KR20190077191A - 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판, 용융 아연계 도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판, 용융 아연계 도금강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 바람직한 측면은 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로, 면적%로, 1~5%의 마르텐사이트 및 나머지 페라이트를 포함하며, 강판 두께 방향의 1/4t(여기서, t는 냉연강판의 두께를 의미하고, 이하 동일함)지점에서 하기 관계식 1에 의해 정해지는 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비(Cgb,%)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비(Cf)의 관계 (Cgb/Cf)가 3.5 이상인 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판, 이를 이용한 용융 아연계 도금강판 및 그 제조방법을 제공한다.
[관계식 1]
Cgb/Cf≥3.5
(여기서 Cgb(%): 냉연강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비, Cf(%): 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비)

Description

소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판, 용융 아연계 도금강판 및 그 제조방법{COLD ROLLED STEEL SHEET AND HOT DIP ZINC-BASED PLATED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT BAKE HARDENABILITY AND PLATING ADHESION, AND METHOD FOR MANUFATURING THE SAME}
본 발명은 자동차 외판 판넬용 소재 등에 사용되는 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소부경화성, 도금밀착성 및 내시효성이 우수한 냉연강판, 용융 아연계 도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 충격 안정성의 규제 및 연비 효율이 강조되면서 자동차 차체의 경량화와 더불어 고강도화를 동시에 만족시키기 위해 고장력강이 적극적으로 사용되고 있으며, 이러한 추세를 따라 자동차 외판에도 고강도강의 적용이 확대되고 있는 실정이다.
현재는 대부분 340MPa급 소부경화강이 자동차 외판으로 적용되고 있으나, 일부 490MPa급 강판도 적용 중에 있으며, 향후 590MPa급의 강판으로 확대 적용될 전망이다.
이와 같이 강도가 증가된 강판을 외판으로 적용할 경우 경량화 및 내덴트성은 향상되는 반면, 강도 증가에 따라 가공시 성형성이 열위해지는 단점이 있다. 이에, 최근 고객사에서는 외판에 고강도강을 적용하면서 부족한 가공성을 보완시키기 위해 항복비(YR=YS/TS)가 낮고, 연성이 우수한 강판을 요구하고 있다.
아울러, 자동차 외판 판넬용 소재로 적용하기 위해서는 일정 수준 이상의 소부경화성을 가질 것이 요구된다. 소부경화 현상은 프렛스 중에 생성된 전위에 도장 소부시 활성화된 고용 탄소 및 질소가 고착되어 항복강도가 증가하는 현상으로, 소부경화성이 우수한 강은 도장소부 전 성형이 용이하며, 최종 제품에서 내덴트성이 향상되는 특성을 가짐으로써, 자동차 외판 판넬용 소재로는 매우 이상적이다. 더불어, 자동차 외판 판넬용 소재로 적용하기 위해서는 일정 이상의 기간 동안 시효(Aging)에 대해 보증할 수 있도록 일정 수준의 내시효성을 가질 것이 요구된다.
고장력 강판에서 가공성을 향상시킨 종래기술로서 특허문헌 1내지 3등이 알려져 있는데, 특허문헌 1에는 마르텐사이트를 주체로 하는 복합조직을 갖는 강판이 개시되어 있으며, 가공성 향상을 위해 조직 내에 입경 1~100nm의 미세한 Cu 석출물을 분산시킨 고장력 강판의 제조방법이 개시되어 있다. 그런데, 이 기술은 미세한 Cu 입자를 석출시키기 위하여 2~5%의 과량의 Cu를 첨가할 필요가 있으며, 이는 Cu로부터 기인하는 적열취성이 발생할 수 있고, 제조비용이 과다하게 상승하는 문제점이 있다.
특허문헌 2에는 주상인 페라이트와 2상인 잔류 오스테나이트 및 저온 변태상인 베이나이트와 마르텐사이트를 포함하는 복합조직 강판과 상기 강판의 연성과 신장플랜지성을 개선하는 방법이 개시되어 있다. 그런데, 이 기술은 잔류 오스테나이트상의 확보를 위해 다량의 Si와 Al을 첨가함에 따라 도금품질을 확보하기 어렵고, 제강 및 연주시 표면품질의 확보가 어려운 문제점을 가지고 있다. 또한, 변태유기소성으로 인해 초기 YS값이 높아 항복비가 높은 단점이 있다.
특허문헌 3에는 가공성이 양호한 고장력 용융아연도금강판을 제공하기 위한 기술로서, 미세조직으로 연질 페라이트와 경질 마르텐사이트를 복합으로 포함하는 강판과, 이것의 연신율 및 r값(Lankford value)을 개선하기 위한 제조방법이 개시되어 있다. 그런데, 이 기술은 다량의 Si을 첨가함에 따라 우수한 도금품질을 확보하기 어려울 뿐만 아니라, 다량의 Ti과 Mo의 첨가로부터 제조원가가 상승하는 문제가 발생한다.
일본 공개특허공보 제2005-264176호 일본 공개특허공보 제2004-292891호 한국 공개특허공보 제2002-0073564호
본 발명의 바람직한 일 측면은 소부경화성, 도금밀착성 및 내시효성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 바람직한 다른 일 측면은 소부경화성, 도금밀착성 및 내시효성이 우수한 용융 아연계 도금강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 바람직한 일 측면은 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로, 면적%로, 1~5%의 마르텐사이트 및 나머지 페라이트를 포함하며, 강판 두께 방향의 1/4t(여기서, t는 냉연강판의 두께를 의미하고, 이하 동일함)지점에서 하기 관계식 1에 의해 정해지는 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비(Cgb,%)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비(Cf)의 관계 (Cgb/Cf)가 3.5 이상인 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판을 제공한다.
[관계식 1]
Cgb/Cf≥3.5
(여기서 Cgb(%): 냉연강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비, Cf(%): 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비)
상기 냉연강판은 210~270MPa의 항복강도 및 0.6이하의 항복비(YS/TS)를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 측면은 냉연강판과 상기 냉연강판의 표면에 형성된 용융 아연계 도금층을 포함하며,
상기 냉연강판은, 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로, 면적%로, 1~5%의 마르텐사이트 및 나머지 페라이트를 포함하며, 강판 두께 방향의 1/4t(여기서, t는 냉연강판의 두께를 의미하고, 이하 동일함)지점에서 하기 관계식 1에 의해 정해지는 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비(Cgb,%)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비(Cf)의 관계 (Cgb/Cf)가 3.5 이상인 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융아연계 도금강판을 제공한다.
