KR102557845B1 - 냉연 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

냉연 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102557845B1
KR102557845B1 KR1020210069491A KR20210069491A KR102557845B1 KR 102557845 B1 KR102557845 B1 KR 102557845B1 KR 1020210069491 A KR1020210069491 A KR 1020210069491A KR 20210069491 A KR20210069491 A KR 20210069491A KR 102557845 B1 KR102557845 B1 KR 102557845B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
cold
less
rolled steel
steel sheet
Prior art date
Application number
KR1020210069491A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220161067A (ko
Inventor
김경민
구남훈
노현성
맹한솔
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020210069491A priority Critical patent/KR102557845B1/ko
Publication of KR20220161067A publication Critical patent/KR20220161067A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102557845B1 publication Critical patent/KR102557845B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236—Cold rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0273—Final recrystallisation annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

본 발명은 탄소(C): 0.28 ~ 0.34중량%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.5중량%, 망간(Mn): 0.5 ~ 1.4중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.1중량%, 크롬(Cr): 0 초과 1.0중량% 이하, 붕소(B): 0.001 ~ 0.003중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14 x [N] ~ 0.1 중량%(상기 [N]은 질소 중량%의 값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 항복 강도(YS): 1400 ~ 1760MPa, 인장강도(TS): 1760 ~ 1900MPa이며, 연신율(El): 5 ~ 8%인 냉연 강판을 제공한다.

Description

냉연 강판 및 그 제조 방법{COLD-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 냉연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 굽힘 가공성이 우수한 냉연 초고강도 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
환경 규제 이슈 대응에 따른 차량 경량화 및 안전 규제 강화에 따른 충돌 안정성 기준 강화의 두 요인을 충족시키기 위해 자동차 강판용 초고강도 강이 개발되고 있다. 특히, 자동차 범퍼 빔과 같은 충돌 안정성 확보가 필요한 부품에는 인장강도 1300MPa 이상(최근에는 인장강도 1700MPa 이상)의 초고강도 강판 적용이 늘어나는 추세이다. 통상 인장강도가 증가할수록 연신율 및 냉간 성형성이 열위해지므로 범퍼 빔 등 초고강도 강이 적용되는 구조 부품에는 고온 성형 후 수냉하여 상온 고강도를 확보하는 핫 스탬핑(Hot Stamping)강이 개발되어 상용화되고 있으나 생산성 부족 및 공정 비용 상승의 문제점을 안고 있다. 최근 롤 포밍 공법의 적용으로 템퍼드 마르텐사이트를 미세 조직으로 하는 냉연 초고강도 강의 부품 가공성이 개선되고 있으나 롤 포밍 공법을 적용하기 위해서는 굽힘 가공성이 충분히 확보되어야 한다.
특허문헌 1은 수냉 방식을 이용해 인장강도 1700MPa 이상의 템퍼드 마르텐사이트 강의 제조 방법을 제시하고 있으나 강의 두께가 1mm이하로 제한되며, 굽힘 가공성 R/t가 3.5에서 4.0 수준으로 매우 열위하여 롤 포밍 공법 적용에 어려움이 있다. 특허문헌 2는 파고가 3mm 이하로 형상 품질이 우수한 인장강도 1700MPa 급에 템퍼드 마르텐사이트 강의 제조 방법을 제시하고 있으나 Mn 함량이 높아져 엣지 크랙 및 MnO 등의 표면 산화물에 의한 표면 품질 저하가 우려되고, 느린 냉각 속도와 템퍼링 공정의 부재로 인해 종래의 급랭형 마르텐사이트 강 대비 항복 강도가 낮을 것이 우려된다.
1. 대한민국 특허공개번호 2015-0061209호 2. 대한민국 특허공개번호 2019-0077203호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자동차용 부품에 적용 가능한 항복 강도 1400MPa 이상, 인장강도 1760MPa 이상, 연신율 5% 이상을 가지며, 90도 굽힘 기준 R/t 2.5 이하의 우수한 굽힘 가공성을 가지는 초고강도의 냉연 강판과 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판은 탄소(C): 0.28 ~ 0.34중량%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.5중량%, 망간(Mn): 0.5 ~ 1.4중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.1중량%, 크롬(Cr): 0 초과 1.0중량% 이하, 붕소(B): 0.001 ~ 0.003중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14 x [N] ~ 0.1 중량%(상기 [N]은 질소 중량%의 값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 항복 강도(YS): 1400 ~ 1760MPa, 인장강도(TS): 1760 ~ 1900MPa이며, 연신율(El): 5 ~ 8%인 것을 특징으로 한다.
상기 냉연 강판의 굽힘 가공성(R/t)은 1.5 ~ 2.5일 수 있다.
상기 냉연 강판의 최종 미세 조직은 템퍼드 마르텐사이트, 베이나이트 및 페라이트로 이루어지되, 상기 템퍼드 마르텐사이트의 상분율은 95% 이상일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 제조 방법은 (a) 탄소(C): 0.28 ~ 0.34중량%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.5중량%, 망간(Mn): 0.5 ~ 1.4중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.1중량%, 크롬(Cr): 0 초과 1.0중량% 이하, 붕소(B): 0.001 ~ 0.003중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14 x [N] ~ 0.1 중량%(상기 [N]은 질소 중량%의 값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계; (c) 상기 열간 압연된 강재에 대하여 냉간 압연하는 단계; 및 (d) 상기 냉간 압연된 강재에 대하여 소둔, 냉각 및 템퍼링 공정을 순차적으로 수행하는 단계; 를 포함한다.
상기 냉연 강판의 제조 방법에서, 상기 (d) 단계는 상기 강재에 대하여 850 ~ 920℃에서 30 ~ 120초 동안 소둔 열처리하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 냉연 강판의 제조 방법에서, 상기 (d) 단계는 상기 강재에 대하여 770 ~ 820℃까지 3 ~ 15℃/s로 냉각하는 단계; 상기 강재에 대하여 400 ~ 450℃까지 80℃/s 이상의 속도로 냉각하는 단계; 및 상기 강재에 대하여 25 ~ 150℃까지 130 ~ 500℃/s의 속도로 냉각하는 단계; 를 순차적으로 포함할 수 있다.
