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KR20220137103A - 열연 강판 - Google Patents

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KR20220137103A
KR20220137103A KR1020227030953A KR20227030953A KR20220137103A KR 20220137103 A KR20220137103 A KR 20220137103A KR 1020227030953 A KR1020227030953 A KR 1020227030953A KR 20227030953 A KR20227030953 A KR 20227030953A KR 20220137103 A KR20220137103 A KR 20220137103A
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KR
South Korea
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less
hot
steel sheet
retained austenite
rolled steel
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KR1020227030953A
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무츠미 사카키바라
히로시 슈토
히로시 다네이
다카아키 츠츠미
쇼타 이시츠카
신스케 가이
아키후미 사카키바라
Original Assignee
닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

이 열연 강판은, 소정의 화학 조성을 갖고, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수%가, 상기 베이나이트의 전체 결정립 중 80% 이상이고, 상기 잔류 오스테나이트 중의 C 농도가 0.80질량% 이상이고, 상기 잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경이 0.70㎛ 이하이고, 비커스 경도의 표준 편차가 25HV0.01 이하이다.

Description

열연 강판
본 발명은 열연 강판에 관한 것이다.
본원은 2020년 3월 11일에, 일본에 출원된 일본특허출원 2020-041811호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
지구 환경 보호의 관점에서, 자동차의 연비 향상을 목적으로 하여, 자동차 차체의 경량화가 진행되고 있다. 자동차 차체를 보다 경량화하기 위해서는, 자동차 차체에 적용되는 강판의 강도를 높일 필요가 있다. 그러나, 일반적으로, 강판을 고강도화하면, 성형성, 특히 드로잉 성형이나 스트레치 성형에 중요한 균일 신율(연성)이 저하된다.
균일 신율을 향상시키는 방법으로서, 강판의 금속 조직에 잔류 오스테나이트를 함유시키는 방법이 있다. 그러나, 강판의 금속 조직에 잔류 오스테나이트를 함유시키면, 국부 변형능이 저하된다. 굽힘 성형, 구멍 확장 가공 및 버링 가공을 행할 때에는, 국부 변형능 중에서도 특히, 우수한 국부 연성이 요구된다.
특허문헌 1에는, 국부 변형능이 우수하고, 성형성의 방위 의존성이 적은 연성이 우수한 열연 강판 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 본 발명자들은, 특허문헌 1에 기재된 열연 강판은 페라이트양이 많기 때문에, 연성이 우수하지만, 국부 연성이 불충분해지는 경우가 있는 것을 지견했다.
일본특허공개 2012-172203호 공보
본 발명은, 우수한 강도, 연성 및 국부 연성을 갖는 열연 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 보다 바람직하게는, 본 발명은 상기 여러 특성을 갖는 데다가 또한, 우수한 국부 굽힘성을 갖는 열연 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상술한 과제를 감안하여, 열연 강판의 화학 조성 및 금속 조직과 기계 특성의 관계에 대해서 예의 연구를 거듭한 결과, 이하의 지견 (a) 내지 (d)를 얻고, 본 발명을 완성했다.
(a) 우수한 강도를 얻기 위해서는, 금속 조직 중에 원하는 양의 템퍼링 마르텐사이트 및 베이나이트를 포함시키는 것이 필요하다.
(b) 우수한 연성을 얻기 위해서는, 금속 조직 중에 원하는 양의 잔류 오스테나이트를 포함시키는 것이 필요하다. 그러나, 잔류 오스테나이트를 포함시키면, 열연 강판의 국부 연성이 저하되어버린다.
(c) 잔류 오스테나이트를 포함시킨 상태에서 우수한 국부 연성을 얻기 위해서는, 잔류 오스테나이트 중의 C 농도, 잔류 오스테나이트의 평균 입경, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수%, 그리고 비커스 경도의 표준 편차를 원하는 범위로 제어하는 것이 필요하다.
(d) 우수한 국부 굽힘성을 얻기 위해서는, 열연 강판의 표면 최대 높이 거칠기 Rz를 제어하는 것이 필요하다.
상기 지견에 기초해서 이루어진 본 발명의 요지는 이하와 같다.
(1) 본 발명의 일 형태에 따른 열연 강판은, 화학 조성이, 질량%로,
C: 0.100 내지 0.350%,
Si: 1.00 내지 3.00%,
Mn: 1.00 내지 4.00%,
sol.Al: 0.001 내지 2.000%,
P: 0.100% 이하,
S: 0.0300% 이하,
N: 0.1000% 이하,
O: 0.0100% 이하,
Ti: 0 내지 0.300%,
Nb: 0 내지 0.100%,
V: 0 내지 0.500%,
Cu: 0 내지 2.00%,
Cr: 0 내지 2.00%,
Mo: 0 내지 1.00%,
Ni: 0 내지 2.00%,
B: 0 내지 0.0100%,
Ca: 0 내지 0.0200%,
Mg: 0 내지 0.0200%,
REM: 0 내지 0.1000%,
Bi: 0 내지 0.020%,
Zr, Co, Zn 및 W 중 1종 또는 2종 이상: 합계로 0 내지 1.00%, 그리고 Sn: 0 내지 0.050%를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물을 포함하고,
금속 조직이, 면적%로,
베이나이트: 40 내지 92%,
템퍼링 마르텐사이트: 5 내지 40%,
잔류 오스테나이트: 3 내지 20%,
페라이트: 5% 이하,
프레시 마르텐사이트: 5% 이하, 및
펄라이트: 5% 이하를 포함하고,
상기 템퍼링 마르텐사이트 및 상기 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 상기 베이나이트의 결정립의 개수%가, 상기 베이나이트의 전체 결정립 중 80% 이상이고,
상기 잔류 오스테나이트 중의 C 농도가 0.80질량% 이상이고,
상기 잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경이 0.70㎛ 이하이고,
비커스 경도의 표준 편차가 25HV0.01 이하이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 열연 강판은, 표면의 최대 높이 거칠기 Rz가 15.0㎛ 이하여도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 열연 강판은, 상기 화학 조성이, 질량%로,
Ti: 0.005 내지 0.300%,
Nb: 0.005 내지 0.100%,
V: 0.005 내지 0.500%,
Cu: 0.01 내지 2.00%,
Cr: 0.01 내지 2.00%,
Mo: 0.01 내지 1.00%,
Ni: 0.02 내지 2.00%,
B: 0.0001 내지 0.0100%,
Ca: 0.0005 내지 0.0200%,
Mg: 0.0005 내지 0.0200%,
REM: 0.0005 내지 0.1000%, 및
Bi: 0.0005 내지 0.020%
로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.
본 발명에 관한 상기 양태에 의하면, 우수한 강도, 연성 및 국부 연성을 갖는 열연 강판을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 상기의 바람직한 형태에 따르면, 상기 여러 특성을 갖는 데다가 또한, 우수한 국부 굽힘성을 갖는 열연 강판을 제공할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 열연 강판(이하, 단순히 강판이라 기재하는 경우가 있다)의 화학 조성 및 금속 조직에 대해서, 이하에 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시의 구성에만 제한되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
이하에 「내지」를 사이에 두고 기재하는 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다. 「미만」 또는 「초과」로 나타내는 수치에는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다. 이하의 설명에 있어서, 강판의 화학 조성에 관한 %는 특별히 지정하지 않는 한 질량%이다.
