KR20150086549A - 강재 및 충격 흡수 부재 - Google Patents

Abstract

충격 흡수 에너지가 높고, 충격 하중 부하시의 균열의 발생이 억제된 충격 흡수 부재의 소재가 되는 강재는, 질량%로, C：0.05~0.18%, Mn：1~3%, Si＋Al：0.5% 이상 2.5% 미만, N：0.001~0.015%, 경우에 따라, Cr：0.5% 이하, Mo：0.2% 이하, Ti：0.05% 이하, Nb：0.05% 이하, V：0.2% 이하, B：0.002% 이하, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 가지고, 평균 간격 1㎛ 이하의 라스 조직으로 구성되는 베이나이트의 면적율이 70% 이상, 마텐자이트의 면적율이 5~30%이며, 또한 하기 식(1) 및 (2)를 만족하는 강 조직을 가진다：(1) 1.2≤H_M0/H_B0≤1.6 (2) 0.90≤{(H_M10/H_M0)/(H_B10/H_B0)}≤1.3 식 중, H_M0 및 H_M10는 상기 마텐자이트의, H_B0 및 H_B0는 상기 베이나이트의, 각각 초기 및 10% 인장 변형 후의 평균 나노 경도를 의미한다.

Description

강재 및 충격 흡수 부재{STEEL MATERIAL AND SHOCK-ABSORBENT MEMBER}

본 발명은 강재 및 충격 흡수 부재에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은, 충격 하중 부하시에 있어서의 균열의 발생이 억제되고, 또한 유효 유동 응력이 높은 충격 흡수 부재와, 그 소재로서 매우 적합한 강재에 관한 것이다.

최근, 지구 환경 보호의 관점에서 자동차의 CO₂ 배출량 저감을 위한 하나의 수단으로서, 자동차 차체의 경량화가 요구되고 있고, 자동차용 강재의 고강도화가 지향되고 있다. 이는, 강재의 강도를 향상시킴으로써, 자동차용 강재의 박육화가 가능해지기 때문이다. 한편, 자동차의 충돌 안전성 향상에 대한 사회적 요구도 한층 더 높아지고 있다. 이 때문에, 단순히 강재의 고강도화 뿐만 아니라, 주행 중에 충돌한 경우의 내충격성에도 뛰어난 강재의 개발이 요망되고 있다.

여기서, 충돌시의 자동차용 강재의 각 부위는, 수십(s^－1) 이상의 높은 일그러짐 속도로 변형을 받으므로, 동적 강도 특성이 뛰어난 고강도 강재가 요구된다. 이러한 고강도 강재로서, 정동차(정적 강도와 동적 강도의 차이)가 높은 저합금 TRIP강, 및 마텐자이트를 주체로 하는 제2상을 가지는 복상 조직 강과 같은 고강도 복상 조직 강재가 알려져 있다.

저합금 TRIP강에 관해서는, 예를 들면, 특허 문헌 1에, 동적 변형 특성이 뛰어난 자동차 충돌 에너지 흡수용의 가공 유기 변태형 고강도 강판(TRIP 강판)이 개시되어 있다.

한편, 마텐자이트를 주체로 하는 제2상을 가지는 복상 조직 강판에 관해서는, 하기와 같은 제안이 있다.

특허 문헌 2에는, 미세한 페라이트 입자로 이루어지고, 결정 입경이 1.2㎛ 이하인 나노 결정 입자의 평균 입경 ds와, 결정 입경이 1.2㎛를 초과하는 미크로 결정 입자의 평균 결정 입경 dL이 dL/ds≥3의 관계를 만족하는, 강도와 연성 밸런스가 뛰어나고, 또한, 정동차가 170MPa 이상인 고강도 강판이 개시되어 있다.

특허 문헌 3에는, 평균 입경이 3㎛ 이하인 마텐자이트와 평균 입경이 5㎛ 이하인 마텐자이트의 2상 조직으로 이루어지고, 정동비가 높은 강판이 개시되어 있다.

특허 문헌 4에는, 평균 입경이 3.5㎛ 이하인 페라이트상을 75% 이상 함유하고, 잔부가 템퍼링 마텐자이트로 이루어지는, 충격 흡수 특성이 뛰어난 냉연 강판이 개시되어 있다.

특허 문헌 5에는, 미리 일그러짐을 더하여 페라이트와 마텐자이트로 구성되는 2상 조직으로 하고, 5×10²~5×10³/s의 일그러짐 속도에 있어서의 정동차가 60MPa 이상인 냉연 강판이 개시되어 있다.

특허 문헌 6에는, 85% 이상의 베이나이트와 마텐자이트 등의 경질상만으로 이루어지는 내충격 특성이 뛰어난 고강도 열연 강판이 개시되어 있다.

일본국 특허공개 평 11－80879호 공보 일본국 특허공개 2006－161077호 공보 일본국 특허공개 2004－84074호 공보 일본국 특허공개 2004－277858호 공보 일본국 특허공개 2000－17385호 공보 일본국 특허공개 평 11－269606호 공보

그러나, 종래의 충격 흡수 부재의 소재인 강재에는, 다음과 같은 과제가 있다. 즉, 충격 흡수 부재(이하, 간단히 「부재」라고도 한다)의 충격 흡수 에너지를 향상시키기 위해서는, 충격 흡수 부재의 소재인 강재(이하, 간단히 「강재」라고도 한다)의 고강도화가 필수이다.

그러나, 「소성과 가공」제46권 534호 641~645페이지에, 충격 흡수 에너지를 결정짓는 평균 하중(F_ave)이,

F_ave∝(σY·t²)/4

σY：유효 유동 응력

t：판두께로서 주어지는 것이 개시되어 있는 것으로부터 이해되는 바와 같이, 충격 흡수 에너지는 강재의 판 두께에 크게 의존한다. 따라서, 간단히 강재를 고강도화하는 것만으로는, 충격 흡수 부재에 대해 박육화와 고충격 흡수 성능을 양립시키는 것에는 한계가 있다.

또한 예를 들면, 국제 공개 제2005/010396호 팜플렛, 국제 공개 제2005/010397호 팜플렛, 또한 국제 공개 제2005/010398호 팜플렛에도 개시되는 바와 같이, 충격 흡수 부재의 충격 흡수 에너지는, 그 형상에도 크게 의존한다. 따라서, 소성 변형 일량을 증대시키도록 충격 흡수 부재의 형상을 최적화함으로써, 단순히 강재를 고강도화하는 것만으로는 달성할 수 없는 레벨까지, 충격 흡수 부재의 충격 흡수 에너지를 비약적으로 높일 수 있을 가능성이 있다.

