KR20200090888A - 고강도 열연 강 및 고강도 열연 강을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

고강도 열연 강 및 고강도 열연 강을 제조하기 위한 방법 Download PDF

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KR20200090888A
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Abstract

적어도 950 MPa의 인장 강도를 갖는 열연 강이며, 70% 이상의 면적비의 베이나이트를 포함하고, 잔량이 30% 이하의 면적비의 마르텐사이트, 및 선택적으로는 20% 이하의 면적비의 페라이트인 미세구조를 갖는 열연 강. 열연 강은 C: 0.07-0.10, Si: 0.01-0.25, Mn: 1.5-2.0, Cr: 0.5-1.0, Ni: 0.1-0.5, Cu: 0.1-0.3, Mo: 0.01-0.2, Al: 0.01-0.05, Nb: 0.015-0.04, V: 0-0.1, 즉, 선택적으로 0.1 질량% 이하의 바나듐, Ti: 0-0.1인 화학 조성(질량%)을 포함하고, 잔량은 Fe 및 불가피한 불순물이다.

Description

고강도 열연 강 및 고강도 열연 강을 제조하기 위한 방법
본 발명은 고강도 열연 강, 즉 적어도 950 MPa의 인장 강도를 갖는 열연 강으로서, 자동차 또는 차량 구조 산업에서 사용하기에 적합한 열연 강에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 고강도 열연 강의 제조 방법에 관한 것이다.
본 명세서에 기재된 열연 강은 토요타(Toyota) 및 게스템프(Gestamp)와 함께한 협력 사업의 일부로서 본 출원인에 의해 개발되었다.
피로와 성형성이 개선된, 적어도 590 MPa, 바람직하게는 적어도 780 MPa의 인장 강도를 갖는 고강도 강판에 대한 요구가 최근 수년에 걸쳐 증가하고 있다. 고강도 강판은, 예를 들어, 차체의 중량을 감소시켜 연료 소비를 감소시키고, 충돌 시 승객 칸의 변형을 억제시켜 안전성을 개선하기 위해 차량용 섀시(chassis) 부품, 범퍼(bumper) 구성요소, 서스펜션(suspension) 부품 및 임팩트 빔(impact beam)의 제조에 사용된다. 강판의 높은 강도는 그 개선된 피로 및 성형성과 함께 강판을 피로-적용 구성요소[강의 높은 강도가 사용되는 표준 치수(gauge)를 더 얇아질 수 있게 함]에 특히 적합하게 만든다.
미국 특허 제6,364,968호는 고강도 열연 강판을 개시하는데, 이는 적어도 780 MPa의 인장 강도와 3.5 mm 이하의 두께를 갖고 있어 형상과 기계적인 특성 모두에서 우수한 신장플랜지성(stretch flangeability)과 높은 균일성을 가진다. C: 약 0.05-0.30 wt.%, Si: 약 0.03-1.0 wt.%, Mn: 약 1.5-3.5 wt.%, P: 약 0.02 wt.% 이하, S: 약 0.005 wt.% 이하, Al: 약 0.150 wt.% 이하, N: 약 0.0200 wt.% 이하, Nb: 약 0.003-0.20 wt.%와 Ti: 약 0.005-0.20 wt.% 중 하나 또는 둘 다, 및 Fe와 불가피한 불순물로 구성된 잔량(balance)을 함유하는 화학 조성을 갖는 강 슬래브(slab)는 1200℃ 이하의 온도로 가열된다. 강 슬래브는 800℃ 이상의 마무리 압연(finish rolling) 종료 온도에서, 바람직하게는 950-1050℃의 마무리 압연 시작 온도에서 열연된다. 열연된 판의 냉각은 열연 종료 후 2초 이내에 시작되고, 강판은 이어서 20-150℃/초의 냉각 속도로 300-550℃의 권취 온도(coiling temperature)까지 연속적으로 냉각된다. 강판은 약 90% 이상의 면적 백분율로 약 3.0 μm 이하의 평균 결정 입도(grain size)를 갖는 미세 베이나이트(bainite) 결정을 함유하는 미세구조를 갖는다.
