KR20160126050A

KR20160126050A - 고강도 열연 강판 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20160126050A
Application number: KR1020167026523A
Authority: KR
Inventors: 카즈히코 야마자키; 카네하루 오쿠다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2016-11-01
Also published as: US20170009316A1; US11345972B2; JPWO2015129199A1; EP3112488A1; WO2015129199A1; CN106103770A; MX2016011083A; EP3112488A4; EP3112488B1; JP5967311B2; KR101910444B1; CN106103770B

Abstract

펀칭 가공성과 인성이 우수한 고강도 열연 강판 및 그의 제조 방법을 제공한다. C: 0.060％ 이상 0.140％ 이하, Si: 1.00％ 이하, Mn: 1.30％ 이상 2.50％ 이하, P: 0.030％ 이하, S: 0.0050％ 이하, Al: 0.070％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.060％ 이상 0.140％ 이하, Cr: 0.10％ 이상 0.50％ 이하, B: 0.0002％ 이상 0.0020％ 이하, 5.0≤18C＋Mn＋1.3Cr＋1500B≤6.0, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 주상으로서 면적률로 90％ 초과의 베이나이트상을 포함하고, 또는 추가로, 페라이트상, 마르텐사이트상 및 잔류 오스테나이트상 중 1종 또는 2종 이상을 면적률로 합계 10％ 미만 포함한다. 베이나이트상 평균 입경이 2.5㎛ 이하, 베이나이트상 중의 베이니틱 페라이트립 내에 석출하고 있는 Fe계 탄화물 간격이 600㎚ 이하이다.

Description

고강도 열연 강판 및 그의 제조 방법{HIGH-STRENGTH HOT-ROLLED STEEL SHEET AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은, 자동차의 구조 부재, 골격 부재(skeleton member)나 서스펜션 등의 샤시 부재(chassis such as suspension), 트럭 프레임 부품(frame parts of trucks), 나아가서는 강관 등의 소재로서 적합한, 인장 강도가 980㎫ 이상의 고강도 열연 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 지구 환경의 보전의 관점에서, 자동차 배기가스 규제가 강화되고 있다. 또한, 자동차의 연비 향상이 중요한 과제가 되고 있다. 그리고, 사용하는 재료의 가일층의 고강도·박육화가 요구되고 있다. 이에 수반하여, 자동차 부품의 소재로서, 고강도 열연 강판이 적극적으로 적용되고 있다. 이 고강도 열연 강판의 이용은, 자동차의 구조 부재나 골격 부재뿐만 아니라, 샤시 부재나 트럭 프레임 부품 등에 대하여도 행해지고 있다.

또한, 원유의 급등이나, 에너지 공급원의 다양화의 요구 등으로부터, 러시아, 캐나다, 알래스카 등과 같은 극한지에서의 석유나 천연가스의 채굴과 파이프라인의 부설이 왕성하게 실시되고 있다. 이 상황하에 있어서, 파이프라인의 시공 비용의 더 한층의 저감이라는 요망이 강해지고 있고, 강관의 재료 비용의 저감이 요구되고 있다. 이 때문에, 수송관으로서, 후강판을 소재로 하는 UOE 강관 대신에, 생산성이 높고 보다 염가인 코일 형상의 열연 강판을 소재로 한 고강도 용접 강관이 이용되고 있다.

이상과 같이, 소정의 강도를 구비한 고강도 열연 강판은, 자동차 부품의 소재나 강관 소재로서 해마다 수요가 높아지고 있다. 특히, 인장 강도: 980㎫ 이상의 고강도 열연 강판은, 자동차의 연비를 비약적으로 향상할 수 있는 소재, 혹은 파이프라인의 시공 비용을 대폭으로 저감할 수 있는 소재로서 매우 기대되고 있다.

그러나, 강판의 고강도화에 수반하여, 일반적으로는, 인성이나 펀칭 가공성(punching workability)이 저하한다. 특히, 펀칭 가공이 많고, 판 두께가 두꺼운 트럭 프레임 부재에서는 우수한 펀칭 가공성과 인성을 겸비한 강판이 요구되고 있다. 그 때문에, 우수한 펀칭 가공성과 인성을 고강도 열연 강판에 부여하기 위해, 여러 가지의 검토가 이루어지고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 질량％로 C: 0.04∼0.12％, Si: 0.5∼1.2％, Mn: 1.0∼1.8％, P: 0.03％ 이하, S: 0.0030％ 이하, Al: 0.005∼0.20％, N: 0.005％ 이하 및 Ti: 0.03∼0.13％를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 하고, 베이나이트상의 면적률이 95％ 초과이고, 당해 베이나이트상의 평균 입경이 3㎛ 이하인 조직으로 하고, 표층으로부터 50㎛의 위치에서의 비커스 경도(Vickers hardness)와 판 두께 1/4 위치에서의 비커스 경도의 차를 50 이하, 판 두께 1/4 위치에서의 비커스 경도와 판 두께 1/2 위치에서의 비커스 경도의 차를 40 이하로 하는 판 두께: 4.0㎜ 이상 12㎜ 이하의 열연 강판이 개시되어 있다. 그리고, 특허문헌 1에 개시된 기술에 따르면, 주상(main phase)을 결정립이 미세한 베이나이트로 함과 함께, 판 두께 방향에 걸치는 경도 분포를 저감함으로써, 인성이 우수한 인장 강도: 780㎫ 이상의 고강도 열연 강판이 얻어진다고 하고 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 질량％로 C: 0.05∼0.18％, Si: 0.10∼0.60％, Mn: 0.90∼2.0％, P: 0.025％ 이하(0％를 포함하지 않음), S: 0.015％ 이하(0％를 포함하지 않음), Al: 0.001∼0.1％, N: 0.002∼0.01％를 충족하고, 잔부 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강재를, 950℃ 이상 1250℃ 이하로 가열 후, 압연을 개시하고, 820℃ 이상에서 압연을 종료 후, 20℃/s 이상의 냉각 속도로 600∼700℃까지 냉각하고, 당해 온도역에서 10∼200초간 온도 유지 및/또는 완냉각(slowly cooling)한 후, 5℃/s 이상의 냉각 속도로 300℃ 이하까지 냉각함으로써, 금속 조직을 전체 조직에 대한 점적률(occupancy ratio)로, 페라이트: 70∼90％, 마르텐사이트 또는 마르텐사이트와 오스테나이트의 혼합상: 3∼15％, 잔부: 베이나이트(0％의 경우를 포함함)로 함과 함께, 상기 페라이트의 평균 결정 입경을 20㎛ 이하로 하는 강판의 제조 방법이 개시되어 있다. 그리고, 특허문헌 2에 개시된 기술에 따르면, 금속 조직을, 결정립이 미세한 페라이트와, 마르텐사이트 또는 마르텐사이트와 오스테나이트의 혼합상 등을 포함하는 조직으로 함으로써, 인장 강도가 490N/㎜² 이상이고, 항복비가 70％ 이하라는 저항복비를 나타내는 고인성 강재가 얻어진다고 하고 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 질량％로 C: 0.02∼0.25％, Si: 1.0％ 이하, Mn: 0.3∼2.3％, P: 0.03％ 이하, S: 0.03％ 이하, Al: 0.1％ 이하, Nb: 0.03∼0.25％, Ti: 0.001∼0.10％를 포함하고, 또한 (Ti＋Nb/2)/C＜4를 만족하도록 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 표면으로부터 판 두께 방향으로 1㎜의 위치에 있어서의 조직이, 베이나이트상 또는 베이니틱 페라이트상으로 이루어지는 단상이고, 또한 입계 시멘타이트(grain boundary cementite)가 전체 입계 길이에 대한 입계 시멘타이트 길이의 비율로 10％ 이하가 되는 조직을 갖고, 판 두께가 8.7∼35.4㎜인 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 후육 고장력 강판이 개시되어 있다.

