KR20220129616A

KR20220129616A - 강판, 부재 및 그들의 제조 방법

Info

Publication number: KR20220129616A
Application number: KR1020227028807A
Authority: KR
Inventors: 유스케 와다; 다츠야 나카가이토; 쇼타로 데라시마; 링링 양; 다케시 요코타
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2022-09-23
Also published as: CN115151673A; US20230072557A1; EP4079882A4; MX2022010481A; EP4079882A1; JPWO2021172299A1; WO2021172299A1; JP7006848B1; CN115151673B

Abstract

고강도이고, 양호한 연성과 신장 플랜지성을 갖고, 고변형 속도하에서의 연성 열화가 억제된 강판, 당해 강판에 의해 얻어지는 부재, 및 그들의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 강판은, 특정한 성분 조성과, 면적률로, 페라이트 : 20 ％ 이상 60 ％ 이하, 베이나이트 및 템퍼드 마텐자이트의 합계 : 25 ％ 이상 60 ％ 이하, 잔류 오스테나이트 : 7 ％ 이상 20 ％ 이하, 프레시 마텐자이트 : 8 ％ 이상 40 ％ 이하, 및 잔부 : 5 ％ 이하인 강 조직을 갖고, 잔류 오스테나이트 중에 시멘타이트 입자가 존재하고, 잔류 오스테나이트의 면적률에 대한, 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 면적률의 비율이 5 ％ 이상 25 ％ 이하이고, 인장 강도가 980 ㎫ 이상이다.

Description

강판, 부재 및 그들의 제조 방법

본 발명은, 고강도이고, 양호한 연성과 신장 플랜지성을 갖고, 고변형 속도하에서의 연성 열화가 억제된 강판, 부재 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 강판은, 주로 자동차 분야에서 사용되는 부품용으로서 바람직하게 사용할 수 있다.

최근, 지구 환경 보전을 위해 자동차의 연비 향상이 중요한 과제가 되고 있으며, 자동차의 차체 경량화와 내충돌 성능의 향상이 요구되고 있다. 상기의 요망에 응하기 위해, 자동차용 강판으로서 고강도 강판의 수요가 높아지고 있다. 그러나, 일반적으로 강판의 고강도화는 가공성의 저하를 초래한다. 이 때문에, 고강도와 고가공성을 양립시킨 강판의 개발이 요망되고 있다.

또, 고강도 강판을 자동차 부품과 같은 복잡한 형상으로 성형 가공할 때에는, 장출 부위나 신장 플랜지 부위에서 균열이나 네킹의 발생이 큰 문제가 된다. 그 때문에, 균열이나 네킹의 발생의 문제를 극복할 수 있는 연신과 구멍 확장률을 모두 높인 고강도 강판도 필요해지고 있다. 또한, 실제의 프레스 성형에서는 생산성을 향상시키기 위해, 높은 변형 속도로 강판이 가공된다. 따라서, 통상적인 인장 시험으로 평가되는 저변형 속도에서의 연신에 더하여, 고변형 속도에서도 연신이 저하되지 않는 강판이 요구된다.

지금까지 강도와 가공성을 모두 높이기 위해, 페라이트-마텐자이트 2 상강 (DP 강), 잔류 오스테나이트의 변태 유기 소성을 이용한 TRIP 강 등, 다양한 복합 조직 고강도 강판이 제조되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 다량의 Si 를 첨가하고, 냉연 강판을 2 상역에서의 어닐링 후, 계속해서 300 ∼ 450 ℃ 의 베이나이트 변태역에서 유지하고, 다량의 잔류 오스테나이트를 확보함으로써 고연성을 달성하는 고강도 강판의 제조 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2 에는, Si 와 Mn 을 다량으로 첨가하면서 조직을 페라이트와 템퍼드 마텐자이트로 함으로써 높은 구멍 확장률을 달성하는 고강도 냉연 강판의 제조 방법이 개시되어 있다.

또, 연신과 구멍 확장률을 모두 높이는 방법으로는, 템퍼드 마텐자이트나 베이나이트를 도입하여 조직 사이의 경도차를 완화시키는 기술이 개발되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 3 에서는, 조직을 페라이트, 템퍼드 마텐자이트, 및 잔류 오스테나이트로 함으로써, 높은 연신과 구멍 확장률을 얻는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 4 에서는, 조직을 페라이트, 베이나이트, 및 잔류 오스테나이트로 함으로써, 높은 연신과 구멍 확장률을 얻는 기술이 개시되어 있다.

또, 강 중에 석출되는 탄화물을 제어하는 방법도 유효하다. 특허문헌 5 에서는, 조직을 페라이트, 저온 변태상, 및 잔류 오스테나이트로 하고, 저온 변태상 중의 탄화물의 입경을 미세화함으로써, 높은 연신과 구멍 확장률을 얻는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 6 에서는, 잔류 오스테나이트를 함유한 강에 있어서 어닐링 조건을 최적화함으로써, 시멘타이트의 사이즈와 형태를 제어하여, 높은 연신과 구멍 확장률을 얻는 기술이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평2-101117호 일본 공개특허공보 2004-256872호 일본 특허공보 제5463685호 일본 특허공보 제4894863호 일본 공개특허공보 2008-308717호 일본 특허공보 제4903915호

그러나, 특허문헌 1 에서는 연성은 우수하지만, 신장 플랜지성이 고려되어 있지 않다. 특허문헌 2 에서는 신장 플랜지성은 우수하지만 연성이 충분하지 않다. 특허문헌 3, 특허문헌 4, 및 특허문헌 5 에서는 높은 연성과 신장 플랜지성을 양립시키고 있지만, 고변형 속도에서의 연성의 저하가 고려되어 있지 않다. 특허문헌 6 에서는 높은 연신이 얻어졌지만, 고변형 속도에서의 연성 저하는 고려되어 있지 않다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여, 고강도이고, 양호한 연성과 신장 플랜지성을 갖고, 고변형 속도하에서의 연성 열화가 억제된 강판, 부재 및 그들의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서 말하는 고강도란, JIS 5호 시험편으로 가공한 시험편에 대해, JIS Z 2241 (2011) 의 규정에 준거하여, 크로스 헤드 스피드를 10 ㎜/min 로 하여 실시한 인장 시험에 의해, 인장 강도 (TS) 가 980 ㎫ 이상인 것을 가리킨다.

또, 양호한 연성이란, 상기의 인장 시험에 의해 얻어지는 전연신 El₁ 이 18 ％ 이상인 것을 가리킨다.

또, 양호한 신장 플랜지성이란, 100 ㎜ × 100 ㎜ 의 시험편에 대해, 일본 철강 연맹 규격 JFST 1001 에 준거하여 60˚원추 펀치를 사용하여 구멍 확장 시험을 3 회 실시하여 평균의 구멍 확장률 λ 가 20 ％ 이상인 것을 가리킨다.

또, 고변형 속도하에서의 연성 열화가 억제되었다란, JIS 5호 시험편으로 가공한 시험편에 대해, 상기 인장 시험의 크로스 헤드 스피드를 100 ㎜/min 로 변경하여, 고속 인장 시험을 실시하여, 상기 서술한 통상적인 인장 시험에 있어서의 El₁ (전연신) 의 측정값에 대한 고속 인장 시험에 있어서의 El₂ (전연신) 의 측정값 (El₂/El₁) 이 85 ％ 이상인 것을 가리킨다.