화학 조성
본 실시 형태에 따른 열연 강판은, 질량%로, C: 0.100 내지 0.350%, Si: 1.00 내지 3.00%, Mn: 1.00 내지 4.00%, sol.Al: 0.001 내지 2.000%, P: 0.100% 이하, S: 0.0300% 이하, N: 0.1000% 이하, O: 0.0100% 이하, 그리고 잔부: Fe 및 불순물을 포함한다. 이하에 각 원소에 대해서 상세하게 설명한다.
C: 0.100 내지 0.350%
C는, 원하는 강도를 얻기 위해서 필요한 원소이다. C 함유량이 0.100% 미만이면, 원하는 강도를 얻는 것이 곤란해진다. 따라서, C 함유량은 0.100% 이상으로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.120% 이상, 0.150% 이상이다.
한편, C 함유량이 0.350% 초과이면, 변태 속도가 느려짐으로써 MA(마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 혼합상)가 생성되기 쉬워진다. 그 결과, 강도가 균일한 조직을 얻을 수 없고, 우수한 국부 연성을 얻는 것이 곤란해진다. 따라서, C 함유량은 0.350% 이하로 한다. C 함유량은 바람직하게는 0.330% 이하, 0.310% 이하이다.
Si: 1.00 내지 3.00%
Si는, 시멘타이트의 석출을 지연시키는 작용을 갖는다. 이 작용에 의해, 오스테나이트가 미변태로 잔류하는 양, 즉 잔류 오스테나이트의 면적 분율을 높일 수 있다. 또한, 상기 작용에 의해, 경질상 중의 고용 C양을 많이 유지하는 것, 및 시멘타이트의 조대화를 방지할 수 있고, 이들의 결과, 강판의 강도를 높일 수 있다. 또한 Si 자체도 고용 강화에 의해 열연 강판의 강도를 높이는 효과가 있다. 또한, Si는 탈산에 의해 강을 건전화하는(강에 블로우홀 등의 결함이 발생하는 것을 억제하는) 작용을 갖는다. Si 함유량이 1.00% 미만이면, 상기 작용에 의한 효과를 얻을 수 없다. 따라서, Si 함유량은 1.00% 이상으로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 1.20% 이상, 1.50% 이상이다. 한편, Si 함유량이 3.00% 초과이면, 시멘타이트의 석출을 현저하게 지연시켜서, 잔류 오스테나이트의 면적률이 과잉으로 높아지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, Si 함유량이 3.00% 초과이면, 열연 강판의 표면 성상 및 화성 처리성, 나아가 연성 및 용접성이 현저하게 열화됨과 함께, A3 변태점이 현저하게 상승한다. 이에 의해, 안정적으로 열간 압연을 행하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 따라서, Si 함유량은 3.00% 이하로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 2.70% 이하, 2.50% 이하이다.
Mn: 1.00 내지 4.00%
Mn은, 페라이트 변태를 억제해서 열연 강판을 고강도화하는 작용을 갖는다. Mn 함유량이 1.00% 미만이면, 원하는 인장 강도를 얻을 수 없다. 따라서,　Mn 함유량은 1.00% 이상으로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 1.50% 이상, 1.80% 이상이다. 한편, Mn 함유량이 4.00% 초과이면, 열연 강판의 국부 연성이 열화된다. 따라서,　Mn 함유량은 4.00% 이하로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 3.70% 이하, 3.50% 이하이다.
sol.Al: 0.001 내지 2.000%
sol.Al은, Si와 마찬가지로, 강을 탈산해서 강판을 건전화함과 함께, 오스테나이트로부터의 시멘타이트의 석출을 억제함으로써, 잔류 오스테나이트의 생성을 촉진하는 작용을 갖는다. sol.Al 함유량이 0.001% 미만이면 상기 작용에 의한 효과를 얻을 수 없다. 따라서, sol.Al 함유량은, 0.001% 이상으로 한다. sol.Al 함유량은, 바람직하게는 0.010% 이상이다. 한편, sol.Al 함유량이 2.000% 초과이면, 상기 효과가 포화함과 함께 경제적으로 바람직하지 않다. 또한, sol.Al 함유량이 2.000% 초과이면, A3 변태점이 현저하게 상승하고, 안정적으로 열간 압연을 행하는 것이 곤란해진다. 그 때문에, sol.Al 함유량은 2.000% 이하로 한다. sol.Al 함유량은, 바람직하게는 1.500% 이하, 1.300% 이하이다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 sol.Al이란, 산 가용성 Al을 의미하고, 고용 상태에서 강 중에 존재하는 고용 Al을 나타낸다.
P: 0.100% 이하
P는, 일반적으로 불순물로서 함유되는 원소이지만, 고용 강화에 의해 열연 강판의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 따라서, P를 적극적으로 함유시켜도 된다. 그러나, P는 편석하기 쉬운 원소이기도 한다. P 함유량이 0.100%를 초과하면, 입계 편석에 기인하는 연성의 저하가 현저해진다. 따라서, P 함유량은, 0.100% 이하로 한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.030% 이하이다. P 함유량의 하한은 특별히 규정할 필요는 없지만, 정련 비용의 관점에서, 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
S: 0.0300% 이하
S는, 불순물로서 함유되는 원소이며, 강 중에 황화물계 개재물을 형성해서 열연 강판의 연성을 저하시킨다. S 함유량이 0.0300%를 초과하면, 열연 강판의 연성이 현저하게 저하된다. 따라서, S 함유량은 0.0300% 이하로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.0050% 이하이다. S 함유량의 하한은 특별히 규정할 필요는 없지만, 정련 비용의 관점에서, 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
N: 0.1000% 이하
N은, 불순물로서 강 중에 함유되는 원소이며, 열연 강판의 연성을 저하시키는 작용을 갖는다. N 함유량이 0.1000% 초과이면, 열연 강판의 연성이 현저하게 저하된다. 따라서, N 함유량은 0.1000% 이하로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.0800% 이하, 0.0700% 이하이다. N 함유량의 하한은 특별히 규정할 필요는 없지만, 후술하는 바와 같이 Ti, Nb 및 V의 1종 또는 2종 이상을 함유시켜서 금속 조직의 미세화를 도모하는 경우에는, 탄질화물의 석출을 촉진시키기 위해서 N 함유량은 0.0010% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0020% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
O: 0.0100% 이하
O는, 강 중에 많이 포함되면 파괴의 기점이 되는 조대한 산화물을 형성하고, 취성 파괴나 수소 유기 균열을 야기한다. 그 때문에, O 함유량은 0.0100% 이하로 한다. O 함유량은, 0.0080% 이하, 0.0050% 이하로 하는 것이 바람직하다. 용강의 탈산 시에 미세한 산화물을 다수 분산시키기 위해서, O 함유량은 0.0005% 이상, 0.0010% 이상으로 해도 된다.
본 실시 형태에 따른 열연 강판의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 불순물이란, 원료로서의 광석, 스크랩 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 원소나 의도적으로 미량 첨가되는 원소이며, 본 실시 형태에 따른 열연 강판에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.
본 실시 형태에 따른 열연 강판은, 상기 원소에 더하여, 이하의 원소를 임의 원소로서 함유해도 된다. 상기 임의 원소를 함유하지 않는 경우의 함유량의 하한은 0%이다. 이하, 각 임의 원소에 대해서 상세하게 설명한다.
