KR101797409B1

KR101797409B1 - 매우 높은 기계적 강도 및 연성 특성들을 가지는 강판, 상기 강판들의 제조 방법 및 용도

Info

Publication number: KR101797409B1
Application number: KR1020167004667A
Authority: KR
Inventors: 세바스띠앙 이브 피에르 알랭; 장-크리스토쁘 프랑수아 엘
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2017-11-13
Also published as: US20160160309A1; RU2677444C2; BR112016001258A2; RU2016105856A; CA2916634A1; JP2016532775A; BR112016001258B1; EP3024951A1; JP6294477B2; CN105408503A; HUE034754T2; WO2015011511A1; MA38692B1; UA114044C2; PL3024951T3; WO2015011554A1; MX2016001013A; EP3024951B1; US10308995B2; KR20160033783A

Abstract

본 발명은, 900 MPa 보다 큰 강도, 700 MPa 보다 큰 탄성 한계, 및 12% 보다 큰 분배 연신율을 가지는 냉간 압연된 강판의 제조에 관한 것으로, 상기 강판의 조성은, 함량들을 중량 퍼센트로 표현했을 때: 0.26% ≤ C ≤ 0.45%, 1.0% ≤ Mn ≤ 3.0%, 1.0% ≤ Si ≤ 3.0%, Al ≤ 0.10%, 0% ≤ Cr ≤ 1.5%, S ≤ 0.005%, P ≤ 0.020%, Nb ≤ 0.1%, Ti ≤ 0.020%, V ≤ 0.015%, N ≤ 0.01% 를 포함하고, 상기 조성의 잔부는 철 및 제조 프로세스로부터 기인한 불가피한 불순물들이다. 미세조직은, 표면 비율들로 주어졌을 때, 13% ~ 25% 의 잔류 오스테나이트와 13% ~ 30% 의 MA 아일랜드들을 포함하고, 잔부는 베이나이트 및 가능하다면 페라이트로 구성된다.

Description

매우 높은 기계적 강도 및 연성 특성들을 가지는 강판, 상기 강판들의 제조 방법 및 용도{STEEL SHEET HAVING VERY HIGH MECHANICAL PROPERTIES OF STRENGTH AND DUCTILITY, MANUFACTURING METHOD AND USE OF SUCH SHEETS}

본 발명은 냉간 성형 작동들을 실시할 수 있도록 하는 기계적 강도 및 변형 능력을 동시에 가지고 매우 높은 강도를 가지는 강판들의 제조에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 900 MPa 보다 높은 기계적 강도, 700 MPa 보다 큰 탄성 한계, 및 12% 보다 높은 균일 연신율을 가지는 강들에 관한 것이다. 차량들과 특히 육상 모터 차량들 (자동차들, 콤바인들, 트랙터들, 트랙터-트레일러들 등) 은 특히 이 강판들의 한 가지 적용 분야를 구성하고, 잠재적인 용도로는 구조 부품들, 보강 요소들 또는 심지어 내마모성 부품들의 제조가 있다.

자동차 안전성 및 연료 가격에 대해 더욱 엄격해지는 요건들과 함께, 온실 가스 배출 감소를 위한 강력한 요구는, 구조 기계적 강도를 유지하면서 부품들의 두께를 감소시켜 차량들의 중량을 감소시키도록, 육상 모터 차량들의 제조사들이 차체들에 개선된 기계적 강도를 가지는 강들의 사용을 증가시키도록 장려한다. 이 점에서, 균열을 발생시키지 않으면서 셰이핑하기에 충분한 성형성과 높은 강도를 조합한 강들이 더욱 중요해지고 있다. 다른 레벨들의 기계적 강도를 가지는 여러 족들의 강들이 시간이 지남에 따라 연속적으로 제안되었다. 이 족들은 DP (2 상) 강들, TRIP 강들 (변태 유기 소성), 다상 강들 및 심지어 저밀도 강들 (FeAl) 을 포함한다.

더욱 더 경량화하는 차량들에 대한 이런 요구에 대응하도록, 따라서, 두께 감소를 보상하기 위해서 더욱 더 강한 강들을 가질 필요가 있다. 하지만, 탄소 강들의 분야에서, 기계적 강도 증가는 일반적으로 연성 손실을 수반하는 것이 알려져 있다. 게다가, 육상 모터 차량들의 제조사들은 높은 레벨의 연성을 가지는 강들을 요구하는 더욱 복잡한 부품들을 설계하고 있다.

WO2012164579 는 다음 화학적 조성 C: 0.25 ~ 0.55, Si: 0.5 ~ 1.8, Mn: 0.8 ~ 3.8, Cr: 0.2 ~ 2.0, Ti: 0.0 ~ 0.1, Cu: 0.0 ~ 1.2, V: 0.0 ~ 0.5, Nb: 0.0 ~ 0.06, Al: 0.0 ~ 2.75, N: < 0.004, P: < 0.025, S: < 0.025 을 가지는 강을 위한 주로 베이나이트로 이루어진 미세조직을 설명한다. 이 열간 베이나이트 강을 위한 제조 프로세스는 코일링된 판을 주위 온도로 냉각하는 단계들을 포함하고, 베이나이트 변태는 냉각 중 발생한다. 이 특허의 틀에서, 베이나이트 미세조직은 두꺼운 고강도 판을 발생시키는 고온 프로세스에 의해 획득된다. 두께를 감소시키는 냉간 압연은 매우 높은 힘의 적용을 요구하고 열간 판은 자동차 분야의 요건들을 충족시키기 위해서 반드시 해야 하는 경량화에 대응할 수 없다.

