KR101480497B1 - Method for manufacturing twinning-induced plasticity steel sheet by utilizing dynamic recrystallization and twinning-induced plasticity steel manufactured by the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연신율 및 항복강도가 향상된 TWIP 강판 제조방법 및 이에 의해 제조되는 강판에 관한 것으로, 중량%로, Mn: 15~20%, C: 0.5~1.0%, Al: 0.5~2.0%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 TWIP(twinning-induced plasticity)강을 가열하고, 상기 가열된 TWIP강을 열간압연하며, 열간압연된 TWIP강을 냉각한 다음 냉각된 TWIP강을 온간압연하여 가공하여 상기 온간압연된 TWIP강을 권취하는 단계를 포함하는 TWIP 강판 제조방법이 개시된다. 또한, 이에 의해 제조되는 TWIP 강판이 개시된다.The present invention relates to a method of manufacturing a TWIP steel sheet with improved elongation and yield strength and a steel sheet produced by the method. The steel sheet comprises 15 to 20% of Mn, 0.5 to 1.0% of C, 0.5 to 2.0% of Al, (TWIP) steel consisting of Fe and unavoidable impurities is heated, the heated TWIP steel is hot-rolled, the hot-rolled TWIP steel is cooled, the cooled TWIP steel is warm-rolled and processed, A method of manufacturing a TWIP steel sheet including winding a TWIP steel is disclosed. Also disclosed is a TWIP steel sheet produced thereby.
Description
본 발명은 쌍정유기소성강판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 쌍정유기소성강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부분 동적 재결정을 통하여, 재결정된 미세결정립과 미재결정된 조대결정립의 미세조직으로 이루어진 쌍정유기소성강의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 쌍정유기소성 강판에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a twinned organic plastic steel sheet and a twinned organic plastic steel sheet produced thereby. More particularly, the present invention relates to a twinned organic plastic steel sheet produced by partially dynamic recrystallization, And a twin-crystal organic plastic steel sheet produced by the method.
일반적으로 쌍정유기소성강(twinning-induced plasticity steel, TWIP) 은 망간, 탄소 등의 합금첨가를 통하여 적층결함 에너지(stacking fault energy, SFE)를 10~40mJ/m2 로 조절한 오스테나이트의 미세조직을 갖는 강재이다. 상기 TWIP강은 전위와 쌍정을 변형기구로 활용하기 때문에, 종래의 전위를 주 변형기구로 활용하는 강재인, 일반탄소강, DP(Dual-Phase), TRIP(Transformation Induced Plasticity) 강에 비해 우수한 강도 및 연성을 갖는다. In general, twinning-induced plasticity steel (TWIP) is a microstructure of austenite with stacking fault energy (SFE) adjusted to 10 to 40 mJ / m 2 by adding alloys such as manganese and carbon. . Since the TWIP steel utilizes the potential and twin as the deforming mechanism, the TWIP steel is superior in strength and ductility to conventional carbon steel, DP (dual-phase) and TRIP (Transformation Induced Plasticity) steels, Respectively.
상기 TWIP강의 산업적 적용의 걸림돌은 고합금 첨가에 따른 원가상승, 지연파괴 발생 및 낮은 항복강도 등이다. 모재의 원가상승은 우수한 가공성을 통한 후속 공정(용접, 절삭)의 생략을 통한 비용절감이 그 대안이며, 지연파괴 발생은 Al 등의 합금원소 첨가를 통하여 저항성이 개선되었다. Industrial barriers to TWIP steels are cost increases, delayed fracture and low yield strength due to the addition of high alloy. The cost increase of the base material is an alternative to the cost reduction by omission of the subsequent process (welding, cutting) through good processability. The occurrence of delayed fracture is improved by adding alloying elements such as Al.
그러나, 항복강도를 개선하기 위해서 제안된 탄화물 원소(V, Ti) 첨가, 오스테나이트 결정립 미세화 방법으로는 항복강도가 600 MPa을 넘지 못하였다. 그 외에 냉간압연을 통한 예변형(pre-straining) 방법은 항복강도는 1000 MPa 급에 도달하지만, TWIP강의 장점인 우수한 가공성을 급격히 저하시키는 단점이 있었다. However, in order to improve the yield strength, the yield strength did not exceed 600 MPa with the addition of the proposed carbide element (V, Ti) and the austenitic grain refinement method. In addition, the pre-straining method through cold rolling has a disadvantage in that the yield strength reaches 1000 MPa, but the processability, which is an advantage of TWIP steel, sharply decreases.
종래에 보고된 TWIP강에 대한 선행 특허로는 한국 공개특허공보 제2011-0072791호, 제2010-0106649호, 제2010-0108610호 등이 있다. 그러나 상기의 특허 역시 TWIP 판재의 제조방법에 관한 것이며, 낮은 항복강도에 대한 고려 없이, 인장강도 및 연성 향상에 대한 방법만을 제시하였다. 제2010-0113679호 특허에서는 항복강도 향상을 위한 방법으로 냉간압연 후 열처리를 통한 결정립 미세화 방법을 이용하여 550 MPa 급의 TWIP강 제조방법에 대하여 기술하였다.Prior art patents for TWIP steels reported in the prior art include Korean Patent Laid-Open Publication Nos. 2011-0072791, 2010-0106649, and 2010-0108610. However, the above patent also relates to a manufacturing method of a TWIP plate, and suggests only a method for improving tensile strength and ductility without considering a low yield strength. In Patent No. 2010-0113679, a method of manufacturing a 550 MPa-class TWIP steel is described using a method of grain refinement through heat treatment after cold rolling as a method for improving the yield strength.
