KR20200067887A - 고강도 냉연 강판 - Google Patents

Abstract

이 고강도 냉연 강판은, 강판이며, 소정의 화학 성분을 갖고, 상기 강판의 금속 조직이, 면적률로, 페라이트와 그래뉼라 베이나이트를 합계로 10％ 이상, 50％ 이하, 상부 베이나이트 및 하부 베이나이트의 1종 또는 2종을 합계로 10％ 이상, 50％ 이하, 템퍼링 마르텐사이트를 0％ 초과, 30％ 이하, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상, 및 펄라이트, 시멘타이트 및 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 합계로 0 내지 10％ 함유하고, 상기 페라이트와 상기 그래뉼라 베이나이트의 합계 면적률에 대한 상기 페라이트의 면적률이 25％ 이하이며, 인장 강도가 980MPa 이상이다.

Description

고강도 냉연 강판

본 발명은, 고강도 냉연 강판에 관한 것이다.

근년, 자동차로부터의 탄산 가스의 배출량을 억제하기 위해서, 고강도 강판의 적용에 의한 자동차 차체의 경량화가 진행되고 있다. 또한, 탑승자의 안전성 확보를 목적으로 하여, 자동차 차체에는 고강도 강판이 많이 사용되어지고 있다. 이후, 자동차 차체의 경량화 및 안전성의 향상을 더 진행시켜 가기 위해서는, 종래 이상으로 사용되는 강판의 강도 레벨을 높이지 않으면 안된다.

자동차용 부재로 성형되는 강판에는, 강도에 더하여, 성형성(가공성)도 요구된다. 예를 들어, 골격계 부품에 사용되는 강판에는, 신장과 구멍 확장성이 요구된다. 그러나, 일반적으로, 강판을 고강도화하면, 성형성은 저하된다. 그 때문에, 자동차용 부재로 적용하는 강판의 강도를 높이는 경우, 성형성의 향상이 과제로 된다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해서, 몇 가지 수단이 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에서는, 잔류 오스테나이트 중의 계면 부근 및 입자 내의 탄소 농도 구배를 규정하고, 가공 유기 변태에 의해 강도 및 신장을 향상시킨 고강도 박강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 강판의 금속 조직을, 페라이트와 마르텐사이트 중간의 경도를 갖는, 상부 베이나이트 혹은 하부 베이나이트 주체의 조직으로 함으로써, 조직 간의 경도 차를 저감시켜, 강도와 구멍 확장성을 향상시킨 냉연 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, 강판의 금속 조직을 페라이트, 상부 베이나이트 혹은 하부 베이나이트, 잔류 오스테나이트의 3상, 또는 마르텐사이트를 더 포함하는 4상으로 구성함으로써, 45 내지 65kgf/㎟의 강도 레벨로 높은 가공성을 갖는 복합 조직 냉연 강판이 개시되어 있다.

그러나, 이들 기술에는 이하와 같은 문제가 있다. 즉, 특허문헌 1의 강판을 제조하기 위해서는, 통상적으로는 제어가 어려운 과시효 후의 냉각 속도를 제어하여 잔류 오스테나이트 중의 탄소 농도 구배를 제어할 필요가 있다. 따라서, 통상의 설비에 있어서 특허문헌 1에 개시되어 있는 조직을 실현하는 일은 용이하지 않다. 또한, 특허문헌 2의 기술에서는, 베이나이트 주체의 조직으로 되어 있기 때문에, 구멍 확장성은 우수하지만 충분한 연성을 얻는 것은 어렵다. 또한, 특허문헌 3에서는, 인장 강도가 45 내지 65kgf/㎟의 강판을 대상으로 하고 있어, 특허문헌 3의 기술로는, 980MPa 이상의 인장 강도와 충분한 성형성을 양립시키는 일은 어렵다.

일본 특허 제5589893호 공보 일본 특허 제2616350호 공보 일본 특허 공개 평7-207413호 공보

전술한 바와 같이, 자동차 차체의 경량화를 앞으로 진행시켜 가기 위해서는, 종래 이상으로 강판의 사용 강도 레벨을 높이지 않으면 안된다. 특히, 예를 들어 골격계 부품에 고강도 강판을 사용하기 위해서는, 신장을 열화시키지 않고, 구멍 확장성을 향상시켜야만 한다. 구체적으로는, 골격계 부재에 대한 성형이 가능하며, 또한 충돌 시의 안전성을 확보하기 위해서는, 인장 강도가 980MPa 이상, 강도×전체 신장(TS×EL)이 12000MPa·％ 이상, 및 강도×구멍 확장성(TS×λ)이 18000MPa·％ 이상의 전부를 충족시키는 강판이면 바람직하다. 그러나, 특허문헌 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 고강도 강판에 있어서, 강도, 신장 및 구멍 확장성 전부를 이와 같은 높은 수준으로 하는 것은 매우 어렵다.

따라서, 본 발명은, 종래 기술의 현 상황을 감안하여, 인장 강도가 980MPa 이상이면서 신장과 구멍 확장성이 우수한 고강도 냉연 강판을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하는 방법에 대하여 예의 연구하였다. 그 결과, 인장 강도가 980MPa 이상인 강판에 있어서, 금속 조직을, 페라이트 및/또는 그래뉼라 베이나이트, 상부 베이나이트 및/또는 하부 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 및 잔류 오스테나이트를 포함하고, 또한, 페라이트와 그래뉼라 베이나이트와의 합계 면적률에 대한 페라이트의 면적률이 25％ 이하로 되도록 제어함으로써, 강도와 신장을 확보하면서, 우수한 구멍 확장성을 얻을 수 있다는 사실을 새롭게 알아내었다.

발명은, 상기한 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 일 양태에 따른 고강도 냉연 강판은, 강판이며, 상기 강판의 화학 조성이, 질량％로, C: 0.15％ 이상, 0.30％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.0100％ 이하, O: 0.0060％ 이하, Si 및 Al의 1종 또는 2종: 합계로 0.70％ 이상, 2.50％ 이하, Mn 및 Cr의 1종 또는 2종: 합계로 1.50％ 이상, 3.50％ 이하, Mo: 0％ 이상, 1.00％ 이하, Ni: 0％ 이상, 1.00％ 이하, Cu: 0％ 이상, 1.00％ 이하, Nb: 0％ 이상, 0.30％ 이하, Ti: 0％ 이상, 0.30％ 이하, V: 0％ 이상, 0.30％ 이하, B: 0％ 이상, 0.0050％ 이하, Ca: 0％ 이상, 0.0400％ 이하, Mg: 0％ 이상, 0.0400％ 이하, 및 REM: 0％ 이상, 0.0400％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지며, 상기 강판의 금속 조직이, 면적률로, 페라이트 및 그래뉼라 베이나이트의 1종 또는 2종: 합계로 10％ 이상, 50％ 이하, 상부 베이나이트 및 하부 베이나이트의 1종 또는 2종: 합계로 10％ 이상, 50％ 이하, 템퍼링 마르텐사이트: 0％ 초과, 30％ 이하, 잔류 오스테나이트: 5％ 이상, 및 펄라이트, 시멘타이트 및 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상: 합계로 0 내지 10％를 함유하고, 상기 페라이트와 상기 그래뉼라 베이나이트의 합계 면적률에 대한 상기 페라이트의 면적률이 25％ 이하이고, 인장 강도가 980MPa 이상이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 냉연 강판은, 상기 금속 조직에 있어서, 상기 마르텐사이트가, 면적률로, 3％ 이하여도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 냉연 강판은, 상기 화학 조성이, 질량％로, Mo: 0.01％ 이상, 1.00％ 이하, Ni: 0.05％ 이상, 1.00％ 이하, Cu: 0.05％ 이상, 1.00％ 이하, Nb: 0.005％ 이상, 0.30％ 이하, Ti: 0.005％ 이상, 0.30％ 이하, V: 0.005％ 이상, 0.30％ 이하, B: 0.0001％ 이상, 0.0050％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하, 및 REM: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 냉연 강판은, 상기 강판의 표면 위에, 용융 아연 도금층을 더 가져도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 냉연 강판은, 상기 강판의 표면 위에, 합금화 용융 아연 도금층을 더 가져도 된다.

본 발명의 상기 양태에 의하면, 자동차 등의 구조 부재로서 적합한, 신장과 구멍 확장성이 우수한 인장 강도 980MPa 이상의 고강도 냉연 강판을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 고강도 냉연 강판(이하, 본 실시 형태에 따른 냉연 강판이라 하는 경우가 있음)은, 이하의 특징을 갖는다.

