KR940007176B1

KR940007176B1 - 저항복비 고강도 용융아연 도금강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR940007176B1
Application number: KR1019920000599A
Authority: KR
Inventors: 스스무 마스이; 게이 사가다; 후사오 도가시
Original assignee: 가와사끼 세이데쓰 가부시끼가이샤; 도사끼 시노부
Priority date: 1991-01-21
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1994-08-08
Also published as: EP0501605B1; EP0501605A3; KR920014950A; US5180449A; JP3037767B2; EP0501605A2; CA2059712A1; JPH04236741A; CA2059712C

Abstract

내용 없음.

Description

저항복비 고강도 용융아연 도금강판 및 그 제조방법

제1도는 연속식 용융아연 도금라인에서, 450-550℃에서의 체류후의 냉각 속도와 T.S., Y.R,λ의 관계를 나타낸 그래프.

제2도는 구멍 신장 시험방법을 나타낸 모식도.

본 발명은 자동차의 차체, 특히 문안내봉이나 범퍼등의 고강도가 요구되는 부분에 사용하기 적합한 인장강도(이하, T.S.로 표시한다)가 80kgf/㎟ 이상이고, 항복비(이하, Y.R.로 표시한다)가 60% 이하인 저항복비 고강도 용융아연 도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차의 차체 구성재나 차체의 의장재등에 사용되는 강판은 주로 차체 중량을 경감하기 위하여 고강도강판이 폭넓게 사용되고 있다.

이와 같은 자동차 용의 고강도강판으로는 우수한 프레스 가공성외에 자동차의 안정성 확보를 위한 요구에 응할 수 있는 충분한 강도를 갖는 것이 필요하다.

또한, 최근 자동차의 녹방지 향상에 대한 요구외에 차체 경량화에 대한 요구가 급속히 강력해지고 있으며, 종래는 경량화의 대상 밖이었던 본 안내봉이나 범퍼를 비롯한 부재에도 아연도급 강판을 사용하려는 움직임이 활발해지고 있다.

이들 부재에 사용되는 고강도(T.S.80kgf/㎟) 용융 아연 도금강판에 관하여 일본국 특개평1-198459호 공보에는 T.S가 1000kgf/㎟-120kgf/㎟의 범위인 것이 개시되어 있지만, 이들 강판의 항복강도(이하, Y.S로 표시한다)는 68.1kgf/㎟-99.2kgf/㎟ 즉, Y.R로 환산하면 65%-81%로 높은 값을 갖으며 가공후의 형상 동결성에 문제가 남는다.

한편, 냉연 강판인 경우 100-120kgf/㎟급에는 복합 조직형 고강도 강판이 사용되고, 이것을 도금강판에 이용한 예가 일본국 특공소 57-61819호 공보에 개시되어 있다.

또한, 이 공보에는 이와 같은 복합 조직형 고강도 강판을 저온 유지대를 갖는 연속식 용융아연 도금 라인에서 용융 아연 도금을 하면 저온 유지중에 γ→α, α-베이나이트 변태가 진행되어 마르텐사이트 량이 충분하지 않기 때문에 100-120kgf/㎟급의 강도가 얻어지지 않는다는 것도 나타나 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 종래에는 곤란하였던 복합 조직을 갖는 저항복비 고강도 용융아연 도금강판 및 특히 연속식 용융아연 도금 라인을 적용할 수 있는 저항복비 고강도 용융아연 도금강판의 제조방법에 대하여 제안하는 것을 목적으로 한다.

최근, 난 도금재의 각종 전처리의 개발에 따라 종래에는 여러가지 제약이 있었던 첨가 합금성분의 종류 및 양에 대한 규제가 완화되고 합금성분 선택의 자유도가 확대되고 있다.

그래서, 본 발명자들은 우선 성분조성 및 그 범위를 재평가함으로써 상기의 문제를 해소할 수 있는 단서를 찾아 본 발명을 완성하게 되었다,

즉, 본 발명은,

C : 0.08-0.20중량％(이하, 단지%로 나타낸다).

Mn : 1.5-3.5%.

Al : 0.01-0.1%

P : 0.010% 이하.

