KR20180119617A

KR20180119617A - 박강판 및 도금 강판, 그리고 열연 강판의 제조 방법, 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법, 박강판의 제조 방법 및 도금 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20180119617A
Application number: KR1020187027656A
Authority: KR
Inventors: 다츠야 나카가이토; 요시마사 후나카와; 요시히코 오노; 히로시 하세가와
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-11-02
Also published as: EP3418418A4; MX2018011889A; CN109072374A; EP3418418B1; US20190112681A1; CN109072374B; JP6443492B2; KR102157430B1; EP3418418A1; US11230744B2; WO2017168957A1; JP2018080378A; JPWO2017168957A1; JP6237956B1

Abstract

자동차 부품용 소재로서 우수한 내피로 특성을 갖고, 또한 TS 가 590 MPa 이상인 박강판과 그 제조 방법, 상기 박강판을 도금한 도금 강판, 상기 박강판을 얻기 위해서 필요한 열연 강판의 제조 방법, 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법, 도금 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 질량％ 로, C : 0.04 ％ 이상 0.15 ％ 이하, Si : 0.3 ％ 이하, Mn : 1.0 ％ 이상 2.6 ％ 이하, P : 0.1 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 0.01 ％ 이상 0.1 ％ 이하, N : 0.015 ％ 이하이고, 또한 Ti, Nb 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ％ 이상 0.2 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 강판 전체에 대한 면적률로, 50 ％ 이상의 페라이트와 10 ％ 이상 50 ％ 이하의 마텐자이트를 갖고, 강 조직의 나노 경도의 표준 편차가 1.50 GPa 이하인 강 조직을 갖고, 인장 강도가 590 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 박강판.

Description

박강판 및 도금 강판, 그리고 열연 강판의 제조 방법, 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법, 박강판의 제조 방법 및 도금 강판의 제조 방법

본 발명은 박강판 및 도금 강판, 그리고 열연 강판의 제조 방법, 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법, 박강판의 제조 방법 및 도금 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 지구 환경의 보전의 견지에서, 자동차의 연비 향상이 중요한 과제가 되고 있다. 이 때문에, 차체 재료의 고강도화에 의해 박육화 (薄肉化) 를 도모하고, 차체 그 자체를 경량화하고자 하는 움직임이 활발해지고 있다. 그러나, 강판의 고강도화는 연성의 저하, 즉 성형 가공성의 저하를 초래하므로, 고강도와 고가공성을 겸비하는 재료의 개발이 요망되고 있다. 이와 같은 요구에 대해, 지금까지 페라이트, 마텐자이트 2 상강 (DP 강) 이 개발되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1 에서는 높은 연성을 갖는 DP 강이 개시되어 있고, 또한 특허문헌 2 에서는 연성뿐만 아니라 신장 플랜지 성형성이 우수한 DP 강이 개시되어 있다.

그러나, 이와 같은 DP 강은 경질상과 연질상의 복합 조직을 기본 조직으로 하고 있기 때문에 피로 특성이 떨어진다는 문제점을 가지고 있으며, 피로 특성이 필요한 부위에서의 실용화에 대한 장해가 되고 있다.

이와 같은 문제에 대해, 특허문헌 3 에는 Ti 및 Nb 를 다량으로 첨가하여 어닐링시의 페라이트의 재결정을 억제하여 A₃ 변태점 이상의 온도까지 가열한 후, 냉각시에 페라이트-오스테나이트의 2 상역에서 60 초 이상 유지 후 Ms 점 이하까지 냉각시킴으로써, 미세한 DP 조직으로 하고, DP 강의 내피로 특성을 향상시키는 기술을 개시하고 있다.

일본 공개특허공보 소58-22332호 일본 공개특허공보 평11-350038호 일본 공개특허공보 2004-149812호

그러나, 상기 특허문헌 3 에 기재된 제조 방법에서는, Ti 나 Nb 의 다량 첨가가 필요하여 비용적으로 불리해지고, 또한 A₃ 점 이상의 높은 어닐링 온도 및 냉각 도중에서의 유지가 필요하여, 제조성에서의 과제도 크다. 또, 특허문헌 3 에서 개시되어 있는 강판의 인장 강도는 700 MPa 이하이고, 자동차의 경량화에는 추가적인 고강도화가 필요해지고 있다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 자동차 부품용 소재로서 우수한 내피로 특성을 갖고, 또한 TS 가 590 MPa 이상인 박강판과 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 함과 함께, 상기 박강판을 도금한 도금 강판을 제공하는 것, 상기 박강판을 얻기 위해서 필요한 열연 강판의 제조 방법, 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법, 도금 강판의 제조 방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기한 과제를 달성하여, 연속 어닐링 라인이나 연속 용융 아연 도금 라인을 사용하여 내피로 특성이 우수한 박강판을 제조하기 위해, 강판의 성분 조성 및 미크로 조직의 관점에서 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 면적률로, 50 ％ 이상의 페라이트와 10 ％ 이상의 마텐자이트를 갖고, 강판 조직의 나노 경도의 표준 편차를 1.50 GPa 이하로 함으로써, 우수한 내피로 특성을 갖는 박강판을 얻는 것이 가능한 것을 알아내었다.

