KR101950580B1 - 굽힘 가공성이 우수한 초고장력 냉연강판 및 그 제조방법 - Google Patents

굽힘 가공성이 우수한 초고장력 냉연강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

굽힘 가공성이 우수한 초고장력 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 초고장력 냉연강판 제조방법은 탄소(C): 0.23~0.30 중량%, 실리콘(Si): 0.05~0.15 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 초과 0.05 중량% 이하, 크롬(Cr): 0 초과 0.4 중량% 이하, 몰리브텐(Mo): 0.2~0.6 중량%, 티타늄(Ti): 0.025~0.04 중량%, 보론(B): 0.002~0.004 중량%, 질소(N): 0 초과 0.006 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 이용하여 냉연 판재를 제조하는 단계; 상기 냉연 판재를 820~840℃의 온도에서 소둔 열처리 하는 단계; 및 상기 소둔 열처리된 냉연 판재를 600~650℃까지 1차 냉각하고, 그리고 250℃ 이하의 온도까지 2차 냉각하는 단계;를 포함한다.

Description

굽힘 가공성이 우수한 초고장력 냉연강판 및 그 제조방법 {ULTRA-HIGH STRENGTH COLD-ROLLED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT BENDING WORKABILITY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 굽힘 가공성이 우수한 초고장력 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 굽힘 가공성, 저항 점 용접성 및 내수소 취화 특성이 우수한 초고장력 저항복비형 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
차량 제조시 연비향상 및 충돌 안정성 강화라는 두 가지 목표를 동시에 달성하기 위하여 초고장력강 적용 비율이 증가하고 있다.
차량 부품 중, 충돌시 승객안전과 직접적으로 관련하는 부품에는 인장강도가 980MPa 이상의 초고장력 냉연강판을 주로 사용되고 있으며, 이러한 부품에는 높은 인강강도와 더불어 높은 굽힘가공성(R/t, 단위두께에 대한 최소 굽힘 반경의 비)이 요구되고 있다. 최근에는 환경오염 규제에 대응하고, 연비를 증가시키고자 보다 높은 초고장력강의 사용 비율이 증가하고 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2012-0127733호(2012.11.23. 공개, 발명의 명칭: 가공성이 우수한 초고강도 강판 및 그의 제조 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 강성 및 굽힘 가공성이 우수한 초고장력 냉연강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 저항 점 용접성 및 내수소 취화 특성이 우수한 초고장력 냉연강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 생산성 및 경제성이 우수한 초고장력 냉연강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 초고장력 냉연강판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 초고장력 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 초고장력 냉연강판 제조방법은 탄소(C): 0.23~0.30 중량%, 실리콘(Si): 0.05~0.15 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 초과 0.05 중량% 이하, 크롬(Cr): 0 초과 0.4 중량% 이하, 몰리브텐(Mo): 0.2~0.6 중량%, 티타늄(Ti): 0.025~0.04 중량%, 보론(B): 0.002~0.004 중량%, 질소(N): 0 초과 0.006 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 식 1의 관계를 만족하는 강 슬라브를 이용하여 냉연 판재를 제조하는 단계; 상기 냉연 판재를 820~840℃의 온도에서 소둔 열처리 하는 단계; 및 상기 소둔 열처리된 냉연 판재를 600~650℃까지 1차 냉각하고, 그리고 250℃ 이하의 온도까지 2차 냉각하는 단계;를 포함한다:
[식 1]
[C] + [Si]/30 + [Mn]/20 + 2[P] + 4[S] ≤ 0.45
(상기 식 1에서, 상기 [C], [Si], [Mn], [P] 및 [S]는, 상기 강 슬라브에 포함된 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P) 및 황(S)의 함량(단위: 중량%)임).
한 구체예에서 상기 소둔 열처리는 상기 냉연 판재를 820~840℃의 온도에서 80~120초 동안 열처리하는 것일 수 있다.
