KR20160075716A - 소부 경화형 용융 아연 도금 강판 - Google Patents

소부 경화형 용융 아연 도금 강판 Download PDF

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Abstract

용제가 비교적 용이한 저탄소강을 이용함으로써 저 제조비용이면서, 자동차 외판 등에 바람직하고, 소부 경화성과 내식성을 가지며, 양호한 프레스 성형성을 갖고, 또한, 용융 아연 도금에 있어서 블리스터 결함이 발생하지 않는 소부 경화형 용융 아연 도금 강판을 제공한다. 하지 강판과, 상기 하지 강판상에 형성되는 도금층을 갖는 소부 경화형 용융 아연 도금 강판으로서, 하지 강판을 특정의 성분 조성으로 이루어지는 것으로 하고, 하지 강판의 금속 조직을 페라이트상과 시멘타이트상으로 구성되는 것으로 하며, 페라이트 평균 입경을 10∼30㎛로 조정하고, 단위 체적당 페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적을 1.0∼10.0/㎜로 조정하고, 하지 강판의 강중 수소 농도를 0.1ppm미만으로 조정하고, 도금층의 아연 부착량을 강판 표면적에 대해 40∼100g/㎡로 조정한다.

Description

소부 경화형 용융 아연 도금 강판{BAKE-HARDENED HOT-DIP GALVANIZED STEEL SHEET}
본 발명은 자동차 외판, 구조 골격재, 기타 모든 기계 구조 부품을 제조하기 위해 최적한 소부 경화형 용융 아연 도금 강판에 관한 것이다.
자동차 외판은 프레스 성형에 있어서의 형상 동결성과 프레스 성형 후에 내함몰성을 갖는 것이 요구된다. 이 때문에, 자동차 외판의 제조에 이용하는 소재는 저항복 강도로 가공할 수 있고 도장 소부로 경화하는 소위 도장 소부 경화성을 갖는 것이 요구된다. 특허문헌 1∼3에는 연속 소둔로에서 제조 가능한 소부 경화형 강판의 제조 방법이 개시되어 있다.
또, 소부 경화형 강판은 프레스 가공성을 갖는 것이 요구된다. 특허문헌 4에는 연속 소둔 및 과시효 처리중에 석출한 전체 탄화물에 대한 입내 탄화물의 체적분율을 80%이상으로 하여, 이들을 개선하는 방법이 개시되어 있다.
또, 특허문헌 5에는 150℃이하의 저온에 있어서의 도장 소부 경화성을 얻기 위해, 입내 탄화물을 4×104개/㎟이상으로 하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 자동차 외판용 강판은 우수한 내식성을 갖는 것이 요구된다. 특허문헌 6에는 내식성 향상을 위해, 용융 아연 도금을 실시한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법이 개시되어 있다.
도금을 실시하는 기술의 경우, 도금 두께가 40g/㎡이상의 용융 아연 도금 강판에서는 연속 소둔중에, 수소를 함유하는 환원 분위기 가스로부터 강판중에 침입한 수소가 도금하에 봉입된다. 그리고, 상온까지 냉각된 후, 과포화로 된 수소가 강판 표면과 도금 계면에서 가스화되고, 도금이 부풀어오르는 블리스터 결함이 문제로 되어 있다. 블리스터 결함은 도금 두께가 큰 경우, 또 합금화 처리를 실행하지 않은 경우, 더욱 현재화되는 경향이 있다. 이러한 블리스터 결함을 방지하는 방법으로서, 특허문헌 7에, C<0.005%의 극저 탄소강에 있어서, Ti계 석출물의 사이즈 및 양을 제어하는 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1：일본국 특허공개공보 소화56-119736호 특허문헌 2：일본국 특허공개공보 소화58-019442호 특허문헌 3：일본국 특허공개공보 평성02-125817호 특허문헌 4：일본국 특허공개공보 평성05-059445호 특허문헌 5：일본국 특허공개공보 평성06-073498호 특허문헌 6：일본국 특허공개공보 소화58-031035호 특허문헌 7：일본국 특허공개공보 제2002-167646호
본 발명의 목적은 용제가 비교적 용이한 저탄소강을 이용함으로써 저 제조비용이면서, 자동차 외판 등에 바람직하고, 소부 경화성과 내식성을 가지며, 양호한 프레스 성형성을 갖고, 또한 용융 아연 도금에 있어서 블리스터 결함이 발생하지 않는 소부 경화형 용융 아연 도금 강판을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭하였다. 그 과정에서, 본 발명자들은 블리스터의 발생 원인으로 되는 수소를 강판내에 트랩하여, 표면에의 확산을 방지함으로써, 블리스터 발생을 억제할 수 있다고 생각하였다. 그러나, 특허문헌 7에 개시되어 있는 Ti계 석출물을 이용하기 위해 Ti를 이용하면, 저탄소강의 경우, 미세한 TiC가 다량으로 생성되기 때문에 강도가 상승하고, 외판 패널로서 필요한 성형성이 얻어지지 않았다. 한편, 저탄소강에서는 특허문헌 4, 5에 개시되어 있는 바와 같이 시멘타이트를 페라이트중에 생성시킬 수 있으므로, 시멘타이트에 의한 수소 트랩의 효과를 기대하였다. 그런데, 단지 시멘타이트의 존재 위치나 수 밀도를 제어하는 것만으로는 블리스터 억제 효과가 얻어지지 않았다.
