KR100709845B1

KR100709845B1 - 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판

Info

Publication number: KR100709845B1
Application number: KR1020050125557A
Authority: KR
Inventors: 쇼고 무라카미; 히토시 하타노; 요시토미 오카자키
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-04-23

Abstract

인장 강도가 490 MPa 이상의 고강도이면서 모재 인성 및 HAZ 인성이 우수하고 재질 이방성이 억제된 고장력 강판을 제공한다.

본 발명의 강판은, 질량%로, C 0.01 내지 0.08%, Si 0.8% 이하, Mn 0.5 내지 1.9%, Ti 0.005 내지 0.10%, B 0.0006 내지 0.0050%, N 0.002 내지 0.010%의 범위의 성분을 포함하고, 또한 KP=[Mn]+1.5[Cr]+2[Mo]로 하고, TP=4[Ti]/[C](여기서, [X]는 원소 X의 함유량(질량%)을 나타낸다)로 할 때 KP < 2.4, TP > 0.62를 만족시킨다. 또한 MA의 평균 면적율이 0.5% 이하이고, 구 오스테나이트 결정립의 평균 종횡비가 1.3 이하로 된 것이다. Nb를 첨가할 수 있지만, 0.030% 미만으로 하고 2[Nb]/[Ti] < 4.0로 하는 것이 바람직하다.

Description

재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판{HIGH TENSILE STRENGTH STEEL SHEETS HAVING LESS ANISOTROPIC MATERIAL PROPERTIES AND EXCELLENT LOW TEMPERATURE TOUGHNESS}

본 발명은 인장 강도가 490 MPa 이상인 고장력 강판에 관한 것으로, 특히 모재 인성, HAZ 인성이 우수하고, 또한 재질 이방성이 적은 고장력 강판에 관한 것이다.

최근, 선박이나 해양 구조물에 사용되는 강판에 대하여 모재 강도가 높고, 저온 인성 및 용접성(HAZ 인성)이 우수한 고장력 강판이 요망되고 있다.

이러한 강판으로서, 예컨대 일본 특허공개 제1997-111337호 공보에는 저 C 하에서, Ti에 비해 석출 강화에 따른 인성 열화가 특히 작은 Nb를 적극적으로 첨가하고, NbC에 의해서 석출 강화를 도모하면서 담금질성을 높인 고장력 강판이 제안되어 있다. 또한, 일본 특허공개 제2000-178645호 공보에는 MnS, TiN 석출량의 삭감에 의한 청정화에 의해 인성을 개선하는 동시에, 오스테나이트(γ) 결정립을 조립화함으로써 Mn에 의해 담금질성을 향상시킨 고장력 강판이 제안되어 있다.

최근에는 공작 정밀도의 향상 및 안전성 향상의 관점에서 재질 이방성(강판의 어떤 부위에 있어서 압연 방향(L 방향), 압연 직각 방향(C 방향)의 특성이 다른 것)이나 재질의 편차(강판의 다른 부위에 있어서의 특성이 다른 것)의 저감이 요망되고 있다. 특히, 재질 이방성을 저감시킴으로써 음향 이방성을 저감시킬 수 있기 때문에, 재질 이방성이 낮은 강판이 요망되고 있다. 음향 이방성이 낮으면 UT(초음파 탐상) 검사시에 용접 결함의 검출을 효율적으로 실시할 수 있기 때문이다.

