KR102468040B1 - 연성 및 가공성이 우수한 고강도 용융아연도금판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

연성 및 가공성이 우수한 고강도 용융아연도금판 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명의 용융아연도금강판은, 중량%로, 탄소(C):0.1~0.18%, 실리콘(Si):0.8% 이하(0은 제외), 망간(Mn):2.0~2.8%, 몰리브덴(Mo):0.3% 이하(0은 제외), 크로뮴(Cr):0.5% 이하 (0은 제외), 인(P):0.1% 이하 (0은 제외), 황(S):0.02% 이하(0은 제외), 알루미늄(sol.Al):1% 이하(0은 제외), 타이타늄(Ti):0.04% 이하(0은 제외), 나이오븀(Nb):0.04% 이하(0은 제외), 질소(N):0.01% 이하(0은 제외), 안티몬(Sb):0.05% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 강판 미세조직이, 면적%로, 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트의 합: 50%이상, 페라이트: 20% 이하, 잔류 오스테나이트: 5% 이하, 및 잔부 프레시 마르텐사이트를 포함한다.

Description

연성 및 가공성이 우수한 고강도 용융아연도금판 및 그 제조방법{HIGH-STRENGTH HOT-DIP GALVANIZED STEEL SHEET WITH EXCELLENT DUCTILITY AND PROCESSABILITY AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 주로 자동차 구조부재용으로 사용되는 인장강도 980MPa급 이상의 고강도 용융아연도금강판의 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항복강도(YS), 인장강도(TS) 및 연신율(EL) 관계식 (YS+TS)×EL이 20000 이상 30000 이하이면서, 항복비(YS/TS)가 0.6 이상 0.7 이하인 연성 및 가공성이 우수한 고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 자동차 산업에서 안전 및 환경에 대한 규제가 점점 심해져 가는 추세이다. 특히, 이산화탄소 배출 규제가 점점 심해지고 있으며, 이에 따른 연비 규제도 강화되고 있다. 이러한 규제로 인하여 연비 향상 및 내구성 향상을 위한 고강도 강판의 사용이 요구되고 있다. 또한 탑승자 보호를 위한 자동차의 충격 안정성 규제가 확대되면서, 차체의 내충격성 향상을 위해 멤버(member), 시트 레일(seat rail) 및 필러(pillar) 등의 구조부재에 항복강도가 우수한 고강도강이 채용되고 있다. 그러나 이와 같이 항복강도만을 높이는 경우, 연성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 일반적으로 강판의 강도 증가에 따라 연신율이 감소하게 됨으로써 가공성이 저하되는 문제점이 발생하므로, 이를 보완할 수 있는 재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 통상적으로, 강을 강화하는 방법으로는 고용강화, 석출강화, 결정립 미세화에 의한 강화, 변태강화 등이 연구되어 왔다. 그러나, 상기한 방법 중 고용강화 및 결정립 미세화를 이용한 강재는 인장강도 490MPa급 이상의 고강도강을 제조하기가 매우 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 석출강화형 고강도 강은 Nb, Ti, V 등과 같은 탄, 질화물 형성원소를 첨가함으로써 탄, 질화물을 석출시켜, 미세 석출물에 의한 결정립 성장 억제를 통해 결정립을 미세화시켜 강도를 확보하는 기술이다. 상기 기술은 낮은 제조원가 대비 높은 강도를 확보하기 쉽다는 장점을 가지고 있으나, 미세 석출물에 의해 재결정온도가 급격히 상승하게 됨으로써, 충분한 재결정을 일으켜 연성을 확보하기 위해서는 고온 소둔을 실시하여야 한다는 단점이 있다. 또한, 페라이트 기지에 탄, 질화물을 석출시켜 강화하는 석출강화강은 600MPa급 이상의 고강도 강을 얻기 곤란하다는 문제점이 있다.

한편, 변태강화형 고강도강은 연질의 페라이트 기지와 경질의 마르텐사이트 2상으로 구성된 DP(Dual Phase)강, 잔류 오스테나이트의 변태유기 소성을 이용하여 고연성을 확보한 TRIP(Transformation Induced Plasticity)강 혹은 페라이트와 경질의 베이나이트 또는 마르텐사이트의 복합 조직으로 구성되는 CP(Complexed Phase)강 등 여러 가지가 개발되어 왔다. 최근 자동차용 강판은 연비향상이나 내구성 향상을 위하여 더욱 고강도의 강판이 요구되고 있으며, 충돌 안전성 및 승객의 보호차원에서 차체 구조용이나 보강재로서 인장강도 780~980MPa 이상의 고강도 강판의 수요가 증가하고 있다. 그 중에서 DP강은 연성이 우수하며 가장 범용적으로 쓰이는 자동차 강판이지만, 항복비(Yield Ratio, YR)가 낮고 성형성 및 가공성이 열위한 단점을 가지고 있다. 더욱이 강판이 점차로 고강도화되는 추세에서 자동차 부품을 프레스 성형하는 도중 크랙이나 주름이 발생하여 복잡한 부품을 제조하는 데 어려움을 겪고 있다. TRIP강의 경우 DP강 대비 항복비가 우수하여 가공성이 양호하나, 높은 연신율의 확보를 위해 Si, Al을 다량 첨가하여 용접성이 열위한 단점이 있다.

이러한 고강도강의 단점들을 극복하기 위하여, 성분계 설계 및 주의깊은 열처리를 통해 기존 DP강의 높은 연성을 확보하면서도 일정 수준 이상의 항복비를 만족하는 강재를 제조함으로써 보다 복잡한 부품에 고강도강을 확대 적용할 수 있다. 이는 잔류오스테나이트를 확보할 수 있는 최신 열처리 기술인 Q&P(Quenching and Partitioning) 열처리를 활용하여 달성할 수 있다.

상기 고장력강판의 연성 및 가공성을 동시에 확보하기 위한 종래기술로는 특허문헌 1에 개시된 발명을 들 수 있다. 상기 기술은 Q&P 온도에 따라 안정화되지 못하는 오스테나이트가 상당량 존재하여 프레시 마르텐사이트(FM)가 최종 냉각 단계에서 형성되는데, 프레시 마르텐사이트는 탄소함량이 높아 구멍확장성을 저해하므로 열처리 온도는 주의깊게 선정되어야 한다.

또다른 종래기술로서 특허문헌 2에 개시된 발명을 들 수 있다. 상기 기술은 초기 소둔을 통해 마르텐사이트 조직을 형성한 후, 해당 조직을 이상역에서 재소둔함으로써 연성과 구멍확장성을 확보하는 방법이다. 해당 기술은 연성 및 가공성을 동시에 확보할 수 있다는 장점이 있으나, 2번의 열처리를 실시하므로 비경제적이다.