그러나, 소성 변형 일량을 증대시키도록 충격 흡수 부재의 형상을 최적화했다고 해도, 강재가 그 소성 변형 일량에 견딜 수 있는 변형능을 가지지 않으면, 상정해 있던 소성 변형이 완료되기 전에, 충격 흡수 부재에 조기에 균열이 생겨 버린다. 이렇게 되면, 소성 변형 일량을 증대시킬 수 없어, 충격 흡수 에너지를 비약적으로 높일 수 없다. 또한, 충격 흡수 부재에 조기에 균열이 생기면, 이 충격 흡수 부재에 인접하여 배치된 다른 부재를 손상시키는 등의 예기치 못한 사태를 초래할 수도 있다.

종래는, 충격 흡수 부재의 충격 흡수 에너지가 강재의 동적 강도에 의존한다는 기술 사상에 의거하여, 강재의 동적 강도를 높이는 것이 지향되어 왔다. 그러나, 간단히 강재의 동적 강도를 높이는 것을 지향하는 것은, 현저한 변형능의 저하를 초래하는 경우가 있다. 이 때문에, 소성 변형 일량을 증대시키도록 충격 흡수 부재의 형상을 최적화했다고 해도, 충격 흡수 부재의 충격 흡수 에너지를 비약적으로 높일 수 있다고는 할 수 없었다.

또한, 지금까지는, 상기 기술 사상에 의거하여 제조된 강재의 사용을 전제로 하고, 따라서, 기존 강재의 변형능을 전제로 하여, 충격 흡수 부재 형상의 최적화가 검토되어 왔다. 이 때문에, 소성 변형 일량을 증대시키도록 강재의 변형능을 높이고, 또한 얻어진 강재를 소재로 하는 충격 흡수 부재의 형상을 최적화한다고 하는 시도는, 지금까지는 충분히 이루어지지 않았다.

상술한 것처럼, 충격 흡수 부재의 충격 흡수 에너지를 높이기 위해서는, 소성 변형 일량을 증대시키도록, 소재에 이용하는 강재를 고강도화할 뿐만 아니라, 충격 흡수 부재의 형상을 최적화하는 것도 중요하다.

소재가 되는 강재에 관해서, 소성 변형 일량의 증대가 가능해지도록 충격 흡수 부재의 형상을 최적화하기 위해서는, 충격 하중 부하시에 있어서의 균열의 발생을 억제하면서, 소성 변형 일량을 증대시키도록, 강재의 유효 유동 응력을 높이는 것이 중요하다. 또한, 충돌시에 있어서의 충격 흡수 부재의 좌굴 방향이, 충격 흡수 부재의 설계시에 있어서 상정하고 있던 좌굴 방향과 차이가 생긴 경우에도, 균열이 억제되어, 높은 충격 흡수 에너지가 얻어지도록, 부재에 대하여 로버스트성의 향상이 요구된다.

본 발명자 들은, 충격 흡수 에너지가 높고, 또한 로버스트성이 뛰어난 충격 흡수 부재를 실현하기 위해, 소재가 되는 강재에 관하여, 부재로 했을 때의 충격 하중 부하시에 있어서의 균열 발생의 억제, 로버스트성의 향상, 유효 유동 응력의 향상을 가능하게 하는 수법을 검토한 결과, 이하에 열기하는 새로운 지견을 얻었다.

(A) 충격 흡수 부재의 충격 흡수 에너지를 높이기 위해서는, 강재에 대하여 5%의 진(眞)일그러짐을 부여했을 때의 유효 유동 응력(이하, 「5% 유동 응력」이라고 기재한다)을 향상시키는 것이 유효하다.

(B) 충격 하중 부하시에 있어서의 부재의 균열의 발생을 억제하기 위해서는, 강재의 일정한 신장과 국부 연성을 향상시키는 것이 유효하다.

(C) 충격 하중 부하시에 있어서의 균열의 억제에 관한 부재의 로버스트성을 향상시키기 위해서는, 강재의 국부 연성을 향상시키는 것이 유효하다.

(D) 강재의 5% 유동 응력을 높이기 위해서는, 항복 강도 및 저(低)일그러짐역에 있어서의 가공 경화 계수(n치)를 향상시키는 것이 유효하다.

(E) 강재의 항복 강도와 저일그러짐역에 있어서의 가공 경화 계수를 향상시키기 위해서는, 강재의 강 조직을, 베이나이트를 주상으로 하고, 베이나이트보다 경질인 마텐자이트를 제2상에 함유하는 복상 조직으로 하는 것이 필요하다.

(F) 베이나이트를 주상으로 하는 복상 조직 강재의 항복 강도와 국부 연성은, 베이나이트 면적율과 베이나이트의 라스 조직의 평균 간격(이하, 「평균 라스 간격」이라고도 한다)에 의존한다. 따라서, 베이나이트를 주상으로 하는 복상 조직 강재에 있어서 높은 항복 강도와 높은 국부 연성을 얻기 위해서는, 평균 라스 간격의 상한을 한정한 베이나이트 면적율의 하한을 한정할 필요가 있다.

(G) 제2상에 함유되는 마텐자이트는, 저일그러짐역에 있어서의 가공 경화 계수의 향상과 일정 신장의 향상에 기여한다. 따라서, 마텐자이트 면적율의 하한을 한정할 필요가 있다.

(H) 한편, 마텐자이트 면적율이 과대하면, 국부 연성의 저하를 초래한다. 따라서 마텐자이트 면적율의 상한을 한정할 필요가 있다.

(I) 주상인 베이나이트와 제2상에 함유되는 마텐자이트의 경도비가 과대하면, 소성 변형에 의해서 가동 전위가 발생하기 쉬워지기 때문에, 강재의 항복 강도가 저하된다. 따라서, 주상인 베이나이트와 마텐자이트의 경도비의 상한을 한정할 필요가 있다.

(J) 한편, 주상인 베이나이트와 제2상에 함유되는 마텐자이트의 경도비가 과소하면, 마텐자이트를 함유시킴으로써 얻어지는 저일그러짐역에 있어서의 가공 경화 계수의 향상과 일정한 신장의 향상을 도모하는 것이 곤란해진다. 따라서, 주상인 베이나이트와 마텐자이트의 경도비의 하한을 한정할 필요가 있다.

