KR100716342B1

KR100716342B1 - 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판 조성물 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR100716342B1
Application number: KR1020050052686A
Authority: KR
Inventors: 윤치상
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-06-18
Filing date: 2005-06-18
Publication date: 2007-05-11
Also published as: KR20060132378A

Abstract

본 발명은 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 종래의 고장력강판의 경우보다 강도를 높이기 위해 탄소, 실리콘 및 망간의 함량을 높이고, 강판의 냉간압연시 오스테나이트 영역에서 급냉하여 마르텐사이트 조직을 만든 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 탄소(C) 0.15∼0.30 중량%, 실리콘(Si) 0.3∼2.0중량%, 망간(Mn) 1.5∼4.0 중량%, 인(P) 0.03중량% 이하, 황(S) 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti) 0.03∼0.06 중량%, 보론 0.0015∼0.0030 중량%를 포함하는 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판 조성물과; 이 조성물이 용해된 강을 전로에서 용해시키고 연속주조한 후, 1100∼1300℃에서 열간압연을 실시하여 냉각하는 단계와; 통상의 압연조건으로 산세 및 냉간압연을 거친 다음, 3∼10℃/sec 로 승온하여 800∼850 ℃에서 소둔을 실시하는 단계와; 소둔 실시된 강을 30℃/sec 이상으로 급냉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판의 제조방법을 제공한다.

초고강도 냉연강판, 마르텐사이트, 티타늄, 보론, 범퍼 보강재

Description

마르텐사이트형 초고강도 냉연강판 조성물 및 이의 제조방법{The composition and its manufacturing process of martensite ultra-high strength cold rolled steel sheets}

도 1은 본 발명의 냉연강판을 제조시, 냉간압연 및 소둔후 열처리 사이클을 보여주는 그래프.

본 발명은 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 고장력강판의 경우보다 강도를 높이기 위해 탄소, 실리콘 및 망간의 함량을 높이고, 강판의 냉간압연시 오스테나이트 영역에서 급냉하여 마르텐사이트 조직을 만든 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

현재 널리 적용되고 있는 자동차부품용 고장력강판은 인장강도가 340MPa 에서 590MPa정도의 강판을 사용하고 있으며, 대한민국 공개특허공보 10-1997-0059126 에는 고연성 60킬로그램급 냉간압연강판의 제조방법이 개시되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 강판은 고장력 강판으로서는 낮은 등급의 것으로서 자동차부품에 적용되더라도 경량화를 조금밖에 이룰 수 없게 된다.

따라서, 강판의 강도를 획기적으로 높여 자동차부품의 경량화를 극대화할 수 있는 새로운 고강도강판의 제조방법에 대한 개발 필요성이 절실히 대두되고 있는 실정에 있다.

이에, 본 발명의 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 강판내에 강도를 높이기 위해 탄소, 실리콘 및 망간의 함량을 높이고, 티타늄과 보론을 첨가한후, 강판의 냉간압연시 오스테나이트 영역에서 급냉하여 마르텐사이트 조직을 가진 초고강도 냉연강판을 제조할 수 있었고, 물론 범퍼 레일 등의 보강재 부품에 적용시 경량화 효과도 함께 가져올 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

결국, 본 발명의 주된 목적은 탄소(C) 0.15 내지 0.30 중량%, 실리콘(Si) 0.3 내지 2.0중량%, 망간(Mn) 1.5 내지 4.0 중량%, 인(P) 0.03중량% 이하, 황(S) 0.01% 이하, 티타늄(Ti) 0.03 내지 0.06 중량%, 보론 0.0015 내지 0.0030%를 포함하는 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

이하, 본 발명의 초고강도 냉연강판 조성물 및 이의 제조방법에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 초고강도 냉연강판의 조성물은 탄소(C) 0.15∼0.30 중량%, 실리콘(Si) 0.3∼2.0중량%, 망간(Mn) 1.5∼4.0 중량%, 인(P) 0.03중량% 이하, 황(S) 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti) 0.03∼0.06 중량%, 보론 0.0015∼0.0030 중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이러한 강판의 성분 조성에 대한 수치 한정 이유를 설명하면 다음과 같다.

