KR20160138230A

KR20160138230A - 고탄소 열연 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20160138230A
Application number: KR1020167029879A
Authority: KR
Inventors: 유카 미야모토; 타카시 고바야시; 카네하루 오쿠다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2016-12-02
Also published as: CN106133170B; WO2015146173A1; JP6065120B2; EP3091098B1; TW201538744A; KR101892524B1; US20170121787A1; CN106133170A; EP3091098A4; EP3091098A1; TWI557239B; JPWO2015146173A1

Abstract

B를 첨가한 강을 소재로 하고, 질소 분위기 중에서 어닐링을 행해도, 안정적으로 우수한 ??칭성이 얻어지고, 또한, ??칭 처리 전에, 경도가 HRB로 73 이하, 전체 신장이 39％ 이상과 같은 우수한 가공성을 갖는 고탄소 열연 강판을 제공한다.
질량％로, C: 0.20∼0.40％, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.50％ 이하, P: 0.03％ 이하, S: 0.010％ 이하, sol.Al: 0.10％ 이하, N: 0.0050％ 이하, B: 0.0005∼0.0050％를 함유하고, 추가로 Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 1종 이상을 합계로 0.002∼0.030％ 함유하는 조성을 갖고, B 함유량에서 차지하는 고용 B량의 비율이 70％ 이상이고, 페라이트와 시멘타이트로 이루어지고, 상기 페라이트립 내의 시멘타이트 밀도가 0.08개/㎛² 이하인 마이크로 조직을 갖고, 경도가 HRB로 73 이하, 전체 신장이 39％ 이상인 고탄소 열연 강판.

Description

고탄소 열연 강판 및 그 제조 방법{HIGH-CARBON HOT-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 고(高)탄소 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히 B를 첨가한 고탄소 열연 강판으로서, 표층에 있어서의 침질(nitrogen ingress) 억제 효과가 높은, 가공성과 ??칭성(hardenability)이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

현재, 기어류, 트랜스미션 부품, 시트 리클라이너(seat recliner) 부품 등의 자동차용 부품은, JIS G 4051에 규정된 기계 구조용 탄소강 강재인 열연 강판을, 냉간 가공에 의해 소망하는 형상으로 가공한 후, 소망하는 경도를 확보하기 위해 ??칭 처리를 실시하여 제조되는 경우가 많다. 이 때문에, 소재가 되는 열연 강판에는 우수한 냉간 가공성이나 ??칭성이 필요하게 되고, 지금까지 여러 가지의 강판이 제안되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 100℃/초의 평균 가열 속도로 승온 후, 1000℃에서 10초 유지하고, 200℃/초의 평균 냉각 속도로 실온까지 급랭하는 고주파 ??칭을 행한 경우에 경도가 500HV 이상 또한 900HV 이하가 되는 냉간 가공용 중탄소 강판으로서, 질량％로, C: 0.30∼0.60％, Si: 0.06∼0.30％, Mn: 0.3∼2.0％, P: 0.030％ 이하, S: 0.0075％ 이하, Al: 0.005∼0.10％, N: 0.001∼0.01％, Cr: 0.001∼0.10％를 함유하고, 혹은 추가로, Ni: 0.01∼0.5％, Cu: 0.05∼0.5％, Mo: 0.01∼0.5％, Nb: 0.01∼0.5％, Ti: 0.001∼0.05％, V: 0.01∼0.5％, Ta: 0.01∼0.5％, B: 0.001∼0.01％, W: 0.01∼0.5％, Sn: 0.003∼0.03％, Sb: 0.003∼0.03％, As: 0.003∼0.03％의 1종 이상을 함유하고, 탄화물의 평균 지름 d가 0.6㎛ 이하, 탄화물의 구상화율(spheroidizing ratio) p가 70％ 이상 또한 90％ 미만이고, 상기 탄화물의 평균 지름 d㎛와 상기 탄화물의 구상화율 p％가 d≤0.04×p－2.6을 만족하는 냉간 가공용 중탄소 강판, 혹은 추가로 냉간 가공 전의 경도가 120HV 이상 또한 170HV 미만인 냉간 가공용 중탄소 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 이러한 냉간 가공용 중탄소 강판의 제조 방법으로서, 상기의 화학 성분의 강을, 1050∼1300℃로 유지 후, 750∼1000℃에서 압연을 종료하는 열간 압연을 행하고, 이어서 20∼50℃/s의 냉각 속도로 500∼700℃까지 냉각한 후, 5∼30℃/s의 냉각 속도로 소정의 온도까지 냉각하여 권취하고, 소정의 조건으로 유지한 후, 600℃ 이상 Ac₁－10℃ 이하의 온도로 어닐링하는 것이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 질량％로, C: 0.20％ 이상 0.45％ 이하, Si: 0.05％ 이상 0.8％ 이하, Mn: 0.5％ 이상 2.0％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.04％ 이하, S: 0.0001％ 이상 0.006％ 이하, Al: 0.005％ 이상 0.1％ 이하, Ti: 0.005％ 이상 0.2％ 이하, B: 0.001％ 이상 0.01％ 이하 및, N: 0.0001％ 이상 0.01％ 이하의 성분을 함유하고, 혹은 추가로 Cr: 0.05％ 이상 0.35％ 이하, Ni: 0.01％ 이상 1.0％ 이하, Cu: 0.05％ 이상 0.5％ 이하, Mo: 0.01％ 이상 1.0％ 이하, Nb: 0.01％ 이상 0.5％ 이하, V: 0.01％ 이상 0.5％ 이하, Ta: 0.01％ 이상 0.5％ 이하, W: 0.01％ 이상 0.5％ 이하, Sn: 0.003％ 이상 0.03％ 이하, Sb: 0.003％ 이상 0.03％ 이하 및, As: 0.003％ 이상 0.03％ 이하의 1종 또는 2종 이상의 성분을 함유하고, 표층으로부터 깊이 100㎛까지의 영역에 있어서의 고용(solid solution) B의 평균 농도가 10ppm 이상인 붕소 첨가 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 질소를 주체로 하는 분위기 중에서 어닐링하면, 흡질(nitrogen absorption)이라는 현상이 발현하고, ??칭성의 관점에서 중요한 원소인 B가, 어닐링 중에 강 중의 N과 결합하여 BN을 형성하고, 고용 B가 감소하여 B에 의한 ??칭성 향상 효과를 확보할 수 없는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, ??칭성 확보를 위해서는, 표층으로부터 깊이 100㎛까지의 영역에 있어서의 고용 B를 10ppm 이상으로 하는 것이 필요하고, 그를 위해서는, 제조 공정 중의 가열이나 어닐링 공정의 분위기의 영향을 억제하는 것이 중요한 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 이러한 붕소 첨가 강판의 제조 방법으로서, 상기 성분 조성의 강을, 1200℃ 이하로 가열 후, 800∼940℃의 마무리 압연 온도로 열간 압연하고, 이어서 냉각 속도 20℃/s 이상으로 650℃ 이하가 될 때까지 냉각 후, 20℃/s 이하로 냉각하여 400∼650℃로 권취하고, 산 세정 후(pickled), 수소 95％ 이상이고, 또한 400℃까지의 노점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 노점(dew point)을 -40℃ 이하의 분위기에서 660℃ 이상 Ac₁ 이하의 온도로 어닐링하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 추가로 상기 산 세정의 후에 냉간 압연하는 것이나, 상기 어닐링 후에 냉간 압연을 실시하고, 추가로 Ac₁∼Ac₁＋50℃의 온도로 어닐링하고, Ac₁－30℃까지 서서히 냉각하는 것 등이 개시되어 있다.