한편, EP 1553202 는 상승된 수소 함량에 의해 유발되는 내취화성을 가지는 매우 높은 강도의 강을 기재하고, 상기 강은, 중량으로, 0.06 ~ 0.6% C; 0.5 ~ 3% Si+Al; 0.5 ~ 3% Mn; 0.15% 미만의 P; 및 0.02% 미만의 S 를 포함하고, 미세조직은 면적 비로 3% 초과 잔류 오스테나이트, 30% 초과 베이나이트 페라이트 및 바람직하게 50% 미만 폴리고날 (polygonal) 페라이트를 포함한다. 이 발명으로 획득된 강들은 화학적 조성 및 야금학적 루트, 즉 생산 파라미터들 면에서 넓은 윈도우들 (windows) 때문에 기계적 특성상 넓게 분산된 특징들을 갖는다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 해결하는 것이다. 본 발명은 900 MPa 보다 큰 강도, 700 MPa 보다 큰 탄성 한계, 및 12% 보다 큰 균일 연신율을 가지는 냉간 압연된 강을 이용가능하게 한다. 본 발명의 부가적이고 주요한 목적은 안정적 생산에 적합한 강을 이용가능하게 하는 것이다. 생산 루트의 강도는 본 발명의 주요 요소이다.

그렇게 함으로써, 제조 비용은 감소되고 열 기계적 제조 조건들이 단순화되고 덜 분산되어 있다.

이를 위해, 본 발명의 목적은, 900 MPa 이상의 기계적 강도, 700 MPa 보다 큰 탄성 한계, 및 12% 이상의 균일 연신율을 가지는 냉간 압연 및 어닐링된 강으로서, 중량 퍼센트로 표현된, 상기 강의 조성은: 0.26% ≤ C ≤ 0.45%, 바람직하게 0.26% ≤ C ≤ 0.35%, 1.0% ≤ Mn ≤ 3.0%, 바람직하게 1.4% ≤ Mn ≤ 2.6%, 1.0% ≤ Si ≤ 3.0%, 바람직하게 1.4% ≤ Si ≤ 1.8%, Al ≤ 0.1%, Cr ≤ 1.5%, 바람직하게 Cr ≤ 0.5%, S ≤ 0.005%, P ≤ 0.020%, Nb ≤ 0.1%, 바람직하게 Nb ≤ 0.05%, Ti ≤ 0.02%, V ≤ 0.015%, N ≤ 0.01% 를 포함하고, 상기 조성의 잔부는 철 및 프로세싱으로부터 기인한 불가피한 불순물들로 구성되고, 256xC + 47xMn + 150xCr + 2260xNb > 142 인 것으로 이해되고, 미세조직은, 면적 비율로, 13 ~ 25% 의 잔류 오스테나이트, 13 ~ 30% 의 마텐자이트와 잔류 오스테나이트의 아일랜드들 (islands) 로 구성되고, 밸런스는 페라이트와 베이나이트로 구성된다.

바람직하게, 본 발명에 따른 강은 최대 30% 의 페라이트를 함유한다.

바람직하게, 본 발명에 따른 강의 총 연신율은 14% 또는 심지어 15% 보다 크다.

바람직하게 [본 발명에 따른 강] 은 아연 또는 아연 합금 코팅, 또는 심지어 알루미늄 또는 알루미늄 합금 코팅을 포함한다.

본 발명의 부가적 목적은, 900 MPa 이상의 기계적 강도, 700 MPa 보다 큰 탄성 한계, 및 12% 이상의 연신율을 가지는 어닐링된 냉간 압연된 강판의 제조 프로세스로, 상기 프로세스는:

- [본 발명에 의해 주장된] 조성을 가지는 강을 획득하는 단계, 그 후

- 상기 강이 반제품의 형태로 주조되는 단계, 그 후

- 상기 반제품은 재가열된 반제품을 획득하도록 1150 ℃ ~ 1275 ℃ 의 온도 (T_rech) 로 되는 단계, 그 후

- 상기 재가열된 반제품은 열간 압연되고, 열간 압연 종반 온도 (end of hot rolling temperature; T_fl) 는 열간 압연된 판을 획득하도록 850 ℃ 이상인 단계, 그 후

- 상기 열간 압연된 판은 코일링된 열간 압연된 판을 획득하도록 540 ~ 590 ℃ 의 온도 (T_bob) 로 코일링되는 단계, 그 후

- 상기 코일링된 열간 압연된 판은 주위 온도로 냉각되는 단계, 그 후,

- 선택적으로, 상기 코일링된 열간 압연된 판이 5 ~ 24 시간의 기간 동안 400 ℃ ~ 700 ℃ 의 온도로 어닐링되도록 상기 판이 기본 어닐링을 부여받는 단계,

- 상기 어닐링된 코일링된 열간 압연된 판은 그 후 냉간 압연에 적합한 열간 압연된 판을 획득하도록 언코일링되고 산세되는 단계, 그 후

- 상기 냉간 압연에 적합한 상기 열간 압연된 판은 냉간 압연된 판을 획득하도록 30 ~ 80% 의 압하율로 냉간 압연되는 단계, 그 후,

- 상기 냉간 압연된 판은, 60 ~ 600 초의 기간 (t_soaking) 동안 760 ~ 1100 ℃ 의 온도 (t_soaking) 까지 2 ~ 50 ℃/s 의 속도 (V_C) 로 상기 판을 재가열함으로써 어닐링되는 단계, 그 후

- 상기 냉간 압연된 판은, 냉각 종반 온도 (T_OA) 가 360 ℃ ~ 440 ℃ 이도록 20 ~ 1000 ℃/s 의 속도로 상기 판에 냉각을 부여함으로써 냉각되고,

T_soaking < 1.619 (T_OA - T1), 여기에서 T1 = -206C - 43Mn - 164Cr -896Nb

T_soaking > 1.619 (T_OA - T2), 여기에서 T2 = 50C + 4Mn - 14Cr + 1364Nb - 132 인 것으로 이해되는 단계를 포함한다.

온도들은 ℃ 단위로 나타내고 화학적 조성들은 중량 퍼센트로 나타낸다.

- 상기 냉간 압연된 판은 100 ~ 2000 초의 기간 (t_OA) 동안 360 ~ 440 ℃ 의 온도 범위에서 유지된다.

바람직하게, 상기 판은 360 ~ 440 ℃ 의 냉각 종반 온도 (T_OA) 에서 100 ~ 2000 초에 등온적으로 유지된다.

바람직하게, 압연 종반 온도 (T_fl) 는 900 ℃ 이상이다.

