KR100937809B1

KR100937809B1 - 열연강판, 그 제조방법 및 열연강판성형체

Info

Publication number: KR100937809B1
Application number: KR1020077020154A
Authority: KR
Inventors: 토루 호시; 사이지 마츠오카
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2010-01-20
Also published as: EP1870483A4; KR20070099693A; EP1870483B1; US20090252641A1; TW200700565A; WO2006107066A1; EP1870483A1; TWI313303B; US8828154B2

Abstract

질량%로, C: 0.01∼0.2%, Si: 2.0% 이하, Mn: 3.0% 이하를 함유하고, 마르텐사이트상을 주상으로 하고, 제2상으로서 입경이 20㎛ 이하의 페라이트가 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 고용 C양이 0.01질량% 이상인 강판으로 함을써, 자동차용 강판으로서 적합한, 우수한 프레스 성형성을 갖고, 또한 프레스 성형 후에, 종래의 소부도장 온도와 같은 정도의 열처리에 의해 인장강도가 극히 크게 상승하는, 변형시효경화특성이 우수한 열연강판을 얻는다. 또한 페라이트상의 경화에 의해 변형시효처리 후의 피로특성을 개선한다.

Description

열연강판, 그 제조방법 및 열연강판성형체{HOT-ROLLED STEEL SHEET, METHOD FOR MAKING THE SAME, AND WORKED BODY OF HOT-ROLLED STEEL SHEET}

본 발명은 열연강판(hot-rolled steeel sheet) 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 열연강판은 굽힘 가공성(bendability), 신장 플랜지 가공성(stretch-flangeability) 등의 프레스 성형성(press workability)이 요구되는 자동차용 열연강판으로서 적합하다. 본 발명의 열연강판은 특히, 우수한 변형시효(歪時效)경화특성(strain ageing property)이나, 혹은 더욱 우수한 피로특성(피로강도: fatigue strength)이 요구되는 용도에 적합하다.

한편, 여기에서 변형시효경화특성이란, 프레스 성형 후의 열처리에 의해 인장강도가 증가하는 특성을 가리킨다. 또한, 본 발명에 있어서, 「변형시효경화특성이 우수한」이라 함은, △TS가 100MPa 이상으로 되는 변형시효경화특성을 갖는 것을 의미하는 것으로 한다. 여기에서, △TS란, 변형시효경화처리에 의한 인장강도(tensile strength)의 증가량{= (변형시효처리를 실시한 강판의 인장강도) - (변형시효처리를 실시하지 않은 강판의 인장강도)}으로 정의하는 것으로 한다.

변형시효경화처리로서는, 소성변형량 2% 이상(변형량 제어의 정밀도가 높은 경우는 1.5% 이상)의 예변형(予歪)처리(pre-straining)를 실시한 후, 150∼200℃의 범위의 온도로 유지시간 30초 이상의 열처리(시효처리)를 실시하는 것으로 한다. 특별히 조건을 나타내지 않은 경우의 △TS는 예변형의 변형량(예변형량: pre-strain): 3%로 하고, 시효처리: 150℃-20분과 시효처리: 200℃-20분과의 평균값으로 한다.

최근, 지구환경의 보전의 견지로부터의 배출가스 규제에 관련하여, 자동차 차체 중량의 경감이 극히 중요한 과제로 되고 있다. 이 때문에, 자동차 차체에 사용하는 강판을 고강도화하여 강판 판두께를 저감하고, 차체 중량을 경감하는 것이 검토되고 있다.

이러한 고강도 강판(high-strength steel sheet)이 적용되는 자동차 차체 구조부품(structual components)은 주로 프레스 성형과 구멍 확장성(hole expanding)을 이용하여 제조된다. 이 때문에, 소재인 강판에는 프레스 성형성에 더하여, 높은 구멍 확장성을 갖는 것이 필요하게 된다.

또한, 환경보전의 문제에 더하여, 최근에는, 충돌시에 승객을 보호하기 위하여, 자동차 차체의 안전성이 중시된다. 그 때문에 충돌시에서의 안전성의 목표로 되는 내충격특성(impact resistance)의 향상이 요구되고 있다. 내충격특성의 향상에는 적어도 완성차에서의 부품의 강도가 높을수록 유리해진다.

그러나, 일반적으로, 강판을 고강도화하면 신장(伸張)이 저하하기 때문에 프레스 성형성이 저하한다. 또 항복강도(yield strength)도 고강도화에 의해 증가하기 때문에, 프레스 후의 형상동결성(shape fixability)이 떨어지는 문제도 있다. 아울러, 마르텐사이트 조직을 주체(主體)로 한 고강도 강판에서는, 프레스 성형성 을 중시하여 신장(elongation)을 높이면 구멍 확장성이 저하하고, 반대로 구멍 확장성을 높이면 신장이 저하한다. 이와 같이, 단순히 강판을 고강도화하는 대책에 의해 강판의 프레스 성형성과 구멍 확장성을 양립시키는 것은 곤란하다.

프레스 성형성과 내충격성을 양립시키는 시도로서, 일본특허공개 2003-221623호 공보에는, C: 0.02∼0.15%(질량%, 이하 같음), Mn: 2.0∼4.0%, Nb: 0.01∼0.1% 등을 함유하고, 잔부(殘部) Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분조성을 갖고, 또한 조직이 평균입경(avarage grain size) 5㎛ 이하의 복합조직(페라이트 및 제2상)인 냉연강판이 개시되어 있다. 그러나 이 기술에서는, 목적으로 하는 조직으로 하기 위하여, 열연뿐만 아니라 냉연 및 소둔 공정을 적절하게 제어하여 실시하는 것이 필수적이다. 이 때문에, 제조비용이 소요됨과 아울러, 두꺼운 판두께(4mm 이상)를 제조하려고 하면 설비 부하가 현저하게 증대한다. 또한, 이러한 기술에서는, 형상동결성(形狀凍結性)의 문제를 근본적으로 해결할 수는 없다.

또 연속소둔, 연속 용융아연도금 프로세스를 대상으로 하고 있기 때문에, 최종적으로 400℃ 이상의 열처리를 거친다. 이 때문에, 안정한 철탄화물(세멘타이트)이 석출하여, 고용(固溶) C양이 감소하기 때문에 충분한 변형시효경화(이후에 상세히 설명함)를 얻을 수 없다고 생각된다.

이상과 같이, 자동차 부품의 성형시에는 강도가 낮고, 프레스 성형성 및 구멍 확장성이 우수하며, 또한 완성품으로 된 시점에서는, 강도가 높아 내충격특성이 우수한 열연강판이 가장 강하게 요망되고 있었다.

이러한 요망에 대한 종래기술로서, 고강도 강판이면서 우수한 프레스 성형성 을 갖는 강판을 얻는 것을 목적으로 개발된 것이 도장소부(塗裝燒付)경화형 강판 (bake-hardenable steel sheet)이다. 이는, 프레스 가공 후에 도장소부처리(baked finished (process))(100∼200℃의 항온(恒溫) 유지를 포함)를 실시하면, 항복응력이 상승한다는 특징을 갖는다.

이 강판은 페라이트를 주상(主相; matrix)으로 하는 조직으로 하고, 고용상태(solid solution state)로 존재하는 C양(고용 C양(amount of solute carbon))을 적정범위로 제어한 것이다. 이 강판은 프레스 성형시에는 연질(軟質)이지만, 성형에 있어서 전위(轉位; dislocation)가 페라이트 안에 도입된다. 그리고, 프레스 성형 후에 행하여지는 도장소부처리시에, 잔존하는 고용 C가 상기 전위에 고착하여 전위의 이동을 방해하는 결과, 항복응력을 상승시킨다. 종래는 다만 항복응력의 증가 현상을 변형시효경화라고 부르고 있었다.

그러나, 이 도장소부경화형 강판에서는, 항복응력은 상승시킬 수 있지만, 인장강도는 상승시킬 수 없어, 그 내충격성에 대한 효과는 충분하다고 말할 수 없다.

일본특허공개 소62-74051호 공보에는, C: 0.08∼0.2%, Mn: 1.5∼3.5%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분조성을 갖고, 또한 조직이 5% 이하의 페라이트와 베이나이트, 혹은 일부 마르텐사이트를 함유하는 복합조직인, 변형시효경화성과 내(耐)시효성(실온시효에 의한 재질 열화(劣化)에 대한 저항력: aging resistance at RT)이 우수한 고장력 열연강판이 개시되어 있다.

일본특허공개 소62-74051호 공보에 기재된 열연강판의 변형시효경화성은 높지만, 여전히 인장강도까지는 상승시킬 수 없어, 내충격특성의 향상의 효과는 불충 분하다.

또한, 일본특허공개 평4-74824호 공보에는, C: 0.02∼0.13%, Si: 2% 이하, Mn: 0.6∼2.5%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분조성을 갖고, 조직이 페라이트와 마르텐사이트를 주체로 하는 복합조직인, 변형시효경화성과 내시효성이 우수한 고장력 열연강판이 개시되어 있다.

일본특허공개 평4-74824호 공보에 기재된 열연강판의 변형시효성도, 여전히 인장강도까지는 상승시킬 수 없어, 역시 내충격특성의 향상의 효과는 불충분하다. 또한, 구멍 확장성이 떨어진다는 결점도 갖는다.

또한, 일본특허공개 평10-310824호 공보에는, 열연강판, 혹은 냉연강판을 도금강판 원판으로 하고, 성형 후의 열처리에 의해 강도상승을 기대할 수 있는 합금화 용융아연도금강판의 제조방법이 제안되어 있다. 이 기술은 C: 0.01∼0.08%를 함유하고, Si, Mn, P, S, Al, N을 적정량으로 한 후에, Cr, W, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.05∼3.0% 함유하는 강(鋼)을 열간압연한 후, (혹은 또한 냉간압연 또는 그것에 덧붙여 조질(調質)압연하고, 소둔한 후,) 용융아연도금을 행하고, 그 후, 가열 합금화처리를 실시하는 것이다. 얻어진 강판은, 마이크로 조직이 페라이트 단상(單相), 페라이트+펄라이트, 또는 페라이트+베이나이트 조직이다.