본 발명자들은, 양호한 연성 (연신) 과 신장 플랜지성 (구멍 확장률) 을 가지면서, 고변형 속도하에서의 연성 열화를 억제한 고강도 강판을 제조하기 위해, 예의 검토를 거듭하였다. 특히, 강판을 제조하는 열 이력에 있어서 발생하는 마이크로 조직 변화를 상세하게 해석함으로써, 연신과 구멍 확장률을 상승시키기 위한 검토를 실시하였다. 본 발명자들은, 검토의 과정에서, 화학 성분을 적정하게 조정하여 얻은 강판에, 어닐링 온도로부터 소정의 냉각 속도로 냉각시켜 380 ℃ 이상 420 ℃ 이하에서 제 1 유지를 실시하고, 베이나이트 변태나 Q&P (Quench and Partitioning) 처리에 의해 오스테나이트 중에 C 를 농화시킨 후, 440 ℃ 이상 540 ℃ 이하의 사이에서 소정의 조건에서 제 2 유지를 실시하였다. 그 결과, 잔류 오스테나이트 중에 시멘타이트 입자가 존재하는 조직이 얻어지고, 양호한 연성과 신장 플랜지성을 가지면서, 고변형 속도하에서의 연성 열화를 억제한 고강도 강판이 제조 가능해지는 것을 알 수 있었다.

일반적으로, 잔류 오스테나이트를 다량으로 포함하는 강에서는, 잔류 오스테나이트의 TRIP 효과에 의해, 통상적인 저변형 속도에서의 인장 시험에서는 매우 높은 연신이 얻어진다. 그러나, 변형의 부가에 의해 잔류 오스테나이트가 변태하여 생성되는 가공 유기 마텐자이트는, C 를 다량으로 고용하여 매우 경질이다. 그 때문에, 조직 사이의 경도차가 크고, 구멍 확장률이 저하되는 것이 알려져 있다. 또, 고변형 속도에서의 인장 시험에서는, 안정적인 잔류 오스테나이트가 마텐자이트 변태하지 않아 연신이 저하되는 것이 알려져 있다. 그러나, 본 발명에 있어서의 성분과 조직에서는, 잔류 오스테나이트를 포함하고 양호한 연성을 가지면서, 신장 플랜지성과 고변형 속도하에서의 연성의 열화가 억제된다. 그 상세는 분명하지는 않지만, 제 1 유지에서 불가피적으로 생성되는 과도하게 C 가 농화된 오스테나이트가, 제 2 유지 중에 부분적으로 시멘타이트 입자로서 석출됨으로써, 구멍 확장률이 상승하기 때문인 것으로 생각된다. 상기 서술한 바와 같이, 제 1 유지에 의해 불가피적으로 생성되는 과도하게 C 가 농화된 잔류 오스테나이트는, 타발시의 큰 변형에 의해 매우 단단한 마텐자이트가 되고 구멍 확장률을 저하시키는 원인이 된다. 본 발명의 제 2 유지에 의해, 과도하게 C 가 농화된 오스테나이트 중에 시멘타이트 입자가 석출되어, 과도하게 C 가 농화된 오스테나이트가 감소한다. 요컨대, 상기 서술한 과도하게 C 가 농화된 잔류 오스테나이트보다 상대적으로 C 농도가 낮은 잔류 오스테나이트가 증가한다. 이로써, 고변형 속도하에서 연신에 기여하는 잔류 오스테나이트가 증가하여, 고변형 속도하에서의 연성 열화가 억제되기 때문인 것으로 생각된다.

본 발명은, 이상의 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

[1] 질량％ 로,

C : 0.07 ％ 이상 0.25 ％ 이하,

Si : 0.01 ％ 이상 2.0 ％ 이하,

Al : 0.01 ％ 이상 2.0 ％ 이하,

Si 와 Al 의 합계 : 0.7 ％ 이상 2.5 ％ 이하,

Mn : 1.9 ％ 이상 3.2 ％ 이하,

P : 0.1 ％ 이하,

S : 0.02 ％ 이하, 및

N : 0.010 ％ 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과,

면적률로, 페라이트 : 20 ％ 이상 60 ％ 이하, 베이나이트 및 템퍼드 마텐자이트의 합계 : 25 ％ 이상 60 ％ 이하, 잔류 오스테나이트 : 7 ％ 이상 20 ％ 이하, 프레시 마텐자이트 : 8 ％ 이상 40 ％ 이하, 및 잔부 : 5 ％ 이하인 강 조직을 갖고,

상기 잔류 오스테나이트 중에 시멘타이트 입자가 존재하고, 상기 잔류 오스테나이트의 면적률에 대한, 상기 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 면적률의 비율이 5 ％ 이상 25 ％ 이하이고,

인장 강도가 980 ㎫ 이상인 강판.

[2] 상기 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 평균 장경이 30 ㎚ 이상 400 ㎚ 이하인 [1] 에 기재된 강판.

[3] 상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로, Cr, V, Mo, Ni 및 Cu 중에서 선택한 적어도 1 종을 합계로 1.0 ％ 이하 함유하는 [1] 또는 [2] 에 기재된 강판.

[4] 상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로,

Ti : 0.20 ％ 이하 및

Nb : 0.20 ％ 이하 중에서 선택한 적어도 1 종을 함유하는 [1] 에서 [3] 까지 중 어느 하나에 기재된 강판.

[5] 상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로,

B : 0.005 ％ 이하를 함유하는 [1] 에서 [4] 까지 중 어느 하나에 기재된 강판.

[6] 상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로,

Ca : 0.005 ％ 이하 및

REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택한 적어도 1 종을 함유하는 [1] 에서 [5] 까지 중 어느 하나에 기재된 강판.

[7] 상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로,

Sb : 0.05 ％ 이하 및

Sn : 0.05 ％ 이하 중에서 선택한 적어도 1 종을 함유하는 [1] 에서 [6] 까지 중 어느 하나에 기재된 강판.

[8] 강판 표면에 용융 아연 도금층 또는 합금화 용융 아연 도금층을 갖는 [1] 에서 [7] 까지 중 어느 하나에 기재된 강판.

[9] [1] 에서 [8] 까지 중 어느 하나에 기재된 강판에 대해, 성형 가공 및 용접의 적어도 일방을 실시하여 이루어지는 부재.

[10] [1], [3] 에서 [7] 까지 중 어느 하나에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연 및 냉간 압연한 후, 700 ℃ 이상 950 ℃ 이하의 어닐링 온도에서 30 초 이상 1000 초 이하 유지하고, 상기 어닐링 온도로부터 150 ℃ 이상 420 ℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 10 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각시키고, 그 후, 380 ℃ 이상 420 ℃ 이하의 온도역에서 10 초 이상 500 초 이하의 조건에서 제 1 유지하고, 추가로, 하기 식 1 내지 식 3 을 만족하는 온도 X ℃ 와 유지 시간 Y 초의 조건에서 제 2 유지하는 강판의 제조 방법.

식 1 : 10000 ≤ (273 ＋ X)(12 ＋ logY) ≤ 11000

식 2 : 440 ≤ X ≤ 540

식 3 : Y ≤ 200

[11] 상기 제 1 유지에 있어서의 유지 온도로부터 상기 제 2 유지에 있어서의 상기 온도 X ℃ 까지의 평균 승온 속도가 3 ℃/s 이상인 [10] 에 기재된 강판의 제조 방법.

[12] 상기 제 1 유지에 있어서의 유지 온도로부터 상기 제 2 유지에 있어서의 상기 온도 X ℃ 까지의 평균 승온 속도가 10 ℃/s 이상인 [10] 에 기재된 강판의 제조 방법.

[13] 상기 제 1 유지와 상기 제 2 유지 사이, 또는 상기 제 2 유지의 종료 후에, 강판의 표면에 용융 아연 도금층 또는 합금화 용융 아연 도금층을 형성하는 [10] 에서 [12] 까지 중 어느 하나에 기재된 강판의 제조 방법.

[14] [10] 에서 [13] 까지 중 어느 하나에 기재된 강판의 제조 방법에 의해 제조된 강판에 대해, 성형 가공 및 용접의 적어도 일방을 실시하는 공정을 갖는 부재의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 고강도이고, 양호한 연성과 신장 플랜지성을 갖고, 고변형 속도하에서의 연성 열화가 억제된 강판이 얻어진다. 본 발명의 강판을 성형 가공이나 용접하거나 하여 부재로 하고, 당해 부재를 예를 들어 자동차 구조 부재에 적용하면, 차체 경량화에 의한 연비 개선을 도모할 수 있기 때문에, 산업상의 이용 가치는 매우 크다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 먼저, 본 발명에 있어서의 강의 성분 조성에 대해 설명한다. 또한, 성분의 함유량의 단위인「％」는,「질량％」를 의미한다.

