KR20200118165A

KR20200118165A - 고강도 강판 및 고강도 아연도금 강판, 및 그들의 제조 방법

Info

Publication number: KR20200118165A
Application number: KR1020207025767A
Authority: KR
Inventors: 무네아키 이케다; 겐지 사이토
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2019-02-06
Publication date: 2020-10-14
Also published as: WO2019163513A1; US20200407818A1; JP6901417B2; MX2020008630A; CN111699273A; JP2019143199A; US11384409B2; CN111699273B; KR102393460B1

Abstract

본 발명은, 소정의 화학 성분 조성을 만족하고, 금속 조직을 주사형 전자 현미경으로 관찰했을 때에, 폴리고날 페라이트가 30∼60면적%이고, 금속 조직을 광학 현미경으로 관찰했을 때에, MA 혼합 조직이 21면적% 이하이고, 금속 조직을 X선 회절법으로 측정했을 때에, 잔류 오스테나이트가 8체적% 이상이고, 상기 폴리고날 페라이트 중, 원 상당 직경이 35.0μm 이상인 폴리고날 페라이트의 면적률이 0%이며, 원 상당 직경이 10.0μm 이상 35.0μm 미만인 폴리고날 페라이트의 면적률이 10% 이하이고, 또한 소정의 관계식으로 규정되는 연결도가 10% 이상인 고강도 강판에 관한 것이다.

Description

고강도 강판 및 고강도 아연도금 강판, 및 그들의 제조 방법

본 발명은 고강도 강판 및 고강도 아연도금 강판, 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 인장 강도 TS(tensile strength)가 980MPa 이상의 고강도이고 가공성이 우수한 강판, 및 그 표면에 아연도금층을 갖는 고강도 아연도금 강판, 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차의 구조 부품 등에 이용되는 강판에는, 연비 개선을 실현하기 위해, 980MPa 이상의 고강도가 요구된다. 강판의 고강도화에 수반하여, 연성(延性), 구멍 확장성 등의 가공성이 저하되게 되어, 복잡 형상의 부품을 프레스 가공하는 것이 어려워진다. 따라서, 고강도 강판이어도, 연성(신도), 구멍 확장성 등의 가공성이 우수할 것이 요구된다.

강도와 가공성을 겸비한 강판으로서, TRIP(Transformation Induced Plasticity; 변태 유기 소성) 현상을 이용한 강판(이하, 「TRIP 강판」이라고 부른다)이 알려져 있다. TRIP 강판은, 준안정 오스테나이트(이하, 「잔류 오스테나이트」라고 부르는 경우가 있고, 「잔류 γ」로 기재하는 경우가 있다)를 포함하는 강판이고, 강판이 응력을 받아 변형될 때에, 마텐자이트로 변태되는 것에 의해 변형부의 경화를 촉진하여, 변형의 집중을 막는 효과가 있으며, 그에 의해 균일 변형능이 향상되어 양호한 신도를 발휘한다.

또한, 강도 980MPa급의 TRIP 강판을 자동차의 구조 부품 등에 이용하는 경우에는, 부품 성형 시의 치수 정밀도나, 승객 및 대인(對人)을 위한 충돌 안전성을 고려하여, 강판의 항복 응력 YS(yield stress)가 소정의 범위(예를 들면, 530∼800MPa 정도)가 되도록 설계하는 것도 중요하다.

TRIP 강판을 응용한 기술로서, 특허문헌 1과 같은 기술도 제안되어 있다. 이 기술에서는, 템퍼링 마텐자이트, 페라이트, 베이나이트, 잔류 γ, 펄라이트, 마텐자이트의 분율을 제어하는 것에 의해, 강도-연성-YS 밸런스를 개선하는 것이 나타나 있다.

그러나 이 기술에서는, 가공성을 평가함에 있어서 중요한 특성인 「구멍 확장성」에 대해서는, 전혀 고려되어 있지 않다.

구멍 확장성을 고려한 기술로서, 예를 들면 특허문헌 2와 같은 기술도 제안되어 있다. 이 기술에서는, TRIP 강판 중, 소정의 결정 방위의 극밀도를 제어함과 함께, 강판의 페라이트, 베이나이트, 잔류 γ, 마텐자이트, 펄라이트, 템퍼링 마텐자이트 등의 마이크로 조직을 제어하는 것에 의해, 강도, 연성, 구멍 확장성을 양호하게 하는 것이 나타나 있다.

그러나, 이 기술에 있어서는, 상기의 요건을 만족시키기 위해서는, 열간 압연의 세밀한 제어가 필요해지고, 또한 구멍 확장성에 영향을 준다고 생각되는 페라이트의 입경이나 형상의 제어가 충분히 행해지고 있다고는 말할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은, 신도 및 구멍 확장성 등의 가공성이 우수하고, 인장 강도 TS가 980MPa 이상의 고강도이며, 항복 응력 YS가 530∼800MPa의 범위가 되는 고강도 강판, 및 그 표면에 아연도금층을 갖는 고강도 아연도금 강판, 및 그들의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

일본 특허공개 2012-122093호 공보 일본 특허 제5408383호 공보

본 발명의 일 국면에 관한 고강도 강판은,

질량%로,

C: 0.10∼0.30%,

Si: 1.0∼3.0%,

Mn: 1.5∼3.0%,

P: 0% 초과∼0.1%,

S: 0% 초과∼0.05%,

Al: 0.005∼1%, 및

N: 0% 초과∼0.01%를 만족하고,

잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 강판이며,

(1) 강판의 금속 조직은, 폴리고날 페라이트, MA 혼합 조직, 및 잔류 오스테나이트를 포함하고,

(2) 상기 금속 조직을 주사형 전자 현미경으로 관찰했을 때에, 금속 조직 전체에 대해서,

폴리고날 페라이트가 30∼60면적%이고,

(3) 상기 금속 조직을 광학 현미경으로 관찰했을 때에, 금속 조직 전체에 대해서,

MA 혼합 조직이 21면적% 이하이고,

(4) 상기 금속 조직을 X선 회절법으로 측정했을 때에, 금속 조직 전체에 대해서,

잔류 오스테나이트가 8체적% 이상이고,

(5) 상기 폴리고날 페라이트 중, 원 상당 직경이 35.0μm 이상인 폴리고날 페라이트의 면적률이 0%이며, 원 상당 직경이 10.0μm 이상 35.0μm 미만인 폴리고날 페라이트의 면적률이 10% 이하이고, 또한

(6) 금속 조직에 있어서, 하기 식(I)로 규정되는 연결도가 10% 이상인 것을 특징으로 한다.

연결도(%)=(페라이트끼리의 계면 길이/페라이트와 경질 조직 사이의 계면 길이)×100 ···(I)

또한, 본 발명에는, 상기 고강도 강판의 표면에, 용융 아연도금층 또는 합금화 용융 아연도금층을 갖고 있는 고강도 아연도금 강판도 포함된다.

