KR102451862B1

KR102451862B1 - 냉간 압연된 강판 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR102451862B1
Application number: KR1020207013099A
Authority: KR
Inventors: 장-마르끄 피파르; 아르템 아를라자로프
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2022-10-07
Also published as: CA3080680A1; MA50556A; US11920207B2; BR112020007515A2; JP2022160585A; RU2020117334A3; WO2019092578A1; UA127381C2; CN111315908A; RU2020117334A; US20210002740A1; ZA202002308B; KR20200064122A; EP3707288A1; CA3080680C; JP2021502488A; MX2020004769A; WO2019092481A1

Abstract

냉간 압연 열처리된 강판은, 중량 백분율로, 이하의 원소들: 0.1 % ≤ 탄소 ≤ 0.5 %, 1 % ≤ 망간 ≤ 3.4 %, 0.5 % ≤ 규소 ≤ 2.5 %, 0.03 % ≤ 알루미늄 ≤ 1.5 %, 0 % ≤ 황 ≤ 0.003 %, 0.002 % ≤ 인 ≤ 0.02 %, 0 % ≤ 질소 ≤ 0.01 % 을 포함하고, 하기의 선택적 원소들: 0.05 % ≤ 크롬 ≤ 1 %, 0.001 % ≤ 몰리브덴 ≤ 0.5 %, 0.001 % ≤ 니오븀 ≤ 0.1 %, 0.001 % ≤ 티타늄 ≤ 0.1 %, 0.01 % ≤ 구리 ≤ 2 %, 0.01 % ≤ 니켈 ≤ 3 %, 0.0001 % ≤ 칼슘 ≤ 0.005 %, 0 % ≤ 바나듐 ≤ 0.1 %, 0 % ≤ 붕소 ≤ 0.003 %, 0 % ≤ 세륨 ≤ 0.1 %, 0 % ≤ 마그네슘 ≤ 0.010 %, 0 % ≤ 지르코늄 ≤ 0.010 % 중 하나 이상을 포함하며, 나머지 조성은 철 및 가공에 의한 불가피한 불순물로 구성되고, 상기 강판의 미세조직은 면적 분율로, 10 내지 30 % 잔류 오스테나이트, 50 내지 85 % 베이나이트, 1 내지 20 % ??칭된 마르텐사이트 및 30 % 미만의 템퍼링된 마르텐사이트를 포함한다.

Description

냉간 압연된 강판 및 이의 제조 방법

본 발명은 자동차용 강판으로서 사용하기에 적합한 냉간 압연 및 열처리된 강판에 관한 것이다.

자동차 부품은 2 개의 모순된 필요성, 즉 성형의 용이성 및 강도를 만족시키는 것이 요구되지만, 최근에는 글로벌 환경 문제의 관점에서 자동차들에 대한 연료 소모의 개선에 대한 제 3 요건이 부여된다. 따라서, 이제 자동차 부품은 복잡한 자동차 어셈블리에서의 끼워 맞춤의 용이성에 대한 기준에 맞추기 위하여 고성형성을 갖는 재료로 제조되어야 하고, 그리고 동시에 연료 효율을 향상시키기 위하여 차량의 중량을 줄이면서 차량의 내충격성과 내구성에 대한 강도를 향상시켜야 한다.

따라서, 재료의 강도를 증가시킴으로써 자동차에 이용되는 재료의 양을 줄이는데 집중적인 연구 개발 노력이 행해지고 있다. 반대로, 강판의 강도 증가는 성형성을 감소시키고, 따라서 고강도 및 고성형성 모두를 가진 재료들의 개발이 필요하게 되었다.

고강도 및 고성형성 강판의 분야에서의 초기 연구 개발은 고강도 및 고성형성 강판을 제조하기 위한 여러 가지 방법을 야기하게 되었고, 그 중 일부는 본 발명의 확실한 이해를 위해 여기에 열거된다:

EP 3144406 는, 우수한 연성을 가진 고강도 냉간 압연된 강판을 청구하는 특허이고, 이 강판은 wt% 로, 탄소 (C) : 0.1 % ~ 0.3 %, 규소 (Si) : 0.1 % ~ 2.0 %, 알루미늄 (Al) : 0.005 % ~ 1.5 %, 망간 (Mn) : 1.5 % ~ 3.0 %, 인 (P) : 0.04 % 이하 (0 % 제외), 황 (S) : 0.015 % 이하 (0 % 제외), 질소 (N) : 0.02 % 이하 (0 % 제외) 및 잔부로서 철 (Fe) 및 불가피한 불순물들을 포함하고, 규소 및 알루미늄의 합 (Si + Al) (wt%) 이 1.0 % 이상을 만족하고, 미세조직은: 면적 분율로, 주 축선에 대한 부 축선의 비가 0.4 이상인 5 % 이하의 다각형 페라이트, 주 축선에 대한 부 축선의 비가 0.4 이하인 70 % 이하 (0 % 제외) 의 침상 페라이트, 25 % 이하 (0 % 제외) 의 침상 잔류 오스테나이트 및 잔부로서 마르텐사이트를 포함한다. 더욱이, EP 3144406 에서는 인장 강도가 780 MPa 이상인 고강도 강을 상정한다.

