KR20160083281A - High strength steel sheet with excellent combination of strength and ductility, method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고강도 강판 제조 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강도와 연성 조합이 우수한 고강도 강판, 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a high strength steel sheet manufacturing technique, and more particularly, to a high strength steel sheet having excellent strength and ductility combination, and a manufacturing method thereof.
변태유기소성(TRIP)강은 강판 내에 잔류시킨 준안정한 오스테나이트 조직이 외부에서 가해지는 소성변형에 의하여 마르텐사이트로 변태되면서 강도와 함께 연성이 향상되는 효과를 얻을 수 있는 강이다. Transition Organic Plasticity (TRIP) steel is a steel in which metastable austenite structure retained in a steel sheet is transformed into martensite by plastic deformation applied from the outside, and ductility is improved with strength.
일반적인 강판의 경우, 강도가 증가하면 연신율이 감소하고, 연신율이 증가하면 강도가 감소하나, TRIP강의 경우, 강도 및 연신율이 모두 양호한 특징이 있다. In the case of a general steel sheet, the elongation decreases as the strength increases, while the strength decreases as the elongation increases. In the case of TRIP steels, both strength and elongation are favorable.
변태유기소성에 반드시 필요한 준안정 잔류오스테나이트가 형성되는 과정은 다음과 같다. 기본조직이 페라이트와 펄라이트로 이루어지고 적정량의 Mn과 Si를 가지고 있는 강판을 페라이트와 오스테나이트가 공존하는 Ac1 ~ Ac3 사이의 적정한 온도에서 유지하면 강판 내의 오스테나이트 안정화 원소, 특히 탄소는 오스테나이트 내에 대부분 고용이 된다. 이를 펄라이트 변태영역보다 온도가 낮은 베이나이트 변태 영역으로 급냉한 후 수분간 유지하는 항온변태처리를 하면 오스테나이트에서 초석 페라이트가 형성되면서 탄소가 페라이트로부터 오스테나이트로 확산이동되어 오스테나이트 내의 탄소농도는 증가하며, 이에 따라 오스테나이트의 마르텐사이트 변태개시 온도인 Ms 점은 상온 이하까지 낮아질 수 있어 상온에서도 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되지 않고 안정하게 잔류할 수 있다. 이러한 잔류 오스테나이트를 포함하고 있는 강판의 소성변형을 가하면, 이 때의 소성변형이 기계적 구동력으로 작용하여 잔류 오스테나이트는 마르텐사이트로 변태되며 마르텐사이트변태에 따른 가공경화율의 증가로 네킹이 지연되어 강도와 함께 연성이 증가된다.
The process of formation of metastable retained austenite, which is indispensable for transformational organic calcination, is as follows. When a steel sheet composed of ferrite and pearlite and having a proper amount of Mn and Si is maintained at a proper temperature between Ac1 and Ac3 in which ferrite and austenite coexist, the austenite stabilizing element in steel sheet, particularly carbon, It becomes employment. When the steel is quenched into a bainite transformation region having a lower temperature than that of the pearlitic transformation region and then subjected to a constant temperature transformation treatment for several minutes, protonic ferrite is formed in the austenite, and carbon is diffused from the ferrite to the austenite to increase the carbon concentration in the austenite Accordingly, the Ms point as the martensitic transformation start temperature of austenite can be lowered to room temperature or lower, and the austenite can remain stably without being transformed into martensite even at room temperature. When plastic deformation of the steel sheet containing such retained austenite is applied, the plastic deformation at this time acts as a mechanical driving force, and the retained austenite is transformed into martensite, and the necking is delayed due to the increase of the work hardening rate due to the martensitic transformation Ductility increases with strength.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0100868호(2011.09.15. 공개)에 개시된 인장강도, 항복강도 및 연신율이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법이 있다.
The background art related to the present invention is a high strength cold rolled steel sheet excellent in tensile strength, yield strength and elongation, disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0100868 (published on September 15, 2011)
본 발명의 하나의 목적은 베이나이트 영역에서의 다단 항온변태를 이용하여 필름형 잔류 오스테나이트 분율을 증가시킬 수 있는 고강도 강판 제조 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a high strength steel sheet which can increase the film-form retained austenite fraction by using a multi-step constant temperature transformation in the bainite region.
본 발명의 다른 목적은 필름형 잔류 오스테나이트 분율이 높으며, 그 결과 강도와 연성 조합이 우수한 고강도 강판을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a high strength steel sheet having a high film-like retained austenite fraction and thus having excellent strength and ductility combination.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 고강도 강판 제조 방법은 냉각시 오스테나이트 잔류가 가능한 강판을 가열하여 오스테나이트화하는 단계; 오스테나이트화된 강판을 베이나이트 영역에 해당하는 T1까지 1차 냉각하고, 1차 항온변태시키는 단계; 및 1차 항온변태된 강판을 베이나이트 영역에 해당하되 상기 T1보다는 50℃ 이상 낮은 T2까지 2차 냉각하고, 2차 항온변태시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a high strength steel sheet, comprising: a) heating a steel sheet capable of retaining austenite during cooling to austenite; Firstly cooling the austenitized steel sheet to T1 corresponding to the bainite region, and subjecting the steel sheet to first-order thermophilic transformation; And secondarily cooling the first steel sheet to a temperature T2 corresponding to the bainite region and lower than the T1 by at least 50 deg. C and subjecting the first steel sheet to constant temperature transformation.
