KR20220066348A - 열연 강판 - Google Patents

Abstract

이 열연 강판은, 소정의 화학 조성을 갖고, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치에서의 금속 조직에 있어서, 면적률로, 주상이 95.00 내지 98.00％의 베이나이트상이고, 제2상이 2.00 내지 5.00％의 템퍼링 마르텐사이트상이며, 상기 제2상의 평균 입경이 1.5㎛ 이하이고, (110)<112> 방위의 극밀도가 3.0 이하이고, 철계 탄화물의 평균 입경이 0.100㎛ 이하이고, 상기 표면 ~ 상기 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16 위치의 금속 조직에 있어서, (110)<1-11> 방위의 극밀도가 3.0 이하이고, 인장 강도 TS가 980㎫ 이상이다.

Description

열연 강판

본 발명은, 열연 강판에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은, 우수한 성형성을 갖는 고강도 열연 강판에 관한 것이다.

본원은, 2019년 12월 9일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2019-222162호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

자동차의 충돌 안전성의 확보 및 환경 부하 저감을 위해 강판의 고강도화가 진행되고 있다. 강판의 고강도화에 수반하여, 성형성이 저하되기 때문에, 980㎫급 강판에 있어서는 성형성의 개선이 요구되고 있다. 일반적으로, 성형성의 지표로서, 연성, 구멍 확장성 및 굽힘성이 사용되지만, 이들 특성은 트레이드오프의 관계에 있어, 연성, 구멍 확장성 및 굽힘성 모두가 우수한 강판이 요구되고 있다.

또한, 섀시 부품 등의 복잡한 부품 형상을 프레스 성형할 때는, 연성 및 구멍 확장성이 우수한 것이 특히 필요하게 된다.

특허문헌 1에는, 면적률로 85％ 이상의 베이나이트상을 주상으로 하고, 면적률로 15％ 이하의 마르텐사이트상 또는 마르텐사이트-오스테나이트 혼합상을 제2상으로 하고, 잔부가 페라이트상으로 이루어지고, 상기 제2상의 평균 입경이 3.0㎛ 이하이고, 또한 구오스테나이트 입자의 평균 애스펙트비가 1.3 이상 5.0 이하이고, 미재결정 구오스테나이트 입자에 대한 재결정 구오스테나이트 입자의 면적률이 15％ 이하인 조직을 갖고, 또한 열연 강판 중에 석출되어 있는 직경 20㎚ 미만의 석출물이 질량％로 0.10％ 이하이고, 인장 강도 TS가 980㎫ 이상인 고강도 열연 강판이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 주상으로서 면적률로 90％ 초과의 베이나이트상을 포함하고, 또는, 제2상으로서 페라이트상, 마르텐사이트상 및 잔류 오스테나이트상 중 1종 또는 2종 이상을 면적률로 합계 10％ 미만 포함하고, 상기 베이나이트상의 평균 입경이 2.5㎛ 이하, 또한, 상기 베이나이트상 중의 베이니틱 페라이트 입자 내에 석출되어 있는 Fe계 탄화물의 간격이 600㎚ 이하이고, 인장 강도 TS가 980㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 열연 강판이 개시되어 있다.

국제 공개 제2017/017933호 국제 공개 제2015/129199호

특허문헌 1에서는, 굽힘성에 대하여 고려되어 있지 않다. 본 발명자들은, 특허문헌 1에 개시된 고강도 열연 강판에 있어서, 우수한 굽힘성을 얻을 수 없는 경우가 있는 것, 또한 구멍 확장성을 보다 향상시킬 필요가 있는 것을 알아내었다.

특허문헌 2에서는, 구멍 확장성 및 굽힘성에 대하여 고려되어 있지 않다. 본 발명자들은, 특허문헌 2에 개시된 고강도 열연 강판에 있어서, 우수한 구멍 확장성 및 굽힘성을 얻을 수 없는 경우가 있는 것을 알아내었다.

상기 실정을 감안하여, 본 발명은 우수한 강도, 연성, 굽힘성 및 구멍 확장성을 갖는 열연 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명자들이 검토한 결과, 본 발명자들은, 이하의 지견 (a) 내지 (g)를 얻었다.

(a) 금속 조직을 단상으로 함으로써 조직간의 경도차가 저감되어, 조직 계면에 있어서의 보이드의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 열연 강판의 구멍 확장성을 향상시킬 수 있다.

(b) 금속 조직을 베이나이트 단상으로 한 경우에는, 980㎫ 이상의 강도를 얻을 수 없기 때문에, 원하는 양의 경질상(마르텐사이트상)을 포함시킴으로써, 열연 강판의 구멍 확장성을 확보하면서 원하는 강도를 얻을 수 있다.

(c) 템퍼링을 행함으로써, 열간 압연 후에 잔존하고 있던 경질상이 템퍼링되어, 무해화되어(조직간의 경도차가 저감되어, 보이드의 발생이 억제되어), 열연 강판의 구멍 확장성이 향상된다.

(d) (110)<112> 방위의 극밀도를 3.0 이하로 함으로써, 이방성을 저감할 수 있어, 열연 강판의 구멍 확장성을 보다 향상시킬 수 있다.

(e) 베이나이트를 주상(95.00％ 이상)으로 함으로써, 고연성(바람직하게는 전연신율을 13.0％ 이상)으로 할 수 있어, 원하는 연성을 얻을 수 있다.

(f) 표층(표면 ~ 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16 위치)에 있어서의 집합 조직을 제어함으로써, 열연 강판의 굽힘성을 향상시킬 수 있다.

(g) 상술한 금속 조직을 얻기 위해서는, 특히 열간 압연 후의 냉각 조건, 코일상으로 권취한 후의 냉각 조건 및 템퍼링 조건을 복합적으로 또한 불가분하게 제어하는 것이 효과적이다.

상기 지견에 기초하여 이루어진 본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 일 양태에 관한 열연 강판은, 화학 조성이, 질량％로,

C: 0.040 내지 0.150％,

Si: 0.50 내지 1.50％,

Mn: 1.00 내지 2.50％,

P: 0.100％ 이하,

S: 0.010％ 이하,

Al: 0.010 내지 0.100％,

N: 0.0100％ 이하,

Ti: 0.005 내지 0.150％,

B: 0.0005 내지 0.0050％,

Cr: 0.10 내지 1.00％,

Nb: 0 내지 0.06％,

V: 0 내지 0.50％,

Mo: 0 내지 0.50％,

Cu: 0 내지 0.50％,

Ni: 0 내지 0.50％,

Sb: 0 내지 0.020％,

Ca: 0 내지 0.010％,

REM: 0 내지 0.010％, 및

Mg: 0 내지 0.010％

를 함유하고, 잔부가 철 및 불순물이며,

표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치에서의 금속 조직에 있어서,

면적률로, 주상이 95.00 내지 98.00％의 베이나이트상이고, 제2상이 2.00 내지 5.00％의 템퍼링 마르텐사이트상이며,

상기 제2상의 평균 입경이 1.5㎛ 이하이고,

(110)<112> 방위의 극밀도가 3.0 이하이고,

철계 탄화물의 평균 입경이 0.100㎛ 이하이고,

상기 표면 ~ 상기 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16 위치의 금속 조직에 있어서, (110)<1-11> 방위의 극밀도가 3.0 이하이고,

인장 강도 TS가 980㎫ 이상이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 열연 강판은, 상기 화학 조성이, 질량％로,

