KR20240090664A - 아연 도금 강판 - Google Patents
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Abstract
이 아연 도금 강판은, 강판과, 상기 강판 위에 배치된 아연 도금층을 구비하는 아연 도금 강판이며, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 깊이에 있어서의 금속 조직이, 면적％로, 페라이트: 2.0 내지 25.0％, 베이나이트: 10.0％ 이하, 템퍼링 마르텐사이트: 60.0％ 초과, 93.0％ 이하, 잔류 오스테나이트: 5.0％ 이상을 포함하고, 30° 입계에 접하고, 또한 Mn 농도가 평균 Mn 농도의 1.2배 이상이고, 또한 결정 입경이 0.3 내지 2.0㎛인 상기 잔류 오스테나이트의 면적률이 3.0％ 이상이다.
Description
본 발명은 아연 도금 강판에 관한 것이다.
본원은, 2021년 11월 26일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2021-191746호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
근년, 지구 환경 보호의 관점에서, 많은 분야에서 탄산 가스 배출량의 삭감에 몰두하고 있다. 자동차 메이커에 있어서도, 저연비화를 목적으로 한 차체 경량화의 기술 개발이 활발히 행해지고 있다. 그러나 탑승자의 안전 확보를 위하여 내충돌 특성의 향상에도 중점을 두기 때문에, 차체 경량화는 용이하지 않다.
차체 경량화와 내충돌 특성을 양립시키기 위해, 고강도 강판을 사용하여 부재를 박육화하는 것이 검토되고 있다. 이 때문에, 높은 강도와 우수한 가공성을 겸비하는 강판이 강하게 요망되고 있다. 이들 요구에 부응하기 위해, 몇 가지의 기술이 종래부터 제안되어 있다. 자동차 부재에는 다양한 가공 양식이 있기 때문에, 요구되는 성형성은 적용되는 부재에 따라 다르지만, 그 중에서도 연성은 가공성의 중요한 지표로서 자리매김되어 있다.
높은 강도와 우수한 가공성을 겸비하는 강판으로서, 연질인 페라이트와 경질인 마르텐사이트의 복합 조직으로 구성되는 Dual Phase 강판(DP 강판), 그리고 변태 유기 소성(TRIP: Transformation Induced Plasticity)을 활용한 TRIP 강판이 종래부터 제안되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 페라이트 및 베이니틱 페라이트의 면적률의 총합이 20％ 이상 80％ 이하이고, 잔류 오스테나이트의 면적률이 10％ 초과 40％ 이하이고, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 0％ 초과 50％ 이하이고, 잔류 오스테나이트 중, 애스펙트비가 0.5 이하인 것의 비율이, 면적비로 75％ 이상이고, 애스펙트비가 0.5 이하인 잔류 오스테나이트 중, 방위차 40° 이상의 페라이트 입계에 존재하는 것의 비율이, 면적비로 50％ 이상이고, bcc 상의 평균 KAM값이 1° 이하인 조직을 갖는, 고강도 냉연 강판이 개시되어 있다.
일반적으로, 강판을 고강도화하면, 충격 변형에 있어서 발생하는 국소적인 대변형 영역에 있어서 파단이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 자동차에 사용되는 강판에는, 충격 변형에 있어서 발생하는 국소적인 대변형 영역에 있어서 파단이 발생하기 어려운 특성, 즉 내충격 특성이 우수할 것이 요구된다.
그러나 본 발명자들이 검토한 결과, 특허문헌 1에 있어서는, 연성 및 내충격 특성을 보다 높일 필요가 있는 것을 알아냈다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어졌다. 본 발명은 높은 강도, 그리고 우수한 연성 및 내충격 특성을 갖는 아연 도금 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 요지는 이하와 같다.
(1) 본 발명의 일 양태에 관한 아연 도금 강판은, 강판과, 상기 강판 위에 배치된 아연 도금층을 구비하고, 상기 강판의 화학 조성이, 질량％로,
C: 0.150 내지 0.350％,
Si: 0.100 내지 2.500％,
Mn: 1.50 내지 4.50％,
sol.Al: 0.010 내지 1.000％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.030％ 이하,
N: 0.100％ 이하,
O: 0.010％ 이하,
Ti: 0 내지 0.200％,
Nb: 0 내지 0.025％,
V: 0 내지 0.100％,
B: 0 내지 0.0100％,
Cu: 0 내지 2.00％,
Cr: 0 내지 2.00％,
Mo: 0 내지 1.00％,
Ni: 0 내지 2.00％,
Ca: 0 내지 0.0200％,
Mg: 0 내지 0.0200％,
REM: 0 내지 0.1000％,
Bi: 0 내지 0.0200％,
Zr, Co, Zn 및 W 중 1종 또는 2종 이상: 합계로 0 내지 1.0000％, 그리고
Sn: 0 내지 0.100％를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
상기 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치에 있어서의 금속 조직이,
면적％로,
페라이트: 2.0 내지 25.0％,
베이나이트: 10.0％ 이하,
템퍼링 마르텐사이트: 60.0％ 초과, 93.0％ 이하,
잔류 오스테나이트: 5.0％ 이상을 포함하고,
30° 입계에 접하고, 또한, Mn 농도가 평균 Mn 농도의 1.2배 이상이고, 또한 결정 입경이 0.3 내지 2.0㎛인 상기 잔류 오스테나이트의 면적률이 3.0％ 이상이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 아연 도금 강판은, 상기 강판의 상기 화학 조성이, 질량％로,
Ti: 0.001 내지 0.200％,
Nb: 0.001 내지 0.025％,
V: 0.001 내지 0.100％,
B: 0.0001 내지 0.0100％,
Cu: 0.01 내지 2.00％,
Cr: 0.01 내지 2.00％,
Mo: 0.001 내지 1.00％,
Ni: 0.01 내지 2.00％,
Ca: 0.0005 내지 0.0200％,
Mg: 0.0005 내지 0.0200％,
REM: 0.0005 내지 0.1000％,
Bi: 0.0005 내지 0.0200％,
Zr, Co, Zn 및 W 중 1종 또는 2종 이상: 합계로 0.0005 내지 1.0000％, 그리고
Sn: 0.0005 내지 0.100％
로 이루어지는 군 중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.
본 발명에 관한 상기 양태에 따르면, 높은 강도, 그리고 우수한 연성 및 내충격 특성을 갖는 아연 도금 강판을 제공할 수 있다.
도 1은 3점 굽힘 시험의 시험 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판을 구성하는 강판의 화학 조성 및 금속 조직에 대해서, 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시된 구성에만 제한되지는 않으며, 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 관한 아연 도금 강판을 구성하는 강판의 화학 조성은, 질량％로, C: 0.150 내지 0.350％, Si: 0.100 내지 2.500％, Mn: 1.50 내지 4.50％, sol.Al: 0.010 내지 1.000％, P: 0.100％ 이하, S: 0.030％ 이하, N: 0.100％ 이하, O: 0.010％ 이하, 그리고 잔부: Fe 및 불순물을 포함한다. 이하에 각 원소에 대하여 상세하게 설명한다.
C: 0.150 내지 0.350％
C는, 원하는 강도를 얻기 위해 필요한 원소이다. C 함유량이 0.150％ 미만이면, 원하는 강도를 얻을 수 없다. 따라서, C 함유량은 0.150％ 이상으로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.170％ 이상, 0.180％ 이상 또는 0.200％ 이상이다.