이때, 상기 1차 항온변태에서 오스테나이트가 베이나이트로 상변태되면서, 필름 형태의 오스테나이트 및 블록 형태의 오스테나이트가 잔류하고, 상기 2차 항온변태에서 1차 항온변태에서 형성된 블록 형태의 오스테나이트가 베이나이트로 추가 변태되면서 필름 형태의 잔류 오스테나이트 분율이 높아지는 것을 특징으로 한다. At this time, the austenite in the form of a film and the austenite in the form of a block remain while the austenite is transformed into bainite in the primary thermostatic transformation, and a block-shaped austenite formed in the primary thermostatic transformation at the secondary thermostatic transformation The residual austenite fraction in the form of a film is increased while being further transformed into bainite.
또한, 상기 오스테나이트화는 Ac3 ~ Ac3 + 200℃에서 1분 이상 유지하는 방법으로 수행될 수 있다.The austenitization may be carried out by maintaining Ac3 to Ac3 + at 200 DEG C for 1 minute or more.
또한, 상기 1차 냉각 및 2차 냉각 각각은 20℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 수행될 수 있다. Further, each of the primary cooling and the secondary cooling may be performed at an average cooling rate of 20 DEG C / sec or more.
또한, 상기 1차 항온변태는 베이나이트 변태가 면적률로 30~70%되도록 수행할 수 있다. In addition, the primary thermostatic transformation may be performed such that the bainite transformation is 30 to 70% in area ratio.
또한, 상기 강판은 중량%로, C: 0.2~0.5%, Si: 1.0~3.0%, Mn: 1.0~3.0%을 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. The steel sheet may contain 0.2 to 0.5% of C, 1.0 to 3.0% of Si, and 1.0 to 3.0% of Mn in terms of% by weight, and the remaining Fe and unavoidable impurities.
이 경우, 상기 T1은 400℃ 이상이고, 상기 1차 항온변태는 20초~100초동안 수행될 수 있다. In this case, T1 may be 400 DEG C or higher, and the primary thermostatic transformation may be performed for 20 seconds to 100 seconds.
또한, 상기 2차 항온변태는 100초 이상 수행될 수 있다.
Also, the secondary thermostatic transformation may be performed for 100 seconds or more.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 고강도 강판은 베이나이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 미세조직을 갖되, 상기 잔류 오스테나이트의 면적분율이 10% 이상이고, 상기 잔류 오스테나이트는 길이가 폭의 3배 이상인 필름 형상의 잔류 오스테나이트와 길이가 폭의 3배 미만인 블록 형상의 잔류 오스테나이트로 이루어지되, 상기 필름 형상의 잔류 오스테나이트의 면적이 블록 형상의 잔류 오스테나이트 면적보다 더 큰 것을 특징으로 한다. The high strength steel sheet for achieving the other object has a microstructure including bainite and retained austenite, wherein the area fraction of the retained austenite is 10% or more, and the retained austenite has a length of 3 times or more Shaped retained austenite and the block-shaped retained austenite having a length less than 3 times the width, wherein the area of the film-shaped retained austenite is larger than the retained austenite area of the block shape.
이때, 상기 필름 형상의 잔류 오스테나이트의 면적이 잔류 오스테나이트 전체 면적의 60% 이상인 것을 특징으로 한다. At this time, the area of the film-like retained austenite is 60% or more of the total area of the retained austenite.
또한, 상기 고강도 강판은 중량%로, C: 0.2~0.5%, Si: 1.0~3.0%, Mn: 1.0~3.0%을 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. The high strength steel sheet may contain 0.2 to 0.5% of C, 1.0 to 3.0% of Si, and 1.0 to 3.0% of Mn in terms of% by weight, and the remaining Fe and unavoidable impurities.
또한, 상기 고강도 강판은 인장강도 1000MPa 이상 및 인장강도와 연신율의 곱이 25,000MPa·% 이상을 나타낼 수 있다. 나아가, 상기 고강도 강판은 연신율 25% 이상을 나타낼 수 있다.
The high-strength steel sheet may have a tensile strength of 1000 MPa or more and a product of tensile strength and elongation of 25,000 MPa ·% or more. Furthermore, the high-strength steel sheet can exhibit an elongation of 25% or more.
본 발명에 따른 고강도 강판 제조 방법에 의하면 2단 항온 열처리 과정을 통하여 필름 형상의 잔류 오스테나이트를 다량 형성시킴으로써, 강도와 연성이 우수한 고강도 강판을 제조할 수 있다.
According to the method for manufacturing a high strength steel sheet according to the present invention, a high-strength steel sheet having excellent strength and ductility can be produced by forming a large amount of film-like retained austenite through a two-step constant temperature heat treatment process.
도 1은 본 발명에 따른 고강도 강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 1차 항온변태 결과, 베이나이트가 형성된 것을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 2차 항온변태 결과, 베이나이트가 추가 형성된 것을 개념적으로 나타내는 도면이다.
1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a high-strength steel sheet according to the present invention.
Fig. 2 is a view conceptually showing that bainite is formed as a result of first-order constant temperature transformation.
