KR20170012865A

KR20170012865A - 내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20170012865A
Application number: KR1020160041648A
Authority: KR
Inventors: 한상호; 이제웅
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2016-04-05
Publication date: 2017-02-03
Also published as: JP2018528323A; US10907233B2; CN107849668B; US20180202020A1; KR101795918B1; EP3327164A1; EP3327164A4; CN107849668A; EP3327164B1; JP6619079B2

Abstract

내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명은, 소지강판 표면에 용융아연도금층이 형성되어 있는 용융아연도금강판으로서, 상기 소지강판은 중량%로, 탄소(C):0.002~0.012%, 망간(Mn):1.6~2.7%, 인(P):0.03% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.01% 이하(0%는 제외), 질소(N):0.01% 이하(0%는 제외), 알루미늄(sol.Al): 0.02~0.06%, 크롬(Cr):1.0% 이하(0%는 제외), 잔부 철 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되고, 또한 1.3≤Mn(wt%)/(1.15×Cr(wt%))≤20.5의 관계를 만족하고, 관계식 1에 의해 정의되는 Mneq가 1.9≤Mneq≤3.9를 만족하며, 그 강 미세조직이 면적비로 95% 이상의 페라이트와 잔부 경질 제 2상으로 이루어지며, 관계식 2에 의해 정의되는 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유비율이 90% 이상이며, 그리고 관계식 3에 의해 정의되는, 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트 상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(b)의 차가 0.3wt%이상인 것을 특징으로 하는 내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판에 관한 것이다.

Description

내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판 및 그 제조방법{HOT DIP GALVANIZED AND GALVANNEALED STEEL SHEET HAVING HIGHER BAKE HARDENING AND AGING PROPERTIES, AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 자동차 외판용 소재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내시효성과 소부경화성이 우수하여 원거리 운송시에도 시효에 의한 표면결함 발생이 없어 자동차용 외판 판넬용 등으로 적용할 수 있는 냉연강판, 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.

자동차 외판용 소재는 외부로부터 충격에 안전하게 표면이 보호되도록 하기 위하여 항복강도가 높은 강판이 요구된다. 이는 내덴트성을 향상시켜 주행중 외판에 결함이 발생치 않도록 하기 위해 가능한 한 항복강도가 높은 강판을 사용하여 내덴트성 및 경량화에 기여하고 있다.

종래, 도어, 트렁크리드 및 펜더와 같은 우수한 내덴트성이 요구되는 자동차 외판 패널에는 인장강도 340MPa 클래스의 BH 강판(소부경화형 강판)이 주로 적용되어 왔고, 최근 내덴트성 평가로 항복강도의 중요도가 높아짐에 따라 항복강도 기준으로는 180MPa 이상을 갖도록 설계되어 외판재에 적용하고 있다. 이에 항복강도 증가에 따른 두께감소로 경량화에 보다 기여하고자 항복강도 기준 210MPa, 240MPa, 260MPa급의 고강도 소부경화형 강판이 개발되어 양산 적용을 추진하고 있는 중이다.

그러나 이러한 강 종들은 대부분 극저탄소강을 베이스로 미량의 Ti 혹은 Nb함량을 효과적으로 제어하여 소부경화성을 확보하고 있으나, 제강 조업시 C의 함량 범위의 편차로 인해 소부경화성(이하, "BH"성이라 한다)이 달라질 뿐만 아니라 일부 BH성이 높아지면 역으로 내시효특성(이하, "AI"특성이라 한다)이 열위되어 장거리 운송에 따른 시효발생으로 부품 가공시 표면 결함이 발생 되어 문제가 되어왔다.

즉, BH성이 증가하면 내시효성이 열화된다. 내시효성의 열화는 장거리 운송 및 부품 가공 전 창고에서 장시간 보관에 따른 시효 발생으로서, 프레스 후의 외판 표면에 주름 현상이 나타나는 표면결함을 야기시켜 소부경화형 강판으로서 많은 문제점을 안고 있다. 따라서 BH성이 우수하면서도 내시효특성 또한 우수하여 시효문제가 거의 발생하지 않은 복합조직(페라이트 + 마르텐사이트)형 BH강판을 제조할 수 있는 기술개발에 대한 요구가 대두하고 있다.

이러한 복합조직형 소부경화형 강판은 조직 내 형성된 마르텐사이트(M)상 주변에 가동 전위로 인해 우수한 소부경화 특성이 나타난 반면, 내시효특성이 우수하다. 하지만 이러한 복합조직형 강판을 제조하기 위해서는 기본적으로 적정 수준 이상의 C, Mn, Cr등 경화능 원소 첨가가 필수적이어서 오히려 항복강도가 낮은 복합조직강을 제조하기가 어렵다.

한편, 자동차용으로 적합하게 적용되기 위해서는 우수한 내식성이 요구되며, 이에 종래부터 자동차용 강판으로서 내식성이 우수한 용융아연도금강판이 사용되어 왔다. 이러한 강판은 재결정 소둔 및 도금을 동일 라인에서 실시하는 연속 용융아연 도금설비를 통해 제조되므로 저비용으로 고내식성의 강판을 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한, 용융아연도금 후에 다시 가열처리한 합금화 용융아연도금강판은 우수한 내식성과 더불어 용접성이나 성형성도 우수하여 널리 사용되고 있다.

이러한 복합조직형 소부경화형 강판으로 특허문헌 1에는 C함량을 0.01~0.12%, Mn함량을 2%미만으로 하고, 제2상 평균 입장경의 면적율을 관리하고 소둔시 가열속도를 3℃/sec이하로 관리함으로써 BH성이 우수한 소부경화강을 제조하고 있으나, 소둔 시 너무 느린 가열속도로 인하여 실제 양산 제조시 경제성 효과가 미흡할 뿐만 아니라 특히, C함량이 0.02% 수준으로 항복강도가 230MPa급 이상으로 높아 이 역시 부품 가공시 표면결함 발생이 높은 문제점이 있다.

특허문헌 2에는 C함량이 0.015%를 초과하는 강판을 대상으로 P함량을 0.015~0.05%로 제어하여 복합조직형 소부경화강을 제조하고 있으나, 인장강도가 440MPa급 이상이며 항복강도 역시 220MPa 부근으로서 기존 340BH강의 항복강도 180MPa급을 대체하기가 곤란하며, 일부 베이나이트(B)상을 포함하여 구멍확장능을 향상시켰으나 이 역시 부품 성형시 높은 항복강도로 인해 표면결함 발생 가능성이 높은 문제점이 있다.

특허문헌 3에서도 강 중 조직 내 일부 베이나이트가 포함되어 인장 강도 대비 항복강도가 상승하여 표면 결함 문제를 야기할 수 있으며, Cr함량이 0.5%를 초과함으로써 강판 표면에 Cr계 산화물이 형성되어 열간압연 시 스케일 제거가 곤란하여 외판재로서 표면 결함을 다수 함유할 수 있으므로 표면이 미려한 외판 강재를 제조하는데 단점을 지니고 있다.