또, 본 발명에는, 상기 화학 성분 조성을 만족하는 열간 압연 강판을, 산세, 냉간 압연 후에, 10℃/초 이상 20℃/초 미만의 평균 가열 속도로 Ac₁점까지 가열하는 1차 가열 공정과,

Ac₃점-100℃∼Ac₃점-30℃까지 가열하는 2차 가열 공정과,

상기 Ac₃점-100℃∼Ac₃점-30℃의 가열 온도로부터 평균 냉각 속도: 20℃/초 미만으로 650℃까지 냉각하는 1차 냉각 공정과,

650∼300℃의 온도 범위를 평균 냉각 속도: 20℃/초 이상으로 하면서, 100℃ 이상 300℃ 미만까지 냉각하는 2차 냉각 공정과,

350℃ 이상 550℃ 이하까지 재가열 후, 동 온도역에서 30초 이상 1000초 이하 유지하는 재가열 공정을,

이 순서로 포함하는 고강도 강판의 제조 방법도 포함된다.

도 1은 본 실시형태에 따른 고강도 강판을 제조할 때의 소둔 패턴을 나타낸 모식도이다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해, 다양한 각도로부터 검토했다. 그 결과, TRIP 강판의 화학 성분 조성 및 금속 조직을 적절히 제어하는 것, 특히 폴리고날 페라이트의 형태를 엄밀히 규정하는 것에 의해, 신도 및 구멍 확장성을 양호하게 할 수 있고, 게다가 인장 강도 TS가 980MPa 이상이고 항복 응력 YS가 530∼800MPa인 범위로 할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성했다.

본 발명에 의하면, 강판의 화학 성분 조성 및 금속 조직을 적절히 규정하고 있고, 특히 폴리고날 페라이트의 형태를 엄밀히 규정하고 있기 때문에, 신도 및 구멍 확장성이 양호하고, 인장 강도 TS가 980MPa 이상이고 항복 응력 YS가 530∼800MPa의 범위가 되는 고강도 강판, 및 그의 제조 방법을 실현될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여, 상세하게 설명한다.

우선, 본 실시형태에 따른 고강도 강판의 금속 조직에 대하여 설명한다. 본 실시형태의 고강도 강판의 금속 조직은, 폴리고날 페라이트, MA 혼합 조직, 및 잔류 오스테나이트(잔류 γ)를 포함하는 혼합 조직이다.

그리고, 상기 금속 조직을 주사형 전자 현미경으로 관찰했을 때에, 금속 조직 전체에 대해서, 폴리고날 페라이트가 30∼60면적%이고, 상기 금속 조직을 광학 현미경으로 관찰했을 때에, 금속 조직 전체에 대해서, MA 혼합 조직이 21면적% 이하이고, 상기 금속 조직을 X선 회절법으로 측정했을 때에, 금속 조직 전체에 대해서, 잔류 γ가 8체적% 이상인 것이 중요하다.

이들 금속 조직의 요건에 대하여 설명한다.

(폴리고날 페라이트: 30∼60면적%)

폴리고날 페라이트는 베이나이트에 비해 연질이고, 강판의 신도를 높여 가공성을 개선하는 데 작용하는 조직이다. 이러한 작용을 발휘시키기 위해, 폴리고날 페라이트는 금속 조직 전체에 대해서 30면적% 이상이다. 바람직하게는 35면적% 이상이고, 보다 바람직하게는 40면적% 이상이다. 그러나, 폴리고날 페라이트의 생성량이 과잉이 되면, 인장 강도 TS나 항복 응력 YS가 저하된다. 따라서 본 실시형태에서는, 폴리고날 페라이트는 금속 조직 전체에 대해서 60면적% 이하이고, 바람직하게는 55면적% 이하이며, 보다 바람직하게는 50면적% 이하이다.

(MA 혼합 조직: 21면적% 이하)

MA 혼합 조직(Martensite Austenite constituent)은 프레시 마텐자이트와 잔류 γ의 혼합 조직으로서 알려져 있다. 해당 MA 조직은, 강판을 가열 온도로부터 실온까지 냉각하는 과정에서, 미변태 오스테나이트로서 존재하고 있던 조직의 일부가 마텐자이트로 변태되고, 나머지는 오스테나이트인 채 잔존하는 것에 의해 생성되는 조직이며, 템퍼링 마텐자이트와는 구별되고 있다. 이와 같은 MA 혼합 조직이 존재하는 것에 의해, 강도나 신도(연성)를 향상시킬 수 있다.

그러나, MA 혼합 조직이 지나치게 많아지면, 구멍 확장성이 저하됨과 함께, 항복 응력 YS도 낮아진다. 따라서 본 실시형태에서는, MA 혼합 조직은 금속 조직 전체에 대해서 21면적% 이하이다. 바람직하게는 19면적% 이하이고, 보다 바람직하게는 17면적% 이하이다. 하한치에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 강도-연성 밸런스를 향상시킨다는 관점에서는, MA 혼합 조직은, 금속 조직 전체에 대해서 10면적% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 13면적% 이상이다.

본 실시형태에서는 레페라 부식시켜 광학 현미경 관찰했을 때에 백색화된 개소를 MA 혼합 조직으로 했다. 한편, MA 혼합 조직을 구성하는 프레시 마텐자이트와 잔류 γ는, 광학 현미경 관찰에서는 구별하는 것은 곤란하기 때문에, 프레시 마텐자이트와 잔류 γ의 복합 조직을 MA 혼합 조직으로서 측정하고 있다.

(잔류 오스테나이트: 8체적% 이상)

잔류 오스테나이트(잔류 γ)는 주로 금속 조직의 라스 사이에 존재하지만, 라스상 조직의 집합체(예를 들면, 블록이나 패킷) 및 구γ의 입계 상에 괴상으로 존재하는 경우도 있다. 이 잔류 γ의 체적률은 X선 회절법으로 측정할 수 있다. 잔류 γ는 강판이 변형을 받아 변형될 때에 마텐자이트로 변태됨으로써 양호한 신도를 발휘한다. 즉, 잔류 γ를 포함하는 것에 의해, 변형을 받아 변형되는 부분의 경화가 촉진되어, 변형의 집중을 막을 수 있다. 이들 효과는 일반적으로 TRIP 효과라고 불리고 있다.

TRIP 효과를 발휘시키기 위해서, 잔류 γ는 금속 조직 전체에 대해서 8체적% 이상이다. 잔류 γ는, 바람직하게는 10체적% 이상이고, 보다 바람직하게는 12체적% 이상이다. 잔류 γ의 체적률이 지나치게 높아지면, 성형 시에 조대한 가공 유기 마텐자이트로서 생성됨으로써 구멍 확장성이 저하된다. 따라서, 잔류 γ는 20체적% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 18체적% 이하이다.

