KR100748809B1

KR100748809B1 - 음향이방성이 작은 고강도ㆍ고인성의 베이나이트비조질강판(非調質鋼板)

Info

Publication number: KR100748809B1
Application number: KR1020060010366A
Authority: KR
Inventors: 히로키 이마무라; 히로미치 오니시
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2007-08-13
Also published as: JP2006283126A; CN1854325A; JP4868762B2; KR20060106637A; CN100441725C

Abstract

본 발명강판은 C: 0.02 ~ 0.08% (질량%, 이하 동일),Si: 0.05 ~ 0.50%, Mn: 1.0 ~ 2.5%, P: 0.015%이하(0%를 포함하지 않음), S: 0.006%이하(0%를 포함하지 않음), Cr: 0.50 ~ 1.50%, Ti: 0.005 ~ 0.030%, N: 0.0030 ~ 0.0080%, 고용Nb: 0.005%이하(0%포함), 고용B: 0.0006 ~ 0.0021%를 만족한다. 본 발명강판은 베이나이트의 점적율이 90%이상이고, 주압연방향에 평행한 판 두께 단면에서의 구 오스테나이트 결정입경의 평균 아스펙트비(주압연방향의 평균입경/ 판 두께방향의 평균입경)가 1.8초과 5.3이하이고, 인장강도가 570MPa이상이다. 본 발명강판은 음향이방성이 작고, 인성이 우수한 비조질강판이다.

Description

음향이방성이 작은 고강도ㆍ고인성의 베이나이트 비조질강판(非調質鋼板) {High Strength High Toughness Bainite Non-heat-treated Steel Plate of Low Acoustic Anisotropy}

도 1은 아스펙트비(Aspect ratio)와 파면천이온도(破面遷移溫度 vTrs)와의

관계 그라프이다.

도 2는 아스펙트비와 음향이방성과의 관계 그라프이다.

도 3은 고용Nb량과 파면천이온도(vTrs)와의 관계 그라프이다.

도 4는 고용B량과 인장강도(TS)와의 관계 그라프이다.

도 5는 고용B량과 파면천이온도(vTrs)와의 관계 그라프이다.

본 발명은 음향이방성(音響異方性)이 작은 고강도ㆍ고인성(高强度ㆍ高引性)의 베이나이트 비조질강판(非調質鋼板)에 관한 것으로, 특히 음향이방성이 작고, 또한 인성이 우수하여 인장강도가 570MPa 이상인 비조질형 베이나이트강판(非調質型 bainite 鋼板)에 관한 것이다.

건축구조물이나 교량 등의 대형구조물용 강판은, 고강도일 것과 동시에 고인성(高靭性)일 것이 요구된다. 또한 건축용이나 교량용으로 이용되는 경우, 강판내부에 결함이 존재하면 그 부분이 파괴발생의 기점이 되기 쉽기 때문에 초음파탐상시험(超音波探傷試驗)으로 결함부분의 유무를 조사하는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 그러나 탐상방향에 의해 현저히 음속이 변화하면 초음파탐상시험으로 용접결함부의 정확한 위치를 검출할 수 없으므로, 강판에는 소위「음향이방성」이 작을 것도 요구된다.

또한, 상기 각종특성에 더하여, 제조비용 절감의 관점에서 소위 비조질이면서도, 즉 오프라인에서

칭ㆍ템퍼링을 행하지 않아도 상기 특성이 충분히 확보될 것이 요구되고 있다.

음향이방성이 작고, 또한 저항복비(底降伏比)를 가진 비조질강의 제조방법으로서, 예컨데 특개 평01-301819호 공보에는 Ar3 근방의 γ/α 2상역에서 압연을 행하면 가공페라이트(ferrite)가 생성되어 항복비가 현저히 상승할 뿐만 아니라, 집합조직의 생성에 의해 음향이방성도 커지게되므로, 마무리압연의 하한을 Ar3으로 할 것이 제시되어 있다. 또한 강도를 확보하기 위해 나오븀(Nb)을 0.003% 이상 첨가하여 석출경화를 꾀할 것이 제시되어 있다. 그러나, 이렇게 Nb량을 증가시키면 강도는 용이하게 확보할 수 있지만 음향이방성이 커지게 되는 경향이 있다.