C : 0.07 ％ 이상 0.25 ％ 이하

C 는 오스테나이트를 안정화시키는 원소로, 시멘타이트 입자가 존재하는 잔류 오스테나이트를 얻기 위해 필수의 원소이다. 또 페라이트 이외의 경질 조직을 생성하기 쉽게 하기 때문에 강판 강도를 상승시킴과 함께, 조직을 복합화하여 TS-EL 밸런스를 향상시키기 위해 필요한 원소이다. C 함유량이 0.07 ％ 미만에서는 페라이트양이 지나치게 많아지기 때문에 원하는 강도가 얻어지지 않게 된다. 따라서, C 함유량은, 0.07 ％ 이상이고, 바람직하게는 0.08 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.09 ％ 이상이다. 한편, C 함유량이 0.25 ％ 를 초과하면, 강도가 현저하게 상승하여 연신이 저하된다. 따라서, C 함유량은 0.25 ％ 이하이고, 바람직하게는 0.24 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.23 ％ 이하이다.

Si : 0.01 ％ 이상 2.0 ％ 이하

Si 는, 오스테나이트 중으로의 C 농화 촉진 및 시멘타이트 등의 탄화물의 생성을 억제하고, 잔류 오스테나이트의 생성을 촉진시킨다. 제강에서의 탈규 비용의 관점에서, Si 함유량은 0.01 ％ 이상으로 한다. 한편, Si 함유량이 2.0 ％ 를 초과하면 표면 성상이나 용접성을 열화시키기 때문에, Si 함유량은 2.0 ％ 이하로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 1.8 ％ 이하이다.

Al : 0.01 ％ 이상 2.0 ％ 이하

Al 은, 오스테나이트 중으로의 C 농화 촉진 및 시멘타이트 등의 탄화물의 생성을 억제하고, 잔류 오스테나이트의 생성을 촉진시킨다. 제강에서의 탈 Al 비용의 관점에서, Al 함유량은 0.01 ％ 이상으로 한다. 한편, Al 함유량이 2.0 ％ 를 초과하면 연속 주조시의 강편 균열 발생의 위험성이 높아진다. 따라서, Al 함유량은 2.0 ％ 이하이고, 바람직하게는 1.8 ％ 이하이다.

Si 와 Al 의 합계 : 0.7 ％ 이상 2.5 ％ 이하

Si 와 Al 은 오스테나이트 중으로의 C 농화 촉진 및 시멘타이트 등의 탄화물의 생성을 억제한다. 잔류 오스테나이트를 충분량 얻기 위해, Si 와 Al 의 합계 함유량은 0.7 ％ 이상이고, 바람직하게는 1.0 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 1.3 ％ 이상이다. 한편, 제조 비용의 관점에서, Si 와 Al 의 합계 함유량은, 2.5 ％ 이하이고, 바람직하게는 2.2 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.0 ％ 이하이다.

Mn : 1.9 ％ 이상 3.2 ％ 이하

Mn 은 ??칭성을 향상시키고, 어닐링 후의 냉각 중의 페라이트 변태나 펄라이트 변태를 억제하기 때문에, 강의 강화에 유효한 원소이다. 또, Mn 은 오스테나이트 안정화 원소로, 잔류 오스테나이트의 생성에도 기여한다. 이들 효과를 얻기 위해서는, Mn 함유량은 1.9 ％ 이상이고, 바람직하게는 2.0 ％ 이상이다. 한편, Mn 함유량이 3.2 ％ 를 초과하면, 페라이트양이 감소하여 강도가 과대해지고 연신이 저하된다. 따라서, Mn 함유량은, 3.2 ％ 이하이고, 바람직하게는 3.1 ％ 이하이다.

P : 0.1 ％ 이하

P 는 강의 강화에 유효한 원소이지만, 0.1 ％ 를 초과하여 과잉으로 첨가하면, 입계 편석에 의해 취화를 일으켜, 기계적 특성이 저하된다. 따라서, P 함유량은 0.1 ％ 이하이고, 바람직하게는 0.05 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.02 ％ 이하이다. P 함유량의 하한은 규정하지 않지만, 현재 공업적으로 실시 가능한 하한은 0.002 ％ 이다.

S : 0.02 ％ 이하

S 는, MnS 등의 개재물이 되어, 내충격 특성의 열화나 용접부의 메탈 플로를 따른 균열의 원인이 되므로 최대한 낮은 편이 좋고, 제조 비용의 관점에서, S 함유량은 0.02 ％ 이하로 한다. S 함유량은 바람직하게는 0.01 ％ 이하로 한다. S 함유량의 하한은 규정하지 않지만, 현재 공업적으로 실시 가능한 하한은 0.0002 ％ 이다.

N : 0.010 ％ 이하

N 은, 강의 내시효성을 크게 열화시키는 원소로, 적을수록 바람직하다. N 함유량이 0.010 ％ 를 초과하면 내시효성의 열화가 현저해지기 때문에, N 함유량은 0.010 ％ 이하로 한다. N 함유량의 하한은 규정하지 않지만, 현재 공업적으로 실시 가능한 하한은 0.0005 ％ 이다.

본 발명에 있어서의 강판은, 상기의 성분 조성을 기본 성분으로 하고, 잔부는 철 (Fe) 및 불가피적 불순물을 포함하는 성분 조성을 갖는다. 여기서, 본 발명의 강판은, 기본 성분으로서 상기 성분을 함유하고, 잔부는 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 강판에는, 원하는 특성에 따라, 이하에 서술하는 성분 (임의 원소) 을 적절히 함유시킬 수 있다. 또한, 이하의 성분은, 이하에서 나타내는 상한량 이하로 함유하고 있으면, 본 발명의 효과가 얻어지기 때문에, 하한은 특별히 두지 않는다. 또한, 하기의 임의 원소를 후술하는 바람직한 하한값 미만으로 포함하는 경우, 당해 원소는 불가피적 불순물로서 포함되는 것으로 한다.

Cr, V, Mo, Ni 및 Cu 중에서 선택한 적어도 1 종을 합계로 1.0 ％ 이하

Cr, V, Mo, Ni 및 Cu 는, 어닐링 온도로부터의 냉각시에 펄라이트 변태를 억제하고, 잔류 오스테나이트의 생성에 유효하게 작용한다. 그러나, Cr, V, Mo, Ni 및 Cu 중에서 선택한 적어도 1 종이 합계로 1.0 ％ 를 초과하면 그 효과는 포화되고, 비용 상승의 요인이 된다. 이 때문에, 강판이 이들 원소의 적어도 1 종을 함유하는 경우, 이들 원소의 합계 함유량은 1.0 ％ 이하이다. 바람직하게는, 이들 원소의 합계 함유량은, 0.50 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.35 ％ 이하이다. 합계 함유량이 1.0 ％ 이하이면 본 발명의 효과를 얻을 수 있으므로, 합계 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. Cr, V, Mo, Ni 및 Cu 에 의한 잔류 오스테나이트 생성 효과를 보다 유효하게 얻기 위해서는, 합계 함유량을 0.005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.02 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

Ti : 0.20 ％ 이하 및 Nb : 0.20 ％ 이하 중에서 선택한 적어도 1 종

Ti, Nb 는 탄질화물을 형성하고, 강을 입자 분산 강화에 의해 고강도화시키는 작용을 갖는다. 그러나, Ti, Nb 를 각각 0.20 ％ 초과하여 함유해도, 과도하게 고강도화되어 연성이 저하된다. 그 때문에, 강판이 Ti 및 Nb 의 적어도 1 종을 함유하는 경우, 각각의 원소의 함유량은 0.20 ％ 이하이다. 바람직하게는, 각각의 원소의 합계 함유량은, 0.15 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.08 ％ 이하이다. Ti 함유량 및 Nb 함유량이 각각 0.20 ％ 이하이면, 본 발명의 효과를 얻을 수 있으므로, Ti 함유량 및 Nb 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. Ti 나 Nb 에 의한 입자 분산 강화의 효과를 보다 유효하게 얻으려면, Ti 및 Nb 의 함유량은 각각 0.01 ％ 이상인 것이 바람직하다.