본 실시형태의 강판에 있어서는, 폴리고날 페라이트의 형태를 하기와 같이 규정할 필요가 있다.

(원 상당 직경이 35.0μm 이상인 폴리고날 페라이트의 면적률이 0%, 원 상당 직경이 10.0μm 이상 35μm 미만인 폴리고날 페라이트의 면적률이 10% 이하)

폴리고날 페라이트가 조대립이 될수록, 응력이 집중되기 때문에, 항복 응력 YS가 저하되고, 구멍 확장성도 열화된다. 따라서, 원 상당 직경이 35.0μm 이상인 폴리고날 페라이트의 면적률은 0%이며, 원 상당 직경이 10.0μm 이상 35μm 미만인 폴리고날 페라이트의 면적률은 10% 이하이다. 후자의 면적률은, 바람직하게는 7% 이하이고, 보다 바람직하게는 4% 이하이다. 한편, 「원 상당 직경」이란, 폴리고날 페라이트의 결정립의 크기(면적)에 착안하여, 면적이 동일해지는 원으로 환산했을 때의 직경(상경(相徑))을 의미한다.

본 실시형태의 강판의 금속 조직에 있어서, 「페라이트와 경질 조직 사이의 계면 길이」에 대한 「페라이트끼리의 계면 길이」의 비율을 연결도로 해서, 하기 식(I)과 같이 규정했을 때, 이 연결도는 10% 이상이다.

상기 연결도를 10% 이상으로 함으로써, 강도와 가공성의 밸런스를 향상시킬 수 있다. 이 연결도가 10% 미만이 되면, 가공 시에 경질 조직에서의 변형량이 증대되게 되어, 보이드의 발생이나 균열의 진전이 촉진되고, 신도, 구멍 확장성이 열화된다. 또한 페라이트에의 변형의 집중이 억제됨으로써, 항복 응력 YS가 과잉으로 높아진다. 따라서, 연결도는 10% 이상으로 한다. 바람직하게는 14% 이상, 보다 바람직하게는 18% 이상으로 한다. 한편, 상기 식(I) 중의 「경질 조직」은 기본적으로 페라이트 이외의 조직이며, MA 혼합 조직, 베이나이트, 템퍼링 마텐자이트, 펄라이트 등을 포함한다.

상기와 같이, 본 실시형태의 금속 조직에 있어서는, 폴리고날 페라이트의 분포나 연결도를 규정하고 있지만, 필요에 따라, 추가로 폴리고날 페라이트의 평균 원 상당 직경, 및 폴리고날 페라이트의 원 상당 직경의 표준 편차를 적절한 범위로 하는 것이 바람직하다.

(폴리고날 페라이트의 평균 원 상당 직경: 10.0μm 이하, 폴리고날 페라이트의 원 상당 직경의 표준 편차: 3.5μm 이하)

폴리고날 페라이트의 평균 원 상당 직경, 및 폴리고날 페라이트의 원 상당 직경의 표준 편차가 커지면, 조대립의 면적 비율이 증가하여, 응력이 집중되기 때문에, 항복 응력 YS가 저하되고, 구멍 확장성도 열화된다. 따라서, 폴리고날 페라이트의 평균 원 상당 직경은 10.0μm 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 평균 원 상당 직경은, 보다 바람직하게는 8.0μm 이하이고, 더 바람직하게는 6.0μm 이하이다. 또한 폴리고날 페라이트의 원 상당 직경의 표준 편차는, 3.5μm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.0μm 이하이며, 더 바람직하게는 2.5μm 이하이다.

(기타의 조직)

본 실시형태에 따른 고강도 강판의 금속 조직은, 폴리고날 페라이트, MA 혼합 조직, 및 잔류 γ로 이루어져 있어도 되지만, 본 발명의 작용을 해치지 않는 범위에서, 상기 조직 이외의 다른 조직으로서, 베이나이트, 템퍼링 마텐자이트, 펄라이트 등의 조직(이하, 「잔부 조직」이라고 부르는 경우가 있다)을 갖고 있어도 된다. 이 중, 펄라이트는, 강도 및 항복 응력 YS를 저하시키기 때문에, 강판의 단면을 나이탈 부식시킨 후, 주사형 전자 현미경으로 관찰했을 때에, 5면적% 이하인 것이 바람직하다.

다음으로, 본 실시형태에 따른 고강도 강판의 성분 조성에 대하여 설명한다. 이하, 성분 조성에 있어서의 %는 질량%를 의미한다.

상기 고강도 강판은, C: 0.10∼0.30%, Si: 1.0∼3.0%, Mn: 1.5∼3.0%, P: 0% 초과 0.1% 이하, S: 0% 초과 0.05% 이하, Al: 0.005∼1%, 및 N: 0% 초과 0.01% 이하를 만족한다.

(C: 0.10∼0.30%)

C는 강판의 강도를 높이는 원소이고, 또한 오스테나이트를 안정화시켜 잔류 γ를 확보하기 위해서도 필요한 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서, 본 실시형태에서는, C량은 0.10% 이상이다. C량은, 바람직하게는 0.13% 이상, 보다 바람직하게는 0.15% 이상이다. 그러나, C량이 과잉이 되면, 구멍 확장성이나 용접성이 열화된다. 따라서 본 실시형태에서는, C량은 0.30% 이하이다. C량은, 바람직하게는 0.28% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.25% 이하이다.

(Si: 1.0∼3.0%)

Si는 고용 강화 원소이고, 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 또한 Si는, 탄화물의 석출을 억제해 오스테나이트 중에 C를 응축시키고 안정화하여, 잔류 γ를 확보하여, 신도를 개선시키는 데 중요한 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서, 본 실시형태에서는, Si량은 1.0% 이상이다. Si량은, 바람직하게는 1.2% 이상, 보다 바람직하게는 1.3% 이상이다. 그러나, Si량이 과잉이 되면, 소둔에서의 가열, 균열(均熱) 시에, 폴리고날 페라이트의 오스테나이트로의 역변태가 일어나지 않아, 폴리고날 페라이트가 과잉으로 잔존하여, 강도 부족이 된다. 또한 열간 압연 시에 스케일이 현저하게 형성되어 강판 표면에 스케일 자국 흠집이 나, 표면 성상을 악화시킨다. 따라서 본 실시형태에서는, Si량은 3.0% 이하이다. Si량은, 바람직하게는 2.6% 이하이고, 보다 바람직하게는 2.3% 이하이다.

