KR20180125936A

KR20180125936A - 심 용접성이 우수한 고강도 강판

Info

Publication number: KR20180125936A
Application number: KR1020180142830A
Authority: KR
Inventors: 아츠히로 시라키; 유키히로 우츠미
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2018-11-26
Also published as: KR20130018158A; KR102084936B1; US20130040165A1; KR20160057373A; GB2493636B; GB2493636A; JP5704721B2; US10030291B2; KR102084402B1; JP2013036112A; CN102953002A; GB201214327D0; CN102953002B; KR20140117334A

Abstract

심 용접성이 우수하고 인장 강도가 1180MPa 이상인 고강도 강판으로서, 강판의 화학 성분이, C: 0.12 내지 0.40%, Si: 0.003 내지 0.5%, Mn: 0.01 내지 1.5%, Al: 0.032 내지 0.15%, N: 0.01% 이하, P: 0.02% 이하, S: 0.01% 이하, Ti: 0.01 내지 0.2% 이하, 및 B: 0.0001 내지 0.01%를 만족시키고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물로 이루어짐과 함께, Ceq1(=C+Mn/5+Si/13)이 0.50% 이하이며, 강 조직이 마르텐사이트 단일 조직이다.

Description

심 용접성이 우수한 고강도 강판{HIGH-STRENGTH STEEL SHEET EXCELLENT IN SEAM WELDABILITY}

본 발명은, 심(seam) 용접성이 우수한 고강도 강판에 관한 것이며, 특히 심 용접성이 우수한 인장 강도 1180MPa 이상의 고강도 강판에 관한 것이다.

최근, 자동차의 안전성, 경량화를 위해, 자동차용 강판의 고강도화가 진행되고 있다. 한편, 자동차용 강 부품 제조시에는 상기 강판의 용접성이 요구되고 있고, 고강도와 우수한 용접성을 겸비하는 강판이 요구되고 있다. 강판을 고강도화하는 방법으로서, 일반적으로 합금 성분의 증량이 행하여지고 있지만, 합금 성분량을 증가시키면, 용접성은 열화되는 경향이 있다.

우수한 용접성을 확보하기 위해서는 저합금 성분으로 하는(합금 성분량을 적게 하는) 것이 바람직하고, 용접성과 고강도를 겸비하기 위해서는, 고강도 강판(특히, 인장 강도 1180MPa 이상의 강판)을 저합금 성분으로 얻기 위해서 강판 조직을 마르텐사이트 단상 조직으로 하는 것이 행해지고 있다.

그런데, 고강도 강판 중에는, 부품 형상으로 가공할 때에, 심 용접을 행하는 것이 있다. 심 용접은 저항 용접의 일종이며, 이 저항 용접에는 심 용접 이외에 스폿 용접이 있다. 스폿 용접은, 강판의 한 점을 전극으로 끼워서 용접하기 때문에, 입열(入熱) 후 곧 공냉된다. 이것에 비하여 심 용접은, 강판을 전극륜(輪)으로 끼워넣은 선 형상으로 용접하기 때문에, 용접 초기에 형성된 용접부는 다음에 용접된 용접부의 입열의 영향을 받는다. 따라서, 스폿 용접과는 입열의 과정이 다르다. 또한, 연속적으로 용접하기 때문에 이미 형성된 너겟(nugget)으로의 분류(分流)가 일어난다고 하는 용접 조건의 차이도 있다.

용접성 확보의 관점에서, 저합금 성분으로 하는 것이 바람직하다고 전술했지만, 이와 같이 저합금 성분의 마르텐사이트 강판(고강도 강판)으로 한 경우이더라도, 심 용접을 행하면, 용접부(이하, 「심 용접부」라고 하는 경우가 있다)의 박리 강도가 부족하다고 하는 문제가 있다. 따라서, 상기 고강도 강판에서, 심 용접부의 박리 강도를 높일 것이 요구되고 있다. 또한, 심 용접부의 휨 가공성을 추가로 구비할 것도 요망되고 있다.

저합금 성분의 마르텐사이트 강판에 관한 기술로서, 이하와 같은 것이 있다. 예컨대, 일본 특허공개 평7-197183호(특허문헌 1)에는, Fe-C계의 석출물을 제어하는 것으로 수소 취화(脆化)가 발생하지 않는 마르텐사이트 주체 조직의 강판이 개시되어 있다. 그러나, 용접성(특히, 심 용접한 경우 심 용접부의 특성)에 관하여는 일체 고려되어 있지 않다.

또한, 저항 용접에 관한 기술로서 이하와 같은 것이 있다. 예컨대, 미국 특허공개 제2007/0269678호(특허문헌 2)에는, Mn 첨가량을 제한하는 것으로 용접부의 접합 강도를 개선하는 취지가 기재되어 있다. 그러나, 상기 저항 용접 중에서도 특히 심 용접에 한정하여 검토된 것이 아니며, 심 용접에 적합한 성분 조성이 아니라고 생각된다.