EP 3128023 에서는 우수한 연신율, 구멍 확장성, 내지연 파괴성 및 고항복비를 가진 고강도 냉간 압연된 강판 및 이 강판의 제조 방법이 개시되어 있다. 고항복비, 고강도 냉간 압연된 강판은 질량%로, C : 0.13 % 내지 0.25 %, Si : 1.2 % 내지 2.2 %, Mn : 2.0 % 내지 3.2 %, P : 0.08 % 이하, S : 0.005 % 이하, Al : 0.01 % 내지 0.08 %, N : 0.008 % 이하, Ti : 0.055 % 내지 0.130 % 및 잔부로서 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 가진다. 강판은 부피 분율로 2 ㎛ 이하의 평균 결정 입경을 가진 2 % 내지 15 % 페라이트, 부피 분율로 0.3 내지 2.0 ㎛ 의 평균 결정 입경을 가진 5 % 내지 20 % 잔류 오스테나이트, 부피 분율로 2 ㎛ 이하의 평균 입경을 가진 10 % 이하 (0 % 포함) 의 마르텐사이트 및 잔부로서 베이나이트 및 템퍼링된 마르텐사이트를 포함하는 미세조직을 가지고, 베이나이트 및 템퍼링된 마르텐사이트는 5 ㎛ 이하의 평균 결정 입경을 가진다.

EP 3009527 은 우수한 연신율, 우수한 신장 플랜지성 및 고항복비를 가진 고강도 냉간 압연된 강판 및 이의 제조 방법을 제공한다. 고강도 냉간 압연된 강판은 조성 및 미세조직을 가진다. 조성은 질량 기초로 0.15 % 내지 0.27 % C, 0.8 % 내지 2.4 % Si, 2.3 % 내지 3.5 % Mn, 0.08 % 이하 P, 0.005 % 이하 S, 0.01 % 내지 0.08 % Al 및 0.010 % 이하 N, 및 잔부로서 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 미세조직은: 5 ㎛ 이하의 평균 입자 크기 및 3 % 내지 20 % 의 부피 분율을 가진 페라이트, 5 % 내지 20 % 의 부피 분율을 가진 잔류 오스테나이트 및 5 % 내지 20 % 의 부피 분율을 가진 마르텐사이트 및 잔부로서 베이나이트 및/또는 템퍼링된 마르텐사이트를 포함한다. 2 ㎛ 이하의 입자 크기를 가진 잔류 오스테나이트, 2 ㎛ 이하의 입자 크기를 가진 마르텐사이트, 또는 이들의 혼합상의 총 개수는, 강판의 압연 방향에 평행한 두께 단면의 2,000 ㎛² 당 150 개 이상이다.

다른 특허 출원 WO 2015/177615 에는 또한 이중 어닐링된 강판이 개시되어 있고, 이 강판의 조성은, 함량을 중량 백분율로 표시하여, 0.20 % ≤ C ≤ 0.40 %, 0.8 % ≤ Mn ≤ 1.4 %, 1.60 % ≤ Si ≤ 3.00 %, 0.015 % ≤ Nb ≤ 0.150 %, Al ≤ 0.1 %, Cr ≤ 1.0 %, S ≤ 0.006 %, P ≤ 0.030 %, Ti ≤ 0.05 %, V ≤ 0.05 %, B ≤ 0.003 %, N ≤ 0.01 %, 잔부로서 철 및 제조로 인한 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은, 표면적 비율로, 10 % 내지 30 % 잔류 오스테나이트, 30 % 내지 60 % 어닐링된 마르텐사이트, 5 % 내지 30 % 베이나이트, 10 % 내지 30 % ??칭된 마르텐사이트 및 10 % 미만의 페라이트로 구성된다. 또한 WO 2015/177615 에서는 980 MPa 이상의 강도를 상정한다.

본 발명의 목적은, 이하를 동시에 갖는 냉간 압연된 강판을 이용가능하게 제조함으로써, 상기 문제점을 해결하는 것이다:

- 1100 MPa 이상, 바람직하게는 1180 MPa 초과의 극한 인장 강도,

- 14.0 % 이상, 바람직하게는 15 % 초과의 총 연신율.

바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 강판은 또한 인장 강도에 대한 항복 강도의 비가 0.65 이상일 수도 있다.

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

본 발명의 다른 목적은 또한 제조 파라미터들의 시프트들에 대해 강경하면서 종래의 산업적 적용들과 양립할 수 있는 이러한 강판의 제조 방법을 이용가능하게 하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 장점은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명함으로써 보다 명백해질 것이다.

본 발명의 냉간 압연 및 열처리된 강판은 내식성을 향상시키기 위해 아연 또는 아연 합금, 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 선택적으로 코팅될 수 있다.

