KR20230038544A

KR20230038544A - 강판 및 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230038544A
Application number: KR1020237005054A
Authority: KR
Inventors: 미츠루 요시다; 츠요시 야마자키
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2021-08-05
Publication date: 2023-03-20
Also published as: JP7498407B2; EP4223892A4; EP4223892A1; JPWO2022070608A1; WO2022070608A1; CN116018418A; MX2023002383A; US20230295761A1

Abstract

이 강판은, 소정의 화학 조성을 갖고, 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치에서, GAM_0.5-1.7의 면적 분율이 50％ 이상 100％ 이하이며, GAM_>1.7의 면적 분율이 0％ 이상 20％ 이하이며, GAM_≤0.5의 면적 분율이 0％ 이상 50％ 미만이고, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 0％ 이상 4％ 미만이고, 상기 잔류 오스테나이트, 프레시 마르텐사이트, 시멘타이트 및 펄라이트의 합계 면적 분율이 0％ 이상 10％ 이하이며, 평균 결정 입경이 15.0㎛ 이하이며, 평균 전위 밀도가 1.0×10¹⁴/㎡ 이상 4.0×10¹⁵/㎡ 이하이며, 판 두께 중심부의, {211}<011> 및 {332}<113>의 극밀도의 합계가 12.0 이하이며, 인장 강도가 980㎫ 이상이다.

Description

강판 및 강판의 제조 방법

본 발명은, 강판 및 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명은 자동차용, 가전용, 기계 구조용, 건축용 등의 용도에 사용되는 소재로서 적합한, 가공성이 우수한 강판 및 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2020년 09월 30일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2020-164941호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

자동차를 비롯한 수송용 기계나 각종 산업 기계의 구조 부재 등의 소재로서 제공되는 강판에는, 강도, 연신율이나 구멍 확장성 등의 가공성, 저온 인성, 또한 그들 특성의 균일성 등 다양한 특성이 요구된다.

예를 들어 자동차의 서스펜션 부품에 적용되는 강판에서는, 벌징 가공이나 구멍 확장 가공이 복합된 성형이 다용되므로, 우수한 연성, 특히 벌징 가공성에 필요한 균일 연신율 및 구멍 확장성이 요구된다. 이러한 재료 특성과 고강도를 고차원적으로 밸런스 좋게 구비하는 것이, 상기와 같은 부재에 대하여 사용되는 강판에 요구된다.

또한, 부품으로서 자동차에 설치된 후에는, 충돌 등에 의한 충격을 받아도 파괴되기 어려운 특성(내충격 특성)을 가질 필요가 있다. 특히, 사용 온도가 낮은 한랭지에서는, 부재가 취화되기 쉬워지므로, 부품의 내충격성 확보를 위해서는, 강판의 저온 인성을 향상시킬 필요성이 있다. 즉, 상기 부재의 부품에 사용되는 박강판에는, 우수한 가공성뿐만 아니라, 내충격 특성의 확보를 위해, 저온 인성이 매우 중요한 특성으로서 요구된다. 저온 인성이란, vTrs(샤르피 파면 천이 온도) 등으로 규정되는 특성이다.

우수한 연성을 얻어지는 강판으로서, 연질인 페라이트상과 경질인 마르텐사이트상의 복합 조직으로 구성되는 Dual Phase 강판(이하 DP강)이 알려져 있다. 그러나, DP강은 연성이 우수한 한편, 현저하게 경도가 다른 페라이트상과 마르텐사이트상의 계면으로부터 보이드가 발생하여 균열이 발생하므로, 구멍 확장성이 떨어지는 경우가 있었다.

특허문헌 1에서는, 면적률로, 베이니틱 페라이트를 90％ 이상, 마르텐사이트를 5％ 이하, 베이나이트를 5％ 이하로 함으로써, 형상 동결성, 구멍 확장성, 굽힘성이 우수한, 인장 강도 980㎫ 이상의 고강도 열연 강판이 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 베이니틱 페라이트를 주체로 하고 있으므로, 충분한 연신율이 얻어지지 않는 경우가 있다.

특허문헌 2에서는, 면적률로 90％ 이상의 베이나이트를 주상으로 하고, 잔부를 마르텐사이트, 오스테나이트, 페라이트로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 조직으로 하고, 또한 조직 중에 분산하는 시멘타이트의 함유량과 평균 입경을 제어함으로써 구멍 확장성을 개선한, 인장 강도 980㎫ 이상의 고강도 열연 강판이 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 천이 비등 영역인 330 내지 470℃로 권취를 행하고 있으므로, 판면 내의 온도 변동에 기인한 특성 변동이 발생하는 경우가 있다.

특허문헌 3에서는, 페라이트 분율이 50 내지 95％이며, 마르텐사이트와 잔류 오스테나이트로 이루어지는 경질 제2상의 분율이 5 내지 50％이며, 탄화물 형성 원소의 함유량의 상호 관계나, 탄화물 형성 원소와 C 함유량의 관계를 소정의 범위로 한 후에, 석출물의 평균 입경, 석출물의 분율을 규정한, 피로 특성이 우수한 열연 강판이 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 3에 기재된 발명에서는, 연질인 페라이트를 주체로 하여, 미세 탄화물의 석출 강화에 의해 강도를 확보하고 있기 때문에, 충분한 저온 인성이 얻어지지 않는 경우가 있다.

특허문헌 4에서는, 템퍼링 마르텐사이트와 하부 베이나이트 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 체적 분율 합계가 90％ 이상이며, 템퍼링 마르텐사이트와 하부 베이나이트 중의 평균 전위 밀도를 규정한, 베이킹 경화성과 저온 인성이 우수한 인장 강도가 980㎫ 이상인 열연 강판이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 4에서는, 템퍼링 마르텐사이트와 하부 베이나이트 중의 철계 탄화물의 개수 밀도, 그리고, 템퍼링 마르텐사이트 및 하부 베이나이트의 유효 결정 입경 및 애스펙트비를 소정의 범위로 함으로써, 보다 저온 인성이 향상된다고 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 4에서는, 서스펜션 부품의 프레스 성형에 필요해지는 구멍 확장성에 대해서는 고려되어 있지 않다.

일본 특허 공개 제2008-255484호 공보 일본 특허 공개 제2014-205890호 공보 일본 특허 공개 제2009-84648호 공보 국제 공개 제2014/132968호

템퍼링 파라미터의 물리적 의미의 해석과 연속 가열ㆍ냉각 열처리 과정에의 응용, 츠치야마 토시히로, 「열처리」, 제42권, 제3호, p163 내지 168 (2002년)

상술한 바와 같이, 고강도이며, 또한, 연신율, 구멍 확장성 및 저온 인성이 우수한 강판은 제안되어 있지 않다. 본 발명은 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 고강도이며, 또한, 연신율(특히 균일 연신율), 구멍 확장성 및 저온 인성이 우수한 강판, 그리고 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 강판의 화학 조성 및 제조 조건의 최적화에 의해, 강판의 집합 조직과 마이크로 조직을 제어함으로써, 고강도이며, 또한, 균일 연신율, 구멍 확장성 및 저온 인성이 우수한 강판을 제조할 수 있는 것을 알아내었다.

본 발명의 요지는, 다음과 같다.

[1] 본 발명의 일 양태에 관한 강판은, 질량％로, C: 0.040 내지 0.180％, Si: 0.005 내지 2.00％, Mn: 1.00 내지 3.00％, Ti: 0.200％ 초과, 0.400％ 이하, sol.Al: 0.001 내지 1.000％, N: 0.0010 내지 0.0100％, P: 0.100％ 이하, S: 0.0100％ 이하, Nb: 0 내지 0.100％, V: 0 내지 0.500％, Mo: 0 내지 0.500％, Cu: 0 내지 1.00％, Ni: 0 내지 1.00％, Cr: 0 내지 2.00％, B: 0 내지 0.0030％, Ca: 0 내지 0.0100％, Mg: 0 내지 0.0100％, REM: 0 내지 0.0100％ 및 Bi: 0 내지 0.0200％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고, 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치에서, EBSD 해석에 의해 얻어지는 1개의 결정립 내의 결정 방위차의 평균을 나타내는 GAM이 0.5° 초과 1.7° 이하인 결정립인 GAM_0.5-1.7의 면적 분율이 50％ 이상 100％ 이하이며, 상기 GAM이 1.7° 초과인 결정립인 GAM_>1.7의 면적 분율이 0％ 이상 20％ 이하이며, 상기 GAM이 0.5° 이하인 결정립인 GAM_≤0.5의 면적 분율이 0％ 이상 50％ 미만이고, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 0％ 이상 4％ 미만이고, 상기 잔류 오스테나이트, 프레시 마르텐사이트, 시멘타이트 및 펄라이트의 합계 면적 분율이 0％ 이상 10％ 이하이며, 평균 결정 입경이 15.0㎛ 이하이며, 평균 전위 밀도가 1.0×10¹⁴/㎡ 이상 4.0×10¹⁵/㎡ 이하이며, 판 두께 중심부의, {211}<011> 및 {332}<113>의 극밀도의 합계가 12.0 이하이며, 인장 강도가 980㎫ 이상이다.

[2] 상기 [1]에 기재된 강판은, 상기 화학 조성이, 질량％로, Nb: 0.001 내지 0.100％, V: 0.005 내지 0.500％, Mo: 0.001 내지 0.500％, Cu: 0.02 내지 1.00％, Ni: 0.02 내지 1.00％, Cr: 0.02 내지 2.00％, B: 0.0001 내지 0.0030％, Ca: 0.0002 내지 0.0100％, Mg: 0.0002 내지 0.0100％, REM: 0.0002 내지 0.0100％ 및 Bi: 0.0001 내지 0.0200％로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 강판은, 표면에, 도금층이 형성되어 있어도 된다.

[4] 상기 [3]에 기재된 강판은, 상기 도금층이, 용융 아연 도금층이어도 된다.

[5] 상기 [3]에 기재된 강판은, 상기 도금층이, 합금화 용융 아연 도금층이어도 된다.