(K) 베이나이트를 주상으로 하는 복상 조직 강재에 있어서, 소성 변형에 의해 베이나이트에만 일그러짐이 집중하여 가공 경화하면, 베이나이트 중의 전단대나 입계를 따라서 균열이 발생하기 쉬워져, 국부 연성이 저하된다. 한편, 소성 변형에 의해 제2상이 과도하게 경화하면, 주상과 제2상의 경도 차이가 커지기 때문에, 양자의 계면으로부터 균열이 발생하기 쉬워져, 역시 국부 연성이 저하된다. 따라서, 베이나이트를 주상으로 하는 복상 조직 강재에 있어서 높은 국부 연성을 얻기 위해서는, 주상인 베이나이트와 제2상의 사이에서 일그러짐을 적절히 분배시킬 필요가 있다. 즉, 소성 변형 시에 주상인 베이나이트와 제2상을 동일한 정도로 가공 경화시키는 것이 필요하다. 이를 위한 지표로서, 10% 인장 변형 후의 가공 경화율의 비율을 이용하는 것이 매우 적합하다. 즉, 베이나이트를 주상으로 하여 제2상에 마텐자이트를 함유하는 복상 조직 강재에 있어서는, 10% 인장 변형 후의 베이나이트의 가공 경화율과 10% 인장 변형 후의 마텐자이트의 가공 경화율의 비에 대하여 상한 및 하한을 한정할 필요가 있다.

상기의 새로운 지견에 의거하는 본 발명은 질량%로, C：0.05% 이상 0.18% 이하, Mn：1%이상 3% 이하, Si＋Al：0.5% 이상 2.5% 미만, N：0.001% 이상 0.015% 이하, 경우에 따라, 또한 Cr：0.5% 이하 및 Mo：0.2% 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종, Ti：0.05% 이하, Nb：0.05% 이하 및 V：0.2% 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상, 및 B：0.002% 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 가지고；평균 간격 1㎛ 이하의 라스 조직으로 구성되는 베이나이트의 면적율이 70% 이상, 마텐자이트의 면적율이 5% 이상 30% 이하임과 더불어, 하기 식(1) 및 (2)를 만족하는 강 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 강재이다.

식 중,

H_M0는 상기 마텐자이트의 초기 평균 나노 경도를 의미하고,

H_B0는 상기 베이나이트의 초기 평균 나노 경도를 의미하고,

H_M10는 10% 인장 변형 후의 상기 마텐자이트의 평균 나노 경도를 의미하고, 그리고 H_B10는 10% 인장 변형 후의 상기 베이나이트의 평균 나노 경도를 의미한다.

다른 측면에 있어서, 본 발명은, 축압괴하여 주름형으로 소성 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수부를 가지는 충격 흡수 부재로서, 상기 충격 흡수부가 상기 강재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 부재이다.

또한 다른 별도의 측면에 있어서, 본 발명은, 굽힘압괴하여 소성 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수부를 가지는 충격 흡수 부재로서, 상기 충격 흡수부가 상기 강재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 부재이다.

본 발명에 관련된 강재는, 축압괴하여 주름형으로 소성 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수부를 가지는 충격 흡수 부재, 특히 자동차용의 충격 흡수 부재에 있어서의 그 충격 흡수부의 소재로서 적합하다. 이러한 자동차용의 충격 흡수 부재로는, 닫힌 단면을 가지는 통형상의 본체를 가지는 크래쉬 박스(범퍼 리인포스를 지지하면서, 예를 들면 사이드 멤버와 같은 보디 쉘에 장착되고, 범퍼 리인포스로부터 부하되는 충격 하중에 의해서 축압괴하여 주름형으로 소성 변형한다)가 예시된다. 그 외의 예는, 사이드 멤버, 프런트 업퍼 레일, 사이드시일, 크로스멤버 등이다.

본 발명에 관련된 강재는, 로버스트성이 뛰어나기 때문에, 축방향 이외의 충격에 대한 충격 흡수능에도 뛰어나다. 따라서, 본 강재는, 굽힘압괴하여 소성 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수부를 가지는 충격 흡수 부재에 있어서의 그 충격 흡수부의 소재로도 매우 적합하고, 예를 들면, 센터필러 등의 소재로서 이용할 수 있다.

본 발명에 의해, 충격 하중이 부하되었을 때에 있어서의 균열의 발생을 억제 또는 해소할 수 있는 충격 흡수 부재의 제공이 가능해진다. 또한 유효 유동 응력이 높은 충격 흡수 부재를 얻는 것이 가능해지므로, 충격 흡수 부재의 충격 흡수 에너지를 비약적으로 높일 수 있다. 이러한 충격 흡수 부재를 적용함으로써, 제품(예를 들면, 자동차)의 충돌 안전성을 한층 향상시키는 것이 가능해진다.

도 1은 자동차 차체에 있어서의 충격 흡수 부재의 적용 부위의 예를 나타내는 설명도.
도 2는 충격 흡수부 형상의 일예를 나타내는 2면도.
도 3은 충격 흡수부 형상의 다른 예를 나타내는 2면도.
도 4는 축 압궤 시험에 있어서의 평균 압궤 하중과 5% 유동 응력의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 축 압궤 시험에 있어서의 안정 좌굴율과 5% 유동 응력, 일정한 신장 및 구멍 확대율의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 굽힘 압궤 시험에 있어서의 충격 흡수 에너지와 5% 유동 응력의 관계를 나타내는 그래프.

이하, 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 특별히 구애가 없는 한, 강의 화학 조성에 관한 「%」는 「질량%」를 의미한다.

1. 강 조직

(1) 복상 조직 및 주상

본 발명에 관련된 강재의 강 조직은, 항복 강도 및 저일그러짐역의 가공 경화 계수의 향상에 의해 유효 유동 응력을 높이기 위해서, 평균 간격 1㎛ 이하의 라스 조직으로 구성되는 베이나이트를 주상으로 하고, 마텐자이트를 제2상에 함유하는 복상 조직이다. 제2상이란, 주상 이외의 상의 총칭이다.

제2상은, 마텐자이트에 더하여, 평균 간격 1㎛ 초과의 라스 조직으로 구성되는 베이나이트, 오스테나이트, 페라이트, 세멘타이트나 펄라이트를 불가피적으로 함유하는 경우가 있는데, 이들 상은 각각 5면적% 이하이면 허용된다.

주상인 평균 간격 1㎛ 이하의 라스 조직으로 구성되는 베이나이트의 면적율은 70% 이상이다.

