KR20220139985A

KR20220139985A - 용융 아연 도금 강판

Info

Publication number: KR20220139985A
Application number: KR1020227031750A
Authority: KR
Inventors: 쇼타 기쿠치
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-10-17
Also published as: WO2021193632A1; US20230093068A1; EP4130319A4; MX2022011603A; JPWO2021193632A1; JP7348577B2; EP4130319A1; CN115298345A

Abstract

이 용융 아연 도금 강판은, 강판과, 상기 강판의 표면 상에 배치된 경계층과, 상기 경계층의 표면 상에 배치된 용융 아연계 도금층을 구비한다. 상기 강판의 표층 영역에 있어서, 평균 결정 입경이 4.0㎛ 이하이며, 또한 결정 입경의 표준 편차가 2.0㎛ 이하이고, 상기 경계층에 있어서, 최대 Al 농도가 0.30mass％ 이상이다.

Description

용융 아연 도금 강판

본 발명은, 용융 아연 도금 강판에 관한 것이다.

본원은, 2020년 3월 27일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2020-057273호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

근년, 자동차의 충돌 안전 기준의 엄격화 및 연비 향상의 관점에서, 자동차 부재의 고강도화의 요구가 높아지고 있다. 자동차 부재의 고강도화를 달성하기 위해, 핫 스탬프의 적용이 확대되고 있다. 핫 스탬프란, 오스테나이트 단상 영역이 되는 온도(Ac₃점) 이상으로 가열한(예를 들어 900℃ 정도까지 가열한) 블랭크를 프레스 가공함으로써, 성형과 동시에 금형에서 급랭하여, ??칭하는 기술이다. 이 기술에 의하면, 형상 동결성이 높아, 고강도의 프레스 성형품을 제조할 수 있다.

아연계 도금 강판에 핫 스탬프를 적용한 경우에는, 핫 스탬프 후의 성형품의 표층에 아연 성분이 잔존하므로, 비도금의 강판을 핫 스탬프하여 얻어진 성형품과 비교하여 내식성의 향상 효과가 얻어진다. 그 때문에, 아연계 도금 강판에의 핫 스탬프의 적용이 확대되고 있다.

특허문헌 1에는, 아연 도금 강판을 Ac₃ 변태점 이상으로 가열하는 가열 공정과, 상기 가열 공정 후, 적어도 2회의 열간 프레스 성형을 행하는 열간 프레스 성형 공정을 갖고, 상기 열간 프레스 성형 공정에서의 어느 열간 프레스 형성도, 소정의 식을 충족하도록 행함으로써 제조되는, 열간 프레스 성형강 부재가 개시되어 있다.

아연계 도금 강판을 핫 스탬프한 경우에는, 핫 스탬프 후의 성형품에 있어서, 스폿 용접 시에 용착(구리 전극과 성형품 표면의 도금이 용융되어 고착하는 현상)이 발생하는 경우가 있다. 스폿 용접 시에 용착이 발생하면, 용접 불량이 발생하거나, 구리 전극을 교환하기 위해 제조 라인을 정지시킬 필요가 있으므로, 바람직하지 않다. 특허문헌 1에서는, 스폿 용접 시의 용착에 대하여 고려되어 있지 않다.

국제 공개 제2013/147228호

본 발명은, 상기 실정을 감안하여, 스폿 용접성이 우수한 핫 스탬프 성형체를 얻을 수 있는, 용융 아연 도금 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 상기 특성을 가진 후에 또한, 핫 스탬프 성형체에 일반적으로 요구되는 강도를 갖는 핫 스탬프 성형체를 얻을 수 있는, 용융 아연 도금 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 스폿 용접 시의 용착이 발생하는 원인에 대하여 조사하였다. 그 결과, 본 발명자는, 스폿 용접 시의 용착은, 핫 스탬프 성형체의 아연계 도금층(핫 스탬프 후의 용융 아연계 도금층) 내의 보이드(공공)의 영향을 크게 받으므로, 아연계 도금층 내의 보이드가 적을수록, 스폿 용접 시의 용착이 억제되는 것을 지견하였다. 본 발명자는, 아연계 도금층 중의 보이드의 존재에 의해 통전 경로가 국소적으로 좁아지고, 거기에 과전류가 흘러, 과가열됨으로써, 전극과 아연계 도금층이 용착되기 쉬워진다고 생각하였다.

또한, 본 발명자는, 상세한 메커니즘은 불분명하지만, 핫 스탬프 성형체에 형성되는 보이드는, 핫 스탬프 성형 시의 모재-용융 아연계 도금층간의 열수축차 및 도금층 내의 이상간의 열수축차에 기인한다고 생각하였다. 핫 스탬프 성형 시의 열수축차를 저감하는 방법에 대하여 본 발명자는 검토하였다. 그 결과, 본 발명자는, 용융 아연 도금 강판에 있어서, 강판의 표층 영역의 평균 결정 입경을 4.0㎛ 이하로 하고, 또한 결정 입경의 표준 편차를 2.0㎛ 이하로 하고 또한 강판과 용융 아연계 도금층 사이에 존재하는 경계층의 최대 Al 농도를 0.30mass％ 이상으로 함으로써 보이드 발생을 억제할 수 있는 것을 지견하였다.

본 발명자는, 강판의 표층 영역 및 경계층을 상기와 같은 구성으로 함으로써, 용융 아연계 도금층 중의 보이드 형성이 억제되는 메커니즘은 이하와 같다고 추측한다. 강판의 표층 영역의 결정립의 세립화 및 정립화에 의해, 경계층에 균일하게 Al이 확산되어 농화(Fe-Al 합금층이 형성)된다. 선팽창 계수가 Fe와 Zn의 중간인 Al이 경계층에 농화되고, 모재와 용융 아연계 도금층의 열수축차가 완화됨으로써, 보이드 형성이 억제된다고 생각된다.

또한, 도금층 내에 있어서 다른 상, 즉 고Zn 농도의 Γ상(Fe 농도가 10 내지 30질량％)과 고Fe 농도의 Fe-Zn 고용체(Fe 농도가 50 내지 80질량％)의 열수축차에 의해, Γ상과 Fe-Zn 고용체의 경계가 보이드의 발생 기점이 된다고 생각된다. 그러나, 경계층에 Al이 농화됨으로써, 핫 스탬프 가열 시의 Fe-Zn합금화 반응이 억제되고, 보이드 발생 기점(Γ상과 Fe-Zn 고용체의 경계)의 증가가 억제된다. 이에 의해, 핫 스탬프 성형체의 아연계 도금층 중에 형성되는 보이드가 감소한다고 추정된다.

