KR20220156962A - 강판 - Google Patents

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KR20220156962A
KR20220156962A KR1020227038400A KR20227038400A KR20220156962A KR 20220156962 A KR20220156962 A KR 20220156962A KR 1020227038400 A KR1020227038400 A KR 1020227038400A KR 20227038400 A KR20227038400 A KR 20227038400A KR 20220156962 A KR20220156962 A KR 20220156962A
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KR
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surface layer
layer portion
thickness
less
steel sheet
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KR1020227038400A
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유지 사키야마
다카시 야스토미
가츠야 나카노
요시아키 혼다
마사히로 나카타
Original Assignee
닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

판 두께 중심부와, 해당 판 두께 중심부의 양측에 각각 배치된 제1 표층부 및 제2 표층부를 포함하고, 상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 각각 독립적으로 10㎛ 초과로부터 판 두께의 30％ 이하의 두께를 갖고, 상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도와는 다른 평균 비커스 경도를 갖고, 상기 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제1 경도 적산값이, 상기 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제2 경도 적산값의 1.05배 이상인 강판이 제공된다.

Description

강판
본 발명은, 강판에 관한 것이다.
강판은, 일반적으로, 절단, 굽힘 등의 가공 공정, 용접 등의 접합 공정, 나아가 도장 등의 마무리 공정을 거쳐서 각종 구조체로 조립되어, 각각의 용도에 제공된다. 가공 공정에서는, 가공 조작에 따라 강판에 대하여 다양한 응력이 작용하거나 또는 강판의 재질이 변화되는 경우가 있고, 이들에 기인하여 갈라짐이나 취화가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 강판은, 적용되는 구체적인 가공 조작에 대하여 양호한 특성을 갖는 것이 일반적으로 요구된다.
특허문헌 1에서는, 판 두께 중심부와, 해당 판 두께 중심부의 편측 또는 양측에 배치된 표층 연화부를 포함하는 인장 강도가 800㎫ 이상인 고강도 강판이며, 각 표층 연화부가 10㎛ 초과로부터 판 두께의 30％ 이하의 두께를 갖고, 상기 표층 연화부의 평균 비커스 경도가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도의 0.60배 이하이고, 상기 표층 연화부의 나노 경도의 표준 편차가 0.8 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 강판이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에서는, 강판의 편측 또는 양측에 표층 연화부를 마련하고, 당해 표층 연화부에서의 마이크로한 경도 변동을 억제함으로써 굽힘 가공성이 향상되는 것이 교시되어 있다.
국제 공개 제2018/151331호
강판의 가공에는, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 굽힘 가공 이외에도 절단 가공 등이 있고, 당해 절단 가공의 구체예로서는 전형적으로 전단 가공이 알려져 있다. 강판의 전단 가공에서는, 일반적으로 피가공재인 강판이 펀치와 다이 사이에 배치되고, 이들에 의해 강판에 전단력을 작용시켜 절단이 행해진다. 이러한 가공 방법에서는, 강판의 전단 단부면에 인장 잔류 응력이 발생하는 경우가 있고, 당해 인장 잔류 응력이 커지면, 외부 환경으로부터 강 중에 침입한 수소에 기인하여 수소 취화 갈라짐이 발생하는 리스크가 높아진다는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적으로 하는 점은, 신규의 구성에 의해, 전단 가공 시에 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감 가능한 강판을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해, 전단 가공 시에 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감 가능한 강판의 구성에 대하여 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 강판의 양측에 당해 강판의 판 두께 중심부와는 다른 경도를 갖는 표층부를 마련하고, 또한 강판의 양측에서 경도의 차를 마련함으로써, 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감시킬 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
상기 목적을 달성할 수 있던 강판은, 이하와 같다.
[1] 판 두께 중심부와, 해당 판 두께 중심부의 양측에 각각 배치된 제1 표층부 및 제2 표층부를 포함하고,
상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 각각 독립적으로 10㎛ 초과로부터 판 두께의 30％ 이하의 두께를 갖고,
상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도와는 다른 평균 비커스 경도를 갖고,
상기 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제1 경도 적산값이, 상기 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제2 경도 적산값의 1.05배 이상인, 강판.
[2] 상기 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 X％까지의 영역에 있어서의 경도 적산값 Hhigh와 상기 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 X％까지의 영역에 있어서의 경도 적산값 Hlow의 비 P(Hhigh/Hlow)가 하기 식 1을 충족시키는, 상기 [1]에 기재된 강판.
Figure pct00001
여기서, 0 <X≤30이다.
[3] 상기 제1 경도 적산값이 상기 제2 경도 적산값의 1.20배 이상인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 강판.
[4] 상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 낮은 평균 비커스 경도를 갖는 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 강판.
[5] 상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 높은 평균 비커스 경도를 갖는 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 강판.
[6] 인장 강도가 980㎫ 이상인, 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 기재된 강판.
[7] 인장 강도가 1470㎫ 이상인, 상기 [6]에 기재된 강판.
[8] 상기 판 두께 중심부가, 질량％로,
C: 0.050∼0.800％,
Si: 0.01∼3.00％,
Mn: 0.01∼10.00％,
Al: 0.001∼0.500％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.050％ 이하,
N: 0.0100％ 이하,
Cr: 0∼3.000％,
Mo: 0∼1.000％,
B: 0∼0.0100％,
Ti: 0∼0.500％,
Nb: 0∼0.500％,
V: 0∼0.500％,
Cu: 0∼0.500％,
Ni: 0∼0.500％,
O: 0∼0.0200％,
W: 0∼0.100％,
Ta: 0∼0.100％,
Co: 0∼0.500％,
Sn: 0∼0.050％,
Sb: 0∼0.050％,
As: 0∼0.050％,
Mg: 0∼0.0500％,
Ca: 0∼0.050％,
Y: 0∼0.050％,
Zr: 0∼0.050％,
La: 0∼0.050％,
Ce: 0∼0.050％, 그리고
잔부: Fe 및 불순물
로 이루어지는 화학 조성을 갖는 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 한 항에 기재된 강판.
[9] 상기 화학 조성이, 질량％로,
Cr: 0.001∼3.000％,
Mo: 0.001∼1.000％,
B: 0.0001∼0.0100％,
Ti: 0.001∼0.500％,
Nb: 0.001∼0.500％,
V: 0.001∼0.500％,
Cu: 0.001∼0.500％,
Ni: 0.001∼0.500％,
O: 0.0001∼0.0200％,
W: 0.001∼0.100％,
Ta: 0.001∼0.100％,
Co: 0.001∼0.500％,
Sn: 0.001∼0.050％,
Sb: 0.001∼0.050％,
As: 0.001∼0.050％,
Mg: 0.0001∼0.0500％,
Ca: 0.001∼0.050％,
Y: 0.001∼0.050％,
Zr: 0.001∼0.050％,
La: 0.001∼0.050％ 및
Ce: 0.001∼0.050％
로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종을 함유하는, 상기 [8]에 기재된 강판.
본 발명에 따르면, 전단 가공 시에 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감 가능한 강판을 제공할 수 있다.
도 1은 강판을 전단 가공한 경우에 있어서의 전단 단부면의 형성 메커니즘의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명자들에 의해 얻어진 새로운 지견을 설명하기 위한 개략도이고, (A)가 제1 날로부터 균열을 진전시킨 경우, (B)가 제1 날 및 제2 날의 양쪽으로부터 균열을 진전시킨 경우, (C)가 제2 날로부터 균열을 진전시킨 경우를 도시하고 있다.
도 3은 도 2의 (A)에 대응하는 가공재의 전단 단부면 부분의 일례를 도시하는 개략적인 확대도이다.
<강판>
본 발명의 실시 형태에 관한 강판은, 판 두께 중심부와, 해당 판 두께 중심부의 양측에 각각 배치된 제1 표층부 및 제2 표층부를 포함하고,
상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 각각 독립적으로 10㎛ 초과로부터 판 두께의 30％ 이하의 두께를 갖고,
상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도와는 다른 평균 비커스 경도를 갖고,
상기 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제1 경도 적산값이, 상기 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제2 경도 적산값의 1.05배 이상인 것을 특징으로 하고 있다.
도 1은, 강판을 전단 가공한 경우에 있어서의 전단 단부면의 형성 메커니즘의 일례를 설명하기 위한 개략도이다. 강판의 전단 가공에서는, 일반적으로는, 도 1의 (A)에 도시되어 있는 바와 같이, 피가공재인 강판(5)의 제1 면(10a)에 제1 날(21)(예를 들어, 펀치)의 날끝이 압박됨으로써, 제1 날(21)의 날끝이 강판(5)에 파고들어갈 때까지의 과정에서 제1 면(10a)측에 새깅(1a)이 형성되고, 이어서 제1 날(21)의 날끝이 강판(5)에 파고들어가는 과정에서 전단면(1e)(도 3 참조)이 형성된다. 새깅(1a) 및 전단면(1e)이 형성된 후, 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이, 제1 날(21)측으로부터 제2 날(22)(예를 들어, 다이)측을 향해, 제1 균열(1dx)이 발생한다. 한편, 제2 날(22)측에 있어서도 마찬가지로, 강판(5)의 제2 면(10b)에 제2 날(22)의 날끝이 파고들어감으로써, 제2 날(22)측으로부터 제1 날(21)측을 향해, 제2 균열(1dy)이 발생한다. 마지막으로, 도 1의 (C)에 도시된 바와 같이, 제1 균열(1dx) 및 제2 균열(1dy)의 각각이 진전하여 서로 합쳐짐으로써, 파단면(1b)이 형성된다. 또한, 제1 날(21)과 제2 날(22)을 더 이동시킴으로써, 강판(5)이, 스크랩(15)과, 목적물인 가공재(10)로 분리된다. 이때, 도 1의 (C)에 도시된 바와 같이, 가공재(10)의 전단 단부면(1) 중, 제2 날(22)측의 모서리부에, 버(1c)가 일반적으로 형성된다.