또한, 일본 특허공개 제2002-363650호(특허문헌 3)에는, Si 양을 제한하여 심 용접성을 개선하는 취지가 기재되어 있다. 그러나, 구체적으로 검토되어 있는 것은, 심 용접 후에 형성되는 너겟부의 경도 저감이며, 심 용접부의 박리 강도에 관해서는 고려되어 있지 않다. 또한, 심 용접부의 가공성에 관해서도 검토되어 있지 않다.

일본 특허공개 평7-197183호 미국 특허공개 제2007/0269678호 일본 특허공개 제2002-363650호

본 발명은 상기와 같은 사정에 착안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 인장 강도가 1180MPa 이상의 고강도를 나타냄과 함께, 심 용접부의 박리 강도가 높은(이하, 이 특성을 「심 용접성이 우수한」이라고 하는 경우가 있다) 강판(추가로는, 심 용접부의 가공성도 우수한 강판)을 얻는 것에 있다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명은, 강판으로서, 상기 강판의 화학 성분이,

C: 0.12 내지 0.40%(화학 성분에서 %는 질량%의 의미, 이하 동일함),

Si: 0.003 내지 0.5%,

Mn: 0.01 내지 1.5%,

Al: 0.032 내지 0.15%,

N: 0.01% 이하,

P: 0.02% 이하,

S: 0.01% 이하,

Ti: 0.01 내지 0.2%, 및

B: 0.0001 내지 0.01% 이하를 만족시키고,

잔부가 철 및 불가피한 불순물로 이루어짐과 함께,

하기 수학식 1로 표시되는 Ceq1이 0.50% 이하이며,

강(鋼) 조직은 마르텐사이트 조직을 94면적% 이상 포함하고, 또한

인장 강도가 1180MPa 이상이다.

[수학식 1]

Ceq1 = C+Mn/5+Si/13

[수학식 1에서, C, Mn, Si는 각각 강 중의 C 양(%), Mn 양(%), Si 양(%)을 나타낸다]

상기 강판은, 추가로 하기 수학식 2로 표시되는 Ceq2가 0.43% 이하인 것이 바람직하다.

[수학식 2]

Ceq2 = C+Mn/7.5

[수학식 2에서, C, Mn은 각각 강 중의 C 양(%), Mn 양(%)을 나타낸다]

상기 강판은, 추가로 Cr: 0.01 내지 2.0%를 포함하고 있어도 좋다.

상기 강판은, 추가로 Cu: 0.01 내지 0.5% 및 Ni: 0.01 내지 0.5% 이하 중 적어도 한쪽을 포함하고 있어도 좋다.

상기 강판은, 추가로 V: 0.003 내지 0.1% 및 Nb: 0.003 내지 0.1% 중 적어도 한쪽을 포함하고 있어도 좋다.

본 발명에는, 상기 강판에, 용융 아연 도금이 실시된 용융 아연 도금 강판이나, 상기 고강도 강판에, 합금화 용융 아연 도금이 실시된 합금화 용융 아연 도금 강판도 포함된다.

본 발명에 의하면, 1180MPa 이상의 고강도를 나타내고, 또한 심 용접부의 박리 강도가 높은 강판(추가로는, 심 용접부의 가공성도 우수한 강판)을 실현할 수 있다. 이 강판은, 고강도 및 심 용접부의 높은 박리 강도(추가로는, 심 용접부의 우수한 가공성)가 요구되는, 예컨대 범퍼 등의 자동차용 고강도 강 부품의 제조에 유용하다.

도 1은 본 발명에서 규정된 Ceq1과 심 용접부의 박리 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에서 규정된 Ceq2와 R_L/t의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예에서의 필(peel) 시험용 및 휨 시험용의 심 용접 시료의 개략적인 사시도이다.
도 4는 실시예에서의 전단 인장 시험용의 심 용접 시료의 개략적인 사시도이다.
도 5는 실시예에서의 필 시험의 방법을 나타낸 모식도이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 특히, 고강도 강판의 심 용접부의 박리 강도를 확보하기 위해서는, 하기에 나타내는 화학 성분 조성을 만족시키도록 함(즉, 비교적 저합금 성분으로 하고, 또한 심 용접부가 높은 박리 강도를 확보한다는 관점에서, 특히 Mn을 1.5% 이하로 함)과 함께, 특히 하기의 Ceq1을 제어하는 것이 중요하다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다. 이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

[Ceq1(C+Mn/5+Si/13)이 0.50% 이하]

용접성을 평가하기 위한 용접부의 강도로서, 박리 강도나 전단 인장 강도를 들 수 있다. 본 발명자들은, 종래의 강판의 심 용접부에 대하여 이들의 강도를 확인한 바, 높은 전단 인장 강도는 확보할 수 있지만, 박리 강도가 저하되는 경우가 있었다.