Nb: 0.005 내지 0.06％,

V: 0.05 내지 0.50％,

Mo: 0.05 내지 0.50％,

Cu: 0.01 내지 0.50％,

Ni: 0.01 내지 0.50％,

Sb: 0.0002 내지 0.020％,

Ca: 0.0002 내지 0.010％,

REM: 0.0002 내지 0.010％, 및

Mg: 0.0002 내지 0.010％

로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

본 발명에 관한 상기 양태에 의하면, 우수한 강도, 연성, 굽힘성 및 구멍 확장성을 갖는 열연 강판을 제공할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판(이하, 간단히 강판이라 기재하는 경우가 있음)의 화학 조성 및 금속 조직에 대하여, 이하에 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시된 구성에만 제한되지는 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

또한, 이하에 기재하는 「내지」를 사이에 두고 기재되는 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다. 「미만」, 「초과」로 나타내는 수치에는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다. 화학 조성에 관한 ％는 모두 질량％를 나타낸다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 화학 조성이, 질량％로, C: 0.040 내지 0.150％, Si: 0.50 내지 1.50％, Mn: 1.00 내지 2.50％, P: 0.100％ 이하, S: 0.010％ 이하, Al: 0.010 내지 0.100％, N: 0.0100％ 이하, Ti: 0.005 내지 0.150％, B: 0.0005 내지 0.0050％, Cr: 0.10 내지 1.00％, 그리고, 잔부: 철 및 불순물을 함유한다. 이하, 각 원소에 대하여 설명한다.

C: 0.040 내지 0.150％

C는, 열연 강판의 강도를 향상시킴과 함께, ??칭성을 향상시킴으로써 베이나이트의 생성을 촉진하는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, C 함유량은 0.040％ 이상으로 한다. 바람직하게는, C 함유량은 0.050％ 이상, 0.060％ 이상, 0.070％ 이상이다.

한편, C 함유량이 0.150％를 초과하면, 베이나이트의 생성을 제어하는 것이 곤란해져, 마르텐사이트상이 다량으로 생성되어, 열연 강판의 연성 및 구멍 확장성의 양쪽, 또는 어느 한쪽이 저하된다. 따라서, C 함유량은 0.150％ 이하로 한다. C 함유량은, 0.140％ 이하, 0.120％ 이하, 0.100％ 이하가 바람직하다.

Si: 0.50 내지 1.50％

Si는, 고용 강화에 기여하는 원소이며, 열연 강판의 강도 향상에 기여하는 원소이다. 또한, Si는 강 중에 탄화물이 형성되는 것을 억제하는 원소이다. 베이나이트 변태 시의 탄화물의 형성을 억제함으로써, 베이나이트상의 라스 계면에 미세한 마르텐사이트상이 형성된다. 베이나이트상 중에 존재하는 마르텐사이트상은 미세하기 때문에, 열연 강판의 구멍 확장성을 열화시키는 일은 없다. Si 함유에 의한 상기 효과를 얻기 위해, Si 함유량은 0.50％ 이상으로 한다. 바람직하게는, Si 함유량은 0.55％ 이상, 0.60％ 이상, 0.65％ 이상이다.

한편, Si는 페라이트 생성을 촉진하는 원소이며, Si 함유량이 1.50％를 초과하면, 페라이트가 생성되어, 열연 강판의 구멍 확장성 및 강도가 저하된다. 따라서, Si 함유량은 1.50％ 이하로 한다. 바람직하게는, Si 함유량은 1.30％ 이하, 1.20％ 이하, 1.00％ 이하이다.

Mn: 1.00 내지 2.50％

Mn은, 강 중에 고용되어 열연 강판의 강도 증가에 기여함과 함께, ??칭성 향상에 의해 베이나이트의 생성을 촉진하여, 열연 강판의 구멍 확장성을 향상시킨다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Mn 함유량은 1.00％ 이상으로 한다. 바람직하게는, Mn 함유량은 1.30％ 이상, 1.50％ 이상, 1.70％ 이상이다.

한편, Mn 함유량이 2.50％를 초과하면, 베이나이트의 생성 제어가 곤란해져, 마르텐사이트상이 증가되어 열연 강판의 연성 및 구멍 확장성의 양쪽, 또는 어느 한쪽이 저하된다. 그 때문에, Mn 함유량은 2.50％ 이하로 한다. 바람직하게는, Mn 함유량은 2.00％ 이하, 1.95％ 이하이다.

P: 0.100％ 이하

P는, 강 중에 고용되어 열연 강판의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 그러나, P는, 입계, 특히 구오스테나이트 입계에 편석되고, 입계 편석에 의한 입계 파괴를 조장함으로써, 열연 강판의 연성, 굽힘성 및 구멍 확장성의 저하를 야기하는 원소이기도 하다. P 함유량은 최대한 낮게 하는 것이 바람직하지만, 0.100％까지의 P의 함유는 허용할 수 있다. 그 때문에, P 함유량은 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는, P 함유량은 0.090％ 이하, 0.080％이다.

P 함유량은 0％로 하는 것이 바람직하지만, 0.0001％ 미만으로 저감하면 제조 비용이 상승하기 때문에, P 함유량은 0.0001％ 이상으로 해도 된다. 바람직하게는, P 함유량은 0.001％ 이상, 0.010％ 이상이다.

S: 0.010％ 이하

S는, 용접성, 그리고 주조 시 및 열간 압연 시의 제조성에 악영향을 미치는 원소이다. S는 Mn과 결부되어 조대한 MnS를 형성한다. 이 MnS는, 열연 강판의 굽힘성 및 구멍 확장성을 열화시키거나, 지연 파괴의 발생을 조장한다. S 함유량은, 최대한 낮게 하는 것이 바람직하지만, 0.010％까지의 S의 함유는 허용할 수 있다. 그 때문에, S 함유량은 0.010％ 이하로 한다. 바람직하게는, S 함유량은 0.008％ 이하이다.

S 함유량은 0％로 하는 것이 바람직하지만, 0.0001％ 미만으로 저감하면, 제조 비용이 상승하여 경제적으로 불리하기 때문에, S 함유량은 0.0001％ 이상으로 해도 된다. 바람직하게는, S 함유량은 0.001％ 이상이다.

Al: 0.010 내지 0.100％

Al은, 탈산제로서 작용하여, 강의 청정도를 향상시키는 데 유효한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, Al 함유량은 0.010％ 이상으로 한다. 바람직하게는, Al 함유량은 0.015％ 이상, 0.020％ 이상이다.

한편, Al을 과잉으로 함유하면 산화물계 개재물의 증가를 야기하여, 열연 강판의 구멍 확장성이 저하된다. 그 때문에, Al 함유량은 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는, Al 함유량은 0.050％ 이하, 0.040％ 이하, 0.030％ 이하이다.

N: 0.0100％ 이하

N은 강 중에 조대한 질화물을 형성하는 원소이다. 이 질화물은, 열연 강판의 굽힘성 및 구멍 확장성을 열화시킴과 함께 내지연 파괴 특성을 열화시킨다. 그 때문에, N 함유량은 0.0100％ 이하로 한다. 바람직하게는, N 함유량은 0.0080％ 이하, 0.0060％ 이하, 0.0050％ 이하이다.

N 함유량을 0.0001％ 미만으로 저감하면 제조 비용의 대폭적인 증가를 야기하기 때문에, N 함유량은 0.0001％ 이상으로 해도 된다. 바람직하게는, N 함유량은 0.0005％ 이상, 0.0010％ 이상이다.