[6] 본 발명의 다른 양태에 관한 강판의 제조 방법은, [1]에 기재된 강판의 제조 방법이며, [1]에 기재된 상기 화학 조성을 갖는 슬래브 또는 강편을 가열하는 가열 공정과, 상기 가열 공정 후의 상기 슬래브 또는 상기 강편에, 복수의 압연 스탠드를 사용하여, 다패스 열간 압연을 실시하여, 열연 강판을 얻는 열간 압연 공정과, 상기 열연 강판을 권취하는 권취 공정과, 상기 권취 공정 후의 상기 열연 강판에 열처리를 실시하는 열처리 공정을 갖고, 상기 가열 공정에서는, 가열 온도를 1280℃ 이상 또한 하기 식 (1)에 의해 표시되는 온도 SRT(℃) 이상으로 하고, 상기 열간 압연 공정에서는, 마무리 온도를 단위 ℃에서 FT로 나타냈을 때, FT+50℃ 초과, FT+150℃ 이하의 온도역에서의 합계 압하율을 50％ 이상으로 하고, 상기 FT 내지 상기 FT+50℃의 온도역에서의 합계 압하율을 40 내지 80％, 상기 FT 내지 상기 FT+50℃의 상기 온도역의 압연에 요하는 시간을 0.5 내지 10.0초로 하고, 상기 FT+50℃ 초과, 상기 FT+150℃ 이하의 상기 온도역 및 상기 FT 내지 상기 FT+50℃의 상기 온도역에 있어서, 각각 2패스 이상의 압연을 행하고, 상기 FT 내지 FT+100℃의 온도역의 평균 냉각 속도를 6.0℃/초 이상 40.0℃/초 이하로 하고, 상기 FT를, 하기 식 (2)에 의해 구해지는 Ar₃ 이상, 또한 하기 식 (3)에 의해 구해지는 TR(℃) 이상, 또한 1100℃ 이하로 하고, 마무리 압연의 완료로부터 3.0초 이내에 수랭을 개시하고, 상기 FT 내지 750℃의 온도역의 평균 냉각 속도를 30℃/초 이상으로 하고, 750 내지 620℃의 온도역에서 20초 이하 체재시키고 나서, 620℃ 내지 570℃ 이하인 냉각 정지 온도의 온도역의 평균 냉각 속도가 30℃/초 이상이 되도록, 상기 냉각 정지 온도까지 냉각하고, 상기 권취 공정에서는, 570℃ 이하로 권취하고, 상기 열처리 공정에서는, 최고 도달 온도 Tmax를 550℃ 이상 720℃ 이하로 하고, 템퍼링 파라미터 Ps를 14000 내지 18000으로 한다.

SRT(℃)=1630+90×ln([C]×[Ti]) … (1)

Ar₃(℃)=901-325×[C]+33×[Si]-92×[Mn]+287×[P]+40×[sol.Al] (2)

TR(℃)=800+700×[Ti]+1000×[Nb] (3)

단, 상기 식 (1), (2), (3) 중의 [원소 기호]는, 각 원소의 질량％에 의한 함유량을 나타내고, 함유하지 않는 경우는 0을 대입한다.

[7] 상기 [6]에 기재된 강판의 제조 방법은, 상기 열간 압연 공정에 있어서, 상기 마무리 압연의 완료로부터 0.3초 이내에 상기 수랭을 개시하고, 상기 FT 내지 FT-40℃의 온도역의 평균 냉각 속도가 100℃/초 이상인 냉각을 행해도 된다.

본 발명의 상기 양태에 의하면, 고강도이며, 또한 균일 연신율, 구멍 확장성 및 저온 인성이 우수한 강판 그리고 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 「강판」은, 표면에 도금층이 형성된 「도금 강판」을 포함한다.

본 발명에 관한 강판을 자동차의 서스펜션 부품 소재로서 사용하면, 부품 형상으로 가공하는 것이 용이하고, 극한랭지에서의 사용에도 견딜 수 있으므로, 산업상의 공헌이 매우 현저하다.

본 발명의 일 양태에 관한 강판(본 실시 형태에 관한 강판) 및 본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에 대해서 이하에 상세하게 설명한다. 먼저, 본 실시 형태에 관한 강판의 화학 조성(도금 강판의 경우에는, 도금층을 제외하는 모재 강판의 화학 조성)에 대해서 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시된 구성으로만 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

이하에서 「내지」를 사이에 두고 기재하는 수치 한정 범위에는, 양단의 수치가 하한값 및 상한값으로서 그 범위에 포함된다. 단, 「미만」 또는 「초과」라고 나타내는 경우에는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다. 이하의 설명에 있어서, 강의 화학 조성에 관한 ％는, 모두 질량％이다.

<화학 조성>

(C: 0.040 내지 0.180％)

C는, 강도 향상에 기여하는 마르텐사이트나 베이나이트 등의 저온 변태상의 생성에 유효한 원소이다. 또한, C는, Ti 등과 결합해서 탄화물을 생성함으로써, 강의 강도를 높이는 원소이기도 하다. C 함유량이 0.040％ 미만이면 980㎫ 이상의 인장 강도를 얻는 것이 곤란하다. 따라서, C 함유량은 0.040％ 이상으로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.060％ 이상으로 한다.

한편, C 함유량이 0.180％ 초과이면, 용접성이 열화된다. 그 때문에, C 함유량은 0.180％ 이하로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.170％ 이하, 보다 바람직하게는 0.160％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.140％ 이하이다.

(Si: 0.005 내지 2.00％)

Si는, 고용 강화 및 ??칭성을 높임으로써 강의 강도를 높이는 작용을 갖는 원소이다. 또한, Si는, 시멘타이트의 석출을 억제하는 작용을 갖는 원소이기도 하다. Si 함유량이 0.005％ 미만이면, 상기 작용을 발휘시키는 것이 곤란해진다. 따라서, Si 함유량은 0.005％ 이상으로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.01％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.03％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이상이며, 한층 바람직하게는 0.10％ 이상이다.

한편, Si 함유량이 2.00％ 초과이면, 열간 압연 공정에서의 표면 산화에 의해, 강판의 표면 성상이 현저하게 열화된다. 따라서, Si 함유량은 2.00％ 이하로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 1.50％ 이하, 보다 바람직하게는 1.30％ 이하이다.

(Mn: 1.00 내지 3.00％)

Mn은, 고용 강화 및 ??칭성을 높임으로써 강의 강도를 높이는 작용을 갖는 원소이다. Mn 함유량이 1.00％ 미만이면, 980㎫ 이상의 강판의 인장 강도가 얻기 어려워진다. 따라서, Mn 함유량은 1.00％ 이상으로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 1.20％ 이상이다.

한편, Mn 함유량이 과잉으로 되면, 소성 이방성의 증가와 함께, 구멍 확장성이 저하되는 경우가 있다. 이 이유는 명확하지 않지만, Mn을 다량으로 함유시킴으로써, MnS가 다량으로 석출되는 것 및 Mn 편석에 기인한 열간 압연 중의 재결정이나 마무리 압연 후의 페라이트 변태에, 국소적인 변동이 발생하는 것이 원인이라고 추측된다. 이상으로부터, Mn 함유량은 3.00％ 이하로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 2.80％ 이하, 보다 바람직하게는 2.60％ 이하, 더욱 바람직하게는 2.40％ 이하이다.

(Ti: 0.200％ 초과, 0.400％ 이하)

Ti는, C와 결합해서 Ti계 탄화물을 형성하고, 강판의 인장 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 또한, Ti는, 슬래브 가열 시 및 열간 압연 중의 오스테나이트의 조대화를 억제하는 Ti 질화물을 형성해서, 금속 조직을 미세화하는 작용을 갖는 원소이기도 하다. Ti 함유량이 0.200％ 이하에서는 석출 강화량의 부족에 의해 원하는 특성이 얻기 어려워진다. 따라서, Ti 함유량은 0.200％ 초과로 한다. Ti 함유량은, 바람직하게는 0.210％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.215％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.220％ 이상이다.

한편, Ti 함유량이 과잉으로 되면, 오스테나이트 중에 조대한 Ti계 탄화물이 미고용으로 잔존함으로써, 가공 시, 미고용의 Ti계 개재물을 기점으로 하는 보이드의 형성이 촉진되고, 균일 연신율이 저하된다. 따라서, Ti 함유량은 0.400％ 이하로 한다. Ti 함유량은, 바람직하게는 0.350％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.300％ 이하이다.

Ti계 탄화물이란, Ti를 함유하는 NaCl형의 결정 구조를 갖는 탄화물을 가리킨다. 이러한 탄화물이 Ti를 함유하고 있으면, 본 실시 형태로 규정되는 화학 조성의 범위에 있어서, 그 밖의 탄화물 생성 합금 원소, 예를 들어 Mo, Nb, V, Cr, W가 소량 함유되어 있는 것도 포함된다. 또한, 탄소의 일부가 질소로 치환된 탄질화물도 포함된다.

(sol.Al: 0.001 내지 1.000％)

Al은, 제강 단계로 탈산에 의해 강을 청정화(강에 블로우홀 등의 결함이 발생하는 것을 억제)하고, 또한, 페라이트 변태를 촉진하는 작용을 갖는 원소이다. sol.Al 함유량이 0.001％ 미만이면, 상기 작용을 발휘시키는 것이 곤란해진다. 따라서, sol.Al 함유량은 0.001％ 이상으로 한다. sol.Al 함유량은, 바람직하게는 0.010％ 이상, 보다 바람직하게는 0.020％ 이상이다.

한편, sol.Al 함유량을 1.000％ 초과로 해도, 상기 작용에 의한 효과가 포화됨과 함께, 정련 비용이 상승한다. 따라서, sol.Al 함유량은 1.000％ 이하로 한다. sol.Al 함유량은, 바람직하게는 0.800％ 이하, 보다 바람직하게는 0.600％ 이하이다. sol.Al은, 산 가용성 Al을 의미한다.

(N: 0.0010 내지 0.0100％)

N은, 슬래브 가열 시 및 열간 압연 중의 오스테나이트의 조대화를 억제하는 Ti 질화물을 형성하고, 마이크로 조직을 미세화하는 작용을 갖는 원소이다. N 함유량이 0.0010％ 미만이면 상기 작용을 발휘시키는 것이 곤란해진다. 따라서, N 함유량은 0.0010％ 이상으로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.0015％ 이상, 보다 바람직하게는 0.0020％ 이상이다.

한편, N 함유량이 0.0100％ 초과이면, 조대한 Ti 질화물이 형성되고, 강판의 구멍 확장성이 열화된다. 따라서, N 함유량은 0.0100％ 이하로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.0060％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.0050％ 이하이다.

(P: 0.100％ 이하)

P는, 불순물로서 강 중에 함유되는 원소이며, 강판의 구멍 확장성이나 저온 인성을 저하시키는 원소이다. 그 때문에, P 함유량은 0.100％ 이하로 한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.060％ 이하, 보다 바람직하게는 0.040％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.020％ 이하이다. P는 원료로부터 불순물로서 혼입되지만, 그 하한을 특별히 제한할 필요는 없고, 구멍 확장성이나 저온 인성을 확보하는 데 있어서는, P의 함유량은 보다 낮은 편이 바람직하다. 단, P 함유량을 과잉으로 저감하면, 제조 비용이 증가한다. 제조 비용의 관점에서는, P 함유량은 바람직하게는 0.001％ 이상, 보다 바람직하게는 0.005％ 이상이다.