그래서, 용접부의 강도로서, 높은 전단 인장 강도와 함께, 높은 박리 강도를 나타내는 강판을 얻도록, 이하의 검토를 행했다. 즉, 일반적으로 용접성에 영향을 미친다고 말해지고 있는 탄소 당량의 식을 토대로, 특히, 심 용접부의 박리 강도와 상관 관계가 있는 식을 구하도록, 강 중의 화학 성분량과 심 용접부의 박리 강도의 관계에 대하여 조사했다. 그 결과, 하기 수학식 1에 나타내는 C, Mn 및 Si를 변수로 하는 Ceq1이 심 용접부의 박리 강도와 상관 관계에 있다는 것을 우선 발견했다.

그리고, 다음으로 본 발명자들은, 심 용접부의 박리 강도: 10N/mm² 이상을 달성시키기 위해서는, 상기 Ceq1의 수치 범위를 어느 정도로 하면 좋은지에 대하여 검토를 행했다. 상세하게는, 여러가지 Ceq1의 강판을 이용하여, 후술하는 실시예에 나타난 대로, 심 용접을 행하여 심 용접부의 박리 강도를 측정하고, Ceq1과 심 용접부의 박리 강도의 관계를 정리했다. 그 결과를 도 1에 나타낸다. 이 도 1에 사용된 데이터는 모두 C, Mn 및 Si가 후술하는 각 성분 범위를 만족하는 것이다.

이 도 1로부터, Ceq1이 저하됨에 따라서 상기 박리 강도는 상승하는 경향이 있어, 심 용접부의 박리 강도: 10N/mm² 이상을 달성시키기 위해서는, Ceq1을 0.50% 이하로 하면 좋다는 것을 알 수 있다. Ceq1은, 바람직하게는 0.48% 이하, 보다 바람직하게는 0.45% 이하, 더욱 바람직하게는 0.43% 이하, 보다 더욱 바람직하게는 0.40% 이하이다. 한편, Ceq1의 하한은 특별히 한정되지 않고, 본 발명에서의 화학 성분 조성의 범위로부터는, 대략 0.12% 정도이다.

[수학식 1]

Ceq1 = C+Mn/5+Si/13

또한, 심 용접부의 우수한 가공성도 확보하기 위해서는, 하기의 Ceq2를 제어하면 바람직하다는 것도 발견했다.

[Ceq2(C+Mn/7.5)가 0.43% 이하]

본 발명자들은, 또한 심 용접부의 우수한 가공성도 구비한 강판을 얻도록, 이하의 검토를 행했다. 즉, 강 중의 화학 성분량과 심 용접부의 가공성의 관계에 대하여 조사했다. 그 결과, 하기 수학식 2에 나타내는 C 및 Mn을 변수로 하는 Ceq2가 심 용접부의 가공성과 상관 관계에 있다는 것을 우선 발견했다.

그리고, 다음으로 본 발명자들은, 심 용접부의 가공성으로서, 후술하는 「한계 휨 R(R_L)/t: 5.0 미만」을 달성시키기 위해서는, 상기 Ceq2의 수치 범위를 어느 정도로 하면 좋은지에 대하여 검토를 행했다. 상세하게는, 여러가지의 Ceq2의 강판을 이용하여, 후술하는 실시예에 나타낸 대로, 심 용접을 행한 후, 심 용접부의 휨 시험을 행하여, Ceq2와 R_L/t의 관계를 정리했다. 그 결과를 도 2에 나타낸다.

이 도 2로부터, Ceq2가 저하됨에 따라서 상기 R_L/t는 작게 되는 경향이 있고, R_L/t: 5.0 미만을 확실히 달성시키기 위해서는, Ceq2를 0.43% 이하로 하면 좋다는 것을 알 수 있다. Ceq2는 보다 바람직하게는 0.41% 이하, 더욱 바람직하게는 0.39% 이하이다. 한편, Ceq2의 하한은 특별히 한정되지 않고, 본 발명에서의 화학 성분 조성의 범위로부터는, 대략 0.12% 정도이다.

[수학식 2]

Ceq2 = C+Mn/7.5

본 발명에서는, 상기 Ceq1(바람직하게는, 추가로 Ceq2)의 제어에 의해 심 용접부의 높은 박리 강도(추가로는, 심 용접부의 우수한 가공성)를 손상시키지 않고, 인장 강도가 1180MPa 이상의 고강도를 확보하고, 또한 강판에 요구되는 그 밖의 특성(인성, 연성 등)을 확보하기 위해서는, 강판에서의 각 원소의 함유량도, 하기 대로 제어할 필요성이 있다.