특개 평09-256042호 공보는「재질편차가 적고 또한 음향이방성이 작은 고강도 강재의 제조방법」에 관한 것으로, 그 명세서 세부 구분번호 [0035]에는「음향 이방성을 작게 하는 데는 다음과 같은 제조공정이 유리하게 적합하다. 즉, 상술한 기본조성에 성분조정한 강 슬라브에 열간압연 등의 성형가공을 실시한 후, 우선 860℃ 이상의 온도에서 재가열하고 냉각하므로써, 열간가공 후의 냉각과정에서 형성된 베이나이트 조직이 다시 오스테나이트로 변태하기 때문에 열간가공 후의 냉각과정에서 형성된 변태집합조직은 소멸되고, 이어서 재가열 후의 냉각에 의해 전술한 바와 같은 균일하고 도 집합조직이 없는 베이나이트 조직이 형성된다. 그 결과, 강재의 음향이방성은 작어진다」라는 내용이 기재되어있다. 그러나, 이러한 방법은 열간압연 후에 열처리를 요하기 때문에, 비조질강판에 관한 것이 아니다. 또한 우수한 인성을 아울러 확보하기 위해서는 개선이 필요하다고 생각되어진다.

특개 평11-193445호 공보에는 압연 그대로 강판의 두께방향의 인성 및 음향이방성이 우수한 인장강도가 590MPa 급인 용접용 극후강판(極厚鋼板) 및 그 제조방법이 개시되어 있고, 열간압연 조건으로서 특히 가열온도를 1050℃~1250℃으로 하는 것으로, 재결정세립화(再結晶細粒化)를 꾀하여 인성을 확보함과 아울러, 950℃ 이하의 온도역에서의 누적압하율과 압연마무리온도를 억제하므로써 음향이방성을 작게하는 것이 개시되어 있다. 그러나 음향이방성과 아울러 보다우수한 인성을 확보하기 위해서는 개선이 필요하다.

또한 특개 2002-053912호 공보에는 음향이방성이 작고 용접성이 우수한 비조질형 저항복비 고장력강판의 제조방법이 개시되어 있는데, 구체적으로 오스테나이트의 미(未)재결정역에서의 누적압하율을 60% 이하로 함과 아울러, 압연마무리온도를(오스테나이트의 미(未)재결정화 온도80℃) 이상으로 하므로써, JIS Z 3060에서 규정된 횡파음속비 CSL/CSC[진동방향을 L방향(주 압연방향)과 C방향(L방향에 직각인 방향)으로 하여 얻어진 횡파음속값 CSL(m/s)과 CSC(m/s)의 비]의 값을 1.02 이하로 할 수 있다는 취지를 나타내고 있다. 또한 특개 2004-300567호 공보에는 구 오스테나이트립(舊 austenite 粒)의 평균 아스펙트 비(aspect ratio: 긴직경/짧은직경의 비)를 1.8 이하로 하면, 횡파음속비(橫波音速比)가 1.02 이하로 되는 저음향이 방성을 달성할 수 있는 뜻을 나타내고 있다. 그러나, 이들 기술에서도 음향이방성과 아울러 보다우수한 인성을 확보하는 데는 더욱 향상된 개선을 요한다.

본 발명은 상술한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 음향이방성이 작고, 인성이 우수한 인장강도 570MPa 이상의 베이나이트 비조질강판을 제공하는데 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명에 관한 강판은

C: 0.02 ~ 0.08%(질량%, 이하 동일)

Si: 0.05 ~ 0.50%

Mn: 1.0 ~ 2.5%

P: 0.015%이하 (0% 포함하지 않음)

S: 0.006%이하 (0% 포함하지 않음)

Cr: 0.50 ~ 1.50%이하

Ti : 0.005 ~ 0.030%

N: 0.0030 ~ 0.0080%

고용(固溶)Nb: 0.005%이하 (0%를 포함)

고용(固溶)B: 0.0006 ~ 0.0021% 를 함유하고,

나머지 잔부는 Fe 및 불가피불순물로 이루어지는 화학성분 조성범위를 만족하고, 강의 조직에서는 베이나이트를 점적율(占積率)로 90%이상 포함하며, 주 압연방향에 평행한 판 두께 단면에서의 구 오스테나이트 결정립경의 평균아스펙트비(주압연 방향의 평균 입경/판 두께방향 평균 입경)이 1.8초과 5.3이하이며 인장강도가 570MPa 이상이다.