Fig. 3 is a view conceptually showing that bainite is additionally formed as a result of secondary thermostatic transformation.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 강도와 연성이 우수한 고강도 강판, 그 제조 방법에 에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a high strength steel sheet excellent in strength and ductility according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 고강도 강판은 베이나이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 미세조직을 갖는다. 잔류 오스테나이트는 면적율이 10% 이상이다. 또한, 잔류 오스테나이트는 필름 형상의 잔류 오스테나이트와 블록 형상의 잔류 오스테나이트로 이루어진다. The high strength steel sheet according to the present invention has a microstructure including bainite and retained austenite. The retained austenite has an area ratio of 10% or more. The residual austenite is composed of residual austenite in film form and retained austenite in block form.
본 발명에서 필름 형상의 잔류 오스테나이트는 폭보다 길이가 더 크다고 할 때, 길이가 폭의 3배 이상, 보다 구체적으로는 최대 길이가 최대 폭의 3배 이상인 형태의 잔류 오스테나이트를 의미한다. 또한, 블록 형상의 잔류 오스테나이트는 필름 형상의 잔류 오스테나이트 이외의 잔류 오스테나이트, 즉 길이가 폭의 3배 미만인 형태의 잔류 오스테나이트를 의미한다. The residual austenite in the form of a film in the present invention means a retained austenite having a length at least three times the width, more specifically at least three times the maximum width, when the length is longer than the width. In addition, the block-like retained austenite means residual austenite other than the film-like retained austenite, that is, retained austenite whose length is less than three times the width.
이때, 본 발명에 따른 고강도 강판은 필름 형상의 잔류 오스테나이트의 면적이 블록 형상의 잔류 오스테나이트 면적보다 더 큰 것을 특징으로 한다.At this time, the high-strength steel sheet according to the present invention is characterized in that the area of the film-shaped retained austenite is larger than that of the block-shaped retained austenite.
보다 구체적으로는 필름 형상의 잔류 오스테나이트의 면적이 잔류 오스테나이트 전체 면적의 60% 이상일 수 있다. More specifically, the area of the film-shaped retained austenite may be 60% or more of the total area of the retained austenite.
이러한 본 발명에 따른 고강도 강판의 미세조직 상의 특징은 후술하는 베이나이트 영역에서의 다단 항온변태를 포함하는 제조 방법에 의해 달성될 수 있다. The microstructural characteristics of the high strength steel sheet according to the present invention can be achieved by a manufacturing method including a multi-step constant temperature transformation in the bainite region described later.
본 발명에 따른 고강도 강판은 최종 미세조직에 잔류 오스테나이트를 포함할 수 있는 합금조성을 갖는 강판이라면 제한없이 적용할 수 있으나, 보다 바람직하게는 잔류 오스테나이트의 면적율을 10% 이상 안정적으로 확보할 수 있는 하기 합금 조성을 갖는 강판을 제시할 수 있다. 또한 열처리 이전의 강판의 형태는 열연강판 또는 냉연강판일 수 있으며, 보다 바람직하게는 냉연강판이다. The high-strength steel sheet according to the present invention can be applied to any steel sheet having an alloy composition capable of containing residual austenite in the final microstructure, but more preferably, it is possible to stably secure the area percentage of retained austenite to 10% A steel sheet having the following alloy composition can be presented. The shape of the steel sheet prior to the heat treatment may be a hot rolled steel sheet or a cold rolled steel sheet, and more preferably a cold rolled steel sheet.
본 발명의 바람직한 예에 따른 고강도 강판은 중량%로, C: 0.2~0.5%, Si: 1.0~3.0%, Mn: 1.0~3.0%을 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. The high strength steel sheet according to a preferred embodiment of the present invention may include 0.2 to 0.5% of C, 1.0 to 3.0% of Si, and 1.0 to 3.0% of Mn in terms of% by weight and the balance of Fe and unavoidable impurities.
또한, 상기 예에 따른 고강도 강판은 Fe를 대신하여, 중량%로, P : 0.1% 이하, S : 0.1% 이하, Al : 0.5% 미만 및 N : 0.02% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 예에 따른 고강도 강판은 Fe를 대신하여, 중량%로, Cr : 3.0% 이하, Mo : 1.0% 이하, B : 0.005% 이하, Nb : 0.1% 이하, V : 0.5% 이하, Ti : 0.1% 이하 및 Ca : 0.005% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. The high-strength steel sheet according to the above example may further contain one or more of P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, Al: less than 0.5% and N: 0.02% have. The high-strength steel sheet according to the above example may further contain, by weight%, at most 3.0% of Cr, at most 1.0% of Mo, at most 0.005% of B, at most 0.1% of Nb, at most 0.5% of V, 0.1% or less and Ca: 0.005% or less.
이하, 상기 예에 따른 고강도 강판에 포함되는 합금성분들의 역할 및 함량에 대하여 설명하기로 한다.
Hereinafter, the role and content of the alloy components included in the high-strength steel sheet according to the above example will be described.
탄소(C)Carbon (C)
탄소(C)는 잔류 오스테나이트를 다량으로 강판 내에 형성시키기 위한 원소이다. Carbon (C) is an element for forming a large amount of retained austenite in the steel sheet.
상기 탄소는 강판 전체 중량의 0.2~0.5중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 탄소의 함량이 0.2중량% 미만일 경우, 최종 미세조직에 10% 이상의 잔류 오스테나이트를 확보하기 어려울 수 있다. 반대로, 탄소의 함량이 0.5중량%를 초과하는 경우, 용접성이 저하될 수 있다.
