KR102314590B1

KR102314590B1 - 높은 성형성을 갖는 고강도의 냉간 압연된 강 시트 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR102314590B1
Application number: KR1020197017670A
Authority: KR
Inventors: 장-마르끄 피파르; 마르끄 올리비에 떼노; 피에르 따르지
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2021-10-20
Also published as: CN110088342B; JP7107939B2; BR112019011097B1; ZA201903335B; JP2022084632A; RU2750309C2; KR20190087506A; CA3047696C; RU2019122579A3; JP2020509199A; BR112019011097A2; WO2018115933A1; CA3047696A1; JP7431873B2; UA126200C2; EP3559299A1; WO2018116155A1; US11279984B2; MX2019007170A; US20190338385A1

Abstract

본 발명은 냉간 압연된 강 시트에 관한 것으로서, 강은, 중량% 로,
0.19% ≤ 탄소 ≤ 0.24%,
1.9% ≤ 망간 ≤ 2.2%,
1.4% ≤ 규소 ≤ 1.6%,
0.01% ≤ 알루미늄 ≤ 0.06%,
0.2% ≤ 크롬 ≤ 0.5%,
인 ≤ 0.02%,
황 ≤ 0.003% 를 포함하고,
그리고 선택적으로, 이하의 원소들,
0.0010% ≤ 니오븀 ≤ 0.06%
0.001% ≤ 티타늄 ≤ 0.08%
0.001% ≤ 바나듐 ≤ 0.1%
0.001% ≤ 칼슘 ≤ 0.005%
중 하나 이상을 포함하고,
그리고, 잔부는 철 및 불가피한 불순물들을 포함하고, 상기 강 시트는, 면적 분율로, 5% 내지 15% 의 템퍼링된 마르텐사이트, 10% 내지 15% 의 잔류 오스테나이트, 및 선택적으로 최대 5% 의 페라이트를 포함하고, 잔부는 베이나이트이고, 베이나이트의 함량은 적어도 70% 이다. 본 발명은 또한 제조 방법 및 차량 부품들에 대한 이런 등급의 사용에 관한 것이다.

Description

높은 성형성을 갖는 고강도의 냉간 압연된 강 시트 및 그의 제조 방법

본 발명은 차량들용 강 시트로서 사용하기에 적합한 인장 강도가 1150 MPa 이상이고 구멍 확장비가 30% 이상인 고강도 및 고성형성의 냉간 압연된 강 시트에 관한 것이다.

자동차 부품들은 2 개의 모순된 필요성들, 즉 성형의 용이성 및 강도를 만족시키는 것이 요구되지만, 최근에는 글로벌 환경 문제들의 관점에서 자동차들에서 연료 소비의 개선에 대한 제 3 요건이 부여된다. 따라서, 이제 자동차 부품들은 복잡한 자동차 어셈블리에서의 끼워 맞춤의 용이성에 대한 기준에 맞추기 위하여 높은 성형성을 갖는 재료로 제조되어야 하고, 그리고 동시에 연료 효율을 향상시키기 위하여 차량의 중량을 줄이면서 차량의 내충격성과 내구성에 대한 강도를 향상시켜야 한다.

따라서, 집중적인 연구 개발 노력들은 재료의 강도를 증가시킴으로써 자동차에 이용되는 재료의 양을 줄이는데 있다. 반대로, 강 시트들의 강도 증가는 성형성을 감소시키고, 그리고 따라서 고강도 및 고성형성 모두를 갖는 재료들의 개발이 필요하게 된다.

고강도 및 고성형성 강 시트들의 분야에서의 초기 연구 개발들은 고강도 및 고성형성 강 시트들을 제조하기 위한 몇 가지 방법들을 초래하게 되었고, 그 중 일부는 본 발명의 결정적인 평가를 위해 여기에 열거된다.

US 9 074 272 는 0.1 내지 0.28% C, 1.0 내지 2.0% Si, 1.0 내지 3.0% Mn, 그리고 잔부가 철 및 불가피한 불순물들로 이루어진 화학적 조성을 갖는 강들을 기술한다. 미세 조직은 5 내지 20% 의 잔류 오스테나이트, 40 내지 65% 의 베이니틱 페라이트, 30 내지 50% 의 폴리고날 페라이트 및 5% 미만의 마르텐사이트를 포함한다. US 9 074 272 는 우수한 연신율을 갖는 냉간 압연된 강 시트에 관한 것이지만, 여기서 기재된 발명은 복잡한 자동차 부품을 견고하게 유지하면서 중량의 감소를 주문하는 900 MPa 의 강도를 달성하는데 실패했다.

