KR100564885B1 - Bake Hardenable Cold Rolled Steel Sheet With Improved Aging Property And Bake Hardenability, And Manufacturing Method Thereof - Google Patents
Bake Hardenable Cold Rolled Steel Sheet With Improved Aging Property And Bake Hardenability, And Manufacturing Method Thereof Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 소부경화성과 상온 내시효성이 우수한 소부경화형 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hardening hardened cold rolled steel sheet excellent in hardening hardening and room temperature aging resistance and a method for manufacturing the same.
본 발명에 의하면 중량%로 C:0.0018~0.0025%,Si:0.02%이하,Mn:0.2~0.7%,P: 0.05~0.08%,S:0.01%이하,산가용성 Al:0.08~0.12%,N:0.0020%이하,Nb:0.005~0.011%, B:0.0005~0.0015%,및 나머지는 Fe와 기타의 불가피한 불순물로 구성되며, 이때 Nb 과 Al은 50-(1589 ×Nb)+(62 ×Al)>30 과 44-(2119 ×Nb)<30의 식을 만족하도록 첨가되고, 미세조직의 결정립 크기가 ASTM 번호 9 이상임을 특징으로 하는 소부경화형 냉연강판이 제공되며, 상기 조성의 Al-킬드강(Killed steel)을 1200℃ 이상에서 균질화 열처리후 900 ~ 950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하고, 600 ~ 650℃의 온도범위에서 권취한 후, 이어서 76 ~ 80%의 냉간압연을 실시하고, 770 ~ 830℃의 온도범위에서 연속소둔 및 1.2 ~ 1.5%의 조질압연을 실시하는 단계로 이루어지는 소부경화형 냉간압연강판의 제조방법이 제공된다.According to the present invention, by weight% C: 0.0018 ~ 0.0025%, Si: 0.02% or less, Mn: 0.2 ~ 0.7%, P: 0.05 ~ 0.08%, S: 0.01% or less, acid soluble Al: 0.08 ~ 0.12%, N : 0.0020% or less, Nb: 0.005 ~ 0.011%, B: 0.0005 ~ 0.0015%, and the rest is composed of Fe and other unavoidable impurities, where Nb and Al are 50- (1589 × Nb) + (62 × Al) It is added to satisfy the formula of> 30 and 44- (2119 × Nb) <30, and the grain-hardened cold-rolled steel sheet is provided, characterized in that the grain size of the microstructure is ASTM number 9 or more, Al-kilted steel of the composition ( Killed steel) after homogenization heat treatment at 1200 ℃ or higher and finish hot rolling at temperature range of 900 ~ 950 ℃, wound at 600 ~ 650 ℃ temperature range, followed by cold rolling at 76 ~ 80%, and then 770 ~ 80%. Provided is a method for producing a hardened hardened cold rolled steel sheet comprising a step of performing continuous annealing and temper rolling of 1.2 to 1.5% in a temperature range of 830 ° C.
이와 같은 소부경화형 냉연강판에 의하여 자동차 소재의 고강도화,차체의 경량화를 이룰 수 있다.By such hardened hardened cold rolled steel sheet, it is possible to achieve high strength of the automobile material and light weight of the vehicle body.
소부경화강, 내시효성, 소부경화성, 결정립, 자동차용 강판Beo hardened steel, Aging resistance, Beo hardened, Grain, Automotive steel plate
Description
도1은 기계적 성질에 미치는 Al의 영향을 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the effect of Al on the mechanical properties.
본 발명은 자동차의 외판재 등에 사용되고 있는 냉간압연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 인장강도는 340MPa급이며 30MPa 이상의 소부경화값과 30MPa 이하의 시효지수(AI: Aging index)값을 가져서 소부경화성과 상온 내시효성이 우수한 소부경화형 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cold rolled steel sheet and a method for manufacturing the same, which are used in exterior plates of automobiles, and more specifically, a tensile strength of 340 MPa grade, a baking hardening value of 30 MPa or more, and an Aging index (AI) value of 30 MPa or less. It relates to a bake hardening type cold rolled steel sheet having a bake hardenability and room temperature aging resistance, and a method of manufacturing the same.
최근 자동차의 연비향상 및 차체의 경량화를 목적으로 차체에 고강도강판을 사용함으로써 판 두께 감소와 더불어 내덴트성을 향상시키고자 하는 요구가 한층 커지고 있다. 자동차용 냉연강판에 요구되는 특성으로는 항복강도, 인장강도, 양호한 프레스 성형성, 스폿트(Spot) 용접성, 피로특성 및 내식성 등이 있다.In recent years, the use of high-strength steel sheet in the vehicle body for the purpose of improving the fuel efficiency of the automobile and reducing the weight of the vehicle body has further increased the demand for reducing the plate thickness and improving the dent resistance. Properties required for automotive cold rolled steel sheet include yield strength, tensile strength, good press formability, spot weldability, fatigue properties and corrosion resistance.
이중 내식성은 최근 자동차 부품의 수명 연장을 위해 요구되는 특성이다. 이러한 내식성 향상용 강판은 크게 전기도금용 강판과 용융도금용 강판의 두가지로 분류될 수 있다. 전기도금용 강판은 용융도금재에 비해 도금특성이 양호하고 내식성이 우수하나 용융도금재에 비해 강판가격이 매우 고가이므로, 최근에는 사용을 꺼려하여 용융도금용 소재를 이용하여 내식성 향상을 요구하고 있는 추세이다. Double corrosion resistance is a required property for extending the life of auto parts in recent years. Corrosion resistance improvement steel sheet can be largely classified into two types, such as electroplating steel sheet and hot-dip steel sheet. Electroplated steel sheet has better plating characteristics and better corrosion resistance than molten plated material, but the steel plate price is very expensive compared to molten plated material. Recently, it is reluctant to use it, so it is required to improve corrosion resistance by using hot dip material. It is a trend.
최근 각국의 제철소를 중심으로 자동차용 소재는 대부분 재융도금용 소재를 생산하여 자동차 제조회사에 공급중에 있으며, 용융도금용 소재에서도 과거 수준보다 훨씬 우수한 내식성을 확보할 수 있는 기술들이 계속 개발됨으로써 사용이 증가되는 추세에 있다.In recent years, automotive materials, mainly steel mills in various countries, have been producing re-plating materials and supplying them to automobile manufacturers.In addition, hot-dip galvanizing materials have been developed to keep corrosion resistance far superior to past levels. There is a growing trend.
일반적으로 강판은 강도와 가공성이 서로 상반된 특징을 나타내는 것이 보통이다. 이러한 두가지 특성을 만족할 수 있는 강으로서 크게 복합조직형 냉연강판과 소부경화형 냉연강판이 있다. 일반적으로 용이하게 제조할 수 있는 복합조직강은 인장강도가 390MPa급 이상으로, 자동차에 사용되는 소재로는 높은 인장강도에 비해 스트레칭성(Stretchability)을 나타내는 인자인 연신율은 높으나 자동차의 프레스 성형성을 나타내는 평균r치(Lankford치)가 낮으며, 망간, 크롬등 고가의 합금원소가 과다하게 첨가되어 제조원가의 상승을 초래한다. 그러나 소부경화강은 인장강도 390MPa 이하인 강에서 프레스 성형시 연질강판에 가까운 항복강도를 가지므로, 연성이 우수하며 프레스 성형후 도장 소부처리시 저절로 항복강도가 상승하는 강으로서, 강도가 증가하면 성형성이 악화되는 종래의 냉연강판에 비해 매우 이상적인 강으로 주목 받고 있다.In general, steel sheets generally exhibit characteristics in which strength and workability are opposite to each other. The steel that can satisfy these two characteristics is largely a composite structured cold rolled steel sheet and a hardened hardened cold rolled steel sheet. In general, the composite tissue steel that can be easily manufactured has a tensile strength of 390 MPa or more. As a material used in automobiles, the elongation, which is a factor indicating stretchability, is higher than that of high tensile strength, but the press formability of the automobile is high. The average r value (Lankford value) is low, and expensive alloying elements such as manganese and chromium are added excessively, leading to an increase in manufacturing cost. However, the hardened hardened steel has a yield strength close to that of a soft steel sheet during press molding in steels having a tensile strength of 390 MPa or less, and thus has excellent ductility. It is attracting attention as a very ideal steel as compared with the conventional cold rolled steel sheet which is worsened.
