KR20220129066A - 패널 - Google Patents

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KR20220129066A
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마이 나가노
야스노리 사와
시게루 요네무라
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

소재로부터 성형한 후의 외관이 우수하고, 또한, 내덴트성이 우수한 패널을 제공한다. 마텐자이트를 포함하는 강판을 갖는 패널로서, 패널의 중심측 부분의 평탄부에 있어서의 면 거칠기 파라미터(Sa)가 Sa≤0.500μm이다. 패널은, 상기 마텐자이트의 라스 내에 있어서, 장경 0.05μm~1.00μm이며 종횡비 3 이상인 석출물을, 15개/μm2 이상 갖는다. 패널의 중심측 부분의 평탄부로부터 잘라낸 인장 시험편에서 측정한 항복 응력 YS1과 패널의 단부로부터 잘라낸 인장 시험편에서 측정한 항복 응력 YS2의 비 YS1/YS2가 0.90~1.10이다.

Description

패널
본 발명은, 패널에 관한 것이다.
근래, 지구 환경 보호를 위해, 자동차의 연비 향상이 요구되고 있다. 자동차의 연비 향상에 관하여, 자동차용 강판에 대해서는, 안전성을 확보하면서 차체를 경량화하기 위해, 고강도화가 한층 더 요구되고 있다. 이와 같은 고강도화의 요구는, 구조 부재인 멤버나 필러 등에 머물지 않고, 자동차의 외판 패널(후드, 펜더 패널, 도어 패널, 루프 패널 등)에 대해서도 높아지고 있다. 이와 같은 요구에 대해서는, 강도와 신장(성형성)의 양립을 목적으로 한 재료 개발이 행해져 왔다.
한편, 자동차의 외판 부품의 조형은 더욱 더 복잡화되는 경향이 있다. 경량화를 위해 강판을 고강도화하여 박육화(薄肉化)하면, 복잡한 형상으로 성형했을 때에 강판의 표면에 요철이 발생하기 쉬워진다. 표면에 요철이 발생하면, 성형 후의 외관이 저하된다. 외판 패널은, 강도 등의 특성 뿐 만이 아니라, 의장성 및 면 품질도 중요하므로, 성형 후 외관이 우수한 것이 요구된다. 즉, 자동차의 외판 패널에는, 성형 후의 표면 거침이나 모양이 발생하지 않는, 외관(표면 성상)이 요구되고 있다.
외판 패널에 적용되는 강판의, 성형 후 외관과 재료 특성의 관련성에 대해서, 예를 들면 특허 문헌 1에는, 장출(張出) 가공 후의 표면 성상을 개선하기 위해, 강판 표면에 평행한 ｛001｝면에서 ±15° 이내의 결정 방위를 갖는 결정의 면적분율을 0.25 이하로 하고, 당해 결정의 평균 입경을 25μm 이하로 한 페라이트계 박강판이 개시되어 있다.
일본 특허공개 2016-156079호 공보
자동차의 외판 패널은, 소재 성형 후의 표면 성상이 양호한 것에 더하여, 내(耐)덴트성이 양호한 것이 요구된다. 내덴트성은, 어떠한 원인으로 패널에 국소적인 하중이 가해진 경우, 이 하중을 제거한 후에 있어서의 패임(덴트)이 잔류하기 어려운 것을 말한다. 실제의 자동차의 보디에서는, 도어 등의 외측 패널을 손가락이나 손바닥으로 강하게 누른 경우, 혹은 주행 중에 날라온 돌이 맞은 경우 등에 발생한다. 덴트는, 패널에 있어서 하중이 부가된 개소가 소성 변형함으로써 발생한다. 따라서, 패널로의 부하 시에 있어서의 패널의 변형이 일정한 크기에 이르면, 제하 후에도 변형이 잔류하여, 덴트가 발생한다. 패널에 일정한 잔류 변형을 발생시키는 하중의 최소치를 덴트 하중이라고 하고, 덴트 하중이 큰 것이 내덴트성이 우수하다. 특허 문헌 1에는, 내덴트성을 향상시키는 것에 대한 개시는 없다.
상기의 배경을 감안하여, 본 발명의 목적의 하나는, 소재로부터 성형한 후의 외관이 우수하고, 또한, 내덴트성이 우수한 패널을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 하기의 패널을 요지로 한다.
(1) 마텐자이트를 포함하는 강판을 갖는 패널로서,
상기 패널의 중심측 부분의 평탄부에 있어서의 면 거칠기 파라미터(Sa)가 Sa≤0.500μm이고,
상기 마텐자이트의 라스 내에 있어서, 장경 0.05μm~1.00μm이며 종횡비 3 이상인 석출물을, 15개/μm2 이상 갖고,
상기 평탄부로부터 잘라낸 인장 시험편에서 측정한 항복 응력 YS1과, 상기 패널의 단부로부터 잘라낸 인장 시험편에서 측정한 항복 응력 YS2의 비 YS1/YS2가 0.90~1.10인, 패널.
(2) 상기 평탄부로부터 잘라낸 상기 인장 시험편의 상기 항복 응력 YS1과 인장 강도 TS1의 비 YS1/TS1이 0.85 이상인, 상기 (1)에 기재된 패널.
(3) 상기 평탄부의 경도가 133~300Hv인, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 패널.
(4) 상기 평탄부의 판 두께가 0.20mm~0.60mm인, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 패널.
(5) 상기 강판은 2상 강판인, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 패널.
(6) 상기 패널의 인장 강도가 400~900MPa인, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 패널.
본 발명에 의하면, 소재로부터 성형한 후의 외관이 우수하고, 또한, 내덴트성이 우수한 패널을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 강판의 소재로서의 고강도 강판에 있어서의 석출물의 석출 상태를 나타내는 이미지도이다.
도 2(a)는, 내덴트성 평가에 이용한 부품의 평면도이다. 도 2(b)는, 도 2(a)의 IIB-IIB선을 따르는 단면도이다.
도 3은, 부품의 내덴트성을 측정하기 위한 시험 장치의 측면도 및 부품의 단면도이며, 부품에 대해서는, 도 2(a)의 IIB-IIB선을 따르는 단면을 나타내고 있다.
도 4는, 지표와 각 부품의 덴트 깊이의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하에서는, 우선, 본 발명에 도출하기에 이른 경위를 설명하고, 다음에, 실시 형태를 상세하게 설명한다.
＜본 발명에 도출하기에 이른 경위＞
자동차 차체의 경량화를 위해, 자동차 차체를 구성하는 차체 부재의 박육화가 진행되고 있다. 차체 부재에는, 패널이 포함된다. 패널은, 일체 성형품이다. 패널은, 자동차의 예를 들면 외장 부재이다. 패널로서, 후드의 아우터 패널, 펜더 패널 등의 쿼터 패널, 도어 아우터 패널, 루프 패널 등을 예시할 수 있다.
이와 같은 패널은, 냉연 강판을 절단하고, 프레스 성형하여, 도장하고, 도장 후에 소부(燒付) 도장(소부 경화 처리)을 행함으로써 성형된다. 소부 경화는, 냉간 소성 가공(예비 변형)에 의해 강판에 발생하는 전이(소성 변형의 기본 과정이 되는 선 결함)에, 침입형 원소(주로 탄소)가 이동·고착함으로써 그 운동을 저해하여, 강도가 상승하는 현상으로, 변형 시효라고도 불린다. 이와 같은 강판에 있어서는, 통상, 최종 어닐링 후의 열처리로는, 소부 처리가 행해진다. 여기서, 성형 후의 외관의 악화의 원인이 되는, 성형 시의 표면 요철의 발생은, 패널의 강판 내의 강도의 불균일에 기인하는 성형 시의 불균일 변형에 의해 발생하는 것을 알 수 있었다. 그래서, 패널의 각 부의 경도차를 없애고 패널의 각 부의 균질성을 높임으로써 성형 시의 표면 요철을 억제함으로써 외관을 향상시키기 위해, 패널 소재에 템퍼링 처리를 행하는 것이 생각된다. 그러나, 종래, 상기 최종 어닐링 후에 템퍼링 처리를 행하면, 소부 경화량이 저하된다고 생각되고 있었다. 왜냐하면, 템퍼링하면 고용 탄소량이 줄어 듦으로써 소부 경화량이 줄어 들기 때문이다. 또한, 상기의 템퍼링에 의해 항복 응력 및 경도도 저하되어 버린다. 그러나, 본원 발명자는, 예의 연구한 결과, 상기 최종 어닐링 후에, 패널 소재의 Si(실리콘) 농도에 따른 온도 범위에서 템퍼링 처리를 행하고, 그 후 소부 경화 처리를 행하면, 소부 경화량이 오히려 늘어난다는 지견을 얻었다. 소부 경화량의 증가에 의해, 항복 응력이 향상됨으로써 내덴트성이 향상된다. 본원 발명자는, 또한 예의 연구한 결과, 성형 후의 외관이 우수한 성질을 갖는 패널 소재에 상기의 템퍼링 처리를 행함으로써, 성형 후의 외관이 우수하고, 또한, 내덴트성이 우수한 패널에 도출하기에 이르렀다.