본 발명강판에는 필요에 따라, 또한

(a) Cu: 0.05 ~ 1.20%, Ni: 0.05 ~ 1.20%, Mo: 0.03 ~ 0.50%가 되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하거나, 또는

삭제

(b) Ca: 0.0005 ~ 0.005%, REM: 0.0003 ~ 0.003% 중 1종 이상을 함유하는 것도 유효하고, 이들 함유성분에 따라 강판의 특성을 일층 향상시킬 수가 있다.

삭제

본 발명강판은 고강도와 고인성임과 아울러 음향이방성이 작으므로 건축구조물과 교량 등 대형구조물로서는 가장 적합하다.

(발명을 실시하기위한 최량의 형태)

본 발명자 등은 음향이방성이 작고, 인성이 우수한 인장강도가 570MPa이상인 베이나이트강판을 비조질로 얻기위해 예의 검토연구를 행한바, 주압연 방향에 평행 한 판 두께 단면에서의 구 오스테나이트 결정입경의 평균 아스펙트비(주압연 방향의 평균 입경/판 두께 방향의 평균 입경)을 제어함과 아울러 성분조성을 제어하는 것이 중요함을 알아내었다.

도 1은 상기 아스펙트비와 인성의 지표인 파면천이온도(vTrs)와의 관계를 나타낸 것이고, 아스펙트비와 파면천이온도는 어느 것이나 후술하는 실시예로 나타낸 방법으로 구한다. 이 도면 제 1도에서, 상기 아스펙트비를 1.8초과 되게 하면 파면천이온도(破面遷移溫度 vTrs)가 50℃이하로 떨어져 현저히 우수한 인성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 상기 아스펙트비가 2.8이상이 되면, 도 1에서와 같이 파면천이온도(vTrs)가 60℃이하(-)로 되어 보다 우수한 인성을 확보할 수 있으므로 바람직하다. 보다 바람직하게는 아스펙트비가 4.3이상의 것이다.

본 발명에서는 이와 같이 우수한 인성을 확보함과 아울러 저음향이방성을 확보해야 할 아스펙트비의 상한치를 설정하여 아스펙트비의 제어를 하는 것이 중요하다.

도 2는 상기 아스펙트비와 음향이방성의 관계를 나타낸것으로, 아스펙트비와 음향이방성(횡파음속비CSL/CSC)은 어느쪽이라도 후술할 실시예로 나타낸 방법으로 구한 것이다. 이 도 2에서 횡파음속비 CSL/CSC를 적어도 1.02또는 그 이하로 음향이방성을 작게 하는데는 상기 아스펙트비를 5.3이하로 하는 것이 필요함을 알 수 있다. 상기 아스펙트비가 4.6이하인 것이 음향이방성이 보다 작으므로 바람직하다. 음향이방성 보다 작은 것을 얻는다는 관점에서는, 아스펙트비가 3.7이하인 것이 더 욱 바람직하다.

상기 인성을 확보함과 어울러 고강도를 확보하기 위해서는 상기 아스펙트비를 1.8초과 되게 제어함과 아울러, 강중의 고용나오븀(Nb)량, 또한 고용보론(B)량과 Cr량을 제어하는 것이 대단히 유효하다.

도 3은 고용Nb량과 파면천이온도(vTrs)의 관계에 대해 나타낸 것으로, 고용Nb이외의 성분은 규정범위 내에 있고, 고용Nb량을 0 ~ 0.027%사이에서 변화시킨 강재에 대해, 파면천이온도(vTrs)를 측정한 것이다.

이 도 3에서, 파면천이온도(vTrs)가 50℃이하로 우수한 인성을 확보하기 위해서는 고용Nb량을 0.005%이하로 억제할 필요가 있음을 알 수 있다. 바람직하게는 0.004%이하, 보다 바람직하게는 0.003%이하로 억제한다.

또한, 강도를 안정적으로 확보함과 아울러 고인성의 베이나이트조직으로 하기 위해서는 담금질성(hardenability) 향상표과를 가지는 Nb대신, 적당량의 고용B와 Cr을 함유시킬 필요가 있다.