[관계식 1]
Cgb/Cf≥3.5
(여기서 Cgb(%): 냉연강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비, Cf(%): 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비)
상기 도금강판은 210~270MPa의 항복강도 및 0.6이하의 항복비(YS/TS)를 가질 수 있다.
상기 용융 아연계 도금층은 합금화 용융 아연계 도금층일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면은 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 슬라브를 850~1150℃의 온도범위에서 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계;
상기 열연강판을 550~750℃의 온도범위까지 10~70℃/sec의 평균 냉각속도로 냉각하는 단계;
상기 냉각된 열연강판을 550~750℃의 온도범위에서 권취하는 단계;
상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계;
상기 냉연강판을 Ac1+20℃~Ac3-20℃의 온도범위에서 3~30부피%의 수소 농도하에서 연속소둔하는 단계; 및
상기 연속 소둔된 냉연강판을 630~670℃까지 2~10℃/sec의 평균 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계를 포함하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판의 제조방법을 제공한다.
상기 냉간압연 시 압하율은 40~80%로 설정될 수 있다.
상기 냉간압연은 5 또는 6개 스텐드로 구성되는 압연기를 이용하여 실시될 수 있고, 이 때, 최초 스텐드 압하율은 25~37%로 설정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면은 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 슬라브를 850~1150℃의 온도범위에서 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계;
상기 열연강판을 550~750℃의 온도범위까지 10~70℃/sec의 평균 냉각속도로 냉각하는 단계;
상기 냉각된 열연강판을 550~750℃의 온도범위에서 권취하는 단계;
상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계;
상기 냉연강판을 Ac1+20℃~Ac3-20℃의 온도범위에서 3~30부피%의 수소 농도하에서 연속소둔하는 단계;
상기 연속 소둔된 냉연강판을 630~670℃까지 2~10℃/sec의 평균 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계;
상기 1차 냉각된 냉연강판을 4~20℃/sec의 평균 냉각 속도로 440~480℃로 유지되는 용융 아연계 도금욕에 침지하기 까지 2차 냉각하는 단계;
상기 2차 냉각된 냉연강판을 440~480℃로 유지되는 용융 아연계 도금욕에 침지하여 용융 아연계 도금강판을 얻는 단계; 및
상기 용융 아연계 도금강판을 (Ms-100)℃ 이하까지 3℃/sec 이상의 평균 냉각 속도로 최종 냉각하는 단계를 포함하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융 아연계 도금강판의 제조방법을 제공한다.
상기 냉간압연 시 압하율은 40~80%로 설정될 수 있다.
상기 냉간압연은 5 또는 6개 스텐드로 구성되는 압연기를 이용하여 실시될 수 있고, 이 때, 최초 스텐드 압하율은 25~37%로 설정될 수 있다.
상기 최종 냉각 단계 전에, 용융 아연계 도금강판을 합금화 열처리하여 합금화 용융 아연계 도금강판을 얻는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 최종 냉각된 용융 아연계 도금강판 또는 합금화 용융 아연계 도금강판을 조질압연하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 여러 효과 중 하나로서, 본 발명의 바람직한 측면에 따른 냉연강판 및 용융 아연계 도금강판은 소부경화성, 도금밀착성 및 내시효성이 우수하여 자동차 외판 판넬용 소재 등으로 바람직하게 적용될 수 있다.
본 발명은 자동차 외판 판넬용 소재로 적합하도록 강도 및 연성을 동시에 확보하여 성형성이 우수할 뿐만 아니라, 소부경화성, 도금밀착성 및 내시효성이 우수한 냉연강판 및 용융 아연계 도금강판을 제공하기 위하여 깊은 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 기초하여 이루어진 것이다.
본 발명에서는 강판의 조성 범위와 미세조직을 적절히 제어하여 강도 및 연성을 동시에 확보하여 성형성이 우수할 뿐만 아니라, 소부경화성, 도금밀착성 및 내시효성이 우수한 냉연강판 및 용융 아연계 도금강판을 제공한다.
본 발명에서는 강판의 조성 범위와 제조조건을 적절히 제어하여 강판 중 미세한 마르텐사이트를 적적량 분포시키고, 마르텐사이트와 페라이트 결정입계 계면에 Sb 편석을 유도하여 소둔 중에 Mn, Cr등의 표면 용출을 억제하여 도금밀착성을 보다 향상시킨 냉연강판 및 용융 아연계 도금강판을 제공한다.
이하. 본 발명의 바람직한 일 측면에 따르는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판 및 도금강판에 대하여 설명한다.
본 발명의 바람직한 일 측면에 따르는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판은 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로, 면적%로, 1~5%의 마르텐사이트 및 나머지 페라이트를 포함하며, 강판 두께 방향의 1/4t(여기서, t는 냉연강판의 두께를 의미하고, 이하 동일함)지점에서 하기 관계식 1에 의해 정해지는 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비(Cgb,%)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비(Cf)의 관계 (Cgb/Cf)가 3.5 이상이다.
[관계식 1]
Cgb/Cf≥3.5
(여기서 Cgb(%): 냉연강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비, Cf(%): 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비)
이하, 냉연강판의 합금 성분 및 바람직한 함량 범위에 대하여 상세히 설명한다. 후술하는 각 성분의 함량은 특별히 언급하지 않는 한 모두 중량 기준임을 미리 밝혀둔다.
C: 0.005~0.08%
탄소(C)는 본 발명에서 목적하는 복합조직을 확보하기 위해 첨가하는 필수 원소로서, 일반적으로 탄소의 함량이 증가할수록 마르텐사이트의 형성이 용이하여 복합조직강 제조에 유리하나, 의도하는 강도 및 항복비(항복강도/인장강도)를 확보하기 위해서는 적정 함량으로 관리할 것이 요구된다. 만약, 탄소 함량이 0.005% 미만인 경우 본 발명에서 목표로 하는 강도 확보가 어려울 수 있으며, 적정 수준의 마르텐사이트 형성이 어려울 수 있다. 반면, 그 함량이 0.08%를 초과할 경우 소둔 후 냉각시 입계 베이나이트 형성이 촉진되어 강의 항복비가 높아지고, 자동차 부품 등으로의 가공시 굴곡 및 표면 결함 발생이 용이해지는 단점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 탄소의 함량을 0.005~0.08%로 설정하며, 보다 바람직하게는, 0.007~0.06%로 설정한다.