유럽 특허 제2,436,797호는 적어도 590 MPa의 인장 강도를 갖고 우수한 피로 특성, 연신율 및 충돌 특성을 갖는 고강도 강판을 설명하고, 이는 다음을 함유한다: 질량%의 단위로, 0.03 내지 0.10%의 C; 0.01 내지 1.5%의 Si; 1.0 내지 2.5%의 Mn; 0.1% 이하의 P; 0.02% 이하의 S; 0.01 내지 1.2%의 Al; 0.06 내지 0.15%의 Ti; 0.01% 이하의 N; 및 선택적으로, 0.005 내지 0.1%의 Nb, 0.005 내지 0.2%의 Mo, 0.005 내지 0.2%의 V, 0.0005 내지 0.005%의 Ca, 0.0005 내지 0.005%의 Mg, 0.0005 내지 0.005%의 B, 0.005 내지 1%의 Cr, 0.005 내지 1%의 Cu, 및 0.005 내지 1%의 Ni로 구성된 그룹 중에서 하나 이상, 그리고 철과 불가피한 불순물인 잔량. 강판은 590 MPa 이상의 범위에 있는 인장 강도와 0.80 이상의 범위에 있는 인장 강도에 대한 항복 강도 비율을 갖는다. 강판의 미세구조는 40% 이상의 면적비로 베이나이트를 포함하고; 페라이트(ferrite)와 마르텐사이트(martensite) 중 하나 또는 둘 다인 잔량을 포함한다. 10 nm 이하의 크기를 갖는 Ti(C,N) 석출물의 밀도는 1010 석출물/mm3 이상의 범위 내에 있고, 판 두께 중심에서의 경도(Hvc)에 대한 표면으로부터 20 μm 깊이에서의 경도(Hvs)의 비율(Hvs/Hvc)은 0.85 이상의 범위 내에 있다.
유럽 특허 제2,436,797호는 "실제로, 590 내지 700 MPa의 인장 강도를 갖는 강판에 대해서는 (열연 강판의) Mn 함량이 바람직하게는 1.0 내지 1.8%의 범위 내에 있고, 700 MPa 내지 900 MPa의 인장 강도를 갖는 강판에 대해서는 Mn 함량이 바람직하게는 1.6 내지 2.2%의 범위 내에 있고, 900 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 강판에 대해서는 Mn 함량이 바람직하게는 2.0 내지 2.5%의 범위 내에 있다. 인장 강도에 따라 적절한 Mn 양의 범위가 존재하고, Mn의 과도한 첨가는 Mn의 분리로 인해 작업성 저하를 유발한다. 따라서, Mn의 함량은 상기 설명된 바와 같이 인장 강도에 따라 조절되는 것이 바람직하다.”라고 기재한다.
유럽 특허 제2,436,797호는 그에 따라 900 MPa 이상의 인장 강도를 달성하기 위해서는, 강이 2.0 내지 2.5 질량%의 Mn을 함유해야 한다는 것을 당업자에게 교시하고 있다.
본 발명의 목적은 적어도 950 MPa의 인장 강도를 갖고 양호한 피로 및 성형성(가공성) 특성을 갖는 열연 강을 제공하는 것이다.
이러한 목적 중 적어도 하나는 70% 이상의 면적비의 베이나이트를 포함하고 잔량이 30% 이하의 면적비의 마르텐사이트, 및 선택적으로 20% 이하의 면적비의 페라이트인 미세구조를 갖고, 화학 조성이 다음을 함유하는(질량%) 열연 강에 의해 달성된다:
Figure pct00001
C 0.07-0.10
Figure pct00002
Si 0.01-0.25
Figure pct00003
Mn 1.5-2.0 또는 1.7-2.0
Figure pct00004
Cr 0.5-1.0
Figure pct00005
Ni 0.1-0.5, 또는 0.1-0.3
Figure pct00006
Cu 0.1-0.3
Figure pct00007
Mo 0.01-0.2
Figure pct00008
Al 0.01-0.05
Figure pct00009
Nb 0.015-0.04
Figure pct00010
V 0-0.1 (선택적임)
Figure pct00011
Ti 0-0.1, 또는 0.03-0.1
Figure pct00012
잔량 Fe 및 불가피한 불순물.
