KR20210106556A

KR20210106556A - 고강도 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20210106556A
Application number: KR1020217023532A
Authority: KR
Inventors: 다쿠야 히라시마; 유마 혼다; 아키노리 나카무라; 신지로 가네코
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-08-30
Also published as: KR102508292B1; EP3919637A1; EP3919637A4; MX2021009099A; WO2020158228A1; CN113366126A; CN113366126B; US20220098698A1; JP6809648B1; EP3919637B1; JPWO2020158228A1

Abstract

저항복비 고강도 강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명은 성분 조성은 질량%로, C:0.06%이상 0.120%이하, Si:0.3%이상 0.7%이하, Mn:1.6%이상 2.2%이하, P:0.05%이하, S:0.0050%이하, Al:0.01%이상 0.20%이하, N:0.010%이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 강 조직은 주상의 페라이트와, 강 조직 전체에 대한 면적율에서 10%이상 50%미만의 마텐자이트를 갖고, 마텐자이트의 평균 결정 입경이 3.0㎛이하이고, 마텐자이트 전체에 대한, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트의 비율이 60%이상이고, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도가 질량%로, 0.30%이상 0.90%이하인 고강도 강판으로 한다.

Description

고강도 강판 및 그 제조 방법

본 발명은 자동차 구조 부품 등에 바람직하게 이용되는 고강도 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 표면 특성이 우수한 저항복비 고강도 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

근래, 지구 환경 보전의 관점에서 CO₂ 등의 배기가스를 저감화하는 시도가 진행되고 있다. 자동차 산업에서는 차체를 경량화하여 연비를 향상시키는 것에 의해, 배기 가스량을 저하시키는 대책이 도모되고 있다. 차체 경량화의 방법의 하나로서, 자동차에 사용되고 있는 강판을 고강도화함으로써 판 두께를 박육화하는 방을 들 수 있다. 또, 강판의 고강도화와 함께 연성이 저하하는 것이 알려져 있으며, 고강도와 연성을 양립하는 강판이 요구되고 있다. 또한, 자동차 부품으로서, 예를 들면 플로어 주위의 부품은 표면 특성이 우수할 필요가 있다. 또, 플로어 주위의 부품은 복잡한 형상으로 성형 가공되는 경우가 많기 때문에, 성형 가공시에 깨짐이 생기지 않고, 또한 형상이 잘 무너지지 않는 저항복비의 강판이 요구되고 있다.

이러한 요구에 대해, 예를 들면, 특허문헌 1에서는 조성이, 질량%로, C:0.05∼0.20%, Si:0.3∼1.8%, Mn:1.0∼3.0%를 함유하고, 조직이, 페라이트의 체적율을 60%이상, 마텐자이트의 체적율을 5%이상, 잔류 오스테나이트의 체적율을 2%이상으로 하고, 페라이트의 평균 결정 입경을 5㎛이상으로 함으로써, 인장 강도에서 590MPa이상, 강도-신장 밸런스가 21000MPa·%이상, 항복비가 65%이하의 저항복 비고강도 용융 아연 도금 강판을 개시하고 있다.

또, 특허문헌 2에서는 성분 조성이 질량%로, C:0.07∼0.2%, Si:0.005∼1.5%, Mn:1.0∼3.1%, P:0.001∼0.06%, S:0.001∼0.01%, Al:0.005∼1.2%, N:0.0005∼0.01%를 함유하고, 금속 조직을 페라이트와 마텐자이트의 조직으로 함으로써 가공성을 개선한 인장 강도가 590MPa이상의 고강도 강판을 개시하고 있다.

또, 특허문헌 3은 성분 조성이 질량%로, C:0.05∼0.13%, Si:0.6∼1.2%, Mn:1.6∼2.4%, P:0.1%이하, S:0.005%이하, Al:0.01∼0.1%, N:0.005%미만을 함유하고, 강판의 미크로 조직이, 체적 분율에서 페라이트를 80%이상, 마텐자이트를 3∼15%, 펄라이트를 0.5∼10%로 함으로써, 인장 강도가 590MPa이상, 항복비가 70%이하의 고강도 강판을 개시하고 있다.

또, 특허문헌 4는 성분 조성이 질량%로, C:0.06∼0.12%, Si:0.4∼0.8%, Mn:1.6∼2.0%, Cr:0.01∼1.0%, V:0.001∼0.1%, P:0.05%이하, S:0.01%이하, Sol.Al:0.01∼0.5%, N:0.005%이하를 함유하고, 금속 조직이, 등축 페라이트의 체적율을 50%이상, 마텐자이트의 체적율을 5∼15%, 잔류 오스테나이트상의 체적율을 1∼5%로 하고, 잔류 오스테나이트상의 평균 입경을 10㎛이하, 잔류 오스테나이트상의 애스펙트비를 5이하로 함으로써, 인장 강도에서 590MPa이상, 전체 신장이 30%이상, 구멍 확대율이 60%이상의 고강도 강판을 개시하고 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 제2001-192767호 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2011-144409호 특허문헌 3: 일본국 특허공개공보 제2012-177175호 특허문헌 4: 일본국 특허공개공보 제2014-19928호

상기한 특허문헌 1에 개시된 기술은 페라이트-마텐자이트 조직으로 하고, 페라이트 입경을 규정함으로써 저항복비 또한 연성을 향상시키지만, 도금 강판으로 하기 위해 소둔 공정을 2번 실시하고 있다. 그러나, 소둔 공정을 2번 실시함으로써, 강판의 표면에 산화물이 생성되기 쉬워지기 때문에, 표면 특성은 우수하지 않다.

또, 상기한 특허문헌 2에 개시된 기술은 페라이트를 주상으로 함으로써 가공성을 향상시키지만, 마텐자이트 입경이 기재되어 있지 않기 때문에, 마텐자이트 입경을 제어할 수는 없어, 저항복비로는 되지 않는다고 생각된다.

또, 상기한 특허문헌 3에 개시된 기술은 페라이트-마텐자이트 조직으로 함으로써 저항복비가 된다고 기재되어 있지만, 특허문헌 3에서 개시하고 있는 항복비는 본 발명에서 규정하고 있는 63%이하의 항복비보다 크다. 그것은 마텐자이트 입경을 제어할 수 없기 때문이라고 생각된다. 특허문헌 3에 개시되는 마텐자이트 입경을 제어하기 위한 소둔 온도나 냉각 정지 온도도 본 발명의 규정과는 다르다. 또, 특허문헌 3에서 개시하고 있는 항복비에서 63%이하의 것은 Si나 Mn이 본 발명보다 높기 때문에, 표면 특성은 우수하지 않는다고 생각된다.

또, 상기한 특허문헌 4에 개시된 기술은 페라이트-마텐자이트 조직으로 하고, 또한 잔류 오스테나이트의 체적율 및 평균 입경을 규정함으로써 저항복비 또한 가공성을 향상시키지만, 담금질성을 확보하기 위해 Cr이나 V를 첨가하고 있다. 그러나, Cr이나 V는 표면 특성을 열화시키는 원소로서 알려져 있으며, 본 발명에서 목적으로 하는 우수한 표면 특성을 갖기 위해서는 이들 원소를 저감한 성분 조성으로 할 필요가 있다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로써, 표면 특성이 우수한 저항복비 고강도 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 특정의 성분 조성으로 조정하고, 또 강 조직은 페라이트-마텐자이트 조직으로 하고, 또한 마텐자이트 입경, 마텐자이트의 애스펙트비 및 마텐자이트 중의 탄소 농도를 제어함으로써, 저항복비 고강도 강판이 얻어지는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명자들은 본 발명에서 목적으로 하는 강도를 얻기 위해서는 마텐자이트의 면적율을 10%이상으로 하는 것, 또한 본 발명에서 목적으로 하는 저항복비를 얻기 위해서는 마텐자이트의 면적율을 50%미만, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트를 전체 마텐자이트의 60%이상, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도를 질량%로 0.3%이상 0.9%이하, 및 마텐자이트의 평균 입경을 3.0㎛이하로 하는 것이 필요한 것을 지견하였다. 또한, 애스펙트비는 긴변을 짧은변으로 나누는 것에 의해 산출되는 값을 가리킨다.