상기와 같이 하여 형성된 전단 단부면(1)에 있어서는, 전단에 의한 손상이나 변형 등에 의해 압축 잔류 응력이나 인장 잔류 응력이 발생할 수 있다. 전단 단부면(1)에 있어서 큰 인장 잔류 응력이 존재하면, 전단 단부면(1)의 내수소 취화성이 저하되어 수소 취화 갈라짐이 발생하는 경우가 있다. 수소 취화 갈라짐이란, 외부 환경으로부터 강 중에 침입한 수소에 기인하여 강 부재가 돌연 파괴되는 현상을 말하는 것이고, 지연 파괴 등이라고도 한다. 수소 취화 갈라짐은, 일반적으로 응력이 집중되는 개소에서 일어나기 쉽고, 특히 인장 잔류 응력이 존재하는 개소에서 일어나기 쉬운 것이 알려져 있다. 또한, 전단 가공에서는, 일반적으로, 전단 단부면(1) 중 파단면(1b)에 있어서 가장 높은 인장 잔류 응력이 발생하는 경향이 있다. 따라서, 전단 가공에 기인하는 수소 취화 갈라짐의 문제를 미연에 회피하기 위해서는, 전단 단부면(1)에 발생하는 인장 잔류 응력 중, 특히 파단면(1b)에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감시키는 것이 중요하다.
이에 관련하여, 본 발명자들은, 강판(5)에 대한 전단의 조건과, 당해 전단에 의해 발생한 전단 단부면(1)의 성상의 관계에 대하여 수많은 실험·분석을 반복한 결과, 이하의 새로운 지견을 얻었다.
도 2는, 본 발명자들에 의해 얻어진 새로운 지견을 설명하기 위한 개략도이다. 도면 중의 「○」는 인장 잔류 응력이 작은 것을 의미하고, 「△」는 인장 잔류 응력이 중간 정도인 것을 의미하고, 「×」는 인장 잔류 응력이 큰 것을 의미하고 있다. 도 2의 (A) 내지 (C)에 도시된 바와 같이, 제1 날(21)에 의해 강판(5)의 일부(11)를 펀칭함과 함께, 제2 날(22)에 의해 강판(5)의 타부(12)를 펀칭하는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우에 있어서, 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 제1 날(21)측으로부터 우선적으로 균열이 진전된 경우, 일부(11)의 전단 단부면에 있어서의 인장 잔류 응력이 커지는 한편, 타부(12)의 전단 단부면에 있어서의 인장 잔류 응력이 작아진다. 즉, 일부(11)를 스크랩(15)으로 하는 한편, 타부(12)를 제품(가공재(10))으로서 적합하게 채용할 수 있다. 또한, 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 제1 날(21)측 및 제2 날(22)측의 양쪽으로부터 동등하게 균열이 진전된 경우, 일부(11) 및 타부(12)의 양쪽의 전단 단부면에 동등한 인장 잔류 응력이 발생할 수 있다. 즉, 일부(11)와 타부(12)의 특성의 변동이 억제된다. 따라서, 일부(11) 및 타부(12)의 양쪽을 제품으로서 채용하는 경우에 적합하다고 할 수 있다. 또한, 도 2의 (C)에 도시된 바와 같이, 제2 날(22)측으로부터 우선적으로 균열이 진전된 경우, 타부(12)의 전단 단부면에 있어서의 인장 잔류 응력이 커지는 한편, 일부(11)의 전단 단부면에 있어서의 인장 잔류 응력이 작아진다. 즉, 타부(12)를 스크랩(15)으로 하는 한편, 일부(11)를 제품(가공재(10))으로서 적합하게 채용할 수 있다.
도 3은, 도 2의 (A)에 대응하는 가공재(10)(타부(12))의 전단 단부면(1) 부분의 일례를 도시하는 개략적인 확대도이다. 도 3을 참조하면, 전단 단부면(1)에는, 새깅(1a), 파단면(1b), 버(1c) 및 전단면(1e)이 형성되어 있고, 파단면(1b)은, 제1 부분(1bx)과 제2 부분(1by)을 포함한다. 제1 부분(1bx)은, 새깅(1a)측으로부터 버(1c)측으로 진전된 제1 균열(1dx)에 의해 형성되고, 제2 부분(1by)은, 버(1c)측으로부터 새깅(1a)측으로 진전된 제2 균열(1dy)에 의해 형성된다. 도 3의 전단 단부면(1)에서는, 제1 날(21)측으로부터의 우선적인 균열 진전에 관련하여, 파단면(1b)에 차지하는 제1 부분(1bx)의 면적률이 파단면(1b)에 차지하는 제2 부분(1by)의 면적률보다도 크게 되어 있다.
이상으로부터, 이하의 (1) 내지 (3)을 말할 수 있다.
(1) 전단 단부면(1) 중 파단면(1b)에 발생하는 인장 잔류 응력은, 파단면(1b)을 형성하는 균열(1dx, 1dy)의 진전 방향이나 길이에 의존하여 변화된다.
(2) 파단면(1b)에 있어서, 새깅(1a)측으로부터 진전된 균열(1dx)이 길어질수록, 가공재(10)의 파단면(1b)의 인장 잔류 응력이 작아지고, 스크랩(15)의 파단면의 인장 잔류 응력이 커진다.
(3) 즉, 가공재(10)의 파단면(1b)에 있어서, 새깅(1a)측으로부터 진전된 제1 균열(1dx)에서 유래하는 부분의 면적률이, 버(1c)측으로부터 진전된 제2 균열(1dy)에서 유래하는 부분의 면적률보다 큰 경우, 새깅(1a)측으로부터 진전된 제1 균열(1dx)에서 유래하는 부분의 면적률이, 버(1c)측으로부터 진전된 제2 균열(1dy)에서 유래하는 부분의 면적률보다 작은 경우보다도, 파단면(1b)의 인장 잔류 응력을 상대적으로 저감할 수 있다.
상기 (1) 내지 (3)의 지견에 기초하여, 본 발명자들은, 제1 날(21)(일반적으로는 펀치)측에 상당하는 강판(5)의 제1 면(10a)으로부터 우선적으로 균열을 진전시켜, 얻어지는 가공재(10)의 전단 단부면(1), 특히 파단면(1b)에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감할 수 있는 강판(5)의 구성에 대하여 더 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 강판(5)의 양측에 당해 강판(5)의 판 두께 중심부와는 다른 경도를 갖는 제1 표층부(예를 들어, 제1 면(10a)측) 및 제2 표층부(예를 들어, 제2 면(10b)측)를 마련하고, 또한 강판(5)의 양측에서 경도의 차를 마련하는 것, 더 구체적으로는 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제1 경도 적산값이, 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제2 경도 적산값의 1.05배 이상이 되도록 함으로써, 강판(5)을 전단 가공할 때 경도가 비교적 큰 제1 표층부측으로부터 우선적으로 균열을 진전시킬 수 있고, 그에 의해 가공재(10)(강판(5))의 전단 단부면(1), 특히 파단면(1b)에 발생하는 인장 잔류 응력을 현저하게 저감시킬 수 있는 것을 알아냈다. 따라서, 본 발명의 강판에 의하면, 전단 가공에 의해 얻어진 가공재에 있어서의 전단 단부면의 내수소 취화성을 현저하게 향상시키는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 강판에 대하여 더 자세하게 설명하지만, 이들의 설명은, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 단순한 예시를 의도하는 것이며, 본 발명을 이러한 특정한 실시 형태에 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다.
(제1 표층부 및 제2 표층부)
본 발명의 실시 형태에 따르면, 제1 표층부 및 제2 표층부는 각각 독립적으로 10㎛ 초과로부터 판 두께의 30％ 이하의 두께를 갖고, 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도와는 다른 평균 비커스 경도를 갖는다. 10㎛ 초과로부터 판 두께의 30％ 이하의 두께를 가짐으로써 강판의 양측에 표층부를 마련한 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 나중에 상세하게 설명하는 제1 경도 적산값이 제2 경도 적산값의 1.05배 이상이라는 요건을 만족시키는 한, 제1 표층부와 제2 표층부의 두께는, 각각 10㎛ 초과로부터 판 두께의 30％ 이하의 범위 내의 임의의 값이어도 되고, 양자의 값은 동일해도 되고 또는 달라도 된다. 예를 들어, 제1 표층부 및 제2 표층부의 두께는, 각각 독립적으로 15㎛ 이상, 30㎛ 이상, 50㎛ 이상, 100㎛ 이상, 150㎛ 이상 혹은 200㎛ 이상이어도 되고, 및/또는 판 두께의 25％ 이하, 20％ 이하, 15％ 이하 혹은 10％ 이하여도 된다. 상한을 판 두께에 대한 비율이 아니라, 구체적인 두께로 예시하면, 예를 들어 제1 표층부 및 제2 표층부의 두께는, 각각 독립적으로 1800㎛ 이하, 1200㎛ 이하, 800㎛ 이하, 600㎛ 이하, 500㎛ 이하, 470㎛ 이하, 450㎛ 이하, 430㎛ 이하, 400㎛ 이하, 350㎛ 이하, 또는 300㎛ 이하여도 된다. 제1 표층부의 두께와 제2 표층부의 두께가 다른 경우, 제1 표층부의 두께와 제2 표층부의 두께의 차의 절댓값은, 5㎛ 이상, 10㎛ 이상, 20㎛ 이상, 30㎛ 이상, 40㎛ 이상 혹은 50㎛ 이상이어도 되고, 및/또는 400㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하, 150㎛ 이하 혹은 100㎛ 이하여도 된다. 예를 들어, 제1 표층부와 제2 표층부가 동일한 화학 조성 및 동일한 평균 비커스 경도를 갖는 경우라도, 그들의 두께에 적절한 차이를 마련함으로써 비교적 용이하게 강판의 제1 표층부측의 경도 적산값이 제2 표층부측의 경도 적산값의 1.05배 이상이 되도록 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 강판의 제조 프로세스를 간략화한다는 관점에서는, 제1 표층부와 제2 표층부의 두께는 다른 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 표층부 및 제2 표층부의 평균 비커스 경도가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 낮은 실시 형태에서는, 제1 표층부 및 제2 표층부가 두꺼워질수록 강판의 강도는 저하되는 경향으로 되기는 하지만, 수소 취화 갈라짐은 일반적으로 일어나기 어려워진다. 따라서, 제1 표층부 및 제2 표층부의 두께는, 판 두께 중심부와의 관계나, 강판의 강도와 내수소 취화성의 밸런스 등을 고려하여, 10㎛ 초과로부터 판 두께의 30％ 이하의 범위 내에서 적절한 값을 선택하는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 제1 경도 적산값이 제2 경도 적산값의 1.05배 이상이라는 요건을 만족시키는 한, 제1 표층부와 제2 표층부의 평균 비커스 경도는, 각각 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도와는 다른 임의의 평균 비커스 경도여도 되고, 즉 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 낮아도 되고 또는 높아도 된다. 강판의 굽힘 가공성을 향상시킨다는 관점에서는, 제1 표층부 및 제2 표층부의 평균 비커스 경도는, 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 낮은 것이 바람직하다. 한편, 강판의 내마모성이나 피로 특성을 향상시킨다는 관점에서는, 제1 표층부 및 제2 표층부의 평균 비커스 경도는, 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 높은 것이 바람직하다. 또한, 제1 표층부의 평균 비커스 경도가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 높고, 제2 표층부의 평균 비커스 경도가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 낮아도 된다. 예를 들어, 제1 표층부 및 제2 표층부의 평균 비커스 경도는, 각각 독립적으로 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도의 0.90배 이하, 0.80배 이하 혹은 0.60배 이하여도 되고, 및/또는 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도의 1.10배 이상, 1.20배 이상, 1.40배 이상이어도 된다. 또한, 제1 경도 적산값이 제2 경도 적산값의 1.05배 이상이고 또한 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도와는 다르다는 요건을 만족시키는 한, 제1 표층부와 제2 표층부의 평균 비커스 경도는 동일해도 되고 또는 달라도 된다.