고강도 및 고성형성 강 시트들의 제조와 관련된 공지된 선행 기술은 하나 또는 다른 라쿠나 (lacuna) 에 의해서 영향을 받게 되고: 따라서 고강도 및 고성형성을 갖는 냉간 압연된 강 시트 및 그의 제조 방법이 필요하다.

본 발명의 목적은,

1150 MPa 이상, 바람직하게는 1180 MPa 초과, 또는 심지어 1220 MPa 초과의 극한 인장 강도,

13% 이상, 바람직하게는 14% 이상의 전체 연신율,

30% 이상, 바람직하게는 40% 이상의 구멍 확장비를 동시에 갖는 냉간 압연된 강 시트들을 이용 가능하게 함으로써 이들 문제점들을 해결하는 것이다.

바람직한 실시 형태에서, 본 발명에 따른 강 시트는 850 MPa 보다 큰 또는 850 MPa 초과의 항복 강도값을 가질 수 있다.

바람직하게는, 이런 강은 또한 양호한 용접성 및 코팅성을 가지면서 성형, 특히 압연에 대한 양호한 적합성을 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 또한 제조 파라미터들의 시프트들에 대해 강경하면서 종래의 산업적 적용들과 양립할 수 있는 이들 시트들의 제조 방법을 이용 가능하게 하는 것이다.

이 목적은 제 1 항에 따른 강 시트를 제공함으로써 달성된다. 상기 강 시트는 또한 제 2 항 내지 제 8 항의 특징들을 포함할 수 있다. 또 다른 목적은 제 9 항 내지 제 12 항에 따른 방법을 제공함으로써 달성된다. 또 다른 양태는 제 13 항 내지 제 15 항에 따른 부품들 또는 차량들을 제공함으로써 달성된다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 본 발명의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

탄소는 강에서 0.19% 내지 0.24% 로 존재한다. 탄소는 마르텐사이트와 같은 저온 변태상을 생성함으로써 강 시트의 강도를 증가시키는데 필요한 원소이다. 게다가, 탄소는 또한 오스테나이트 안정화에서 중추적인 역할을 한다. 0.19% 미만의 함량은 오스테나이트의 안정화나 적어도 5% 의 마르텐사이트의 확보를 허용할 수 없고, 이에 따라 강도 및 연성을 감소시킨다. 다른 한편으로는, 0.24% 초과의 탄소 함량에서, 용접부 및 열 영향부 (heat-affected zone) 는 현저하게 경화되고, 그리고 따라서 용접부의 기계적 성질들은 손상된다.

본 발명의 강의 망간 함량은 1.9% 내지 2.2% 이다. 망간은 잔류 오스테나이트를 얻기 위하여 오스테나이트를 안정화시킬 뿐만 아니라 강도를 부여하는 원소이다. 적어도 약 1.9 중량% 인 망간의 양은 오스테나이트를 안정화시킬 뿐만 아니라 강 시트의 강도 및 경화능을 제공하기 위하여 발견되었다. 따라서, 2.0 내지 2.2% 와 같은 더 높은 백분율의 망간이 바람직하다. 하지만, 망간이 2.2% 를 초과하는 경우, 이것은 베이나이트 변태를 위한 등온 유지 동안에 오스테나이트의 베이나이트로의 변태를 둔화시키는 것과 같은 악영향을 초래하여 연성의 감소를 유발한다. 게다가, 2.2% 를 초과하는 망간 함량은 또한 본 발명의 강의 용접성을 감소시킬 것이다.

본 발명의 강의 규소 함량은 1.4% 내지 1.6% 이다. 구성 성분으로서 규소는 오스테나이트로부터 탄소의 침전을 지연시킨다. 따라서, 1.4% 의 규소가 존재하기 때문에, 탄소가 풍부한 오스테나이트는 실온에서 안정화된다. 하지만, 1.6% 초과의 규소 첨가는 상기 언급된 효과를 향상시키지 못하고, 그리고 열간 압연 취성 (hot rolling embrittlement) 과 같은 문제점들을 유발한다. 따라서, 농도는 1.6% 의 상한 내에서 제어된다.

본 발명의 강의 알루미늄 함량은 0.01 내지 0.06% 이다. 이런 범위 내에서, 알루미늄은 강 중에서 질소와 결합하여 결정립의 크기를 감소시키도록 질화 알루미늄을 형성한다. 하지만, 본 발명에서 알루미늄 함량이 0.06% 를 초과할 때 마다, 이것은 Ac3 점을 증가시키고, 이에 따라 생산성을 저하시킬 것이다.