Mn: 1.3~2.3%
망간(Mn)은 복합조직강에서 경화능을 향상시키는 원소로서, 특히 마르텐사이트를 형성시킴에 있어 중요한 역할을 하는 원소이다. 만약, 망간 함량이 1.3% 미만인 경우 마르텐사이트 형성이 불가하여 복합조직강 제조가 어려우며, 반면, 2.3%를 초과하는 경우 마르텐사이트가 과잉 형성되어 재질이 불안정해지고, 조직 내 망간 밴드가 형성되어 가공 크랙 및 판파단 발생 위험이 크게 급증하는 문제가 있다. 또한, 소둔시 망간 산화물이 표면에 용출되어 도금성을 크게 저해하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 망간의 함량을 1.3~2.3%로 제어하며, 보다 바람직하게는, 1.7~2.1%로 제어한다.
P: 0.03% 이하(0%는 제외)
인(P)은 성형성을 크게 해치지 않으면서 강도를 확보하는데 가장 유리한 원소이나, 과잉 첨가될 경우 취성 파괴 발생 가능성이 크게 증가하여 열간압연 중 슬라브의 판파단 발생 가능성이 크게 증가하며, 도금 표면 특성을 저해할 수 있으므로, 본 발명에서는 인 함량을 0.03%이하로 제어한다.
S: 0.01% 이하(0%는 제외)
황(S)은 강 중 불가피하게 포함되는 불순물로써, 가능한 한 그 함량을 낮게 관리함이 바람직하다. 특히, 강 중 황은 적열 취성을 발생시킬 가능성을 높이므로, 그 함량은 0.01% 이하로 관리한다.
N: 0.01% 이하(0%는 제외)
질소(N)는 강 중 불가피하게 포함되는 불순물로써, 가능한 한 그 함량을 낮게 관리함이 중요하나, 이를 위해서는 강의 정련 비용이 급격히 상승하는 문제가 있으므로, 조업 조건이 가능한 범위인 0.01% 이하로 관리한다.
Al(sol.Al): 0.01~0.06%
Al(sol.Al)은 입도 미세화와 탈산을 위해 첨가되는 원소로서, 그 함량이 0.01% 미만인 경우 통상의 안정된 상태로 알루미늄 킬드(Al-killed) 강을 제조할 수 없으며, 반면, 그 함량이 0.06%를 초과할 경우 결정립 미세화 효과로 인해 강도 상승에는 유리한 반면, 제강 연주 조업시 개재물이 과다 형성되어 도금강판의 표면 불량이 발생할 가능성이 높아질 뿐 아니라, 제조 원가의 급격한 상승을 초래하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 산가용 알루미늄(sol.Al)의 함량을 0.01~0.06%로 제어한다.
Cr: 1.0% 이하(0%는 제외)
크롬(Cr)은 망간과 유사한 특성을 갖는 성분으로, 강의 경화능 향상과 더불어 강의 강도 향상을 위해 첨가되는 원소이다. 또한, 크롬은 마르텐사이트 형성에 도움을 주며, 열간압연 중 Cr23C6와 같은 조대한 Cr계 탄화물을 형성하여 강 중 고용 탄소량을 적정 수준 이하로 석출시킴으로써, 항복점 연신(YP-El) 발생을 억제하여 항복비가 낮은 복합조직강 제조에 유리한 원소이다. 또한, 크롬은 강도 상승 대비 연성 하락을 최소화하여 고연성을 갖는 고강도 복합조직강 제조에도 유리한 원소이다. 다만, 그 함량이 1.0%를 초과하게 되면 마르텐사이트 조직 분율을 과도하게 증가시켜 강도 및 연신율 저하를 초래할 수 있으므로, 본 발명에서는 크롬 함량을 1.0% 이하(0%는 제외)로 제어한다.
Sb: 0.1% 이하(0% 제외)
안티몬(Sb)은 본 발명에서 중요한 역할을 하는 원소이다. 본 발명에서는 탄소를 가능한 한 낮추고 바람직하게는 0.005%~0.04%로 하고 Mn 및 Cr 등의 경화능 원소를 이용하여 미세한 M(마르텐사이트) 상을 강중에 분포 시켜 내시효성이 우수한 소부경화강을 제조할 수 있다. 그런데, 상기 Mn 및 Cr은 소둔 중 Mn, Cr계 산화물로 표층으로 용출되어 도금시 밀착성을 열위시켜 도금 박리의 문제를 일으킬 수 있다. 이에, Sb를 미량 첨가하여 M(마르텐사이트) 상 결정입계에 우선적으로 편석하도록 하여 Mn 및 Cr등이 입계를 따라 이동하는 것을 방지하여 최종적으로 도금 표면 품질이 향상된다. Sb가 미량 첨가되어도 충분한 효과를 얻을 수 있어 0%를 제외한 것 외에는 특별히 하한을 설정하지 않으며 그 함량이 0.1%를 초과하는 경우는 과잉의 Sb 존재로 합금원가 상승 및 열연에서의 표면 크랙 발생 가능성이 높아 그 함량의 상한은 0.1%로 제한한다. 보다 바람직하게는 0.005~0.04%로 한정하는 것이 유리하다
Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다.
Si: 0.3% 이하(0%는 제외)
실리콘(Si)은 고용강화에 의해 강판의 강도 상승에 기여하나, 본 발명에서는 의도적으로 첨가하지는 않으며, 실리콘을 첨가하지 않더라도 물성 확보 측면에서 큰 지장은 없다. 다만, 제조상 불가피하게 첨가되는 양을 고려하여 0%는 제외한다. 한편, 실리콘 함량이 0.3%를 초과할 경우 도금 표면 특성이 열위해지는 문제가 있는 바, 본 발명에서는 실리콘 함량을 0.3% 이하로 제어한다.
Mo: 0.2% 이하(0%는 제외)
몰리브덴(Mo)은 오스테나이트가 펄라이트로 변태되는 것을 지연시킴과 동시에 페라이트 미세화 및 강의 강도 향상을 위해 첨가되는 원소이다. 또한, 몰리브덴은 강의 경화능 향상에도 도움을 준다. 다만, 몰리브덴의 함량이 0.2%를 초과할 경우, 제조 원가의 급격한 상승을 초래하여 경제성이 떨어질 뿐만 아니라, 강의 연성도 저하되는 문제가 있으므로, 본 발명에서는 몰리브덴의 함량을 0.2% 이하로 제어한다. 한편, 그 하한값은 미량 첨가시에도 효과가 높으므로 특별히 한정하지는 않는다. 다만 보다 바람직하게는 0.005~0.1% 이다.
B: 0.003% 이하(0% 제외)
보론(B)은 강 중 인에 의한 내 2차 가공 취성을 방지하기 위해 첨가되는 원소이나, 보론을 첨가하지 않더라도 물성 확보 측면에서 큰 지장은 없다. 한편, 보론의 함량이 0.003%를 초과하게 되면 강의 연성 저하를 초래할 수 있으므로, 본 발명에서는 보론의 함량을 0.003% 이하로 제어한다.