본 발명에 있어서, 제1 표층부와 제2 표층부의 두께는 광학 현미경에 의해 결정된다. 측정 대상으로 하는 샘플을 직경 30㎜의 원통 형상의 에폭시 수지 중에 매립하고, #80∼1000의 연마지를 사용하여 습식 연마에 의해 조연마를 행하고, 이어서 3㎛ 및 1㎛의 평균 입경을 갖는 다이아몬드 지립을 사용하여 경면 형상으로 마무리 연마를 행한다. 1㎛의 평균 입경을 갖는 다이아몬드 지립을 사용한 연마는 1N∼10N의 하중을 가하고, 30∼120mpm의 속도로 회전하는 연마대 상에서 30∼600초 유지하는 조건에서 실시한다. 판 두께 중심부와 표층부에서는 경도에 차가 있기 때문에, 1㎛의 평균 입경을 갖는 다이아몬드 지립을 사용한 연마에서는 연마량에 차가 발생한다. 이에 의해, 판 두께 중심부와 표층부의 경계에 약간의 단차가 발생하기 때문에, 광학 현미경을 사용한 관찰에 의해 판 두께 중심부와 표층부의 경계, 각각의 두께 및 판 두께에 차지하는 비율을 결정할 수 있다. 마무리 연마에 의해 얻어진 단차가 미소한 경우에는, 광학 현미경의 미분 간섭에 의한 관찰을 행하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 하여 획정된 제1 표층부 및 제2 표층부 내에서 랜덤하게 10점의 비커스 경도를 압입 하중 100g중으로 측정하고, 그들의 평균값을 산출함으로써 제1 표층부 및 제2 표층부의 평균 비커스 경도가 결정된다. 또한, 이와 같이 하여 결정된 제1 표층부 및 제2 표층부의 평균 비커스 경도가, 마찬가지로 판 두께 1/2 위치에서 판 두께에 수직인 방향이고 또한 압연 방향에 평행한 선 위에 압입 하중 100g중으로 합계 3점 이상, 예를 들어 5점 또는 10점의 비커스 경도를 측정함으로써 얻어진 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도와 비교된다.
(제1 경도 적산값이 제2 경도 적산값의 1.05배 이상)
본 발명의 실시 형태에 따르면, 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제1 경도 적산값은, 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제2 경도 적산값의 1.05배 이상이다. 이와 같은 구성을 갖는 강판을 전단 가공에 있어서 사용함으로써, 전단 가공 시에 경도가 비교적 큰 제1 표층부측으로부터 우선적으로 균열을 진전시킬 수 있고, 그 결과로서 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 앞서 설명한 국제 공개 제2018/151331호에서는, 고강도 강판의 굽힘 가공성을 향상시키기 위해, 판 두께 중심부의 편측 또는 양측에 표층 연화부를 배치하는 것이 교시되어 있다. 그러나, 강판의 양측에 당해 강판의 판 두께 중심부와는 다른 경도를 갖는 제1 표층부와 제2 표층부를 마련하고, 또한 강판의 양측에서 경도의 차를 마련하는 것, 더 구체적으로는 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제1 경도 적산값이, 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제2 경도 적산값의 1.05배 이상이 되도록 함으로써, 전단 가공 시에 경도가 비교적 큰 제1 표층부측으로부터 우선적으로 균열을 진전시켜 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감한다는 기술 사상은 지금까지는 없는 것이고, 금회, 본 발명자들에 의해 처음으로 발견된 것이다. 제1 경도 적산값 및 제2 경도 적산값을 측정하는 범위는, 제1 표층부 및 제2 표층부의 두께(10㎛ 초과로부터 판 두께의 30％ 이하의 임의의 두께)와는 독립된 것이고, 당해 제1 표층부 및 제2 표층부의 두께에 관계 없이, 각각 제1 표층부측 및 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서 산출되는 것이다.
구체적으로는, 본 발명에 있어서, 경도 적산값이란, 강판 표면(도금층이 존재하는 경우에는, 도금층의 바로 아래 또는 도금층과 모재 사이의 합금층의 바로 아래)으로부터 판 두께의 30％까지의 영역의 비커스 경도의 적산값을 말하는 것이고, 이하와 같이 하여 결정된다. 제1 경도 적산값에 대하여 구체적으로 설명하면, 앞서, 강판의 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께 방향으로 10㎛ 초과∼20㎛의 범위 내의 적절한 위치, 예를 들어 15㎛ 위치를 측정 개시점으로 하여, 판 두께 방향으로 일정한 간격(예를 들어, 판 두께의 5％마다, 필요에 따라 3％마다, 2.5％마다, 1％마다 또는 0.5％마다)으로, 그 판 두께 방향 위치에서의 비커스 경도를 압입 하중 100g중으로 측정하고, 이어서 그 위치로부터 판 두께에 수직인 방향이고 또한 압연 방향에 평행한 선 위에 마찬가지로 압입 하중 100g중으로 합계 3점 이상, 예를 들어 5점 또는 10점의 비커스 경도를 측정하고, 그들의 평균값을 그 판 두께 방향 위치에서의 평균 비커스 경도로 한다. 판 두께 방향 및 압연 방향으로 배열하는 각 측정점의 간격은, 가능한 경우에는 압흔의 4배 이상의 거리로 하는 것이 바람직하다. 압흔의 4배 이상의 거리란, 비커스 경도의 측정 시에 다이아몬드 압자에 의해 발생한 압흔의 직사각 형상 개구에 있어서의 대각선의 길이의 4배 이상의 거리를 의미하는 것이다. 각 측정점의 간격을 압흔의 4배 이상의 거리로 하면서 표면으로부터 판 두께 방향으로 직선적으로 타각하는 것이 어려운 경우에는, 각 측정점의 간격을 압흔의 4배 이상의 거리로 하면서 표면으로부터 판 두께 방향으로 지그재그로 타각해도 된다. 상기와 같이 하여 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지 측정하여 얻어진 각 판 두께 방향 위치에 있어서의 평균 비커스 경도와 측정 간격(표면으로부터 판 두께의 30％까지의 각 측정점 사이의 판 두께 방향에 평행한 거리를 말하는 것이고, 예를 들어 측정 개시점의 경우는 표면으로부터 측정 개시점까지의 판 두께 방향에 평행한 거리에 상당)을 승산한 것을 합계함으로써 제1 경도 적산값(Hv×㎜)이 결정된다. 마찬가지로, 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지 측정하여 얻어진 각 판 두께 방향 위치에 있어서의 평균 비커스 경도와 측정 간격을 승산한 것을 합계함으로써 제2 경도 적산값(Hv×㎜)이 결정된다.
제1 표층부측으로부터의 우선적인 균열 진전을 더 확실하게 한다는 관점에서는, 제1 경도 적산값과 제2 경도 적산값의 차(제1 경도 적산값/제2 경도 적산값의 비)는 클수록 좋다. 따라서, 제1 경도 적산값은, 제2 경도 적산값의 바람직하게는 1.06배 이상 또는 1.08배 이상, 보다 바람직하게는 1.10배 이상, 1.12배 이상, 1.14배 이상, 1.16배 이상 또는 1.18배 이상, 보다 더욱 바람직하게는 1.20배 이상, 1.22배 이상, 1.24배 이상, 1.26배 이상 또는 1.28배 이상, 가장 바람직하게는 1.30배 이상이다. 상한값은 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는, 제1 경도 적산값은 제2 경도 적산값의 5.00배 이하여도 되고, 예를 들어 3.00배 이하여도 된다.
