KR101886171B1

KR101886171B1 - 고항복비를 갖는 고강도 강판의 제조방법

Info

Publication number: KR101886171B1
Application number: KR1020170013562A
Authority: KR
Inventors: 안순태; 김성태
Original assignee: 삼화스틸(주)
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-08-08

Abstract

본 발명은 인장강도가 900 ∼ 1,500MPa이고, 신율이 9%이상이며, 금속조직이 템퍼드 마르텐사이트 단상으로서 항복비가 85% 이상인 고항복비를 갖는 고강도 강판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은, C 0.20 ∼ 0.50wt%, Si 0.01 ∼ 2.0wt%, Mn 0.30 ∼ 3.0wt%, P 0.05wt% 이하, S 0.05wt% 이하가 함유되고 잔부가 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어진 소재 강판을 유도가열장치를 이용하여 3 ∼ 60초 동안 Ac3 변태점 이상으로 급속가열하고 유지하는 단계와, 가열 상태의 강판을 물이나 기름으로 100℃/s 이상으로 급냉하는 단계, 가열 및 유지시간을 포함하여 400℃ ∼ A1 변태점까지 3 ∼60초 동안 템퍼링하는 단계, 스케일 제거 후 5 ∼ 30%의 압하율로 냉간압연하는 단계, 압연된 강판을 유도가열장치를 이용하여 200 ∼ 400℃에서 3 ∼ 60초 동안 저온소둔하는 단계로 이루어진다.

Description

고항복비를 갖는 고강도 강판의 제조방법{PROCESS FOR MAKING A HIGH STRENGTH STEEL PLATE WITH HIGH YIELD RATIO}

본 발명은 자동차용 고장력 강판에 관한 것으로, 인장강도가 900 ∼ 1,500 MPa이고, 신율이 9%이상이며, 템퍼드 마르텐사이트 단상의 조직으로서 85% 이상의 항복비를 나타내는 고항복비를 갖는 고강도 강판의 제조방법에 관한 것이다.

최근의 자동차용 강판에서는 지구 온난화로 인한 배출가스 규제 강화 경향에 따른 차체 경량화와 함께 충돌시 탑승자의 안전성 확보를 위한 차체 구조부재의 고강도화가 동시에 요구되고 있다.

특히 차량 충돌시에 일차적으로 충격을 흡수하도록 설계된 범퍼레일과 탑승 공간을 지지해 주는 각종 필러, 도어 임팩트 빔 및 사이드 실 등의 구조부재는 탑승 공간의 변형을 최소화하여 승객의 안전이 확보될 수 있도록 하여야 한다. 이에 따라 상기 차체 구조부재에서는 고강도이면서 인장강도(TS) 대비 항복강도(YS)가 높은 고항복비(YS/TS) 소재의 사용이 요구된다.

그런데 현재까지의 차체 구조부재용 소재 개발 추세는 고강도화에 중점을 두고 시도됨으로써 소정의 고강도화에 이르는 소재들의 개발이 알려지고 있긴 하나, 이들 소재들은 항복비가 낮거나 가공성 또는 안전을 위해서 필요로 하는 신율이 낮기 때문에 차체 구조부재용 소재로 실용화되기에는 현실적으로 문제가 있었다.

종래의 차량 구조부재용 소재에 대한 특허문헌 중 공개특허 10-2014-0145107에 개시된 강판은 인장강도 998∼1091MPa 범위의 비교적 높은 강도를 나타내고 있으나, 항복비에 있어서 70∼80%의 낮은 수준이고, 금속조직이 마르텐사이트, 베이나이트 및 페라이트의 혼합조직으로 이루어져 있다.

그리고 공개특허 10-2016-0047465에 개시된 강판은 인장강도 998∼1061MPa, 항복비 81∼88% 및 신율 18.3∼20.5%로서 비교적 높은 고항복비를 나타내고 있으 나, 최대 인장강도가 1061MPa로서 고강도화에 대한 한계를 보이고 있으며, 특히 금속조직면에서 페라이트, 템퍼드 마르텐사이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트의 복합조직으로 이루어짐에 따라 상분율에 따른 물성의 편차가 심하고, 정해진 바의 정확한 상분율을 유지하기 위해서는 온도와 시간을 엄격하게 제어하여야 함에 따른 제조공정상의 어려움이 따르고 있다. 이와 같은 복합조직에 따른 문제점은 앞에서 제시된 공개특허 10-2014-0145107에서도 공통된다.