[C: 0.12 내지 0.40%]

C는 담금질성을 높여 고강도를 확보하는 데 필요한 원소이기 때문에, 0.12% 이상(바람직하게는 0.15% 이상, 보다 바람직하게는 0.20% 이상) 함유시킨다. 그러나, C 양이 과잉이면, 심 용접부의 박리 강도가 저하되거나, 모재(母材)나 용접부의 인성이 저하된다. 또한, 담금질부에 지연 파괴가 생기기 쉬워진다. 따라서, C 양은 0.40% 이하, 바람직하게는 0.36% 이하, 보다 바람직하게는 0.33% 이하, 더욱 바람직하게는 0.30% 이하로 한다.

[Si: 0.003 내지 0.5%]

Si는 템퍼링 연화 저항에 유효한 원소이며, 또한 고용 강화에 의한 강도 향상에도 유효한 원소이다. 이들의 효과를 발휘시키는 관점에서는, Si를 0.003% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.02% 이상이다. 그러나, Si는 페라이트 생성 원소이기 때문에, 많이 포함되면, 담금질성이 손상되어 고강도를 확보하는 것이 어렵게 된다. 따라서, Si 양은 0.5% 이하로 한다. 바람직하게는 0.4% 이하, 보다 바람직하게는 0.2% 이하, 더욱 바람직하게는 0.1% 이하, 보다 더욱 바람직하게는 0.05% 이하이다.

[Mn: 0.01 내지 1.5%]

Mn은 담금질성을 향상시켜 강도를 높이는 데 유효한 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, 0.01% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 보다 바람직하게는 0.5% 이상, 더욱 바람직하게는 0.8% 이상이다. 그러나, Mn 양이 과잉이면, 심 용접부의 박리 강도가 저하된다. 따라서, Mn 양은 1.5% 이하로 한다. 바람직하게는, 1.3% 이하이다.

[Al: 0.032 내지 0.15%]

Al은 탈산제로서 첨가되는 원소이며, 또한 강의 내식성을 향상시키는 효과도 있다. 이들의 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는, 0.032% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.050% 이상이다. 더욱 바람직하게는 0.060% 이상이다. 그러나, 과잉으로 포함되어 있으면, C계 개재물이 다량으로 생성되어 표면 하자의 원인이 되기 때문에, 그 상한을 0.15%로 한다. 바람직하게는 0.14% 이하, 보다 바람직하게는 0.10% 이하, 더욱 바람직하게는 0.07% 이하이다.

[N: 0.01% 이하]

N 양이 과잉이면, 질화물의 석출량이 증대하여, 인성에 악영향을 준다. 따라서, N 양은 0.01% 이하로 한다. 바람직하게는 0.008% 이하, 보다 바람직하게는 0.006% 이하이다. 한편, 제강상의 비용 등을 고려하면, N 양은 보통 0.001% 이상이 된다.

[P: 0.02% 이하]

P는 강을 강화하는 작용을 갖지만, 취성(脆性)에 의해 연성을 저하시키기 때문에, 0.02% 이하로 억제한다. 바람직하게는 0.01% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.006% 이하이다.

[S: 0.01% 이하]

S는 황화물계의 개재물을 생성하여, 모재의 가공성, 심 용접을 포함하는 용접 전반의 용접성을 열화시키기 때문에, 적을수록 좋고, 본 발명에서는 0.01% 이하로 억제한다. 바람직하게는 0.005% 이하, 보다 바람직하게는 0.003% 이하이다.

[Ti: 0.01 내지 0.2%]

Ti는 TiN으로서 N을 고정하는 것으로, B와 복합 첨가했을 때에 B의 담금질성을 최대한 끌어내는 데 유효하게 작용한다. 또한, Ti는 내식성을 향상시키거나, TiC의 석출에 의해 내(耐)지연 파괴성을 향상시키는 데 유효한 원소이기도 하고, 이 효과는, 특히 인장 강도가 980MPa를 넘는 강판에서 유효하게 발휘된다. 이들의 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는, 0.01% 이상(보다 바람직하게는 0.03% 이상, 더욱 바람직하게는 0.05% 이상) 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 과잉으로 포함되면 연성이나 모재의 가공성이 열화되기 때문에, 상한은 0.2%(바람직하게는 0.15% 이하, 보다 바람직하게는 0.10% 이하)로 한다.