The carbon is preferably contained in an amount of 0.2 to 0.5% by weight based on the total weight of the steel sheet. If the content of carbon is less than 0.2% by weight, it may be difficult to secure a residual austenite of 10% or more in the final microstructure. On the other hand, if the content of carbon exceeds 0.5% by weight, the weldability may be deteriorated.
실리콘(Si)Silicon (Si)
실리콘(Si)은 탄화물 생성을 억제함으로써 잔류오스테나이트 내의 탄소농축에 기여하여 오스테나이트의 열적 기계적 안정성을 증가시키는데 기여한다. 상기 강 중 탈산제 역할을 한다. 또한 실리콘은 페라이트를 안정화시켜 강도에 기여한다. 또한 실리콘은 오스테나이트-페라이트 변태를 촉진하여 페라이트 분율을 증가시키는 역할을 한다. Silicon (Si) contributes to increasing the thermal mechanical stability of austenite by contributing to carbon enrichment in retained austenite by inhibiting carbide formation. And acts as a deoxidizer in the steel. Silicon also stabilizes the ferrite and contributes to strength. Silicon also serves to increase the ferrite fraction by promoting austenite-ferrite transformation.
상기 실리콘은 강판 전체 중량의 1.0~3.0중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 실리콘의 함량이 1.0중량%를 초과하는 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 함량이 3.0중량%를 초과하는 경우, 용접성 및 도금성이 저하될 수 있다.
The silicon is preferably contained in an amount of 1.0 to 3.0% by weight based on the total weight of the steel sheet. When the content of silicon exceeds 1.0% by weight, the effect of the addition is insufficient. On the contrary, when the content of silicon exceeds 3.0% by weight, the weldability and plating ability may be lowered.
망간(Mn)Manganese (Mn)
망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 및 강도 향상에 기여한다. Manganese (Mn) contributes to austenite stabilization and strength enhancement.
상기 망간은 강판 전체 중량의 1.0~3.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 첨가량이 1.0중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 3.0중량%를 초과하면 산화스케일 문제 및 도금성 문제 등이 발생할 수 있다.
The manganese is preferably added in an amount of 1.0 to 3.0% by weight based on the total weight of the steel sheet. If the addition amount of manganese is less than 1.0% by weight, the effect of addition thereof is insufficient. On the other hand, if the addition amount of manganese exceeds 3.0% by weight, an oxide scale problem and a plating problem may occur.
기타Other
본 발명에 따른 고강도 강판에는 불순물로서 혹은 강도 향상 등 목적을 위하여, 인(P), 황(S), 질소(N), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 보론(B), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 칼슘(Ca) 등이 더 포함될 수 있다. (P), sulfur (S), nitrogen (N), aluminum (Al), chromium (Cr), molybdenum (Mo), boron (B) or the like is added to the high strength steel sheet according to the present invention, ), Niobium (Nb), vanadium (V), titanium (Ti), calcium (Ca)
인(P), 황(S), 질소(N)는 강도, 가공성, 결정립 미세화 등에 일부 기여하나, 다량 포함될 경우, 인성, 크랙 발생 등을 유발할 수 있고, Al의 경우 탈산제로서 첨가될 수 있는 바, 이들 원소가 포함될 경우, 그 함량을 강판 전체 중량에 대하여 P : 0.1중량% 이하, S : 0.1중량% 이하, Al : 0.5% 미만 및 N : 0.02중량% 이하로 제한하였다. Phosphorus (P), sulfur (S) and nitrogen (N) contribute partially to strength, workability and grain refinement, but if contained in large amounts, toughness and cracks can be caused. When these elements are included, the content thereof is limited to P: not more than 0.1% by weight, S: not more than 0.1% by weight, Al: not more than 0.5% and N: not more than 0.02% by weight based on the total weight of the steel sheet.
크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 보론(B), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti) 등의 원소는 가공경화, 석출경화 등을 통하여 강의 강도 향상에 기여하고, 칼슘(Ca)은 개재물을 구상화하여 강의 청정화에 기여한다. 다만, 이들 성분들이 과다할 경우, 연신율 저하에 의하여 강도와 연신율 조합이 오히려 저하되거나 그 효과가 포화될 수 있으므로, 강판 전체 중량에 대하여 Cr : 3.0중량% 이하, Mo : 1.0중량% 이하, B : 0.005중량% 이하, Nb : 0.1중량% 이하, V : 0.5중량% 이하, Ti : 0.1중량% 이하 및 Ca : 0.005중량% 이하로 제한하였다.
Elements such as chromium (Cr), molybdenum (Mo), boron (B), niobium (Nb), vanadium (V) and titanium (Ti) contribute to the improvement of steel strength through work hardening and precipitation hardening, Ca) contributes to the purification of steel by spheroidizing the inclusions. However, if these components are excessive, the combination of strength and elongation can be lowered or the effect can be saturated due to a decrease in elongation. Therefore, it is preferable that Cr: not more than 3.0% by weight, Mo: not more than 1.0% 0.005 wt% or less, Nb: 0.1 wt% or less, V: 0.5 wt% or less, Ti: 0.1 wt% or less, and Ca: 0.005 wt% or less.