도 4는 고용B량과 인장강도(Ts)와의 관계를 나타낸 것으로, 고용B이외의 성분은 규정범위내로서 고용B량만 변화시킨 강재에 대해, 인장강도를 측정하고 결과를 정리한 것이다. 이 도 4로 부터, 570MPa 이상의 인장강도를 달성시키려면 고용B량을 0.0006%이상으로 할 필요가 있다. 고용B량을 증가시켜 담금질성을 높이는 것으로, 섬형상의 마르텐사이트(MA)의 생성량을 줄여 베이나이트조직을 충분히 확보할 수 있고, 인장강도를 한층더 높일 수 있다. 바람직하게는 고용B량을 0.0008%이상으로 한다. 그러나, 고용B량을 증가시키면 인성의 확보가 곤란해진다.

도 5는 고용보론(B) 량과 파면천이온도(vTrs)와의 관계를 나타낸 것이다. 고용보론(B) 이외의 성분을 규정범위내이고, 고용B량만을 변화시킨 강재에 대해, 파면천이온도(vTrs)를 측정하고, 그 결과를 정리한 것이다. 이 도 5로부터, 파면천이온도(vTrs)가 50이하로 우수한 인성을 확보 하는데는 고용B량을 0.0021%이하로 억제할 필요가 있다. 바람직하게는 0.0017%이하, 보다 바람직하게는 0.0013%이하이다.

또한 강도를 확보해야할 베이나이트조직을 충분히 확보하고, 고항복강도화와 인성의 향상을 도모하는데는 Cr을 첨가하여 베이나이트 변태를 촉진시키고, MA의 생성량을 감소시키는 것이 유효하다. Cr의 이와 같은 효과를 발휘시키는 데는, Cr량을 0.50%이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.7%이상, 보다 바람직하게는 0.8%이상이다. 그러나 Cr을 과잉으로 함유시키면 용접계수부(溶接繼手部)의 인성을 열화시키기 때문에 1.50%이하로 억제한다. 바람직하게는 1.3%이하이다.

본 발명 강판은, 베이나이트 조직을 가진 강판, 즉 베이나이트를 점적율로 90%이상으로 함유시킨 것이고, 가급적 베이나이트가 점적율로 95%이상인 것이다. 또한 베이나이트 이외의 제조과정에서 불가피적으로, 페라이트와 마르텐사이트(MA)를 함유하는 경우가 있으나, 이들은 적으면 적을수록 좋고, 본 발명에서는 10%이하로 억제한다. 바람직하게는 5%미만, 더욱 바람직하게는 3%미만이다.

본 발명은, 특히 상기 아스펙트비의 제어와 고용Nb량, 고용B량 및 Cr량을 제어하므로써, 570MPa이상의 고강도역에서 우수한 인성을 확보함과 아울러 저음향이방성을 달성할 수 있으나, 이 작용효과를 발휘시키는 데는, 기타성분을 다음과 같 이 제어할 필요가 있다.

C: 0.02 ~ 0.08%

C는 강도(TS와 YS)를 확보하기 위해 중요한 원소이다.

본 발명에서는 적어도 0.02%함유시킨다. 바람직하게는 0.025%이상 보다 바람직하게는 0.030%이상이다. 그러나 C를 과잉으로 함유시키면, 열간압연후의 냉각시에 베이나이트가 생성되지 않고, 마르텐사이트가 생성되기 쉬워지므로, 소망하는 인성이 얻어지기 어렵게 된다. 또한 오스데나이트 변태시에 C이국부적으로 농화(濃化)하기 쉽고, MA의 생성량이 증대하여 항복강도를 높이는 것이 곤란해 진다. 따라서 C량은 0.08%이하로 한다. 바람직하게는 0.06%이하, 보다 바람직하게는 0.05%이하이다.

Si : 0.05 ~ 0.50%

Si은 MA의 생성량을 억제하여 항복강도를 높이는 원소이다. 또한 탈산제로서도 유용한 원소이다. 이와 같은 작용을 유효히 발휘시키는 데는 0.05%이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 0.07%이상이다. 그러나 Si을 과잉으로 함유시키면 인성이 저하하므로, 그 상한을 0.50%로 한다. 바람직하게는 0.40이하, 더욱 바람직하게는 0.30%이하이다.