일본공개특허공보 2012－062557호 일본공개특허공보 2007－056294호 일본공개특허공보 2013－014844호

특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 베이나이트 조직 중의 Fe계 탄화물의 석출 상태에 대해서 전혀 검토되어 있지 않고, 강판에 충분한 펀칭성을 부여할 수 없는 경우가 있다. 또한, 열연 강판을 제조할 때, 소망하는 조직을 얻는 목적으로 마무리 압연 후의 강판을 냉각 속도가 상이한 2단 냉각을 행할 필요가 있기 때문에, 제조가 곤란하다는 문제가 있다.

특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 강재의 금속 조직을 페라이트 주상 조직으로 하고 있지만, 인장 강도: 980㎫급이 되면 페라이트상의 인성이 현저하게 저하하는 경우가 있다.

특허문헌 3에 개시된 기술에서는, 입계 시멘타이트 양을 제어함으로써 저온 인성의 개선을 도모하고 있지만, 열연 강판 강도가 불충분하다. 명세서 실시예 중에 나타내는 바와 같이, 최대라도 인장 강도는 800㎫ 정도이고, 인장 강도: 980㎫ 이상이라는 고강도를 안정적으로 얻는 것은 어려워, 강판 강도가 부족하다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하고, 펀칭 가공성과 인성이 우수한 고강도 열연 강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기의 목적을 달성하기 위해, 인장 강도: 980㎫ 이상이라는 고강도를 유지한 상태에서, 열연 강판의 펀칭 가공성과 인성을 향상하기 위해 예의 연구했다. 구체적으로는, 일반적으로 강도와 인성의 균형이 양호한 것으로 알려져 있는 베이나이트상에 착안하여, 강도와 인성의 균형을 유지한 채로, 양호한 펀칭 가공성을 겸비하는 방법에 대해서 예의 검토했다. 그 결과, 베이나이트 입경의 미세화와 베이나이트립 내에 석출하는 Fe계 탄화물의 간격이, 열연 강판의 고강도화와 인성 향상 및 펀칭 가공성의 향상에 매우 유효한 것을 발견했다. 그리고, 추가로 검토를 진행한 결과, C, Mn, Cr, B를 균형 좋게 첨가하고, 면적률로 90％ 초과의 베이나이트상을 주상으로 하고, 베이나이트상의 평균 입경을 2.5㎛ 이하로 하고, 추가로 베이나이트립 내에 석출하고 있는 Fe계 탄화물의 간격을 600㎚ 이하로 함으로써, 인장 강도 TS가 980㎫ 이상이라는 고강도를 유지한 채로 펀칭 가공성과 인성이 현저하게 향상한다는 인식을 얻었다.

본 발명은 이상의 인식에 기초하여 이루어진 것으로, 이하를 요지로 하는 것이다.

[1] 질량％로, C: 0.060％ 이상 0.140％ 이하, Si: 1.00％ 이하, Mn: 1.30％ 이상 2.50％ 이하, P: 0.030％ 이하, S: 0.0050％ 이하, Al: 0.070％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.060％ 이상 0.140％ 이하, Cr: 0.10％ 이상 0.50％ 이하, B: 0.0002％ 이상 0.0020％ 이하를 포함하고, 또한 C, Mn, Cr, B가 하기 (1)식을 만족하도록 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 조직은, 주상으로서 면적률로 90％ 초과의 베이나이트상을 포함하고, 또는 추가로, 제2상으로서 페라이트상, 마르텐사이트상 및 잔류 오스테나이트상 중 1종 또는 2종 이상을 면적률로 합계 10％ 미만 포함하고, 상기 베이나이트상의 평균 입경이 2.5㎛ 이하, 또한, 상기 베이나이트상 중의 베이니틱 페라이트립 내에 석출하고 있는 Fe계 탄화물의 간격이 600㎚ 이하이고, 인장 강도 TS가 980㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 열연 강판.

기

5.0≤18C＋Mn＋1.3Cr＋1500B≤6.0(C, Mn, Cr, B는 C, Mn, Cr, B의 함유량(질량％)을 나타냄)…(1)

[2] 상기 성분 조성에 더하여, 추가로, 질량％로, V: 0.05％ 이상 0.50％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Cu: 0.01％ 이상 0.40％ 이하, Ni: 0.01％ 이상 0.40％ 이하, Mo: 0.01％ 이상 0.40％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재의 고강도 열연 강판.

[3] 상기 성분 조성에 더하여, 추가로, 질량％로, Ca: 0.0002％ 이상 0.0055％ 이하, REM: 0.0002％ 이상 0.0100％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재의 고강도 열연 강판.

[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 고강도 열연 강판을 제조하는 방법으로서, 강 소재를 1150℃ 이상으로 가열하고, 조압연(rough rolling)을 행하고, 마무리 압연(finish rolling) 개시 온도: 950℃ 이상 1130℃ 이하, 마무리 압연 최종 3패스에서의 누적 압하율: 40％ 이상, 마무리 압연 종료 온도: 830℃ 이상 950℃ 이하로 하는 마무리 압연을 행하고, 마무리 압연 종료 후 3.0s 이내에 냉각을 개시하고, 평균 냉각 속도: 20℃/s 이상으로 냉각하고, 권취 온도: 350℃ 이상 500℃ 이하로 권취하는 것을 특징으로 하는 고강도 열연 강판의 제조 방법.