불가피한 불순물은 최대 74 ppm N이거나 최대 54 ppm N, 및/또는 최대 44 ppm S 및/또는 최대 0.025 질량% P, 최대 0.010 질량% Pb, 최대 0.010 질량% Sb, 최대 0.005 질량% Bi, 최대 0.020 질량% As, 최대 0.030 질량% Co일 수 있다.
열연 강은 니오븀과 (비교적 많은 양의) 티타늄을 둘 다 필수 원소로서 포함하고, 최대 2.0 질량%의 망가니즈를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 열연 강은 2.0 질량% 미만의 망가니즈를 포함한다. 열연 강은 의도적으로 첨가된 붕소를 포함하지 않는다.
베이나이트와 마르텐사이트를 포함하는 복잡한 상의 미세구조는 열연 강이 높은 인장 강도, 즉 적어도 950 MPa, 또는 적어도 1000 MPa, 또는 적어도 1050 MPa, 또는 적어도 1100 MPa의 인장 강도를 갖게 한다.
일 실시예에 따르면, 열연 강의 미세구조 내 베이나이트의 대부분은 상부 베이나이트(upper bainite)로, 즉 열연 강의 미세구조 내 베이나이트의 적어도 51% 는 상부 베이나이트이다. 평균 베이나이트 결정 입도는 5 μm 이하이다. 일 실시예에 따르면, 열연 강의 미세구조는 베이나이트 매트릭스 내에 마르텐사이트 아일랜드(island)를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 미세구조는 10-20%의 면적비의 마르텐사이트와 같이, 적어도 10%, 또는 10% 초과의 면적비로 마르텐사이트를 포함한다. 미세구조 내 베이나이트의 최대 면적비는 90% 미만, 85% 이하, 또는 80% 이하이다.
일 실시예에 따르면, 열연 강은 720-950 MPa 또는 적어도 780-950 MPa의 항복 강도를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 열연 강은 적어도 8%, 또는 적어도 10%의 연신율을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 열연 강은 적어도 25%, 또는 적어도 30%의 구멍 확장성(hole expansion ratio)을 갖고(ISO 16630:2009 표준에 따라 측정됨), 이는 적어도 950 MPa의 인장 강도를 갖는 열연 강에 있어서 높은 값이다.
일 실시예에 따르면, 열연 강은 4 mm 이하, 또는 3.5 mm 이하, 또는 3.0 mm 이하, 또는 2.5 mm 이하, 또는 2 mm 이하의 두께를 갖는다.
본 발명은 또한 본 발명의 임의의 실시예에 따라 열연 강을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 제조된 열연 강은 적어도 950 MPa의 인장 강도와 70% 이상의 면적비로 베이나이트를 포함하고 잔량이 30% 이하의 면적비의 마르텐사이트, 및 선택적으로 20% 이하의 면적비의 페라이트인 미세구조를 갖고, 화학 조성이 다음을 함유한다(질량%):
Figure pct00013
C 0.07-0.10
Figure pct00014
Si 0.01-0.25
Figure pct00015
Mn 1.5-2.0
Figure pct00016
Cr 0.5-1.0
Figure pct00017
Ni 0.1-0.5
Figure pct00018
Cu 0.1-0.3
Figure pct00019
Mo 0.01-0.2
Figure pct00020
Al 0.01-0.05
Figure pct00021
Nb 0.015-0.04
Figure pct00022
V 0-0.1 (선택적임)
Figure pct00023
Ti 0-0.1, 또는 0.03-0.1
Figure pct00024
잔량 Fe 및 불가피한 불순물.
방법은 다음과 같은 단계를 포함한다:
- 상기 기재된 화학 조성을 갖는 강을 적어도 1250℃의 온도로 가열하는 단계,
- 상기 강을 850-930℃의 마무리 압연 온도, 즉 A3 지점 이상의 온도에서 열연하는 단계,
- 상기 강을 450-575℃, 또는 475-575℃의 권취(coiling) 온도로 담금질(quenching)하는 단계,
- 상기 강을 권취 온도에서 권취하는 단계,
- 상기 강을 냉각하는 단계, 및
- 조질 압연 단계.