본 발명은 이상의 지견에 의거하여 이루어진 것이며, 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1] 성분 조성은 질량%로, C:0.06%이상 0.120%이하, Si:0.3%이상 0.7%이하, Mn:1.6%이상 2.2%이하, P:0.05%이하, S:0.0050%이하, Al:0.01%이상 0.20%이하, N:0.010%이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 강 조직은 주상의 페라이트와, 강 조직 전체에 대한 면적율에서 10%이상 50%미만의 마텐자이트를 갖고, 상기 마텐자이트의 평균 결정 입경이 3.0㎛이하이고, 상기 마텐자이트 전체에 대한, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트의 비율이 60%이상이고, 상기 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도가 질량%로, 0.30%이상 0.90%이하인 고강도 강판.

[2] 상기 성분 조성은 질량%로, Cr:0.01%이상 0.20%이하, Mo:0.01%이상 0.15%미만, V:0.001%이상 0.05%이하 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 [1]에 기재된 고강도 강판.

[3] 상기 성분 조성에 부가하여 질량%로, 하기 A군∼C군 중에서 선택된 1군 또는 2군 이상을 더 함유하는 [1] 또는[2]에 기재된 고강도 강판:

A군:Nb:0.001%이상 0.02%이하, Ti:0.001%이상 0.02%이하 중에서 선택된 1종 또는 2종

B군:Cu:0.001%이상 0.20%이하, Ni:0.001%이상 0.10%이하 중에서 선택된 1종 또는 2종

C군:B:0.0001%이상 0.002%이하.

[4] 강판의 표면에 도금층을 갖는 [1]∼[3] 중의 어느 하나에 기재된 고강도 강판.

[5] [1] 내지 [3] 중의 어느 하나에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 가열한 후, 열간 압연 공정을 실시하고, 상기 열간 압연 공정에서 얻어진 열연 강판을 소둔 온도:A_C1점 이상 A_C3점 이하에서 30초 이상 유지하고, 해당 소둔 온도에서 350℃까지의 평균 냉각 속도:5℃/초 이상, 냉각 정지 온도:350℃이하의 조건에서 냉각하고, 그 후, T1 온도(℃)를 200∼250℃의 온도 범위에 있어서의 임의의 온도로 할 때, 350℃에서 300℃까지의 온도역의 체류 시간:50초 이하, 300℃미만에서 T1 온도(℃)까지의 온도역의 체류 시간:1000초 이하의 조건에서 체류하는 소둔 공정을 실시하는 고강도 강판의 제조 방법.

[6] [1] 내지 [3] 중의 어느 하나에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 가열한 후, 열간 압연 공정을 실시하고, 다음에 상기 열간 압연 공정에서 얻어진 열연 강판에 냉간 압연 공정을 실시하고, 상기 냉간 압연 공정에서 얻어진 냉연 강판을 소둔 온도:A_C1점 이상 A_C3점 이하에서 30초 이상 유지하고, 해당 소둔 온도에서 350℃까지의 평균 냉각 속도:5℃/초 이상, 냉각 정지 온도:350℃이하의 조건에서 냉각하고, 그 후, T1 온도(℃)를 200∼250℃의 온도 범위에 있어서의 임의의 온도로 할 때, 350℃에서 300℃까지의 온도역의 체류 시간:50초 이하, 300℃미만에서 T1 온도(℃)까지의 온도역의 체류 시간:1000초 이하의 조건에서 체류하는 소둔 공정을 실시하는 고강도 강판의 제조 방법.

[7] 상기 소둔 공정 후에, 도금 처리를 실시하는 [5] 또는 [6]에 기재된 고강도 강판의 제조 방법.

본 발명은 성분 조성 및 제조 방법을 조정하는 것에 의해, 강 조직을 제어하고, 또한 마텐자이트 입경, 마텐자이트의 애스펙트비 및 마텐자이트 중의 탄소 농도를 제어한다. 그 결과, 본 발명의 고강도 강판은 표면 특성이 우수하고, 또한 저항복비로 된다.

또한, 본 발명의 고강도 강판을 자동차 구조 부재에 적용하는 것에 의해, 자동차용 강판의 고강도화와 저항복비의 양립이 가능하게 된다. 즉, 본 발명에 의해, 자동차 차체가 고성능화되는 것이 가능하게 된다.

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

우선, 본 발명의 고강도 강판(이하, 「본 발명의 강판」이라고도 함)의 성분 조성에 대해 설명한다. 하기의 성분 조성의 설명에 있어서, 성분의 함유량의 단위인 「%」는 「질량%」를 의미한다.

C:0.06%이상 0.120%이하

C는 담금질성을 향상시키는 원소이며, 소정의 마텐자이트의 면적율을 확보하기 위해 필요하다. 또, C는 마텐자이트의 강도를 상승시키는 원소이며, 본 발명에서 목적으로 하는 강도(TS)가 TS≥590MPa를 확보하는 관점에서 필요하다. C 함유량이 0.06%미만에서는 상기한 소정의 강도를 얻을 수 없게 된다. 따라서, C 함유량은 0.06%이상으로 한다. 바람직하게는 0.065%이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 0.070%이상으로 한다. 한편, C 함유량이 0.120%를 넘으면, 마텐자이트의 면적율을 증가시키고, 항복비를 높게 한다. 따라서, C 함유량은 0.120%이하로 한다. 바람직하게는 0.115%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 0.11%이하로 한다.

Si:0.3%이상 0.7%이하

Si는 고용 강화에 의한 강화 원소이다. 상기한 본 발명의 효과를 얻기 위해서는 Si 함유량을 0.3%이상으로 한다. 바람직하게는 0.35%이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 0.40%이상으로 한다. 한편, Si 함유량이 너무 많아지면, 페라이트의 강도가 높아지기 때문에, 항복비가 높아진다. 또, Si가 너무 많아지면, 강판의 표면에 산화물을 형성하고, 표면 특성을 현저히 열화시킨다. 따라서, Si 함유량은 0.7%이하로 한다. 바람직하게는 0.64%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 0.60%이하로 한다.

Mn:1.6%이상 2.2%이하

Mn은 강의 담금질성을 향상시키고, 소정의 마텐자이트의 면적율을 확보하기 위해 함유시킨다. Mn 함유량이 1.6%미만에서는 강판 표층부에 페라이트가 생성됨으로써 강도가 저하한다. 또, 냉각시에 펄라이트 또는 베이나이트가 생성됨으로써 항복비를 높게 한다. 따라서, Mn 함유량은 1.6%이상으로 한다. 바람직하게는 1.65%이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 1.70%이상으로 한다. 한편, Mn이 너무 많아지면, 강판의 표면에 산화물을 형성하고, 표면 특성을 현저히 열화시킨다. 따라서, Mn 함유량은 2.2%이하로 한다. 바람직하게는 2.14%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 2.10%이하로 한다.

P:0.05%이하

P는 강을 강화하는 원소이지만, 그 함유량이 많으면 입계에 편석됨으로써 가공성을 열화시킨다. 따라서, 본 발명의 강판을 자동차용의 강판으로서 이용할 때에 필요한 최저한의 가공성을 얻기 위해, P 함유량은 0.05%이하로 한다. 바람직하게는 0.03%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 0.01%이하로 한다. 또한, P 함유량의 하한은 특히 한정되는 것은 아니지만, 현재에 있어서 공업적으로 실시 가능한 하한은 0.003% 정도이다. 따라서, 바람직하게는 0.003%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.005%이상으로 한다.