그래서, 본 발명자들은 더욱 예의 연구한 결과, 페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적이 수소의 트랩 특성에 가장 영향을 미치고 있는 것을 발견하였다. 그리고, 상기 표면적을 조정할 때에, 하지 강판의 조성, 금속 조직, 강중의 수소 농도, 도금층의 부착량을 고려하면, 블리스터의 발생을 억제할 수 있고, 또한 자동차 외판으로서 최적인 성형성을 달성할 수 있는 것을 명확하게 하였다.
본 발명은 상기의 지견에 의거해서 완성된 것이며, 본 발명은 이하의 것을 제공한다.
[1] 하지 강판과, 해당 하지 강판상에 형성되는 도금층을 갖는 소부 경화형 용융 아연 도금 강판으로서, 상기 하지 강판은 질량%로, C：0.015∼0.100%, Si：0.01∼0.30%, Mn：0.1∼1.0%, P：0.010∼0.070%, S：0.003∼0.020%, Sol.Al：0.01∼0.10%, N：0.002∼0.005%를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 상기 하지 강판의 금속 조직은 페라이트상과 시멘타이트상으로 구성되고, 페라이트 평균 입경이 10∼30㎛이고, 단위 체적당 페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적이 1.0∼10.0/㎜이고, 상기 하지 강판의 강중 수소 농도가 0.1ppm미만이고, 상기 도금층의 아연 부착량이 강판 표면적에 대해 40∼100g/㎡인 것을 특징으로 하는 소부 경화형 용융 아연 도금 강판.
[2] 상기 하지 강판은 질량%로, B：0.0010∼0.0050%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 소부 경화형 용융 아연 도금 강판.
[3] 상기 하지 강판은 질량%로, Ti：0.001∼0.1%, Nb：0.001∼0.1%, Zr：0.001∼0.1%, Cr：0.001∼0.1%, Cu：0.001∼0.1%, Ni：0.001∼0.1% 및 V：0.001∼0.1%에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 소부 경화형 용융 아연 도금 강판.
본 발명에 따르면, 저 제조비용이면서, 자동차 외판 등에 바람직하고, 소부 경화성, 내식성 및 양호한 프레스 성형성을 갖고, 또한, 용융 아연 도금에 있어서 블리스터 결함이 발생하지 않는 소부 경화형 용융 아연 도금 강판을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명은 자동차의 고강도화, 경량화를 통해, 승무원의 안전성 향상, 지구 환경 보전에 공헌할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다. 또, 이하의 설명에 있어서, 성분의 양에 관해 「%」는 「질량%」를 의미하고, 「ppm」은 「질량ppm」를 의미한다.
본 발명의 소부 경화형 용융 아연 도금 강판은 하지 강판과, 해당 하지 강판상에 형성되는 도금층을 갖는다.
하지 강판
본 발명에 있어서의 하지 강판은 질량%로, C：0.015∼0.100%, Si：0.01∼0.30%, Mn：0.1∼1.0%, P：0.010∼0.070%, S：0.003∼0.020%, Sol.Al：0.01∼ 0.10%, N：0.002∼0.005%를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물로 이루어진다. 또, 본 발명의 하지 강판은 B：0.0010∼0.0050%를 더 포함해도 좋다. 또, 본 발명의 하지 강판은 질량%로, Ti：0.001∼0.1%, Nb：0.001∼0.1%, Zr：0.001∼0.1%, Cr：0.001∼0.1%, Cu：0.001∼0.1%, Ni：0.001∼0.1% 및 V：0.001∼0.1%에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유해도 좋다. 우선, 하지 강판의 화학 성분의 한정 이유에 대해 설명한다.
C：0.015∼0.100%
C에는 강판을 강화하는 효과가 있으며, 또, 시멘타이트를 생성하여 수소를 트랩하고, 도금의 블리스터를 억제하는 효과가 있다. C의 함유량이 0.015%미만에서는 블리스터 억제의 효과가 충분하지 않다. 또, C의 함유량이 0.100%를 넘으면 강도가 너무 상승하여 가공성을 해친다. 따라서, C의 함유량은 0.015∼0.100%로 한다. 또, C의 함유량에 의해서, 소부 경화형 용융 아연 도금 강판의 강도를 조정할 수 있기 때문에, 원하는 강도에 따라, 상기 범위내에서 C의 함유량을 결정해도 좋다.