또 다른 선행 특허문헌으로서 등록특허 제10-1543837호에서는 0.03∼0.1%의 저탄소강에 Ti, Nb 및 V 등이 첨가된 조성의 슬라브를 열간압연하는 과정에서 제어냉각을 통해서 90%가 페라이트인 금속조직에 탄,질화물을 석출시킨 고강도 열연강판이 개시되고 있다. 상기 강판은 85∼95%의 높은 항복비와 15∼28%의 높은 신율을 보이고 있긴 하나, 인장강도가 548∼911MPa의 낮은 수준을 나타냄으로써 인장강도에 한계가 있다.

그리고 등록특허 제10-1406478호에는 저탄소강(0.05∼0.15C)을 제어냉각하여 자기템퍼드 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 마르텐사이트의 복합조직으로 이루어진 냉연강판이 개시되고 있는바, 이는 인장강도 1027∼1106MPa 범위의 비교적 강도가 높은 고강도강이라 할 수 있긴 하나 항복비가 75∼80% 정도의 낮은 수준이라는 데에 문제점이 있다.

상기 종래의 강판들은 항복비가 70∼80% 정도로서 고항복비 강판이라고 하기에는 낮은 수준이고, 일부 81∼88%로 높은 항복비를 나타내고 있는 강판도 있긴 하나 이러한 강판의 경우에는 인장강도가 비교적 낮거나 소정의 금속조직을 얻기 위한 제조공정이 복잡함과 아울러 엄격한 제어를 필요로 하기 때문에 균일한 물성을 확보하는데는 현실적으로 어려움이 따르고 있다.

본 발명은 종래의 자동차용 고장력 강판에서 지적되고 있는 상기의 제반 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 인장강도가 900 ∼ 1,500MPa이고, 신율이 9%이상이며, 항복비가 85% 이상인 템퍼드 마르텐사이트 단상의 조직으로 이루어진 고장력 강판의 제조방법을 제공하는 데 발명의 목적을 두고 있다.

본 발명의 다른 목적은 높은 인장강도와 고 항복비를 얻기 위하여 종래에 사용되어온 복잡한 제조공정과 그 결과로 얻어지는 복잡한 금속조직을 단순화하여 제어가 용이하면서도 경제적인 고장력 강판의 제조방법을 제공하는데 있다.

앞서 관련된 여러 고강도 강판의 예에서 알 수 있듯이, 높은 인장강도를 얻기 위해서는 다양한 합금원소와

칭, 템퍼링이라는 프로세스를 사용하면 가능하다는 것은 잘 알려진 사실이지만, 목적하는 인장강도에서 높은 신율과 고 항복비를 얻는데는 용이하지만은 않은 것이 현실이다.

이에, 본 발명자들은 높은 인장강도를 지니면서도 신율과 항복비가 높은 강판 소재의 개발을 위해 다양한 시도와 수많은 실험을 거듭한 결과, 적정 성분계의 합금원소로 이루어진 소재 강판에 대하여 가열온도와 가열시간 및 냉각속도를 적절하게 제어한 가운데