또한, 본 명세서에 있어서, 강의 성분을 나타내는 ％는 모두 질량％이다.

또한, 본 발명에 있어서, 고강도 열연 강판이란, 인장 강도(TS)가 980㎫ 이상인 열연 강판이다.

본 발명에 따르면, 인장 강도가 980㎫ 이상이고 또한 펀칭 가공성과 인성이 우수한 고강도 열연 강판이 얻어진다. 그리고, 이러한 고강도 열연 강판을 안정적으로 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명의 고강도 열연 강판을, 자동차의 구조 부재, 골격 부재, 혹은 트럭 프레임 부재 등에 적용하면, 자동차의 안전성을 확보하면서 차체 중량을 경감할 수 있어, 환경 부하를 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 수송관으로서, 후강판을 소재로 하는 UOE 강관 대신에, 본 발명의 고강도 열연 강판을 소재로 하는 용접 강관을 적용함으로써, 생산성이 향상하고, 더 한층의 비용 절감이 가능해진다. 이상과 같이, 본 발명은, 산업상 매우 유용한 발명이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.

우선, 본 발명의 고강도 열연 강판의 성분 조성의 한정 이유에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 성분 조성을 나타내는 ％는, 특별히 언급하지 않는 한 질량％를 의미하는 것으로 한다.

C: 0.060％ 이상 0.140％ 이하

C는, 강의 강도를 향상시키고, 베이나이트의 생성을 촉진하고, 또한 펀칭 가공성을 향상시키는 Fe계 탄화물을 형성하기 위해 빠뜨릴 수 없는 원소이다. 그 때문에, 본 발명에서는, C 함유량을 0.060％ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.070％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.080％ 이상이다. 한편, C 함유량이 0.140％를 초과하면, 베이나이트의 생성 제어가 곤란해지고, 경질인 마르텐사이트의 생성이 증가하고, 열연 강판의 인성이 저하한다. 따라서, C 함유량을 0.060％ 이상 0.140％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.130％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.120％ 이하이다.

Si: 1.00％ 이하

Si는, 인성을 저하시키는 조대한 산화물이나 시멘타이트의 생성을 억제하고, 고용강화(solid solution strengthening)에도 기여하는 원소이다. 그러나, 함유량이 1.00％를 초과하면, 펀칭 가공성을 향상시키는 Fe계 탄화물의 석출을 저해한다. 또한, 열연 강판의 표면 성상(surface quality)이 현저하게 열화하고, 화성 처리성이나 내식성의 저하를 초래한다. 따라서, Si 함유량을 1.00％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.90％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.80％ 이하이다. 함유량의 하한값은 특별히 규정하지 않지만, 0.20％ 이상이 바람직하다.

Mn: 1.30％ 이상 2.50％ 이하

Mn은, 고용(solid solution)해서 강의 강도 증가에 기여함과 함께, 켄칭성(hardenability)을 향상시키고, 베이나이트의 생성을 촉진하고, 베이나이트립 내로의 Fe계 탄화물 석출을 촉진하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Mn 함유량을 1.30％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Mn 함유량이 2.50％를 초과하면, 중앙 편석이 현저하게 되고, 판 두께 중심부에 경질인 마르텐사이트상을 형성하고, 열연 강판의 펀칭 가공성과 인성이 저하한다. 따라서, Mn 함유량을 1.30％ 이상 2.50％ 이하로 한다. 함유량의 하한값에 대해서, 바람직하게는 1.50％ 이상이고, 보다 바람직하게는 1.70％ 이상이다. 함유량의 상한값에 대해서, 바람직하게는 2.20％ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.00％ 이하이다.

P: 0.030％ 이하

P는, 고용해서 강의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 그러나, 입계(grain boundaries), 특히 구(prior)오스테나이트 입계에 편석하고, 저온 인성이나 가공성의 저하를 초래하는 원소이기도 하다. 이 때문에, P 함유량을 최대한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.030％까지의 함유는 허용할 수 있다. 따라서, P 함유량을 0.030％ 이하로 한다. 그러나, 필요 이상으로 P를 저감해도 정련 비용의 증대에 맞는 효과를 얻을 수 없기 때문에, 바람직하게는 0.003％ 이상 0.030％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.005％ 이상 0.020％ 이하이다.

S: 0.0050％ 이하

S는, Ti나 Mn과 결합하여 조대한 황화물을 형성하고, 열연 강판의 펀칭 가공성을 저하시킨다. 그 때문에, S 함유량을 최대한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.0050％까지의 함유는 허용할 수 있다. 따라서, S 함유량을 0.0050％ 이하로 한다. 펀칭 가공성의 점에서 바람직하게는 0.0040％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.0020％ 이하이다. 그러나, 필요 이상으로 S를 저감해도 정련 비용의 증대에 맞는 효과를 얻을 수 없기 때문에, 바람직하게는, 0.0003％ 이상이다. 보다 바람직하게는, 0.0005％ 이상이다.

Al: 0.070％ 이하

Al은, 탈산제로서 작용하고, 강의 청정도를 향상시키는 데에 유효한 원소이다. 한편, Al의 과잉의 첨가는 산화물계 개재물의 증가를 초래하고, 열연 강판의 인성을 저하시킴과 함께, 흠집 발생의 원인이 된다. 따라서, Al 함유량을 0.070％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.005％ 이상 0.060％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.010％ 이상 0.050％ 이하이다.

N: 0.010％ 이하

N은, 질화물 형성 원소와 결합함으로써 질화물로서 석출하고, 결정립 미세화에 기여한다. 그러나, N은, 고온에서 Ti와 결합하여 조대한 질화물이 되기 쉽고, 열연 강판의 펀칭 가공성을 저하시킨다. 이 때문에, N 함유량을 0.010％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.001％ 이상 0.008％ 이하이다. 보다 바람직하게는, 0.002％ 이상 0.006％ 이하이다.

Ti: 0.060％ 이상 0.140％ 이하

Ti는, 탄질화물을 형성하고 결정립을 미세화함으로써 열연 강판의 인성을 향상시킨다. 또한, 석출 강화에 의해, 강의 강도 증가에 기여한다. 이들 효과를 얻기 위해서는, Ti 함유량을 0.060％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Ti 함유량이 0.140％를 초과하면, 상기한 효과가 포화하는 데다가, 조대한 석출물의 증가를 초래하고, 열연 강판의 인성 저하를 초래한다. 따라서, Ti 함유량은 0.060％ 이상 0.140％ 이하로 한다. 함유량의 하한값에 대해서, 바람직하게는 0.080％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.090％ 이상이다. 함유량의 상한값에 대해서, 바람직하게는 0.130％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.120％ 이하이다.