한편 특허문헌 3에 개시된 발명은 ??칭 열처리를 통해 생성되는 템퍼드 마르텐사이트를 활용하여 고강도와 고연성을 동시에 얻으며 연속소둔 후의 판형상도 뛰어난 냉연강판의 제조방법을 제공하는데, 탄소가 0.2% 이상으로 높아서 용접성이 열위하며, Si 첨가량도 1.0% 이상으로 높아 소둔시 로내 덴트가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

일본 공개특허공보 JP2002-177278호 일본 공개특허공보 JP2001-300503호 일본 공개특허공보 JP2010-090432호

본 발명은 주로 자동차 구조부재용으로 사용되는 인장강도 980MPa급 이상의 용융아연도금강판의 제조에 관한 것으로, 항복강도(YS), 인장강도(TS) 및 연신율(EL) 관계식 (YS+TS)×EL이 20000 이상 30000 이하이면서, 항복비(YS/TS)가 0.6 이상 0.7 이하인 연성 및 가공성이 우수한 용융아연도금강판을 제공함을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 용융아연도금강판을 제조하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면은,

중량%로, 탄소(C):0.1~0.18%, 실리콘(Si):0.8% 이하(0은 제외), 망간(Mn):2.0~2.8%, 몰리브덴(Mo):0.3% 이하(0은 제외), 크로뮴(Cr):0.5% 이하 (0은 제외), 인(P):0.1% 이하 (0은 제외), 황(S):0.02% 이하(0은 제외), 알루미늄(sol.Al):1.0% 이하(0은 제외), 타이타늄(Ti):0.04% 이하(0은 제외), 나이오븀(Nb):0.04% 이하(0은 제외), 질소(N):0.01% 이하(0은 제외), 안티몬(Sb):0.05% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,

강판 미세조직이, 면적%로, 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트의 합: 50%이상, 페라이트: 20% 이하, 잔류 오스테나이트: 5% 이하, 및 잔부 프레시 마르텐사이트를 포함하고,

상기 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 평균입도 3㎛ 이하의 미세한 프레시 마르텐사이트 분율(Ms)의 비(Ms/Ma)가 50% 이상이고, 상기 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 상기 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트 분율(Mb)의 비가 50% 이상이며, 그리고

강판 두께 1/4t 지점의 기지조직 내의 강 조성 성분이 하기 관계식 1을 만족하는 연성 및 가공성이 우수한 용융아연도금강판에 관한 것이다.

[관계식 1]

(4×C + Si + Al)/(2×Mn + Cr + 5×Mo)≤0.25

상기 용융아연도금강판은 항복강도(YS), 인장강도(TS) 및 연신율(EL) 관계식 (YS+TS)×EL이 20000 이상 30000 이하이면서, 항복비(YS/TS)가 0.6 이상 0.7 이하일 수 있다.

또한 본 발명의 다른 측면은,

중량%로, 탄소(C):0.1~0.18%, 실리콘(Si):0.8% 이하(0%는 제외), 망간(Mn):2.0~2.8%, 몰리브덴(Mo):0.3% 이하(0%는 제외), 크로뮴(Cr):0.5% 이하 (0%는 제외), 인(P):0.1% 이하(0%는 제외), 황(S):0.02% 이하(0%는 제외), 알루미늄(sol.Al):1% 이하(0%는 제외), 타이타늄(Ti):0.04% 이하(0%는 제외), 나이오븀(Nb):0.04% 이하(0%는 제외), 질소(N):0.01% 이하(0%는 제외), 안티몬(Sb):0.05% 이하(0%는 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 관계식 1을 만족하는 강 조성성분을 갖는 슬라브를 마련한 후, 이를 재가열하는 공정;

상기 재가열된 슬라브를 마무리압연 출구측 온도가 Ar3~Ar3+50℃가 되도록 열간압연하고, 이어, 400~650℃에서 권취 후 0.1℃/s 이하의 평균 냉각속도로 상온까지 냉각시키는 공정;

상기 냉각된 열연강판을 40~70%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조한 후, Ac3-20℃~Ac3+20℃의 온도에서 연속소둔하는 공정;

상기 연속소둔된 냉연강판을 630~680℃의 온도범위까지 10℃/s이하의 평균냉각속도로 1차 냉각하고, H₂ gas를 이용하여 300~350℃의 온도까지 5℃/s이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각하여 프레시 마르텐사이트를 일부 도입하는 공정;

상기 프레시 마르텐사이트가 도입된 강판을 400~450℃의 온도까지 재가열한 후, 60초 이상 유지함으로써 베이나이트를 형성하며 주변의 미변태 오스테나이트에 탄소를 농축시키는 공정; 및

상기 베이나이트 조직이 형성된 강판을 440~480℃의 온도에서 용융아연도금 처리한 후, Ms~100℃이하의 온도까지 5℃/s이상의 평균냉각속도로 냉각함으로써 베이나이트에 인접하여 프레시 마르텐사이트를 형성하는 공정;을 포함하는 연성 및 가공성이 우수한 용융아연도금강판 제조방법에 관한 것이다.

상기 용융아연도금처리후 필요에 따라 합금화 열처리를 행할 수 있다.

상기 제조된 용융아연도금강판에 1% 미만의 조질압연을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 성분 및 제조공정을 최적화하여, DP강의 특성인 Lean한 성분계 및 높은 연성을 만족하면서도, 종래의 DP강 대비 항복비(YS/TS)가 우수한 고강도 용융아연도금강판을 효과적으로 제공할 수 있다. 이로 인해 프레스 성형시 발생하는 크랙 등 가공 결함을 방지함으로써, 높은 성형성을 요구하는 복잡한 형상을 갖는 자동차용 구조부재에 다양하게 이용될 수 있으며, 아울러 재질 및 도금 특성을 일시에 확보할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항복비(YS/TS)에 따른 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율(EL) 관계식 (YS+TS)×EL의 변화를 나타내는 그림이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서 항복비(YS/TS)에 따른 관계식 1의 변화를 나타내는 그림이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에서 항복비(YS/TS)에 따른, 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트 분율(Mb)의비(Mb/Ma)의 변화를 나타내는 그림이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에서 항복비(YS/TS)에 따른, 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 평균입도 3㎛ 이하의 미세한 프레시 마르텐사이트 분율(Ms)의 비(Ms/Ma)의 변화를 나타내는 그림이다

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명자는 성분 및 제조공정을 최적화하여 최종 미세조직에 잔류 오스테나이트 및 페라이트, 베이나이트, 프레시 마르텐사이트를 도입하게 되면 종래의 DP강 대비 항복비를 상향하여 가공성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 즉, 최종 냉각 시 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트를 형성시킬 경우, 마르텐사이트가 균일하게 미세 분산됨으로써 국부적인 응력 집중을 완화시켜 void의 핵생성, 성장 및 합체를 지연시켜 연성을 향상시킬 수 있으며, 또한 최종냉각시 5% 이하의 잔류오스테나이트가 형성되어 연성을 더욱 향상시킬 수 있다는 것을 실험을 통해 확인하고, 그 실험결과에 기초하여 본 발명을 완성하게 되었다.

