KR20200128159A - 고강도 강판 및 고강도 아연도금 강판 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 국면에 관한 고강도 강판은, 소정의 화학 성분 조성을 만족하고, 금속 조직 전체에 대해서, 마텐자이트가 93체적% 이상이고, 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트가 합계로 2체적% 이하이고, 잔류 오스테나이트가 7체적% 이하이고, 또한 상기 금속 조직을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 상에 있어서, 총장 300μm를 절단법으로 측정한 마텐자이트 중의 라스의 개수가 240개 이상이고, 인장 강도가 1470MPa 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 강판 및 고강도 아연도금 강판
본 발명은 고강도 강판, 및 고강도 강판의 표면에 아연도금층을 갖는 고강도 아연도금 강판에 관한 것이다.
자동차의 구조용 부재에 이용되는 강판에는, 연비 개선을 실현하기 위해, 보다 고강도일 것이 요구된다. 또한 고강도 강판을 자동차의 구조용 부재에 적용하는 경우, 충돌 안전성의 관점에서, 고강도 강판에는 충격 흡수 에너지가 높을 것이 요구된다.
고강도 강판의 인장 강도 TS(Tensile Strength)가 높고, 또한 0.2% 내력 σ0 .2 또는 상항복점 UYP(Upper Yield Point)가 높을수록, 충격 흡수 에너지가 높아지는 것이 알려져 있다. 이러한 점에서, 자동차의 구조용 부재에 적용되는 강판에는, 인장 강도 TS가 1470MPa 이상이고, 또한 0.2% 내력 또는 상항복점 UYP가 1000MPa 이상일 것이 요구되고 있다. 이하에서는, 상기 인장 강도 TS를 「인장 강도」로, 0.2% 내력 또는 상항복점 UYP를 「항복 강도」로 각각 약기하는 경우가 있다.
상기와 같은 요구 특성 중, 고강도 강판의 인장 강도를 향상시키는 기술로서, 예를 들면 특허문헌 1과 같은 기술이 제안되어 있다. 이 특허문헌 1에는, 오토템퍼드 마텐자이트, 페라이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트의 각각의 분율을 제어하고, 오토템퍼드 마텐자이트 중의 철계 탄화물의 사이즈와 석출 개수를 규정함으로써, 인장 강도와 가공성을 개선할 수 있는 것이 개시되어 있다.
그러나 이 기술에서는, 인장 강도 및 가공성에 대하여 검토되어 있는 것에 그치고, 항복 강도에 대해서는 고려되어 있지 않다. 또한, 이 기술에서는, 항복 강도는 0.3%의 조질 압연 후에 측정되고 있다. 조질 압연에 의해 항복 강도를 높일 수 있지만, 1470MPa 이상의 초고강도 강판의 경우, 반드시 조질 압연으로 충분한 신장률을 확보할 수 없는 경우도 있다.
본 발명은 상기와 같은 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은, 인장 강도가 1470MPa 이상인 고강도 레벨에 있어서, 항복 강도가 1000MPa 이상인 고강도 강판, 및 이와 같은 고강도 강판의 표면에 아연도금층을 갖는 고강도 아연도금 강판을 제공하는 것에 있다.
일본 특허 제5365216호 공보
본 발명의 일 국면에 관한 고강도 강판은,
질량%로,
C: 0.200∼0.280%,
Si: 0.40∼1.50% 이하,
Mn: 2.00∼3.00%,
P: 0% 초과 0.015% 이하,
S: 0% 초과 0.0050% 이하,
Al: 0.015∼0.060%,
Cr: 0.20∼0.80%,
Ti: 0.015∼0.080%,
B: 0.0010∼0.0040%
를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물이고,
금속 조직 전체에 대해서, 마텐자이트가 93체적% 이상이고, 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트가 합계로 2체적% 이하이고, 잔류 오스테나이트가 7체적% 이하이고,
상기 금속 조직을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 상에 있어서, 총장 300μm를 절단법으로 측정한 마텐자이트 중의 라스의 개수가 240개 이상이고, 또한
인장 강도가 1470MPa 이상인 것을 특징으로 한다.
도 1은 소둔 공정의 히트 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 2는 절단법으로 라스의 개수를 계측할 때의 설명도이다.
도 3은 실시예에 있어서의 열처리 1에서의 히트 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시예에 있어서의 열처리 2에서의 히트 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 5는 실시예에 있어서의 열처리 3에서의 히트 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 실시형태의 고강도 강판에 있어서의 조직의 일례를 나타내는 도면 대용 현미경 사진이다.
본 발명자들은, 인장 강도가 1470MPa 이상이고, 또한 높은 항복 강도를 구비하는 고강도 강판을 제공하기 위해, 베이나이트, 마텐자이트 및 잔류 오스테나이트의 양, 게다가 베이나이트와 마텐자이트의 하부 조직인 라스에 주목하여 예의 검토를 거듭해 왔다.
그 결과, 강판의 화학 성분 조성, 마텐자이트의 체적률, 베이나이트 등(페라이트 및 펄라이트도 포함한다)의 체적률, 잔류 오스테나이트의 체적률, 및 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)으로 관찰한 상(이하, 「SEM상」이라고 부르는 경우가 있다)에 있어서, 총장 300μm를 절단법으로 측정한 마텐자이트 중의 라스의 개수를, 각각 후술하는 바와 같이 규정하면, 상기 목적이 달성되는 것을 발견하여, 당해 지견에 기초하여 연구를 더 거듭하는 것에 의해 본 발명을 완성했다. 한편, 이하에서 「고강도」라고 부를 때는, 「인장 강도가 1470MPa 이상인 강도 레벨」의 취지로 이용한다.
라스란, 마텐자이트의 하부 조직이다. 마텐자이트의 구조는 중층적으로 되어 있어, 하나의 구 오스테나이트립 내에, 동일한 정벽면을 가지는 입자의 집합인 패킷이 복수 존재하고, 각각의 패킷 내부에는, 평행한 띠상 영역인 블록이 존재하며, 추가로 각각의 블록에는 거의 동일한 결정 방위로 고밀도의 전이를 포함한 마텐자이트 결정인 라스의 집합이 존재하고 있다.
본 발명에서 규정하는, 총장 300μm를 절단법으로 측정한 마텐자이트 중의 라스의 개수(이하, 「총장 300μm당 라스의 개수」라고 부르는 경우가 있다)는, 나이탈 부식을 실시한 강판의 판 두께 1/4부에 있어서, 압연 방향과 평행이 되는 단면을 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)에서의 3000배로 촬영하고, 총장 300μm분을 절단법으로 측정한 개수이다.
본 발명자들은, 마텐자이트 중의 라스가 항복 강도나 인장 강도에 영향을 준다고 생각하고, 예의 연구를 거듭했다. 그 결과, 총장 300μm당 라스의 개수에 대하여 후술하는 요건을 만족하는 것이, 높은 항복 강도와 인장 강도 모두를 달성하기 위해서 중요하다는 것이 판명되었다. 이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여, 상세하게 설명한다.
