KR20150001469A - 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

고강도 냉연강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 우수한 굽힘 가공 특성을 확보하면서도 1400MPa 이상의 초고강도를 확보할 수 있는 냉연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고강도 냉연강판 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.5 ~ 3.0%, Si : 0.1 ~ 0.6%, P : 0.06 이하, S : 0.006 이하, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cr : 0.1 ~ 0.6%, Mo : 0.05 ~ 0.30%, Nb : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.01 ~ 0.04%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 850 ~ 950℃ 조건으로 마무리 열간 압연하는 단계; (b) 상기 열간 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500 ~ 600℃까지 냉각하여 권취하는 단계; (c) 상기 권취된 판재를 언코일링하여 산체 처리한 후, 냉간 압연하는 단계; 및 (d) 상기 냉간 압연된 판재를 QT(Quenching & Tempering) 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 냉연강판 및 그 제조 방법{HIGH STRENGTH COLD-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE COLD-ROLLED STEEL SHEET}
본 발명은 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 우수한 굽힘 가공 특성을 확보하면서도 1400MPa 이상의 초고강도를 확보할 수 있는 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 차체에 적용되는 인장강도 1000MPa 이상의 고강도 강판은 차량 충돌시 승객을 보호하는 범퍼 빔(bumper beam), 사이드 실(side sill), 도어 임팩트 빔(door impact beam) 등의 충돌 부재이다.
이러한 초 고강도 강판을 자동차에 사용하는 이유는 지구 온난화에 의한 CO2 저감의 목적으로 동등 또는 그 이상의 성능 대비 두께를 감소시켜 차량 경량화에 목적이 있다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2010-0001333호(2010.01.06. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 신장 플랜지성과 용접성이 우수한 고강도 열연강판 및 그 제조방법이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 우수한 굽힘 가공 특성을 확보하면서도 1400MPa 이상의 초고강도를 확보할 수 있는 냉연강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적으로 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 1400 ~ 1600MPa, 연신율(EL) : 6% 이상 및 항복점(YP) : 1000 ~ 1200MPa 및 항복비(YR) : 68% 이상을 갖는 고강도 냉연강판을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 냉연강판 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.5 ~ 3.0%, Si : 0.1 ~ 0.6%, P : 0.06 이하, S : 0.006 이하, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cr : 0.1 ~ 0.6%, Mo : 0.05 ~ 0.30%, Nb : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.01 ~ 0.04%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 850 ~ 950℃ 조건으로 마무리 열간 압연하는 단계; (b) 상기 열간 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500 ~ 600℃까지 냉각하여 권취하는 단계; (c) 상기 권취된 판재를 언코일링하여 산체 처리한 후, 냉간 압연하는 단계; 및 (d) 상기 냉간 압연된 판재를 QT(Quenching & Tempering) 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 냉연강판은 중량%로, C : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.5 ~ 3.0%, Si : 0.1 ~ 0.6%, P : 0.06 이하, S : 0.006 이하, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cr : 0.1 ~ 0.6%, Mo : 0.05 ~ 0.30%, Nb : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.01 ~ 0.04%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 1400 ~ 1600MPa 및 연신율(EL) : 6% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 우수한 굽힘 가공 특성을 확보하면서도 1400MPa 이상의 초고강도를 확보할 수 있는 냉연강판을 제조할 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 고강도 냉연강판은 인장강도(TS) : 1400 ~ 1600MPa, 연신율(EL) : 6% 이상, 항복점(YP) : 1000 ~ 1200MPa 및 항복비(YR) : 68% 이상을 만족하면서도, 굽힘 가공성이 우수하므로 자동차용 범퍼 빔(bumper beam), 사이드 실(side sill), 도어 임팩트 빔(door impact beam) 등의 충돌 부재에 적용하기에 적합하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 냉연강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 비교예 1에 따른 시편의 미세조직을 나타낸 사진이다.
도 3은 비교예 1에 따른 시편에 대한 굽힘 테스트를 완료한 상태를 나타낸 사진이다.
도 4는 실시예 1에 따른 시편의 미세조직을 나타낸 사진이다.