(Mn: 1.5∼3.0%)

Mn은 담금질성 향상 원소로서 작용하고, 냉각 중에 폴리고날 페라이트가 과잉으로 생성되는 것을 억제하여, 강판의 강도를 높이는 원소이다. 또한, Mn은 잔류 γ를 안정화하는 데에도 기여한다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서, 본 실시형태에서는, Mn량은 1.5% 이상이다. Mn량은, 바람직하게는 1.7% 이상, 보다 바람직하게는 1.9% 이상이다. 그러나, Mn을 과잉으로 함유하면, 베이나이트의 생성이 현저하게 억제되고, MA 혼합 조직량이 과잉이 되어, 구멍 확장성의 열화, 항복 응력 YS의 저하가 발생한다. 또한, 주편(鑄片) 깨짐이 생기는 등의 악영향이 생긴다. 따라서 본 실시형태에서는, Mn량은 3.0% 이하로 한다. Mn량은, 바람직하게는 2.8% 이하, 보다 바람직하게는 2.7% 이하이다.

(P: 0% 초과 0.1% 이하)

P는 불가피 불순물이며, 과잉으로 함유하면 입계 편석에 의한 입계 취화를 조장하여, 실온에서의 가공성이 열화된다. 따라서 본 실시형태에서는, P량은 0.1% 이하이다. P량은, 바람직하게는 0.08% 이하, 보다 바람직하게는 0.05% 이하이다. P량은 가능한 한 적은 편이 바람직하지만, 통상 0.001% 정도 함유한다.

(S: 0% 초과 0.05% 이하)

S는 불가피 불순물이며, 과잉으로 함유하면 MnS 등의 황화물계 개재물을 형성하고, 깨짐의 기점이 되어 실온에서의 가공성이 열화된다. 따라서 본 실시형태에서는, S량은 0.05% 이하이다. S량은, 바람직하게는 0.01% 이하, 보다 바람직하게는 0.005% 이하이다. S량은 가능한 한 적은 편이 바람직하지만, 통상 0.0001% 정도 함유한다.

(Al: 0.005∼1%)

Al은, Si와 마찬가지로, 탄화물의 석출을 억제하여 잔류 γ를 확보하는 데 중요한 원소이다. 또한 Al은, 탈산재로서도 작용하는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서, Al량은 0.005% 이상이다. Al량은, 바람직하게는 0.010% 이상, 보다 바람직하게는 0.03% 이상이다. 그러나, Al량이 과잉이 되면 강판 중에 개재물이 많이 석출되어, 실온에서의 가공성이 열화된다. 따라서 본 실시형태에서는, Al량은 1% 이하로 한다. Al량은, 바람직하게는 0.8% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5% 이하이다.

(N: 0% 초과 0.01% 이하)

N은 불가피 불순물이며, 과잉으로 함유하면 질화물이 다량으로 석출되어 깨짐의 기점이 되어, 실온에서의 가공성이 열화된다. 따라서 본 실시형태에서는, N량은 0.01% 이하이다. N량은, 바람직하게는 0.008% 이하, 보다 바람직하게는 0.005% 이하이다. N량은 가능한 한 적은 편이 바람직하지만, 통상 0.001% 정도 함유한다.

본 실시형태에 따른 고강도 강판의 기본 성분은 상기와 같고, 잔부는 철, 및 상기 P, S, N 이외의 불가피 불순물이다. 이 불가피 불순물로서는, 본 실시형태의 효과를 해치지 않는 범위에서, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 의해 도입되는 원소의 혼입이 허용된다.

본 실시형태의 고강도 강판에는, 다른 원소로서, 하기 (a)∼(d)에 속하는 적어도 1종을 추가로 함유해도 된다.

(a) Cr: 0% 초과 1% 이하, 및 Mo: 0% 초과 1% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종.

(b) Ti: 0% 초과 0.15% 이하, Nb: 0% 초과 0.15% 이하, 및 V: 0% 초과 0.15% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종.

(c) Cu: 0% 초과 1% 이하, 및 Ni: 0% 초과 1% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종.

(d) B: 0% 초과 0.005% 이하.

(a) Cr 및 Mo는 냉각 중에 폴리고날 페라이트가 과잉으로 생성되는 것을 억제하여, 강도 저하를 방지하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Cr량은 0.02% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더 바람직하게는 0.2% 이상이다. Mo량은 0.02% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더 바람직하게는 0.2% 이상이다.

그러나, Cr 및 Mo를 과잉으로 함유하면, Mn과 마찬가지로, 베이나이트의 생성이 현저하게 억제되고, MA 혼합 조직이 과잉이 되어, 구멍 확장성의 열화, 항복 응력 YS의 저하가 발생한다. 따라서 본 실시형태에서는, Cr량은 1% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8% 이하, 더 바람직하게는 0.5% 이하이다. Mo량은 1% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8% 이하, 더 바람직하게는 0.5% 이하이다. Cr 및 Mo는 어느 한쪽을 함유해도 되고, 양쪽을 함유해도 된다.

(b) Ti, Nb 및 V는 모두 금속 조직을 미세화하여 강판의 강도와 항복 응력 YS, 구멍 확장성을 향상시키는 데 작용하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ti량은 0.01% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.015% 이상, 더 바람직하게는 0.020% 이상이다. Nb량은 0.01% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.015% 이상, 더 바람직하게는 0.020% 이상이다. V량은 0.01% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.015% 이상, 더 바람직하게는 0.020% 이상이다.

그러나, Ti, Nb 및 V를 과잉으로 함유하더라도 효과는 포화된다. 또한 탄화물이 입계에 석출되어, 실온에서의 가공성이 열화되는 경우가 있다. 따라서 본 실시형태에서는, Ti량은 0.15% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.12% 이하, 더 바람직하게는 0.10% 이하이다. Nb량은 0.15% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.12% 이하, 더 바람직하게는 0.10% 이하이다. V량은 0.15% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.12% 이하, 더 바람직하게는 0.10% 이하이다. Ti, Nb 및 V는 어느 1종을 함유해도 되고, 임의로 선택되는 2종 이상을 함유해도 된다.

(c) Cu 및 Ni는 강판의 내식성을 향상시키는 데 작용하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Cu량은 0.01% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상, 더 바람직하게는 0.10% 이상이다. Ni량은 0.01% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상, 더 바람직하게는 0.10% 이상이다.

그러나, Cu 및 Ni를 과잉으로 함유하더라도 효과는 포화된다. 또한, 열간 가공성이 열화되는 경우가 있다. 따라서 본 실시형태에서는, Cu량은 1% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8% 이하, 더 바람직하게는 0.5% 이하이다. Ni량은 1% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8% 이하, 더 바람직하게는 0.5% 이하이다. Cu 및 Ni는 어느 한쪽을 함유해도 되고, 양쪽을 함유해도 된다.

(d) B는, Cr 및 Mn과 마찬가지로, 냉각 중에 폴리고날 페라이트가 과잉으로 생성되는 것을 억제하여, 강도 저하를 방지하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, B량은 0.0001% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0005% 이상, 더 바람직하게는 0.0010% 이상이다.

그러나, B를 과잉으로 함유하면, Cr 및 Mn과 마찬가지로, 베이나이트의 생성이 현저하게 억제되고 MA량이 과잉이 되어, 구멍 확장성의 열화, 항복 응력 YS의 저하가 발생한다. 따라서 본 실시형태에서는, B량은 0.005% 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.004% 이하, 더 바람직하게는 0.003% 이하이다.