일본 공개특허공보 제 2010-0023025호 일본 공개특허공보 제 2012-0025591호 일본 공개특허공보 제 2009-035818호

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 한계를 극복하기 위한 것으로, 강 조성성분 및 제조공정을 최적화하여 소부경화성과 내시효특성이 우수한 항복강도 170MPa 이상의 자동차 외판용 강판으로 적합한 용융아연도금강판 내지 합금화 용융아연도금강판을 제공함을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 용융아연도금강판 내지 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

그러나 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

소지강판 표면에 용융아연도금층이 형성되어 있는 용융아연도금강판으로서,

상기 소지강판은 중량%로, 탄소(C):0.002~0.012%, 망간(Mn):1.6~2.7%, 인(P):0.03% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.01% 이하(0%는 제외), 질소(N):0.01% 이하(0%는 제외), 알루미늄(sol.Al): 0.02~0.06%, 크롬(Cr):1.0% 이하(0%는 제외), 잔부 철 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되고, 또한 1.3≤Mn(wt%)/(1.15×Cr(wt%))≤20.5의 관계를 만족하고, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 Mneq가 1.9≤Mneq≤3.9를 만족하며,

그 강 미세조직이 면적비로 95% 이상의 페라이트와 잔부 경질 제 2상으로 이루어지며,

하기 관계식 2에 의해 정의되는 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유비율이 90% 이상이며, 그리고

하기 관계식 3에 의해 정의되는, 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트 상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(b)의 차가 0.3wt%이상인 것을 특징으로 하는 내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판에 관한 것이다.

[관계식 1]

Mneq = Mn + 0.45Si + 2P + 1.15Cr

[관계식 2]

P(%) = {Pgb/(Pg+Pgb)}×100

(여기서, P: 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유율, Pgb: 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유 면적, Pg: 페라이트 결정립내에 존재하는 마르텐사이트 점유 면적을 나타낸다)

[관계식 3]

a-b ≥ 0.3wt%

(여기서, a는 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트 상에서의 평균 Mn 농도(wt%), 그리고 b는 상기 마르텐사이트 상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Mn 농도(wt%)를 나타낸다.)

상기 소지강판은 보론(B):0.003% 이하(0%는 제외) 및 몰리브덴(Mo): 0.2% 이하(0%는 제외) 중에 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.

상기 제 2상을 이루는 마르텐사이트 상 중에서 평균직경 1㎛이하의 미세 마르텐사이트 면적%가 2%이하(0%제외)인 것이 바람직하다.

상기 소지강판은 조질압연 전 항복강도가 210MPa급 이하이며 항복비가 0.55이하일 수가 있다.

상기 용융아연도금강판의 용융아연도금층을 합금화처리함으로써 내시효성 및 소부경화성이 우수한 합금화 용융아연도금강판에 관한 것이다.

또한 본 발명은, 중량%로, 탄소(C):0.002~0.012%, 망간(Mn):1.6~2.7%, 인(P):0.03% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.01% 이하(0%는 제외), 질소(N):0.01% 이하(0%는 제외), 알루미늄(sol.Al): 0.02~0.06%, 크롬(Cr):1.0% 이하(0%는 제외), 잔부 철 및 불가피한 불순물을 포함하고, 또한 1.3≤Mn(wt%)/(1.15×Cr(wt%))≤20.5의 관계를 만족하고, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 Mneq가 1.9≤Mneq≤3.9를 만족하는 강 슬라브를 마련한 후, 이를 재가열하는 공정;

상기 재가열된 강 슬라브를 Ar3+20℃~950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연한 후, 450~700℃에서 권취하는 공정;

상기 권취된 열연강판을 40~80%의 압하율로 냉간압연하고, 후속하여, 760℃~850℃의 온도범위로 연속 소둔하는 공정;

상기 연속소둔된 강판을 630~670℃의 온도범위까지 평균냉각속도 3℃/s 이상으로 1차 냉각한 후, 아연 도금욕에 침지하여 용융아연도금을 행하고, 이어 Ms-200℃ 이하의 온도까지 4℃/s 이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각하는 공정;을 포함하는 내시효특성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

상기 강 슬라브는 보론(B):0.003% 이하(0%는 제외) 및 몰리브덴(Mo): 0.2% 이하(0%는 제외) 중에 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.

또한 상기 2차 냉각으로 제조되는 용융아연도금강판을 이루는 소지강판은,

상기 관계식 2에 의해 정의되는 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유비율이 90% 이상이며, 그리고

상기 관계식 3에 의해 정의되는, 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트 상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(b)의 차가 0.3wt%이상일 수가 있다.

또한 상기 제 2상을 이루는 마르텐사이트 상 중에서 평균직경 1㎛이하의 미세 마르텐사이트 면적%가 2%이하(0%제외)인 것이 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 1차 냉각 후, 아연 도금욕에 침지하여 용융아연도금을 행하고, 이어 460~610℃의 온도역에서 합금화처리를 행한 후 Ms-200℃ 이하의 온도까지 4℃/s 이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각하는 것을 특징으로 하는 내시효특성 및 소부경화성이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

상술한 구성의 본 발명은, 내시효성과 소부경화성을 동시에 우수하게 확보할 수 있는 용융아연도금강판 내지 합금화 용융아연도금강판을 제공할 수 있으며, 이는 장거리 운송시 시효결함 발생이 없는 자동차 외판용으로 적합한 효과가 있다.

도 1 본 발명의 일실시예에 따른 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트(M)상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트(M)상 주변 1㎛이내 페라이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(b)차이를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소지강판의 1/4t 지점에서의 페라이트(F)상 주변에 마르텐사이트(M)상이 형성되어 있는 TEM 조직사진을 보여주는 그래프이다.

본 발명자들은 자동차 외판용으로 적합하도록 내시효성과 소부경화성을 동시에 확보하여 성형성이 우수한 강판을 제공하기 위하여 깊이 연구한 결과, 합금설계와 더불어 제조조건을 최적화시킴으로써 의도하는 물성을 만족하는 복합조직강판을 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 내시효성과 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판 내지 합금화 용융아연도금강판에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 냉연강판(소지강판), 또는 용융아연도금강판 내지 합금화 용융아연도금강판을 이루는 소지강판은, 중량%로, 탄소(C):0.002~0.012%, 망간(Mn):1.6~2.7%, 인(P):0.03% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.01% 이하(0%는 제외), 질소(N):0.01% 이하(0%는 제외), 알루미늄(sol.Al): 0.02~0.06%, 크롬(Cr):1.0% 이하(0%는 제외), 잔부 철 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되며, 이하, 그 합금성분 및 제한하는 이유에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 특별한 언급이 없는 한 각 성분의 함량은 모두 중량%를 의미한다.

C: 0.002~0.012%

탄소(C)는 본 발명에서 제 2상을 확보하여 복합조직을 갖는 강판을 제조하는데 중요한 성분으로서, 이는 2상 조직 중의 하나인 마르텐사이트를 형성시켜 강도를 확보하는데에 유리한 원소이다. 일반적으로 C의 함량이 증가할수록 마르텐사이트의 형성이 용이하여 복합조직강 제조에 유리하나, 최적의 복합조직강을 만드는데는 그 함량제어가 중요하다. C 함량이 지나치게 적으면, 충분한 제 2상의 면적율을 확보할 수 없어 복합조직강에 의해 내시효성이 우수한 소부경화형 강판의 제조가 불가능하다. 한편 C 함량이 지나치게 높으면 복합조직강의 형성에는 유리하지만 항복강도가 상승하여 고객 부품가공시 표면에 굴곡 결함의 발생 경향이 높아질 뿐만 아니라 조질압연 전 항복강도 210MPa이하의 복합조직강을 얻을 수 없다.

