KR20240097069A - 내덴트성이 우수한 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 등에 사용되는 강판에 관한 것으로서, 내덴트성(Dent-resistance)이 우수한 강판과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

내덴트성이 우수한 강판 및 그 제조방법 {STEEL SHEET HAVING EXCELLENT DENT-RESISTANCE, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 자동차 등에 사용되는 강판에 관한 것으로서, 내덴트성(Dent-resistance)이 우수한 강판과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 자동차 강재는 고강도화를 통한 안전성 확보 및 두께 감소에 따른 경량화를 중점으로 기술 개발이 이루어지고 있다. 강재의 고강도화를 위한 기술은 합금원소의 첨가에 따른 고용강화, 석출강화 외에 상변태를 이용한 AHSS(Advanced High Strength Steel)강이 있다. 이를 통해 인장강도 및 연신율을 동시에 높이는 강재 개발도 활발하게 이루어지고 있다.
강재의 고강도화를 위해 기본적으로 Mn, Si, Cr, B 등 합금원소 첨가가 필수적이며, 이러한 합금원소는 산화 경향이 높기 때문에 소둔 중 산소와 결합하기 위해 표면으로 확산하게 된다. 소둔 과정 중 형성된 표면 산화물은 표면 반응성을 악화시켜 도금 품질, 화성 처리성 등을 크게 떨어뜨리게 된다.
이러한 표면 산화물은 표면 품질 악화 뿐만 아니라, 소둔로 내 허스롤(Hearth Roll) 표면에 달라붙어 성장하게 되고, 통판 중 강판의 표면을 찍는 소둔로 내 덴트(dent) 문제를 유발할 수 있다. 특히, Mn 표면 산화물에 의한 Mn 빌드업(Build up) 덴트는 연속 생산성을 저하시키며, 문제가 지속될 경우 수리를 위한 생산 중지까지 이어지며 생산성을 크게 하락시키는 원인이 된다.
상기 덴트를 개선하기 위해 여러가지 기술이 제안되었다. Mn 표면 산화물이 허스롤 표면에 붙은 후 고온에서 화학적 반응을 억제하기 위해, 허스롤 표면에 용사코팅을 통해 재질을 변경시키는 방법이 있다(특허문헌 1). 용사코팅을 통해 허스롤 코팅 재질의 세라믹 함량을 높이거나 세라믹 100%를 적용하여 화학적 반응을 억제시키는 반응이 있다. 그러나, 용사코팅 재질을 세라믹으로 변경하는 경우 코팅 비용이 증가하며 내마모성이 저하되어 코팅 수명이 단축되는 문제점이 있다.
이외에 Mn 표면 산화물 형성을 저감시키기 위해 소둔로 내 산소분압, 이슬점 온도 등을 제어하는 방법이 있으나, Mn 표면 산화물 형성을 완전 억제할 수 없는 한계가 있다.
미국 등록특허 US 5,466,208
본 발명의 일측면은 내덴트성(dent-resistance)이 우수한 강판과 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제는 상술한 사항에 한정되지 아니한다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기술되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 명세서에 기재된 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일태양은 중량%로, Mn: 0.1~8.0%, Si: 0.05~3.0%, C: 0.001~0.6%, Sol.Al: 0.005~3%, P: 0.1% 이하(0% 제외), S: 0.02% 이하(0% 제외) Cr: 1.5% 이하(0% 포함), B: 0.005% 이하(0% 포함), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
표면으로부터 최대 깊이 1㎛ 이내에 단축 길이 0.5㎛ 이하, 장축 길이 3㎛ 이하의 결정립으로 구성된 미세결정립층을 포함하고,
상기 미세결정립층은 단면의 가로방향으로 길이 점유율이 5% 이상인 강판에 관한 것이다.