본 발명의 강의 크롬 함량은 0.2% 내지 0.5% 이다. 크롬은 강에 강도 및 경화를 제공하는 필수 원소이지만, 0.5% 를 초과하여 사용되는 경우에, 강의 표면 마무리를 손상시킨다.

본 발명의 강의 인 함량은 0.02% 로 제한된다. 인은 고용체에서 경화되고 또한 탄화물들의 형성을 방해하는 원소이다. 따라서, 적어도 0.002% 인 소량의 인이 유리할 수 있지만, 인은, 특히 망간과의 공동 편석 (co-segregation) 경향 또는 결정립계에서 편석 경향으로 인하여, 스폿 용접성 및 고온 연성의 감소와 같은 역효과들을 갖는다. 이들 이유들로, 그 함량은 바람직하게는 최대 0.013% 로 제한된다.

황은 필수 원소는 아니지만 강에서 불순물로서 포함될 수도 있다. 황 함량은 가능한 한 낮은 것이 바람직하지만, 제조 비용면에서 0.03% 이하, 바람직하게는 최대 0.003% 이다. 게다가, 강에서 보다 많은 황이 존재하는 경우에, 이것은 특히 Mn 및 Ti 와 황화물을 형성하도록 결합하고, 그리고 본 발명에 대한 이들의 유리한 영향을 감소시킨다.

니오븀은 최대 0.06%, 바람직하게는 0.0010 내지 0.06% 로 강에 첨가될 수 있는 선택적인 원소이다. 이것은 침전 경화에 의해서 본 발명에 따른 강에 강도를 부여하도록 탄질화물들을 형성하는데 적합하다. 니오븀은 가열 동안 재결정화를 지연시키기 때문에, 유지 온도의 끝에서, 그리고 결과로서 완전한 어닐링 후에 형성되는 미세 조직은 더 미세해지고, 이것은 제품의 경화를 유발한다. 하지만, 니오븀 함량이 0.06% 를 초과하는 경우에, 다량의 탄질화물들이 강의 연성을 감소시키는 경향이 있으므로, 상기 탄질화물들의 양은 본 발명의 경우에 바람직하지 않다.

티타늄은 최대 0.08%, 바람직하게는 0.001% 내지 0.08% 로 본 발명의 강에 첨가될 수도 있는 선택적인 원소이다. 니오븀처럼, 이것은 경화시 중요한 역할을 하도록 탄질화물들에 수반된다. 하지만, 이것은 또한 주조 제품의 응고 동안 나타나는 TiN 을 형성하도록 수반된다. Ti 의 양은 구멍 확장에 유해한 조대 TiN 를 회피하도록 0.08% 로 제한된다. 티타늄 함량이 0.001% 미만인 경우에, 이것은 본 발명의 강에 어떠한 영향도 부여하지 않는다.

바나듐은 최대 0.1%, 바람직하게는 0.001% 내지 0.01% 로 본 발명의 강에 첨가될 수도 있는 선택적인 원소이다. 니오븀처럼, 이것은 경화시 중요한 역할을 하도록 탄질화물들에 수반된다. 하지만, 이것은 또한 주조 제품의 응고 동안 나타나는 VN 을 형성하도록 수반된다. V 의 양은 구멍 확장에 유해한 조대 VN 를 회피하도록 0.1% 로 제한된다. 바나듐 함량이 0.001% 미만인 경우에, 이것은 본 발명의 강에 어떠한 영향도 부여하지 않는다.

칼슘은 최대 0.005%, 바람직하게는 0.001% 내지 0.005% 로 본 발명의 강에 첨가될 수도 있는 선택적인 원소이다. 칼슘은 특히 개재물 (inclusion) 처리 동안 선택적인 원소로서 본 발명의 강에 첨가된다. 칼슘은 황을 구상화할 때 유해한 황 함량을 저지함으로써 강의 정련에 기여한다.

세륨, 붕소, 마그네슘 또는 지르코늄과 같은 다른 원소들은 이하의 비율들로 개별적으로 또는 조합으로 첨가될 수 있다: Ce ≤ 0.1%, B ≤ 0.01%, Mg ≤ 0.05% 및 Zr ≤ 0.05%. 표시된 최대 함량 레벨들까지, 이들 원소들은 응고 동안 결정립을 미세화하는 것을 가능하게 한다.

강의 조성중 잔부는 철 및 가공 처리로 인한 불가피한 불순물들로 이루어진다.