[총장 300μm당 라스의 개수: 240개 이상]
본 실시형태의 고강도 강판에서는, 총장 300μm당 라스수가 240개 이상일 것이 필요하다. 라스의 개수가 240개 미만이 되면, 항복 강도 또는 인장 강도가 저하된다. 그 이유에 대해서는 반드시 분명히 한 것은 아니지만, 아마 다음과 같다고 생각할 수 있다. 우선, 라스와 라스의 경계가 전위의 운동을 방해하여, 항복 강도를 높이는 효과를 갖는 것에 더하여, 본 실시형태의 화학 성분계에서는 미세한 시멘타이트 등의 철계 탄화물이나 필름상 잔류 오스테나이트가 라스의 경계에 존재하여, 전위의 운동에 추가적인 장벽이 될 가능성이 있다. 이상으로부터, 소정 길이당 라스가 많이 있는 편이, 항복 강도도 인장 강도도 높아진다고 생각된다. 상기 라스의 개수의 하한은, 바람직하게는 245개 이상이고, 보다 바람직하게는 250개 이상이다. 라스의 개수의 상한에 대해서는, 대체로 600개 이하이다.
[마텐자이트: 93체적% 이상]
금속 조직 중의 마텐자이트는 본 실시형태의 고강도 강판의 기지(基地) 조직이다. 이 마텐자이트를 금속 조직 전체에 대해서 93체적% 이상으로 함으로써, 항복 강도 및 인장 강도를 높게 할 수 있다. 마텐자이트가 93체적% 미만이 되면, 다른 연질인 조직이 저응력에서 소성 변형을 개시해 버려, 항복 강도가 낮아진다. 마텐자이트의 하한은, 바람직하게는 94체적% 이상이고, 보다 바람직하게는 95체적% 이상이다. 마텐자이트의 상한은 대체로 99체적% 이하이다. 마텐자이트는 템퍼링 마텐자이트, 자기 소둔 마텐자이트를 포함하지만, 과도하게 템퍼링되면, 총장 300μm당 라스의 개수가 240개 미만이 되므로, 본 실시형태에서 대상으로 하는 마텐자이트에는 포함되지 않는다.
[페라이트, 펄라이트 및 베이나이트: 합계로 2체적% 이하]
기지 조직인 마텐자이트에 비해, 이들 조직은 연질이고, 이들 조직이 증가하면, 저응력에서 이들 조직 자체가 소성 변형을 개시해 버려, 항복 강도 및 인장 강도가 낮아진다. 이러한 관점에서, 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트는 금속 조직 전체에 대해서 합계로 2체적% 이하로 할 필요가 있다. 이들 조직의 상한은, 바람직하게는 1.5체적% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.0체적% 이하이다. 베이나이트의 하한은 0체적%여도 된다. 이하에서는, 특별히 언급이 없는 한, 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트를 「베이나이트」로 대표한다.
[잔류 오스테나이트: 7체적% 이하]
금속 조직 중의 잔류 오스테나이트에 대해서는, 금속 조직 전체에 대해서, 7체적% 이하로 할 필요가 있다. 라스 경계에 존재하는 소량의 필름상 잔류 오스테나이트는, 전위의 이동을 억제함으로써, 인장 강도나 항복 강도를 높이는 효과를 가질 가능성이 있다. 그러나, 잔류 오스테나이트 그 자체는 마텐자이트 조직에 비해 연질이기 때문에, 필름상이어도 과잉으로 존재하면 항복 강도 및 인장 강도도 저하된다. 이러한 관점에서, 잔류 오스테나이트는 7체적% 이하로 할 필요가 있다. 잔류 오스테나이트의 상한은, 바람직하게는 6체적% 이하이고, 보다 바람직하게는 5체적% 이하이다. 잔류 오스테나이트의 하한은 대체로 1체적% 이상이다.
본 실시형태의 고강도 강판에서는, 상기와 같이 라스의 개수와, 마텐자이트 체적률, 베이나이트 체적률, 잔류 오스테나이트 체적률을 규정하는 것에 더하여, 강판의 화학 성분 조성도 적절히 규정할 필요가 있다. 이들의 범위 설정 이유는 하기와 같다. 한편, 하기 화학 성분 조성에 있어서의 「%」는 모두 「질량%」를 의미한다.
(C: 0.200∼0.280%)
C는 강판의 강도를 확보하기 위해서 필요한 원소이다. C량이 부족하면, 강판의 인장 강도가 저하된다. 그 때문에 C량은 0.200% 이상으로 한다. C량의 하한은, 바람직하게는 0.205% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.210% 이상이다. 그러나, C가 과잉으로 첨가되면, 잔류 오스테나이트의 체적률이 7체적%보다도 증대되어, 항복 강도의 저하를 초래할 우려가 있다. 그래서, C량의 상한을 0.280% 이하로 한다. C량의 상한은, 바람직하게는 0.270% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.260% 이하이다. 더 바람직하게는 0.250% 이하이고, 보다 더 바람직하게는 0.240% 이하이다.
(Si: 0.40∼1.50%)
Si는 고용 강화 원소로서 알려져 있고, 연성의 저하를 억제하면서, 인장 강도를 향상시키는 것에 유효하게 작용하는 원소이다. 또한, 마텐자이트의 과도한 템퍼링을 억제하여, 미세한 라스를 확보하는 데 효과가 있다고 생각된다. 이와 같은 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서, Si량은 0.40% 이상으로 할 필요가 있다. Si량의 하한은, 바람직하게는 0.50% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.60% 이상이다. 더 바람직하게는 0.70% 이상이고, 보다 더 바람직하게는 0.80% 이상이다. 그러나, Si량이 과잉이 되면, 잔류 오스테나이트 체적률이 증대되어, 항복 강도의 저하를 초래할 우려가 있다. 그 때문에 Si량의 상한을 1.50% 이하로 한다. Si량의 상한은, 바람직하게는 1.40% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.30% 이하이다.
(Mn: 2.00∼3.00%)
Mn은 강판의 고강도화에 기여하는 원소이고, 페라이트나 베이나이트의 생성을 억제하여, 목표로 하는 마텐자이트 주체의 조직으로 하기 위해서 필요하다. 이와 같은 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Mn량은 2.00% 이상으로 할 필요가 있다. Mn량의 하한은, 바람직하게는 2.05% 이상이고, 보다 바람직하게는 2.10% 이상이다. 그러나, Mn량이 과잉이 되면, 슬래브 파손, 냉간 압연 하중의 증대 등을 초래할 우려가 있다. 그 때문에 Mn량의 상한을 3.00% 이하로 한다. Mn량의 상한은, 바람직하게는 2.90% 이하이고, 보다 바람직하게는 2.80% 이하이다. 더 바람직하게는 2.70% 이하이고, 보다 더 바람직하게는 2.60% 이하이다.
(P: 0% 초과 0.015% 이하)
P는 불가피적으로 포함되는 원소이고, 입계에 편석되어 입계 취화를 조장하는 원소여서, 가공 시의 파단 등을 회피하기 위해, 가능한 한 저감시키는 것이 추천된다. 그 때문에 P량은 0.015% 이하로 한다. P량의 상한은, 바람직하게는 0.013% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.010% 이하이다. 한편, P는 강 중에 불가피적으로 혼입되어 오는 불순물이어서, 그 양을 0%로 하는 것은 공업 생산상 불가능하다.
