KR101935184B1 - 열연 강판 - Google Patents

Abstract

소정의 성분을 함유하고, 또한 Cr과 Al의 첨가량이 하기 식(1)을 만족시키며, 금속 조직이 체적률로 페라이트 분율 90％ 초과 98％ 이하, 마르텐사이트 분율 2％ 이상 10％ 미만, 펄라이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 잔부 조직의 분율이 1％ 미만이고, 페라이트의 평균 원 상당 직경이 4㎛ 이상이고 또한 최대 원 상당 직경이 30㎛ 이하, 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경이 10㎛ 이하이고 또한 최대 원 상당 직경이 20㎛ 이하인 열연 강판.

...식(1)
여기서, 식(1) 중에서 [Cr]: Cr 함유량(질량％), [Al]: Al 함유량(질량％)이다.

Description

열연 강판 {HOT-ROLLED STEEL SHEET}

본 발명은 열연 강판에 관한 것이다. 본 발명은 특히 자동차의 언더 보디 부재 등에 적합한 표면 성상, 형상 동결성, 구멍 확장성 및 내피로특성이 우수한 고강도 열연 강판에 관한 것이다.

본원은 2014년 9월 17일에 일본에서 출원된 일본 특허 출원 제2014-188845호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

자동차로부터의 탄산 가스의 배출량을 억제하기 위해서, 고강도 강판을 사용하는 것에 의한 자동차 차체의 경량화가 진행되고 있다. 이러한 고강도화의 요구는 차체 중량의 약 20％를 차지하는 구조 부재나 언더 보디 부재에도 미친다. 이들 부재에도 고강도 열연 강판이 적용되어 가고 있다.

단, 강판의 고강도화는 일반적으로 성형성(가공성) 등의 재료 특성을 열화시킨다. 그 때문에, 재료 특성을 열화시키지 않고 어떻게 고강도화를 도모할 것인가가, 고강도 강판 개발의 관건이 된다. 특히 구조 부재나 언더 보디 부재용 강판에 요구되는 특성으로서는, 프레스 성형시의 가공성 및 형상 동결성, 또한 사용시의 피로 내구성이 중요하다. 고강도와 이들 특성을 어떻게 고차원적으로 밸런스시킬 것인가가 중요하다.

게다가, 이렇게 강판의 재료 특성을 고차원적으로 밸런스시키는 것에 대해서, 사용자 입장에서의 상품 부가 가치를 높은 수준으로 실현하기 위한 요구도 다방면에 걸쳐 있다. 예를 들어 휠 디스크에 사용되는 강판에서는, 알루미늄 휠의 고의장성에 대항하기 위해서, 강판 표면의 의장성(표면 성상)과 복잡한 형상으로의 가공에 견딜 수 있는 버링성(구멍 확장성)이 요구된다.

일반적으로 언더 보디 부재용 강판에 사용되는 고강도 열연 강판에는, 조직이 페라이트와 마르텐사이트로 이루어지는 듀얼 페이즈 강(DP 강)이 사용되고 있다.

DP 강은 강도와 신율이 우수하고, 또한 경질층의 존재에 의해 내피로특성도 우수하다. 이 때문에, DP 강은 자동차 언더 보디 부품에 사용되는 열연 강판에 적합하다. 그러나, DP 강은 페라이트를 주체로 한 조직을 만들어 내기 때문에, 페라이트 안정화 원소인 Si를 다량으로 포함하는 것이 일반적이다. 이로 인해 DP 강은, 강판 표면에 Si 스케일 모양이라고 불리는 결함이 형성되기 쉬운 강종이 되어 있다. 그 때문에, DP 강은 강판 표면의 의장성에는 결핍되어, 자동차 내부의 눈에 띄지 않는 부품에 사용되는 것이 일반적이다.

또한, 이 DP 강은 조직 중에 연질상 페라이트와 경질상 마르텐사이트가 모두 함유되기 때문에, 이들 2상 사이의 경도차로 인해 구멍 확장성을 열화시켜 버린다. 따라서, DP 강은, 사용자가 요구하는 높은 상품 부가 가치 부여의 실현에 대하여 과제가 있는 것이 현상황이다.

강판 표면의 의장성을 개선하기 위한 방법이 있다. 예를 들어 특허 문헌 1에는, 조압연 후의 강편 온도를 높인 상태에서 디스케일링을 행하고, 표면에 Si 스케일을 실질적으로 갖지 않는 강판을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 상기 방법에서는 조압연 후의 강편 온도의 상승에 따라서, 마무리 압연 후의 온도도 상승하고, 입경의 조대화를 초래하며 강도나 인성, 피로 특성 등의 특성을 악화시킨다는 문제가 있다. 또한, Si 스케일 모양은, Si 스케일 생성에 의해, 그 생성부가 산세 후의 강판 표면의 조도를 열화시키고, 정상부와의 조도차에 의해 모양으로서 부상하여 발생한다. 그 때문에, 압연 후에 Si 스케일을 갖지 않아도 산세 후에 모양으로서 부상할 가능성이 있다.

이러한 점에서, 강판 표면의 Si 스케일 모양을 없애고, 의장성을 개선하기 위해서는 Si 스케일의 생성 자체를 억제할 필요가 있다. 특허 문헌 1의 방법에서는, 강판 표면의 의장성을 완전히 개선할 수는 없다고 생각한다.

Si 첨가량을 제한하여 강판의 표면 성상을 개선한 DP 강의 제조 방법이 있다. 예를 들어, 특허 문헌 2에는, 등축 페라이트 체적률이 60％ 이상, 마르텐사이트 체적률이 5％ 이상 30％ 이하인, 가공성 및 표면 성상이 우수한 고강도 박강판의 제조 방법이 개시되어 있다.

이 특허 문헌 2에 기재된 발명에서는 페라이트 생성 원소를 제한한다. 또한, 제조 방법으로서, 열간 압연 종료 후 2초 이내에 냉각을 개시하고, 150℃/초 이상의 냉각 속도에서 750 내지 600℃로 냉각시키고, 750 내지 600℃의 온도 범위 내에 2 내지 15초 유지 후, 20℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각시키고, 400℃ 이하의 온도에서 권취하는 것을 특징으로 하고 있다. 이렇게 하여, 특허 문헌 2의 방법에서는, 페라이트 생성의 구동력을 높이고, 높은 페라이트 생성량을 확보함으로써 우수한 표면 성상성과 가공성의 양립을 실현하고 있다.

그러나, 마무리 압연 후의 냉각 속도가 150℃/초 이상에서는, 페라이트 변태뿐만 아니라 펄라이트 변태도 조기화시켜 버린다. 그로 인해, 높은 페라이트 분율을 얻는 것이 곤란해지고, 구멍 확장성을 열화시키는 마르텐사이트 내지 펄라이트 등의 경질상 분율이 높아진다.

즉, 특허 문헌 2의 방법에서는, 표면 성상이 우수한 DP 강의 제조는 가능하지만, 우수한 구멍 확장성을 구비하게 할 수는 없다.