도 5는 실시예 1에 따른 시편에 대한 굽힘 테스트를 완료한 상태를 나타낸 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
고강도 냉연강판
본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 인장강도(TS) : 1400 ~ 1600MPa, 연신율(EL) : 6% 이상 및 항복점(YP) : 1000 ~ 1200MPa 및 항복비(YR) : 68% 이상을 만족하는 것을 목표로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 중량%로, C : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.5 ~ 3.0%, Si : 0.1 ~ 0.6%, P : 0.06 이하, S : 0.006 이하, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cr : 0.1 ~ 0.6%, Mo : 0.05 ~ 0.30%, Nb : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.01 ~ 0.04%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 고강도 냉연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소(C)는 강 중의 침입형 고용강화 원소로써, 이상 조직강에서는 고용강화 뿐만 아니라 오스테나이트에 농화되어 냉연 열처리시 마르텐사이트 형성 및 강도증가에 기여한다.
상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 ~ 0.3 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 적정 마르텐사이트 분율을 제어하는 것이 어려워 적정 강도를 확보하는 데 어려움이 따른다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.3 중량%를 초과할 경우에는 강도 증가에 따른 연성 및 스트레치-플랜지성이 저하되는 문제가 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 고용강화 원소로서, 오스테나이트를 안정화하여 2상역 소둔 온도를 저하시키며 낮은 임계냉각속도에서도 마르텐사이트가 생성되기 쉽게 한다.
상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 1.5 ~ 3.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 1.5 중량% 미만일 경우, QT(Quenching & Tempering) 열처리 과정 중 오스테나이트가 베이나이트 및 펄라이트로 변태되어 강도를 저하시키는 원인이 된다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 3.0 중량%를 초과하는 경우 소재 두께 중심부에서 망간 밴드가 발달하여 연신율이 저하되는 문제점이 있다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 고용강화 원소로서, 강의 청정화 및 오스테나이트 내의 탄소 농화를 촉진하며, 적정 망간(Mn)을 첨가하는 강중에서 용접시 용융 금속의 유동성을 좋게 하여 용접부내 개재물 잔류를 최대한 감소하는 원소이다. 또한, 실리콘은 항복비, 연신율의 균형을 저해하지 않으면서 강도를 향상하며 페라이트내 탄소의 확산 속도를 느리게 하기 때문에 탄화물 성장을 억제하며 페라이트를 안정화하여 연신율을 향상시킨다.
상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 ~ 0.6 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 0.6 중량%를 초과할 경우에는 소재 표면에 Mn2SiO4상 및 SiO2상을 형성하여 도금 젖음성을 저하시켜 외관 표면을 저하시키는 문제가 있다.
인(P)
인(P)은 고용강화에 의하여 강판의 강도를 높이는 원소이며, 탄화물의 형성을 억제하는 데 효과적인 원소로 과시효대 구간에서의 탄화물 형성에 의한 연신율 저하를 방지하는 역할을 수행한다. 또한, 망간 당량을 향상하여 마르텐사이트를 얻기에 효과적이다.
다만, 인(P)의 함량이 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.06 중량%를 초과할 경우, Fe3P의 스테다이트를 형성하여 열간 취성의 원인이 될 수 있다. 따라서, 인은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.06 중량% 이하의 함량비로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S)
황(S)은 인성 용접성을 저해하고, MnS 비금속 개재물을 증가시켜 망간(Mn)의 소입성 효과를 저해하고 가공 크랙을 발생하며, 특히 0.006 중량%를 초과하여 과다 첨가시 조대한 개재물을 증가시켜 강의 피로특성을 열화시킨다. 따라서, 황(S)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.006 중량% 이하의 함량비로 제한하는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 탈산제로 주로 사용하는 원소로서, 페라이트 결정립을 청정화하여 연신율을 향상시키며, 오스테나이트내 탄소 농화량을 증진하여 오스테나이트를 안정화시킨다. 또한, 알루미늄은 철과 아연도금층 사이에 레이어(layer)로 작용하여 도금성을 개선하는 원소이며, 열연 코일내 망간 밴드의 형성을 억제하는데 효과적인 원소이다.
상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 알루미늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.06 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 연주성을 저하시키며 슬라브내 AlN을 형성하여 열연 크랙을 유발하는 문제점이 있다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 오스테나이트 안정화 원소로 소입성을 향상시키는 효과가 있다. 특히, 크롬은 소둔 열처리시 Cr계 석출물을 입내에 석출하여 연신율을 증가시킨다.
상기 크롬(Cr)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 ~ 0.6 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 크롬 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 0.6 중량%를 초과하여 과다하게 첨가될 경우에는 도금성을 저해하는 문제점이 있다.