그리고, 자동차용 외판재 등으로 적용할 수 있는 TWIP강은 안전성을 위하여 우수한 항복강도와 더불어 가공성에 요구되는 연성 확보를 겸비할 필요가 있다.TWIP steels, which can be applied to automotive exterior panels, are required to have both excellent yield strength for safety and ductility required for workability.
본 발명에 따른 실시예에서는 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 항복강도, 인장강도 및 연신율이 향상된 TWIP강을 제조하는 방법 및 이에 의해 제조되는 TWIP 강판을 제공하고자 한다.To solve the above problems, the present invention provides a TWIP steel having improved yield strength, tensile strength and elongation, and a TWIP steel sheet produced thereby.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량%로, Mn: 15~20%, C: 0.5~1.0%, Al: 0.5~2.0%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 TWIP(twinning-induced plasticity)강을 가열하는 단계; 상기 가열된 TWIP강을 열간압연하는 단계; 열간압연된 TWIP강을 냉각하는 단계; 냉각된 TWIP강을 온간압연하여 가공하는 단계; 및 상기 온간압연된 TWIP강을 권취하는 단계를 포함하는 TWIP 강판 제조방법이 제공될 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, the twinning-induced plasticity (TWIP), which comprises 15 to 20% Mn, 0.5 to 1.0% C, 0.5 to 2.0% Al and the balance Fe and unavoidable impurities, Heating the steel; Hot-rolling the heated TWIP steel; Cooling the hot rolled TWIP steel; Warm-rolling and processing the cooled TWIP steel; And winding the hot-rolled TWIP steel.
상기 가열은 1100~1200℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 냉각 및 온간압연은 500~700℃에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.The heating is performed at 1100 to 1200 ° C, and the cooling and warm rolling is performed at 500 to 700 ° C.
상기 권취는 500℃이하에서 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 가열은 1~3시간 동안 실시하는 것을 특징으로 한다.The winding is performed at 500 ° C or less, and the heating is performed for 1 to 3 hours.
상기 냉각하는 단계는, 상기 냉간압연된 강판을 상온으로 냉각한 후 500~700℃로 재가열하는 단계일 수 있다.The cooling step may be a step of cooling the cold-rolled steel sheet to room temperature, and reheating the steel sheet to 500 to 700 ° C.
상기 온간압연은 압하율이 50%이상이 되도록 실시하는 것을 특징으로 한다.The hot rolling is performed such that the reduction rate is 50% or more.
또한, 본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량%로, Mn: 15~20%, C: 0.5~1.0%, Al: 0.5~2.0%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지고, 부분 동적 재결정에 의해 재결정된 미세결정립을 포함하는 TWIP(twinning-induced plasticity) 강판이 제공될 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, the weight% is 15 to 20% of Mn, 0.5 to 1.0% of C, 0.5 to 2.0% of Al, the balance of Fe and unavoidable impurities, A twinning-induced plasticity (TWIP) steel sheet may be provided that includes fine grains recrystallized by a twinning-induced plasticity (TWIP) steel sheet.
상기 TWIP 강판은 항복강도가 600MPa 이상이며, 연신율은 25% 이상이며, 상기 미세결정립의 크기는 3㎛이하인 것을 특징으로 한다.The TWIP steel sheet has a yield strength of 600 MPa or more, an elongation of 25% or more, and a size of the fine grain size of 3 μm or less.
상기 강판 중 미세결정립의 부피 분율은 10~20%인 것을 특징으로 한다.The volume fraction of the fine grains in the steel sheet is 10 to 20%.
본 발명의 실시예에 따르면 TWIP강의 항복강도를 부분 동적 재결정을 이용하여 600 MPa 이상으로 개선시킴으로써, TWIP강을 자동차 외판재 적용시에 안정성을 증가시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by improving the yield strength of the TWIP steel to 600 MPa or more by using the partial dynamic recrystallization, the stability can be increased when the TWIP steel is applied to the automobile exterior panel.
또한, 재결정된 미세결정립을 통한 높은 연성을 확보하여, 높은 항복강도와 우수한 가공성의 TWIP강을 제조할 수 있다.In addition, high ductility through recrystallized fine grains is ensured, and TWIP steel having high yield strength and excellent workability can be produced.
또한, 부분 동적 재결정된 미세조직의 미재결정된 조대결정립의 쌍정 및 전위의 밀도를 높게 함으로써 항복강도를 향상시킴과 동시에 연신율을 0.25 이상으로 확보할 수 있다. In addition, by increasing the density of twinning and dislocation of unrecrystallized coarse grains of the partially dynamically recrystallized microstructure, the yield strength can be improved and the elongation can be secured to 0.25 or more.