본 발명자는, 강판의 표층 영역의 결정립의 세립화 및 정립화하기 위해서는, 열간 압연 조건을 제어하는 것이 효과적인 것을 지견하였다. 본 발명자는, 열간 압연의 마무리 압연에 있어서, 마무리 압연 입측에 행하는 디스케일링 시의 수압을 제어함으로써, 강판의 표층 영역의 온도 분포를 제어할 수 있고, 그 결과, 강판의 표층 영역의 결정립을 세립화 및 정립화할 수 있는 것을 지견하였다.

상기 지견에 기초하여 이루어진 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1] 본 발명의 일 형태에 관한 용융 아연 도금 강판은, 강판과, 상기 강판의 표면 상에 배치된 경계층과, 상기 경계층의 표면 상에 배치된 용융 아연계 도금층을 구비하고,

상기 강판의 화학 조성이, 질량％로,

C: 0.18％ 이상, 0.50％ 이하,

Si: 0.10％ 이상, 1.50％ 이하,

Mn: 0.5％ 이상, 2.5％ 이하,

sol.Al: 0.001％ 이상, 0.100％ 이하,

Ti: 0.010％ 이상, 0.100％ 이하,

S: 0.0100％ 이하,

P: 0.100％ 이하,

N: 0.010％ 이하,

Nb: 0％ 이상, 0.05％ 이하,

V: 0％ 이상, 0.50％ 이하,

Cr: 0％ 이상, 0.50％ 이하,

Mo: 0％ 이상, 0.50％ 이하,

B: 0％ 이상, 0.010％ 이하,

Ni: 0％ 이상, 2.00％ 이하, 그리고

REM, Ca, Co 및 Mg의 합계: 0％ 이상, 0.0300％ 이하

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물이며,

상기 강판의 표층 영역에 있어서, 평균 결정 입경이 4.0㎛ 이하이며, 또한 결정 입경의 표준 편차가 2.0㎛ 이하이고,

상기 경계층에 있어서, 최대 Al 농도가 0.30mass％ 이상이다.

[2] 상기 [1]에 기재된 용융 아연 도금 강판은, 상기 화학 조성이, 질량％로,

Nb: 0.02％ 이상, 0.05％ 이하,

V: 0.005％ 이상, 0.50％ 이하,

Cr: 0.10％ 이상, 0.50％ 이하,

Mo: 0.005％ 이상, 0.50％ 이하,

B: 0.0001％ 이상, 0.010％ 이하,

Ni: 0.01％ 이상, 2.00％ 이하, 그리고

REM, Ca, Co 및 Mg의 합계: 0.0003％ 이상, 0.0300％ 이하

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

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 용융 아연 도금 강판은, 상기 화학 조성이, 질량％로, C: 0.24％ 이상, 0.50％ 이하를 함유해도 된다.

본 발명에 관한 상기 양태에 의하면, 스폿 용접성이 우수하고, 또한 핫 스탬프 성형체에 일반적으로 요구되는 강도를 갖는 핫 스탬프 성형체를 얻을 수 있는, 용융 아연 도금 강판을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판의 GDS 프로파일의 개략도이다.

이하, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판에 대해서 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판은, 강판과, 강판 상에 배치된 경계층과, 경계층 상에 배치된 용융 아연계 도금층을 구비한다.

먼저, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 구성하는 강판에 대해서 설명한다. 이하에, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 구성하는 강판의 화학 조성의 한정 이유에 대해서 설명한다. 화학 조성에 대한 ％는 모두 질량％를 나타낸다.

본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 구성하는 강판의 화학 조성은, 질량％로, C: 0.18％ 이상, 0.50％ 이하, Si: 0.10％ 이상, 1.50％ 이하, Mn: 0.5％ 이상, 2.5％ 이하, Sol.Al: 0.001％ 이상, 0.100％ 이하, Ti: 0.010％ 이상, 0.100％ 이하, S: 0.0100％ 이하, P: 0.100％ 이하, N: 0.010％ 이하, 그리고, 잔부: Fe 및 불순물을 포함한다. 이하, 각 원소에 대해서 설명한다.

C: 0.18％ 이상, 0.50％ 이하

탄소(C)는 핫 스탬프 후의 핫 스탬프 성형체의 강도를 높인다. C 함유량이 너무 낮으면, 상기 효과를 얻지 못한다. 그 때문에, C 함유량은 0.18％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.20％ 이상, 0.24％ 이상, 0.25％ 이상이다. 한편, C 함유량이 너무 높으면, 용융 아연 도금 강판의 인성이 저하된다. 따라서, C 함유량은 0.50％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.45％ 이하, 0.40％ 이하이다.

Si: 0.10％ 이상, 1.50％ 이하

Si는, 핫 스탬프 성형체의 피로 특성을 향상시키는 원소이다. 또한, Si는, 재결정 어닐링 중에 안정적인 산화 피막을 강판 표면에 형성함으로써, 용융 아연 도금성, 특히 도금 습윤성을 향상시키는 원소이기도 하다. 이들 효과를 얻기 위해, Si 함유량은 0.10％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.15％ 이상, 0.18％ 이상이다. 한편, Si 함유량이 너무 높으면, 핫 스탬프 시의 가열 중에 강 중의 Si가 확산되고, 강판 표면에 산화물을 형성한다. 강판 표면에 형성된 산화물은, 인산염 처리성을 저하시킨다. 또한, Si는, 용융 아연 도금 강판의 Ac₃점을 상승시키는 원소이기도 하다. 용융 아연 도금 강판의 Ac₃점이 상승하면, 충분히 오스테나이트화하기 위해 핫 스탬프 시의 가열 온도를 높게 할 필요가 있고, 핫 스탬프 시의 가열 온도가, 용융 아연계 도금층의 증발 온도를 초과해 버린다. 그 때문에, Si 함유량은 1.50％ 이하로 한다. 바람직하게는, 1.40％ 이하, 1.20％ 이하, 1.00％ 이하이다.