상기 특허문헌에 기재된 기술에 의해서, 고강도 하에 모재의 저온 인성, HAZ 인성의 향상이 어느 정도 도모되었지만, 특히 재질 이방성에 관해서는 개선되지 않았다. 즉, 일본 특허공개 제1997-111337호 공보의 고장력 강판으로서는 Nb가 지나치게 첨가되어 담금질성에 대해서는 Nb가 유효하게 작용하지만, Nb는 응고시에 마이크로 편석, 매크로 편석을 일으키기 쉬운 원소이기 때문에, 재질 이방성이 크게 생기고, 또한 재질에 편차가 생기기 쉽다는 문제가 있다. 또한, 일본 특허공개 제2000-178645호 공보의 강판에 관해서는 주로 Mn에 의해 담금질성이 확보되지만, Mn은 마이크로 편석이 생기기 쉬운 원소이기 때문에 역시 재질 이방성이 생기기 쉽다. 한편, 마이크로 편석이 생기면 압연시에 압연 방향으로 전개되어 재질 이방성이 생기기 쉽고, 반면 매크로 편석이 생기면 강판의 상층, 바닥 또는 이들 사이의 부위에서 강도, 인성에 차이(재질 편차)가 생기기 쉬워진다.

본 발명은 이러한 문제에 비추어 이루어진 것으로, 저온 인성, HAZ 인성이 우수하고, 재질 이방성이 억제된 고장력 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 강 성분 설계의 요지는 베이니틱 페라이트 및/또는 의사 폴리고날페라이트를 주체로 하는 강철 조직이 수득되도록 한 것으로, C량을 저레벨로 제한한 뒤, HAZ 조직의 미세화에 기여할 수 있는 Ti나, 페라이트의 핵생성 사이트를 형성할 수 있는 B를 적정량 첨가함으로써 HAZ 인성을 확보하고, 또한 HAZ 인성을 비교적 열화시키지 않는 탄화물 비생성 원소(Mn, 추가로 필요에 따라 Cu, Ni, Cr 등)의 첨가에 의해서 모재의 고강도화를 도모하고, 또한 경질상인 마르텐사이트와 오스테나이트의 혼합물(Martensite-Austenite Constituent: 이하, MA라고 한다)의 생성량을 억제하도록 KP=[Mn]+1.5[Cr]+2[Mo]의 값을 규제함으로써 저온 인성을 확보하는 데 있다. 또한, 담금질성을 Nb, Mn, Cu, Ni에 비해 마이크로 편석이나 매크로 편석이 생기기 어려운 Ti를 주로 이용하여 확보하고, 이에 의해 재질 이방성을 저하시키는 점에 있다.

즉, 본 발명의 고장력 강판은, 질량%로, C 0.01 내지 0.08%, Si 0.8% 이하, Mn 0.5 내지 1.9%, Ti 0.005 내지 0.10%, B 0.0006 내지 0.0050%, N 0.002 내지 0.010%의 범위의 성분을 포함하고, 또한 KP=[Mn]+1.5[Cr]+2[Mo]로 하고, TP=4[Ti]/[C](여기서, [X]는 원소 X의 함유량(질량%)을 나타낸다)로 할 때 KP < 2.4, TP > 0.62를 만족시키고, 또한 MA의 평균 면적율이 0.5% 이하이며, 구 오스테나이트 결정립의 평균 종횡비가 1.3 이하로 된 것이다. 상기 MA는 그 평균 원상당 직경이 1.0μm 이하, 평균 종횡비가 2.0 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 성분에, (1) Nb 0.030% 미만이고, 또한 2[Nb]/[Ti] < 4.0, (2) Ni 2.0% 이하, Cu 2.0% 이하 중 어느 1종 또는 2종, (3) Cr 1.0% 이하, Mo 0.30% 이하, V 0.10% 이하 중 어느 1종 이상, (4) Ca 0.0050% 이하, (5) Mg 0.005% 이하, REM 0.02% 이하, Zr 0.05% 이하 중 어느 1종 이상의 각 군으로부터 선택된 원소를 단독으로, 또는 복합해서 첨가할 수 있다. 또한 탈산 원소로서 Al을 0.20% 이하 함유할 수 있고, 불순물인 P, S는 P 0.020% 이하, S 0.010% 이하로 하는 것이 바람직하다.

우선, 본 발명의 고장력 강판의 성분 한정 이유에 대하여 설명한다. 단위는 질량%이다.