이외에 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다. 더불어, 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 배제되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일 측면에 따르는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판은 그 미세조직으로, 면적 %로, 1~5%의 마르텐사이트 및 나머지 페라이트를 포함한다.
만약, 마르텐사이트의 면적율이 1% 미만인 경우 복합조직 형성이 곤란하여 항복비가 낮은 강판을 얻기 어려우며, 반면, 5%를 초과할 경우 강도의 지나친 상승으로 인해 목적하는 가공성 확보가 어려운 문제가 있다.
일 예에 따르면 강판내 마르텐사이트 함량이 1%미만으로 존재시 강중 함유된 고용 탄소가 마르텐사이트내에 충분히 응집하지 못하고 대부분 고용 탄소가 페라이트상에 존재하게 되어 상온 내시효성이 감소되는 실험 결과를 얻었으며, 5%를 초과하는 경우 추가적으로 합금을 더욱 첨가해야 되고 항복강도가 지나치게 상승하여 가공시 크랙 발생이 증가할 뿐만 아니라 상대적으로 연성의 열화를 수반하므로 가공성을 크게 요하는 자동차 부품의 적용에 한계가 있기 때문에 그 상한을 5%로 제한한다.
따라서, 마르텐사이트는 면적%로 1~5%인 것이 바람직하고, 1.5~3%인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 냉연강판은 강판 두께 방향의 1/4t(여기서, t는 냉연강판의 두께를 의미함)지점에서 하기 관계식 1에 의해 정해지는 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비(Cgb,%)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비(Cf)의 관계 (Cgb/Cf)가 3.5 이상인 조건을 만족시킨다.
[관계식 1]
Cgb/Cf≥3.5
(여기서 Cgb(%): 냉연강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비, Cf(%): 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비)
본 발명에서 실험을 통해 밝혀진 바에 의하면, 마르텐사이트와 페라이트 입계에 존재하는 고용상태의 Sb 면적 점유비(Cgb)와 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비(Cf)의 관계가 3.5이상에서 도금 밀착성이 매우 우수한 성질이 나타남을 확인했다. 물론, 관계식 1에서 그 값이 높을수록 유리하여 특별히 그 상한은 한정하지는 않는다. 다만, 그 값이 3.5미만의 경우 입계에 Sb가 충분히 편석하지 못하여 Mn, Cr등이 입계를 따라 확산에 유리하게 작용하여 소둔 중 표면으로 용출이 용이하여 도금 밀착성의 열위를 가져온다. 즉, 입계에 Sb가 고용상태로 존재하여 Mn 및 Cr등이 입계를 따라 강판 표면으로 이동하는 것을 억제하는 작용을 한다.
또한 Sb 첨가에 의해 미세한 마르텐사이트(M)상 내부에 고용 탄소를 최대한 응집시켜 상온 내시효성을 증가시킨다. Sb가 최대한 마르텐 사이트와 페라이트 결정입계에 편석하게 되면 강중에 포함되는 고용 탄소가 마르텐사이트내로 더욱 응집하게 되어 상온에서 페라이트내로 고용탄소의 이동이 더욱 억제되어 상온 내시효성이 향상된다. 이는 페라이트내의 고용탄소 함량이 높을 경우 상온에서 인장 시험시 항복점연신(YP-El) 현상이 발생하여 상온에서 6개월 이상 시효보증이 곤란한 문제가 있기 때문이다.
상기 냉연강판은 210~270MPa의 항복강도 및 0.6이하의 항복비(YS/TS)를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 측면에 따르는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 도금강판은 상기한 냉연강판과 이 냉연강판의 표면에 형성된 용융 아연계 도금층을 포함한다.
본 발명에서는 용융 아연계 도금층의 조성에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 순수 아연 도금층이거나, Si, Al, Mg 등을 포함하는 아연계 합금 도금층일 수 있다. 또한, 상기 용융 아연계 도금층은 합금화 용융 아연계 도금층일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 냉연강판 및 용융 아연계 도금강판은 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 그 제조방법은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 바람직한 일 예로써, 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 도금강판은 210~270MPa의 항복강도 및 0.6이하의 항복비(YS/TS)를 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면인 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판의 제조방법 및 용융 아연계 도금강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면인 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판의 제조방법은 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 슬라브를 850~1150℃의 온도범위에서 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계;
상기 열연강판을 550~750℃의 온도범위까지 10~70℃/sec의 평균 냉각속도로 냉각하는 단계;
상기 냉각된 열연강판을 550~750℃의 온도범위에서 권취하는 단계;
상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계;
상기 냉연강판을 Ac1+20℃~Ac3-20℃의 온도범위에서 3~30부피%의 수소 농도하에서 연속소둔하는 단계; 및
상기 연속 소둔된 냉연강판을 630~670℃까지 2~10℃/sec의 평균 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계를 포함한다.
슬라브 재가열 단계
먼저, 전술한 성분계를 갖는 슬라브를 재가열한다. 슬라브 재가열온도는 1180~1350℃로 설정하는 것이 바람직하다.
본 공정은 후속하는 열간압연 공정을 원활히 수행하고, 목표로 하는 강판의 물성을 충분히 얻기 위해 행하여진다. 이때 상기 가열온도가 1180℃ 미만이면 Mn, Cr등 산화물이 충분히 재용해되지 않아 열간압연 이후 재질편차발생 및 표면결함의 원인이 되므로, 상기 재가열온도는 1180℃이상이 바람직하며, 1350℃를 초과하는 경우에는 오스테나이트 결정립의 이상입 성장에 의하여 강도가 저하되므로, 1180~1350℃로 제한하는 것이 바람직하다.
열연강판을 얻는 단계
상기와 같이 재가열된 강 슬라브를 850~1150℃의 온도범위에서 열간압연하여 열연강판을 얻는다. 이 때, 열간마무리압연온도는 Ar3 온도 이상이다.
상기 열간압연이 1150℃보다 높은 온도에서 개시되면 열연강판의 온도가 높아져 결정립 크기가 조대해지고 열연강판의 표면품질이 열위해지게 된다. 또한, 열간압연이 850℃보다 낮은 온도에서 종료하면 지나친 재결정 지연에 의해 연신된 결정립의 발달 및 고항복비가 얻어져 냉간압연성이 열위해지고 전단가공성도 나빠지게 된다.
열연강판의 냉각 및 권취단계
상기 열연강판을 500~750℃의 온도범위까지 10~70℃/sec의 평균 냉각속도로 냉각하고 500~750℃의 온도범위에서 권취한다.