B : 0.005 ％ 이하

B 는 입계 편석되어 오스테나이트 입계로부터의 페라이트의 생성을 억제하고 강도를 상승시키는 작용을 갖는다. 그러나, B 를 0.005 ％ 초과하여 함유시켜도 보라이드로서 석출되어, 충분한 강도를 상승시키는 효과가 얻어지지 않는다. 이 때문에, 강판이 B 를 함유하는 경우, B 함유량은 0.005 ％ 이하이다. 바람직하게는, B 함유량은, 0.004 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.003 ％ 이하이다. B 함유량이 0.005 ％ 이하이면 본 발명의 효과를 얻을 수 있으므로, B 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. B 에 의한 강도 상승의 효과를 보다 유효하게 얻으려면, B 함유량은 0.0003 ％ 이상인 것이 바람직하다.

Ca : 0.005 ％ 이하 및 REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택한 적어도 1 종

Ca, REM 은 모두 황화물의 형태 제어에 의해 가공성을 개선하는 효과를 갖는다. 그러나, 과잉의 첨가는 청정도에 악영향을 미칠 우려가 있기 때문에, 강판이 Ca 및 REM 의 적어도 1 종을 함유하는 경우, 각각의 원소의 함유량은 0.005 ％ 이하이다. 바람직하게는, 각각의 원소의 합계 함유량은, 0.004 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.003 ％ 이하이다. Ca 함유량 및 REM 함유량이 각각 0.005 ％ 이하이면, 본 발명의 효과를 얻을 수 있으므로, Ca 함유량 및 REM 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. Ca 나 REM 에 의한 가공성을 개선시키는 효과를 보다 유효하게 얻기 위해서는, Ca 및 REM 의 함유량은 각각 0.0001 ％ 이상인 것이 바람직하다.

Sb : 0.05 ％ 이하 및 Sn : 0.05 이하 중에서 선택한 적어도 1 종

Sb, Sn 은 탈탄, 탈질, 탈붕 등을 억제하여, 강의 강도 저하를 억제하는 작용을 갖는다. 그러나, 과잉의 첨가는 신장 플랜지성이 악화될 가능성이 있으므로, 강판이 Sb 및 Sn 의 적어도 1 종을 함유하는 경우, 각각의 원소의 함유량은 0.05 ％ 이하이다. 바람직하게는, 각각의 원소의 합계 함유량은, 0.04 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.03 ％ 이하이다. Sb 함유량 및 Sn 함유량이 각각 0.05 ％ 이하이면 본 발명의 효과를 얻을 수 있으므로, Sb 함유량 및 Sn 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. Sb 및 Sn 에 의한 강도 저하를 억제하는 효과를 보다 유효하게 얻기 위해서는, Sb 및 Sn 의 함유량은 각각 0.003 ％ 이상인 것이 바람직하다.

다음으로 강판의 강 조직에 대해 설명한다.

본 발명의 강판은, 면적률로, 페라이트 : 20 ％ 이상 60 ％ 이하, 베이나이트 및 템퍼드 마텐자이트의 합계 : 25 ％ 이상 60 ％ 이하, 잔류 오스테나이트 : 7 ％ 이상 20 ％ 이하, 프레시 마텐자이트 : 8 ％ 이상 40 ％ 이하, 및 잔부 : 5 ％ 이하인 강 조직을 갖는다. 또, 잔류 오스테나이트 중에 시멘타이트 입자가 존재하고, 당해 잔류 오스테나이트의 면적률에 대한, 당해 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 면적률의 비율이 5 ％ 이상 25 ％ 이하이다.

페라이트의 면적률 : 20 ％ 이상 60 ％ 이하

양호한 연성을 확보하기 위해, 비교적 연질인 페라이트가 면적률로 20 ％ 이상 필요하다. 페라이트의 면적률은, 바람직하게는 25 ％ 이상이다. 한편, 강도 확보를 위해, 페라이트의 면적률은 60 ％ 이하로 할 필요가 있다. 페라이트의 면적률은, 바람직하게는 55 ％ 이하이다.

베이나이트 및 템퍼드 마텐자이트의 합계 면적률 : 25 ％ 이상 60 ％ 이하

베이나이트 변태 및 마텐자이트로부터의 C 분배에 의해 오스테나이트 중에 C 를 농화시켜 잔류 오스테나이트를 형성시킨다. 그 때문에, 베이나이트 및 템퍼드 마텐자이트의 합계 면적률은 25 ％ 이상이고, 바람직하게는 27 ％ 이상이다. 한편으로, 강도를 얻으면서 양호한 연성을 확보하기 위해, 당해 면적률은 60 ％ 이하이고, 바람직하게는 55 ％ 이하이다. 또한, 베이나이트 및 템퍼드 마텐자이트의 합계 면적률이 상기의 범위이면 되고, 어느 쪽의 면적률이 0 ％ 여도 된다.

프레시 마텐자이트의 면적률 : 8 ％ 이상 40 ％ 이하

본 발명의 강도를 얻는 관점에서 프레시 마텐자이트의 면적률이 8 ％ 이상 필요하고, 바람직하게는 9 ％ 이상이다. 또, 프레시 마텐자이트의 면적률이 40 ％ 를 초과하면 강도가 높아지고, 연신이 저하된다. 그 때문에, 프레시 마텐자이트의 면적률은 40 ％ 이하이고, 바람직하게는 35 ％ 이하이다.

본 발명에 있어서의 페라이트, 베이나이트, 템퍼드 마텐자이트, 프레시 마텐자이트의 면적률은, 포인트 카운팅법으로 구해진다. 강판의 압연 방향에 평행한 판 두께 단면을 잘라내어, 200 ℃ 에서 2 시간 열 처리를 실시한다. 이로써 프레시 마텐자이트가 약간 템퍼링된다. 이 샘플의 판 두께 단면 (L 단면) 을 연마 후, 1 체적％ 나이탈로 부식시키고, 강판 표면으로부터 1/4 두께 위치에 있어서, 주사 전자 현미경을 사용하여 1500 배의 배율로 2 시야 관찰한다. 면적률은, 관찰하여 얻은 화상에 메시를 그리고, 각 시야 240 점의 포인트 카운팅을 실시함으로써 구할 수 있다. 페라이트는 흑색이고, 베이나이트는 회색이고 라스상의 형태를 갖는 조직이다. 템퍼드 마텐자이트와 200 ℃ 에서 2 시간 열 처리한 후의 프레시 마텐자이트는, 모두, 블록이나 패킷과 같은 계층 구조나 석출물이 내부에 관찰된다. 템퍼드 마텐자이트의 계층 구조 및 석출물은, 200 ℃ 에서 2 시간 열 처리한 후의 프레시 마텐자이트의 그것들보다 분명하게 조대하기 때문에, 템퍼드 마텐자이트와 프레시 마텐자이트는, 명확하게 구별하여 면적률을 구할 수 있다. 또한, 시멘타이트를 함유한 잔류 오스테나이트는, 상기의 시료 조제 조건 및 관찰 조건에서는, 계층 구조가 상 내부에 관찰되지 않으므로, 다른 조직과 구별할 수 있다.