1) 탄소(C) 0.15∼0.30 중량%

탄소는 강판의 강도를 증가시키는 주요 원소로서, 0.15 중량% 이하이면 결정립이 성장할 뿐만아니라 탄소에 의한 고용강화 효과와 석출강화 효과가 적기 때문에 충분한 인장강도를 확보할 수 없고, 특히 강판의 용접성 저하를 일으키게 된다.

반면에, 0.30 중량%를 초과하게 되면 항복강도 및 인장강도가 크게 증가하므로 가공성이 나빠지게 된다.

따라서, 탄소의 첨가량 0.15∼0.30 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

2) 실리콘(Si) 0.3∼2.0중량%

실리콘은 치환형 고용체로서, 강판의 강도를 증대시키기 위하여 0.3중량%로 첨가하는 것이 좋고, 취성방지를 위하여 2.0중량% 이하로 첨가시키는 것이 바람직하다.

3) 망간(Mn) 1.5∼4.0 중량%

망간은 강 중에 존재하는 황의 유해함을 방지하기 위해, 그리고 치환형 고용체로서 강판의 강도를 증가시키는 효과가 있어 첨가하는 것으로서, 충분한 인장강도 확보를 위하여 1.5중량% 이상 첨가하는 것이 좋고, 만일 4.0 중량%를 초과하는 경우에는 성형성이 떨어지는 문제점이 있으므로, 그 첨가 함량을 1.5∼4.0 중량%로 제한하였다.

4) 인(P) 0.03중량% 이하

인(P)은 강 중에 존재시 성형성을 저하시키고 입계에 석출하여 연성취성 천이온도를 높여 충돌강도를 떨어뜨리므로 0.03 중량%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

5) 황(S) 0.01중량% 이하

황(S)은 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소로서, 강 중에 존재시 취성을 일으키므로 황의 성분범위를 좁게 관리할수록 안정된 소부경화량을 얻을 수 있다.

이에, 황의 함량을 0.01% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

6) 티타늄(Ti) 0.03∼0.06 중량%

티타늄(Ti)은 강중에 존재시 탄소와 결합하여 탄화물을 만들면서 강판의 강도를 높이므로 0.03 중량% 이상 첨가하는 것이 바람직하고, 과도하게 존재시 성형성을 크게 떨어뜨리므로 0.06 중량% 이하로 제한하는 것이 좋다.

7) 보론 0.0015∼0.0030 중량%

보론은 가장 경제적으로 소입성을 향상시킬 수 있는 필수성분으로서, 그 첨가량은 0.0015 내지 0.0030중량%가 바람직하다.

그 이유는 소재 내의 보론량이 0.0015 중량% 미만으로 첨가되면 충분한 소입성 향상 효과를 얻을 수 없으며, 0.0030중량%를 초과하여 첨가되면 보론 화합물 형성에 기인한 열간 취성이 나타내기 때문이다.

이러한 조성으로 본 발명의 초고강도 냉연강판을 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명의 냉연강판을 제조시, 냉간압연 및 소둔후 열처리 사이클을 보여주는 그래프이다.

상기와 같은 조성으로 용해된 강을 전로에서 용해시키고 연속주조한 후, 1100∼1300℃에서 열간압연을 실시하여 냉각하는 단계와; 통상의 압연조건으로 산세 및 냉간압연을 거친 다음, 3∼10℃/sec 로 승온하여 800∼850 ℃에서 소둔을 실시하는 단계와; 소둔 실시된 강을 30℃/sec 이상으로 급냉시키는 단계를 통하여 본 발명의 초고강도 냉연강판이 제조된다.

이때, 강판의 조직을 오스테나이트로 만들기 위해 소둔을 실시하는데, 소둔 온도가 800℃ 이하에서는 초석 페라이트가 발생하여 강도 저하의 우려가 있으며, 강판 결정입자의 성장을 막기 위해 850℃ 이하로 제한한다.