또한, 온간압연을 적용함으로써 생산적인 측면에서 적용이 용이하고, 항복강도 증가를 위한 고가의 탄화물 생성 합금원소(V, Ti) 첨가가 필요없어 비용을 절감할 수 있다.In addition, by applying hot rolling, it is easy to apply from the viewpoint of productivity and cost can be saved by eliminating the addition of expensive carbide-forming alloy elements (V, Ti) for increasing the yield strength.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 TWIP강의 열간압연재와 500℃, 600℃, 700℃ 에서 온간압연된 강재의 전자 후방산란회절(EBSD) 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 TWIP강의 온간압연재의 미재결정된 결정립에서의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 TWIP강의 열간압연재와 500℃, 600℃, 700℃ 에서 온간압연된 강재의 공칭 인장곡선 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TWIP강의 제조공정 순서도이다.1 is an electron backscattering diffraction (EBSD) photograph of a hot rolled material of TWIP steel manufactured according to an embodiment of the present invention and a hot rolled steel material at 500 ° C, 600 ° C, and 700 ° C.
FIG. 2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of unrecrystallized grains of a TWIP steel produced according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph of nominal tensile curves of hot rolled materials of TWIP steels and hot rolled steels at 500 ° C, 600 ° C and 700 ° C according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a manufacturing process of a TWIP steel according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims.
본 발명의 실시예에에서는 쌍정유기소성(twinning-induced plasticity steel, TWIP)강의 제조방법이 개시되는데, 부분 동적 재결정을 이용하여 재결정된 미세결정립과 미재결정된 연신된 조대결정립을 형성함으로써 항복강도 및 연신율이 향상된 TWIP 강의 제조방법이 개시된다.An embodiment of the present invention discloses a method of manufacturing twinning-induced plasticity steel (TWIP) steels by forming recrystallized fine grains and partially recrystallized elongated coarse grains using partial dynamic recrystallization, A method of making a TWIP steel with enhanced elongation is disclosed.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TWIP강의 제조공정의 순서도인데, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예에서는 중량%로, Mn: 15~20%, C: 0.5~1.0%, Al: 0.5~2%, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 TWIP강을 1100~1200℃에서 가열(S110)하고, 상기 가열된 TWIP강을 1000~1200℃의 온도범위에서 열간압연(S120)하며, 500~700℃로 냉각(S130)한 다음 부분 동적 재결정을 위하여 상기 TWIP강을 500~700℃에서 온간압연(S140)을 하여 압하율이 50% 이상이 되도록 가공한다. 이후, 500℃ 이하에서 권취(S150)함으로써 TWIP 강판을 제조한다. FIG. 4 is a flow chart of a manufacturing process of a TWIP steel according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, in the embodiment of the present invention, the steel according to the present invention comprises 15 to 20% of Mn, 0.5 to 1.0% The hot TWIP steel is hot-rolled (S120) at a temperature range of 1000 to 1200 占 폚, and the hot-rolled steel is hot-rolled at a temperature of 500 to 1200 占 폚, After cooling to 700 ° C (S130), the TWIP steel is subjected to warm rolling (S140) at 500-700 ° C for partial dynamic recrystallization to obtain a reduction ratio of 50% or more. Thereafter, the steel sheet is wound at 500 DEG C or less (S150) to produce a TWIP steel sheet.
만약, 상기 압하율이 50%미만인 경우에는 동적 재결정이 원활하게 일어나지 않으므로 본 발명에 따른 실시예에서는 온간압연시의 압하율을 50% 이상으로 한정한다.If the reduction rate is less than 50%, dynamic recrystallization does not occur smoothly. Therefore, in the embodiment of the present invention, the rolling reduction during warm rolling is limited to 50% or more.
또한, 상기 S130단계에서 상기 냉간압연된 TWIP강을 상온으로 냉각 후 500~700℃로 재가열(S125)할 수도 있으며, 이때의 상온으로의 냉각은 수냉 또는 공냉법을 통해 냉각한다. 다만, 본 발명에 따른 실시예에서의 TWIP강은 고탄소강이므로 입계에 카바이드 산화물이 형성될 우려가 있으므로 수냉법이 보다 효과적이다.
Further, in step S130, the cold-rolled TWIP steel may be cooled to room temperature and then reheated to 500 to 700 deg. C (S125). At this time, cooling to room temperature is performed by water cooling or air cooling. However, since the TWIP steel according to the present invention is high carbon steel, there is a possibility that a carbide oxide is formed on the grain boundary, so that the water cooling method is more effective.
이하 본 발명에 따른 실시예에서의 TWIP강 성분의 수치 한정 이유에 대하여 설명한다.The reason for limiting the numerical value of the TWIP steel component in the embodiment according to the present invention will be described below.
망간(Mn): 15 ~ 20중량%Manganese (Mn): 15 to 20 wt%
망간은 적층결함에너지를 증가시켜 오스테나이트를 안정화시키는 원소로써, 적층결함에너지가 10mJ/m2 이상이 되면, 쌍정을 변형기구로 활용하여 우수한 기계적 특성을 나타내게 된다. 만약, 망간의 함량이 15중량% 미만일 경우는 변형 엡실론 마르텐사이트가 형성되어 기계적 물성 저하를 초래하고, 20중량%를 초과하는 경우는 제조비용이 상승하게 되므로 본 발명에 따른 실시예에서의 망간의 함량은 상기 범위로 한정한다. 또한, 최적의 적층결함에너지인 20mJ/m2 로 조절하기 위해서는 망간함량을 20중량% 이하로 할 경우 탄소 및 알루미늄 등의 대체 합금원소 첨가가 필요하다.
