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고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법, 고강도 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 제조 방법, 고강도 용융 아연 도금 강판용 냉연 강판의 제조 방법 및, 고강도 용융 아연 도금 강판 Download PDF

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요시츠구 스즈키
요시야스 가와사키
히데유키 다카하시
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

성형성, 표면 외관 및 도금 밀착성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법, 고강도 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 제조 방법, 고강도 용융 아연 도금 강판용 냉연 강판의 제조 방법 및, 고강도 용융 아연 도금 강판을 제공한다. Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하를 함유한다. 강판 표면으로부터 깊이 5㎛ 이내의 고용 Mn 농도가 1.50질량％ 이하, 잔류 오스테나이트 중의 평균 Mn질량％를 페라이트 중의 평균 Mn질량％로 나눈 값이 2.0 이상이다. H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 제1 열처리, H2 농도가 0.05vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －10℃ 이하인 분위기 중에서, 600℃ 이상 830℃ 이하의 온도역에서 20s 이상 900s 이하 유지하는 제2 열처리를 행한다.

Description

고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법, 고강도 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 제조 방법, 고강도 용융 아연 도금 강판용 냉연 강판의 제조 방법 및, 고강도 용융 아연 도금 강판
본 발명은, 자동차 부재 용도로의 적용에 적합한, 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법, 고강도 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 제조 방법, 고강도 용융 아연 도금 강판용 냉연 강판의 제조 방법 및, 고강도 용융 아연 도금 강판에 관한 것이다.
최근, 지구 환경의 보호 의식의 고조로부터, 자동차의 CO2 배출량 삭감을 향한 연비 개선이 강하게 요구되고 있다. 이에 수반하여, 차체 부품용 재료인 강판을 고강도화하여, 차체 부품의 박육화를 도모하고, 차체를 경량화하고자 하는 움직임이 활발해지고 있다. 그러나, 강판의 고강도화는 성형성의 저하를 초래하는 점에서, 고강도와 고성형성을 겸비하는 재료의 개발이 요망되고 있다.
강판을 고강도화하고, 성형성을 향상시키기 위해서는, 강판에 다량의 Mn을 첨가하는 것이 효과적이다.
또한, 강판에 방청성(rust resistance)을 부여하여 재료 수명을 연장하기 위해서는, 강판에 용융 아연 도금 처리를 실시한 용융 아연 도금 강판이 유용하다.
그러나, Mn을 다량으로 첨가한 고강도 강판을 모재(base material)로 하여 용융 아연 도금 강판을 제조하는 경우, 도금 표면 외관이 열화한다는 문제가 있다.
통상, 용융 아연 도금 강판은, 환원 분위기 중에서 열처리를 행한 후, 용융 아연 도금 처리를 실시한다. 여기에서, 강 중에 첨가된 Mn은 이(易)산화성(easily oxidizable) 원소이기 때문에, 일반적으로 이용되는 환원 분위기 중에서도 선택 산화되어, 표면에 농화하여, 강판 표면에서 산화물을 형성한다. 이 산화물은 도금 처리시의, 강판 표면과 용융 아연의 젖음성(wettability)을 저하시켜 불도금을 발생시키기 때문에, 강 중 Mn 농도의 증가와 함께 젖음성이 급격하게 저하하여 불도금이 많이 발생한다. 또한, 불도금을 발생시키지 않는 경우라도, 강판과 도금의 사이에 산화물이 존재하기 때문에, 도금 밀착성을 열화시킨다.
이러한 문제에 대하여, 특허문헌 1에서는 미리 산화성 분위기 중에서 강판을 가열하여 표면에 산화철을 형성한 후, 환원 어닐링을 행함으로써, 용융 아연과의 젖음성을 개선하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는 연속식 용융 아연 도금 설비에 있어서, 어닐링 분위기 중의 노점(dew point)을 저하시키고, 분위기의 산소 포텐셜을 저하시킴으로써, 강판 표면에서의 산화물 형성을 억제하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, 모재를 연속 어닐링 설비에 있어서 재결정 어닐링한 후에, 산 세정에 의해 강판 표면의 산화물을 제거하고, 재차 환원 어닐링하여 도금 처리를 행하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 이들 방법에서는 도금 외관 개선을 위해, 산화 공정의 추가나 산소 포텐셜을 저하시키기 위한 설비가 필요해지거나, 또는, 도금 처리를 위한 재어닐링 공정이 필요해지는 등, 대폭적인 설비 개조나 열처리 공정의 추가가 필요하여, 최종 제품의 비용 상승으로 이어진다. 또한, 대폭적인 Mn 첨가량의 증가에는 대응할 수 없다.
일본공개특허공보 소61-157625호 일본공개특허공보 2010-255110호 일본공개특허공보 평7-70723호
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여, 성형성, 표면 외관 및 도금 밀착성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법, 고강도 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 제조 방법, 고강도 용융 아연 도금 강판용 냉연 강판의 제조 방법 및, 고강도 용융 아연 도금 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, Mn을 함유하고, 성형성, 표면 외관 및 도금 밀착성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판을 제조하기 위해 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 이하의 것을 발견했다.
2.00질량％ 이상 10.00질량％ 이하의 Mn을 함유한 강을, 열간 압연 후, 산 세정에 의해 스케일을 제거하고, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s(초) 이상 21600s 이하 유지(holding)함으로써, Mn을 오스테나이트 중에 농화시킨다. 그 결과, 잔류 오스테나이트 중의 Mn 농도를 높여, 연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 열간 압연하고 산 세정에 의해 스케일을 제거한 후에, H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 분위기에 폭로한 상태로 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 열처리(이하, 제1 열처리라고 칭함)를 행함으로써, Mn의 산화물을 강판 표면에 형성하여, 강판 표층에 Mn 농도가 낮은 영역을 형성할 수 있다. 그리고, 제1 열처리 후에, 필요에 따라서, 압하율 30％ 이상으로 냉간 압연을 실시하고, 그 후, 산 세정 감량이 Fe 환산으로 0.03g/㎡ 이상 5.00g/㎡ 이하가 되는 조건으로 산 세정을 행함으로써, 강판 표면의 Mn 산화물을 제거한다. 그 결과, 강판 중의 고용 Mn의 강판 표면으로의 확산을 억제하여, 강판 표면에 있어서의 Mn 산화물의 형성을 억제할 수 있다.