(S: 0% 초과 0.0050% 이하)
S도 P와 마찬가지로 불가피적으로 함유되는 원소이고, 개재물을 생성하여, 가공 시의 파단 등을 회피하기 위해, S량은 가능한 한 저감시키는 것이 추천된다. 그 때문에 S량은 0.0050% 이하로 한다. S량의 상한은, 바람직하게는 0.0040% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0030% 이하이다. 한편, S는 강 중에 불가피적으로 혼입되어 오는 불순물이어서, 그 양을 0%로 하는 것은 공업 생산상 불가능하다.
(Al: 0.015∼0.060%)
Al은 탈산제로서 작용하는 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, Al량은 0.015% 이상으로 할 필요가 있다. Al량의 하한은, 바람직하게는 0.025% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.030% 이상이다. 그러나, Al량이 과잉이 되면, 강판 중에 알루미나 등의 개재물이 많이 생성되어, 가공 시에 파단을 초래할 우려가 있다. 그 때문에, Al량의 상한을 0.060% 이하로 한다. Al량의 상한은, 바람직하게는 0.055% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.050% 이하이다.
(Cr: 0.20∼0.80%)
Cr은 페라이트나 베이나이트의 생성을 억제하여, 목표로 하는 마텐자이트 주체의 조직으로 하기 위해서 필요하다. 또한 마텐자이트의 과도한 템퍼링을 억제하여 라스를 미세하게 하는 효과를 갖고 있다고 생각된다. 이와 같은 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Cr량은 0.20% 이상으로 할 필요가 있다. Cr량의 하한은, 바람직하게는 0.25% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.30% 이상이다. 그러나, Cr량이 과잉이 되면, 강판 표면에 용융 아연도금이나 합금화 용융 아연도금을 형성했을 때에, 비도금이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, Cr량의 상한은 0.80% 이하로 했다. Cr량의 상한은, 바람직하게는 0.75% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.70% 이하이다.
(Ti: 0.015∼0.080%)
Ti는 탄화물이나 질화물을 형성하여 강판의 강도를 향상시키는 원소이다. 또한 후술하는 B에 의한 담금질성 향상 효과를 유효하게 발휘시킴에 있어서도 유효한 원소이다. 즉 Ti는, 질화물을 형성하는 것에 의해 강 중 N을 저감하고, 그 결과 B 질화물의 형성이 억제되고, B가 고용 상태가 되어, B에 의한 담금질성 향상 효과가 유효하게 발휘될 수 있다. 이와 같이, Ti는 담금질성을 향상시키는 것에 의해, 강판의 고강도화에 기여한다. 이와 같은 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ti량은 0.015% 이상으로 할 필요가 있다. Ti량의 하한은, 바람직하게는 0.018% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.020% 이상이다.
그러나, Ti량이 과잉이 되면, Ti 탄화물이나 Ti 질화물이 과잉이 되어, 가공 시의 깨짐을 야기하는 경우가 있다. 그 때문에, Ti량의 상한을 0.080% 이하로 한다. Ti량의 상한은, 바람직하게는 0.070% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.060% 이하이며, 더 바람직하게는 0.050% 이하이다. 보다 더 바람직하게는 0.040% 이하이다.
(B: 0.0010∼0.0040%)
B는 담금질성을 향상시켜 페라이트나 베이나이트의 생성을 억제하는 효과가 있다. 그에 의해 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, B량은 0.0010% 이상으로 할 필요가 있다. B량의 하한은, 바람직하게는 0.0012% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0014% 이상이다. 그러나, B량이 과잉이 되면, 그 효과가 포화되고, 비용이 증가할 뿐이기 때문에, B량은 0.0040% 이하로 한다. B량의 상한은, 바람직하게는 0.0030% 이하이다.
본 실시형태의 고강도 강판의 기본 성분은 상기대로이며, 잔부는 실질적으로 철이다. 단, 원재료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 의해 불가피적으로 혼입되는 불순물이 강 중에 포함되는 것은 당연히 허용된다. 이러한 불가피 불순물로서는, 전술한 P, S 외, 예를 들면, N, O 등이 포함되고, 이들은 각각 이하의 범위인 것이 바람직하다.
(N: 0.0100% 이하)
N은 불순물 원소로서 불가피적으로 존재하고, 가공 시의 깨짐을 야기하는 경우가 있다. 이러한 점에서 N량은 0.0100% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0060% 이하이며, 더 바람직하게는 0.0050% 이하이다. N량은 적으면 적을수록 바람직하지만, 0%로 하는 것은 공업 생산상 곤란하다.
(O: 0.0020% 이하)
O는 불순물 원소로서 불가피적으로 존재하고, 가공 시의 깨짐을 야기하는 경우가 있다. 이러한 점에서 O량은 0.0020% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0015% 이하이며, 더 바람직하게는 0.0010% 이하이다. O량은 적으면 적을수록 바람직하지만, 0%로 하는 것은 공업 생산상 곤란하다.
본 실시형태의 고강도 강판에는, 필요에 따라서, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Nb, Ca 등의 원소를 이하에 나타내는 범위로 함유시켜도 되고, 함유되는 원소의 종류에 따라서 강판의 특성이 더 개선된다. 이들 원소는, 각각 이하에 나타내는 범위로, 단독으로 또는 적절히 조합하여 함유시킬 수 있다.
(Cu: 0% 초과 0.30% 이하)
Cu는 강판의 내식성 향상에 유효한 원소이고, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그 효과는, 함유량이 증가함에 따라서 증대되지만, 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Cu량은 0.03% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상이다. 그러나, Cu량이 과잉이 되면, 그 효과가 포화되고, 비용이 증가한다. 그 때문에, Cu량의 상한은 0.30% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.20% 이하이며, 더 바람직하게는 0.15% 이하이다.
(Ni: 0% 초과 0.30% 이하)
Ni는 강판의 내식성 향상에 유효한 원소이고, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그 효과는, 함유량이 증가함에 따라서 증대되지만, 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ni량은 0.03% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상이다. 그러나, Ni량이 과잉이 되면, 그 효과가 포화됨과 함께, 비용이 증가한다. 그 때문에, Ni량의 상한은 0.30% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.20% 이하, 더 바람직하게는 0.15% 이하이다.
(Mo: 0% 초과 0.30% 이하)
Mo는 강판의 고강도화에 기여하는 원소이고, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그 효과는, 함유량이 증가함에 따라서 증대되지만, 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Mo량은 0.03% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상이다. 그러나, Mo량이 과잉이 되면, 그 효과가 포화됨과 함께, 비용이 증가한다. 그 때문에, Mo량의 상한은 0.30% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.25% 이하이며, 더 바람직하게는 0.20% 이하이다.
(V: 0% 초과 0.30% 이하)
V는 강판의 고강도화에 기여하는 원소이고, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그 효과는, 함유량이 증가함에 따라서 증대되지만, 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, V량은 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.010% 이상이다. 그러나, V량이 과잉이 되면, 그 효과가 포화됨과 함께, 비용이 증가한다. 그 때문에, V량의 상한은 0.30% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.25% 이하이고, 더 바람직하게는 0.20% 이하이며, 보다 더 바람직하게는 0.15% 이하이다.
