KR102046546B1 - 고강도 냉연 강판, 고강도 용융 아연 도금 강판, 및 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판 - Google Patents

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히로유키 가와타
리키 오카모토
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

화학 조성이, 질량%로, C：0.050~0.40%, Si：0.01~3.0%, Mn：1.0~5.0%, sol.Al：0.001~1.0%, Ti：0.005~0.20%, B：0.0005~0.010%, P：0.1% 이하, S：0.01% 이하, O：0.1% 이하, N：0.01% 이하, Cr：0~1.0%, Mo：0~1.0%, Ni：0~1.0%, Cu：0~1.0%, Sn：0~0.50%, Nb：0~0.20%, V：0~0.50%, W：0~0.50%, Ca：0~0.01%, Mg：0~0.01%, Bi：0~0.01%, Sb：0~0.10%, Zr：0~0.01%, REM：0~0.01%, 잔부：Fe 및 불순물이며, [sol.Bs/B≤0.50] 및 [sol.Bq/B＞0.50](단, B：강 중의 B량, sol.Bs：표층부의 고용 B량, sol.Bq：내부의 고용 B량)을 만족하는, 고강도 냉연 강판.

Description

고강도 냉연 강판, 고강도 용융 아연 도금 강판, 및 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판
본 발명은, 고강도 냉연 강판, 고강도 용융 아연 도금 강판, 및 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판에 관한 것이다.
근년, 지구 온난화 대책에 수반하는 온실 효과 가스 배출량 규제의 관점에서, 자동차의 연비 향상을 목적으로서, 차체의 경량화가 요구되고 있다. 그것에 추가하여, 충돌 안전성을 확보할 필요가 있기 때문에, 고강도 강판의 적용이 확대되고 있다. 특히 최근에는, 인장 강도 980MPa 이상, 바람직하게는 1180MPa 이상의 초고강도 강판의 니즈가 높아지고 있다. 또, 차체 중에서도 녹방지성이 요구되는 부위에는 표면에 용융 아연 도금을 실시한 초고강도 용융 아연 도금 강판이 요구된다.
이러한 고강도 강판을 이용하여 자동차의 차량 또는 부재를 형성하는 방법으로는, 프레스 가공 등의 굽힘 가공을 들 수 있다. 통상, 굽힘성은, 강판의 강도를 높일수록 악화되는 경향이 있다. 이로 인해, 고강도 강판에 굽힘 가공을 실시하면, 변형부의 강판 내부에 균열(크랙)이 발생하는 문제가 있었다.
고강도 강판의 굽힘성을 지배하는 인자로는, (a) 네킹의 일어나기 어려움, (b) 강판 내부에서의 균열(보이드)의 발생하기 어려움이 중요한 것이 알려져 있다. 이것은, 신장률이 낮은 강판에서는, 굽힘 가공 중에 네킹이 일어나, 변형이 국재화함으로써, 굽힘성이 열화하기 때문이라고 생각되고 있다.
강판의 굽힘 가공에 있어서는, 굽힘 외주 표층부에 원주 방향으로 큰 인장 변형이, 또, 굽힘 내주 표층부에 큰 압축 변형이 발생한다. 그로 인해, 초고강도 강판의 굽힘성에는, 강판 내부의 강 조직뿐만 아니라 강판 표층부의 강 조직도 크게 영향을 준다. 구체적으로는, 강판 표층부를 연질층으로 함으로써, 굽힘 가공시에 강판 표면에 발생하는 변형의 국재화가 완화되어, 굽힘성이 개선되는 것을 알 수 있다. 이 기술을 응용하여, 초고강도 강판의 굽힘성을 개선한 발명이 이하의 특허문헌 1~4에 개시되어 있다.
특허문헌 1에는, 강판 표층부에 Zn을 고용시킴과 더불어, 강판 표층부를 연질화시키고, 또한 강판을 구성하는 금속 조직을 마텐자이트 및 베이나이트를 주로 한 조직으로 함으로써 굽힘성을 개선한, 인장 강도가 1180MPa 이상인 용융 아연 도금 강판 혹은 합금화 용융 아연 도금 강판에 관한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 2 및 3에는, 연속 소둔 중의 분위기를 산화 분위기로 제어하고, 강판 표층에 탈탄층을 형성시킴으로써, 표층에 페라이트를 주체로 하는 연질층, 내층에 마텐자이트와 베이나이트를 주체로 하는 경질층을 나누어 만듦으로써 굽힘성을 개선한, 초고강도 냉연 강판에 관한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 4에는, 강판을 가열 후, 표면에 물을 분사하여 표층부를 냉각하고, 그 후 강판 표층부터 내부까지 균일하게 냉각함으로써, 표층부와 강판 내부의 냉각 패턴을 변화시켜, 표층에 페라이트를 주체로 하는 연질층, 내층에 저온 변태상을 주체로 한 경질층으로 나누어 만듦으로써 굽힘성을 개선한, 고강도 냉연 강판에 관한 기술이 개시되어 있다.
일본국 특허공개 2014-237887호 공보 일본국 특허공개 평10-130782호 공보 일본국 특허공개 평5-195149호 공보 일본국 특허공개 2005-273002호 공보
철과 강, vol. 74(1988), p.2353
상기한 대로, 지금까지, 굽힘성을 개선시키기 위해, 강판 표층 및 강판 내층 각각의 경도 및 조직을 제어하는 구조로 이루어져 왔다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 강판 표층부에 Zn을 고용시키기 위해서, 소둔시의 가열 온도를 Ac3점＋50℃ 이상이라는 고온으로 할 필요가 있다. 이것은 연속 소둔로의 노체 손상을 앞당기기 때문에, 바람직하지 않다.
또, 특허문헌 2 및 3에 기재된 기술에서는, 탈탄을 위해서 소둔 중의 분위기를 산화 분위기로 하고 있고, 강판 표층에 Mn, Si 등의 합금 원소의 내부 산화층이 형성된다. 이 내부 산화층의 존재에 의해, 피로 강도가 크게 저하하는 경우가 있으며, 개선의 여지가 남아 있다.
또한, 특허문헌 4에 기재된 기술에서는, 강편 표면으로의 물 분사를 필수로 하고 있기 때문에, 용융 아연 도금 라인에서의 열처리에는 적용이 어렵다는 문제가 있다.
이와 같이, 고강도 강판에 대해서는, 여러가지 수법에 의해 굽힘성의 향상을 목적으로 한 검토·개발이 이루어지고는 있다. 그러나, 굽힘성을 향상시키면서도 강도를 유지시키는 기술은 아직도 확립되어 있지 않고, 더욱이는, 고강도 용융 아연 도금 강판에 있어서의 굽힘성까지 고려한 경우, 종래의 기술에서는 검토가 불충분했다.
본 발명은, 상기의 문제점을 해결하고, 굽힘성이 뛰어난 고강도 냉연 강판, 고강도 용융 아연 도금 강판, 및 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 하기의 고강도 냉연 강판, 고강도 용융 아연 도금 강판, 및 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판을 요지로 한다.
(1) 화학 조성이, 질량%로,
C：0.050~0.40%,
Si：0.01~3.0%,
Mn：1.0~5.0%,
sol.Al：0.001~1.0%,
Ti：0.005~0.20%,
B：0.0005~0.010%,
P：0.1% 이하,
S：0.01% 이하,
O：0.1% 이하,
N：0.01% 이하,
Cr：0~1.0%,
Mo：0~1.0%,
Ni：0~1.0%,
Cu：0~1.0%,
Sn：0~0.50%,
Nb：0~0.20%,
V：0~0.50%,
W：0~0.50%,
Ca：0~0.01%,
Mg：0~0.01%,
Bi：0~0.01%,
Sb：0~0.10%,
Zr：0~0.01%,
REM：0~0.01%,
잔부：Fe 및 불순물이며,
하기 (i)식 및 (ii)식을 만족하는, 고강도 냉연 강판.
sol.Bs/B≤0.50···(i)
sol.Bq/B＞0.50···(ii)
단, 상기 식 중의 각 기호의 의미는 이하와 같다.