그리고, 상기 산 세정 후, H2 농도가 0.05vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －10℃ 이하인 분위기 중에서, 600℃ 이상 830℃ 이하의 온도역에서 20s 이상 900s 이하 유지하는 열처리(이하, 제2 열처리라고 칭함)를 행하고, 이어서, 냉각 후에 용융 아연 도금을 실시함으로써, 잔류 오스테나이트 중의 평균 Mn질량％를 페라이트 중의 평균 Mn질량％로 나눈 값을 2.0 이상으로 제어한다. 그 결과, Mn으로 안정화시킨 잔류 오스테나이트가 확보되어, 연성 등의 성형성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조가 가능해진다.
본 발명은 상기 인식에 기초하는 것으로, 특징은 이하와 같다.
[1] 성분 조성은, 질량％로, C: 0.030％ 이상 0.250％ 이하, Si: 0.01％ 이상 3.00％ 이하, Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하, N: 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하, Ti: 0.005％ 이상 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 강판 표면으로부터 깊이 5㎛ 이내의 고용 Mn 농도가 1.50질량％ 이하이고, 추가로, 잔류 오스테나이트 중의 평균 Mn질량％를 페라이트 중의 평균 Mn질량％로 나눈 값이 2.0 이상인, 고강도 용융 아연 도금 강판.
[2] 추가로, 성분 조성으로서, 질량％로, Al: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.200％ 이하, B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V: 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Sn: 0.002％ 이상 0.200％ 이하, Sb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Ta: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, REM: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는, 상기 [1]에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판.
[3] 성분 조성으로서, 질량％로, C: 0.030％ 이상 0.250％ 이하, Si: 0.01％ 이상 3.00％ 이하, Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하, N: 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하, Ti: 0.005％ 이상 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브(slab)에 대하여, 열간 압연하고, 산 세정 후, H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한(exposed) 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 제1 열처리를 행하고, 이어서, 냉각 후, 산 세정 감량이 Fe 환산으로 0.03g/㎡ 이상 5.00g/㎡ 이하가 되는 조건으로 산 세정하고, 이어서, H2 농도가 0.05vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －10℃ 이하인 분위기 중에서, 600℃ 이상 830℃ 이하의 온도역에서 20s 이상 900s 이하 유지하는 제2 열처리를 행하고, 이어서, 냉각 후, 용융 아연 도금 처리를 실시하는, 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
[4] 상기 제1 열처리를 행하고, 냉각 후, 압하율 30％ 이상으로 냉간 압연을 실시하는, 상기 [3]에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
[5] 상기 용융 아연 도금 처리 후의 강판에, 추가로 합금화 처리를 행하는, 상기 [3] 또는 [4]에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
[6] 추가로, 성분 조성으로서, 질량％로, Al: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.200％ 이하, B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V: 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Sn: 0.002％ 이상 0.200％ 이하, Sb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Ta: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, REM: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는, 상기 [3]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
[7] 성분 조성으로서, 질량％로, C: 0.030％ 이상 0.250％ 이하, Si: 0.01％ 이상 3.00％ 이하, Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하, N: 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하, Ti: 0.005％ 이상 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브에 대하여, 열간 압연하고, 산 세정 후, H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 열처리를 행하는, 고강도 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 제조 방법.
[8] 추가로, 성분 조성으로서, 질량％로, Al: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.200％ 이하, B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V: 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Sn: 0.002％ 이상 0.200％ 이하, Sb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Ta: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, REM: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는, 상기 [7]에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 제조 방법.
[9] 성분 조성으로서, 질량％로, C: 0.030％ 이상 0.250％ 이하, Si: 0.01％ 이상 3.00％ 이하, Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하, N: 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하, Ti: 0.005％ 이상 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판에 대하여, 열간 압연하고, 산 세정 후, H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 열처리를 행하고, 이어서, 냉각 후, 압하율 30％ 이상으로 냉간 압연을 실시하는, 고강도 용융 아연 도금 강판용 냉연 강판의 제조 방법.
[10] 추가로, 성분 조성으로서, 질량％로, Al: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.200％ 이하, B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V: 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Sn: 0.002％ 이상 0.200％ 이하, Sb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Ta: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, REM: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는, 상기 [9]에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판용 냉연 강판의 제조 방법.
또한, 본 발명에 있어서, 고강도 용융 아연 도금 강판이란, 인장 강도(TS)가 590㎫ 이상인 강판이며, 용융 아연 도금 처리 후 합금화 처리를 실시하지 않는 도금 강판(이하, GI라고 칭하는 경우도 있음), 합금화 처리를 실시하는 도금 강판(이하, GA라고 칭하는 경우도 있음)을 모두 포함하는 것이다.
본 발명에 의하면, 590㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 성형성, 표면 외관 및 도금 밀착성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판이 얻어진다. 본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판을, 예를 들면, 자동차 구조 부재에 적용함으로써 차체 경량화에 의한 연비 개선을 도모할 수 있어, 산업상의 이용 가치는 매우 크다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다. 또한, 성분량을 나타내는 「％」는 「질량％」를 의미한다.
우선, 성분 조성에 대해서 설명한다.
C: 0.030％ 이상 0.250％ 이하, Si: 0.01％ 이상 3.00％ 이하, Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하, N: 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하, Ti: 0.005％ 이상 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 또한, 상기 성분에 더하여, 추가로, Al: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.200％ 이하, B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V: 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Sn: 0.002％ 이상 0.200％ 이하, Sb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Ta: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, REM: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유해도 좋다. 이하, 각 성분에 대해서 설명한다.