제1 경도 적산값과 제2 경도 적산값을 상기와 같은 관계로 제어하기 위한 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 제1 표층부와 제2 표층부 사이에서 화학 조성, 조직 및/또는 두께에 차이를 마련하는 것을 들 수 있다. 더 구체적으로는, 제1 표층부와 제2 표층부 사이에서 화학 조성의 일부의 원소의 함유량(예를 들어, 특히 강판 강도에 관련되는 C, Mn, Cr, Mo, B, Cu 및 Ni 등의 적어도 일종의 원소 함유량)을 변경하여 제1 표층부의 평균 비커스 경도가 제2 표층부의 평균 비커스 경도보다도 높아지도록 해도 된다. 혹은 또한, 제1 표층부 중의 경질 조직(예를 들어, 베이나이트나 마르텐사이트 등)의 비율을 제2 표층부에 비해 많게 함으로써 제1 경도 적산값과 제2 경도 적산값을 원하는 관계로 제어하는 것도 가능하다. 그들 대신에, 또는 그들에 추가하여, 제1 표층부의 두께와 제2 표층부의 두께 사이에서 차이를 마련하는 것, 예를 들어 표층부가 판 두께 중심부보다도 부드러운 경우에는 제1 표층부의 두께를 제2 표층부의 두께보다도 얇게 하고, 표층부가 판 두께 중심부보다 딱딱한 경우에는 제1 표층부의 두께를 제2 표층부의 두께보다도 두껍게 함으로써, 마찬가지로 최종적으로 얻어지는 강판의 제1 표층부측의 경도 적산값이 제2 표층부측의 경도 적산값의 1.05배 이상이 되도록 해도 된다.
(제1 표층부측의 경도 적산값 Hhigh와 제2 표층부측의 경도 적산값 Hlow의 비 P)
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 X％까지의 영역에 있어서의 경도 적산값 Hhigh와 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 X％까지의 영역에 있어서의 경도 적산값 Hlow의 비 P(Hhigh/Hlow)는 하기 식 1을 충족시킨다.
Figure pct00002
여기서, 0 <X≤30이다. X의 최솟값은, 판 두께에 대한 표층부 두께의 최솟값(10㎛ 초과)의 비율에 상당하지만, 그 비율은 판 두께의 값에 따라 변화되기 때문에, X의 최솟값은 0 초과로 하는 것이다.
적절한 제1 표층부와 제2 표층부를 판 두께 중심부의 양측에 배치하여 상기 비 P(Hhigh/Hlow)가 식 1을 충족시키도록 제어함으로써, 제1 표층부 및 제2 표층부의 표면에 가까운 부분에서는 비 P는 약 1.36 또는 그보다도 큰 값으로 되기 때문에, 제1 경도 적산값과 제2 경도 적산값의 차가 크고, 제1 표층부측으로부터 더 균열이 들어가기 쉽게 할 수 있다. 또한, 비 P가 식 1을 충족시키도록 제어함으로써, 강판 양측의 판 두께 방향에 있어서의 동일한 깊이 위치에서 항상 제1 표층부측의 경도 적산값을 제2 표층부측의 경도 적산값의 1.05배 이상으로 할 수 있고, 즉 강판 양측의 판 두께 방향에 있어서의 동일한 깊이 위치에서 항상 비 P를 1.05 이상으로 할 수 있다. 따라서, 이 경우에는, 제1 표층부의 표면에서 들어간 균열을 안정적으로 진전시켜, 제1 표층부측으로부터의 우선적인 균열 진전을 더 확실하게 하는 것이 가능해진다.
비 P가 식 1을 충족시키도록 제어하기 위한 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 평균 비커스 경도의 비가 약 1.36 또는 그보다도 큰 동일한 두께의 제1 표층부와 제2 표층부를 판 두께 중심부의 양측에 배치하는 것, 혹은 마찬가지로 평균 비커스 경도의 비가 약 1.36 또는 그보다도 큰 제1 표층부와 제2 표층부를 판 두께 중심부의 양측에 배치하고, 식 1을 만족시키는 범위에서 제1 표층부와 제2 표층부의 두께를 변화시키는 것 등을 들 수 있다. 앞서 설명한 제1 경도 적산값과 제2 경도 적산값을 결정하는 과정에서, 제1 표층부측 및 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 각 판 두께 방향 위치에 있어서의 평균 비커스 경도를 측정하게 된다. 이 때문에, 제1 표층부측 및 제2 표층부측의 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 각 판 두께 방향 위치에서의 경도 적산값의 비는 비교적 용이하게 산출할 수 있고, 산출된 각 적산값의 비를 플롯한 곡선을 식 1의 곡선과 대비함으로써, 비 P가 상기 식 1을 충족시키는지 여부를 판별하는 것이 가능하다.
(판 두께 중심부 및 그의 바람직한 화학 조성)
본 발명의 실시 형태에 있어서는, 판 두께 중심부는, 판 두께 1/2 위치에 대응하는 위치의 평균 비커스 경도가 제1 표층부 및 제2 표층부의 평균 비커스 경도와는 다른 임의의 재료여도 된다. 따라서, 판 두께 중심부의 화학 조성은, 특별히 한정되지 않고, 임의의 적절한 화학 조성이어도 된다. 더 상세하게는, 본 발명은, 상기한 바와 같이, 전단 가공 시에 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감 가능한 강판을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이며, 강판의 양측에 당해 강판의 판 두께 중심부와는 다른 경도를 갖는 제1 표층부 및 제2 표층부를 마련하고, 또한 강판의 양측에서 경도의 차를 마련하는 것, 더 구체적으로는 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제1 경도 적산값이, 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제2 경도 적산값의 1.05배 이상이 되도록 제어함으로써 당해 목적을 달성하는 것이다. 따라서, 강판의 화학 조성, 특히 판 두께 중심부의 화학 조성, 그리고 나중에 상세하게 설명하는 제1 표층부 및 제2 표층부의 화학 조성은, 본 발명의 목적을 달성하는 데 있어서 필수의 기술적 특징이 아닌 것은 명확하다. 이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 강판에 적용되는 판 두께 중심부의 바람직한 화학 조성에 대하여 상세하게 설명하지만, 이들의 설명은, 단순한 예시를 의도하는 것이며, 본 발명을 이러한 특정한 화학 조성을 갖는 판 두께 중심부를 사용한 것에 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 또한, 판 두께 중심부에 있어서 표층부와의 경계 부근에서는 표층부와의 합금 원소의 확산에 의해 화학 조성이 경계로부터 충분히 이격된 위치와 다른 경우가 있다. 그러한 경우, 이하의 판 두께 중심부의 화학 조성은, 판 두께 1/2 위치 부근에서 측정되는 화학 조성을 말하는 것이다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 각 원소의 함유량의 단위인 「％」는, 특별히 언급이 없는 한 「질량％」를 의미하는 것이다. 또한, 본 명세서에 있어서, 수치 범위를 나타내는 「∼」란, 특별히 언급이 없는 경우, 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용된다.
(C: 0.050∼0.800％)
C는, 강판의 강도를 높이는 데 유효한 원소이다. 또한, C는, ?칭성을 확보하는 데 유효한 원소이기도 하다. 이들 효과를 충분히 얻기 위해, C 함유량은 0.050％ 이상인 것이 바람직하다. C 함유량은 0.100％ 이상, 0.200％ 이상 또는 0.300％ 이상이어도 된다. 한편, C를 과도하게 함유하면, 인성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, C 함유량은 0.800％ 이하인 것이 바람직하다. C 함유량은 0.700％ 이하, 0.600％ 이하 또는 0.500％ 이하여도 된다.
(Si: 0.01∼3.00％)
Si는, ?칭성을 확보하는 데 유효한 원소이다. 또한, Si는, Al과의 합금화를 억제하는 원소이기도 하다. 이들 효과를 충분히 얻기 위해, Si 함유량은 0.01％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 연성 확보의 관점에서, Si 함유량은 0.30％ 이상 또는 0.50％ 이상이어도 된다. 또한, Si는, 판 두께 중심부에 있어서의 철계 탄화물의 조대화를 억제하여, 강도와 성형성을 높이는 데 유효한 원소이기도 하다. 또한, Si는, 고용 강화에 의해 강판의 고강도화에 기여하는 원소이기도 하다. 이들의 관점에서, Si 함유량은 1.00％ 이상 또는 1.20％ 이상이어도 된다. 그러나, Si를 과도하게 함유하면, 판 두께 중심부가 취화되어, 연성이 열화되는 경우가 있다. 이 때문에, Si 함유량은 3.00％인 것이 바람직하다. Si 함유량은 2.50％ 이하, 2.20％ 이하 또는 2.00％ 이하여도 된다.
(Mn: 0.01∼10.00％)
Mn은, 강판의 강도를 높이는 데 유효한 원소이다. 또한, Mn은, ?칭성을 확보하는 데 유효한 원소이기도 하다. 이들 효과를 충분히 얻기 위해, Mn 함유량은 0.01％ 이상인 것이 바람직하다. Mn 함유량은 0.10％ 이상, 1.00％ 이상 또는 1.50％ 이상이어도 된다. 한편, Mn을 과도하게 함유하면, Mn 편석에 기인하여 강판 표층의 경도 분포가 커지는 경우가 있다. 따라서, Mn 함유량은 10.00％ 이하인 것이 바람직하다. Mn 함유량은 8.00％ 이하, 6.00％ 이하 또는 5.00％ 이하여도 된다.
(Al: 0.001∼0.500％)
Al은, 탈산제로서 작용하는 원소이다. 이러한 효과를 충분히 얻기 위해, Al 함유량은 0.001％ 이상인 것이 바람직하다. Al 함유량은 0.005％ 이상, 0.010％ 이상 또는 0.050％ 이상이어도 된다. 한편, Al을 과도하게 함유하면, 조대한 산화물이 형성되어, 가공성 등의 특성을 열화시킬 우려가 있다. 따라서, Al 함유량은 0.500％ 이하인 것이 바람직하다. Al 함유량은 0.400％ 이하, 0.300％ 이하 또는 0.200％ 이하여도 된다.