(a) 화학 조성이, 질량％로, C: 0.15％ 이상, 0.30％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.0100％ 이하, N: 0.0100％ 이하, O: 0.0060％ 이하, Si 및 Al: 합계로 0.70％ 이상, 2.50％ 이하, Mn 및 Cr: 합계로 1.50％ 이상, 3.50％ 이하를 함유하고, 필요에 따라서 Mo: 1.00％ 이하, Ni: 1.00％ 이하, Cu: 1.00％ 이하, Nb: 0.30％ 이하, Ti: 0.30％ 이하, V: 0.30％ 이하, B: 0.0050％ 이하, Ca: 0.0400％ 이하, Mg: 0.0400％ 이하, 및 REM: 0.0400％ 이하의 1종 이상을 더 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어진다.

(b) 금속 조직이, 면적률로, 페라이트 및 그래뉼라 베이나이트의 1종 또는 2종을 합계로 10％ 이상, 50％ 이하, 상부 베이나이트 및 하부 베이나이트의 1종 또는 2종을 합계로 10％ 이상, 50％ 이하, 템퍼링 마르텐사이트를 0％ 초과, 30％ 이하, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상, 펄라이트, 시멘타이트 및 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 합계로 0 내지 10％ 함유하고, 상기 페라이트와 상기 그래뉼라 베이나이트의 합계 면적률에 대한 상기 페라이트의 면적률이 25％ 이하이다.

(c) 인장 강도가 980MPa 이상이다.

본 실시 형태에 따른 냉연 강판의 화학 조성(각 원소의 함유량)에 대하여 설명한다. 함유량에 관한 ％는 질량％를 의미한다.

<C: 0.15％ 이상, 0.30％ 이하>

C는, 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 또한, C는, 잔류 오스테나이트를 소정량 확보하기 위해 필요한 원소이다. C 함유량이 0.15％ 미만이면, 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되어 버려, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상 확보할 수 없다. 그 때문에, C 함유량을 0.15％ 이상으로 한다. 바람직하게는 0.18％ 이상이다.

한편, C 함유량이 0.30％를 초과하면, 오스테나이트로부터 상부 베이나이트 또는 하부 베이나이트로의 상 변태가 현저하게 억제되어, 마르텐사이트가 생성되기 쉬워지고, 그 결과, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상 확보할 수 없게 된다. 그 때문에, C 함유량을 0.30％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.25％ 이하, 보다 바람직하게는 0.22％ 이하이다.

<P: 0.040％ 이하>

P는, 불순물 원소이다. P는, 강판의 판 두께 중앙부에 편석해서 인성을 저하시키거나, 용접부를 취화시키거나 하는 원소이다. P 함유량은 적을수록 바람직하지만, P 함유량이 0.040％를 초과하면, 구멍 확장성의 열화가 현저해지므로, P 함유량을 0.040％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.015％ 이하이다. P는, 적을수록 바람직하므로, 하한을 한정할 필요는 없지만, 실용 강판으로 P 함유량을 0.0001％ 미만으로 하는 것은, 경제적으로 불리하므로, 0.0001％를 실질적인 하한으로 해도 된다.

<S: 0.0100％ 이하>

S는, 불순물 원소이다. S는, 용접성을 저하시키거나, 주조 시 및 열연 시의 제조성을 저해시키거나 하는 원소이다. 또한, S는, 강판 중에서 조대한 MnS를 형성하고, 구멍 확장성을 저하시키는 원소이기도 한다. S 함유량은 적을수록 바람직하지만, S 함유량이 0.0100％를 초과하면, 용접성의 저하, 제조성의 저하, 및 구멍 확장성의 저하가 현저해지므로, S 함유량을 0.0100％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0050％ 이하이다. S는, 적을수록 바람직하므로, 하한을 한정할 필요는 없지만, 실용 강판으로 S 함유량을 0.0001％ 미만으로 하는 것은, 경제적으로 불리하므로, 0.0001％를 실질적인 하한으로 해도 된다.

<N: 0.0100％ 이하>

N은, 강판 중에서 조대한 질화물을 형성하고, 강판의 굽힘성이나 구멍 확장성을 저하시키는 원소이다. 또한, N은, 용접 시의 블로홀의 발생 원인이 되는 원소이다. N 함유량은 적을수록 바람직하지만, N 함유량이 0.0100％를 초과하면, 구멍 확장성의 저하나, 블로홀의 발생이 현저해지므로, N 함유량을 0.0100％ 이하로 한다. N은 적을수록 바람직하므로, 하한을 한정할 필요는 없지만, 실용 강판으로 N 함유량을 0.0005％ 미만으로 하는 것은, 제조 비용의 대폭의 증가를 초래하므로, 0.0005％를 실질적인 하한으로 해도 된다.

<O: 0.0060％ 이하>

O는, 강판 중에서 조대한 산화물을 형성하고, 강판의 굽힘성이나 구멍 확장성을 저하시키는 원소이다. 또한, O는, 용접 시의 블로홀의 발생 원인이 되는 원소이다. O 함유량은 적을수록 바람직하지만, O 함유량이 0.0060％를 초과하면, 구멍 확장성의 저하나, 블로홀의 발생이 현저해지므로, O 함유량을 0.0060％ 이하로 한다. O는 적을수록 바람직하므로, 하한을 한정할 필요는 없지만, 실용 강판으로 O 함유량을 0.0005％ 미만으로 하는 것은, 제조 비용의 대폭의 증가를 초래하므로, 0.0005％를 실질적인 하한으로 해도 된다.

<Si 및 Al의 1종 또는 2종: 합계로 0.70％ 이상, 2.50％ 이하>

Si 및 Al은, 모두 소정량의 그래뉼라 베이나이트 및 잔류 오스테나이트를 얻기 위해서 유효한 원소이다. 그래뉼라 베이나이트는, 바늘 형상의 베이니틱 페라이트에 있어서, 계면에 존재하는 전위가 열처리에 의해 회복하고, 괴상의 형태로 된 금속 조직이다. 즉, 베이니틱 페라이트와 그래뉼라 베이나이트는 동일하지 않다.

일단, 베이니틱 페라이트의 계면에 시멘타이트가 생성되면, 그래뉼라 베이나이트를 얻을 수 없다. Si 및 Al은, 시멘타이트의 생성을 억제하는 원소이므로, 그래뉼라 베이나이트를 얻기 위해서 중요한 원소이다.

또한, Si 및 Al은, 잔류 오스테나이트를 얻기 위해서도 중요한 원소이다. 오스테나이트의 일부가 베이나이트로 변태될 때, 미변태된 오스테나이트 중에 탄소가 농화되어, 미변태된 오스테나이트 중의 탄소 농도가 상승한다. 탄소가 농화됨으로써, 오스테나이트가 안정되므로, 충분히 탄소가 농화된 오스테나이트는, 실온으로 냉각한 후에도 다른 조직으로 변태되지 않고 잔류한다. 이것이 잔류 오스테나이트로 된다. 이 미변태 오스테나이트에 대한 탄소의 농화 단계에 있어서, 시멘타이트가 석출되면 오스테나이트 중의 탄소 농도가 감소하고, 오스테나이트를 실온까지 미변태인 채로 유지하는 것이 곤란해진다. 즉, Si와 Al은, 시멘타이트의 생성을 억제하는 원소이므로, 잔류 오스테나이트를 얻기 위해서 중요한 원소이다.

발명자들이 예의 검토한 결과, Si 및/또는 Al의 함유량의 합계를 0.70％ 이상으로 함으로써 소정량의 그래뉼라 베이나이트 및 잔류 오스테나이트를 얻을 수 있다는 사실을 발견하였다. 그 때문에, Si 및 Al의 합계 함유량을, 0.70％ 이상으로 한다. 한편, Si 및/또는 Al의 함유량의 합계(합계 함유량)이 과잉이 되면, 강재 자체가 취화되어, 대폭으로 구멍 확장성이 열화된다. 그 때문에, Si 및/또는 Al의 함유량의 합계를 2.50％ 이하로 한다. 바람직하게는 1.40％ 미만이다.

본 실시 형태에 따른 냉연 강판에 있어서, Si와 Al은 동등한 효과를 가지므로, 합계 함유량을 규정하면 되며, 각각의 함유량을 규정할 필요는 없다. 즉, 합계 함유량이 상기 범위에 있으면, 예를 들어 한쪽이 0％여도 된다.