비교적 많은 양의 티타늄이 재용해되도록 하기 위해, 강은 열연 단계 전에 적어도 1250℃의 온도로 가열되어야 한다. 조질 압연 단계(통상적으로 재료의 평탄도를 개선하기 위해 수행됨)는 강의 인장 강도와 표면 품질을 개선하고 강철의 표면 거칠기를 감소시키는 데 사용되며, 이는 강의 피로 성질과, 결과적으로는 상기 강을 포함하는 구성요소의 성능을 개선한다.
일 실시예에 따르면, 조질 압연 단계는 압하율 0.5-2% 또는 1-2%의 조질 압연을 포함한다. 조질 압연 단계 동안 작은 압하율을 적용함으로써, 초기의 미세구조는 유지하면서 재료의 인장 강도는 개선한다. 조질 압연 단계는 적어도 950 MPa의 인장 강도를 갖는 고강도 강을 얻기 위해 필수적이다. 조질 압연 단계로 인해, 망가니즈의 함량은 1.5-2.0 질량%이면 충분하다.
일 실시예에 따르면, 담금질 단계는 적어도 60℃/s, 또는 적어도 100℃/s, 또는 적어도 150℃/s의 속도로 강을 담금질하는 단계를 포함한다. 담금질은 물 또는 오일과 같은 담금질제 내에서 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 냉각 단계는 강을 10℃/s 이하의 냉각 속도로, 예를 들어 실온까지 냉각시키는 것을 포함한다. 냉각 단계는 하루 이상의 기간에 걸쳐 연장될 수 있다. 이렇게 느린 냉각 과정은 원하는 미세구조의 형성을 촉진한다. 변태는 냉각 라인(cooling line) 이후에 완료되어, 권취 단계 이후에 발생하는 변태의 양이 제한된다. 일부 베이나이트와 마르텐사이트의 형성이 권취 단계 동안 발생할 수 있지만, 이는 제한된 방식으로 발생한다.
본 발명은 또한 자동차 또는 차량 구조 산업에서 본 발명의 임의의 실시예에 따른 열연 강의 사용과 본 발명의 임의의 실시예에 따른 방법으로 제조되는 열연 강에 관한 것이다. 열연 강은 다시 말해 자동차와 같은 차량의 임의의 구성요소에 사용될 수 있고, 이는 예컨대 자동차, 즉, 임의의 자가 추진 차량(self-propelled road vehicle)이나 오프로드 차량(off-road vehicle)(예컨대, 자동차, 트럭 또는 오토바이); 또는 건설 작업 또는 토공 작업을 수행하기 위한 중하중 차량(heavy-duty vehicle)(예컨대, 굴착기); 또는 레일 상에서 작동하는 차량의 임의의 구성요소(예컨대, 열차나 트램); 또는 적어도 하나의 사람이나 상품의 운송을 위해 사용되는 임의의 차량; 또는 무인 차량; 또는 항공기나 드론(drone)에 대해 사용될 수 있다. 그러나, 열연 강은, 건설 산업에서 구조적 구성요소와 같이, 임의의 기타 적합한 적용예에 대해 사용될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예에 의해 아래에 추가로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 임의의 실시예에 따른 열연 강을 포함하는 적어도 하나의 구성 요소를 포함하는 차량을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 임의의 실시예에 따른 열연 강을 포함하는 적어도 하나의 구성요소를 포함하는 차량(10)을 도시한다. 차량(10)은 예를 들어, A-필라(A-pillar)(12)와 같은 섀시 부품을 포함할 수 있고, 이는 적어도 950 MPa의 인장 강도와 2 내지 4 mm의 두께를 갖는 적어도 하나의 열연 강판을 포함한다. 열연 강은 70% 이상의 면적비의 베이나이트를 포함하고 잔량은 30% 이하의 면적비의 마르텐사이트, 및 선택적으로 20% 이하의 면적비의 페라이트인 미세구조를 갖고, 화학 조성이 다음을 함유한다(질량%): C: 0.07-0.10, Si: 0.01-0.25, Mn: 1.5-2.0, Cr: 0.5-1.0, Ni: 0.1-0.5, Cu: 0.1-0.3, Mo: 0.01-0.2, Al: 0.01-0.05, Nb: 0.015-0.04, V: 0-0.1, 즉, 선택적으로 0.1 질량% 이하의 바나듐, Ti: 0-0.1, Fe 및 불가피한 불순물인 잔량.