상기 고강도 강판의 표면에는, 용융 아연도금층(GI: Hot Dip-Galvanized) 또는 합금화 용융 아연도금층(GA: Alloyed Hot Dip-Galvanized)이 마련되어도 된다. 즉, 고강도 강판의 표면에 용융 아연도금층 또는 합금화 용융 아연도금층을 갖는, 고강도 용융 아연도금 강판, 고강도 합금화 용융 아연도금 강판도 본 발명에 포함된다.

다음으로, 본 실시형태에 따른 고강도 강판의 제조 방법에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 고강도 강판을 제조할 때의 소둔 패턴을 나타낸 모식도이고, 가로 방향은 시간(초), 세로 방향은 온도(℃)를 나타낸다.

도 1에 나타낸 패턴은 소둔 후의 공정을 나타낸 것이고, 그때까지의 공정은 전혀 한정하는 것이 아니며, 통상 행해지고 있는 조건에 따르면 된다. 예를 들면, 연속 주조법, 잉곳법, 박(薄)슬래브 주조법 등으로 주조한 슬래브를, 1150∼1300℃ 정도에서 재가열하고, 조(粗)압연 후, 가공성을 저해하는 집합 조직을 형성시키지 않도록 850∼950℃ 정도의 마무리 압연 온도가 되도록 마무리 압연을 행하고, 500∼700℃ 정도에서 권취하여 열연판으로 하면 된다. 그 후, 필요에 따라서 산세한 후, 냉간 압연한다. 한편, 열간 압연 후, 권취한 코일을 예를 들면 단열성이 있는 장치에 넣어 보온해도 된다. 산세 전 혹은 후에, 가열로에서 어닐링 등을 실시해도 된다.

[1차 가열 공정]

우선 상기와 같은 화학 성분 조성을 만족하는 열간 압연 강판을, 산세, 냉간 압연 후에, 10℃/초 이상 20℃/초 미만의 평균 가열 속도로 Ac₁점까지 가열한다[도 1의 (A)의 공정]. 이 1차 가열 공정에 있어서는, Ac₁점까지의 가열 시에, 재결정을 진행시켜, 금속 조직의 균일화를 도모한다. 이때의 평균 가열 속도가 10℃/초 미만이면, 재결정이 지나치게 진행되어 조대 페라이트가 생성되기 때문에, 항복 응력 YS가 저하되고, 구멍 확장성도 열화된다. 한편, 평균 가열 속도가 20℃/초보다도 빠르면, 재결정이 진행되지 않아 냉간 압연 시의 변형이 잔존함으로써 페라이트의 변형능이 저하되어, 신도, 구멍 확장성이 열화된다.

상기 Ac₁점은 「레슬리 철강 재료학」(마루젠 주식회사 발행, Willian C. Leslie 저, 1985년 5월 31일 발행, p. 273)에 기재되어 있는 하기 식(II)로부터 산출할 수 있다. 한편, 하기 식(II) 중, [ ]는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고 있고, 강판에 포함되지 않는 원소의 함유량은 0질량%로 해서 계산하면 된다.

Ac₁점(℃)=723-10.7×[Mn]-16.9×[Ni]+29.1×[Si]+16.9×[Cr] ···(II)

[2차 가열 공정]

상기와 같은 조건에서 1차 가열을 행한 후에는, 강판의 Ac₃점-100℃∼Ac₃점-30℃의 온도 범위까지 가열한다[도 1의 (B)의 공정]. 이 2차 가열 공정에서는, 열간 압연 조직인 페라이트로부터 오스테나이트로의 역변태를 진행시켜, 폴리고날 페라이트의 조대화를 억제하고, 또한 폴리고날 페라이트 분율을 조정한다. 이 공정에서의 가열 온도가 Ac₃점-100℃ 미만이 되면, 역변태가 불충분해져, 폴리고날 페라이트가 과잉으로 생성된다. 가열 온도가 Ac₃점-30℃보다도 높아지면, 오스테나이트로의 역변태가 지나치게 진행되어 폴리고날 페라이트 분율이 과소가 된다.

상기 Ac₃점은 「레슬리 철강 재료학」(마루젠 주식회사 발행, William C. L eslie 저, p. 273)에 기재되어 있는 하기 식(III)에 기초하여 산출된다. 한편, 하기 식(III) 중의 [ ]는, 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고 있고, 강판 중에 함유되어 있지 않는 원소는 0%로 해서 계산한다.

Ac₃점(℃)=910-203×[C]^1/2-15.2×[Ni]+44.7×[Si]+104×[V]+31.5×[Mo]+13.1×[W]-{30×[Mn]+11×[Cr]+20×[Cu]-700×[P]-400×[Al]-120×[As]-400×[Ti]} ···(III)

[1차 냉각 공정]

상기 2차 가열 공정에서의 가열 온도로부터, 평균 냉각 속도: 20℃/초 미만으로 650℃까지 냉각한다[도 1의 (C)의 공정]. 이 공정에서는, 페라이트를 성장시켜, 폴리고날 페라이트의 연결도를 높이고, 폴리고날 페라이트 분율을 조정한다. 이때의 평균 냉각 속도가 20℃/초 이상이 되면, 페라이트의 성장이 불충분해져 연결도가 낮아지거나, 폴리고날 페라이트의 생성이 불충분해진다. 이때의 평균 냉각 속도는 15℃/초 이하인 것이 바람직하다.

[2차 냉각 공정]

상기 1차 냉각 후는, 650∼300℃의 온도 범위를 평균 냉각 속도: 20℃/초 이상으로 하면서, 100℃ 이상 300℃ 미만까지 냉각한다[도 1의 (D)의 공정]. 이 2차 냉각 공정에서는, 임계 냉각 속도 이상의 평균 냉각 속도로, 마텐자이트 변태 개시 온도 Ms점 이하의 온도까지 냉각하는 것에 의해, 강판 조직 중에 마텐자이트를 생성시키고, 그 후의 가열로 템퍼링하는 것에 의해 항복 응력 YS를 확보한다. 이때의 냉각 속도가 지나치게 느리거나, 냉각 정지 온도가 지나치게 높으면 마텐자이트를 충분히 생성시킬 수 없고, 결과로서 MA 혼합 조직이 증가한다. 냉각 정지 온도가 지나치게 낮으면, 마텐자이트가 과잉으로 생성되어, 잔류 γ가 과소가 된다. 이때의 평균 냉각 속도는 25℃/초 이상인 것이 바람직하지만, 그의 상한은 대략 100℃/초 이하이다.

상기 Ms점의 온도는 상기 「레슬리 철강 재료학」(마루젠 주식회사 발행, William C. Leslie 저, p. 231)에 기재되어 있는 하기 식(IV)에 기초하여 산출된다. 한편, 하기 식(IV) 중의 [ ]는, 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고 있고, 강판 중에 함유되어 있지 않는 원소는 0%로 해서 계산한다.

