KR20240155913A

KR20240155913A - 강 부재 및 강판

Info

Publication number: KR20240155913A
Application number: KR1020247031722A
Authority: KR
Inventors: 신이치로 다바타; 노부오 요시카와; 다카시 아라마키
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2024-10-29
Also published as: JPWO2023190867A1; CN118922573A; MX2024011522A; WO2023190867A1

Abstract

이 강 부재는, 소정의 화학 조성을 갖고, 표면으로부터 두께 방향으로 두께의 1/4의 깊이의 위치를 1/4 깊이 위치로 하였을 때, 상기 표면으로부터 상기 두께 방향으로 10㎛의 깊이까지의 범위에 있어서의 최대 B 함유량이, 상기 1/4 깊이 위치에 있어서의 B 함유량의 5배 이상이고, 상기 표면으로부터 상기 두께 방향으로 GDS를 사용하여 C 함유량을 측정하여, 상기 표면으로부터, 처음으로 C 함유량이 상기 1/4 깊이 위치의 C 함유량이 되는 위치까지의 거리를 탈탄 깊이로 하였을 때, 상기 탈탄 깊이가 20㎛ 이상이고, 상기 1/4 깊이 위치의 비커스 경도가 310 내지 890이다.

Description

강 부재 및 강판

본 발명은 강 부재 및 강판에 관한 것이다.

본원은, 2022년 03월 30일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2022-055819호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

자동차용 강판의 분야에 있어서는, 오늘날의 환경 규제 및 충돌 안전 기준의 엄격화를 배경으로, 연비와 충돌 안전성 모두를 향상시키기 위해, 높은 인장 강도를 갖는 강판(고강도 강판)의 적용이 확대되고 있다. 그러나 고강도화에 수반하여 강판의 프레스 성형성이 저하되므로, 복잡한 형상의 제품을 제조하는 것이 곤란해지고 있다.

구체적으로는, 고강도화에 수반하여 강판의 연성이 저하되어, 복잡한 형상으로 가공한 경우에 고가공 부위에서 파단된다고 하는 문제가 발생하고 있다. 또한, 강판의 고강도화에 수반하여, 가공 후의 잔류 응력에 의해 스프링백 및 벽 휨이 발생하여, 치수 정밀도가 열화된다는 문제도 발생하고 있다. 따라서, 고강도, 특히 780MPa 이상의 인장 강도를 갖는 강판을, 복잡한 형상을 갖는 제품으로 프레스 성형하는 것은 용이하지 않다. 프레스 성형이 아닌 롤 성형에 의하면 고강도의 강판을 가공하기 쉽지만, 그 적용처는 길이 방향으로 균일한 단면을 갖는 부품에 한정된다.

그래서 근년, 고강도 강판과 같은 성형이 곤란한 재료를 프레스 성형하는 기술로서, 핫 스탬프 기술이 채용되고 있다. 핫 스탬프 기술이란, 성형에 제공하는 재료를 가열하고 나서 성형하는 열간 성형 기술이다.

이 기술에서는, 재료를 가열하고 나서 성형한다. 그 때문에, 성형 시에는, 강재가 연질이며, 양호한 성형성을 갖는다. 이에 의해, 고강도의 강판이라도, 복잡한 형상으로 고정밀도로 성형할 수 있다. 또한, 핫 스탬프 기술에서는, 프레스 금형에 의해 성형과 동시에 ??칭을 행하므로, 성형 후의 강 부재는 충분한 강도를 갖는다.

예를 들어, 특허문헌 1에 의하면, 핫 스탬프 기술에 의해, 성형 후의 강 부재에 1400MPa 이상의 인장 강도를 부여하는 것이 가능해지는 것이 개시되어 있다.

한편, 자동차에는, 충돌 안전성도 요구된다. 자동차의 충돌 안전성은, 차체 전체나 일부 부재의 충돌 시험에 있어서의 압괴 강도와 흡수 에너지에 의해 평가 된다. 특히 압괴 강도는 재료 강도에 크게 의존하므로, 자동차 부재로서, 초고강도인 강 부재의 수요가 비약적으로 높아지고 있다.

그러나 일반적으로 강 부재는, 고강도화에 수반하여 파괴 인성 및 변형능이 저하된다. 그 때문에, 충돌 압괴 시에 조기에 파단되거나 또는 변형이 집중되는 부위에서 파단되어, 재료 강도에 상응하는 압괴 강도가 발휘되지 않아, 충분한 흡수 에너지가 얻어지지 않는 경우가 있다. 따라서, 자동차의 충돌 안전성을 향상시키기 위해서는, 사용되는 강 부재에 대해 재료 강도뿐만 아니라, 파괴 인성 및 변형능의 향상, 즉 인성이나 굽힘성의 향상이 요구된다. 따라서, 인장 강도가 1.0GPa를 초과하는 고강도 강 부재를 차체에 적용하기 위해서는, 종래 이상의 인성이나 굽힘성을 구비하여, 충돌 사고가 발생한 경우에도 충분한 흡수 에너지를 나타내는 강 부재를 제공하는 기술이 필요하다.

특허문헌 2에는, 인성이 우수하고, 또한 인장 강도가 1.8GPa 이상인 열간 프레스 성형된 프레스 성형품이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는, 2.0GPa 이상이라고 하는 매우 높은 인장 강도를 갖고, 또한 양호한 인성과 연성을 갖는 강재가 개시되어 있다. 특허문헌 4에는, 1.8GPa 이상이라고 하는 높은 인장 강도를 갖고, 또한 양호한 인성을 갖는 강재가 개시되어 있다. 특허문헌 5에는, 2.0GPa 이상이라고 하는 매우 높은 인장 강도를 갖고, 또한 양호한 인성을 갖는 강재가 개시되어 있다.

그러나 특허문헌 1 내지 5에는, 굽힘성에 관한 기술은 없고, 인장 강도가 1.0GPa를 초과하는 고강도 강재의 자동차 부재로서의 사용에 있어서, 보다 높은 요구에 대해서는 충분히 응할 수 없는 경우가 있다.

또한, 금속 재료의 대부분은, 고강도화에 수반하여 여러 특성이 열화되고, 특히 수소 취화의 감수성이 높아진다. 강 부재에 있어서는, 인장 강도가 높아지면 수소 취화 감수성이 높아지는 것이 알려져 있고, 자동차 분야에 앞서 고강도화가 진행되어 온 볼트 강에서 수소 취화 갈라짐의 사례가 존재한다.

그러나 특허문헌 1 내지 5의 기술에는, 내수소 취성의 관점에서, 더한층의 개선의 여지가 있다.

일본 특허 공개 제2002-102980호 공보 일본 특허 공개 제2012-180594호 공보 일본 특허 공개 제2012-1802호 공보 국제 공개 제2015/182596호 국제 공개 제2015/182591호

본 발명은 상기한 과제를 감안하여 이루어졌다. 본 발명은 고강도이고 또한 굽힘성 및 내수소 취성(내수소 취화 특성)이 우수한 강 부재와, 그 강 부재의 소재로서 적합한 강판을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 강판을 핫 스탬프하여 얻어지는 고강도 강 부재에 있어서, 우수한 굽힘성이나 내수소 취성을 얻기 위해 검토를 행하였다.

그 결과, 강 부재의 표층에 탈탄층을 형성시키면서 B를 농화시킴으로써 우수한 굽힘성이나 내수소 취성이 얻어지는 것을 알아냈다. 또한, 핫 스탬프에 제공하는 강판(소재 강판)에 있어서, 표면에 형성되는 스케일에 크랙을 도입함으로써 상기 강 부재가 안정적으로 얻어지는 것을 알아냈다.

본 발명은 상기한 과제를 감안하여 이루어졌다. 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1] 본 발명의 일 양태에 관한 강 부재는, 질량％로, C: 0.10 내지 0.70％, Si: 3.00％ 이하, Mn: 0.01 내지 3.00％, P: 0.100％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.020％ 이하, O: 0.010％ 이하, B: 0.0002 내지 0.0200％, Ti: 0 내지 0.200％, Cr: 0 내지 1.00％, Mo: 0 내지 1.00％, Ni: 0 내지 2.00％, Nb: 0 내지 0.10％, Cu: 0 내지 2.00％, V: 0 내지 1.00％, Ca: 0 내지 0.020％, Mg: 0 내지 0.020％, Al: 0 내지 1.00％, Sn: 0 내지 1.00％, W: 0 내지 2.00％, Sb: 0 내지 1.00％, Zr: 0 내지 1.00％, Se: 0 내지 1.00％, Bi: 0 내지 1.00％, As: 0 내지 1.00％, Ta: 0 내지 1.00％, Re: 0 내지 1.00％, Os: 0 내지 1.00％, Ir: 0 내지 1.00％, Tc: 0 내지 1.00％, Co: 0 내지 1.00％, REM: 0 내지 0.30％, 및 잔부: Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고, 표면으로부터 두께 방향으로 두께의 1/4의 깊이의 위치를 1/4 깊이 위치로 하였을 때, 상기 표면으로부터 상기 두께 방향으로 10㎛의 깊이까지의 범위에 있어서의 최대 B 함유량이, 상기 1/4 깊이 위치에 있어서의 B 함유량의 5배 이상이고, 상기 표면으로부터 상기 두께 방향으로 GDS를 사용하여 C 함유량을 측정하여, 상기 표면으로부터, 처음으로 C 함유량이 상기 1/4 깊이 위치의 C 함유량이 되는 위치까지의 거리를 탈탄 깊이로 하였을 때, 상기 탈탄 깊이가 20㎛ 이상이고, 상기 1/4 깊이 위치의 비커스 경도가 310 내지 890이다.

[2] [1]에 기재된 강 부재는, 상기 표면으로부터 상기 두께 방향으로 0.1mm의 깊이의 위치를 0.1mm 깊이 위치로 하였을 때, 상기 0.1mm 깊이 위치의 비커스 경도가 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도의 0.95배 이하여도 된다.

[3] [2]에 기재된 강 부재는, 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도가, 310 내지 450이고, 판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.340 이하여도 된다.

[4] [2]에 기재된 강 부재는, 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도가, 450 초과, 530 이하이고, 상기 0.1mm 깊이 위치의 비커스 경도가 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도의 0.90배 이하이며, 판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.310 이하여도 된다.

[5] [2]에 기재된 강 부재는, 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도가, 530 초과, 700 이하이고, 상기 0.1mm 깊이 위치의 비커스 경도가 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도의 0.88배 이하이며, 판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.280 이하여도 된다.

[6] [2]에 기재된 강 부재는, 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도가, 700 초과, 890 이하이고, 상기 0.1mm 깊이 위치의 비커스 경도가 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도의 0.86배 이하이며, 판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.260 이하여도 된다.

[7] [1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 기재된 강 부재는, 또한, 상기 표면에 합금층을 가져도 된다.

[8] [7]에 기재된 강 부재는, 상기 합금층이, Fe-Al계 합금층이어도 된다.

[9] [7]에 기재된 강 부재는, 상기 합금층이, Fe-Zn계 합금층이어도 된다.