<Mn 및 Cr의 1종 또는 2종: 합계로 1.50％ 이상, 3.50％ 이하>

Mn 및 Cr은, 모두 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 또한, Mn 및 Cr은, 연속 어닐링 설비 또는 연속 용융 아연 도금 설비에서의 열처리 시에, 페라이트 변태를 억제하는 원소이다. 상기 열 처리 시의 페라이트 변태를 억제하면, 페라이트와 그래뉼라 베이나이트 합계의 면적률에 대한, 페라이트의 면적률을 25％ 이하, 즉 그래뉼라 베이나이트의 면적률을 75％ 이상으로 하는 데 유리해진다. 이 효과를 얻기 위해서, Mn 및/또는 Cr의 함유량의 합계를 1.50％ 이상으로 한다. 한편, Mn 및/또는 Cr의 함유량의 합계가 3.50％를 초과하면, 오스테나이트로부터, 상부 베이나이트 또는 하부 베이나이트로의 상 변태가 현저하게 억제된다. 이 경우, 결과적으로, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상 확보할 수 없고, 또한, 마르텐사이트의 면적률이 10％를 초과해버린다. 그 때문에, Mn 및/또는 Cr의 함유량의 합계를 3.50％ 이하로 한다.

본 실시 형태에 따른 냉연 강판에 있어서, Mn과 Cr은 동등한 효과를 가지므로, 합계 함유량을 규정하면 되며, 각각의 함유량을 규정할 필요는 없다. 즉, 합계 함유량이 상기 범위에 있으면, 예를 들어 한쪽이 0％여도 된다.

본 실시 형태에 따른 냉연 강판은, 상기 원소를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 기본으로 한다. 그러나, 필요에 따라서, Fe의 일부 대신에, Mo, Ni, Cu, Nb, Ti, V, B, Ca, Mg, REM으로부터 선택되는 1종 이상을 후술하는 범위에서 더 함유해도 된다. 단, 이들 원소는 반드시 함유시킬 필요는 없으므로, 그 하한은 0％이다. 또한, 불순물이란, 강재를 공업적으로 제조할 때, 광석 혹은 스크랩 등과 같은 원료로부터, 또는 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 실시 형태에 따른 냉연 강판에 악영향을 미치지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.

<Mo: 0％ 이상, 1.00％ 이하>

Mo는, 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 또한, Mo는, 연속 어닐링 설비 또는 연속 용융 아연 도금 설비에서의 열처리 시에 발생하는 페라이트 변태를 억제하는 효과를 갖는 원소이다. 이들 효과를 얻는 경우, Mo 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mo 함유량이 1.00％를 초과하면, 페라이트 변태를 억제하는 효과가 포화된다. 그 때문에, 함유시키는 경우에도, Mo 함유량을 1.00％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

<Ni: 0％ 이상, 1.00％ 이하>

Ni는, 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 또한, Ni는, 연속 어닐링 설비 또는 연속 용융 아연 도금 설비에서의 열처리 시에 발생하는 페라이트 변태를 억제하는 효과를 갖는 원소이다. 이들 효과를 얻는 경우, Ni 함유량을 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ni 함유량이 1.00％를 초과하면, 페라이트 변태를 억제하는 효과는 포화된다. 이 때문에, 함유시키는 경우에도, Ni 함유량을 1.00％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

<Cu: 0％ 이상, 1.00％ 이하>

Cu는, 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 이 효과를 얻는 경우, Cu 함유량을 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cu 함유량이 과잉이 되면 열간 압연 중에 강재가 취화되어, 열간 압연이 불가능해진다. 그 때문에, 함유시키는 경우에도, Cu 함유량을 1.00％ 이하로 한다.

<Nb: 0％ 이상, 0.30％ 이하>

Nb는, 결정립을 세립화하고, 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 또한, Nb는, 연속 어닐링 설비 또는 연속 용융 아연 도금 설비에서의 열처리 시에 발생하는 페라이트 변태를 억제하는 효과를 갖는 원소이다. 이들 효과를 얻는 경우, Nb 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Nb 함유량이 0.30％를 초과하면, 오스테나이트로부터 상부 베이나이트 또는 하부 베이나이트로의 상 변태가 현저하게 억제된다. 그 결과, 마르텐사이트가 과잉으로 생성됨과 함께, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상 확보할 수 없게 된다. 그 때문에, Nb를 함유시키는 경우에도, Nb 함유량을 0.30％ 이하로 한다.

<Ti: 0％ 이상, 0.30％ 이하>

Ti는, 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 또한, Ti는, 연속 어닐링 설비 또는 연속 용융 아연 도금 설비에서의 열처리 시에 발생하는 페라이트 변태를 억제하는 효과를 갖는 원소이다. 이들 효과를 얻는 경우, Ti 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ti 함유량이 0.30％를 초과하면, 오스테나이트로부터 상부 베이나이트 또는 하부 베이나이트로의 상 변태가 현저하게 억제된다. 그 결과, 마르텐사이트가 과잉으로 생성됨과 함께, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상 확보할 수 없게 된다. 그 때문에, Ti를 함유시키는 경우에서도, Ti 함유량을 0.30％ 이하로 한다.

<V: 0％ 이상, 0.30％ 이하>

V는, 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 또한, V는, 연속 어닐링 설비 또는 연속 용융 아연 도금 설비에서의 열처리 시에 발생하는 페라이트 변태를 억제하는 효과를 갖는 원소이다. 이들 효과를 얻는 경우, V 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, V 함유량이 0.30％를 초과하면, 오스테나이트로부터 상부 베이나이트 또는 하부 베이나이트로의 상 변태가 현저하게 억제된다. 그 결과, 마르텐사이트가 과잉으로 생성됨과 함께, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상으로 할 수 없게 된다. 그 때문에, V를 함유시키는 경우에도, V 함유량을 0.30％ 이하로 한다.

<B: 0％ 이상, 0.0050％ 이하>

B는, 열처리 공정에 있어서, 오스테나이트의 입계에 편석함으로써, 페라이트 변태를 억제하는 원소이다. 이 효과를 얻는 경우, B 함유량을 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, B 함유량이 0.0050％를 초과하면, 페라이트 변태 억제 효과가 포화되므로, 0.0050％를 실질적인 상한으로 하는 것이 바람직하다.

<Ca: 0％ 이상, 0.0400％ 이하>

<Mg: 0％ 이상, 0.0400％ 이하>

<REM: 0％ 이상, 0.0400％ 이하>

Ca, Mg, 및 REM은 모두, 산화물이나 황화물의 형태를 제어하고, 구멍 확장성 의 향상에 기여하는 원소이다. 이 효과를 얻는 경우, 어느 원소도 그 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, Ca, Mg, 또는 REM의 함유량이 0.0400％를 초과하면, 조대한 산화물이 형성되어, 구멍 확장성이 열화된다. 그 때문에, 어느 원소에 대해서도, 그 함유량을 0.0400％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.0100％ 이하이다.

REM(희토류 원소)을 함유시키는 경우, 미슈 메탈로 첨가하는 경우가 많지만, La나 Ce 외에 란타노이드 계열의 원소를 복합으로 첨가하는 경우도 있다. 이와 같은 경우라도, 또한, 금속 La나 Ce 등의 금속 REM을 첨가한 경우라도, 본 실시 형태에 따른 냉연 강판은 효과를 발휘할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, REM이란, Sc, Y, 및 란타노이드를 합친 17원소를 의미하며, REM 함유량은 이들 원소의 합계 함유량이다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 냉연 강판의 금속 조직에 대하여 설명한다.

본 발명자들은, 현재 통상적으로 채용되고 있는 연속 열간 압연 설비 및 연속 어닐링 설비의 사용을 전제로 하여, 인장 강도가 980MPa 이상인 강판에 있어서, 강도와 신장을 확보하면서, 구멍 확장성의 향상을 도모하는 것을 검토하였다.

전술한 바와 같이, 종래, 자동차 등의 구조 부재로서 적합한 박강판에 있어서, 강도 및 신장을 열화시키지 않고 구멍 확장성을 개선하기 위해서는, 강판의 금속 조직으로 하여, 페라이트의 활용이 검토되어 왔다. 그러나, 페라이트는, 연질의 금속 조직이기 때문에, 복합 조직으로 이루어지는 고강도 강판에서는, 조직 간의 경도 차를 크게 하는 요인이 되어, 결과적으로, 구멍 확장성의 열화를 초래한다는 것이 과제였다. 그래서, 본 발명자들은, 강판의 금속 조직으로서 그래뉼라 베이나이트를 활용하는 것에 착안하여 검토를 행하였다. 그 결과, 페라이트와 그래뉼라 베이나이트 합계의 면적률과, 페라이트와 그래뉼라 베이나이트 합계의 면적률에 대한 페라이트의 면적률을 제어함으로써, 강도와 연성을 확보하면서, 우수한 구멍 확장성을 얻는 데 성공하였다.

