KR20190039424A - 고강도 및 고성형성의 냉간 압연 및 열 처리된 강판 및 제조 방법 - Google Patents

고강도 및 고성형성의 냉간 압연 및 열 처리된 강판 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

냉간 압연 및 열 처리된 강판은, 중량 퍼센트로, 0.10% ≤ C ≤ 0.40%, 3.5% ≤ Mn ≤ 8.0%, 0.5% ≤ Si ≤ 2.5%, 0.003% ≤ Al ≤ 3.0%, 여기서 Si+Al ≥ 0.8%, 0.001% ≤ Mo ≤ 0.5%, S ≤ 0.010%, P ≤ 0.020%, N ≤ 0.008%, 및 선택적으로, 0.01% ≤ Cr ≤ 2.0%, 0.010% ≤ Ti ≤ 0.080%, 0.010% ≤ Nb ≤ 0.080%, 0.010% ≤ V ≤ 0.30%, 0.0005% ≤ B ≤ 0.003% 이도록 Cr, Ti, Nb, V 및 B 중에서 선택된 하나 이상의 원소들을 포함하는 조성을 가지고, 조성의 잔부는 철 및 제련으로부터 기인한 불가피한 불순물들이다. 미세조직은, 표면 분율로, 10% 내지 50% 의 잔류 오스테나이트, 최대 8% 의 프레시 마텐자이트, 및 템퍼드 마텐자이트로 구성된다. 잔류 오스테나이트는: - 1.3*Mn% 보다 높은 Mn 함량을 가지는 Mn-풍부 오스테나이트로서, Mn% 는 강판의 Mn 함량을 표시하고, 전체 미세조직에 대해 상기 Mn-풍부 오스테나이트의 표면 분율은 2% 내지 12% 인, Mn-풍부 오스테나이트, 및 - 0.5*Mn% 내지 1.3*Mn% 의 Mn 함량을 가지는 Mn-부족 오스테나이트를 포함한다.

Description

고강도 및 고성형성의 냉간 압연 및 열 처리된 강판 및 제조 방법
본 발명은 높은 연성 및 성형성을 가지는 고강도 강판을 제조하기 위한 방법 및 이 방법으로 획득된 판에 관한 것이다.
자동 추진 차량들을 위한 보디 구조 부재들 및 보디 패널들의 부품들과 같은 다양한 장비들을 제조하기 위해서, DP (2 상) 강들 또는 TRIP (변태 유기 소성) 강들로 만들어진 판들을 사용하는 것이 공지되어 있다.
지구 환경 보전을 고려하여 연비를 개선하기 위해서 자동차의 중량을 줄이도록, 개선된 항복 강도 및 인장 강도를 가지는 판들을 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 판들은 또한 양호한 연성과 양호한 성형성, 보다 구체적으로 양호한 신장 플랜지성을 가져야 한다.
이 문제점을 해결하기 위해서, 소위 켄칭 및 파티셔닝 프로세스에 의해 판들을 제조하는 것은 공지되어 있고, 여기서 판들은 어닐링 온도로부터 Ms 변태점 아래의 켄칭 온도까지 냉각되고, 그 후 파티셔닝 온도로 가열되고 이 온도에서 정해진 시간 동안 유지된다. 결과적으로 생성된 강판들은 마텐자이트와 잔류 오스테나이트, 선택적으로 베이나이트 및/또는 페라이트를 포함하는 조직을 갖는다.
하지만, 강도, 연성 및 성형성의 개선된 조합을 가지는 강판 또는 부품을 제조할 수 있는 것이 여전히 바람직하다.
특히, 1100 ㎫ 내지 1700 ㎫ 로 이루어진 항복 강도 (YS), 1300 ㎫ 내지 2000 ㎫ 로 이루어진 인장 강도 (TS), 10% 이상의 균일 연신율 (UE), 13% 이상의 총 연신율 (TE), 적어도 13000 ㎫% 의 제품 항복 강도 x 균일 연신율 (YS x UE), 적어도 19000 ㎫% 의 제품 인장 강도 x 총 연신율 (TS x TE), 및 적어도 20% 의 구멍 확장비 (HER) 를 가지는 강판을 제조할 수 있는 것이 여전히 바람직하다.
항복 강도 (YS), 인장 강도 (TS), 균일 연신율 (UE) 및 총 연신율 (TE) 은 2009 년 10 월에 공개된 ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된다. 측정 방법들의 차이들로 인해, 특히 사용된 시편의 기하학적 구조들의 차이들로 인해, ISO 표준에 따른 총 연신율 (TE) 의 값들은 크게 상이하고, 특히 JIS Z 2201-05 표준에 따른 시편을 사용해, JIS Z 2241 표준에 따라 측정된 총 연신율의 값들보다 낮다는 점이 강조되어야 한다. 구멍 확장비 (HER) 는 ISO 표준 16630:2009 에 따라 측정된다. 측정 방법들의 차이로 인해, ISO 표준 16630:2009 에 따른 구멍 확장비 (HER) 의 값들은 매우 상이하고 JFS T 1001 (일본 철강 연맹 표준) 에 따른 구멍 확장비 (λ) 의 값들과 비슷하지 않다.
이 목적으로, 본 발명은 냉간 압연 및 열 처리된 강판에 관한 것으로, 상기 강판은, 중량 퍼센트로,
0.10% ≤ C ≤ 0.40%
3.5% ≤ Mn ≤ 8.0%
0.5% ≤ Si ≤ 2.5%
0.003% ≤ Al ≤ 3.0%
여기서 Si+Al ≥ 0.8%
0.001% ≤ Mo ≤ 0.5%
S ≤ 0.010%
P ≤ 0.020%
N ≤ 0.008%, 및
선택적으로
0.01% ≤ Cr ≤ 2.0%
0.010% ≤ Ti ≤ 0.080%
0.010% ≤ Nb ≤ 0.080%
0.010% ≤ V ≤ 0.30%
0.0005% ≤ B ≤ 0.003%
이도록 Cr, Ti, Nb, V 및 B 에서 선택된 하나 이상의 원소들을 포함하는 조성을 가지고,
상기 조성의 잔부는 철 및 제련으로부터 기인하는 불가피한 불순물들이고,
상기 냉간 압연된 강판은, 표면 분율로, 10% 내지 50% 의 잔류 오스테나이트, 최대 8% 의 프레시 (fresh) 마텐자이트, 및 템퍼드 마텐자이트로 구성되는 미세조직을 가지고, 상기 잔류 오스테나이트는:
- 1.3*Mn% 보다 높은 Mn 함량을 가지는 Mn-풍부 오스테나이트로서, Mn% 는 상기 강판의 Mn 함량을 표시하는, 상기 Mn-풍부 오스테나이트, 및
- 0.5*Mn% 내지 1.3*Mn% 의 Mn 함량을 가지는 Mn-부족 오스테나이트를 포함하고,
전체 미세조직에 대한 상기 Mn-풍부 오스테나이트의 표면 분율은 2% 내지 12% 로 이루어진다.
바람직하게, 상기 Mn-부족 오스테나이트 및 상기 Mn-풍부 오스테나이트는 0.4% 내지 1.0% 의 평균 C 함량을 갖는다.
바람직하게, 상기 Mn-풍부 오스테나이트는 섬들 (islands) 의 형상으로 되어 있고, Mn-풍부 오스테나이트의 섬들의 평균 크기는 500 ㎚ 보다 작다.
바람직하게, 상기 프레시 및 템퍼드 마텐자이트는 탄화물들을 포함하고, 최대 치수가 60 ㎚ 를 초과하는 탄화물들의 표면 밀도는 4.106/㎟ 이하이다.
바람직하게, 상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 1100 ㎫ 내지 1700 ㎫ 로 이루어진 항복 강도 (YS), 1300 ㎫ 내지 2000 ㎫ 로 이루어진 인장 강도 (TS), 적어도 10% 의 균일 연신율 (UE), 적어도 13% 의, ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된, 총 연신율 (TE), 적어도 19000 ㎫% 의 제품 인장 강도 x 총 연신율 (TS x TE), 적어도 13000 ㎫% 의 제품 항복 강도 x 균일 연신율 (YS x UE), 및 적어도 20% 의, ISO 표준 16630:2009 에 따라 측정된, 구멍 확장비 (HER) 를 갖는다.