C 0.01 내지 0.08%

C는 용접시의 HAZ의 내용접 균열성과 모재 강도를 양립시키고, 또한 대입열 HAZ 인성을 개선하기 위해 중요한 원소이다. C가 0.08%를 초과하면 고냉각 속도측에서 베이니틱 페라이트가 아닌 마르텐사이트가 생성되게 되어 내용접 균열성이 저하된다. 또한, 저냉각 속도측(대입열 HAZ)에서는 MA가 다량으로 생성되게 되어, 대입열 HAZ 인성이 개선되지 않는다. 바람직하게는 0.06% 이하, 더욱 바람직하게는 0.055% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 0.01% 미만에서는 모재 강도가 저하된다. 바람직하게는 0.02% 이상, 더욱 바람직하게는 0.03% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Si 0.8% 이하

Si는 탈산제로서 유용한 원소이지만, 0.8%을 초과하여 첨가하면 용접성 및 모재 인성이 저하되기 때문에, 상한을 0.8%로 한다. 바람직하게는 0.6% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Mn 0.5 내지 1.9%

Mn은 담금질 개선 작용을 갖는 동시에, 결정립을 미세화하여 모재 인성을 개선하는 효과를 갖는다. 특히, 1.9%를 초과하면 HAZ의 내용접 균열성이 저하된다. 바람직하게는 1.8% 이하, 더욱 바람직하게는 1.6% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mn이 0.5% 미만에서는 충분한 모재 강도가 수득되지 않는다. 바람직하게는 0.8% 이상, 보다 바람직하게는 1.0% 이상, 더욱 바람직하게는 1.2% 이상, 가장 바람직하게는 1.3% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Ti 0.005 내지 0.10%

Ti는 담금질성 향상 원소로서 본 발명에서는 중요하고, 또한 N과 질화물을 형성하여 HAZ의 γ 결정립을 미세화하는 동시에, BN의 생성 사이트가 되고 입자내 페라이트의 생성을 촉진하여 HAZ 인성을 대폭 개선시키는 효과를 갖는다. 0.005% 미만에서는 이러한 효과를 충분히 확보할 수 없다. 바람직하게는 0.007% 이상, 보다 바람직하게는 0.009% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ti가 0.10%를 초과하면, HAZ 인성, 모재 인성과 함께 열화된다. 바람직하게는 0.025% 이하, 보다 바람직하게는 0.020% 이하로 하는 것이 바람직하다. Ti의 담금질성에 관해서는 TP값의 한정 이유에서 상술한다.

B 0.0006 내지 0.0050%

B는 고용함으로써 담금질성을 개선하는 작용을 갖지만, 고용량이 지나치게 많은 경우에는 오히려 인성을 손상시킨다. 또한, HAZ에서는 BN이 되어 페라이트의 핵생성 사이트로서 작용하여 HAZ 인성을 향상시키는 효과를 갖는다. B량이 0.0006% 미만에서는 B의 첨가 효과를 충분히 확보할 수 없다. 바람직하게는 0.0010% 이상, 더욱 바람직하게는 0.0012% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, B량이 0.005%를 초과하면, 오히려 담금질성이 저하되는 동시에, 모재 인성, HAZ 인성이 열화된다. 바람직하게는 0.0030% 이하, 더욱 바람직하게는 0.0025% 이하로 하는 것이 바람직하다.

N 0.002 내지 0.010%

N은 Ti와 질화물을 형성하여 HAZ의 γ 입경을 미세화하는 동시에, B와 질화물을 형성하고 HAZ의 페라이트의 생성을 촉진하여 HAZ 인성을 개선시키는 효과를 갖는다. N량이 0.010%를 초과하면 모재 인성, HAZ 인성과 함께 열화된다. 또한, 고용 B량이 저하됨으로써 강도가 저하되게 된다. 바람직하게는 0.0060% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, N량이 0.002% 미만에서는 Ti와의 질화물 형성에 의한 HAZ 인성 개선 효과가 불충분해진다. 바람직하게는 0.0030% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

KP =[ Mn ]+1.5[ Cr ]+2[ Mo ] < 2.4

KP는 저탄소 베이나이트에서의 MA의 생성 용이성을 나타내는 지표이고, KP가 2.4 이상이 되면 MA의 생성량이 지나치게 많아져 HAZ 인성(특히 저온 HAZ 인성)이 열화된다. KP의 값은 HAZ 인성 개선의 관점에서 작을수록 바람직하고, 바람직하게 는 2.0 이하, 보다 바람직하게는 1.7 이하로 하는 것이 바람직하다.