[10] 본 발명의 다른 양태에 관한 강판은, 모재 강판과, 상기 모재 강판의 표면에 형성된 철 스케일을 갖고, 상기 모재 강판이, 질량％로, C: 0.10 내지 0.70％, Si: 3.00％ 이하, Mn: 0.01 내지 3.00％, P: 0.100％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.020％ 이하, O: 0.010％ 이하, B: 0.0002 내지 0.0200％, Ti: 0 내지 0.200％, Cr: 0 내지 1.00％, Mo: 0 내지 1.00％, Ni: 0 내지 2.00％, Nb: 0 내지 0.10％, Cu: 0 내지 2.00％, V: 0 내지 1.00％, Ca: 0 내지 0.020％, Mg: 0 내지 0.020％, Al: 0 내지 1.00％, Sn: 0 내지 1.00％, W: 0 내지 2.00％, Sb: 0 내지 1.00％, Zr: 0 내지 1.00％, Se: 0 내지 1.00％, Bi: 0 내지 1.00％, As: 0 내지 1.00％, Ta: 0 내지 1.00％, Re: 0 내지 1.00％, Os: 0 내지 1.00％, Ir: 0 내지 1.00％, Tc: 0 내지 1.00％, Co: 0 내지 1.00％, REM: 0 내지 0.30％, 및 잔부: Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고, 상기 철 스케일이, 크랙을 90개/㎟ 이상의 밀도로 포함한다.

본 발명의 상기 양태에 따르면, 고강도이고 또한 굽힘성 및 내수소 취성이 우수한 강 부재와, 그 소재로서 적합한 강판을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 강 부재(본 실시 형태에 관한 강 부재) 및 강판(본 실시 형태에 관한 강판), 그리고 그것들의 바람직한 제조 방법에 대해 설명한다.

본 실시 형태에 있어서, 강 부재는, 표면에 합금층을 갖는 경우도 포함하고, 강판은, 도금층을 갖는 경우(도금 강판인 경우)도 포함한다.

(A) 강 부재

표면으로부터 두께 방향으로 두께의 1/4의 깊이의 위치를 1/4 깊이 위치로 하였을 때, 표면으로부터 두께 방향으로 10㎛의 깊이까지의 범위에 있어서의 최대 B 함유량이, 1/4 깊이 위치에 있어서의 B 함유량의 5배 이상이고, 표면으로부터 두께 방향으로 GDS를 사용하여 C 함유량을 측정하여, 표면으로부터, 처음으로 C 함유량이 1/4 깊이 위치의 C 함유량이 되는 위치까지의 거리를 탈탄 깊이로 하였을 때, 탈탄 깊이가 20㎛ 이상이고, 1/4 깊이 위치의 비커스 경도가 310 내지 890이다.

강 부재는, 강도 경사를 갖고 있어도 된다.

강 부재는, 표면에 합금층(피복)을 갖고 있어도 된다. 강 부재가 합금층을 갖는 경우, 「표면으로부터 두께 방향으로 두께의 1/4의 깊이」, 「표면으로부터 두께 방향으로 10㎛의 깊이」 등의 기준이 되는 강 부재의 표면이란, 합금층을 제외한 부분(소위 모재)의 표면을 의미한다.

이하, 각 요건에 대해 상세하게 설명한다.

(A1) 화학 조성

본 실시 형태에 관한 강 부재는, 질량％로, C: 0.10 내지 0.70％, Si: 3.00％ 이하, Mn: 0.01 내지 3.00％, P: 0.100％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.020％ 이하, O: 0.010％ 이하, B: 0.0002 내지 0.0200％, Ti: 0 내지 0.200％, Cr: 0 내지 1.00％, Mo: 0 내지 1.00％, Ni: 0 내지 2.00％, Nb: 0 내지 0.10％, Cu: 0 내지 2.00％, V: 0 내지 1.00％, Ca: 0 내지 0.020％, Mg: 0 내지 0.020％, Al: 0 내지 1.00％, Sn: 0 내지 1.00％, W: 0 내지 2.00％, Sb: 0 내지 1.00％, Zr: 0 내지 1.00％, Se: 0 내지 1.00％, Bi: 0 내지 1.00％, As: 0 내지 1.00％, Ta: 0 내지 1.00％, Re: 0 내지 1.00％, Os: 0 내지 1.00％, Ir: 0 내지 1.00％, Tc: 0 내지 1.00％, Co: 0 내지 1.00％, REM: 0 내지 0.30％, 및 잔부: Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는다.

여기서 강 부재의 화학 조성은, 표면 부근을 제외한 부분(예를 들어 강 부재의 표면으로부터 두께 방향으로 두께의 1/4의 위치: 1/4 깊이 위치)의 화학 조성을 말한다. 이하, 함유량에 관한 ％는, 언급이 없는 한 질량％이다.

각 원소의 함유량의 한정 이유는 하기와 같다.

C: 0.10 내지 0.70％

C는, 강의 ??칭성을 높이고, 강판을 핫 스탬프하여 얻어지는 강 부재의 강도를 향상시키는 원소이다. 그러나 C 함유량이 0.10％ 미만이면, 강 부재에 있어서 충분한 강도(1.0GPa 이상)를 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서, C 함유량은 0.10％ 이상으로 한다. C 함유량은 0.15％ 이상이 바람직하다.

한편, C 함유량이 0.70％를 초과하면, 강 부재의 강도가 지나치게 높아져, 굽힘성이나 내수소 취성의 열화가 현저해진다. 또한, 용접성도 열화된다. 따라서, C 함유량은 0.70％ 이하로 한다. C 함유량은, 0.60％ 이하가 바람직하다.

Si: 3.00％ 이하

Si는, 강의 ??칭성을 높이고, 또한 강 부재에 있어서 강도를 안정적으로 확보하기 위해 효과가 있는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Si 함유량은 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.10％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 강판 중의 Si 함유량이 3.00％를 초과하면, 열처리 시에, 오스테나이트 변태를 위해 필요해지는 가열 온도가 현저하게 높아진다. 이에 의해, 열처리에 요하는 비용이 상승하는 경우가 있다. 또한, Si 함유량이 3.00％ 초과이면, ??칭부의 인성이 열화된다. 따라서, Si 함유량은 3.00％ 이하로 한다. Si 함유량은, 2.00％ 이하가 바람직하고, 1.80％ 이하가 보다 바람직하다.

Mn: 0.01 내지 3.00％

Mn은, 강의 ??칭성을 높이고, 강 부재에 있어서 강도를 안정적으로 확보하기 위해, 매우 효과가 있는 원소이다. Mn은 또한, Ac3점을 낮추어, ??칭 처리 온도의 저온화를 촉진하는 원소이다. Mn 함유량이 0.01％ 미만이면 이들 효과가 충분하지 않으므로, Mn 함유량을 0.01％ 이상으로 한다. Mn 함유량은 0.05％ 이상이 바람직하다.

한편, Mn 함유량이 3.00％를 초과하면 상기한 효과가 포화되는 데다가, ??칭부의 인성이나 굽힘성, 내수소 취성이 열화된다. 그 때문에, Mn 함유량은 3.00％ 이하로 한다. Mn 함유량은, 2.80％ 이하가 바람직하고, 2.50％ 이하가 보다 바람직하다.

P: 0.100％ 이하

P는, 강 부재의 인성이나 내수소 취성을 열화시키는 원소이다. 특히, P 함유량이 0.100％를 초과하면, 인성이나 내수소 취성의 열화가 현저해진다. 따라서, P 함유량은 0.100％ 이하로 제한한다. P 함유량은, 0.050％ 이하로 제한하는 것이 바람직하다. P 함유량은 적은 편이 바람직하므로, 0％여도 되지만, 비용의 관점에서 0.001％ 이상으로 해도 된다.

S: 0.0100％ 이하

S는, 강 부재의 인성이나 굽힘성, 내수소 취성을 열화시키는 원소이다. 특히, S 함유량이 0.0100％를 초과하면, 인성이나 굽힘성, 내수소 취성의 열화가 현저해진다. 따라서, S 함유량은 0.0100％ 이하로 제한한다. S 함유량은, 0.0050％ 이하로 제한하는 것이 바람직하다. S 함유량은 적은 편이 바람직하므로, 0％여도 되지만, 비용의 관점에서 0.0001％ 이상으로 해도 된다.

N: 0.020％ 이하

N은, 강 부재의 인성이나 내수소 취성을 열화시키는 원소이다. 특히, N 함유량이 0.020％를 초과하면, 강 중에 조대한 질화물이 형성되어, 인성이나 내수소 취성이 현저하게 열화된다. 따라서, N 함유량은 0.020％ 이하로 한다. N 함유량의 하한은 특별히 한정할 필요는 없고 0％여도 되지만, N 함유량을 0.0002％ 미만으로 하는 것은 제강 비용의 증대를 초래하여, 경제적으로 바람직하지 않다. 그 때문에, N 함유량은 0.0002％ 이상으로 해도 되고, 0.0008％ 이상으로 해도 된다.

O: 0.010％ 이하

O는, 강 부재의 인성이나 내수소 취성을 열화시키는 원소이다. 특히, O 함유량이 0.010％를 초과하면, 강 중에 조대한 질화물이 형성되어, 인성이나 내수소 취성이 현저하게 열화된다. 따라서, O 함유량은 0.010％ 이하로 한다. O 함유량의 하한은 특별히 한정할 필요는 없고 0％여도 되지만, O 함유량을 0.0002％ 미만으로 하는 것은 제강 비용의 증대를 초래하여, 경제적으로 바람직하지 않다. 그 때문에, O 함유량은 0.0002％ 이상으로 해도 되고, 0.0008％ 이상 또는 0.001％ 이상으로 해도 된다.

B: 0.0002 내지 0.0200％

B는, 미량으로도 강의 ??칭성을 극적으로 높이는 작용을 갖는 원소이다. 또한, B는 입계에 편석됨으로써 입계를 강화하여 인성이나 내수소 취성을 높이는 원소이며, 강판의 가열 시에 오스테나이트의 입성장을 억제하는 원소이다. 또한, B는 후술하는 바와 같이 표층에 농화시킴으로써, 강인한 입계를 가지며 또한 미세한 마르텐사이트 주체의 표층 조직을 얻기 위해 유효한 원소이다. B 함유량이 0.0002％ 미만이면 이들 효과가 충분하지 않다. 그 때문에, B 함유량을 0.0002％ 이상으로 한다. B 함유량은, 바람직하게는 0.0005％ 이상, 보다 바람직하게는 0.0010％ 이상이다.

한편, B 함유량이 0.0200％를 초과하면, 조대한 화합물이 많이 석출되어, 강 부재의 인성이나 내수소 취성이 열화된다. 따라서, 함유시키는 경우, B 함유량은 0.0200％ 이하로 한다. B 함유량은, 바람직하게는 0.0100％ 이하이다.