Manganese is an element that stabilizes austenite by increasing stacking fault energy. When stacking fault energy is more than 10 mJ / m 2 , twinning is used as a deforming mechanism and excellent mechanical characteristics are exhibited. If the content of manganese is less than 15% by weight, modified epsilon martensite is formed to cause deterioration of mechanical properties. When the content of manganese exceeds 20% by weight, the production cost increases. Therefore, The content is limited to the above range. Further, in order to adjust the optimum stacking fault energy to 20 mJ / m 2 , when the manganese content is 20 wt% or less, it is necessary to add an alternative alloying element such as carbon and aluminum.
탄소(C): 0.5 ~ 1.0중량%Carbon (C): 0.5 to 1.0 wt%
탄소는 적층결함에너지를 가장 효과적으로 증가시키는 오스테나이트 안정화 원소로써, 0.5중량% 이상을 첨가해야 망간 등의 합금원소의 함량을 절감하는 효과가 있다. 탄소를 0.5중량% 미만으로 첨가할 경우에는 망간 함량이 25중량% 이상이 되어야 변형 엡실론 마르텐사이트(ε- martensite)가 형성되지 않는다. 반면, 탄소가 1.0중량% 초과되어 첨가되면 냉각과정에서 오스테나이트 입계에 탄화물이 형성되어 입계 파괴의 주원인으로 작용되는 수소취성 저항성 및 충격 특성의 취화를 일으키므로 본 발명에 따른 실시예에서의 탄소의 함량은 상기 범위로 한정한다.
Carbon is an austenite stabilizing element that most effectively increases the stacking fault energy, and it is effective to reduce the content of alloying elements such as manganese by adding 0.5 wt% or more. When carbon is added in an amount of less than 0.5% by weight, manganese content should be not less than 25% by weight so that modified epsilon martensite is not formed. On the other hand, when carbon is added in an amount exceeding 1.0% by weight, carbide is formed on the austenite grain boundaries during the cooling process, resulting in embrittlement of hydrogen embrittlement resistance and impact properties, which are main causes of grain boundary fracture. The content is limited to the above range.
알루미늄(Al): 0.5 ~ 2.0중량%Aluminum (Al): 0.5 to 2.0 wt%
알루미늄은 적층결함에너지를 증가시키는 오스테나이트 안정화 원소일 뿐만 아니라, 0.5중량% 이상이 첨가되면 지연파괴 저항성 증가 및 내식성을 향상시키는 역할을 하여 수소취성 저항성 향상에 효과적인 원소이다. 강재의 고강도화가 되면서 문제가 되는 수소취성 저항성을 향상시키기 위하여 알루미늄을 첨가하지만, 2.0중량%를 초과하여 첨가할 경우 제강공정 중 노즐이 막히는 등의 생산 공정상의 문제를 야기할 수 있으므로 본 발명에 따른 실시예에서는 알루미늄의 함량을 상기 범위로 한정한다.
Aluminum is not only an austenite stabilizing element that increases the stacking defect energy but also an element that is effective in improving resistance to hydrogen embrittlement by increasing delayed fracture resistance and improving corrosion resistance when added in an amount of 0.5 wt% or more. Aluminum is added to improve the resistance to hydrogen embrittlement, which becomes a problem as the steel is intensified. However, if it is added in an amount exceeding 2.0% by weight, problems may occur in the production process such as clogging of the nozzle during the steelmaking process. In the examples, the content of aluminum is limited to the above range.
본 발명에 따른 실시예에서의 동적 재결정은 변형중에 발생하는 내부 결함이 재결정 핵생성 자리로 작용하여, 변형을 하는 도중에 결정립의 재결정이 발생하는 것을 의미한다. 상기 동적 재결정은 동적 회복이 발생하는 고온에 비해서 온간에서 변형을 주었을 때 가장 높은 동적 재결정율을 나타낸다. 또한, 동적 재결정은 완전 동적 재결정과, 부분 동적 재결정으로 분류할 수 있는데, 완전 동적 재결정은, 변형 중에 모든 결정립이 재결정이 일어나는 것이고, 부분 동적 재결정은 변형에 대한 시미드 팩터(Schmid factor)가 높은 결정립에서만 재결정이 발생하는 것을 의미한다. The dynamic recrystallization in the embodiment according to the present invention means that internal defects generated during deformation act as recrystallization nuclei generation sites and recrystallization of crystal grains occurs during deformation. The dynamic recrystallization shows the highest dynamic recrystallization rate when the temperature is changed in the warm state as compared with the high temperature at which dynamic recovery occurs. Dynamic recrystallization can be classified into full dynamic recrystallization and partial dynamic recrystallization. In a fully dynamic recrystallization, all grains are recrystallized during deformation. Partial dynamic recrystallization has a high Schmid factor for deformation It means that recrystallization occurs only in the crystal grains.