Cr: 0.10％ 이상 0.50％ 이하

Cr은, 탄화물을 형성하여 열연 강판의 고강도화에 기여함과 함께, 켄칭성을 향상시켜 베이나이트의 생성을 촉진하고, 베이나이트립 내로의 Fe계 탄화물 석출을 촉진하는 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해서는, Cr 함유량은 0.10％ 이상으로 한다. 한편, Cr 함유량이 0.50％를 초과하면, 인성이 저하함과 함께, 열연 강판의 내식성 저하가 우려된다. 따라서, Cr 함유량을 0.10％ 이상 0.50％ 이하로 한다. 함유량의 하한값에 대해서, 바람직하게는 0.15％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.20％ 이상이다. 함유량의 상한값에 대해서, 바람직하게는 0.45％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.40％ 이하이다.

B: 0.0002％ 이상 0.0020％ 이하

B는, 오스테나이트 입계에 편석하고, 페라이트의 생성·성장을 억제하는 원소이다. 또한, B는, 켄칭성을 향상시켜 베이나이트상의 형성 및 미세화에 기여하고, 베이나이트립 내로의 Fe계 탄화물 석출을 촉진하는 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해서는, B 함유량을 0.0002％ 이상으로 한다. 단, B 함유량이 0.0020％를 초과하면, 마르텐사이트상의 생성을 촉진시키기 때문에, 열연 강판의 펀칭 가공성과 인성이 대폭으로 저하한다. 따라서, B 함유량을 0.0002％ 이상 0.0020％ 이하로 한다. 함유량의 하한값에 대해서, 바람직하게는 0.0004％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0006％ 이상이다. 함유량의 상한값에 대해서, 바람직하게는 0.0016％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0014％ 이하이다.

본 발명에서는, 상기한 범위 내에서, 또한 하기 (1)식

을 만족하도록 C, Mn, Cr, B의 함유량을 조정한다.

C, Mn, Cr, B는 전술한 대로, 켄칭성을 향상시킴과 함께 베이나이트의 생성을 촉진하고, 베이나이트립 내로의 Fe계 탄화물 석출을 촉진하는 원소이다. 그러나, 이들 원소가, 균형 좋게 함유되지 않으면 소망하는 조직을 얻을 수 없다. (18C＋Mn＋1.3Cr＋1500B)가 5.0 미만이면, 충분한 켄칭성을 얻지 못하고, 펀칭 가공성을 향상시키는 베이나이트립 내의 Fe계 탄화물을 충분히 석출시킬 수 없다. 또한 (18C＋Mn＋1.3Cr＋1500B)가 6.0을 초과하면 켄칭성이 과잉이 되어, 마르텐사이트상의 생성이 촉진되고, 열연 강판의 펀칭 가공성과 인성이 대폭으로 저하한다. 이 때문에, 본 발명에서는 C, Mn, Cr, B를 (1)식을 만족하도록 조정하여 함유시킨다. 이에 따라, 우수한 펀칭 가공성과 높은 인성을 겸비한 열연 강판을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서는, Sb, Sn, Zn 등을 들 수 있고, 이들 함유량이 Sb: 0.01％ 이하, Sn: 0.1％ 이하, Zn: 0.01％ 이하라면 허용할 수 있다.

이상이 본 발명의 고강도 열연 강판의 기본 성분이지만, 본 발명의 고강도 열연 강판은, 예를 들면 인성 향상이나 고강도화를 목적으로 하고, 필요에 따라서 V: 0.05％ 이상 0.50％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Cu: 0.01％ 이상 0.40％ 이하, Ni: 0.01％ 이상 0.40％ 이하, Mo: 0.01％ 이상 0.40％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유시킬 수 있다.

V: 0.05％ 이상 0.50％ 이하

V는, 탄질화물을 형성하고 결정립을 미세화함으로써 열연 강판의 인성을 향상시킨다. 또한 석출 강화에 의해, 강의 강도 증가에 기여한다. 이들 효과를 얻기 위해서는, V 함유량을 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, V 함유량이 0.50％를 초과하면 상기한 효과가 포화하는 데다가 고비용이 되는 경우가 있다. 따라서, 함유시키는 경우, V 함유량을 0.05％ 이상 0.50％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.08％ 이상 0.40％ 이하이다. 보다 바람직하게는, 0.10％ 이상 0.30％ 이하이다.

Nb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하

Nb는, 탄질화물의 형성을 통하여 강(steel)의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Nb 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Nb 함유량이 0.100％를 초과하면, 변형 저항이 증가하기 때문에, 열연 강판 제조시, 열간 압연의 압연 하중이 증가하고 압연기로의 부담이 지나치게 커져 압연 조업 그 자체가 곤란하게 될 우려가 있다. 또한, Nb 함유량이 0.100％를 초과하면, 조대한 석출물을 형성하고 열연 강판의 인성이 저하하는 경향이 있다. 따라서, 함유시키는 경우, Nb 함유량을 0.005％ 이상 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.010％ 이상 0.080％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.020％ 이상 0.060％ 이하이다.

Cu: 0.01％ 이상 0.40％ 이하

Cu는, 고용하여 강의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 또한, Cu는, 켄칭성을 향상시키는 작용을 갖고, 특히 베이나이트 변태 온도를 저하시켜, 베이나이트상의 미세화에 기여하고, 베이나이트립(grain) 내로의 Fe계 탄화물 석출을 촉진하는 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해서는, Cu 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 그 함유량이 0.40％를 초과하면 열연 강판의 표면 성상의 저하를 초래한다. 따라서, 함유시키는 경우, Cu 함유량을 0.01％ 이상 0.40％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.02％ 이상 0.30％ 이하이다.

Ni: 0.01％ 이상 0.40％ 이하

Ni는, 고용하여 강의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 또한, Ni는, 켄칭성을 향상시키는 작용을 갖고, 베이나이트상을 형성하기 쉽게 하고, 베이나이트립 내로의 Fe계 탄화물 석출을 촉진하는 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해서는, Ni 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, Ni 함유량이 0.40％를 초과하면, 마르텐사이트상이 생성하기 쉬워지고, 열연 강판의 펀칭 가공성과 인성이 대폭으로 저하할 우려가 있다. 따라서, 함유시키는 경우, Ni 함유량은 0.01％ 이상 0.40％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.02％ 이상 0.30％ 이하이다.