바람직하게, 어닐링된 판은, 전해 또는 물리 화학적 성막과 같은 적합한 프로세스에 의해 아연 또는 아연 합금으로 코팅되기 전 주위 온도로 냉각된다.

선택적으로, 어닐링된 냉간 압연된 판은 주위 온도로 냉각되기 전 용융 아연 도금 프로세스 (hot dip galvanizing process) 에 의해 아연 또는 아연 합금으로 코팅될 수 있다.

선택적으로, 어닐링된 냉간 압연된 판은 주위 온도로 냉각되기 전 용융 알루미늄 도금 프로세스에 의해 Al 또는 Al 합금으로 코팅될 수 있다.

선택적으로, 어닐링된 판은 0.1 ~ 3% 의 냉간 압연율로 냉간 재압연된다.

바람직하게, 어닐링되고 선택적으로 코팅된 판은 그 후 10h ~ 48h 의 유지 시간 (t_base) 동안 150 ~ 190 ℃ 의 유지 온도 (T_base) 에서 어닐링된다.

선택적으로, 판은 온도 (T_soaking) 에서 어닐링한 후 그리고 속도 (V_C) 로 냉각하기 전 열간 스탬핑될 수 있다.

본 발명에 따른 또는 본 발명에 따른 프로세스에 의해 제조된 냉간 압연 및 어닐링된 판은 육상 모터 차량들용 부품들의 제조에 사용된다.

본 발명의 다른 특징들과 장점들은 하기에서 더 상세히 설명된다.

본 발명에 따르면, 중량으로 탄소 함량은 중량 퍼센트로 탄소 함량이고, 0.26 ~ 0.45% 이다. 본 발명의 탄소 함량이 0.26 중량% 미만이면, 기계적 강도가 불충분하고 잔류 오스테나이트 분획물이 12% 보다 높은 균일 연신율을 달성하기에 여전히 불충분하다. 0.45% 를 초과하면, 낮은 인성을 가지는 미세조직들이 저항 용접으로 열 영향 구역 (HAZ) 또는 용융 구역에서 형성되기 때문에 용접성은 더욱 감소된다. 한 가지 바람직한 양태에서, 탄소 함량은 0.26 ~ 0.35% 이다. 이 범위 내에서는, 용접성이 만족스럽고, 오스테나이트 안정화가 최적화되고 마텐자이트 분획물은 본 발명에 의해 명시된 범위 내에 있다.

망간은 치환형 고용체 경화 원소이다. 망간은 오스테나이트를 안정화시키고 Ac3 변태 온도를 낮춘다. 따라서, 망간은 기계적 강도 증가에 기여한다. 본 발명에 따르면, 최소 1.0 중량% 의 함량이 원하는 기계적 특성들을 획득하는데 필요하다. 하지만, 3.0% 초과시, 그것의 감마제닉 (gammagenic) 특징은 자동차 구조 부품의 성형 특성들에 악영향을 미칠 수 있는 지나치게 현저한 밴드 조직의 형성을 유발하고, 코팅성이 감소될 것이다. 바람직하게, 1.4% ~ 2.6% 의 망간 함량 간격에서는, 본 발명에 의해 주장된 판의 용접에 대한 적합성에 악영향을 미치는, 용접된 합금들의 경화능을 증가시키거나 성형 중 바람직하지 못한 밴드 조직들을 형성할 위험을 증가시키지 않으면서 만족스러운 기계적 강도가 달성된다.

잔류 오스테나이트는, 어닐링 사이클 중, 가장 특히 베이나이트 변태 중 탄화물들의 석출을 크게 지연시키는, 규소의 첨가에 의해 안정화될 수 있다. 그것은 시멘타이트에서 규소의 용해성이 매우 낮고 이 원소는 오스테나이트에서 탄소의 활성도를 증가시킨다는 사실로부터 기인한다. 그러므로, 시멘타이트의 형성은 계면에서 Si 를 배제 (rejection) 하는 단계에 의해 진행될 것이다. 따라서, 탄소로 오스테나이트를 농후화하는 것은 어닐링된 강판에서 주위 온도에서 오스테나이트의 안정화를 이끈다. 그 후, 예를 들어, 성형 중, 외부 응력의 인가는 이 오스테나이트를 마텐자이트로 변태를 유발할 것이다. 이 변태의 결과는 또한 손상 저항성을 개선하는 것이다. 본 발명의 목적인 특성들에 대해, 3.0% 보다 많은 양으로 규소를 첨가하는 것은 페라이트를 크게 촉진할 것이고 원하는 기계적 강도를 달성하지 못할 것이며, 게다가 표면 결함을 유발하는 강하게 부착된 산화물들이 형성될 것이고; 오스테나이트에 대한 안정화 효과를 획득하기 위해서 최소 양은 또한 1.0 중량% 로 설정되어야 한다. 전술한 효과들을 최적화하기 위해서 규소 함량은 바람직하게 1.4% ~ 1.8% 일 것이다.

크롬 함량은 1.5% 로 제한되어야 한다. 이 원소는, 상기 균열 처리 온도 (T_soaking) 에서 시작하여 어닐링할 때 냉각 중 초석정 (pro-eutectoid) 페라이트의 형성을 제어할 수 있도록 한다. 다량의 이런 페라이트는 본 발명에 따른 판의 필요한 기계적 강도를 감소시킨다. 이 원소는 또한 베이나이트 미세조직을 경화하고 미세화할 수 있도록 한다. 크롬 함량은, 비용상 이유로 그리고 과도한 경화를 방지하기 위해서, 바람직하게 0.5% 미만일 것이다.

니켈과 구리는, 망간의 효과와 본질적으로 유사한 효과를 갖는다. 이 두 원소들은 잔류물 레벨들로 존재할 것이다.