상기 합금조성을 갖는 본 발명의 바람직한 예에 따른 고강도 강판은 후술하는 제조 방법과 결부하여, 인장강도 1000MPa 이상 및 인장강도와 연신율의 곱이 25,000MPa·% 이상, 몇몇 예에서는 30,000MPa 이상을 나타낼 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 고강도 강판은 연신율 25% 이상을 나타낼 수 있다.The high strength steel sheet according to the preferred embodiment of the present invention having the above alloy composition may exhibit a tensile strength of 1000 MPa or more and a product of tensile strength and elongation of 25,000 MPa ·% or more, and in some cases, 30,000 MPa or more. Further, the high strength steel sheet according to the present invention can exhibit an elongation of 25% or more.
도 1은 본 발명에 따른 고강도 강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a high-strength steel sheet according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고강도 강판 제조 방법은 오스테나이트화 단계(S110), 1차 항온변태 단계(S120) 및 2차 항온변태 단계(S130)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a high strength steel sheet according to an embodiment of the present invention includes austenitization step (S110), a primary thermostat transformation step (S120), and a second thermostat transformation step (S130).
오스테나이트화 단계(S110)에서는 냉각시 오스테나이트 잔류가 가능한 강판을 가열하여 오스테나이트화한다. 이를 통하여, 미세조직이 풀 오스테나이트화될 수 있다. In the austenitizing step (S110), a steel sheet capable of retaining austenite at the time of cooling is heated and austenitized. Through this, the microstructure can be fully austenitized.
이용되는 강판은 전술한 바와 같이, 최종 미세조직에 잔류 오스테나이트를 포함할 수 있는 합금조성을 갖는 강판이라면 제한없이 적용할 수 있으나, 보다 바람직하게는 잔류 오스테나이트의 면적율을 10% 이상 안정적으로 확보할 수 있는 전술한 합금 조성을 갖는 강판을 제시할 수 있다. 또한, 열처리 이전의 강판의 형태는 열연강판 또는 냉연강판일 수 있으며, 보다 바람직하게는 냉연강판이다. As described above, the steel sheet to be used is not limited as long as it is a steel sheet having an alloy composition capable of containing residual austenite in the final microstructure. More preferably, the area ratio of retained austenite is stably ensured at 10% or more A steel sheet having the above-described alloy composition can be presented. The shape of the steel sheet prior to the heat treatment may be a hot rolled steel sheet or a cold rolled steel sheet, more preferably a cold rolled steel sheet.
오스테나이트화는 Ac3 ~ Ac3 + 200℃에서 1분 이상, 예를 들어 1~30분동안 유지하는 방법으로 수행될 수 있다. 오스테나이트화 온도가 Ac3 미만인 경우, 페라이트가 다량 잔존하게 되며, 오스테나이트화 온도가 Ac3 + 200℃를 초과할 경우, 결정립 사이즈가 지나치게 증가할 수 있다. 또한, 오스테나이트화가 1분 미만일 경우, 오스테나이트화가 불충분할 수 있다.
The austenitization can be carried out at a temperature of Ac 3 to Ac 3 + 200 ° C for 1 minute or more, for example, for 1 to 30 minutes. When the austenitizing temperature is lower than Ac3, a large amount of ferrite remains, and when the austenitizing temperature exceeds Ac3 + 200 deg. C, the grain size may excessively increase. Also, if the austenitization is less than one minute, austenitization may be insufficient.
다음으로, 1차 항온변태 단계(S120)에서는 오스테나이트화된 강판을 베이나이트 영역에 해당하는 T1까지 1차 냉각하고, 1차 항온변태시킨다. 여기서, 베이나이트 영역은 베이나이트 변태시작온도인 Bs 이하 내지 마르텐사이트 변태시작온도인 Ms 이상의 온도 영역을 의미한다.Next, in the first thermostatic transformation step (S120), the austenitized steel sheet is first cooled to T1 corresponding to the bainite region, and subjected to primary thermostatic transformation. Here, the bainite region means a temperature region not less than Bs, which is the bainite transformation start temperature, and Ms or more, which is the martensitic transformation start temperature.
여기서 1차 항온변태는 T1에서 수행될 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않고, 공정 설비 조건 등에 따라서는 T1보다 대략 10℃ 정도 낮은 온도에서 수행될 수도 있다. 이러한 개념은 후술하는 2차 항온변태에서도 마찬가지로 적용될 수 있다. Here, the primary thermostatic transformation may be performed at T1 but may be performed at a temperature lower than about T1 by about 10 캜, depending on process facility conditions and the like, without being limited thereto. This concept can be similarly applied to the second-order constant temperature transformation described later.
베이나이트 영역에서의 1차 항온변태 결과, 도 2에 도시된 예와 같이 오스테나이트의 일부가 베이나이트, 보다 구체적으로는 래스(lath) 형태의 베이나이트로 변태한다. 베이나이트들 사이에는 오스테나이트가 필름 형태의 잔류하나, 베이나이트들이 형성되지 않은 부분에는 대체로 오스테나이트가 블록 형태로 잔류한다. As a result of the first-order constant temperature transformation in the bainite region, a part of the austenite is transformed into bainite, more specifically, lath-shaped bainite as in the example shown in Fig. Austenite remains in the form of a film between the bainites, but austenite generally remains in the form of blocks in areas where bainites are not formed.
1차 항온변태는 베이나이트 변태가 면적률로 30~70%되도록 수행될 수 있다. 이는 래스 형태의 베이나이트 사이의 필름 형태의 잔류 오스테나이트 형성, 그리고 2차 항온변태 후 면적률로 10% 이상의 잔류 오스테나이트 형성을 고려한 것이다. The primary thermostatic transformation can be performed so that the bainite transformation is 30 to 70% in area ratio. This considers the formation of retained austenite in the form of a film between lath-shaped bainites and the formation of retained austenite in an area ratio of 10% or more after secondary thermostatic transformation.