예를 들어, 열연 강의 화학 조성은 질량%로 다음을 포함한다:
Figure pct00025
C 0.09
Figure pct00026
Si 0.18
Figure pct00027
Mn 1.80
Figure pct00028
Cr 0.75
Figure pct00029
Ni 0.15
Figure pct00030
Cu 0.15
Figure pct00031
Mo 0.10
Figure pct00032
Al 0.035
Figure pct00033
Nb 0.030
Figure pct00034
V 0
Figure pct00035
Ti 0.045
Figure pct00036
잔량 Fe 및 불가피한 불순물.
열연 강은 붕소를 함유하지 않는다.
C의 함유량은 0.07 내지 0.10 질량%의 범위로 설정된다. C의 함량이 0.07% 미만인 경우, 목표하는 인장 강도가 달성될 수 없다. C의 함량이 0.10%를 초과하게 되면, 용접성, 연신율, 그리고 결과적으로 강의 성형성이 약화된다.
Si는 고용체 강화 원소이며, 강도를 증가시키는데 효과적이고; 따라서 Si의 함량이 증가함에 따라 인장 강도와 연신율 사이의 균형이 개선된다.
Mn의 함량은 1.5 내지 2.0 질량% 또는 1.7 내지 2.0 질량%의 범위로 설정된다. Mn은 고용체 강화 및 경화성을 향상시키는 유효 원소이다. Mn의 과도한 첨가는 Mn의 분리로 인해 작업성 약화를 유발한다.
Cr은 경화성을 향상시키는 데에 효과적이다. Cr의 함량이 증가함에 따라, 강판의 인장 강도가 증가한다. 그러나, Cr의 함량이 너무 크게 되면, Cr23C6과 같은 Cr계 합금 탄화물이 석출되고, 이러한 탄화물이 입계(grain boundary)에서 우선적으로 석출되는 경우, 프레스(press) 성형성이 약화된다. 따라서, Cr의 함량은 그 상한이 1.0 질량%로 설정된다.
Ni는 강의 경화성을 향상시키고, 인성의 개선에 기여하며, 고온 취성을 방지한다. Ni는 비교적 고가의 합금 원소이기 때문에, Ni의 함량은 그 상한이 0.5 질량%, 또는 0.3 질량%로 설정된다.
Cu는 그 석출로 인해 강의 강도를 증가시킨다. Ti와 같은 합금 원소는 C 또는 N에 결합되어 합금 탄화물을 형성하지만, Cu는 단독으로 석출되어 강재를 강화시킨다. 다량의 Cu를 함유하는 강은 열연 과정 동안 취성이 될 수 있다. Cu의 함량은 이에 따라 그 상한이 0.3 질량%로 설정된다.
Mo는 석출 강화 원소이다. 그러나, Mo의 함량이 0.2 질량%를 초과하게 되면, 석출 강화의 개선 효과가 적고, 또한, 연신율이 약화된다.
Al의 함량은 0.01 내지 0.05 질량%의 범위로 설정된다. Al은 환원화 원소로 첨가되어 용융된 강 내에 용해된 산소의 양이 감소될 수 있도록 한다. Al의 함량이 0.01 질량% 이상이 되면, Ti, Nb, Mo 및 V가 용해된 산소와 합금 산화물을 형성하는 것을 방지할 수 있다.
Nb는 석출 강화 원소이다. Nb는 또한 열연 과정 동안 오스테나이트(austenite)의 재결정화 속도를 지연시킨다. 따라서, Nb의 함량이 과도한 경우, 작업성 및 연신율이 불리한 영향을 받는다. Nb의 함량은 이에 따라 그 상한이 0.1 질량%로 설정된다. Nb는 결정 입도를 미세하게 만드는 데에 기여한다.