베이나이트를 주상으로 하는 복상 조직 강재에 있어서, 베이나이트 면적율 및 베이나이트의 평균 라스 간격은, 그 강재의 항복 강도와 국부 연성에 영향을 미친다. 즉, 베이나이트의 면적율을 높여 베이나이트의 라스를 미세화함으로써, 강재의 항복 강도가 향상되고, 구멍 확대성이나 굽힘성으로 대표되는 국부 연성이 향상된다. 평균 간격 1㎛ 이하의 라스 조직으로 구성되는 베이나이트의 면적율이 70% 미만에서는, 항복 강도 및 국부 연성의 부족때문에, 양호한 충격 흡수능을 가지는 충격 흡수 부재를 얻는 것이 곤란해진다. 따라서, 평균 간격 1㎛ 이하의 라스 조직으로 구성되는 베이나이트의 면적율을 70% 이상으로 한다. 이 면적율은 바람직하게는 75% 이상이다. 베이나이트의 라스 간격은 보다 미세한 것이 바람직하기 때문에, 베이나이트의 평균 라스 간격의 하한은 특별히 규정할 필요는 없다. 그러나, C 함유량이 0.18% 이하인 화학 조성에서는, 라스의 미세화에는 한계가 있고, 베이나이트의 평균 라스 간격은 통상은 0.2㎛ 이상으로 된다.

베이나이트의 평균 라스 간격은, 강재의 압연 방향으로 평행한 판두께 단면을 에머리지(emery paper) 및 알루미나분으로 연마하고, 또한 전해 연마 처리를 행한 후, FE－SEM(전계 방사형 주사 전자 현미경)에 부대한 EBSD(전자선 후방 산란 회절)를 이용해 관찰하고, 방위차가 5도 이상인 계면을 라스 계면으로 간주하고, 그 계면의 평균 간격으로부터 구한다. 단면 관찰은, 강재 표면으로부터 판두께 방향으로 판 두께의 1/4 깊이의 위치에 있어서 행한다.

(2) 마텐자이트 면적율

베이나이트를 주상으로 하는 복상 조직 강재에 있어서, 마텐자이트는, 강재의 항복 강도와 저일그러짐역에 있어서의 가공 경화율을 향상시켜, 5% 유동 응력을 높이는 작용을 가진다. 또한, 일정 신장을 높이는 작용도 가진다. 마텐자이트 면적율이 5% 미만에서는, 5% 유동 응력이나 일정 신장의 부족에 의해, 양호한 충격 흡수능을 가지는 충격 흡수 부재를 얻는 것이 곤란해진다. 따라서, 마텐자이트 면적율은 5% 이상으로 한다. 마텐자이트 면적율은 10% 이상인 것이 바람직하고, 15% 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 마텐자이트 면적율이 30% 초과에서는, 강재의 국부 연성이 저하하여, 불안정 좌굴에 의한 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 마텐자이트의 면적율은 30% 이하로 한다. 바람직하게는 25% 이하이다.

(3) 초기 나노 경도비

주상인 베이나이트의 초기 평균 나노 경도와 제2상에 포함되는 마텐자이트의 초기 평균 나노 경도의 비(H_M0/H_B0)는, 상기 (1)식에 표시되는 바와 같이, 1.2≤H_M0/H_B0≤1.6이다.

이 경도비(H_M0/H_B0)가 1.2미만에서는, 마텐자이트를 함유시킴으로써 저일그러짐역에 있어서의 가공 경화 계수의 향상과 일정 신장의 향상을 도모하는 것이 곤란해져, 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 상기 경도비(H_M0/H_B0)는 1.2 이상으로 한다. 바람직하게는, 1.25 이상이다.

한편, 상기 경도비(H_M0/H_B0)가 1.6 초과에서는, 베이나이트 주상과 경질 제2상간의 경도비가 크기 때문에, 소성 변형에 의해 가동 전위가 발생하기 쉬워져, 강재의 항복 강도가 저하된다. 이 때문에, 충격 흡수 에너지가 저하하여, 양호한 충격 흡수능을 가지는 충격 흡수 부재를 얻는 것이 곤란해진다. 따라서, 상기 경도비(H_M0/H_B0)는 1.6 이하로 한다. 바람직하게는, 1.55 이하이다.

(4) 가공 경화율비

주상인 베이나이트와 제2상에 포함되는 마텐자이트의 가공 경화율의 비{(H_M10/H_M0)/(H_B10/H_B0)}는, 상기 (2)식에 나타내는 바와 같이, 0.9≤{(H_M10/H_M0)/(H_B10/H_B0)}≤1.3이다.

베이나이트를 주상으로 하는 복상 조직 강재에 있어서, 소성 변형에 의해 베이나이트에만 일그러짐이 집중하여 가공 경화하면, 베이나이트 중의 전단대나 입계를 따라서 균열이 발생하기 쉬워져, 강재의 국부 연성이 저하된다. 한편, 소성 변형에 의해 제2상이 과도하게 경화해도, 주상과 제2상의 경도 차이가 커지기 때문에, 양자의 계면으로부터 균열이 발생하기 쉬워져, 국부 연성이 저하된다. 따라서, 베이나이트를 주상으로 하는 복상 조직 강재에 있어서 높은 국부 연성을 얻기 위해서는, 주상인 베이나이트와 제2상의 사이에서 일그러짐을 적절히 분배시킬 필요가 있다. 즉, 소성 변형 시에 주상인 베이나이트와 제2상을 동일한 정도로 가공 경화시키는 것이 필요하다. 이를 위한 지표로는, 10% 인장 변형 후의 가공 경화율의 비율을 이용하는 것이 적합하다. 즉, 베이나이트를 주상으로 하여 제2상에 마텐자이트를 함유하는 복상 조직 강재에 있어서는, 10% 인장 변형 후의 베이나이트의 가공 경화율과 가장 경질의 상인 마텐자이트의 10% 인장 변형 후의 가공 경화율의 비에 대하여 상한 및 하한을 한정할 필요가 있다.

구체적으로는, 베이나이트의 초기 평균 나노 경도(H_B0) 및 10% 인장 변형 후의 베이나이트의 평균 나노 경도(H_B10)로부터 구하는 베이나이트의 가공 경화율(H_B10/H_B0)과, 마텐자이트의 초기 평균 나노 경도(H_M0) 및 10% 인장 변형 후의 마텐자이트의 평균 나노 경도(H_M10)로부터 구하는 마텐자이트의 가공 경화율(H_M10/H_M0)과의 비인 가공 경화율비{(H_M10/H_M0)/(H_B10/H_B0)}에 대하여, 그 상한 및 하한을 한정한다.

상기 가공 경화율비가 0.90 미만에서는, 소성 변형에 의해 베이나이트에만 일그러짐이 집중한다. 그 결과, 강재가 가공 경화하면, 베이나이트 중의 전단대나 입계를 따라서 균열이 발생하기 쉬워져, 강재의 국부 연성이 저하된다. 따라서, 상기 가공 경화율비는 0.90이상으로 한다. 바람직하게는 0.95이상이다. 한편, 상기 가공 경화율비가 1.3 초과에서는, 마텐자이트가 과도하게 경화함으로써, 강재의 국부 연성이 저하된다. 따라서, 상기 가공 경화율비는 1.3 이하로 한다. 바람직하게는 1.25 이하이다.