소부경화는 강중에 고용된 침입형 원소인 탄소나 질소가 변형과정에서 생성된 전위를 고착하여 발생되는 일종의 변형시효를 이용한 것으로, 고용탄소 및 질소가 증가하면, 소부경화량은 증가하나 고용원소의 과다로 인해 상온시효를 수반하여 성형성의 악화를 초래하게 되므로 적정한 고용원소의 제어가 매우 중요하다. Baking hardening is a kind of strain aging that occurs when carbon or nitrogen, an invasive element dissolved in steel, adheres to the potential generated during the deformation process. As the solid carbon and nitrogen increase, the amount of hardening hardening increases, but The excessive control of the moldability is accompanied by deterioration of moldability due to room temperature aging is very important to control the appropriate employment element.
일반적으로 소부경화성을 가지는 냉연강판은 저탄소 P첨가 Al-킬드강(Killed steel)을 단순히 저온에서 권취, 즉 열연 권취온도가 400 ~ 500℃ 온도범위의 저온권취를 이용하여 만들었으며,상소둔법에 의한 소부경화량이 약 40 ~ 50MPa 정도의 강이 주로 사용되었다. 이는 상소둔에 의해 성형성과 소부경화성의 양립이 보다 용이한 때문이었다. 연속소둔법에 의한 P첨가 Al-킬드강의 경우, 비교적 빠른 냉각속도를 이용하기 때문에 소부경화성 확보가 용이한 반면, 급속가열, 단시간 소둔에 의해 성형성이 악화되는 문제점이 있어 가공성이 요구되지 않는 자동차 외판에만 제한되고 있다. In general, the cold rolled steel sheet having the hardening hardenability is made by simply winding low carbon P-added Al-killed steel at low temperature, that is, by using a cold winding with a hot rolling temperature of 400 to 500 ° C. Steels with a hardening hardness of about 40-50 MPa were mainly used. This was because both of the moldability and the baking hardening were more easily achieved by the annealing. P-added Al-kilted steel by the continuous annealing method makes it easy to secure baking hardening because it uses a relatively fast cooling speed, but it does not require workability due to the problem of deterioration of formability due to rapid heating and short time annealing. It is limited only to the shell.
최근 제강기술의 비약적인 발달에 힘입어 강중에 적정 고용원소량의 제어가 가능하고 Ti 또는 Nb 등의 강력한 탄질화물 형성원소를 첨가한 Al-킬드강판의 사용으로 성형성이 우수한 소부경화형 냉연강판이 제조되어 내덴트성이 필요한 자동차 외판재용으로 사용이 증가 추세에 있다.Thanks to the recent rapid development of steelmaking technology, it is possible to control the appropriate amount of solid solution in the steel and to manufacture the hardened hardened cold rolled steel sheet with excellent formability by using Al-killed steel sheet containing strong carbonitride-forming elements such as Ti or Nb. It is increasingly used for automotive exterior materials that require dent resistance.
일본 특허공보(소)61-26757호에는 C: 0.0005 ~ 0.015%, S+N 함량≤0.005%이고 여기에 Ti 및/또는Nb을 첨가한 극저탄소 냉연강판이 개시되어 있고, 또한 일본 특허공보 소57-89437호에는 C: 0.010% 이하의 Ti 첨가강을 사용하여 소부경화량이 약 40MPa 이상인 강의 제조방법이 개시되어 있는데, 이들 방법은 Ti, Nb의 첨가량 혹은 소둔시의 냉각속도를 제어함으로써 강중 고용원소량을 적절히 하여 재질의 열화를 방지하면서 소부경화성을 부여하는 것이다. 그러나 이 기술에 의하면,적정 소부경화량의 확보를 위해서는 제강공정에서 비교적 다량의 Ti을 첨가하여야 하고 또한 Ti, 질소, 황의 엄격한 제어가 필요하다는 문제가 발생한다. Japanese Patent Laid-Open No. 61-26757 discloses an ultra low carbon cold rolled steel sheet containing C: 0.0005 to 0.015%, S + N content ≤ 0.005%, and to which Ti and / or Nb is added. 57-89437 discloses a method for producing a steel having a hardening hardening amount of about 40 MPa or more using Ti: 0.010% or less Ti-added steel, which is controlled by controlling the amount of Ti and Nb added or the cooling rate during annealing. By providing the element amount appropriately, the baking hardening property is provided while preventing material deterioration. However, according to this technique, a relatively large amount of Ti needs to be added in the steelmaking process in order to secure the appropriate amount of hardened portion, and a problem arises that strict control of Ti, nitrogen, and sulfur is required.
미국 베들레헴 스틸(Bethlehem Steel)사의 미국특허 제5,556,485호 및 제5,656,102호 공보에는 C: 0.0005 ~ 0.1%, Mn: 2.5% 이하, Al: 0.5% 이하, N: 0.04% 이하이며 Ti함량을 0.5% 이하, V함량을 0.005 ~ 0.6%의 범위로 제어한 Ti-V계 극저탄소강을 이용한 소부경화형 냉연강판을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 일반적으로 V는 Ti나 Nb와 같은 탄질화물 형성원소보다 더욱 안정하여 소둔온도를 낮출 수 있기 때문에, 열간압연중에 V에 의해 생성된 탄화물인 VC 등을 Nb계보다 소둔온도를 낮게 관리하여도 재용해에 의한 소부경화성을 확보할 수 있다. 그러나 V는 VC와 같은 탄화물을 형성하기는 하지만 재용해 온도가 매우 낮아 실질적으로 성형성 향상에는 큰 도움을 주지 못하기 때문에, 상기의 특허에서는 Ti를 약 0.02%이상 첨가하여 성형성을 도모하고 있다. 따라서 상기의 특허는 다량의 Ti첨가에 의한 제조원가 상승 뿐만 아니라 결정립 크기가 크기 때문에, 내시효성 측면에서도 다소 불리하다는 문제점이 있다.U.S. Patent Nos. 5,556,485 and 5,656,102 to Bethlehem Steel of the United States disclose C: 0.0005 to 0.1%, Mn: 2.5% or less, Al: 0.5% or less, N: 0.04% or less and Ti content of 0.5% or less , A method for producing a hardened hardened cold rolled steel sheet using Ti-V-based ultra low carbon steel in which the V content is controlled in the range of 0.005 to 0.6% is disclosed. In general, V is more stable than carbonitride-forming elements such as Ti and Nb, so that the annealing temperature can be lowered. Thus, VC, which is a carbide produced by V during hot rolling, is re-dissolved even though the annealing temperature is lower than that of the Nb system. It is possible to secure the hardening hardening by However, since V forms carbides such as VC, but the remelting temperature is very low, which does not substantially improve moldability, the above patent adds about 0.02% or more of Ti to achieve moldability. . Therefore, the above patent has a problem in that it is somewhat disadvantageous in terms of aging resistance because the grain size is large as well as the manufacturing cost is increased by the addition of a large amount of Ti.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서, 강력한 탄질화물 형성원소인 Nb 을 사용하고 적정량의 Al을 사용하여 NbC 또는 AlN 석출물에 의한 소둔후 결정 립 크기를 적절히 제어함으로써, 상온에서 6개월간 유지하여도 시효에 의한 결함이 발생되지 않는 조건인 시효지수(이하 AI라 칭함)가 30MPa 이하이면서 동시에 소부경화량이 30Mpa 이상인 인장강도 340MPa급 고강도 소부경화형 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
In order to solve the above problems, by using Nb, a powerful carbonitride-forming element, and appropriately controlling the grain size after annealing by NbC or AlN precipitates using an appropriate amount of Al, even if maintained at room temperature for 6 months It is an object of the present invention to provide a tensile strength 340MPa grade high strength hardened hardened type cold rolled steel sheet having a aging index (hereinafter referred to as AI), which is a condition that does not cause defects due to aging, of 30 MPa or less and a hardening hardening amount of 30 Mpa or more, and a method of manufacturing the same.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 중량%로 C: 0.0018 ~ 0.0025%, Si: 0.02% 이하, Mn: 0.2 ~ 0.7%, P: 0.05 ~ 0.08%, S: 0.01% 이하, 산가용성 Al: 0.08 ~ 0.12%, N: 0.0020% 이하, Nb: 0.005 ~ 0.011%, B: 0.0005 ~ 0.0015%, 및 나머지는 Fe와 기타의 불가피한 불순물로 구성되며, 이때 Nb 과 Al은 50 - (1589 ×Nb) + (62 ×Al) > 30 과 44 - (2119 ×Nb) < 30 의 식을 만족하도록 첨가되고, 미세조직의 결정립 크기가 ASTM 번호 9 이상임을 특징으로 하는 소부경화성과 상온 내시효성이 우수한 소부경화형 냉연강판을 제공한다. 이때 Ti이 첨가될 수 있으며 Ti이 첨가되는 경우는 Ti,Nb,Al이 50 - (885 ×Ti) - (1589 ×Nb) + (62 ×Al) > 30 과 44 - (423 ×Ti) - (2119 ×Nb) < 30 의 식을 만족하도록 첨가된다.In order to achieve the above object, the present invention is a weight% of C: 0.0018 ~ 0.0025%, Si: 0.02% or less, Mn: 0.2 ~ 0.7%, P: 0.05 ~ 0.08%, S: 0.01% or less, acid-soluble Al : 0.08 to 0.12%, N: 0.0020% or less, Nb: 0.005 to 0.011%, B: 0.0005 to 0.0015%, and the remainder are composed of Fe and other unavoidable impurities, wherein Nb and Al are 50-(1589 × Nb ) ((X) × (62 × Al)> 30 and 44-(2119 × Nb) <30 added to satisfy the formula, the grain size of the microstructure is characterized in that the grain size of the microstructure is ASTM number 9 or more It provides a hardened cold rolled steel sheet. At this time, Ti may be added, and when Ti is added, Ti, Nb, and Al are 50-(885 × Ti)-(1589 × Nb) + (62 × Al)> 30 and 44-(423 × Ti)-( 2119 x Nb) is added to satisfy the formula of 30.