본 실시 형태에 관한 강 부재는, 강도, 인성, 굽힘성, 내식성, 탈산성, 내수소 취성의 향상을 위해, 상기한 원소에 더하여, 하기에 나타내는 Ti, Cr, Mo, Ni, Nb, Cu, V, Ca, Mg, Al, Sn, W, Sb, Zr, Se, Bi, As, Ta, Re, Os, Ir, Tc, Co, 및REM에서 선택되는 1종 이상의 원소를 더 함유해도 된다. 이들 원소는 임의 원소이며, 반드시 함유할 필요는 없으므로, 하한은 0％이다. 후술하는 상한 이하의 함유량이라면, 이들 원소가 불순물로서 포함되어 있어도 된다.

Ti: 0 내지 0.200％

Ti는, 강판을 Ac3점 이상의 온도로 가열하여 열처리를 실시할 때에 재결정을 억제함과 함께, 미세한 탄화물을 형성하여 입성장을 억제함으로써, 오스테나이트 입자를 세립으로 하는 작용을 갖는 원소이다. 이 때문에, Ti를 함유시킴으로써, 강 부재의 인성이 크게 향상되는 효과가 얻어진다. 또한, Ti는, 강 중의 N과 우선적으로 결합함으로써 BN의 석출에 의한 B의 소비를 억제하고, 후술하는 B에 의한 ??칭성 향상의 효과를 촉진하는 원소이다. 그 때문에, Ti를 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 충분히 얻는 경우, Ti 함유량은 0.010％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ti 함유량은, 보다 바람직하게는 0.020％ 이상이다.

한편, Ti 함유량이 0.200％를 초과하면, TiC의 석출량이 증가하여 C가 소비되기 때문에, 강 부재의 강도가 저하된다. 따라서, Ti 함유량은 0.200％ 이하로 한다. Ti 함유량은, 바람직하게는 0.100％ 이하이다.

Cr: 0 내지 1.00％

Cr은, 강의 ??칭성을 높이고, 강 부재의 강도를 안정적으로 확보하기 위해 유효한 원소이다. 그 때문에, Cr을 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Cr 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cr 함유량은, 보다 바람직하게는 0.05％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.08％ 이상이다.

한편, Cr 함유량이 1.00％를 초과하면 상기한 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 또한 Cr은 철 탄화물을 안정화시키는 작용을 가지므로, Cr 함유량이 1.00％를 초과하면 강판의 가열 시에 조대한 철 탄화물이 녹지 않고 남아, 강 부재의 인성이 열화되는 경우가 있다. 따라서, 함유시키는 경우, Cr 함유량은 1.00％ 이하로 한다. Cr 함유량은, 바람직하게는 0.80％ 이하이다.

Mo: 0 내지 1.00％

Mo는, 강의 ??칭성을 높이고, 강 부재의 강도를 안정적으로 확보하기 위해 유효한 원소이다. 그 때문에, Mo를 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Mo 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mo 함유량은, 보다 바람직하게는 0.05％ 이상이다.

한편, Mo 함유량이 1.00％를 초과하면 상기한 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 또한 Mo는, 철 탄화물을 안정화시키는 작용을 가지므로, Mo 함유량이 1.00％를 초과하면 강판의 가열 시에 조대한 철 탄화물이 녹지 않고 남아, 강 부재의 인성이 열화되는 경우가 있다. 따라서, 함유시키는 경우, Mo 함유량은 1.00％ 이하로 한다. Mo 함유량은, 바람직하게는 0.80％ 이하이다.

Ni: 0 내지 2.00％

Ni는, 강의 ??칭성을 높이고, 또한 강 부재의 강도를 안정적으로 확보하기 위해 유효한 원소이다. 그 때문에, Ni를 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Ni 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ni 함유량은, 보다 바람직하게는 0.10％ 이상이다.

한편, Ni 함유량이 2.00％를 초과하면, 상기한 효과가 포화되어 경제성이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우, Ni 함유량은 2.00％ 이하로 한다. Ni 함유량은, 바람직하게는 1.00％ 이하이다.

Nb: 0 내지 0.10％

Nb는, 미세한 탄화물을 형성하고, 그 세립화 효과에 의해 강의 인성을 높이는 작용을 갖는 원소이다. 그 때문에, Nb를 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 충분히 얻는 경우, Nb 함유량을 0.02％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Nb 함유량은, 보다 바람직하게는 0.03％ 이상이다.

한편, Nb 함유량이 0.10％를 초과하면, 탄화물이 조대화되어, 강 부재의 인성이 열화된다. 따라서, 함유시키는 경우, Nb 함유량은 0.10％ 이하로 한다. Nb 함유량은 0.08％ 이하가 바람직하다.

Cu: 0 내지 2.00％

Cu는, 강의 ??칭성을 높이고, 강 부재의 강도를 안정적으로 확보하기 위해 유효한 원소이다. 그 때문에, Cu를 함유시켜도 된다. 또한, Cu는, 강 부재의 내식성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 상기한 효과를 얻는 경우, Cu 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cu 함유량은, 보다 바람직하게는 0.05％ 이상이다.

한편, Cu 함유량이 2.00％를 초과하면 상기한 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, Cu 함유량은 2.00％ 이하로 한다. Cu 함유량은, 바람직하게는 1.00％ 이하이다.

V: 0 내지 1.00％

V는, 미세한 탄화물을 형성하고, 그 세립화 효과에 의해 강의 인성을 높이는 원소이다. 그 때문에, V를 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, V 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.10％ 이상이다.

한편, V 함유량이 1.00％를 초과하면, 상기한 효과가 포화되어 경제성이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우, V 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Ca: 0 내지 0.020％

Ca는, 강 중의 개재물을 미세화하여, 강 부재의 인성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 그 때문에, Ca를 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Ca 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ca 함유량은, 보다 바람직하게는 0.002％ 이상이다.

한편, Ca 함유량이 0.020％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, Ca 함유량은 0.020％ 이하로 한다. Ca 함유량은, 바람직하게는 0.010％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.005％ 이하이다.

Mg: 0 내지 0.020％

Mg는, 강 중의 개재물을 미세화하여, 강 부재의 인성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 그 때문에, Mg를 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Mg 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mg 함유량은, 보다 바람직하게는 0.002％ 이상이다.

한편, Mg 함유량이 0.020％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, Mg 함유량은 0.020％ 이하로 한다. Mg 함유량은, 바람직하게는 0.010％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.005％ 이하이다.

Al: 0 내지 1.00％

Al은, 강의 탈산제로서 일반적으로 사용되는 원소이다. 그 때문에, Al을 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Al 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Al 함유량이 1.00％를 초과하면, 상기한 효과가 포화되어 경제성이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우, Al 함유량은 1.00％ 이하로 한다. 여기서의 Al 함유량은, total.Al 함유량이다.

Sn: 0 내지 1.00％

Sn은 부식 환경에 있어서 내식성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, Sn을 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Sn 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Sn 함유량이 1.00％를 초과하면 입계 강도가 저하되어, 강 부재의 인성이 열화된다. 따라서, 함유시키는 경우, Sn 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

W: 0 내지 2.00％

W는 강의 ??칭성을 높이고, 또한 강 부재의 강도를 안정적으로 확보하는 것을 가능하게 하는 원소이다. 그 때문에, W를 함유시켜도 된다. 또한, W는, 부식 환경에 있어서 내식성을 향상시키는 원소이다. 상기한 효과를 얻는 경우, W 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, W 함유량이 2.00％를 초과하면, 상기한 효과가 포화되어 경제성이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우, W 함유량은 2.00％ 이하로 한다. W 함유량은, 바람직하게는 1.00％ 이하이다.

Sb: 0 내지 1.00％

Sb는 부식 환경에 있어서 내식성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, Sb를 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Sb 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Sb 함유량이 1.00％를 초과하면 입계 강도가 저하되어, 강 부재의 인성이 열화된다. 따라서, 함유시키는 경우, Sb 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Zr: 0 내지 1.00％

Zr은, 부식 환경에 있어서 내식성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, Zr을 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻기 위해서는, Zr 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Zr 함유량이 1.00％를 초과하면 입계 강도가 저하되어, 강 부재의 내수소 취성이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우, Zr 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Se: 0 내지 1.00％

Se는, 내수소 취성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Se 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Se 함유량이 1.00％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, Se 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Bi: 0 내지 1.00％

Bi는, 내수소 취성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Bi 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Bi 함유량이 1.00％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, Bi 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

As: 0 내지 1.00％

As는, 내수소 취성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, As 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, As 함유량이 1.00％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, As 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Ta: 0 내지 1.00％

Ta는, 내수소 취성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Ta 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Ta 함유량이 1.00％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, Ta 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Re: 0 내지 1.00％

Re는, 내수소 취성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Re 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Re 함유량이 1.00％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, Re 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Os: 0 내지 1.00％

Os는, 내수소 취성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Os 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Os 함유량이 1.00％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, Os 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Ir: 0 내지 1.00％

Ir은, 내수소 취성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Ir 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Ir 함유량이 1.00％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, Ir 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Tc: 0 내지 1.00％

Tc는, 내수소 취성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Tc 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Tc 함유량이 1.00％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, Tc 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

Co: 0 내지 1.00％

Co는 부식 환경에 있어서 내식성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, Co를 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, Co 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Co 함유량이 1.00％를 초과하면, 상기한 효과가 포화되어 경제성이 저하된다. 따라서, 함유시키는 경우, Co 함유량은 1.00％ 이하로 한다.

REM: 0 내지 0.30％

REM은, Ca와 마찬가지로 강 중의 개재물을 미세화하여, 강 부재의 인성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 그 때문에, REM을 함유시켜도 된다. 상기한 효과를 얻는 경우, REM 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. REM 함유량은, 보다 바람직하게는 0.02％ 이상이다.

한편, REM 함유량이 0.30％를 초과하면 그 효과는 포화되는 데다가, 비용이 증가한다. 따라서, 함유시키는 경우, REM 함유량은 0.30％ 이하로 한다. REM 함유량은, 바람직하게는 0.20％ 이하이다.

여기서, REM은, Sc, Y 및 La, Nd 등 란타노이드의 합계 17원소를 가리키고, REM의 함유량은 이들 원소의 합계 함유량을 의미한다. REM은, 예를 들어 Fe-Si-REM 합금을 사용하여 용강에 첨가되고, 이 합금에는, 예를 들어 La, Nd, Ce, Pr이 포함된다.

본 실시 형태의 강 부재의 화학 조성에 있어서, 상술해 온 원소 이외, 즉 잔부는 Fe 및 불순물이다.

여기서 「불순물」이란, 강판을 공업적으로 제조할 때, 광석, 스크랩 등의 원료, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 실시 형태에 관한 강 부재의 특성에 악영향을 미치지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다. 공업적으로 제조하는 방법이란, 고로 제강법이나 전로 제강법이며, 어느 방법으로 제조되었을 때에 혼입되는 수준(불순물 레벨)도 포함한다.

강 부재의 화학 조성은, 이하의 방법으로 구할 수 있다.