2. 화학 조성

(1) C：0.05% 이상 0.18% 이하

C는, 주상인 베이나이트 및 제2상에 포함되는 마텐자이트의 생성을 촉진하는 작용을 가진다. 또한, 마텐자이트의 강도를 높임으로써 강재의 인장 강도를 향상시키는 작용과, 고용 강화에 의해 강을 강화하여 강재의 항복 강도 및 인장 강도를 향상시키는 작용을 가진다.

그러나, C 함유량이 0.05% 미만에서는, 상기 작용에 의한 효과를 얻는 것이 곤란한 경우가 있다. 따라서, C함유량은 0.05% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.08% 이상이다. 한편, C함유량이 0.18%를 초과하면, 마텐자이트나 오스테나이트가 과잉으로 생성하여, 국부 연성의 현저한 저하를 초래하는 경우가 있다. 따라서, C 함유량은 0.18% 이하로 한다. 바람직하게는 0.15% 이하이다.

(2) Mn：1% 이상 3% 이하

Mn은, 주상인 베이나이트 및 제2상에 포함되는 마텐자이트의 생성을 촉진하는 작용을 가진다. 또한, 고용 강화에 의해 강을 강화하여 강재의 항복 강도 및 인장 강도를 향상시키는 작용을 가진다. 또한, 고용 강화에 의해 베이나이트의 강도를 높이므로, 고일그러짐 부하 조건하에 있어서의 베이나이트의 경도가 높아짐으로써 강재의 국부 연성을 향상시키는 작용을 가진다.

Mn 함유량이 1% 미만에서는, 상기 작용에 의한 효과를 얻는 것이 곤란한 경우가 있다. 따라서, Mn 함유량은 1% 이상으로 한다. 바람직하게는 1.5% 이상이다. 한편, Mn 함유량이 3% 초과에서는, 마텐자이트가 과잉으로 생성되어, 국부 연성의 현저한 저하를 초래하는 경우가 있다. 따라서, Mn 함유량은 3% 이하로 한다. 바람직하게는 2.5% 이하이다.

(3) Si＋Al：0.5% 이상 2.5% 미만

Si 및 Al은, 베이나이트 중의 탄화물의 생성을 억제함으로써 강재의 균일 연성이나 국부 연성을 향상시키는 작용을 가진다. 또한, 고용 강화에 의해 강을 강화하여 강재의 항복 강도 및 인장 강도를 향상시키는 작용을 가진다. 또한, 고용 강화에 의해 베이나이트의 강도를 높이므로, 고일그러짐 부하 조건 하에 있어서의 베이나이트의 경도가 높아짐으로써 강재의 국부 연성을 향상시키는 작용을 가진다.

Si 및 Al의 합계 함유량(본 명세서에서는 「(Si＋Al) 함유량」이라고 한다)이 0.5% 미만에서는, 상기 작용에 의한 효과를 얻는 것이 곤란하다. 따라서, (Si＋Al) 함유량은 0.5% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.7% 이상이다. 한편, (Si＋Al) 함유량을 2.5% 이상으로 해도, 상기 작용에 의한 효과는 포화해 버려 비용적으로 불리해진다. 따라서, (Si＋Al) 함유량은 2.5% 미만으로 한다. 바람직하게는 2.0% 미만이다.

(4) N：0.001% 이상 0.015% 이하

N은, 고용 강화에 의해 강을 강화하여, 강재의 항복 강도 및 인장 강도를 향상시키는 작용을 가진다. 또한, 고용 강화에 의해 베이나이트의 강도를 높이므로, 고일그러짐 부하 조건 하에 있어서의 베이나이트의 경도가 높아짐으로써 강재의 국부 연성을 향상시키는 작용을 가진다. 또한, Ti나 Nb를 함유시키는 경우에는, 강 중에 질화물을 형성하여 오스테나이트의 입자 성장을 억제하고, 베이나이트의 패킷을 미세화함으로써, 강재의 항복 강도 및 인장 강도를 향상시키는 작용을 가진다.

N의 함유량이 0.001% 미만에서는, 상기 작용에 의한 효과를 얻는 것이 곤란해진다. 따라서, N 함유량은 0.001% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.002% 이상이다. 한편, N 함유량이 0.015% 초과에서는, 강 중에 조대한 질화물을 형성하고, 균일 연성 및 국부 연성의 현저한 저하를 초래하는 경우가 있다. 따라서, N함유량은 0.015% 이하로 한다. 바람직하게는 0.010% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.005% 이하이다.

이하에 설명하는 원소는, 본 발명에 관련된 강재에 경우에 따라 함유시켜도 되는 임의 첨가 원소이다.

(5) Cr：0.5% 이하 및 Mo：0.2% 이하에서 선택되는 1종 또는 2종

Cr 및 Mo는, 담금질성을 높여, 베이나이트의 생성을 촉진하는 작용을 가진다. 또한, 마텐자이트로 대표되는 경질 제2상의 생성을 촉진하는 작용을 가진다. 또한, 고용 강화에 의해 강을 강화하여, 강재의 항복 강도 및 인장 강도를 향상시키는 작용을 가진다. 따라서, Cr 및 Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종을 함유시켜도 된다.

그러나, Cr 함유량이 0.5%를 초과하거나, Mo 함유량이 0.2%를 초과하면, 일정 신장이나 국부 연성의 현저한 저하를 초래하는 경우가 있다. 따라서, Cr 함유량은 0.5% 이하, Mo 함유량은 0.2% 이하로 한다. 또한, 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는 Cr：0.1% 이상 및 Mo：0.1% 이상의 어느 하나를 만족시키는 것이 바람직하다.

(6) Ti：0.05% 이하, Nb：0.05% 이하 및 V：0.2% 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상

Ti, Nb 및 V는, 강 중에 탄질화물을 형성함으로써 오스테나이트의 입자 성장을 억제하여, 균열 감수성을 저하시키는 작용이 있다. 또한, 베이나이트 중에 석출하여 석출 강화에 의해 강재의 항복 강도를 향상시키는 작용을 가진다. 따라서, Ti, Nb 및 V의 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다.