이때, 열연강판을 500℃미만의 온도로 냉각하여 권취하게 되면 강중 베이나이트상과 마르텐사이트상이 형성되어 강의 재질이 열위해지며, 750℃ 보다 높은 온도로 냉각하여 권취하게 되면 조대한 페라이트 결정립이 형성되고 조대한 탄화물과 질화물이 형성되기 쉬워져 강의 재질이 열위해진다. 또한, 냉각시 평균 냉각속도가 10℃/sec 미만이면 조대한 페라이트 결정립이 형성되어 미세조직이 불균일해지며, 평균 냉각속도가 70℃/sec를 초과하게 되면 베이나이트 상이 형성되기 쉬워지고 판의 두께방향으로의 미세조직도 불균일하게 되어 강의 전단가공성이 열위해진다.
냉연강판을 얻는 단계
상기와 같이 냉각 및 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는다.
냉간 압연시, 냉간 압하율은 40~80%일 수 있다. 만약, 냉간 압하율이 40% 미만일 경우 목표 두께 확보가 어려울 수 있으며, 강판의 형상 교정이 어려울 수 있다. 반면, 냉간 압하율이 80%를 초과할 경우 강판의 엣지(edge)부에서 크랙이 발생할 수 있으며, 냉간 압연 부하가 야기될 수 있다.
상기 냉간압연은 예를 예를 들면, 5 또는 6개 스텐드로 구성되는 압연기를 이용하여 실시될 수 있고, 이 때, 최초 스텐드 압하율은 25~37%로 설정될 수 있다.
최초 스텐드 압하율이 25%미만의 경우 낮은 압하율로 인해 열연강판의 형상 제어에 한계가 있을 뿐만 아니라, 소둔 후 냉각시 마르텐사이트 핵생성 사이트의 불균일로 조직내 균일한 마르텐사이트가 형성되지 못할 수 있고, 37%를 초과하는 경우에는 초기 스텐트 압하율 증가로 인한 설비 부하를 가져올 수 있으므로, 냉간압연기 초기 스텐드 압하율을 25~37%로 제한할 수 있다. 초기 스텐드 압하율은 30~35%로 설정하는 것이 보다 바람직하다.
냉연강판의 연속소둔단계
상기 냉연강판을 Ac1+20℃~Ac3-20℃의 온도범위에서 3~30부피%의 수소 농도하에서 연속소둔한다.
본 공정은 재결정과 동시에 페라이트 및 오스테나이트를 형성하고, 탄소를 분배하기 위해 행하여진다.
본 발명에서는 강중에 미세한 마르텐사이트를 1~5 면적% 범위로 관리하여 상온에서 내시효성을 확보하고 소부온도 (통상 170℃ 20분)에서 35MPa 이상 소부경화성을 얻는 강판을 제조하기 위해 소둔온도를 Ac1+20℃~Ac3-20℃의 조건하에서 로내 분위기 중 수소 농도의 범위를 3~30%로 한정하여 제조한다.
상기 수소농도가 3부피% 미만인 경우에는 강중에 함유된 Si, Mn, B과 같은 산소친화력이 큰 원소들의 표면농화물 발생이 용이하여 덴트와 도금결함을 유발하고, 반면 30부피%를 초과할 경우 상기 원소들의 결함 억제 효과가 한계에 도달될 뿐만 아니라 제조 원가 측면에서 불리하므로, 수소 농도는 3~30부피%로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 소둔온도가 Ac1+20℃ 미만일 경우 낮은 2상역(페라이트+오스테나이트) 온도에서 오스테나이트 분율이 충분치 못하여 최종 소둔 후 냉각시 미세한 마르텐사이트가 충분히 형성되지 못하여 본 발명에서 요구되는 소부경화성을 얻을 수 없고, Ac3-20℃를 초과하는 경우, 2상역 소둔시 오스테나이트 분율이 너무 높아 소둔 냉각 후 마르텐사이트 크기가 조대하게 되고 그 분율이 10%를 초과하여 강도가 급격히 상승하여 부품 성형시 가공 크랙 발생 가능성이 높아지므로, 상기 소둔온도는 Ac1+20℃~Ac3-20℃로 한정함이 바람직하다.
상기 Ac1 및 Ac3는 예를 들면, 각각 하기 식(2)에서와 같이 구해질 수 있다.
[관계식 2]
Ac1(℃) = 723-10.7[Mn]-16.9[Ni]+29.1[Si]+16.9[Cr]
Ac3(℃) = 910-203√C-15.2Ni+44.7Si+104V+31.5Mo+13.1W
(여기서, [C], [Mn], [Cu], [Cr]. [Ni],[W] 및 [Mo] 각각은 해당 원소의 중량%를 의미함)
연속 소둔된 냉연강판의 1차 냉각단계
상기와 같이 연속 소둔된 냉연강판을 630~670℃까지 2~10℃/sec의 평균 냉각 속도로 1차 냉각한다.
본 발명에서는 1차 냉각 종료 온도를 높게 제어하거나, 1차 냉각 속도를 느리게 제어할수록 페라이트의 균일화 및 조대화 경향이 높아져 강의 연성 확보에 유리하다.
또한, 본 발명에서는 1차 냉각시 탄소가 오스테나이트로 확산할 수 있는 충분한 시간을 부여함을 주요한 특징으로 하고 있는데, 이는 본 발명에서 매우 의미가 높다. 보다 상세히 설명하면, 2 상역에서는 탄소가 탄소 농화도가 높은 오스테나이트로 확산 이동하게 되는데, 그 온도가 높을수록 그 시간이 길수록 확산 정도가 증가하게 되는 것이다. 만약, 1차 냉각 종료 온도가 630℃ 미만인 경우 너무 낮은 온도로 인해 펄라이트 혹은 베이나이트가 형성될 수 있어 항복비가 증가하며, 가공시 크랙 발생 경향이 높아진다. 반면, 1차 냉각 종료 온도가 670℃를 초과할 경우 냉각시 페라이트가 다량 형성되고 마르텐사이트 형성을 위한 오스테나이트 함량이 적어 최종 마르텐 사이트 함량인 1~5%를 효과적으로 제어 할 수 없다.