Ti: 0.005 내지 0.300%, Nb: 0.005 내지 0.100%, 및 V: 0.005 내지 0.500%
Ti, Nb 및 V는, 모두, 강 중에 탄화물 또는 질화물로서 석출하고, 피닝 효과에 의해 금속 조직을 미세화하는 작용을 갖기 때문에, 이들 원소의 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다. 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는, Ti 함유량을 0.005% 이상으로 하거나, Nb 함유량을 0.005% 이상으로 하거나, 혹은 V 함유량을 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 이들 원소를 과잉으로 함유시켜도, 상기 작용에 의한 효과가 포화해서 경제적으로 바람직하지 않다. 따라서, Ti 함유량은 0.300% 이하로 하고, Nb 함유량은 0.100% 이하로 하고, V 함유량은 0.500% 이하로 한다.
Cu: 0.01 내지 2.00%, Cr: 0.01 내지 2.00%, Mo: 0.01 내지 1.00%, Ni: 0.02 내지 2.00%, 및 B: 0.0001 내지 0.0100%
Cu, Cr, Mo, Ni 및 B는, 모두 강판의 ??칭성을 높이는 작용을 갖는다. 또한, Cr 및 Ni는 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 작용을 갖고, Cu 및 Mo는 강 중에 탄화물을 석출시켜 열연 강판의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 또한, Ni는, Cu를 함유시키는 경우에 있어서는, Cu에 기인하는 슬래브의 입계 균열을 효과적으로 억제하는 작용을 갖는다. 따라서, 이들 원소의 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다.
Cu는, 강판의 ??칭성을 높이는 작용 및 저온에서 강 중에 탄화물로서 석출해서 열연 강판의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는, Cu 함유량은 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.05% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 그러나, Cu 함유량이 2.00% 초과이면, 슬래브의 입계 균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서, Cu 함유량은 2.00% 이하로 한다. Cu 함유량은, 바람직하게는 1.50% 이하, 1.00% 이하이다.
상술한 바와 같이 Cr은, 강판의 ??칭성을 높이는 작용 및 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 작용을 갖는다. 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는, Cr 함유량을 0.01% 이상, 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, Cr 함유량이 2.00% 초과이면, 열연 강판의 화성 처리성이 현저하게 저하된다. 따라서, Cr 함유량은 2.00% 이하로 한다.
상술한 바와 같이 Mo는, 강판의 ??칭성을 높이는 작용 및 강 중에 탄화물을 석출시켜 강도를 높이는 작용을 갖는다. 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는, Mo 함유량을 0.01% 이상, 0.02% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나,　Mo 함유량을 1.00% 초과로 해도 상기 작용에 의한 효과는 포화해서 경제적으로 바람직하지 않다. 따라서,　Mo 함유량은 1.00% 이하로 한다. Mo 함유량은, 바람직하게는 0.50% 이하, 0.20% 이하이다.
상술한 바와 같이 Ni는, 강판의 ??칭성을 높이는 작용을 갖는다. 또한 Ni는, Cu를 함유시키는 경우에 있어서는, Cu에 기인하는 슬래브의 입계 균열을 효과적으로 억제하는 작용을 갖는다. 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는, Ni 함유량을 0.02% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ni는, 고가의 원소이기 때문에, 다량으로 함유시키는 것은 경제적으로 바람직하지 않다. 따라서, Ni 함유량은 2.00% 이하로 한다.
상술한 바와 같이 B는, 강판의 ??칭성을 높이는 작용을 갖는다. 이 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는, B 함유량을 0.0001% 이상, 0.0002% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, B 함유량이 0.0100% 초과이면, 열연 강판의 연성이 현저하게 저하하기 때문에, B 함유량은 0.0100% 이하로 한다. B 함유량은, 0.0050% 이하로 하는 것이 바람직하다.
Ca: 0.0005 내지 0.0200%, Mg: 0.0005 내지 0.0200%, REM: 0.0005 내지 0.1000%, 및 Bi: 0.0005 내지 0.020%
Ca, Mg 및 REM은, 모두, 개재물의 형상을 바람직한 형상으로 조정함으로써, 열연 강판의 성형성을 높이는 작용을 갖는다. 또한, Bi는, 응고 조직을 미세화함으로써, 열연 강판의 성형성을 높이는 작용을 갖는다. 따라서, 이들 원소의 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다. 상기 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는, Ca, Mg, REM 및 Bi의 어느 1종 이상을 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, Ca 함유량 또는 Mg 함유량이 0.0200%를 초과하면, 혹은 REM 함유량이 0.1000%를 초과하면, 강 중에 개재물이 과잉으로 생성되어, 도리어 열연 강판의 연성을 저하시키는 경우가 있다. 또한, Bi 함유량을 0.020% 초과로 해도, 상기 작용에 의한 효과는 포화해버려, 경제적으로 바람직하지 않다. 따라서, Ca 함유량, Mg 함유량을 0.0200% 이하, REM 함유량을 0.1000% 이하, 그리고 Bi 함유량을 0.020% 이하로 한다. Bi 함유량은, 바람직하게는 0.010% 이하이다.
여기서, REM은 Sc, Y 및 란타노이드를 포함하는 합계 17 원소를 가리키고, 상기 REM의 함유량은, 이들 원소의 합계 함유량을 가리킨다. 란타노이드의 경우, 공업적으로는 미슈 메탈의 형으로 첨가된다.
Zr, Co, Zn 및 W 중 1종 또는 2종 이상: 합계로 0 내지 1.00%, 및 Sn: 0 내지 0.050%
Zr, Co, Zn 및 W에 대해서, 본 발명자들은, 이들 원소를 합계 1.00% 이하 함유시켜도, 본 실시 형태에 따른 열연 강판의 효과는 손상되지 않는 것을 확인하였다. 그 때문에, Zr, Co, Zn 및 W 중 1종 또는 2종 이상을 합계 1.00% 이하 함유시켜도 된다.
또한, 본 발명자들은, Sn을 소량 함유시켜도 본 실시 형태에 따른 열연 강판의 효과는 손상되지 않는 것을 확인하였지만, 열간 압연 시에 흠집이 발생하는 경우가 있기 때문에, Sn 함유량은 0.050% 이하로 한다.
상술한 열연 강판의 화학 조성은, 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용해서 측정하면 된다. 또한, sol.Al은, 시료를 산으로 가열 분해한 후의 여액을 사용해서 ICP-AES에 의해 측정하면 된다. C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하고, O는 불활성 가스 융해-비분산형 적외선 흡수법을 사용해서 측정하면 된다.
열연 강판의 금속 조직
이어서, 본 실시 형태에 따른 열연 강판의 금속 조직에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 따른 열연 강판에서는, 금속 조직이, 면적%로, 베이나이트: 40 내지 92%, 템퍼링 마르텐사이트: 5 내지 40%, 잔류 오스테나이트: 3 내지 20%, 페라이트: 5% 이하, 프레시 마르텐사이트: 5% 이하 및 펄라이트: 5% 이하를 포함하고, 상기 템퍼링 마르텐사이트 및 상기 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 상기 베이나이트의 결정립의 개수%가, 상기 베이나이트의 전체 결정립 중 80% 이상이고, 상기 잔류 오스테나이트 중의 C 농도가 0.80질량% 이상이고, 상기 잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경이 0.70㎛ 이하이고, 비커스 경도의 표준 편차가 25HV0.01 이하이다.
또한, 본 실시 형태에서는, 압연 방향으로 평행한 판 두께 단면의, 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치, 또한 판 폭 방향 중앙 위치에 있어서의 금속 조직을 규정한다. 그 이유는, 이 위치에 있어서의 금속 조직이, 열연 강판의 대표적인 금속 조직을 나타내기 때문이다. 또한, 판 두께의 「1/4 위치」란, 금속 조직을 특정하기 위한 관찰 위치이며, 엄밀하게 1/4 깊이로 한정되지 않는다. 판 두께의 1/8 내지 3/8 깊이의 범위의 어딘가를 관찰해서 얻어지는 금속 조직을, 1/4 위치의 금속 조직으로 간주할 수 있다.