한 구체예에서 상기 1차 냉각은 5~20℃/sec의 냉각 속도로 이루어지며, 상기 2차 냉각은 20~50℃/sec의 냉각 속도로 이루어질 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉연 판재는, 상기 강 슬라브를 재가열 하고, 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건으로 열간 압연하고, 그리고 권취온도: 400~700℃ 조건에서 권취하여 열연 코일을 제조하는 단계; 및 상기 열연 코일을 언코일링하여 산세 처리한 후, 냉간 압연하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉간 압연은 50~70%의 압하율로 실시할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 초고장력 냉연강판 제조방법에 의해 제조된 초고장력 냉연강판에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 초고장력 냉연강판은 탄소(C): 0.23~0.30 중량%, 실리콘(Si): 0.05~0.15 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 초과 0.05 중량% 이하, 크롬(Cr): 0 초과 0.4 중량% 이하, 몰리브텐(Mo): 0.2~0.6 중량%, 티타늄(Ti): 0.025~0.04 중량%, 보론(B): 0.002~0.004 중량%, 질소(N): 0 초과 0.006 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1의 관계를 만족하며, 굽힘가공성(R/t): 2.0 이하 및 수소취성 연신율 감소율: 3% 이하이다:
[식 1]
[C] + [Si]/30 + [Mn]/20 + 2[P] + 4[S] ≤ 0.45
(상기 식 1에서, 상기 [C], [Si], [Mn], [P] 및 [S]는, 상기 냉연강판에 포함된 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P) 및 황(S)의 함량(단위: 중량%)임).
한 구체예에서 상기 냉연강판은 인장강도(TP): 1470MPa 이상, 항복강도(YP): 1000MPa 이상 및 연신율(El): 7% 이상일 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉연강판은 미세조직이 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite), 마르텐사이트(martensite) 및 베이나이트(bainite)를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 초고장력 냉연강판은 인장강도 1470MPa 이상의 초고장력 특성을 가지면서, 굽힘 가공성, 저항 점 용접성 및 내수소 취화 특성이 우수하고, 생산성 및 경제성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 초고장력 냉연강판 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 냉연강판 제조시, 소둔 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 냉연강판의 미세조직을 나타낸 광학현미경 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 냉연강판의 수소취성 연신율 감소율 평가 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
초고장력 냉연강판 제조방법
본 발명의 하나의 관점은 초고장력 냉연강판 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 초고장력 냉연강판 제조방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 초고장력 냉연강판 제조방법은 (S10) 냉연 판재 제조 단계; (S20) 소둔 열처리 단계; 및 (S30) 냉각 단계;를 포함한다.
좀 더 구체적으로 상기 초고장력 냉연강판 제조방법은 (S10) 탄소(C): 0.23~0.30 중량%, 실리콘(Si): 0.05~0.15 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 초과 0.05 중량% 이하, 크롬(Cr): 0 초과 0.4 중량% 이하, 몰리브텐(Mo): 0.2~0.6 중량%, 티타늄(Ti): 0.025~0.04 중량%, 보론(B): 0.002~0.004 중량%, 질소(N): 0 초과 0.006 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 이용하여 냉연 판재를 제조하는 단계; (S20) 상기 냉연 판재를 820~840℃의 온도에서 소둔 열처리 하는 단계; 및 (S30) 상기 소둔 열처리된 냉연 판재를 600~650℃까지 1차 냉각하고, 그리고 250℃ 이하의 온도까지 2차 냉각하는 단계;를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 초고장력 냉연강판 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 냉연 판재 제조 단계
상기 단계는 탄소(C): 0.23~0.30 중량%, 실리콘(Si): 0.05~0.15 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 초과 0.05 중량% 이하, 크롬(Cr): 0 초과 0.4 중량% 이하, 몰리브텐(Mo): 0.2~0.6 중량%, 티타늄(Ti): 0.025~0.04 중량%, 보론(B): 0.002~0.004 중량%, 질소(N): 0 초과 0.006 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 이용하여 냉연 판재를 제조하는 단계탄소(C): 0.23~0.30 중량%, 실리콘(Si): 0.05~0.15 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 초과 0.05 중량% 이하, 크롬(Cr): 0 초과 0.4 중량% 이하, 몰리브텐(Mo): 0.2~0.6 중량%, 티타늄(Ti): 0.025~0.04 중량%, 보론(B): 0.002~0.004 중량%, 질소(N): 0 초과 0.006 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 이용하여 냉연 판재를 제조하는 단계이다.