본 발명의 다른 일태양은 중량%로, Mn: 0.1~8.0%, Si: 0.05~3.0%, C: 0.001~0.6%, Sol.Al: 0.005~3%, P: 0.1% 이하(0% 제외), S: 0.02% 이하(0% 제외) Cr: 1.5% 이하(0% 포함), B: 0.005% 이하(0% 포함), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 소지강판을 준비하는 단계;
상기 소지강판 표면에 0.5~3.0 g/㎡의 부착량으로 Fe 도금층을 형성하는 단계;
상기 Fe 도금층이 형성된 소지강판을 이슬점 온도 -60~30℃의 1~80 vol.%의 수소(H2)를 포함한 질소(N2) 가스 분위기로 600~900℃온도에서 소둔 열처리하는 단계; 및
상기 소둔 열처리된 소지강판을 냉각하는 단계를 포함하는 강판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 강판의 표면에서 일정 깊이의 표층부 미세 결정립층을 형성시켜 소둔 중 표면 산화물이 형성되는 것을 억제하고, 형성된 표면 산화물이 탈락하는 것을 방지하여 소둔로 허스롤 표면에 달라붙는 것을 감소시켜 내덴트성이 우수한 강판을 제공할 수 있다. 이를 통해 생산성 하락을 개선할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않고, 본 발명의 구체적인 실시 태양을 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 (a)는 종래의 강판에 관한 일예의 단면 개념도이며, (b)는 본 발명 강판에 관한 일예의 단면 개념도이다.
도 2는 본 발명 실시예에서 발명예 4의 단면 사진이며, 미세결정립층의 길이 점유율을 도출하기 위한 사진이다.
도 3 (a) 및 (b)는 실시예에서 강종 A 및 B의 Fe 도금 부착량과 -40℃ 및 -20℃에서의 Mn 적분값을 나타낸 그래프이다.
도 4 (a)는 본 발명 실시예에서, 비교예 1과 발명예 4의 표면 사진이며, (b)는 비교예 4과 발명예 16의 표면 사진이다.
도 5는 (a)는 본 발명 실시예에서, 비교예 1과 발명예 4의 단면 사진이며, (b)는 비교예 4과 발명예 16의 단면 사진이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명을 설명하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 관련 정의가 이와 명백히 반대되는 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 구성을 구체화하고, 다른 구성의 존재나 부가를 제외하는 것은 아니다.
달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지도록 해석된다.
본 발명의 발명자들은 내덴트성이 우수한 강판에 대해 깊이 연구하여 본 발명에 이르게 되었다.
먼저 본 발명의 일구현예인 강판에 대해 상세히 설명한다. 본 발명에서 각 원소를 함량을 나타낼 때 특별히 달리 정하지 아니하는 한, 중량%를 의미한다는 것에 유의할 필요가 있다. 또한, 결정이나 조직의 비율은 특별히 달리 표현하지 아니하는 한 면적을 기준으로 한다. 또한 가스의 함량은 특별히 달리 표현하지 아니하는 한 부피를 기준으로 한다.
상기 강판의 조성은 중량%로, Mn: 0.1~8.0%, Si: 0.05~3.0%, C: 0.001~0.6%, Sol.Al: 0.005~3%, P: 0.1% 이하(0% 제외), S: 0.02% 이하(0% 제외) Cr: 1.5% 이하(0% 포함), B: 0.005% 이하(0% 포함)를 포함하고, 필요에 따라 Ti, Mo 및 Nb 중 1종 이상이 1.2% 이하(0% 포함) 더 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
망간(Mn): 0.1~8.0%
상기 Mn은 잔류 오스테나이트의 형성 및 안정화와 더불어 냉각 시 페라이트 변태 억제 효과를 발휘하므로 변태 조직강에서 필수적인 원소이다. 또한, 오스테나이트를 충분히 확보하여 강도와 연성을 확보하기 위해서는 Mn 은 0.1% 이상 포함될 수 있다. 반면 그 함량이 8.0%를 초과하게 되면 슬라브 및 열연공정에서 유발된 편석에 의한 밴드 형성이 과도해져 물성을 저해하는 문제가 있으므로 Mn 함량의 상한은 8.0% 이하로 제한될 수 있다.