본 발명에 따른 강 시트의 미세 조직은, 면적 분율로, 5% 내지 15% 의 템퍼링된 마르텐사이트, 10% 내지 15% 의 잔류 오스테나이트, 및 선택적으로 최대 5% 의 페라이트를 포함하고, 잔부는 베이나이트이고, 베이나이트의 함량은 적어도 70% 이다.

베이나이트는 강의 매트릭스이고, 그리고 최소 70%, 바람직하게는 75% 가 함유된다. 본 발명의 프레임에서, 베이나이트는 라스 (lath) 베이나이트 및 입상 (granular) 베이나이트로 이루어진다. 입상 베이나이트는 매우 낮은 밀도의 탄화물들을 갖는 베이나이트이고, 이는 강이 100 ㎛² 의 면적 단위당 100 개 미만의 탄화물들을 포함한다는 것을 의미한다. 라스 베이나이트는 라스들 사이에 탄화물이 형성된 얇은 페라이트 라스들의 형태이다. 라스들 사이에 존재하는 탄화물들의 크기는 0.1 미크론 보다 큰 탄화물들의 수가 50,000/mm² 미만이 되도록 한다. 라스 베이나이트는 강에 적절한 구멍 확장을 제공하는 반면에 입상 베이나이트는 향상된 연신율을 제공한다.

템퍼링된 마르텐사이트는 5 내지 15% 의 양으로 함유된다. 템퍼링된 마르텐사이트의 함량이 5% 미만인 경우에, 1150 MPa 의 강도 레벨을 달성하는 것이 어려울 것이고, 그리고 마르텐사이트의 양이 15% 를 초과하는 경우에, 연성에 악영향을 미칠뿐만 아니라 강의 용접성에 유해할 것이다.

잔류 오스테나이트는 10 내지 15% 의 양으로 함유된다. 이것은 베이나이트 보다 더 높은 탄소 용해도를 갖고, 따라서 효과적인 탄소 트랩으로서 작용하므로 베이나이트에서 탄화물들의 형성을 지연시킨다. 본 발명의 잔류 오스테나이트는 오스테나이트 중 평균 탄소 함량이 1.00% 이면서 바람직하게는 0.9 내지 1.15% 의 탄소를 함유한다. 따라서, 베이나이트와 오스테나이트 사이의 탄소 균형은 베이나이트 결정립이 성형성 및 연신율과 같은 기계적 성질들을 부여하게 하면서 오스테나이트 범위에서 열간 압연을 용이하게 한다. 또한, 오스테나이트는 또한 본 발명 강에 연성을 부여한다.

템퍼링된 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트는 본 발명에 따른 강에서 분리상들로서 또는 마르텐사이트-오스테나이트 섬들의 형태로 존재할 수 있고, 이는 바람직하다.

페라이트는, 예를 들면, 낮은 냉각 속도로 인하여 부수적인 미세 조직으로서 본 발명에 따른 강의 미세 조직에 존재할 수도 있다. 이런 페라이트는 폴리고날 페라이트, 라스 페라이트, 침상 (acicular) 페라이트, 플레이트 페라이트 또는 에피택셜 (epitaxial) 페라이트를 포함할 수 있다. 본 발명에서 페라이트의 존재는 강에 성형성 및 연신율을, 그리고 또한, 어느 정도로, 피로 파괴에 대한 내성을 부여할 수 있다. 하지만, 이것은 또한 페라이트가 마르텐사이트 및 베이나이트와 같은 경질상들의 경도 차이를 증가시키고 국부 연성을 감소시켜 구멍 확장비를 낮춘다는 사실로 인해 부정적인 영향들을 줄 수 있다. 따라서, 페라이트의 존재는 최대 5% 로 제한된다.

본 발명에 따른 강 시트는 임의의 적절한 방법에 의해서 얻어질 수도 있다. 하지만, 이하의 연속 단계들을 포함하는 본 발명에 따른 프로세스를 사용하는 것이 바람직하다:

본 발명에 따른 강 조성물을 제공하여 반제품을 얻는 단계;

상기 반제품을 1000℃ 내지 1280℃ 의 온도로 재가열하는 단계;

상기 열간 압연 마무리 온도가 850℃ 이상인 오스테나이트 범위에서 상기 반제품을 완전하게 압연하여 열간 압연된 강 시트를 얻는 단계;

600℃ 이하의 권취 온도까지 30 ℃/s 이상의 냉각 속도로 상기 강 시트를 냉각하고; 그리고 상기 열간 압연된 강 시트를 권취하는 단계;

상기 열간 압연된 강 시트를 냉각하는 단계;