한편, C 함유량이 0.350％ 초과이면, 아연 도금 강판의 연성이 열화되어, 원하는 TS×El을 얻을 수 없다. 따라서, C 함유량은 0.350％ 이하로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.330％ 이하, 0.300％ 이하이다.
Si: 0.100 내지 2.500％
Si는, 잔류 오스테나이트를 안정화시켜, 연성을 향상시키는 작용을 갖는다. 또한, Si는 탈산에 의해 강을 건전화하는(강에 블로우홀 등의 결함이 발생하는 것을 억제하는) 작용을 갖는다. Si 함유량이 0.100％ 미만이면 상기 작용에 의한 효과를 얻을 수 없다. 그 때문에, Si 함유량은 0.100％ 이상으로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.500％ 이상 또는 0.700％ 이상이다.
한편, Si 함유량이 2.500％ 초과이면, 아연 도금 강판의 용접성이 열화된다. 따라서, Si 함유량은 2.500％ 이하로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 2.000％ 이하, 1.800％ 이하 또는 1.500％ 이하이다.
Mn: 1.50 내지 4.50％
Mn은, 열연판 조직 중의 탄화물에 농화되어, 가열 중의 용해를 지연시킴과 함께, 탄화물 용해 후에 Mn 농화부로서 잔존함으로써, 잔류 오스테나이트를 안정화하는 원소이다. Mn 함유량이 1.50％ 미만이면, 탄화물 중으로의 Mn 농화에 의한 잔류 오스테나이트 안정화 효과를 얻을 수 없고, 30° 입계에 접하고, 또한 Mn 농도가 평균 Mn 농도의 1.2배 이상이고, 또한 결정 입경이 0.3 내지 2.0㎛인 잔류 오스테나이트의 면적률(이하, 「30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률」로 기재하는 경우가 있음)을 원하는 양으로 할 수 없다. 따라서, Mn 함유량은 1.50％ 이상으로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 1.80％ 이상, 2.00％ 이상 또는 2.30％ 이상이다.
한편, Mn 함유량이 4.50％ 초과이면, 열연판 조직 중의 탄화물에 Mn이 과도하게 농화되어, 어닐링 시의 탄화물 용해가 지연되는 결과, 원하는 강도를 얻을 수 없다. 따라서, Mn 함유량은 4.50％ 이하로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 4.30％ 이하, 4.00％ 이하, 3.80％ 이하 또는 3.50％ 이하이다.
sol.Al: 0.010 내지 1.000％
Al은, 탈산에 의해 강을 건전화하는 작용을 가짐과 함께, 페라이트 변태를 제어하는 작용을 갖는다. sol.Al 함유량이 0.010％ 미만이면 상기 작용에 의한 효과를 얻을 수 없다. 따라서, sol.Al 함유량은, 0.010％ 이상으로 한다. sol.Al 함유량은, 바람직하게는 0.030％ 이상, 0.050％ 이상, 0.080％ 이상 또는 0.100％ 이상이다.
한편, sol.Al 함유량이 1.000％ 초과이면, 클러스터상으로 석출된 알루미나가 생성되어, 아연 도금 강판의 연성이 열화된다. 그 때문에, sol.Al 함유량은 1.000％ 이하로 한다. sol.Al 함유량은, 바람직하게는 0.800％ 이하, 0.600％ 이하, 0.400％ 이하 또는 0.200％ 이하이다.
또한, sol.Al이란 산 가용성 Al을 의미하고, 고용 상태로 강 중에 존재하는 고용 Al을 나타낸다.
P: 0.100％ 이하
P는, 일반적으로 불순물로서 강 중에 함유되는 원소이며, 그 함유량은 낮을수록 바람직하다. 특히, P 함유량이 0.100％ 초과이면 아연 도금 강판의 가공성 및 용접성의 열화가 현저해지고, 또한 내충격 특성도 열화된다. 그 때문에, P 함유량은 0.100％ 이하로 한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.080％ 이하, 0.060％ 이하 또는 0.040％ 이하이다.
P 함유량은 0％인 것이 바람직한데, 정련 비용의 관점에서, 0.001％ 이상으로 해도 된다.
S: 0.030％ 이하
S는, 일반적으로 불순물로서 강 중에 함유되는 원소이며, 그 함유량은 낮을수록 바람직하다. S 함유량이 0.030％ 초과이면, 아연 도금 강판의 연성이 현저하게 저하된다. 따라서, S 함유량은 0.030％ 이하로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.020％ 이하 또는 0.010％ 이하이다.
S 함유량은 0％인 것이 바람직한데, 정련 비용의 관점에서, 0.0001％ 이상으로 해도 된다.
N: 0.100％ 이하
N은, 일반적으로 불순물로서 강 중에 함유되는 원소이며, 그 함유량은 낮을수록 바람직하다. N 함유량이 0.100％ 초과이면, 아연 도금 강판의 연성이 현저하게 저하된다. 따라서, N 함유량은 0.100％ 이하로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.080％ 이하, 0.060％ 이하 또는 0.040％ 이하이다.
N 함유량은 0％인 것이 바람직한데, 정련 비용의 관점에서, 0.0001％ 이상으로 해도 된다.
O: 0.010％ 이하
O는, 강 중에 많이 포함되면 파괴의 기점이 되는 조대한 산화물을 형성하여, 취성 파괴 및 수소 유기 균열을 야기하는 원소이다. O 함유량이 0.010％ 초과이면, 취성 파괴 및 수소 유기 균열이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, O 함유량은 0.010％ 이하로 한다. O 함유량은, 바람직하게는 0.008％ 이하, 0.006％ 이하 또는 0.004％ 이하이다.
용강의 탈산 시에 미세한 산화물을 다수 분산시키기 위해, O 함유량은 0.0005％ 이상, 또는 0.001％ 이상으로 해도 된다.
본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판을 구성하는 강판의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물이어도 된다. 본 실시 형태에 있어서 불순물이란, 원료로서의 광석, 스크랩, 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 것, 및/또는 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판에 악영향을 미치지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.
본 실시 형태에 관한 강판의 화학 조성은, Fe의 일부 대신에, 하기 원소를 임의 원소로서 함유해도 된다. 이들 임의 원소를 함유시키지 않는 경우의 함유량의 하한은 0％이다. 이하, 임의 원소에 대하여 상세하게 설명한다.
Ti: 0.001 내지 0.200％
Ti는, 강 중에 탄화물 또는 질화물로서 석출되고, 피닝 효과에 의한 금속 조직의 미세화, 및 석출 강화에 의해 아연 도금 강판의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Ti 함유량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, Ti 함유량이 0.200％ 초과이면, 페라이트의 과잉 석출에 의해, 아연 도금 강판의 강도가 열화된다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.200％ 이하로 한다.
Nb: 0.001 내지 0.025％
Nb는, 탄화물 및 질화물로서 강 중에 미세 석출되어, 석출 강화에 의해 강의 강도를 향상시키는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Nb 함유량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 Nb 함유량이 0.025％ 초과이면, 아연 도금 강판의 연성이 열화된다. 그 때문에, Nb 함유량은 0.025％ 이하로 한다.