Ti: 0.005 내지 0.150％

Ti는, 오스테나이트상 고온역(오스테나이트상 영역 중의 고온역 및 오스테나이트상 영역보다도 고온역(주조의 단계))에서 질화물을 형성하는 원소이다. Ti를 함유시킴으로써, BN의 석출이 억제되고, B가 고용 상태로 됨으로써 베이나이트의 생성에 필요한 ??칭성을 얻을 수 있다. 결과적으로, 열연 강판의 강도 및 구멍 확장성을 향상시킬 수 있다. 또한, Ti는 열간 압연 시에 강 중에 탄화물을 형성하여 구오스테나이트 입자의 재결정을 억제한다. 이들 효과를 얻기 위해, Ti 함유량은 0.005％ 이상으로 한다. 바람직하게는, Ti 함유량은 0.030％ 이상 0.050％ 이상, 0.070％ 이상, 0.090％ 이상이다.

한편, Ti 함유량이 0.150％를 초과하면, 구오스테나이트 입자가 재결정하기 어려워져, 압연 집합 조직이 발달함으로써, 열연 강판의 구멍 확장성이 저하된다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.150％ 이하로 한다. 바람직하게는, Ti 함유량은 0.130％ 이하, 0.120％ 이하이다.

B: 0.0005 내지 0.0050％

B는, 구오스테나이트 입계에 편석되어, 페라이트의 생성 및 성장을 억제하여, 열연 강판의 강도 및 구멍 확장성 향상에 기여하는 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해, B 함유량은 0.0005％ 이상으로 한다. 바람직하게는, B 함유량은 0.0007％ 이상, 0.0010％ 이상이다.

한편, 0.0050％를 초과하여 B를 함유시켜도 상기 효과가 포화된다. 그 때문에, B 함유량은 0.0050％ 이하로 한다. 바람직하게는, B 함유량은 0.0030％ 이하, 0.0025％ 이하이다.

Cr: 0.10 내지 1.00％

Cr은, 강 중에 탄화물을 형성하여 열연 강판의 고강도화에 기여함과 함께, ??칭성 향상에 의해 베이나이트의 생성을 촉진하고, 베이나이트 입자 내로의 Fe계 탄화물의 석출을 촉진하는 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해, Cr 함유량은 0.10％ 이상으로 한다. 바람직하게는, Cr 함유량은 0.30％ 이상, 0.40％ 이상, 0.50％ 이상이다.

한편, Cr 함유량이 1.00％를 초과하면, 마르텐사이트상이 생성되기 쉬워져, 열연 강판의 연성 및 굽힘성의 양쪽, 또는 어느 한쪽이 저하된다. 그 때문에, Cr 함유량은 1.00％ 이하로 한다. 바람직하게는, Cr 함유량은 0.90％ 이하, 0.80％ 이하, 0.70％ 이하이다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물이어도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 불순물이란, 원료로서의 광석, 스크랩, 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 것, 혹은 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 특성에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판은, Fe의 일부 대신에, 하기 원소를 임의 원소로서 함유해도 된다. 하기 임의 원소를 함유시키지 않는 경우의 함유량의 하한은 0％이다. 이하, 각 임의 원소에 대하여 상세하게 설명한다.

Nb: 0 내지 0.06％

Nb는, 열간 압연 시에 탄화물을 형성하여 오스테나이트의 재결정을 억제하는 효과가 있어, 열연 강판의 강도 향상에 기여하는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해, Nb 함유량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Nb 함유량은, 0.02％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Nb 함유량이 0.06％를 초과하면, 구오스테나이트 입자의 재결정 온도가 너무 높아져, 집합 조직이 발달해 버려, 열연 강판의 구멍 확장성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, Nb 함유량은 0.06％ 이하로 한다. 바람직하게는, Nb 함유량은 0.04％ 이하이다.

V: 0 내지 0.50％

V는, 열간 압연 시에 탄질화물을 형성하여 오스테나이트의 재결정을 억제하는 효과가 있어, 열연 강판의 강도 향상에 기여하는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해, V 함유량은 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. V 함유량은, 0.10％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, V 함유량이 0.50％를 초과하면, 구오스테나이트 입자의 재결정 온도가 높아져, 마무리 압연 완료 후의 오스테나이트 입자의 재결정 온도가 높아짐으로써, 집합 조직이 발달하여, 열연 강판의 구멍 확장성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, V 함유량은 0.50％ 이하로 한다. 바람직하게는, V 함유량은 0.25％ 이하이다.

Mo: 0 내지 0.50％

Mo는, ??칭성을 향상시킴으로써 베이나이트상의 형성을 촉진하여, 열연 강판의 강도 및 구멍 확장의 향상에 기여하는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해, Mo 함유량은 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mo 함유량은, 0.10％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Mo 함유량이 0.50％를 초과하면, 마르텐사이트상이 생성되기 쉬워져, 열연 강판의 연성 및 구멍 확장성의 양쪽, 또는 어느 한쪽이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, Mo 함유량은 0.50％ 이하로 한다. 바람직하게는, Mo 함유량은 0.30％ 이하이다.

Cu: 0 내지 0.50％

Cu는, 강 중에 고용되어 열연 강판의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 또한, Cu는, ??칭성을 향상시킴으로써 베이나이트상의 형성을 촉진하여, 열연 강판의 강도 및 구멍 확장성의 향상에 기여하는 원소이다. 이들 효과를 확실하게 얻기 위해, Cu 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cu 함유량은, 0.02％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Cu 함유량이 0.50％를 초과하면 열연 강판의 표면 성상의 저하를 야기하는 경우가 있다. 그 때문에, Cu 함유량은 0.50％ 이하로 한다. 바람직하게는, Cu 함유량은 0.20％ 이하이다.

Ni: 0 내지 0.50％

Ni는, 강 중에 고용되어 열연 강판의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 또한, Ni는, ??칭성을 향상시킴으로써 베이나이트상의 형성을 촉진하여, 열연 강판의 강도 및 구멍 확장성의 향상에 기여하는 원소이다. 이들 효과를 확실하게 얻기 위해, Ni 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ni 함유량은, 0.02％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Ni 함유량이 0.50％를 초과하면, 마르텐사이트상이 생성되기 쉬워져, 열연 강판의 굽힘성 및 구멍 확장성의 양쪽, 또는 어느 한쪽이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, Ni 함유량은 0.50％ 이하로 한다. 바람직하게는, Ni 함유량은 0.20％ 이하이다.

Sb: 0 내지 0.020％

Sb는, 슬래브 가열 단계에서 슬래브 표면의 질화를 억제하는 효과를 갖는다. Sb를 함유함으로써, 슬래브 표층부의 BN의 석출이 억제된다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해, Sb 함유량은 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Sb 함유량은, 0.001％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 0.020％를 초과하여 Sb를 함유시켜도 상기 효과는 포화되기 때문에, Sb 함유량은 0.020％ 이하로 한다.

Ca: 0 내지 0.010％

Ca는, 황화물계의 개재물의 형상을 제어하여, 열연 강판의 구멍 확장성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해, Ca 함유량은 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ca 함유량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Ca 함유량이 0.010％를 초과하면, 열연 강판의 표면 결함을 야기하여, 생산성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, Ca 함유량은 0.010％ 이하로 한다. 바람직하게는, Ca 함유량은 0.008％ 이하이다.

REM: 0 내지 0.010％

REM은, Ca와 마찬가지로, 황화물계의 개재물의 형상을 제어하여, 열연 강판의 구멍 확장성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해, REM 함유량은 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. REM 함유량은, 0.001％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, REM 함유량이 0.010％를 초과하면, 강의 청정도가 악화되어, 열연 강판의 구멍 확장성 및 굽힘성의 양쪽, 또는 어느 한쪽이 저하된다. 그 때문에, REM 함유량은 0.010％ 이하로 한다. 바람직하게는, REM 함유량은 0.008％ 이하이다.