본 발명에서는 가능한 한 C 함량을 최적화하여, 낮은 C 함량에서도 내시효성이 우수한 소부경화형 복합조직강을 제조하는데 목적이 있다. 만일 C 함량이 0.002% 미만이면 복합조직강을 얻을 수 없으며, C 함량이 0.012%를 초과하면 복합조직강을 얻을 수 있으나 항복강도가 상승하여 일반적으로 표면특성이 우수한 소부경화강을 공급할 수가 없다. 따라서 본 발명에서는 C 함량을 0.002~0.012% 범위로 제한함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.004~0.01% 범위로 제한하는 것이다.

Mn: 1.6~2.7%

망간(Mn)은 복합조직을 갖는 강판에서 경화능을 향상시키는 원소로서, 특히 마르텐사이트를 형성함에 있어서 중요한 원소이다. 기존 고용강화강에서는 고용강화효과로 강도상승에 유효하고, 강 중 불가피하게 첨가되는 S를 MnS로 석출시켜 열간압연 시 S에 의한 판파단 발생 및 고온취화 현상을 억제시키는 중요한 역할을 한다.

본 발명에서는 이러한 Mn을 1.6% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하며, 만일 그 함량이 1.6% 미만이면 마르텐사이트 형성이 불가하여 복합조직강의 제조가 어려울 뿐만 아니라 인장 시 항복점 연신 특성이 나타나고 항복비가 높아지는 문제점을 나타낸다. 반면 2.7%를 초과하면 마르텐사이트가 과잉으로 형성되어 재질이 불안정하고, 조직 내 Mn-Band(Mn 산화물의 띠)가 형성되어 가공크랙 및 판파단 발생 위험이 높아지는 문제가 있다. 또한 소둔시 Mn 산화물이 표면에 용출되어 도금성을 크게 저해하는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 Mn의 함량을 1.6~2.7%로 제한하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 Mn함량을 2.0~2.4%로 제한하는 것이다.

Cr: 1.0% 이하(0%는 제외)

크롬(Cr)은 상술한 Mn과 유사한 특성을 갖는 성분으로서, 강의 경화능을 향상시키고 고강도를 확보하기 위해 첨가되는 원소이다. 이러한 Cr은 마르텐사이트 형성에 유효하고, 열간압연 과정에서 Cr₂₃C₆과 같은 조대한 Cr계 탄화물을 형성하여 강중 고용 C 량을 적정 수준 이하로 석출시킴으로써 항복점연신(YP-El) 발생을 억제하여 항복비가 낮은 복합조직강 제조에 유리한 원소이다. 또한 강도 상승 대비 연신율 하락을 최소화시켜 고연성을 갖는 복합조직강의 제조에도 유리하다.

본 발명에서 상기 Cr은 경화능 향상을 통해 마르텐사이트 형성을 용이하게 하지만, 그 함량이 1.0%를 초과하게 되면 마르텐사이트 형성 비율을 과도하게 증가시켜 강도 및 연신율 저하를 초래하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 Cr의 함량을 1.0% 이하로 제한하는 것이 바람직하며, 제조상 불가피하게 첨가되는 양을 고려하여 0%를 제외한다.

P: 0.03% 이하(0%는 제외)

강 중 인(P)은 성형성을 크게 해지지 않으면서 강도 확보에 가장 유리한 원소이나, 과잉 첨가할 경우 취성 파괴 발생 가능성이 크게 증가하여 열간압연 도중 슬라브의 판파단 발생 가능성이 증가할 뿐만 아니라 도금표면 특성을 저해하는 원소로 작용하는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 P의 함량을 최대 0.03%로 제한하며, 다만 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.

S: 0.01% 이하(0%는 제외)

황(S)은 강 중 불순물 원소로서 불가피하게 첨가되는 원소로서, 가능한 한 낮게 관리하는 것이 중요하다. 특히, 강 중 S은 적열 취성을 발생시킬 가능성을 높이는 문제가 있으므로, 그 함량을 0.01% 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 다만 제조과정 중에 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.

N: 0.01% 이하(0%는 제외)

질소(N)는 강 중 불순물 원소로서 불가피하게 첨가되는 원소이다. 이러한 N은 가능한 한 낮게 관리하는 것이 중요하나, 이를 위해서는 강의 정련 비용이 급격히 상승하는 문제가 있으므로, 조업조건이 가능한 범위인 0.01% 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 다만 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.

Sol.Al: 0.02~0.06%

산가용 알루미늄(sol.Al)은 강의 입도 미세화와 탈산을 위해 첨가되는 원소로서, 그 함량이 0.02% 미만이면 통상의 안정된 상태로 알루미늄 킬드(Al killed)강을 제조할 수 없다. 한편 그 함량이 0.06%를 초과하면 결정립 미세화 효과로 강도 상승에는 유리한 반면, 제강 연주 조업시 개재물의 과다 형성으로 용융아연도금강판 표면 불량이 발생할 가능성이 높아질 뿐만 아니라 제조원가의 상승을 초래하는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는 sol.Al의 함량을 0.02~0.06%로 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 기타 선택원소로서 보론(B)과 몰리브덴(Mo) 중 1종 이상을 포함할 수 있는데, 이들은 경화능을 다소 향상시켜 복합조직강을 제조하는데 도움이 된다

B: 0.003% 이하(0%는 제외)

강 중 보론(B)은 P 첨가에 의한 내2차 가공취성을 방지하기 위해 첨가하는 원소이다. 이러한 보론(B)의 함량이 0.003%를 초과하게 되면 연신율의 저하를 초래하는 문제가 있으므로 상기 보론(B)의 함량을 0.003% 이하로 제어하며, 이때 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.

Mo:0.2%이하(0%는 제외)

몰리브덴(Mo)은 복합조직을 갖는 강판에서 경화능을 향상시키는 원소로서, 특히 마르텐사이트를 형성함에 있어서 중요한 원소이다. 본 발명에서는 이러한 Mo를 0.2% 이하로 첨가하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 0.1%이하 범위로 첨가하는 것이다. 만일 Mo의 함량이 0.2%를 초과하면 강판의 경화능이 향상되어 M상 형성에 도움이 되지만, M 함량 자체도 증가하여 항복강도를 증가시키는 현상이 나타날 뿐만 아니라 합금설계 시 원가 상승에도 부적합하다.

본 발명에서는 Mo와 B을 동시에 첨가하거나, 혹은 Mo를 단독 첨가할 수도 있으며, 이때, 소둔 중 균일한 결정립의 형성으로 성형성 측면에서 유리하게 작용한다. 따라서 본 발명에서는 Mo의 함량을 0.2% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명의 소지강판은 상기 성분 이외에도 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 용융아연도금강판 등을 이루는 소지강판은, 경화원소인 Mn 및 Cr의 관계에서 1.3≤Mn(wt%)/(1.15×Cr(wt%))≤20.5의 관계를 유지하는 것이 바람직하다. Mn 대비 Cr 함량이 높아지면 경화능 측면에서는 양 원소의 작용이 유사할지라도 내식성 향상원소인 Cr을 과다하게 첨가하게 되면, 열연 후 산세 스케일 제거에 문제가 있으므로 특히, 외판용 강재에 사용이 불가하다.

따라서 본 발명에서는 소지강판이 1.3≤Mn(wt%)/(1.15×Cr(wt%))≤20.5의 관계를 만족할 것이 소망스럽다. 만일 Mn(wt%)/(1.15×Cr(wt%))의 관계식에서 그 값이 20.5를 초과하면 외판 표면 품질을 확보할 수 없으며, 그 값이 1.3 미만이면 Mn 함량이 상대적으로 높아져 조직 내 Mn-band가 형성되어 표면결함과 더불어 가공불량이 발생할 수 있기 때문이다.