일본특허공개 평10-310824호 공보에서는, 이와 같이 하여 얻어진 강판을 성형 후, 200∼450℃의 온도영역에서 가열함으로써, 인장강도의 상승이 얻어진다고 되어 있다. 그러나, 높은 연성과 낮은 항복강도를 얻을 수 없고, 프레스 성형성이 저하한다는 문제가 있다.

한편, 자동차 차체를 구성하는 부품에 따라서는, 반복 응력이 가해지기 때문에, 이러한 부품의 경우에는 상기 특성에 덧붙여 피로특성도 우수한 것이 요구된다. 특히, 고강도화에 의해 판두께를 저감시킨 경우에는 그 요구가 크다.

피로특성의 향상을 목적으로 한 기술로서 일본특허공개 평11-199975호 공보에는, C: 0.03∼0.20%를 함유하고, Si, Mn, P, S, Al을 적정량으로 한 후에, Cu: 0.2∼2.0%와 B: 0.0002∼0.002%를 함유하고, 마이크로 조직이 페라이트를 주상으로 하고, 마르텐사이트를 제2상으로 하는 복합조직이며, 페라이트상에서의 Cu의 존재 상태를 2nm 이하의 고용상태 및/또는 석출상태로 한, 피로특성이 우수한 가공용 열연강판이 제안되어 있다.

그러나, 일본특허공개 평11-199975호 공보에 기재된 강판은 프레스성 및 구멍 확장성과 내충격성을 겸비시키는 방책은 나타내지 않고 있다. 또한, Cu의 첨가가 필요하기 때문에, 스크랩(scrap)하여 리사이클(recycle)하는 것이 곤란하다는 문제도 있다.

발명의 개시

[발명이 해결하려고 하는 과제]

이상과 같이 자동차부품의 성형시에는, TS가 낮고, 프레스 성형성이나 구멍 확장성이 우수하며, 또한 완성품으로 된 시점에서는, TS가 높아 내충격특성이 우수한 열연강판 및, 이에 더하여 피로특성이 우수한 열연강판에 대하여, 강한 요구가 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 특성을 만족하는 강판을 공업적으로 안정하게 제조하는 기술은 아직 존재하지 않는다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 자동차용 강판으로서 적합한, 우수한 프레스 성형성 및 구멍 확장성을 갖고, 또한 프레스 성형 후에, 종래의 소부도장(燒付塗裝) 온도와 같은 정도의 열처리에 의해 인장강도가 극히 크게 상승하는, 변형시효경화특성이 우수한 열연강판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한, 변형시효경화특성에 더하여 피로특성도 현저하게 향상하는 열연강판을 제공하는 것도 목적으로 한다. 본 발명은 또한, 이들의 열연강판을 안정하게 생산할 수 있는 제조방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 마르텐사이트상 중에 입경을 제어한 페라이트상을 소량 갖는 조직으로 하고, 고용 C를 잔류시킴으로써, 시효경화에 의한 인장강도의 현저한 증대, 혹은 또한 피로강도의 현저한 개선을 얻을 수 있다는 새로운 인식에 근거하여, 더욱 검토를 하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 아래와 같다.

(1) 질량%로, C: 0.01∼0.2%, Si: 2.0% 이하, Mn: 3.O% 이하, P: 0.1% 이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.02% 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 마르텐사이트상을 주상으로 하고, 제2상으로서 페라이트상이 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 또한 상기 페라이트상의 평균입경이 20㎛ 이하이며, 또한, 고용 C양이 0.01질량% 이상인 것을 특징으로 하는 변형시효경화특성이 우수한 열연강판.

(2) 질량%로, C: 0.01∼0.2%, Si: 2.0% 이하, Mn: 3.0% 이하, P: 0.1% 이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.02% 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 템퍼링(tempering)하지 않은 마르텐사이트상을 주상으로 하고, 제2상으로서 페라이트상이 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 또한 상기 페라이트상의 평균입경이 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 변형시효경화특성이 우수한 열연강판.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 질량%로, Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는 변형시효경화특성이 우수한 열연강판.

(4) 상기 (1)∼(3)에 있어서, Mn: 2.0% 이하로 하고, 또한 상기 페라이트상의 평균입경이 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 변형시효경화특성이 우수한 열연강판.

(5) 질량%로, C: 0.01∼0.2%, Si: 2.0% 이하, Mn: 3.0% 이하, P: 0.1% 이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.02% 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 마르텐사이트상을 주상으로 하고, 제2상으로서 페라이트상이 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 또한 상기 페라이트상의 평균입경이 15㎛ 이하이며, 또한, 고용 C양이 0.01질량% 이상이며, 예변형: 1.5%, 시효처리: 200℃-20분의 조건으로 변형시효처리를 실시한 후의 마르텐사이트상의 경도 Hv(M_SA)와 페라이트상의 경도 Hv(

_SA)가 아래 식(1)

Hv(

_SA)/Hv(M_SA)≥0.6 ‥‥‥ 식(1)

을 만족하는 것을 특징으로 하는 피로특성과 변형시효경화특성이 우수한 열연강판.

(6) 질량%로, C: 0.01∼0.2%, Si: 2.0% 이하, Mn: 3.0% 이하, P: 0.1% 이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.02% 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 템퍼링하지 않은 마르텐사이트상을 주상으로 하고, 제2상으로서 페라이트상이 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 또한 상기 페라이트상의 평균입경이 15㎛ 이하이며, 예변형: 1.5%, 시효처리: 200℃-20분의 조건으로 변형시효처리를 실시한 후의 마르텐사이트상의 경도 Hv(M_SA)와 페라이트상의 경도 Hv(

_SA)가 아래 식(1)

Hv(

_SA)/Hv(M_SA)≥0.6 ‥‥‥ 식(1)

를 만족하는 것을 특징으로 하는 피로특성과 변형시효경화특성이 우수한 열연강판.

(7) 상기 (5) 또는 (6)에 있어서, 질량%로, Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는 피로특성과 변형시효경화특성이 우수한 열연강판.

(8) 질량%로, C: 0.01∼0.2%, Si: 2.0% 이하, Mn: 3.0% 이하, P: 0.1% 이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.02% 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브(slab)에 대하여, 마무리압연 종료 온도가 Ar₃점 이상인 열간압연을 실시하고, 마무리압연 종료 후, 마르텐사이트 변태온도(Ms점) 이하까지 20℃／sec 이상의 냉각속도로 냉각하고, 300℃ 이하의 온도로 권취하고, 그 후 350℃ 이상의 템퍼링 열처리를 거치지 않은 것을 특징으로 하는 변형시효경화특성이 우수한 열연강판의 제조방법.

(9) 상기 (8)에 있어서, 상기 강 슬래브는 질량%로, Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는 변형시효경화특성이 우수한 열연강판의 제조방법.

(10) 상기 (8) 또는 (9)에 있어서, Mn: 2.0% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 변형시효경화특성이 우수한 열연강판의 제조방법.

(11) 열연강판에 프레스 성형 가공을 실시하고, 변형시효경화 처리를 실시한 성형체로서, 질량%로, C: 0.01∼0.2%, Si: 2.0% 이하, Mn: 3.0% 이하, P: 0.1% 이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.02% 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 마르텐사이트상을 주상으로 하고, 제2상으로서 페라이트상이 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 상기 페라이트상의 입경이 15㎛ 이하이며, 마르텐사이트상의 경도 Hv(M)와 페라이트상의 경도 Hv(

)가 아래 식(1)'

Hv (α)/Hv(M)≥0.6 ‥‥‥ 식(1)'

를 만족하는 것을 특징으로 하는, 고강도이고 피로특성이 우수한 열연강판성형체.

상기 (11)에 있어서, 상기 성형체는 질량%로, Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하 더 함유하는 것이 바람직하다.

도 1은 열연조건과 C양을 변화시킨 각 열연강판의 인장강도(TS) 및 이 열연강판에 여러 가지의 시효열처리 온도에서 변형시효처리를 실시한 후의 인장강도(TS')와의 관계를 나타내는 도면이다.

도 2는 △TS에 끼치는 페라이트 분율, 페라이트 입경 및 고용 C양의 영향에 대하여 상세하게 조사한 결과를 나타내는 도면이다.

도 3은 변형시효처리 후의 강판에 있어서, 피로특성에 끼치는 페라이트의 경도 Hv(

)와 마르텐사이트의 경도 Hv(M)와의 경도비 Hv(

)/Hv(M)의 관계를 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위하여, 변형시효경화특성에 미치는 강판 조직과 합금원소의 영향에 대하여 주의깊게 연구를 거듭하였다. 본 발명을 완성하는데에 이른 실험 및 그 결과를 아래에 설명한다. 한편, 각종의 측정이나 조사는 후술하는 실시예와 같은 순서로 행하였다.

<실험결과1>

이 연구에 있어서는, 변형시효경화에 의한 인장강도를 측정하기 위하여, 변형시효처리를 실시한 강판의 인장강도(열처리 후의 인장강도에 상당) TS'와, 변형시효처리를 실시하지 않은 경우의 인장강도(예변형 처리 전의 인장강도에 상당) TS 와의 차이 △TS를 이용하여 평가하였다.

열연조건과 C양을 변화시킨 각 열연강판의 인장강도(TS) 및 이들의 강판에 여러 가지의 시효열처리 온도로 변형시효를 실시한 후의 인장강도(TS')와의 관계를 도 1에 나타낸다. 이때의 예변형량은 모두 3%로 하고, 시효처리 시간은 20분으로 하였다.