Mn: 0.5％ 이상, 2.5％ 이하

Mn은, 강의 ??칭성을 향상시키는 원소이다. ??칭성을 향상시켜서, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 강도를 얻기 위해, Mn 함유량은 0.5％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 1.0％ 이상, 1.5％ 이상이다. 한편, Mn 함유량을 2.5％ 초과로 해도, ??칭성 향상의 효과가 포화됨과 함께, 강이 취화되고, 주조, 열간 압연 및 냉간 압연 시에 ??칭 균열이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, Mn 함유량은 2.5％ 이하로 한다. 바람직하게는, 2.1％ 이하, 2.0％ 이하이다.

sol.Al: 0.001％ 이상, 0.100％ 이하

Al은, 용강을 탈산하여, 파괴의 기점이 되는 산화물의 생성을 억제하는 원소이다. 또한, Al은, Zn과 Fe의 합금화 반응을 억제하는 작용 및 핫 스탬프 성형체의 내식성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이기도 하다. 이들 효과를 얻기 위해, sol.Al 함유량은 0.001％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.005％ 이상이다. 한편, sol.Al 함유량이 과잉이면, 강판의 Ac₃점이 상승하고, 충분히 오스테나이트화하기 위해 가열 온도를 높게 할 필요가 있고, 핫 스탬프 시의 가열 온도가, 용융 아연계 도금층의 증발 온도를 초과해 버린다. 그 때문에, sol.Al 함유량은 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.090％ 이하, 0.070％ 이하, 0.050％ 이하이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서 sol.Al이란, 산가용성 Al을 의미하고, 고용 상태에서 강 중에 존재하는 고용 Al을 나타낸다.

Ti: 0.010％ 이상, 0.100％ 이하

Ti는, 용융 아연 도금 후의 내산화성을 높이는 원소이다. 또한, Ti는, 강 중의 N과 결합하여 질화물(TiN)을 형성하고, B가 질화물(BN)이 되는 것을 억제함으로써, 강판의 ??칭성을 향상시키는 원소이기도 하다. 이들 효과를 얻기 위해, Ti 함유량은, 0.010％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.020％ 이상이다. 한편, Ti 함유량이 과잉이면, Ac₃점이 상승하여, 핫 스탬프 시의 가열 온도가 높아짐으로써, 생산성이 저하되는 경우 및 Fe-Zn 고용체에의 고용체화가 촉진되어, Γ상을 확보하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, Ti 함유량이 과잉이면, 다량의 Ti 탄화물이 형성되어 고용 C량이 저감됨으로써, 핫 스탬프 성형체의 강도가 저하된다. 또한, 도금의 습윤성이 저하되는 경우 및 Ti 탄화물이 과잉으로 석출되어, 핫 스탬프 성형체의 인성이 열화되는 경우가 있다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.070％ 이하이다.

S: 0.0100％ 이하

S는 불순물로서 포함되는 원소이며, 강 중에 황화물을 형성하여 핫 스탬프 성형체의 인성을 열화시키고, 내지연 파괴 특성을 저하시키는 원소이다. 그 때문에, S 함유량은 0.0100％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.0050％ 이하이다. S 함유량은 0％인 것이 바람직하지만, S 함유량을 과도하게 저감하면 탈 S 비용이 증가되므로, S 함유량은 0.0001％ 이상으로 해도 된다.

P: 0.100％ 이하

P는 불순물로서 포함되는 원소이며, 결정립계에 편석되어 강의 인성 및 내지연 파괴 특성을 열화시키는 원소이다. 그 때문에, P 함유량은 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.050％ 이하이다. P 함유량은 0％인 것이 바람직하지만, P 함유량을 과도하게 저감하면 탈 P 비용이 증가되므로, P 함유량은 0.001％ 이상으로 해도 된다.

N: 0.010％ 이하

N은 불순물 원소이며, 강 중에 조대한 질화물을 형성하여 강의 인성을 저하시키는 원소이다. 또한, N은, 스폿 용접 시에 블로우홀을 쉽게 발생시키는 원소이기도 하다. 또한, B가 포함되는 경우에는, N은 B와 결합함으로써 고용 B량을 감소시키고, 강판의 ??칭성을 열화시킨다. 그 때문에, N 함유량은 0.010％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.007％ 이하이다. N 함유량은 0％인 것이 바람직하지만, N 함유량을 과도하게 저감하면 제조 비용이 증가되므로, N 함유량은 0.0001％ 이상으로 해도 된다.

본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 구성하는 강판의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물이다. 불순물로서는, 강 원료 또는 스크랩으로부터 및／또는 제강 과정으로 불가피하게 혼입되고, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 핫 스탬프하여 얻어지는 핫 스탬프 성형체의 특성을 저해하지 않는 범위에서 허용되는 원소가 예시된다.

본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 구성하는 강판은, Fe의 일부 대신에, 임의 원소로서, 이하의 원소를 함유해도 된다. 이하의 임의 원소를 함유하지 않는 경우의 함유량은 0％이다.

Nb: 0％ 이상, 0.05％ 이하

Nb는, 탄화물을 형성하여, 핫 스탬프 시에 결정립을 미세화하는 작용을 갖는다. 결정립을 미세화함으로써, 강의 인성이 향상된다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Nb 함유량은 0.02％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, Nb 함유량이 너무 높으면, 상기 효과가 포화되는 경우 및 강의 ??칭성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, Nb 함유량은 0.05％ 이하로 한다.

V: 0％ 이상, 0.50％ 이하

V는, 강 중에 미세하게 탄질화물을 형성함으로써, 강도를 향상시키는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, V 함유량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, V 함유량이 0.50％ 초과이면, 스폿 용접 시에 강의 인성이 저하되고, 균열이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, V 함유량은 0.50％ 이하로 한다.

Cr: 0％ 이상, 0.50％ 이하

Cr은, 강의 ??칭성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Cr 함유량은 0.10％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cr 함유량이 0.50％ 초과에서는, 강 중에 Cr 탄화물이 형성되고, 핫 스탬프의 가열 시에 Cr 탄화물이 용해되기 어려워져, ??칭성이 열화된다. 그 때문에, Cr 함유량은 0.50％ 이하로 한다.

Mo: 0％ 이상, 0.50％ 이하

Mo는, 강의 ??칭성을 높이는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Mo 함유량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, Mo 함유량이 너무 높으면, 상기 효과가 포화된다. 따라서, Mo 함유량은 0.50％ 이하로 한다.

B: 0％ 이상, 0.010％ 이하

B는, 강의 ??칭성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, B 함유량은 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, B 함유량을 0.010％ 초과로 해도, ??칭성 향상의 효과가 포화된다. 그 때문에, B 함유량은 0.010％ 이하로 한다.

