KR101185259B1 - 1000ＭＰａ이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, C : 0.8 ~ 1.0 중량%, Mn : 0.5 ~ 1.2중량%, Si : 0.4 중량% 이하 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 마무리 열간 압연 온도(FDT) 860 ~ 890℃로 열간 압연 단계 및 상기 열간 압연된 판재를 권취 온도(CT) 660 ~ 680℃에서 권취하는 단계를 포함하되, P : 0.02중량% 이하 및 S : 0.01 중량% 이하, N : 0.004중량% 이하를 더 포함하여, 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)로 구성된 최종 복합 조직을 가짐으로써, 고성형성을 가지면서도 우수한 고강도를 갖는 열연강판을 제공할 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.

Description

1000ＭＰａ이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판 및 그의 제조 방법 { HIGH QUALITY FORMABILITY HOT-ROLLED STEEL WITH TENSILE STRENGTH THAN 1000MPa AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차용 구조 부재로서 사용하는 열연강판을 제조하되, 성형성을 향상시키기 위해서 높은 연신율 및 가공경화지수를 확보할 수 있도록 하는 우수한 고강도 및 고장력 열연강판을 제조하는 기술에 관한 것이다.

공구 또는 자동차에 고강도, 경량화 효과를 부여하기 위하여, 공구 또는 자동차를 구성하는 각종 부품의 소재에 관하여 많은 연구가 이루어지고 있다.

특히, 자동차용 구조 부재로서 주로 열연강판이 주로 적용되고 있다.

열연강판은 통상, 슬래브 재가열 과정, 열간압연 과정, 냉각 과정 및 권취 과정을 통하여 제조된다.

슬래브 재가열 과정에서는 반제품 상태인 슬래브(slab) 판재를 재가열 한다.

다음으로, 마무리 열간압연 과정에서는 압연롤을 이용하여 재가열된 슬래브를 열간 압연한다.

그 다음으로, 냉각 과정에서는 압연이 마무리된 판재를 권취하기 위하여 물을 분사하여 압연 판재를 냉각한다.

그 다음으로, 권취 과정에서는 냉각 과정을 통하여 냉각된 판재를 권취 한다.

본 발명은 공구 또는 자동차용 구조 부재로서 1000MPa의 고강도를 확보하면서도, 고성형성을 위한 연신율과 가공 경화 지수를 확보할 수 있도록 하기 위하여, 탄소 함량이 0.8 중량% 이상의 고탄 영역 강판을 사용하고, 연신율과 가공 경화 지수 확보를 위해서 Mn 및 Si의 함량을 조절하고, 마무리 열간 압연 온도 및 귄취 온도를 조절하는 고장력 열연강판의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

아울러, 상술한 방법으로 제조되어 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)로 구성된 복합 최종 조직을 가지고, 인장강도(TS)는 1000MPa 이상이고, 열연강판의 연신율(EL)은 15% 이상이고, 가공 경화 지수는 0.2이상이고, 항복강도(YS)는 600 ~ 850MPa인 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판의 제조 방법은 C : 0.8 ~ 1.0 중량%, Mn : 0.5 ~ 1.2중량%, Si : 0.4 중량% 이하 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 마무리 열간 압연 온도(FDT) 860 ~ 890℃로 열간 압연 단계 및 상기 열간 압연된 판재를 권취 온도(CT) 660 ~ 680℃에서 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 슬래브 판재는 P : 0.02중량% 이하 및 S : 0.01 중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 슬래브 판재는 N : 0.004중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 슬래브 판재는 Al : 0.06 중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 열연강판의 최종 조직은 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)로 구성된 복합 조직인 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판은 슬래브 판재를 마무리 열간 압연 과정 및 권취 과정을 포함하여 제조되는 열연 판재로서, C : 0.8 ~ 1.0 중량%, Mn : 0.5 ~ 1.2중량%, P : 0.02중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하, Al : 0.06 중량% 이하, N : 0.004중량% 이하 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 860 ~ 890℃의 마무리 열간 압연 온도 및 660 ~ 680℃의 권취 온도에 의해 제조되어, 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)로 구성된 복합 최종 조직을 갖는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 열연강판의 인장강도(TS)는 1000 ~ 1500MPa인 것을 특징으로 하고, 상기 열연강판의 연신율(EL)은 15% 이상인 것을 특징으로 하고, 상기 열연강판의 가공 경화 지수는 0.2이상 인 것을 특징으로 하고, 상기 열연강판의 항복강도(YS)는 600 ~ 850MPa인 것을 특징으로 하고, 상기 열연강판의 경도는 280Hv 이상인 것을 특징으로 하고, 상기 열연강판의 미세조직은 펄라이트를 주 조직으로 하고, 전체 분율의 10 ~ 15%인 페라이트 조직을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 1000MPa 이상의 열연강판은 가공성이 우수한 성형 특성을 제공하므로, 공구 및 자동차 부품의 경량화에 기여할 수 있다.