탄소는 강에서 0.10 % 내지 0.5 % 로 존재한다. 탄소는 마르텐사이트와 같은 저온 변형상을 생성함으로써 강판의 강도를 증가시키는데 필요한 원소이고, 추가로 탄소는 또한 오스테나이트 안정화에 중추적인 역할을 하므로 잔류 오스테나이트를 확보하는데 필요한 원소이다.

본 발명의 강의 망간 함량은 1 % 내지 3.4 % 이다. 이 원소는 감마유도성 (gammagenous) 이다. 망간을 첨가하는 목적은 본질적으로 오스테나이트를 함유하는 조직을 얻고 그리고 강에 강도를 부여하기 위해서이다. 망간은 잔류 오스테나이트를 얻기 위해 오스테나이트를 안정화시키는 원소이다. 적어도 약 1 중량% 의 망간의 양은 오스테나이트를 안정화시킬 뿐만 아니라 강판의 강도 및 경화능을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 발명에 있어서 3.4 % 와 같은 더 높은 비율의 망간이 바람직하다. 하지만, 망간 함량이 3.4 % 를 초과하면, 베이나이트 변태를 위한 등온 유지 동안 오스테나이트의 베이나이트로의 변태를 지연시키는 것과 같은 악영향이 발생한다. 추가로, 3.4 % 초과하는 망간 함량은 또한 본원의 강의 용접성을 열화시키므로, 연성 목표가 달성되지 않을 수 있다. 망간의 바람직한 범위는 1.2 % 내지 2.3 % 이며, 보다 바람직한 범위는 1.2 % 내지 2.2 % 이다.

본 발명의 강의 규소 함량은 0.5 % 내지 2.5 % 이다. 규소는 과시효 동안 탄화물의 침전을 지연시킬 수 있는 성분이므로, 규소의 존재로 인해, 탄소 풍부 오스테나이트가 실온에서 안정화된다. 더욱이, 탄화물에서 규소의 열악한 용해성으로 인해, 탄화물의 형성을 효과적으로 억제하거나 지연시키므로, 본 발명에 따라 강에 필수적인 특징을 부여하기 위해 추구되는 베이나이트 조직에서 저밀도 탄화물의 형성을 촉진시킨다. 하지만, 불균형 함량의 규소는 상기 언급된 효과를 향상시키지 못하고 그리고 열간 압연 취성 (hot rolling embrittlement) 과 같은 문제점을 유발한다. 따라서, 농도는 2.5 % 의 상한 내에서 제어된다.

알루미늄이 용융 강에 존재하는 산소를 제거하여 산소가 가스상을 형성하는 것을 방지하고 그리고 고화 공정 동안 비등하는 것을 방지하기 때문에, 알루미늄의 함량은 본 발명에서 0.03-1.5 % 이다. 알루미늄은 또한 입자의 크기를 줄이기 위해 강 중의 질소를 고정시켜 알루미늄 질화물을 형성한다. 1.5 % 초과의 더 많은 함량의 알루미늄은 Ac3 점을 증가시켜, 강 제조에 필요한 에너지 입력을 증가시킨다. 온도에 따른 변태점 및 오스테나이트 형성 진화에 대한 망간의 영향을 상쇄하기 위해 높은 망간 함량이 첨가될 때, 1.0 % 내지 1.5 % 의 알루미늄 함량이 사용될 수 있다.

본 발명의 강의 크롬 함량은 0.05 % 내지 1 % 이다. 크롬은 강에 강도 및 경화를 제공하는 필수 원소이지만, 1 % 를 초과하여 사용되는 경우에, 강의 표면 마무리를 손상시킨다. 더욱이, 1 % 미만의 크롬 함량은 베이나이트 조직에서 탄화물의 분산 패턴을 조대화하여, 베이나이트 내의 탄화물의 밀도를 낮은 레벨로 유지한다.

본 발명의 강의 인 성분은 0.002% 내지 0.02% 이다. 인은 특히 결정립계에서 편석되거나 망간과 공편석되는 경향으로 인해, 스폿 용접성 및 고온 연성을 감소시킨다. 이러한 이유로, 인의 함량은 0.02 % 로 제한되고 바람직하게는 0.013 % 으로 낮아진다.

황은 필수 원소는 아니지만 강에 불순물로 포함되어 있을 수 있고, 본 발명의 관점에서 황 함량은 바람직하게는 가능한 한 낮지만, 제조 비용의 관점에서 0.003 % 이하이다. 더욱이, 강에 보다 많은 황이 존재하면, 이는 특히 망간 및 티타늄과의 황화물을 형성하도록 결합하고, 그리고 본 발명에 대한 이들의 유리한 영향을 감소시켜, 성형성에 해로울 수 있다.