여기서, REM은, Sc, Y 및 란타노이드를 포함하는 합계 17원소를 가리키고, 상기 REM의 함유량은, 이들 원소의 함유량의 합계를 가리킨다. 란타노이드의 경우, 공업적으로는 미슈 메탈의 형태로 첨가된다.

Mg: 0 내지 0.010％

Mg는, 미량으로 함유시킴으로써 황화물의 형태를 제어할 수 있는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해, Mg 함유량은 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mg 함유량은, 0.0005％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Mg 함유량이 0.010％를 초과하면, 조대한 개재물의 형성에 의한 냉간 성형성의 저하를 야기한다. 그 때문에, Mg 함유량은 0.010％ 이하로 한다. 바람직하게는, Mg 함유량은 0.008％ 이하이다.

열연 강판의 화학 조성은, 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. 또한, C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하여 측정하면 된다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 금속 조직에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치에서의 금속 조직에 있어서, 면적률로, 주상이 95.00 내지 98.00％의 베이나이트상이고, 제2상이 2.00 내지 5.00％의 템퍼링 마르텐사이트상이며, 상기 제2상의 평균 입경이 1.5㎛ 이하이고, (110)<112> 방위의 극밀도가 3.0 이하이고, 철계 탄화물의 평균 입경이 0.100㎛ 이하이고, 상기 표면 ~ 상기 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16 위치의 금속 조직에 있어서, (110)<1-11> 방위의 극밀도가 3.0 이하이고, 인장 강도 TS가 980㎫ 이상이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치에서의 주상 및 제2상의 종류, 제2상의 평균 입경, 그리고 (110)<112> 방위의 극밀도를 규정하는 것은, 이 위치의 금속 조직이 강판의 대표적인 금속 조직을 나타내기 때문이다. 또한, 금속 조직을 규정하는 위치는, 판 폭 방향 중앙 위치인 것이 바람직하다.

이하, 각 규정에 대하여 설명한다.

베이나이트상(주상): 95.00 내지 98.00％

본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 베이나이트상을 주상으로 한다. 주상인 베이나이트상의 면적률은 95.00％ 이상이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 주상이란, 면적률이 95.00％ 이상인 것을 의미한다.

베이나이트상이란, 라스상의 베이니틱 페라이트와, 베이니틱 페라이트의 사이 및/또는 내부에 Fe계 탄화물을 갖는 조직을 의미한다. 베이니틱 페라이트는, 폴리고날 페라이트와는 달리, 형상이 라스상이며 또한 내부에 비교적 높은 전위 밀도를 갖고 있기 때문에, SEM이나 TEM을 사용하여 다른 조직과 용이하게 구별할 수 있다.

980㎫ 이상의 인장 강도를 실현하고, 구멍 확장성을 높이기 위해서는 베이나이트상을 주상으로 할 필요가 있다. 베이나이트상의 면적률이 95.00％ 미만이면, 제2상과의 경도차에 기인하는 구멍 확장성이 저하되거나, 연성이 저하되는 경우도 있다. 그 때문에, 베이나이트상의 면적률은 95.00％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 96.00％ 이상이다.

한편, 베이나이트상의 면적률이 98.00％ 초과이면, 인장 강도가 980㎫ 이상으로 되지 않는 경우가 있기 때문에, 베이나이트상의 면적률은 98.00％ 이하로 한다. 바람직하게는, 97.50％ 이하, 97.00％ 이하이다.

템퍼링 마르텐사이트상(제2상): 2.00 내지 5.00％

본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 템퍼링 마르텐사이트상을 제2상으로 한다. 템퍼링 마르텐사이트상이란, 라스상의 결정립의 집합이며, 결정립의 내부에 철 탄화물의 신장 방향이 2개 이상인 조직을 의미한다.

제2상의 면적률이 높을수록, 열연 강판의 인장 강도를 향상시킬 수 있다. 제2상의 면적률이 2.00％ 미만이면, 원하는 인장 강도를 얻을 수 없다. 그 때문에, 제2상의 면적률은 2.00％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 3.00％ 이상이다.

한편, 제2상의 면적률이 5％ 초과이면, 원하는 구멍 확장성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 제2상의 면적률은 5.00％ 이하로 한다. 바람직하게는, 4.00％ 이하이다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판에는, 베이나이트상 및 제2상 외에, 3％ 이하의 페라이트를 포함해도 된다. 단, 페라이트를 반드시 포함할 필요는 없으므로, 페라이트의 면적률은 0％여도 된다.

이하에, 금속 조직의 면적률의 측정 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 열연 강판으로부터, 압연 방향과 직행하는 판 두께 단면이며, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께 방향으로 1/8 위치 내지 표면으로부터 판 두께 방향으로 3/8 위치의 영역, 즉 표면으로부터 판 두께 방향으로 1/8 위치를 시점으로 하고, 표면으로부터 판 두께 방향으로 3/8 위치를 종점으로 하는 영역)를 관찰할 수 있도록 시험편을 채취한다. 시험편의 단면을 경면 연마하고, 레페라 부식액으로 부식한 후, 광학 현미경을 사용하여 조직 관찰을 행한다.

제2상은 레페라 부식액에 의해 백색부로서 현출되고, 그 밖의 조직(베이나이트상)은 염색되기 때문에, 용이하게 판별 가능하다. 백색부(명부)와 그것 이외의 영역에서 2치화하여, 백색부의 면적률을 산출한다. 예를 들어, Image-J 등의 화상 해석 소프트웨어를 사용하여, 백색부와 그것 이외의 영역을 2치화함으로써, 백색부의 면적률 및 그것 이외의 영역의 면적률을 얻을 수 있다. 관찰 시야는 3개소 이상으로 하고, 각 시야의 면적은 300㎛×400㎛ 이상으로 한다.

복수 시야에 있어서 측정된 백색부의 면적률의 평균값을 산출함으로써, 제2상의 면적률을 얻는다. 복수 시야에 있어서 측정된 백색부 이외의 영역의 면적률 평균값을 산출함으로써, 베이나이트상의 면적률을 얻는다. 또한, 금속 조직 중에 페라이트상이 존재하는 경우에는, 페라이트상은 베이나이트상과 마찬가지로 백색으로 염색된다. 그러나, 베이나이트상과 페라이트상은, 그것들의 형태 관찰에 의해 용이하게 판별 가능하다. 페라이트상이 존재하는 경우에는, 백색부 이외의 영역의 면적률로부터, 페라이트상으로 판별된 백색부의 면적률을 차감함으로써, 베이나이트상의 면적률을 얻는다. 베이나이트상은 라스상의 결정립으로서 관찰되고, 페라이트상은, 내부에 라스를 포함하지 않는 괴상의 결정립으로서 관찰된다.

제2상의 평균 입경: 1.5㎛ 이하

제2상의 평균 입경이 커지면 보이드가 발생하기 쉬워져, 열연 강판의 구멍 확장성이 저하된다. 보이드의 발생을 억제하여 구멍 확장성을 향상시키기 위해서는, 제2상의 평균 입경은 작을수록 바람직하다. 제2상의 평균 입경이 1.5㎛ 초과이면, 원하는 구멍 확장성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 제2상의 평균 입경은 1.5㎛ 이하로 한다. 바람직하게는, 1.4㎛ 이하, 1.3㎛ 이하이다.