잔류 오스테나이트의 면적률 : 7 ％ 이상 20 ％ 이하

양호한 연성을 확보하기 위해, 잔류 오스테나이트의 TRIP 효과를 이용한다. TRIP 효과에 의해 연신을 상승시키려면, 잔류 오스테나이트의 면적률을 7 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 잔류 오스테나이트의 면적률은 바람직하게는 8 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 9 ％ 이상이다. 또, 본 발명의 강도를 얻는 관점에서, 잔류 오스테나이트의 면적률은 20 ％ 이하이고, 바람직하게는 19 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 18 ％ 이하이다.

본 발명에서는, 이하의 측정 방법으로 구한 잔류 오스테나이트의 체적률을, 잔류 오스테나이트의 면적률로 간주하고 있다. 강판을 판 두께 방향의 1/4 면까지 연마하고, 이 판 두께 1/4 면에 대해 X 선 회절 강도를 측정함으로써 구할 수 있다. 입사 X 선에는 MoKα 선을 사용하고, 잔류 오스테나이트의 {111}, {200}, {220}, {311} 면과 페라이트의 {110}, {200}, {211} 면의 피크의 적분 강도의 모든 조합에 대해 강도비를 구하고, 이들의 평균값을 잔류 오스테나이트의 체적률로 한다.

잔류 오스테나이트의 면적률에 대한, 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 면적률의 비율 (잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 면적률/잔류 오스테나이트의 면적률) : 5 ％ 이상 25 ％ 이하

잔류 오스테나이트 중에 시멘타이트 입자가 존재한다. 본 발명에서 말하는「잔류 오스테나이트 중에 시멘타이트 입자가 존재한다」란, 시멘타이트가 잔류 오스테나이트와 적어도 일부의 계면을 갖고 있는 상태로 정의한다. 따라서, 잔류 오스테나이트와 일부분에서 계면을 갖고 있으면, 다른 부분이 페라이트, 베이나이트, 템퍼드 마텐자이트, 프레시 마텐자이트 등의 다른 상과 계면을 갖고 있어도 된다. 잔류 오스테나이트가 시멘타이트 입자를 함유함으로써, 구멍 확장률을 저하시키는 잔류 오스테나이트 중의 고용 C 농도가 과도하게 높은 부분이 감소하여, 구멍 확장률을 상승시킬 수 있다. 이와 같은 효과는, 잔류 오스테나이트의 면적률에 대한, 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 면적률의 비율이 5 ％ 이상에서 얻어진다. 한편, 당해 비율이 25 ％ 이상을 초과하면, 잔류 오스테나이트의 안정성이 현저하게 저하되기 때문에 연신이 저하된다. 따라서, 당해 비율은 5 ％ 이상으로 하고, 또, 당해 비율은 25 ％ 이하로 한다.

본 발명에 있어서의, 잔류 오스테나이트의 면적률에 대한, 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 면적률의 비율은, 강판의 판 두께 방향의 1/4 면을 관찰면으로 한 투과 전자 현미경 관찰에 의해 구하고 있다. 구체적으로는, 당해 비율은, 5 개의 잔류 오스테나이트를 관찰하여, 포인트 카운팅법에 의해 구하고 있다. 투과 전자 현미경 관찰용 시료는 전해 연마법을 사용하여 제조한다. 투과 전자 현미경을 사용하면, 잔류 오스테나이트를 전자 회절 도형이나 적층 결함 등의 정보로부터 용이하게 발견할 수 있다. 명시야 이미지는 잔류 오스테나이트를 주위의 계면을 포함하도록 50000 배로 촬영한다. 얻어진 화상에 메시를 그리고, 각 시야 240 점의 포인트 카운팅을 실시하여, 시멘타이트 입자에 해당하는 교점의 개수를 잔류 오스테나이트에 해당하는 교점의 개수로 나눔으로써 구한다. 메시는, 화상에 대해 세로 × 가로가 0.1 ㎛ × 0.1 ㎛ 인 격자상으로 한다. 시멘타이트 입자의 동정은 전자 회절을 사용한다.

또한, 템퍼드 마텐자이트 중에도 시멘타이트 입자는 존재한다. 그러나, 잔류 오스테나이트 중에 존재하는 시멘타이트 입자와, 템퍼드 마텐자이트 중에 존재하는 시멘타이트 입자는, 제한 시야 전자 회절 도형이나 하부 조직으로부터 용이하게 구별 가능하다.

잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 평균 장경 : 30 ㎚ 이상 400 ㎚ 이하 (바람직한 범위)

높은 구멍 확장률을 확보하기 위해, 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 평균 장경을 30 ㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 당해 평균 장경을 30 ㎚ 이상으로 하면, 전단시에 미세한 보이드가 생성되기 어려워지고, 높은 구멍 확장률을 얻기 쉬워진다. 또, 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 평균 장경을 400 ㎚ 이하로 하면, 시멘타이트 입자 근방의 잔류 오스테나이트 중의 C 농도가 저하되기 어려워지고, 잔류 오스테나이트의 안정성이 높아지고, 높은 연신을 얻기 쉬워진다. 따라서, 보다 양호한 연신을 확보하기 위해, 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 평균 장경을 400 ㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 시멘타이트 입자의 평균 장경은, 투과 전자 현미경으로 잔류 오스테나이트 내부에 존재하는 시멘타이트 입자를 촬영한 이미지로부터 10 개의 시멘타이트 입자의 최대 길이를 측정하고, 그 평균값을 계산함으로써 구하고 있다.

잔부 : 5 ％ 이하

페라이트, 베이나이트, 템퍼드 마텐자이트, 프레시 마텐자이트 및 잔류 오스테나이트 이외의 잔부는, 본 발명의 효과를 얻기 위해 5 ％ 이하이고, 바람직하게는 4 ％ 이하이다. 잔부의 조직으로는, 예를 들어, 어닐링시에 용해되고 남은 탄화물이나 합금 원소에 의한 석출물이나 펄라이트를 포함할 수 있다. 또한, 잔류 오스테나이트 중에 존재하는 시멘타이트 입자는 잔부에 포함된다.

본 발명의 강판은, 표면에 용융 아연 도금층 또는 합금화 용융 아연 도금층을 가져도 된다.

본 발명의 강판의 판 두께는, 본 발명의 효과를 유효하게 얻는 관점에서, 0.2 ㎜ 이상 3.2 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.

다음으로 본 발명의 강판의 제조 방법의 일 실시형태를 설명한다.

본 발명의 강판의 제조 방법의 일 실시형태는, 예를 들어, 상기 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연 및 냉간 압연한 강판을, 700 ℃ 이상 950 ℃ 이하의 어닐링 온도에서 30 초 이상 1000 초 이하 유지하고, 어닐링 온도로부터 150 ℃ 이상 420 ℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 10 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각시키고, 그 후, 380 ℃ 이상 420 ℃ 이하의 온도역에서 10 초 이상 500 초 이하의 조건에서 제 1 유지하고, 추가로, 하기 식 1 내지 식 3 을 만족하는 온도 X ℃ 와 유지 시간 Y 초의 조건에서 제 2 유지한다.

식 1 : 10000 ≤ (273 ＋ X)(12 ＋ logY) ≤ 11000

식 2 : 440 ≤ X ≤ 540

식 3 : Y ≤ 200

이하, 본 발명의 강판의 제조 방법의 일 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 슬래브 (강 소재), 강판 등을 가열 또는 냉각시킬 때의 온도는, 특별히 설명이 없는 한, 슬래브 (강 소재), 강판 등의 표면 온도를 의미한다.