Ni: 0％ 이상, 2.00％ 이하

Ni는, 강의 인성을 향상시키는 효과, 핫 스탬프의 가열 시에 액상 Zn에 기인하는 취화를 억제하는 효과 및 강의 ??칭성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 이들 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Ni 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ni 함유량을 2.00％ 초과로 해도, 상기 효과가 포화된다. 그 때문에, Ni 함유량은 2.00％ 이하로 한다.

REM, Ca, Co 및 Mg의 합계: 0％ 이상, 0.0300％ 이하

REM, Ca, Co 및 Mg는, 황화물 및 산화물을 바람직한 형상으로 제어하고, 조대한 개재물의 형성을 억제함으로써, 스폿 용접 시의 균열의 발생을 억제하는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해, REM, Ca, Co 및 Mg의 함유량의 합계는 0.0003％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 효과를 확실하게 얻기 위해서는, REM, Ca, Co 및 Mg 중 어느 1종에서도 그 함유량이 0.0003％ 이상이면 된다. 한편, REM, Ca, Co 및 Mg의 함유량의 합계가 0.0300％ 초과이면, 개재물이 과잉으로 생성되어 스폿 용접 시에 균열이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, REM, Ca, Co 및 Mg의 함유량의 합계는 0.0300％ 이하로 한다.

상술한 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. 또한, sol.Al은, 시료를 산으로 가열 분해한 후의 여액을 사용하여 ICP-AES에 의해 측정하면 된다. 용융 아연 도금 강판의 표면에 배치된 용융 아연계 도금층을 기계 연삭에 의해 제거하고 나서, 화학 조성의 분석을 행하면 된다.

본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 구성하는 강판은, 상기 화학 조성을 갖고, 표층 영역에 있어서, 평균 결정 입경이 4.0㎛ 이하이며, 또한 결정 입경의 표준 편차가 2.0㎛ 이하이다. 이하, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 구성하는 강판의 표층 영역에 대해서 설명한다.

표층 영역: 평균 결정 입경이 4.0㎛ 이하, 결정 입경의 표준 편차가 2.0㎛ 이하

본 실시 형태에 있어서 표층 영역이란, 강판의 표면 내지 강판의 표면으로부터 깊이 방향으로 25㎛의 위치의 영역을 말한다. 이 표층 영역에 있어서의 평균 결정 입경이 4.0㎛ 초과 또는 결정 입경의 표준 편차가 2.0㎛ 초과이면, 핫 스탬프 시의 가열에 있어서의 용융 아연계 도금층 중의 아연의 증발을 억제할 수 없고, 핫 스탬프 성형체에 있어서 다량의 보이드가 형성된다. 그 결과, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 스폿 용접성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 강판의 표층 영역에 있어서, 평균 결정 입경은 4.0㎛ 이하로 하고, 또한 결정 입경의 표준 편차는 2.0㎛ 이하로 한다. 강판의 표층 영역에 있어서의 평균 결정 입경은 작을수록 바람직하므로, 3.5㎛ 이하, 3.0㎛ 이하로 해도 된다. 또한, 강판의 표층 영역에 있어서의 결정 입경의 표준 편차는 작을수록 바람직하므로, 1.8㎛ 이하, 1.5㎛ 이하로 해도 된다.

강판의 표층 영역에 있어서의 평균 결정 입경의 하한은 특별히 한정할 필요는 없지만, 1.5㎛로 해도 된다. 또한, 강판의 표층 영역에 있어서의 결정 입경의 표준 편차의 하한도 특별히 한정할 필요는 없지만, 1.0㎛로 해도 된다.

표층 영역의 평균 결정 입경 및 결정 입경의 표준 편차 측정 방법

표층 영역의 평균 결정 입경 및 결정 입경의 표준 편차는, EBSP-OIM(Electron Back Scatter Diffraction Pattern-Orientation Image Microscopy)법에 의해 측정한다. EBSP-OIM법은, 주사형 전자 현미경과 EBSP 해석 장치를 조합한 장치 및 AMETEK사제의 OIM Analysis(등록 상표)를 사용하여 행한다.

압연 방향에 평행한 단면에 있어서의, 강판의 표면 내지 강판의 표면으로부터 깊이 방향으로 25㎛의 위치의 영역에 있어서, 1200배의 배율, 40㎛×30㎛의 영역에서, 적어도 5 시야에 있어서 해석을 행한다. 인접하는 측정점의 각도차가 5° 이상의 장소를 결정립계라고 정의하여, 결정립의 원 상당 직경을 산출하고, 이를 결정 입경으로 간주한다. 얻어진 결정립의 결정 입경 평균값을 산출함으로써, 표층 영역에 있어서의 평균 결정 입경을 얻는다. 또한, 얻어진 결정립의 결정 입경으로부터 표준 편차를 산출함으로써, 표층 영역에 있어서의 결정 입경의 표준 편차를 얻는다.

또한, 강판, 경계층 및 용융 아연계 도금층을 후술하는 방법에 의해 특정하고, 강판과 특정된 영역의 표층 영역에 대하여 상술한 측정을 행하면 된다.

이하에, 강판, 경계층 및 용융 아연계 도금층을 특정하는 방법에 대해서 설명한다.

용융 아연 도금 강판이 임의의 위치에 있어서, 표면으로부터 깊이 방향(판 두께 방향)으로 50㎛까지 Fe, Zn 및 Al의 농도(질량％)를 GDS(글로우 방전 발광 분석)에 의해 측정한다. 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판에 대하여 GDS 측정했을 때, 도 1에 도시한 바와 같은 GDS 프로파일을 얻을 수 있다. 본 실시 형태에서는, Fe 농도가 85질량％ 이상인 깊이 범위를 강판이라고 정의하고, Zn 농도가 90질량％ 이상인 깊이 범위를 용융 아연계 도금층이라고 정의한다. 또한, 강판과 용융 아연계 도금층 사이의 깊이 범위를 경계층이라고 정의한다.

강판의 금속 조직은, 핫 스탬프 후에 원하는 강도 및 스폿 용접성을 얻을 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 면적％로, 페라이트: 20 내지 90％, 베이나이트 및 마르텐사이트: 0 내지 100％, 펄라이트: 10 내지 80％ 및 잔류 오스테나이트: 0 내지 5％ 로 이루어져도 된다. 강판의 금속 조직은, 이하의 방법에 의해 측정하면 된다.

