KR20150133797A

KR20150133797A - 스폿 용접성이 우수한 고강도 저비중 강판

Info

Publication number: KR20150133797A
Application number: KR1020157030204A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 오카; 노부히로 후지타; 마나부 다카하시; 리키 오카모토; 지사토 와카바야시
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2013-05-01
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2015-11-30
Also published as: EP2993245A1; MX2015014879A; BR112015026904B1; US10294551B2; EP2993245B1; US20160040273A1; CN109440017A; CN105164295A; KR101764990B1; TW201506170A; EP2993245A4; PL2993245T3; JP6206489B2; ES2691960T3; JPWO2014178359A1; TWI502077B; BR112015026904A2; WO2014178359A1

Abstract

이 강판은, 질량％로, C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하, Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만, Mn:0.20％ 초과, 0.50％ 이하, Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하, N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하, Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하, P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하, S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하를 함유하고, 질량％로, 상기 C 및 상기 Ti의 함유량의 합이 0.200＜C＋Ti≤1.500을 만족하고, 질량％로, 상기 Al 및 상기 Si의 함유량의 곱이 Al×Si≤0.8을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 비중이 5.5 이상 7.5 미만이다.

Description

스폿 용접성이 우수한 고강도 저비중 강판{HIGH-STRENGTH, LOW-SPECIFIC GRAVITY STEEL PLATE HAVING EXCELLENT SPOT WELDING PROPERTIES}

본 발명은 자동차 부품 등에 사용되는 스폿 용접성이 우수한 고강도 저비중 강판에 관한 것이다.

본원은 2013년 5월 1일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-96428호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근, 환경 문제로의 대응을 위해 탄산 가스 배출 저감이나 연비 저감을 목적으로 자동차의 경량화가 요망되고 있다. 자동차의 경량화를 위해서는, 강재의 고강도화가 유효한 수단이다. 그러나, 부재에 필요한 강성의 관계로부터 판 두께의 하한이 제한되고 있는 경우에는, 강재를 고강도화해도 판 두께를 저감할 수 없어, 자동차의 경량화가 곤란했다.

따라서, 본 발명자들의 일부는, 예를 들어, 특허문헌 1∼5에 있는 바와 같이, 강에 Al을 다량으로 첨가해 비중을 작게 한, 고Al 함유 강판을 제안했다. 이들은, 종래의 고Al 함유 강판에 있어서의, 압연시에 깨짐이 발생하는 등의 제조성이 떨어진다고 하는 문제 및 연성이 낮다고 하는 문제를 해결한 것이다. 또한, 본 발명자들은, 고Al 함유 강판의 연성, 열간 가공성 및 냉간 가공성을 높이기 위해, 예를 들어, 특허문헌 6에 있는 바와 같이, 주조 후의 응고 조직을 미세한 등축정 조직으로 하는 방법을 제안했다. 또한, 본 발명자들은, 예를 들어, 특허문헌 7에 있는 바와 같이, 성분을 적정화함으로써 고Al 함유 강판의 인성을 개선하는 방법을 제안했다.

일본 특허 출원 공개 제2005-15909호 공보 일본 특허 출원 공개 제2005-29889호 공보 일본 특허 출원 공개 제2005-273004호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-176843호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-176844호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-261023호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-270377호 공보

최근에는, 연성, 가공성 및 인성이 우수한 고Al 함유 강판을 공업 규모로 생산하는 것이 가능해지고 있다. 고Al 함유 강판은 양호한 아크 용접성 등을 갖는다. 그러나, 고Al 함유 강판의 스폿 용접성은 동일한 강도의 일반적인 자동차용 강판에 비해 낮으므로, 그 용도에 제한이 있었다. 따라서, 스폿 용접성의 개선은, 고Al 함유 강판의 자동차 부품으로의 적용 범위를 확대하기 위해, 중요한 과제이다.

본 발명은, 이러한 실정을 감안하여, Al을 첨가한 저비중 강판의 스폿 용접성을 개선하고, 스폿 용접성이 우수한 고강도 저비중 강판을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 고Al 함유 강판의 스폿 용접성을 높이기 위해, 스폿 용접성을 저하시키는 원소에 대해 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 고Al 함유 강판의 스폿 용접성이, 그 Mn 함유량의 영향을 크게 받는 것, 그리고, 고Al 함유 강판의 Mn 함유량을 저감함으로써, 고Al 함유 강판의 스폿 용접성을 큰폭으로 개선할 수 있는 것을 발견했다.