도 1에 있어서, 세로축이 TS 및 TS'(MPa), 가로축이 시효온도(℃)로 좌측 끝의 점이 변형시효처리 없는(as-hot) 경우이다. 따라서, △TS는 as-hot 재료와 시효처리 재료의 TS의 차이다.

또한, 열연 마무리온도(finishing temperature) FT = 900℃에서 C양이 0.25 질량%인 경우(강판 A: 정사각형 기호)의 조직 형태는 마르텐사이트 단상 조직이다. 한편, FT = 900℃에서 C양이 0.10 질량%인 경우(강판 B: 원 기호) 및 FT = 750℃에서 C양이 0.15질량%인 경우(강판 C：능형(菱形)기호)의 조직 형태는 모두 마르텐사이트와 페라이트로 이루어지는 복합조직이며, 그 페라이트 양도 같은 정도(면적율로 약 5%)이다. 다만, FT = 75O℃에서 C양이 0.15 질량%인 경우(강판 C)는 석출 처리(precipitation treatment)를 실시하여 고용 C양을 저하시키고 있다. 변형시효처리를 실시하지 않는 강판 A, B 및 C의 고용 C양은 질량%로 각각 0.07%, 0.15% 및 0.03% 이었다.

도 1로부터 명확한 바와 같이 마르텐사이트 단상조직에서는, 변형시효 후의 강도가 저하하여 간다. 이에 대하여, 마르텐사이트와 페라이트로 이루어지는 복합조직 강판(dual phase steel sheet)에서는, 200℃의 변형시효열처리로 200MPa 이상 의 인장강도 상승(△TS)을 얻을 수 있다. 또한, 석출처리를 하지 않고 고용 C양의 높고, FT = 900℃에서 C양이 0.10질량%인 경우는 페라이트 양이 거의 동일하여도 더욱 높은 변형시효경화를 얻을 수 있다.

이상과 같이 마르텐사이트를 주상으로 하고, 제2상으로서 페라이트를 함유하는 조직으로 함으로써, 높은 변형시효경화를 얻을 수 있다는 것이 찾아내졌다.

<실험결과2>

이러한 새로운 인식에 근거하여 더욱 연구를 거듭한 결과, 이와 같이 높은 변형시효경화를 얻기 위해서는, 상기 마르텐사이트-페라이트계 조직에 있어서, 강판 중의 고용 C양을 0.01질량% 이상으로 할 필요가 있다는 것, 동시에 페라이트 분율 및 페라이트 입경을 규정할 필요가 있다는 것을 찾아냈다. 이러한 페라이트 분율, 페라이트 입경, 및 고용 C양의 △TS에의 영향에 대하여 상세하게 조사한 결과를 도 2에 나타낸다. 도 2 중, 가로축은 페라이트 분율(%), 세로축은 △TS(MPa)이다. 한편, 페라이트 분율은 조직 중의 페라이트상의 면적비율, 페라이트 입경은 페라이트 입자의 평균입경을 의미하는 것으로 한다. 또 변형시효의 조건은 예변형량: 3%, 시효온도: 150℃ 및 200℃(결과를 평균), 시효시간: 20분으로 하였다.

먼저, 페라이트 입경이 20㎛ 이하이고 고용 C양이 0.01 질량% 이상인 경우(그룹 A: 흑색 원 기호 및 그룹 B: 백색 원 기호)에는, 그 페라이트 분율이 1∼30%의 범위에 있으면 100MPa이상의 △TS를 얻을 수 있다. 또한, 페라이트 입경이 5㎛ 이하이고 고용 C양이 0.01질량% 이상인 경우(그룹 A)에는 6∼20㎛의 경우(그룹 B) 보다 같은 페라이트 분율에서의 △TS의 값이 증대한다. 특히 그룹 A에 있어서 페라이트 분율이 3∼25%의 범위에 있으면 150MPa 이상의 큰 △TS를 얻을 수 있다.

이에 대하여, 고용 C양이 0.01질량% 이상이어도 페라이트 입경이 20㎛를 초과하면(그룹 C: 정사각형 기호) 페라이트 분율에 따르지 않고, 50∼70MPa정도의 △TS밖에 얻을 수 없다. 또한, 페라이트 입경이 20㎛ 이하(예를 들면, 도 2의 예에서는, 5㎛ 이하)이고, 고용 C양이 0.01질량% 이상인 강판이어도, 350℃×20min의 열처리를 행하고, 철탄화물을 형성시켜 고용 C양을 0.01 질량% 미만으로 하면(그룹 D: 능형 기호), △TS는 50MPa 이하로 크게 감소한다.

즉, 높은 변형시효경화를 얻기 위해서는, 마르텐사이트상을 주상으로 하고, 제2상으로서의 페라이트의 면적율 및 입경을 적절하게 조정하고, 또한 0.01 질량% 이상의 고용 C양을 확보하는 것이 필요하다.

<변형시효경화기구>

본 발명의, 현저한 △TS를 수반하는 변형시효경화의 기구(機構)에 대하여, 모두가 명확하게 되어 있는 것은 아니다. 그러나, 본 발명자들은 종래의 소부경화형(BH) 강판과 마찬가지로, C원자와 전위(轉位)의 상호작용에 의한 것이라고 생각하고 있다. 그 메커니즘은 아래와 같이 생각된다.

즉, 본 발명에 의한 강판의 조직 형태는 마르텐사이트를 주상으로 하고, 연질의 페라이트를 둘러싸고 있기 때문에, 예변형을 가한 변형시에, 경질의 마르텐사이트는 변형하지 않고, 연질의 페라이트에 변형이 집중한다. 그 결과, 다량의 변 형이 페라이트에 도입되어, 경화한다.

또한, 그 후의 시효열처리에 의해, 마르텐사이트가 템퍼링됨으로써, 마르텐사이트 중에 과포화로 존재하는 탄소(C)가 페라이트 중의 전위나 변형을 통하여 확산하고, 그리고 석출한다. 그 결과, 페라이트 중의 전위는 C의 석출물에 의해 강고하게 핀 고정(adhere to)되고(소위, pined dislocation), 그것에 의해 TS(인장강도)가 더욱 상승한다. 이 강화에 기여하는 C의 석출 형태에 대하여, 상세한 것은 명확하지 않지만, 200℃ 이하의 온도영역에서 시효경화하므로, 준(準)안정한 철탄화물이라고 추정된다. 한편, 예변형이 없는 경우는 페라이트 중의 전위·변형이 소량이기 때문에 C는 확산할 수 없어, 강도 상승 효과가 생기지 않는다고 생각된다.

<실험결과3>

또한, 본 발명자들은 변형시효처리 후의 강판의 조직과 피로특성에 대하여, 연구를 거듭하였다. 이 연구에 있어서는, 변형시효경화에 의한 강판조직 변화를 측정하기 위하여, 변형시효처리 후의 강판에 대하여 경도(Hv) 측정을 행하였다. 또한, 피로특성은 인장피로시험에 의해 평가하였다. 인장피로시험은 변형시효처리(예변형량: 1.5%, 시효조건: 200℃-20분)을 실시한 강판을 이용하여 행하고, 피로내구한도(맥동인장피로한도: fatigue limit under pulsating tension)(FL')와 변형시효처리 전의 강판의 인장강도(TS)와의 비(比)인 피로한도비(fatigue strength ratio) (FL'／TS)로 평가하였다.

도 3에, 피로특성(피로강도비: 세로축)에 미치는 페라이트의 경도 Hv(

)와 마르텐사이트의 경도 Hv(M)와의 경도비 Hv(

)/Hv(M) (가로축)의 영향을 나타낸다.변형시효처리 후의 경도비와 처리 전 강판의 조직과의 관계에 있어서는, 후술하지만, 이 조사에서는, 주로 페라이트 분율을 변화시켜 경도비를 변화시켰다.

이 도면에 도시한 바와 같이, 고(高) 페라이트 분율의 강에서는, 변형시효처리 후의 페라이트와 마르텐사이트의 경도비 Hv(

)/Hv(M)가 0.6 미만이며, 이때에 얻어지는 피로한도비(FL'／TS)도 0.7 정도로 낮다. 한편, 저(低) 페라이트 분율의 강에서는, 이 복합조직 강을 200℃에서 변형시효 열처리함으로써, 페라이트와 마르텐사이트의 경도비 Hv(

)/Hv(M)가 0.6을 초과하는 높은 값을 나타냄과 아울러, 이 때에 얻어지는 피로한도비(FL'／TS)도 0.8 이상으로 현저하게 향상한다는 것을 알게 되었다.

본 발명은 이상과 같은 인식에 근거하여, 더욱 검토를 하여 완성된 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.

<발명 강판의 강종>

본 발명은 복합조직형 고장력 (high tensile-strength) 열연강판이라고 불리는 강판을 대상으로 하고, 특히 인장강도 TS가 450MPa 이상의 열연강판을 대상으로 한다. 바람직한 인장강도는 600MPa 이상이다. 한편, 본 발명의 조직에 의해 최대로 1800MPa 정도를 달성할 수 있다고 예상된다.

또한, 본 발명의 강판은 변형시효경화성의 강판이며, 프레스 성형 후의 비교적 낮은 온도에서의 열처리에 의해 인장강도가 현저하게 상승하고, 그 강도변화 △TS가 100MPa 이상으로 된다. 더 적합한 발명 강판에서는, 150MPa 이상, 더욱 적합한 발명 강판에서는, 200MPa 이상을 얻을 수 있다. 한편, 최대로 400MPa 정도를 달성할 수 있다고 예상된다.

또한 적합한 발명 강판으로서 피로한도비가 0.8 이상으로 되는, 피로특성이 매우 우수한 강판을 얻을 수 있다.

<강판조직>

먼저, 강판의 조직에 대하여 설명한다.

본 발명에서의 강판의 조직은 주상인 템퍼링(tempering)하지 않은 마르텐사이트상과, 제2상으로서 면적율이 1% 이상 30% 이하이고 입경이 20㎛ 이하인 페라이트상을 함유하는 복합조직 형태를 갖는다.