Si：0.01∼0.30%
하지 강판의 Si의 함유량을 0.01%미만으로 하기 위해서는 탈규 코스트가 현저하게 상승한다. Si의 함유량이 0.30%를 넘으면, 냉연 후의 소둔 처리를 위한 가열 유지중에 Si산화물이 형성되고, 용융 아연 도금의 부착을 저해한다. 따라서, Si의 함유량은 0.01∼0.30%로 할 필요가 있다.
Mn：0.1∼1.0%
Mn은 MnS를 형성함으로써 S를 무해화하고, 강판의 가공성을 향상시키는 동시에, 강판의 강화에도 기여하는 원소이다. Mn의 함유량이 0.1%미만에서는 MnS 형성의 효과가 충분하지 않다. 또, Mn의 함유량이 1.0%를 넘으면 강도가 너무 상승하여 가공성을 해친다. 따라서, Mn의 함유량은 0.1∼1.0%로 할 필요가 있다.또, Mn의 함유량에 의해서, 소부 경화형 용융 아연 도금 강판의 강도를 조정할 수 있기 때문에, 원하는 강도에 따라, 상기 범위내에서 Mn의 함유량을 결정해도 좋다.
P：0.010∼0.070%
하지 강판의 P의 함유량을 0.010%미만으로 하기 위해서는 탈린 코스트가 현저하게 상승한다. P의 함유량이 0.070%를 넘으면, 강도가 너무 상승하여 가공성을 해친다. 따라서, P의 함유량은 0.010∼0.070%로 할 필요가 있다.
S：0.003∼0.020%
본 발명에 있어서의 하지 강판에서는 S의 함유량이 0.020%를 넘으면, 성형성 열화나 표면 결함의 원인으로 된다. 한편, S의 함유량을 0.003%미만으로 하기 위해서는 탈황 코스트가 현저하게 상승한다. 따라서, S의 함유량을 0.003∼0.020%로 할 필요가 있다.
Sol.Al：0.01∼0.10%
Al은 탈산을 위해 사용된다. Sol.Al의 함유량이 0.01%미만에서는 그 효과가 충분하지 않고 표면 결함의 발생 리스크를 높인다. 한편, Sol.Al의 함유량이 0.10%를 넘으면 탈산의 효과가 포화하며, 경제적이지 못하다. 따라서, Sol.Al의 함유량은 0.01∼0.10%로 한다.
N：0.002∼0.005%
본 발명에 있어서의 하지 강판에서는 불순물로서 N을 함유하는 경우가 많다. N의 함유량이 0.005%초과가 되면 성형성 열화나 표면 결함의 원인으로 된다. 한편, N의 함유량을 0.002%미만으로 하기 위해서는 탈질 코스트가 현저하게 상승한다. 따라서, N의 함유량은 0.002∼0.005%로 할 필요가 있다.
잔부가 철 및 불가피한 불순물
본 발명에 있어서의 하지 강판에 포함되는 필수 성분은 상기와 같으며, 잔부는 철과, 강 원료 혹은 그 제조 공정에서 혼입할 수 있는 불가피한 불순물 원소로 이루어진다.
또, 본 발명에 있어서의 하지 강판은 전술한 각 성분 원소의 작용 효과를 저해하지 않는 범위에서, 다른 원소가 소량 더 포함되어 있어도 좋다. 본 발명의 효과를 해치지 않는 원소, 불가피한 불순물 원소로서는 예를 들면, Mo, Cr, Ti, Nb, V, Cu, Ni, B, Ca, Zr 등이 예시된다. 이들 원소는 강도를 높이는 등의 효과가 있다. 그러나, 이들 원소의 함유량이 너무 많으면 연성이나 표면 성상이 열화한다. 그래서, 각 임의 성분의 함유량을 Mo는 0.5%이하, Cr은 1.0%이하, Ti는 0.2%이하, Nb는 0.1%이하, V는 0.1%이하, Cu는 1.0%이하, Ni는 1.0%이하, Ca는 0.005%이하, Zr은 0.1%이하로 각각 억제해야 하는 것이다.
상기의 임의 원소 중에서도, 본 발명에 있어서는 하지 강판이 B：0.0010∼0.0050%를 더 함유하는 것이 바람직하다.