또한 본 발명에서 요구되는 C 함량 0.012%이하의 극저탄소강을 이용하여 복합조직강을 제조하기 위해서는, 경화능 향상원소인 Mn, Cr등의 적절 수준 이상의 첨가가 수반되어야 한다. 본 발명에서는 하기 [관계식 1]에 의해 정의되는 마르텐사이트(M)상 형성을 위한 경화능을 나타내는 Mneq값이 1.9≤Mneq≤3.9를 만족하도록 성분 조성을 제어하는 것이 바람직하다.

만일 상기 Mneq 값이 1.9 미만이면 낮은 C 함량으로 인해 소둔 후 급냉을 하더라도 전혀 마르텐사이트(M)상이 형성되지 않아 본 발명에 부합되지 않는다. 그리고 상기 Mneq 값이 3.9를 초과하면 복합조직강은 만들 수 있으나 다량의 합금원소 첨가로 인해 항복강도와 인장강도의 상승이 수반되고 연신율 저하를 가져올 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 상기 Mneq 값이 1.9~3.9 범위가 되도록 관리함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2.1~3.5 범위로 관리하는 것이다.

[관계식 1]

Mneq = Mn + 0.45Si + 2P + 1.15Cr

한편 상술한 성분조성을 만족하는 본 발명의 용융아연도금강판 내지 합금화 용융아연도금강판은, 그 소지강판의 미세조직으로 주상 페라이트와 잔부 마르텐사이트를 포함하는 것이 바람직하며, 이때 일부 베이나이트를 포함할 수도 있으며, 베이나이트의 량은 가급적 최소화하거나 없는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명의 용융아연도금강판을 이루는 소지강판은 그 미세조직이 전 두께(t) 기준으로 면적%로 95% 이상의 페라이트와, 잔부 경질의 제 2상으로 구성됨이 바람직하다. 본 발명에서 상기 페라이트 분율이 95%미만의 경우에는 상대적으로 2상의 분율이 증가하여 복합조직강을 만드는 데는 유리하다. 그러나 페라이트 분율이 작아지면 항복강도 및 항복비가 상승하여 이 역시 부품가공시 표면 굴곡 결함 발생이 높으므로 상기 페라이트 분율을 95%이상으로 함이 바람직하다

이때 본 발명에서는 상기 경질의 제2상 중에 평균 직경 1㎛이하의 미세 마르텐사이트 분율이 면적%로 2%이하(0%제외)로 됨이 바람직하다. 매우 미세한 마르텐사이트(M) 상이 폭 넓게 분포할수록 마르텐사이트 상 주변에 형성된 가동 전위와 고용 C의 상호 작용에 의해 우수한 소부경화성을 나타낸다. 그런데 상기 제2상 중에 평균 직경 1㎛이하의 미세 마르텐사이트 분율이 면적%로 2%를 초과하게 되면, 항복비가 상승하고 항복강도도 높아져서 가공 시 표면 불량 발생이 높아질 수 있으므로, 상기 마르텐사이트상 분율을 면적비로 2%이하로 관리함이 바람직하다.

또한 본 발명에서는 하기 [관계식 2]에 의해 정의되는 면적 %로 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유비율이 90% 이상으로 됨이 바람직하다.

[관계식 2]

P(%) = {Pgb/(Pg+Pgb)}×100

상기 [관계식 2]에서 P(%)가 90% 미만의 경우에는, 페라이트(F) 입내에 형성된 마르텐사이트(M) 상이 많아 내시효성이 우수한 소부경화강을 제조할 수 없기 때문이며, 보다 바람직하게는 92%이상인 것이다. 이는 다시 말해 결정립계에 미세한 마르텐사이트상이 다수 존재할 경우 내시효성이 우수한 소부경화강 제조에 보다 유리함을 알 수 있다.

즉, 결정립계에 형성된 마르텐사이트(M)상 주변의 페라이트(F)상에는 다량의 가동 전위가 형성되고 고용 C과의 상호작용에 의해 소부경화성을 나타낸다. 통상의 소부온도(Baking Temperature 170℃, 20분)에서는 마르텐사이트 상에 농축된 C의 활동도가 높아 가열시 페라이트 상으로 확산 이동하여 전위와 상호작용(이하 Locking이라 한다)하여 우수한 소부경화성을 나타낸다. 반면에, 인공시효(100℃, 1시간)의 조건에서는 마르텐사이트 상에 농축된 C의 활동도가 낮아 C이 페라이트(F)상으로 확산 이동치 않고 마르텐사이트(M)상에 그대로 잔존되어 마르텐사이트 상 주변의 전위와의 Locking 되지 않아 시효가 문제되지 않는다. 이러한 측면에서 조직내 마르텐사이트(M)상이 결정립계에 존재할수록 페라이트(F) 상 주변에 많은 가동 전위가 형성되고 내시효 특성이 우수한 소부경화강 제조가 가능하다.

한편 본 발명에서는 하기 [관계식 3]에 의해 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트(M) 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트(M) 상 주변 1㎛이내 페라이트상에서의 평균 Mn농도 wt%(b)차가 0.3wt% 이상이 되도록 함이 바람직하다.

[관계식 3]

a-b ≥ 0.3wt%

상기 제 2상의 강도, 즉 마르텐사이트(M)상의 경한 정도가 높을수록 본 발명에 부합되는데, 마르텐사이트상 자체의 강도가 높아 질려면 마르텐사이트상에 포함된 Mn 함량이 주변의 페라이트상 대비 높아야 된다. 이는 마르텐사이트상의 강도가 높을수록 상대적으로 주변의 페라이트상의 연질화가 가능하여 항복강도 및 항복비가 낮은 강판을 제조할 수 있으며 내시효특성이 우수한 소부경화강 제조가 가능하다.

즉, 마르텐사이트상의 강도가 높을수록 마르텐사이트상 내 고용 C의 농화도(밀집도)가 높아 적정 수준의 소부 온도에서 마르텐사이트상 내 C이 페라이트상으로 쉽게 확산 이동하여 소부경화성을 향상시키기 때문이다.

이러한 관점에서, 마르텐사이트상과 주변 1㎛이내 페라이트상에서의 Mn 농도 차이(wt%)가 높을수록 유리하다. 만일 상기 Mn 농도차이가 0.3wt% 미만이면, 소부시 C이 쉽게 페라이트상으로 확산 이동치 않아 소부경화성이 열위할 수 있으므로 그 농도차를 0.3wt% 이상으로 관리함이 바람직하다.

한편 상기 각 상(마르텐사이트(M)상 혹은 페라이트(F)상)의 Mn 농도 분석은 TEM을 이용하여 EDS분석기법을 이용하여 각 상에서 10 Point를 측정하여 그 평균값으로 측정하여 행할 수 있다.

상술한 바와 같은 강 조성성분 및 미세조직을 갖는 본 발명은 항복강도는 조질압연 전에 210MPa이하이고 항복비(YS/TS)는 0.55이하로서 항복강도와 항복비가 낮은 냉연강판, 용융아연도금강판 및 합금화용융아연도금강판을 제공할 수 있다.