[B: 0.0001 내지 0.01%]

B는 심 용접부의 박리 강도를 저하시키지 않고 담금질성을 높이는 데 유효한 원소이다. 이러한 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는, 0.0001% 이상(보다 바람직하게는 0.001% 이상, 더욱 바람직하게는 0.005% 이상) 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 과잉으로 포함되면 연성이 저하되기 때문에, 상한은 0.01% 이하(바람직하게는 0.0080% 이하, 보다 바람직하게는 0.0065% 이하)로 한다.

본 발명 강재의 성분은 상기한 대로이며, 잔부는 철 및 불가피한 불순물이다. 상기 불가피한 불순물로서, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 의해서 반입되는 원소의 혼입이 허용될 수 있다.

또한, 상기 원소에 더하여 추가로, 하기에 나타내는 대로 (a) Cr, (b) Cu 및/또는 Ni, (c) V 및/또는 Nb을 적량 함유시킬 수 있다.

[Cr: 2.0% 이하]

Cr은 담금질성 향상에 의해 강도를 높이는 데 유효한 원소이다. 또한 Cr은 마르텐사이트 조직 강의 템퍼링 연화 저항을 높이는 데 유효한 원소이다. 이들의 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는, 0.01% 이상(보다 바람직하게는 0.05% 이상) 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 과잉으로 포함되면, 내지연 파괴성을 열화시키기 때문에, 상한은 2.0% 이하(보다 바람직하게는 1.7% 이하)로 하는 것이 바람직하다.

[Cu: 0.5% 이하 및/또는 Ni: 0.5% 이하]

Cu, Ni는 내식성 향상에 의해 내지연 파괴성을 향상시키는 데 유효한 원소이다. 이러한 효과는, 특히 인장 강도가 980MPa를 초과하는 강판에서 유효하게 발휘된다. 상기 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는, Cu의 경우, 0.01% 이상(보다 바람직하게는 0.05% 이상) 함유시키는 것이 바람직하고, 또한 Ni의 경우도, 0.01% 이상(보다 바람직하게는 0.05% 이상) 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 과잉으로 포함되면 연성이나 모재의 가공성이 저하되기 때문에, Cu, Ni의 상한은 어느 것이든 0.5% 이하(보다 바람직하게는 0.4% 이하)로 하는 것이 바람직하다.

[V: 0.1% 이하 및/또는 Nb: 0.1% 이하]

V, Nb는 어느 것이든, 강도의 향상, 및 γ(오스테나이트) 입자 미세화에 의한 담금질 후의 인성 개선에 유효한 원소이다. 상기 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는, V, Nb 어느 쪽의 경우도 0.003% 이상(보다 바람직하게는 0.02% 이상) 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 원소가 과잉으로 포함되면, 탄질화물 등의 석출이 증대하고, 모재의 가공성 및 내지연 파괴성이 저하된다. 따라서, V, Nb 어느 쪽의 경우도, 0.1% 이하(보다 바람직하게는 0.05% 이하)로 하는 것이 바람직하다.

추가로, 다른 원소로서, 예컨대, Se, As, Sb, Pb, Sn, Bi, Mg, Zn, Zr, W, Cs, Rb, Co, La, Tl, Nd, Y, In, Be, Hf, Tc, Ta, O, Ca 등을, 내식성이나 내지연 파괴성을 개선할 목적으로, 합계 0.01% 이하 함유시켜도 좋다.

[강 조직에 대하여]

본 발명의 강판은, 보다 높은 강도(1180MPa 이상, 바람직하게는 1200MPa 이상, 보다 바람직하게는 1270MPa 이상)를 나타내는 것이다. 이러한 고강도는, 예컨대 자동차용 강판으로서 요구된다. 상기 고강도를 달성함에 있어, 강 조직이, 페라이트가 많은 조직이면, 고강도 확보를 위해 합금 원소를 증가시키지 않으면 안되며, 결과로서, 전술한 대로 심 용접성이 열화되기 때문에, 고강도와 우수한 심 용접성의 겸비가 어려워진다. 따라서, 본 발명에서는, 마르텐사이트 조직의 단일 조직으로 하고, 합금 원소량을 억제한다.

한편, 상기 마르텐사이트 조직의 단일 조직이란, 마르텐사이트 조직을 94면적% 이상(특히, 97면적% 이상, 100면적%여도 좋다) 포함하는 의미이다.

본 발명의 강판에는, 상기 마르텐사이트 조직 이외에, 제조 공정에서 불가피하게 포함될 수 있는 조직(페라이트 조직, 베이나이트 조직, 잔류 오스테나이트 조직 등)도 포함할 수 있다.