상세하게 설명하면, 본 발명은 강 조성성분 및 제조공정의 제어로, 기존 DP강 대비 페라이트 및 마르텐사이트의 분율을 감소시키고 잔류오스테나이트와 베이나이트를 도입함으로써, 기존 DP강 대비 항복비를 증가시켜 가공성을 확보함과 동시에 페라이트와 잔류 오스테나이트 동시 활용을 통해 연성을 확보할 수 있다.

또한 프레시 마르텐사이트의 분율 및 형상을 주의 깊게 제어하여 전체 프레시 마르텐사이트 중 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트를 점유비를 50% 이상으로 확보할 경우, 상을 미세하고 균일하게 분산시킬 수 있고, 이를 통해 마르텐사이트 밴드의 형성을 억제시켜 가공성을 향상시킬 수 있다.

또한 이러한 미세조직의 변화는 국부적인 응력 및 변형을 완화시켜 기공의 생성 및 성장, 합체를 지연시켜 연성이 향상되는 효과가 있다. 잔류 오스테나이트 역시 소성변형시 가동 전위를 형성하여 연성 향상에 도움을 준다. 이렇게 정밀 제어한 복합조직강은 기존 DP강 대비 높은 항복비를 유지하면서도 연성을 확보할 수 있다.

이러한 본 발명의 우수한 연성 및 가공성을 갖는 고장력 용융아연도금강판은, 중량%로, 탄소(C):0.1~0.18%, 실리콘(Si):0.8% 이하(0%는 제외), 망간(Mn):2.0~2.8%, 몰리브덴(Mo):0.3% 이하(0%는 제외), 크로뮴(Cr):0.5% 이하 (0%는 제외), 인(P):0.1% 이하(0%는 제외), 황(S):0.02% 이하(0%는 제외), 알루미늄(sol.Al):1% 이하(0%는 제외), 타이타늄(Ti):0.04% 이하(0%는 제외), 나이오븀(Nb):0.04% 이하(0%는 제외), 질소(N):0.01% 이하(0%는 제외), 안티몬(Sb):0.05% 이하(0%는 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 강판 미세조직이, 면적%로, 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트의 합: 50%이상, 페라이트: 20% 이하, 잔류 오스테나이트: 5% 이하, 및 잔부 프레시 마르텐사이트를 포함하고, 상기 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 평균입도 3㎛ 이하의 미세한 프레시 마르텐사이트 분율(Ms)의 비(Ms/Ma)가 50% 이상이고, 상기 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 상기 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트 분율(Mb)의 비가 50% 이상이며, 그리고 강판 두께 1/4t 지점의 기지조직 내의 강 조성 성분이 하기 관계식 1을 만족한다.

이하, 각 합금원소의 특성 및 조성 범위의 임계적 의의에 대해 간단히 설명한다. 이때, 특별한 언급이 없는 한 각 성분의 함량은 모두 중량%를 의미한다.

C: 0.1~0.18%

탄소(C)는 변태조직 강화를 위해 첨가되는 매우 중요한 원소이다. 탄소는 복합조직강에서 마르텐사이트의 형성을 촉진하여 강도를 향상시킨다. 탄소 함량이 증가하게 되면 강중 마르텐사이트량이 증가하게 된다. 하지만 그 양이 0.18%를 초과하면 마르텐사이트의 강도는 높아지나 탄소 농도가 낮은 페라이트와의 강도 차이가 커지게 된다. 이러한 강도 차이로 인해 소성 변형시 상간 계면에서 파괴가 쉽게 발생하기 때문에 연성과 가공경화율이 저하된다. 또한 용접성이 열위하여 고객사 부품가공시 용접결함이 발생한다. 탄소 함량이 0.1%이하로 낮아지면 원하는 강도를 확보하기 어렵기 때문에 그 함량을 0.1~0.18%로 제한함이 바람직하다.

Si: 0.8% 이하(0%는 제외)

규소(Si)는 페라이트 안정화 원소로, 페라이트 변태를 촉진시키고 미변태 오스테나이트로의 C 농축을 조장하여 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트 형성에 기여하는 원소이다. 또한 고용강화능이 좋아 페라이트의 강도를 높여 상간경도차를 줄이는데 효과적이며, 강판의 연성을 저하시키지 않으면서 강도를 확보할 수 있는 유용한 원소이다. 하지만, 0.8%를 초과하게 되면 표면 스케일 결함을 유발하여 도금 표면품질에 악영향을 미치고, 또한 용접성 및 화성 처리성을 떨어뜨리기 때문에 첨가량을 0.8%로 제한함이 바람직하다.

Mn: 2.0~2.8%

망간(Mn)은 연성의 손상 없이 입자를 미세화시키며, 강중 황(S)을 완전히 MnS로 석출시켜 FeS의 생성에 의한 열간취성을 방지함과 더불어 강을 강화시키는 원소이다. 동시에 복합조직강에서는 마르텐사이트상이 얻어지는 임계 냉각속도를 낮추는 역할을 하게 되어 마르텐사이트의 형성을 보다 용이하게 한다. 그 함량이 2.0% 미만인 경우 본 발명에서 목표로 하는 강도 확보에 어려움이 있는 반면, 2.8%를 초과하게 되면 용접성과 열간압연성 등의 문제가 발생될 가능성이 높고, 마르텐사이트가 과잉으로 형성되어 재질이 불안정하고, 조직 내 Mn-Band(Mn 산화물의 띠)가 형성되어 가공크랙 및 판파단 발생 위험이 높아지는 문제가 있다. 또한, 소둔시 Mn 산화물이 표면에 용출되어 도금성을 크게 저해하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 Mn의 함량을 2.0~2.8%로 제한함이 바람직하다.

Mo: 0.3% 이하(0%는 제외)

몰리브덴(Mo)은 오스테나이트가 펄라이트로 변태되는 것을 지연시킴과 동시에 페라이트의 미세화 및 강도를 향상시키는 원소이다. 이러한 Mo는 강의 경화능을 향상시키며, 마르텐사이트를 결정립계에 미세하게 형성시켜 항복비 제어가 가능한 장점이 있다. 다만, 고가의 원소로서 그 함량이 높아질수록 제조 원가가 상승하여 원가적 측면에서 불리해지는 문제가 있으므로, 그 함량을 적절히 제어하는 것이 바람직하다. 상술한 효과를 얻기 위하여 최대 0.3%로 첨가하는 것이 바람직하며, 만일 상기 Mo의 함량이 0.3%를 초과하게 되면 합금원가의 급격한 상승을 초래하여 경제성이 떨어지고, 지나친 결정립 미세화 효과와 고용강화 효과로 인해 오히려 강의 연성이 저하되는 문제가 있다.