칭, 템퍼링을 행하여 최적의 금속조직을 형성한 후 특정 범위 내의 압하율로 냉간 압연을 행하고 적절한 저온소둔을 행하였을 때, 인장강도가 900 ∼ 1,500MPa이고, 신율이 9%이상이며, 항복비가 85% 이상인 템퍼드 마르텐사이트 단상의 조직으로 이루어진 초고강도 강판을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이에, 본 발명은 C 0.20 ∼ 0.50wt%, Si 0.01 ∼ 2.0wt%, Mn 0.30 ∼ 3.0 wt%, P 0.05wt% 이하, S 0.05wt% 이하가 함유되고 잔부가 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어진 소재 강판을 유도가열장치를 이용하여 3 ∼ 60초 동안 Ac3 변태점 이상으로 급속가열하고 유지하는 단계와, 가열 상태의 강판을 물이나 기름으로 100℃/s 이상으로 급냉하는 단계, 가열 및 유지시간을 포함하여 400℃ ∼ A1 변태점까지 3 ∼60초 동안 템퍼링하는 단계, 스케일 제거 후 5 ∼ 30%의 압하율로 냉간압연하는 단계, 압연된 강판을 유도가열장치를 이용하여 200 ∼ 400℃에서 3 ∼ 60초 동안 저온소둔하는 단계를 거쳐 템퍼드 마르텐사이트 단상의 금속조직을 가지며 인장강도가 900 ∼ 1,500MPa이고, 신율이 9% 이상이며, 85% 이상의 항복비를 갖는 강판을 얻는 고강도 강판의 제조방법이다.

한편, 상기 본 발명의 방법에서 상기 저온소둔 단계는 유도가열장치 대신에 전기로, 가스로 또는 중유로를 이용하여 수행될 수 있다.

본 발명의 방법에서 사용되는 소재 강판의 화학 조성은C 0.20 ∼ 0.50wt%, Si 0.01 ∼ 2.0wt%, Mn 0.30 ∼ 3.0wt%, P 0.05wt% 이하, S 0.05wt% 이하가 함유되고 기타 불가피한 불순물과 잔부가 Fe로 이루어진 성분계를 기본조성으로 하고, 경우에 따라서는 Cr 0.05 ∼ 2.0wt%, Mo 0.05 ∼ 2.0wt%, B 0.0003 ∼ 0.0050wt%, Ti 0.01 ∼ 0.20wt%, Al 0.01 ∼ 0.10wt% 중의 적어도 어느 한 성분이 부가적으로 첨가될 수 있는바, 각 성분의 범위를 한정한 이유는 다음과 같다.

C: 0.20 ∼ 0.50wt%

C는

칭시 강재의 강도증가를 위하여 첨가되는 가장 중요한 원소로서, 0.20wt% 미만에서는 900MPa 이상의 인장강도를 얻는데 어려움이 있으며, 0.50wt%를 초과하게 되면 다량의 탄화물 석출로 인하여 연성이 저하되고 변형저항이 증대되어 강판을 자동차용 부재 등으로 가공할 때 균열의 발생 가능성이 높아지게 된다.

Si: 0.01 ∼ 2.0wt%

Si는 탈산을 위해 강 중에 투입되는 원소로서, 0.01wt% 이상에서는 강의 연성을 저해하지 않고 강도를 높이는 원소이지만, 2.0wt%를 초과하는 경우에는 석출된 탄화물이 증가하여 변형저항을 증대시킴에 따라 강판의 가공시 균열발생 및 공구수명의 저하를 초래하게 된다. 이는 Si가 석출 탄화물에 고용되어 탄소의 움직임을 방해함으로써 탄화물이 구형화되는 것을 방해하기 때문이다.

Mn: 0.30 ∼ 3.0wt%

Mn은 강의

칭성을 높여 고강도를 확보하는데 유용한 원소로서, C 및 Si가 과잉으로 첨가될 경우 발생할 수 있는 변형저항의 증대를 피하기 위하여, 낮은 C, Si 첨가강에서 강도의 저하를 보완하기 위한 원소이다. 따라서 이와 같은 효과를 기대하기 위해서는 최소 0.30wt% 첨가가 필요하지만, 과잉 첨가되면 인성과 변형저항을 증대시키므로 그 첨가량은 3.0wt%를 초과하지 않도록 하여야 한다.

Cr: 0.05 ∼ 2.0wt%

Cr은 강도와

칭 경도 및 인성의 향상을 위하여 첨가되는 원소로서, 0.05wt% 미만에서는 상기 특성들의 향상 효과가 미약하고, 비교적 고가인 까닭에 2.0wt%를 초과하게 되면 경제성이 떨어지게 된다.