일 실시형태에 따르면, 상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 Al 또는 Al 합금으로 코팅된다.
일 실시형태에 따르면, 상기 조성은 다음 조건들:
C ≥ 0.15%,
C ≤ 0.30% 중 적어도 하나를 만족한다.
바람직하게, Mn ≥ 3.7% 이다.
본 발명은 또한 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 다음 연속 단계들:
- 슬래브를 획득하기 위해서 강을 주조하는 단계로서, 상기 강은, 중량 퍼센트로,
0.10% ≤ C ≤ 0.40%
3.5% ≤ Mn ≤ 8.0%
0.5% ≤ Si ≤ 2.5%
0.003% ≤ Al ≤ 3.0%
여기서 Si+Al ≥ 0.8%
0.001% ≤ Mo ≤ 0.5%
S ≤ 0.010%
P ≤ 0.020%
N ≤ 0.008%, 및
선택적으로
0.01% ≤ Cr ≤ 2.0%
0.010% ≤ Ti ≤ 0.080%
0.010% ≤ Nb ≤ 0.080%
0.010% ≤ V ≤ 0.30%
0.0005% ≤ B ≤ 0.003%
이도록 Cr, Ti, Nb, V 및 B 에서 선택된 하나 이상의 원소들을 포함하는 조성을 가지고,
상기 조성의 잔부는 철 및 제련으로부터 기인하는 불가피한 불순물들인, 상기 강을 주조하는 단계,
- 1150 ℃ 내지 1300 ℃ 로 이루어진 온도 (Treheat) 에서 상기 슬래브를 재가열하는 단계,
- 열간 압연된 강을 획득하기 위해서 Ar3 보다 높은 온도에서 재가열된 슬래브를 열간 압연하는 단계,
- 20 ℃ 내지 600 ℃ 로 이루어진 온도에서 상기 열간 압연된 강을 코일링하는 단계,
- tHBAmin 은 시간으로 표현되고, THBA 는 켈빈으로 표현된 배치 어닐링 온도이고, Mn% 는 중량 퍼센트로 강의 Mn 함량을 표시하고, C% 는 중량 퍼센트로 강의 C 함량을 표시하는,
Figure pct00001
로서 규정된 최소 배치 어닐링 시간 (tHBAmin) 이상의 시간 (tHBA) 동안, Ac1-20 ℃ 보다 낮은 온도 (THBA) 에서 상기 열간 압연된 강을 어닐링하는 단계,
- 냉간 압연된 강판을 획득하기 위해서 강을 냉간 압연하는 단계,
- 어닐링시, 오스테나이트로 구성된 조직을 획득하기 위해서 Ae3 내지 Ae3+150 ℃ 로 이루어진 어닐링 온도 (TA) 로 상기 냉간 압연된 강판을 재가열하고, tAmin 내지 tAmax 로 이루어진 유지 시간 (tA) 동안 어닐링 온도 (TA) 에서 상기 냉간 압연된 강판을 유지하는 단계로서,
tAmin 및 tAmax 는:
Figure pct00002
Figure pct00003
로서 규정되고,
여기에서 tAmin 및 tAmax 는 초로 표현되고 TA 는 켈빈으로 표현된 어닐링 온도이고, Mn% 는 중량 퍼센트로 표현된 강의 Mn 함량을 표시하고, C% 는 중량 퍼센트로 표현된 강의 C 함량을 표시하고 Cr% 는 중량 퍼센트로 표현된 강의 Cr 함량을 표시하는, 단계,
- Mf+20 ℃ 내지 Ms-50 ℃ 의 켄칭 온도 (QT) 로, 냉각시 페라이트 및 펄라이트의 형성을 회피하기에 충분히 높은 냉각률로 상기 냉간 압연된 강판을 켄칭하는 단계,
- 350 ℃ 내지 500 ℃ 의 파티셔닝 온도 (TP) 로 상기 냉간 압연된 강판을 재가열하고, 3 초 내지 1000 초의 파티셔닝 시간 (tP) 동안 상기 파티셔닝 온도 (TP) 에서 상기 냉간 압연된 강판을 유지하는 단계,
- 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 획득하기 위해서, 상기 냉간 압연된 강판을 실온으로 냉각하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 배치 어닐링 온도 (THBA) 는 500 ℃ 이상이다.
상기 냉간 압연된 강판이 켄칭 온도 (QT) 로 켄칭된 후, 그리고 상기 강판이 파티셔닝 온도 (TP) 로 가열되기 전, 상기 판은 2 초 내지 200 초, 바람직하게 3 초 내지 7 초의 유지 시간 동안 켄칭 온도 (QT) 에서 바람직하게 유지된다.
일 실시형태에 따르면, 상기 파티셔닝 온도 (TP) 에서 상기 냉간 압연된 강판의 유지와 실온으로 상기 냉간 압연된 강판의 냉각 사이에, 상기 강판은 480 ℃ 이하의 온도에서 욕에 용융 도금 (hot-dip coat) 된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 파티셔닝 온도 (TP) 에서 냉간 압연된 판의 유지 후, 상기 냉간 압연된 판은 즉시 실온으로 냉각된다.
냉간 압연된 강판을 실온으로 냉각하는 단계 후, 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 전기 화학적 방법에 의해 또는 진공 코팅 프로세스를 통하여 코팅될 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 Al 또는 Al 합금으로 코팅된다.
바람직하게, 상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은, 표면 분율로, 10% 내지 50% 의 잔류 오스테나이트, 최대 8% 의 프레시 마텐자이트, 및 템퍼드 마텐자이트로 구성되는 미세조직을 가지고, 상기 잔류 오스테나이트는:
- 1.3*Mn% 보다 높은 Mn 함량을 가지는 Mn-풍부 오스테나이트로서, Mn% 는 상기 강판의 Mn 함량을 표시하는, 상기 Mn-풍부 오스테나이트, 및
- 0.5*Mn% 내지 1.3*Mn% 의 Mn 함량을 가지는 Mn-부족 오스테나이트를 포함하고,
전체 미세조직에 대한 상기 Mn-풍부 오스테나이트의 표면 분율은 2% 내지 12% 로 이루어진다.
일 실시형태에 따르면, 상기 조성은 다음 조건들:
C ≥ 0.15%,
C ≤ 0.30% 중 적어도 하나를 만족시킨다.
바람직하게, Mn ≥ 3.7% 이다.
본 발명은 추가로 적어도 2 개의 강판들의 저항 스폿 용접된 조인트에 관한 것으로, 여기서 상기 2 개의 강판들 중 적어도 하나는 본 발명에 따른 냉간 압연 및 열 처리된 강판이다.
바람직하게, 저항 스폿 용접된 조인트는 적어도 30 daN/㎟ 의 임의의 용접 후 열 처리 전 알파 값을 갖는다.
바람직하게, 저항 스폿 용접된 조인트는 적어도 50 daN/㎟ 의 알파 값을 갖는다.
바람직하게, 2 개의 강판들은 본 발명에 따른 냉간 압연 및 열 처리된 강판들이고,
Figure pct00004
이도록 조성을 갖는다.
본 발명은 또한 적어도 2 개의 강판들의 저항 스폿 용접된 조인트를 제조하기 위한 프로세스에 관한 것으로, 상기 프로세스는:
- 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되거나, 본 발명에 따른 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제공하는 단계,
- 제 2 강판을 제공하는 단계,
- 상기 제 2 강판에 상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 저항 스폿 용접하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 제 2 강판은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되거나, 본 발명에 따른 냉간 압연 및 열 처리된 강판이다.
이하, 본 발명은 제한하지 않으면서 실시예들에 의해 상세히 설명되고 예시될 것이다.