본 발명은, 제조 방법을 특별히 한정하는 것은 아니지만, 본 발명의 강 조직을 용이하게 얻기 위해서는, 소둔 처리를 하기 조건으로 행하는 것이 권장된다. 소둔 처리 이외는, 일반적인 조건을 채용할 수 있다. 예컨대, 냉간 압연 강판을 이용하여 하기 조건의 소둔 처리를 행하는 경우, 통상적 방법에 따라서 용제(溶製)하고, 연속 주조에 의해 슬라브 등의 강편(鋼片)을 얻은 후, 1100℃ 내지 1250℃ 정도로 가열하고, 이어서 열간 압연을 행하고, 권취한 후에 산세(酸洗)하고, 냉간 압연하여 강판을 얻을 수 있다. 그리고, 이어서 행하는 소둔 처리를 하기 조건으로 행하는 것이 권장된다.

즉, 소둔 온도는 850℃ 이상으로 하고, 또한 이 소둔 온도에서 5 내지 300초간 유지하는 것에 의해, 우선 γ 단상 조직으로 하는 것이 바람직하다. 소둔 온도가 850℃ 미만이면 γ 단상 조직이 얻어지지 않고, 급냉 후에 마르텐사이트 단상 조직이 얻어지기 어렵다.

상기 소둔 후에는, 600℃ 이상의 온도(담금질 개시 온도)로부터, 급냉(50℃/s 이상)으로 실온까지 냉각하는 것이 좋다. 이 담금질 개시 온도가 600℃ 미만이거나, 또는 냉각 속도가 50℃/s 미만이면 페라이트 조직이 석출되어 버려, 마르텐사이트 단상 조직이 얻어지기 어렵기 때문이다.

상기 실온까지 냉각 후에는, 100 내지 600℃까지 재가열하고, 상기 온도 영역에서 0 내지 1200초간 유지하는 템퍼링을 행하여 모재 인성을 확보하는 것이 좋다.

상기 소둔 처리는, 하기 용융 아연 도금 강판이나 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻는 경우에는, 예컨대 용융 아연 도금 라인에서 행할 수 있다.

본 발명에는, 냉간 압연 강판뿐만 아니라, 열연 강판도 포함된다. 또한, 이들 열연 강판이나 냉간 압연 강판에, 용융 아연 도금을 실시하여 얻어지는 용융 아연 도금 강판(GI 강판)이나, 용융 아연 도금을 실시한 후, 이것을 합금화 처리하여 얻어지는 합금화 용융 아연 도금 강판(GA 강판)도 포함된다. 이들의 도금 처리를 실시하는 것에 의해 내식성을 향상시킬 수 있다. 한편, 이들 도금 처리 방법이나 합금화 처리 방법에 관해서는, 일반적으로 행해지고 있는 조건을 채용하면 바람직하다.

본 발명의 고강도 강판은, 예컨대 자동차용 고강도 강 부품, 구체적으로는, 예컨대 범퍼, 프론트(front)부나 리어(rear)부의 사이드 부재(side member) 등의 충돌 부품을 비롯하여, 센터 필러(center pillar) 보강물 등의 필러류, 루프 레일(roof rail) 보강물, 사이드 실(side seal), 플로어 부재(floor member), 킥(kick)부 등의 차체 구성 부품 등의 제조에 이용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것이 아니라, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그들은 어느 것이든 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

표 1에 나타내는 성분 조성(잔부는 철 및 불가피한 불순물)을 만족시키는 강을 용제하였다. 상세하게는, 전로(轉爐)에서 일차 정련 후에, 취과(取鍋)에서 탈황을 실시했다. 또한, 필요에 따라 취과 정련 후에 진공 탈가스(예컨대, RH법) 처리를 실시했다. 그 후, 통상적 방법에 의해 연속 주조를 실시하여 슬라브를 수득했다. 그리고, 열간 압연, 통상적 방법으로 산세하고, 냉간 압연을 순차적으로 행하여, 판 두께 1.0mm의 강판을 수득했다. 다음으로, 연속 소둔을 행했다. 연속 소둔에서는, 표 2에 나타내는 소둔 온도에서 120초 유지 후, 표 2에 나타내는 담금질 개시 온도까지 냉각 속도 10℃/s로 냉각하고, 이어서, 담금질 개시 온도로부터 실온까지 급냉(평균 냉각 속도 50℃/s 이상)하고, 또한 표 2에 나타내는 템퍼링 온도까지 재가열하여, 상기 온도에서 100초 유지했다. 한편, 상기 열간 압연의 조건은 이하와 같다.

(열간 압연의 조건)

가열 온도: 1250℃

마무리 온도: 880℃

권취 온도: 700℃

마무리 두께: 2.3 내지 3.2mm

상기한 바와 같이 하여 수득된 강판을 이용하여, 하기에 나타내는 조건으로 각종 특성의 평가를 행했다.

[강 조직의 면적률의 측정]

1.0mm×20mm×20mm의 시험편의 압연 방향과 평행한 단면을 연마하고, 나이탈(nital) 부식을 한 후에, t×1/4부(t는 판두께)에 대하여 1000배로 SEM으로 관찰을 행했다.