실리콘(Si): 0.05~3.0%
상기 Si은 페라이트 내에서 탄화물의 석출을 억제하고, 페라이트 내 탄소가 오스테나이트로 확산하는 것을 조장하는 원소로써 잔류 오스테나이트의 안정화에 기여한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 Si를 0.05% 이상으로 첨가할 필요가 있다. 하지만 너무 과도하게 첨가되는 경우 표면반응성이 저하되어 도금성, 인산염처리성 등에 문제가 발생할 수 있으므로 그 함량의 상한을 3.0%로 제한할 수 있다.
탄소(C): 0.001~0.6%
상기 C는 잔류 오스테나이트 안정화를 위해서 첨가되는 중요한 원소로써, 이를 위해서는 0.001% 이상으로 첨가됨이 바람직하다. 반면에, 상기 C 함량이 0.6%를 초과하면 용접성이 열위해지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에서 C 함량은 0.001~0.6% 로 제한할 수 있다.
고용 알루미늄(Sol.Al): 0.005~3%
상기 Al은 페라이트 내 탄화물의 생성 억제를 통해 잔류 오스테나이트의 안정화에 기여하는 원소로서, 이와 같은 효과를 얻기 위해 0.005% 이상으로 첨가할 수 있다. 다만, 그 함량이 3%를 초과하게 되면 주조 시 몰드 플럭스와의 반응을 통하여 건전한 슬라브의 제조가 어려우며, 표면 산화물을 형성하여 용융도금성을 저해할 수 있으므로, Al 함량의 상한을 3% 이하로 제한할 수 있다.
인(P): 0.1% 이하(0%는 제외)
상기 P은 고용강화 원소이나, 그 함량이 0.1%를 초과하면 용접성이 저하되고 강의 취성이 발생할 위험성이 커지기 때문에 그 상한을 0.1%로 한정할 수 있다.
황(S): 0.02% 이하(0%는 제외)
상기 S은 불순물 원소로서, 강판의 연성 및 용접성을 저해하는 원소이다. 따라서 S 함량이 높아지면 강판의 연성 및 용접성을 저해할 가능성이 높아지므로, 이를 고려하여 그 상한을 0.02%로 한정한다.
크롬(Cr): 1.5% 이하(0% 포함)
상기 Cr은 경화능 증가원소로서, 페라이트의 형성을 억제하는 역할을 한다. 따라서 5~30%의 잔류 오스테나이트를 확보하기 위하여 필요에 따라 소량 첨가할 수 있다. 다만 그 함량이 과다한 경우에는 합금철 투입량이 과다해져 원가 상승의 원인이 될 수 있으므로, Cr 함량의 상한을 1.5% 이하로 제한할 수 있다.
보론(B): 0.005% 이하(0% 포함)
상기 B은 강도 확보를 위해 선택적으로 첨가될 수 있는 원소로서, B의 함량이 0.005%를 초과하게 되면 소둔재 표면에 농화되어 표면품질을 크게 떨어뜨리므로, 그 함량은 0.005% 이하가 바람직하다.
상술한 합금조성 이외에 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 및 니오븀(Nb) 중 1종 이상이 1.2% 이하(0% 포함)로 포함할 수 있다.
상기 Mo는 강도 향상에 기여할 수 있다. 특히 아연 등의 용융 금속의 젖음성을 저하시키지 않고, 강도를 확보할 수 있다. 상기 Ti으 질화물을 형성하여 강 중 N의 농도를 감소시킬 수 있다. 반면 과도하게 포함될 경우에는 탄화물 석출에 의한 마르텐사이트의 탄소 농도 및 강도 감소가 발생할 수 있다. 상기 Nb은 오스테나이트 입계에 탄화물 형태로 편석되어 소둔 열처리시 오스테나이트 결정립의 조대화를 억제하여 강도를 증가시킬 수 있으나, 투입량이 과다하면 원가 증가를 야기할 수 있다. 이를 고려하여, 상기 Ti, Mo 및 Nb 중 1종 이상을 1.2% 이하로 포함할 수 있다.