이하, 상기 강 슬라브를 구성하는 성분에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
탄소(C)
상기 탄소(C)는 마르텐사이트 분율 및 경도 향상에 기여하는 합금원소이다. 한 구체예에서 상기 탄소(C)는 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 0.23~0.30 중량% 포함된다. 상기 탄소의 첨가량이 0.23 중량% 미만인 경우 1470MPa 이상의 인장강도의 확보가 어렵고, 상기 탄소를 0.30 중량% 초과시 강도는 증가하나, 인성 및 저항 점 용접성이 크게 저하될 수 있다.
실리콘( Si )
상기 실리콘(Si)은 강 중에 포함되어 탈산제 역할을 하며, 페라이트 안정화 원소로서 굽힘성(수소취성)의 균열의 기점이 되는 세멘타이트의 형성을 억제하여 강도 및 연신율 확보에 기여하는 합금원소이다.
한 구체예에서 상기 실리콘은 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 0.05~0.15 중량% 포함된다. 상기 실리콘을 0.05 중량% 미만으로 포함하는 경우 연신율 확보가 어려우며, 0.15 중량%를 초과시 탄소 당량을 상승시켜 저항 점 용접성을 저하시킬 수 있다.
망간(Mn)
상기 망간(Mn)은 고용강화 및 소입성 증대를 통하여 강도 향상에 기여하는 합금원소이다. 한 구체예에서 상기 망간은 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 1.0~2.2 중량% 포함된다. 상기 망간을 1.0 중량% 미만으로 포함하는 경우 강도의 확보가 어려우며, 2.2 중량%를 초과시 망간밴드 조직이 형성되고 굽힘 가공성을 저해하며 탄소를 상승시켜 용접성을 저해시킬 수 있다.
인(P)
상기 인(P)은 고용강화에 의하여 강의 강도를 향상시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 인은 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 0 초과 0.012 중량% 이하 포함된다. 상기 인을 0.012 중량% 초과하여 포함시, 입계에 편석됨으로써 입계 취성을 촉진시키며, 점 용접성이 크게 저하될 수 있다.
황(S)
상기 황(S)은 인성 및 용접성을 저해하고 MnS 비금속 개재물을 증가시켜 굽힘 가공성을 저해시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 황은 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 0 초과 0.003 중량% 이하 포함된다. 상기 황을 0.003 중량% 초과하여 포함시, 조대한 개재물을 증가시켜 피로특성을 열화 시킬 수 있다.
알루미늄(Al)
상기 알루미늄(Al)은 탈산제로 사용되며, 강 중의 질소(N)와 결합하여 AlN을 형성시켜 조직을 미세화하며, 강 중 산소를 제거함으로써 강 슬라브 제조시 균열을 방지하는 기능을 갖는다. 한 구체예에서 상기 알루미늄은 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 0 초과 0.05 중량% 이하 포함된다. 상기 알루미늄을 0.05 중량% 초과하여 포함시 탈산제로서의 작용이 포화되고 페라이트와 오스테나이트 상 중의 탄소확산을 촉진하여 강도가 저하될 수 있다.
크롬( Cr )
상기 크롬(Cr)은 고용강화 및 소입성을 증대를 통하여 강의 강도 향상에 기여하는 합금원소이다. 한 구체예에서 상기 크롬은 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 0 초과 0.4 중량% 이하 포함된다. 상기 크롬을 미포함하는 경우, 본 발명의 강도확보가 어렵고, 0.4 중량% 초과하여 포함시 용접성을 저해할 수 있다.
몰리브덴( Mo )
상기 몰리브덴(Mo)은 고용강화 및 소입성을 증대를 통하여 강도 향상에 기여하며 수소 취성을 향상시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 몰리브덴은 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 0.2~0.6 중량% 포함된다. 상기 몰리브덴을 0.2 중량% 미만으로 포함시 수소취성 특성이 저하되고, 강도 확보가 어려우며, 0.6 중량%를 초과하여 포함시 마르텐사이트의 양이 증가하여 인성이 저하되며, 원가상승의 요인이 되는 문제점이 있다.