강 부재로부터 분석 시료를 잘라내고, ICP(유도 결합 플라스마) 발광 분광 분석법 등의 원소 분석을 행함으로써 얻어진다. C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하여 측정하면 되고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하여 측정하면 되고, O는 불활성 가스 융해-비분산형 적외선 흡수법을 사용하여 측정하면 된다.

분석 시료는, JIS G 0417:1999에 기재되어 있는 바와 같이, 강 부재의 두께 전체의 평균적인 화학 조성이 얻어지도록, 모재 강판의 폭 방향 단부를 피하여, 표면으로부터 두께 방향으로 두께의 1/4의 위치로부터 분석 시료를 채취한다.

여기서 얻어지는 C 함유량, B 함유량은, 후술하는 1/4 깊이 위치의 C 함유량, B 함유량인데, 본 실시 형태에 관한 강 부재에서는, 화학 조성은 대략 균일하기 때문에, 탈탄층이나 B의 농화가 있는 표층을 제외하고 강 부재 전체의 평균적인 화학 조성이기도 하다고 할 수 있다.

(A2) 강 부재의 조직

이하, 표면으로부터 두께 방향으로 두께의 1/4의 깊이의 위치를 1/4 깊이 위치, 표면으로부터 두께 방향으로 0.1mm의 깊이의 위치를 0.1mm 깊이 위치로서 설명한다. 또한, 표면으로부터 두께 방향으로 GDS를 사용하여 C 함유량을 측정해 두고, 표면으로부터, 처음으로 C 함유량이 상기 1/4 깊이 위치의 C 함유량과 동등해지는 위치(1/4 깊이 위치의 C 함유량과 동등한 C 함유량이 되는 위치 중, 가장 표면에 가까운 위치)까지의 거리를 탈탄 깊이로서 설명한다.

본 실시 형태에 관한 강 부재의 표층의 조직은, 표면으로부터 깊이 10㎛까지의 범위에 있어서의 최대 B 함유량이 1/4 깊이 위치의 B 함유량의 5배 이상이고, 탈탄 깊이가 20㎛ 이상이다.

강 부재에 있어서, 굽힘성을 향상시키기 위해서는, 표층을 탈탄하여 연질화하는 것이 매우 유효하다. 굽힘 변형은 굽힘 외측의 표층일수록 발생하는 응력이나 변형이 크므로, 표층을 연질화하여 파괴 한계를 향상시킴으로써 굽힘성을 향상시킬 수 있다. 강 부재의 탈탄 깊이가 20㎛ 이상이면 굽힘성이 향상된다. 그 때문에, 탈탄 깊이를 20㎛ 이상으로 한다.

상술한 바와 같이, 강 부재의 굽힘성에 있어서, 표층을 탈탄하여 연질화하는 것이 유효하다. 한편, 탄소는 입계에 편석되어 강화하는 원소이기 때문에, 입계의 탄소가 감소하는 것은 바람직하지 않다. 탄소는 입계에 편석되어 강화하는 원소이기 때문에, 입계의 탄소량이 감소하여 입계 강도가 저하되면, 내수소 취성이나 인성이 저하되는 경우가 있다.

또한, 표층을 탈탄하여 연질화하는 것이 유효하기는 하지만, 표면을 페라이트 주체 조직으로 하는 것은 바람직하지 않다. 왜냐하면, 페라이트는, 모재의 치밀한 마르텐사이트 주체 조직에 비해 조대하며 연질이기 때문에, 표층의 페라이트 주체 조직과 모재의 마르텐사이트 주체 조직의 미스매치가 커, 굽힘성이나 내수소 취성, 인성이 열화의 원인이 되기 때문이다.

그래서 본 실시 형태에 관한 강 부재에서는, 표층을 탈탄하는 한편, B를 표층에 농화시킨다. B는 탄소와 마찬가지로 입계에 편석되어 입계를 강화하고, 또한 ??칭성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, B를 표층에 농화시키면 입계가 강인하면서도 미세한 마르텐사이트 주체의 조직을 얻을 수 있다. 표층의 마르텐사이트 주체 조직은 탈탄되어 있기 때문에 모재의 마르텐사이트 주체 조직보다 연질이며, 굽힘성, 내수소 취성, 인성이 높은 수준으로 얻어진다.

구체적으로는, 강 부재의 표면으로부터 깊이 10㎛까지의 범위에 있어서의 최대 B 함유량이 1/4 깊이 위치의 B 함유량의 5배 이상이면 굽힘성이나 내수소 취성이 향상된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 강 부재는, 1/4 깊이 위치에서의 경도(비커스 경도(HV))가 310 내지 890이다. 이 비커스 경도를 갖는 것은, 강 부재의 인장 강도가 1.0GPa 내지 3.1GPa인 것에 상당하고, 자동차 부품에 적용하였을 때, 자동차 차체의 경량화나 충돌 안전성 강화에 기여한다. 경도와 인장 강도의 관계는, 예를 들어 SAE J 417에 기재되어 있다.

본 실시 형태에 관한 강 부재는, 표층을 탈탄하여 연질화하고, 또한 표층으로부터 내부를 향해 강도 경사를 이하의 범위 내로 제어하는 것이 바람직하다. 이 경우, 굽힘성이 더욱 향상된다. 그 이유로서, 굽힘 변형에 있어서는, 전술한 바와 같이 굽힘 외표면에 최대의 변형, 응력이 가해져 표면으로부터 내부로 갈라짐이 진전하려고 하는데, 적정한 강도 경사가 존재하면 표면에 있어서의 변형의 발달을 억제하는 효과가 있기 때문이라고 생각된다.

강 부재에 있어서, 상기한 효과를 얻기 위해서는, 강 부재의 인장 강도와 상관이 큰 1/4 깊이 위치에서의 비커스 경도에 따라서, 표면으로부터 두께 방향으로 0.1mm의 깊이의 위치(0.1mm 깊이 위치)의 비커스 경도를 적정한 범위로 제어하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 0.1mm 깊이 위치의 비커스 경도가 1/4 깊이 위치의 비커스 경도의 0.95배 이하인 것이 바람직하다.

또한, 1/4 깊이 위치에서의 비커스 경도에 따라서, 상기한 경도비를 또한 제어함과 함께, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형을 소정의 범위로 제어하는 것이 보다 바람직하다.

1/4 깊이 위치에서의 비커스 경도가 700 초과, 890 이하(인장 강도가 2.4GPa 초과, 3.1GPa 이하에 상당)인 경우에, 0.1mm 깊이 위치에서의 비커스 경도가 1/4 깊이 위치의 비커스 경도의 0.86배 이하이고, 판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.260 이하인 것이 바람직하다.

판 두께가 1.6mm 이외인 강 부재의 경우에는, 판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시킨 경우와 동등한 변형이 되도록 굽힘각을 조정한다. 구체적으로는, 이하의 식을 충족시키는 굽힘각까지 변형시킨다.

굽힘각＝6×(판 두께)²－32×(판 두께)＋86

예를 들어 판 두께 1.0mm의 경우는, 굽힘각 60도까지 변형시켰을 때, 또한 판 두께 2.3mm의 경우는, 굽힘각 44도까지 변형시켰을 때의 굽힘 외측 중심의 최대 주소성 변형을 평가한다. 판 두께는 한정하지 않지만, 0.6 내지 4.0mm가 바람직하다.

또한, 1/4 깊이 위치에서의 비커스 경도가 530 초과, 700 이하(인장 강도 1.8GPa 초과, 2.4GPa 이하에 상당)인 경우에, 0.1mm 깊이 위치에서의 비커스 경도가 1/4 깊이 위치의 비커스 경도의 0.88배 이하이고, 판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.280 이하인 것이 바람직하다.

또한, 1/4 깊이 위치에서의 비커스 경도가 450 초과, 530 이하(인장 강도 1.5GPa 초과, 1.8GPa 이하에 상당)인 경우에, 0.1mm 깊이 위치에서의 비커스 경도가 1/4 깊이 위치의 비커스 경도의 0.90배 이하이고, 판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.310 이하인 것이 바람직하다.

또한, 1/4 깊이 위치에서의 비커스 경도가 310 내지 450(인장 강도 1.0 내지 1.5GPa에 상당)인 경우에, 0.1mm 깊이 위치에서의 비커스 경도가 1/4 깊이 위치의 비커스 경도의 0.95배 이하이고, 판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.340 이하인 것이 바람직하다.

0.1mm 깊이 위치의 비커스 경도는, 어느 경우에도, 1/4 깊이 위치의 비커스 경도의 0.70배 이상인 것이 바람직하다.

표층의 B의 농화 정도(B 농화비: 10㎛의 깊이까지의 범위에 있어서의 최대 B 함유량의, 1/4 깊이 위치에 있어서의 B 함유량에 대한 비)와, 탈탄 깊이에 대해서서는, GDS를 사용하여, 이하의 방법으로 구할 수 있다.

강 부재의 폭 방향 단부로부터 판 폭(짧은 쪽)의 1/4의 위치에 있어서, 강 부재의 최표면(표면에 스케일을 갖는 경우는 스케일의 표면, 표면에 합금층을 갖는 경우는 합금층의 표면)으로부터 판 두께 방향을 향해, 50nm 이하의 피치로 GDS(글로우 방전 발광 분석)를 행하여, B 함유량, C 함유량 및 Fe 함유량을 측정한다. 측정의 결과, Fe 함유량이 최초로 95질량％ 이상이 되는 위치를, 표면으로 한다.

또한, GDS 분석으로 얻어지는, 상술한 표면으로부터 깊이 10㎛의 범위에 있어서의 B 함유량 중, 최대의 값을, 최대 B 함유량으로 한다. 단, 표면에 후술하는 Fe-Al계 합금층을 갖는 경우는, Fe와 Al이 최초로 합계 70질량％ 이상이 되는 위치로부터, 깊이 10㎛의 범위에 있어서의 B 함유량 중, 최대의 값을, 최대 B 함유량으로 한다. 표면에 후술하는 Fe-Zn계 합금층을 갖는 경우는, Fe와 Zn이 최초로 합계 70질량％ 이상이 되는 위치로부터, 깊이 10㎛의 범위에 있어서의 B 함유량 중, 최대의 값을, 최대 B 함유량으로 한다. Fe-Al계 합금층을 갖는 경우란, GDS 분석으로 얻어지는, 강 부재 표면의 합금층 영역의 Al 함유량이 25질량％ 이상이 되는 경우이다. 또한 Fe-Zn계 합금층을 갖는 경우란, GDS 분석으로 얻어지는, 강 부재 표면의 합금층 영역의 Zn 함유량이 25질량％ 이상이 되는 경우이다.

이 최대 B 함유량과 상술하는 방법으로 구한 1/4 깊이 위치의 B 함유량으로부터, 표층의 B의 농화 정도를 산출한다.

또한, 마찬가지의 GDS 분석으로 얻어지는 C 함유량이, 최초로 상술한 1/4 깊이 위치의 C 함유량과 동등해지는 위치를, 탈탄 깊이의 종단으로 하고, 표면으로부터 이 종단까지의 거리를 탈탄 깊이로 한다.