상술한 강 조성 이외에 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 불가피한 불순물은 통상의 철강 제조공정에서 의도되지 않게 혼입될 수 있는 것으로, 이를 전면 배제할 수는 없으며, 통상의 철강제조 분야의 기술자라면 그 의미를 쉽게 이해할 수 있다. 또한, 본 발명은, 앞서 언급한 강 조성 이외의 다른 조성의 첨가를 전면적으로 배제하는 것은 아니다.
상기 강판은 표면으로부터 최대 깊이 1㎛ 이내에 단축 길이 0.5㎛ 이하, 장축 길이 3㎛ 이하의 결정립으로 구성된 미세결정립층을 포함한다. 도 1의 (a)는 종래재로서, 표면에 미세결정립층이 포함되지 않은 것이나, 도 1의 (b)는 본 발명의 강판으로 표면에서 미세결정립층이 포함된 것을 도시한 모식도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 종래에서는 소둔 산화물이 강판의 표면에 조대하고, 다량으로 발생하여 표면으로부터 탈락이 용이하게 되고, 이로 인해 덴트 문제를 유발하였다. 이에 비해, 도 1의 (b)와 같이 본 발명에서는 상기 미세결정립층이 형성되어, 표면에 형성되는 소둔 산화물 자체의 발생이 적고, 형성된 산화물 자체도 크기가 작고 표면에 노출된 미세결정립 입계에 주로 형성되어 탈락이 용이하지 않다. 탈락되는 산화물이 극히 적어지므로 우수한 내덴트성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 미세결정립층은 강판 단면의 가로방향으로 길이 점유율이 5% 이상인 것이 효과적이다.
여기서, 길이 점유율의 측정은 본 발명의 강판의 단면에서, 기준 길이에서, 상기 미세결정립층이 가로 방향으로 존재하는 길이의 비율을 의미한다. 보다 상세하게 도 2를 참고하여 설명한다. 하기 도 2는 후술하는 실시예에서 발명예 4의 단면을 관찰한 것이며, 강판 단면을 보면 미세결정립층이 형성된 부분, 형성되지 않은 부분이 존재하며, 관찰방향인 가로 방향으로 단위 길이에서 미세결정립층이 형성된 부분의 길이와 그렇지 않은 부분의 길이를 측정하여 도출할 수 있다. 일예로, 상기 강판 단면의 관찰 방향인 가로 방향으로 20㎛ 중에 미세결정립층이 형성된 부분의 길이가 1㎛ 이상이 것이 바람직하다.
상기 미세결정립층의 길이 점유율이 5% 미만이면 미세결정립층에 의한 소둔 산화물 탈락 방지 효과가 충분하지 않아 덴트 방지에 큰 이점이 없으므로, 최소 5% 이상 형성되면 표면 소둔 산화물 감소 효과와 덴트 탈락 방지 효과가 향상된다.
상기 강판은 도금층을 포함할 수 있다.
상기 도금층은 용융도금층일 수 있고, 상기 용융도금층은 아연계 합금도금층, 알루미늄계 합금도금층일 수 있다. 일예로, 아연계 합금도금층은 용융아연도금(GI)층, 합금화 용융아연도금(GA)층, 삼원계 아연합금도금(Zn-Al-Mg)층, 용융 알루미늄계 합금도금층일 수 있다.
한편, 상기 도금층은 금속도금층일 수 있고, 일예로 Ni 도금층, Zn 도금층일 수 있다. 상기 금속도금층은 전술한 용융도금층과 달리, 전기도금 방식으로 제조되는 점에서 상기 용융도금과 구별된다.
한편, 상기 강판은 전기아연도금(EG)층을 더 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명 일구현예인 강판의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 상기 제조방법은 소지강판을 준비하고, 소지강판 표면에 Fe 도금층을 형성하는 단계, Fe 도금층의 형성된 소지강판을 소둔하는 단계 및 소둔 후 냉각하는 단계를 포함한다. 이하 각, 단계에 대해 상세히 설명한다.