(페라이트 및 펄라이트의 면적률의 측정 방법)

페라이트 및 펄라이트의 면적률 측정은, 이하의 방법으로 행한다. 압연 방향에 평행한 단면을 경면으로 마무리하고, 실온에서 알칼리성 용액을 포함하지 않는 콜로이달 실리카를 사용하여 8분간 연마하고, 샘플의 표층에 도입된 변형을 제거한다. 샘플 단면의 길이 방향 임의의 위치에 있어서, 표면으로부터 판 두께의 1/4 깊이를 분석할 수 있도록, 길이 50㎛, 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역을, 0.1㎛의 측정 간격으로 전자 후방 산란 회절법에 의해 측정하여 결정 방위 정보를 얻는다. 측정에는, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-7001F)과 EBSP 검출기(TSL제 DVC5형 검출기)로 구성된 장치를 사용한다. 이때, 장치 내의 진공도는 9.6×10^-5Pa 이하, 가속 전압은 15kV, 조사 전류 레벨은 13, 전자선의 조사 레벨은 62로 한다. 또한, 동일 시야에 있어서 반사 전자상을 촬영한다.

먼저, 반사 전자상으로부터 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 석출된 결정립을 특정하고, 당해 결정립의 면적률을 산출함으로써, 펄라이트의 면적률을 얻는다. 그 후, 펄라이트라고 판별된 결정립을 제외한 결정립에 대하여 얻어진 결정 방위 정보를 EBSP 해석 장치 부속의 소프트웨어 「OIM Analysis(등록 상표)」에 탑재된 「Grain Average Misorientation」 기능을 사용하여, Grain Average Misorientation값이 1.0° 이하인 영역을 페라이트라고 판정한다. 페라이트라고 판정된 영역의 면적률을 구함으로써, 페라이트의 면적률을 얻는다.

(잔류 오스테나이트의 면적률의 측정 방법)

잔류 오스테나이트의 면적률은, 후방 산란 전자 회절상(EBSP)에 의해 측정한다. EBSP에 의한 해석은, 상술한 페라이트의 체적률을 측정할 때와 동일한 샘플 채취 위치에서 채취된 샘플을 사용하고, 열연 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 깊이를 분석할 수 있도록, 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역에 대하여 행한다. 샘플은, #600 내지 #1500의 탄화 규소 페이퍼를 사용하여 연마한 후, 입도 1 내지 6㎛의 다이아몬드 파우더를 알코올 등의 희석액이나 순수에 분산시킨 액체를 사용하여 경면으로 마무리한 후, 측정 단면의 변형을 충분히 제거하는 것을 목적으로 전해 연마에 의해 마무리된 것으로 한다. 또한, 전해 연마에서는, 관찰면의 기계 연마 변형을 제거하기 위해, 최소로도 20㎛를 연마하면 되고, 최대로 50㎛ 연마하면 된다. 단부의 늘어짐을 고려하면 30㎛ 이하가 바람직하다.

EBSP에서의 측정은, 가속 전압을 15 내지 25kV로 하고, 적어도 0.25㎛ 이하의 간격으로 측정하고, 판 두께 방향으로 150㎛ 이상, 압연 방향으로 250㎛ 이상의 범위에 있어서의 각각의 측정점의 결정 방위 정보를 얻는다. 얻어진 결정 구조 중, EBSP 해석 장치 부속의 소프트웨어 「OIM Analysis(등록 상표)」에 탑재된 「Phase Map」 기능을 사용하여, 결정 구조가 fcc인 것을 잔류 오스테나이트라고 판정한다. 잔류 오스테나이트라고 판정된 측정점의 비율을 구함으로써, 잔류 오스테나이트의 면적률을 얻는다.

여기서, 측정 점수는 많을수록 바람직하므로, 측정 간격은 좁고, 또한, 측정 범위는 넓은 쪽이 좋다. 그러나, 측정 간격이 0.01㎛ 미만인 경우, 인접점이 전자선의 확대 폭에 간섭한다. 그 때문에, 측정 간격은 0.01㎛ 이상으로 한다. 또한, 측정 범위는 최대로도 판 두께 방향으로 200㎛, 판 폭 방향으로 400㎛로 하면 된다. 또한, 측정에는, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-7001F)과 EBSP 검출기(TSL제 DVC5형 검출기)로 구성된 장치를 사용한다. 이때, 장치 내의 진공도는 9.6×10^-5Pa 이하, 조사 전류 레벨은 13, 전자선의 조사 레벨은 62로 한다.

(베이나이트 및 마르텐사이트의 면적률의 측정 방법)

본 실시 형태에 있어서의 베이나이트 및 마르텐사이트의 면적률 합계는, 100％로부터, 페라이트, 펄라이트의 면적률과, 전술한 방법에 의해 측정되는 잔류 오스테나이트의 체적률의 합계를 차감한 값으로 한다.

본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판은, 상술한 강판과, 강판 상에 배치된 경계층과, 경계층 상에 배치된 용융 아연계 도금층을 구비한다. 이하, 경계층 및 용융 아연계 도금층에 대해서 설명한다.

경계층: 최대 Al 농도가 0.30mass％ 이상

본 실시 형태에 있어서 경계층이란, 상술한 강판과, 후술하는 용융 아연계 도금층 사이에 존재하는 층을 말한다. 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 구성하는 경계층은, 최대 Al 농도가 0.30mass％ 이상이다. 경계층에 있어서의 최대 Al 농도가 0.30mass％ 미만이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 스폿 용접성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 경계층에 있어서의 최대 Al 농도는 0.30mass％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.35mass％ 이상, 0.40mass％ 이상이다. 경계층에 있어서의 최대 Al 농도는 높을수록 바람직하므로, 상한은 특별히 규정할 필요는 없지만, 1.00mass％로 해도 된다.

경계층에 있어서의 최대 Al 농도의 측정 방법

경계층에 있어서의 최대 Al 농도는, 이하의 방법에 의해 측정한다. 용융 아연 도금 강판이 임의의 5군데에 있어서, 표면으로부터 깊이 방향(판 두께 방향)으로 50㎛까지 Fe, Zn 및 Al의 농도(질량％)를 GDS(글로우 방전 발광 분석)에 의해 측정한다. 각 측정 개소에 있어서, Fe 농도가 85질량％ 이상인 깊이 범위를 강판이라고 정의하고, Zn 농도가 90질량％ 이상인 깊이 범위를 용융 아연계 도금층이라고 정의하고, 강판과 용융 아연계 도금층 사이의 깊이 범위를 경계층이라고 정의했을 때의, 경계층에 있어서의 최대의 Al 농도(질량％)를 구한다. 각 측정 개소에 있어서의 경계층의 최대의 Al 농도의 평균값을 산출함으로써, 경계층에 있어서의 최대 Al 농도를 얻는다.