또한, 1차 냉각 속도가 2℃/sec 미만일 경우 생산성 측면에서 불리하고 페라이트 분율이 증가하여 마르텐사이트 형성을 위한 오스테나이트 함량이 부족하게 되고, 반면, 10℃/sec를 초과하면 베이나이트가 형성되어 항복강도를 증가시켜 재질 열위를 수반한다. 본 발명에서는 미세한 마르텐사이트 외에 베이나이트 혹은 펄라이트 형성을 최대한 억제시키는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면인 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융 아연계 도금강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면에 따르는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융 아연계 도금강판의 제조방법은 상기한 냉연강판의 제조방법에 더하여, 상기 1차 냉각된 냉연강판을 4~20℃/sec의 평균 냉각 속도로 440~480℃로 유지되는 용융 아연계 도금욕에 침지하기 까지 2차 냉각하는 단계;
상기 2차 냉각된 냉연강판을 440~480℃로 유지되는 용융 아연계 도금욕에 침지하여 용융 아연계 도금강판을 얻는 단계; 및
상기 용융 아연계 도금강판을 (Ms-100)℃ 이하까지 3℃/sec 이상의 평균 냉각 속도로 최종 냉각하는 단계를 추가로 포함한다.
냉연강판의 2차 냉각단계
상기와 같이 1차 냉각된 냉연강판을 4~20℃/sec의 평균 냉각 속도로 440~480℃로 유지되는 용융 아연계 도금욕에 침지하기 까지 2차 냉각한다.
본 발명자들의 연구에 따르면, 통상의 용융아연 도금욕의 온도 범위인 440~480℃를 통과하기 전 마르텐사이트가 생성되게 되면, 최종적으로 얻어지는 냉연강판에 조대한 마르텐사이트가 형성되어 저항복비를 달성할 수가 없다. 만약, 2차 냉각 속도가 20℃/sec를 초과하게 되면 2차 냉각 중 마르텐사이트가 일부 생성될 수 있으며 생산성 측면에서 통판 속도가 빨라져 판형상 뒤틀림 등의 문제가 발생할 수 있다. 반면, 2차 냉각 속도가 4℃/sec 미만의 경우, 너무 느린 냉각속도로 인해 미세한 베이나이트가 형성될 수 있어 폭 방향 재질 편차를 유발하여 판 형상이 좋지 않으므로, 2차 냉각 속도는 4~20℃/sec로 제어함이 바람직하다.
용융 아연계 도금강판을 얻는 단계
상기와 같이 2차 냉각된 냉연강판을 440~480℃로 유지되는 용융 아연계 도금욕에 침지하여 용융 아연계 도금강판을 얻는다.
본 발명에서는 용융 아연계 도금욕의 조성에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 순수 아연 도금욕이거나, Si, Al, Mg 등을 포함하는 아연계 합금 도금욕일 수 있다.
용융 아연계 도금강판의 최종 냉각단계
상기 용융 아연계 도금강판을 (Ms-100)℃ 이하까지 3℃/sec 이상의 평균 냉각 속도로 최종 냉각한다.
상기 (Ms-100)℃는 마르텐사이트 형성을 위한 냉각 조건이다.
상기 Ms의 이론 온도는 예를 들면, 하기 관계식 3에 의해 구할 수 있다.
[관계식 3]
Ms(℃) = 539-423[C]-30.4[Mn]-12.1[Cr]-17.7[Ni]-7.5[Mo]
(여기서, [C], [Mn], [Cr]. [Ni] 및 [Mo] 각각은 해당 원소의 중량%를 의미함)
상기 최종 냉각 종료 온도가 (Ms-100)℃ 미만일 경우 미세한 마르텐사이트를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 판 형상 불량 문제가 야기될 수 있다.
한편, 평균 냉각 속도가 3℃/sec 미만일 경우 너무 느린 냉각속도로 인해 마르텐사이트가 입계 또는 입내에 불규칙하게 형성될 뿐만 아니라, 입내 대비 입계 마르텐사이트의 형성비가 낮아 저항복비 강을 제조할 수 없다. 상기 평균 냉각 속도의 상한 값은 설비 특성이 가능한 한 문제의 소지가 없으므로 크게 한정하지는 않는다.
합금화 용융 아연계 도금강판을 얻는 단계
한편, 필요에 따라, 최종 냉각 전, 용융 아연계 도금강판을 합금화 열처리하여 합금화 용융 아연계 도금강판을 얻는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서는 합금화 열처리 공정 조건에 대해서는 특별히 제한하지 않으며, 통상의 조건이면 무방하다. 일 예로써, 500~540℃의 온도 범위에서 합금화 열처리 공정을 수행할 수 있다.
조질압연단계
또한, 필요에 따라, 최종 냉각된 용융 아연계 도금강판 또는 합금화 용융 아연계 도금강판을 조질압연하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
조질압연하는 경우에는 마르텐사이트 주위에 위치한 페라이트에 다량의 전위를 형성하여 소부경화성을 보다 향상시킬 수 있다.
이때, 압하율은 0.3~1.6%인 것이 바람직하며, 0.5~1.4%인 것이 보다 바람직하다. 만약, 압하율이 0.3% 미만인 경우에는 충분한 전위가 형성되지 않으며, 또한 판 형상 측면에서 불리하며, 특히, 도금 표편 결함이 발생할 우려가 있다. 반면, 압하율이 1.6%를 초과하는 경우에는 전위 형성 측면에서는 유리하나, 설비 능력 한계로 인해 판파단 발생 등 부작용이 야기될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지는 않는다.
(실시예)
하기 표 1에 기재된 합금조성을 갖는 강 슬라브를 마련한 후, 하기 표 2 및 3에 기재된 제조공정을 이용하여 용융아연도금강판(GI 강판) 및 합금화 용융아연도금강판(GA 강판)을 제조하였다. 참고로, 하기 표 1에서 발명강 1, 2, 4 및 5와 비교강 1 및 2는 합금화 용융아연도금강판에 해당하며, 발명강 3, 6 및 7은 용융아연도금강판에 해당한다. 비교강 1은 통상 극저탄소강을 이용한 BH강이고, 비교강 2는 고탄소 TRIP계열의 강이다
상기와 같이 제조된 도금강판 각각에 대하여 미세조직을 관찰하고, 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
하기 표 4에서 미세조직 분율은 판두께 1/4t(t: 강판두께) 지점에서의 우선 광학 현미경을 이용하여 Lepelar 부식을 통해 마르텐사이트 및 베이나이트를 관찰하고, 이를 다시 SEM(3,000배)을 이용하여 관찰한 후, Count Point 작업을 통해 3회 평균한 값으로 마르텐사이트, 베이나이트의 크기 및 분포량을 측정하고 이 들 조직을 제외한 상을 페라이트 함량으로 추정하였다. 하기 표 4에서 각각의 시험편에 대한 인장시험은 JIS 규격을 이용하여 C 방향으로 실시하였다. 하기 표 4에서 YS는 항복강도를 나타내고, YR은 항복비를 나타낸다.