Mn : 1.0 ~ 2.5%

Mn은 담금질성을 높여 강판의 고강도화(高 TS화와 고 YS화)에 기여하는 원소이다. 또한, 베이나이트를 미세화하여 인성을 높이는 작용을 가지는 원소이기도 하다. 이와 같은 작용을 유효히 발휘시키기 위해서는 Mn을 1.0%이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 1.4%이상이다. 그러나 Mn량이 과잉으로 되면, 담금질성이 지나치게 높아져서 인성을 현저히 열화시킨다. 따라서 본 발명에서는 2.5%이하로 한다. 바람직하게는 2.0%이하이다.

P: 0.015%이하 (0%을 포함하지 않음)

P는 인성에 악영향을 미치는 원소이므로 극력저감시킬 필요가 있다. 본 발명에서는 0.015%이하로 억제한다. 바람직하게는 0.010%이하이다.

S: 0.006%이하 (0%를 포함하지 않음)

S는 조대한 유화물을 생성하여 인성을 열화 시키므로, 극력 억제할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는 0.006%이하로 억제한다. 바람직하게는 0.004%이하이다.

Ti : 0.005 ~ 0.030%

Ti은 고항복강도화에 기여하는 원소이다. 그 결과, 강판의 강도(TS와 YS)를 높일 수가 있다. 또한 고용N을 TiN으로 고정하고, 고용B량을 증가시켜 담금질성을 향상시키며, 또한, MA의 생성을 억제하여 베이나이트조직을 확보하는데 유요한 원소이기도 하다. 또한, 구 오스테나이트 결정립의 조대화를 억제하고, 인성의 열화를 방지하는 작용도 한다. 이와 같은 작용을 유효히 발휘시키는 데는, 0.005%이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 0.010%이상이다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 오히려 인성의 저하를 초래하므로 0.030%이하로 한다. 바람직하게는 0.020%이하이다.

N: 0.0030 ~ 0.0080%

N은 Al과 Ti과 화합하여 질화물을 형성하고, 조직의 미세화에 따른 인성의 향상에 유효히 작용한다. 이와 같은 작용을 유효히 발휘시키는 데는 0.0030%이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 0.0040%이상이다. 단, N을 과잉으로 함유시키면, 용접계수부 인성을 열화 시키므로, N량을 0.0080%이하로 억제한다. 바람직하게는 0.0070%이하, 보다 바람직하게는 0.0060%이하이다.

본 발명에서 규정하는 함유원소는 상기와 같고, 잔부성분은 실질적으로 Fe이며, 강중에 원료, 자재, 제조설비 등의 상황에 따라 갖고 들어가게 되는 불가피불순물로서, 0.070%이하의 Al등의 혼입이 허용됨은 물론이다. 상기 본 발명의 작용에 악 영향을 주지 않는 범위에서 다음과 같은, 또 다른 원소를 적극적으로 함유시키는 것도 가능하다.

Cu: 0.05 ~ 1.20%

Ni : 0.05 ~ 1.20%

Mo : 0.03 ~ 0.50%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상

이들 원소는, 어느 것이나 강도확보에 유용한 원소이고, Cu는 고용강화 및 석출강화에 따라 강도(TS와 YS)를 높이기 위해 유효히 작용하는 원소이다.

이와 같은 작용을 유효히 발휘하기 위해서는 Cu를 0.05%이상 함유시킬 것이 요망된다. 보다 바람직하게는 0.10%이상이다. 그러나 과잉으로 함유시키면, 열간 가공성을 저해시키므로 1.20%이하로 함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.0%이하이다.

Ni은 모재의 강도와 인성을 동시에 향상시키는 원소이다. 이러한 작용을 유 효히 발휘시키는 데는 0.05%이상 함유시킬 필요가 있다. 보다 바람직하게는 0.10%이상이다. 그러나 과잉으로 함유되면 코스트 상승으로 연결되므로 1.20%이하로 억제할 것이 필요하다. 보다 바람직하게는 1.0%이하이다.