일본특허공보 제5048168호 일본특허공보 제4782243호

양호한 냉간 가공성을 얻는데 있어서는, 고탄소 열연 강판에는, 비교적 낮은 경도와 높은 신장(high elongation)이 요구된다. 예를 들면, 종래, 열간 단조, 절삭, 용접 등의 복수 공정으로 제조하고 있었던 것을 냉간 프레스로 일체로 성형화한 자동차 부품 등에 대해서는, 경도가 로크웰 경도(Rockwell hardness) HRB로 73 이하, 전체 신장(El)이 39％ 이상과 같은 특성이 요구된다. 또한, 이와 같이 비교적 낮은 경도와 높은 신장을 갖고, 가공성을 양호하게 한 고탄소 열연 강판에는, 우수한 ??칭성이 요망되고 있고, 예를 들면 물 ??칭 후에 HV440 이상의 비커스 경도(Vickers hardness)를 얻는 것이 요망되고 있다.

특허문헌 1의 기술에서는, 평균 가열 속도 100℃/초의 고주파 ??칭에 있어서의 ??칭 경화능을 확보하기 위해, 탄화물의 평균 지름을, 0.6㎛ 이하로 하고 있지만, C 함유량이 0.3∼0.6％와 같은 다량의 C를 함유하는 강에 있어서, 탄화물의 평균 입경을 0.6㎛ 이하로 미세하게 하고 있기 때문에, 탄화물의 밀도가 커져, 고강도화하기 쉽고, 가공성의 저하가 염려된다. 또한, 그 제조 방법으로서는, 열간 압연 후에 20∼50℃/s의 냉각 속도로 500∼700℃까지 냉각한 후, 5∼30℃/s의 냉각 속도로 냉각하는 것과 같은, 2단계로의 냉각 제어를 행하고 있어, 냉각 제어의 관리가 어렵다는 문제가 있었다.

특허문헌 2의 기술에서도, 열간 압연 후, 냉각 속도 20℃/s 이상으로 650℃ 이하가 될 때까지 냉각 후, 20℃/s 이하로 냉각한다는, 2단계로의 냉각 제어를 행하고 있어, 냉각 제어의 관리가 어렵다는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 2의 기술에서는, ??칭성을 향상시키기 위해, Mn을 0.5％ 이상 첨가하고 있다. Mn은, ??칭성을 향상시키지만, 고용 강화에 의해 열연 강판 자체의 강도를 상승시켜, 경도를 크게 해 버린다.

한편, 미량의 첨가로 ??칭성을 향상시키는 원소로서, B가 알려져 있지만, 특허문헌 2에도 기재되는 바와 같이, 일반적으로 분위기 가스로서 사용되고 있는 질소를 주체로 하는 분위기 중에서 어닐링하면, 고용 B가 감소하여 B에 의한 ??칭성의 향상 효과를 얻을 수 없다는 문제가 있었다. 특허문헌 2에서는, 이러한 문제에 대하여, 95％ 이상의 수소를 포함하는 분위기, 혹은 당해 수소를 Ar 등의 불활성 가스로 치환한 분위기 중에서 어닐링함으로써 해결하고 있고, 이들의 가스를 이용한 열처리는 비용이 높아진다. 또한, 이 기술만으로는, 질소 분위기에서의 어닐링으로, 흡질을 억제할 수 있을지 어떨지는 불명하다.

본 발명은, 상기한 문제를 해결하기 위해, Mn 함유량을 종래의 강보다 적게 하여 B를 첨가한 강을 소재로 하고, 질소 분위기 중에서 어닐링을 행해도, 안정적으로 우수한 ??칭성이 얻어지고, 또한, ??칭 처리 전에, 경도가 HRB로 73 이하, 전체 신장이 39％ 이상과 같은 우수한 가공성을 갖는 고탄소 열연 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, Mn 함유량을 0.50％ 이하로 종래의 강보다 적은 Mn량으로 하고, B를 첨가한 고탄소 열연 강판의 제조 조건과 가공성, ??칭성과의 관계에 대해서 예의 검토한 결과, 이하의 인식을 얻었다.

ⅰ) ??칭 전의 고탄소 열연 강판의 경도, 전체 신장(이하, 간단히 신장이라고도 함)에는, 페라이트립 내의 시멘타이트 밀도가 크게 영향을 미치고, HRB로 73 이하의 경도, 39％ 이상의 전체 신장(El)을 얻기 위해서는, 페라이트립 내의 시멘타이트 밀도를 0.08개/㎛² 이하로 할 필요가 있다.

ⅱ) 페라이트립 내의 시멘타이트 밀도에는, 열간 압연의 마무리 압연에 있어서의 마무리 압연 온도와 마무리 압연 후로부터 700℃까지의 냉각 속도가 크게 영향을 미친다. 마무리 압연 온도가 지나치게 높거나, 냉각 속도가 지나치게 작거나 하면, 열간 압연 후의 강판에 있어서, 펄라이트와 소정의 초석 페라이트(pro-eutectoid ferrite) 체적분율을 갖는 조직을 갖는 강판을 얻을 수 없어, 구상화 어닐링 후에 시멘타이트 밀도를 작게 하는 것이 곤란해진다.

ⅲ) Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 적어도 1종을 강 중에 첨가함으로써, 질소 분위기에서 어닐링을 실시하는 경우에도, 침질을 방지하고, 고용 B량의 저하를 억제하여 높은 ??칭성이 얻어진다.

본 발명은 이러한 인식에 기초하여 이루어진 것으로, 이하를 요지로 한다.