한편, 소부경화성(L-BH)은 (170℃×20분)의 소부조건에서 측정하였으며, 2% pre-strain후의 항복 강도 차이로 평가하였으며, 내시효성[YP-El(%)]은 100℃에서 1시간 유지후 인장시험시 YP-El(%)을 측정하여 YP-El이 전혀 나타나지 않으면 상온 내시효성이 우수한 것으로 평가하였다.
또한 결정립계의 Cgb/Cf 값의 평가는 서브 나노미터의 공간 해상도로 3차원적으로 성분들의 분포를 시각화할 수 있는 APT장비를 이용하였다.
APT Carbon profile(Atom Probe Tomography)을 이용하여 마르텐사이트 및 페라이트 입계로부터 페라이트내에 존재하는 Sb 점유 농도비를 정량적으로 평가하기 위해 입계 및 페라이트내를 기준으로 길이 100nm 정사각형내 고용 Sb개수를 count방식으로 측정하여 3회 평균으로 계산하였다.
미도금 평가는 육안관찰로 이루어졌으며, 미도금 발생 정도에 따라 1~5등급으로 상대 평가하였으며, 1~2등급은 외판재 품질 수준을 확보하는 것을 의미한다.
도금밀착성은 Sealer bending 시험을 평가하였다. Sealer Bending 시험은 강판 표면에 약품을 바르고 175℃×25분 가열하고 상온으로 냉각한 후에 90도 벤딩으로 시험시 소지철과 도금층의 박리 여부로 평가를 하는 방식으로 실시하였다.
강종 냉연강판 조성(중량%)
C Mn Si Cr P S N Sol.Al Sb Mo B
발명강1 0.007 2.22 0.007 0.05 0.004 0.005 0.003 0.018 0.003 - 0.0004
발명강2 0.009 1.96 0.004 0.48 0.003 0.005 0.004 0.04 0.002 - 0.0006
발명강3 0.012 2.12 0.012 0.43 0.003 0.007 0.004 0.05 0.02 0.07 -
발명강4 0.014 1.85 0.021 0.81 0.002 0.004 0.003 0.041 0.023 - 0.0021
발명강5 0.032 1.63 0.031 0.63 0.001 0.003 0.004 0.052 0.031 0.18 -
발명강6 0.035 1.58 0.008 0.52 0.003 0.004 0.006 0.025 0.001 0.08 0.0008
발명강7 0.072 1.38 0.007 0.06 0.005 0.006 0.003 0.041 0.004 0.03 0.0009
비교강1 0.0023 0.15 0.05 0.003 0.006 0.004 0.002 0.032 - - -
비교강2 0.12 1.65 0.80 1.42 0.005 0.007 0.005 0.05 - 0.21 0.0018
강종 열연 냉연
재가열
온도
(℃)		 마무리 압연 온도
(℃)		 권취 온도
(℃)		 권취전 냉각
속도(℃/sec)		 냉간 압하율
(%)		 최초 냉연 스텐드 압하율
(%)
발명강1 1184 885 565 25 54 28
1190 893 556 31 55 26
발명강2 1185 908 651 26 61 28
1187 908 645 33 61 29
발명강3 1210 894 720 45 73 31
1212 897 718 62 72 33
발명강4 1195 845 584 63 73 32
1197 932 589 18 75 29
발명강5 1225 932 485 15 38 21
1223 918 631 72 42 39
발명강6 1196 897 686 38 81 36
1194 896 643 36 78 35
발명강7 1201 894 684 51 35 34
1205 893 642 56 68 33
비교강1 1185 918 672 35 79 45
비교강2 1192 892 525 32 65 36
1189 898 684 28 63 35
강종 소둔 냉각 비고
소둔온도
(℃)		 로내수소농도
(%)		 1차 냉각속도
(℃/초)		 1차 냉각 종료 온도(℃) 2차냉각속도(℃/초) 2차 냉각 종료 온도(℃) 최종냉각속도(℃/초) 최종 냉각 종료 온도(℃)
발명강1 745 5.2 2.8 650 4.3 450 4.4 상온 발명예1
758 5.5 2.4 650 4.5 450 5.2 상온 발명예2
발명강2 768 6.2 3.5 650 3.3 450 6.2 상온 발명예3
792 6.3 3.6 650 3.5 450 6.3 상온 발명예4
발명강3 825 5.8 4.9 650 5.2 450 9.1 상온 발명예5
812 5.2 9.5 650 6.3 450 9.3 상온 발명예6
발명강4 675 6.3 5.6 650 9.1 450 5.2 상온 비교예1
821 3.5 5.8 650 8.5 450 7.8 상온 발명예7
발명강5 813 3.6 6.2 650 11.4 450 7.2 상온 비교예2
839 3.1 8.5 650 12.6 450 6.1 상온 비교예3
발명강6 841 2.5 7.3 650 8.5 450 5.3 상온 비교예4
834 38.1 16.5 650 7.2 450 8.3 상온 비교예5
발명강7 846 3.5 1.8 650 2.8 450 1.7 상온 비교예6
835 3.5 17.5 650 23 450 8.9 상온 비교예7
비교강1 845 3.6 4.5 650 6.1 450 5.3 상온 비교예8
비교강2 802 4.1 3.8 650 6.5 450 5.4 상온 비교예9
779 4.5 4.1 650 7.8 450
 3.8 상온 비교예10
강종 ① ② ③ YP-El
(%)		 L-BH
(MPa)		 YS
(MPa)		 YR
(MPa)		 ④ 미도금(등급) ⑤
도금밀착성
발명강1 2.7 0 3.8 0 42 218 0.56 1 O 발명예1
1.2 0 4.2 0 44 219 0.58 2 O 발명예2
발명강2 3.3 0 4.1 0 48 221 0.56 1 O 발명예3
3.2 0 3.9 0 39 223 0.57 2 O 발명예4
발명강3 4.2 0 5.1 0 45 232 0.55 1 O 발명예5
4.3 0 5.5 0 47 235 0.54 1 O 발명예6
발명강4 6.5 2.2 2.8 0.48 38 225 0.65 3 O 비교예1
2.1 0 3.9 0 39 226 0.57 1 O 발명예7
발명강5 1.2 0 3.2 0.35 43 256 0.56 5 × 비교예2
2.2 0 2.9 0.3 48 253 0.56 3 × 비교예3
발명강6 1.8 2.6 1.8 0.35 47 262 0.58 5 × 비교예4
10.2 0 2.6 0.61 43 263 0.62 4 O 비교예5
발명강 7 1.8 0.7 2.5 0.28 45 286 0.58 4 × 비교예6
2.1 1.1 2.3 0 25 289 0.56 3 O 비교예7
비교강1 0 0 0 0 0 182 0.73 3 O 비교예8
비교강2 13.3 2.5 0 0 45 286 0.65 5 × 비교예9
13.1 3.1 0 0 38 293 0.66 5 × 비교예10
여기서, ①은 마르텐사이트 면적율(%)을 의미하고, ②는 베이나이트 면적율(%)을 의미하며, ③는 Cgb/Cf 값을 의미하고 ④ 미도금 평가에서1~2등급은 우수, 3~4등급은 보통, 5등급은 열위를 의미하고 ⑤는 Sealer Bending으로 도금밀착성 평가 결과로 O(OK), ×(NG)를 의미함
상기 표 1 내지 4에도 나타난 바와 같이, 본 발명의 합금 조성과 제조 조건을 만족하는 발명예 1 내지 7의 경우에는 210~270MPa 범위의 항복강도를 갖고, 시험편을 100℃×60분 열처리 후 인장시험 시 항복점 연신(YP-El)이 전혀 나타나지 않아 내시효성이 우수하며, 소부경화성도 우수하고, 항복비(YS/TS)가 0.6이하이며, 미도금 판정시 외판 수준인 1~2등급을 나타내고, Sealer bending으로 도금밀착성 평가 결과 OK 수준을 나타내고 있음을 알 수 있다.