이하, Ac1 은 가열시 오스테나이트가 형성되기 시작하는 온도를 표시하고, Ae3 은 평형 변태 온도를 표시하는데, 이 온도 이상에서 오스테나이트는 완전히 안정적이고, Ar3 은 냉각시 페라이트로 오스테나이트의 변태가 시작되는 온도를 표시하고, Ms 는 마텐자이트 변태 개시 온도 (martensite start temperature), 즉 냉각시 오스테나이트가 마텐자이트로 변태되기 시작하는 온도를 표시하고, Mf 는 마텐자이트 변태 완료 온도 (martensite finish temperature), 즉 냉각시 오스테나이트로부터 마텐자이트로 변태가 완료되는 온도를 표시한다. 주어진 강에 대해, 본 기술 분야의 당업자는 딜라토법 (dilatometry) 테스트들을 통해 이 온도들을 결정하는 방법을 알고 있다.
본 발명에 따른 강의 조성은 중량 퍼센트로 다음을 포함한다:
- 충분한 연신율을 획득하는데 필요한 잔류 오스테나이트의 안정성을 개선하고 만족스러운 강도를 보장하기 위한 0.10% ≤ C ≤ 0.40%. 바람직하게, 탄소 함량은 0.10% 이상, 더욱 바람직하게 0.15% 이상이다. 바람직하게, 탄소 함량은 0.30% 이하이다. 탄소 함량이 너무 높다면, 열간 압연된 판은 냉간 압연하기에 너무 단단하고 용접성은 불충분하다. 탄소 함량이 0.10% 미만이면, 인장 강도는 타겟 값들에 도달하지 못할 것이다. 더욱 바람직하게, 탄소 함량은 0.20% 이하이다.
- 충분한 연신율을 획득하기 위해서, 오스테나이트의 적어도 일부의 안정화를 달성하고 만족스러운 강도를 보장하기 위한 3.5% ≤ Mn ≤ 8.0%. 특히, 최소값은 1.3*Mn% 보다 높은 Mn 함량을 가지는, 표면 분율로, 2% 내지 12% 의 Mn-풍부 오스테나이트를 포함하는 최종 조직을 획득하도록 규정되고, Mn% 는 강의 Mn 함량을 표시한다. 최대값은 연성에 유해한 편석 문제들을 가지는 것을 회피하도록 규정된다. 바람직하게, 망간 함량은 3.7% 이상이다. 제 1 실시형태에 따르면, 망간 함량은 3.5% 내지 6.0%, 바람직하게 3.7% 내지 6.0% 로 이루어진다. 제 2 실시형태에 따르면, 망간 함량은 6.0% 내지 8.0% 로 이루어진다. 다른 실시형태에 따르면, 망간 함량은 3.5% 내지 4.0% 로 이루어진다.
- 0.5% ≤ Si ≤ 2.5% 와 0.003% ≤ Al ≤ 3.0% 의 알루미늄으로, 규소 및 알루미늄 함량들은 다음 관계를 추가로 만족시킨다: Si+Al ≥ 0.8%.
본 발명에 따르면 Si 및 Al 은 함께 중요한 역할을 하고: 규소는 평형 변태 온도 (Ae3) 미만으로 냉각시 시멘타이트의 석출을 지연한다. 따라서, Si 첨가는 충분한 양의 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 것을 돕는다. Si 는 추가로 고용체 강화를 제공하고 부분 마텐자이트 변태 후 수행된 즉시 재가열 및 유지 단계로부터 기인한 마텐자이트로부터 오스테나이트로 탄소 재분배 중 탄화물들의 형성을 지연한다. 너무 높은 함량에서는, 산화 규소가 표면에 형성되고, 이는 강의 코팅성을 손상시킨다. 따라서, Si 함량은 2.5% 이하이다.
알루미늄은 엘라보레이션 (elaboration) 중 액체 상의 강을 탈산시키기에 매우 효과적인 원소이다. Al 함량은 액체 상태의 강의 충분한 탈산을 획득하기 위해서 0.003% 이상이다. 더욱이, Si 처럼, Al 은 잔류 오스테나이트를 안정화시킨다. Al 함량은 개재물들의 발생을 회피하고, 산화 문제들을 회피하고 재료의 경화능을 보장하도록 3.0% 이하이다.
오스테나이트의 안정화에 대한 Si 및 Al 의 영향은 유사하다. Si+Al ≥ 0.8% 이도록 Si 및 Al 함량이 이루어질 때, 오스테나이트의 만족스러운 안정화가 획득되어서, 원하는 미세조직들을 형성하는 것을 가능하게 한다.
- 0.001% ≤ Mo ≤ 0.5%. 0.001% 의 몰리브덴 함량은 불순물로서 Mo 의 존재에 대응한다. 바람직하게, 강은 경화능을 증가시키고, 파티셔닝 중 오스테나이트 분해를 감소시키기 위해서 잔류 오스테나이트를 안정화시키고, 높은 망간 함량으로부터 유발될 수 있고 구멍 확장비에 유해한 중심 편석을 감소시키도록 Mo 의 자발적인 첨가를 포함한다. Mo 가 첨가될 때, Mo 함량은 0.05% 이상이다. 그러므로, Mo 함량은 바람직하게 0.05% 내지 0.5% 로 이루어진다. 0.5% 초과시, Mo 는 너무 많은 탄화물들을 형성할 수도 있는데 이것은 연성에 유해할 수도 있다.
- 탄화물들의 용해를 지연시키고 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 선택적으로 0.01% ≤ Cr ≤ 2.0%. 최대 2.0% 의 크롬이 허용되고, 그것을 초과하면 포화 효과를 유의하고, Cr 첨가는 쓸모없고 비용이 많이 든다.
- 열간 압연 중 오스테나이트 결정립들을 미세화하고 석출 강화를 제공하기 위해서, 선택적으로 0.010% ≤ Nb ≤ 0.080%. 0.010% 내지 0.080% 의 니오븀 함량은 만족스러운 항복 강도 및 연신율을 획득하는 것을 가능하게 한다.
- 선택적으로 0.010% ≤ Ti ≤ 0.080%. 특히, 붕소가 BN 을 형성하는 것을 막기 위해서 붕소 이외에 0.010% 내지 0.080% 의 함량으로 티타늄이 첨가될 수도 있다.
더욱이, Nb 및 Ti 의 첨가는 템퍼링 중 마텐자이트의 내연화성을 증가시킬 수 있다.
Nb 및 Ti 함량은 각각 이 원소들에 의해 제공된 고온에서 강의 경화를 제한하도록 0.080% 이하인데, 이는 열간 압연력의 증가로 인해 박판들을 제조하는 것을 어렵게 할 것이다.
선택적으로, 석출 강화를 제공하도록 0.010% ≤ V ≤ 0.30%. 바나듐 함량이 0.30% 를 초과하면, 바나듐은 탄화물들 및/또는 탄질화물들을 형성함으로써 탄소를 소비할 것이고 이것은 마텐자이트를 연화시킬 것이다. 게다가, 본 발명에 따른 강의 연성은 손상될 것이다.
강의 켄칭성을 증가시키도록, 선택적으로 0.0005% ≤ B ≤ 0.003%.
강의 조성의 잔부는 철 및 제련으로부터 기인한 불순물들이다. 이 점에 있어서, Ni, Cu, S, P 및 N 은 적어도 불가피한 불순물들인 잔류 원소들로서 간주된다. 따라서, 그것들의 함량들은 Ni 에 대해서는 0.05% 미만이고, Cu 에 대해서는 0.03% 미만이고, S 에 대해서는 0.010% 미만이고, P 에 대해서는 0.020% 미만이고, N 에 대해서는 0.008% 미만이다.
게다가, C%, Mn%, Si%, Cr%, Mo% 및 V% 는 각각 강에서 C, Mn, Si, Cr, Mo 및 V 의 함량들을 표시하는,
Figure pct00005
로서 규정된, 강의 탄소 당량은 1.30% 이하이다.