[1] 질량％로, C: 0.20∼0.40％, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.50％ 이하, P: 0.03％ 이하, S: 0.010％ 이하, sol.Al: 0.10％ 이하, N: 0.0050％ 이하, B: 0.0005∼0.0050％를 함유하고, 추가로 Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 1종 이상을 합계로 0.002∼0.030％ 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, B 함유량에서 차지하는 고용 B량의 비율이 70％ 이상이고, 페라이트와 시멘타이트로 이루어지고, 상기 페라이트립 내의 시멘타이트 밀도가 0.08개/㎛² 이하인 마이크로 조직(microstructure)을 갖고, 경도가 HRB로 73 이하, 전체 신장이 39％ 이상인 고탄소 열연 강판.

[2] 추가로, 질량％로, Ni, Cr, Mo 중 1종 이상을 합계로 0.50％ 이하 함유하는 상기 [1]에 기재된 고탄소 열연 강판.

[3] 상기 페라이트와 시멘타이트로 이루어지는 조직에 있어서의 전체 시멘타이트의 평균 지름이 0.60㎛ 이상 1.00㎛ 이하이고, 페라이트립 내의 시멘타이트의 평균 지름이 0.40㎛ 이상인 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 고탄소 열연 강판.

[4] 질량％로, C: 0.20∼0.40％, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.50％ 이하, P: 0.03％ 이하, S: 0.010％ 이하, sol.Al: 0.10％ 이하, N: 0.0050％ 이하, B: 0.0005∼0.0050％를 함유하고, 추가로 Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 1종 이상을 합계로 0.002∼0.030％ 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강을, 열간 조압연(hot rough rolling) 후, 마무리 압연 온도: Ar₃ 변태점 이상 870℃ 이하로 마무리 압연하고, 700℃까지를 25℃/s 이상 150℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각하고, 권취 온도: 500℃ 이상 700℃ 이하로 권취함으로써, 펄라이트와 체적률로 5％ 이상의 초석 페라이트를 갖는 강판으로 하고, 이어서, 당해 강판을 Ac₁ 변태점 이하로 어닐링하는 고탄소 열연 강판의 제조 방법.

[5] 상기 강이, 추가로, 질량％로, Ni, Cr, Mo 중 1종 이상을 합계로 0.50％ 이하 함유하는 상기 [4]에 기재된 고탄소 열연 강판의 제조 방법.

본 발명에 의해 ??칭성 및 가공성이 우수한 고탄소 열연 강판을 제조할 수 있게 되었다. 본 발명의 고탄소 열연 강판은, 소재 강판에 냉간 가공성이 필요하게 되는, 기어류, 트랜스미션 부품, 시트 리클라이너 부품 등의 자동차용 부품에 적합하다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하에, 본 발명인 고탄소 열연 강판 및 그 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 성분의 함유량의 단위인 「％」는 특별히 기재하지 않는 한 「질량％」를 의미하는 것으로 한다.

1) 조성

C: 0.20∼0.40％

C는, ??칭 후의 강도를 얻기 위해 중요한 원소이다. C 함유량이 0.20％ 미만인 경우, 부품으로 성형한 후의 열처리에 의해 소망하는 경도, 구체적으로는 물 ??칭 후의 경도로 HV440 이상이 얻어지지 않는다. 이 때문에, C 함유량을 0.20％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, C 함유량이 0.40％를 초과하면 강판이 경질화하고, 냉간 가공성이 열화한다. 따라서, C 함유량을 0.40％ 이하로 한다. 높은 ??칭 경도를 얻으려면, C 함유량을 0.26％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. C 함유량을 0.32％ 이상으로 함으로써, 안정적으로 물 ??칭 경도로 HV440 이상을 얻을 수 있기 때문에, 더욱 바람직하다.

Si: 0.10％ 이하

Si는 고용 강화에 의해 강도를 상승시키는 원소이다. Si 함유량의 증가와 함께 경질화하고, 냉간 가공성이 열화하기 때문에, Si 함유량을 0.10％ 이하로 한다. 바람직하게는, Si 함유량은 0.05％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.03％ 이하이다. Si는 냉간 가공성을 저하시키기 때문에, Si 함유량은 적을수록 바람직하지만, 과도하게 Si를 저감하면 정련 비용이 증대하기 때문에, Si 함유량은 0.005％ 이상이 바람직하다.

Mn: 0.50％ 이하

Mn은 ??칭성을 향상시키는 원소이지만, 한편, 고용 강화에 의해 강도를 상승시키는 원소이기도 하다. Mn 함유량이 0.50％를 초과하면, 강판이 지나치게 경질화하여 냉간 가공성이 저하된다. 또한 Mn의 편석에 기인한 밴드 조직(band structure)이 발달하여, 조직이 불균일해지기 때문에, 경도나 신장의 편차가 커지는 경향에 있다. 따라서, Mn 함유량을 0.50％ 이하로 한다. 바람직하게는, Mn 함유량은 0.45％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.40％ 이하이다. 또한, 하한은 특별히 지정하지 않지만, 그래파이트의 석출을 억제하여, ??칭 처리 가열시에 강판 중의 전체 C를 고용하여 소정의 ??칭 경도를 얻기 위해서는, Mn 함유량을 0.20％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

P: 0.03％ 이하

P는 고용 강화에 의해 강도를 상승시키는 원소이다. P 함유량이 0.03％를 초과하면, 강판이 지나치게 경질화하여 냉간 가공성이 저하된다. 또한, 입계(grain boundaries)의 강도를 낮게 하기 때문에, ??칭 후의 인성(toughness)이 열화한다. 따라서, P 함유량을 0.03％ 이하로 한다. 우수한 ??칭 후의 인성을 얻으려면, P 함유량을 0.02％ 이하로 하는 것이 바람직하다. P는 냉간 가공성 및 ??칭 후의 인성을 저하시키기 때문에, P 함유량은 적을수록 바람직하지만, 필요 이상으로 P를 저감시키면 정련 비용이 증대하기 때문에, P 함유량은 0.005％ 이상이 바람직하다.

S: 0.010％ 이하

S는 황화물을 형성하고, 고탄소 열연 강판의 냉간 가공성 및 ??칭 후의 인성을 저하시키기 때문에, 저감하지 않으면 안 되는 원소이다. S 함유량이 0.010％를 초과하면, 고탄소 열연 강판의 냉간 가공성 및 ??칭 후의 인성이 현저하게 열화한다. 따라서, S 함유량을 0.010％ 이하로 한다. 우수한 냉간 가공성 및 ??칭 후의 인성을 얻으려면, S 함유량은 0.005％ 이하가 바람직하다. S는 냉간 가공성 및 ??칭 후의 인성을 저하시키기 때문에, S 함유량은 적을수록 바람직하지만, 필요 이상으로 S를 저감시키면 정련 비용이 증대하기 때문에, S 함유량은 0.0005％ 이상이 바람직하다.