B：강판 중에 포함되는 B 함유량(질량%)
sol.Bs：강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서 고용 상태로서 존재하는 B 함유량(질량%)
sol.Bq：강판의 1/4 두께 위치에 있어서 고용 상태로서 존재하는 B 함유량(질량%)
(2) 상기 화학 조성이, 질량%로,
Cr：0.001~1.0%,
Mo：0.001~1.0%,
Ni：0.001~1.0%,
Cu：0.001~1.0%, 및,
Sn：0.001~0.50%
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는,
상기 (1)에 기재된 고강도 냉연 강판.
(3) 상기 화학 조성이, 질량%로,
Nb：0.001~0.20%,
V：0.001~0.50%, 및,
W：0.001~0.50%
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는,
상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고강도 냉연 강판.
(4) 상기 화학 조성이, 질량%로,
Ca：0.0001~0.01%,
Mg：0.0001~0.01%,
Bi：0.0001~0.01%,
Sb：0.0001~0.10%,
Zr：0.0001~0.01%, 및,
REM：0.0001~0.01%
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는,
상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 고강도 냉연 강판.
(5) 상기 강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
폴리고날 페라이트：10~95%,
잔부：마텐자이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트로부터 선택되는 1종 이상이고, 또한,
상기 마텐자이트 전체에서 차지하는 뜨임 마텐자이트의 비율이 50% 이상이며,
상기 강판의 1/4 두께 위치에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
폴리고날 페라이트：60% 이하,
잔부：마텐자이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트로부터 선택되는 1종 이상이고, 또한,
상기 마텐자이트 전체에서 차지하는 뜨임 마텐자이트의 비율이 50% 이상인,
상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 고강도 냉연 강판.
(6) 상기 강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
폴리고날 페라이트：30~95%이며,
상기 강판의 1/4 두께 위치에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
폴리고날 페라이트：10~60%인,
상기 (5)에 기재된 고강도 냉연 강판.
(7) 상기 강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
폴리고날 페라이트：10~80%이며,
상기 강판의 1/4 두께 위치에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
폴리고날 페라이트：20% 이하,
마텐자이트：50% 이상,
베이나이트：40% 이하,
잔류 오스테나이트：20% 이하인,
상기 (5)에 기재된 고강도 냉연 강판.
(8) 인장 강도가 980MPa 이상이고, 또한, 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비 R/t가 2.5 이하인,
상기 (6)에 기재된 고강도 냉연 강판.
(9) 인장 강도가 1180MPa 이상이고, 또한, 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비 R/t가 3.5 이하인,
상기 (7)에 기재된 고강도 냉연 강판.
(10) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 고강도 냉연 강판의 표면에 용융 아연 도금층을 갖는, 고강도 용융 아연 도금 강판.
(11) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 고강도 냉연 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금층을 갖는, 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판.
본 발명에 의하면, 굽힘성이 뛰어난 고강도 냉연 강판, 고강도 용융 아연 도금 강판, 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻을 수 있다.
도 1은 디스케일링 공정에 있어서의 노즐과 강판의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명자들은 굽힘성이 뛰어한 고강도 냉연 강판을 얻기 위해서 예의 검토를 행했다. 그 결과, 담금질성 원소인 B의 존재 상태를, 강판 표층부에서는 주로 석출 상태로 하고, 한쪽의 강판 내부에서는 주로 고용 상태로 함으로써, 강판의 강도를 떨어뜨리지 않고 굽힘성을 개선할 수 있는 것을 찾아냈다.
구체적으로는, 고용 상태로서 존재하는 B량과 강 중 전체 B량의 비율을, 강판 표면으로부터 30μm 깊이의 범위(이하의 설명에서, 「표층부」라고도 한다)에서는 0.50 이하로 하고, 또한, 강판의 1/4 두께 위치(이하의 설명에서, 「내부」라고도 한다)에서는 이 비율을 0.50 초과로 함으로써, 강도의 열화 억제 및 굽힘성의 개선이 가능한 것을 찾아냈다.
또한, 상기의 조건을 만족하도록 B의 존재 상태를 제어하기 위해서는, 열연 코일 권취 직후의 스케일 두께를 소정의 범위 내로 함과 더불어, 열연 코일 권취 후의 냉각 조건을 조정하는 것이 유효한 것을 찾아냈다.
본 발명은 상기의 지견에 의거하여 이루어진 것이다. 이하, 본 발명의 각 요건에 대해 상세하게 설명한다.
(A) 화학 조성
각 원소의 한정 이유는 하기와 같다. 또한, 이하의 설명에 있어서 함유량에 대한 「%」는, 「질량%」를 의미한다.
C：0.050~0.40%
C(탄소)는, 강판의 고강도화를 위해서 필수의 원소이다. 한편, 과도하게 함유시키면 굽힘성, 프레스 성형성 및 용접성을 열화시킨다. 따라서, C 함유량은 0.050~0.40%로 한다. 강도를 높이는 관점에서, C 함유량은 0.080% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 프레스 성형성 및 용접성의 열화를 억제하는 관점에서, C 함유량은 0.25% 이하로 하는 것이 바람직하다.
Si：0.01~3.0%
Si(규소)는 고용 강화 원소이며, 강판의 고강도화에는 유효한 원소이다. 한편, 과도하게 함유시키면 강판의 화성 처리성 및 용융 아연 도금과의 젖음성을 현저하게 열화시킬 뿐만 아니라, 굽힘성도 열화시킨다. 따라서, Si 함유량은 0.01%~3.0%로 한다. 강도를 높이는 관점에서, Si 함유량은 0.10% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.20% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, 화성 처리성 및 용융 아연 도금과의 젖음성의 열화를 억제하는 관점에서, Si 함유량은 2.0% 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.50% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
Mn：1.0~5.0%
Mn(망간)은 강력한 오스테나이트 안정화 원소이며, 강판의 담금질성 향상에 유효한 원소이다. 한편, 과도하게 함유시키면 굽힘성, 용접성 및 저온 인성을 열화시킨다. 따라서, Mn 함유량은 1.0~5.0%로 한다. 담금질성 향상의 관점에서, Mn 함유량은 1.5% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 용접성 및 저온 강인성의 열화를 억제하는 관점에서, Mn 함유량은 3.0% 이하로 하는 것이 바람직하다.
sol.Al：0.001~1.0%
Al(알루미늄)은, 강의 탈산을 위해 적어도 0.001% 함유시킨다. 그러나, 과잉으로 함유시켜도 효과가 포화하여, 비용 상승을 초래할뿐 아니라, 강의 변태 온도를 상승시켜 열간 압연시의 부하를 증대시킨다. 따라서, sol.Al 함유량은 1.0% 이하로 한다. sol.Al 함유량은 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다.
Ti：0.005~0.20%
Ti(티탄)는 강 중에서 TiN으로서 N을 고정함으로써, 담금질성 저하 인자가 되는 BN의 형성을 억제한다. 또, 가열시의 오스테나이트 입경을 미세화하여 인성을 향상시킨다. 한편, 과잉으로 함유시키면 강판의 연성이 저하한다. 따라서, Ti 함유량은 0.005~0.20%로 한다. Ti 함유량은 0.010% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.050% 이하로 하는 것이 바람직하다.
B：0.0005~0.010%
B(붕소)는 강판의 가열시에 오스테나이트 입계, 또는 페라이트/오스테나이트 입계에 편석하고, 입계를 안정화함으로써 강의 담금질성을 높이기 때문에, 본 발명에서는 필수의 원소이다. 한편, 과도하게 함유시키면 붕화물을 형성함으로써, 강의 담금질성을 해치는 결과가 된다. 따라서, B 함유량은 0.0005~0.010%로 한다. B 함유량은 0.0010% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0050% 이하로 하는 것이 바람직하다.