V: 0.001 내지 0.100％
V는, Nb와 마찬가지로, 탄화물 및 질화물로서 강 중에 미세 석출되어, 석출 강화에 의해 강의 강도를 향상시키는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, V 함유량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 V 함유량이 0.100％ 초과이면, 아연 도금 강판의 연성이 열화된다. 그 때문에, V 함유량은 0.100％ 이하로 한다.
B: 0.0001 내지 0.0100％
B는, 아연 도금 강판의 ??칭성을 높이는 작용을 갖는다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, B 함유량은 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 B 함유량이 0.0100％ 초과이면, 아연 도금 강판의 연성이 현저하게 저하된다. 그 때문에, B 함유량은 0.0100％ 이하로 한다.
Cu: 0.01 내지 2.00％
Cu는, 아연 도금 강판의 ??칭성을 높이는 작용 및 저온에서 강 중에 탄화물로서 석출되어 아연 도금 강판의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 이들 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Cu 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 Cu 함유량이 2.00％ 초과이면, 슬래브의 입계 갈라짐이 발생하는 경우가 있다. 따라서, Cu 함유량은 2.00％ 이하로 한다.
Cr: 0.01 내지 2.00％
Cr은, 아연 도금 강판의 ??칭성을 높이는 작용을 갖는다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Cr 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 Cr 함유량이 2.00％ 초과이면, 아연 도금 강판의 화성 처리성이 현저하게 저하된다. 따라서, Cr 함유량은 2.00％ 이하로 한다.
Mo: 0.001 내지 1.00％
Mo는, 아연 도금 강판의 ??칭성을 높이는 작용 및 강 중에 탄화물로서 석출되어 아연 도금 강판의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 이들 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Mo 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 Mo 함유량을 1.00％ 초과로 해도 상기 작용에 의한 효과는 포화되어 경제적으로 바람직하지 않다. 따라서, Mo 함유량은 1.00％ 이하로 한다.
Ni: 0.01 내지 2.00％
Ni는, 아연 도금 강판의 ??칭성을 높이는 작용을 갖는다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Ni 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 Ni는 고가의 원소이기 때문에, 다량으로 함유시키는 것은 경제적으로 바람직하지 않다. 따라서, Ni 함유량은 2.00％ 이하로 한다.
Ca: 0.0005 내지 0.0200％
Ca는, 강 중의 개재물의 형상을 바람직한 형상으로 조정함으로써, 아연 도금 강판의 연성을 높이는 작용을 갖는다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Ca 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 Ca 함유량이 0.0200％ 초과이면, 강 중에 개재물이 과잉으로 생성되어, 아연 도금 강판의 연성이 열화된다. 그 때문에, Ca 함유량은 0.0200％ 이하로 한다.
Mg: 0.0005 내지 0.0200％
Mg는, 강 중의 개재물의 형상을 바람직한 형상으로 조정함으로써, 아연 도금 강판의 연성을 높이는 작용을 갖는다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Mg 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 Mg 함유량이 0.0200％ 초과이면, 강 중에 개재물이 과잉으로 생성되어, 아연 도금 강판의 연성이 열화된다. 그 때문에, Mg 함유량은 0.0200％ 이하로 한다.
REM: 0.0005 내지 0.1000％
REM은, 강 중의 개재물의 형상을 바람직한 형상으로 조정함으로써, 아연 도금 강판의 연성을 높이는 작용을 갖는다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, REM 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 REM 함유량이 0.1000％ 초과이면, 강 중에 개재물이 과잉으로 생성되어, 아연 도금 강판의 연성이 열화된다. 그 때문에, REM 함유량은 0.1000％ 이하로 한다.
여기서, REM은, Sc, Y 및 란타노이드로 이루어지는 합계 17원소를 가리키고, 상기 REM의 함유량은, 이들 원소의 합계 함유량을 가리킨다. 란타노이드의 경우, 공업적으로는 미슈 메탈의 형태로 첨가된다.
Bi: 0.0005 내지 0.0200％
또한, Bi는, 응고 조직을 미세화함으로써, 아연 도금 강판의 연성을 높이는 작용을 갖는다. 이 작용에 의한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서는, Bi 함유량은 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 Bi 함유량이 0.0200％ 초과이면, 상기 작용에 의한 효과는 포화되어 버려, 경제적으로 바람직하지 않다. 따라서, Bi 함유량은 0.0200％ 이하로 한다.
Zr, Co, Zn 및 W 중 1종 또는 2종 이상: 합계로 0.0005 내지 1.0000％
Sn: 0.0005 내지 0.100％
Zr, Co, Zn 및 W, 그리고 Sn은 강판의 고강도화에 유효한 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Zr, Co, Zn 및 W의 함유량의 합계를 0.0005％ 이상으로 하거나, 또는 Sn 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명자들은, Zr, Co, Zn 및 W를 합계로 1.0000％ 이하 함유시켜도, 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판의 효과는 손상되지 않는 것을 확인했다. 그 때문에, Zr, Co, Zn 및 W 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 1.0000％ 이하 함유시켜도 된다.
또한, 본 발명자들은, 0.100％ 이하의 Sn을 함유시켜도 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판의 효과는 손상되지 않는 것을 확인했다. Sn을 다량으로 함유시키면 열간 압연 시에 흠집이 발생하는 경우가 있기 때문에, Sn 함유량은 0.100％ 이하로 한다.
상술한 강판의 화학 조성은, 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. 또한, sol.Al은, 시료를 산으로 가열 분해한 후의 여액을 사용하여 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 사용하여 측정하면 된다.
또한, 기계 연삭에 의해, 아연 도금 강판 표면의 아연 도금층을 포함하는 강판 표리면 150㎛ 이상을 연삭한 후에 화학 조성의 분석을 행한다.
강판의 금속 조직
다음으로, 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판을 구성하는 강판의 금속 조직에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 강판은, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치에 있어서의 금속 조직이,
면적％로,
페라이트: 2.0 내지 25.0％,
베이나이트: 10.0％ 이하,
템퍼링 마르텐사이트: 60.0％ 초과, 93.0％ 이하,
잔류 오스테나이트: 5.0％ 이상을 포함하고,
30° 입계에 접하고, 또한 Mn 농도가 평균 Mn 농도의 1.2배 이상이고, 또한 결정 입경이 0.3 내지 2.0㎛인 상기 잔류 오스테나이트의 면적률이 3.0％ 이상이다.
본 실시 형태에 있어서, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치란, 아연 도금 강판을 구성하는 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역을 나타낸다. 이 위치에 있어서의 금속 조직을 규정하는 이유는, 이 위치에 있어서의 금속 조직이 강판의 대표적인 금속 조직을 나타내기 때문이다.
이하, 각 규정에 대하여 설명한다.
페라이트의 면적률: 2.0 내지 25.0％
페라이트는 비교적 고온에서 fcc가 bcc로 변태했을 때에 생성되는 조직이다. 페라이트의 면적률이 2.0％ 미만이면, 원하는 연성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 페라이트의 면적률은 2.0％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 5.0％ 이상, 8.0％ 이상 또는 10.0％ 이상이다.
한편, 페라이트의 면적률이 25.0％ 초과이면, 원하는 강도를 얻을 수 없다. 그 때문에, 페라이트의 면적률은 25.0％ 이하로 한다. 바람직하게는, 23.0％ 이하, 20.0％ 이하 또는 18.0％ 이하이다.