여기서 나노 경도란, Hysitron 사의 TRIBOSCOPE 를 사용하여, 하중 1000 μN 으로 측정하는 경도이다. 구체적으로는, 5 ㎛ 피치로 7 점을 7 열 정도의 합계 50 점 전후 측정하고, 그 표준 편차를 구하였다. 자세한 것은 실시예에서 서술한다.

미크로 조직의 경도 측정 수법으로는 비커스 경도가 유명하다. 그러나, 비커스 경도 측정에서는 부하 하중의 최소값이 0.5 gF 정도이고, 경질인 마텐자이트에서도 압흔 사이즈는 1 ∼ 2 ㎛ 가 되기 때문에, 미세한 상의 경도 측정은 곤란하다. 즉, 비커스 경도 측정에서는 각 상마다의 경도의 측정이 어렵기 때문에, 마텐자이트와 페라이트와 같은, 연질상과 경질상의 양방의 상을 포함한 경도 측정이 된다. 이에 대해, 나노 경도 측정은 미세한 상의 경도 측정이 가능하기 때문에, 각 상마다의 경도의 측정이 가능해진다. 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 나노 경도의 표준 편차를 작게하는, 즉 연질상의 경도를 상승시켜 조직 내의 경도 분포를 균일하게 함으로써, 피로 강도가 향상되는 것을 알아내었다.

본 발명은 상기한 지견에 기초하는 것으로, 그 구성은 이하와 같다.

[1] 질량％ 로, C : 0.04 ％ 이상 0.15 ％ 이하, Si : 0.3 ％ 이하, Mn : 1.0 ％ 이상 2.6 ％ 이하, P : 0.1 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 0.01 ％ 이상 0.1 ％ 이하, N : 0.015 ％ 이하이고, 또한 Ti, Nb 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ％ 이상 0.2 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 강판 전체에 대한 면적률로, 50 ％ 이상의 페라이트와 10 ％ 이상 50 ％ 이하의 마텐자이트를 갖고, 강 조직의 나노 경도의 표준 편차가 1.50 GPa 이하인 강 조직을 갖고, 인장 강도가 590 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 박강판.

[2] 상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Cr : 0.05 ％ 이상 1.0 ％ 이하, Mo : 0.05 ％ 이상 1.0 ％ 이하, V : 0.01 ％ 이상 1.0 ％ 이하에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 박강판.

[3] 상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, B : 0.0003 ％ 이상 0.005 ％ 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2] 에 기재된 박강판.

[4] 상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Sb : 0.003 ％ 이상 0.03 ％ 이하에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 박강판.

[5] [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 박강판의 표면에 도금층을 구비하는 것을 특징으로 하는 도금 강판.

[6] [5] 에 기재된 도금층이 용융 아연 도금층인 것을 특징으로 하는 도금 강판.

[7] [6] 에 기재된 용융 아연 도금층이 합금화 용융 아연 도금층인 것을 특징으로 하는 도금 강판.

[8] [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 800 ℃ 이상 1350 ℃ 이하의 온도로 가열하고 800 ℃ 이상의 마무리 압연 온도에서 마무리 압연을 실시한 후, 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하의 권취 온도에서 권취하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.

[9] [8] 에 기재된 제조 방법으로 얻어진 열연 강판을, 냉간 압하율을 30 ∼ 95 ％ 로 냉간 압연하는 것을 특징으로 하는 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법.

[10] [9] 에 기재된 제조 방법으로 얻어진 냉연 풀 하드 강판을, 600 ℃ 이상의 온도역에서의 노점을 -40 ℃ 이하로 하고, 500 ℃ ∼ Ac₁ 변태점에 있어서의 평균 가열 속도를 10 ℃／s 이상으로 730 ∼ 900 ℃ 까지 가열하여 10 초 이상 유지한 후, 냉각 과정에 있어서 750 ℃ 에서 550 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 3 ℃／s 이상으로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 박강판의 제조 방법.

[11] [10] 에 기재된 제조 방법으로 얻어진 박강판에 도금 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 도금 강판의 제조 방법.

[12] [11] 에 기재된 제조 방법에 있어서, 도금 처리는 용융 아연 도금 처리인 것을 특징으로 하는 도금 강판의 제조 방법.

[13] [12] 에 기재된 제조 방법에 있어서, 용융 아연 도금 처리 후, 추가로 480 ∼ 560 ℃ 의 온도역에서 5 ∼ 60 s 의 합금화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 도금 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 인장 강도가 590 MPa 이상인 고강도이고 피로 특성이 우수한 박강판을 얻을 수 있다.

도 1 은, 강판 조직의 나노 경도의 표준 편차와 FL/TS 의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.

본 발명은, 박강판 및 도금 강판, 그리고 열연 강판의 제조 방법, 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법, 박강판의 제조 방법 및 도금 강판의 제조 방법이다. 먼저, 이들의 관계에 대해 설명한다.

본 발명의 박강판은, 슬래브 등의 강 소재로부터 출발하여, 열연 강판, 냉연 풀 하드 강판이 되는 제조 과정을 거쳐 박강판이 된다. 또한 본 발명의 도금 강판은 상기 박강판을 도금하여 도금 강판이 된다.

또, 본 발명의 열연 강판의 제조 방법은, 상기 과정의 열연 강판을 얻을 때까지의 제조 방법이다.

본 발명의 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법은, 상기 과정에 있어서 열연 강판으로부터 냉연 풀 하드 강판을 얻을 때까지의 제조 방법이다.