또한 본 발명은 상기 조성을 갖는 Al-킬드강을 슬라브로 만들어 1200℃이상에서 균질화 열처리하는 단계,900 ~ 950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하는 단계, 600 ~ 650℃의 온도범위에서 권취하는 단계, 통상의 방법으로 산세한 후 76 ~ 80%의 압하율로 냉간압연을 실시하는 단계, 770 ~ 830℃의 온도범위에서 연속소둔하는 단계,및 1.2 ~ 1.5%의 압하율로 조질압연을 실시하는 단계로 구성됨을 특징으 로 하는 소부경화성과 상온 내시효성이 우수한 소부경화형 냉연강판의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention is the step of homogenizing heat treatment at 1200 ℃ or more made of Al-killed steel having the composition, finishing hot rolling in the temperature range of 900 ~ 950 ℃, winding in the temperature range of 600 ~ 650 ℃, After pickling in the usual manner, cold rolling at a reduction ratio of 76 to 80%, continuous annealing at a temperature range of 770 to 830 ° C, and temper rolling at a reduction ratio of 1.2 to 1.5%. It provides a method for producing a hardening hardening cold rolled steel sheet excellent in the hardenability and room temperature aging resistance characterized in that consisting of.
이하에서는 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
일반적으로 강중에 탄소나 질소를 첨가하게 되면 열연단계에서 Al, Ti 또는 Nb 등의 석출물 형성원소와 결합하여 TiN, AlN, TiC, Ti4C2S2 및 NbC 등의 탄질화물들이 형성하게 되며, 이러한 탄질화물 형성원소들과 결합하지 못한 탄소나 질소는 강중에서 고용상태로 존재하게 되어 소부경화성 또는 시효성에 영향을 미치게 된다. 특히 질소는 탄소에 비해 확산속도가 매우 크기 때문에, BH의 상승에 대비하여 내시효성의 열화가 매우 치명적이다. 따라서 질소는 강중에서 가능한 제거하고자 하며, 특히 Al 또는 Ti가 고온에서 탄소보다 질소와 우선 석출하게 되므로, 강중에 질소에 의한 BH나 시효성에 대한 영향은 거의 없다고 판단해도 큰 문제는 없다.In general, when carbon or nitrogen is added to steel, carbonitrides such as TiN, AlN, TiC, Ti 4 C 2 S 2 and NbC are formed by combining with precipitate forming elements such as Al, Ti, or Nb in the hot rolling step. Carbon or nitrogen, which cannot be combined with these carbonitride-forming elements, is present in solid solution in the steel, which affects the hardening or aging properties. In particular, since nitrogen has a much higher diffusion rate than carbon, deterioration of aging resistance is very fatal in preparation for an increase in BH. Therefore, nitrogen is to be removed from the steel as much as possible, and in particular, Al or Ti is precipitated with nitrogen rather than carbon at a high temperature, so there is no big problem even if it is judged that there is little influence on BH or aging by nitrogen in steel.
탄소는 강에 필수불가결하게 들어가는 원소로서 그 함량에 따라 강의 특성이 정해진다. 본 발명에서 제안하고자 하는 소부경화강은 이러한 탄소의 역할이 매우 중요하며, 강중에 소량의 고용탄소를 잔존시킴으로써 소부경화성과 내시효성을 동시에 도모하고자 한 것이다.강중에 존재하는 고용탄소들도 존재하는 위치, 즉 결정립계에 존재하느냐 또는 결정립내에 존재하느냐에 따라 소부경화성 및 시효성에 미치는 영향이 달라질 수 있다. 즉 흔히 내부마찰시험을 통해 측정할 수 있는 고용탄 소는 주로 결정립내에 존재하는 고용탄소로서, 이동이 비교적 자유롭기 때문에 가동전위와 결합하여 시효특성에 영향을 미치게 된다. 이러한 시효특성을 평가하는 항목이 시효지수, 즉 AI(Aging Index)이다. 일반적으로 AI값이 30MPa이상이 될 경우, 상온에서 6개월간 유지하기 전에 시효가 발생하여, 프레스 가공시 심각한 결함으로 나타날 수 있다. 그러나 결정립계에 존재하는 고용탄소들은 비교적 안정한 영역에 존재함으로써 내부마찰과 같은 진동의 시험법에 의해서는 검출하기가 어렵다. 결정립계에 존재하는 고용탄소들은 비교적 안정된 위치에 존재하기 때문에 AI와 같은 저온의 시효에서는 그 영향을 거의 미치지 못하게 되며, 소부경화성과 같은 고온의 베이킹(Baking) 조건에서 활성화되어 영향을 미치게 된다. 따라서 결정립내의 고용탄소는 시효성과 소부경화성에 동시에 영항을 미치지만, 결정립계에 존재하는 고용탄소들은 소부경화성에만 영향을 미치게 된다고 할 수 있다. 그러나 결정립계가 비교적 안정된 영역이기 때문에 결정립계에 존재하는 모든 고용탄소들이 소부경화성에는 영항을 미치지 못하며, 통상 결정립계에 존재하는 고용탄소량의 50% 정도가 소부경화성에 영향을 미친다고 보고되어 있다. 따라서 이러한 고용탄소의 존재상태를 적절히 제어할 경우, 즉 첨가된 고용탄소를 가능한 결정립내보다는 결정립계에 존재시킬 수 있도록 제어할 경우, 내시효성과 소부경화성을 동시에 확보할 수 있을 것이다. Carbon is an indispensable element of steel, and its content determines its properties. The role of carbon in the small hardened steel proposed by the present invention is very important, and a small amount of dissolved carbon remains in the steel to promote hard hardening and aging resistance at the same time. Depending on the location, that is, whether present in grain boundaries or within grains, the effect on baking hardening and aging may vary. In other words, solid carbon, which can be measured through internal friction test, is mainly dissolved carbon in grains, and because it is relatively free to move, combined with operating potential, it affects the aging characteristics. The item evaluating the aging characteristics is the aging index, or AI (Aging Index). In general, when the AI value is 30MPa or more, aging occurs before holding for 6 months at room temperature, which may cause serious defects in press working. However, the dissolved carbons present in the grain boundary are in a relatively stable region and are difficult to detect by the vibration test method such as internal friction. The solid-solution carbon present in the grain boundary is in a relatively stable position, so it has little effect at low temperature aging such as AI, and is activated and influenced at high temperature baking conditions such as baking hardening. Therefore, the carbon employed in grains affects both aging and harden hardening at the same time, but the solid carbons in grain boundary only affect harden hardenability. However, since the grain boundary is a relatively stable region, it is reported that all of the dissolved carbon present in the grain boundary does not affect the hard hardening, and about 50% of the solid carbon present in the grain boundary affects the hard hardening. Therefore, when appropriately controlling the presence of such dissolved carbon, that is, to control the added dissolved carbon to exist in the grain boundary rather than within the possible grains, it will be possible to secure both aging resistance and baking hardening at the same time.
이를 위해 우선 강중에 첨가하는 탄소량의 적절한 관리와 더불어 결정립 크기를 제어하는 것이 중요하다. 이는 첨가되는 탄소량이 매우 많거나 작을 경우, 고용탄소의 존재위치를 제어하여도 적절한 소부경화성과 내시효성을 확보하기 어렵기 때문이다. 따라서 본 발명자는 강중에 존재하는 고용탄소를 가능한 많이 결정립계로 분포시키기 위해 미세조직의 결정립크기를 제어하고자 하였다. 이를 위해 결정립 크기를 ASTM No.로 9 이상이 되도록 제어할 때 본 발명이 목적으로 하는 소부경화성과 내시효성을 얻을 수 있음을 밝혀냈다.To this end, it is important to first control the grain size as well as to properly manage the amount of carbon added to the steel. This is because when the amount of carbon added is very large or small, it is difficult to secure appropriate baking hardening and aging resistance even if the presence position of the solid solution carbon is controlled. Therefore, the present inventors attempted to control the grain size of the microstructure in order to distribute as much of the dissolved carbon present in the steel as grain boundaries. For this purpose, it was found that when the grain size is controlled to be 9 or more according to ASTM No., the baking hardening resistance and aging resistance of the present invention can be obtained.