니오븀은 0.001 % 내지 0.1 % 로 강에 존재하며, 석출 경화에 의해 본 발명의 강에 강도를 부여하기 위해 탄질화물을 형성하는데 적합하다. 니오븀은 또한 탄질화물로서의 석출을 통해 그리고 가열 공정 동안 재결정을 지연시킴으로써 미세조직 성분의 크기에 영향을 미칠 것이다. 따라서, 유지 온도의 말미에서 그리고 완전한 어닐링 이후에 결과로서 형성된 보다 미세한 미세조직은 제품의 경화로 이어질 것이다. 하지만, 0.1 % 초과의 니오븀 함량은 그 영향의 포화된 효과가 관찰되기 때문에 경제적으로 흥미롭지 않고, 즉 이는 추가 양의 니오븀이 제품의 임의의 강도 향상을 초래하지 않음을 의미한다.

티타늄은 0.001 % 내지 0.1 % 로 본 발명의 강에 첨가될 수도 있는 선택적인 원소이다. 니오븀과 동일하게, 이 티타늄은 또한 탄질화물 석출을 형성하여 강의 강화에 중요한 역할을 한다. 하지만, 이 티타늄은 또한 주조 제품의 고화 동안 나타나는 티타늄 질화물을 형성한다. 티타늄의 양은 성형성에 해로운 조대한 티타늄 질화물을 방지하기 위해 0.1 % 로 제한된다. 티타늄 함량이 0.001 % 미만인 경우에, 이 티타늄은 본 발명의 강에 어떠한 영향도 주지 않는다.

칼슘은 본 발명의 강에서 0.0001 % 내지 0.005 % 첨가된다. 칼슘은 특히 혼입 (inclusion) 처리 동안 선택적인 원소로서 본 발명의 강에 첨가된다. 칼슘은 유해한 황 함량을 구상 (globular form) 으로 포획하여 황의 유해한 영향을 지연시킴으로써 강의 정련에 기여한다.

몰리브덴은 본 발명의 강의 0.001 % 내지 0.5 % 를 구성하는 선택적 원소이고; 몰리브덴은 경화능과 경도를 결정하는데 효과적인 역할을 하며, 베이나이트의 외관을 지연시키고 베이나이트에서 탄화물 석출을 방지한다. 하지만, 몰리브덴의 첨가는 합금 원소의 첨가 비용을 과도하게 증가시키므로, 경제적인 이유로 그 함량은 0.5 % 로 제한된다.

구리는 강의 강도를 증가시키고 강의 내식성을 향상시키기 위하여 0.01 % 내지 2 % 의 양으로 선택적인 원소로서 첨가될 수 있다. 이런 효과를 얻기 위해 최소 0.01% 가 필요하다. 하지만, 구리의 함량이 2% 를 초과하면, 구리는 표면 외관을 저하시킬 수 있다.

니켈은 강의 강도를 증가시키고 강의 인성을 향상시키기 위하여 0.01 % 내지 3 % 의 양으로 선택적인 원소로서 첨가될 수 있다. 이런 효과를 얻기 위해 최소 0.01 % 가 필요하다. 하지만, 니켈의 함량이 3 % 를 초과하면, 니켈은 연성 열화를 유발한다.

재료의 시효를 방지하고 고화 동안 강의 기계적 특성에 해로운 알루미늄 질화물의 석출을 최소화하기 위해 질소는 0.01 % 로 제한된다.

바나듐은 탄화물 또는 탄질화물을 형성함으로써 강의 강도를 향상시키는데 효과적이고, 상한은 경제적인 관점에서 0.1 % 이다. 세륨, 붕소, 마그네슘 또는 지르코늄과 같은 다른 원소는 다음 비율로 개별적으로 또는 조합하여 첨가될 수 있고: 세륨 ≤ 0.1 %, 붕소 ≤ 0.003 %, 마그네슘 ≤ 0.01 % 및 지르코늄 ≤ 0.01 % (표시한 최대 함량 레벨까지), 이 원소들은 응고 동안 결정립을 미립화할 수 있게 한다.

강의 조성중 잔부는 철 및 가공으로 인한 불가피한 불순물로 이루어진다.

본 발명에 의해 청구된 강판의 미세조직은 하기로 구성된다.

베이나이트는 본 발명의 강에 대한 면적 분율로 미세조직의 50 % 내지 85 % 를 구성한다. 본 발명에서, 베이나이트는 누적하여 라스 (Lath) 베이나이트 및 입상 (granular) 베이나이트로 구성되고, 여기서 입상 베이나이트는 매우 낮은 밀도의 탄화물을 가지며, 본원에서 낮은 밀도의 탄화물은 100 ㎛² 의 면적 단위당 100 개 이하의 탄화물 및 본 발명의 강에 높은 강도 뿐만 아니라 연신율을 부여하는 높은 전위 밀도를 가지는 것을 의미한다. 라스 베이나이트는 얇은 페라이트 라스들 사이에 형성된 탄화물 또는 오스테나이트를 가진 얇은 페라이트 라스들의 형태이다. 본 발명의 강의 라스 베이나이트는 적절한 성형성을 가진 강을 제공한다. 14 %, 바람직하게는 15 % 이상의 총 연신율을 보장하기 위해, 50 % 의 베이나이트를 갖는 것이 유리하다.