실로, 이러한 탄소 당량으로, 강의 용접성이 크게 개선된다. 더욱이, 발명자들은, 본 발명의 프로세스를 통하여 획득되거나 본 발명에 따른 강판이 용접성을 손상시키는 다량의 합금 원소들을 첨가하지 않으면서 매우 높은 기계적 특성들의 조합을 달성하는 것을 발견하였다. 따라서, 탄소 당량이 1.30% 이하인 강 조성으로, 양호한 용접성을 유지하면서 높은 연성 및 강도를 획득할 수 있다.
2 내지 6 ㎜ 의 두께를 가지는 열간 압연된 판은, 슬래브를 획득하기 위해서 전술한 대로 조성을 가지는 강을 주조하고, 1150 ℃ 내지 1300 ℃ 로 이루어진 온도 (Treheat) 에서 슬래브를 재가열하고, 열간 압연된 강을 획득하기 위해서 재가열된 슬래브를 열간 압연함으로써 제조될 수 있는데, 최종 압연 온도는 Ar3 보다 높다.
최종 압연 온도는 오스테나이트 결정립들의 조대화를 회피하기 위해서 바람직하게 최대 1000 ℃ 이다.
그 후, 열간 압연된 강은 예를 들어 1 내지 50 ℃/초 로 이루어진 냉각률로 냉각되고, 20 ℃ 내지 600 ℃ 로 이루어진 온도에서 코일링된다.
코일링 후, 판은 베이나이트, 마텐자이트, 오스테나이트 및 선택적으로 페라이트를 포함할 수도 있는 조직을 갖는다.
코일링 후, 판은 산세척된다.
그 후, 판은 Mn 이 풍부한 조대한 탄화물들을 형성하기 위해서 배치 어닐링된다.
특히, 배치 어닐링 온도 (THBA) 및 배치 어닐링 시간 (tHBA) 은, 적어도 50% 이고 최대 100% (이 퍼센트들은 강의 전체 탄소 함량에 대해 표현되고, 즉 강의 탄소의 적어도 50% 가 시멘타이트에서 석출됨) 의 시멘타이트 중 석출된 탄소, 및 적어도 25% 의 시멘타이트 중 Mn 함량을 획득하도록 제어된다. 적어도 50% 의 시멘타이트 중 석출된 탄소는, 전체 탄소에 대해 고용체 중 탄소 퍼센트가 50% 보다 낮은 것을 의미한다. 배치 어닐링의 종반에 오스테나이트 분율은 어떤 경우에도 5% 보다 낮다.
배치 어닐링 온도 (THBA) 는, 배치 어닐링 중 오스테나이트의 형성을 회피하고, 따라서 배치 어닐링 후 판에서 오스테나이트의 분율을 최대 5% 로 제한하도록 Ac1-20 ℃ 보다 낮다. 배치 어닐링 온도 (THBA) 는, 탄화물들의 충분한 조대화를 획득하기 위해서 바람직하게 500 ℃ 이상이다.
더욱이, 배치 어닐링 시간 (tHBA), 즉 배치 어닐링 온도에서 유지 시간은 적어도 50% 의 시멘타이트 중 석출된 탄소 및 적어도 25% 의 시멘타이트 중 Mn 함량을 획득하기 위해서 최소 배치 어닐링 시간 (tHBAmin) 이상이어야 한다.
최소 배치 어닐링 시간 (tHBAmin) 은 배치 어닐링 온도 (THBA) 및 강의 C 및 Mn 함량들에 의존한다. 특히, 배치 어닐링 온도 (THBA) 가 더 높을수록, 시멘타이트 중 타겟 석출된 탄소 및 시멘타이트 중 Mn 함량을 획득하는데 필요한 최소 배치 어닐링 시간 (tHBAmin) 은 더 적다. 더욱이, 강의 Mn 함량이 더 높고, 강의 C 함량이 더 낮을수록, 시멘타이트 중 타겟 석출된 탄소 및 시멘타이트 중 Mn 함량을 획득하는데 필요한 최소 배치 어닐링 시간 (tHBAmin) 이 더 적다.
발명자들은, 최소 배치 어닐링 시간 (tHBAmin) 이 다음과 같이 표현되는 것을 발견하였다:
Figure pct00006
여기서 tHBAmin 은 시간 (h) 으로 표현되고, THBA 는 켈빈 (K) 으로 표현된 배치 어닐링 온도이고, Mn% 는 중량 퍼센트로 표현된 강의 Mn 함량을 표시하고, C% 는 중량 퍼센트로 표현된 강의 C 함량을 표시한다.
배치 어닐링 시간이 최소 배치 어닐링 시간 (tHBAmin) 미만이면, 시멘타이트 중 불충분한 석출된 탄소 및 탄화물들의 Mn 풍부화가 얻어진다.
배치 어닐링의 종반에, 강은 조대한 Mn-풍부 탄화물들, 최대 5% 의 오스테나이트 및 페라이트로 구성된 조직을 갖는다.
그 후, 판은 선택적으로 산세척되고, 냉간 압연되어서 0.7 ㎜ 내지 3 ㎜, 예를 들어 0.8 ㎜ 내지 2 ㎜ 범위의 두께를 가지는 냉간 압연된 판을 획득한다.
냉간 압연 압하비는 바람직하게 20% 내지 80% 로 이루어진다.
그 후, 냉간 압연된 강판은 연속 어닐링 라인에서 열 처리된다.
열 처리는 다음 단계들을 포함한다:
- 어닐링시, 오스테나이트로 구성된 조직을 획득하기 위해서 Ae3 내지 Ae3+150 ℃ 로 이루어진 어닐링 온도 (TA) 로 냉간 압연된 강판을 재가열하고, 유지 시간 (tA) 동안 어닐링 온도 (TA) 에서 냉간 압연된 강판을 유지하는 단계.
본 기술분야의 당업자는 딜라토법 테스트들로부터 Ae3 을 결정하는 방법을 알고 있다.
어닐링 온도 (TA) 는 오스테나이트 결정립들의 조대화를 제한하도록 최대 Ae3+150 ℃ 를 갖는다.
어닐링 온도 (TA) 에 대한 재가열률 (Vr) 은 바람직하게 1 ℃/초 내지 200 ℃/초 로 이루어진다.
어닐링 중, Mn 이 풍부한 조대한 탄화물들은 용해되고, 오스테나이트는 Mn 이 국부적으로 풍부하다. 어닐링 온도 (TA) 에서 유지 시간 (tA) 은 조대한 시멘타이트의 용해를 획득하기 위해서 선택되어, 전체 조직 중 Mn 의 확산을 회피하면서 오스테나이트의 Mn 의 국부적 풍부화를 달성한다.
특히, 어닐링 온도 (TA) 에서 유지 시간 (tA) 은, 전체 조직에 대해, 2% 내지 12% 의 Mn-풍부 오스테나이트를 어닐링 단계의 종반에 획득하도록 선택되고, Mn-풍부 오스테나이트는 1.3*Mn% 보다 높은 Mn 함량을 가지고, Mn% 는 강의 Mn 함량을 표시한다.
발명자들은, 어닐링 단계의 종반에, 2% 내지 12% 의 Mn-풍부 오스테나이트를 획득하기 위해서, 냉간 압연된 강판이 어닐링 온도 (TA), 강의 탄소, 망간 및 크롬 함량들에 의존하고 하기와 같이 규정되는, 최소 유지 시간 (tAmin) 과 최대 유지 시간 (tAmax) 사이로 이루어진 유지 시간 (tA) 동안 어닐링 온도 (TA) 에서 유지되어야 하는 것을 발견하였다:
Figure pct00007
Figure pct00008
여기서 tAmin 과 tAmax 는 초 (s) 로 표현되고 TA 는 켈빈 (K) 으로 표현된 어닐링 온도이다. Mn% 는 중량 퍼센트로 표현된 강의 Mn 함량을 표시하고, C% 는 중량 퍼센트로 표현된 강의 C 함량을 표시하고, Cr% 는 중량 퍼센트로 표현된 강의 Cr 함량을 표시한다.