Mo: 0.05 ∼ 2.0wt%

Mo은 Cr의 첨가 효과와 거의 동일하며, 0.05wt% 미만에서는 효과가 미약하 고, 2.0wt%를 초과하게 되면 냉간 가공을 위한 변형저항이 증대되므로 그 첨가량은 2.0wt%를 초과하지 않도록 제한한다.

B: 0.0003 ∼ 0.0050wt%

B는

칭성을 향상시키는 원소로서, 0.0003wt% 미만에서는 첨가효과가 불분명하고, 0.0050wt%를 초과하면 오히려

칭성을 저하시킨다.

Ti: 0.01 ∼ 0.20wt%

Ti는 B와 공존하여

칭 강도를 올리는 효과도 있지만, 오스테나이트의 결정립 미세화에 효과가 크다. 그러나 0.01wt% 미만에서는 그 효과가 미흡하고, 0.20wt%를 초과하면 개재물이 많게 되어 요구되는 각종 물성치를 저하시키게 된다.

Al: 0.01 ∼ 0.10wt%

Al은 질소와 결합하여 오스테나이트 결정립 성장을 억제하는 효과가 있다. 그러나 다량 함유되면 알루미늄 산화물계 개재물이 많이 생성되어 연성을 저하시키게 된다. 따라서, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 0.01 ∼ 0.10wt% 범위가 바람직하다.

P, S: 0.05wt% 이하

P와 S는 강의 불가피한 불순물 원소로서 뜨임시 결정입계에 편석되어 충격 인성을 저하시키고, 냉간 가공시 변형율을 저하시키므로 가능한 한 그 함량이 0.05wt%를 초과하지 않도록 제한할 필요가 있다.

이하, 본 발명의 방법의 각 단계별 공정에 대하여 자세하게 설명한다.

먼저, 첫번째 공정으로, "유도가열장치를 사용하여 소재 강판을 3 ∼ 60초 동안 Ac3 변태점 이상으로 급속가열하고 유지하는 단계"는 오스테나이트의 결정입자를 미세하게 하여 합금원소가 적을 때에도 높은 인장강도를 얻어내기 위한 공정으로서, 3초 미만으로 되면 가열이 불충분하여 미변태 오스테나이트, 퍼얼라이트 및 오스테나이트 등의 다상 조직이 발생할 수 있으며, 60초를 초과하게 되면 오스테나이트의 결정립 크기가 너무 조대해져서 취성에 영향을 미치게 된다. 보다 바람직한 가열 시간은 30초 이하 이다.

본 발명에서는 상기 급속가열 및 유지 단계에 이어서 "100℃/s 이상으로 급냉하는 단계"가 뒤따르는바, 이러한 급냉 공정을 수행하는 이유는 100℃/s 이하의 냉각속도에서는 페라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트의 복합조직이 발생할 수 있어서 본 발명에서 의도하는 바의 마르텐사이트 단일 상을 얻을 수 없기 때문이다.

다음, 본 발명의 제조방법에서는 상기 급냉 단계 후에, "400℃ ∼ A1 변태점까지 3 ∼ 60초 동안 템퍼링하는 단계"가 수행되는바, 템퍼링시 400℃ 이상으로 가열하게 되면 석출된 탄화물들이 구상화되어 프레스 등의 냉간가공시 균열 발생율을 현저하게 감소시키게 된다. 그러나 템퍼링 온도가 A1 변태점을 초과하여 가열되는 경우에는 오스테나이트가 석출되어 냉각 이후에 마르텐사이트와 템퍼드 마르텐사이트의 혼합조직이 생성될 가능성이 있어서 균일한 템퍼드 마르텐사이트의 단일 상을 얻을 수 없게 되기에 템퍼링 온도는 400℃ ∼ A1 변태점 사이의 온도범위가 바람직하다.

한편, 상기 템퍼링 단계에서의 유지 시간을 포함한 가열 시간을 3 ∼ 60초로 한정한 이유는, 3초 미만에서는 템퍼링 효과가 미흡하고, 60를 초과하면 석출된 탄화물이 조대화하여 강도의 저하가 초래되기 때문이다. 보다 바람직한 템퍼링 시간은 3 ∼ 30초 이다.