TP =4[ Ti ]/[C] > 0.62

[Ti]/[C]는 오스테나이트 중에서의 고용 Ti량, 즉 Ti에 의한 담금질성을 나타내는 지표이고, Ti에 의한 담금질성을 유효하게 발휘시킴으로써 재질 이방성, 재질 밸런스를 개선하면서 MA의 생성을 억제할 수 있다. 후술하는 실시예로부터 명백한 바와 같이, TP값이 0.62 이하에서는 담금질성에 기여하는 고용 Ti량이 부족하고 MA의 생성량이 증가하고, 또한 재질 이방성이 현저해진다. 즉, 고용 Ti량이 부족하면 Ti에 비하여 편석하기 쉬운 Mn, Cu, Ni, Nb가 담금질성에 기여하게 되고, 이들 원소의 편석에 기인하여 재질 이방성, 재질 편차가 생기기 쉬워진다.

본 발명의 강판은 이상의 기본 성분 외에, 잔부 Fe 및 불순물에 의해서 형성된다. 불순물의 P, S는 적을수록 바람직하지만, P는 0.020% 이하, 바람직하게는 0.010% 이하로 억제하는 것이 바람직하고, 또한 S는 0.010% 이하, 바람직하게는 0.005% 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 또한, Al은 탈산에 유효한 원소이고 강 성분으로서 포함시킬 수 있지만, 0.20%를 초과하면 모재 인성이나 HAZ 인성이 저하되는 경향이 생기기 때문에, 0.20% 이하, 바람직하게는 0.10% 이하, 더 바람직하게는 0.05% 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기본 성분의 작용, 효과를 손상시키지 않는 범위에서 특성을 보다 향상시키는 원소의 첨가를 방해하지 않는 것이다. 예컨대, (1) 하기 범위의 Nb, (2) 하기 범위의 Ni, Cu의 어느 1종 또는 2종, (3) 하기 범위의 Cr, Mo, V 중 어느 1종 이상, (4) 하기 범위의 Ca, (5) 하기 범위의 Mg, REM, Zr 중 어느 1종 이 상의 각 군으로부터 선택된 원소를 단독으로, 또는 복합해서 첨가할 수 있다.

Nb 0.030% 미만, 2[Nb]/[Ti] < 4.0

Nb는 담금질성을 개선하는 작용을 갖지만, 0.030% 이상에서는 결정립이 조대화되어, 모재 인성 및 HAZ 인성이 저하된다. 바람직하게는 0.025% 이하, 더 바람직하게는 0.018% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, Nb의 첨가 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.008% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 2[Nb]/[Ti]가 4.0 이상이 되면 Nb에 의한 담금질성이 Ti보다 지배적으로 되어, 응고시의 Nb의 매크로 편석, 마이크로 편석에 의해 재질 편차, 재질 이방성이 커진다. 이 때문에 2[Nb]/[Ti]를 4.0 미만으로 하고, 바람직하게는 3.0 이하로 하는 것이 바람직하다.

Ni 2.0% 이하

Ni는 모재 강도 및 모재 인성의 향상에 유용한 원소이지만, 2.0%를 초과하여 함유시키면 HAZ 인성이 도리어 열화되는 경향이 있기 때문에, 그 상한을 2.0%로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1.5% 이하, 더더욱 바람직하게는 0.9% 이하이다.