1차 냉각시 평균 냉각 속도는 페라이트 등의 상변태 발생을 최대한 억제코자 20℃/sec 이상, 보다 바람직하게는 50~100℃/sec의 평균냉각속도를 적용할 수 있다.
The average cooling rate during the primary cooling may be 20 ° C / sec or more, more preferably 50 to 100 ° C / sec, in order to minimize the occurrence of phase transformation such as ferrite.
다음으로, 2차 항온변태 단계(S130)에서는 1차 항온변태된 강판을 베이나이트 영역에 해당하되 T1보다는 50℃ 이상 낮은 T2까지 20℃/sec 이상의 평균냉각속도로 2차 냉각하고, 2차 항온변태시킨다. Next, in the secondary thermostatic transformation step (S130), the steel sheet subjected to the first thermostat transformation is secondarily cooled to an average cooling rate of 20 DEG C / sec or more to T2, which is lower than T1, but corresponds to the bainite region, Transformation.
베이나이트 영역에서의 2차 항온변태 결과, 도 3에 도시된 예와 같이 잔류하는 오스테나이트의 일부가 추가로 베이나이트로 변태된다. 이 과정에서, 블록 형태의 오스테나이트에서 베이나이트가 형성되면서 필름 형태의 잔류 오스테나이트 분율이 높아진다. As a result of secondary thermostatic transformation in the bainite region, a part of the remaining austenite is further transformed into bainite as in the example shown in Fig. In this process, the bainite is formed in the block-shaped austenite, and the residual austenite fraction in the form of the film is increased.
여기서, 2차 항온변태 온도가 1차 항온변태 온도보다 50℃ 이상 낮은 이유는 후술하는 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 2차 항온변태 온도와 1차 항온변태 온도의 온도 차이가 50℃ 미만인 경우, 강도가 크게 감소하여, 강도 연신율 조합이 좋지 못한 결과를 나타내었기 때문이다.
The reason why the second-order constant-temperature transformation temperature is lower than the first-order constant-temperature transformation temperature by 50 ° C or more is that when the temperature difference between the second-order constant-temperature transformation temperature and the first-order constant-temperature transformation temperature is less than 50 ° C , The strength was greatly reduced and the resultant combination of strength elongation was not good.
즉, 본 발명의 경우, 1차 항온변태에서 오스테나이트가 베이나이트로 상변태되면서, 필름 형태의 오스테나이트 및 블록 형태의 오스테나이트가 잔류하고, 특히, 2차 항온변태에서 1차 항온변태에서 형성된 블록 형태의 오스테나이트가 베이나이트로 추가 변태되면서 필름 형태의 잔류 오스테나이트 분율이 높아지는 것을 특징으로 한다.
That is, in the case of the present invention, the austenite in the form of a film and the austenite in the form of a block remain while the austenite is transformed into bainite in the first thermostatic transformation, and in particular, Type austenite is further transformed into bainite so that the residual austenite fraction in the form of a film is increased.
중량%로, C: 0.2~0.5%, Si: 1.0~3.0%, Mn: 1.0~3.0%을 포함하는 강판의 경우, 1차 항온변태는 400~600℃에서 20~100초동안 수행될 수 있다. 상기의 합금조성을 포함하는 강판에 있어서, T1이 400℃ 미만에서는 Ms 이상에서의 2차 항온변태가 어려워질 수 있다. 아울러, 1차 항온변태시간이 20초 미만인 경우 베이나이트가 충분히 형성되지 않을 수 있으며, 100초를 경과하면 2차 항온변태후 면적률로 10% 이상의 잔류 오스테나이트 형성이 어려워질 수 있다. In the case of a steel sheet containing 0.2 to 0.5% of C, 1.0 to 3.0% of Si and 1.0 to 3.0% of Mn in terms of% by weight, the first-order constant temperature transformation may be performed at 400 to 600 ° C for 20 to 100 seconds . In a steel sheet containing the above alloy composition, if T1 is less than 400 DEG C, secondary thermostatic transformation at Ms or more may be difficult. If the primary thermostatic transformation time is less than 20 seconds, bainite may not be sufficiently formed. If 100 seconds have elapsed, formation of retained austenite at an area ratio of 10% or more after secondary thermostatic transformation may become difficult.
또한, 2차 항온변태시 충분한 베이나이트 형성을 위하여, 100초 이상 2차 항온변태시키는 것이 바람직하다. Further, in order to form sufficient bainite at the time of secondary thermostatic transformation, it is preferable to perform secondary thermostatic transformation for 100 seconds or more.
아울러, 2차 항온변태는 1차 항온변태온도보다 50℃ 낮은 온도에서 수행된다. 그리고, 2차 항온변태는 100초 이상, 보다 바람직하게는 100~150초동안 수행될 수 있다. 100초 이상의 2차 항온변태를 통하여 래스 형태의 베이나이트 추가 변태를 통하여 잔류 오스테나이트 중 필름형 오스테나이트 분율을 최대한 높일 수 있다. In addition, the second-order constant temperature transformation is performed at a temperature 50 ° C lower than the first constant-temperature transformation temperature. The secondary thermostatic transformation can be performed for 100 seconds or more, more preferably 100 to 150 seconds. The film-type austenite fraction of the retained austenite can be increased to the maximum through the bainite additional transformation in the form of a lass through the second-order constant-temperature transformation of 100 seconds or more.