알루미늄 함량은 0.1 중량% 로 제한된다. 알루미늄은, 페라이트의 형성을 촉진하는 강력한 알파제닉 (alphagenic) 원소이다. 높은 레벨의 알루미늄은 Ac3 점을 증가시킬 것이고 따라서 어닐링에 필요한 에너지 입력 면에서 산업 프로세스 비용을 높일 것이다. 또한, 높은 레벨의 알루미늄은 압연 상류에서 강을 주조하는 동안 내화물의 부식과 노즐들을 막히게 하는 위험을 증가시킨다는 점을 명심해야 한다. 알루미늄은 또한 네거티브하게 편석되어 매크로 편석들 (macro-segregation) 을 유발할 수 있다. 과도한 양일 때, 알루미늄은 고온 연성을 감소시키고 연속 주조 중 결함을 발생시킬 위험을 증가시킨다. 주조 조건들을 엄격히 제어하지 않으면, 마이크로 및 매크로 편석 결함이 결국 어닐링된 강판에 중심 편석을 발생시킨다. 이 중심 밴드는 그것의 주위 매트릭스보다 더 단단할 것이고 재료의 성형성에 악영향을 미칠 것이다.

황에 대해, 0.005% 의 함량을 초과하면, 변형에 대한 적합성을 감소시키는 MnS, 즉 황화 망간과 같은 황화물의 과도한 존재로 인해 연성이 감소된다.

인은 고용체에서 경화하지만 특히 결정립계들에서 편석 또는 망간과 공편석 (co-segregation) 되는 경향으로 인해 점 용접과 고온 연성에 대한 적합성을 크게 감소시키는 원소이다. 이러한 이유들 때문에, 점 용접에 적절한 적합성을 달성하기 위해서, 인의 함량은 0.020% 로 제한되어야 한다.

니오븀은 탄소 및/또는 질소로 경화시키는 석출물들을 형성하는 특별한 특징을 가지는 미세 합금 원소이다. 열간 압연 작동시 이미 존재하고 있는 이 석출물들은 어닐링 중 재결정화를 지연하고 따라서 미세조직을 미세화하는데, 이는 재료의 경화에 기여할 수 있도록 한다. 또, 조직들을 미세화하는 효과에 의해 연신 성능을 감소시키지 않으면서 고온 어닐링을 가능하게 함으로써 제품의 연신 특성들을 개선시킬 수 있도록 한다. 그럼에도 불구하고, 니오븀 함량은 과도한 열간 압연력을 방지하고 경제적인 이유로 0.1% 로 제한되어야 한다. 니오븀 함량은 냉간 압연된 판의 과도한 경화를 피하고 경제적인 이유로 바람직하게 0.05% 미만일 것이다. 다른 실시형태에서, 니오븀 함량은 바람직하게 0.001% 이상이고, 이것은 페라이트가 존재할 때 그리고 그런 경화가 바람직할 때 페라이트를 경화시킬 수 있도록 한다.

티타늄 및 바나듐과 같은 다른 미세 합금 원소들은 각각 최대 0.02% 및 0.015% 로 각각 제한되는데, 왜냐하면 이 원소들은 제품의 연성을 감소시키는 특별한 특징을 가질지라도 그것은 니오븀과 동일한 장점을 가지기 때문이다. 이런 제한이 또한 경제적이다.

질소는, 재료의 시효 (aging) 현상을 방지하고 응고 중 질화 알루미늄 (AlN) 의 석출 및 따라서 반제품의 취화를 최소화하도록 0.01% 로 제한된다.

조성의 밸런스는 철 및 프로세싱으로부터 기인한 불가피한 불순물들로 구성된다.

본 발명에 따르면, 강의 미세조직은, 면적 비로, 13 ~ 25% 의 오스테나이트를 함유해야 한다. 잔류 오스테나이트 함량이 13% 미만이라면, 균일 연신율은 12% 미만일 것이다. 잔류 오스테나이트 함량이 25% 를 초과하면, 잔류 오스테나이트는 그것이 충분히 탄소로 농후화되지 않기 때문에 불안정할 것이고 강의 연성이 감소될 것이며; 탄성 한계는 700 MPa 미만일 것이다.

본 발명에 따른 강은 또한 13 ~ 30% 의 MA 아일랜드들, 즉 잔류 오스테나이트와 마텐자이트의 아일랜드들을 포함하여야 하고, 이 아일랜드들은 미처리되거나 임의의 알맞은 방식으로 템퍼링될 수 있다. MA 아일랜드들의 함량이 13% 미만이면, 900 MPa 의 기계적 강도가 달성되지 않을 것이고, MA 아일랜드들의 함량이 30% 를 초과하면, 균일 연신율은 12% 미만일 것이다.

미세조직의 밸런스는 베이나이트 및 선택적으로 페라이트로 구성된다. 페라이트는, 존재시, 바람직하게 폴리고날 유형을 갖는다.

본 발명에 따른 판은 임의의 적합한 프로세스에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 이하 설명되는 단계들을 포함할 수 있는 본 발명에 따른 프로세스가 사용될 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 조성을 가지는 강이 획득된다. 그 후, 반제품이 이 강으로부터 주조된다. 이 주물은 잉곳들의 형태일 수 있고 또는 슬래브들의 형태로 연속될 수 있다.

주조된 반제품들은 그 후 재가열된 반제품을 획득하도록 1150 ℃ 보다 높은 온도 (T_rech) 로 될 수 있어서 모든 지점들에서 압연 중 강이 받게 될 높은 변형에 유리한 온도에 도달된다. 이 온도 간격은 오스테나이트 범위에 있을 수 있도록 한다. 하지만, 온도 (T_rech) 가 1275 ℃ 보다 높다면, 오스테나이트 결정립들이 바람직하지 못하게 성장하고 보다 조대한 최종 조직과 액체 산화물의 존재와 관련된 증가된 표면 결함 위험을 유발할 것이다. 물론, 또한 슬래브를 재가열하지 않고 주조한 직후 열간 압연을 수행할 수 있다.

따라서, 반제품은, 강의 조직이 전적으로 오스테나이트인 온도 범위에서 열간 압연된다. 압연 종반 온도 (T_fl) 가 850 ℃ 미만이면, 압연력이 매우 높고 다량의 에너지를 소비할 수 있다. 바람직하게, 압연 종반 온도는 900 ℃ 보다 높다.