P：0.1% 이하
P(인)는 고용 강화 원소이며, 강판의 고강도화에는 유효한 원소이나, 과도하게 함유시키면 용접성 및 인성을 열화시킨다. 따라서, P 함유량은 0.1% 이하로 한다. P 함유량은 0.05% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 단, P 함유량을 극도로 저감시키려면, 탈P 비용이 높아지기 때문에, 경제성의 관점에서 하한을 0.001%로 하는 것이 바람직하다.
S：0.01% 이하
S(유황)는 불순물로서 함유되는 원소이며, 강 중에서 MnS를 형성하고 인성 및 구멍 확장성을 열화시킨다. 따라서, 인성 및 구멍 확장성의 열화가 현저하지 않은 범위로서, S 함유량을 0.01% 이하로 한다. S 함유량은 0.005% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.002% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 단, S 함유량을 극도로 저감시키려면, 탈황 비용이 높아지기 때문에, 경제성의 관점에서 하한을 0.0005%로 하는 것이 바람직하다.
O：0.1% 이하
O(산소)는 불순물로서 함유되는 원소이며, 그 함유량이 0.1%를 초과하면 강 중에 조대(粗大)한 산화물을 형성하고 굽힘성 및 구멍을 확장시킨다. 따라서, O 함유량은 0.1% 이하로 한다. O 함유량은 0.01% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.005% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 단, 제조 비용의 관점에서 하한을 0.0001%로 하는 것이 바람직하다.
N：0.01% 이하
N(질소)은 불순물로서 함유되는 원소이며, 그 함유량이 0.01%를 초과하면 강 중에 조대한 질화물을 형성하고 굽힘성 및 구멍 확장성을 열화시킨다. 따라서, N 함유량은 0.01% 이하로 한다. N 함유량은 0.005% 이하로 하는 것이 바람직하다. 단, N 함유량을 극도로 저감시키려면, 탈N 비용이 높아지기 때문에, 경제성의 관점에서 하한을 0.0005%로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 고강도 강판에는, 상기의 원소에 추가하여, 하기에 개시하는 양의 Cr, Mo, Ni, Cu, Sn, Nb, V, W, Ca, Mg, Bi, Sb, Zr 및 REM으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 더욱 함유시켜도 된다.
Cr：0~1.0%
Mo：0~1.0%
Ni：0~1.0%
Cu：0~1.0%
Sn：0~0.50%
Cr(크롬), Mo(몰리브덴), Ni(니켈), Cu(구리), Sn(주석)은 모두 강판의 고강도화에 유효한 원소이기 때문에 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나 이들 원소를 과도하게 함유시키면 효과가 포화하여, 비용의 증대를 초래한다. 따라서, Cr, Mo, Ni 및 Cu의 함유량을 모두 1.0% 이하로 하고, Sn 함유량을 0.50% 이하로 한다. Cr, Mo, Ni 및 Cu의 함유량은 모두 0.60% 이하로 하는 것이 바람직하고, Sn 함유량은 0.30% 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기의 효과를 얻기 위해서는, Cr, Mo, Ni, Cu 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상을, 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.05% 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.
Nb：0~0.20%
V：0~0.50%
W：0~0.50%
Nb(니오브), V(바나듐) 및 W(텅스텐)는 탄화물 형성 원소이며, 강판의 고강도화에 유효한 원소이기 때문에 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, 과도하게 함유시켜도 효과가 포화하여, 비용을 상승시킨다. 따라서, Nb 함유량을 0.20% 이하로 하고, V 및 W의 함유량을 모두 0.50% 이하로 한다. Nb 함유량은 0.10% 이하로 하는 것이 바람직하고, V 및 W의 함유량은 모두 0.30% 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기의 효과를 얻기 위해서는, Nb, V 및 W로부터 선택되는 1종 이상을, 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.005% 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.
Ca：0~0.01%
Mg：0~0.01%
Bi：0~0.01%
Sb：0~0.10%
Zr：0~0.01%
REM：0~0.01%
Ca(칼슘), Mg(마그네슘), Sb(안티몬), Zr(지르코늄), REM(희토류 원소)은 강 중 개재물의 미세 분산화에 기여하는 원소이며, Bi(비스무트)는 강 중에 있어서의 Mn, Si 등의 치환형 합금 원소의 마이크로 편석을 경감하는 원소이다. 이들 원소는, 각각 강판의 굽힘성 향상에 기여하기 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, 과도하게 함유시키면 연성의 열화를 일으킨다. 따라서, Ca, Mg, Bi, Zr 및 REM의 함유량을 모두 0.01% 이하로 하고, Sb 함유량을 0.10% 이하로 한다. Ca, Mg, Bi, Zr 및 REM의 함유량은 모두 0.006% 이하로 하는 것이 바람직하고, Sb 함유량은 0.080% 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기의 효과를 얻기 위해서는, Ca, Mg, Bi, Sb, Zr 및 REM으로부터 선택되는 1종 이상을, 0.0001% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.0010% 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.
여기서, 본 발명에 있어서, REM은 Sc, Y 및 란타노이드의 합계 17 원소를 가리키고, 상기 REM의 함유량은 이들 원소의 합계 함유량을 의미한다. 또한, 란타노이드는, 공업적으로는, 미슈메탈의 형태로 첨가된다.
본 발명의 강판의 화학 조성에 있어서, 잔부는 Fe 및 불순물이다.
여기서 「불순물」이란, 강판을 공업적으로 제조할 때에, 광석, 스크랩 등의 원료, 제조 공정의 여러 가지의 요인에 의해서 혼입되는 성분이며, 본 발명에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.
(B) B의 존재 상태
상기 서술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 강판의 강도를 떨어뜨리지 않고 굽힘성을 개선하기 위해서, 담금질성 원소인 B의 존재 상태를 하기 (i)식 및 (ii)식을 만족하도록 제어할 필요가 있다.
sol.Bs/B≤0.50···(i)
sol.Bq/B＞0.50···(ii)
단, 상기 식 중의 각 기호의 의미는 이하와 같다.
B：강판 중에 포함되는 B 함유량(질량%)
sol.Bs：강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서 고용 상태로서 존재하는 B 함유량(질량%)
sol.Bq：강판의 1/4 두께 위치에 있어서 고용 상태로서 존재하는 B 함유량(질량%)
강판 표층부에서는, B를 주로 석출 상태로 존재시키는 것이 중요하다. sol.Bs/B의 값이 0.50을 초과하면, 표층부의 담금질성이 과잉으로 상승하기 때문에, 굽힘성을 확보할 수 없게 된다. sol.Bs/B의 값은 0.30 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.20 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 강판 내부에서는, B를 주로 고용 상태로 존재시키는 것이 중요하다. sol.Bq/B의 값이 0.50 이하가 되면, 강판 내부의 담금질성이 저하하기 때문에, 필요한 강도를 확보할 수 없게 된다. sol.Bq/B의 값은 0.65 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.80 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, sol.Bs 및 sol.Bq의 값은, 각각 소정의 위치에 있어서, 전해 추출 잔사법에 의해 강 중의 붕소화물의 질량을 측정함으로써 석출물로서 소비된 B량을 산출한 후, 그것을 강 중에 포함되는 B 함유량으로부터 뺌으로써 구하는 것으로 한다.
구체적으로는, 강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서 붕소화물로서 존재하는 B의 함유량에 대해서는, 강판 표면을 연삭하지 않고, 30μm 깊이까지 전해 추출함으로써 측정한다. 또, 강판의 1/4 두께 위치에 있어서 붕소화물로서 존재하는 B의 함유량에 대해서는, 강판을 1/4 두께 위치까지 기계적으로 연삭한 후, 30μm 깊이까지 전해 추출함으로써 측정한다. 또한, 추출 잔사법에 의한 석출 B량의 정량법에 대해서는 비특허문헌 1에 개시되어 있는 수법을 이용한다.
(C) 강 조직
본 발명의 강판의 강 조직에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 「%」는, 「면적%」를 의미한다.