특히, 발명자들은 Mn 함량과 C 함량 사이 비가 더 높고 크롬 함량이 더 높을수록, 어닐링 온도 (TA) 에서 어닐링 중 탄화물 용해 반응 속도 (kinetics) 가 더 느려진다는 것을 발견하였다. 그러므로, 최소 및 최대 유지 시간들은 Mn% 내지 C% 사이 비의 증가 함수들이고 Cr 함량의 증가 함수들이다.
유지 시간이 최소 유지 시간 (tAmin) 미만이면, 조대한 Mn-풍부 탄화물들의 용해는 불충분하여서, 어닐링의 종반에, 강은 탄화물들을 포함하고 오스테나이트의 Mn 풍부화는 불충분하다.
유지 시간이 최대 유지 시간 (tAmax) 을 초과하면, 조대한 Mn-풍부 탄화물들은 완전히 용해되지만, 전체 조직에서 Mn 의 확산이 너무 중요하여서, 어닐링의 종반에, 오스테나이트의 Mn 풍부화는 불충분하다.
어닐링의 종반에, 강판의 조직은 오스테나이트로 구성되고, 오스테나이트는 1.3*Mn% 보다 높은 Mn 함량을 가지는 Mn-풍부 오스테나이트, 및 0.5*Mn% 내지 1.3*Mn% 의 Mn 함량을 가지는 Mn-부족 오스테나이트를 포함한다. 전체 조직에 대한 Mn-풍부 오스테나이트의 비율은 2% 내지 12% 로 이루어진다.
- 냉각시 페라이트 및 펄라이트의 형성을 회피하기에 충분히 높은 냉각률 (Vc) 로 냉간 압연된 강판을 오스테나이트의 Ms 변태점보다 낮은 켄칭 온도 (QT) 로 켄칭. 켄칭 온도 (QT) 는 Mf+20 ℃ 내지 Ms-50 ℃ 로 이루어진다. 냉각률 (Vc) 은 바람직하게 적어도 2 ℃/초 이다. 강의 각각의 특정 조성 및 각각의 조직에 대해, 본 기술분야의 당업자는 딜라토법에 의해 오스테나이트의 Ms 및 Mf 개시 및 완료 변태점들을 결정하는 방법을 알고 있다.
이런 켄칭 단계 중, Mn-부족 오스테나이트는 부분적으로 마텐자이트로 변태하고, Mn 에 의해 안정화된 Mn-풍부 오스테나이트는 변태되지 않는다.
켄칭 온도 (QT) 는 켄칭 직후에 10% 내지 58% 의 오스테나이트와 최대 90% 의 마텐자이트로 구성된 조직을 획득하도록 선택된다. Mn-풍부 오스테나이트의 비율은 2% 내지 12% 로 유지된다.
본 기술분야의 당업자는 원하는 조직을 획득하도록 적합화된 켄칭 온도를 결정하는 방법을 알고 있다.
켄칭 온도 (QT) 가 Mf+20 ℃ 보다 낮다면, 최종 조직 중 템퍼드 (즉, 파티셔닝된) 마텐자이트의 분율은 10% 초과 충분한 양의 잔류 오스테나이트를 안정화시키기에 너무 높다. 더욱이, 켄칭 온도 (QT) 가 Ms-50 ℃ 보다 높다면, 최종 조직 중 템퍼드 마텐자이트의 분율은 원하는 인장 강도를 획득하기에 너무 낮다.
- 강의 연신율 감소를 유발하는, 마텐자이트 중 엡실론 탄화물들의 형성을 회피하기 위해서, 2 초 내지 200 초, 바람직하게 3 초 내지 7 초의 유지 시간 (tQ) 동안 켄칭 온도 (QT) 에서 켄칭된 판을 선택적으로 유지.
- 350 ℃ 내지 500 ℃ 의 파티셔닝 온도 (TP) 로 냉간 압연된 강판의 재가열, 및 3 초 내지 1000 초의 파티셔닝 시간 (tP) 동안 파티셔닝 온도 (TP) 에서 냉간 압연된 강판 유지. 이 파티셔닝 단계 중, 탄소는 마텐자이트로부터 오스테나이트로 확산하여서, 오스테나이트의 C 의 풍부화를 달성한다. 특히, 탄소는 마텐자이트로부터 Mn-부족 오스테나이트로 그리고 Mn-풍부 오스테나이트로 확산하여서, Mn-부족 오스테나이트 및 Mn-풍부 오스테나이트 양자는 C 로 풍부화된다.
파티셔닝 온도 (TP) 가 500 ℃ 보다 높거나 350 ℃ 보다 낮다면, 최종 제품의 연신율은 만족스럽지 않다.
- 480 ℃ 이하의 온도로 욕에서 판을 선택적으로 용융 도금. 임의의 종류의 코팅들, 특히, 아연 또는 아연 합금들, 예로 아연-니켈, 아연-마그네슘 또는 아연-마그네슘-알루미늄 합금들, 알루미늄 또는 알루미늄 합금들, 예를 들어 알루미늄-실리슘이 사용될 수 있다.
- 파티셔닝 단계 직후에, 또는, 수행된다면, 용융 도금 단계 후, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 획득하기 위해서 냉간 압연된 강판을 실온으로 냉각. 냉각 속도는 바람직하게 1 ℃/초보다 높고, 예를 들어 2 ℃/초 내지 20 ℃/초 로 이루어진다.
이런 냉각 단계 중, Mn-부족 오스테나이트의 일부는 프레시 마텐자이트로 변태될 수도 있다. 하지만, 프레시 마텐자이트의 표면 분율은 C 및/또는 Mn 으로 오스테나이트의 안정화로 인해 8% 이하로 유지된다.
- 선택적으로, 실온으로 냉각 후, 용융 도금 단계가 수행되지 않았다면, 판은 전기 화학적 방법들, 예를 들어 전기 갈바나이징에 의해, 또는 PVD 또는 제트 기상 증착과 같은 임의의 진공 코팅 프로세스를 통하여 코팅될 수 있다. 임의의 종류의 코팅들, 특히, 아연 또는 아연 합금들, 예로 아연-니켈, 아연-마그네슘 또는 아연-마그네슘-알루미늄 합금들이 사용될 수 있다. 선택적으로, 전기 갈바나이징에 의한 코팅 후, 판은 탈가스화될 수도 있다.
- 선택적으로, 실온으로 냉각 및 선택적 코팅 후, 판은 1 내지 20 분으로 이루어진 유지 시간 동안, 150 ℃ 내지 450 ℃ 로 이루어진 온도에서 부가적 템퍼링 처리를 부여받을 수도 있다 (온도가 더 높을수록, 유지 시간은 더 낮음). 이 템퍼링 처리는 판의 성형성을 개선하도록 되어 있다.
이 제조 방법은, 표면 분율로:
- 10% 내지 50% 의 잔류 오스테나이트,
- 최대 8% 의 프레시 마텐자이트, 및
- 템퍼드 마텐자이트로 구성된, 즉 파티셔닝 및 실온으로 냉각 후의 최종 조직을 획득하는 것을 허용한다.
잔류 오스테나이트는 다음을 포함한다:
- 1.3*Mn% 보다 높은 Mn 함량을 가지는 Mn-풍부 오스테나이트로서, 전체 미세조직에 대한 상기 Mn-풍부 오스테나이트의 표면 분율은 2% 내지 12% 로 이루어진다.
- 0.5*Mn% 내지 1.3*Mn% 의 Mn 함량을 가지는 Mn-부족 오스테나이트. Mn-부족 오스테나이트의 표면 분율은 바람직하게 적어도 5% 이다.
Mn-풍부 오스테나이트와 Mn-부족 오스테나이트 양자는 C 가 풍부하다. Mn-풍부 및 Mn-부족 오스테나이트에서 C 함량은 0.4% 내지 1.0% 로 이루어진다.
Mn-풍부 오스테나이트는 섬들의 형상이고, Mn-풍부 오스테나이트의 섬들의 평균 크기는 500 ㎚ 미만이다.
1.3*Mn% 보다 높은 Mn 함량을 가지는, 적어도 2% 의 Mn-풍부 오스테나이트의 표면 분율은 연신율과 강도의 개선된 조합을 획득하는 것을 허용한다.