페라이트의 입경을 20㎛ 이하로 한 것은 예변형시에 페라이트 중에 C의 석출 사이트가 되는 전위를 다량으로 도입할 수 있기 때문이다. 바람직한 범위는 15㎛ 이하, 더욱 바람직한 범위는 10㎛ 이하이다. 특히 입경을 5㎛ 이하로 함으로써, 현저한 변형시효경화를 얻을 수 있다. 한편, 하한은 0.1㎛ 정도로 함으로써 효과를 얻을 수 있고, 제조성의 관점으로부터의 적합한 하한은 0.5㎛이다.

또한, 페라이트의 면적율을 1% 이상, 30% 이하로 한 것은, 아래의 이유에 의한다. 페라이트의 면적율이 1% 미만에서는, 도 1의 0.25질량% C, FT = 900℃ 재료 로 나타낸 바와 같이 마르텐사이트의 템퍼링이 저온에서도 일어나기 쉬워, 연화되기 쉽다. 한편, 30%를 초과하는 경우에서는, 변형시효경화에 유효한 고용 C양이 0.01질량% 이상이어도, 높은 강도상승 효과(△TS)를 얻을 수 없다. 더 적합한 하한은 3%이며, 더욱 적합하게는 12%이다. 또한 더 적합한 상한은 25%이며, 더욱 적합게는 20%이다.

본 발명의 강판 조직은 주상으로서의 마르텐사이트, 제2상으로서의 페라이트 외에, 잔부를 차지하는 제3상으로서, 잔류 오스테나이트, 베이나이트, 펄라이트를 제2상 미만의 분율(면적율)로 함유하여도 좋다. 다만, 이들의 제3상의 존재는 일반적으로 △TS를 저하시키므로, 더 높은 강도상승 효과를 얻는 관점으로부터, 제3상은 제2상의 1/2 이하의 분율로 하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 제3상을 실질적으로 영(zero)으로 하는 것이 좋다.

페라이트상 이외의 주상 및 제3상의 입경은 특별히 한정하지 않지만, 후술하는 제조방법으로 달성되는 각각 5∼50㎛, 0.1∼5㎛ 정도가 기계적 특성의 관점으로부터 적합하다. 여기서 마르텐사이트상에 있어서는, 구(舊)

입경을 입경으로 한다. 각 상(相) 입자의 형상도 특별히 한정하지 않지만, 페라이트상은 비교적 등축(等軸)입자 형상에 가까운(즉, 늘려 펴지 않은) 형상으로 되는 일이 많다.

본 발명이 목적으로 하는 높은 변형시효경화를 얻기 위해서는, 상기 조직으로 하고, 또한 0.01질량% 이상의 고용 C양을 확보하는 것이 필요하다. 고용 C양을 0.01질량% 이상으로 하기 위하여 유효한 방법으로서는, 열연 및 그 후의 냉각 이력(履歷)을 제어하여 마르텐사이트상 중에 20㎛ 이하의 페라이트가 면적율로 1% 이 상 30% 이하의 범위로 함유되는 조직으로 하고(혹은 이미 설명한, 더 바람직한 조직으로 하고), 또한 마르텐사이트를 템퍼링하지 않도록 하면 좋다.

한편, 냉각 이력 등의 제어에 의해 고용 C를 0.03질량% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

변형시효경화특성에 더하여 피로특성도 향상하기 위해서는, 제2상인 페라이트상의 입경을 15㎛ 이하로 한다.

또한, 피로특성을 향상시키기 위해서는, 더욱 변형시효처리 후의 마르텐사이트상의 경도 Hv(M_SA)와 페라이트상의 경도 Hv(

_SA)의 차이가 작은 것이 유효하다 (여기에서는, 시효처리 전후의 혼동을 회피하기 위하여 첨자 SA(strain-aged)를 붙였다).

구체적으로는, 변형시효처리 후의 마르텐사이트상의 경도 Hv(M_SA)에 대한 상기 페라이트상의 경도 Hv(

_SA)의 비가,

Hv(

_SA)/Hv(M_SA)≥0, 6 ‥‥‥ 식(1)

을 만족하는 것이 필요하다. 즉, Hv(

_SA)/Hv(M_SA) < 0.6인 경우, 마르텐사이트와 페라이트의 경도차(변형시효처리 후)가 크기 때문에, 반복 피로시험시에, 마르텐사이트와 페라이트와의 계면(界面)에서 피로균열(crack)이 발생함과 아울러, 발생한 균열이, 이 경도차가 큰 마르텐사이트와 페라이트의 계면을 전파하기 때문에, 피로특성이 떨어진다.

한편, Hv(

_SA)/Hv(M_SA) ≥0.6인 경우, 피로시험시의 균열의 발생이 억제됨과 아울러, 발생한 균열의 전파도 억제되기 때문에, 피로특성이 향상한다.

Hv(M_SA)에 대한 Hv(

_SA)의 비를 크게 하기 위해서는, 이미 설명한 조직 제어, 즉 페라이트상 및 제3상의 분율을 낮게 억제하고, 또한 페라이트 입자를 미세 입자(fine grain)로 하고, 또한 고용 C를 확보하는 것이 유효하다. 즉, 마르텐사이트를 주상으로 하고 페라이트를 제2상으로 하는 조직 형태의 강판에 변형을 가하면 마르텐사이트에 비교하여, 연질의 페라이트가 큰 가공경화를 일으킨다. 또한 저온, 예를 들면 200℃ 이하의 열처리를 가함으로써 페라이트는 더욱 경질화한다. 이 경질화는, 특히 페라이트 입경이 작을수록 현저하게 되고, 특히 입경을 15㎛ 이하로 함으로써, Hv(

_SA)/Hv(M_SA) ≥0.6의 달성이 용이하게 되어, 피로특성이 현저하게 향상한다.

다만, 페라이트 입경이 15㎛ 이하이어도, 반드시 상기 식(1)을 만족할 이유는 없다. 본 발명의 범위 내이어도, 예를 들면 마르텐사이트상이 탄화물의 석출에 의해 연화하여 있는, 혹은 페라이트상이 과도한 고용 C를 가져서 경화하고 있는 등의 이유로 페라이트상에 예변형이 집중하지 않는 경우는 페라이트상의 경화가 상기 식(1)의 달성에 불충분하게 되는 일이 있다. 또한, 페라이트상 혹은 제3상의 분율이 높은 경우도 페라이트상의 경화가 상기 식(1)의 달성에 불충분하게 되는 일이 있다. 이러한 경우에는, 페라이트상의 경화가 개선되는 방향으로 조직을 개선하면 좋다.

<강판조성>

다음에, 본 발명의 열연강판의 성분조성의 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하에 있어서 %는 질량%를 의미한다.

C: 0.01∼0.2%

C는 강판의 강도를 증가시키고, 또한 마르텐사이트와 페라이트의 복합조직의 형성을 촉진하는 원소이다. 그러나, 0.01% 미만에서는, 소망의 마르텐사이트와 페라이트의 복합조직이 형성되기 어렵다. 또한, 본 발명이 목적으로 하는 높은 변형시효경화성을 얻기 위해서는, 0.01% 이상의 고용 C양이 필요하다. 한편, C양이 0.2%를 초과하면 마르텐사이트의 분율이 증가하고, 페라이트의 분율은 현저하게 저하하기 때문에 연성이 저하하고, 또 변형시효경화성도 저하한다. 따라서, C함유량을 0.01∼0.2%로 한다. 한편, 스폿 용접성을 양호하게 하는 관점으로부터는, 0.15% 이하가 바람직하다.

Si: 2.0% 이하

Si는 강판의 연성을 현저하게 저하시키는 일 없이 강판을 고강도화시킬 수 있는 유용한 강화 원소이며, 페라이트의 생성을 촉진하는 효과를 갖는다. 페라이트의 생성을 촉진하기 위해서는, 0.005% 이상을 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 그 함유량이 2.0%를 초과하면, 페라이트가 과잉으로 생성하여, 프레스 성형성의 열화, 강도상승 효과의 저하를 초래함과 아울러, 표면성상(表面性狀)이 악화된 다. 이 때문에, Si함유량을 2.0% 이하로 한다. 표면성상을 중시하는 것이라면, 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Mn : 3.0% 이하

Mn은 강을 강화하는 작용이 있고, 또한 마르텐사이트와 페라이트로 이루어지는 복합조직의 형성을 촉진하는 작용을 갖고 있다. 또한, S에 의한 열간 가공균열을 방지하는데에도 유효한 원소이며, 함유하는 S양에 따라 함유시키는 것이 바람직하다. 이들의 효과는 0.5% 이상에서 현저하게 되기 때문에, Mn함유량은 0.5% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 3.O%를 초과하면 프레스 성형성 및 용접성이 열화하고, 또한 페라이트의 생성이 억제된다. 이 때문에, Mn함유량을 3.O% 이하로 한다. 페라이트 생성의 관점으로부터는, 2.0% 이하가 바람직하다. 한편, 용이하게 마르텐사이트상을 얻는 관점으로부터는, 2.0∼2.5% 정도의 첨가가 바람직하다.