S:0.0050%이하

S는 MnS 등의 형성을 통해 가공성을 열화시킨다. 또, S와 함께 Ti를 함유하는 경우에는 TiS, Ti(C, S) 등의 형성을 통해 가공성을 열화시킬 우려가 있다. 따라서, 본 발명의 강판을 자동차용의 강판으로서 이용할 때에 필요한 최저한의 가공성을 얻기 위해, S 함유량은 0.0050%이하로 한다. 바람직하게는 0.0020%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 0.0010%이하로 하며, 가일층 바람직하게는 0.0005%이하로 한다. 또한, S 함유량의 하한은 특히 한정되는 것은 아니지만, 현재에 있어서 공업적으로 실시 가능한 하한은 0.0002% 정도이다. 따라서, 바람직하게는 0.0002%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.0005%이상으로 한다.

Al:0.01%이상 0.20%이하

Al은 충분한 탈산을 실행하고, 강 중의 조대 개재물을 저감하기 위해 첨가된다. 그 효과가 나타나는 것이 Al 함유량 0.01%이상이다. 바람직하게는 0.02%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.03%이상으로 한다. 한편, Al 함유량이 0.20%초과로 되면, 열간 압연 후의 권취시에 생성된 시멘타이트 등의 Fe를 주성분으로 하는 탄화물이 소둔 공정에서 고용되기 어려워지고, 조대한 개재물이나 탄화물이 생성되기 때문에, 가공성이 열화한다. 따라서, 본 발명의 강판을 자동차용의 강판으로서 이용할 때에 필요한 최저한의 가공성을 얻기 위해, Al량은 0.20%이하로 한다. 바람직하게는 0.17%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 0.15%이하로 한다.

N:0.010%이하

N은 강 중에서 AlN 등의 질화물계의 조대 개재물을 형성하는 원소이며, 이들 생성을 통해 가공성을 열화시킨다. 또, N과 함께 Ti를 함유하는 경우에는 TiN, (Nb,Ti)(C,N) 등의 질화물계, 탄질화물계의 조대 개재물을 형성하는 원소이며, 이들 생성을 통해 가공성을 열화시킬 우려가 있다. 따라서, 본 발명의 강판을 자동차용의 강판으로서 이용할 때에 필요한 최저한의 가공성을 얻기 위해, N 함유량은 0.010%이하로 한다. 바람직하게는 0.007%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 0.005%이하로 한다. 또한, N 함유량의 하한은 특히 한정되는 것은 아니지만, 현재에 있어서 공업적으로 실시 가능한 하한은 0.0006% 정도이다. 따라서, 바람직하게는 0.0006%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.0010%이상으로 한다.

이상이 본 발명에 있어서 이용되는 강판의 기본 성분이다. 본 발명에 있어서 이용되는 강판은 상기 기본 성분을 함유하고, 상기 성분 이외의 잔부는 Fe(철) 및 불가피한 불순물을 포함하는 성분 조성을 갖는다. 여기서, 본 발명의 강판은 상기 성분을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 강판에는 상기의 성분에 부가하여, 하기의 성분을 임의 성분으로서 함유시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 하기의 임의 성분을 각 성분의 하한값 미만에서 포함하는 경우, 그 성분은 후술하는 불가피한 불순물로서 포함되는 것으로 한다.

Cr:0.01%이상 0.20%이하, Mo:0.01%이상 0.15%미만, V:0.001%이상 0.05%이하 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상

Cr, Mo, V는 강의 담금질성의 향상 효과를 얻을 목적으로 함유시킬 수 있다.이러한 효과를 얻기 위해, Cr, Mo를 함유시키는 경우에는 Cr 함유량, Mo 함유량은 각각 0.01%이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 각각 0.02%이상으로 하고, 가일층 바람직하게는 각각 0.03%이상으로 한다. 상기 효과를 얻기 위해, V를 함유시키는 경우에는 V 함유량은 0.001%이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.002%이상으로 하고, 가일층 바람직하게는 0.003%이상으로 한다.

그러나, 어느 원소도 너무 많아지면 수소이온의 발생을 수반하는 산화물 형성 반응을 일으키는 경우가 있다. 그것에 의해 지철 표면의 pH의 상승을 방해하게 되고 인산 아연 결정의 석출을 방해하며, 화성 불량이 야기될 우려가 있다. 그 때문에, Cr을 함유시키는 경우에는 Cr 함유량은 0.20%이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.15%이하로 하고, 가일층 바람직하게는 0.10%이하로 한다. Mo를 함유시키는 경우에는 Mo 함유량은 0.15%미만으로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1%이하로 하고, 가일층 바람직하게는 0.05%이하로 한다. V를 함유시키는 경우에는 V 함유량은 0.05%이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.03%이하로 하고, 가일층 바람직하게는 0.01%이하로 한다.

Nb:0.001%이상 0.02%이하, Ti:0.001%이상 0.02%이하 중에서 선택된 1종 또는 2종

Nb나 Ti는 구γ립의 미세화나 미세 석출물의 생성을 통해, 고강도화에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해, Nb 및 Ti 중에서 선택된 1종 또는 2종을 함유시키는 경우에는 Nb 함유량, Ti 함유량은 각각 0.001%이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 각각 0.0015%이상으로 하고, 가일층 바람직하게는 각각 0.0020%이상으로 한다. 한편, Nb나 Ti를 다량으로 함유시키면, 표면 특성을 열화시킬 우려가 있다. 이 때문에, Nb 및 Ti 중에서 선택된 1종 또는 2종을 함유시키는 경우에는 Nb 함유량, Ti 함유량은 각각 0.02%이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 각각 0.017%이하로 하고, 가일층 바람직하게는 각각 0.015%이하로 한다.

Cu:0.001%이상 0.20%이하, Ni:0.001%이상 0.10%이하 중에서 선택된 1종 또는 2종

Cu나 Ni는 자동차의 사용 환경에 있어서의 내식성을 향상시키고, 또한 부식 생성물이 강판 표면을 피복하는 것에 의해 강판에의 수소 침입을 억제하는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위해, Cu 및 Ni 중에서 선택된 1종 또는 2종을 함유시키는 경우에는 Cu 함유량, Ni 함유량은 각각 0.001%이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 각각 0.002%이상으로 하고, 가일층 바람직하게는 각각 0.003%이상으로 한다. 그러나, Cu 함유량이나 Ni 함유량이 너무 많아지면 표면 결함의 발생을 초래하고, 표면 특성을 열화시킬 우려가 있다. 이 때문에, Cu를 함유하는 경우에는 Cu 함유량은 0.20%이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.15%이하로 하며, 가일층 바람직하게는 0.1%이하로 한다. Ni를 함유하는 경우에는 Ni 함유량은 0.10%이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.07%이하로 하며, 가일층 바람직하게는 0.05%이하로 한다.

B:0.0001%이상 0.002%이하

B는 강의 담금질성을 향상시키는 원소이다. B 함유에 의해, Mn 함유량이 적은 경우에도, 소정의 면적율의 마텐자이트를 생성시키는 효과가 얻어진다. 이러한 효과를 얻기 위해, B를 함유하는 경우에는 B 함유량을 0.0001%이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.0003%이상으로 하고, 가일층 바람직하게는 0.0005%이상으로 한다. 한편, B 함유량이 0.002%초과가 되면, Mn계 산화물의 조대화를 촉진시키기 때문에, 표면 특성이 열화될 우려가 있다. 따라서, B를 함유하는 경우에는 B 함유량은 0.002%이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.0015%이하로 하고, 가일층 바람직하게는 0.0010%이하로 한다.

다음에, 본 발명의 고강도 강판의 강 조직에 대해 설명한다.

본 발명의 강판의 강 조직은 주상의 페라이트와, 강 조직 전체에 대한 면적율에서 10%이상 50%미만의 마텐자이트를 갖고, 마텐자이트의 평균 결정 입경이 3.0㎛이하이고, 마텐자이트 전체에 대한, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트의 비율이 60%이상이고, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도가 질량%로 0.30%이상 0.90%이하이다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 면적율은 강 조직 전체에 대한 면적율을 가리킨다.