실로, 잔류 오스테나이트의 Mn 풍부화는 오스테나이트의 높은 안정화를 제공하여서, 강판이 변형될 때, Mn-풍부 오스테나이트는 개별 전위 활주 및 기계적 쌍정 양자에 의해 변형된다.
존재한다면, 프레시 마텐자이트 및 템퍼드 마텐자이트를 포함한, 마텐자이트는 소량의 탄화물들을 포함한다. 특히, 최대 치수가 60 ㎚ 를 초과하는 마텐자이트 중 탄화물들의 표면 밀도는 4.106/㎟ 이하이다. 마텐자이트 중 이런 소량의 탄화물들은 적어도 19000 ㎫% 의 제품 인장 강도 x 총 연신율 (TS x TE) 을 획득하는데 기여한다. 실로, 탄화물들의 양이 더 적을수록, 탄화물 형태의 탄소 및 망간의 분율이 더 낮고, 오스테나이트 중 탄소 및 망간의 분율은 더 높다. 그에 반해서, 4.106/㎟ 보다 높은, 최대 치수가 60 ㎚ 를 초과하는 마텐자이트 중 탄화물들의 표면 밀도는, 오스테나이트가 충분한 양의 탄소 및 망간을 함유하지 않고 충분히 안정화되지 않은 것을 의미한다.
조직에서 프레시 마텐자이트의 분율은 8% 이하이다. 실로, 8% 보다 높은 프레시 마텐자이트의 분율은 20% 보다 낮은 ISO 16630:2009 에 따른 구멍 확장비 (HER) 를 이끌 것이다.
이런 특징들은 예를 들어 전자 후방산란 회절 ("EBSD") 기기 및 투과 전자 현미경 (TEM) 에 결합된, 5000x 초과의 배율로 전계 방출형 전자총을 구비한 주사형 전자 현미경 ("FEG-SEM") 으로 미세조직을 관찰함으로써 결정된다.
1100 ㎫ 내지 1700 ㎫ 로 이루어진 항복 강도 (YS), 1300 ㎫ 내지 2000 ㎫ 로 이루어진 인장 강도 (TS), 적어도 10% 의 균일 연신율 (UE), 적어도 13% 의, ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된 총 연신율 (TE), 적어도 19000 ㎫% 의 제품 인장 강도 x 총 연신율 (TS x TE), 적어도 13000 ㎫% 의 제품 항복 강도 x 균일 연신율 (YS x UE), 및 적어도 20% 의, ISO 표준 16630:2009 에 따라 측정된, 구멍 확장비 (HER) 를 가지는 강판들이 획득된다.
실시예들:
실시예들 및 비교예로서, 표 1 에 따른 강 조성들로 만들어진 판들이 제조되었고, 함량들은 중량 퍼센트로 표현된다.
Figure pct00009
이 표에서, "res." 는 원소가 단지 잔류물로서 존재하고, 이 원소의 자발적인 첨가가 이루어지지 않았다는 것을 의미한다.
Ac1, Ae3 (또는 Ac3) 및 Ms 와 같은 강들의 변태 온도들은 딜라토법에 의해 측정되었고, 표 2 에 보고되어 있다.
Figure pct00010
강들은 잉곳들 (ingots) 을 획득하기 위해서 주조되었다. 잉곳들은 1250 ℃ 의 온도 (Treheat) 에서 재가열되었고, 열간 압연된 강을 획득하기 위해서 Ar3 보다 높은 온도에서 열간 압연되었고, 산세척되었다.
그 후, 열간 압연된 강들은 온도 (Tcoil) 에서 코일링되었고, 시간 (tHBA) 동안 온도 (THBA) 에서 배치 어닐링되었고, 산세척되었고 50% 의 냉간 압연 압하비로 냉간 압연되어서, 1.2 ㎜ 의 두께를 가지는 냉간 압연된 판들을 획득하였다.
냉간 압연된 판들은 가열률 Vr=20 ℃/초로 어닐링 온도 (TA) 로 재가열되었고 유지 시간 (tA) 동안 어닐링 온도 (TA) 에서 유지되었고, 냉각률 (Vc) 로 켄칭 온도 (QT) 로 켄칭되었고 시간 (tQ) 동안 온도 (QT) 에서 유지되었다.
그 후, 판들은 파티셔닝 온도 (TP) 로 재가열되었고 파티셔닝 시간 (tP) 동안 파티셔닝 온도 (TP) 에서 유지되었고, 그 후 실온으로 즉시 냉각되었다.
처리 조건들은 표 3 에 보고되어 있다.
Figure pct00011
표 3 에서, Tcoil 은 코일링 온도이고, THBA 는 배치 어닐링 온도이고, tHBAmin 은 최소 배치 어닐링 시간이고, tHBA 는 배치 어닐링 시간이고, Vr 은 어닐링 온도 (TA) 에 대한 가열률이고, tAmin 은 최소 어닐링 시간이고, tAmax 는 최대 어닐링 시간이고, tA 는 어닐링 시간이고, Vc 는 켄칭 온도에 대한 냉각률이고, QT 는 켄칭 온도이고, tQ 는 켄칭 온도에서 유지 시간이고, TP 는 파티셔닝 온도이고, tP 는 파티셔닝 시간이다. 밑줄 친 값들은 본 발명에 따르지 않는다.
미세조직들은 표 4 에 보고된다. 표 4 에서, γ 는 오스테나이트의 표면 분율이고, γMn+ 는 Mn-풍부 오스테나이트의 표면 분율이고, SγMn+ 는 Mn-풍부 오스테나이트의 섬들의 평균 크기이고, γMn- 는 Mn-부족 오스테나이트의 표면 분율이고, B 는 베이나이트의 표면 분율이고, FM 은 프레시 마텐자이트의 표면 분율이고, TM 은 템퍼드 마텐자이트의 표면 분율이고, dC 는 최대 치수가 60 ㎚ 보다 큰 마텐자이트 중 탄화물들의 표면 밀도이다.
Figure pct00012
이 표에서, "NA" 는 "해당 없음" 을 의미하고; "n.d." 는 "결정되지 않음" 을 의미하고; 밑줄 친 값들은 본 발명에 따르지 않는다.
기계적 특성들은 표 5 에 보고된다. 측정된 특성들은 구멍 확장비 (HER), 항복 강도 (YS), 인장 응력 (TS), 균일 연신율 (UE) 및 총 연신율 (TE) 이다.
Figure pct00013
항복 강도 (YS), 인장 강도 (TS), 균일 연신율 (UE) 및 총 연신율 (TE) 은 2009 년 10 월에 공개된 ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정되었다. 구멍 확장비 (HER) 는 표준 ISO 16630:2009 에 따라 측정되었다.
실시예들 1 내지 7 및 11 내지 15 는 본 발명에 따른 조성을 가지는 강으로 만들어졌고, 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조되었다. 이런 모든 실시예들은 1100 ㎫ 내지 1700 ㎫ 로 이루어진 항복 강도 (YS), 1300 ㎫ 내지 2000 ㎫ 로 이루어진 인장 강도 (TS), 적어도 10% 의 균일 연신율 (UE), 적어도 13% 의, ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된 총 연신율 (TE), 19000 ㎫% 보다 높은 제품 인장 강도 x 총 연신율 (TS X TE), 13000 ㎫% 보다 높은 제품 항복 강도 x 균일 연신율 (YS x UE), 및 적어도 20% 의, ISO 표준 16630:2009 에 따라 측정된, 구멍 확장비 (HER) 를 갖는다.
그에 반해서, 실시예들 8 내지 10, 16 및 17 은 최대 어닐링 시간 (tAmax) 을 초과한 시간 (tA) 동안 어닐링 온도 (TA) 에서 유지되었다. 결과적으로, 어닐링 동안, 배치 어닐링 중 Mn 이 풍부한 탄화물들은 완전히 용해되었고, Mn 은 전체 조직에 확산되어서, 어닐링의 종반에, Mn-풍부 오스테나이트가 잔류하지 않았다.