베이나이트: 10.0％ 이하
베이나이트는 미세한 결정립과 탄화물로 이루어지는 조직이다. 베이나이트의 면적률이 10.0％ 초과이면, 원하는 강도 및 연성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 베이나이트의 면적률은 10.0％ 이하로 한다. 바람직하게는 7.0％ 이하, 5.0％ 이하 또는 3.0％ 이하이다. 베이나이트의 면적률은 작을수록 바람직하기 때문에, 0％로 해도 된다.
템퍼링 마르텐사이트: 60.0％ 초과, 93.0％ 이하
템퍼링 마르텐사이트는, 아연 도금 강판의 강도 및 연성을 높이는 조직이다. 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 60.0％ 이하이면, 원하는 강도 및 연성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률은 60.0％ 초과로 한다. 바람직하게는, 63.0％ 이상, 65.0％ 이상, 68.0％ 이상, 70.0％ 이상 또는 75.0％ 이상이다.
한편, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 93.0％ 초과이면, 원하는 연성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률은 93.0％ 이하로 한다. 바람직하게는, 90.0％ 이하, 85.0％ 이하 또는 80.0％ 이하이다.
잔류 오스테나이트: 5.0％ 이상
잔류 오스테나이트는 실온에서도 면심 입방 격자로서 존재하는 금속 조직이다. 잔류 오스테나이트는, 변태 유기 소성(TRIP)에 의해 아연 도금 강판의 연성을 높이는 작용을 갖는다. 잔류 오스테나이트의 면적률이 5.0％ 미만이면, 원하는 연성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 잔류 오스테나이트의 면적률은 5.0％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 8.0％ 이상 또는 10.0％ 이상이다.
다량의 잔류 오스테나이트를 얻기 위해서는 C 등의 합금 원소를 다량으로 함유시킬 필요가 있기 때문에, 잔류 오스테나이트의 면적률은 20.0％ 이하로 해도 된다. 바람직하게는, 18.0％ 이하 또는 15.0％ 이하이다.
본 실시 형태에 관한 강판은, 잔부 조직으로서, 합계로 5.0％ 미만의 프레시 마르텐사이트 및 펄라이트를 포함하고 있어도 된다.
각 조직의 면적률은 이하의 방법에 의해 측정한다.
먼저, 아연 도금 강판으로부터, 압연 방향에 평행한 판 두께 단면에서, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 1/8 깊이 내지 표면으로부터 3/8 깊이의 영역)이면서 판 폭 방향 중앙 위치에 있어서의 금속 조직을 관찰할 수 있도록 시험편을 채취한다.
상기 시험편의 단면을 #600 내지 #1500의 탄화 규소 페이퍼를 사용하여 연마한 후, 입도 1 내지 6㎛의 다이아몬드 파우더를 알코올 등의 희석액 또는 순수에 분산시킨 액체를 사용하여 경면으로 마무리한다. 다음으로, 실온에서 알칼리성 용액을 포함하지 않는 콜로이달 실리카를 사용하여 연마하여, 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 전자선 후방 산란 회절법에 의해 측정하여 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 9.6×10-5Pa 이하, 가속 전압은 15kV, 조사 전류 레벨은 13, 전자선의 조사 레벨은 62로 한다.
얻어진 결정 방위 정보로부터, EBSD 해석 장치에 부속된 소프트웨어 「OIM Analysis(등록 상표)」에 탑재된 「Phase Map」 기능을 사용하여, 결정 구조가 fcc인 영역을 특정한다. 이 영역을 잔류 오스테나이트로 판정하고, 그 면적률을 산출함으로써 잔류 오스테나이트의 면적률을 얻는다.
다음으로, 「OIM Analysis(등록 상표)」에 탑재된 「Grain Orientation Spread」 기능을 사용하여, 결정 방위차가 15° 이상인 경계를 결정립계로 간주하는 조건 하에서, 「Grain Orientation Spread」가 1° 이하인 영역을 페라이트로서 추출한다. 추출한 페라이트의 면적률을 산출함으로써, 페라이트의 면적률을 얻는다.
계속해서, 「Grain Average Misorientation」 기능을 사용하여, Grain Average Image Quality 맵(GAIQ 맵)을 얻는다. 얻어진 GAIQ 맵에 있어서, 결정 방위차가 15° 이상인 입계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 정의한다. 페라이트로서 추출된 영역의 「Grain Average Image Quality값(GAIQ값)」의 최댓값을 Iα로 했을 때, GAIQ값이 Iα/2 초과가 되는 영역을 베이나이트로서 추출하고, GAIQ값이 Iα/2 이하가 되는 영역을 템퍼링 마르텐사이트로서 추출한다. 추출한 베이나이트의 영역의 면적률 및 템퍼링 마르텐사이트의 영역의 면적률을 산출함으로써, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 각각의 면적률을 얻는다.
잔부 조직의 면적률은, 100％로부터 상기 조직의 면적률을 차감함으로써 얻는다.
또한, 관찰면 표층의 오염물 제거에 대해서는, 입자경 0.1㎛ 이하의 알루미나 입자를 사용한 버프 연마, 혹은 Ar 이온 스퍼터링 등의 방법을 사용하면 된다.
30° 입계에 접하고, 또한 Mn 농도가 평균 Mn 농도의 1.2배 이상이고, 또한 결정 입경이 0.3 내지 2.0㎛인 잔류 오스테나이트의 면적률: 3.0％ 이상
상기 잔류 오스테나이트는, 하기 조건 (I) 내지 (III)을 충족하는 잔류 오스테나이트로 환언할 수 있다.
(I) 30° 입계에 접한다.
(II) Mn 농도가 평균 Mn 농도의 1.2배 이상이다.
(III) 결정 입경이 0.3 내지 2.0㎛이다.
상기 조건 (I) 내지 (III)을 충족하는 잔류 오스테나이트의 면적률(30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률)이 3.0％ 미만이면, 아연 도금 강판의 내충격 특성이 열화된다. 그 때문에, 상기 잔류 오스테나이트의 면적률은 3.0％ 이상으로 한다. 바람직하게는 4.0％ 이상 또는 5.0％ 이상이다.
상한은 특별히 규정하지 않지만, 상기 잔류 오스테나이트의 면적률은 20.0％ 이하로 해도 된다.
상기 잔류 오스테나이트의 면적률은 이하의 방법에 의해 측정한다.
먼저, 조직의 면적률을 측정할 때와 마찬가지의 방법에 의해, 시험편을 채취, 처리한다. 측정 위치는 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 1/8 깊이 내지 표면으로부터 3/8 깊이의 영역)이면서 판 폭 방향 중앙 위치로 한다. 다음으로, EBSD 해석 장치에 부속된 소프트웨어 「OIM Analysis(등록 상표)」에 탑재된 「Grain Orientation Spread」 기능을 사용하여, 30° 입계를 특정한다. 다음으로, 「OIM Analysis(등록 상표)」에 탑재된 「Phase Map」 기능을 사용하여, 결정 구조가 fcc인 영역, 즉 잔류 오스테나이트를 특정한다. 이에 의해, 30° 입계에 접하는 잔류 오스테나이트를 특정한다(조건 (I)). 또한, 30° 입계에 접하는 잔류 오스테나이트에는, 30° 입계 상에 존재하는 잔류 오스테나이트도 포함된다.