Cr: 0.5% 이하(0%는 제외)

크롬(Cr)은 강의 경화능을 향상시키고 고강도를 확보하기 위해 첨가되는 성분이며, 마르텐사이트 형성에 매우 중요한 역할을 하는 원소로, 강도 상승 대비 연신율 하락을 최소화시켜 고연성을 갖는 복합조직강의 제조에도 유리하다. 특히, 열간압연 과정에서 Cr₂₃C₆과 같은 Cr계 탄화물을 형성하는데, 이 탄화물은 소둔 과정에서 일부는 용해되고, 일부는 용해되지 않고 남아, 냉각 후 마르텐사이트내 고용 C 량을 적정수준 이하로 제어할 수 있어서 항복점 연신 발생을 억제하여 항복비가 낮은 복합조직강 제조에 유리한 원소이다. 하지만, 그 함량이 0.5%를 초과하게 되면 그 효과가 포화될 뿐만 아니라, 과도한 열연강도 증가로 냉간압연성이 열위한 문제가 있고, Cr계 탄화물의 분율이 높아지고 조대화됨으로써, 소둔 후 마르텐사이트 크기가 조대화되어 연신율 저하를 초래하는 문제가 있으며, 나아가, 본 발명에서는 0.6 이상의 항복비가 필요하므로, Cr의 함량을 0.5% 이하로 제한하는 것이 바람직하며, 제조상 불가피하게 첨가되는 양을 고려하여 0%를 제외한다.

P: 0.1% 이하(0%는 제외)

인(P)은 고용강화 효과가 가장 큰 치환형 원소로서, 면내 이방성을 개선하고, 성형성을 크게 해지지 않으면서 강도 확보에 가장 유리한 원소이다. 하지만, 과잉 첨가할 경우 취성파괴 발생 가능성이 크게 증가하여 열간압연 도중 슬라브의 판파단 발생 가능성 및 도금표면 특성을 저해하는 원소로 작용하는 문제가 있어, 본 발명에서는 최대 0.1%로 제한하며, 다만 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.

S: 0.02% 이하(0%는 제외)

황(S)은 강 중 불가피하게 첨가되는 불순물 원소로서 연성 및 용접성을 저하하는 원소이므로 가능한 한 낮게 관리하는 것이 중요하다. 특히, 적열 취성을 발생시킬 가능성을 높이는 문제가 있으므로, 그 함량을 0.01% 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 다만, 제조과정 중에 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.

sol.Al: 1.0% 이하(0%는 제외)

산가용 알루미늄(sol.Al)은 강의 입도 미세화와 탈산을 위해 첨가되는 원소로 Si과 유사하게 페라이트 안정화 원소이며, 페라이트 내 탄소를 오스테나이트로 분배하여 마르텐사이트 경화능을 향상시키고 잔류 오스테나이트를 형성시키는 데 유효한 성분이다. 또한 소둔 중 베이나이트 영역에서 유지 시 베이나이트 내 탄화물의 석출을 효과적으로 억제시켜 강판의 연성을 향상시킬 수 있는 유용한 원소이다. 하지만, 그 함량이 1.0%를 초과하게 되면 결정립 미세화 효과로 강도 상승에는 유리한 반면 제강 연주 조업시 개재물의 과다 형성으로 도금강판 표면 불량이 발생할 가능성이 높아질 뿐만 아니라, 제조원가의 상승을 초래하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 sol.Al의 함량을 1.0% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

Ti, Nb: 0.04% 이하 (0%는 제외)

타이타늄(Ti) 및 나이오븀(Nb)은 강판의 강도 상승 및 나노 석출물 형성에 의한 결정립 미세화에 유효한 원소이다. 이들 원소를 첨가하게 되면 탄소와 결합하여 매우 미세한 나노석출물을 형성하게 된다. 이러한 나노석출물은 기지조직을 강화시켜 상간의 경도차를 감소시키는 역할을 한다. 상기 Ti 및 Nb의 함량이 각각 0.001% 미만의 경우에는 이와 같은 효과를 확보하기 어렵고, 그 함량이 각각 0.04%를 초과하게 되면 제조비용 상승 및 과다한 석출물로 인하여 연성을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 본 발명에서는 Ti 및 Nb의 함량을 각각 0.001~0.04%로 제한하는 것이 바람직하다.

N: 0.01% 이하(0%는 제외)

질소(N)는 오스테나이트를 안정화시키는데 유효한 작용을 하는 성분이지만, 0.01%를 초과하는 경우 강의 정련 비용이 급격히 상승하는 문제가 있고, AlN 형성 등에 의해 연주시 크랙이 발생할 위험성이 크게 증가되므로 그 상한을 0.01%로 한정하는 것이 바람직하다. 다만, 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.

Sb : 0.05%이하(0은 제외)

안티몬(Sb)은 결정립계에 분포하여 Mn, Si, Al 등 산화성 원소의 결정립계를 통한 확산을 지연시킴으로써 산화물의 표면 농화를 억제하며, 또한 온도 상승 및 열연 공정 변화에 따른 표면 농화물의 조대화를 억제하는데 탁월한 효과가 있다. 하지만, 그 함량이 0.05% 를 넘게 되면 그 효과가 포화될 뿐만 아니라 제조 비용 및 가공성이 열위하기 때문에 그 함량을 0.05% 이하로 제한한다. 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.

관계식 1

본 발명의 용융아연도금강판은 강판 두께 1/4t 지점의 기지조직 내의 강 조성 성분이 하기 관계식 1을 만족할 것이 요구된다. 구체적으로, 합금 성분 C, Si, Al과 Mn, Cr, Mo, B의 성분이 하기 관계식 1을 만족하도록 함유되도록 제어하는 것이 중요하다.

[관계식 1]

(4×C + Si + Al)/(2×Mn + Cr + 5×Mo)≤0.25

본 발명에서 Si과 Al은 페라이트 안정화 원소로 페라이트 변태를 촉진시키고 미변태 오스테나이트로의 C 농축을 조장함으로써 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트 형성에 기여하는 원소이다. C 또한 미변태 오스테나이트에 C 농축을 조장함으로써, 마르텐사이트 형성 및 분율 조정에 기여하는 원소이다.

반면, Mn, Cr, Mo는 경화능 향상에 기여하는 원소이기는 하나 C, Si, Al 대비 오스테나이트 내 C 농축에 기여하는 효과가 상대적으로 낮다. 따라서 C, Si, Al과 기타 경화능 원소 Mn, Cr, Mo의 비율을 잘 조정하는 것이 매우 중요하다.