용융 아연계 도금층

본 실시 형태에 있어서, 용융 아연계 도금층이란, Zn 농도가 90질량％ 이상인 층을 말한다. 용융 아연계 도금층에는, Zn 이외의 원소로서, Al이 0.01질량％ 이상 1.00질량％ 이하 포함된다. 또한, 잔부로서, Fe가 10질량％ 이하 포함되어 있어도 된다.

판 두께

본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판의 판 두께는 특별히 한정하지 않지만, 차체 경량화의 관점에서, 0.5 내지 3.5mm로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

먼저, 상술한 화학 조성을 갖는 슬래브를 1200℃ 이상으로 가열하고, 1200℃ 이상의 온도역에서 20분 이상 유지한 후, 열간 압연을 행한다. 810℃ 이상의 온도역에서 마무리 압연을 종료하고, 750℃ 이하의 온도역에서 권취한다.

본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, 강판의 표층 영역의 세립화 및 정립화, 즉 표층 영역에 있어서의 평균 결정 입경을 4.0㎛ 이하, 또한 결정 입경의 표준 편차를 2.0㎛ 이하로 하기 위해, 마무리 압연에 있어서의 디스케일링의 수압을 제어한다. 디스케일링은, 강판의 상면 및 하면에 대하여 노즐에 의해 물을 분사함으로써 강판 표면에 형성된 스케일을 제거하는 공정이다. 디스케일링을 복수의 노즐에 의해 물을 분사하여 행하는 경우는, 복수의 노즐의 수압 중 최대의 수압이, 후술하는 수압의 범위 내가 되도록 제어한다.

열간 압연에서는, 조압연 및 마무리 압연이 행해진다. 마무리 압연에서는, 복수의 마무리 압연기에 의해, 조압연 후의 슬래브가 압연된다. 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, 조압연 후 또한 마무리 압연의 제1 패스 전(F1 전)의 디스케일링 및 마무리 압연의 제1 패스 후(F1 후)의 디스케일링에 있어서의 수압을 제어한다. 디스케일링의 수압은 냉각능과 비례한다. F1 전 및 F1 후의 디스케일링에 있어서의 수압을 제어함으로써, 강판의 표층 영역의 온도 분포를 제어한다. 이에 의해, 강판의 표층 영역에 있어서 오스테나이트 입자의 성장을 억제하여 미세화시킬 수 있고, 또한 결정 입경을 균일하게 할 수 있다.

조압연 후 또한 마무리 압연의 제1 패스 전(F1 전)의 디스케일링에서는, 수압은 10MPa 이상, 40MPa 이하로 한다. 일반적으로, F1 전의 디스케일링은, 강판의 표면에 형성된 스케일의 제거를 목적으로 하여 행해진다. F1 전의 디스케일링 수압이 10MPa 미만이면, 마무리 압연 중에 박리한 스케일을 혼입하고, 열연판의 요철이 현저해짐과 함께 산세 및 냉간 압연을 거친 후에도 모양으로서 잔류하고, 외관 불량을 야기한다. 또한, F1 전의 디스케일링 수압이 10MPa 미만이면, 강판의 표층 영역에 있어서 원하는 평균 결정 입경 및 결정 입경의 표준 편차를 얻을 수 없다. 그 때문에, F1 전의 디스케일링 수압은 10MPa 이상으로 한다.

상술한 바와 같이 F1 전의 디스케일링은, 일반적으로 스케일의 제거를 목적으로 하여 행해지지만, F1 전의 디스케일링 수압이 너무 높으면, 강판의 표층 영역에 있어서 원하는 평균 결정 입경 및 결정 입경의 표준 편차를 얻을 수 없다. 그 때문에, F1 전의 디스케일링 수압은 40MPa 이하로 한다.

조압연 후 또한 마무리 압연의 제1 패스 전(F1 전)에 있어서 디스케일링을 행하는 것만으로는, 강판을 균일하게 냉각할 수 없고, 복열이 발생하는 것 등의 이유에 의해, 강판의 표층 영역에 있어서의 결정 입경의 표준 편차를 작게 할 수 없다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, F1 전뿐만 아니라, 마무리 압연의 제1 패스 후(F1 후)에 있어서도 디스케일링을 행한다. F1 후의 디스케일링에 있어서의 수압은, 2MPa 이상, 10MPa 이하로 한다. F1 후의 디스케일링에 있어서의 수압이 2MPa 미만 또는 10MPa 초과이면, 강판의 표층 영역에 있어서, 원하는 결정 입경의 표준 편차를 얻을 수 없다. 또한, F1 후의 디스케일링에 있어서의 수압이 10MPa 초과이면, 강판 강도가 상승하여, 열간 압연 후에 권취를 행하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.

조압연 후 또한 마무리 압연의 제1 패스 전(F1 전) 및 마무리 압연의 제1 패스 후(F1 후)에 디스케일링을 행한 경우, 마무리 압연의 제2 패스 후(F2 후)에 있어서도 디스케일링을 행하는 것이 바람직하다. F2 후에 있어서 디스케일링을 행함으로써, 강판의 표층 영역에 있어서의 결정립의 표준 편차를 보다 작게 할 수 있고, 결과로서 용융 아연 도금 강판의 스폿 용접성을 보다 향상시킬 수 있다. F2 후에 디스케일링을 행하는 경우에는, 수압은 2MPa 이상, 10MPa 이하로 하는 것이 바람직하다.

마무리 압연의 제3 패스 이후의 디스케일링에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.

마무리 압연의 종료 후는, 필요에 따라서 냉간 압연을 행하고, 용융 아연 도금을 실시한다. 열간 압연과 냉간 압연 사이에, 산세를 행해도 된다. 냉간 압연은, 통상의 누적 압하율, 예를 들어 누적 압하율이 30 내지 90％인 냉간 압연으로 하면 된다.

용융 아연 도금은, 연속 용융 아연 도금 라인을 사용하여 행하면 된다. 용융 아연계 도금층의 부착량은 특별히 한정되지 않고, 일반적인 것이면 된다. 예를 들어, 편면당의 도금 부착량은 5 내지 150g/㎡로 하면 된다.

용융 아연계 도금층을 합금화하여 합금화 용융 아연 도금층으로 하면, 희생 방식 작용을 발휘하는 도금층 중의 고Zn 농도의 Γ상이 소실되어 버려 내식성이 저하된다. 전기 아연 도금에서는, 합금화를 지연시키기 위한 첨가 원소가 필요해지고, 제조 비용이 증가되므로 바람직하지 않다.