B：0.0010∼0.0050%
B는 고용 N과 결합하여 조대한 BN을 생성하고, N를 무해화시키는 효과가 있으며, 필요에 따라 첨가된다. B의 함유량이 0.0010%미만에서는 상기 효과가 충분하지 않다. 0.0050%를 넘으면, 시효성을 과도하게 상승시켜, 스트레쳐 스트레인을 발생시키기 쉬워진다. B를 첨가하는 경우, B의 함유량은 0.0010∼0.0050%가 바람직하다.
또, 상기 임의 성분 중에서도, 본 발명에 있어서는 하지 강판이 Ti：0.001∼0.1%, Nb：0.001∼0.1%, Zr：0.001∼0.1%, Cr：0.001∼0.1%, Cu：0.001∼0.1%, Ni：0.001∼0.1% 및 V：0.001∼0.1%에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유하는 것이 바람직하다.
Ti：0.001∼0.1%
하지 강판이 Ti를 포함하면, Ti는 고용 N과 결합하여 TiN을 생성한다. 이와 같이 Ti는 N를 무해화하는 효과를 갖는다. Ti의 함유량이 0.001%미만에서는 상기 효과가 충분하지 않다. Ti의 함유량이 0.1%를 넘으면 TiC를 과잉으로 형성하여, 신장이 열화하는 경우가 있다. 따라서, Ti를 함유하는 경우, Ti의 함유량은 0.001∼0.1%인 것이 바람직하다.
Nb：0.001∼0.1%
하지 강판이 Nb를 포함하면, NbC의 석출에 의한 석출 강화의 효과가 있다. N b의 함유량이 0.001%미만에서는 상기 효과가 충분하지 않다. Nb의 함유량이 0.1%를 넘으면 NbC가 과잉으로 생성되어, 신장이 열화하는 경우가 있다. 따라서, Nb를 함유하는 경우, Nb의 함유량은 0.001∼0.1%인 것이 바람직하다.
Zr：0.001∼0.1%
Zr을 포함하면 ZrC의 석출에 의한 석출 강화의 효과가 있다. Zr의 함유량이 0.001%미만에서는 상기 효과가 충분하지 않다. Zr의 함유량이 0.1%를 넘으면 ZrC가 과잉으로 생성되어, 신장이 열화하는 경우가 있다. 따라서, Zr을 함유하는 경우, Zr의 함유량은 0.001∼0.1%인 것이 바람직하다.
Cr：0.001∼0.1%
Cr을 포함하면 고용 강화의 효과가 있다. Cr의 함유량이 0.001%미만에서는 상기 효과가 충분하지 않다. Cr의 함유량이 0.1%를 넘으면, 신장이 열화하는 경우가 있다. 따라서, Cr을 함유하는 경우, Cr의 함유량은 0.001∼0.1%인 것이 바람직하다.
Cu：0.001∼0.1%
Cu를 포함하면 고용 강화의 효과가 있다. Cu의 함유량이 0.001%미만에서는 상기 효과가 충분하지 않다. Cu의 함유량이 0.1%를 넘으면, 신장이 열화하는 경우가 있다. 따라서, Cu를 함유하는 경우, Cu의 함유량은 0.001∼0.1%인 것이 바람직하다.
Ni：0.001∼0.1%
Ni를 포함하면 고용 강화의 효과가 있다. Ni의 함유량이 0.001%미만에서는 상기 효과가 충분하지 않다. Ni의 함유량이 0.1%를 넘으면, 신장이 열화하는 경우가 있다. 따라서, Ni를 함유하는 경우, Ni의 함유량은 0.001∼0.1%인 것이 바람직하다.
V：0.001∼0.1%
V를 포함하면 VC의 석출에 의한 석출 강화의 효과가 있다. V의 함유량이 0.001%미만에서는 상기 효과가 충분하지 않다. V의 함유량이 0.1%를 넘으면 VC가 과잉으로 생성하여, 신장이 열화하는 경우가 있다. 따라서, V를 함유하는 경우, V의 함유량은 0.001∼0.1%인 것이 바람직하다.
다음에, 하지 강판의 금속 조직에 대해 설명한다. 본 발명의 금속 조직은 페라이트상과 시멘타이트상으로 구성되고, 페라이트 평균 입경이 10∼30㎛이며, 단위 체적당 페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적이 1.0∼10.0/㎜(㎟/㎣)이다.