P : 0.1% 이하

P는 강을 강화하는 작용이 있고, 소망의 강도에 따라 필요량 함유시킬 수 있다. 이 강화를 활용하는 경우, 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 과잉으로 함유하면 프레스 성형성이 열화한다. 이 때문에, P함유량을 0.1% 이하로 한다.프레스 성형성을 중시하는 것이라면, 0.04% 이하로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.02% 이하

S는 강판 중에서는, 개재물(介在物)로서 존재하고, 강판의 연성, 성형성(특히 신장 플랜지 성형성)의 열화를 초래하는 원소이며, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 그러나 0.02% 이하로 저감하면 별로 악영향을 미치지 않게 되기 때문에, 본 발명에서는, S의 함유량을 0.02% 이하로 한다. 더 우수한 신장 플랜지 성형성을 요구하는 경우에는, 0.01% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 탈황(脫黃)을 위한 제강비용의 관점으로부터는, S는 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Al : 0.1% 이하

Al 은 강의 탈산(deoxidation)원소로서 첨가되어, 강의 청정도를 향상시키는데에도 유용한 원소이다. 그러나, 0.1%를 초과하여 함유해도, 더 나은 탈산효과는 얻을 수 없고, 반대로 프레스 성형성이 열화한다. 이 때문에, Al함유량(total Al)은 0.1% 이하로 한다. 한편, 탈산원소로서 그 효과를 얻기 위해서는, Al은 0.01% 이상 첨가하는 것이 바람직하다.

N : 0.02% 이하

N은 고용 강화나 변형시효경화로 C과 마찬가지로 강판의 강도를 증가시키는 원소이다. 그러나, 0.02%를 초과하여 함유하면, 강판 중에 질화물이 증가하고, 그것에 의해 강판의 연성, 나아가서는 프레스 성형성이 현저하게 열화한다. 이 때문에, N함유량을 0.02% 이하로 한다. 한편, 더욱 프레스 성형성의 향상이 요구되는 경우에는 0.01% 이하로 하는 것이 적합하다. 더 바람직하게는 0.OO5% 이하이다. 한편, N은 분위기 중으로부터 혼입하기 쉬운 원소이며, 제조성의 관점으로부터, 0.002% 이상의 N함유를 허용하는 것이 바람직하다

Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상 : 합계로 0.2% 이하

Nb, Ti, V는 모두 탄화물 형성 원소이며, 탄화물의 미세분산에 의해 고강도화에 유효하게 작용하기 때문에, 필요에 따라 선택하여 함유시킬 수 있다. 또한, Mo는 강화 원소의 하나이며, 더구나 담금질성을 향상시키는 작용을 갖기 때문에, 필요에 따라 함유시킬 수 있다. 이들 원소를 강화하는데 사용할 경우, 충분한 효과를 얻기 위해서는, 합계로 0.005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 이들의 합계로 0.2%를 초과하여 함유하면, 프레스 성형성의 열화, 화성(化成)처리성의 열화 등의 문제가 생긴다. 또한, 이들의 원소는 탄화물형성 원소이기 때문에, 고용 C양을 감소시켜, △TS의 향상을 방해할 수 있다. 이 때문에, 이들을 함유시킬 경우에는 Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하로 한다.더 바람직하게는 합계로 0.1% 이하로 한다.

한편, 상기 원소 중에서 Nb는 페라이트를 미세화하는 효과도 겸비하기 때문에, 본 발명의 강판 특성에의 영향이 양호하다.

상기한 원소 이외에, 부차적인 함유 원소로서, Ca: 0.1% 이하, REM: 0.1% 이하 중 1종 또는 2종을 함유하여도 좋다. 이들은 모두 개재물의 형태 제어를 통하여 신장 플랜지성의 향상에 기여하는 원소이다. 그러나, 이들이 각각 0.1%를 초과 하면 강의 청정도를 저하시켜, 연성을 오히려 저하시킨다.

또한, 마르텐사이트 형성의 관점으로부터, B: 0.1% 이하, Zr: 0.1% 이하 중 1종 또는 2종을 함유하여도 좋다.

한편, 이상의 원소 및 잔부의 Fe 외에, 제조과정에서 원료나 제조설비로부터 각종 불순물 원소가 불가피하게 혼입하지만, 이러한 불가피한 불순물은 본 발명의 효과에 특별히 영향을 미치는 것은 아니어서 허용된다. 불가피적 불순물로서는, Sb: 0.01% 이하, Sn: 0.1% 이하, Zn: 0.01% 이하, Co: 0.1% 이하가 예시된다.

한편, Al을 탈산원소로서 기재하였지만, 본 발명에서는, Al 이외의 탈산방법에 의한 용제((steel) production)방법을 배제하는 것은 아니다. 예를 들면 Ti 탈산이나 Si 탈산을 행하여도 좋고, 그때에 Ca나 REM을 용강(溶鋼)에 첨가하여도 좋다.

<강판의 특성>

이상에서 설명한 바와 같은 조직 및 조성의 열연강판은 우수한 프레스 성형성을 갖고, 변형시효경화특성이 우수하다.

본 발명에서 말하는, 「변형시효경화특성이 우수하다」란, 상술한 바와 같이 소성변형량 2% 이상(1.5%도 포함), 예를 들면 3%의 예변형 처리 후, 150∼200℃의 범위의 온도로 유지시간 30초 이상의 열처리를 실시하였을 때, 이 열처리 전후의 인장강도 증가량 △TS{ = (열처리 후의 인장강도) - (예변형처리·열처리를 실시하지 않은 강판의 인장강도)}가 100MPa 이상으로 되는 것을 의미한다. 여기서 예변 형 처리와 열처리를 합쳐서 변형시효처리라고 부른다.

한편, 바람직하게는, △TS는 150MPa 이상이다. 더 바람직하게는, 200MPa이상이다.

이 변형시효처리에 의해 항복응력도 상승하고, 변형시효처리 전후의 항복응력 증가량 △YS{ = (변형시효처리 후의 항복응력) - (변형시효처리 전의 항복응력)}도 100MPa 이상으로 된다.

종래의 도장소부 경화량 시험방법에서는, 170℃, 20분이 열처리조건으로서 채용되고 있다. 본 발명에 있어서도 열처리온도는 150℃ 이상, 200℃ 이하이면 충분하고, 현 상황의 부품제조공정에서 충분한 효과를 얻을 수 있다.

한편, △TS(및 △YS)는 예변형량: 3%로 하고, 시효조건: 150℃-20분 및 200℃-20분으로 한 경우의 측정값의 평균값을 대표값으로 한다. 다만, 일반적으로, 예변형량: 1.5%∼3% 정도, 시효조건이 150℃∼200℃ - 10∼20분의 범위가 가장 효과적인 조건범위이며, 이 범위 내에서는, △TS의 변동은 비교적 작다.

한편, 변형시효경화성을 나타내는 강판에서는, 실온시효성(시효경화: age hardening)이 문제가 된다. 이는 강판을 실온에서, 장기간 보관함으로써, 강도의 상승 등이 생기는 현상으로서, 부품 성형시에 큰 문제가 된다. 본 발명에 따른 강판에 대하여, 이 시효성을 조사할 목적으로, 예변형 없음(O%)에서의 열처리(200℃, 20분) 후의 인장시험을 행하였던 바, 강도(TS, YP)의 상승은 보이지 않아, 높은 내시효성을 갖는 것이 확인되었다.

페라이트상 입경이 15㎛ 이하이고, 또한 Hv(

_SA)/Hv(M) ≥ 0.6을 만족하는 강판은 또한, 변형시효처리 후의 피로특성이 우수하다. 즉, 피로한도비가 0.8 이상으로 된다.

한편, 본 발명의 강판은 가공성(연성)이나 구멍 확장성에 대하여도, 동일 강도(변형시효처리 전)의 종래 강에 필적하거나, 혹은 더 우수한 특성을 유지하고 있다.

<발명 강판의 제조방법>

다음에, 본 발명의 열연강판의 제조방법에 대하여 설명한다.

상기 조직을 갖는 본 발명의 열연강판은 상술한 범위 내의 성분조성을 갖는 강 슬래브를 소재로 하고, 그 소재를 소정 조건으로 열간압연하고, 권취(coi1)함으로써 얻을 수 있다.

사용하는 강 슬래브는 성분의 매크로 편석(偏析)(macroscopic segreation)을 방지하기 위하여 연속주조법(continuous casting process)으로 제조하는 것이 바람직하지만, 조괴법(造塊法)(ingot casting process)이나 박(薄) 슬래브 주조법으로 제조하여도 좋다.

통상의 방법에 있어서는, 강 슬래브를 제조한 후, 일단 실온까지 냉각하고, 그 후 재가열한다. 그러나 일단 냉각하지 않고, 온편(溫片)인 채로 가열로에 장 입(裝入)하는, 혹은 약간의 보열(保熱)을 행한 후에 즉시 압연하는 등의 에너지 절 감 프로세스도 문제없이 적용할 수 있다.

강 슬래브의 가열온도를 특별히 한정할 필요는 없지만, 900℃ 미만에서는, 압연 하중이 증대하여, 열간압연시의 트러블(trouble) 발생의 위험이 증대한다. 한편, 산화 중량의 증가에 따르는 스케일 로스(scale loss)의 증대 등으로, 슬래브 가열온도는 1300℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

그 후, 열간압연, 냉각, 권취 등의 공정을 거치지만, 이들의 공정은 아래와 같이 규정된다.

열간압연의 마무리온도: Ar₃변태점 이상

마무리압연 종료 온도 FT를 Ar₃변태점 이상으로 함으로써, 균일한 열연강판(hot-rolled steel sheet)조직을 얻을 수 있어, 본 발명의 요건인 마르텐사이트와 페라이트와의 복합조직을 용이하게 얻을 수 있다. 마무리압연 종료 온도가 Ar₃변태점 미만에서는, 열간압연시의 압연 부하가 높아져, 열간압연시의 트러블이 발생할 위험성이 증대한다. 또한, 압연 중에 페라이트가 생성하고, 그 분율이 본 발명의 범위를 초과하여 커지기 때문에, 본 발명이 목적으로 하는 큰 강도상승 효과를 얻을 수 없다.