V는 본 발명에 따른 열연 강에서 선택적인 원소로, 석출 강화 원소이다. 그러나, V의 함량이 0.1%를 초과하게 되면, 석출 강화의 개선 효과는 적고, 연신율은 약화될 수 있다. 따라서 최대 0.1 질량%의 바나듐이 추가될 수 있다.
Ti의 함량은 0 내지 0.1 질량%, 또는 0.03 내지 0.1 질량%의 범위로 설정된다. Ti는 석출 강화 원소이다. 강은 이렇게 비교적 높은 양의 T가 재용해될 수 있도록 열연 단계 전에 적어도 1250℃의 온도로 가열되어야 한다.
Ti가 열연 단계 이전에 용해되어 열연 단계 동안 미세 석출물을 형성할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 슬래브의 티타늄 탄화물(TiC) 내포물은 조대(coarse)해질 수 있는데, 이는 강화에 있어 유리하지 않다. 따라서, Ti는 열연 단계 동안 더 조밀한 TiC 내포물을 형성할 수 있도록 용해될 필요가 있고, 이는 더 효과적인 석출 강화를 가능하게 한다. 또한, Ti는 가열 단계 동안 입자의 조대화를 저해하거나 방지하도록 돕는다.
열연 강의 미세구조는 예로서 70-80%의 면적비의 베이나이트와 10-20%의 면적비의 마르텐사이트를 포함할 수 있고, 20% 이하의 면적비의 페라이트인 나머지를 포함할 수 있다. 대안적으로, 열연 강의 미세구조는 70-90%의 면적비의 베이나이트와 10-30%의 면적비의 마르텐사이트 만을 포함할 수 있다. 미세구조는 베이나이트 매트릭스 내에 마르텐사이트 아일랜드를 포함할 수 있다. 열연 강의 미세구조 내 베이나이트의 대부분은 상부 베이나이트이다.
열연 강은 720-950 MPa의 항복 강도 및/또는 적어도 8%의 연신율 및/또는 적어도 25%의 구멍 확장성을 갖는다.
도 2는 열연 강을 제조하는 방법의 단계를 도시한 흐름도로, 상기 열연 강은 적어도 950 MPa의 인장 강도와 70% 이상의 면적비로 베이나이트를 포함하고, 잔량은 30% 이하의 면적비의 마르텐사이트 및 선택적으로 20% 이하의 면적비의 페라이트를 포함하는 미세구조를 갖고, 화학 조성이 다음을 함유한다(질량%): C: 0.07-0.10, Si: 0.01-0.25, Mn: 1.5-2.0, Cr: 0.5-1.0, Ni: 0.1-0.5, Cu: 0.1-0.3, Mo: 0.01-0.2, Al: 0.01-0.05, Nb: 0.015-0.04, V: 0-0.1, 즉, 선택적으로 0.1 질량% 이하의 바나듐, Ti: 0.05-0.1, Fe 및 불가피한 불순물인 잔량.
이 방법은 다음의 순서로 수행되는 다음의 단계를 포함한다: 상기 화학 조성을 갖는 강을 적어도 1250℃의 온도로 가열하는 단계, 강을 850-930℃의 마무리 압연 온도에서 열연하는 단계, 강을 예를 들어 적어도 60℃/s의 속도로 450-575℃ 또는 475-575℃의 권취 온도까지 물 속에서 담금질하는 단계, 강을 권취 온도에서 권취하는 단계, 강을 냉각시키는 단계, 및 압하율 0.5-2%의 조질 압연 단계. 권취 단계 동안, 냉각 속도는 10℃/s 이하이어야 하며, 이는 강을 권취 온도로 유지함으로써 달성된다. 권취 단계 후에, 강은 10℃/s 이하의 냉각 속도로, 예를 들어 3일 또는 4일의 기간에 걸쳐, 실온까지 냉각될 수 있고, 그 다음에 조질 압연된다. 이에 의해 조질 압연 단계는 강이 실온에 있을 때 또는 5-30℃의 주위 온도 이내에 있을 때 이루어진다. 대안적으로, 권취 단계와 조질 압연 단계 사이에는 어닐링(annealing) 단계 또는 산세(acid pickling) 단계와 같은 하나 이상의 추가적인 단계가 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 본 명세서에 기재된 인장 강도, 미세구조, 화학 조성 및 성질을 갖는 열연 강을 생산한다. 이러한 열연 강은 자동차 또는 차량 구조 산업에서 사용하기에 적합하며, 이는 더 경량이고 더 충돌에 저항할 수 있는 차량 구성요소를 제조할 수 있게 한다.