선택적으로, 상기 열간 압연된 강 시트에서 스케일 제거 프로세스를 수행하는 단계;

1 시간 내지 96 시간 동안 400 내지 750℃ 의 온도에서 상기 열간 압연된 강 시트를 어닐링하는 단계;

선택적으로, 상기 열간 압연되고 어닐링된 강 시트에서 스케일 제거 프로세스를 수행하는 단계;

35 내지 90% 의 압하율로 상기 열간 압연된 강 시트를 냉간 압연하여 냉간 압연된 강 시트를 얻는 단계;

그 다음에, 적어도 100 s 동안 Ac3 내지 Ac3 + 50℃ 의 균열 온도까지 1 내지 20 ℃/s 의 속도로 상기 냉간 압연된 강 시트를 연속적으로 어닐링하는 단계로서, 상기 온도 및 시간은 100% 오스테나이트의 백분율을 얻도록 선택되는, 상기 냉간 압연된 강 시트를 연속적으로 어닐링하는 단계;

그 다음에, Ms - 10℃ 내지 Ms + 10℃ 의 온도까지 20 ℃/s 이상의 속도로 상기 강 시트를 냉각하는 단계로서, Ms 는 냉각 전 초기 (initial) 오스테나이트의 Ms 온도인, 상기 강 시트를 냉각하는 단계; 그리고 나서

250 내지 1000 s 의 시간 동안 350℃ 내지 450℃ 에서 상기 냉간 압연된 강 시트를 유지하는 단계; 그 다음에

200 ℃/s 이하의 냉각 속도로 실온에 이르기까지 상기 강 시트를 냉각하는 단계.

이런 프로세스는 본 발명에 따른 화학적 조성을 갖는 강의 반제품을 제공하는 단계를 포함한다. 반제품은, 예를 들면, 얇은 슬래브들 또는 얇은 스트립들의 형태로, 즉 슬래브들의 경우, 약 220 mm 로부터 얇은 스트립의 경우, 수십 밀리미터까지 범위의 두께를 갖는 얇은 슬래브들 또는 얇은 스트립들의 형태로, 연속적으로 또는 잉곳들로 주조될 수 있다.

본 발명의 간략화를 위하여, 슬래브는 반제품으로서 간주될 것이다. 전술한 화학적 조성을 갖는 슬래브는 연속 주조에 의해서 제조되고, 여기서 슬래브는 바람직하게는 주조 동안 직접적인 경압하 (direct soft reduction) 를 겪게 되어 중심 편석 및 다공도 감소의 제거를 보장한다. 연속 주조 프로세스에 의해서 제공된 슬래브는 연속 주조 후에 고온에서 직접 사용될 수 있거나, 또는 먼저 실온으로 냉각된 후 열간 압연을 위해 재가열될 수도 있다.

열간 압연을 거치게 되는 슬래브의 온도는 바람직하게는 적어도 1000℃, 바람직하게는 1200℃ 이상이고 1280℃ 이하이어야 한다. 슬래브의 온도가 1000℃ 보다 낮은 경우에, 과도한 하중이 압연기에 부여되고, 그리고 또한 강의 온도는 마무리 압연 동안 페라이트 변태 온도로 저하되고, 이에 따라 강은 조직에 변태된 페라이트가 함유된 상태로 압연될 것이다. 게다가, 상기 슬래브의 온도는 1280℃ 이상이 되어서는 안되는데, 그 이유는 열간 압연 동안 재결정화하려는 이들 결정립의 능력을 저하시키는 조대 페라이트 결정립을 생기게 하는 거친 페라이트 결정립을 형성시킬 위험이 있기 때문이다. 초기 페라이트 결정립 크기가 클수록 재결정화가 덜 용이하고, 이는 1280℃ 이상의 재가열 온도들이 산업적으로 비용이 많이 들고 페라이트의 재결정화면에서 바람직하지 않기 때문에 1280℃ 이상의 재가열 온도는 회피되어야 한다는 것을 의미한다.

슬래브의 온도는 오스테나이트 범위 내에서 열간 압연이 완전하게 완료될 수 있도록 충분히 높은 것이 바람직하고, 마무리 열간 압연 온도는 850℃ 이상, 바람직하게는 900℃ 이상으로 유지된다. 최종 압연은 850℃ 이상의 온도에서 수행되어야 하는데, 그 이유는 이 온도 이하에서는 강 시트의 압연능이 현저한 저하를 나타내기 때문이다. 900℃ 내지 950℃ 의 최종 압연 온도는 재결정화 및 압연에 유리한 조직을 갖는 것이 바람직하다.