열간 압연된 제품은 그 후 540 ~ 590 ℃ 의 온도 (T_bob) 에서 코일링된다. 이 온도 범위는, 냉각 후 마텐자이트 분획물을 최소화하도록 저속 냉각이 뒤따르는 코일링과 연관된 유사 등온 균열 처리 중 페라이트, 베이나이트 또는 펄라이트 변태들을 획득할 수 있도록 한다. 590 ℃ 보다 높은 코일링 온도는 바람직하지 못한 표면 산화물들의 형성을 유발한다. 코일링 온도가 540 ℃ 미만으로 너무 낮을 때, 코일링 후 제품의 경도가 증가되고, 이것은 추후 냉간 압연 중 필요한 힘을 증가시킨다.

그 후, 열간 압연된 제품은 자체 공지된 프로세스를 사용해 필요하다면 산세된다.

선택적으로, 코일링된 열간 압연된 제품의 중간 베이스 어닐링은 5 ~ 24 시간의 기간 동안 T_RB1=400 ℃ 이고 T_RB2=700 ℃ 일 때 T_RB1 ~ T_RB2 에서 수행된다.

이런 열 처리는 열간 압연된 판의 모든 지점들에서 1000 MPa 미만의 기계적 강도를 가질 수 있도록 하고, 판의 중심과 가장자리들 사이 경도 차이가 따라서 최소화된다. 이것은 형성된 조직을 템퍼링함으로써 뒤따르는 냉간 압연 단계가 크게 더 용이해지도록 한다.

그 후, 판은 바람직하게 30 ~ 80% 의 압하율로 냉간 압연된다.

냉간 압연된 제품은 그 후, 바람직하게 연속 어닐링 설비에서, 초당 2 ~ 50 ℃ 의 평균 가열 속도 (V_C) 로 재가열된다. 후술되는 어닐링 온도 (T_soaking) 에 대해, 이 범위의 가열 속도는 조직의 충분한 재결정화와 미세화를 획득할 수 있도록 한다. 초당 2 ℃ 미만이면, 표면 탈탄의 위험들이 회피된다. 초당 50 ℃ 를 초과하면, 잔류 오스테나이트 분획물을 감소시키는 효과를 가지는, 균열 처리 중 미량의 비재결정화 및 불용성 탄화물들의 존재가 회피된다.

판은 온도 760 ℃ ~ 1100 ℃ 의 어닐링 온도 (T_soaking) 로 가열된다. 760 ℃ 미만의 T_soaking 온도는 연신율에 악영향을 미치는 비재결정화 상들의 존재를 촉진시킨다. 반면에, T_soaking 이 1100 ℃ 를 초과하면, 오스테나이트 결정립도가 크게 증가하고, 이것은 최종 미세조직의 미세화 및 따라서 탄성 한계 레벨들에 악영향을 미친다.

온도 (T_soaking) 에서 60 ~ 600 초의 유지 시간 (t_soaking) 은 이미 형성된 탄화물들의 용해와 무엇보다도 오스테나이트로 충분한 변태를 가능하게 한다. 60 초 미만일 때, 탄화물들의 용해는 불충분할 것이다. 한편, 600 초보다 긴 유지 시간은 연속 어닐링 설비들의 생산성 요건들, 특히 코일의 페이아웃 속도와 거의 양립가능하지 않다. 따라서, 유지 시간 (t_soaking) 은 60 ~ 600 초이다.

어닐링 균열 처리 종결시, 판은 그것이 T_OA1=360 ℃ ~ T_OA2=440 ℃ 의 온도 (T_OA) 에 도달할 때까지 냉각되고, 냉각 속도 (V_ref) 는 펄라이트의 형성을 방지하기에 충분히 빠르다. 이를 위해, 이 냉각 속도는 초당 20 ℃ ~ 1000 ℃ 이다. 초당 1000 ℃ 를 초과하면, 정확하게 원하는 온도 (T_OA) 에 도달하는 것이 어려워진다. 360 ℃ 미만에서는, 베이나이트의 분획물이 너무 많고 잔류 오스테나이트 분획물은 불충분하고, 그것의 안정성이 결과적으로 너무 크다. 그러면 연신율은 불충분하고, 즉 균일 연신율에 대해 12% 미만이다. 440 ℃ 를 초과하면, 베이나이트 분획물은 너무 적어서 충분한 오스테나이트 분획물을 안정화시킬 수 없고, 하지만 그것은 과도한 마텐자이트 분획물의 바람직하지 못한 존재를 촉진한다. 그러면 탄성 한계들 또는 연신율들이 불충분하다.

온도 범위 T_OA1 (℃) ~ T_OA2 (℃) 에서 유지 시간 (t_OA) 은, 탄소로 이 오스테나이트를 농후화함으로써 베이나이트 변태와 따라서 오스테나이트의 안정화를 허용하도록 100 초를 초과해야 한다. 그것은, 또한, 잔류 오스테나이트 분획물을 감소시키는 효과를 가지고 따라서 제품의 연성에 악영향을 미치는, 탄화물들의 석출을 방지하도록 2000 초 미만이어야 한다.

어닐링 온도 (T_soaking) 와 T_OA 에서 유지 온도로 구성된 쌍은 하기 관계식들 (1) 및 (2) 에 의해 규정된다:

관계식 1:

T°_soaking < 1.619(T_OA - T₁), 여기에서 T₁ = -206C - 43Mn - 164Cr -896Nb

관계식 2:

T°_soaking > 1.619(T_OA - T₂), 여기에서 T2 = 50C + 4Mn - 14Cr + 1364Nb - 132

온도는 ℃ 단위로 나타내고 화학적 조성은 중량 퍼센트로 나타낸다. 이 균열 처리는바람직하게 등온적이다.