(S: 0.0100％ 이하)

S는, 불순물로서 함유되는 원소이며, 강판의 가공성을 저하시키는 원소이다. 그 때문에, S 함유량은 0.0100％ 이하로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.0080％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0060％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0030％ 이하이다. S는 원료로부터 불순물로서 혼입되지만, 그 하한을 특별히 제한할 필요는 없고, 가공성을 확보하는 관점에서는, S의 함유량은 보다 낮은 편이 바람직하다. 단, S 함유량을 과잉으로 저감하면, 제조 비용이 증가한다. 제조 비용의 관점에서는, S 함유량은 바람직하게는 0.0001％ 이상, 보다 바람직하게는 0.0005％ 이상, 더욱 바람직하게는, 0.0010％ 이상이다.

본 실시 형태에 관한 강판의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물이어도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 불순물이란, 본 실시 형태에 관한 강판에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.

한편, 본 실시 형태에 관한 강판은, Fe의 일부 대신에, 이하의 임의 원소(Nb, V, Mo, Cu, Ni, Cr, B, Ca, Mg, REM, Bi)의 1종 이상을 함유해도 된다. 즉, 상술한 원소와, 후술하는 임의 원소를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불순물이어도 된다. 임의 원소를 함유시키지 않아도 본 실시 형태에 관한 강판은 그 과제를 해결할 수 있으므로, 임의 원소의 함유량의 하한은 0％이다.

(Nb: 0 내지 0.100％)

Nb는 임의 원소이다. Nb는, 강판의 결정 입경 조대화를 억제함과 함께, 페라이트 입경을 미세화하고, NbC의 석출 강화에 의해 강판의 강도를 높이는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 확실하게 얻는 경우, Nb 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Nb 함유량은, 보다 바람직하게는 0.005％ 이상이다.

한편, Nb 함유량이 0.100％를 초과하면, 상기 효과가 포화됨과 함께, 마무리 압연 시의 압연 하중의 증가 원인이 되는 경우가 있다. 그 때문에, Nb 함유량은, 함유시키는 경우, 0.100％ 이하로 한다. Nb 함유량은, 바람직하게는 0.070％ 이하, 보다 바람직하게는 0.050％ 이하이다.

(V: 0 내지 0.500％)

V는 임의 원소이다. V는, 강 중에 고용해서 강판의 강도를 높임과 함께, 탄화물이나 질화물, 탄질화물 등으로서 강 중에 석출되고, 석출 강화에 의해서도 강판의 강도를 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 확실하게 얻는 경우, V 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.010％ 이상이다.

한편, V 함유량이 0.500％를 초과하면 강판의 인성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, V 함유량은, 함유시키는 경우, 0.500％ 이하로 한다. V 함유량은, 바람직하게는 0.300％ 이하이다.

(Mo: 0 내지 0.500％)

Mo는 임의 원소이다. Mo는, 강의 ??칭성을 높임과 함께, 탄화물이나 탄질화물을 형성해서 강판을 고강도화시키는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 확실하게 얻는 경우, Mo 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mo 함유량은, 보다 바람직하게는, 0.005％ 이상이다.

한편, Mo 함유량이 0.500％를 초과하면, 슬래브의 균열 감수성이 높아지는 경우가 있다. 그 때문에, Mo의 함유량은, 함유시키는 경우, 0.500％ 이하로 한다. Mo 함유량은, 바람직하게는 0.300％ 이하이다.

(Cu: 0 내지 1.00％)

Cu는 임의 원소이다. Cu는, 강의 인성을 개선하는 효과 및 강도를 높이는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 확실하게 얻는 경우, Cu 함유량을 0.02％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cu 함유량은, 보다 바람직하게는, 0.08％ 이상이다.

한편, Cu를 과잉으로 함유시키면 강판의 용접성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, Cu 함유량은, 함유시키는 경우, 1.00％ 이하로 한다. Cu 함유량은, 바람직하게는 0.50％ 이하, 보다 바람직하게는 0.30％ 이하이다.

(Ni: 0 내지 1.00％)

Ni는 임의 원소이다. Ni는, 강의 인성을 개선하는 효과 및 강도를 높이는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 확실하게 얻는 경우, Ni 함유량을 0.02％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ni 함유량은, 보다 바람직하게는 0.10％ 이상이다.

한편, Ni를 과잉으로 함유시키면 합금 비용이 늘어날 뿐만 아니라, 강판의 용접 열 영향부의 인성이 열화되는 경우가 있다. 그 때문에, Ni 함유량은 함유시키는 경우, 1.00％ 이하로 한다. Ni 함유량은, 바람직하게는 0.50％ 이하, 보다 바람직하게는 0.30％ 이하이다.

(Cr: 0 내지 2.00％)

Cr은 임의 원소이다. Cr은, 강의 ??칭성을 높임으로써 프레시 마르텐사이트 등의 생성을 촉진하는 효과를 갖는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻는 경우, Cr 함유량을 0.02％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cr 함유량은, 보다 바람직하게는 0.05％ 이상이다.

한편, Cr 함유량이 과잉으로 되면, 열간 압연 후의 냉각 과정에 있어서의 페라이트 변태가 과도하게 지연되어 버려, 원하는 양의 페라이트가 얻기 어려워지는 경우가 있다. 그 때문에, Cr 함유량은, 함유시키는 경우, 2.00％ 이하로 한다. Cr 함유량은, 바람직하게는 1.50％ 이하, 보다 바람직하게는 1.00％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.50％ 이하이다.

(B: 0 내지 0.0030％)

B는 임의 원소이다. B는, 입계에 편석됨으로써 입계 강도를 높여서, 내박리성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 이 효과를 얻는 경우, B 함유량을 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. B 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0002％ 이상이다.

한편, B 함유량이 0.0030％를 초과해도, 상기 효과가 포화된다. 또한, 합금 비용도 증가한다. 그 때문에, B 함유량은, 함유시키는 경우, 0.0030％ 이하로 한다. B 함유량은, 바람직하게는 0.0025％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0020％ 이하이다.

(Ca: 0 내지 0.0100％)

Ca는 임의 원소이다. Ca는, 용강 중에 미세한 산화물을 다수 분산시켜, 강판의 금속 조직을 미세화시키는 효과를 갖는 원소이다. 또한, Ca는, 용강 중의 S를 구상의 CaS로서 고정하여, MnS 등의 연신 개재물의 생성을 억제함으로써, 강판의 구멍 확장성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 확실하게 얻는 경우, Ca 함유량을 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ca 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0005％ 이상이다.

한편, Ca 함유량이 0.0100％를 초과하면, 강 중의 CaO가 증가하고, 강판의 인성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, Ca 함유량은, 함유시키는 경우, 0.0100％ 이하로 한다. Ca 함유량은, 바람직하게는 0.0050％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0030％ 이하이다.

(Mg: 0 내지 0.0100％)

Mg는 임의 원소이다. Mg는, Ca와 마찬가지로, 용강 중에 산화물이나 황화물을 형성하여, 조대한 MnS의 형성을 억제하고, 미세한 산화물을 다수 분산시켜, 강판의 조직을 미세화하는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 확실하게 얻는 경우, Mg 함유량을 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mg 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0005％ 이상이다.

한편, Mg 함유량이 0.0100％를 초과하면, 강 중의 산화물이 증가하고, 강판의 인성이 저하된다. 그 때문에, Mg 함유량은, 함유시키는 경우, 0.0100％ 이하로 한다. Mg 함유량은, 바람직하게는 0.0050％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0030％ 이하이다.

(REM: 0 내지 0.0100％)

REM은 임의 원소이다. REM도, Ca와 마찬가지로, 용강 중에 산화물이나 황화물을 형성하여, 조대한 MnS의 형성을 억제하고, 미세한 산화물을 다수 분산시켜, 강판의 조직을 미세화하는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 얻는 경우, REM 함유량을 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. REM 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0005％ 이상이다.

한편, REM 함유량이 0.0100％를 초과하면, 강 중의 산화물이 증가하고, 강판의 인성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, REM 함유량은, 함유시키는 경우, 0.0100％ 이하로 한다. REM 함유량은, 바람직하게는 0.0050％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0030％ 이하이다.

여기서, REM(희토류)이란, Sc, Y 및 란타노이드를 포함하는 합계 17원소를 가리킨다. 본 실시 형태에서는, REM의 함유량은 이러한 원소의 합계 함유량을 가리킨다.

(Bi: 0 내지 0.0200％)

Bi는, 임의 원소이다. Bi는, 응고 조직을 미세화하여, 강판의 성형성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Bi 함유량은, 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Bi 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0005％ 이상이다.

한편, Bi 함유량이 0.0200％를 초과하면, 상기 효과가 포화됨과 함께 합금 비용이 증가한다. 그 때문에, Bi 함유량은, 함유시키는 경우, 0.0200％ 이하로 한다. Bi 함유량은, 바람직하게는 0.0100％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.0070％ 이하이다.

상술한 강판의 화학 조성은, 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하여 측정하면 된다. 표면에 도금층을 구비하는 경우에는, 기계 연삭에 의해 표면의 도금층을 제거하고 나서, 화학 조성의 분석을 행하면 된다.

다음으로, 강판의 금속 조직(마이크로 조직)에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 관한 강판은, 결정 방위 해석에 많이 사용되는 EBSD(Electron Back Scattering Diffraction: 전자선 후방 산란 회절법) 해석에 의해 구해지는, 1개의 결정립 내의 평균 방위차의 평균값을 GAM(Grain Average Misorientation)으로 한 경우, 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치에서, 소정의 GAM을 갖는 결정립의 면적 분율을 제어할 필요가 있다. 구체적으로는 GAM이 0.5° 초과 1.7° 이하인 결정립(GAM_0.5-1.7)의 면적 분율이 50％ 이상 100％ 이하이며, GAM이 1.7° 초과인 결정립(GAM_>1.7)의 면적 분율이 0％ 이상 20％ 이하이며, GAM이 0.5° 이하인 결정립(GAM_≤0.5)의 면적 분율이 0％ 이상 50％ 미만이다.

또한, 본 실시 형태에 관한 강판은, 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치의 금속 조직에 있어서, 잔류 오스테나이트의 면적 분율이 0％ 이상 4％ 미만이고, 잔류 오스테나이트, 프레시 마르텐사이트, 시멘타이트 및 펄라이트의 합계 면적 분율이 0％ 이상 10％ 이하이며, 평균 결정 입경이 15.0㎛ 이하이며, 평균 전위 밀도가 1.0×10¹⁴/㎡ 이상 4.0×10¹⁵/㎡ 이하이다.

또한, 본 실시 형태에 관한 강판은, 판 두께 중심부의, {211}<011> 및 {332}<113>의 극밀도의 합계가 12.0 이하이다.