본 발명에 따른 실시예에서의 부분 동적 재결정은 재결정된 미세 결정립과 미재결정된 조대 결정립으로 이루어져 있으며, 미세 결정립은 동적회복이 발생하여 결함이 없으며, 조대 결정립은 전위 및 쌍정이 존재하는 냉간가공된 미세조직을 갖게 된다. In the embodiment of the present invention, the partial dynamic recrystallization consists of recrystallized fine grains and unrecrystallized coarse grains. The fine grains are free from defects due to dynamic recovery, and coarse grains are cold worked Microstructure.
본 발명에 따른 실시예의 TWIP강의 부분 동적 재결정된 미세조직의 재결정된 결정립은 동적회복을 통하여 후속가공에서 전위 및 쌍정을 변형기구로 하여 높은 연성을 가지게 되며, 미재결정된 결정립은 전위 및 쌍정의 밀도가 높아 변형시에 높은 항복강도를 갖는다. 본 발명에 따른 실시예에서의 TWIP강의 항복강도는 600MPa 이상, 인장강도는 1000MPa 이상이다. The recrystallized grains of the partially dynamic recrystallized microstructure of the TWIP steel according to the present invention have high ductility and twinning as a transformation mechanism in the subsequent processing through dynamic recovery, and the non-recrystallized grains have a density of dislocation and twin So that it has a high yield strength at the time of deformation. In the examples according to the present invention, the yield strength of the TWIP steel is 600 MPa or more and the tensile strength is 1000 MPa or more.
본 발명에 따른 실시예에서 TWIP 강의 가열은 1100~1200℃에서 1~3시간 동안 가열한다. 만약, 가열온도가 1100℃ 미만일 경우에는 망간의 용체화 열처리 효과가 감소하여 망간의 편석 방지를 위해서는 장시간의 열처리 시간이 필요한 반면, 1200℃를 초과할 경우에는 탈탄작용이 급격히 발생하여 강재내부의 탄소의 구배가 발생한다. In the embodiment according to the present invention, the heating of the TWIP steel is performed at 1100 to 1200 ° C for 1 to 3 hours. If the heating temperature is lower than 1100 ° C, the effect of heat treatment of manganese is reduced, so that a long heat treatment time is required to prevent segregation of manganese. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1200 ° C, decarburization occurs rapidly, A gradient of < / RTI >
또한, 상기 가열온도에서의 가열시간이 1시간 미만일 경우에는 망간 편석이 발생할 수 있으며, 3시간을 초과할 경우에는 가열 효과에 차이는 없어 경제적으로 불리하며 강재 내부의 탈탄작용만 발생하기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서의 가열시간은 상기 범위로 한정한다.If the heating time at the heating temperature is less than 1 hour, manganese segregation may occur. If the heating time exceeds 3 hours, there is no difference in heating effect, which is economically disadvantageous. Is limited to the above range.
또한, 상기 냉각단계(S130)는 공냉 또는 수냉으로 하여 500~700℃까지 냉각하며, 700℃를 초과하거나 500℃ 미만의 온도에서는 후속 공정인 온간압연을 통한 부분 동적 재결정 효과가 저하된다. 이는 상기 S125 단계의 상온으로 냉각 후 500~700℃로 재가열하는 경우도 동일하다.In the cooling step (S130), the temperature is cooled to 500 to 700 deg. C by air cooling or water cooling. When the temperature is higher than 700 deg. C or lower than 500 deg. C, the partial dynamic recrystallization effect through warm rolling is lowered. This is the same in the case of reheating to 500 to 700 ° C after cooling to room temperature in step S125.
또한, 상기 온간압연 단계는 가공온도가 500~700℃에서 압하율 50% 이상이 되도록 하는데, 가공온도가 500℃ 미만일 경우 재결정 영역의 감소로, TWIP강의 연신율이 25% 미만일 수 있으며, 700℃를 초과할 경우에는 온간압연 중 동적 회복(dynamic recovery) 효과로 인하여 미재결정된 결정립에서 가공경화 효과를 기대할 수 없어, 600 MPa 이상의 항복강도를 얻을 수 없으므로 본 발명에 따른 실시예에서의 온간압연의 온도는 상기 범위로 한정한다. In the warm rolling step, the reduction rate is 50% or more at a processing temperature of 500 to 700 ° C. When the processing temperature is less than 500 ° C, the elongation of the TWIP steel may be less than 25% The work hardening effect can not be expected in the non-recrystallized grains due to the dynamic recovery effect during the warm rolling, so that the yield strength of 600 MPa or more can not be obtained. Therefore, the temperature of the warm rolling in the embodiment of the present invention Is limited to the above range.
마지막으로, 상기 권취단계는 500℃ 이하에서 실시하는데, 500℃를 초과할 경우 미재결정된 결정립에서 전위의 정적 회복이 발생하여, 항복강도 저하를 가져올 수 있으므로 TWIP 강의 권취는 500℃ 이상에서 실시한다.
Finally, the winding step is carried out at a temperature of 500 ° C or lower. If the temperature exceeds 500 ° C, static recovery of the dislocations occurs in the non-recrystallized grains, which may lead to a decrease in the yield strength. Therefore, winding of the TWIP steel is performed at 500 ° C or higher .
이하, 본 발명에 따른 실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in more detail.