상기 소지강판은 열연강판, 냉연강판 등 그 종류를 특별히 한정하지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 적용될 수 있는 것이면 제한없이 적용 가능하므로 소지강판을 제조하는 방법에 대해서는 구체적으로 한정하지 않을 수 있다.
상기 소지강판을 제조하는 방법의 구체적인 일예로, 앞서 설명한 중량%로, Mn: 0.1~8.0%, Si: 0.05~3.0%, C: 0.001~0.6%, Sol.Al: 0.005~3%, P: 0.1% 이하(0% 제외), S: 0.02% 이하(0% 제외) Cr: 1.5% 이하(0% 포함), B: 0.005% 이하(0% 포함)를 포함하고, 필요에 따라 Ti, Mo 및 Nb 중 1종 이상이 1.2% 이하(0% 포함) 포함하는, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 준비하고, 상기 강 슬라브를 1100~1300℃의 온도범위로 가열한다.
상기 가열된 강 슬라브를 열간압연을 실시하여 열연강판을 얻을 수 있다.
열연강판을 냉각한 다음 800℃ 이하의 온도범위에서 권취한다. 필요에 따라 열연강판을 산세 및 냉간압연하여 냉연강판을 얻을 수 있다.
상기 준비된 소지강판 표면에 Fe 도금층을 형성한다.
상기 Fe 도금층은 0.5~3.0 g/㎡의 부착량으로 Fe 도금을 행하는 것이 효과적이다.
상기 Fe 도금층을 형성하는 방법에 대해 특별히 제한하기 않으며, 일예로, 전기도금을 이용하여 Fe 도금층을 형성할 수 있다. 구체적인 일예로써, 제1철 이온 및 제2철 이온을 포함하는 철이온, 착화제 및 불가피한 불순물이 포함되며, 상기 철 이온 중 제2철 이온의 농도는 5~60 중량%인 전기도금액을 사용할 수 있다. 한편, 상기 철 이온의 농도는 전기도금용액 1L당 1~80g인 것을 사용할 수 있다. 전기도금 용액은 80℃ 이하에서 전류밀도 3~120A/dm2 로 전기도금을 실시할 수 있다.
상기 Fe 도금층이 형성된 소지강판을 이슬점 온도 -60~30℃의 1~80 vol.%의 수소(H2)를 포함한 질소(N2) 가스 분위기로 600~900℃온도에서 소둔 열처리를 행할 수 있다.
소둔 시, 상기 이슬점 온도가 -60℃미만으로 하기 위해서는 매우 건조한 가스 주입이 필요하고, 설비의 기밀성 유지 등 관리가 매우 어려워 비효율적일 수 있다. 반면, 이슬점 온도가 +30℃를 초과하게 되면 Fe가 산화되는 영역이기 때문에 표면 품질에 악영향을 미친다. 한편, 상기 이슬점 온도 -20~30℃에서 소둔을 행하게 되면, Si, Mn 등의 합금 원소가 강판 내부 입계에 산화물을 형성하는 내부 산화를 발생할 수 있고, 이러한 내부산화는 탈탄, Si 표면농화 억제 등 표면 품질에 이점을 가져올 수 있다. 이슬점 온도는 내부산화가 발생하는 -20~30℃범위에서도 본 발명에서 목표하는 미세결정립층 및 표면 소둔산화물 감소 효과를 나타낸다.
한편, 상기 소둔 분위기 가스는 질소(N2)에 일정량의 수소(H2)를 포함하는데, 상기 수소 농도가 1 vol.% 미만이면 Fe 환원력이 부족하여 Fe 산화가 발생할 수 있으며, 수소 농도가 80 vol.% 초과하면, 가스 유출시 폭발 위험이 있고, 강판 급냉을 위한 고수소 작업시 비용이 증가하다.
상기 소둔 온도가 600℃미만으로 하면, 냉간압연된 강판의 재결정이 충분히 이루어지지 않을 수 있으며, 900℃를 초과하면 설비 손상 및 비용 증가의 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 소둔 온도는 600~900℃로 할 수 있다.