또한 기본적으로 소부경화특성(BH성)은 40MPa 이상 확보가 가능하고, 상온에서 6개월 시효 보증이 가능하도록 인공시효평가(100℃, 1hr)후 인장시험에서 항복점연신(YP-El)이 전혀 나타나지 않는 내시효특성이 우수한 소부경화강을 제공할 수수 있다.

다음으로, 본 발명의 내시효성과 우수한 소부경화특성을 갖는 복합조직형 용융아연도금강판 내지 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 물론 아연도금을 행하지 않은 냉연강판(소지강판)도 본 발명의 범주에 포함된다.

먼저, 본 발명에서는 상술한 바와 같은 강 조성성분을 갖는 강 슬라브를 마련한 후, 이를 재가열한다. 이러한 재가열공정은 후속하는 열간압연 공정을 원활히 수행하고, 목표로 하는 강판의 물성을 충분히 얻기 위해 행하여진다. 본 발명은 이러한 재가열 조건에 특별히 제한되지 않으며, 통상의 조건이면 무방하다. 일 예로 1100~1300℃의 온도범위에서 재가열 공정을 수행할 수 있다.

이어, 본 발명에서는 상기 재가열된 강 슬라브를 Ar3+20℃~950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연한 후, 450~700℃에서 권취하는 공정을 포함한다.

이때, 본 발명에서는 상기 재가열된 강 슬라브를 하기 [관계식 4]에 의해 정의되는 Ar3+20℃~950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하는 것이 바람직하다. 마무리 열간압연의 경우, 근본적으로 오스테나이트계 단상역에서 하는 것이 유리하다. 이는 오스테나이트 단상역에서 마무리 압연을 행함으로써 기본적으로 단상 결정립으로 구성되는 조직에서 보다 균일한 변형을 가하여 조직 내 균일성을 증가시킬 수 있기 때문이다. 만일 마무리 열간압연온도가 Ar3+20℃ 미만이면 페라이트+오스테나이트 2상역 압연 가능성이 높아 재질 불균일성을 가져올 수 있다. 반면에 950℃를 초과하면 고온 압연에 의한 이상 조대립 형성으로 재질불균일에 의한 열연 냉각시 코일 뒤틀림현상이 발생할 수 있다.

[관계식 4]

Ar3=910 - 310*C - 80*Mn - 20*Cu - 15*Cr - 55*Ni - 80*Mo

(여기서, Ar3: 이론식 온도)

그리고 본 발명에서는 상기 마무리 열간압연된 열연판을 450~700℃에서 권취한다. 권취온도가 450℃ 미만이면 과다한 마르텐사이트 또는 베이나이트가 생성되어 열연강판의 과다한 강도 상승을 초래함으로써 후속되는 냉간압연 시 부하로 인한 형상불량 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 반면, 권취온도가 700℃를 초과하면 강 중 Mn, B 등 용융아연도금의 젖음성을 저하시키는 원소들에 의한 표면농화가 심해지는 문제가 있다. 따라서 이를 고려하여 권취온도를 450~700℃로 제어함이 바람직하다. 이어, 상기 권취된 열연판은 통상의 조건으로 산세 처리될 수 있다.

다음으로, 본 발명에서는 상기 권취된 열연강판을 40~80%의 압하율로 냉간압연한다. 상기 냉간압연 시 40~80%의 압하율로 실시함이 바람직한데, 만일 냉간 압하율이 40% 미만이면 목표로 하는 두께를 확보하기 어려울 뿐만 아니라 강판의 형상교정이 어려운 문제가 있으며, 반면 80%를 초과하게 되면 강판 에지(edge)부에서 크랙이 발생할 가능성이 높고, 냉간압연의 부하를 가져오는 문제가 있기 때문이다.

후속하여, 본 발명에서는 760℃~850℃의 온도범위에서 연속 소둔공정을 행한다. 소둔 온도는 기본적으로 2상역 소둔으로서, 2상역소둔 시 페라이트와 오스테나이트 분율에 따라 최종 형성되는 마르텐사이트 함량에 차이가 난다. 소둔 온도가 낮을 경우 오스테나이트 함량은 낮아지나 오스테나이트 내에 C의 농화도는 높아 최종적으로 강도가 높은 마르텐사이트상가 형성되어 소부 시 소부경화 특성이 우수하다. 또한 너무 높은 소둔온도는 현장 제조시 판 형상이 뒤틀림 현상 등이 나타나고 상대적으로 조대한 마르텐사이트상이 형성되어 본 발명에서 요구되는 내시효성이 우수한 소부경화강을 제조할 수 없다. 만일 상기 소둔 온도가 760℃ 미만이면, 너무 낮은 온도로 인장 강도가 오히려 높아져 연신율의 저하를 수반할 뿐만 아니라 오히려 부품가공 시 가공크랙 발생 가능성이 높아질 수 있다. 반면에 상기 온도가 850℃를 초과하면, 고온 소둔에 의한 판 형상 불량이 초래되고 소부경화 특성이 잘 나타나지 않는다. 따라서 본 발명에서는 상기 연속 소둔온도 범위를 760℃~850℃로 제한함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 770℃~810℃의 범위로 제한하는 것이다.

본 온도구간은 전부 2상역(페라이트+오스테나이트) 온도구간이지만, 가능한 한 페라이트 영역이 많이 포함된 온도에서 실행함이 바람직하다. 2상역 소둔 온도에서 초기 페라이트가 많을수록 소둔 후에 결정립성장이 보다 용이하여 연성이 우수해 진다. 또한 오스테나이트 내 C 농화도가 증가하여 마르텐사이트 개시온도(Ms)를 낮춤으로써 후속하는 도금욕에서의 용융아연도금처리 후 최종 냉각시에 마르텐사이트의 형성을 가능하게 하고, 이에 따라 미세하고 균일한 마르텐사이트가 결정립에 많이 분포함으로써 연성 및 저항복비가 우수한 강판을 제조할 수 있다.

그리고 본 발명에서는 상기 연속 소둔된 강판을 630~670℃의 온도범위까지 3℃/s 이상의 평균 냉각속도로 1차 냉각한다. 상기 1차 냉각온도 구간인 630~670℃는 통상 페라이트 또는 퍼얼라이트(이하, "P" 상이라 한다)가 형성되는 온도 구간이다. 다만 이 온도범위에서 냉각속도를 제어함으로써 가능한 한 퍼얼라이트가 형성되지 않도록 하고, 냉각 중에 오스테나이트상으로 C을 최대한 확산시켜 오스테나이트상 내에 C 농화도를 증가시키는 것이 바람직하기 때문이다.

즉, 1차 냉각중에 마르텐사이트(M)상 형성 전에 퍼얼라이트(P)상이 형성되면, 항복강도가 상승하고 연신율 저하를 수반하기 때문에 가능한 한 퍼얼라이트상 형성을 억제할 필요가 있다. 이를 위해 냉각속도가 빠를수록 유리하지만 현장 제조 특성상 무조건 냉각속도를 빠르게 할 수 없으므로 그 상한은 제한하지는 않지만 그 냉각속도가 3℃/s 미만의 경우에는 퍼얼라이트상이 형성될 수 있으므로 항복비가 높아져 본 발명에 부합되질 않는다.