티타늄( Ti )
상기 티타늄(Ti)은 슬라브 재가열시 질화 티타늄(TiN)을 형성하여 오스테나이트 결정립 성장을 억제하여 강재의 조직을 미세화하고, 탄화물의 형성에 의한 수소취성 특성을 향상하며 부품가공시 결정립 미세화에 의한 집중하중이 분포하중으로 응력을 분산하여 굽힘가공성을 향상시킨다. 한 구체예에서 상기 티타늄은 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 0.025~0.04 중량% 포함된다. 상기 티타늄을 0.025 중량% 미만으로 포함시 BN 및 AlN 등의 질화물을 형성하게 되며, 0.04 중량%를 초과하여 포함시, 연주시 노즐의 막힘을 유발시킬 수 있다.
보론(B)
상기 보론(B)은 강력한 소입성 원소로서 강의 경화능 향상에 크게 기여한다. 한 구체예에서 상기 보론은 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 0.002~0.004 중량% 포함된다. 상기 보론을 0.002 중량% 미만으로 포함시, 냉연 열처리된 강이 페라이트 및 펄라이트 함유 조직이 연질화되어 본 발명의 강도확보가 어렵고, 0.004 중량%를 초과하여 포함시 강의 취성이 급격히 저하 될 수 있다.
질소(N)
상기 질소(N)는 연신율을 저해하여 강의 성형성을 열화 시킨다. 질소의 함량이 낮으면 낮을수록 좋으나 낮은 함량으로 관리하는 경우 강의 제조 비용이 증가할 수 있다. 한 구체예에서 상기 질소는 상기 강 슬라브 전체 중량에 대하여 0 초과 0.006 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 질소를 0.006 중량% 초과하여 포함시 본 발명의 연신율이 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 강 슬라브에 포함되는 성분은 하기 식 1을 만족한다:
[식 1]
[C] + [Si]/30 + [Mn]/20 + 2[P] + 4[S] ≤ 0.45
(상기 식 1에서, 상기 [C], [Si], [Mn], [P] 및 [S]는, 상기 강 슬라브에 포함된 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P) 및 황(S)의 함량(단위: 중량%)임).
상기 식 1에 따른 성분의 함량이 0.45 중량% 이하인 경우, 본 발명의 굽힘 가공성, 저항 점 용접성 및 내수소 취화 특성이 모두 우수할 수 있다. 상기 식 1에 따른 성분의 함량이 0.45 중량%를 초과하는 경우, 본 발명의 굽힘 가공성, 저항 점 용접성 및 내수소 취화 특성이 저하될 수 있다. 예를 들면 상기 강 슬라브는 상기 식 1에 따른 성분의 함량이 0.35~0.45 중량%일 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉연 판재는, 상기 강 슬라브를 재가열 하고, 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건으로 열간 압연하고, 그리고 권취온도: 400~700℃ 조건에서 권취하여 열연 코일을 제조하는 단계; 및 상기 열연 코일을 언코일링하여 산세 처리한 후, 냉간 압연하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
한 구체예에서 상기 강 슬라브는, 슬라브 재가열 온도: 1200~1300℃에서 재가열할 수 있다. 상기 조건으로 재가열시, 주조시 편석된 성분이 충분히 재고용되며, 강도 확보가 용이할 수 있다.
한 구체예에서 상기 마무리 압연온도 조건으로 열간 압연시, 본 발명이 목표로하는 강도 및 연성을 충분히 확보할 수 있다.
한 구체예에서 상기 권취는, 상기 열간 압연된 강 슬라브를 상기 권취 온도까지 냉각하여 권취할 수 있다. 상기 권취온도 조건으로 권취시, 냉간 압연시 부하를 최소화하며, 강판의 변형을 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉간 압연시 압하율은 열연 코일의 두께와 목표하는 강판 최종 두께에 따라 조절할 수 있으며, 50~70%의 압하율로 실시할 수 있다. 상기 조건에서 강도 확보가 용이할 수 있다.