상기 소둔 열처리된 소지강판을 냉각할 수 있다. 일예로 냉각은 소둔온도에서 650℃ 수준까지 서냉을 실시하고, 이후 목표하는 재질에 따라 급냉을 한다. 급냉된 강판은 필요시 템퍼링을 위해 일정 온도까지 재가열 후 상온으로 냉각한다.
본 발명에서 냉각 조건은 목표하는 재질을 달성하기 위한 조건에 따라 달라질 수 있다. 또한 표면 소둔 산화물의 형성은 상대적으로 고온영역에서 대부분 이루어지기 때문에 본 발명에서 냉각 조건을 특별히 제한할 필요는 없다. 다만, 냉각 과정에서 철 성분의 산화를 방지하기 위하여 최소한 철에 대해서는 환원성인 분위기가 적용될 수 있다.
상기 소둔 열처리 후 냉각 종료 전에 용융도금을 행할 수 있다. 상기 용융도금은 아연계 합금 도금, 알루미늄계 합금 도금 등이 있다. 구체적으로, 상기 용융도금은 용융아연도금(GI), 합금화 용융아연도금(GA), 삼원계 아연합금도금(Zn-Al-Mg), 용융 알루미늄계 합금도금 등이 있다.
상기 아연계 합금도금시 소둔된 강판은 400~500℃ 범위까지 냉각 후 용유도금될 수 있고, 알루미늄계 합금도금시 소둔된 강판은 600~700℃ 범위까지 냉각 후 용융도금될 수 있다. 한편, 상기 합금화 용융아연도금(GA)에서 합금화 온도는 480~580℃ 일 수 있다.
상기 냉각된 강판을 산세할 수 있다. 상기 산세는 50~80℃의 5~18 중량%의 산 용액으로 행할 수 있다. 구체적인 일예로, 50~60℃의 5중량% 염산에 의해 행해질 수 있고, 일부 강산세가 필요한 강종의 경우 80℃, 18중량% 염산으로 산세를 실시할 수 있다.
산세 후 표면 반응성 향상을 위해 5~100mg/m2 부착량으로 전기도금하여 금속도금층을 형성할 수 있다. 이때 도금은 Ni 도금, Zn 도금 등이 있으며, 그 종류를 특별히 제한하지 않고, 그 용도에 따라 적용할 수 있다.
한편, 상기 금속도금층을 형성한 후 전기아연도금(EG)을 추가로 행할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
하기 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것으로서, 본 발명의 권리범위는 하기 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
(실시예)
하기 표 1의 조성을 갖는 A 및 B의 2종의 냉연강판을 준비하였다. 이렇게 준비된 냉연강판에 표 2에 개시된 Fe 도금 부착량으로 Fe 도금층을 형성하였다. 이때 Fe 도금은 전기도금 방법으로 행하였다.
성분(중량%) C Mn Si Cr Al P S Fe와 불순물
강종 A 0.05 2.5 0.1 0.9 0.04 0.01 0.002 잔부
강종 B 0.08 1.7 0.2 0 0.02 0.01 0.005 잔부
상기 Fe 도금층이 형성된 강판을 소둔 열처리 및 냉각을 하였다. 구체적으로 소둔로 분위기는 5% 수소를 포함하는 질소 가스로서 환원성 분위기이며, 이슬점 온도는 하기 표 2와 같이 -40℃, -20℃, +5℃로 실시하였다.
구체적인 소둔 조건은 강종 A에 대해서는 승온속도 3.1℃/sec로 840℃까지 승온 후 65초간 유지하고, 650℃까지 2.7℃/sec의 냉각속도로 1차 냉각 후 9℃/sec의 냉각속도로 450℃까지 급냉(2차 냉각)을 실시하였다. 그 후 360℃까지 0.2℃/sec의 냉각속도로 서냉(3차 냉각) 후 상온까지 10℃/sec의 냉각속도로 최종냉각(4차 냉각)을 실시하였다.