본 발명에서는 상기 1차 냉각속도를 가능한 한 빠르게 함으로써 도금욕 침지 전에 마르텐사이트상으로의 변태를 최소화하고 최종 2차 냉각시 미세한 마르텐사이트 상을 형성시키는 것이 바람직하다. 1차 냉각중에 미량이나마 탄소(C)가 오스테나이트계로 확산할 수 있는 충분한 시간을 줄 수 있는데, 이는 2 상역에서의 탄소는 항상 유동적으로 통상 탄소(C) 농화도가 높은 오스테나이트계로 탄소는 확산 이동하는데, 온도가 높을수록 시간이 많을수록 그 확산 속도는 증가하게 된다. 따라서 상기 1차 냉각온도는 중요한데, 630℃ 미만이면 너무 낮은 온도로 탄소(C)의 확산 활동도가 낮아 충분히 오스테나이트계로 확산되지 못하여 페라이트 내 탄소(C)농도가 높아 연성확보에 불리하다. 또한 670℃를 초과하면 상기 언급한 특성 측면에서는 유리하지만, 후속하는 냉각공정에서 너무 급냉이 필요하다는 문제가 발생할 수 있다.

이후, 본 발명에서는 상기 1차 냉각된 냉연강판을 아연 도금욕에 침지하여 아연도금을 행하고, 이어, Ms-200℃ 이하의 온도까지 4℃/s 이상의 평균 2차 냉각속도로 냉각하며, 이에 의해 내시효특성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판을 제조할 수 있다. 한편 이때 Ms는 하기 [관계식 5]로 정의될 수 있다.

[관계식 5]

Ms(℃) = 539-423C-30.4Mn-12.1Cr-17.7Ni-7.5Mo

(여기서, M_s: 마르텐사이트 생성 이론식 온도)

본 연구에 의하면 통상의 용융아연 도금욕조 온도범위인 440~480℃ 통과 전에 마르텐사이트상이 생성하면 최종적으로 마르텐사이트상이 조대화 되는 경향이 있어 저항복비를 얻을 수 없다. 따라서 본 발명에서는 Ms-200℃이하의 조건에서 행함이 바람직한데, 이 이상의 온도에서는 마르텐사이트(M)상의 강도가 낮아 우수한 소부경화성을 나타내지 않기 때문이다. 이때, 냉각속도도 현장 제조 조건이 가능한 4℃/s이상으로 행함이 바람직하다. 물론 상기 2차 냉각속도도 빠를수록 유리하지만 현장 제조 조건을 감안하여 볼 때, 최소한 4℃/s이상의 냉각속도를 유지함으로써 형성된 마르텐사이트(M)상의 강도를 가능한 한 높이는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 용융아연도금처리는 통상적인 온도범위인 440~480℃의 온도역에서의 도금욕(Pot)에 침지함으로써 이루어질 수 있다. 본 발명에서는 이러한 구체적인 용융아연도금처리조건에 제한되는 것은 아니다.

한편 본 발명에서는 용융아연도금처리를 한후, 합금화를 위하여 460~610℃의 온도역에서 20초 이상 합금화처리를 행하여 합금화 용융아연도금강판을 제조할 수 있다. 이어, Ms-200℃ 이하의 온도까지 4℃/s 이상의 평균 냉각속도로 냉각함으로써 합금화 용융아연도금강판을 제조할 수 있다. 본 발명에서 합금화 온도 범위는 특별히 한정하지는 않지만 통상의 합금화 처리가 용이한 온도 범위를 설정하였다. 다만 상기 합금화 처리온도가 460℃미만의 경우에는 현실적으로 합금화가 불가하며, 610℃를 초과하면 합금화도가 너무 높아 가공시 표면결함을 유발할 수 있다. 또한 그 유지시간도 최소한의 합금화도를 위해 20초 이상이 바람직하며 특별히 합금화도 및 생산성을 고려하여 그 상한은 한정치 않는다. 기타의 조건은 상술한 용융아연도금강판의 경우와 동일하다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

하기 표 1에 나타난 강 조성성분을 강 슬라브를 마련한 후, 하기 표 2와 같은 제조공정을 이용하여 용융아연도금강판 또는 합금화 처리된 합금화 용융아연도금강판을 제조하였다. 하기 표 1에서 발명강 1,2,4,6,8은 용융아연처리(GI) 강판 제조를, 그리고 3,5는 합금화 용융아연강판(GA) 제조를 위해 사용되었다. 그리고 비교강에서는 11, 12강이 GA강판을, 나머지가 GI강판 제조를 위해 사용되었다.

상기와 같이 제조된 용융아연도금강판들에 대하여 물성 등을 평가하여 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 본 발명에서는 조질압연을 행하지 않은 상태에서 항복비가 0.55 이하이고, 소부경화성이 45 MPa이상이며, 그리고 기본적으로 100℃에서 1시간 유지 후 인장시험시 항복점 연신(YP-El)현상이 나타나지 않아 내시효성이 보증되는 것을 목표로 한다.

이때, 각각의 시험편에 대한 인장시험은 JIS규격을 이용하여 C 방향으로 실시하였으며, 미세조직에서 주상인 페라이트 상을 포함하여 제2상인 마르텐사이트상의 분율은 강판의 판두께 1/4t 지점에서 기지조직을 분석하여 그 결과를 이용하였다. 구체적으로, 마르텐사이트는 우선적으로 광학현미경을 이용하여 Lepelar부식을 통해 면적율을 계산하였으며, 이를 다시 SEM(3000배)을 이용하여 관찰한 후, Count Point 작업을 통해 정확히 측정하여 보정하였다.

한편, 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내 페라이트상에서의 평균 Mn 농도 wt%(b)는 박막 시편을 제조하여 TEM을 이용하여 Point방식을 이용하여 각 상의 Mn 농도비(wt%)를 10Points이상 측정하여 그 평균을 대표값으로 나타내었다.

시편번호	C	Mn	P	S	N	Cr	S-Al	B	Mo	Mneq	Mn/ (1.15×Cr)	비고
1	0.0023	2.54	0.011	0.007	0.003	0.52	0.025	-	0.12	3.2	4.2	발명강
2	0.0045	2.21	0.008	0.005	0.004	0.83	0.032	-	-	3.2	2.3	발명강
3	0.0072	2.03	0.008	0.006	0.003	0.51	0.033	0.0008	0.03	2.6	3.5	발명강
4	0.0082	2.06	0.091	0.007	0.003	0.34	0.034	-	-	2.6	5.3	발명강
5	0.0078	2.08	0.013	0.003	0.003	0.68	0.028	0.0011	-	2.9	2.7	발명강
6	0.0093	2.08	0.021	0.004	0.004	0.46	0.045	-	0.05	2.7	3.9	발명강
7	0.011	1.69	0.018	0.005	0.004	0.54	0.053	-	-	2.6	3.0	발명강
8	0.010	1.92	0.013	0.004	0.005	0.51	0.031	0.006	0.16	2.5	3.3	발명강
9	0.017	1.93	0.011	0.006	0.003	0.35	0.033	-	-	2.4	4.8	비교강
10	0.023	1.75	0.006	0.005	0.003	0.21	0.032	-	-	2.0	7.2	비교강
11	0.033	1.73	0.006	0.004	0.002	0.031	0.041	-	-	1.8	48.5	비교강
12	0.052	1.68	0.007	0.006	0.003	0.028	0.045	-	-	1.7	52.2	비교강
13	0.0018	0.45	0.005	0.007	0.004	0.006	0.036	-	-	0.5	65.2	비교강

[관계식 1]