상기의 성분 조성을 갖는 강은, 통상적으로 공지된 공정에 의해 용제한 후, 분괴 또는 연속 주조를 거쳐 슬래브로 하고, 열간 압연을 거쳐 핫 코일로 한다. 열간 압연을 실시할 때에는, 슬래브를 1100 ∼ 1300 ℃ 로 가열하고, 최종 마무리 온도를 850 ℃ 이상에서 열간 압연을 실시하고, 400 ∼ 750 ℃ 에서 권취하는 것이 바람직하다. 권취 온도가 750 ℃ 를 초과한 경우, 열연 강판 중의 시멘타이트 등의 탄화물이 조대화됨으로써, 냉연 후의 단시간 어닐링시의 균열 중에 다 용해되지 않아 필요한 강도를 얻을 수 없는 경우가 있다. 그 후, 통상적으로 공지된 방법으로 산세, 탈지 등의 예비 처리를 실시한 후에 냉간 압연을 실시한다. 냉간 압연을 실시할 때에는, 30 ％ 이상의 냉간 압하율로 냉간 압연을 실시하는 것이 바람직하다. 냉간 압하율이 낮으면, 페라이트의 재결정이 촉진되지 않고, 미재결정 페라이트가 잔존하여, 연성 (연신) 과 구멍 확장성이 저하되는 경우가 있다.

700 ℃ 이상 950 ℃ 이하의 어닐링 온도에서 30 초 이상 1000 초 이하 유지

본 발명에서는, 700 ℃ 이상 950 ℃ 이하의 온도역에서, 구체적으로는, 오스테나이트 단상역, 또는 오스테나이트와 페라이트의 2 상역에서, 30 초 이상 1000 초 이하 동안 어닐링 (유지) 한다. 어닐링 온도가 700 ℃ 미만인 경우나, 유지 (어닐링) 시간이 30 초 미만인 경우에는, 페라이트의 재결정 또는 오스테나이트로의 역변태가 불충분해져, 목표로 하는 조직이 얻어지지 않고, 강도 부족이 되는 경우가 있다. 한편, 어닐링 온도가 950 ℃ 를 초과하는 경우에는, 오스테나이트립의 성장이 현저하여, 이후의 냉각에 의해 발생하는 페라이트 변태의 핵 생성 사이트의 감소를 일으키는 경우가 있다. 또, 유지 (어닐링) 시간이 1000 초를 초과하는 경우에는, 오스테나이트가 조대화되고, 또, 다대한 에너지 소비에 수반하는 비용 증가를 일으키는 경우가 있다. 어닐링 온도는, 바람직하게는 750 ℃ 이상이다. 또, 어닐링 온도는, 바람직하게는 900 ℃ 이하이다. 또, 당해 어닐링 온도에서의 유지 시간은, 바람직하게는 40 초 이상이다. 또, 어닐링 온도에서의 유지 시간은, 바람직하게는 500 초 이하이다.

어닐링 온도로부터 150 ℃ 이상 420 ℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 10 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각

어닐링 온도로부터의 평균 냉각 속도가 10 ℃/s 미만에서는 다량의 페라이트가 생성되어, 충분한 강도가 얻어지지 않게 된다. 따라서, 어닐링 온도로부터의 평균 냉각 속도는 10 ℃/s 이상으로 한다. 당해 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 15 ℃/s 이상이다. 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 설비 투자 부담의 경감의 관점에서, 200 ℃/s 이하로 하는 것이 바람직하다.

냉각 정지 온도가 420 ℃ 보다 높으면 베이나이트 변태의 구동력이 저하되기 때문에 충분한 양의 잔류 오스테나이트가 얻어지지 않는다. 한편으로, 냉각 정지 온도가 150 ℃ 미만이 되면 마텐자이트 변태가 과도하게 진행되고, 미변태 오스테나이트의 양이 저하되어, 이어지는 제 1 유지를 적절히 실시해도 충분한 양의 잔류 오스테나이트가 얻어지지 않는다. 따라서, 냉각 정지 온도는 150 ℃ 이상 420 ℃ 이하이다.

380 ℃ 이상 420 ℃ 이하의 온도역에서 10 초 이상 500 초 이하의 조건에서 제 1 유지

이 온도역에서의 유지는, 본 발명에 있어서 중요한 요건 중 하나이다. 유지 온도가 380 ℃ 미만, 유지 온도가 420 ℃ 초과, 또는 유지 시간이 10 초 미만인 경우, 베이나이트 변태에 의한 미변태 오스테나이트로의 C 농화 또는 마텐자이트로부터의 미변태 오스테나이트로의 C 분배가 촉진되지 않는다. 그 때문에, 충분한 양의 잔류 오스테나이트양이 얻어지지 않아, 높은 연신이 얻어지지 않는다. 또, 유지 시간이 500 초 초과인 경우, 펄라이트 변태가 발생하여, 잔류 오스테나이트의 면적률이 저하되기 때문에 높은 연신이 얻어지지 않는다.

하기 식 1 내지 식 3 을 만족하는 온도 X ℃ 와 유지 시간 Y 초의 조건에서 제 2 유지

식 1 : 10000 ≤ (273 ＋ X)(12 ＋ logY) ≤ 11000

식 2 : 440 ≤ X ≤ 540

식 3 : Y ≤ 200

상기 조건을 만족하는 온도역에서의 유지도, 본 발명에 있어서 중요한 요건 중 하나이다. 제 2 유지에 의해, 제 1 유지에서 생성된 과도하게 C 가 농화된 오스테나이트에 있어서 시멘타이트 입자가 석출된다. 이로써, 구멍 확장률을 상승시킴과 함께, 고변형 속도하에서의 연신의 저하를 억제할 수 있다. 이와 같은 과도하게 C 가 농화된 오스테나이트로부터 시멘타이트 입자가 석출되는 것에 대해서는, 종래 거의 조사되지 않았다. 이 석출 현상에 대해 예의 검토를 거듭한 결과, 온도와 시간에 의존하는 식 1 의 파라미터「(273 ＋ X)(12 ＋ logY)」가 10000 이상 11000 이하를 만족할 때, 잔류 오스테나이트의 면적률이 7 ％ 이상이고, 또한 잔류 오스테나이트 중에 시멘타이트 입자를 적정하게 존재시킬 수 있다는 지견을 얻었다. 「(273 ＋ X)(12 ＋ logY)」는, 마텐자이트강의 템퍼링 파라미터에 있어서 정수를 12 로 설정한 파라미터이고, 제 2 유지에 있어서의 온도 X ℃ 와 유지 시간 Y 초에 의존한다. X ＜ 440 또는 (273 ＋ X)(12 ＋ logY) ＜ 10000 인 경우, 시멘타이트 입자의 석출이 불충분하여, 과도하게 C 가 농화된 잔류 오스테나이트가 잔존하고, 구멍 확장률의 저하나 고변형 속도하에서의 연신 저하를 일으킨다. 한편으로, 540 ＜ X 또는 11000 ＜ (273 ＋ X)(12 ＋ logY) 인 경우, 시멘타이트 입자가 과도하게 석출되거나, 펄라이트 변태에 의해 잔류 오스테나이트양이 현저하게 감소하기 때문에, 높은 연신이 얻어지지 않는다. Y ＞ 200 인 경우, 석출된 시멘타이트가 조대화되거나 펄라이트 변태가 발생하거나 함으로써 연신이 저하된다. 따라서, 상기 식 1 내지 식 3 을 만족하는 온도 X ℃ 와 유지 시간 Y 초의 조건에서 제 2 유지할 필요가 있다.

제 1 유지에 있어서의 유지 온도로부터 제 2 유지에 있어서의 온도 X ℃ 까지의 평균 승온 속도가 3 ℃/s 이상 (바람직한 범위)

제 1 유지에 있어서의 유지 온도로부터 제 2 유지에 있어서의 온도 X ℃ 까지의 평균 승온 속도가 3 ℃/s 이상이면, 시멘타이트 입자가 균일하게 석출되기 쉬워져, 높은 연신이 얻어지기 쉬워진다. 따라서, 당해 평균 승온 속도는 3 ℃/s 이상이 바람직하다. 당해 평균 승온 속도는, 보다 바람직하게는 10 ℃/s 이상이다. 당해 평균 승온 속도는, 더욱 바람직하게는 20 ℃/s 이상이다. 또, 당해 평균 승온 속도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 설비 투자 부담의 경감의 관점에서, 200 ℃/s 이하가 바람직하다.