이하, 각 요건에 대해서 상세하게 설명한다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치에 있어서, GAM_0.5-1.7, GAM_>1.7, GAM_≤0.5 및 잔류 오스테나이트의 면적 분율, 「잔류 오스테나이트, 프레시 마르텐사이트, 시멘타이트 및 펄라이트」의 합계 면적 분율, 평균 결정 입경, 그리고, 평균 전위 밀도를 소정의 범위 내로 제어한다. 여기서, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치의 강 조직을 규정하는 것은, 이 깊이 위치가, 강판의 표면과 판 두께 중심 위치의 중간점이며, 집합 조직 이외에 대해서는, 당해 위치에 있어서의 강 조직이, 강판의 강 조직을 대표하기(강판 전체의 평균적인 강 조직을 나타내기) 때문이다. 본 실시 형태에 있어서, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치는, 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4의 깊이 위치를 중심으로 판 두께 방향으로 대략 ±100㎛의 범위를 의미한다.

본 발명자들은, 적절하게 전위나 변형을 갖는 조직이, 강도, 균일 연신율 및 저온 인성의 밸런스가 우수한 것을 발견하고, 이러한 조직은, EBSD 해석에 얻어지는 GAM에 의해 정의할 수 있는 것을 알아내었다.

본 실시 형태에 있어서, GAM_≤0.5는 페라이트이며, GAM_0.5-1.7 및 GAM_>1.7은, 페라이트상 이외의 결정 구조가 bcc의 것, 즉 베이나이트, 프레시 마르텐사이트, 템퍼링 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트 및 펄라이트의 1종 또는 2종 이상이다.

(GAM_0.5-1.7의 면적 분율: 50％ 이상 100％ 이하)

GAM은, 1개의 결정립 내의 국소적인 결정 방위차의 평균값이며, 그 결정립 내의 전위 밀도나 탄성 변형의 양과 상관이 있다고 생각된다. 일반적으로 입자 내의 전위 밀도나 탄성 변형의 증가는 강도의 향상을 초래하는 한편 가공성을 저하시킨다. GAM이 0.5° 초과 1.7° 이하로 제어된 결정립에서는 가공성을 저하시키지 않고 강도를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강판에서는, GAM_0.5-1.7의 면적 분율을 50％ 이상으로 제어한다. GAM_0.5-1.7의 면적 분율은, 바람직하게는 60％ 이상, 보다 바람직하게는 70％ 이상이며, 100％여도 상관없다.

(GAM_>1.7의 면적 분율이 0％ 이상 20％ 이하)

GAM이 1.7° 초과인 결정립(GAM_>1.7)은 높은 전위 밀도와 탄성 변형을 갖고 있고, 강도는 높아지지만 연성이 떨어진다. 그 때문에, GAM_>1.7의 면적 분율은 20％ 이하로 제어한다. GAM_>1.7의 면적 분율은, 바람직하게는 10％ 이하, 보다 바람직하게는 5％ 이하이며, 0％여도 상관없다.

(GAM_≤0.5의 면적 분율: 0％ 이상 50％ 미만)

GAM이 0.5° 이하인 결정립(GAM_≤0.5)은 전위 밀도나 탄성 변형이 적으므로, 강도와 균일 연신율의 밸런스를 향상시키기 위해 유효하다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 한편, GAM_≤0.5의 면적 분율이 50％ 이상이 되면 원하는 강도가 얻기 어려워진다. 그 때문에, GAM_≤0.5의 면적 분율은 50％ 미만으로 한다. GAM_≤0.5의 면적 분율은, 40％ 미만인 것이 바람직하다. GAM_≤0.5가 함유되지 않는 경우라도 본 실시 형태에 관한 강판은 그 과제를 해결할 수 있으므로 GAM_≤0.5의 면적 분율은 0％여도 상관없다.

(잔류 오스테나이트의 면적 분율: 0％ 이상 4％ 미만)

(잔류 오스테나이트, 프레시 마르텐사이트, 시멘타이트 및 펄라이트의 합계 면적 분율: 0％ 이상 10％ 이하)

잔류 오스테나이트, 프레시 마르텐사이트, 시멘타이트 및 펄라이트는, 균열의 발생 기점이 되고, 강판의 구멍 확장성이나 저온 인성을 저하시킨다. 따라서, 잔류 오스테나이트, 프레시 마르텐사이트, 시멘타이트 및 펄라이트의 합계 면적 분율은 10％ 이하로 한다. 합계 면적 분율은, 바람직하게는 8％ 이하, 보다 바람직하게는 5％ 이하이다. 이러한 금속 조직이 함유되지 않는 경우라도 본 실시 형태에 관한 강판은 그 과제를 해결할 수 있으므로, 이러한 금속 조직의 합계 면적 분율은 0％여도 상관없다.

또한, 이러한 금속 조직 중, 잔류 오스테나이트는, 펀칭 등의 예비 가공에 의해 매우 경질인 프레시 마르텐사이트로 변태함으로써, 강판의 구멍 확장성을 현저하게 열화시킨다. 그 때문에, 잔류 오스테나이트의 면적 분율은 4％ 미만으로 한다. 잔류 오스테나이트의 면적 분율은, 바람직하게는 3％ 이하, 보다 바람직하게는 2％ 이하, 더욱 바람직하게는 2％ 미만, 한층 바람직하게는 1％ 이하이다. 잔류 오스테나이트의 면적 분율은 적은 편이 바람직하므로, 면적 분율은 0％여도 상관없다.

또한, 본 실시 형태에 관한 강판에 있어서, 프레시 마르텐사이트는, MA(Martensite-Ausutenite Constituent)로서 존재한다.

(평균 결정 입경: 15.0㎛ 이하)

금속 조직에 있어서, 평균 결정 입경이 조대하면, 파단 시의 파면 단위가 커지고, 강판의 저온 인성이 저하된다. 따라서, 평균 결정 입경은 15.0㎛ 이하로 한다. 평균 결정 입경은, 바람직하게는 12.0㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 10.0㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 7.0㎛ 이하이다. 평균 결정 입경은 작을수록 바람직하므로 하한은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 통상의 열간 압연에서는 평균 결정 입경이 1.0㎛을 하회하는 세립화는 기술적으로 곤란하다. 그 때문에, 평균 결정 입경은 1.0㎛ 이상 또는 4.0㎛ 이상으로 해도 된다.

본 실시 형태에 있어서 평균 결정 입경이란, 결정 구조가 bcc인 것, 즉 페라이트, 베이나이트, 프레시 마르텐사이트, 템퍼링 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트 및 펄라이트에 있어서 결정 방위차가 15° 이상인 입계로 둘러싸이고, 또한 원 상당 직경으로 0.3㎛ 이상의 영역을 결정립이라고 정의한 경우의 결정 입경 평균값을 의미하고, 잔류 오스테나이트 및 시멘타이트의 결정 입경은 평균 결정 입경의 산출에 포함하지 않는다.

본 실시 형태에 있어서, 평균 결정 입경 및 각 조직의 면적 분율은, 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행한 강판 단면의, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치에 있어서의 조직을 관찰, 측정하여 구한다.

평균 결정 입경, GAM_0.5-1.7, GAM_>1.7, GAM_≤0.5 및 잔류 오스테나이트의 면적 분율은, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경과 EBSD 검출기로 구성된 EBSD 해석 장치를 사용하여, 주사 전자 현미경(SEM) 관찰 및 EBSD 해석에 의해 구한다. 구체적으로는, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치를 중심으로 하는 압연 방향으로 200㎛, 판 두께 방향으로 100㎛의 영역을, 0.2㎛ 간격으로, fcc와 bcc를 구별하여 결정 방위 정보를 얻는다. EBSD 해석 장치의 부속 소프트웨어(AMETEK사제 「OIM Analysis(등록 상표)」)를 사용하여, 결정 방위차가 15° 이상인 경계를 결정립계로 하고, 이 결정 방위차 15° 이상인 결정립계로 둘러싸이고, 원 상당 직경으로 0.3㎛ 이상의 영역을 결정립이라고 정의하고, bcc의 평균 결정 입경을 하기의 수식을 사용한 방법에 의해 구한다. 단, 하기 수식 중, D는 평균 결정 입경, N은 평균 결정 입경의 평가 영역에 포함되는 결정립의 수, Ai는 i번째(i=1, 2, ㆍㆍ, N)의 결정립의 면적, di는 i번째의 결정립의 원 상당 직경을 나타낸다.

15° 이상의 결정 방위차를 갖는 결정립계는 주로, 페라이트 입계, 또는, 저온 변태상, 즉, 베이나이트, 프레시 마르텐사이트, 템퍼링 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트의 블록 경계이다. JIS G 0552:2013에 준한 페라이트 입경의 측정 방법에서는, 결정 방위차가 15° 미만인 페라이트 입자에 대해서도 입경이 산정되어 버리는 경우가 있고, 또한, 저온 변태상의 블록은 산정되지 않는다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 평균 결정 입경은, 상술한 바와 같이 EBSD 해석에 의해 구한 값을 채용한다.

잔류 오스테나이트의 면적 분율은, EBSD 해석에 의해 fcc라고 판별된 금속 조직의 면적 분율을 산출함으로써 얻는다.

GAM_0.5-1.7, GAM_>1.7, GAM_≤0.5의 면적 분율은, 결정 방위차가 5° 이상인 경계에서 둘러싸이고, 또한 원 상당 직경으로 0.3㎛ 이상의 영역을 결정립이라고 정의하여, 그 결정립 중 bcc인 결정립 내의, OIM Analysis에 장비되어 있는 Grain Average Misorientation 해석에 의해 구해지는 값(GAM값)으로, 각각의 범위의 GAM값을 갖는 결정립의 면적 분율을 산출한다. 결정 방위차 5° 이상의 경계를 결정립계라고 정의하는 이유는, 동일한 구 오스테나이트 입자로부터 가까운 밸리언트로 생성한 다른 조직이 구별할 수 없는 경우가 있기 때문에다.

펄라이트 및 시멘타이트의 면적 분율은 나이탈 부식에 의해 현출한 금속 조직을 SEM 관찰에 의해 관찰함으로써 얻는다.

프레시 마르텐사이트의 면적 분율은, 레페라 부식에 의해 현출한 MA(Martensite-Ausutenite Constituent)를 광학 현미경으로 관찰함으로써, 프레시 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 합계 면적 분율을 구하고, 이 합계 면적 분율로부터 상술한 방법에 의해 얻은 잔류 오스테나이트의 면적 분율을 차감함으로써 얻는다.

펄라이트, 시멘타이트 및 MA의 면적 분율은, 화상 해석에 의해 구해도 되고, 점산법으로 구해도 된다. 예를 들어, 펄라이트 및 시멘타이트는, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치에 있어서 1000배의 배율로 3시야 이상(100㎛×100㎛/시야) 관찰하고, 격자 간격 5㎛의 점산법으로 구해도 된다. 또한, MA의 합계 면적 분율은, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치의 영역에 있어서 500배의 배율로 2시야 이상(200㎛×200㎛/시야) 관찰하고, 격자 간격 5㎛의 점산법으로 구해도 된다.