제2상의 평균 입경을 0.1㎛ 미만으로 하는 것은 기술적으로 곤란하기 때문에, 제2상의 평균 입경은 0.1㎛ 이상으로 해도 된다.

이하에, 제2상의 평균 입경의 측정 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 열연 강판으로부터, 압연 방향과 직행하는 판 두께 단면이며, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께 방향으로 1/8 위치 내지 표면으로부터 판 두께 방향으로 3/8 위치의 영역, 즉 표면으로부터 판 두께 방향으로 1/8 위치를 시점으로 하고, 표면으로부터 판 두께 방향으로 3/8 위치를 종점으로 하는 영역)를 관찰할 수 있도록 시험편을 채취한다. 시험편의 단면을 경면 연마하고, 레페라 부식액으로 부식한 후, 광학 현미경을 사용하여 조직 관찰을 행한다. 화상 해석 소프트웨어(Image-J)를 사용하여, 백색부와 그것 이외의 영역의 2치화 화상을 작성한다. 그 후, 2치화 화상을 기초로 입자 해석을 실시하여, 각각의 입자의 면적을 산출한다. 관찰 시야는 3개소 이상으로 하고, 각 시야에 있어서 얻어진 평균 입경의 평균값을 산출함으로써, 제2상의 평균 입경을 얻는다.

또한, 면적이 0.5㎛² 미만인 제2상에 대해서는, 열연 강판의 구멍 확장성에 영향을 미치지 않기 때문에, 상술한 측정(제2상의 평균 입경의 측정)의 측정 대상으로부터 제외한다.

(110)<112> 방위의 극밀도: 3.0 이하

표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치에서의 금속 조직에 있어서의 (110)<112> 방위의 극밀도는, 압연 집합 조직의 발달 상태를 평가하는 지표이다. (110)<112> 방위의 극밀도가 발달할수록, 즉 (110)<112> 방위의 극밀도가 클수록, 조직의 이방성이 커져, 열연 강판의 구멍 확장성이 저하된다. (110)<112> 방위의 극밀도가 3.0을 초과하면, 구멍 확장성이 저하되기 때문에, (110)<112> 방위의 극밀도는 3.0 이하로 한다. 바람직하게는, 2.8 이하, 2.5 이하, 2.3 이하이다.

(110)<112> 방위의 극밀도가 작을수록, 조직이 랜덤화되어 열연 강판의 구멍 확장성이 향상되기 때문에, (110)<112> 방위의 극밀도는 작을수록 바람직하다. (110)<112> 방위의 극밀도는, 집합 조직을 갖지 않는 경우에는 1.0이 되기 때문에, 하한은 1.0으로 해도 된다.

이하에, (110)<112> 방위의 극밀도의 측정 방법에 대하여 설명한다.

(110)<112> 방위의 극밀도는, 주사 전자 현미경과 EBSD 해석 장치를 조합한 장치 및 AMETEK사제의 OIM Analysis(등록 상표)를 사용하여, EBSD(Electron Back Scattering Diffraction)법으로 측정한 방위 데이터를, 구면 조화 함수를 사용하여 계산하여 산출한 3차원 집합 조직을 표시하는 결정 방위 분포 함수(ODF: Orientation Distribution Function)로부터 구할 수 있다. 측정 범위는, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께 방향으로 1/8 위치 내지 표면으로부터 판 두께 방향으로 3/8 위치의 영역, 즉 표면으로부터 판 두께 방향으로 1/8 위치를 시점으로 하고, 표면으로부터 판 두께 방향으로 3/8 위치를 종점으로 하는 영역)로 하고, 압연 방향에 있어서는 400㎛의 영역으로 한다. 측정 피치가 0.5㎛/step 이하로 되도록, 측정 피치를 설정하는 것이 바람직하다.

철계 탄화물의 평균 입경: 0.100㎛ 이하

본 실시 형태에 있어서 철계 탄화물이란, 시멘타이트(Fe₃C)를 말한다. 철계 탄화물의 평균 입경이 조대해지면, 구멍 확장 시의 보이드 발생 기점이 되어, 열연 강판의 구멍 확장성이 저하된다. 그 때문에, 철계 탄화물의 평균 입경은 0.100㎛ 이하로 한다. 바람직하게는 0.080㎛ 이하, 0.070㎛ 이하, 0.060㎛ 이하, 0.050㎛ 이하이다.

구멍 확장성 향상을 위해서는 철계 탄화물의 평균 입경은 작을수록 바람직하기 때문에, 하한은 0㎛로 해도 된다.

이하에, 철계 탄화물의 평균 입경의 측정 방법에 대하여 설명한다.

열연 강판으로부터, 압연 방향과 직행하는 판 두께 단면이며, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께 방향으로 1/8 위치 내지 표면으로부터 판 두께 방향으로 3/8 위치의 영역, 즉 표면으로부터 판 두께 방향으로 1/8 위치를 시점으로 하고, 표면으로부터 판 두께 방향으로 3/8 위치를 종점으로 하는 영역)를 관찰할 수 있도록 시험편을 채취한다. 시험편의 단면을 나이탈 부식한 후, SEM으로 배율 5000배로 10시야 촬영한다. 촬영 시야 내의 베이니틱 페라이트의 계면이나 그 안에 분산되어 있는 입상 혹은 침상의 것을 철계 탄화물로 판단하고, 철계 탄화물에 대하여 화상 해석함으로써, 원 상당 직경을 산출하고, 1시야에 있어서의 철계 탄화물의 평균값을 구한다. 10시야에 대하여 얻어진 철계 탄화물의 평균값을 산출함으로써, 철계 탄화물의 평균 입경을 얻는다.

표면 ~ 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16 위치의 금속 조직에 있어서의 (110)<1-11> 방위의 극밀도: 3.0 이하

표면 ~ 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16 위치(표면을 시점으로 하고, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16의 위치를 종점으로 하는 영역)의 금속 조직에 있어서의 (110)<1-11> 방위의 극밀도는, 열연 강판의 표층 영역의 전단 집합 조직의 발달 상태를 평가하는 지표이다. 이 위치에서의 (110)<1-11> 방위의 극밀도가 발달하면, 즉 (110)<1-11> 방위의 극밀도가 커지면, 조직의 이방성이 커져, 열연 강판의 굽힘성이 저하된다. (110)<1-11> 방위의 극밀도가 3.0을 초과하면, 열연 강판의 굽힘성이 저하되기 때문에, (110)<1-11> 방위의 극밀도는 3.0 이하로 한다. 바람직하게는, 2.8 이하, 2.6 이하, 2.4 이하, 2.2 이하이다.

(110)<1-11> 방위의 극밀도가 작을수록, 조직이 랜덤화되어 열연 강판의 굽힘성이 향상되기 때문에, (110)<1-11> 방위의 극밀도는 작을수록 바람직하다. (110)<1-11> 방위의 극밀도는, 집합 조직을 갖지 않는 경우에는 1.0이 되기 때문에, 하한은 1.0으로 해도 된다.

이하에, (110)<1-11> 방위의 극밀도의 측정 방법에 대하여 설명한다.

(110)<1-11> 방위의 극밀도는, 주사 전자 현미경과 EBSD 해석 장치를 조합한 장치 및 AMETEK사제의 OIM Analysis(등록 상표)를 사용하여, EBSD(Electron Back Scattering Diffraction)법으로 측정한 방위 데이터를, 구면 조화 함수를 사용하여 계산하여 산출한 3차원 집합 조직을 표시하는 결정 방위 분포 함수(ODF: Orientation Distribution Function)로부터 구할 수 있다. 측정 범위는, 표면 ~ 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16 위치의 영역(표면을 시점으로 하고, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16의 위치를 종점으로 하는 영역)으로 하고, 압연 방향에 있어서는 400㎛ 이상의 영역을 평가한다. 측정 피치가 0.5㎛/step 이하로 되도록, 측정 피치를 설정하는 것이 바람직하다.