한편 결정립계내에 많은 양의 고용탄소를 분포시킨다 할지라도 강중에 첨가되는 총(total) 탄소량을 엄격하게 제어할 필요가 있다. 이는 첨가되는 탄소함량이 과도하게 증가할 경우, 결정립 크기가 미세해지더라도 결정립내에 존재하는 고용탄소량이 첨가되는 총탄소량에 비례하여 증가되어서, 강중 고용탄소량 증가에 따라 상온 내시효성이 열화하기 때문이다. 본 발명에서는 이러한 조건들을 충족시키기 위해 첨가되는 총탄소량을 18 ~ 25ppm으로 설정하였다.On the other hand, it is necessary to strictly control the total amount of carbon added to the steel, even if a large amount of dissolved carbon is distributed in the grain boundary. This is because, when the added carbon content is excessively increased, even if the grain size becomes fine, the amount of solid solution carbon present in the grain increases in proportion to the total amount of carbon added, and thus, room temperature aging resistance deteriorates as the amount of solid solution carbon in the steel increases. . In the present invention, the total amount of carbon added to satisfy these conditions was set to 18 to 25 ppm.
일반적으로 Ti 단독 첨가강의 경우는, 상기의 결정립 미세화 효과를 이용한 내시효성 향상을 위해서 총 탄소량을 25 ~ 35ppm으로 첨가한다. 그러나 본 발명과 같이 Ti를 전연 첨가하지 않거나 0.003% 이하로 극소량 첨가하고, Nb량을 적절히 제어하는 경우에는, Ti보다 Nb가 재결정 소둔중 결정립 미세화 효과가 매우 크기 때문에 Ti 단독 첨가강과 같은 많은 탄소의 첨가가 필요없다. 또한 탄소함량은 25 ~ 35ppm으로 제어할 경우는, 현재 세계적으로 나와있는 제강의 탄소함량 제어 기술측면에서 목표치 적중률이 높지 않다는 문제점이 있다. 그러나 본 발명과 같이 탄소함량을 18~25ppm 으로 제어하는 경우,실제 생산에서 탄소함량을 제어할 수 있는 능력이 적중률 측면에서 95% 이상으로서, 25 ~ 35ppm 관리시 적중률 70%보다 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.Generally, in the case of Ti-added steel, the total amount of carbon is added at 25 to 35 ppm in order to improve the aging resistance using the grain refinement effect described above. However, in the present invention, when Ti is not added at all or is added in a very small amount of 0.003% or less, and the amount of Nb is properly controlled, since Nb has a greater grain refining effect during recrystallization annealing than Ti, many carbons such as Ti alone added steel No addition is necessary. In addition, when the carbon content is controlled to 25 to 35ppm, there is a problem that the target rate of hitting is not high in terms of carbon content control technology of steelmaking currently in the world. However, when controlling the carbon content to 18 ~ 25ppm as in the present invention, the ability to control the carbon content in the actual production is more than 95% in terms of hit rate, it can be seen that it is much better than the hit rate 70% when managing 25 ~ 35ppm there was.
한편 본 발명에서는 Nb첨가 외에도 소부경화성과 내시효성을 보다 안정하게 확보하고자 Al첨가를 통한 AlN 석출물의 효과를 고려하였다. 일반적으로 Ti첨가강에서 질소는 1300℃ 이상의 고온에서 TiN으로 대부분 조대하게 석출됨으로써, 고용효과 또는 결정립 미세화에 큰 영향을 미치지 못한다. 그러나 본 발명과 같이 Ti가 30ppm 이하로서 매우 소량으로 첨가되는 경우는 Al에 의한 AlN 석출이 발생한다. 이러한 AlN은 강중의 고용질소를 제거하는 효과만 있게 된다.On the other hand, in the present invention, in addition to the Nb addition, the effect of AlN precipitates through the addition of Al in order to more secure the hardening hardening and aging resistance was considered. In general, in the Ti-added steel, nitrogen is mostly coarsened as TiN at a high temperature of 1300 ° C. or higher, and thus does not significantly affect the solid solution effect or grain refinement. However, when Ti is added in a very small amount as 30 ppm or less as in the present invention, AlN precipitation by Al occurs. This AlN will only remove the solid nitrogen in the steel.
본 발명에 의해 제조된 강을 이용하여 다양한 실험을 수행한 결과, 탄소의 함량이 18 ~ 25ppm으로 매우 좁게 한정되어 있기 때문에, 좁은 범위내에서 BH성과 내시효성을 가지는 소부경화강을 제조하게 된다. 고객사의 경우, 보다 높은 BH값과 더불어 6개월 이상의 내시효성을 요구하고 있는 것이 현실이므로, 가능한 내시효성을 저해하지 않는 범위에서 소부경화성을 높이는 기술이 필요하다. 이러한 측면에서 Al은 매우 유효하다. 즉 Al을 통상의 수준인 0.02 ~ 0.06%의 범위로 첨가할 경우는, 단순히 고용질소를 고정시키는 역할을 수행하게 되지만, 0.08% 이상 첨가하게 되면 AlN의 석출물이 매우 미세하게 되어, 소둔 재결정시 결정립의 성장을 방해하는 일종의 장벽(Barrier) 역할을 하게 되므로, Al을 첨가하지 않은 Nb첨가강보다 결정립이 보다 미세해지며, 이로 인해 Al값의 변화없이 소부경화성이 증가하는 효과를 발휘하게 된다. As a result of various experiments using the steel produced by the present invention, since the carbon content is very narrowly limited to 18 to 25 ppm, it is possible to produce a small hardened steel having BH and aging resistance within a narrow range. In the case of customers, it is required to have a higher BH value and a aging resistance of 6 months or more. Therefore, there is a need for a technique of increasing the bake hardening resistance within a range that does not impair possible aging resistance. Al is very effective in this respect. In other words, when Al is added in the range of 0.02% to 0.06%, which is a normal level, it simply plays a role of fixing nitrogen solution, but when it is added 0.08% or more, precipitates of AlN become very fine and crystal grains are recrystallized at annealing. Since it acts as a kind of barrier to hinder the growth of the grains, grains become finer than Nb-added steel without Al, and thus exhibits an effect of increasing the hardening hardness without changing the Al value.
도1은 Al함량의 변화에 따른 용융도금재의 기계적성질 변화를 나타내는 그래프이다. 도1에서 볼 수 있는 바와 같이, Al함량의 증가에 따라 BH값이 증가한후 다시 감소하고 있으며, BH성의 효과를 발휘하는 가용 Al의 함량은 약 0.08 ~ 0.12%임 을 알 수 있다. Al함량이 더 이상 증가하게 되면, 성형성을 나타내는 지수인 r치와 연신율(El)이 저하하게 되며, 또한 과도한 Al의 첨가로 인해 제강시 산화개재물이 증가하게 되어 표면품질의 열화가 발생할 수 있다. 본 연구를 통해 발명자는 Al함량을 0.08 ~ 0.12%로 제안하게 되었다.1 is a graph showing the change in mechanical properties of the molten plating material according to the change in the Al content. As can be seen in Figure 1, the BH value increases and then decreases with increasing Al content, and the content of soluble Al exhibiting the BH effect is about 0.08 to 0.12%. When the Al content is further increased, the r value and elongation (El), which are indexes of formability, are lowered, and the oxidation inclusions increase during steelmaking due to excessive addition of Al, which may cause deterioration of surface quality. . Through this study, the inventor suggested that the Al content is 0.08 ~ 0.12%.