(Nb: 0% 초과 0.040% 이하)
Nb는 강판의 고강도화에 기여하는 원소이고, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그 효과는, 함유량이 증가함에 따라서 증대되지만, 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Nb량은 0.003% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.005% 이상이다. 그러나, Nb량이 과잉이 되면, 굽힘성을 열화시킨다. 그 때문에, Nb량의 상한은 0.040% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.035% 이하이며, 더 바람직하게는 0.030% 이하이다.
(Ca: 0% 초과 0.0050% 이하)
Ca는 강 중의 황화물을 구상화하여, 굽힘성을 높이는 것에 유효한 원소이고, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그 효과는, 함유량이 증가함에 따라서 증대되지만, 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ca량은 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0010% 이상이다. 그러나, Ca량이 과잉이 되면, 그 효과가 포화됨과 함께, 비용이 증가한다. 그 때문에, Ca량의 상한은 0.0050% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0030% 이하이며, 더 바람직하게는 0.0025% 이하이다.
다음으로, 본 실시형태의 고강도 강판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
상기 요건을 만족하는 본 실시형태의 고강도 강판은, 열간 압연, 냉간 압연 및 소둔(가열, 균열 및 냉각)의 각 공정에 있어서, 특히 냉간 압연 후의 소둔 공정을 적절히 제어하는 것에 의해 제조할 수 있다. 이하, 본 실시형태의 고강도 강판을 제조하기 위한 조건을 열간 압연, 냉간 압연, 그 후의 소둔의 순으로 설명한다.
열간 압연의 조건은, 예를 들면 이하와 같다.
[열간 압연 조건]
열간 압연 전의 가열 온도가 낮으면, TiC 등의 탄화물이 오스테나이트 중에 고용되기 어려워질 우려가 있다. 그 때문에, 열간 압연 전의 가열 온도는 1200℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 가열 온도는, 보다 바람직하게는 1250℃ 이상이다. 그러나, 열간 압연 전의 가열 온도가 지나치게 높아지면 비용 상승이 된다. 그 때문에, 열간 압연 전의 가열 온도의 상한은 1350℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1300℃ 이하이다.
열간 압연의 마무리 압연 온도가 낮으면, 압연 시의 변형 저항이 커져, 조업이 곤란해질 우려가 있다. 그 때문에, 마무리 압연 온도는 850℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 마무리 압연 온도는, 보다 바람직하게는 870℃ 이상이다. 그러나, 마무리 압연 온도가 지나치게 높아지면, 스케일 기인의 흠집이 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 마무리 압연 온도의 상한은, 바람직하게는 980℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 950℃ 이하이다.
열간 압연의 마무리 압연부터 권취까지의 평균 냉각 속도는, 생산성을 고려하면, 10℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20℃/초 이상이다. 한편, 평균 냉각 속도가 지나치게 빨라지면, 경질화되어 그 후의 냉간 압연이 곤란해지는 경우가 있다. 그 때문에, 평균 냉각 속도는 100℃/초 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50℃/초 이하이다.
[열간 압연 권취 온도: 620℃ 이상]
열간 압연 권취 온도가 620℃ 미만이 되면, 열간 압연 강판의 강도가 높아져, 냉간 압연으로 압하하기 어려워질 우려가 있다. 그 때문에, 열간 압연 시의 권취 온도는 620℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 630℃ 이상이며, 더 바람직하게는 640℃ 이상이다. 한편, 열간 압연 시의 권취 온도가 지나치게 높아지면, 스케일이 두꺼워져, 산세성이 열화된다. 그 때문에, 권취 온도는 750℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 700℃ 이하이다.
[냉간 압연 시의 압연율: 10% 이상 70% 이하]
열간 압연 강판은, 스케일 제거를 위해서 산세를 실시하여, 냉간 압연에 제공한다. 냉간 압연 시의 압연율(「압하율」과 동의)이 10% 미만이 되면, 소정의 판 두께 공차를 확보하는 것이 곤란해진다. 소정 두께의 강판을 얻기 위해서 열간 압연 공정에서 판 두께를 얇게 하지 않으면 안 되고, 열간 압연 공정에서 얇게 하면 강판 길이가 길어지기 때문에, 산세에 시간이 걸려, 생산성이 저하된다. 그 때문에, 냉간 압연 시의 압연율은 10% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20% 이상, 더 바람직하게는 25% 이상이다. 한편, 냉간 압연 시의 압연율이 70%를 초과하면, 냉간 압연 시에 깨짐이 발생할 가능성이 높아진다. 그 때문에, 냉간 압연 시의 압연율의 상한은 70% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 65% 이하이고, 더 바람직하게는 60% 이하이다.
본 실시형태의 고강도 강판을 얻기 위해서는, 냉간 압연 후의 소둔 공정도 적절히 제어하는 것이 추천된다. 이 소둔 공정에서는, 하기의 (a) 가열 후의 900℃ 이상에서의 균열 공정, (b) 상기 (a)의 공정에 계속해서 행해지는 900℃부터 540℃까지의 제 1 냉각 공정, (c) 상기 (b)의 공정에 계속해서 행해지는 540℃부터 440℃까지의 제 2 냉각 공정, (d) 440℃부터 280∼230℃까지의 제 3 냉각 공정, (e) 230℃부터 50℃ 이하까지의 제 4 냉각 공정을 기본적으로 포함한다. 이러한 공정을 포함하여 제조하는 것에 의해, 본 실시형태의 고강도 강판이 얻어진다.
또한 본 실시형태의 고강도 강판은, 그 표면에 용융 아연도금 강판이나 합금화 용융 아연도금 강판을 갖는 것도 포함하지만, 이들 아연도금 강판을 제조하는 경우에는, 상기 (c)의 540℃부터 440℃까지의 제 2 냉각 공정에 있어서, 용융 아연에의 침지 처리와 그 후의 아연과 철의 합금화 열처리를 합쳐서 행하면 된다.
상기 (a)∼(e)의 각 공정을 포함하는 소둔 공정의 히트 패턴을 도 1의 모식도에 나타내면서, 이하에 보다 구체적으로 설명한다.
(a) 가열 후의 900℃ 이상에서의 균열 공정
900℃ 이상으로 가열하고, 또한 900℃ 이상에서 20초 이상 유지한다. 균열 온도가 900℃ 미만인 경우에는, 항복 강도나 인장 강도를 저감시키는 연질인 페라이트가 생성될 가능성이 있다. 그 때문에, 해당 온도의 하한은 900℃ 이상으로 한다. 바람직하게는 905℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 910℃ 이상이다. 한편, 균열 온도의 상한은 특별히 마련하지 않지만, 생산성을 악화시키기 때문에, 1000℃ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 980℃ 이하이고, 더 바람직하게는 960℃ 이하이다.
또한 균열 온도를 900℃ 이상으로 하더라도, 900℃ 이상에서의 유지 시간이 10초 미만이면, 페라이트가 생성될 가능성이 있다. 그 때문에, 900℃ 이상에서의 유지 시간은 10초 이상으로 한다. 바람직하게는 15초 이상이고, 보다 바람직하게는 20초 이상이다. 한편, 유지 시간의 상한은 특별히 마련하지 않지만, 생산성이 악화되기 때문에, 바람직하게는 200초 이하이고, 보다 바람직하게는 100초 이하이다.