본 발명에서

칭 후 곧바로 템퍼링하는 일련의 연속된 공정으로 이어지도록 한 이유는

칭 이후에 조속히 템퍼링을 함으로써

칭 크랙의 발생을 방지하고 작업효율을 높이기 위함이다.

다음으로 본 발명의 방법에서는 "스케일 제거 후 5 ∼ 30%의 압하율로 냉간압연하는 단계"가 행해지는바, 이때 압하율이 5% 미만으로 되면 전위의 발생량이 적고 가공경화의 효과도 미미하여 후속되는 저온소둔 단계에서 탄화물 생성에 의한 전위의 이동을 방해하여 항복강도의 향상을 도모하는 데 문제가 있으며, 30%를 초과하게 되면 과도한 인장강도의 상승과 그에 따른 신율 저하가 현저하게 되므로 최대 압하율은 30% 이내로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 냉간압연 단계에 후속되는 공정으로서, "압연된 강판을 유도가열장치를 이용하여 200 ∼ 400℃에서 3 ∼ 60초 동안 저온소둔하는 단계"는 냉간압연시 생성된 전위를 저온소둔하여 전위 주변에 탄화물 석출시킴으로써 전위의 이동이 방해되도록 하여 항복강도를 상승시키기 위한 공정이다. 이때 소둔온도가 200℃ 미만이거나 소둔시간이 3초 미만인 때에는 상기의 저온소둔을 통한 항복강도의 상승효과를 기대할 수 없고, 반대로 소둔온도가 400℃를 초과하거나 소둔시간이 60초를 넘을 때에는 석출된 탄화물이 응집조대화되어 오히려 항복강도의 감소를 초래하게 된다.

한편, 본 발명의 방법에서는 최종적인 공정단계를 거친 강판의 금속조직을 템퍼드 마르텐사이트 단상으로 한정하고 있는바, 그 이유는 앞서 살펴본 바와 같이 종래의 고강도, 고항복비 강판들이 대분 2상 이상의 다상 복합조직으로 되어 변형시에 계면에 응력이 집중됨에 따른 취성 증가로 인해 기대할만한 항복비와 신율의 확보가 어렵게 되고, 열처리시 각 상의 분율 제어가 까다로워 균일한 품질을 확보할 수 없다는 문제점이 있었기에 이러한 문제점을 피하고자 단상의 금속조직으로 한정하고 있다.

다만, 열처리 과정에서 일부 발생할 수 있는 템퍼드 마르텐사이트 이외의 다른 조직이 미량 발생할 경우에도 총량이 면적 비율로 10% 이하일 경우에는 단상의 템퍼드 마르텐사이트 조직으로 간주한다.

한편, 본 발명의 방법에서는 저온소둔 공정 단계에서 압연된 강판을 200 ∼ 400℃로 가열, 유지함에 있어서 유도가열장치 대신에 전기로, 가스로 또는 중유로를 사용할 수도 있다. 이와 같이 전기로 등을 이용하여 저온소둔을 행함에 있어서는 가열온도 외에 가열시간에 대하여서는 특별히 한정하고 있지 않는바, 그 이유는 저온소둔 이전 단계에서 5 ∼ 30%로 냉간압연된 강판을 연속적으로 가열로를 통과시키는 경우와 코일 형태로 권취하여 배치식의 가열로 내에 장입해서 가열이 이루어지도록 하는 경우와는 가열시간의 차이가 현저하게 나기 때문에 별도로 한정하기가 곤란하였다.

특히, 코일 형태로 감아서 가열로에 투입할 때는 코일의 중량에 따라서도 가열시간이 달라지기 때문에 가열시간을 특정하기가 매우 어려웠다. 다만, 가열시간 보다는 가열온도가 강판의 물성치를 더 크게 좌우하는 요소인 까닭에 가열온도가 상기의 온도범위 내로 유지되도록 한 상태에서 시료를 채취한 후 인장시험하여 목표치의 인장강도 범위 내에서 항복비와 신율이 본 발명의 물성치 범위를 만족시키면 적합한 시간 조건으로 판단하였다.