본 발명의 강의 잔류 오스테나이트 함량은 면적 분율로 미세조직의 10 % 내지 30 % 이다. 잔류 오스테나이트는 베이나이트 보다 더 높은 탄소 용해도를 가져서 효과적인 탄소 트랩으로서 작용하므로 베이나이트에서 탄화물들의 형성을 지연시키는 것으로 알려져 있다. 본 발명의 잔류 오스테나이트 내부의 탄소 백분율은 바람직하게는 0.9 % 초과, 바람직하게는 1.1 % 미만이다. 본 발명에 따른 강의 잔류 오스테나이트는 향상된 연성을 부여한다.

??칭된 마르텐사이트는 면적 분율로 미세조직의 1 % 내지 20 % 를 구성한다. ??칭 마르텐사이트는 본 발명에 강도를 부여한다. ??칭된 마르텐사이트는 제 2 어닐링의 최종 냉각 동안 형성된다. 최소는 필요하지 않지만, ??칭된 마르텐사이트가 20 % 를 초과하면, 과도한 강도를 부여하지만 다른 기계적 특성을 허용가능한 한계를 넘어 저하시킨다.

템퍼링된 마르텐사이트는 면적 분율로 미세조직의 0 % 내지 30 % 를 구성한다. 강이 Tc_min 내지 Tc_max 으로 냉각되고 과시효 유지 동안 템퍼링될 때 마르텐사이트가 형성될 수 있다. 템퍼링된 마르텐사이트는 본 발명에 연성과 강도를 부여한다. 템퍼링된 마르텐사이트가 30 % 를 초과하면, 과도한 강도가 부여되지만 허용가능한 한계를 초과하는 연신율을 저감시킨다. 더욱이, 템퍼링된 마르텐사이트는 잔류 오스테나이트와 같은 연질상 및 ??칭 마르텐사이트와 같은 경질상의 경도의 차이를 줄인다.

상기 언급된 미세조직에 더하여, 강판은 면적비의 측면에서 5 % 미만, 바람직하게는 3 % 미만을 차지하는 페라이트를 가질 수 있고, 미세조직에는 강판의 기계적 특성을 손상시키지 않으면서 펄라이트 또는 시멘타이트와 같은 미세조직 성분이 없다.

본 발명에 따른 강판은 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 바람직한 방법은 본 발명에 따른 화학적 조성을 가진 강의 반제품 주조를 제공하는 것으로 구성된다. 주조는 잉곳으로 행해질 수 있거나 얇은 슬래브 또는 얇은 스트립의 형태로 연속적으로 행해질 수 있는데, 즉 슬래브의 경우 약 220 mm 에서 얇은 스트립의 경우 수십 밀리미터까지의 두께를 갖는다.

예를 들어, 전술된 화학적 조성을 가진 슬래브는 연속 주조에 의해 제조되고, 슬래브는 선택적으로 연속 주조 공정 동안 직접적인 연성 저감을 수행하여 중심 분리를 방지하고 공칭 탄소에 대한 국부 탄소의 비를 1.10 미만으로 유지시키는 것을 보장한다. 연속 주조 공정에 의해서 제공된 슬래브는 연속 주조 후에 고온에서 직접 사용될 수 있거나, 먼저 실온으로 냉각된 후 열간 압연을 위해 재가열될 수도 있다.

열간 압연을 받는 슬래브의 온도는, 바람직하게는 적어도 1200 ℃ 이고 1280 ℃ 미만이어야 한다. 슬래브의 온도가 1200℃ 보다 낮은 경우에, 과도한 하중이 압연기에 부여되고, 그리고 또한 강의 온도는 마무리 압연 동안 페라이트 변태 온도로 저하될 수 있고, 이에 따라서 강은 조직에 변태된 페라이트가 함유된 상태로 압연될 것이다. 따라서, 슬래브의 온도는 Ac3 내지 Ac3 + 100 ℃ 의 온도 범위에서 열간 압연이 완료될 수 있고 그리고 최종 압연 온도가 Ac3 초과로 유지될 수 있도록 충분히 높은 것이 바람직하다. 1280 ℃ 초과의 온도에서 재가열은 산업적으로 비싸기 때문에 방지되어야 한다.

Ac3 내지 Ac3 + 100 ℃ 의 최종 압연 온도 범위는 재결정화 및 압연에 유리한 조직을 갖는 것이 바람직하다. 최종 압연 패스는 Ac3 보다 높은 온도에서 수행될 필요가 있는데, 그 이유는 이 온도 이하에서는 강판이 압연능 (rollability) 에 있어서 상당한 저하를 나타내기 때문이다. 이러한 방식으로 수득된 강판은 그 후에 30 ℃/s 초과의 냉각 속도에서 600 ℃ 미만이어야 하는 코일링 온도로 냉각된다. 바람직하게는, 냉각 속도는 200 ℃/s 이하일 것이다.