상기 냉연 강판의 제조 방법에서, 상기 (d) 단계는 상기 강재에 대하여 180 ~ 220℃에서 50 ~ 500초 동안 템퍼링하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 냉연 강판의 제조 방법에서, 상기 (a) 단계는 상기 강재에 대하여 1180 ~ 1300℃에서 1 ~ 4시간 동안 재가열하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 냉연 강판의 제조 방법에서, 상기 (b) 단계는 마무리 압연온도가 850 ~ 950℃일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자동차용 부품에 적용 가능한 항복 강도 1400MPa 이상, 인장강도 1760MPa 이상, 연신율 5% 이상을 가지며, 90도 굽힘 기준 R/t 2.5 이하의 우수한 굽힘 가공성을 가지는 초고강도의 냉연 강판과 그 제조 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 냉연 강판의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 제조 방법에서 재가열, 열간 압연, 냉간 압연, 소둔, 냉각 및 템퍼링 공정을 포함하는 열처리 개요를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일부 실험예들에 따른 강도, 연신율 및 굽힘 가공성을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일부 실험예들에 따른 시편의 미세 조직을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진들이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하에서는 항복 강도 1400MPa 이상, 인장강도 1760MPa 이상, 연신율 5% 이상을 가지며, 90도 굽힘 기준 R/t 2.5 이하의 우수한 굽힘 가공성을 가지는 초고강도의 냉연 강판과 그 제조 방법의 구체적인 내용을 제공하고자 한다.
강판
본 발명의 일 실시예에 따르는 냉연 강판은 탄소(C): 0.28 ~ 0.34중량%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.5중량%, 망간(Mn): 0.5 ~ 1.4중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.1중량%, 크롬(Cr): 0 초과 1.0중량% 이하, 붕소(B): 0.001 ~ 0.003중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14 x [N] ~ 0.1 중량%(상기 [N]은 질소 중량%의 값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다. 이하에서는, 상기 냉연 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다.
탄소(C)
탄소(C)는 강의 강도를 확보하기 위하여 첨가하며, 마르텐사이트 조직에서 탄소 함량이 증가할수록 강도가 증가한다. 즉, 탄소는 마르텐사이트 분율 및 강도 향상에 기여하는 합금원소이다. 한 구체예에서 상기 탄소(C)는 냉연 강판 전체 중량에 대하여 0.28 ~ 0.34중량% 포함된다. 상기 탄소의 첨가량이 0.28중량% 미만인 경우 1400MPa 이상의 항복 강도와 1760MPa 이상의 인장강도를 확보하기 어렵고, 상기 탄소가 0.34중량% 초과 시 강도는 증가하나, 용접성에 불리하며 굽힘성 등이 크게 저하될 수 있다.
규소(Si)
규소(Si)는 페라이트 안정화 원소로서 페라이트 내 탄화물의 형성을 지연시키며, 고용 강화 효과가 있다. 규소는 냉연 강판 전체 중량에 대하여 0.1 ~ 0.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하며 0.10 중량% 미만일 경우 탄화물 형성 억제 효과를 제대로 발휘할 수 없고 연신율 확보가 어려우며, 0.50중량%를 초과하는 경우 제조 과정에서 Mn2SiO4등 산화물을 형성하여 도금성이 저해되고, 외관 표면이 저하되며, 탄소 당량을 높여 용접성을 저하시킬 수 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 고용 강화 효과가 있고 소입성을 증대시켜 강도 향상에 기여 한다. 즉, 망간은 저온 변태상의 형성을 용이하게 하며 고용 강화로 강도를 상승시키는 효과를 제공하는 원소이다. 망간의 일부는 강 속에 고용되며 일부는 강중에 함유된 황과 결합하여 비금속개재물인 MnS를 형성하는데 이 MnS는 연성이 있어서 소성 가공 시 가공 방향으로 길게 연신된다. 그러나 MnS의 형성으로 강 속에 있는 황 성분이 감소하면서 결정립이 취약해지고 저융점화합물인 FeS의 형성을 억제시킨다. 강의 내산성과 내산화성을 저해하지만 펄라이트가 미세해지고 페라이트를 고용 강화시킴으로써 항복 강도를 향상시킨다. 망간은 냉연 강판 전체 중량에 대하여 0.5 ~ 1.4중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 함량이 0.5중량% 미만일 경우 그 효과가 충분하지 않아 강도 확보가 어려우며, 1.4중량%를 초과하는 경우 MnS등 개재물의 형성이나 편석으로 인한 가공성 저하와 지연 파괴 저항성이 저하되고 탄소 당량을 높여 용접성을 저하시킬 수 있다.
인(P)
인(P)은 고용 강화에 의해 강도의 강도를 높이며, 탄화물의 형성을 억제하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 인은 냉연 강판 전체 중량에 대하여 0 초과 0.02중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 인의 첨가 시에 고용 강화 의해 강도의 향상에 도움을 줄 수는 있지만, 인의 함량이 0.02중량%를 초과하는 경우에는 용접부가 취화되며 저온취성이 유발되며 프레스 성형성이 저하되고 충격 저항을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.