인장 강도 TS: 980㎫ 이상

인장 강도는 강의 강도를 나타내는 지표이며, 인장 강도가 높은 소재를 사용함으로써, 동일한 특성을 갖는 자동차 부품을, 보다 경량으로 만드는 것이 가능해진다. 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 인장 강도는 980㎫ 이상이다. 인장 강도가 980㎫ 미만이면, 차체 경량화의 효과가 충분하지 않다. 바람직하게는, 인장 강도는 1000㎫ 이상, 1030㎫ 이상이다. 인장 강도는 높을수록 바람직하지만, 상한은 1600㎫ 이하로 해도 된다.

인장 강도는, JIS Z 2241:2011에 준거하여, JIS5호 시험편을 사용하여 인장 시험을 행함으로써, 인장 강도 TS를 측정한다. 또한, 크로스헤드 속도는 10㎜/min으로 한다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 바람직한 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판의 바람직한 제조 방법은, 이하의 공정을 구비한다.

소정의 화학 조성을 갖는 슬래브를 1100℃ 이상, 1350℃ 미만으로 가열하는 가열 공정,

열간 압연 개시 온도가 1050 내지 1200℃이고, 마무리 압연 완료 온도가 950℃ 초과, 1050℃ 이하가 되도록 열간 압연하는 열간 압연 공정,

상기 열간 압연 완료 후, 1.0초 이내에 냉각을 개시하고, 30 내지 150℃/s의 평균 냉각 속도로 500 내지 600℃의 냉각 정지 온도까지 냉각하는 냉각 공정,

상기 냉각 정지 온도까지 냉각한 후, 500 내지 600℃의 온도역에서 권취를 행하는 권취 공정,

상기 권취 후, 25℃/h 초, 100℃/h 이하의 평균 냉각 속도로 냉각하는 코일 냉각 공정,

템퍼링 파라미터 LMP가 12500 내지 15500이 되도록, 350 내지 550℃에서 30초 내지 12시간의 템퍼링을 행하는 템퍼링 공정.

이하, 각 공정에 대하여 상세하게 설명한다.

가열 공정

가열 공정에서는, 상술한 화학 조성을 갖는 슬래브를 1100℃ 이상, 1350℃ 미만으로 가열한다. 슬래브 단계에서 존재하는 조대한 석출물은, 압연 중의 균열이나 재료 특성의 저하를 야기하기 때문에, 열간 압연 전의 강 소재를 가열하여, 조대한 탄화물을 고용하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 가열 온도는 1100℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1150℃ 이상이다. 한편, 가열 온도가 너무 높아져도, 스케일 발생량이 많아짐으로써 수율이 저하되기 때문에, 가열 온도는 1350℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1300℃ 이하이다.

또한, 가열하는 주편은, 제조 비용의 관점에서 연속 주조에 의해 생산하는 것이 바람직하지만, 그 밖의 주조 방법(예를 들어 조괴법)으로 생산해도 상관없다.

열간 압연 공정

열간 압연에 있어서의 강판 온도는, 오스테나이트 중의 Ti 및 Nb의 탄화물이나 질화물의 석출에 영향을 준다. 열간 압연 개시 온도가 1050℃ 미만이면, 열간 압연 개시 전에 석출이 개시되어 석출물이 조대화되기 때문에, 석출물을 원하는 형태로 제어할 수 없어, 균질한 슬래브를 얻을 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 열간 압연 개시 온도는 1050℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1070℃ 이상이다.

한편, 열간 압연 개시 온도가 1200℃ 초과이면, 열간 압연 중에 석출물의 석출을 개시시키는 것이 곤란해져, 석출물을 원하는 형태로 제어할 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 열간 압연 개시 온도는 1200℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1170℃ 이하이다.

마무리 압연 완료 온도는, 구오스테나이트 입자의 집합 조직에 영향을 주는 인자이다. 마무리 압연 완료 온도가 950℃ 이하이면, 구오스테나이트 입자의 집합 조직이 발달하여, 강재 특성의 이방성이 높아지는 경우가 있다. 그 때문에, 마무리 압연 완료 온도는 950℃ 초과로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 960℃ 이상이다.

한편, 마무리 압연 완료 온도가 너무 높으면, 구오스테나이트 입자의 조대화가 현저해져, 제2상이 조대화됨으로써, 원하는 구멍 확장성을 얻을 수 없게 되는 경우가 있다. 그 때문에, 마무리 압연 완료 온도는 1050℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1020℃ 이하이다.

또한, 열간 압연 전에, 슬래브를 조압연하여 거친 바로 한 후에, 열간 압연해도 된다.

또한, 마무리 압연 전에는 통상, 강판 표면에 형성된 스케일의 제거(디스케일링)가 행해진다. 본 실시 형태에 있어서 디스케일링은 상법으로 행하면 되고, 예를 들어 분사하는 물의 충돌압이 3.0㎫ 미만이 되도록 행하면 된다. 분사하는 물의 충돌압이 3.0㎫ 이상인 고압 디스케일링을 행하면, 표층에 있어서의 집합 조직을 바람직하게 제어할 수 없는 경우가 있다.

냉각 공정

본 실시 형태에서는, 원하는 금속 조직을 얻기 위해서는, 냉각 공정에서의 열간 압연 후의 냉각 조건, 코일 냉각 공정에서의 코일상으로 권취한 후의 냉각 조건 및 템퍼링 공정에서의 템퍼링 조건을 복합적으로 또한 불가분하게 제어하는 것이 효과적이다.

상술한 열간 압연에서는, 비교적 고온에서 압연하고 있기 때문에, 구오스테나이트 입자의 조대화가 진행되기 쉽다. 그 때문에, 마무리 압연 완료 후, 단시간에 냉각을 개시하여, 구오스테나이트 입자의 조대화를 억제할 필요가 있다. 마무리 압연 완료 후, 냉각 개시까지의 시간이 길면, 구오스테나이트 입자가 조대화되어, 원하는 제2상의 평균 입경을 얻을 수 없는 경우가 있다. 냉각 개시 시간은 빠르면 빠를수록 좋고, 본 실시 형태에서는, 열간 압연 완료 후, 1.0초 이내에 냉각을 개시하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.5초 이내이며, 보다 바람직하게는 0초이다.

또한, 여기에서 말하는 냉각 개시 시간이란, 마무리 압연 완료 후, 후술하는 냉각(평균 냉각 속도가 30 내지 150℃/s인 냉각)을 개시할 때까지의 경과 시간을 말한다.

열간 압연 후의 냉각은, 30 내지 150℃/s의 평균 냉각 속도로 500 내지 600℃의 냉각 정지 온도까지 행하는 것이 바람직하다. 평균 냉각 속도가 너무 느리면, 페라이트가 석출되어, 원하는 양의 베이나이트상을 얻을 수 없게 되어, 원하는 인장 강도 및 구멍 확장성의 양쪽, 또는 어느 한쪽을 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 평균 냉각 속도가 느리면, 탄화물 형성 원소인 Ti, V 및 Nb 등이 탄소와 결합하여, 석출물을 다량으로 형성하여, 열연 강판의 굽힘성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, 열간 압연 완료 후의 냉각 평균 냉각 속도는 30℃/s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 열간 압연 후의 냉각에 있어서의 평균 냉각 속도는 60℃/s 이상이 보다 바람직하다.