C: 0.030％ 이상 0.250％ 이하
C는, 마르텐사이트 등의 저온 변태상을 생성시켜, 강도를 상승시키기 위해 필요한 원소이다. 또한, 잔류 오스테나이트의 안정성을 향상시켜, 강의 연성을 향상시키는 데에 유효한 원소이다. C량이 0.030％ 미만에서는 소망하는 마르텐사이트의 면적률을 확보하는 것이 어려워, 소망하는 강도가 얻어지지 않는다. 또한, 충분한 잔류 오스테나이트의 체적률을 확보하는 것이 어려워, 양호한 연성이 얻어지지 않는다. 한편, C를, 0.250％를 초과하여 과잉으로 함유하면, 경질인 마르텐사이트의 면적률이 과대해져, 마르텐사이트의 결정립계에서의 마이크로 보이드(micro-void)가 증가하고, 또한, 균열(cracks)의 전파가 진행되어 버려, 굽힘성이나 신장 플랜지성(stretch flange formability)이 저하한다. 또한, 용접부 및 열 영향부의 경화가 현저하여, 용접부의 기계적 특성이 저하하기 때문에, 스폿 용접성(spot weldability), 아크 용접성(arc weldability) 등이 열화한다. 이상으로부터, C량은, 0.030％ 이상 0.250％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.080％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.200％ 이하로 한다.
Si: 0.01％ 이상 3.00％ 이하
Si는, 페라이트의 가공 경화능을 향상시키기 때문에, 양호한 연성의 확보에 유효하다. Si량이 0.01％에 미치지 않으면 그의 함유 효과가 부족해진다. 따라서, 하한은 0.01％로 한다. 한편, 3.00％를 초과하는 Si의 과잉의 함유는, 강의 취화를 일으킬 뿐만 아니라 적 스케일(red scale) 등의 발생에 의한 표면 성상(surface properties)의 열화를 일으킨다. 그 때문에, 상한은 3.00으로 한다. 이상으로부터, Si량은, 0.01％ 이상 3.00％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.20％ 이상으로 한다. 바람직하게는 2.00％ 이하로 한다.
Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하
Mn은, 본 발명에 있어서 매우 중요한 원소이다. Mn은, 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 원소로, 양호한 연성의 확보에 유효하다. 추가로, 고용 강화에 의해 강의 강도를 상승시키는 원소이다. 이러한 작용은, Mn량이 2.00％ 이상에서 확인된다. 한편, Mn량이 10.00％를 초과하는 과잉의 함유는, 비용 상승의 요인이 된다. 또한, Mn량이 10.00％를 초과하면 본 발명으로서도, 도금 외관의 열화를 억제할 수 없다. 이상으로부터, Mn량은, 2.00％ 이상 10.00％ 이하로 한다. 바람직하게는 3.00％ 이상으로 한다. 바람직하게는 9.00％ 이하로 한다.
P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하
P는, 고용 강화의 작용을 갖고, 소망하는 강도에 따라서 함유할 수 있는 원소이다. 또한, 페라이트 변태를 촉진하기 때문에, 복합 조직화에도 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, P량을 0.001％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, P량이 0.100％를 초과하면, 용접성의 열화를 초래함과 함께, 아연 도금을 합금화 처리하는 경우에는, 합금화 속도를 저하시켜, 아연 도금의 품질을 해친다. 이상으로부터, P량은, 0.001％ 이상 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.005％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.050％ 이하로 한다.
S: 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하
S는, 입계(grain boundaries)에 편석하여 열간 가공시에 강을 취화시킴과 함께, 황화물로서 존재하여 국부 변형능을 저하시킨다. 그 때문에, S량은 0.0200％ 이하, 바람직하게는 0.0100％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0050％ 이하로 할 필요가 있다. 그러나, 생산 기술상의 제약으로부터, S량은 0.0001％ 이상으로 할 필요가 있다. 따라서, S량은, 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0001％ 이상 0.0100％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0001％ 이상 0.0050％ 이하로 한다.
N: 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하
N은, 강의 내(耐)시효성(aging resistance)을 열화시키는 원소이다. 특히, N량이 0.0100％를 초과하면, 내시효성의 열화가 현저해진다. N량은 적을수록 바람직하지만, 과잉의 탈질은 생산 비용을 증가시킨다. 이상으로부터, N량은, 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0010％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.0070％ 이하로 한다.
Ti: 0.005％ 이상 0.200％ 이하
Ti는, 강의 석출 강화에 유효하고, 더하여, 비교적 경질인 페라이트를 형성함으로써, 경질 제2상(마르텐사이트 혹은 잔류 오스테나이트)과의 경도차를 저감할 수 있고, 양호한 신장 플랜지성이 확보 가능하다. 그 효과는 0.005％ 이상에서 얻어진다. 한편, 0.200％를 초과하면, 경질인 마르텐사이트의 면적률이 과대해져, 마르텐사이트의 결정립계에서의 마이크로 보이드가 증가하고, 또한, 균열의 전파가 진행되어 버려, 성형성이 저하한다. 이상으로부터, Ti량은, 0.005％ 이상 0.200％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.100％ 이하로 한다.
잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.
추가로, 본 발명에서는, 하기의 원소를 하기의 목적으로 함유할 수 있다.
Al: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.200％ 이하, B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V: 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Sn: 0.002％ 이상 0.200％ 이하, Sb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Ta: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, REM: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유
Al은, 페라이트와 오스테나이트의 2상역(two-phase zone)을 확대시키고, 어닐링 온도 의존성의 저감, 즉, 재질 안정성에 유효한 원소이다. 또한, 탈산제로서 작용하고, 강의 청정도에 유효한 원소로서, 탈산 공정에서 함유하는 것이 바람직하다. Al량이 0.01％에 미치지 않으면 그의 함유 효과가 부족해지기 때문에, 하한은 0.01％이다. 한편, 2.00％를 초과하면, 연속 주조시의 강편 균열 발생의 위험성이 높아져, 제조성을 저하시킨다. 이상으로부터, Al을 함유하는 경우, Al량은, 0.01％ 이상 2.00％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.20％ 이상으로 한다. 바람직하게는 1.20％ 이하로 한다.
Nb는, 강의 석출 강화에 유효하고, 이 효과는 0.005％ 이상에서 얻어진다. 또한, Ti 함유의 효과와 동일하게, 비교적 경질인 페라이트를 형성함으로써, 경질 제2상(마르텐사이트 혹은 잔류 오스테나이트)과의 경도차를 저감할 수 있고, 양호한 신장 플랜지성이 확보 가능하다. 이 효과는 0.005％ 이상에서 얻어진다. 한편, 0.200％를 초과하면, 경질인 마르텐사이트의 면적률이 과대해져, 마르텐사이트의 결정립계에서의 마이크로 보이드가 증가하고, 또한, 균열의 전파가 진행되어 버려, 성형성이 저하한다. 또한, 비용 상승의 요인도 된다. 이상으로부터, Nb를 함유하는 경우, Nb량은, 0.005％ 이상 0.200％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.100％ 이하로 한다.