본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 일 형태는, 질량％로, C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하, Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만, Mn:0.20％ 초과, 0.50％ 이하, Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하, N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하, Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하, P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하, S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하를 함유하고, 질량％로, 상기 C 및 상기 Ti의 함유량의 합이, 0.200＜C＋Ti≤1.500을 만족하고, 질량％로, 상기 Al 및 상기 Si의 함유량의 곱이, Al×Si≤0.8을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 비중이 5.5 이상 7.5 미만인 강판이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 강판은, 또한, 질량％로, Nb:0.300％ 이하, V:0.50％ 이하, Cr:3.00％ 이하, Mo:3.00％ 이하, Ni:5.00％ 이하, Cu:3.00％ 이하, B:0.0100％ 이하, Ca:0.0100％ 이하, Mg:0.0100％ 이하, Zr:0.0500％ 이하, REM:0.0500％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소를 함유해도 된다.

상기 형태에 따르면, 제조성이 양호하고, 스폿 용접성이 우수한 고강도 저비중 강판을 얻을 수 있어, 산업상의 공헌이 매우 현저하다.

도 1은 고강도 저비중 강판 중의 Mn 함유량과 저항 스폿 용접 조인트의 십자 인장 강도(CTS)의 관계도이다.

본 발명자들은, 고Al 함유 강판의 스폿 용접성을 높이기 위해, 검토를 행하였다. 구체적으로는, 본 발명자들이 상기 특허문헌 7에서 제안한 연성, 가공성 및 인성이 우수한 고강도 저비중 강판의 화학 성분에 있어서, 합금 원소의 함유량을 바꾼 다양한 강으로부터, 실험실에서 열연 강판 및 냉연 강판을 제조하여, 스폿 용접성을 평가했다. 얻어진 강판의 인장 강도는 약 500㎫이고, 판 두께는 열연 강판의 경우가 2.3㎜, 냉연 강판의 경우가 1.2㎜이다. 또한, 스폿 용접성은, JIS Z 3137에 준거한 인장 시험에 의해 얻어진, 저항 스폿 용접 조인트의 십자 인장 강도(Cross Tension Strength)에 의해 평가했다. 또한, 스폿 용접은, 통상의 스폿 용접기를 사용하고, t를 판 두께로 했을 때, 너깃 직경이 5×√t(㎜)가 되도록 용접 조건을 조정해 갔다. 도 1은 열연 강판의 십자 인장 강도(CTS)에 미치는, 강판 중의 Mn 함유량의 영향을 정리한 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 질량％로, 강판 중의 Mn 함유량을 0.5％ 이하로 함으로써, CTS가 큰폭으로 향상되는 것을 알 수 있었다. 냉연 강판에 대해서도, 열연 강판의 경우와 마찬가지로, 강판 중의 Mn 함유량을 0.5％ 이하로 함으로써, CTS가 큰폭으로 향상되는 것을 알 수 있었다.

다음에, 본 실시 형태에 있어서의, 스폿 용접성이 우수한 고강도 저비중 강판의 화학 성분의 한정 이유에 대해 설명한다. 또한, ％는 질량％를 의미한다.

C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하

C는 응고 조직을 미세한 등축정 조직으로 하기 위해 필수의 원소이다. 그로 인해, C 함유량은 0.100％ 초과로 한다. 한편, C 함유량이 0.500％를 초과하면, 강판의 인성이나 아크 용접성이 열화된다. 따라서, C 함유량은 0.100％ 초과, 0.500％ 이하로 한다. C 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.150％이고, 보다 바람직하게는 0.200％이고, 더욱 바람직하게는 0.250％이다. C 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.400％이고, 보다 바람직하게는 0.300％이고, 더욱 바람직하게는 0.200％이다.

Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하

Ti는 응고 조직을 미세한 등축정 조직으로 하기 위해 필수의 원소이다. 그로 인해, Ti 함유량은 0.100％ 초과로 한다. 한편, Ti 함유량이 1.000％를 초과하면, 강판의 인성을 열화시킨다. 따라서, Ti 함유량은 0.100％ 초과, 1.000％ 이하로 한다. 보다 미세한 등축정 조직을 얻기 위해서는, Ti 함유량의 하한을 0.300％로 하는 것이 바람직하고, 0.350％로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.400％로 하는 것이 더욱 바람직하다. Ti 함유량의 상한은 바람직하게는 0.900％이고, 보다 바람직하게는 0.800％이고, 더욱 바람직하게는 0.700％이다.

0.200％＜C＋Ti＜1.500％

또한, 응고 조직을 미세한 등축정 조직으로 하기 위해, C 함유량과 Ti 함유량과의 합, 즉, C＋Ti를 0.200％ 초과, 1.500％ 이하로 한다. C＋Ti의 하한은 바람직하게는 0.300％이고, 보다 바람직하게는 0.400％이고, 더욱 바람직하게는 0.500％이다. C＋Ti의 상한은, 바람직하게는 1.300％이고, 보다 바람직하게는 1.200％이고, 더욱 바람직하게는 1.000％이다.

Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하

Al은 강판의 저비중화를 달성하기 위한 필수의 원소이다. Al 함유량이 3.0％ 미만에서는, 저비중화의 효과가 불충분하여, 비중을 7.5 미만으로 할 수 없다. 한편, Al 함유량이 10.0％를 초과하면, 금속간 화합물의 석출이 현저하게 되어 연성, 가공성 및 인성이 열화된다. 따라서, Al 함유량은 3.0％ 이상, 10.0％ 이하로 한다. 보다 양호한 연성을 얻기 위해서는, Al 함유량의 상한을 6.0％로 하는 것이 바람직하고, 5.5％로 하는 것이 보다 바람직하고, 5.0％로 하는 것이 더욱 바람직하다. 저비중화의 효과를 매우 적합하게 얻기 위해서는, Al 함유량의 하한을 3.5％로 하는 것이 바람직하고, 3.7％로 하는 것이 보다 바람직하고, 4.0％로 하는 것이 더욱 바람직하다.

Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만

Si는 강판의 인성을 열화시키는 원소이고, 강판의 Si함유량을 저감시킬 필요가 있다. 그로 인해, Si함유량의 상한은 0.20％ 미만, 바람직하게는 0.15％로 한다. 한편, Si함유량의 하한은 기존의 정련 기술과 제조 비용을 고려하여, 0.0001％로 한다.

Al×Si≤0.8

또한, Al 함유량과 Si함유량의 곱, 즉, Al×Si를 0.8 이하, 바람직하게는 0.7 이하, 보다 바람직하게는 0.6 이하로 함으로써, 매우 양호한 인성을 얻을 수 있다. Al×Si는 가능한 한 낮게 하는 것이 바람직하고, 하한은 규정하지 않지만, 정련 기술과 제조 비용을 고려하여, 0.03으로 하는 것이 바람직하다.

Mn:0.20％ 초과, 0.50％ 이하

Mn은 MnS를 형성해 고용 S에 의한 입계 취화를 억제하기 위해 유효한 원소이다. 그러나, Mn 함유량이 0.20％ 이하에서는, 그 효과가 발현되지 않는다. 한편, Mn 함유량이 0.50％를 초과하면 스폿 용접성이 열화된다. 따라서, Mn 함유량은 0.20％ 초과, 0.50％ 이하로 한다. Mn 함유량의 하한은 바람직하게는 0.22％이고, 보다 바람직하게는 0.24％이고, 더욱 바람직하게는 0.26％이다. Mn 함유량의 상한은 바람직하게는 0.40％이고, 보다 바람직하게는 0.35％이고, 더욱 바람직하게는 0.30％이다.

P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하

P는 입계에 편석해서 입계 강도를 저하시키고, 강판의 인성 및 용접성을 열화시키는 불순물 원소이고, 강판 중의 P 함유량을 저감시키는 것이 바람직하다. 그로 인해, P 함유량의 상한을 0.0200％로 한다. 또한, P 함유량의 하한은 기존의 정련 기술과 제조 비용을 고려해서, 0.00001％로 한다. 다만, 보다 양호한 용접성을 확보하기 위해서는, P 함유량의 상한을 0.0050％로 하는 것이 바람직하고, 0.0040％로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.0030％로 하는 것이 더욱 바람직하다.