열간 압연된 강판은, 열간 압연된 강판의 타원화 (ovalization) 를 방지하기 위해 600 ℃ 미만, 바람직하게는 스케일 형성을 방지하기 위해 570 ℃ 미만의 코일링 온도에서 코일링된다. 코일링 온도의 바람직한 범위는 350 내지 570 ℃ 이다. 그 후에, 코일링된 열간 압연된 강판은 선택적인 열간 밴드 어닐링을 받기 전에 실온으로 냉각된다.

열간 압연된 강판은 열간 압연 동안 형성된 스케일을 제거하기 위해 선택적인 스케일 제거 단계를 받을 수 있다. 열간 압연된 시트는, 그 후에 열간 압연된 조직의 부분적인 변태를 방지하여 미세조직의 균일성을 손상시키는 것을 방지하도록 750 ℃ 미만의 온도를 유지하면서, 적어도 12 시간 및 96 시간 이하 동안, 400 ℃ 내지 750 ℃ 의 온도에서 선택적인 열간 밴드 어닐링을 받을 수 있다. 그 후에, 이러한 열간 압연된 강판의 선택적인 스케일 제거 단계는, 예를 들어 이러한 강판의 산세 등이 수행될 수 있다. 이러한 열간 압연된 강판은 35 내지 90 % 의 두께 감소로 냉간 압연된다. 그 후에, 냉간 압연 공정으로부터 얻어진 냉간 압연된 강판은 2 단계 어닐링을 받아서 본 발명의 강에 미세조직 및 기계적 특성을 부여한다.

제 1 어닐링에서, 냉간 압연된 강판은 3 ℃/s 보다 큰 가열 속도로 Ac3 내지 Ac3 + 100 ℃ 의 소킹 온도까지 가열되고, 본원의 강에 대하여 Ac3 은 하기 식을 사용하여 계산되고:

Ac3 = 901 - 262*C - 29*Mn + 31*Si - 12*Cr - 155*Nb + 86*Al

원소 함량은 중량 백분율로 표시된다.

그런 다음, 강판은 10 초 내지 500 초 동안 소킹 온도에 유지되어, 완전한 재결정화 및 강력하게 워크 경화된 초기 조직의 오스테나이트로의 완전한 변태를 보장한다. 그 후에, 강판은 500 ℃ 미만, 바람직하게는 400 ℃ 미만으로 20 ℃/s 초과의 냉각 속도로 냉각된다. 또한, 마르텐사이트의 단상 조직을 보장하기 위해 냉각 속도가 30 ℃/s 보다 큰 것이 바람직하다.

그 후에, 냉간 압연된 강판의 온도가 실온으로 된다. 냉간 압연 어닐링된 강판은 선택적으로 120 ℃ 내지 250 ℃ 의 온도에서 템퍼링될 수 있다.

냉간 압연 어닐링된 강판의 제 2 어닐링은 어닐링된 냉간 압연된 강판을 3 ℃/s 보다 높은 가열 속도로 Ac3 내지 Ac3 + 100 ℃ 소킹 온도 범위까지 가열함으로써 수행되고, Ac3 는 오스테나이트 미세조직으로의 100 % 변태를 보장하기 위해 10 초 내지 500 초 동안 식 Ac3 = 901 - 262*C - 29*Mn + 31*Si - 12*Cr - 155*Nb + 86*Al 을 사용하여 계산된다. 그 후에, 강판은 20 ℃/s 보다 큰 냉각 속도로 1 초 내지 10 초 지속기간 동안 Tc_min 내지 Tc_max 온도 범위까지 냉각된다. 이러한 온도는 본원에서 제안된 식을 사용하여 계산되고:

Tc_max = 565 - 601 * (1 - Exp(-0.868*C)) - 34*Mn - 13*Si - 10*Cr + 13*Al - 361*Nb

Tc_min = 565 - 601 * (1 - Exp(-1.736*C)) - 34*Mn - 13*Si - 10*Cr + 13*Al - 361*Nb

원소 함량은 중량 백분율로 표시된다.

그 후, 냉간 압연 및 어닐링된 강판은 350 ℃ 내지 550 ℃ 의 온도 범위로 되고 5 초 내지 500 초 동안 유지되어 적절한 양의 베이나이트의 형성을 보장할 뿐만 아니라 마르텐사이트를 템퍼링하여 본 발명의 강에 목표로 하는 기계적 특성을 부여한다. 그 후, 냉간 압연 및 어닐링된 강판은 1 ℃/s 이상의 냉각 속도로 실온으로 냉각되어 냉간 압연 및 열처리된 강판을 얻는다.

냉간 압연 및 열처리된 강판은 코팅 공정을 용이하게 하기 위해 추가의 선택적인 열처리 단계를 받을 수 있고, 상기 선택적인 열처리 단계는 본 발명의 강의 기계적 특성에 어떠한 영향을 미치지 않는다. 그 후에, 냉간 압연된 강판은 전기 아연 도금, JVD, PVD, 용융 도금 (GI/GA) 등과 같은 공지된 임의의 산업 공정에 의해 선택적으로 코팅될 수 있다. 전기 아연 도금은 청구된 강판의 기계적 특성 또는 미세조직 중 임의의 것을 변경하거나 변형시키지 않는다. 전기 아연 도금은 임의의 종래의 산업 공정, 예를 들어 전기 도금에 의해 수행될 수 있다.