한편, DP 강의 구멍 확장성을 향상시키는 수단이 알려져 있다. 예를 들어, 특허 문헌 3에는, 페라이트를 충분히 생성시키고, 경질 제2상(마르텐사이트)을 저분율이면서 미세하게 분산시킴으로써, 우수한 신장과 구멍 확장성을 갖는 강판을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 특허 문헌 3에서는, 페라이트를 충분히 생성시키고, 마르텐사이트를 저분율이면서 미세하게 분산시키기 위해서, 페라이트 안정화 원소인 Si와 Al의 합계 함유량을 0.1％ 이상으로 하고 있다. 또한, 특허 문헌 3에서는, Al을 보조적인 원소로서 사용하고, Si를 다량으로 첨가하고 있다. 그로 인해, 강판 표면에 Si 스케일이 발생하고, 의장성의 악화를 초래한다고 예측된다.

즉, 특허 문헌 3의 방법에서는, 높은 구멍 확장성과 강판 표면의 의장성의 양립은 실현할 수 없다.

또한, 페라이트 안정화 원소의 첨가에 의한 페라이트 생성량의 확보를 필요로 하지 않고, DP 강의 구멍 확장성 향상의 수단이 있다. 예를 들어, 특허 문헌 4에는, 페라이트와 마르텐사이트의 2상간의 고도차를 작게 함으로써, 우수한 구멍 확장성을 갖는 DP 강을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

일반적으로, 페라이트와 마르텐사이트에 2상간의 경도차 저감의 방법으로서, 페라이트의 석출 강화에 의한 연질상 강화, 또는 마르텐사이트의 템퍼링에 의한 경질상 연화가 있다. 그러나, 전자는 항복 강도를 높이기 때문에, 프레스 성형시의 형상 동결성을 악화시킬 우려가 있다. 후자는, 현존하는 열연 프로세스 중에서 템퍼링을 행하기가 어렵고, 가열 장치 등의 특수 장치가 별도로 필요하기 때문에, 후자는 실현성이 낮고, 제조 효율, 제조 비용의 관점에서도 바람직하지 않다. 또한, 가령 가열 장치 등의 특수 장치의 설치를 실현할 수 있다고 해도, 후자에서는 경질상 연화에 의해 피로 특성을 악화시킬 가능성이 있다.

이렇게 고강도와 형상 동결성 및 내피로특성을 고차원적으로 밸런스시키고, 높은 구멍 확장성과 강판 표면의 고의장성(우수한 표면 성상)을 구비한 열연 강판을 제조하는 것은 어려웠다.

일본 특허 공개 2006-152341호 공보 일본 특허 공개 2005-240172호 공보 일본 특허 공개 2013-019048호 공보 일본 특허 공개 2001-303187호 공보

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 표면 성상, 형상 동결성, 구멍 확장성 및 내피로특성이 우수한 열연 강판의 제공을 과제로 한다.

본 발명자들은 고강도 열연 강판의 성분 및 제조 조건을 최적화하고, 강판의 조직을 제어하였다. 이에 의해, 표면에 Si 스케일 모양을 갖지 않고, 내피로특성이 우수하며, 형상 동결성과 구멍 확장성이 우수한 고강도 열연 강판의 제조에 성공하였다.

본 발명의 형태는 이하와 같다.

[1] 본 발명의 일 형태에 관한 열연 강판은

질량％로,

C: 0.02％ 내지 0.20％,

Si: 0％ 초과 내지 0.15％,

Mn: 0.5％ 내지 2.0％,

P: 0％ 초과 내지 0.10％,

S: 0％ 초과 내지 0.05％,

Cr: 0.05％ 내지 0.5％,

Al: 0.01％ 내지 0.5％,

N: 0％ 초과 내지 0.01％,

Ti: 0％ 내지 0.20％,

Nb: 0％ 내지 0.10％,

Cu: 0％ 내지 2.0％,

Ni: 0％ 내지 2.0％,

Mo: 0％ 내지 1.0％,

V: 0％ 내지 0.3％,

Mg: 0％ 내지 0.01％,

Ca: 0％ 내지 0.01％,

REM: 0％ 내지 0.1％,

B: 0％ 내지 0.01％

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하며, 또한 Cr과 Al의 첨가량이 하기 식(1)을 만족시키고,

금속 조직이 체적％로 페라이트 분율 90％ 초과 98％ 이하, 마르텐사이트 분율 2％ 이상 10％ 미만, 또한 펄라이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 잔부 조직의 분율이 1％ 미만이고, 상기 페라이트의 평균 원 상당 직경이 4㎛ 이상이고 또한 최대 원 상당 직경이 30㎛ 이하, 상기 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경이 10㎛ 이하이고 또한 최대 원 상당 직경이 20㎛ 이하이다.

...식(1)

여기서, 식(1) 중에서 [Cr]: Cr 함유량(질량％), [Al]: Al 함유량(질량％)이다.

[2] 상기 [1]에 기재된 열연 강판에 있어서,

질량％로,

Ti: 0.02％ 내지 0.20％,

Nb: 0.005％ 내지 0.10％

중 1종 또는 2종을 함유해도 된다.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 열연 강판에 있어서,

질량％로,

Cu: 0.01％ 내지 2.0％,

Ni: 0.01％ 내지 2.0％,

Mo: 0.01％ 내지 1.0％,

V: 0.01％ 내지 0.3％

중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 열연 강판에 있어서,

질량％로,

Mg: 0.0005％ 내지 0.01％,

Ca: 0.0005％ 내지 0.01％,

REM: 0.0005％ 내지 0.1％

중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

[5] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 열연 강판에 있어서,

질량％로,

B: 0.0002％ 내지 0.01％

를 함유해도 된다.

본 발명의 상기 형태에 따르면, 표면에 Si 스케일 모양을 갖지 않고, 즉 표면 성상이 우수하고, 또한 내피로특성, 형상 동결성, 구멍 확장성이 우수한 열연 강판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 규정하는 원하는 미크로 조직을 얻기 위한, Cr양과 Al양의 관계를 나타내는 그래프다.
도 2는 본 실시예에서 사용하는 평면 굽힘 피로 시험편의 형상을 설명하기 위한 모식도다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열연 강판에 대해서 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명을 상도하기에 이른 본 발명자들의 검토 결과 및 상기 검토 결과로부터 얻어진 새로운 발견에 대해서 설명한다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 강재의 Si 함유량을 0.15％ 이하(0은 포함하지 않음)로 하고, 금속 조직을 체적％로 페라이트 분율 90％ 초과 98％ 이하, 마르텐사이트 분율 2％ 이상 10％ 미만으로 하고, 또한 페라이트의 평균 원 상당 직경을 4㎛ 이상이고 또한 최대 원 상당 직경을 30㎛ 이하, 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경을 10㎛ 이하이고 또한 최대 원 상당 직경을 20㎛ 이하로 하였다. 이로써, 본 발명자들은 열연 강판에 있어서 표면에 Si 스케일 모양을 갖지 않는 우수한 표면 성상과, 우수한 내피로특성, 형상 동결성, 및 높은 구멍 확장성, 높은 강도를 확보할 수 있음을 발견하였다.