본 발명에서는 페라이트가 주상이다. 본 발명에 있어서 주상은 강 조직 전체에 대한 면적율에서 50∼100%의 범위내에서 함유하는 조직을 가리킨다. 따라서, 페라이트가 주상이라는 것은 강 조직 전체에 대한 면적율에서 50∼90%의 페라이트를 함유하는 것을 의미한다. 본 발명에 있어서, 페라이트를 주상으로 하는 것은 항복 강도를 저하시키고, 항복비를 양호하게 하는 관점에서 필요하다. 페라이트의 면적율의 하한은 바람직하게는 55%이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 60%이상으로 한다. 상한은 바람직하게는 85%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 80%이하로 한다. 여기서 말하는 페라이트는 재결정한 페라이트의 것을 가리키며, 재결정하고 있지 않은 미재결정 페라이트는 포함하지 않는다.

마텐자이트의 면적율:10%이상 50%미만

상술한 바와 같이, 본 발명의 강판이 TS≥590MPa의 고강도를 얻기 위해서는 강 조직 전체에 대한 마텐자이트의 면적율은 10%이상으로 한다. 바람직하게는 15%이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 20%이상으로 한다. 한편, 강 조직 전체에 대한 마텐자이트의 면적율이 50%이상으로 되면, 마텐자이트가 주상으로 되고, 이것에 기인하여 마텐자이트 중의 C량이 감소함으로써, 항복비가 높아진다. 따라서, 마텐자이트의 면적율은 50%미만으로 한다. 바람직하게는 45%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 40%이하로 한다.

또한, 본 발명에서는 페라이트 및 마텐자이트 이외의 잔부 조직은 잔류 오스테나이트, 베이나이트, 미재결정 페라이트 및 펄라이트 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상이며, 그 합계량은 면적율에서 10.0%이하이면 허용할 수 있다. 페라이트 및 마텐자이트 이외의 잔부 조직은 잔류 오스테나이트, 베이나이트, 미재결정 페라이트 및 펄라이트 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합계량의 면적율은 7.0%이하가 바람직하고, 5.0%이하가 더욱 바람직하다. 또한, 잔부 조직의 면적율은 0%이어도 좋다.

본 발명에 있어서, 페라이트는 비교적 고온에서 오스테나이트로부터의 변태에 의해 생성되고, BCC 격자의 결정립으로 이루어지는 조직이다. 미재결정 페라이트는 페라이트립내에 흰 줄무늬 형상의 왜곡이 잔존한 조직이다. 마텐자이트는 저온(마텐자이트 변태점 이하의 온도)에서 오스테나이트로부터 생성된 경질의 조직을 가리킨다. 베이나이트는 비교적 저온(마텐자이트 변태점 이상의 온도)에서 오스테나이트로부터 생성되고, 침상 또는 판상의 페라이트 중에 미세한 탄화물이 분산된 경질의 조직을 가리킨다. 펄라이트는 비교적 고온에서 오스테나이트로부터 생성되고, 층상의 페라이트와 시멘타이트로 이루어지는 조직을 가리킨다. 잔류 오스테나이트는 오스테나이트 중에 C 등의 원소가 농화됨으로써 마텐자이트 변태점이 실온 이하로 됨으로써 생성되는 조직을 가리킨다.

또한, 본 발명에 있어서, 강 조직에 있어서의 각 조직의 면적율의 값은 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정하여 얻어진 값을 채용한다.

마텐자이트의 평균 결정 입경:3.0㎛이하

본 발명에서 목적으로 하는 저항복비를 얻기 위해서는 페라이트의 강도를 내리는 동시에, 마텐자이트의 강도를 올릴 필요가 있다. 그를 위해서는 마텐자이트의 평균 결정 입경을 작게 하는 것이 효과적이다. 상기의 효과를 얻기 위해서는 마텐자이트의 평균 결정 입경을 3.0㎛이하로 하는 것이 필요하다. 바람직하게는 3.0㎛미만, 더욱 바람직하게는 2.7㎛이하, 가일층 바람직하게는 2.0㎛이하로 한다. 마텐자이트의 평균 결정 입경의 하한은 특히 한정되지 않지만, 0.5㎛이상으로 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.8㎛이상으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 강 조직에 있어서의 마텐자이트의 평균 결정 입경은 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정하여 얻어진 값을 채용한다.

마텐자이트 전체에 대한, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트의 비율:60%이상

애스펙트비가 3이하인 마텐자이트는 침상의 마텐자이트와는 달리, 고강도이다. 따라서, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트는 본 발명에서 목적으로 하는 저항복비를 얻기 위해서는 중요한 조직으로 된다. 이 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트의 면적율이 전체 마텐자이트의 면적율에 대해 60%미만에서는 본 발명에서 목적으로 하는 저항복비를 얻기 위해서는 불충분하다. 이 때문에, 마텐자이트 전체에 대한, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트의 면적율의 비율은 60%이상으로 한다. 바람직하게는 65%이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 70%이상으로 한다. 마텐자이트 전체에 대한, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트의 비율의 상한은 특히 한정되지 않으며, 100%이어도 좋다. 더욱 바람직하게는 90%이하로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 강 조직에 있어서의 마텐자이트의 애스펙트비는 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정하여 얻어진 값을 채용한다.

애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도: 질량%로 0.30%이상 0.90%이하

마텐자이트의 강도를 높이고, 또한 본 발명에서 목적으로 하는 저항복비를 얻기 위해서는 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도를 높게 할 필요가 있다. 상기의 효과를 얻기 위해서는 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도는 질량%로 0.30%이상이 필요하다. 바람직하게는 0.35%이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 0.40%이상으로 한다. 한편, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도는 질량%로 0.90%초과로 되면, 마텐자이트 변태하지 않고 오스테나이트인 채 남기 때문에, 마텐자이트의 면적율이 10%미만으로 되고, 강도가 저하한다. 따라서, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도는 질량%로 0.90%이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.85%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 0.8%이하로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 강 조직에 있어서의 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도는 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정하여 얻어진 값을 채용한다.

본 발명에서는 측정 위치가, 판 두께 방향에서 최표층 10㎛의 범위를 제외한 어느 판 두께 범위에서도 상술한 강 조직이 균일하게 존재한다. 그 때문에, 판 두께 측정 위치는 강 조직이 균일한 범위내의 어느 위치에서 측정해도 좋다.

본 발명의 강판은 강판의 표면에 도금층을 가져도 좋다. 도금층으로서는 용융 아연 도금층(이하, GI라고도 함), 합금화 용융 아연 도금층(이하, GA라고도 함), 전기 아연 도금층(이하, EG라고도 함)이 바람직하다.

또한, 도금 금속은 아연 이외라도 좋으며, 예를 들면, Al 도금 등을 들 수 있다.

도금층 중의 Fe 함유량은 7∼16질량%의 범위에 있는 것이 바람직하다. Fe 함유량이 7질량%미만에서는 합금화 불균일의 발생, 혹은 플레이킹이 열화할 가능성이 있다. 한편, Fe 함유량이 16질량%초과에서는 내도금 박리성이 열화될 가능성이 있다.

다음에, 본 발명의 고강도 강판의 특성(기계적 특성)에 대해 설명한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 강판은 고강도이다. 구체적으로는 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정한 인장 강도(TS)가 590MPa이상이다. 또한, 인장 강도의 상한은 특히 한정되지 않지만, 다른 특성과의 밸런스를 취하기 쉬운 관점에서, 인장 강도는 780MPa이하가 바람직하다.

또, 본 발명의 강판은 항복비(YR)가 낮다. 구체적으로는 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정한 인장 강도(TS) 및 항복 강도(YS)의 각 값을 이용하여 산출한 항복비(YR=YS/TS)가 0.63이하이다. 바람직하게는 0.61이하로 하고, 더욱 바람직하게는 0.59이하로 한다. 또한, 항복비의 하한은 특히 한정되지 않지만, 다른 특성과의 밸런스를 취하기 쉬운 관점에서, 항복비는 0.4이상이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.45이상으로 한다.