(b) 900℃부터 540℃까지의 제 1 냉각 공정
900℃부터 540℃까지의 제 1 냉각 공정에 있어서의 평균 냉각 속도는 10℃/초 이상 50℃/초 이하로 한다. 이 평균 냉각 속도가 10℃/초 미만이 되면, 페라이트가 생성될 가능성이 높아져, 원하는 항복 강도, 인장 강도의 확보가 어려워진다. 그 때문에, 상기 평균 냉각 속도는 10℃/초 이상으로 할 필요가 있고, 바람직하게는 11℃/초 이상이며, 보다 바람직하게는 12℃/초 이상이다. 한편, 상기 평균 냉각 속도가 50℃/초를 초과하면, 강판 온도를 제어하기 어려워져, 설비 비용이 증가한다. 그 때문에, 상기 평균 냉각 속도의 상한은 50℃/초 이하로 할 필요가 있고, 바람직하게는 40℃/초 이하이며, 보다 바람직하게는 30℃/초 이하이다.
(c) 540℃부터 440℃까지의 제 2 냉각 공정
540℃ 이하의 제 2 냉각 공정에서의 냉각 정지 온도까지의 평균 냉각 속도는 0.5℃/초 이상으로 할 필요가 있다. 제 2 냉각 공정에서의 평균 냉각 속도가 0.5℃/초 미만이 되면, 베이나이트의 증가가 염려된다. 그 때문에, 상기 평균 냉각 속도는 0.5℃/초 이상으로 한다. 바람직하게는 0.8℃/초 이상이다. 한편, 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 마련하지 않지만, 현저하게 설비의 능력을 높일 필요가 있기 때문에, 50℃/초 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 40℃/초 이하이고, 더 바람직하게는 30℃/초 이하이다.
제 2 냉각 공정에서의 냉각 정지 온도는 440℃ 이상으로 할 필요가 있다. 제 2 냉각 공정에서의 냉각 정지 온도가 440℃ 미만이 되면, 베이나이트의 증가에 의해 항복 강도, 인장 강도가 저하된다. 그 때문에, 제 2 냉각 공정에서의 냉각 정지 온도의 하한은 440℃ 이상으로 한다. 바람직하게는 445℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 450℃ 이상이다.
한편, 상기 도 1에 있어서는, 제 1 냉각 공정에서의 냉각 패턴을 3종류 나타냈지만, 이는 상기의 평균 냉각 속도를 확보할 수 있으면, 어떠한 냉각 패턴이어도 되는 것을 나타내고 있다. 요컨대, 540℃부터 440℃까지의 온도 범위를 200초 이내에서 통과시키면, 0.5℃/초 이상의 평균 냉각 속도를 확보할 수 있다.
용융 아연도금을 행하는 경우에는, 이 제 2 냉각 공정에 있어서, 도금욕에의 침지 처리→합금화 열처리를 포함시킨 평균 냉각 속도가 상기의 조건을 만족시킬 필요가 있다. 도금욕에의 침지 전의 강판 온도는 440℃ 초과∼480℃ 이하의 범위가 바람직하다.
상기 용융 아연에의 침지 처리의 후에는, 필요에 따라, 아연과 철의 합금화 열처리를 행한다. 이 합금화 열처리에서는, 도금의 성능을 확보하기 위해, 온도(합금화 열처리 온도)를 440℃ 이상 540℃ 이하로 할 필요가 있다. 이 온도가 440℃ 미만이면 아연도금과 철의 확산이 불충분해져, 합금화 용융 아연도금층을 생성할 수 없다. 그 때문에, 합금화 열처리 온도의 하한은 440℃ 이상으로 한다. 바람직하게는 445℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 450℃ 이상이다. 한편, 합금화 열처리 온도가 540℃를 초과하면, 페라이트가 생성될 가능성이 증가하여, 인장 강도가 저하되는 것에 더하여, 아연으로의 철의 확산이 과다해져, 취성적으로 벗겨지기 쉬운 합금화 용융 아연도금층이 되어, 프레스 성형 시 등에 해당 도금이 박리될 가능성이 높아진다.
(d) 440℃부터 280∼230℃까지의 제 3 냉각 공정
제 3 냉각 공정에 있어서의 냉각 정지 온도까지의 평균 냉각 속도는 5.0℃/초 이상으로 할 필요가 있다. 제 3 냉각 공정에서의 평균 냉각 속도가 5.0℃/초 미만이 되면, 베이나이트의 증가가 염려된다. 또한, 베이나이트의 생성을 억제하더라도, Ms점 통과 후에 생성되는 마텐자이트로부터 잔류 오스테나이트로의 탄소의 분배가 진행됨으로써 안정화되어, 마텐자이트로 변태되는 양이 줄어든다. 결과적으로 7%를 초과하는 잔류 오스테나이트를 포함하기 쉬워지기 때문에, 상기 평균 냉각 속도는 5.0℃/초 이상으로 한다.
상기 Ms점은 마텐자이트가 변태를 개시하는 온도이고, 「철강 재료」(일본금속학회 발행, p. 45)에 기재되어 있는 하기 식(I)에 기초하여, 강판의 화학 성분 조성으로부터 간이적으로 구할 수 있다. 한편, 하기 식(I) 중의 [ ]는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고 있고, 강판 중에 함유되어 있지 않은 원소는 0%로 해서 계산한다.
Ms점(℃)=550-361[C]-39[Mn]-35[V]-20[Cr]-17[Ni]-10[Cu]-5([Mo]+[W])+15[Co]+30[Al]···(I)
평균 냉각 속도는, 바람직하게는 15.0℃/초 이상이고, 보다 바람직하게는 20℃/초 이상이다. 이때의 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 마련하지 않지만, 평균 냉각 속도를 과도하게 빠르게 하기 위해서는, 설비 능력을 현저하게 높일 필요가 생기기 때문에, 50℃/초 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 40℃/초 이하이고, 더 바람직하게는 30℃/초 이하이다.
제 3 냉각 공정에서의 냉각 정지 온도는 230℃ 이상 280℃ 이하로 할 필요가 있다. 제 3 냉각 공정에서의 냉각 정지 온도가 230℃ 미만이 되면, 마텐자이트의 자기 템퍼링이 과다해져, 마텐자이트 중의 라스의 개수가 적어져 인장 강도가 저하될 가능성이 있다. 그 때문에, 제 3 냉각 공정에서의 냉각 정지 온도의 하한은 230℃ 이상으로 한다. 바람직하게는 240℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 250℃ 이상이다.
한편, 제 3 냉각 공정에서의 냉각 정지 온도가 280℃를 초과하면, 베이나이트가 증가하여, 항복 강도, 인장 강도의 저하를 초래할 가능성이 있다. 그 때문에, 제 3 냉각 공정에 있어서의 냉각 정지 온도의 상한은 280℃ 이하로 한다. 바람직하게는 275℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 270℃ 이하이다.