이어서, 본 실시 형태의 열연 강판의 금속 조직(미크로 조직)에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에 따른 열연 강판에서는, 주상을 페라이트로 하고, 그의 체적률을 90％ 초과 98％ 이하로 하고, 또한 그 평균 원 상당 직경을 4㎛ 이상으로 한다. 이로써, 프레스 성형시에 필요한 가공성인 신율을 양호하게 하고, 항복비를 억제하여 우수한 형상 동결성을 얻는 것을 가능하게 한다. 신율과 형상 동결성을 더욱 향상시키기 위해서는, 페라이트를 92％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 평균 원 상당 직경을 6㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 페라이트의 평균 원 상당 직경의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 구멍 확장성의 관점에서 15㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 페라이트의 최대 원 상당 직경이 30㎛ 초과가 되면, 충분한 구멍 확장성을 확보할 수 없다. 따라서, 페라이트의 최대 원 상당 직경은 30㎛ 이하로 할 필요가 있다. 구멍 확장성을 더욱 향상시키기 위해서는, 페라이트의 최대 원 상당 직경을 20㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 페라이트의 최대 원 상당 직경의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 형상 동결성의 관점에서 10㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 강판의 금속 조직에 있어서는, 상술한 페라이트 이외에도, 제2상을 마르텐사이트로 하고, 그의 체적 분율을 2％ 이상 10％ 미만으로 하며, 그의 평균 원 상당 직경을 10㎛ 이하이고 또한 최대 원 상당 직경을 20㎛ 이하로 한다. 이에 의해, 우수한 인장 최대 강도, 구멍 확장성, 또한 높은 피로 한도비를 확보하는 것이 가능하다.

마르텐사이트는 경질 금속 조직에서 강도를 확보하는 데에 효과적이다. 그의 분율이 2％ 미만이면 충분한 인장 최대 강도를 확보할 수 없다. 그 때문에, 마르텐사이트 사이트 분율은 2％ 이상으로 하고, 바람직하게는 3％ 이상으로 한다. 그러나, 마르텐사이트 분율이 10％ 이상이면, 경질 마르텐사이트와 연질 금속 조직의 경계에서, 가공에 따른 변형 집중을 피할 수 없고, 충분한 구멍 확장성을 확보할 수 없다. 그로 인해, 마르텐사이트 사이트 분율은 10％ 미만으로 하고, 바람직하게는 8％ 이하로 한다.

또한 마르텐사이트의 원 상당 직경이 조대화되면, 변형 집중에 의해 마르텐사이트의 파괴가 일어나고, 구멍 확장성을 열화시킨다. 그 때문에, 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경을 10㎛ 이하이고 또한 마르텐사이트의 최대 원 상당 직경을 20㎛ 이하로 한다. 구멍 확장성을 더욱 향상시키기 위해서는, 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경을 5㎛ 이하, 최대 원 상당 직경을 10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경 및 최대 원 상당 직경의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 강도의 확보나 내피로특성의 관점에서, 평균 원 상당 직경은 2㎛ 이상, 최대 원 상당 직경은 5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에 따른 열연 강판에서는 잔부의 금속 조직으로서, 베이나이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 중 1종 또는 2종 이상의 잔부 조직을 합계로 체적률 1％ 미만이면 함유해도 된다. 잔부 조직의 분율은 적으면 적을수록 좋다. 잔부 조직이 1％ 이상에서는 강도 저하나 피로 내구성의 열화를 초래한다. 이 때문에, 잔부 조직은 1％ 미만으로 제한할 필요가 있다. 강도의 확보나 내피로특성의 관점에서 상술한 잔부 조직은 0％이어도 된다.

여기서, 본 실시 형태에 있어서 금속 조직을 구성하는 페라이트, 마르텐사이트 및 잔부 조직의 동정, 및 면적 분율과 원 상당 직경의 측정은, 일본 특허 공개 소 59-219473호 공보에 개시된 시약으로 실시하였다.

측정용 시료는 강판 전체 폭의 1/4 내지 3/4 위치로부터 압연 방향에 평행한 판 두께 단면을 관찰면으로 하여 채취한다. 관찰면을 연마하고, 일본 특허 공개 소 59-219473호 공보에 개시된 시약으로 에칭하며, 판 두께의 1/4 내지 3/4 위치를 광학 현미경으로 관찰하고, 화상 처리를 행한다. 이로써 페라이트 및 마르텐사이트의 면적 분율을 측정한다. 본 실시 형태에서는 160㎛×200㎛의 영역을 500배 배율로 10시야 측정하여 얻은 면적 분율의 평균값을, 페라이트 또는 마르텐사이트의 면적 분율로 하였다.

또한, 동일하게 화상 처리에 의해 페라이트 및 마르텐사이트 각각의 입자의 단면적을 측정하고, 이것이 모두 원이라고 가정하여, 면적으로부터 역산해서 페라이트 또는 마르텐사이트의 원 상당 직경을 산출할 수 있다. 본 실시 형태에서는 500배 배율로 10시야 측정하고, 산출한 모든 원 상당 직경의 평균값을 페라이트 또는 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경으로 하였다. 산출한 모든 원 상당 직경 중 최대의 것을 페라이트 또는 마르텐사이트의 최대 원 상당 직경으로 하였다.

이어서, 본 실시 형태의 열연 강판 화학 성분의 한정 이유를 설명한다. 또한, 각 원소의 함유량의 ％는 질량％이다.

<C: 0.02％ 내지 0.20％>

C는 상술한 원하는 미크로 조직을 얻는 데에 필요한 원소이다. 단, C를 0.20％ 초과 함유하면, 가공성 및 용접성이 열화되므로 0.20％ 이하로 한다. 더욱 바람직한 C 함유량은 0.15％ 이하이다. 또한, C 함유량이 0.02％ 미만이면 마르텐사이트 분율이 2％ 미만이 되고, 강도가 저하된다. 그 때문에, C 함유량을 0.02％ 이상으로 한다. 더욱 바람직한 C 함유량은 0.03％ 이상이다.

<Si: 0％ 초과 내지 0.15％ 이하>

Si는 강판 표면의 성상을 열화시키지 않기 위해서 제한할 필요가 있다. S를 0.15％ 초과 함유하면, 열간 압연 중에 강판 표면에 Si 스케일을 생성해 버리고, 산세 후의 강판 표면의 성상을 현저하게 열화시킬 수 있다. 그 때문에, Si 함유량은 0.15％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.10％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.08％ 이하로 Si 함유량을 제한하면 된다. 또한, S 함유량의 하한은, 제조상 불가피하게 혼입되기 때문에 0％ 초과로 한다.

<Mn: 0.5％ 내지 2.0％>

Mn은 고용 강화외에도, ?칭 강화에 의해 강판의 제2상 조직을 마르텐사이트로 만들기 위해서 첨가한다. 이 효과는 Mn을 2.0％ 초과 첨가해도 포화되기 때문에, Mn 함유량의 상한을 2.0％로 한다. 한편으로 Mn 함유량이 0.5％ 미만에서는, 냉각 중의 펄라이트 변태나 베이나이트 변태의 억제 효과를 발휘하기 어렵다. 이 때문에, Mn 함유량은 0.5％ 이상이고, 바람직하게는 0.7％ 이상이다.

<P: 0％ 초과 내지 0.10％ 이하>

P는 용선에 포함되어 있는 불순물이며, P 함유량의 하한은 0％ 초과로 한다. P는 입계에 편석되고, 함유량의 증가에 따라서 가공성이나 피로 특성을 저하시키는 원소이다. 이 때문에, P 함유량은 낮을수록 바람직하다. P를 0.10％ 초과 함유하면, 가공성이나 피로 특성, 더욱이 용접성에도 악영향을 미친다. 이 때문에 P 함유량은 0.10％ 이하로 제한한다. 바람직하게는 0.08％ 이하로 제한한다.