베이나이트: 40 내지 92%
베이나이트는, 열연 강판의 강도 및 연성을 향상시키는 조직이다. 베이나이트의 면적률이 40% 미만이면, 원하는 강도 및 연성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 베이나이트의 면적률은 40% 이상으로 한다. 바람직하게는, 50% 이상, 55% 이상, 65% 이상, 70% 이상이다.
한편, 베이나이트의 면적률이 92% 초과이면, 원하는 연성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 베이나이트의 면적률은 92% 이하로 한다. 바람직하게는, 90% 이하, 85% 이하이다.
템퍼링 마르텐사이트: 5 내지 40%
템퍼링 마르텐사이트는, 열연 강판의 강도를 향상시키는 조직이다. 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 5% 미만이면, 원하는 강도를 얻을 수 없다. 그 때문에, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률은 5% 이상으로 한다. 바람직하게는, 10% 이상, 15% 이상이다.
한편, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 40%를 초과하면, 원하는 연성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률은 40% 이하로 한다. 바람직하게는, 35% 이하, 30% 이하이다.
잔류 오스테나이트: 3 내지 20%
잔류 오스테나이트는, 열연 강판의 연성을 향상시키는 조직이다. 잔류 오스테나이트의 면적률이 3% 미만이면, 원하는 연성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 잔류 오스테나이트의 면적률은 3% 이상으로 한다. 바람직하게는, 5% 이상, 7% 이상, 10% 이상이다.
한편, 잔류 오스테나이트의 면적률이 20%를 초과하면, 원하는 강도를 얻을 수 없다. 그 때문에, 잔류 오스테나이트의 면적률은 20% 이하로 한다. 바람직하게는, 18% 이하, 15% 이하이다.
페라이트: 5% 이하
페라이트는 연질의 조직이기 때문에, 페라이트의 면적률이 너무 많으면, 원하는 강도를 얻을 수 없다. 그 때문에, 페라이트의 면적률은 5% 이하로 한다. 바람직하게는, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하이다. 페라이트의 면적률은 적을수록 바람직하기 때문에, 페라이트의 면적률은 0%여도 된다.
프레시 마르텐사이트: 5% 이하
프레시 마르텐사이트는 경질의 조직이기 때문에, 열연 강판의 강도의 향상에 기여한다. 그러나, 프레시 마르텐사이트는 연성이 부족하고, 또한 국부 연성을 저하시키는 조직이기도 한다. 프레시 마르텐사이트의 면적률이 너무 많으면, 원하는 연성 및 국부 연성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 프레시 마르텐사이트의 면적률은 5% 이하로 한다. 바람직하게는, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하이다. 프레시 마르텐사이트의 면적률은 적을수록 바람직하기 때문에, 프레시 마르텐사이트의 면적률은 0%여도 된다.
펄라이트: 5% 이하
펄라이트의 면적률이 너무 많으면, 잔류 오스테나이트량이 감소하고, 충분한 양의, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립을 확보할 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 펄라이트의 면적률은 5% 이하로 한다. 바람직하게는, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하이다. 펄라이트의 면적률은 적을수록 바람직하기 때문에, 펄라이트의 면적률은 0%여도 된다.
템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수%가, 베이나이트의 전체 결정립 중 80% 이상
본 발명자들은, 베이나이트의 전체 결정립 중, 개수%로 80% 이상의 베이나이트의 결정립이, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접함으로써, 열연 강판의 국부 연성이 향상되는 것을 지견했다. 이 메커니즘은 이하와 같다고 본 발명자들은 추측한다.
잔류 오스테나이트와 템퍼링 마르텐사이트가 접하고 있는 경우, 잔류 오스테나이트와 템퍼링 마르텐사이트의 계면에서는, 연질의 잔류 오스테나이트와 경질의 템퍼링 마르텐사이트의 경도차에 의해, 변형 시에, 템퍼링 마르텐사이트에 응력 집중이 발생한다. 그 결과, 템퍼링 마르텐사이트와 잔류 오스테나이트의 계면에 보이드가 생성하기 쉬워진다. 템퍼링 마르텐사이트와 잔류 오스테나이트의 계면에 생성된 보이드는, 열연 강판의 국부 연성을 열화시키는 원인이 된다. 그래서, 베이나이트의 전체 결정립 중, 개수%로 80% 이상의 베이나이트의 결정립이, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하도록 함으로써, 변형 시에, 템퍼링 마르텐사이트에 응력 집중이 발생하기 어려워진다. 그 결과, 열연 강판의 국부 연성을 향상시킬 수 있다.
템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수%가, 베이나이트의 전체 결정립 중, 80% 미만이면, 열연 강판의 국부 연성을 향상시킬 수 없다. 그 때문에, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수%는, 베이나이트의 전체 결정립 중, 80% 이상으로 한다. 바람직하게는, 83% 이상, 85% 이상, 87% 이상이다. 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수%의 상한은 특별히 규정할 필요는 없지만, 100%, 99%, 98%로 해도 된다.
또한, 베이나이트의 결정립 중, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립 이외의 결정립으로서는, 템퍼링 마르텐사이트와 접하지 않고, 잔류 오스테나이트와만 접하는 베이나이트의 결정립 그리고 템퍼링 마르텐사이트 및 펄라이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립 등을 들 수 있다.
상술한 각 조직 중, 잔류 오스테나이트 이외의 조직의 면적률은, 이하의 방법에 의해 측정한다.
먼저, 열연 강판으로부터, 압연 방향으로 평행한 판 두께 단면의, 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치 또한 판 폭 방향 중앙 위치에 있어서의 금속 조직이 관찰되도록 시험편을 채취한다. 이어서, 판 두께 단면을 연마한 후, 연마면을 나이탈 부식하고, 광학 현미경 및 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여, 30㎛×30㎛의 영역을 적어도 3영역 조직 관찰한다. 이 조직 관찰에 의해 얻어진 조직 사진에 대하여 화상 해석을 행함으로써, 페라이트, 펄라이트, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 각각의 면적률을 얻는다. 그 후, 마찬가지 관찰 위치에 대하여, 레페라 부식을 한 후, 광학 현미경 및 주사형 전자 현미경을 사용해서 조직 관찰을 행하고, 얻어진 조직 사진에 대하여 화상 해석을 행함으로써, 프레시 마르텐사이트의 면적률을 산출한다.
상술한 조직 관찰에 있어서, 각 조직은, 이하의 방법에 의해 동정한다.
라스상의 결정립의 집합이며, 조직의 내부에 긴 직경이 20㎚ 이상 또한 다른 방향으로 신장한 Fe계 탄화물을 포함하는 조직을 템퍼링 마르텐사이트로 간주한다. 열처리 조건에 따라서는, 템퍼링 마르텐사이트의 내부에 복수종의 Fe계 탄화물이 존재하는 경우가 있다.
프레시 마르텐사이트는 전위 밀도가 높고, 또한 입자 내에 블록이나 패킷과 같은 하부 조직을 갖는 조직이므로, 주사형 전자 현미경을 사용한 전자 채널링 콘트라스트상에 의하면, 다른 금속 조직과 구별하는 것이 가능하다.