따라서, 이 실시예들의 최종 조직은 어떠한 Mn-풍부 오스테나이트도 함유하지 않고, 타겟 특성들이 달성되지 않는다. 특히, 이 실시예들 중 어느 것도 13000 ㎫% 에 도달한 제품 항복 강도 x 균일 연신율을 가지지 않는다.
실시예들 18 내지 20 은 단지 2.7% 의 Mn, 즉 3.5% 미만의 Mn 을 포함하는 강 (R1) 으로 만들어진다. 결과적으로, 조대한 탄화물들의 형성을 유발하는, 심지어 매우 긴 배치 어닐링 시간 (10 h) 으로도, 이런 탄화물들의 불충분한 Mn 풍부화가 얻어진다. 더욱이, 실시예 18 내지 20 은 최대 어닐링 시간 (tAmax) 보다 긴 시간 (tA) 동안 어닐링 온도 (TA) 에서 유지되었다. 결과적으로, 어닐링 종반에, 강판은 Mn-풍부 오스테나이트를 함유하지 않았다.
따라서, 실시예들 18 내지 20 의 최종 조직들은 어떠한 Mn-풍부 오스테나이트도 함유하지 않고, 타겟 특성들이 달성되지 않는다.
실시예들 21 및 22 는 단지 2.05% 의 Mn 을 포함하는 강 (R2) 으로 만들어지고, 실시예들 23 및 24 는 단지 2% 의 Mn 을 포함하는 강 (R3) 으로 만들어진다. 더욱이, 이 실시예들 21 내지 24 는 불충분한 시간 동안 배치 어닐링되었다. 결과적으로, 불충분한 시멘타이트 분율, 및 시멘타이트의 불충분한 Mn 풍부화가 얻어졌다. 게다가, 실시예 21 내지 24 는 최대 어닐링 시간 (tAmax) 보다 긴 시간 (tA) 동안 어닐링 온도 (TA) 에서 유지되었다. 결과적으로, 어닐링 종반에, 강판은 Mn-풍부 오스테나이트를 함유하지 않았다. 게다가, Mn 에 의한 오스테나이트의 안정화 부재 때문에, 오스테나이트는 파티셔닝 중 베이나이트로 부분적으로 변태되었다.
따라서, 실시예들 21 내지 24 의 최종 조직들은 어떠한 Mn-풍부 오스테나이트도 함유하지 않고 타겟 특성들이 달성되지 않는다.
실시예들 26 내지 28 은 Ac1-20 ℃ 보다 높은 온도에서 배치 어닐링되었고 결과적으로 어떠한 Mn-풍부 오스테나이트도 함유하지 않는다. 결과적으로, 타겟 특성들이 달성되지 않는다.
발명자들은 또한 강 (R4) 으로 만들어진 판들과 비교해 본 발명에 따른 판들의 저항 스폿 용접성을 결정하였다. 특히, 강들 (I1, I2 또는 R4) 로 만들어진 판들은 함께 저항 스폿 용접되었고 두께 및 용접 직경에 의해 나누어진 크로스 테스트에서 최대 부하인 알파 값은 임의의 용접 후 열 처리 전 (PWHT 없음) 및 용접 후 열 처리 후 (PWHT 있음) 결정되었다. 그것은 daN/㎟ 으로 표현된 저항 점 용접에 대한 정규화 부하이다.
결과들은 하기 표 6 에 보고된다.
Figure pct00014
표 6 은, 본 발명의 강들로, 양호한 용접성을 유지하면서 높은 연성과 강도가 획득될 수 있음을 보여준다. 반대로, 강 (R4) 은 스폿 용접성을 해치며 높은 인장 강도에 도달한다.
따라서, 본 발명의 강은 유리하게도 다양한 용접된 구조들을 제조하는데 사용될 수 있다.
특히, 적어도 2 개의 강판들의, 저항 스폿 용접된 조인트들을 포함한, 용접된 구조는 본 발명에 따른 방법에 의해 제 1 강판을 제조하고, 제 2 강판을 제공하고, 제 2 강판에 제 1 강판을 저항 스폿 용접함으로써 제조될 수 있다. 제 2 강판은 예를 들어 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된다.
따라서, 높은 알파 값을 가지는 저항 스폿 용접된 조인트가 획득된다. 특히, 임의의 용접 후 열 처리 전 알파 값은 적어도 30 daN/㎟ 이고, 용접 후 열 처리 후 알파 값은 적어도 50 daN/㎟ 이다.
본 발명에 따른 저항 스폿 용접에 의해 선택적으로 용접된 강판들은 모터 차량들의 구조 부품들의 제조에 유익하게 사용되는데, 왜냐하면 그것들은 제조 프로세스 중 높은 성형성을 제공하고 충돌시에는 높은 에너지 흡수를 제공하기 때문이다. 본 발명에 따른 저항 스폿 용접들은 또한 모터 차량들에서 구조 부품들의 제조에 유익하게 사용된다.

Claims (25)

  1. 냉간 압연 및 열 처리된 강판으로서, 상기 강판은, 중량 퍼센트로,
    Figure pct00015
    이도록
    0.10% ≤ C ≤ 0.40%
    3.5% ≤ Mn ≤ 8.0%
    0.5% ≤ Si ≤ 2.5%
    0.003% ≤ Al ≤ 3.0%
    여기서 Si+Al ≥ 0.8%
    0.001% ≤ Mo ≤ 0.5%
    S ≤ 0.010%
    P ≤ 0.020%
    N ≤ 0.008%, 및
    선택적으로
    0.01% ≤ Cr ≤ 2.0%
    0.010% ≤ Ti ≤ 0.080%
    0.010% ≤ Nb ≤ 0.080%
    0.010% ≤ V ≤ 0.30%
    0.0005% ≤ B ≤ 0.003%
    이도록 Cr, Ti, Nb, V 및 B 에서 선택된 하나 이상의 원소들을 포함하는 조성을 가지고,
    상기 조성의 잔부는 철 및 제련으로부터 기인하는 불가피한 불순물들이고,
    상기 냉간 압연된 강판은, 표면 분율로, 10% 내지 50% 의 잔류 오스테나이트, 최대 8% 의 프레시 (fresh) 마텐자이트, 및 템퍼드 마텐자이트로 구성되는 미세조직을 가지고, 상기 잔류 오스테나이트는:
    - 1.3*Mn% 보다 높은 Mn 함량을 가지는 Mn-풍부 오스테나이트로서, Mn% 는 상기 강판의 Mn 함량을 표시하는, 상기 Mn-풍부 오스테나이트, 및
    - 0.5*Mn% 내지 1.3*Mn% 의 Mn 함량을 가지는 Mn-부족 오스테나이트를 포함하고,
    전체 미세조직에 대한 상기 Mn-풍부 오스테나이트의 표면 분율은 2% 내지 12% 인, 냉간 압연 및 열 처리된 강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 Mn-부족 오스테나이트 및 상기 Mn-풍부 오스테나이트는 0.4% 내지 1.0% 의 평균 C 함량을 가지는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Mn-풍부 오스테나이트는 섬들 (islands) 의 형상으로 되어 있고, Mn-풍부 오스테나이트의 섬들의 평균 크기는 500 ㎚ 보다 작은, 냉간 압연 및 열 처리된 강판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레시 및 템퍼드 마텐자이트는 탄화물들을 포함하고, 최대 치수가 60 ㎚ 를 초과하는 탄화물들의 표면 밀도는 4.106/㎟ 이하인, 냉간 압연 및 열 처리된 강판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 1100 ㎫ 내지 1700 ㎫ 의 항복 강도 (YS), 1300 ㎫ 내지 2000 ㎫ 의 인장 강도 (TS), 적어도 10% 의 균일 연신율 (UE), 적어도 13% 의, ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된, 총 연신율 (TE), 적어도 19000 ㎫% 의 제품 인장 강도 x 총 연신율 (TS x TE), 적어도 13000 ㎫% 의 제품 항복 강도 x 균일 연신율 (YS x UE), 및 적어도 20% 의, ISO 표준 16630:2009 에 따라 측정된, 구멍 확장비 (HER) 를 가지는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅되는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 Al 또는 Al 합금으로 코팅되는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성은 다음 조건들:
    C ≥ 0.15%,
    C ≤ 0.30%
    중 적어도 하나를 만족하는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Mn ≥ 3.7% 인, 냉간 압연 및 열 처리된 강판.