황(S)
황(S)은 망간, 티타늄 등과 결합하여 강의 피삭성을 개선시키며 미세 MnS의 석출물을 형성하여 가공성을 향상시킬 수 있으나, 일반적으로 연성 및 용접성을 저해하는 원소이다. 상기 황은 냉연 강판 전체 중량에 대하여 0 초과 0.003중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 황의 함량이 0.003중량%를 초과할 경우, MnS 개재물 수가 증가하여 가공성 및 용접성이 열위되며, 연속 주조 응고 중에 편석되어 고온 크랙이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 탈산제로 주로 사용하는 원소로서, 페라이트 형성을 촉진하며 연신율을 향상시키며, 탄화물 형성을 억제하고, 오스테나이트 내 탄소 농화량을 증진하여 오스테나이트를 안정화시킨다. 또한, 알루미늄은 열연 코일 내 망간 밴드의 형성을 억제하는데 효과적인 원소이다. 상기 알루미늄(Al)은 냉연 강판 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 0.1중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 상술한 알루미늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.1중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 알루미늄 개재물이 증가하여 연주성을 저하시키며 강판의 표면에 농화되어 도금성이 저하되고 슬라브 내 AlN을 형성하여 주조 또는 열연 중 크랙을 유발하는 문제점이 있다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 고용강화 및 소입성을 증대를 통하여 강의 강도 향상에 기여하는 합금 원소이다. 상기 크롬은 냉연 강판 전체 중량에 대하여 0 초과 1.0중량% 이하 포함된다. 상기 크롬을 미포함하는 경우, 본 발명의 강도 확보가 어렵고, 1.0중량% 초과하여 포함시 용접성을 저해할 수 있다.
붕소(B)
붕소(B)는 페라이트 형성을 억제하여 강의 경화능을 증가시키기 위하여 첨가하는 원소이다. 또한, 붕소는 강력한 소입성 원소로서, 소둔 이후 냉각 후 마르텐사이트의 형성에 크게 기여하며, 인(P)의 편석을 막아 강도를 향상시키는 역할을 한다. 만일, 인(P)의 편석이 발생할 경우에는 2차 가공 취성이 발생할 수 있으므로, 붕소를 첨가하여 인(P)의 편석을 막아 가공 취성에 대한 저항성을 증가시킨다. 상기 붕소는 냉연 강판 전체 중량에 대하여 0.001 ~ 0.003중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 붕소의 함량이 0.001중량% 미만일 경우 상술한 효과가 불충분하여 마르텐사이트를 확보하기 어렵고, 0.003중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 인성이 저하되고 용접성이 저하되며 붕소 산화물의 형성으로 강의 표면 품질을 저해하는 문제를 유발할 수 있다.
질소(N)
질소(N)는 연신율을 저해하여 강의 성형성을 열화시킨다. 질소의 함량이 낮으면 낮을수록 좋으나 낮은 함량으로 관리하는 경우 강의 제조 비용이 증가할 수 있다. 상기 질소는 냉연 강판 전체 중량에 대하여 0 초과 0.01중량% 이하로 포함될 수 있다. 질소의 함량이 0.01중량%를 초과할 경우 냉연 강판의 연신율이 저하될 수 있다.
티타늄(Ti)
티타늄(Ti)은 석출물 형성 원소로, TiN의 석출과 결정립 미세화 효과가 있다. 특히 TiN의 석출을 통해 강 내부의 질소 함량을 낮출 수 있고, 붕소와 함께 첨가되었을 경우 BN의 석출을 방지할 수 있다. 티타늄은 냉연 강판 전체 중량에 대하여 48/14 × [N] ~ 0.1중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 여기에서, 티타늄 함량의 하한값을 정의하는 식에 표현된 [N]은 냉연 강판 전체 중량에 대한 질소의 함량(단위: 중량%)을 나타낸다. 티타늄의 함량이 48/14 × [N] 중량% 미만일 경우 BN이 석출되어 Ti 첨가 효과가 불충분하고, 0.1 중량%를 초과하는 경우 모재 내 탄소 고용도를 저감시켜 강도를 확보하기 어렵다.
상술한 바와 같은, 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판은 항복 강도 1400MPa 이상, 인장강도 1760MPa 이상, 연신율 5% 이상을 가지며, 90도 굽힘 기준 R/t 2.5 이하의 우수한 굽힘 가공성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 냉연 강판은 항복 강도(YS): 1400 ~ 1760MPa, 인장강도(TS): 1760 ~ 1900MPa이며, 연신율(El): 5 ~ 8%, 굽힘 가공성(R/t): 1.5 ~ 2.5일 수 있다.
상술한 바와 같은, 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 냉연 강판의 최종 미세 조직은 템퍼드 마르텐사이트, 베이나이트 및 페라이트로 이루어지되, 상기 템퍼드 마르텐사이트의 상분율은 95% 이상이고, 잔부는 상기 베이나이트 및 페라이트일 수 있다. 나아가, 마르텐사이트 래쓰(lath) 내 미세한 크기의 천이 탄화물이 석출될 수 있다.
이하에서는 상술한 조성과 미세 조직을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 제조 방법을 설명한다.
냉연 강판의 제조 방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 냉연 강판의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 제조 방법에서 재가열, 열간 압연, 냉간 압연, 소둔, 냉각 및 템퍼링 공정을 포함하는 열처리 개요를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 강판의 제조 방법은 (a) 탄소(C): 0.28 ~ 0.34중량%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.5중량%, 망간(Mn): 0.5 ~ 1.4중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.1중량%, 크롬(Cr): 0 초과 1.0중량% 이하, 붕소(B): 0.001 ~ 0.003중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14 × [N] 중량% 내지 0.1 중량%(단, 상기 [N]은 질소 중량%의 값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 재가열하는 단계(S10); (b) 상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계(S20); (c) 상기 열간 압연된 강재에 대하여 냉간 압연하는 단계(S30); 및 (d) 상기 냉간 압연된 강재에 대하여 소둔, 냉각 및 템퍼링 공정을 순차적으로 수행하는 단계(S40); 를 포함한다.
상기 (a) 단계(S10)는 상기 강재를 1180 ~ 1300℃에서 1 ~ 4시간 동안 재가열(Reheating)하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬라브는 제강 공정을 통해 얻은 용강을 연속 주조하여 반제품 형태로 제조되고, 재가열 공정을 통하여 주조 공정에서 발생한 성분 편석을 균질화하고, 열간 압연할 수 있는 상태로 만든다.
슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)가 1180℃ 미만이면, 슬라브의 편석이 충분히 재고용 되지 못하는 문제가 있고, 1300℃를 초과하면 오스테나이트 결정립의 크기가 증가하며, 공정 비용이 상승할 수 있다. 한편, 상기 재가열 시간이 1시간 미만일 경우 편석대 감소가 충분하지 않으며, 4시간을 초과하는 경우 결정립 크기가 증가하며, 공정 비용이 상승할 수 있다.
상기 (b) 단계(S20)는 상기 재가열된 슬라브를 열간 압연(HR)하는 단계를 포함한다. 열간 압연은 850 ~ 950℃의 마무리 압연온도(Finish Delivery Temperature, FDT)로 열간 압연한다.
마무리 압연온도가 850℃보다 낮아지면 압연 부하가 급격히 증가하여 생산성이 저하되고, 950℃를 초과하는 경우 결정립의 크기가 증가하여 강도가 감소할 수 있다.
열간 압연 후에 450 ~ 650℃의 온도로 냉각한 후 권취한다. 권취 온도가 450℃ 미만이면 열연 코일의 형상을 불균일하게 하고 냉간 압연 부하가 증가하고, 650℃를 초과하는 경우 강판의 중심부와 엣지부의 냉각 속도 차이에 의한 불균일 미세 조직을 야기하며, 입계 내부가 산화되는 문제점이 발생할 수 있으며, 표면 산화 등으로 후공정에서 불량을 일으킬 수 있다.
상기 (c) 단계(S30)는 상기 열간 압연된 강재에 대하여 냉간 압연(CR)하는 단계를 포함한다. 상기 열연 코일을 산세하여 표면 스케일층을 제거하고, 냉간 압연을 실시한다. 냉간 압연 시 두께 압하율은 대략 40 ~ 70%이다.
상기 (d) 단계(S40)는 상기 냉간 압연된 강재에 대하여 소둔, 냉각 및 템퍼링 공정을 순차적으로 수행하는 단계를 포함한다.
상기 소둔 공정은 상기 강재에 대하여 850 ~ 920℃에서 30 ~ 120초 동안 소둔(Soaking) 열처리하는 단계를 포함한다. 냉간 압연된 냉연 강을 가열하여 Ae3 이상의 온도 구간에서 소둔 열처리하여 오스테나이트 단상 조직을 확보한다.
이때 승온 속도는 3℃/sec 이상으로 하고, 850 ~ 920℃의 소둔 온도에서 30 ~ 120초간 유지한다. 승온 속도가 3℃/s 미만인 경우, 소둔 온도까지 도달하는데 많은 시간이 소요되어 열처리 효율이 떨어지고, 오스테나이트 결정립이 지나치게 커질 수 있다.
소둔 온도는 오스테나이트 단상 조직을 확보하기 위해 A3 이상에서 수행함이 바람직하지만, 소둔 온도가 920℃를 초과하여 지나치게 높아지면 오스테나이트 결정 크기가 지나치게 조대해져 강도 저하의 원인이 될 수 있다. 소둔 온도가 850℃ 미만이거나 유지 시간이 30초 미만일 경우 오스테나이트가 충분히 균질화되지 못할 수 있으며, 소둔 온도가 920℃를 초과하거나, 유지 시간이 120초를 초과하는 경우 오스테나이트 결정 크기가 지나치게 조대해져 강도 저하의 원인이 되며, 열처리 효율 및 생산성이 떨어질 수 있다.
상기 승온-소둔 열처리 구간은 오스테나이트 단상 조직 여부 및 오스테나이트 결정립 크기에 영향을 주며, 이는 최종 강판의 인장 강도에 있어 중요하다.
상기 냉각 공정은 상기 강재에 대하여 770 ~ 820℃까지 3 ~ 15℃/s로 냉각하는 단계(I); 상기 강재에 대하여 400 ~ 450℃까지 80℃/s 이상의 속도로 냉각하는 단계(II); 및 상기 강재에 대하여 상온(25℃) ~ 150℃까지 130 ~ 500℃/s의 속도로 냉각하는 단계(III);를 순차적으로 포함한다.
구체적으로 살펴보면, 상기 소둔된 냉연 강을 770 ~ 820℃의 온도까지 3 ~ 15℃/sec로 서냉하여 냉각 중 페라이트 변태를 방지한다. 서냉온도가 770℃ 미만일 경우 페라이트 변태가 발생할 수 있고, 서냉온도가 820℃를 초과하는 경우 이후 급냉(Quenching) 구간에서 냉각해야 하는 온도 차이가 크게 증가하여 품질에 문제가 발생할 수 있다.
일반적으로 연속 소둔로는 서냉각 구간을 포함하며, 서냉각 중 연질의 페라이트 상의 변태가 일어나면 최종 목표 인장 강도 달성이 어렵게 된다. 본 실시예에서 제안하는 합금계에서 750℃ 미만으로 서냉각 할 경우 연질의 페라이트 상이 생길 수 있으므로 서냉 종점 온도는 770 ~ 820℃으로 제한하는 것이 바람직하다.
서냉 이후 400 ~ 450℃의 온도까지 80℃/sec 이상의 냉각 속도(예를 들어, 450 ~ 600℃/s)로 1차 급냉하고, 이후 150℃ 이하의 온도까지 130℃/sec 이상의 냉각 속도로 2차 급냉한다.
1차 급냉의 경우 냉각 속도가 80℃/sec 미만일 경우 냉각 중 페라이트 또는 베이나이트 변태가 발생하여 강도 확보가 어렵게 되고, 2차 급냉에서 냉각 속도가 130℃/sec 미만일 경우 냉각 중 마르텐사이트의 템퍼링이 발생하여 강도 확보가 어렵다.
구체적으로 살펴보면, 서냉각된 냉연 강판을 400℃ (Ms) 이상 온도까지 80℃/s 이상의 냉각 속도로 급속 냉각하는 1차 냉각 단계에서는 서냉 종점 온도로부터 Ms 이상의 온도까지 급속 냉각하여 냉각 중 페라이트 및 베이나이트 상변태를 억제하는 것이 중요하다. 이를 위해 80℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각하는 것이 바람직하며, 냉각 속도가 부족한 경우 페라이트 혹은 베이나이트 상변태로 인하여 최종 강의 인장 강도 저하의 원인이 될 수 있다.