본 발명의 강판의 강 조직에 대해서는 특별히 제한은 두지 않으나, 강도와 굽힘성을 양립하기 위해서는, 강판의 표층부 및 내부의 각각의 강 조직을 조정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서, 폴리고날 페라이트의 면적률을 10~95%로 하고, 잔부를 마텐자이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트로부터 선택되는 1종 이상으로 함과 더불어, 강판의 1/4 두께 위치에 있어서, 폴리고날 페라이트의 면적률을 60% 이하로 하고, 잔부를 마텐자이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트로부터 선택되는 1종 이상으로 하는 것이 바람직하다.
상기 서술한 마텐자이트에는, 담금질한 채의 마텐자이트 및 뜨임을 추가한 뜨임 마텐자이트가 포함된다. 뜨임 마텐자이트에 비해, 담금질한 채의 마텐자이트는 무르기 때문에, 굽힘 가공 등의 소성 변형을 가했을 때에 파괴의 기점이 되기 쉽다. 따라서, 원하는 굽힘성을 확보하기 위해서는, 강판의 표층부 및 내부의 각각에 있어서, 마텐자이트 전체에서 차지하는 뜨임 마텐자이트의 비율을 50% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 70% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
또, 굽힘성을 중시하는 경우에는, 강판의 표층부에 있어서, 폴리고날 페라이트의 면적률을 30~95%로 함과 더불어, 강판의 내부에 있어서, 폴리고날 페라이트의 면적률을 10~60%로 하는 것이 더욱 바람직하다. 강판의 표층부에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률은 50~90%인 것이 보다 바람직하고, 70~90%인 것이 더욱 바람직하다. 또, 강판 내부에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률은 20~40%인 것이 보다 바람직하다.
한편, 강도를 중시하는 경우에는, 강판의 표층부에 있어서, 폴리고날 페라이트의 면적률을 10~80%로 함과 더불어, 강판의 내부에 있어서, 폴리고날 페라이트의 면적률을 20% 이하, 마텐자이트의 면적률을 50% 이상, 베이나이트의 면적률을 40% 이하, 잔류 오스테나이트의 면적률을 20% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 강판의 표층부에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률은 30% 이상인 것이 보다 바람직하고, 50% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 강판 내부에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률은 10% 미만인 것이 보다 바람직하고, 5% 미만인 것이 더욱 바람직하며, 마텐자이트의 면적률은 70% 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서의 강 조직은 이하에 개시하는 방법에 의해 측정한다. 우선, 강판의 압연 방향 단면을 잘라내고, 나이탈액에 의해 강 조직을 현출한다. 그 후, 표면~30μm 깊이 위치 및 1/4 두께 위치에 대해, 주사형 전자현미경(배율：5000배, 5시야)을 이용하여 촬영한다. 그리고, 얻어진 조직 사진으로부터, 포인트카운팅법에 의해서, 폴리고날 페라이트, 베이나이트, 마텐자이트, 뜨임 마텐자이트의 면적률을 산출한다.
또, 잔류 오스테나이트의 면적률에 대해서는, EBSP-OIM(Electron Back Scatter Diffraction Pattern-Orientation Image Microscopy)법에 의해, FCC 구조를 갖는 영역의 면적을 산출함으로써 구한다.
(D) 기계 특성
상기 서술한 바와 같이, 본 발명에 따르는 강판은 높은 강도와 뛰어난 굽힘성을 겸비한다. 기계 특성에 대해 특별히 제한은 두지 않으나, 굽힘성을 중시하는 경우에 있어서는, 인장 강도가 980MPa 이상이고, 또한, 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비 R/t가 2.5 이하인 것이 바람직하다. 한편, 강도를 중시하는 경우에 있어서는, 인장 강도가 1180MPa 이상이고, 또한, 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비 R/t가 3.5 이하인 것이 바람직하다. 강도를 보다 중시하는 경우, 인장 강도는 1470MPa 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 최소 굽힘 반경 R은, 굽힘 시험：JIS Z 2248에서 정해진 V블록법에 의해 평가한다. 구체적으로는, 압연 방향 및 두께 방향과 수직인 방향(폭 방향)으로 직사각형 시험편을 잘라내고, 굽힘 반경을 바꾸어 90° V굽힘을 행하여, 균열이 발생하지 않는 최소의 굽힘 반경을 최소 굽힘 반경으로 한다.
(E) 도금층
또한, 상기 서술해 온 본 발명에 따르는 고강도 냉연 강판은, 강판 표면에 용융 아연 도금층을 갖고 있어도 된다. 강판 표면에 용융 아연 도금층을 부여함으로써, 내식성이 향상한다.
또, 용융 아연 도금층은, 합금화되어 있어도 된다. 합금화된 용융 아연 도금층에서는, 합금화 처리에 의해서 용융 아연 도금층 중에 Fe가 받아들여지고 있기 때문에, 뛰어난 용접성 및 도장성이 얻어진다.
또, 용융 아연 도금층 상에, 도장성 및 용접성을 개선하는 목적으로, 상층 도금을 실시해도 된다. 또, 본 발명의 고강도 냉연 강판에서는, 용융 아연 도금층 상에, 각종의 처리, 예를 들어, 크로메이트 처리, 인산염 처리, 윤활성 향상 처리, 용접성 향상 처리 등을 실시해도 된다.
(F) 제조 방법
본 발명에 따르는 고강도 냉연 강판의 제조 조건에 대해 특별히 제한은 없으나, 이하에 개시하는 공정을 포함하는 방법을 이용함으로써, 제조할 수 있다.
(a) 열간 압연 공정
(a-1) 슬래브 가열 공정
우선, 슬래브를 1150℃ 이상의 온도까지 가열한다. 최종 제품판에 있어서, 충분한 sol.Bq/B의 값을 소정의 범위로 하기 위해서는, 붕소화물의 용해를 촉진하기 위해 슬래브 가열 온도를 1150℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 사용하는 강 슬래브는, 제조성의 관점에서 연속 주조법으로 주조하는 것이 바람직하나, 조괴법, 박(薄)슬래브 주조법이어도 된다. 또, 주조한 슬래브는 일단 실온까지 냉각해도 되고, 실온까지 냉각하지 않고 가열로에 바로 보내도 된다.
(a-2) 조(粗)압연 공정
다음에, 가열된 슬래브를, 1050~1150℃의 온도 범위에서의 총 압하율이 50% 이상이 되도록 압연한다. 상기 온도 범위에서의 총 압하율이 50% 미만이면, 열간 압연 중의 재결정이 불충분해져, 열연판 조직의 불균질화로 연결될 우려가 있다.
(a-3) 마무리 압연 공정
1050℃ 이하의 온도부터 마무리 압연 공정의 최종 패스(마무리 최종 패스) 전까지의 총 압하율을 60~95%로 함과 더불어, 마무리 최종 패스의 압하율을 10~30%, 마무리 최종 패스의 온도를 850~1000℃로 한다.
1050℃ 이하의 온도부터 마무리 최종 패스 전까지의 총 압하율이 95%를 초과하는 경우, 마무리 최종 패스의 압하율이 30%를 초과하는 경우, 또는 마무리 최종 패스의 온도가 850℃ 미만이 되는 경우에는, 붕소화물의 열간 압연 중의 석출이 촉진된다. 그 결과, 최종 제품판에 있어서의 sol.Bq/B의 값을 소정의 범위로 하는 것이 어려워진다. 한편, 1050℃ 이하의 온도부터 마무리 최종 패스 전까지의 총 압하율이 60% 미만이 되는 경우, 마무리 최종 패스의 압하율이 10% 미만이 되는 경우, 또는 마무리 최종 패스의 온도가 1000℃를 초과하는 경우에는, 열연판 조직의 조대화를 초래하여, 최종 제품 판조직의 조대화 나아가서는 가공성의 열화로 연결될 우려가 있다.