본 발명의 고강도 강판은 인장강도가 900 ∼ 1,500MPa이고, 신율이 9%이상이며, 항복비가 85% 이상으로서, 기존의 자동차용 강판에 비해 인장강도 및 항복비가 향상됨에 따라 자동차 소재용 강판의 두께감소를 통한 차체중량 감소로 연비의 개선을 도모할 수 있고, 또한 높은 항복비를 바탕으로 충돌에 대한 저항성을 높여 승객의 안전을 도모할 수 있음으로 해서 자동차용 부품의 소재로 활용될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 고강도 강판은 다수의 상(phase)이 일정한 비율을 유지한 가운데 섞여져 이루어진 복합 조직이 아닌 단일 상으로서의 템퍼드 마르텐사이트만으로 이루어져 있음에 따라, 복합 조직에서 각 상의 분율 유지를 위해 행해져야 하는 까다로운 제어 열처리 공정에 비해 훨씬 수월한 열처리 공정이 수행됨에 따라 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 방법에 따른 고항복비를 갖는 고강도 강판의 개략적인 제조공정도이다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 특징을 비롯한 구체적인 제조공정은 아래의 본 발명에 대한 바람직한 실시예에 대한 기재를 통해서 명확하게 이해될 것이다.

[실시예]

아래의 표1에서와 같은 화학조성으로 이루어진 소재 강판을 2mm의 두께로 압연한 후 일련의 프로세스로 연결된 고주파 유도가열장치를 사용하여 아래의 표2에 기재된 바의 가열온도와 가열, 유지시간 및 냉각속도 조건을 변화시켜가면서 강판 시편을 얻었다. 금속조직은 강판 시편으로부터 조직관찰 시험편을 채취하여 나이탈 부식 후 광학현미경으로 관찰하였고, 기계적 성질 중 인장강도와 신율은 JIS 5호 시험편을 사용하여 만능재료 시험기로 측정하였다.

구분	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	B	Ti	Al	Fe
시편1	0.21	1.20	0.82	0.002	0.004	0.83	-	0.0021	-	0.04	bal.
시편2	0.32	0.22	1.33	0.004	0.005	0.68	0.20	-	-	-	bal.
시편3	0.43	0.25	0.85	0.013	0.008	-	-	-	0.02	-	bal.

구분		칭조건			템퍼링조건			금속 조직	인장강도 (MPa)
구분		가열온도 (℃ )	가열,유지시간(초)	냉각속도 (℃/초)	가열온도 (℃ )	가열,유지시간(초)	냉각방법	금속 조직	인장강도 (MPa)
시편1	A-1	930	8	300	680	8	수냉	TM	920
시편1	A-2	930	8	80	650	8	수냉	TM+F+B	910
시편2	B-1	900	10	300	680	10	수냉	TM	950
시편2	B-2	780	10	300	635	10	수냉	TM+F	945
시편3	C-1	880	15	250	650	15	수냉	TM	1070
시편3	C-2	880	15	250	720	15	수냉	TM+M	1170

* TM: 템퍼드 마르텐사이트, F: 페라이트, M: 마르텐사이드, B: 베이나이트

상기 표2에서와 같이, 본 발명의 조성으로 이루어진 소재 강판을 유도가열장치를 이용해서 본 발명에서 정한 열처리 조건으로

칭, 템퍼링을 한 시편들의 경우에는 금속조직이 템퍼드 마르텐 사이트 단상을 띠고 있으며, 인장강도가 900MPa 이상을 나타내고 있음을 알 수 있다.

상기 표2에서 얻어진 6개의 시편들에 대하여 산세 및 중화 공정을 수행하여 표면 스케일을 제거한 후 아래의 표3과 같은 조건으로 5 ∼ 40%의 압하율로 냉간압연과 저온소둔을 실시하여 최종적인 시편을 얻었다. 이들 최종 시편들에 대한 인장강도, 신율 및 항복비에 대하여 측정하였고, 그 결과는 표3에 나타나 있다.