그 다음에, 이런 방식으로 얻어진 시트는 600℃ 이하의 권취 온도까지 30 ℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각된다. 바람직하게는, 냉각 속도는 65 ℃/s 이하 및 35 ℃/s 이상일 것이다. 권취 온도는 페라이트 및 펄라이트로의 오스테나이트의 변태를 회피하고 균질 베이나이트 및 마르텐사이트 미세 조직을 형성하는데 기여하도록 350℃ 이상이 바람직하다.

권취된 열간 압연된 강 시트는 상기 강 시트가 고온 밴드 어닐링을 거치기 전에 실온에 이르기까지 냉각될 수도 있거나, 또는 고온 밴드 어닐링으로 직접 보내질 수도 있다.

열간 압연된 강 시트는 필요에 따라 열간 압연 동안 형성된 스케일을 제거하기 위해 선택적인 산세를 거치게 될 수도 있다. 그 다음에, 열간 압연된 강 시트는 1 내지 96 시간 동안 400℃ 내지 750℃ 의 온도에서 어닐링된다. 이런 고온 밴드 어닐링의 온도는 베이나이트의 목표 백분율에 따라 규정되는데, 그 이유는 온도가 높아질수록 베이나이트, 특히 입상 베이나이트의 백분율이 더 높아지기 때문이다. 이것은 초기 (prior) 오스테나이트 결정립 크기의 미세화에 의해서 유발된다. 그 다음에, 스케일을 제거하는게 필요하다면 상기 열간 압연되고 어닐링된 강 시트의 산세가 수행될 수도 있다.

그 다음에, 열간 압연되고 어닐링된 시트들은 35 내지 90% 의 두께 감소로 냉간 압연된다. 그 다음에, 냉간 압연된 강 시트는 본 발명의 강에 목표로 하는 미세 조직 및 기계적 성질들을 부여하기 위하여 어닐링된다.

냉간 압연된 강 시트를 연속적으로 어닐링하기 위하여, 상기 냉간 압연된 강 시트는 먼저 적어도 100 s, 바람직하게는 1000 s 이하 동안 Ac3 내지 Ac3 + 50℃ 의 균열 온도까지 1 내지 20 ℃/s, 바람직하게는 3 ℃/s 보다 큰 가열 속도로 가열된다. 온도와 시간은 완전한 재결정화를 보장하기 위해, 즉 100% 오스테나이트 백분율을 얻기 위해 선택된다. 본 발명에 따른 강의 경우 Ac3 은 일반적으로 840 내지 900℃ 이다.

그 다음에, 상기 강 시트는 Ms +/- 10℃ 에 도달할 때까지 20 ℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각되고, Ms는 냉각 전 초기 오스테나이트의 Ms 온도이다. 냉각 정지 온도는 가능한 한 Ms 에 가까워야 한다. 바람직한 실시 형태에서, 냉각 속도는 30 ℃/s 보다 크다.

그 다음에, 냉간 압연된 강 시트의 온도는 350 내지 450℃ 로 증가되고, Ms +/- 10℃ 로부터 350 내지 450℃ 의 온도까지의 온도 상승은 재열 현상 (recalescence phenomenon) 으로 인한 것이다. 그 다음에, 강 시트는 적어도 250 s 이지만 1000 s 이하의 시간 동안 350 내지 450℃ 에서 유지된다. 이런 등온 과시효는 탄소가 풍부한 오스테나이트를 안정화시키고, 그리고 저밀도 탄화물 베이나이트의 형성 및 안정화에 기여하여, 본 발명의 강에 목표로 하는 기계적 성질들을 부여한다.

그 다음에, 냉간 압연된 강 시트는 200 ℃/s 이하의 냉각 속도로 실온까지 냉각된다. 이 냉각 동안, 불안정한 잔류 오스테나이트는 MA 섬들의 형태로 새로운 마르텐사이트로 변태할 수 있다.

그 단계에서, 수축율 (reduction rate) 이 0.6% 이하인 선택적 스킨 패스 작업이 수행될 수도 있다.

그 다음에, 열처리되고 냉간 압연된 시트는 전착 또는 진공 코팅 또는 임의의 다른 적합한 프로세스에 의해서 선택적으로 코팅될 수도 있다.

바람직하게는 12 시간 내지 30 시간 동안 170 내지 210℃ 에서 수행되는 후 배치 어닐링은 상들간의 경도 구배를 감소시키고 코팅된 제품들에 대해 탈기를 보장하기 위하여 코팅되지 않은 제품에 대한 어닐링 후 또는 코팅된 제품에 대한 코팅 후에 선택적으로 수행될 수 있다.