(S20) 소둔 열처리 단계
상기 단계는 상기 냉연 판재를 820~840℃의 온도에서 소둔 열처리 하는 단계이다. 도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 냉연강판 제조시, 소둔 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다. 상기 도 2를 참조하면, 한 구체예에서 상기 소둔 열처리는 상기 냉연 판재를 820~840℃의 온도에서 80~120초 동안 열처리하는 것일 수 있다. 상기 온도 및 시간 조건으로 소둔 열처리시 본 발명이 목표로 하는 미세조직과 강도를 확보할 수 있다.
상기 냉연 판재를 820℃ 미만의 온도로 소둔 열처리시 오스테나이트 조직을 확보하기 어려우며, 840℃를 초과하는 온도로 소둔 열처리시 본 발명의 강도가 저하될 수 있다.
(S30) 냉각 단계
상기 단계는 상기 소둔 열처리된 냉연 판재를 600~650℃까지 1차 냉각하고, 그리고 250℃ 이하의 온도까지 2차 냉각하는 단계이다.
상기 도 2를 참조하면, 한 구체예에서 상기 1차 냉각은 상기 소둔 열처리된 냉연 판재를, 600~650℃까지 5~20℃/sec의 냉각 속도로 냉각하여 이루어질 수 있다. 상기 온도범위 및 냉각 속도 조건으로 1차 냉각을 실시하는 경우, 본 발명이 목표로 하는 미세 조직 및 강도를 확보하며, 굽힘 가공성과 내수소 취화 특성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 2차 냉각은 상기 1차 냉각된 냉연 판재를, (Ms-50℃) 내지 (Ms-150℃)의 온도까지 20~50℃/sec의 냉각 속도로 냉각하여 이루어질 수 있다. 상기 냉각속도로 냉각시, 원하지 않는 상변태가 발생하여 강도가 저하되는 현상을 방지하면서, 본 발명 강판의 재질 불균형을 방지할 수 있다. 상기 2차 냉각시 냉연 판재를 250℃ 초과하는 온도에서 냉각 종료시, 굽힘 가공성과 내수소 취화 특성이 저하될 수 있다. 예를 들면 상기 1차 냉각된 냉연 판재를, 150~250℃의 온도까지 냉각할 수 있다.
초고장력 냉연강판 제조방법에 의해 제조된 초고장력 냉연강판
본 발명의 다른 관점은 초고장력 냉연강판 제조방법에 의해 제조된 초고장력 냉연강판에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 초고장력 냉연강판은 탄소(C): 0.23~0.30 중량%, 실리콘(Si): 0.05~0.15 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 초과 0.05 중량% 이하, 크롬(Cr): 0 초과 0.4 중량% 이하, 몰리브텐(Mo): 0.2~0.6 중량%, 티타늄(Ti): 0.025~0.04 중량%, 보론(B): 0.002~0.004 중량%, 질소(N): 0 초과 0.006 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1의 관계를 만족한다:
[식 1]
[C] + [Si]/30 + [Mn]/20 + 2[P] + 4[S] ≤ 0.45
(상기 식 1에서, 상기 [C], [Si], [Mn], [P] 및 [S]는, 상기 냉연강판에 포함된 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P) 및 황(S)의 함량(단위: 중량%)임).
상기 냉연강판을 구성하는 성분은, 전술한 강 슬라브의 구성 성분과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한 구체예에서 상기 냉연강판은 미세조직이 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite), 마르텐사이트(martensite) 및 베이나이트(bainite)를 포함하여 이루어질 수 있다.
예를 들면, 전체 면적에 대하여 90% 이상의 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite), 마르텐사이트(martensite)과, 10% 이하의 베이나이트(bainite)를 포함하여 이루어짐을 알 수 있었다.