한편, 열간 압연 완료 후의 평균 냉각 속도가 너무 빠르면, 표면 온도가 너무 낮아져, 강판 표면에 마르텐사이트가 생성되기 쉬워져, 원하는 연성을 얻을 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 열간 압연 완료 후의 냉각 평균 냉각 속도는 150℃/s 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 120℃/s 이하이고, 보다 바람직하게는 100℃/s 이하이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 평균 냉각 속도란, 설정하는 범위의 시점과 종점의 온도차를, 시점으로부터 종점까지의 경과 시간으로 제산한 값으로 한다.

냉각 정지 온도가 500 내지 600℃의 온도역 외이면, 후술하는 권취 공정을 원하는 온도역에서 행할 수 없다. 또한, 원하는 금속 조직을 얻기 위해서는, 열간 압연 후의 냉각에 있어서 공랭을 행하지 않는 것이 바람직하다.

권취 공정

권취 온도는, 페라이트 변태를 억제하여 베이나이트 변태를 진행시키기 위해, 또한 제2상의 분포·형태·분율을 제어하기 위해 500 내지 600℃로 하는 것이 바람직하다.

고온에서 변태한 베이나이트는 연성이 우수하다. 권취 온도가 500℃ 미만이면, 권취 시에 석출 강화가 작용하지 않기 때문에, 템퍼링 후의 강도가 부족한 경우가 있다. 그 때문에, 권취 온도는 500℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 권취 온도가 600℃ 초과이면, 페라이트가 석출되어, 강도가 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, 권취 온도는 600℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

코일 냉각 공정

코일상으로 권취한 후의 냉각 속도는, 제2상의 조직 분율에 영향을 미친다. 코일 냉각 공정에서는, 미변태 오스테나이트로의 탄소 농화가 행해진다. 미변태 오스테나이트는 「제2상(마르텐사이트상)」으로 변태되기 전의 조직이다. 코일상으로 권취한 후에, 25℃/h 이하의 평균 냉각 속도로 냉각하면, 미변태 오스테나이트가 분해되어, 원하는 양의 제2상을 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 미변태 오스테나이트로의 탄소 농화가 과도하게 진행되어, 제2상의 경도가 과잉으로 되어 주상과 제2상의 조직간 경도차가 커짐으로써, 열연 강판의 구멍 확장성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, 평균 냉각 속도는 25℃/h 초과로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 30℃/ 이상이다.

한편, 평균 냉각 속도가 너무 빠르면, 코일의 내부와 외부 사이에서 냉각 속도에 차가 발생하여, 균일하게 냉각할 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 평균 냉각 속도는 100℃/h 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 80℃/h 이하이고, 보다 한층 더 바람직하게는 60℃/h 이하이다.

템퍼링 공정

템퍼링 공정에서는, 템퍼링 파라미터 LMP가 12500 내지 15500이 되도록, 350 내지 600℃에서 30초 내지 12시간의 템퍼링을 행하는 것이 바람직하다.

템퍼링 파라미터 LMP가 상기 범위 내이면, 원하는 양의 템퍼링 마르텐사이트 및 원하는 평균 입경을 갖는 철계 탄화물이 얻어진다. 템퍼링 파라미터 LMP가 12500 미만이면, 마르텐사이트상이 잔존하기 때문에, 원하는 금속 조직이 얻어지지 않아, 충분한 연성 및 구멍 확장성을 얻을 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 템퍼링 파라미터 LMP는 12500 이상으로 하는 것이 바람직하다. 템퍼링 파라미터 LMP는 13500 이상, 14000 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 템퍼링 파라미터 LMP가 15500 초과이면, 철계 탄화물이 조대화돠는 경우가 있다. 조대화된 철계 탄화물은 펀칭 시에 단부면의 응력 집중을 야기하여, 결함으로 되기 쉽고, 이 결함에 의해 열연 강판의 구멍 확장성이 저하된다. 또한, 페라이트가 석출되어 원하는 금속 조직이 얻어지지 않아, 열연 강판의 강도도 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, 템퍼링 파라미터 LMP는 15500 이하로 하는 것이 바람직하다. 템퍼링 파라미터 LMP는 15000 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 템퍼링 파라미터 LMP는, 템퍼링 시의 유지 온도 T(℃), 유지 시간 t(h)로 하였을 때, LMP=(273+T)×(20+logt)로 산출된다. log는 밑이 10인 상용 대수이다.

템퍼링 파라미터 LMP는, 열처리 온도가 일정한 경우에는 LMP=(T+273)×(20+log(t))에 의해 구할 수 있다. 식 중의 T는 열처리 온도(℃)이고, t는 열처리 시간(h)이다. 그러나, 열처리 온도가 일정하지 않은 경우, 즉, 연속 어닐링과 같이 연속적으로 온도가 변화되는 경우, 문헌(템퍼링 파라미터의 물리적 의미의 해석과 연속 가열·냉각 열처리 과정에 대한 응용, 열처리 42권 3호, 163 내지 168페이지, 2002년 6월)에 기재되어 있는 바와 같이 열처리 공정을 고려한 방법에 의해, 적산 템퍼링 파라미터로서 계산할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 상기 문헌에 기재된 방법에 기초하여 산출한 적산 템퍼링 파라미터를, 템퍼링 파라미터 LMP로 한다.

템퍼링 파라미터 LMP는, 구체적으로는 이하의 방법으로 구해진다.

가열 개시부터 가열 종료까지의 시간을 총수 N의 미소 시간 Δt로 분할한다. 여기서, (n-1)번째의 구간의 평균 온도를 Tn-1(℃), n번째의 구간의 평균 온도를 Tn(℃)으로 한다. 최초의 미소 시간(n=1의 경우의 구간)에 대응하는 템퍼링 파라미터 P(1)는, 이하의 식에 의해 구할 수 있다. 또한, log는 밑이 10인 상용 대수를 나타낸다.

P(1)=(T1+273)×(20+log(Δt))

P(1)는, 이하의 식에 의해, 온도 T2 및 가열 시간 t2에 기초하여 산출되는 P와 등가의 값으로서 나타낼 수 있다.

(T1+273)×(20+log(Δt))=(T2+273)×(20+log(t2))

시간 t2는, 2번째의 구간보다 전의 구간(즉, 1번째의 구간)에서의 가열에 기초하여 산출되는 P의 적산값과 등가인 P를, 온도 T2에서 얻기 위한 소요 시간(등가시간)이다. 2번째의 구간(온도 T2)에 있어서의 가열 시간은, 시간 t2에 실제의 가열 시간 Δt를 더한 시간이다. 따라서, 2번째의 구간의 가열이 완료된 시점에서의 P의 적산값 P(2)는 이하의 식에 의해 구할 수 있다.

P(2)=(T2+273)×(20+log(t2+Δt))

이 식을 일반화하면, 이하의 식 (4)가 된다.

P(n)=(Tn+273)×(20+log(tn+Δt)) (4)

시간 tn은 (n-1)번째의 구간의 가열이 완료된 시점에서의 P의 적산값과 등가인 P를, 온도 Tn에서 얻기 위한 등가 시간이다. 시간 tn은 식 (5)에 의해 구할 수 있다.

log(tn)=((Tn-1+273)/(Tn+273))×(20+log(tn-1))-20 (5)

이상이 방법으로 얻어지는, N번째의 템퍼링 파라미터 P(n)가, N번째의 구간의 가열이 완료된 시점에서의 P의 적산값이며, 이것이 템퍼링 파라미터 LMP이다.