Mn＋100×P≤1.0

또한, Mn 함유량과 P 함유량을 Mn＋100×P≤1.0으로 함으로써, 양호한 스폿 용접성을 얻을 수 있다. Mn＋100×P가 너무 낮으면 입계 취화가 생기므로, Mn＋100×P의 하한은 0.2로 하는 것이 바람직하다.

S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하

S는 강판의 열간 가공성 및 인성을 열화시키는 불순물 원소이고, 강판 중의 S함유량을 저감시키는 것이 바람직하다. 그로 인해, S함유량의 상한을 0.0100％로 한다. S함유량의 상한은 바람직하게는 0.0080％이고, 보다 바람직하게는 0.0065％이고, 더욱 바람직하게는 0.0050％이다. 또한, S함유량의 하한은 기존의 정련 기술과 제조 비용을 고려해서, 0.00001％로 한다.

N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하

N은 Ti와 질화물 및/또는 탄질화물, 즉, TiN 및 Ti(C, N)를 형성하여, 응고 조직을 미세한 등축정 조직으로 하기 위해 필수의 원소이다. 이 효과는, N 함유량이 0.0030％ 미만에서는 발현되지 않는다. 또한, N 함유량이 0.0100％를 초과하면, 조대한 TiN의 생성에 의해 인성이 열화된다. 따라서, N 함유량은 0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하로 한다. N 함유량의 하한은 바람직하게는 0.0035％이고, 보다 바람직하게는 0.0040％이고, 더욱 바람직하게는 0.0045％이다. N 함유량의 상한은 바람직하게는 0.0080％이고, 보다 바람직하게는 0.0065％이고, 더욱 바람직하게는 0.0050％이다.

이상의 원소가 본 실시 형태에 있어서의 강판의 기본 성분이고, 상기 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서의 강판에서는, 잔부의 Fe의 일부 대신에, 원하는 강도 레벨이나 그 외에 필요하게 되는 특성에 따라서, Nb, V, Cr, Ni, Mo, Cu, B, Ca, Mg, Zr, REM의 1종 또는 2종 이상의 원소를 첨가해도 된다.

Nb:0.300％ 이하

Nb는 미세한 탄질화물을 형성하는 원소이고, 결정립의 조대화의 억제에 유효하다. 강판의 인성을 높이기 위해서는, 0.005％ 이상의 Nb를 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, Nb를 과잉으로 첨가하면 석출물이 조대해져, 강판의 인성이 열화되는 경우가 있다. 따라서, Nb함유량은 0.300％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

V:0.50％ 이하

V는 Nb와 마찬가지로, 미세한 탄질화물을 형성하는 원소이다. 결정립의 조대화를 억제하고, 강판의 인성을 높이기 위해서는, 0.01％ 이상의 V를 첨가하는 것이 바람직하다. V함유량이 0.50％를 초과하면, 인성이 열화되는 경우가 있다. 그로 인해, V함유량의 상한은 0.50％가 바람직하다.

Cr:3.00％ 이하,

Mo:3.00％ 이하,

Ni:5.00％ 이하,

Cu:3.00％ 이하,

Cr, Mo, Ni, Cu는 강판의 연성 및 인성을 향상시키기 위해 유효한 원소이다. 그러나, Cr 함유량, Mo 함유량, Cu 함유량은 각각 3.00％를 초과하면, 강도의 상승에 의해, 인성을 손상시키는 경우가 있다. 또한, Ni 함유량은 5.00％를 초과하면, 강도의 상승에 의해, 인성을 손상시키는 경우가 있다. 따라서, Cr 함유량의 상한은 3.00％, Mo 함유량의 상한은 3.00％, Ni 함유량의 상한은 5.00％, Cu량의 상한은 3.00％가 바람직하다. 또한, 강판의 연성 및 인성을 향상시키기 위해서는, Cr 함유량은 0.05％ 이상, Mo 함유량은 0.05％ 이상, Ni 함유량은 0.05％ 이상, Cu 함유량은 0.10％ 이상이 바람직하다.