단, 상기한 GDS 측정은, 개소를 바꾸어 5회 행하고, 5회의 평균값을 채용한다.

1/4 깊이 위치의 경도, 0.1mm 깊이 위치의 경도에 대해서는, 이하의 방법으로 구한다.

강 부재의 폭 방향 단부로부터 폭(짧은 쪽)의 1/4의 위치로부터 단면 관찰용 샘플을 채취하고, JISZ2244-1:2020에 준하여, 대상으로 하는 깊이 위치(1/4 깊이 위치, 0.1mm 깊이 위치)에 있어서, 비커스 경도 측정을 행한다. 시험력은 100gf로 한다. 각 깊이에 있어서 5회 측정을 행하고, 그 평균값을 그 위치의 경도로 한다.

소정의 굽힘 각도까지 변형시켰을 때의, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형은, 이하의 방법으로 구한다.

표면에 강도 경사를 갖는 강 부재를, 유한 요소법을 사용하여 모델화한다. 전체 판 두께에 대해, 표면으로부터 50㎛, 50 내지 100㎛, 100 내지 250㎛의 범위를 평가하고 싶은 강 부재와 마찬가지의 경도를 갖도록 설정한다.

또한 VDA238-100의 굽힘 시험을 실시하는 시험 지그를 모델화한다. 규격에 따라서, 예를 들어 펀치 직경 R을 0.4mm, 롤 직경을 30mmφ로 하고, 롤간 거리를 2×판 두께＋0.05로 한다.

모델화한 강 부재 및 시험 지그를 사용하여, 소정의 굽힘 각도까지 압입(시뮬레이션)을 행한다. 소정의 굽힘 각도에 있어서의 최대 주소성 변형을 출력하고, 굽힘 외표층 중심(굽힘 능선 상의 최대 주소성 변형이 최대가 되는 개소)의 최대 주소성 변형을 구한다.

유한 요소법의 해석용 소프트웨어는 한정하지 않지만, 예를 들어 MSC Software사제의 Marc을 사용한다. 메쉬 사이즈는 5㎛로 하고, 강 부재와 시험 지그의 접촉부의 마찰 계수 μ는 0.05로 한다.

본 실시 형태에 관한 강 부재의 1/4 깊이 위치의 금속 조직(내부 조직)은, 한정되지 않지만, 마르텐사이트를 체적 분율로 80％ 이상 포함하는 조직인 것이 바람직하다. 상기한 화학 조성을 갖고, 마르텐사이트의 체적 분율을 80％ 이상으로 함으로써 1/4 깊이 위치의 비커스 경도를 310 이상(1.0GPa 이상의 인장 강도에 상당)으로 할 수 있다. 바람직하게는, 체적 분율로 90％ 이상이 마르텐사이트이다. 보다 바람직하게는 95％ 이상이다. 마르텐사이트가 100％여도 된다. 마르텐사이트의 체적 분율이 작으면, 1.0GPa 이상의 인장 강도를 얻는 것이 어려워진다.

강 부재의 1/4 깊이 위치의 금속 조직은, 마르텐사이트 이외의 잔부로서, 잔류 오스테나이트, 베이나이트, 페라이트, 및/또는 펄라이트를 함유해도 된다.

마르텐사이트에는, 이른바 프레시 마르텐사이트뿐만 아니라, 템퍼링 마르텐사이트나 자동 템퍼링 마르텐사이트도 포함한다. 자동 템퍼링 마르텐사이트란, 템퍼링을 위한 열처리를 행하지 않고, ??칭 시의 냉각 중에 생성된 템퍼링 마르텐사이트이며, 마르텐사이트 변태에 수반되는 자기 발열에 의해, 발생한 마르텐사이트가 그 자리에서 템퍼링되어 생성되는 것이다.

강 부재의 1/4 깊이 위치 금속 조직에 있어서의 조직 분율은, 이하의 방법으로 측정할 수 있다.

마르텐사이트(프레시 마르텐사이트, 템퍼링 마르텐사이트, 자동 템퍼링 마르텐사이트를 포함함)의 면적 분율은, 투과형 전자 현미경(TEM) 및 TEM에 부속되는 전자선 회절 장치에 의해 측정한다.

구체적으로는, 강 부재의 폭 방향 단부로부터 강 부재의 폭의 1/4의 위치(1/4 폭의 위치), 또한 강 부재의 1/4 깊이 위치를 포함하는 측정 시료를 잘라내어, TEM 관찰용의 박막 시료로 한다. 이 박막 시료의, 1/4 폭의 위치 또한 1/4 깊이 위치를 포함하는 400㎛² 이상의 범위를 TEM 관찰한다.

박막 시료의 전자선의 회절 패턴에 의해, 체심 입방 격자인 마르텐사이트나 베이나이트와, 면심 입방 격자인 잔류 오스테나이트를 구별한다. 그리고 마르텐사이트 및 베이나이트 중의 철 탄화물(Fe₃C)을 회절 패턴에 의해 찾아내어, 그 석출 형태를 관찰함으로써, 마르텐사이트와 베이나이트의 조직 분율을 각각 측정한다. 구체적으로는, 석출 형태가 3방향 석출이라면 마르텐사이트(템퍼링 마르텐사이트)라고 판단하고, 1방향의 한정 석출이라면 베이나이트라고 판단한다. 철 탄화물의 석출이 보이지 않는 경우도 마르텐사이트(프레시 마르텐사이트)라고 판단한다.

TEM에 의해 측정되는 마르텐사이트와 베이나이트의 조직 분율은 면적％로서 측정되지만, 본 실시 형태에 관한 강 부재는, 금속 조직이 등방성을 가지므로, 면적 분율의 값을 그대로 체적 분율로 치환할 수 있다. 마르텐사이트와 베이나이트의 판별을 위해 탄화물을 관찰하지만, 본 실시 형태에서는, 탄화물은 조직의 체적 분율에 포함시키지 않는다.

잔부 조직으로서 페라이트 또는 펄라이트가 존재하고 있는 경우는, 광학 현미경 또는 주사형 전자 현미경으로 용이하게 확인할 수 있다. 구체적으로는, 강 부재의 1/4 폭의 위치, 또한 강 부재의 1/4 깊이 위치를 포함하는 측정 시료를 잘라내어, 관찰용의 시료로 한다. 잘라낸 시료를 기계 연마하고, 계속해서 경면 마무리한다. 이어서, 시료에 나이탈 부식액에 의해 에칭을 행하여 페라이트 및 펄라이트를 현출시키고, 주사형 전자 현미경을 사용하여, 면적으로 40000㎛² 이상의 범위에 대해 관찰함으로써, 페라이트 또는 펄라이트의 존재를 확인한다. 페라이트와 시멘타이트가 교호로 층상으로 배열된 조직을 펄라이트로 하고, 시멘타이트가 입상으로 석출되면 베이나이트라고 판별한다.

(A3) 합금층

본 실시 형태에 관한 강 부재는 표면의 적어도 일부(전체면이어도 됨)에 합금층을 구비하고 있어도 된다.

합금층은 Fe-Al계 합금층이어도 되고, Fe-Zn계 합금층이어도 된다.

Fe-Al계 합금층이란, Fe와 Al을 합계로 70질량％ 이상 포함하는 합금층이고, Fe-Zn계 합금층은, Fe와 Zn을 합계로 70질량％ 이상 포함하는 합금층이다.

합금층을 가짐으로써, 내식성을 갖기 때문에 자동차 사용에 있어서의 내수소 취성이 향상된다는 효과가 얻어진다.

합금층의 두께는, 5 내지 100㎛인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 강 부재의 표면에 합금층이 형성되어 있는 경우, 각 깊이 위치의 기준이 되는 표면은, 합금층을 제외한 부분(모재 강재)의 표면이다.

합금층의 두께는, 두께 방향의 단면을, 주사형 전자 현미경을 사용하여 관찰함으로써 구할 수 있다.

구체적으로는, 강 부재의 길이 방향의 1/2부(길이 방향 단부로부터 길이 방향으로 긴 쪽의 1/2의 위치) 또한 폭 1/4부(폭 방향 단부로부터 폭 방향으로 폭의 1/4의 위치)로부터 측정 시료를 잘라내고, 관찰한다. 현미경에 의한 관찰 범위는 예를 들어 400배의 배율로, 면적으로 40000㎛² 이상의 범위로 한다. 잘라낸 시료를 기계 연마하고, 계속해서 경면 마무리한다. 이어서, 임의의 10시야의 합금층의 두께를 측정하고, 그 평균값을 합금층의 두께로 한다. BSE상(혹은 COMPO상)에 의해 관찰하면, 합금층과, 지철(강판 기재)에서는 명확한 콘트라스트의 차가 확인된다. 그 때문에, 최표면으로부터 콘트라스트가 바뀌는 위치까지의 두께를 측정함으로써, 합금층의 두께를 측정할 수 있다. 측정은, 관찰 사진 내에서 등간격으로 20개소 측정하고, 측정 개소간의 거리는 6.5㎛로 한다. 또한 측정 시에는, 상기한 요령으로 5시야 관찰을 행하고, 그 평균값을 사용하여 합금층의 두께로 한다.

또한, 합금층의 화학 조성에 대해서, 상기와 마찬가지의 관찰 범위에 대해 전자 프로브 마이크로 애널라이저(EPMA)를 사용하여, 스폿의 원소 분석(빔 직경 1㎛ 이하)을 행함으로써 합금층에 포함되는 Fe, Al, Zn 등의 함유량을 구할 수 있다. 임의의 10시야의 합금층에 있어서 계 10점의 분석을 행하고, 그 평균값을 합금층에 포함되는 Fe, Al, Zn 함유량으로 한다. Fe, Al, Zn 이외의 원소가 포함되는 경우라도 마찬가지의 방법을 사용하여 구한다.

(A4) 강 부재의 형상

본 실시 형태에 관한 강 부재의 형상에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 강 부재가 평판이어도 되고, 강판이 소정의 형상으로 성형된 성형체여도 된다. 열간 성형된 강 부재는 대부분의 경우는 성형체이지만, 본 실시 형태에서는, 성형체인 경우, 평판인 경우를 모두 포함하여 「강 부재」라고 한다. 또한, 강 부재는, 개소에 따라 강도가 다른 테일러드 프로퍼티재여도 된다. 이 경우, 강 부재의 적어도 일부가 인장 강도 1.0GPa(1000MPa) 이상인 것이 바람직하다. 테일러드 프로퍼티재는, 화학 조성이나 강도, 판 두께가 다른 강판을 접합한 것이어도 되고, 또한 강판의 일부에 열처리를 실시한 것이어도 된다.

(B) 강판

다음으로, 본 실시 형태에 관한 강 부재의 소재가 되는 강판(이하 본 실시 형태에 관한 강판이라고 하는 경우가 있음)에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 강판에, 후술하는 열처리를 행함으로써, 강 부재를 얻을 수 있다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 모재 강판과, 상기 모재 강판의 표면에 형성된 철 스케일을 갖는다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 철 스케일 상(철 스케일의 표면)에, 도금층을 갖고 있어도 된다.