＜실시 형태의 설명＞
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
＜패널＞
본 실시 형태에 이용되는 패널로서, 상술한 패널을 예시할 수 있다. 패널은, 상술한 제법에 의해 제조된다. 패널은, 마텐자이트를 포함하는 강판과, 강판 상에 형성된 도료층을 갖는다. 강판은, 표면에 도금층을 포함하고 있어도 되고, 표면에 도금층이 형성되어 있지 않아도 된다. 또한, 강판이 도금층을 갖는 경우, 「강판의 표면」이란, 도금층을 제외한 강판의 표면을 말한다. 패널은, 도료층을 갖지 않고 강판 만으로 구성되어 있어도 된다.
패널은, 3개의 부분을 포함하고 있다. 구체적으로는, 패널은, (i) 단연부와, (ii) 단부와, (iii) 단연부 및 단부 이외의 부분으로서의 중심측 부분을 포함하고 있다.
상기 (i)의 단연부는, 헤밍(HEM) 가공됨으로써 절곡되어 있거나, 또는, 스폿 용접 등의 용접 등에 의해 다른 부품에 고정되는 부분이다. 상기 (ii)의 단부는, 상기 단연부로부터 패널의 중앙측에 위치하는 부분이며, 헤밍 가공이나 용접 등, 다른 부품과 고정되는 부분에서 벗어난 부분이다. 이 단부는, 상기 단연부로부터 예를 들면 패널의 중심측으로 수mm 나아간 개소이며, 패널을 다른 부품과 고정하기 위한 가공에 의한 영향을 실질적으로 받지 않는 개소이다. 이 경우의 「영향을 실질적으로 받지 않는다」란, 패널을 다른 부품과 고정하기 위한 가공에 의한 특성의 변화량이 수% 이내인 것을 말한다. 상기 (iii)의 중심측 부분은, 자동차의 외장으로서 자동차의 외부로부터 시인된다. 본 명세서에서는, 이 패널의 중심측 부분 중, 예를 들면 곡률 반경이 500mm 이상인 개소를 평탄부라고 한다.
＜패널의 중심측 부분의 평탄부에 있어서의 면 거칠기 파라미터(Sa)가 Sa≤0.500μm이다＞
본 실시 형태에서는, 패널의 중심측 부분의 평탄부에 있어서의 면 거칠기 파라미터(Sa)가 0≤Sa≤0.500μm인 것이 바람직하다. 패널에 도료층이 형성되어 있는 경우, 이 경우의 평탄부는, 도료층을 포함하는 패널 전체로서의 평탄부를 말한다. 면 거칠기 파라미터란, 예를 들면 패널의 평탄부에 있어서의 3mm 정사각형의 시험편의 표면에 있어서의, 평균면(높이가 제로인 면)으로부터의 높이의 산술 평균 높이를 말한다. 본 실시 형태에서는, 면 거칠기 파라미터(Sa)를 평가하려면, 우선, 패널의 평탄부 3mm 정사각형의 표면 성상을 레이저 현미경으로 측정한다. 다음에, 측정하여 얻어진 측정면을, JIS B0601：2013에서 규정되는 로우 패스 필터(λs)에 통과시킴으로써, 측정면 중 0.8mm 이하의 파장 성분을 제거한다. 그리고, 로우 패스 필터(λs)에 의해 평활화된 측정면에 대해서, ISO 25178에서 규정되는 면 거칠기 파라미터(Sa)를 평가한다. 면 거칠기 파라미터(Sa)가 0.500μm보다 크면, 도료층의 유무에 관계없이, 패널의 표면의 요철이 커져, 패널의 성형 후의 외관이 나빠져 버린다. 또한, 상술한 바와 같이, 측정면 중 0.8mm 이하의 파장 성분을 제거하여 평활화된 측정면에 의거하여 면 거칠기 파라미터(Sa)를 취득함으로써, 레이저 현미경에 있어서의 측정 오차(레이저 현미경의 측정 정밀도에 기인하는 오차, 측정 중에 붙은 먼지에 기인하는 오차, 시험편 작성 시에 발생한 흠집에 기인하는 오차 등)를 제거하여 면 거칠기 파라미터(Sa)의 진정한 값을 정밀도 있게 검출할 수 있다.
상기의 면 거칠기 파라미터(Sa)를 실현하기 위한 강판의 제어 인자(금속 조직의 요건)의 일례를, 이하에 설명한다.
＜표층 영역의 금속 조직에 대해서＞
본 실시 형태에 따른 강판에서는, 판 두께를 t로 했을 때, 표면으로부터 판 두께 방향으로 t/4까지의 깊이 범위를 2개의 영역으로 나누고, 표면을 시점으로 하고 강판의 판 두께 방향(깊이 방향)으로 20μm의 깊이 위치를 종점으로 하는 깊이 범위를 표층 영역, 표층 영역에 대해 강판의 중심측의 범위를 내부 영역으로 한다. 또한, 강판이 도금층을 갖는 경우, 도금층을 제외한 강판의 표면을 표층 영역의 기점으로서 정의한다.
상술한 바와 같이, 본 발명자들이 검토한 결과, 성형 시의 표면 요철의 발생은, 마이크로 영역 내에서의 강판 강도의 불균일에 기인하는 성형 시의 불균일 변형에 의해 발생하는 것을 알 수 있었다. 특히, 표면의 요철의 발생에 관해서는, 표면으로부터 판 두께 방향으로 0~20μm의 범위(표면~표면으로부터 판 두께 방향으로 20μm의 위치까지의 범위)인 표층 영역의 금속 조직의 영향이 큰 것을 알 수 있었다. 그 때문에, 본 실시 형태에 따른 강판에서는, 표층 영역의 금속 조직을 예를 들면 이하와 같이 제어한다.
표층 영역의 조직 요건으로서, 페라이트를 주상으로 하고, 마텐자이트의 체적분율이 0.01~15.0%이며, 마텐자이트의 체적분율이, 내부 영역의 마텐자이트의 체적분율보다 작은 것이 바람직하다.
주상인 페라이트의 체적분율은 50% 이상의 범위인 것이 바람직하다.
또, 표층 영역의 금속 조직에 있어서의 마텐자이트의 체적분율은, 내부 영역에 있어서의 마텐자이트의 체적분율보다 작은 것이 바람직하다.
표층 영역에 있어서의 마텐자이트의 체적분율은, 이하의 방법으로 구할 수 있다.
얻어진 강판의 평탄부로부터 금속 조직(마이크로 조직) 관찰용의 시료(사이즈는, 대개, 압연 방향으로 20mm×폭 방향으로 20mm×강판의 두께)를 채취하고, 광학 현미경을 이용하여 표층으로부터 판 두께 1/4 두께에 있어서의 금속 조직(마이크로 조직)의 관찰을 행하여, 강판의 표면(도금이 존재하는 경우는 도금층을 제외한 표면)에서 20μm까지의 마텐자이트의 면적율을 산출한다. 시료의 조정으로서, 압연 방향에 직각 방향인 판 두께 단면을 관찰면으로서 연마하여, 레펠라 시약으로 에칭한다.
레펠라 시약으로 에칭한 배율 500배의 광학 현미경 사진으로부터 「마이크로 조직」을 분류한다. 레페라 부식 후에 광학 현미경 관찰을 행하면, 예를 들면 베이나이트는 흑색, 마텐자이트(템퍼링 마텐자이트를 포함한다)는 흰색, 페라이트는 회색으로, 각 조직이 색별되어 관찰되므로, 마텐자이트와 그 이외의 경질 조직의 판별을 용이하게 행할 수 있다.