상기 식 1에 따른 성분의 함량이 0.45 중량% 이하인 경우, 본 발명의 굽힘 가공성, 저항 점 용접성 및 내수소 취화 특성이 모두 우수할 수 있다. 상기 식 1에 따른 성분의 함량이 0.45 중량%를 초과하는 경우, 본 발명의 굽힘 가공성, 저항 점 용접성 및 내수소 취화 특성이 저하될 수 있다. 예를 들면 상기 냉연강판은 상기 식 1에 따른 성분의 함량이 0.35~0.45 중량%일 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉연강판은 굽힘가공성(R/t): 2.0 이하 및 수소취성 연신율 감소율(SSRT): 3% 이하일 수 있다. 예를 들면 상기 냉연강판은 굽힘가공성(R/t): 1.0~2.0 및 수소취성 연신율 감소율: 1~3% 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 수소취성 연신율 감소율은, 본 발명의 냉연 강판 시편에 수소를 주입 후, 저속인장 시험((Slow Strain Rate Technique, SSRT)하는 방법을 사용하여 평가할 수 있다(ISO 16573 및 ASTM G129-00 기준 의거).
구체적으로, 상기 수소취성 연신율 감소율은 상기 냉연강판 시편에 NaCl 및 NH4SCN을 포함하는 용액을, 전류밀도: 50 A/m2에서 48 시간 동안 수소를 주입(charging) 하고, 크로스 헤드 인장속도: 0.05~0.1mm/min 조건으로 저속 인장 시험 실시하여, 하기 식 1에 의해 도출할 수 있다.
[식 1]
수소 지연 파괴 민감성(%) = [((수소 주입전 시편의 파단 연신율)-(수소 주입후 시편의 파단 연신율))/(수소 주입전 시편의 파단 연신율)] x 100
한 구체예에서 상기 냉연강판은 인장강도(TP): 1470MPa 이상, 항복강도(YP): 1000MPa 이상 및 연신율(El): 7% 이상일 수 있다. 예를 들면, 상기 냉연강판은 인장강도(TP): 1470~1700MPa, 항복강도(YP): 1000~1100MPa 및 연신율(El): 7~10% 일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 및 비교예
실시예 1
하기 표 1 함량을 갖는 성분과 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1에 따른 성분의 함량이 하기 표 1에 기재된 수치를 갖는 강 슬라브를 슬라브 재가열 온도: 1200~1300℃ 조건에서 재가열 하고, 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건으로 열간 압연하고, 그리고 권취온도: 400~700℃ 조건에서 권취하여 열연 코일을 제조하였다. 그 다음에, 상기 열연 코일을 언코일링하여 산세 처리한 후, 압하율: 50~70% 조건으로 냉간 압연하여 냉연 판재를 제조하였다. 그 다음에, 상기 냉연 판재를 820℃의 온도에서 100초 동안 소둔 열처리 하고, 상기 소둔 열처리된 냉연 판재를 600~650℃까지 15℃/sec의 냉각 속도로 1차 냉각하고, 그리고 35℃/sec의 냉각속도로 250℃의 온도까지 2차 냉각하여 냉연강판을 제조하였다.
[식 1]
[C] + [Si]/30 + [Mn]/20 + 2[P] + 4[S] ≤ 0.45
(상기 식 1에서, 상기 [C], [Si], [Mn], [P] 및 [S]는, 상기 강 슬라브에 포함된 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P) 및 황(S)의 함량(단위: 중량%)임).