그리고, 임의의 10시야(1시야의 크기는 90㎛×120㎛)에서, 종횡 각각을 등간격으로 10개의 선을 긋고, 그 교점이, 마르텐사이트 조직인 교점의 수 또는 마르텐사이트 이외의 조직(페라이트 조직)인 교점의 수를, 각각 전체 교점의 수로 나누어, 마르텐사이트 조직의 면적률, 마르텐사이트 이외의 조직(페라이트 조직)의 면적률로 했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

[인장 특성의 평가]

인장 강도(TS)는, 강판의 압연 방향에 수직인 방향이 길이 방향이 되도록 JIS 5호 인장력 시험편을 강판으로부터 채취하고, JIS Z 2241에 규정된 방법에 따라서 측정했다.

그리고, 본 실시예에서는, 인장 강도가 1180MPa 이상인 것을 고강도라고 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 참고를 위해, 강판의 항복 강도(YP), 신도(EL)도 표 2에 나타내고 있다.

[심 용접 조건]

후술하는 필 시험, 전단 인장 시험, 용접부 휨 시험에 제공하는 시료를 제작하도록, 심 용접을 하기 조건으로 행했다.

즉, 시험편을 1.0mm×250mm(압연 방향)×150mm(압연 방향과 수직인 방향)의 크기로 절단했다. 그리고, 필 시험용, 용접부 휨 시험용으로서, 도 3에 나타내는 대로, 강판을 2장 중첩하여, 강판의 끝으로부터 30mm의 위치를 압연 방향과 수직인 방향으로, 심 용접을 하기 조건으로 행했다. 또한, 전단 인장 시험용으로서, 도 4에 나타내는 대로, 강판의 압연 방향과 수직인 방향을 30mm 랩(lap)시키고, 랩부의 중심을 압연 방향으로, 심 용접을 하기 조건으로 행했다.

(심 용접의 조건)

용접기: RUG-150V1

전극륜: 상 8mm, 하 12mm(평탄)

가압력: 900kgf

용접 전류: 14 내지 20kA

속도: 2m/min

한편, 용접부에 형성된 너겟의 크기를 다음과 같이 측정했다. 즉, 상기 용접한 판재(본 실시예에서는 도 4와 같이 용접한 판재를 사용)로부터 20mm(압연 방향과 수직인 방향)×20mm(압연 방향)의 시험편을 절단하고, JIS Z 3141(1996)에 나타내고 있는 바와 같이, 용접선에 수직인 단면을 나이탈 부식하고, 광학 현미경을 이용하여 배율을 10배로 관찰하여, 너겟 직경을 측정했다. 그 결과, 후술하는 표 1, 2의 No.1 내지 30의 어느 것에서도, 너겟 직경은 5 내지 8mm의 범위 내에 있고, 너겟은 정상으로 형성되어 있는 것을 확인했다.

[필 시험(심 용접부의 박리 강도의 측정)]

상기 용접한 판재로부터, 125mm(압연 방향과 수직인 방향)×15mm(압연 방향)의 시험편을, 시험편의 용접부가 용접선의 중앙부(도 3의 C)에 위치하도록 절단했다. 그리고, 이 시험편을 이용하여, 용접부에 변형이 들어가지 않도록 바이스로 누르면서, 도 5에 나타내는 대로, 용접부의 끝으로부터 10mm의 위치를 90°로 구부리는 휨 가공을 행했다. 이렇게 하여 수득된 필 시험용 시료를 이용하여, 필 시험을 하기의 조건으로 행하여, 용접부가 박리하기까지의 최고 하중을 측정하고, 최고 하중을 너겟 단면적(너겟 직경×15mm)으로 나누어 박리 강도로 했다. 1 강종(鋼種) 당, 상기 필 시험용 시료를 3개 준비하여 시험을 행하고, 박리 강도를 구하여, 평균값(n=3)을 산출했다.

그리고, 박리 강도가 10N/mm² 이상인 경우를, 심 용접부의 박리 강도가 높다고 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

(필 시험의 조건)

시험기: 시마즈제작소제 100kN 오토그래프 인장 시험기

변형 속도: 10mm/min

[전단 인장 시험]

상기 용접한 판재로부터, JIS Z 3136에 따라서 시험편을 제작하고, 하기의 조건으로 시험을 행하여 파단하기까지의 최고 하중을 측정했다. 1 강종 당, 상기 시험편 3개를 준비하여 시험을 행하고, 전단 인장 강도를 구하여, 평균값(n=3)을 산출했다.