(e) 230℃부터 50℃ 이하의 제 4 냉각 공정
상기 제 3 냉각 공정 후에 계속해서 행해지는 제 4 냉각 공정에서는, 230℃부터 50℃ 이하의 냉각 정지 온도까지의 평균 냉각 속도는 3.0℃/초 이하가 바람직하다. 한편, 상기 제 3 냉각 공정에서의 냉각 정지 온도가 230℃보다도 높아져 있는 경우에는, 제 3 냉각 공정에서의 냉각 정지 온도부터 230℃까지의 평균 냉각 속도는 따지지 않는다.
필름상의 오스테나이트가 라스 경계에 적량 존재하는 것은, 전위의 이동 장벽으로서의 효과가 높아져, 항복 강도, 인장 강도의 확보를 위해서는 바람직하다고 생각된다. 제 4 냉각 공정에서의 평균 냉각 속도가 3.0℃/초보다도 커지면, 잔류 오스테나이트가 1체적% 미만이 되어, 전위의 이동 장벽으로서의 효과가 발휘되기 어려워진다. 그 때문에, 상기 평균 냉각 속도는 3.0℃/초 이하로 한다. 바람직하게는 2.5℃/초 이하이고, 보다 바람직하게는 2.0℃/초 이하이다. 한편, 이때의 평균 냉각 속도의 하한은 특별히 마련하지 않지만, 생산성이 악화되기 때문에, 0.05℃/초 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.10℃/초 이상이다.
본 실시형태의 고강도 강판은, 상기의 제조 방법에 의해 얻어진 것으로 한정되지 않는다. 본 실시형태의 고강도 강판은, 본 발명에서 규정하는 구성 요건을 만족하는 한, 다른 제조 방법에 의해 얻어진 것이어도 된다.
본 실시형태의 고강도 강판에서는, 화학 성분 조성을 상기와 같이 조정함과 함께, 금속 조직 전체에 대해서, 마텐자이트: 93체적% 이상, 베이나이트: 2체적% 이하, 잔류 오스테나이트: 7체적% 이하로 하고, 또한 상기 금속 조직의 SEM상에 있어서, 총장 300μm를 절단법으로 측정한 라스의 개수가 240개 이상이고, 인장 강도가 1470MPa 이상인 고강도 강판이다. 이와 같은 고강도 강판에서는, 인장 강도가 1470MPa 이상이고 또한 항복 강도가 1000MPa 이상인 것이 된다.
본 실시형태의 고강도 강판에 있어서의 인장 강도는, 바람직하게는 1500MPa 이상이고, 보다 바람직하게는 1550MPa 이상이다. 인장 강도는 높은 편이 좋고, 그의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 통상 1800MPa 정도이다. 또한 항복 강도는, 바람직하게는 1020MPa 이상이고, 보다 바람직하게는 1040MPa 이상이다. 항복 강도도 높은 편이 좋고, 그의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 통상 1400MPa 정도이다.
본 실시형태의 고강도 강판은 조질 압연이 없더라도 충분히 높은 항복 강도, 인장 강도를 갖지만, 조질 압연을 실시하면 더 높은 항복 강도를 달성하는 것도 가능하다.
본 실시형태의 고강도 강판의 표면에는, 용융 아연도금층(GI: Hot Dip-Galvanized) 또는 합금화 용융 아연도금층(GA: Alloyed Hot Dip-Galvanized)이 마련되어도 된다. 즉, 고강도 강판의 표면에 용융 아연도금층 또는 합금화 용융 아연도금층을 갖는, 고강도 용융 아연도금 강판, 고강도 합금화 용융 아연도금 강판도 본 발명에 포함된다. 이때의 아연도금층의 종류에 대해서는, 특별히 한정하는 것도 아니고, 도금층 중에 합금 원소를 포함하는 것이어도 된다. 또한 아연도금층은 강판의 편면 또는 양면에 피복된다.
본 명세서는 전술한 바와 같이 다양한 태양의 기술을 개시하고 있지만, 그 중 주된 기술을 이하에 정리한다.
본 발명의 일 국면에 관한 고강도 강판은, 질량%로, C: 0.200∼0.280%, Si: 0.40∼1.50% 이하, Mn: 2.00∼3.00%, P: 0% 초과 0.015% 이하, S: 0% 초과 0.0050% 이하, Al: 0.015∼0.060%, Cr: 0.20∼0.80%, Ti: 0.015∼0.080%, B: 0.0010∼0.0040%를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물이고,
금속 조직 전체에 대해서, 마텐자이트가 93체적% 이상이고, 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트가 합계로 2체적% 이하이고, 잔류 오스테나이트가 7체적% 이하이고, 상기 금속 조직을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 상에 있어서, 총장 300μm를 절단법으로 측정한 마텐자이트 중의 라스의 개수가 240개 이상이고, 또한 인장 강도가 1470MPa 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 인장 강도가 1470MPa 이상인 고강도 레벨에 있어서, 항복 강도가 1000MPa 이상인 고강도 강판을 실현할 수 있다.
상기 고강도 강판은, 필요에 따라, 추가로, 질량%로, Cu: 0% 초과 0.30% 이하, Ni: 0% 초과 0.30% 이하, Mo: 0% 초과 0.30% 이하, V: 0% 초과 0.30% 이하, Nb: 0% 초과 0.040% 이하, 및 Ca: 0% 초과 0.0050% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것도 유용하고, 함유되는 원소의 종류에 따라서 고강도 냉연 강판의 특성이 더 개선된다.
본 발명의 다른 국면에 따른 고강도 아연도금 강판은, 상기와 같은 고강도 강판의 표면에, 용융 아연도금층 또는 합금화 용융 아연도금층을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 제한되지 않고, 전기, 후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 함유된다.
실시예
하기 표 1에 나타내는 화학 성분 조성(강종: 강 A, B, C)의 실험용 슬래브를 제조했다. 그 슬래브를 1250℃까지 가열하고, 판 두께: 2.8mm∼3.1mm까지 열간 압연을 실시했다. 이때의 마무리 압연 온도는 900℃로 하고, 열간 압연의 마무리 압연부터 권취까지의 평균 냉각 속도를 20℃/초, 권취 온도를 650℃로 해서 열간 압연을 행했다. 얻어진 열간 압연 강판을 산세한 후, 표면 연삭 혹은 냉간 압연을 조합하여, 판 두께: 1.4mm∼2.6mm까지 두께를 줄였다. 이때 어느 강종의 냉연율(냉간 압연 시의 압연율)은 10%∼60%의 범위 내에 있다. 표 1 중, 「-」의 란은 첨가하고 있지 않는 것을, 「<」의 란은 측정 한계 미만인 것을 각각 의미한다. 또한, P, S, N, O는 전술한 대로 불가피 불순물이고, P, S, N, O의 란에 나타낸 값은 불가피적으로 포함된 양을 의미한다. 또한, 잔부는 철, 및 상기에서 나타낸 불가피 불순물 이외의 불가피 불순물이 포함된다.
Figure pct00001
그 후, 얻어진 냉간 압연 강판에 대해서, 도 3∼5에 나타내는 히트 패턴의 열처리(열처리 1∼3)로 소둔을 실시했다. 구체적으로는, 강종 A, B에 대해서는 열처리 1∼3을 행했다. 그 이외의 강종 C는 열처리 1을 행했다.