S : 0.001% 이하를 함유하며,

Ti : 0.0l0-0.1%,

Nb : 0.010-0.1% 중에서 선택한 1종 또는 2종을 함유하고, 나머지는 철과 불가피한 불순물로 되어있는 강판의 표면에 아연 도금층을 입힌 저항복비 고강도 용융아연 도금강판 및 Cr : 0.1-0.5%, B : 0.0005-0.003% 중에서 선택한 1종 또는 2종을 함유하는 조성으로 되어 있는 저항복비 고강도 용융아연 도금강판이다.

또, 본 발명은 C : 0.08-0.20%, Mn : 1.5-3.5%, Al : 0.01-0.1%, P : 0.010% 이하, S : 0.001% 이하를 함유하고, Ti : 0.010-0.1%, Nb : 0.010-0.1% 중에서 선택한 1종 또는 2종을 함유하며 나머지는 철과 불가피한 불순물로 되어 있는 강슬랩을 열간압연한 후, 냉간 압연을 하여 최종 판두께로 한 강대를(Ar₃-30℃) 이상 (Ar₃+70℃) 이하의 온도 범위로 가열하여 재결정 소둔하고, 계속해서 450℃-550℃의 온도 범위까지 5℃/S 이상의 냉각속도로 냉각하고, 그 온도 범위에서 1분-5분 동안 체류시키는 동안에 용융아연 도금을 한후, 2℃/s-50℃/S의 냉각속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 저항복비 고강도 용융아연 도금강판의 제조방법 및 강 슬랩에 Cr : 0.1-0.5%, B : 0.0005-0.003% 중에서 선택한 1종 또는 2종을 함유한 것을 이용한 저항복비 고강도 용융아연 도금강판의 제조방법이다.

발명자들은 수많은 실험과 검토를 거듭한 결과, 오오스테나이트 범위에서도 안정하게 존재할 수 있는 탄화물을 형성하는 Nb와 Ni을 적정량 함유시킴으로써 소둔 온도의 적정 범위가 넓어져 제조조건의 규제가 완화되는 것.

오오스테나이트 안정화 성분인 Mn 또한 Cr이나 B를 적정량 함유시킴으로써 Si 등의 페라이트 변태를 촉진하는 성분을 특별히 첨가하지 않아도 500℃ 전후의 온도에서 수분간 체류시킴으로써, 소위 2상 분리가 진행되어 전형적인 복합조직이 용이하게 얻어지는 것.

상기 온도 범위에서의 체류후의 냉각속도를 규제함에 따라 생성된 제2상 조직이 필요이상 경화되는 것을 방지할 수 있기 때문에 신장 플랜지성이 향상되는 것, 등을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

다음에, 본 발명에 따른 강판에서의 화학 성분 범위에 대한 한정이유에 대해서 설명한다.

C : 0.08-0.20%

C함유량이 0.08% 미만에서는 용융아연 도금 공정에서 소정의 T.S를 확보하기 위한 복합 조직을 얻을수 없는바 0.08%을 하한으로 한다.

한편, 0.20%를 초과하면 본 발명이 주대상으로 하고 있는 자동차용 강판에 대한 점용접이 곤란하며 점용접 강도가 저하된다는 문제가 발생되기 때문에 0.20%를 상한으로 한다.

Mn : 1.5-3.5%

Mn은 페라이트와 오오스데나이트의 2상 공존 범위에서 오오스테나이트상으로 농화되기 쉬운 성분이고, 오오스데나이트상으로의 농화에 의해서 소둔직후의 급속 냉각을 생략해도 500℃ 전후에서 수분동안 등은 유지처리에 의하여 2상 분리가 쉽게 진행된다.

이 2상 분리를 촉진하는 데에는 1.5% 이상의 함유한 필요하고, 3.5%를 초과하여 함유하면 강도와 연성의 균형, 내분말성이 열화되기 때문에 함유량은 1.5%-3.5%로 한다.

P : 0.010% 이하

P는 유해한 원소이고 다량으로 함유하면 점용접성이 열화되고, P의 중심편석으로 인한 페라이트 밴드형성에 의해서 압연 방향에 대하여 직각 방향으로 휨 가공성이 열화되며 도금후의 연소 자국이 발생하는 등의 악영향 일으키기 때문에 P의 함유량은 0.01% 이하로 억제한다.