Mneq = Mn + 0.45Si + 2P + 1.15Cr

구분		열연		냉연 및 소둔					조직				비고
구분		FDT	CT	압하율	소둔온도	1차 냉각 ℃/s	합금화 처리유무	2차 냉각 ℃/s	①	②	③	④	비고
1	1-1	921	574	68	773	3.7	No	5.2	96.4	1.8	95.5	0.82	발명예 1
1	1-2	918	568	68	745	3.6	No	6.2	95.1	3.2	92	0.28	비교예 1
2	2-1	923	558	69	795	1.5	No	4.8	89.3	3.3	89	0.18	비교예 2
2	2-2	931	586	71	796	4.2	No	4.8	96.2	1.7	92	0.78	발명예 2
3	3-1	918	630	75	789	3.9	YES	4.7	96.7	1.61	92	0.45	발명예 3
3	3-2	915	648	72	805	4.1	YES	2.5	97.5	0.78	86	0.44	비교예 3
4	4-1	914	552	69	812	3.8	No	4.9	96.3	1.32	93	0.65	발명예 4
4	4-2	921	435	67	821	3.4	No	5.6	96.2	1.78	91	0.63	비교예 4
5	5-1	928	632	69	835	4.2	YES	4.9	95.3	1.92	94	0.89	발명예 5
5	5-2	932	725	72	836	4.1	YES	4.8	97.2	2.18	93	0.18	비교예 5
6	6-1	928	630	69	861	3.9	No	6.3	95.8	3.2	86	0.17	비교예 6
6	6-2	918	589	69	797	4.2	No	6.2	97.2	1.48	93	0.35	발명예 2
7	7-1	919	586	73	785	3.8	No	4.9	94.8	1.93	93	0.44	발명예 6
8	8-1	921	652	71	824	3.6	No	4.7	96.2	1.82	91	0.85	발명예 7
8	8-2	918	648	78	834	3.8	No	4.2	96.4	1.76	93	0.54	발명예 8
9	9-1	932	685	77	835	4.2	No	5.3	88.2	4.01	78	0.35	비교예 7
10	10-1	932	695	76	831	3.9	YES	5.2	87.5	5.34	76	0.45	비교예 8
11	11-1	928	596	78	778	4.1	YES	5.7	84.5	4.98	77	0.65	비교예 9
12	12-1	918	638	79	795	3.4	No	5.7	86.1	3.78	79	0.74	비교예 10
13	13-1	915	678	78	803	3.5	No	4.9	100	0	0	-	비교예 11

① 페라이트상 면적비(%)

② 평균직경 1㎛이하의 미세 마르텐사이트 면적비(%)

③ 면적 %로 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유비율 P(%) = {Pgb/(Pg+Pgb)}×100

④ 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와, 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내 페라이트상에서의 평균 Mn 농도 wt% (b)의 차 =

a-b≥ 0.3 wt%

구분		YS (MPa)	TS (MPa)	El (%)	BH 2% pre strain (170℃× 20min)	시효 YP-El (100℃× 1hr)	YR (YS/TS)	비고
1	1-1	189	389	42	52	0	0.49	발명예 1
1	1-2	224	438	38	32	0	0.51	비교예 1
2	2-1	234	439	37	28	0	0.53	비교예 2
2	2-2	187	392	42	53	0	0.48	발명예 2
3	3-1	178	384	42	52	0	0.46	발명예 3
3	3-2	201	405	41	23	0	0.50	비교예 3
4	4-1	192	401	43	50	0	0.48	발명예 4
4	4-2	235	441	36	43	0.2	0.53	비교예 4
5	5-1	196	401	43	48	0	0.49	발명예 5
5	5-2	196	398	41	59	0.8	0.49	비교예 5
6	6-1	222	439	38	35	0	0.51	비교예 6
6	6-2	187	389	42	49	0	0.48	발명예 2
7	7-1	173	374	44	46	0	0.46	발명예 6
8	8-1	192	401	42	52	0	0.48	발명예 7
8	8-2	187	392	44	53	0	0.48	발명예 8
9	9-1	245	465	34	45	0	0.53	비교예 7
10	10-1	238	451	36	48	0	0.53	비교예 8
11	11-1	251	468	35	53	0.4	0.54	비교예 9
12	12-1	268	485	32	48	0.2	0.56	비교예 10
13	13-1	196	351	42	35	0.4	0.56	비교예 11

상기 표 1-3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 강 조성성분 및 제조공정 조건을 모두 만족하는 발명예 1~8의 경우, 조질압연 전 항복강도가 210MPa급 이하이며 항복비가 0.55 이하를 나타낸다. 그리고 기본적으로 BH성이 45MPa이상이고, 100℃×1hr 인공시효 후 인장시험시 YP-El 전혀 나타나지 않아 시효성 측면에서도 우수하였다.

상기 표 3에는 강판의 미세조직이 면적비로 95% 이상의 페라이트와 잔부 제 2상으로 이루어지고, 면적 %로 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유비율이 90% 이상 포함으로 이루어지고, 아울러, 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내 페라이트상에서의 평균 Mn 농도 wt% (b) 차가 0.3wt% 이상으로 이루어지는 조건에서 기본적으로 본 발명에서 목적으로 하는 재질 물성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.

도 1 본 발명의 일실시예에 따른 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내 페라이트상에서의 평균 Mn 농도 wt%(b)의 차이를 보여주는 그래프로서, TEM을 이용하여 Point방식을 이용하여 각 상의 Mn 농도비(wt%)를 10Points이상 측정하여 그 평균을 대표값으로 나타낸 것이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛ 이내 페라이트상에서의 평균 Mn 농도 wt%(b) 차이가 0.3wt% 이상에서는 본 발명에서 요구되는 내시효성이 우수한 소부경화형 강판을 제조할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 마르텐사이트상의 단단한 정도가 높을수록 본 발명에 부합되는데, 마르텐사이트상 자체의 강도가 높아지려면 마르텐사이트상에 포함된 Mn 함량이 주변의 페라이트상 대비 높아야 된다. 마르텐사이트상의 강도가 높을수록 상대적으로 주변의 페라이트상의 연질화가 가능하여 항복강도 및 항복비가 낮은 강판을 제조할 수 있으며, 아울러, 내시효특성이 우수한 소부경화강 제조도 가능해 진다. 이는 마르텐사이트상의 강도가 높을수록 마르텐사이트상 내 고용 C의 농화도(밀집도)가 높아지므로, 적정 수준의 소부 온도에서 마르텐사이트상 내 탄소(C)가 페라이트상으로 쉽게 확산 이동하여 소부경화성을 향상시키기 때문이다. 마르텐사이트상과 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내 페라이트상에서의 Mn농도 차이(wt%)가 높을수록 유리하다. 그 Mn 농도차이가 0.3wt% 미만의 경우에는 소부 시 탄소(C)가 쉽게 페라이트상으로 확산 이동치 않아 소부경화성이 열위하므로 그 농도차를 0.3wt% 이상으로 관리함이 바람직하다.

한편 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소지강판의 1/4t 지점에서의 페라이트상 주변에 마르텐사이트상이 형성되어 있는 TEM 조직사진을 보여주는 그래프로서, 마르텐사이트상 주변에 많은 전위가 형성되어 기지조직 내 존재하는 고용 C와 밀접한 관계로 인해 BH성이 나타나고 있음을 예측할 수 있다.