본원에 제시된 이하의 시험들, 실시예들, 비유적 예시 및 표들은 원래 비제한적이고 단지 예시의 목적으로 고려되어야 하고, 그리고 본 발명의 유리한 특징들을 나타낼 것이다.

조성이 상이한 강으로 제조된 강판은 표 1 에 수집되어 있고, 강판은 각각 표 2 에 규정된 공정 파라미터에 따라 제조된다. 표 3 은 시도 (trials) 동안 얻어지는 강판의 미세조직을 수집하고, 표 4 는 얻어진 특성의 평가 결과를 수집한다.

표 2 는 표 1 의 강들로 구현된 어닐링 공정 파라미터들을 수집한다. 강 조성 I1 내지 I3 은 본 발명에 따른 강판의 제조에 사용된다. 이 표는 또한 R1 내지 R3 으로 표에 표시한 참조 강 조성을 특정한다. 표 2 는 또한 본원의 강 및 참조 강의 Tc_min 및 Tc_max 온도의 도표를 도시한다. Tc_min 및 Tc_max 는 이하의 식을 사용하여 계산된다:

또한, 본 발명의 강 뿐만 아니라 참조 강에서 어닐링 처리를 수행하기 전에, 강은 1000 ℃ 내지 1280 ℃ 의 온도로 가열된 후, 850 ℃ 초과의 마무리 온도로 열간 압연을 받고 그 후에 600 ℃ 미만의 온도에서 코일링되었다. 열간 압연된 코일들은 그 후에 요구된 대로 처리된 후 30 내지 95 % 의 두께 감소로 냉간 압연되었다. 이러한 냉간 압연된 강판은 본원에서 표 2 에 열거된 바와 같이 열처리되었다:

표 3 은 본 발명의 강 및 참조 강 모두의 미세조직 조성을 결정하기 위한 주사 전자 현미경과 같은 상이한 현미경들의 표준들에 따라 실시된 시험 결과들을 예시한다.

결과는 다음과 같다:

표 4 는 본 발명의 강 및 참조 강 모두의 기계적 성질들을 예시한다. 인장 강도, 항복 강도 및 총 연신율 시험은 JIS Z2241 표준에 따라 수행된다.

따라서, 표준에 따라 수행된 다양한 기계적 시험 결과는 다음과 같다:

Claims

냉간 압연 열처리된 강판으로서,
상기 강판은, 중량 백분율로, 이하의 원소들:
0.1 % ≤ 탄소 ≤ 0.5 %
1 % ≤ 망간 ≤ 3.4 %
0.5 % ≤ 규소 ≤ 2.5 %
0.03 % ≤ 알루미늄 ≤ 1.5 %
0 % ≤ 황 ≤ 0.003 %
0.002 % ≤ 인 ≤ 0.02 %
0 % ≤ 질소 ≤ 0.01 %
을 포함하고,
하기의 선택적 원소들
0.05 % ≤ 크롬 ≤ 1 %
0.001 % ≤ 몰리브덴 ≤ 0.5 %
0.001 % ≤ 니오븀 ≤ 0.1 %
0.001 % ≤ 티타늄 ≤ 0.1 %
0.01 % ≤ 구리 ≤ 2 %
0.01 % ≤ 니켈 ≤ 3 %
0.0001 % ≤ 칼슘 ≤ 0.005 %
0 % ≤ 바나듐 ≤ 0.1 %
0 % ≤ 붕소 ≤ 0.003 %
0 % ≤ 세륨 ≤ 0.1 %
0 % ≤ 마그네슘 ≤ 0.010 %
0 % ≤ 지르코늄 ≤ 0.010 %
중 하나 이상을 포함할 수 있으며,
나머지 조성은 철 및 가공에 의한 불가피한 불순물로 구성되고,
상기 강판의 미세조직은 면적 분율로, 10 내지 30 % 잔류 오스테나이트, 50 내지 85 % 베이나이트, 1 내지 20 % ??칭된 마르텐사이트 및 30 % 미만의 템퍼링된 마르텐사이트를 포함하고,
상기 강판은 1100 MPa 이상의 극한 인장 강도, 14.0 % 이상의 총 연신율 및 0.65 이상의 극한 인장 강도에 대한 항복 강도의 비를 가지는, 냉간 압연 열처리된 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 조성은 0.7 % 내지 2.4 % 의 규소를 포함하는, 냉간 압연 열처리된 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 조성은 0.03 % 내지 0.9 % 의 알루미늄을 포함하는, 냉간 압연 열처리된 강판.
제 3 항에 있어서,
상기 조성은 0.03 % 내지 0.6 % 의 알루미늄을 포함하는, 냉간 압연 열처리된 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 조성은 1.2 % 내지 2.3 % 의 망간을 포함하는, 냉간 압연 열처리된 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 조성은 0.03 % 내지 0.5 % 의 크롬을 포함하는, 냉간 압연 열처리된 강판.
제 1 항에 있어서,
베이나이트 및 잔류 오스테나이트의 누적량이 70 % 이상인, 냉간 압연 열처리된 강판.
제 1 항에 있어서,
템퍼링된 마르텐사이트 및 ??칭된 마르텐사이트의 누적량이 20 % 이상이고, ??칭된 마르텐사이트의 백분율은 10 % 초과인, 냉간 압연 열처리된 강판.
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냉간 압연 열처리된 강판의 제조 방법으로서, 이하의 연속적인 단계들:
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 강 조성을 제공하는 단계,
- 반제품을 1200 ℃ 내지 1280 ℃ 의 온도로 재가열하는 단계,
- 상기 반제품을 오스테나이트계 범위에서 열간 압연 마무리 온도를 Ac3 초과로 하여 압연하여서, 열간 압연된 강판를 얻는 단계,
- 상기 강판을 30 ℃/s 초과의 냉각 속도로 600 ℃ 미만의 코일링 온도까지 냉각시키고 상기 열간 압연된 강판을 코일링하는 단계,
- 상기 열간 압연된 강판을 실온으로 냉각시키는 단계,
- 선택적으로, 상기 열간 압연된 강판에서 스케일 제거 공정을 수행하는 단계,
- 선택적으로, 400 ℃ 내지 750 ℃ 의 온도에서 상기 열간 압연된 강판에서 어닐링을 수행하는 단계;
- 선택적으로, 상기 열간 압연된 강판에서 스케일 제거 공정을 수행하는 단계,
- 35 내지 90 % 의 압하율로 상기 열간 압연된 강판을 냉간 압연하여 냉간 압연된 강판을 얻는 단계,
- 그 후, 상기 냉간 압연된 강판을 3 ℃/s 초과의 속도로 Ac3 내지 Ac3 + 100 ℃ 의 소킹 온도까지 가열하고, 10 내지 500 초 동안 유지하는 단계,
- 그 후, 상기 강판을 20 ℃/s 초과의 속도로 500 ℃ 미만의 온도까지 냉각하는 단계,
- 그 다음에, 어닐링된 냉간 압연된 강판을 실온으로 냉각시키는 단계,
- 선택적으로, 상기 어닐링된 강판을 120 ℃ 내지 250 ℃ 에서 템퍼링을 수행하는 단계,
- 그 후, 상기 어닐링된 냉간 압연된 강판을 3 ℃/s 초과의 속도로 Ac3 내지 Ac3 + 100 ℃ 의 소킹 온도까지 가열하고, 10 내지 500 초 동안 유지하는 단계,
- 그 후, 상기 강판을 20 ℃/s 초과의 속도로 Tc_max 내지 Tc_min 온도 범위까지 냉각하는 단계,
Tc_max = 565 - 601 * (1 - Exp(-0.868*C)) - 34*Mn - 13*Si - 10*Cr + 13*Al - 361*Nb
Tc_min = 565 - 601 * (1 - Exp(-1.736*C)) - 34*Mn - 13*Si - 10*Cr + 13*Al - 361*Nb
- 그 후, 상기 어닐링된 냉간 압연된 강판을 5 내지 500 초의 시간 동안 350 ℃ 내지 550 ℃ 의 온도 범위에서 유지한 후, 상기 어닐링된 냉간 압연된 강판을 1 ℃/s 의 냉각 속도로 실온으로 냉각시켜 냉간 압연 열처리된 강판을 얻는 단계,
- 선택적으로, 상기 냉간 압연 열처리된 강판을 코팅하는 단계
를 포함하고, 상기 강판은 1100 MPa 이상의 극한 인장 강도, 14.0 % 이상의 총 연신율 및 0.65 이상의 극한 인장 강도에 대한 항복 강도의 비를 가지는, 냉간 압연 열처리된 강판의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 코일링 온도는 570 ℃ 미만인, 냉간 압연 열처리된 강판의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
제 1 또는 제 2 어닐링을 위한 소킹 온도는 Ac3 내지 Ac3 + 50 ℃ 인, 냉간 압연 열처리된 강판의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
제 1 또는 제 2 어닐링 후의 냉각 속도는 500 ℃ 미만의 온도까지 30 ℃/s 초과인, 냉간 압연 열처리된 강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강판은 차량의 구조적 또는 안전 부품의 제조를 위해 사용되는, 냉간 압연 열처리된 강판.
제 11 항에 있어서, 상기 강판은 차량의 구조적 또는 안전 부품의 제조를 위해 사용되는, 냉간 압연 열처리된 강판의 제조방법.
제 15 항에 따른 강판의 플렉서블 압연 (flexible rolling) 에 의해 얻어지는 부품.
제 17 항에 따른 부품을 포함하는 차량.