  10. 적어도 2 개의 강판들의 저항 스폿 용접된 조인트로서,
    상기 2 개의 강판들 중 적어도 하나는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 냉간 압연 및 열 처리된 강판인, 저항 스폿 용접된 조인트.
  11. 제 10 항에 있어서,
    적어도 30 daN/㎟ 의, 임의의 용접 후 열 처리 (post welding heat treatment) 전, 알파 값을 가지는, 저항 스폿 용접된 조인트.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    적어도 50 daN/㎟ 의 알파 값을 가지는, 저항 스폿 용접된 조인트.
  13. 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은 다음 연속 단계들:
    - 슬래브를 획득하기 위해서 강을 주조하는 단계로서, 상기 강은, 중량 퍼센트로,
    Figure pct00016
    이도록
    0.10% ≤ C ≤ 0.40%
    3.5% ≤ Mn ≤ 8.0%
    0.5% ≤ Si ≤ 2.5%
    0.003% ≤ Al ≤ 3.0%
    여기서 Si+Al ≥ 0.8%
    0.001% ≤ Mo ≤ 0.5%
    S ≤ 0.010%
    P ≤ 0.020%
    N ≤ 0.008%, 및
    선택적으로
    0.01% ≤ Cr ≤ 2.0%
    0.010% ≤ Ti ≤ 0.080%
    0.010% ≤ Nb ≤ 0.080%
    0.010% ≤ V ≤ 0.30%
    0.0005% ≤ B ≤ 0.003%
    이도록 Cr, Ti, Nb, V 및 B 에서 선택된 하나 이상의 원소들을 포함하는 조성을 가지고,
    상기 조성의 잔부는 철 및 제련으로부터 기인하는 불가피한 불순물들인, 상기 강을 주조하는 단계,
    - 1150 ℃ 내지 1300 ℃ 의 온도 (Treheat) 에서 상기 슬래브를 재가열하는 단계,
    - 열간 압연된 강을 획득하기 위해서 Ar3 보다 높은 온도에서 재가열된 상기 슬래브를 열간 압연하는 단계,
    - 20 ℃ 내지 600 ℃ 의 온도에서 상기 열간 압연된 강을 코일링하는 단계,
    -
    Figure pct00017

    로서 규정된 최소 배치 어닐링 시간 (tHBAmin) 이상의 시간 (tHBA) 동안, 500 ℃ 이상 Ac1-20 ℃ 미만의 온도 (THBA) 에서 상기 열간 압연된 강을 어닐링하는 단계로서, 여기서 tHBAmin 은 시간으로 표현되고, THBA 는 켈빈으로 표현된 배치 어닐링 온도이고, Mn% 는 중량 퍼센트로 상기 강의 Mn 함량을 표시하고, C% 는 중량 퍼센트로 상기 강의 C 함량을 표시하는, 상기 열간 압연된 강을 어닐링하는 단계,
    - 냉간 압연된 강판을 획득하기 위해서 상기 강을 냉간 압연하는 단계,
    - 어닐링시, 오스테나이트로 구성된 조직을 획득하기 위해서 Ae3 내지 Ae3+150 ℃ 의 어닐링 온도 (TA) 로 상기 냉간 압연된 강판을 재가열하고, tAmin 내지 tAmax 의 유지 시간 (tA) 동안 어닐링 온도 (TA) 에서 상기 냉간 압연된 강판을 유지하는 단계로서,
    tAmin 및 tAmax 는:
    Figure pct00018

    Figure pct00019

    로서 규정되고, 여기서 tAmin 및 tAmax 는 초로 표현되고, TA 는 켈빈으로 표현된 어닐링 온도이고, Mn% 는 중량 퍼센트로 표현된 상기 강의 Mn 함량을 표시하고, C% 는 중량 퍼센트로 표현된 상기 강의 C 함량을 표시하고 Cr% 는 중량 퍼센트로 표현된 상기 강의 Cr 함량을 표시하는, 상기 냉간 압연된 강판을 재가열하고 유지하는 단계,
    - Mf+20 ℃ 내지 Ms-50 ℃ 의 켄칭 온도 (QT) 로, 냉각시 페라이트 및 펄라이트의 형성을 회피하기에 충분히 높은 냉각률로 상기 냉간 압연된 강판을 켄칭하는 단계,
    - 350 ℃ 내지 500 ℃ 의 파티셔닝 온도 (TP) 로 상기 냉간 압연된 강판을 재가열하고, 3 초 내지 1000 초의 파티셔닝 시간 (tP) 동안 상기 파티셔닝 온도 (TP) 에서 상기 냉간 압연된 강판을 유지하는 단계,
    - 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 획득하기 위해서, 상기 냉간 압연된 강판을 실온으로 냉각하는 단계를 포함하는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 배치 어닐링 온도 (THBA) 는 500 ℃ 이상인, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉간 압연된 강판이 상기 켄칭 온도 (QT) 로 켄칭된 후 그리고 상기 강판이 상기 파티셔닝 온도 (TP) 로 가열되기 전, 상기 강판은 2 초 내지 200 초, 바람직하게 3 초 내지 7 초의 유지 시간 동안 상기 켄칭 온도 (QT) 에서 유지되는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파티셔닝 온도 (TP) 에서의 상기 냉간 압연된 강판의 유지와 실온으로의 상기 냉간 압연된 강판의 냉각 사이에, 상기 강판은 480 ℃ 이하의 온도의 욕에서 용융 도금 (hot-dip coat) 되는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  17. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파티셔닝 온도 (TP) 에서의 냉간 압연된 강판의 유지 후, 상기 냉간 압연된 강판은 즉시 실온으로 냉각되는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 냉간 압연된 강판을 실온으로 냉각하는 단계 후, 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 전기 화학적 방법에 의해 또는 진공 코팅 프로세스를 통하여 코팅되는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  19. 제 16 항 또는 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅되는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  20. 제 16 항 또는 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은 Al 또는 Al 합금으로 코팅되는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  21. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판은, 표면 분율로, 10% 내지 50% 의 잔류 오스테나이트, 최대 8% 의 프레시 마텐자이트, 및 템퍼드 마텐자이트로 구성되는 미세조직을 가지고, 상기 잔류 오스테나이트는:
    - 1.3*Mn% 보다 높은 Mn 함량을 가지는 Mn-풍부 오스테나이트로서, Mn% 는 상기 강판의 Mn 함량을 표시하는, 상기 Mn-풍부 오스테나이트, 및
    - 0.5*Mn% 내지 1.3*Mn% 의 Mn 함량을 가지는 Mn-부족 오스테나이트를 포함하고,
    전체 미세조직에 대한 상기 Mn-풍부 오스테나이트의 표면 분율은 2% 내지 12% 인, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  22. 제 13 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성은 다음 조건들:
    C ≥ 0.15%,
    C ≤ 0.30%
    중 적어도 하나를 만족하는, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  23. 제 13 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Mn ≥ 3.7% 인, 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제조하기 위한 방법.
  24. 적어도 2 개의 강판들의 저항 스폿 용접된 조인트를 제조하기 위한 프로세스로서,
    - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 또는 제 13 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 제공하는 단계,
    - 제 2 강판을 제공하는 단계, 및
    - 상기 제 2 강판에 상기 냉간 압연 및 열 처리된 강판을 저항 스폿 용접하는 단계
    를 포함하는, 저항 스폿 용접된 조인트를 제조하기 위한 프로세스.
  25. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 2 강판은 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 또는 제 13 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 냉간 압연 및 열 처리된 강판인, 저항 스폿 용접된 조인트를 제조하기 위한 프로세스.
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