Mo은 담금질성을 높이고, 강판의 강도(TS와 YS)를 확보하는데 유용한 원소이다. 또한 B과 병행시켜 함유케 하면 압연 후의 냉각시에서의 담금질성이 제어되는 강도(TS)와 인성과의 바란스를 최적화시킬 수 있다. 이와 같은 작용을 발휘시키는 데는 0.03%이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 0.05%이상, 더욱 바람직하게는 0.10%이상이다. 그러나 과잉으로 함유시키면, 인성을 열화시키므로, 0.50%이하로 하는 것이 필요하고 보다 바람직하게는 0.40%이하이다.

Ca: 0.0005 ~ 0.005%, 및/또는 REM: 0.0003 ~ 0.003%

Ca는 S를 CaS로 고정함과 아울러, 입상의 비금속 개재물로서 형태를 제어하므로써 인성을 향상시키고, 편석부로 부터의 파괴를 방지하는데 유효하다. 이와 같은 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는 Ca를 0.0005%이상(보다 좋게는 0.0010%이상) 함유시키는 것이 좋으나, 과잉으로 함유시켜도 그 효과가 포화 될 뿐이므로 인성이 오히려 열화 된다.

따라서, Ca함유량을 0.005%이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.004%이하이다.

REM도, 상기 Ca와 같이 유화물로서 S를 고정하고, 편석부의 인성을 향상시키는데 유효히 작용한다. 이 효과를 발휘시키는 데는 REM을 0.0003%이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.0010%이상이다. 그러나 과잉으로 함유시키면, 과잉의 비금속 개재물이 존재하게 되어 인성을 오히려 열화 시키게 된다. 따라서 0.003%이하로 억제하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 0.0025%이하이다.

본 발명강판을 제조하는 데는, 기본적으로 연속주조법 또는 조괴법으로 제조된 슬라브를 이용하여, 열간압연·냉각·열처리의 통상적인 방법으로 제조 가능하나, 상기 각 요건을 만족시키려면, 열간 압연시의 가열 온도를 1000 ~ 1200℃, 미재결정역에서의 전압하량을 10%이상 50%이하로 제어함과 아울러 열간 마무리 압연온도를 850℃이상으로 하고, 또한, 열간 마무리 압연후 400℃까지의 냉각을 공냉 또는 가속냉각(3℃/sec이상)으로 하는 것이 권장된다.

먼저, 열간 압연시의 가열온도는 1000 ~ 1200℃로 한다. 강편을 1000℃이상으로 가열 하므로써 Nb과 B을 고용화시킬수가 있고, 오스테나이트립의 과도한 미세화를 억제할수 있으므로 담금질성의 효과를 높일 수가 있다. 그 결과 MA의 생성을 억제하여 고항복강도화를 실현시킬수 있게된다. 보다 바람직하게는 1050℃이상으로 가열하는 것이다. 그러나 가열온도가 1150℃를 초과하면, 오스테나이트립이 조대화하여 인성이 열화되므로, 가열온도는 1200℃이하로 한다. 보다 바람직하게는 1100℃ 이하이다.

r(오스테나이트) 미재결정역에서의 전압하량을 10%이상 50%이하로 한다. 이 압하량을 제어하므로써, 아스펙트비를 규정하는 범위내로 할 수가 있다. 이 압하량이 10%미만이면 아스펙트비가 지나치게 작아지므로 바람직하지 않다. 보다 바람직하기로는 r미재결정역에서의 전압하량을 15%이상으로 하는 것이다. 그러나, 이 압하량 50%를 초과하면, 아스펙트비가 지나치게 커지게 되어 음향이방성을 높이게 되 므로 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는 재결정역에서의 전압하량을 40%이하로 하는 것이 좋다.

마무리 압연온도(FRT)는 850℃이상으로 함이 좋다. 이 온도 이하로 하면 아스펙트비의 상승을 억제하고, 음향이방성을 확보할 수 있기 때문이다. 보다 바람직하게는 870℃이상이다. 한편 마무리 압연온도가 너무 높아도 r미재결정역에서의 가공성이 부족하여 인성이 열화 하므로 890℃이하로 행하는 것이 좋다.

열간 압연후의 냉각은, 마무리 압연 종료온도로부터 400℃까지를 공냉 또는 3℃/sec 이상으로 냉각하는 것이 좋다.