2차 항온변태 이후에는 공냉, 수냉 등의 방식으로 최종 냉각이 수행될 수 있으며, 최종 냉각은 상온까지 수행될 수 있다.
After the secondary thermostatic transformation, final cooling may be performed by air cooling, water cooling, or the like, and the final cooling may be performed at room temperature.
실시예Example
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. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.
1. 강판 시편의 제조1. Preparation of steel plate specimens
표 1에 기재된 합금성분을 갖는 냉연강판 시편을 900℃에서 10분동안 오스테나이트화하고, 60℃/sec의 평균냉각속도로 표 2에 기재된 1차 항온변태온도까지 1차 냉각하여 30초동안 1차 항온변태시키고, 이후 25℃/sec의 평균냉각속도로 표 2에 기재된 2차 항온변태온도까지 2차 냉각하여 100초동안 2차 항온변태시킨 후, 30℃/sec의 평균냉각속도로 25℃까지 최종 냉각하여 강판 시편 1~8을 제조하였다. The cold-rolled steel sheet specimen having the alloy component described in Table 1 was austenitized at 900 ° C for 10 minutes, first cooled to the first-order constant temperature transformation temperature described in Table 2 at an average cooling rate of 60 ° C / sec, Secondarily cooled to the secondary thermostatic transformation temperature as shown in Table 2 at an average cooling rate of 25 DEG C / sec, subjected to secondary thermostatic transformation for 100 seconds, and then cooled at an average cooling rate of 30 DEG C / sec at 25 DEG C To prepare steel plate specimens 1 to 8.
[표 1][Table 1]
[표 2][Table 2]
2. 미세조직 및 물성평가2. Microstructure and property evaluation
제조된 강판 시편들에 대하여, SEM 사진 및 TEM 사진 분석을 통하여 잔류 오스테나이트 분율을 계산하였으며, 최대 길이가 최대 폭의 3배 이상인 것을 필름 형태의 잔류 오스테나이트로 하였다. 또한, 제조된 강판 시편들에 대하여, 인장시험을 실시하여 인장강도 및 연신율을 측정하였다. SEM photographs and TEM photographs of the prepared steel plate specimens were used to calculate the retained austenite fraction. The residual austenite fraction having a maximum length of 3 times or more of the maximum width was made into a retained austenite film. The tensile strength and elongation of the prepared steel sheet specimens were measured by tensile test.
그 결과를 표 3에 나타내었다. The results are shown in Table 3.
표 3에서 γ분율는 잔류 오스테나이트 분율을 의미하며, f-γ 분율는 잔류 오스테나이트 내 필름 형태의 잔류 오스테나이트의 분율을 의미한다. In Table 3, the gamma fraction means the residual austenite fraction, and the f-gamma fraction means the fraction of retained austenite in film form in retained austenite.
[표 3] [Table 3]
표 3을 참조하면, 본 발명에서 제시한 합금 조성 및 1차 항온변태 및 2차 항온변태 조건을 만족하는 시편 2, 6, 7의 경우, 인장강도 1000MPa 이상 및 인장강도와 연신율의 곱이 25,000MPa·% 이상을 나타내었으며, 또한, 연신율 25% 이상을 나타내었다. Referring to Table 3, in the case of specimens 2, 6, and 7 satisfying the alloy composition and primary thermostatic transformation and secondary thermostatic transformation conditions proposed in the present invention, the product of tensile strength of 1000 MPa or more and tensile strength and elongation was 25,000 MPa · %, And an elongation of 25% or more.
반면, 합금 조성을 만족하지 않거나(시편 1, 8), 2단 항온변태를 수행하지 않았거나(시편 4), 2단 항온변태시 변태온도 차이가 50℃ 미만인 경우(시편 3, 5) 인장강도가 1000MPa 미만이거나, 인장강도와 연신율의 곱이 25,000MPa·%에 미치지 못하였다.
On the other hand, when the alloy composition is not satisfied (Piece 1, 8), the two-step constant temperature transformation is not performed (Piece 4), and the transformation temperature difference is less than 50 ° C (Piece 3 and 5) Or less, or the product of the tensile strength and the elongation did not reach 25,000 MPa.%.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
Claims (15)
오스테나이트화된 강판을 베이나이트 영역에 해당하는 T1까지 1차 냉각하고, 1차 항온변태시키는 단계; 및
1차 항온변태된 강판을 베이나이트 영역에 해당하되 상기 T1보다는 50℃ 이상 낮은 T2까지 2차 냉각하고, 2차 항온변태시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판 제조 방법.
Austenitizing a steel sheet capable of retaining austenite upon cooling;
Firstly cooling the austenitized steel sheet to T1 corresponding to the bainite region, and subjecting the steel sheet to first-order thermophilic transformation; And
And secondarily cold-deforming the first thermostat-transformed steel sheet to a bainite region, and secondarily cooling the thermally-transformed steel sheet to T2, which is lower than the T1 by 50 占 폚 or more.
상기 1차 항온변태에서 오스테나이트가 베이나이트로 상변태되면서, 필름 형태의 오스테나이트 및 블록 형태의 오스테나이트가 잔류하고,
상기 2차 항온변태에서 1차 항온변태에서 형성된 블록 형태의 오스테나이트가 베이나이트로 추가 변태되면서 필름 형태의 잔류 오스테나이트 분율이 높아지는 것을 특징으로 하는 고강도 강판 제조 방법.