화학적 조성과 어닐링 온도 (T_soaking) 와 유지 온도 (T_OA) 사이 이 관계식들을 따르는 것은, 900 MPa 보다 높은 강도, 700 MPa 보다 높은 탄성 한계 및 끝으로 12% 보다 높은 균일 연신율을 안정적으로 달성할 수 있도록 한다. 이것은 본 발명의 필수 사항인데 왜냐하면 그것은 야금 생산 루트를 안정적으로 하여서, 본 발명의 온도 범위들 및 원소들의 화학적 조성에서 생산 프로세스의 변화 및 변동에 따라 상이한 기계적 대응을 가지지 않는 판을 획득할 수 있도록 하기 때문이다.

다른 대안예는, 주위 온도로 냉각하기 전 용융 코팅 (hot dip coating) 의 형태로 Zn 또는 Zn 합금 (중량 퍼센트로 50% 초과 Zn) 을 성막하는 것이다. 바람직하게, 아연 또는 아연 합금 코팅은 또한 임의의 공지된 전해 또는 물리 화학적 프로세스에 의해 베어 (bare) 어닐링된 판에 적용될 수 있다. 알루미늄 또는 알루미늄-기반 합금 (50 중량% 초과 알루미늄) 을 기반으로 한 코팅이 또한 용융 코팅 프로세스에 의해 성막될 수 있다.

그 후, 탄성 한계와 굽힘성을 개선하도록 10 시간 ~ 48 시간의 유지 시간 (t_base) 동안 150 ℃ ~ 190 ℃ 의 유지 온도 (T_base) 에서, 후 기본 어닐링 처리가 냉간 압연되고, 어닐링되고 선택적으로 코팅된 판에서 바람직하게 수행될 수 있다. 이 처리는 "후 기본 어닐링" 으로 불릴 것이다.

본 발명은 하기 비제한적인 실시예들로 보여준다.

실시예들

중량 퍼센트로 나타낸, 하기 표에 제공된 조성을 가지는 강들이 제조되었다. 표 1 은 본 발명에 따른 판들의 제조에 사용된 강의 화학적 조성을 보여준다.

[표 1]

상기 조성들에 대응하는 판들이 표 2-1 및 표 2-2 에 제공된 제조 조건들에 따라 제조되었다.

이 조성들로 시작하여, 임의의 강들은 다른 어닐링 조건들을 부여받았다. 열간 압연 전 조건들은 1230 ℃ ~ 1275 ℃ 의 재가열, 930 ℃ ~ 990 ℃ 의 압연 종반 온도, 및 550 ℃ ~ 580 ℃ 의 코일링 [온도] 와 같다. 그 후, 열간 압연된 제품들은 모두 산세된 후, 강에 따라, 즉시 냉간 압연되거나 60 ~ 70% 의 압하율로 냉간 압연하기 전 어닐링되었다.

표 2-1 및 표 2-2 는 또한, 다음 명명으로, 냉간 압연 후 어닐링된 판들의 제조 조건들을 나타낸다:

- 재가열 온도: T_rech

- 압연 종반 온도: T_fl

- 코일링 온도: T_BOB

- 기본 어닐링 온도: T_RB

- T_RB 에서 유지 시간: t_RB

- 냉간 압연 압하율

- 가열 속도: V_C

- 균열 처리 온도: T_soaking

- T_soaking에서 유지 시간: t_soaking

- 냉각 속도: V_ref

- 냉각 종반 온도: T_OA

- 온도 (T_OA) 에서유지 시간: t_OA

- 관계식 1 및 관계식 2 로 계산된 온도들

[표 2-1]

[표 2-2]

표 2-1 및 표 2-2 에서 참조예들 A1 내지 A8, B1 내지 B5, B7 내지 B12, C1 내지 C5, C7 내지 C10, C12, C13, C15, D1, D3 내지 D5, D8, D9, D12, F1, G1, G2, G5 및 G6 은, 표 1 에 나타낸 조성들을 가지는 본 발명의 강들과 일치하지 않는 조건들 하에서 제조된 강판들을 표시한다. 본 발명에 따르지 않는 파라미터들에 밑줄을 그었다.

냉각 종반 온도 (T_OA) 가 360 ℃ 미만이고, 이는 다량의 베이나이트 페라이트 및 소량의 잔류 오스테나이트를 촉진시켜서, 판의 연성을 제한하기 때문에, 2 개의 참조예들 D1 및 D5 는 본 발명에 따르지 않음에 주목해야 한다.

또한, 냉각 종반 온도가 440 ℃ 를 초과하고, 이는 소량의 베이나이트 페라이트 및 불안정한 잔류 오스테나이트를 촉진시켜서, 판의 연성과 탄성 한계를 제한하기 때문에, 2 개의 참조예들 C12 및 D12 는 본 발명에 따르지 않음에 주목해야 한다.

각각의 조성에 따라, 온도 (T_soaking) 가 관계식 1 에 의해 계산된 온도 미만이므로 참조예들 A5, A6, A8, B10, B11, C10 및 C15 는 본 발명에 따르지 않음에 주목해야 한다.

또한 각각의 조성에 따라, 온도 (T_soaking) 가 관계식 2 에 의해 계산된 온도보다 높기 때문에 참조예들 A2, A3, A7, B2, B3, B7, C2, C3, C7, C13, D3 및 G5 는 본 발명에 따르지 않음에 또한 주목해야 한다.

끝으로, 냉각 종반 온도 (T_OA) 가 360 ℃ ~ 440 ℃ 범위 밖에 있고 균열 처리 온도 (T_soaking) 가 관계식 1 로 계산된 온도 미만이거나 관계식 2 로 계산된 온도보다 높고, 이는 전술한 바람직하지 못한 결과들을 유발하기 때문에, 참조예들 A1, A4, B1, B4, B5, B7, B9, B12, C1, C4, C5, C8, C9, D4, D8, D9, F1, G1, G2 및 G6 은 본 발명에 따르지 않음에 또한 주목해야 한다.

실시예들 B6, C6, C11, C14, D2, D6, D7, D10, D11, D13, D14, E1, F2, G3 및 G4 는 본 발명에 따른 실시예들이다.

그 후, 기계적 특성들은 ISO 12.5 x 50 에 따른 시험편을 사용해 측정된다. 이 기계적 특성들을 측정하는데 적용되는 단축 인장 응력은 냉간 압연 방향과 평행한 방향으로 적용된다.