레펠라 시약으로 에칭한 강판의 표층으로부터 1/4 두께 위치에 있어서 500배의 배율로 10시야 관찰하여, 조직 사진의 강판의 표층으로부터 20μm의 영역 부분을 지정하고, Adobe사 제조 「Photoshop CS5」의 화상 해석 소프트를 이용하여 화상 해석을 행하여, 마텐자이트의 면적율을 구한다. 화상 해석 수법으로서, 예를 들면, 화상의 최대 명도치 Lmax와 최소 명도치 Lmin을 화상으로부터 취득하고, 명도가 Lmax-0.3(Lmax-Lmin)에서 Lmax까지의 화소를 갖는 부분을 백색 영역, Lmin에서 Lmin+0.3(Lmax-Lmin)의 화소를 갖는 부분을 흑색 영역, 그 이외의 부분을 회색 영역으로 하여, 백색 영역인 마텐자이트의 면적율을 산출한다. 합계 10개소의 시야에 대해서, 상기와 동일하게 화상 해석을 행하여 마텐자이트의 면적율을 측정하고, 또한 이들을 평균하여, 표층 영역에 있어서의 마텐자이트의 체적분율을 산출한다.
또, 표층 영역의 조직 요건으로서, 마텐자이트의 평균 결정 입경이, 0.01~4.0μm인 것이 바람직하다.
표층 영역에 있어서의 마텐자이트의 평균 결정 입경은, 이하의 방법으로 구할 수 있다.
상기와 동일하게, 레펠라 시약으로 에칭한 강판의 표층으로부터 1/4 두께 위치에 있어서 500배의 배율로 10시야 관찰하여, 조직 사진의 강판의 표층으로부터 20μm×200μm의 영역을 선택하고, Adobe사 제조 「Photoshop CS5」의 화상 해석 소프트를 이용하여 상기와 동일하게 화상 해석을 행하여, 마텐자이트가 차지하는 면적과 마텐자이트의 입자 수를 각각 산출한다. 그들을 합산하여, 마텐자이트가 차지하는 면적을 마텐자이트의 입자 수로 나눔으로써, 마텐자이트의 입자당 평균 면적을 계산한다. 이 면적과 입자 수로부터 원상당경을 산출하여, 마텐자이트의 평균 결정 입경으로 한다.
본 실시 형태에 따른 강판에 있어서, 페라이트 및 마텐자이트 이외의 금속 조직은, 경질 조직(잔부 조직)이며, 예를 들면 펄라이트, 잔류 오스테나이트, 베이나이트 중 어느 1종 이상이다. 강도 향상의 점에서는, 베이나이트를 포함하는 1종 이상인 것이 바람직하다.
표층 영역의 조직 요건으로서, 페라이트를 주상으로 하고, 마텐자이트를 제2상으로 하고, 페라이트 및 마텐자이트 이외의 경질 조직이 잔부 조직인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 표층 영역에 있어서, 페라이트의 체적분율이 50% 이상이며, 마텐자이트의 체적분율이 0.01~15.0%이며, 잔부 조직의 체적분율이 0~49.99%이며, 조직의 합계가 100%인 것이 바람직하다. 표층 영역에 있어서, 페라이트와 제2상의 체적분율의 합계의 체적분율은 50.01% 이상인 것이 바람직하고, 65.0% 이상인 것이 바람직하고, 85% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 표층 영역에 있어서, 잔부 조직의 체적분율은, 바람직하게는 35% 이하이며, 보다 바람직하게는 15% 이하이다.
＜내부 영역의 금속 조직에 대해서＞
본 실시 형태에서는, 내부 영역의 금속 조직은, 면 거칠기 파라미터(Sa)에 실질적인 영향을 주지 않지만, 이하의 조직 요건을 갖고 있는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시 형태에 따른 강판에서는, 상기 대로 표층 영역의 금속 조직을 제어한 후, 표면으로부터 판 두께 방향으로 20μm 초과의 위치~표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4의 위치(판 두께를 t로 한 경우：t/4)까지의 범위인 내부 영역의 금속 조직에 대해서, 이하의 조직 요건을 갖고 있는 것이 바람직하다.
내부 영역의 조직 요건으로서, 페라이트를 주상으로 하고, 마텐자이트의 체적분율이 2.0~25.0%인 것이 바람직하다.
주상인 페라이트의 체적분율은 50% 이상의 범위인 것이 바람직하다.
내부 영역의 조직 요건으로서, 페라이트를 주상으로 하고, 마텐자이트를 제2상으로 하고, 페라이트 및 마텐자이트 이외의 경질 조직이 잔부 조직인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 내부 영역에 있어서, 페라이트의 체적분율이 50% 이상이며, 마텐자이트의 체적분율이 2.0~25.0%이며, 잔부 조직의 체적분율이 0~48.0%이며, 조직의 합계가 100%인 것이 바람직하다. 내부 영역에 있어서, 페라이트와 제2상의 체적분율의 합계의 체적분율은 52.0% 이상인 것이 바람직하고, 75.0% 이상인 것이 바람직하고, 90% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 내부 영역에 있어서, 잔부 조직의 체적분율은, 바람직하게는 25% 이하이며, 보다 바람직하게는 10% 이하이다.
또, 내부 영역의 조직 요건으로서, 마텐자이트의 평균 결정 입경이, 1.0μm 이상 5.0μm 이하이며, 또한, 표층 조직에 있어서의 마텐자이트의 평균 결정 입경보다 큰 것이 바람직하다.
내부 영역에 있어서의 마텐자이트의 체적분율, 평균 결정 입경에 대해서도, 레펠라 시약으로 에칭한 강판을 이용하여, 시료의 표면으로부터 판 두께 방향으로 20μm 초과~판 두께의 1/4의 위치까지의 범위를 선택하여, 표층 영역과 동일한 수법으로 해석함으로써 얻을 수 있다.
강판의 판 두께가 0.4mm 초과인 경우는, 내부 영역은 판 두께 방향으로 표면으로부터 20μm 초과~100μm까지의 범위로 하는 것이 바람직하다.
＜그 외의 조직＞
＜강판에 있어서의 마텐자이트의 라스 내에 있어서, 장경 0.05μm~1.00μm이며 종횡비 3 이상인 석출물을, 15개/μm2 이상 갖는다＞
본 실시 형태에서는, 후술하는 제1의 열처리에 의해, 장경이 0.05μm 이상 1.00μm 이하이며 종횡비 1：3 이상인 석출물을 15개/μm2 이상의 개수 밀도 갖고 있는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 있어서, 종횡비란, 석출물의 가장 긴 직경(장경)과 그에 직교하는 당해 석출물의 직경 중 가장 긴 직경(단경)의 비를 말하는 것이다. 또한, 석출물로는, 상기의 장경 및 종횡비의 요건을 만족하는 것이면 되며 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 탄화물 등을 들 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서는, 석출물은 철탄화물을 포함하거나 또는 철탄화물로 이루어지는 경우가 있다. 본 실시 형태에 의하면, 이와 같은 석출물을 조직 중에 비교적 많이 포함함으로써, 예를 들면 전위들이 얽힘으로써 발생하는 전위의 셀화를 억제하여, 소부 경화 시에 확산하는 탄소 등에 기인하여 고착하는 전위의 양을 증가시킬 수 있으며, 그 결과적으로 소부 경화량을 현저하게 높이는 것이 가능해진다. 또한, 마텐자이트 내에 생성되는 전위 셀의 크기는 약 수10nm 이상 수백nm 이하이다. 따라서, 전위 셀의 생성을 억제하기 위해서는, 같은 정도의 석출물의 크기가 필요하다. 장경이 0.05μm 미만이면, 전위의 셀화의 형성을 억제할 수 없다. 따라서, 석출물의 장경은 0.05μm 이상으로 하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 0.10μm 이상이다. 또, 장경이 1.00μm보다 크면, 석출물이 조대화하여 고용 탄소량을 크게 감소시켜 버려, 소부 경화량을 감소시킨다. 그 때문에, 석출물의 장경은 1.00μm 이하로 하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 0.80μm 이하이다.
석출물의 형상은 구상보다, 침 형상인 것이 좋고, 종횡비 1：3 이상인 것이 바람직하다. 종횡비가 1：3 미만이면, 석출물의 형상은 구상으로 간주되어, 전위 셀의 생성을 억제할 수 없다. 따라서, 종횡비는 1：3 이상으로 한다. 보다 바람직하게는 1：5 이상이다.