B:0.0100％ 이하

B는 입계에 편석하고, P 및 S의 입계 편석을 억제하는 원소이다. 그러나, B함유량이 0.0100％를 초과하면, 석출물을 발생하여, 열간 가공성을 손상시키는 경우가 있다. 따라서, B 함유량을 0.0100％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 B 함유량을 0.0020％ 이하로 한다. 또한, 입계의 강화에 의해, 강판의 연성, 인성 및 열간 가공성을 향상시키기 위해서는, B 함유량은 0.0003％ 이상이 바람직하다.

또한, B는 P와 마찬가지로, 입계에 편석하기 쉬운 원소이고, 입계 부식을 억제하는 효과를 얻기 위해 P, B의 합계 함유량을 0.0050％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.0045％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. P, B의 합계 함유량의 하한값은 탈인 비용을 고려하면 0.00001％로 하는 것이 바람직하고, 0.0004％로 하는 것이 더욱 바람직하다.

Ca:0.0100％ 이하

Mg:0.0100％ 이하

Zr:0.0500％ 이하

REM:0.0500％ 이하

Ca, Mg, Zr, REM은 황화물의 형태를 제어하고, S에 기인하는 강판의 열간 가공성이나 인성의 열화를 억제하는 것에 유효한 원소이다. 그러나, 과잉으로 첨가해도 효과가 포화되므로, Ca 함유량은 0.0100％ 이하, Mg 함유량은 0.0100％ 이하, Zr 함유량은 0.0500％ 이하, REM 함유량은 0.0500％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 강판의 인성을 향상시키기 위해서는, Ca 함유량은 0.0010％ 이상, Mg 함유량은 0.0005％ 이상, Zr 함유량은 0.0010％ 이상, REM 함유량은 0.0010％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 고강도 저비중 강판의 특성에 대해 설명한다.

강판의 비중은 7.5 이상에서는 자동차용 강판으로서 통상 사용되고 있는 강판의 비중(철의 비중 7.86과 동일 정도)과 비교해 경량화 효과가 작다. 그로 인해, 강판의 비중을 7.5 미만으로 한다. 강판의 비중은 성분 조성에 의해 정해지는 것으로, 경량화에 기여하는 Al 함유량을 증가시키는 것이 바람직하다. 강판의 비중의 하한은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에 관한 강판의 성분 조성으로 비중을 5.5 미만으로 하는 것은 용이하지 않으므로, 5.5를 하한으로 한다.

강판의 인장 강도 및 연성은 자동차용 강판으로서 필요한 특성을 고려하면, 인장 강도는 440㎫ 이상, 신장은 25％ 이상인 것이 바람직하다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 실시 형태에서는, 상술한 화학 성분으로 이루어지는 강을, 용강 과열도를 50℃ 이하로 해서 주조하여 얻어진 강편을 열간 압연한다. 또한, 메커니컬 디스케일링이나 산 세정, 냉간 압연 및 어닐링을 실시해도 된다. 또한, 용강 과열도, 액상선 온도, 용강 온도 등의 온도의 단위는 섭씨 온도이다.

상기 용강 과열도라 함은, 화학 성분의 조성으로부터 구할 수 있는 액상선 온도로부터, 주조시의 용강 온도를 감한 값, 즉, 용강 과열도＝용강 온도－액상선 온도이다.

용강 과열도가 50℃를 초과하면, 액상 중에서 정출된 TiN 또는 Ti(C, N)가 응집하여, 조대화되어 버린다. 그로 인해, 액상 중에서 정출된 TiN 또는 Ti(C, N)가, 페라이트의 응고 핵으로서 유효하게 기능하지 않아, 본 실시 형태에 관한 용강의 화학 성분이, 상술한 규정 범위 내에 있어도, 응고 조직은 조대한 기둥형상정 조직으로 되어 버리는 경우가 있다. 따라서, 용강 과열도는 50℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 용강 과열도의 하한은 규정하지 않지만, 통상은 10℃가 하한이다.

강편의 열간 압연 공정에 있어서의 가열 온도는 1100℃ 미만이면 탄질화물이 충분히 고용하지 않아 필요한 강도나 연성을 얻을 수 없는 경우가 있다. 따라서, 가열 온도의 하한은 1100℃로 하는 것이 바람직하다. 가열 온도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 1250℃를 초과하면 결정립의 입경이 크게 되어, 열간 가공성이 저하되는 경우가 있으므로, 1250℃를 상한으로 하는 것이 바람직하다.