Ms점(℃)=561-474×[C]-33×[Mn]-17×[Ni]-17×[Cr]-21×[Mo] ···(IV)

[재가열 공정]

상기 2차 냉각 공정 후는, 350℃ 이상 550℃ 이하까지 재가열한 후, 동 온도역에서 30초 이상 1000초 이하 유지한다[도 1의 (E)의 공정]. 이 재가열 공정에서는, 베이나이트 변태를 진행시켜, 미변태 오스테나이트 중으로의 C 농화를 촉진시킴으로써, 잔류 γ량을 확보한다. 재가열 온도가 상기 온도 범위로부터 벗어나거나, 유지 시간이 30초보다도 짧아지면, 베이나이트를 충분히 생성시킬 수 없어, 잔류 γ량이 적어진다. 이 유지 시간은, 바람직하게는 50초 이상이다. 단, 이 유지 시간이 지나치게 길어지더라도, 그 효과가 포화되므로 1000초 이하로 한다. 바람직하게는, 500초 이하이다.

[도금 처리]

상기와 같이 해서 제조되는 고강도 강판의 표면에는, 용융 아연도금층(GI) 또는 합금화 용융 아연도금층(GA)을 형성해도 된다.

용융 아연도금층, 합금화 용융 아연도금층의 형성 조건은 특별히 한정되지 않고, 통상적 방법의 용융 아연도금 처리, 합금화 용융 아연도금 처리를 채용할 수 있다. 이에 의해 용융 아연도금 강판(이하, 「GI 강판」이라고 부르는 경우가 있다) 및 합금화 용융 아연도금 강판(이하, 「GA 강판」이라고 부르는 경우가 있다)이 얻어진다.

GI 강판을 제조하는 방법으로서는, 상기 강판을 상기 재가열 공정에서 용융 아연도금 처리를 겸하면 된다. 즉, 상기 350℃ 이상 550℃ 이하의 온도 영역으로 재가열한 후, 당해 온도 범위로 조정된 도금욕에 침지시켜 용융 아연도금을 실시하여, 용융 아연도금 처리와 재가열 공정에서의 소정 온도에서의 유지를 겸해도 된다. 이때, 상기 온도 범위에서의 체재 시간이 상기 유지 시간의 요건(30초 이상 1000초 이하)을 만족하면 된다.

GA 강판을 제조하는 방법으로서는, 상기 강판을 상기 350℃ 이상 550℃ 이하의 온도 영역으로 재가열한 후, 그 온도역 로(爐) 내에서 계속해서 합금화 처리를 실시하면 된다. 이때, 상기 온도 범위에서의 체재 시간(용융 아연도금 처리와 합금화 처리의 합계 체재 시간)이 상기 유지 시간의 요건(30초 이상 1000초 이하)을 만족하면 된다.

아연도금 부착량은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 편면당 10∼100g/m² 정도로 하는 것을 들 수 있다.

본 실시형태에 따른 고강도 강판의 판두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 판두께가 3mm 이하인 박강판이어도 된다.

본 실시형태에 따른 고강도 강판은, 인장 강도가 980MPa 이상이고, 가공성이 우수하다. 이와 같은 고강도 강판은 자동차의 구조 부품의 소재로서 적합하게 이용된다. 자동차의 구조 부품으로서는, 예를 들면 프론트부나 리어부의 사이드 멤버나 크래시 박스 등의 부품을 비롯하여, 필러류 등의 보강재(예를 들면, 베어, 센터 필러 레인포스 등), 루프 레일의 보강재, 사이드실, 플로어 멤버, 킥부 등의 차체 구조 부품, 범퍼의 보강재나 도어 임팩트 빔 등의 내충격 흡수 부품, 시트 부품 등을 들 수 있다.

상기와 같은 화학 성분 조성을 만족하는 열간 압연 강판을, 상기의 1차 가열 공정, 2차 가열 공정, 1차 냉각 공정, 2차 냉각 공정 및 재가열 공정을, 이 순서로 포함하는 방법으로 제조하는 것에 의해, 금속 조직을 주사형 전자 현미경으로 관찰했을 때에, 폴리고날 페라이트가 30∼60면적%이고, 금속 조직을 광학 현미경으로 관찰했을 때에, MA 혼합 조직이 21면적% 이하이고, 금속 조직을 X선 회절법으로 측정했을 때에, 잔류 오스테나이트가 8체적% 이상이고, 상기 폴리고날 페라이트 중, 원 상당 직경이 35.0μm 이상인 폴리고날 페라이트의 면적률이 0%이며, 원 상당 직경이 10.0μm 이상 35.0μm 미만인 폴리고날 페라이트의 면적률이 10% 이하이고, 또한 상기 식(I)로 규정되는 연결도가 10% 이상인 고강도 강판이 얻어진다.

이와 같은 본 실시형태의 고강도 강판에서는, 신도 및 구멍 확장성 등의 가공성이 우수하고, 인장 강도 TS가 980MPa 이상의 고강도이며, 항복 응력 YS가 530∼800MPa의 범위의 것이 된다.

본 명세서는, 전술한 바와 같이 다양한 태양의 기술을 개시하고 있지만, 그 중 주된 기술을 이하에 정리한다.

즉, 본 발명의 일 국면에 관한 고강도 강판은,

질량%로,

C: 0.10∼0.30%,

Si: 1.0∼3.0%,

Mn: 1.5∼3.0%,

P: 0% 초과∼0.1%,

S: 0% 초과∼0.05%,

Al: 0.005∼1%, 및

N: 0% 초과∼0.01%를 만족하고,

잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 강판이며,

폴리고날 페라이트가 30∼60면적%이고,

MA 혼합 조직이 21면적% 이하이고,

잔류 오스테나이트가 8체적% 이상이고,

이와 같은 구성에 의해, 신도 및 구멍 확장성이 양호하고, 인장 강도 TS가 980MPa 이상이고 항복 응력 YS가 530∼800MPa의 범위가 되는 고강도 강판을 얻을 수 있다.

상기 고강도 강판에 있어서는, 상기 폴리고날 페라이트에 있어서의 평균 원 상당 직경이 10.0μm 이하이고, 또한 표준 편차가 3.5μm 이하인 것이 바람직하다. 그에 의해, 상기 효과를 보다 확실히 얻을 수 있다고 생각된다.

본 발명의 다른 국면에 관한 고강도 아연도금 강판은, 상기 고강도 강판의 표면에, 용융 아연도금층 또는 합금화 용융 아연도금층을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 추가적인 국면에 관한 고강도 강판의 제조 방법은, 상기 화학 성분 조성을 만족하는 열간 압연 강판을, 산세, 냉간 압연 후에, 10℃/초 이상 20℃/초 미만의 평균 가열 속도로 Ac₁점까지 가열하는 1차 가열 공정과,

Ac₃점-100℃∼Ac₃점-30℃까지 가열하는 2차 가열 공정과,

이 순서로 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 제조 방법에 의해, 전술한 바와 같은 우수한 본 발명의 고강도 강판을 제조할 수 있다.