본 실시 형태에 따른 냉연 강판의 금속 조직(마이크로 조직)은, 상기 지견을 기초로 한정되어 있다. 이하, 상세히 설명한다.

<페라이트 및 그래뉼라 베이나이트의 1종 또는 2종을, 면적률로, 합계로 10％ 이상, 50％ 이하 함유한다>

<페라이트와 그래뉼라 베이나이트의 합계 면적률에 대한 페라이트의 면적률이 25％ 이하이다>

강판의 금속 조직에 포함되는 페라이트는, 연질의 조직이며, 변형되기 쉽다. 그 때문에, 페라이트는 신장의 향상에 기여한다. 한편, 페라이트는, 연질의 조직이므로, 경질 상과의 조직 간의 경도 차가 커서, 복합 조직 강판에 있어서 구멍 확장성을 열화시키는 요인이 된다. 이에 반하여, 그래뉼라 베이나이트는, 페라이트와 마찬가지로, 신장의 향상에 기여한다. 한편, 그래뉼라 베이나이트는, 페라이트보다도 경질이며, 페라이트와, 상부 베이나이트 또는 하부 베이나이트의 중간의 경도를 갖는다. 따라서, 그래뉼라 베이나이트는, 페라이트에 비하여, 복합 조직 강판에 있어서의 조직간 경도 차를 저감시키는 효과를 갖는다.

페라이트와 그래뉼라 베이나이트 합계의 면적률이 10％ 미만이면 충분한 신장을 얻지 못한다. 한편, 페라이트와 그래뉼라 베이나이트 합계의 면적률이 50％를 초과하면, 980MPa 이상의 인장 강도를 얻을 수 없다. 또한, 페라이트와 그래뉼라 베이나이트 합계의 면적률에 대한, 페라이트의 면적률(페라이트와 그래뉼라 베이나이트 합계의 면적률에 차지하는 페라이트의 면적률)이 25％를 초과하면, 복합 조직 강판에 있어서의 조직간의 경도 차가 커져서, 구멍 확장성이 열화된다.

즉, 페라이트와 그래뉼라 베이나이트를 합계로 10％ 이상, 50％ 이하 함유하고, 또한, 페라이트와 그래뉼라 베이나이트 합계의 면적률에 대한 페라이트의 면적률을 25％ 이하(즉 그래뉼라 베이나이트의 면적률을 75％ 이상)로 함으로써, 신장과 구멍 확장성을 동시에 향상시킬 수 있다. 페라이트의 면적률은 0％라도 상관없다.

<잔류 오스테나이트를 5％ 이상 함유한다>

잔류 오스테나이트는, 가공에 의한 변형 중에 마르텐사이트로 변태(가공 유기 변태)됨으로써, 신장의 향상에 기여하는 금속 조직이다. 소정의 신장을 얻기 위해서, 강판 중의 잔류 오스테나이트를 면적률로 5％ 이상으로 한다. 잔류 오스테나이트의 면적률이 5％ 미만이면, 충분한 신장을 얻지 못한다. 한편, 잔류 오스테나이트의 면적률은, 신장의 향상의 관점에서는 높으면 높을수록 좋지만, 20％ 초과의 면적률을 얻고자 한 경우, C나 Mn의 함유량을 다량으로 할 필요가 생기기 때문에, 20％가 실질적인 상한으로 된다.

<상부 베이나이트 및 하부 베이나이트의 1종 또는 2종을 합계로, 면적률로, 10％ 이상, 50％ 이하 함유한다>

상부 베이나이트 및 하부 베이나이트는, 잔류 오스테나이트의 생성에 영향을 미치면서, 고강도를 얻기 위해서 필요한 금속 조직이다. 일반적으로 베이나이트라 불리는 것은 이들 조직이다. 상부 베이나이트 및/또는 하부 베이나이트의 면적률이 10％ 이상이면 어닐링 공정에 있어서, 오스테나이트로부터 상부 베이나이트 또는 하부 베이나이트로의 상 변태가 일어날 때, 미변태된 오스테나이트 중에 탄소가 농화되어, 실온까지 미변태된 오스테나이트를 5％ 이상 잔류시키는 것이 가능하게 된다. 상부 베이나이트 및/또는 하부 베이나이트의 면적률이 10％ 미만이면, 강판의 강도가 부족함과 함께, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상 확보할 수 없다. 한편, 상부 베이나이트 및/또는 하부 베이나이트의 면적률이 50％를 초과하는 경우에는, 오스테나이트로부터 상부 베이나이트 또는 하부 베이나이트로의 상 변태가 과도하게 촉진되어 있으므로, 미변태된 오스테나이트가 감소하여, 최종적으로 잔류 오스테나이트를 5％ 이상 확보할 수 없게 된다. 그 때문에, 상부 베이나이트 및/또는 하부 베이나이트의 면적률을 합계로 50％ 이하로 한다.

<템퍼링 마르텐사이트를, 면적률로, 0％ 초과, 30％ 이하 함유한다>

강판의 금속 조직에 포함되는 템퍼링 마르텐사이트는, 잔류 오스테나이트의 생성에 영향을 미치면서, 고강도를 얻기 위해서 유효한 금속 조직이다. 그 때문에, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률을 0％ 초과로 한다. 바람직하게는 3％ 이상, 보다 바람직하게는 5％ 이상이다. 한편, 템퍼링 마르텐사이트는 경질의 조직이기 때문에, 복합 조직 강판에 있어서, 조직 간의 경도 차를 크게 하고, 결과적으로, 구멍 확장성의 열화를 초래하는 금속 조직이다. 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 30％를 초과하면, 구멍 확장성이 현저하게 열화되므로, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률을 30％ 이하로 한다.

<펄라이트, 시멘타이트 및 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을, 면적률로, 합계 0 내지 10％ 함유한다>

본 실시 형태에 따른 냉연 강판은, 상기 이외의 잔부의 조직으로서, 펄라이트, 시멘타이트, 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 포함해도 된다. 그러나, 이들 조직은 경질의 철 탄화물을 포함하고, 구멍 확장 시에 보이드의 발생의 기점으로 된다. 이들 면적률의 합계가 10％를 초과하면, 구멍 확장성의 열화가 현저해지므로, 면적률의 합계를 10％ 이하로 제한한다. 특히, 조직 간 경도 차의 관점에서, 마르텐사이트는, 3％ 이하인 것이 바람직하다. 이들 조직은 적은 쪽이 바람직하며, 즉, 펄라이트, 시멘타이트, 마르텐사이트의 면적률 합계는 0％라도 상관없다. 여기서 말하는 마르텐사이트란, 템퍼링 마르텐사이트와는 다른, 소위 프레시 마르텐사이트이다.

페라이트, 그래뉼라 베이나이트, 마르텐사이트, 상부 베이나이트, 하부 베이나이트, 잔류 오스테나이트, 펄라이트, 시멘타이트, 및 템퍼링 마르텐사이트의 동정, 및 면적률의 산출은, EBSD(Electron Back Scattering Diffraction), X선 회절, 그리고 나이탈 시약 또는 레페라액을 사용한 부식 후의 주사형 전자 현미경에 의한 조직 관찰에 의해, 강판의 압연 방향 단면 또는 압연 방향으로 직각 방향의 단면을 1000 내지 50000배의 배율로, 관찰 및 측정함으로써 행할 수 있다.

구체적으로는, 페라이트의 면적률은, 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 즉, 주사형 전자 현미경으로 부속의 EBSD에 의해, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 위치를 중심으로 하는 1/8 내지 3/8 두께의 범위를, 0.2㎛의 간격(피치)으로 측정한다. 측정 데이터로부터 Grain average misorientation의 값을 계산한다. 그리고, Grain average misorientation의 값이 0.5° 미만인 영역을 페라이트로 하고, 그 면적률을 측정한다. 여기서, Grain average misorientation은, 결정 방위 차가 5° 이상의 입계에 둘러싸인 영역에 있어서, 이웃하는 측정점 간의 방위 차를 계산하고, 그것을 결정립 내의 측정점 전부에 대하여 평균화한 값이다.