그러나, Ti 함유량이 0.05%를 초과하거나, Nb 함유량이 0.05%를 초과하거나, V함유량이 0.2%를 초과하면, 국부 연성의 저하가 현저해지는 경우가 있다. 또한, Ti에 대해서는, 강 중에 형성되는 질화물이 조대(粗大)하게 되어 버려, 균일 연성 및 국부 연성의 현저한 저하를 초래하는 경우가 있다. 따라서, Ti 및 Nb의 함유량은 각각 0.05% 이하, V의 함유량은 0.2%이하로 한다. 또한, 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실히 얻기 위해서는, Ti, Nb 및 V중 어느 하나의 함유량을 0.002% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(7) B：0.002% 이하

B는 강재의 담금질성을 향상시켜, 베이나이트 조직의 생성을 촉진하는 작용을 가진다. 따라서, B를 함유시켜도 된다. 그러나, B함유량이 0.002%를 초과하면, 마텐자이트의 경도가 과도하게 상승하여, 강재의 국부 연성에 악영향을 미치는 경우가 있다. 따라서, B함유량은 0.002% 이하로 한다. 또한, 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는 B의 함유량을 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.0003% 이상, 특히 바람직하게는 0.001% 이상이다.

3. 용도

상술한 본 발명에 관련된 강재는, 축압괴하여 주름형으로 소성 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수부를 가지는 충격 흡수 부재에 있어서의 그 충격 흡수부에 적용하는 것이 바람직하다.

상기 충격 흡수부에 상기 강재를 적용하면, 충격 하중이 부하되었을 때에 있어서의 충격 흡수 부재의 균열의 발생이 억제 또는 해소된다. 추가하여, 강재의 유효 유동 응력이 높기 때문에, 상기 충격 흡수 부재의 충격 흡수 에너지를 비약적으로 높이는 것이 가능해진다.

도 1은, 자동차 차체(1)에 있어서의 충격 흡수 부재의 적용 부위의 예를 나타내는 설명도이다. 전방, 후방 또는 측방으로부터 충격을 받았을 때에 축압괴하여 주름형으로 소성 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수부를 가지는 충격 흡수 부재로서, 예를 들면 자동차 부재에 있어서는, 도 1에 그물망표시에 의해 나타내는 부재, 구체적으로는, 프론트 크래쉬 박스(2), 리어 크래쉬 박스(3), 프런트 사이드 멤버(프런트 프레임)(4), 리어 사이드 멤버(리어 프레임)(5), 프런트 업퍼 레일(6), 사이드시일(로커)(7)이나, 각종 크로스멤버(8) 등을 구성하는 부재를 예시할 수 있다.

도 2, 3은, 모두, 충격 흡수부(9, 10) 형상의 일예를 나타내는 2면도이다. 충격 흡수부의 형상으로는, 폐단면을 가지는 통형상체가 적합하고, 예를 들면 도 2에 나타내는 사각형의 폐단면을 가지는 통형상체나, 도 3에 나타내는 팔각형의 폐단면을 가지는 통상체를 예시할 수 있다.

도 2 및 도 3에서는, 축방향의 단면 형상이 일정한 예를 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 축방향의 단면 형상은 연속적으로 변화해도 된다. 또한, 도 2 및 도 3에서는, 단면 형상이 사각형이나 팔각형인 예를 나타내고 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 단면 형상은, 임의의 다각형을 취할 수 있다. 또한, 별형상 등의 불규칙 형상으로 하는 것도 가능하다. 또한, 모퉁이부는 둥글게할 수도 있다.

본 발명에 관련된 강재로부터 제작한 충격 흡수 부재는, 로버스트성이 뛰어나므로, 축방향 이외의 충격에 대한 충격 흡수능에도 뛰어나다. 따라서, 본 발명에 관련된 강재는, 굽힘압괴하여 소성 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수부를 가지는 충격 흡수 부재에 있어서의 그 충격 흡수부에 적용하는 것도 바람직하다. 굽힘압괴하여 소성 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수부를 가지는 충격 흡수 부재로는, 도 1에 있어서의 프런트 크래쉬 박스(2), 리어 크래쉬 박스(3), 프런트 사이드 멤버(프런트 프레임)(4), 리어 사이드 멤버(리어 프레임)(5), 프런트 업퍼 레일(6), 사이드시일(로커)(7), 각종 크로스멤버(8), 범퍼 리인포스먼트(11), 센터필러(B포스트)(12) 등의 각종 필러 등을 구성하는 부재를 예시할 수 있다.

당업자에게는 주지하는 바와 같이, 충격 흡수 부재에 따라서는, 축 압궤와 굽힘의 한쪽 또는 양쪽에 의해 충격 에너지를 흡수한다.

4. 도금층

본 발명에 관련된 강재는, 그 적어도 하나의 표면(예를 들면, 강재가 강판인 경우에는 편면 또는 양면)에, 내식성의 향상 등을 목적으로 하여, 도금층을 설치함으로써, 표면 처리 강재로 해도 된다. 도금층은, 전기 도금층이어도 되고 용융 도금층이어도 된다.

전기 도금층으로는, 전기 아연 도금, 전기 Zn－Ni 합금 도금 등이 예시된다. 용융 도금층으로는, 용융 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금, 용융 알루미늄 도금, 용융 Zn－Al 합금 도금, 용융 Zn－Al－Mg 합금 도금, 용융 Zn－Al－Mg－Si 합금 도금 등이 예시된다.

도금 부착량은 특별히 제한되지 않고, 종래와 동일하면 된다. 또한, 도금 후에 적당한 화성 처리(예를 들면, 실리케이트계의 크롬 프리 화성 처리액의 도포와 건조)를 실시하여, 내식성을 한층 더 높이는 것도 가능하다.

5. 제조 방법

상술한 본 발명에 관련된 강재는, 이하의 제조 방법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.

(1) 열간 압연 조건

상기 화학 조성을 가지는 슬래브에, 800℃ 이상 950℃ 이하의 온도역에 있어서의 총 압하율을 50% 이상으로 하는 열간 압연을 실시하고, 열간 압연 완료 후 0.4초간 이내에 냉각을 개시하여 600℃／초 이상의 평균 냉각 속도로 400℃ 이상 500℃ 이하의 온도역까지 냉각하고, 20℃／초 이상 100℃／초 미만의 평균 냉각 속도로 350℃ 이하의 온도역까지 냉각하여 권취함으로써 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하는 것이 바람직하다.

우선, 800℃ 이상 950℃ 이하의 온도역에 있어서의 총 압하율을 50%이상으로 하는 열간 압연을 실시함으로써, 오스테나이트 중에 대량의 가공 일그러짐을 축적하고, 열간 압연 완료 후 0.4초간 이내에 냉각을 개시하여 600℃／초 이상의 평균 냉각 속도로 400℃ 이상 500℃ 이하의 온도역까지 냉각함으로써, 미세한 라스로 이루어지는 베이나이트 조직을 얻을 수 있다. 이 냉각을 이하에서는 1차 냉각이라고도 한다.