sol.Al: 0.10％ 이하

sol.Al 함유량이 0.10％를 초과하면, ??칭 처리의 가열시에 AlN이 생성되어 오스테나이트립이 지나치게 미세화하고, 냉각시에 페라이트상(phase)의 생성이 촉진되어, 조직이 페라이트와 마르텐사이트가 되고, ??칭 후의 경도가 저하된다. 따라서, sol.Al 함유량을 0.10％ 이하로 한다. 바람직하게는, sol.Al 함유량은 0.06％ 이하이다. 또한, Al은 탈산의 효과를 갖고 있고, 충분히 탈산하기 위해서는, sol.Al 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

N: 0.0050％ 이하

N 함유량이 0.0050％를 초과하면, BN이 필요 이상으로 형성됨으로써 고용 B량이 저하된다. 또한, 필요 이상의 BN, AlN의 형성에 의해 ??칭 처리의 가열시에 오스테나이트립이 지나치게 미세화하고, 냉각시에 페라이트상의 생성이 촉진되기 때문에, ??칭 후의 경도가 저하된다. 따라서, N 함유량을 0.0050％ 이하로 한다. 바람직하게는, N 함유량은 0.0045％ 이하이다. 또한, 하한은 특별히 규정하지 않지만, 상기한 바와 같이, N은 BN, AlN을 형성한다. BN, AlN이 적정량 형성되면, 이들의 질화물이 ??칭 처리의 가열시에 오스테나이트립의 조대화(increase)를 적당히 억제하여, ??칭 후의 인성을 향상시키기 때문에, N 함유량은 0.0005％ 이상이 바람직하다.

B: 0.0005∼0.0050％

B는 ??칭성을 높이는 중요한 원소이다. 본 발명의 열간 압연에 있어서의 마무리 압연 후의 냉각 속도의 조건하에서는, B 함유량이 0.0005％ 미만인 경우, 페라이트 변태를 지연시키는 고용 B량이 부족하기 때문에, 충분한 ??칭성 향상 효과가 얻어지지 않는다. 따라서, B 함유량을 0.0005％ 이상으로 할 필요가 있고, 0.0010％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, B 함유량이 0.0050％ 초과인 경우, 마무리 압연 후의 오스테나이트의 재결정이 지연된다. 이 결과, 열연 강판의 압연 집합 조직이 발달하고, 어닐링 후의 강판의 기계 특성값의 면 내 이방성(in-plane anisotropy)이 커진다. 이에 따라, 드로잉 성형(drawing)에 있어서 귀퉁이(earing)가 발생하기 쉬워지고, 또한 진원도(roundness)가 저하되어, 성형시에 문제를 일으키기 쉬워진다. 이 때문에, B 함유량을 0.0050％ 이하로 할 필요가 있다. ??칭성을 향상시키고, 또한, 이방성을 작게 하는 관점에서, 바람직하게는, B 함유량은 0.0035％ 이하이다. 따라서, B 함유량을 0.0005∼0.0050％로 한다. 보다 바람직하게는, B 함유량은 0.0010∼0.0035％이다.

B 함유량에서 차지하는 고용 B량의 비율이 70％ 이상

본 발명에서는, 상기한 B 함유량의 적정화에 더하여, ??칭성 향상에 기여하는 고용 B량의 제어가 중요하다. 강판 중에 함유되는 B 중 고용 상태에 있는 B가 70％ 이상, 즉, 강판 중의 전체 B 함유량(B 함유량)에서 차지하는 고용 B량의 비율이 70％ 이상인 경우에, 본 발명에서 의도하는 우수한 ??칭성이 얻어진다. 따라서, B 함유량에서 차지하는 고용 B량의 비율을 70％ 이상으로 한다. 바람직하게는, B 함유량에서 차지하는 고용 B량의 비율은 75％ 이상이다. 또한, B 함유량에서 차지하는 고용 B량의 비율이란,｛(고용 B량(질량％))/(전체 B 함유량(질량％))｝×100(％)을 말한다.

Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 1종 이상을 합계로 0.002∼0.030％

Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se는, 어느 것이나, 강판 표면으로부터의 침질 억제의 효과를 갖는 원소이고, 본 발명에서는, Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 1종 이상을 함유시킬 필요가 있다. 또한, 이들 원소의 함유량의 합계가 0.002％ 미만인 경우, 충분한 침질 억제 효과가 인식되지 않는다. 이 때문에, Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 1종 이상을 합계로 0.002％ 이상 함유시킨다. 바람직하게는, Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se의 함유량의 합계는 0.005％ 이상이다. 한편, 이들의 원소의 함유량이 합계로 0.030％를 초과해도, 침질 억제 효과는 포화한다. 또한, 이들의 원소는 입계(grain boundaries)에 편석하는 경향이 있기 때문에, 이들의 원소의 함유량이 합계로 0.030％를 초과하면, 입계 취화(grain boundary embrittlement)를 일으킬 가능성이 있다. 이 때문에, 본 발명에서는, Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 1종 이상을 합계로 0.030％ 이하 함유시킨다. Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se의 함유량은, 바람직하게는 합계로 0.020％ 이하이다.

상기와 같이, N 함유량을 0.0050％ 이하로 함과 함께, Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 1종 이상을 합계로 0.002∼0.030％ 함유시킴으로써, 질소 분위기에서 어닐링한 경우에도 강판 표면으로부터의 침질을 억제하고, 강판 표층에 있어서의 질소 농도의 증가를 억제하여, 강판 표면으로부터 판 두께 방향으로 150㎛ 깊이의 범위에 함유되는 평균 질소량과, 강판 전체에 함유되는 평균 질소량의 차이를 30질량ppm 이하로 할 수 있다. 또한, 이와 같이 침질을 억제할 수 있기 때문에, 질소 분위기에서 어닐링한 경우라도, 어닐링 후의 강판 중에 있어서, B 함유량에서 차지하는 고용 B량의 비율을 70％ 이상으로 할 수 있다.

강판 표면으로부터 판 두께 방향으로 150㎛ 깊이의 범위에 함유되는 평균 질소량과, 강판 전체에 함유되는 평균 질소량의 차이가 30질량ppm을 초과하여 커지면, 강판 표층부에 형성되는 BN, AlN량과, 강판 판 두께 중심 부근에 형성되는 BN, AlN량의 차이가 커진다. 그 경우, ??칭 처리 후에 균일한 경도가 얻어지지 않게 되는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 강판 표면으로부터 판 두께 방향으로 150㎛ 깊이의 범위에 함유되는 평균 질소량과, 강판 전체에 함유되는 평균 질소량의 차이를 30질량ppm 이하로 억제할 필요가 있다.

상기 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 하지만, ??칭성의 추가적인 향상을 위해, Ni, Cr, Mo 중 1종 이상을 함유시켜도 좋다. 이러한 효과를 얻는데 있어서는, Ni, Cr, Mo 중 1종 이상을 함유시키고, 그 함유량의 합계를 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 이들 원소는 고가이기 때문에, Ni, Cr, Mo 중 1종 이상을 함유시키는 경우, 그 함유량의 합계는 0.50％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 이들 원소의 함유량은 합계로 0.20％ 이하이다.