잔류 오스테나이트의 면적률은, X선을 사용한 측정에 의해 산출할 수 있다. 즉, 시료의 판면으로부터 판 두께 방향으로 깊이 1/4 위치까지를 기계 연마 및 화학 연마에 의해 제거한다. 그리고, 연마 후의 시료에 대해서 특성 X선으로서 MoKα선을 사용하여 얻어진, bcc상의 (200), (211) 및 fcc상의 (200), (220), (311)의 회절 피크의 적분 강도비로부터, 잔류 오스테나이트의 조직 분율을 산출하고, 이것을, 잔류 오스테나이트의 면적률로 한다.

마르텐사이트의 면적률은, 강판의 판 두께 방향 단면을 레페라액으로 에칭하여, 표면으로부터 판 두께의 1/4의 위치를 중심으로 하는 1/8 내지 3/8 두께의 범위를, FE-SEM에 의해 관찰하고, 다른 조직보다도 상대적으로 부식의 정도가 작은 영역의 면적률로부터, X선으로 측정한 잔류 오스테나이트의 면적률을 차감함으로써 산출한다. 또는, 마르텐사이트는, 전위 밀도가 높고, 또한 입자 내에 블록이나 패킷과 같은 하부 조직을 갖는 조직이므로, 주사형 전자 현미경을 사용한 전자 채널링 콘트라스트 상(像)에 의하면, 다른 금속 조직과 구별하는 것이 가능하다. 따라서, 전자 채널링 콘트라스트 상으로부터 마르텐사이트 면적률을 구해도 된다.

상부 베이나이트, 하부 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트의 동정은, 판 두께 방향 단면을 나이탈 시약에 의해 부식하고, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 위치를 중심으로 하는 1/8 내지 3/8 두께(강판의 표면으로부터 판 두께의 1/8 내지 3/8의 위치)의 범위를, FE-SEM에 의해 관찰하고, 조직의 내부에 포함되는 시멘타이트의 위치와 밸리언트를 관찰함으로써 행한다. 구체적으로는, 상부 베이나이트는, 라스상의 베이니틱 페라이트의 계면에 시멘타이트 혹은 잔류 오스테나이트가 생성한다. 한편, 하부 베이나이트는, 라스상의 베이니틱 페라이트의 내부에 시멘타이트가 생성되고, 베이니틱 페라이트와 시멘타이트의 결정 방위 관계가 1종류이므로, 생성한 시멘타이트는 동일한 밸리언트를 갖는다. 또한, 템퍼링 마르텐사이트는, 마르텐사이트 라스의 내부에 시멘타이트가 생성되지만, 마르텐사이트 라스와 시멘타이트와의 결정 방위 관계가 2종류 이상 있기 때문에, 생성한 시멘타이트는 복수의 밸리언트를 갖는다. 이들 시멘타이트의 특징을 검출함으로써, 각 조직을 동정하고, 면적률을 산출한다.

펄라이트 또는 시멘타이트의 동정은, 나이탈 시약에 의해 부식되고, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 위치를 중심으로 하는 1/8 내지 3/8 두께의 범위를, 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자 상을 사용하여 관찰함으로써 행할 수 있다. 2차 전자 상으로 밝은 콘트라스트로 촬영된 영역을 펄라이트 또는 시멘타이트로 하여, 면적률을 산출한다.

그래뉼라 베이나이트는, 경질의 시멘타이트를 거의 포함하지 않고, 또한 전위 밀도가 낮은 베이니틱 페라이트로 구성된다. 그 때문에, 종래의 부식법이나 주사형 전자 현미경을 사용한 2차 전자 상 관찰에서는 페라이트와 구별할 수 없다. 그러나, 발명자들이 예의 검토한 결과, 그래뉼라 베이나이트는, 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되므로, 입자 내에 미소한 결정 방위 차를 갖는다. 그 때문에, 입자 내의 미소한 결정 방위 차를 검출함으로써, 페라이트와의 식별이 가능하다는 사실을 발견하였다. 따라서, 이하의 방법에 의해, 그래뉼라 베이나이트의 면적률을 측정할 수 있다.

즉, EBSD를 사용하여, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 위치를 중심으로 하는 1/8 내지 3/8 두께의 범위를, 0.2㎛의 간격으로 측정하고, 측정 데이터로부터 Grain average misorientation의 값을 계산한다. 그리고, Grain average misorientation의 값이 0.5° 이상으로 되는 영역의 면적률로부터, 상부 베이나이트, 하부 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 펄라이트, 마르텐사이트의 면적률을 차감한 값을, 그래뉼라 베이나이트의 면적률로 한다.

상기 각 조직의 면적률은, 모두 금속 조직 전체의 면적에 대한 각 조직의 면적의 비율이다.

본 실시 형태에 따른 냉연 강판은, 인장 강도가 980MPa 이상이며, 충분히 강도가 높다. 그 때문에, 자동차 등의 부재에 적용한 경우에, 자동차 차체의 경량화 또는 충돌 시의 안전성의 향상에 기여한다. 강도의 상한을 한정할 필요는 없지만, 1470MPa 초과로 되면, 본 실시 형태에서 나타낸 바와 같은 복합 조직으로 강도를 달성하는 것이 곤란해져서, 대체로 마르텐사이트를 주상으로 한 조직으로 하는 것이 필요해지므로, 강도의 상한을 1470MPa로 해도 된다.

본 실시 형태에 따른 냉연 강판은, 표면 위에, 용융 아연 도금층을 가져도 된다. 용융 아연 도금층이 표면에 형성되어 있으면, 내식성이 향상되므로 바람직하다. 용융 아연 도금층은, Fe가 1％ 이상, 7％ 미만이고, 잔부가 Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에 따른 냉연 강판은, 표면 위에, 합금화 용융 아연 도금층을 가져도 된다. 합금화 용융 아연 도금층이 표면에 형성되어 있으면, 내식성이 향상되므로 바람직하다. 합금화 용융 아연 도금층은, Fe가 7％ 이상, 15％ 이하이며, 잔부가 Zn, Al 및 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다.

용융 아연 도금층 또는 합금화 용융 아연 도금층은, 강판의 편면에 형성되어 있어도 되고, 양면에 형성되어 있어도 된다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 냉연 강판을 얻는 데 바람직한 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 냉연 강판은, 상술한 화학 성분, 금속 조직을 만족시키면, 제조 방법에 상관없이, 그 효과는 얻어진다. 그러나, 본 실시 형태에 따른 냉연 강판은, 이하의 (A) 내지 (G)의 공정을 포함하는 제조 방법에 의하면, 안정적으로 제조할 수 있으므로 바람직하다.

(A) 본 실시 형태에 따른 냉연 강판과 동일한 조성을 갖는 주조 슬래브를, 주조 후, 1150℃ 미만의 온도까지 온도가 저하되지 않도록 유지하거나, 또는 일단 냉각한 후 1150℃ 이상으로 가열한다. (가열 공정)

(B) 1150℃ 이상의 온도로 가열된(또는 1150℃ 이상의 온도로 유지된) 슬래브를 열간 압연에 제공하고, Ar3 변태점 이상의 온도역에서 열간 압연을 완료하여, 열연 강판을 얻는다. (열연 공정)

(C) 열연 강판을 700℃ 이하의 온도역에서 권취한다. (권취 공정)

(D) 되감은 열연 강판을 산세 후, 누적 압하율 30％ 이상, 80％ 이하의 냉간 압연을 행하여 냉연 강판을 얻는다. (산세 및 냉연 공정)

(E) 냉연 강판을, 760℃ 이상, 900℃ 이하의 온도역에서 연속 어닐링한다. (어닐링 공정)

(F) 냉연 강판을 연속 어닐링 후, 55℃/초 이상, 100℃/초 이하의 평균 냉각 속도로 500 내지 650℃의 온도역까지 냉각하고, 500 내지 650℃의 온도역에 3초 이상 체류시켜서, 체류 후, 평균 냉각 속도 10℃/초 이상, 100℃/초 이하로 냉각시켜 180℃ 이상, 400℃ 이하이고 Ms 이하에서 냉각을 정지한다. (냉각 공정)

(G) 냉각 공정 후, 300℃ 이상, 460℃ 이하의 온도역까지 냉연 강판을 재가열하고, 당해 온도역에서 15초 이상 유지한다. (재가열 공정)

각 공정의 바람직한 조건에 대하여 설명한다.