또한, 본 발명의 강판은 소둔 온도를 A_C1점 이상 A_C3점 이하, 냉각 정지 온도를 350℃이하로 함으로써, 항복비가 0.63이하, 또한 인장 강도가 590MPa이상의 특성을 얻는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 강판은 표면 특성이 우수하다. 여기서 말하는 표면 특성은 열연 강판 및 냉연 강판의 경우에는 화성 처리성을 말하며, 도금 강판의 경우에는 도금 부착성을 말한다.

구체적으로는 열연 강판 및 냉연 강판의 경우에는 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 실시한 화성 처리성의 평가 방법을 이용하고, 측정한 화성 결정의 피복율을 산출하여 화성 처리성이 우수한지의 여부를 평가하였다. 본 발명에서는 이 피복율이 면적율에서, 95%이상인 경우에 기호「○」를 부여하고, 90%이상 95%미만인 경우에 기호「△」를 부여하고, 90%미만인 경우에 기호「×」를 부여하고, 기호가 「○」및「△」를 화성 처리성이 양호(즉, 화성 처리성이 우수)로 평가하였다.

도금 강판의 경우에는 외관을 육안 관찰함으로써 도금 부착성이 우수한지의 여부를 평가하였다. 본 발명에서는 부도금 결함이 전혀 없는 것에 기호「○」를 부여하고, 부도금 결함이 발생한 것에 기호「×」를 부여하고, 부도금 결함은 없지만 도금 외관 불균일 등이 생긴 것에 기호「△」를 부여하였다. 또한, 부도금 결함은 수 ㎛∼수 ㎜ 정도의 수치로, 도금이 존재하지 않고 강판이 노출되어 있는 영역을 의미한다. 기호가「○」 및「△」를 충분히 도금이 부착된 것으로 하고, 도금 부착성이 양호(즉, 도금 부착성이 우수)로 평가하였다.

다음에, 본 발명의 고강도 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 고강도 강판의 제조 방법은 이하에 설명하는 열간 압연 공정과, 필요에 따라 실행하는 냉간 압연 공정과, 소둔 공정을 갖는다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 온도는 특히 단정하지 않는 한 강판 표면 온도로 한다. 강판 표면 온도는 방사 온도계 등을 이용하여 측정할 수 있다.

열간 압연 공정

상술한 성분 조성을 갖는 강 소재(강 슬래브)를 열간 압연 공정에 제공한다. 또한, 사용하는 강 슬래브는 성분의 매크로 편석을 방지하기 위해 연속 주조법으로 제조하는 것이 바람직하다. 강 슬래브는 조괴법, 박 슬래브 주조법에 의해서도 제조하는 것이 가능하다.

본 발명의 열간 압연 공정의 바람직한 조건은 예를 들면, 우선 상기한 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 가열한다. 강 슬래브의 가열 온도가 1200℃미만에서는 황화물이 석출되고, 가공성이 열화할 가능성이 있다. 따라서, 본 발명에서 얻어지는 고강도 강판을 자동차용의 강판으로서 이용하기 위해 필요하게 되는 최저한의 가공성을 얻기 위해서는 강 슬래브의 가열 온도는 1200℃이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1230℃이상으로 하고, 가일층 바람직하게는 1250℃이상으로 한다. 또한, 강 슬래브의 가열 온도의 상한은 특히 한정되지 않지만, 1400℃이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1350℃이하로 한다.

또, 강 슬래브 가열시의 평균 가열 속도는 5∼15℃/분으로 하고, 강 슬래브의 균열 시간은 30∼100분으로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 강 슬래브 가열시의 평균 가열 속도는 강 슬래브의 표면 온도가 가열을 개시하고 나서 상기 가열 온도에 도달할 때까지의 가열 속도의 평균을 의미한다. 강 슬래브의 균열 시간은 상기 가열 온도에 도달하고 나서 열간 압연 개시까지의 시간을 의미한다.

강 슬래브를 가열한 후, 이하에 기재한 조건으로 열간 압연을 실시하는 것이 바람직하다.

마무리 압연 종료 온도는 840℃이상이 바람직하다. 마무리 압연 종료 온도가 840℃미만에서는 권취 온도까지의 온도의 저하에 시간이 걸리고, 지철 표면이 산화함으로써 표면 특성을 열화시킬 가능성이 있다. 따라서, 마무리 압연 종료 온도는 840℃이상이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 860℃이상이다. 한편, 마무리 압연 종료 온도의 상한은 특히 한정하지 않지만, 후술하는 권취 온도까지의 냉각이 곤란하게 되기 때문에, 마무리 압연 종료 온도는 950℃이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 920℃이하이다.

마무리 압연의 압하율은 마텐자이트의 애스펙트비를 3이하로 하는 관점에서 70%이상이 바람직하고, 페라이트의 면적율을 확보하는 관점에서 95%이하가 바람직하다.

권취 온도가 700℃초과에서는 지철 표면이 탈탄할 우려가 있으며, 강판 내부와 강판 표면에서 강 조직에 차가 생기고, 합금 농도 불균일의 원인으로 된다. 또, 탈탄에 의해 강판 표층에 페라이트가 생성되고, 이것에 의해 인장 강도를 저하시킨다. 따라서, 권취 온도는 700℃이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 670℃이하이다. 권취 온도의 하한은 특히 한정되지 않지만, 열간 압연 후에 냉간 압연을 실행하는 경우에는 냉간 압연성의 저하를 막기 위해, 권취 온도는 550℃이상이 바람직하다. 냉간 압연을 실행하지 않는 경우에는 권취 온도가 300℃미만이 되면, 열연 강판의 권취가 곤란하게 되기 때문에, 300℃이상이 바람직하다.

권취 후의 열연 강판을 산세해도 좋다. 이 경우, 산세 조건은 특히 한정되지 않는다. 또한, 열간 압연 후의 열연 강판의 산세는 실행하지 않아도 좋다.

냉간 압연 공정

냉간 압연 공정은 필요에 따라, 열간 압연 공정에서 얻어진 열연 강판을 냉간 압연하는 공정이다. 냉간 압연 공정을 실행하는 경우, 본 발명에서는 이하에 기재한 조건으로 냉간 압연을 실시하는 것이 바람직하다.

냉간 압연의 압하율은 특히 한정되지 않지만, 압하율이 20%미만의 경우, 강판 표면의 평탄도가 나쁘고, 조직이 불균일하게 될 위험성이 있다. 그 때문에, 압하율은 20%이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 30%이상으로 한다. 가일층 바람직하게는 40%이상으로 한다. 한편, 압하율이 90%초과인 경우, 미재결정 페라이트가 잔존할 우려가 있다. 그 때문에, 압하율은 90%이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 80%이하로 한다. 가일층 바람직하게는 70%이하로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 냉간 압연 공정은 필수의 공정이 아니라, 상기한 본 발명의 강 조직 및 기계적 특성이 얻어지면, 냉간 압연 공정을 생략해도 상관없다.

소둔 공정

소둔 공정은 상기한 열간 압연 공정에서 얻어진 열연 강판, 혹은 상기한 냉간 압연 공정에서 얻어진 냉연 강판에 대해, 소둔을 실행하는 공정이다. 소둔 공정은 본 발명에서는 이하에 기재한 조건으로 실행한다.

소둔 공정은 얻어진 열연 강판 또는 냉연 강판을 A_C1점 이상 A_C3점 이하의 소둔 온도에서 30초 이상 유지하고, 그 후, 해당 소둔 온도에서 350℃까지의 평균 냉각 속도를 5℃/초 이상, 냉각 정지 온도를 350℃이하의 조건에서 냉각하고, 그 후, T1 온도(℃)를 200∼250℃의 온도 범위에 있어서의 임의의 온도로 할 때, 350℃에서 300℃까지의 온도역의 체류 시간을 50초 이하, 300℃미만에서 T1 온도(℃)까지의 온도역의 체류 시간을 1000초 이하의 조건에서 체류하는 공정이다.