(a-4) 디스케일링 공정
조압연부터 마무리 압연까지의 공정에 있어서, 강판 표면에 디스케일링을 1회 이상 실시한다. 그때, 최종 디스케일링 온도는 950~1100℃로 한다. 최종 디스케일링 온도가 950℃ 미만인 경우, 디스케일링 후의 스케일의 성장이 억제되기 때문에, 후술하는 열연 코일을 권취한 직후의 강판의 스케일의 평균 두께(tsc)를 원하는 범위로 제어하는 것이 어려워진다. 한편, 최종 디스케일링 온도가 1100℃를 초과하는 경우, 최종 디스케일링 후에 스케일이 과잉으로 성장하기 때문에, 압연 중에 스케일이 박리되어, 스케일이 말려들어가는 것에 기인하는 외관 불량이 발생할 우려가 있다. 디스케일링의 총 횟수는 특별히 규정하지 않으나, 압연 중에 박리된 스케일이 말려들어가는 것에 기인하는 외관 불량을 억제하기 위해, 2회 이상 실시하는 것이 바람직하다.
그 외에 tsc에 영향을 미치는 조업 조건으로서, 디스케일링 수압, 최종 디스케일링~권취까지의 경과 시간을 들 수 있고, 또, 도 1에 도시한 바와 같이, 노즐로부터 강판까지의 거리(D), 노즐과 강판의 판두께 방향이 이루는 각도(θ)도 중요한 요소가 될 수 있다. tsc가 원하는 범위로 제어되어 있는 한, 본 발명에서는 상기의 조건에 대해서는 특별히 규정하지 않으나, 예를 들어, 디스케일링 수압：10~20MPa, 최종 디스케일링~권취까지의 경과 시간：15~40초, 노즐로부터 강판까지의 거리(D)：150~250mm, 노즐과 강판의 판두께 방향이 이루는 각(θ)：5~10°로 함으로써, 원하는 tsc를 얻을 수 있다.
(a-5) 냉각 공정
마무리 압연 공정 종료로부터 1초 이상 경과 후에, 5℃/초 이상의 평균 냉각 속도로, 권취 온도 400~700℃까지 냉각한다. 마무리 압연 종료로부터 냉각 개시까지의 시간이 1초 미만이면, 오스테나이트의 재결정이 불충분해져 강판의 이방성이 현재화되기 때문에 바람직하지 않다. 또, 마무리 압연 종료부터 권취 온도까지의 평균 냉각 속도가 5℃/초 미만이면, 고온역에서의 페라이트 변태가 촉진되고, 열연판 조직이 조대화하기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 권취 온도가 700℃를 초과하면, 붕소화물의 석출이 촉진되기 때문에, 최종 제품판에 있어서 sol.Bq/B의 값을 소정의 범위로 하는 것이 어려워진다. 한편, 권취 온도가 400℃ 미만이 되면, 열연판 강도가 과잉으로 증대하기 때문에, 그 후의 냉간 압연성을 저해할 우려가 있다.
열연 코일 권취 직후의 스케일의 평균 두께(tsc)：3μm 이상
sol.Bs/B의 값을 소정의 범위로 하기 위해서는, 강판 최표층부에서만 붕소 화합물의 석출을 촉진할 필요가 있다. 그러기 위해서는, 강판 표층부로의 산소의 공급원이 되는 스케일을 권취한 직후에 3μm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 스케일의 두께의 상한에 대해서는 특별히 제한은 두지 않으나, tsc가 15μm를 초과하면, 그 후의 산세가 어려워져 작업성이 악화된다. 그로 인해, tsc는 15μm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 열연 코일 권취 직후의 강판의 스케일의 평균 두께를 직접 측정하는 것은 실제로는 어렵다. 따라서, 강판의 화학 조성 및 권취 이전의 열연 조건을 갖춘 다음, 권취 후에 충분히 스케일이 성장하지 않는 온도, 구체적으로는 300℃ 이하에서 권취를 행한 열연 강판을 별도 제작하여, 그 스케일 두께를 측정함으로써, tsc를 측정하는 것으로 한다.
10-5＜Do＜10-3···(iii)
열연 코일 권취 후에는, 상기 (iii)식을 만족하도록 냉각하는 것이 바람직하다. Do는 산소 원자의 강 중의 확산 길이에 관한 값이며, 권취 후 t초 경과 후의 열연 코일의 온도 T(t)[K]로 규정되는 함수를, 권취 후 0초부터 tf까지 시간 적분함으로써 구해진다(하기 (iv)식 참조). 또한, (iv)식 중의 「tf」는 열연 코일의 온도가 400℃에 도달할 때까지의 경과 시간이다.
Figure 112018008837032-pct00001
상기 (iii)식에 있어서, Do의 값이 좌변보다 작으면, 산소 원자의 확산이 불충분해지기 때문에, 강판 최표층부에서 붕소 화합물이 충분히 석출되지 않고, sol.Bs/B의 값을 소정의 범위로 하는 것이 어려워진다. 한편, Do의 값이 우변보다 크면, 산소 원자의 확산이 과잉으로 진행하기 때문에, 강판 최표층부뿐만 아니라 강판 내부에서도 붕소 화합물이 석출되어 버려, sol.Bq/B를 소정의 범위로 하는 것이 어려워진다. 또한, t초 경과 후의 열연 코일의 온도 T(t)는, 외부로부터 서모 뷰어로 측정해도 되고, 열전대를 열연 코일에 삽입함으로써 측정해도 된다.
(a-6) 그 외
냉각 후의 열연 코일에 대해서, 필요에 따라 상법에 의해 산세를 실시해도 된다. 또, 열연 코일의 형상 교정 및 산세성 향상을 위해서 스킨 패스 압연을 행해도 된다.
(b) 냉간 압연 공정
냉간 압연율：20~80%
상기의 열연 후의 강판에 대해서 냉간 압연을 실시한다. 후술하는 최종 소둔 공정에 있어서 가열 중의 오스테나이트 입경을 미세화하기 위해, 냉간 압연율은 20% 이상으로 한다. 한편, 과도한 압하는 압연 가중이 과대해져 냉연 밀의 부하 증대를 초래하기 때문에, 80% 이하로 한다. 냉간 압연율은 30% 이상인 것이 바람직하고, 70% 이하인 것이 바람직하다.
(c) 소둔 공정
(c-1) 가열 공정
다음에, 상기의 냉연 후의 강판에 대해, 연속 소둔 라인에 의해 소둔을 실시한다. 이때, 붕소 원자의 페라이트/오스테나이트 계면, 또는 오스테나이트 계면으로의 편석을 촉진하여, 강판의 담금질성을 향상시키기 위해서, 650℃~Ac3점까지의 온도 범위에 있어서의 평균 가열 속도를 10℃/초 이하로 한다. 한편, 가열 속도가 너무 느리면 강판의 제조성을 저해하기 때문에, 0.1℃/초 이상으로 한다.
또한, Ac3점(℃)은, 하기 (v)식으로 구할 수 있다.
Ac3=910-203C0 .5-15.2Ni＋44.7Si＋104V＋31.5Mo-30Mn-11Cr-20Cu＋700P＋400Al＋400Ti···(v)
단, 식 중의 각 원소 기호는, 강 중에 포함되는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유량이 0인 경우는, 식에는 0을 대입하여 계산하는 것으로 한다.
(c-2) 유지 공정
승온 후, 강판을 소정의 최고 가열 온도에 두어, 1초 이상 유지한다. 유지 시간의 상한에 대해서는 특별히 제한은 두지 않는다. 그러나, 유지 시간이 너무 길면 강판의 제조성을 저해하기 때문에, 1000초를 유지 시간의 상한값으로 하는 것이 바람직하다. 또, 최고 가열 온도의 상하한은 오스테나이트화가 충분히 진행되는 범위에서 적당히 선택하면 된다.