상기 측정을 행한 측정 영역에 대해서, 전자 프로브 마이크로애널라이저(EPMA)에 의해 Mn 농도를 측정한다. 측정 조건은 가속 전압을 15kV로 하고, 배율을 5000배로 하여, Mn 농도의 분포 상을 얻는다. 보다 구체적으로는, 측정 간격을 0.4㎛로 하고, 40000개소 이상의 Mn 농도를 측정한다. 모든 측정점으로부터 얻어진 Mn 농도의 평균값을 평균 Mn 농도로 간주한다.
또한, 측정 영역 내의 30° 입계에 접하는 잔류 오스테나이트 중, Mn 농도가 평균 Mn 농도의 1.2배 이상인 잔류 오스테나이트를 특정한다 (조건 (II)).
상기 측정 영역 중, 조건 (I) 및 조건 (II)를 충족하는 잔류 오스테나이트의 원 상당 직경을 산출함으로써, 상기 잔류 오스테나이트의 결정 입경을 얻는다. 이에 의해, 결정 입경이 0.3 내지 2.0㎛인 잔류 오스테나이트를 특정한다(조건 (III)).
상기 측정 영역 내의 조건 (I) 내지 (III)을 충족하는 잔류 오스테나이트의 면적률을 산출함으로써, 30° 입계에 접하고, 또한 Mn 농도가 평균 Mn 농도의 1.2배 이상이고, 또한 결정 입경이 0.3 내지 2.0㎛인 잔류 오스테나이트의 면적률을 얻는다.
아연 도금층
본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판은, 상술한 강판의 적어도 한쪽의 표면에 아연 도금층을 갖는다. 아연 도금층은, 용융 아연 도금층 및 용융 아연 합금 도금층, 그리고 이들에 합금화 처리를 실시한 합금화 아연 도금층 및 합금화 아연 합금 도금층이어도 된다. Zn 이외에도 Al 등의 첨가 원소를 포함해도 된다. 또한, 당해 도금층의 부착량은, 특별히 제한되지 않고 일반적인 부착량이어도 된다.
아연 도금층이 용융 아연 도금층인 경우, 강판 표면과 용융 아연 도금층의 밀착성을 높이기 위해, 용융 아연 도금층의 Fe 함유량은 3.0질량％ 이하가 바람직하다.
용융 아연 도금층 및 용융 아연 합금 도금층은, Al, Ag, B, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Ge, Hf, Zr, I, K, La, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, Ni, Pb, Rb, Sb, Si, Sn, Sr, Ta, Ti, V, W, Zr, REM 중 1종 또는 2종 이상을, 아연 도금 강판의 내식성 및 성형성을 저해하지 않는 범위에서 함유해도 된다. 특히, Ni, Al 및 Mg는, 강판의 내식성의 향상에 유효하다.
용융 아연 도금층 또는 용융 아연 합금 도금층은, 합금화 처리가 실시된, 합금화 아연 도금층 또는 합금화 아연 합금 도금층이어도 된다. 용융 아연 도금층 또는 용융 아연 합금 도금층에 합금화 처리를 실시하는 경우, 강판 표면과 합금화 도금층의 밀착성 향상의 관점에서, 합금화 처리 후의 합금화 아연 도금층 또는 합금화 아연 합금 도금층의 Fe 함유량을 7.0 내지 13.0질량％로 하는 것이 바람직하다. 용융 아연 도금층 또는 용융 아연 합금 도금층을 갖는 강판에 합금화 처리를 실시함으로써, 도금층 중에 Fe가 도입되어, Fe 함유량이 증량된다. 이에 의해, 도금층 중의 Fe 함유량을 7.0질량％ 이상으로 할 수 있다. 즉, Fe 함유량이 7.0질량％ 이상인 아연 도금층은, 합금화 아연 도금층 또는 합금화 아연 합금 도금층이다.
아연 도금층 중의 Fe 함유량은, 다음 방법에 의해 얻을 수 있다. 인히비터를 첨가한 5체적％ HCl 수용액을 사용하여 아연 도금층만을 용해 제거한다. ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여, 얻어진 용해액 중의 Fe 함유량을 측정함으로써, 아연 도금층 중의 Fe 함유량(질량％)을 얻을 수 있다.
강도 및 연성
본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판은, 인장 강도가 1180MPa 이상이어도 된다. 인장 강도가 1180MPa 이상이면, 차체 경량화에 보다 기여할 수 있다. 인장 강도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 1780MPa 이하로 해도 된다.
또한, 인장 강도(TS)와 전연신율(El)의 곱(TS×El)은 16500MPa·％ 이상이어도 된다. TS×El이 16500MPa·％ 이상이면, 높은 강도를 갖고, 또한 우수한 연성을 갖는 아연 도금 강판이라고 판단할 수 있다. TS×El의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 26000MPa·％ 이하로 해도 된다.
인장 강도 및 전연신율은, JIS Z 2241:2011에 준거한 인장 시험에 의해 측정한다. 시험편은 JIS Z 2241:2011의 5호 시험편으로 한다. 인장 시험편의 채취 위치는, 판 폭 방향의 단부로부터 1/4 부분으로 하고, 압연 방향에 수직인 방향을 길이 방향으로 하면 된다.
내충격 특성
본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판은, 3점 굽힘 시험 시의 충격 흡수 에너지가 1.0kJ 초과여도 된다. 3점 굽힘 시험 시의 충격 흡수 에너지가 1.0kJ 초과이면, 우수한 내충격 특성을 갖는 아연 도금 강판이라고 판단할 수 있다. 상한은 특별히 규정하지 않지만 3.0kJ 이하, 2.5kJ 이하 또는 2.0kJ 이하로 해도 된다.
3점 굽힘 시험 시의 충격 흡수 에너지는 이하의 방법에 의해 측정한다.
먼저, 아연 도금 강판으로부터 길이 800mm 이상의 시험편을 채취하고, 도 1에 도시하는 단면을 갖는 해트 형상의 시험체를 제작한다. 또한, 도 1에 있어서의 단위는 mm이다. 도 1에 도시하는 시험체는, 아연 도금 강판에 대하여 프레스 브레이크를 사용한 굽힘 가공에 의해 제작한 60mm×80mm의 해트 부재와, 아연 도금 강판으로 제작한 클로징 플레이트를 스폿 용접함으로써 얻는다. 해트 부재와 클로징 플레이트는, 너깃 직경≥5×t/2(t는 판 두께)로 하고, 시험체의 길이 방향 중앙 위치에 스폿간 중앙이 배치되도록, 40mm 간격으로 스폿 용접함으로써 체결한다. 이 시험체를, 700mm 간격으로 설치된 반경 30mm의 지지 롤 위에 얹고, 7.2km/h의 일정 속도로, R=50mm의 임팩터를 접촉시킴으로써 3점 굽힘 시험을 행한다. 시험편이 파단될 때까지의 변위 및 하중을 구하고, 그것들의 곱(변위×하중)을 산출함으로써, 3점 굽힘 시험 시의 충격 흡수 에너지를 얻는다.
판 두께
본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판의 판 두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.6 내지 8.0mm로 해도 된다. 아연 도금 강판의 판 두께를 0.6mm 이상으로 함으로써 압연 하중이 과대해지는 것을 억제할 수 있어, 열간 압연을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 판 두께를 8.0mm 이하로 함으로써, 상술한 금속 조직을 용이하게 얻을 수 있다.