라스상의 결정립 집합이며, 조직의 내부에 긴 직경 20㎚ 이상의 Fe계 탄화물을 포함하지 않는 조직 중 프레시 마르텐사이트가 아닌 조직, 또는 조직의 내부에 긴 직경 20㎚ 이상의 Fe계 탄화물을 포함하고, 그 Fe계 탄화물이 단일의 베어리언트를 갖는 즉 동일한 방향으로 신장한 Fe계 탄화물인 조직을 베이나이트로 간주한다. 여기서, 동일 방향으로 신장한 Fe계 탄화물이란, Fe계 탄화물의 신장 방향의 차이가 5° 이내인 것을 말한다.
괴상의 결정립이며, 조직의 내부에 라스 등의 하부 조직을 포함하지 않는 조직을 페라이트로 간주한다.
판상의 페라이트와 Fe계 탄화물이 층상으로 겹쳐 있는 조직을 펄라이트로 간주한다.
템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수%는, 상술한 광학 현미경 및 주사형 전자 현미경으로 관찰한 영역과 동일한 영역에 대해서 이하의 측정을 행함으로써 얻는다.
판 두께 단면을 #600 내지 #1500의 탄화 규소 페이퍼를 사용해서 연마한 후, 입도 1 내지 6㎛의 다이아몬드 파우더를, 알코올 등의 희석액이나 순수에 분산시킨 액체를 사용해서 경면에 마무리한다. 이어서, 전해 연마에 의해 샘플의 표층에 도입된 변형을 제거한다. 샘플 단면의 길이 방향의 임의의 위치에 있어서, 길이 50㎛, 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역을, 0.1㎛의 측정 간격으로 전자 후방 산란 회절법에 의해 측정해서 결정 방위 정보를 얻는다. 측정에는, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-7001F)과 EBSD 검출기(TSL제 DVC5형 검출기)로 구성된 EBSD 해석 장치를 사용한다. 이때, EBSD 해석 장치 내의 진공도는 9.6×10-5㎩ 이하, 가속 전압은 15㎸, 조사 전류 레벨은 13, 전자선의 조사 레벨은 62로 한다.
얻어진 결정 방위 정보와, EBSD 해석 장치에 부속의 소프트웨어 「OIM Analysis(등록상표)」에 탑재된 「Phase Map」 기능을 사용하여, 잔류 오스테나이트의 존재 위치를 확인한다. 결정 구조가 fcc인 것을 잔류 오스테나이트라고 판단한다.
관찰 영역에 있어서의 베이나이트의 결정립의 개수, 그리고 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수를 센다. 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수를, 베이나이트의 전체 결정립의 개수로 제산하는 것으로, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수%를 얻는다.
또한, 템퍼링 마르텐사이트 및 베이나이트의 존재 위치는 상술한 광학 현미경 및 주사형 전자 현미경에 의한 조직 관찰로 확인하고, 잔류 오스테나이트의 존재 위치는 상술한 EBSD 해석에 의한 관찰에 의해 확인한다. 또한, 평균 결정 방위차가 15° 이상인 입계에 의해 둘러싸인 베이나이트를, 1개의 베이나이트의 결정립이라 간주한다. 평균 결정 방위차가 15° 이상인 입계는, EBSD 해석에 의해 얻어진 결정 방위 정보를 EBSD 해석 장치에 부속의 소프트웨어 「OIM Analysis(등록상표)」에 탑재된 「Image Quality」 기능을 사용해서 특정할 수 있다.
잔류 오스테나이트의 면적률은 이하의 방법에 의해 측정한다.
본 실시 형태에서는, 잔류 오스테나이트의 면적률은 X선 회절에 의해 측정한다. 먼저, 열연 강판의 압연 방향으로 평행한 판 두께 단면의, 판 두께의 1/4 위치 또한 판 폭 방향 중앙 위치에 있어서, Co-Kα선을 사용하여, α(110), α(200), α(211), γ(111), γ(200), γ(220)의 계 6 피크의 적분 강도를 구하고, 강도 평균법을 사용해서 산출한다. 이에 의해, 잔류 오스테나이트의 면적률을 얻는다.
잔류 오스테나이트 중의 C 농도: 0.80질량% 이상
잔류 오스테나이트 중의 C 농도(탄소 농도)이 0.80질량% 미만인 경우, 잔류 오스테나이트는, 변형의 조기에 있어서 다량으로 마르텐사이트 변태하고, 그리고 그 후의 변형으로 경질의 마르텐사이트로서 작용하기 위해서, 국부 연성을 저하시킨다. 잔류 오스테나이트 중의 C 농도를 0.80질량% 이상으로 함으로써, 잔류 오스테나이트가 적절하게 안정화하고, 변형 후기의 고변형 영역까지 잔류 오스테나이트를 남길 수 있고, 그 결과, 열연 강판의 국부 연성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 잔류 오스테나이트 중의 C 농도는 0.80질량% 이상으로 한다. 잔류 오스테나이트 중의 C 농도는, 보다 바람직하게는 0.90질량% 이상, 1.00질량% 이상, 1.20질량% 이상이다.
또한, 잔류 오스테나이트 중의 C 농도를 2.00질량% 이하로 함으로써, 잔류 오스테나이트의 과도한 안정화를 억제하고, 변태 유기 소성(TRIP)을 보다 확실하게 발현시킬 수 있다. 따라서, 잔류 오스테나이트 중의 C 농도는 2.00질량% 이하로 해도 된다.
잔류 오스테나이트 중의 C 농도는, X선 회절에 의해 구한다. 구체적으로는, 압연 방향으로 평행한 판 두께 단면에 있어서의, 강판 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치 또한 판 폭 방향 중앙 위치에 있어서의 금속 조직에 있어서, Cu-Kα선에 의한 X선 회절을 행하여, 잔류 오스테나이트의 (200)면, (220)면 및 (311)면의 반사각으로부터 격자 상수 a(단위는 옹스트롬)를 구하고, 하기 식 (A)에 따라서 잔류 오스테나이트 중의 C 농도(Cγ)를 산출한다. 이에 의해, 잔류 오스테나이트 중의 C 농도(질량%)를 얻는다.
Cγ=(a-3.572)/0.033 … (A)
잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경: 0.70㎛ 이하
잔류 오스테나이트의 크기는, 잔류 오스테나이트의 안정성에 큰 영향을 미친다. 잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경이 0.70㎛ 초과이면, 잔류 오스테나이트가 강 중에 균일하게 분산하지 않아, 잔류 오스테나이트의 TRIP 효과를 효과적으로 발휘시킬 수 없다. 그 결과, 열연 강판의 국부 연성을 향상시킬 수 없다. 그 때문에, 잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경은, 0.70㎛ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.60㎛ 이하, 0.50㎛ 이하이다. 잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경은, 0.10㎛ 이상으로 해도 된다.
잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경은 이하의 방법에 의해 측정한다.
열연 강판으로부터, 압연 방향으로 평행한 판 두께 단면의, 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치 또한 판 폭 방향 중앙 위치에 있어서의 금속 조직이 관찰되도록 시험편을 채취한다.