본 발명의 박강판의 제조 방법은, 상기 과정에 있어서 냉연 풀 하드 강판으로부터 박강판을 얻을 때까지의 제조 방법이다.

본 발명의 도금 강판의 제조 방법은, 상기 과정에 있어서 박강판으로부터 도금 강판을 얻을 때까지의 제조 방법이다.

상기 관계가 있으므로, 열연 강판, 냉연 풀 하드 강판, 박강판, 도금 강판의 성분 조성은 공통되고, 박강판, 도금 강판의 강 조직이 공통된다. 이하, 공통 사항, 열연 강판, 박강판, 도금 강판, 제조 방법의 순서로 설명한다.

<박강판, 도금 강판의 성분 조성>

박강판, 도금 강판의 성분 조성은, 질량％ 로, C : 0.04 ％ 이상 0.15 ％ 이하, Si : 0.3 ％ 이하, Mn : 1.0 ％ 이상 2.6 ％ 이하, P : 0.1 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 0.01 ％ 이상 0.1 ％ 이하, N : 0.015 ％ 이하이고, 또한 Ti, Nb 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ％ 이상 0.2 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

추가로 상기 성분 조성은, 질량％ 로, Cr : 0.05 ％ 이상 1.0 ％ 이하, Mo : 0.05 ％ 이상 1.0 ％ 이하, V : 0.01 ％ 이상 1.0 ％ 이하에서 선택되는 적어도 1 종을 함유해도 된다.

추가로 상기 성분 조성은, 질량％ 로, B : 0.0003 ％ 이상 0.005 ％ 이하를 함유해도 된다.

추가로 상기 성분 조성은, 질량％ 로, Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Sb : 0.003 ％ 이상 0.03 ％ 이하에서 선택되는 적어도 1 종을 함유해도 된다.

이하, 각 성분에 대해 설명한다. 하기의 설명에 있어서 성분의 함유량을 나타내는 「％」 는 「질량％」 를 의미한다.

C : 0.04 ％ 이상 0.15 ％ 이하

C 는 마텐자이트를 생성시켜 DP 조직으로 하기 위해서 필요한 원소이다. C 함유량이 0.04 ％ 미만에서는 원하는 마텐자이트량을 얻을 수 없고, 한편, 0.15 ％ 를 초과하면 용접성의 저하를 초래한다. 그 때문에, C 함유량은 0.04 ％ 이상 0.15 ％ 이하의 범위로 제한한다. 하한은, 바람직하게는 0.06 ％ 이상이다. 상한은, 바람직하게는 0.12 ％ 이하이다.

Si : 0.3 ％ 이하

Si 는 강의 강화에 유효한 원소이다. 그러나, Si 함유량이 0.3 ％ 를 초과하면 열연시에 발생하는 적스케일에서 기인하여, 어닐링 후의 강판의 피로 특성의 저하로 연결된다. 그 때문에, Si 함유량은 0.3 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.1 ％ 이하이다.

Mn : 1.0 ％ 이상 2.6 ％ 이하

Mn 은, 강의 강화에 유효한 원소이다. 또, 오스테나이트를 안정화시키는 원소이고, 어닐링 후의 냉각시에 펄라이트의 생성을 억제하고 마텐자이트의 생성에 유효하게 작용한다. 이 때문에, Mn 은 1.0 ％ 이상의 함유가 필요하다. 한편, 2.6 ％ 를 초과하여 과잉으로 함유하면, 마텐자이트가 과도하게 생성되어 성형성의 저하를 초래한다. 따라서, Mn 함유량은 1.0 ％ 이상 2.6 ％ 이하로 한다. 하한은, 바람직하게는 1.4 ％ 이상이다. 상한은, 바람직하게는 2.2 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.2 ％ 미만이고, 더욱 바람직하게는 2.1 ％ 이하이다.

P : 0.1 ％ 이하

P 는, 강의 강화에 유효한 원소이지만, 0.1 ％ 를 초과하여 과잉으로 함유하면, 가공성이나 인성의 저하를 초래한다. 따라서, P 함유량은 0.1 ％ 이하로 한다.

S : 0.01 ％ 이하

S 는, MnS 등의 개재물로 되어 성형성의 저하를 초래하므로 최대한 낮은 편이 바람직하지만, 제조 비용 면에서 S 함유량은 0.01 ％ 이하로 한다.

Al : 0.01 ％ 이상 0.1 ％ 이하

Al 은 탈산제로서 작용하고, 강의 청정도에 유효한 원소이고, 탈산 공정에서 함유하는 것이 바람직하다. 여기서, Al 함유량이 0.01 ％ 에 미치지 않으면 그 효과가 부족해지므로, 하한을 0.01 ％ 로 한다. 그러나, Al 의 과잉인 함유는 제강시에 있어서의 슬래브 품질을 열화시킨다. 따라서, Al 함유량은 0.1 ％ 이하로 한다.

N : 0.015 ％ 이하

N 이 0.015 ％ 를 초과하면 강판 내부에 조대 (粗大) 한 AlN 이 증가하여 피로 특성이 저하된다. 그 때문에 N 함유량은 0.015 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.010 ％ 이하이다.