그러나 이와 같이 탄소함량, Al 및 Nb함량을 제어할지라도 열연 권취온도의 역할이 매우 중요하다. 즉 권취온도가 매우 증가하게 되면, 열연단계에서 결정립이 증가하기 때문에, 추후 재결정 소둔시 결정립 크기가 증가하게 되어서, 본 발명에서 요구하는 소부경화성과 내시효성의 균형(Balance)가 무너지게 된다. 권취온도를 일정수준 이하로 낮추게 되면 상온 내시효성은 개선되지만, 결정립 미세화가 매우 크게 되어, 오히려 항복강도가 증가하고 연신율 및 r치가 감소하는 성형성의 열화를 초래하게 된다. 따라서 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 열연 권취온도를 600 ~ 650℃로 좁게 제한하였다.However, even when controlling the carbon content, Al and Nb content, the role of the hot rolled coiling temperature is very important. In other words, if the coiling temperature is very increased, the grain size increases in the hot rolling step, the grain size increases during the subsequent recrystallization annealing, thereby breaking the balance of baking hardening and aging resistance required by the present invention. When the coiling temperature is lowered below a certain level, the room temperature aging resistance is improved, but the grain refinement is very large, which leads to the deterioration of the moldability which increases the yield strength and decreases the elongation and r value. Therefore, in the present invention, in order to solve this problem, the hot rolled coiling temperature is narrowly limited to 600 to 650 ° C.
이하 본 발명의 조성성분과 각 성분이 하는 역할 및 수치한정의 이유에 관하여 설명한다.Hereinafter, the compositional components of the present invention, the role of each component, and the reason for numerical limitation will be described.
탄소(C)는 고용강화와 소부경화성을 나타내는 원소이다. 탄소함량이 0.0018% 이하인 경우, 매우 낮은 탄소함량에 의해 인장강도가 부족하며, Nb첨가에 의한 결정립 미세화 효과를 도모하더라도 강중에 존재하는 절대 탄소함량이 낮아 충분한 소부경화성이 얻어지지 않는다. 한편 0.0025% 이상이 되면 Nb첨가강에서 결정립 미세화 효과가 매우 증가하여 소부경화성이 매우 높고, 또한 상온 내시효성이 확보되지 않아 프레스 성형시 스트레쳐 스트레인이 발생하므로, 성형성과 연성이 저하된 다.Carbon (C) is an element showing solid solution hardening and baking hardening. If the carbon content is 0.0018% or less, the tensile strength is insufficient due to the very low carbon content, and even if the grain refining effect by the Nb addition is achieved, the absolute carbon content present in the steel is low and sufficient bake hardenability is not obtained. On the other hand, if it is more than 0.0025%, the grain refining effect in the Nb-added steel is greatly increased, so that the hardening hardening property is very high, and the room temperature aging resistance is not secured, so that the strainer strain occurs during press molding, resulting in deterioration of formability and ductility.
실리콘(Si)은 강도를 증가시키는 원소로서 첨가량이 증가할수록 강도는 증가하나 연성의 열화가 현저하며, 특히 용융도금재의 경우는 도금밀착성이 열화하게 된다. 따라서 그 첨가량을 0.02% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Silicon (Si) is an element that increases the strength, but as the amount added increases, the strength increases, but the ductility deterioration is remarkable. In particular, in the case of a hot-dip plating material, the plating adhesion is deteriorated. Therefore, it is preferable to limit the addition amount to 0.02% or less.
망간(Mn)은 연성의 손상없이 입자를 미세화시키며 강중 황을 완전히 MnS로 석출시켜, FeS의 생성에 의한 열간취성을 방지함과 더불어 강을 강화시키는 원소이다. 본 발명강에서 Mn함량이 0.2% 이하가 되면 적절한 인장강도를 확보할 수 없으며, 또한 0.7% 이상 첨가될 경우는 고용강화에 의해 강도의 급격한 증가와 더불어 성형성이 열화하게 되므로 그 첨가량을 0.2 ~ 0.7%로 제한하는 것이 바람직하다.Manganese (Mn) is an element that refines particles without damaging ductility, precipitates sulfur in steel completely with MnS, prevents hot brittleness due to the formation of FeS, and strengthens steel. In the present invention, when the Mn content is 0.2% or less, proper tensile strength cannot be secured. Also, when 0.7% or more is added, the addition amount is 0.2 ~ since the solid solution strengthens and the formability deteriorates. It is preferable to limit to 0.7%.
인(P)은 고용강화효과가 가장 큰 치환형 합금원소로서, 면내 이방성을 개선하고 강도를 향상시키는 역활을 한다. 또한 본 발명자의 연구결과, P는 열연판 결정립을 미세화시켜 향후 소둔단계에서 평균r치의 향상에 유리한 (111)집합조직의 발달을 조장하는 역할을 하며, 특히 소부경화성의 영향측면에서 탄소와의 자리경쟁효과(Site competition effect)에 의해 인의 함량이 증가할수록 소부경화성은 증가하는 경향을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 인의 함량이 0.05% 이하인 경우 상술한 효과는 얻을 수 없으며, 0.08% 이상으로 첨가한 경우 성형성의 향상에 비해 급격한 강도상승이 발생되며, 또한 P의 과다첨가로 인해 P가 입계에 편석하여 재료를 취하시키는 등 연성의 현저한 저하가 발생하게 된다. 따라서 그 첨가량을 0.05 ~ 0.08%로 제한할 필요가 있다.Phosphorus (P) is a substitution type alloy element having the largest solid solution strengthening effect, and serves to improve in-plane anisotropy and strength. In addition, as a result of the research of the present inventors, P plays a role in facilitating the development of the (111) aggregate structure, which is advantageous for improving the average r value in the future annealing step by miniaturizing the hot-rolled sheet grains, and in particular, the position with carbon in terms of the influence of the small hardenability As the content of phosphorus increased due to the competition effect, the quench hardening tended to increase. However, when the phosphorus content is 0.05% or less, the above-mentioned effect is not obtained. When the phosphorus content is added at 0.08% or more, a sharp increase in strength occurs compared to the improvement of formability, and P is segregated at grain boundaries due to the excessive addition of P. Significant decrease in ductility occurs, such as withdrawal. Therefore, it is necessary to limit the addition amount to 0.05 to 0.08%.
황(S)은 고온에서 MnS의 황화물로 석출시켜 FeS에 의한 열간취성을 방지하여 야 하는 원소이다. 그러나 S의 함량이 과다한 경우 MnS로 석출하고 남은 S가 입계를 취화시켜 열간취성을 야기시킬 가능성이 있다. 또한 S의 첨가량이 MnS석출물을 완전히 석출시키는 양이라 할지라도, S함량이 많을 경우 과도한 석출물에 의한 재질열화가 발생하므로, 그 첨가량을 0.01% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Sulfur (S) is an element which should be precipitated as sulfide of MnS at high temperature to prevent hot brittleness by FeS. However, if the S content is excessive, there is a possibility that precipitated MnS and the remaining S embrittles the grain boundary, causing hot brittleness. In addition, even if the amount of S added is the amount that completely precipitates the MnS precipitates, when the S content is large, material degradation due to excessive precipitates occurs, and therefore, the amount of S added is preferably limited to 0.01% or less.
B는 침입형 원소로서 강중에 존재하게 되며, 입계에 고용되거나 또는 질소와 결합하여 BN의 질화물을 형성한다. B는 첨가량 대비 재질의 영향이 매우 큰 원소로서 그 첨가량을 엄격히 제한할 필요가 있다. 즉 소량의 B이라도 강중에 첨가하게 되면, 입계에 편석하여 2차 가공취성을 개선하게 된다. 그러나 일정량이상으로 첨가하게 될 경우, 강도의 증가 및 연성의 현저한 감소가 야기되는 재질열화가 발생하기 때문에 적정범위의 첨가가 필요하다. 본 발명강에서는 이러한 특성 및 현 B첨가에 대한 제강의 능력을 고려하여 0.0005 ~ 0.0015%로 설정하였다.B is present in the steel as an invasive element and is dissolved in grain boundaries or combines with nitrogen to form nitrides of BN. B is an element having a great influence of the material compared to the added amount, and it is necessary to strictly limit the added amount. In other words, when a small amount of B is added to the steel, it segregates at grain boundaries and improves secondary work brittleness. However, when a certain amount is added, it is necessary to add an appropriate range because material degradation occurs that causes an increase in strength and a significant decrease in ductility. In the present invention steel was set to 0.0005 ~ 0.0015% in consideration of such characteristics and the ability of steelmaking for the current B addition.
질소(N)는 소둔전 또는 소둔후에 고용상태로 존재함으로써, 강의 성형성을 열화시키며 시효열화가 다른 침입형원소에 비해 매우 크므로, Ti 또는 Al에 의해 고정할 필요가 있다. 본 발명과 같이 Ti의 첨가가 없거나 소량의 Ti첨가와 더불어 Al량을 통상의 수준보다 더 많이 첨가하는 경우, 고용질소에 의한 내시효성의 열화는 없다. 그러나 기계적 성질을 개선하기 위해서 질소는 가능한한 감소시키는 것이 바람직하므로, 본 발명과 같이 그 함량을 0.0020% 이하로 제한할 필요가 있다.Since nitrogen (N) exists in solid solution state before or after annealing, the formability of steel is deteriorated and aging deterioration is much larger than other invasive elements, and it is necessary to fix with Ti or Al. When there is no addition of Ti or addition of a small amount of Ti with a small amount of Ti as in the present invention, there is no deterioration of aging resistance by solid solution nitrogen. However, in order to improve the mechanical properties, it is desirable to reduce nitrogen as much as possible, so it is necessary to limit the content to 0.0020% or less as in the present invention.