B는, 오스테나이트립계로부터의 페라이트의 생성 및 성장을 억제하는 작용을 갖고, 임기 응변의 조직 제어가 가능하기 때문에, 필요에 따라서 함유할 수 있다. 이 효과는, 0.0003％ 이상에서 얻어진다. 한편, 0.0050％를 초과하면 성형성이 저하한다. 이상으로부터, B를 함유하는 경우, B량은, 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0005％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.0030％ 이하로 한다.
Ni는, 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 원소로, 양호한 연성의 확보에 유효하다. 추가로, 고용 강화에 의해 강의 강도를 상승시키는 원소이다. 이들 효과는, 0.005％ 이상에서 얻어진다. 한편, 1.000％를 초과하면, 경질인 마르텐사이트가 과대해져, 마르텐사이트의 결정립계에서의 마이크로 보이드가 증가하고, 또한, 균열의 전파가 진행되어 버려, 굽힘성이나 신장 플랜지성이 저하한다. 또한, 비용 상승의 요인도 된다. 이상으로부터, Ni를 함유하는 경우, Ni량은, 0.005％ 이상 1.000％ 이하로 한다.
Cr, V, Mo는, 강도와 연성의 균형을 향상시키는 작용을 갖기 때문에 필요에 따라서 함유할 수 있다. 그 효과는, Cr: 0.005％ 이상, V: 0.005％ 이상, Mo: 0.005％ 이상에서 얻어진다. 한편, Cr이 1.000％, V: 0.500％, Mo: 1.000％를 초과하여 과잉으로 함유하면, 경질인 마르텐사이트가 과대해져, 마르텐사이트의 결정립계에서의 마이크로 보이드가 증가하고, 또한, 균열의 전파가 진행되어 버려, 성형성이 저하한다. 또한, 비용 상승의 요인도 된다. 이상으로부터, Cr, V, Mo를 함유하는 경우, Cr량은 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V량은 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo량은 0.005％ 이상 1.000％ 이하로 한다.
Cu는, 강의 강화에 유효한 원소로서, 본 발명에서 규정한 범위 내이면 강의 강화에 사용해도 지장이 없다. 그 효과는, 0.005％ 이상에서 얻어진다. 한편, 1.000％를 초과하면, 경질인 마르텐사이트가 과대해져, 마르텐사이트의 결정립계에서의 마이크로 보이드가 증가하고, 또한, 균열의 전파가 진행되어 버려, 성형성이 저하한다. 이상으로부터, Cu를 함유하는 경우, Cu량은 0.005％ 이상 1.000％ 이하로 한다.
Sn 및 Sb는, 강판 표면의 질화나 산화에 의해 발생하는 강판 표층의 수십㎛ 정도의 영역의 탈탄을 억제하는 관점에서, 필요에 따라서 함유할 수 있다. 이러한 질화나 산화를 억제하면, 강판 표면에 있어서 마르텐사이트의 면적률이 감소하는 것을 방지하고, 강도나 재질 안정성의 확보에 유효하다. 한편으로, 과잉으로 첨가하면 연성의 저하를 초래한다. 이상으로부터, Sn을 함유하는 경우, Sn량은, 0.002％ 이상 0.200％ 이하로 한다. 또한, Sb를 함유하는 경우, Sb량은, 0.005％ 이상 0.100％ 이하로 한다.
Ta는, Ti나 Nb와 동일하게, 합금 탄화물이나 합금 탄질화물을 생성하여 고강도화에 기여한다. 더하여, Nb 탄화물이나 Nb 탄질화물에 일부 고용하여, (Nb, Ta)(C, N)과 같은 복합 석출물을 생성함으로써 석출물의 조대화(coarsening)를 현저하게 억제하여, 석출 강화에 의한 강도에의 기여를 안정화시키는 효과가 있다고 생각된다. 이 때문에, Ta를 함유하는 것이 바람직하다. 이들 석출물 안정화의 효과는, Ta의 함유량을 0.001％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 한편으로, Ta를 과잉으로 첨가해도 석출물 안정화 효과가 포화하는데다가, 합금 비용도 증가한다. 이상으로부터, Ta를 함유하는 경우, Ta량은, 0.001％ 이상 0.010％ 이하로 한다.
Ca, Mg 및 REM은, 황화물의 형상을 구상화(spheroidizing)하여, 구멍 확장성(hole expansibility)(신장 플랜지성)으로의 황화물의 악영향을 개선하기 위해 유효한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, 각각 0.0005％ 이상 필요하다. 한편, 각각이 0.0050％를 초과하면, 개재물 등의 증가를 일으켜 표면 및 내부 결함 등을 일으킨다. 이상으로부터, Ca, Mg 및 REM을 함유하는 경우는, 그 함유량은 각각 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하로 한다.
다음으로, 조직에 대해서 설명한다.
본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판은, 강판 표면으로부터 깊이 5㎛ 이내의 고용 Mn 농도가 1.50질량％ 이하이고, 잔류 오스테나이트 중의 평균 Mn질량％를 페라이트 중의 평균 Mn질량％로 나눈 값이 2.0 이상이다.
강판 표면으로부터 깊이 5㎛ 이내의 고용 Mn 농도가 1.50질량％ 이하
강판 표면 바로 아래에 고용 Mn 농도가 낮은 영역이 존재하는 경우, 제2 열처리 공정에 있어서의 강판 표면에서의 Mn 산화물 형성이 억제된다. 그 결과, 표면 외관 및 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판을 얻을 수 있다. 한편, 강판 표면 바로 아래의 Mn 농도가 높은 경우, 즉, 강판 표면으로부터 깊이 5㎛ 이내의 고용 Mn 농도가 1.50질량％를 초과하면 제2 열처리 공정에 있어서 강판 표면에 Mn 산화물이 형성되어, 불도금 등의 표면 결함을 일으킨다. 이 때문에, 강판 표면으로부터 깊이 5㎛ 이내에 있어서의 고용 Mn 농도는 1.50질량％ 이하로 한다.