[실시예][Example]
본 발명의 실시예에서는 합금조성 Fe-18Mn-0.6C-1.5Al 의 TWIP강을 이용하였으며, 진공가열로에서 50 Kg 잉곳(ingot)을 용해하여 사용하였다.In an embodiment of the present invention, TWIP steel of alloy composition Fe-18Mn-0.6C-1.5Al was used, and a 50 Kg ingot was dissolved in a vacuum heating furnace.
잉곳을 먼저 1200℃에서 2시간 동안 가열로 내에서 가열하여 용체화 열처리를 하였다.The ingot was first heat treated in a heating furnace at 1200 ° C for 2 hours for solution heat treatment.
이러한 잉곳을 가열로에서 꺼내어 1100℃에서 열간압연을 하여 길이 750mm, 폭 250mm, 두께 35mm로 열간압연 후 상온까지 공냉시켰다.These ingots were taken out of the furnace, hot rolled at 1100 ° C, hot rolled to a length of 750 mm, a width of 250 mm, and a thickness of 35 mm, followed by air cooling to room temperature.
이후 열간압연재를 워터젯(water jet)을 이용하여 길이 250mm, 폭 35mm, 두께 34mm로 컷팅하였다.Then, the hot rolled material was cut into a length of 250 mm, a width of 35 mm, and a thickness of 34 mm using a water jet.
상기 열간압연재를 재가열하여 500℃, 600℃, 700℃로 가열된 가열로 내에서 30분동안 유지한 후 온간 압연을 실시하였다. 이 때 두께 35mm 압연재를 온간압연 후 17mm로, 온간압하율 50%로 가공하여 온간압연된 TWIP 강판을 제조하였다.The hot rolled material was reheated and maintained in a heating furnace heated to 500 ° C, 600 ° C, and 700 ° C for 30 minutes, followed by warm rolling. At this time, a rolled steel sheet having a thickness of 35 mm was hot-rolled and processed to a thickness of 17 mm and a hot-rolled reduction ratio of 50% to produce a hot rolled TWIP steel sheet.
도 1은 상기 공정에 따라 제조한 TWIP 열간압연재와 500℃, 600℃, 700℃에서 온간압연된 TWIP강의 미세조직을 전자 후방산란회절(EBSD) 촬영을 하여 나타낸 미세조직이다. 도 1을 참조하면, 상기 열간압연재는 등축결정립이며, 500℃의 온간압연재의 부분재결정 비율이 높고, 700℃의 온간압연재는 부분재결정 비율이 낮고 결정립이 연신된 것을 알 수 있다.FIG. 1 is a microstructure showing the microstructure of TWIP hot rolled material produced according to the above process and hot-rolled TWIP steel at 500.degree. C., 600.degree. C., and 700.degree. C. by electron backscattering diffraction (EBSD). 1, it can be seen that the hot-rolled material is an equiaxed crystal grain, the partial recrystallization ratio of the hot intermediate-tensioned material at 500 ° C is high, and the hot-rolled material at 700 ° C has a low partial recrystallization ratio and the crystal grain is elongated.
보다 구체적으로는, 도 1의 열간압연재는 평균 결정립 크기가 20㎛ 인 등축결정립이었다. 상기 열간압연재를 온간압연하면 미세조직은 부분 동적 재결정이 발생하여, 재결정된 미세결정립과 미재결정된 연신된 조대결정립으로 이루어지게 된다. 이때, 재결정된 미세결정립은 3㎛ 이하이며, 동적 재결정과 동적 회복이 동시에 발생하였음을 알 수 있다. 특히, 동적 재결정은 압연 온도가 낮은 500℃에서 비율이 높았으며, 700℃에서는 비교적 높은 온도로 인하여 동적 회복이 활발히 발생함에 따라 동적 재결정 비율이 낮은 것을 알 수 있다.More specifically, the hot rolled material of Fig. 1 was an equiaxed grain with an average grain size of 20 mu m. When the hot rolled material is warm-rolled, the microstructure is partially dynamic recrystallized to form recrystallized fine grains and unrecrystallized elongated coarse grains. At this time, it can be seen that the recrystallized fine grains are 3 탆 or less, and dynamic recrystallization and dynamic recovery occur at the same time. In particular, the dynamic recrystallization rate was high at 500 ℃ with low rolling temperature, and dynamic recrystallization ratio was low due to dynamic recovery due to relatively high temperature at 700 ℃.
본 발명에 따른 실시예에서의 재결정된 미세결정립의 크기는 상기와 같이 3㎛로 한정하는데, 재결정은 연성을 확보하기 위한 것이므로 재결정된 미세결정립의 크기는 큰 영향을 미치는 것은 아니나, 만약 미세결정립의 크기가 3㎛를 초과하면 전위 또는 쌍정의 변형기구가 발생하여 항복강도에 악영향을 미칠 수 있으므로, 본 발명에 따른 실시예에서는 미세결정립의 크기를 3㎛이하로 한정한다.The size of the recrystallized microcrystalline grains in the embodiment of the present invention is limited to 3 탆 as described above. Since the recrystallization is for securing ductility, the size of the recrystallized microcrystalline grains does not greatly affect the size of the microcrystalline grains. However, If the size exceeds 3 mu m, a dislocation mechanism or twinning deforming mechanism may occur and the yield strength may be adversely affected. Therefore, in the embodiment of the present invention, the size of the fine grain is limited to 3 mu m or less.