Nb는 본 발명에서 Al과 더불어 매우 중요한 원소로 취급된다. 일반적으로 Nb는 강력한 탄질화물 형성원소로서 강중에 존재하는 탄소를 NbC 석출물로 고정시키게 되며, 특히 생성된 NbC 석출물은 다른 강중 석출물에 비하여 매우 미세하여, 재 결정 소둔시 결정립 성장을 방해하는 강력한 장벽 역할을 하게 된다. 즉 본 발명에서 Nb에 의한 결정립 미세화 효과는 이러한 NbC 석출물의 효과를 이용하는 것이다.그러나 본 발명은 강중 고용탄소를 잔존시킴으로써, 이러한 고용탄소에 의한 소부경화성을 도모하는 기술이다. 이를 위해 강중 NbC 석출물의 양을 적절히 제어하고, 또한 재질의 열화를 최소화하는 범위에서 고용탄소를 잔존시키는 것이 필요하다. 따라서 본 발명에서는 NbC 석출물에 의한 결정립 미세화 효과의 도모, 및 적절한 강중 고용탄소 잔존을 통한 소부경화성 확보를 위해 제시된 Nb함량은, 본 발명에서 제시한 탄소함량 18 ~ 25ppm을 고려하여 0.07 ~ 0.011%로 제한하였다.Nb is treated as a very important element together with Al in the present invention. In general, Nb is a strong carbonitride-forming element that fixes carbon present in the river with NbC precipitates. In particular, the NbC precipitates produced are very fine compared to other steel precipitates, which acts as a strong barrier to grain growth during recrystallization annealing. Will be In other words, in the present invention, the effect of grain refinement by Nb is to utilize the effect of such NbC precipitates. However, the present invention is a technique for achieving bake hardenability by solid solution carbon by remaining solid solution carbon in steel. To this end, it is necessary to appropriately control the amount of NbC precipitates in the steel, and to retain the dissolved carbon in a range that minimizes material degradation. Therefore, in the present invention, the Nb content proposed to promote grain refining effect by NbC precipitates and to secure quench hardening through proper solid solution carbon remaining is 0.07 to 0.011% in consideration of the carbon content of 18 to 25 ppm proposed in the present invention. Limited.
알루미늄(Al)은 통상 강의 탈산을 위해 첨가하나, 본 발명에서는 AlN 석출에 의한 결정립 미세화 효과를 배가시키는 효과를 발휘한다. 즉 본 발명에서 결정립 미세화 효과는 주로 Nb첨가에 의한 NbC 석출물을 이용하게 되나, AlN 석출물에 의해 결정립 미세화를 더욱 도모시킴으로써, 내시효성의 열화없이 BH성을 향상시키는 역할을 한다. 다양한 분석을 통해 얻어진 BH값 과 AI값에 대한 Al의 영향은 아래의 식으로 주어진다.Aluminum (Al) is usually added for deoxidation of steel, but in the present invention, it exhibits an effect of doubling the grain refining effect by AlN precipitation. That is, in the present invention, the grain refining effect mainly uses NbC precipitates by Nb addition, but further enhances grain refinement by AlN precipitates, thereby improving BH resistance without deterioration of aging resistance. The effect of Al on the BH and AI values obtained through various analyzes is given by the following equation.
BH 값 = 50 - (1589 ×Nb) + (62 ×Al) (1)BH value = 50-(1589 × Nb) + (62 × Al) (1)
AI 값 = 44 - (2119 ×Nb) (2)AI value = 44-(2119 × Nb) (2)
이 식에 따르면 Al은 첨가될수록 BH성에 유리하다. 그러나 재질등을 고려할 경우 적정 첨가량의 제어가 필요하다. 따라서 본 발명의 효과를 나타내기 위해서는 Al함량을 최소한 0.08% 이상 첨가되어야 한다. 그러나 Al을 0.12% 이상으로 첨가하게 되면, 성형성의 열화와 더불어 제강시 산화개재물의 증가로 표면품질이 저하되며, 또한 과다한 Al첨가로 인한 제조비용의 상승을 초래하게 되므로, 그 첨가량을 0.08 ~ 0.12%로 제한하는 것이 바람직하다.According to this equation, the more Al is added, the better the BH property. However, considering the materials, it is necessary to control the proper amount of addition. Therefore, in order to exhibit the effect of the present invention, Al content should be added at least 0.08%. However, when Al is added in an amount of 0.12% or more, the surface quality decreases due to deterioration of formability and the increase of oxidation inclusions during steelmaking, and also increases the manufacturing cost due to excessive addition of Al. It is desirable to limit to%.
이때 Nb 과 Al은 본 발명이 목적으로 하는 시효지수가 30MPa 이하이면서 동시에 소부경화량이 30MPa 이상이 되려면 상기 (1),(2)식을 고려하여 50 - (1589 ×Nb) + (62 ×Al) > 30 과 44 - (2119 ×Nb) < 30 의 식을 만족하도록 첨가되어야 한다.At this time, Nb and Al are 50-(1589 × Nb) + (62 × Al) in consideration of the above formulas (1) and (2) in order for the aging index of the present invention to be 30 MPa or less and at the same time the baking hardening amount to be 30 MPa or more. > 30 and 44-(2119 × Nb) <30 to be satisfied.
Ti는 탄질화물 형성원소로서 강중에 TiN과 같은 질화물, TiS 또는 Ti4C2S2와 같은 황화물 및 TiC와 같은 탄화물을 형성시킨다. 그러나 본 발명에서 Ti는 필수 구성원소는 아니며, 경우에 따라서 0.003% 이하로서 소량의 질소를 고정하는 수준으로만 첨가한다.실제 생산시 제강의 조업상 재질특성을 만족시키기 위해 첨가되는 여러 성분들중에 극미량의 Ti가 함유되어 있으며, 또한 제강의 연주특성상 동시에 여러 번의 출강을 실시할 경우, 앞 출강재에 존재하는 Ti가 본 발명의 출강재에서 함유될 수 있기 때문에 경우에 따라서는 Ti이 강에 함유될 수 있다. 그러나 본 발명과 같이 내시효성 개선을 위해 Nb를 주된 원소로 제어하는 경우는 Ti첨가가 필요없고, 또한 Ti첨가시 BH성의 저하가 발생하지만, 실제 생산조건을 고려하여 극미량 수준인 0.003% 이하로 제한하였다.Ti이 첨가되는 경우 그에따른 BH 값과 AI 값은 다음 식으로 주어진다.Ti is a carbonitride forming element and forms nitrides such as TiN, sulfides such as TiS or Ti 4 C 2 S 2 and carbides such as TiC in the steel. In the present invention, however, Ti is not an essential component, and in some cases, it is added only at a level of 0.003% or less to fix a small amount of nitrogen. Among the various components added to satisfy the material properties of steelmaking in actual production, When Ti is contained in a very small amount of steel, and the tapping is performed several times at the same time due to the performance characteristics of steelmaking, Ti in the tapping material of the present invention may be contained in the tapping material of the present invention. Can be. However, in the case of controlling Nb as the main element for improving the aging resistance as in the present invention, Ti addition is not necessary and BH property deteriorates when Ti is added, but it is limited to 0.003% or less of the trace amount in consideration of actual production conditions. When Ti is added, the corresponding BH and AI values are given by the following equation.
BH 값 = 50 - (885 ×Ti) - (1589 ×Nb) + (62 ×Al) (1)BH value = 50-(885 × Ti)-(1589 × Nb) + (62 × Al) (1)
AI 값 = 44 - (423 ×Ti) - (2119 ×Nb) (2)AI value = 44-(423 × Ti)-(2119 × Nb) (2)
따라서 Ti 이 첨가되는 경우는 시효지수가 30MPa 이하이면서 동시에 소부경화량이 30MPa 이상이 되려면 50 - (885 ×Ti) - (1589 ×Nb) + (62 ×Al) > 30 과 44 - (423 ×Ti) - (2119 ×Nb) < 30 의 조건을 만족하도록 첨가되어야 한다.Therefore, when Ti is added, the aging index is 30 MPa or less, and at the same time, the bake hardening amount is more than 30 MPa, 50-(885 × Ti)-(1589 × Nb) + (62 × Al)> 30 and 44-(423 × Ti) -(2119 × Nb) should be added to satisfy the condition of <30.