<S: 0％ 초과 내지 0.05％ 이하>

S는 용선에 포함되어 있는 불순물이며, S 함유량의 하한은 0％ 초과로 한다. S는, 함유량이 너무 많으면, 열간 압연시의 균열을 야기할 뿐만 아니라 구멍 확장성을 열화시키는 MnS 등의 개재물을 생성시키는 원소이다. 이 때문에 S의 함유량은 최대한 저감시켜야 한다. 그러나, 0.05％ 이하의 S 함유량이면, 본 발명의 효과를 저해시키지 않고 허용할 수 있는 범위이므로, 0.05％ 이하로 제한한다. 단, 구멍 확장성을 더욱 확보할 경우에는, S 함유량은 바람직하게는 0.03％ 이하, 더 바람직하게는 0.01％ 이하로 제한한다.

<Cr: 0.05 내지 0.5％>

<Al: 0.01 내지 0.5％>

<[Cr]×5+[Al]≥0.50>

Cr은 상술한 원하는 미크로 조직을 얻는 데에 필요하다. Cr을 함유함으로써 철기 탄화물의 형성을 억제하기 때문에, 페라이트 변태 후의 펄라이트 변태 및 베이나이트 변태를 억제한다. 또한, Cr은 ?칭성을 높이기 때문에, 마르텐사이트 변태를 가능하게 한다. 따라서, Cr은 강판의 강도, 신율, 구멍 확장성, 피로 특성을 고차원적으로 밸런스시키기 위해서 중요한 원소이다. 이러한 효과는, Cr 함유량이 0.05％ 미만에서는 얻어지지 않는다. 한편으로 Cr 함유량이 0.5％ 초과에서는, 효과가 포화된다. 그 때문에, Cr 함유량은 0.05％ 이상 0.5％ 이하로 한다. 상술한 효과를 더욱 향수하기 위해서는, 바람직하게는 Cr 함유량을 0.06％ 이상으로 한다.

Al은 페라이트 변태를 촉진시키고, 조대한 시멘타이트의 형성을 더욱 억제하며 가공성을 향상시킨다. Al은 본 실시 형태의 열연 강판에, 우수한 구멍 확장성 및 피로 특성, 또한 형상 동결성을 구비시키기 위해서 필요하다. 또한, Al은 탈산 재로서도 활용 가능하다. 그러나, 과잉 첨가는 Al계 조대 개재물의 개수를 증대시켜 구멍 확장성의 열화나 표면 손상의 원인이 된다. 이 때문에, Al 함유량의 상한을 0.5％로 한다. 바람직한 Al 함유량은 0.4％ 이하이다. 한편, Al 함유량이 0.01％ 미만에서는, 페라이트 변태의 촉진 효과가 얻어지지 않기 때문에, 0.01％ 이상으로 할 필요가 있다. 더욱 바람직한 Al 함유량은 0.05％ 이상이다.

또한 본 실시 형태의 열연 강판에서는, 마르텐사이트 변태에 기여하는 Cr, 페라이트 변태를 촉진시키는 Al의 함유량이 하기 식(1)을 만족시킨다. 이로써, 내피로특성이 우수하고, 형상 동결성과 구멍 확장성이 우수한 고강도 열연 강판의 제조가 가능해지므로 중요하다.

도 1에 본 발명에서 규정하는 원하는 미크로 조직을 얻기 위한, Cr양「질량％」와 Al양「질량％」의 관계를 나타낸다. 도 1의 그래프 중의 「×」는 원하는 미크로 조직을 얻을 수 없었던 비교 강이다.

도 1의 그래프에서도 명백한 바와 같이, Cr 및 Al을 하기 식(1)을 만족시키도록 소정량 이상 첨가함으로써, 페라이트의 원 상당 직경 평균값을 높일 수 있고, 또한 마르텐사이트의 원 상당 직경을 작게 할 수 있기 때문에, 본 실시 형태의 우수한 형상 동결성 및 구멍 확장성을 구비한 고강도 열연 강판이 얻어진다. 또한, 이들 효과를 더욱 향수하기 위해서는, 하기 식(1)의 좌변([Cr]×5+[Al])은 0.70 이상으로 하는 것이 바람직하다.

...식(1)

이 이유에 대해서는 반드시 명백하지는 않지만, 본 발명자들에 따르면 이하와 같이 추측된다.

먼저, 소정량(0.01 내지 0.5％이고 또한 식(1)을 만족시킴)의 Al 첨가에 의해 변태점이 향상되기 때문에, 보다 고온에서 페라이트 변태를 개시시킬 수 있다. 이에 의해, 페라이트는 입자 성장하고, 그 원 상당 직경의 평균값이 커지며, 항복 응력(0.2％ 내력)이 저하된다. 이로써 저항복비가 되고, 우수한 형상 동결성을 구비한 열연 강판이 된다. 또한 변태점의 향상으로 인해, 오스테나이트가 입자 성장하여 조대화되기 전에 변태를 개시할 수 있다. 그 때문에, 더 많은 핵 생성 사이트로부터 페라이트 변태가 가능해지고, 페라이트 변태 후의 잔부 오스테나이트가 미세하게 분산된다. 여기에 ?칭시킴으로써, 원 상당 직경이 작은 마르텐사이트가 얻어지는 것이라고 생각된다. 그러나, Al은 철기 탄화물의 생성을 억제하는 효과가 약하고, 펄라이트의 생성을 허용하거나, 또는 ?칭하지 않고 베이나이트를 생성시킨다. 이 때문에, 충분한 마르텐사이트 분율이 얻어지지 않는다. 따라서, Al에 더하여, Cr을 0.05 내지 0.5％이고 또한 식(1)을 만족시키는 함유량으로 첨가함으로써, 상술한 바와 같이 철기 탄화물의 생성을 억제하고, ?칭성을 높일 수 있다. 즉, 이들 Al과 Cr의 작용을 조합함으로써, 원 상당 직경이 작은 마르텐사이트를 얻을 수 있고, 높은 구멍 확장성을 구비한 열연 강판이 얻어진다.

따라서, 이들 2가지 원소의 함유량을 조정함으로써, 표면에 Si 스케일 모양을 갖지 않으며, 내피로특성이 우수하고, 형상 동결성과 구멍 확장성이 우수한 고강도 열연 강판의 제조가 실현된다. 즉, 본 발명에서 상기 식(1)을 충족시키는 것은 중요하다. 또한, 종래의 DP 강에서는 Si를 첨가하는 것이 일반적이고, Si는 상기 Al과 Cr이 발휘하는 효과를 모두 실현할 수 있다. 이로 인해, 종래에는 Al과 Cr을 조합하여 첨가하는 것에 의한 상술한 효과를 확인할 수 없었다고 생각된다.