인장 응력 측정 하에 기계적 특성들은 다음 약어들로 아래 표 3 에 제공된다:

- 탄성 한계: Re

- 기계적 강도: Rm

- 균일 연신율: Al. Unif.

- 총 연신율: Al. Total.

[표 3]

표 3 에서 참조예들 A1 내지 A8, B1 내지 B5, B7 내지 B12, C1 내지 C5, C7 내지 C10, C12, C13, C15, D1, D3 내지 D5, D8, D9, D12, F1, G1, G2, G5 및 G6 은, 표 1 에 제공된 조성들을 가지는 강들로부터 표 2-1 및 표 2-2 에 기술한 조건들에 따라 제조된 강판들을 표시한다. 본 발명에 따르지 않은 기계적 특성들에 밑줄이 그어져 있다.

실시예들 B6, C6, C11, C14, D2, D6, D7, D10, D11, D13, D14, E1, F2, G3 및 G4 는 본 발명에 따른 것들이다.

탄성 한계 (Re) 가 700 MPa 미만이고, 이는 440 ℃ 보다 높은 냉각 종반 온도 (T_OA) 로 인해 너무 적은 양의 베이나이트 페라이트를 나타내거나 관계식 1 로 계산된 것 미만의 균열 처리 온도 (T_soaking) 로 인해 너무 많은 양의 폴리고날 페라이트를 나타내기 때문에, 참조예들 B1, B3, B4, B7, B8, C1, C3, C4, C7, C8, D1, D3 및 D8 은 본 발명에 따르지 않음에 또한 주목해야 한다.

또한, 균일 연신율이 12% 미만이고, 이는 관계식 2 로 계산된 것보다 높은 균열 처리 온도 (T_soaking) 로 인해 너무 적은 양의 폴리고날 페라이트를 반영하거나 360 ℃ 미만의 냉각 종반 온도 (T_OA) 로 인해 너무 적은 양의 잔류 오스테나이트를 반영하기 때문에, 2 개의 참조예들 A4 내지 A6, A8, B2, B11, C5, C9, C10, C15, D5, D9, F1, G1, G2 및 G6 은 본 발명에 따르지 않음에 주목해야 한다.

또한, 탄성 한계 (Re) 및 균일 연신율은 각각 700 MPa 및 12% 미만이고, 이는 440 ℃ 보다 높은 냉각 종반 온도로 인해 너무 많은 양의 MA 아일랜드들을 반영하기 때문에, 참조예들 A1, B5, B6, B12 및 C12 는 본 발명에 따르지 않음에 주목해야 한다.

끝으로, 탄성 한계 (Re) 및 기계적 강도 (Rm) 가 각각 700 MPa 및 900 MPa 미만이고, 이는 너무 낮은 냉각 종반 온도 (T_OA) 로 인해 너무 많은 양의 폴리고날 페라이트와 결과적으로 관계식 1 로 계산된 온도 미만의 균열 처리 온도 (T_soaking), 및 너무 적은 양의 MA 아일랜드들을 반영하기 때문에 참조예들 A2, A3, A7, B2, C2, C13, D4, D12 및 G5 는 본 발명에 따르지 않음에 주목해야 한다.

본 발명은, 특히 종래의 전기 아연 도금 프로세스들을 통하여, 아연 또는 아연 합금의 코팅 성막에 적합한 강판을 가질 수 있도록 한다.

본 발명은, 또한, 열 합금화 처리가 뒤따를 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는, 특히 액체 아연 욕에서 용융 도금 프로세스를 통하여, 아연 또는 아연 합금의 코팅을 성막하기에 적합한 강판을 가질 수 있도록 한다.

끝으로, 또한, 비제한적인 예로서, 저항 점 용접과 같은 종래의 조립 방법들에 의해 용접에 양호한 적합성을 가지는 강을 가질 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 강판은 유리하게도 육상 모터 차량들에서 적용하기 위한 구조 부품들, 보강 요소들, 안전 요소들, 마모 방지부들 또는 트랜스미션 디스크들의 제조에 사용될 수 있다.