또한, 상기 소둔으로 강판의 조직이 오스테나이트로 변태된 후, 초당 30℃ 이상의 급속냉각을 통하여 강판의 전 조직을 마르텐사이트로 제조하여 강도를 향상시키는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하고자 한다.

하기의 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1

탄소(C) 0.22중량%, 실리콘(Si) 0.85중량%, 망간(Mn) 2.85중량%, 인(P) 0.012중량%, 황(S) 0.003중량%, 티타늄(Ti) 0.045중량%, 보론 0.0025중량%를 포함하는 조성을 전술한 냉연강판의 제조방법에 의하여 시편으로 제작하였다.

실시예 2

탄소(C) 0.24중량%, 실리콘(Si) 0.68중량%, 망간(Mn) 3.13중량%, 인(P) 0.008중량%, 황(S) 0.002중량%, 티타늄(Ti) 0.042중량%, 보론 0.0028중량%를 포함하는 조성을 전술한 냉연강판의 제조방법에 의하여 시편으로 제작하였다.

비교예 1 및 2

비교예로서, 티타늄과 보론이 함유되지 않은 기존의 강판 조성을 전술한 제조 방법에 의거 전로에서 용해시키고 연속주조한 후 열간압연, 냉각, 산세, 냉간압연, 소둔 및 냉각을 실시하여 시편 제작하였다.

실험예

상기 실시예 및 비교예에 따른 시편 강판에 대하여 항복강도, 인장강도, 신율을 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 1에 나타낸 바와 같다.

이때, 측정 방법은 실시예 및 비교예에 따른 강판을 KS5호의 인장시험편을 만들고, 25톤 쯔빅인장시험기를 사용하여 20㎜/분의 속도로 인장시험함으로써, 항복강도, 인장강도, 신율을 측정할 수 있었다.

위의 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 냉연강판(실시예)이 기존의 냉연강판(비교예)에 비하여, 항복강도 및 인장강도가 월등히 향상되었음을 알 수 있었다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판 조성 및 이의 제조방법에 의하면, 종래의 고장력강판의 경우보다 강도를 높이기 위해 탄소, 실리콘 및 망간의 함량을 높이고, 강판의 냉간압연시 오스테나이트 영역에서 급냉하여 마르텐사이트 조직을 만들어줌으로써, 강판은 신율은 저하되지만 강판의 강도를 월등히 향상시킬 수 있다.

강판의 강도 향상에 따라, 이를 범퍼 보강재에 적용시킬 경우 15% 이상의 경량화 효과를 얻을 수 있다.

범퍼 보강재는 굽힘가공에 의한 성형으로 제작되므로, 5% 이상의 신율을 가진 본 발명의 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판도 용이하게 적용할 수 있다.

Claims

탄소(C) 0.15∼0.30 중량%, 실리콘(Si) 0.3∼2.0중량%, 망간(Mn) 1.5∼4.0 중량%, 인(P) 0.03중량% 이하, 황(S) 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti) 0.03∼0.06 중량%, 보론 0.0015∼0.0030 중량%를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판 조성물.
탄소(C) 0.15∼0.30 중량%, 실리콘(Si) 0.3∼2.0중량%, 망간(Mn) 1.5∼4.0 중량%, 인(P) 0.03중량% 이하, 황(S) 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti) 0.03∼0.06 중량%, 보론 0.0015∼0.0030 중량%를 포함하는 조성물이 용해된 강을 전로에서 용해시키고 연속주조한 후, 1100∼1300℃에서 열간압연을 실시하여 냉각하는 단계와;

통상의 압연조건으로 산세 및 냉간압연을 거친 다음, 3∼10℃/sec 로 승온하여 800∼850 ℃에서 소둔을 실시하는 단계와;

소둔 실시된 강을 30℃/sec 이상으로 급냉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마르텐사이트형 초고강도 냉연강판의 제조방법.