용융 아연 도금층 또는 합금화 용융 아연 도금층의 형성

제 1 유지와 제 2 유지 사이 (제 1 유지의 종료 후이고 또한 제 2 유지의 개시 전), 또는 제 2 유지의 종료 후에, 강판의 표면에 용융 아연 도금층 또는 합금화 용융 아연 도금층을 형성해도 된다. 강판의 표면에 용융 아연 도금층을 형성하는 경우에는, 제 1 유지와 제 2 유지 사이, 또는 제 2 유지의 종료 후에, 강판을 통상적인 욕온의 도금욕 중에 침입시켜 도금 처리를 실시하고, 가스 와이핑 등으로 부착량을 조정한다. 도금욕온에 있어서는, 특별히 그 조건을 한정할 필요는 없지만, 450 ∼ 500 ℃ 의 범위가 바람직하다. 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금층을 형성하는 경우에는, 용융 아연 도금층을 형성한 후, 당해 용융 아연 도금층에 합금화 처리를 실시하여, 합금화 용융 아연 도금층을 형성한다.

강판에는, 실사용시의 방청능 향상을 목적으로 하여, 상기와 같이, 표면에 용융 아연 도금 처리를 실시해도 된다. 그 경우, 프레스성, 스폿 용접성 및 도료 밀착성을 확보하기 위해, 도금 후에 열 처리를 실시하여 도금층 중에 강판의 Fe 를 확산시킨, 합금화 용융 아연 도금이 많이 사용된다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서의 일련의 열 처리에 있어서, 상기 서술한 온도 범위 내이면 유지 온도는 일정할 필요는 없고, 또 냉각 속도가 냉각 중에 변화한 경우에 있어서도 규정한 범위 내이면 본 발명의 취지를 저해하지 않는다. 또, 열 이력만 만족되면, 강판은 어떠한 설비에서 열 처리가 실시되어도 상관없다. 게다가, 열 처리 후에 형상 교정을 위해 본 발명의 강판에 조질 압연을 하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.

다음으로, 본 발명의 부재 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 부재는, 본 발명의 강판에 대해, 성형 가공 및 용접의 적어도 일방을 실시하여 이루어지는 것이다. 또, 본 발명의 부재의 제조 방법은, 본 발명의 강판의 제조 방법에 의해 제조된 강판에 대해, 성형 가공 및 용접의 적어도 일방을 실시하는 공정을 갖는다.

본 발명의 강판은, 고강도이고, 양호한 연성과 신장 플랜지성을 갖고, 고변형 속도하에서의 연성 열화가 억제되어 있다. 그 때문에, 본 발명의 강판을 사용하여 얻은 부재는, 고강도이고, 장출 부위나 신장 플랜지 부위에서 균열이나 네킹의 발생이 매우 적다. 따라서, 본 발명의 부재는, 강판을 복잡한 형상으로 성형 가공하여 얻어지는 부품 등에 바람직하게 사용할 수 있다. 본 발명의 부재는, 예를 들어, 자동차 부품에 바람직하게 사용할 수 있다.

성형 가공은, 프레스 가공 등의 일반적인 가공 방법을 제한 없이 사용할 수 있다. 또, 용접은, 스폿 용접, 아크 용접 등의 일반적인 용접을 제한 없이 사용할 수 있다.

실시예

본 발명을, 실시예를 참조하면서 구체적으로 설명한다. 본 발명의 범위는 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

[실시예 1]

표 1 에 나타내는 성분 조성으로 이루어지는 강을 진공 용해로에서 용제하고, 1250 ℃ 의 온도에서 1 시간 가열 유지하고, 마무리 압연 온도 900 ℃ 이상에서 판 두께 4.0 ㎜ 까지 압연하였다. 열간 압연 후의 강판을 500 ℃ 에서 1 시간 유지한 후, 노랭 (爐冷) 시켰다. 또한, 열간 압연 후의 강판을 500 ℃ 에서 1 시간 유지한 후, 노랭시키는 처리는, 열간 압연 후의 강판을 500 ℃ 에서 권취하는 처리와 등가의 처리이다. 이어서, 얻어진 열연 강판을 산세한 후, 판 두께 1.4 ㎜ 까지 냉간 압연을 실시하였다. 이어서, 냉간 압연 후의 냉연 강판을, 표 2 에 나타내는 조건에서 처리하여, 강판을 제조하였다.

＜조직의 평가＞

(페라이트, 베이나이트, 템퍼드 마텐자이트, 프레시 마텐자이트의 면적률)

페라이트, 베이나이트, 템퍼드 마텐자이트, 프레시 마텐자이트의 면적률을, 포인트 카운팅법으로 구하였다. 상기 서술한 방법으로 제조한 각 강판으로부터 강판의 압연 방향에 평행한 판 두께 단면을 잘라내어, 200 ℃ 에서 2 시간 열 처리를 실시하였다. 이로써 프레시 마텐자이트가 약간 템퍼링되었다. 이 샘플의 판 두께 단면 (L 단면) 을 연마 후, 1 체적％ 나이탈로 부식시키고, 강판 표면으로부터 1/4 두께 위치에 있어서, 주사 전자 현미경을 사용하여 1500 배의 배율로 2 시야 관찰하였다. 면적률은, 관찰하여 얻은 화상에 메시를 그리고, 각 시야 240 점의 포인트 카운팅을 실시함으로써 구하였다. 페라이트는 흑색이고, 베이나이트는 회색이고 라스상의 형태를 갖는 조직이다. 템퍼드 마텐자이트와 200 ℃ 에서 2 시간 열 처리한 후의 프레시 마텐자이트는, 모두, 블록이나 패킷과 같은 계층 구조나 석출물이 내부에 관찰되었다. 템퍼드 마텐자이트의 계층 구조 및 석출물은, 200 ℃ 에서 2 시간 열 처리한 후의 프레시 마텐자이트의 그것들보다 분명하게 조대하기 때문에, 템퍼드 마텐자이트와 프레시 마텐자이트는, 명확하게 구별하여 면적률을 구할 수 있다. 또한, 시멘타이트를 함유한 잔류 오스테나이트는, 상기의 시료 조제 조건 및 관찰 조건에서는, 계층 구조가 상 내부에 관찰되지 않으므로, 다른 조직과 구별할 수 있다.

(잔류 오스테나이트의 면적률)

이하의 측정 방법으로 구한 잔류 오스테나이트의 체적률을, 잔류 오스테나이트의 면적률로 간주하였다. 잔류 오스테나이트의 체적률은, 상기 서술한 방법으로 제조한 각 강판을 판 두께 방향의 1/4 면까지 연마하고, 이 판 두께 1/4 면에 대해 X 선 회절 강도를 측정하여 구하였다. 입사 X 선에는 MoKα 선을 사용하고, 잔류 오스테나이트의 {111}, {200}, {220}, {311} 면과 페라이트의 {110}, {200}, {211} 면의 피크의 적분 강도의 모든 조합에 대해 강도비를 구하고, 이들의 평균값을 잔류 오스테나이트의 체적률로 하였다.

(페라이트, 베이나이트, 템퍼드 마텐자이트, 프레시 마텐자이트 및 잔류 오스테나이트 이외의 잔부의 면적률)

잔부의 면적률은, 100 ％ 에서 상기 서술한 방법으로 산출한 페라이트, 베이나이트, 템퍼드 마텐자이트, 프레시 마텐자이트 및 잔류 오스테나이트의 각 면적률을 뺌으로써 산출하였다.