(P: 0.100％ 이하)
P은, 강판의 판 두께 중심부에 편석하는 경향이 있고, 과도하게 함유하면 용접부를 취화시키는 경우가 있다. 따라서, P 함유량은 0.100％ 이하인 것이 바람직하다. P 함유량은 0.080％ 이하, 0.060％ 이하 또는 0.050％ 이하여도 된다. P 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고 0％여도 되지만, 제조 비용의 관점에서 P 함유량은 0％ 초과, 0.001％ 이상 또는 0.005％ 이상이어도 된다.
(S: 0.050％ 이하)
S은, 제조 공정에서 혼입되어, 개재물을 형성하는 원소이다. S을 과도하게 함유하면, 인성 등의 특성을 열화시킬 우려가 있다. 따라서, S 함유량은 0.050％ 이하인 것이 바람직하다. S 함유량은 0.030％ 이하, 0.010％ 이하 또는 0.005％ 이하여도 된다. S 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고 0％여도 되지만, 제조 비용의 관점에서 S 함유량은 0％ 초과, 0.0001％ 이상 또는 0.0005％ 이상이어도 된다.
(N: 0.0100％ 이하)
N는, 과도하게 함유하면 조대한 질화물을 형성하여, 굽힘성을 열화시키는 경우가 있다. 따라서, N 함유량은 0.0100％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, N는, 용접 시의 블로우홀 발생의 원인이 되는 경우가 있는 점에서 적은 편이 바람직하다. 이 때문에, N 함유량은 0.0080％ 이하, 0.0060％ 이하 또는 0.0030％ 이하여도 된다. N 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고 0％여도 되지만, 제조 비용의 관점에서 N 함유량은 0％ 초과, 0.0005％ 이상 또는 0.0010％ 이상이어도 된다.
본 발명의 실시 형태에 관한 판 두께 중심부의 기본 화학 조성은 상기한 바와 같다. 또한, 당해 판 두께 중심부는, 필요에 따라, 잔부의 Fe의 일부 대신에 이하의 임의 선택 원소 중 적어도 일종을 함유해도 된다. 예를 들어, 판 두께 중심부는, Cr: 0∼3.000％, Mo: 0∼1.000％ 및 B: 0∼0.0100％로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종을 함유해도 된다. 또한, 판 두께 중심부는, Ti: 0∼0.500％, Nb: 0∼0.500％ 및 V: 0∼0.500％로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종을 함유해도 된다. 또한, 판 두께 중심부는, Cu: 0∼0.500％, Ni: 0∼0.500％, O: 0∼0.0200％, W: 0∼0.100％, Ta: 0∼0.100％, Co: 0∼0.500％, Sn: 0∼0.050％, Sb: 0∼0.050％, As: 0∼0.050％, Mg: 0∼0.0500％, Ca: 0∼0.050％, Y: 0∼0.050％, Zr: 0∼0.050％, La: 0∼0.050％ 및 Ce: 0∼0.050％로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종을 함유해도 된다. 이하, 이들의 임의 선택 원소에 대하여 상세하게 설명한다.
(Cr: 0∼3.000％)
Cr은, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 또한, Cr은, ?칭성을 향상시키는 원소이기도 하다. Cr 함유량은 0％여도 되지만, 이들 효과를 충분히 얻기 위해서는, Cr 함유량은 0.001％ 이상인 것이 바람직하다. Cr 함유량은 0.005％ 이상, 0.010％ 이상 또는 0.100％ 이상이어도 된다. 한편, Cr을 과도하게 함유하면, 산세성, 용접성 및/또는 열간 가공성 등이 열화되는 경우가 있다. 이 때문에, Cr 함유량은 3.000％ 이하인 것이 바람직하다. Cr 함유량은 2.500％ 이하, 2.000％ 이하 또는 1.500％ 이하여도 된다.
(Mo: 0∼1.000％)
Mo은, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 또한, Mo은, ?칭성을 향상시키는 원소이기도 하다. Mo 함유량은 0％여도 되지만, 이들 효과를 충분히 얻기 위해서는, Mo 함유량은 0.001％ 이상인 것이 바람직하다. Mo 함유량은 0.005％ 이상, 0.010％ 이상 또는 0.100％ 이상이어도 된다. 한편, Mo을 과도하게 함유하면, 산세성, 용접성 및/또는 열간 가공성 등이 열화되는 경우가 있다. 이 때문에, Mo 함유량은 1.000％ 이하인 것이 바람직하다. Mo 함유량은 0.800％ 이하, 0.600％ 이하 또는 0.400％ 이하여도 된다.
(B: 0∼0.0100％)
B는, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 또한, B는, ?칭성을 향상시키는 원소이기도 하다. B 함유량은 0％여도 되지만, 이들 효과를 충분히 얻기 위해서는, B 함유량은 0.0001％ 이상인 것이 바람직하다. B 함유량은 0.0010％ 이상, 0.0020％ 이상 또는 0.0030％ 이상이어도 된다. 한편, B를 과도하게 함유하면, 산세성, 용접성 및/또는 열간 가공성 등이 열화되는 경우가 있다. 이 때문에, B 함유량은 0.0100％ 이하인 것이 바람직하다. B 함유량은 0.0080％ 이하, 0.0060％ 이하 또는 0.0050％ 이하여도 된다.
(Ti: 0∼0.500％, Nb: 0∼0.500％ 및 V: 0∼0.500％)
Ti, Nb 및 V은, 강화 원소이고, 탄화물의 형성에 의해 강도를 향상시킨다. 또한, Ti, Nb 및 V은, 피닝 효과에 의한 세립화에 기여하는 원소이고, 고용 상태로 존재함으로써 Fe의 확산 속도를 저하시키는 원소이기도 하다. Ti, Nb 및 V 함유량은 0％여도 되지만, 이들 효과를 충분히 얻기 위해서는, Ti, Nb 및 V 함유량은 0.001％ 이상인 것이 바람직하다. Ti, Nb 및 V 함유량은 0.005％ 이상, 0.010％ 이상 또는 0.100％ 이상이어도 된다. 한편, Ti, Nb 및 V을 과도하게 함유하면, 탄화물이 조대화되어 성형성 등의 특성을 열화시키는 경우가 있다. 따라서, Ti, Nb 및 V 함유량은 0.500％ 이하인 것이 바람직하다. Ti, Nb 및 V 함유량은 0.400％ 이하, 0.300％ 이하 또는 0.200％ 이하여도 된다.
(Cu: 0∼0.500％ 및 Ni: 0∼0.500％)
Cu 및 Ni은, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Cu 및 Ni 함유량은 0％여도 되지만, 이러한 효과를 충분히 얻기 위해서는, Cu 및 Ni 함유량은 0.001％ 이상인 것이 바람직하다. Cu 및 Ni 함유량은 0.005％ 이상, 0.010％ 이상 또는 0.100％ 이상이어도 된다. 한편, Cu 및 Ni을 과도하게 함유하면, 산세성, 용접성 및/또는 열간 가공성 등이 열화되는 경우가 있다. 이 때문에, Cu 및 Ni 함유량은 0.500％ 이하인 것이 바람직하다. Cu 및 Ni 함유량은 0.400％ 이하, 0.300％ 이하 또는 0.200％ 이하여도 된다.
(기타)
또한, 판 두께 중심부는, 이하의 원소를 의도적 또는 불가피하게 함유해도 되고, 그들에 의해 본 발명의 효과가 저해되는 경우는 없다. 이들 원소는, O: 0∼0.0200％, W: 0∼0.100％, Ta: 0∼0.100％, Co: 0∼0.500％, Sn: 0∼0.050％, Sb: 0∼0.050％, As: 0∼0.050％, Mg: 0∼0.0500％, Ca: 0∼0.050％, Zr: 0∼0.050％, 그리고 Y: 0∼0.050％, La: 0∼0.050％ 및 Ce: 0∼0.050％ 등의 REM(희토류 금속)이다. 이들 원소의 함유량은 각각 0.0001％ 이상 또는 0.001％ 이상이어도 된다.
본 발명의 실시 형태에 관한 판 두께 중심부에 있어서, 상기한 원소 이외의 잔부는, Fe 및 불순물로 이루어진다. 불순물이란, 강판 또는 그 판 두께 중심부를 공업적으로 제조할 때, 광석이나 스크랩 등과 같은 원료를 비롯하여, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분 등이다.
(제1 표층부 및 제2 표층부의 바람직한 화학 조성)
본 발명의 실시 형태에 있어서는, 제1 표층부 및 제2 표층부는, 판 두께 중심부와는 다른 평균 비커스 경도를 갖고, 앞서 설명한 제1 표층부측의 경도 적산값과 제2 표층부측의 경도 적산값의 관계를 만족시키는 것이면 되고, 그 때문에 제1 표층부 및 제2 표층부의 화학 조성은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 일반적으로는, 제1 표층부 및 제2 표층부의 화학 조성은, 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 낮은 평균 비커스 경도를 갖는 경우(실시 형태 1)와, 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 높은 평균 비커스 경도를 갖는 경우(실시 형태 2)에, 강판 강도에 관련되는 특정한 합금 원소의 함유량이 변화될 수 있다. 그래서, 이하에는, 특히 실시 형태 1 및 2의 경우를 고려하여, 제1 표층부 및 제2 표층부의 바람직한 화학 조성에 대하여 설명한다.
(실시 형태 1: 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 낮은 평균 비커스 경도를 갖는 경우)
(제1 표층부 및 제2 표층부의 C 함유량이 판 두께 중심부의 C 함유량의 0.9배 이하)
C는, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 따라서, 실시 형태 1에서는, 제1 및 제2 표층부의 C 함유량은 판 두께 중심부의 C 함유량의 0.9배 이하인 것이 바람직하고, 0.7배 이하, 0.5배 이하, 0.3배 이하 또는 0.1배 이하여도 된다. 제1 및 제2 표층부의 C 함유량이 판 두께 중심부의 C 함유량의 0.9배인 경우, 판 두께 중심부의 바람직한 화학 조성에 있어서의 C 함유량의 상한이 0.800％ 이하이기 때문에, 제1 및 제2 표층부의 C 함유량의 상한은 0.720％ 이하로 된다. 제1 및 제2 표층부의 C 함유량은 0.500％ 이하, 0.300％ 이하, 0.100％ 이하 또는 0.010％ 이하여도 된다. 하한은 특별히 규정하지 않지만, 일반적으로는 C 함유량은 0.001％ 이상이고, 0.005％ 이상이어도 된다.