이상의 방법에 의해, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 제조할 수 있다. 핫 스탬프 성형체를 제조하는 경우에는, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 이하의 조건에서 핫 스탬프하는 것이 바람직하다.

먼저, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을, 가열 온도가 「Ac₃점 및 800℃」 중 높은 쪽의 온도 내지 950℃로 되도록 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 가열 시간(용융 아연 도금 강판을 가열로에 넣고 나서, 당해 가열 온도에서 유지하여, 용융 아연 도금 강판을 가열로로부터 꺼낼 때까지의 시간(가열로 반입 내지 가열로 반출 시간))을 60 내지 600초간으로 하는 것이 바람직하다. 또한, Ac₃점은 하기 식 (1)에 의해 표시된다.

가열 온도를 「Ac₃점 및 800℃」 중 높은 쪽의 온도 이상 및 가열 시간을 60초 이상으로 함으로써 충분히 오스테나이트화할 수 있고, 결과로서 원하는 강도를 갖는 핫 스탬프 성형체를 얻을 수 있다. 가열 온도를 950℃ 이하 및 가열 시간을 600초 이하로 함으로써, 과도하게 합금화하는 것을 억제할 수 있다. 가열 시의 평균 가열 속도는 0.1 내지 200℃/s로 하면 된다. 여기서 말하는 평균 가열 속도는, 가열 개시 시의 강판 표면 온도와 가열 온도의 온도차를, 가열 개시 시로부터 가열 온도에 도달했을 때까지의 시간차로 나눈 값이다. 「Ac₃점 및 800℃」 중 높은 쪽의 온도 내지 950℃의 온도역에 있어서의 유지에서는, 강판 온도를 변동시켜도 되고, 일정하게 해도 된다.

핫 스탬프 전의 가열 방법으로서는, 전기로나 가스로 등에 의한 가열, 화염 가열, 통전 가열, 고주파 가열, 유도 가열 등을 들 수 있다.

Ac₃(℃)=910-203×C^0.5-30×Mn+44.7×Si+400×Ti … (1)

식 (1) 중의 원소 기호는, 당해 원소의 질량％에 의한 함유량을 나타낸다.

상술한 가열 및 유지 후, 핫 스탬프를 행한다. 핫 스탬프 후에는, 예를 들어, 250℃ 이하의 온도역까지, 20 내지 500℃/s의 평균 냉각 속도로 냉각을 행하는 것이 바람직하다.

이상의 방법에 의해, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판을 사용하여 제조한, 핫 스탬프 성형체를 얻을 수 있다. 이 핫 스탬프 성형체는, 아연계 도금층(핫 스탬프 후의 용융 아연계 도금층) 중의 보이드의 형성이 억제되어 있으므로 스폿 용접성이 우수하고, 또한 핫 스탬프 성형체에 일반적으로 요구되는 강도를 갖는다.

실시예

다음에, 본 발명의 실시예에 대해서 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이며, 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 있는 것이다.

표 1-1 및 표 1-2에 나타내는 화학 조성의 용강을 주조하여 제조한 슬래브를 1200℃ 이상으로 가열하고, 20분 이상 유지한 후, 마무리 압연 완료 온도가 810℃ 이상이 되도록 열간 압연을 행하고, 또한, 냉간 압연을 행함으로써 강판을 얻었다. 열간 압연의 마무리 압연 시에는, 표 2-1 및 표 2-2에 나타내는 수압으로 강판의 상하면에 물을 분사하여 디스케일링을 행하였다. 또한, 표 2-1 및 표 2-2에 있어서, 「F1 전」은 조압연 후 또한 마무리 압연의 제1 패스 전에 있어서의 디스케일링의 수압(MPa)을 나타내고, 「F1 후(F1-F2 사이)」는 마무리 압연의 제1 패스 후의 디스케일링에 있어서의 수압(MPa)을 나타내고, 「F2 후(F2-F3 사이)」는 마무리 압연의 제2 패스 후의 디스케일링에 있어서의 수압(MPa)을 나타낸다.

냉간 압연 시의 누적 압하율은 30 내지 90％로 하였다. 얻어진 강판에 대하여 연속 용융 아연 도금 라인에 의해 용융 아연계 도금층을 형성함으로써, 표 2-1 및 표 2-2에 나타내는 용융 아연 도금 강판을 얻었다. 용융 아연계 도금층의 부착량은, 편면당 5 내지 150g/㎡로 하였다.

얻어진 용융 아연 도금 강판에 대해서, 상술한 방법에 의해, 강판의 표층 영역의 평균 결정 입경 및 결정 입경의 표준 편차, 강판의 금속 조직, 그리고, 경계층의 최대 Al 농도를 측정하였다.

얻어진 용융 아연 도금 강판에 대해, 표 2-1 및 표 2-2에 나타내는 조건에 의해, 표 2-1 및 표 2-2에 나타내는 핫 스탬프 성형체를 제조하였다. 또한, 핫 스탬프 전의 가열에 있어서의 평균 가열 속도는 0.1 내지 200℃/s로 하고, 핫 스탬프 후에는 250℃ 이하의 온도역까지, 20 내지 500℃/s의 평균 냉각 속도로 냉각하였다.

표 중의 밑줄은, 본 발명의 범위 외인 것, 바람직한 제조 조건을 벗어나는 것 또는 특성값이 바람직하지 않은 것을 나타낸다.

얻어진 핫 스탬프 성형체에 대해서, 이하의 방법에 의해, 핫 스탬프 성형체를 구성하는 아연계 도금층 중의 보이드의 단면 면적률을 측정하였다.

먼저, 핫 스탬프 성형체의 단부면으로부터 50mm 이상 이격된 임의의 위치(이 위치로부터 채취할 수 없는 경우는 단부를 피한 위치)로부터 표면에 수직인 단면(판 두께 단면)을 관찰할 수 있도록 샘플을 잘라냈다. 샘플의 크기는, 압연 방향으로 10mm 정도 관찰할 수 있는 크기로 하였다.

다음에, 관찰 단면을 연마하고, SEM(주사형 전자 현미경)을 사용해서 300배의 배율로 촬영 후, 2치화 화상 처리에 의해 보이드의 단면 면적률을 산출하였다. 보이드의 단면 면적률의 산출에는, 키엔스사제 디지털 마이크로스코프 VHX-5000의 내장 소프트웨어를 사용하고, 휘도에 의한 보이드 판별 및 보이드의 자동 면적 계측을 행하였다.