강종 B는 승온속도 3.2℃/sec로 800℃까지 승온 후 61초간 유지하고 650℃까지 2.3℃/sec로 1차 냉각 후 9.5℃/sec의 냉각속도로 450℃까지 급냉(2차 냉각)을 실시하였다. 그 후 400℃까지 0.1℃/sec의 냉각속도로 서냉(3차 냉각) 후 상온까지 10℃/sec의 냉각속도로 최종냉각(4차 냉각)을 실시하였다.
상기 제조된 강판에 대해 미세 결정립층의 단면 길이방향 점유율을 측정하여 표 2에 나타내었다.
또한, 강판 표면으로부터 0.03㎛까지 Mn 중량%의 GDS 프로파일을 통한 적분값을 구하여, 표 2에 나타내었다.
강종 Fe 부착량 이슬점 온도(℃) 미세 결정립층
점유율(%)		 Mn 중량% 프로파일 적분값 비고
A 0 -40 <1 0.199 비교예 1
0 -20 <1 0.349 비교예 2
0 +5 <3 0.447 비교예 3
0.5 -40 5.5 0.102 발명예 1
0.5 -20 5.7 0.310 발명예 2
0.5 +5 6.1 - 발명예 3
1 -40 32 0.070 발명예 4
1 -20 35 0.221 발명예 5
1 +5 28 0.139 발명예 6
1.5 -40 45 0.093 발명예 7
1.5 -20 50 0.262 발명예 8
1.5 +5 41 - 발명예 9
2 -40 65 0.087 발명예 10
2 -20 70 0.195 발명예 11
2 +5 66 - 발명예 12
B 0 -40 <1 0.266 비교예 4
0 -20 <1 0.474 비교예 5
0 +5 <3 0.515 비교예 6
0.5 -40 15 0.182 발명예 13
0.5 -20 21 0.284 발명예 14
0.5 +5 27 - 발명예 15
1 -40 48 0.124 발명예 16
1 -20 38 0.155 발명예 17
1 +5 35 0.040 발명예 18
1.5 -40 78 0.080 발명예 19
1.5 -20 85 0.088 발명예 20
1.5 +5 70 - 발명예 21
2 -40 83 0.035 발명예 22
2 -20 75 0.037 발명예 23
2 +5 82 - 발명예 24
상기 미세 결정립층의 점유율 측정방법은 다음과 같다.
- FIB(Focused Ion Beam)으로 단면 가공하여 STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy)으로 최소 2만배율에서 관찰함(2만배 이상)
- 길이 점유율 분석을 위한 FIB-STEM은 랜덤한 위치에서 샘플링하여 총 단면의 가로방향으로 20㎛ 이상으로 분석하거나 한 위치에서 20㎛ 이상을 연결하여 분석할 수 있음
상기 Mn 적분값은 GDS 데이터 깊이 0.03㎛까지의 Mn 프로파일을 소둔표면 산화물로 추정하고, 0.03㎛ 깊이에서의 Mn 농도를 고용Mn으로 가정하였다. 깊이 0~0.03㎛의 Mn 농도에서 고용Mn 농도를 뺀 후 적분값을 표 2에 기입하였다.
0.03㎛ 까지의 Mn 고용분을 제거한 Mn 적분값이 클수록 소둔로 내부의 허스롤 표면에 Mn build up에 의한 덴트 민감도가 크다고 추정할 수 있으며, Mn 적분값이 작을수록 허스롤 표면 Mn 빌드업(build up)이 감소하여 덴트 민감도가 작다고 할 수 있다.
