필요는 없지만, 냉간 압연의 압하율은, 50 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. r 치가 높고, 성형성이 양호한 강판을 얻기 위해서는 높은 냉연 압하율로 하는 것이 유효하고, 압하율이 50 ％ 미만에서는 {111} 재결정 집합 조직이 발달되지 않아, 딥드로잉성이 저하되는 경우가 있다. 한편, 냉연 압하율을 높게 하면 할수록, r 치는 상승하지만, 냉연 압하율이 85 ％ 를 초과하면 그 효과가 포화되어, 더욱 롤에 대한 압연 부하가 증가된다. 이 때문에, 냉연 압하율은 50 ％ 이상 85 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

냉연 공정을 종료한 냉연판은, 어닐링 처리가 실시되어 냉연 어닐링판으로 하는 어닐링 공정이 실시된다. 본 발명에서는, 어닐링 처리는, 바람직하게는 연속 어닐링 라인에서, 냉연판을 어닐링 온도 : 760 ∼ 900 ℃ 의 범위의 온도에서 균열한 후, 300 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 10 ℃/s 이상으로 하여 냉각시키는 처리로 한다.

어닐링 온도가, 760 ℃ 미만에서는, 미재결정 조직이 잔류하고 연성이 저하된다. 한편, 900 ℃ 를 초과하는 고온에서는, 어닐링시에 오스테나이트상이 생성되어, 냉각 후의 저온 변태상을 생성하거나 고용 C 량을 증가시켜, 내시효성을 저하시킨다. 이 때문에, 어닐링 온도는 760 ∼ 900 ℃ 의 범위의 온도로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 800 ℃ 이상이다.

또, 균열 후의 냉각 속도가, 300 ℃ 까지의 평균 냉각 속도로 10 ℃/s 미만에서는, 냉각이 지나치게 느리고, 고용 C 가 세멘타이트로서 재석출되어, BH 성이 저하된다. 이 때문에, 균열 후의 냉각 속도는 300 ℃ 까지의 평균 냉각 속도로 10 ℃/s 이상으로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 40 ℃/s 이하이다.

또한, 어닐링 공정을 종료한 냉연 어닐링판의 조직은, 페라이트 단상 조직이 된다. 페라이트상 이외의, 예를 들어 마텐자이트상 등의 제 2 상이 존재하면, 내시효성이 변화되기 때문에, 그 후의 조질 압연이나 저온 열처리의 제조 조건이 본 발명에 있어서의 최적 조건으로부터 벗어나게 된다.

어닐링 공정을 종료한 냉연 어닐링판에는, 전기 도금 등의 도금 처리를 실시해도 된다. 도금 처리로는, 순아연 도금 처리, 아연을 주성분으로 하여 합금 원소를 첨가한 아연계 합금 도금 처리, 또는 Al 이나 Al 을 주성분으로 하여 합금 원소를 첨가한 Al 계 합금 도금 처리 등을 들 수 있다.

이어서, 어닐링 공정을 종료한 냉연 어닐링판 또는 추가로 도금 처리가 실시된 냉연 어닐링판 (도금판) 은 조질 압연 공정이 실시된다.

조질 압연 공정에서는, 냉연 어닐링판 또는 도금판에, 형상 교정, 표면 조도의 조정 등을 목적으로 한 조질 압연 또는 레벨러 가공이 실시된다. 조질 압연 또는 레벨러 가공에 있어서의 신장률은 0.2 ∼ 1.0 ％ 의 범위로 한다. 신장률이 0.2 ％ 미만에서는, 형상 교정, 표면 조도의 조정이라는 소기의 목적을 달성할 수 없다. 한편, 신장률이 1.0 ％ 를 초과하여 많아지면, 항복점이 증가되고, 예를 들어 외판 패널로 성형했을 때에 면 변형 등의 표면 품질이 저하된다. 이 때문에, 조질 압연에 있어서의 신장률은 0.2 ∼ 1.0 ％ 로 한정하였다. 또한, 조질 압연과 레벨러 가공에서는, 가공 형식이 상이하지만, 그 효과는 크게 상이가 없는 것을 확인하였다.

조질 압연 공정을 거친 냉연 어닐링판 또는 도금판은, 추가로 저온에서의 열처리가 실시된다. 조질 압연 공정 후에 실시되는 저온의 열처리는, 내시효성과 베이킹 경화성을 겸비시키기 위하여 중요하다.

본 발명에서는, 저온의 열처리는, 70 ∼ 140 ℃ 의 범위의 온도에서, 10 min ∼ 10 h 간 유지하는 열처리로 한다.