(평균 전위 밀도: 1.0×10¹⁴ 내지 4.0×10¹⁵/㎡)

본 실시 형태에 관한 강판에서는, 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치의 강판 조직 중의 평균 전위 밀도를 4.0×10¹⁵/㎡ 이하로 한다. 이것은 원하는 균일 연신율을 얻기 위함이다. 평균 전위 밀도는, 바람직하게는 3.5×10¹⁵/㎡ 이하, 보다 바람직하게는 3.0×10¹⁵/㎡ 이하이다.

한편, 평균 전위 밀도가 1.0×10¹⁴/㎡ 미만이면, 강도의 확보가 어렵다. 그 때문에, 평균 전위 밀도는, 1.0×10¹⁴/㎡ 이상으로 한다. 바람직하게는 1.5×10¹⁴/㎡ 이상, 보다 바람직하게는 2.0×10¹⁴/㎡ 이상이다.

평균 전위 밀도는, X선 회절법을 사용하여, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치의, (110), (211) 및 (220)의 회절 피크의 반값폭을 각각 구하고, Willamson-Hall법에 의해, 변형률 ε을 구한다. 구한 변형률 ε과 철의 버거스 벡터 b (b=0.25nm)에 기초하여, ρ=(14.4ε²)/b²에 의해 평균 전위 밀도를 구한다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 강판의 판 두께 중심부에 있어서, {211}<011> 및 {332}<113>의 극밀도의 합계를 규정한다. 본 실시 형태에 있어서 판 두께 중심부란, 강판의 판 두께 방향의 중심 위치(강판의 표면으로부터 판 두께의 1/2의 깊이 위치)로부터, 강판의 표측 방향 및 이측 방향으로 각각 200㎛ 정도의 범위를 의미한다.

판 두께 중심부에 있어서의 집합 조직을 규정하는 이유는, 판 두께 중심부의 집합 조직과 기계 특성이 좋게 상관하고 있기 때문이다. 이 이유는 확실하지는 않지만, 본 발명자들은 이하와 같이 추측한다. 강판은, 압연 시에 롤과 강판의 마찰에 의해, 강판의 표리에서 역방향의 전단 변형이 발생하고, 판 두께 중심부에서는 평면 응력 변형이 발생한다. 강판의 집합 조직은, 이 변형에 수반하여 판 두께 방향으로 변화하고, 강판의 표리에서 전단 변형의 방향이 반대이기 때문에, 집합 조직도 표리에서 대칭의 방위가 발달한다. 그 때문에, 기계 특성에 미치는 집합 조직의 영향을 표리에서 서로 상쇄하는 결과, 판 두께 중심부의 집합 조직과 기계 특성이 좋게 대응한다.

(판 두께 중심부에 있어서의 {211}<011> 및 {332}<113>의 극밀도의 합계: 12.0 이하)

{211}<011> 및 {332}<113>의 발달에 의해, 소성 이방성이 증가함과 함께 강판의 구멍 확장성이 현저하게 저하된다. 그 때문에, {211}<011> 및 {332}<113>의 극밀도의 합계를 12.0 이하로 한다. {211}<011> 및 {332}<113>의 극밀도의 합계는, 바람직하게는 10.0 이하, 보다 바람직하게는 7.0 이하, 더욱 바람직하게는 6.0 이하, 한층 바람직하게는 5.0 이하이다. 상기 극밀도의 합계는, 작으면 작을수록 바람직하지만, 집합 조직을 갖지 않는 경우는 각각의 극밀도가 1.0이므로, 2.0에 가까운 값으로 하는 것이 보다 바람직하다.

극밀도는 EBSD법에 의한 결정 방위 정보에 의해 얻을 수 있어, X선 랜덤 강도비와 마찬가지이다.

{hkl}은 압연면에 평행한 결정면, <uvw>는 압연 방향에 평행한 결정 방향을 나타낸다. 즉, {hkl}<uvw>란 판면 법선 방향으로 {hkl}, 압연 방향으로 <uvw>를 향하고 있는 결정을 나타낸다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 판 두께 중심부에 있어서의 각 결정 방위의 극밀도는, 주사 전자 현미경과 EBSD 해석 장치를 조합한 장치 및 AMETEK사제의 OIM Analysis(등록 상표)를 사용하여, EBSD 해석에 의해, 판 두께 중심부(판 두께 중심 위치(강판의 표면으로부터 판 두께의 1/2의 깊이 위치)로부터, 강판의 표측 방향 및 이측 방향으로 각각 200㎛의 범위)에 있어서, fcc와 bcc를 구별하여, 1000개 이상의 bcc의 결정립의 방위 정보를 측정하고, 급수전개법(harmonic series expansion)을 사용한 ODF 해석에 의해 구한다.

<기계 특성>

(인장 강도: 980㎫ 이상)

본 실시 형태에 관한 강판은, 화학 조성, 금속 조직 및 집합 조직의 제어에 의해, 고강도이며, 또한 우수한 저온 인성, 연신율 및 구멍 확장성을 갖는다. 그러나, 강판의 인장 강도가 작으면, 차체 경량화나 강성 향상 등의 효과가 작다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강판의 인장 강도(TS)는 980㎫ 이상으로 한다. 인장 강도는, 바람직하게는 1100㎫ 이상, 보다 바람직하게는 1180㎫ 이상이다. 상한은 특별히 규정하지 않지만, 강도가 높아짐에 따라 프레스 성형이 곤란해진다. 그 때문에, 인장 강도는 1800㎫ 이하, 1600㎫ 이하, 또는 1400㎫ 이하로 해도 된다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 표면(한쪽 또는 양쪽)에 도금층을 갖고 있어도 된다. 도금층을 가짐으로써, 내식성이 향상된다. 도금종에 특별히 제한은 없지만, 일반적으로는 아연 도금과 아연 합금 도금을 포함하는 아연계 도금이다. 도금 강판의 예로서는, 전기 아연 도금 강판, 전기 아연-니켈 합금 도금 강판, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판, 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판 등이 예시된다. 도금 부착량은 일반적인 양이어도 된다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 인장 강도(TS)와 균일 연신율(uEl)의 밸런스의 지표가 되는 TS×uEl이, 6000㎫ㆍ％ 이상인 것이 바람직하고, 7000㎫ㆍ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 8000㎫ㆍ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

강판의 연신율은, JIS Z 2241:2011의 5호 시험편을 사용하여, JIS Z 2241:2011에 규정된 최대 시험력 시 소성 연신율, 소위 균일 연신율(uEl)에 의해 평가한다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 인장 강도와 구멍 확장성의 밸런스의 지표가 되는 TS×λ가, 40000㎫ㆍ％ 이상인 것이 바람직하고, 50000㎫ㆍ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

강판의 구멍 확장성은, JIS Z 2256:2010에 규정된 구멍 확장률(λ)에 의해 평가한다.

또한, 본 실시 형태에 관한 강판은, 저온 인성의 지표로서의 샤르피 충격 시험에 있어서의 파면 천이 온도(vTrs)가, -40℃ 이하인 것이 바람직하다.

샤르피 충격 시험은, JIS Z 2242:2005에 따라서 행한다.

<제조 방법>

본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에 대해서는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 이하의 공정을 구비하는 제조 방법에 의해 얻을 수 있다.

(I) 소정의 화학 조성을 갖는 슬래브 또는 강편을 가열하는 가열 공정.

(II) 상기 가열 공정 후의 상기 슬래브 또는 상기 강편에, 복수의 압연 스탠드를 사용하여, 다패스 열간 압연을 실시하여, 열연 강판을 얻는 열간 압연 공정.

(III) 상기 열연 강판을 권취하는 권취 공정.

(IV) 상기 권취 공정 후의 상기 열연 강판에 열처리를 실시하는 열처리 공정.

이하, 각 공정에 대해서, 바람직한 조건을 설명한다.

[가열 공정]

(가열 온도: 1280℃ 이상 또한 SRT(℃) 이상)

열간 압연에 제공하는 슬래브 또는 강편의 가열 온도는, 1280℃ 이상 또한 하기 식 (1)에 의해 표시되는 온도 SRT(℃) 이상으로 한다. 가열 온도가, 1280℃ 미만 또는 SRT(℃) 미만이면, Ti 탄질화물의 용체화가 불충분해지고, 강판의 인장 강도나 균일 연신율이 저하된다. 따라서, 열간 압연에 제공하는 슬래브 또는 강편의 온도는, 1280℃ 이상 또한 SRT(℃) 이상이 되도록 가열한다. 여기서, 「슬래브 또는 강편의 온도가 1280℃ 이상 또한 SRT(℃) 이상」이란, 슬래브 또는 강편의 온도가, 1280℃와 SRT(℃)의 높은 쪽의 온도 이상인 것을 의미한다. 가열 온도는, 1300℃ 초과가 바람직하고, 1305℃ 이상이 보다 바람직하다.

한편, 가열 온도가 1400℃ 초과에서는, 두꺼운 스케일이 생성되어 수율이 저하되거나, 가열로에 현저한 손상이 발생하거나 하는 경우가 있다. 그 때문에, 가열 온도는 1400℃ 이하가 바람직하다.

SRT(℃)=1630+90×ln([C]×[Ti]) … (1)

단, 상기 식 (1) 중의 [원소 기호]는, 각 원소의 질량％에 의한 함유량을 나타낸다.

가열하는 슬래브 또는 강편은, 연속 주조나 주조ㆍ분괴 압연에 의해 얻은 것이어도 되지만, 그것들에 열간 가공 또는 냉간 가공을 추가한 것이어도 된다.

[열간 압연 공정]

열간 압연 공정에서는, 상술한 화학 조성을 갖는 슬래브 또는 강편에, 복수의 압연 스탠드를 사용해서 다패스 열간 압연을 실시하고, 열연 강판을 제조한다. 다패스 열간 압연은 리버스 밀 또는 탠덤 밀을 사용해서 행할 수 있지만, 공업적 생산성의 관점에서는, 적어도 최종의 몇단은 탠덤 밀을 사용하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에서는, 열간 압연 공정에 있어서, 마무리 온도 FT, 그리고, 마무리 온도 FT를 기준으로 한 각 온도역에서의, 합계 압하율, 압연에 요하는 시간, 패스수 및 냉각 조건을 후술하는 대로 한다.

통상적으로는, 이러한 조건을 모두 엄격하게 제어하는 것은 행해지지 않지만, 본 발명자들은, 이것들을 동시에 제어하고, 또한 후공정도 제어함으로써, 상술한 고강도이며, 또한, 연신율, 구멍 확장성 및 저온 인성이 우수한 본 실시 형태에 관한 강판을 얻을 수 있는 것을 발견하였다.