석출물의 석출 개소는 라스 내가 바람직하다. 이것은 전위 셀이 가장 용이하게 형성되는 개소가 라스 내이며, 라스 간에 전위 셀은 거의 볼 수 없기 때문이다. 여기서, 라스란, 마텐자이트 변태에 의해 구오스테나이트립계 내에 생성되는 조직을 말하는 것이다. 이해를 용이하게 하기 위해, 도 1은, 본 실시 형태에 따른 강판의 소재로서의 고강도 강판에 있어서의 석출물의 석출 상태를 나타내는 이미지도이다. 도 1을 참조하면, 균일 구조(11)를 갖는 Si의 마이크로 편석 중의 구오스테나이트립계(12) 내에 생성된 라스 조직(13)에 있어서, 라스(14) 간이 아니라 라스(14) 내의 전체면에 균일하게 침 형상의 석출물(15)이 석출되어 있는 것을 알 수 있다. 석출물(15)의 개수 밀도는, 바람직하게는 15개/μm2 이상이며, 보다 바람직하게는 20개/μm2 이상이며, 더 바람직하게는 30개/μm2 이상이며, 보다 바람직하게는 40개/μm2 이상이다.
본 실시 형태에 있어서, 상기 석출물(15)의 형태 및 개수 밀도는, 전자 현미경에 의한 관찰에 의해 결정되며, 예를 들면 TEM(투과형 전자 현미경) 관찰에 의해 측정한다. 구체적으로는, 강판의 내부 영역으로부터 박막 시료를 잘라내어 명시야에서 관찰한다. 1만배에서 10만배의 적당한 배율에 의해, 1μm2를 잘라내고, 장경이 0.05μm 이상 1μm 이하이며 종횡비 1：3 이상인 석출물(15)을 세어 구한다. 이 작업을 연속된 5시야 이상에서 행하고, 그 평균을 개수 밀도로 한다.
＜평탄부로부터 잘라낸 인장 시험편에서 측정한 항복 응력 YS1과 패널의 단부로부터 잘라낸 인장 시험편에서 측정한 항복 응력 YS2의 비 YS1/YS2가 0.90~1.10＞
항복 응력 YS1과 항복 응력 YS2의 비 YS1/YS2가 0.90~1.10임으로써, 패널의 평탄부와 단부의 전체에 균등하게 변형이 발생하고, 이들 평탄부와 단부를 포함하는 강판 전체에 균등하게, 도장 소부 시의 소부 경화가 발생한 것을 알 수 있다. 비 YS1/YS2가 0.90 미만 또는 1.10보다 큰 경우, 패널의 평탄부와 단부의 전체 중에서 변형량에 치우침이 발생하고, 도장 소부 시의 소부 경화량에 치우침이 발생하게 된다. 항복 응력 YS1은, 패널의 평탄부를 압연 방향에 대해 수직 방향으로 잘라낸 JIS 5호 시험편을 이용하여, JIS Z 2241에 준거하여 행하는 인장 시험에 의해 구할 수 있다. 항복 응력 YS2는, 패널의 단부를 압연 방향에 대해 수직 방향으로 잘라낸 JIS 5호 시험편을 이용하여, JIS Z 2241에 준거하여 행하는 인장 시험에 의해 구할 수 있다.
[평탄부로부터 잘라낸 인장 시험편의 항복 응력 YS1과 인장 강도 TS1의 비：0.85 이상]
패널의 평탄부로부터 잘라낸 인장 시험편에 있어서의 항복 응력 YS1과 인장 강도 TS1의 비 YS1/TS1은, 바람직하게는 0.85 이상이다. 이 비가 0.85 이상임으로써, 패널에 대해, 보다 높은 변형을 부여할 수 있어, 패널의 항복 응력이 높아지기 때문에, 내덴트성이 향상된다. 인장 강도 TS1은, 패널의 평탄부를 압연 방향에 대해 수직 방향으로 잘라낸 JIS 5호 시험편을 이용하여, JIS Z 2241에 준거하여 행하는 인장 시험에 의해 구할 수 있다.
[평탄부의 경도：133~300Hv]
패널의 평탄부의 경도는, 바람직하게는, 133~300HV이다. 비커스 경도가 이 범위에 있음으로써, 패널의 인장 강도가 400~900MPa인 것으로 추정할 수 있다. 경도는 마이크로 비커스 경도계에 의해 JIS Z 2244：2009에 준거하여 측정했다. 패널의 평탄부의 단면에 있어서, 표면으로부터 1/4 깊이 위치의 임의의 5점에서, 시험력은 4.9N으로 했을 때의 측정을 실시했다. 얻어진 비커스 경도의 평균을 패널의 평탄부의 경도로 했다.
[평탄부의 판 두께：0.20mm~0.60mm]
패널의 평탄부의 판 두께는 0.20mm~0.60mm이다. 이 판 두께가 상기의 하한 미만인 경우, 패널이 너무 얇아져, 내덴트성을 충분히 확보하기 어렵다. 한편, 상기의 판 두께가 상기의 상한을 초과하고 있으면, 패널의 중량이 무거워, 경량 패널로서의 평가를 얻기 어렵다.
[강판이 2상 강판인 것]
강판은, 바람직하게는 고장력 강판이다. 또, 이 강판은, 바람직하게는, 2상 강판(Dual Phase 강판)이다. 2상 강판은, 부드러운 조직으로서의 페라이트와, 단단한 조직으로서의 마텐자이트를 포함하고 있어, 고강도이며 또한 패널 성형 시의 가공성이 우수하다. DP강은, 마텐자이트와 페라이트가 모자이크 형상으로 분포하고 있어, 변태 강화된 단단한 부분과 변태 강화되어 있지 않은 부드러운 부분이 공존하고 있다. 그리고, DP강을 고강도 강판으로서 이용하면, 냉간 소성 가공(프레스 성형 가공)에 의한 변형이, 부드러운 조직인 페라이트에서 주로 발생한다. 또한, 상기 고강도 강판은, 적어도 페라이트와 마텐자이트가 포함되어 있으면 되며, DP강 이외의 강이 이용되어도 된다.
[패널의 인장 강도：400~900MPa]
패널의 인장 강도는, 바람직하게는, 400~900MPa이다. 패널의 인장 강도가 상기의 하한 미만인 경우, 패널의 강도를 확보하면서 패널의 박육화를 달성하기 어렵다. 한편, 패널의 인장 강도가 상기의 상한을 초과하고 있는 경우, 패널의 가공성이 저하된다.
＜도금층에 대해서＞
본 실시 형태에 따른 강판에서는, 표면에 도금층을 갖고 있어도 된다. 표면에 도금층을 가짐으로써, 내식성이 향상되므로 바람직하다.
적용하는 도금으로는, 특별히 한정되지 않지만, 용융 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금, 전기 아연 도금, Zn-Ni 도금(전기 합금 아연 도금), Sn 도금, Al-Si 도금, 합금화 전기 아연 도금, 용융 아연-알루미늄 합금 도금, 용융 아연-알루미늄-마그네슘 합금 도금, 용융 아연-알루미늄-마그네슘 합금-Si 도금 강판, 아연 증착 Al 도금 등이 예시된다.
＜도료층에 대해서＞
본 실시 형태에 따른 강판의 표면에는, 도료층이 형성되어 있다. 도료층은, 패널 중 직접 시인되는 개소이다. 도금층이 형성되어 있는 경우, 도료층은, 도금층 상에 형성된다. 자동차용 패널에서는, 도료의 두께는 100μm 정도이다. 자동차용 패널에 있어서의 도료층은, 강판측으로부터 순서대로, 전착 도료층, 중도 도료층, 베이스 코트층, 및, 클리어 코트층을 포함하고 있다.
전착 도료층의 두께는, 예를 들면 15~20μm이다. 중도 도료층의 두께는, 예를 들면, 25~35μm이다. 베이스 코트층의 두께는, 10~15μm이다. 클리어 코트층의 두께는 30~40μm이다.
＜화학 조성에 대해서＞
본 실시 형태에 따른 강판의 화학 조성으로서, 이하를 예시할 수 있다.
화학 조성이, 질량%로,
C：0.020% 이상, 0.145% 이하,
Si：0.010% 이상, 3.000% 이하,
Mn：0.45% 이상, 2.25% 이하,
P：0.030% 이하,
S：0.020% 이하,
sol. Al：0.30% 이하,
N：0.0100% 이하,
B：0~0.0050%,
Mo：0~0.80%,
Ti：0~0.20%,
Nb：0~0.10%,
Cr：0~0.70%,
Ni：0~0.25%,
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어진다.