굽힘성을 중시하는 경우에 있어서는, 최고 가열 온도는 720℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 760℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 단, 최고 가열 온도가 Ac3점＋30℃를 초과하는 경우, 원하는 폴리고날 페라이트량을 얻는 것이 어려워진다. 그로 인해, 최고 가열 온도는 Ac3점＋30℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, Ac3점-10℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 강도를 중시하는 경우에 있어서는, 최고 가열 온도는 Ac3점-30℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, Ac3점 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 단, 최고 가열 온도가 너무 높으면 가열로의 손상을 초래하기 때문에, Ac3점＋100℃를 상한값으로 한다.
강판을 상기의 최고 가열 온도로 유지한 후에는, 2단계로 냉각한 후에, 소정의 온도로 열처리하는 것이 바람직하다. 즉, 상기의 유지 공정 후에는, 최고 가열 온도부터 제1 냉각 정지 온도까지의 제1 냉각 공정과, 상기 제1 냉각 정지 온도와 동일한 제2 냉각 개시 온도부터 제2 냉각 정지 온도까지의 제2 냉각 공정과, 소정의 온도역으로 유지하는 열처리 공정을 포함하는 처리를 실시한다. 이하에 각각의 공정에 대해 설명한다.
(c-3) 제1 냉각 공정
우선, 강판 표층부에 있어서의 페라이트 변태를 촉진시키기 위해, 강판을 최고 가열 온도로부터, 10℃/초 이하의 평균 냉각 속도로 750℃ 이하의 온도(제1 냉각 정지 온도)까지 냉각한다. 평균 냉각 속도는 5℃/초 이하인 것이 바람직하다. 또, 정지 온도는 700℃ 이하인 것이 바람직하고, 650℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
(c-4) 제2 냉각 공정
상기의 제1 냉각에 이어, 강판을 제1 냉각 정지 온도와 동일한 제2 냉각 개시 온도로부터, Ms점 이하의 온도(제2 냉각 정지 온도)까지 냉각한다. 제2 냉각 정지 온도가 Ms점을 초과하면, 전체 마텐자이트에서 차지하는 뜨임 마텐자이트의 비율을 50% 이상으로 하는 것이 어려워져, 굽힘성이 열화할 우려가 있다.
또, 강도를 중시하는 경우, 평균 냉각 속도는 10℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 평균 냉각 속도가 10℃/초 미만이 되면, 폴리고날 페라이트의 면적률이 과대해져, 강도가 저하할 우려가 있다. 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 규정할 필요는 없으나, 300℃/초를 초과하는 냉각 속도를 실현하려면 특별한 설비를 필요로 하기 때문에, 300℃/초를 상한으로 하는 것이 바람직하다.
또한, Ms점(℃)은, 하기 (vi)식으로 구할 수 있다.
Ms=550-361C-39Mn-35V-20Cr-17Ni-10Cu-5Mo＋30Al···(vi)
단, 식 중의 각 원소 기호는, 강 중에 포함되는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유량이 0인 경우는, 식에는 0을 대입하여 계산하는 것으로 한다.
(c-5) 열처리 공정
제2 냉각 정지 후에는, 강판에 대해, 200~400℃의 온도역에서 10초 이상 유지하는 열처리를 실시한다. 상기 열처리 온도가 200℃ 미만 또는 상기 유지 시간이 10초 미만이면, 전체 마텐자이트에서 차지하는 뜨임 마텐자이트의 비율을 50% 이상으로 하는 것이 어려워져, 굽힘성이 열화할 우려가 있다. 또, 상기 열처리 온도가 400℃를 초과하면, 마텐자이트가 과잉으로 뜨임되기 때문에 강도 확보가 어려워진다. 유지 시간의 상한은 특별히 규정하지 않으나, 생산성의 관점에서는 1000초 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 강판 표면에 용융 아연 도금을 실시하는 경우는, 상기 연속 소둔 라인 통판 후에 전기 아연 도금을 실시해도 되고, 연속 용융 아연 도금 라인을 통해도 된다. 전기 아연 도금의 조건에 대해서는 상법에 따르면 된다. 한편, 연속 용융 아연 도금 라인을 통하는 경우에는, 상기의 제1 냉각 공정 후에, 이하에 개시하는 조건으로 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
(c-6) 도금 공정
상기의 제1 냉각에 이어, 강판을 제1 냉각 정지 온도로부터, 420~520℃의 온도(도금 전 온도)까지 냉각한 후, 용융 아연 도금욕에 침지한다.
도금 전 온도가 420℃ 미만이면, 용융 아연 도금욕의 발열이 커져, 생산성을 저해한다. 한편, 도금 전 온도가 520℃를 초과하면, 펄라이트 변태가 발생하기 때문에, 원하는 강 조직을 얻는 것이 어려워진다. 도금 전 온도까지 냉각하고 나서부터 용융 아연 도금욕에 침지할 때까지의 시간은 특별히 규정하지 않으나, 생산성의 관점에서는 100초 이하인 것이 바람직하다.
(c-7) 합금화 처리 공정
용융 아연 도금층에 합금화 처리를 실시하는 경우는, 합금화 처리 온도는 460~580℃의 범위로 한다. 합금화 처리 온도가 460℃ 미만이면, 합금화 반응에 장시간을 필요로 하기 때문에, 생산성을 저해한다. 한편, 합금화 처리 온도가 580℃를 초과하면, 펄라이트 변태가 발생하기 때문에, 원하는 강 조직을 얻는 것이 어려워진다.
(c-8) 제2 냉각 공정
용융 아연 도금욕에 침지한 후, 또는 합금화 처리 후에, 강판을 Ms점 이하의 온도(제2 냉각 정지 온도)까지 냉각한다. 제2 냉각 정지 온도가 Ms점을 초과하면, 전체 마텐자이트에서 차지하는 뜨임 마텐자이트의 비율을 50% 이상으로 하는 것이 어려워져, 굽힘성이 열화할 우려가 있다.
또, 강도를 중시하는 경우, 평균 냉각 속도는 10℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 평균 냉각 속도가 10℃/초 미만이 되면, 베이나이트의 면적률이 과대해져, 강도가 저하할 우려가 있다. 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 규정할 필요는 없으나, 300℃/초를 초과하는 냉각 속도를 실현하려면 특별한 설비를 필요로 하기 때문에, 300℃/초를 상한으로 하는 것이 바람직하다.
(c-9) 열처리 공정
제2 냉각 정지 후에는, 강판에 대해서, 200~400℃의 온도역에서 10초 이상 유지하는 열처리를 실시한다. 상기 열처리 온도가 200℃ 미만 또는 상기 유지 시간이 10초 미만이면, 전체 마텐자이트에서 차지하는 뜨임 마텐자이트의 비율을 50% 이상으로 하는 것이 어려워져, 굽힘성이 열화할 우려가 있다. 또, 상기 열처리 온도가 400℃를 초과하면, 마텐자이트가 과잉으로 소둔되기 때문에 강도 확보가 어려워진다. 유지 시간의 상한은 특별히 규정하지 않으나, 생산성의 관점에서는 1000초 이하로 하는 것이 바람직하다.
(d) 그 외
상기 (c-5) 또는 (c-9)에 있어서의 열처리 후에는, 강판의 평탄 교정, 표면 조도의 조정을 위해서, 조질 압연을 행해도 된다. 이 경우, 연성의 열화를 피하기 위해, 신장률을 2% 이하로 하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예에 의해서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
표 1에 기재하는 화학 조성을 갖는 강을 실험실에서 용제(溶製)하여 강괴를 주조했다. 그 후, 표 2에 기재하는 조건으로 열간 압연을 실시하여, 두께가 2.0~3.0mm인 열연 강판을 얻었다. 또한, 마무리 압연 전에 디스케일링을 행할 때에는, 디스케일링 수압：15MPa, 최종 디스케일링~권취까지의 경과 시간：30초, 노즐로부터 강판까지의 거리(D)：200mm, 노즐과 강판의 판두께 방향이 이루는 각(θ)：10°로 했다.