열처리 온도가 70 ℃ 미만에서는, 항복 연신의 저하가 적고, 한편, 140 ℃ 를 초과하면, 다시 항복 연신이 발생한다. 상기한 범위의 조질 압연에서는, 조질 압연 직후에는 다소의 항복 연신이 존재하고 있지만, 70 ∼ 140 ℃ 의 온도 범위에서 열처리를 실시함으로써, 항복 연신은 저감된다. 이 현상의 상세한 기구 에 대해서는, 현재까지는 명확해지지는 않았지만, 본 발명자들은, C 와 조질 압연시에 도입된 전위의 상호 작용에 의해, 항복 연신이 저하된 것으로 추정하고 있다.

본 발명에서는, 상기한 범위 내의 온도에서, 유지 시간이 10 min 미만에서는, C 와 도입된 전위의 상호 작용이 충분히 작용하지 않고, 항복 연신이 잔존하기 때문에, 가공 후의 표면 품질이 저하된다. 한편, 10 h 를 초과하여 장시간 유지로 하면, 도입된 전위가 C 에 강고하게 고착되기 때문에, 항복 연신이 재차 커진다. 또, 장시간의 유지는 생산성을 저해시킨다. 이와 같은 점에서, 조질 압연 공정 후의 열처리는 70 ∼ 140 ℃ 의 범위의 온도에서, 10 min ∼ 10 h 유지하는 처리로 하였다.

이하, 추가로 실시예에 기초하여, 본 발명을 상세하게 설명한다.

실시예

표 1 에 나타내는 조성의 용강을, 상용의 용제로인 전로 (轉爐) 에서 용제하고, 상용의 연속 주조법으로 슬래브 (강 소재 : 두께 250 ㎜) 로 하였다. 이들 슬래브를 1250 ℃ 로 가열하고, 조압연하여 시트 바로 하였다. 이어서 이들 시트 바에, 표 2 에 나타내는 조건으로 마무리 압연을 실시하여 열연판으로 하고 코일상으로 권취하였다. 이어서, 코일상으로 권취한 열연판에, 산세 처리를 실시하여 표면 스케일을 제거한 후, 추가로 표 2 에 나타내는 조건의 냉연 공정을 실시하여 냉연판으로 하였다.

이들 냉연판에, 추가로 표 2 에 나타내는 조건으로, 연속 어닐링 라인에 의한 어닐링 처리를 실시하여 냉연 어닐링판으로 하는 어닐링 공정을 실시하였다. 추가로 이들 냉연 어닐링판에, 표 2 에 나타내는 조건으로, 조질 압연을 실시하는 조질 압연 공정과, 추가로 표 2 에 나타내는 조건으로 열처리를 실시하였다.

얻어진 냉연 어닐링판으로부터 시험편을 채취하고, 조직 관찰, 인장 시험, 베이킹 경화 시험, 시효 시험을 실시하여, 미시 조직, 인장 특성, 베이킹 경화성, 내시효성을 조사하였다. 시험 방법은 다음과 같이 하였다.

(1) 조직 관찰

얻어진 냉연 어닐링판으로부터 조직 관찰용 시험편을 채취하고, 압연 방향에 평행한 단면 (L 단면) 을 연마하고, 나이탈 부식시켜, 광학 현미경 (배율 : 400 배) 으로 조직을 관찰하고, 촬상하여 화상 해석에 의해 페라이트상의 면적률을 구하고, 체적률로 하였다. 광학 조직 사진에서는, 페라이트상의 입내 (粒內) 는 부식되지 않아 백색을 나타낸다. 페라이트상 이외의 검게 부식되는 제 2 상이 존재하는 경우에는, 주사형 전자 현미경 (배율 : 3000 배) 으로 조직을 관찰하고, 촬상하여 화상 해석에 의해 제 2 상의 체적률을 구하였다. 주사형 전자 현미경 조직 사진에서는, 페라이트상은 약간 검은 콘트라스트를 나타내고, 마텐자이트상은 흰 콘트라스트를 나타내는 입자로서, 또 탄화물이 라멜라상 또는 점렬상으로 생성되어 있는 영역을 펄라이트 및 베이나이트상으로 하였다. 단, 직경 0.2 ㎛ 이하의 미세한 제 2 상은 제외하였다.

(2) 인장 시험

얻어진 냉연 어닐링판으로부터, 시험편의 인장 방향이 압연 방향에 대해 90°방향 (C 방향) 이 되도록, JIS 5 호 시험편 (GL : 50 ㎜) 을 채취하고, JIS Z 2241 의 규정에 준거하여, 크로스 헤드 속도 10 ㎜/min 으로 인장 시험을 실시하고, 인장 특성 (인장 강도 (TS), 연신 (El)) 을 구하였다.

(3) 베이킹 경화 시험

얻어진 냉연 어닐링판으로부터, 시험편의 인장 방향이 압연 방향에 대해 90°방향 (C 방향) 이 되도록, JIS 5 호 시험편 (GL : 50 ㎜) 을 채취하고, 그 시험편에 2 ％ 의 예비 변형을 부여한 후, 170 ℃ × 20 min 의 도장 베이킹 상당 처리를 실시하였다. 그리고, 재인장을 실시하여, 열처리 후의 상항복점 (항복 응력) 을 구하였다. 얻어진 열처리 후의 상항복점과 예비 변형에서의 최고 응력의 차를 구하고, 베이킹 경화량 (BH 량) 으로 하였다.