실시예들

여기서 제시된 이하의 테스트들 및 실시예들은 본질적으로 제한이 없고 단지 예시의 목적으로 고려되어야 하고, 그리고 본 발명의 유리한 특징들을 나타내고 광범위한 실험들 후에 발명자들에 의해서 선택된 파라미터들의 중요성을 설명하고 또한 본 발명에 따른 강에 의해서 달성될 수 있는 성질들을 확립할 것이다.

본 발명 및 일부 비교 등급들에 따른 강 시트들의 샘플들은 표 1 에 수집된 조성들 및 표 2 에 수집된 가공 처리 파라미터들로 제조되었다. 이들 강 시트들의 해당 미세 조직들은 표 3 에 수집되었고, 그리고 성질들은 표 4 에 수집되었다.

표 1 은 중량% 로 표시된 조성들을 갖는 강들을 나타낸다.

표 2 는 표 1 의 강들로 구현된 어닐링 프로세스 파라미터들을 수집한다.

또한, 표 1 은 본 발명 강 및 참조 강의 베이나이트 변태 (Bs) 및 마르텐사이트 변태 (Ms) 온도들을 나타낸다. Bs 및 Ms 의 계산은 이하와 같은 Van Bohemen 공식 (Materials Science and Technology (2012) vol 28, n°4, pp487-495 에 게재됨) 을 사용함으로써 수행된다:

Bs=839-(86*[Mn]+23*[Si]+67*[Cr]+33*[Ni]+75*[Mo])-270*(1-EXP(-1.33*[C]))

Ms=565-(31*[Mn]+13*[Si]+10*[Cr]+18*[Ni]+12*[Mo])-600*(1-EXP(-0.96*[C]))

게다가, 본 발명 및 참조 강들에 대한 어닐링 처리를 수행하기 전에, 샘플들은 1000℃ 내지 1280℃ 의 온도로 가열된 후, 850℃ 이상의 마무리 온도로 열간 압연을 거치게 된 후, 600℃ 이하의 온도에서 권취되었다. 그 다음에, 열간 압연된 코일은 청구된 바와 같이 가공 처리되고 난 후, 35 내지 90% 의 두께 감소로 냉간 압연된다.

표 3 은 본 발명 강 및 참고 시험들 모두의 미세 조직 조성을 결정하기 위한 주사 전자 현미경과 같은 상이한 현미경들의 표준들에 따라 실시된 테스트 결과들을 수집한다.

표 4 는 본 발명 강 및 참조 강 모두의 기계적 성질들을 수집한다. 인장 강도, 항복 강도 및 전체 연신율 테스트는 JIS Z2241 표준들에 따라 수행되는 반면에, 구멍 확장을 평가하기 위하여, 구멍 확장이라고 하는 테스트는 표준 ISO16630:2009 에 따라 적용된다. 이 테스트에서, 샘플은 10 mm (= Di) 의 구멍을 형성하도록 펀칭을 거치게 되고, 그리고 변형된다. 변형 후, 구멍 직경 (Df) 은 측정되었고, 그리고 구멍 확장비 (HER) 는 이하의 공식을 사용하여 계산된다:

HER%= 100*(Df-Di)/Di

실시예들은 본 발명에 따른 강 시트들이 특정 조성 및 미세 조직들 덕분에 모든 목표로 하는 성질들을 나타내는 유일한 것임을 보여준다.