Mo: 0.01％ 이상 0.40％ 이하

Mo는, 켄칭성의 향상을 통하여 베이나이트상의 형성을 촉진하고, 베이나이트립 내로의 Fe계 탄화물 석출을 촉진하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Mo 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, Mo 함유량이 0.40％를 초과하면, 마르텐사이트상이 생성하기 쉬워지고, 열연 강판의 펀칭 가공성과 인성이 저하할 우려가 있다. 따라서, 함유시키는 경우, Mo 함유량을 0.01％ 이상 0.40％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.02％ 이상 0.30％ 이하이다.

또한, 본 발명의 고강도 열연 강판은, 필요에 따라서 Ca: 0.0002％ 이상 0.0055％ 이하, REM: 0.0002％ 이상 0.0100％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종을 함유할 수 있다.

Ca: 0.0002％ 이상 0.0055％ 이하

Ca는, 황화물계의 개재물의 형상을 제어하고, 열연 강판의 펀칭 가공성 및 인성의 향상에 유효하다. 이들 효과를 얻기 위해서는, Ca 함유량을 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, Ca 함유량이 0.0055％를 초과하면, 열연 강판의 표면 결함을 일으킬 우려가 있다. 따라서, 함유시키는 경우, Ca 함유량을 0.0002％ 이상 0.0055％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0002％ 이상 0.0050％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0004％ 이상 0.0030％ 이하이다.

REM: 0.0002％ 이상 0.0100％ 이하

REM은, Ca와 동일하게, 황화물계의 개재물의 형상을 제어하고, 열연 강판의 펀칭 가공성 및 인성에 대한 황화물계 개재물의 악영향을 개선한다. 이들 효과를 얻기 위해서는, REM 함유량을 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, REM 함유량이 0.0100％를 초과하여 과잉이 되면, 강의 청정도가 악화하고, 열연 강판의 인성이 저하하는 경향이 있다. 따라서, 함유시키는 경우, REM 함유량을 0.0002％ 이상 0.0100％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.0004％ 이상 0.0050％ 이하이다.

다음으로, 본 발명의 고강도 열연 강판의 조직의 한정 이유에 대해서 설명한다.

본 발명의 고강도 열연 강판은, 주상으로서 면적률로 90％ 초과의 베이나이트상을 포함한다. 또는 추가로, 제2상으로서 페라이트상, 마르텐사이트상 및 잔류 오스테나이트상 중 1종 또는 2종 이상을 면적률로 합계 10％ 미만 포함한다. 또한, 상기 베이나이트상의 평균 입경이 2.5㎛ 이하, 또한, 상기 베이나이트상 중의 베이니틱 페라이트립 내에 석출하고 있는 Fe계 탄화물의 간격이 600㎚ 이하이다.

베이나이트상: 면적률로 90％ 초과, 베이나이트상의 평균 입경: 2.5㎛ 이하

본 발명의 고강도 열연 강판은, 베이나이트상을 주상으로 한다. 베이나이트상이란, 라스 형상(lath-like shape)의 베이니틱 페라이트와, 베이니틱 페라이트의 사이 및/또는 내부에 Fe계 탄화물을 갖는 조직(Fe계 탄화물의 석출이 전혀 없는 경우를 포함함)을 의미한다. 베이니틱 페라이트는, 폴리고날 페라이트와는 상이하고, 형상이 라스 형상이고 또한 내부에 비교적 높은 전위밀도를 갖기 때문에, SEM(주사형 전자현미경)이나 TEM(투과형 전자현미경)을 이용하여 용이하게 구별할 수 있다. 베이나이트상이 90％ 초과이고, 또한, 베이나이트상의 평균 입경이 2.5㎛ 이하라면 소망하는 인성을 얻을 수 있다. 베이나이트상이 90％ 이하, 혹은 평균 입경이 2.5㎛를 초과하면 소망하는 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 베이나이트상은, 면적률로 90％ 초과로 한다. 바람직하게는 92％ 이상, 보다 바람직하게는 95％ 이상이다. 베이나이트상을 면적률로 100％로 하고, 베이나이트 단상 조직으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 베이나이트의 평균 입경은 2.5㎛ 이하로 한다. 바람직하게는 2.3㎛ 이하, 보다 바람직하게는, 2.0㎛ 이하이다.

페라이트상, 마르텐사이트상 및 잔류 오스테나이트상 중 1종 또는 2종 이상(제2상): 면적률로 10％ 미만

본 발명의 고강도 열연 강판은, 주상인 베이나이트상 이외의 조직으로서, 페라이트상, 마르텐사이트상 및 잔류 오스테나이트상 중 1종 또는 2종 이상을 제2상으로서 함유할 수 있다. 소망하는 강도와 인성을 갖는 열연 강판을 얻기 위해, 그 조직을 베이나이트 단상 조직으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 제2상으로서 페라이트상, 마르텐사이트상 및 잔류 오스테나이트상 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 경우라도, 이들의 합계가 면적률로 10％ 미만이면 허용된다. 따라서, 상기 제2상은, 면적률로 합계 10％ 미만으로 한다. 바람직하게는 8％ 이하, 보다 바람직하게는 5％ 이하이다.

베이니틱 페라이트립 내에 석출하고 있는 Fe계 탄화물 간격: 600㎚ 이하

주상인 베이나이트상 중의 베이니틱 페라이트립 내에 석출하고 있는 Fe계 탄화물의 제어가, 펀칭 가공성의 향상에는 중요하다. 베이니틱 페라이트립 내에 석출하고 있는 Fe계 탄화물 간격이 600㎚를 초과하면, 소망하는 우수한 펀칭 가공성을 얻을 수 없다. 이 때문에, 베이니틱 페라이트립 내에 석출하고 있는 Fe계 탄화물 간격은 600㎚ 이하로 한다. 바람직하게는, 500㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 400㎚ 이하이다.

또한, 상기 베이나이트상, 페라이트상, 마르텐사이트상 및 잔류 오스테나이트상의 면적률, 베이나이트상의 평균 입경, Fe계 탄화물의 간격은, 후술하는 실시 예의 기재의 방법으로 측정할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 고강도 열연 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명은, 상기한 조성의 강 소재를, 1150℃ 이상으로 가열하고, 조압연을 행하고, 마무리 압연 개시 온도: 950℃ 이상 1130℃ 이하, 마무리 압연 최종 3패스에서의 누적 압하율: 40％ 이상, 마무리 압연 종료 온도: 830℃ 이상 950℃ 이하로 하는 마무리 압연을 행하고, 마무리 압연 종료 후 3.0s 이내에 냉각을 개시하고, 평균 냉각 속도: 20℃/s 이상에서 냉각하고, 권취 온도: 350℃ 이상 500℃ 이하에서 권취한다.