여기서, 불순물이란, 강판을 공업적으로 제조할 때에, 광석이나 스크랩 등과 같은 원료를 비롯하여, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 실시 형태에 따른 강판에 대해 의도적으로 첨가한 성분이 아닌 것을 의미한다.
[Si：0.010%~3.000%]
Si는 전위 셀을 억제하기 위한 철탄화물 등의 석출물을 미세하고 또한 대량으로 석출하기 위해 필요한 원소이다. Si함유량이 0.500% 미만에서는, 편석을 균일 구조로 했다고 해도, 충분한 작용 효과를 얻지 못하여, 조대한 석출물이 생성되어 버려, 전위 셀의 형성을 억제할 수 없다. 따라서, Si함유량은 0.010% 이상, 보다 바람직하게는 0.050% 이상으로 하는 것이 좋다. 한편, Si함유량이 3.000% 초과에서는, 석출물을 미세하고 또한 대량으로 석출시키는 효과는 포화하여 버려 헛되이 비용을 상승시키거나, 표면 성상이 열화되어 버린다. 따라서, Si함유량은 3.000% 이하로 하고, 바람직하게는 2.000% 이하로 하는 것이 좋다.
＜제조 방법에 대해서＞
다음에, 본 실시 형태에 따른 패널의 바람직한 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 따른 패널은, 제조 방법에 상관없이 상기의 특징을 갖고 있으면 그 효과가 얻어진다. 그러나, 이하의 방법에 의하면 안정적으로 제조할 수 있으므로 바람직하다.
[요철이 작은 고강도 강판의 제조 방법]
표면의 요철이 작음으로써 표면 외관이 우수한 강판의 소재로서의 고강도 강판은, 일례로서, 이하의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 패널을 구성하는 강판의 소재로서의 고강도 강판은, 이하의 공정 (i-i)~(i-vi)를 포함하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
(i-i) 상기의 화학 조성을 갖는 강편을 1000℃ 이상으로 가열하는 가열 공정,
(i-ii) 강편을 950℃ 이하로 열간 압연하여 열연 강판을 얻는 열간 압연 공정,
(i-iii) 열간 압연 공정 후의 열연 강판에, 표면에 있어서의 잔류 응력인 σs가 절대값으로 150MPa~450MPa가 되도록, 응력을 부여하는 응력 부여 공정,
(i-iv) 응력 부여 공정 후의 열연 강판에, 누적 압하율인 RCR이 70~90%인 냉간 압연을 행하여 냉연 강판을 얻는 냉간 압연 공정,
(i-v) 냉연 강판에, 300℃~하기 (1) 식을 만족하는 균열 온도 T1℃까지의 평균 가열 속도가 1.5~10.0℃／초가 되도록 가열한 후, 균열 온도 T1℃에서 30~150초 유지하는 어닐링을 행하는 어닐링 공정,
1275-27×ln(σs)-4.5×RCR≤T1≤1275-25×ln(σs)-4×RCR···(1)
(i-vi) 어닐링 공정 후의 냉연 강판을, T1℃~650℃까지의 평균 냉각 속도가 1.0~10.0℃／초가 되도록 550~650℃의 온도역까지 냉각한 후, 평균 냉각 속도가 5.0~500.0℃／초가 되도록 200~490℃의 온도역까지 냉각하는 냉각 공정.
또한, 냉각 공정 후에, 표면에 도금층을 형성하는 도금 공정을 구비해도 된다.
상기 응력 부여 공정에 있어서의 열연 강판에 대한 응력 부여에서는, 강판 표면을 브러쉬로 마찰시킴으로써 열연 강판의 표면에 있어서의 잔류 응력 σs를 150MPa~450MPa로 한다. 응력 부여에 사용하는 브러쉬는, 연마나 연삭에 사용되는 브러쉬이며, 주식회사 호타니의 형번：M-33의 브러쉬를 예시할 수 있다. 브러쉬는, 예를 들면, 원통 형상의 브러쉬 본체의 외주면에 경질의 털이 다수 형성된 구성을 갖고 있다. 응력 부여 시에 있어서의 브러쉬를 움직이는 방법은, 예를 들면, 회전수 1200rpm로 강판 진행 방향에 대향하도록(브러쉬 본체의 회전축선이 열연 강판의 폭 방향과 평행이 되도록) 브러쉬를 회전시킨다. 열연 강판에 대한 브러쉬의 접촉압을 변화시킴으로써, 잔류 응력 σs를 변화시킬 수 있다. 브러쉬에 의한 열연 강판에 대한 잔류 응력 σs의 부여는, 열연 강판의 판 두께를 변화시키기 위한 것이 아니며, 열연 강판의 판 두께는, 응력 부여 공정의 전후에서 유지된다. 응력 부여 공정에서는, 열연 강판의 판 두께는 변화시키지 않고 열연 강판의 표면을 마찰시킴으로써 표층 영역에 잔류 응력 σs를 부여할 수 있다. 예를 들면, 연삭 공구로 열연 강판의 표면을 연삭하여 판 두께를 얇게 하는 공정에서는, 본 발명의 응력 부여 공정에서 부여되는 바와 같은 잔류 응력이 발생한다고는 할 수 없다.
[고강도 강판으로부터 패널을 제조하는 방법]
다음에, 상기의 어닐링 공정 (최종 어닐링)을 거쳐 완성한 고강도 강판으로부터, 내덴트성이 우수한 패널을 제조하는 방법의 일례를 설명한다. 즉, 고강도 강판 자체에 표면 외관이 우수한 특성을 갖게 하고, 또한, 고강도 강판이 우수한 내덴트성을 부여하도록 열처리를 실시함으로써, 표면 외관 및 내덴트성 쌍방이 우수한 패널을 제조하는 방법의 일례를 설명한다.
본 실시 형태에 있어서의, 패널을 제조하는 바람직한 방법에서는, 최종 어닐링 후의 고강도 강판에 대해 냉간 소성 가공의 전후에 열처리를 실시한다.
이 방법은,
(ii-i) 고강도 강판에, 하기 식 (2)를 만족하는 온도 T11에서, 60~900초 유지하는 열처리를 실시하는, 제1의 열처리 공정과,
(ii-ii) 고강도 강판을 블랭크의 형상으로 절단하는 블랭킹 공정과,
(ii-iii) 블랭크에 냉간 소성 가공을 실시하여 강 부재로 하는, 냉간 소성 가공 공정과,
(ii-vi) 강 부재를 도장하는 도장 공정과,
(ii-v) 강 부재에, 80~200℃의 온도 T12에서, 300~1800초 유지하는 열처리를 실시하여 패널로 하는 제2의 열처리 공정을 포함한다.
80×Si+100≤T11≤125×Si+250···(2)
단, 상기 식 (2) 중의 Si는, 상기 고강도 강판 중의 Si함유량(질량%)을 의미한다.
[제1의 열처리 공정]
최종 어닐링이 실시된 고강도 강판은, 제1의 열처리 공정이 실시된다. 제1의 열처리 공정은, 예를 들면 템퍼링 공정이다.
고강도 강판의 온도 T11은, 상술한 식 (2)의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 제1의 열처리 공정에 있어서의 온도 T11이 상기의 하한 이상임으로써, 석출물의 장경이 0.05μm 이상이라는 효과가 얻어진다. 또, 온도 T11이 상기의 상한 이하임으로써, 개수 밀도가 높고, 석출물의 장경이 1.00μm 이하라는 효과가 얻어진다.
제1의 열처리 공정에서는, 고강도 강판은, 상기 식 (2)의 범위 내에서의 일정한 온도 T11에서, 60~900초 유지되는 것이 바람직하다. 제1의 열처리 공정에 있어서의 온도 T11의 유지 시간이 상기의 하한 이상임으로써, 안정적으로 철탄화물을 석출시키는 효과가 얻어진다. 또, 온도 T11의 유지 시간이 상기의 상한 이하임으로써, 석출물의 개수 밀도를 높게 할 수 있음과 함께, 석출물의 장경이 1.00μm 이하라는 효과가 얻어진다. 제1의 열처리 후에 발현되는 고강도 강판은, 상술한, 영역에 있어서의 마텐자이트의 라스 내에 있어서, 장경 0.05μm~1.00μm이며 종횡비 3 이상인 석출물을, 15개/μm2 이상 갖는다는 성질을 갖는다.
[블랭킹 공정]
제1의 열처리가 실시된 고강도 강판은, 소정의 크기로 절단되는 블랭킹 가공에 의해 블랭크로 성형된다. 또한, 고강도 강판을 블랭크로 성형한 후에 제1의 열처리가 실시되어도 된다.