(B1) 강판의 화학 조성

본 실시 형태에 관한 강판이 구비하는 모재 강판의 화학 조성의 범위는, 상술한 본 실시 형태에 관한 강 부재의 화학 조성과 동일하며, 그 한정 이유도 마찬가지이다.

모재 강판의 화학 조성은, 예를 들어 모재 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4의 위치(1/4 깊이 위치)를 대표 위치로 하여, 이 위치에서, ICP 등의 일반적인 방법으로 원소 분석을 행함으로써 얻어진다.

(B2) 강판의 스케일

본 실시 형태에 관한 강판이 구비하는 스케일은, 크랙을 90개/㎟ 이상의 밀도로 갖는다.

본 실시 형태에 관한 강판은, 후술하는 바와 같이 열간 압연 등에서 모재 강판의 표면에 형성된 스케일의 O를 활용하여 모재 강판의 탈탄을 행한다. 탈탄을 코일 형상에서의 어닐링(상자 어닐링)으로 행하는 경우, 코일 내부일수록 판과 판이 밀착·밀폐되기 때문에, 탈탄 반응인 CO의 배출이 진행되지 않아, 코일 긴 쪽 및 폭 방향으로 균일한 탈탄이 얻어지지 않는다. 이에 비해, 스케일에 크랙을 도입함으로써, CO의 배출로가 형성되어, 탈탄 반응이 신속하고, 균일하게 진행되게 된다. 본 실시 형태에 관한 강판은, 상기한 효과를 얻기 위해, 스케일의 크랙 밀도를 제어한다.

스케일의 크랙 밀도는, 표면의 SEM 관찰에 의해 구할 수 있다.

강판의 단부(예를 들어 단부로부터 50mm 이내)를 피하여, 한 변이 15mm인 정사각형 정도의 샘플을 채취한다. 이때, 스케일이 박리되지 않도록 주의하여, 필요에 따라 한 변이 15mm인 정사각형 이상의 사이즈를 잘라낸다. 스케일이 형성된 표면을 SEM 관찰하여, BSE상을 취득하고, 절단법을 사용하여 크랙 밀도를 하나하나 센다. SEM 관찰은 샘플의 단부(예를 들어 단부로부터 2mm 이내)를 피하여, 50000㎛² 이상/1시야가 되도록 500배로 관찰한다. BSE상(혹은 COMPO상)에 의해 관찰하면, 스케일과 크랙에서는 명확한 콘트라스트의 차가 확인된다. 얻어진 BSE상(혹은 COMPO상)을 세로 10분할, 가로 10분할로 절단하여, 절단선에 겹치는 크랙의 개수를 하나하나 세어, 개수 밀도로 변환한다. 임의의 10시야를 관찰하고, 각각의 시야의 크랙 밀도의 평균값을, 스케일의 크랙 밀도로 한다.

(B3) 강판의 도금층

본 실시 형태에 관한 강판은 표면의 일부(전체면이어도 됨)에 도금층(피복)을 구비하고 있어도 된다. 도금층은 Al을 주체로 한 Al계 도금층이어도 되고, Zn을 주체로 한 Zn계 도금층이어도 된다. Al계 도금층이란, Al을 70질량％ 이상 포함하는 도금층이고, Zn계 도금층이란, Zn을 70질량％ 이상 포함하는 도금층이다.

(B4) 강판의 형상

본 실시 형태에 관한 강판의 형상에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 강판이 평판이어도 되고, 강도나 판 두께가 다른 강판을 접합한 테일러드 프로퍼티재여도 된다.

(C) 강판의 제조 방법

본 실시 형태에 관한 강판 강 부재는, 제조 방법에 구애되지 않고, 상기한 특징을 갖고 있으면 효과를 얻을 수 있지만, 이하에 나타내는 공정을 포함하는 제조 방법이라면, 안정적으로 제조할 수 있으므로 바람직하다.

(I) 소정의 화학 조성을 갖는 강편을 제조하는 강편 제조 공정

(II) 상기 강편을 가열하고, 열간 압연하여, 열연 강판으로 하는 열간 압연 공정

(III) 상기 열연 강판을 권취하는 권취 공정

(IV) 상기 권취 공정 후의 상기 열연 강판에 경압하를 행하는 경압하 공정

이하, 각 공정에 대해 설명한다. 이하에서 설명하고 있지 않은 공정이나 조건은, 적절하게 공지의 방법으로 행할 수 있다.

(I) 강편 제조 공정

강편 제조 공정에서는, 상술한 본 실시 형태에 관한 강판의 바람직한 화학 조성을 갖는, 슬래브 등의 강편을 제조한다.

공지의 조건에서, 소정의 화학 조성으로 조정한 용강을 연속 주조 등에 의해 강편으로 하면 된다.

(II) 열간 압연 공정

열간 압연 공정에서는, 얻어진 강편을 가열하고, 열간 압연함으로써, 열연 강판으로 한다. 열간 압연 공정에서는, 강판의 표면에 철 스케일(열연 스케일)이 형성된다.

열간 압연 조건은, 특별히 한정되지 않고, 요구되는 강판의 특성에 따라서, 공지의 조건 범위에서 적절하게 설정하면 된다.

(III) 권취 공정

권취 공정에서는, 열연 공정에서 얻어진 열연 강판을 코일 형상으로 권취한다.

권취 온도 등의 조건은 특별히 한정되지 않는다.

(IV) 경압하 공정

경압하 공정에서는, 표면에 열연 스케일이 형성된 열연 강판에 대해 코일을 되감아 경압하를 행한다. 압하율이 0.2％ 이상인 경압하를 행함으로써, 전술한 스케일 크랙을 도입할 수 있다. 압하율의 상한은 특별히 한정하지 않지만, 10.0％ 이상 압하하면 스케일이 박리되는 일이 일어날 수 있으므로 바람직하지 않다. 압하율은 바람직하게는 5.0％ 미만, 또는 2.0％ 미만, 1.0％ 미만이다. 전술한 양의 스케일 크랙을 도입하는 수단으로서, 경압하와 함께, 또는 경압하 대신에 열연 강판에 쇼트 블라스트를 행해도 된다.

상기에 의해, 소정의 화학 조성을 갖는 모재 강판과, 모재 강판의 표면에 형성된 철 스케일을 갖고, 철 스케일이, 크랙을 소정의 밀도로 포함하는 강판이 얻어진다.

종래, 열연판에의 경압하를 행하는 경우로서, 산세 전에 조질 압연을 행하는 경우는 있었다. 그러나 그 목적은, 일반적으로 산세를 행하기 쉽게 하기 위해서이다. 즉, 다음 공정이 산세 공정이 아닌 열연판에 경압하를 행하는 것은, 공정의 증가로도 이어지기 때문에, 통상 실시되고 있지 않았다.

이에 비해, 본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에서는, 후술하는 바와 같이 스케일 제거를 행하지 않고(소위 흑피 상태로) 열연판 어닐링에 제공하는 강판에 경압하를 행한다. 또한, 이에 의해, 종래에는 상정되어 있지 않은 효과가 얻어진다.

(D) 강 부재의 제조 방법

본 실시 형태에 관한 강 부재의 제조 방법은 한정되지 않지만, 전술한 강판에 대해, 예를 들어 이하에 나타내는 공정을 포함하는 제조 방법을 사용함으로써 제조할 수 있다.

(V) 상기 경압하 공정 후의 상기 열연 강판을, 어닐링하는 열연판 어닐링 공정

(VI) 필요에 따라서, 상기 열연판 어닐링 공정 후의 상기 열연 강판을 산세하는 산세 공정

(VII) 필요에 따라서, 상기 산세 공정 후의 상기 열연 강판을, 냉간 압연하여 냉연 강판으로 하는 냉간 압연 공정

(VIII) 필요에 따라서, 상기 냉간 압연 공정 후의 상기 냉연 강판을, 어닐링하는 어닐링 공정

(IX) 필요에 따라서, 상기 어닐링 공정 후의 상기 냉연 강판에 도금을 실시하는 도금 공정

(X) 상기 열연판 어닐링 공정 후의 상기 열연 강판, 혹은 상기 냉간 압연 공정 후, 상기 어닐링 공정 후, 또는 상기 도금 공정 후의 상기 냉연 강판에 열처리를 행하여 강 부재를 얻는 열처리 공정

(V) 열연판 어닐링 공정

열연판 어닐링 공정에서는, 본 실시 형태에 관한 강판(표면에 크랙이 도입된 열연 스케일이 형성된 강판)에 대해, 스케일 제거를 행하지 않고(소위 흑피 상태로), 코일 상태에서 상자 어닐링(BAF)을 행한다.

어닐링 시에는, 어닐링 분위기를, 불활성 가스 분위기(N₂ 분위기, H₂ 분위기 등)로 하고, 650 내지 950℃에서 4 내지 30시간 어닐링한다.

본 실시 형태에서는, 열연 스케일이 부착된 상태의 열연 강판에 대해 어닐링을 행함으로써, 스케일 중의 O를 탈탄원으로 하여 탈탄을 행한다. 구체적으로는, 모재 강판의 최표층의 C가, 스케일 중의 O와 반응하여 CO 가스가 됨으로써, 탈탄이 발생한다. 또한, 계속해서 부족한 C가 모재 강판의 내부로부터 최표층으로 공급되고, 그 C가 CO 가스가 됨으로써, 더 탈탄 반응이 진행된다.

그러나 어닐링 온도가 650℃ 미만이거나, 또는 어닐링 시간이 4시간 미만이면, 충분히 탈탄이 진행되지 않는다. 한편, 어닐링 온도가 950℃ 초과, 또는 어닐링 시간이 30시간 초과이면, 스케일의 환원 반응이 완료되고, 그 후에도 강판 내부로부터 표층으로의 C의 공급이 계속되기 때문에, 탈탄이 얕아진다.

또한, 코일 형상의 열연 강판을 상자 어닐링하는 경우, 코일 내부일수록 밀폐되어 CO 가스 배출이 억제되기 때문에, 코일 길이 방향 및 폭 방향으로 균일한 탈탄이 얻어지지 않는다. 그래서 전술한 스케일 크랙을 도입함으로써, 어느 위치에서도, 신속하게, 또한 균일하게 탈탄층을 얻을 수 있다. 열연판 어닐링 공정에 제공하는 열연 강판은, 판 두께 9mm 이하, 판 폭 2100mm 이하, 코일로 하였을 때의 외형 2000mm 이하, 코일 1개의 중량이 30톤 이하인 것이 바람직하다.

(VI) 산세 공정

산세 공정에서는, 열연판 어닐링 공정 후의 열연 강판에 대해 산세를 행한다. 산세액은 공지의 염산이나 황산을 사용하면 되는데, 산세 시에 스케일이 충분히 박리되지 않는 경우는, 산세 전에 쇼트 블라스트를 행하여, 기계적으로 스케일 박리를 조장시켜도 된다. 쇼트 입도는 예를 들어 #60을 사용하면 된다. 산세 공정은 생략해도 된다.