또한, 고강도를 제공함으로써, 구조용 부재로서의 사용이 용이한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판은 기존의 자동차 부품용과 비교할 때, 더 높은 강도 및 연신율을 확보하면서도, 기존 보다 성형성 등이 우수하여 복잡한 형상의 부품 제조가 용이하고, 전체 무게를 경량화 할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따르면 실리콘이나 망간을 과량 첨가하는 방법이나, 열간압연 후 고속냉각하는 것과 같은 특수 공정을 수행하지 않고, 일반적인 방법으로도 고강도 고성형성의 고탄소 열연강판을 제조할 수 있어, 공정의 추가나 고가의 설비 투자를 줄 일 수 있는 효과를 제공 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 열연강판의 조직을 나타낸 단면사진이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따라 제조된 열연강판의 조직을 나타낸 단면사진이다.

본 발명은 자동차의 구조 부재 등의 용도에 적합한 열연강판을 제조하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인장강도가 1000MPa 이상이면서도 연신율이 15% 이상, 가공 경화 지수(n-value)가 0.20 이상의 고강도, 고성형성의 열연강판을 제조하는 것을 그 목적으로 한다.

일반적으로 공구나 자동차용 부품을 제조하는데 사용되는 가공용 고탄소강은 열간 압연 강판으로 제조 후, 펄라이트 조직을 구상화하여, 세멘타이트로 만들기 위한 구상화 소둔을 거치게 된다. 이때, 완전한 구상화를 위하여 장시간의 소둔이 필요하며, 이에 따라 제조 원가가 상승하고 생산성이 저하되는 문제가 있다.

그리고 가공용 고탄소강은 열간 압연 강판을 제조하기 위하여 열연 권취 및 구상화 소둔 공정을 거친 다음, 추가적으로 드로잉 성형, 장출 성형, 굽힘 성형 등 대표적인 가공 공정을 적용 받게 된다.

그러나, 이러한 고탄소강이 페라이트와 세멘타이트 2상의 조직으로 구성될 경우에는 페라이트와 세멘타이트 형상과 크기 및 분포가 부품 가공 공정에서의 성형성에 큰 영향을 미치며, 또한 초석 페라이트와 구상화된 탄화물을 포함하는 페라이트로 구성된 조직을 갖는 고탄소강은 탄화물을 포함하는 페라이트로만 구성된 고탄소강의 조직에 비하여 탄화물의 크기가 크다.

따라서 가공 시, 초석 페라이트와 구상화 탄화물을 포함하고 있는 페라이트 간의 변형 차가 발생하며, 재료 변형의 연속성을 보장하기 위하여 상대적으로 조대한 탄화물과 페라이트 간의 계면에 변형이 집중되게 된다.

이와 같은 변형의 집중은 계면에서의 보이드(void) 발생으로 이어지며, 이는 결국 크랙으로 성장하게 되어 성형성을 열화 시킨다.

따라서, 본 발명에서는 기본적으로 인장강도가 1000 MPa 이상이면서 성형성이 우수한 고탄소강 소재를 개발하기 위하여, C-Mn의 기본 성분계를 조절하면서, 강의 강도와 연성에 미치는 조성과 열간압연 조건의 상관성을 분석한 결과에 입각하여 제조 조건을 다음과 같이 특정하였다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 고강도 열연강판에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명에 따른 열연강판 제조방법은 C : 0.8 ~ 1.0 중량%, Mn : 0.5 ~ 1.2 중량%, Si : 0.4 중량% 이하, P : 0.02 중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하를 기본으로 하고, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순원소로 이루어지는 슬래브를 860 ~ 890 ℃의 마무리 압연 온도조건으로 열간압연하고, 660 ~ 680 ℃의 온도에서 권취하는 과정을 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명은 최적의 강도와 성형성의 조화를 얻기 위하여 고탄 영역 중에서도 특히 0.8 ~ 1.0 중량% 범위를 사용한다.