2) 마이크로 조직

본 발명에서는, 냉간 가공성을 향상시키기 위해, 열간 압연 후에 시멘타이트를 구상화시키는 어닐링(구상화 어닐링)을 행하고, 페라이트와 시멘타이트로 이루어지는 마이크로 조직으로 할 필요가 있다. 또한, 구상화란 애스펙트비(aspect ratio)(장경(major axis)/단경(minor axis))≤3의 시멘타이트가 전체 시멘타이트에 대하여 체적률로 90％ 이상을 차지하는 상태를 나타낸다. 특히 로크웰 경도가 HRB로 73 이하, 전체 신장을 39％ 이상으로 하려면, 페라이트립 내의 시멘타이트 밀도를 0.08개/㎛² 이하로 할 필요가 있다. 이하에서는, 시멘타이트 밀도는, 시멘타이트립의 개수 밀도라고도 기재한다.

페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도: 0.08개/㎛² 이하

본 발명의 강판은, 페라이트와 시멘타이트로 이루어진다. 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도가 높으면 분산 강화에 의해 경질화하고, 신장이 저하된다. 경도를 소정의 값 이하로 하고, 신장을 소정의 값 이상으로 하기 위해, 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도를 0.08개/㎛² 이하로 할 필요가 있다. 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도는, 바람직하게는 0.07개/㎛² 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.06개/㎛² 이하이다. 페라이트립 내에 존재하는 시멘타이트 지름은 장경으로 0.15∼1.8㎛ 정도로서, 강판의 석출 강화에 약간 효과를 미치는 사이즈이기 때문에, 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도를 저하시킴으로써 강도 저하를 도모할 수 있다. 페라이트립계의 시멘타이트는 분산 강화에 거의 기여하지 않기 때문에, 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도를 0.08개/㎛² 이하로 규정한다. 또한, 상기한 페라이트와 시멘타이트 이외에, 불가피적으로 펄라이트 등의 잔부 조직이 생성되어도, 잔부 조직의 합계의 체적률이 5％ 정도 이하이면, 본 발명의 효과를 손상시키는 것은 아니기 때문에, 함유되어 있어도 상관없다.

전체 시멘타이트의 평균 지름: 0.60㎛ 이상 1.00㎛ 이하 및 페라이트립 내의 시멘타이트의 평균 지름: 0.40㎛ 이상

페라이트립 내의 시멘타이트의 평균 지름이 0.40㎛ 미만이 되는 강판은 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도가 많아지기 때문에 어닐링 후의 강판의 경도가 상승하는 경우가 있다. 경도를 소망한 값 이하로 하기 위해, 페라이트립 내의 시멘타이트의 평균 지름은 0.40㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 페라이트립 내의 시멘타이트의 평균 지름은 0.45㎛ 이상이다.

페라이트립계의 시멘타이트는 페라이트립 내의 시멘타이트에 비해 조대화하기 쉽고, 페라이트립 내의 시멘타이트의 평균 지름을 0.40㎛ 이상으로 하기 위해서는, 전체의 시멘타이트의 평균 지름을 0.60㎛ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 전체 시멘타이트의 평균 지름은 0.65㎛ 이상이다. 한편, 전체 시멘타이트의 평균 지름이 1.00㎛ 초과가 되면, 고주파 ??칭 처리와 같은 단시간으로의 가열시에 시멘타이트가 완전히 녹지 않아, 경도를 소망하는 값 이하로 할 수 없는 경우가 있기 때문에, 전체 시멘타이트의 평균 지름을 1.00㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 전체 시멘타이트의 평균 지름은 0.95㎛ 이하이다. 상기의 시멘타이트의 평균 지름은, 마이크로 조직을 SEM에 의해 관찰하고, 시멘타이트립의 장경과 단경을 측정하여, 전체 시멘타이트의 평균 지름 및 페라이트립 내의 시멘타이트의 평균 지름을 측정할 수 있다.

또한, 페라이트의 입경이 지나치게 조대해지면, 경도는 저하되지만, 신장의 향상이 포화하는 경우가 있기 때문에, 상기 페라이트와 시멘타이트로 이루어지는 조직에 있어서의 페라이트의 평균 입경은 12㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 9㎛ 이하가 보다 바람직하다. 한편, 페라이트의 평균 입경이 6㎛ 미만이 되면, 강판이 경질화하는 경우가 있기 때문에, 페라이트의 평균 입경은 6㎛ 이상이 바람직하다. 상기의 페라이트의 입경은, 마이크로 조직을 SEM에 의해 관찰하여, 측정할 수 있다.

3) 기계 특성

본 발명의 강판에서는, 기어류, 트랜스미션 부품, 시트 리클라이너 부품 등의 자동차용 부품을 냉간 프레스로 성형하기 위해, 우수한 가공성이 필요하다. 또한, ??칭 처리에 의해 경도를 크게 하여, 부품에 내마모성을 부여할 필요가 있다. 그를 위해서는, ??칭성을 향상시키는 것에 더하여, 강판의 경도를 작게 하여 HRB 73 이하로 하고, 신장을 크게 하여 전체 신장(El)을 39％ 이상으로 할 필요가 있다. 강판의 경도는, 낮을수록 가공성의 관점에서 바람직하지만, 부분적으로 ??칭하는 부품도 있어, 원판의 강도가 피로 특성에 영향을 미치는 경우가 있다. 이 때문에, 강판의 경도는 HRB 60 초과가 바람직하다. 또한, 상기의 HRB는, 로크웰 경도계(B 스케일(scale))를 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 전체 신장은, 압연 방향에 대하여 0°의 방향(L 방향)으로 잘라낸 JIS 5호 인장 시험편을 이용하여, 시마즈 제작소 AG10TB AG/XR의 인장 시험기로 10㎜/분으로 인장 시험을 행하고, 파단한 샘플을 맞대어 측정할 수 있다.

4) 제조 조건

본 발명의 고탄소 열연 강판은, 상기한 조성의 강을 소재로 하고, 열간 조압연 후에 마무리 압연 온도: Ar₃ 변태점 이상 870℃ 이하로 마무리 압연을 실시하는 열간 압연에 의해 소망하는 판 두께로 하고, 마무리 압연 후, 700℃까지를 25℃/s 이상 150℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각하고, 권취 온도: 500℃ 이상 700℃ 이하로 권취하여, 펄라이트와 체적률로 5％ 이상의 초석 페라이트를 갖는 강판으로 하고, 이어서 Ac₁ 변태점 이하로 구상화 어닐링을 실시하여 제조된다. 또한, 마무리 압연에 있어서의 압하율은 85％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 고탄소 열연 강판의 제조 방법에 있어서의 한정 이유에 대해서 설명한다.