몰리브덴(Mo)
몰리브덴(Mo)은 강도 및 인성의 향상에 기여하며, 또한 상온이나 고온에서 안정된 강도를 확보하는데 기여한다.
상기 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.30 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 몰리브덴 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.30 중량%를 초과할 경우에는 용접성을 저하시키는 문제점이 있다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 고온에서 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강의 강도와 저온인성을 향상시킨다.
상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.06 중량%를 초과할 경우에는 강의 용접성을 저하시킨다. 또한, 니오븀(Nb)의 함량이 0.06 중량%를 초과할 경우에는 니오븀 함량 증가에 따른 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.
티타늄(Ti)
티타늄(Ti)은 고온안정성이 높은 Ti(C, N) 석출물을 생성시킴으로써, 용접시 오스테나이트 결정립 성장을 방해하여 용접부의 조직을 미세화시킴으로써 강의 인성 및 강도를 향상시키는 효과를 갖는다.
상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.04 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 석출을 하지 않고 남은 고용탄소와 고용질소로 인해 시효경화가 발생하는 문제가 있다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 0.04 중량%를 초과할 경우에는 조대한 석출물을 생성시킴으로써 강의 저온충격 특성을 저하시키며, 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용을 상승시키는 문제가 있다.
보론(B)
보론(B)은 강력한 소입성 원소로서, 인(P)의 편석을 막아 강도를 향상시키는 역할을 한다. 만일, 인(P)의 편석이 발생할 경우에는 2차가공취성이 발생할 수 있으므로, 보론(B)을 첨가하여 인(P)의 편석을 막아 가공취성에 대한 저항성을 증가시킨다.
상기 보론(B)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.0001 ~ 0.0030 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 보론(B)의 함량이 0.0001 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 보론(B)의 함량이 0.0030 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 보론 산화물의 형성으로 강의 표면 품질을 저해하는 문제를 유발할 수 있다.
질소(N)
질소(N)는 불가피한 불순물로서, 0.006 중량%를 초과하여 다량 첨가시 고용 질소가 증가하여 강의 연신율 및 성형성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
따라서, 상기 질소(N)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.006 중량% 이하의 함량비로 제한하는 것이 바람직하다.
고강도 냉연강판 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 냉연강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 고강도 냉연강판 제조 방법은 열간압연 단계(S110), 냉각/권취 단계(S120), 냉간 압연 단계(S130) 및 QT 열처리 단계(S140)를 포함한다.
본 발명에 따른 고강도 냉연강판 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 중량%로, C : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.5 ~ 3.0%, Si : 0.1 ~ 0.6%, P : 0.06 이하, S : 0.006 이하, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cr : 0.1 ~ 0.6%, Mo : 0.05 ~ 0.30%, Nb : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.01 ~ 0.04%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성된다.
열간압연
열간압연 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 850 ~ 950℃ 조건으로 마무리 열간압연한다.
본 단계에서, 마무리 열간압연온도(FDT)가 850℃ 미만으로 너무 낮으면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 문제가 있다. 반대로, 마무리 열간압연온도(FDT)가 950℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다.
냉각/권취
냉각/권취 단계(S120)에서는 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500 ~ 600℃까지 냉각하여 권취한다. 이러한 냉각/권취 단계(S120)에서는 망간(Mn) 및 실리콘(Si)의 표면농화 및 탄화물의 조대화를 방지하기 위하여 마무리 열간 압연된 판재를 전단 급냉 방식으로 냉각한다. 권취 온도(CT)를 500 ~ 600℃인 저온에서 실시하는 이유는 페라이트 및 미세 Fe, Cr 계 탄화물의 형성을 유도하기 위함이다.
이때, 권취 온도가 500℃ 미만으로 실시될 경우에는 강도 확보에는 유리하나, 연성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 권취 온도가 600℃를 초과하여 실시될 경우에는 충분한 강도 확보에 어려움이 따른다.
냉간 압연
냉간 압연 단계(S130)에서는 권취된 판재를 언코일링하여 산체 처리한 후, 냉간 압연한다. 이때, 산세는 열연과정을 통하여 제조된 열연 코일의 스케일을 제거하기 위기 위한 목적으로 실시된다.