S : 0.001% 이하

S는 P와 마찬가지로 유해한 성분이며, 다량 함유하면 점용접성 및 신장 플랜지성등이 열화되기 때문에 그 함유량은 0.001% 이하로 억제한다.

Al : 0.01-0.1%

Al은 탈산화제로서 필요한 성분이며 0.01% 미만에서는 그 효과를 기대할 수 없고, 0.10%를 초과하여 함유하면 탈산효과가 한계에 이르러 그 이상의 함유는 무의미하기 때문에 함유량은 0.01-0.1%로 한다.

Nb : 0.010-0.1%

Ti : 0.0l0-0.1%

Nb 및 Ti는 각각 NbC 및 TiC 등 오오삭테나이트 범위에서도 비교적 안정한 탄화물을 형성하고 소둔온도의 적정범위를 넓히며 조직의 안정화와 소둔온도 관리의 완화에 유용한 동일 작용효과를 갖는다.

그 효과는 Nb 및 Ti도 각각 0.010% 이상에서 현저하게 되며 0.1%에서 포화한다.

따라서, Nb 및 Ti의 함유량은 각각 하한을 0.01%, 상한을 0.1%로 하여 단독 첨가하던지 또는 Nb 및 Ti를 상기 성분 범위내에서 복합 첨가한다.

Cr : 0 .1 - 0 .5%

Cr은 Mn과 마찬가지로 페라이트와 오오스테나이트의 2상 공존범위에서 오오스테나이트상으로 농화하기 쉬운 원소이고, 오오스테나이트상으로의 농화에 따라 소둔 직후의 급속냉각을 생략해도 500℃ 전후에서 수분동안 등온유지 처리에 의하여 2상 분리를 용이하게 할 수 있다.

이 2상 분리를 촉진하는 데에는 0.1% 이상의 함유가 필요하며 0.5%를 초과하여 함유하면 강도와 연성의 균형, 내분말성이 열화되기 때문에 함유량은 0.1%-0.5%로 한다.

B : 0.0005-0.003%

B는 2상 분리를 촉진한다는 점에서 Cr과 같은 성분이다.

즉, 고용상태에서 요오스테나이트 입계(粒界)게 편석하고 요오스테나이트를 비교적 저온까지 안정하게 존재시키는 것으로 소둔직후의 급속 냉각을 생략해도 500℃ 전후로 수분동안 등은 유지 처리에 의해서 2상 분리를 용이하게 진행할 수 있다.

이 2상분리를 촉진하는 데에는 0.0005% 이상의 함유가 필요하지만 0.003%에서는 그 효과가 한계에 이르기 때문에 하한을 0.0005%, 상한을 0.003%로 한다.

또한, Cr 및 B는 각각 상기 성분 범위내에서 복합첨가해도 좋다.

한편, 연속식 용융 아연 도금의 온도 및 냉각조건에 대한 한정이유를 이하에 설명한다.

우선, 소둔 온도는 (Ar₃-30℃) 이상 (Ar₃+70℃) 이하로 한다.

소둔 온도가(Ar₃+70℃)를 초과하면 NbC나 TiC 등의 탄화물 자체가 거칠고 커지며 오오스테나이트 입자 성장의 억제효과가 현저히 저하되기 때문에 오오스테나이트 조직이 거칠고 커지며, 냉각후에 얻어지는 조직도 거칠고 커지기 때문에 기계적 특성이 열화된다.

한편, 소둔 온도가 (Ar₃-30℃) 미만에서는 필요로 하는 오오스테나이트화가 충분하지 않고 원하는 특성이 얻어지지 않는다.

즉, 소둔 온도가 (Ar₃-30℃) 이상, (Ar₃+70℃) 이하의 온도범위이면 소둔 온도의 변동이 있어도 냉각후에 얻어지는 조직에 큰 차이가 없고, 따라서 기계적 특성의 차가 매우 적게되어 얻어지는 제품은 양호한 기계적 특성을 나타낸다.

그 이유는 상기한 NbC 및 TiC의 탄화물이 오오스테나이트의 광범위한 온도 범위에서도 비교적 안정하게 존재함에 따라 오오스테나이트 입자 성장의 억제효과가 작용하고, 냉각시에 이들 탄화물이 오오스테나이트로부터 페라이트 변태로의 핵부위로 되어 기계적 특성에 유리한 미세조직으로 되기 때문이다.