[냉간 소성 가공 공정]
다음에, 블랭크를 냉간 소성 가공함으로써, 소부 도장되기 전의 강 부재를 성형한다. 구체적으로는, 블랭크에 냉간 소성 가공으로서, 폼 성형을 실시함으로써, 소부 도장되기 전의 강 부재를 성형한다. 강 부재의 형상은, 패널의 형상에 상당한다.
폼 성형에 의해, 블랭크의 전체에 예비 변형이 부여되어 강 부재가 된다. 폼 성형에 의해 부여되는 변형량은, 예를 들면 2% 정도이다. 냉간 소성 가공에 있어서의 펀치의 동작량 등의 성형 조건이나 금형을 적절히 설계하고, 예비 변형을 2% 정도 부여함으로써, 소부 경화량을 충분히 크게 할 수 있다.
[도장 공정]
다음에, 강 부재에 도장이 실시된다. 이 도장은, 예를 들면, 전착 도장과, 중도 도장과, 상도 도장(베이스 및 클리어 도장)의, 3종류의 도장을 포함한다. 도장에는, 수성 도료 또는 용제 도료가 이용된다. 전착 도장 공정에서는, 도료를 모은 전착조에 강 부재를 가라앉힌 상태에서, 강 부재의 표면 전체에 전착 도장이 실시된다. 또, 중도 도장 공정에서는, 도장 로봇 또는 직공에 의한 수작업에 의해, 스프레이 노즐로부터 도료를 강 부재에 분무함으로써, 강 부재의 표면 전체에 중도 도장이 실시된다. 또, 상도 도장 공정에서는, 도장 로봇 또는 직공에 의한 수작업에 의해, 스프레이 노즐로부터 도료가 강 부재에 분무됨으로써, 강 부재의 표면 전체에 상도 도장이 실시된다. 이것에 의해, 강 부재의 표면은, 100μm 정도의 두께의 도장막으로 구성된다.
[제2의 열처리 공정]
상술한 도장 공정에는, 제2의 열처리 공정이 포함되어 있다. 제2의 열처리는, 도장막을 강 부재에 소부하기 위한 소부 건조 처리이며, 또한, 강 부재를 소부 경화시키는 처리이다. 제2의 열처리 공정은, 도장 공정 중, 전착 도장 후이며 또한 중도 도장 전에 행해져도 되고, 복수회 행해지는 중도 도장과 중도 도장 사이에 행해져도 되고, 중도 도장 후이며 또한 상도 도장 전에 행해져도 되고, 복수회 행해지는 상도 도장과 상도 도장 사이에 행해져도 되고, 상도 도장 후에 행해져도 된다.
제2의 열처리 공정에 있어서의 강 부재의 온도 T12는, 상술한 바와 같이, 80℃~200℃의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 제2의 열처리 공정에 있어서의 온도 T12가 상기의 하한 이상임으로써, 도료를 강 부재에 확실히 소부할 수 있으며, 또한, 강 부재에, 보다 확실히 경화 처리를 실시할 수 있다. 또, 온도 T12가 상기의 상한 초과이면, 패널의 제조 공정의 비용을 높여 버린다. 그 때문에, 유지 온도의 상한은 200℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
제2의 열처리에 있어서의 온도 T12의 유지 시간은, 상술한 바와 같이, 300~1800초의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 제2의 열처리 공정에 있어서의 유지 시간이 상기의 하한 이상임으로써, 도료를 강 부재에 확실히 소부할 수 있으며, 또한, 강 부재에, 보다 확실히 경화 처리를 실시할 수 있다. 또, 유지 시간이 1800초 초과이면, 패널의 제조 공정의 비용을 높여 버린다. 그 때문에, 유지 시간은 1800초 이하로 하는 것이 바람직하다.
제2의 열처리 공정에서는, 강 부재는, 상기 온도 범위 내에서의 일정한 온도 T12에서, 300~1800초 연속해서 유지되는 것이 바람직하다. 제2의 열처리 공정에 있어서의 온도 T12의 유지 시간이 상기의 하한 이상임으로써, 도료가 보다 확실히 소부된다는 효과가 얻어진다. 또, 온도 T12의 유지 시간이 상기의 상한 초과인 경우, 패널의 제조 비용이 높아진다. 그 때문에, T12의 유지 시간은 1800초 이하로 하는 것이 바람직하다.
이상의 제2의 열처리 공정을 포함하는 도장 공정을 거침으로써, 본 실시 형태의 패널이 완성된다.
본 실시 형태에서는, 패널의 소재로서의 고강도 강판은, 템퍼링 처리 등의 제1의 열처리 공정에 의해 균일성이 높아져, 블랭크에 있어서 냉간 소성 가공 시에 균일하게 변형이 발생한다. 그 결과, 소부 경화 처리로서의 제2의 열처리에 있어서의 소부 경화량을 보다 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 소재로부터 성형한 후의 외관이 우수하고, 또한, 내덴트성이 우수한 패널을 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 마텐자이트를 포함하는 강판으로 구성된 패널에 있어서, 중심측 부분의 평탄부에 있어서의 면 거칠기 파라미터(Sa)가 Sa≤0.500μm이다. 이것에 의해, 패널 표면의 요철을 작게 할 수 있다. 또한, 마텐자이트의 라스 내에 있어서, 장경 0.05μm~1.00μm이며 종횡비 3 이상인 석출물을 15개/μm2 이상 갖는다. 이것에 의해, 소부 경화 시에 확산되는 탄소 등에 기인하여 고착하는 전위의 양을 증가시킬 수 있으며, 그 결과로서, 제2의 열처리 공정에 있어서의 소부 경화량을 현저하게 높일 수 있다. 또한, 평탄부로부터 잘라낸 인장 시험편에 있어서의 YS1/YS2가 0.90~1.10이다. 이것에 의해, 패널의 평탄부와 단부의 전체에 균등하게 변형이 발생하고, 이들 평탄부와 단부의 강판 전체에 균등하게, 도장 소부 시의 소부 경화가 발생하게 된다. 상술한 바와 같이, 면 거칠기 파라미터(Sa)와 석출물의 개수 밀도와 YS1/YS2를 규정함으로써, 패널, 특히 자동차 외장 패널에 대해서, 실용상 이용되는 판 두께의 범위의 대부분에 있어서, 우수한 표면 성상과 우수한 내덴트성의 쌍방을 실현할 수 있다. 그리고, 근래, 보다 한층의 박육화가 요청되고 있는 패널에 대해서, 우수한 표면 성상의 확보와 우수한 내덴트성의 양립을 고려하여 비로소, 면 거칠기 파라미터(Sa)≤0.500μm인 조건과, 라스 내에 있어서의 석출물의 개수 밀도가 15개/μm2 이상인 조건이 도출되기에 이르렀다. 또한, 균질의 내덴트성 확보의 관점에서, YS1/YS2가 0.90~1.10이라는 조건이 도출되기에 이르렀다. 그리고, 석출물의 개수 밀도 15개 이상으로 하고, 또, YS1/YS2를 0.90~1.10으로 함으로써, 강판의 성형 시의 변형의 균일성을 높일 수 있는 결과, 강판 표면의 요철의 발생도 억제할 수 있다. 이와 같이, 얇은 패널에 있어서의 우수한 표면 성상 및 내덴트성과 같은 효과를 상승시켜 발휘할 수 있는 것이, 본 실시 형태의 패널이다.
실시예
다음에, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건례이며, 본 발명은, 이 일 조건례에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.
＜고강도 강판의 제작＞
표 1의 강편 No. A~E에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을 용제하여, 연속 주조에 의해 두께가 240~300mm인 슬라브를 제조했다. 얻어진 슬라브를 표 2에 나타내는 온도로 가열했다. 가열된 슬라브를, 표 2에 나타내는 조건으로 열간 압연을 행하여 권취했다. 또한, 열연 공정은, 슬라브 가열 후, 1050℃ 이상 가열 온도 이하의 온도역에서 조(粗)압연을 행하고, 그 때, 1패스당 압하율이 30% 이하인 리버스 압연을 8패스, 또한, 1왕복할 때의 2패스 간의 압하율차(귀로-왕로)를 10%로 하고, 다시 조압연 후, 마무리 압연까지 7초 유지하여, 계속되는 마무리 압연 공정에서는, 4개의 연속하는 압연 스탠드에서 행해지며, 제1 스탠드의 압하율이 20%인 마무리 압연 공정으로 했다.