Cu 2.0% 이하

Cu는 고용 강화 및 석출 강화에 의해 모재 강도를 향상시키는 동시에, 담금질성 향상 작용을 갖는다. 2.0%를 초과하면 대입열 HAZ 인성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 상한을 2.0%로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1.2% 이하, 더더욱 바람직하게는 0.9% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Cr 1.0% 이하

Cr은 담금질성 개선에 의해 모재 강도를 향상시키는 작용을 갖지만, 1.0%를 초과하면 MA의 생성량이 증가되어 HAZ 인성이 열화되는 경향이 있기 때문에, 그 상한을 1.0%로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.5% 이하, 더더욱 바람직하게는 0.3% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Mo 0.30% 이하

Mo는 담금질성을 개선하여 모재 강도를 향상시키는 작용을 갖지만, 한편 HAZ 인성을 대폭 열화시키는 작용도 갖기 때문에, 그 상한을 0.30% 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.15% 이하, 더더욱 바람직하게는 0.10% 이하로 하는 것이 바람직하다.

V 0.10% 이하

V는 소량 첨가에 의해, 담금질성 및 템퍼링 연화저항을 높이는 작용을 갖지만, 0.10%를 초과하면 모재 인성이나 HAZ 인성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 그 상한을 0.10%로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.06% 이하, 더 바람직하게는 0.02% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Ca 0.0050% 이하

Ca는 MnS를 구 형상화하여, 개재물의 이방성을 저감시키는 효과를 갖는다. 이 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는 Ca를 0.0005% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ca량이 0.0050%를 초과하면 모재 인성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 그 상한을 0.0050% 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.0030% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Mg 0.005% 이하, REM 0.02% 이하, Zr 0.05% 이하

이들 원소는 HAZ 인성을 향상시키는 작용을 갖지만, 지나치게 함유시키면 도리어 HAZ 인성이 열화되는 경향이 있는 때문에 Mg 0.005% 이하, REM 0.02% 이하, Zr 0.050% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Mg 0.003% 이하, REM 0.01% 이하, Zr 0.03% 이하이다. 한편, 본 발명의 강판에서 함유되는 경우가 있는 REM은 주기율표 3족에 속하는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y) 및 란타노이드계열 희토류 원소(원자 번호 57 내지 71)의 원소 중 어떤 것도 이용할 수 있다.

본 발명의 강판은 상기 조성을 갖고, 주로 베이니틱 페라이트 및/또는 의사 폴리고날페라이트 조직으로 이루어지고, 그 외 약간의 MA를 포함하는 조직을 띠고 있지만, 구 γ 결정립의 평균 종횡비는 1.3 이하가 된다. 구 γ 결정립의 종횡비가 큰 경우, L 방향과 C 방향의 조직단위, 즉 베이나이트 블록(결정 방향이 동일한 베이니틱 페라이트 다발)의 크기가 다르고, 또한 베이나이트 방위가 랜덤이 되지 않게 되어, 재질 이방성이 현저히 발현되게 된다. 이 때문에, 구 γ 결정립의 평균 종횡비를 1.3 이하, 바람직하게는 1.2 이하로 한다. 또한, MA는 조대한 경질상이기 때문에 균열 발생의 기점이 되어 모재 인성을 현저히 열화시키기 때문에 평균 0.5면적% 이하가 된다. 또한, MA의 저온 인성에 주는 영향은 그 양에 추가로, 특히 그 크기와 종횡비가 관여하여 MA의 평균 원상당 직경이 1.0μm 초과, 평균 종횡비가 2.0 초과가 되면 저온 인성의 열화가 현저해진다. 이 때문에, MA의 평균 원 상당 직경을 1.0μm 이하, 평균 종횡비를 2.0 이하로 하는 것이 바람직하다.