마무리 압연 온도: Ar₃ 변태점 이상 870℃ 이하

어닐링 후에 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도를 0.08개/㎛² 이하로 하려면, 펄라이트와 체적률로 5％ 이상의 초석 페라이트를 갖는 마이크로 조직의 열연 강판에 구상화 어닐링을 실시할 필요가 있다. 열간 조압연 후에 마무리 압연을 실시하는 열간 압연에 있어서, 마무리 압연 온도가 870℃를 초과하여 높아지면, 초석 페라이트의 비율이 작아져, 구상화 어닐링 후 소정의 시멘타이트립의 개수 밀도가 얻어지지 않는다. 또한, 구상화 어닐링 후의 시멘타이트 입경이나 페라이트 입경도 조대화하기 쉽다. 이 때문에, 마무리 압연 온도는 870℃ 이하로 한다. 초석 페라이트의 비율을 충분히 크게 하기 위해서는, 마무리 압연 온도를 850℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 마무리 압연 온도가 Ar₃ 변태점 미만에서는, 열간 압연 후 및 어닐링 후에 조대한 페라이트립이 형성되고, 신장이 현저하게 저하된다. 이 때문에, 마무리 압연 온도는 Ar₃ 변태점 이상으로 한다. 바람직하게는, 마무리 압연 온도는 820℃ 이상이다. 또한, 마무리 압연 온도는 강판의 표면 온도로 한다.

마무리 압연 온도로부터 700℃까지의 평균 냉각 속도: 25℃/s 이상 150℃/s 이하

어닐링 후에 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도를 0.08개/㎛² 이하로 하려면, 펄라이트와, 체적률로 5％ 이상의 초석 페라이트를 갖는 마이크로 조직의 열연 강판에 구상화 어닐링을 실시할 필요가 있다. 열간 압연에 있어서의 마무리 압연 후로부터 700℃까지의 온도역은, 페라이트 및 펄라이트 변태 개시 온도가 존재하는 온도역에 해당하기 때문에, 열간 압연 후의 강판 중의 초석 페라이트 분율을 체적률로 5％ 이상으로 하려면, 마무리 압연 온도로부터 700℃까지의 냉각 속도가 중요한 인자가 된다. 마무리 압연 후로부터 700℃까지의 온도역의 평균 냉각 속도가 25℃/s 미만에서는 페라이트 변태가 단시간으로는 진행하기 어렵고, 펄라이트 분율이 필요 이상으로 높아지기 때문에, 체적률로 5％ 이상의 초석 페라이트 분율이 얻어지지 않는다. 또한, 조대한 펄라이트가 생성됨으로써, 구상화 어닐링 후에 소망하는 강판 조직을 얻기 어려워진다. 따라서, 마무리 압연 후로부터 700℃까지의 온도역의 평균 냉각 속도를 25℃/s 이상으로 한다. 또한, 구상화 어닐링 후의 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도 0.07개/㎛² 이하를 얻으려면, 초석 페라이트 분율을 체적률로 10％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 이 경우, 당해 평균 냉각 속도를 30℃/s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 당해 평균 냉각 속도는 40℃/s 이상이다. 한편, 당해 평균 냉각 속도가 150℃/s를 초과하면, 초석 페라이트를 얻는 것이 어려워지기 때문에, 마무리 압연 후로부터 700℃까지의 평균 냉각 속도는 150℃/s 이하로 한다. 바람직하게는, 당해 평균 냉각 속도는, 120℃/s 이하이다. 보다 바람직하게는, 당해 평균 냉각 속도는 100℃/s 이하이다. 또한, 온도는 강판의 표면 온도로 한다.

권취 온도: 500℃ 이상 700℃ 이하

마무리 압연 후의 강판은, 상기한 냉각을 실시한 후, 500℃ 이상 700℃ 이하의 권취 온도로 코일 형상으로 권취한다. 권취 온도가 700℃를 초과하면, 열연 강판의 조직이 조대화하여 어닐링 후에 소망하는 강판 조직이 얻어지지 않는데다가, 강판의 강도가 지나치게 낮아져서, 코일 형상으로 권취되었을 때, 코일의 자중으로 변형되는 경우가 있기 때문에, 조업상 바람직하지 않다. 따라서 권취 온도는 700℃ 이하로 한다. 바람직하게는, 권취 온도는 650℃ 이하이다. 한편, 권취 온도가 500℃ 미만이면, 강판 조직이 미세하게 되어 강판이 경질화하고, 신장이 작아져 가공성이 저하된다. 따라서 권취 온도는 500℃ 이상으로 한다. 바람직하게는, 권취 온도는 550℃ 이상이다. 또한, 권취 온도는 강판의 표면 온도로 한다.

열간 압연 후의 강판의 마이크로 조직: 펄라이트와 체적률로 5％ 이상의 초석 페라이트를 갖는 조직

본 발명에서는, 후술하는 구상화 어닐링 후에, 페라이트와 시멘타이트로 이루어지고, 상기 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도가 0.08개/㎛² 이하인 마이크로 조직을 갖는 강판을 얻는다. 구상화 어닐링 후의 마이크로 조직에는, 열간 압연 후의 강판의 마이크로 조직의 영향이 크다. 열간 압연 후의 강판의 마이크로 조직을, 펄라이트와 체적률로 5％ 이상의 초석 페라이트를 갖는 조직으로 함으로써, 구상화 어닐링 후에 소망하는 조직으로 할 수 있어, 가공성이 높은 강이 된다. 또한, 펄라이트를 갖지 않는, 혹은, 초석 페라이트의 분율이 체적률로 5％ 미만인 강판에서는, Ac₁ 변태점 이하에서의 구상화 어닐링 후, 소정의 시멘타이트립의 개수 밀도가 얻어지지 않아, 강판 강도가 높아진다. 따라서, 상기한 조건으로 열간 압연, 냉각 및 권취를 행하여 얻어지는 강판(열연 강판)의 마이크로 조직을, 펄라이트와 체적률로 5％ 이상의 초석 페라이트를 갖는 조직으로 한다. 바람직하게는, 펄라이트와 체적률로 10％ 이상의 초석 페라이트로 이루어지는 조직으로 한다. 또한, 어닐링 후보다 균일한 조직을 얻기 위해서는, 초석 페라이트의 분율은, 바람직하게는 체적률로 50％ 이하이다.