또한, 강판 표면으로부터 깊이 5㎛ 이내의 Mn 농도는, EPMA(Electron Probe Micro Analyzer; 전자 프로브 마이크로 애널라이저)를 이용하여, Mn의 분포 상태를 정량화하고, 강판 표면으로부터 5㎛ 이내의 결정립 중의 양(amount) 분석 결과의 평균값에 의해 구할 수 있다.
또한, 후술하는 바와 같이 제1 열처리 및 산 세정 조건을 제어함으로써, 강판 표면으로부터 깊이 5㎛ 이내의 고용 Mn 농도를 1.50질량％ 이하로 할 수 있다.
잔류 오스테나이트 중의 평균 Mn질량％를 페라이트 중의 평균 Mn질량％로 나눈 값이 2.0 이상
잔류 오스테나이트 중의 평균 Mn질량％를 페라이트 중의 평균 Mn질량％로 나눈 값이 2.0 이상인 것은, 본 발명에 있어서 양호한 연성을 확보하기 위해 매우 중요한 요건이다. 잔류 오스테나이트 중의 평균 Mn질량％를 페라이트 중의 평균 Mn질량％로 나눈 값이 2.0 미만에서는 잔류 오스테나이트상이 불안정해져, 연성의 효과를 기대할 수 없다.
또한, 이들 평균 Mn질량％는, EPMA(Electron Probe Micro Analyzer; 전자 프로브 마이크로 애널라이저)를 이용하여, 판두께 1/4 위치에 있어서의 압연 방향 단면의 각 상으로의 Mn의 분포 상태를 정량화하고, 30개의 잔류 오스테나이트립 및 30개의 페라이트립의 양 분석 결과의 평균값에 의해 구할 수 있다.
또한, 후술하는 바와 같이 제1 열처리 조건, 산 세정 조건 및 제2 열처리 조건을 적절히 제어함으로써, 잔류 오스테나이트 중의 평균 Mn질량％를 페라이트 중의 평균 Mn질량％로 나눈 값을 2.0 이상으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 조직에는, 잔류 오스테나이트와 페라이트 및 마르텐사이트 이외에, 펄라이트, 시멘타이트 등의 탄화물(펄라이트 중의 시멘타이트를 제외함)이, 면적률로 10％ 이하의 범위에서 포함되어도 좋아, 본 발명의 효과를 해치는 일은 없다.
다음으로, 본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판은, 상기 성분 조성으로 이루어지는 강 슬래브에 대하여, 열간 압연하고, 산 세정 후, H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 제1 열처리를 행하고, 이어서, 냉각 후, 산 세정 감량이 Fe 환산으로 0.03g/㎡ 이상 5.00g/㎡ 이하가 되는 조건으로 산 세정하고, 이어서, H2 농도가 0.05vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －10℃ 이하인 분위기 중에서, 600℃ 이상 830℃ 이하의 온도역에서 20s 이상 900s 이하 유지하는 제2 열처리를 행하고, 이어서, 냉각 후, 용융 아연 도금을 실시함으로써 제조된다. 또한, 필요에 따라서, 제1 열처리를 행하고, 냉각 후, 압하율 30％ 이상으로 냉간 압연을 실시해도 좋다. 또한, 필요에 따라서, 용융 아연 도금 처리 후의 강판에, 추가로 합금화 처리를 행해도 좋다.
본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판용 열연 강판은, 상기 성분 조성으로 이루어지는 강 슬래브에 대하여, 열간 압연하고, 산 세정 후, H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 열처리를 행함으로써 제조된다.
열연 강판의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법을 이용하면 좋다. 예를 들면, 상기 성분으로 이루어지는 강 슬래브를, 1100℃∼1400℃의 온도에서 가열하고, 그 후, 열간 압연을 실시한다. 열간 압연 공정에서는 일반적으로 조압연(rough rolling) 후, 마무리 압연 사이에 고압 물 분사에 의한 디스케일링(descaling)을 행하고, 마무리 압연 후에 코일로 권취한다.
본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판용 냉연 강판은, 상기 성분 조성으로 이루어지는 강 슬래브에 대하여, 열간 압연하고, 산 세정 후, H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 열처리를 행하고, 이어서, 냉각 후, 압하율 30％ 이상으로 냉간 압연을 실시함으로써 제조된다.
이하, 상세하게 설명한다.
제1 열처리: H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지
제1 열처리는, 강판 표면에 Mn 산화물을 형성하고, 강판 표면으로부터 5㎛ 이내에 Mn 농도가 낮은 영역을 형성하기 위해, 또한, 강판 표면으로부터 10㎛ 이상의 영역에 있어서, 오스테나이트 중으로 Mn을 농화시키기 위해 행한다.
H2는 열처리 중의 강판 표면의 Fe의 산화를 억제하기 위해 필요하다. H2 농도가 0.1vol％ 미만에서는, 열처리 중에 강판 표면의 Fe가 산화하여, 후술하는 산 세정을 행해도 Fe 산화물을 제거할 수 없어, 도금 외관이 열화한다. 한편, 25.0vol％를 초과하면 비용 상승으로 이어진다. 따라서, H2 농도는 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하로 한다.
노점이 －45℃ 미만에서는 강판 표면에서의 Mn 산화물 형성이 진행되지 않는다. 한편, 0℃를 초과하면 강판 표면에 Fe가 산화하여, 도금 외관 및 밀착성이 열화한다. 따라서, 노점은 －45℃ 이상 0℃ 이하로 한다.