Claims

냉간 압연된 강 시트로서, 강은, 중량% 로,
0.19% ≤ 탄소 ≤ 0.24%,
1.9% ≤ 망간 ≤ 2.2%,
1.4% ≤ 규소 ≤ 1.6%,
0.01% ≤ 알루미늄 ≤ 0.06%,
0.2% ≤ 크롬 ≤ 0.5%,
인 ≤ 0.02%,
황 ≤ 0.03% 를 포함하고,
그리고 선택적으로, 이하의 원소들,
니오븀 ≤ 0.06%,
티타늄 ≤ 0.08%,
바나듐 ≤ 0.1%,
칼슘 ≤ 0.005%
중 하나 이상을 포함하고,
그리고, 잔부는 철 및 불가피한 불순물들을 포함하고,
상기 강 시트는, 면적 분율로, 5% 내지 15% 의 템퍼링된 마르텐사이트, 10% 내지 15% 의 잔류 오스테나이트, 및 선택적으로 최대 5% 의 페라이트를 포함하고, 잔부는 베이나이트이고, 베이나이트의 함량은 적어도 70% 이고,
30% 이상의 구멍 확장비를 나타내는, 냉간 압연된 강 시트.
제 1 항에 있어서,
조성은 2.0% 내지 2.2% 의 망간을 포함하는, 냉간 압연된 강 시트.
제 1 항에 있어서,
조성은 최대 0.013% 의 인을 포함하는, 냉간 압연된 강 시트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
미세 조직은 75% 초과의 베이나이트를 포함하는, 냉간 압연된 강 시트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
잔류 오스테나이트는 0.9 내지 1.15% 의 탄소 농도를 갖는, 냉간 압연된 강 시트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
1150 MPa 이상의 인장 강도 및 13% 이상의 전체 연신율을 나타내는, 냉간 압연된 강 시트.
제 6 항에 있어서,
1200 MPa 초과의 인장 강도 및 40% 이상의 구멍 확장비를 갖는, 냉간 압연된 강 시트.
제 7 항에 있어서,
적어도 14% 의 전체 연신율을 갖는, 냉간 압연된 강 시트.
냉간 압연된 강 시트의 제조 방법으로서,
상기 방법은 이하의 연속적인 단계들을 포함하는, 냉간 압연된 강 시트의 제조 방법:
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 강 조성물을 제공하여 반제품을 얻는 단계;
상기 반제품을 1000℃ 내지 1280℃ 의 온도로 재가열하는 단계;
열간 압연 마무리 온도가 850℃ 이상인 오스테나이트 범위에서 상기 반제품을 완전하게 압연하여 열간 압연된 강 시트를 얻는 단계;
600℃ 이하의 권취 온도까지 30 ℃/s 이상의 냉각 속도로 상기 강 시트를 냉각하고; 그리고 상기 열간 압연된 강 시트를 권취하는 단계;
상기 열간 압연된 강 시트를 냉각하는 단계;
선택적으로, 상기 열간 압연된 강 시트에서 스케일 제거 프로세스를 수행하는 단계;
1 시간 내지 96 시간 동안 400 내지 750℃ 의 온도에서 상기 열간 압연된 강 시트를 어닐링하는 단계;
선택적으로, 상기 열간 압연되고 어닐링된 강 시트에서 스케일 제거 프로세스를 수행하는 단계;
35 내지 90% 의 압하율로 상기 열간 압연된 강 시트를 냉간 압연하여 냉간 압연된 강 시트를 얻는 단계;
그 다음에, 적어도 100s 동안 Ac3 내지 Ac3 + 50℃ 의 균열 온도까지 1 내지 20 ℃/s 의 가열 속도로 상기 냉간 압연된 강 시트를 연속적으로 어닐링하는 단계로서, 상기 온도 및 시간은 100% 오스테나이트의 백분율을 얻도록 선택되는, 상기 냉간 압연된 강 시트를 연속적으로 어닐링하는 단계;
그 다음에, Ms - 10℃ 내지 Ms + 10℃ 의 온도까지 20 ℃/s 이상의 속도로 상기 강 시트를 냉각하는 단계로서, Ms 는 냉각 전 초기 (initial) 오스테나이트의 Ms 온도인, 상기 강 시트를 냉각하는 단계; 그리고 나서
250 내지 1000 s 의 시간 동안 350℃ 내지 450℃ 에서 상기 냉간 압연된 강 시트를 유지하는 단계; 그 다음에
200 ℃/s 이하의 냉각 속도로 실온에 이르기까지 상기 강 시트를 냉각하는 단계.
제 9 항에 있어서,
상기 열간 압연된 강 시트의 권취 온도는 350 내지 600℃ 로 설정되는, 냉간 압연된 강 시트의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 냉간 압연된 강 시트는 100 내지 1000 s 동안 840℃ 내지 900℃ 에서 연속 어닐링되는, 냉간 압연된 강 시트의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 냉간 압연된 강 시트는 아연 또는 아연계 합금으로 더 코팅되는, 냉간 압연된 강 시트의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉간 압연된 강 시트는 차량의 구조 및 안전 부품들의 제조를 위해 사용되는, 냉간 압연된 강 시트.
제 9 항에 있어서,
상기 냉간 압연된 강 시트는 차량의 구조 및 안전 부품들의 제조를 위해 사용되는, 냉간 압연된 강 시트의 제조 방법.
제 13 항에 따른 냉간 압연된 강 시트에 의해서 얻어진 부품을 포함하는 차량.
제 14 항에 따른 제조 방법에 의해서 제조된 냉간 압연된 강 시트에 의해서 얻어진 부품을 포함하는 차량.