<N: 0％ 초과 내지 0.01％ 이하>

N은 불순물 원소이며, N 함유량의 하한은 0％ 초과로 한다. N 함유량이 0.01％를 초과하면, 조대한 질화물을 형성하고, 굽힘성이나 구멍 확장성을 열화시킨다. 이 때문에, N 함유량의 상한을 0.01％ 이하로 제한한다. 또한, N의 함유량이 증가하면, 용접시에 블로우 홀 발생의 원인이 된다. 이로부터, N 함유량은 저감시키는 것이 바람직하다. N 함유량의 하한은, 적은 것이 바람직하며 특별히 한정되지 않는다. N 함유량을 0.0005％ 미만으로 하기 위해서는, 제조 비용이 상승하므로 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

<Ti: 0％ 내지 0.20％>

<Nb: 0％ 내지 0.10％>

Ti, Nb의 함유량의 하한값은 0％이다. Ti, Nb는 탄화물을 형성하고, 페라이트를 석출 강화시키는 원소이다. 그러나, Nb는 0.10％를 초과해서 첨가하면 페라이트 변태가 대폭 지연되고, 신율이 열화되어 버린다. 그 때문에, Nb 함유량은 0.10％를 상한으로 하는 것이 바람직하다. 또한, Ti는 0.20％를 초과해서 첨가하면 페라이트가 과잉으로 강화되고, 높은 신율이 얻어지지 않게 된다. 그로 인해, Ti 함유량은 0.20％를 상한으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 페라이트를 강화하기 위해서는 각각 Nb: 0.005％ 이상, Ti: 0.02％ 이상 첨가하면 된다.

<Cu: 0％ 내지 2.0％>

<Ni: 0％ 내지 2.0％>

<Mo: 0％ 내지 1.0％>

<V: 0％ 내지 0.3％>

Cu, Ni, Mo, V의 함유량의 하한값은 0％이다. Cu, Ni, Mo, V는 석출 강화 또는 고용 강화에 의해 열연 강판의 강도를 향상시키는 효과가 있는 원소이고, 이들 중 어느 1종 또는 2종 이상을 첨가해도 된다. Cu 함유량을 2.0％ 초과, Ni 함유량을 2.0％ 초과, Mo 함유량을 1.0％ 초과, V 함유량을 0.3％ 초과 함유해도 상기 효과는 포화되어 제조 비용의 관점에서 바람직하지 않다. 따라서, 필요에 따라서 Cu, Ni, Mo, V를 함유시키는 경우, Cu 함유량은 2.0％ 이하, Ni 함유량은 2.0％ 이하, Mo 함유량은 1.0％ 이하, V 함유량은 0.3％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라서 Cu, Ni, Mo, V를 함유시키는 경우, 그 함유량이 지나치게 적으면 상기 효과를 충분히 얻을 수 없다. 그 때문에, 함유하는 경우에는 Cu: 0.01％ 이상, Ni: 0.01％ 이상, Mo: 0.01％ 이상, V: 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

<Mg: 0％ 내지 0.01％>

<Ca: 0％ 내지 0.01％>

<REM: 0％ 내지 0.1％>

Mg, Ca 및 REM의 함유량의 하한값은 0％이다. Mg, Ca 및 REM(희토류 원소)은 파괴의 기점이 되고, 가공성을 열화시키는 원인이 되는 비금속 개재물의 형태를 제어하며, 가공성을 향상시키는 원소이다. 그러나, Mg의 함유량을 0.01％ 초과, Ca의 함유량을 0.01％ 초과, REM의 함유량을 0.1％ 초과 함유해도 상기 효과가 포화되어 제조 비용의 관점에서 바람직하지 않다. 따라서, 필요에 따라서 Mg, Ca 및 REM을 함유시키는 경우에는, Mg 함유량은 0.01％ 이하, Ca 함유량은 0.01％ 이하, REM 함유량은 0.1％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 비금속 개재물의 형태를 제어하고, 가공성을 향상시키기 위해서는, Mg: 0.0005％ 이상, Ca: 0.0005％ 이상, REM: 0.0005％ 이상 함유하면 된다.

<B: 0％ 내지 0.01％>

B 함유량의 하한값은 0％이다. 본 실시 형태에서는 상기 조성 이외에도, B를 고강도화를 위해서 함유해도 된다. 그러나, B는 지나치게 함유하면 성형성의 열화를 초래하는 경우가 있다. 그 때문에, B 함유량은 0.01％를 상한으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 고강도화의 효과를 얻기 위해서는 B: 0.0002％ 이상 함유하면 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상기 원소 이외의 잔부는 Fe 및 불순물을 포함한다. 불순물로서는, 광석이나 스크랩 등의 원재료에 포함되는 것, 제조 공정에 서 포함되는 것을 예시할 수 있다.

또한, 불순물로서는, 예를 들어 O는 비금속 개재물을 형성하고, 품질에 악영향을 미치기 때문에, O는 0.003％ 이하로 저감시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에서는 상기 원소 이외에도, Zr, Sn, Co, Zn, W를 합계로 1％ 이하 함유해도 상관없다. 그러나, Sn은, 열간 압연시에 흠이 발생할 우려가 있기 때문에, 함유하는 경우에는 0.05％ 이하가 바람직하다.

또한, 본 실시 형태의 고강도 열연 강판은, 이상 설명한 열연 강판의 표면에 용융 아연 도금 처리에 의한 용융 아연 도금층이나, 또한 아연 도금 처리 후의 합금화 처리에 의한 합금화 아연 도금층 등의 도금층을 구비함으로써, 내식성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도금층은 순아연으로 한정되는 것은 아니고, Si, Mg, Zn, Al, Fe, Mn, Ca, Zr 등의 원소를 함유함으로써 내식성의 향상을 한층 더 도모해도 된다. 이러한 도금층을 구비하는 것으로 인해, 본 실시 형태의 열연 강판의 우수한 내피로특성, 형상 동결성, 구멍 확장성을 손상시키는 것은 아니다.

또한, 본 실시 형태의 열연 강판은 유기 피막 형성, 필름 라미네이트, 유기 염류/무기 염류 처리, 논크로메이트 처리 등에 의한 표면 처리층 중 어느 것을 가지고 있어도 된다. 이들 표면 처리층을 가지고 있어도, 본 실시 형태의 열연 강판 효과는 저해되지 않고 충분히 얻어진다.

이어서, 상술한 본 실시 형태의 고강도 열연 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

우수한 표면 성상, 내피로특성과 형상 동결성, 높은 구멍 확장성 강도를 갖는 열연 강판을 실현하기 위해서는, 상술한 바와 같이 금속 조직이 중요하다. 금속 조직은 페라이트 분율 90％ 초과 98％ 이하, 마르텐사이트 분율 2％ 이상 10％ 미만, 펄라이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트 중 1종 또는 2종 이상의 잔부 조직의 분율이 1％ 미만이고, 페라이트의 평균 원 상당 직경을 4㎛ 이상이고 또한 최대 원 상당 직경을 30㎛ 이하, 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경을 평균 10㎛ 이하이고 또한 최대 원 상당 직경을 20㎛ 이하로 한다. 이들을 동시에 만족시키기 위한 상세한 제조 조건을 이하에 기재한다.

열간 압연에 선행하는 제조 방법은 특별히 한정되지는 않는다. 즉, 용광로나 전로 등에 의한 용제에 이어서, 각종 2차 제련을 행하여 상술한 성분이 되도록 조정한다. 계속해서 통상적인 연속 주조, 잉곳법에 의한 주조 외에, 얇은 슬래브 주조 등의 방법으로 주조하면 된다. 연속 주조의 경우에는, 일단 저온까지 냉각시킨 후, 다시 가열하고 나서 열간 압연해도 된다. 잉곳을 실온까지 냉각시키지 않고 열연해도 된다. 또는, 주조 슬래브를 연속적으로 열연해도 된다. 본 실시 형태의 성분 범위로 제어할 수 있다면, 원료에는 스크랩을 사용해도 상관없다.