Ti, Nb 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ％ 이상 0.2 ％ 이하

Ti, Nb 는 탄질화물을 형성하여 강을 석출 강화에 의해 고강도화하는 작용을 갖는다. 또한 TiC 나 NbC 의 석출에 의해 페라이트의 재결정이 억제되고, 그것이 후술하는 바와 같은 피로 특성의 향상으로 연결된다. 이와 같은 효과는 Ti 와 Nb 의 함유량의 합계가 0.01 ％ 이상에서 얻어진다. 그러나, Ti 와 Nb 의 함유량의 합계가 0.2 ％ 를 초과하면 그 효과가 포화될뿐만 아니라 성형성의 저하를 초래한다. 이 때문에, Ti 와 Nb 의 함유량의 합계는 0.01 ％ 이상 0.2 ％ 이하로 한다. 하한은, 바람직하게는 0.03 ％ 이상이다. 상한은, 바람직하게는 0.1 ％ 이하이다.

본 발명에 있어서의 박강판, 도금 강판은, 상기의 성분 조성을 기본 성분으로 한다.

본 발명에서는, 필요에 따라, Cr, Mo, V 에서 선택되는 적어도 1 종을 함유해도 된다.

Cr : 0.05 ％ 이상 1.0 ％ 이하, Mo : 0.05 ％ 이상 1.0 ％ 이하, V : 0.01 ％ 이상 1.0 ％ 이하

Cr, Mo, V 는 퀀칭성을 높이고, 강의 강화에 유효한 원소이다. 그 효과는, Cr : 0.05 ％ 이상, Mo : 0.05 이상, V : 0.01 ％ 이상에서 얻어진다. 그러나, 각각 Cr : 1.0 ％, Mo : 1.0 ％, V : 1.0 ％ 를 초과하여 과잉으로 함유하면, 성형성이 저하된다. 따라서, 이들 원소를 함유하는 경우에는, 상한은 각각 1.0 ％ 이하로 한다. Cr 함유량에 대해서는, 하한은 더욱 바람직하게는 0.1 ％ 이상이고, 상한은 더욱 바람직하게는 0.5 ％ 이하이다. Mo 함유량에 대해서는, 하한은 더욱 바람직하게는 0.1 ％ 이상이고, 상한은 더욱 바람직하게는 0.5 ％ 이하이다. V 함유량에 대해서는, 하한은 더욱 바람직하게는 0.02 ％ 이상이고, 상한은 더욱 바람직하게는 0.5 ％ 이하이다.

추가로 필요에 따라, B 를 함유해도 된다.

B : 0.0003 ％ 이상 0.005 ％ 이하

B 는 퀀칭성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이고, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 작용은 B 함유량이 0.0003 ％ 이상에서 얻어진다. 그러나, 0.005 ％ 를 초과하여 함유하면 그 효과가 포화되어 비용 상승이 된다. 따라서, 함유하는 경우에는 0.0003 ％ 이상 0.005 ％ 이하로 한다. 하한은, 더욱 바람직하게는 0.0005 ％ 이상이다. 상한은, 더욱 바람직하게는 0.003 ％ 이하이다.

추가로 필요에 따라, Ca, Sb 에서 선택되는 적어도 1 종을 함유해도 된다.

Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하

Ca 는 황화물의 형상을 구상화하여 성형성에의 황화물의 악영향을 개선하기 위해서 유효한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.001 ％ 이상 필요하다. 그러나, 과잉인 함유는, 개재물 등의 증가를 일으켜 표면 및 내부 결함 등을 일으킨다. 따라서, Ca 를 함유하는 경우에는, 그 함유량을 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하로 한다.

Sb : 0.003 ％ 이상 0.03 ％ 이하

Sb 는 강판 표층부에 생기는 탈탄층을 억제하여 피로 특성을 향상시키는 효과를 갖는다. 이와 같은 효과의 발현을 위해서는, Sb 함유량을 0.003 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, Sb 함유량이 0.03 ％ 를 초과하면 강판 제조시에 압연 하중의 증대를 초래하여, 생산성의 저하가 염려된다. 따라서, Sb 를 함유하는 경우에는, 그 함유량을 0.003 ％ 이상 0.03 ％ 이하로 한다. 하한은, 더욱 바람직하게는 0.005 ％ 이상이다. 상한은, 더욱 바람직하게는 0.01 ％ 이하이다.

잔부는, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

다음으로, 박강판, 도금 강판의 강판 조직에 대해 설명한다.

페라이트의 면적률 : 50 ％ 이상

양호한 연성을 확보하기 위해서는, 페라이트는, 강판 전체에 대한 면적률로 50 ％ 이상 필요하다. 바람직하게는 60 ％ 이상이다.

마텐자이트의 면적률 : 10 ％ 이상 50 ％ 이하

마텐자이트는 강의 고강도화에 작용하고, 원하는 강도를 얻기 위해서는, 강판 전체에 대한 면적률로 10 ％ 이상 필요하다. 그러나, 면적률로 50 ％ 를 초과하면 과도하게 강도가 상승하여 성형성이 저하된다. 그 때문에 마텐자이트의 면적률은 10 ％ 이상 50 ％ 이하로 한다. 하한은, 바람직하게는 15 ％ 이상이다. 상한은, 바람직하게는 40 ％ 이하이다.