구분		미세 조직	냉연 압하율 (%)	저온소둔		인장 강도 (MPa)	신율 (%)	항복비 (%)	비고
구분		미세 조직	냉연 압하율 (%)	가열온도 (℃)	가열,유지시간(초)	인장 강도 (MPa)	신율 (%)	항복비 (%)	비고
시편1	A-1	TM	5	300	5	963	16.9	91.8	실시예1
			10	300	5	1012	13.4	92.2	실시예2
			20	300	10	1087	11.2	92.1	실시예3
			30	300	10	1163	9.7	91.7	실시예4
			40	300	20	1219	8.6	91.2	비교예1
	A-2	TM+F+B	5	300	5	943	11.1	78.3	비교예2
			10	300	5	967	9.8	80.2	비교예3
			20	300	10	1007	8.1	81.3	비교예4
			30	300	10	1038	7.3	82.0	비교예5
			40	300	20	1072	6.9	82.6	비교예6
시편2	B-1	TM	5	300	5	994	14.6	92.3	실시예5
			10	300	5	1063	13.8	92.9	실시예6
			20	300	10	1197	12.3	93.1	실시예7
			30	300	10	1273	10.1	92.7	실시예8
			40	300	20	1350	8.1	92.5	비교예7
	B-2	TM+F	5	300	5	963	10.7	76.3	비교예8
			10	300	5	971	9.1	75.8	비교예9
			20	300	10	995	8.3	75.6	비교예10
			30	300	10	1017	7.5	76.1	비교예11
			40	300	20	1036	6.4	75.2	비교예12
시편3	C-1	TM	5	300	5	1121	13.1	91.7	실시예9
			10	300	5	1193	12.9	92.6	실시예10
			20	300	10	1307	11.2	93.2	실시예11
			30	300	10	1442	9.7	93.1	실시예12
			40	300	20	1560	7.1	91.9	비교예13
	C-2	TM+M	5	300	5	1135	8.3	91.5	비교예14
			10	300	5	1174	7.6	91.3	비교예15
			20	압연 중 크랙 발생

상기 표3에서와 같이 금속조직이 템퍼드 마르텐사이트의 단상인 시편들로서 본 발명에서 정한 압하율 범위(5 ∼ 30%)로 냉간압연하고, 고주파 유도가열장치를 이용하여 저온소둔한 결과로 얻어진 본 발명의 실시예 시편들의 경우에는 단일 상의 템퍼드 마르텐사이트 조직으로서 인장강도가 900 ∼ 1,500MPa의 고강도임에도 불구하고, 9% 이상의 신율과 85% 이상의 높은 항복비를 나타내고 있음을 알 수 있다.

한편, 단일 상의 템퍼드 마르텐사이트 금속조직의 시편에 대해 본 발명에서 정한 저온소둔 조건을 따르더라도 압하율이 30%를 초과하는 경우에는 신율이 9%에 못미침을 알 수 있다(비교예1, 7 및 13).

그리고 냉간압연 전의 금속조직이 템퍼드 마르텐사이트의 단일상이 아닌 시편의 경우에는 압하율 5~30% 범위에서 냉간 압연을 하더라도 신율과 항복비가 각각 9%와 85% 미만으로 낮게 나타남을 알 수 있다.(비교예 2 내지 5, 비교예 8 내지 11 및 비교예 14 내지 15)

아래의 표4는 상기 표3에서의 저온소둔을 고주파 유도가열장치 대신에 연속식의 전기로를 이용하여 300℃의 온도에서 30 ∼ 50분간 수행하여 얻어진 시편들에 대한 기계적 특성 측정결과를 나타내고 있다.