본 실시 형태의 표면 성상, 구멍 확장성과 형상 동결성이 우수하면서, 내피로특성이 우수한 고강도 열연 강판은 이하의 요건을 충족시키는 경우에 얻어진다.

즉, 고강도 강판을 제조함에 있어서, 상술한 소정의 강판 성분에 용제시킨 후에, 주조 슬래브를 직접 또는 일단 냉각시킨 후, 가열을 행하고, 조압연을 완료한다. 얻어진 조압연편에 대하여 마무리 압연의 종료 온도를 800℃ 이상 950℃ 이하로 하고, 마무리 압연 완료 후로부터 2초 이내에 냉각을 개시함과 동시에, 600℃ 이상 750℃ 이하의 제1 온도 영역까지 50℃/초 이상 150℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각을 행한다. 그 후, 상기 냉각 종료 온도 이하이고 또한 550℃ 이상의 제2 온도 영역에서, 냉각 속도가 0℃/초 이상 10℃/초 이하의 상태로 2초 이상 20초 이하 유지하고, 계속해서 상기 냉각 종료 온도로부터 300℃ 사이를 평균 냉각 속도 50℃/초 이상으로 냉각시키고, 300℃ 이하에서 권취한다. 이로써, 표면 성상, 구멍 확장성과 형상 동결성이 우수하면서, 내피로특성이 우수한 고강도 열연 강판을 제조할 수 있다.

마무리 압연 종료 온도는 800℃ 이상 950℃ 이하로 할 필요가 있다.

본 실시 형태의 고강도 열연 강판은 조직의 페라이트 분율을 90％ 초과 98％ 이하로 함으로써 구멍 확장성을 높였다. 그러나, 마무리 압연 종료 온도가 950℃ 초과인 경우, 페라이트 변태가 지연화되어 버리고, 90％ 초과의 페라이트 분율을 확보할 수 없다. 또한, 마무리 압연 종료 온도가 800℃ 미만인 경우, 압연 중에 변태가 일어나 버리고, 불균질한 조직이 형성되어 버린다. 그 결과, 높은 구멍 확장성을 구비하는 것이 어려워진다. 따라서, 마무리 압연 종료 온도는 800℃ 이상 950℃ 이하로 한다. 바람직하게는, 마무리 압연 종료 온도는 820℃ 이상 930℃ 이하로 한다.

마무리 압연 완료 후에는 2초 이내에 냉각을 개시하고, 600℃ 이상 750℃ 이하의 제1 온도 영역까지 50℃/초 이상 150℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각을 행한다. 그 후, 상기 냉각 종료 온도 이하 550℃ 이상의 제2 온도 영역에서 냉각 속도가 0℃/초 이상 10℃/초 이하인 상태에서 2초 이상 20초 이하 유지한다.

마무리 압연 완료 후로부터 냉각 개시까지 2초 초과 경과한 경우, 및/또는 제1 온도 영역까지의 평균 냉각 속도가 50℃/초 미만이 되는 경우, 변태 전의 오스테나이트 입경을 조대화시켜 버린다. 그로 인해, 마르텐사이트의 원 상당 직경을 평균 10㎛ 이하이고 또한 최대 20㎛ 이하로 할 수 없다. 또한, 페라이트 변태가 지연화되기 때문에, 90％ 초과의 페라이트 분율을 확보하는 것도 어려워진다. 그로 인해, 마무리 압연 완료 후로부터 2초 이내에 냉각을 개시하고, 제1 온도 영역까지의 평균 냉각 속도는 50℃/초 이상으로 한다. 바람직하게는, 평균 냉각 속도는 70℃/초 이상으로 한다. 한편, 제1 온도 영역까지의 평균 냉각 속도를 150℃/초 이상으로 하면, 펄라이트 변태를 조기화시키기 때문에, 90％ 초과의 페라이트 분율을 확보할 수 없다. 그 결과, 높은 구멍 확장성을 구비한 열연 강판을 제조하는 것이 어려워진다. 그 때문에, 제1 온도 영역까지의 평균 냉각 속도는 150℃/초 미만으로 하고, 바람직하게는 130℃/초 이하로 한다.

또한, 제1 온도 영역의 상한 온도가 750℃ 초과인 경우, 및/또는 제2 온도 영역에서의 유지 시간(냉각 시간)이 2초 미만인 경우에도, 90％ 초과의 페라이트 분율을 확보할 수 없다. 그로 인해, 제1 온도 영역은 750℃ 이하로 하고, 제2 온도 영역에서의 유지 시간은 2초 이상으로 한다. 바람직한 상한 온도는 720℃ 이하이고, 유지 시간은 5초 이상이다. 단, 유지 시간이 20초를 초과하면, 펄라이트가 생성되기 때문에, 마르텐사이트 분율을 2％ 이상 확보할 수 없다. 그 때문에, 제2 온도 영역의 유지 시간은 20초 이하로 하고, 바람직하게는 15초 이하로 한다.

또한, 제1 온도 영역의 하한 온도가 600℃ 미만인 경우, 페라이트의 원 상당 직경을 평균 4㎛ 이상이고 또한 최대 30㎛ 이하로 할 수 없고, 형상 동결성이 우수한 고강도 열연 강판을 제조할 수 없다. 그로 인해, 제1 온도 영역의 하한 온도는 600℃ 이상으로 한다. 바람직한 제1 온도 영역의 하한 온도는 650℃ 이상이다.

이상으로부터, 마무리 압연 완료 후의 냉각은 2초 이내에 개시하면서, 600℃ 이상 750℃ 이하의 제1 온도 영역까지 50℃/초 이상 150℃/초 미만의 냉각 속도로 냉각을 행하고, 또한 그 후, 상기 냉각 종료 온도 이하 550℃ 이상의 제2 온도 영역에 있어서, 냉각 속도 0℃/초 이상 10℃/초 이하의 상태로 2초 이상 20초 이하 유지하는 것이 중요하다.

이어서, 제2 온도 영역에서 유지(냉각)한 후에는 유지(냉각) 종료 온도로부터 300℃ 사이를 평균 냉각 속도 50℃/초 이상으로 냉각시킨다. 제2 온도 영역에서 유지(냉각) 종료 온도로부터 300℃ 사이의 평균 냉각 속도가 50℃/초 미만이 되면, 베이나이트 변태를 피할 수 없고, 마르텐사이트 분율을 2％ 이상 확보할 수 없으며, 우수한 피로 특성이 얻어지지 않는다. 바람직하게는 유지(냉각) 종료 온도로부터 300℃ 사이의 평균 냉각 속도를 60℃/초 이상으로 한다. 또한, 유지(냉각) 종료 온도로부터 300℃ 사이의 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 페라이트에의 변형 도입 회피의 관점에서 100℃/초 이하로 하는 것이 바람직하다.