다음으로 본 발명의 강판의 권장 제조 조건에 대하여 설명한다. 본 발명의 고장력 강판은 Ti, B, Nb를 오스테나이트 중에 고용시키기 위해서 강철편을 1050 내지 1150℃ 정도로 가열한 후, 기본적으로 재결정역에서 압연한다. 재결정 온도는 합금 원소 중에서 Ti, Nb, B의 영향을 크게 받기 때문에, 이들 원소의 농도에 맞추어 최종 마무리 압연 온도 FRT를 설정해야 한다. 본 발명자의 연구에 의해, FRT는 하기 수학식 1을 만족하는 온도로 설정함으로써 종횡비가 1.0에 가까운 값이 수득된다. 한편, 기본적으로 패스마다 100% 재결정하는 온도로 압연하면, 이론적으로는 종횡비는 거의 1이 된다. 특히, 하기 수학식 1의 우변이 830℃ 미만이 되는 경우는 830℃ 이상으로 한다. 830℃ 미만에서는 부분 재결정 온도역에서의 압연이 되어, 압연 후에 남은 미재결정립의 영향에 의해 재질 이방성이 크게 발현되기 때문이다.

열간 압연 후의 냉각에서는 냉각 속도를 3℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또한 냉각 정지 온도는 500℃ 이하가 바람직하다. 냉각 속도가 3℃/초 미만이거나, 냉각 정지 온도가 500℃를 초과하는 경우에는 인성 저해 요인인 MA가 허용 범위를 넘어 생성되게 된다. 구체적으로는 열연 후 수냉하면 바람직하고, 수냉에 의해 판두께가 100 mm 정도에서도 냉각 속도를 4℃/초 정도로 제어할 수 있다.

본 발명의 강판에서는 템퍼링 처리는 꼭 실시하지 않아도 되지만, 템퍼링 처 리를 실시하는 경우에는 템퍼링 온도를 400 내지 600℃로 하는 것이 바람직하다. 템퍼링 온도가 400℃ 미만에서는 MA가 분해되지 않고, 강도 저하만으로 인성의 향상을 기대할 수 없다. 한편, 600℃를 초과하면, 결정립이 성장하여 조대화되어 모재 인성이 도리어 열화되게 된다.

본 발명에서는 강철 성분으로서 Ti/C, 또는 추가로 Nb/Ti를 적정화함으로써 Ti의 담금질성을 최대한 발휘시켜 MA의 양 및 크기를 작게 할 수 있다. 이 때문에 압연 온도가 높은 데 따른 베이나이트 결정립의 조대화의 영향을 상쇄하여, 모재의 재질 이방성, 재질 편차를 억제하면서 모재를 고강도화하여 우수한 저온 인성, 용접성을 겸비한 강판을 제조할 수 있게 된다.

본 발명의 강판은 상기한 바와 같이, 열간 압연에 있어서 KP값, TP값을 규제한 소정 성분의 강철편에 대하여 주로 재결정 온도역에서의 고온 압연을 적극적으로 실시하고, 급냉함으로써 베이니틱 페라이트 및/또는 의사 폴리고날페라이트를 주체로 하는 조직을 보이면서 MA량이 가급적 억제되고, 또한 구 γ 결정립의 종횡비가 1근방으로 안정한 조직이고, 예컨대 판두께가 50 mm 이상인 것에서도 490 MPa 이상의 강도를 실현할 수 있어 모재 인성, HAZ 인성이 우수하여 재질 이방성, 재질 편차를 저감할 수 있다.

다음으로 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 의해 한정적으로 해석되지 않는다.

실시예

하기 표 1에 나타내는 화학 조성의 강을 통상적인 방법에 의해 제조하여 슬래브로 한 후, 표 2에 나타내는 조건으로 가열 균열한 후, 표 1에 나타내는 마무리 압연 종료 온도(FRT)에서 열간 압연을 종료하여, 표 1에 나타내는 냉각 속도(강판의 판두께 평균 냉각 속도를 나타낸다)로 냉각했다. 또한, 일부 시료에 관해서는 냉각 후, 표 1에 나타내는 템퍼링 온도에서 15분 정도 유지하는 템퍼링 열 처리를 실시했다. 한편, 열간 압연 후, 강판을 수냉으로 냉각했지만, 그 때의 평균 냉각 속도는 판 두께 30 mm, 50 mm, 80 mm, 100 mm에 대하여 각각 대략 5℃/s, 12℃/s, 5℃/s, 4℃/s이고, 표 3에는 그들의 값을 나타내었다.