예 1
질량%로 다음의 화학 조성을 갖는 열연 강이 본 발명의 실시예에 따른 방법을 사용하여 제조되었다: C 0.09, Si 0.18, Mn 1.80, Cr 0.75, Ni 0.15, Cu 0.15, Mo 0.10, Al 0.035, Nb 0.030, V 0, Ti 0.045, B 0, 잔량 Fe 및 불가피한 불순물.
방법은 다음의 단계를 포함한다:
- 상기 화학 조성을 갖는 강을 1280℃의 온도로 가열하는 단계,
- 상기 강을 890℃의 마무리 압연 온도에서 열연하는 단계,
- 상기 강을 230℃/s의 냉각 속도로 525℃의 권취 온도까지 담금질하는 단계,
- 상기 강을 525℃의 상기 권취 온도에서 권취하는 단계,
- 상기 강을 5℃/분 미만, 예컨대 2.5℃/s의 냉각 속도로 실온까지 냉각시키는 단계[2.5℃/s의 냉각 속도는 냉각 라인의 런아웃 테이블(run-out table)에서 발생시킬 수 있음], 및
- 압하율 0.5%의 조질 압연 단계.
열연 강은 836 MPa의 항복 강도, 979 MPa의 인장 강도, 10%의 연신율 및 35%의 구멍 확장성을 갖고, 이는 ISO 16630:2009 표준에 따라 측정되었다.
예 2
질량%로 다음의 화학 조성을 갖는 열연 강이 본 발명의 실시예에 따른 방법을 사용하여 제조되었다: C 0.088, Si 0.2, Mn 1.78, Cr 0.75, Ni 0.15, Cu 0.15, Mo 0.10, Al 0.038, Nb 0.027, V 0, Ti 0.046, B 0, 잔량 Fe 및 불가피한 불순물.
방법은 다음의 단계를 포함한다:
- 상기 화학 조성을 갖는 강을 1283℃의 온도로 가열하는 단계,
- 상기 강을 904℃의 마무리 압연 온도에서 열연하는 단계,
- 상기 강을 230℃/s의 냉각 속도로 530℃의 권취 온도까지 담금질하는 단계,
- 상기 강을 530℃의 상기 권취 온도에서 권취하는 단계,
- 상기 강을 5℃/분 미만, 예컨대 2.5℃/s의 냉각 속도로 실온까지 냉각시키는 단계(2.5℃/s의 냉각 속도는 냉각 라인의 런아웃 테이블에서 발생시킬 수 있음), 및
- 압하율 0.5%의 조질 압연 단계.
열연 강은 854 MPa의 항복 강도, 992 MPa의 인장 강도, 11%의 연신율 및 30%의 구멍 확장성을 갖고, 이는 ISO 16630:2009 표준에 따라 측정되었다.
예 3
질량%로 다음의 화학 조성을 갖는 열연 강이 본 발명의 실시예에 따른 방법을 사용하여 제조되었다: C 0.082, Si 0.17, Mn 1.8, Cr 0.75, Ni 0.2, Cu 0.2, Mo 0.10, Al 0.035, Nb 0.028, V 0.048, Ti 0, B 0, 잔량 Fe 및 불가피한 불순물.
방법은 다음의 단계를 포함한다:
- 상기 화학 조성을 갖는 강을 1284℃의 온도로 가열하는 단계,
- 상기 강을 878℃의 마무리 압연 온도에서 열연하는 단계,
- 상기 강을 230℃/s의 냉각 속도로 519℃의 권취 온도까지 담금질하는 단계,
- 상기 강을 519℃의 상기 권취 온도에서 권취하는 단계,
- 상기 강을 5℃/분 미만, 예컨대 2.5℃/s의 냉각 속도로 실온까지 냉각시키는 단계(2.5℃/s의 냉각 속도는 냉각 라인의 런아웃 테이블에서 발생시킬 수 있음), 및
- 압하율 0.5%의 조질 압연 단계.