열연 강판을 냉각시킨 후의 권취는 300℃ 이하에서 행할 필요가 있다. 이것은 금속 조직의 제2상을 마르텐사이트 변태시키기 위해서이다. 권취 온도가 300℃ 초과하면 베이나이트가 생성되기 때문에, 마르텐사이트를 2％ 이상 확보할 수 없고, 우수한 피로 특성이 얻어지지 않는다. 바람직하게는 권취 온도를 270℃ 이하로 한다.

이상에 의해, 본 실시 형태의 고강도 열연 강판을 제조할 수 있다.

또한, 강판 형상의 교정이나 가동 전위 도입에 의해 연성의 향상을 도모하는 것을 목적으로, 전체 공정 종료 후에는 압하율 0.1％ 이상 2％ 이하의 스킨 패스 압연을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 전체 공정 종료 후에는, 얻어진 열연 강판의 표면에 부착되어 있는 스케일 제거를 목적으로, 필요에 따라서 얻어진 열연 강판에 대하여 산세를 행해도 된다. 또한, 산세한 후에는, 얻어진 열연 강판에 대하여 인라인 또는 오프라인에서 압하율 10％ 이하의 스킨 패스 또는 냉간 압연을 실시해도 상관없다.

또한, 권취 후, 필요에 따라서 아연 도금 처리를 행해도 된다. 예를 들어, 용융 아연 도금 처리에 의한 용융 아연 도금층이나, 또한 아연 도금 처리 후의 합금화 처리에 의한 합금화 아연 도금층을 형성해도 된다.

또한, 열연 강판의 표면에, 유기 피막 형성, 필름 라미네이트, 유기 염류/무기 염류 처리, 논크로메이트 처리 등에 의한 표면 처리층을 형성해도 된다.

<실시예>

이하, 본 발명의 실시예를 들어 본 발명의 기술적 내용에 대해서 더욱 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 일 조건예이다. 본 발명은 이러한 일 조건예로 한정되지 않는다. 또한, 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있다.

실시예로서, 표 1에 나타낸 A 내지 I까지의 본 발명의 성분 조성을 만족시키는 강(발명 강), a 내지 f까지의 본 발명의 성분 조성을 만족시키지 않는 강(비교 강)을 사용하여 검토한 결과에 대하여 설명한다.

발명 강, 비교 강 모두, 주조 후 그대로 또는 일단 실온까지 냉각시킨 후에 재가열하고, 조압연하였다. 그 후, 얻어진 조압연편에 대하여, 표 2에 나타내는 조건에서 열간 압연을 실시하고, 표 2에 나타내는 조건에서 냉각, 공랭 및 권취를 행하여, 모두 판 두께 3.4mm의 열연 강판으로 만들었다.

또한, 일부의 열연 강판에 대해서는, 산세 전에 압하율 0.3％ 이상 2.0％ 이하 범위 내의 스킨 패스 압연을 실시하였다.

그 후, 얻어진 강판 A-1 내지 I-1, a-1 내지 f-1에 있어서, 이하의 특성을 평가하였다.

압연 방향에 수직 방향으로 JIS5호 시험편을 잘라내고, JIS Z 2241에 준거해서 인장 시험을 실시하여, 항복 응력(YP), 인장 최대 강도(TS) 및 항복비(YR)을 얻었다. 또한, 인장 시험에서 인장 최대 응력이 590MPa 이상인 것을 「고강도」인 것으로서 평가하였다. 또한, 항복비가 80％ 이하인 것을 「형상 동결성이 우수한 것」으로서 평가하였다.

구멍 확장값(λ)은 일본 철강 연맹 규격 JFS T 1001-1996에 기재된 구멍 확장 시험 방법에 의해 측정을 실시하였다. 또한, 구멍 확장값 λ가 80％ 이상인 것을 「구멍 확장성이 우수한 것」으로서 평가하였다.

피로 한도비는, 평면 굽힘 피로 시험편으로 완전 양진동 평면 굽힘 피로 시험을 행하고, 2×10⁶회에서의 피로 강도를 강판의 인장 최대 강도 TS로 나눈 값으로서 산출하였다. 평면 굽힘 피로 시험편으로서, 도 2에 도시한 바와 같은, 길이 98mm, 폭 38mm, 최소 단면부의 폭이 20mm, 노치의 곡률 반경이 30mm, 판 두께 t가 압연 그대로인 것을 사용하였다.

또한, 피로 한도비가 0.45 이상인 것을 「내피로특성이 우수한 것」으로서 평가하였다.

또한, 강판의 표면 성상을 평가하기 위해서, 강판 표면에 Si 스케일 모양이 형성되어 있는지의 여부를 눈으로 관찰하였다.

또한, 본 발명에 따른 열연 강판의 성형성(가공성)은, 상기 인장 시험에 의해 얻어진 신율(El)이 24％ 이상인 것을 양호하다고 평가하였다.

표 3에 나타내는 일부 열연 강판에 대해서는, 열연 강판을 660 내지 720℃로 가열하고, 용융 아연 도금 처리를 행하여 용융 아연 도금 강판(GI)으로 만든 후, 재질 시험을 실시하였다. 또는, 용융 아연 도금 처리 후에 540 내지 580℃에서의 합금화 열처리를 행하여, 합금화 용융 아연 도금 강판(GA)으로 만든 후, 재질 시험을 실시하였다. 표 3 중의 「HR」은 도금 처리를 실시하지 않은 열연 그대로인 것을 나타낸다.

미크로 조직 관찰에 대해서는 상술한 방법으로 실시하고, 각 조직의 체적률(분율), 페라이트 및 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경 및 최대 원 상당 직경을 측정하였다. 또한, 표 중의 「잔부 조직 분율」은 펄라이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 조직의 체적률을 나타낸다. 또한, 표 중의 「잔부 조직 분율」에 있어서 “<1”라는 표기는, 잔부 조직 분율의 측정 결과가 1％ 미만이며, 극미량의 잔부 조직을 포함하고 있음을 나타낸다.

이상의 결과를 표 3에 기재한다.

본 발명의 조건을 만족시키는 강판만, 표면 성상, 형상 동결성이 우수하고, 또한 구멍 확장성과 내피로특성이 우수하면서, 높은 강도가 얻어졌다.

한편, 마무리 압연 종료 온도가 950℃ 이상이 되는 강 A-3에서는, 페라이트 변태가 지연화된다. 이 때문에, 기타 열연 조건을 본 발명의 범위로 하였다고 해도, 조직 분율을 본 발명의 범위로 할 수 없고, 신율이나 피로 특성이 뒤떨어지며, 형상 동결성이 열악하였다.

강 A-4는, 마무리 압연 완료로부터 냉각 개시까지의 시간이 2초 초과이다. 이 때문에, 오스테나이트 입경이 지나치게 조대화되어 버리고, 또한 페라이트 변태가 지연화되는 것으로 인해, 얻어지는 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경이 커지기 때문에, 구멍 확장성이 열화되었다.

강 A-5는, 마무리 압연 후 냉각 개시부터 제1 온도 영역까지의 평균 냉각 속도가 작다. 이 때문에, 페라이트 변태를 촉진시킬 수 없고, 오스테나이트 중에 C를 농화시킬 수 없기 때문에, 그 후의 냉각에서 잘 ?칭되지 않고, 조대 제2상이 생성되었다. 그로 인해, 피로 특성과 형상 동결성이 열화되었다.