실시예 2~4
하기 표 1에 따른 합금 조성과, 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 식 1에 따른 성분 함량이 하기 표 1의 수치를 갖는 강 슬라브를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
실시예 5~8
하기 표 2에 기재된 소둔 열처리 온도(SST) 및 2차 냉각시 종료온도(RCS)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
비교예 1~3
하기 표 1과 같은 조건의 강 슬라브를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
비교예 4~6
상기 비교예 1과 동일한 강 슬라브를 적용하고, 하기 표 3에 기재된 소둔 열처리 온도(SST) 및 2차 냉각시 종료온도(RCS)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
비교예 7~9
상기 비교예 2와 동일한 강 슬라브를 적용하고, 하기 표 3에 기재된 소둔 열처리 온도(SST) 및 2차 냉각시 종료온도(RCS)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
비교예 10~12
상기 비교예 3과 동일한 강 슬라브를 적용하고, 하기 표 3에 기재된 소둔 열처리 온도(SST) 및 2차 냉각시 종료온도(RCS)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
비교예 13~14
상기 실시예 1과 동일한 강 슬래브를 적용하고, 하기 표 3에 기재된 소둔 열처리 온도(SST) 및 2차 냉각시 종료온도(RCS)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
비교예 15~16
상기 실시예 2와 동일한 강 슬래브를 적용하고, 하기 표 3에 기재된 소둔 열처리 온도(SST) 및 2차 냉각시 종료온도(RCS)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
비교예 17~18
상기 실시예 3과 동일한 강 슬래브를 적용하고, 하기 표 3에 기재된 소둔 열처리 온도(SST) 및 2차 냉각시 종료온도(RCS)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
비교예 19~20
상기 실시예 3과 동일한 강 슬래브를 적용하고, 하기 표 3에 기재된 소둔 열처리 온도(SST) 및 2차 냉각시 종료온도(RCS)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
비교예 21
하기 표 1 조건의 강 슬래브를 적용하고, 하기 표 3에 기재된 소둔 열처리 온도(SST) 및 2차 냉각시 종료온도(RCS)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판을 제조하였다.
물성 평가
상기 실시예 1~8 및 비교예 1~21에 대하여 제조된 냉연강판에 대하여, 인장강도(TS, MPa), 항복강도(YP, MPa), 연신율(El, %), 굽힘가공성(R/t) 및 수소취성 연신율 감소율(%)을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
상기 수소취성 연신율 감소율은, 상기 실시예 및 비교예 냉연 강판 시편에 수소를 주입 후, 저속인장 시험((Slow Strain Rate Technique, SSRT)하는 방법을 사용하여 평가하였다(ISO 16573 및 ASTM G129-00 기준)
구체적으로, 상기 수소취성 연신율 감소율은 실시예 및 비교예 시편에 NaCl 및 NH4SCN을 포함하는 용액을, 전류밀도: 50 A/m2에서 48 시간 동안 수소를 주입(charging) 하고, 크로스 헤드 인장속도: 0.05~0.1mm/min 조건으로 시험을 실시하여, 하기 식 1과 같은 방법으로 수소취성 연신율 감소율을 평가하여 하기 표 2 및 3에 나타내었다.
[식 1]
수소취성 연신율 감소율(%) = [((수소 주입전 시편의 파단 연신율)-(수소 주입후 시편의 파단 연신율))/(수소 주입전 시편의 파단 연신율)] x 100
Figure 112017047290587-pat00001
Figure 112017047290587-pat00002
Figure 112017047290587-pat00003
하기 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 냉연강판의 미세조직을 나타낸 광학현미경 사진이다. 상기 도 3을 참조하면, 본 발명 냉연강판은 전체 면적 기준, 90% 이상의 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite), 마르텐사이트(martensite)와, 베이나이트(bainite)를 포함하여 이루어짐을 알 수 있었다.
하기 도 4는 본 발명에 따른 실시예 7 냉연강판의 수소취성 연신율 감소율 평가 시험 결과를 나타낸 그래프이다. 상기 도 4의 결과를 참조하면, 상기 실시예 7 냉연강판은, 상기 식 1에 따라 도출된 수소취성 연신율 감소율이 1.1%로, 본원발명이 목표로 하는 수소취성 연신율 감소율을 만족함을 알 수 있었다.
또한, 상기 표 2 및 표 3의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1~8의 냉연강판은, 굽힘가공성(R/t): 2.0 이하 및 수소취성 연신율 감소율: 3% 이하를 만족하였고, 본 발명이 목표로 하는 인장강도(TP): 1470MPa 이상, 항복강도(YP): 1000MPa 이상 및 연신율(El): 7% 이상을 만족함을 알 수 있었다.
반면, 본 발명의 합금성분을 벗어나거나, 본 발명의 2차 냉각 종료 온도를 벗어나 적용한 비교예 1~12의 경우, 상기 실시예 1~8에 비해 항복강도, 연신율 또는 굽힘 가공성 특성이 저하됨을 알 수 있었다.