제조 조건
본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판의 적합한 제조 방법에서는, 이하의 공정 (1) 내지 (7)을 순차 행한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 슬래브의 온도 및 강판의 온도는, 슬래브의 표면 온도 및 강판의 표면 온도를 말한다.
(1) 상술한 화학 조성을 갖는 슬래브를 1220℃ 이상의 온도로 가열한다.
(2) 1100℃ 이상의 온도역에서, 20％ 이상의 압하율로 조압연의 최종 3단의 압연을 행한다.
(3) 조압연 완료 후이면서 마무리 압연 개시 전에, 1000℃ 이상의 온도역에서 50초 초과 유지한다.
(4) 마무리 압연 완료 온도 FT를 T1(℃)-80℃ 이상의 온도역으로 하고, T1(℃) 이상의 온도역에서의 누적 압하율을 75％ 이상으로 하고, 최종 2단의 압연의 누적 압하율을 20％ 이상으로 한다.
또한, T1(℃)은 하기 식 (A)에 의해 얻어진다. 하기 식 중의 원소 기호는 각 원소의 질량％로의 함유량을 나타내고, 당해 원소를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다.
(5) 500℃ 이상, 또한 하기 식 [1] 및 [2]에 의해 나타내지는 온도 TC(℃) 이하를 충족하는 권취 온도 CT에서 권취한다. 하기 식 중의 원소 기호는 각 원소의 질량％로의 함유량을 나타낸다.
(6) 권취 후, 권취 온도 CT±50℃ 또한 Tc(℃) 이하를 충족하는 권취 후 유지 온도 T에서, 하기 식 [3]에 의해 나타내지는 시간 tC(h) 이상의 동안 유지한다.
또한 상기 식 [3] 중의 a, p, q는 하기 식 [4] 내지 [6]에 의해 나타내지고, T는 권취 후 유지 온도이다.
하기 식 중의 원소 기호는 각 원소의 질량％로의 함유량을 나타낸다. 하기 식 [6] 중의 FT는 마무리 압연 완료 온도를 나타내고, T1은 상기 식 (A)에 의해 나타내진다.
(7) 하기 조건 (a) 내지 (f)를 충족하도록 어닐링을 행한다.
(a) 600℃ 내지 Ac1+10℃의 온도역의 평균 가열 속도가 10.0℃/s 이하이다.
또한, Ac1은 하기 식 (B)에 의해 얻어진다. 하기 식 중의 원소 기호는 각 원소의 질량％로의 함유량을 나타내고, 당해 원소를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다.
(b) Ac1℃+30℃ 내지 900℃의 최고 가열 온도에서 1 내지 1000초간 유지한다(제1 균열(均熱) 처리).
(c) 700 내지 600℃의 온도역까지의 평균 냉각 속도가 20.0℃/s 이하이다(제1 냉각).
(d) 400 내지 600℃의 온도역에서 60 내지 300초간 유지한다(제2 균열 처리). 그 후, 강판 표면에 용융 아연 도금층을 형성한다.
(e) 100℃ 초과, 300℃ 이하의 온도역까지 냉각한다(제2 냉각).
(f) 300 내지 420℃의 온도역에서 100 내지 1000초간 유지한다(제3 균열 처리).
상기 공정을 밀접불가분하게 제어한 제조 방법에 의해, 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판을 안정적으로 제조할 수 있다.
이하, 각 공정에 대하여 설명한다.
(1) 슬래브 가열
열간 압연에 제공하는 슬래브는, 1220℃ 이상의 온도역으로 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 1220℃ 이상의 온도역에서는, 강판 온도를 변동시켜도 되고, 일정하게 해도 된다. 상기 온도역에서는, 30분 이상 유지하는 것이 바람직하다. 1220℃ 이상의 온도로 가열함으로써, 구 오스테나이트 입자의 형상 및 양을 제어하는 것, 및 탄화물을 충분히 용해시킬 수 있다. 결과적으로, 잔류 오스테나이트의 면적률 및 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 높일 수 있다.
또한, 열간 압연에 선행하는 그 외의 제조 공정은 특별히 한정하지 않는다. 고로나 전기로 등에 의한 용제에 이어, 각종 2차 제련을 행하고, 이어서 통상의 연속 주조, 잉곳법에 의한 주조, 또는 박슬래브 주조 등의 방법으로 슬래브를 주조하면 된다. 연속 주조의 경우에는, 주조 슬래브를 한 번 저온까지 냉각한 뒤, 다시 가열하고 나서 열간 압연해도 되고, 주조 슬래브를 저온까지 냉각하지 않고, 주조 후에 그대로 열연해도 된다. 원료로는 스크랩을 사용해도 상관없다. 또한, 필요에 따라서는 그것들에 열간 가공 또는 냉간 가공을 더한 것을 사용할 수 있다.
상기 가열 및 유지 후에는 1200℃ 이상의 온도역에서, 10％ 이상의 압하율로 슬래브 폭 압하를 행하는 것이 보다 바람직하다. 10％ 이상의 압하율로 슬래브 폭 압하를 행함으로써, 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 5％ 이상으로 할 수 있어, 내충격 특성을 보다 높일 수 있다. 상세한 메커니즘은 불분명하지만, 이 슬래브 폭 압하를 행함으로써, 결과적으로 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 보다 높일 수 있다.
또한, 슬래브 폭 압하의 압하율은, 압하 전의 슬래브의 폭 방향 길이를 w0으로 하고, 압하 후의 슬래브의 폭 방향 길이를 w1로 했을 때, (1-w1/w0)×100(％)에 의해 나타낼 수 있다. 슬래브 폭 압하를 행하는 방법으로서는, 예를 들어 슬래브의 판면에 대하여 회전축이 수직이 되도록 설치된 롤을 사용하여 슬래브를 압연하는 방법이나, 슬래브 폭 방향으로부터 순차 프레스하는 방법을 들 수 있다.
(2) 조압연
조압연에서는, 최종 3단의 압연을, 1100℃ 이상의 온도역에서, 또한 각 단 20％ 이상의 압하율로 행하는 것이 바람직하다. 이 조건에서 조압연을 행함으로써, 재결정에 의해 구 오스테나이트 입자를 등축으로 제어할 수 있다. 결과적으로, 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 높일 수 있다. 또한, 압하율은 20％ 이상이면 높아도 문제 없지만, 예를 들어 60％ 이상으로 하는 경우에는 압연 하중의 증대로부터 롤의 손모를 야기하여, 생산성이 저하된다. 이 때문에, 바람직하게는 각 단의 압하율은 60％ 미만이다.
(3) 조압연 완료 후이면서 마무리 압연 개시 전의 유지
조압연 완료 후이면서 마무리 압연 개시 전에, 1000℃ 이상의 온도역에서 50초 초과 유지하는 것이 바람직하다. 이 조건에서 유지를 행함으로써, 구 오스테나이트 입자의 성장을 촉진할 수 있다. 결과적으로, 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 높일 수 있다.
상기 온도역에서 유지하는 방법으로서는, 예를 들어 조압연 완료 후에 가열로, 혹은 유도 가열에 의해 가열하는 방법이나, 보온 커버를 사용하는 방법을 들 수 있다. 또한, 상기 유지에서는, 1000℃ 이상의 온도역에서 강판 온도를 일정하게 해도 되고, 변동시켜도 된다.