하기 도 3은 상기 소둔 전 Fe 도금 부착량이 증가함에 따라 모든 이슬점 온도에서 Mn 적분값의 그래프를 나타낸 것이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 소둔 전 Fe 도금 부착량이 증가함에 따라 모든 이슬점 온도에서 Mn 적분값이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 상기 제조된 발명예 4 및 16와 비교예 1 및 4의 표면을 관찰한 사진이다. 상기 도 4을 보게 되면, Fe 도금 적용 여부에 따른 미세결정립의 존재 여부와 표면 소둔산화물의 형성 위치를 확인할 수 있다. 즉, Fe 도금을 실시하면 미세결정립이 형성되며, 표면에 형성된 소둔산화물의 크기가 작아지고 강판 표면에 노출된 미세결정립 입계에 위치하게 된다.
한편, 도 5는 상기 발명예 4 및 16와 비교예 1 및 4의 단면을 관찰한 사진이다. Fe 도금 적용여부에 따른 미세결정립층의 존재여부를 확인할 수 있다. Fe 도금을 실시하면 강판표면에 미세결정립층이 형성된 반면, Fe 도금을 실시하지 않은 강판표면에는 미세결정립층이 나타나지 않는다.

Claims (11)

  1. 중량%로, Mn: 0.1~8.0%, Si: 0.05~3.0%, C: 0.001~0.6%, Sol.Al: 0.005~3%, P: 0.1% 이하(0% 제외), S: 0.02% 이하(0% 제외) Cr: 1.5% 이하(0% 포함), B: 0.005% 이하(0% 포함), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    표면으로부터 최대 깊이 1㎛ 이내에 단축 길이 0.5㎛ 이하, 장축 길이 3㎛ 이하의 결정립으로 구성된 미세결정립층을 포함하고,
    상기 미세결정립층은 단면의 가로방향으로 길이 점유율이 5% 이상인 강판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판은 Ti, Mo 및 Nb 중 1종 이상이 1.2% 이하로 더 포함하는 강판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판은 용융아연도금(GI)층, 합금화 용융아연도금(GA)층, 삼원계 아연합금도금(Zn-Al-Mg)층 및 용융 알루미늄계 합금도금층 중 어느 하나인 용융도금층을 더 포함하는 강판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판은 Ni 도금층 및 Zn 도금층 중 어느 하나의 금속도금층을 더 포함하는 강판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판은 전기아연도금(EG)층을 더 포함하는 강판.
  6. 중량%로, Mn: 0.1~8.0%, Si: 0.05~3.0%, C: 0.001~0.6%, Sol.Al: 0.005~3%, P: 0.1% 이하(0% 제외), S: 0.02% 이하(0% 제외) Cr: 1.5% 이하(0% 포함), B: 0.005% 이하(0% 포함), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 소지강판을 준비하는 단계;
    상기 소지강판 표면에 0.5~3.0 g/㎡의 부착량으로 Fe 도금층을 형성하는 단계;
    상기 Fe 도금층이 형성된 소지강판을 이슬점 온도 -60~30℃의 1~80 vol.%의 수소(H2)를 포함한 질소(N2) 가스 분위기로 600~900℃ 온도에서 소둔 열처리하는 단계; 및
    상기 소둔 열처리된 소지강판을 냉각하는 단계
    를 포함하는 강판의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 냉각 종료 전에 용융도금을 행하는 단계를 더 포함하고,
    상기 용융도금은 용융아연도금(GI), 합금화 용융아연도금(GA), 삼원계 아연합금도금(Zn-Al-Mg) 및 알루미늄계 합금도금 중 어느 하나인 강판의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 냉각 후 산세하는 단계를 더 포함하고, 상기 산세는 50~80℃의 5~18 중량%의 산용액으로 행하는 강판의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 산세 후 5~100mg/m2 부착량으로 전기도금을 행하여 금속도금층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 금속도금은 Ni 도금 및 Zn 도금 중 어느 하나인 강판의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 금속도금 후 전기아연도금(EG)를 행하는 단계를 더 포함하는 강판의 제조방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 소지강판을 준비하는 단계는,
    강 슬라브를 1100~1300℃에서 가열하는 단계;
    상기 가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판을 냉각 후 800℃ 이하에서 권취하는 단계; 및
    상기 열연강판을 산세 및 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계
    를 포함하는 강판의 제조방법.

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