페라이트와 마텐자이트의 합계는 85 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 상 구성을 만족시키고 있으면 되고, 상기 이외의 상으로서, 베이나이트, 잔류 오스테나이트 또는 펄라이트 등의 상을 포함해도 상관없다. 단, 잔류 오스테나이트는, 3.0 ％ 미만이 바람직하고, 2.0 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

강판 조직의 나노 경도의 표준 편차가 1.50 GPa 이하

나노 경도의 표준 편차가 1.50 GPa 를 초과하면 원하는 피로 특성이 얻어지지 않기 때문에, 1.50 GPa 이하로 한다. 바람직하게는 1.3 GPa 이하이다. 또한, 표준 편차 σ 는, n 개의 경도 데이터 x 에 대해, 식 (1) 에 의해 구한다.

σ = √((nΣx² - (Σx)²)/(n(n - 1))) … (1)

<박강판>

박강판의 성분 조성 및 강 조직은 상기와 같다. 또, 박강판의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 통상, 0.7 ∼ 2.3 ㎜ 이다.

<도금 강판>

본 발명의 도금 강판은, 본 발명의 박강판 상에 도금층을 구비하는 도금 강판이다. 도금층의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 용융 도금층, 전기 도금층 중 어느 것이어도 된다. 또, 도금층은 합금화된 도금층이어도 된다. 도금층은 아연 도금층이 바람직하다. 아연 도금층은 Al 이나 Mg 를 함유해도 된다. 또, 용융 아연-알루미늄-마그네슘 합금 도금 (Zn-Al-Mg 도금층) 도 바람직하다. 이 경우, Al 함유량을 1 질량％ 이상 22 질량％ 이하, Mg 함유량을 0.1 질량％ 이상 10 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 Si, Ni, Ce, La 에서 선택되는 1 종 이상을 합계로 1 ％ 이하 함유하고 있어도 된다. 또한, 도금 금속은 특별히 한정되지 않기 때문에, 상기와 같은 Zn 도금 이외에, Al 도금 등이어도 된다.

또, 도금층의 조성도 특별히 한정되지 않고, 일반적인 것이면 된다. 예를 들어, 편면당의 도금 부착량이 20 ∼ 80 g/㎡ 인 용융 아연 도금층, 이것이 추가로 합금화된 합금화 용융 아연 도금층을 갖는 것이 바람직하다. 또, 도금층이 용융 아연 도금층인 경우에는 도금층 중의 Fe 함유량이 7 질량％ 미만이고, 합금화 용융 아연 도금층인 경우에는 도금층 중의 Fe 함유량은 7 ∼ 15 질량％ 이다.

<열연 강판의 제조 방법>

다음으로 제조 조건에 대해 설명한다.

본 발명의 열연 강판의 제조 방법은, 상기의 「박강판, 도금 강판의 성분 조성」 에서 설명한 성분 조성을 갖는 강을 전로 (轉爐) 등에서 용제하고, 연속 주조법 등으로 슬래브로 한다. 이 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 한 후, 산세하고, 냉간 압연을 실시하여 제조한 냉연 풀 하드 강판에 연속 어닐링을 실시한다. 강판의 표면에 도금을 실시하지 않는 경우에는 연속 어닐링 라인 (CAL) 으로 어닐링을 실시하고, 용융 아연 도금 또는 합금화 용융 아연 도금을 실시하는 경우에는 연속 용융 아연 도금 라인 (CGL) 으로 어닐링을 실시한다.

이하, 각 조건에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 온도는 특별히 언급하지 않는 한 강판 표면 온도로 한다. 강판 표면 온도는 방사 온도계 등을 사용하여 측정할 수 있다. 또, 평균 냉각 속도는, (냉각 전의 표면 온도 - 냉각 후의 표면 온도)/냉각 시간으로 한다.

강 슬래브의 제조

상기 강 슬래브 제조를 위한 용제 방법은 특별히 한정되지 않고, 전로, 전기로 등, 공지된 용제 방법을 채용할 수 있다. 또, 진공 탈가스로에서 2 차 정련을 실시해도 된다. 그 후, 생산성이나 품질상의 문제로부터 연속 주조법에 의해 슬래브 (강 소재) 로 하는 것이 바람직하다. 또, 조괴-분괴 압연법, 박슬래브 연주법 (連鑄法) 등, 공지된 주조 방법으로 슬래브로 해도 된다.

열간 압연 조건

본 발명의 열간 압연 조건은, 강 슬래브를 1200 ℃ 이상 1350 ℃ 이하의 온도로 가열하고 800 ℃ 이상의 마무리 압연 온도에서 마무리 압연을 실시한 후, 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하의 권취 온도에서 권취하는 방법이다.

슬래브 가열 온도 : 1200 ℃ 이상 1350 ℃ 이하

슬래브의 상태에서는 Ti 및 Nb 는 조대한 TiC 나 NbC 로서 존재하고 있고, 그것을 일단 녹여 열연시에 미세하게 재석출시킬 필요가 있다. 그러기 위해서는 슬래브 가열 온도를 1200 ℃ 이상으로 할 필요가 있고, 가열 온도가 1350 ℃ 를 초과하면 스케일의 과도한 생성에 의해 수율이 저하되기 때문에, 슬래브 가열 온도는 1200 ℃ 이상 1350 ℃ 이하로 한다. 하한은, 바람직하게는 1230 ℃ 이상이다. 상한은, 바람직하게는 1300 ℃ 이하이다.