상기 시험편의 단면을 #600 내지 #1500의 탄화 규소 페이퍼를 사용해서 연마한 후, 입도 1 내지 6㎛의 다이아몬드 파우더를, 알코올 등의 희석액이나 순수에 분산시킨 액체를 사용해서 경면에 마무리한다. 이어서, 전해 연마에 의해 샘플의 표층에 도입된 변형을 제거한다. 샘플 단면의 길이 방향의 임의의 위치에 있어서, 길이 50㎛, 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역을, 0.1㎛의 측정 간격으로 전자 후방 산란 회절법에 의해 측정해서 결정 방위 정보를 얻는다. 측정에는, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-7001F)과 EBSD 검출기(TSL제 DVC5형 검출기)으로 구성된 EBSD 해석 장치를 사용한다. 이때, EBSD 해석 장치 내의 진공도는 9.6×10-5㎩ 이하, 가속 전압은 15㎸, 조사 전류 레벨은 13, 전자선의 조사 레벨은 62로 한다.
얻어진 결정 방위 정보와 EBSD 해석 장치에 부속의 소프트웨어 「OIM Analysis(등록상표)」에 탑재된 「Phase Map」 기능을 사용하여, 잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경을 산출한다. 결정 구조가 fcc인 것을 잔류 오스테나이트라고 판단하고, 각 잔류 오스테나이트의 원 상당 직경을 산출함으로써, 각 잔류 오스테나이트의 결정 입경을 얻는다. 관찰 영역에 있어서의 잔류 오스테나이트의 결정 입경 평균값을 산출함으로써, 잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경을 얻는다.
비커스 경도의 표준 편차: 25HV0.01 이하
비커스 경도의 표준 편차가 25HV0.01 초과이면, 조직간의 경도차가 크기 때문에, 열연 강판의 국부 연성을 향상시킬 수 없다. 그 때문에, 비커스 경도의 표준 편차는 25HV0.01 이하로 한다. 바람직하게는, 23HV0.01 이하, 20HV0.01 이하, 18HV0.01 이하이다.
비커스 경도의 표준 편차는 1HV0.01 이상으로 해도 된다.
비커스 경도의 표준 편차는, 열연 강판의 국부 연성을 향상시키는 관점에서, 작은 쪽이 바람직하다. 즉, 열연 강판에 있어서 경도가 큰 템퍼링 마르텐사이트를 충분히 연화되는 것으로, 비커스 경도의 표준 편차를 낮출 수 있다.
비커스 경도의 표준 편차는, 다음 방법에 의해 얻는다.
압연 방향으로 평행한 판 두께 단면 중, 판 폭 방향 중앙 위치에 있어서의 금속 조직에 있어서, 판 두께×1㎜의 범위에서, 300점 이상의 측정점을 등간격으로, 비커스 경도를 측정한다. 측정 하중은 10gf로 한다. 측정 결과에 기초하여, 비커스 경도(HV0.01)의 표준 편차를 산출한다.
최대 높이 거칠기 Rz: 15.0㎛ 이하
열연 강판의 표면 최대 높이 거칠기 Rz는, 15.0㎛ 이하여도 된다. 표면의 최대 높이 거칠기 Rz를 15.0㎛ 이하로 함으로써, 국부 굽힘성을 향상시킬 수 있다. 표면의 최대 높이 거칠기 Rz는, 바람직하게는 14.0㎛ 이하, 13.0㎛ 이하이다. 표면의 최대 높이 거칠기 Rz의 하한은 특별히 한정하지 않지만, 1.0㎛ 이상으로 해도 된다.
최대 높이 거칠기 Rz는, JIS B 0601: 2013에 준거해서 측정을 하는 것으로 얻는다.
기계 특성
본 실시 형태에 따른 열연 강판은, 인장(최대) 강도가 1180㎫ 이상이어도 된다. 인장 강도를 1180㎫ 이상으로 함으로써 차체 경량화에 보다 기여할 수 있다. 인장 강도의 상한은 특별히 한정할 필요는 없지만, 1500㎫ 이하로 해도 된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 열연 강판은, 전체 신율을 10.0% 이상으로 해도 되고, 인장 강도 TS와 국부 신율 l-El의 곱(TS×l-El)을 8400㎫·% 이상으로 해도 된다. 전체 신율의 상한은 30.0% 이하로 해도 되고, TS×l-El의 상한은 15000㎫·% 이하로 해도 된다.
인장 강도, 전체 신율 및 국부 신율은, JIS Z 2241:2011의 5호 시험편을 사용하여, JIS Z 2241: 2011에 준거해서 측정한다. 인장 시험편의 채취 위치는, 판 폭 방향의 단부로부터 1/4 부분으로 하고, 압연 방향에 직각인 방향이 길이 방향이 되도록 인장 시험편을 채취하면 된다.
판 두께
본 실시 형태에 따른 열연 강판의 판 두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.5 내지 8.0㎜로 해도 된다. 열연 강판의 판 두께를 0.5㎜ 이상으로 함으로써, 압연 완료 온도의 확보가 용이해짐과 함께 압연 하중을 저감할 수 있기 때문에, 열간 압연을 용이하게 행할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 열연 강판의 판 두께는 0.5㎜ 이상으로 해도 된다. 바람직하게는, 판 두께는 1.2㎜ 이상, 1.4㎜ 이상이다. 또한, 판 두께를 8.0㎜ 이하로 함으로써, 금속 조직의 미세화가 용이하게 되고, 상술한 금속 조직을 용이하게 확보할 수 있다. 따라서, 판 두께는 8.0㎜ 이하로 해도 된다. 바람직하게는, 판 두께는 6.0㎜ 이하이다.
도금층
상술한 화학 조성 및 금속 조직을 갖는 본 실시 형태에 따른 열연 강판은, 내식성의 향상 등을 목적으로 하여, 표면에 도금층을 구비시켜서 표면 처리 강판으로 해도 된다. 도금층은 전기 도금층이어도 되고 용융 도금층이어도 된다. 전기 도금층으로서는, 전기 아연 도금, 전기 Zn-Ni 합금 도금 등이 예시된다. 용융 도금층으로서는, 용융 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금, 용융 알루미늄 도금, 용융 Zn-Al 합금 도금, 용융 Zn-Al-Mg 합금 도금, 용융 Zn-Al-Mg-Si 합금 도금 등이 예시된다. 도금 부착량은 특별히 제한되지 않고, 종래와 마찬가지로 해도 된다. 또한, 도금 후에 적당한 화성 처리(예를 들어, 실리케이트계의 무크롬 화성 처리액의 도포와 건조)를 실시함으로써, 내식성을 더 높이는 것도 가능하다.
제조 조건
본 실시 형태에 따른 열연 강판의 적합한 제조 방법으로는, 이하의 공정 (1) 내지 (6)을 순차 행한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 슬래브의 온도 및 강판의 온도는, 슬래브의 표면 온도 및 강판의 표면 온도를 말한다. 본 실시 형태에 있어서 열연 강판의 온도는, 판 폭 방향 최단부이면 접촉식 또는 비접촉식 온도계로 측정한다. 열연 강판의 판 폭 방향 최단부 이외이면, 열전대에 의해 측정하거나, 전열 해석에 의해 계산한다.
(1) 슬래브를 1100℃ 이상으로 가열하여 유지한 후, 열간 압연한다.
(2) 850 내지 1100℃의 온도 영역에서 열간 압연을 행한다.
(3) 850℃ 이상에서 열간 압연을 완료한다.
(4) 열간 압연 완료 후, 30℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 권취 온도까지 냉각한다.
(5) 권취 온도를 T1-100℃ 이상, T1(℃) 미만의 온도 영역으로서 권취한다. 또한, 권취 시의 권취 장력을 3.6kg/㎟ 이상으로 한다. 또한, T1(℃)는 하기 식 <1>에 의해 표현된다.
(6) 권취 온도 내지 실온의 온도 영역에 있어서의 평균 냉각 속도를 20℃/h 이하로 한다.