또한, 강의 소입성 증가를 위해서 Mn의 함량을 조절한다.

이와 같이 본 발명에서는 인장강도가 1000MPa 이상이면서 성형성이 우수한 소재를 개발하기 위하여 C-Mn의 기본 성분계를 조절하였다. 또한, 강의 강도와 연성에 미치는 조성과 열간압연 조건의 상관성을 분석하였다.

따라서, 본 발명은 그 결과에 입각하여 제조 조건을 조절하는데 그 특징이 있다. 이하에서는 이러한 본 발명의 조성 범위와 그 제조 조건에 대하여 설명한다.

- 탄소[C] : 0.8 ~ 1.0 중량%

탄소는 강의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 일반적으로 탄소가 0.02 중량% 미만으로 첨가된 강을 극저 탄소강이라하며, 0.02 중량% 이상 0.08 중량% 미만의 첨가량을 갖는 것을 저 탄소강이라하며, 0.08 중량% 이상 0.025 중량% 미만의 첨가량을 갖는 것을 중 탄소강이라하며, 0.25 중량% 이상 0.6 중량% 미만의 첨가량을 갖는 것을 고 탄소강이라 하며, 0.6 중량% 이상의 첨가량을 갖는 것을 극고 탄소강이라 한다.

이 중에서 본 발명에서 사용하는 탄소 함량 범위는 극고 탄소강에 속하고 있으나, 일반 용어인 고 탄소강이라 지칭하는 것으로 한다.

본 발명에서 탄소의 함량이 0.8 중량% 미만인 경우에는 1000MPa 이상으로 요구되는 강도 및 280Hv의 경도 값을 얻기가 어려워 내구성을 확보하기 어렵다.

또한 탄소가 1.0 중량%를 초과하는 경우에는 15% 이상의 적절한 연신을 얻기 어려워 가공성이 열화 될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 탄소의 함량은 0.8 ~ 1.0 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

- 망간[Mn] : 0.5 ~ 1.2 중량%

망간은 강의 강도 및 인성을 증가시키고 강의 소입성을 증가시키는 원소이다. 이러한 망간은 강의 제조 공정 중에 불가피하게 함유되는 S와 Fe가 결합한 FeS 형성에 의한 적열 취성을 방지하기 위해 첨가된다. 따라서, 망간의 첨가는 일반적으로 탄소의 첨가보다 강도 상승 시 연성의 저하가 적다.

그러나 탄소 함량이 높아도 망간의 양이 0.5 중량% 미만으로 낮으면 강도의 확보가 이루어 지지 않으며, 망간의 함량을 1.2 중량%를 초과하는 양으로 과도하게 증가시키면 비금속개재물의 양이 증가하여 용접 시 크랙 발생 등의 결함이 발생할 수 있고, 중심 편석, 미소 편석 등의 편석 현상이 심해져서 가공성이 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 망간의 함량을 0.7 ~ 0.9 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

- 인[P] : 0.02 중량% 이하

인은 강재의 제조 시 편석 가능성이 큰 원소로서 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 성형 후 일정 시간이 지난 후에 파괴가 되는 지연 파괴의 원인이 될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 인의 함량을 0.02 중량% 이하로 제한하되, 가능한 최소량이 첨가될 수 있도록 조절하는 것이 바람직하다.

- 황[S] : 0.01 중량% 이하

황(S)은 망간과 결합하여 MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하여 조관 공정 중에 후크 크랙과 같은 결함을 발생시킬 수 있다.

따라서, 황(S)은 완전히 배제하는 것이 좋으나, 완전한 황(S) 제거를 위해서는 비용이 많이 들고, 현실적으로 불가능한 일이므로 최대한 그 함량을 0.01 중량% 이하로 감소시키는 것이 바람직하다.

- 질소[N] : 0.004 중량% 이하

질소(N) 역시 황(S)과 함께 본 발명에 따른 열연강판에서 불순물로서 불가피하게 첨가되는 원소이기 때문에 0.004 중량%인 40ppm 이하의 가능한 낮은 함량비로 제한하는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명에 따른 열연강판에는 Si 및 Al을 더 포함할 수 있다.

- 실리콘[Si] : 0.4 중량%

실리콘(Si)은 시멘타이트 생성을 지연함으로써, 열연강판의 성형성을 향상시키는 역할을 한다. 이러한, 실리콘(Si)은 열연강판 전체 중량의 0.4중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.

실리콘의 첨가량이 0.4 중량%를 초과할 경우 열연강판의 표면특성이 저하되는 문제점이 있다.

- 알루미늄[Al] : 0.06 중량% 이하

알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 열연강판 중에 존재하는 산소를 Al₂O₃의 형태로 제거하여 비금속 재재물의 형성을 방지하며, 상기의 실리콘(Si)과 함께 페라이트 안정화 효과를 가져온다.

이러한, 알루미늄은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.06중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.06중량%를 초과하면 표면 품질이 급격히 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에서는 상기와 같이 조성되는 슬래브를 열간압연하고, 이어 권취하여 열연강판으로 제조한다. 열연강판의 강도와 연성을 확보하기 위해서는 미세조직의 제어가 필수적이며 이를 위한 마무리 압연온도(FDT) 및 권취온도(CT)의 설정이 중요하다.

- 마무리 압연온도(FDT) : 860 ~ 890 ℃

열간압연 공정에서 열간 마무리 압연온도가 890℃를 초과하는 온도로 너무 높으면 조대화된 결정립으로 인해 펄라이트 핵생성이 늦어지고, 권취 온도와의 간격이 커 온도 제어성이 저하된다.

또한 열간 마무리 압연온도가 860℃미만으로 너무 낮은 경우에는 압하 부하 증가 및 에지부에 혼립 조직 발생 가능성이 커진다.

따라서, 본 발명에서는 마무리 압연온도를 860 ~ 890℃에서 조절하는 것이 바람직하다.

- 권취온도(CT) : 660 ~ 680 ℃

권취온도가 680℃를 초과하는 온도로 높아지면 펄라이트 층상조직의 간격이 넓어지게 된다. 층상조직의 넓은 간격은 전위의 이동을 효과적으로 방해하지 못하기 때문에 강도가 낮아지며 또한 조대한 세멘타이트와 페라이트 간의 계면에 변형이 집중되게 된다.

이와 같은 변형의 집중은 계면에서의 보이드(void) 발생으로 이어지며, 이는 결국 크랙으로 성장하게 되어 성형성을 열화 시킨다.

또한 권취온도가 660℃ 미만으로 낮은 경우에도 페라이트 내의 탄소 고용도가 커지기 때문에, 완전한 펄라이트 조직이 아닌 퇴화한 층상조직(degenerated lamellar structure)을 얻게 되므로 전위의 이동을 효과적으로 막지 못하기 때문에 요구하는 강도 및 경도 값을 얻을 수 없다.

따라서, 본 발명에서 요구되는 기계적 특성을 확보하기 위해서는 권취온도를 660 ~ 680 ℃로 설정하는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 조성 성분 및 제조 방법과 관련하여, 성형성이 우수한 고탄소강을 제조하기 위해, 기존에는 냉간 압연을 구상화 소둔 전에 적용하는 방법과, Si : 2 중량%이하 및 Mn : 3 중량%이하를 더 첨가하는 방법 및 열간압연 후 120℃/초의 속도로 고속 냉각하는 방법 등이 제시되고 있었다.

그러나 구상화 소둔 전에 냉간 압연을 하는 방법은 제조비용이 증가되는 단점이 있으며, 열간압연 후 고속냉각을 적용하는 방법은 통상의 열간압연 공정에서는 불가능하며, 실리콘과 망간의 함량을 높이는 방법은 고탄소강에서 중요한 인자인 높은 경도 값을 얻을 수 없다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 고강도강 제조 조건은 상술한 제한 범위를 준수하는 것이 바람직하며, 그에 따른 구체적 실시예들을 들어 설명하면 다음과 같다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

1. 열연 고강도강의 제조

삭제

삭제

삭제

삭제

실시예 3

C : 0.81 중량%, Mn : 0.78 중량%, P : 0.012중량%, S : 0.009 중량%, Si : 0.30 중량%, Al : 0.045 중량%, N : 40ppm 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 870℃에서 마무리 열간압연하고, 냉각 종료 온도 660℃까지 냉각한 후, CT : 660℃에서 권취하여 열연 고강도강을 제조하였다.

실시예 4

C : 0.97 중량%, Mn : 0.80 중량%, P : 0.011중량%, S : 0.008 중량%, Si : 0.33 중량%, Al : 0.043 중량%, N : 40ppm 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 880℃에서 마무리 열간압연하고, 냉각 종료 온도 670℃까지 냉각한 후, CT : 670℃에서 권취하여 열연 고강도강을 제조하였다.

실시예 5

C : 0.82 중량%, Mn : 1.15 중량%, P : 0.011중량%, S : 0.009 중량%, Si : 0.30 중량%, Al : 0.044 중량%, N : 40ppm 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 890℃에서 마무리 열간압연하고, 냉각 종료 온도 680℃까지 냉각한 후, CT : 680℃에서 권취하여 열연 고강도강을 제조하였다.

실시예 6

C : 0.98 중량%, Mn : 1.19 중량%, P : 0.013중량%, S : 0.010 중량%, Si : 0.31 중량%, Al : 0.051 중량%, N : 20ppm 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 890℃에서 마무리 열간압연하고, 냉각 종료 온도 680℃까지 냉각한 후, CT : 680℃에서 권취하여 열연 고강도강을 제조하였다.

비교예 1

C : 0.47 중량%, Mn : 0.57 중량%, P : 0.011 중량%, S : 0.008 중량%, Si : 0.29 중량%, Al : 0.044 중량%, N : 40ppm 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 850℃에서 마무리 열간압연하고, 냉각 종료 온도 640℃까지 냉각한 후, CT : 640℃에서 권취하여 열연 고강도강을 제조하였다.

비교예 2

C : 1.49 중량%, Mn : 1.19 중량%, P : 0.012 중량%, S : 0.010 중량%, Si : 0.31 중량%, Al : 0.044 중량%, N : 40ppm 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 860℃에서 마무리 열간압연하고, 냉각 종료 온도 650℃까지 냉각한 후, CT : 650℃에서 권취하여 열연 고강도강을 제조하였다.

비교예 3

C : 0.24 중량%, Mn : 1.55 중량%, P : 0.012 중량%, S : 0.009 중량%, Si : 0.01 중량%, Al : 0.038 중량%, N : 40ppm 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 870℃에서 마무리 열간압연하고, 냉각 종료 온도 660℃까지 냉각한 후, CT : 660℃에서 권취하여 열연 고강도강을 제조하였다.

상술한 실시예3 내지 실시예6과 비교예1 내지 비교예3의 제조 조건을 요약하여 하기 표 1에 나타내었으며, 이들 각각의 기계적 특성에 대한 값들은 하기 표 2에 정리하였다.

상기 표 2에서 알 수 있듯이, 상기 본 발명에 따른 적정한 조성 범위 및 제조 방법을 따른 실시예3 내지 실시예6에 대해서만 목표로 하는 인장강도 1000MPa 이상, 연신율 15 % 이상의 열연강판 재질이 얻어질 수 있었다.

비교예1은 탄소(C)와 망간(Mn)의 함량이 둘 다 본 발명에 따른 기준치보다 낮은 경우로, 인장강도가 761MPa로 본 발명의 목적에 부합하지 않음을 알 수 있다.

비교예2는 탄소(C)의 함량이 1.49 중량%로 본 발명에서 한정하는 범위를 넘어서는 경우를 보여주고 있다. 이때의 인장강도가 1450 MPa, 경도가 436 Hv로 높은 값을 가지지만 연신이 9.8 %로 낮을 것을 알 수 있다.

비교예3은 본 발명에서 한정한 범위보다 탄소(C)의 함량은 낮고 망간(Mn)의 함량은 높은 경우를 나타내는데, 인장강도가 599 MPa로 낮음을 알 수 있다.

아울러, 몬든 비교 경우를 나타낼 수는 없었으나, 상술한 비교 범위 이외에 각 원소별 함량이 본 발명에 따른 범위를 하나라도 벗어나는 경우 본 발명에 따른 인장강도(TS) 1000 ~ 1500MPa, 연신율(EL) 15% 이상, 가공 경화 지수는 0.2이상, 항복강도(YS) 600 ~ 850MPa, 경도 280Hv 이상을 모두 만족시킬 수 없는 것을 알 수 있었다.

아울러, 마무리 열간 압연 온도 및 권취 온도에 따른 범위에 따라서도 상기 조건들이 상이하게 나타났으며, 그 일예로 실시예 4의 경우를 들어 비교하면 하기 표 3과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

여기서, 비교예4는 권취온도를 630℃에서 수행한 조건을 제외하고 다른 모든 조건은 실시예4를 따른 것으로 하였다.

구분	YP( MPa )	TS( MPa )	EL (%)	n- value	경도( Hv )	권취온도
실시예4	804	1240	16.7	0.20	394	660℃
비교예4	615	890	19.9	0.18	291	630℃

상기 표3에서 알 수 있듯이, 권취온도가 낮으면(630℃) 강도는 낮아지며, 연신을 증가한다. 그러나, 성형성의 척도인 가공 경화 지수(n-value)도 낮아지는데, 이는 전술한 바와 같이 퇴화한 층상조직으로 인하여 전위의 이동을 효과적으로 막지 못하여 강도 및 가공 경화 지수가 낮아진다. 가공 경화 지수가 낮으면, 국부적으로 변형이 집중되어 재료의 물성을 열화 시키므로 본 발명의 목적에 맞지 않는다.

상기와 같이 권취온도가 적절한 본 발명의 열연 강판은 도 1과 같이 완벽한 펄라이트 조직으로 보이는 반면에, 도 2에서와 같이 권취온도가 낮은 비교예의 열연강판 조직은 펄라이트가 퇴화한 층상조직을 보이고 있다.

이때, 본 발명에 따른 열연강판의 미세조직은 펄라이트를 주 조직으로 하고, 전체 분율의 10 ~ 15%인 페라이트 조직을 포함하는 것을 볼 수 있다. 페라이트 조직이 10% 미만으로 첨가되는 경우 성형성이 저하될 수 있고, 15%를 초과하는 분율로 포함되는 경우에는 본 발명에 따른 강도를 충족시키지 못할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열연강판은 인장강도(TS) 1000MPa 이상 및 연신율(EL) 15% 이상의 범위 내에 들어오는 것을 알 수 있다.

또한, 이에 따라서 본 발명에 따른 열연 강판의 가공 경화 지수는 0.2이상 이고, 항복강도(YS)는 600 ~ 850MPa, 경도는 280Hv 이상이 되는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 1000MPa 이상의 열연강판은 가공성이 우수한 성형 특성을 가지면서도 고강도 특성을 가짐으로써, 공구용 부재 또는 자동차 구조 부재로서 적합하게 사용될 수 있으며, 부품의 경량화에 기여할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (12)

1. C : 0.8 ~ 1.0 중량%, Mn : 0.5 ~ 1.2 중량%, Si : 0.4 중량% 이하, P : 0.02 중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하, Al : 0.06 중량% 이하, N : 0.004 중량% 이하 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 마무리 열간 압연 온도(FDT) : 860 ~ 890℃로 열간 압연 단계; 및
   상기 열간 압연된 판재를 권취 온도(CT) : 660 ~ 680℃에서 권취하는 단계;를 포함하며,
   최종 조직은 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)를 포함하는 복합 조직을 갖되, 펄라이트를 주 조직으로 하고, 전체 분율 중 페라이트 조직이 10 ~ 15%인 것을 특징으로 하는 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판의 제조 방법.
   
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6. C : 0.8 ~ 1.0 중량%, Mn : 0.5 ~ 1.2 중량%, Si : 0.4 중량% 이하, P : 0.02 중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하, Al : 0.06 중량% 이하, N : 0.004 중량% 이하 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되고,
   최종 조직은 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)를 포함하는 복합 조직을 갖고, 펄라이트를 주 조직으로 하고, 전체 분율 중 페라이트 조직이 10 ~ 15%이고, 인장강도(TS) : 1000 ~ 1500MPa, 연신율(EL) : 15% 이상 및 가공 경화 지수 : 0.2 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판.
   
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10. 제 6 항에 있어서,
    상기 열연강판의 항복강도(YS)는 600 ~ 850MPa인 것을 특징으로 하는 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판.
    
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 열연강판의 경도는 280Hv 이상인 것을 특징으로 하는 1000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고성형성 열연강판.
    
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