이렇게 하여 제조한 시료 열연판에 대하여, 열연판의 판 두께의 1/4부위로부터 3개의 조직 관찰 시험편을 채취하여, 광학 현미경 관찰(배율 400배)을 실시한 결과, 베이니틱 페라이트 및 의사 폴리고날페라이트를 주체로 하여 베이니틱 페라이트나 의사 폴리고날페라이트의 계면에 MA가 약간 생성된 조직으로 되어 있었다.

상기 조직 관찰 시험편을 나이탈 부식 후, SEM(주사 전자 현미경)을 이용하여 배율 1000배로 조직을 촬영하고, 촬영한 화상을 화상 해석 소프트웨어를 이용하여 해석하여, MA의 평균 면적 분률, 평균 원상당 직경, 평균 종횡비를 구했다. 또한, 광학 현미경을 이용하여 100 내지 400배로 조직을 촬영하고 구 γ 결정립의 크기를 측정하여 그 평균 종횡비를 구했다. 이들 측정 결과를 표 2에 함께 나타낸다.

또한 하기 요령으로써 인장 시험, 충격 시험을 실시하여, 모재의 기계적 성질을 조사했다.

인장 시험은 각 강판의 세군데 (강판 길이 방향의 앞 부분, 중앙 부분, 뒷 부분)에서 L 방향 및 C 방향을 따라 판두께 1/4부위로부터 채취한 JIS4호 시험편을 이용하여 실시하고, 0.2% 내력(YS), 인장 강도(TS)를 측정했다. 또한, 충격 시험은 인장 시험편의 경우와 동일하게 하여 JIS4호 시험편을 채취하고, 이를 이용하여 샤르피 충격 시험을 실시하여 -60℃에서의 흡수 에너지(vE-60)를 구했다. 본 발명의 강판 용도에서는 인장 강도가 490 MPa 이상, vE-60이 250J 이상이면 실용상, 합격 수준에 있다. 표 3의 YS, TS, vE-60에는 측정한 값 중, 최소값을 표시했다.

또한, 재질 이방성을 평가하기 위해, 각 채취 부위에 있어서의 L 방향과 C 방향과의 특성차 중, 가장 큰 것(이방성 ΔTS, 이방성 ΔYS, 이방성 ΔvE-60)을 구했다. 또한, 재질 편차를 평가하기 위해, 다른 채취 부위 사이에서의 L 방향에서의 특성의 최대·최소차 또는 C 방향에서의 특성의 최대·최소차를 구하고, 이들 중 큰 것(편차 ΔTS, 편차 ΔYS, 편차 ΔvE-60)을 구했다.

또한, HAZ 인성을 평가하기 위해, 각 강판을 1400℃로 가열하여 5초 유지한 후, 800℃부터 500℃까지 500초에 냉각하는 열사이클 처리(70kJ/mm의 입열로 서브 마지 아크 용접했을 때의 HAZ의 열이력에 상당)를 실시한 후, 판 두께 1/4부위로부터 JIS4호 시험편을 채취하여 샤르피 충격 시험을 실시하여 흡수 에너지(vE-60)를 측정했다. 본 발명의 강판 용도로서는 HAZ 인성이 vE-60에서 100J 이상이면 실용상, 합격 수준에 있다. 이들 측정 결과를 표 3에 함께 나타낸다.

표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 발명예는 전부 인장 강도가 490 MPa 이상이고, 모재 저온 인성(vE-60)이 250J 이상이고, HAZ 인성(vE-60)이 100J 이상이며, 또한 ΔYS≤ 50 MPa, ΔTS≤ 30 MPa, ΔvE-60≤ 50 MPa이며, 재질 이방성 및 재질 편차가 양호한 범위에서 얻어졌다.