(VII) 냉간 압연 공정

냉간 압연 공정에서는, 산세 공정 후의 냉연 강판에 대해 냉간 압연을 행한다. 압하율은 특별히 한정하지 않지만, 양호한 평탄성을 확보하는 관점에서는, 냉간 압연에 있어서의 누적 압하율은 30％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 압연 하중이 과대해지는 것을 피하기 위해, 냉간 압연에 있어서의 누적 압하율은 80％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 냉간 압연 공정은 생략해도 된다.

(VIII) 어닐링 공정

어닐링 공정에서는 냉연판에 대해 어닐링을 행한다. 어닐링 분위기는 가습에 의해 고노점의 습윤 수소 분위기하에서, 700 내지 950℃의 온도역에서 어닐링을 실시한다. 예를 들어 직화 버너와 라디언트 튜브의 2단 가열로에 있어서, 공연비 0.9 내지 1.2에서 560 내지 650℃로 가열하고, 산소 포텐셜이 -1.5 이상, 수소 농도 1 내지 20질량％, 노점이 -10℃ 내지 +30℃인 분위기에서 700 내지 950℃로 가열한다. 수소를 포함하는 고노점 분위기에서, 30초 이상의 동안, 700℃ 이상에서 유지되는 것이 바람직하다.

단, 본 어닐링 공정은 생략해도 되고, 상기한 조건 이외에서 행해도 된다.

(IX) 도금 공정

도금 공정에서는, 강판의 표면에 피복을 형성하여, 피복 강판으로 한다. 피복의 방법에 대해서는, 특별히 한정하는 것은 아니며, 용융 도금법을 비롯하여 전기 도금법, 진공 증착법, 클래드법, 용사법 등이 가능하다. 공업적으로 가장 보급되어 있는 것은 용융 도금법이다.

피복에 대해서는, Al을 포함하는 Al계 도금이나 Zn을 포함하는 Zn계 도금 등을 들 수 있다.

도금 공정은 생략해도 된다.

Al계 도금층을 용융 도금으로 형성하는 경우, 도금욕에는 Al 외에 불순물로서 Fe가 혼입되어 있는 경우가 많다. 또한, Al을 70질량％ 이상 함유하는 한, 상술한 원소 이외에 도금욕에 Si, Ni, Mg, Ti, Zn, Sb, Sn, Cu, Co, In, Bi, Ca, 미슈 메탈 등을 더 함유시켜도 된다.

용융 도금을 행하는 경우, 어닐링 공정 후의 강판을, 실온까지 냉각한 후에 다시 승온시켜, 도금을 행해도 되고, 어닐링 공정의 유지 후에 도금욕온 근방의 650 내지 750℃로 냉각하고(즉 일단 실온까지 냉각하지 않고), 용융 도금을 행해도 된다.

도금의 전처리나 후처리에 대해서는 특별히 한정하는 것은 아니며, 프리코트나 용제 도포, 합금화 처리, 조질 압연 등이 가능하다. 합금화 처리로서, 예를 들어 450 내지 800℃로 유지하는 것도 가능하다. 또한 후처리로서 조질 압연은 형상 조정 등에 유용하고, 예를 들어 0.1 내지 0.5％의 압하가 가능하다.

(X) 열처리 공정

열처리 공정에서는, 상기 공정을 거친, 소정의 화학 조성을 갖는 강판에 열처리를 행하여 강 부재로 한다. 열처리는, 예를 들어 후술하는 방법으로 얻어진 강판을, 1.0 내지 1000℃/초의 평균 승온 속도로, Ac3점 내지 (Ac3점+300)℃까지 가열하고, Ms점 이하까지 상부 임계 냉각 속도 이상의 평균 냉각 속도로 냉각하는 조건에서 행한다.

승온 속도가 1.0℃/초 미만이면 열처리의 생산성이 저하되므로 바람직하지 않다. 한편, 승온 속도가 1000℃/초 초과이면 혼립 조직이 되어 굽힘성이 저하되므로 바람직하지 않다.

또한, 열처리 온도가 Ac3점(℃) 미만이면, 냉각 후에 페라이트가 잔존하여, 강도가 부족하므로 바람직하지 않다. 한편, 열처리 온도가 Ac3점+300℃ 초과이면, 조직이 조립화되어 내수소 취성이 저하되므로 바람직하지 않다.

상부 임계 냉각 속도란, 조직에 페라이트나 펄라이트를 석출시키지 않고, 오스테나이트를 과냉하여 마르텐사이트를 생성시키는 최소의 냉각 속도이며, 상부 임계 냉각 속도 미만으로 냉각하면 페라이트나 펄라이트가 생성되어, 강도가 부족하다.

가열 시에는, 가열 온도의 ±10℃ 이내의 범위에서, 1 내지 300초의 유지를 행해도 된다.

또한, Ms점 이하의 온도까지 냉각한 후에, 강 부재의 강도를 조정하기 위해 100 내지 600℃ 정도의 온도 범위에서의 템퍼링 처리를 행해도 된다.

Ac3점, Ms점 및 상부 임계 냉각 속도는, 다음 방법으로 측정한다.

본 실시 형태에 관한 강판으로부터, 폭 30mm, 길이 200mm의 직사각 형상 시험편을 잘라내고, 이 시험편을 질소 분위기 중에서 1000℃까지 10℃/초의 승온 속도로 가열하고, 그 온도로 5분간 유지한 후, 다양한 냉각 속도로 실온까지 냉각한다. 냉각 속도의 설정은, 1℃/초부터 100℃/초까지, 10℃/초의 간격(단, 1℃/초의 다음은 10℃/초로 함)으로 설정한다. 가열, 냉각 중인 시험편의 열팽창 변화를 측정함으로써, Ac3점 및 Ms점을 측정한다.

또한, 상기한 냉각 속도로 냉각한 각각의 시험편 중, 페라이트상의 석출이 일어나지 않은 최소의 냉각 속도를, 상부 임계 냉각 속도로 한다. 또한 상부 임계 냉각 속도 이상으로 냉각한 경우의 열팽창 변화로부터 얻어진 Ms점을, 강 부재의 Ms점으로 한다.

여기서, 상기 일련의 열처리 시에, Ac3점 내지 (Ac3점+300)℃의 온도역으로 가열 후, Ms점 이하까지 냉각하는 동안에, 즉 상부 임계 냉각 속도 이상으로 냉각하는 공정을 실시하는 동시에, 핫 스탬프와 같은 열간 성형을 실시해도 된다. 열간 성형으로서는, 굽힘 가공, 드로잉 성형, 벌징 성형, 구멍 확장 성형, 및 플랜지 성형 등을 들 수 있다. 또한, 성형과 동시 또는 그 직후에 강판을 냉각하는 수단을 구비하고 있으면, 프레스 성형 이외의 성형법, 예를 들어 롤 성형에 본 발명을 적용해도 된다. 상술한 열이력에 따르면, 반복하여 열간 성형을 실시해도 된다. 또한, 상기 일련의 열처리를 복수 회 반복해도 된다.

전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 강 부재는, 강판이 열간 성형되어 성형체로 된 것, 열처리만이 실시되어 평판인 것을 모두 포함한다.

또한, 본 실시 형태에 관한 강 부재로서, 열간 성형 또는 열처리를 소재가 되는 강판의 일부에 대해 행하여, 강도가 다른 영역을 갖는 강 부재를 얻어도 된다.

상기한 일련의 열처리는 임의의 방법에 의해 실시할 수 있고, 예를 들어 가열을, 고주파 가열이나 통전 가열, 적외선 가열, 노 가열에 의해 실시해도 된다. 또한, 냉각도, 수랭, 금형 냉각 등에 의해 실시해도 된다. 또한, 가열로 내의 분위기는 대기 외에, 도시가스나 질소 가스를 사용해도 된다. 또한 열처리에 있어서의 수소 발생을 억제하기 위해, 가열로 내의 노점을 제어해도 된다.

실시예

표 1A, 표 1B에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을 용제하여, 슬래브를 얻었다.

얻어진 슬래브에 열간 압연을 실시하여, 두께 3.2mm, 판 폭 1000mm의 열연 강판으로 한 후, 800℃ 이하의 온도에서 권취하여, 외형 1700mm, 중량이 14톤인 열연 코일로 하였다.

얻어진 열연 코일에 표 2에 기재된 압하율로 경압하를 실시하였다.

[표 1A]

[표 1B]

[표 2]

얻어진 경압하 코일로부터 소정의 사이즈의 강판(블랭크)을 잘라내고, SEM 관찰을 상술한 요령으로 행하여, 스케일의 크랙 밀도를 평가하였다.

또한, 강판의 1/4 깊이 위치의 화학 조성을 측정한 결과, 슬래브의 화학 조성과 마찬가지였다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명 범위를 충족시키는 B1 내지 B21은, 소정의 화학 조성의 모재 강판과, 소정의 크랙 밀도를 갖는 스케일을 갖는 강판이 얻어졌다. 한편, 본 발명 범위를 충족시키고 있지 않은 비교예 b1 내지 b15은, 화학 조성, 혹은 스케일의 크랙 밀도를 충족시키지 않는 결과가 되었다.

상기 표 2에 나타내는 강판에, 표 3A에 나타내는 조건에서 열연판 어닐링을 실시하였다.

또한, 열연판 어닐링 후의 강판 중, 일부의 강판(C2 내지 C30, c2 내지 c16)에 대해 산세, 냉연을 실시하여, 두께 1.6mm의 냉연 강판을 얻었다. 또한, 냉연 강판 중 일부(C4 내지 C22, C24 내지 C30, c5 내지 c16)에 대해 용융 Al 도금 혹은 용융 Zn 도금을 실시하였다.

열연판 어닐링 후의 열연 강판, 또는 산세, 냉간 압연, 어닐링을 행한 냉연 강판, 또는 산세, 냉간 압연, 어닐링을 행하고 어닐링의 도중(유지 후의 냉각 과정)에서 도금을 행한 냉연 강판에 대해 표 3A에 나타내는 조건에서 열처리를 실시하여, 강 부재를 얻었다. 도금 강판에 열처리를 행한 강 부재에서는, 표면에, Fe와 Al을 합계로 70질량％ 이상 포함하는 Fe-Al계 합금층, 또는 Fe와 Zn을 합계로 70질량％ 이상 포함하는 Fe-Zn계 합금층이, 5 내지 100㎛의 두께로 형성되어 있었다.

얻어진 강 부재를 잘라내어, GDS(글로우 방전 발광 분석)를, 상술한 요령으로 행하여, B 농화비, 탈탄 깊이를 구하였다. 또한, 1/4 깊이 위치의 마르텐사이트 체적률을 측정하였다. 결과를 표 3B에 나타낸다.

또한, 얻어진 강 부재, 피복 강 부재에 대해 이하의 방법으로, 경도 시험, 인장 시험, 굽힘 시험을 행하여, 비커스 경도, 인장 강도, 굽힘성, 내수소 취성을 평가하였다. 결과를 표 3B에 나타낸다.