본 발명에서 만일 상기 관계식 1에 의해 정의되는 값이 0.25 이하일 경우, 상술한 바와 같이, 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 평균입도 3㎛ 이하의 미세한 프레시 마르텐사이트 분율(Ms)의 비(Ms/Ma)가 50% 이상이고, 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트 분율(Mb)의 비를 50% 이상으로 효과적으로 제어할 수 있어 상을 미세하고 균일하게 분산시킬 수 있고 이를 통해 마르텐사이트 밴드의 형성을 억제하여 가공성을 향상시킬 수 있다. 또한 프레시 마르텐사이트가 미세 균일 분산됨과 동시에, 최종 냉각 이후 변태되지 않고 남아 있는 잔류오스테나이트를 미세 균일하게 형성시킬 수 있다. 반면에 상기 관계식 1에 의해 정의되는 값이 0.25를 초과하면 그 효과가 사라진다.

본 발명은 상기 성분 이외에도 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 복합조직 강판은 DP강의 특성인 Lean한 성분계와 높은 연성을 만족하면서도, 기존 DP강 대비 항복비를 높여 가공성을 향상시키기 위해, 상기 합금 조성에 더하여, 하기와 같은 미세조직 및 상분율 제어 조건을 만족할 필요가 있다. 이하, 미세조직 분율 및 분포를 상세하게 설명한다.

본 발명의 용융아연도금강판의 강판 미세조직은, 면적%로, 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트의 합: 50%이상, 페라이트: 20% 이하, 잔류 오스테나이트: 5% 이하, 및 잔부 프레시 마르텐사이트를 포함하여 이루어진다. 만일 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트의 합이 50% 미만이거나 페라이트가 20%를 초과하면 원하는 항복강도를 얻을 수 없다. 또한 본 발명강의 조성 및 열처리 조건에서 5% 이하의 잔류 오스테나이트를 확보하기는 어렵다.

한편 상기와 같이, 페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트가 동시에 형성된 복합조직은 각각의 상들을 미세하고 균일하게 분산시킴과 동시에 상간 경도차를 감소시킴으로써, 종래의 DP강 대비 항복비가 우수하여 가공성 및 성형성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 미세조직 변화는 necking 이후에 국부적인 응력 및 변형의 집중을 완화시켜 연성파괴를 일으키는 void의 생성 및 성장, 합체를 지연시킴으로써 연성이 향상되는 효과가 있다

따라서 이를 위하여, 본 발명에서는 강판 미세조직에서, 상기 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 평균입도 3㎛ 이하의 미세한 프레시 마르텐사이트 분율(Ms)의 비(Ms/Ma)가 50% 이상인 것이 바람직하다. 또한 본 발명에서는 상기 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 상기 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트 분율(Mb)의 비가 50% 이상으로 제어함이 바람직하다. 만일 상기 분율의 비(Mb/Ma)가 50% 미만이면 평균입도 3㎛ 이하의 미세한 프레시 마르텐사이트의 점유비(Ms/Ma)를 50% 이상으로 확보할 수 없게 되어, 프레시 마르텐사이트의 분산 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 마르테사이트 밴드 조직이 형성될 우려가 있다.

본 발명에서는 상기 분율의 비(Ms/Ma)와 (Mb/Ms)의 제어를 통하여 전술한 바아 같이, 상을 미세하고 균일하게 분산시킬 수 있고, 이를 통해 마르텐사이트 밴드의 형성을 억제하여 가공성을 향상시킬 수 있다. 또한 프레시 마르텐사이트가 미세 균일 분산됨과 동시에, 최종 냉각 이후 변태되지 않고 남아 있는 잔류오스테나이트를 미세 균일하게 형성시킬 수 있다.

이를 통하여 얻어진 본 발명의 용융아연도금강판은 항복강도(YS), 인장강도(TS) 및 연신율(EL) 관계식 (YS+TS)×EL이 20000 이상 30000 이하이면서, 항복비(YS/TS)가 0.6 이상 0.7 이하일 수 있다.

이하, 본 발명의 연성 및 가공성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

DP강의 특성인 Lean한 성분계 및 높은 연성을 만족하면서도, 종래의 DP강 대비 항복비(YS/TS)를 향상시키기 위해서는 조직 및 성분의 제어 외에, 주의 깊은 열처리가 필수적이다.

먼저, 소량의 잔류오스테나이트를 도입하는 것이 중요하다. 잔류오스테나이트는 변태유기소성을 일으켜 강판의 연성을 향상시키는 데에 도움을 준다. 이러한 잔류오스테나이트의 도입을 위해, 급냉시 Ms 이하의 온도까지 냉각하여 일부 마르텐사이트를 형성시킨 후, 곧바로 Ms 이상의 온도로 재가열하여 파티셔닝 과정을 거친다. 이때 베이나이트가 다량 형성되며, C가 안정적으로 분배되고 최종 조직에서 잔류오스테나이트 형성에 기여한다. 또한 베이나이트는 페라이트와 마르텐사이트의 상간 경도차를 줄여주는 효과가 있다. 추가적인 연성의 확보를 위해 페라이트를 일부 형성시키는 과정도 중요하다. 단상역 소둔 또는 단상역 직하 소둔을 통해 페라이트의 분율을 20% 이하로 제어하고, 서냉구간에서 미량의 추가 페라이트를 형성시킬 수 있다. 이를 통해 추가적인 연성의 향상을 도모한다. 또한 미세한 나노석출물을 페라이트 내에 석출시킴으로써 추가적으로 상간 경도차를 저감하여 가공성을 향상시킬 수 있다. 마지막으로 최종 냉각시 소량의 프레시 마르텐사이트를 도입함으로써 원하는 강도를 확보할 수 있다.

본 발명의 연성 및 가공성이 우수한 용융아연도금강판 제조방법은, 상기 강조성성분 및 관계식 1을 만족하는 슬라브를 마련한 후, 이를 재가열하는 공정; 상기 재가열된 슬라브를 마무리압연 출구측 온도가 Ar3~Ar3+50℃가 되도록 열간압연하고, 이어, 400~650℃에서 권취 후 0.1℃/s 이하의 평균 냉각속도로 상온까지 냉각시키는 공정; 상기 냉각된 열연강판을 40~70%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조한 후, Ac3-20℃~Ac3+20℃의 온도에서 연속소둔하는 공정; 상기 연속소둔된 냉연강판을 630~680℃의 온도범위까지 10℃/s이하의 평균냉각속도로 1차 냉각하고, H₂ gas를 이용하여 300~350℃의 온도까지 5℃/s이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각하여 프레시 마르텐사이트를 일부 도입하는 공정; 상기 프레쉬 마르텐사이트가 도입된 강판을 400~450℃의 온도까지 재가열한 후, 60초 이상 유지함으로써 베이나이트를 형성하며 주변의 미변태 오스테나이트에 탄소를 농축시키는 공정; 및 상기 베이나이트 조직이 형성된 강판을 440~480℃의 온도에서 용융아연도금 처리한 후, Ms~100℃이하의 온도까지 5℃/s이상의 평균냉각속도로 냉각함으로써 베이나이트에 인접하여 프레시 마르텐사이트를 형성하는 공정;을 포함한다.