어닐링 온도: Ac₁ 변태점 이하

상기와 같이 하여 얻은 열연 강판에, 어닐링(구상화 어닐링)을 실시한다. 어닐링 온도가 Ac₁ 변태점을 초과하면, 오스테나이트가 석출되고, 어닐링 후의 냉각 과정에 있어서 조대한 펄라이트 조직이 형성되어, 불균일한 조직이 된다. 이 때문에, 어닐링 온도는 Ac₁ 변태점 이하로 한다. 또한, 하한은 특별히 정하지 않지만, 페라이트립 내의 시멘타이트립의 개수 밀도를 소망하는 값으로 하는데 있어서, 어닐링 온도는 600℃ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 700℃ 이상이다. 또한, 분위기 가스는 질소, 수소, 질소와 수소의 혼합 가스 중 어느 것이나 사용할 수 있고, 이들의 가스를 사용하는 것이 바람직하지만, Ar을 사용해도 좋고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 어닐링 시간은 0.5∼40시간으로 하는 것이 바람직하다. 어닐링 시간을 0.5시간 이상으로 함으로써, 목표로 하는 조직을 안정적으로 얻을 수 있고, 강판의 경도를 소정의 값 이하로 하고, 신장을 소정의 값 이상으로 할 수 있기 때문에, 어닐링 시간은 0.5시간 이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 8시간 이상이다. 또한, 어닐링 시간이 40시간을 초과하면, 생산성이 저하되고, 제조 비용이 과대해지기 쉽기 때문에, 어닐링 시간은 40시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 어닐링 온도는 강판의 표면 온도로 한다. 또한 어닐링 시간은, 소정의 온도를 유지하고 있는 시간으로 한다.

또한, 본 발명의 고탄소강을 용제하려면, 전로(converter), 전기로(electric furnace) 어느 쪽이나 사용 가능하다. 또한, 이와 같이 하여 용제된 고탄소강은, 조괴-분괴 압연(ingot casting-slabbing method) 또는 연속 주조에 의해 슬래브(slab)로 된다. 슬래브는, 통상, 가열된 후, 열간 압연된다. 또한, 연속 주조로 제조된 슬래브의 경우는, 그대로 혹은 온도 저하를 억제하는 목적으로 보열(heat retention)하여, 압연하는 직송 압연을 적용해도 좋다. 또한, 슬래브를 가열하여 열간 압연하는 경우는, 스케일(scale)에 의한 표면 상태의 열화를 피하기 위해 슬래브 가열 온도를 1280℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 열간 압연에서는, 소정의 온도로 마무리 압연을 행하기 위해, 열간 압연 중에 시트 바 히터(sheet bar heater) 등의 가열 수단에 의해 피(被)압연재의 가열을 행해도 좋다.

실시예 1

표 1에 나타내는 강 번호 A로부터 H의 화학 성분 조성을 갖는 강을 용제하고, 이어서 표 2에 나타내는 열연 조건으로, 마무리 압연 후, 냉각하고, 권취하여, 열연 강판으로 했다. 또한, 표 2에 나타내는 냉각 속도는, 마무리 압연 후로부터 700℃까지의 평균 냉각 속도이다. 이어서, 산 세정하고, 표 2에 나타내는 어닐링 조건으로, 질소 분위기(분위기 가스: 질소) 중에서 어닐링(구상화 어닐링)을 실시하여, 판 두께 4.0㎜, 판 폭 1000㎜의 열연 강판(열연 어닐링판)을 제조했다. 이와 같이 하여 제조한 열연 어닐링판에 대해서, 경도, 신장, 마이크로 조직을 조사했다. 또한, 어닐링 전의 열연 강판의 마이크로 조직에 대해서도 조사했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 표 1에 나타내는 Ar₃ 변태점 및 Ac₁ 변태점은, 포머스타(formaster)에 의해 구한 것이다.

열연 어닐링판의 경도(HRB)

어닐링 후의 강판의 판 폭 중앙부로부터 시료를 채취하고, 로크웰 경도계(B 스케일)를 이용하여 5점 측정하고, 평균값을 구했다.

열연 어닐링판의 전체 신장(El)

어닐링 후의 강판으로부터, 압연 방향에 대하여 0°의 방향(L 방향)으로 절출한 JIS 5호 인장 시험편을 이용하여, 시마즈 제작소 AG10TB AG/XR의 인장 시험기로 10㎜/분으로 인장 시험을 행하고, 파단한 샘플을 맞대어 신장(전체 신장)을 구했다.

마이크로 조직

어닐링 전의 열연 강판의 마이크로 조직(열연판의 마이크로 조직)은, SEM에 의해 관찰하고, 그 조직의 종류 및 초석 페라이트의 분율을 구했다. 초석 페라이트의 분율은, 페라이트역과 페라이트역 이외의 개소로 나누어, 페라이트역의 비율을 구함으로써 면적률을 구하고, 이 값을 초석 페라이트의 체적률로 했다. 또한, 표 2에 나타내는 어닐링 전의 열연 강판에 있어서, 펄라이트가 존재하고 있는 것을, 상기의 SEM 관찰에 의해, 확인하고 있다.

어닐링 후의 강판의 마이크로 조직(열연 어닐링판의 마이크로 조직)은, 판 폭 중앙부로부터 채취한 시료를 절단 연마 후, 나이탈 부식(nital etching)을 실시하고, 주사형 전자현미경을 이용하여, 판 두께의 1/4 위치의 5개소에서 3000배의 배율로 촬영한 조직 사진을 이용하여, 그 조직의 종류를 관찰함과 함께, 입계 상에 없고, 장경이 0.15㎛ 이상인 시멘타이트의 개수를 측정하고, 이 개수를 사진의 시야의 면적으로 나누어, 페라이트립 내의 시멘타이트 밀도(시멘타이트립의 개수 밀도)를 구했다. 시멘타이트 지름은, 상기 조직 사진을 이용하여 각 시멘타이트립의 장경과 단경을 측정하고, 모든 시멘타이트 및 립(grains) 내의 시멘타이트의 평균 지름을 구했다. 페라이트의 입경은, 상기 조직 사진을 이용하여 결정 입도를 구하고, 평균 결정 입경을 산출했다.