계속해서, 산세를 실시한 후, 표 3에 기재하는 압하율의 냉간 압연을 행하여, 두께가 1.0mm인 냉연 강판을 얻었다. 얻어진 냉연 강판에 대해, 표 3에 기재하는 조건으로 소둔 처리를 실시했다.
Figure 112018008837032-pct00002
Figure 112018008837032-pct00003
Figure 112018008837032-pct00004
＜표 2의 항목＞
SRT：슬래브 가열 온도
R1：1050~1150℃에서의 총 압하율
R2：1050℃ 이하~마무리 최종 패스 전까지의 총 압하율
R3：마무리 최종 패스에서의 압하율
Td：최종 디스케일링 온도
FT：마무리 최종 패스의 입측 온도
Δt：마무리 압연 종료부터 냉각 개시까지의 시간
CR1：FT~CT간의 평균 냉각 속도
CT：권취 온도
tsc：권취 직후의 스케일 두께
Do：(iv)식 계산값
＜표 3의 항목＞
HR：650℃~최고 가열 온도의 온도 범위에 있어서의 평균 가열 속도
T1：최고 가열 온도
t：가열 유지 시간
CR2：제1 냉각 속도
T2：제2 냉각 개시 온도
CR3：제2 냉각 속도
T3：제2 냉각 정지 온도
T4：열처리 온도
t2：열처리 온도에 있어서의 유지 시간
얻어진 냉연 강판의 압연 방향 및 두께 방향에 직각인 방향(폭 방향)으로부터 JIS 5호 인장 시험편을 채취하고, JIS Z 2241에 준거하여 인장 시험을 행하여, 인장 강도(TS), 항복 강도(YS) 및 전체 신장률(El)을 측정했다.
또, 150mm×150mm의 시험편을 잘라내고, 일본철강연맹 규격의 「JFS T 1001 구멍 확장 시험 방법」을 행하여, 구멍 확장률(λ)을 측정했다. 또한, 압연 방향 및 두께 방향과 수직인 방향(폭 방향)으로 직사각형 시험편을 잘라내고, JIS Z 2248에서 정해진 V 굽힘 시험을 굽힘 반경을 바꾸어 행하여, 균열이 발생하지 않는 최소 굽힘 반경 R을 구하며, 냉연 강판의 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비(R/t)에 의해서 굽힘성을 평가했다.
그리고, 강 조직의 면적률, 및, sol.Bs/B 및 sol.Bq/B의 값을, 이하에 개시하는 방법에 의해 측정했다.
우선, 강판의 압연 방향 단면을 잘라내고, 나이탈액에 의해 강 조직을 현출시키며, 그 후, 표면~30μm 깊이 위치 및 1/4 두께 위치에 대해, 주사형 전자현미경(배율：5000배, 5시야)을 이용하여 촬영했다. 그리고, 얻어진 조직 사진으로부터, 포인트카운팅법에 의해서, 폴리고날 페라이트, 베이나이트, 마텐자이트, 뜨임 마텐자이트의 면적률을 산출했다.
또, 잔류 오스테나이트의 면적률에 대해서는, EBSP-OIM(Electron Back Scatter Diffraction Pattern-Orientation Image Microscopy)법에 의해, FCC 구조를 갖는 영역의 면적을 산출함으로써 구했다.
또한, sol.Bs 및 sol.Bq의 값은, 강판의 표층부 및 내부의 각각에 있어서, 전해 추출 잔사법에 의해 강 중의 붕소화물의 질량을 측정함으로써 석출물로서 소비된 B량을 산출한 후, 그것을 강 중에 포함되는 B 함유량으로부터 뺌으로써 구했다.
구체적으로는, 강판의 표층부에 있어서 붕소화물로서 존재하는 B의 함유량에 대해서는, 강판 표면을 연삭하지 않고, 30μm 깊이까지 전해 추출함으로써 측정했다. 또, 강판의 내부에 있어서 붕소화물로서 존재하는 B의 함유량에 대해서는, 강판을 1/4 두께 위치까지 기계적으로 연삭한 후, 30μm 깊이까지 전해 추출함으로써 측정했다. 또한, 추출 잔사법에 의한 석출 B량의 정량법에 대해서는 비특허문헌 1에 개시되어 있는 수법을 이용했다.
이들의 결과를 표 4 및 5에 기재한다. 또한, 본 실시예에 있어서는 굽힘성을 중시하여, 인장 강도가 980MPa 이상이고, 또한, 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비 R/t가 2.5 이하인 경우에 결과가 양호하다고 판단하는 것으로 한다.
Figure 112018008837032-pct00005
Figure 112018008837032-pct00006
＜표 4의 항목＞
Vα：폴리고날 페라이트의 면적률
VB：베이나이트의 면적률
VM：마텐자이트의 면적률
VTM：뜨임 마텐자이트의 면적률
Vγ：잔류 오스테나이트의 면적률
＜표 5의 항목＞
sol.Bs：표층부에 있어서의 고용 B량(mass ppm)
sol.Bq：내부에 있어서의 고용 B량(mass ppm)
YS：항복 강도
TS：인장 강도
El：전체 신장률
λ：구멍 확장률
R/t：최소 굽힘 반경/판두께
화학 조성 및 B의 존재 상태가 규정을 만족하는 본 발명예에서는, 인장 강도가 980MPa 이상임과 더불어, R/t의 값이 2.5 이하가 되어, 높은 강도와 양호한 굽힘성을 갖는 결과가 되었다.
한편, 화학 조성 및 B의 존재 상태 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 본 발명이 규정하는 범위로부터 벗어난 비교예에서는, 980MPa 이상의 인장 강도 또는 양호한 굽힘성이 얻어지지 않는 결과가 되었다.
실시예 2
표 1에 기재하는 화학 조성을 갖는 강 중, 강 A 및 B를 실험실에서 용제하여 강괴를 주조했다. 그 후, 표 6에 기재하는 조건으로 열간 압연을 실시하여, 두께가 2.5mm인 열연 강판을 얻었다. 또한, 디스케일링 공정에 있어서의 각종 조건은 실시예 1과 동일하다. 그 후, 산세를 실시한 후, 표 7에 기재하는 압하율의 냉간 압연을 행하여, 두께가 1.0mm인 냉연 강판을 얻었다. 얻어진 냉연 강판에 대해서, 표 7에 기재하는 조건으로 연속 용융 아연 도금 라인을 모의한 열처리를 실시했다.
Figure 112018008837032-pct00007
Figure 112018008837032-pct00008
＜표 7의 항목＞
T5：도금 전 온도
T6：합금화 처리 온도
얻어진 냉연 강판에 대해서, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 인장 강도(TS), 항복 강도(YS), 전체 신장률(El), 구멍 확장률(λ), 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비(R/t), 강 조직의 면적률, 및, sol.Bs/B 및 sol.Bq/B의 값의 측정을 행했다.
이들의 결과를 표 8 및 9에 기재한다. 또한, 본 실시예에 있어서도 굽힘성을 중시하여, 인장 강도가 980MPa 이상이고, 또한, 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비 R/t가 2.5 이하인 경우에 결과가 양호하다고 판단하는 것으로 한다.
Figure 112018008837032-pct00009
Figure 112018008837032-pct00010
화학 조성 및 B의 존재 상태가 규정을 만족하는 본 발명예에서는, 인장 강도가 980MPa 이상임과 더불어, R/t의 값이 2.5 이하가 되어, 높은 강도와 양호한 굽힘성을 갖는 결과가 되었다.
한편, 화학 조성 및 B의 존재 상태 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 본 발명이 규정하는 범위로부터 벗어난 비교예에서는, 980MPa 이상의 인장 강도 또는 양호한 굽힘성이 얻어지지 않는 결과가 되었다.
실시예 3
표 10에 기재하는 화학 조성을 갖는 강을 실험실에서 용제하여 강괴를 주조했다. 그 후, 표 11에 기재하는 조건으로 열간 압연을 실시하여, 두께가 2.0~3.0mm인 열연 강판을 얻었다. 또한, 디스케일링 공정에 있어서의 각종 조건은 실시예 1과 동일하다. 계속해서, 산세를 실시한 후, 표 12에 기재하는 압하율의 냉간 압연을 행하여, 두께가 1.0mm인 냉연 강판을 얻었다. 얻어진 냉연 강판에 대해서, 표 12에 기재하는 조건으로 소둔 처리를 실시했다.