먼저 본 발명에서는 상기와 같이 조성된 강 슬라브를 통상의 조건으로 재가열한다. 슬라브 재가열공정은 후속하는 압연 공정을 원활히 수행하고, 목표로 하는 강판의 물성을 충분히 얻기 위하여 강 슬라브를 가열하는 공정이다. 본 발명은 이러한 재가열조건에 특별히 제한되지 않으며, 통상의 재가열조건이면 족하다. 그 일례로 1100-1300℃의 온도범위에서 재가열하는 것이다.

이어, 본 발명에서는 상기 재가열된 강 슬라브를 Ar₃ 변태점 이상에서 통상의 조건으로 마무리 열간압연한다. 본 발명은 이때 특정한 열간압연 조건에 제한되지 않으며 통상의 열간압연온도를 이용할 수 있다. 그 일예로 마무리압연 출구측 온도가 Ar3~Ar3+50℃가 되도록 마무리 열간압연할 수 있다.

이후, 본 발명에서는 상기 마무리 열간압연된 열연강판을 400~650℃의 온도 범위에서 권취한 후 0.1℃/s이하의 평균냉각속도로 상온까지 냉각하다. 이에 의해, 오스테나이트 핵생성 사이트가 되는 탄화물을 미세하게 분산시킨 열연강판을 제조할 수 있다. 상기와 같이, 열연강판 내 미세한 탄화물을 고르게 분산시킴으로써 소둔시 탄화물이 용해되면서 오스테나이트를 미세 분산 형성시켜 결과적으로 소둔 후 미세한 마르텐사이트를 균일 분산시킬 수 있다.

그리고 본 발명에서는 상기 냉각된 열연강판을 산세한 후, 40~70%의 압하율로 냉간압연을 실시한다. 만일 상기 냉간 압하율이 40% 미만이면 목표로 하는 두께를 확보하기 어려울 뿐만 아니라 강판의 형상교정이 어려운 반면, 70%를 초과하게 되면 강판 에지(edge)부의 크랙이 발생할 가능성이 높고 냉간압연 부하를 가져오는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 냉간압하율을 40~70%로 제한하는 것이 바람직하다.

이어, 본 발명에서는 상기 냉간압연된 강판을 Ac3-20℃ ~Ac3+20℃의 온도범위에서, 더 바람직하게는 820~860℃의 온도범위에서 연속소둔을 실시한다. 상기 연속소둔 단계는 재결정과 동시에 페라이트와 오스테나이트를 형성하고, 탄소를 분배하기 위한 것이다. 만일 상기 연속 소둔온도가 Ac3-20℃ 미만이면 충분한 오스테나이트 분율을 확보하기 어려워 소둔 후 목적하는 마르텐사이트와 베이나이트 및 잔류오스테나이트 분율을 확보할 수 없다. 반면, Ac3+20℃를 초과하면 생산성 하락 및 과다한 오스테나이트가 형성되어 냉각 후 베이나이트 및 마르텐사이트 분율이 크게 증가하여 항복강도가 증가하고 연성이 감소하여, 고연성 특성을 확보하기 어렵다. 또한 Si, Mn 및 B 등 용융아연도금의 젖음성을 저하시키는 원소들에 의한 표면농화가 심해져 도금표면품질이 저하될 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 상기 연속 소둔 온도를 Ac3-20℃ ~Ac3+20℃로 제한하는 것이 바람직하다.

이어, 본 발명에서는 상기 연속소둔된 냉연강판을 630~680℃의 온도범위까지 10℃/s이하의 평균 냉각속도로 1차 냉각하고, H2 gas를 이용한 수소급냉설비를 이용하여 300~350℃의 온도범위까지 5℃/s 이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각하여 일부 프레시 마르텐사이트를 도입한다.

이때 1차 냉각 종료 온도가 630℃ 미만인 경우 탄소의 확산 활동도가 낮아 페라이트 내 탄소 농도가 높아져 가공시 크랙 발생 경향이 높아진다. 또한 종료 온도가 680℃ 이상일 경우 탄소의 확산 측면에서는 유리하나, 후속 냉각시 지나치게 높은 냉각 속도가 요구되는 단점이 있다.

또한 2차 냉각시 급냉온도는 마르텐사이트 형성 온도인 Ms 300~350℃로 제어하는 것이 매우 중요한데, 350℃를 초과하게 되면 초기 형성되는 마르텐사이트 분율이 매우 적거나 마르텐사이트 형성이 어렵다. 따라서 탄소 파티셔닝이 원활하게 일어나지 않아 최종 냉각시 원하는 분율의 잔류 오스테나이트를 형성시키기 어렵다. 반면 300℃ 미만으로 낮추면 판 형상이 열위해지며 및 설비 부하가 발생할 수 있다.

그리고 본 발명에서는 상기 프레쉬 마르텐사이트가 도입된 냉연강판을 곧바로 400~450℃의 온도까지 재가열한 후 60초 이상 유지하여 베이나이트를 형성시키며 주변의 미변태 오스테나이트에 탄소를 농축시킨다.

본 발명에서는 상기 재가열온도를 Ms 온도 이상인 400~450℃로 제어하는 것이 중요하다. 만일 상기 재가열온도가 400℃ 미만이면 베이나이트 형성이 빠르게 일어나지 않아 탄소 파티셔닝이 원활하게 이루어지지 않으며, 450℃를 초과하면 역시 베이나이트가 적게 형성되어 최종냉각시 프레시 마르텐사이트 분율이 늘어나게 된다. 또한 상기 유지시간이 60초 미만이면 베이나이트 형성에 필요한 시간이 부족하여 원하는 베이나이트 분율을 얻기 어렵다.

즉, 본 발명에서는 Q&P 소둔시 급냉온도 및 재가열온도를 주의 깊게 제어하여, 원하는 미세조직을 형성시키는 것이 본 발명에서 중요하다. .