The method according to claim 1,
The austenite in the film form and the austenite in the block form remain as the austenite is transformed into bainite in the primary thermostatic transformation,
Wherein the block-shaped austenite formed in the primary thermostatic transformation at the secondary thermostatic transformation is further transformed into bainite to increase the residual austenite fraction of the film form.
상기 오스테나이트화는 Ac3 ~ Ac3 + 200℃에서 1분 이상 유지하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 고강도 강판 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the austenitization is carried out by maintaining at a temperature of Ac 3 to Ac 3 + 200 ° C for at least 1 minute.
상기 1차 냉각 및 2차 냉각 각각은 20℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 고강도 강판 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein each of the primary cooling and the secondary cooling is performed at an average cooling rate of 20 DEG C / sec or more.
상기 1차 항온변태는 베이나이트 변태가 면적률로 30~70%되도록 수행하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the primary thermostatic transformation is performed such that the bainite transformation is 30 to 70% in area ratio.
상기 강판은 중량%로, C: 0.2~0.5%, Si: 1.0~3.0%, Mn: 1.0~3.0%을 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 강판 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the steel sheet comprises 0.2 to 0.5% of C, 1.0 to 3.0% of Si, and 1.0 to 3.0% of Mn, and the balance of Fe and unavoidable impurities.
상기 강판은 중량%로, P : 0.1% 이하, S : 0.1% 이하, Al : 0.5% 미만, N : 0.02% 이하 중 1종 이상을 더 포함하거나, 중량%로, Cr : 3.0% 이하, Mo : 1.0% 이하, B : 0.005% 이하, Nb : 0.1% 이하, V : 0.5% 이하, Ti : 0.1% 이하 및 Ca : 0.005% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판 제조 방법.
The method according to claim 6,
The steel sheet may further contain at least one of P: not more than 0.1%, S: not more than 0.1%, Al: not more than 0.5%, N: not more than 0.02% Of not more than 1.0%, B: not more than 0.005%, Nb: not more than 0.1%, V: not more than 0.5%, Ti: not more than 0.1%, and Ca: not more than 0.005% .
상기 T1은 400℃ 이상이고, 상기 1차 항온변태는 20초~100초동안 수행되는 것을 특징으로 하는 고강도 강판 제조 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the T1 is 400 DEG C or more and the primary thermostatic transformation is performed for 20 seconds to 100 seconds.
상기 2차 항온변태는 100초 이상 수행되는 것을 특징으로 하는 고강도 강판 제조 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the secondary thermostatic transformation is performed for 100 seconds or more.
상기 잔류 오스테나이트는 길이가 폭의 3배 이상인 필름 형상의 잔류 오스테나이트와 길이가 폭의 3배 미만인 블록 형상의 잔류 오스테나이트로 이루어지되, 상기 필름 형상의 잔류 오스테나이트의 면적이 블록 형상의 잔류 오스테나이트 면적보다 더 큰 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
Bainite and residual austenite, wherein the area ratio of the retained austenite is 10% or more,
Wherein the retained austenite is composed of a residual film of austenite having a length three times or more of the width and a residual austenite having a shape of a block having a length of less than 3 times the width of the retaining austenite, Is larger than the austenite area.
상기 필름 형상의 잔류 오스테나이트의 면적이 잔류 오스테나이트 전체 면적의 60% 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
11. The method of claim 10,
And the area of the film-shaped retained austenite is 60% or more of the total area of the retained austenite.
상기 고강도 강판은 중량%로, C: 0.2~0.5%, Si: 1.0~3.0%, Mn: 1.0~3.0%을 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
11. The method of claim 10,
Wherein the high strength steel sheet comprises 0.2 to 0.5% of C, 1.0 to 3.0% of Si, and 1.0 to 3.0% of Mn, and the balance of Fe and unavoidable impurities.
상기 고강도 강판은 중량%로, P : 0.1% 이하, S : 0.1% 이하, Al : 0.5% 미만, N : 0.02% 이하 중 1종 이상을 더 포함하거나, 중량%로, Cr : 3.0% 이하, Mo : 1.0% 이하, B : 0.005% 이하, Nb : 0.1% 이하, V : 0.5% 이하, Ti : 0.1% 이하 및 Ca : 0.005% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
13. The method of claim 12,
Wherein the high strength steel sheet further contains, or contains at least one of P: not more than 0.1%, S: not more than 0.1%, Al: not more than 0.5% and N: not more than 0.02% Further comprising at least one of Mo: 1.0% or less, B: 0.005% or less, Nb: 0.1% or less, V: 0.5% or less, Ti: 0.1% or less and Ca: 0.005% or less.
상기 고강도 강판은 인장강도 1000MPa 이상 및 인장강도와 연신율의 곱이 25,000MPa·% 이상을 나타내는 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
13. The method of claim 12,
Wherein the high-strength steel sheet has a tensile strength of 1000 MPa or more and a product of tensile strength and elongation of 25,000 MPa ·% or more.
상기 고강도 강판은 연신율 25% 이상을 나타내는 것을 특징으로 하는 고강도 강판.15. The method of claim 14,
Wherein the high-strength steel sheet exhibits an elongation of 25% or more.
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