냉각조건 : 마무리압연 종료 후, 마르텐사이트 변태온도(Ms점) 이하까지, 20℃／sec 이상의 냉각속도로 냉각

마무리압연 종료 후에 Ms점 이하까지 냉각함으로써, 미(未)변태의 오스텐나이트가 마르텐사이트로 변태한다. Ms점 온도 이하까지 냉각하지 않은 경우에는, 펄라이트 또는 베이나이트로 변태하여, 본 발명의 요건인 마르텐사이트를 얻을 수 없다. 따라서, 마무리압연 후의 냉각정지온도는 Ms점 이하로 한다. 또한, 마르텐사이트, 페라이트 등의 분율 및 페라이트 입경은 냉각속도에 의존하여 변화되고, 20℃／sec 미만의 냉각속도에서는, 목적으로 하는 분율 또는 페라이트 입경으로는 되지 않으므로, 냉각속도는 20℃／sec 이상으로 한다. 여기에서, 냉각속도란, 평균냉각속도{ = (냉각시작시의 강판온도 - 냉각종료시의 강판온도) / 냉각에 필요한 시간}이다.

고용 C양의 확보의 관점으로부터, 더 바람직한 냉각속도는 50℃／sec 이상, 더욱 바람직하게는 100℃／sec 이상이다. 본 발명의 강 조성으로, 상기 냉각조건에 의해 제조함으로써, 목적으로 하는 페라이트 분율과 입경의 조직 형태를 얻을 수 있다.

변형시효경화특성에 더하여 피로특성도 향상시키기 위해서는, 마무리압연 종료 후, 마르텐사이트 변태온도(Ms점) 이하까지 40℃／sec 이상의 냉각속도로 냉각한다. 피로특성을 향상시키기 위해서는, 변형시효처리 후의 마르텐사이트와 페라이트의 경도차를 작게 하는 것이 유효하며, 페라이트의 입경을 미세화, 분율을 저하시킴으로써 경도차를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 냉각속도에 의존하여 페라이트의 입경, 분율은 변화되고, 40℃／sec 미만의 냉각속도에서는, 변형시효 후의 경도차가 커서, 피로특성이 떨어진다. 따라서, 피로특성이 우수한 본 발명 범위 내의 페라이트의 입경, 분율로 하기 위하여 냉각속도는 40℃／sec 이상으로 한다. 안정하게 우수한 피로특성을 얻기 위해서는, 냉각속도는 50℃／sec 이상, 더욱 높은 피로특성을 얻기 위해서는, 100℃／sec 이상이 바람직하다.

이미 알려진 설비의 능력으로 상정(想定)되는 범위에 있어서, 냉각속도의 상한은 특별히 한정할 필요는 없다.

한편, 베이나이트 등의 제3상을 줄이기 위해서는, CCT 곡선도(曲線圖) 상에서, 이들의 상(相)의 출현(出現) 영역에 그다지 걸치지 않는, 혹은 전혀 걸치지 않는 냉각 패턴을 선택하면 좋다. 제3상의 입경은 페라이트상과 마찬가지로 냉각속도의 영향을 받는다. 마르텐사이트상의 입경은 이미 알려진 방법, 예를 들면 FT나 마무리압연 종료 직전의 압하율(壓下率)의 관리로 제어할 수 있다.

페라이트상중의 고용 C를 불필요하게 증대시키지 않기 위해서는, 특히 페라이트 생성 직후의 Ar₃변태점 -100℃∼Ar₃변태점의 온도영역의 냉각속도를 크게 취하는 것, 예를 들면 70℃／s 이상으로 하는 등의 수단이 있다.

한편, 마무리압연 종료 후로부터 냉각시작까지의 시간은 특별히 규정하지 않고 있지만, 목적에 따라 임의로 설정할 수 있다. 즉, 냉각시작까지의 방냉(放冷)시간 동안에 강판온도의 저하 및 강판조직의 평형상태에의 접근에 의해 페라이트상이 출현하기 때문에, 이 시간의 관리에 의해 특별히 페라이트 분율을 제어할 수 있다.

페라이트 분율을 높여서 연질(저(低)인장강도)로 하기 위해서는, 마무리압연 후에 즉석에서 냉각을 시작하지 않고, 1초 이상의 시간을 두고 냉각하는 것이 유효하다. 다만, 너무 시간을 비우면, 강판의 온도저하에 의해 페라이트 단상의 온도영역으로 되어 마르텐사이트가 얻을 수 없게 되므로, 그 전에 냉각을 시작하는 것이 바람직하다. 또한, 피로특성을 높이기 위해서는, 페라이트 입경의 미세화 및 페라이트 분율의 저감을 확보하는 관점으로부터, 마무리압연 후의 3초 이내에 냉각을 시작하는 것이 바람직하다. 다만, 냉각시작까지의 시간이 지나치게 짧으면 페라이트의 분율, 입경이 본 발명의 범위를 초과하여 실질적으로 마르텐사이트 단상의 조직으로 된다. 그 때문에, 열연 종료 후 0.3초를 초과하고나서 냉각을 시작하는 것이 바람직하다.

권취온도 : 300℃ 이하

권취온도(coiling temperture) CT는 본 발명의 조직을 얻기 위하여 중요하다. 권취온도가 300℃보다 높으면, 미변태의 오스테나이트가 펄라이트 또는 베이나이트로 변태하여, 마르텐사이트가 형성되지 않기 때문에, 본 발명의 요건인 마르텐사이트를 주상으로 하는 조직으로 되지 않는다. 권취온도의 더욱 바람직한 범위는 탄화물 형성을 억제하여 고용 C양을 확보하는 관점으로부터 200℃ 이하이다. 한편, 설비능력이나 작업성 등의 관점으로부터 150∼300℃, 특히 약 200℃ 이상의 비교적 높은 CT를 채용하는 경우는, Mn을 2.0∼2.5% 정도 첨가하는 것이 바람직하다.

350℃ 이상의 템퍼링을 거치지 않은 것

마르텐사이트 강 등에서는, 인성(靭性)향상을 위해 350℃ 이상의 높은 온도에서의 템퍼링 열처리가 통상 행하여진다. 그러나, 이 템퍼링 열처리를 실시하면, 탄화물이 형성되어, 고용 C가 0.01% 미만으로 감소한다. 본 발명에서는, 고용 C가 중요한 역할을 하기 때문에, 이러한 열처리는 행하지 않는 것이 필요하다.

한편, 본 발명에서 말하는 템퍼링이란, 상기와 같은 적극적으로 행하는 고온 혹은 장시간의 열처리를 의미하는 것이며, 제조상 회피 곤란한 냉각 중의 자기 템퍼링(自己燒戾)은 포함하지 않는다. 또한, 저온 단시간(350℃ 미만, 180분 이하. 바람직하게는 300℃ 이하, 더욱 바람직하게는 250℃ 이하. 또한 바람직하게는 60분 이하)의 열처리(일반적으로 템퍼링이라고 부른다)는 상기 변형경화특성을 조금도 손상하는 것은 아니고, 본 발명의 템퍼링에는 포함하지 않으므로, 목적에 따라 적극적으로 행하여도 좋다.

즉, 상기 요건은, 「템퍼링 열처리를 하지 않거나, 350℃ 미만의 템퍼링 처리를 행한다」라고 바꿔 말해도 좋다.

한편, 본 발명의 열연강판에는, 표면피복 등의 표면처리가 실시되어 있어도 좋다. 표면처리로서는, 전기도금 등, 고온 열처리를 수반하지 않는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 열연강판에는, 도금 후에 특수한 처리를 실시하여 화성처리성, 용접성, 프레스 성형성 및 내식성의 개선을 행하여도 좋다.

<발명 강판의 용도와 바람직한 조건>

본 발명의 강판은 말할 필요도 없이, 프레스 성형 등의 성형이나 가공을 실시한 후, 열처리에 의해 변형시효 효과를 발현시키는 용도로 사용하는 것이 바람직하다.

성형 혹은 가공에서의 변형량(歪量)은 바람직한 예변형량(予歪量) 상당의 1.5%∼3% 정도에 있어서 △TS의 관점으로부터 가장 유리하며, 이 범위에서의 이용이 적합하다. 그러나, 변형량이 0.5% 이상이고, 또한 균일 신장의 영역 내이면 이용할 수 있다.

적합한 시효온도도 △TS의 관점으로부터 150℃∼200℃가 적합 범위이지만, 100∼300℃, 바람직하게는 250℃ 이하의 범위이면 이용가능하다. 시효시간은 온도에 의해 적정범위가 다르고(예를 들면, 상기의 150℃∼200℃의 경우는 10∼20분이 바람직하다), 그 범위를 단시간 측 혹은 장시간 측으로 벗어나면, △TS는 저하한다. 그러나 일반적으로 30초∼6시간, 바람직하게는 10∼40분의 범위 내에서 이용가능하다.

바람직한 성형의 형태는 프레스 성형, 굽힘 성형 등의, 넓은 영역에서 변형을 수반하는 성형방법이다.

성형되어 열처리된(즉 변형시효처리를 실시한) 성형체에 있어서, 강 조직에서의 각 상(相)의 비율이나 입자형상은 별로 변화되지 않는다. 그러나 조직, 특히 페라이트상이 경화하는 것이 특징이다. 또한, 성형체에 있어서 강도(TS 상당)는 약 550MPa 이상, 바람직하게는 약 700MPa 이상을 얻을 수 있다.

또한, 특히 페라이트 입경을 15㎛로 제어한 본 발명 강판을 적정한 조건으로 성형 및 열처리하고, 얻어진 성형체에 대하여 아래 식(1)'

Hv(

)/Hv(M)≥0.6… (1)'

(Hv(

): 페라이트상의 경도, Hv(M): 마르텐사이트상의 경도)

를 만족하도록 조정한 경우, 상기 성형체는 우수한 피로특성(피로한도비≥0.8)을 나타낸다.

〔실시예〕

(제1의 실시예)

먼저, 변형시효경화특성에 대하여 검토한 제1 실시예에 대하여 설명한다.