마무리 압연 온도는 800℃미만이면, 열간 가공성이 열화되고, 열간 압연 중에 깨짐이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 마무리 압연 온도의 하한은 800℃로 하는 것이 바람직하다. 마무리 압연 온도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 1000℃를 초과하면 결정립의 입경이 커지고, 냉간 압연시에 깨짐을 발생하는 경우가 있으므로, 1000℃를 상한으로 하는 것이 바람직하다.

권취 온도는 600℃미만이면, 페라이트의 회복 및 재결정이 불충분하게 되어, 강판의 가공성을 손상시키는 경우가 있다. 따라서, 권취 온도의 하한은 600℃로 하는 것이 바람직하다. 한편, 권취 온도가 750℃을 초과하면 재결정된 페라이트의 결정립이 조대화되어, 강판의 연성, 열간 가공성 및 냉간 가공성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, 권취 온도의 상한은 750℃로 하는 것이 바람직하다.

열간 압연시에 생성된 스케일을 제거하기 위해, 예를 들어, 텐션 레벨러를 사용하는 메커니컬 디스케일링 및/또는 산 세정을 행하여도 된다.

열연 강판의 연성을 향상시키기 위해, 열간 압연 후, 어닐링해도 된다. 열연 강판의 어닐링 온도는, 석출물의 형태를 제어하고, 연성을 향상시키기 위해, 700℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열연 강판의 어닐링 온도가 1100℃를 초과하면 결정립이 조대화되어, 입계 취화가 조장되는 경우가 있다. 따라서, 열연 강판의 어닐링 온도의 상한은 1100℃로 하는 것이 바람직하다.

열연 강판을 어닐링한 후에 스케일을 제거하기 위해, 메커니컬 디스케일링 및/또는 산 세정을 행하여도 된다.

열연 강판에 냉간 압연 및 어닐링을 실시하여, 냉연 강판을 제조해도 된다. 이하에, 냉연 강판이 바람직한 제조 조건에 대해 서술한다.

냉간 압연의 냉연율은 생산성의 관점으로부터 20％ 이상이 바람직하다. 또한, 냉간 압연 후의 어닐링시에 있어 재결정을 촉진하기 위해서는, 냉연율을 50％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 냉연율이 95％를 초과하면 냉간 압연시에 깨짐이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 냉연율의 상한은 95％로 하는 것이 바람직하다.

냉간 압연 후의 어닐링 온도는 재결정 및 회복을 충분히 진행시키기 위해, 600℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 냉간 압연 후의 어닐링 온도가 1100℃를 초과하면, 결정립이 조대화되고, 입계 취화가 조장되는 경우가 있다. 따라서, 냉연 강판의 어닐링 온도의 상한은 1100℃로 하는 것이 바람직하다.

냉연 강판의 어닐링 후의 냉각 속도는 20℃/초 이상, 냉각 정지 온도는 450℃ 이하가 바람직하다. 이는, 냉각 중의 입성장에 의한 결정립의 조대화나, 입계에 P 등의 불순물 원소가 편석하는 것에 기인하는 입계 취화를 방지하여, 연성을 향상시키기 위해서다. 냉각 속도의 상한은 규정하지 않지만, 500℃/초를 초과하는 것은 기술적으로 곤란하다. 또한, 냉각 정지 온도의 하한은 냉매의 온도에 의존하므로, 냉각 정지 온도의 하한을 실온 미만으로 하는 것은 곤란하다.

냉간 압연 후의 어닐링 후에, 생성된 스케일을 제거하기 위해, 메커니컬 디스케일링 및/또는 산 세정을 행하여도 된다. 또한, 냉간 압연 후의 어닐링 후에, 형상 교정 및 항복점 신장의 소실을 위해 조질 압연을 행하여도 된다. 조질 압연에 있어서, 신장율이 0.2％ 미만에서는 그 효과가 충분하지 않고, 신장율이 2％를 초과하면 항복비가 큰폭으로 증대함과 함께 신장이 열화된다. 따라서, 조질 압연에 있어서의 신장율을 0.2％ 이상, 2％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 들면서, 본 발명의 기술적 내용에 대해 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을, 용강 과열도 40℃로 주조하고, 표 2에 나타내는 조건으로 열간 압연했다. 판 두께는 2.3㎜로 했다.