제1 열처리를 650℃ 미만의 온도역 혹은 600s 미만의 유지 시간에서 행하는 경우, 오스테나이트 중으로의 Mn의 농화가 진행되지 않고, 최종 어닐링 후에 잔류 오스테나이트 중의 충분한 Mn질량％의 확보가 곤란해져, 연성이 저하한다. 또한, 강판 표면에서의 Mn 산화물 형성이 억제되기 때문에, 제2 열처리 공정에서 고용 Mn의 강판 표면으로의 확산의 억제에 필요한 Mn 결핍 영역을 형성할 수 없다. 또한, 850℃를 초과하는 온도역에서 유지하는 경우에도, 오스테나이트 중으로의 Mn의 농화가 진행되지 않고, 제2 열처리 후에 충분한 잔류 오스테나이트 중의 Mn질량％의 확보가 곤란해져, 연성이 저하한다. 21600s를 초과하여 유지하는 경우, 오스테나이트 중으로의 Mn의 농화가 포화하고, 제2 열처리 후의 연성으로의 효력치가 작아질 뿐만 아니라, 비용 상승의 요인도 된다. 또한, 강판 표면에 Mn 산화물뿐만 아니라, Fe가 고용한 산화물이 형성되고, 산 세정 후에도 잔존하여, 도금 처리 공정에서의 도금 젖음성을 열화시켜, 표면 외관을 열화시킨다.
강판 표면에 Mn 산화물을 형성하기 위해서는, 열처리 분위기에 강판 표면을 노출하는, 즉, 강판 표면을 폭로한 상태로 하는 것이 필요하다. 강판을 열처리 분위기에 노출하는 방법에 대해서는 특별히 정하지 않지만, 연속 어닐링로를 사용하는 방법이나, 강판 코일의 배치 어닐링에 있어서, 코일을 느슨하게 감음으로써, 강판 표면 사이의 간극에 적절히 분위기가 침입하는 상태인 소위 오픈 코일을 사용하는 방법을 들 수 있다.
냉각
특별히 한정하지는 않는다.
냉간 압연: 압하율 30％ 이상
제1 열처리를 행하고, 냉각 후에, 필요에 따라서 냉간 압연을 실시한다. 압하율을 30％ 이상으로 함으로써, 제2 열처리시에 오스테나이트가 미세하게 생성되고, 최종적으로 미세한 잔류 오스테나이트상이 얻어지기 때문에, 굽힘성이 향상한다.
또한, 냉간 압연을 실시함으로써, 상기 제1 열처리 공정에서 강판 표면에 형성한 Mn 산화물에 균열이 발생한다. 이에 따라, 후술하는 산 세정 공정에서 Mn 산화물의 제거를 보다 효율적으로 행할 수 있다. 이를 위해서는, 압하율은 30％ 이상, 바람직하게는 50％ 이상으로 한다.
산 세정: 산 세정 감량이 Fe 환산으로 0.03g/㎡ 이상 5.00g/㎡ 이하
강판의 표면을 청정화함과 함께 제1 열처리에 있어서 강판의 표면에 형성한 산화물(Mn 산화물)을 제거하기 위해 행하는 것이다.
산 세정 감량이 Fe 환산으로 0.03g/㎡ 미만에서는 산화물이 충분히 제거되지 않는 경우가 있다. 또한, 산 세정 감량이 5.00g/㎡를 초과하면 강판 표면의 산화물뿐만 아니라, Mn 농도가 저하한 강판 내부까지 용해되는 경우가 있어, 제2 열처리에서의 Mn 산화물 형성을 억제할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 산 세정 감량은 Fe 환산으로 0.03g/㎡ 이상 5.00g/㎡ 이하로 한다. 또한, 산 세정 감량의 Fe 환산값은 통판(通板) 전후의 산 세정액 중의 Fe 농도 변화와 통판재(processed material)의 면적으로부터 구할 수 있다.
제2 열처리: H2 농도가 0.05vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －10℃ 이하인 분위기 중에서, 600℃ 이상 830℃ 이하의 온도역에서 20s 이상 900s 이하 유지
제2 열처리는, 오스테나이트 중으로의 Mn 농화를 더욱 촉진하기 위해, 그리고 강판 표면에 용융 아연 도금을 실시함에 있어서, 표면을 활성화하기 위해 행한다.
H2는 열처리 중의 강판 표면의 Fe 산화를 억제하기 위해 필요하다. H2 농도가 0.05vol％ 미만에서는, 강판 표면의 Fe가 산화한다. 또한, H2 농도가 25.0vol％를 초과하면 비용 상승으로 이어진다. 따라서, H2 농도는 0.05vol％ 이상 25.0vol％ 이하로 한다.
또한, 분위기 중의 노점이 －10℃를 초과하면, 강판 내부의 고용 Mn이 표층으로 확산하여, 강판 표면에서 산화물을 형성하기 쉬워져, 도금 외관이 열화한다. 추가로, 고온 또한 장시간의 열처리에 있어서도 Mn 산화물의 형성을 억제하기 위해서는, 노점은 －40℃ 이하가 바람직하다.
온도가 600℃ 미만 혹은 유지 시간이 20s 미만인 경우, 오스테나이트 중으로의 Mn의 농화가 진행되지 않고, 충분한 잔류 오스테나이트의 체적률의 확보가 곤란해져, 연성이 저하한다. 한편, 온도가 830℃를 초과하는 경우에는, 오스테나이트 중으로의 Mn의 농화가 진행되지 않기 때문에, 연성이 저하할 뿐만 아니라, Mn이 강판 표면에서 산화물을 형성하기 쉬워지기 때문에, 도금 외관이 열화한다. 또한, 유지 시간이 900s를 초과하는 경우, 강판 내부의 고용 Mn이 표층으로 확산하여, 강판 표면에서 산화물을 형성하기 쉬워지기 때문에, 도금 외관이 열화한다. 따라서, 온도는 650℃ 이상 830℃ 이하, 유지 시간은 20s 이상 900s 이하로 한다.
냉각
특별히 한정되지 않지만, 냉각 속도는 2.0℃/s 이상인 것이 바람직하다.
용융 아연 도금 처리
용융 아연 도금 처리는, 강판을 용융 아연 도금욕에 침지하여 용융 아연 도금을 실시한다.
용융 아연 도금 강판을 제조하는 경우, 욕온(bath temperature)이 440℃ 이상 550℃ 이하, 욕(bath) 중 Al 농도가 0.14질량％ 이상 0.24질량％ 이하인 아연 도금욕의 사용이 바람직하다.
욕온이 440℃ 미만에서는 욕 내에 있어서의 온도 변동에 의해 저온부에서 Zn의 응고가 발생할 가능성이 있기 때문에, 도금 외관이 열화하는 경우가 있다. 550℃를 초과하면 욕의 증발이 거세고, 기화한 Zn이 로(furnace) 내로 부착되기 때문에 조업상 문제를 일으키는 경우가 있다. 또한, 도금시에 합금화가 진행되기 때문에, 과합금이 되기 쉽다.