Figure 112018008837032-pct00011
Figure 112018008837032-pct00012
Figure 112018008837032-pct00013
얻어진 냉연 강판에 대해서, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 인장 강도(TS), 항복 강도(YS), 전체 신장률(El), 구멍 확장률(λ), 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비(R/t), 강 조직의 면적률, 및, sol.Bs/B 및 sol.Bq/B의 값의 측정을 행했다.
이들의 결과를 표 13 및 14에 기재한다. 또한, 본 실시예에 있어서는 강도를 중시하여, 인장 강도가 1180MPa 이상이고, 또한, 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비 R/t가 3.5 이하인 경우에 결과가 양호하다고 판단하는 것으로 한다.
Figure 112018008837032-pct00014
Figure 112018008837032-pct00015
화학 조성 및 B의 존재 상태가 규정을 만족하는 본 발명예에서는, 인장 강도가 1180MPa 이상임과 더불어, R/t의 값이 3.5 이하가 되어, 높은 강도와 양호한 굽힘성을 갖는 결과가 되었다.
한편, 화학 조성 및 B의 존재 상태 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 본 발명이 규정하는 범위로부터 벗어난 비교예에서는, 1180MPa 이상의 인장 강도 또는 양호한 굽힘성이 얻어지지 않는 결과가 되었다.
실시예 4
표 10에 기재하는 화학 조성을 갖는 강 중, 강 A, B, C, D, F, I 및 J를 실험실에서 용제하여 강괴를 주조했다. 그 후, 표 15에 기재하는 조건으로 열간 압연을 실시하여, 두께가 2.0~3.0mm인 열연 강판을 얻었다. 또한, 디스케일링 공정에 있어서의 각종 조건은 실시예 1과 동일하다. 그 후, 산세를 실시한 후, 표 16에 기재하는 압하율의 냉간 압연을 실시하여, 두께가 1.0mm인 냉연 강판을 얻었다. 얻어진 냉연 강판에 대해서, 표 16에 기재하는 조건으로 연속 용융 아연 도금 라인을 모의한 열처리를 실시했다.
Figure 112018008837032-pct00016
Figure 112018008837032-pct00017
얻어진 냉연 강판에 대해서, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 인장 강도(TS), 항복 강도(YS), 전체 신장률(El), 구멍 확장률(λ), 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비(R/t), 강 조직의 면적률, 및, sol.Bs/B 및 sol.Bq/B의 값의 측정을 헹했다.
이들의 결과를 표 17 및 18에 기재한다. 또한, 본 실시예에 있어서도 강도를 중시하여, 인장 강도가 1180MPa 이상이고, 또한, 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비 R/t가 3.5 이하인 경우에 결과가 양호하다고 판단하는 것으로 한다.
Figure 112018008837032-pct00018
Figure 112018008837032-pct00019
화학 조성 및 B의 존재 상태가 규정을 만족하는 본 발명예에서는, 인장 강도가 1180MPa 이상임과 더불어, R/t의 값이 3.5 이하가 되어, 높은 강도와 양호한 굽힘성을 갖는 결과가 되었다.
한편, 화학 조성 및 B의 존재 상태 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 본 발명이 규정하는 범위로부터 벗어난 비교예에서는, 1180MPa 이상의 인장 강도 또는 양호한 굽힘성이 얻어지지 않는 결과가 되었다.
산업상의 이용 가능성
본 발명에 의하면, 굽힘성이 뛰어난 고강도 냉연 강판, 고강도 용융 아연 도금 강판, 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻을 수 있다.

Claims (11)

  1. 화학 조성이, 질량%로,
    C：0.050~0.40%,
    Si：0.01~3.0%,
    Mn：1.0~5.0%,
    sol.Al：0.001~1.0%,
    Ti：0.005~0.20%,
    B：0.0005~0.010%,
    P：0.1% 이하,
    S：0.01% 이하,
    O：0.1% 이하,
    N：0.01% 이하,
    Cr：0~1.0%,
    Mo：0~1.0%,
    Ni：0~1.0%,
    Cu：0~1.0%,
    Sn：0~0.50%,
    Nb：0~0.20%,
    V：0~0.50%,
    W：0~0.50%,
    Ca：0~0.01%,
    Mg：0~0.01%,
    Bi：0~0.01%,
    Sb：0~0.10%,
    Zr：0~0.01%,
    REM：0~0.01%,
    잔부：Fe 및 불순물이며,
    하기 (i)식 및 (ii)식을 만족하는, 고강도 냉연 강판.
    sol.Bs/B≤0.50···(i)
    sol.Bq/B＞0.50···(ii)
    단, 상기 식 중의 각 기호의 의미는 이하와 같고, sol.Bs 및 sol.Bq의 값은, 강판의 표층부 및 내부의 각각에 있어서, 전해 추출 잔사법에 의해 강 중의 붕소화물의 질량을 측정함으로써 석출물로서 소비된 B량을 산출한 후, 그것을 강 중에 포함되는 B 함유량으로부터 뺌으로써 구한다.
    B：강판 중에 포함되는 B 함유량(질량%)
    sol.Bs：강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서 고용 상태로서 존재하는 B 함유량(질량%)
    sol.Bq：강판의 1/4 두께 위치에 있어서 고용 상태로서 존재하는 B 함유량(질량%)
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학 조성이, 질량%로,
    Cr：0.001~1.0%,
    Mo：0.001~1.0%,
    Ni：0.001~1.0%,
    Cu：0.001~1.0%,
    Sn：0.001~0.50%,
    Nb：0.001~0.20%,
    V：0.001~0.50%,
    W：0.001~0.50%,
    Ca：0.0001~0.01%,
    Mg：0.0001~0.01%,
    Bi：0.0001~0.01%,
    Sb：0.0001~0.10%,
    Zr：0.0001~0.01%, 및,
    REM：0.0001~0.01%
    로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 고강도 냉연 강판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
    폴리고날 페라이트：10~95%,
    잔부：마텐자이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트로부터 선택되는 1종 이상이며, 또한,
    상기 마텐자이트 전체에서 차지하는 뜨임 마텐자이트의 비율이 50% 이상이고,
    상기 강판의 1/4 두께 위치에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
    폴리고날 페라이트：60% 이하,
    잔부：마텐자이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트로부터 선택되는 1종 이상이며, 또한,
    상기 마텐자이트 전체에서 차지하는 뜨임 마텐자이트의 비율이 50% 이상인, 고강도 냉연 강판.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
    폴리고날 페라이트：30~95%이며,
    상기 강판의 1/4 두께 위치에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
    폴리고날 페라이트：10~60%인, 고강도 냉연 강판.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 강판의 표면으로부터 30μm 깊이의 범위에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
    폴리고날 페라이트：10~80%이며,
    상기 강판의 1/4 두께 위치에 있어서의 강 조직이, 면적%로,
    폴리고날 페라이트：20% 이하,
    마텐자이트：50% 이상,
    베이나이트：40% 이하,
    잔류 오스테나이트：20% 이하인, 고강도 냉연 강판.
  6. 청구항 4에 있어서,
    인장 강도가 980MPa 이상이고, 또한, 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비 R/t가 2.5 이하인, 고강도 냉연 강판.
  7. 청구항 5에 있어서,
    인장 강도가 1180MPa 이상이고, 또한, 판두께 t와 최소 굽힘 반경 R의 비 R/t가 3.5 이하인, 고강도 냉연 강판.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 고강도 냉연 강판의 표면에 용융 아연 도금층을 갖는, 고강도 용융 아연 도금 강판.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 고강도 냉연 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금층을 갖는, 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판.
  10. 삭제
  11. 삭제
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