페라이트상과 시멘타이트상
페라이트상은 강도와 가공성을 높이는 효과가 있고, 시멘타이트상은 수소 트랩에 의해 블리스터 발생 억제의 효과가 있다. 펄라이트상은 페라이트상과 시멘타이트상의 층형상 조직이므로, 페라이트상과 시멘타이트상으로 구성되는 것이다. 또, 베이나이트, 마텐자이트 등의 저온 변태상은 가공성의 관점에서 극력 발생시키지 않는 것이 바람직하다. 저온 변태상의 함유량이 각각 5체적%이하이면 영향이 적으므로, 이들 상을 포함해도 좋다. 그 밖에, 함유 금속 원소의 탄화물, 질화물, 황화물이 각각의 원소 함유량에 따라 포함되어도 좋다. 또한, 금속 조직이 페라이트상과 시멘타이트상으로 구성되는 것은 실시예에 기재된 방법에서 확인할 수 있다.
페라이트 평균 입경이 10∼30㎛
페라이트 평균 입경이 10㎛미만에서는 가공성이 열화한다. 또, 페라이트 평균 입경이 30㎛를 넘으면, 프레스 가공 등에 의해 변형되기 쉬워지고, 결정립마다의 변형량의 차이에 기인한 강판 표면의 요철이 발생하고, 성형품의 미관을 해친다. 따라서, 페라이트 평균 입경은 10∼30㎛로 할 필요가 있다. 또한, 페라이트 평균 입경은 실시예에 기재된 방법으로 측정하여 얻어지는 페라이트 평균 입경이다.
단위 체적당 페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적이 1.0∼10.0/㎜
단위 체적당 페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적을 1.0∼10.0/㎜로 제어하는 것에 의해, 용융 아연 도금의 블리스터 발생을 억제할 수 있다. 해당 표면적이 1.0/㎜미만에서는 이 효과가 충분하지 않고, 10.0/㎜를 넘으면 강판의 국부 연성이 저하하며, 가공성이 열화한다.
또한, 페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적의 측정은 다양한 방법이 있다. 본 발명에서는 다음과 같이 해서 측정해서 얻어지는 값을 채용한다. 강판의 임의의 단면을 연마, 부식하고, 주사형 전자 현미경(SEM)으로 페라이트상, 시멘타이트상을 식별 분리한 후, 선분법으로 상기 표면적을 측정한다(예를 들면, 일본 금속학회 회보,vol. 10(1971), p279. 해설기사 「정량 금속 조직학」참조). 상기의 측정에 있어서의 계측에는 시판 중인 화상 해석 소프트(예를 들면, 스미토모 금속 테크놀로지(주)(Sumitomo Metal Technology, Ltd.)사제 「입자 해석」)를 이용해도 좋다.
강중 수소 농도가 0.1ppm미만
수소는 냉간 압연 후의 열처리 공정에서 분위기 가스로부터 침입하고, 도금 처리시에 강판중에 봉입되며, 도금 후의 블리스터 발생의 원인으로 된다. 따라서, 강판중의 수소 농도는 도금 후에 평가하는 것이 필요하다. 그 값이 0.1ppm이상에서는 금속 조직을 적정하게 제어해도 블리스터의 발생 억제가 곤란하다. 그 때문에, 강중 수소 농도는 0.1ppm미만이어야 한다.
또한, 도금 후의 강중 수소 농도는 도금층을 제거하지 않고, 불활성 가스 용융-열 전도도법으로 측정한다. 산세로 도금 제거를 실행하면, 그 때에 강중에 수소가 침입하고, 또, 기계적으로 도금을 제거하면, 수소가 방출되고, 수소 농도가 감소하기 때문에, 도금층을 제거하지 않고 분석할 필요가 있다. 또한, 승온 분석법은 아연 도금이 수소 방출을 억제하기 때문에, 적합하지 않다.
도금층
도금층에는 Zn을 주체로서 포함하는 아연 도금층 이외에, 합금화 반응에 의해서 아연 도금중에 강중의 Fe가 확산하여 생긴 Fe-Zn합금을 주체로서 포함하는 합금화 아연 도금층을 포함한다.
도금층에는 Zn 이외에 Fe, Al, Sb, Pb, Bi, Mg, Ca, Be, Ti, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, P, B, Sn, Zr, Hf, Sr, V, Se, REM을 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 포함해도 좋다.
도금층의 아연 부착량이 강판 표면적에 대해 40∼100g/㎡
도금층의 아연 부착량은 강판 표면적에 대해 40∼100g/㎡이다. 아연 부착량이 상기의 범위에 있으면, 자동차 외판 용도를 비롯한 가공용 강판에 대해, 필요한 내식성과 가공성, 또, 내블리스터성을 부여할 수 있다. 더욱 구체적으로는 아연 부착량이 40g/㎡미만에서는 충분한 내식성이 얻어지지 않는다. 또, 아연 부착량이 100g/㎡를 넘으면 도금 강판의 표면 마찰 계수가 상승하여, 가공성이 열화한다. 또, 도금층에 의한 강판중의 수소의 봉입 효과가 증가하여, 블리스터가 발생하기 쉬워진다. 따라서, 도금층의 아연 부착량이 강판 표면적에 대해 40∼100g/㎡일 필요가 있다.