이에 비해, 비교예의 시료 No.5는 C량이 과다하고 No.8은 Si량이 과다하기 때문에 MA량이 많아져 모재 인성, HAZ 인성의 열화가 현저하다. 또한, 시료 No.9는 Mn량이 과소하기 때문에 인장 강도가 저하되고, 한편 No.12는 Mn량이 과다하기 때문에 인장 강도는 높지만 모재 인성이 열화되었다. 또한, 시료 No.14는 Nb량이 과다하기 때문에 Ti량과의 밸런스가 깨져 재질 이방성 및 재질 밸런스 모두 악화되었다. 시료 No.15는 Ti량이 과소하기 때문에, 특히 재질 밸런스가 저하되었다. 한편, No.18은 Ti량이 과다하기 때문에 담금질성이 향상되어 고강도가 수득되고, 모재 인성이나 HAZ 인성이 열화되고, 또한 미재결정립이 많아지기 때문에 재질 이방성도 열화되었다. 또한 시료 No.19와 No.22는 B량이 부적당하기 때문에 인장 강도 또는 모재 인성이 저하되었다. 또한, 시료 No.23과 26은 N량이 부적당하기 때문에 모재 인성이나 HAZ 인성 또는 인장 강도가 악화되었다. 또한, 시료 No.38, 42, 45는 강철 성분은 적정하지만 압연 온도가 낮기 때문에 대개 구 γ 결정립의 평균 종횡비가 과대해져 재질 이방성이 저하되었다.

본 발명의 고장력 강판에 따르면, C를 저량으로 하고 특히 Mn, Cr, Mo를 KP값이 2.4 미만으로, 마이크로 편석, 매크로 편석이 생기기 어렵고 담금질성이 우수한 Ti를 TP값이 0.62 초과로 되는 조성으로 하고, MA의 평균 면적율을 0.5% 이하, 구 오스테나이트 결정립의 평균 종횡비를 1.3 이하로 했기 때문에, 490 MPa 이상의 고강도이면서 저온 인성, HAZ 인성이 우수하고, 또한 재질 이방성 및 음향 이방성이 작은 고장력 강판을 제공할 수 있다.

Claims

질량%로,

C 0.01 내지 0.08%,

Si 0.8% 이하,

Mn 0.5 내지 1.9%,

Ti 0.005 내지 0.10%,

B 0.0006 내지 0.0050%,

N 0.002 내지 0.010%

의 범위의 성분을 포함하고, 또한

KP=[Mn]+1.5[Cr]+2[Mo]로 하고 TP=4[Ti]/[C](여기서, [X]는 원소 X의 함유량(질량%)을 나타낸다)로 했을 때, KP < 2.4, TP > 0.62를 만족시키고,

또한 마르텐사이트와 오스테나이트의 혼합물의 평균 면적율이 0.5% 이하이고, 구 오스테나이트 결정립의 평균 종횡비가 1.3 이하인, 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판.
제 1 항에 있어서,

Nb 0.030% 미만을 추가로 포함하고, 2[Nb]/[Ti] < 4.0을 만족시키는 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판.
제 1 항에 있어서,

Ni 2.0% 이하 및 Cu 2.0% 이하 중 1종 또는 2종을 추가로 포함하는 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판.
제 1 항에 있어서,

Cr 1.0% 이하, Mo 0.30% 이하 및 V 0.10% 이하 중 어느 1종 이상을 추가로 포함하는 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판.
제 1 항에 있어서,

Al 0.20% 이하를 추가로 포함하는 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판.
제 1 항에 있어서,

P가 0.020% 이하이고 S가 0.010% 이하인 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판.
제 1 항에 있어서,

Ca 0.0050% 이하를 추가로 포함하는 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판.
제 1 항에 있어서,

Mg 0.005% 이하, REM 0.02% 이하, Zr 0.05% 이하 중 어느 1종 이상을 추가로 포함하는 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판.
제 1 항에 있어서,

상기 마르텐사이트와 오스테나이트의 혼합물의 평균 원상당 직경이 1.0μm 이하이고, 평균 종횡비가 2.0 이하인 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

판 두께가 50 mm 이상인 재질 이방성이 적고 저온 인성이 우수한 고장력 강판.