후속하여, 본 발명에서는 상기 베이나이트 조직이 형성된 강판을 440~480℃의 온도에서 용융아연도금 처리한 후, Ms~100℃이하의 온도까지 5℃/s이상의 평균냉각속도로 냉각함으로써 베이나이트에 인접하여 프레시 마르텐사이트를 형성한다. 이후, 필요에 따라 1% 미만의 조질압연을 수행할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

(실시예)

하기 표 1과 같은 조성성분을 갖는 강 슬라브들을 마련한 후, 1050-1250℃의 온도범위로 재가열하고 Ar₃ 변태점 온도 이상인 Ar3+50℃℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하였다. 이와 같이 열간압연된 강판들을 400~650℃에서 권취한 후 초당 0.1℃ 이하의 냉각속도로 냉각하여 열연강판을 제조하였다. 이어, 제조된 열연강판을 산세한 후, 40~70%의 압하율로 냉간 압연하였으며, 이후 연속소둔을 실시하였다. 후속하여, 하기 표 2와 같은 Q&P 열처리를 통해 마르텐사이트 및 베이나이트를 도입한 후, 60초 이상 유지하였다. 그리고 유지된 냉연강판을 용융아연도금 처리하고, 최종 냉각하여 프레시 마르텐사이트 및 잔류오스테나이트를 도입한 후, 1% 미만의 조질압연을 실시하여 용융아연도금강판을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 각각의 강판에 대한 기계적 특성과 도금특성, 그리고 미세조직 특성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2-3에 나타내었다. 이때, 각각의 시험편에 대한 인장시험은 ASTM규격을 이용하여 L방향으로 실시하여 인장물성을 평가하였다. 미세조직 분율은 소둔처리된 강판의 판두께 1/4t 지점에서 기지조직을 분석하여 그 결과를 이용하였다. 구체적으로, Nital 부식후 FE-SEM과 Image analyzer를 이용하여 페라이트, 베이나이트+템퍼드 마르텐사이트, 프레시 마르텐사이트, 오스테나이트 분율을 측정하였다.

No.	강 조성성분(중량%)										관계식1	비고
	C	Si	Mn	P	S	S.Al	Cr	Mo	Ti	Nb
1	0.14	0.6	0.5	0.01	0.001	0.038	-	0.21	0.04	0.02	0.199	발명강1
2	0.14	0.6	2.4	0.01	0.001	0.039	0.21	0.20	0.04	0.02	0.199	발명강2
3	0.13	0.6	2.3	0.01	0.001	0.054	0.20	0.06	0.04	0.02	0.227	발명강3
4	0.14	0.6	2.5	0.01	0.001	0.035	0.20	0.2	0.04	0.02	0.193	발명강4
5	0.14	0.6	2.4	0.01	0.001	0.035	0.40	0.2	0.04	0.02	0.193	발명강5
6	0.13	0.8	2.6	0.01	0.001	0.045	0.21	0.15	0.02	0.02	0.225	발명강6
7	0.22	0.7	2.7	0.01	0.001	0.7	-	0.02	0.02	0.02	0.415	비교강1
8	0.24	0.6	2.45	0.01	0.001	0.8	-	-	0.02	0.02	0.475	비교강2
9	0.14	0.6	2.3	0.01	0.001	0.012	0.20	0.05	0.02	0.02	0.231	비교강3
10	0.13	0.8	2.3	0.01	0.001	0.031	0.20	-	0.02	0.02	0.284	비교강4
11	0.14	0.8	2.7	0.01	0.001	0.05	-	0.1	0.02	0.02	0.232	비교강5
12	0.15	0.6	2.6	0.01	0.001	0.041	0.20	0.15	0.02	0.02	0.205	비교강6

구분	공정 조건			상 분율						상 점유비(%)		비고
	소둔온도 (℃)	2차 냉각온도(℃)	재가열온도(℃)	F	B+TM	RA	Ma	Mb	Ms	Mb/Ma	Ms/Ma
발명강1	850	302	450	11	60	5	24	17	16	71	67	발명예1
		230	450	6	80	6	8	7	7	88	88	비교예1
		448	450	7	52	2	39	17	13	43	33	비교예2
발명강2	847	351	450	15	65	3	17	14	11	82	65	발명예2
		352	330	2	93	5	0	0	0	0	0	비교예3
		345	510	6	75	4	15	8	9	53	60	비교예4
발명강3	833	308	450	17	63	4	16	13	13	81	81	발명예3
발명강4	851	346	450	14	59	3	24	18	20	75	83	발명예4
발명강5	848	350	450	14	55	3	28	22	17	79	61	발명예5
발명강6	852	349	450	10	52	3	35	22	25	63	71	발명예6
비교강1	804	332	450	55	30	8	7	3	3	43	43	비교예5
비교강2	823	350	450	45	40	9	6	3	3	50	50	비교예6
비교강3	855	502	450	35	46	1	18	9	7	50	39	비교예7
비교강4	851	403	450	39	30	1	30	13	10	43	33	비교예8
비교강5	829	310	450	8	52	5	35	20	14	57	40	비교예9
비교강6	834	350	450	9	55	4	32	22	10	69	31	비교예10

*표 2에서 F는 페라이트, B는 베이나이트, TM은 템퍼드 마르텐사이트, RA는 잔류 오스테나이트, Ma는 프레쉬 마르텐사이트, Mb는 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트 분율을, 그리고 Ms는 평균입도 3㎛ 이하의 미세한 프레시 마르텐사이트 분율을 말한다.

구분	기계적 특성					비고
	YS(MPa)	TS(MPa)	El(%)	항복비	물성관계식*
발명강1	648	1018	14.9	0.64	24790	발명예1
	812	971	13.1	0.84	23357	비교예1
	780	1053	11.2	0.74	20530	비교예2
발명강2	625	1040	14.8	0.60	24608	발명예2
	934	963	13.5	0.97	25610	비교예3
	651	1108	11.7	0.59	20346	비교예4
발명강3	665	1002	14.1	0.66	23486	발명예3
발명강4	676	1052	13.2	0.64	22721	발명예4
발명강5	668	1080	13.3	0.62	23209	발명예5
발명강6	762	1113	12.6	0.68	23649	발명예6
비교강1	726	1039	23.0	0.70	40595	비교예5
비교강2	707	1029	24.6	0.69	42706	비교예6
비교강3	414	902	16.0	0.46	21056	비교예7
비교강4	515	937	18.4	0.55	26717	비교예8
비교강5	894	1143	11.4	0.78	23222	비교예9
비교강6	845	1155	11.1	0.73	22200	비교예10

*표 3에서 물성관계식*는 (YS+TS)×EL

상기 표 2-3에 나타난 바와 같이, 강 조성 성분비 및 제조공정이 본 발명의 범위를 벗어나거나 강 내부 조직 분율 및 점유비가 본 발명의 범주를 벗어난 비교예 1~10의 경우, 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율 관계식 (YS+TS)×EL이 30000 초과이거나, 항복비(YS/TS)가 0.6 이상 0.7 이하임을 알 수 있다. 이로 인해 본 발명에서 목표로 하는 강판의 강도, 연성, 가공성 및 용접성을 동시에 확보할 수 없음을 알 수 있다.

구체적으로, 비교예 1은 2차 냉각온도가 너무 낮아 템퍼드 강판의 형상이 불량하며 설비 부하가 발생하고, 인장강도 또한 미달이 나타났다. 반면 비교예 2는 2차 냉각온도가 너무 높아 초기 냉각시 프레시 마르텐사이트가 형성되지 못하고 베이나이트의 분율이 높아져 원하는 항복비를 얻을 수 없었다.