또한, 본 발명에 따른 합금성분을 만족하였으나, 2차 냉각 종료온도를 벗어난 비교예 13~20의 경우, 상기 실시예 1~8에 비해 수소취성 연신율 감소율이 증가하여 내수소 취화 특성이 저하되었고, 항복강도, 연신율 또는 굽힘 가공성 특성이 저하되었음을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 식 1에 따른 함량 조건을 벗어난 비교예 21의 경우, 굽힘 가공성과 내수소 취화 특성이 저하됨을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 탄소(C): 0.23~0.30 중량%, 실리콘(Si): 0.05~0.15 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 초과 0.05 중량% 이하, 크롬(Cr): 0 초과 0.4 중량% 이하, 몰리브텐(Mo): 0.2~0.6 중량%, 티타늄(Ti): 0.025~0.04 중량%, 보론(B): 0.002~0.004 중량%, 질소(N): 0 초과 0.006 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 식 1의 관계를 만족하는 강 슬라브를 이용하여 냉연 판재를 제조하는 단계;
    상기 냉연 판재를 820~840℃의 온도에서 80~120초 동안 열처리하는 소둔 열처리 하는 단계; 및
    상기 소둔 열처리된 냉연 판재를 600~650℃까지 5~20℃/sec의 냉각 속도로 1차 냉각하고, 그리고 250℃ 이하의 온도까지 20~50℃/sec의 냉각 속도로 2차 냉각하는 단계;를 포함하는 초고장력 냉연강판 제조방법이며,
    상기 제조방법에 의하여 제조된 냉연강판은 굽힘가공성(R/t): 1.0~2.0 및 수소취성 연신율 감소율: 1~3%이며,
    상기 냉연강판 전체면적에 대하여 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite) 및 마르텐사이트(martensite)의 합 90% 이상 및 베이나이트(bainite) 10% 이하를 포함하는 미세조직으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고장력 냉연강판 제조방법:
    [식 1]
    [C] + [Si]/30 + [Mn]/20 + 2[P] + 4[S] ≤ 0.45
    (상기 식 1에서, 상기 [C], [Si], [Mn], [P] 및 [S]는, 상기 강 슬라브에 포함된 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P) 및 황(S)의 함량(단위: 중량%)임).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉연 판재는, 상기 강 슬라브를 재가열 하고, 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건으로 열간 압연하고, 그리고 권취온도: 400~700℃ 조건에서 권취하여 열연 코일을 제조하는 단계; 및
    상기 열연 코일을 언코일링하여 산세 처리한 후, 냉간 압연하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 초고장력 냉연강판 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉간 압연은 50~70%의 압하율로 실시하는 것을 특징으로 하는 초고장력 냉연강판 제조방법.
  6. 탄소(C): 0.23~0.30 중량%, 실리콘(Si): 0.05~0.15 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 초과 0.05 중량% 이하, 크롬(Cr): 0 초과 0.4 중량% 이하, 몰리브텐(Mo): 0.2~0.6 중량%, 티타늄(Ti): 0.025~0.04 중량%, 보론(B): 0.002~0.004 중량%, 질소(N): 0 초과 0.006 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1의 관계를 만족하며,
    굽힘가공성(R/t): 1.0~2.0 및 수소취성 연신율 감소율: 1~3%인 냉연강판이며,
    상기 냉연강판 전체면적에 대하여 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite) 및 마르텐사이트(martensite)의 합 90% 이상 및 베이나이트(bainite) 10% 이하를 포함하는 미세조직으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고장력 냉연강판:
    [식 1]
    [C] + [Si]/30 + [Mn]/20 + 2[P] + 4[S] ≤ 0.45
    (상기 식 1에서, 상기 [C], [Si], [Mn], [P] 및 [S]는, 상기 냉연강판에 포함된 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P) 및 황(S)의 함량(단위: 중량%)임).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉연강판은 인장강도(TP): 1470MPa 이상, 항복강도(YP): 1000MPa 이상 및 연신율(El): 7% 이상인 것을 특징으로 하는 초고장력 냉연강판.
  8. 삭제
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