T1(℃)=591-474×[C]-33×[Mn]-17×[Ni]-17×[Cr]-21×[Mo] … <1>
단, 각 식 중 [원소 기호]는 각 원소의 강 중의 함유량(질량%)을 나타낸다. 당해 원소를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다.
열간 압연에 제공할 때의 슬래브 온도 및 유지 시간
열간 압연에 제공하는 슬래브는, 연속 주조에 의해 얻어진 슬래브, 주조 및 분괴에 의해 얻어진 슬래브 등을 사용할 수 있다. 필요에 따라서는, 그들 슬래브에 열간 가공 또는 냉간 가공을 첨가한 것을 사용할 수 있다.
열간 압연에 제공하는 슬래브는, 슬래브 가열 시의 오스테나이트의 결정립 사이즈를 균일하게 하기 위해서, 1100℃ 이상으로 가열하여 유지한다. 1100℃ 이상에서 유지하는 시간(유지 시간)은, 6000초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 슬래브의 가열 온도는, 1300℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 슬래브의 가열 온도를 1170℃ 이하로 함으로써, 열연 강판의 표면 최대 높이 거칠기 Rz를 저감할 수 있다. 그 결과, 열연 강판의 국부 굽힘성을 향상시킬 수 있다. 또한, 1100℃ 이상의 온도 영역에서의 유지 시에는, 강판 온도를 1100℃ 이상으로 변동시켜도 되고, 일정하게 해도 된다.
열간 압연은, 다패스 압연으로서 리버스 밀 또는 탠덤 밀을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 공업적 생산성의 관점에서, 적어도 최종의 수단은 탠덤 밀을 사용한 열간 압연으로 하는 것이 보다 바람직하다.
850 내지 1100℃의 온도 영역에서 열간 압연을 행함으로써, 재결정 오스테나이트 입자의 미세화를 도모할 수 있다. 열간 압연은, 850 내지 1100℃의 온도 영역에서 합계 90% 이상의 판 두께 감소가 되도록 행하는 것이 바람직하다.
또한, 850 내지 1100℃의 온도 영역의 판 두께 감소란, 이 온도 영역의 압연에 있어서의 최초의 패스 전의 입구 판 두께를 t0이라 하고, 이 온도 영역의 압연에 있어서의 최종 패스 후의 출구 판 두께를 t1라 했을 때, (t0-t1)/t0×100(%)로 나타낼 수 있다.
열간 압연 완료 온도: 850℃ 이상
열간 압연의 완료 온도는 850℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 열간 압연의 완료 온도를 850℃ 이상으로 함으로써, 오스테나이트 중의 페라이트 핵 생성 사이트수의 과잉 증대를 억제할 수 있다. 또한 그 결과, 최종 조직(제조된 열연 강판의 금속 조직)에 있어서의 페라이트의 생성을 억제하고, 고강도의 열연 강판을 얻을 수 있다. 열간 압연의 완료 온도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 1100℃ 이하로 해도 된다.
열간 압연 완료 후의 냉각: 평균 냉각 속도 30℃/s 이상
열간 압연에 의해 세립화된 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하기 위해서, 열간 압연 완료 후는 30℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 T1(℃) 미만의 온도 영역까지 냉각을 행하는 것이 바람직하다.
열간 압연 완료 후에, 30℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 T1(℃) 미만의 온도 영역까지 냉각을 행함으로써, 페라이트 및 펄라이트의 생성을 억제할 수 있다. 이에 의해, 열연 강판의 강도가 향상된다. 또한, 여기에서 말하는 평균 냉각 속도란, 가속 냉각 개시 시(냉각 설비에의 강판의 도입 시)로부터 가속 냉각 완료 시(냉각 설비로부터 강판의 도출 시)까지의 강판의 온도 강하폭을, 가속 냉각 개시 시부터 가속 냉각 완료 시까지의 소요 시간으로 제산한 값을 말한다. 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 냉각 속도를 빠르게 하면 냉각 설비가 대규모가 되어, 설비 비용이 높아진다. 이 때문에, 설비 비용을 고려하면, 300℃/s 이하가 바람직하다. 또한, 냉각 정지 온도는, 후술하는 권취 온도와의 관계로부터 T1-100℃ 이상으로 하면 된다.
권취 온도: T1-100℃ 이상, T1(℃) 미만의 온도 영역
권취 온도는 T1-100℃ 이상, T1(℃) 미만의 온도 영역으로 한다. 권취 온도를 T1-100℃ 이상, T1(℃) 미만으로 함으로써, 원하는 양의 템퍼링 마르텐사이트를 얻을 수 있고, 그 결과, 원하는 양의, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립을 얻을 수 있다. 또한, 원하는 사이즈의 잔류 오스테나이트를 얻을 수 있다.
권취 장력: 3.6kg/㎟ 이상
권취 시의 강판 장력(권취 장력)은 3.6kg/㎟ 이상으로 한다.
권취 시의 권취 장력은, 목표로 하는 강도 클래스, 강판의 치수(판 두께, 판 폭)에 의해 적시, 설정되지만, 일반적으로, 권취는 3.0kg/㎟ 이하의 권취 장력으로 행해지는 경우가 많다. 그러나, 본 발명자들은, 상기 화학 조성을 갖는 슬래브를 상기 조건에서 열간 압연한 후, 권취 시의 권취 장력을 3.6kg/㎟ 이상으로서 권취함으로써, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수%를 많게 할 수 있어, 열연 강판의 국부 연성을 향상시킬 수 있는 것을 지견했다. 이것은, 권취 시의 권취 장력을 높임으로써, 템퍼링 마르텐사이트와 미변태의 오스테나이트 사이에 변형이 발생하고, 그 결과, 그 위치에서의 베이나이트의 생성이 촉진되었기 때문이라고 생각하고 있다.
권취 장력의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 설비 부하의 증대를 억제하는 관점에서 5.0kg/㎟ 이하로 해도 된다.
권취 시의 권취 장력은, 모터의 출력에 의해, 소정의 범위가 되도록 제어하면 된다.
권취 후의 냉각: 권취 온도 내지 실온의 온도 영역에 있어서의 평균 냉각 속도가 20℃/h 이하
권취 후, 권취 온도 내지 실온의 온도 영역에 있어서의 평균 냉각 속도를 20℃/h 이하로 함으로써, 템퍼링 마르텐사이트를 충분히 연화시킬 수 있고, 조직간의 경도차를 충분히 저감할 수 있다. 반면에, 권취 후의 평균 냉각 속도가 20℃/h를 초과하면, 템퍼링 마르텐사이트를 충분히 연화시킬 수 없고, 비커스 경도의 표준 편차가 증대해버리는 경우가 있다. 그 때문에, 권취 온도 내지 실온의 온도 영역에 있어서의 평균 냉각 속도는 20℃/h 이하로 한다. 또한, 권취 온도 내지 실온의 온도 영역에 있어서의 평균 냉각 속도를 20℃/h 이하로 함으로써, 잔류 오스테나이트에 충분한 양의 C를 농화시킬 수 있다. 그들의 결과, 열연 강판의 국부 연성 및 연성을 향상시킬 수 있다.
권취 후의 냉각의 평균 냉각 속도의 하한은 특별히 규정하지 않지만, 5℃/h 이상으로 해도 된다. 또한, 권취 후의 평균 냉각 속도는, 보온 커버나 에지 마스크, 미스트 냉각 등에 의해 제어하면 된다.