(FT+50℃ 초과, FT+150℃ 이하의 온도역에서의 합계 압하율: 50％ 이상)

본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에서는, 마무리 온도를 단위 ℃에서 FT로서, FT+50℃ 초과, FT+150℃ 이하의 온도역의 열간 압연의 합계 압하율을 높임으로써, 강판 중의 재결정 오스테나이트 입자의 미세화를 도모한다. 강판 중의 재결정 오스테나이트 입자를 미세화시키기 위해서는, FT+50℃ 초과, FT+150℃ 이하의 온도역의 합계 압하율은 50％ 이상으로 한다. 상기 온도역에 있어서의 합계 압하율이 50％ 미만이면, 오스테나이트가 충분히 미세화되지 않는다. 이 경우, 변태 후의 금속 조직이 조대해짐과 함께, 계속되는 FT 내지 FT+50℃의 온도역의 압연 시의 압연 패스간에서의 재결정이 지연됨으로써, 변태 후의 집합 조직이 발달해 버린다. FT+50℃ 초과, FT+150℃ 이하의 온도역에서의 합계 압하율은 높을수록 바람직하지만, 공업적으로는 90％ 정도가 한계이므로, 90％ 이하로 해도 된다.

(FT 내지 FT+50℃의 온도역에서의 합계 압하율: 40 내지 80％)

(FT 내지 FT+50℃의 온도역에서의 압연에 요하는 시간: 0.5 내지 10.0초)

본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에서는, FT 내지 FT+50℃의 온도역에서의 합계 압하율 및 압연에 요하는 시간(압연 시간)을 적정하게 제어함으로써, 후술하는 열간 압연 후의 냉각 조건과 맞물려, 가공성과 인성이 우수한 강판을 얻을 수 있다.

FT 내지 FT+50℃의 온도역에서의 합계 압하율이 40％ 미만이면, 변태 후의 조직이 조대해지고, 압연 패스간 및 압연 마무리 후의 재결정이 지연됨과 함께, 강판 내부의 변형량이 불균일해진다. 이 경우, 변태 후에 특정한 방위가 발달해 버림으로써, 강판의 구멍 확장성이 저하된다. 따라서, FT 내지 FT+50℃의 온도역에서의 합계 압하율은 40％ 이상으로 한다. 한편, 상기 온도역에 있어서의 합계 압하율이 80％를 초과하면, 재결정해도 집합 조직이 현저하게 발달하므로, 강판의 구멍 확장성이 저하된다. 따라서, FT 내지 FT+50℃의 온도역에서의 합계 압하율은 80％ 이하로 한다.

본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에서는, 또한, 상기 온도역(FT 내지 FT+50℃의 온도역)의 압연에 요하는 시간도 적정하게 제어하는 것이 중요하다. 상기 온도역의 압연에 요하는 시간이 너무 짧은 경우, 패스간에서 재결정이 진행되지 않고 압연 변형이 과도하게 축적되어 버려, 특정한 방위가 발달함으로써 원하는 집합 조직이 얻기 어려워진다. 그 때문에, 상기 온도역의 압연에 요하는 시간은 0.5초 이상으로 한다. 바람직하게는 1.0초 이상이며, 보다 바람직하게는 2.0초 이상이다. 한편, 상기 온도역의 압연에 요하는 시간이 너무 긴 경우는, 압연 패스간에서 재결정립이 입성장되어 버려, 변태 후의 조직이 조대해진다. 그 때문에, 상기 온도역의 압연에 요하는 시간은 10.0초 이하로 한다. 바람직하게는 8.0초 이하, 보다 바람직하게는 6.0초 이하이며, 더욱 바람직하게는 5.0초 이하이다.

(FT+50℃ 초과, FT+150℃ 이하의 온도 영역 및 FT 내지 FT+50℃의 온도 영역에 있어서, 각각 2패스 이상의 압연을 행함)

FT+50℃ 초과, FT+150℃ 이하의 온도역의 압연, FT 내지 FT+50℃의 온도역의 압연 중 어느 것에 있어서도, 가공과 재결정을 반복시키는 것이 중요하다. 그 때문에, 각각의 온도역에 있어서, 2패스 이상의 압연을 행한다.

열간 압연 공정에서의, 각 온도역에서의 합계 압하율이란, 소정의 온도역에 있어서의 최초의 패스 전의 입구 판 두께를 기준으로 한, 이 온도역에서의 합계 압하량(이 온도역의 압연에 있어서의 최초의 패스 전의 입구 판 두께와 이 온도역의 압연에 있어서의 최종 패스 후의 출구 판 두께와의 차)의 백분율이다.

(FT 내지 FT+100℃의 온도역의 평균 냉각 속도: 6.0℃/초 이상 40.0℃/초 이하)

열간 압연 중의 강판 온도는, 압연에 의한 가공 발열이나 롤과의 접촉에 의한 방열 등으로 변화하지만, 본 실시 형태에서는, Ti계 탄화물의 석출과 집합 조직을 제어하기 위해, FT 내지 FT+100℃의 온도역의 평균 냉각 속도를 적정하게 제어한다. 강판이, 마무리 온도에 가까운 저온 영역에 장시간 체재하면 Ti계 탄화물이 가공 유기 석출되어 강도가 감소한다. 한편, 단시간에 압연을 완료해 버리면 집합 조직이 발달해 버려 구멍 확장성이 저하된다. 그 때문에, FT 내지 FT+100℃의 온도역의 평균 냉각 속도는 6.0℃/초 이상 40.0℃/초 이하로 한다. 이 온도역의 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 9.0℃/초 이상 30.0℃/초 이하이며, 보다 바람직하게는 12.0℃/초 이상 20.0℃/초 이하이다.

상기 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도는, 압연 속도 및 압하율의 컨트롤에 의한, 가공 발열 및 강판과 롤과의 접촉 방열의 제어를 행함으로써 제어한다. 또한, 필요에 따라서, 수랭이나 유도 가열 등을 행함으로써 제어한다. 또한, 상기 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도는, 강판의 표면 온도를 방사 온도계 등으로서 측정하거나, 측정이 곤란한 경우는 시뮬레이션에 의해 구한다.

(마무리 온도 FT(℃): 하기 식 (2)에 의해 구해지는 Ar₃(℃) 이상, 또한 하기 식 (3)에 의해 구해지는 TR(℃) 이상, 또한 1100℃ 이하)

Ar₃(℃)=901-325×[C]+33×[Si]-92×[Mn]+287×[P]+40×[sol.Al] (2)

TR(℃)=800+700×[Ti]+1000×[Nb] (3)

단, 상기 식 (2) 및 (3) 중의 [원소 기호]는, 각 원소의 질량％에 의한 함유량을 나타내고, 함유하지 않는 경우는 0을 대입한다.

본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에서는, 마무리 압연 중에, 오스테나이트상의 가공과 재결정을 반복함으로써, 금속 조직을 미세화함과 함께 집합 조직의 발달 억제를 도모한다. 그 때문에, 마무리 온도 FT는, 상기 식 (2)에 의해 구해지는 Ar₃(℃) 이상, 또한 상기 식(3)에 의해 구해지는 TR(℃) 이상으로 한다. 여기서, 마무리 온도 FT란, 최종 압연 직후의 강판 표면 온도를 가리킨다.

FT가 Ar₃(℃) 미만이면, 마무리 압연 중에 페라이트 변태가 진행되고, 페라이트 변태와 함께 조대한 Ti계 탄화물이 석출되어, 강판의 강도가 저하된다. 또한, FT가 TR(℃) 미만이면, 열간 압연 후 냉각 전의 오스테나이트가 현저하게 편평해진다. 이 경우, 최종 제품의 강판에 있어서, 압연 방향으로 신장한 조직이 되어, 소성 이방성이 커짐으로써, 강판의 구멍 확장성이 저하된다. FT를 TR(℃) 이상으로 함으로써, 압연 패스간에 있어서의 가공 오스테나이트의 재결정을 적절하게 촉진하여, 재결정 오스테나이트 입자의 미세화를 도모할 수 있고, 열간 압연 후에 있어서는, 후술하는 열간 압연 후의 냉각 조건과 맞물려, 저온 인성 및 구멍 확장성에 적합한 강 조직 및 집합 조직을 갖는 강판을 얻을 수 있다.

한편, FT가 1100℃를 초과하면, 조직이 조대화되고, 강판의 저온 인성이 저하된다. 따라서, FT는 1100℃ 이하로 한다. FT는, 바람직하게는 1080℃ 이하, 보다 바람직하게는 1060℃ 이하이다.

마무리 압연 중의 온도는, 강재의 표면 온도를 가리키고, 방사 온도계 등에 의해 측정할 수 있다.

(마무리 압연의 완료로부터 수랭을 개시할 때까지의 시간: 3.0초 이내)

마무리 압연 완료 후는, 압연에 의해 축적된 변형을 활용해서 금속 조직의 미세화를 도모하기 위해, 3.0초 이내에 수랭을 개시한다. 이 수랭은, 복수의 단계로 나누어서 행해져도 된다. 마무리 압연 완료로부터 수랭 개시까지의 시간(마무리 압연 완료 후, 수랭을 개시할 때까지의 시간)이 3.0초 초과이면 오스테나이트 중의 변형이 회복되어 버려, 원하는 조직을 얻기 어려워진다. 마무리 압연 완료로부터 수랭을 개시할 때까지의 시간은, 바람직하게는 2.0초 이내, 보다 바람직하게는 1.0초 이내, 더욱 바람직하게는 0.5초 이내이다. 마무리 압연 완료로부터 수랭을 개시할 때까지의 시간은, 마무리 압연 완료 후의 오스테나이트를 재결정시키기 위해 0.05초 이상 또는 0.1초 이상이 바람직하다.

(FT 내지 750℃의 온도역의 평균 냉각 속도: 30℃/초 이상)

마무리 압연을 완료한 온도(마무리 온도: FT(℃))로부터 750℃까지의 평균 냉각 속도의 제어는, 원하는 금속 조직을 얻기 위해 중요하다. 상기 평균 냉각 속도는, FT 내지 750℃의 온도 변화와, 이 온도 변화에 요한 시간으로부터 산출하지만, 이 시간에는 마무리 압연 완료로부터 수랭 개시까지의 시간이 포함된다. 상기 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도가 30℃/초 미만이면, 미세 조직의 형성이 어려워지고, 냉각의 과정에서 페라이트 변태와 동시에 조대한 Ti계 탄화물이 석출되어, 강판의 강도가 저하된다. 그 때문에, 상기 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도는 30℃/초 이상으로 한다. 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 40℃/초 이상, 보다 바람직하게는 50℃/초 이상이다. 상한은 특별히 한정할 필요는 없지만, 열변형에 의한 판 휨 억제의 관점에서는, 평균 냉각 속도는 300℃/초 이하인 것이 바람직하고, 200℃/초 이하인 것이 보다 바람직하고, 150℃/초 이하인 것이 더욱 바람직하고, 110℃/초 이하인 것이 한층 바람직하다.