표 1에 나타내는 조성의 용강(溶鋼)(잔부 Fe 및 불순물)을 용제(溶製)하여, 강 슬래브로 한 후, 이들 강 슬래브를 1250℃로 가열하고, 표 2에 나타내는 조건으로 열간압연하여, 판두께 3.Omm의 열연강대(熱延鋼帶)(열연판)로 하였다. 시료기호 J를 제외하고, 급냉(急冷)의 종료온도는 CT와 같은 것으로 하였다. 얻어진 열연강대(열연판)에 대하여, 아래의 요령으로, 미시(微視) 조직, 고용 C양, 인장특성, 변형시효경화특성을 구하였다.

(1)미시 조직

얻어진 강대로부터 시험편을 채취하여, 압연방향과 평행한 단면(L 단면)에 대하여, 광학현미경 혹은 주사형(走査型) 전자현미경을 이용하여 미시 조직을 촬상(撮像)하였다.

그리고 화상해석장치를 이용하여 제2상인 페라이트 조직의 분율을 구하였다.

한편, 제3상(베이나이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 등)은 실질적으로 영이었다. 페라이트 입경은 화상해석으로 얻어진 페라이트상의 면적 및 개수로부터 원근사(圓近似)에 의해 평균입경으로서 구하였다.

(2)고용 C양

얻어진 열연강판으로부터, 분석용 시험편을 채취한 후, 강 중 C양(전체 C양)과 석출 C양(석출물의 형태로 존재하는 C)을 습식분석법에 의해 구하고, 강 중 C양과 석출 C양의 차(差)를 고용 C양으로 하였다. 한편, 미시 조직용 시료를 사용한 관찰에 의해, 그 탄화물의 크기, 밀도로부터 석출 C양을 구하여도 좋다.

(3)인장특성

얻어진 강대로부터, ASTEM에 A370-03A Sub size specimen으로서 규정되는 인장시험편(test piece for tensile test)을 압연방향으로 채취하여, JIS Z 2241의 규정에 준거하여 인장시험을 행하고, 항복응력 YS, 인장강도 TS, 신장(전체 신장(total elongation) T.EL, 국부 신장(local elogation) L.EL을 구하였다. 또한 확인을 위해, 항복 신장(yield elongation) YPEL도 구하였다.

(4)변형시효경화특성

얻어진 강대(열연강판)로부터, ASTEM A370-03A 인장시험편을 압연방향으로 채취하여, 예변형(인장 예변형)으로서 3%의 소성변형을 주었다. 이어서 150 및 200℃에서 20분의 열처리를 실시한 후, 인장시험을 실시하고, 열처리 후의 인장특성강도 TS'(150℃ 열처리재와 200℃ 열처리재의 평균)를 구하여, △TS=TS'-TS를 산 출하였다. 한편, TS는 강대(열연강판) 인장강도이다.

이들의 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다.

표 2 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명 예인 시료기호 A, D, E, H, K, L, N, 0, S∼U, Y는 모두 극히 큰 △TS를 나타내어, 변형시효경화특성이 우수한 강판으로 이루어져 있다는 것이 확인되었다. 한편, 본 발명의 성분 범위를 벗어나는 시료기호 G, I, P에서는, 마르텐사이트 단상조직으로 이루어져 있기 때문에, △TS가 작은 강판으로 이루어져 있다. 또한 Si가 과잉인 시료기호 C는 페라이트 분율이 높고, 역시 △TS는 낮은 값으로 된다. 또한, Ti가 과잉인 시료기호 M은 고용 C양이 0.01질량% 미만이기 때문, 역시 △TS가 작은 값으로 되어 있다.

또한, 조성이 본 발명의 범위 내이어도, 열연 마무리온도가 낮고 페라이트가 생성하는 온도영역으로 되어 있는 시료기호 F에서는, 페라이트 분율이 벗어나서 페라이트가 주상(主相)으로 되어 있다. 또한, 권취온도가 벗어난 시료기호 J에서는, 페라이트 분율은 만족하지만, 고용 C양이 범위 밖으로 되어, △TS는 작은 값으로 되어 있다. 또한, 냉각속도가 작은 경우, 시료기호 B에서는, 페라이트 분율이 높고, 또한 시료기호 Q 및 R에서는, 페라이트 분율은 만족하지만 입경이 벗어나고, 또한 시료기호 V에서는, 분율, 입경도 벗어나기 때문에, 모두 △TS는 작은 값으로 되어 있다. 한편, 냉각종료온도가 Ms점보다 높은 시료기호 X에서는, 마르텐사이트 변태 하지 않기 때문에 주상이 베이나이트로 되어, △TS는 작은 값으로 되었다.

이와 같이, 본 발명의 범위 외의 비교 예에서는, 모두 △TS가 작은 강판으로 이루어져 있다.

또한, 본 발명의 강의 성형성에 관하여, 전체 신장(T.EL)은 마르텐사이트 조직형 강판과 같은 정도이다. 또한 구멍 확장성의 지표로 되는 국부 신장(L.EL )은 본 발명 예에서는, 모두 10% 이상이다. 이 값은 강도 레벨이 동등한 종래 재료와 비교한 경우, 동등 혹은 더 높은 값을 갖고 있어, 구멍 확장성이 종래 재료와 동등 혹은 우수하다는 것을 알 수 있다.

한편, 시료기호 W와 Y의 비교로부터, Mn을 2.0% 이상 함유하는 경우, CT가 250℃에서도 마르텐사이트화에 의한 고강도화가 도모되기 쉽다는 것을 알 수 있다.

(제2 실시예)

다음에 제2 실시예에 대하여 설명한다. 여기에서는, 변형시효경화특성에 더하여, 피로특성에도 주목하고 있다.

표 4에 나타내는 조성의 용강(잔부 Fe 및 불순물)을 용제하여, 강 슬래브로 한 후, 이들 강 슬래브를 1200℃로 가열하고, 표 5에 나타내는 조건으로 열간압연하여, 판두께 3.Omm의 열연강대(열연판)로 하였다. 얻어진 열연강대(열연판)에 대하여, 미시 조직, 고용 C양, 인장특성, 변형시효경화특성, 변형시효 후의 주상·페라이트상 경도 및 피로특성을 구하였다. (1)미시 조직, (2)고용 C양, (3)인장특성, (4)변형시효경화특성에 대하여는, 제1의 실시예와 마찬가지로 구하였다. 각 경도 및 피로특성에 대하여는, 아래와 같이 구하였다.

(5)경도

얻어진 강대(열연판)로부터, JIS5호 인장시험편을 압연방향으로 채취하고, 예변형(인장 예변형)으로서 1.5%의 소성변형을 주고, 이어서 200℃×20분의 열처리를 실시하였다. 그 후, L 단면에 있어서 마르텐사이트상 및 페라이트상을 특정하고, 각각 하중 500g의 마이크로 비커스 경도(micro Vickers hardness) 측정에 의해, 마르텐사이트상의 경도 Hv(M) 및 페라이트상의 경도 Hv(

)를 구하였다. 각 상의 경도는 5점의 평균값으로 구하였다.

얻어진 경도로부터, 경도비 Hv(

)/Hv(M)를 산출하였다.

(6)피로특성

얻어진 강대(열연판)로부터, JIS5호 인장시험편을 압연방향으로 채취하여, 예변형(인장 예변형)으로서 1.5%의 소성변형을 주고, 이어서 200℃×20분의 열처리를 실시하였다. 그 후, 인장피로시험을 실시하고, 변형시효처리 후의 피로내구한도: FL'을 구하고, 피로한도비: FL'／TS(TS는 강대의 인장강도)를 산출하였다. 한편, 피로내구한도는 10⁶회의 반복 인장에 의해 파단하지 않는 한계의 인장응력으로 하였다.

이들의 결과를 표 5 및에 표 6에 나타낸다.

표 5 및에 표 6에 나타내는 바와 같이, 본 발명 예인 시료기호 a, c, d, f, g, i, j, m, n은, 모두 극히 큰 △TS를 나타내어, 변형시효경화특성이 우수한 강판으로 이루어져 있다는 것이 확인되었다.

한편, Ti가 본 발명의 성분 범위를 벗어나는 시료기호 h에서는, 마르텐사이트 단상조직으로 이루어져 있기 때문에, △TS가 작은 강판으로 이루어져 있다. 또 Mn이 본 발명의 성분 범위를 벗어나는 시료기호 k에서는, 열연 후의 냉각속도가 작은 것에도 관계없이 마르텐사이트 단상조직으로 이루어져 있기 때문에, △TS가 작은 강판으로 이루어져 있다.

또한 조성이 본 발명의 범위 내이어도, 열연 마무리 후의 냉각속도가 작은 시료기호 b에서는, 페라이트 분율이 벗어나서 페라이트 주상으로 되고, 권취온도가 벗어난 시료기호 e에서는, 페라이트 분율은 만족하지만 고용 C양이 범위 밖으로 되어, 모두 △TS가 작은 값으로 되어 있다. 이와 같이, 본 발명의 범위 외의 비교 예에서는, 모두 △TS가 작은 강판으로 이루어져 있다.

또한 변형시효처리 후의 피로특성에 대하여도 표 5 및 표 6에 나타내는 바와 같이, 본 발명 예인 시료기호 a, c, d, f, g, i, j, m, n은 모두 0.8 이상의 높은 FL'／TS를 나타내고, 피로특성이 우수한 강판으로 이루어져 있다는 것이 확인되었다. 그것에 대하여 시료기호 b에서는, 페라이트 분율, 입경이 본 발명의 범위 외이기 때문에 Hv(

)/Hv(M)≤0.5로 되어 있고, 피로한도비 FL'／TS가 0.8 이하로, 본 발명 예에 비교하여 피로특성이 떨어진다는 것을 알 수 있다.