본 단계에서, 냉간 압연은 압하율 : 50 ~ 70%로 실시하는 것이 바람직하다 냉간 압하율이 50% 미만으로 실시될 경우에는 열연 조직의 변형효과가 작다. 반대로, 냉간 압하율이 70%를 초과하는 경우에는 냉간 압연에 소요되는 비용이 상승할 뿐만 아니라, 드로잉성을 저해하고 강판의 가장자리에 균열의 발생으로 강판이 파단되는 문제를 야기할 수 있다.
QT 열처리
QT 열처리 단계(S140)에서는 냉간 압연된 판재를 QT(Quenching & Tempering) 열처리한다.
이때, QT 열처리는 냉간 압연된 판재를 840 ~ 880℃에서 열처리하는 과정과, 열처리된 판재를 30℃/sec 이상의 속도로 Ms점 직하 온도까지 급냉하는 과정과, 급냉된 판재를 Ms점 직하 온도 구간에서 400 ~ 800sec 동안 템퍼링하는 과정으로 세분화될 수 있다.
이때, 열처리는 재결정과 결정립 성장을 통하여 (111) 집합조직을 발달시켜 드로잉성을 향상시키고 미세한 복합 석출물을 재용해시켜 고용탄소를 용출하도록 한다. 열처리 온도가 840℃ 미만일 경우에는 연성이 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 열처리 온도가 880℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립 크기 증가로 인하여 강판의 물성이 저하될 수 있다.
특히, 본 단계에서, 열처리의 승온 속도는 2 ~ 5℃/sec로 실시하는 것이 바람직하다. 승온 속도가 2℃/sec 미만일 경우에는 NbC, AlN 등의 석출물이 재 성장하여 고 항복비를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 승온 속도가 5℃/sec를 초과할 경우에는 NbC, AlN 등의 석출물의 성장은 발생하지는 않으나, 재결정립의 조대화로 목표로 하는 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.
한편, 급냉 과정에서는 열처리된 판재를 30℃/sec 이상의 속도로 Ms점 직하 온도까지 급냉한다. 특히, 본 발명에서의 Ms점 직하 온도는 300℃ 이하인 것이 바람직하다. 이때, 급냉 속도가 30℃/sec 미만으로 실시될 경우에는 재질 특성은 우수하나, 굽힘 특성이 현저하게 저하되어 굽힘 테스트시 크랙이 아닌 파괴가 발생할 우려가 크다.
또한, QT 열처리 과정에서 형성된 오스테나이트를 냉각과정에서 냉각속도를 제어하여 마르텐사이트로 변태시키게 되며, 이때 냉각능을 조절하여 풀 마르텐사이트 단상조직을 만들게 된다. 이와 같이, 담금질한 마르텐사이트는 취성을 지니고 저항력이 약하므로 이것을 다시 가열, 적당한 경도를 만들어 주는 템퍼링(tempering)을 실시함으로써, 경화된 소재의 취성을 줄이거나 인성을 높여 줄 수 있게 된다.
이때, 템퍼링 온도가 300℃를 초과할 경우에는 고온 조직의 생성으로 인해 인성은 향상되나, 강도가 급격히 저하되는 문제가 있다. 특히, 템퍼링 시간이 400sec 미만일 경우에는 템퍼링 효과를 제대로 발휘하는 것이 어려워 강한 취성으로 인해 굽힘 가공성이 급격히 저하되는 문제가 있다. 반대로, 템퍼링 시간이 800sec을 초과할 경우에는 과도한 템퍼링으로 인하여 열처리된 강판의 기계적 물성이 오히려 저하될 우려가 있다.
상기의 과정(S110 ~ S140)으로 제조되는 냉연강판은 합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 우수한 굽힘 가공 특성을 확보하면서도 1400MPa 이상의 초고강도를 확보할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 고강도 냉연강판은 인장강도(TS) : 1400 ~ 1600MPa, 연신율(EL) : 6% 이상, 항복점(YP) : 1000 ~ 1200MPa 및 항복비(YR) : 68% 이상을 만족하면서도, 굽힘 가공성이 우수하므로 자동차용 범퍼 빔(bumper beam), 사이드 실(side sill), 도어 임팩트 빔(door impact beam) 등의 충돌 부재에 적용하기에 적합하다.