실시예
이어서, 실시예에 의해 본 발명의 일 양태의 효과를 더욱 구체적으로 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 일 조건예이며, 본 발명은 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.
표 1 및 표 2에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을 용제하고, 연속 주조에 의해 두께가 240 내지 300㎜의 슬래브를 제조했다. 얻어진 슬래브를 사용하여, 표 3에 나타내는 제조 조건에 의해, 표 4에 나타내는 열연 강판을 얻었다. 또한, 850 내지 1100℃의 온도 영역에서 합계 90% 이상의 판 두께 감소가 되도록 열간 압연을 행하였다.
얻어진 열연 강판에 대하여, 상술한 방법에 의해, 각 조직의 면적률, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 베이나이트의 결정립의 개수%, 잔류 오스테나이트 중의 C 농도, 잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경, 비커스 경도의 표준 편차, 그리고 표면의 최대 높이 거칠기 Rz를 구했다. 얻어진 측정 결과를 표 5에 나타낸다.
인장 강도, 연성 및 국부 연성
JIS Z 2241: 2011에 준거해서 인장 시험을 행하였다. 시험편은 JIS Z 2241: 2011에 5호 시험편으로 하였다. 인장 시험편의 채취 위치는, 판 폭 방향의 단부로부터 1/4 부분으로 하고, 압연 방향에 직각인 방향이 길이 방향이 되도록 인장 시험편을 채취했다. 이에 의해, 인장(최대) 강도, 전체 신율 및 국부 신율을 얻었다. 또한, 국부 신율은, 전체 신율에서 균일 신율을 뺀 값으로 하였다.
인장(최대) 강도가 1180㎫ 이상인 경우, 우수한 강도를 갖는다고 보고 합격이라 판정하고, 인장(최대) 강도가 1180㎫ 미만인 경우, 우수한 강도를 갖지 않는다고 보고 불합격이라 판정했다.
전체 신율이 10.0% 이상인 경우, 우수한 연성을 갖는다고 보고 합격이라 판정하고, 전체 신율이 10.0% 미만인 경우, 우수한 연성을 갖지 않는다고 보고 불합격이라 판정했다.
또한, 인장 강도 TS와 국부 신율 l-El의 곱(TS×l-El)이 8400㎫·% 이상인 경우, 우수한 국부 연성을 갖는다고 보고 합격이라 판정하고, TS×l-El이 8400㎫·% 미만인 경우, 우수한 국부 연성을 갖지 않는다고 보고 불합격이라 판정했다.
국부 굽힘성
국부 굽힘성은, 이하의 방법에 의해 평가했다.
JIS Z 2204: 2014에 기재된 1호 시험편을 제작하고, JIS Z 2248: 2014에 기재된 V 블록법을 사용하여, V 굽힘 시험을 행하였다. 시험편은 압연 방향에 대하여 수직인 방향이 길이 방향(굽힘 능선이 압연 방향과 일치)이 되도록 채취하고, 표면이 굽힘 외측이 되도록 구부렸다. V 블록의 저부에 있어서의 반경을 1.0㎜로부터 6.0㎜까지 0.5㎜ 간격으로 변화시키고, 시험편에 균열이 발생하지 않은 가장 작은 반경을 한계 굽힘 반지름 R(㎜)로서 구하였다. 한계 굽힘 반지름 R(㎜)을 시험편 판 두께 t(㎜)로 제산한 값 R/t가 1.6 이하인 경우를 국부 굽힘성이 우수하다고 보고 합격 판정으로 하였다.
얻어진 측정 결과를 표 5에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
표 5에서 알 수 있듯이, 본 발명예인 제조 No.1 내지 3 및 11 내지 24에 있어서, 우수한 강도, 연성 및 국부 연성을 갖는 열연 강판이 얻어졌다. 또한, 표면의 최대 높이 거칠기 Rz가 15.0㎛ 이하인 제조 No.1 및 3, 11 내지 16 및 23에서는, 상기 특성을 갖는 데다가 또한, 우수한 국부 굽힘성을 갖는 열연 강판이 얻어졌다.
한편, 화학 조성 및/또는 금속 조직이 본 발명에서 규정하는 범위 내가 아닌 제조 No.4 내지 10 및 25 내지 29는, 특성(인장 강도, 연성 및 국부 연성) 중 어느 하나 이상이 떨어졌다.
본 발명에 관한 상기 양태에 의하면, 우수한 강도, 연성 및 국부 연성을 갖는 열연 강판을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 상기의 바람직한 형태에 따르면, 상기 여러 특성을 갖는 데다가 또한, 우수한 국부 굽힘성을 갖는 열연 강판을 제공할 수 있다.
본 발명에 관한 열연 강판은, 자동차 부재, 기계 구조 부재 또한 건축 부재에 사용되는 공업용 소재로서 적합하다.

Claims (3)

  1. 화학 조성이, 질량%로,
    C: 0.100 내지 0.350%,
    Si: 1.00 내지 3.00%,
    Mn: 1.00 내지 4.00%,
    sol.Al: 0.001 내지 2.000%,
    P: 0.100% 이하,
    S: 0.0300% 이하,
    N: 0.1000% 이하,
    O: 0.0100% 이하,
    Ti: 0 내지 0.300%,
    Nb: 0 내지 0.100%,
    V: 0 내지 0.500%,
    Cu: 0 내지 2.00%,
    Cr: 0 내지 2.00%,
    Mo: 0 내지 1.00%,
    Ni: 0 내지 2.00%,
    B: 0 내지 0.0100%,
    Ca: 0 내지 0.0200%,
    Mg: 0 내지 0.0200%,
    REM: 0 내지 0.1000%,
    Bi: 0 내지 0.020%,
    Zr, Co, Zn 및 W 중 1종 또는 2종 이상: 합계로 0 내지 1.00%, 그리고 Sn: 0 내지 0.050%를 함유하고,
    잔부가 Fe 및 불순물을 포함하고,
    금속 조직이, 면적%로,
    베이나이트: 40 내지 92%,
    템퍼링 마르텐사이트: 5 내지 40%,
    잔류 오스테나이트: 3 내지 20%,
    페라이트: 5% 이하,
    프레시 마르텐사이트: 5% 이하, 및
    펄라이트: 5% 이하를 포함하고,
    상기 템퍼링 마르텐사이트 및 상기 잔류 오스테나이트의 양쪽에 접하는 상기 베이나이트의 결정립의 개수%가, 상기 베이나이트의 전체 결정립 중 80% 이상이고,
    상기 잔류 오스테나이트 중의 C 농도가 0.80질량% 이상이고,
    상기 잔류 오스테나이트의 평균 결정 입경이 0.70㎛ 이하이고,
    비커스 경도의 표준 편차가 25HV0.01 이하인 것을 특징으로 하는 열연 강판.
  2. 제1항에 있어서, 표면의 최대 높이 거칠기 Rz가 15.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 열연 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량%로,
    Ti: 0.005 내지 0.300%,
    Nb: 0.005 내지 0.100%,
    V: 0.005 내지 0.500%,
    Cu: 0.01 내지 2.00%,
    Cr: 0.01 내지 2.00%,
    Mo: 0.01 내지 1.00%,
    Ni: 0.02 내지 2.00%,
    B: 0.0001 내지 0.0100%,
    Ca: 0.0005 내지 0.0200%,
    Mg: 0.0005 내지 0.0200%,
    REM: 0.0005 내지 0.1000%, 및
    Bi: 0.0005 내지 0.020%
    로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판.
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