FT 내지 750℃의 온도역 중 마무리 압연 종료 후의 고온역을 급속 냉각함으로써, 금속 조직을 보다 미세화할 수 있으므로, 강판의 저온 인성이 보다 향상된다. 그를 위해서는, FT 내지 750℃의 평균 냉각 속도를 30℃/초 이상으로 하는 것 외에, 마무리 압연을 완료로부터 0.3초 이내에 수랭을 개시하고, FT 내지 FT-40℃까지의 평균 냉각 속도를 100℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 수랭이, FT 내지 FT-40℃의 온도 범위의 급랭을 목적으로 한 스텝과 그 후의 냉각을 행하는 복수의 냉각 스텝으로 행해지는 것을 방해하지 않는다. FT 내지 FT-40℃의 평균 냉각 속도가 100℃/초 미만이면 상기 효과가 얻기 어려워진다. FT 내지 FT-40℃의 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 120℃/초 이상, 보다 바람직하게는 150℃/초 이상이다. 이 온도역에서의 평균 냉각 속도에 대해서, 상한은 특별히 한정할 필요는 없지만, 강판 내의 온도 변동 억제의 관점에서는, 평균 냉각 속도는 1000℃/초 이하인 것이 바람직하다.

상술한 마무리 압연 종료 후의 고온역의 급랭(FT 내지 FT-40℃의 냉각)은, 마무리 압연의 최종 스탠드 후에 한정되지 않고, 압연 스탠드간에서 행해도 된다. 즉, 급속 냉각을 행한 후의 스탠드에서는 압연하지 않거나, 혹은, 형상 교정이나 냉각 제어 등을 목적으로 하여, 압하율이 8％ 이하인 압연을 추가해도 된다. 이 경우, 급랭 후의 압연은 마무리 압연 공정에는 포함되지 않는다.

(750 내지 620℃의 체재 시간: 20초 이하)

균일 연신율의 향상을 목적으로 하여, GAM이 0.5° 이하로 되는 조직인 페라이트를 석출시켜도 된다. 그를 위해서는, 마무리 압연 후의 열연 강판을, 페라이트 변태가 활발해지는 750 내지 620℃의 온도역의 체재 시간을 조정하여, 원하는 면적 분율의 GAM_≤0.5를 얻어도 된다. 상기 온도역에 있어서의 체재 시간이 20초를 초과하면, 페라이트가 과잉으로 석출되거나, 펄라이트나 시멘타이트가 과잉으로 석출되어 강도가 저하된다. 그 때문에, 상기 온도역에 있어서의 체재 시간은 20초 이하로 한다. 체재 시간은 바람직하게는 17초 이하, 보다 바람직하게는 14초 이하, 더욱 바람직하게는, 10초 이하이다. 설비 능력을 고려하여, 하한은 1초로 해도 된다.

본 실시 형태에 있어서, 750 내지 620℃의 체재 시간이란, 마무리 압연 후의 강판의 온도가 750℃에 도달하고 나서, 온도가 저하되어 620℃에 도달할 때까지의 시간을 나타내고, 이 시간, 범위에 있어서 강판이 반드시 항상 냉각될 필요는 없다.

(620℃ 내지 570℃ 이하의 냉각 정지 온도의 온도역 평균 냉각 속도: 30℃/초 이상)

미변태 오스테나이트를 프레시 마르텐사이트나 베이나이트로 변태시키기 위해, 냉각 정지 온도를 570℃ 이하로 하고, 620℃로부터 냉각 정지 온도까지의 온도역의 평균 냉각 속도가 30℃/초 이상이 되도록 냉각한다. 상기 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도가 30℃/초 미만이면, 냉각 중에 시멘타이트나 펄라이트가 생성되어 원하는 금속 조직이 얻기 어려워진다. 상기 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 40℃/초 이상, 보다 바람직하게는 50℃/초 이상이다. 상기 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 한정하지 않지만, 열변형에 의한 판 휨 억제의 관점에서, 300℃/초 이하가 바람직하고, 200℃/초 이하가 보다 바람직하고, 150℃/초 이하가 더욱 바람직하고, 110℃/초 이하가 한층 바람직하다.

[권취 공정]

(권취 온도: 570℃ 이하)

상기 냉각 후는 강판을 570℃ 이하에서 권취한다. 570℃ 초과에서 권취한 경우, 권취 후의 완냉각에 의해 권취 온도 부근에서 Ti계 탄화물이 과잉으로 석출되어 구멍 확장성이나 인성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, 권취 온도는 570℃ 이하로 한다. 권취 온도는, 바람직하게는 560℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 550℃ 이하이다. 권취 후의 Ti계 탄화물 석출을 억제하는 관점에서, 권취 온도는 570℃ 이하이면 되고, 하한은 한정되지 않는다.

권취 온도와 상기 냉각 정지 온도는, 거의 동일한 온도로 되는 경우가 많다.

[열처리 공정]

(최고 도달 온도 Tmax: 550 내지 720℃)

열처리 공정에서는, 열간 압연 공정 및 권취 공정에서 생성한 프레시 마르텐사이트 및 베이나이트를 열처리에 의해 템퍼링하고, 전위 밀도를 조정하면서, Ti계 탄화물을 석출시킴으로써, 강도, 균일 연신율 및 인성이 우수한 강판이 얻어진다. 열처리 공정의 최고 도달 온도 Tmax가 550℃ 미만이면, 결정립 내의 탄성 변형의 감소 지연에 의해 GAM_>1.7의 면적 분율이 과잉으로 될 우려가 있다. 그 때문에, Tmax는 550℃ 이상으로 한다. Tmax는, 바람직하게는 570℃ 이상, 보다 바람직하게는 600℃ 이상이다. 한편, Tmax가 720℃ 초과에서는, Ti계 탄화물이 조대화되어 버려 강도가 얻기 어려워진다. 또한, 펄라이트나 조대한 시멘타이트의 생성에 의해, 강판의 구멍 확장성이나 인성이 열화된다. 그 때문에, Tmax는 720℃ 이하로 한다. Tmax는, 바람직하게는 700℃ 이하이다.

(템퍼링 파라미터 Ps: 14000 내지 18000)

열처리 공정에 있어서, 결정립 내의 탄성 변형과 전위가 감소됨과 함께, Ti계 탄화물이 석출됨으로써, 강도와 균일 연신율의 밸런스가 우수한 강판이 얻어진다. 템퍼링 파라미터 Ps가 14000 미만이면, 탄성 변형과 전위의 감소가 불충분해져, 강도와 균일 연신율의 밸런스를 향상시키는 효과를 얻지 못한다. 그 때문에, Ps는 14000 이상으로 한다. 한편, Ps가 18000 초과에서는, Ti계 탄화물이 조대화되어 강도가 저하되거나, 펄라이트나 조대한 시멘타이트가 생성되거나 하여 구멍 확장성이나 인성이 열화된다. 그 때문에, Ps는 18000 이하로 한다.

Ps는, 열처리 온도가 일정한 경우는 Ps=(T+273)×(20+log(t))에 의해 구할 수 있다. 식 중의 T는 열처리 온도(℃)이며, t는 열처리 시간(hour)이다. 그러나, 열처리 온도가 일정하지 않는 경우, 즉, 연속 어닐링과 같이 연속적으로 온도가 변화하는 경우에는, 비특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 열처리 공정을 고려한 방법에 의해, 적산 템퍼링 파라미터로서 계산할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 비특허문헌 1에 기재된 방법에 기초하여 산출한 적산 템퍼링 파라미터를, 템퍼링 파라미터 Ps로 한다.

템퍼링 파라미터 Ps는, 구체적으로는 이하의 방법으로 구해진다.

가열 개시로부터 가열 종료까지의 시간을 총 수 N의 미소 시간 Δt로 분할한다. 여기서, (n-1)번째의 구간의 평균 온도를 T_n-1(℃), n번째의 구간 평균 온도를 T_n(℃)으로 한다. 최초의 미소 시간(n=1인 경우의 구간)에 대응하는 템퍼링 파라미터 P(1)는, 이하의 식에 의해 구할 수 있다. log는 바닥이 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 등가인 값으로서 나타낼 수 있다.

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

시간 t₂는, 2번째의 구간으로부터 전의 구간(즉, 1번째의 구간)에서의 가열에 기초하여 산출되는 P의 적산값과 등가인 P를, 온도 T₂에서 얻기 위한 소요 시간(등가 시간)이다. 2번째의 구간(온도 T₂)에 있어서의 가열 시간은, 시간 t₂에 실제의 가열 시간 Δt를 추가한 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)=(T_n+273)×(20+log(t_n+Δt)) (4)

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

log(t_n)=((T_n-1+273)/(T_n+273))×(20+log(t_n-1))-20 (5)

이상의 방법으로 얻어지는, N번째의 템퍼링 파라미터 P(N)가 N번째의 구간의 가열이 완료된 시점에서의 P의 적산값이며, 이것이 Ps이다.

본 실시 형태에서는, 상기의 열처리 공정에 있어서, 강판에 도금을 실시함으로써, 도금 강판으로 해도 된다. 열처리 후에 도금을 실시하는 경우에 있어서도, 열처리 공정과 도금 공정을 연속한 공정이라고 간주하고, 상기한 열처리 조건의 범위 내에서 도금을 실시하면 문제 없다. 도금은 전기 도금 및 용융 도금 중 어느 것이어도 된다. 도금종도 특별히 제한은 없지만, 일반적으로는 아연 도금과 아연 합금 도금을 포함하는 아연계 도금이다. 도금 강판의 예로서는, 전기 아연 도금 강판, 전기 아연-니켈 합금 도금 강판, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판, 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판 등이 예시된다. 도금 부착량은 일반적인 양이어도 된다. 도금을 실시하기 전에, 예비 도금으로서 Ni 등을 표면에 붙여도 된다.

본 실시 형태에 관한 강판을 제조할 때에는, 형상 교정을 목적으로 하여 공지된 조질 압연을 적절히 실시해도 된다.

본 실시 형태에 관한 강판의 판 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 판 두께가 너무 두꺼운 경우는, 강판 표층과 내부에서 생성되는 조직이 현저하게 다르기 때문에, 6.0mm 이하가 바람직하다. 한편, 판 두께가 너무 얇으면 열연 시의 통판이 곤란해지므로, 일반적으로는 1.0mm 이상이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1.2mm 이상이다.