<비커스 경도>

강 부재의 폭 방향 단부로부터 폭(짧은 쪽)의 1/4의 위치로부터 단면 관찰용 샘플을 채취하고, JISZ2244-1:2020에 준하여, 1/4 깊이 위치 및 0.1mm 깊이 위치 각각에 있어서, 비커스 경도 측정을 행하였다. 시험력은 100gf로 하였다. 각 깊이에 있어서 5회 측정을 행하고, 그 평균값을 그 위치의 경도로 하였다.

<인장 강도>

인장 시험은 ASTM 규격 E8의 규정에 준거하여 실시하였다. 강 부재의 균열(均熱) 부위를 1.2mm 두께까지 연삭한 후, 시험 방향이 압연 방향에 평행이 되도록, ASTM 규격 E8의 하프 사이즈 판상 시험편(평행부 길이: 32mm, 평행부 판 폭: 6.25mm)을 채취하였다. 그리고 시험편 평행부의 폭 및 길이 방향 중심에 변형 게이지(게이지 길이: 5mm, 예를 들어 가부시키가이샤 도쿄 솟키 겐큐죠제 FLAB-5)를 첩부하고, 3mm/min의 변형 속도로 실온 인장 시험을 행하여, 인장 강도(최대 강도)를 측정하였다.

본 실시예에서는, 1000MPa 이상의 인장 강도를 갖는 경우를 고강도라고 평가하였다.

<굽힘성>

강 부재의 균열 부위로부터, 압연 방향에 평행하게 60mm, 수직으로 30mm의 굽힘용 시험편을 채취하고, 이 시험편에 대해 DA238-100의 규정에 준거하여 굽힘 시험을 실시하였다.

시험 시에는, 굽힘 펀치를 압연 방향과 수직이 되도록 맞대고, 최대 하중 시의 굽힘 각도를 측정하였다.

굽힘 각도는 강도와 상관이 있기 때문에, 본 실시예에서는, 인장 강도에 따라서 각각, 인장 강도가 1500MPa 미만이면 70도, 인장 강도가 1500MPa 이상 2100MPa 미만이면 55도, 2100MPa 이상이면 45도를 초과하는 굽힘 각도를 갖는 경우를, 종래 기술보다 굽힘성이 우수하다고 평가하였다.

<내수소 취성>

내수소 취성은, 시험편에 대해 4점 굽힘 시험을 행하여, 갈라짐이 발생하지 않는 한계까지 시험편 중에 흡장 가능한 수소량 Hc에 의해 평가하였다. 구체적으로는, 시험편으로서, 평가 대상인 강 부재의 단부를 피하여, 폭 8mm, 길이 68mm의 직사각 형상의 시험편을 잘라냈다. 그리고 시험편의 표면의 폭 방향 및 길이 방향의 중심에 인장 시험과 마찬가지의 변형 게이지(게이지 길이: 5mm, 예를 들어 가부시키가이샤 도쿄 솟키 겐큐죠제 FLAB-5)를 첩부한 후, 평가 대상인 강 부재에 대한 상술한 인장 시험에 의해 측정된 인장 강도의 3/5 상당의 변형까지, 4점 지지의 지그로 시험편의 길이 방향을 따라 구부렸다. 지그로서는, 내핀(내측의 2개 가력점)의 간격이 10mm, 외핀(외측의 2개 지지점)의 간격이 60mm인 것을 사용하였다.

흡장시킨 수소량(수소 흡장량)이 다른 복수의 시험편에 대해, 갈라짐 발생의 유무를 관찰하여, 갈라짐이 발생하지 않는 최대(한계)의 수소량 Hc(mass ppm)를 구하였다. Fe-Al계 피복을 갖는 강 부재의 경우는, 열처리 공정에서의 노 내 노점을 변경함으로써 수소 흡장량을 변화시켜, 4점 굽힘 시험으로부터 72시간 이내에 갈라짐이 발생하였는지 여부를 관찰하였다. 또한, 피복이 없는 강 부재, 또는 Fe-Zn계 피복을 갖는 강 부재의 경우는, 복수의 시험편에 대해, 4점 굽힘 시험 후에, 각각 농도가 다른 티오시안산 암모늄액에 침지시켜 수소를 흡장시키고, 침지 후 72시간 이내에 갈라짐이 발생하였는지 여부를 관찰하였다. 강 부재에 흡장된 수소는, 승온 수소 분석으로 100℃/hr로 승온시켜 250℃까지 방출되는 확산성 수소량을 강 부재에 포함되는 수소량으로 하였다.

본 실시예에서는, 수소량 Hc가, 인장 강도 1500 내지 2000MPa 미만의 강 부재에 대해서는 0.7mass ppm 이상, 인장 강도 2000 내지 2500MPa 미만의 강 부재에 대해서는 0.5mass ppm 이상, 인장 강도 2500MPa 이상의 강 부재에 대해서는 0.3mass ppm 이상인 경우에, 내수소 취성이 우수하다고 평가하였다.

또한, 상술한 요령으로, 유한 요소법을 사용하여, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형을 구하였다.

[표 3A]

[표 3B]

표 1 내지 표 3B에 나타내는 바와 같이, 본 발명 범위를 충족시키는 발명예 C1 내지 C30은, 조직, 특성 모두 양호한 결과이며, 고강도이고 또한 굽힘성 및 내수소 취성이 우수하였다. 한편, 본 발명 범위를 충족시키고 있지 않은 비교예 c1 내지 c16은, 화학 조성, 조직의 형성이 불충분하며, 강도, 굽힘성, 내수소 취성 중 적어도 하나가 떨어졌다.

본 발명에 따르면, 충돌 특성이 우수한 고강도인 강 부재 및 강판을 얻는 것이 가능해진다. 본 발명에 관한 강 부재는, 특히 자동차의 골격 부품으로서 사용하기에 적합하다.

Claims

질량％로,
C: 0.10 내지 0.70％,
Si: 3.00％ 이하,
Mn: 0.01 내지 3.00％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
N: 0.020％ 이하,
O: 0.010％ 이하,
B: 0.0002 내지 0.0200％,
Ti: 0 내지 0.200％,
Cr: 0 내지 1.00％,
Mo: 0 내지 1.00％,
Ni: 0 내지 2.00％,
Nb: 0 내지 0.10％,
Cu: 0 내지 2.00％,
V: 0 내지 1.00％,
Ca: 0 내지 0.020％,
Mg: 0 내지 0.020％,
Al: 0 내지 1.00％,
Sn: 0 내지 1.00％,
W: 0 내지 2.00％,
Sb: 0 내지 1.00％,
Zr: 0 내지 1.00％,
Se: 0 내지 1.00％,
Bi: 0 내지 1.00％,
As: 0 내지 1.00％,
Ta: 0 내지 1.00％,
Re: 0 내지 1.00％,
Os: 0 내지 1.00％,
Ir: 0 내지 1.00％,
Tc: 0 내지 1.00％,
Co: 0 내지 1.00％,
REM: 0 내지 0.30％, 및
잔부: Fe 및 불순물
로 이루어지는 화학 조성을 갖고,
표면으로부터 두께 방향으로 두께의 1/4의 깊이의 위치를 1/4 깊이 위치로 하였을 때,
상기 표면으로부터 상기 두께 방향으로 10㎛의 깊이까지의 범위에 있어서의 최대 B 함유량이, 상기 1/4 깊이 위치에 있어서의 B 함유량의 5배 이상이고,
상기 표면으로부터 상기 두께 방향으로 GDS를 사용하여 C 함유량을 측정하여, 상기 표면으로부터, 처음으로 C 함유량이 상기 1/4 깊이 위치의 C 함유량이 되는 위치까지의 거리를 탈탄 깊이로 하였을 때, 상기 탈탄 깊이가 20㎛ 이상이고,
상기 1/4 깊이 위치의 비커스 경도가 310 내지 890인,
것을 특징으로 하는 강 부재.
제1항에 있어서,
상기 표면으로부터 상기 두께 방향으로 0.1mm의 깊이의 위치를 0.1mm 깊이 위치로 하였을 때, 상기 0.1mm 깊이 위치의 비커스 경도가 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도의 0.95배 이하인,
것을 특징으로 하는 강 부재.
제2항에 있어서,
상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도가, 310 내지 450이고,
판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.340 이하인,
것을 특징으로 하는 강 부재.
제2항에 있어서,
상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도가, 450 초과, 530 이하이고, 상기 0.1mm 깊이 위치의 비커스 경도가 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도의 0.90배 이하이며,
판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.310 이하인,
것을 특징으로 하는 강 부재.
제2항에 있어서,
상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도가, 530 초과, 700 이하이고, 상기 0.1mm 깊이 위치의 비커스 경도가 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도의 0.88배 이하이며,
판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.280 이하인,
것을 특징으로 하는 강 부재.
제2항에 있어서,
상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도가, 700 초과, 890 이하이고, 상기 0.1mm 깊이 위치의 비커스 경도가 상기 1/4 깊이 위치의 상기 비커스 경도의 0.86배 이하이며,
판 두께 1.6mm의 강 부재를 굽힘각 50도까지 변형시켰을 때, 굽힘 외표층 중심의 최대 주소성 변형이 0.260 이하인,
것을 특징으로 하는 강 부재.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
또한, 상기 표면에 합금층을 갖는,
것을 특징으로 하는 강 부재.
제7항에 있어서,
상기 합금층이, Fe-Al계 합금층인,
것을 특징으로 하는 강 부재.
제7항에 있어서,
상기 합금층이, Fe-Zn계 합금층인,
것을 특징으로 하는 강 부재.
모재 강판과,
상기 모재 강판의 표면에 형성된 철 스케일
을 갖고,
상기 모재 강판이, 질량％로,
C: 0.10 내지 0.70％,
Si: 3.00％ 이하,
Mn: 0.01 내지 3.00％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
N: 0.020％ 이하,
O: 0.010％ 이하,
B: 0.0002 내지 0.0200％,
Ti: 0 내지 0.200％,
Cr: 0 내지 1.00％,
Mo: 0 내지 1.00％,
Ni: 0 내지 2.00％,
Nb: 0 내지 0.10％,
Cu: 0 내지 2.00％,
V: 0 내지 1.00％,
Ca: 0 내지 0.020％,
Mg: 0 내지 0.020％,
Al: 0 내지 1.00％,
Sn: 0 내지 1.00％,
W: 0 내지 2.00％,
Sb: 0 내지 1.00％,
Zr: 0 내지 1.00％,
Se: 0 내지 1.00％,
Bi: 0 내지 1.00％,
As: 0 내지 1.00％,
Ta: 0 내지 1.00％,
Re: 0 내지 1.00％,
Os: 0 내지 1.00％,
Ir: 0 내지 1.00％,
Tc: 0 내지 1.00％,
Co: 0 내지 1.00％,
REM: 0 내지 0.30％, 및
잔부: Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고,
상기 철 스케일이, 크랙을 90개/㎟ 이상의 밀도로 포함하는,
것을 특징으로 하는 강판.