이와 같이 열간 압연후에 공냉 또는 가속 냉각하면, 오스테나이트 변태시에 C의 확산에 따른 C의 농화를 방지하여 MA의 생성을 억제할 수 있고, 결과적으로 항복강도를 높일 수가 있다. 보다 바람직하게는 5℃/sec 이상, 더욱 바람직하게는 7℃/sec 이상으로 냉각하는게 좋다. 이 냉각후의 템퍼링은 불필요하고, 본 발명강판은 비조질로 얻어질 수 있다.

본 발명강판은 상술한 바와 같이 고강도에 고인성을 가짐과 아울러 음향이방성이 작으므로 교량, 건축구조물, 조선, 해양구조물 등의 제조에 적합하다. 또한 본 발명강판은 판 두께 10 ~ 100mm와 두꺼운 후 강판으로 분류된다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 이 실시예로 본 발명이 제한받은 것은 아니다. 전·후기 취지에 적합한 범위 내에서 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고, 이들은 어느 것이나 본 발명의 기술적 범위에 속한다.

실시예

다음 표 1에서 나타나 있는 성분조성을 가진 강(잔부는 Fe 및 불가피 불순물 )을 통상적인 방법으로 용제하고, 슬라브로 한 후, 1000 ~1200℃로 가열하여 다음 표 2에서의 조건하에 압연을 행하였다. 다음 400℃까지 냉각하여 강판을 얻었다. 다음 표 2에 r미재결정역에서의 전압하량, 마무리 압연온도(FRT), 마무리 압연 종료후로부터 400℃까지의 냉각속도, 및 강판의 판 두께를 각각 나타내었다.

얻어진 강판을 이용하여, 금속조직, 구 오스테나이트 입경의 아스펙트비, 고용Nb량, 고용B량을 구함과 아울러, 음향이방성, 인장특성(항복강도, 인장강도), 인성(충격특성)을 각각 다음 요령으로 평가하였다.

(금속조직의 관찰)

강판의 t/4 C표면으로 부터 파 두께 1/4 깊이)위치로부터 시험편을 채취하고, 이 시험편을 나이탈 부식시킨 후 광학현미경(배율 100배)로 관찰하고, 베이나이트 조직의 면적율을 구하고, 임의로 선택한 3시야 같은 관찰을 행하여, 베이나이트 조직의 면적율 평균치를 산출하였다.

또한, 기타조직(페아이트와 MA등)의 면적율을, 전조직(100%)으로 부터 상기 베이나이트 조직의 면적율을 빼서 구하였다.

그 결과로서 다음 표 2에 베이나이트가 면적율로 90%이상 점하는 것을"B", 베이나이트가 면적율로 90%미만이고, 제 2상(相)으로서 페라이트가 생성하는 것을 "F+B"로 나타내었다.

(구 오스테나이트 입경의 아스펙트비의 측정)

주 압연방향에 평행한 판 두께 단면에서의 구 오스테나이트 입계를 나이탈부 식을 행하여 현출시키고, 광학현미경으로 100배로 조직관찰하고, 주 압연방향의 평균입경과 판 두께 방향의 평균입경을 측정하여, 이들의 비(주 압연방향의 평균입경/판 두께방향의 평균입경)을 3시야에 대해 구하고, 그 평균을 평균 아스펙트비로 하였다.

(고용Nb량, 고용B량의 측정)

추출잔사법으로 석출물을 잔사로하여 분리추출하고, 이 석출물을 구성하는 Nb량과 B량을 각각 구하고, 강판의 Nb량(총 Nb량)과 강판의 B량(총 B량)으로 부터, 상기 석출물을 구성하는 Nb량과 B량을 각각 뺀 값으로 고용Nb량, 고용B량을 산출하였다.

(인장시험)

각 강판의 판 두께 t/4위치로 부터 JIS Z 22014호 시험편을 채취하여 JIS Z 2214의 요령으로 인장시험을 행하고, 항복강도(0.2%내력: σ0.2)및 인장강도(TS)를 측정하였다. 그리고, 항복강도: 450MPa이상 및 인장강도: 570이상의 것을 고강도인 것으로 평가하였다.

(음향이방성의 평가)

JIS Z 3060에 규정되어있는 바와 같이, 횡파의 진동방향을 주압연방향(L방향)으로 일치시킨 때의 횡파음속치(橫波音速値) CSL과, L방향에 수직인 방향(C방향)에 일치시킨 때의 횡파음속치 CSC를 측정하고, 횡파음속비 CSL/CSC를 구하였다. 그리고 이 음속비가 1.02이하인 경우를 음향이방성이 작은 것으로 평가하였다.