마무리 압연 온도 : 800 ℃ 이상

마무리 압연 온도가 800 ℃ 를 하회하면, 압연 중에 페라이트가 생성됨으로써, 그에 따라 석출되는 TiC 나 NbC 의 조대화에 의해 강 조직의 나노 경도의 표준 편차를 1.50 GPa 이하로 할 수 없다. 따라서, 마무리 압연 온도는 800 ℃ 이상으로 한다. 바람직하게는 830 ℃ 이상이다.

권취 온도 : 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하

권취 온도가 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하인 범위 내로 함으로써, 강 조직의 나노 경도의 표준 편차를 1.50 GPa 이하로 할 수 있다. 권취 온도가 650 ℃ 를 초과하면, 재석출한 TiC 나 NbC 가 조대화되어 어닐링시의 페라이트의 재결정 억제에 유효하게 작용하지 않게 되고, 또 권취 온도가 400 ℃ 미만에서는 열연판의 형상이 악화되거나, 열연판의 퀀칭 상태가 과도해지고, 아울러 불균일해지기 때문에, 어느 경우에도, 강 조직의 나노 경도의 표준 편차가 1.50 GPa 이하로 할 수 없다. 따라서, 권취 온도는 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하로 한다. 하한은, 바람직하게는 450 ℃ 이상이다. 상한은, 바람직하게는 600 ℃ 이하이다.

<냉연 풀 하드 강판의 제조 방법>

본 발명의 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법은, 상기 제조 방법으로 얻어진 열연 강판을 냉간 압연하는 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법이다.

냉간 압연 조건은, 조직을 균일화하여 강 조직의 나노 경도의 표준 편차를 1.50 GPa 이하로 하기 위해서 냉간 압하율을 30 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 단, 냉간 압하율이 95 ％ 를 초과하면 압연의 부하가 과도하게 증대되어 생산성을 저해한다. 따라서, 냉간 압하율은 30 ∼ 95 ％ 로 한다. 하한은, 바람직하게는 40 ％ 이상이다. 상한은, 바람직하게는 70 ％ 이하이다.

또한, 상기 냉간 압연의 전에 산세를 실시해도 된다. 산세 조건은 적절히 설정하면 된다.

<박강판의 제조 방법>

본 발명의 박강판의 제조 방법은, 상기 제조 방법으로 얻어진 냉연 풀 하드 강판을, 600 ℃ 이상의 온도역에서의 노점을 -40 ℃ 이하로 하고, 500 ℃ ∼ Ac₁ 변태점에 있어서의 평균 가열 속도를 10 ℃／s 이상으로 730 ∼ 900 ℃ 까지 가열하여 10 초 이상 유지한 후, 냉각 과정에 있어서 750 ℃ 에서 550 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 3 ℃／s 이상으로 냉각시키는 방법이다.

500 ℃ ∼ Ac₁ 변태점에 있어서의 평균 가열 속도를 10 ℃／s 이상

본 발명의 강에 있어서의 재결정 온도역인 500 ℃ 내지 Ac₁ 변태점에 있어서의 평균 가열 속도를 10 ℃／s 이상으로 함으로써, 가열 승온시의 페라이트의 재결정이 억제된 채로 α → γ 의 역변태가 발생한다. 그 결과, 어닐링시의 조직은 미재결정 페라이트와 오스테나이트의 2 상 조직이 되고, 어닐링 후에는 미재결정 페라이트와 마텐자이트의 DP 조직이 된다. 이와 같은 미재결정 페라이트는 재결정 페라이트에 비해 입 내에 전위를 많이 함유하여 경도가 높아짐으로써 나노 경도의 표준 편차가 작아지고, 내피로 특성이 향상된다. DP 조직에 있어서의 페라이트의 강화에 의해, 피로 균열의 발생과 그 진전이 억제되고, 피로 특성의 향상에 유효하게 작용한다. 500 ℃ ∼ Ac₁ 변태점에 있어서의 평균 가열 속도는, 바람직하게는 15 ℃／s 이상이다. 더욱 바람직하게는 20 ℃／s 이상이다.

730 ∼ 900 ℃ 까지 가열하여 10 초 이상 유지

가열 온도가 730 ℃ 미만 혹은 유지 시간이 10 초 미만에서는 재오스테나이트화가 불충분해져 어닐링 후에 원하는 마텐자이트량이 얻어지지 않는다. 한편, 900 ℃ 를 상회하면 재오스테나이트화가 과도하게 진행됨으로써 미재결정 페라이트가 감소하고, 어닐링 후의 강판의 내피로 특성이 저하된다. 그 때문에, 가열 조건은 730 ∼ 900 ℃ 에서 10 초 이상으로 한다. 바람직하게는 760 ∼ 850 ℃ 에서 30 초 이상이다.

또한, Ac₁ 변태점 이상의 온도역에 있어서의 가열 속도에 대해, 특별히 한정되지 않는다.

750 ℃ 에서 550 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 3 ℃／s 이상

평균 냉각 속도가 3 ℃／s 미만에서는 냉각시에 펄라이트가 생성되어 어닐링 후에 원하는 양의 마텐자이트를 얻을 수 없게 되기 때문에, 평균 냉각 속도는 3 ℃／s 이상으로 한다. 바람직하게는 5 ℃／s 이상이다.