(A) 가열 공정

인장 강도가 980MPa 이상인 본 실시 형태에 따른 냉연 강판과 동일한 조성을 갖는 주조 슬래브는, 합금 원소를 다량으로 포함하는 경우가 있다. 그 때문에, 열간 압연 전에, 주조 슬래브 중에 합금 원소를 고용시킬 필요가 있다. 따라서, 주조 슬래브를 일단 냉각한 경우, 1150℃ 이상으로 가열하여, 열간 압연에 제공하는 것이 바람직하다. 가열 온도가 1150℃ 미만인 경우, 조대한 합금 탄화물이 남을 뿐만 아니라, 열간 압연 시의 변형 저항이 높아지므로, 더 이상의 온도로 가열한다.

단, 주조 후, 슬래브를 1150℃ 미만까지 냉각시키지 않고 열간 압연에 제공하는 경우에는, 가열을 행할 필요는 없다.

열간 압연에 제공하는 주조 슬래브는, 주조한 슬래브이면 되며, 특정한 주조 슬래브에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 연속 주조 슬래브나, 박 슬래브 캐스터로 제조한 슬래브이면 된다. 상술한 바와 같이, 주조 슬래브는, 직접 열간 압연에 제공하거나, 또는 일단 냉각한 후, 가열하여 열간 압연에 제공한다.

(B) 열연 공정

가열 공정을 거친 1150℃ 이상의 슬래브를, 조압연과 마무리 압연을 포함하는 열간 압연에 제공하고, 열연 강판을 얻는다. 열간 압연에 있어서, 마무리 압연 온도(마무리 압연의 완료 온도)는, 강판의 조직 제어의 관점에서 중요하다. 마무리 압연 온도가(오스테나이트+페라이트)의 2상 온도역에 있으면, 열간 압연할 때의 압연 하중이 커켜서, 열간 압연 중에 균열이 발생하는 것이 염려된다. 그 때문에, 마무리 압연 온도를, Ar3 변태점 이상으로 하는 것이 바람직하다. 열간 압연 때, 조압연판끼리를 접합하여 연속적으로 열간 압연을 행해도 된다.

여기서, Ar3 변태점은, 강온 과정에 있어서 오스테나이트 변태가 개시되는 온도이며, 본 실시 형태에서는, 간이적으로 하기 식 (1)을 이용하여 산출한다.

(C) 권취 공정

열연 공정 후의 열연 강판을, 700℃ 이하의 온도로 권취하는 것이 바람직하다. 권취 온도가 700℃를 초과하면, 강판의 표면에 두꺼운 산화 스케일이 생성하고, 산세 공정에 있어서 스케일을 제거할 수 없게 되는 것이 염려된다. 이 경우, 냉간 압연 이후의 공정에 제공하는 것이 곤란해진다. 또한, 700℃ 초과에서 권취한 경우, 열연 강판 중의 탄화물이 조대로 되고, 그 후의 어닐링 공정에 있어서 탄화물이 녹기 어려워진다. 어닐링 공정의 가열 시에 탄화물의 용해가 진행되지 않는 경우, 소정의 강도를 얻지 못하게 되는 경우나, ??칭성이 부족해서 어닐링 공정 중의 페라이트의 분율이 증가되어, 그 결과, 소정의 면적률의 조직을 얻지 못하는 경우가 염려된다. 권취 온도는, 700℃ 이하이면 되고, 하한은 특별히 정할 필요는 없지만, 실온보다 낮은 온도로 권취하는 것은 기술적으로 곤란하므로, 실온이 실질적인 하한으로 된다. 권취 온도가 낮은 쪽이, 열연 강판의 마이크로 조직이 균일해지기 때문에, 어닐링 후의 기계적 성질은 향상되는 경향이 있어, 권취 온도는 가능한 범위에서 저온인 것이 바람직하다. 한편, 권취 온도가 낮을수록, 열연 강판의 강도가 높아지고, 냉간 압연 시의 변형 저항이 높아진다. 그 때문에, 권취 온도를 낮게 하는 경우에는, 열연 강판을 상자 어닐링로나 연속 어닐링 설비 등을 사용하여 연질화를 위한 템퍼링을 650℃ 정도로 행해도 상관없다. 열연 강판의 강도나 라인에서의 통판성을 고려하면, 권취는 450℃ 이상 650℃ 이하가 바람직하다.

(D) 산세 및 냉연 공정

권취한 열연 강판을 되감아, 산세를 실시한 후, 냉간 압연에 제공한다. 산세를 행함으로써, 열연 강판의 표면 산화 스케일을 제거하고, 냉연 강판의 화성 처리성이나, 도금성의 향상을 도모할 수 있다. 산세는, 1회여도 되고, 복수회로 나누어 행해도 된다. 산세한 열연 강판을 냉간 압연하여 냉연 강판으로 할 때, 냉간 압연에 있어서의 누적 압하율을 30％ 이상, 80％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 누적 압하율이 30％ 미만이면, 냉연 강판의 형상을 평탄하게 유지하는 것이 어려워, 후의 어닐링 공정에 제공할 수 없게 되므로, 누적 압하율은 30％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 40％ 이상이다. 한편, 누적 압하율이 80％를 초과하면, 압연 하중이 과대해져서, 냉간 압연 중에 균열이 발생하고, 후의 어닐링 공정에 제공하는 것이 곤란해지는 것이 염려된다. 그 때문에, 누적 압하율은 80％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 70％ 이하이다. 압연 패스의 횟수, 패스마다의 압하율은, 특별히 한정하지는 않는다. 누적 압하율 30％ 이상, 80％ 이하를 확보할 수 있는 범위에서, 적절히 설정하면 된다.

(E) 어닐링 공정

냉연 강판을, 연속 어닐링 라인에 제공하고, 어닐링 온도로 가열하여 어닐링을 실시한다. 이때, 어닐링 온도는 760℃ 이상, 900℃ 이하, 어닐링 시간은 10 내지 600초인 것이 바람직하다. 어닐링 온도가 760℃ 미만이면, 오스테나이트가 충분히 생성되지 않는다. 이 경우, 페라이트의 면적률이 증가하여, 소정의 강도를 충족시킬 수 없게 되는 것이 염려된다. 또한, 최고 가열 온도(어닐링 온도)에 있어서의 오스테나이트의 면적률도 감소되기 때문에, 그 후의 냉각 중에 생성되는 변태 조직인 그래뉼라 베이나이트나 베이나이트(상부 베이나이트, 하부 베이나이트), 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 감소한다. 이 경우, 잔류 오스테나이트를 얻기 위해서 필요한 탄소를 오스테나이트로 농화될 수 없게 되어, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상 확보할 수 없게 되는 것이 염려된다.

한편, 어닐링 온도가 900℃를 초과하면, 오스테나이트의 결정 입경이 조대화되어, ??칭성이 과잉으로 된다. 이 경우, 소정의 페라이트 및 그래뉼라 베이나이트의 면적률을 얻지 못한다. 또한, 오스테나이트로부터, 상부 베이나이트 또는 하부 베이나이트로의 변태가 억제된다. 그 결과, 잔류 오스테나이트를 5％ 이상 확보할 수 없게 되는 것이 염려된다. 그 때문에, 연속 어닐링 온도의 상한은 900℃로 하는 것이 바람직하다. 연속 어닐링은, 대기 중에서 행해도 되고, 도금의 밀착성의 향상을 목적으로 하여, 산화 환원 분위기로 행해도 된다.

또한, 어닐링 시간이 10초 미만이면 어닐링 온도에서의 오스테나이트의 분율이 불충분하거나, 어닐링 전까지 존재하고 있던 탄화물의 용해가 불충분해지거나 해서, 소정의 조직 및 특성을 얻지 못하게 될 우려가 있다. 어닐링 시간이 600초 초과로 되어도 특성상은 문제 없지만, 설비의 라인 길이가 길어지므로, 600초 정도가 실질적인 상한으로 된다,

(F) 냉각 공정

어닐링 공정 후, 냉연 강판을, 즉시(예를 들어 30초 이내, 바람직하게는 10초 이내에), 55℃/초 이상, 100℃/초 이하의 평균 냉각 속도로 500 내지 650℃의 온도역까지 냉각시킨다. 그 후, 500 내지 650℃의 온도역에 3초 이상 체류시킨다. 체류 후, 10℃/초 이상, 100℃/초 이하의 평균 냉각 속도로 180℃ 이상 400℃ 이하, 또한 마르텐사이트 변태 개시 온도(이하, Ms(℃)) 이하까지 냉각시키는 것이 바람직하다.