상기 제조 방법에 있어서는, 상기 재가열 공정에서 용융 아연도금 또는 합금화 용융 아연도금을 행해도 된다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니며, 상기 및 후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

실시예

하기 표 1에 나타내는 성분 조성을 갖고, 잔부가 철 및 불가피 불순물인 강(강종 A1, B1)을 용제하여 슬래브를 제작하고, 이 슬래브를 1250℃로 가열하고, 마무리 압연 온도가 920℃가 되도록 열간 압연하고, 600℃에서 권취했다. 권취한 후, 실온까지 냉각하는 것에 의해 판두께 2.3mm의 열연 강판을 제조했다.

얻어진 열연 강판의 표면을 산세하는 것에 의해, 열연 강판의 표면에 부착된 스케일을 제거했다. 다음으로, 이 열연 강판을 냉간 압연하는 것에 의해, 판두께 1.4mm의 강판을 제작했다. 한편, 하기 표 1 중의 「변태 온도」의 란에 나타내는 Ac₁점, Ac₃점 및 Ms점은 전술한 식(II)∼(IV)에 기초하여 산출된 값이다.

상기에서 얻어진 강판을 하기 표 2에 나타내는 소둔 조건에서 제조했다. 표 2에 나타내는 2차 가열의 가열 온도에서 80초간 균열한 후, 냉각(1차 냉각, 2차 냉각) 및 재가열을 실시했다. 이때의 판온은 판폭 방향의 중앙부에서 측정했다. 또한 재가열의 단계에서, 용융 아연도금을 실시하고, 최종적으로 500℃로 가열하고 20초간 유지하는 것에 의해 아연도금층의 합금화를 도모하여, GA 강판을 제작했다. 강판의 편면당 도금 부착량은 50g/m²로 했다.

얻어진 GA 강판에 대하여, 금속 조직의 관찰과 기계적 특성의 평가를 다음의 수순으로 행했다.

≪금속 조직의 관찰≫

금속 조직 중, 폴리고날 페라이트, 및 잔부 조직(베이나이트, 템퍼링 마텐자이트, 펄라이트 등)의 면적률은, 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)으로 관찰한 결과에 기초하여 측정하고, MA 혼합 조직의 면적률은, 광학 현미경으로 관찰한 결과에 기초하여 측정하고, 잔류 γ의 체적률은, X선 회절법에 의해 측정했다.

[폴리고날 페라이트, MA 혼합 조직, 잔부 조직(베이나이트, 템퍼링 마텐자이트, 펄라이트 등)]

강판의 압연 방향에 대해서 평행이 되도록, 판폭 중앙부로부터 시험편을 채취하여, 그 단면을 연마하고, 추가로 전해 연마하는 것에 의해 강판의 판두께의 1/4의 위치에서 압연 방향에 평행한 단면을 노출시켰다. 강판을 구성하는 금속 조직 중의 폴리고날 페라이트와, 베이나이트, 템퍼링 마텐자이트 및 펄라이트 등의 잔부 조직은, 강판의 단면을 SEM으로 관찰하여 전체 금속 조직에서 차지하는 면적률을 산출했다.

한편, 시료의 측정 개소는, 압연에 수직인 방향의 길이를 W로 했을 때의 W/4부, 또한 판두께를 t로 했을 때의 t/4부, 측정 단면은 압연 방향과 판두께 방향에 평행한 면으로 하고, 측정은 1시야에 대하여 실시했다.

또한 MA 혼합 조직은, 상기 노출시킨 단면을 레페라 부식시킨 후에, 광학 현미경으로 관찰했다(배율: 400배, 100μm×100μm의 관찰 시야, 1시야).

[잔류 γ의 체적률]

강판을 구성하는 금속 조직 중의 잔류 γ의 체적률은 X선 회절법으로 측정했다. 구체적으로는, 강판을 판두께 1/4 위치까지 연삭한 후, 연삭면을 화학 연마하고 나서 X선 회절법에 의해 금속 조직 전체에 대한 잔류 γ의 체적률을 측정했다. 입사 X선에는, Co-Kα를 이용하고, α-Fe의 회절 피크 (110), (200), (211) 및 γ-Fe의 회절 피크 (111), (200), (220), (311)을 이용하여 잔류 γ량을 계산했다.

또한 폴리고날 페라이트의 형태를 하기의 조건에서 관찰했다.

[폴리고날 페라이트의 형태]

폴리고날 페라이트의 형태에 대하여, 하기의 측정 조건에서, SEM/EBSP(Electron Back Scattered Diffraction Pattern)법에 의해 측정했다.

(측정 조건)

Confedence Index＞0.1

결정립계: 방위차 5° 이상

가속 전압: 20kV

측정 범위: 50μm×50μm

스텝: 0.125μm

Minimun Grain Size: 4point

상기 조건에서 Grain Average IQ 맵(Image Quality Map)을 측정했다. 변형량이 낮은 폴리고날 페라이트는 IQ치가 높기 때문에, SEM 사진으로부터 측정한 폴리고날 페라이트 분율이 되도록, Average IQ의 역치를 설정하고, 역치 이상을 폴리고날 페라이트, 역치 미만을 폴리고날 페라이트 이외의 경질 조직으로 했다. Average IQ의 역치의 설정에 의해 추출한 각 폴리고날 페라이트립의 원 상당 직경을 측정하여, 평균 원 상당 직경을 구함과 함께, 폴리고날 페라이트의 원 상당 직경의 표준 편차를 측정했다.

또한 상기 식(I)로 규정되는 연결도는, 폴리고날 페라이트끼리의 계면 길이(L1)을, 폴리고날 페라이트와 경질 조직 사이의 계면 길이(L2)로 나눈 값 (L1/L2)로 했다. 이때의 측정 수순은 하기와 같다.

(i) 입계 맵에서 조직 전체의 입계 길이(L0)을 측정했다.

(ii) 폴리고날 페라이트만을 추출하여, 폴리고날 페라이트끼리의 계면 길이(L1)을 측정

(iii) 경질 조직만을 추출하여, 경질 조직끼리의 계면 길이(L3)을 측정하고, 폴리고날 페라이트와 경질 조직 사이의 계면 길이(L2)를 (L0-L1-L3)으로 해서 구했다.

얻어진 각 고강도 강판(시험 No. 1∼4)의 강도 및 가공성을 인장 강도 TS, 신도 EL 및 구멍 확장률 λ에 기초하여 평가했다. 각 평가 방법은 하기와 같다.