(제1 표층부 및 제2 표층부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합이 판 두께 중심부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합의 0.9배 이하)
마찬가지로, Mn, Cr 및 Mo은, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 따라서, 실시 형태 1에서는, 제1 및 제2 표층부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합은 판 두께 중심부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합의 0.9배 이하인 것이 바람직하고, 0.7배 이하, 0.5배 이하 또는 0.3배 이하여도 된다. 각 원소의 하한은 특별히 규정하지 않지만, 일반적으로는 Mn 함유량은 0.005％ 이상, Cr 및 Mo 함유량은 각각 0.0005％ 이상이고, 0.001％ 이상이어도 된다.
(제1 표층부 및 제2 표층부의 B 함유량이 판 두께 중심부의 B 함유량의 총합의 0.9배 이하)
마찬가지로, B는, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 따라서, 실시 형태 1에서는, 제1 및 제2 표층부의 B 함유량은 판 두께 중심부의 B 함유량의 0.9배 이하인 것이 바람직하고, 0.7배 이하, 0.5배 이하 또는 0.3배 이하여도 된다. 하한은 특별히 규정하지 않지만, 일반적으로는 B 함유량은 0.0001％ 이상이고, 0.0003％ 이상이어도 된다.
(제1 표층부 및 제2 표층부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합이 판 두께 중심부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합의 0.9배 이하)
마찬가지로, Cu 및 Ni은, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 따라서, 실시 형태 1에서는, 제1 및 제2 표층부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합은 판 두께 중심부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합의 0.9배 이하인 것이 바람직하고, 0.7배 이하, 0.5배 이하 또는 0.3배 이하여도 된다. 각 원소의 하한은 특별히 규정하지 않지만, 일반적으로는 Cu 및 Ni 함유량은 각각 0.0005％ 이상이고, 0.001％ 이상이어도 된다.
실시 형태 1에서는, 제1 표층부 및 제2 표층부의 화학 조성은, 제1 표층부 및 제2 표층부의 C 함유량, Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합, B 함유량, 그리고/또는 Cu 및 Ni 함유량의 총합을 판 두께 중심부의 대응하는 원소의 함유량에 대하여 규정함으로써 충분하다. 따라서, 기타의 원소의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 판 두께 중심부의 경우와 마찬가지의 함유량이어도 된다. 따라서, 제1 표층부 및 제2 표층부의 바람직한 화학 조성의 일례는 하기와 같다.
제1 표층부 및 제2 표층부는, 각각 독립적으로, 질량％로,
C: 0.720％ 이하,
Si: 0.01∼3.00％,
Mn: 10.00％ 이하, 또는 0.01∼10.00％,
Al: 0∼0.500％, 또는 0.001∼0.500％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.050％ 이하,
N: 0.0100％ 이하,
Cr: 0∼3.000％,
Mo: 0∼1.000％,
B: 0∼0.0100％,
Ti: 0∼0.500％,
Nb: 0∼0.500％,
V: 0∼0.500％,
Cu: 0∼0.500％,
Ni: 0∼0.500％,
O: 0∼0.0200％,
W: 0∼0.100％,
Ta: 0∼0.100％,
Co: 0∼0.500％,
Sn: 0∼0.050％,
Sb: 0∼0.050％,
As: 0∼0.050％,
Mg: 0∼0.0500％,
Ca: 0∼0.050％,
Y: 0∼0.050％,
Zr: 0∼0.050％,
La: 0∼0.050％,
Ce: 0∼0.050％, 그리고
잔부: Fe 및 불순물
로 이루어지고, 제1 표층부 및 제2 표층부의 C 함유량이 판 두께 중심부의 C 함유량의 0.9배 이하인 화학 조성을 갖는다. 또한, 제1 표층부 및 제2 표층부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합은 판 두께 중심부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합의 0.9배 이하이거나, 제1 표층부 및 제2 표층부의 B 함유량은 판 두께 중심부의 B 함유량의 총합의 0.9배 이하이거나, 및/또는 제1 표층부 및 제2 표층부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합은 판 두께 중심부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합의 0.9배 이하여도 된다.
(실시 형태 2: 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 높은 평균 비커스 경도를 갖는 경우)
(제1 표층부 및 제2 표층부의 C 함유량이 판 두께 중심부의 C 함유량의 1.1배 이상)
C는, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 따라서, 실시 형태 2에서는, 제1 및 제2 표층부의 C 함유량은 판 두께 중심부의 C 함유량의 1.1배 이상인 것이 바람직하고, 1.2배 이상, 1.3배 이상, 1.5배 이상 또는 1.8배 이상이어도 된다. 제1 및 제2 표층부의 C 함유량이 판 두께 중심부의 C 함유량의 1.1배인 경우, 판 두께 중심부의 바람직한 화학 조성에 있어서의 C 함유량의 하한이 0.050％ 이상이기 때문에, 제1 및 제2 표층부의 C 함유량의 하한은 0.055％ 이상으로 된다. 제1 및 제2 표층부의 C 함유량은 0.300％ 이상, 0.500％ 이상 또는 0.880％ 이상이어도 된다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 C 함유량은 1.000％ 이하이다.
(제1 표층부 및 제2 표층부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합이 판 두께 중심부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합의 1.1배 이상)
마찬가지로, Mn, Cr 및 Mo은, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 따라서, 실시 형태 2에서는, 제1 및 제2 표층부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합은 판 두께 중심부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합의 1.1배 이상인 것이 바람직하고, 1.2배 이상, 1.3배 이상 또는 1.5배 이상이어도 된다. 각 원소의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 Mn 함유량은 11.00％ 이하, Cr 함유량은 3.500％ 이하, Mo 함유량은 1.500％ 이하이다.
(제1 표층부 및 제2 표층부의 B 함유량이 판 두께 중심부의 B 함유량의 총합의 1.1배 이상)
마찬가지로, B는, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 따라서, 실시 형태 2에서는, 제1 및 제2 표층부의 B 함유량은 판 두께 중심부의 B 함유량의 1.1배 이상인 것이 바람직하고, 1.2배 이상, 1.3배 이상 또는 1.5배 이상이어도 된다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 B 함유량은 0.0110％ 이하이다.
(제1 표층부 및 제2 표층부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합이 판 두께 중심부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합의 1.1배 이상)
마찬가지로, Cu 및 Ni은, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 따라서, 실시 형태 2에서는, 제1 및 제2 표층부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합은 판 두께 중심부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합의 1.1배 이상인 것이 바람직하고, 1.2배 이상, 1.3배 이상 또는 1.5배 이상이어도 된다. 각 원소의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 Cu 및 Ni 함유량은 각각 1.000％ 이하이고, 0.700％ 이하여도 된다.
실시 형태 2에서는, 제1 표층부 및 제2 표층부의 화학 조성은, 제1 표층부 및 제2 표층부의 C 함유량, Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합, B 함유량, 그리고/또는 Cu 및 Ni 함유량의 총합을 판 두께 중심부의 대응하는 원소의 함유량에 대하여 규정함으로써 충분하다. 따라서, 기타의 원소 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 판 두께 중심부의 경우와 동일하다. 따라서, 제1 표층부 및 제2 표층부의 바람직한 화학 조성의 일례는 하기와 같다.
제1 표층부 및 제2 표층부는, 각각 독립적으로, 질량％로,
C: 0.055∼1.000％,
Si: 0.01∼3.00％,
Mn: 0.01∼11.00％,
Al: 0∼0.500％, 또는 0.001∼0.500％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.050％ 이하,
N: 0.0100％ 이하,
Cr: 0∼3.500％,
Mo: 0∼1.500％,
B: 0∼0.0110％,
Ti: 0∼0.500％,
Nb: 0∼0.500％,
V: 0∼0.500％,
Cu: 0∼1.000％,
Ni: 0∼1.000％,
O: 0∼0.0200％,
W: 0∼0.100％,
Ta: 0∼0.100％,
Co: 0∼0.500％,
Sn: 0∼0.050％,
Sb: 0∼0.050％,
As: 0∼0.050％,
Mg: 0∼0.0500％,
Ca: 0∼0.050％,
Y: 0∼0.050％,
Zr: 0∼0.050％,
La: 0∼0.050％,
Ce: 0∼0.050％, 그리고
잔부: Fe 및 불순물
로 이루어지고, 제1 표층부 및 제2 표층부의 C 함유량이 판 두께 중심부의 C 함유량의 1.1배 이상인 화학 조성을 갖는다. 또한, 제1 표층부 및 제2 표층부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합은 판 두께 중심부의 Mn, Cr 및 Mo 함유량의 총합의 1.1배 이상이거나, 제1 표층부 및 제2 표층부의 B 함유량은 판 두께 중심부의 B 함유량의 총합의 1.1배 이하이거나, 및/또는 제1 표층부 및 제2 표층부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합은 판 두께 중심부의 Cu 및 Ni 함유량의 총합의 1.1배 이상이어도 된다.
실시 형태 1 및 2의 양쪽의 경우에 있어서, 불순물이란, 강판 또는 그의 제1 및 제2 표층부를 공업적으로 제조할 때, 광석이나 스크랩 등과 같은 원료를 비롯하여, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분 등이다.