이하에서는 본 발명의 제조공정에 대하여 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the present invention will be described.
상기의 조성으로 전로에서 용해한후 연속주조된 슬라브(Slab)를 열간압연전의 오스테나이트 조직이 충분히 균질화될 수 있는 1200℃이상에서 가열하여 Ar3온도직상인 900 ~ 950℃의 온도범위에서 열간압연을 마무리한다.슬라브온도가 1200℃ 이하일 경우 강의 조직이 균일한 오스테나이트 결정립이 되지 못하며 혼립이 발생하게 되므로 재질의 열화가 초래된다. 열연마무리 온도가 900℃ 이하일 경우 열연코일의 상부(Top), 하부(Tail) 및 가장자리가 단상영역으로 되어서, 면내 이방성의 증가 및 성형성이 열화된다. 또한 950℃ 이상일 경우 현저한 조대립이 발생하여 가공후에 표면에 오렌지필(orange peel)등의 결함이 생기기 쉽다.After dissolving in the converter with the above composition, the continuous cast slab is heated at 1200 ° C. or more, where the austenite structure before hot rolling can be sufficiently homogenized, and hot rolling is performed in the temperature range of 900 to 950 ° C., which is directly above the Ar 3 temperature. If the slab temperature is below 1200 ℃, the structure of the steel cannot be uniform austenite grains, and because of the mixing, the material deteriorates. When the hot finishing temperature is 900 ° C. or lower, the top, tail and edges of the hot rolled coil become single phase regions, thereby increasing in-plane anisotropy and degrading formability. In addition, when the temperature is higher than 950 ° C, remarkable coarse grains are generated and defects such as orange peel are likely to occur on the surface after processing.
상기의 열간압연 가공후 결정립 크기가 ASTM No.로 9 이상의 적절한 결정립 미세화 효과의 더불어 과도한 결정립 미세화에 의한 성형성 악화를 방지하기 위해 600 ~ 650℃의 권취가 필요하다. 권취온도가 650℃를 초과할 경우, 소둔후 결정립의 크기가 증가하여 탄소 및 Nb함량을 본 발명에서 제시한 성분조건을 만족한다 할지라도 충분한 결정립 미세화 효과를 얻을 수 없으며, 또한 600℃ 이하인 경우 결정립크기는 미세화 되어 내시효성은 개선되지만 과도한 항복강도의 상승 및 성형성의 열화가 초래된다.After the hot rolling process, it is necessary to wound 600 ~ 650 ℃ in order to prevent the deterioration of formability due to excessive grain refinement as well as a proper grain refinement effect of 9 or more as the ASTM No. When the coiling temperature exceeds 650 ℃, the size of the crystal grains after annealing increases, even if the carbon and Nb content satisfies the constituent conditions presented in the present invention, sufficient grain refining effect is not obtained, and if the crystal grains are less than 600 ℃ As the size is refined, aging resistance is improved, but excessive yield strength rises and moldability is deteriorated.
열간압연이 완료된 강은 통상의 방법으로 산세를 행한 후 76 ~ 80%의 압하율로 냉간압연을 행한다. 압하율이 76% 이상으로 높은 이유는, 본 발명에서 추구하는 결정립 미세화 효과에 의한 내시효성 개선을 목표로 하기 때문이다. 한편 압하율이 80% 이상인 경우, 결정립 미세화 효과는 크기만 과도한 압연율에 의해 결정립의 크기의 미세정도가 매우 크게 되어, 오히려 재질의 경화를 초래하게 된다. After hot rolling is completed, pickling is performed in a conventional manner, followed by cold rolling at a reduction ratio of 76 to 80%. The reason why the reduction ratio is high at 76% or more is because the aim is to improve the aging resistance due to the grain refinement effect pursued by the present invention. On the other hand, when the reduction ratio is 80% or more, the grain refining effect is very large due to excessive rolling rate, the fineness of the size of the crystal grains is very large, rather it causes the hardening of the material.
냉간압연이 완료된 강은 770 ~ 830℃의 온도범위에서 통상의 방법에 의해 연속소둔 작업을 행한다. Nb첨가강은 Ti첨가강에 비하여 재결정온도가 높기 때문에 770℃ 이상의 소둔온도작업이 필요하다. 즉 소둔온도가 770℃ 이하일 경우는, 미재결정된 결정립의 존재로 인해 항복강도가 증가하고 연신율 및 r치가 열화하게 된다. 소둔온도가 830℃ 이상이 될 경우는, 성형성을 개선되지만 결정립크기가 본 발명강에서 추구하는 ASTM No. 9보다 작아 AI값이 30MPa 이하로서 내시효성이 열화하게 된다.Cold-rolled steel is subjected to a continuous annealing operation by a conventional method in the temperature range of 770 ~ 830 ℃. Nb-added steel has higher recrystallization temperature than Ti-added steel, so annealing temperature of 770 ℃ or higher is required. In other words, when the annealing temperature is 770 ° C. or less, the yield strength increases and elongation and r value deteriorate due to the presence of unrecrystallized crystal grains. When the annealing temperature is 830 ° C. or higher, the formability is improved, but the grain size of ASTM No. Less than 9, the AI value is 30 MPa or less, resulting in deterioration of aging resistance.
상기의 제조방법으로 제조된 소부경화형 냉연강판을 이용하여 적정 소부경화성과 더불어 상온 내시효성을 확보할 목적으로 통상의 조질압연의 압하율 보다 다소 높은 1.2 ~ 1.5%의 압하율로 조질압연을 행한다. 압하율을 1.2% 이상으로 다소 높게 설정한 이유는 강중 고용탄소에 의한 상온 내시효열화를 방지하기 위함이다. 그러나 압하율을 1.5% 이상으로 과도하게 증가시킬 경우는 상온 내시효성은 향상된다 할지라도 조질압연율이 높아 가공경화가 발생하여 재질이 열화되며, 특히 본 발명강을 용융도금강판으로 생산할 경우 과다한 조질압연에 의해 도금말착성이 열화되어 도금층의 박리가 발생하게 되므로, 이러한 문제점들을 해결하기 위해 적 절한 조건인 압하율1.2 ~ 1.5%로 조질압연율을 행하는 것이 바람직하다. The temper rolling is carried out at a rolling rate of 1.2 to 1.5%, which is somewhat higher than that of conventional temper rolling, in order to secure proper bake hardening resistance and room temperature aging resistance by using the bake hardening type cold rolled steel sheet manufactured by the above method. The reason why the rolling reduction ratio is set to be higher than 1.2% is to prevent deterioration of room temperature aging due to solid carbon in steel. However, if the reduction ratio is excessively increased to 1.5% or more, even though the room temperature aging resistance is improved, the temper rolling rate is high, resulting in work hardening, resulting in deterioration of the material. Since the plating adhesion is degraded by the rolling to cause the peeling of the plating layer, it is preferable to perform the temper rolling at the appropriate rolling reduction ratio of 1.2 to 1.5% to solve these problems.
이하에서는 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail.
하기의 표1은 탄소, 가용 Al, Ti 및 Nb의 양을 엄격 제어한 본 발명 실시예의 강과 비교예의 강의 화학성분을 나타낸 것으로서 1 ~ 4번강이 본 발명 실시예의 강이며 5 ~ 9번강이 비교예의 강이다.Si은 모든 경우에 있어서 수십 ppm정도로서 편의상 그 수치를 나타내지 않았다.Table 1 below shows the chemical composition of the steel of the present invention and the comparative example in which the amounts of carbon, soluble Al, Ti, and Nb are strictly controlled, and steels 1 to 4 are steels of the present invention, and steels 5 to 9 are comparative examples. Si is in the order of several tens of ppm in all cases and is not shown for convenience.
표2는 상기 표1의 강을 이용하여 균질화 온도 1200℃, 마무리 열간압연 온도 910℃로 작업한 후,열연 귄취온도 610 ~ 640℃의 열간압연을 행하고, 78%의 압하율로 냉간압연 및 800 ~ 820℃의 소둔온도에서 연속소둔하고, 용융도금온도 460℃에서 합금화 도금한 후, 압하율1.5%의 조질압연을 행하여 BH값, AI값, 및 소둔후 결정립 크기를 ASTM No.로 측정한 결과와 더불어 성형성을 평가하는 지수인 r값을 측정한 결과를 나타낸 것이다.Table 2 uses the steel of Table 1 above to work at a homogenization temperature of 1200 ℃, finish hot rolling temperature of 910 ℃, then hot rolling of hot rolled odor temperature 610 ~ 640 ℃, cold rolling at a rolling reduction of 78% and 800 Continuous annealing at an annealing temperature of ~ 820 ° C, an alloyed plating at a melting plating temperature of 460 ° C, followed by temper rolling with a rolling reduction of 1.5% to measure the BH value, AI value, and grain size after annealing as ASTM No. In addition, the result of measuring r value which is an index which evaluates formability is shown.