열연 강판 또는 냉연 강판을 A_C1점 이상 A_C3점 이하의 소둔 온도로 가열 후, 이 온도 범위에서 유지한다. 소둔 온도가 A_C1점 미만에서는 시멘타이트의 생성량이 과잉으로 되고, 마텐자이트의 면적율이 10%미만으로 된다. 따라서, 소둔 온도는 A_C1점 이상으로 한다. 바람직하게는 (A_C1점+10℃)이상으로 한다. 한편, 소둔 온도가 A_C3점 초과에서는 마텐자이트의 면적율이 50%초과로 되고, 또 마텐자이트의 평균 결정 입경이 3.0㎛이상으로 되는 것에 의해, 항복비를 높게 한다. 또, 마텐자이트의 면적율이 커짐으로써, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도가 감소하고, 마텐자이트 강도가 저하하기 때문에, 항복비가 높아진다. 따라서, 소둔 온도는 A_C3점 이하로 한다. 바람직하게는 (A_C3점-10℃)이하로 한다.

또한, 여기서 말하는 A_C1점 및 A_C3점은 각각 이하의 식에 의해 산출한다.

A_C1(℃)=723+22(%Si)-18(%Mn)+17(%Cr)+4.5(%Mo)+16(%V)

A_C3(℃)=910-203(%C)^1/2+45(%Si)-30(%Mn)-20(%Cu)-15(%Ni)+11(%Cr)+32(%Mo)+104(%V)+400(%Ti)+460(%Al)

단, 각 식에 있어서 (%원소 기호)는 각 원소 기호의 강중 함유량(질량%)을 나타내며, 함유하지 않는 경우에는 0으로 한다.

소둔 온도에서의 유지 시간(소둔 유지 시간)은 30초 이상으로 한다. 소둔 유지 시간이 30초 미만으로 되면, 페라이트의 재결정이 충분히 진행하지 않기 때문에, 페라이트가 미재결정 페라이트로 됨으로써 항복비를 높게 한다. 또, 탄소의 확산이 촉진하지 않기 때문에, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 C 농도가 낮아지고, 항복비가 높아진다. 따라서, 소둔 유지 시간은 30초 이상으로 하고, 바람직하게는 35초 이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 50초 이상으로 한다. 소둔 유지 시간의 상한은 특히 한정되지 않지만, 오스테나이트 입경의 조대화를 억제하고, 마텐자이트 입경의 조대화에 의한 항복비의 증가를 방지하는 관점에서, 소둔 유지 시간은 900초 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 500초 이하, 가일층 바람직하게는 300초 이하로 한다.

소둔 온도로 유지 후, 소둔 온도에서 350℃까지의 평균 냉각 속도가 5℃/초 이상, 냉각 정지 온도가 350℃이하의 조건에서, 열연 강판 또는 냉연 강판을 냉각한다. 냉각 정지 온도가 350℃초과가 되면, 그 후의 공정에서 베이나이트나 펄라이트가 생성되고, 항복비가 높아진다. 따라서, 냉각 정지 온도는 350℃이하로 한다. 바람직하게는 냉각 정지 온도는 320℃이하로 한다. 가일층 바람직하게는 300℃이하로 한다.

소둔 온도에서 350℃까지의 평균 냉각 속도가 5℃/초 미만에서는 베이나이트나 펄라이트가 다량으로 생성되고, 항복비가 높아진다. 따라서, 상기 평균 냉각 속도는 5℃/초 이상으로 하고, 바람직하게는 7℃/초 이상으로 하며, 더욱 바람직하게는 10℃/초 이상으로 한다. 상기 평균 냉각 속도의 상한은 특히 한정되는 것은 아니지만, 40℃/초 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 평균 냉각 속도는 30℃/초 이하로 한다.

또한, 냉각 정지 온도가 350℃미만의 경우에는 350℃미만에서 냉각 정지 온도까지의 평균 냉각 속도는 특히 한정되지 않는다. 이 경우, 펄라이트나 베이나이트의 생성을 억제하고, 양호한 항복비를 얻는 관점에서, 상기 평균 냉각 속도는 5℃/초 이상이 바람직하고, 40초/초 이하로 하는 것이 바람직하다.

그 후, 열연 강판 또는 냉연 강판을 다음의 조건에서 체류한다. 우선, 350℃에서 300℃까지의 온도역의 체류 시간을 50초 이하로 하는 조건으로 체류시킨다. 350℃에서 300℃까지의 온도역에서는 펄라이트나 베이나이트가 생기고, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트가 감소하기 때문에, 강도를 저하시지고, 항복비를 증가시킨다. 따라서, 본 발명에서 목적으로 하는 항복비를 얻기 위해서는 그 온도역에서의 체류 시간을 짧게 할 필요가 있다. 한편, 350℃에서 300℃까지의 온도역의 체류 시간이 50초 초과에서는 펄라이트나 베이나이트가 생긴다. 이들 이유에 의해, 350℃에서 300℃까지의 온도역에서의 체류 시간은 50초 이하로 한다. 상기 온도역에서의 체류 시간은 바람직하게는 45초 이하로 하고, 더욱 바람직하게는 40초 이하로 한다. 상기 온도역에서의 체류 시간의 하한은 특히 한정하지 않으며, 0초이어도 상관없다. 상기 온도역에서의 체류 시간은 바람직하게는 5초 이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 8초 이상으로 한다.

계속해서, 300℃미만에서 T1 온도(℃)까지의 온도역의 체류 시간을 1000초 이하로 하는 조건에서 체류시킨다. 300℃미만의 온도역에서는 펄라이트나 베이나이트가 잘 생기지 않지만, 장시간 유지에 의해 베이나이트가 생성되고, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트가 감소하기 때문에, 항복비를 증가시킨다. 또, T1 온도(℃)를 200∼250℃의 온도 범위에 있어서의 임의의 온도로 하는 이유는 소둔 온도, 냉각 속도, 냉각 정지 온도, 350℃에서 300℃까지의 온도역에서의 체류 시간을 포함하는 소둔 공정에서의 조건에 따라, 베이나이트가 생기는 온도역이 다르기 때문이다. 따라서, 300℃미만에서 T1 온도(℃)까지의 온도역의 체류 시간은 1000초 이하로 한다. 바람직하게는 900초 이하, 더욱 바람직하게는 800초 이하로 한다. 하한은 특히 한정하지 않으며, 0초이어도 상관없다. 상기 온도역에서의 체류 시간은 바람직하게는 10초 이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 50초 이상으로 한다.

또한, 본 발명에서는 또한, 열간 압연 공정 후의 열연 강판에는 냉간 압연 전의 조직 연질화를 위한 열 처리를 실행해도 좋고, 열간 압연 공정 후의 열연 강판 또는 냉간 압연 공정 후의 냉연 강판에는 소둔 공정 후에 형상 조정을 위한 조질 압연을 실행해도 좋다.

또, 강판의 특성을 변화시키지 않으면, 소둔 공정 후에 도금 처리를 실시해도 좋다.

도금층을 갖는 강판을 제조하는 경우, 상기한 소둔 공정에 있어서의, 300℃미만에서 T1 온도(℃)까지의 온도역을 1000초 이하에서 체류한 후, 냉각 전에, 400℃이상 500℃이하의 온도역으로 가열하고, 도금 처리를 실시해도 좋다. 또한, 도금 처리 후, 합금화 처리를 실시해도 좋다. 합금화 처리를 실행할 때에는 예를 들면, 500℃초과 600℃이하로 강판을 가열하여 합금화 처리를 실시한다. 또한, 냉각 후에 전기 아연 도금 처리를 실시해도 좋다.

예를 들면, 소둔 후의 강판(열연 강판 혹은 냉연 강판)에 용융 아연 도금 처리를 실시하는 경우에는 420℃이상 500℃이하의 아연 도금욕 중에 강판을 침지하고, 용융 아연 도금 처리를 실시하고, 그 후, 가스 와이핑 등에 의해서, 도금 부착량을 조정하는 것이 바람직하다.