또한, 어닐링 후의 강판(열연 어닐링판)에 대해서, 이하와 같이 하여 표층 150㎛의 N량과 강판 중 평균 N량의 차이, B 함유량에서 차지하는 고용 B량의 비율을 구했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

표층 150㎛의 평균 N량과 강판 중 평균 N량의 차이

어닐링 후의 강판의 판 폭 중앙부로부터 채취한 시료를 이용하여, 표층 150㎛의 평균 N량 및 강판 중 평균 N량을 측정하여, 표층 150㎛의 평균 N량과 강판 중의 평균 N량의 차이를 구했다. 또한 여기에서 표층 150㎛의 평균 N량이란, 강판 표면으로부터 판 두께 방향으로 150㎛ 깊이까지의 범위에 함유되는 평균의 N량이다. 또한, 표층 150㎛의 평균 N량은 다음과 같이 구했다. 즉, 채취한 강판의 표면으로부터 절삭을 개시하여, 표면으로부터 150㎛의 깊이까지 강판을 절삭하고, 이때에 발생한 절삭편을 샘플로서 채취했다. 이 샘플 중의 N량을 측정하여 표층 150㎛의 평균 N량으로 했다. 표층 150㎛의 평균 N량과 강판 중 평균 N량은, 불활성 가스 융해-열전도도법에 의해 측정하여 구했다. 이와 같이 하여 구한 표층 150㎛의 평균 N량(표면∼표면으로부터 150㎛ 깊이의 범위의 N량)과 강판 중의 평균 N량(강 중의 N 함유량)의 차이가 30질량ppm 이하이면, 침질을 억제할 수 있다고 평가할 수 있다.

B 함유량에서 차지하는 고용 B량의 비율

어닐링 후의 강판의 판 폭 중앙부로부터 시료를 채취했다. 강 중의 BN을 10 체적％ Br 메탄올로 추출하고, 강 중의 전체 B 함유량으로부터 BN으로서 석출하고 있는 B 함유량을 빼서, 고용 B량을 구했다. 고용 B량이, 강 중에 함유되는 전체 B 함유량(B 함유량)에서 차지하는 비율을,｛(고용 B량(질량％))/(전체 B 함유량(질량％))｝×100(％)에 의해 구했다. 이 비율이 70(％) 이상이면, 고용 B량의 저하를 억제할 수 있다고 평가할 수 있다.

??칭 후의 강판 경도(??칭 경도)

또한, 어닐링 후의 강판을 원판으로 하여, 이하와 같이 하여 3종류의 ??칭 처리를 실시하고, ??칭 후의 강판 경도(??칭 경도)를 조사하여, ??칭성을 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

어닐링 후의 강판(원판)의 판 폭 중앙부로부터 평판 시험편(폭 15㎜×길이 40㎜×판 두께 4㎜)을 채취하고, 상기 평판 시험편을 이용하여, 870℃에서 30s 유 지하여 즉시 수냉하는 방법(수냉), 870℃에서 30s 유지하여 즉시 120℃의 오일로 냉각하는 방법(120℃ 유냉(oil cooling)으로 ??칭 처리했다. ??칭 특성은 ??칭 처리 후의 시험편의 절단면에 대해서, 비커스 경도 시험기로 하중 1kgf의 조건하에서 경도를 5점 측정하여 평균 경도를 구하고, 이것을 ??칭 경도로 했다.

또한, 어닐링 후의 강판(원판)의 판 폭 중앙부로부터 원반 시험편(55㎜φ×판 두께 4㎜)을 채취하고, 고주파 ??칭(가열 속도 200℃/s로 가열하고, 1000℃에 도달 후 수냉)에 의해서도 ??칭 처리를 실시했다. 이때, 시험편 최외주부의 시험편의 절단면에 대해서 비커스 경도 시험기로 하중 0.2kgf의 조건하에서 경도를 2점 측정하여 평균 경도를 구하고, 이것을 ??칭 경도로 했다.

870℃에서 30s 유지하여 수냉 및 120℃ 유냉한 ??칭 경도는, 표 3의 조건에 있어서의 수냉 후 경도, 120℃ 유냉 후 경도를 함께 만족하고, 또한, 고주파 ??칭한 ??칭 경도가 표 3의 고주파 ??칭 경도를 만족한 경우에 합격(○)으로 판정하고, ??칭성이 우수하다고 평가했다. 또한, 870℃에서 30s 유지 후 수냉 및 120℃에서 유냉한 경도 및 고주파 ??칭 수냉 후의 경도 중 어느 하나가 표 3에 나타내는 조건을 만족하지 않는 경우, 불합격(×)으로 하고, ??칭성이 뒤떨어진다고 평가했다. 또한, 표 3은, 경험상, ??칭성이 충분하다고 평가할 수 있는, C 함유량에 따른 ??칭 경도를 나타낸 것이다.

표 2로부터, 본 발명예의 열연 강판에서는, 페라이트와 시멘타이트로 이루어지고, 상기 페라이트립 내의 시멘타이트 밀도가 0.08개/㎛² 이하인 마이크로 조직을 갖고, 경도가 HRB로 73 이하, 전체 신장이 39％ 이상이기 때문에, 냉간 가공성이 우수함과 함께, ??칭성도 우수한 것을 알 수 있다.

Claims

질량％로, C: 0.20∼0.40％, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.50％ 이하, P: 0.03％ 이하, S: 0.010％ 이하, sol.Al: 0.10％ 이하, N: 0.0050％ 이하, B: 0.0005∼0.0050％를 함유하고, 추가로 Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 1종 이상을 합계로 0.002∼0.030％ 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, B 함유량에서 차지하는 고용 B량의 비율이 70％ 이상이고, 페라이트와 시멘타이트로 이루어지고, 상기 페라이트립 내의 시멘타이트 밀도가 0.08개/㎛² 이하인 마이크로 조직을 갖고, 경도가 HRB로 73 이하, 전체 신장이 39％ 이상인 고탄소 열연 강판.
제1항에 있어서,
추가로, 질량％로, Ni, Cr, Mo 중 1종 이상을 합계로 0.50％ 이하 함유하는 고탄소 열연 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 페라이트와 시멘타이트로 이루어지는 조직에 있어서의 전체 시멘타이트의 평균 지름이 0.60㎛ 이상 1.00㎛ 이하이고, 페라이트립 내의 시멘타이트의 평균 지름이 0.40㎛ 이상인 고탄소 열연 강판.
질량％로, C: 0.20∼0.40％, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.50％ 이하, P: 0.03％ 이하, S: 0.010％ 이하, sol.Al: 0.10％ 이하, N: 0.0050％ 이하, B: 0.0005∼0.0050％를 함유하고, 추가로 Sb, Sn, Bi, Ge, Te, Se 중 1종 이상을 합계로 0.002∼0.030％ 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강을, 열간 조압연(hot rough rolling) 후, 마무리 압연 온도: Ar₃ 변태점 이상 870℃ 이하로 마무리 압연하고, 700℃까지를 25℃/s 이상 150℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각하고, 권취 온도: 500℃ 이상 700℃ 이하로 권취함으로써, 펄라이트와 체적률로 5％ 이상의 초석 페라이트(pro-eutectoid ferrite)를 갖는 강판으로 하고, 이어서, 당해 강판을 Ac₁ 변태점 이하로 어닐링하는 고탄소 열연 강판의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 강이, 추가로, 질량％로, Ni, Cr, Mo 중 1종 이상을 합계로 0.50％ 이하 함유하는 고탄소 열연 강판의 제조 방법.