이하, 상세하게 설명한다.

강 소재의 제조 방법은, 특별히 한정할 필요는 없고, 상기한 조성을 갖는 용강을, 전로(converter) 등에서 용제하고, 연속 주조 등의 주조 방법으로 슬래브(slab) 등의 강 소재로 하는, 일반적인 방법을 모두 적용할 수 있다. 또한, 조괴-분괴 방법(ingot-casting-slabbing method)을 이용해도 좋다.

강 소재의 가열 온도: 1150℃ 이상

슬래브 등의 강 소재 중에서는, Ti 등의 탄질화물 형성 원소의 대부분이, 조대한 탄질화물로서 존재하고 있다. 이 조대하고 불균일하게 강 소재 중에 분포하는 석출물은, 열연 강판의 제 특성(예를 들면 강도, 펀칭 가공성, 인성 등)을 열화시킨다. 그 때문에, 열간 압연 전의 강 소재를 가열하고, 조대한 석출물을 고용시킨다. 이 조대한 석출물을 열간 압연 전에 충분히 고용 시키기 위해서는, 강 소재의 가열 온도를 1150℃ 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 강 소재의 가열 온도가 지나치게 높아지면 슬래브 흠집의 발생이나, 스케일 오프(scale-off)에 의한 수율 저하를 초래하기 때문에, 강 소재의 가열 온도는 1350℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1180℃ 이상 1300℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1200℃ 이상 1280℃ 이하이다. 또한, 본 발명에 있어서, 강 소재의 온도는 표면 온도로 한다.

또한, 강 소재를 1150℃ 이상의 가열 온도로 가열하고 소정 시간 유지하지만, 유지 시간이 7200초를 초과하면, 스케일 발생량이 증대하는 결과, 계속되는 열간 압연 공정에 있어서 스케일 물려들어감(biting of scale) 등이 발생하기 쉬워지고, 열연 강판의 표면 품질이 열화하는 경향이 있다. 따라서, 1150℃ 이상의 온도역에 있어서의 강 소재의 유지 시간은, 7200초 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5400초 이하이다. 유지 시간의 하한은 특별히 정하지 않지만, 강 소재를 균일하게 가열하기 위해, 유지 시간의 하한은 1800초 이상이 바람직하다.

강 소재의 가열에 이어서, 열간 압연을 행한다. 강 소재에 조압연을 행하고, 시트 바(sheet bar)로 한다. 상기 시트 바를 마무리 압연함으로써, 열연 강판을 제조한다. 조압연은, 소망하는 시트 바 치수가 얻어지면 좋고, 그 조건은 특별히 한정할 필요는 없다. 조압연에 계속해서, 마무리 압연을 행한다. 또한, 마무리 압연 전, 또는 스탠드(stands) 간의 압연 도중에서, 디스켈링(descaling)을 행하는 것이 바람직하다. 마무리 압연의 조건은 다음과 같다. 950℃ 이상 1130℃ 이하의 마무리 압연 개시 온도에서 마무리 압연을 개시하고, 마무리 압연 최종 3패스의 누적 압하율을 40％ 이상으로 하고, 마무리 압연 종료 온도를 830℃ 이상 950℃ 이하로 하여 행한다.

마무리 압연 개시 온도: 950℃ 이상 1130℃ 이하

마무리 압연 개시 온도가 1130℃를 초과하면, 오스테나이트를 충분히 세립화하지 못하고, 변태시에 소망하는 베이나이트상의 입경을 얻을 수 없게 된다. 또한, 마무리 압연 개시 온도가 950℃ 미만에서는, 마무리 압연의 압연 하중이 증가하고 압연기로의 부담이 지나치게 커져 압연 조업 그 자체가 곤란하게 될 우려가 있다. 그 때문에, 마무리 압연 개시 온도는 950℃ 이상 1130℃ 이하로 한다. 바람직하게는, 970℃ 이상 1100℃ 이하이다. 보다 바람직하게는, 1000℃ 이상 1080℃ 이하이다. 여기에서, 마무리 압연 개시 온도는, 판의 표면 온도를 나타내는 것으로 한다.

마무리 압연 최종 3패스의 누적 압하율: 40％ 이상

소망하는 베이니틱 페라이트립 내의 Fe계 탄화물 간격을 얻기 위해서는, 왜곡(strain)이 충분히 축적된 오스테나이트를 베이나이트 변태시키는 것이 필요하다. 그 때문에, 본 발명에서는 마무리 압연 최종 3패스의 누적 압하율을 40％ 이상으로 한다. 마무리 압연의 최종 3패스의 누적 압하율이 40％ 미만에서는, 오스테나이트로의 왜곡 축적이 불충분하고, 변태 후에 소망하는 베이니틱 페라이트립 내의 Fe계 탄화물 간격을 얻을 수 없게 된다. 바람직하게는 45％ 이상이다. 보다 바람직하게는 50％ 이상이다.

마무리 압연 종료 온도: 830℃ 이상 950℃ 이하

마무리 압연 종료 온도가 830℃ 미만에서는, 압연이 페라이트＋오스테나이트의 2상역 온도에서 행해지기 때문에, 소망하는 베이나이트상 분율을 얻을 수 없게 되고, 열연 강판의 펀칭 가공성과 인성이 저하한다. 한편, 마무리 압연 종료 온도가 950℃를 초과하여 높아지면, 오스테나이트의 왜곡이 회복해 버리고, 왜곡 축적이 불충분하고 변태 후에 얻어지는 열연 강판의 베이나이트상이 조대화한다. 그 결과, 소망하는 조직을 얻는 것이 곤란해지고, 열연 강판의 인성이 저하한다. 따라서, 마무리 압연 종료 온도는 830℃ 이상 950℃ 이하로 한다. 바람직하게는, 850℃ 이상 930℃ 이하이다. 보다 바람직하게는, 870℃ 이상 910℃ 이하이다. 여기에서, 마무리 압연 종료 온도는, 판의 표면 온도를 나타내는 것으로 한다.

강제 냉각 개시: 마무리 압연 종료 후 3.0s 이내에 강제 냉각을 개시

마무리 압연을 종료한 후, 3.0s 이내에 강제 냉각을 개시하고, 권취 온도에서 냉각을 정지하고, 코일 형상으로 권취한다. 마무리 압연 종료로부터 강제 냉각을 개시할 때까지의 시간이 3.0s를 초과하여 길어지면, 오스테나이트에 축적된 왜곡의 회복이 진행하고, 베이나이트상이 조대화한다. 이와 함께, 베이니틱 페라이트립 내의 Fe계 탄화물 간격도 성기게(increase in spacing) 되어, 소망하는 조직을 얻을 수 없게 된다. 그 때문에, 소망하는 펀칭 가공성과 인성을 얻을 수 없게 된다. 따라서, 강제 냉각 개시 시간은, 마무리 압연 종료 후 3.0s 이내로 한정한다. 바람직하게는 2.0s 이내이다. 보다 바람직하게는, 1.0s 이내이다.