1차 냉각된 냉연 강판을 150℃ ~ 상온(25℃) 구간까지 130℃/s 이상 500℃/s 이하의 냉각 속도로 급속 냉각하는 2차 냉각 단계는, 1차 냉각 종점 온도로부터 250℃(Mf) 이하의 150℃ 혹은 바람직하게는 상온(25℃)까지 130℃/s 이상의 냉각 속도로 급속 냉각하여 마르텐사이트 변태가 일어나는 구간이다. 2차 냉각 중 오토 템퍼링(Auto-tempering)이 일어날 수 있으며, 냉각 속도가 느려 오토 템퍼링이 과도한 경우 탄화물 과다 석출로 인해 마르텐사이트 내 탄소 함량이 줄어들어 인장 강도가 저하되고, 템퍼링 이후에도 항복 강도를 충분히 확보하기 힘들 수 있으므로 2차 냉각 구간은 130℃/s 이상으로 냉각하는 것이 바람직하다. 반면, 2차 냉각 속도가 매우 큰 경우 온도 불균형으로 인해 소재 파고가 심해져 판재의 형상 불균형이 예상되므로 2차 냉각 구간은 500℃/s 이하로 냉각하는 것이 바람직하다.
상기 템퍼링 공정은 상기 2차 냉각된 냉연 강판에 대하여 3℃/s 이상으로 재가열하여 180 ~ 220℃에서 50 ~ 500초 동안 템퍼링(Tempering)하는 단계를 포함한다. 즉, 상기 냉각된 냉연 강을 180 ~ 220℃의 온도로 재가열하여 50 ~ 500초간 템퍼링한다.
이때 템퍼링 온도가 180℃ 미만일 경우 템퍼링의 효과가 충분히 발생하기 어려우며, 템퍼링 온도가 220℃를 초과하는 경우 템퍼링 중 탄화물의 크기가 조대화하여 강도 확보가 어려울 수 있다. 또한 유지 시간이 50초 미만일 경우 템퍼링 효과가 충분하지 않을 수 있으며, 500초를 초과하는 경우 탄화물의 크기가 조대화 되어 강도 확보가 어려워지고 생산성이 떨어질 수 있다.
상기 2차 냉각 중 오토 템퍼링에 의한 연질화로는 목표 항복강도 1400MPa 이상과 굽힘성 R/t 2.5 이하를 모두 달성하기 어려우므로 후속 템퍼링을 시행한다. 2차 냉각으로 생성된 마르텐사이트를 템퍼링하여 미세한 크기의 천이 탄화물을 석출시킴으로써 항복 강도 및 연신율, 굽힘 가공성을 개선하는 열처리 구간으로 템퍼링 온도가 지나치게 낮으면 탄화물 석출이 부족하고, 온도가 지나치게 높으면 시멘타이트 석출이 과도하여 본 발명에서 요구하는 굽힘 가공성을 달성하기 어렵다. 이에 템퍼링 온도는 180 ~ 220℃ 사이로 한정하는 것이 바람직하다. 템퍼링 시간은 템퍼링 온도에 비해 템퍼링 정도에 미치는 영향이 적으므로 템퍼링 시간은 크게 제한하지 않지만 템퍼링 시간이 지나치게 짧을 경우 템퍼링이 충분하지 못하므로 템퍼링 시간은 50 ~ 500초로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 열처리 과정을 통해 최종적으로 95% 이상의 템퍼드 마르텐사이트와 잔부 페라이트 및 베이나이트, 마르텐사이트 래스 내 미세한 크기의 천이 탄화물로 이루어진 미세 조직을 얻을 수 있으며, 항복 강도 1400MPa 이상, 인장강도 1760MPa 이상, 연신율 5% 이상, 굽힘성(R/t) 2.5 이하의 굽힘 가공성이 우수한 냉연 초고강도 강판을 구현할 수 있다.
실험예
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 다음의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 다음의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 시편의 조성
본 실험예에서는 표 1의 합금 원소 조성(단위: 중량%)을 가지는 시편들을 제공한다. 각 합금은 1250℃에서 4시간 동안 재가열한 뒤 마무리 압연온도(FDT)가 850℃인 조건에서 3.5mm 두께로 열간 압연한 후 권취 온도 600℃에서 권취하였다. 이후 산세를 통하여 표층 산화 스케일을 제거하고 1.2mm 두께로 냉간 압연하였다.
강종 C Si Mn Ti B Cr P S Al N
A 0.30 0.20 0.80 0.04 0.002 0.1 0.01 0.001 0.03 0.004
B 0.30 0.80 1.00 0.04 0.002 - 0.01 0.001 0.03 0.004
C 0.30 0.20 0.50 0.04 0.002 0.2 0.01 0.001 0.03 0.004
D 0.28 0.20 0.50 0.025 - - 0.01 0.001 0.03 0.004
E 0.26 0.20 1.00 0.03 0.002 - 0.01 0.001 0.03 0.004
표 1의 강종 A 및 C는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 조성인 탄소(C): 0.28 ~ 0.34중량%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.5중량%, 망간(Mn): 0.5 ~ 1.4중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.1중량%, 크롬(Cr): 0 초과 1.0중량% 이하, 붕소(B): 0.001 ~ 0.003중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14 x [N] ~ 0.1 중량%(상기 [N]은 질소 중량%의 값) 및 나머지 철(Fe)의 조성을 만족한다.
그러나, 강종 B는 규소(Si): 0.1 ~ 0.5중량%의 조성 범위를 상회하고, 강종 D는 붕소(B): 0.001 ~ 0.003중량%의 조성 범위를 하회하고, 강종 E는 탄소(C): 0.28 ~ 0.34중량%의 조성 범위를 하회하므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 조성 범위를 만족하지 못한다.