욕 중 Al 농도가 0.14질량％ 미만이 되면 욕 중에 있어서 강판 표면에서 Fe-Zn 합금의 형성이 진행되어, 도금 밀착성이 열화하는 경우가 있다. 0.24질량％를 초과하면 욕 표면에 형성한 Al 산화물에 의한 결함이 발생하는 경우가 있다.
도금 처리 후, 합금화 처리를 행하여, 합금화 용융 아연 도금 강판을 제조하는 경우는, 욕 중 Al 농도가 0.10％ 이상 0.20％ 이하인 아연 도금욕의 사용이 바람직하다. 욕 중 Al 농도가 0.10％ 미만이 되면 Γ상이 다량으로 생성되어, 도금 밀착성(파우더링성(powdering property))이 열화하는 경우가 있다. 0.20％를 초과하면 Fe-Zn 합금화가 진행되지 않는 경우가 있다.
아연 도금층 중 Al 농도는 0.1％ 이상 3.0％ 이하가 바람직하다.
용융 아연 도금욕에는 욕 중에서의 Zn과 Fe의 합금 반응의 억제, 욕 중 드로스(dross)의 억제 등을 위해, 소정량의 Al이 첨가되어 있다. 이는, Al이 Zn보다도 우선적으로 강판 표면의 Fe와 반응하여, Fe-Al계의 합금상을 형성하여, Fe와 Zn의 합금화 반응을 억제하기 때문이다. 이 Fe-Al 합금상은 합금화를 실시하지 않는 용융 아연 도금 강판에서는 도금층 중에 Fe-Al 합금으로서 존재한다. 합금화를 실시하는 합금화 용융 아연 도금 강판에서는, Fe-Al 합금은 아연 도금층 중에 분산되어 존재한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 아연 도금층 중 Al 농도는 0.1％ 이상이 바람직하다. 한편, 과잉으로 Al을 첨가하면, 용융 아연 도금욕의 표면에 Al의 산화막이 많이 형성되어, 도금 표면의 결함의 원인이 되기 때문에, 아연 도금층 중 Al 농도는 3.0％ 이하가 바람직하다.
용융 아연 도금욕 중에서는 상기의 Al 첨가에 의해 Zn-Fe 합금 반응을 억제하고 있지만, Zn 중 근소하게 Fe가 고용하기 때문에, 도금층 중에는 0.01％ 이상의 Fe가 함유된다. 한편, 합금화를 실시하는 경우, 합금화에 의해 도금층 중에 ζ상, δ상, Γ상과 같은 Fe-Zn 합금상이 형성되지만, 단단하고 깨지기 쉬운(brittle) Γ상이 과잉으로 형성되면, 도금 밀착성이 저하한다. 이 도금 밀착성의 저하는 도금층 중의 Fe 농도가 15.00％에서 현저해진다. 이 때문에, 도금층 중의 Fe 농도는 0.01％ 이상 15.00％ 이하가 바람직하다.
합금화 처리
필요에 따라서, 도금 처리 공정 후의 강판에, 추가로 합금화 처리를 행한다. 합금화 처리의 조건은 특별히 한정되지 않지만, 합금화 처리 온도는 450℃ 이상 580℃ 이하가 바람직하다. 450℃ 미만에서는 합금화의 진행이 느리고, 580℃를 초과하면 과합금에 의해 지철 계면에 생성되는 단단하고 깨지기 쉬운 Zn-Fe 합금층(Γ상)이 다량으로 생성되어, 도금 밀착성(파우더링성)이 열화한다.
실시예
표 1에 나타내는 성분 조성을 갖고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을 전로에서 용제하고, 연속 주조법으로 슬래브로 했다. 얻어진 슬래브를 열간 압연 후 산 세정하고, 표 2, 표 3 및 표 4에 나타내는 조건으로 제1 열처리, 필요에 따라서 냉간 압연, 산 세정, 제2 열처리를 실시했다. 이어서, 용융 아연 도금 처리를 실시하고, 필요에 따라서 합금화 처리를 실시하여, 용융 아연 도금 강판(GI), 합금화 용융 아연 도금 강판(GA)을 얻었다.
얻어진 강판에 대해서, 단면 마이크로 조직, 인장 특성, 도금성(표면 외관, 도금 밀착성)에 대해서 조사를 행했다.
<단면 마이크로 조직>
강판 표면으로부터 깊이 5㎛ 이내의 Mn 농도는, EPMA(Electron Probe Micro Analyzer; 전자 프로브 마이크로 애널라이저)를 이용하여, Mn의 분포 상태를 정량화하고, 강판 표면으로부터 5㎛ 이내의 결정립 중의 양 분석 결과의 평균값으로 했다.
잔류 오스테나이트 중의 평균 Mn질량％ 및 페라이트 중의 평균 Mn질량％는, EPMA(Electron Probe Micro Analyzer; 전자 프로브 마이크로 애널라이저)를 이용하여, 판두께 1/4 위치에 있어서의 압연 방향 단면의 각 상으로의 Mn의 분포 상태를 정량화하고, 30개의 잔류 오스테나이트립 및 30개의 페라이트립의 양 분석 결과의 평균값으로 했다.
<인장 특성>
인장 시험은, 인장 방향이 강판의 압연 방향과 직각 방향이 되도록 샘플을 채취한 JIS5호 시험편을 이용하여, JIS Z 2241(2011년)에 준거하여 행하고, TS(인장 강도), EL(전체 신장)을 측정했다. 인장 특성은, TS가 590㎫급에서는 EL≥34％, TS가 780㎫급에서는 EL≥30％, TS가 980㎫급에서는 EL≥24％, TS가 1180㎫급에서는 EL≥21％이고, 또한, TS×EL≥22000㎫·％의 경우를 양호라고 판단했다.
<표면 외관>
불도금이나 핀홀(pinholes) 등의 외관 불량의 유무를 육안으로 판단하여, 외관 불량이 없는 경우에는 양호(○), 외관 불량이 약간 있지만 대체로 양호한 경우에는 대체로 양호(△), 외관 불량이 있는 경우에는 (×)라고 판정하고, 대체로 양호 이상: ○, △를 합격이라고 했다.