열연 강은 852 MPa의 항복 강도, 995 MPa의 인장 강도, 11%의 연신율 및 30%의 구멍 확장성을 갖고, 이는 ISO 16630:2009 표준에 따라 측정되었다.
청구범위의 범위 내에서 이루어지는 본 발명의 추가적인 변경이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

Claims (14)

  1. 적어도 950 MPa의 인장 강도를 갖는 열연 강에 있어서,
    70% 이상의 면적비의 베이나이트를 포함하고, 잔량은 30% 이하의 면적비의 마르텐사이트, 및 선택적으로 20% 이하의 면적비의 페라이트인 미세구조를 가지며, 화학 조성(질량%)이
    Figure pct00037
    C 0.07-0.10
    Figure pct00038
    Si 0.01-0.25
    Figure pct00039
    Mn 1.5-2.0
    Figure pct00040
    Cr 0.5-1.0
    Figure pct00041
    Ni 0.1-0.5
    Figure pct00042
    Cu 0.1-0.3
    Figure pct00043
    Mo 0.01-0.2
    Figure pct00044
    Al 0.01-0.05
    Figure pct00045
    Nb 0.015-0.04
    Figure pct00046
    V 0-0.1
    Figure pct00047
    Ti 0-0.1
    Figure pct00048
    잔량 Fe 및 불가피한 불순물
    을 함유하는 것을 특징으로 하는, 열연 강.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이나이트의 대부분은 상부 베이나이트인 것을 특징으로 하는, 열연 강.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미세구조는 베이나이트 매트릭스 내에 마르텐사이트 아일랜드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열연 강.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세구조는 10 내지 20%의 면적비의 마르텐사이트와 같이, 적어도 10% 또는 10% 초과의 면적비로 마르텐사이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열연 강.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세구조는 90% 미만의 면적비로 베이나이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열연 강.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 720 내지 950 MPa의 항복 강도를 갖는 것을 특징으로 하는, 열연 강.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 8%의 연신율을 갖는 것을 특징으로 하는, 열연 강.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 25%의 구멍 확장성을 갖는 것을 특징으로 하는, 열연 강.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 4 mm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 열연 강.
  10. 적어도 950 MPa의 인장 강도를 갖고, 70% 이상의 면적비의 베이나이트를 포함하고, 잔량은 30% 이하의 면적비인 마르텐사이트와 선택적으로 20% 이하의 면적비인 페라이트 중 하나 또는 모두를 포함하는 미세구조를 가지며, 화학 조성(질량%)이
    Figure pct00049
    C 0.07-0.10
    Figure pct00050
    Si 0.01-0.25
    Figure pct00051
    Mn 1.5-2.0
    Figure pct00052
    Cr 0.5-1.0
    Figure pct00053
    Ni 0.1-0.5
    Figure pct00054
    Cu 0.1-0.3
    Figure pct00055
    Mo 0.01-0.2
    Figure pct00056
    Al 0.01-0.05
    Figure pct00057
    Nb 0.015-0.04
    Figure pct00058
    V 0-0.1
    Figure pct00059
    Ti 0-0.1
    Figure pct00060
    잔량 Fe 및 불가피한 불순물
    을 함유하는 열연 강을 제조하는 방법이며,
    상기 방법은
    - 상기 화학 조성을 갖는 강을 적어도 1250℃의 온도로 가열하는 단계,
    - 상기 강을 850-930℃의 마무리 압연 온도에서 열연하는 단계,
    - 상기 강을 450-575℃의 권취 온도로 담금질하는 단계,
    - 상기 강을 상기 권취 온도에서 권취하는 단계,
    - 상기 강을 냉각시키는 단계, 및
    - 조질 압연 단계
    를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 조질 압연 단계는 압하율 0.5-2%의 조질 압연을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 담금질 단계는 적어도 60℃/s의 속도로 상기 강을 담금질하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 단계는 상기 강을 10℃/s 이하의 냉각 속도로 냉각시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 자동차 또는 차량 구조 산업에서 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 열연 강의 사용 또는 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용해 제조된 열연 강의 사용.
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