또한 시료기호 e에서는, 페라이트 분율, 입경이 본 발명의 범위 내이지만, 고용 C양은 본 발명의 범위 외이며, Hv(

)/Hv(M)≤0.5이기 때문에, 피로한도비 FL'／TS가 0.8 이하로 되어, 본 발명 예에 비교해 피로특성이 떨어진다는 것을 알 수 있다.

한편, 마르텐사이트 단상조직으로 이루어진 시료기호 h 및 k에서는, 피로특성은 문제없지만, 상술 한 바와 같이 변형시효경화특성(△TS)이 작은 강판으로 이루어져 있다.

이상과 같이 본 발명 예인 시료기호 a, c, d, f, g, i, j, m, n은 모두 극히 큰 △TS와 FL'／TS를 나타내어, 변형시효경화특성과 피로특성이 우수한 강판으로 이루어져 있다는 것이 확인되었다.

(제3 실시예)

질량%로, C: 0.1%, Si: 0.01%, Mn: 2.2%, P: 0.012%, S: 0.005%, Al : 0.045%, N: 0.OO3%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지는 조성의 용강을 용제하여, 강 슬래브로 한 후, 이 강 슬래브를 1250℃로 가열하고, 표 7에 나타내는 조건으로 열간압연하여, 판두께 2.0mm의 열연강대(열연판)로 하였다. 이 강의 Ar₃변태점은 701℃이다. FT는 800℃(즉, Ar₃변태점+ 약 100℃)로 하고, 급냉정지온도 및 CT는 180℃(Ms점은 429℃)로 하였다.

한편, 시료기호 3H는 코일 권취 후, 표 7의 조건으로 저온 템퍼링 처리를 실시하였다. 또한 시료기호 3I는 의도적으로 베이나이트 노즈역(域) (약 500℃)에서 단시간 서냉(徐冷)하여 베이나이트를 소량 발생시켰다.

결과를 표 8에 나타낸다.

어느 쪽의 예도 본 발명에 해당하고, 양호한 변형시효경화특성, 프레스 성형성을 갖는다. 또한 시료기호 3H로부터, 저온 단시간에서의 템퍼링은 본 발명의 변형시효경화특성이나 피로특성을 열화시키지 않는다는 것을 알 수 있다.

시료기호 3A∼3C로부터 급냉시작까지의 시간이 짧을수록, 또한 3E∼3H로부터 급냉속도가 클수록, 페라이트상의 입경은 미세하게 되어, △TS가 증대한다. 이 경향은 페라이트상 입경이 10㎛ 이하에서 특히 현저하다. 한편, 공정의 급냉 부담을 고려하면, 페라이트상 입경은 0.5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 예를 들면, 시료기호 3F와 3G의 비교로부터 명확한 바와 같이, 페라이트 분율이 작아지면 (약 3% 이하), 주상이 약간 연화(軟化)된다. 이 때문에 프레스 성형품에서 변형이 작은 부분의 강도도 확보하고 싶은 경우는, 페라이트 분율을 3% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 시료기호 3C, 3D, 3I로부터 알 수 있는 바와 같이, 페라이트 분율이 높아도 강판 강도는 저하하는 경향에 있으므로, 약 20% 이하, 특히 약 15% 이하로 하는 것이 바람직하다.

(제4 실시예)

제3 실시예에서 제조된 시료기호 3D에 대하여, 높이: 50mm, 세로×가로: 100×300mm의 어묵형상으로 프레스 성형을 행하고 (중앙부의 변형 약 1.5% 상당), 또한 170℃-20분의 시효처리를 실시하였다.

상기 프레스 성형체의 중앙부로부터 시료를 채취하고, JIS5호 인장시험편을 채취하여 △TS 및 피로강도비를 측정하였다. 또한 마찬가지로 프레스 성형체의 중앙부로부터 시료를 채취하여 Hv(

)/Hv(M)비를 측정하였다.

그 결과, △TS=258MPa, Hv(

)/Hv(M)=0.78, 피로강도비=0.89로 되어, 프레스 성형체가 우수한 강도 및 피로강도가 확인되었다.

본 발명에 의하면, 마르텐사이트상을 주상으로 하고, 제2상으로서 소정의 페 라이트를 함유하는 조직 형태로 함으로써 우수한 프레스 성형성을 갖고, 또한 프레스 성형 후에, 종래의 소부도장 온도와 같은 정도의 열처리에 의해 인장강도가 극히 크게 상승하는, 변형시효경화특성이 우수한 열연강판을 얻을 수 있다.

또한, 이러한 열연강판을 안정하게 제조하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 특성에 더하여, 적합한 본 발명 강판은 변형시효처리 후의 피로한도비가 현저하게 향상하기 때문에, 피로특성 및 변형시효경화특성이 우수한 열연강판을 얻을 수 있다.

이 때문에, 본 발명의 강판은 자동차용 부품 소재로서 적합하고, 자동차 차체의 경량화에 충분히 기여할 수 있다.

Claims

질량%로,

C: 0.01∼0.2%,

Si: 2.0% 이하,

Mn: 3.0% 이하,

P: 0.1% 이하,

S: 0.02% 이하,

Al: 0.1% 이하,

N: 0.02% 이하

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

마르텐사이트상(相)을 주상(主相)으로 하고,

제2상으로서 페라이트상이 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 또한 상기 페라이트상의 평균입경이 0.1∼20㎛이며,

또한, 고용 C양이 0.01질량% 이상인 것을 특징으로 하는 열연강판.
질량%로,

C: 0.01∼0.2%,

Si: 2.0% 이하,

Mn: 3.O% 이하,

P: 0.1% 이하,

S: 0.02% 이하,

Al: 0.1% 이하,

N: 0.02% 이하

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

템퍼링하지 않은 마르텐사이트상을 주상으로 하고,

제2상으로서 페라이트상이 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 또한 상기 페라이트상의 평균입경이 0.1∼20㎛인 것을 특징으로 하는 열연강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

질량%로, Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는 열연강판.
제1항에 있어서,

질량%로, Mn이 0.5∼2.0%이고, 상기 페라이트상의 평균입경이 0.1∼5㎛인 것을 특징으로 하는 열연강판.
제2항에 있어서,

질량%로, Mn이 0.5∼2.0%이고, 상기 페라이트상의 평균입경이 0.1∼5㎛인 것을 특징으로 하는 열연강판.
제4항 또는 제5항에 있어서,

질량%로, Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는 열연강판.
질량%로,

C: 0.01∼0.2%,

Si: 2.0% 이하,

Mn: 3.0% 이하,

P: 0.1% 이하,

S: 0.02% 이하,

Al: 0.1% 이하,

N: 0.02% 이하

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

마르텐사이트상을 주상으로 하고,

제2상으로서 페라이트상이 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 또한 상기 페라이트상의 평균입경이 0.1∼15㎛이며,

또한, 고용 C양이 0.01질량% 이상이며,

예변형(予歪): 1.5%, 시효처리: 200℃-20분의 조건으로 변형(歪)시효처리를 실시한 후의 마르텐사이트상의 경도 Hv(M_SA)와 페라이트상의 경도 Hv(
_SA)가 아래 식(1)

Hv(
_SA)/Hv(M_SA) ≥0.6 ‥‥‥ 식(1)

을 만족하는 것을 특징으로 하는 열연강판.
질량%로,

C: 0.01∼0.2%,

Si: 2.0% 이하,

Mn: 3.0% 이하,

P: 0.1% 이하,

S: 0.02% 이하,

Al: 0.1% 이하,

N: 0.02% 이하

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

템퍼링하지 않은 마르텐사이트상을 주상으로 하고,

제2상으로서 페라이트상이 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 또한 상기 페라이트상의 평균입경이 0.1∼15㎛이며,

예변형: 1.5%, 시효처리: 200℃-20분의 조건으로 변형시효처리를 실시한 후의 마르텐사이트상의 경도 Hv(M_SA)와 페라이트상의 경도 Hv(
_SA)가 아래 식(1)

Hv(
_SA)/Hv(M_SA) ≥0.6 ‥‥‥ 식(1)

을 만족하는 것을 특징으로 하는 열연강판.
제7항 또는 제8항에 있어서,

질량%로, Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는 열연강판.
질량%로,

C: 0.01∼0.2%,

Si: 2.0% 이하,

Mn: 3.0% 이하,

P: 0.1% 이하,

S: 0.02% 이하,

Al: 0.1% 이하,

N: 0.02% 이하

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브에 대하여,

마무리압연 종료 온도가 Ar₃점 이상인 열간압연을 실시하고,

마무리압연 종료 후, 마르텐사이트 변태온도(Ms점) 이하까지 20℃／sec 이상의 냉각속도로 냉각하여, 300℃ 이하의 온도로 권취하고,

그 후 350℃ 이상의 템퍼링 열처리를 거치지 않은 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 강 슬래브는 질량%로, Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 제조방법.
제10항에 있어서,

질량%로, Mn이 0.5∼2.0%인 것을 특징으로 하는 열연강판의 제조방법.
제12항에 있어서,

상기 강 슬래브는 질량%로, Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 제조방법.
열연강판에 프레스 성형 가공을 실시하고, 변형시효경화 처리를 실시한 성형체로서,

질량%로,

C: 0.01∼0.2%,

Si: 2.0% 이하,

Mn: 3.0% 이하,

P: 0.1% 이하,

S: 0.02% 이하,

Al: 0.1% 이하,

N: 0.02% 이하

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

마르텐사이트상을 주상으로 하고,

제2상으로서 페라이트상이 면적율로 1% 이상 30% 이하의 범위로 함유되고, 또한 상기 페라이트상의 평균입경이 0.1∼15㎛이며,

마르텐사이트상의 경도 Hv(M)와 페라이트상의 경도 Hv(
)가 아래 식(1)'

Hv(
)/Hv(M) ≥0.6 ‥‥‥ 식(1)'

을 만족하는 것을 특징으로 하는 열연강판성형체.
제14항에 있어서,

질량%로, Nb, Ti, V, Mo 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2% 이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는 열연강판성형체.