이에 반해, 본 발명의 합금 조성과 제조 조건 중 적어도 하나의 조건을 만족시키지 못하고 있는 비교예 1 내지 10의 경우에는 항복강도, 항복비, 소부경화성, 도금밀착성 및 내시효성 중 적어도 하나의 물성이 열위하거나 충분치 않음을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로, 면적%로, 1~5%의 마르텐사이트 및 나머지 페라이트를 포함하며, 강판 두께 방향의 1/4t(여기서, t는 냉연강판의 두께를 의미하고, 이하 동일함)지점에서 하기 관계식 1에 의해 정해지는 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비(Cgb,%)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비(Cf)의 관계 (Cgb/Cf)가 3.5 이상인 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판.
    [관계식 1]
    Cgb/Cf≥3.5
    (여기서 Cgb(%): 냉연강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비, Cf(%): 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비)
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉연강판은 210~270MPa의 항복강도 및 0.6이하의 항복비(YS/TS)를 갖는 것임을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판.
  3. 냉연강판과 상기 냉연강판의 표면에 형성된 용융 아연계 도금층을 포함하며,
    상기 냉연강판은, 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로, 면적%로, 1~5%의 마르텐사이트 및 나머지 페라이트를 포함하며, 강판 두께 방향의 1/4t(여기서, t는 냉연강판의 두께를 의미하고, 이하 동일함)지점에서 하기 관계식 1에 의해 정해지는 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비(Cgb,%)와 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비(Cf)의 관계 (Cgb/Cf)가 3.5 이상인 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융아연계 도금강판.
    [관계식 1]
    Cgb/Cf≥3.5
    (여기서 Cgb(%): 냉연강판 1/4t지점에서 마르텐사이트상과 페라이트상의 결정립계의 Sb 평균 면적 점유비, Cf(%): 상기 마르텐사이트상 주변 1㎛이내의 페라이트 상에서의 평균 Sb 면적 점유비)
  4. 제3항에 있어서, 상기 용융 아연계 도금층이 합금화 용융 아연계 도금층인 것을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 도금강판.
  5. 제3항에 있어서, 상기 도금강판은 210~270MPa의 항복강도 및 0.6이하의 항복비(YS/TS)를 갖는 것임을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 도금강판.
  6. 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 슬라브를 850~1150℃의 온도범위에서 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계;
    상기 열연강판을 550~750℃의 온도범위까지 10~70℃/sec의 평균 냉각속도로 냉각하는 단계;
    상기 냉각된 열연강판을 550~750℃의 온도범위에서 권취하는 단계;
    상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계;
    상기 냉연강판을 Ac1+20℃~Ac3-20℃의 온도범위에서 3~30부피%의 수소 농도하에서 연속소둔하는 단계; 및
    상기 연속 소둔된 냉연강판을 630~670℃까지 2~10℃/sec의 평균 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계를 포함하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 냉간압연 시 압하율이 40~80%인 것을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 냉간압연은 5 또는 6개 스텐드로 구성되는 압연기를 이용하여 실시될 수 있고, 최초 스텐드 압하율은 25~37%로 설정되는 것을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 냉연강판의 제조방법.
  9. 중량%로, 탄소(C):0.005~0.08%; 망간(Mn):1.3~2.3%; 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): 0.01~0.06%; 크롬(Cr):1.0%이하(0%제외); 안티몬(Sb): 0.1%이하(0%제외); 과 Si: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외) 및 B: 0.003% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 슬라브를 850~1150℃의 온도범위에서 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계;
    상기 열연강판을 550~750℃의 온도범위까지 10~70℃/sec의 평균 냉각속도로 냉각하는 단계;
    상기 냉각된 열연강판을 550~750℃의 온도범위에서 권취하는 단계;
    상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계;
    상기 냉연강판을 Ac1+20℃~Ac3-20℃의 온도범위에서 3~30부피%의 수소 농도하에서 연속소둔하는 단계;
    상기 연속 소둔된 냉연강판을 630~670℃까지 2~10℃/sec의 평균 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계;
    상기 1차 냉각된 냉연강판을 4~20℃/sec의 평균 냉각 속도로 440~480℃로 유지되는 용융 아연계 도금욕에 침지하기 까지 2차 냉각하는 단계;
    상기 2차 냉각된 냉연강판을 440~480℃로 유지되는 용융 아연계 도금욕에 침지하여 용융 아연계 도금강판을 얻는 단계; 및
    상기 용융 아연계 도금강판을 (Ms-100)℃ 이하까지 3℃/sec 이상의 평균 냉각 속도로 최종 냉각하는 단계를 포함하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융 아연계 도금강판의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 냉간압연 시 압하율이 40~80%인 것을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융 아연계 도금강판의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 냉간압연은 5 또는 6개 스텐드로 구성되는 압연기를 이용하여 실시될 수 있고, 최초 스텐드 압하율은 25~37%로 설정되는 것을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융 아연계 도금강판의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 최종 냉각 단계 전에, 용융 아연계 도금강판을 합금화 열처리하여 합금화 용융 아연계 도금강판을 얻는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융 아연계 도금강판의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 합금화 열처리가 500~540℃의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융 아연계 도금강판의 제조방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 최종 냉각된 용융 아연계 도금강판 또는 합금화 용융 아연계 도금강판을 조질압연하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융 아연계 도금강판의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 조질압연 시 압하율이 0.3~1.6%인 것을 특징으로 하는 소부경화성 및 도금밀착성이 우수한 용융 아연계 도금강판의 제조방법.
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