얻어진 열연 강판의 비중, 기계적 특성, 아크 용접성, 스폿 용접성을 평가했다. 강판의 비중의 측정은 피크노미터를 사용해 행하였다. 기계적 특성은 인장 시험을 JIS Z 2241에 준거해 행하고, 인장 강도(TS)를 측정해 평가했다. 강판의 아크 용접성은 Pulse-MAG 용접으로 겹침 필렛 용접 조인트를 제작하고, 인장 시험을 JIS Z 2241에 준거해 행하고, 조인트 인장 강도를 측정해 평가했다. 또한, 용접 와이어는 연강 및 490N/㎟급 고장력 강판용의 용접 와이어를 사용하고, 실드 가스는 Ar＋20％ CO₂ 가스를 사용했다. 강판의 스폿 용접성은 JIS Z 3137에 준거하여, 저항 스폿 용접 조인트의 십자 인장 강도(CTS)에 의해 평가했다. 스폿 용접은 통상의 스폿 용접기를 사용하고, 판 두께를 t(㎜)로 하여 너깃 직경이 5×√t가 되도록 용접 조건을 조정해 갔다.

표 2에 강판의 비중, 인장 강도, 아크 용접 조인트 인장 강도, CTS의 평가 결과를 나타낸다. 강판의 판 두께와 인장 강도 레벨을 감안하여, CTS는 12kN 이상을 합격으로 했다. 평가 항목에 있어서, 불합격의 경우에는, 밑줄을 그었다.

열연 No. 1∼8은 본 발명예이고, 어떤 특성도 합격이 되어, 목표로 하는 특성의 강판을 얻을 수 있었다. 한편, 화학 성분이 본 발명의 범위 외인 열연 No. 9∼13은, 아크 용접 조인트 강도는 모재 강도와 동등 이상이며 양호하지만, CTS가 12kN 미만으로 불합격이 되었다.

(실시예 2)

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을, 용강 과열도 40℃로 주조하고, 표 2에 나타내는 조건으로 열간 압연한 열연 강판에 대해, 표 3에 나타내는 조건으로 냉간 압연 및 어닐링을 행하였다. 판 두께는 1.2㎜로 했다.

얻어진 냉연 강판에 대해서도 실시예 1과 마찬가지로, 비중, 기계적 특성, 아크 용접성, 스폿 용접성을 평가했다.

표 3에 강판의 비중, 인장 강도, 아크 용접 조인트 인장 강도, CTS의 평가 결과를 나타낸다. 강판의 판 두께와 인장 강도 레벨을 감안하고, CTS는 7kN 이상을 합격으로 했다. 평가 항목에 있어서, 불합격의 경우에는, 밑줄을 그었다.

냉연 No. 1∼8은 본 발명예이며, 어느 특성도 합격이 되어, 목표로 하는 특성의 강판을 얻을 수 있었다. 한편, 성분이 본 발명의 범위 외인 냉연 No. 9∼13은 아크 용접 조인트 강도는 모재 강도와 동등 이상이며 양호하지만, CTS가 7kN 미만으로 불합격이 되었다.

본 발명에 따르면, 제조성이 양호하고, 스폿 용접성이 우수한 고강도 저비중 강판을 얻을 수 있어 산업상의 공헌이 매우 현저하다.

Claims

질량％로,
C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하,
Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만
Mn:0.20％ 초과, 0.50％ 이하,
Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하,
N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하,
Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하,
P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하,
S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하를 함유하고,
질량％로, 상기 C 및 상기 Ti의 함유량의 합이,
0.200＜C＋Ti≤1.500
을 만족하고, 질량％로, 상기 Al 및 상기 Si의 함유량의 곱이,
Al×Si≤0.8
을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
비중이 5.5 이상 7.5 미만인 것을 특징으로 하는, 강판.
제1항에 있어서, 질량％로,
Nb:0.300％ 이하,
V:0.50％ 이하,
Cr:3.00％ 이하,
Mo:3.00％ 이하,
Ni:5.00％ 이하,
Cu:3.00％ 이하,
B:0.0100％ 이하,
Ca:0.0100％ 이하,
Mg:0.0100％ 이하,
Zr:0.0500％ 이하,
REM:0.0500％ 이하로
이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소를 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 강판.