구분		미세 조직	냉연 압하율 (%)	저온소둔		인장 강도 (MPa)	신율 (%)	항복비 (%)	비고
구분		미세 조직	냉연 압하율 (%)	가열온도 (℃)	가열,유지시간(분)	인장 강도 (MPa)	신율 (%)	항복비 (%)	비고
시편1	A-1	TM	5	300	30	937	16.8	92.1	실시예13
			10	300	40	986	13.9	92.7	실시예14
			20	300	40	1061	11.5	93.1	실시예15
			30	300	50	1145	9.6	93.0	실시예16
			40	300	50	1196	8.8	92.6	비교예16
	A-2	TM+F+B	5	300	30	915	11.5	77.1	비교예17
			10	300	40	944	10.2	79.5	비교예18
			20	300	40	989	8.2	79.5	비교예19
			30	300	50	1029	7.4	80.1	비교예20
			40	300	50	1051	7.0	79.8	비교예21
시편2	B-1	TM	5	300	30	975	14.9	91.6	실시예17
			10	300	40	1040	14.2	92.5	실시예18
			20	300	40	1163	12.3	92.4	실시예19
			30	300	50	1231	10.2	92.3	실시예20
			40	300	50	1291	8.2	91.9	비교예22
	B-2	TM+F	5	300	30	937	10.6	77.1	비교예23
			10	300	40	957	9.3	76.5	비교예24
			20	300	40	981	8.4	74.9	비교예25
			30	300	50	1004	7.3	75.6	비교예26
			40	300	50	1033	6.7	75.3	비교예27
시편3	C-1	TM	5	300	30	1109	13.4	92.0	실시예21
			10	300	40	1160	12.7	92.4	실시예22
			20	300	40	1275	11.0	93.3	실시예23
			30	300	50	1388	9.5	92.9	실시예24
			40	300	50	1460	7.3	91.6	비교예28
	C-2	TM+M	5	300	30	1116	8.1	90.7	비교예29
			10	300	40	1196	7.5	90.8	비교예30
			20	압연 중 크랙 발생

상기 표4에서와 같이, 전기로를 이용하여 표3의 유도가열장치를 이용한 소둔시의 가열,유지시간보다 상대적으로 긴 가열,유지시간으로 저온소둔을 행한 경우의 본 발명의 실시예(실시예 13 내지 24) 시편들 역시도 인장강도가 900 ∼ 1,500MPa 범위에서 9% 이상의 신율과 85% 이상의 높은 항복비를 나타내고 있음을 알 수 있 다.

Claims

C 0.20 ∼ 0.50wt%, Si 0.01 ∼ 2.0wt%, Mn 0.30 ∼ 3.0wt%, P 0.05wt% 이하, S 0.05wt% 이하가 함유되고 잔부가 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어진 소재 강판을 유도가열장치를 이용하여 3 ∼ 60초 동안 Ac3 변태점 이상으로 급속가열하고 유지하는 단계와, 가열 상태의 강판을 물이나 기름으로 100℃/s 이상으로 급냉하는 단계, 가열 및 유지시간을 포함하여 400℃ ∼ A1 변태점까지 3 ∼60초 동안 템퍼링하는 단계, 스케일 제거 후 5 ∼ 30%의 압하율로 냉간압연하는 단계, 압연된 강판을 200 ∼ 400℃에서 저온소둔하는 단계를 거쳐 템퍼드 마르텐사이트 단상의 금속조직을 가지며 인장강도가 900 ∼ 1,500MPa이고, 신율이 9% 이상이며, 85% 이상의 항복비를 갖는 강판을 얻는 것을 특징으로 하는 고항복비를 갖는 고강도 강판의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 저온소둔 단계는 유도가열장치를 이용하여 3 ∼ 60초 동안 행해짐을 특징으로 하는 고항복비를 갖는 고강도 강판의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 저온소둔 단계는 전기로, 가스로 또는 중유로를 이용하여 행해짐을 특징으로 하는 고항복비를 갖는 고강도 강판의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 저온소둔 단계는 전기로 등을 이용하여 20 ∼ 60분간 행해짐을 특징으로 하는 고항복비를 갖는 고강도 강판의 제조방법
제1항에 있어서, 상기 소재 강판은 Cr 0.05 ∼ 2.0wt%, Mo 0.05 ∼ 2.0wt%, B 0.0003 ∼ 0.0050wt%, Ti 0.01 ∼ 0.20wt%, Al 0.01 ∼ 0.10wt% 중의 적어도 어느 한 성분이 부가적으로 첨가되어 조성됨을 특징으로 하는 고항복비를 갖는 고강도 강판의 제조방법.