2. 공정 조건 및 물성 평가
표 2는 표 1에 개시된 조성을 가지는 시편들에 대하여 적용한 열처리 공정 조건을 나타낸 것이다.
표 2에서 소둔 온도, 서냉 온도, 템퍼링 온도의 단위는 ℃이며, 소둔 시간, 템퍼링 시간의 단위는 초이며, 서냉 속도, 1차냉속, 2차냉속의 단위는 ℃/s이다.
구분 강종 소둔 온도 소둔 시간 서냉 속도 서냉 온도 1차 냉속 2차 냉속 템퍼링 온도 템퍼링 시간
비교예1 A 900 60 5 800 600 480 - -
비교예2 A 900 60 5 800 450 130 - -
발명예1 A 900 60 5 800 450 130 200 240
비교예3 A 900 60 5 800 600 480 160 240
발명예2 A 900 60 5 800 600 480 180 240
발명예3 A 900 60 5 800 600 480 200 60
발명예4 A 900 60 5 800 600 480 200 240
비교예4 A 900 60 5 800 600 480 240 240
비교예5 A 900 60 5 800 600 480 300 240
비교예6 A 900 60 5 800 50 50 240 240
비교예7 B 850 60 5 800 450 130 200 240
발명예5 C 850 60 5 800 450 130 200 240
비교예8 D 890 60 5 800 600 480 200 240
비교예9 E 890 60 5 800 600 480 200 240
발명예1, 발명예2, 발명예3, 발명예4, 발명예5는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 냉연 강판의 조성을 만족할 뿐만 아니라, 850 ~ 920℃에서 30 ~ 120초 동안 소둔 열처리하는 단계; 상기 강재에 대하여 770 ~ 820℃까지 3 ~ 15℃/s로 서냉각하는 단계; 상기 강재에 대하여 400 ~ 450℃까지 80℃/s 이상의 속도로 1차 급속 냉각하는 단계; 및 상기 강재에 대하여 25 ~ 150℃까지 130 ~ 500℃/s의 속도로 2차 급속 냉각하는 단계; 180 ~ 220℃에서 50 ~ 500초 동안 템퍼링하는 단계; 를 수행하는 본 발명의 실시예에 따른 냉연 강판의 제조 방법의 열처리 조건을 모두 만족한다.
이에 반하여, 비교예1, 비교예2, 비교예3, 비교예4, 비교예5, 비교예6은 상술한 본 발명의 실시예에 따른 냉연 강판의 조성(강종 A)을 만족하지만, 본 발명의 실시예에 따른 냉연 강판의 제조 방법의 열처리 조건을 모두 만족하지는 못한다. 예를 들어, 비교예1, 비교예2는 180 ~ 220℃에서 50 ~ 500초 동안 템퍼링하는 단계를 수행하지 않는다. 비교예3은 180 ~ 220℃인 템퍼링 온도 범위를 하회하고, 비교예4 및 비교예5는 180 ~ 220℃인 템퍼링 온도 범위를 상회한다. 비교예6은 1차 급속 냉각에서 80℃/s 이상의 냉각 속도를 하회하고, 2차 급속 냉각에서 130 ~ 500℃/s의 냉각 속도를 하회한다.
한편, 비교예7, 비교예8, 비교예9는 본 발명의 실시예에 따른 냉연 강판의 제조 방법의 열처리 조건을 모두 만족하지만, 본 발명의 실시예에 따른 냉연 강판의 조성(강종 A)을 모두 만족하지는 못한다. 예를 들어, 표 1을 함께 참조하면, 비교예7은 규소(Si): 0.1 ~ 0.5중량%의 조성 범위를 상회하고, 비교예8은 붕소(B): 0.001 ~ 0.003중량%의 조성 범위를 하회하고, 비교예9는 탄소(C): 0.28 ~ 0.34중량%의 조성 범위를 하회한다.
표 3은 표 1 및 표 2에 개시된 조성과 열처리 공정 조건을 적용한 결과 구현된 미세 조직과 인장 물성 및 굽힘성을 나타낸 것이다.
표 3에서 미세 조직(T.M.)은 최종 미세 조직에서 템퍼드 마르텐사이트의 상분율(%)이며, 미세 조직(F)은 최종 미세 조직에서 페라이트의 상분율(%)이며, 항복 강도(YS), 인장강도(TS)의 단위는 MPa이며, 인장 연신율(T.El)의 단위는 %이며, 항복비(YR)는 항복 강도와 인장강도의 비율(%)을 나타낸다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일부 실험예들에 따른 시편의 미세 조직을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진들로서, 구체적으로, 도 4는 발명예4에 해당하고, 도 5는 비교예6에 해당하고, 도 6은 비교예1에 해당하고, 도 7은 비교예2에 해당하고, 도 8은 발명예4에 해당하고, 도 9는 비교예5에 해당한다.