이 일차 냉각의 후, 20℃／초 이상 100℃／초 미만의 평균 냉각 속도로 350℃ 이하의 온도역까지 냉각하여 권취함으로써, 베이나이트 변태하지 않은 나머지 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시키고, 제2상에 마텐자이트를 함유시킬 수 있다. 이 때의 냉각을 이하에서는 2차 냉각이라고도 한다.

본 발명에 관련된 강재는, 이와같이 하여 제조된 열연 강판이어도 되고, 혹은, 이 열연 강판에 하기와 같이 하여 냉간 압연 및 연속 소둔을 실시하여 얻어지는 냉연 강판이어도 된다. 또한, 열연 강판 또는 냉연 강판에 도금을 실시한 도금 강판이어도 된다.

(2) 냉간 압연, 소둔, 용융 아연 도금

상기의 열연 강판에 냉간 압연 및 연속 소둔을 실시하여 냉연 강판으로 하는 경우에는, 냉간 압연에 있어서의 압하율을 40% 이상 90% 이하로 하고, 750℃ 이상 900℃ 이하의 온도역에 10초간 이상 150초간 이하 유지하고, 이어서, 8℃／초 이상의 평균 냉각 속도로 500℃ 이하의 온도역까지 냉각하는 연속 소둔을 실시하는 것이 바람직하다. 연속 소둔의 냉각은, 15℃／초 이상의 평균 냉각 속도로 450℃ 이하의 온도역까지 냉각함으로써 실시하는 것이 더욱 바람직하다. 이 냉각의 후, 그 냉각 온도 근방에 유지하는 저온 열처리를 실시해도 된다.

냉간 압연에 있어서의 압하율을 40%이상으로 함으로써 가공 뒤틀림을 축적하고, 750℃ 이상 900℃ 이하의 온도역에 10초간 이상 150초간 이하 유지 후, 8℃／초 이상의 평균 냉각 속도로 500℃ 이하의 온도역까지 냉각함으로써, 베이나이트 변태를 촉진하고, 변태하지 않은 나머지 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시키고, 제2상에 마텐자이트를 함유하는 것으로 할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 강판은, 또한 용융 아연 도금욕에 침지하여 용융 아연 도금을 실시함으로써 용융 아연 도금 강판으로 해도 된다. 용융 아연 도금을 실시한 후, 또한 합금화 처리를 실시하여 합금화 용융 아연 도금 강판으로 해도 된다. 합금화 처리를 실시하는 경우에는 온도가 550℃를 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 용융 아연 도금이나 합금화 처리를 실시하는 경우에는, 연속 용융 아연 도금 설비를 이용하여, 연속 소둔과 용융 아연 도금과 경우에 따라 합금화 처리를 일공정으로 행하는 것이 생산성의 관점에서 바람직하다.

실시예

표 1에 나타내는 화학 조성을 가지는 슬래브(두께：35mm, 폭：160~250mm, 길이：70~90mm)를 이용하여 실험을 행했다. 모두 150kg의 용강을 진공 용제하여 주조한 후, 얻어진 주조편을 노 내 온도 1250℃로 가열하고, 950℃ 이상의 온도로 열간 단조를 행하여, 슬래브로 한 것이다.

[표 1]

상기 각 슬래브에, 1250℃로 1시간 이내의 재가열을 행한 후, 열간 압연 시험기를 이용하여, 4패스의 조(粗)열간 압연을 실시하고, 또한 3패스의 마무리 열간 압연을 실시하고, 1차 냉각 및 2차 냉각을 행하여, 열연 강판을 얻었다. 열간 압연 조건 및 냉각 조건을 표 2에 나타낸다.

[표 2]

일부 열연 강판에 대해서는, 냉간 압연을 실시한 후, 연속 소둔 시뮬레이터를 이용하여, 표 3에 나타내는 열처리를 실시했다. 사용한 열연 강판의 시험 번호와, 냉간 압연 및 열처리의 조건을 표 3에 나타낸다. 표 3에 있어서, 냉각 속도란, 소둔 후의 냉각 속도를 의미하고, 그 때의 도달 온도는 저온 열처리의 란에 나타내는 온도였다.

[표 3]

이와 같이 하여 얻어진 열연 강판 및 냉연 강판에 대하여, 이하의 조사를 행했다. 시험 결과를 표 4에 정리하여 나타낸다. 이상의 표에 있어서 하선은 본 발명의 범위 외의 조건인 것을 의미한다.

인장 시험：

강판으로부터 채취한 JIS5호 인장 시험편을 이용해 인장 시험을 행함으로써, 항복 강도(YS：0.2% 내력), 인장 강도(TS), 5% 유동 응력, 일정 신장(u－El)을 구했다.

구멍 확대 시험：

단면 손상의 영향을 제거하기 위해서 기계 가공 구멍에 대하여 리머 가공을 실시하고, 그 외는 일본철강연맹 규격 JFS T 1001－1996에 준한 구멍 확대 시험을 행하여, 구멍 확대율을 구했다.

강 조직：

강판의 압연 방향으로 평행한 단면의 판두께인 1/4 깊이 위치에 대하여 EBSD 해석을 행하여, 입계면 방위차 맵 및 이미지 퀄리티 맵을 얻었다. 이들 맵을 이용하여, 평균 간격 1㎛ 이하의 라스 조직으로 구성되는 베이나이트의 면적율 및 마텐자이트의 면적율을 구했다.

나노 경도：

베이나이트 및 마텐자이트의 나노 경도는 나노인덴테이션법에 의해 구했다. 강판의 압연 방향으로 평행한 단면의 판 두께의 1/4 깊이 위치를 에머리지로 연마 후, 콜로이달 실리카로 메카노케미컬 연마를 행하고, 또한 전해 연마에 의해 가공층을 제거하여, 시험에 제공했다. 나노인덴테이션은 베르코비치형 압자를 이용해, 압입 하중 500μN로 행했다. 이 때의 압흔 사이즈는, 직경 0.1㎛ 이하이다. 베이나이트 및 마텐자이트의 각각에 대하여 랜덤으로 20점 측정하여, 각각의 평균 나노 경도를 구했다. 10% 인장 변형 후의 강판에 대해서도, 상기 방법에 의해 베이나이트 및 마텐자이트의 평균 나노 경도를 구했다.