Claims

냉간 압연 및 어닐링된 강판으로서,
상기 강판은 900 MPa 이상의 기계적 강도, 700 MPa 보다 큰 탄성 한계, 및 12% 이상의 균일 연신율을 가지고, 중량 퍼센트로 표현된, 상기 강판의 조성은:
0.26% ≤ C ≤ 0.45%
1.0% ≤ Mn ≤ 3.0%
1.0% ≤ Si ≤ 3.0%
Al ≤ 0.1%
Cr ≤ 1.5%
S ≤ 0.005%
P ≤ 0.020%
Nb ≤ 0.1%
Ti ≤ 0.02%
V ≤ 0.015%
N ≤ 0.01% 를 포함하고,
상기 조성의 잔부는 철 및 프로세싱으로부터 기인한 불가피한 불순물들로 구성되고, 256xC + 47xMn + 150xCr + 2260xNb > 142 인 것으로 이해되고, 미세조직은, 면적 백분율로, 13 ~ 25% 의 잔류 오스테나이트, 13 ~ 30% 의 마텐자이트와 잔류 오스테나이트의 아일랜드들 (islands) 로 구성되고, 잔부는 베이나이트와 선택적으로 페라이트로 구성되는, 냉간 압연 및 어닐링된 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 강판의 조성은, 중량 퍼센트로 표현해, 0.26% ≤ C ≤ 0.35% 인, 냉간 압연 및 어닐링된 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강판의 조성은, 중량 퍼센트로 표현해, 1.4% ≤ Mn ≤ 2.6% 인, 냉간 압연 및 어닐링된 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강판의 조성은, 중량 퍼센트로 표현해, 1.4% ≤ Si ≤ 1.8% 인, 냉간 압연 및 어닐링된 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강판의 조성은, 중량 퍼센트로 표현해, Cr ≤ 0.5% 인, 냉간 압연 및 어닐링된 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강판의 조성은, 중량 퍼센트로 표현해, Nb ≤ 0.05% 인, 냉간 압연 및 어닐링된 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강판의 상기 미세조직은 최대 30% 페라이트를 포함하는, 냉간 압연 및 어닐링된 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강판의 총 연신율은 14% 보다 큰, 냉간 압연 및 어닐링된 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강판은 아연 또는 아연 합금 코팅을 가지는, 냉간 압연 및 어닐링된 강판.
냉간 압연 및 어닐링된 판의 제조 방법으로서,
상기 강판은 900 MPa 이상의 강도, 700 MPa 보다 큰 탄성 한계, 및 12% 이상의 균일 연신율을 가지고,
상기 제조 방법은:
- 제 1 항에 따른 조성을 가지는 강을 획득하는 단계, 그 후
- 상기 강이 반제품의 형태로 주조되는 단계, 그 후
- 상기 반제품은 재가열된 반제품을 획득하도록 1150 ℃ ~ 1275 ℃ 의 온도 (T_rech) 로 되는 단계, 그 후
- 상기 재가열된 반제품은 열간 압연되어서, 열간 압연 종반 온도 (end of hot rolling temperature; T_fl) 는 열간 압연된 판을 획득하도록 850 ℃ 이상인 단계, 그 후
- 열간 압연된 코일은 코일링된 열간 압연된 판을 획득하도록 540 ~ 590 ℃ 의 온도 (T_bob) 로 코일링되는 단계, 그 후
- 상기 코일링된 열간 압연된 판은 주위 온도로 냉각되는 단계, 그 후,
- 선택적으로, 상기 코일링된 열간 압연된 판이 5 ~ 24 시간의 기간 동안 400 ℃ ~ 700 ℃ 의 온도로 어닐링되도록 상기 코일링된 열간 압연된 판의 베이스 어닐링이 수행되는 단계,
- 상기 코일링된 열간 압연된 판은 냉간 압연에 적합한 열간 압연된 판을 획득하도록 언코일링되고 산세되는 단계, 그 후
- 상기 냉간 압연에 적합한 열간 압연된 판은 냉간 압연된 판을 획득하도록 30 ~ 80% 의 압하율로 냉간 압연되는 단계, 그 후,
- 상기 냉간 압연된 판은, 60 ~ 600 초의 기간 (t_soaking) 동안 760 ~ 1100 ℃ 의 온도 (T_soaking) 까지 2 ~ 50 ℃/s 의 속도 (V_C) 로 상기 냉간 압연된 판을 가열함으로써 어닐링되는 단계, 그 후
- 상기 냉간 압연된 판은, 냉각 종반 온도 (T_OA) 가 360 ℃ ~ 440 ℃ 이도록 20 ~ 1000 ℃/s 의 속도로 상기 냉간 압연된 판에 냉각을 부여함으로써 냉각되고,
T_soaking < 1.619 (T_OA - T1), 여기에서 T1 = -206C - 43Mn - 164Cr -896Nb
T_soaking > 1.619 (T_OA - T2), 여기에서 T2 = 50C + 4Mn - 14Cr + 1364Nb - 132 이고, 온도들이 ℃ 단위로 나타내고 화학적 조성들은 중량 퍼센트로 나타낸 것으로 이해되는 단계,
- 상기 냉간 압연된 판은 100 ~ 2000 초의 기간 (t_OA) 동안 360 ~ 440 ℃ 의 온도 범위에서 유지되는 단계를 포함하는, 냉간 압연 및 어닐링된 판의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 판은 360 ~ 440 ℃ 의 냉각 종반 온도 (T_OA) 에서 100 ~ 2000 초 동안 등온적으로 유지되는, 냉간 압연 및 어닐링된 판의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 열간 압연 종반 온도 (T_fl) 는 900 ℃ 이상인, 냉간 압연 및 어닐링된 판의 제조 방법.
코팅된 판의 제조 방법으로서,
제 10 항 또는 제 11 항에 따른 냉간 압연 및 어닐링된 판이 획득되고 그 후 아연 또는 아연 합금으로 코팅되기 전 상기 냉간 압연 및 어닐링된 판은 주위 온도로 냉각되는, 코팅된 판의 제조 방법.
코팅된 판의 제조 방법으로서,
제 10 항 또는 제 11 항에 따른 냉간 압연 및 어닐링된 판이 획득되고 그 후 상기 냉간 압연 및 어닐링된 판은 주위 온도로 냉각하기 전 용융 아연 도금 프로세스 (hot dip galvanization process) 에 의해 아연 또는 아연 합금으로 코팅되는, 코팅된 판의 제조 방법.
코팅된 판의 제조 방법으로서,
제 10 항 또는 제 11 항에 따른 냉간 압연 및 어닐링된 판이 획득되고 그 후 상기 냉간 압연 및 어닐링된 판은 주위 온도로 냉각하기 전 용융 알루미늄 도금 프로세스에 의해 Al 또는 Al 합금으로 코팅되는, 코팅된 판의 제조 방법.
코팅된 판의 제조 방법으로서,
제 10 항 또는 제 11 항에 따른 냉간 압연 및 어닐링된 판이 획득되고 그 후 상기 냉간 압연 및 어닐링된 판은 0.1 ~ 3% 의 냉간 압연율로 냉간 재압연되는, 코팅된 판의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 따라 선택적으로 코팅된, 냉간 압연 및 어닐링된 판의 제조 방법으로서,
상기 냉간 압연 및 어닐링된 판은 후에 10 ~ 48h 의 균열 처리 시간 (t_base) 동안 150 ℃ ~ 190 ℃ 의 균열 처리 온도 (T_base) 에서 어닐링되는, 냉간 압연 및 어닐링된 판의 제조 방법.
제 10 항에 따른 판으로부터 부품을 제조하는 방법으로서,
상기 판은, 온도 (T_soaking) 로 어닐링한 후 속도 (V_C) 로 냉각하기 전 열간 스탬핑되는, 부품을 제조하는 방법.
자동차들의 부품들을 제조하기 위해, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 냉간 압연 및 어닐링된 판, 또는 제 10 항 또는 제 11 항에 따른 방법에 의해 제조된 판의 사용 방법.