도 3∼5에 나타낸 열처리에 있어서의 상세한 데이터를 하기 표 2∼4에 나타낸다. 즉, 도 3에 나타낸 히트 패턴은 하기 표 2에 나타낸 데이터에 기초하는 것이고(열처리 1), 도 4에 나타낸 히트 패턴은 하기 표 3에 나타낸 데이터에 기초하는 것이고(열처리 2), 도 5에 나타낸 히트 패턴은 하기 표 4에 나타낸 데이터에 기초하는 것이다(열처리 3). 한편, 도 3∼5에서 나타낸 「s」는 「초」의 의미이다. 또한, 표 2∼4에는, 도 1의 대응하는 공정[(a)∼(e)]을 나타내고 있다.
도 3∼5에 나타낸 열처리 1∼3에서는, 제 2 냉각 공정[도 1에 나타낸 (c)의 공정]에서, 용융 아연도금 처리 및 합금화 열처리를 행하고 있지 않다. 하기 표 2∼4에 나타낸 「스텝」은 도 3∼5에 대응하는 수치(설정 온도, 냉각 속도)를 순차적으로 나타낸 실측 위치를 나타내고 있지만, 도 3∼5에서는, 표 2∼4에 나타낸 스텝 위치를 일부 생략하고 있다. 또한, 표 2∼4에 있어서, 마이너스로 나타낸 냉각 속도는 가열 속도(승온 속도)인 것을 나타낸다.
한편, 표 2∼4에는, 상기 공정(a)∼(c)에서 규정하는 온도 범위에서의 평균 냉각 속도에 대해서는 명기하고 있지 않은 개소도 있지만, 이들의 값은 표 2∼4의 데이터에 기초하여 계산할 수 있다. 예를 들면, 표 2에 있어서 강판 온도가 900℃가 되는 통과 시간(표 2에 나타낸 「Total 시간」; 이하 동일)을 계산하면, 「130초」가 되고, 900℃부터 540℃까지의 평균 냉각 속도[상기 공정(b)에서의 평균 냉각 속도]는 12.9℃/초[≒(900℃-540℃)/(158초-130초)]가 된다.
또한 표 2에 있어서 강판 온도가 440℃가 되는 통과 시간을 계산하면, 「252초」가 되고, 540℃부터 440℃까지의 평균 냉각 속도[상기 공정(c)에서의 평균 냉각 속도]는 1.06℃/초[≒(540℃-440℃)/(252초-158초)]가 된다. 마찬가지로 해서, 440℃부터 280℃까지의 평균 냉각 속도[상기 공정(d)에서의 평균 냉각 속도]를 계산하면, 20.0℃/초[=(440℃-280℃)/(260초-252초)]가 된다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
이와 같이 해서 얻어진 각 강판에 대하여, 마텐자이트의 체적률, 베이나이트의 체적률, 잔류 오스테나이트의 체적률, 및 총장 300μm당 라스의 개수, 및 인장 특성을 하기의 수순에 따라서 측정했다.
[금속 조직 중의 각 조직의 분율]
본 실시예에서는, 강판의 판 두께 1/4부에 존재하는 마텐자이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트의 분율을 이하와 같이 해서 측정했다. 본 실시예의 제조 방법에 의하면, 각 영역에 있어서, 상기 이외의 조직(예를 들면, 페라이트나 펄라이트)이 존재할 가능성은 극히 낮기 때문에, 상기 이외의 조직은 측정하고 있지 않다. 그래서, 강판의 판 두께 1/4부에서는 마텐자이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트의 합계가 100체적%가 되도록 산출했다.
[잔류 오스테나이트의 체적률]
잔류 오스테나이트는, 상기 소둔 후의 강판으로부터 1.4mm×20mm×20mm의 시험편을 절출하고, 판 두께의 1/4부까지 연삭한 후, 화학 연마하고 나서 X선 회절법에 의해 잔류 오스테나이트(이하, 「잔류 γ」로 기재한다)의 체적률을 측정했다(ISIJ Int. Vol. 33. (1993), No. 7, P. 776). 측정 장치는, 2차원 미소부 X선 회절 장치 「RINT-PAPIDII」(상품명: 주식회사 리가쿠사제)를 사용하고, 측정면은 판 두께의 1/4부 부근이다. 타겟은 Co를 사용하고, 측정수는 각 시험에 대해서 1회씩 행했다.
[마텐자이트 및 베이나이트의 체적률]
베이나이트 및 마텐자이트는 이하와 같이 점산법에 의해 측정했다. 우선, 상기 강판으로부터 1.4mm×20mm×20mm의 시험편을 절출하고, 압연 방향과 평행한 단면을 연마하고, 나이탈 부식을 실시한 후, 판 두께의 1/4부의 조직을 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope) 사진(배율 3000배)으로 관찰했다. 관찰은, FE-SEM상 위에, 0.3μm 간격의 격자를 이용하여 행하고, 입자의 색 등에 기초하여, 베이나이트 및 마텐자이트를 구별하고, 각 체적률을 측정했다. 측정점은, 격자가 직각으로 교차하는 점에 있어서의 조직을 분별하고, 100점 조사하여 분율을 산출했다. 측정은 각 1시야에 대하여 행했다.
상세하게는, 나이탈 부식 후의 SEM 사진에 있어서, 흑색으로 보이는 조직은 베이나이트이고, 나머지 부분은 마텐자이트이다. 도 6(도면 대용 사진)에 베이나이트와 마텐자이트를 나타낸 금속 조직예를 나타낸다.
이상, 상세히 기술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 잔류 오스테나이트와, 그 이외의 조직(베이나이트, 마텐자이트)을 상이한 방법으로 측정하고 있기 때문에, 이들 조직의 합계는 반드시 100체적%가 된다고는 할 수 없다. 그래서, 베이나이트 및 마텐자이트의 각 체적 분율을 결정함에 있어서는, 전체 조직의 합계가 100체적%가 되도록 조정을 행했다. 구체적으로는, 100체적%로부터, X선 회절법으로 측정된 잔류 오스테나이트의 분율을 뺄셈하여 얻어진 수치에, 점산법으로 측정된 베이나이트 및 마텐자이트의 각 분율을 비례 배분하고 환산하여, 최종적으로 베이나이트 및 마텐자이트의 각 체적 분율을 결정했다.
[총장 300μm당 라스의 개수]
총장 300μm를 측정한 라스의 개수는, 나이탈 부식을 실시한 강판의 판 두께 1/4부에 있어서의 압연 방향과 평행한 단면을 FE-SEM에서의 3000배로 촬영하고, 총장 300μm분을 절단법으로 측정한 것이다. 절단법은 통상 입경을 계측하는 수법이지만(JIS G 0551:2013), 본 실시예에서는 라스의 개수를 계측하는 수법으로서 응용했다. 구체적으로는, 상기 FE-SEM상 위에, 총장 300μm의 선을 긋고, 그 선이 라스 위를 통과한 수(교차하는 점의 개수)를 측정했다. 라스는, 나이탈 부식을 실시한 강판을, FE-SEM에서의 배율 3000배로 촬영한 SEM상이고, 백색부에서 1μm 이상이 되는 영역으로 했다. 절단법으로 라스의 개수를 계측할 때의 상태를 도 2[도 2(a), 도 2(b)]에 모식적으로 나타낸다.