실시예

다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용하는 일 조건예이다. 본 발명은, 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있다.

표 1 및 표 2의 강 No.1 내지 36에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을 용제하고, 연속 주조에 의해 두께가 240 내지 300㎜인 슬래브를 제조하였다. 얻어진 슬래브를 사용하여, 표 3 및 표 4에 나타내는 제조 조건에 의해, 열연 강판을 얻었다. 또한, 표 3 및 표 4의 「FT 내지 CT간의 평균 냉각 속도」는, 열간 압연 후에 냉각을 개시하였을 때부터, 권취(냉각 정지)까지의 평균 냉각 속도를 나타낸다. 또한, 350 내지 600℃, 30초 내지 12시간의 조건 내에서, 표 3 및 표 4에 나타내는 「템퍼링 파라미터 LMP」의 값이 되도록 템퍼링을 행하였다. 또한, 마무리 압연 전에는 상법(분사하는 물의 충돌압이 3.0㎫ 미만)에 의해 디스케일링을 행하였다. No.42에 대해서만, 분사하는 물의 충돌압이 3.5㎫가 되도록, 디스케일링을 행하였다.

얻어진 열연 강판에 대해, 상술한 방법에 의해, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치에서의 조직 분율, 제2상의 평균 입경, (110)<112> 방위의 극밀도 및 철계 탄화물의 평균 입경, 그리고, 표면 ~ 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16 위치의 금속 조직에 있어서의 (110)<1-11> 방위의 극밀도를 구하였다.

얻어진 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다. 또한, 베이나이트 및 제2상의 면적률의 합계가 100％로 되지 않는 예에 대하여, 금속 조직의 잔부는 페라이트였다.

얻어진 열연 강판에 대하여, 후술하는 방법에 의해, 인장 강도 TS, 전연신율 El, 구멍 확장률 λ 및 한계 굽힘 반경 R을 구하였다.

인장 강도 TS 및 전연신율 El

JIS Z 2241:2011에 준거하여, JIS5호 시험편을 사용하여 인장 시험을 행함으로써, 인장 강도 TS 및 전연신율 El을 얻었다. 또한, 크로스헤드 속도는 10㎜/min으로 하였다. 인장 강도 TS가 980㎫ 이상인 경우를, 강도가 우수한 것으로 하여 합격으로 판정하고, 980㎫ 미만인 경우를, 강도가 떨어지는 것으로 하여 불합격으로 판정하였다. 전연신율 El이 13.0％ 이상인 경우를, 연성이 우수한 것으로 하여 합격으로 판정하고, 13.0％ 미만인 경우를, 연성이 떨어지는 것으로 하여 불합격으로 판정하였다.

구멍 확장률 λ

구멍 확장성은, 60° 원추 펀치를 사용하여, 클리어런스가 12.5％가 되는 조건에서 직경 10㎜의 원형 구멍을 펀칭하고, 버어가 다이측이 되도록 한 구멍 확장 시험을 행하여 얻어지는, 구멍 확장률 λ로 평가하였다. 각 시험 번호에 대하여, 5회의 구멍 확장 시험을 실시하고, 그것들의 평균값을 산출함으로써, 구멍 확장률 λ를 얻었다. 구멍 확장률이 60％ 이상인 경우를 구멍 확장성이 우수한 것으로 하여 합격으로 판정하고, 60％ 미만인 경우를 구멍 확장성이 떨어지는 것으로 하여 불합격으로 판정하였다.

한계 굽힘 반경 R

굽힘성은, V 굽힘 시험을 행함으로써 얻어지는, 한계 굽힘 반경 R에 의해 평가하였다. 한계 굽힘 반경 R은, 압연 방향에 대하여 수직인 방향이 긴 쪽 방향(굽힘 능선이 압연 방향과 일치)이 되도록, JIS Z 2248:2014에 준거하여, 1호 시험편을 사용하여 V 굽힘 시험을 행함으로써 얻었다. 다이와 펀치가 이루는 각도는 60°로 하고, 펀치의 선단 반경을 0.1㎜ 단위로 변화시켜 V 굽힘 시험을 행하여, 균열을 발생시키지 않고 구부릴 수 있었던 펀치의 선단 반경의 최댓값을 구하였다. 균열을 발생시키지 않고 구부릴 수 있었던 펀치의 선단 반경의 최댓값을, 한계 굽힘 반경 R이라 하였다. 한계 굽힘 반경 R을 시험편의 판 두께 t로 제산한 값(R/t)이 1.0 이하인 경우, 굽힘성이 우수한 것으로 하여 합격으로 판정하고, 표 7 및 표 8에 「Good」으로 기재하였다. 한편, 한계 굽힘 반경 R을 시험편의 판 두께 t로 제산한 값(R/t)이 1.0 초과인 경우, 굽힘성이 떨어지는 것으로 하여 불합격으로 판정하고, 표 7 및 표 8에 「Bad」로 기재하였다.

이상의 시험 결과를, 표 7 및 표 8에 나타낸다.

표 5 내지 표 8을 보면, 본 발명예는, 우수한 강도, 연성, 굽힘성 및 구멍 확장성을 갖는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예는, 강도, 연성, 굽힘성 및 구멍 확장성 중 1개 이상의 특성이 떨어지는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 우수한 강도, 연성, 굽힘성 및 구멍 확장성을 갖는 열연 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 화학 조성이, 질량％로,
   C: 0.040 내지 0.150％,
   Si: 0.50 내지 1.50％,
   Mn: 1.00 내지 2.50％,
   P: 0.100％ 이하,
   S: 0.010％ 이하,
   Al: 0.010 내지 0.100％,
   N: 0.0100％ 이하,
   Ti: 0.005 내지 0.150％,
   B: 0.0005 내지 0.0050％,
   Cr: 0.10 내지 1.00％,
   Nb: 0 내지 0.06％,
   V: 0 내지 0.50％,
   Mo: 0 내지 0.50％,
   Cu: 0 내지 0.50％,
   Ni: 0 내지 0.50％,
   Sb: 0 내지 0.020％,
   Ca: 0 내지 0.010％,
   REM: 0 내지 0.010％, 및
   Mg: 0 내지 0.010％
   를 함유하고, 잔부가 철 및 불순물이며,
   표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4 위치에서의 금속 조직에 있어서,
   면적률로, 주상이 95.00 내지 98.00％의 베이나이트상이고, 제2상이 2.00 내지 5.00％의 템퍼링 마르텐사이트상이며,
   상기 제2상의 평균 입경이 1.5㎛ 이하이고,
   (110)<112> 방위의 극밀도가 3.0 이하이고,
   철계 탄화물의 평균 입경이 0.100㎛ 이하이고,
   상기 표면 ~ 상기 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/16 위치의 금속 조직에 있어서, (110)<1-11> 방위의 극밀도가 3.0 이하이고,
   인장 강도 TS가 980㎫ 이상인 것을 특징으로 하는, 열연 강판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 화학 조성이, 질량％로,
   Nb: 0.005 내지 0.06％,
   V: 0.05 내지 0.50％,
   Mo: 0.05 내지 0.50％,
   Cu: 0.01 내지 0.50％,
   Ni: 0.01 내지 0.50％,
   Sb: 0.0002 내지 0.020％,
   Ca: 0.0002 내지 0.010％,
   REM: 0.0002 내지 0.010％, 및
   Mg: 0.0002 내지 0.010％
   로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 열연 강판.