충격 흡수 성능：

(1) 축 압궤 시험

시험하는 강판을 이용해 각통 부재를 제작하고, 축방향의 충돌 속도를 64km/h로 하는 축 압궤 시험을 실시하여, 충돌 흡수 성능을 평가했다. 각통 부재의 축방향으로 수직인 단면의 형상은 정팔각형이며, 각통 부재의 축방향 길이는 200mm였다.

상기 각통 부재에 대하여, 상기 정팔각형의 1변의 길이(모퉁이부의 곡선부를 제외한 직선부의 길이)(Wp)와 강판의 판두께(t)를 이용한 단면 형상 인자(Wp/t)와, 충돌 흡수 에너지 지수(E_pa) 및 균열 발생율의 관계를 조사했다.

여기서, 충돌 흡수 에너지 지수(E_pa)는, 좌굴 시에 상기 각통 부재에 걸리는 평균 응력을 구하고, 강판의 인장 강도로 규격화한 파라미터이며, 하기 식(3)으로 규정되는 것이다.

[수 1]

여기서, Load F_ave는 부재에 걸리는 평균 하중이며, L은 상기 정다각형의 둘레 길이이며, t는 강판의 판두께이다.

안정 좌굴율은, 전 시험체수에 대한 축 압궤 시험에 의해 균열이 생기지 않은 시험체의 비율이다.

일반적으로, 단면 형상 인자(Wp/t)가 작아질수록 충돌 에너지가 높아진다. 그러나, 단면 형상 인자(Wp/t)가 작아질수록, 단위 압궤량당의 소성 변형 일량이 커진다. 이 때문에, 압궤 도중에 균열이 생길 가능성이 높아져, 결과적으로 소성 변형 일량을 증대시킬 수 없어, 충격 흡수 에너지를 높일 수 없는 경우가 있다.

(2) 굽힘 압궤 시험

일부 강판에 대하여, 햇 굽힘 성형을 실시한 강판과 평판의 강판을 아크 용접하여 햇형 부재를 작성했다. 이 부재에 축방향에 대하여 직각 방향으로 충돌 속도를 64km/h로 하는 굽힘 압궤 시험을 실시하여, 충돌 흡수 성능을 평가했다. 결과는, 굽힘 압궤시의 흡수 에너지와 균열 발생의 유무에 의해 나타낸다.

[표 4]

시험 번호 1~15에 대하여, 2종류의 단면 형상 인자(Wp/t=20, 16)에 있어서의 평균 압궤 하중과 5% 유동 응력의 관계를 도 4에 그래프로 나타낸다. 또한, 각각의 단면 형상 인자에 있어서의 안정 좌굴율, 5% 유동 응력, 일정 신장 및 구멍 확대율의 관계를 도 5에 그래프로 나타낸다.

도 6에는, 굽힘 압궤 시험에 있어서의 충격 흡수 에너지와 5% 유동 응력의 관계를 그래프로 나타낸다.

표 4로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 관련된 강재는, 5% 유동 응력이 900MPa 이상으로 높고, 또한 단면 형상 인자 Wp/t=20에서의 축 압궤 시험에 있어서, 축 압궤시의 평균 하중이 0.34kN/㎟ 이상으로 높다. 또한, 단면 형상 인자 Wp/t=20에 있어서의 안정 좌굴율이 80% 이상, 단면 형상 인자 Wp/t=16에 있어서의 안정 좌굴율이 30% 이상으로, 축 압궤에 있어서의 충격 흡수 성능이 뛰어나다.

비교예에서는, 축 압궤 하중과 안정 좌굴율이 양립하지 않고, 축 압궤 하중이 낮거나, 및/또는 안정 좌굴율이 낮아졌다.

또한, 본 발명에 관련된 강재는, 축 압궤뿐만 아니라 굽힘 압궤시에도 양호한 충격 흡수 성능을 발휘하므로, 로버스트성이 뛰어나다고 할 수 있다.

도 4로부터, 5% 유동 응력이 높아질수록, 축 압궤 시험에 있어서의 평균 압궤 하중(충격 흡수 성능)이 높아지는 것을 알 수 있다. 도 5에서는, 축 압궤 시험에 있어서의 안정 좌굴율과 5% 유동 응력, 일정 신장 및 구멍 확대율에 상관 관계가 있고,［(일정 신장×구멍 확대율)/5% 유동 응력］의 값이 커지면, 안정 좌굴율이 높아지는 것을 알 수 있다. 도 6으로부터, 굽힘 압궤에 있어서도, 5% 유동 응력이 높아지면 굽힘 압궤 흡수 에너지가 높아져, 충격 흡수 성능이 향상되는 것을 알 수 있다.

Claims (7)

1. 질량%로, C：0.05% 이상 0.18% 이하, Mn：1% 이상 3% 이하, Si＋Al：0.5% 이상 2.5% 미만, N：0.001% 이상 0.015% 이하, Cr：0~0.5%, Mo：0~0.2%, Ti：0~0.05%, Nb：0~0.05%, V：0~0.2%, B：0~0.002%, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 가지고, 평균 간격 1㎛ 이하의 라스(lath) 조직으로 구성되는 베이나이트의 면적율이 70% 이상, 마텐자이트의 면적율이 5% 이상 30% 이하임과 더불어, 하기 식(1) 및 (2)를 만족하는 강 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 강재.
   1.2≤H_M0/H_B0≤1.6 ···(1)
   0.90≤{(H_M10/H_M0)/(H_B10/H_B0)}≤1.3 ···(2)
   식 중,
   H_M0는 상기 마텐자이트의 초기 평균 나노 경도를 의미하고,
   H_B0는 상기 베이나이트의 초기 평균 나노 경도를 의미하고,
   H_M10는 10% 인장 변형 후의 상기 마텐자이트의 평균 나노 경도를 의미하고, 그리고
   H_B10는 10% 인장 변형 후의 상기 베이나이트의 평균 나노 경도를 의미한다.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 화학 조성이, 질량%로, Cr：0.1~0.5% 및 Mo：0.1~0.2%로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종을 함유하는, 강재.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 화학 조성이, 질량%로, Ti：0.002~0.05%, Nb：0.002~0.05% 및 V：0.002~0.2%로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 강재.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 화학 조성이, 질량%로, B：0.0001~0.002%를 함유하는, 강재.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 표면에 도금층을 가지는, 강재.
6. 축압괴하여 주름형으로 소성 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수부를 가지는 충격 흡수 부재로서, 상기 충격 흡수부가 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 강재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 부재.
7. 굽힘압괴하여 소성 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수부를 가지는 충격 흡수 부재로서, 상기 충격 흡수부가 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 강재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 부재.

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