그 후, 코일을 되감아, 열연 강판에 응력 부여를 행했다. 그 때, 포터블형 X선 잔류 응력 측정 장치를 이용하여, 표층 잔류 응력을 온라인 계측하면서, 표 2에 나타내는 잔류 응력 σs가 되도록, 강판 표면에 대한 브러쉬의 접촉압을 변화시켰다. 브러쉬는, 주식회사 호타니의 형번：M-33을 이용했다. 응력 부여 시에 있어서의 브러쉬를 움직이는 방법으로는, 회전수 1200rpm로 강판 진행 방향에 대향하도록 브러쉬를 회전시켰다.
그 후, 표 2에 나타내는 압하율(누적 압하율 RCR)로 냉간 압연을 행하여 강판 A1~A2, B1~B3, C1~C2, D1~D2, E1~E4를 얻었다.
그 후, 표 3에 나타내는 조건으로, 어닐링을 행하여, 표 3의 냉각 속도로 550~650℃의 온도역까지 냉각하고, 그 후, 표 3의 온도까지 냉각을 행했다. 또, 일부의 강판에는, 각종 도금을 행하여, 표면에 도금층을 형성했다. 표 중, CR은 도금 없음, GI는 용융 아연 도금, GA는 합금화 용융 아연 도금, EG는 전기 도금, Zn-Al-Mg 등은, 이들 원소를 포함하는 도금을 행한 것을 나타내고 있다.
＜고강도 강판을 이용한 굽힘 부품의 제작＞
고강도 강판(냉연 강판)인 강판 A1~A2, B1~B3, C1~C2, D1~D2, E1~E4에 제1의 열처리(템퍼링)를 행했다. 제1의 열처리에 있어서의 고강도 강판의 온도 및 이 온도의 유지 시간은 표 4에 나타내고 있다. 그리고, 제1의 열처리가 행해진 고강도 강판에 표 4에 나타내는 냉간 소성 가공을 행하여 냉연 강판을 패널의 형상으로 성형했다. 패널은 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 400mm 정사각형의 강판으로부터, 중앙부의 평탄부의 능선 R이 1200mm인 어묵형(hogback shape)으로 성형한 패널(200)로 했다. 또한, 도 2(a)는, 내덴트성 평가에 이용한 부품(200)의 평면도이다. 도 2(b)는, 도 2(a)의 IIB-IIB선을 따르는 단면도이다. 다음에 패널의 형상으로 성형된 부품에 제2의 열처리(소부 경화)를 행함으로써, 패널인 부품을 제작했다. 부품 번호는, 표 4에 기재되어 있는 대로이다. 제2의 열처리에 있어서의 부품의 온도 및 이 온도의 유지 시간은 표 4에 나타내고 있다.
얻어진 부품에 대해, 표층 영역 및 내부 영역의 금속 조직 관찰을 행했다. 또, 내부 영역의 마텐자이트의 라스 내에 있어서, 장경 0.05μm~1.00μm이며 종횡비 3 이상인 석출물 개수 밀도를 측정했다. 결과를 표 5에 나타낸다.
표층 영역에 있어서의 마텐자이트의 체적분율은, 이하의 방법으로 구했다.
얻어진 부품의 강판의 평탄부에 있어서 금속 조직(마이크로 조직) 관찰용의 시료(압연 방향으로 20mm×폭 방향으로 20mm×강판의 두께)를 채취하고, 광학 현미경을 이용하여 강판의 표층으로부터 판 두께 1/4 두께에 있어서의 금속 조직의 관찰을 행하여, 강판의 표면(도금이 존재하는 경우는 도금층을 제외한 표면)으로부터 20μm까지의 마텐자이트의 면적율을 산출했다. 시료의 조정으로서, 압연 직각 방향의 판 두께 단면을 관찰면으로서 연마하여, 레펠라 시약으로 에칭했다.
레펠라 시약으로 에칭한 배율 500배의 광학 현미경 사진으로부터 「마이크로 조직」을 분류했다. 레펠라 시약으로 에칭한 강판의 표층으로부터 1/4 두께 위치에 있어서 500배의 배율로 10시야 관찰하여, 조직 사진의 강판의 표층으로부터 20μm의 영역 부분을 지정하고, Adobe사 제조 「Photoshop CS5」의 화상 해석 소프트를 이용하여 화상 해석을 행하여, 마텐자이트의 면적율을 구했다. 합계 10개소의 시야에 대해서, 상기와 동일하게 화상 해석을 행하여 마텐자이트의 면적율을 측정하고, 또한 이들을 평균하여, 표층 영역에 있어서의 마텐자이트의 체적분율을 산출했다.
또, 표층 영역에 있어서의 마텐자이트의 평균 결정 입경은, 이하의 방법으로 구했다.
마텐자이트의 체적분율을 구한 것과 마찬가지로, 레펠라 시약으로 에칭한 강판의 표층으로부터 1/4 두께 위치에 있어서 500배의 배율로 10시야 관찰하여, 조직 사진의 강판의 표층으로부터 20μm×200μm의 영역을 선택하고, Adobe사 제조 「Photoshop CS5」의 화상 해석 소프트를 이용하여 화상 해석을 행하여, 마텐자이트가 차지하는 면적과 마텐자이트의 입자 수를 각각 산출했다. 그들을 합산하여, 마텐자이트가 차지하는 면적을 마텐자이트의 입자 수로 나눔으로써, 마텐자이트의 입자당 평균 면적을 계산했다. 이 면적과 입자 수로부터 원상당경을 산출하여, 마텐자이트의 평균 결정 입경으로 했다.
내부 영역에 있어서의 마텐자이트의 체적분율, 평균 결정 입경에 대해서도, 레펠라 시약으로 에칭한 강판을 이용하여, 시료의 표면으로부터 판 두께 방향으로 20μm 초과~판 두께의 1/4의 위치까지의 범위를 선택하여, 표층 영역과 동일한 수법으로 해석함으로써 얻었다.
석출물 개수 밀도는, 장경이 0.05μm 이상 1.00μm 이하이며 종횡비 1：3 이상인 석출물의 밀도를 말한다. 석출물의 형태 및 개수 밀도는, 전자 현미경에 의한 관찰에 의해 결정되며, 본 실시예에서는, TEM(Transmission Electron Microscope) 관찰에 의해 측정했다. 구체적으로는, 내부 영역에 대해서, 강판의 평탄부의 표면을 기준으로 하여, 당해 강판의 평탄부의 두께의 3/8 위치에서 1/4 위치까지의 영역으로부터 박막 시료를 잘라냈다. 그리고, 이 박막 시료를 명시야에서 관찰하고, 1만배에서 10만배의 적당한 배율에 의해, 1μm2를 잘라내고, 장경이 0.05μm 이상 1μm 이하이며 종횡비 1：3 이상인 석출물을 세어 구했다. 이 작업을 연속된 5시야 이상에서 행하고, 그 평균을 개수 밀도로 했다.
또한, 얻어진 부품에 대해서, 평탄부와 단부의 항복 응력비 YS1/YS2와, 항복 응력과 인장 강도의 비 YS1/TS1과, 인장 강도와, 평탄부의 경도와, 패널 판 두께를 측정했다. 결과를 표 6에 나타낸다. 표 6에서는, 부품의 강종을 아울러 나타내고 있다. DP강은 Dual Phase강을 나타내고 있으며, TRIP강은 Transformation Induced Plasticity강을 나타내고 있다.
항복 응력비 YS1/YS2의 산출에 관해서, 항복 응력 YS1은, 평탄부를 압연 방향에 대해 수직 방향으로 잘라낸 JIS 5호 시험편을 이용하여, JIS Z 2241에 준거하여 행하는 인장 시험에 의해 구했다. 항복 응력 YS2는, 단부를 압연 방향에 대해 수직 방향으로 잘라낸 JIS 5호 시험편을 이용하여, JIS Z 2241에 준거하여 행하는 인장 시험에 의해 구했다.
응력비 YS1/TS1의 산출에 관해서, 인장 강도 TS1은, 평탄부를 압연 방향에 대해 수직 방향으로 잘라낸 JIS 5호 시험편을 이용하여, JIS Z 2241에 준거하여 행하는 인장 시험에 의해 구했다.