또한, 본 발명에 따른 실시예에서는 재결정에 의한 미세결정립의 부피 분율이 온간압연의 온도에 따라 다르나 10~20%가 유리하다. 만약, 10% 미만인 경우에는 연성 확보가 곤란하며, 20%를 초과하는 경우에는 항복강도 확보가 곤란해지므로 본 발명에 따른 실시예에서의 미세결정립의 부피 분율은 상기 범위로 한정한다.In the embodiment of the present invention, the volume fraction of the fine crystal grains by recrystallization varies depending on the temperature of warm rolling, but it is advantageous from 10 to 20%. If it is less than 10%, it is difficult to secure ductility. If it exceeds 20%, it becomes difficult to secure the yield strength. Therefore, the volume fraction of the fine crystal grains in the embodiment of the present invention is limited to the above range.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 TWIP강의 온간압연된 조직의 미재결정된 결정립의 TEM 사진이다. 도 2를 참조하면, 500℃의 온간압연재는 두 방향의 쌍정 및 전위가 다수 관찰되었으며, 600℃의 온간압연재는 소수의 쌍정 및 전위 관찰, 700℃의 온간압연재는 소수의 전위만 관찰되고 쌍정은 관찰되지 않았다.FIG. 2 is a TEM photograph of unrecrystallized grains of a warm-rolled structure of a TWIP steel produced according to an embodiment of the present invention. FIG. Referring to FIG. 2, a number of twinning and dislocations in two directions were observed in the warm rolled material at 500 ° C. In the hot rolled material at 600 ° C, a small number of twinning and potential observations were observed. In the hot rolled material at 700 ° C, Not observed.
즉, 미재결정된 결정립은 동적 재결정이 발생하지 않아, 내부에 전위 및 쌍정이 발생하였으며, 500℃의 온간압연재에서는 전위와 양방향 쌍정이 동시에 관찰되었고, 600℃의 온간압연재에서는 전위와 1방향 쌍정만이 관찰되었다. 반면에 700℃의 온간압연재에서는 쌍정은 관찰되지 않았고, 전위밀도도 500℃, 600℃의 온간압연재에 비해 낮았다. 이는 온도 증가에 따라 Fe-18Mn-0.6C-1.5Al 강의 적층 결함에너지가 상승하고, 적층 결함에너지 상승에 의해 변형 쌍정 임계 전단응력 (critical resolved shear stress for deformation twin) 값이 올라갔기 때문에, 고온이 될수록 쌍정이 관찰되지 않는 것이다. 이는 700℃에서 낮은 동적 재결정 비율이 나타나는 이유이기도 하다. 즉, 쌍정이 높은 온도 증가에 따라 덜 발생하기 때문에, 재결정 핵생성 자리가 줄어들어 동적 재결정이 잘 발생하지 않은 것이다.In other words, no dynamic recrystallization occurred in the non-recrystallized grains, and dislocations and twinning occurred in the interior of the unreinforced crystal grains. In the case of the warm-edged elongation at 500 ° C, Only twinning was observed. On the other hand, twinning was not observed in the 700 ° C hot-air pressure series and dislocation density was lower than that of the 500 ° C and 600 ° C hot-air pressure series. As the temperature increases, the stacking fault energy of the Fe-18Mn-0.6C-1.5Al steel rises and the value of the critical resolved shear stress for the deformation twin increases due to the increase of the stacking fault energy. The twin is not observed. This is also why a low dynamic recrystallization ratio appears at 700 ° C. That is, because twinning occurs less with higher temperature increase, the recrystallization nucleation sites are reduced and dynamic recrystallization does not occur well.
따라서, 본 발명에 따른 실시예에서의 미재결정된 조대결정립의 미세조직은 쌍정 및 전위의 밀도가 높다.Therefore, the micro-structure of the non-recrystallized coarse grained grain in the embodiment according to the present invention has a high density of twins and dislocations.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 TWIP강의 열간압연재와 500℃, 600℃, 700℃에서 온간압연된 TWIP강의 인장시험 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 동적 재결정된 미세 결정립과 미재결정된 결정립의 전위 및 쌍정을 통하여 열간압연재 보다 온간압연재의 항복강도가 200~300% 증가한 것을 알 수 있다. FIG. 3 is a graph showing tensile test results of a hot rolled material of a TWIP steel manufactured according to an embodiment of the present invention and a hot-rolled TWIP steel at 500 ° C, 600 ° C, and 700 ° C. Referring to FIG. 3, it can be seen that the yield strength of the hot pressured steel is increased by 200 to 300% through the dislocations and twinning of the dynamically recrystallized microcrystalline grains and the non-recrystallized grains.
상기 인장시험은 ASTM E8M-subsize 규격의 시편을 INSTRON 8801 장비를 이용하여 변형속도는 5x10-3/sec 로 시험하였다. 700℃의 온간압연재에 비해 500℃의 온간압연재의 항복강도가 높은 것을 알 수 있는데, 이는 낮은 온도에서 가공하여 비교적 높은 전위와 쌍정 밀도를 갖는 미재결정된 결정립의 효과로 판단할 수 있다.The tensile test was carried out with a specimen of ASTM E8M-subsize standard using INSTRON 8801 equipment at a strain rate of 5x10 -3 / sec. It can be seen that the yield strength of the hot pressured steel of 500 ° C is higher than that of the hot pressured steel of 700 ° C, which can be judged by the effect of the non-recrystallized grains having relatively high dislocation and twin density.