따라서, 소둔 온도는 (Ar₃-30℃) 이상, (Ar₃+70℃) 이하의 범위로 한다.

다음에, 소둔후 450℃-550℃의 온도 범위까지는 5℃/s 이상의 냉각속도로 냉각한다.

즉, 냉각속도가 5℃/S 미만에서는 퍼얼라이트 변태를 피할 수 없기 때문에 제2상 조직이 피얼라이트로되고 소정의 강도가 얻어지지 않는다.

따라서, 소둔후의 450-550℃의 온도 범위까지의 냉각속도는 5℃/S 이상으로 한다.

그리고, 450-550℃의 온도 범위에서의 체류시간을 1분-5분으로 하고 이 체류 처리중 용융아연 도금을 한다.

도금 시간 및 합금화 시간은 특별한 제한은 없고 상기 시간 내에 도금 또는 합금화를 하면 좋다.

다만, 체류시간은 강판 섬유에 크게 함유한다.

즉, 체류시간이 1분 미만에서는 2상 분리가 충분하지 않고, 그후의 냉각에서 목적으로 하는 복합 조직이 얻어지지 않는다.

한편, 체류시간이 5분을 초과하면 2상 분리가 너무 촉진되어 그후 냉각에 의해서 생성되는 복합 조직중에서의 페라이트와 제2상 조직과의 강도차가 커지기 때문에 신장 플랜지성이 열화된다.

따라서, 450-550의℃ 온도 범위에서의 체류시간은 1분-5분으로 할 필요가 있다.

또한, 450-550℃의 온도 범위에서의 체류후에 2℃/s-50℃/s의 냉각속도로 냉각한다.

여기에서 제1도에 C : 0.09%, Mn : 3.0%, Cr : 0.12%, Nb : 0.045, Al : 0.03, P : 0.01%, S : 0.001%를 함유하고 나머지가 철과 불가피한 불순물의 조성으로 되어있는 강슬랩으로 일반적인 방법으로 열간압연, 산세 및 냉각 압연을 차례로 실시하고 판두께 1mm의 냉연판으로 한후 850℃에서 소둔하고, 계속해서 450-550℃의 온도범위에서 3분 동안 체류시킨 후 여러가지 냉각 속도로 냉각한 강판에 대하여 T.S.·Y.R. 및 신장 플랜지성의 지표인 구멍 신장률 λ와 450-550℃의 온도 범위에서의 체류처리후의 냉각 속도와의 관계를 나타낸다.

또한, 구멍 신장률 λ는 제2도(a)에 나타난 한변이 95mm인 정사각형의 중앙에 직경 α₀13mm의 구멍이 뚫린 시험판을 사용하여 이 시험판 주위를 동도(b)와 같이 고정하고, 계속해서 동도(c)와 같이 직경 40mm의 편치를 시험판 중앙에 맞추어 밀어올리고, 그후 동도(d)와 같이 시험판 구멍의 직경 α1을 측정하고 다음 식으로 산출한다.

제1도에서 명백해진 것과 같이 체류 처리후의 냉각속도가 2℃/S 미만이면 Y.R.이 급격히 증가하고 있다.

이것은 냉각속도가 2℃/S 미만에서는 제2상 조직이 연소로 되돌림으로써 페라이트와의 강도차가 적어져 Y.R.이 급증한 것으로 생각된다.

한편, 냉각속도가 50℃/S를 초과하면 구멍 신장률이 급격히 저하된다.

이것을 냉각속도가 50℃/S를 초과하면 제2상 조직이 필요이상으로 경화되어 페라이트와의 강도차가 커지기 때문이다.

따라서, 450-550℃의 온도범위에서의 체류후의 냉각속도는 2℃/S-50℃/S로 할 필요가 있다.

이상과 같이 연속식 용융아연 도금 라인에서 특별히 등온 유지 처리후의 냉각속도를 적절히 설정함으로써 신장 플랜지성이 우수하고 인장강도 80kgf/㎟ 이상이며 항복비가 60% 이하인 저 항복비 고강도 용융아연 도금강판을 얻을 수 있다.