<도금 밀착성>
용융 아연 도금 강판의 도금 밀착성은, 볼 임펙트 시험(ball impact test)으로 평가했다. 볼 임펙트 시험을 행한 강판의 가공부를 셀로판 테이프로 박리하고, 도금층의 박리의 유무를 육안 판정했다. 또한, 볼 임펙트 시험은, 볼 질량 1.8㎏, 낙하 높이 100㎝의 조건으로 행했다.
○: 도금층의 박리 없음
×: 도금층이 박리
합금화 용융 아연 도금 강판의 도금 밀착성은, 내파우더링성을 시험함으로써 평가했다. 합금화 용융 아연 도금 강판에 폭 24㎜, 길이 40㎜의 셀로판 테이프를 붙이고, 테이프면에 90도 굽힘, 굽힘 되돌림을 실시하여, 테이프를 벗긴다. 이 도금 박리 작업을 강판 폭에 대하여 1/4, 2/4 및 3/4의 합계 3개소에서 행하고, 테이프에 부착된 강판으로부터 박리된 도금의 양을, 형광 X선에 의한 Zn 카운트 수로서 측정하여, Zn 카운트 수를 단위 길이(1m)당으로 환산한 양을, 하기 기준에 비추어 랭크 2 이하인 것을 특히 양호(○), 랭크 3인 것을 양호(△), 4 이상인 것을 불량(×)이라고 평가하고, 랭크 3 이하를 합격이라고 했다.
형광 X선 카운트 수 랭크
0 이상 2000 미만 : 1 (특히 양호)
2000 이상 5000 미만 : 2 (특히 양호)
5000 이상 8000 미만 : 3 (양호)
8000 이상 12000 미만: 4 (불량)
12000 이상 : 5 (불량)
이상에 의해 얻어진 결과를 조건과 함께 표 2, 표 3 및 표 4에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
본 발명예의 고강도 용융 아연 도금 강판은, 모두 TS가 590㎫ 이상이고, 성형성이 우수하고, 또한, 표면 외관 및 도금 밀착성도 우수하다. 한편, 비교예에서는, 표면 외관 또는 밀착성 중 적어도 한쪽의 특성이 뒤떨어진다.

Claims (10)

  1. 성분 조성은, 질량％로, C: 0.030％ 이상 0.250％ 이하, Si: 0.01％ 이상 3.00％ 이하, Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하, N: 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하, Ti: 0.005％ 이상 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
    강판 표면으로부터 깊이 5㎛ 이내의 고용 Mn 농도가 1.50질량％ 이하이고,
    추가로, 잔류 오스테나이트 중의 평균 Mn질량％를 페라이트 중의 평균 Mn질량％로 나눈 값이 2.0 이상인, 고강도 용융 아연 도금 강판.
  2. 제1항에 있어서,
    추가로, 성분 조성으로서, 질량％로, Al: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.200％ 이하, B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V: 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Sn: 0.002％ 이상 0.200％ 이하, Sb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Ta: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, REM: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는, 고강도 용융 아연 도금 강판.
  3. 성분 조성으로서, 질량％로, C: 0.030％ 이상 0.250％ 이하, Si: 0.01％ 이상 3.00％ 이하, Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하, N: 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하, Ti: 0.005％ 이상 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브에 대하여,
    열간 압연하고, 산 세정 후,
    H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점(dew point)이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 제1 열처리를 행하고,
    이어서, 냉각 후, 산 세정 감량이 Fe 환산으로 0.03g/㎡ 이상 5.00g/㎡ 이하가 되는 조건으로 산 세정하고,
    이어서, H2 농도가 0.05vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －10℃ 이하인 분위기 중에서, 600℃ 이상 830℃ 이하의 온도역에서 20s 이상 900s 이하 유지하는 제2 열처리를 행하고,
    이어서, 냉각 후, 용융 아연 도금 처리를 실시하는,
    고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 열처리를 행하고, 냉각 후, 압하율 30％ 이상으로 냉간 압연을 실시하는, 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 용융 아연 도금 처리 후의 강판에, 추가로 합금화 처리를 행하는, 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가로, 성분 조성으로서, 질량％로, Al: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.200％ 이하, B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V: 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Sn: 0.002％ 이상 0.200％ 이하, Sb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Ta: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, REM: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는, 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
  7. 성분 조성으로서, 질량％로, C: 0.030％ 이상 0.250％ 이하, Si: 0.01％ 이상 3.00％ 이하, Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하, N: 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하, Ti: 0.005％ 이상 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브에 대하여,
    열간 압연하고, 산 세정 후,
    H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 열처리를 행하는, 고강도 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    추가로, 성분 조성으로서, 질량％로, Al: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.200％ 이하, B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V: 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Sn: 0.002％ 이상 0.200％ 이하, Sb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Ta: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, REM: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는, 고강도 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 제조 방법.
  9. 성분 조성으로서, 질량％로, C: 0.030％ 이상 0.250％ 이하, Si: 0.01％ 이상 3.00％ 이하, Mn: 2.00％ 이상 10.00％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.0001％ 이상 0.0200％ 이하, N: 0.0005％ 이상 0.0100％ 이하, Ti: 0.005％ 이상 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판에 대하여,
    열간 압연하고, 산 세정 후,
    H2 농도가 0.1vol％ 이상 25.0vol％ 이하, 노점이 －45℃ 이상 0℃ 이하인 분위기 중, 강판 표면을 폭로한 상태로, 650℃ 이상 850℃ 이하의 온도역에서 600s 이상 21600s 이하 유지하는 열처리를 행하고,
    이어서, 냉각 후, 압하율 30％ 이상에서 냉간 압연을 실시하는, 고강도 용융 아연 도금 강판용 냉연 강판의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    추가로, 성분 조성으로서, 질량％로, Al: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상 0.200％ 이하, B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, V: 0.005％ 이상 0.500％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.000％ 이하, Sn: 0.002％ 이상 0.200％ 이하, Sb: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, Ta: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하, REM: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는, 고강도 용융 아연 도금 강판용 냉연 강판의 제조 방법.
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