또한, 강도 증가 뿐만 아니라 자동차 외판재 가공에서 요구되는 연신율 30%를 만족하는 고강도 TWIP 강판을 제조할 수 있어, 온간압연만을 추가시킨 TWIP강을 활용할 경우 자동차 외판재의 안정성 향상에 기여할 수 있다.In addition, it is possible to manufacture a high strength TWIP steel sheet satisfying an elongation ratio of 30% required for not only an increase in strength but also an automobile exterior plate material, and can contribute to the improvement of the stability of the automobile exterior plate material by using TWIP steel added with only hot rolling.
본 발명에 따른 실시예에 의한 TWIP강은 종래의 냉간압연 후 소둔된 미세결정립 TWIP강의 최대 550 MPa의 항복강도 보다 10~35% 향상되었다. The TWIP steel according to the embodiment of the present invention is improved by 10 to 35% higher than the yield strength of 550 MPa of the fine grain TWIP steel annealed after the conventional cold rolling.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .
Claims (12)
상기 가열된 TWIP강을 열간압연하는 단계;
열간압연된 TWIP강을 냉각하는 단계;
냉각된 TWIP강을 온간압연하여 가공하는 단계; 및
상기 온간압연된 TWIP강을 권취하는 단계를 포함하는 TWIP 강판 제조방법이되,
상기 냉각된 TWIP강을 온간압연하여 가공하는 단계;는,
500 내지 700 ℃에서 이루어지는 것인 TWIP 강판 제조방법.
Heating a TWIP (twinning-induced plasticity) steel comprising 15 to 20% of Mn, 0.5 to 1.0% of C, 0.5 to 2.0% of Al, and the balance of Fe and unavoidable impurities;
Hot-rolling the heated TWIP steel;
Cooling the hot rolled TWIP steel;
Warm-rolling and processing the cooled TWIP steel; And
And a step of winding the hot-rolled TWIP steel,
Warm-rolling and processing the cooled TWIP steel,
500 to < RTI ID = 0.0 > 700 C. < / RTI >
상기 가열은 1100~1200℃에 도달할 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 TWIP 강판 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heating is performed until the temperature reaches 1100 to 1200 占 폚.
상기 냉각은 500~700℃에 도달할 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 TWIP 강판 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling is performed until the temperature reaches 500 to 700 ° C.
상기 권취는 500℃이하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 TWIP 강판 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the coiling is performed at 500 DEG C or less.
상기 가열은 1~3시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 TWIP 강판 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the heating is performed for 1 to 3 hours.
상기 온간압연은 압하율이 50%이상이 되도록 실시하는 것을 특징으로 하는 TWIP 강판 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the hot rolling is performed such that the reduction rate is 50% or more.
상기 부분 동적 재결정에 의해 미재결정된 조대결정립;을 더 포함하고,
상기 부분 동적 재결정은,
TWIP(twinning-induced plasticity)강을 가열하는 단계;
상기 가열된 TWIP강을 열간압연하는 단계;
열간압연된 TWIP강을 냉각하는 단계;
냉각된 TWIP강을 온간압연하여 가공하는 단계; 및
상기 온간압연된 TWIP강을 권취하는 단계를 포함하고,
상기 냉각된 TWIP강을 온간압연하여 가공하는 단계;는 500 내지 700 ℃에서 이루어지는 제조방법에 의한 것인,
TWIP 강판.
(TWIN) containing microcrystalline grains recrystallized by partial dynamic recrystallization, the remainder being Fe and inevitable impurities, and having a composition of Mn: 15 to 20%, C: 0.5 to 1.0%, Al: 0.5 to 2.0% -induced plasticity)
Further comprising coarse crystal grains which have not yet been recrystallized by the partial dynamic recrystallization,
In the partial dynamic recrystallization,
Heating TWIP (twinning-induced plasticity) steel;
Hot-rolling the heated TWIP steel;
Cooling the hot rolled TWIP steel;
Warm-rolling and processing the cooled TWIP steel; And
Winding the hot-rolled TWIP steel,
Warm-rolling and processing the cooled TWIP steel is performed at a temperature of 500 to 700 ° C.
TWIP steel plate.
상기 TWIP 강판은 항복강도가 600MPa 이상인 것을 특징으로 하는 TWIP 강판.9. The method of claim 8,
Wherein the TWIP steel sheet has a yield strength of 600 MPa or more.
상기 TWIP 강판의 연신율은 25% 이상인 것을 특징으로 하는 TWIP 강판.9. The method of claim 8,
Wherein the TWIP steel sheet has an elongation of 25% or more.
상기 미세결정립의 크기는 3㎛이하인 것을 특징으로 하는 TWIP 강판.9. The method of claim 8,
And the size of the fine crystal grains is 3 탆 or less.
상기 강판 중 미세결정립의 부피 분율은 10~20%인 것을 특징으로 하는 TWIP 강판.
12. The method of claim 11,
Wherein the volume fraction of the fine grains in the steel sheet is 10 to 20%.
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