평탄부의 경도는 마이크로 비커스 경도계에 의해 JIS Z 2244：2009에 준거하여 측정했다. 강판의 단면에 있어서, 표면으로부터 1/4 깊이 위치의 임의의 5점에서, 시험력은 4.9N으로 했을 때의 측정을 실시했다. 얻어진 비커스 경도의 평균을 부품의 평탄부의 경도로 했다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
[패널의 평가]
[패널의 표면 성상 평가]
또, 제조된 부품에 대해, 표면 품위의 평가를 행했다. 부품의 평탄부 3mm 정사각형의 표면 성상을 레이저 현미경으로 측정하여 측정면을 취득하고, JIS B 0601：2013에서 규정되는 로우패스 필터(λs)로 측정면 중 0.8mm 이하의 파장 성분을 제거한 후, ISO 25178에서 규정되는 면 거칠기 파라미터(Sa)로 평가했다. 부품의 표면 품위의 평가 기준은, Sa가 0.500μm 이하이면, 성형 후의 외관이 양호한 것으로 했다.
[내덴트성 평가]
도 3은, 부품(200)의 내덴트성을 측정하기 위한 시험 장치(20)의 측면도 및 부품(200)의 단면도이며, 부품(200)에 대해서는, 도 2(a)의 IIB-II선 B를 따르는 단면을 나타내고 있다. 도 3을 참조하여, 시험 장치(20)는, 하중부(220)를 갖고 있다. 하중부(220)는, 2개의 지주(221a) 및 (221b)를 구비한다. 이들 2개의 지주(221a) 및 (221b)는, 빔 형상의 접속부(222)에 의해 접속된다. 접속부(222)의 중앙에는, 압자봉(224)을 상하로 가동 가능하게 하는 압자봉 유지부(223)가 설치되어 있다. 압자봉(224)에는, 압자봉 유지부(223) 상에서 지지되는 피유지부(225)가 설치되어 있다.
압자봉(224)이 모터 기구 등에 의해 하향으로 움직임으로써, 압자봉(224)의 선단에 설치된, 강 제품이며 반경 25mm의 반구 형상의 압자(226)가 아래로 내려간다. 압자(226)의 선단이, 대좌(211)에 올려진 시험 패널(200)의 중심측 부분에 있어서의 볼록부의 대략 중앙의 상면의 중심에 접촉하여, 당해 상면의 중심에 소정의 일정값으로 제어된 하중이 가해진다. 이것에 의해, 시험 패널(200)에 덴트 자국이 형성된다. 여기서, 시험 패널(200)에 가해지는 하중이 일정한 것으로 한다. 내덴트성이 좋은 시험 패널(200)이면, 형성되는 덴트 자국이 얕아진다. 본 실시예에서는, 압자(226)에 의해 20kgf의 하중을 시험 패널(200)에 가했을 때의 덴트 깊이를 측정함으로써, 시험 패널(200)의 내덴트성을 평가했다.
본 실시예에서는, 반경 25mm의 구면 압자(226)를 20kgf로 부품에 밀어 넣고, 5초간 유지했다. 제하 후에 남은 패임을 스팬 40mm의 3점 다이얼 게이지로 측정하여, 덴트 깊이(mm)로 했다. 덴트 깊이는 부품의 강종과 판 두께에 의존하기 때문에, 하기 식에서 정한 지표 S를 밑돈 부품을, 내덴트성이 우수한 것으로 했다. 또한, 지표 S는, 기준이 되는 덴트 깊이를 나타내고 있다.
식：S=-0.0006×TS×t2+0.292
또한, TS는 인장 강도이며, t는 강판의 판 두께이다. 지표 S와 각 부품의 덴트 깊이의 관계는, 도 4에 나타내고 있다. 도 4의 그래프의 횡축은 TS×t2의 값을 나타내고 있으며, 종축은 덴트 깊이(mm)를 나타내고 있다. 도 4에 나타내고 있는 선분이, 지표 S(지표선)를 나타내고 있다.
[종합 평가]
표 7은, 각 부품의 면 거칠기 파라미터(Sa)와, 내덴트성 평가의 결과를 나타내고 있다. 면 거칠기 파라미터(Sa)가 0.500μm 이하인 부품을, 표면의 요철이 적고, 외관이 우수한 것으로 평가했다. 또, 내덴트성 평가에 있어서, 덴트 깊이가 지표 S 이하인 부품을, 내덴트성이 우수한 것으로 평가했다. 또, 표 7에서는, 지표 S에 대한 덴트 깊이의 비를 나타내고 있으며, 비의 값이 작을 수록, 내덴트성이 우수한 것을 알 수 있다.
표 5~7에 의거하여, 면 거칠기 파라미터(Sa), 마텐자이트의 라스 내에 있어서의 석출물의 개수 밀도, 및, 평탄부의 항복 응력비 YS1/YS2가 바람직한 범위에 있는 예(실시예)에서는, 패널의 표면 성상 평가 및 내덴트성 평가가 기준을 충족하고 있었다. 즉, 실시예에서는, 가공 후의 표면 요철의 형성이 억제되어 있으며, 또한, 내덴트성이 우수한 것이 실증되었다. 특히, 실시예 중, 마텐자이트 라스 내 석출물의 개수 밀도가 40 이상인 것은, 부품 D1a, D2a, E1a, E2a, E4a이다. 이들 부품은, 지표비가, 모든 부품 중에서, 낮은 것부터 9번째, 1번째, 6번째, 3번째, 2번째이다. 이와 같이, 18개의 실시예 및 비교예 중, 상기 개수 밀도가 40 이상인 실시예에 있어서, 내덴트성이 특별히 우수한 것이 실증되었다.
한편, 면 거칠기 파라미터(Sa), 마텐자이트의 라스 내에 있어서의 석출물의 개수 밀도, 및, 평탄부의 항복 응력비 YS1/YS2 중 어느 하나 이상이 바람직한 범위를 벗어난 예(비교예)에 대해서는, 표면 성상이 불균일함으로써 모양 혹은 요철이 발생하거나, 또는, 내덴트성이 나빠, 외장 패널로서 사용에 적합하지 않는 것이 실증되었다. 보다 구체적으로는, 비교예인 부품 A2a는, 면 거칠기 파라미터(Sa)가 기준을 밑돌고 있음으로써, 외관이 나빴다. 또, 부품 B1b는, 항복 응력비 YS1/YS2가 바람직한 범위를 벗어나 있기 때문에, 패널의 각 부에서 변형량에 치우침이 발생하고, 도장 소부 시의 소부 경화량에 치우침이 발생한 결과, 내덴트성이 기준을 밑돌고 있었다. 또, 부품 B2a, B3a는, 면 거칠기 파라미터(Sa)가 기준을 밑돌고 있음으로써, 외관이 나빴다. 또, 부품 C1b는, 항복 응력비 YS1/YS2가 바람직한 범위를 벗어나 있는 결과, 상술한 이유에 의해 내덴트성이 기준을 밑돌고 있었다. 또, 부품 C2a는, 면 거칠기 파라미터(Sa)가 기준을 밑돌고 있음으로써, 외관이 나빴다. 또, 부품 D1b, E1b는, 마텐자이트 라스 내 석출물의 개수 밀도가 바람직한 범위를 크게 밑돌고 있어, 충분한 소부 경화가 되어 있지 않음으로써, 내덴트성이 나빴다. 또, 부품 E3a는, 면 거칠기 파라미터(Sa)가 기준을 밑돌고 있음으로써, 외관이 나빴다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명은, 패널로서 널리 적용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 마텐자이트를 포함하는 강판을 가지는 패널으로서,
    상기 패널의 중심측 부분의 평탄부에 있어서의 면 거칠기 파라미터(Sa)가 Sa≤0.500μm이고,
    상기 마텐자이트의 라스 내에 있어서, 장경 0.05μm~1.00μm이며 종횡비 3 이상인 석출물을, 15개/μm2 이상 갖고,
    상기 평탄부로부터 잘라낸 인장 시험편에서 측정한 항복 응력 YS1과, 상기 패널의 단부로부터 잘라낸 인장 시험편에서 측정한 항복 응력 YS2의 비 YS1/YS2가 0.90~1.10인, 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 평탄부로부터 잘라낸 상기 인장 시험편의 상기 항복 응력 YS1과 인장 강도 TS1의 비 YS1/TS1이 0.85 이상인, 패널.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 평탄부의 경도가 133~300Hv인, 패널.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평탄부의 판두께가 0.20mm~0.60mm인, 패널.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강판은 2상 강판인, 패널.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패널의 인장 강도가 400~900MPa인, 패널.
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