[인장 특성]
인장 강도 TS, 0.2% 내력 σ0.2에 대해서는, 냉간 압연의 압연면과 평행한 면에 있어서의 압연 방향과 직각인 방향이 시험편의 긴 쪽이 되도록, JIS 5호 시험편(판상 시험편)을 채취하고, JIS Z 2241:2011에 따라서 시험했다.
합격 기준에 대해서는, 인장 강도 TS에 대해서는 1470MPa 이상, 항복 강도(0.2% 내력 σ0.2)에 대해서는 1000MPa 이상을 합격으로 했다.
이들 결과를 적용 강종(표 1의 강종 A, B, C) 및 열처리 조건(열처리 1∼3)과 함께 하기 표 5에 나타낸다.
Figure pct00005
이 결과로부터, 이하와 같이 고찰할 수 있다. 시험 No. 4, 7은, 본 발명에서 규정하는 화학 성분 조성을 만족하는 강종(표 1의 강종 B, C)을 이용하여, 적절한 열처리 조건(도 3에 나타낸 열처리 1)에서 제조한 실시예이다. 이 예에서는, 금속 조직 중의 각 조직의 분율, 및 총장 300μm당 라스의 개수가 적절히 조정되어, 항복 강도(0.2% 내력 σ0 . 2)가 1000MPa 이상이고, 인장 강도 TS가 1470MPa 이상으로, 합격 기준을 만족하고 있는 것을 알 수 있다.
이에 비해, 시험 No. 1∼3, 5, 6은, 본 발명에서 규정하는 요건 중 어느 것을 만족하지 않는 비교예여서, 강판의 어느 특성을 만족하지 않는 것이 되고 있다.
구체적으로는, 시험 No. 1은, 적절한 열처리 조건(도 3에 나타낸 열처리 1)에서 제조했지만, 본 발명에서 규정하는 화학 성분 조성을 만족하지 않는 강종(표 1의 강종 A)을 이용한 예이다. 이 예에서는, Cr을 함유하지 않는 강종을 이용하고 있으므로, 베이나이트가 과잉이 되고 있고, 또한 총장 300μm당 라스의 개수도 적어짐으로써, 항복 강도가 저하되었다.
시험 No. 2는, 본 발명에서 규정하는 화학 성분 조성을 만족하지 않는 강종(표 1의 강 A)을 이용하여, 부적절한 열처리 조건(도 4에 나타낸 열처리 2)에서 제조한 예이다. 이 예에서는 Cr을 함유하지 않는 강종을 이용하고, 또한 제 3 냉각 공정[도 1에 나타낸 (d)의 공정]에서의 평균 냉각 속도가 5.0℃/초 이상이 되고 있지 않은 예여서(표 3의 스텝 6∼13), 잔류 오스테나이트가 많아져, 항복 강도와 인장 강도 TS가 저하되었다.
시험 No. 3은, 본 발명에서 규정하는 화학 성분 조성을 만족하지 않는 강종(표 1의 강종 A)을 이용하여, 부적절한 열처리 조건(도 5에 나타낸 열처리 3)에서 제조한 예이다. 이 예에서는 Cr을 함유하지 않는 강종을 이용하고, 또한 제 3 냉각 공정[도 1에 나타낸 (d)의 공정]에서의 냉각 정지 온도를 100℃로 한 예여서(표 4의 스텝 9), 총장 300μm당 라스의 개수가 적어짐으로써 인장 강도 TS가 저하되었다.
한편, 시험 No. 5 및 6은, 본 발명에서 규정하는 화학 성분 조성을 만족하는 강종(표 1의 강종 B)을 이용하고 있지만, 열처리 조건이 적절한 범위를 벗어나 있어(도 4에 나타낸 열처리 2, 도 5에 나타낸 열처리 3), 원하는 특성이 얻어지고 있지 않다.
구체적으로는, 시험 No. 5에서는, 제 3 냉각 공정[도 1에 나타낸 (d)의 공정]에서의 평균 냉각 속도가 5.0℃/초 이상이 되고 있지 않은 예여서(표 4의 스텝 6∼13), 잔류 오스테나이트가 많아져, 항복 강도와 인장 강도 TS가 저하되었다.
시험 No. 6은, 제 3 냉각 공정[도 1에 나타낸 (d)의 공정]에서의 냉각 정지 온도를 100℃로 한 예여서(표 4의 스텝 9), 총장 300μm당 라스의 개수가 적어짐으로써 인장 강도 TS가 저하되었다.
이 출원은 2018년 3월 26일에 출원된 일본 특허출원 특원 2018-58189 및 2019년 1월 22일에 출원된 일본 특허출원 2019-008594를 기초로 하는 것이고, 그 내용은 본원에 포함되는 것이다.
본 발명을 표현하기 위해서, 전술에 있어서 구체예나 도면 등을 참조하면서 실시형태를 통하여 본 발명을 적절하고 충분히 설명했지만, 당업자이면 전술한 실시형태를 변경 및/또는 개량하는 것은 용이하게 할 수 있는 것으로 인식해야 한다. 따라서, 당업자가 실시하는 변경 형태 또는 개량 형태가 청구범위에 기재된 청구항의 권리 범위를 이탈하는 수준의 것이 아닌 한, 당해 변경 형태 또는 당해 개량 형태는 당해 청구항의 권리 범위에 포괄된다고 해석된다.
본 발명은 강판, 아연도금 강판이나 그들의 제조 방법, 및 자동차 등의 구조 부품 등에 관한 기술 분야에 있어서, 광범위한 산업상의 이용 가능성을 갖는다.

Claims (3)

  1. 질량%로,
    C: 0.200∼0.280%,
    Si: 0.40∼1.50% 이하,
    Mn: 2.00∼3.00%,
    P: 0% 초과 0.015% 이하,
    S: 0% 초과 0.0050% 이하,
    Al: 0.015∼0.060%,
    Cr: 0.20∼0.80%,
    Ti: 0.015∼0.080%, 및
    B: 0.0010∼0.0040%
    를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물이고,
    금속 조직 전체에 대해서, 마텐자이트가 93체적% 이상이고, 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트가 합계로 2체적% 이하이고, 잔류 오스테나이트가 7체적% 이하이고,
    상기 금속 조직을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 상에 있어서, 총장 300μm를 절단법으로 측정한 마텐자이트 중의 라스의 개수가 240개 이상이고, 또한
    인장 강도가 1470MPa 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가로, 질량%로, Cu: 0% 초과 0.30% 이하, Ni: 0% 초과 0.30% 이하, Mo: 0% 초과 0.30% 이하, V: 0% 초과 0.30% 이하, Nb: 0% 초과 0.040% 이하, 및 Ca: 0% 초과 0.0050% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 고강도 강판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고강도 강판의 표면에, 용융 아연도금층 또는 합금화 용융 아연도금층을 갖고 있는 고강도 아연도금 강판.
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