(4) 마무리 압연
마무리 압연 완료 온도 FT를 T1(℃)-80℃ 이상의 온도역으로 하고, T1(℃) 이상의 온도역에서의 누적 압하율을 75％ 이상으로 하고, 최종 2단의 압연의 누적 압하율을 20％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 조건에서 마무리 압연을 행함으로써, 회복 및 재결정에 의해 구 오스테나이트 입자를 등축으로 제어할 수 있다. 결과적으로, 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 높일 수 있다. 또한, 최종 2단의 압연에 있어서의 누적 압하율은 20％ 이상이면 높아도 문제 없지만, 예를 들어 60％ 이상으로 하는 경우에는 저온역에서의 고하중의 압연이 된다는 점에서 판 형상의 악화를 야기하여, 생산성이 저하된다. 이 때문에, 바람직하게는 최종 2단의 누적 압하율은 60％ 미만이다.
마무리 압연 완료 후, 마무리 압연 완료 온도 FT 내지 650℃의 온도역의 평균 냉각 속도는 10℃/s 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 조건에서 냉각함으로써, 고온역에 있어서의 조대한 페라이트 형성을 억제할 수 있다. 결과적으로, 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 보다 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 평균 냉각 속도란, 냉각 개시 시로부터 냉각 완료 시까지의 강판의 온도 강하 폭을, 냉각 개시 시로부터 냉각 완료 시까지의 소요 시간으로 나눈 값을 말한다.
(5) 권취
(6) 권취 후의 유지
권취는, 500℃ 이상, 또한 상기 식 [1] 및 [2]에 의해 나타내지는 온도 TC(℃) 이하를 충족하는 권취 온도 CT에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 권취 후, 권취 온도 CT±50℃ 또한 Tc(℃) 이하를 충족하는 권취 후 유지 온도 T에서, 상기 식 [3]에 의해 나타내지는 시간 tC(h) 이상의 동안 유지하는 것이 바람직하다. 이 조건에서 권취 및 권취 후의 유지를 행함으로써, 어닐링 전의 단계에서의 펄라이트 분율을 원하는 범위로 제어하고, 또한 펄라이트 중의 시멘타이트에의 Mn 농화를 촉진할 수 있다. 결과적으로, 어닐링 후에 있어서 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 보다 높일 수 있다.
또한, 권취 후 유지는 보온로나 보온 커버를 사용하여 방열을 억제함으로써 행하면 된다. 코일을 노 외부로 배출하거나, 혹은 보온 커버를 벗겨, 코일 표면이 노출된 타이밍에 코일 측면측의 단부면 온도를 방사 온도계에 의해 측정하고, 얻어진 온도를 권취 후 유지의 유지 온도 T로 간주하면 된다.
권취 후의 유지를 행한 후에는 필요에 따라서 통상의 방법에 의해 산세 및 냉간 압연을 행해도 된다. 냉간 압연에서는, 누적 압하율을 50％ 이상으로 하면 된다.
(7) 어닐링
(a) 제1 균열 처리 전의 가열
제1 균열 처리 전의 가열에 있어서, 600℃ 내지 Ac1+10℃의 온도역의 평균 가열 속도는 10.0℃/s 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 조건에서 가열함으로써, 페라이트의 재결정을 촉진시키면서 시멘타이트를 구상화할 수 있다. 결과적으로, 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 보다 높일 수 있다. 상기 온도역에 있어서의 평균 가열 속도는 5.0℃/s 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 평균 가열 속도란, 가열 개시 시로부터 가열 완료 시까지의 강판의 온도 상승 폭을, 가열 개시 시로부터 가열 완료 시까지의 소요 시간으로 나눈 값을 말한다.
(b) 제1 균열 처리
Ac1℃+30℃ 내지 900℃의 최고 가열 온도에서 1 내지 1000초간 유지하는 것이 바람직하다. Ac1℃ 이상의 온도역에서 제1 균열 처리를 행함으로써, 원하는 양의 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트를 얻을 수 있다. 또한, 900℃ 이하의 온도역에서 제1 균열 처리를 행함으로써, 원하는 양의 페라이트를 얻을 수 있다.
(c) 제1 균열 처리 후의 냉각(제1 냉각)
상기 균열 처리 후, 700 내지 600℃의 온도역까지의 평균 냉각 속도는 20.0℃/s 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 조건에서 냉각함으로써, 페라이트-오스테나이트 계면을 오스테나이트측으로 성장시켜, 탄화물 근방까지 성장시킬 수 있기 때문에, 결과적으로 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 보다 높일 수 있다. 상기 온도역까지의 평균 냉각 속도는 10.0℃/s 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
(d) 제2 균열 처리
상기 냉각 후에는 400 내지 600℃의 온도역에서 60 내지 300초간 유지하는 것이 바람직하다. 이 조건에서 제2 균열 처리를 행함으로써, 약한 구동력으로 페라이트 입계를 이동시키고, 구상 탄화물에 의해 페라이트 입계를 피닝할 수 있다. 결과적으로, 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 보다 높일 수 있다. 제2 균열 처리 온도가 600℃ 초과이면, 원하는 양의 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 얻을 수 없는 경우가 있다. 제2 균열 처리 온도가 400℃ 미만이면 베이나이트가 과잉으로 생성되는 경우가 있다. 유지 시간이 상기 범위 외인 경우, 원하는 양의 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률을 얻을 수 없는 경우가 있다.
또한, 제2 균열 처리를 도금욕 침지 후에 행하면, 도금층의 내파우더링성이 현저하게 열화된다. 이것은, 도금욕 침지 후에 480℃ 이상의 온도역에서 80초 이상의 열처리를 행하면, 도금과 강판 사이의 합금화 반응이 과도하게 진행하여, 도금층 내의 구조가, 연성이 우수한 δ상으로부터 연성이 열위인 Γ상으로 변화하기 때문이다. 따라서, 내파우더링성 확보의 관점에서, 제2 균열 처리는 도금욕 침지 전에 행하는 것이 바람직하다.
제2 균열 처리 후에는, 통상의 방법에 의해 강판 표면에 용융 아연 도금층을 형성한다. 예를 들어, 도금욕온은 440 내지 470℃로 하고, 침지 시간은 5초 이하로 하면 된다. 도금욕은, Al을 0.08 내지 0.20질량％ 함유하는 용융 아연 도금욕이 바람직하지만, 그 외에, 불순물로서 Fe, Si, Mg, Mn, Cr, Ti 및 Pb 등을 함유해도 된다. 또한, 도금의 단위 면적당 중량을 가스 와이핑 등의 공지된 방법에 의해 제어하는 것이 바람직하다. 도금의 단위 면적당 중량은, 편면당 25 내지 75g/m2로 하면 된다.
용융 아연 도금층을 형성한 강판에 대하여 필요에 따라서 합금화 처리를 행함으로써, 합금화 아연 도금층 또는 합금화 아연 합금 도금층을 형성해도 된다. 그 경우, 합금화 온도가 460℃ 미만이면, 합금화 속도가 느려져 생산성을 손상시킬 뿐만 아니라, 합금화 처리 불균일이 발생하므로, 합금화 온도는 460℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 460℃ 이상에서의 유지 시간은 80초 미만으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 합금화 온도가 600℃를 초과하면, 합금화가 과도하게 진행하여, 강판의 도금 밀착성이 열화되는 경우가 있다. 또한, 펄라이트 변태가 촉진됨으로써, 원하는 금속 조직을 얻을 수 없는 경우가 있다. 따라서, 합금화 온도는 600℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
(e) 제2 균열 처리 후(또한 도금층 형성 후)의 냉각(제2 냉각)
계속해서, 100℃ 초과, 300℃ 이하의 온도역까지 냉각하는 것이 바람직하다. 이 조건에서 냉각을 행함으로써, 원하는 양의 잔류 오스테나이트를 얻을 수 있다.