실시예
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.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편의 제조
표 1의 조성 및 표 2의 공정 조건으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시편을 제조하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure pat00001

[표 2]
Figure pat00002

2. 기계적 특성 평가
표 3은 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시편에 대한 기계적 물성 및 굽힘특성을 평가한 결과를 나타낸 것이다. 이때, 굽힙 특성은 90도 굽힘 테스트를 실시한 후, 육안으로 시편을 관찰하는 방식으로 평가하였다.
[표 3]
Figure pat00003
표 1 내지 표 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따른 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 인장강도(TS) : 1400 ~ 1600MPa, 연신율(EL) : 6% 이상, 항복점(YP) : 1000 ~ 1200MPa 및 항복비(YR) : 68% 이상을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
반면, 급냉 속도 및 템퍼링 시간이 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어나는 비교예 1에 따른 시편의 경우, 인장강도(TS)는 목표값을 만족하였으나, 항복점(YP), 연신율(EL) 및 항복비(YR)가 목표값에 모두 미달할 뿐만 아니라, 굽힘특성이 나쁘다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 템퍼링 시간은 본 발명에서 제시하는 범위를 만족하였으나, 급냉 속도가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어나는 비교예 2에 따른 시편의 경우, 인장강도(TS) 및 굽힙특성은 우수하나, 항복점(YP), 연신율(EL) 및 항복비(YR)가 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.
또한, 급냉 속도는 본 발명에서 제시하는 범위를 만족하였으나, 템퍼링 시간이 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어나는 비교예 3에 따른 시편의 경우, 인장강도(TS)는 목표값을 만족하였으나, 항복점(YP), 연신율(EL) 및 항복비(YR)가 목표값에 모두 미달할 뿐만 아니라, 굽힘특성이 나쁘다는 것을 확인할 수 있다.
도 2는 비교예 1에 따른 시편의 미세조직을 나타낸 사진이고, 도 3은 비교예 1에 따른 시편에 대한 굽힘 테스트를 완료한 상태를 나타낸 사진이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 비교예 1에 따른 시편의 경우, 풀 마르텐사이트 조직을 가지나, 굽힘 테스트 완료 후 시편이 파단된 것을 확인할 수 있다.
반면, 도 4는 실시예 1에 따른 시편의 미세조직을 나타낸 사진이고, 도 5는 실시예 1에 따른 시편에 대한 굽힘 테스트를 완료한 상태를 나타낸 사진이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따른 시편의 경우, 풀 마르텐사이트 조직을 가지며, 굽힘 테스트 완료 후에도 시편의 표면에 크랙이 존재하지 않는 것을 확인할 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.
S110 : 열간 압연 단계
S120 : 냉각/권취 단계
S130 : 냉간 압연 단계
S140 : QT 열처리 단계

Claims (6)

  1. (a) 중량%로, C : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.5 ~ 3.0%, Si : 0.1 ~ 0.6%, P : 0.06 이하, S : 0.006 이하, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cr : 0.1 ~ 0.6%, Mo : 0.05 ~ 0.30%, Nb : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.01 ~ 0.04%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 850 ~ 950℃ 조건으로 마무리 열간 압연하는 단계;
    (b) 상기 열간 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500 ~ 600℃까지 냉각하여 권취하는 단계;
    (c) 상기 권취된 판재를 언코일링하여 산체 처리한 후, 냉간 압연하는 단계; 및
    (d) 상기 냉간 압연된 판재를 QT(Quenching & Tempering) 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    (d-1) 상기 냉간 압연된 판재를 840 ~ 880℃에서 열처리하는 단계와,
    (d-2) 상기 열처리된 판재를 30℃/sec 이상의 속도로 Ms점 직하 온도까지 급냉하는 단계와,
    (d-3) 상기 급냉된 판재를 Ms점 직하 온도 구간에서 400 ~ 800sec 동안 템퍼링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (d-1) 단계에서,
    상기 열처리는
    2 ~ 5℃/sec의 속도로 승온시키는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 (d-2) 단계에서,
    상기 Ms점 직하 온도는
    300℃ 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  5. 중량%로, C : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.5 ~ 3.0%, Si : 0.1 ~ 0.6%, P : 0.06 이하, S : 0.006 이하, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cr : 0.1 ~ 0.6%, Mo : 0.05 ~ 0.30%, Nb : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.01 ~ 0.04%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,
    인장강도(TS) : 1400 ~ 1600MPa 및 연신율(EL) : 6% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 강판은
    항복점(YP) : 1000 ~ 1200MPa 및 항복비(YR) : 68% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
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