이 공정은, 소정량의 그래뉼라 베이나이트를 얻기 위해서 유효한 공정이다. 그래뉼라 베이나이트는, 변태 전의 오스테나이트 입자에 포함되는 미량의 전위를 핵으로서 상 변태가 일어난 후, 소정의 온도역에서 유지함으로써, 베이니틱 페라이트 경계의 전위가 회복되어 생성된다. 그 때문에, 과잉의 페라이트의 생성을 억제하고, 소정량의 페라이트 및 그래뉼라 베이나이트를 얻기 위해서는, 500 내지 650℃의 온도역까지의 평균 냉각 속도를 55℃/초 이상으로 함으로써 페라이트 변태를 어느 정도 억제할 필요가 있다. 한편, 100℃/초를 초과하는 평균 냉각 속도에서의 냉각은, 어닐링 공정의 냉각 설비의 능력을 고려하면 경제적으로 불리하다. 그 때문에, 실질적인 평균 냉각 속도의 상한을 100℃/초로 한다.

또한, 이 냉각 공정에서는, 500 내지 650℃의 온도역에 3초 이상 체류시키는 것이 바람직하다. 냉각 중에 생성한 베이니틱 페라이트를, 베이나이트 생성 온도의 고온측에서 유지함으로써, 생성된 베이니틱 페라이트가 회복되어, 그래뉼라 베이나이트가 얻어진다. 즉, 상술한 평균 냉각 속도에서의 냉각에 의해 베이니틱 페라이트가 생성한 직후에, 전위가 회복되는 시간을 확보하기 위해서, 상술한 체류를 행하는 것이 유효하다. 500 내지 650℃의 체류 시간이 3초 미만인 경우, 베이니틱 페라이트의 회복이 충분히 진행되지 않아, 소정의 그래뉼라 베이나이트의 면적률을 얻는 것이 곤란해진다. 본 실시 형태에 있어서 체류시킨다는 것은, 등온 유지에 한정되지 않고, 강판 온도를 3초간 이상 500 내지 650℃의 상태로 함을 나타낸다. 체류 시간에 상한은 마련하지 않지만, 체류 시간이 길면 생산성이 저하되므로, 체류 시간을 600초 이하로 해도 된다.

체류 후, 10℃/초 이상, 100℃/초 이하의 평균 냉각 속도로 180 내지 400 ℃ 또한, Ms 이하의 온도역까지 냉각한다. 평균 냉각 속도가 10℃/초 이상이며, 냉각 정지 온도가 180 내지 400℃이고 또한, Ms 이하이면 마르텐사이트가 생성한다. 이 마르텐사이트는, 다음 공정의 재가열 공정에서 템퍼링되고, 템퍼링 마르텐사이트로 된다. 그 때문에, 템퍼링 마르텐사이트를 얻는 경우, 냉각 정지 온도를 400℃ 이하 또한 Ms 이하로 하는 것이 바람직하다. 냉각 정지 온도가 400℃ 또는 Ms를 초과하면, 냉각 시에 마르텐사이트를 얻지 못해, 그 후 재가열했을 때의 베이나이트 변태가 충분히 진행되지 않고, 미변태 오스테나이트로의 탄소의 농화가 진행되지 않아, 소정량의 잔류 오스테나이트를 얻지 못하게 된다. 이 경우, 미변태 오스테나이트는 최종적인 냉각 중에 마르텐사이트로 변태되므로, 현저하게 구멍 확장성이 열화된다. 한편, 냉각 정지 온도가 180℃ 미만으로 되면, 오스테나이트로부터 마르텐사이트로의 상 변태가 과도하게 촉진되어, 마르텐사이트의 생성량이 30％를 초과하고, 구멍 확장성이 현저하게 열화되는 것이 염려된다.

본 실시 형태에 있어서, 평균 냉각 속도는, 냉각 개시 온도와 냉각 정지 온도의 차를, 냉각 시간으로 나눔으로써 산출할 수 있다.

또한, 상기 Ms는 어닐링 공정 및 냉각 공정에서 생성된 페라이트, 그래뉼라 베이나이트의 면적률에 의해 변화되어, 계산식에 의해 산출하는 것은 곤란하다. 그러나, 최종적인 마이크로 조직에 있어서, 템퍼링 마르텐사이트의 존재가 확인되면, 냉각 시에 Ms 이하로 냉각되었음을 의미하므로, 미리 냉각 정지 온도와 템퍼링 마르텐사이트의 면적률에 대하여 예비 시험 등을 행함으로써, Ms를 결정할 수 있어, 소정의 면적률의 템퍼링 마르텐사이트를 얻을 수 있다.

(G) 재가열 공정

180 내지 400℃, 또한 Ms 이하의 온도역에서 냉각을 정지한 후, 냉연 강판을 재가열하여, 300℃ 이상, 460℃ 이하의 온도역에서 15초 이상 유지하는 것이 바람직하다. 이 공정에 의하면, 냉각 공정에서 생성한 마르텐사이트의 템퍼링에 수반되는 오스테나이트에 대한 탄소의 확산과, 베이나이트 변태의 진행에 의한 오스테나이트에 대한 탄소의 확산이 일어난다. 유지 온도가 300℃ 미만, 또는 유지 시간이 15초 미만인 경우, 베이나이트 변태의 진행이 불충분해져서, 오스테나이트 중으로의 탄소의 확산이 불충분해지는 것이 염려된다. 한편, 유지 온도가 460℃를 초과하면, 오스테나이트로부터 펄라이트로의 변태가 진행되어버려, 펄라이트의 면적률이 상승하거나, 오스테나이트가 불안정해짐으로써, 잔류 오스테나이트의 면적률이 저하되거나 하는 것이 염려된다.

재가열 공정 후에는, 냉연 강판을 실온까지 냉각한다. 이 때의 냉각 속도를 규정할 필요는 없지만, 2℃/초 이상 100℃/초 이하로 해도 된다.

본 실시 형태에 따른 냉연 강판의 제조 시에는, 기계 특성의 향상, 내식성 의 향상 등을 목적으로 하여, 추가로 이하의 공정 (H) 내지 (J)를 행해도 된다.

(H) 템퍼링 공정

재가열 공정 후, 냉연 강판을 실온까지 냉각한 후에, 혹은 실온까지의 냉각 도중(단 Ms 이하)에 재가열을 개시하고, 150℃ 이상, 400℃ 이하의 온도역에서 2초 이상 유지한다. 이 공정에 의하면, 재가열 후의 냉각 중에 생성한 마르텐사이트를 템퍼링하여, 템퍼링 마르텐사이트로 함으로써, 조직간 경도 차를 더욱 작게 할 수 있다. 또한, 그 결과, 연성을 열화시키지 않고, 우수한 구멍 확장성을 확보하는 것이 가능해진다. 템퍼링 공정을 행하는 경우, 유지 온도가 150℃ 미만, 또는 유지 시간이 2초 미만이면, 마르텐사이트가 충분히 템퍼링되지 않아, 마이크로 조직 및 기계 특성의 변화가 거의 없다. 한편, 유지 온도가 400℃를 초과하면, 템퍼링 마르텐사이트 중의 전위 밀도가 저하되어버려, 980MPa 이상의 인장 강도를 얻을 수 없는 것이 염려된다. 또한, 미변태된 오스테나이트 중에 시멘타이트가 석출됨으로써 오스테나이트가 불안정해져서, 냉각 중에 오스테나이트가 마르텐사이트 변태하고, 냉각 후에 마르텐사이트가 생성될 우려도 있다. 그 때문에, 템퍼링을 행하는 경우에는, 150℃ 이상, 400℃ 이하의 온도역에서 2초 이상 유지하는 것이 바람직하다.

템퍼링은, 연속 어닐링 설비 내에서 행해도 되고, 연속 어닐링 후에 오프라인에서, 별도의 설비로 실시해도 상관없다. 이때, 템퍼링 시간은, 템퍼링 온도에 따라 다르다. 즉, 저온일수록 장시간으로 되고, 고온일수록 단시간으로 된다. 고온에서 장시간 템퍼링을 행하면, 강도가 저하되어, 980MPa 이상의 강도를 얻는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 템퍼링 시간의 상한은, 미리 연구소에서 템퍼링 온도 및 시간과 강도의 저하값과의 관계를 확인한 다음, 템퍼링 온도 및 성분에 의해 원하는 강도 이하가 되지 않도록, 설정하는 것이 바람직하다.