소부 경화형 용융 아연 도금 강판의 제조 방법
본 발명의 소부 경화형 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해, 바람직한 방법, 조건에 대해 설명한다.
상기 하지 강판의 성분 조성이 상기의 범위가 되도록 강 슬래브를 제조한다. 강 슬래브의 제조 방법은 특히 한정되지 않으며, 예를 들면, 전로, 전기로 등, 공지의 용제 방법을 채용해서 강을 용제하고, 그 후, 연속 주조법에 의해 강 슬래브(강 소재)로 하는 방법을 들 수 있다.
강 슬래브를 그대로 열간 압연해도 좋고, 임의의 온도까지 냉각 후, 가열로중 등에서 재가열 후 열간 압연해도 좋다. 재가열하는 경우의 가열 온도는 1150℃∼1300℃로 하는 것이 바람직하다. 상기 가열 온도가 1150℃미만에서는 변형 저항이 크고, 원하는 판 두께까지 압연이 곤란하게 되는 경우가 있다. 한편, 상기 가열 온도가 1300℃를 넘으면 주괴(鑄塊)의 표면 산화가 현저하게 되며, 종종 제품의 표면 외관을 해치는 경우가 있다.
열간 압연 공정은 상법으로 거친 압연, 마무리 압연 후, 600℃까지의 평균 냉각 속도를 100℃/sec이상으로 해서, 500℃이하에서 권취하는 것이 페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적을 원하는 범위로 조정하기 때문에 바람직하다. 더욱 바람직하게는 권취 온도 350℃이하이다.
열간 압연 후에 냉간 압연을 실행하고, 냉간 압연 후에 열처리를 실시한다. 그 때, 100℃/s이상의 평균 승온 속도로 600℃이상까지 가열하는 것이 페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적을 원하는 범위로 조정하기 때문에 바람직하다. 상기 가열 후, 필요에 따라, 또한 800∼870℃까지 가열한다. 가열 후의 온도에서 10s이상 유지한 후, 600∼700℃까지를 평균 냉각 속도 10∼30℃/s로 냉각하는 것이 바람직하다. 바람직한 이유는 이하와 같다.
가열 온도가 800℃미만에서는 높은 신장이 얻어지지 않는다. 한편, 870℃를 넘으면, 강판에의 수소 침입이 현저하게 되고, 도금 후에 블리스터의 발생이 증가한다.
유지 시간이 10s미만에서는 높은 신장이 얻어지지 않는다. 유지 시간의 상한은 정해지지 않지만, 생산성의 관점에서는 10분 이하가 바람직하다.
평균 냉각 속도가 10℃/s미만에서는 냉각에 시간을 요하며, 생산성이 저하한다. 한편, 평균 냉각 속도가 30℃/s를 넘으면 강중에 고용 C가 과포화로 잔류하여, 신장이 열화한다.
또, 이 열처리는 특정의 분위기 가스 중에서 실행하는 것이 바람직하다. 블리스터 억제 및 자동차 외판으로서의 우수한 표면 외관을 얻기 위해서는 이 때의 분위기 가스가 중요하다.
바람직한 분위기 가스는 수소 농도 3∼15체적%, 산소 농도 0.001∼0.1체적%, CO농도 100∼2000체적ppm, 잔부 질소의 혼합 가스로 이루어지고, 또한 노점이 -30∼-60℃이다. 이 분위기 가스의 사용이 바람직한 이유는 다음과 같다.
수소 농도가 3체적%미만에서는 가열중에 Fe 또는 합금 원소가 산화되고, 도금 표면 외관이 열화한다. 한편, 수소 농도가 15체적%를 넘으면, 가열중에 강판에의 수소의 침입이 현저하게 되고, 도금 후에 블리스터의 발생이 증가한다.
산소 농도가 0.001체적%미만에서는 강판에의 수소 침입이 현저하게 된다. 한편, 산소 농도가 0.1체적%초과에서는 강판 표면의 산화에 의해 도금 표면 외관이 열화한다.
CO농도가 100체적ppm미만에서는 강중의 C가 탈탄하고, 원하는 재질이 얻어지지 않는다. 한편, CO농도가 2000체적ppm을 넘으면, 강판 표면에 그래파이트가 석출하여 도금 표면 외관을 현저하게 해친다.
노점이 -30℃초과에서는 Fe중의 합금 원소가 산화하여 도금 표면 외관을 해친다. 한편, -60℃미만에서는 강판에의 수소 침입이 현저하게 되고, 도금 후에 블리스터의 발생이 증가한다.