핫 스탬프 성형체를 구성하는 강판과 아연계 도금층은, SEM-EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)를 사용하여, 판 두께 방향을 따라서 선 분석을 행하고, Fe 농도의 정량 분석을 행함으로써 판별하였다. 본 실시예에서는, SEM(히타치 하이테크놀러지즈사제의 NB5000), EDS(브루커 에이엑스에스사제의 XFlash(r)6│30), EDS 해석 소프트웨어(브루커 에이엑스에스사제의 ESPRIT1.9)를 사용하였다. SEM 관찰했을 때에 판 두께 방향에서 가장 깊은 위치에 존재하고 있는 영역이며, 또한 측정 노이즈를 제외하고 Fe 함유량이 80질량％ 초과의 영역을 강판이라고 판단하고, 그 이외의 영역을 아연계 도금층이라고 판단하였다.

핫 스탬프 성형체의 기계 특성(인장 강도 및 스폿 용접성)은, 이하의 방법에 의해 평가하였다.

인장 강도

핫 스탬프 성형체의 인장 강도는, 핫 스탬프 성형체의 임의의 위치로부터 JIS Z 2241:2011에 기재된 5호 시험편을 제작하고, JIS Z 2241:2011에 기재된 시험 방법에 따라서 구하였다. 인장 강도가 1500 내지 2500MPa인 경우를, 핫 스탬프 성형체에 일반적으로 요구되는 강도를 가지므로 합격이라고 판정하였다. 또한, 인장 강도가 1500MPa 미만인 경우를 강도가 떨어지고, 인장 강도가 2500MPa 초과인 경우를 강도가 너무 높아서 인성 및 연성이 떨어지므로, 불합격이라고 판정하였다.

스폿 용접성

핫 스탬프 성형체에 대해서, 단부면으로부터 10mm 이내의 영역을 제외한 위치로부터, 100mm×30mm의 시험편을 2매 채취하고, 이들의 시험편을 중첩하고, 하기의 조건에서 전류를 변화시켜서 스폿 용접을 실시하였다.

가압력: 400kgf

통전 시간: 15 사이클

유지 시간: 9 사이클

전극 팁 형상: DR형, 선단 φ6mm-곡률 반경 R40mm

너깃 직경이 4√t(t는 시험편의 판 두께)가 되는 전류를 I₀로 하고, 또한 전류를 높이면서 스폿 용접을 행하고, 용착이 발생하는 전류(용착 전류 I_s)를 구하였다.

또한, 얻어진 용착 전류 I_s에 대해서, 스폿 용접성을 이하의 기준으로 평가하였다. 단, I₀(kA): 너깃 직경이 4√t(t는 시험편의 판 두께)가 되는 전류이며, I_a(kA): I₀×1.4이다. 양호(Good) 및 가능(Fair)으로 평가된 예는, 스폿 용접성이 우수하다고 하여 합격이라고 판정하였다. 한편, 불가(Bad)로 평가된 예는, 스폿 용접성이 떨어진다고 하여 불합격이라고 판정하였다.

양호(Good): I_s>I_a×1.15

가능(Fair): I_a×1.10<I_s≤I_a×1.15

불가(Bad): I_s≤I_a×1.10

[표 1-1]

[표 1-2]

[표 2-1]

[표 2-2]

표 2-1 및 표 2-2를 보면, 본 발명예는, 인장 강도가 1500 내지 2500MPa이며, 핫 스탬프 성형체에 있어서 보이드의 단면 면적률이 15.0％ 이하로 저감되고, 그 결과로서 스폿 용접성이 우수한 것을 알 수 있다. 특히, 제조 No.1 내지 26은, 핫 스탬프 성형체에 있어서 보이드의 단면 면적률이 13.0％ 이하로 저감되고, 스폿 용접성이 보다 양호하였다. 또한, 표 2-1 및 표 2-2의 본 발명예에 대해서는, 용융 아연 도금 강판을 구성하는 강판의 금속 조직은, 면적％로, 페라이트:20 내지 90％, 베이나이트 및 마르텐사이트:0 내지 100％, 펄라이트:10 내지 80％ 및 잔류 오스테나이트:0 내지 5％로 이루어지는 것이었다.

한편, 표 2-2의 비교예는, 인장 강도가 1500 내지 2500MPa의 범위 외이고, 및/또는 보이드의 단면 면적률이 15.0％ 초과가 되고, 스폿 용접성이 떨어진 것을 알 수 있다.

Claims

강판과,
상기 강판의 표면 상에 배치된 경계층과,
상기 경계층의 표면 상에 배치된 용융 아연계 도금층을 구비하고,
상기 강판의 화학 조성이, 질량％로,
C: 0.18％ 이상, 0.50％ 이하,
Si: 0.10％ 이상, 1.50％ 이하,
Mn: 0.5％ 이상, 2.5％ 이하,
sol.Al: 0.001％ 이상, 0.100％ 이하,
Ti: 0.010％ 이상, 0.100％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
P: 0.100％ 이하,
N: 0.010％ 이하,
Nb: 0％ 이상, 0.05％ 이하,
V: 0％ 이상, 0.50％ 이하,
Cr: 0％ 이상, 0.50％ 이하,
Mo: 0％ 이상, 0.50％ 이하,
B: 0％ 이상, 0.010％ 이하,
Ni: 0％ 이상, 2.00％ 이하, 그리고
REM, Ca, Co 및 Mg의 합계: 0％ 이상, 0.0300％ 이하
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물이며,
상기 강판의 표층 영역에 있어서, 평균 결정 입경이 4.0㎛ 이하이며, 또한 결정 입경의 표준 편차가 2.0㎛ 이하이고,
상기 경계층에 있어서, 최대 Al 농도가 0.30mass％ 이상인
것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판.
제1항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Nb: 0.02％ 이상, 0.05％ 이하,
V: 0.005％ 이상, 0.50％ 이하,
Cr: 0.10％ 이상, 0.50％ 이하,
Mo: 0.005％ 이상, 0.50％ 이하,
B: 0.0001％ 이상, 0.010％ 이하,
Ni: 0.01％ 이상, 2.00％ 이하, 그리고,
REM, Ca, Co 및 Mg의 합계: 0.0003％ 이상, 0.0300％ 이하
로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
C: 0.24％ 이상, 0.50％ 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판.