600 ℃ 이상의 온도역에서의 노점을 -40 ℃ 이하

또, 600 ℃ 이상의 온도역에서의 노점을 -40 ℃ 이하로 함으로써, 어닐링 중의 강판 표면으로부터의 탈탄을 억제할 수 있고, 본 발명에서 규정하는 590 MPa 이상의 인장 강도를 안정적으로 제조할 수 있다. 600 ℃ 이상의 온도역에서의 노점이 -40 ℃ 를 초과하는 고노점인 경우에는, 상기한 강판 표면으로부터의 탈탄에 의해 강판의 강도가 상기한 기준을 하회하는 경우가 나온다. 따라서, 600 ℃ 이상의 온도역에서의 노점은 -40 ℃ 이하로 정한다. 분위기의 노점의 하한은 특별히 규정하지는 않지만, -80 ℃ 미만에서는 효과가 포화되고, 비용면에서 불리해지기 때문에, -80 ℃ 이상이 바람직하다. 또한, 상기 온도역의 온도는 강판 표면 온도를 기준으로 한다. 즉, 강판 표면 온도가 상기 온도역에 있는 경우에, 노점을 상기 범위로 조정한다.

<도금 강판의 제조 방법>

본 발명의 도금 강판의 제조 방법은, 박강판에 도금을 실시하는 방법이다. 예를 들어, 도금 처리로는, 용융 아연 도금 처리, 용융 아연 도금 후에 합금화를 실시하는 처리를 예시할 수 있다. 또, 어닐링과 아연 도금을 1 라인으로 연속해서 실시해도 된다. 그 밖에, Zn-Ni 전기 합금 도금 등의 전기 도금에 의해, 도금층을 형성해도 되고, 용융 아연-알루미늄-마그네슘 합금 도금을 실시해도 된다. 또, 상기 서술한 도금층의 설명에서 기재된 바와 같이, Zn 도금이 바람직하지만, Al 도금 등의 다른 금속을 사용한 도금 처리이어도 된다.

또한, 도금 처리 조건에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 용융 아연 도금 처리를 실시하는 경우, 용융 아연 도금 후의 합금화 처리 조건은, 480 ∼ 560 ℃ 의 온도역에서 5 ∼ 60 s 로 하는 것이 바람직하다. 온도가 480 ℃ 미만, 혹은 시간이 5 s 미만에서는 도금의 합금화가 충분히 진행되지 않고, 반대로 온도가 560 ℃ 를 초과하거나, 시간이 60 s 를 초과하면 과도하게 합금화가 진행되어 도금의 파우더링성이 저하된다. 그 때문에 합금화 조건은 480 ∼ 560 ℃ 에서 5 ∼ 60 s 로 한다. 바람직하게는 500 ∼ 540 ℃ 에서 10 ∼ 40 s 이다.

또, CGL 의 가열 및 유지띠의 노점에 대해서는, 도금성의 관점에서 -20 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

실시예 1

표 1 에 나타내는 성분 조성을 갖는 강을 전로로 용제하고, 연속 주조법으로 슬래브로 하였다. 얻어진 슬래브를 표 2 에 나타내는 조건으로 판두께 3.0 ㎜ 까지 열간 압연하였다. 이어서, 산세 후, 판두께 1.4 ㎜ 로 냉간 압연하여 냉연 강판을 제조하고 어닐링에 제공하였다. 어닐링은 비도금 강판에 대해서는 연속 어닐링 라인 (CAL) 으로 실시하고, 용융 아연 도금 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판에 대해서는 연속 용융 아연 도금 라인 (CGL) 으로 실시하였다. CAL 및 CGL 의 통판 조건을 표 2 에 나타낸다. 용융 아연 도금 처리의 조건은, 욕온 475 ℃ 의 도금욕에 강판을 침지시킨 후, 끌어올리고, 가스 와이핑에 의해 도금의 부착량을 여러 가지 조정하였다. 또, 일부의 강판에 대해서는 표 2 에 나타내는 조건으로 합금화 처리를 실시하였다. Ac₁ 변태점은 일본 금속 학회편 「철강 재료」 p43 (1985, 마루젠) 에 기재된 하기 식으로부터 구하였다.

Ac1 (℃) = 723 - 10.7 × (％Mn) + 29.1 × (％Si) + 16.9 × (％Cr)

또한, 상기 식에 있어서, (％Mn), (％Si), (％Cr) 은 각 성분의 함유량을 나타낸다.

상기와 같이 얻어진 강판에 대해, 인장 특성, 피로 특성, 강판 조직, 나노 경도를 이하의 요령으로 측정하였다.

인장 특성은, 강판의 압연 방향과 직각 방향으로부터 채취한 JIS 5 호 시험편을 사용하여, 변형 속도 10^-3/s 로 인장 시험을 실시하고, 인장 강도 (TS), 신장 (El) 을 측정하였다. TS 가 590 MPa 이상, TS 와 EL 의 곱이 15000 MPa·％ 이상을 합격으로 하였다.

피로 특성은 주파수 20 ㎐ 의 양진동 평면 굽힘 시험법에 의해 피로 한도 (FL) 를 측정하고, 인장 강도 (TS) 와의 비 (FL/TS) 에 의해 피로 특성을 평가하였다. FL/TS 가 0.48 이상을 합격으로 하였다.