상기한 예에서는, 제1 표층부와 제2 표층부의 양쪽이 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 낮은 평균 비커스 경도를 갖는 경우(실시 형태 1) 또는 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 높은 평균 비커스 경도를 갖는 경우(실시 형태 2)에 대하여 설명했지만, 예를 들어 제1 표층부가 실시 형태 2에 대응하는 화학 조성을 갖고, 제2 표층부가 실시 형태 1에 대응하는 화학 조성을 갖고 있어도 된다.
(인장 강도)
본 발명의 실시 형태에 관한 강판은, 임의의 적절한 인장 강도를 가질 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 980㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 것이 바람직하다. 고강도 강은 수소 취화에 대하여 특히 민감한 것이 일반적으로 알려져 있다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 관한 강판이 980㎫ 이상의 높은 인장 강도를 갖는 경우에는, 동일한 인장 강도를 갖는 종래의 강판을 전단 가공한 경우와 비교하여, 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력의 저감 효과가 현저하고, 따라서 내수소 취화성의 향상이 특히 현저한 것으로 된다. 또한, 고강도 강판을 전단 가공한 경우에는, 비교적 낮은 인장 강도를 갖는 강판의 경우와 비교하여, 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력은 일반적으로 커진다. 그러나, 본 발명의 실시 형태에 관한 강판은, 980㎫을 크게 초과하는 인장 강도를 갖는 경우라도, 전단 가공 시에 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 충분히 저감하는 것이 가능하다. 예를 들어, 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 강판의 인장 강도는 1080㎫ 이상, 1180㎫ 이상, 1250㎫ 이상, 1300㎫ 이상, 또는 1470㎫ 이상이어도 된다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 강판의 인장 강도는 2500㎫ 이하, 2200㎫ 이하 또는 2000㎫ 이하여도 된다. 인장 강도는, 강판의 압연 방향에 직각인 방향으로부터 JIS 5호 인장 시험편을 채취하여, JIS Z2241(2011)에 준거하여 인장 시험을 행함으로써 측정된다.
(판 두께)
본 발명의 실시 형태에 관한 강판은, 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 6.0㎜ 이하, 더 구체적으로는 0.5∼6.0㎜의 판 두께를 갖는다. 강판의 판 두께를 6.0㎜ 이하 등의 전단 가공에 의해 적합한 판 두께로 함으로써, 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력의 저감 효과를 더 현저한 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 판 두께는 1.0㎜ 이상, 1.2㎜ 이상 혹은 2.0㎜ 이상이어도 되고, 및/또는 5.5㎜ 이하, 5.0㎜ 이하, 4.5㎜ 이하, 4.0㎜ 이하 혹은 3.0㎜ 이하여도 된다.
(도금)
본 발명의 실시 형태에 관한 강판의 제1 표층부 및 제2 표층부의 적어도 한쪽의 표면에 내식성의 향상 등을 목적으로 하여, 도금층을 형성해도 된다. 도금층은, 전기 도금층 및 용융 도금층의 어느 것이어도 된다. 전기 도금층은, 예를 들어 전기 아연 도금층, 전기 Zn-Ni 합금 도금층 등을 포함한다. 용융 도금층은, 예를 들어 용융 아연 도금층, 합금화 용융 아연 도금층, 용융 알루미늄 도금층, 용융 Zn-Al 합금 도금층, 용융 Zn-Al-Mg 합금 도금층, 용융 Zn-Al-Mg-Si 합금 도금층 등을 포함한다. 도금층의 부착량은, 특별히 제한되지 않고 일반적인 부착량이어도 된다.
<강판의 제조 방법>
본 발명의 실시 형태에 관한 강판은, 당업자에게 공지된 임의의 적절한 방법에 의해 제조하는 것이 가능하다. 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 본 발명의 실시 형태에 관한 강판은, 클래드법을 이용하여 제조할 수 있다. 이 경우, 강판의 제조 방법은, 판 두께 중심부를 구성하는 모재 강재의 양측에 제1 표층부 및 제2 표층부를 구성하는 2개의 표층용 강재를 적층하여 복층 강재를 형성하는 적층 공정, 얻어진 복층 강재를 열간 압연하는 열간 압연 공정 및 열간 압연된 복층 강재를 냉각하는 냉각 공정, 필요에 따라 권취 공정, 냉간 압연 공정, 어닐링 공정, 도금 공정 등을 더 포함하고 있어도 된다.
적층 공정에서는, 예를 들어 앞에서 설명한 화학 조성을 갖는 판 두께 중심부를 구성하는 모재 강재이며, 그 표면을 탈지한 모재 강재의 양측에, 마찬가지로 앞에서 설명한 화학 조성을 갖는 제1 표층부 및 제2 표층부를 구성하는 2개의 표층용 강재를 적층하고, 아크 용접 등으로 접합함으로써 복층 강재를 형성할 수 있다. 이때, 2개의 표층용 강재 사이에서 화학 조성의 일부의 원소의 함유량(예를 들어, 특히 강판 강도에 관련되는 C, Mn, Cr, Mo, B, Cu 및 Ni 등의 적어도 일종의 원소 함유량)을 변경하여, 최종적으로 얻어지는 강판의 제1 표층부측의 경도 적산값이 제2 표층부측의 경도 적산값의 1.05배 이상이 되도록 해도 된다. 그 대신에 또는 그에 더하여, 2개의 표층용 강재의 두께를 변경하는 것, 구체적으로는 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 낮은 평균 비커스 경도를 갖는 경우에, 제1 표층부를 구성하는 표층용 강재를 제2 표층부를 구성하는 표층용 강재보다도 얇게 함으로써, 마찬가지로 최종적으로 얻어지는 강판의 제1 표층부측의 경도 적산값이 제2 표층부측의 경도 적산값의 1.05배 이상이 되도록 해도 된다.
열간 압연 공정에서는, 먼저 복층 강재가 일반적으로 1100∼1350℃의 온도로 가열되고, 이어서 열간 압연의 완료 온도가 800℃ 이상이 되는 조건 하에서 열간 압연이 행해진다. 열간 압연의 완료 온도가 너무 낮으면, 압연 반력이 높아져, 원하는 판 두께를 안정적으로 얻는 것이 곤란해지기 때문이다. 그밖에, 각 공정의 구체적인 조건에 대해서는, 특별히 한정되지 않고, 강종, 강판의 용도 및 원하는 특성 등에 따라 적절한 조건을 적절히 선택하면 된다. 예를 들어, 모재 강재에 저온 변태 조직을 생성시켜 고강도 강판을 얻기 위해, 권취 공정에 있어서의 권취 온도를 비교적 저온, 더 구체적으로는 600℃ 이하, 특히 400℃ 이하로 해도 된다.
본 발명의 실시 형태에 관한 강판은, 상기한 바와 같이, 전단 가공 시에 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력의 저감 효과가 우수하고, 그 때문에 전단 가공에 있어서 적용되는(즉, 전단 가공용 강철판으로서 사용되는) 데 적합하다. 전단 가공에서는, 일반적으로는 펀치측에 강판의 제1 표층부 그리고 다이측에 강판의 제2 표층부를 배치하여 절단을 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 펀치측의 제1 표층부로부터 균열이 진전되어 목적물인 가공재의 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감할 수 있고, 결과적으로 당해 가공재에 있어서의 전단 단부면의 내수소 취화성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 한편, 다이측에 강판의 제1 표층부 그리고 펀치측에 강판의 제2 표층부를 배치하여 전단 가공을 행한 경우에는, 다이측의 제1 표층부로부터 균열이 진전되어 스크랩의 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감하게 된다. 따라서, 이러한 경우에는, 얻어진 스크랩을 어떠한 제품에 이용하는 것도 가능하다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니다.
실시예
본예에서는, 먼저, 표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 판 두께 20㎜의 연속 주조 슬래브(모재 강재)의 표면을 탈지하고, 이어서 그 양측에 표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 소정 두께의 표층용 강재를 적층하고, 아크 용접으로 접합함으로써 복층 강재를 얻었다. 이어서, 이 복층 강재를 1100∼1350℃의 범위 내의 소정의 온도로 가열하고, 열간 압연의 완료 온도가 800℃ 이상이 되는 조건 하에서 열간 압연을 실시하고, 600℃ 이하의 온도에서 권취하여, 판 두께 2.4㎜의 열연 강판을 얻었다. 이어서, 당해 열연 강판을 산세하고, 이어서 표 2에 나타내는 판 두께가 되도록 냉간 압연을 실시하고, 마지막으로 600℃ 이상의 적절한 온도에서 소정의 시간 유지함으로써 어닐링하여, 냉연 강판을 얻었다. 얻어진 냉연 강판으로부터 채취한 시료에 대하여, 판 두께 중심부, 제1 표층부 및 제2 표층부에 상당하는 부분(각각 판 두께 1/2 위치, 한쪽의 표면으로부터 판 두께의 2％ 위치 및 다른 쪽의 표면으로부터 판 두께의 2％ 위치)의 화학 조성을 분석한바, 각각 표 1에 나타내는 모재 강재, 그리고 제1 및 제2 표층용 강재의 화학 조성과 거의 변화가 없었다.
[표 1-1]
Figure pct00003
[표 1-2]
Figure pct00004
얻어진 냉연 강판의 특성은 이하의 방법에 의해 측정 및 평가했다.
[제1 표층부 및 제2 표층부의 두께]
제1 표층부와 제2 표층부의 두께는 광학 현미경에 의해 결정했다. 측정 대상으로 하는 샘플을 직경 30㎜의 원통 형상의 에폭시 수지 중에 매립하고, #80∼1000의 연마지를 사용하여 습식 연마에 의해 조연마를 행하고, 이어서 3㎛ 및 1㎛의 평균 입경을 갖는 다이아몬드 지립을 사용하여 경면 형상으로 마무리 연마를 행하였다. 1㎛의 평균 입경을 갖는 다이아몬드 지립을 사용한 연마는 1N∼10N의 하중을 가하고, 30∼120mpm의 속도로 회전하는 연마대 상에서 30∼600초 유지하는 조건에서 실시했다. 당해 연마에 있어서 판 두께 중심부와 표층부의 경계에 발생하는 단차를 광학 현미경으로 관찰함으로써, 판 두께 중심부와 표층부의 경계를 결정하고, 제1 표층부 및 제2 표층부의 두께(％, 판 두께에 차지하는 비율)를 결정했다.