또, 용융 아연 도금 처리 후에 아연 도금의 합금화 처리를 실시하는 경우에는 500℃이상 600℃이하의 온도역에서 실시하는 것이 바람직하다.

소둔 후의 강판(열연 강판 혹은 냉연 강판)에 전기 아연 도금 처리를 실시하는 경우에는 실온에서 pH를 1∼3으로 조정한 아연 도금욕 중, 혹은 아연-니켈욕 중에 강판을 침지하고, 전류를 흘리는 것에 의해 전기 아연 도금 처리를 실시한다. 그 때, 전류량이나 전해 시간 등의 조정에 따라, 도금 부착량을 조정하는 것이 바람직하다.

이상에 설명한 본 발명의 제조 방법에 의하면, 소둔 공정에 있어서의 소둔 온도, 냉각 정지 온도, 체류 온도 및 체류 시간을 제어함으로써, 얻어진 고강도 강판의 강 조직에 있어서의 마텐자이트 입경, 마텐자이트의 애스펙트비 및 마텐자이트 중의 탄소 농도를 제어할 수 있으며, 저항복비의 고강도 강판을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 저항복비의 고강도 강판은 표면 특성도 우수하기 때문에, 자동차 구조 부재에 바람직하게 이용하는 것도 가능하게 된다.

실시예

[실시예 1]

본 발명을, 실시예를 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

1. 평가용 강판의 제조

표 1에 나타내는 성분 조성을 갖고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 소재를 진공 용해로로 용제 후, 분괴 압연하고 27㎜ 두께의 분괴 압연재를 얻었다. 얻어진 분괴 압연재를 판 두께 4.0㎜ 두께까지, 표 2-1∼표 2-3에 나타내는 조건으로 열간 압연하고, 열연 강판을 제조하였다. 또한, 마무리 압연의 압하율은 전체 조건에서 80∼90%의 범위내였다. 다음에, 얻어진 열연 강판의 일부에 대해서는 냉간 압연하였다. 냉간 압연하는 샘플은 열연 강판을 연삭 가공하고, 판 두께 3.2㎜로 한 후, 판 두께 2.24∼0.8㎜까지 표 2-1∼표 2-3에 나타내는 조건으로 냉간 압연하고, 냉연 강판을 제조하였다. 다음에, 상기에 의해 얻어진 열연 강판 및 냉연 강판에, 표 2-1∼표 2-3에 나타내는 조건으로 소둔을 실행하고, 강판을 제조하였다. 또한, 표 1의 공란(표 1 중의 「-」를 표기한 란)은 의도적으로 첨가하고 있지 않은 것을 나타내고 있으며, 0질량%가 아니라, 불가피하게 들어가 있는 경우가 있다.

[표 1]

[표 2-1]

[표 2-2]

[표 2-3]

2. 평가 방법

각종 제조 조건에서 얻어진 강판에 대해, 강 조직을 해석함으로써 조직 분율을 조사하고, 인장 시험을 실시함으로써 인장 강도 등의 기계적 특성을 평가하였다. 각 조직 분율의 조사 및 각 평가의 방법은 다음과 같다.

<페라이트, 마텐자이트의 면적율>

페라이트 및 마텐자이트는 각 강판의 압연 방향 및 압연 방향에 대해 수직 방향에서 시험편을 채취하고, 압연 방향에 평행한 판 두께 L 단면을 경면 연마하고, 나이탈액으로 조직 출현한 후, 주사 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 배율 1500배의 SEM상 위의 실제 길이 82㎛×57㎛의 영역상에 4.8㎛ 간격의 16×15의 격자를 두고, 각 상 위에 있는 점수를 세는 포인트 카운팅법에 의해, 페라이트 및 마텐자이트의 면적율을 조사(측정)하엿다. 면적율은 배율 1500배의 별개의 SEM상으로부터 구한 3개의 면적율의 평균값으로 하였다. 마텐자이트는 백색의 조직을 띠고 있으며, 페라이트는 흑색의 조직을 띠고 있다.

또한, 본 발명에 의한 강판의 강 조직은 판 두께 방향에서 표층으로부터 10㎛의 범위를 제외하고, 어느 판 두께 위치에서도 판 두께 방향에서 균일하다. 그 때문에, 판 두께 측정 위치는 상기한 강 조직이 균일하게 존재하는 범위내에 있어서, 어느 위치에서 측정해도 좋다. 본 발명에서는 판 두께 방향에서 판 두께 1/4의 두께에 있어서 강 조직을 관찰하였다.

<마텐자이트의 평균 결정 입경, 마텐자이트의 애스펙트비>

마텐자이트의 평균 결정 입경 및 마텐자이트의 애스펙트비는 각 강판의 압연 방향 및 압연 방향에 대해 수직 방향으로부터 시험편을 채취하고, 압연 방향에 평행한 판 두께 L 단면을 경면 연마하고, 나이탈액으로 조직 출현한 후, 주사 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 배율 1500배의 SEM상의 하나에 포함되는 마텐자이트 모두의 긴변과 짧은변을 측정하고, 그들 평균을 마텐자이트의 평균 결정 입경으로 하여 산출하였다. 또, 마텐자이트의 애스펙트비는 측정한 긴변을 짧은변으로 나누는 것에 의해 산출하였다.

<애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도>

마텐자이트 중의 탄소 농도는 각 강판의 판 두께 1/4의 두께까지 연삭한 후, 시험편을 채취하고, 압연 방향에 평행한 판 두께 L 단면을 경면 연마하고 나서 X선 회절법에 의해 측정하였다. X선으로서는 Co-Kα선을 이용하였다. 본 발명에서는 전자선 마이크로 아널라이저(EPMA; Electron Probe Micro Analyzer)로, 가속 전압이 7kV, 측정점 간격이 80㎚의 조건에서, 22.5㎛×22.5㎛의 영역을 3시야 측정하고, 측정 후의 데이터를 검량선법을 이용하여 C의 농도로 변환한다. 동시에 취득한 InLens 검출기에 의한 SEM상과 비교함으로써, 마텐자이트를 판별하고, 측정 시야내의 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트의 탄소 농도의 평균값을 3시야분 산출하고, 그들 값을 평균하여 산출하였다.

<잔부 조직의 면적율>

상기의 잔부 조직은 각 강판의 압연 방향 및 압연 방향에 대해 수직 방향으로부터 시험편을 채취하고, 압연 방향에 평행한 판 두께 L 단면을 경면 연마하고, 나이탈액으로 조직 출현한 후, 주사 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 배율 1500배의 SEM상 위의 실제 길이 82㎛×57㎛의 영역상에 4.8㎛ 간격의 16×15의 격자를 두고, 각 상위에 있는 점수를 세는 포인트 카운팅법에 의해, 잔부 조직의 면적율을 조사(측정)하였다. 면적율은 배율 1500배의 별도의 SEM상으로부터 구한 3개의 면적율의 평균값으로 하였다. 펄라이트는 페라이트내에 시멘타이트가 층상으로 석출된 조직이며, 베이나이트는 페라이트내에 시멘타이트가 구상으로 석출된 조직이며, 잔류 오스테나이트는 흑색의 조직을 띠고 있다.

<기계적 특성>

각 강판의 압연 방향으로부터, 표점간 거리 50㎜, 표점간 폭 25㎜, 판 두께 1.4㎜의 JIS5호 시험편을 채취하고, 인장 속도가 10㎜/분에서 인장 시험을 실행하였다. 각 시험편을 이용하여, 인장 강도(표 3-1∼표 3-3에서는 TS로 표기) 및 항복 강도(표 3-1∼표 3-3에서는 YS로 표기)를 각각 측정하였다. 항복비(표 3-1∼표 3-3에서는 YR로 표기)는 YS를 TS로 나누는 것에 의해 산출하였다.