(I) 용융 아연 도금 공정

재가열 공정 후 또는 템퍼링 공정 후의 냉연 강판에 대해서, 필요에 따라 (아연 도금욕 온도 -40)℃ 내지 (아연 도금욕 온도 +50)℃로 가열 또는 냉각시켜, 용융 아연 도금을 실시해도 된다. 용융 아연 도금 공정에 의해, 냉연 강판의 표면에는, 용융 아연 도금층이 형성된다. 이 경우, 냉연 강판의 내식성이 향상되므로 바람직하다. 용융 아연 도금을 실시하여도, 냉연 강판의 신장과 구멍 확장성을 충분히 유지할 수 있다.

(J) 합금화 용융 아연 도금 공정

용융 아연 도금층이 형성된 냉연 강판에 대해서, 합금화 처리로서, 460℃ 이상 또한 600℃ 이하의 온도 범위 내에서 열처리를 행해도 된다. 합금화 처리를 460℃ 미만으로 행한 경우, 도금층이 충분히 합금화하지 않는다. 또한, 600℃ 초과의 온도에서 합금화 처리를 행하면, 합금화가 과도하게 진행되어, 내식성이 열화된다. 그 때문에, 합금화 처리를 행하는 경우, 460℃ 이상 또한 600℃ 이하로 한다.

또한, 용융 아연 도금 대신에, 전기 도금, 증착 도금을 행해도 된다. 또한, 유기 피막 형성, 필름 라미네이트, 유기 염류/무기 염류 처리, 논크롬 처리 등의 표면 처리를 적용해도 된다. 상기 표면 처리를 행하여도, 냉연 강판의 신장 및 구멍 확장성을 충분히 유지할 수 있다.

실시예

다음으로, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 일 조건예이며, 본 발명은, 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있다.

표 1에 나타내는 성분 조성(화학 조성)의 주조 슬래브를, 주조 후 직접, 또는 일단 냉각한 후, 표 2, 표 3에 나타내는 조건에서 가열하고, 열간 압연하여, 권취하였다. 열연 강판을 산세한 후, 표 2, 표 3에 나타내는 조건에서 냉간 압연 및 어닐링을 실시하고, 냉각하였다. 또한, 냉각 후에 표 4, 표 5에 나타내는 조건에서, 과시효대에서 재가열하였다. 일부의 예에 대해서는, 추가로 표 4, 표 5에 나타내는 조건에서 템퍼링, 용융 아연 도금 및/또는 합금화 처리를 실시하였다. 표 1의 공란은, 의도해서 첨가하지 않았음을 나타내고, 표 4, 표 5의 「-」는 해당하는 공정을 행하지 않았음을 나타낸다. 단, 재가열 공정의 냉각 정지 온도의 「-」는, 도중에 냉각을 정지하지 않고, 실온까지 냉각을 행하였음을 나타내고 있다. 또한, 표 중의 밑줄은, 본 발명의 범위 외인 것을 나타낸다.

어닐링 후, 템퍼링 후, 또는 용융 아연 도금 및/또는 합금화 처리 후의 강판의 금속 조직 및 기계적 성질을 조사하였다.

(금속 조직)

금속 조직으로서, 페라이트, 그래뉼라 베이나이트, 상부 베이나이트 또는 하부 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트, 잔부 조직(펄라이트, 마르텐사이트, 시멘타이트)의 면적률을 조사하였다. 페라이트, 그래뉼라 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 상부 베이나이트, 하부 베이나이트, 잔류 오스테나이트, 펄라이트, 시멘타이트, 및 마르텐사이트의 동정, 및 면적률의 산출은, 상술한 바와 같이, 표면으로부터 판 두께의 1/4의 위치를 중심으로 하는 1/8 내지 3/8 두께의 범위를, EBSD(Electron Back Scattering Diffraction), X선 측정, 나이탈 시약 또는 레페라액을 사용한 부식, 주사형 전자 현미경에 의한 조직 관찰에 의해, 강판 압연 방향 단면 또는 압연 방향 직각 방향 단면을 1000 내지 50000배의 배율에서의 관찰 및 측정에 의해 행하였다. 결과를 표 6, 표 7에 나타낸다.

(기계적 성질)

기계적 성질로서, 인장 강도, 전체 신장, 구멍 확장성을 평가하였다. 인장 강도(TS), 전체 신장(EL)에 대해서는, 강판의 압연 방향으로 직각으로 JIS5호 시험편을 채취하고, JISZ2242에 준거하여 인장 시험을 행하여 측정하였다. 구멍 확장성 (λ)에 대해서는, 일본 공업 규격 JISZ2256에 기재된 구멍 확장 시험 방법에 따라서 평가하였다. 결과를 표 6, 표 7에 나타낸다.

표 1 내지 표 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 화학 조성 및 금속 조직이 본 발명 범위 내에 있는 실시예는, 모두, 980MPa 이상의 고강도에 더하여, TS×EL, TS×λ가 높고, 신장 및 구멍 확장성이 우수하다.

이에 반하여, 화학 조성 및 금속 조직이 본 발명 범위를 벗어나는 비교예에서는, 강도, TS×EL 및/또는 TS×λ가 낮아지게 되어, 신장 및/또는 구멍 확장성이 떨어진다는 사실을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 자동차 등의 구조 부재로서 적합한, 신장과 구멍 확장성이 우수한 인장 강도 980MPa 이상의 고강도 냉연 강판을 제공할 수 있다. 본 발명의 냉연 강판은, 자동차 등에 적용한 경우에, 자동차 차체의 경량화 또는 충돌 시의 안전성의 향상에 기여하므로, 산업상 이용 가능성이 높다.

Claims (5)

1. 강판이며,
   상기 강판의 화학 조성이, 질량％로,
   C: 0.15％ 이상, 0.30％ 이하,
   P: 0.040％ 이하,
   S: 0.0100％ 이하,
   N: 0.0100％ 이하,
   O: 0.0060％ 이하,
   Si 및 Al의 1종 또는 2종: 합계로 0.70％ 이상, 2.50％ 이하,
   Mn 및 Cr의 1종 또는 2종: 합계로 1.50％ 이상, 3.50％ 이하,
   Mo: 0％ 이상, 1.00％ 이하,
   Ni: 0％ 이상, 1.00％ 이하,
   Cu: 0％ 이상, 1.00％ 이하,
   Nb: 0％ 이상, 0.30％ 이하,
   Ti: 0％ 이상, 0.30％ 이하,
   V: 0％ 이상, 0.30％ 이하,
   B: 0％ 이상, 0.0050％ 이하,
   Ca: 0％ 이상, 0.0400％ 이하,
   Mg: 0％ 이상, 0.0400％ 이하, 및
   REM: 0％ 이상, 0.0400％ 이하를
   함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지며,
   상기 강판의 금속 조직이, 면적률로,
   페라이트 및 그래뉼라 베이나이트의 1종 또는 2종: 합계로 10％ 이상, 50％ 이하,
   상부 베이나이트 및 하부 베이나이트의 1종 또는 2종: 합계로 10％ 이상, 50％ 이하,
   템퍼링 마르텐사이트: 0％ 초과, 30％ 이하,
   잔류 오스테나이트: 5％ 이상, 및
   펄라이트, 시멘타이트 및 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상: 합계로 0 내지 10％를
   함유하고,
   상기 페라이트와 상기 그래뉼라 베이나이트의 합계 면적률에 대한 상기 페라이트의 면적률이 25％ 이하이고,
   인장 강도가 980MPa 이상인
   것을 특징으로 하는, 고강도 냉연 강판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속 조직에 있어서, 상기 마르텐사이트가, 면적률로, 3％ 이하인 것을 특징으로 하는, 고강도 냉연 강판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 화학 조성이, 질량％로,
   Mo: 0.01％ 이상, 1.00％ 이하,
   Ni: 0.05％ 이상, 1.00％ 이하,
   Cu: 0.05％ 이상, 1.00％ 이하,
   Nb: 0.005％ 이상, 0.30％ 이하,
   Ti: 0.005％ 이상, 0.30％ 이하,
   V: 0.005％ 이상, 0.30％ 이하,
   B: 0.0001％ 이상, 0.0050％ 이하,
   Ca: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하,
   Mg: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하, 및
   REM: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하
   중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는
   것을 특징으로 하는, 고강도 냉연 강판.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강판의 표면 위에, 용융 아연 도금층을 더 갖는 것을 특징으로 하는, 고강도 냉연 강판.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강판의 표면 위에, 합금화 용융 아연 도금층을 더 갖는 것을 특징으로 하는, 고강도 냉연 강판.