(4) 시효 시험

얻어진 냉연 어닐링판으로부터, 시험편의 인장 방향이 압연 방향에 대해 90°방향 (C 방향) 이 되도록, JIS 5 호 시험편 (GL : 50 ㎜) 을 채취하고, 시효 온도 (38 ℃) 에서 6 개월간 유지하였다. 유지 후, (2) 인장 시험과 동일하게 인장 시험을 실시하고, 항복 연신을 구하였다. 항복 연신이 0.8 ％ 이하인 경우를 내시효성이 우수한 것으로 하여 ○ 로 평가하였다. 그 이외의 경우를 × 로 하였다.

얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.

본 발명예는 모두, 페라이트 단상 조직을 갖고, 인장 강도 (TS) 가 340 ∼ 440 ㎫ 급이고, 40 ％ 이상의 연신 (El) 을 갖고 가공성이 우수하고, 또한 BH 량이 30 ㎫ 이상으로 우수한 베이킹 경화성을 나타내고, 또한 시효 처리 후의 항복 연신이 0.8 ％ 이하로 적어, 내시효성이 우수한 고강도 냉연 강판으로 되어 있다. 또한, 본 발명예에 대해서는, 별도로 r 치의 조사를 실시하여, 평균 r 치로 1.6 이상의 높은 값이 확보되어 있는 것을 확인하였다. 한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는, 조직이 페라이트상 이외의 제 2 상을 많이 함유하고, 연신 (El) 이 낮아 성형성이 저하되어 있거나, BH 량이 30 ㎫ 미만으로 베이킹 경화성이 저하되어 있거나, 시효 처리 후에 0.8 ％ 를 초과하는 항복 연신이 발생하여, 내시효성이 저하되어 있다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.0010 ％ 이상 0.0080 ％ 이하, Si : 1.0 ％ 이하,
Mn : 0.1 ％ 이상 1.8 ％ 이하, P : 0.100 ％ 이하,
S : 0.03 ％ 이하, sol.Al : 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하,
N : 0.0050 ％ 이하, Nb : 0.005 ％ 이상 0.050 ％ 이하
를 함유하고, Nb 함유량 및 C 함유량이 하기 (1) 식을 만족하고, 또한 Co : 0.05 ％ 이하, Cu : 0.05 ％ 이하, Cr : 0.05 ％ 이하, Mo : 0.05 ％ 이하로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종을 하기 (2) 식을 만족하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물을 함유하는 조성을 갖는 강 소재를 준비하고,
그 강 소재에, 마무리 압연 종료 온도 : 860 ℃ 이상으로 하고, 550 ∼ 720 ℃ 의 범위의 권취 온도에서 권취하는 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고,
그 열연판에 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하고,
그 냉연판에, 어닐링 온도 : 760 ∼ 900 ℃ 의 범위의 온도에서 균열한 후, 300 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 10 ℃/s 이상으로 하여 냉각시키는 어닐링을 실시하여 냉연 어닐링판으로 하고,
그 냉연 어닐링판에, 신장률 : 0.2 ∼ 1.0 ％ 로 조질 압연 또는 레벨러 가공을 실시하고,
70 ∼ 140 ℃ 의 범위의 온도에서, 10 min ∼ 10 h 유지하는 열처리를 실시하는 것을 포함하는, 내시효성과 베이킹 경화성이 우수한 고강도 냉연 강판의 제조 방법:
0.3 ≤ (Nb/92.9)/(C/12) ≤ 0.9 ‥‥(1)
0.5 ≤ [(Co/58.9) ＋ (Cu/63.5) ＋ (Cr/52.0) ＋ (Mo/95.9)]/(C/12) ≤ 5.0 ‥‥(2)
여기서, Nb, C, Co, Cu, Cr, Mo : 각 원소의 함유량 (질량％).
제 1 항에 있어서,
상기 강 소재가, 상기 조성에 더하여, 추가로 질량％ 로, B : 0.0050 ％ 이하를 함유하는 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 냉간 압연이, 압하율 50 ％ 이상 85 ％ 이하로 실시되는 냉간 압연인 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉연 어닐링판이, 페라이트 단상 조직을 갖는 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉연 어닐링판에 도금 처리를 실시하는 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉연 강판이, 상온에서의 시효 후의 항복 연신이 0.8 ％ 이하인 냉연 강판인 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉연 강판이, 베이킹 경화 후의 항복 응력 증가량이 30 ㎫ 이상인 냉연 강판인 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉연 강판이, 인장 강도가 340 ∼ 440 ㎫ 인 냉연 강판인 고강도 냉연 강판의 제조 방법.