[판 두께 1/2 위치, 제1 표층부 및 제2 표층부의 평균 비커스 경도]
상기와 같이 하여 획정된 제1 표층부 및 제2 표층부 내에서 랜덤하게 10점의 비커스 경도를 압입 하중 100g중으로 측정하고, 그들의 평균값을 산출함으로써 제1 표층부 및 제2 표층부의 평균 비커스 경도를 결정했다. 마찬가지로 판 두께 1/2 위치에서 판 두께에 수직인 방향이고 또한 압연 방향에 평행한 선 위에 압입 하중 100g중으로 합계 5점의 비커스 경도를 측정하고, 그들의 평균값을 산출함으로써 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도를 결정했다.
[제1 경도 적산값 및 제2 경도 적산값]
먼저, 강판의 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께 방향으로 15㎛ 위치를 측정 개시점으로 하고, 판 두께 방향으로 50㎛의 간격으로, 그 판 두께 방향 위치에서의 비커스 경도를 압입 하중 100g중으로 측정하고, 이어서 그 위치로부터 판 두께에 수직인 방향이고 또한 압연 방향에 평행한 선 위에 마찬가지로 압입 하중 100g중으로 합계 5점의 비커스 경도를 측정하고, 그들의 평균값을 그 판 두께 방향 위치에서의 평균 비커스 경도로 한다. 판 두께 방향 및 압연 방향으로 배열되는 각 측정점의 간격은 압흔의 4배 이상의 거리로 했다. 각 측정점의 간격을 압흔의 4배 이상의 거리로 하면서 표면으로부터 판 두께 방향으로 직선적으로 타각하는 것이 어려운 경우에는, 각 측정점의 간격을 압흔의 4배 이상의 거리로 하면서 표면으로부터 판 두께 방향으로 지그재그로 타각했다. 상기와 같이 하여 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지 측정하여 얻어진 각 판 두께 방향 위치에 있어서의 평균 비커스 경도와 측정 간격을 승산한 것을 합계함으로써 제1 경도 적산값(Hv×㎜)을 결정했다. 마찬가지로, 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지 측정하여 얻어진 각 판 두께 방향 위치에 있어서의 평균 비커스 경도와 측정 간격을 승산한 것을 합계함으로써 제2 경도 적산값(Hv×㎜)을 결정했다.
[비 P(Hhigh/Hlow)와 식 1의 관계]
앞서 설명한 제1 경도 적산값과 제2 경도 적산값을 결정하는 과정에서, 제1 표층부측 및 제2 표층부측의 판 두께의 30％까지의 각 판 두께 방향 위치에서의 경도 적산값의 비 P(Hhigh/Hlow)를 산출하고, 산출된 각 적산값의 비를 플롯한 곡선을 하기 식 1의 곡선과 대비함으로써 당해 비 P가 상기 식 1을 충족시키는지 여부를 판별하여, 식 1을 충족시키는 경우를 OK, 식 1을 충족시키지 않는 경우를 NG라고 판정했다.
Figure pct00005
여기서, 0 <X≤30이다.
[인장 강도]
인장 강도는, 냉연 강판의 압연 방향에 직각인 방향으로부터 JIS 5호 인장 시험편을 채취하고, JIS Z2241(2011)에 준거하여 인장 시험을 행함으로써 측정했다.
[인장 잔류 응력]
냉연 강판을 전단 가공하여, 냉연 강판의 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 측정했다. 구체적으로는, 펀치측에 냉연 강판의 제1 표층부 그리고 다이측에 냉연 강판의 제2 표층부를 배치하여, 펀치와 다이를 상대적으로 이동시킴으로써 냉연 강판을 펀치로 펀칭하고, 다이 상에 전단 단부면을 갖는 가공재를 얻었다. 이어서, 당해 가공재의 판 두께 방향의 중심 위치(파단면에 대응)에 있어서, 스폿 직경 φ500㎛로 X선에 의한 잔류 응력 측정을 실시했다(판 폭 방향으로 상이한 3군데). 잔류 응력의 측정 방향은, 판 두께 방향, 판 폭 방향, 판 두께로부터 45도 방향의 3방향으로 하고, 잔류 응력의 산출에는 sin2ψ법을 사용했다. 단부면 법선 방향의 잔류 응력을 제로라고 가정하고, 산출한 3방향의 잔류 응력으로부터 최대 주응력을 산출했다. 3군데에서 산출한 최대 주응력의 값을 평균함으로써 각 가공재의 인장 잔류 응력을 결정했다. 인장 잔류 응력과 인장 강도의 비(인장 잔류 응력/인장 강도)가 0.90 이하인 경우를, 전단 가공 시에 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 저감 가능한 강판으로서 평가했다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00006
표 2에 있어서 동일한 강종을 사용하고 있음에도, 평균 비커스 경도(Hv)의 값이 다른 것이 있지만(예를 들어, 강종 a를 사용한 발명예 1의 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도가 461Hv인 것에 비해, 동일한 강종을 사용한 발명예 2의 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도는 451Hv임), 이들은 제조 오차 및/또는 측정 오차에 기인하는 것이다. 비교예 3, 5, 8, 12, 14 및 17에서는, 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제1 경도 적산값이 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제2 경도 적산값의 1.05배 미만이었기 때문에, 펀치측의 제1 표층부로부터 우선적으로 균열을 진전시킬 수 없었다. 그 결과로서, 가공재의 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 충분히 저감할 수 없었다.
이와는 대조적으로, 발명예 1, 2, 4, 6, 7, 9 내지 11, 13, 15, 16 및 18에서는, 제1 경도 적산값이 제2 경도 적산값의 1.05배 이상이 되도록 제어함으로써, 펀치측의 제1 표층부로부터 우선적으로 균열을 진전시킬 수 있어, 결과적으로 가공재의 전단 단부면에 발생하는 인장 잔류 응력을 현저하게 저감할 수 있었다.
1: 전단 단부면
1a: 새깅
1b: 파단면
1bx: 제1 부분
1by: 제2 부분
1c: 버
1dx: 제1 균열
1dy: 제2 균열
1e: 전단면
5: 강판
10: 가공재
10a: 제1 면
10b: 제2 면
11: 강판의 일부
12: 강판의 타부
15: 스크랩
21: 제1 날
22: 제2 날

Claims (9)

  1. 판 두께 중심부와, 해당 판 두께 중심부의 양측에 각각 배치된 제1 표층부 및 제2 표층부를 포함하고,
    상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 각각 독립적으로 10㎛ 초과로부터 판 두께의 30％ 이하의 두께를 갖고,
    상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도와는 다른 평균 비커스 경도를 갖고,
    상기 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제1 경도 적산값이, 상기 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 30％까지의 영역에 있어서의 제2 경도 적산값의 1.05배 이상인, 강판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 X％까지의 영역에 있어서의 경도 적산값 Hhigh와 상기 제2 표층부측의 표면으로부터 판 두께의 X％까지의 영역에 있어서의 경도 적산값 Hlow의 비 P(Hhigh/Hlow)가 하기 식 1을 충족시키는, 강판.
    Figure pct00007

    여기서, 0 <X≤30이다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 경도 적산값이 상기 제2 경도 적산값의 1.20배 이상인, 강판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 낮은 평균 비커스 경도를 갖는, 강판.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 표층부 및 제2 표층부가 판 두께 1/2 위치의 평균 비커스 경도보다도 높은 평균 비커스 경도를 갖는, 강판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 인장 강도가 980㎫ 이상인, 강판.
  7. 제6항에 있어서, 인장 강도가 1470㎫ 이상인, 강판.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판 두께 중심부가, 질량％로,
    C: 0.050∼0.800％,
    Si: 0.01∼3.00％,
    Mn: 0.01∼10.00％,
    Al: 0.001∼0.500％,
    P: 0.100％ 이하,
    S: 0.050％ 이하,
    N: 0.0100％ 이하,
    Cr: 0∼3.000％,
    Mo: 0∼1.000％,
    B: 0∼0.0100％,
    Ti: 0∼0.500％,
    Nb: 0∼0.500％,
    V: 0∼0.500％,
    Cu: 0∼0.500％,
    Ni: 0∼0.500％,
    O: 0∼0.0200％,
    W: 0∼0.100％,
    Ta: 0∼0.100％,
    Co: 0∼0.500％,
    Sn: 0∼0.050％,
    Sb: 0∼0.050％,
    As: 0∼0.050％,
    Mg: 0∼0.0500％,
    Ca: 0∼0.050％,
    Y: 0∼0.050％,
    Zr: 0∼0.050％,
    La: 0∼0.050％,
    Ce: 0∼0.050％, 그리고
    잔부: Fe 및 불순물
    로 이루어지는 화학 조성을 갖는, 강판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
    Cr: 0.001∼3.000％,
    Mo: 0.001∼1.000％,
    B: 0.0001∼0.0100％,
    Ti: 0.001∼0.500％,
    Nb: 0.001∼0.500％,
    V: 0.001∼0.500％,
    Cu: 0.001∼0.500％,
    Ni: 0.001∼0.500％,
    O: 0.0001∼0.0200％,
    W: 0.001∼0.100％,
    Ta: 0.001∼0.100％,
    Co: 0.001∼0.500％,
    Sn: 0.001∼0.050％,
    Sb: 0.001∼0.050％,
    As: 0.001∼0.050％,
    Mg: 0.0001∼0.0500％,
    Ca: 0.001∼0.050％,
    Y: 0.001∼0.050％,
    Zr: 0.001∼0.050％,
    La: 0.001∼0.050％ 및
    Ce: 0.001∼0.050％
    로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종을 함유하는, 강판.
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