또한, 냉각 수단으로서, 수랭, 공랭 등, 적절히 선택할 수 있다.

평균 냉각 속도: 20℃/s 이상

마무리 압연 종료 온도로부터 권취 온도까지의 평균 냉각 속도가 20℃/s 미만이면, 베이나이트 변태의 전에 페라이트 변태가 일어나고, 소망하는 면적률의 베이나이트상을 얻을 수 없다. 또한, 베이나이트상의 평균 입경이 조대화할 우려가 있다. 따라서, 평균 냉각 속도는 20℃/s 이상으로 한다. 바람직하게는 30℃/s 이상이다. 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 평균 냉각 속도가 지나치게 커지면, 표면 온도가 지나치게 저하하여, 강판 표면에 마르텐사이트가 생성하기 쉬워지고, 소망하는 인성을 얻을 수 없게 되기 때문에, 평균 냉각 속도는 120℃/s 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 평균 냉각 속도는, 강판의 표면에 있어서의 평균 냉각 속도로 한다.

권취 온도: 350℃ 이상 500℃ 이하

권취 온도가 350℃ 미만에서는, 강판 내부의 조직에, 경질인 마르텐사이트상이 형성된다. 그 결과, 열연 강판을 소망하는 조직으로 할 수 없고, 소망하는 펀칭 가공성과 인성을 얻을 수 없게 된다. 한편, 권취 온도가 500℃를 초과하면, 강판 내부의 조직에 있어서, 페라이트가 증가한다. 게다가, 베이나이트 변태의 구동력이 부족하여, 소망하는 베이니틱 페라이트립 내의 탄화물 간격을 얻을 수 없게 되어, 열연 강판의 인성과 펀칭 가공성이 저하한다. 그 때문에, 권취 온도는 350℃ 이상 500℃ 이하로 한다. 바람직하게는 370℃ 이상 470℃ 이하이다. 보다 바람직하게는 390℃ 이상 450℃ 이하이다. 여기에서, 권취 온도는, 판의 표면 온도를 나타내는 것으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서는, 연속 주조시의 강의 성분 편석 저감을 위해, 전자교반(EMS), 경압하 주조(IBSR) 등을 적용할 수 있다. 전자교반 처리를 행함으로써, 판 두께 중심부에 등축정(isometric crystals)을 형성시키고, 편석을 저감시킬 수 있다. 또한, 경압하 주조를 행한 경우는, 연속 주조 슬래브의 미응고부의 용강의 유동을 방지함으로써, 판 두께 중심부의 편석을 저감시킬 수 있다. 이들 편석 저감 처리의 적어도 1개의 적용에 의해, 후술하는 펀칭성, 인성을 보다 우수한 레벨로 할 수 있다.

권취 후에는, 일반적인 방법에 따라, 조질 압연을 행해도 좋고, 또한, 산세정을 행하여 표면에 형성된 스케일을 제거해도 좋다. 혹은 추가로, 용융 아연도금, 전기 아연도금 등의 도금 처리나, 화성 처리를 행해도 좋다.

실시예

표 1에 나타내는 조성의 용강을 전로에서 용제하고, 연속 주조법에 의해 슬래브(강 소재)로 했다. 연속 주조시에는, 후술하는 표 1∼3 중의 열연 강판 No. 6’(강 F)의 이외의 것에 대해서는, 성분의 편석 저감 처리를 위해, 전자교반(EMS)을 행했다. 이어서, 이들 강 소재를, 표 2에 나타내는 조건에서 가열하고, 조압연과 표 2에 나타내는 조건의 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 행했다. 마무리 압연 종료 후, 표 2에 나타내는 조건에서, 냉각, 권취하고, 표 2에 나타내는 판 두께의 열연 강판으로 했다. 이상에 의해 얻어진 열연 강판으로부터 시험편을 채취하고, 조직 관찰, 인장 시험, 샤르피 충격 시험, 펀칭 가공 시험을 실시했다. 조직 관찰 방법 및 각종 시험 방법은 이하와 같다.

(i) 조직 관찰

각 조직의 면적률

열연 강판으로부터 주사 전자현미경(SEM)용 시험편을 채취하고, 압연 방향에 평행한 판 두께 단면을 연마 후, 부식액(3％ 나이탈(nital) 용액)으로 조직을 출현시키고, 판 두께 1/4 위치 및 판 두께 1/2 위치(판 두께 중앙 위치)에서 주사 전자현미경(SEM)을 이용하여, 3000배의 배율에서 각 위치, 3시야씩 촬영하고 화상 처리에 의해 각 상의 면적률을 정량화했다.

베이나이트상의 평균 입경

열연 강판으로부터 SEM을 사용한 전자선 반사 회절(Electron Backscatter Diffraction Patterns: EBSD)법에 의한 입경 측정용 시험편을 채취하고, 압연 방향에 평행한 면을 관찰면으로 하고, EBSD 측정 장치 및 결정 방위 해석 소프트(OIMData Analysis Ver. 6.2)에 의해, 다음과 같이 베이나이트상의 입경을 측정했다. 입경 측정용 시험편을 연마 후, 콜로이달 실리카 용액을 이용하여 마무리 연마를 행했다. 그리고, EBSD 측정 장치와, 결정 방위 해석 소프트에 의해, 전자선의 가속 전압 20kV, 측정 간격 0.1㎛ 스텝에서 2500㎛² 이상의 측정 면적에서, 판 두께 1/4 위치 및 판 두께 1/2 위치(판 두께 중앙 위치)에서 각 결정립의 방위차의 해석을 3개소씩 행했다. 해석 소프트에 의해 각 측정점의 CI값(Confidence Index)을 계산하고, 결정 입경의 해석으로부터는 CI값이 0.1 이하의 것은 제외했다. 결정입계는, 2차원 단면 관찰의 결과, 서로 이웃하는 2개의 결정 간의 배향 방위차가 15° 이상이 되는 측정점 간을 대각입계(high-angle grain boundary)로 하고, 결정입계 맵(map)을 작성하고, JIS H 0501의 절단법에 준거하여, 결정입계 맵에 대하여, 종, 횡의 소정 길이의 선분을 5개씩 뽑고, 완전하게 잘라지는 결정립 수를 세어, 그 절단 길이의 평균값을 베이나이트상의 평균 입경으로 했다.