구분 미세 조직
(T.M.)		 미세 조직
(F)		 YS TS T.El YR R/t
비교예1 100 - 1527 1683 1.2 90.7 >7.0
비교예2 100 - 1268 1838 7.2 69.0 2.17
발명예1 100 - 1461 1809 7.0 80.8 2.17
비교예3 100 - 1542 1950 6.4 79.1 2.83
발명예2 100 - 1522 1886 5.3 80.7 2.17
발명예3 97 3 1513 1846 5.7 82.0 2.50
발명예4 100 - 1530 1820 5.9 84.1 2.17
비교예4 100 - 1466 1681 5.9 87.2 2.67
비교예5 100 - 1433 1530 5.7 93.7 >3.7
비교예6 35 65 661 998 5.4 66.2 >3.7
비교예7 100 - 1526 1846 6.1 82.7 2.67
발명예5 100 - 1463 1803 6.5 81.1 2.33
비교예8 71 29 663 1053 3.0 62.9 >3.7
비교예9 100 - 1376 1683 4.7 81.7 3.00
도 3과 표 1 내지 표 3을 참조하면, 비교예 3,4,5와 발명예 2,3,4의 경우, 템퍼링 온도와 시간에 따라 마르텐사이트 미세 조직의 연질도가 달라져 인장 물성 및 굽힘성이 상이하게 되며, 해당 물성은 템퍼링 조건에 민감하게 반응하여 본 발명에서 달성하고자 하는 목표의 만족 여부가 달라지고 있다. 비교예3은 템퍼링 온도가 적정 온도(180 ~ 220℃)보다 낮아 인장 강도가 1950MPa으로 매우 높은 반면 굽힘성은 2.83으로 본 발명의 기준(2.5 이하)에 미치지 못한다. 반면, 비교예 4, 5는 템퍼링 온도가 적정 온도(180 ~ 220℃)보다 높으며, 예를 들어, 300℃에서 템퍼링 시(비교예5), 도 9에 나타난 바와 같이 비교적 큰 크기의 세멘타이트 석출이 관찰된다. 탄화물 석출이 증가함에 따라 마르텐사이트 강도가 낮아져 인장 강도는 1760MPa에 미치지 못하고 탄화물이 크랙 개시 사이트로 작용해 굽힘성 또한 저하되고 있다.
발명예 2,3,4는 180 ~ 200℃의 적정한 템퍼링 온도에서 템퍼링을 실시해 도 4와 같이 면적 분율 95% 이상의 템퍼드 마르텐사이트 미세 조직과 도 8과 같이 조직 내 미세한 크기의 천이 탄화물이 석출되어 본 발명에서 목표로 하는 1400MPa 이상의 항복 강도, 1760MPa 이상의 인장 강도, 5% 이상의 연신율과 R/t 2.5이하의 굽힘 가공성을 모두 만족하고 있다. 또한, 굽힘 가공성은 템퍼링 온도와 시간 중 템퍼링 온도에 민감하게 반응하고 있음을 확인할 수 있다.
비교예 1, 2의 경우에 템퍼링 열처리를 실시하지 않은 경우로 2차 급랭 속도에 따라 오토 템퍼링에 의한 냉각 중 탄화물 석출량이 달라져 인장 물성 및 굽힘성에 현저한 차이가 나타나고 있다. 특히, 비교예1은 2차 냉각 속도가 매우 커서 오토 템퍼링이 거의 발생하지 않아 도 6과 같이 천이 탄화물 석출이 잘 관찰되지 않으며, 물성 또한 취성 특성이 양호하지 못하다. 반면, 비교예2는 냉각 속도가 상대적으로 느려서 도 7에서 나타나듯이 오토 템퍼링에 의해 충분한 양의 미세한 크기의 천이 탄화물이 석출되어 굽힘성이 본 발명에서 주장하는 수준(2.5 이하)을 만족하고 있다. 하지만 후속 템퍼링의 부재로 항복 강도가 1400MPa에 미치지 못하고 있다. 비교예2 대비 발명예1과 같이 200℃에서 템퍼링을 하면 추가적인 굽힘성 향상은 없으나 항복 강도가 1400MPa 이상으로 증가하여 본 발명에서 주장하는 물성을 모두 만족하게 된다.
비교예6은 본 발명에서 제안하는 1차 급냉 및 2차 급냉의 냉각 속도를 모두 미달하여 냉각 중 페라이트 변태가 과도하게 일어나 도 5와 같이 템퍼드 마르텐사이트 분율이 95% 미만이며, 인장 강도가 1700MPa 이하이며, 굽힘성 R/t 2.5를 초과하게 된다.
비교예 7,8,9는 합금량이 본 발명의 범위에서 벗어난 강종으로서, 비교예 7은 규소(Si) 함량이 높아 고용 강화에 의한 강도 증가 및 규소 함량에 따른 템퍼링 중 탄화물 석출이 저하돼 굽힘성이 본 발명의 기준(2.5 이하)을 만족하지 못한다. 또한, 비교예 8은 붕소(B) 함량이 낮아 소입성이 부족해 미세 조직 내 페라이트가 과도하게 형성되어 인장 강도와 연신율이 현저히 낮음을 알 수 있다. 비교예 9는 100% 템퍼드 마르텐사이트 조직으로 이루어진 강이나 탄소의 함량이 본 발명의 범위(0.28 ~ 0.34중량%)에서 벗어나 충분한 인장 강도를 확보하지 못하고 있음을 확인할 수 있다.
지금까지 본 발명의 사상에 따른 냉연 강판 및 그 제조 방법을 설명하였다.
본 발명은 상술한 선행기술문헌에 개시된 기존 기술과 유사하게 마르텐사이트를 기지 조직으로 하는 초고강도강의 제조 방법을 제시하고 있으나, 기존 기술 대비 다음과 같은 차이점이 있다. 망간의 함량을 1.4중량% 이하로 저감한 강종 설계를 하여 Mn 편석 밴드를 줄여 균질한 조직을 구현할 수 있다. 또한, 후속 템퍼링을 실시해 미세한 천이 탄화물을 석출시켜 마르텐사이트 조직의 항복 강도와 굽힘 가공성을 향상시킬 수 있다. 결국, 강 제조 시 1400MPa 이상의 항복 강도, 1760MPa 이상의 인장 강도, 90도 굽힘 기준 R/t 2.5 이하의 굽힘 가공성을 확보하는 냉연 초고강도 강을 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 탄소(C): 0.28 ~ 0.34중량%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.5중량%, 망간(Mn): 0.5 ~ 1.4중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.1중량%, 크롬(Cr): 0 초과 1.0중량% 이하, 붕소(B): 0.001 ~ 0.003중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14 x [N] ~ 0.1 중량%(상기 [N]은 질소 중량%의 값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
    굽힘 가공성(R/t)은 1.5 ~ 2.5이며, 항복 강도(YS): 1400 ~ 1760MPa, 인장강도(TS): 1760 ~ 1900MPa이며, 연신율(El): 5 ~ 8%인 것을 특징으로 하는,
    냉연 강판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉연 강판의 최종 미세 조직은 템퍼드 마르텐사이트, 베이나이트 및 페라이트로 이루어지되,
    상기 템퍼드 마르텐사이트의 상분율은 95면적% 이상인 것을 특징으로 하는,
    냉연 강판.