이에 반하여, 강 조성성분은 본 발명범위 내이나 그 제조공정 조건이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 1-6은 평균직경 1㎛ 이하의 미세 마르텐사이트 면적비가 높거나 페라이트상의 면적비가 기본적으로 낮았으며, 이에 따라 본 발명에서 목적하는 우수한 BH성이 확보되지 않거나 일부 시효문제가 발생하였다.

예컨대, 비교예 6의 경우, 소둔온도가 본 발명의 범위를 벗어나 고온소둔을 행하게 되면 1/4t지점에서의 마르텐사이트상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내 페라이트상에서의 평균 Mn 농도 wt%(b) 차가 낮아 마르텐사이트상의 강도가 낮기 때문에 요구되는 BH성을 확보할 수 없었다.

또한 강 조성성분 자체가 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 7-11은 기본적으로 평균직경 1㎛ 이하의 미세 마르텐사이트 면적비가 높았으며, 성분 자체의 특성도 충족되지 않아 본 발명에서 요구되는 특성을 확보할 수 없었다.

또한 비교예 7-10의 경우, C 함량을 높혀 복합조직강을 제조하는 컨셉이나 기본적으로 C함량이 높아 항복강도가 상승하여 본 발명에서 요구되는 조질압연전 210MPa이하의 항복 강도 확보가 불가하다는 문제점을 수반하였다.

한편 비교예 9-11은 [관계식 1]의 Mneq를 만족하지 못하여, 본 발명에서 요구되는 물성을 확보할 수 없었다. 또한 비교예 7-8은 [관계식 1]과 Mn(wt%)/(1.15×Cr(wt%))의 조건이 만족되나 강 중 C 함량이 본 발명범위에서 벗어난 경우로서 이 역시 본 발명에서 요구되는 물성을 확보할 수 없었다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

소지강판 표면에 용융아연도금층이 형성되어 있는 용융아연도금강판으로서,
상기 소지강판은 중량%로, 탄소(C):0.002~0.012%, 망간(Mn):1.6~2.7%, 인(P):0.03% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.01% 이하(0%는 제외), 질소(N):0.01% 이하(0%는 제외), 알루미늄(sol.Al): 0.02~0.06%, 크롬(Cr):1.0% 이하(0%는 제외), 잔부 철 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되고, 또한 1.3≤Mn(wt%)/(1.15×Cr(wt%))≤20.5의 관계를 만족하고, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 Mneq가 1.9≤Mneq≤3.9를 만족하며,
그 강 미세조직이 면적비로 95% 이상의 페라이트와 잔부 경질 제 2상으로 이루어지며,
하기 관계식 2에 의해 정의되는 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유비율이 90% 이상이며, 그리고
하기 관계식 3에 의해 정의되는, 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트 상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(b)의 차가 0.3wt%이상인 것을 특징으로 하는 내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판.
[관계식 1]
Mneq = Mn + 0.45Si + 2P + 1.15Cr
[관계식 2]
P(%) = {Pgb/(Pg+Pgb)}×100
(여기서, P: 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유율, Pgb: 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유 면적, Pg: 페라이트 결정립내에 존재하는 마르텐사이트 점유 면적을 나타낸다)
[관계식 3]
a-b ≥ 0.3wt%
(여기서, a는 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트 상에서의 평균 Mn 농도(wt%), 그리고 b는 상기 마르텐사이트 상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Mn 농도(wt%)를 나타낸다.)
제 1항에 있어서, 상기 소지강판은 상기 소지강판은 보론(B):0.003% 이하(0%는 제외) 및 몰리브덴(Mo): 0.2% 이하(0%는 제외) 중에 1종 이상을 추가로 포함하는 내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판.
제 1항에 있어서, 상기 제 2상을 이루는 마르텐사이트 상 중에서 평균직경 1㎛이하의 미세 마르텐사이트 면적%가 2%이하(0%제외)인 것을 특징으로 하는 내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판.
제 1항에 있어서, 조질압연 전 항복강도가 210MPa급 이하이며 항복비가 0.55이하인 것을 특징으로 하는 내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판.
제 1항 내지 제 4항에 기재된 용융아연도금강판의 용융아연도금층을 합금화처리함으로써 제조되는 내시효성 및 소부경화성이 우수한 합금화 용융아연도금강판.
중량%로, 탄소(C):0.002~0.012%, 망간(Mn):1.6~2.7%, 인(P):0.03% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.01% 이하(0%는 제외), 질소(N):0.01% 이하(0%는 제외), 알루미늄(sol.Al): 0.02~0.06%, 크롬(Cr):1.0% 이하(0%는 제외), 잔부 철 및 불가피한 불순물을 포함하고, 또한 1.3≤Mn(wt%)/(1.15×Cr(wt%))≤20.5의 관계를 만족하고, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 Mneq가 1.9≤Mneq≤3.9를 만족하는 강 슬라브를 마련한 후, 이를 재가열하는 공정;
상기 재가열된 강 슬라브를 Ar3+20℃~950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연한 후, 450~700℃에서 권취하는 공정;
상기 권취된 열연강판을 40~80%의 압하율로 냉간압연하고, 후속하여, 760℃~850℃의 온도범위로 연속 소둔하는 공정;
상기 연속소둔된 강판을 630~670℃의 온도범위까지 평균냉각속도 3℃/s 이상으로 1차 냉각한 후, 아연 도금욕에 침지하여 용융아연도금을 행하고, 이어 Ms-200℃ 이하의 온도까지 4℃/s 이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각하는 공정;을 포함하는 내시효특성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법.
[관계식 1]
Mneq = Mn + 0.45Si + 2P + 1.15Cr
제 6항에 있어서, 상기 강 슬라브는 상기 소지강판은 보론(B):0.003% 이하(0%는 제외) 및 몰리브덴(Mo): 0.2% 이하(0%는 제외) 중에 1종 이상을 추가로 포함하는 내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법.
제 6항에 있어서, 상기 2차 냉각으로 제조되는 용융아연도금강판을 이루는 소지강판은,
그 강 미세조직이 면적비로 95% 이상의 페라이트와 잔부 경질 제 2상으로 이루어지며,
하기 관계식 2에 의해 정의되는 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유비율이 90% 이상이며, 그리고
하기 관계식 3에 의해 정의되는, 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(a)와 상기 마르텐사이트 상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Mn 농도 wt%(b)의 차가 0.3wt%이상인 것을 특징으로 하는 내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법.
[관계식 2]
P(%) = {Pgb/(Pg+Pgb)}×100
(여기서, P: 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유율, Pgb: 페라이트 결정립계에 존재하는 마르텐사이트 점유 면적, Pg: 페라이트 결정립내에 존재하는 마르텐사이트 점유 면적을 나타낸다)
[관계식 3]
a-b ≥ 0.3wt%
(여기서, a는 소지강판 1/4t지점에서 마르텐사이트 상에서의 평균 Mn 농도(wt%), 그리고 b는 상기 마르텐사이트 상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Mn 농도(wt%)를 나타낸다.)
제 8항에 있어서, 상기 제 2상을 이루는 마르텐사이트 상 중에서 평균직경 1㎛이하의 미세 마르텐사이트 면적%가 2%이하(0%제외)인 것을 특징으로 하는 내시효성 및 소부경화성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법.
제 6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 냉각 후, 아연 도금욕에 침지하여 용융아연도금을 행하고, 이어 460~610℃의 온도역에서 합금화처리를 행한 후 Ms-200℃ 이하의 온도까지 4℃/s 이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각하는 것을 특징으로 하는 내시효특성 및 소부경화성이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법.