베이니틱 페라이트립 내의 Fe계 탄화물 간격

또한, 얻어진 열연 강판의 판 두께 1/4 위치로부터 레플리카(replica) 채취용 시험편(크기: 10㎜×15㎜)을 채취하고, 2단 레플리카법에 의해 레플리카막을 제작하여, Fe계 탄화물을 추출했다. 이어서, 투과형 전자현미경(TEM)을 이용하고, 채취 추출된 Fe계 탄화물을 관찰하고, 5시야에 대해서 촬영(배율: 50000배)했다. 얻어진 조직 사진을 이용하여, 베이니틱 페라이트립 내의 Fe계 탄화물의 평균 입반경(average grain radius;r)을 측정하고, 화상 분석에 의해 체적률(f)을 구하고, (2) 식에 의해 Fe계 탄화물 간격(L)을 구했다.

L=r(2π/3f)^(1/2)－r…(2)

또한, Fe계 탄화물의 동정(identifying)은, 조직 사진 촬영시에 에너지 분산형 X선 분광법(EDX)에 의해 행했다.

(ii) 인장 시험

열연 강판으로부터, 인장 방향이 압연 방향과 직각 방향이 되도록 JIS5호 시험편(GL: 50㎜)을 채취하고, JIS Z 2241(2011)의 규정에 준거하여 인장 시험을 행하고, 항복 강도(항복점, YP), 인장 강도(TS), 전체 신장(El)을 구했다.

(iii) 펀칭 가공 시험

열연 강판으로부터, 블랭크판(30㎜×30㎜)을 채취했다. 그리고 펀칭 펀치를 10㎜φ의 평저형(flat-bottomed)으로 하고, 펀칭 클리어런스를 10％, 15％, 20％, 25％, 30％가 되도록 다이측의 구멍 지름을 결정하고, 위로부터 판누름으로 고정하여 펀치 구멍을 펀칭했다. 펀칭 후, 펀치 구멍의 전체 둘레에 걸쳐, 펀칭 단면의 파면(fracture surface) 상황을 현미경(배율: 50배)으로, 균열, 이빠짐(chipping), 취성 파면, 2차 전단면 등의 유무를 관찰했다. 상기의 5개의 펀치 구멍에 대해서, 균열, 이빠짐, 취성 파면, 2차 전단면 등이 없는 펀치 구멍이 5개인 것을 ◎(합격), 균열, 이빠짐, 취성 파면, 2차 전단면 등이 없는 펀치 구멍이 3∼4개인 것을 ○(합격)으로 하고, 그 이외(균열, 이빠짐, 취성 파면, 2차 전단면 등이 없는 펀치 구멍이 2∼0개인 것을 ×(불합격)으로 하여, 펀칭 가공성을 평가했다.

(iV) 샤르피 충격 시험(charpy impact test)

열연 강판으로부터, 시험편의 긴 쪽 방향이 압연 방향과 직각이 되도록, 열연판의 판 두께를 시험편의 두께로 한 서브 사이즈 시험편(subsize test piece;V 노치)을 채취하고, JIS Z 2242의 규정에 준거하여 샤르피 충격 시험을 행하고, 연성 취성 파면 천이 온도(vTrs)를 측정하고, 인성을 평가했다. 측정된 vTrs가 -60℃ 이하인 경우를, 인성이 양호하다라고 평가했다.

이상에 의해 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

본 발명예에서는, 소망하는 강도(TS: 980㎫ 이상), 우수한 펀칭 가공성과 우수한 인성(vTrs≤-60℃)을 겸비한 열연 강판이 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 발명예의 열연 강판은, 전체 두께에 있어서 소망하는 강도와 우수한 인성이 얻어지고 있고, 판 두께 방향 전역에 걸쳐 양호한 특성을 구비한 열연 강판으로 되어 있다.

한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는, 소정의 강도가 얻어지지 않고 있거나, 충분한 펀칭 가공성이 얻어지지 않고 있거나, 충분한 인성이 얻어지지 않고 있다.

Claims

질량％로, C: 0.060％ 이상 0.140％ 이하, Si: 1.00％ 이하, Mn: 1.30％ 이상 2.50％ 이하, P: 0.030％ 이하, S: 0.0050％ 이하, Al: 0.070％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0.060％ 이상 0.140％ 이하, Cr: 0.10％ 이상 0.50％ 이하, B: 0.0002％ 이상 0.0020％ 이하를 포함하고, 또한 C, Mn, Cr, B가 하기 (1)식을 만족하도록 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
조직은, 주상으로서 면적률로 90％ 초과의 베이나이트상을 포함하고, 또는 추가로, 제2상으로서 페라이트상, 마르텐사이트상 및 잔류 오스테나이트상 중 1종 또는 2종 이상을 면적률로 합계 10％ 미만 포함하고,
상기 베이나이트상의 평균 입경이 2.5㎛ 이하, 또한, 상기 베이나이트상 중의 베이니틱 페라이트립 내에 석출하고 있는 Fe계 탄화물의 간격이 600㎚ 이하이고, 인장 강도 TS가 980㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 열연 강판.
기
5.0≤18C＋Mn＋1.3Cr＋1500B≤6.0(C, Mn, Cr, B는 C, Mn, Cr, B의 함유량(질량％)을 나타냄)…(1)
제1항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여, 추가로, 질량％로, V: 0.05％ 이상 0.50％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Cu: 0.01％ 이상 0.40％ 이하, Ni: 0.01％ 이상 0.40％ 이하, Mo: 0.01％ 이상 0.40％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 열연 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서
상기 성분 조성에 더하여, 추가로, 질량％로, Ca: 0.0002％ 이상 0.0055％ 이하, REM: 0.0002％ 이상 0.0100％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 열연 강판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 열연 강판을 제조하는 방법으로서,
강 소재를 1150℃ 이상으로 가열하고, 조압연을 행하고,
마무리 압연 개시 온도: 950℃ 이상 1130℃ 이하, 마무리 압연 최종 3패스에서의 누적 압하율: 40％ 이상, 마무리 압연 종료 온도: 830℃ 이상 950℃ 이하로 하는 마무리 압연을 행하고, 마무리 압연 종료 후 3.0s 이내에 냉각을 개시하고, 평균 냉각 속도: 20℃/s 이상에서 냉각하고, 권취 온도: 350℃ 이상 500℃ 이하로 권취하는 것을 특징으로 하는 고강도 열연 강판의 제조 방법.