(f) 제3 균열 처리
상기 냉각 후에는 300 내지 420℃의 온도역에서 100 내지 1000초간 유지하는 것이 바람직하다. 300℃ 이상의 온도역에서 제3 균열 처리를 행함으로써, 잔류 오스테나이트를 안정화하여, 실온에 있어서의 잔류 오스테나이트를 확보할 수 있다. 또한, 420℃ 이하의 온도역에서 제3 균열 처리를 행함으로써, 잔류 오스테나이트가 지나치게 분해되어 버리는 것, 및 베이나이트가 과잉으로 생성되는 것을 억제할 수 있다.
제3 균열 처리 후에는 실온까지 냉각하면 된다. 아연 도금 강판의 평탄화 및 표면 조도의 조정을 위해, 필요에 따라서 조질 압연을 행해도 된다.
실시예
다음으로, 실시예에 의해 본 발명의 일 양태의 효과를 더욱 구체적으로 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위하여 채용한 일 조건예이며, 본 발명은 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.
표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을 용제하고, 연속 주조에 의해 두께가 240 내지 300mm인 슬래브를 제조하였다. 얻어진 슬래브를 사용하여, 표 2A 내지 표 3C에 나타내는 제조 조건에 의해, 표 4A 내지 표 4C에 나타내는 아연 도금 강판(용융 아연 도금 강판, 용융 아연 합금 도금 강판, 합금화 아연 도금 강판 또는 합금화 아연 합금 도금 강판)을 얻었다.
또한, 권취 후의 유지를 행한 후에는 통상의 방법에 의해 산세 및 냉간 압연을 행하였다. 냉간 압연에서는, 누적 압하율을 50％ 이상으로 하였다. 합금화 온도에서의 유지 시간은 80초 미만으로 하였다. 또한, 제3 균열 처리 후에는 실온까지 냉각하였다.
얻어진 아연 도금 강판에 대하여 상술한 방법에 의해 금속 조직 관찰, 인장 시험 및 3점 굽힘 시험을 행하였다. 얻어진 측정 결과를 표 4A 내지 표 4C에 나타낸다.
인장 강도가 1180MPa 이상인 경우, 높은 강도를 갖는 아연 도금 강판이라고 하여 합격으로 판정하였다. 한편, 인장 강도가 1180MPa 미만인 경우, 높은 강도를 갖는 아연 도금 강판이 아니라고 하여 불합격으로 판정하였다.
인장 강도(TS)와 전연신율(El)의 곱(TS×El)이 16500MPa·％ 이상인 경우, 높은 강도를 갖고, 또한 우수한 연성을 갖는 아연 도금 강판이라고 하여 합격으로 판정하였다. 한편, 인장 강도(TS)와 전연신율(El)의 곱(TS×El)이 16500MPa％ 미만인 경우, 높은 강도를 갖고, 또한 우수한 연성을 갖는 아연 도금 강판이 아니라고 하여 불합격으로 판정하였다.
3점 굽힘 시험 시의 충격 흡수 에너지가 1.0kJ 초과인 경우, 우수한 내충격 특성을 갖는 아연 도금 강판이라고 하여 합격으로 판정하였다. 한편, 3점 굽힘 시험 시의 충격 흡수 에너지가 1.0kJ 이하인 경우, 우수한 내충격 특성을 갖는 아연 도금 강판이 아니라고 하여 불합격으로 판정하였다.
[표 1]
[표 2A]
[표 2B]
[표 2C]
[표 3A]
[표 3B]
[표 3C]
[표 4A]
[표 4B]
[표 4C]
표 4A 내지 표 4C를 보면, 본 발명예에 관한 아연 도금 강판은, 높은 강도, 그리고 우수한 연성 및 내충격 특성을 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 10％ 이상의 압하율로 슬래브 폭 압하를 행한 본 발명예는, 30° 입계의 잔류 오스테나이트 면적률이 5.0％ 이상이고, 1.7kJ 이상의 충격 흡수 에너지가 얻어진 것을 알 수 있다.
한편, 비교예에 관한 아연 도금 강판은, 상기 특성 중 어느 하나 이상을 갖지 않는 것을 알 수 있다.
본 발명에 관한 상기 양태에 따르면, 높은 강도, 그리고 우수한 연성 및 내충격 특성을 갖는 아연 도금 강판을 제공할 수 있다.
Claims (2)
- 강판과, 상기 강판 위에 배치된 아연 도금층을 구비하는 아연 도금 강판이며, 상기 강판의 화학 조성이, 질량％로,
C: 0.150 내지 0.350％,
Si: 0.100 내지 2.500％,
Mn: 1.50 내지 4.50％,
sol.Al: 0.010 내지 1.000％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.030％ 이하,
N: 0.100％ 이하,
O: 0.010％ 이하,
Ti: 0 내지 0.200％,
Nb: 0 내지 0.025％,
V: 0 내지 0.100％,
B: 0 내지 0.0100％,
Cu: 0 내지 2.00％,
Cr: 0 내지 2.00％,
Mo: 0 내지 1.00％,
Ni: 0 내지 2.00％,
Ca: 0 내지 0.0200％,
Mg: 0 내지 0.0200％,
REM: 0 내지 0.1000％,
Bi: 0 내지 0.0200％,
Zr, Co, Zn 및 W 중 1종 또는 2종 이상: 합계로 0 내지 1.0000％, 그리고
Sn: 0 내지 0.100％를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
상기 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치에 있어서의 금속 조직이,
면적％로,
페라이트: 2.0 내지 25.0％,
베이나이트: 10.0％ 이하,
템퍼링 마르텐사이트: 60.0％ 초과, 93.0％ 이하,
잔류 오스테나이트: 5.0％ 이상을 포함하고,
30° 입계에 접하고, 또한 Mn 농도가 평균 Mn 농도의 1.2배 이상이고, 또한 결정 입경이 0.3 내지 2.0㎛인 상기 잔류 오스테나이트의 면적률이 3.0％ 이상인, 것을 특징으로 하는 아연 도금 강판. - 제1항에 있어서,
상기 강판의 상기 화학 조성이, 질량％로,
Ti: 0.001 내지 0.200％,
Nb: 0.001 내지 0.025％,
V: 0.001 내지 0.100％,
B: 0.0001 내지 0.0100％,
Cu: 0.01 내지 2.00％,
Cr: 0.01 내지 2.00％,
Mo: 0.001 내지 1.00％,
Ni: 0.01 내지 2.00％,
Ca: 0.0005 내지 0.0200％,
Mg: 0.0005 내지 0.0200％,
REM: 0.0005 내지 0.1000％,
Bi: 0.0005 내지 0.0200％,
Zr, Co, Zn 및 W 중 1종 또는 2종 이상: 합계로 0.0005 내지 1.0000％, 그리고
Sn: 0.0005 내지 0.100％
로 이루어지는 군 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 아연 도금 강판.
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