가열, 냉각 후, 용융 아연 도금을 실시하지만, 이 때의 용융 아연욕 중의 Al농도는 0.1∼1%가 적당하다. 용융 아연 도금 후, 합금화 처리를 실행해도 좋다.
또한, 신장율 1.2∼2.0%에서 조질 압연을 실시해도 좋다. 신장율이 1.2%미만에서는 항복 신장이 발생하여 프레스 성형 후의 표면 성상이 열화한다. 한편, 신장율 2.0%를 넘으면, 신장이 현저하게 열화한다.
실시예
실시예 1
표 1에 나타내는 강 성분, 조성을 갖는 강괴를 용해, 주조하였다. 이것을 1250℃로 가열하고, 판 두께 3.6㎜까지 열간 압연하였다. 열간 압연에 있어서의 최종 패스 출측 온도는 860℃이었다. 100∼250℃/s의 평균 냉각 속도로 냉각 후, 300∼350℃로 권취하였다. 계속해서 냉간 압연을 실행하고, 판 두께 1.2㎜로 하고, 또한 열 처리를 실시하였다. 이 열처리의 조건은 수소 농도 10체적%, 산소 농도 0.01체적%, CO농도 500체적ppm, 잔부가 질소, 노점 -50℃의 분위기 가스, 평균 가열 속도는 100∼150℃/s에서 750℃로 가열, 300s 유지로 하였다.
이 열 처리 후, 평균 냉각 속도 10℃/s에서 700℃까지 냉각하고, 계속해서 평균 냉각 속도 15℃/s에서 500℃까지 냉각하였다. 그 후, 0.1∼1%의 Al을 함유하는 용융 아연욕 중에서 도금을 실시하였다. 실온까지 냉각 후, 신장율 1.4∼1.6%의 조 질 압연을 실행하였다.
이와 같이 해서 제조한 용융 아연 도금 강판을 이하의 방법으로 평가를 실행하였다. 페라이트 평균 입경은 압연 방향의 단면을 경면 연마하고, 3%나이탈로 부식 후, 100배의 광학 현미경상으로부터, 절단법(JIS G0552-1977)으로 측정하였다.
페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적은 상기 샘플을 이용하며, 주사형 전자 현미경(SEM)으로 페라이트상, 시멘타이트상을 식별 분리한 후, 선분법으로 측정하였다.
강중 수소는 도금 강판을 그대로 불활성 가스 용융-열 전도도법(수소 분석 기기： LECO사제 RH-402형)으로 측정하였다.
인장 특성은 JIS 5호 시험편(JIS Z2201)을 압연 방향의 직각 방향으로부터 채취하고, JIS Z2241에 준거하여 측정하였다.
도장 소부 경화량(BH)은 JIS G3135 부속서에 준거하여 측정하였다.
블리스터는 강판 표면적 1㎡당 존재하는 직경 0.1㎜이상의 도금 팽창 개소를 육안 관찰 및 10배의 확대경으로 관찰하고, 개수를 계측하였다.
내식성은 이하의 방법으로 평가하였다. 일본 패커라이징(주)(Nihon Parkerizing Co., Ltd.)제 화성 처리액 PB-SX35T로 화성 처리를 실시하고, 그 후, 일본 페인트(주)(Nippon Paint Co., Ltd.)제 양이온 전착 도료 파워니크스(POWERNICS) 110을 약 20㎛두께로 도장하였다. 그 후, 커터로 도포막에 크로스컷을 넣고, 자동차 기술회에서 정한 복합 부식 시험(JASO-M609)을 180사이클(60일) 실행하고, 크로스컷으로부터의 팽창폭(편측 최대 팽창폭)을 측정하였다. 그 결과, 팽창폭이 5㎜이하를 양호, 5㎜를 넘는 것을 ×로 평가하였다.
프레스 성형성은 500㎟의 반원상의 펀치를 이용하여, 블랭크 홀딩력 20톤으로 성형 높이 60㎜까지 드로잉 성형을 실행하고, 깨짐의 유무 및 프레스품의 표면 성상의 양호 가부를 육안관찰로 평가하였다.
표 2(표 2-1, 표 2-2를 합쳐서 표 2로 함)에 평가 결과를 나타낸다. 본 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명 방법에 의해 제조한 강판은 인장 특성, 도장 소부 경화량, 내블리스터성, 프레스 성형성에 있어서 모두 우수하다. 한편, 본 발명 조건 외의 강판은 어느 하나의 특성이 뒤떨어진다. 예를 들면, 강판 1, 2는 C량이 낮기 때문에, 페라이트와 시멘타이트의 계면이 충분히 생성하지 않고, 블리스터가 발생하였다. 강판 9는 C량이 높기 때문에, 시멘타이트가 과잉으로 생성되고, 신장이 저하하여, 프레스 성형성이 열화하였다. 강 10은 Mn량이 많기 때문에, 신장이 저하하여, 프레스 성형성이 열화하였다. 강 11, 12는 Si량 또는 P량이 높기 때문에, 신장이 저하하여, 프레스 성형성이 열화하고, 또, 도금 불량이 발생하였다. 강 14는 B량이 높기 때문에, 항복 신장이 발생하고, 프레스 성형성 시험에 있어서, 스트레쳐 스트레인이 발생하였다.