비교예 3은 재가열온도가 너무 낮아 초기 냉각 이후 탄소 파티셔닝 및 베이나이트 형성이 일어나지 않아 템퍼드 마르텐사이트만이 형성되고, 원하는 항복비를 얻을 수 없었다. 반면에 비교예 4는 재가열온도가 너무 높아 원하는 베이나이트 분율을 확보하지 못해 원하는 항복비를 얻을 수 없었다.

한편 강 조성 성분범위가 본 발명의 요건을 충족하고, 그 미세조직이 발명의 범위를 충족하는 발명예 1-6의 경우 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율 관계식 (YS+TS)*EL이 20000 이상 30000 이하이며, 항복비(YS/TS)가 0.6 이상 0.7 이하이며, 본 발명에서 목표로 하는 강판의 재질 및 가공성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 항복비(YS/TS)에 따른 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율(EL) 관계식 (YS+TS)×EL의 변화를 나타내는 그림이다.

도 2는 본 발명의 실시예에서 항복비(YS/TS)에 따른 관계식 1의 변화를 나타내는 그림이다.

도 3은 본 발명의 실시예에서 항복비(YS/TS)에 따른, 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트 분율(Mb)의비(Mb/Ma)의 변화를 나타내는 그림이다.

도 4는 본 발명의 실시예에서 항복비(YS/TS)에 따른, 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 평균입도 3㎛ 이하의 미세한 프레시 마르텐사이트 분율(Ms)의 비(Ms/Ma)의 변화를 나타내는 그림이다

도 1-4에 나타난 바와 같이, 항복비가 0.6 이상, 0.7 이하일 경우 관계식 (YS+TS)×EL이 20000 이상 30000 이하이며, 관계식 1의 값이 0.25 이하이며, Mb/Ma 및 Ms/Ma 비가 각각 50% 이상에 이를 수 있음을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (5)

1. 중량%로, 탄소(C):0.1~0.18%, 실리콘(Si):0.8% 이하(0%는 제외), 망간(Mn):2.0~2.8%, 몰리브덴(Mo):0.3% 이하(0%는 제외), 크로뮴(Cr):0.5% 이하 (0%는 제외), 인(P):0.1% 이하(0%는 제외), 황(S):0.02% 이하(0%는 제외), 알루미늄(sol.Al):1.0% 이하(0%는 제외), 타이타늄(Ti):0.04% 이하(0%는 제외), 나이오븀(Nb):0.04% 이하(0%는 제외), 질소(N):0.01% 이하(0%는 제외), 안티몬(Sb):0.05% 이하(0%는 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
   강판 미세조직이, 면적%로, 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트의 합: 50%이상, 페라이트: 10~20%, 잔류 오스테나이트: 5% 이하, 및 잔부 프레시 마르텐사이트로 이루어지고,
   상기 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 평균입도 3㎛ 이하의 미세한 프레시 마르텐사이트 분율(Ms)의 비(Ms/Ma)가 50% 이상이고, 상기 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 상기 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트 분율(Mb)의 비가 50% 이상이며, 그리고
   강판 두께 1/4t 지점의 기지조직 내의 강 조성 성분이 하기 관계식 1을 만족하는 연성 및 가공성이 우수한 용융아연도금강판.
   [관계식 1]
   (4×C + Si + Al)/(2×Mn + Cr + 5×Mo)≤0.25
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 용융아연도금강판은 항복강도(YS), 인장강도(TS) 및 연신율(EL) 관계식 (YS+TS)×EL이 20000 이상 30000 이하이면서, 항복비(YS/TS)가 0.6 이상 0.7 이하인 것을 특징으로 하는 연성 및 가공성이 우수한 용융아연도금강판.
   
3. 중량%로, 탄소(C):0.1~0.18%, 실리콘(Si):0.8% 이하(0%는 제외), 망간(Mn):2.0~2.8%, 몰리브덴(Mo):0.3% 이하(0%는 제외), 크로뮴(Cr):0.5% 이하 (0%는 제외), 인(P):0.1% 이하(0%는 제외), 황(S):0.02% 이하(0%는 제외), 알루미늄(sol.Al):1.0% 이하(0%는 제외), 타이타늄(Ti):0.04% 이하(0%는 제외), 나이오븀(Nb):0.04% 이하(0%는 제외), 질소(N):0.01% 이하(0%는 제외), 안티몬(Sb):0.05% 이하(0%는 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1을 만족하는 강 조성성분을 갖는 슬라브를 마련한 후, 이를 재가열하는 공정;
   상기 재가열된 슬라브를 마무리압연 출구측 온도가 Ar3~Ar3+50℃가 되도록 열간압연하고, 이어, 400~650℃에서 권취 후 0.1℃/s 이하의 평균 냉각속도로 상온까지 냉각시키는 공정;
   상기 냉각된 열연강판을 40~70%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조한 후, Ac3-20℃~Ac3+20℃의 온도에서 연속소둔하는 공정;
   상기 연속소둔된 냉연강판을 630~680℃의 온도범위까지 10℃/s이하의 평균냉각속도로 1차 냉각하고, H₂ gas를 이용하여 300~350℃의 온도까지 5℃/s이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각하여 프레시 마르텐사이트를 일부 도입하는 공정;
   상기 프레시 마르텐사이트가 도입된 강판을 400~450℃의 온도까지 재가열한 후, 60초 이상 유지함으로써 베이나이트를 형성하며 주변의 미변태 오스테나이트에 탄소를 농축시키는 공정; 및
   상기 베이나이트 조직이 형성된 강판을 440~480℃의 온도에서 용융아연도금 처리한 후, Ms~100℃이하의 온도까지 5℃/s이상의 평균냉각속도로 냉각함으로써 베이나이트에 인접하여 프레시 마르텐사이트를 형성하는 공정;을 포함하고,
   강판 미세조직이, 면적%로, 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트의 합: 50%이상, 페라이트: 10~20%, 잔류 오스테나이트: 5% 이하, 및 잔부 프레시 마르텐사이트로 이루어지고, 상기 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 평균입도 3㎛ 이하의 미세한 프레시 마르텐사이트 분율(Ms)의 비(Ms/Ma)가 50% 이상이고, 상기 프레시 마르텐사이트 전체 분율(Ma)에 대한 상기 베이나이트에 인접한 프레시 마르텐사이트 분율(Mb)의 비가 50% 이상인, 연성 및 가공성이 우수한 용융아연도금강판 제조방법.
   [관계식 1]
   (4×C + Si + Al)/(2×Mn + Cr + 5×Mo)≤0.25
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 용융아연도금처리후 합금화 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 연성 및 가공성이 우수한 용융아연도금강판 제조방법.
   
5. 제 3항에 있어서, 상기 용융아연도금강판에 1% 미만의 조질압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 연성 및 가공성이 우수한 용융아연도금강판 제조방법.
   

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