강 B-2는, 제1 온도 영역의 설정 온도가 지나치게 낮고, 페라이트의 평균 원 상당 직경을 4㎛ 이상으로 할 수 없으며, 신율과 형상 동결성이 열화되었다.

강 B-3은, 제2 온도 영역의 유지(냉각) 시간이 2초 미만이고, 페라이트 생성량을 충분히 확보할 수 없으며, 오스테나이트 중에 C를 농화시킬 수 없다. 그로 인해, 그 후의 냉각에서 잘 ?칭되지 않고, 조대 제2상이 생성되었다. 이 때문에, 피로 특성과 형상 동결성이 열화되었다.

강 C-2는, 마무리 압연 종료 온도가 796℃로 낮고, 압연 중에 페라이트 변태가 일어난다. 이 때문에, 2상 영역 압연이 되고, 조직이 불균일해지며, 페라이트의 최대 원상당 입경이 30㎛ 초과되었다. 이로 인해, 구멍 확장성이 열화되었다.

강 E-2는, 제2 온도 영역에서의 유지 종료 온도로부터 300℃까지의 평균 냉각 속도가 38℃/초로 느리며, 제2상 조직에 ?칭하지 않고, 마르텐사이트를 얻을 수 없기 때문에 피로 특성이 열화되었다.

강 E-3은, 권취 온도가 311℃로 높고, 제2상 조직에 마르텐사이트가 얻어지지 않는다. 이 때문에 강도가 뒤떨어지고, 또한 피로 특성과 형상 동결성이 열화되었다.

강 G-2는, 마무리 압연 후 냉각 개시로부터 제2 온도 영역에서의 냉각 개시까지의 평균 냉각 속도가 169℃/초로 크고, 강판에 부분적인 과냉각을 초래한다. 이 때문에, 원하는 조직이 얻어지지 않고, 구멍 확장성이 열화되었다.

또한, 강 A-2, H-1, I-1에서 나타내는 바와 같이, 용융 아연 도금 처리, 또는 용융 아연 도금 처리 및 합금화 열처리를 행했다고 해도, 본 발명의 재질을 확보할 수 있다.

한편, 강판 성분이 본 발명의 범위를 만족시키지 않는 강 a 내지 f는, 강판 표면에 Si 스케일을 갖지 않고, 또한 590MPa이상의 인장 최대 강도와, 80％ 이상의 항복비, 24％ 이상의 신율, 80％ 이상의 구멍 확장성, 또한 0.45 이상의 피로 한도비를 구비하는 고강도 열연 강판을 제조할 수 없다.

강 g는 C(탄소)를 본 발명의 범위보다 적게 한 시료이지만, 표 3에 나타낸 바와 같이 마르텐사이트를 확보할 수 없고, 강 h는 Mn을 본 발명의 범위보다 많게 한 시료이지만, 표 3에 나타낸 바와 같이 마르텐사이트 분율이 과잉이 되었다. 강k는 본 발명의 범위보다 Cr을 많게 한 시료이지만, 표 3에 나타낸 바와 같이 마르텐사이트 분율이 과잉이 되었다. 강 l은 본 발명의 범위보다 Al의 양이 적으며, 표 3에 나타낸 바와 같이 페라이트가 부족하고, 강 m은 본 발명의 범위보다 Al의 양이 많기 때문에, 표 3에 나타낸 바와 같이 구멍 확장성이 열화되었다.

<산업상 이용가능성>

본 발명에 따르면, 표면에 Si 스케일 모양을 갖지 않고, 즉 표면 성상이 우수하면서, 내피로특성, 형상 동결성, 구멍 확장성이 우수한 열연 강판을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 열연 강판을 사용하면, 프레스 성형시 등의 가공이 용이해지고, 고의장성을 구비한 자동차의 언더 보디 부품 등의 제조가 가능해진다. 그 때문에, 본 발명의 열연 강판은 산업상의 공헌이 매우 현저하다.

Claims (6)

1. 질량％로,
   C: 0.02％ 내지 0.20％,
   Si: 0％ 초과 내지 0.15％,
   Mn: 0.5％ 내지 2.0％,
   P: 0％ 초과 내지 0.10％,
   S: 0％ 초과 내지 0.05％,
   Cr: 0.05％ 내지 0.5％,
   Al: 0.01％ 내지 0.5％,
   N: 0％ 초과 내지 0.01％,
   Ti: 0％ 내지 0.20％,
   Nb: 0％ 내지 0.10％,
   Cu: 0％ 내지 2.0％,
   Ni: 0％ 내지 2.0％,
   Mo: 0％ 내지 1.0％,
   V: 0％ 내지 0.3％,
   Mg: 0％ 내지 0.01％,
   Ca: 0％ 내지 0.01％,
   REM: 0％ 내지 0.1％,
   B: 0％ 내지 0.01％
   를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불순물을 포함하며, 또한 Cr과 Al의 첨가량이 하기 식(1)을 만족시키고,
   금속 조직이 체적％로 페라이트 분율 90％ 초과 98％ 이하, 마르텐사이트 분율 2％ 이상 10％ 미만, 또한 펄라이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 잔부 조직의 분율이 1％ 미만이고, 상기 페라이트의 평균 원 상당 직경이 4㎛ 이상이고 또한 최대 원 상당 직경이 30㎛ 이하, 상기 마르텐사이트의 평균 원 상당 직경이 10㎛ 이하이고 또한 최대 원 상당 직경이 20㎛ 이하인
   것을 특징으로 하는 열연 강판.
   

   

   ...식(1)
   여기서, 식(1) 중에서 [Cr]: Cr 함유량(질량％), [Al]: Al 함유량(질량％)이다.
2. 제1항에 있어서,
   질량％로,
   Ti: 0.02％ 내지 0.20％,
   Nb: 0.005％ 내지 0.10％
   중 1종 또는 2종을 함유하는
   것을 특징으로 하는 열연 강판.
3. 제1항에 있어서,
   질량％로,
   Cu: 0.01％ 내지 2.0％,
   Ni: 0.01％ 내지 2.0％,
   Mo: 0.01％ 내지 1.0％,
   V: 0.01％ 내지 0.3％
   중 1종 또는 2종 이상을 함유하는
   것을 특징으로 하는 열연 강판.
4. 제1항에 있어서,
   질량％로,
   Mg: 0.0005％ 내지 0.01％,
   Ca: 0.0005％ 내지 0.01％,
   REM: 0.0005％ 내지 0.1％
   중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는
   것을 특징으로 하는 열연 강판.
5. 제1항에 있어서,
   질량％로,
   B: 0.0002％ 내지 0.01％
   를 함유하는
   것을 특징으로 하는 열연 강판.
6. 제1항에 있어서,
   질량％로,
   Ti: 0.02％ 내지 0.20％,
   Nb: 0.005％ 내지 0.10％,
   Cu: 0.01％ 내지 2.0％,
   Ni: 0.01％ 내지 2.0％,
   Mo: 0.01％ 내지 1.0％,
   V: 0.01％ 내지 0.3％,
   Mg: 0.0005％ 내지 0.01％,
   Ca: 0.0005％ 내지 0.01％,
   REM: 0.0005％ 내지 0.1％,
   B: 0.0002％ 내지 0.01％
   중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는
   것을 특징으로 하는 열연 강판.

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