(인장 강도 TS 및 신도 EL)

시험 No. 1∼4의 강판의 압연 방향에 대해서 수직인 방향이 긴 방향이 되도록 JIS Z2241:2011에서 규정되는 5호 시험편을 잘라냈다. 이 시험편을 이용하여 JIS Z2241:2011에 기초하는 인장 시험을 행하는 것에 의해, 시험편의 인장 강도 TS 및 신도 EL을 측정했다. 이 측정 결과를 하기 표 4의 「인장 강도 TS」 및 「신도 EL」의 란에 나타낸다. 인장 강도 TS의 값이 높을수록 강판의 강도가 높은 것을 나타낸다. 또한 신도 EL의 값이 높을수록 강판의 가공성이 우수한 것을 나타낸다. EL이 20% 이상인 경우에 강판의 가공성이 양호라고 판단했다.

(구멍 확장률 λ)

구멍 확장률 λ는 JIS Z2256에 기초하여 구멍 확장 시험을 행하여 측정했다. 이 결과를 하기 표 4의 「구멍 확장률 λ」에 나타낸다. 구멍 확장률 λ가 높을수록 강판의 구멍 확장성이 우수한 것을 나타내고, 구멍 확장률 λ가 25% 이상인 경우에 가공성이 양호라고 판단한다.

이들 결과로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다. 우선 시험 No. 1, 4의 강판은, 적정한 제조 조건하에서 제조되고, 모두 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하는 예이며, 인장 강도가 980MPa 이상의 고강도이고, 항복 응력 YS가 530∼800MPa의 적정한 범위 내에 있어, 고강도이고 충돌 안전성이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 신도 EL이 20% 이상이고, 구멍 확장률 λ에 대해서도 25% 이상을 확보하고 있어, 모두 가공성이 양호하다고 판단할 수 있다.

이에 비해서, 시험 No. 2, 3의 강판에서는, 본 발명에서 규정하는 어느 요건을 벗어나는 예여서, 어느 특성이 열화되어 있다.

구체적으로는, 시험 No. 2는 2차 가열 온도가 높아져 있었으므로(표 2), 폴리고날 페라이트량 및 잔류 γ량이 적어져 있고, 연결도도 낮은 값을 나타내고 있다. 그 결과, 항복 응력 YS가 지나치게 높아져, 충돌 안전성이 열화됨과 함께, 신도 EL이 13%가 되어 있어, 가공성이 열화되어 있다.

또한, 시험 No. 3에서는, 1차 가열 속도가 느렸기 때문에(표 2), 폴리고날 페라이트의 재결정이 과잉으로 촉진되어, 원 상당 직경이 10-35μm인 폴리고날 페라이트가 증가하고, MA 혼합 조직도 과잉이 되어 있다. 그 결과, 항복 응력 YS가 지나치게 낮아져, 충돌 안전성이 열화됨과 함께, 구멍 확장률 λ가 낮아져, 가공성이 열화되어 있다.

이 출원은 2018년 2월 21일에 출원된 일본 특허출원 특원 2018-28597을 기초로 하는 것이고, 그 내용은 본원에 포함되는 것이다.

본 발명을 표현하기 위해서, 전술에 있어서 구체예 등을 참조하면서 실시형태를 통하여 본 발명을 적절하고 충분히 설명했지만, 당업자이면 전술한 실시형태를 변경 및/또는 개량하는 것은 용이하게 할 수 있는 것으로 인식해야 한다. 따라서, 당업자가 실시하는 변경 형태 또는 개량 형태가, 청구범위에 기재된 청구항의 권리 범위를 이탈하는 수준의 것이 아닌 한, 당해 변경 형태 또는 당해 개량 형태는, 당해 청구항의 권리 범위에 포괄된다고 해석된다.

본 발명은 강판, 아연도금 강판이나 그들의 제조 방법, 및 자동차 등의 구조 부품 등에 관한 기술 분야에 있어서, 광범위한 산업상의 이용 가능성을 갖는다.

Claims

질량%로,
C: 0.10∼0.30%,
Si: 1.0∼3.0%,
Mn: 1.5∼3.0%,
P: 0% 초과∼0.1%,
S: 0% 초과∼0.05%,
Al: 0.005∼1%, 및
N: 0% 초과∼0.01%를 만족하고,
잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 강판이며,
(1) 강판의 금속 조직은, 폴리고날 페라이트, MA 혼합 조직, 및 잔류 오스테나이트를 포함하고,
(2) 상기 금속 조직을 주사형 전자 현미경으로 관찰했을 때에, 금속 조직 전체에 대해서,
폴리고날 페라이트가 30∼60면적%이고,
(3) 상기 금속 조직을 광학 현미경으로 관찰했을 때에, 금속 조직 전체에 대해서,
MA 혼합 조직이 21면적% 이하이고,
(4) 상기 금속 조직을 X선 회절법으로 측정했을 때에, 금속 조직 전체에 대해서,
잔류 오스테나이트가 8체적% 이상이고,
(5) 상기 폴리고날 페라이트 중, 원 상당 직경이 35.0μm 이상인 폴리고날 페라이트의 면적률이 0%이며, 원 상당 직경이 10.0μm 이상 35.0μm 미만인 폴리고날 페라이트의 면적률이 10% 이하이고, 또한
(6) 금속 조직에 있어서, 하기 식(I)로 규정되는 연결도가 10% 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
연결도(%)=(폴리고날 페라이트끼리의 계면 길이/폴리고날 페라이트와 경질 조직 사이의 계면 길이)×100 ···(I)
제 1 항에 있어서,
상기 폴리고날 페라이트에 있어서의 평균 원 상당 직경이 10.0μm 이하이고, 또한 폴리고날 페라이트의 원 상당 직경의 표준 편차가 3.5μm 이하인 고강도 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고강도 강판의 표면에, 용융 아연도금층 또는 합금화 용융 아연도금층을 갖고 있는 고강도 아연도금 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고강도 강판을 제조하는 방법으로서,
제 1 항에 기재된 화학 성분 조성을 만족하는 열간 압연 강판을, 산세, 냉간 압연 후에, 10℃/초 이상 20℃/초 미만의 평균 가열 속도로 Ac₁점까지 가열하는 1차 가열 공정과,
Ac₃점-100℃∼Ac₃점-30℃까지 가열하는 2차 가열 공정과,
상기 Ac₃점-100℃∼Ac₃점-30℃의 가열 온도로부터 평균 냉각 속도: 20℃/초 미만으로 650℃까지 냉각하는 1차 냉각 공정과,
650∼300℃의 온도 범위를 평균 냉각 속도: 20℃/초 이상으로 하면서, 100℃ 이상 300℃ 미만까지 냉각하는 2차 냉각 공정과,
350℃ 이상 550℃ 이하까지 가열 후, 동 온도역에서 30초 이상 1000초 이하 유지하는 재가열 공정을,
이 순서로 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 재가열 공정에서 용융 아연도금 또는 합금화 용융 아연도금을 행하는 제조 방법.