실시예

다음으로, 실시예에 의해 본 발명의 일 양태의 효과를 더욱 구체적으로 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 있다.

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을 용제해서 주조한 후, 열간 단조에 의해 40mm 두께의 강편으로 하였다. 얻어진 강편을 가열하고, 복수의 압연 스탠드를 갖는 시험용 소형 탠덤 밀로, FT+50℃ 초과, FT+150℃ 이하의 온도 영역 및 FT 내지 FT+50℃의 온도역 중 어느 것에 있어서도 2 내지 4패스의 복수회 압연을 행하는, 열간 압연을 실시하여, 판 두께 2.5 내지 3.5mm의 열연 강판으로 하였다. 이 열연 강판을 수랭하고, 권취한 후, 열처리를 실시함으로써 강판(열연 강판)을 얻었다. 표 2-1 내지 표 2-2에 각 제조 조건을 나타낸다.

열처리에 있어서, 템퍼링 파라미터 Ps를 산정할 때의 시간 간격은 1초로 하였다.

또한, 일부의 강판에 대해서는 도금을 실시하였다.

[표 1]

[표 2-1]

[표 2-2]

얻어진 강판에 대해서, 상술한 방법에 의해, 강판 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치에 있어서의 금속 조직의 GAM_0.5-1.7, GAM_>1.7, GAM_≤0.5의 면적 분율, 잔류 오스테나이트(잔류γ)의 면적 분율, 잔류 오스테나이트, 프레시 마르텐사이트, 시멘타이트 및 펄라이트의 합계 면적 분율, 평균 결정 입경 및 평균 전위 밀도, 그리고, 판 두께 중심부의 각 결정 방위의 극밀도를 구하였다. 판 두께 중심부의 결정 방위 극밀도 측정에 있어서는, 약 3000개의 bcc의 결정 방위 정보를 측정하였다.

얻어진 강판의 기계 특성을 평가하기 위해, 인장 강도 TS(㎫), 균일 연신율 uEl(％)은, JIS Z 2241:2011에 준거하고, 5호 시험편으로 평가하였다.

구멍 확장성은, JIS Z 2256:2010에 준거하여 측정되는 구멍 확장률 λ(％)에 의해 평가하였다.

저온 인성은, 파면 천이 온도 vTrs(℃)에서 평가하고, JIS Z 2242:2005에 준거하여, 강판을 2.5mm 서브 사이즈 시험편에 가공한 V 노치 시험편을 사용해서 샤르피 충격 시험을 행하여 평가하였다.

표 3-1 내지 표 3-2에 금속 조직, 집합 조직 및 기계 특성의 시험 결과를 나타낸다. 표 3-2 중의 도금의 란의 GI는 용융 아연 도금층을 나타내고, GA는 합금화 용융 아연 도금층을 나타낸다. 또한, 표 3-1의 평균 전위 밀도의 표기에 있어서, 예를 들어 8.3E+14는, 8.3×10¹⁴인 것을 나타낸다.

인장 강도가 980㎫ 이상인 경우를 고강도인 것으로 판단하고, vTrs(℃)가 -40℃ 이하를 저온 인성이 우수한 것으로서 판단하였다. 가공성은, 강도-균일 연신율 밸런스(TS×uEl) 및 강도-구멍 확장성 밸런스(TS×λ)에 의해 평가하였다. TS×uEl(㎫ㆍ％)은, 6000㎫ㆍ％ 이상인 경우를 고강도이며 균일 연신율이 우수하다고 판단하고, TS×λ(㎫ㆍ％)는, 50000㎫ㆍ％ 이상인 경우를 고강도이며 구멍 확장성이 우수한 것으로서 판단하였다.

[표 3-1]

[표 3-2]

표 3-1, 표 3-2에 의하면, 발명예인 강판 No.1 내지 3, 11, 13, 14, 16, 23 내지 32, 34, 36은 고강도이며, 저온 인성, 균일 연신율, 구멍 확장성이 우수한 것을 알 수 있다. 한편, 비교예인 강판 No.4 내지 10, 12, 15, 17 내지 22, 33, 35는, 어느 하나 이상의 특성이 떨어지는 것을 알 수 있다.

본 발명에 관한 상기 일 양태에 의하면, 고강도이며, 또한 연신율, 구멍 확장성, 저온 인성이 우수한 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 발명에 관한 강판을 자동차의 내판 부재, 구조 부재, 서스펜션 부재 등의 부품의 소재로서 사용하면, 부품 형상으로 가공하는 것이 용이하고, 극한랭지에서의 사용에도 견딜 수 있으므로, 산업상의 공헌이 매우 현저하다.

Claims

질량％로,
C: 0.040 내지 0.180％,
Si: 0.005 내지 2.00％,
Mn: 1.00 내지 3.00％,
Ti: 0.200％ 초과, 0.400％ 이하,
sol.Al: 0.001 내지 1.000％,
N: 0.0010 내지 0.0100％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
Nb: 0 내지 0.100％,
V: 0 내지 0.500％,
Mo: 0 내지 0.500％,
Cu: 0 내지 1.00％,
Ni: 0 내지 1.00％,
Cr: 0 내지 2.00％,
B: 0 내지 0.0030％,
Ca: 0 내지 0.0100％,
Mg: 0 내지 0.0100％,
REM: 0 내지 0.0100％, 및
Bi: 0 내지 0.0200％
를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고,
표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치에서,
EBSD 해석에 의해 얻어지는 1개의 결정립 내의 결정 방위차의 평균을 나타내는 GAM이 0.5° 초과 1.7° 이하인 결정립인 GAM_0.5-1.7의 면적 분율이 50％ 이상 100％ 이하이며,
상기 GAM이 1.7° 초과인 결정립인 GAM_>1.7의 면적 분율이 0％ 이상 20％ 이하이며,
상기 GAM이 0.5° 이하인 결정립인 GAM_≤0.5의 면적 분율이 0％ 이상 50％ 미만이고,
잔류 오스테나이트의 면적 분율이 0％ 이상 4％ 미만이고,
상기 잔류 오스테나이트, 프레시 마르텐사이트, 시멘타이트 및 펄라이트의 합계 면적 분율이 0％ 이상 10％ 이하이며,
평균 결정 입경이 15.0㎛ 이하이며,
평균 전위 밀도가 1.0×10¹⁴/㎡ 이상 4.0×10¹⁵/㎡ 이하이며,
판 두께 중심부의, {211}<011> 및 {332}<113>의 극밀도의 합계가 12.0 이하이며,
인장 강도가 980㎫ 이상인
것을 특징으로 하는 강판.
제1항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Nb: 0.001 내지 0.100％,
V: 0.005 내지 0.500％,
Mo: 0.001 내지 0.500％,
Cu: 0.02 내지 1.00％,
Ni: 0.02 내지 1.00％,
Cr: 0.02 내지 2.00％,
B: 0.0001 내지 0.0030％,
Ca: 0.0002 내지 0.0100％,
Mg: 0.0002 내지 0.0100％,
REM: 0.0002 내지 0.0100％, 및
Bi: 0.0001 내지 0.0200％
로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는
것을 특징으로 하는 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
표면에, 도금층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강판.
제3항에 있어서,
상기 도금층이, 용융 아연 도금층인 것을 특징으로 하는 강판.
제3항에 있어서,
상기 도금층이, 합금화 용융 아연 도금층인 것을 특징으로 하는 강판.
제1항에 기재된 강판의 제조 방법이며,
제1항에 기재된 상기 화학 조성을 갖는 슬래브 또는 강편을 가열하는 가열 공정과,
상기 가열 공정 후의 상기 슬래브 또는 상기 강편에, 복수의 압연 스탠드를 사용하여, 다패스 열간 압연을 실시하여, 열연 강판을 얻는 열간 압연 공정과,
상기 열연 강판을 권취하는 권취 공정과,
상기 권취 공정 후의 상기 열연 강판에 열처리를 실시하는 열처리 공정
을 갖고,
상기 가열 공정에서는,
가열 온도를 1280℃ 이상 또한 하기 식 (1)에 의해 표시되는 온도 SRT(℃) 이상으로 하고,
상기 열간 압연 공정에서는,
마무리 온도를 단위 ℃에서 FT로 나타냈을 때, FT+50℃ 초과, FT+150℃ 이하의 온도역에서의 합계 압하율을 50％ 이상으로 하고,
상기 FT 내지 상기 FT+50℃의 온도역에서의 합계 압하율을 40 내지 80％, 상기 FT 내지 상기 FT+50℃의 상기 온도역의 압연에 요하는 시간을 0.5 내지 10.0초로 하고,
상기 FT+50℃ 초과, 상기 FT+150℃ 이하의 상기 온도역 및 상기 FT 내지 상기 FT+50℃의 상기 온도역에 있어서, 각각 2패스 이상의 압연을 행하고,
상기 FT 내지 FT+100℃의 온도역의 평균 냉각 속도를 6.0℃/초 이상 40.0℃/초 이하로 하고,
상기 FT를, 하기 식 (2)에 의해 구해지는 Ar₃ 이상, 또한 하기 식 (3)에 의해 구해지는 TR(℃) 이상, 또한 1100℃ 이하로 하고,
마무리 압연의 완료로부터 3.0초 이내에 수랭을 개시하고,
상기 FT 내지 750℃의 온도역의 평균 냉각 속도를 30℃/초 이상으로 하고, 750 내지 620℃의 온도역에서 20초 이하 체재시키고 나서, 620℃ 내지 570℃ 이하인 냉각 정지 온도의 온도역의 평균 냉각 속도가 30℃/초 이상이 되도록, 상기 냉각 정지 온도까지 냉각하고,
상기 권취 공정에서는, 570℃ 이하로 권취하고,
상기 열처리 공정에서는,
최고 도달 온도 Tmax를 550℃ 이상 720℃ 이하로 하고, 템퍼링 파라미터 Ps를 14000 내지 18000으로 하는
것을 특징으로 하는 강판의 제조 방법.
SRT(℃)=1630+90×ln([C]×[Ti]) … (1)
Ar₃(℃)=901-325×[C]+33×[Si]-92×[Mn]+287×[P]+40×[sol.Al] (2)
TR(℃)=800+700×[Ti]+1000×[Nb] (3)
단, 상기 식 (1), (2), (3) 중의 [원소 기호]는, 각 원소의 질량％에 의한 함유량을 나타내고, 함유하지 않는 경우는 0을 대입한다.
제6항에 있어서,
상기 열간 압연 공정에 있어서,
상기 마무리 압연의 완료로부터 0.3초 이내에 상기 수랭을 개시하고,
상기 FT 내지 FT-40℃의 온도역의 평균 냉각 속도가 100℃/초 이상인 냉각을 행하는
것을 특징으로 하는 강판의 제조 방법.