제1도와 같이 본 발명에 따라 성분 조성범위에 적합한 강을 8종류, 이들의 비교강을 4종류, 총 12종류의 강을 전로에서 용제하고 재가열 방식 또는 연속 주조 직송압연 방식으로 얻은 강슬랩에 일반적인 방법에 따라 다듬질 압연온도가 800-900℃ 범위의 열간 압연을 하고, 계속 해소 500-700℃ 온도 범위에서 권취한후 산세하고 다시 냉간압연을 하여 판두께 1mm의 냉연 강판으로 하였다.

계속해서 냉연강판에 제2표의 여러가지 조건으로 용융아연 도금을 하고 얻어진 도금강판에 대해서 각각 인장 특성, 구멍 신장률 λ, 점 용접계수 강도등에 대하여 조사한 결과를 제2표에 병기한다.

제2표에서 1차 냉각속도는 소둔 온도로부터 450-550℃의 온도 범위까지의 냉각속도, 2차 냉각속도는450-550℃의 온도범위로부터 실온까지의 냉각속도를 나타낸다.

또, 인장 특성은 JIS Z 224f에 따른 인장시험 결과를 나타내고 구멍 신장률 λ은 상기한 바와 마찬가지로 산출하였다.

또한, 제3표에는 강 C와 H에 대해서 1차 냉각 종료온도를 본 발명의 적정 범위 450-550℃를 벗어난 조건으로 도금, 합금화한 경우의 각 특성을 나타낸다.

제2표 및 제3도에서 명백해진 바와 같이 본 발명 조건에 따르는 적당한 예는 모두 T.S. 80kg/㎟ 이상의 고강도이고, 60% 이하의 저 항복비가 얻어졌다.

또, 구멍 신장율 λ도 양호하며 점용접의 강도 부족 및 도금되지 않은 것이 없는 것으로 확인되었다.

또한, 시료 No.16은 C량이 0.26%로 많고 점용접에서 강도부족 생긴 예이고, 시료 No.24는 1차 냉각종료후의 체류온도가 낮아 도금되지 않은 것이 생긴 예이다.

[표 1]

[표 2a]

[표 2b]

[표 3]

Claims

C : 0.08-0.20중량%, Mn : 1.5-3.5중량%, Al : 0.010-0.1중량%, P : 0.010중량% 이하, S : 0.001중량% 이하를 함유하고, Ti : 0.010-0.1중량%, Nb : 0.010-0.1중량% 중에서 선택한 1종 또는 2종을 함유하며 나머지는 철과 불가피한 불순물로 되어있는 강판의 표면에 아연 도금층을 입힌 저항복비 고강도 용융아연 도금강판.
제1항에 있어서, Cr : 0.1-0.5중량%, B : 0.0005-0.003중량% 중에서 선택한 1종 또는 2종을 함유하는 저항복비 고강도 용융아연 도금강판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 인장강도가 80kgf/㎟ 이상이고, 항복비가 60% 이하인 것을 특징으로 하는 저항복비 고강도 용융아연 도금강판.
C : 0.08-0.20중량%, Mn : 1.5-3.5중량9%, Al : 0.010-0.1중량%, P : 0.010중량% 이하, S : 0.001:중량% 이하를 함유하고, Ti : 0.010-0.1중량%, Nb : 0.010-0.1중량% 중에서 선택한 1종 또는 2종을 함유하며 나머지는 철과 불가피한 불순물로 되어 있는 강 슬랩을 열간 압연한 후 냉간 압연을 하여 최종판두께로 한 강대를 (Ar₃-30℃) 이상 (Ar₃+70℃) 이하의 온도범위로 가열하여 재결정 소둔하고, 계속해서 450℃-550℃ 온도 범위까지 5℃/S 이상의 냉각속도로 냉각하며 그 온도 범위에서 1분-5분 동안 체류시키는 동안에 용융아연 도금을 한후 2℃/S-50℃/S의 냉각속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 저항복비 고강도 용융아연 도금강판의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 강 슬랩은 Cr : 0.1-0.5중량%, B : 0.0005-0.003중량% 중에서 선택한 1종 또는 2종을 함유하는 것인 저항복비 고강도 용융아연 도금강판의 제조방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 인장강도가 80k머/㎟ 이상이고, 항복비가 60% 이하인 것을 특징으로 하는 저 항복비 고강도 용융아연 도금강판의 제조방법.