중량%로 C: 0.0022 ~ 0.0024%, Mn: 0.59 ~ 0.63%, P: 0.066 ~ 0.070%, S: 0.0073 ~ 0.0082%, N: 0.0015 ~ 0.0019%, B: 0.0005 ~ 0.0008%, 산가용성 Al: 0.087 ~ 0.118%, Ti: 0.0030% 이하, 및 Nb: 0.0080 ~ 0.01%의 범위를 만족하도록 Al, Ti, Nb 및 탄소를 엄격 제어한 본 발명 실시예의 1 ~ 4번강을 권취온도 610 ~ 640℃, 소둔온도 800 ~ 820℃에서 작업하여 생산할 경우, 결정립 크기가 ASTM No.로 9.7 ~ 11.4로서 매우 미세한 것을 확인할 수 있었다. 본 발명 실시예의 강들의 결장립들이 표2와 같이 미세한 것은 통상수준보다 높은 Al함량의 첨가로 인해 강중에 미세한 AlN 석출물이 형성되어 NbC 석출물과 더불어 소둔재결정시 결정립의 성장을 방해하였기 때문이다. 따라서 이러한 결징립미세화로 인해 소부경화량이 40.2 ~ 42.6MPa로 높은데 비해, 내시효성을 나타내는 AI값은 22.8 ~ 27MPa을 나타내어, 6개월 이상의 내시효성을 나타내는 기준인 AI값 30MPa 이하를 만족하고 있으므로, 본 발명에 의해 상온 내시효성이 매우 우수한 소부경화형 냉연강판을 제조할 수 있음을 알 수 있었다. % By weight C: 0.0022 to 0.0024%, Mn: 0.59 to 0.63%, P: 0.066 to 0.070%, S: 0.0073 to 0.0082%, N: 0.0015 to 0.0019%, B: 0.0005 to 0.0008%, Acid Soluble Al: 0.087 Steel Nos. 1 to 4 of the embodiment of the present invention in which Al, Ti, Nb and carbon are strictly controlled to satisfy the ranges of 0.118%, Ti: 0.0030% or less, and Nb: 0.0080% to 0.01%, annealing temperature of 610 to 640 ° C. When working at a temperature of 800 ~ 820 ℃ produced, it was confirmed that the grain size is very fine as 9.7 ~ 11.4 as ASTM No. The grains of the steels of the present invention are fine as shown in Table 2 because fine AlN precipitates are formed in the steel due to the addition of Al content higher than the normal level, which prevents the growth of grains during crystallization together with the NbC precipitates. Therefore, due to this fine grain formation, the hardening hardening amount is 40.2 ~ 42.6MPa, whereas the AI value indicating aging resistance is 22.8 ~ 27MPa, which satisfies the AI value of 30MPa or less, which is the criterion indicating the aging resistance of 6 months or more. According to the invention, it was found that the small hardening type cold rolled steel sheet having excellent room temperature aging resistance can be manufactured.
5번강은 탄소함량이 본 발명에서 제시한 0.0018 ~ 0.0025%보다 높은 0.0044%가 첨가되었으며, Al 함량의 경우는 본 발명에서 제시한 조건보다 작다. Nb함량은 본 발명의 조건을 만족시켜 NbC 석출물에 의한 ASTM No.로 11.5로서 매우 미세한 재결정립은 확보할 수 있으나, 첨가된 탄소함량이 매우 높아 BH값 뿐만 아니라 AI값이 30MPa 이상으로 내시효성도 열화하였으며, 또한 과도한 고용탄소로 인해 r치도 열화하였다. 한편 Al 함량이 통상수준으로 첨가되어 본 발명에서 도모하는 AlN의 효과는 기대할 수 없었다.Steel No. 5 added 0.0044%, which is higher than 0.0018 to 0.0025% of the carbon content of the present invention, and the Al content is smaller than the conditions of the present invention. The Nb content satisfies the conditions of the present invention, and as ASTM No. 11.5 by NbC precipitates, very fine recrystallized grains can be secured, but the added carbon content is very high, and not only BH but also AI value of 30 MPa or more. It also degraded, and its r value also deteriorated due to excessive dissolved carbon. On the other hand, the Al content is added to the normal level, the effect of AlN planned in the present invention could not be expected.
6번강은 탄소함량이 0.0014%로서 매우 낮아 절대 탄소함량의 부족에 의해 BH값이 본 발명에서 제시하는 30MPa보다 낮게 나타났다. 또한 가용 Al함량이 0.35%로서 매우 높아 성형성이 다소 열화하였다. 한편 6번강에서 첨가된 Al이 본 발명에서 제시한 조건보다 매우 높아 BH성의 개선에 효과적이었으나, 탄소량이 매우 적어 Al첨가에 따른 BH값 상승효과로도 BH값을 목표수준에 만족시키지 못하였다.The 6th steel has a very low carbon content of 0.0014%, and the BH value is lower than 30 MPa suggested by the present invention due to the lack of absolute carbon content. In addition, the soluble Al content was very high as 0.35%, and the moldability was slightly deteriorated. On the other hand, Al added in the sixth steel was much higher than the conditions suggested in the present invention, and effective in improving the BH property, but the carbon content was very small, and the BH value did not satisfy the target level even with the BH value increase effect due to Al addition.
7번강은 다른 조건들은 본 발명에서 제시한 조건을 모두 만족하고 있으나, Ti함량이 0.022%로서 제시한 Ti함량인 0.003%보다 높았다. 이로 인해 강중 TiC 석출물 증가에 따른 고용탄소의 감소로 r치는 2.29로서 매우 높았지만 BH값은 낮았다. In the seventh steel, other conditions satisfy all of the conditions set forth in the present invention, but the Ti content is higher than the Ti content of 0.003%, which is 0.022%. As a result, the r value was very high as 2.29 due to the decrease of solid solution carbon due to the increase of TiC precipitate in the steel, but the BH value was low.
8번강은 탄소함량이 0.0016%로서 적정 BH성을 확보하는 탄소량보다 낮았으며, 또한 Nb함량도 0.022%로서 본 발명에서 제시한 조건보다 매우 높아 강중 고용탄소의 대부분이 NbC 석출물로 형성되어 BH값이 18.1MPa로서 본 발명에서 제시한 조건인 30MPa 이상보다 낮았다.Steel No. 8 has a carbon content of 0.0016%, which is lower than the carbon content that ensures proper BH property, and also has a Nb content of 0.022%, which is much higher than the conditions suggested in the present invention. This was 18.1 MPa, which was lower than 30 MPa or more, which is a condition suggested by the present invention.
9번강은 가용 Al함량이 0.25%로서 매우 높았으며, 또한 Nb함량에서도 0.058%로서 매우 높아, AlN, NbC 석출물에 의한 결정립 미세화 효과가 매우 커서 결정립 크기는 ASTM No.로 11.9로서 매우 미세하였으나, 과도한 Nb함량의 증가에 의해 강중 고용탄소는 전혀 없었으며, 이로 인해 BH값 및 AI값은 0MPa이었다.Steel No. 9 had a very high soluble Al content of 0.25% and a very high Nb content of 0.058%. The grain size was very fine due to AlN and NbC precipitates. There was no solid solution carbon in the steel due to the increase of Nb content, so the BH value and AI value were 0 MPa.
본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이, 탄질화물 형성원소인 Nb 을 미량 첨가 하고 Al의 양을 조절하여 NbC 또는 AlN 석출물에 의한 소둔후 결정립 크기를 적절히 제어하는 것에 의하여, 소부경화성이 개선되고 내시효성이 우수한 고강도 소부경화강을 제조할 수 있다.According to the present invention, as described above, by adding a small amount of Nb, a carbonitride-forming element, and controlling the amount of Al to appropriately control the grain size after annealing by NbC or AlN precipitates, the bake hardenability is improved and the aging resistance is improved. This excellent high-strength hardened steel can be produced.
이와 같은 고강도 소부경화강에 의하여 자동차 외판재용 소재의 고강도화를 도모할 수 있으며, 차체의 경량화와 더불어 소재를 수요가에 공급시 소부경화강 특유의 문제점인 상온 내시효성을 개선시킬 수 있다.
The high-strength hardened hardened steel can achieve high strength of the material for automobile exterior materials, and can improve the room temperature aging resistance, which is a unique problem of the hardened hardened steel when the material is supplied to the demand price along with the weight reduction of the vehicle body.
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