그리고, 전단 인장 강도가 20kN 이상인 경우를, 전단 인장 강도가 높다고 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

(전단 인장 시험의 조건)

시험기: 시마즈제작소제 100kN 오토그래프 인장 시험기

변형 속도: 10mm/min

[용접부 휨 시험(심 용접부의 가공성의 평가)]

용접부를 따라, 30mm(압연 방향과 수직인 방향)×100mm(압연 방향)의 시험편을, 시험편의 용접부가 중심축이 되고, 또한 시험편의 용접부의 중심이 용접선의 중앙부(도 3의 C)에 위치하도록 절단했다. 그리고, 이 시험편을 이용하여, 하기 조건으로 측정을 행하고, 휨 가공부에 크랙이 생기지 않은 최대의 휨 R을 R_L(한계 휨 R)로 하여, R_L/t(t는 판 두께)를 구했다. 1 강종 당, 상기 시험편 3개를 준비하여 시험을 행하고, R_L/t를 구하여, 평균값(n=3)을 산출했다.

그리고, R_L/t가 5.0 미만인 경우를, 심 용접부의 가공성이 우수하다고 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

(용접부 휨 시험의 조건)

시험기: 아이다엔지니어링(주)제 NC1-80(2)-B

대 폭: 2R+3t(R: 휨 R, t: 판 두께)

휨 R: 2R, 3R, 5R, 10R

표 1 및 2로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. 즉, 본 발명의 성분 조성을 만족시키는 것(강종 No.1 내지 16)은 고강도이며, 또한 심 용접부의 전단 인장 강도뿐만 아니라, 박리 강도도 높다. 한편, 강종 No.4의 결과로부터, 심 용접부의 우수한 가공성도 함께 구비시키기 위해서는, Ceq2를 권장되는 범위 내로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

이에 비하여, 본 발명의 성분 조성을 만족시키지 않는 것(강종 No.17 내지 30)은, 너겟은 정상으로 형성되고, 전단 인장 강도는 높지만, 심 용접부의 박리 강도가 부족하다는 결과가 되었다.

상세하게는, 강종 No.17은, Mn 양이 과잉이기 때문에, 심 용접부의 박리 강도가 낮게 되었다.

강종 No.18, 20 내지 22, 24 내지 27은, Mn 양이 과잉이며, 또한 Ceq1도 규정값을 상회하고 있기 때문에, 심 용접부의 박리 강도가 낮게 되었다.

강종 No.19, 23, 29 및 30은, Ceq1이 규정값을 상회하고 있기 때문에, 심 용접부의 박리 강도가 낮게 되었다.

강종 No.28은, C 양이 과잉이기 때문에, 심 용접부의 박리 강도가 낮게 되었다.

한편, No.18, 19, 21 내지 24, 28 및 29의 결과로부터, 심 용접부의 우수한 가공성을 확보하기 위해서는, Ceq2를 권장되는 범위 내로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

Claims

화학 성분이,
C: 0.12 내지 0.4%(화학 성분에서 %는 질량%의 의미, 이하 같음),
Si: 0.003 내지 0.5%,
Mn: 0.01 내지 1.5%,
Al: 0.032 내지 0.15%,
N: O.01% 이하,
P: 0.02% 이하,
S: 0.01% 이하,
Ti: 0.01 내지 0.2%, 및
B: 0.0001 내지 0.01% 이하를 만족시키고,
잔부가 철 및 불가피한 불순물로 이루어짐과 함께,
하기 수학식 1로 표시되는 Ceq1이 0.50% 이하이며,
강 조직은 마르텐사이트 조직을 94면적% 이상 포함하고, 또한
인장 강도가 1180MPa 이상인 강판.
[수학식 1]
Ceq1 = C+Mn/5+Si/13
[수학식 1에서, C, Mn, Si는 각각 강 중의 C 양(%), Mn 양(%), Si 양(%)을 나타낸다]
제 1 항에 있어서,
하기 수학식 2로 표시되는 Ceq2이 0.43% 이하인 강판.
[수학식 2]
Ceq2 = C+Mn/7.5
[수학식 2에서, C, Mn은 각각 강 중의 C 양(%), Mn 양(%)을 나타낸다]
제 1 항에 있어서,
Cr: 0.01 내지 2.0%를 포함하는 강판.
제 1 항에 있어서,
Cu: 0.01 내지 0.5% 및 Ni: 0.01 내지 0.5% 중 적어도 한쪽을 포함하는 강판.
제 1 항에 있어서,
V: 0.003 내지 0.1% 및 Nb: 0.003 내지 0.1% 중 적어도 한쪽을 포함하는 강판.
제 1 항에 기재된 강판에 용융 아연 도금이 실시된 용융 아연 도금 강판.
제 1 항에 기재된 강판에 합금화 용융 아연 도금이 실시된 합금화 용융 아연 도금 강판.