  4. (a) 탄소(C): 0.28 ~ 0.34중량%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.5중량%, 망간(Mn): 0.5 ~ 1.4중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.1중량%, 크롬(Cr): 0 초과 1.0중량% 이하, 붕소(B): 0.001 ~ 0.003중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14 x [N] ~ 0.1 중량%(상기 [N]은 질소 중량%의 값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1180 ~ 1300℃에서 1 ~ 4시간 동안 재가열하는 단계;
    (b) 상기 재가열된 강재를 마무리 압연온도가 850 ~ 950℃인 조건으로 열간 압연하는 단계;
    (c) 상기 열간 압연된 강재에 대하여 냉간 압연하는 단계; 및
    (d) 상기 냉간 압연된 강재에 대하여 소둔, 냉각 및 템퍼링 공정을 순차적으로 수행하는 단계; 를 포함하되,
    상기 (d) 단계는 상기 강재에 대하여 850 ~ 920℃에서 30 ~ 120초 동안 소둔 열처리하는 단계; 상기 강재에 대하여 770 ~ 820℃까지 3 ~ 15℃/s로 서냉하는 단계; 상기 강재에 대하여 400 ~ 450℃까지 80℃/s 이상의 속도로 1차 급냉하는 단계; 및 상기 강재에 대하여 25 ~ 150℃까지 130 ~ 500℃/s의 속도로 2차 급냉하는 단계; 상기 강재에 대하여 180 ~ 220℃에서 템퍼링하는 단계;를 포함하며,
    상기 단계들을 수행하여 구현된 냉연 강판은 굽힘 가공성(R/t)은 1.5 ~ 2.5이며, 항복 강도(YS): 1400 ~ 1760MPa, 인장강도(TS): 1760 ~ 1900MPa이며, 연신율(El): 5 ~ 8%인 것을 특징으로 하는,
    냉연 강판의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020210069491A 2021-05-28 2021-05-28 냉연 강판 및 그 제조 방법 KR102557845B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210069491A KR102557845B1 (ko) 2021-05-28 2021-05-28 냉연 강판 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210069491A KR102557845B1 (ko) 2021-05-28 2021-05-28 냉연 강판 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220161067A KR20220161067A (ko) 2022-12-06
KR102557845B1 true KR102557845B1 (ko) 2023-07-24

Family

ID=84407411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210069491A KR102557845B1 (ko) 2021-05-28 2021-05-28 냉연 강판 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102557845B1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101412365B1 (ko) * 2012-03-29 2014-06-27 현대제철 주식회사 고강도 강판 및 그 제조 방법
KR20150061209A (ko) 2013-11-27 2015-06-04 현대제철 주식회사 150㎏급 초고강도 냉연강판 및 그 제조 방법
US10870902B2 (en) * 2015-03-25 2020-12-22 Jfe Steel Corporation Cold-rolled steel sheet and manufacturing method therefor
KR101999019B1 (ko) 2017-12-24 2019-07-10 주식회사 포스코 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
EP3828298A1 (en) * 2018-10-18 2021-06-02 JFE Steel Corporation High yield ratio, high strength electro-galvanized steel sheet, and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220161067A (ko) 2022-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108431280B (zh) 高屈服比型高强度冷轧钢板及其制造方法
KR101967959B1 (ko) 굽힘 가공성이 우수한 초고강도 강판 및 이의 제조방법
KR102336757B1 (ko) 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조방법
KR100711445B1 (ko) 도금밀착성 및 충격특성이 우수한 열간성형 가공용 합금화용융아연도금강판의 제조방법, 이 강판을 이용한열간성형부품의 제조방법
KR20140047960A (ko) 용접성 및 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
JP7357691B2 (ja) 超高強度冷延鋼板およびその製造方法
KR20090071179A (ko) 항복강도 이방성 특성이 우수한 고강도 냉연강판,용융아연도금강판 및 그 제조방법
KR101543918B1 (ko) 형상 품질이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR102487306B1 (ko) 점용접성 및 성형성이 우수한 초고장력 냉연강판, 초고장력 도금강판 및 그 제조방법
KR100957965B1 (ko) 냉각 및 권취시 크랙발생이 저감된 고강도 열간성형용열연강판 및 제조방법
KR20230056822A (ko) 연성이 우수한 초고강도 강판 및 그 제조방법
KR102557845B1 (ko) 냉연 강판 및 그 제조 방법
KR20140086273A (ko) 가공성 및 도금밀착성이 우수한 고강도 합금화 용융 아연도금강판 및 그 제조방법
KR101382854B1 (ko) 용접성 및 굽힘가공성이 우수한 고항복비형 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR101767706B1 (ko) 굽힘 가공성이 우수한 고항복비형 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR101153696B1 (ko) 항복강도 및 신장 플랜지성이 우수한 강판 및 그 제조방법
KR20210147254A (ko) 냉연강판 및 그 제조방법
KR100573587B1 (ko) 굽힘가공성이 우수한 초고강도의 제조방법
KR102678567B1 (ko) 굽힘 가공성이 우수한 초고강도 냉연강재 및 그 제조방법
KR102638873B1 (ko) 냉연 강판 및 그 제조 방법
KR102470747B1 (ko) 항복비 및 성형성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 고강도 냉연강판
KR102462130B1 (ko) 연화 열처리를 포함한 초고장력 열연강판의 제조방법 및 초고장력 열연강판의 제조장치
KR102478807B1 (ko) 고강도 및 고성형성 강판 및 그 제조방법
KR102504647B1 (ko) 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR20110062899A (ko) 냉간압연성 및 도금성이 우수한 열간성형 가공용 강판 및 그 제조방법과 고강도 자동차용 구조부재 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant