KR100828926B1 - Surface-treated steel sheet for automobile use, having high-strengh, high-formability, and manufacturing process thereof - Google Patents
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Abstract
Description
제1도 : 본 발명의 열처리사이클과 종전의 방법의 비교 그래프1 shows a comparison chart of the heat treatment cycle of the present invention and the conventional method
제2도 : 종래의 연속용융도금 열처리사이클의 일례를 나타낸 그래프
제3도 : 또다른 일실시예로서의 종래의 연속용융도금 열처리사이클의 일례를 나타낸 그래프2 is a graph showing an example of a conventional continuous hot-dip coating heat treatment cycle
3 is a graph showing an example of a conventional continuous hot-dip coating heat treatment cycle as yet another embodiment
제4도 : 본 발명 강판조직의 형성과정 설명도4 is a diagram illustrating the forming process of the steel sheet according to the present invention.
제5도 : 본 발명 소재와 소둔처리강판의 미세조직을 나타낸 현미경 비교사진5 is a microscope photograph showing the microstructure of the material of the present invention and the annealed steel sheet
제6도 : 본 발명 강판의 복합조직의 상(Phase)6 shows the phase of the composite structure of the steel sheet of the present invention.
본 발명은 고강도와 고성형성이 요구되는 복합조직을 가진 표면처리강판에 관한 것이다. 본 발명은 특히 그 중에서도 자동차 부재의 용도에 적합한 탄소함량이 0.06~0.1%인 저 탄소강을 소재로 페라이트-마르텐사이트(Ferrite-Martensite)에 일부 잔류 오스테나이트 (Retained Austenite)가 존재하는 50~70kg/mm2, 연신율 25% 이상의 성형용 고강도 복합조직을 가진 고장력 자동차용 아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a surface-treated steel sheet having a composite structure requiring high strength and high-strength formation. In particular, the present invention relates to a low-carbon steel having a carbon content of 0.06 to 0.1%, which is suitable for use in an automobile member, and which has a retained austenite content in ferrite-martensite of 50 to 70 kg / mm 2 , elongation of 25% or more, and a method of manufacturing the same.
냉연강판의 모재는 고온의 슬라브를 열간압연 공정을 통하여 1차 가공하여 생산된 열연강판(Hot Rolled Steel Sheet)이다. 열연강판은 대체로 두께가 두꺼운 후판의 특성을 나타내고 냉연강판은 열연강판을 가공한 2차가공 강판으로 박판의 특성을 나타낸다. 이러한 열연강판은 고온의 슬라브를 일반 압연공정 및 마무리 압연 공정을 거친 후 최종 권취(Down Coiling)공정을 거쳐 생산되고, 여기서 생산된 열연 강판을 다시 상온에서 적정두께의 압하율로 냉간압연(cold rolled) 공정을 행하게 되며 다음으로 소둔열처리 공정과 도금공정을 모두 거친 후 제품으로 사용하게 된다. 소둔 공정의 처리목적은 상기 냉연강판의 가공성 향상의 목적도 있지만 가공 후 최종 제품의 기계적 특성을 만족시키기 위한 열처리공정의 품질향상을 위해 또한 필수적으로 수행하고 있다.The base material of the cold-rolled steel sheet is a hot rolled steel sheet produced by primary processing a hot slab through a hot-rolling process. The hot-rolled steel sheet generally shows the characteristics of a thick steel plate, and the cold-rolled steel sheet is a secondary processed steel sheet processed with a hot-rolled steel sheet. The hot-rolled steel sheet is manufactured through a general rolling process and a finishing rolling process followed by a final coiling process. The produced hot-rolled steel sheet is cold rolled at an appropriate thickness reduction rate at room temperature ), And then used as a product after passing through both the annealing heat treatment step and the plating step. The objective of the annealing process is to improve the workability of the cold-rolled steel sheet, but it is also essential to improve the quality of the heat treatment process to satisfy the mechanical properties of the final product after processing.
본 발명은 특히 자동차용 고장력 강판을 목적으로 한 것으로 이에 따라 냉연 강판의 냉간 가공성을 향상시키기 위한 목적으로 진행되는 연속용융도금설비(Continuous Galvanizing Line, 이하 CGL)에서 열처리 사이클 방안과 복합 조직을 이용하여 기계적 성질의 향상에 관하여 연구개발한 것이다.The present invention relates to a high tensile strength steel sheet for automobiles, and in particular, to a continuous galvanizing line (CGL) for the purpose of improving the cold workability of a cold rolled steel sheet, And improvement in mechanical properties.
이러한 고장력 자동차강판은 차체의 경량화 추세에 따라 강판의 두께가 박판이면서도 고강도를 가진 강판으로 특히 50~70kg/mm2급 이상의 고장력 자동차강판이 요구되는 필라류, 보강재나 자동차실(sill)내외 보강판, 보강천정재(Reinforce Roof) 등에 많이 적용되고 있다. 이러한 고장력강의 제품은 연속소둔공정을 행하면서 소둔열처리 사이클의 정밀제어에 따른 재질관리가 용이한 생산기술의 최적화와 방청기간 증가가 필요하다.The high-strength steel sheets for automobiles is a steel plate with the thickness of the steel strip, yet high strength depending on the body weight trend in particular 50 to the pillar is required 70kg / mm 2 class or more high-strength automotive steel flow, reinforcement or a car interior (sill) inside and outside the gusset , Reinforce Roof and so on. Such products of high tensile strength are required to optimize the production technology and to increase the rust prevention period, which facilitates the material management by precise control of the annealing heat treatment cycle while performing the continuous annealing process.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고 특히 도금 부착성 및 고강도 고성형성의 우수한 복합조직을 가진 아연도금강판을 안정적으로 제조하기 위하여, 본 발명은 CGL의 소둔 공정과 표면처리 합금화에 있어서 가열시간과 온도, 유지시간과 온도 및 냉각시간과 온도를 이용하여 50~70kg/mm2급 이상의 인장강도와 연신율 25% 이상의 고장력 자동차강판 용도를 위한 요구 조건으로 각각 설정한 후 용도에 충족할 만한 기계적 성질을 갖도록 소재의 화학성분조성을 선택하고 최적 CGL 소둔 열처리 사이클과 복합조직을 이용하므로써 기계적 성질 향상을 도모하였다.
즉, 본 발명은 0.06~0.1% C, 0.05~0.3% Si, 0.5~2.5% Mn, 0.03~0.5% Co의 합금성분 특히 그 중에서도 코발트(Co)를 첨가한 소재로 이용하여 가열 후 냉각 및 유지시간 조건을 고장력이 가능하도록 설정하여 소둔 열처리를 행한 후 기계적 성질 평가를 거쳐 최종 자동차 강판 용도의 고장력 자동차 냉연강판의 생산이 가능한 CGL 소둔열처리 사이클을 얻도록 한 것을 요지로 한다. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems and to stably produce a galvanized steel sheet having a composite structure excellent in plating adhesion and high strength and high solidity formation, , The tensile strength of 50 to 70 kg / mm 2 or more and the requirement for high tensile strength automobile steel sheet with elongation of 25% or more by using the holding time and temperature, the cooling time and the temperature, respectively. The chemical composition of the material was selected, and the mechanical properties were improved by using the optimal CGL annealing heat treatment cycle and composite structure.
That is, the present invention relates to an alloy composition containing 0.06 to 0.1% C, 0.05 to 0.3% Si, 0.5 to 2.5% Mn, and 0.03 to 0.5% Co, particularly, cobalt (Co) And a CGL annealing heat treatment cycle capable of producing a high-strength automotive cold-rolled steel sheet for a final automotive steel sheet is obtained through mechanical property evaluation after annealing heat treatment is performed by setting time conditions to enable high-tensioning.
본 발명은 전술한 바와 같이 고강도 고성형성이 요구되는 자동차용으로 적합한 인장강도 50~70kg/mm2, 연신율 25%이상의 고강도를 가진 고장력 자동차 강판 제품을 제공하기 위한 것으로, 이러한 용도의 냉연강판의 냉간 가공성을 향상시키기 위한 목적으로 연속도금설비에서의 열처리 사이클 방안과 복합조직을 이용하여 강판의 기계적 성질을 향상시키기 위한 발명이다.The present invention provides a high strength automotive steel sheet product having a tensile strength of 50 to 70 kg / mm 2 and an elongation of 25% or more, which is suitable for use in automobiles requiring high strength steels as described above. In order to improve workability, it is an invention for improving the mechanical properties of a steel sheet by using a heat treatment cycle scheme and a composite structure in a continuous plating facility.
본 발명은 상기 요구되는 조건을 만족하기 위하여 0.06~0.1%C(중량%, 이하동일), 0.05~0.3%Si, 0.5~2.5%Mn, 0.03~0.8%Co 합금성분으로 설정하고 나머지는 Fe 및 불가피불순물로 구성되도록 한 강판소재를 소둔열처리 공정에서 가열온도 범위 740~840℃, 냉각온도 범위 480~500℃로 설정하여 열처리한다. 또한 소둔 완료된 코일을 도금 처리한 후 소재의 기계적특성 평가는 인장시험 및 미세조직등을 실시하여 상기 요구 용도에 만족하는 결과 값에 대하여 최적화 방안으로 제시하였다. 다시말해 본 발명은 최적의 온도 조건에 의한 제조조건을 도출하고 복합조직강(Ferrite, Martensite, Bainite)의 미세조직을 나타내게 하므로써 인장강도50~70kg/mm2, 연신률 25%이상 고강도 고연성의 자동차강판의 품질보증을 확보한데에 특징이 있다.In order to satisfy the above-mentioned required conditions, the present invention is set to 0.06 to 0.1% C (wt.% Or less), 0.05 to 0.3% Si, 0.5 to 2.5% Mn, 0.03 to 0.8% A steel sheet material which is made of inevitable impurities is heat-treated by setting the heating temperature range to 740 to 840 ° C and the cooling temperature range to 480 to 500 ° C in the annealing heat treatment step. After the annealed coil was plated, tensile test and microstructure were performed to evaluate the mechanical properties of the material. In other words, the present invention provides a high strength and high ductility automobile having a tensile strength of 50 to 70 kg / mm 2 and an elongation of 25% or more by deriving manufacturing conditions under optimum temperature conditions and showing the microstructure of the composite steel (ferrite, martensite, bainite) It is characterized by securing the quality assurance of the steel plate.
이하에 상기 본 발명 강판소재의 화학성분조성에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The chemical composition of the inventive steel sheet material will be described in detail as follows.
탄소(C)Carbon (C)
탄소함량은 0.06%~0.1%로 설정한다. 탄소함량이0.06%(중량%, 이하 동일) 미만일 경우 냉각시에 오스테나이트가 페라이트로 변태되어 강도를 향상시킬 수 있는 마르텐사이트가 잘 형성되지 않게 된다. 이와는 반대로 탄소함량이 0.1%초과되어 많게 되면 잔존하는 오스테나이트의 양이 그만큼 많아지게 되어 냉각시에 마르텐사이트의 양이 증가되므로써 연신율이 저하하고 경도의 상승을 초래하여 안정적인 기계적 성질을 보여주지 못한다.The carbon content is set at 0.06% to 0.1%. When the carbon content is less than 0.06% (wt%, the same applies hereinafter), the austenite is transformed into ferrite at the time of cooling, and the martensite which can improve the strength is not formed well. On the contrary, when the carbon content exceeds 0.1%, the amount of retained austenite increases so much that the amount of martensite increases at the time of cooling, so that the elongation rate is lowered and the hardness is increased, and the stable mechanical properties are not exhibited.
실리콘(silicon( SiSi ))
성형용 강판은 재질특성도 중요하지만 표면특성이 우수하고 도금성과 점용접성이 좋아야 한다. 따라서 이를 위하여 Si은 0.05%이상 첨가한다. 그러나 통상 Si 0.3%를 초과하게 되면 표면 산화물 생성이 용이해지며 표면 도금성이 열등하게되고 점상 부식이 용이하게 되어 용접시에 SiO2의 형성으로 용접성 역시 저하하게 된다.Although the material properties are important for the steel sheet for molding, the surface characteristics should be excellent and the plating and spot weldability should be good. Therefore, Si should be added in excess of 0.05%. However, when the Si content is more than 0.3%, the formation of the surface oxide is facilitated, the surface platability becomes inferior, and the spot corrosion becomes easy, so that the weldability also decreases due to the formation of SiO 2 at the time of welding.
망간(manganese( MnMn ))
망간(Mn)첨가량이 0.5% 미만이 될 경우에는 탄소량이 많아도 냉각시에 마르텐사이트가 거의 형성되지 않아서 인장강도가 낮고 항복강도가 높아지며 항복점 연신 현상이 발생한다. 한편, 2.5%보다 초과 되어 많을 경우 냉각후 마르텐사이트 양이 많아지고 경도와 인장강도가 그만큼 증가하고 연신율이 저하한다. When the amount of manganese (Mn) added is less than 0.5%, martensite is hardly formed at the time of cooling even when the amount of carbon is large, resulting in a low tensile strength, a high yield strength, and a yield point elongation. On the other hand, if it is more than 2.5%, the amount of martensite increases after cooling, the hardness and tensile strength increase, and the elongation decreases.
코발트(Co) Cobalt (Co)
본 발명에서 가장 중요한 성분으로, Mn과 마찬가지로 오스테나이트 생성원소인 동시에, Si, Al과 마찬가지로 시멘타이트에 고용되지 않기 때문에 300~580℃로 유지하는 동안 시멘타이트의 석출을 억제하고, 변태의 진행을 늦춘다. 따라서 Co를 적정량 첨가할 경우 잔류 오스테나이트 양을 상승시켜 강도와 성형성을 동시에 향상시키는 역할을 한다. 또한 Co는 Fe보다 산화하기 어려운 원소이기 때문에, 소둔열처리시 표면에 농화하여 도금부착성을 저해하는 Si, Al등의 산화물 생성을 억제하므로 그 억제효과가 나타나는 0.03%이상 첨가하면 도금 부착성을 향상시킨다. 코발트의 첨가는 본 발명에서 매우 중요한 것으로 도금 부착성이 향상되고, 강도와 연성이 우수한 복합조직 용융도금 강판을 제조할 수 있음이 실험결과 확인되었다. 그러나 Co가 0.8% 초과일 경우 강도는 증가하나 연성이 저하되므로 그 양을 0.03~0.8%로 제한하였다.Since it is an austenite generating element as well as Mn and is not dissolved in cementite like Si and Al, it is the most important component in the present invention. Therefore, precipitation of cementite is suppressed while maintaining at 300 to 580 캜, and the progress of transformation is delayed. Therefore, when an appropriate amount of Co is added, the amount of retained austenite is increased to improve strength and formability at the same time. Since Co is an element that is more difficult to oxidize than Fe, it suppresses the formation of oxides such as Si and Al, which are concentrated on the surface during the annealing heat treatment to inhibit the plating adhesion. Therefore, when Co is added more than 0.03% . It has been confirmed that the addition of cobalt is very important in the present invention and that a composite textured plated steel sheet with improved plating adhesion and excellent strength and ductility can be produced. However, when the Co content exceeds 0.8%, the strength is increased but the ductility is decreased. Therefore, the amount of Co is limited to 0.03 to 0.8%.
상기와 같은 화학성분의 특성에 따라서 본 발명에서는 상술한 바와 같은 이유로 주요첨가원소의 화학성분범위(0.06~0.1%C, 0.05~0.3%Si, 0.5~2.5%Mn, 0.03~0.8%Co)를 한정하여 고강도가 요구되는 자동차 필라류, 각종 자동차 부재 및 보강재의 용도에 적합한 인장강도 50~70kg/mm2, 연신율 25%이상을 얻을 수 있는 기초를 제공할 수 있게 된다. 아울러 본 발명은 상기 용도의 냉연 강판의 냉간 가공성을 향상시키기 위한 목적으로 최적의 연속용융도금라인(Continuous Galvanizing Line : CGL)에서의 제조조건에 의한 복합조직의 획득방안을 아울러 강구하였다.According to the characteristics of the above-mentioned chemical components, the chemical composition range (0.06 to 0.1% C, 0.05 to 0.3% Si, 0.5 to 2.5% Mn, 0.03 to 0.8% Co) It is possible to provide a base which can obtain a tensile strength of 50 to 70 kg / mm 2 and an elongation of 25% or more, which is suitable for use in automobile pillar products, various automobile members and reinforcing materials which require high strength in a limited manner. The present invention also contemplates a method for obtaining a composite structure by a manufacturing condition in an optimal continuous galvanizing line (CGL) for the purpose of improving the cold workability of the cold-rolled steel sheet for the application.
상기 연속용융도금라인에서의 강판제조공정은 일반적으로 ① 강판 소재의 청정공정→② 가열(heating 및 soaking)→③ 급속냉각(cooling)→④ 과시효(over aging)→⑤ 도금(Zn coating)→⑥ 냉각(cooling)의 과정을 거친다. 여기에서 진행되는 재질측면에서의 특성은 1단계인 압연후의 강조직 회복(Recovery), 2단계인 재결정(Recrystallization), 3단계인 결정립 성장(Grain growth) 및 미세화의 4단계로 구성되어 Zn 도금 직전의 도금욕(Pot) 온도보다 높은 온도인 460℃이상으로 과시효처리를 한 후 도금공정 처리한다. 일반적인 2상 영역에서 가열, 유지후 냉각공정을 거치면 페라이트(Ferrite)-마르텐사이트(Martensite)의 형태로 존재하거나 변태유기소성강인 TRIP(Transformation Induced Plasticity)강과 같은 미세조직인 페라이트(Ferrite), 베이나이트(Bainite), 잔류오스테나이트(Retained Austenite)와 같은 삼(3)상이 존재하게 된다.The steel sheet manufacturing process in the continuous hot-dip coating line is generally performed by ① cleaning process of steel sheet, ② heating and soaking, ③ rapid cooling, ④ over aging, ⑤ Zn coating, ⑥ Cooling process. The characteristics in terms of material progressed here consist of four steps: recovery of steel structure after rolling in one step, recrystallization in two steps, grain growth in three steps, and refinement, and immediately before Zn plating (460 ° C or higher) which is higher than the plating temperature of the plating bath (plating bath). In the general two-phase region, ferrites such as Ferrite-Martensite or TRIP (Transformation Induced Plasticity) steel, which is a transformed organopolysilane, are formed by ferrite, bainite Bainite, and Retained Austenite are present.
종래의 기술로는 고강도, 고연성을 얻기 어려웠지만, 본 발명은 전혀 새로운 개념으로서 Co를 첨가하여 양호한 재질특성을 얻을 수 있었다. 또한 종래 기술에서는 DP강(Dual Phase)이라 하여 2상(페라이트+마르텐사이트)을 이루고 있었지만, 본 발명은 DP강과 변태유기소성강(TRIP강)의 중간인 3상(페라이트+마르텐사이트+잔류오스테나이트)에 의해 고강도, 고성형성을 가진 자동차용 복합조직강판을 만들어주게 하고 그에 따라 강도, 연신율은 물론 표면처리 특성도 현저히 향상된 것이다. Although it was difficult to obtain high strength and high ductility with the conventional technology, the present invention was able to obtain good material characteristics by adding Co as a completely new concept. (Ferrite + martensite) as a DP phase in the prior art. However, the present invention is not limited to the three phases (ferrite + martensite + residual osteide) which are intermediate between the DP steel and the transformed organic plastic Knit), it is possible to make a composite steel sheet for automobiles with high strength and high strength formation, and accordingly the strength, elongation and surface treatment properties are remarkably improved.
본 발명은 상술한 바의 요구조건을 만족하고 용도에 적합한 0.06~0.1%C, 0.05~0.3%Si, 0.5~2.5%Mn, 0.03~0.8%Co 합금성분으로 된 강 슬라브 소재를 열간 압연 공정을 거쳐 500~700℃의 온도에서 권취한 다음, 40~80%의 압하율로 냉간 압연한 후 2단계 가열하고 740~840℃에서 1~5분간 가열유지하여 재결정 소둔열처리를 실시하고, 5~200℃/sec의 속도로 냉각하여 미세화조직으로 변태시키며 300~580℃의 온도에서 가열유지한 후 아연도금 욕에서 아연도금을 실시하고, 그 뒤 460~600℃의 온도에서 합금화 열처리를 한 후 최종 냉각하여 3상 복합조직을 가진 용융아연도금강판을 제조한다. 여기에서, 740~840℃에서 1~5분간의 재결정 소둔열처리는 미세화조직을 갖는 재결정 소둔열처리이며, 5~200℃/sec의 속도의 냉각은 마르텐사이트로의 변태와 잔류오스테나이트 균일분포를 얻기 위함이다. 또한 300~580℃의 온도에서 가열유지하므로써 안정적인 조직변태로 마무리 가능하게 한다.
이렇게 하여 제조된 제품을 인장시험 및 미세조직등을 실시하여 기계적 특성 평가를 다수 행한 결과 인장강도 50~70kg/mm2 , 연신율 25%이상 고강도 고연성의 자동차강판의 품질 보증이 가능하였으며, 특히 이와 같은 최적의 온도 조건에 의한 제조조건하에 복합조직강(Ferrite, Martensite, Bainite)의 미세조직으로 구성된 본 발명 제품은 경량화, 생산성 향상과 품질보증을 차체경량화하고 연비향상을 도모하는 자동차 강판의 질적 향상에도 기여할 수 있음이 확인되었다.The present invention relates to a hot-rolled steel slab material which satisfies the above-mentioned requirements and is composed of 0.06 to 0.1% C, 0.05 to 0.3% Si, 0.5 to 2.5% Mn and 0.03 to 0.8% Rolled at a temperature of 500 to 700 ° C., cold-rolled at a reduction ratio of 40 to 80%, heated at 2 stages, heated and maintained at 740 to 840 ° C. for 1 to 5 minutes to carry out annealing for recrystallization annealing, Deg.] C / sec and then heated to a temperature of 300 to 580 [deg.] C, followed by galvanization in a zinc plating bath, followed by alloying heat treatment at a temperature of 460 to 600 [ To produce a hot-dip galvanized steel sheet having a three-phase composite structure. Here, the annealing for recrystallization annealing for 1 to 5 minutes at 740 to 840 캜 is a recrystallization annealing heat treatment having a finer structure, and the cooling at a rate of 5 to 200 캜 / sec is a process for obtaining a transformation into martensite and a uniform distribution of retained austenite It is for this reason. Further, it is heated and maintained at a temperature of 300 to 580 DEG C, thereby making it possible to finish with a stable tissue transformation.
Thus were the prepared product is capable of quality assurance in the tensile test and the microstructure such as carried out by performing the mechanical properties evaluation number of the resulting tensile strength of 50 ~ 70kg / mm 2, elongation of 25% or more high intensity and automotive sheet of a flexible, in particular, this The present invention product made of microstructure of composite steel (ferrite, martensite, bainite) under the manufacturing conditions of the same optimum temperature condition has been improved in weight, productivity and quality assurance by improving the quality of automobile steel sheet As well.
도 1은 본 발명의 연속용융도금 열처리사이클을 일실시예로 나타낸 것이다. 즉, 도 1은 냉연강판의 소둔 사이클 조건으로서 740℃∼840℃의 범위를 갖는 가열유지온도와 1~5분간의 가열유지시간을 나타내는데 2단 가열을 거치고(도 1의 a, b), 가열유지 이후(도 1의 c)의 냉각조건은 도 1에서와 같이 740~840℃가열유지 후 5~200℃/sec로 제 1차 냉각하여 미세화조직으로 변태시키며(도 1의 d) 300~580℃에서 제 2차 가열유지공정을 거쳐 냉각(도 1의 e)하는 사이클을 가질 수 있다. 냉각 조건은 이와 달리 기존 조건과 동일하게 적용할 수도 있다.Fig. 1 shows a continuous hot-dip coating heat treatment cycle of the present invention as an embodiment. 1 shows the annealing cycle conditions of the cold-rolled steel sheet in the range of 740 ° C. to 840 ° C. and the heating and holding time in the range of 1 to 5 minutes, 1 (c)) is maintained at 740 to 840 占 폚 and then cooled to 5 to 200 占 폚 / sec to transform into a micronized structure (d in Fig. 1) (E in Fig. 1) through the second heating and holding process. Cooling conditions can be applied in the same way as existing conditions.
도 1에 나타낸 본 발명의 냉연강판은 740~840℃에서 가열유지(도 1의 c)하는 동안 재결정이 된다. 이 재결정은 금속결정 내에 스트레인 에너지가 남아있는 것을 소거하면서 안정된 결정조직으로 만들어 준다. 여기에서 740℃미만의 가열유지온도와 1분 미만의 가열유지시간은 오스테나이트 변태가 이루어지지 못하는 온도와 시간이다. 또한 840℃를 초과하면 미세화되어야 할 결정립의 조대화로 결정립의 이상성장을 가져오게 되어 인장강도의 저하를 가져오게 된다. 가열유지시간이 5분을 초과하게 될 경우에도 결정립의 조대화를 가져오므로 가열유지시간의 제어는 매우 중요하다.The cold-rolled steel sheet of the present invention shown in Fig. 1 is recrystallized during heating and holding at 740 to 840 캜 (Fig. 1 (c)). This recrystallization results in a stable crystal structure while eliminating residual strain energy in the metal crystal. Here, the heating holding temperature of less than 740 占 폚 and the heating holding time of less than 1 minute are the temperature and time at which the austenite transformation can not be performed. If the temperature is higher than 840 ° C, the crystal grains to be refined should be coarsened to cause abnormal growth of crystal grains, resulting in a decrease in tensile strength. Even when the heating holding time exceeds 5 minutes, coarsening of crystal grains is brought about, so control of the heating holding time is very important.
도 1에서 열처리사이클에서 볼 수 있는 특징중의 하나는 2단계 냉각과 제 2차 가열유지단계를 거치는 패턴이다. 이 2단계 냉각의 냉각속도는 5~200℃/sec로, 이 냉각속도는 화학성분조성, 특히 첨가성분원소의 종류, 첨가범위에 따라 달리 적용되지만, 5℃/sec미만에서는 소정의 냉각효과가 없고, 200℃/sec를 초과하면 마르텐사이트 과다 발생으로 연신율 저하는 물론 조직이 취약해진다.
본 발명에서는 종래의 도 2와 같은 급냉후의 재가열이 없이 1차 가열유지(도 1의 c) 후 냉각(도 1의 d), 다시 가열유지(도 1의 e) 및 합금화 열처리(도 1의f) 후 최종 냉각(도 1의 g)의 패턴을 거쳐 안정적인 조직을 얻도록 하고 있는데, 이는 특히 첨가원소인 Co가 잔류오스테나이트 량을 증가시키는 역할과 관련이 있다.One of the characteristics that can be seen in the heat treatment cycle in FIG. 1 is the pattern passing through the two-step cooling and the second heat-holding step. The cooling rate of the two-step cooling is 5 to 200 ° C / sec. The cooling rate is different depending on the chemical composition, particularly the kind of the additive element and the range of addition. And when it exceeds 200 ° C / sec, excessive elongation of martensite causes deterioration of the elongation rate as well as weakness of the structure.
In the present invention, cooling (Fig. 1 (d)), reheating (Fig. 1 (e), and alloying heat treatment (f (Fig. 1 (g)) to obtain a stable structure, which is particularly related to the role of Co as an additive element to increase the amount of retained austenite.
도 2 및 도 3은 종래의 연속용융도금 열처리사이클을 나타낸 것이다. 도 2는 소재를 가열하고 가열유지 후 수냉을 거쳐 다시 재가열하고 공냉하는 것으로 구성되어 있다. 도 3은 간단히 가열, 가열유지 및 가스냉각공정 사이클로 구성된다. 이는 종래의 가스분사법에 따른 열처리사이클을 나타내는 것으로, 이러한 종래의 열처리 사이클에 따른 강판조직은 도 2의 경우와 같이 고강도 제조에는 좋으나 표면처리성이 나빠지거나, 도 3의 경우와 같이 표면처리성은 좋으나 고강도가 얻어지지 못하며, 어느 경우이든 기계적 성질에 편차가 적은 안정적인 조직을 얻기 어렵다.Figures 2 and 3 illustrate a conventional continuous hot dip coating heat treatment cycle. FIG. 2 is a view showing a state in which the material is heated, held by heating, cooled by water, reheated again, and air-cooled. Figure 3 simply consists of heating, heating and gas cooling process cycles. This shows the heat treatment cycle according to the conventional gas spraying method. The steel sheet structure according to the conventional heat treatment cycle is good for high strength production as in the case of FIG. 2, but the surface treatment property is bad. Good strength can not be obtained, and in any case, it is difficult to obtain a stable structure with little variation in mechanical properties.
도 4는 본 발명의 강판조직의 형성과정으로 2상 영역에서 소둔 열처리시에 페라이트와 오스테나이트의 두 개(2)의 상(相)이 존재하면서 냉각할 때 일반적으로 오스테나이트는 페라이트나 마르텐사이트로 변태되는 것을 나타낸다. 상온으로 냉각되면 상온에서 안정적인 상으로 서서히 바뀌게 되고, 입계에 농화되었던 일부 오스테나이트 안정화 원소들이 상온에서 페라이트와 마르텐사이트 조직으로 변태하면서 과포화되어 있던 오스테나이트 안정화 원소를 미량 배출하여 마르텐사이트로 변태되는 과정에서 마르텐사이트 조직에 일부 잔류오스테나이트가 잔존하여 2~5%정도 균일하게 분포하게 된다. 이러한 조직형태는 가공시에 성형성에 기여를 하며 일부 변태유기소성강인 TRIP(Transformation Induced Plasticity; 가공유기소성) 강에서와 같은 효과를 보여주며 인장강도와 연신율을 향상시킨다.FIG. 4 is a graph showing the results of a process of forming a steel sheet structure according to the present invention. As shown in FIG. 4, when cooling is performed while two phases (2) of ferrite and austenite are present during annealing in a two- . When it is cooled to room temperature, it gradually changes to a stable phase at room temperature, and some austenite stabilizing elements that have been concentrated in grain boundaries transform into ferrite and martensite structure at room temperature and emit a trace amount of supersaturated austenite stabilizing element to transform into martensite Some retained austenite remains in the martensite structure and is distributed about 2 to 5% uniformly. This type of structure contributes to moldability during processing and has the same effect as TRIP (Transformation Induced Plasticity), which is a partially modified organo - plastic steel, and improves tensile strength and elongation.
도 5는 본 발명의 일실시예로서의 강판조직사진으로 열연강판에서부터 냉간압연된 조직 및 소둔처리된 미세조직 사진을 각각 비교하여 보여주고 있다.FIG. 5 is a photograph of a steel sheet structure as an embodiment of the present invention, and shows a comparison between the hot rolled steel sheet and the cold rolled steel sheet and the annealed steel microstructure photographs, respectively.
도 6은 본 발명의 특징인 복합조직(페라이트, 마르텐사이트, 잔류오스테나이트)을 일실시예로 보여주는 현미경 사진으로 여기에서 (가)의 회색으로 보이는 부분이 페라이트이고 검정색으로 보이는 부분이 마르텐사이트인 미세조직이 나타나 있다. (나)의 사진은 선을 나타낸 부분이 각각의 결정립(Grain)에 따른 각 상의 조 직을 나타낸다. (다)의 사진은 결정립계를 따라 발생 되어있는 마르텐사이트 내부에 잔류오스테나이트가 골고루 분포되고 있음을 보여주고 있다. 여기에서 알 수 있듯이, 본 발명상의 복합조직은 페라이트, 마르텐사이트 그리고 일부 존재하는 잔류오스테나이트의 3상 복합조직으로 존재하므로써 일층 연성과 강도를 증가시키고 연성증가는 곧 성형성의 향상을 가져온다.6 is a micrograph showing an example of a composite structure (ferrite, martensite, retained austenite) which is a characteristic feature of the present invention, wherein a gray portion in (a) is ferrite and a portion in black is martensite Microstructure is shown. The photograph of (b) shows the texture of each phase along the grain of each line. (C) shows that the retained austenite is uniformly distributed in the martensite generated along the grain boundaries. As can be seen, the complex structure according to the present invention exists as a three-phase composite structure of ferrite, martensite and a part of the residual austenite, thereby increasing the ductility and strength of the single layer and increasing the ductility.
이하에 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 일 실시예로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to an embodiment.
실시예Example
표 1은 실시예와 비교예를 위하여 투입한 본 발명강과 종래의 강 소재의 화학성분조성을 나타낸 것이다. 표 1 조성을 가진 강 슬라브를 950℃에서 열간압연 마무리 압연을 실시하고, 600~650℃에서 권취한 열연 강판을 도 3과 같이 냉간압연 및 다양한 온도로 소둔열처리를 실시한후 급냉 및 Zn 도금조에서 아연을 도금후에 합금화 열처리를 실시하였다. 최종 냉각 후, 잔류오스테나이트 체적율 및 각 상(Ferrite, Martensite, Retained Austenite)을 EBSD를 이용하여 분석하였고, 도금 부착성은 도금후 표면을 육안 및 광학 현미경을 이용하여 분석한 결과 양호하였다. 기계적 성질은 인장시험기를 사용하여 강도와 연신율을 측정하였다. 그 결과는 표 2와 같았다.Table 1 shows chemical compositions of the inventive steels and conventional steel steels for the examples and comparative examples. The steel slab having the composition shown in Table 1 was subjected to hot rolling finish rolling at 950 占 폚 and cold rolling and hot rolling of the hot-rolled steel sheet wound at 600 to 650 占 폚 as shown in Fig. 3 and heat treatment at various temperatures. Was subjected to alloying heat treatment after plating. After final cooling, the retained austenite volume fraction and each phase (ferrite, martensite, retained austenite) were analyzed by using EBSD. The plating adhesion was good when the surface after plating was analyzed by naked eye and optical microscope. The mechanical properties were measured by using a tensile tester. The results are shown in Table 2.
표 1Table 1
표 2Table 2
전술한 본 발명상의 복합조직 3상(페라이트+마르텐사이트+잔류오스테나이트_조직에 의해 표 2와 같이 일정수준 이상의 연신율과 고강도를 얻을 수 있었고, 고성형성을 얻을 수 있었다.As shown in Table 2, the elongation and high strength above a certain level could be obtained by the above-described three phases of the composite structure of the present invention (ferrite + martensite + retained austenite_structure).
본 발명에서와 같이 0.06~0.1%C, 0.05~0.3%Si, 0.5~2.5%Mn, 0.03~0.8%Co를 만족하며, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 열간 압연 공정을 거쳐 500~700℃의 온도에서 권취한 다음, 40~80%의 압하율로 냉간 압연한 후, 740~840℃에서 재결정 소둔 열처리를 실시하고, 5~200℃/sec의 속도로 냉각하여 300~580℃의 온도에서 유지한 후 아연 도금 욕에서 아연 도금을 실시하고, 그 뒤 460~600℃의 온도에서 합금화 열처리르 한 후 최종 냉각하여, 도금층 내 Fe 5~20% 범위가 되도록 하므로써, 강철 조직 중 잔류 오스테나이트 체적율을 2~5%를 만족하는 복합조직의 인장강도 50~70kg/mm2 및 연신율 25% 이상의 우수한 기계적 성질을 가지는 복합조직을 가진 용융아연도금강판을 제조할 수 있게 되었다.As in the present invention, steel slabs satisfying 0.06 to 0.1% C, 0.05 to 0.3% Si, 0.5 to 2.5% Mn, 0.03 to 0.8% Co, and the balance of Fe and unavoidable impurities are subjected to hot rolling, Rolled at a reduction ratio of 40 to 80% and then subjected to recrystallization annealing at 740 to 840 캜, followed by cooling at a rate of 5 to 200 캜 / sec. The steel sheet is subjected to galvannealing in a zinc plating bath at a temperature of 460 ° C to 600 ° C followed by final cooling after being subjected to alloying heat treatment at a temperature of 460 ° C to 600 ° C so as to be in the range of 5 to 20% It is possible to produce a hot-dip galvanized steel sheet having a composite structure having excellent mechanical properties with a tensile strength of 50 to 70 kg / mm < 2 > and elongation of 25% in a complex structure satisfying a knot volume ratio of 2 to 5%.
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