강판 단면 조직은 1 ％ 나이탈 용액으로 조직을 현출 (現出) 하고, 판두께 1/4 위치 (표면으로부터 판두께의 4 분의 1 에 상당하는 깊이의 위치) 를, 주사형 전자 현미경 (SEM) 을 사용하여 배율 3000 배로 관찰하고, 촬영한 조직 사진으로부터 페라이트와 마텐자이트의 면적률을 정량화하였다.

나노 경도는 표면으로부터 판두께 1/4 위치 (표면으로부터 판두께의 4 분의 1 에 상당하는 깊이의 위치) 에서 측정을 실시하고, Hysitron 사의 TRIBOSCOPE 를 사용하여 3 ∼ 5 ㎛ 간격으로 7 점 × 7 ∼ 8 점으로 49 ∼ 56 점 측정하였다. 압흔은 1 변이 300 ∼ 800 ㎚ 인 삼각형이 되도록, 부하 하중을 주로 1000 μN 으로 하고, 일부 압흔이 800 ㎚ 를 초과하는 경우에는 500 μN 으로 하였다. 측정은 결정립계나 이상 경계를 제외한 위치에서 실시하였다. 표준 편차 σ 는 n 개의 경도 데이터 x 에 대해, 전술한 식 (1) 에 의해 구하였다.

결과를 표 3 에 나타낸다.

표 3 에 나타내는 바와 같이, 본 발명예는 모두, 인장 강도가 590 MPa 이상인 고강도이고 피로 특성이 우수하다. 또, 강판 조직의 나노 경도의 표준 편차와 FL/TS 의 관계를 도 1 에 나타낸다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명예는 FL/TS 가 0.48 이상이고 피로 특성이 우수한 것을 알 수 있다. 또한 500 ℃ ∼ Ac₁ 변태점에 있어서의 평균 가열 속도를 20 ℃／s 이상의 발명예는, FL/TS 가 높고, 피로 특성이 더욱 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 지철 표층도 동일한 측정을 실시한 결과, 본 발명예에서는 나노 경도의 표준 편차 σ 는 1.50 GPa 이하이었다. 한편, 노점이 -40 ℃ 초과가 되는 조건에서는, 표면의 나노 경도의 표준 편차 σ 는 1.50 GPa 초과이었다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.04 ％ 이상 0.15 ％ 이하,
Si : 0.3 ％ 이하,
Mn : 1.0 ％ 이상 2.6 ％ 이하,
P : 0.1 ％ 이하,
S : 0.01 ％ 이하,
Al : 0.01 ％ 이상 0.1 ％ 이하,
N : 0.015 ％ 이하이고, 또한
Ti, Nb 중 1 종 또는 2 종을 합계로 0.01 ％ 이상 0.2 ％ 이하를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과,
강판 전체에 대한 면적률로, 50 ％ 이상의 페라이트와 10 ％ 이상 50 ％ 이하의 마텐자이트를 갖고,
강 조직의 나노 경도의 표준 편차가 1.50 GPa 이하인 강 조직을 갖고, 인장 강도가 590 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 박강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로, 질량％ 로,
Cr : 0.05 ％ 이상 1.0 ％ 이하,
Mo : 0.05 ％ 이상 1.0 ％ 이하,
V : 0.01 ％ 이상 1.0 ％ 이하에서 선택되는 적어도 1 종
을 함유하는 것을 특징으로 하는 박강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로, 질량％ 로,
B : 0.0003 ％ 이상 0.005 ％ 이하
를 함유하는 것을 특징으로 하는 박강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로, 질량％ 로,
Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하,
Sb : 0.003 ％ 이상 0.03 ％ 이하에서 선택되는 적어도 1 종
을 함유하는 것을 특징으로 하는 박강판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 박강판의 표면에 도금층을 구비하는 것을 특징으로 하는 도금 강판.
제 5 항에 기재된 도금층이 용융 아연 도금층인 것을 특징으로 하는 도금 강판.
제 6 항에 기재된 용융 아연 도금층이 합금화 용융 아연 도금층인 것을 특징으로 하는 도금 강판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 1200 ℃ 이상 1350 ℃ 이하의 온도로 가열하고 800 ℃ 이상의 마무리 압연 온도에서 마무리 압연을 실시한 후, 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하의 권취 온도에서 권취하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.
제 8 항에 기재된 제조 방법으로 얻어진 열연 강판을, 냉간 압하율을 30 ∼ 95 ％ 로 냉간 압연하는 것을 특징으로 하는 냉연 풀 하드 강판의 제조 방법.
제 9 항에 기재된 제조 방법으로 얻어진 냉연 풀 하드 강판을, 600 ℃ 이상의 온도역에서의 노점을 -40 ℃ 이하로 하고, 500 ℃ ∼ Ac₁ 변태점에 있어서의 평균 가열 속도를 10 ℃／s 이상으로 730 ∼ 900 ℃ 까지 가열하여 10 초 이상 유지한 후, 냉각 과정에 있어서 750 ℃ 에서 550 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 3 ℃／s 이상으로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 박강판의 제조 방법.
제 10 항에 기재된 제조 방법으로 얻어진 박강판에 도금 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 도금 강판의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
도금 처리는 용융 아연 도금 처리인 것을 특징으로 하는 도금 강판의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
용융 아연 도금 처리 후, 추가로 480 ∼ 560 ℃ 의 온도역에서 5 ∼ 60 s 의 합금화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 도금 강판의 제조 방법.