실시예 2
표 1에 나타내는 강을 이용해서, 표 3에 나타내는 제조 조건으로 판 두께 1.2㎜의 용융 아연 도금 강판을 제조하였다. 이렇게 해서 제조한 용융 아연 도금 강판을 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 평가를 실행하였다. 표 4(표 4-1과 표 4-2를 합쳐서 표 4로 함)에 평가 결과를 나타낸다. 본 결과로부터 명백한 바와 같이, 바람직한 방법에 의해 제조한 강판은 인장 특성, 도장 소부 경화량, 내블리스터성, 프레스 성형성에 있어서 모두 우수하다. 한편, 표 3 및 4로부터, 바람직한 조건 외의 강판은 어느 하나의 특성이 뒤떨어지는 경우가 있다고 할 수 있다. 예를 들면, 강판 A는 강 성분이 본 발명 범위에서 벗어나기 때문에, 페라이트와 시멘타이트의 계면이 충분히 생성되지 않고, 블리스터가 발생하였다. 강판 B는 열간 압연 후의 냉각 속도가 낮기 때문에, 페라이트와 시멘타이트의 계면이 충분히 생성되지 않고, 블리스터가 발생하였다. 강판 C는 열연 권취 온도가 높기 때문에, 페라이트와 시멘타이트의 계면이 충분히 생성되지 않고, 블리스터가 발생하였다. 강판 F는 열처리의 분위기 가스중의 수소 농도가 높고, 도금 강판중의 수소 농도가 높기 때문에, 블리스터가 발생하였다. 강판 G는 열처리의 분위기 가스중의 산소 농도가 낮고, 도금 강판중의 수소 농도가 높기 때문에, 블리스터가 발생하였다. 강판 I는 열처리의 분위기 가스의 노점이 낮고, 도금 강판중의 수소 농도가 높기 때문에, 블리스터가 발생하였다. 강판 J는 열처리 온도가 낮고, 페라이트 결정 입계가 작기 때문에, 신장이 낮고, 프레스 성형성이 열화하였다. 강판 K는 열처리 온도가 높고, 도금 강판중의 수소 농도가 높기 때문에, 블리스터가 발생하였다. 또, 페라이트 결정 입경이 크기 때문에, 프레스 성형성 시험에 있어서 면거칠음 결함이 발생하였다. 강판 O는 용융 아연 도금의 부착량이 많기 때문에, 블리스터가 발생하였다. 또, 프레스 성형 시험에 있어서도 깨짐이 발생하였다. 강판 P는 용융 아연 도금의 부착량이 적기 때문에, 내식성이 불충분하였다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 2-1]
Figure pct00002
[표 2-2]
Figure pct00003
[표 3]
Figure pct00004
[표 4-1]
Figure pct00005
[표 4-2]
Figure pct00006

Claims (3)

  1. 하지 강판과, 상기 하지 강판상에 형성되는 도금층을 갖는 소부 경화형 용융 아연 도금 강판으로서,
    상기 하지 강판은 질량%로, C：0.015∼0.100%, Si ：0.01∼0.30%, Mn：0.1∼1.0%, P：0.010∼0.070%, S：0.003∼0.020%, Sol.Al：0.01∼0.10%, N：0.002∼0.005%를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물로 이루어지고,
    상기 하지 강판의 금속 조직은 페라이트상과 시멘타이트상으로 구성되고, 페라이트 평균 입경이 10∼30㎛이고, 단위 체적당 페라이트와 시멘타이트의 계면의 표면적이 1.0∼10.0/㎜이고,
    상기 하지 강판의 강중 수소 농도가 0.1ppm미만이고,
    상기 도금층의 아연 부착량이 강판 표면적에 대해 40∼100g/㎡인 것을 특징으로 하는 소부 경화형 용융 아연 도금 강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하지 강판은 질량%로, B：0.0010∼0.0050%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 소부 경화형 용융 아연 도금 강판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하지 강판은 질량%로, Ti：0.001∼0.1%, Nb：0.001∼0.1%, Zr：0.001∼0.1%, Cr：0.001∼0.1%, Cu：0.001∼0.1%, Ni：0.001∼0.1% 및 V：0.001∼0.1%에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 소부 경화형 용융 아연 도금 강판.
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