<화성 처리성>

각 강판을 시판중인 알칼리 탈지액으로 탈지하고, 다음에, 표면 조정액에 침지하고, 그 후, 인산염 처리액(일본 파카라이징(주)(Nihon Parkerizing Co., Ltd.)제, 팔본드(PALBOND) PB-L3080)에, 욕 온도:40℃, 처리 시간:120초의 조건에서 침지하는 화성 처리를 실행하였다. 화성 처리 후의 강판 표면을 육안으로 확인함으로써 화성 결정의 피복율을 산출하였다. 여기서는 화성 결정의 피복율이 면적율에서 95%이상인 경우를 기호「○」로 나타내고, 90%이상 95%미만의 경우를 기호「△」로 나타내고, 90%미만의 경우를 기호「×」로 나타내었다. 기호가「○」 및「△」의 경우를, 균일한 화성 결정이 생성된 것으로 하고, 화성 처리성이 양호하다고 평가하였다.

3. 평가 결과

상기한 조사 결과 및 평가 결과를 각각 표 3-1∼표 3-3에 나타낸다.

[표 3-1]

[표 3-2]

[표 3-3]

본 실시예 1에서는 TS가 590MPa이상, YR이 0.63이하 및 화성 처리성이 양호의 것을 합격으로 하고, 표 3-1∼표 3-3의 비고에 발명예로서 나타내었다. 한편, TS가 590MPa미만, YR이 0.63초과, 및 화성 처리성이 양호하지 않은 것 중의 어느 하나 이상에 해당하는 것을 불합격으로 하고, 표 3-1∼표 3-3의 비고에 비교예로서 나타내었다.

[실시예 2]

1. 평가용 강판의 제조

표 1에 나타내는 강종 A, F, Y에 대해, 표 4에 나타내는 조건으로 열간 압연을 실시한 열연 강판, 및 열간 압연 후에 냉간 압연을 실시한 냉연 강판을 이용하고, 표 4에 나타내는 조건으로 소둔을 실행하고, 아연 도금 처리를 실시하고, 도금 강판을 제조하였다. 또한, 열간 압연에 있어서의 마무리 압연의 압하율은 전체 조건에서 80∼90%의 범위내였다. 표 4에 나타내는 「GI」는 용융 아연 도금 강판이고, 「GA」는 합금화 용융 아연 도금 강판이며, 「EG」는 전기 아연 도금 강판이다.

용융 아연 도금 강판은 소둔 후의 강판(열연 강판 혹은 냉연 강판)에 용융 아연 도금 처리를 실시할 때에, 420℃이상 500℃이하의 아연 도금욕 중에 강판을 침지하고, 용융 아연 도금 처리를 실시하고, 그 후, 가스 와이핑 등에 의해서, 도금 부착량을 조정하였다.

또, 합금화 용융 아연 도금 강판은 용융 아연 도금 처리 후에 아연 도금의 합금화 처리를 실시할 때에, 500℃이상 600℃이하의 온도역에서 실시하였다.

또, 전기 아연 도금 강판은 소둔 후의 강판(열연 강판 혹은 냉연 강판)에 전기 아연 도금 처리를 실시할 때에, 실온에서 pH를 1∼3으로 조정한 아연 도금욕 중, 혹은 아연-니켈욕 중에 강판을 침지하고, 전류를 흘림으로써 전기 아연 도금 처리를 실시하였다.

[표 4]

2. 평가 방법

각종 제조 조건에서 얻어진 강판(도금 강판)에 대해, 강 조직을 해석함으로써 조직 분율을 조사하고, 인장 시험을 실시함으로써 인장 강도 등의 기계적 특성을 평가하였다. 각 조직 분율의 조사 및 각 평가의 방법은 실시예 1에 기재된 방법과 마찬가지이다.

<도금 부착성>

도금 후의 강판의 외관을 육안 관찰하고, 부도금 결함이 전혀 없는 것에 기호「○」를, 부도금 결함이 발생한 것에 기호「×」를, 부도금 결함은 없지만 도금 외관 불균일 등이 생긴 것에 기호「△」를 부여하였다. 또한, 부도금 결함은 수 ㎛∼수 ㎜ 정도의 수치로, 도금이 존재하지 않고, 강판이 노출되어 있는 영역을 의미한다. 기호가 「○」 및「△」의 경우를, 충분히 도금이 부착된 것으로 하고, 도금 부착성이 양호하다고 평가하였다.

3. 평가 결과

상기한 조사 결과 및 평가 결과를 각각 표 5에 나타낸다.

[표 5]

본 실시예 2에서는 TS가 590MPa이상, YR이 0.63이하 및 도금 부착성이 양호의 것을 합격으로 하고, 표 5의 비고에 발명예로서 나타내었다. 한편, TS가 590MPa 미만, YR이 0.63초과, 및 도금 부착성이 양호하지 않은 것 중의 어느 하나 이상에 해당하는 것을 불합격으로 하고, 표 5의 비고에 비교예로서 나타냈다.

Claims

성분 조성은 질량%로,
C:0.06%이상 0.120%이하,
Si:0.3%이상 0.7%이하,
Mn:1.6%이상 2.2%이하,
P:0.05%이하,
S:0.0050%이하,
Al:0.01%이상 0.20%이하,
N:0.010%이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고,
강 조직은 주상의 페라이트와, 강 조직 전체에 대한 면적율에서 10%이상 50%미만의 마텐자이트를 갖고,
상기 마텐자이트의 평균 결정 입경이 3.0㎛이하이고,
상기 마텐자이트 전체에 대한, 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트의 비율이 60%이상이고,
상기 애스펙트비가 3이하인 마텐자이트 중의 탄소 농도가 질량%로, 0.30%이상 0.90%이하인 고강도 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성은 질량%로,
Cr:0.01%이상 0.20%이하,
Mo:0.01%이상 0.15%미만,
V:0.001%이상 0.05%이하 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 고강도 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성에 부가하여 질량%로, 하기 A군∼C군 중에서 선택된 1군 또는 2군 이상을 더 함유하는 고강도 강판:
A군:Nb:0.001%이상 0.02%이하, Ti:0.001%이상 0.02%이하 중에서 선택된 1종 또는 2종
B군:Cu:0.001%이상 0.20%이하, Ni:0.001%이상 0.10%이하 중에서 선택된 1종 또는 2종
C군:B:0.0001%이상 0.002%이하.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
강판의 표면에 도금층을 갖는 고강도 강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 가열한 후, 열간 압연 공정을 실시하고,
상기 열간 압연 공정에서 얻어진 열연 강판을 소둔 온도:A_C1점 이상 A_C3점 이하에서 30초 이상 유지하고,
상기 소둔 온도에서 350℃까지의 평균 냉각 속도:5℃/초 이상, 냉각 정지 온도:350℃이하의 조건에서 냉각하고,
그 후, T1 온도(℃)를 200∼250℃의 온도 범위에 있어서의 임의의 온도로 할 때,
350℃에서 300℃까지의 온도역의 체류 시간:50초 이하, 300℃미만에서 T1 온도(℃)까지의 온도역의 체류 시간:1000초 이하의 조건에서 체류하는 소둔 공정을 실시하는 고강도 강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 가열한 후, 열간 압연 공정을 실시하고, 다음에 상기 열간 압연 공정에서 얻어진 열연 강판에 냉간 압연 공정을 실시하고,
상기 냉간 압연 공정에서 얻어진 냉연 강판을 소둔 온도:A_C1점 이상 A_C3점 이하에서 30초 이상 유지하고,
상기 소둔 온도에서 350℃까지의 평균 냉각 속도:5℃/초 이상, 냉각 정지 온도:350℃이하의 조건에서 냉각하고,
그 후, T1 온도(℃)를 200∼250℃의 온도 범위에 있어서의 임의의 온도로 할 때,
350℃에서 300℃까지의 온도역의 체류 시간:50초 이하, 300℃미만에서 T1 온도(℃)까지의 온도역의 체류 시간:1000초 이하의 조건에서 체류하는 소둔 공정을 실시하는 고강도 강판의 제조 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 소둔 공정 후에, 도금 처리를 실시하는 고강도 강판의 제조 방법.