(잔류 오스테나이트의 면적률에 대한, 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 면적률의 비율)

상기 서술한 방법으로 제조한 각 강판을 판 두께 방향의 1/4 면을 관찰면으로 한 투과 전자 현미경 관찰에 의해, 5 개의 잔류 오스테나이트를 관찰하였다. 포인트 카운팅법에 의해, 잔류 오스테나이트의 면적률에 대한, 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 면적률의 비율을 구하였다. 투과 전자 현미경 관찰용 시료는 전해 연마법을 사용하여 제조하였다. 명시야 이미지는 잔류 오스테나이트를 주위의 계면을 포함하도록 50000 배로 촬영하였다. 얻어진 화상에 메시를 그리고, 각 시야 240 점의 포인트 카운팅을 실시하여, 시멘타이트 입자에 해당하는 교점의 개수를 잔류 오스테나이트에 해당하는 교점의 개수로 나눔으로써 시멘타이트 입자의 면적률을 구하였다. 메시는, 화상에 대해 세로 × 가로가 0.1 ㎛ × 0.1 ㎛ 인 격자상으로 하였다. 시멘타이트 입자의 동정은 전자 회절을 사용하였다.

(잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 평균 장경)

잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 평균 장경은, 상기 서술한 투과 전자 현미경으로 잔류 오스테나이트 내부에 존재하는 시멘타이트 입자를 촬영한 이미지로부터, 10 개의 시멘타이트 입자의 최대 길이를 측정하고, 그 평균값을 계산함으로써 구하였다.

또한, 잔류 오스테나이트의 면적률이 7 ％ 미만인 샘플에 대해서는, 투과 전자 현미경에 의한 시멘타이트 입자의 면적률이나 평균 장경의 측정은 실시하지 않았다.

＜인장 특성＞

인장 시험을 실시하여, TS (인장 강도), El₁ (전연신) 을 측정하였다. 인장 시험은, JIS 5호 시험편으로 가공한 시험편에 대해, JIS Z 2241 (2011) 의 규정에 준거하여, 크로스 헤드 스피드를 10 ㎜/min 로 실시하였다. 또한, 본 발명에서는, 인장 강도가 980 ㎫ 이상이고, El₁ ≥ 18 (％) 인 경우를 연성이 양호한 것으로 판정하였다.

＜신장 플랜지성＞

신장 플랜지성은 구멍 확장 시험으로 평가하였다. 100 ㎜ × 100 ㎜ 의 시험편을 채취하고, 일본 철강 연맹 규격 JFST 1001 에 준거하여 60˚원추 펀치를 사용하여 구멍 확장 시험을 3 회 실시하여 평균의 구멍 확장률 λ (％) 를 구하였다. 또한, 본 발명에서는, λ ≥ 20 (％) 을 신장 플랜지성이 양호한 것으로 판정하였다.

＜고변형 속도에서의 연신＞

고속 인장 시험을 실시하여, El₂ (전연신) 를 측정하였다. 고속 인장 시험은, JIS 5호 시험편으로 가공한 시험편에 대해, 상기 인장 시험의 크로스 헤드 스피드를 100 ㎜/min 로 변경하여 실시하였다. 또한, 본 발명에서는, 상기 서술한 통상적인 인장 시험에 있어서의 El₁ (전연신) 의 측정값에 대한 고속 인장 시험에 있어서의 El₂ (전연신) 의 측정값이 85 ％ 이상인 경우를 양호로 판정하였다. 요컨대, El₂/El₁ 가 0.85 이상을, 고변형 속도하에서의 연성 열화가 억제되어 있는 것으로 평가하였다.

본 발명예의 강판은, TS 가 980 ㎫ 이상으로 고강도이고, 양호한 연성과 신장 플랜지성을 갖고, 고변형 속도하에서의 연성 열화가 억제되어 있다. 한편, 비교예의 강판은, 이들 항목 중 적어도 1 개가 본 발명예에 비해 떨어졌다.

[실시예 2]

실시예 1 의 표 3 의 No.1 의 강판을, 프레스 가공에 의해 성형 가공하여, 본 발명예의 부재를 제조하였다. 또한, 실시예 1 의 표 3 의 No.1 의 강판과, 실시예 1 의 표 3 의 No.9 의 강판을 스폿 용접에 의해 접합하여, 본 발명예의 부재를 제조하였다. 본 발명예의 부재는, 고강도이고, 장출 부위나 신장 플랜지 부위에서 균열이나 네킹의 발생이 매우 적고, 고변형 속도하에서의 연성 열화가 억제되기 때문에, 자동차 부품 등에 바람직하게 사용할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.07 ％ 이상 0.25 ％ 이하,
Si : 0.01 ％ 이상 2.0 ％ 이하,
Al : 0.01 ％ 이상 2.0 ％ 이하,
Si 와 Al 의 합계 : 0.7 ％ 이상 2.5 ％ 이하,
Mn : 1.9 ％ 이상 3.2 ％ 이하,
P : 0.1 ％ 이하,
S : 0.02 ％ 이하, 및
N : 0.010 ％ 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과,
면적률로, 페라이트 : 20 ％ 이상 60 ％ 이하, 베이나이트 및 템퍼드 마텐자이트의 합계 : 25 ％ 이상 60 ％ 이하, 잔류 오스테나이트 : 7 ％ 이상 20 ％ 이하, 프레시 마텐자이트 : 8 ％ 이상 40 ％ 이하, 및 잔부 : 5 ％ 이하인 강 조직을 갖고,
상기 잔류 오스테나이트 중에 시멘타이트 입자가 존재하고, 상기 잔류 오스테나이트의 면적률에 대한, 상기 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 면적률의 비율이 5 ％ 이상 25 ％ 이하이고,
인장 강도가 980 ㎫ 이상인 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 잔류 오스테나이트 중의 시멘타이트 입자의 평균 장경이 30 ㎚ 이상 400 ㎚ 이하인 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로, Cr, V, Mo, Ni 및 Cu 중에서 선택한 적어도 1 종을 합계로 1.0 ％ 이하 함유하는 강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로,
Ti : 0.20 ％ 이하 및
Nb : 0.20 ％ 이하 중에서 선택한 적어도 1 종을 함유하는 강판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로,
B : 0.005 ％ 이하를 함유하는 강판.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로,
Ca : 0.005 ％ 이하 및
REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택한 적어도 1 종을 함유하는 강판.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로,
Sb : 0.05 ％ 이하 및
Sn : 0.05 ％ 이하 중에서 선택한 적어도 1 종을 함유하는 강판.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
강판 표면에 용융 아연 도금층 또는 합금화 용융 아연 도금층을 갖는 강판.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 강판에 대해, 성형 가공 및 용접의 적어도 일방을 실시하여 이루어지는 부재.
제 1 항, 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연 및 냉간 압연한 후, 700 ℃ 이상 950 ℃ 이하의 어닐링 온도에서 30 초 이상 1000 초 이하 유지하고, 상기 어닐링 온도로부터 150 ℃ 이상 420 ℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 10 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각시키고, 그 후, 380 ℃ 이상 420 ℃ 이하의 온도역에서 10 초 이상 500 초 이하의 조건에서 제 1 유지하고, 추가로, 하기 식 1 내지 식 3 을 만족하는 온도 X ℃ 와 유지 시간 Y 초의 조건에서 제 2 유지하는 강판의 제조 방법.
식 1 : 10000 ≤ (273 ＋ X)(12 ＋ logY) ≤ 11000
식 2 : 440 ≤ X ≤ 540
식 3 : Y ≤ 200
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 유지에 있어서의 유지 온도로부터 상기 제 2 유지에 있어서의 상기 온도 X ℃ 까지의 평균 승온 속도가 3 ℃/s 이상인 강판의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 유지에 있어서의 유지 온도로부터 상기 제 2 유지에 있어서의 상기 온도 X ℃ 까지의 평균 승온 속도가 10 ℃/s 이상인 강판의 제조 방법.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 유지와 상기 제 2 유지 사이, 또는 상기 제 2 유지의 종료 후에, 강판의 표면에 용융 아연 도금층 또는 합금화 용융 아연 도금층을 형성하는 강판의 제조 방법.
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 강판의 제조 방법에 의해 제조된 강판에 대해, 성형 가공 및 용접의 적어도 일방을 실시하는 공정을 갖는 부재의 제조 방법.