(충격시험(인성평가))

각 강판의 판 두께 1/4위치로 부터 JIS Z 2202의 4호 시험편을 채취하였다. JIS Z 2242의 방법으로 샤-피 충격시험을 행하고, 파면천이온도(vTrs)를 측정하였다. 그리고 파면천이온도(vTrs)가 50℃이하인 경우를 인성이 우수한 것으로 평가하였다.

이 들 결과를 표 2에 병기하였다.

표 1, 표 2로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. (다음의 No.는 표2중의 실험 No.를 나타냄) 즉, No.1 ~ No.10은 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하고 있으므로, 음향이방성이 작고, 또한 인장 특성과 인성이 우수하다.

이에 대하여 No.11 ~ No.19는 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하고 있지 않으므로, 인장성, 인성(내충격성), 음향이방성중 적어도 어느 것 인가에 불합리가 생기고 있다. 즉, No.11은 본 발명에서 규정하는 성분조성을 만족하고 있으나, 권장되는 조건으로 제조를 행하고 있지 않으므로 아스펙트비가 커지게 되고 음향이방성이 커지게 되었다. 또한 No.12는 아스펙트비가 너무 작으므로 인성이 떨어지는 결과를 가져왔다.

No.13은 C량이 너무 많아 인성이 떨어지는 결과를 나타내고 있다. No.14는 Cr량이 부족하므로 베이나이트를 점적율료 90%이상 확보할 수 없고, YS가 낮고, 인성이 떨어지는 결과를 가져왔다.

No.15는 고용Nb량이 과잉이기 때문에 아스펙트비가 높아지고, 음향이방성이 높아짐과 아울러 인성도 오히려 떨어지는 결과가 나타났다.

No.16은 Ti량이 부족하여 베이나이트를 점적율로 90%이상 확보할 수 없어 항복강도가 낮아지고, 또한 인성도 떨어지는 결과를 나타내었다.

No.17은 고용 B량 부족으로, 베이나이트를 점적율로 90%이상 확보할 수 없어 강도를 확보할 수 없었다.

No.18은 Si량의 과잉으로 인성이 떨어지는 결과를 나타내었고 No.19는 고용B량 과잉으로 인성이 떨어지는 결과를 가져왔다.

전술한 설명과 실시예에서와 같이, 본 발명에 의하여 현저히 향상된 음향이방성과 아울러 동시에 인장강도가 570MPa 이상, 인성이 우수한 비조질강판을 얻을 수 있었다.

Claims

강판으로서,

C: 0.02 ~ 0.08%(질량%, 이하 같음)

Si: 0.05 ~ 0.50%

Mn: 1.0 ~ 2.5%

P: 0.015%이하(0%를 포함하지 않음)

S: 0.006%이하(0%를 포함하지 않음)

Cr: 0.50 ~ 1.50%

Ti: 0.005 ~ 0.030%

N: 0.0030 ~ 0.0080%

고용Nb: 0.005%이하

고용B: 0.0006 ~ 0.0021%

나머지 잔부는 Fe 및 불가피불순물(不可避不純物)로 이루어지는 화학조성범위를 만족하고, 베이나이트(bainite)를 점적률로 90%이상 포함하며, 주압연 방향에 평행인 판 두께 단면에서의 구 오스테나이트 결정립경의 평균 아스펙트비(주압연방향의 평균입경/ 판 두께 방향의 평균입경)가 1.8초과 5.3이하이고, 인장강도가 570MPa 이상인 음향이방성이 작은 고강도 고인성 베이나이트 비조질강판 (Bainite 非調質鋼板).
제1항에 있어서,

또한 다른 원소로서

Cu: 0.05 ~ 1.20%

Ni: 0.05 ~ 1.20%및

Mo: 0.03 ~ 0.50%

로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 음향이방성이 작은 고강도 고인성 베이나이트 비조질강판.
제 1항에 있어서,

또한 다른 원소로서

Ca: 0.0005 ~ 0.005%, REM: 0.0003 ~ 0.003% 중 1종 이상을 함유하는 음향이방성이 작은 고강도 고인성 베이나이트 비조질강판.